Быстрый разогрев устройства тепловой обработки, например, для кофемашины



Быстрый разогрев устройства тепловой обработки, например, для кофемашины
Быстрый разогрев устройства тепловой обработки, например, для кофемашины
Быстрый разогрев устройства тепловой обработки, например, для кофемашины
Быстрый разогрев устройства тепловой обработки, например, для кофемашины

 


Владельцы патента RU 2565657:

НЕСТЕК С.А. (CH)

Изобретение относится к блоку (1000) управления подачей питания на устройство (100) тепловой обработки, например, в кофемашине. Блок (1000) управления содержит контроллер (2) с профилем запуска для запуска устройства (100) тепловой обработки от температуры в нерабочем состоянии (TI) до рабочей температуры для доведения жидкости, в конце запуска проходящей через это устройство (100) тепловой обработки, до заданной температуры (ТТ). Выполнен с возможностью обеспечения протекания жидкости через устройство (100) тепловой обработки в конце запуска, сравнения измеренной температуры (SOT) жидкости, которая протекает в конце запуска, с заданной температурой (ТТ) и получения разности этих температур. Согласно изобретению профиль запуска имеет по меньшей мере один параметр, а контроллер (2) имеет режим самообучения для регулировки этого параметра в зависимости от упомянутой разности температур и сохранения отрегулированного параметра для последующего запуска устройства (100) тепловой обработки. Изобретение относится также к способу оптимизированного разогрева кофемашины (104). 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к запуску устройства для тепловой обработки, в частности устройства с тепловым аккумулятором, таким как термоблок, для нагрева или охлаждения жидкости, циркулирующей через него, например, нагревателя машины для приготовления напитков. В частности, изобретение относится к способу оптимизированного разогрева проточного нагревателя кофемашины до рабочей температуры от температуры в нерабочем состоянии с наилучшим возможным временем разогрева с учетом различных комбинаций параметров системы.

В дальнейшем описании под термином «напиток» понимается любой жидкий пищевой продукт, такой как чай, кофе, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, детское питание и т.д. Под термином «капсула» понимается любой предварительно расфасованный ингредиент напитка в замкнутой упаковке из любого материала, в частности в воздухонепроницаемой упаковке, например, из пластика, алюминия, биоразлагающегося или бионеразлагающегося материала, и любой формы и конструкции, включая мягкие чалды или жесткие картриджи с ингредиентом.

Уровень техники

Аппараты для приготовления напитка известны уже много лет. Например, в документе US 5943472 описана система прокачивания воды между водяным резервуаром и камерой для выдачи горячей воды или пара, используемая в кофеварке эспрессо. Система прокачивания содержит клапан, металлическую нагревательную трубку и насос, которые соединены друг с другом и с резервуаром с помощью различных шлангов из силикона, присоединенных с помощью зажимных хомутов.

В документе ЕР 1646305 описан аппарат для приготовления напитков с нагревательным устройством, нагревающим прокачиваемую воду, которая затем подается на вход заварочного блока. Заварочный блок служит для подачи нагретой воды в капсулу для заваривания содержащего в ней ингредиента напитка. Заварочный блок содержит камеру, образованную первой и перемещаемой относительно первой второй частями, и направляющую для позиционирования капсулы в промежуточном положении между первой и второй частями перед их перемещением друг относительно друга из открытого положения заварочного блока в закрытое положение.

Проточные нагреватели для нагревания прокачиваемой жидкости, в частности воды, также хорошо известны и описаны, например, в документах СН 593044, DE 1032034, DE 19732414, DE 19737694, EP 0485211, EP 1380243, FR 2799630, US 4242568, US 4595131, US 5019690, US 5392694, US 5943472, US 6393967, US 6889598, US 7286752, WO 01/54551 и WO 2004/006742.

В частности, в документах СН 593044 и US 4242568 описана кофе-машина, содержащая проточный нагреватель в виде термоблока, имеющего металлическое тело с отлитым за одно целое с ним резистивным нагревательным кабелем и каналом для прокачивания подлежащей нагреву воды.

Термоблоки представляют собой проточные нагреватели, через которые прокачивают жидкость с целью ее нагревания. Они содержат нагревательный канал, например, одну или большее число трубок, выполненных, в частности, из стали, проходящих через толщу (сплошную) металла, в частности алюминия, железа и/или другого металла или сплава, который имеет высокую теплоемкость для аккумулирования тепловой энергии и высокую теплопроводность для передачи необходимого количества аккумулированной теплоты к жидкости, прокачиваемой через канал, во всех случаях, когда это необходимо. Вместо отдельно выполненной трубки, канал термоблока может быть образован сквозным проходом, который сформирован в теле термоблока путем механической обработки или иным образом, например, образован на стадии литья тела термоблока. Если термоблок изготовлен из алюминия, то с точки зрения соблюдения гигиены предпочтительно использовать отдельную трубку, например, выполненную из стали, чтобы избежать контакта между прокачиваемой жидкостью и алюминием. Тело термоблока может быть выполнено из одной или из нескольких собранных частей, расположенных вокруг канала. Обычно термоблоки содержат один или несколько резистивных нагревателей, например, отдельных дискретных или объединенных в единое целое резистивных элементов, которые преобразуют электрическую энергию в тепловую. Такие резистивные нагревательные элементы обычно размещены в теле или на теле термоблока на расстоянии более 1 мм, в частности, от 2 до 50 мм или от 5 до 30 мм от канала. Теплота подводится к телу термоблока и через тело - к прокачиваемой жидкости. Нагревательные элементы могут быть сформованы внутри или размещены внутри металлического тела или зафиксированы на поверхности металлического тела. Канал (каналы) может иметь спиральную или другую конфигурацию вдоль термоблока для обеспечения его (их) максимальной длины и теплопередачи через блок.

Недостаток термоблоков заключается в трудности точного регулирования температуры и оптимизации необходимой тепловой энергии для того, чтобы довести нагреваемую жидкость до желаемой температуры. Конечно, тепловая инерция металлического тела, локализованный и неравномерный резистивный нагрев этого тела, динамичное рассеивание теплоты нагрева к различным частям тела, оказывающее влияние на измеряемую температуру тела в предварительно выбранных местах, делает точное регулирование термоблока для нагрева прокачиваемой жидкости до желательной заданной температуры довольно затруднительным и, помимо того, требует продолжительных периодов разогрева, как правило, от 1 до 2 минут для кофеварки эспрессо. Кроме того, трудно предсказать различные параметры, относящиеся к осуществляемому впоследствии повторному использованию термоблока, например, температуру окружающей среды, действующее напряжение питающей сети, фактическую величину резистивного сопротивления термоблока, теплоизоляцию термоблока, начальную температуру прокачиваемой через термоблок жидкости, и т.д. Обычно термоблоки взаимодействуют с электрической цепью питания, снабженной контуром динамического управления, который ставит снабжение термоблока электрической энергией в соответствие с результатами непрерывного измерения температуры. Однако из-за того, что тепловой поток в такой системе является комбинированным, стабилизация термоблока на определенном уровне температуры, приспособленная к требуемому нагреванию потока прокачиваемой жидкости, является продолжительной, и ее все еще трудно достигнуть.

Подход, используемый для повышения точности нагревания, раскрыт в документе ЕР 1380243, в котором описано нагревательное устройство, предназначенное, в частности, для оборудования кофеварок эспрессо. Это нагревательное устройство содержит металлическую трубу, по которой может протекать нагреваемая жидкость от впускного патрубка до выпускного. Внешняя поверхность трубы на протяжении нескольких участков ее длины покрыта некоторым количеством рядов электрических резистивных элементов, расположенных последовательно. Внутри трубки проходит цилиндрическая вставка, которая вместе с внутренней стенкой трубы образует винтовой канал, через который может прокачиваться жидкость и которая создает турбулентный поток, что обеспечивает интенсивную передачу теплоты от трубы к жидкости. Перед впускным патрубком установлен расходомер. Кроме того, устройство содержит ряд датчиков температуры, распределенных вдоль трубы у входа и выхода каждого ряда резистивных элементов. Принцип, управляющий распределением тепловой энергии к жидкости в этом устройстве, основан на изменении электрической энергии, потребляемой резистивными элементами, которые могут быть включены независимо друг от друга или последовательно в соответствии с температурой воды на входе в канал. Хотя это устройство дает удовлетворительные результаты с точки зрения скорости нагрева, оно имеет относительно большие габариты, поскольку высота трубы определяется объемом нагреваемой воды, и является дорогим, т.к. для него требуются резистивные элементы, которые необходимо печатать в виде толстых пленок на поверхности трубки с использованием технологии, которая известна в настоящее время как «толстопленочная технология».

Кроме того, точность регулирования температуры жидкости ограничена, поскольку жидкость не вступает в непосредственный контакт с датчиками, которые установлены снаружи трубы. Вследствие инерционности подлежащей нагреву жидкости скорость реакции на изменения температуры также более медленная, и это уменьшает точность, с которой можно регулировать температуру. Следует также отметить, что близость датчиков температуры к рядам резистивных элементов приводит к опасности неконтролируемого влияния на результаты измерения из-за теплопередачи через стенку трубки.

Более или менее сложные попытки улучшить регулирование температуры нагревателей, используемых для нагревания отдельных порций текучего материала, или проточных нагревателей с низкой инерционностью были предприняты и описаны в документах DE 19711291, ЕР 1634520, US 4700052, US 6246831.

Известны и другие способы управления нагревателями, например, из документа WO 2008/023132, в котором приведена оценка скорости нагрева системы и вычислена необходимая энергия. Однако известный способ основан главным образом на релейной технологии и различном содержании воды в нагревателе, подобно электрическому чайнику.

В документе ЕР 0935938 В1 показано, как осуществляется автоматический запуск насоса после нагревания целевого объекта. В общем, этот документ относится к измерению температуры с помощью датчика на основе сопротивления для отслеживания температуры нагревателя. Рассмотрены различные температуры выключения нагревателя в зависимости от его температуры при подаче на него питания.

Однако существует потребность в создании простого и надежного регулирования мощности термоблоков для их быстрого нагревания с целью точного нагрева протекающей через них жидкости при обычном использовании и в различных условиях использования.

Раскрытие изобретения

Предпочтительная задачей настоящего изобретения является создание самообучаемого проточного нагревательного устройства с тепловым аккумулятором, таким как термоблок, который имеет минимальную длительность запуска для достижения температуры, достаточной для начала первого приготовления напитка.

Для создания такого самообучаемого нагревательного устройства в настоящем изобретении предпринята попытка разработать самообучаемую систему управления, легко встраиваемую в нагревательное устройство.

Таким образом, настоящее изобретение относится к самообучаемому нагревательному устройству с термоблоком и самообучаемым контроллером, в частности, машины для приготовления напитков, более конкретно, кофемашины. Упомянутая машина для приготовления напитков или кофемашина включает в себя по меньшей мере одно такое самообучаемое нагревательное устройство.

Предпочтительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы осуществить оптимизированный разогрев электрического устройства, в частности, такой машины для приготовления напитков, в частности, кофемашины, до рабочей температуры от любой начальной температуры с наилучшим возможным временем разогрева.

Процесс предварительного нагревания основан на той идее, что данная машина для приготовления напитков будет обычно запускаться при тех же самых или подобных условиях каждый раз, когда она включается после продолжительного периода в неиспользуемом состоянии, например, из «холодного» состояния.

После установки машины на рабочее место, например, на кухне, внешние условия, такие как температура окружающей среды, например, комнатная температура, и сетевое напряжение, как правило, не будут в течение времени значительно или, по меньшей мере, радикально изменяться. Более того, внутренние характеристики нагревательного устройства, в частности, электронагревательного элемента или резистора термоблока тоже не будут значительно изменяться во времени.

Полный процесс нагревания конфигурируется таким образом, чтобы данная машина для приготовления напитков могла начать работу при любых условиях, как из холодного состояния, так и после других приготовлений напитка. Скорость нагревания согласно настоящему изобретению должна быть оптимизирована независимо от местоположения машины для приготовления напитка, или от климатических условий, или от особенностей электрического тока в локальной электрической сети, или от других внутренних или внешних параметров.

При каждом запуске машины, система датчиков температуры будет контролировать температуру воды, подаваемой в нагреватель, и при необходимости регулировать длительность предварительного нагрева для следующей процедуры запуска и процесс нагревания для того, чтобы достигнуть, по возможности ближе, заданную температуру, например, для экстракции кофе, например, в диапазоне от 85°С до 95°С.

Отсюда следует, что машина выполняет самообучаемый процесс предварительного нагревания и/или процесс нагревания, который улучшается в течение времени за счет обучения в данной окружающей среде. На практике одной или двух процедур запуска может быть достаточно для точной настройки машины с учетом специфических внутренних и внешних условий, в которых она будет работать.

Если машина перемещается в другое место, например, в более горячую или холодную окружающую среду, самообучаемый процесс предварительного нагревания необходимо будет повторно адаптировать к новой окружающей среде. В равной степени, если машину ремонтируют способом, который влияет на характеристики нагревания, например, заменяют резистивный нагреватель новым, который не имеет точно такие же характеристики нагревания, машину должна быть подвергнута новому процессу самообучения.

Каждый раз при значительном изменении условий запуска машину необходимо повторно регулировать, и температура первого напитка будет незначительно отличаться от стандартной.

Таким образом, параметры управления нагревателем для предварительного нагревания будут регулироваться для того, чтобы обеспечить возможность приготовления напитка сразу после того, как нагреватель перейдет в состоянии, полученное экспериментальным путем на основании последних запусков с тем же самым нагревателем, для нагрева до желательной температуры требуемого количества протекающей через него жидкости.

Таким образом, настоящее изобретение отходит от принципа, реализуемого в известных решениях, согласно которому обеспечивают среднюю установку для предварительного нагревания, предположительно более или менее адаптированного к любым рассмотренным рабочим условиям, и затем регулируют предварительное нагревание в каждом цикла предварительного нагревания для того, чтобы учесть реальные рабочие условия. В настоящем изобретении создана система для повторной установки предварительного нагревания для настройки установки предварительного нагревания на фактические рабочие условия, которые предположительно будут более или менее постоянными по времени таким образом, чтобы отсутствовала или была необходима минимальная точная настройка во время каждого цикла предварительного нагревания. Другими словами, вместо повторной регулировки времени и/или потребляемой энергии в процессе предварительного нагревания, система согласно настоящему изобретению выполнена с возможностью предположения требований к предварительному нагреванию, которые получены из опытных условий конкретной машины со своими конкретными характеристиками и работы в конкретной окружающей среде. Машина выполнена с возможностью самоадаптации к своим рабочим условиям и соответствующей оптимизации процедуры запуска.

Для машины «эспрессо», например, обычно с нагревателем, около 1200 Вт для разогрева 25-130 мл в течение приблизительно 10-40 сек, было обнаружено, что опираясь на прошлый опыт по предварительному нагреванию вместо предварительного нагревания, основанного на регулировании процесса предварительного нагревания с использованием обратной связи, можно избежать проблем термочувствительности в нагревателе, которые относятся к перепад температур по площади нагревателя, и можно уменьшить длительность предварительного нагревания на 30-70%, например, с 90 сек до 30 сек или менее.

Параметры управления нагревателем можно отрегулировать таким образом, чтобы обеспечить приготовление напитка так быстро, как это физически допустимо.

Таким образом, изобретение относится к блоку управления подачей мощности в устройство тепловой обработки, такое как нагреватель или охладитель.

Этот блок содержит:

- контроллер с профилем запуска для запуска устройства тепловой обработки от температуры в нерабочем состоянии до рабочей температуры для доведения жидкости, в конце запуска проходящей через это устройство тепловой обработки, до заданной температуры; и

- датчик температуры, подсоединенный к контроллеру для измерения температуры жидкости после прохождения ее через устройство тепловой обработки.

Контроллер выполнен с возможностью обеспечения протекания жидкости через устройство тепловой обработки в конце запуска, сравнения измеренной температуры жидкости, которая протекает в конце запуска, с заданной температурой и получения разности этих температур.

Согласно изобретению, профиль запуска имеет по меньшей мере один параметр, а контроллер имеет режим самообучения для регулировки упомянутого по меньшей мере одного параметра в зависимости от упомянутой разности температур и сохранения отрегулированного параметра или параметров для последующего запуска устройства тепловой обработки.

По меньшей мере, один параметр профиля запуска может представлять собой длительность подачи питания или его мощность. В любом случае мощность питания может быть переменной или постоянной в зависимости от времени в процессе запуска. По меньшей мере один параметр является заданной температурой устройства тепловой обработки.

Устройство для тепловой обработки обычно содержит тепловой аккумулятор или термоблок.

Упомянутый контроллер может включать в себя, по меньшей мере, часы для запуска измерений температуры в периодические временные интервалы, средство хранения данных, предназначенное для хранения заданной температуры и температур, измеренных в упомянутые периодические временные интервалы, и средство вычисления, предназначенное для вычисления температуры выключения и выполненное с возможностью:

- вычисления перепадов температур между различными сохраненными значениями температур;

- вычисления среднего перепада упомянутых перепадов температур; и

- вычисления температуры выключения путем вычитания температуры превышения из упомянутой заданной температуры, причем температура превышения соответствует упомянутому среднему перепаду температур посредством вычисления из упомянутого последнего вычисленного среднего перепада или посредством корреляции с сохраненными таблицами преобразования между средними перепадами и температурами превышения,

а средство хранения данных дополнительно выполнено с возможностью хранения:

- упомянутой температуры превышения;

- упомянутых вычисленных перепадов температур;

- упомянутого вычисленного среднего перепада; и

- упомянутой вычисленной температуры (SOT) выключения,

при этом контроллер выполнен с возможностью выключения устройства тепловой обработки, когда последняя измеренная температура превышает упомянутую вычисленную температуру выключения.

Настоящее изобретение также относится к нагревательному устройству, выполненному с возможностью встраивания в машину для приготовления напитков или кофемашину и включающему в себя по меньшей мере один такой блок. Обычно, нагревательное устройство имеет потребляемую мощность от 0,5 до 3 кВт и возможность разогрева протекающей через него жидкости для приготовления одной или двух чашек напитка, например, за счет нагревания 25-300 мл воды от комнатной температуры до приблизительно 80-90°С в течение 5-50 сек.

Изобретение также относится к машине для приготовления напитков, включающей в себя по меньшей мере одно такое самообучаемое нагревательное устройство.

Другим объектом изобретения является способ оптимизированного разогрева машины для приготовления напитков, такой как кофемашина, до рабочей температуры от любой начальной температуры с наилучшим возможным временем разогрева и с учетом различных комбинаций параметров системы, таких как:

- допустимое отклонение напряжения сети, например, отклонение от номинального напряжения в 110 или 220 В пределах ±20%;

- допуски на тепловое сопротивление нагревательного элемента в термоблоке, например, ±10%;

- различные температуры окружающей среды, например, в диапазоне от 5°С до 40°С;

- различная теплоизоляция нагревателя, которая вызывает различные температурные потери, например, ±5%;

-различные начальные температуры нагревателя, например, 5°С - 90°С;

- заполнен ли водой нагреватель или нет.

Таким образом, настоящее изобретение относится к способу оптимизированного разогрева машины для приготовления напитков, такой как кофемашина, до рабочей температуры от любой начальной температуры с наилучшим возможным временем разогрева, причем упомянутая машина включает в себя блок управления подачей питания на устройство тепловой обработки, такое как нагреватель или охладитель, и этот блок управления содержит:

- контроллер с профилем запуска для запуска устройства тепловой обработки от температуры в нерабочем состоянии до рабочей температуры для доведения жидкости, в конце запуска проходящей через это устройство тепловой обработки, до заданной температуры; и

- датчик температуры, подсоединенный к контроллеру или включенный в его состав для измерения температуры жидкости после прохождения ее через устройство тепловой обработки,

при этом контроллер включает в себя, по меньшей мере, часы для запуска периодического измерения температуры через временные интервалы, средство хранения данных, предназначенное для хранения заданной температуры и измеренных значений температур через упомянутые временные интервалы, и средство вычисления для вычисления температуры выключения.

Согласно изобретению:

- посредством упомянутых часов включают измерение температуры в каждом временном интервале;

- сохраняют измеренные значения температур одно за другим в стековой памяти, включенной в состав средства хранения данных;

- вычисляют посредством средства вычисления перепады температур между отдельными сохраненными значениями температур;

- из упомянутых перепадов температур вычисляют посредством средства вычисления средний перепад температур;

- посредством средства вычисления вычисляет температуру выключения путем вычитания температуры превышения из упомянутой заданной температуры, причем температура превышения получена из упомянутого среднего перепада температур посредством вычисления из упомянутого последнего вычисленного среднего перепада температур, или получена посредством корреляции с сохраненными таблицами преобразования между средними перепадами и температурами превышения, и

- упомянутое устройство контроллера выключает упомянутое устройство для тепловой обработки, когда последняя измеренная температура превышает упомянутую вычисленную температуру выключения.

Другие особенности изобретения раскрыты в дальнейшем описании.

Индекс системы можно определить во время каждого разогрева, который удовлетворяет определенным критериям. Этот индекс записывается в постоянную запись, например, EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство). Повторные циклы запуска позволяют адаптировать систему к реальным эксплуатационным ограничениям.

Алгоритм разогрева обычно зависит от индекса системы, и позволяет точно предсказать необходимую тепловую энергию для доведения системы подогрева до заданной температуры в по возможности кратчайшее время.

Предварительное нагревание и запуск адаптируются к самой машине и к конкретной окружающей среде. Контроллер управляет тепловым откликом от устройства тепловой обработки, в частности, нагревательного устройства, перед включением питания. В частности, контроллер обрабатывает измеренное значение температуры тепловой обработки и управляет, соответственно, температурной обработкой. Таким образом, настоящее изобретение позволяет обеспечить адаптивное, самообучаемое управление нагревом с наименее возможным временем разогрева.

Изобретение поясняется чертежами.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показано нагревательное устройство, входящее в состав термоблока с самообучаемым контроллером согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 показано протекание жидкости в подобном термоблоке;

на фиг.3 показан график зависимости температуры от времени согласно настоящему изобретению;

на фиг.4 показана логическая схему процесса согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан блок 1000 управления подачей мощности на устройство 100 тепловой обработки, такое как нагреватель или охладитель. Упомянутый блок 1000 содержит:

- контроллер 2 с профилем запуска для запуска устройства 100 тепловой обработки от температуры TI в пассивном состоянии до рабочей температуры для доведения жидкости, протекающей через устройство 100, до заданной температуры ТТ в конце запуска; и

- датчик 70 температуры, присоединенный к контроллеру 2 для определения температуры жидкости после ее прохождения через устройство 100 тепловой обработки.

Контроллер 2 выполнен с возможностью обеспечения протекания жидкости через устройство 100 тепловой обработки в конце запуска и сравнения измеренной температуры SOT жидкости, протекающей в конце запуска, с заданной температурой ТТ и получения разности температур этих температур.

Согласно изобретению профиль запуска имеет по меньшей мере один параметр, а контроллер 2 - режим самообучения для регулировки этого по меньшей мере одного параметра в зависимости от указанной разности температур и сохранения отрегулированного параметра или параметров для последующего запуска нагревательного устройства 100.

Указанный параметр профиля запуска может представлять собой предпочтительно, но не ограничительно:

- длительность профиля запуска мощности;

- удельное электропотребление профиля запуска питания;

- заданную температуру ТТ устройства 100 тепловой обработки.

Подробный пример подобного профиля запуска будет описан далее.

Устройство 100 тепловой обработки может иметь тепловой аккумулятор или термоблок.

В дальнейшем описан предпочтительной вариант выполнения устройства 100 тепловой обработки, такого как нагреватель или охладитель, для машины приготовления напитков, в частности, кофемашины 104.

На фиг.1 показаны с пространственным разделением деталей устройство 100 тепловой обработки и нагреватель машины для приготовления напитков, только частично показанной на фигурах, в частности, кофемашины 104. Жидкость протекает через термоблок 101 и затем направляется в заварочную камеру 200, предназначенную для заваривания ингредиента напитка, введенного в заварочную камеру 200. Пример такой машины для приготовления напитков приведен в документе WO 2009/130099, содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки.

Например, ингредиент напитка вводится в машину для приготовления напитков, в частности, в кофемашину 100, в виде капсулы. Обычно такой тип машины для приготовления напитков подходит для приготовления кофе и представляет собой в этом случае так называемую кофемашину 100, или для приготовления чая и/или других горячих напитков или даже супов и приготовления подобных пищевых продуктов. Давление жидкости, которая проходит через заварочную камеру 200, может достигать, например, 2-25 бар, в частности, - 5-20 бар, например, 10-15 бар.

Как показано на фиг.1, устройство 100 тепловой обработки имеет термоблок 101 с алюминиевой металлической массивной частью 1 и контроллер 2 в виде функционального блока, включающего в себя тепло- и электроизолированный пластмассовый корпус 3, в котором расположена печатная плата 4, несущая на себе, например, один или более контроллеров, запоминающее устройство и т.п. Согласно настоящему изобретению упомянутый контроллер 2 является самообучаемым.

Металлическая массивная часть 1 включает в себя входит вход для воды, выход для воды и расположенный между ними нагревательный канал, совместно образующие сплошной канал (на фигурах не показан), для направления воды, протекающей из резервуара для воды через насос (не показан на фигурах) и через металлическую массивную часть 1.

Как показано на фиг.2, массивная часть 1 термоблока может включать в себя нагревательный канал 12, впускное отверстие 12А и выпускное отверстие 12В.

Нагревательный канал 12 может проходить по спирали через массивную часть 1, и в частности, вдоль, как правило, горизонтальной оси. Канал 12 может иметь верхние проточные участки, за которыми следуют нижние проточные участки. Такие верхние и нижние проточные участки канала 12 могут иметь суженное поперечное сечение для создания повышенной скорости протекающей воды целью замедления накопления пузырьков на верхнем проточном участке путем продвижения их вниз к нижнему проточному участку потоком воды с увеличенной скоростью. В этой конфигурации канал выполнен таким образом, чтобы размер его поперечного сечения изменялся вдоль камеры для увеличения скорости потока в зонах, обычно верхних, которые могут в противном случае служить для накопления пузырьков, в частности, пара. Повышенная скорость жидкости «смывает» все возможные пузырьки из этих зон. Во избежание перегрева в таких зонах с уменьшенным поперечным сечением на соответствующих частях нагревателя можно уменьшить мощность нагрева, например, путем регулировки резистивного средства на этих частях. В одном из вариантов выполнения, этот канал имеет уменьшенное поперечное сечение вдоль своей всей длины для обеспечения достаточной скорости потока воды для смывания возможных пузырьков пара, образующихся при нагревании. Нагревательный канал 12 можно выполнить с различными сечениями для того, чтобы влиять на поток таким образом, чтобы перенос тепла был более равномерно распределен и предотвращался локальный перегрев и образование в результате этого пузырьков.

Как показано на фиг.1, металлическая массивная часть 1 термоблока 100 дополнительно включает в себя отверстие 1b, которое образует или жестко фиксирует расположенную спереди часть заварочной камеры 200 (частично показана на фигурах) таким образом, чтобы неподвижный проход в металлической массивной части 1 продолжался в заварочной камере 200. Машина для приготовления напитков или кофемашина также содержит расположенную сзади часть (на фигурах не показана), имеющую выпускное отверстие для напитка и взаимодействующую с расположенной спереди частью для образования заварочной камеры 200. Расположенную сзади часть и расположенную спереди часть можно выполнить с возможностью перемещения как по отдельности, так и совместно для подачи ингредиента в заварочную камеру 200 и удаления его из заварочной камеры 200.

Обычно расположенная спереди часть заварочной камеры 200, которая встроена в термоблок 101, закреплена в машине для приготовления напитков или кофемашине 104, а расположенная сзади часть заварочной камеры является перемещаемой, или наоборот. Заварочная камера 200 обычно может иметь горизонтальную ориентацию, то есть такую конфигурацию и ориентацию, чтобы вода протекала через заварочную камеру 200 вдоль по существу горизонтального направления, а расположенную спереди часть и/или расположенную сзади часть можно было бы перемещать в том же самом или в противоположном направлении относительно потока воды в камере. Варианты выполнения такого термоблока и заварочной камеры раскрыты, например, в заявке WO 2009/043630, содержание которой включено в настоящее описание посредством ссылки.

Контроллер 2 прикрепляется к металлической массивной части 1 посредством защелок 1А на корпусе 3, которые взаимодействуют с соответствующими углублениями 1А в поверхности металлической массивной части 1, когда корпус 3 собирается с металлической массивной частью 1 в направлении стрелки 300.

Состоящий из двух частей корпус 3 контроллера 2 содержит печатную плату 4, со всех сторон закрытую по существу водонепроницаемым образом для защиты ее от жидкости и испарений в машине. Эта плата 4 показана на фигуре 1 пунктиром. Две части корпуса 3 могут быть собраны с помощью винтов 3В или любых других подходящих средств соединения: заклепок, путем приклеивания, сварки и т.п. Контроллер включает в себя пользовательский интерфейс с главным выключателем 2А и двумя управляющими переключателями, которые соединены через корпус 3 с печатной платой 4. Конечно, возможно использование более сложных пользовательских интерфейсов, включающих в себя экраны или сенсорные экраны. Печатная плата 4 включает в себя силовые разъемы для подачи электрического питания для нагревания металлической массивной части 1 через штырьки 11, входящие в соответствующие отверстия в корпусе 3, дополнительные электрические разъемы для одного или более дополнительных электрических устройств машины для приготовления напитков, таких как пользовательский интерфейс, насос, вентилятор, клапан, датчики и т.п., по мере надобности, и разъем для центральной сети электропитания.

Термоблок 101 вмещает в себя электрические компоненты, т.е. по меньшей мере один датчик 70 температуры, подсоединенный к печатной плате 4, плавкие предохранители 75 и выключатель питания в виде семистора 60, которые расположены в полости, образованной между выступающими стенками 102 и нагревательным резистором (на фигурах не показан) со штырьками 11, жестко закрепленными на металлической массивной части 1 и подсоединяющимися к печатной плате 4. Кроме того, печатная плата электрически подсоединена через жесткий разъем или кабель 91 к датчику 90 Холла расходометра, который расположен в водяном контуре машины для приготовления напитков обычно между насосом и источником воды или другой жидкости, таким как емкость для воды или жидкости, или между насосом и устройством 100 тепловой обработки, или внутри устройства 100 тепловой обработки.

Печатная плата 4 может нести на себе микроконтроллер или процессор и, возможно, часы, предпочтительно кварцевые для управления силой тока, который проходит в резистивной нагревательный элемент на основании скорости потока циркулирующей воды, измеренной с помощью расходометра, и температуры нагретой воды, измеренной с помощью датчика 70 температуры. Датчик 70 может быть расположен внутри термоблока на расстоянии от циркулирующей воды, обеспечивая косвенное измерение температуры воды. Для повышения точности регулирования температуры один или несколько датчиков 70 температуры могут быть встроены в металлическую массивную часть 1, и/или в заварочную камеру 200, и/или расположены по потоку перед металлической массивной частью 1 или на входе в нее воды. Контроллер или процессор позволяет также управлять дополнительными функциями машины для приготовления жидкого пищевого продукта или напитка, такими как насос, датчик уровня жидкости в емкости для подачи воды, клапан, пользовательский интерфейс, устройство для управления питанием, устройство автоматической подачи ингредиента напитка, такое как встроенная кофемолка или устройство автоматической подачи капсул или подов с ингредиентом или тому подобное.

Другие подробности выполнения нагревательного устройства и его встраивание в машину для приготовления напитков раскрыты, например, в документах WO 2009/043630, WO 2009/043 851, WO 2009/043865 и WO 2009/130099, содержания которых включены в описание посредством ссылки.

Далее представлен подробный пример профиля запуска контроллера 2 с предпочтительного связанным с ним способа управления, позволяющим использовать контроллер 2 в качестве самообучаемого контроллера, а устройство 100 тепловой обработки - в качестве самообучаемого устройства тепловой обработки.

Профиль запуска и способ выполнены с возможностью оптимизации разогрева устройства 100 тепловой обработки для машины для приготовления напитков, в частности, кофемашины 104, в которой жидкость проходит через термоблок 101 и затем направляется в заварочную камеру 200 для заварки введенного в него ингредиента напитка.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству 100 тепловой обработки, включающему в себя по меньшей мере один такой самообучаемый контроллер 2, предназначенный для использования в самообучаемом устройстве тепловой обработки и выполненный с возможностью встраивания в машину для приготовления напитков, например, кофемашину 104, которая может включать в себя несколько таких устройств 100 тепловой обработки, например, для приготовления различных продуктов.

Самообучаемый контроллер 2 содержит:

- по меньшей мере один датчик 70 температуры, подсоединенный к контроллеру 2 или встроенный в него;

- по меньшей мере одни часы 30 для запуска периодического измерения температуры Ti через временные интервалы ti.

Предпочтительно, он также включает в себя:

- средство 105 хранения данных, предназначенное для хранения заданной температуры ТТ, которая представляет собой - для кофемашины - фактическую рабочую температуру для приготовления кофе, и упомянутых измеренных значений температуры Ti через временные интервалы ti;

- средство 107 вычисления, предназначенное для вычисления температуры SOT выключения.

Согласно настоящему изобретению это средство 107 вычисления выполнено с возможностью:

а) вычисления перепада Gi температур между различными сохраненными значениями температуры Ti;

б) вычисления среднего перепада AG температур из вычисленных перепадов Gi температур;

в) вычисления температуры SOT выключения путем вычитания температуры OS превышения из упомянутой заданной температуры ТТ, причем OS превышения соответствует упомянутому среднему перепаду AG температур посредством вычисления или корреляции. Это превышение зависит от тепловой инерции установки.

Профиль запуска контроллера 2 позволяет достигнуть оптимальной рабочей температуры. В предпочтительном способе рабочая температура равна температуре SOT выключения.

Согласно изобретению упомянутое средство 105 хранения данных дополнительно выполнено с возможностью хранения одного или нескольких параметров, а предпочтительно всех, из числа следующих:

- вычисленная или коррелированная температура OS превышения;

- вычисленные перепады Gi температур;

- вычисленный средний перепад AG температур;

- упомянутая вычисленная температура SOT выключения.

Самообучаемый контроллер 2 выполнен с возможностью выключения устройства 100 тепловой обработки в случае, когда последняя измеренная температура Ti превышает вычисленную температуру SOT выключения.

В одном из вариантов осуществления изобретения средство 105 хранения данных содержит таблицы 108 преобразования между средними перепадами AG температур и температурами OS превышения, и из упомянутых таблиц преобразования с помощью средства 107 вычисления извлекается значение температуры OS превышения, соответствующие последнему вычисленному среднему перепаду AG температур.

В другом варианте осуществления изобретения, средство 107 вычисления вычисляет значение температуры OS превышения на основании последнего вычисленного среднего перепада AG температур.

Самообучаемый контроллер 2 позволяет осуществить способ обработки для оптимизированного запуска устройства 100 тепловой обработки до рабочей температуры от любой начальной температуры или температуры в нерабочем состоянии TI с наилучшим возможным временем запуска.

Способ оптимизированного разогрева устройства 100 тепловой обработки в машине для приготовления напитков, такой как кофемашины 104, до рабочей температуры от любой начальной температуры с наилучшим возможным временем разогрева включает в себя этапы, на которых:

- включают измерение температуры Ti через каждый интервал времени посредством часов 30;

- измеренные температуры Ti одну за другой сохраняют в стековой памяти 106, включенной в состав средства 105 хранения данных;

- вычисляют с помощью средства 107 вычисления перепады Gi температур между отдельными сохраненными значениями температур Ti;

- из указанных перепадов Gi температур вычисляют с помощью средства 107 вычисления средний перепад AG температур;

- с помощью средства 107 вычисления вычисляют температуру SOT выключения путем вычитания из заданной температуры ТТ температуры OS превышения, которая соответствует среднему перепаду AG температур посредством вычисления или корреляции;

- выключают посредством контроллера 2 устройство 100 тепловой обработки, когда последняя измеренная температура превышает вычисленную температуру SOT выключения.

Предпочтительно, средство 105 хранения данных также сохраняет:

- вычисленную или коррелированную температуру OS превышения;

- вычисленные перепады Gi температур;

- вычисленный средний перепад AG температур и вычисленную температуру SOT выключения.

Средство 105 хранения данных может включать в себя стековую память 106 для хранения заданного числа N последовательно измеренных температур Ti, соответствующих заданной длительности D, причем каждая новая измеренная температура Ti, регулируемая с помощью часов 30, хранится в стековой памяти 106, тогда как самое старое значение измеренной температуры удаляется из этой стековой памяти 106.

В одном из вариантов осуществления изобретения средство 107 вычисления вычисляет каждый перепад Gi температур между сохраненными измеренными температурами Ti, которые отстоят по времени друг от друга через одинаковые временные интервалы на половине упомянутой заданной длительности D, причем каждый новый вычисленный перепад Gi температур сохраняется в стековой памяти 106, тогда как самый старый вычисленный перепад удаляется из этой стековой памяти 106.

Упомянутое заданное число N сохраненных последующих измеренных температур Ti может быть четным числом, а число сохраненных перепадов Gi температур может быть равно половине этого четного числа N.

Например, заданное число N измерений равно 8, период времени, то есть временной интервал между двумя последующими измерениями составляет 0,5 сек, а контроль разогрева нагревателя имеет запланированную длительность D 4 секунды. Число n вычисленных температурных перепадов равно 4.

Определить значения температуры OS превышения можно двумя способами:

- средство 105 хранения данных сохраняет таблицы 108 преобразования между средними перепадами AG и температурами ОТ превышения, и значения температуры ОТ превышения, соответствующие последнему вычисленному среднему перепаду AG температур, извлекаются из упомянутых таблиц 108 преобразования с помощью средства 107 вычисления;

- средство 107 вычисления вычисляет значение температуры ОТ превышения из упомянутого последнего вычисленного среднего градиента AG.

В одном из вариантов осуществления изобретения контроллер 2 выполняет программу, предпочтительно специально предназначенную для рассматриваемого устройства 100 тепловой обработки, причем упомянутая программа управляет циклом разогрева устройства 100 тепловой обработки кофемашины 104 или подобной. При этом эта программа использует индекс системы, который записан и сохранен в постоянной памяти, например, EEPROM (электрически стираемое программируемое ПЗУ).

Предпочтительно печатная плата 4 содержит средство 105 хранения данных, стековую память 106, средство 107 вычисления, таблицы 109 преобразования и упомянутое программное обеспечение.

После поставки с завода указанный индекс устанавливается на среднее значение для совокупности параметров окружающей среды и технических параметров.

При каждом разогреве этот индекс вычисляется повторно, и если он удовлетворяет определенным критериям, то он записывается в постоянную память. Это означает, что новый индекс записывается поверх старого индекса.

Условиями, определяющими необходимость перезаписи старого индекса, являются следующие:

- насколько постоянным является перепад растущих температур, например, флуктуация менее 5% за 5 сек.

- температура в начале разогрева должна быть ниже определенного значения, например, ниже 30 или 40°С.

Совокупность параметров окружающей среды и определенных технических параметров влияют на время, необходимое для разогрева кофемашины. В эту совокупность входят:

- допустимое отклонение напряжения сети, например, отклонение от номинального напряжения в пределах ±20%;

- допуски на тепловое сопротивление нагревательного элемента в термоблоке, например, ±10%;

- различные температуры окружающей среды, например, в диапазоне от 5°С до 40°С;

- различная теплоизоляция нагревателя, которая вызывает различные температурные потери, например, ±5%;

- различные начальные температуры нагревателя, например, 5°С - 90°С;

- заполнен ли водой нагреватель или нет.

Индекс системы характеризуется изменением роста температуры во время разогрева кофемашины 104. Этот индекс зависит от следующих параметров системы связанных с совокупностью следующих упомянутых выше параметров окружающей среды и технический параметров:

- эффективное сетевое напряжение;

- эффективное тепловое сопротивление;

- эффективная характеристика датчика температуры;

- текущая температура окружающей среды;

- эффективные потери энергии нагревателя, в частности, флуктуация энергии, возникающая из-за изоляции, положения в машине;

- текущая начальная температура нагревателя, от 5°С до 90°С;

- заполнен ли водой нагреватель или нет.

Так как индекс повторно вычисляется при каждом новом разогреве, он изменяется.

Первоначально, согласно заводским установкам, индекс устанавливается на «среднюю окружающую среду». При проведении повторного вычисления, согласно настоящему изобретению, индекс настраивается на реальную окружающую среду, в которой работает машина, и индекс вычисляется для технических характеристик компонентов, встроенных в конкретную машину. Постоянное повторное вычисление индекса позволяет также адаптироваться к изменениям условий, например, к сезонным изменениям, местным изменениям и т.п.

Так как индекс оптимизируется для окружающей среды, он позволяет с помощью программного обеспечения кофемашины 104 определить энергию, необходимую на период включения нагревателя для доведения его до заданной температуры ТТ с помощью одного сигнала или вполне определенного импульса в течение наименьшего возможного времени разогрева. Это позволяет получить наилучший результат с точки зрения времени разогрева.

Машина получает число последнего сохраненного индекса из EEPROM и вычисляет необходимое время при включении нагревателя для достижения заданной температуры на основании индекса, полученного из постоянной памяти.

Начальную точку для первой заварки кофе можно определить тремя возможными способами:

- разогревают систему с помощью одной порции энергии от любой начальной температуры, ждут с отключенным режимом заварки до тех пор, пока датчик температуры не определит достижение заданной температуры заваривания. О готовности к режиму заваривания информируют пользователя с помощью любого сигнала, обычно с помощью сигнала LED (светодиода) или т.п.

- разогревают систему с помощью одной порции энергии от любой начальной температуры и выключают режим заваривания сразу после окончания подачи этой порции энергии. Энергия уже введена в систему, но датчик температуры из-за своей тепловой инерции еще не достиг заданной температуры. Поправка на задержку из-за этой тепловой инерции будет сделана путем использования для первой чашки другой регулировки температуры после нагревания. Эта другая регулировка температуры заваривания для первой чашки зависит от задержки по времени между окончанием подачи порции энергии и началом приготовления пользователем первой чашки. Обычно эта задержка составляет от 0 сек до примерно 15 сек. После 15 сек тепловая инерция системы уравновешивается, и состояние системы становится таким же, как в первом случае, и система и готова для стандартного заваривания.

- разогревают систему одной порцией энергии от любой начальной температуры, пользователь нажимает кнопку «кофе» во время подачи указанной порции энергии, и сразу же после завершения подачи порции энергии запускается насос. Таким образом, температуры заваривания для первой чашки является такой же, как во втором случае с задержкой 0 сек.

Режим заваривания или, в более общем случае, режим приготовления напитка, включает в себя протекание жидкости, например, воды, через нагревательное устройство, например, нагреватель, сразу после того, как устройство тепловой обработки термически готово для доведения до заданной температуры жидкости, проходящей через него для приготовления напитка, например, кофе, с желательными свойствами, такими как температура и/или характеристики заваривания.

Более подробно представленную на фиг.3, кривую разогрева можно классифицировать по трем типичным зонам: первая зона А - «начало разогрева», вторая зона В - «линейное изменение температуры» и третья зона С - «продолжение разогрева».

В первой зоне А «начало разогрева» изменение перепада температур является очень сильным. Эта первая зона не используется для вычисления постоянного перепада температур.

Вторая зона В «линейное изменение температуры» является важной зоной для вычисления перепада температур.

После выключения нагревателя, начинается третья зона С «продолжение разогрева». В этой зоне температура повышается от температуры выключения «температура SOT», где нагреватель выключается, до заданной температуры ТТ. Заданная температура ТТ представляет собой параметр машины, например, с максимальным значением 96°С для кофемашины. Как вариант, пользователь может установить этот параметр, например, с помощью кнопки и т.п.

Перепад температур можно вычислять от начала разогрева до окончания зоны «линейное изменение температуры». После выхода из этой температурной зоны, перепад температур «фиксируется» на последнем вычисленном значении. Например, вычисление перепадов осуществляется в последние 4 секунды, и полученные значения сохраняются в EEPROM машины.

В режиме быстрого разогрева значения температуры термоблока сохраняются в виде матрицы из N выборок в дискретных временных интервалах D/N сек, например, 8 выборок в дискретных временных интервалах 0,5 сек. В этой матрице всегда является доступным среднее значение последних D, например 4, измеренных секунд.

После каждого периодического шага D/N сек, например 0,5 сек, самое старое значение температуры удаляется, что соответствует температуре во время D, например, 4 сек, перед текущим моментом времени, и сохраняется новое значение температуры. После этого можно начать снова процесс вычисления.

В режиме быстрого разогрева для каждого временного шага D/N сек, например, 0,5 сек, перепад температур вычисляется из этих значений.

Алгоритм получения перепада температур для N=8 может быть следующим:

Значения температуры T1-TN можно сохранить в матрице, как описано выше, предполагая, что последующая температура выше предыдущей. В данный момент времени (t=0), матрица будет содержать следующие предыдущие полученные (например, измеренные и/или полученные) и сохраненные значения температуры:

T1 = температура (t=-0,5 сек)

Т2 = температура (t=-1 сек),

Т3 = температура (t=-1,5 сек),

Т4 = температура (t=-2 сек),

Т5 = температура (t=-2,5 сек),

Т6 = температура (t=-3 сек),

Т7 = температура (t=-3,5 сек).

Т8 = температура (t=-4 сек),

Из этих значений можно вычислить средний перепад AG температур следующим образом, после вычисления n перепадов температур Gi, от G1 до Gn. Для n=N/2=4:

G1 = Перепад 1 = Т1-Т5 = температура (t=-0,5 сек) - температура (t=-2,5 сек);

G2 = Перепад 2 = Т2-Т6 = температура (t=-1 сек) - температура (t=-3 сек);

G3 = Перепад 3 = Т3-Т7 = температура (t=-1,5 сек) - температура (t=-3,5 сек);

G4 = Перепад 4 = Т4-Т8 = температура (t=-2 сек) - температура (t=-4 сек).

Средний перепад AG температур строится последовательным образом путем математического усреднения 4-х градиентов: A G = 1 / n × Σ i = 1 n , где n=N/2.

В этом примере AG=1/4 (G1+G2+G3+G4).

Температуру OS превышения после выключения нагревателя можно определить следующим образом.

Температура OS превышения системы термоблока зависит от всех значимых физических воздействий, таких как изменение хода температуры нагрева, масса термоблока, масса залитой жидкости, то есть воды в термоблоке, и может быть вычислена или определена экспериментальным путем.

Средний перепад AG температур можно теперь присвоить конкретной температуре OS превышения.

Температура SOT выключения нагревателя вычисляется или определяется с использованием таблицы 108 преобразования, например, следующим образом:

A G = П е р е п а д ( ° С / с е к ) 7 8 9 10 11 12 O S = П р е в ы ш е н и е ( ° С ) 8 10 11 12 13 13

SOT = Температура выключения нагревателя = ТТ-OS

SOT = Разогрев до заданной температуры - Температура превышения

A G = 1 / n × Σ i = 1 N C i , n=N/2.

«Холодный» разогрев можно определить как процесс разогрева, который начинается с температуры нагревателя ниже пороговой температуры, например, 50°С. Во время такого разогрева вышеупомянутое определение перепада температур является возможным и выполняется каждый раз. В этом случае машина работает уже при текущем разогреве с одновременно улучшенным перепадом.

«Теплый» разогрев происходит как только машина должна быть разогрета, когда нагреватель находится уже выше указанной пороговой температуры, например, 50°С. Тогда система не может определить перепад температур, и, следовательно, последнее сохраненное значение в EEPROM будет рассматриваться для определения температуры превышения.

Усовершенствования и преимущества, полученные с помощью настоящего изобретения, включают в себя систему самокалибровки для оптимизации времени разогрева, работу с оптимальным временем разогрева от любой начальной температуры нагревателя, с любыми допустимыми отклонениями питания нагревателя и сетевого напряжения, с любым количеством воды в термоблоке, а также с любыми потерями энергии на нагревателе и при любой температуре окружающей среды.

Кроме того, первую чашку напитка можно приготовить после «холодного запуска» в трех возможных режимах:

A) режим, основанный на температуре, измеренной после уравновешивания тепловой инерции после подачи на нагревательное устройство одной однократной порции энергии;

Б) режим, основанный на вычисленной энергии партии однократных порций энергии и задержке между окончанием разогрева и началом приготовления первой чашки;

B) режим по требованию пользователя, после выполнения алгоритма разогрева одной однократной порцией энергии автоматически без задержки выполняется приготовление напитка.

Выбор этих режимов А, Б, В может быть выполнен пользователем с помощью кнопки выбора или с помощью самого контроллера.

Логическая блок-схема, показанная на фиг.4, иллюстрирует пример последовательности этапов для построения программы управления разогревом согласно настоящему изобретению:

- этап 110: включают питание

- необязательный этап 111: выбрать заданную температуру ТТ?

Если да, то на этапе 112 вводят значение ТТ

Если нет, то на этапе 113 обращаются к памяти и подтверждают последнее значение ТТ

- необязательный этап 115: выбрать режим А, Б, В?

Если да, то на этапе 116 выбирают нужный режим

Если нет, то на этапе 117 обращаются к памяти и подтверждают последний режим

- этап 120: сбрасывают счетчик времени в ноль и запускают часы

- этап 130: измеряют температуру НТ нагревателя

- этап 140: НТ больше чем 50°С?

Если нет, то переходят на этап 150

Если да, то переходят на этап 160

- этап 150: определяют перепад G температур в каждый момент времени и текущий разогрев

- этап 160: система не может определить перепад температур

- этап 170: считывают последнее сохраненное число среднего перепада AG из EEPROM

- этап 180: выбирают это число в качестве температуры OS превышения

- этап 190: включают разогрев

- этап 1100: выполняют разогрев

- этап 1110: измеряют время

- этап 1120: +D/N сек?

Если нет, то возвращаются на этап 1100

Если да, то переходят на этап 1130

- этап 1130: сохраняют последнее значение текущей температуры СТ

- этап 1140: число значений = N?

Если нет, то возвращаются на этап 1100

Если да, то переходят на этап 1150

- этап 1150: сохраняют значение температуры

- этап 1160: удаляют N-oe самое старое значение

- (вариант) этап 1161: вычисляют разность между последним и предпоследним значениями текущей температуры LVCT-PVCT

- этап 1162: LVCT-PVCT больше нуля?

Если да, то через этап 1163 продолжения переходят на этап 1170

Если нет, то переходят на этап 1164 сигнализации и этап 1165 выключения питания

- этап 1170: вычисляют перепады G; температур

- этап 1180: вычисляют средний перепад AG температур

- этап 1190: определяют превышение OS

Вариант этапа 1190: этап 1195 вычисления превышения OS

- этап 1200: вычисляют температуру выключения SOT=ТТ-OS

- этап 1210: текущая температура СТ больше, чем SOT?

Если нет, то процесс возвращается на этап 1100

Если да, то на этапе 1220 выключают нагреватель

- этап 1230: сохраняют последний средний перепад AG температур

- этап 1240: текущая температура равна ТТ?

Если нет, то переходят на этап 1241 ожидания и возвращаются на этап 1240

Если да, то переходят на этап 1250 готовности к приготовлению напитка для пользователя.

Эта логическая блок-схема приведена в качестве примера, и специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть реализовано и другими последовательностями. Преимущество настоящего изобретения заключается в очень быстром времени разогрева, с промежуточным выключением режима заваривания, что экономит время и возможности полуавтоматического запуска заваривания первой чашки. Это нагревательное устройство является самообучаемым нагревательным устройством и его использование является очень легким для пользователя.

1. Блок (1000) управления подачей питания на устройство (100) тепловой обработки, такое как нагреватель или охладитель, содержащий:
- контроллер (2) с профилем запуска для запуска устройства (100) тепловой обработки от температуры в нерабочем состоянии (TI) до рабочей температуры для доведения жидкости, в конце запуска проходящей через это устройство (100) тепловой обработки, до заданной температуры (ТТ); и
- датчик (70) температуры, подсоединенный к контроллеру (2) для измерения температуры жидкости после прохождения ее через устройство (100) тепловой обработки,
причем упомянутый контроллер (2) выполнен с возможностью обеспечения протекания жидкости через устройство (100) тепловой обработки в конце запуска, сравнения измеренной температуры (SOT) жидкости, которая протекает в конце запуска, с заданной температурой (ТТ) и получения разности этих температур,
отличающийся тем, что профиль запуска имеет по меньшей мере один параметр, а контроллер (2) имеет режим самообучения для регулировки упомянутого по меньшей мере одного параметра в зависимости от упомянутой разности температур и сохранения отрегулированного параметра или параметров для последующего запуска устройства (100) тепловой обработки.

2. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один параметр профиля запуска является длительностью подачи питания.

3. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один параметр профиля запуска является мощностью питания.

4. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один параметр является заданной температурой (ТТ) устройства (100) тепловой обработки.

5. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что устройство (100) тепловой обработки имеет тепловой аккумулятор или термоблок.

6. Блок управления по п.1, отличающийся тем, что контроллер (2) включает в себя, по меньшей мере, часы (30) для запуска измерений температуры в периодические временные интервалы (ti), средство (105) хранения данных, предназначенное для хранения заданной температуры (ТТ) и температур (Ti), измеренных в упомянутые периодические временные интервалы (ti), и средство (107) вычисления, предназначенное для вычисления температуры (SOT) выключения и выполненное с возможностью:
- вычисления перепадов (Gi) температур между различными сохраненными значениями температур (Ti);
- вычисления среднего перепада (AG) упомянутых перепадов (Gi) температур; и
- вычисления температуры (SOT) выключения путем вычитания температуры (OS) превышения из упомянутой заданной температуры (ТТ), причем температура (OS) превышения соответствует упомянутому среднему перепаду (AG) температур посредством вычисления из упомянутого последнего вычисленного среднего перепада (AG) или посредством корреляции с сохраненными таблицами (108) преобразования между средними перепадами (AG) и температурами (OS) превышения,
а средство (105) хранения данных дополнительно выполнено с возможностью хранения:
- упомянутой температуры (OS) превышения;
- упомянутых вычисленных перепадов (Gi) температур;
- упомянутого вычисленного среднего перепада (AG); и
- упомянутой вычисленной температуры (SOT) выключения,
при этом контроллер (2) выполнен с возможностью выключения устройства (100) тепловой обработки, когда последняя измеренная температура (Ti) превышает упомянутую вычисленную температуру (SOT) выключения.

7. Блок управления по п.6, отличающийся тем, что средство (105) хранения данных включает в себя стековую память (106) для хранения заданного числа (N) последующих измеренных температур (Ti), соответствующих данной длительности (D), и каждая новая измеренная температура (Ti), управляемая с помощью упомянутых часов (30), которая сохраняется в стековой памяти (106) при удалении из этой стековой памяти самого старого значения измеренной температуры, а средство вычисления (107) выполнено с возможностью вычисления каждого перепада (Gi) температур между сохраненными измеренными температурами, которые отстоят на одинаковых временных интервалах друг от друга, на половине упомянутой заданной длительности (D), причем новый вычисленный перепад температур сохраняется в стековой памяти (106), а самый старый вычисленный перепад температур удаляется из этой стековой памяти (106).

8. Устройство (100) тепловой обработки для машины для приготовления напитков, такой как кофемашина, включающее в себя по меньшей мере один блок (1000) управления по любому из пп.1-7, для встраивания в упомянутую машину для приготовления напитков.

9. Машина (104) для приготовления напитков, включающая в себя по меньшей мере одно устройство (100) тепловой обработки по п.8.

10. Машина для приготовления напитков по п.9, выполненная с возможностью приготовления кофе.

11. Способ оптимизированного разогрева машины для приготовления напитков, такой как кофемашина (104), до рабочей температуры от любой начальной температуры с наилучшим возможным временем разогрева, причем упомянутая машина (104) включает в себя блок (1000) управления подачей питания на устройство (100) тепловой обработки, такое как нагреватель или охладитель, и этот блок (1000) управления содержит:
- контроллер (2) с профилем запуска для запуска устройства (100) тепловой обработки от температуры в нерабочем состоянии (TI) до рабочей температуры для доведения жидкости, в конце запуска проходящей через это устройство (100) тепловой обработки, до заданной температуры (ТТ); и
- датчик (70) температуры, подсоединенный к контроллеру (2) или включенный в его состав для измерения температуры жидкости после прохождения ее через устройство (100) тепловой обработки,
при этом контроллер (2) включает в себя, по меньшей мере, часы (30) для запуска периодического измерения температуры (Ti) через временные интервалы (ti), средство (105) хранения данных, предназначенное для хранения заданной температуры (ТТ) и измеренных значений температур (Ti) через упомянутые временные интервалы (ti), и средство (107) вычисления для вычисления температуры (SOT) выключения,
отличающийся тем, что:
- посредством упомянутых часов (30) включают измерение температуры в каждом временном интервале;
- сохраняют измеренные значения температур (Ti) одно за другим в стековой памяти (106), включенной в состав средства (105) хранения данных;
- вычисляют посредством средства (107) вычисления перепады (Gi) температур между отдельными сохраненными значениями температур (Ti);
- из упомянутых перепадов (Gi) температур вычисляют посредством средства (107) вычисления средний перепад (AG) температур;
- посредством средства (107) вычисления вычисляет температуру (SOT) выключения путем вычитания температуры (OS) превышения из упомянутой заданной температуры (ТТ), причем температура (OS) превышения получена из упомянутого среднего перепада (AG) температур посредством вычисления из упомянутого последнего вычисленного среднего перепада (AG) температур, или получена посредством корреляции с сохраненными таблицами (108) преобразования между средними перепадами (AG) и температурами (OS) превышения, и
- упомянутое устройство контроллера (2) выключает упомянутое устройство (100) для тепловой обработки, когда последняя измеренная температура превышает упомянутую вычисленную температуру (SOT) выключения.

12. Способ по п.11, в котором:
- упомянутое средство (105) для хранения данных сохраняет упомянутую температуру (OS) превышения, упомянутые вычисленные температурные градиенты (Gi), упомянутый вычисленный средний градиент (AG) и упомянутую вычисленную температуру (SOT) выключения;
- упомянутое средство (105) для хранения данных включает в себя стековую память (106), хранящую заданное число (N) последующих измеренных температур (Ti), соответствующих заданной длительности (D), причем каждая новая измеренная температура (Ti), управляемая с помощью упомянутых часов (30), сохраняется в упомянутой стековой памяти (106), тогда как самое старое значение измеренной температуры удаляется из упомянутой стековой памяти (106);
- упомянутое средство (107) вычисления вычисляет каждый перепад температур между сохраненными измеренными температурами, которые отстоят на одинаковых временных интервалах друг от друга, на половине упомянутой длительности (D), причем каждый новый вычисленный перепад (Gi) температур сохраняется в упомянутой стековой памяти (106), а самый старый вычисленный перепад удаляется из этой стековой памяти (106).

13. Способ по любому из пп.11 или 12, в котором начальная точка по времени для первого разогрева для заваривания кофе определяется путем разогрева системы одной порцией энергии от любой начальной температуры и ожидания с отключенным режимом заварки до тех пор, пока датчик температуры не определит достижение заданной температуры заваривания.

14. Способ по любому из пп.11 или 12, в котором начальная точка по времени для первого запуска для заваривания кофе определяется путем разогрева системы одной порцией энергии от любой начальной температуры и выключения режима заваривания сразу после окончания подачи этой порции энергии, при этом делают поправку на задержку из-за тепловой инерции путем использования другой регулировки температуры для первой чашки после нагревания в зависимости от задержки по времени между окончанием подачи порции энергии и подачей пользовательского запроса на приготовление первой чашки, при этом упомянутая задержка по времени составляет от 0 до примерно 15 сек.

15. Способ по любому из пп.11 или 12, в котором начальная точка по времени для первого разогрева воды для заваривания кофе определяется путем разогрева системы одной порцией энергии от любой начальной температуры, причем при запросе пользователем кофе во время подачи одной порции энергии вода начинает проходить через нагретую систему после окончания подачи этой порции энергии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к дозатору для приготовления теплого растворимого напитка. Дозатор (400) содержит нагревательное устройство (100) для теплой воды, контейнер (40) для растворимого ингредиента, смесительное устройство (46) для смешивания растворимого ингредиента из контейнера с теплой водой из нагревательного устройства, насадку (49) для подачи напитка.

Изобретение относится к области приготовления напитков. .

Изобретение относится к устройству для приготовления напитка, например детской молочной смеси, из продукта мгновенного растворения, такого как комбинация компонентов и стерилизационной воды.

Изобретение относится к нагревательным устройствам. .

Изобретение относится к области приготовления горячих напитков. .

Изобретение относится к автоматам для выдачи напитков, в частности напитков на основе кофе, содержащим средство принудительной подачи воздуха для регулирования температуры, по меньшей мере, в одном варочном блоке. Средство принудительной подачи воздуха содержит вентилятор и нагреватель для нагрева варочной камеры с возможностью регулирования температуры, что обеспечивает превосходный вкус и органолептические свойства напитка при идеальных температурных условиях. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в системе регулируемого нагрева в устройстве для приготовления напитков. В частности, изобретение относится к термодатчику, содержащему соединители, электрическую соединительную цепь, чувствительный элемент, по меньшей мере один из измеряемых электрических параметров которого меняется при изменении температуры чувствительного элемента. Чувствительный элемент электрически связан с соединителями через электрическую соединительную цепь таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения указанного электрического параметра на уровне соединителей. Датчик содержит опору с имеющейся у нее первой поверхностью и второй поверхностью, которые термически связаны и электрически изолированы. Чувствительный элемент термически связан с первой поверхностью. Вторая поверхность может быть термически связана с областью, температуру которой необходимо измерить. Технический результат - снижение тепловой инерции термодатчика с последующим улучшением терморегуляции нагревательных систем. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх