КОФЕМАШИНА СО ВСТРОЕННОЙ ВЫРАБОТКОЙ ПАРА И ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ Российский патент 2022 года по МПК A47J31/46 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к кофемашинам и, в частности, кофемашинам, которые вырабатывают горячую воду для заваривания кофе и пар для использования при вспенивании молока.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Обычно полностью автоматическое оборудование для получения кофе эспрессо обеспечивает выполнение автоматизированного заваривания кофе с молочной пенкой. В большей части случаев пар используют для нагрева и вспенивания молока подобно тому, как это делает бариста.

В устройстве первого типа блок вспенивания молока соединен снаружи указанного оборудования с узлом сопряжения, который подает пар из оборудования в блок вспенивания молока. Блок вспенивания молока расположен в этом случае снаружи основного оборудования и, таким образом, выполнен с возможностью отсоединения от основного оборудования для улучшения удобства очистки. В частности, все части, находящиеся в контакте с молоком, должны быть очищены.

Вход в блок вспенивания молока принимает пар и подает его к молоку, хранящемуся в блоке вспенивания молока. Это предотвращает загрязнение парового узла сопряжения молоком, так что после каждого использования необходимо очищать только блок вспенивания молока, а не все части самого оборудования. Выходное отверстие для пара в этом случае обычно встроено в гнездобразный узел сопряжения в корпусе устройства, и блок вспенивания молока вставляют в этот узел сопряжения.

В устройстве второго типа вспенивание молока обеспечено так называемым капучинатором, который представляет собой вспенивающую трубку, вставляемую потребителем в резервуар для молока.

Во всех этих кофемашинах может быть одиночный водонагреватель, выполненный с возможностью нагрева воды до достаточной температуры для выработки пара для функции нагрева и вспенивания молока и для функции заваривания кофе. Для сочетания различных функций необходимы различные клапаны и проточные каналы, такие как клапан для управления потоком к заварочной камере, клапан для управления выпуском потока и клапан для управления потоком пара. Эти соединения проточных каналов и регулирующие клапаны обуславливают значительную стоимость. Обычно системы подачи воды и пара образованы с использованием стандартных имеющихся в продаже компонентов, таких как электронные клапаны, пассивные клапаны избыточного давления, разветвители, шланги и шланговые соединители. Таким образом, степень интеграции функций ограничена, и гидравлические схемы являются весьма протяженными.

Такой подход приводит к относительно высокой сложности гидравлической схемы.

Обычные клапаны используют пружины для открытия или закрытия, используют кулачки для привода клапана или используют сочетание того и другого. Некоторые или все из этих компонентов находятся в потоке горячей воды или пара.Поэтому они могут подвергаться воздействию известкового налета, что потенциально может привести к функциональному отказу клапана или увеличению турбулентности потока.

В EP 2 062 512 раскрыта кофемашина, в которой три основные клапанные функции осуществлены клапанным блоком, который по существу содержит параллельное сочетание трех независимых клапанов. Такая конструкция уменьшает количество необходимых трубопроводов и обеспечивает более компактную систему, но все еще включает дублирование частей и множество различных компонентов, образующих клапанную систему.

В EP 0 232 460 раскрыта кофемашина с многоходовым клапаном, в частности, керамическим клапаном дискового типа, который направляет поток горячей воды/пара к выбранному выходному отверстию, в зависимости от углового положения клапана.

Существует потребность в конструкции кофемашины, которая обеспечивает дешевое и компактное клапанное устройство для управления различными путями потоков горячей воды и пара в машине.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение определено формулой изобретения.

Согласно различным вариантам реализации в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения обеспечена кофемашина, содержащая:

источник подачи воды;

водонагреватель для нагрева воды для выработки пара и горячей воды, имеющий выходное отверстие водонагревателя;

насос для перекачивания нагретой воды и пара;

сопло для доставки пара;

заварочную камеру для заваривания кофе горячей водой и

клапанное устройство для управления выборочным соединением выходного отверстия водонагревателя с соплом для доставки пара и заварочной камерой,

причем клапанное устройство содержит:

входной канал, соединенный с выходным отверстием водонагревателя;

два или более выходных отверстий;

активный клапан между входным каналом и первым из выходных отверстий;

пассивный клапан между входным каналом и вторым из выходных отверстий и

поверхность кулачка для управления установкой активного клапана в открытое или закрытое положение, так что угловое положение поверхности кулачка управляет соединением входного канала с первым из выходных отверстий, при этом пассивный клапан постоянно соединен между входным каналом и вторым из выходных отверстий.

В кофемашине такой конструкции использовано одиночное клапанное устройство для обеспечения управления потоком от водонагревателя. Одиночный входной канал (для пара и горячей воды) соединен с требуемыми выходными отверстиями с использованием поворотного кулачка. Это обеспечивает компактное расположение с небольшим количеством компонентов. Установка клапана достигается простым вращением кулачка, и затем вода или пар во входном канале направляются к желательному выходному отверстию.

Предпочтительно вращение элемента выбора направления осуществлено посредством того же самого двигателя, который переводит заварочную камеру между ее различными положениями. Таким образом, отсутствует потребность в дополнительном приводном средстве. Это опять же обеспечивает компактную конструкцию с малым количеством компонентов, которая может легко вписаться в ограниченный объем кофемашины.

Первое из выходных отверстий может быть выходным отверстием для пара, а второе может быть выходным отверстием заварочной камеры. Когда выходное отверстие для пара открывается активным клапаном, падение давления, вызванное открытием выхода пара, означает, что пассивный клапан автоматически закрывается, предотвращая поступление жидкости в заварочную камеру. Таким образом, необходим только один активно управляемый клапан. В частности, управление активным клапаном должно только открывать или закрывать активный клапан, а не обеспечивать реконфигурацию структуры каналов. Следует отметить, что выходное отверстие для пара может служить для подачи пара или горячей воды по желанию пользователя.

Кофемашина также может содержать выпускное отверстие для сбора воды. Однако оно не обязательно должно быть выходом самого клапанного устройства. Например, выходное отверстие заварочной камеры может выборочно соединяться с заварочной камерой или выпускным отверстием для сбора воды в зависимости от положения заварочной камеры. Таким образом, клапанное устройство нуждается только в одном входе и двух выходах.

Активный клапан может содержать шток клапана для открытия или закрытия отверстия между входным каналом и первым из выходных отверстий, причем шток клапана связан с поверхностью кулачка. Шток клапана, например, имеет на своем конце седло клапана, которое просто открывает или закрывает отверстие.

Шток клапана, например, проходит через наружное отверстие (корпуса клапана), при этом весь механизм управления клапаном находится за пределами наружного отверстия. Таким образом, все части управления клапаном находятся вне потока, и только скользящий шток клапана находится в потоке (пара).

Пассивный клапан, например, содержит мембранный клапан, причем мембрана имеет сторону текучей среды и сухую сторону, при этом клапанный механизм находится на сухой стороне. Таким образом, все части управления клапаном опять же находятся вне потока.

Двигатель, например, имеет выходной вал, соединенный (прямо или косвенно) с основным зубчатым колесом, которое управляет перемещением заварочной камеры, например, между исходным положением (в котором она принимает молотый кофе, и которое, таким образом, ниже также названо положением приема молотого кофе), промежуточным положением и положением заваривания. Установкой клапана также можно управлять соединением с указанным основным зубчатым колесом, хотя возможны другие соединения.

Выходной вал двигателя заварочной камеры или любого редуктора, являющегося частью трансмиссии двигателя, может использоваться для управления установкой клапана.

В исходном положении или положении приема молотого кофе указанный клапан соединяет входной канал с выходным отверстием заварочной камеры через пассивный клапан. Кроме того, положение заварочной камеры таково, что выходное отверстие заварочной камеры соединено с выпускным отверстием для сбора воды. Таким образом, если вода проходит через пассивный клапан, она направляется к выпускному отверстию для сбора воды.

В положении заваривания указанный клапан снова соединяет входной канал с выходным отверстием заварочной камеры через пассивный клапан. Кроме того, положение заварочной камеры таково, что выходное отверстие заварочной камеры в этом случае соединено с заварочной камерой. Таким образом, когда с помощью насоса создается достаточное давление, горячая вода направляется в заварочную камеру.

Между исходным положением и положением заваривания указанным клапаном управляют, например, для соединения входного канала с выходным отверстием для пара для обеспечения нагрева и/или вспенивания молока.

Выпускное отверстие для сбора воды, например, соединено с каплесборником.

Клапанное устройство может быть установлено на водонагревателе или в непосредственной близости к нему с его входным каналом, непосредственно соединенным с выходным отверстием водонагревателя без промежуточных шлангов.

Кофемашина может содержать эспрессо-кофемашину полного цикла, которая в этом случае также содержит устройство для измельчения зерен и устройство для сжатия измельченных зерен.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Варианты реализации изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

на ФИГ. 1 показаны компоненты известной полнофункциональной эспрессо-кофемашины и, в частности, показаны пути текучей среды в системе;

на ФИГ. 2 показана компоновка кофемашины в соответствии с одним вариантом реализации изобретения;

на ФИГ. 3 показан вариант реализации клапанного устройства на перспективном виде;

На ФИГ. 4 схематично показаны положения заварочной камеры;

на ФИГ. 5 показан один вариант реализации расположения двигателя на виде сбоку;

на ФИГ. 6 показано расположение двигателя по ФИГ. 5 на виде с торца; и

на ФИГ. 7 показано сочетание управления клапаном с зубчатой передачей привода заварочной камеры.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, в которых представлены примеры вариантов реализации аппарата, систем и способов, предназначены только для иллюстрации, а не для ограничения объема настоящего изобретения. Эти и другие признаки, аспекты и преимущества устройства, систем и способов согласно настоящему изобретению будут лучше поняты из следующего описания, приложенной формулы и сопроводительных чертежей. Следует понимать, что чертежи являются только схематическими и не вычерчены в масштабе. Также следует понимать, что одинаковые ссылочные номера используются на всех чертежах для указания одинаковых или подобных частей.

Изобретение обеспечивает кофемашину, в которой использовано клапанное устройство для управления соединением выходного отверстия водонагревателя по выбору с одним из двух или более выходных отверстий, таких как сопло для доставки пара и выходное отверстие заварочной камеры. Клапанное устройство содержит активный клапан, расположенный между входным каналом и первым из выходных отверстий, и пассивный клапан, расположенный ниже по ходу потока активного клапана от выходного отверстия водонагревателя, соединенный со вторым из выходных отверстий. Поверхность кулачка управляет активным клапаном, причем угловое положение поверхности кулачка управляет соединением входного канала с первым из выходных отверстий. Вращение может быть обеспечено двигателем. Предпочтительно, вращение осуществляется за счет вращательного соединения с двигателем заварочной камеры. В кофемашине такой конструкции использовано одиночное клапанное устройство для обеспечения управления потоком от водонагревателя.

Оно обеспечивает компактное расположение, малое количество компонентов и простой механизм управления. Оно также позволяет всем механизмам клапана находиться вне потока воды или пара.

На ФИГ. 1 показаны компоненты известной полнофункциональной эспрессо-кофемашины и, в частности, показаны пути текучей среды в системе.

Кофемашина 10 содержит резервуар 12 для воды, водонагреватель 14 для нагрева воды для выработки пара и горячей воды, имеющий выходное отверстие водонагревателя, и водяной насос 18 для перекачивания нагретой воды и пара. Кроме того, имеется дозирующий воду расходомер 17.

Насос подает воду в нагреватель 14. Кроме того, имеется клапан 20 избыточного давления между нагревателем и узлом 22 сбора воды для сбора или выпуска сточной воды в виде каплесборника.

Нагретый пар подают к соплу 24 для доставки пара через первый электронный клапан 26. Имеется сопло 25 для доставки кофе встроенным клапаном для кремы. Нагретую воду подают к заварочной камере 28 через второй клапан 30 и затем через блок 32 управления. Блок 32 управления обеспечивает возможность выпуска воды в узел 22 сбора воды, например во время охлаждения нагревателя. Его работа подробно описана ниже.

Заварочная камера 28 приводится в действие двигателем 34 для перевода заварочной камеры между различными положениями. Эти положения включают в себя по меньшей мере положение приема молотого кофе и положение заваривания кофе.

В кофемашине используется одиночный нагреватель 14 для выборочной подачи горячей воды с температурой примерно 100°C для заваривания кофе и пара с температурой примерно 140°C (или больше) для нагрева и/или вспенивания молока.

Машина может иметь систему для поддержания давления в заварочной камере. Она также может иметь резервуар для размещения кофейных зерен и измельчающее устройство, так что обеспечен полный цикл приготовления кофе. Согласно еще одному варианту реализации молотый кофе может поставляться в капсулах, таблетках или тому подобной порционной форме. Эти элементы не показаны, поскольку они не относятся к гидравлическим компонентам.

Кофе эспрессо обычно приготовляют, принуждая воду под давлением протекать сквозь количество молотого кофе. Заварочная камера, например, расположена с возможностью отсоединения для способствования опорожнению и чистке заварочной камеры.

В течение процесса приготовления кофе эспрессо молотый кофе может быть сжат до некоторой степени. С этой целью машина может содержать, например, поршень, который с возможностью перемещения расположен в цилиндрической заварочной камере и выполнен с возможностью уплотнения открытой верхней стороны заварочной камеры.

Перемещение поршня управляет степенью сжатия молотого кофе. Когда молотый кофе сжимают все больше и больше, поток, преодолевающий сопротивление молотого кофе, увеличивается. В течение процесса приготовления кофе эспрессо давление заваривания, при котором осуществляют процесс, т.е. давление, при котором воду пропускают через молотый кофе, определено потоком, преодолевающим сопротивление молотого кофе.

Давление заваривания является определяющим фактором для важных характеристик напитка кофе эспрессо, включая вкус и структуру слоя пены. Таким образом, давлением заваривания, например, управляет изменение положения поршня и/или потока воды.

Работа машины при выработке напитка кофе эспрессо полностью традиционна, и общая работа кофемашины не будет описана подробно. Вместо этого, будут описаны только подробности, касающиеся управления потоком, протекающим через машину. Кроме того, эта полнофункциональная эспрессо-кофемашина представляет собой только один вариант реализации типа кофемашины, к которой может быть применено настоящее изобретение.

Когда машина должна приготовить кофе на основе молока, нагреватель 14 сначала нагревают до примерно 140°C (или больше) для подачи пара для нагрева и/или вспенивания молока. Затем нагреватель охлаждают до примерно 100°C для обеспечения горячей воды для заваривания кофе. Во время фазы охлаждения от 140°C до 100°C вода, поступающая из нагревателя, может быть все еще слишком горячей для заваривания кофе. Эту воду посредством блока 32 управления выпускают в узел 22 сбора воды. Для кофейного напитка, для которого не требуется вспененное молоко, нагреватель может быть нагрет только до 100°C, после чего подача начнется без задержки.

Блок 32 управления является соединением между клапаном 30 и заварочной камерой 28, но в зависимости от положения заварочной камеры. Таким образом, этот блок не выбирает между путями потока, но вместо этого он функционирует в качестве физического блока прерывания, который обеспечивает или прерывает соединение между клапаном 30 и заварочной камерой 28.

Когда заварочная камера находится в своем исходном положении (которое является нейтральным положением, в котором она расположена для приема кофе, например, от измельчающего устройства), клапан 30 не соединен с заварочной камерой 28, так что заварочная камера не соединена с системой подачи воды.

Когда заварочная камера переведена из исходного положения в положение заваривания, управляющий штифт нагревателя взаимодействует с блоком 32 управления, и тем самым переводит клапан 30 и конфигурирует его для обеспечения возможности сообщения по текучей среде. Когда заварочная камера находится в исходном положении, блок управления направляет воду в каплесборник, а когда заварочная камера находится в положении заваривания, вода направляется в заварочную камеру.

Различные клапаны, используемые в системе, являются дорогими и сложными.

Вместо этого, настоящее изобретение обеспечивает многоклапанную конструкцию для замены по меньшей мере указанных двух клапанов 26 и 30, описанных выше.

На ФИГ. 2 показана компоновка согласно одному варианту реализации настоящего изобретения. Для одинаковых компонентов используются те же позиционные номера, как и на ФИГ. 1. Можно заметить, что указанные выше два клапана заменены клапанным устройством 40 для управления соединением выходного отверстия водонагревателя по выбору с соплом 24 для доставки пара и заварочной камерой 28.

Клапан избыточного давления показан в виде отдельного компонента, как на ФИГ. 1, но вместо него эта функция может быть встроена в клапанный механизм в качестве части функции пассивного клапана, описанной ниже.

Клапанное устройство содержит входной канал 42, соединенный с выходным отверстием водонагревателя, выходным отверстием 44 для пара (которое также может быть использовано для подачи горячей воды) и выходным отверстием 46 заварочной камеры.

Внутри клапанного устройства имеется поворотный кулачок, при этом угловое положение указанного кулачка управляет соединением входного канала с одним (или обоими) выходным отверстием для пара и выходным отверстием заварочной камеры. Между кулачком и двигателем, в частности, двигателем заварочной камеры, обеспечено вращательное соединение 55.

Конкретное преимущество этого устройства, в дополнение к тому, что оно является менее дорогим и сложным, состоит в том, что им могут управлять те же самые двигатель и/или зубчатая передача, которые используются для перевода заварочной камеры между ее различными положениями, т.е. ее исходным положением, когда она расположена для приема кофе, и ее закрытым положением для заваривания.

Могут быть определены три различных положения заварочной камеры:

Исходное положение, в котором клапанное устройство 40 и блок 32 управления установлены для выпуска воды в узел 22 сбора воды;

Положение заваривания, в котором клапанное устройство установлено для направления воды в заварочную камеру; и

Промежуточное положение, в котором клапанное устройство установлено для направления пара или горячей воды к соплу 24 для доставки пара.

На ФИГ. 3 показан вариант реализации клапанного устройства 40.

Клапанное устройство содержит активно управляемый клапан 50 ("активный клапан") и пассивный клапан 60.

Входной канал 42 соединен с активным клапаном 50 входной трубкой 52. Активный клапан 50 управляет соединением входного канала 42 с выходным отверстием 44 для пара (и горячей воды). В частности, на конце входной трубки 52 находится отверстие 53, которое ведет к выходному отверстию для пара. Это отверстие либо открыто, либо закрыто в зависимости от установки активного клапана 50.

Активный клапан 50 имеет шток 54 клапана, внутренний конец которого образует седло клапана. Когда шток клапана перемещается в наружном направлении, отверстие 53 открывается, а когда шток клапана втягивается, отверстие 53 закрывается седлом клапана, расположенном на конце штока клапана.

Активный клапан 50 содержит приводную головку 56, расположенную на наружном конце штока клапана. Поверхность 70 кулачка имеет форму, обеспечивающую управление перемещением шток 54 клапана путем взаимодействия с приводной головкой 56. Поверхность 70 кулачка является наружной периферийной частью вращающегося диска 72. Поверхность кулачка проходит радиально за пределы клапанного устройства. Она находится снаружи корпуса клапанного устройства и, таким образом, обеспечивает внешнее управление клапанным устройством путем взаимодействия с приводной головкой. Диск 72, например, имеет фланец, который проходит перпендикулярно плоскости диска, и приводная головка перемещается вдоль этого фланца при вращении указанного кулачкового диска. Диск вращается, будучи соединенным с двигателем заварочной камеры. Вращение вращающегося диска направляется расположением штифта 74 и паза 76.

Шток клапана проходит через наружное отверстие корпуса клапана. Весь механизм управления клапаном (т.е. кулачок) находится с наружной стороны наружного отверстия. Таким образом, пружины или другие компоненты не находятся в потоке.

Поверхность кулачка используется как для вдавливания, так и для вытягивания штока 54 клапана за счет наличия фиксированного соединения между приводной головкой 56 и поверхностью кулачка. Например, приводная головка может быть размещена в канале поверхности кулачка, так что ее можно как толкать, так и втягивать в нужное положение. В качестве альтернативы, шток клапана смещается наружу пружиной, так что поверхность кулачка должна толкать шток клапана только внутрь. В таком случае нет необходимости в жесткой связи между ними. В этом случае пружина не находится в пути потока.

Пассивный клапан содержит мембрану 62, которая смещена в закрытое состояние пружиной 64. В закрытом состоянии пассивный клапан 60 блокирует соединение между входным отверстием 66, которое соединено с входным каналом 42, и выходным отверстием 68, которое соединено с выходным отверстием 46 заварочной камеры. Когда давление становится достаточно высоким, указанный клапан открывается.

Пассивный клапан имеет ручку 69 управления. Ручка 69 управления позволяет принудительно открывать клапан путем ее оттягивания в радиальном в направлении наружу. Это происходит, когда диск 72 находится в правильном положении, в частности, повернут примерно на 90° против часовой стрелки по сравнению с положением, показанным на Фиг. 3. Увеличенный в радиальном направлении участок, который взаимодействует с приводной головкой 56 в положении, показанном на ФИГ. 3, затем взаимодействует с нижней частью ручки 69 управления. Это позволяет воде протекать к выходному отверстию 48 даже при отсутствии высокого давления.

Эта функция может использоваться для удаления остатков (холодной) воды из клапана до образования пара. Это предотвращает начальные брызги холодной воды из выходного отверстия 44 для пара.

Мембрана 62 имеет сторону текучей среды и сухую сторону, а клапанный механизм полностью находится на сухой стороне.

Таким образом, важные функциональные компоненты обоих клапанов, т.е. все клапанное устройство, находятся вне потока воды или пара, тем самым увеличивая надежность конструкции и функционирования клапана в течение всего срока службы.

Входной канал 42 соединен с пассивным клапаном 60 рядом с выходным отверстием 44 для пара (и горячей воды), так что входное отверстие 66 может рассматриваться как находящееся ниже по ходу потока активного клапана в том смысле, что поток к выходному отверстию 66 обычно проходит через первое выходное отверстие 44. Таким образом, пассивный клапан в целом находится ниже по потоку от активного клапана, поскольку поток может выходить из первого выходного отверстия, а не протекать дальше к пассивному клапану. Таким образом, когда активный клапан 50 открыт, путь наименьшего сопротивления потоку проходит к выходному отверстию 44 для пара (и горячей воды). Входной канал 42 может быть соединен по текучей среде с обоими клапанами, но пассивный клапан будет закрываться во время подачи пара, так что указанное клапанное устройство в целом расположено выше для направления потока либо к выходному отверстию для пара, либо выходному отверстию 46 заварочной камеры.

Пассивный клапан открыт, когда во входном канале имеется достаточное давление, которое создается, например, работой насоса 18. Когда насос работает, в заварочной камере создается повышенное давление, и клапан остается открытым до тех пор, пока не закончится заваривание, и насос остановится.

Когда шток 54 клапана вдавлен, соединение с выходным отверстием 44 для пара (и горячей воды) закрыто.

Во время начальной стадии нагрева для заваривания кофе создаваемое давление является недостаточным для открытия пассивного клапана 60. Объем воды удерживается таким образом, что можно обеспечивать правильные объемы дозирования.

Во время заваривания насос полностью включен, создавая давление, достаточное для открытия пассивного клапана 60, и при соединении с заварочной камерой вода направляется в заварочную камеру.

Во время стадии нагрева для выработки пара давление пара может открывать пассивный клапан 60, в то время как активный клапан все еще закрыт (т.е. перед подачей пара). Если заварочная камера 28 в этот момент времени еще не подключена, вся вода сбрасывается в блок 22 сбора воды (каплесборник) через выпускное отверстие 48 для сбора воды перед парообразованием.

Во время парообразования, когда шток клапана находится в открытом положении, насос работает с перерывами, чтобы создать более слабый поток воды и более низкое давление. Нагреватель установлен на более высокую температуру для создания пара, чем во время заваривания. Давление остается ниже давления открытия пассивного клапана 60, так что пар подается к выпускному отверстию 44 для пара (и горячей воды).

Во время охлаждения после парообразования (при закрытом активном клапане), если насос включен, давление открывает пассивный клапан 60, и опять же, когда заварочная камера 28 не подключена, вода сливается в каплесборник. Это может происходить, когда температура воды снижается от предыдущей температуры 140°C до желаемой температуры примерно 100°C (например, 96°C). Это займет некоторое время, потому что нагреватель не нагрет и содержит лишь ограниченное количество воды. Прокачка холодной воды через нагреватель обеспечивает активное и, следовательно, более быстрое охлаждение, так что конечный объем пара и некоторое количество горячей воды направляются в каплесборник посредством клапана.

Заварочная камера 28 представляет собой движущийся компонент, который перемещается между различными положениями, включая по меньшей мере положение приема молотого кофе и положение заваривания кофе.

В положении заваривания кофе выходное отверстие 46 заварочной камеры соединено с заварочной камерой 28. Соединение между выходным отверстием 46 заварочной камеры и выпускным отверстием для сбора воды (которое ведет к каплесборнику) закрыто. В положении приема молотого кофе (или других положениях) выходное отверстие 46 заварочной камеры соединено с заварочной камерой 28. Соединение между выходным отверстием 46 заварочной камеры и выпускным отверстием для сбора воды (которое ведет к каплесборнику) открыто. Таким образом, перемещение заварочной камеры 28 управляет соединением выходного отверстия заварочной камеры либо с каплесборником, либо с заварочной камерой. Это перемещение осуществляется блоком 32 управления.

На ФИГ. 3 показаны различные пути потока, включая путь 80 потока нагретой воды или пара от нагревателя 14, путь 82 пара для вспенивания молока, путь 84 потока к каплесборнику и путь 86 потока к заварочной камере 28 и потока 88 кофе.

На ФИГ. 4 схематично показаны различные положения заварочной камеры. Заварочная камера 28 показана в исходном положении, в котором она может принимать молотый кофе 90, например, в форме таблетки или в капсуле, или, как изображено на чертеже, от измельчающего устройства. Таким образом, это положение является положением, в котором осуществлена подача молотого кофе. Это положение заварочной камеры 28 обнаружено выключателем 106 (ФИГ. 5).

Заварочную камеру переводят в промежуточное положение 92 и, наконец, в положение 94 заваривания. В этом положении 94 заваривания осуществляется сжатие молотого кофе в качестве части процесса заваривания, и экстрагированный кофе подается к соплу 25 для доставки кофе.

На ФИГ. 5 показан двигатель 34, имеющий выходной вал 100 в форме червячного колеса. Он взаимодействует с первым зубчатым колесом 102, которое затем приводит в движение основное зубчатое колесо 104, которое управляет перемещением заварочной камеры 28 между указанными двумя конечными положениями (исходным положением и положением заваривания). Основное зубчатое колесо связано с выключателем 106 обнаружения, который обнаруживает конкретные угловые ориентации основного зубчатого колеса. Они соответствуют конкретным положениям заварочной камеры.

На ФИГ. 6 показано расположение по ФИГ. 5 на виде с торца. Основное зубчатое колесо 104 приводит во вращение основной приводной вал 110, который проходит вдоль оси вращения и управляет перемещением заварочной камеры.

Переключатель 106 также используют для обнаружения, когда заварочная камера находится в положении заваривания. Таким образом, существует обратная связь для подтверждения того, что заварочная камера следует известному диапазону перемещения. Также имеется обнаружение промежуточного положения, которое, как описано выше, используют для задания положения клапанного устройства, в котором оно направляет пар к соплу для доставки пара.

Обнаружение этого промежуточного положения может быть достигнуто, например, посредством синхронизации. При необходимости эту синхронизацию можно калибровать каждый раз при включении машины путем измерения времени, которое требуется для перевода между этими двумя крайними положениями и усреднением этого значения по последним 3 измерениям или около того. Согласно еще одному варианту реализации можно использовать второй выключатель обнаружения положения. Согласно еще одному варианту реализации можно использовать маркер среднего положения, который управляет существующим одиночным выключателем.

Клапанным устройством 40 можно управлять на основании вращения основного зубчатого колеса 104. Действительно, клапанное устройство 40 может быть установлено над основным зубчатым колесом 104, как схематично показано на ФИГ. 7. Таким образом, существует соединение между клапаном и трансмиссией заварочной камеры непосредственно от основного (вращающегося) приводного вала 110 заварочной камеры и связанного с ним основного зубчатого колеса. Вместо этого может быть использована зубчатая передача между приводным валом 110 заварочной камеры и контроллером клапана. Вместо этого клапаном может управлять отдельное вращательное соединение с червячной передачей 100 двигателя.

Как описано выше, выходной пар обычно используют для нагрева и/или вспенивания молока. Блок вспенивания молока может быть частью общей машины. Такой блок может содержать резервуар для размещения в нем молока, вход для пара для приема пара и выход для вспененного молока. Блок вспенивания молока также может содержать паропровод, который принимает поток пара, и молокопровод, который может вытягивать молоко из резервуара за счет разностей давления на основании эффекта Вентури, создаваемого паропроводом. Кроме того, может быть обеспечена смесительная камера для смешивания пара, молока и при необходимости воздуха, который может быть втянут в смесительную камеру под действием эффекта Вентури. Конструкция и работа блока вспенивания молока являются обычными. Таким образом, другие подробности блока вспенивания молока не приведены.

Кофемашина может содержать водонагреватель любого подходящего типа для нагрева воды, например, термоблок или нагреватель сквозного потока.

Изобретение представляет особый интерес для полностью автоматических кофемашин, которые создают кофейный напиток путем автоматического измельчения кофейных зерен, сжатия кофе и прокачки горячей воды под давлением через кофе. Кроме того, в таких кофемашинах есть возможность создавать напитки на основе молока путем вспенивания молока с использованием пара. Эти машины известны как полнофункциональные эспрессо-кофемашины полного цикла. Однако настоящее изобретение может быть применено в целом может быть применено к любой машине для розлива напитков, которая имеет функцию выработки как горячей воды, так и пара, посредством совместно используемого нагревателя, и, например, с паром, используемым для вспенивания молока.

Например, изобретение может быть применено к системе на основе капсул или таблеток, которая принимает капсулы или предварительно сжатые таблетки кофе, или машине, которая принимает предварительно смолотый кофе.

Машина может иметь внутренний или внешний резервуар для воды или может быть подключена к магистрали водоснабжения.

В примере, описанном выше, промежуточное положение клапана (т.е. когда штифт 74 находится в середине паза 76) используется для вспенивания. Однако порядок положений выходного отверстия может быть другим.

Другие вариации описанных вариантов реализации могут быть поняты и реализованы специалистом в данной области техники при осуществлении настоящего изобретения на практике после ознакомления с чертежами, описанием и прилагаемой формулой изобретения. В пунктах формулы изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а грамматические показатели единственного числа не исключают множественного числа. Сам по себе тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах, не указывает на то, что комбинация этих мер не может быть использована в качестве преимущества. Никакие ссылочные обозначения в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие ее объем.

В кофемашине использовано клапанное устройство для управления соединением выходного отверстия водонагревателя по выбору с одним из двух или более выходных отверстий, таких как сопло для доставки пара и выходное отверстие заварочной камеры. Клапанное устройство содержит активный клапан, расположенный между входным каналом и первым из выходных отверстий, и пассивный клапан, расположенный ниже по ходу потока активного клапана от выходного отверстия водонагревателя, соединенный со вторым из выходных отверстий. Поверхность кулачка управляет активным клапаном, причем угловое положение поверхности кулачка управляет соединением входного канала с первым из выходных отверстий. Вращение может быть обеспечено вращательным соединением с двигателем заварочной камеры. В кофемашине такой конструкции использовано одиночное клапанное устройство для обеспечения управления потоком от водонагревателя. Обеспечивается компактное расположение, малое количество компонентов и простой механизм управления, а также позволяет всем механизмам клапана находиться вне потока воды или пара. 7 ил., 9 з.п. ф-лы.

1. Кофемашина, содержащая: источник (12) подачи воды; водонагреватель (14) для нагрева воды для выработки пара и горячей воды, имеющий выходное отверстие водонагревателя; насос (18) для перекачивания нагретой воды и пара; сопло (24) для доставки пара; заварочную камеру (28) для заваривания кофе горячей водой и клапанное устройство (40) для управления соединением выходного отверстия водонагревателя по выбору с соплом (24) для доставки пара и заварочной камерой (28), причем клапанное устройство (40) содержит: входной канал (42), соединенный с выходным отверстием водонагревателя; два или более выходных отверстий (44, 46); и активный клапан (50) между входным каналом (42) и первым выходным отверстием (44) из указанных выходных отверстий; отличающийся тем, что клапанное устройство также содержит: пассивный клапан (60) между входным каналом (42) и вторым выходным отверстием (46) из указанных выходных отверстий, причем пассивный клапан находится ниже по потоку от активного клапана; и поверхность (70) кулачка для управления установкой только активного клапана в открытое или закрытое положение, так что угловое положение указанной поверхности кулачка управляет соединением входного канала (42) с первым выходным отверстием (44) из указанных выходных отверстий, и при этом пассивный клапан постоянно соединен между входным каналом (42) и вторым выходным отверстием (46) из указанных выходных отверстий.

2. Кофемашина по п. 1, также содержащая двигатель (34) для перевода заварочной камеры между различными положениями, включая по меньшей мере положение приема молотого кофе и положение заваривания, и вращательное соединение (55) между двигателем (34) и поверхностью (70) кулачка.

3. Кофемашина по п. 1 или 2, в которой первое из выходных отверстий является выходным отверстием (44) для пара, а второе из выходных отверстий является выходным отверстием (46) заварочной камеры.

4. Кофемашина по любому из пп. 1-3, также содержащая выпускное отверстие (48) для сбора воды.

5. Кофемашина по п. 4, в которой выходное отверстие (46) заварочной камеры соединено по выбору с заварочной камерой (28) или выпускным отверстием (48) для сбора воды в зависимости от положения заварочной камеры.

6. Кофемашина по любому из пп. 4 или 5, также содержащая каплесборник (22), соединенный с выпускным отверстием (48) для сбора воды.

7. Кофемашина по любому из пп. 1-5, в которой активный клапан содержит шток (54) клапана для открытия или закрытия отверстия (53) между входным каналом (42) и первым выходным отверстием (44) из указанных выходных отверстий, при этом шток клапана соединен с поверхностью кулачка.

8. Кофемашина по п. 7, в которой шток клапана проходит через отверстие во внешнем корпусе, при этом весь механизм управления клапаном находится за пределами указанного отверстия во внешнем корпусе.

9. Кофемашина по любому из пп. 1-8, в которой пассивный клапан (60) содержит мембранный клапан, при этом мембрана (62) имеет сторону текучей среды и сухую сторону, причем клапанный механизм пассивного клапана находится на сухой стороне.

10. Кофемашина по любому предшествующему пункту, содержащая эспрессо-кофемашину полного цикла, содержащую устройство для измельчения зерен и устройство для сжатия измельченных зерен.