WO2010079116A1 - Method for supplying a volume of a hot beverage - Google Patents
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- WO2010079116A1 WO2010079116A1 PCT/EP2009/068041 EP2009068041W WO2010079116A1 WO 2010079116 A1 WO2010079116 A1 WO 2010079116A1 EP 2009068041 W EP2009068041 W EP 2009068041W WO 2010079116 A1 WO2010079116 A1 WO 2010079116A1
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Definitions
- the present invention relates to a method for delivering a volume of hot drink with a volumetric liquid pump including a heater body, and a pump adapted to the implementation of the method.
- the solutions of the prior art generally require a pump for circulate the water in a heating tube or thermoblock, and a flow meter to control the amount of water supplied.
- the complete device thus comprises many discrete partsdistinctes, complex to combine, and whose assembly requires a large volume.
- the temperature of the water depends on both the electric current in the heating module and the flow rate of the water in the tube, which requires a fairly complex regulation.
- the patent application FR2780262 discloses a coffee machine comprising a hollow piston pump driven by an electromagnetic motor.
- the hollow piston traversed by the liquid is difficult to clean; in addition, it does not allow to move a constant volume of water with each actuation.
- a flowmeter is therefore required, formed in this case of a crazy wheel with blades rotated by the flow of liquid.
- hot beverage dispenser comprising a piston pump
- a piston pump Other examples of hot beverage dispenser comprising a piston pump are described in patents US2654505 and FR2012636.
- EP-A1 -496939 discloses another pump for a coffee machine comprising a piston sliding in a cylinder actuated by a motor and an actuator.
- the stroke of the piston which determines the volume of liquid sucked and then rejected into the cylinder, is controlled using microconnectors or an encoder connected to the engine.
- the signals from the microswitches or the encoder are processed by electronics that generate control signals for the motor.
- the volume of water in the cylinder is heated using a resistive wire wound around the outer surface of the cylinder and traversed by an electric current.
- the tube is heated using a discrete wire wound around the cylinder. Only a part of the heat emitted by the wire is transmitted to the cylinder and then to the liquid; the rest is dissipated in the air.
- the thermal resistance between the wire and the cylinder is indeed important, unless expensive measures, for example the use of an electrically conductive paste, are implemented.
- the heating of the cylinder begins only when it is full of liquid.
- the significant thermal inertia of the heating wire and the cylinder slows the heat transfer and increases the time required to heat the volume of liquid sucked. This inertia also makes it difficult to accurately maintain a constant temperature of the liquid; the reaction time of the system is too important, especially when the external conditions change, for example during the evacuation of the liquid.
- the system remains hot for a relatively long time even when the electric current is interrupted.
- the quality of coffee also depends on the speed at which the liquid passes through the coffee: too fast flow does not allow the liquid to carry all the aromas, while a too slow flow may cause the dissolution of undesirable parts of the grain. Moreover, a successful coffee depends on the pressure of the liquid through the powder.
- these parameters are not entirely independent of each other.
- the flow rate depends on the pressure of the liquid. The temperature decreases if the flow rate is too slow. It is therefore extremely difficult to obtain the ideal values for each of these parameters with a coffee machine or a conventional liquid dispenser.
- An object of the present invention is to provide a method for delivering a volume of hot beverage that does not have the disadvantages of the above methods.
- Another object is also to provide a device for carrying out this method and to independently control the temperature of the water throughout its expulsion, the flow rate and the duration of wetting of the powder , as well as the pressure of the liquid.
- Figure 1 illustrates a perspective view of a pump according to the invention.
- FIG. 2 illustrates a sectional view of a pump according to the invention, represented without the motor element.
- Figure 3 is a block diagram of the system.
- FIG. 1 An example of a pump according to the invention is illustrated in Figure 1.
- the pump comprises a cylinder 2 of cylindrical section in this non-limiting example.
- a piston 3 can slide inside the cylinder, being moved by a motor element 1.
- a liquid coming from a tank not shown or from a source of liquid not shown can enter the internal volume of the cylinder by a valve 4 or 5 valves can be controlled electromechanically by actuators, mechanically by the movements of the piston, or opened and closed automatically depending on the differences in pressure between the inside and the outside of the cylinder.
- the motor 1 is preferably an electric linear actuator capable of moving alternately in one direction and then in the other when an electric current is supplied thereto. According to a preferred feature of the invention, the motor can be powered at 12 or 24 volts, or at a lower voltage, which allows it to be used in an automobile with the current produced by a battery. Other DC or AC voltage sources are also conceivable within the scope of the invention. Rotary motors with a worm, cam, connecting rod or toothed belt system for converting rotation into a translation, or pneumatic cylinders can also be employed.
- the stroke of the piston can be controlled to vary the amount of liquid sucked by the valve 4 and then expelled via the valve 5.
- the stroke is preferably controlled by a microcontroller by changing the duration of supply of the motor 1.
- the control can be carried out in an open circuit, that is to say by applying a pulse duration which depends solely on the set value chosen for the stroke and the volume, or preferably in circuit closed with a feedback loop taking into account a measurement value provided by a position sensor 6.
- the position sensor may comprise for example one or more Hall effect sensors, or an encoder, connected to the movable shaft of the motor 1.
- the piston comprises a piston head provided in this example with two peripheral seals 30, 31 each engaged in an annular groove at the periphery of the piston head.
- the joints 30, 31 are for example o-ring joints and are slightly compressed against the inner face of the cylinder. Other joint geometries, different from the o-ring, can also provide the sealing function.
- a lubricant 32 for example a food compatible grease, is trapped between the two joints, the outer surface of the piston and the inner face of the cylinder in order to lubricate the piston and facilitate its movements.
- the cylinder is preferably made of metal, for example stainless steel or another material good thermal conductor. Its outer faces are at least partially covered with electrical tracks 70, 71, ..
- the tracks have an electrical resistance that can produce heat when a current flows through them.
- the tracks 70, 71 consist of conductive ink electrically deposited in thin layers by screen printing or by another printing process on the outer surface 20 of the cylinder 2. In fact, it has been found that Surprisingly, this process makes it possible to print sufficiently thick and resistant layers so as not to be destroyed by the large currents necessary for heating the water - even if the supply voltage is reduced, for example 12V or 24V DC.
- the electric circuit constituted by the tracks preferably comprises several branches 70, resp. 71 connected in parallel, which reduces the current in each branch.
- Electrical switches 72 resp. 73 for example transistors, integrated circuits or relays, make it possible to modify the configuration of the circuit and to control the branches which are supplied with current and which contribute to the heating of the cylinder and the liquid in the cylinder. These switches may be provided on the surface of the cylinder, or more easily in the electronic circuit which supplies the current to the different branches of the circuit.
- the electric heating circuit 7 comprises at least two branches 70, 71 which occupy or cover distinct longitudinal portions of the cylinder. It is thus possible to choose the longitudinal portion of the cylinder which is heated at each instant by selecting the branches 70 or 70 + 71 supplied with current. Thus, a number of branches will be fed depending on the amount of volume to be heated, so as to avoid large portions of the cylinder above the upper stroke limit of the piston. In one for example, only the lower half of the cylinder is heated with the branch 70 when a desired produces a half volume of hot water cylinder. The number of heating tracks 70, 71 may be greater than two.
- the choice of the number of branches supplied with current may also depend on the temperature of the desired liquid.
- the heating power, and therefore the time required to obtain a given liquid temperature can be controlled by acting on one or more of the following parameters:
- a temperature sensor 11 may furthermore be used to measure the temperature of the liquid or a piece in contact with the liquid, in order to interrupt or modify the electric current as a function of the measured temperature.
- the temperature sensor 11 also makes it possible to detect the presence or absence of the liquid in the cylinder 2 because the temperature progression of the cylinder varies accordingly. The Heating is thus secure in case of absence of liquid.
- the different branches of the circuit 70, 71 do not necessarily all have the same length, the same thickness, the same width and / or the same electrical resistance.
- the pressure of the liquid ejected from the cylinder is also controlled by means of a reaction loop, in order to use a pressure of the liquid through the beverage powder adapted to the type of drink. longed for.
- the pressure of the liquid directly influences the quality of the coffee or drink.
- the device of the invention advantageously comprises a pressure detector 13 downstream of the cylinder, supplying a measurement value used by a control circuit to control the current applied to the piston translation system and thus obtain a pressure of constant liquid during the evacuation and close to the set point depending on the desired drink.
- the system makes it possible not only to control and possibly modify the extraction pressure of the discharged liquid, but in a variant it also makes it possible to perform a reversal of the flow.
- the reversibility of the pump makes it possible, for example, to re-suck up part of the extracted coffee or to rinsing the device.
- the pressure can be deduced from the knowledge of the consumption current of the engine 1, without using the sensor 13.
- the thin-film heating element can be replaced by an Egotherm-type resistor. ), or very similar heating systems having heating elements wound and welded around the outer surface of a cylinder.
- the heating element is replaced or supplemented with a cooling element, for example Peltier type, to lower the temperature of a liquid that enters the preheated pump.
- the device described above can be further modified by using two or more pistons advantageously working out of phase to transfer and heat several times quantntrôlées liquid quantities. This makes it possible to supply a hot liquid continuously without any dead point when filling the piston. Moreover, by modifying the number of pistons actually used, it is possible to control the volume of heated and transferred liquid. The number of pistons used can be modified using numerical controls to control the valves that must be opened or closed during each cycle, and possibly the pistons that need to be moved. The different pistons can be driven by the same engine or cylinder, or by individual cylinders. It is also possible to use double-acting pistons, which sucks and pumps the liquid continuously to reduce the pulling time.
- At least one electrical switch (for example 72 or 72 + 73) is open in order to circulate an electric current in one of the conductive tracks 70, 71 on the outer surface 20 of the cylinder, so as to preheat this cylinder .
- the heat produced by the thin resistive layers is immediately transmitted to the corresponding portion of the walls of the cylinder 2.
- the inlet valve 4 is opened while the expulsion valve 5 is closed, by electromechanically under the control of an electronic control circuit, or mechanically, for example by means of springs.
- the piston 3 is then raised under the action of the engine 1, so as to suck the liquid inside the cylinder 2 and through the intake valve 4.
- the heating of the cylinder is preferably continued at course of aspiration.
- the stroke of the piston 3 is preferably regulated so as to correspond to the volume of liquid to be produced by means of the open-loop control or closed feedback loop mentioned above.
- the heating of the liquid can therefore be started at the beginning of the suction, so to arrive quickly at the desired temperature, or only at the end of the aspiration, after a given time, in order to avoid the risk of an excessive temperature if a large energy is transmitted to a reduced volume of liquid.
- the piston 3 When the piston 3 has reached the end of travel or the height corresponding to the desired volume of liquid, it is preferably maintained at this position for the time necessary for heating the liquid to the desired temperature. This time can be determined according to the volume of liquid, or preferably interrupted when the temperature sensor 11 indicates that the liquid has reached the desired temperature, for example 94 ° C for the coffee. In one embodiment, the current flowing through the resistors is progressively reduced when the temperature of the liquid approaches the setpoint, in order to arrive precisely at this value quickly and without exceeding it.
- the electric current injected into the circuit, as well as the number of branches through which a current flows, can be regulated according to the volume of liquid to be heated and / or the target temperature to be reached.
- the inlet valve 4 is preferably closed as soon as the piston has reached its maximum height, in order to prevent the heated liquid from coming out through the inlet channel or the heat escaping by convection or mixture of liquid. .
- the expulsion valve 5 is then opened, and the piston 3 down to expel a first volume of hot liquid.
- This volume of liquid enters a volume of coffee or powder (not shown), so as to moisten and wet the powder.
- the advance of the piston is interrupted for a predetermined time T1 when the liquid has sufficiently penetrated into the powder and before a substantial amount of liquid has passed through it. This duration allows the flavors of coffee or powder to dissolve in the liquid.
- the piston is slightly raised at the beginning of this period T1, in order to release the pressure of the liquid around the powder and thus allow the flavors to dissolve more easily in the liquid.
- the use of a piston pump makes it possible to control very precisely the pressure of the liquid and the volume of liquid injected into the powder.
- a part of the liquid wetting the powder is sucked back into the cylinder during this step.
- the liquid can thus flow in both directions through the valve 5, which also allows to suck up part of the extracted coffee or rinse the parts downstream of the cylinder.
- the piston is again actuated in the second direction, so as to increase again the pressure of the liquid in the powder chamber, to cause the expulsion of the liquid on the other side of the powder, towards the cup.
- the use of a much higher pressure during this expulsion step makes it possible to release other flavors that do not dissolve easily in hot water but that can in some way be torn off by this pressure.
- the heating of the cylinder can be maintained and regulated during the duration T1 and during the expulsion phase that follows, so as to ensure a constant temperature of the liquid throughout the expulsion.
- the heating is interrupted, or at least reduced by decreasing the electric current, before the complete expulsion of the liquid out of the cylinder.
- the thermal inertia of the cylinder is thus exploited and it is avoided to transmit heat to the cylinder which will not have time to be communicated to the liquid.
- the interruption or rapid reduction of the heating also makes it possible to avoid excessive temperature differences between the last drops of liquid expelled and those leaving the cylinder first, which makes it possible, for example, to avoid the production of unnecessary vapor by evaporation of the last drops of liquid.
- An electronic circuit 8 for example a microcontroller controlled by a computer program or an FFGA circuit, preferably controls the following sequence of events:
- the liquid is heated in the cylinder.
- the device and the method of the invention can be used for example for a coffee machine, including a coffee machine for car or caravan or mobile home, or all electrically autonomous vehicles such as had, taxi, trains, boats etc.
- a similar pump can also be used for the dosing of heated liquid, in the food industry for the production of other hot drinks, including tea, broths, hot chocolates, etc.
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
The invention relates to a method for supplying a volume of a hot beverage, comprising the following steps: a) opening a liquid intake valve (4) for enabling a liquid to enter a heating cylinder (2); b) longitudinally moving a piston (3) in a first direction in said cylinder (2) in order to draw the predetermined liquid volume into the heating cylinder (2) through said intake valve (4); c) closing said intake valve (4) and opening a discharge valve (5); d) longitudinally moving said piston (3) in a second direction opposite to the first one in the cylinder (2) in order to expel through said discharge valve (5) at least a portion of the heated liquid out of the cylinder and to wet a powder; e) waiting for a predetermined duration; f) longitudinally moving the piston (3) in the first direction in said cylinder (2) so as to reduce the liquid pressure in the powder; g) longitudinally moving said piston (3) in the second direction in said cylinder (2) in order to expel the liquid through said discharge valve (5) and through the powder in order to provide said volume of hot beverage.
Description
Procédé pour délivrer un volume de boisson chaude Method for delivering a volume of hot drink
Domaine techniqueTechnical area
[0001] La présente invention concerne un procédé pour délivrer un volume de boisson chaude à l'aide d'une pompe à liquide volumétrique incluant un corpsde chauffe, ainsi qu'une pompe adaptée à la mise en œuvre du procédé.The present invention relates to a method for delivering a volume of hot drink with a volumetric liquid pump including a heater body, and a pump adapted to the implementation of the method.
Etat de la techniqueState of the art
[0002] On connaît de nombreux exemples de pompes à liquide fonctionnant selon différents principes. Il existe par ailleursdifférents types de dispositifs de chauffage d'eau. De nombreuses machines à café emploient un réservoir dans laquelle l'eau est préchauffée avant d'être pompée à travers la poudre de café puis versée dans lestasses. Cesdispositif s nécessitent de préchauffer un volume d'eau plus important que celui qui sera finalement utilisé, ce qui occasionne un gaspillage énergétique. Lorsqu' inversement on a besoin d'un volume de café supérieur à la contenance du réservoir, il est nécessaire d'attendre après le remplissage que l'eau nouvellement introduite ait été chauffée.[0002] Numerous examples of liquid pumps operating according to different principles are known. There are also different types of water heaters. Many coffee machines use a tank in which the water is preheated before being pumped through the coffee powder and then poured into the cups. These devices require preheating a larger volume of water than that which will eventually be used, which causes energy waste. When, conversely, a volume of coffee is required that is greater than the capacity of the tank, it is necessary to wait after filling until the newly introduced water has been heated.
[0003] On connaît par ailleursdesdispositifsde chauffage de liquide en continu dans lesquels l'eau est chauffée lors de son passage dans un tube ou un tuyau. De tels dispositifs sont décrits par exemple dans la demande de brevet EP-A1 -1380243 (Nestec SΑ) qui illustre un module de chauffage de liquide comportant un tube creux revêtu d'au moinsdeux résistances chauffantes, par exemple des fils ou des encres conductricesdéposées sur un substrat. Une solution similaire est aussi décrite dans EP-A1 -1097663.Also known continuous liquid heating devices in which the water is heated during its passage in a tube or pipe. Such devices are described for example in the patent application EP-A1 -1380243 (Nestec SΑ) which illustrates a liquid heating module comprising a hollow tube coated with at least two heating resistors, for example wires or conductive inks deposited on a substrate. A similar solution is also described in EP-A1 -1097663.
[0004] Les solutions de l'art antérieur nécessitent en général une pompe pour
faire circuler l'eau dans un tube chauffant ou un thermobloc, et un débitmètre pour contrôler la quantité d'eau fournie. Le dispositif complet comporte donc de nombreuses pièces discrètesdistinctes, complexes à combiner, et dont l'assemblage nécessite un volume important. Par ailleurs, la température de l'eau dépend à la foisdu courant électrique dans le module de chauffage et du débit de l'eau dans le tube, ce qui nécessite une régulation assez complexe.The solutions of the prior art generally require a pump for circulate the water in a heating tube or thermoblock, and a flow meter to control the amount of water supplied. The complete device thus comprises many discrete partsdistinctes, complex to combine, and whose assembly requires a large volume. Moreover, the temperature of the water depends on both the electric current in the heating module and the flow rate of the water in the tube, which requires a fairly complex regulation.
[0005] La demande de brevet FR2780262 décrit une machine à café comportant une pompe à piston creux animé par un moteur électromagnétique. Le piston creux traversé par le liquide est difficile à nettoyer ; en outre, il ne permet pas de déplacer un volume d'eau constant à chaque actionnement. Un débitmètre est donc requis, formé dans ce cas d'une roue folle à ailettes mise en rotation par le flux de liquide.The patent application FR2780262 discloses a coffee machine comprising a hollow piston pump driven by an electromagnetic motor. The hollow piston traversed by the liquid is difficult to clean; in addition, it does not allow to move a constant volume of water with each actuation. A flowmeter is therefore required, formed in this case of a crazy wheel with blades rotated by the flow of liquid.
[0006] Des autres exemples de distributeur de boisson chaude comportant une pompe à piston sont décrits dans les brevets US2654505 et FR2012636.Other examples of hot beverage dispenser comprising a piston pump are described in patents US2654505 and FR2012636.
[0007] La demande de brevet EP-A1 -496939 décrit une autre pompe pour machine à café comportant un piston coulissant dans un cylindre actionné par un moteur et un actuateur. La course du piston, qui détermine le volume de liquide aspiré puis rejeté dans le cylindre, est contrôlée à l'aide de microconnecteurs ou d'un encodeur connectés au moteur. Les signaux des microswitches ou de l'encodeur sont traités par une électronique qui génère des signaux de commande pour le moteur. Le volume d'eau dans le cylindre est chauffé à l'aide d'un fil résistif bobiné autour de la surface externe du cylindre et parcouru par un courant électrique.The patent application EP-A1 -496939 discloses another pump for a coffee machine comprising a piston sliding in a cylinder actuated by a motor and an actuator. The stroke of the piston, which determines the volume of liquid sucked and then rejected into the cylinder, is controlled using microconnectors or an encoder connected to the engine. The signals from the microswitches or the encoder are processed by electronics that generate control signals for the motor. The volume of water in the cylinder is heated using a resistive wire wound around the outer surface of the cylinder and traversed by an electric current.
[0008] Cet arrangement permet de chauffer le liquide directement à l'intérieur de la pompe, de sorte qu'un tube chauffant additionnel n'est pas requis. Par ailleurs, l'usage d'une pompe à piston permet de contrôler facilement le volume de liquide aspiré, simplement en modifiant la course du piston.
Toutefois, le temps nécessaire à l'obtention d'une tasse de café chaud est important, pour plusieurs raisons :This arrangement makes it possible to heat the liquid directly inside the pump, so that an additional heating tube is not required. Moreover, the use of a piston pump makes it possible to easily control the volume of liquid aspirated, simply by modifying the stroke of the piston. However, the time it takes to get a cup of hot coffee is important for several reasons:
[0009]Tout d'abord, le tube est chauffé à l'aide d'un fil discret enroulé autour du cylindre. Seule une partie de la chaleur émise par le fil est transmise au cylindre puis au liquide ; le reste est dissipé dans l'air. La résistance thermique entre le fil et le cylindre est en effet importante, à moinsque des mesures coûteuses, par exemple l'utilisation d'une pâte conductrice électriquement, ne soient mises en œuvre.First, the tube is heated using a discrete wire wound around the cylinder. Only a part of the heat emitted by the wire is transmitted to the cylinder and then to the liquid; the rest is dissipated in the air. The thermal resistance between the wire and the cylinder is indeed important, unless expensive measures, for example the use of an electrically conductive paste, are implemented.
[0010] D'autre part, le chauffage du cylindre commence uniquement lorsque celui-ci est plein de liquide. L'inertie thermique importante du fil chauffant et du cylindre ralentit la transmission de chaleur et augmente le temps nécessaire au chauffage du volume de liquide aspiré. Cette inertie rend en outre difficile le maintien précisd'une température du liquide constante ; le temps de réaction du système est trop important, notamment lorsque les conditions externes changent, par exemple lorsde l'évacuation du liquide. Rar ailleurs, en raison de l'inertie thermique importante et de la résistance thermique entre le fil et le cylindre, le système reste chaud pendant une durée relativement importante même lorsque le courant électrique est interrompu.On the other hand, the heating of the cylinder begins only when it is full of liquid. The significant thermal inertia of the heating wire and the cylinder slows the heat transfer and increases the time required to heat the volume of liquid sucked. This inertia also makes it difficult to accurately maintain a constant temperature of the liquid; the reaction time of the system is too important, especially when the external conditions change, for example during the evacuation of the liquid. In addition, due to the high thermal inertia and the thermal resistance between the wire and the cylinder, the system remains hot for a relatively long time even when the electric current is interrupted.
[0011] II a été découvert dans le cadre de cette invention que la qualité d'un café ou dépend fortement de la température de l'eau traversant la poudre. En effet, une température trop basse ne permet pas à l'eau d'emporter tous les arômes du café. Une température précisément contrôlée et constante tout au long de l'écoulement au travers de la poudre permet d'améliorer considérablement la qualité du café obtenu.It has been discovered in the context of this invention that the quality of a coffee or strongly depends on the temperature of the water passing through the powder. Indeed, a temperature too low does not allow water to carry all the aromas of coffee. A precisely controlled and constant temperature throughout the flow through the powder can significantly improve the quality of coffee obtained.
[0012] La qualité du café dépend en outre de la vitesse à laquelle le liquide traverse le café : un écoulement trop rapide ne permet pas au liquide d'emporter tous les arômes, tandis qu'un écoulement trop lent risque de
provoquer la dissolution de parties indésirablesdu grain. Par ailleurs, un café réussi dépend de la pression du liquide à travers la poudre.The quality of coffee also depends on the speed at which the liquid passes through the coffee: too fast flow does not allow the liquid to carry all the aromas, while a too slow flow may cause the dissolution of undesirable parts of the grain. Moreover, a successful coffee depends on the pressure of the liquid through the powder.
[0013] Les machines à café ordinaires ne permettent pas de contrôler précisément cesdifférents paramètres. Par exemple, la température de l'eau n'atteint qu'approximativement la température de consigne idéale ; cette température varie en outre de manière considérable entre le début et la fin de l'expulsion du liquide.Ordinary coffee machines do not allow precise control of these different parameters. For example, the water temperature only reaches approximately the ideal setpoint temperature; this temperature also varies considerably between the beginning and the end of the expulsion of the liquid.
[0014] D'autre part, ces paramètres ne sont pasentièrement indépendants les uns des autres. Par exemple, la vitesse d'écoulement dépend de la pression du liquide. La température diminue si la vitesse d'écoulement est trop lente. Il est donc extrêmement difficile d'obtenir les valeurs idéales pour chacun de ces paramètres avec une machine à café ou un distributeur de liquide conventionnel.On the other hand, these parameters are not entirely independent of each other. For example, the flow rate depends on the pressure of the liquid. The temperature decreases if the flow rate is too slow. It is therefore extremely difficult to obtain the ideal values for each of these parameters with a coffee machine or a conventional liquid dispenser.
Bref résumé de l'inventionBrief summary of the invention
[0015] Un but de la présente invention est de proposer un procédé pour délivrer un volume de boisson chaude qui ne présente pas les inconvénients des procédés ci -dessus.An object of the present invention is to provide a method for delivering a volume of hot beverage that does not have the disadvantages of the above methods.
[0016] Un autre but est aussi de proposer un dispositif permettant de mettre en œuvre ce procédé et de contrôler indépendamment la température de l'eau tout au long de son expulsion, la vitesse d'écoulement et la durée d'humectation de la poudre, ainsi que la pression du liquide.Another object is also to provide a device for carrying out this method and to independently control the temperature of the water throughout its expulsion, the flow rate and the duration of wetting of the powder , as well as the pressure of the liquid.
[0017] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen d'un procédé comportant les caractéristiques de la revendication principale, et à l'aide d'une pompe comportant I es caractéristiques de la revendication
indépendante de dispositif. Des formes d'exécution préférentielles mais non essentielles sont indiquées dans les revendications dépendantes et dans la description.According to the invention, these objects are attained in particular by means of a method comprising the features of the main claim, and with the aid of a pump comprising the features of the claim. independent of device. Preferred but non-essential embodiments are indicated in the dependent claims and in the description.
Brève description des figuresBrief description of the figures
[0018] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which:
[0019] La figure 1 illustre une vue en perspective d'une pompe selon l'invention.[0019] Figure 1 illustrates a perspective view of a pump according to the invention.
[002O] La figure 2 illustre une vue en coupe d'une pompe selon l'invention, représentée sans l'élément moteur.[0020] FIG. 2 illustrates a sectional view of a pump according to the invention, represented without the motor element.
[0021] La figure 3 est un schéma-bloc du système.Figure 3 is a block diagram of the system.
Exemple(s) de mode de réalisation de l'inventionExample (s) of embodiment of the invention
[0022] Un exemple de pompe selon l'invention est illustré sur la figure 1. La pompe comporte un cylindre 2 de section cylindrique dans cet exemple non limitatif. Un piston 3 peut coulisser à l'intérieur du cylindre, en étant mu par un élément moteur 1. Un liquide provenant d'un réservoir non représenté ou d'une source de liquide non représentée peut pénétrer dans le volume interne du cylindre par une soupape d'admission 4, ou être éjecté hors de ce volume par une soupape d'expulsion 5. Les soupapes 4 et 5 peuvent être commandées électromécaniquement par des actuateurs, mécaniquement par les mouvements du piston, ou ouvertes et fermées automatiquement en fonction des différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur du cylindre.An example of a pump according to the invention is illustrated in Figure 1. The pump comprises a cylinder 2 of cylindrical section in this non-limiting example. A piston 3 can slide inside the cylinder, being moved by a motor element 1. A liquid coming from a tank not shown or from a source of liquid not shown can enter the internal volume of the cylinder by a valve 4 or 5 valves can be controlled electromechanically by actuators, mechanically by the movements of the piston, or opened and closed automatically depending on the differences in pressure between the inside and the outside of the cylinder.
FEUILLE RECTIFIÉE (RÈGLE 91) ISA/EP
[0023] Le moteur 1 est de préférence un vérin linéaire électrique capable de se déplacer alternativement dans un sens puis dans l'autre lorsqu'un courant électrique lui est fourni. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le moteur peut être alimenté en 12 ou en 24 volts, ou à une tension inférieure, ce qui permet de l'utiliser dans une automobile avec le courant produit par une batterie. D'autres sourcesde tension continues ou alternatives sont également envisageables dans le cadre de l'invention. Des moteurs rotatifs avec un système de vis sans fin, de came, de bielle ou de courroie crantée, pour convertir la rotation en une translation, ou des vérins pneumatiques, peuvent aussi être employés.RECTIFIED SHEET (RULE 91) ISA / EP The motor 1 is preferably an electric linear actuator capable of moving alternately in one direction and then in the other when an electric current is supplied thereto. According to a preferred feature of the invention, the motor can be powered at 12 or 24 volts, or at a lower voltage, which allows it to be used in an automobile with the current produced by a battery. Other DC or AC voltage sources are also conceivable within the scope of the invention. Rotary motors with a worm, cam, connecting rod or toothed belt system for converting rotation into a translation, or pneumatic cylinders can also be employed.
[0024] Dans un mode de réalisation préférentiel, la course du piston peut être contrôlée afin de varier la quantité de liquide aspirée par la soupape 4 puis expulsée via la soupape 5. La course est de préférence contrôlée par un microcontrôleur en modifiant la durée d'alimentation du moteur 1. La commande peut être effectuée en circuit ouvert, c'est-à-dire en appliquant une durée d'impulsion qui dépend uniquement de la valeur de consigne choisie pour la course et le volume, ou de préférence en circuit fermé avec une boucle de contre-réaction prenant en compte une valeur de mesure fournie par un capteur de position 6. Le capteur de position peut comporter par exemple un ou plusieurs capteurs à effet Hall, ou un encodeur, lié à l'arbre mobile du moteur 1.In a preferred embodiment, the stroke of the piston can be controlled to vary the amount of liquid sucked by the valve 4 and then expelled via the valve 5. The stroke is preferably controlled by a microcontroller by changing the duration of supply of the motor 1. The control can be carried out in an open circuit, that is to say by applying a pulse duration which depends solely on the set value chosen for the stroke and the volume, or preferably in circuit closed with a feedback loop taking into account a measurement value provided by a position sensor 6. The position sensor may comprise for example one or more Hall effect sensors, or an encoder, connected to the movable shaft of the motor 1.
[0025] Le piston comporte une tête de piston munie dans cet exemple de deux joints périphériques 30, 31 engagés chacun dans une gorge annulaire à la périphérie de la tête de piston. Lesjoints 30, 31 sont par exemple desjoints o- ring et sont légèrement comprimés contre la face interne du cylindre. D'autres géométriesde joints, différentesdu o-ring, peuvent également assurer la fonction d'étanchéité. Un lubrifiant 32, par exemple une graisse compatible alimentaire, est emprisonnée entre lesdeux joints, la surface externe du piston et la face interne du cylindre afin de lubrifier le piston et de faciliter ses déplacements.
[0026] Le cylindre est de préférence réalisé en métal, par exemple en acier inoxydable ou dans un autre matériau bon conducteur thermique. Sesfaces externes sont au moins partiellement recouvertesde pistes électriques 70, 71 , .. faisant partie d'un circuit électrique de chauffage 7 ; les pistes ont une résistance électrique qui permet de produire de la chaleur lorsqu'un courant les traverse. Dans un mode de réalisation préférentiel, les pistes 70, 71 sont constituées d'encre conductrice électriquement déposée en couches fines par sérigraphie ou par un autre procédé d'impression sur la surface externe 20 du cylindre 2. En effet, il a été constaté de manière surprenante que ce procédé permet d'imprimer des couches suffisamment épaisses et résistantes pour ne pas être détruites par les courants importants nécessaires au chauffage de l'eau - même si la tension d'alimentation est réduite, par exemple 12V ou 24V continu.The piston comprises a piston head provided in this example with two peripheral seals 30, 31 each engaged in an annular groove at the periphery of the piston head. The joints 30, 31 are for example o-ring joints and are slightly compressed against the inner face of the cylinder. Other joint geometries, different from the o-ring, can also provide the sealing function. A lubricant 32, for example a food compatible grease, is trapped between the two joints, the outer surface of the piston and the inner face of the cylinder in order to lubricate the piston and facilitate its movements. The cylinder is preferably made of metal, for example stainless steel or another material good thermal conductor. Its outer faces are at least partially covered with electrical tracks 70, 71, .. forming part of an electric heating circuit 7; the tracks have an electrical resistance that can produce heat when a current flows through them. In a preferred embodiment, the tracks 70, 71 consist of conductive ink electrically deposited in thin layers by screen printing or by another printing process on the outer surface 20 of the cylinder 2. In fact, it has been found that Surprisingly, this process makes it possible to print sufficiently thick and resistant layers so as not to be destroyed by the large currents necessary for heating the water - even if the supply voltage is reduced, for example 12V or 24V DC.
[0027] Le circuit électrique constitué par les pistes comporte de préférence plusieurs branches 70, resp. 71 connectées en parallèle, ce qui permet de réduire le courant dans chaque branche. Des interrupteurs électriques 72 resp. 73, par exemple des transistors, des circuits intégrés ou des relais, permettent de modifier la configuration du circuit et de contrôler les branchesqui sont alimentées en courant et qui contribuent au chauffage du cylindre et du liquide dans le cylindre. Ces interrupteurs peuvent être prévus sur la surface du cylindre, ou plusfacilement dans le circuit électronique qui fournit le courant aux différentes branchesdu circuit.The electric circuit constituted by the tracks preferably comprises several branches 70, resp. 71 connected in parallel, which reduces the current in each branch. Electrical switches 72 resp. 73, for example transistors, integrated circuits or relays, make it possible to modify the configuration of the circuit and to control the branches which are supplied with current and which contribute to the heating of the cylinder and the liquid in the cylinder. These switches may be provided on the surface of the cylinder, or more easily in the electronic circuit which supplies the current to the different branches of the circuit.
[0028] Dans un mode de réalisation préférentiel, le circuit électrique de chauffage 7 comporte au moinsdeux branches 70, 71 qui occupent ou recouvrent des portions longitudinales distinctesdu cylindre. Il est ainsi possible de choisir la portion longitudinale du cylindre qui est chauffée en chaque instant en sélectionnant les branches 70 ou 70+71 alimentées en courant. On alimentera donc un nombre de branches qui dépend de la quantité de volume à chauffer, de manière à éviter de larges portionsdu cylindre au-dessusde la limite de course supérieure du piston. Dans un
exemple, seule la moitié inférieure du cylindre est chauffée avec la branche 70 lorsqu'un souhaite produite un demi-volume de cylindre d'eau chaude. Le nombre de pistes de chauffage 70, 71 peut être supérieur à deux.In a preferred embodiment, the electric heating circuit 7 comprises at least two branches 70, 71 which occupy or cover distinct longitudinal portions of the cylinder. It is thus possible to choose the longitudinal portion of the cylinder which is heated at each instant by selecting the branches 70 or 70 + 71 supplied with current. Thus, a number of branches will be fed depending on the amount of volume to be heated, so as to avoid large portions of the cylinder above the upper stroke limit of the piston. In one for example, only the lower half of the cylinder is heated with the branch 70 when a desired produces a half volume of hot water cylinder. The number of heating tracks 70, 71 may be greater than two.
[0029] Le choix du nombre de branches alimentées en courant peut aussi dépendre de la température du liquide souhaitée. De manière générale, la puissance de chauffe, et donc le temps nécessaire à l'obtention d'une température de liquide donnée, peut être contrôlé en agissant sur un ou plusieurs des paramètres suivants :The choice of the number of branches supplied with current may also depend on the temperature of the desired liquid. In general, the heating power, and therefore the time required to obtain a given liquid temperature, can be controlled by acting on one or more of the following parameters:
• Nombre de branches 70, 71 du circuit alimentées en courant• Number of branches 70, 71 of the circuit supplied with current
• Connexion des branches entre elles (série, parallèle, etc)• Branch connection between them (series, parallel, etc.)
• Durée du courant dans les différentes branches 70, 71. Il est possible d'alimenter certaines branches plus longtemps, ou différemment, que d'autres.• Duration of the current in the various branches 70, 71. It is possible to feed certain branches longer, or differently, than others.
• Intensité du courant dans chaque branche, ou modulation de cette intensité en fonction du temps.• Intensity of the current in each branch, or modulation of this intensity as a function of time.
[0030] Le choix du ou des paramètres ci-dessus dépend du volume de liquide à chauffer et de la température de consigne introduite avec un circuit de commande 12, et éventuellement de la température initiale du cylindre si elle est connue. Un capteur de température 11 peut en outre être utilisé pour mesurer la température du liquide ou d'une pièce en contact avec le liquide, afin d'interrompre ou de modifier le courant électrique en fonction de la température mesurée. Dans une variante le capteur de température 11 permet aussi de détecter la présence ou l'absence du liquide dans le cylindre 2 parce que la progression de température du cylindre varie en conséquence. Le
chauffage est ainsi sécurisé an casd'absence de liquide.The choice of the above parameter or parameters depends on the volume of liquid to be heated and the set temperature introduced with a control circuit 12, and possibly the initial temperature of the cylinder if it is known. A temperature sensor 11 may furthermore be used to measure the temperature of the liquid or a piece in contact with the liquid, in order to interrupt or modify the electric current as a function of the measured temperature. In a variant, the temperature sensor 11 also makes it possible to detect the presence or absence of the liquid in the cylinder 2 because the temperature progression of the cylinder varies accordingly. The Heating is thus secure in case of absence of liquid.
[0031] Les différentes branches du circuit 70, 71 n'ont pas nécessairement toutes la même longueur, la même épaisseur, la même largeur et/ou la même résistance électrique.The different branches of the circuit 70, 71 do not necessarily all have the same length, the same thickness, the same width and / or the same electrical resistance.
[0032] Dans un mode de réalisation avantageux, la pression du liquide éjecté horsdu cylindre est également contrôlée à l'aide d'une boucle de réaction, afin d'employer une pression du liquide à travers la poudre de boisson adaptée au type de boisson désiré. La pression du liquide influence en effet directement la qualité du café ou de la boisson. Dans ce but, le dispositif de l'invention comporte avantageusement un détecteur de pression 13 en aval du cylindre, fournissant une valeur de mesure utilisée par un circuit de régulation pour contrôler le courant appliqué au système de translation du piston et obtenir ainsi une pression de liquide constante au cours de l'évacuation et proche de la valeur de consigne dépendant de la boisson désirée. Le système permet non seulement de contrôler et éventuellement modifier la pression d'extraction du liquide évacué, maisdans une variante il permet aussi de réaliser une inversion du flux. La réversibilité de la pompe permet par exemple de ré-aspirer une partie du café extrait ou d'effectuer un rinçage du dispositif . Dans une autre variante la pression peut être déduite à partir de la connaissance du courant de consommation du moteur 1 , sans utiliser le capteur 13. [0033] L'élément chauffant à couches minces peut être remplacé par une résistance de type Egotherm (marque déposée), ou d'au très systèmes de chauffage similaires comportant des éléments chauff ants enroulés et soudés autour de la surface externe d'un cylindre. Dans une variante, l'élément chauffant est remplacé ou complété par un élément refroidissant, par exemple de type Peltier, afin d'abaisser la température d'un liquide qui entre préchauffé dans la pompe.In an advantageous embodiment, the pressure of the liquid ejected from the cylinder is also controlled by means of a reaction loop, in order to use a pressure of the liquid through the beverage powder adapted to the type of drink. longed for. The pressure of the liquid directly influences the quality of the coffee or drink. For this purpose, the device of the invention advantageously comprises a pressure detector 13 downstream of the cylinder, supplying a measurement value used by a control circuit to control the current applied to the piston translation system and thus obtain a pressure of constant liquid during the evacuation and close to the set point depending on the desired drink. The system makes it possible not only to control and possibly modify the extraction pressure of the discharged liquid, but in a variant it also makes it possible to perform a reversal of the flow. The reversibility of the pump makes it possible, for example, to re-suck up part of the extracted coffee or to rinsing the device. In another variant the pressure can be deduced from the knowledge of the consumption current of the engine 1, without using the sensor 13. The thin-film heating element can be replaced by an Egotherm-type resistor. ), or very similar heating systems having heating elements wound and welded around the outer surface of a cylinder. Alternatively, the heating element is replaced or supplemented with a cooling element, for example Peltier type, to lower the temperature of a liquid that enters the preheated pump.
[0034] Le dispositif décrit ci-dessus peut en outre être modifié en utilisant deux
pistons ou plus travaillant avantageusement de façon déphasée pour transférer et chauffer plusieursfoisdesquantitésde liquide ∞ntrôlées. Cela permet de fournir un liquide chaud en continu, sans point mort lorsdu remplissage du piston. Par ailleurs, en modifiant le nombre de pistons effectivement utilisés, on peut contrôler le volume de liquide chauffé et transféré. Le nombre de pistons utilisés peut être modifié à l'aide de commandes numériques pour contrôler les soupapes qui doivent être ouvertes ou fermées lorsde chaque cycle, et éventuellement les pistons qui doivent être déplacés. Les différents pistons peuvent être entraînés par le même moteur ou vérin, ou par des vérins individuels. Il est également possible d'employer des pistons à double effet, qui aspire et refoule le liquide en continu afin de réduire le temps de tirage.The device described above can be further modified by using two or more pistons advantageously working out of phase to transfer and heat several times quantntrôlées liquid quantities. This makes it possible to supply a hot liquid continuously without any dead point when filling the piston. Moreover, by modifying the number of pistons actually used, it is possible to control the volume of heated and transferred liquid. The number of pistons used can be modified using numerical controls to control the valves that must be opened or closed during each cycle, and possibly the pistons that need to be moved. The different pistons can be driven by the same engine or cylinder, or by individual cylinders. It is also possible to use double-acting pistons, which sucks and pumps the liquid continuously to reduce the pulling time.
[0035] Nous allons maintenant décrire le procédé misen œuvre pour produire une quantité désirée de liquide chaud. Dans une première étape, au moins un interrupteur électrique (par exemple 72 ou 72+73) est ouvert afin de faire circuler un courant électrique dans une des pistes conductrices 70, 71 sur la surface externe 20 du cylindre, de manière à préchauffer ce cylindre. La chaleur produite par les couches minces résistives est immédiatement transmise à la portion correspondante des parois du cylindre 2. Simultanément, ou peu de temps avant ou après, la soupape d'admission 4 est ouverte tandisque la soupape d'expulsion 5 est fermée, par exemple de manière électromécanique sous le contrôle d'un circuit électronique de commande, ou de façon mécanique, par exemple à l'aide de ressorts.We will now describe the process implemented to produce a desired amount of hot liquid. In a first step, at least one electrical switch (for example 72 or 72 + 73) is open in order to circulate an electric current in one of the conductive tracks 70, 71 on the outer surface 20 of the cylinder, so as to preheat this cylinder . The heat produced by the thin resistive layers is immediately transmitted to the corresponding portion of the walls of the cylinder 2. Simultaneously, or shortly before or after, the inlet valve 4 is opened while the expulsion valve 5 is closed, by electromechanically under the control of an electronic control circuit, or mechanically, for example by means of springs.
[0036] Le piston 3 est ensuite relevé sous l'action du moteur 1 , de manière à aspirer le liquide à l'intérieur du cylindre 2 et au travers de la soupape d'admission 4. Le chauffage du cylindre est de préférence poursuivi au cours de l'aspiration. La course du piston 3 est de préférence régulée de manière à correspondre au volume de liquide à produire à l'aide de la commande à boucle ouverte ou à boucle de contre-réaction fermée évoqué plus haut. Le chauffage du liquide peut donc être entamé au début de l'aspiration, afin
d'arriver rapidement à la température souhaitée, ou seulement à la fin de l'aspiration, après un tempsdonné, afin d'éviter le risque d'une température excessive si une énergie importante est transmise à un volume de liquide réduit.The piston 3 is then raised under the action of the engine 1, so as to suck the liquid inside the cylinder 2 and through the intake valve 4. The heating of the cylinder is preferably continued at course of aspiration. The stroke of the piston 3 is preferably regulated so as to correspond to the volume of liquid to be produced by means of the open-loop control or closed feedback loop mentioned above. The heating of the liquid can therefore be started at the beginning of the suction, so to arrive quickly at the desired temperature, or only at the end of the aspiration, after a given time, in order to avoid the risk of an excessive temperature if a large energy is transmitted to a reduced volume of liquid.
[0037] Lorsque le piston 3 est arrivé en bout de course ou à la hauteur correspondant au volume de liquide désiré, il est de préférence maintenu à cette position pendant la durée nécessaire au chauffage du liquide à la température désirée. Cette durée peut être déterminée en fonction du volume de liquide, ou de préférence interrompue lorsque la sonde de température 11 indique que le liquide a atteint la température souhaitée, par exemple 94° C pour le café. Dans un mode de réalisation, le courant traversant les résistances est réduit progressivement lorsque la température du liquide s'approche de la valeur de consigne, afin d'arriver précisément à cette valeur, rapidement et sans la dépasser. Le courant électrique injecté dans le circuit, ainsi que le nombre de branches traversées par un courant, peuvent être régulés en fonction du volume de liquide à chauffer et/ou de la température de consigne à atteindre. La soupape d'admission 4 est de préférence fermée dès que le piston a atteint sa hauteur maximale, afin d'éviter que le liquide chauffé ne ressorte par le canal d'admission ou que la chaleur ne s'échappe par convexion ou mélange de liquide.When the piston 3 has reached the end of travel or the height corresponding to the desired volume of liquid, it is preferably maintained at this position for the time necessary for heating the liquid to the desired temperature. This time can be determined according to the volume of liquid, or preferably interrupted when the temperature sensor 11 indicates that the liquid has reached the desired temperature, for example 94 ° C for the coffee. In one embodiment, the current flowing through the resistors is progressively reduced when the temperature of the liquid approaches the setpoint, in order to arrive precisely at this value quickly and without exceeding it. The electric current injected into the circuit, as well as the number of branches through which a current flows, can be regulated according to the volume of liquid to be heated and / or the target temperature to be reached. The inlet valve 4 is preferably closed as soon as the piston has reached its maximum height, in order to prevent the heated liquid from coming out through the inlet channel or the heat escaping by convection or mixture of liquid. .
[0038] La soupape d'expulsion 5 est ensuite ouverte, et le piston 3 redescendu de manière à expulser un premier volume de liquide chaud. Ce volume de liquide pénètre dans un volume de café ou de poudre (non représenté), de manière à humecter et mouiller cette poudre. L'avance du piston est interrompue pendant une durée T1 prédéterminée lorsque le liquide a suffisamment pénétré dans la poudre et avant qu'une quantité substantielle de liquide ne l'ait traversée. Cette durée permet aux arômes du café ou de la poudre de se dissoudre dans le liquide.
[0039] Dans un mode de réalisation préférentiel, le piston est légèrement relevé au début de cette durée T1 , afin de relâcher la pression du liquide autour de la poudre et de permettre ainsi aux arômes de se dissoudre plus facilement dans le liquide. On utilisera avantageusement une pression d'environ 1 bar, ou même légèrement inférieure à 1 bar, pendant une durée de 1 à 3 secondes, et avec une température de l'eau de 940C environ. L'emploi d'une pompe à piston permet de contrôler très précisément la pression du liquide et le volume de liquide injecté dans la poudre. Dans un mode de réalisation avantageux, une partie du liquide qui mouille la poudre est réaspiré dans le cylindre au coursde cette étape. Le liquide peut ainsi circuler dans les deux sens au travers de la soupape 5, ce qui permet également de réaspirer une partie du café extrait ou de rincer les pièces en aval du cylindre.The expulsion valve 5 is then opened, and the piston 3 down to expel a first volume of hot liquid. This volume of liquid enters a volume of coffee or powder (not shown), so as to moisten and wet the powder. The advance of the piston is interrupted for a predetermined time T1 when the liquid has sufficiently penetrated into the powder and before a substantial amount of liquid has passed through it. This duration allows the flavors of coffee or powder to dissolve in the liquid. In a preferred embodiment, the piston is slightly raised at the beginning of this period T1, in order to release the pressure of the liquid around the powder and thus allow the flavors to dissolve more easily in the liquid. It is advantageous to use a pressure of approximately 1 bar, or even slightly less than 1 bar, for a period of 1 to 3 seconds, and with a water temperature of approximately 94 ° C. The use of a piston pump makes it possible to control very precisely the pressure of the liquid and the volume of liquid injected into the powder. In an advantageous embodiment, a part of the liquid wetting the powder is sucked back into the cylinder during this step. The liquid can thus flow in both directions through the valve 5, which also allows to suck up part of the extracted coffee or rinse the parts downstream of the cylinder.
[0040] Après cette durée Tl , le piston est à nouveau actionné dans le deuxième sens, de façon à augmenter à nouveau la pression du liquide dans la chambre de poudre, jusqu'à provoquer l'expulsion du liquide de l'autre côté de la poudre, en direction de la tasse. L'emploi d'une pression nettement plus importante au coursde cette étape d'expulsion permet de dégager d'autres arômes qui ne se dissolvent pasfacilement dans l'eau chaude maisqui peuvent être en quelque sorte arrachés par cette pression.After this time Tl, the piston is again actuated in the second direction, so as to increase again the pressure of the liquid in the powder chamber, to cause the expulsion of the liquid on the other side of the powder, towards the cup. The use of a much higher pressure during this expulsion step makes it possible to release other flavors that do not dissolve easily in hot water but that can in some way be torn off by this pressure.
[0041] Le chauffage du cylindre peut être maintenu et régulé pendant la durée T1 et pendant la phase d'expulsion qui s'ensuit, de manière à garantir une température du liquide constante tout au long de l'expulsion. Dans une variante préférentielle, le chauffage est interrompu, ou au moins réduit par diminution du courant électrique, avant l'expulsion complète du liquide hors du cylindre. On exploite ainsi l'inertie thermique du cylindre et on évite de transmettre une chaleur au cylindre qui n'aura pas le tempsd'être communiquée au liquide. L'interruption ou la réduction rapide du chauffage permet en outre d'éviter des différences de température trop importantes entre lesdernières gouttesdu liquide expulsées et celles qui quittent le cylindre en premier, ce qui permet par exemple d'éviter la production de
vapeur inutile par évaporation desdernières gouttesde liquide. Il est aussi possible de modifier les connexions électriques du circuit de chauffage durant le déplacement du piston, et par exemple d'interrompre plus rapidement l'alimentation des pistes impriméesqui recouvrent le haut du cylindre vidé en premier.The heating of the cylinder can be maintained and regulated during the duration T1 and during the expulsion phase that follows, so as to ensure a constant temperature of the liquid throughout the expulsion. In a preferred embodiment, the heating is interrupted, or at least reduced by decreasing the electric current, before the complete expulsion of the liquid out of the cylinder. The thermal inertia of the cylinder is thus exploited and it is avoided to transmit heat to the cylinder which will not have time to be communicated to the liquid. The interruption or rapid reduction of the heating also makes it possible to avoid excessive temperature differences between the last drops of liquid expelled and those leaving the cylinder first, which makes it possible, for example, to avoid the production of unnecessary vapor by evaporation of the last drops of liquid. It is also possible to modify the electrical connections of the heating circuit during the displacement of the piston, and for example to interrupt more quickly the supply of printed tracks which cover the top of the emptied cylinder first.
[0042] Un circuit électronique 8, par exemple un microcontrôleur contrôlé par un programme d'ordinateur ou un circuit FFGA, commande de préférence la séquence d'événements suivants :An electronic circuit 8, for example a microcontroller controlled by a computer program or an FFGA circuit, preferably controls the following sequence of events:
• Ouverture de la soupape d'admission 4, et fermeture de la soupape d'expulsion 5.• Opening of the inlet valve 4, and closing of the expulsion valve 5.
• Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans un premier sens, afin d'aspirer le liquide dans le cylindre.• Supply of the motor 1 so as to cause the movement of the piston in a first direction, in order to suck the liquid in the cylinder.
• Fermeture de la soupape d'admission 4.• Closing the inlet valve 4.
• Commande desdifférentes pistes 70, 71 , ..du circuit de chauffage 7, afin de chauffer le liquide dans le cylindre jusqu'à la température de consigne.Control of different tracks 70, 71, .. of the heating circuit 7, in order to heat the liquid in the cylinder to the set temperature.
• Interruption ou réduction du courant électrique dans les pistes 70, 71 ,.. dès que la température du liquide atteint ou s'approche de la température de consigne.• Interruption or reduction of the electric current in the tracks 70, 71, .. as soon as the temperature of the liquid reaches or approaches the set temperature.
• Ouverture de la soupape d'expulsion 5.• Opening the expulsion valve 5.
• Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans un deuxième sens, afin d'expulser une partie du liquide
dans le réservoir de poudre non représenté.• Supply of the motor 1 so as to cause the displacement of the piston in a second direction, in order to expel part of the liquid in the powder reservoir not shown.
• Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans le premier sens, afin de réaspirer une partie du liquide dans le réservoir de poudre et de relâcher la pression du liquide autour de la poudre.• Supply of the motor 1 so as to cause the displacement of the piston in the first direction, in order to suck up a part of the liquid in the powder tank and to release the pressure of the liquid around the powder.
• Attente pendant une durée T1.• Waiting for a period of time T1.
• Alimentation du moteur 1 de manière à provoquer le déplacement du piston dans le deuxième sens, afin d'expulser la totalité du liquide contenu dans le cylindre, ou un volume correspondant à la quantité de boisson chaude désirée.• Supply of the engine 1 so as to cause the displacement of the piston in the second direction, in order to expel all the liquid contained in the cylinder, or a volume corresponding to the amount of hot beverage desired.
[0043] Dans les modes de réalisation décrits plus haut, le liquide est chauffé dans le cylindre. Il est cependant aussi possible d'aspirer et de transférer un liquide avec la pompe décrite sans le chauffer, par exemple en commandant le corpsde chauffe de manière à ne pasy faire circuler de courant, ou en prévoyant une pompe sans corps de chauffe ou en aspirant du liquide déjà chaud.In the embodiments described above, the liquid is heated in the cylinder. However, it is also possible to suck and transfer a liquid with the described pump without heating it, for example by controlling the heater body so as not to circulate current, or by providing a pump without heating body or by sucking already hot liquid.
[0044] Le dispositif et le procédé de l'invention peuvent être employés par exemple notamment pour une machine à café, y compris une machine à café pour voiture ou caravane ou mobilhome, ou tousvéhicules autonomes électriquement telsqu'avions, taxi, trains, bateaux, etc. Une pompe similaire peut aussi être employée pour le dosage de liquide chauffé, dans l'industrie alimentaire pour la production d'autres boissons chaudes, y comprisdu thé, des bouillons, des chocolats chauds, etc.
The device and the method of the invention can be used for example for a coffee machine, including a coffee machine for car or caravan or mobile home, or all electrically autonomous vehicles such as had, taxi, trains, boats etc. A similar pump can also be used for the dosing of heated liquid, in the food industry for the production of other hot drinks, including tea, broths, hot chocolates, etc.
Claims
1. Procédé pour délivrer un volume de boisson chaude, comportant les étapes suivantes : a) Ouverture d'une soupape d'admission (4) de liquide afin de permettre à un liquide de pénétrer dans un cylindre chauffant (2), b) Déplacement longitudinal dans un premier sensd'un piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à aspirer ledit volume déterminé de liquide dans ledit cylindre chauffant (2) à travers ladite soupape d'admission (4), c) Fermeture de ladite soupape d'admission (4), et ouverture d'une soupape d'expulsion (5), d) Déplacement longitudinal dans un deuxième sens opposé audit premier sens dudit piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à expulser à travers ladite soupape d'expulsion (5) au moins une partie du liquide chauffé hors dudit cylindre et à humecter une poudre, e) Attente pendant une durée prédéterminée, f) Déplacement longitudinal dans ledit premier sensdudit piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à réduire la pression du liquide dans la poudre, g) Déplacement longitudinal dans ledit deuxième sens dudit piston (3) dans ledit cylindre (2), de manière à expulser à travers ladite soupape d'expulsion (5) le liquide à travers ladite poudre et à délivrer ledit volume de boisson chaude.A method for delivering a volume of hot beverage, comprising the following steps: a) Opening a liquid inlet valve (4) to allow liquid to enter a heating cylinder (2), b) Displacement longitudinal in a first direction of a piston (3) in said cylinder (2), so as to suck said determined volume of liquid into said heating cylinder (2) through said inlet valve (4), c) closing said intake valve (4), and opening of an expulsion valve (5), d) longitudinal movement in a second direction opposite to said first direction of said piston (3) in said cylinder (2), so as to expel at through said expulsion valve (5) at least a portion of the heated liquid out of said cylinder and wetting a powder, e) Waiting for a predetermined time, f) Moving longitudinally in said first direction of said piston (3) in said cylinder (2 ), in order to reduce the pressure of the in the powder, g) longitudinal displacement in said second direction of said piston (3) in said cylinder (2), so as to expel through said expulsion valve (5) the liquid through said powder and to deliver said volume hot drink.
2. Le procédé de la revendication 1 , dans lequel le chauffage du liquide dans ledit cylindre est maintenu au coursde l'étape e ci-dessus.2. The process of claim 1 wherein heating of the liquid in said cylinder is maintained in step e above.
3. Le procédé de la revendication 2, dans lequel le chauffage du liquide dans ledit cylindre est réduit au cours de l'étape e ci-dessus.The method of claim 2, wherein the heating of the liquid in said cylinder is reduced in step e above.
4. Le procédé de l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le chauffage du liquide dans ledit cylindre est maintenu au ∞urs de l'étape g ci-dessus.4. The process of one of claims 1 to 3, wherein the heating of the liquid in said cylinder is maintained in the course of step g above.
5. Le procédé de la revendication 4, dans lequel le chauffage du liquide dans ledit cylindre est régulé au coursde l'étape g ci-dessus, de manière à garantir une température du liquide constante tout au longsde l'expulsion.The method of claim 4, wherein the heating of the liquid in said cylinder is controlled during step g above, so as to ensure a constant liquid temperature throughout the expulsion.
6. Le procédé de l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le liquide est chauffé à une première température de consigne au coursde l'étape e ci- dessus, et à une température de consigne différente au coursde l'étape g ci- dessus.The method of one of claims 1 to 5, wherein the liquid is heated to a first setpoint temperature in step e above, and to a different setpoint temperature in step g. - above.
7. Le procédé de l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le chauffage est interrompu avant de commencer l'expulsion du liquide et dèsque le liquide a atteint une température de consigne prédéterminée.7. The method of one of claims 1 to 6, wherein the heating is interrupted before starting the expulsion of the liquid and when the liquid has reached a predetermined set temperature.
8. Le procédé de l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le liquide est déjà chauffé au coursde l'étape b ci-dessus.The process of one of claims 1 to 7, wherein the liquid is already heated in step b above.
9. Le procédé de l'une des revendications 1 à 8, dans lequel la pression du liquide en aval du cylindre est mesurée à l'aide d'un détecteur de pression (13) et contrôlée à l'aide d'un circuit de régulation (8).9. The method of one of claims 1 to 8, wherein the pressure of the liquid downstream of the cylinder is measured with the aid of a pressure detector (13) and controlled using a control circuit. regulation (8).
10. Pompe à liquide comportant :10. Liquid pump comprising:
-un cylindre (2) ;a cylinder (2);
-une soupape d'admission (4) de liquide dans le cylindre ;an intake valve (4) for liquid in the cylinder;
-une soupape d'expulsion (5) dudit liquide horsdu cylindre ;an expulsion valve (5) of said liquid out of the cylinder;
-un piston (2) coulissant dans ledit cylindre de manière à aspirer ledit liquide dans le cylindre, puis a l'expulser hors du cylindre ;a piston (2) sliding in said cylinder so as to suck said liquid into the cylinder and then expel it from the cylinder;
-un circuit électrique (7) de chauffage du cylindre avec au moins une résistance (70, 71) afin de chauffer électriquement le liquide dans le cylindre, caractérisée par : une sonde de température (11) pour mesurer la température du liquide dans le cylindre, et un circuit électronique (8) agencé pour mettre en œuvre le procédé de l'une des revendications 1 à 9. an electric circuit (7) for heating the cylinder with at least one resistor (70, 71) for electrically heating the liquid in the cylinder, characterized by: a temperature probe (11) for measuring the temperature of the liquid in the cylinder, and an electronic circuit (8) arranged to carry out the method of one of claims 1 to 9.
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