машина для розлива напитка и способ ее работы

Формула изобретения

1. Машина для розлива напитка, снабженная варочной камерой (2) и, по меньшей мере, одним электроклапаном для регулировки расхода напитка, который вытекает из варочной камеры (2), отличающаяся тем, что упомянутый, по меньшей мере, один электроклапан представляет собой пьезоэлектрический клапан (3, 3').

2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый электроклапан расположен, по меньшей мере, в выпускном отверстии (39, 39') упомянутой варочной камеры (2).

3. Машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что содержит электронное управляющее устройство (5), при этом упомянутый электроклапан (3, 3') электрически связан с упомянутым управляющим устройством с обеспечением возможности полного или частичного в требуемой степени перекрытия упомянутого выпускного отверстия (39, 39').

4. Машина по п.3, отличающаяся тем, что упомянутое управляющее устройство (5) воздействует на упомянутый электроклапан (3, 3') на основе сохраняемых в памяти алгоритмов для регулировки давления внутри варочной камеры 2.

5. Машина по п.4, отличающаяся тем, что содержит средства контроля одного или более рабочих параметров машины, а упомянутое управляющее устройство (5) управляет упомянутым пьезоэлектрическим клапаном (3, 3') для компенсации отклонения одного или более упомянутых параметров от заданной величины.

6. Способ работы машины для розлива напитка, снабженной варочной камерой, содержащий этап, на котором регулируют открытия/закрытие выпускного отверстия камеры в требуемой степени посредством электроклапана, представляющего собой пьезоэлектрический клапан (3, 3').

7. Способ по п.6, в котором упомянутый электроклапан (3) приводится в действие таким образом, чтобы открывать упомянутое выпускное отверстие (39, 39') только после истечения заранее заданного времени, когда вода подается в варочную камеру (2).

8. Способ по п.6 или 7, в котором упомянутый электроклапан приводится в действие таким образом, чтобы открывать упомянутое выпускное отверстие (39, 39') только после того, как внутри варочной камеры (2) достигнуто заданное давление.

9. Способ по п.6 или 7, в котором упомянутый электроклапан (3, 3') приводится в действие таким образом, чтобы регулировать расход наливаемого напитка.

10. Способ по п.8, в котором упомянутый электроклапан (3, 3') приводится в действие таким образом, чтобы регулировать расход наливаемого напитка.

11. Способ по любому из пп.6, 7 и 10, в котором электронное устройство (5) обеспечивает управление упомянутым электроклапаном (3, 3'), осуществляемое с обратной связью, регулируя давление внутри работающей варочной камеры (2) таким образом, чтобы компенсировать нежелательные отклонения условий варки.

12. Способ по п.8, в котором электронное устройство (5) обеспечивает управление упомянутым электроклапаном (3, 3'), осуществляемое с обратной связью, регулируя давление внутри работающей варочной камеры (2) таким образом, чтобы компенсировать нежелательные отклонения условий варки.

13. Способ по п.9, в котором электронное устройство (5) обеспечивает управление упомянутым электроклапаном (3, 3'), осуществляемое с обратной связью, регулируя давление внутри работающей варочной камеры (2) таким образом, чтобы компенсировать нежелательные отклонения условий варки.

14. Способ по любому из пп.6, 7, 10 и 12, в котором электронное устройство (5) управляет упомянутым электроклапаном (3, 3') таким образом, чтобы поддерживать давление внутри работающей варочной камеры (2) и/или упомянутый расход соответственно типу напитка, выбранному пользователем и приготавливаемого машиной.

15. Способ по п.8, в котором электронное устройство (5) управляет упомянутым электроклапаном (3, 3') таким образом, чтобы поддерживать давление внутри работающей варочной камеры (2) и/или упомянутый расход соответственно типу напитка, выбранному пользователем и приготавливаемого машиной.

16. Способ по п.9, в котором электронное устройство (5) управляет упомянутым электроклапаном (3, 3') таким образом, чтобы поддерживать давление внутри работающей варочной камеры (2) и/или упомянутый расход соответственно типу напитка, выбранному пользователем и приготавливаемого машиной.

17. Способ по п.11, в котором электронное устройство (5) управляет упомянутым электроклапаном (3, 3') таким образом, чтобы поддерживать давление внутри работающей варочной камеры (2) и/или упомянутый расход соответственно типу напитка, выбранному пользователем и приготавливаемого машиной.

18. Способ по любому из пп.6, 7, 10, 12, 15, 16 и 17, в котором упомянутый электроклапан (3) приводится в действие во время состояния готовности машины для того, чтобы содействовать самоочищению этого клапана (3, 3') и связанного с ним выпускного отверстия (39, 39').

19. Способ по 8, в котором упомянутый электроклапан (3) приводится в действие во время состояния готовности машины для того, чтобы содействовать самоочищению этого клапана (3, 3') и связанного с ним выпускного отверстия (39, 39').

20. Способ по 9, в котором упомянутый электроклапан (3) приводится в действие во время состояния готовности машины для того, чтобы содействовать самоочищению этого клапана (3, 3') и связанного с ним выпускного отверстия (39, 39').

21. Способ по 11, в котором упомянутый электроклапан (3) приводится в действие во время состояния готовности машины для того, чтобы содействовать самоочищению этого клапана (3, 3') и связанного с ним выпускного отверстия (39, 39').

22. Способ по 14, в котором упомянутый электроклапан (3) приводится в действие во время состояния готовности машины для того, чтобы содействовать самоочищению этого клапана (3, 3') и связанного с ним выпускного отверстия (39, 39').

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к машине, наливающей напиток, и способу ее работы, в частности к полностью автоматической или полуавтоматической машине, наливающей кофе/напиток.

Известны автоматические или полуавтоматические машины для приготовления кофейных напитков или тому подобного посредством обеспечения принудительного течения горячей воды для прохождения ее через варочную камеру, содержащую кофейный порошок, в которой иногда на выходе располагается механический клапан, регулирующий противодавление. Клапан калиброван таким образом, чтобы устанавливать как давление воды внутри камеры, так и промежуток времени заваривания кофейного порошка.

В общем, под машиной, наливающей напиток, подразумевается полуавтоматическая - пользователь должен вмешиваться в приготовление напитка - или полностью автоматическая машина - приготовление напитка выполняется машиной автоматически без необходимости вмешательства со стороны пользователя, за исключением выбора требующегося ему напитка, предназначенная для приготовления и наливания такого напитка, как кофе "эспрессо", кофе "американо", "капучино", кофе "латте мачиато", чай или тому подобное.

Уровень техники

В US 2001/0050002 раскрыта машина для приготовления кофе "эспрессо". Варочная камера содержит снабженное резьбой седло, соосное с соплом выпускного отверстия камеры, в которое вставлен снабженный резьбой элемент, который функционирует как регулируемый вручную клапан. Снабженный резьбой элемент может ввинчиваться внутрь седла таким образом, чтобы перекрывать выпускное сопло в большей или меньшей степени, то есть частично закрывать выпускное отверстие варочной камеры. Регулируя степень введения снабженного резьбой компонента внутрь связанного с ним седла, противодавление внутри варочной камеры может быть приспособлено таким образом, чтобы получать кофе "эспрессо", имеющий требуемые органолептические характеристики. Степень введения снабженного резьбой элемента внутрь связанного с ним седла задается при сборке машины.

В US 6,711,988 раскрыта машина для кофе "эспрессо", снабженная поршнем, способным перемещаться внутри варочной камеры таким образом, чтобы сжимать содержащийся в ней кофейный порошок и регулировать объем той же камеры. В выпускном отверстии камеры, в соответствии с выпускным отверстием для кофе, предусматривается механический клапан для регулирования противодавления. Этот клапан содержит пружину, которая поддерживает шарик. Обычно шарик прижимается пружиной к выпускному отверстию варочной камеры, что препятствует вытеканию напитка из камеры. Только тогда, когда давление кофейного напитка внутри камеры достаточно для того, чтобы противодействовать усилию пружины, шарик отжимается в обратном направлении и напиток подается из камеры. Управление действием клапана достигается посредством выбора характеристики пружины сжатия.

Фактически, традиционные машины не позволяют управлять работой клапана, который действует как затвор в выпускном отверстии варочной камеры. Другими словами, известные клапаны, главным образом, функционируют как двухпозиционные клапаны, и ими нельзя управлять, быстро или незамедлительно регулируя в требуемой степени противодавление, например, для того, чтобы компенсировать другие не оптимальные рабочие параметры кофе-машины.

Кроме того, известные клапаны не могут быть настроены на значение противодавления, отличное от давления, соответствующего начальному расчетному значению, без демонтажа машины или ручной регулировки средства для создания противодавления. Этот недостаток относится не только к машинам для кофе "эспрессо", но также и к другим машинам с ручным управлением или автоматическим машинам для приготовления и наливания кофе "эспрессо" и других напитков, таких как различные виды кофейных напитков: кофе "эспрессо", "американо", "капучино" и т.д., чай, шоколад и т.д., которые обычно снабжены такими известными клапанами.

Следовательно, ощущается потребность в машинах, которые позволяют управлять действием клапана в выпускном отверстии варочной камеры таким образом, чтобы изменять время и давление варки, и также процессом варки с тем, чтобы удовлетворять вкусу пользователя в том, что касается органолептических характеристик приготавливаемого напитка.

Другой недостаток известных машин, наливающих напиток, заключается в том, что они требуют периодического технического обслуживания для очистки клапана, расположенного в выпускном отверстии варочной камеры. Остатки наливаемых напитков, которые собираются в седле клапана, очень часто ставят под угрозу надлежащее функционирование традиционных клапанов. В частности, корпус клапана вследствие клейкости этих остатков прилипает к связанному с ним седлу, таким образом, замедляя открывание клапана или препятствуя ему.

Сущность изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить машину для розлива напитка, которая устраняет вышеназванные недостатки, являясь в то же самое время недорогой, простой в управлении, и которую легко поддерживать в чистоте.

Еще одна другая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить машину для розлива напитка, которая позволяет быстро управлять расходом напитка на выходе из варочной камеры.

Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить машину для розлива напитка, которая позволяет незамедлительно управлять клапаном, расположенным на выходе варочной камеры, во время стадий приготовления и наливания напитка для того, чтобы компенсировать возможные отклонения других параметров машины от оптимального значения.

Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить машину для розлива напитка, снабженную клапаном внутри выпускного отверстия варочной камеры, которым можно управлять во время стадий приготовления и наливания напитка таким образом, чтобы воздействовать на условия варки с тем, чтобы удовлетворять предпочтения пользователя в том, что касается типа и качества выбранного напитка.

Эти и другие задачи достигаются в настоящем изобретении, которое относится к машине, наливающей кофе/напиток, соответствующей пункту 1 формулы изобретения. Эта машина может быть полностью автоматической или полуавтоматической.

Машина по изобретению обеспечивает несколько преимуществ перед вариантами реализации предшествующего уровня техники.

Электроклапанами легко непрерывно управлять, например, управляющее устройство может каждый раз во время процесса приготовления напитка приводить электроклапаны в действие. Среди электроклапанов быстрый отклик на электрические входные сигналы имеют пьезоэлектрические клапаны. Управляющее устройство машины отдает команды клапану посредством электрических сигналов, быстро достигая требуемого управления расходом напитка, вытекающего из варочной камеры. Управляющее устройство функционирует на основе сохраняемых в памяти алгоритмов.

Полезно, чтобы электроклапан обеспечивал не только двухпозиционное функционирование, но также обеспечивал регулируемое дросселирование выхода из варочной камеры.

Предпочтительно, чтобы электроклапан представлял собой пьезоэлектрический клапан, расположенный на выходе из варочной камеры, например внутри выпускного канала этой камеры. В качестве альтернативы, пьезоэлектрический клапан может быть расположен выше по потоку от варочной камеры.

Машина согласно настоящему изобретению позволяет осуществлять электрическое управление электроклапаном таким образом, чтобы во время работы машины осуществлять в требуемой степени открывание/закрывание выпускного отверстия варочной камеры. Управляющее устройство может приводить клапан в действие для того, чтобы компенсировать, по меньшей мере, некоторые нежелательные изменения рабочих параметров машины, которые заранее заданы для данного напитка, подлежащего приготовлению, таких как, например, температура воды, подаваемой в варочную камеру, время варки, размер кофейного порошка, объем варочной камеры и т.д.

Это управление может представлять собой осуществляемое "в реальном времени" регулирование клапана на выходе варочной камеры, то есть во время того, как напиток наливается; управление может также осуществляться перед каждым приготовлением напитка, то есть для приспособления давления и времени варки к типу выбранного потребителем напитка.

Например, если наливаемый напиток представляет собой кофе "эспрессо", то управляющее устройство дает клапану команду открыть выход варочной камеры по истечении первого временного промежутка и на выбранный расход. Если напиток, который будет наливаться после кофе "эспрессо", представляет собой кофе "американо", то управляющее устройство отдает клапану команду открыть выход варочной камеры по истечении второго временного промежутка, более короткого, чем первый временной промежуток, и на более высокий расход.

Другое преимущество заключается в том, что клапан согласно изобретению просто очищать, особенно пьезоэлектрический клапан. Пьезоэлектрический клапан может приводиться в действие во время режима готовности наливающей машины, то есть когда не приготавливается никакой напиток, для того, чтобы содействовать очистке компонента - затвора клапана и связанного с ним седла. Затвор клапана может быстро перемещаться внутри своего седла таким образом, чтобы очистить связанные поверхности от остатков, оставленных наливаемыми напитками. Таким образом, техническое обслуживание клапана является простым и эффективным, часто без необходимости во вмешательстве внешнего оператора.

Краткое описание чертежей

Дополнительные преимущества и признаки настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего подробного описания при обращении к чертежам, включенным в него в качестве неограничивающего примера, на которых:

- фиг.1 представляет собой схему машины для розлива напитка согласно настоящему изобретению;

- фиг.2 представляет собой схематический вид в разрезе первого пьезоэлектрического клапана, используемого в машине согласно настоящему изобретению;

- фиг.3 представляет собой вид в разрезе части клапана, показанного на фиг.2, в первом положении;

- фиг.4 представляет собой вид в разрезе части клапана, показанного на фиг.2, во втором положении;

- фиг.5 представляет собой вид в разрезе второго пьезоэлектрического клапана, используемого в машине согласно настоящему изобретению;

- фиг.6 представляет собой схематический вид в разрезе третьего клапана, используемого в машине согласно настоящему изобретению;

- фиг.7 представляет собой схематический вид в разрезе четвертого клапана, используемого в машине согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана упрощенная схема машины для розлива напитка согласно настоящему изобретению, снабженной нагревателем 1 воды, варочной камерой 2, электроклапаном 3, расположенным сзади по ходу потока от камеры 2 и выпускающей секции 4 для подачи напитка пользователю. Предпочтительно, чтобы электроклапан 3 представлял собой пьезоэлектрический клапан, то есть клапан, который может быть активирован посредством отклика пьезоэлектрического элемента на электрические сигналы, поданные управляющим устройством. В качестве альтернативы, электроклапан 3 представляет собой пропорциональный электроклапан. Подходящим пропорциональным электроклапаном является сервоклапан серии 15, продаваемый компанией MOOG Inc.

Управляющее устройство 5, например электронное устройство, управляет, по меньшей мере, клапаном 3. Предпочтительно, чтобы управляющее устройство 5 управляло также работой нагревателя 1 воды и варочной камеры 2. Управляющее устройство 5 функционирует на основе заданного алгоритма, которым может быть компьютерная программа, встроенная программа и т.д.

Нагреватель 1 подогревает воду, которая направляется в варочную камеру 2, где приготавливается напиток. Нагреватель воды может быть снабжен датчиком температуры, который передает сигнал о температуре воды управляющему устройству, позволяя, таким образом, этому устройству прервать нагревание воды при достижении требуемой температуры.

Варочная камера 2 имеет объем, который полностью или частично занят ингредиентом, используемым для приготовления напитка, например кофейным порошком, чаем, сухим молоком и т.д. Обычно внутри варочной камеры перемещается поршень, который сжимает этот порошок до заданного объема, то есть поршень сжимает порошок с заданным давлением. Предпочтительно, чтобы в машине согласно настоящему изобретению управляющее устройство управляло работой поршня таким образом, чтобы регулировать давление, прикладываемое к порошку.

Напиток приготавливается путем подачи горячей воды в порошок, содержащийся внутри варочной камеры. Качество приготовленного напитка, то есть его органолептические характеристики, зависит от нескольких рабочих параметров машины, таких как время варки, то есть время заваривания, давление воды, подаваемой в варочную камеру, количество порошка, содержащегося в этой камере, и связанный с ним размер зерна, температура воды и т.д.

Очевидно, что рабочие параметры должны также устанавливаться в зависимости от типа приготавливаемого напитка и от предпочтений пользователя. Например, пользователь может выбирать по меньшей мере между двумя типами кофе: кофе "эспрессо" и кофе "американо", и для каждого напитка машина должна удовлетворять предпочтения пользователя в том, что касается качества или органолептических характеристик, например, изменяя количество порошка, подаваемого в варочную камеру, температуру воды, размер зерна кофейного порошка и т.д.

Управляющее устройство 5 предусматривает настройку рабочих параметров машины на основе выбранных пользователем вариантов. Для этой цели машина снабжена пользовательским интерфейсом, позволяющим пользователю выбирать среди нескольких настроек рабочих параметров.

Согласно изобретению машина для розлива напитка снабжена, по меньшей мере, одним электроклапаном 3, который в предпочтительном варианте располагается ниже по потоку от варочной камеры для того, чтобы управлять расходом напитка, выходящего из варочной камеры. В качестве альтернативы, клапан 3 расположен выше по потоку от варочной камеры для того, чтобы управлять расходом воды, поступающей в варочную камеру. Согласно другому варианту реализации изобретения предусматриваются два клапана: первый клапан 3А выше по потоку от варочной камеры и второй клапан ниже по потоку от той же камеры (фиг.1).

Пьезоэлектрические клапаны, подходящие для использования в машине по изобретению, имеются на рынке по низкой цене и доказали свою надежность. Вообще, такие клапаны имеют минимальные габариты, благодаря чему особенно подходят для установки на выходе варочной камеры, где обычно пространство ограничено.

Подходящими клапанами являются, например, продаваемая ASCO JOUCOMATIC серия 630, и, в более общем смысле, те клапаны, которые могут работать с расходами в диапазоне 1-20 миллилитров/с в открытом состоянии и давлениями в диапазоне 0,15-2 МПа.

Для измерения расхода, и/или давления, и/или температуры потока ниже по потоку от нагревателя воды, выше по потоку и ниже по потоку от варочной камеры 2, ниже по потоку от пьезоэлектрического клапана 3а предусматриваются датчики S.

На фиг.2 показан вид в разрезе подходящего пьезоэлектрического клапана 3. Клапан 3 содержит корпус 31, гидравлически связанный с варочной камерой 2, показанной на фиг.1, напрямую или через короткий трубопровод 32. Внутри корпуса 31 подвижно установлен затвор 34 для того, чтобы открывать/закрывать выпускное отверстие 39, которое открывается в секцию 4 подачи напитка. Секция 4 подачи напитка предназначена для того, чтобы направлять приготовленный напиток в чашку, стакан пользователя или тому подобное.

Затвор 34 может иметь несколько форм. Одна форма, показанная на фиг.2, является иглообразной и имеет первый конец, соединенный с пьезоэлектрическим элементом 36, и второй, удаленный, конец 38, который является заостренным или коническим. Форма второго, удаленного, конца 38 является соответствующей форме седла 39 корпуса 31 клапана.

Затвор 34 скользит по внутренней стенке 35, смещаемый упругим элементом 37. В нормальном состоянии затвор 34 примыкает своим удаленным концом 38 к седлу 29, то есть в нормальном состоянии клапан 3 закрыт.

Функционирование клапана 3 является простым. Управляющее устройство 5 посредством электрического соединения 33 активирует пьезоэлектрический элемент 36, который расширяется, преодолевая силу упругого элемента 37, заставляя, таким образом, затвор 34 отвести второй удаленный конец 38 из выпускного седла 39. Когда выпускное отверстие 39 открыто, напиток, прибывающий из варочной камеры 2 и поступающий в корпус 31 клапана, получает возможность течь к выпускной секции 4. Когда управляющее устройство 5 дезактивирует пьезоэлектрический элемент 36, затвор 34 под действием упругого элемента 37 возвращается назад в исходное положение, при этом второй удаленный конец 38 примыкает к седлу 39, закрывая, таким образом, выход и не давая напитку вытекать из корпуса 31 клапана к подающей секции 4.

Полезно, чтобы ход затвора 34 непосредственно управлялся управляющим устройством 5 таким образом, чтобы регулировать расход наливаемого напитка. В частности, ход затвора 34 зависит от напряжения, подаваемого управляющим устройством 5 на пьезоэлектрический элемент 36.

На фиг.3 и 4 на виде в разрезе показана часть клапана 3. Затвор 34 на фиг.3 поднят над седлом 39 в минимальной степени, что делает возможным минимальной расход напитка, например 1 миллилитр/с для кофе "эспрессо". Затвор 34 на фиг.4 поднят над седлом 39 в максимальной степени, что делает возможным максимальный расход того же самого напитка, например 10 миллилитров/с.

Полезно, чтобы пьезоэлектрический клапан 3 позволял управляющему устройству 5 полностью управлять расходом напитка, вытекающего из варочной камеры, то есть управляющее устройство 5 приводит в действие клапан 3 таким образом, чтобы регулировать расход от 0 миллилитров/с или около нуля до максимального значения расхода, например 20 миллилитров/с, таким образом, чтобы поддерживать давление внутри камеры 2 практически постоянным.

Следует понимать, что действие клапана 3 оказывает влияние также и на давление воды внутри варочной камеры 2. Когда клапан 3 закрыт, давление внутри камеры 2 нарастает по мере того, как вода под давлением подается от нагревателя воды в камеру 2. В зависимости от положения затвора 34 из варочной камеры 2 может вытекать определенный расход напитка, снижая или предотвращая, таким образом, нарастание давления. В этом отношении управляющее устройство 5 регулирует противодавление ниже по потоку от варочной камеры, регулируя степень поднятия затвора 34 над седлом 39, то есть уменьшая или увеличивая промежуток между удаленным концом 38 и седлом 39.

Например, управляющее устройство 5 регулирует положение затвора 34 таким образом, чтобы увеличивать, уменьшать или прекращать расход напитка, вытекающего из варочной камеры, чтобы соответственно уменьшать или увеличивать время заваривания. Управляющее устройство 5 может также управлять работой клапана 3 таким образом, чтобы поддерживать давление в варочной камере в пределах заранее заданного диапазона, например от 1 МПа до 1,5 МПа, или чтобы компенсировать возможное изменение размера зерна кофейного порошка. В этом отношении управляющее устройство 5 обеспечивает управление пьезоэлектрическим клапаном 3, осуществляемое с обратной связью "в реальном времени".

Для того чтобы очистить клапан, пьезоэлектрический элемент клапана, например элемент 36 на фиг.2, возбуждают, то есть активируют, с высокой частотой управляющим устройством 5 с тем, чтобы передать вибрации на затвор 34. Это делается тогда, когда машина, наливающая напиток, находится в режиме готовности, то есть когда от этой машины не требуется приготовления напитка.

Когда затвор 34 приводится в вибрацию, во время цикла очистки, остатки, которые могут находиться на поверхностях затвора 34 и седла 39, по меньшей мере, частично отсоединяются. Другими словами, вибрации, переданные затвору 34, и трение между удаленным концом 38 и седлом 39 способствуют отсоединению остатков от этих поверхностей.

Машина для розлива напитка согласно настоящему изобретению может иметь периодические циклы очистки клапана 3, предотвращая, таким образом, закупоривание седла 39 остатками наливаемых напитков и последующий сбой в работе машины.

Клапан машины по изобретению может быть снабжен пьезоэлектрическим клапаном, относящимся к типу, отличному от клапана 3. Затвор и/или седло изготавливаются из пьезоэлектрических материалов, и открывание/закрывание реализуется за счет расширения этих элементов при подаче напряжения на упомянутые элементы - затвор и/или седло. Этот вариант реализации изобретения имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что он является простым и более быстродействующим, т.к. не требуется никаких пружин, и в том, что он улучшает эффект очистки, поскольку клапан приводится в вибрацию и расширяется. Функционирование этого варианта 3' реализации приведено на фиг.5.

На фиг.5 затвор 38' представляет собой диск, установленный на поддерживающей штанге 34'. В стенке 41' выполнено седло 39'. Либо затвор 38', либо стенка 41' изготовлены из пьезоэлектрического материала и подвергаются электрическому возбуждению со стороны управляющего устройства 5. В качестве альтернативы, из пьезоэлектрического материала изготавливаются как затвор 38', так и стенка 41'. Когда клапан 3' приводится в действие, то есть когда управляющее устройство 5 возбуждает пьезоэлектрический материал затвора 38' и/или стенки 41', такой материал расширяется, то есть изменяет размер. Например, когда затвор 38' и стенка 41' изготовлены из пьезоэлектрического материала, затвор 38' становится шире, в то время как седло 39' становится уже, тем самым закупоривая или надежно закрывая выпускное отверстие. Степень открытия клапана 3' зависит от расширения пьезоэлектрического материала затвора и/или связанного с ней седла, что регулируется посредством подачи на этот материал соответствующего напряжения.

Когда из пьезоэлектрического материала изготовлен только затвор 38', седло 39' остается неподвижным, то есть не расширяется. Когда из пьезоэлектрического материала изготовлено только седло 39', то есть стенка 41', затвор 38' остается неподвижным, то есть не расширяется.

Очистка клапана 3' выполняется так, как описано выше в отношении клапана 3, то есть за счет вибрации пьезоэлектрического компонента, либо одного компонента из двух - затвора 38' или стенки 41', либо их обоих.

Далее приведены два примера работы машины согласно настоящему изобретению, каждый пример характеризует приготовление конкретного напитка.

Пример 1 - Кофе 1

Кофейный порошок в количестве 8 г загружается в варочную камеру и сжимается поршнем под давлением 10 кГ/см ². Поршень фиксируется в конечном положении над кофейным порошком посредством механических или электрических фиксирующих устройств. Кофейный порошок подается кофемолкой через желоб, направленный к варочной камере.

Вода нагревается за счет подачи электропитания на нагреватель 1 воды до тех пор, пока датчик температуры не покажет 90°С. Циркуляция воды через нагреватель 1 воды и к варочной камере 2 обеспечивается насосом, не показанным, расположенным выше по потоку от нагревателя 1, например коловратным насосом.

Двухпозиционный клапан, расположенный выше по потоку от варочной камеры 2, получает от управляющего устройства 5 команду на открывание, позволяя, таким образом, горячей воде поступить в камеру 2. В это время пьезоэлектрический клапан 3 остается закрытым и давление внутри варочной камеры увеличивается.

После истечения заранее заданного времени, например 5 с, управляющее устройство 5 дает клапану 3 команду открыться. Пьезоэлектрический клапан 3 немедленно реагирует, и затвор 34 быстро поднимается на заданное расстояние над седлом 39, это заставляет напиток вытекать из камеры 2. Давление внутри камеры резко падает, например от 1,5 МПа до 1 МПа.

Если пользователь выбрал крепкий кофе "эспрессо", то управляющее устройство 5 отдает клапану 3 команду вновь закрыться на короткий промежуток времени, например 20 миллисекунд, для того, чтобы способствовать восстановлению давления внутри варочной камеры 2. Наконец, управляющее устройство 5 открывает клапан 3 для завершения подачи напитка пользователю.

По истечении заранее заданного времени после выпуска напитка, например после 30 секунд или позже, или один раз в день, если от машины не требуется приготавливать новый напиток, управляющее устройство 5 отдает клапану 3 команду выполнить один или несколько циклов очистки.

Циклы очистки имеют переменную продолжительность, например от 10 секунд до 30 секунд. Пьезоэлектрический элемент 36 возбуждается высокочастотными импульсами от управляющего устройства 5 таким образом, чтобы вызвать быстрые вибрации затвора 34. В частности, затвор 34 быстро перемещается вверх и вниз и многократно примыкает к седлу 39. Такие вибрации способствуют отсоединению остатков напитка от поверхностей той же самой заслонки 34 и седла 39.

Пример 2 - Кофе 2

Кофейный порошок в количестве 10 г загружается в варочную камеру 2 и сжимается поршнем под давлением 4 кГ/см². Поршень затем фиксируется над кофейным порошком внутри варочной камеры.

Вода нагревается за счет подачи электропитания на нагреватель 1 воды до тех пор, пока датчик температуры не покажет 80°С.

Двухпозиционный клапан, расположенный выше по потоку от варочной камеры 2, получает от управляющего устройства 5 команду на открывание, позволяя, таким образом, горячей воде поступить в камеру 2. В это время пьезоэлектрический клапан 3 остается закрытым и давление внутри варочной камеры увеличивается до 1 МПа.

Когда давление внутри варочной камеры достигает 1 МПа, или после 2 секунд, управляющее устройство 5 дает клапану 3 команду открыться. Пьезоэлектрический клапан 3 быстро реагирует, и затвор 34 быстро поднимается на заданное расстояние над седлом 39, что заставляет напиток вытекать из камеры 2.

После завершения подачи напитка пользователю управляющее устройство 5 активирует клапан 3 для цикла чистки продолжительностью 5 секунд. Во время очистки клапана 3 горячая вода подается с расходом 5 миллилитров/с в пустую варочную камеру и через тот же самый клапан 3 для промывки контактирующих поверхностей и оптимизации очистки от остатков.

Благодаря характеристикам пьезоэлектрических элементов, таких как элемент 36, по меньшей мере, участок корпуса 31 клапана и затвора 34 легко приводится в вибрацию посредством подачи электропитания на тот же пьезоэлектрический элемент соответствующей последовательностью импульсов. Для каждого цикла очистки элемент 36 может быть подвергнут электрическому возбуждению в течение 5 с, 10 с, 20 с, 30 с и т.д. Циклы очистки могут проводиться часто для того, чтобы избежать нарастания остатков внутри клапана 3.

Другими словами, пьезоэлектрические клапаны обеспечивают не только управление работой машины во время варки напитка, но также обеспечивают цикл "самоочищения".

На фиг.6 показан другой пьезоэлектрический клапан 50, расположенный таким образом, чтобы прерывать поток на выходе варочной камеры. Клапан 50 содержит два пластинчатых элемента 51, 52, имеющих сквозные отверстия 51', 52' для того, чтобы позволить напитку протекать через соответствующий элемент. Отверстия 51' и 52' не соосны, а расположены на противоположных по отношению к центру сторонах пластинчатых элементов. Элементы 51, 52 снабжены соответствующими штангами 53, 54, по меньшей мере, одна из которых изготовлена из пьезоэлектрического материала. Когда клапан 50 закрыт, пластинчатый элемент 51 примыкает к пластинчатому элементу 52. Когда пьезоэлектрическая штанга 53 и/или 54 активируется, элементы 51 и 52 расходятся на требуемое расстояние и между ними имеется промежуток, как это показано на фиг.6, позволяя, таким образом, потоку напитка вытекать из варочной камеры 2 на выпуск 4.

В качестве альтернативы пьезоэлектрическому клапану 50 может быть использован пропорциональный электроклапан, см. фиг.7. Клапан, показанный на фиг.7, содержит две дисковые пластины 60 и 61, аналогичные пластинам 51 и 52, имеющие соответствующие прорези 60', 61', расположенные на выходе варочной камеры 2. Прорези 60', 61' представляют собой сквозные отверстия. Дисковые пластины 60, 61 расположены примыкающими одна к другой. По меньшей мере, одна дисковая пластина 60 или 61 может поворачиваться соответствующей штангой 63, 64 элементом с электрическим приводом, не показанным на чертеже. Когда прорези 60', 61' располагаются относительно друг друга так, как показано на фиг.7, клапан 50 закрыт. Когда дисковые пластины 60, 61 поворачиваются одна относительно другой, прорезь 60' перекрывает, частично или полностью, прорезь 61', позволяя, таким образом, напитку вытекать из варочной камеры 2. Регулируя относительный поворот дисковых пластин 60, 61, то есть степень перекрытия прорезей 60' и 61', можно регулировать расход, проходящий через клапан 60. Следует понимать, что прорези 60' и 61' могут иметь форму, отличную от формы, показанной на фиг.7. Например, прорези 60' и 61' могут быть круглыми отверстиями. Важно то, что клапан 60 обеспечивает регулирование расхода посредством регулирования перекрытия прорезей 60' и 61'.