CN1313065A - 咖啡机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有调制室和饮料出口的咖啡机。阀门组件插在调制室与饮料出口中间。阀门组件包括阀座和相对阀座移动的阀体。阀体受到弹簧的偏压力,并且能在流经阀门组件的咖啡饮料的压力下克服弹簧力而移动。而且,还装有调整弹簧偏压力的装置。在此设计中,咖啡机的操作人员或用户能直接控制每一时间单位需调制咖啡的数量。此外,在用户选定值的范围内,调制水能以基本恒定的流量流过调制室内的咖啡粉,与调制室内的咖啡粉数量和粒度无关。

Description

咖啡机

本发明涉及一种咖啡机，它包括淡水的供应装置，例如蓄水室；带有调制室的咖啡调制装置，把咖啡粉供给所述调制室的装置，咖啡饮料出口以及一个泵，它把压力作用下的水从淡水蓄水室通过盛有咖啡粉的调制室送到咖啡饮料出口。

更确切地说，本发明涉及一种所谓的“浓咖啡蒸馏机”，其中咖啡粉装在专用的调制室即滤网容器内，加压的热水流经其间即产生咖啡饮料。在现有的浓咖啡蒸馏机中，咖啡机用户或操作人可能选择或调整调制咖啡饮料用的咖啡粉的数量，以及可能选择或调整咖啡粉的磨碎程度，即其粒度。由于这些可能性的缘故，改变上述参数就可能发生问题，而且流经调制室的调制水的压降也会受到影响。应当指出，当咖啡粉的数量越大，咖啡豆磨得越细时，压降增大。相反，如果调制室的咖啡粉数量减少和咖啡豆磨出的粉较粗，压降就减小。

但是，除这些事实外，上述压降还取决于咖啡机用户或操作人通常不能影响的其它一些参数，例如调制室内咖啡粉的压实程度。根据上述参数，应当指出，流经调制室的调制水的流量和在饮料出口处每一时间单位流出的咖啡饮料量也会受到影响。其结果是，由于选择的或预定的各种参数的干扰，从饮料出口流出的咖啡饮料无论流得慢还是快，用户或操作人都无法控制。

例如，本发明申请人所做的研究工作表明，在爱喝哪种咖啡的习惯上，北方国家与南方国家之间存在着根本的差别。一般来说，在南方国家，偏向于爱喝一种“蒸馏浓咖啡”(espresso)，而北方国家，爱喝“标准咖啡”即卡普契诺(cappuccino)咖啡。这些研究还进一步表明，在南方国家，蒸馏浓咖啡饮料如果流入杯中非常慢，就被认为是上品，而快速调制的标准咖啡却在北方国家受到青睐，因为标准咖啡的调制量大大超过蒸馏浓咖啡。由此可见，如果流速，也就是在每一时间单位流经调制室的调制水数量，是较低的，那么调制水在调制室中的停留时间要比高流速时的停留时间长；因此，选择低流速能更有效地萃取咖啡粉的精萃。而且，还可以说明为什么低流速对调制成的咖啡饮料的味道有影响。但是流过调制室压实咖啡粉的调制水流速只能受到熟悉这门技艺的咖啡机的用户或操作者的间接影响。如分别调整咖啡豆的磨碎程度和咖啡粉的粒度。

现有技术的咖啡机包括一个阀门组件，它的目的是增加调制室的压力，却导致在倒入咖啡杯中的咖啡饮料表面出现泡沫。但是，这类熟知的阀门组件，对流经调制室已压实咖啡粉的调制水流速来说，只起到增大调制室内背压的作用，由此，在各种情况下，降低了调制水的流速。

例如，这种阀门组件已在德国专利DE 30 35 157中公开。在该专利文献中，介绍了用于浓咖啡蒸馏机的调制头，它设置一个滤网插件用于接收咖啡粉。在那个滤网插件的出口处装有一个弹簧偏压的止回阀，通过止回阀使调制头的压力增高这种程度，以至配制出了充满泡沫的咖啡饮料。

另外，英国专利EP O 542 045公开一种咖啡调制器，其中在调制室出口处装有一个阀门。它的阀体偏置于咖啡饮料的流向。在从调制室流出的咖啡饮料的影响下，阀体能够克服偏压弹簧作用力进行移动。而且，由于这样的设计，可以产生约1巴范围的背压，使咖啡饮料的顶面长时间有泡沫。

瑞士专利CH 668 543公开了一种这里提及的浓咖啡蒸馏机，它在调制室的出口处装有一个弹簧偏压的球阀。而且由于那个球阀的作用，咖啡饮料表面可以产生长时间的泡沫。

最后，英国专利EP O 726 053公开一种配制咖啡饮料的装置，它有一个接收咖啡粉的过滤容器和连接此过滤容器的出口通道，以及一个止回阀。止回阀包括一个阀体并通过弹性元件与阀座保持接触。在阀体与阀座之间形成一个封闭的间隙，从咖啡粉排放出来的固体微粒可以聚集其中而形成一个栓塞。一旦过滤容器内达到预定的压力，阀体即克服弹性元件的弹簧力进行移动，结果阀座与阈体之间的间隙增大并朝底部张开。这样，栓塞亦就脱开，萃取的液体亦就向下流出。由于这样的设计，保证了咖啡粉的充分萃取。

这样，基于上述现有技术，本发明的目的是提供一种咖啡机可使用户或操作人能直接控制每一时间单位调制咖啡饮料的数量。

本发明的进一步目的是提供一种咖啡机能使调制水以基本恒定的流速流经调制室内的咖啡粉，不受调制室内的咖啡粉数量和它的粒度的影响。

为了达到这些和其他的一些目的，本发明提供了一种咖啡机，它包括淡水供应装置，例如蓄水室，带有调制室的咖啡调制装置，向调制室提供咖啡粉的装置，以及咖啡饮料的出口。此外，还装有一个泵，它把压力下的水从淡水供应装置通过盛有咖啡粉的调制室送到咖啡饮料出口。有一个阀门组件设置在调制室与咖啡饮料出口之间，此阀门组件有一个调整装置，可以调节每一时间单位流经阀门组件的咖啡饮料的数量。

阀门组件最好包括阀室和阀体，阀体可以在阀室内从打开位置移动到关闭位置，打开时咖啡饮料可以经过阀门组件流出，关闭时流过阀门组件的咖啡饮料即被堵住。此外，装有一个作用于阀体的弹簧，它偏压并使阀体移至打开位置。阀体有一个与流入阀门组件的咖啡饮料相接触的表面，因此，表面受到咖啡饮料的压力作用时即逐渐克服弹簧施加的偏压力而进入关闭位置。

由于具备了调节每一时间单位流经调制室的咖啡饮料总量的手段，咖啡机的用户或操作人就可直接影响流经调制室内咖啡粉的调制水流速，从而影响每一时间单位调制出的咖啡数量。由于阀门组件被设计成一种调节阀，阀内弹簧设定在保持阀体处于打开位置，并由于阀体在流经本身的咖啡饮料的作用下，能够克服弹簧力而移向关闭位置，因而相对流速也就能在一定的范围内保持恒定。应当指出，流经咖啡粉的调制水的流速不能依靠这里提到的那种阀门组件来保持在绝对准确的常量水平上，因为阀门组件的调整特性的决定因素之一是流过液体的粘度。因此，从调制室流出的咖啡饮料粘度的变化会在一定程度上影响流经调制室内咖啡粉的调制水的流速。

下面将对一些依照本发明的咖啡机的实施例参照附图作进一步介绍，其中：

图1示意性显示了装有阀门组件的咖啡机，可以调节每一时间单位供应的咖啡饮料数量；

图2是处于“标准咖啡”位置的阀门组件的第一实施例的纵剖视图；

图2a所示是图2的放大部分；

图3是处于“蒸馏浓咖啡”位置的图2阀门组件的纵剖视图；

图4是另一个阀门组件实施例的纵剖视图；

图5是具有另一种调整机构实施例的阀门组件纵剖视图；以及

图6是图5阀门组件的顶视图。

图1是显示本发明的一个咖啡机实施例的简化的总体透视图。这里提到的那种咖啡机基本上包括淡水蓄水室2、接收新鲜咖啡豆的隔室3、咖啡豆磨碎器4、装有调制室6的调制装置5、成品咖啡饮料的出口7、接收咖啡磨碎料的容器8、热水或蒸汽出口9和操作及控制装置10。应指出还装有一台用于将水供给调制室的泵；但是泵没有在图1中显示。

位于调制装置5内的调制室6用于接收待调制的咖啡粉，在开始真正的调制作业之前，咖啡粉在调制室中被一个图上未示出的可移动活塞压缩，然后加压的热水被强迫流经压缩后的咖啡粉。应当指出，压缩后的咖啡粉会对热水产生一定的阻力，此时具有8-12巴之间的初始固有压力的热水流过压缩后的咖啡粉，结果是当水离开咖啡粉时水压力减小。这种水压减小尤其是受到咖啡粉压实程度的影响，还受到咖啡粉数量及其粒度的影响。由于到目前为止，这些参数仅仅在一定程度上可以由咖啡机的操作人或用户来控制，所以操作人或用户很难影响每一时间单位由咖啡机提供的咖啡饮料数量。

在根据本发明的咖啡机的实施例中，在调制装置5与饮料出口7之间设置了一个阀门组件12。现在，流经系统的咖啡饮料的数量并因此每一时间单位从出口7流出的咖啡饮料数量第一次可以由操作人或用户来调节。为此目的，阀门组件12设置了调节螺钉27。

图2所示为阀门组件12的第一个实施例的纵剖视图，阀门组件12处于第1位置，特别适合调制所谓的“正常”或“标准”咖啡。阀门组件12由阀门壳体14组成，壳体又由若干壳体部分14a、14b和14c组成，并有入口15和出口16。入口15设有入口通道15a，出口16带有出口通道16a。阀门组件12的入口15连接到调制室的出口(图2未示出)。这样，刚调制好的咖啡饮料可以通过入口通道15a流入阀门组件12。阀门组件12的出口16连接于咖啡机的饮料出口(图2未示出)。换言之，调制好的咖啡饮料从出口通道16a通过图上未示出的管道流到饮料出口7(图1)。

位于入口通道15a内的是一个插入件18，它由弹性材料制成并构成了阀座。在插入件18的后面，入口通道15a通向阀室19。阀室19通过孔17与出口通道16a相连接，此孔界线分明，具有预先确定的横断面面积。在阀门壳体14内，装有可移动的阀体21，阀体头部24带有锥形控制表面部分25。头部24通过插入件18向外伸出。此外，阀体21带有基底部分23，它与流经阀门组件12的加压咖啡饮料相接触。由于插入件18是用弹性材料制成的，在组装阀门组件12时，可以回避阀体21的头部24。上面提到的调整螺钉27装在阀门壳体14的后背部分并带有螺帽28。装于阀门组件12的后阀室30内并用于偏压阀体21的弹簧29受到螺帽28的支撑。为了密封后阀室30，采用隔膜32并把它固定在两个相邻阀门壳体部分14b和14c之间。为了把一个壳体部分14b固定到另一个壳体部分14c，设置了由若干卡扣元件35组成的插入式连接机构。隔膜32有一个环形凹槽33，在凹槽33区域内隔膜的厚度减薄，这样可保证隔膜32有良好的柔软性。此外，隔膜有一个中心孔，阀体21的阀杆22穿过此孔延伸。

图2a所示是阀门组件12前面部分的局部剖视图，它与图2的剖视图相比已作了放大。如图2a所示，插入件18具有锥形阀座20，顺着咖啡饮料的流动方向(在图2a中从左到右)看去它的直径逐渐缩小，由此阀体21的头部24有一个与阀座20形状相对应的锥形控制表面部分25。在阀门组件12无压状态时，阀体21处于它的左侧末端位置，就是处于弹簧29(见图2)的作用下。结果是，在阀座30与头部24的锥形控制表面部分25之间出现一个通道26，经此通道咖啡饮料可以从入口通道15a流入阀室19。

在以下部分，阀门组件12的工作情况还将参照图2和图2a作进一步的说明。依靠泵(未示出)的作用，调制水流过收集在调制室内的已被压缩的咖啡粉。此调制好的咖啡饮料从调制室出来进入入口通道15a并继续往前流动，通过阀座20与头部24的锥形部分25之间的通道26而进入阀室19。咖啡饮料一旦来到阀室19里边，就会产生过压，而此压力值取决于每一时间单位进入阀室19的咖啡饮料数量。这种过压力通过隔膜32作用于阀体21的基底部分23并对阀体施加作用力并进而对抗弹簧29所产生的偏压力。

一旦加压的咖啡饮料对阀体21施加的力大于弹簧29的偏压力(这里没有考虑由此可能产生的摩擦损失)，阀体21立即会往右移动，如图2和图2a所示。由于这样的往右移动，在阀座20与头部24的锥形表面25之间可供咖啡饮料流过的通道26横断面面积亦就逐渐缩小。

由于承受咖啡饮料的阀体21的基底部分23的面积比较大，阀室19内较低的过压足以把阀体21进一步右移。由此，阀座20与头部24的锥体部分25之间的通道26的横断面面积就再次缩小，从而，由于咖啡饮料可能通过孔17流入出口通道16a，阀室19内的过压也随之下降。

这样的阀门组件12的设计是与依靠弹簧偏压力来控制流量的机械控制阀相对应的。在图2所示的实施例中，弹簧的偏压力比较大，结果在阀室19内要形成比较高的过压来把阀头部分24作一定量的右移。由此，咖啡饮料就能以高流量流过阀门组件。因此，阀门组件12的这种调节适合于调制所谓的“正常”或“标准”咖啡。

在图3所示阀门组件12的状态中，与图2相比，螺帽28被移至更为靠右的位置。这样，只需较低的力就使弹簧29偏移。由此，与图2的情况相比，只需要较低的过压就可将阀体21往右移，因此缩小阀座20与头部24锥面部分25之间的通道26的横断面面积。因此，造成阀座20上的通道26的尺寸较早地被缩小，结果导致通过阀门组件12的咖啡饮料流量较低。由此，调制水亦就相对地缓慢流过收集在调制室内的咖啡粉，造成较浓的咖啡饮料。因此，阀门组件的这种预调整尤其适宜于调制所谓的“蒸馏浓咖啡”。

螺钉27最好具有大螺距的螺纹31，举例来说，这样只需要旋转300°就可将螺帽28的位置从图2的“标准咖啡”位置转换到图3的“蒸馏浓咖啡”位置。但是，最好能设置一个中间位置可用于调制中等浓度的浓咖啡，或能够连续进行调节。

依靠前面介绍的阀门组件12的设计和由此产生的控制特性，可以保证调制水能以相对恒定的流速流经收集在调制室内的咖啡粉。因此，依靠阀门组件12的调整，可以有效确定绝对流量。由于阀门组件12的控制特性，较早提到的一些参数如咖啡粉的压实程度、数量和粒度只对通过咖啡粉的调制水流量有很小的影响。在磨碎的咖啡粉粒度很粗的情况下，流经那里的调制水只会遇到较小的阻力，造成低压降；因此，已经流过调制室的水仍有较高的固有压力。与此相反，在磨碎的咖啡粉粒度很细的情况下，流经那里的调制水将会遇到很大的阻力，结果造成较高的压降；因此，已经流过调制室的水会有较低的固有压力。由于阀门组件12具有的控制特性，即，在高压时快速反应并缩小阀座20与头部24锥形部分25之间通道26的尺寸；在较低压力时缓慢反应并缩小阀座20与头部24锥形部分25之间通道26的尺寸，这样，上面提到的收集在调制室内的咖啡粉的一些参数只会对通过已压缩咖啡粉的调制水的流量产生较小的影响。因而，不仅是想要的咖啡饮料其质量的良好再现性能得到保证，而且更具优越性的是，使咖啡磨碎器不用装设调整机构在较宽的范围内调整咖啡豆的磨碎率，这就简化了咖啡机的操作。

应当指出，咖啡机本身可以设置调节装置，例如旋钮，用它可以把调整螺钉27手动旋到想要的位置。当然，可以不用手动调整，例如可以用电动；如果合适的话，可以对调整螺钉27进行电子控制调节，例如，咖啡机可以装有许多键钮，操作人按动键钮来选择“标准咖啡”、适中浓度的或很浓的“蒸馏浓咖啡”。这些键钮可以与电子调整装置相联接，按照按下的键钮调整螺钉27的位置。

图4所示为阀门组件另一实施例的截面视图。在这一实施例中，偏压阀体21的弹簧29a偏压力是不可调的。然而为了能够改变每一时间单位从饮料出口流出的饮料量，装有针阀37，它与调整螺钉39相连接并位于与阀室19相连接的孔17的末端区。转动调整螺钉39，针阀37的针头38即进行轴向移动，使阀室19出口和与阀室19相连接的孔17的横断面面积分别被调整，从而确定流量。在此情况下，由弹簧偏压的阀体21的主要作用是保持流经阀门组件12的咖啡饮料的流量为常数。

图5所示是阀门组件的又一个实施例的截面剖视图，它具有调整机构的不同设计。基本上，阀门组件的结构与图2所示的那种相同，而在壳体后背部分41带有外螺纹42。为了改变弹簧29的偏压，装有滑动件43。滑动件43的内侧有内螺纹44，它与壳体后背部分41的外螺纹42啮合。滑动件43有一个圆筒形突出部分45用于支撑弹簧29，弹簧通过弹簧板49偏压阀体21。突出部分45具有一个六角形横断面的孔46用于插入调整盘48的相应形状的轴杆47。为了操作这一组件，也就是为了移动滑动件43，装有旋钮52，在它的前侧设有凸轮53可与调整盘48上的多个相应的孔相接合。这样，旋钮52的旋转动作通过调整盘48传给滑动件43。参考号50所指的是分度单元，它们的功能将结合下面的图6来介绍。

图6所示是图5阀门组件的顶视图。从此图可以看出有许多分度单元50。一方面这些分度单元50为旋钮52的旋转运动进行分度，而另一方面它们保证调整盘48以及滑动件43能保持它们所选择的位置，以此避免弹簧偏压力发生无意的变化。

应当指出，前面介绍的阀门组件，不仅可以用于全自动咖啡机，而且可以装在带有手插式过滤器的普通手动浓咖啡蒸馏机。在这种情况下，最好把阀门组件装在过滤器与咖啡机的饮料出口之间。

Claims (24)

1．一种咖啡机，包括淡水供应装置、带有调制室装置的咖啡调制装置、把咖啡粉供给所述调制室的传送装置、咖啡饮料出口装置、用于把带压力的水从所述淡水供应装置通过装有所述咖啡粉的所述调制室装置送到所述咖啡饮料出口装置的泵装置，和插在所述调制室装置与所述咖啡饮料出口装置之间的阀门装置，其特征在于，所述阀门装置包括能调整每一时间单位流经所述阀门装置咖啡饮料数量的装置。

2．根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于，所述阀门装置包括一个阀室装置和一个阀体装置，阀体装置可以在所述阀室装置内从打开位置移动到关闭位置，在打开位置时所述咖啡饮料可以流经所述阀门装置，在关闭位置时通过所述阀门装置的所述咖啡饮料流被阻止；以及作用于所述阀体装置的弹簧装置，它把所述阀体装置偏压到所述打开位置；所述阀体装置具有与流入所述阀门装置的所述咖啡饮料相接触的表面装置，由此，当所述表面受到所述咖啡饮料的压力时，所述阀体克服所述弹簧装置产生的所述偏压力而相应的移动到所述关闭位置。

3．根据权利要求2所述的咖啡机，其特征在于，所述阀门装置包括可以调整由所述弹簧产生的施加在所述阀体装置上的偏压力的装置。

4．根据权利要求2所述的咖啡机，其特征在于，所述阀门装置的所述阀室装置包括入口装置和出口装置，位于所述入口装置处的阀座装置与所述阀体装置配合工作；和用于改变所述入口装置和/或所述出口装置的流过横断面面积的调整装置。

5．根据权利要求2和4中所述的咖啡机，其特征在于，所述出口装置有一个预先确定的横断面面积的孔装置，以及所述阀体装置有一个基底部分，而所述基底部分具有与流入所述阀门装置的所述咖啡饮料相接触的所述表面装置。

6．根据权利要求2和4所述的咖啡机，其特征在于，所述阀体装置有一根阀杆装置和在所述阀杆装置自由端有一个端部装置，所述端部装置具有一个面向所述阀座装置的控制表面装置并且其形状基本上与所述阀座装置的形状相对应。

7．根据权利要求2和4所述的咖啡机，其特征在于，所述阀座装置有一个锥形的中心孔。

8．根据权利要求2和4的咖啡机，其特征在于，所述阀体装置是一个整体结构，所述阀座装置是由用弹性材料制成的插入件装置所构成。

9．根据权利要求2和6所述的咖啡机，其特征在于，当所述阀体装置处于所述弹簧偏压的打开位置时，在所述阀体装置的所述控制表面装置与所述阀座装置之间形成一个通道。

10．根据权利要求2、6和7所述的咖啡机，其特征在于，所述阀体装置克服所述弹簧产生的偏压力移动一定范围，使所述阀体装置的所述控制表面装置把在所述阀座装置中形成的所述通道关闭。

11．根据权利要求2所述的咖啡机，其特征在于，由所述弹簧装置产生的所述偏压力可以用手动来调整，或由电机装置、电磁装置、气动装置、液压装置来调整。

12．根据权利要求4所述的咖啡机，其特征在于，用于改变所述入口装置和/或所述出口装置的流过横断面面积的所述调整装置可以由手动调整，或由电机装置、电磁装置、气动装置、液压装置来调整。

13．根据权利要求5所述的咖啡机，其特征在于，横断面面积已预先确定的所述孔装置在其出口端装有针阀装置，用于改变所述阀室装置的流过横断面。

14．根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于，用于调整每一时间单位流经所述阀门装置的咖啡饮料数量的所述调整装置包括一个调整螺钉装置或一个调整旋钮装置。

15．根据权利要求3所述的咖啡机，其特征在于，用于调整所述弹簧装置施加于所述阀体装置的偏压力的所述调整装置包括一个调整螺钉装置或一个调整旋钮装置。

16．根据权利要求14或15中任一项所述的咖啡机，其特征在于，还包括把所述调整旋钮装置保持在选定位置的装置。

17．根据权利要求2和5所述的咖啡机，其特征在于所述阀门装置有一个后室装置，由此所述阀体装置的所述基底部分在它面向所述后室装置的侧面上带有凹槽装置，用于插入并支撑所述弹簧装置。

18．根据权利要求17所述的咖啡机，其特征在于，所述阀门装置还包括一个从所述后室装置把所述阀室装置密封的隔膜装置。

19．根据权利要求6和18的咖啡机，其特征在于，所述隔膜装置有一个中心孔装置，所述阀杆装置通过此孔延伸。

20．根据权利要求2和18所述的咖啡机，其特征在于，所述阀门装置包括一个壳体装置，它由若干个壳体部分所组成，所述隔膜装置被固定在所述若干壳体部分中的两个部分之间。

21．根据权利要求1所述的咖啡机，其特征在于，还包括调整装置，用于根据需调制咖啡饮料的种类，自动调整每一时间单位流经所述阀门装置的咖啡饮料数量。

22．根据权利要求3所述的咖啡机，其特征在于，还包括调整装置，用于根据需调制咖啡饮料的种类调整施加于所述阀体装置的所述弹簧装置偏压力。

23．一咖啡机，包括调制水供应装置、带有调制室装置的咖啡调制装置、将咖啡粉供应给所述调制室装置的装置、一个咖啡饮料出口装置、一台泵装置，用于将压力下的调制水从所述调制水供送装置通过装有所述咖啡粉的所述调制室装置送到所述咖啡饮料出口装置，以及一个插在所述调制室装置与所述咖啡饮料出口装置之间的阀门装置，其特征在于，所述阀门装置设计成一个机械操作的调节阀，它具有横断面面积可变的流动通道，所述阀门装置包括一个所述流动通道横断面面积调整装置，它根据调制水流经所述调制室装置时受到所述调制室内咖啡粉给予的流动阻力而进行调整，这样就使流经所述调制室内的所述咖啡粉的调制水流量保持基本恒定。

24．根据权利要求1至23中任一项所述的咖啡机阀门组件，其特征在于，它包括一个用于调整每一时间单位流经所述阀门组件的咖啡饮料数量的调整装置，为此所述阀门组件包括一个设计成机械操作调节阀的阀门，它设有弹簧偏压的阀体装置，所述阀体装置受到所述弹簧的偏压力而保持在打开位置，在流过那里的加压咖啡饮料的作用下，克服弹簧的偏压力而移动到关闭位置。

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