用于制备热饮品的咖啡机的制作方法

本发明涉及用于制备热饮品的咖啡机，特别地涉及具有用于动态热管理的加热系统的咖啡机。

背景技术：

已知的用于制备热饮品的咖啡机包括具有用于提供冲泡水(brewingwater)和/或蒸汽的热水单元。热冲泡水在入口侧上被供给到设置于咖啡机中的冲泡设备或冲泡单元，且在出口侧上分配充分冲泡的咖啡。出于此目的，通常借助于泵或类似的设备将水传送出水箱，且在一个或多个加热设备中将水加热到期望的温度。除了仅提供最小流量的冲泡水的简单流动加热器之外，热水器(boiler)也被称为加热元件，在热水器中，较大量的冲泡水可以被加热到期望的温度。冲泡水从而在或多或少的大冲泡水箱中被完全加热，然后被供给到冲泡单元或还有多个冲泡单元。这与咖啡机在咖啡馆和酒吧中专业使用的情况下是尤其相关的，这样的咖啡机被装配用于增大的工作量，且用这样的咖啡机从而制备几百到一千份咖啡，这在一天中不规则地分布。

已知在专业咖啡机中使用多个热水器，以实现稳定的温度恒定性以及以减少由将大量的水加热和保持温度所引起的能量消耗。第二热水器从而可以存储相当较少量的水，且可以被直接指派给冲泡设备以将冲泡水加热到第二温度，即冲泡温度。

被设计为热水器的加热设备通常在下部区域中包括被设计为加热盘管的加热元件，由此在热水器中形成温度分层。从而借助于泵经由安排在热水器中的下部区域或中央区域中的入口将冷水从水源供给到热水器，且经由冲泡水出口端口从上部区域分配或提取加热的冲泡水。

除了产生热冲泡水之外，还期望提供蒸汽用于制备热饮品，特别是咖啡特制品(specialty)。蒸汽可以被用于例如使牛奶起泡沫。已知的是组合系统，在该组合系统中，所包括的热水器被设置成除了产生加热的冲泡水之外还产生蒸汽。然而，方便的咖啡机提供单独的设备，以一方面提供经加热的冲泡水，且另一方面提供蒸汽。

在任何情况下，经加热的冲泡水沿着一定距离的路径从加热设备流动到冲泡设备，以使得根据先前的冲泡程序的类型、时间点和频率，用于实际冲泡过程从而还用于待被实现的冲泡质量的冲泡水的温度波动。冲泡质量在很大程度上取决于冲泡温度，以使得理想的冲泡温度根据咖啡特制品(例如浓咖啡、牛奶咖啡、卡布奇诺咖啡)而不同，但特别是应恒定。因此，咖啡机本身一方面通过大的热稳定性来区分，以使冲泡水的温度波动最小化，温度波动对于连续水分配是明显的。另一方面，应存在最小热惯性，以使得可以进行对所要求的温度的快速反应和适应，特别是在关掉和恢复咖啡机的操作之后。

从wo2017/068522中已知一种专业咖啡机，该咖啡机具有用于咖啡的分配设备以及用于制备茶和其他饮品的蒸汽和热水。设置一个热水器，在该热水器中，所供给的冷水被加热，且在该热水器中，经加热的水与蒸汽处于平衡，蒸汽可以被提取用于进一步使用。至少一个热交换器与该热水器中的经加热的水处于热接触，以使得水从而被加热到第一温度，且在下游，借助于另一温度受控加热元件被进一步加热到能选择的冲泡温度。经由可能设置的与该热水器处于热接触的第二热交换器，可以提供具有另一温度的水用于制备茶。

此外，从us6701068中已知一种用于咖啡机的多级加热设备，由此第一加热设备和第二加热设备沿着待被加热的冲泡水的流动路径设置。特别地，借助于该第二加热设备，将补偿该第一加热设备下游的温度损失。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于制备热饮品的咖啡机，该咖啡机确保用于制备咖啡特制品以及制备茶等的冲泡水的能单独调整的温度尽可能最佳。从而，可以设定恒定温度，或也可以生成温度曲线或温度过程，由此在冲泡过程期间以限定的方式加热冲泡水。特别地，将提供还用于专业用途的咖啡机，该咖啡机能够将对于不同特殊用途的足够量的热冲泡水快速且可靠地加热到能调整的最佳温度。

根据本发明通过权利要求1的主题实现了这些目的。其他有利特征由从属权利要求、下面的描述以及附图产生。

根据本发明的用于制备热饮品的咖啡机包括壳体框架，在该壳体框架中容纳水模块和冲泡模块。此外，可以在该壳体框架中安排用于生成和分配蒸汽的蒸汽模块。个体模块被集成在该咖啡机的该壳体框架中且彼此能够电连接以及能够以流体传导方式彼此连接。个体模块可以借助于单独指派给它们的控制设备和/或借助于中央控制单元来控制。该咖啡机包括用于动态热管理的加热系统，该加热系统具有能控制的加热设备，所述能控制的加热设备被部分地容纳在该冲泡模块中且被部分地容纳在该水模块中。

用于提供冲泡水的水模块包括第一加热设备，该第一加热设备包括具有淡水入口的热水器和用于提供加热到第一温度t1的水的第一加热元件。该水模块就其本身而言是模块化设计的，且被容纳在水模块壳体中。除了该第一加热元件之外，还包括其他设备，例如管线系统以及泵、阀、计量设备和传感器，用于提供经加热且经计量的冲泡水，该冲泡水在第一阶段中被加热到第一温度t1。该第一温度t1优选地在70℃和85℃之间的范围内。该温度t1特别是略低于用于制备具有高质量的特定咖啡特制品的最佳温度。

根据本发明，该第一加热设备被设计为热水器，由此水箱被设置有适于需要的填充体积，其中经由泵，水优选地冷水经由优选地安排在下部区域中的水入口来供给。水的填充程度或水位可以借助于传感器来确定，且可以作为参数对控制系统可用。与热饮品制作机相关的热水器是已经已知的，因此可以作为标准部分被成本有效地使用。例如，热水器的加热元件可以被设计为一级或多级加热盘管，该加热盘管被安排在水箱的内部，且特别地以高效率程度来区分。该热水器被设置成将一定体积的水加热到第一温度t1且存储此水直到进一步使用。在该热水器中经加热的水的温度可以借助于一个或多个温度传感器和控制设备或中央控制单元来控制，由此后者以控制方式作用在加热元件上。

该冲泡模块具有用于用冲泡水冲泡预定量的咖啡的冲泡设备以及用于分配经冲泡的咖啡的分配单元，以及具有第二加热设备，该第二加热设备被安排在冲泡水供给管线中，从而将已加热到该第一温度t1的水加热到第二温度t2。除了该冲泡设备和该分配单元之外，该冲泡模块可以在冲泡模块壳体中具有用于以计量方式在预定温度且在压力下将冲泡水供给到冲泡单元内的设备，所述冲泡单元具有用于接收预定咖啡量的冲泡室。在这样做时，所谓的冲泡压力可以在冲泡过程期间(即在提取期间)变化。通常，冲泡压力总计为大约9巴。在一个实施方案中，该冲泡设备包括一个支撑件，在该支撑件中能够容纳具有过滤器的手柄(portafilter)，在该手柄中能填充预定量的研磨咖啡，由此该冲泡设备包括一个冲泡活塞，该冲泡活塞以能移动的方式容纳，用于重复关闭和打开该冲泡室。经由该冲泡水供给管线，经加热的冲泡水能够被供给到该冲泡室内，该第二加热设备被安排在该冲泡水供给管线中，以根据需要将冲泡水单独地加热到该第二温度t2。优选地，该第二温度t2对应于待被冲泡的咖啡特制品的最佳温度，且优选地在80℃和98℃之间。还可以规定，该温度在冲泡过程期间变化，例如借助于该第二加热设备在冲泡水中创建温度曲线，从而以较低的温度且以温和的方式开始冲泡过程，以保护研磨咖啡物质，然后使温度沿着温度曲线升高到对应的最佳温度。

此外，该冲泡设备可以包括一个旁路供给管线，经由该旁路供给管线，能限定量的经加热的水能够作为旁路水被供给、被引导经过填充在该冲泡室中的一定量的研磨咖啡，且在该冲泡室的下游，与从此室出来的经冲泡的咖啡被带到一起。该旁路水的温度同样可以借助于该第二加热设备来单独调整。该旁路水与制备美式咖啡(caféamericano)尤其相关。

根据本发明，容纳在该冲泡模块中的该第二加热设备是被设计为连续流动加热器(continuousflowheater)的厚膜加热器。该第二加热设备以这样的方式设置使得，一方面，它将用加热元件所生成的热能很好地转移到已经在该第一加热设备中加热且流动通过该第二加热设备的冲泡水，且另一方面，它具有小质量，以使得它是以快速且可靠的方式能控制的且能够在静止周期之后被再次激活，即它具有陡峭的控制曲线或短反应时间。在被设计为连续流动加热器的第二加热元件中，待被加热的水沿着所设置的流动路径与加热元件处于热接触。该第二加热设备包括被设计为厚膜加热器的电阻加热器。出于此目的，该加热元件被安装在具有一定层厚度的基板上，优选地陶瓷基板上，以使得此元件具有有限的热容量。此种厚膜加热器通过控制性能中的相对最小的延迟来区分，以使得实现对流动的水的一致热量转移。替代地，该第二加热设备可以被设计为ptc加热电阻器。另一种替代方案是将该第二加热设备设计为具有一定容量的热水器。

通过该第二加热设备在该冲泡模块中的布置，可以实现此设备与该冲泡模块的冲泡室之间的短连接路径，以使得沿着冲泡水的流动路径的温度损失被最小化。

第二温度t2(从该第一加热设备取出的水在该第二加热设备中被单独加热到第二温度t2)符合取决于待被生产的咖啡特制品的最佳温度，且通常在80℃至98℃之间，优选地在85℃和95℃之间。从而可以认为，一方面，在冲泡水温度太高时，苦味物质越来越多地从待被提取的咖啡中释放，且另一方面，在冲泡水温度太低时，调味物质未被充分提取，以使味道不令人满意。

在一个实施方案中规定，在该水模块中附加容纳位于该第一加热设备下游的第三加热设备，以使得加热到该第一温度t1用作旁路水和/或用于制备茶的水被引导到另外的第三加热设备，该第三加热设备被指派给该水模块。

因此，存储在该热水器中且在第一阶段中被加热的水可以被单独进一步加热，且不仅仅使该水经由该冲泡水供给管线作为冲泡水对该冲泡模块可用，而是该水也可以经由对应设置的热水管线被引导出该热水器且被供给到旁路供给管线和/或另一用于制备茶或其他浸泡饮品的应用。该第三加热设备被分派给该水模块且被容纳在将该水模块定界的水模块壳体中。根据本发明，该第三加热设备是被设计为连续流动加热器的厚膜加热器，该连续流动加热器具有用于待被加热的水的限定的流动路径。另一些设备可以被安排在所纳入的管线系统中，这些设备对于水的受控传送和计量是必需的。优选地，这些设备被安排在该第一加热设备的下游和该第三加热设备的上游。以此方式，借助于该第三加热设备能调整的经加热的水的温度t3优选地在70℃和98℃之间。温度受控的水可以作为旁路水经由管线系统供给到该咖啡机的该冲泡模块或多个冲泡模块，设置至该冲泡模块或多个冲泡模块的单独的供给管线。因此，所述多个冲泡模块也可以被不同地设计。此外，水可以被引导到用于经加热的水的分配单元，用于制备茶或其他浸泡饮品，由此它可以以合适的方式与冷水混合。因此，例如，为了制备绿茶，可以提供大约70℃的最佳温度，以及对于红茶或草药茶，可以提供大约95℃的最佳温度。

在该咖啡机的一个实施方案中，可以预见，该水模块具有个体控制设备；借助于此个体控制设备，对于该第一加热设备和该第三加热设备以及用于传送和计量水的设备的控制是可能的。此外，该冲泡模块还可以具有用于控制该第二加热设备以及控制用于传送、计量和冲泡的设备的个体控制设备。此外，可以预见中央控制单元用于控制第一、第二和/或第三加热设备以及用于传送、计量和冲泡的设备。

除了准确调整的温度或温度曲线以外，对于最佳冲泡过程而言重要的是，冲泡水的量的精确计量，该精确计量能够按照相应的加热元件来调整。出于此目的，多个限制器能够被安排在传导冲泡水的管线和加热系统中，取决于待被制备的咖啡特制品，这些设备关于直径变化或是对应地能调整的。因此，已经被示出特别合适的是，为了制备浓咖啡，大约0.4mm至0.6mm的压缩直径，为了制备奶油咖啡和/或美式咖啡，大约0.7mm至0.9mm的压缩直径，以及为了用作旁路水，大约0.5mm至0.8mm的压缩直径。

在一个实施方案中，根据本发明的咖啡机可以以与手柄机(portafiltermachine)相当的方式设计，由此在冲泡设备中设置一个支撑件，在该支撑件中能接收具有过滤器的手柄，在该手柄中能填充预定量的咖啡。该冲泡设备包括一个冲泡活塞，该冲泡活塞以能移动的方式被支撑，用于重复关闭和打开该冲泡室。从而也可以预见，设置一个操作杆，该操作杆是至少部分地通过手移动的，由此通过该操作杆在一个方向上移动，该冲泡室中的冲泡活塞被推动到按压位置和/或冲泡位置中。此外，设置具有流体系统的调整装置，该调整装置包括至少一个第一气缸/活塞配置，由此该操作杆与该第一气缸/活塞配置的活塞且与调整配置处于操作连接，使得随着该操作杆在一个方向上移动，在该流体系统中建立压力，由此在该冲泡室中以第二气缸/活塞配置安排的冲泡活塞被推动到按压位置和/或冲泡位置中。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明的一个实施方案实施例。

图1示意性地示出了根据本发明的具有用于动态热管理的加热系统的用于制备热饮品的咖啡机；

图2示意性地示出了根据本发明的咖啡机的水模块；以及

图3示意性地示出了根据本发明的咖啡机的冲泡模块。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的咖啡机1，该咖啡机包括水模块100、至少一个冲泡模块200，且在所示出的实施方案变体中，包括蒸汽模块300，这些模块被集成到壳体框架2内。这些模块彼此电连接和以流体传导方式彼此连接，如图1中至少部分地示出的。水模块100包括水模块壳体110，冲泡模块200包括冲泡模块壳体210，且蒸汽模块300包括蒸汽模块壳体310，在每种情况下(未示出)，用于传送、计量和/或冲泡和/或控制的对应的设备被容纳在所述壳体中。

未示出咖啡机1的另一些细节，特别是未示出与用于存储和/或研磨咖啡或咖啡粉的设备、咖啡或咖啡粉的传送装备以及中央控制单元、致动装置和控制装置有关的那些细节，此外，它们是制备咖啡所必需的。同样，未示出咖啡机1的冲洗系统，该冲洗系统被设置成冲洗和/或抽空流体传导连接。

图1中示出的是，借助于水泵14经由优选地可控阀16，经由淡水供给管线12从水源或水供应系统将优选地冷水供给到水模块100。借助于流量计(未示出)能够记录供给的水的量，且所捕获的值能够被传输到该水模块的控制单元(未示出)和/或中央控制单元。示出了排水管线18，经由该排水管线18，在该水模块中所加热的水能够以计量方式供给到分配单元(未示出)，可能地与经由管线11供给的可预定的量的冷水组合，用于制备茶或其他浸泡饮品。

此外，可连接到水模块100的是用于连接到冲泡模块200的管线系统。该管线系统包括第一管线20，在第一管线20的路线中安排例如限制器22和止回阀24，且借助于它们，冲泡模块200能够被装载有经加热的冲泡水作为旁路水，该旁路水被用于制备美式咖啡。该管线系统还包括用于将水模块100流体传导连接到冲泡模块200的第二管线26，在第二管线26中，在所示出的实施方案实施例中，安排可控阀28，且经由可控阀28，冲泡模块200能够被装载有经加热的冲泡水。至少一个冲泡模块200被设置成冲泡预定量的咖啡，且在至少一个分配单元230处分配新鲜冲泡的咖啡。例如，为了制备咖啡特制品，安排在冲泡模块200中的冲泡室240经由管线26被装载有经计量、经加热且经加压的冲泡水。

蒸汽模块300被指派给咖啡机1且作为单独的单元安排在壳体框架2内，该蒸汽模块能够被装载有水，优选地淡水，且被设置成将蒸汽递送到由阀320所控制的蒸汽出口330，例如用于制备牛奶泡沫。

图2中示出了根据本发明的咖啡机1的水模块100。水模块100是模块化构造的；优选地，所包括的设备和元件被安排在水模块壳体110中且彼此电连接和以流体传导方式彼此连接。

在该实施方案实施例中，包括被设计为热水器121的第一加热设备120。热水器121具有水箱122，该水箱的填充容积适配于待要用咖啡机1所制备的咖啡份数。优选地，在热水器121的下部区域中安排淡水入口12，经由淡水入口12，可以借助于水泵14和阀16以计量方式供给淡水。此外，示意性地示出了第一加热设备120的第一加热元件123，该第一加热元件被设计为例如单级或多级加热盘管，该加热盘管使填充在水箱122中的水加热到第一温度t1。温度t1可以优选地略低于咖啡饮品的最佳冲泡所要求的温度，该温度通常在85℃和95℃之间。在热水器120上可以安排温度传感器(未示出)，该温度传感器记录存储在水箱122中的水的加热且将温度值传输到该水模块的控制设备和/或中央控制单元，该控制设备和/或中央控制单元对应地控制第一加热设备120和该水模块的其他设备。此外，在水箱122中设置用于记录填充水平的传感器(未示出)。结果有利的是，随着第一加热设备120中的冲泡水的加热，淡水中所含有的水垢沉淀在那里，因此不沉淀在该管线系统中且不沉淀在第一加热设备120下游的设备中，所述沉淀将导致这些元件的堵塞。

在第一加热设备120中加热到第一温度t1的水现在可用于进一步使用。因此，经由安排在热水器121的上部区域中的第二管线26，加热到温度t1的水可以被供给到冲泡模块200且在那里被直接用作冲泡水。这将参考图3进行更详细的解释。在多个冲泡模块200的情况下，该管线系统对应地被配置用于将水模块100流体传导连接到多个冲泡模块200。

用于递送制备茶的水的流体传导连接的排放管线18和/或用于与冲泡模块200流体传导连接的第一管线20同样地被安排在热水器121的上部区域中，由此，根据本发明，从热水器121取出的经加热的水被供给到热水器121的下游的第三加热设备130。第三加热设备130被设计为连续流动加热器，优选地被设计为厚膜加热器132。出于此目的，第三加热设备130包括被设计为陶瓷厚膜加热器132的电阻加热器，由此加热元件被安装在陶瓷基板上，且与其热接触，可获得用于待被加热的水的流动路径。第三加热设备130将水加热到温度t3，温度t3被调整到最佳温度用于进一步使用，即作为旁路水或用于制备茶或其他浸泡饮品。能够被安排在第一加热设备120和第三加热设备130之间的流体传导连接中的是限制器133，该限制器133控制流动的水的流量，由此对应的信息可以被传输到控制设备和/或中央控制单元。因此，可以设置控制，以根据所供给的水的流量和温度来激活或去激活第三加热设备130。

水量的精确计量是必需的，特别是在提供旁路水的情况下。此计量应按照用于制备咖啡的提取周期来调整，以使得所冲泡的咖啡以及旁路水一起在一段持续时间内被分配到准备就绪的杯内。这例如借助于限制器133来实现，该限制器可以是能调整的或该限制器的直径被对应地选择。该直径不应太大，以使得旁路水的排出不会像冲击一样。然而，在直径太小的情况下，出现的问题是旁路水在较长的时间跨度内被递送，从而可能超过咖啡的提取周期。旁路水的流动路径借助于第一管线20进行，在该第一管线的路线中，例如，安排了限制器22和止回阀24。

根据本发明的咖啡机1的冲泡模块200被示出在图3中。冲泡模块200也被模块化地构造，由此此模块包括安排在冲泡模块壳体210中的至少一个冲泡设备220和一个分配单元230，所述至少一个冲泡设备220用于用经加压且经计量的冲泡水冲泡预定量的咖啡，所述分配单元230用于分配新鲜冲泡的咖啡。特别地，冲泡设备220在冲泡单元中具有冲泡室240，预定量的咖啡可接收到该冲泡室内，且经计量的水能够经由冲泡水供给管线260被引入到该冲泡室内。

此外，冲泡模块200包括用于在压力下将冲泡水加热到预定温度的设备。最终被引入到冲泡室240内的冲泡水借助于第一加热设备120被加热到第一温度t1，且经由流体传导管线或经由第二管线26和冲泡水供给管线260被供给到冲泡室240，由此借助于第二加热设备250将其进一步加热。

在示出的实施方案中，可以预见平行流动路径262、264被设置在冲泡室240的上游和第二加热设备250的下游。在平行流动路径262、264中各自安排一个阀265、266和一个限制器267、268。借助于限制器267、268可以选择性地提供经计量的水，用于制备浓咖啡和奶油咖啡或美式咖啡，由此为了制备浓咖啡，需要比用于制备奶油咖啡/美式咖啡所需的量更少量的冲泡水。因此，限制器267、268的射流直径可以相对于它们的直径而不同。

指派给冲泡模块200且容纳在冲泡模块壳体210中的是第二加热设备250，该第二加热设备250作为连续流动加热器被设计为厚膜加热器252。第二加热设备250被设置成将沿着设置于其内的流动路径所传导的冲泡水加热到能调整的温度t2。包括在第二加热设备250中的加热元件被设计为电阻加热器或被设计为厚膜加热器252，且是根据输入要求由冲泡模块200的控制设备和/或中央控制单元能控制的。出于此目的可以关于第二加热设备250设置至少一个温度传感器(未示出)，所述至少一个传感器优选地在出口侧和/或入口侧上检测温度测量值，且将这些值传输到冲泡模块的控制设备和/或中央控制单元。因此，控制系统可以根据温度测量值来控制施加到电阻加热器的电流。冲泡模块200中的第二加热设备250的配置准许经加热的冲泡水进入第二加热设备250下游的冲泡室240的短流动路径，以使得经加热的冲泡水(温度受控到最佳温度)可以在没有明显温度波动的情况下被引入到冲泡室240内。可以在冲泡设备220内部使用以此方式加热的冲泡水，以通过导引或按压冲泡水通过冲泡室240内所接收的研磨咖啡或咖啡粉来冲泡咖啡饮品且以在分配单元230处作为新鲜冲泡的咖啡特制品分配它。