CN117241714A - 具有奶分配设备的咖啡机和用于控制当前奶分配循环的相关方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种咖啡机(1)，该咖啡机包括奶分配设备(4)，该奶分配设备具有包含奶的壶(6)，借助于进给到与该壶(6)连接的文丘里效应室的蒸汽流从该壶抽取该奶，其中机器主体具有用于检测所述壶(6)中存在的奶(14)的液位的光学装置(12)，该光学装置包括至少第一操作红外光学装置(12a,12b)以用于检测至少在所述壶(6)中的奶的第一液位(L1)附近，其中控制器被配置为至少基于由该光学检测装置获取的该信号来控制当前奶分配循环。
Description
具体实施方式
本发明涉及具有奶分配设备的咖啡机以及用于控制当前奶分配循环的相关方法。
众所周知，当前市场上有许多类型的咖啡机，除了传统的咖啡分配器之外，这些咖啡机还设置有用于乳化和/或加热奶的设备。通常，在这些机器中，奶分配设备包括包含奶的壶和闭合壶的盖子，该盖子具有文丘里效应室，该文丘里效应室能够通过由咖啡机的锅炉适当地生成的蒸汽流来抽取壶中存在的奶。
在一些情况下，提供红外光学装置以检测壶中存在的奶的液位，通过该红外光学装置来控制奶分配循环，该奶分配循环被延长直到壶被完全排空以便不在内部留下任何奶残留物。
如果壶被完全排空，则必须在分配循环结束之前停止锅炉以避免产生对用户有潜在危险的蒸汽喷出。
然而，对奶分配循环进行精确控制通常是相当复杂的，因为在蒸汽的相同温度、压力和流量下，奶分配可能取决于各种因素。
除了奶的温度之外，这些因素还包括所使用的奶的类型，其可具有各种来源，例如动物或植物，诸如牛奶、羊奶、豆奶、杏仁奶等。
本发明的技术任务是消除以上提及的现有技术的缺点。
在该技术任务的范围内，本发明的一个目的是设计一种具有用于乳化和加热奶的设备的咖啡机，该设备允许以通用方式自动地适配奶分配循环，使得壶被清空。
在该技术任务的范围内，本发明的另一个目的是设计一种咖啡机，其允许自动地适配奶分配循环以避免用于乳化和加热奶的设备的不正确操作。
该任务通过一种咖啡机来实现，该咖啡机包括机器主体、电子控制器、给水泵、用于从所述水产生蒸汽的锅炉、设置有关闭电磁阀的水蒸汽分配器、用于分配通过所述水蒸汽乳化和/或加热的奶的分配设备，所述设备具有包含所述奶的壶和闭合所述壶的盖子，所述盖子具有连接到所述蒸汽分配器和所述壶以用于抽取所述壶中存在的所述奶的文丘里效应室，还设置了光学装置以检测所述壶中存在的奶的液位，所述光学装置包括至少第一操作红外光学装置以用于检测至少在所述壶中的奶的第一液位附近，其特征在于，所述控制器被配置为：存储所述信号从预设在所述第一液位附近的第一阈值到第二阈值的转变时间的标称值，以及在停用所述锅炉的时刻与检测到奶的所述第一液位的时刻之间的第一延迟的标称值；
在当前奶分配循环的执行期间，获取所述转变时间的当前值；
如果所述当前转变时间不同于所述标称转变时间，则以相对于所述第一延迟的所述标称值修改的所述第一延迟的当前值执行所述当前奶分配循环。
在本发明的优选实施方案中，所述电子控制器被配置为：如果所述当前转变时间大于或低于所述标称转变时间，则在所述当前奶分配循环中相对于所述对应标称值增大或减少所述第一延迟的所述当前值。
在本发明的优选实施方案中，所述电子控制器被配置为以在停用所述泵的时刻与检测到奶的所述第一液位的所述时刻之间的第二延迟的当前值执行所述当前分配循环，其中所述第二延迟的所述当前值明确地从所述第一延迟的所述当前值导出。
在本发明的优选实施方案中，用于检测所述壶中存在的奶的液位的所述光学装置包括至少第二可操作红外光学装置以用于检测至少在奶的第二液位附近，其中所述第二液位低于所述第一液位。在本发明的优选实施方案中，所述电子控制器被配置为以在关闭所述电磁阀的时刻与检测到奶的所述第二液位的时刻之间的第三延迟的当前值执行所述当前分配循环，其中所述第三延迟的所述当前值明确地从所述第一延迟的所述当前值导出。在本发明的优选实施方案中，所述第一光学装置包括定位在所述第一液位处的第一发射器IR和第一接收器IR，并且所述第二光学装置包括定位在所述第二液位处的第二发射器IR和第二接收器IR。
在本发明的优选实施方案中，所述第二光学装置布置在所述壶的底部附近。
在本发明的优选实施方案中，如果在从打开所述电磁阀的时刻起的特定时间间隔内未检测到所述第一液位，则所述电子控制器排除对所述当前分配循环的前述控制。
在这种情况下，用于执行配方的所述当前分配循环将在针对所述配方的预定义设置被执行之后执行，其中关断所述泵和锅炉的时刻以及关闭所述电磁阀的时刻是预定义的。
本发明还公开了一种用于控制该咖啡机的奶分配循环的方法。
在实践中，在当前奶分配循环的执行期间，机器能够通过相对于标称延迟修改延迟来自动地重置延迟。
事实上已经发现，在所使用的奶的类型和由第一检测装置在奶的第一液位附近获取的信号之间存在特定相关性。
所获取的信号取决于所使用的奶的特定化学/物理性质，例如由于其来源(动物或植物)，并且对于具有相同来源的奶，其取决于温度、奶中的脂肪含量等。
有利地，已经利用该确定的相关性来适配当前奶分配循环的执行。
结果是，如果壶已经装载有对于选定配方基本上正确的奶量，则不管所使用的奶的类型如何并且在不生成蒸汽喷出的情况下，根据选定配方来分配壶的几乎全部内容物。
本发明的另外的特性和优点将从具有用于乳化和加热奶的设备的咖啡机的优选但非专用实施方案的描述中更全面地显现，该咖啡机通过附图中的非限制性示例示出，其中：
图1是没有用于乳化和加热奶的设备的咖啡机的前视图；
图2是其中用于乳化和加热奶的设备与机器主体断开的咖啡机的透视图；
图3是其中用于乳化和加热奶的设备与机器主体连接的咖啡机的前视图；
图4是连接到咖啡机的外部蒸汽分配器的用于乳化和加热奶的设备的截面侧视图；
图5是以虚线示出的由第一光学检测装置获取的信号随时间推移的趋势和以虚线示出的由第二光学检测装置获取的信号随时间推移的趋势；
图6示出了由第一光学检测装置针对壶中存在的三种不同类型的奶获取的信号在时间间隔F1中的趋势；
图7示出了基于由光学检测装置操作的控制的奶分配循环的图；
图8示出了由第一光学检测装置针对壶中存在的三种不同类型的奶获取的信号的趋势(为了易于观察而反转)，并且具体地，该图示了信号从预设在奶的第一液位附近的第一阈值到第二阈值的转变时间；
图9示出了用于确定壶中存在的奶的类型的简化表格。
特别参考上述附图，具有用于乳化和加热奶的设备的咖啡机整体用数字1来指示。
咖啡机1包括在相同面上具有咖啡分配器3和用于乳化和/或加热奶的设备4的机器主体2。
在咖啡机1内以已知方式设置了电子控制器(未示出)，给水泵(未示出)、用于从由泵供给的水(未示出)产生蒸汽的锅炉、以及设置有关闭电磁阀30的锅炉所产生的蒸汽流的外部分配器10连接到该电子控制器。
设备4具有包含奶14的壶6和用于闭合该壶的盖子7。
出于下面将变得更清楚的原因，壶6由透明材料制成。
在盖子内存在文丘里效应室9，用于可移除地连接到蒸汽分配器10的管道21、可能设置有可调整开口关闭阀的空气吸入管道22、用于吸入壶6中存在的奶的吸入管道23以及用于分配已加热和/或乳化的奶的管道18连接到该文丘里效应室。
设备4通过相对于机器主体2处于悬臂位置而与机器1可移除地相关联，这种方式使得壶6保持与杯子或其他容器通常定位在其上的机器的搁置表面24相距一定距离。
具体地，用于收集咖啡和/或已乳化和/或加热的奶的至少一个杯子11可放置在搁置表面24上。
在机器主体2中，设置了光学装置12以检测壶6中存在的奶的液位。
光学检测装置包括至少第一红外光学装置12a、12b，具体地是第一发射器IR和第一接收器IR，其操作以用于检测至少在奶的第一液位L1附近的壶6中存在的奶的液位。
光学检测装置12优选地还包括第二红外光学装置12c、12d，具体地是第二发射器IR和第二接收器IR，其可操作以用于检测至少在低于第一液位L1的第二液位L2附近的壶中存在的奶的液位。
奶的第二液位L2靠近壶6的底部13。
具体地，检测装置12放置在机器1的主体2上，也与搁置表面24间隔开以便面向壶6的下部区域。
有利地，电子控制器被配置为存储信号从预设在第一液位L1附近的第一阈值S1到第二阈值S2的转变时间的标称值，以及在停用锅炉的时刻与检测到奶的第一液位L1的时刻之间的第一延迟的标称值。
电子控制器还被配置为在当前奶分配循环的执行期间获取信号从第一阈值S1到第二阈值S2的转变时间Δtx的当前值，其中x＝a、b、c等，并且“a”、“b”、“c”等识别所使用的奶的类型。
为了执行由用户选择的配方，如果信号从第一阈值S1到第二阈值S2的当前转变时间不同于标称转变时间，则电子控制器以相对于对应标称值修改的第一延迟的当前值dt1a执行当前奶分配循环。
电子控制器被配置为：如果信号从第一阈值S1到第二阈值S2的当前转变时间高于或低于标称转变时间，则在当前奶分配循环中相对于对应标称值增加或减少第一延迟的当前值dt1a。
电子控制器还被配置为以在停用泵的时刻与检测到奶的第一液位L1的时刻之间的第二延迟的当前值dt1b执行当前分配循环，其中第二延迟的当前值dt1b明确地从第一延迟的当前值dt1a导出。
此外，电子控制器被配置为以在关闭电磁阀30的时刻与检测到奶的第二液位L2的时刻t2之间的第三延迟的当前值dt2执行当前分配循环，其中第三延迟的当前值dt2明确地从所述第一延迟的当前值dt1a导出。
如果在从打开电磁阀30的时刻开始的特定时间间隔内没有检测到第一液位L1，则在当前分配循环的执行期间，控制器禁用当前分配循环的前述控制并且用预设控制来替换它。
借助于图5至图8示出了如何执行当前奶分配循环的简化情况。
用户将基本上与待执行的配方所需要的量相对应的量的奶装载到壶中，该量由壶6上的参考凹口标记。
在任何情况下，所装载的奶的量必须超过高于L1的最低液位，该最低液位也由壶6上的凹口指示。
配方可以是只有奶的拿铁玛奇朵、只有奶的卡布奇诺、双份奶等。
用户已经选择了特定奶类型，例如牛奶或豆奶或杏仁奶，我们用“a”来指示该特定奶类型。
用户从咖啡机的仪表板控制配方的执行。
在已经激活泵和锅炉之后，电子控制器命令在时间t0＝0打开电磁阀30并且奶分配因此开始。
在分配期间，壶中的奶的液位下降到接近液位L1。
第一红外光学装置12a、12b将在液位L1附近检测到的信号发送到电子控制器。
电子控制器处理所获取的信号并且计算时间Δta，信号使用该时间以从第一阈值S1行进到第二阈值S2。
对应于壶6中存在的奶类型“a”的值Δta用来可能地校正用于关断锅炉的第一延迟的标称值：如果Δta不同于标称转变时间，则电子控制器设置与第一延迟的标称值不同的第一延迟的当前值dt1a。
数学函数将能够明确地定义校正的程度。
由于t1被定义为检测到壶6中的奶的液位L1的时刻，在t0与t1之间的时间间隔中，电磁阀30打开，泵和锅炉被接通。
由于定义了t1a＝t1+dt1a，因此在t1和t1a之间，在锅炉接通、泵接通并且显然电磁阀30打开的情况下执行当前分配循环。
在时刻t1a，锅炉关断并且因此开始减小蒸汽生成。
电子控制器还自动设置用于关断泵的第二延迟的当前值dt1b和用于关闭电磁阀的第三延迟的当前值dt2。
第二延迟的当前值dt1b和第三延迟的当前值dt2可利用将它们明确地链接到第一延迟的当前值dt1a的数学函数来计算。例如，dt1b可等于dt1a的两倍。
由于定义了t1b＝t1+dt1b，因此在t1a与tib之间的时间间隔中，在关断锅炉并且接通泵的情况下执行当前分配循环，而从时间t1b开始，当前分配循环即使在关断泵的情况下也继续，显然电磁阀30保持打开。
在当前分配循环继续时，壶中的奶的液位进一步下降，从而接近液位L2。
由于t2被定义为检测到壶6中的奶的液位L2的时刻，在t1b与t2之间的时间间隔中，电磁阀30仍然打开，而泵和锅炉被关断。
由于定义了t2a＝t2+dt2，因此电磁阀30持续地保持打开，直到该电磁阀最终关闭的时刻t2a。
在时刻t2a，当前奶分配循环结束，这对应于壶6的完全排空。
如果用户已经将奶类型“b”或“c”装载到壶6中以用于执行相同的配方，则电子控制器将计算信号从第一阈值S1行进到第二阈值S2所花费的时间Δtb或Δtc，并且将以不同的方式校正用于关断锅炉的第一延迟的标称值并且因此校正第二延迟和第三延迟。
图5示出了在使用奶类型“a”的情况下刚描述的由检测装置12针对当前分配循环所获取的信号随时间推移的趋势。
F0指示其中信号(具体地是由第一对传感器12a、12b获取的信号)保持高于阈值S1并且奶的液位高于L1的时间间隔；F1指示在F0之后的其中信号介于阈值S1与阈值S2之间并且奶的液位在液位L1附近的时间间隔；F2指示在F1之后的其中信号行进至低于阈值S2并且奶的液位被包括在L1与L2之间的时间间隔；F3指示在F2之后的其中信号(具体地是由第二对传感器12c、12d获取的信号)低于阈值S3并且奶的液位在液位L2附近的时间间隔；并且F4指示在F3之后的其中信号低于阈值S3并且奶的液位低于液位L2的时间间隔。
当装载到壶中的奶量等于或甚至小于与标称分配循环相关联的所分配的标称奶量时，如此执行的当前分配循环的控制允许壶被几乎完全排空，从而中断分配而不产生不期望的蒸汽喷出。
最后，电子控制器被配置为在某些情况下禁用当前分配循环的前述控制并且遵循针对每个配方的预定义和专用设置来执行相同配方：具体地，电子控制器还针对每个配方存储了用于关断泵和锅炉以及用于关闭电磁阀30(从打开电磁阀30的时刻开始)的参考时间。
如果用户已经将比配方所需的奶多得多的奶装载到壶中，则通过该预定义设置执行配方。
为了在这方面帮助用户，如图中所示并且如已经提到的，壶6可被设置有一个或多个参考凹口以用于根据选定配方来正确地填充壶。
因此，如果电子控制器确定用于关断锅炉的参考时间已经过去而还没有达到液位L1，则它禁用由检测到液位L1和L2的时刻提供的标称延迟的校正并且通过预定义设置实现控制。
在这些情况下，由于与执行配方所需的奶量相比可获得大量奶，从而没有蒸汽喷出的风险，因此检测系统IR的干预不是必需的。事实上，在任何情况下，在当前分配循环结束时，一些奶将保留在壶中。
如果由用户装载的奶的液位基本上是正确的，则检测系统IR的干预是必要的，其结果是针对相同的配方，所分配的奶的量可取决于所使用的奶的类型而变化，但将总是保证壶的几乎完全排空而没有蒸汽喷出。
应当注意，上传感器IR和下传感器IR可组合地或选择性地工作以改善信号的分辨率。
例如，在间隔F1处，优选的是仅上传感器IR 12a、12b是活动的，使得电子控制器可处理以更高采样频率获取的信号。
具有如此设计的用于乳化和加热奶的设备的咖啡机易于进行许多修改和变型，所有这些都落在本发明构思的范围内；此外，所有细节均可由技术上等效的元件替换。
在实践中，所使用的材料以及尺寸可以根据需要和现有技术而定。
Claims (12)
1.一种咖啡机(1)，包括机器主体(2)、电子控制器、给水泵、用于从所述水产生蒸汽的锅炉、设置有关闭电磁阀(30)的蒸汽分配器(10)、用于分配通过所述蒸汽乳化和/或加热的奶的分配设备(4)，所述设备(4)具有包含所述奶的壶(6)和闭合所述壶(6)的盖子(7)，所述盖子具有连接到所述蒸汽分配器(10)和所述壶(6)以用于抽取所述壶(6)中存在的所述奶的文丘里效应室(9)，还设置了光学装置(12)以检测所述壶(6)中存在的奶(14)的液位，所述光学装置包括至少第一操作红外光学装置(12a,12b)以至少在所述壶(6)中的奶的第一液位(L1)附近获取信号，其特征在于，所述控制器被配置为：
-存储所述信号从预设在所述第一液位(L1)附近的第一阈值到第二阈值(S1,S2)的转变时间的标称值，以及在停用所述锅炉的时刻与检测到奶的所述第一液位(L1)的时刻之间的第一延迟的标称值；
-在当前奶分配循环的执行期间，获取所述信号从所述第一预设阈值到所述第二预设阈值(S1,S2)的所述转变时间的当前值(Δtx)；
-如果所述当前转变时间(Δtx)不同于所述标称转变时间，则以相对于所述第一延迟的所述标称值修改的所述第一延迟的当前值(dt1a)执行所述当前奶分配循环。
2.根据权利要求1所述的咖啡机(1)，其特征在于，所述电子控制器被配置为：如果所述当前转变时间大于或低于所述标称转变时间，则在所述当前奶分配循环中相对于所述对应标称值增大或减少所述第一延迟的所述当前值(dt1a)。
3.根据任一前述权利要求所述的咖啡机(1)，其特征在于，所述电子控制器被配置为以在停用所述泵的时刻与检测到奶的所述第一液位(L1)的所述时刻之间的第二延迟的当前值(dt1b)执行所述当前分配循环，其中所述第二延迟的所述当前值(dt1b)明确地从所述第一延迟的所述当前值(dt1a)导出。
4.根据任一前述权利要求所述的咖啡机(1)，其特征在于，用于检测所述壶(6)中存在的奶的液位的所述光学装置包括至少第二可操作红外光学装置以用于检测至少在奶的第二液位(L2)附近，其中所述第二液位(L2)低于所述第一液位(L1)。
5.根据前述权利要求所述的咖啡机(1)，其特征在于，所述电子控制器被配置为以在关闭所述电磁阀(30)的时刻与检测到奶的所述第二液位(L2)的时刻(t2)之间的第三延迟的当前值(dt2)执行所述当前分配循环，其中所述第三延迟的所述当前值(dt2)明确地从所述第一延迟的所述当前值(dt1a)导出。
6.根据权利要求4和5中任一项所述的咖啡机(1)，其特征在于，所述第一光学装置包括定位在所述第一液位(L1)处的第一发射器IR和第一接收器IR，并且所述第二光学装置包括定位在所述第二液位(L2)处的第二发射器IR和第二接收器IR。
7.根据前述权利要求所述的咖啡机(1)，其特征在于，所述第二光学装置布置在所述壶(6)的底部附近。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的咖啡机(1)，其特征在于，所述第一光学装置和所述第二光学装置选择性地或组合地操作。
9.根据任一前述权利要求所述的咖啡机(1)，其特征在于，在所述当前分配循环的所述执行中，如果在从打开所述电磁阀(30)的时刻起的特定时间间隔内未检测到所述第一液位(L1)，则所述控制器超控所述当前分配循环的前述控制。
10.一种用于控制咖啡机(1)中的当前奶分配循环的控制方法，所述咖啡机包括机器主体、和电子控制器、给水泵、用于从所述水产生蒸汽的锅炉、设置有关闭电磁阀的蒸汽分配器、用于分配通过所述蒸汽乳化和/或加热的奶的分配设备(4)，所述设备(4)具有包含所述奶的壶(6)和闭合所述壶(6)的盖子(7)，所述盖子具有连接到所述蒸汽分配器和所述壶(6)以抽取所述壶(6)中存在的所述奶的文丘里效应室、用于检测所述壶(6)中存在的奶的液位的光学装置，所述光学装置包括至少第一操作红外光学装置以用于检测在所述壶(6)中的奶的第一液位附近，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
-存储所述信号从预设在所述第一液位(L1)附近的第一阈值到第二阈值的转变时间的标称值，以及在停用所述锅炉的时刻与检测到奶的所述第一液位(L1)的时刻之间的第一延迟的标称值；
-在当前奶分配循环的执行期间，获取所述转变时间的当前值(Δtx)；
-如果所述当前转变时间(Δtx)不同于所述标称转变时间，则以相对于所述第一延迟的所述标称值修改的所述第一延迟的当前值(dt1a)执行所述当前奶分配循环。
11.根据前述权利要求所述的用于控制当前奶分配循环的控制方法，其特征在于，以在停用所述泵的时刻与检测到奶的所述第一液位(L1)的所述时刻之间的第二延迟的当前值(dt1b)执行所述当前分配循环，其中所述第二延迟的所述当前值(dt1b)明确地从所述第一延迟的所述当前值(dt1a)导出。
12.根据前述权利要求所述的用于控制当前奶分配循环的控制方法，其中用于检测所述壶(6)中存在的奶的液位的所述光学装置包括至少第二可操作红外光学装置以用于检测在靠近所述壶(6)的底部的奶的第二液位(L2)附近，其中所述第二液位(L2)低于所述第一液位(L1)，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
-以在关闭所述电磁阀(30)的时刻与检测到奶的所述第二液位(L2)的时刻(t2)之间的第三延迟的当前值(dt2)执行所述当前分配循环，其中所述第三延迟的所述当前值(dt2)明确地从所述第一延迟的所述当前值(dt1a)导出。
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