CN108968698B - 具有预注系统的咖啡机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种咖啡机(1)，包括：过滤器保持器(2)，用于容纳至少一份咖啡份量(3)，具有分配喷嘴(40)的分配单元(4)，用于向所述咖啡份量(3)发送热水流，具有泵(50)的供水系统(5)，所述泵用于向分配喷嘴(40)供应加压的水，加热器(6)将水加热以供给分配喷嘴(40)，分配阀(7)用于启用/禁用将热水供应至分配喷嘴，以及设置在分配阀(7)上游的预注阀(9)；所述预注阀(9)被设置为在脉冲模式下预注时间为至少4秒、开启和关闭时间等于或小于1秒进行操作。

Description

具有预注系统的咖啡机
技术领域
用于工业发明的本专利申请涉及一种具有预注系统的咖啡机。
背景技术
众所周知，咖啡机包括过滤器保持器，研磨咖啡以压缩粉末的形式置于其中。具有咖啡份量的过滤器保持器设置在机器的分配单元的下方。该分配单元具有与供水系统连接的分配喷嘴以供应高压热水(大约9～11巴)。但是，已经证明，在如此高压(9～11巴)的热水中，咖啡份量中的水流量减小而不是增大，因为咖啡份量由于细粒(即最细的咖啡颗粒)过度迁移而被过度压缩。因此，饮料的提取不充分。
EP2959808描述了这样的技术问题并提供了一种溶液，该溶液用于在供给加压热水之前润湿咖啡份量(预注)。这样，湿咖啡减少被热水的压力所压缩，热水流增加，与没有进行预注的情况相比，获得更高效的提取。
EP2959808公开了一种咖啡机，其包括：
-加压水源；
-与加压水源和分配喷嘴连接的加热器；
-设置在加热器和分配喷嘴之间的分配阀；以及
-设置在加压水源和加热器之间的附加阀。
为了施行预注，关闭附加阀，关闭分配阀并对加热器中的水进行加热，以此获得轻微的压力增加，这对于从加热器向分配喷嘴待喷出的最小量水是足够的。鉴于此，仅打开分配阀，并且具有低压的少量的水从加热器中喷出，通过分配喷嘴到达咖啡份量，使其变湿。在整个预注过程中，附加阀保持关闭。当预注过程完成时，打开附加阀，加压后的水到达咖啡份量，提取饮料。
现有技术的这种预注系统由于将加热器中水完全加热需要时间的缺陷而受到损害。此外，通过在预注步骤期间使咖啡份量完全地且持续地湿润，在提取饮料期间会遇到预注不完美和效率问题。
发明内容
本发明的目的在于通过公开一种具有预注系统的咖啡机而消除现有技术的缺点，该咖啡机是快速的、高效的、可靠的、价格低廉的且易于制作。
这些目的通过具有独立权利要求1中要求保护的特征的本发明来实现。
有利的实施例将通过从属权利要求来体现。
经过多次实验测试后，申请人令人惊讶地发现，咖啡份量的完美预注可以是通过向咖啡份量提供(交替)断续流动的、热水脉冲时间长度等于或小于1秒的加压热水。实际上，咖啡份量的松弛(relaxation)和沉淀(settlement)存在于水的冲力和随后的冲力之间的时间间隙。咖啡份量的这种松弛产生反压力，这有助于在提取饮料期间高效地增加通过咖啡的水流。
这样的结果是通过在供水系统中安装预注阀而获得的，其供给分配单元的分配喷嘴。这样的预注阀是一种具有用于打开和关闭与供水系统连通的开闭器的脉冲式电磁阀，该开闭器打开和关闭的时间等于或小于1秒。
所述预注阀被构造为以脉冲模式操作保持至少4秒的时间间隔从而保证预注咖啡的份量。
附图说明
本发明的附加特征将通过下面的详细描述而清楚，以下描述仅仅是说明性的而非限制性的，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的咖啡机的第一实施例的框图；和
图2示意性地示出了根据本发明的咖啡机的第二实施例的框图。
具体实施方式
参照附图，根据本发明的咖啡机通常用附图标记1表示。
参照图1和图2，咖啡机1包括：过滤器保持器2，其具有适于接收一份或多份咖啡份量3的壳体20。咖啡为研磨咖啡或粉末咖啡的形式并被压缩在过滤器保持器的壳体20中。过滤器保持器2具有一个与所述壳体20连通的提取喷嘴21，饮料从这里被提取。
过滤器保持器2设置在具有分配喷嘴40的分配单元4内，以向咖啡剂份量3供应热水。
分配单元的分配喷嘴40与供水系统5连接。供水系统5包括用于供应通常来自水罐(图中未示出)的、压力约为9～11巴的加压后的水的泵50。
加热器6设置在泵50和分配单元的分配喷嘴40之间的供水系统5中。加热器6适于将水加热至温度为约88～96℃，即，适于提取饮料的温度。
因此，在供水系统5中，加热器6上游的水很冷；而加热器6下游的水是热的，温度约为88～96℃。
分配阀7设置在分配单元4内以启用/禁用供水系统5向分配单元的分配喷嘴40的供水。
分配阀7是三通电磁阀并连接到三个管道：
-与供水系统5连通的入口管道51，
-与分配喷嘴40连通的出口管道(52)，以及
-与排水管8连通的排水管道53。
在提取饮料期间，分配阀7打开入口管道51和出口管道52之间的连通而关闭与排水管道53的连通。当分配操作完成时，分配阀7打开出口管道52与排水管道53之间的连通，而关闭与入口管道51之间的连通。鉴于上述情况，在提取结束时，将保持在咖啡份量3和分配单元4之间的水排出，以此消除分配单元这一区域的压力，并将过滤器保持器2移除而没有任何来自供水系统5的加压水的泄漏。
根据本发明，预注阀9设置在分配阀7上游的供水系统5中。
根据图1的第一实施例，预注阀9设置在加热器6的下游，即，在包含温度为88～96℃的热水的管道51中。
根据图2的第二实施例，预注阀9设置在加热器6的上游，即，在包含冷水的管道54中。
预注阀9是一个双向脉冲阀；所述预注阀9具有关闭器，用于通过ON/OFF系统、以开启和关闭时间等于或小于1秒的脉冲模式打开和关闭阀门的两个方向之间的连通。
预注阀9与具有开关装置11的咖啡机的控制单元10连接，以持续时间等于或小于1秒、周期等于或小于2秒的脉冲序列控制预注阀9。为了说明此目的，开关装置11可以是继电器或PWM(脉宽调制)电源。
预注阀9必须在至少预注时间至少为4秒，优选为5秒的脉冲模式下工作，以(交替)间歇性加压热水流供应咖啡份量3。鉴于此，如果将预注时间设定4秒，则咖啡份量3接收1秒的第一热水脉冲，其使咖啡湿润；然后，1秒内不供水，咖啡可以松弛并沉淀；之后，接收到1秒的第二热水脉冲，使咖啡得到额外的湿润；然后，1秒内不供水，咖啡可以松弛并再次沉淀，从而避免可能阻碍高压流的过度压缩。
必须注意的是，在预注期间，水脉冲是在高压(9～11巴)下接收的；然而，所述水脉冲的持续时间不足以压缩咖啡粉而没有水脉冲的时间足以确定咖啡粉的松弛。
当预注时间已过，预注阀9可以保持开放，以便连续流达到已被预注、用于提取饮料的咖啡份量3。
或者，在饮料的提取过程中预注阀9也可以脉冲模式操作；事实上，已经发现通过以脉冲1秒的脉冲模式操作预注阀9，大约5秒后可以没有任何障碍地得到完美提取饮料。
必须注意的是，在咖啡的预注和饮料的提取期间分配阀7始终保持打开。相反，预注阀9至少在预注期间(其必须至少4秒)以脉冲模式操作。在预注过程完成时，预注阀9可以保持打开状态以允许连续流的提取，或者可以脉冲模式继续操作来获得间歇流的提取。
预注阀9的脉冲时间和开-关脉冲频率可以通过控制面板10以设定脉冲时间即，预注阀9的开启时间和关闭时间的方式设定。
必须考虑到由于分配阀7不能以脉冲模式运行，因此预注阀9的功能不能通过分配阀来施行。实际上，分配阀7是三通阀，第三路连接到排水管道53，排水管道进入到排水管8。因此，通过在预注或分配步骤期间打开和关闭分配阀7，与咖啡份量3接触的水将在提取的第一时刻朝向排水管8传送。这将消除来自咖啡份量3的通过水已经部分溶解和提取的物质和香味，而不允许在通过所述咖啡份量时，从过滤器保持器的提取喷嘴21提取所述物质和香味。
提供双向预注阀9允许保持该供水系统5和具有咖啡份量3的分配单元4的面积总是充满水，增加和减少咖啡份量的水压，而在提取过程中不会损失流向排水管8的水。
对于本发明的实施方式可以进行各种变化和改变，在本领域技术人员所能达到的水平内，任何落入本发明范围的情况都将落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种咖啡机(1)，包括：
-用于容纳至少一份咖啡份量(3)的过滤器保持器(2)，该咖啡份量(3)为研磨咖啡或粉末咖啡的形式并被压缩在该过滤器保持器(2)的壳体(20)中，
-用于接受所述过滤器保持器(2)的分配单元(4)；具有分配喷嘴(40)的所述分配单元用于向容纳在所述过滤器保持器中的咖啡份量(3)发送热水流，
-具有将加压水供应到所述分配单元的分配喷嘴(40)的泵(50)的供水系统(5)，该加压水的压力为9～11巴，
-设置在所述供水系统(5)中以加热待供应到所述分配喷嘴(40)的水的加热器(6)，
-分配阀(7)，其设置在所述加热器(6)和分配喷嘴(40)之间的供水系统(5)内，用于启用/禁用向所述分配喷嘴的热水的供应，以及
-设置在所述分配阀(7)上游的所述供水系统(5)中的预注阀(9)，
其特征在于：
所述预注阀(9)为双向脉冲阀，其包括关闭器，用于通过ON/OFF系统、以脉冲模式打开和关闭阀门的两个方向之间的连通；所述预注阀(9)被设置为以预注时间至少4秒、开启和关闭时间等于或小于1秒的脉冲模式操作。
2.权利要求1所述的咖啡机(1)，其中所述预注阀(9)与具有开关装置(11)的咖啡机的控制单元(10)连接，用于以持续时间等于或小于1秒、周期等于或小于2秒的脉冲序列控制预注阀(9)。
3.权利要求2所述的咖啡机(1)，其中所述开关装置(11)包括继电器。
4.权利要求2所述的咖啡机(1)，其中所述开关装置(11)包括PWM(脉宽调制)电源。
5.前述权利要求中任一项所述的咖啡机(1)，其中，所述预注阀(9)设置在所述加热器(6)的下游。
6.权利要求1～4中任一项所述的咖啡机(1)，其中，所述预注阀(9)设置在所述加热器(6)的上游。
7.权利要求1～4中任一项所述的咖啡机(1)，其中，所述分配阀(7)为三通电磁阀并连接到三个管道：
-与所述供水系统(5)连通的入口管道(51)，
-与所述分配喷嘴(40)连通的出口管道(52)，以及
-与排水管(8)连通的排水管道(53)。
8.权利要求7所述的咖啡机(1)，其中所述分配阀以如下的方式设置：
-在咖啡份量的预注和饮料的提取过程中，打开所述入口管道(51)和出口管道(52)之间的连通，并关闭与排水管道(53)的连通；以及
-在饮料的提取完成时，打开所述出口管道(52)和排水管道之间的连通，并关闭与入口管道(51)的连通。
9.一种使用权利要求1～8中任一项所述的咖啡机(1)的咖啡提取方法，包括以下步骤：
-通过以至少4秒的预注时间将加压热水的间歇流供应到咖啡份量(3)上而对容纳在过滤器保持器(2)中的咖啡份量(3)进行预注，其中，所述间歇流具有等于或小于1秒的持续时间以及等于或小于2秒的周期，以及
-通过供应加压热水的连续流或间歇流提取饮料。
10.权利要求9所述的咖啡提取方法，其中所述饮料通过供应加压热水的间歇流而提取，其中所述间歇流具有等于或小于1秒的持续时间以及等于或小于2秒的周期。
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