JP6725101B2 - コーヒーマシン及び関連する制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、コーヒーマシン及び関連する制御方法に関する。

現在市場で利用できるドリップコーヒー又はアメリカンコーヒーを製造するための多くのマシンは、本質的に、ウォーターボイラと、ペーパーフィルタを配置させることができるとともにこのフィルタ上に所定量の遊離したコーヒー粉が配置される浸出チャンバと、浸出されたコーヒーを収集するためのカラフとを備え、カラフはフィルタの下方に配置される。

ボイラは浸出チャンバに水を供給し、浸出チャンバでは、水が、その自重の作用によって所定量の遊離したコーヒー粉を通って浸出し、結果として得られる浸出コーヒーがカラフ内に集められる。

これらのドリップコーヒーマシンは、極めて限られた製造コストを伴って構造が簡単であるという素晴らしい利点を与える。

しかしながら、そのようなマシンの更に一層幅広い商品流通を妨げ得る要因のうちの１つは、それらのマシンが所定量の使用済みコーヒー粉からの液体を保持する残留物によって汚れる傾向が強いため、それらのマシンが正確に動作し続けるようにマシンが頻繁で細心の手作業による清掃を必要とするという事実にある。

各使用後にペーパーフィルタを交換して廃棄する必要性もまた、環境に悪影響を与える。

したがって、本発明の技術的課題は、従来技術の挙げられた技術的欠点を排除することができるようにするコーヒーマシン及び一杯のコーヒーを調製するための方法を実現することである。

この技術的課題の範囲内で、本発明の目的は、極めて容易で、清浄な、信頼性の高い操作をユーザに提供するコーヒーマシンを実現することである。

本発明の別の目的は、一杯のアメリカンタイプのコーヒーを製造できるマシンを提供することである。

本発明に係る前記技術的課題、並びに、前記別の目的及び他の目的は、請求項１に係るコーヒーマシンを実現することによって達成される。

本発明の好ましい実施形態において、コーヒーマシンは、挽いたコーヒーを１回分の用量に分けるための計量手段を備え、計量手段は、既知のサイズの用量を浸出シリンダ内に取り込むように構成される。

本発明の好ましい実施形態では、計量手段が粉砕機を備える。

本発明の好ましい実施形態において、閉鎖ピストンは、少なくとも１つのばねの作用に抗して及び少なくとも１つのばねの作用によって平行移動可能である。

本発明の好ましい実施形態において、調整手段は、前記閉鎖ピストンの移動によって又は浸出シリンダによって作動され得るマイクロスイッチを備える。

本発明の好ましい実施形態において、調整手段は、前記電気作動部の吸収の検出のための検出器を備える。

また、本発明は、コントローラと、所定用量の挽いたコーヒーを取り込み可能な浸出シリンダと、浸出シリンダの内側で摺動可能に支持される排出ピストンと、閉鎖ピストンであって、浸出シリンダの側壁、排出ピストン、及び、閉鎖ピストンの間で画定される所定用量の挽いたコーヒーのための閉じられた浸出チャンバを生成するために浸出シリンダ内に係合可能な閉鎖ピストンと、所定用量の挽いたコーヒーが取り込まれる下側移動制限停止部と、浸出プロセスが行われる上側移動制限停止部との間で前記浸出シリンダを移動させるのに適した電気作動部とを備え、前記上側移動制限停止部の位置で前記浸出チャンバが所定用量の挽いたコーヒーをその圧縮を伴わずに収容するのに十分な容積を有するように、取り込まれる所定用量の挽いたコーヒーのサイズに基づいて前記上側移動制限停止部の位置を調整することを特徴とするコーヒーマシンのための制御方法も開示する。

前記コーヒーマシンが粉砕機を備える本発明の好ましい実施形態では、所定の用量の複数の既知のサイズの中から、取り込まれるべき所定用量の挽いたコーヒーの既知のサイズをユーザインタフェースによって選択すれば、コントローラが、この選択を得て、粉砕時間と所定用量の挽いたコーヒーの選択されたサイズとを自動的に関連付けるとともに、粉砕時間に対応する前記上側移動制限停止部の位置をデータベースから取得して、前記上側移動制限停止部の前記取得された位置へ向けた浸出シリンダの移動を命じることが想起される。

本発明の好ましい実施形態において、コントローラは、上側移動制限停止部の位置を越えて仮位置へ向かう浸出シリンダの第１の移動経路、及び、仮位置から浸出シリンダの上側移動制限停止部の位置へ向かう反対方向での第２の移動経路の実行を命じ、浸出シリンダの仮位置において、閉鎖ピストンは、所定レベルの圧縮を所定用量の挽いたコーヒーに及ぼし、また、圧縮は、上側移動制限停止部の位置に達したときに解放される。

本発明の好ましい実施形態において、前記所定の圧縮レベルは、閉鎖ピストンの移動によって作動され得るマイクロスイッチによってコントローラに信号で伝えられる。

本発明の好ましい実施形態において、前記所定の圧縮レベルは、作動の吸収を検出するための検出器によってコントローラに信号で伝えられる。

本発明の更なる特徴及び利点は、おおよその非限定的な例として添付図面に示される本発明に係るコーヒーマシンの好ましいが排他的ではない実施形態の説明からより明らかになる。

浸出ユニットが所定用量のコーヒー粉を取り込むための位置にあるマシンの概略断面図である。 浸出ユニットが浸出位置にある図１に示されるマシンの図である。 浸出ユニットが所定用量の使用済みコーヒー粉を乾燥させるための位置にある図１に示されるマシンの図である。 浸出ユニットが浸出チャンバから所定用量の使用済みコーヒー粉を取り出すための位置にある図１に示されるマシンの図である。 浸出ユニットが浸出チャンバから所定用量の使用済みコーヒー粉を排出するための位置にある図１に示されるマシンの図である。 本発明の想定し得る実施形態における、上側移動制限停止部の位置に達するために浸出シリンダによって到達される一連の動作位置の概略図である。

言及された図に関連して、コーヒーマシンが示されてその全体が参照数字１で表される。

コーヒーマシン１は、可動浸出ユニット３のための格納容器本体２を画定するフレームを備える。

浸出ユニットは、所定用量の挽いたコーヒー３２が取り込まれ得る浸出シリンダ１００と、浸出シリンダ１００内に摺動可能に支持される排出ピストン９と、閉鎖ピストン８とを備え、閉鎖ピストン８は、浸出シリンダの側壁、排出ピストン９、及び、閉鎖ピストン８の間に画定される所定用量の挽いたコーヒー３２のための閉じられた浸出チャンバ４を生成するために浸出シリンダ１００内に係合できる。

特定の電気作動部は、所定用量の挽いたコーヒー３２が取り込まれる下側移動制限停止部と、浸出プロセスが行われる上側移動制限停止部との間で浸出シリンダ１００を移動させるのに適している。

浸出シリンダ１００は、円筒状の側壁４ａと、下側ベース４ｂと、上側開放アクセス口４ｃとを有する。

フレームは、浸出水流を浸出ユニット３に供給するためのポンプ（図示せず）と、浸出水流を加熱するためのボイラ（図示せず）とを支持する。

コーヒーマシン１は、ボイラと、ポンプと、浸出ユニット３を移動させるための特定の移動手段と通信するコントローラ（図示せず）を更に有する。

コーヒーマシン１の液圧回路は、浸出ユニット３に浸出水流を供給するための供給ライン５と、コーヒー浸出液を注出するための注出ライン６と、排液ライン７とを更に備える。

浸出シリンダ１００は、その上方の閉鎖ピストン８と対向するその上側開放アクセス口４ｃを有し、閉鎖ピストン８はフレームによって支持される。

供給ライン５及び排液ライン７は閉鎖ピストン８内で延びる。

排出ピストン９は、浸出シリンダ１００の軸線Ｌと同軸に平行移動可能である。

排出ピストン９は、浸出シリンダ１００の側壁４ａとの径方向のシールのための外周ガスケット１２を有する。

また、排出ピストン９は、浸出シリンダ１００の下側ベース４ｂの貫通孔１４内で摺動可能に案内されるロッド１３も有する。

排出ピストン９のロッド１３は、浸出シリンダ１００のベース４ｂの外側から延びる。

浸出ユニット３は、キャリッジ１５によって解放可能な態様で支持される。

格納容器本体２は、浸出ユニット３を取り出すための窓（図示せず）を有する。

したがって、浸出ユニット３は、それがキャリッジ１５から解放されるときにコーヒーマシン１の外側で容易に点検され得る。

キャリッジ１５は、排出ピストン９を作動させるためのリンク機構１６を支持し、リンク機構１６は、浸出ユニット３の格納容器本体２によって支持されるカム制御手段１７，１８と相互作用する。

リンク機構１６は第１のレバー２０を備え、第１のレバー２０は、その支点２１周りでキャリッジ１５に対して回動されるとともに、第２のレバー２４の歯付き円弧２３と噛み合う歯付き円弧２２を有し、第２のレバー２４はその支点２５周りでキャリッジ１５に対して回動される。

第１のレバー２０は、排出ピストン９のロッド１３上に与えられるラック２７と噛み合う更なる歯付き円弧２６を有する。

要するに、第１のレバー２０は、カム手段１７からの移動を成すためのアーム２７を有し、カム手段１７は、格納容器本体２によって与えられるカム面から形成される。

また、第２のレバー２４は、カム手段１８からの移動を成すためのアーム２８を有し、カム手段は、要素２９上に与えられるカム面から形成され、要素２９は、その支点３０周りで格納容器本体２に対して回動されるとともに、ばね３１の作用に抗して及びばね３１の作用によって揺動する。

浸出シリンダ１００は、コーヒーマシン１の静止面１０に対して傾けられる直線軌道L’に沿って平行移動できる。

浸出シリンダ１００の作動は、直線軌道と平行に向けられてキャリッジ１５と一体の雌ねじ（図示せず）に係合する電動無端スクリュー１９を備える。

回転方向に応じて、無端スクリュー１９の回転は、それ自体、浸出シリンダ１００の上昇又は降下をもたらす。

浸出シリンダ１００は、浸出シリンダ１００の直線軌道L’に対して同軸に方向付けられる。

浸出シリンダ１００の向きを図示のように固定することができ、又は、例えば所定用量の挽いたコーヒーを取り込むための手続きを容易にするべく軸線が静止面１０と直交した状態で配置されるように下側移動制限停止部で浸出チャンバ４の回転の可能性を含むことができる。

閉鎖ピストン８の向きは、浸出シリンダ１００の直線軌道L’に対して同軸に固定される。

閉鎖ピストン８は、ばね１１の作用に抗して及びばね１１の作用によって浸出シリンダ１００の直線軌道L’の方向に移動できる外側部分８ａを支持して案内するための内側固定部分８ｂを備える。

供給ライン５及び排液ライン７は、閉鎖ピストン８の外側部分８ａの下端に存在する貫通孔8a’と接続される。

本発明の主要な態様によれば、コーヒーマシンは、浸出シリンダ１００の上側移動制限停止部の位置を取り込まれた所定用量の挽いたコーヒーのサイズに調整するための調整手段を有し、それにより、浸出シリンダ１００の上側移動制限停止部の位置で画定される浸出チャンバ４は、所定用量の挽いたコーヒー３２を機械的に圧縮することなく収容する。

浸出シリンダの上側移動制限停止部の位置の調整は、異なるモードにしたがって行うことができる。

第１の調整モードにおいて、コントローラは、浸出シリンダ１００内に取り込まれる所定用量の挽いたコーヒーのサイズを知らなければならない。好ましい実施形態において、これは、コーヒーマシンに粉砕機を設けることによって可能になる。既知のように、粉砕速度及び粒径が変わらないままであれば、取り込まれる挽いたコーヒーの用量は粉砕時間に正比例する。

したがって、ユーザインタフェースがコーヒーマシンの制御パネル上に設けられ、このユーザインタフェースを用いて、取り込まれるべき所定用量の挽いたコーヒーの既知のサイズを、所定の用量の複数の既知のサイズの中から選択できる。コントローラは、この選択を得た後、対応する粉砕時間を自動的に計算するとともに、そのように計算された粉砕時間に対応する浸出シリンダ１００の上側移動制限停止部の位置に関して、データベースからそのメモリに記憶される基準値を取得する。実際には、所定の高さに配置される閉鎖ピストン８へ向かう浸出シリンダ１００の直線軌道を考慮すると、選択される挽いたコーヒーの用量が多ければ多いほど、データベースから取得される浸出シリンダ１００の上側移動制限停止部の位置に関する基準値は低くなる。これは、取り込まれる挽いたコーヒーの用量に変化が存在したときに、閉鎖ピストン８が取り込まれた用量の挽いたコーヒーを圧縮することなく浸出チャンバ４の閉鎖を常に確保する。コントローラは、その後、浸出シリンダ１００の移動を命じ、浸出シリンダ１００の現在の位置は、電気作動部に搭載して組み付けられる特定のエンコーダによって追跡できる。

また、コントローラはフィードバック制御も備え、このフィードバック制御では、浸出シリンダのその様々な動作段階における位置の実際の値と所定のパラメータとを比較することによって、コントローラは、浸出サイクルの可能な調整を進める。

フィードバック制御を伴うエンコーダの存在により、そのような浸出サイクルパラメータの調整が特に洗練されて正確であることが分かる。また、消費者の選択は、少量（コルト）又は大量（ルンゴ）のコーヒーの給仕に限定されない。これは、それぞれの消費者の個人の好みに基づいて、２つの間で幅広い範囲の選択肢が存在するからである。

ユーザが手動の取り込みを進める場合、又は、粉砕機が設けられない場合には、挽いたコーヒーの用量のための大きさが異なる１つ以上の計量スクープをユーザに提供することができ、また、対応する選択ボタンをユーザインタフェースに設けることができる。当然ながら、精度を高めるために、コーヒーマシンは、ユーザによって手動で選択された用量に対して過剰ないかなる量の挽いたコーヒーをも自動的に除去するための手段を備えることができる。

第２の調整モードにおいて、コントローラは、浸出シリンダ１００内に取り込まれる所定用量の挽いたコーヒーのサイズを知る必要がない。この場合、コントローラは、上側移動制限停止部の位置を越えて仮位置へ向かう浸出シリンダ１００の第１の移動経路、及び、仮位置から浸出シリンダ１００の上側移動制限停止部の位置へ向かう反対方向での第２の移動経路の実行を命じる。浸出シリンダ１００の仮位置において、閉鎖ピストン８は、所定レベルの圧縮を所定用量の挽いたコーヒー３２に及ぼし、また、圧縮は、上側移動制限停止部の位置に達したときに解放される。所定レベルの圧縮値に達すると、そのことが、例えば、閉鎖ピストン８の移動によって作動され得るマイクロスイッチによって又はその作動の吸収を検出するための検出器によってコントローラに信号で伝えられる。例えば、マイクロスイッチは、閉鎖ピストン８の固定部分８ｂに固定されるとともに、閉鎖ピストン８の可動部分８ａに強固に拘束されるカムによって作動され得る。浸出シリンダ１００の様々な動作位置が図６に概略的に示され、この場合、下側移動制限停止部の位置（位置ａ）では、浸出シリンダ１００が高さｘ１に配置され、閉鎖ピストンが高さｚ１よりも上側に配置され、また、仮位置（位置ｂ）では、浸出シリンダ１００が高さｘ２＞ｘ１に配置され、閉鎖ピストンが高さｚ２＞ｚ１に配置される。また、上側移動制限停止部の位置（位置ｃ）では、浸出シリンダ１００が高さｘ１＜ｘ３＜ｘ２に配置され、閉鎖ピストンが高さｚ３＝ｚ１に配置される。

以下は、コーヒーマシンが粉砕機を備える場合のコーヒーマシン１の１つの動作モードの一例である。

浸出シリンダ１００は、浸出シリンダ１００の上側アクセス口４ｃが所定量のコーヒー粉３２を取り込むためにホッパ３６の下方に垂直に位置合わせされるその下側移動制限停止部にある。

排出ピストン９は、浸出シリンダ１００の底部４ｂへ向かうその引き込み位置にある。

ユーザは、飲料のタイプを選択する（したがって、浸出シリンダ１００内に取り込まれる挽いたコーヒーの用量を選択する）ための特定の選択ボタンを使用してコーヒーマシン１の動作サイクルを開始する。

したがって、ホッパ３６が既知の用量の挽いたコーヒー３２を解放し、このコーヒーは重力によって浸出シリンダ１００に入る。

コントローラは、取り込まれる挽いたコーヒーの用量に対応する上側移動制限停止部の位置のための基準値を検索した後に無端スクリュー１９を作動させ、無端スクリュー１９は、取り込まれた用量のコーヒーの圧縮をもたらすことなく最小の可能な容積の閉じられた浸出チャンバ４を画定するように浸出シリンダ１００を導く。

コントローラは、その後、供給ライン５に配置される遮断弁（図示せず）の開放と、排液ライン７に配置される遮断弁（図示せず）の閉鎖とを命じる。

コントローラは、供給ポンプ及びボイラを作動させて、浸出水流を浸出ユニット３に供給する。

最適な浸出条件は、大気圧と２×１０^５Ｐａとの間の範囲の圧力レベルと８５℃〜１００℃の範囲の温度とを有する浸出水流に対応する。

一例として、浸出水流は、９０℃の温度と１．４×１０^５Ｐａの圧力レベルとを有する。

浸出水流の流量は、好ましくは、１００ｃｃ／分〜２００ｃｃ／分の範囲内であり、一例として１５０ｃｃ／分の流量である。

浸出プロセスの終わりに、コントローラは、供給ライン５に配置される遮断弁の閉鎖、排液ライン７に配置される遮断弁の開放を命じるとともに、無端スクリュー１９を同じ回転方向に再び作動させる。

この補助的な平行移動中、閉鎖ピストン８が排出ピストン９に近づいて所定用量の使用済みコーヒー粉３３が圧縮されるという点において、浸出チャンバ４の容積が減少する。

所定用量の使用済みコーヒー粉３３中に含まれる液体が排液ライン７へ排出される。

所定用量の使用済みコーヒー粉３３を乾燥させるための乾燥プロセスの終わりに、コントローラは、無端スクリュー１９を逆の回転方向で再作動させて、浸出ユニット３を閉鎖ピストン８から離脱させ、浸出ユニットをその初期位置に戻す。

浸出ユニット３の降下の第１段階中、カム１８と移動を成すためのアーム２８との相互作用の結果によりリンク機構１６が作動され、排出ピストンは、それが所定用量の使用済みの乾燥したコーヒー粉３３をアクセス口４ｃのレベルに至らせるまで浸出チャンバ４の底部４ｂから上昇する。

浸出ユニット３の下降のその後の部分では、浸出ユニット３の移動によっても起動されるカム装置（図示せず）が、アクセス口４ｃの側方に配置されるスクレーパ３７を作動させる。

スクレーパはアクセス口４ｃを掃き出すように通過し、それにより、所定用量の使用済みの乾燥したコーヒー粉３３が特定の容器３８内へ落とされる。

浸出ユニット３の下降のその後の部分では、カム１７と移動を成すためのアーム２７との相互作用の結果によりリンク機構１６が作動され、排出ピストン９が浸出シリンダ１００の底部４ｂへ向けて後退する。

本発明のコーヒーマシンの使用は、ドリップコーヒー又はアメリカンコーヒーと同様の一杯のコーヒーを製造するためのパーコレータとして極めて有利であることが分かってきた。

このように考え出されたコーヒーマシン及び関連する制御方法は、多くの修正及び変形が可能であり、それらの全てが本発明の概念の範囲内に入る。また、全ての細部は、技術的に等価な他の要素と置き換えられてもよい。

使用される材料及び寸法は、実際には、必要性及び最新技術にしたがって、任意のタイプのものであってもよい。

Claims (7)

1. コントローラと、
   所定用量の挽いたコーヒー（３２）を取り込み可能な浸出シリンダ（１００）と、
   前記浸出シリンダ（１００）の内側で摺動可能に支持される排出ピストン（９）と、
   閉鎖ピストン（８）であって、前記浸出シリンダ（１００）の側壁、前記排出ピストン（９）、及び、前記閉鎖ピストン（８）の間で画定される前記所定用量の挽いたコーヒー（３２）のための閉じられた浸出チャンバ（４）を生成するために前記浸出シリンダ（１００）内に係合可能な閉鎖ピストン（８）と、
   前記所定用量の挽いたコーヒー（３２）が取り込まれる下側移動制限停止部と浸出プロセスが行われる上側移動制限停止部との間で、前記浸出シリンダ（１００）を移動させるのに適した電気作動部と、
   を備えるコーヒーマシン（１）において、
   前記コーヒーマシン（１）は、
   前記上側移動制限停止部の位置で前記浸出チャンバ（４）が、前記所定用量の挽いたコーヒー（３２）を、圧縮せずに収容するのに十分で且つ最小の可能な容積を有するように、取り込まれる前記所定用量の挽いたコーヒー（３２）のサイズに基づいて前記上側移動制限停止部の位置を調整するための調整手段、
   を有し、
   前記調整手段は、データベースを備え、
   該データベースは、前記コントローラにアクセスできるとともに、ユーザによって選択され得る前記所定用量の挽いたコーヒーのサイズと、選択され得る前記所定用量の挽いたコーヒーのサイズに対応する粉砕時間の継続時間と、前記粉砕時間の継続時間に対応する移動経路の範囲と、の間の関連性を記憶し、
   前記調整手段には、前記所定用量の挽いたコーヒーの既知のサイズを選択するためのユーザインタフェース、が設けられ、
   前記コントローラは、前記選択を得て、前記対応する粉砕時間を自動的に計算し、計算された前記粉砕時間に対応する前記浸出シリンダ（１００）の前記上側移動制限停止部の位置のための基準値を前記データベースから取得し、取得された基準値に達するまで前記電気作動部の作動を命じ、
   前記調整手段には、前記浸出シリンダ（１００）の位置を追跡するために前記電気作動部に搭載して組み付けられるエンコーダ、が設けられる、
   ことを特徴とするコーヒーマシン（１）。
2. 前記コントローラは、フィードバック制御部を含み、
   前記フィードバック制御部は、前記浸出シリンダ（１００）の様々な動作段階における位置に関して前記エンコーダにより与えられる実際の値と所定のパラメータとを比較することによって、浸出サイクルの可能な調整を進める、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコーヒーマシン（１）。
3. 前記コーヒーマシンは、前記挽いたコーヒーを１回分の用量に分けるための計量手段、を備え、
   前記計量手段は、既知のサイズの用量を前記浸出シリンダ（１００）内に取り込むように構成される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコーヒーマシン（１）。
4. 前記計量手段が粉砕機を備える、
   ことを特徴とする請求項３に記載のコーヒーマシン（１）。
5. 前記閉鎖ピストン（８）は、少なくとも１つのばね（１１）の作用に抗して、又は、少なくとも１つのばね（１１）の作用によって、平行移動可能である、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコーヒーマシン（１）。
6. 前記調整手段は、前記閉鎖ピストン（８）の移動によって作動され得るマイクロスイッチ、を備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載のコーヒーマシン（１）。
7. 前記調整手段は、前記電気作動部の吸収を検出するための検出器、を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコーヒーマシン（１）。

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