咖啡机以及相关的咖啡提取方法与流程

用于工业发明的本专利申请涉及一种咖啡机以及相关的咖啡提取方法。

背景技术：

以相同申请人的名义申请的专利文献第wo2015/051924号公开了一种咖啡机，其具有对液体咖啡进行分配的杯子进行称量的负载单元，以及在达到所需重量时，停止分配咖啡的控制逻辑，以此方式将杯子填充至所需的咖啡量。但是在专利文献第wo2015/051924号所公开的咖啡机中没有得到任何有关用于制作一杯咖啡的粉末研磨咖啡份量(dose)的重量的信息。因此选择分配用于制作咖啡的水的量没有考虑包含在过滤器中的研磨咖啡的重量。

众所周知，为消费者提供的液体咖啡的品质主要取决于加入到咖啡机的过滤器中的粉末磨碎的咖啡份量的量。

专利文献第wo2012/138327号公开了一种咖啡研磨机，其包括：用于称重包含在即将用于咖啡机的过滤器中的研磨咖啡份量的称重单元。然而，专利文献第wo2012/138327号没有公开任何与咖啡研磨机连接的咖啡机，以得到有关磨碎咖啡份量的重量的信息。因此，即使包含在过滤器中的磨碎咖啡份量具有最佳的重量，咖啡的品质也将取决于从所述份量中提取咖啡的所分配水的量。

因此，尽管在专利文献第wo2012/138327号中公开了使用一种咖啡研磨机，而在专利文献第wo2015/051924号中公开了一种咖啡机，但是本领域技术人员不能设定理想的注入比例，即，粉末咖啡和液体咖啡之间的比例。

专利文献第wo2015/055343号公开了一种浓缩咖啡分配机，其包括：分配组件和用于检测包含于过滤器内的磨碎咖啡的量和分配产品的量的平衡件。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过公开一种咖啡机以及咖啡提取方法，以提供在粉末咖啡和液体咖啡之间具有最佳比例的高品质液体咖啡，从而消除现有技术的缺陷。

本发明的另一个目的在于公开一种咖啡机，其是准确、可靠、多功能、实用并且是自动化的。

这些目的通过本发明的独立权利要求1、7的特征来实现。

本发明的有益的实施方式通过从属权利要求进行体现。

咖啡机包括用于测量提取到杯子中的液体咖啡的重量的称重系统，而咖啡研磨机包括用于测量分配于过滤器保持器内的磨碎咖啡的重量的称重系统。咖啡机包括具有存储器的控制单元，其中存储不同类型的咖啡注入比例，而咖啡研磨机包括与咖啡机的控制单元可操作连接的控制单元，用于传送有关包含于过滤器保持器内的磨碎咖啡的重量的信息。咖啡机的控制单元利用这些来自于咖啡研磨机的信息以提取满足操作者选择的注入比例的咖啡。

根据本发明的咖啡机以及咖啡提取方法的优势是显而易见的。这种机器的使用提供了根据特殊咖啡混合、由咖啡制造商建议的、具有预先设定提取比例的高品质的咖啡。

附图说明

本发明的附加特征将从下面的描述中清楚地体现，其仅为示意性，不作为限定实施方式，其中：

图1为本发明的咖啡机的示意性的框图；以及

图2为图1咖啡机的立体图，其中省略了咖啡研磨机。

具体实施方式

参考附图，公开了本发明的咖啡机，其通常用参考标号100表示。

咖啡机100包括分配单元7以及供给和加热系统101，所述分配单元7分配用于注入的热水，所述供给和加热系统101用于向分配单元供给热水。

所述供给和加热系统包括：

-进水口1，用于使来自供水系统的水进入；

-泵2，用于通过第一水管4向煮水器3输送水；

-具有加热电阻6的第二水管5，以此将热水从煮水器3向分配单元7输送以分配热水；

-电磁阀8，位于第二水管5的一个端部和所述咖啡分配单元7的入口处，以使分配单元7内的热水能够通过或不能通过。

咖啡机100还包括：

-至少一个过滤器保持器9，具有至少一个分配喷嘴9a，用于分配液体咖啡；

-键盘10和显示器11；以及

-支撑表面12，位于所述分配单元7的下面，用于支撑待充填的杯子t；

咖啡机100还包括与泵2、煮水器3、电磁阀8、键盘10和显示器11连接的控制单元13。

鉴于此，根据操作者在键盘10上的操作控制，控制单元13能启动和停止泵2、煮水器3的加热水平，以及能使电磁阀8开启和关闭。

支撑表面12沿水平面设置，且优选为烤架形状以使从杯子漏出的咖啡滴下。支撑表面12包括固定架12b和至少一个移动部12a，所述移动部12a根据置于移动部上的重量相对固定架12b上下移动。在将过滤器保持器安装于分配单元内时，移动部12a位于分配喷嘴7的下面，对应于过滤器保持器的喷嘴9a。

尽管图2仅显示了一个分配单元3和一个过滤器保持器9，但是咖啡机100可以具有用于支撑多个过滤器保持器的、与支撑表面12对齐的一个分配单元，或者与支撑表面对齐的多个分配单元，其中每个分配单元用于支撑一个过滤器保持器。

因此，如果咖啡机100具有多个与支撑表面12对齐的过滤器保持器，则支撑表面12将包括多个移动部12a，对应于每个过滤器保持器的每个分配喷嘴9a，或者在过滤器保持器具有两个分配喷嘴的情况下，对应于两个分配喷嘴。

支撑表面的每个移动部12a与用于检测置于相应移动部12a上的每个杯子t的重量的电子负载单元14连接。所述负载单元14与控制单元13连接。鉴于上述情况，所述负载单元14对应于填充杯子的液体咖啡的量瞬时检测杯子的重量，并向控制单元13提供这样的一条信息。

控制单元13具有存储器，其中存储有需要获得杯中不同类型咖啡的注入比例。该比例为磨碎咖啡和液体咖啡之间的比例。例如，可以存储三种注入比例，其分别对应于三种类型的咖啡：普通咖啡、浓咖啡和淡咖啡。

操作者使用键盘10选择消费者要求的特定类型的咖啡(普通咖啡、浓咖啡和淡咖啡)。然后，根据操作者所选择的咖啡类型，控制单元13检查待分配于每个过滤器保持器内的热水的具体的量，正如下面所描述的。

在将杯子t置于支撑表面的移动部12a上时，负载单元14向控制单元13发送有关特定杯子t的重量的信息，取得作为杯子的毛重的信息。

现在，操作者可以向咖啡机100发送咖啡分配指令，以激活泵2用于沿供应过滤器保持器9的水管输送加压的热水，同时，打开设置于分配单元7的入口的电磁阀8。鉴于上述情况，杯子t开始由过滤器保持器9分配的咖啡填充，负载单元14上的杯子的重量增加。

考虑到负载单元14受到控制单元13的作用，控制单元13实时接收有关在充填期间记录的杯子重量逐渐增加的信息。显示器11显示容纳于杯子t内的液体咖啡的重量l。

参考图2，咖啡机100包括具有前壁15的主体18，所述分配单元7从前壁15突出。

优选地，与移动部12a连接的负载单元14容纳于咖啡机的主体内，且在任何情况下，分配单元7和支撑表面12均从垂直前壁15的后面向前突出。鉴于上述情况，保护负载单元免受咖啡喷洒。

每个负载单元14必须与支撑表面12的相应的移动部12a连接。为此，每个移动部12a固定于一个或多个与相应负载单元14连接的负载架16。因此，在杯子逐渐由咖啡填充时，负载单元14可以检查相应移动部12a上的重量的变化。

每个负载架16插入于咖啡机100的垂直前壁15内的相应的贯通槽15a。以此方式，每个负载架16具有从垂直前壁15向前突出的固定部16a。

每个移动部12a具有框架17，所述框架17具有固定在负载架的固定部16a上的固定部17a。以此方式，可以容易地将移动部12a卸下以清洁咖啡机。

咖啡机100还包括咖啡研磨机20。

咖啡研磨机20包括容器或漏斗21，用于向用于研磨咖啡豆的研磨组件22供给咖啡豆。电动机23与研磨组件22连接，以启动或停止研磨组件22。进料管24与研磨组件22连接以将磨碎的咖啡供给到由具有一个或多个分配喷嘴9a的过滤器保持器9支撑的过滤器90内。通常提供仅具有一个分配喷嘴或具有两个分配喷嘴的过滤器保持器。

当电动机23启动时，咖啡豆被研磨组件22研磨，且磨碎的咖啡被送到进料管24。当电动机23停止时，来自于进料管24的磨碎咖啡的供给被中断。

咖啡研磨机20包括框架f(在图1中以虚线表示)，用于支撑并保持研磨组件22和电动机23。

支撑台25位于进料管24的下面。支撑台25根据位于支撑台25上的重量而上下移动。支撑台用于支撑过滤器保持器9，从而将磨碎的咖啡分配到过滤器90内。

支撑台25与负载单元26连接，负载单元26用于称重分配自进料管24并容纳在过滤器保持器9的过滤器90中的磨碎咖啡的重量。

负载单元26优选位于框架f内，以免被弄脏并避免由落在负载单元上的灰尘或咖啡粉末引起的称重错误。在这种情况下，支撑台25位于框架f的外部且通过连接支架28而与负载单元26连接。通过这种方式，容纳于位于支撑台25上的过滤器保持器的过滤器90内的磨碎咖啡的重量通过连接支架28被传递到负载单元26。

咖啡研磨机20包括与负载单元26电连接的控制单元c，用于接收容纳于过滤器90内的磨碎咖啡的重量的表示值。控制单元c位于框架f内。

控制单元c包括存储器，其中存储有一份量或两份量或更多份量的磨碎咖啡的预定重量值。

负载单元26可以根据过滤器保持器9的重量进行设定，以此方式准确检测容纳于过滤器90内的磨碎咖啡的重量。或者，负载单元26不进行设定而直接检测过滤器保持器9的重量再加上容纳于过滤器保持器9的过滤器90内的磨碎咖啡的重量。在此情况下，待从负载单元26检测的重量减去的过滤器保持器9的重量存储于控制单元c的存储器m内，以得到容纳于过滤器90内的磨碎咖啡的重量。

另外，控制单元c包括比较装置，用于比较由负载单元26检测的咖啡重量(其对应于容纳在过滤器90内的咖啡)与存储于存储器内的预定值，且当容纳于过滤器90内的磨碎咖啡的重量达到储存于存储器内的预定值时，向电动机23发送停止信号sa。停止信号sa使电动机23停止运转，继而停止研磨组件22以及来自于进料管24的磨碎咖啡的分配。

咖啡研磨机1任选地包括位于靠近支撑台25附近的存在传感器29，用于检测支撑台25上的过滤器保持器9的正确位置。存在传感器29与控制单元c电连接。存在传感器29有利地为一个接近开关(proximityswitch)，其向控制单元c发送on-off信号。

作为另一种选择，或者除了存在传感器之外，咖啡研磨机1还包括与开关连接的手动制动按钮，用于启动研磨组件22。

咖啡研磨机20还包括与控制单元c电连接的控制面板p。控制面板p包括显示器p1和按钮面板p2。显示器p1用于显示由负载单元26检测的磨碎咖啡的重量。按钮面板p2用于改变存储于控制单元c的存储器内的磨碎咖啡的预定重量值。

根据本发明，咖啡研磨机20的控制单元c可操作地与咖啡机100的控制单元13连接。因此，咖啡机100的控制单元13可以接收来自咖啡研磨机20的控制单元c的有关被填充于咖啡研磨机20、容纳于过滤器保持器9内的磨碎咖啡的重量的信息。

考虑到咖啡研磨机20的控制单元c靠近咖啡机100的控制单元13，两个控制单元c、13可以通过具有数据线的电缆进行连接。

然而，为了避免电缆连接的笨重，控制单元c、13有利地通过无线模式连接，例如，短距离无线通信技术(蓝牙)、无线局域网络(wi-fi)、或者移动电话系统(gsm、3g、4g)。在使用多个过滤器保持器9时，为了从咖啡研磨机20的控制单元c接收数据，咖啡机100的控制单元13使用fifo(先入-先出)型的数据排队系统以免产生干扰。

下面继续对操作咖啡机100进行说明。

考虑到单个过滤器保持器(用于一杯咖啡)的重量不同于两个过滤器保持器(用于两杯咖啡)的重量，为了能够识别这两种类型的过滤器保持器，最初咖啡研磨机20需要进行自我学习步骤，其中，通过简单地将过滤器保持器逐个地置于支撑台25上，而将各种类型的过滤器保持器9的重量进行存储。

最初，有必要设定待保存于研磨咖啡机的控制单元c的存储器内的磨碎咖啡的单份量(用于单份量的过滤器保持器)的重量和设定双份量(用于两份量的过滤器保持器)的重量。

然后，开始进行咖啡提取工艺。

将待使用的过滤器保持器9置于支撑台25上，并且负载单元26持续地称重过滤器保持器9的毛重，以便即使在过滤器保持器9有污垢的情况下重量值也为0。

当过滤器保持器9置于支撑台25上时，控制单元c收到过滤器保持器9的重量，并将其与存储于存储器内的重量值进行比较，以此识别其为单份量过滤器保持器还是双份量过滤器保持器。

开始研磨咖啡豆，操作者可以选择两种模式：自动模式，其中在预设延迟时间后开始研磨；手动模式，其中在操作者按压键盘p2上的分配按钮时开始研磨。

在这两种模式中，控制单元c比较在分配期间由负载单元26检测到的磨碎咖啡的重量和存储于存储器内的咖啡的重量，并在分配于过滤器保持器的咖啡的重量达到存储器所存储的重量时，停止电动机23，中断研磨。

有利地，在控制单元c内安装有软件，其实现用于过滤来自外部振动的脉冲的算法。软件和硬件系统过滤来自负载单元26由于咖啡重力而产生的脉冲。实际上，如果用户偶然地碰到咖啡研磨机，负载单元26将接收到击打(或反击)(bloworcounterblow)，其在负载单元内将产生信号。实际上，这是一个错误的信号，并不是由所提取的咖啡的重量产生的。

通过运算法则，安装于逻辑单元c的软件可以识别：

1)强脉冲作为尖波而来和消失(例如，作用于负载单元上的猛烈的压力)；以及

2)弱的连续脉冲(例如，由另外的家用电器，如洗碗机所引起的台面的振动)。

为此，对咖啡研磨机进行校准检测，并保存来自于负载单元26的白信号，所述负载单元用于检测所有并非由下落咖啡造成的信号。在咖啡研磨机操作期间，对来自负载单元26的信号和适当插入的白信号进行持续检测和比较。将白信号从来自于负载单元的总信号中减去，得到仅由于所提取咖啡的信号。

在电动机23停止后，因为少量的磨碎咖啡持续从分配单元42掉落，运算预先停止研磨，即，在分配的咖啡的重量达到存储器保存的重量之前停止研磨，这是考虑到电动机23停止后咖啡的掉落。这种运算可根据咖啡的类型和机器而进行设定。

在过滤器保持器9内的磨碎咖啡的份量完成时，咖啡研磨机的显示器p1显示容纳于过滤器保持器9的咖啡的重量w。该重量是容纳于过滤器保持器9的咖啡的实际重量，而不是存储于存储器内的预设的份量的重量。

现在，咖啡机20的控制单元c向咖啡研磨机100的控制单元c发送有关填充于咖啡研磨机20内的、容纳于过滤器保持器9内的磨碎咖啡的重量w。

当咖啡机100的控制单元13收到有关过滤器保持器9内的咖啡的重量的信息时，以及当杯子t内的液体咖啡的重量l符合预设的各种类型的咖啡的注入比例时，咖啡机100的控制单元13将停止液体咖啡的提取。

注入比例为将填入过滤器保持器9的磨碎咖啡份量的重量w和提取结束时杯中的液体咖啡的重量l的真实比例。

注入比例可以按照咖啡制造商提供的说明、根据所使用的咖啡混合而改变。对于完美的浓缩咖啡而言，理想的比例为0.4～0.6。

为了说明发明目的，对于特定的咖啡混合：

-淡咖啡的注入比例为0.3～0.4

-普通咖啡的注入比例为0.4～0.6

-浓咖啡的注入比例为0.6～0.7

预设注入比例存储于咖啡机的控制单元13的存储器内。当咖啡机的控制单元13接收到来自于咖啡研磨机的控制单元c的磨碎咖啡的重量p时，通过了解所需的注入比例，咖啡机的控制单元13可以计算杯中液体待达到的重量l，以得到所需的注入比例。

咖啡机的负载单元14测量杯子t内的液体的重量，当杯子t内的液体的重量l达到所需的注入比例时，咖啡机的控制单元13停止液体咖啡的分配。

对于本发明的实施方式可以进行各种变化和改变，在本领域技术人员所能达到的水平内，任何落入本发明范围的情况都将落入本发明权利要求的保护范围内。