CN110708989B - 咖啡机，特别是浓缩咖啡机，以及用于操作所述咖啡机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种咖啡机，更具体地，涉及一种浓缩咖啡机。根据本发明的咖啡机包括至少一个热水生成器(1、3)，至少一个用于冲泡咖啡的冲泡组(5)，以及在所述热水生成器和所述冲泡组之间的热虹吸环路，其包括热水供应管(13)和热水回流管(15)。根据本发明，与所述主热水供应管(13)分开的一个或多个附加热水供应管(13')被设置在所述热水生成器(1、3)或另一热水源与所述冲泡组(5)之间。由于这种设置，可保证在冲泡咖啡的步骤期间水温的更大稳定性，并且可具有快速甚至实时地调节温度的能力。此外，如果提供多个冲泡组，则可以有利地以自主且独立的方式针对每个冲泡组控制和调节冲泡步骤期间的水温。

Description

咖啡机，特别是浓缩咖啡机，以及用于操作所述咖啡机的方法

技术领域

本发明涉及咖啡机。

本发明特别是涉及一种浓缩咖啡机。

背景技术

已知的咖啡机具有多种结构和操作原理。

特别是，已知的浓缩咖啡机通过在高压下热水的渗滤工艺来制备咖啡。

在所有咖啡机中，尤其是在浓缩咖啡机中，获得的咖啡的质量取决于多个因素，一部分与原料(所用咖啡，其混合物，研磨质量和程度)有关，一部分与咖啡机本身的性能有关，特别是涉及咖啡冲泡过程中的工作压力曲线和水温。

为了获得高质量的浓缩咖啡，其中的所有香气都可以从咖啡粉中最佳地提取出来，因此工作压力和水温必须具有很确定的值。操作压力应优选为约9巴，而水温应优选在88℃至96℃之间，这取决于所用咖啡混合物的种类。

通常，在已知的方式中，咖啡机包括用于获得所需温度的热水的热水生成器和至少一用于生产咖啡的冲泡组。所述热水生成器可以包括用于提供供应到冲泡组的水的专用锅炉，或者可以包括设有热交换器的锅炉。热水生成器的一侧连接到冷水源，从该冷水源获取冷水，另一侧连接到冲泡组，以向所述冲泡组供应热水。进入热水生成器的冷水可以来自水箱或直接来自自来水管，并且咖啡机包括用于将冷水供给到所述热水生成器的供给泵。热水生成器加热冷水，从而获得所需温度的热水，该热水被传送到冲泡组中，在浓咖啡冲泡步骤中，热水在冲泡组中与咖啡混合物接触。

优选地，不仅在咖啡冲泡步骤期间，而且在冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机时间期间，将热水从热水生成器传送到冲泡组。这样可以将冲泡组保持在适当的温度，防止在冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机时间较长时其冷却至室温。

为此，咖啡机除了包括从热水生成器到冲泡组的热水供应管外，还包括从冲泡组到热水产生器的热水回流管：热水通过自然对流在由热水供应管和热水回流管形成的环路中持续流动，将热量传递到冲泡组以提高其温度，最后以较低的温度返回到热水生成器。在此，来自回流管的水再次被加热，从而引起其密度的变化。这使热水向上朝着热水供应管移动，从而促进了热水生成器和冲泡组之间的水循环。在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的这些待机时间内，没有其他冷水被送入热水生成器中。

热水在该环路中的持续流动可以将冲泡组的温度保持在适当的水平，因此，它被称为“热虹吸环路”。

这种热虹吸环路的设置使得在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的待机步骤期间具有良好的热稳定性，可以非常快速地恢复下一个冲泡步骤的操作，并且可以确保从第一个冲泡步骤起就具有正确的冲泡温度。

在WO 94/000045中公开了这种已知的浓缩咖啡机的例子。

在US 2011/0252976中公开了这种已知的咖啡机的另一例子。

US 2011/0252976公开了一种咖啡机，其包括：热水生成器，用于冲泡咖啡的冲泡组，将冷水源连接到热水生成器的冷水供应管，将热水生成器连接到冲泡组的热水供应管以及将冲泡组连接回热水发生器的热水回流管。热水供应管是分支的，使得来自热水生成器的热水流经所述热水供应管的第一分支，然后在冲泡步骤中流经冲泡组和咖啡粉，同时流经所述热水供应管的第二分支，然后在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的待机步骤中，流经冲泡组(不与咖啡粉接触)并流经热水回流管。由于这种布置，可以在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的待机步骤期间对冲泡组进行预热。

然而，即使如上所述设置的热虹吸环路允许在冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机时间之后非常快速地恢复操作，也不能保证在所述冲泡步骤期间水温稳定。

而在冲泡步骤中水温的稳定性对于获得的咖啡的质量而言是必不可少的参数。

此外，如上所述设置的热虹吸环路无法在所述冲泡步骤期间准确而迅速地调节水温。

另一方面，为了获得高质量的咖啡，必须能够在冲泡步骤中调节水温，特别是根据所用原料的特性(咖啡混合物，研磨度等)进行调节。

因此，本发明的主要目的是提供一种咖啡机，其不受现有技术的上述限制，并且更特别地，其可在冲泡步骤期间保持水温稳定。

本发明的另一个目的是提供一种咖啡机，其允许独立于热虹吸环路中的水温来控制并且快速且精确地调节冲泡步骤中的水温，从而在冲泡步骤与后一冲泡步骤之间的待机时间中冲泡温度和冲泡组温度彼此独立。

本发明的另一个目的是提供一种咖啡机，其中，如果提供了多个冲泡组，则在冲泡步骤中的水温可以在每个冲泡组中自主地独立控制和调节。

这些以及其他目的是通过如所附权利要求中要求的咖啡机实现的。

发明内容

根据本发明的咖啡机包括水热虹吸环路，该水热虹吸环路包括主热水供应管和热水回流管，并且还包括一个或多个单独的附加热水供应管。

在一个冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机间隔中，使热水从热水生成器通过热水供应管道循环到冲泡组，然后从冲泡组通过热水回流管回到热水产生器，优选相对于通过主热水供应管的水流而限制通过所述一个或多个附加热水供应管的水流。

在冲泡步骤期间，允许水流通过所述一个或多个附加热水供应管，并且热水通过主热水供应管和通过所述一个或多个附加热水供应管被传送到冲泡组中的冲泡管道(其相对于热虹吸环路的位置位于冲泡组中的不同位置)。

有利地，设置一个或多个附加热水供应管允许将来自所述热水生成器的热水以更快的方式引导至所述冲泡组，即引导至所述冲泡组中包含的咖啡；申请人进行的实验测试令人惊讶地表明，由于这种布置，可保持水温在冲泡步骤期间更稳定，且在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的待机步骤期间独立于热虹吸环路中的温度值。

在配备有热虹吸环路的已知咖啡机例如在WO 94/000045或US 2011/0252976中公开的咖啡机中，无法实现这样的结果，其中不可能通过独立的附加热水供应管提供额外热水流来冲泡咖啡。

在一优选实施例中，根据本发明的咖啡机包括用于调节沿着所述一个或多个附加热水供应管中的至少一个的流量的装置，所述流量调节装置是可电和/或机械调节的。

由于这种布置，可以调节设置有调节装置的附加热水供应管的流量，并且调节到达冲泡组的热水流量可以在冲泡步骤期间准确而迅速地调节水温。

在一个优选实施例中，根据本发明的咖啡机还可包括用于调节沿着所述主热水供应管和/或所述热水回流管的流量的装置。

在本发明的另一实施例中，除了或替代沿根据本发明的咖啡机的各个管设置的流量调节装置，冲泡组还包括布置在所述管和所述冲泡组的冲泡管道之间的连接部分，所述连接部分包括多个通道，这些通道设计成根据咖啡机的各个操作步骤适当地引导热水流。

附图说明

本发明的一些优选实施例将参考附图以非限制性示例的方式进行描述，其中

图1示出了根据本发明的第一实施例的咖啡机的主要部件；

图2以框图示出了根据本发明第二实施例的咖啡机的主要部件；

图3是关于图1和2的咖啡机的冲泡组的细节剖视图。

具体实施方式

首先参考图1，示出了根据本发明的咖啡机的优选实施例。

在已知的方式中，所述咖啡机包括：热水生成器，其在所示的实施例中包括具有热交换器3的锅炉1；以及至少一个冲泡组5。

具有热交换器3的锅炉1和冲泡组5可以用咖啡机即浓缩咖啡机领域的技术人员可以实现的任何方式实施，并且具有热交换器3的锅炉1可以可选地由专用锅炉代替。

锅炉1中的热交换器3从与冷水源连接的冷水供应管7接收冷水，即在冷水源处具有冷水供应管入口，在热交换器3处具有冷水供应管出口7b。

锅炉1是圆柱形的，并且容纳有流体，优选地是水和蒸汽的混合物，其由埋入所述锅炉中的加热元件(图中未示出)加热。热交换器3位于所述锅炉1的内部。例如，热交换器可以是具有同心冷水喷射器的圆柱形管。

热交换器3直接连接至将热水引导至冲泡组5的主热水供应管13。换句话说，主热水供应管13在热交换器3处具有主热水供应管入口13a，并且在冲泡组5处具有主热水供应管出口13b。

在咖啡冲泡步骤期间，来自主热水供应管13的热水被引入到冲泡组5的冲泡管道中，并通过该管道引到咖啡粉中，这将在下面详细说明。

在冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机步骤期间，来自主热水供应管13的热水穿过冲泡组中与冲泡管道分开的区域，在此处，热水将热量传递到所述冲泡组，并且在将热量传递到所述冲泡组之后，通过热水回流管15被引回到热交换器3，所述热水回流管15在冲泡组5处具有热水回流管入口15a，在热交换器3处具有热水回流管出口15b。

在冲泡步骤期间，热交换器3允许在来自冷水供应管7的冷水和锅炉1中的高温流体之间进行热交换；另一方面，在冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机步骤期间，所述热交换器促进来自热水回流管15的水与锅炉1中的高温流体之间的热交换，从而保持热水供应和回流管中的循环。

为此，热交换器3可以设置有布置在热交换器3上游的第一T形接头9，该T形接头连接到冷水供应管7(即连接到冷水供应管出口7b)，热水回流管15(即连接到热水回流管出口15b)和热交换器3。主热水供应管13和热水回流管15与热交换器3一起形成热虹吸环路，即使在一咖啡冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机间隔期间，也可以将冲泡组5保持在给定温度。

根据本发明，咖啡机包括与主热水供应管13分开的一个或多个附加热水供应管13'，其将热交换器3连接到冲泡组5。换句话说，附加热水供应管13'在热交换器3处具有与主热水供应管入口13a分开的附加热水供应管入口13'a，以及在冲泡组5处具有与主热水供应管出口13b分开的附加热水供应管出口13'b。

在图1的实施例中，仅设置了一个附加热水供应管13'。

相应地，热交换器3设置有第二T型接头11，其布置在热交换器3的下游，该T型接头连接到热交换器3，主热水供应管13(即主热水供应管入口13a)和附加热水供应管13'(即附加热水供应管入口13'a)。

如果提供更多数量的附加热水供应管13'，则热交换器3下游的接头将被相应地设计，以将所有附加热水供应管(即所有附加热水供应管入口13'a)连接到所述热交换器。

如将在下面更详细地解释的，可以根据咖啡机的不同操作步骤来调节对热水流通过主热水管和附加热水管的阻力。

更特别地，在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的待机间隔期间，通过所述附加热水供应管13'的热水流基本上受到限制，而在冲泡步骤期间当然允许，从而促进了热水快速流入冲泡组中包含的咖啡粉。

申请人进行的实验测试表明，以更快的方式将来自热交换器3的热水引导到冲泡组5(以及其中的咖啡粉)有利地获得了更稳定且可调节的冲泡温度，并在所煮咖啡的质量上具有相应的优势。

相应地，冲泡组5包括布置在管13、13'，15与所述冲泡组5的冲泡管道之间的连接部分17，并且所述连接部分设置有多个通道，所述多个通道被设计为根据咖啡机的不同操作步骤适当地引导热水流(见图3)。

更具体地，冲泡组5的连接部分17的通道被设计成使得在咖啡冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的待机间隔期间，所述通道防止热水流向冲泡组5的冲泡管道，相反，促进水流通过对流通的阻力较小的路径流流向热水回流管15。

同时，冲泡组5的所述连接部分17的所述通道被设计成在冲泡步骤期间促进来自主热水供应管13和附加的热水供应管13'的热水流通过对流通具有阻力较小的路径流向冲泡组的冲泡管道，并通过该管道流向容纳在所述冲泡组5中的咖啡粉。

明显的是，如果提供更多数量的附加热水供应管，则考虑到所述附加热水供应管的数量，冲泡组5的所述通道的形状将被相应地修改。

根据本发明的咖啡机的操作如下。

在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的待机步骤中，冷水供应管7在第一T型接头9的上游关闭。热交换器3中的水被锅炉中的流体(水+蒸汽)加热，由于这种加热，其密度降低。结果，水通过所述热交换器3朝第二T形接头11，然后朝主热水供应管13向上移动，从而将主热水供应管13的后续部分中的水推向冲泡组5。

一旦进入冲泡组5，热水将热量释放到所述冲泡组5，从而允许保持其温度稳定。由于热量传递到冲泡组，水密度增加，水通过热水回流管15返回到热交换器3。从那里开始，上述循环(称为热虹吸循环)再次开始。

在该步骤中，对在所述T形接头11处的主热水供应管13中的水流的通过阻力小于在附加热水供应管13′中的阻力。这样的设置使得来自热交换器3的热水流几乎完全流入所述主热水供应管13中并流回至热水回流管15中。

在冲泡步骤中，打开冷水供应管7，将冷水泵入热交换器3，在其中将水通过锅炉1中的流体加热。将加热的水通过主热水供应管13和附加热水供应管13输送到冲泡组5的冲泡管道中。'所述冲泡管道优选相对于热虹吸环路的位置位于冲泡组中的不同位置。

该构造有利地允许通过主热水供应管13和附加热水供应管13'以非常快速的方式将热水从热交换器3直接传送到冲泡组5中的咖啡，从而确保冲泡步骤期间的温度稳定性。

优选地，为了根据本发明的咖啡机的不同操作步骤改变在咖啡机的各个管中，即在主热水供应管13，附加热水供应管13'和热水回流管15中对热水流的通过的阻力，可以沿着这些管道设置合适的调节装置。

这种调节装置以及冲泡组5的连接部分17的适当设计的通道允许根据咖啡机的不同操作步骤正确地引导热水流。

在这方面，现参考图2，示意性地示出了根据本发明的咖啡机的第二优选实施例。该实施例类似于图1所示的第一实施例，但是用于沿着主热水供应管13，附加热水供应管13’和热水回流管15设置热水流量调节装置。

在图2的实施例中，所述流量调节装置被实现为沿着主热水供应管13布置的第一节流阀18，沿着附加热水供应管13'布置的第二节流阀19以及沿着热水回流管15布置的第三节流阀20。

沿着所述主热水供应管13和热水回流管15的节流阀18、20通过改变水循环速度来调节冲泡步骤之间的待机步骤中冲泡组5的温度。

另一方面，沿着附加热水供应管13'布置的节流阀19通过改变流入冲泡组的水而调节冲泡步骤中的水温。

所述节流阀18、19、20优选是可电和/或机械调节的。

所述节流阀18、19、20的调节允许每次根据咖啡机的操作步骤为不同的路径提供给流通的阻力较小。

如果设置了不止一个附加热水供应管，则所有附加热水供应管或仅其中一些可以设有所述节流阀。

可以例如根据所用咖啡的特性(混合，研磨度等)来调节冲泡温度。

在备选实施例中，节流阀可以由阀或电磁阀代替。

在本发明的备选实施例中，可以在冲泡组5中而不是沿着管设置节流阀(或类似的流量调节装置)。

在图2中，还示意性地示出了咖啡机的冷水供给系统。所述供给系统包括连接到冷水供应管7(即冷水供应管入口7a)的冷水源21和供给泵23，该供给泵23允许以所需压力向冷水供应管7提供冷水。

在一个优选实施例中，冷水源可以是直接连接到自来水管的管线21。在备选实施例中，所述冷水源是水箱，其位于咖啡机内部或在其外部与其连接。

通过以上公开内容，对于本领域技术人员而言显而易见的是，根据本发明的咖啡机允许有效地实现上述目的。

所描述和示出的实施例绝不旨在以任何方式进行限定，并且能在本领域技术人员可实现的范围内进行多种变型和修改，但其仍落入所附权利要求书所限定的本发明的范围或保护之内。

例如，尽管在所描述的实施例中，在冲泡组和主热水供应管的热水生成器之间布置了附加热水供应管，但是如果咖啡机包括另外的热水生成器(例如，另外的锅炉/另外的热交换器)，则所述附加热水供应管可以布置在所述另外的热水生成器和冲泡组之间。

类似地，尽管在所描述的实施例中，仅提供了一个用于冲泡咖啡的冲泡组，但是很明显，本发明可以应用于包括多个冲泡组的咖啡机(或者全部连接到同一热水生成器，或者每个都连接到专用的热水生成器)。在这种情况下，不仅可以独立于热虹吸环路温度来调节用于冲泡的水的温度，而且还可以自主地并且独立于其他组的冲泡温度，例如通过具体地和独立地控制用于调节通向每个冲泡组的管的流通阻力的装置，来调节每个冲泡组的用于冲泡的水的温度。

Claims (14)

1.一种咖啡机，包括：

至少一台热水生成器(1、3)；

至少一个用于冲泡咖啡的冲泡组(5)，所述冲泡组具有冲泡管道；

冷水供应管(7)，其连接到用于向所述热水生成器(1、3)供应冷水的冷水源，所述冷水供应管在所述冷水源处具有冷水供应管入口(7a)，在所述热水生成器(1、3)处设有冷水供应管出口(7b)；

主热水供应管(13)，其将所述热水生成器(1、3)连接至所述冲泡组(5)，所述主热水供应管在所述热水生成器处具有主热水供应管入口(13a)，在所述冲泡组(5)处具有主热水供应管出口(13b)；以及

热水回流管(15)，其将所述冲泡组(5)连接到所述热水生成器(1、3)，所述热水回流管在所述冲泡组(5)处具有热水回流管入口(15a)，并且在所述热水生成器(1、3)处具有热水回流管出口(15b)；

所述咖啡机的特征在于：

所述咖啡机还包括用于向所述冲泡组(5)供应热水的一个或多个附加热水供应管(13')，所述附加热水供应管(13')具有：附加热水供应管入口(13'a)，其在热水源处，与所述主热水供应管入口(13a)分开；以及附加热水供应管出口(13'b)，其在所述冲泡组(5)处，与所述主热水供应管出口(13b)分开；在一冲泡步骤和下一冲泡步骤之间的待机间隔期间，通过所述附加热水供应管(13')到所述冲泡组(5)的热水流受到限制，并且热水通过所述主热水供应管(13)流到所述冲泡组(5)并经所述热水回流管(15)回流，而在冲泡步骤期间，通过所述附加热水供应管(13')到所述冲泡组(5)的热水流得到允许，并且热水通过所述主热水供应管(13)以及通过所述附加热水供应管流到所述冲泡组(5)的所述冲泡管道；所述冲泡组(5)包括布置在所述主热水供应管(13)、所述附加热水供应管、所述热水回流管(15)和所述冲泡组(5)的所述冲泡管道之间的连接部分(17)，所述连接部分设置有多个通道，所述多个通道被设计使得在一冲泡步骤与下一冲泡步骤之间的所述待机间隔期间，所述多个通道防止热水流向该冲泡组的所述冲泡管道，促进水流通过对流通的阻力较小的路径流向所述热水回流管(15)，而在所述冲泡步骤期间，促进来自所述主热水供应管(13)和所述附加的热水供应管(13')的水流通过对流通具有阻力较小的路径流向所述冲泡组的所述冲泡管道。

2.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于：

所述一个或多个附加热水供应管(13')从所述的热水生成器(1、3)到所述冲泡组(5)布置，所述附加热水供应管(13')在所述热水生成器(1、3)处具有与所述主热水供应管入口(13a)分开的附加热水供应管入口(13'a)，在所述冲泡组(5)处具有与所述主热水供应管出口(13b)分开的附加热水供应管出口(13'b)。

3.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于：

沿所述一个或多个附加热水供应管(13')中的至少一个设置流量调节装置(19)。

4.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于：

沿所述主热水供应管(13)设置流量调节装置(18)。

5.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于：

沿所述热水回流管(15)设置流量调节装置(20)。

6.根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于：

流量调节装置设置在所述冲泡组(5)的内部。

7.根据权利要求3所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置包括节流阀。

8.根据权利要求4所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置包括节流阀。

9.根据权利要求5所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置包括节流阀。

10.根据权利要求6所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置包括节流阀。

11.根据权利要求3所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置是可电和/或机械调节的。

12.根据权利要求4所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置是可电和/或机械调节的。

13.根据权利要求5所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置是可电和/或机械调节的。

14.根据权利要求6所述的咖啡机，其特征在于：

所述流量调节装置是可电和/或机械调节的。

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