一种用于制备咖啡的机器的制作方法

1.本发明涉及一种用于制备咖啡的电动机器； 具体而言，本发明涉及一种摩卡式咖啡机，用它可以制备摩卡式咖啡、浓缩咖啡和其他类型的咖啡，该摩卡式咖啡机通过电力驱动，例如通过电池供电，或通过与供电网络、电容器或超级电容器连接的电源线供电。


背景技术：

2.摩卡式咖啡机为现有技术内容，在本领域是已知的。摩卡式咖啡机包含水煮器、过滤器和液体收集器。过滤器为漏斗形，其中放置有咖啡粉，过滤器布置在水煮器中，而与水煮器连接着的液体收集器布置在过滤器上方。水煮器中的水被加热到高温，从而形成一个驱使水流流经过滤器到达上方的收集器的压力，收集器从而顺利收集到制备好的咖啡液。这个过程，特别是由于热水与咖啡粉接触时的高温，会显著改变最终饮品的感官特性和风味，燃烧掉大部分本会通过咖啡给与人体的油脂成分，并使咖啡产生令人愉悦的香气。因此，最后得到的咖啡液通常特点是流动度很高、醇厚度低、芳香度不高。为了获得高质量的咖啡，需要对冲煮过程中涉及的所有参数进行精确控制，从温度到水压。公开号为itmi20110743的专利文件公开了一种电摩卡咖啡壶及其冲煮过程的控制方法，咖啡在冲煮过程中对各个阶段的温度、压力和水的推进速度的控制，是通过电加热电阻元件来实现的。
3.该种已知的电摩卡壶允许通过改变加热元件的激活时间和非激活时间的比例来控制冲煮过程，但该种电摩卡壶存在一定的技术缺陷，即其对电热元件而言，并不允许精准和直接控制每个输送参数，而只允许控制其激活或停用的状态。
4.该种已知的电摩卡壶还存在另一个技术缺陷：并不允许摩卡壶在任何位置使用，即在其使用位置的附近区域必须设有一个电源插座；也并不允许摩卡壶在任何表面使用，这是因为在使用过程中，水煮器的表面达到了较高的温度，摩卡壶必须需要一个隔热架。
5.文献us-a-2009/0117240和ep-a-3323325描述了现有技术下的机器。


技术实现要素：

6.本发明的目的是通过提供一种电动咖啡制备机来解决上述现有技术问题，该机器允许精确控制冲煮参数，即温度、压力和水的推进方式，并且允许机器在任何位置和任何表面上使用。
7.本发明上述欲达到的技术目的和技术效果，下文会具体描述，即通过本发明独立权利要求中所述的电动咖啡制备机来实现。而从属权利要求中的主题内容为本发明的优选实施例和相关典型变化应用。
8.应当理解的是，所有从属权利要求，共同构成了本发明不可分割的组成部分。
9.显而易见的是，在不背离所附权利要求中所描述的本发明的范围的情况下，本发明的发明内容可进行诸多变化和修改。 (例如形状变化、尺寸变化、布置变化和具有等效功能的部件的变化)。
10.本发明将通过一些优选的实施例更好地描述，这些实施例参考所附附图，但不应
理解为对本发明的限制。其中：-图1是本发明中的电动咖啡制备机的透视图；-图2是本发明中的电动咖啡制备机的侧面剖视图；-图3是本发明中的电动咖啡制备机的正面剖视图；如附图所示，附图中绘制的是本发明所述的一个优选实施例，机器100，用于制备咖啡，其包含：一个煮水器40，在其中可安装有漏斗形的过滤器7，过滤器7用于放置咖啡粉。作为优选，过滤器7包含一个通道41，该通道41与用于容纳研磨好的咖啡豆的穿孔部42相贯通连接。过滤器7可通过穿孔部42装填各种不同类型的物质，例如咖啡、茶、豆荚、胶囊、预制物。过滤器7的穿孔部42，其直径、材料、孔的数量，均可根据要制成的饮品类型和粉末的研磨颗粒度的具体情况，做不同的变化。
11.收集器15与煮水器40连接，优选的，收集器15布置在漏斗形的过滤器7和煮水器40上，并与所述煮水器40连接，收集器15用于收集从收集管45中流出的最终饮品。在一个本发明的优选实施例中，收集器中可容纳有两个可移动的杯子27，被分配的饮品可通过杯子27进行收集。更佳的是，杯子经过预热后，等待被灌装，这一过程既可以用传统方式实现，也可以通过在收集器15中加装一个分流嘴来实现。杯子27为了便于抓取，还可包含一个从机器100的壶口伸出的手柄。
12.电力供应装置3，如固定或可拆卸的电池3，安装在底座1中，可通过电缆、磁感应装置、太阳能电池板或其他替代能源充电，这就可以提供一个灵活的充电方案以适应和满足用户不同的使用地点和场景。一个本发明的实施例中，电力供应装置3并不配置有电池3，而是通过一个电缆，将用于制备咖啡的机器100与电力网络直接连接，从而提供电力。
13.还包含一个用于对煮水器40中的液体进行电加热的元件18，例如，一个布置在煮水器40中的电阻元件18；还包含一个阀门44，其安插在漏斗形的过滤器7和煮水器40之间，更优的，阀门44的布置位置与漏斗形的过滤器7的通道41相对应相配合，更优的，阀门44为常开状态，并可以关闭该阀门44从而切断煮水器40与漏斗过滤器7之间的贯通，从而使煮水器内部能达到预设的温度和压力。在阀门44被重新打开时，煮水器40和漏斗过滤器7连通，煮水器40中的热水和水蒸气进入到漏斗过滤器7中容纳的咖啡处，煮水器40中的热水和水蒸气通过通道41一路上升，到达用于置放咖啡粉的穿孔部42；空气泵装置20，优选地插入机器100中，例如插入底座1或煮水器40中，并与外部连接以通过引入或抽取空气来改变煮水器40内部的压力。
14.一个水和蒸汽输送的电子控制系统，包含了用于探测水煮器40中温度的装置（感应器），包含了用于探测水煮器40中水的温度和水位位置的装置，包含了用于探测水煮器40中的压力和/或空气泵装置20的压力的装置（感应器）。上述的各种探测装置连接到电子控制电路，以与电池3电连接的电子控制电路为例，其包含一个处理和控制单元，该处理和控制单元包括微处理器和存储装置、计时器、空间定位检测装置(传感器)、gps模块和无线连接装置，例如wi-fi和/或蓝牙类型，和/或通过诸如usb连接器之类的电缆来连接；作为优选的，电子控制电路连接有led灯，这些led灯可具备照明、美观、机器操作指示信号等功能。例如，所述空间定位检测装置包括多轴陀螺仪，该多轴陀螺仪的作用是检测机器100是否处于
使用状态，用于检测是否存在任何的跌落或撞击，还可作为一个传感器来为倾倒咖啡提供合适的角度信号。本发明的机器100还可以配备已知类型的标准语音命令。所述电子控制电路被配置为来控制水煮器中的水和水蒸气经过漏斗过滤器7到达收集器15这一输送过程，事实上电子控制电路还被配置为来基于通过传感装置检测到的温度、水位、压力和存储在存储装置中的参数来控制阀门44和空气泵20。优选的，用于检测温度的装置还包含设置在收集器15上的至少一个用于检测咖啡温度的探头和一个设在收集器15的盖子16上的温度计。
15.优选的，阀门44为一个电磁阀，其包含一个由控制系统控制的电磁执行器5，其控制阀门44的关闭元件11的开合关闭，优选的，关闭元件11形状为球形或半球形，被一个弹簧9所推开，与一个杆10连接，杆10连接到一个由铁磁材料制成的垫圈12，垫圈12被电磁执行器5吸附以控制阀44的打开；在本发明的其他实施例中，阀44可以通过由电动执行器或磁力执行器操作，也可手动操作。
16.更佳的是，该阀门44还可以以下文的方式进行控制，即以快速连续的打开和关闭以引起振动，该振动可以由电子控制系统控制并产生既定频率的波，从而使得咖啡粉在漏斗过滤器7中的均匀分布，以此可以改善或适应萃取，从而提升杯中的饮品质量。
17.本发明中用于制备咖啡的机器100可以由金属、有机、塑料材料制成，其包括隔热手柄22以及控制和命令装置。控制和命令装置例如可以是显示屏30和以电子触控的方式存在和/或以机械的方式存在和/或手动操作的按键28。机器100还可以包含一个自动或手动的饮品附加功能装置，该饮品附加功能装置安装在收集管道上，其可选用现有技术中的已知类型产品，被配置用于产生奶泡、对萃取出的饮品进行缓流、分流、混流或其他作用，用于提升杯中饮品的品质。
18.优选地，煮水器40包括防止热量传递的外部隔热结构48，以便机器100在使用期间，煮水器40的外部隔热结构48能保持低温，不会对用户构成危险；煮水器40还包括一个已知类型的安全弹簧阀13，其配置为避免煮水器40中的压力过度增加。
19.在一个实施例中，本发明所述的用于制备咖啡的机器100进一步包括用于直接注水的阀24，该阀优选地位于机器100的下部并且用于往煮水器40内添加水，而这一过程无需像以往一样分离煮水器40和收集器15，阀24将煮水器40与一个外部水箱连接，水箱里装配有过滤器以提高水的品质。
20.优选地，本发明所述的用于制备咖啡的机器100的电池3是可充电的，如通过电磁感应充电或使用电缆或连接器与机器100连接来充电，还可通过一个外部支撑底座来充电，该外部支撑底座还可包含一个用于添水的水箱。
21.下文描述了基于本发明的用于制备咖啡的机器100的三种不同配置。
22.在第一种配置中，机器100能与外部支撑底座断开，从而与外部的供电网络断开，仅通过电池3的电力来工作，例如，在大约200秒内，使用150cc大约20℃的冷水来提供出90cc最高温度到95摄氏度的咖啡。
23.机器100可以连接到外部支撑底座进行无线充电，也可以使用其他电源端口，如电源插座、usb连接器等。 另外，当使用可拆卸电池组3时，可以更换为其他已充电的备用的电池3。
24.在第二种配置中，机器100必须连接到外部支撑底座，并且由电池3和外部支撑底
座共同供电，外部支撑底座通过电缆连接到供电网络，以提供足够的电量使得煮水器40中的水加热到指定温度（大约70℃）；此时，用于制备咖啡的机器100可以与外部支撑底座断开并移动，例如带到水吧或餐厅的桌子上，而电池3必须可以提供以既定的压力和时间内完成加热水这一过程所需的电量，以提供具有所需特性的饮料。更佳的，由于机器100与外部支撑底座连接时煮水器40中的水所达到的温度，与倒出饮品时饮品的温度，两者的温差值低于第一种配置中所描述的温差值，第二种配置中所描述的机器100所需要的电池需要的电力自然就更低，从而可以使用更低价和低性能的电池，节省成本。当用于制备咖啡的机器100连接到外部支撑底座时，除了加热水外，电池还同时可以充电。
25.在第三种配置中，机器100通过电缆连接到供电网络，直到煮水器中的水在指定时间内达到能制作咖啡所需要的指定温度和指定压力。当用于制作咖啡的机器100断开电源且移动到桌子上时，用户不能再按设置操作，只能倾倒咖啡。
26.因此，本发明所述的用于制备咖啡的机器100可以连接到不同类型的外部支撑底座，外部支撑底座上包括：一个用于为机器100的电池3进行无线充电的装置；一个快充的充电接口，直接连接到电加热的电阻元件18，以使煮水器40中的水达到指定温度，而无需使用机器100的电池3。
27.外部支撑底座可包含一个水箱，该水箱配备有过滤器和电动或手动的泵，以及一个快速连接装置，其用于将水注入直接注水阀24以使得在无需分离收集器15和煮水器40的情况下给煮水器40注水。
28.在实际操作中，本发明的用于制备咖啡的机器100的控制系统可以通过编程来实现提供不同的咖啡制备方法，这是基于检测装置检测到的温度、水位和压力的值，在编程时间内作用于阀门44和空气泵装置20，来改变温度、压力、输送、预浸泡的时间和预浸泡的次数，从而产生适应不同类型咖啡和用户口味的咖啡制作方法。
29.这些咖啡配方、咖啡制作方法可以通过机器100的不同控制模式来产生：例如通过手动操作机器100上的屏幕30和按键28来实现；例如通过使用安装有app的、使用无线（wifi和/或蓝牙）来与机器通讯连接的智能手机来实现，智能手机的存储介质中存储有食谱并能够与其他机器交互以进行数据交换；也可以通过一个终端设备或一个允许简单和直观编程的特殊控制台来实现。
30.本发明所述的用于制备咖啡的机器100在预浸泡的过程中还支持一个验证功能，即，验证设定的温度和压力与过滤器中装载的咖啡粉的研磨度是否符合。事实上，对于不同研磨度的咖啡粉，都应该在一定的水温下，使用合适的压力来克服咖啡粉本身对水通过的阻力。若压力设置不合适，举例来说，若使用了颗粒大小错误、研磨程度不对的咖啡粉，咖啡因水流经过太快而显得太淡，或者相反，水流输送不足甚至没有，以上情况分别被称之为咖啡过萃或萃取不足，两者均是不可接受的味道。
31.本发明的咖啡制备机100的控制系统可以基于传感器的数据来匹配用户的以下需求，在预浸泡阶段，过滤器7的咖啡粉是否具备合适的研磨度，可以通过测量煮水器40中的压强下降的速度变化来实现，从而了解咖啡粉对水通过产生的阻力。
32.事实上，煮水器40中压力下降的速度越大，粉末的粒径越小，研磨度越细，反之亦然，因此，通过测量实际的瞬时压力值与根据最佳压力曲线计算出的压力值，两者之间的差值，增加或减少后续萃取的压力从而来修正设定值，这可以获得最佳质量的咖啡，即使在咖
啡研磨不正确的情况下也是如此。
33.下文描述一个咖啡制备方法的例子，该方法通过本发明所述的用于制备咖啡的机器100来实现：1）使用中等品质的咖啡，研磨成经典的摩卡咖啡(500-600微米)，并使用标准过滤器(标准宽度的孔均匀排列)；2）设定预浸泡阶段的温度75℃，压力1.4 bar，时间持续为20秒；3）设定经典萃取阶段温度为90℃，压力为1.9 bar；4）在煮水器40中的水完全排空之前就关闭供水，这可以避免煮水器中的饱和蒸汽被抽出，从而产生苦味；5）当150cc的水消耗完或达到设定的时间，咖啡萃取结束。
34.更佳的是，通过该程序或app，可以创建动态曲线，然后根据传感器提供的数据，在整个咖啡萃取的过程中改变温度、压力和输送时间。
35.更佳的是，本发明中的制备咖啡的机器100可以精确地控制浸液参数，诸如萃取时间、温度和水压。
36.更佳的是，本发明中的制备咖啡的机器100允许使用无线充电，而无需使用火或电磁感应设备来加热机器100，允许其在任何位置和任何表面使用。