JP6903081B2 - コーヒー飲料準備装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、コーヒー飲料準備装置及び請求項１及び４の前文に係るような装置を使用するコーヒー飲料準備方法に関する。

それを用いて、特に、コーヒー、エスプレッソ及び他のカフェイン入りホット飲料が提供される、現在、一般に使用されているホット飲料装置では、抽出ユニットを使用することが知られている。該抽出ユニットは、抽出チャンバを有し、この抽出チャンバの中に乾燥コーヒー粉末が充填され、かつ、移動可能なプランジャーが配置され、チャンバが蓋で閉じられた後、該プランジャーがコーヒー粉末を圧縮する。
その後、お湯が、圧縮された粉に加えられ、そこに含まれている風味を溶解し、その後、対応する分配ユニットを介してカップにホットドリンクとしての飲料を入れる。

これに関して、ドイツ国特許DE19855271C1から、抽出チャンバ内に収容されたプランジャーを、電子制御装置によって作動され得る電気モータを備えたスピンドル装置を用いて動かすことが知られており、そこでは、プランジャー動作中に、その回転角度位置は検出されていない。
この場合、抽出工程中にプランジャーによってコーヒー粉末に加えられる圧力の高さは、充填位置から抽出位置へプランジャーを動かすために、設定された時間、制御装置によって電流を電気モータに供給することによって得られる純粋に偶然な結果である。
抽出工程中にプランジャーによってコーヒー粉末に及ぼされる圧力は、その軌道、即ち、この場合は、プランジャーの最終位置が、充填されたコーヒー粉末の量、粉の挽き度合い、及びそれを介して動力源がプランジャーを駆動するギヤの摩擦力によって決められるため、変動の影響を強く受ける。
しかしながら、出願人が見出したように、抽出工程中にプランジャーによってコーヒー粉末に及ぼされる圧力は、コーヒー飲料の風味の品質に非常に大きな影響を及ぼし、その影響は、とりわけ、圧力が高くなることによりコーヒー粉末からの苦味物質の浸出が増加することによるものである。プランジャーによって与えられる圧力が、所定の理想値をとる場合、これらの苦味物質は、コーヒーの種類、抽出の方法、コーヒーの量及び挽き度合いに対する風味に、より良い表現を有利に与える。
他方、抽出工程中にプランジャーによってコーヒー粉末に及ぼされる圧力が、前記パラメータに依存する所定の閾値を僅かでも超えると、苦味物質がコーヒー粉末からより多く浸出し、風味の品質に、飲料が殆ど飲めないような悪影響を与える。

従って、本発明の目的は、それによって、チャンバ内に充填されたコーヒー粉末に作用するプランジャーを使用して抽出チャンバ内で抽出されるコーヒー飲料の風味品質がより改善され得るコーヒー飲料準備装置及び方法を提供することにある。

この目的は、請求項１及び４の特徴部分によって、本発明により達成される。

本発明によるさらなる特徴は、従属項において説明される。

本発明は、図面を参照して、好ましい実施例に関して以下に説明される。

図１は、抽出ユニットのプランジャーが排出位置に移動された本発明による装置の概略図を示している。 図２は、プランジャーが充填位置に移動された後の図１の装置を示している。 図３は、蓋が閉じられた後の図１の装置を示している。 図４は、プランジャーが充填位置から抽出位置に動かされ、コーヒー粉末が圧縮されている図１の装置を示している。 図５は、抽出工程中の図１の装置を示している。 図６は、蓋が開けられ、プランジャーが排出位置まで動かされた図１の装置を示している。

図１〜６に示すように、本発明によるコーヒー飲料準備装置１は、抽出チャンバ６を有する抽出ユニット２を備えている。抽出チャンバ６は蓋４で閉鎖され得、蓋４は、例えば、ピンを用いて抽出チャンバ６が開くように又は閉じるように、作動装置（図示せず）を介して動かされ得る。前記ピンは、破線で概略的に示されており、蓋上に横方向に配置され、湾曲した軌道内を案内される。

抽出チャンバ６では、プランジャー１４が、ギヤ機構１２を介して電気作動装置１０によって上下に動かされ得、電気ポンプ１６によって抽出工程中に抽出チャンバ６内に導入される加熱された水がコーヒー粉末に浸透し、次いで、抽出チャンバ６の出口（図示せず）からコーヒー飲料として水が出ていく前に、抽出チャンバ６内に充填されたコーヒー粉末８を圧縮する。
プランジャー１４の動きは、電子制御装置１８によって制御される。制御装置１８は、プランジャー１４を駆動するために作動装置１０に接続され、好ましくは、加熱された水を抽出チャンバ６へ移送するポンプ１６に加えて、ボイラー（詳細には図示せず）又はグラインダ等のような他の構成要素も制御する。

電子制御装置１８は、この目的のために、これに関連するロータリーエンコーダ２０の信号に基づいて電気作動装置１０を次のように制御する。即ち、プランジャー１４は、コーヒー粉末８用の充填位置A（図３）から、コーヒー粉末８を圧縮しながら、抽出位置B（図５）まで動かされ、次いで、そこから、抽出チャンバ６における抽出工程によって形成されたコーヒー圧縮体用の排出位置C（図７）まで動かされる。
本発明による装置は、電子制御装置１８が、ロータリーエンコーダ２０を校正するために、プランジャー１４を排出位置C（図１）における停止部材２２に対向する位置に動かすことを特徴とする。
続けて、この排出位置Cから、プランジャー１４は、充填位置Aまで下方に予め決めた距離だけ動かされ、その距離の長さは、電子制御装置１８の電子メモリ２４に記憶されたロータリーエンコーダ２０の第一のパルス数に対応する。
グラインダー（図示せず）が作動され、かつ、コーヒー粉末が上方から開いた抽出チャンバ６に充填される予め決めた充填時間の後で、かつ、蓋４が閉じられた後で、電子制御装置１８は、プランジャー１４を、抽出位置Bまで、上方に向けて、第二距離だけ動かす。この第二距離の長さは、メモリ２４に記憶されたロータリーエンコーダ２０の第二のパルス数に対応する。
電子制御装置１８が、対応する第二のパルス数を受信した後（この出願では、用語「パルス」は、任意のタイプのパルス電子信号、特に、デジタル入力及び出力を含むことが意図されている。）、予め決めた抽出時間の後、制御装置１８は、プランジャー１４を、抽出位置Bから、排出位置Cまで、予め決めた第三距離だけ動かし、圧縮体は、蓋４を開けた後、プランジャー１４から排出機構（図示せず）によって取り除かれる。

本発明は、ロータリーエンコーダ２０の校正が、蓋が開いた状態で、かつ、プランジャー１４に作用する圧力負荷がない状態で、行われるという利点を有する。その結果、摩擦力に起因する校正工程における誤差が可能な限り低く維持され、言い換えれば、コーヒー粉末８を圧縮するプランジャー１４の抽出位置Bへの移動における位置誤差も低減され、プランジャーを相当高い精度で抽出位置まで移動させることができる。
コーヒー粉末を圧縮しながらの抽出位置へプランジャー１４を移動する精度を向上させることにより、抽出工程中にプランジャーがコーヒー粉末に及ぼす圧力を、非常に高い精度で、再現可能に調整することが可能になる。

予め校正されたロータリーエンコーダ２０のパルスからのみ得られる抽出位置Bへの移動時のプランジャー１４の軌道により、純粋な時間制御による位置決め、即ち、電気作動装置１０のモータ電流を介した位置決めに比べて、抽出工程で達成される最終位置が、発生する摩擦力に殆ど依存しないという利点が得られる。

圧電式圧力センサのような圧力センサによるコーヒー粉末８におけるプランジャーの圧縮力の同じように考えられる測定と比較すると、本発明による解決手段は、予め決めた圧縮力、この場合、プランジャーと駆動要素との間に作用する圧縮力が、センサ領域における温度に依存せずに、制御装置１８によって与えられ、ロータリーエンコーダ２０によって生成されるパルス数にのみ依存するという利点を有する。
ロータリーエンコーダによって生成されるパルス数は、お湯の導入に起因して、抽出チャンバ６内及びプランジャー１４下で、抽出チャンバへの充填工程及び抽出工程間に相当変化し得る温度の影響を受けないので、抽出工程中にプランジャー１４によってコーヒー粉末８に及ぼされる圧力は、温度の影響を殆ど受けない。

本発明による装置１の好ましい実施例では、電気モータ１０は、直流電気モータであり、作動装置の駆動軸１０ａに固定されたギヤホイール１２ａを介して、プランジャー１４が連結されたネジ付スピンドル１２ｃ用のスピンドル駆動装置１２ｂを駆動する。ロータリーエンコーダ２０は、電気モータの駆動軸１０ａに回転可能に連結された孔開きディスク又はスロット付きディスクであり、図１〜６に示すように、好ましくは、駆動軸１０ａのギヤホイール１２ａと対向する端部に配置される。

本発明の好ましい実施例では、プランジャーを、最大軌道を通して、図１に示す初期位置、即ち、排出位置Cから、図２に示す充填位置まで移動する時、ロータリーエンコーダ２０は、例えば、６８０パルスを生成し得る。ここで、プランジャー１４の１ｍｍの動作は、１５パルスに対応する。軌道の１ｍｍ当りのパルス数は、ギヤ１２又はスピンドル駆動装置の対応する減速によって異なる数に選択され得ることは理解される。

本発明による別の概念によれば、装置１は、電子制御装置１８に接続された入力手段２６、具体的には、第一電気スイッチを有する。該第一電気スイッチを操作することによって、第二の距離に関するパルス数は、メモリ２４内で段階的に増減され得、抽出位置Ｂにおいてプランジャー１４がコーヒー粉末８に加える圧力を増減する。

本発明による装置１の操作モードが、上述した装置１を使用してコーヒー飲料を準備する方法を参照しながら、以下により詳細に説明される。

この場合、本発明による方法は、以下の工程によって特徴付けられる。
ａ）所望のコーヒーの種類、コーヒーの強さ及びその種類のコーヒーに関連する風味パラメータを入力する行程
ｂ）入力した風味パラメータに基づいて、充填位置Ａから抽出位置Ｂまでの第二の距離だけプランジャー１４を動作させる間にロータリーエンコーダ２０によって生成される第二のパルス数のためにメモリ２４に記憶された値を増減する行程
ｃ）コーヒーの種類及び強さに関連する量のコーヒー粉末８を抽出チャンバ６に充填する行程
ｄ）蓋４を閉鎖位置まで動かす行程
ｅ）ロータリーエンコーダ１４が、風味パラメータに基づいて増減された第二のパルス数を生成するまで、コーヒー粉末の圧縮下で、プランジャー１４を充填位置Ａから第二の距離だけ排出位置Ｃに向けて動かす行程
ｆ）予め決めた量のお湯を抽出チャンバ６の中に導入するために予め決めた時間、ポンプ１６を動作させ、その後、ポンプを止める行程
ｇ）蓋４を開け、プランジャー１４を排出位置Cまで動かす行程、及び
ｈ）コーヒー圧縮体をプランジャーから取り除く行程

上述した方法では、ポンプ１６を停止した後、コーヒー圧縮体を圧搾するために、ロータリーエンコーダ１４が、メモリ２４に記憶された第四の距離に対応する数のパルスを発生するまで、プランジャー１４を抽出位置Ｂから圧搾位置Ｄに第四の距離だけ排出位置Ｃに向けて動かすことが特に有利である。
お湯が予め加えられたコーヒー粉末８を圧搾することによって、次の抽出プロセスにおいてコーヒー飲料の味に悪影響を与える水性残留物をプランジャー上の残すことなく、蓋４に取り付けられ得るプッシャ等を用いて排出位置Cにおいてプランジャー１４によって容易に押し出され得る乾燥コーヒー粉末圧縮体が形成されるという利点が得られる。

さらにまた、本発明による方法では、ポンプ１６を停止した後で、蓋４を開ける前に、抽出チャンバ６への水供給ラインに設けられたバルブを開いて、抽出工程中に抽出チャンバ６に発生した抽出圧力を、蓋４を開ける前に抽出チャンバ６から取り除くと有利であり得る。

本発明による別の概念によれば、第２のパルス数のためにメモリ２４に記憶された値は、メモリ２４に入力され記憶されるコーヒーの強さに基づいて、以下のような方法で、付加的に増減される。即ち、抽出チャンバ６に充填されたコーヒー粉末８の量が増やされると、第二のパルス数は減らされ、従って、第二の距離は短くされる。
これは、抽出位置Ｂにおいて、コーヒー粉末の量の増加に起因して、付加的な苦味成分の漏れ出しを導く、プランジャー１４によるコーヒー粉末８に及ぼされる圧力の上昇がないことを考慮しており、抽出位置におけるプランジャー１４の位置は、コーヒー粉末８の量が増加しているにも拘わらず、元の設定圧力値、即ち、入力手段２６を介して補正された圧力値を得るために、それに従って補正される。

本発明による方法の別の有利な実施例によれば、第二のパルス数のためにメモリ２４に記憶された値は、コーヒーの種類用にメモリ２４に記憶された値に基づいて、次のような方法で、付加的に増減される。即ち、より強く焙煎されたコーヒーの場合、第二のパルス数は低減され、それに従って、第二の距離は短くされる。
このことは、コーヒーの焙煎の様々な強さに対して、圧力値の対応する補正がなされ、それを用いて、抽出工程中に作られるコーヒー飲料の品質が、個々のユーザーの嗜好に対して個別に調整され得るという利点をもたらす。

これに関して、第二のパルス数のためにメモリ２４に記憶された値を、電子制御装置１８のメモリ２４に固定値として、個々のユーザインデックスと共に記憶してもよい。
この場合、付加的な入力手段２６を設け、それを介して、次の抽出工程のために個々のユーザインデックスを入力することによって記憶した値が取り出され得るようにして、ロータリーエンコーダ２０が、メモリ２４から取り出された、その第二のパルス数を生成するまで、第二の距離だけ、プランジャー１４を充填位置Ａから抽出位置Ｂに動かすようにすることが、特に有利である。

さらにまた、コーヒー飲料の分配時間を短縮するために、プランジャー１４を、排出位置Ｃから充填位置Ａまで、及び／又は、充填位置Ａから抽出位置Ｂと充填位置Ａとの間の中間位置まで、プランジャー１４を、その中間位置から抽出位置へ動かす時の速度より速い速度で動かすことが有利である。

最後に、本発明の別の概念によれば、プランジャー１４を、第二距離だけ充填位置Ａから抽出位置Ｂまで動かしている間、ロータリーエンコーダ２０によって生成されるパルスの時間変化を、電子制御装置１８によって検知し、特に、メモリ２４に記憶された所定の閾値と比較し、その値が閾値を下回った時に電子制御装置１８が警告信号を発生し、警告信号が、オペレータに、コーヒーリザーバー内にコーヒーがないことを知らせるようにすることができる。
第二の距離に亘って、プランジャー１４の動作中に、駆動モータの回転速度と比例する、ロータリーエンコーダ２０によって生成されるパルスの時間変化を監視することで、コーヒーリザーバーに追加のレベルセンサを設けることなく、最も簡単な方法で、コーヒー豆がないこと、グラインダがない簡易装置の場合には、リザーバー内にコーヒー粉末がないことを検知することが可能になる。
これは、充填位置Ａにおいて抽出チャンバ内に充填されるコーヒー粉末が少なすぎるか、又は全くない場合に、抽出位置Ｂへのプランジャー１４の動作中に、速度センサ２０によって検出される回転速度が下がり、閾値を下回ることになる適切な充填量につながる、コーヒー粉末によって生成される圧縮に関連する抵抗圧力がないという事実によるものである。
言い換えれば、回転速度の減少がないことが、回転速度を、所定の設定速度又は閾値と比較することによって電子制御装置によって決められ、この場合、コーヒー豆がないこと、又はリザーバーにコーヒー粉末がないことをユーザーに表示する警告信号を生成する。

１ 装置
２ 抽出ユニット
４ 蓋
６ 抽出チャンバ
８ コーヒー粉末
１０ 電気作動装置
１０ａ 駆動軸
１２ ギヤ
１２ａ 駆動軸のギヤホイール
１２ｂ スピンドル駆動装置
１２ｃ ネジ付スピンドル
１４ ピストン
１６ ポンプ
１８ 電子制御装置
２０ ロータリーエンコーダ
２２ 停止部材
２４ 電子メモリ
２６ 入力手段
Ａ プランジャーの充填位置
Ｂ プランジャーの抽出位置
Ｃ プランジャーの排出位置

Claims (11)

1. 蓋（４）によって閉鎖され得る抽出チャンバ（６）を有する抽出ユニット（２）を備え、
   前記抽出チャンバ（６）において、
   コーヒー粉末（８）を充填した後に、ギヤ機構（１２）を介して電気作動装置（１０）によって駆動されるプランジャー（１４）を用いてコーヒー粉末（８）を圧縮し、
   圧縮したコーヒー粉末（８）に、電気ポンプ（１６）によって抽出チャンバ（６）の中に供給される加熱水を浸透させ、
   抽出チャンバ（６）の出口から水を出すようにした
   コーヒー飲料準備装置（１）であって、
   該コーヒー飲料準備装置（１）が、さらに、電子制御装置（１８）を備え、
   該電子制御装置（１８）が、関連付けられたロータリーエンコーダ（２０）の信号に基づいて電気作動装置（１０）を制御して、プランジャー（１４）を、コーヒー粉末の充填位置（Ａ）から、コーヒー粉末（８）を圧縮しながら、抽出位置（Ｂ）へ動かし、次いで、抽出工程により抽出チャンバ（６）内で形成されたコーヒー圧縮体の排出位置（Ｃ）へ動かすようにした
   コーヒー飲料準備装置（１）において、
   電子制御装置（１８）が、ロータリーエンコーダ（２０）を校正するために、最初に、プランジャー（１４）を排出位置（Ｃ）における停止部材（２２）と対面する位置に動かし、次いで、プランジャー（１４）を、この排出位置（Ｃ）から予め決めた距離だけ下方に向けて充填位置（Ａ）へ動かし、前記距離の長さが、電子制御装置（１８）の電子メモリ（２４）に記憶されたロータリーエンコーダ（２０）の第一パルス数に対応し、
   予め決めた充填時間の後、電子制御装置（１８）が、プランジャー（１８）を、第二の距離だけ、上方に向けて抽出位置（Ｂ）へ動かし、前記第二の距離の長さが、メモリ（２４）に記憶されたロータリーエンコーダ（２０）の第二パルス数に対応し、
   予め決めた抽出時間の後、電子制御装置（１８）が、プランジャー（１４）を、第三の距離だけ、抽出位置（Ｂ）から排出位置（C）に動かし、この位置で、蓋（４）を開いて、排出機構を用いて、圧縮体がプランジャー（１４）から取り除かれる
   ことを特徴とするコーヒー飲料準備装置。
2. 電気作動装置（１０）が、直流電気モータであり、作動装置の駆動軸（１０ａ）に固定されたギヤホイール（１２ａ）を介してプランジャー１４が結合されたネジ付スピンドル（１２ｃ）用のスピンドル駆動装置（１２ｂ）を駆動し、
   ロータリーエンコーダ（２０）が、穴開きディスク又はスロット付きディスクであり、電気モータの駆動軸（１０ａ）に回転可能に連結され、駆動軸（１０ａ）におけるギヤホイール（１２ａ）の反対側の端部に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. コーヒー飲料準備装置が、電子制御装置（１８）に接続された入力手段（２６）、具体的には、第一電気スイッチを備え、その動作により、プランジャー（１４）が抽出位置（Ｂ）においてコーヒー粉末（８）に加える圧力を増減するために、メモリ（２４）において、第二の距離に関連付けられるパルス数が段階的に増減され得る
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のコーヒー飲料準備装置（１）を使用して、コーヒー飲料を準備する方法であって、
   ａ）所望のコーヒーの種類、コーヒーの強さ及びその種類のコーヒーに関連する風味パラメータを入力する行程、
   ｂ）入力した風味パラメータに基づいて、充填位置（Ａ）から抽出位置（Ｂ）までの第二の距離だけプランジャー（１４）を動作させる間にロータリーエンコーダ（２０）によって生成される第二のパルス数のためにメモリー（２４）に記憶された値を増減する行程、
   ｃ）コーヒーの種類及び強さに関連する量のコーヒー粉末（８）を抽出チャンバ（６）に充填する行程、
   ｄ）蓋（４）を閉鎖位置まで動かす行程
   ｅ）ロータリーエンコーダ（１４）が、風味パラメータに基づいて増減された第二のパルス数を生成するまで、コーヒー粉末（８）の圧縮下で、プランジャー（１４）を充填位置（Ａ）から第二の距離だけ排出位置（Ｃ）に向けて動かす行程
   ｆ）予め決めた量のお湯を抽出チャンバ（６）の中に導入するために予め決めた時間、ポンプ（１６）を動作させ、その後、ポンプを止める行程
   ｇ）蓋（４）を開け、プランジャー（１４）を排出位置（Ｃ）まで動かす行程、及び
   ｈ）コーヒー圧縮体をプランジャー（１４）から取り除く行程
   を有することを特徴とする方法。
5. ポンプ（１６）の停止後に、コーヒー圧縮体を圧搾するために、プランジャー（１４）を、ロータリーエンコーダ（１４）がメモリ（２４）に記憶された第四の距離に対応するパルス数を生成するまで、前記第四の距離だけ、排出位置（Ｃ）に向けて、抽出位置（Ｂ）から圧搾位置（Ｄ）へ動かす
   ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ポンプ（１６）の停止後、蓋（４）を開ける前に、抽出チャンバ（６）への水供給ラインに配置されたバルブを開き、抽出工程中に抽出チャンバ（６）内に生じた抽出圧力を、蓋（４）を開く前に抽出チャンバ（６）から取り除く
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
7. 第二のパルス数のためにメモリ（２４）内に記憶した値を、入力され、メモリ（２４）内に記憶されたコーヒーの強さに基づいて付加的に増減し、
   抽出チャンバ（６）内に充填されたコーヒー粉末（８）の量が増やされた時に、第二のパルス数を減らし、第二の距離を短くするようにする
   ことを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の方法。
8. 第二のパルス数のためにメモリ（２４）に記憶した値を、コーヒーの種類のためにメモリ（２４）に記憶された値に基づいて付加的に増減し、
   より強く焙煎されたコーヒーの場合に、第二のパルス数を低減し、それに従って、第二の距離を短くするようにする
   ことを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 第二のパルス数のためにメモリ（２４）に記憶した値が、電子制御装置（１８）のメモリ（２４）に、固定として、個々のユーザインデックスと共に記憶され得、かつ、
   入力手段（２６）が設けられ、それを介して、次の抽出工程のために個々のユーザインデックスを入力することによって記憶した値が取り出され得、ロータリーエンコーダ（２０）が、メモリ（２４）から取り出された第二のパルス数を生成するまで、第二の距離だけ、プランジャー（１４）を、充填位置（Ａ）から抽出位置（Ｂ）へ動かす
   ようにしたことを特徴とする請求項４〜８の何れか一項に記載の方法。
10. プランジャー（１４）が、排出位置（Ｃ）から充填位置（Ａ）まで、及び／又は充填位置（Ａ）から、抽出位置（Ｂ）と充填位置（Ａ）の間の中間位置まで、プランジャー（１４）が前記中間位置から抽出位置まで動く速度より速い速度で動かされる
    ことを特徴とする請求項４〜９の何れか一項に記載の方法。
11. プランジャー（１４）を、第二距離だけ充填位置（Ａ）から抽出位置（Ｂ）まで動かしている間のロータリーエンコーダ（２０）によって生成されるパルスの時間変化を、電子制御装置（１８）によって検知し、メモリ２４に記憶された所定の閾値と比較し、
    その値が閾値を下回った時に電子制御装置（１８）が警告信号を発生し、
    警告信号が、オペレータに、コーヒーリザーバー内にコーヒーがないことを知らせるようにした
    ことを特徴とする請求項４〜１０の何れか一項に記載の方法。

Images