TWI417074B - 控制飲料配送機之設備及方法以及該裝置的用法 - Google Patents

Description

控制飲料配送機之設備及方法以及該裝置的用法

本發明係關於一種控制飲料配送機之設備及方法，而且，更特別地，係關於控制家用或辦公室用的自動飲料配送機之設備及方法，或者係關於控制安裝於餐飲服務場所或所謂的HoReCa(飯店－餐廳－咖啡舘)中之自動飲料配送機的設備及方法。

在本發明中，「飲料」一詞係指從好幾種調製方法所獲得的產品，該等方法例如：即食粉末的煮泡與溶解，飲用水的冰凍、冷卻或加熱等調製方法。

市售的配送機能供應好幾種飲料，例如：咖啡、茶、卡布奇諾咖啡、果汁、巧克力、水、酒等，這些飲料能夠被自動調製，而不需要使用者在調製過程中的介入。

通常，飲料的調製過程是根據預定的順序而由配送機實施完成的。每個調製順序均需要使機器執行一項或多項工作，例如：研磨測量過的咖啡豆份量，煮咖啡一段預定時間，混合液態咖啡與牛奶等工作。每項工作是由一個或多個諸如燒水壺、研磨機、攪拌器、進料器等機器單元加以執行的。

近年來，飲料配送機已經設有許多控制其操作的設備。這些控制設備能檢查相關機器的操作參數，而且，最後能介入而修改一或多個單元的操作，以便在飲料調製過程中補償不合意的改變。例如，如此可允許維持所配送的飲料之品質，而不管機器操作參數(即沖煮參數)的不合意變化為何，或者，當某一原料用完時，可以將此機器切換成「售完」的狀態。

有一些飲料配送機裝設有微處理器，能用於對機器單元執行多重檢查與控制。以Rhea Vendors S.P.A的名義申請的歐洲專利申請案第EP 04031014.6號案揭示一種控制咖啡配送機的方法，該方法係透過監測與沖煮參數有關的即時資料，將該即時資料與一組歷史資料及/或臨界參數進行比較，以及，當需要使該等即時參數與記錄參數達到一致時，改變該等沖煮參數的至少之一。

已知配送機設有簡單的「on－off」開關，能控制相關容器內的原料之存在，但是此資訊係僅用以阻止該原料所調製的飲料之配送而已，也就是說，將機器設定成「售完」的狀態。

例如，以「VGL IND LTD」的名義申請之EP 0010448號專利案係關於一種設備，用以指示欲配送的原料之可得性。此設備設有一光源及一感測器，此兩者一起界定出一個橫跨適當原料容器的頸部之光線路徑。當此原料的位準掉落至低於此光線路徑時，照射到感測器的入射光線便增加，藉此指出這些原料已經「售完」。另一種替代的光學設備係揭示於「Fuji Seiki KK」的名義申請之日本專利申請案第JP2004354143號。

其他已知的設備能夠根據原料消耗的統計估算，而提供原料售完狀態的確認。例如，考量每種原料的平均流通量，藉此在每次的配送過程時扣除一個對應的理論量(倒數功能)，而且，假如此原料被估計出用完的話，則能夠阻止使用該特殊的配送循環。當估算出該原料的售完狀態時，這些設備無法容許原料流通量與估計的平均值之間的變化，因而無法不發生錯誤。這類設備的另一項缺點在於，他們需要在每次機器充填的時候，通常藉由介入一個適當控制機構，而重新設定倒數功能。而且，需要將容器完全填滿該原料，或者，以人工方式將此容器(或各容器)的實際位準輸入一控制器單元內。這些程序相當複雜，很可能會發生錯誤，並且耗費時間。熟知飲料配送機所常見的一項問題係關於原料的適當劑量供應。

配送機通常設有一個循環進料螺桿，用以從相關容器中引出粉末原料，且將其供應至機器的另一單元，以進行處理及飲料調製。這樣的螺桿係位於容器的底部，且操作一段預定的時間，此預定時間對應於預定的旋轉次數，因而對應於預定量的粉末。要知道的是，藉由此進料螺桿所供應的原料劑量係與原料堆施加於進料螺桿入口處的該部分原料上之壓力有關。事實上，當容器幾乎空掉的時候，在進料螺桿入口處施加於原料上的壓力是最小的，因此，只有較少量的原料得以進入此螺桿內。因此，進料螺桿所供應的原料劑量小於容器填滿時操作所供應的劑量，如此，導致操作參數以及所配送的飲料特性之間的不合意變化。相同或類似的缺點已經出現於「R&G」(烘烤研磨)咖啡配送機，以及需要加工咖啡豆或冰塊的機器中。

熟知的飲料配送機之另一項問題係關於進料螺桿受到原料聚集物的堵塞。在一些情形中，類如在高溼度或使用吸濕性原料時，相同的原料會傾向聚集在一起，而在容器中形成塊狀或橋狀物。聚集物會干擾原料朝向進料螺桿以及在進料螺桿或其他等效引出機構內之正常自由流動。當發生這樣的情形時，操作人員須到場崩解這些塊狀物，以便恢復機器的適當操作。

本發明之目的是要提供一種控制飲料配送機之設備及方法，其能夠有效克服習知技術的缺點，同時又能夠簡單地實施與操作。

本發明之另一目的是要提供一種控制飲料配送機之設備及方法，特別是用於控制家庭或辦公室/HoReCa(飯店－餐廳－咖啡舘)內所使用的自動冷熱飲料配送機，其可允許有效監測此機器的一或多個容器內之原料含量，而且，根據所監測到的資訊控制此機器的操作。

本發明之另一目的是要提供一種控制飲料配送機之設備及方法，特別是用於控制家庭或辦公室/HoReCa內所使用的自動冷熱飲料配送機，其可允許有效監測此機器的一或多個容器內的原料量，而且，根據與這些原料有關的獲得資料，對此機器實施回饋控制，藉此補償與預定操作參數之間的可能變化。

本發明之另一目的是要提供一種控制飲料配送機之設備及方法，其可允許監測在一或多個容器內的原料聚集物之存在，藉此允許需要到場的介入。

上述及其他目的係藉由本發明申請專利範圍第1項中所述之一種控制飲料配送機之方法而達成。

有利地，本發明的方法能允許補償與預定慣用程序之間的可能變化，這些可能變化係導因於容器內缺少原料，或者形成會干擾原料引出的聚集物。感測機構收集與容器內的原料含量或位準有關之資訊，及/或與原料表面形狀有關的資訊，亦即原料在其自由表面沉澱或沉積之方式，如此能允許確認出聚集物。

本發明與先前技術的解決方案有所不同，先前技術中容器內的原料之份量/位準之監測僅用於將機器設定於「售完」狀態，但是，本發明的方法卻能夠根據這樣的監測而控制整個機器的操作。

藉由實施本發明的方法，可以避免使機器配送出所謂的「失敗販售」，亦即僅配送出一部分的飲料(例如，只有杯子與水，但卻無可溶性原料，或者原料的份量不足等現象)，發生這類的事情，會令消費者感到惱怒。當一原料用完時，或者當進料螺桿受到一聚集物的(至少局部)堵塞，導致減少其正確供應量時，機器控制單元會產生操作，以補償用於飲料的原料份量之減少。

例如，當成份用完且進入進料螺桿內的份量減少時，控制單元能控制進料螺桿，以增加其操作時間，因此，可恢復供應至飲料的正確原料份量。

當此成份用完時，控制機構將此機器設定成對該原料所調製的飲料來說是「售完」的狀態。

當藉由監測上原料表面(亦即面對容器外蓋的表面)的形狀而偵測出原料的聚集物時，控制單元啟動一個用於打破這類聚集物的機構，例如在容器內旋轉的輪子或葉片等之機械機構，或者一個用於選擇性地施加震動於容器或固定容器的金屬底座上之裝置，或者其他等效機構。

取得與原料含量有關的資訊係藉由一感測機構而完成的，此感測機構藉由測量本身與原料頂表面上至少一點之間的距離，而能夠偵測出容器內的原料之份量或位準。最好，感測器能夠位於容器外蓋上，且產生一個朝向原料上表面的信號。最好，設置一個與感測器整合在一起的接收器，用以接收例如反射自原料堆的信號。藉由控制單元處理這類信號，典型係藉由將此信號值與一組參考/臨界值進行比較，如此，可允許偵測出容器內所包含的原料份量。最好，感測機構所發出的信號能夠進入容器(或外蓋)的壁，但不進入容器內所包含的原料。因此，信號被原料反射回來而被感測機構追蹤，以進行處理。

藉由偵測感測機構與此表面至少兩點之間的距離，或者，藉由多數光學感測器/接收器或超音波發射器/接收器掃描此原料的表面，控制單元可以取得與原料表面形狀有關的資訊。藉由在每次配送循環計算並比較這些資訊，控制單元可以偵測出原料聚集物的存在。

此外，本發明的方法能允許收集關於原料消耗的資訊，以便於統計之用。這一點是藉由使控制單元設有將取得的資訊提供至一遠端監控單元(例如，配送機製造商)的傳送機構而達成的。控制單元可以透過一電話線或網際網路，藉由藍芽、sms等技術，而與監控單元產生通訊。以此方式，製造商可以取得關於消費者喜好與機器操作等之有用資訊。

本發明的方法之另一優點在於，可以藉由將原料的監測量與一組標準及/或歷史資料進行比較，而偵測出原料的不一致消耗情形，藉此，允許控制單元能補償此不一致性(藉由改變配送機的一或多個操作參數)，或者產生一個用於維修操作的錯誤信號。

監測在個別容器內的各原料之份量/位準，能夠允許使這些量與其他資訊產生相互關連，這些資訊例如為員工在負責填充或清潔配送機時所執行的裝載例行過程，每個載入的原料之份量/位準，因此，能夠即時提供與機器操作有關的統計資訊，特別係關於飲料調製過程中所實施的操作。一般來說，當感測機構所獲得的資料以及相同控制單元的記憶體內所儲存的資料之間需要進行比較時，控制單元利用所獲得的資訊，以補償操作參數可能的不一致。

本發明亦關於一種如申請專利範圍第9項中所述之控制飲料配送機之設備。

感測機構包含一感測器，其可以是磁性、光學式、超音波等感測器，用以產生一個朝向容器內所包含的原料行進之信號，及包含一個接收器，用以接收從原料返回的信號。控制單元處理該感測機構所接收之信號，用以估算出個別容器內的原料之份量/位準，及/或原料表面的形狀。

控制單元設有一記憶體，此記憶體中儲存有監測量的參考值或臨界值。控制單元在接收器所收集的信號以及儲存的資訊之間進行比較，以確認原料的實際份量或位準，或者原料表面的實際形狀。在每次配送過程中，從容器中引出一定劑量的原料，如此會使同樣原料的位準下降，或者影響其上表面的形狀。在預定時間間隔內，控制單元實施上述比較，且確認原料的新位準。根據本發明的方法，這樣的資訊可以被傳送至一遠端監控單元，例如，藉由網際網路、電話線、無線方式等而傳送至製造商或供應商。

如上所述，可以藉由偵測在至少兩點內原料與感測器之間的距離，例如，藉由感測機構掃描原料表面，而監測原料表面的形狀。最好，感測器係位於容器外蓋上，且發射一個用以掃描原料的上表面的信號。例如，超音波發射器/接收器可以至少大約偵測出容器內沉積的原料之上表面形狀。另一方面，可以使用多數感測器，例如紅外線發射器/接收器，每個感測器係用於掃描此表面的一部分區域，且偵測相對於一參考位準的高度，如此，可允許至少大約界定出此表面的形狀。

假如從容器引出原料係藉由位於容器底部中心處的一進料螺桿而達成的話，則原料表面具有一個正常或漏斗的形狀，此形狀可以被認為是一個參考形狀。要知道的是，可以根據容器的形狀以及螺桿的位置，而考量其他參考形狀。假如發生堵塞的話，由於形成原料聚集物構成的緣故，表面的形狀會改變，例如變成如同山丘狀。控制單元可以啟動用以打破這類聚集物的適當機械機構，例如，可以使用旋轉葉片或其他工具。

從以下伴隨附圖所作之詳細說明中，可以清楚了解本發明的其他優點與特色。

參考圖1與圖2，飲料配送機通常被包圍在一個框架櫥櫃內，以符合不同的設計需要。飲料配送機典型地具有由一個電子控制器CPU(控制處理單元)所管理的幾項功能。該CPU執行多項工作，例如：操作適當劑量的原料，加熱水，控制泵等。

飲料配送機設有一或多個用於飲料原料的容器1，各容器內裝有一種欲供應作為調製飲料的原料，例如：咖啡、巧克力、糖漿、水、冰塊等。容器1通常是以吹塑模製或射出模製的塑膠材質製成，但是也可以由例如橡膠、金屬或玻璃等其他材質製成。

每個容器1設有一頂蓋或外蓋2，其可避免容器內含的原料直接接觸空氣中或機器櫥櫃內側表面上可能存在的污染物，例如：灰塵、水氣等。外蓋2可以鉸接至容器1的本體，或者也可以與容器本體分開。

外蓋2可以由與容器1相同的材質製成，或者，由不同材質製成亦可。最好，至少一部分的外蓋2能夠供感測機構所產生的信號穿過。

容器1具有圓錐的形狀，以促進原料聚集於底部，其中，設有一引出裝置3，例如：進料螺桿、離心碾磨單元等。此裝置3能允許供應調製相關飲料所需的劑量。

本發明的設備設有感測機構S1、S2，用以偵測在個別容器1中所裝原料之份量或位準。這樣的感測機構最好係位於外蓋2上。另一方面，感測機構可以設置在容器1的本體上之一側向位置。

感測機構S1、S2可以藉由產生至少一個被原料的頂表面反射回來且被感測器偵測到的信號，而偵測出容器1內所裝粉末或液體之份量/水平程度。這一點可以藉由使用發射一個照射原料頂表面之信號(超音波、紅外線、雷射、磁性等)的感測器S1、S2，與接受由相同原料所反射回來供CPU處理之信號的個別接收器而達成。

最好，使用單一紅外線感測器S1，其可以朝向容器1內的原料之頂表面發射一個紅外線光束，並接收所反射回來的光束(感測器S1操作起來就如同發射器與接收器一樣)。CPU估算出此光束從感測器S1行進到原料上表面且回到感測器S1所花費的時間，藉此測量出原料5的頂表面4與外蓋2上的感測器S1之間的距離。因此，可以評估容器1內的原料5之位準。

一般來說，感測器S1、S2被選擇為可產生一個從外界進入外蓋2的實心表面，但不會進入原料的實心上表面之信號，藉此允許CPU以一個相當接近的近似值決定出容器1內的原料高度。換句話說，外蓋能夠允許位於外部的感測器S1、S2所發出之信號穿透過去。

根據本發明的方法，CPU利用與原料的份量或位準有關之資訊，而使飲料調製過程達到最佳化。

例如，當CPU偵測出其中原料用完的情形時，亦即，當原料的高度接近最小值時，同一CPU操作該進料螺桿，以相對於正常條件運轉一段較長的時間，藉此補償此螺桿所處理的原料量之任何可能的減少。

可以操作感測器S1、S2，以確認原料上表面4的形狀。換句話說，感測器S1及/或感測器S2可以偵測出此距離，亦即在原料5的頂表面4上至少兩點或以上的位準，因而能夠對正對著容器外蓋2的原料表面4執行一次掃描。此對應的信號經過CPU的處理，以允許至少大約偵測出表面4的形狀。

可以基於此目的而設置一個或多個感測器S1、S2。可藉由使用能夠掃描此表面4的雷射感測器，或者使用其他種類的感測器(紅外線、超音波等)，並且在表面4之兩個以上的位置上偵測此原料之高度，而獲得上表面4的形狀，藉此，允許CPU產生此表面4的實際圖像。

藉由在一次或多次配送過程前後比較上表面4的形狀，可以檢查出是否聚集物或塊狀物產生於原料內。假如原料的位準大致上並未改變的話，則聚集物或「黏住的原料」可能存在於容器內，因而堵住引出機構3。所以，CPU將會啟動用於打破聚集物的機構。同樣的結果亦適用於假如上表面4的形狀改變成例如山丘狀的情形。

原料位準的預期下降(相對於被配送的飲料)，以及仍處於漏斗狀的上表面4，兩者係表示出此原料並未產生聚集物(未黏住的原料)。

原料位準的意外下降，以及上表面4的形狀從山丘狀變成漏斗狀，兩者係表示聚集物已經被打破，而正在正確地引出原料，也就是說，引出正確劑量的原料，以供調製飲料。

根據上述比較，CPU能夠迅速地以信號表示出可能的故障或需要改變預設參數的不正常情形。例如藉由適當的通訊機構，諸如顯示器、數據機線路、光學連接埠、藍芽介面等方式，上述信號表示結果可以讓使用者或技術人員看見。

CPU透過感測機構及配送機的其他單元所獲得的所有資訊，均儲存於一記憶體中。如此能允許在任何時候處理這些資訊，例如用於統計用途。

CPU可以將一組預先編程好的參考資料(例如與全填滿容器狀態下，與分劑量裝置所產生的劑量偏差有關之平均資料)，與感測機構S1、S2所偵測到的剩餘原料體積進行比較，以便提供一些資訊，例如在需要重新裝填之前，容器內所能獲得的飲料份數。

本發明的方法與設備也可以被應用成使配送機的性能達到最佳化，其中容器內含有冰塊、粉末原料、咖啡豆、糖漿等。也可以設置液體原料容器，例如盒中袋塑膠容器。

旋轉葉片或輪子可用於打破聚集物，這類的葉片或輪子係沉浸入原料內。

本發明的設備可以對容器內裝填的原料之種類與品質進行檢查。可以在容器外蓋2上安裝一台條碼讀取機，以讀取與填入容器內的原料有關之條碼。可以藉由原料販售商設置此條碼，以提供關於容器、袋子、透明塑料罩內所販售的原料之品質與份量的資訊。

本發明的設備亦包含一個開關，可供外蓋2在開啟期間加以操作。連接至此開關的CPU可以測量對應於外蓋2被打開的時間間隔，例如在原料的重新裝填期間。此資訊也就是數算對應於開啟的容器之時間，對於確定原料的正確儲存量是很有用處的。

1．．．容器

2．．．外蓋

3．．．引出裝置

4．．．頂表面

5．．．原料

S1．．．感測機構

S2．．．感測機構

圖1是一依據本發明方法的流程圖。

圖2是一依據本發明設備的立體示意圖。

1．．．容器

2．．．外蓋

3．．．引出裝置

4．．．頂表面

5．．．原料

S1．．．感測機構

S2．．．感測機構

Claims (16)

1. 一種控制飲料配送機之方法，該飲料配送機設有至少一容器(1)，該容器裝有一調製該飲料用的原料(5)，該方法包含以下步驟：偵測至少該容器內的該原料之位準；將所監測到的位準與一個儲存於機器控制單元(CPU)內的參考值進行比較；以及當有需要時，根據上述比較結果，改變該飲料配送機的一或多個操作參數；其特徵在於進一步包含以下步驟：該偵測至少該容器內的該原料之位準值的步驟包含：藉著產生一指向原料(5)之頂表面(4)的訊號以及接收從所述原料處抵達的信號來產生所述原料之位準的一數值，偵測出介於定位在該原料上方的至少一感測機構(S1，S2)與該原料之頂表面(4)的至少一點之間的距離。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，所述感測機構(S1，S2)發射出一信號通過該容器(1)的一表面(2)，用以掃瞄出容納於該容器中的原料(5)的頂表面(4)。
3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該感測機構(S1，S2)與該原料(5)之頂表面(4)的至少兩點之間的距離被偵測出，以提供關於該原料頂表面(4)之形狀的資訊。
4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中，在一次以上的配送操作之後，監測該頂表面(4)的形狀，而且，比較後續的配送操作之表面資訊，以確認原料聚集物的形成。
5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中，該信號是選自超音波、光學、雷射、磁性信號或其等之組合。
6. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該至少一操作參數係選自於從容器(1)引出原料的裝置之操作時間、從相同容器所引出的原料之份量、飲料配送機的其他機器單元的操作時間或條件。
7. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中，該位準值被傳送至一遠端監控單元。
8. 一種控制飲料配送機之設備，其設有至少一容器(1)，該容器(1)裝有一調製該飲料用的原料(5)；偵測機構，其用於偵測至少該容器內的該原料之位準的值；及一機器控制單元(CPU)，其具有儲存用於該位準的至少一參考值之機構、比較所監測到的值與儲存的參考值之機構，以及當有需要時，根據上述比較結果而改變該飲料配送機的一或多個操作參數之機構，其特徵在於該設備包含：至少一感測機構(S1，S2)，其定位在所述原料(5)之頂表面(4)上方，用以產生一指向該原料(5)之頂表面(4)之至少一個點的信號及用以接收從所述原料的頂表面(4)處抵達的信號。
9. 如申請專利範圍第8之設備，其中，該感測機構(S1，S2)係位於該容器外側，且該信號可以通過該容器(1)之一表面(2)。
10. 如申請專利範圍第8之設備，其包含感測機構，用以偵測在該感測機構(S1，S2)以及該原料(5)之頂表面(4)的 至少兩點之間的距離，以及用以提供關於該原料之頂表面(4)的形狀的資訊。
11. 如申請專利範圍第8到10項中任一項之設備，其中，該感測器發射一個選自超音波、光學、雷射、磁性信號或其等組合的信號。
12. 如申請專利範圍第8到10項中任一項之設備，其中，該感測機構(S1，S2)係位於該容器外蓋(2)上。
13. 如申請專利範圍第8到10項中任一項之設備，其進一步包含傳送機構，該傳送機構係連接至該控制單元，用以提供該原料(4)含量的偵測到的值至一遠端監控單元。
14. 一種如申請專利範圍第8至13項中任一項之設備的用法，其用以控制一飲料配送機的操作。
15. 一種如申請專利範圍第8至13項中任一項之設備的用法，用以收集關於一飲料配送機內的至少一原料的消耗之統計資訊。
16. 一種飲料配送機，用以從一容器內所提供的至少一原料開始，調製並配送一飲料，其特徵在於其包含如申請專利範圍第8至13項中任一項之設備。