КОФЕВАРОЧНАЯ МАШИНА ДЛЯ ПОРЦИОННЫХ КАПСУЛ Российский патент 2019 года по МПК A47J31/36 

Настоящее изобретение относится к экстрагирующему устройству для приготовления напитков или других подобных продуктов из материала для экстракции, например, из молотого кофе (кофейного порошка), содержащегося в капсуле. В частности, предлагаемое изобретение относится к кофеварочной машине.

Экстрагирующие устройства для приготовления напитков или подобных продуктов из содержащегося в порционной упаковке материала для экстракции также известны как кофемашины или эспрессо-машины. Во многих соответствующих системах порционные упаковки конструктивно выполнены в виде капсул, в которых материал для экстракции герметически упакован, например, воздухонепроницаемым образом. Для экстракции капсулу прокалывают, например, на двух противоположных сторонах. При этом на первой стороне вводят экстрагирующую текучую среду - как правило, горячую воду. На второй стороне из капсулы выпускают продукт экстракции.

Для приготовления различных типов кофе, в частности, эспрессо, ристретто или эспрессо лунго (называемый в Швейцарии крем-кофе) вода должна подводиться в капсулу под относительно большим давлением, - так, давление насоса часто составляет от 15 до 20 бар, поскольку только при достаточно высоком давлении заварки может быть образована так называемая "крема", столь популярная у любителей кофе.

Однако на практике было обнаружено, что при заваривании с использованием некоторых капсул с мелкомолотым кофе внезапно происходит значительное падение расхода и, таким образом, объемного расхода текучей среды, втекающей в капсулу (и также вытекающей из капсулы, за исключением остающегося в капсуле остаточного количества); таким образом, пользователь получает не полностью приготовленный кофе с учетом заранее заданного времени заварки, что может причинять пользователю неудобства. Несмотря на то, что существует возможность управления кофемашиной так, чтобы процедура заварки продолжалась до тех пор, пока не протечет заданный объем текучей среды, это может привести не только к повышенной нагрузке на насос, но и к неудовлетворительным вкусовым качествам.

Таким образом, существует необходимость в экстрагирующем устройстве, содержащем средства, обеспечивающие то, что напиток, удовлетворяющий потребности в высоком качестве, может быть заварен из большей части применяемых капсул, даже с учетом неизбежных вариаций характеристик капсул и/или условий во время процесса заварки.

Настоящее изобретение в одном из своих аспектов относится к экстрагирующему устройству, в частности, кофемашине, для приготовления напитков или аналогичных продуктов в качестве продукта экстракции. Упомянутое устройство содержит заварочный модуль для образования заварочной камеры для порционной капсулы, и систему подачи воды, содержащую насос и, как правило, водонагреватель (бойлер или проточный водонагреватель) для подачи под давлением воды в упомянутую заварочную камеру. Кроме того, упомянутое экстрагирующее устройство содержит блок управления по меньшей мере насосом, причем этот блок управления может быть встроен в насос или быть выполненным по меньшей мере частично снаружи насоса, а также средства для измерения расхода текучей среды, втекающей в заварочную камеру. В соответствии с упомянутым аспектом настоящего изобретения блок управления обеспечивает то, что по меньшей мере при заданных условиях мощность насоса зависит от расхода текучей среды таким образом, что в случае снижения расхода текучей среды происходит снижение мощности насоса по сравнению с мощностью при большем расходе текучей среды.

Упомянутый способ может быть осуществлен независимо от того, является ли управляемой характеристикой насоса (регулируемой характеристикой) непосредственно мощность насоса или, например, частота вращения вала или давление насоса. Существенным является лишь то, что при снижении расхода текучей среды обеспечивается снижение фактически подаваемой на насос мощности, что также справедливо при регулировании характеристики, отличной от непосредственной мощности насоса.

Упомянутый способ не является интуитивно понятным, поскольку обычно при слишком малом расходе текучей среды ожидаемым является увеличение упомянутой мощности для повышения расхода текучей среды и для обеспечения его по меньшей мере близости к уставочному значению, то есть, к заданному значению.

Тем не менее, было обнаружено, что в системах с применением порционных капсул могут возникать условия, при которых высокое давление усиливает сопротивление пропускаемому потоку. В крайнем случае, пропускная способность может быть полностью утрачена при достижении насосом максимального давления, что при осуществлении известного из уровня техники способа управления работой насоса приводит к закупориванию. В способе согласно настоящему изобретению в упомянутых условиях давление в заварочной камере уменьшают, что противодействует закупориванию.

На фиг. 3a показан график изменения во времени внутреннего давления капсулы (прерывистая линия) и поступающего в капсулу расхода (сплошная линия) во время осуществления известного способа заварки. Так, в начале процесса заварки капсулу заполняют водой, при этом расход является высоким. При вдавливании пропитанного водой материала для экстракции в направлении стороны экстракции и/или его разбухании возникает противодавление. В одном из вариантов осуществления капсулы и прокалывающего устройства для стороны экстракции противодавление также может быть усилено вследствие того, что при втекании текучей среды выпускные отверстия капсулы не открыты, и могут быть полностью открыты только посредством нарастающего давления. Расход и давление устанавливаются на определенном уровне и остаются, по существу, постоянными в течение остального времени заварки. При очень быстрой заварке, например, для эспрессо, заварка также может быть завершена до установки подобного постоянного уровня. При условии того, что давление, которое может развить насос, составляет 19 бар (для обычного вибрационного диафрагменного насоса, используемого в кофеварочной машине) установившееся давление может составлять, например, от 5 бар до 16 бар в зависимости от характеристик капсулы. В нижеследующем описании расход, который установился через определенное время и затем остался, по существу, постоянным, называется "нормальным расходом".

На фиг. 3b показан случай закупоривания. Сплошная линия на фиг. 3b показывает изменение значения расхода во времени, а прерывистая линия - изменение значения давления во времени. На начальной стадии заполнения водой упомянутые параметры выглядят одинаково. Однако в процессе заваривания сопротивление в капсуле значительно возрастает. Давление заваривания возрастает практически до максимального значения, которое может быть достигнуто насосом (давление насоса), при этом расход непрерывно уменьшается. В решениях существующего уровня техники насос отключается при уменьшении расхода меньше определенного предельного значения расхода или через определенное время, и процесс заваривания досрочно завершают (даже если еще не было заварено желаемое количество продукта экстракции) в целях безопасности и для предотвращения перегрева системы. По этой причине эта капсула используется неэффективно, что может быть достаточно неприятно для пользователя.

Упомянутые обнаруженные проблемы, касающиеся слишком большого снижения расхода, которые иногда происходят, могут быть объяснены функциональным взаимодействием порционной капсулы с одной стороны, и разбухающим материалом для экстракции (в частности, кофейным порошком), с другой стороны. В этом случае, в частности, каналы, через которые текучая среда вытекает из капсулы, должны быть выполнены с относительно малыми размерами, чтобы обеспечить возможность поддержания давления в капсуле. Сопротивление, которое должен преодолеть экстрагируемый продукт для вытекания может быть несколько выше вследствие небольших колебаний характеристик капсул, например, тонкости помола кофейного порошка, что может случиться многократно, в результате чего имеет место эффект самоуплотнения.

Первый подобный возможный эффект заключается в образовании кофейной подложки на границе стороны экстракции капсулы вследствие воздействия горячей воды, давления и температуры, например, если продукт для экстракции помолот сравнительно мелко. Такая кофейная подложка не является проницаемой в достаточной степени для обычной заварки. Далее происходит уменьшение скорости потока из-за дополнительного кофейного порошка, прессуемого на упомянутую кофейную подложку вследствие возрастающего давления в капсуле, и, в крайнем случае, процесс заварки полностью останавливается.

Еще один возможный эффект, связанный с упомянутым первым эффектом, относится к образованию отверстий для экстракции в порционной капсуле, в частности, если упомянутая капсула образована из сравнительно жесткого материала, например, из пластика (полипропилена или из другого подобного материала), то образование больших отверстий затруднено.

На фиг. 4 показан пример прокалывающего устройства 12, выполненного с возможностью прокалывания капсулы при закрытии заварочной камеры или вследствие воздействия возрастающего внутреннего давления капсулы на стороне экстракции уже после упомянутого закрытия, что обеспечивает возможность выпуска экстрагируемого продукта. Показанное прокалывающее устройство соответствует прокалывающему устройству, раскрытому в европейской патентной заявке №13185359.0, на которую сделана ссылка. Показанное прокалывающее устройство содержит пластину 102 основания и множество экстракционных шипов 103, выступающих из пластины основания во внутреннее пространство заварочной камеры. Каждый экстракционный шип содержит основное тело, которое в показанном варианте выполнено в виде пирамиды и, сужаясь к концу, образует вершину 105. По боковой поверхности 111 проходят осевые ребра 120, выступающие наружу. В упомянутой пластине основания выполнено проходное отверстие 108 - в каждом случае на обеих сторонах упомянутых ребер.

После прокалывания стенка капсулы окружает упомянутое основание (нижний участок, например, приблизительно в месте начала уменьшения толщины ребер) экстракционных шипов 103, как манжета, и прижимается к упомянутым шипам 103 вследствие внутреннего давления капсулы. Таким образом, канал вдоль основания ребер 120 остается свободным вследствие углового поперечного сечения упомянутых ребер, при этом через упомянутый канал обеспечена возможность выпуска продукта экстракции из капсулы к проходным отверстиям и через них наружу.

На фиг. 5 показано поперечное сечение одного из ребер 120 со стенкой 21 капсулы, опирающейся на него. Цифровое обозначение 22 схематично обозначает кофейный порошок, содержащийся во внутреннем пространстве капсулы, однако на практике кофейный порошок расположен, по существу, вдоль всей стенки 21 капсулы. Как схематично показано двойными стрелками, внутреннее давление капсулы прижимает стенку капсулы к экстракционному шипу, что обеспечивает снижение площади поперечного сечения каналов 140 до проходных отверстий, в частности, если стенка 21 капсулы становится более мягкой за счет возросшей температуры вследствие горячей воды. В случае слишком высокого давления данный эффект может дополнительно (или как вариант) приводить к закупориванию из-за сужения каналов 140 в зависимости от характеристик капсулы.

Также в результате может возникнуть комбинация двух упомянутых эффектов, в частности: прижатие кофейной подложки к стенке 21 капсулы обеспечивает уменьшение размеров каналов 140 или образование кофейной подложки на входе в упомянутые каналы, уже уменьшенные в размерах из-за воздействия давления.

Упомянутые эффекты не зависят от конкретной конструкции экстракционных шипов, показанных на фиг. 4. Упомянутые эффекты возникают даже тогда, когда каналы для отвода текучей среды проходят, например, в канавках вдоль боковой поверхности 111 и/или через отверстия в боковой поверхности во внутреннее пространство экстракционного шипа, что крайне схематично показано на фигурах 6 и 7.

На фиг. 6 показан другой пример прокалывающего устройства 12 для стороны экстракции, выполненного с возможностью прокалывания капсулы при закрытии заварочной камеры или за счет воздействия возрастающего внутреннего давления капсулы на стороне экстракции после упомянутого закрытия, что обеспечивает возможность выпуска продукта экстракции. Показанное прокалывающее устройство также содержит пластину 102 основания и множество экстракционных шипов 103, выступающих из пластины основания во внутреннее пространство заварочной камеры. При этом каждый экстракционный шип содержит основное тело, в рассматриваемом случае выполненное с формой пирамиды, образующей при сужении конец 105. Кроме этого, по боковой поверхности 111 проходят выступы 130. В данной боковой поверхности, на верхней стороне выступов, в соответствующих экстракционных шипах 103 выполнены проходные отверстия в виде каналообразных отверстий 140.

Однако в данных вариантах осуществления также может возникать закупоривание, причем упомянутое закупоривание происходит при повышенном из-за кофейной подложки давлении, при этом отверстия 140 перекрываются вследствие внутреннего давления капсулы или комбинации упомянутых эффектов, как показано на фиг. 7.

Кроме того, внутреннее давление капсулы в сочетании с трением может предотвратить скольжение отверстия, образованного в стенке капсулы упомянутым концом 105, в направлении, по существу, к упомянутому основанию (в направлении вниз на фиг. 4 и фиг. 6) для высвобождения входа в каналы (на фиг. 4 - на верхнем конце ребер 120, на фиг. 6 - на верхнем конце отверстий 140), причем такой случай вероятен для большинства разновидностей конструкции экстракционных шипов.

Если при этом согласно способу по настоящему изобретению будет уменьшена мощность насоса и, следовательно, внутреннее давление капсулы, то при этом каналы 140 могут быть расширены вследствие снижения давления. Связанные с данным расширением перемещения в капсуле также могут обеспечить размягчение потенциально присутствующей кофейной подложки. Кроме этого, уменьшенное трение обеспечивает возможность более легкого скольжения капсулы по соответствующему прокалывающему шипу, что обеспечивает освобождение входа в каналы в большей степени и устраняет закупоривание.

Возможны различные варианты зависимости регулируемой переменной (мощности насоса, частоты вращения вала насоса, давления насоса и других подобных переменных) от измеряемого расхода.

Так, первый вариант представляет собой уменьшение мощности при уменьшении расхода ниже порогового значения, то есть при уменьшении расхода ниже порогового значения мощность (или другую регулируемую переменную) уменьшают от первого значения до второго значения, например, посредством уменьшения с отличным от 0 коэффициентом K₀, причем 0<K₀<1. При этом регулируемая переменная может сохранить второе значение до завершения процедуры экстракции (процедуры заварки). Также возможно, например, обобщение до более чем одного порогового значения со ступенчатым изменением регулируемой переменной.

Второй вариант представляет собой обеспечение непрерывной или, также, прерывистой корректирующей функции (причем, если данная функция является прерывистой, то в зависимости от конкретного случая в разрывах непрерывности может быть предусмотрено гистерезисное изменение). При этом мощность (или другую регулируемую переменную) изменяют с использованием корректирующего коэффициента K, причем K представляет собой функцию от расхода по меньшей мере в пределах некоторого интервала.

Для упомянутого второго варианта возможно множество способов осуществления. Так, первый способ осуществления заключается в выполнении ступенчатой функции, возможно с гистерезисом, что исключает быстрое колебательное переключение. При этом сразу при уменьшении расхода ниже определенного порогового значения регулируемую переменную уменьшают до второго значения по аналогии с упомянутым первым вариантом. Однако в отличие от упомянутого первого варианта, регулируемую переменную скачкообразно возвращают до первого значения сразу при превышении расходом порогового значения или верхнего порогового значения, несколько превышающего это пороговое значение. В данном способе осуществления также возможно обобщение в группу этапов.

Второй способ осуществления заключается, например, в обеспечении значения расхода, непрерывно изменяющегося, например, линейно, между 1 (когда расход превышает верхнее пороговое значение) и минимальным корректирующим коэффициентом mF (когда расход меньше нижнего порогового значения), причем 0<mF<1, в зависимости от значения расхода, причем корректирующий коэффициент mF может быть неизменным.

Вместо линейной функции может быть также выбрана другая функция при значении расхода меньше меньше верхнего порогового значения, например, разбиение на множество прямых линий с различными наклонами, нелинейная функция и прочие.

Согласно третьему способу осуществления, верхнее пороговое значение может не использоваться, и регулируемая переменная может изменяться по линейной или нелинейной зависимости, зависящей от значения расхода. Причем может быть обеспечено повторное снижение мощности насоса при определенном высоком расходе, что не противоречит сущности настоящего изобретения, поскольку существенным является то, что мощностью насоса при нахождении значения расхода в пределах определенного интервала управляют так, что ее уменьшение осуществляют при уменьшении расхода.

Блок управления обеспечивает то, что мощность насоса зависит от расхода, который является единственной измеряемой переменной, характеризующей способ заварки, то есть является единственной измеряемой переменной, определяемой во время осуществления способа заварки, и которая обеспечивает возможность адаптации мощности насоса к соответствующей капсуле при осуществлении способа заварки. Однако не исключено также наличие различных программ заварки и процедуры, которая может зависеть от выбранной программы заварки. Например, для пользователя может быть обеспечена возможность ручного переключения между программами заварки, при этом мощность насоса при пониженном (слишком низком) значении расхода пропускаемой текучей среды может быть уменьшена только в предварительно заданных программах заварки, например, "эспрессо" или "ристретто", а в других программах заварки такая возможность не обеспечивается.

Вместо ручного переключения между программами заварки (или в дополнение к нему) может быть также обеспечена возможность автоматического распознавания капсулы, причем выбор программы заварки обеспечивается в зависимости от характеристик распознанной капсулы. Подобное распознавание капсулы может включать в себя, например, снабжение каждой капсулы подходящим (например, оптическим или магнитным) кодом, распознаваемым экстрагирующим устройством согласно настоящему изобретению. В частности, может быть предусмотрена программа со снижением мощности насоса при пониженном (слишком низком) значении расхода пропускаемой текучей среды, выбираемая в случае, если распознанная капсула содержит, например, особо мелкомолотый кофе или большее количество кофе или имеют место прочие характеристики кофе, например, степень обжарки, время обжарки, содержание жиров, влажность или помол, повышающие сопротивление потоку.

Система подачи воды может содержать емкость для воды, из которой выходит водопровод и проходит через насос и водонагреватель в заварочный модуль. Не исключена также возможность соединения непосредственно с трубопроводом холодной воды вместо бака для воды.

Средства для измерения расхода могут содержать датчик расхода (расходомер), расположенный в трубопроводе для воды, например, выше по течению (или ниже по течению) от насоса и выше по течению от водонагревателя. Также не исключено его расположение непосредственно на входе в заварочную камеру, даже если это влечет за собой возможный недостаток, заключающийся том, что датчик расхода при этом контактирует с горячей водой.

В ином случае средства для измерения расхода могут быть встроены непосредственно в насос. Соотношение между потребляемой мощностью и другим параметром, например, частотой вращения вала или частотой колебаний, также может представлять собой, например, показатель расхода.

Между средствами для измерения расхода и заварочной камерой предпочтительно не должно располагаться разветвление, через которое отводится изначально неизвестное количество текучей среды, поскольку упомянутые средства не расположены непосредственно на входе в заварочную камеру. То есть ниже по течению от датчика расхода (или, например, насоса) предпочтительно должен отсутствовать перепускной канал для части текучей среды, параллельный заварочной камере. Тем не менее, перепускной канал должен быть выполнен таким образом, чтобы была обеспечена возможность по меньшей мере приблизительно определить расход поступающей в заварочную камеру текучей среды несмотря на наличие данного перепускного канала.

Возможны различные способы осуществления управления мощностью насоса. В случае вибрационных диафрагменных насосов переменного тока, широко распространенных в устройствах для приготовления напитков, управление мощностью может быть осуществлено в форме управления фазовым углом. Также возможно приведение в действие посредством варьируемой частоты или скорости. Не исключены также и другие средства управления мощностью, к ним, например, относится управляемый дроссельный клапан, выполненный вверху или внизу по течению от насоса.

Экстрагирующее устройство согласно настоящему изобретению может быть выполнено с возможностью активной регулировки температуры, которое может быть целесообразным потому, что значение расхода не является постоянным, и при применении, например, проточного водонагревателя в качестве водонагревателя, его мощность также не должна быть постоянной при заданных условиях. Например, активное регулирование температуры может включать в себя измерение температуры между водонагревателем и заварочной камерой или на самом водонагревателе.

Заварочный модуль известен из уровня техники и может быть выполнен в виде горизонтального заварочного модуля, в котором капсулу вставляют в предусмотренное для этого место (отверстие для вставки или подобное). Затем заварочный модуль закрывают, например, посредством управляющего рычага, причем капсулу из заварочной камеры удаляют автоматически и сбрасывают в контейнер для капсул с обновлением отверстия в заварочной камере после процедуры заварки. Таким образом, вставка капсулы осуществляется сверху, закрытие заварочной камеры представляет собой горизонтальное относительное перемещение двух частей заварочного модуля, вода протекает по существу горизонтально, и контейнер для капсул выполнен ниже заварочной камеры.

Кроме того, из уровня техники известны другие конструкции заварочного модуля, подходящие для экстрагирующего устройство согласно настоящему изобретению, например: с выполненными наклонно друг относительно друга частями заварочного модуля; с одной частью заварочного модуля, выполняющей функцию поршня (в частности, в вертикальном расположении); и прочие.

Упомянутая капсула может содержать, в частности стенку капсулы, выполненную из пластика, который в рассматриваемом примере является полипропиленом. При этом его толщина может составлять от 0,1 до 0,6 мм, в частности, от 0,2 до 0,5 или 0,4 мм. В рассматриваемых вариантах осуществления настоящего изобретения упомянутая капсула может быть выполнена в соответствии с документом WO 2010/118543, европейской патентной заявкой №13199514.4 или №13199517.7.

Объектом настоящего изобретения также является система для приготовления с экстрагирующим устройством и способ управления работой экстрагирующего устройства.

Варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты ниже со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые цифровые обозначения соответствуют одинаковым или аналогичным элементам. На данных чертежах показаны элементы, которые соответствуют друг другу, но выполнены на различных фигурах в разных масштабах.

На фиг. 1 показана схема экстрагирующего устройства, в частности, кофеварочной машины.

На фиг. 2а-2f показаны варианты осуществления зависимостей корректирующего коэффициента регулируемой переменной от значения измеряемого расхода.

На фиг. 3a показана зависимость значений расхода и давления от времени в нормальном режиме процесса заварки;

На фиг. 3b показана зависимость значений расхода и давления от времени при закупоривании во время процесса заварки, соответствующая решениям существующего уровня техники.

На фиг. 4 показано прокалывающее устройство для стороны экстракции.

На фиг. 5 показано поперечное сечение части прокалывающего устройства с фиг. 4.

На фиг. 6 показано другое прокалывающее устройство.

На фиг. 7 показано поперечное сечение части прокалывающего устройства с фиг. 6, причем упомянутое поперечное сечение является аналогичным поперечному сечению с фиг. 5.

На фиг. 1 показана схема экстрагирующего устройства, в частности, кофеварочной машины. Система подачи воды содержит емкость 1 для воды и трубопровод 2, проходящий от упомянутой емкости для воды в заварочный модуль 10. Насос 5 обеспечивает перемещение воды и ее течение через водонагреватель, в показанном примере представляющий собой проточный водонагреватель, и последующее втекание ее внутрь заварочного модуля. Выше по течению от насоса расположен датчик 3 расхода, выполненный с возможностью измерения расхода воды через трубопровод для подачи, и поскольку трубопровод 2 для подачи не разделяется, расход в заварочный модуль 10 также не разделяется.

Расположение датчика расхода перед насосом обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что датчик расхода расположен ни в области избыточного давления, ни в области повышенной температуры. Тем не менее, априори не исключено расположение упомянутого датчика ниже по течению от насоса или даже ниже по течению от водонагревателя в направлении пропускаемого потока или в самом водонагревателе в случае подходящей конструкции упомянутого датчика расхода. Также возможным вариантом является встраивание датчика расхода в насос. В любом из случаев датчик расхода должен быть расположен таким образом, чтобы расход, измеряемый датчиком расхода, обеспечивал возможность втекания текучей среды в заварочную камеру, образующуюся при закрытии заварочного модуля и охватывающую капсулу 20, определяемую впоследствии. При этом в качестве упомянутого расхода текучей среды принято количество текучей среды, протекающей в единицу времени, (например, объем или масса в единицу времени).

Заварочный модуль, по существу известный из уровня техники, содержит впрыскиватель 11 для подвода воды в порционную капсулу 20, а также выпускное устройство 12 (или экстракционное устройство) для выпуска текучей среды из капсулы в разливное устройство 13.

Управляющий блок 5 выполнен с возможностью управления работой насоса 5, и также, возможно, водонагревателя. В качестве входных переменных для управляющего блока используется значения расхода, измеряемые датчиком 3 расхода, а также, в некоторых случаях, значения температуры, определенные опциональным датчиком 8 температуры.

Как показано на чертежах, упомянутый датчик 8 температуры может быть расположен после водонагревателя, в самом водонагревателе или на водонагревателе, таким образом, что обеспечен контакт этого датчика с подающим трубопроводом 2. При этом управляющий блок может быть выполнен таким образом, что образует контур управления температурой посредством приведения в действие водонагревателя так, что значение температуры, измеряемое датчиком 8 температуры, всегда находится в пределах определенного интервала. Для регулирования температуры также возможно включение других показаний, в частности, значения измеряемого расхода.

В управляющий блок 9 могут быть направлены данные о дополнительных введенных переменных, влияющих на его работу.

Предлагаемый экстракционный аппарат может иметь, например, модуль ввода данных и/или программный модуль 6, что обеспечивает возможность влияния на необходимое количество текучей среды, а также, при заданных условиях, на температуру и, возможно, на необходимую мощность насоса.

Другая возможность заключается в обеспечении наличия модуля 15 для распознавания капсул, посредством которого (например, посредством соответствующей маркировки вставляемой порционной капсулы) обеспечена возможность вызова из памяти характеризующих капсулу параметров, например, информации о том, содержит ли капсула мелкомолотый кофе или, напротив, кофе более грубого помола.

Кроме того, возможно наличие датчика перегрева насоса (не показан) или других датчиков или возможностей ввода.

В рассматриваемых вариантах осуществления настоящего изобретения манометр не является необходимым для возможности регулирования мощности насоса, и обычно подобный манометр отсутствует. Таким образом, одно из преимуществ упомянутого способа согласно настоящему изобретению заключается в том, что он может быть осуществлен без упомянутого относительно дорогостоящего и требовательного к обслуживанию элемента.

Приведение в действие насоса может напрямую или косвенно зависеть от вышеупомянутых измеряемых параметров. Тем не менее, предпочтительным является использование измеряемого расхода текучей среды в качестве единственной измеряемой переменной, обеспечивающей возможность настройки мощности насоса посредством управляющего блока при осуществлении упомянутого способа заварки. Поскольку прочие упомянутые параметры также могут оказывать влияние на работу насоса, они могут влиять на предварительную установку (например, необходимое количество текучей среды или "активацию/деактивацию" упомянутого приведения в действие насоса), либо, при необходимости, на завершение выполнения упомянутого способа заварки (например, посредством активного взаимодействия пользователя с модулем ввода данных и/или программным модулем 6 или посредством защиты насоса от перегрева и прочими способами), но, предпочтительно, не на осуществление настройки мощности насоса.

На фиг. 2а-2f схематично показаны варианты осуществления возможной зависимости регулируемой переменной от измеряемого расхода. На каждой из упомянутых фигур показана графическая зависимость корректирующего коэффициента K от расхода F. Принимается, что для мощности насоса Р справедливо следующее: Р=P₀K, где Р₀ соответствует нормальной мощности или максимальной мощности. Аналогично мощности, может быть задана другая регулируемая переменная (скорость, частота и другая подобная переменная), влияющая на мощность.

Как показано на фиг. 2а, при уменьшении расхода ниже порогового значения F_S (как также показано на фиг. 3b) коэффициент K уменьшают от 1 до значения K₀, после этого снижения коэффициент сохраняет значение K₀ независимо от дальнейшего изменения значения расхода.

Также, в отличие показанного на фиг. 2а, может быть предусмотрено несколько ступеней, например, при уменьшении ниже верхнего порогового значения уменьшают до K₁ и при уменьшении ниже нижнего порогового значения уменьшают до K₂<K₁.

На фиг. 2b показан вариант, в соответствии с которым коэффициент K устанавливают обратно на 1, если после снижения K происходит возрастание расхода выше порогового значения. При этом, как показано на фиг. 2b, для предотвращения быстрого колебательного переключения может иметь место гистерезис - то есть упомянутую установку обратно на 1 не осуществляют, пока не будет превышено верхнее пороговое значение F'_S. Данный вариант осуществления также может быть обобщен в множество ступеней.

В вариантах осуществления с фиг. 2а и 2b значение K₀ меньше 1 и больше 0, например, может составлять от 0,3 до 0,8, в частности, от 0,4 до 0,7, или, предпочтительнее, от 0,5 до 0,6.

На фиг. 2с показан пример зависимости K от F в виде непрерывной функции. Значение K составляет 1 при расходе больше верхнего порогового значения F_U и линейно уменьшается до минимального корректирующего коэффициента K_m при нижнем пороговом значении F_L. При этом значение K_m может составлять, например, от 0,3 до 0,8, в частности, от 0,4 до 0,7, или, предпочтительнее, от 0,5 до 0,6.

На фиг. 2d показан пример зависимости упомянутого коэффициента от расхода в качестве функции, образованной из множества прямых линий с различными углами наклона и являющейся линейной на отрезках и непрерывной в целом. При этом на фиг. 2е показано ее обобщение в непрерывную нелинейную функцию.

На фиг. 2f показан график зависимости K(F), который убывает в одной из областей (сплошная линия в крайней правой части). Таким образом, в соответствии с данным вариантом при очень большом значении измеряемого расхода повторно обеспечивается уменьшение мощности насоса.

В соответствии с одним из дополнительных вариантов может быть обеспечено то, что корректирующий коэффициент составляет 1 даже при больших значениях расхода (прерывистая линия (1)) в самом начале процесса заварки (что на практике соответствует этапу до заполнения капсулы текучей средой), тогда как при высоких измеряемых расходах на последующей фазе процесса заварки данный коэффициент снижают (сплошная линия (2)).

Аналогичным образом, также не исключено повторное увеличение мощности насоса при очень малых измеряемых расходах (крайняя левая часть упомянутой фигуры).

Во всех вариантах осуществления настоящего изобретения соответствующие пороговые значения (в частности, F_S) совпадают с соответствующими значениями расхода при нормальном осуществлении заварки без закупоривания. Так, в вариантах осуществления, например, со ступенями, как показано на фиг. 2а и 2b, пороговое значение или самое верхнее пороговое значение может составлять, например, от 50% до 80% нормального расхода (нормальный расход в контексте среднего расхода, устанавливающегося через определенное время после заполнения капсулы водой). В вариантах осуществления с непрерывной графической характеристикой самое верхнее пороговое значение F_U может составлять, например, от 70% до 110% нормального расхода, а вероятный нижний порог (фиг. 2с и 2d) - от 0 до максимально 70% верхнего порогового значения.

Возможны также комбинации способов, показанных на фиг. 2а-2f, например, ступенчатое уменьшение при приближении к пороговому значению в сочетании с линейной или нелинейной функцией и прочие.

Изобретение относится к экстрагирующему устройству, в частности кофеварочной машине, содержащему заварочный модуль (10), образующий заварочную камеру для порционной капсулы (12), систему подачи воды, содержащую насос (5), и, как правило, водонагреватель (7), что обеспечивает возможность подачи воды под давлением в упомянутую заварочную камеру. Упомянутое экстрагирующее устройство содержит также управляющий блок (9) для насоса, причем упомянутый управляющий блок (9) может быть встроен в насос или может быть расположен по меньшей мере частично снаружи насоса, а также средства для измерения расхода текучей среды в упомянутую заварочную камеру. В соответствии с предлагаемым изобретением управляющий блок (9) выполнен так, что по меньшей мере при предварительно определенных условиях мощность насоса (5) зависит от расхода текучей среды, в частности, так, что мощность насоса при меньшем расходе текучей среды меньше, чем мощность насоса при большем расходе текучей среды. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Экстрагирующее устройство, в частности кофеварочная машина, для приготовления продукта экстракции из материала для экстракции, содержащегося в капсуле (20), содержащее заварочный модуль (10), образующий заварочную камеру для капсулы, и систему подачи воды, содержащую насос (5) для подачи воды под давлением в заварочную камеру, а также управляющий блок (9) и средства для измерения расхода втекающей в заварочную камеру текучей среды,

отличающееся тем, что управляющий блок (9) выполнен в соединении с упомянутым насосом так, что по меньшей мере при заданных условиях обеспечивает управление мощностью насоса (5) в зависимости от измеренного расхода текучей среды, в частности так, что мощность насоса при меньшем расходе текучей среды меньше, чем мощность насоса при большем расходе текучей среды.

2. Устройство по п. 1, содержащее водонагреватель (7) и датчик (8) температуры, в котором управляющий блок (9) выполнен с возможностью приводить в действие водонагреватель (7) в зависимости от температуры, измеренной упомянутым датчиком температуры.

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором управляющий блок выполнен с возможностью управлять мощностью насоса в зависимости от расхода, представляющего собой единственную измеряемую переменную величину, которая характеризует способ заварки и определяется во время процесса заварки.

4. Устройство по п. 1 или 2, выполненное без манометра.

5. Устройство по п. 1 или 2, в котором средство для определения расхода втекающей в заварочную камеру текучей среды представляет собой датчик (3) расхода, расположенный на подающем трубопроводе системы подачи воды.

6. Устройство по п. 1 или 2, содержащее модуль (15) для распознавания капсулы (20), причем управляющий блок (9) выполнен с возможностью управлять мощностью насоса (5) в зависимости от измеряемого расхода текучей среды в соответствии с программой, которая зависит от типа распознаваемой капсулы.

7. Устройство по п. 1 или 2, в котором обеспечена возможность уменьшения мощности насоса на коэффициент K₀, отличный от нуля, при уменьшении расхода текучей среды ниже порогового значения.

8. Устройство по п. 1 или 2, в котором обеспечена возможность настройки мощности насоса посредством корректирующего коэффициента K при уменьшении ниже верхнего порогового значения, причем упомянутый корректирующий коэффициент представляет собой непрерывную линейную функцию от расхода текучей среды по меньшей мере в пределах интервала.

9. Устройство по п. 8, в котором при уменьшении ниже верхнего порогового значения обеспечена возможность изменения мощности насоса в зависимости от значения расхода текучей среды в пределах от 1 до минимального корректирующего коэффициента K_m при нижнем пороговом значении, причем значение K_m составляет от 0,3 до 0,8.

10. Устройство по п. 1 или 2, в котором обеспечена возможность изменения мощности насоса посредством корректирующего коэффициента K при уменьшении ниже верхнего порогового значения, причем упомянутый коэффициент является непрерывной нелинейной функцией от расхода текучей среды.

11. Система для приготовления продукта экстракции, содержащая экстрагирующее устройство по любому из пп. 1-10, а также порционную капсулу с материалом для экстракции, причем порционная капсула по своим геометрическим характеристикам соответствует заварочной камере и содержит прокалываемую стенку капсулы.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что стенка капсулы выполнена из пластика.

13. Способ управления работой экстракционного устройства, в частности, по одному из пп. 1-10 для приготовления продукта экстракции из материала для экстракции, содержащегося в капсуле (20), содержащего заварочный модуль (10), образующий заварочную камеру для упомянутой капсулы, и систему подачи воды, содержащую насос (5) для подачи воды под давлением в упомянутую заварочную камеру,

отличающийся тем, что во время процесса заварки измеряют расход втекающей в заварочную камеру текучей среды и управляют мощностью упомянутого насоса в зависимости от измеренного расхода текучей среды, в частности уменьшают мощность насоса при меньшем расходе текучей среды по сравнению с мощностью насоса при большем расходе текучей среды.