КОФЕМАШИНА, СИСТЕМА ТРАМБОВКИ И КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО, ПРИГОДНЫЕ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КОФЕМАШИНЕ Российский патент 2024 года по МПК A47J31/36 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к кофемашинам или машинам для получения кофе эспрессо, более конкретно, к системе трамбовки и клапанному устройству 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 портафильтр, молотым кофе. Затем пользователь должен выполнить трамбовку молотого кофе внутри портафильтра с достаточным усилием, например, около 200 Н, чтобы создать так называемую таблетку. Затем портафильтр устанавливают в кофемашину обычно посредством байонетного соединения. Далее, кофемашина пропускает горячую воду через таблетку в портафильтре, и полученный кофе выдается через носик, который обычно встроен в портафильтр. После заваривания пользователь должен извлечь и опорожнить портафильтр, выбрасывая использованную кофейную гущу.

В условиях бара ручной процесс осуществляет 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 портафильтр 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 однородные 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 заполнения 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 9125519 раскрыта кофемашина со съемным портафильтром, используемым в ручной эспрессо-машине, но которая также включает в себя емкость для зерен и кофейную мельницу для доставки кофейного порошка во вставленный портафильтр. Портафильтр функционирует в качестве заварочной камеры, а распределительный фильтр (образующий поршень) используется для автоматической трамбовки и, таким образом, уплотнения порошка кофе в портафильтре перед подачей горячей воды под давлением в портафильтр.

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

Хотя гибридная кофемашина может быть намного менее сложной, чем полностью автоматическая кофемашина, процесс трамбовки все еще усложняет конструкцию кофемашины, в частности, с поршнем, который необходимо вводить в установленный портафильтр 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 изобретением предложена кофемашина, содержащая:

основной корпус, содержащий наружное установочное отверстие;

сосуд для кофе для съемного крепления к наружному установочному отверстию основного корпуса;

водонагреватель;

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

систему трамбовки;

при этом головка подачи воды позиционно неподвижна относительно основного корпуса, а система трамбовки содержит приводной механизм для смещения сосуда для кофе или части сосуда для кофе относительно головки подачи воды таким образом, чтобы обеспечить трамбовку молотого кофе, содержащегося в сосуде для кофе.

Эта кофемашина имеет встроенную систему трамбовки, позволяющую готовить кофе эспрессо, благодаря чему трамбовка может осуществляться надежно и с высокой повторяемостью. Трамбовка молотого кофе осуществляется путем смещения сосуда для кофе, а не головки подачи воды. Смещение сосуда для кофе может быть дополнительно использовано для закрытия сосуда для кофе с образованием закрытой заварочной камеры. При смещении сосуда для кофе вместо головки подачи воды не требуется перемещение каналов для текучей среды в машине, что упрощает конструкцию. Благодаря своему внешнему расположению смещение сосуда для кофе также может быть видимым (или почти видимым) с наружной стороны кофемашины и, таким образом, может обеспечивать визуальную обратную связь по процессу трамбовки и/или закрытия.

Сосуд для кофе установлен с возможностью отсоединения в наружном установочном отверстии машины. Таким образом, кофемашина представляет собой ручной или гибридный тип кофемашины, как описано выше. Емкость для кофе может быть заполнена молотым кофе самой машиной в случае машины гибридного типа или пользователем в случае машины ручного типа. В любом случае пользователь должен опорожнить сосуд для кофе после использования.

Сосуд для кофе может считаться внешней частью кофемашины. Под этим подразумевается, что сосуд для кофе должен быть установлен и извлечен из основного корпуса кофемашины вручную, без специальных инструментов и в качестве нормальной части процесса заваривания, т.е. до и после заваривания.

Головка подачи воды выполнена для подачи воды в сосуд для кофе. Она также может служить в качестве поверхности, посредством которой может быть уплотнен молотый кофе. Таким образом, головка подачи воды может функционировать в качестве (неподвижного) трамбовочного поршня. Она также может служить для закрытия сосуда для кофе с образованием закрытой заварочной камеры.

Приводной механизм выполнен с возможностью, например, смещения сосуда для кофе 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. Смещение предпочтительно является видимым для пользователя.

Сосуд для кофе, например, содержит фильтр или корзинку для фильтра. Таким образом, сосуд для кофе обеспечивает подачу отфильтрованного кофе эспрессо.

Сосуд для кофе, например, дополнительно содержит опору, в которой размещен фильтр или корзинка для фильтра. Опора, например, имеет рукоятку для способствования соединению сосуда для кофе с установочным отверстием. Таким образом, для пользователя нет необходимости прикасаться к фильтру или корзинке для фильтра после того, как они установлены на место в опоре.

Корзинка для фильтра, например, смещена относительно опоры. Альтернативно корзинка для фильтра и опора могут быть смещены вместе. Корзинка для фильтра и опора могут быть перемещены как единый блок (по аналогии с портафильтром). Альтернативно фильтр или корзинка для фильтра могут быть смещены по отдельности после того, как сосуд для кофе или опора были соединены с наружным установочным отверстием.

Сосуд для кофе, например, содержит портафильтр, содержащий фильтр или корзинку для фильтра, опору или внешний сосуд с открытой верхней частью и нижним выдачным соплом и рукоятку.

Альтернативно фильтр или корзинка для фильтра могут быть отделены от сосуда для кофе, например, установлены на корпусе машины перед присоединением сосуда для кофе. Таким образом, имеются различные варианты для сосуда для кофе. Он образует заварочную камеру, и в нем хранится молотый кофе, подлежащий уплотнению и завариванию, но он может содержать или не содержать фильтр.

Головка подачи воды, например, содержит фильтр и/или водораспределительный диск. Водораспределительный диск обеспечивает область подачи воды к молотому и уплотненному кофе. Фильтр обеспечивает прохождение воды к молотому кофе, а также удержание молотого кофе, так что он может быть уплотнен.

В одной компоновке приводной механизм системы трамбовки может содержать электрический приводной механизм. Это один из вариантов, позволяющий использовать простые готовые компоненты. Трамбовка молотого кофе посредством электрического приводного механизма может осуществляться с управлением по положению.

Управление по положению является одним из способов управления процессом трамбовки для обеспечения высокой повторяемости уплотнения молотого кофе.

В другом варианте реализации изобретения система подачи воды содержит водяной насос, а приводной механизм системы трамбовки содержит гидравлический приводной механизм, в котором используется давление, подаваемое водяным насосом.

Таким образом, один водяной насос может быть использован как для подачи воды для приготовления кофе, так и для нагнетания давления для процесса трамбовки. Это уменьшает количество компонентов и, следовательно, снижает затраты, а также размер машины. Трамбовка молотого кофе с помощью гидравлического приводного механизма может осуществляться с управлением по давлению.

Система трамбовки дополнительно может содержать пассивный клапан для выбора между режимом трамбовки водяного насоса и режимом подачи воды водяного насоса.

Использование пассивного клапана исключает необходимость взаимодействия с пользователем для выбора между трамбовкой и завариванием кофе и исключает необходимость использования устройств с управлением по потоку, даже если в обоих случаях используется один и тот же насос.Пассивный клапан, например, может открываться, когда достигнуто давление трамбовки. Затем трамбовка завершается и происходит подача воды. Это обеспечивает возможность управления по давлению.

Эта концепция может быть успешно применена к любой кофемашине с автоматизированным трамбовкой и, таким образом, может быть применена к ручным, полностью автоматизированным или гибридным эспрессо-кофемашинам без ограничений пункта 1 формулы настоящего изобретения. Таким образом, согласно аспекту изобретения может быть обеспечена 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 трамбовки для уплотнения молотого кофе в сосуде для кофе путем обеспечения относительного перемещения между головкой подачи воды и сосудом для кофе;

при этом:

система трамбовки содержит гидравлический исполнительный механизм;

выходное отверстие для воды из водяного насоса соединено с гидравлическим исполнительным механизмом 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 трамбовки.

В одном примере первое соединение по текучей среде выполнено между резервуаром для воды и гидравлическим исполнительным механизмом без прохождения через водонагреватель, а второе соединение по текучей среде выполнено между гидравлическим исполнительным механизмом и головкой подачи воды с прохождением через водонагреватель.

Таким образом, холодная вода может быть использована для 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 трамбовки и снижает энергопотребление.

В другом примере первое соединение по текучей среде выполнено между резервуаром для воды и гидравлическим исполнительным механизмом без прохождения через водонагреватель, а второе соединение по текучей среде выполнено между резервуаром для воды и головкой подачи воды с прохождением через водонагреватель. В этом случае имеются два параллельных канала из резервуара для воды, только один из которых включает в себя водонагреватель. Водяной насос используется в обеих соединениях по текучей среде, и это совместно используемое соединение разветвляется на два параллельных соединения в точке разветвления ниже по потоку относительно водяного насоса, но выше по потоку относительно водонагревателя.

Таким образом, холодная вода может быть снова использована для трамбовки, а горячая вода может быть использована для заваривания, опять же с предотвращением охлаждения воды во время процесса трамбовки и снижением энергопотребления.

В другом примере вода может быть направлена из одной и той же точки разветвления ниже по потоку относительно водонагревателя. В этом случае нагреватель может управляться таким образом, чтобы нагретая вода не использовалась для трамбовки.

Во всех примерах кофемашина предпочтительно дополнительно содержит контроллер, выполненный с возможностью отключения водонагревателя во время приведения в действие гидравлического исполнительного механизма и включения водонагревателя во время подачи воды в головку подачи воды. В общем случае это экономит электроэнергию. Если водонагреватель расположен выше по потоку относительно обоих соединений по текучей среде, он предотвращает нагрев воды, используемой для трамбовки. Это также может предотвратить превращение воды внутри нагревателя в пар. Если водонагреватель остается включенным, когда вода не проходит через него, это в конечном итоге приводит к тому, что вода внутри нагревателя достигает температуры кипения даже при высоком давлении. Использование пара для заваривания кофе может снизить качество кофе. Это также может привести к тому, что пар будет выдуваться из выдачного носика.

Пассивный клапан может иметь систему обнаружения состояния, а контроллер может получать информацию о состоянии клапана от системы обнаружения состояния. Эта информация о состоянии клапана может использоваться для управления временем работы нагревателя и/или насоса, и/или других функций управления.

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

Система стабилизации содержит, например, запорный клапан, клапан избыточного давления или механический затвор.

Пассивный клапан с системой обнаружения состояния может быть в качестве преимущества применен в гидравлической схеме любой из кофемашин, описанных выше, или любой другой кофемашины без ограничивающих признаков по п. 1. Таким образом, согласно аспекту изобретения может быть обеспечено клапанное устройство, выполненное с возможностью использования в гидравлической схеме кофемашины, содержащее:

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 работу клапана, чтобы можно было выполнять действия по управлению, которые зависят от состояния клапана.

Пассивное клапанное устройство 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 входным каналом и выходным 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 исполнительный механизм, 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 фиксированном 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 вилочный соединитель на боковом наружном крае клапанного устройства.

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

Кофемашина может дополнительно содержать емкость для кофейных зерен и измельчитель, имеющий выпускное отверстие для молотого кофе. Таким образом, концепция этого набора примеров применяется к кофемашине гибридного типа с внутренним измельчителем, но внешней заварочной камерой (образованной съемным сосудом для кофе, как описано выше).

Приводной механизм может быть выполнен с возможностью смещения сосуда для кофе или его части 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 заваривания, не может поступать в измельчитель и емкость для зерен, тем самым сохраняя свежесть кофейных зерен. Благодаря обеспечению этой функции в качестве части перемещения сосуда для кофе вверх для процесса трамбовки, перемещение сосуда для кофе доставляет множество преимуществ.

Сосуд для кофе или приводной механизм могут, например, закрывать выпускное отверстие для молотого кофе во время подачи нагретой воды в сосуд для кофе. Это обеспечивает дополнительную изоляцию кофе, хранящегося в измельчителе и емкости, от пара, образующегося во время заваривания.

Во всех приведенных выше примерах может быть предусмотрен контроллер, выполненный с возможностью управления одним или более из следующего:

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 автоматизирован отдельно от присоединения сосуда для кофе к наружному установочному отверстию перед приготовлением кофе и отсоединения сосуда для кофе после приготовления кофе, чтобы удалить использованную кофейную гущу. Таким образом, все критические этапы (измельчение, трамбовка, заваривание) выполняются машиной автоматически. Только некритический этап выгрузки 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.

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и разъяснены со ссылкой на вариант (варианты) реализации, 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 трамбовки;

на ФИГ. 4 показан пример альтернативного перемещения трамбовки;

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

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 замыкается (левое изображение) и размыкается (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 вилочный соединитель, образованный двумя выводами датчика;

на ФИГ. 16 изображен вилочный соединитель более подробно; и

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

Изобретение, в частности, относится к кофемашине, которая имеет наружное монтажное отверстие, к которому может быть присоединен с возможностью отсоединения сосуд для кофе. Головка подачи воды позиционно закреплена относительно основного корпуса кофемашины, а система трамбовки используется для смещения сосуда для кофе (или его части) относительно головки подачи воды таким образом, чтобы обеспечить трамбовку молотого кофе, содержащегося в сосуде для кофе. Смещение сосуда для кофе (или его части) может дополнительно служить для закрытия сосуда для кофе с образованием заварочной камеры.

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, в зависимости от того, как осуществляется измельчение. 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. 2A). Он также может включать в себя опору 18 для размещения фильтра или корзинки для фильтра. Сосуд 16 для кофе дополнительно может содержать нижний выдачной носик 20 для выдачи заваренного кофе. Он дополнительно может содержать рукоятку 19. Сосуд 16 для кофе может соответствовать обычному портафильтру, как показано на чертежах. При использовании сосуд 16 для кофе может быть установлен в наружное установочное отверстие 14, например, с помощью 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 заварочная камера представляет собой внешнюю камеру, образованную портафильтром. В случае машины гибридного типа заварочная камера может считаться по меньшей мере частично внешней, хотя молотый кофе подается внутри. Для машин обоих типов выгрузка таблетки после заваривания выполняется снаружи. 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, например, фильтр или корзинку для фильтра. Таким образом, как поясняется ниже, перемещение этой части (которая непосредственно удерживает кофе) является достаточным для перемещения молотого кофе для трамбовки, а также для закрытия сосуда для кофе.

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 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 управляет 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 средства управления насосом 36 (уровнем мощности и временем работы насоса).

В показанном варианте реализации сосуд 16 для кофе показан в виде портафильтра, содержащего корзинку 17 для фильтра, установленную внутри опоры 18 с помощью рукоятки 19.

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 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, и прикладывает усилие к молотому кофе для выполнения трамбовки. В показанном конкретном примере относительное перемещение достигается перемещением сосуда 16 для кофе вместо перемещения головки подачи воды.

Система трамбовки может содержать электрический приводной механизм для перемещения сосуда 16 для кофе. Однако в показанном варианте реализации изобретения предусмотрен гидравлический исполнительный механизм 42. Гидравлический исполнительный механизм 42 включает в себя поршень, который приводится в действие гидравлическим давлением. Он также может содержать возвратную пружину 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 входной стороне гидравлического исполнительного механизма (т.е. в точке 50A разветвления) достигает 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 трамбовки. Пассивный встроенный клапан 48 автоматически переключается между этими двумя функциями подачи воды без необходимости взаимодействия с пользователем или электрическими исполнительными механизмами. Пассивный клапан 48 открывается при достижении давления трамбовки, т.е. при завершении трамбовки. Затем осуществляется подача воды к головке подачи воды через открытый клапан 48. Во время подачи воды к головке подачи воды поддерживается давление трамбовки.

Пассивный клапан 48 работает в качестве системы с управлением по давлению в том смысле, что он реагирует на преобладающее давление. Таким образом, трамбовка является надежной и повторяемой. При осуществлении управления по давлению желаемое давление 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 трамбовки, контроллер 38 может выключать водонагреватель 34 во время приведения в действие гидравлического исполнительного механизма 42 и включать 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 обнаружения состояния (открыт/закрыт), а контроллер 38 может получать информацию 52 о состоянии клапана (открыт/закрыт) от системы обнаружения состояния. Ниже описан подходящий пример пассивного клапана с системой обнаружения состояния. Альтернативно гидравлический исполнительный механизм может быть снабжен средством обнаружения для определения различия между трамбовкой и завариванием, например, на основании положения поршня внутри гидравлического исполнительного механизма.

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 без прохождения через водонагреватель 34, поскольку горячая вода не требуется для приведения в действие гидравлического исполнительного механизма 42. Однако второе соединение 46 по текучей среде расположено между резервуаром 30 для воды (или, более конкретно, водяным насосом 36) и головкой 40 подачи 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 в себя 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 в себя насос 36, но находится между резервуаром 30 для воды и головкой 40 доставки подачи воды с прохождением 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 совместно используемая секция 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 в себя насос 36. Второе соединение 46 по текучей среде расположено между гидравлическим исполнительным механизмом 42 и головкой 40 подачи воды с прохождением через водонагреватель 34. Таким образом, два соединения по текучей среде расположены последовательно по одному с каждой стороны гидравлического исполнительного механизма 42. Насос 36 находится в первом соединении 44 по текучей среде, а нагреватель 34 находится во втором соединении 46 по текучей среде.

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

Как упоминалось выше, после открытия клапана 48 необходимо удерживать давление 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 затвор, 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 желаемое усилие трамбовки, 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 трамбовки и заваривания.

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

Для отвода воды из гидравлического исполнительного механизма может быть предусмотрен обратный путь между гидравлическим исполнительным механизмом 42 и резервуаром 30 для воды, как показано на ФИГ. 2A-2C. Кроме того, предусмотрен клапан 60 для открытия или закрытия обратного пути. Клапан 60 может содержать, например, электронный запорный клапан. Однако такой клапан является относительно дорогим. Следовательно, предпочтительно клапан 60 реализован в виде механического затвора, который может быть приведен в действие либо отдельной рукояткой, либо путем прикрепления/отсоединения сосуда 16 для кофе. Более конкретно, клапан 60 может быть закрыт, когда сосуд 16 для кофе прикреплен, и может быть открыт, когда сосуд для кофе отсоединен. Таким образом, открытием и закрытием клапана 60 можно управлять в ответ на действие пользователя или во время него. Поскольку это действие пользователя уже является обязательной частью процесса заваривания кофе, 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 в себя 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 исполнительного механизма 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 после трамбовки. Во время такого этапа предварительного заваривания водяной насос 36 кратковременно включается для выдачи небольшого количества воды на уплотненный 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 из гидравлического исполнительного механизма 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 для трамбовки является неоптимальным, т.е. отношение между площадью поперечного сечения внутренней части гидравлического исполнительного механизма 42, которая 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, подаваемой насосом. Благодаря предотвращению любого выхода воды из гидравлического исполнительного механизма 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, действующий в качестве предохранительного клапана, чтобы избежать достижения давлением внутри гидравлического исполнительного механизма 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 создает, 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 исполнительном механизме, 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, т.п.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 исполнительном механизме 42 (при этом давление в гидравлическом исполнительном механизме 42 выше). Если поршневые площади равны, усилие, прилагаемое давлением воды в гидравлическом исполнительном механизме, 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 исполнительном механизме 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 исполнительного механизма.

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.

Как упоминалось выше, показанный пример имеет головку 40 подачи воды, которая неподвижно закреплена относительно основного корпуса 12, а гидравлический исполнительный механизм 42 системы трамбовки смещает сосуд 16 для кофе (или его часть) относительно головки 40 подачи воды для обеспечения закрытия заварочной камеры и трамбовки.

Этот подход использования стационарной головки 40 подачи воды и подвижного сосуда 16 не ограничивается конкретными примерами гидравлической схемы, показанными на ФИГ. 2A-2C. Например, пассивный клапан 48 может представлять собой активно управляемый клапан. Кроме того, он не ограничивается гидравлическими исполнительными механизмами. Вместо этого он может быть применен к кофемашинам с любым приводным механизмом, например электродвигателем. Кроме того, этот подход может быть применен к кофемашинам без внутренней подачи кофе и измельчителя и, следовательно, может быть применен к ручным эспрессо-машинам, при этом сосуд для кофе может быть заполнен измельченным кофе самим пользователем перед установкой сосуда для кофе в машину.

На ФИГ. 3 показаны этапы процесса трамбовки.

На ФИГ. 3A сосуд 16 для кофе показан в виде портафильтра 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 приводной механизм смещает сосуд 16 для кофе к головке 40 подачи воды. Это обеспечивает 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 портафильтру 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 загруженных в основной корпус 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 приводной механизм возвращает фильтр 17 в исходное положение, так что сосуд 16 для кофе может быть извлечен для удаления кофейной таблетки.

При смещении сосуда для кофе, вместо головки подачи воды, для осуществления процесса 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-машинах, процесс трамбовки может стать видимой частью процесса приготовления кофе, поскольку перемещение внешнего сосуда для кофе может быть видимым или сделано видимым.

В показанном примере приводной механизм смещает 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 помощью поворотного устройства. 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 на ФИГ. 3, в частности, на ФИГ. 3B и 3C.

Приводной механизм смещает 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 трамбовки обеспечивает множество преимуществ.

Сосуд для кофе или приводной механизм 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 этот подход 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 трамбовки. Гидравлический исполнительный механизм в данном примере поднимает весь сосуд 16 для кофе. Насос работает для создания давления в гидравлическом исполнительном механизме 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 для кофе, например, вращения в его байонетном соединении, как описано выше. Таким образом, вода из гидравлического исполнительного механизма может поступать назад в резервуар 30 для воды через клапан 60. Слив воды из гидравлического исполнительного механизма приводит к тому, что поршень и сосуд 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.

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

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 входной канал 92 и выходной канал 94.

Мембрана 96 дискообразного клапана расположена между входным каналом и выходным каналом и имеет открытое состояние и закрытое состояние. В показанном примере входной канал 92 открывается к центральной части мембраны клапана, а выходной 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 входном канале 92.

В той мере, в какой это описано выше, конструктивное исполнение клапана соответствует описанию в WO 2018/122055, на которое сделана 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 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 фиксированном 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 вилочный соединитель со встроенными соединительными штырьками 122. Этот вилочный соединитель предпочтительно расположен на боковом наружном крае клапанного устройства.

Первый и второй выводы 110, 120 датчика замыкают и размыкают 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 замыкается контакт (левое изображение) и размыкается 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 является фиксированным, 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 размыкается. 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 вилочный соединитель 150 с отверстиями 152 для штырьков 122 соединителя двух выводов 110, 120 датчика. Вилочный 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 функционировали в качестве квадратных контактных штырьков, может быть использовано L-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 вилочный соединитель 150 более подробно, со штырьками 122 соединителя, вставленными через отверстия 152.

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

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 формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а грамматический показатель единственного числа не исключает наличия множества. Единственный процессор или иной модуль может выполнять функции нескольких элементов, перечисленных в формуле изобретения. То, что некоторые измерения приведены во взаимоотличающихся зависимых пунктах, не означает невозможность преимущественного использования сочетания этих измерений. Никакие номера позиций в формуле изобретения не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения.

Кофемашина имеет наружное установочное отверстие, к которому может быть съемно прикреплен сосуд для кофе. Головка подачи воды позиционно зафиксирована относительно основного корпуса кофемашины, а система трамбовки используется для смещения сосуда для кофе (или его части) относительно головки подачи воды таким образом, чтобы обеспечить трамбовку молотого кофе, содержащегося в сосуде для кофе. Кофемашина имеет встроенную систему трамбовки, позволяющую готовить кофе эспрессо, благодаря чему трамбовка может осуществляться надежно и с высокой повторяемостью. 15 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Кофемашина (10), содержащая:

основной корпус (12), содержащий наружное установочное отверстие (14);

сосуд (16) для кофе для съемного крепления к наружному установочному отверстию основного корпуса;

водонагреватель (34);

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

систему (42) трамбовки;

отличающаяся тем, что головка подачи воды позиционно зафиксирована относительно основного корпуса, а система трамбовки содержит электрический или гидравлический приводной механизм, выполненный для смещения сосуда для кофе или его части относительно головки подачи воды таким образом, чтобы обеспечить трамбовку молотого кофе, содержащегося в сосуде (16) для кофе.

2. Кофемашина по п. 1, в которой приводной механизм выполнен для перемещения сосуда (16) для кофе или его части вверх и вниз.

3. Кофемашина по любому из пп. 1, 2, в которой сосуд (16) для кофе содержит фильтр или корзинку для фильтра.

4. Кофемашина по п. 3, в которой сосуд (16) для кофе дополнительно содержит опору (18), в которой размещен фильтр или корзинка для фильтра.

5. Кофемашина по п. 4, в которой фильтр или корзинка для фильтра смещены относительно опоры или фильтр или корзинка для фильтра и опора смещена вместе.

6. Кофемашина по любому из пп. 1-5, в которой головка подачи воды содержит водораспределительный диск.

7. Кофемашина по любому из пп. 1-6, в которой головка подачи воды содержит фильтр.

8. Кофемашина по любому из пп. 1-7, в которой электрический или гидравлический приводной механизм системы трамбовки представляет собой электрический приводной механизм.

9. Кофемашина по п. 8, в которой трамбовка посредством электрического приводного механизма управляется по положению.

10. Кофемашина по любому из пп. 1-7, в которой система подачи воды содержит водяной насос (36), при этом электрический, или гидравлический электрический, или гидравлический приводной механизм представляет собой гидравлический приводной механизм, который использует давление, подаваемое водяным насосом.

11. Кофемашина по п. 10, в которой трамбовка с помощью гидравлического приводного механизма управляется по давлению.

12. Кофемашина по п. 10 или 11, в которой система трамбовки дополнительно содержит пассивный клапан (48) для выбора между режимом трамбовки водяного насоса и режимом подачи воды водяного насоса.

13. Кофемашина по любому из пп. 1-12, дополнительно содержащая емкость (54) для кофейных зерен и измельчитель (56), имеющий выпускное отверстие (58) для молотого кофе.

14. Кофемашина по п. 13, в которой приводной механизм выполнен с возможностью смещения сосуда для кофе или его части 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.

15. Кофемашина по п. 14, в которой сосуд для кофе или приводной механизм закрывает выпускное отверстие для молотого кофе во время подачи нагретой воды в сосуд для кофе.

16. Кофемашина по пп. 13, 14 или 15, содержащая контроллер (38), выполненный с возможностью управления по меньшей мере одним из следующего:

нагревания воды;

измельчения кофейных зерен;

дозирования молотого кофе в сосуд для кофе;

смещения сосуда для кофе относительно головки подачи воды и подачи горячей воды.