КОФЕМАШИНА, СИСТЕМА ЗАКРЫТИЯ И/ИЛИ ТРАМБОВКИ И КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО, ПРИГОДНЫЕ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КОФЕМАШИНЕ Российский патент 2024 года по МПК A47J31/46 F16K37/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к кофемашинам или машинам для получения кофе эспрессо и системе закрытия и/или трамбовки и клапанным устройствам, пригодным для использования в таких машинах.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Хорошо известно, что кофе, приготовленный из свежеизмельченных зерен, дает лучшее качество, чем предварительно измельченный кофе. Часто при приготовлении кофе эспрессо используются свежие зерна.

Существует множество различных типов коммерчески доступных эспрессо-кофемашин для использования в домашних условиях или в барах, ресторанах и гостиницах. Тип машины, который подходит для конкретных условий, например, зависит от объема использования и бюджета.

В ручной эспрессо-машине пользователь заполняет емкость для приема кофе, известную как рожок, молотым кофе. Затем пользователь должен выполнить трамбовку молотого кофе внутри рожка с достаточным усилием, например, около 200 Н, чтобы создать так называемую таблетку. Затем рожок устанавливают в кофемашину обычно посредством байонетного соединения. Далее, кофемашина пропускает горячую воду через таблетку в рожке, и полученный кофе выдается через носик, который обычно встроен в рожок. После заваривания пользователь должен извлечь и опорожнить рожок, выбрасывая использованную кофейную гущу.

В условиях бара ручной процесс проводит бариста. В домашних условиях ручные этапы процесса могут заставлять пользователя чувствовать себя более вовлеченным в процесс приготовления кофе, и, следовательно, могут создавать ощущение выполнения роли баристы.

Также существуют ручные эспрессо-машины со встроенным измельчителем. Пользователь переключает рожок между первым положением, в котором он принимает молотый кофе, и вторым положением, в котором кофе заваривается. Трамбовка может быть выполнена вручную или с помощью рычага с ручным управлением.

В полностью автоматической эспрессо-машине все вышеперечисленные этапы выполняются автоматически в одной и той же машине. Машина содержит емкость для зерен и измельчитель для приготовления молотого кофе. Этот молотый кофе транспортируется в заварочную камеру и трамбуется автоматически посредством поршня, который может быть приведен в действие гидравлически или с помощью электродвигателя. Затем горячую воду пропускают через молотый кофе в заварочной камере, заваривают и разливают кофе, а использованную кофейную гущу выбрасывают из заварочной камеры в мусорный бак внутри машины.

Этот процесс устраняет ручные этапы, необходимые для ручной эсспрессо-машины, и, следовательно, экономит время, а также обеспечивает более равномерные результаты.

Ручная эспрессо-машина может быть изготовлена по более низкой цене, чем полностью автоматизированная эспрессо-машина, так как множество этапов транспортировки не нуждаются в автоматизации. Однако результаты могут быть менее однородными вследствие участия пользователя в процессе наполнения и трамбовки, в частности, участия пользователя в задании объема или веса молотого кофе, а также усилия и однородности (прямолинейности) трамбовки молотого кофе в таблетку. Ручная эспрессо-машина нуждается в меньшем обслуживании, так как кофейная таблетка удаляется после каждого заваривания потребителем в рамках процесса заваривания.

Полностью автоматическая машина дает более стабильные результаты, но является более дорогостоящей. Она также избавляет баристу от ощущения использования ручной эспрессо-машины. Полностью автоматическая кофемашина также нуждается в большем обслуживании (заполнении кофейными зернами, подаче воды, удалении сточных вод и выбросе кофейных отходов в мусорный бак). Полностью автоматическая кофемашина также может быть более громоздкой.

Был предложен третий тип кофемашины, который объединяет элементы двух типов, описанных выше. В настоящем документе этот тип описан как гибридная эспрессо-машина.

Например, в US 9 125 519 раскрыта кофемашина со съемным рожком, используемым в ручной эспрессо-машине, но которая также включает в себя емкость для зерен и кофейную мельницу для доставки кофейного порошка во вставленный рожок. Рожок рабоает в качестве заварочной камеры, а распределительный фильтр (образующий поршень) используется для автоматической трамбовки и, таким образом, уплотнения порошка кофе в рожке перед подачей горячей воды под давлением в рожок.

Таким образом, эта гибридная эспрессо-машина сочетает в себе элементы ручной эспрессо-машины и полностью автоматизированной эспрессо-машины. Таким образом, в машине этого типа пользователю необходимо только подключить пустой рожок к машине. Измельчение, дозирование молотого кофе в рожке, трамбовка молотого кофе, подача горячей воды и выдача кофе после всего этого автоматизированы как в полностью автоматической машине. После заваривания пользователь должен отсоединить рожок и выгрузить отходы кофе аналогично тому, как это выполняется при использовании ручной эспрессо-кофемашины.

Некоторые примеры в этом документе могут быть применимы к эспрессо-машине или кофемашине ручного, полностью автоматического и/или гибридного типа. Другие примеры относятся более конкретно к гибридному типу кофемашины, включая съемный рожок или сосуд для кофе, который работает в качестве заварочной камеры, емкость для кофейных зерен, измельчитель и обеспечение автоматической трамбовки.

Хотя гибридная кофемашина может быть гораздо менее сложной, чем полностью автоматическая кофемашина, процесс закрытия и/или трамбовки все еще усложняет конструкцию кофемашины, в частности, с поршнем, который необходимо вводить в установленный рожок или сосуд для кофе. Желательно также упростить конструкции как ручных, так и полностью автоматических машин.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение определено формулой изобретения.

В примерах в соответствии с аспектом изобретения предложена кофемашина, содержащая:

резервуар для воды;

водонагреватель;

водяной насос;

сосуд для кофе для приема молотого кофе;

систему подачи воды, имеющую головку подачи воды для подачи нагретой воды в сосуд для кофе; и

систему закрытия и/или трамбовки для закрытия сосуда для кофе и/или уплотнения молотого кофе в сосуде для кофе путем обеспечения относительного перемещения между головкой подачи воды и сосудом для кофе;

при этом:

система закрытия и/или трамбовки содержит гидравлический исполнительный механизм;

выходное отверстие для воды из водяного насоса соединено с гидравлическим приводом посредством первого соединения по текучей среде; и

выходное отверстие для воды из водяного насоса соединено с головкой подачи воды посредством второго соединения по текучей среде, которое включает в себя пассивный встроенный клапан, причем пассивный встроенный клапан выполнен с возможностью открытия, когда давление достигает требуемого давления, например, давления закрытия или давления трамбовки.

В этой кофемашине водяной насос используется как для подачи воды (для заваривания), так и для нагнетания давления в процессе закрытия и/или трамбовки. Это уменьшает количество компонентов и, следовательно, снижает затраты. Это также может уменьшить размер машины.

Пассивный встроенный клапан является клапаном, который открывается только тогда, когда достигнуто желаемое давление. Он остается закрытым до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое давление. Желаемое давление может быть выбрано, например, таким образом, чтобы оно соответствовало давлению закрытия, т.е. давлению, необходимому для закрытия сосуда для кофе. Если кофемашина имеет функцию трамбовки, желаемое давление может быть выбрано таким образом, чтобы оно соответствовало желаемому давлению трамбовки.

Таким образом, пассивный встроенный клапан может работать в качестве переключателя, управляемого давлением, для автоматического переключения при желаемом давлении между закрытием и/или трамбовкой, с одной стороны, и завариванием кофе, с другой стороны. Иными словами, пассивный клапан открывается, когда достигнуто желаемое давление, например, желаемое давление закрытия или трамбовки. Затем происходит подача воды. Пассивный встроенный клапан исключает необходимость взаимодействия с пользователем для переключения в нужный момент. Он также позволяет избежать необходимости в сложных и/или дорогих управляемых устройствах, датчиках (давления), активных клапанах и т.п. Тем не менее, он позволяет использовать один и тот же насос для заваривания и закрытия/трамбовки. Он также позволяет регулировать давление, что может способствовать надежным и повторяемым результатам заваривания, потому что правильное давление трамбовки и заваривания будет установлено автоматически, независимо от количества молотого кофе в сосуде для кофе и/или типа кофе, размера помола и т.п.

Эта концепция может быть применена к любой кофемашине с функцией автоматического закрытия и/или трамбовки и, таким образом, может быть применена к ручным, полностью автоматизированным или гибридным типам эспрессо-машин или кофемашин.

В одном примере первое соединение по текучей среде может быть между резервуаром для воды или, более конкретно, водяным насосом и гидравлическим исполнительным механизмом, минуя водонагреватель. Таким образом, холодная вода может быть использована для закрытия и/или трамбовки, что может способствовать снижению энергопотребления машины.

Второе соединение по текучей среде может проходить через водонагреватель, так что для заваривания может быть использована горячая вода. Второе соединение по текучей среде может быть, например, расположено между резервуаром для воды или, более конкретно, водяным насосом и головкой подачи воды. В таком случае могут быть два параллельных канала из резервуара для воды или, более конкретно, водяного насоса, только один из которых включает в себя водонагреватель. Водяной насос используется в обеих соединениях по текучей среде, и это общее соединение разветвляется на два параллельных соединения в точке разветвления ниже по потоку относительно водяного насоса, но выше по потоку относительно водонагревателя.

В другом примере второе соединение по текучей среде может быть расположено между гидравлическим приводом и головкой подачи воды. Затем нагрев может происходить между гидравлическим приводом и головкой подачи воды, или, иными словами, водонагреватель может быть включен во второе соединение по текучей среде ниже по потоку относительно гидравлического привода. Это помогает избежать охлаждения воды во время процесса закрытия и/или трамбовки и может снизить потребление энергии.

В другом примере точка разветвления первого и второго соединений по текучей среде может быть расположена ниже по потоку относительно водонагревателя. В этом случае предпочтительно водонагреватель управляется таким образом, чтобы холодная вода использовалась для закрытия и/или трамбовки, а горячая вода использовалась для заваривания.

Во всех вариантах реализации кофемашина может дополнительно содержать контроллер. Контроллер может быть выполнен с возможностью отключения водонагревателя во время приведения в действие гидравлического привода и включения водонагревателя во время подачи воды в головку подачи воды. В общем случае это может сэкономить электроэнергию. В примерах, когда как первое, так и второе соединения по текучей среде проходят через водонагреватель, контроллер может предотвращать нагрев воды, используемой для управления гидравлическим приводом. Это также может предотвратить превращение воды внутри водонагревателя в пар. Например, если водонагреватель остается включенным, пока вода не проходит через него, он может стать настолько горячим, что вода, которая в конечном итоге проходит через него, достигнет температуры кипения, даже при высоком давлении, и превратится в пар. Использование пара для заваривания кофе следует избегать, потому что это обычно снижает качество кофе. Это также может привести к тому, что пар будет выдуваться из выдачного носика.

Пассивный клапан может иметь систему определения состояния для определения, открыт клапан или закрыт. В таком случае контроллер может получать информацию о состоянии клапана от системы определения состояния. Эта информация о состоянии клапана может использоваться для управления временем работы водонагревателя и/или насоса и/или других функций управления.

Кроме того, кофемашина дополнительно может содержать систему стабилизации, выполненную с возможностью сохранения давления закрытия и/или трамбовки во время доставки воды к головке подачи воды. Таким образом, заданное давление или давление заваривания может поддерживаться в сосуде для кофе (т.е. заварочной камере) во время заваривания.

Система стабилизации может содержать, например, запорный клапан или механический фиксатор.

Головка подачи воды, например, содержит водораспределительный диск. Водораспределительный диск обеспечивает область подачи воды на молотый и, возможно, прессованный кофе. Головка подачи воды также может содержать фильтр. Фильтр обеспечивает прохождение воды, а также удержание молотого кофе, так что он может быть уплотнен.

Головка подачи воды, например, неподвижно закреплена относительно основного корпуса кофемашины, а гидравлический исполнительный механизм системы закрытия и/или трамбовки предназначен для смещения сосуда для кофе относительно неподвижной головки подачи воды таким образом, чтобы обеспечить закрытие сосуда для кофе и/или трамбовку содержащегося в нем молотого кофе.

Этот признак может быть в качестве преимущества применен к любой кофемашине с системой закрытия и/или трамбовки без ограничений пункта 1 формулы настоящего изобретения. Таким образом, согласно аспекту изобретения может быть обеспечена кофемашина, содержащая:

сосуд для кофе;

водонагреватель;

систему подачи воды, имеющую головку подачи воды для подачи нагретой воды в сосуд для кофе; и

систему закрытия и/или трамбовки;

при этом головка подачи воды позиционно неподвижна, например, относительно корпуса кофемашины, а система закрытия и/или трамбовки содержит приводное устройство для смещения сосуда для кофе или части сосуда для кофе относительно головки подачи воды таким образом, чтобы обеспечить закрытие сосуда для кофе и/или трамбовку молотого кофе, содержащегося в сосуде для кофе.

Таким образом, смещается сосуд для кофе, а не головка подачи воды, для реализации процесса закрытия сосуда для кофе и процесса трамбовки. Это означает, что не требуется перемещение каналов для текучей среды в машине, что упрощает конструкцию.

Предпочтительно смещение сосуда для кофе или его части является видимым, так что процесс закрытия и/или трамбовки становится видимой частью процесса приготовления кофе.

Смещение сосуда для кофе или его части может быть смещением вверх и вниз. Это может быть простое линейное перемещение сосуда для кофе к неподвижной головке подачи воды и от нее. Однако возможны и другие смещения, например, поворотное перемещение или даже боковое перемещение. Приводное устройство может быть любым подходящим приводным устройством, например, электродвигателем или гидравлическим приводом, описанным выше.

Во всех примерах кофемашина может содержать основной корпус, имеющий наружное установочное отверстие, при этом сосуд для кофе предназначен для разъединяемого крепления к наружному установочному отверстию.

Сосуд для кофе работает в качестве заварочной камеры, но является внешним по отношению к машине (подробнее см. ниже). Он может быть заполнен машиной (в машине гибридного типа) или пользователем (в машине ручного типа). Он извлекается и опорожняется пользователем после заваривания. Таким образом, кофемашина может быть ручной или гибридной машиной, как объяснено выше, но со встроенной системой закрытия и/или трамбовки, так что закрытие и/или трамбовка могут быть надежно и с повторяемостью выполнены путем относительного перемещения между головкой подачи воды и сосудом для кофе. Таким образом, критические этапы (трамбовка, заваривание и при необходимости измельчение) выполняются машиной автоматически. Только некритический этап разгрузки использованной кофейной гущи должен выполняться вручную пользователем. В результате, кофе хорошего, стабильного качества может быть приготовлен надежным способом, но с помощью менее сложной и, следовательно, более доступной по цене машины, чем полностью автоматическая эспрессо-машина, потому что пользователь сам выгружает отходы кофе. Таким образом, нет необходимости в сложном разгрузочном устройстве или автоматическом перемещении заварочной камеры.

Сосуд для кофе, например, содержит фильтр или корзинку для фильтра. Сосуд для кофе дополнительно может содержать опору для размещения фильтра или корзинки для фильтра. Фильтр или корзинка для фильтра могут быть смещены относительно опоры, или они могут быть смещены вместе.

Опора может иметь рукоятку. Она может способствовать присоединению сосуда для кофе к установочному отверстию.

Другой вариант заключается в том, чтобы фильтр или корзина для фильтра были отделены от сосуда для кофе, например, вставлены в корпус машины перед установкой сосуда для кофе. Таким образом, имеются различные варианты для сосуда для кофе. Он определяет заварочную камеру, и в нем хранится молотый кофе, подлежащий уплотнению и завариванию, но он может содержать или не содержать фильтр.

Во всех вариантах реализации кофемашина дополнительно может содержать емкость для зерен и измельчитель, имеющий выпускное отверстие для молотого кофе.

Приводное устройство или, более конкретно, гидравлический исполнительный механизм может быть выполнен с возможностью смещения сосуда для кофе между первым положением во время подачи молотого кофе ниже выпускного отверстия для молотого кофе и вторым положением с верхней частью сосуда для кофе выше выпускного отверстия для молотого кофе во время подачи нагретой воды в сосуд для кофе.

Таким образом, пар, поднимающийся из сосуда для кофе во время процесса варки, не поступает в измельчитель и емкость, тем самым сохраняя свежесть кофейных зерен. Благодаря обеспечению этой функции в качестве части перемещения сосуда для кофе вверх для процесса закрытия и/или трамбовки, перемещение сосуда для кофе доставляет множество преимуществ.

Сосуд для кофе или приводное устройство могут, например, физически блокировать или иным образом закрывать выпускное отверстие для молотого кофе во время подачи нагретой воды в сосуд для кофе. Это обеспечивает дополнительную изоляцию кофе в измельчителе и ескости для кофе от пара, образующегося во время заваривания.

Вышеупомянутый пассивный встроенный клапан с определением состояния может содержать:

входной канал;

выходной канал;

клапанный элемент между входным и выходным каналами, который смещен для изоляции входного и выходного каналов и выполнен с возможностью соединения входного и выходного каналов в ответ на давление, присутствующее во входном канале; и

встроенный детектор состояния клапана для обеспечения обратной связи по состоянию клапана.

Это обеспечивает пассивный клапан для использования в гидравлической схеме кофемашины со встроенным, а следовательно, компактным и недорогим, детектором состояния клапана. Это позволяет отслеживать состояние клапана, чтобы можно было выполнять действия по управлению, которые зависят от состояния клапана.

Пассивный клапан (далее также называемый пассивным клапанным устройством) может содержать первый и второй выводы датчика, выполненные с возможностью перемещения в направлении друг к другу и друг от друга в ответ на перемещение клапанного элемента. Это позволяет образовать контактный датчик или емкостный датчик.

Клапанный элемент, например, содержит мембрану клапана между впускным каналом и выпускным каналом и имеет открытое состояние и закрытое состояние, при этом пассивное клапанное устройство дополнительно содержит:

приводной элемент, приводимый в движение вдоль оси приводного элемента смещением пружины, для приведения мембраны клапана в закрытое состояние, причем мембрана клапана выполнена с возможностью перемещения в открытое состояние против смещения пружины в ответ на давление, присутствующее во входном канале;

кулачок на приводном элементе;

первый и второй выводы датчика, каждый из которых установлен в одном и том же положении вдоль оси приводного элемента, при этом один из первого и второго выводов датчика выполнен с возможностью деформации или перемещения кулачком перпендикулярно оси приводного элемента, тем самым изменяя расстояние между первым и вторым выводами датчика, при этом первый и второй выводы датчика вместе образуют детектор состояния клапана.

Кулачок позволяет детектору состояния клапана работать с боковым перемещением, тем самым ограничивая пространство, занимаемое детектором.

Альтернативой является датчик перепада давления, в котором штырьки датчика перемещаются двумя различными приводными элементами.

Таким образом, кулачок обеспечивает внешний привод, который перемещается вместе с работой клапана, так что добавление детектора состояния клапана не нарушает внутреннюю работу клапана. Выводы датчика находятся за пределами путей текучей среды.

Каждый из первого и второго выводов датчика, например, установлен в закрепленном положении вдоль оси приводного элемента. Это обеспечивает компактную конструкцию.

Например, первый и второй выводы датчика выполнены с возможностью замыкания и размыкания контакта посредством действия кулачка. Таким образом, детектор состояния клапана является контактным/бесконтактным датчиком, выдающим двоичный выход, представляющий состояние клапана. Альтернативой является обеспечение аналогового сигнала, например, на основе изменения емкости или сопротивления в зависимости от смещения.

Первый и второй выводы датчика, например, выполнены с возможностью замыкания контакта в разомкнутом состоянии и размыкания контакта в замкнутом состоянии. Таким образом, клапан нормально закрыт (т.е. при отсутствии давления на входе). Разомкнутый контакт обеспечивает нулевое потребление тока в этом нормально замкнутом состоянии, а также защищает контакты от коррозии.

Первый вывод датчика может содержать контактный рычаг, который смещен внутрь для контакта со вторым выводом датчика, когда контактный рычаг не входит во взаимодействие с кулачком, и перемещен наружу от второго вывода датчика против смещения контактного рычага, когда контактный рычаг входит во взаимодействие с кулачком. Таким образом, кулачок перемещает контактный рычаг против смещения, когда язычок выталкивается наружу, и контактные рычаги отпружиниваются назад, когда кулачок удаляется.

Например, первый вывод датчика содержит основной рычаг, соединенный с контактным рычагом пружинным изгибом. Таким образом, кулачок перемещает оба рычага вместе против смещения изгиба, когда язычок выталкивается наружу, и оба рычага отпружиниваются друг от друга, когда кулачок удаляется. Это обеспечивает цельный компонент для каждого вывода датчика. Те же выводы могут образовывать охватываемый соединитель на боковом наружном крае клапанного устройства.

Контактный рычаг может содержать наклонный язычок для взаимодействия с кулачком для выталкивания контактного рычага наружу.

Во всех приведенных выше примерах кофемашина может содержать контроллер, выполненный с возможностью управления по меньшей мере одним из:

нагревания воды;

измельчения кофейных зерен;

дозирования молотого кофе в сосуд для кофе;

смещения сосуда для кофе относительно головки подачи воды и

подачи горячей воды.

Таким образом, процесс приготовления кофе может быть полностью или частично автоматизирован. В частности, могут быть автоматизированы критические этапы (трамбовки, заваривания и при необходимости измельчения).

В некоторых приведенных выше примерах используется наружное установочное отверстие для сосуда для кофе. Сосуд для кофе крепится к наружному установочному отверстию и извлекается из установочного отверстия пользователем, поэтому сосуд для кофе может считаться внешней частью кофемашины. Под этим подразумевается, что сосуд для кофе может быть установлен и извлечен из основного корпуса кофемашины вручную и без каких-либо инструментов. Вставка и удаление сосуда для кофе после этого является обычной частью процесса пользователя в управлении кофемашиной для каждой операции заваривания.

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на вариант (варианты) осуществления, описанный ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для лучшего понимания изобретения и более ясного представления о том, как его можно реализовать на практике, теперь исключительно для примера будет сделана ссылка на сопроводительные чертежи, на которых:

на ФИГ. 1 показана общая конструкция кофемашины, к которой могут быть применены различные варианты реализации изобретения;

на ФИГ. 2A-2C показаны три примера возможной гидравлической схемы;

на ФИГ. 3 показаны этапы процесса закрытия и трамбовки;

на ФИГ. 4 показан пример альтернативного перемещения закрытия и трамбовки;

на ФИГ. 5-8 показано, как подход закрытия и трамбовки по ФИГ. 3 реализован с использованием гидравлической схемы по ФИГ. 2;

на ФИГ. 9 показан в схематическом виде пассивный клапан с детектором состояния клапана;

на ФИГ. 10 более подробно показана конструкция пассивного клапана;

на ФИГ. 11 показаны выводы датчика;

на ФИГ. 12 показано, как происходит (левое изображение) и разрывается (правое изображение) контакт;

на ФИГ. 13 показаны три возможные конструкции контактного выступа на виде сверху и в разрезе;

на ФИГ. 14 показан кулачок приводного элемента;

на ФИГ. 15 показан вид сверху корпуса клапана и показан боковой охватываемый соединитель, образованный двумя выводами датчика;

на ФИГ. 16 изображен охватываемый соединитель более подробно; и

на ФИГ. 17 показано, как выводы датчика проталкиваются через отверстия с образованием охватываемого соединителя.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее описано изобретение со ссылкой на чертежи.

Следует понимать, что подробное описание и конкретные примеры, указывающие на приведенные для примера варианты осуществления устройства, систем и способов, представлены только в целях иллюстрации и не предназначены для ограничения объема изобретения. Эти и другие признаки, аспекты и преимущества устройства, систем и способов настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего описания, приложенной формулы изобретения и сопроводительных чертежей. Следует понимать, что чертежи являются лишь схематическими и изображены без соблюдения масштаба. Кроме того, следует понимать, что одинаковые ссылочные обозначения использованы на всех фигурах для обозначения одинаковых или аналогичных деталей.

Настоящее изобретение, в частности, относится к кофемашине, которая содержит резервуар для воды, водонагреватель, водяной насос, сосуд для кофе для приема молотого кофе и систему подачи воды, имеющую головку подачи воды для подачи нагретой воды в сосуд для кофе. Система закрытия и/или трамбовки предназначена для закрытия сосуда для кофе и/или уплотнения молотого кофе в сосуде для кофе путем обеспечения относительного перемещения между головкой подачи воды и сосудом для кофе. Система закрытия и/или трамбовки содержит гидравлический исполнительный механизм, причем выходное отверстие для воды из водяного насоса соединено с гидравлическим исполнительным механизмом посредством первого соединения по текучей среде, а выходное отверстие для воды из водяного насоса соединено с головкой подачи воды посредством второго соединения по текучей среде, которое включает в себя пассивный встроенный клапан. Пассивный встроенный клапан открывается, когда давление достигает желаемого давления трамбовки.

На ФИГ. 1 показана общая конструкция кофемашины, к которой может быть применено изобретение. Примером по ФИГ. 1 может быть ручная эспрессо-машина или гибридная эспрессо-машина эспрессо, в зависимости от того, как осуществляется измельчение. Альтернативно изобретение может применяться в полностью автоматической машине (не показана).

Кофемашина 10 содержит основной корпус 12, имеющий наружное установочное отверстие 14 для приема сосуда 16 для кофе. Показанная машина дополнительно содержит сопло 24 для пара.

Сосуд 16 для кофе может содержать фильтр или корзинку 17 для фильтра (см. ФИГ. 2 и 3). Он также может включать в себя опору 18 для размещения фильтра или корзинки для фильтра. Сосуд 16 для кофе дополнительно может содержать нижний носик 20 для выдачи заваренного кофе. Он дополнительно может содержать рукоятку 19. Таким образом, сосуд 16 для кофе может соответствовать обычному рожку, как показано на чертежах. При использовании сосуд 16 для кофе может быть установлен в наружное установочное отверстие 14, например, посредством байонетного соединения.

Термин «сосуд для кофе» в настоящем описании обычно используется для обозначения контейнера, который заполнен молотым кофе и затем закрыт с образованием заварочной камеры, в которой заваривают кофе.

В случае ручной машины эта заварочная камера может считаться «внешней», поскольку она образована наружной частью, т.е. съемным сосудом для кофе (который может иметь форму обычного рожка). В случае машины гибридного типа заварочная камера может рассматриваться как по меньшей мере частично внешняя, поскольку она образована внешней съемной частью. Тем не менее, молотый кофе доставляется внутри. Для машин обоих типов выгрузка таблетки после заваривания выполняется снаружи пользователем. В случае полностью автоматической машины заварочная камера может считаться внутренней. Сосуд для кофе представляет собой внутреннюю часть машины, которая не удаляется до и после каждого цикла заваривания.

Термин «сосуд для кофе» предназначен для охвата всех этих возможностей, так что фактическое название компонента зависит от типа используемой машины. Сосуд для кофе может включать в себя часть, которая уже содержит кофе. Он может включать в себя, например, фильтр или корзинку для фильтра.

Основной корпус 12 содержит гидравлическую схему, обеспечивающую соединения по текучей среде между источником воды (как правило, резервуаром для воды), внутренним водонагревателем и системой подачи воды, имеющей головку подачи воды для подачи нагретой воды в сосуд 16 для кофе.

На ФИГ. 2A-2C показаны три примера возможной гидравлической схемы. На различных чертежах используются одинаковые ссылочные обозначения для обозначения одинаковых компонентов. На ФИГ. 2A-2C показаны примеры гидравлической схемы с внутренним измельчителем, но внешним сосудом для кофе, и, таким образом, все они пригодны для использования в кофемашине гибридного типа.

На ФИГ. 2A показаны резервуар 30 для воды, расходомер 32 (для управления расходом и дозированием), водонагреватель 34, водяной насос 36 и контроллер 38. Расходомер 32 может обеспечивать измерение расхода для контроллера 38, а контроллер 38 может управлять нагревателем и насосом для выполнения процесса заваривания кофе. Водонагреватель может быть, например, проточным нагревателем, например, термоблоком. Расходомер 32 не является обязательным. Альтернативно управление дозированием и расходом может быть осуществлено с помощью подходящего управления насосом 36 (например, уровнем мощности и временем работы насоса).

Система подачи воды содержит канал для текучей среды для подачи нагретой воды в головку 40 подачи воды, которая, в свою очередь, подает нагретую воду в сосуд 16 для кофе. Головка подачи воды содержит водораспределительный диск. Водораспределительный диск обеспечивает область подачи воды к молотому кофе. Головка подачи воды дополнительно может содержать фильтр, который обеспечивает прохождение воды, а также удерживает молотый кофе, так что он может быть уплотнен во время трамбовки.

Предусмотрена система закрытия и трамбовки для уплотнения молотого кофе в сосуде для кофе путем обеспечения относительного перемещения между головкой 40 подачи воды и сосудом 16 для кофе. Это относительное смещение закрывает сосуд для кофе с образованием закрытой камеры, т.е. заварочной камеры. Кроме того, оно прикладывает усилие к молотому кофе для выполнения трамбовки. В показанном конкретном примере относительное перемещение достигается перемещением сосуда 16 для кофе вместо перемещения головки 40 подачи воды.

Система закрытия и трамбовки включает в себя гидравлический исполнительный механизм 42, содержащий поршень, который приводится в действие гидравлическим давлением. Гидравлический исполнительный механизм также может содержать возвратную пружину (не показана) для способствования втягиванию поршня после заваривания.

Выходное отверстие для воды из водяного насоса 36 соединено с гидравлическим исполнительным механизмом 42 посредством первого соединения 44 по текучей среде. Выходное отверстие для воды из водяного насоса также соединено с головкой 40 подачи воды посредством второго соединения 46 по текучей среде. Второе соединение по текучей среде включает в себя пассивный встроенный клапан 48. Пассивный встроенный клапан открывается, когда давление на впускной стороне гидравлического привода (т.е. в точке 50A разветвления) достигает желаемого давления, например, желаемого давления трамбовки.

Ниже этого давления клапан 48 остается закрытым. В данном случае может иметь место гистерезис, так что клапан 48 открывается при первом пороговом давлении (давлении открытия), но закрывается повторно только тогда, когда достигается более низкое второе пороговое давление (давление закрытия). Альтернативно может быть только одно пороговое давление.

Таким образом, водяной насос 36 используется как для подачи воды для заваривания, так и для подачи воды для закрытия и трамбовки. Пассивный встроенный клапан 48 автоматически переключается между этими двумя функциями подачи воды без необходимости взаимодействия с пользователем или электрическими приводами. Пассивный клапан 48 открывается, например, при достижении давления трамбовки, т.е. при завершении трамбовки. Затем подача воды осуществляется к головке подачи воды через открытый клапан 48. Во время подачи воды к головке подачи воды поддерживается давление трамбовки.

В случаях, когда не требуется трамбовка молотого кофе, та же самая система может быть использована для простого сосуда 16 для кофе. В таком случае пассивный встроенный клапан 48 может открываться, когда достигнуто давление закрытия.

Также возможно закрытие сосуда для кофе с помощью другого механизма, например, вручную. В таком случае вышеупомянутая система может быть использована только для трамбовки молотого кофе. Затем пассивный встроенный клапан 48 может снова открываться при достижении подходящего давления трамбовки, т.е. при завершении трамбовки.

Пассивный клапан 48 работает в качестве системы с управлением по давлению в том смысле, что он реагирует на преобладающее давление. Таким образом, закрытие и/или трамбовка являются надежными и повторяемыми. При осуществлении управления по давлению желаемое давление закрытия и/или трамбовки может быть приложено к любому объему кофе в сосуде для кофе, что достигается с трудом, если используется управление по положению.

В примере, показанном на ФИГ. 2A, первое и второе соединения 44, 46 по текучей среде встречаются в точке 50A разветвления ниже по потоку относительно нагревателя 34. Вода направляется из одной и той же точки 50A разветвления либо к гидравлическому приводу 42, либо к головке 40 подачи воды. Чтобы избежать использования горячей воды для процесса закрытия и/или трамбовки, контроллер 38 может выключать в себя водонагреватель 34 во время приведения в действие гидравлического привода 42 и включать в себя водонагреватель во время подачи воды к головке 40 подачи воды.

Для того чтобы знать, когда включать и выключать нагреватель, пассивный клапан 48 может включать в себя систему определения состояния (открыт/закрыт), а контроллер 38 может получать информацию 52 о состоянии клапана (открыт/закрыт) от системы определения состояния. Ниже описан подходящий пример пассивного клапана с системой определения состояния. Альтернативно гидравлический исполнительный механизм 42 может быть снабжен средством обнаружения для определения различия между закрытием/трамбовкой, с одной стороны, и завариванием, с другой стороны, например, на основании положения поршня внутри гидравлического привода.

На ФИГ. 2B показана модификация гидравлической схемы по ФИГ. 2A, в которой первое соединение 44 по текучей среде вместо показанного положения находится между резервуаром 30 для воды (или, более конкретно, водяным насосом 36) и гидравлическим исполнительным механизмом 42, минуя водонагреватель 34, поскольку горячая вода не требуется для приведения в действие гидравлического привода 42. Однако второе соединение 46 по текучей среде расположено между резервуаром 30 для воды (или, более конкретно, водяным насосом 36) и головкой 40 доставки воды с прохождением через водонагреватель 34.

Таким образом, на ФИГ. 2B вода направляется из различных точек в гидравлической схеме. Первое соединение 44 по текучей среде включает насос 36, но находится между резервуаром 30 для воды и гидравлическим исполнительным механизмом 42 без прохождения через водонагреватель 34. Второе соединение 46 по текучей среде также включает насос 36, но находится между резервуаром 30 для воды и головкой 40 доставки воды и проходит через водонагреватель 34. Таким образом, существует два параллельных соединения по текучей среде из резервуара 30 для воды, только одно из которых включает в себя водонагреватель 34. Водяной насос 36 используется в обоих соединениях по текучей среде, и этот общий участок соединения по текучей среде разветвляется на два параллельных соединения по текучей среде в точке 50B разветвления ниже по потоку относительно водяного насоса, но выше по потоку относительно водонагревателя.

На ФИГ. 2C первое соединение 44 по текучей среде находится между резервуаром 30 для воды и гидравлическим исполнительным механизмом 42 без прохождения через водонагреватель 34 и включает насос 36. Второе соединение 46 по текучей среде расположено между гидравлическим исполнительным механизмом 42 и головкой 40 подачи воды и проходит через водонагреватель 34. Таким образом, два соединения по текучей среде расположены последовательно, по одному с каждой стороны гидравлического привода 42. Насос 36 находится в первом соединении 44 по текучей среде, а нагреватель 34 находится во втором соединении 46 по текучей среде.

Холодная вода может быть снова использована для закрытия и/или трамбовки, а горячая вода может быть использована для заваривания. Нагрев осуществляется между гидравлическим исполнительным механизмом и головкой подачи воды. Это позволяет избежать охлаждения воды во время процесса закрытия и/или трамбовки и снижает энергопотребление.

Как упоминалось выше, после открытия клапана 48 необходимо удерживать давление закрытия или трамбовки во время подачи воды к головке 40 подачи воды. Для этой цели может быть использована система стабилизации. Как будет объяснено ниже более подробно, эта система стабилизации может содержать различные активные и/или пассивные компоненты потока, например, запорный клапан, механический фиксатор, обратный клапан 51 и/или ограничитель 53 потока. Кроме того, соотношение площадей поршня может играть определенную роль, как будет пояснено ниже. Все стабилизирующие компоненты могут быть настроены таким образом, чтобы поддерживать, например, желаемое усилие трамбовки (или закрытия), в то же время позволяя достаточному количеству воды протекать в заварочную камеру и через нее. Некоторые из вышеупомянутых клапанов могут быть реализованы в виде клапана избыточного давления для работы в качестве предохранительного устройства и ограничения величины усилия, прилагаемого во время закрытия, трамбовки и/или заваривания.

Когда в гидравлический исполнительный механизм 42 закачивается вода, привод закрывается, так что давление может нарастать и перемещать поршень вверх. В конце цикла заваривания эту воду необходимо слить из привода, чтобы позволить поршню втянуться. При необходимости может быть обеспечена возвратная пружина (не показана) для содействия втягиванию поршня.

Для отвода воды из гидравлического привода может быть предусмотрен обратный путь между гидравлическим исполнительным механизмом 42 и резервуаром 30 для воды, как показано на ФИГ. 2A-2C. Для открытия или закрытия обратного пути может быть предусмотрен клапан 60. Клапан 60 может содержать, например, электронный запорный клапан. Однако такой клапан является относительно дорогим. Следовательно, предпочтительно клапан 60 реализован в виде механического фиксатора, который может быть приведен в действие либо отдельной ручкой, либо путем прикрепления/отсоединения сосуда 16 для кофе. Более конкретно, клапан 60 может быть закрыт, когда сосуд 16 для кофе прикреплен, и открыт, когда сосуд для кофе отсоединен. Таким образом, открытием и закрытием клапана 60 можно управлять в ответ на присоединение/отсоединение пользователем сосуда для кофе или во время него. Поскольку это действие пользователя уже является обязательной частью процесса заваривания кофе в любом случае, фактически от пользователя не требуется никаких дополнительных действий.

Во всех примерах по ФИГ. 2A-2C в дополнение к пассивному встроенному клапану 48 имеется только один активный клапан 60. Этот активный клапан может приводиться в действие вставкой и удалением сосуда для кофе, как описано выше. Гидравлические схемы по ФИГ. 2A-2C дополнительно могут включать одну или более пассивных частей, в частности, один или более обратных клапанов (односторонних клапанов) 51 и/или ограничителей 53 потока, как указано пунктирными линиями.

Показанные обратные клапаны 51 выполнены с возможностью предотвращения обратного потока от гидравлического привода 42. Такой обратный поток в противном случае может обеспечить опускание поршня и открытие заварочной камеры. Обратный поток может происходить, например, в кофемашинах, которые включают в себя этап предварительного заваривания. Во время такого этапа предварительного заваривания водяной насос 36 кратковременно включается для выдачи небольшого количества воды на молотый кофе, затем выключается, чтобы позволить молотому кофе распуститься, и затем снова включается, чтобы начать фактический процесс заваривания. В то время, когда насос выключен, давление может упасть, и может возникнуть обратный поток от гидравлического привода 42. В показанных примерах это предотвращается посредством обратного клапана (клапанов) 51.

Обратный клапан (клапаны) 51 также может обеспечивать преимущество в случае, если соотношение площадей поршня является неоптимальным, т.е. отношение между площадью поперечного сечения внутренней части гидравлического привода 42, который подвергается давлению воды, подаваемой насосом, и площадью поперечного сечения внутренней части заварочной камеры, которая подвергается давлению заваривания во время заваривания. Если это соотношение площадей не является подходящим, усилие, прикладываемое к поршню давлением заваривания (и при необходимости возвратной пружиной), может быть больше усилия, прикладываемого к поршню давлением воды, подаваемым насосом. Благодаря предотвращению любого выхода воды из гидравлического привода 42 посредством обратного клапана 51, как описано выше, можно избежать того, что поршень начнет втягиваться. В таком случае предпочтительно также может быть обеспечен клапан избыточного давления, действующего в качестве предохранительного клапана, чтобы избежать достижения давлением внутри гидравлического привода 42 слишком высоких значений.

Альтернативно или дополнительно соотношение площадей может быть оптимизировано. Ниже объяснена значимость этого соотношения площадей. Во время трамбовки молотый кофе сжимается. Чем сильнее сжат кофе, тем большее противодавление он генерирует, когда через него прокачивают воду. Поскольку вся система подключена к одному и тому же насосу, увеличение давления заваривания (создаваемого молотым кофе при пропускании воды) также увеличивает давление в гидравлическом приводе, используемом для трамбовки кофе. Это вызывает большее усилие, которое должно быть приложено к молотому кофе, еще сильнее сжимая его. Это, в свою очередь, увеличивает давление заваривания, в результате чего возрастает давление трамбовки, и т.д. Это может привести к блокировке самой системы по прошествии достаточного времени.

Путем регулировки соотношения площадей можно подстроить соотношение вышеупомянутых противодействующих сил, позволяя поршню небольшое перемещение во время заваривания. Это является одним из способов предотвращения блокировки системы. В таком случае предпочтительно также может быть обеспечено предохранительное устройство для предотвращения случайного открытия заварочной камеры, вызванного перемещением поршня.

Альтернативно или дополнительно в схему может быть добавлен гидравлический ограничитель (сопротивление) 53, как показано на ФИГ. 2B пунктирными линиями. Этот ограничитель 53 создает перепад давления, зависящий от количества протекающей через него воды. Чем выше расход, тем больше перепад давления между давлением в заварочной камере и давлением в гидравлическом приводе 42 (при этом давление в гидравлическом приводе 42 выше). Если поршневые площади равны, усилие, прилагаемое давлением воды в гидравлическом приводе, станет больше, чем усилие, прилагаемое давлением в заварочной камере. Это создаст результирующее движение поршня вверх, что приведет к дальнейшему сжатию молотого кофе. Это, в свою очередь, приведет к увеличению давления в гидравлическом приводе и заварочной камере, поскольку насосу необходимо работать интенсивнее, чтобы протолкнуть воду через молотый кофе. Поскольку насосы в кофемашине имеют более низкий расход при более высоком давлении (и наоборот), увеличение давления приведет к более низкому расходу. В результате этого поток через ограничитель 53 также будет ниже, что приведет к уменьшению перепада давления и результирующего усилия, действующего на поршень. Таким образом, ограничитель 53 потока может способствовать уравновешиванию перепада давления, который может существовать на поршне, с заданным соотношением площадей.

Из вышесказанного ясно, что давления и усилия, действующие на поршень во время использования, если они не сбалансированы хорошо, могут привести к непреднамеренному открытию заварочной камеры во время заваривания или к созданию поршнем такого усилия трамбовки, что вода не сможет проходить через молотый кофе, тем самым блокируя систему. Давления, усилия и расходы, преобладающие в системе, также могут зависеть от количества молотого кофе в заварочной камере и/или размера помола.

Давления, усилия и расходы могут быть уравновешены путем регулировки соотношения площадей поршня, усилия возвратной пружины поршня (если таковая имеется) и/или размера ограничителя 53. Кроме того, могут быть добавлены обратные клапаны 51 для предотвращения обратного потока из привода.

На ФИГ. 2A-2C также показаны емкость 54 для зерен и измельчитель 56 зерен, имеющий выпускное отверстие 58 для молотого кофе. Таким образом, на ФИГ. 2A-2C показана конструкция гибридного типа с внутренним измельчителем зерен и заварочной камерой в виде сосуда 16 для кофе, который установлен с возможностью снятия в наружном установочном отверстии 14 и опорожняется снаружи пользователем в качестве части нормальной работы кофемашины.

На ФИГ. 3 показаны этапы процесса закрытия и трамбовки.

На ФИГ. 3A сосуд 16 для кофе показан в виде рожка с опорой 18, фильтром 17 и рукояткой 19. Сосуд 16 для кофе устанавливается пользователем в установочном отверстии 14. Затем измельченный кофе подается в сосуд для кофе посредством измельчителя 56, которым может управлять контроллер 38.

На ФИГ. 3B приводное устройство смещает сосуд 16 для кофе к головке 40 подачи воды. Это обеспечивает закрытие сосуда для кофе и уплотнение молотого кофе. Как минимум смещен фильтр 17, т.е. контейнер, непосредственно окружающий удерживаемый кофе, как показано на ФИГ. 3. Однако альтернативно может быть смещен весь сосуд 16 для кофе (соответствующий рожку в случае ФИГ. 3).

Головка 40 подачи воды может содержать впускной фильтр для сосуда для кофе, а фильтр 17 образует или содержит выпускной фильтр. Трамбовка происходит между этими двумя фильтрами. Сосуд для кофе может даже не включать в себя фильтр, поскольку оба фильтра могут быть выполнены в виде отдельных элементов, например, отдельно установленных в основном корпусе машины. Таким образом, возможно множество различных конфигураций.

На ФИГ. 3C заваривание кофе происходит с помощью горячей воды, подаваемой в головку 40 подачи воды под давлением.

На ФИГ. 3D приводное устройство возвращает фильтр 17 в исходное положение, так что сосуд 16 для кофе может быть извлечен для удаления кофейной таблетки.

При перемещении сосуда для кофе, вместо головки подачи воды, для осуществления процесса закрытия и/или трамбовки не требуется перемещение каналов для текучей среды в машине, что упрощает конструкцию. В случае, когда сосуд для кофе виден снаружи, как это обычно бывает в гибридной и ручной эспрессо-машине, процесс закрытия и/или трамбовки может стать видимой частью процесса приготовления кофе, поскольку перемещение внешней емкости для кофе может быть видимым или почти видимым.

В показанном примере приводное устройство перемещает сосуд для кофе вверх и вниз. Это показано как простое линейное перемещение сосуда для кофе к неподвижной головке 40 подачи воды и от нее. Однако возможны и другие смещения, например, поворотное перемещение или даже боковое перемещение.

На ФИГ. 4 показан пример альтернативного перемещения с поворотным устройством. Возможны другие перемещения, в том числе горизонтальные и вертикальные.

Однако имеется дополнительное преимущество, которое может быть достигнуто при смещении сосуда для кофе вверх и вниз. Это дополнительное преимущество можно видеть из ФИГ. 3, в частности из ФИГ. 3B и 3C.

Приводное устройство перемещает сосуд для кофе между первым и вторым положениями. В первом положении происходит подача молотого кофе, как показано на ФИГ. 3A. В это время верхняя часть сосуда 16 для кофе находится под выпускным отверстием 58 для молотого кофе, так что молотый кофе может быть доставлен под действием силы тяжести. Во втором положении происходит подача нагретой воды в сосуд для кофе через головку подачи воды, как показано на ФИГ. 3C. В это время верхняя часть сосуда для кофе находится над выпускным отверстием 58 для молотого кофе.

Таким образом, пар, поднимающийся из сосуда для кофе во время процесса заваривания по ФИГ. 3C, не может поступать в кофе в измельчителе 56 или емкости для кофейных зерен, тем самым сохраняя свежесть кофейных зерен. Это также предотвращает блокировку, которая может возникнуть в результате увлажнения кофейных зерен. Таким образом, перемещение сосуда для кофе во время закрытия и/или трамбовки обеспечивает множество преимуществ.

Сосуд для кофе или приводное устройство также могут быть выполнены с возможностью физического закрытия выпускного отверстия 58 для молотого кофе во время подачи нагретой воды в сосуд для кофе через головку подачи воды. Это обеспечивает дополнительную изоляцию кофе в измельчителе и емкости от пара, образующегося во время заваривания.

На Фиг. 5-8 показано, как этап закрытия и трамбовки реализуется с использованием гидравлической схемы по Фиг. 2A только в качестве примера.

На ФИГ. 5 показана вставка сосуда 16 для кофе. В схеме отсутствует поток текучей среды и клапан 60 закрыт.

На ФИГ. 6 показан процесс закрытия и трамбовки. Гидравлический исполнительный механизм 42 в данном примере поднимает весь сосуд 16 для кофе. Насос работает для создания давления в гидравлическом приводе 42, но нагреватель 34 остается выключенным. Клапан 60 остается закрытым.

На ФИГ. 7 достигнуто давление трамбовки. Пассивный клапан 48 открывается, нагреватель включается (например, на основании обнаружения того, что клапан 48 открылся), и происходит заваривание. Таким образом, заполняется чашка кофе.

На ФИГ. 8 клапан 60 открыт. Это может быть выполнено ручным действием пользователя, например, с помощью переключателя с ручным управлением, или путем выполнения начального этапа удаления сосуда 16 для кофе, например, вращения в его байонетном соединении, как описано выше. Таким образом, вода из гидравлического привода 42 может поступать обратно в резервуар 30 для воды через клапан 60. Слив воды из гидравлического привода приводит к тому, что поршень и сосуд 16 для кофе опускаются, а заварочная камера открывается. В этом случае может произойти утечка некоторого количества водяного пара. Этот водяной пар перемещается вверх от остатка молотого кофе в измельчителе.

После полного опускания пользователь может извлечь сосуд для кофе и опорожнить его.

Во всех приведенных выше примерах головка 40 подачи воды неподвижно закреплена относительно основного корпуса 12, а гидравлический исполнительный механизм 42 системы закрытия и/или трамбовки смещает сосуд 16 для кофе (или его часть) относительно головки 40 подачи воды для обеспечения закрытия заварочной камеры и трамбовки. В других примерах (не показаны) сосуд 16 для кофе может быть закреплен или неподвижен, а гидравлический исполнительный механизм 42 может быть выполнен с возможностью смещения головки 40 подачи воды или ее части (например, ее входного фильтра) относительно сосуда 16 для кофе для обеспечения закрытия и/или трамбовки.

В других примерах кофемашина может быть кофемашиной ручного типа без емкости 54 для зерен и измельчителя 56.

В других примерах кофемашина может быть полностью автоматической кофемашиной с сосудом для кофе, который установлен внутри, вместо съемного крепления к наружному установочному отверстию 14.

На ФИГ. 9 схематически показан пассивный клапан с детектором состояния клапана, подходящий для использования в качестве клапана 48 в типовых схемах по ФИГ. 2A-2C и 5-8.

Пассивный клапан, показанный на ФИГ. 9, основан на конструкции клапана, подробно описанной в WO 2018/122055.

Пассивное клапанное устройство содержит корпус 90a, 90b, который образует впускной канал 92 и выпускной канал 94.

Мембрана 96 клапана расположена между впускным каналом и выпускным каналом и имеет открытое состояние и закрытое состояние. В показанном примере мембрана 96 клапана имеет форму диска, при этом впускной канал 92 открывается к центральной части мембраны клапана, а выпускной канал открывается к краевой области мембраны клапана.

Приводной элемент 98, в данном примере выполненный в виде поршня, приводится в движение вдоль оси 100 приводного элемента смещением пружины (не показана) для приведения мембраны клапана в закрытое состояние. Мембрана клапана перемещается в открытое состояние против смещения пружины в ответ на давление, присутствующее во впускном канале 92.

В той мере, в какой это описано выше, конструктивное исполнение клапана соответствует описанию в WO 2018/122055, на которое дана ссылка.

Эта конструкция может быть изменена путем включения чувствительного механизма, который может быть основан на емкостном измерении, оптическом обнаружении или магнитном распознавании, на основании нижнего и/или верхнего положения приводного элемента 98. Чувствительный механизм выбран для предотвращения любого существенного влияния на давление открытия клапана.

Одним из примеров подходящей модификации конструкции по WO 2018/122055 является обеспечение первого и второго выводов датчика, в целом обозначенных как 102. В этом примере они перемещаются друг к другу и друг от друга с перемещением приводного элемента 98.

Это может быть использовано для обеспечения контактного/бесконтактного распознавания для с получением двоичного сигнала обнаружения. Альтернативно емкостное измерение может быть использовано для получения диапазона значений обнаружения для расстояния открытия клапана.

На ФИГ. 10 более подробно показан подход, основанный на контактном/бесконтактном распознавании. Приводной элемент 98 смещен к мембране 96 пружиной 103. Приводной элемент имеет кулачок 104 на наружной поверхности. Он используется для взаимодействия с конструкцией первого и второго выводов датчика.

Каждый вывод датчика может быть установлен в закрепленном положении вдоль оси 100 приводного элемента. Один из первого и второго выводов датчика деформируется или перемещается перпендикулярно оси приводного элемента под действием кулачка. Это изменяет расстояние между первым и вторым выводами датчика.

Это обеспечивает пассивный клапан встроенным компактным и недорогим детектором состояния клапана. Это позволяет отслеживать работу клапана, так что могут быть предприняты действия по управлению, которые зависят от состояния клапана, как объяснялось выше. Кулачок 104 позволяет детектору состояния клапана работать с боковым перемещением, тем самым ограничивая пространство, занимаемое датчиком.

На ФИГ. 11 показаны выводы датчика.

Первый вывод 110 датчика содержит контактный рычаг 112, который смещается внутрь (т.е. по направлению к оси 100) для контакта со вторым выводом 120 датчика, когда контактный рычаг 112 не взаимодействует с кулачком, и перемещается наружу от второго вывода 120 датчика против смещения контактного рычага, когда контактный рычаг взаимодействует с кулачком. Показанный контактный рычаг 112 имеет контактный выступ 113 и язычок 114. Кулачок взаимодействует с язычком 114 для перемещения контактного рычага против смещения, когда язычок 114 выдвинут наружу, и контактный рычаг возвращается назад, когда кулачок удаляется.

Первый вывод датчика в показанном примере содержит базовый рычаг 116, соединенный с контактным рычагом 112 пружинным изгибом 118. Таким образом, кулачок сводит два рычага 112, 116 первого вывода датчика вместе против смещения изгиба, когда язычок вытолкнут наружу, и два рычага отпружинивают друг от друга, когда кулачок удаляется. Это обеспечивает возможность использования цельного компонента для каждого вывода датчика.

Противоположные концы выводов 110, 120 датчика образуют охватываемый соединитель со встроенными соединительными штырьками 122. Этот охватываемый соединитель предпочтительно расположен на боковом наружном крае клапанного устройства.

Первый и второй выводы 110, 120 датчика устанавливают и разрывают контакт посредством действия кулачка 104. Таким образом, в данном примере детектор состояния клапана является контактным/бесконтактным датчиком, выдающим двоичный выход, представляющий состояние клапана. Альтернативой является обеспечение аналогового сигнала, например, на основе изменения емкости или сопротивления как функции смещения и, следовательно, расстояния между выводами датчика.

На ФИГ. 12 показано, как устанавливается контакт (левое изображение) и разрывается контакт (правое изображение).

На ФИГ. 13 показаны три возможные конструкции контактного выступа 113 на виде сверху и в разрезе. Это может быть усеченная пирамида, полусфера с плоской вершиной или прямоугольный гребень. Контактный выступ может быть образован в виде выемки (которая затем выступает с противоположной стороны) или складки.

На ФИГ. 14 показан кулачок 104 приводного элемента 98. По периферии может быть расположен набор кулачковых элементов. Для взаимодействия с выводами датчика требуется только один. Однако множество кулачков позволяют приспосабливать приводной элемент в различных угловых положениях. Кулачки могут быть использованы в качестве элементов выравнивания для обеспечения правильного совмещения одного из кулачков с язычком 114 первого вывода 110 датчика. Они также могут использоваться в качестве направляющих, так что угловое положение приводного элемента закреплено, когда он скользит вверх и вниз (разумеется, это необходимо, только когда он является круговым). Например, направляющая стенка в корпусе 90a, 90b может проходить между парой кулачков.

Пассивный клапан обычно закрыт, потому что при отсутствии входного давления пружина смещает приводной элемент 98 к мембране 96 клапана. Таким образом, приводной элемент проходит вниз (для ориентации, используемой на чертежах). Это означает, что кулачок 104 взаимодействует с язычком 114, так что контакт между выводами датчика нарушается. Это обеспечивает нулевое потребление тока датчиком в этом нормально закрытом состоянии пассивного клапана.

Это также означает, что контакты (контактный выступ 113) нормально разделены. При контакте коррозия материала происходит быстрее. Таким образом, ограничение количества времени контакта ограничивает коррозию и ограничивает величину расчетного усилия, необходимого для обеспечения коррозионной стойкости в течение срока службы устройства. Например, может быть достаточно более тонкого слоя золота или другого пассивирующего металла.

На ФИГ. 15 показан вид сверху корпуса 90a, 90b клапана и показан боковой охватываемый соединитель 150 с отверстиями 152 для штырьковифтов 122 соединителя двух выводов 110, 120 датчика. Охватываемый соединитель 150 может быть, например, разъемом JST. Разъем JST обычно имеет сплошные штырьки. Однако выводы 110, 120 датчика выполнены в виде листового металла. Для того чтобы их концы 122 работали как квадратные контактные штырьки, может быть использовано Г-образное поперечное сечение стержня выводов 110, 120, как показано на ФИГ. 11. Это противодействует изгибу. Для рычагов 112, 116 может быть использован плоский профиль.

На ФИГ. 16 показан охватываемый соединитель 150 более подробно, со штырьками 122 соединителя, вставленными через отверстия 152.

На ФИГ. 17 показано, как концы 122 выводов 110, 120 датчика выступают через отверстия 152 для образования охватываемого соединителя.

Описание приведенных выше примеров гидравлической схемы и использование пассивного клапана относятся к кофемашине гибридного типа. Тем не менее, многие из приведенных выше концепций применимы также к кофемашинам ручного и полностью автоматического типов.

Другие вариации описанных вариантов осуществления могут быть поняты и реализованы специалистом в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения на практике после ознакомления с чертежами, описанием и прилагаемой формулой изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а грамматическая форма единственного числа не исключает наличия множества. Единственный процессор или иной модуль может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. Тот факт, что некоторые средства описаны во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не означает, что объединение этих средств не может быть использовано для обеспечения преимущества. Если термин "приспособлен для" используется в формуле изобретения или описании, то следует отметить, что термин "приспособлен для" предназначен для эквивалентного обозначения термина "выполнен с возможностью". Никакие ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует рассматривать, как ограничивающие объем.

Изобретение относится к кофемашине, системе закрытия и/или трамбовки и клапанным устройствам, пригодным для использования в таких машинах. Кофемашина содержит резервуар (30) для воды, водонагреватель (34), водяной насос (36), сосуд (16) для кофе, выполненный с возможностью приема свежемолотого кофе, систему подачи воды, имеющую головку (40) подачи воды для подачи нагретой воды в сосуд для кофе. Кофемашина содержит систему закрытия и/или трамбовки для закрытия сосуда для кофе и/или уплотнения молотого кофе в сосуде для кофе путем обеспечения относительного перемещения между головкой подачи воды и сосудом для кофе. Система закрытия и/или трамбовки содержит гидравлический исполнительный механизм (42). Выходное отверстие для воды из водяного насоса соединено с гидравлическим исполнительным механизмом посредством первого соединения (44) по текучей среде. Выходное отверстие для воды из водяного насоса (36) соединено с головкой подачи воды посредством второго соединения (46) по текучей среде, которое включает в себя пассивный встроенный клапан (48). Пассивный встроенный клапан выполнен с возможностью открытия, когда давление достигает желаемого уровня. Достигается технический результат – автоматизация управления давлением для закрытия и/или трамбовки, и заваривания кофе, а также предотвращение попадания пара в измельчитель и ёмкость, тем самым сохраняя свежесть кофейных зерен. 14 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Кофемашина, содержащая:

резервуар (30) для воды;

водонагреватель (34);

водяной насос (36);

сосуд (16) для кофе, выполненный с возможностью приема свежемолотого кофе;

систему подачи воды, имеющую головку (40) подачи воды для подачи нагретой воды в сосуд для кофе; и

систему закрытия и/или трамбовки для закрытия сосуда для кофе и/или уплотнения молотого кофе в сосуде для кофе путем обеспечения относительного перемещения между головкой подачи воды и сосудом для кофе;

при этом:

система закрытия и/или трамбовки содержит гидравлический исполнительный механизм (42);

выходное отверстие для воды из водяного насоса соединено с гидравлическим исполнительным механизмом посредством первого соединения (44) по текучей среде; и

выходное отверстие для воды из водяного насоса (36) соединено с головкой подачи воды посредством второго соединения (46) по текучей среде, которое включает в себя пассивный встроенный клапан (48), при этом пассивный встроенный клапан выполнен с возможностью открытия, когда давление достигает желаемого уровня.

2. Кофемашина по п. 1, в которой первое соединение (44) по текучей среде расположено между резервуаром для воды и гидравлическим исполнительным механизмом без прохождения через водонагреватель.

3. Кофемашина по п. 1 или 2, в которой второе соединение (46) по текучей среде расположено между резервуаром для воды и головкой подачи воды и проходит через водонагреватель (34).

4. Кофемашина по любому из пп. 1-3, в которой второе соединение (46) по текучей среде расположено между гидравлическим исполнительным механизмом и головкой подачи воды.

5. Кофемашина по п. 1, в которой первое и второе соединения по текучей среде соединены друг с другом в точке (50A) разветвления ниже по потоку относительно водонагревателя.

6. Кофемашина по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащая контроллер (38), выполненный с возможностью выключения водонагревателя во время приведения в действие гидравлического исполнительного механизма и включения водонагревателя во время подачи воды в головку подачи воды.

7. Кофемашина по п. 6, в которой пассивный клапан (48) имеет систему определения состояния, а контроллер выполнен с возможностью приема информации о состоянии клапана от системы определения состояния.

8. Кофемашина по любому из пп. 1-7, дополнительно содержащая систему стабилизации, выполненную с возможностью сохранения давления закрытия или трамбовки во время подачи воды к головке подачи воды.

9. Кофемашина по п. 8, в которой система стабилизации содержит запорный клапан или механический фиксатор.

10. Кофемашина по любому из пп. 1-9, в которой головка (40) подачи воды позиционно неподвижна, а гидравлический исполнительный механизм системы закрытия и/или трамбовки выполнен с возможностью перемещения сосуда (16) для кофе или его части относительно неподвижной головки подачи воды таким образом, что обеспечены закрытие сосуда для кофе и/или трамбовка молотого кофе, содержащегося в сосуде для кофе.

11. Кофемашина по любому из пп. 1-10, в которой гидравлический исполнительный механизм выполнен с возможностью перемещения сосуда (16) для кофе или его части вверх и вниз.

12. Кофемашина по любому из пп. 1-11, содержащая основной корпус (12), имеющий наружное установочное отверстие (14), причем сосуд для кофе прикреплен к наружному установочному отверстию и выполнен с возможностью удаления от установочного отверстия пользователем.

13. Кофемашина по любому из пп. 1-12, в которой сосуд (16) для кофе содержит фильтр или корзинку для фильтра и опору (18), при этом гидравлический исполнительный механизм выполнен для перемещения фильтра или корзинки для фильтра относительно опоры или перемещения корзинки для фильтра и опоры вместе.

14. Кофемашина по любому из пп. 1-13, дополнительно содержащая емкость (54) для зерен и измельчитель (56), имеющий выпускное отверстие для молотого кофе.

15. Кофемашина по п. 14, содержащая контроллер (38), выполненный с возможностью управления по меньшей мере одним из:

нагревания воды;

измельчения кофейных зерен;

дозирования молотого кофе в сосуд для кофе;

смещения сосуда для кофе относительно головки подачи воды и

подачи горячей воды.