Сборочный узел датчика температуры устройства вспенивания молока
Изобретение относится к устройству для вспенивания молока в машине для приготовления кофе. Сборочный узел 1020 датчика температуры устройства вспенивания молока содержит элемент 1022 датчика температуры и упругий поддерживающий элемент 1024, который смещает элемент 1022 датчика температуры в направлении теплового контакта с нижней частью резервуара, при этом упругий поддерживающий элемент 1024 образует уплотнение, а элемент 1022 датчика температуры дополнительно соединяется с модулем процессора, который принимает сигнал о температуре и управляет модулем генерирования пара. Устройство может конфигурироваться с помощью приёма входных параметров через пользовательский интерфейс, а параметры включают в себя окончательную температуру молока и указание о величине вспенивания. 19 з.п. ф-лы, 30 ил., 2 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к вспениванию молока, и, если более точно, к способам и устройству для вспенивания молока в машине для приготовления кофе эспрессо, имеющей паровой пробник.
Уровень техники
Любое обсуждение существующего уровня техники в этом описании никоим образом не должно рассматриваться как допущение, что такой существующий уровень техники широко известен или образует часть общего широкого знания в этой области.
Обработанное водяным паром молоко используется для приготовления напитков, таких как кофе-латте, капучино и других горячих напитков. Когда обрабатываемое водяным паром молоко приготавливается в кувшине, пар или смесь пара и воздуха в общем вводится в молоко посредством пробника. Однако конструкция пробника, включающего в себя температурный датчик, такой как термистор, также адаптируемого для переноса пара или смеси пара и воздуха, является достаточно сложной; при этом система, включающая в себя такой пробник, будет получать пользу от упрощения конструкции.
Паровой пробник имеет конец, который может погружаться в резервуар с молоком. Пробник вводит пар или смесь пара и воздуха в молоко. Конечным продуктом является молочная пена. Молочная пена имеет целевую температуру и пенную структуру. Для различных напитков требуются различные структуры молочной пены. Структура относится к содержанию воздуха и распределению по размеру пузырьков в молочной пене. Достижение правильной температуры и структуры в окончательном вспененном продукте требует или присутствие опытного оператора, или наличие вспенивающего устройства, которое является по меньшей мере частично автоматизированным. Содержимое заявки на патент заявителя согласно РСТ, а также номера публикации Всемирной организации по интеллектуальной собственности (WIPO) WO 2012/151629 включены сюда посредством ссылки.
Раскрытие сущности изобретения
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается устройство для вспенивания молока.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается устройство для приготовления кофе и/или устройство для вспенивания молока, которое включает в себя: источник пара и источник воздуха, присоединённый к модулю введения воздуха для смешивания воздуха и пара.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается машина для приготовления кофе эспрессо, включающая в себя устройство для вспенивания молока, как далее раскрывается в этом описании.
Устройство для вспенивания молока может иметь возможность для конфигурирования пользователем с помощью приёма входных параметров через пользовательский ввод. Параметры могут включать в себя окончательную температуру молока, указание типа молока, и/или указание величины пенообразования. Указание типа молока может включать в себя типичный пример типов молока для выбора пользователем. Указание величины пенообразования может быть представлена в виде шкалы (например, пронумерованной) для выбора пользователем.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается устройство для вспенивания молока, устройство включает в себя:
паровой канал для обеспечения нагретого пара, чтобы нагревать молоко;
воздушный канал, включающий в себя воздушный насос;
модуль для введения воздуха, чтобы направлять воздух из воздушного канала в паровой канал, в результате чего образуется воздушно-паровая смесь;
вывод пара, чтобы обеспечивать проход воздушно-паровой смеси для нагревания молока;
множество датчиков, включающих в себя датчик температуры молока и датчик давления парового/воздушного канала; и
контроллер, находящийся в связи с запоминающим устройством, хранящим операционные параметры и параметры пенообразования, при этом контроллер выполнен с возможностью: приёма операционных параметров и принятых сигналов от множества датчиков; вычисления заданного значения давления из операционных параметров и сигналов; и обеспечения управляющих сигналов для управления работой парового канала и воздушного канала, чтобы вспенивать молоко согласно операционным параметрам.
Устройство вспенивания молока может дополнительно включать в себя пользовательский интерфейс для приёма одного или более параметров пенообразования от пользовательского ввода. Параметры пенообразования могут включать в себя окончательную температуру молока, тип молока, и/или величину пенообразования.
Параметры пенообразования, характеризующие различные типы молока, могут устанавливать различные консистенции молока, и/или диапазон молочных ингредиентов (например, жирность или аддитивное содержимое), и/или коммерческий ассортимент молока. Параметр пенообразования молочного типа позволяет осуществлять поиск и выборку сопутствующих операционных параметров для пенообразования определённого типа молока до определённой консистенции.
Параметры пенообразования, характеризующие различные величины пенообразования, могут обозначать выбранную консистенцию пенообразования. Этот входной параметр величины пенообразования позволяет осуществлять поиск и выборку сопутствующего операционного параметра для вспенивания молока до определённой консистенции пенообразования. Этот входной параметр величины пенообразования может использоваться с входным параметром типа молока, чтобы позволять осуществлять поиск и выборку операционного параметра для пенообразования определённого типа молока до определённой консистенции пенообразования.
Контроллер может дополнительно выполняться с возможностью регистрировать принятый сигнал давления по времени в течение процесса пенообразования, а также определять, превышает ли принятый сигнал давления максимальное пороговое значение давления.
Контроллер может дополнительно выполняться с возможностью регистрировать управляющий сигнал для воздушного насоса в воздушном канале и определять, превышает ли мощность воздушного насоса максимальное пороговое значение мощности для воздушного насоса.
Контроллер может дополнительно выполняться с возможностью обеспечивать сигнал, показывающий для отображения пользовательским интерфейсом заблокированный паровой пробник, а также сигнал, показывающий вероятную причину заблокированного парового пробника, основываясь на факте превышения максимального порогового значения давления, и/или максимального порогового значения мощности насоса.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается машина для приготовления кофе эспрессо, включающая в себя средства или способ тестирования, показывающие, заблокирован паровой пробник или нет, как раскрывается в этом описании.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается способ вспенивания молока, как раскрывается в этом описании.
Способ вспенивания молока может включать в себя этап приёма входных параметров через пользовательский ввод для того, чтобы обеспечивать возможность конфигурирования пользователем. Параметры могут включать в себя окончательную температуру молока, указание типа молока, и/или указание величины пенообразования. Указание типа молока может включать в себя типичный пример типов молока для выбора пользователем. Указание величины пенообразования может быть представлено в виде шкалы (например, пронумерованной) для выбора пользователем.
Способ вспенивания молока включает в себя следующие этапы:
приём пользовательских входных параметров, включающих в себя окончательную температуру молока, величину пенообразования и тип молока;
приём промежуточного порогового значения и смещение воздушного давления, основываясь на пользовательских параметрах;
нагрев молока до промежуточной температуры, в то же время прикладывая смещающее воздушное давление к воздушному насосу;
уменьшение мощности насоса или выключение воздушного насоса и нагревание молока до окончательной температуры.
Способ может дополнительно включать в себя отслеживание воздушного давления в паровом пробнике, также как и отслеживание мощности воздушного насоса. Способ может дополнительно включать в себя определение, превышает ли воздушное давление максимальное пороговое значение давления, и/или превышает ли мощность воздушного насоса максимальное пороговое значение мощности.
Способ может дополнительно включать в себя определение вероятной причины блокировки парового пробника на основе превышения максимального порогового значения воздушного давления, и/или максимального порогового значения мощности, а также обеспечивать соответствующее указание на пользовательском интерфейсе.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается машина для приготовления кофе эспрессо, и/или для вспенивания молока, включающая в себя влагосборный поддон и/или температурный датчик, как раскрывается в этом описании.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается устройство для вспенивания молока, устройство включает в себя:
источник пара;
источник воздуха, присоединённый к модулю введения воздуха для смешивания воздуха и пара;
пользовательский интерфейс для приёма входных команд от пользователя; и
при этом устройство может конфигурироваться с помощью принимаемых входных параметров через пользовательский интерфейс, эти параметры включают в себя окончательную температуру молока и указание величины пенообразования.
Указание величины пенообразования может быть представлено в пользовательском интерфейсе с помощью шкалы для выбора пользователем. Входной параметр может дополнительно включать в себя тип молока.
Устройство может дополнительно включать в себя:
Паровой канал для обеспечения нагретого пара, чтобы нагревать молоко;
Воздушный канал, включающий в себя воздушный насос;
Модуль для введения воздуха, чтобы направлять воздух из воздушного канала в паровой канал, в результате чего образуется воздушно-паровая смесь;
Выведение пара, чтобы обеспечивать проход воздушно-паровой смеси для нагревания молока;
Множество датчиков, включающих в себя датчик температуры молока и датчик давления парового/воздушного канала; и
Контроллер, находящийся в связи с запоминающим устройством, хранящим операционные параметры и параметры пенообразования, при этом контроллер выполнен с возможностью: приёма операционных параметров и принятых сигналов от множества датчиков; вычисления заданного значения давления из операционных параметров и сигналов; и обеспечения управляющих сигналов для управления работой парового канала и воздушного канала, чтобы вспенивать молоко согласно операционным параметрам.
Входной параметр консистенции вспененного продукта может использоваться с входным параметром типа молока, чтобы позволять поиск и выборку операционного параметра для вспенивания определённого типа молока до определённой консистенции вспененного продукта.
Контроллер может быть выполнен с возможностью со временем регистрации считанного сигнала о давлении во время процесса пенообразования, а также определения, превышает ли считанный сигнал о давлении максимальное пороговое значение давления.
Контроллер может быть выполнен с возможностью регистрации управляющего сигнал для воздушного насоса в воздушном канале, а также определения, превышает ли мощность воздушного насоса максимальное пороговое значение для мощности воздушного насоса.
Контроллер может быть выполнен с возможностью обеспечения сигнала, показывающего заблокированный паровой пробник, на пользовательский интерфейс для отображения, а также сигнал, показывающий вероятную причину заблокированного парового пробника, основываясь на факте превышения максимального порогового значения давления, и/или максимального порогового значения мощности насоса.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается способ для вспенивания молока, включающий в себя следующие этапы:
приём пользовательских параметров, включающих в себя окончательную температуру молока, величину пенообразования и тип молока;
приём промежуточного порогового значения температуры и смещение значения воздушного давления, основываясь на пользовательских параметрах;
нагрев молока до промежуточной температуры, в то же время применяя в отношении воздушного насоса смещение значения воздушного давления;
уменьшение мощности насоса или выключение воздушного насоса и нагревание молока до окончательной температуры.
Способ может дополнительно включать в себя этап отслеживания воздушного давления в паровом пробнике, а также отслеживание мощности воздушного насоса. Способ может дополнительно включать в себя этап определения, превышает ли воздушное давление максимальное пороговое значение для давления, и/или превышает ли мощность воздушного насоса максимальное пороговое значение для мощности. Способ может дополнительно включать в себя этап определения вероятной причины блокировки парового пробника на основе превышения максимального порогового значения воздушного давления, и/или максимального порогового значения мощности, а также обеспечивать соответствующее указание в пользовательском интерфейсе. Способ может дополнительно включать в себя этап обеспечения устройства для вспенивания молока, как ранее здесь уже описывалось.
В соответствии с аспектом технологии, обеспечивается сборочный узел измерения температуры устройства для вспенивания молока, сборочный узел включает в себя:
Элемент датчика измерения температуры и эластичный поддерживающий элемент, который вмещает в себя элемент датчика измерения температуры и смещает его в направлении теплового контакта с нижней частью резервуара;
При этом сборочный узел располагается в направлении конца выступающего участка, который выступает из корпуса устройства для вспенивания молока; и
Верхняя поверхность сборочного узла датчика температуры выполнена с возможностью способствовать перемещению жидкости в резервуар влагосборного поддона.
Поддержка может образовывать уплотнение между выступающим участком и верхней поверхностью, определяемой отдельным элементом.
Элемент верхней поверхности может иметь отверстие, таким образом эластичный поддерживающий элемент образует уплотнение для ограничения проникновения жидкости через отверстие.
Эластичный поддерживающий элемент может удерживаться в состоянии сжатия между выступающей частью корпуса или рамой и элементом верхней поверхности для создания водонепроницаемого уплотнения.
Элемент верхней поверхности может присоединяться к выступающему участку с помощью одного или более зажимных фиксаторов, проходящих от нижней стороны элемента верхней поверхности, которые входят в зацепление с соответствующими углублениями в выступающего участка.
Плечо выступающего участка может поддерживать эластичный поддерживающий элемент, в результате чего эластичный поддерживающий элемент захватывается и удерживается в примыкающем положении с помощью выступающего участка и элемента верхней поверхности.
Выступающий участок может иметь отверстие для помещения в него датчика температуры, которое закрывается эластичным поддерживающим элементом.
Элемент датчика измерения температуры может удерживаться внутри упругого поддерживающего элемента, при этом фиксатор с формой в виде латинской буквы U может входить в зацепление как с чувствительным элементом для измерения температуры, так и с эластичным поддерживающим элементом. Фиксатор с формой в виде латинской буквы U может предотвращать вытягивание вверх чувствительного элемента для измерения температуры, а также предотвращать отклонение этого элемента слишком далеко вниз вследствие введения в зацепление с рамой.
Ребро жёсткости в устройстве для вспенивания молока может ограничивать отклонение вниз чувствительного элемента для измерения температуры.
Втулка, определяемая выступающим участком, может захватывать проходящую в направлении вниз внешнюю стенку упругого поддерживающего элемента.
Свободное пространство ниже упругого поддерживающего элемента может позволять перемещение вниз этого упругого поддерживающего элемента.
Элемент датчика измерения температуры может иметь тепловой контакт с резервуаром, при этом элемент для измерения температуры дополнительно соединяется с модулем процессора, который принимает сигнал о температуре и управляет модулем генерирования пара, чтобы генерировать пар, доставляемый к резервуару.
Сборочный узел может включать в себя устройство для вспенивания молока, как описывалось ранее.
Краткое описание чертежей
Сейчас будет описываться предпочтительный вариант осуществления изобретения, только в качестве примера, со ссылками на сопроводительные чертежи, в которых:
фиг. 1 является схематической диаграммой варианта осуществления изобретения машины для приготовления кофе эспрессо;
фиг. 2 является схематической диаграммой другого варианта осуществления изобретения машины для приготовления кофе эспрессо;
фиг. 3 является блок-схемой последовательности операций для варианта осуществления изобретения способа вспенивания молока;
фиг. 4А является графиком, изображающим часть циклов управления варианта осуществления изобретения способа вспенивания молока, в соответствии с фиг. 3;
фиг. 4В является графиком, изображающим циклы управления варианта осуществления изобретения способа вспенивания молока, в соответствии с фиг. 3;
фиг. 5А является графиком, изображающим управляемую мощность насоса и измеренную температуру во время цикла вспенивания молока, показывающим типичные результаты для устройства без заблокированного парового пробника;
фиг. 5В является графиком, изображающим управляемую мощность насоса и измеренную температуру во время цикла вспенивания молока, показывающим типичные результаты для устройства с заблокированным паровым пробником;
фиг. 6А является графиком, изображающим измеренное воздушное давление и измеренную температуру во время цикла вспенивания молока, показывающим типичные результаты для устройства без заблокированного парового пробника;
фиг. 6В является графиком, изображающим измеренное воздушное давление и измеренную температуру во время цикла вспенивания молока, показывающим типичные результаты для устройства с заблокированным паровым пробником;
фиг. 7 показывает иллюстративный вариант осуществления изобретения влагосборного поддона, имеющего встроенный датчик температуры;
фиг. 8А и 8В показывают иллюстративный вариант осуществления изобретения устройства, имеющего встроенный датчик температуры и взаимодействующий с ним влагосборный поддон;
фиг. 9А-9С показывают виды с разрезом иллюстративного варианта осуществления изобретения устройства, имеющего встроенный датчик температуры и взаимодействующий с ним влагосборный поддон, фигуры изображают последовательности этапов, связанных с введением в зацепление влагосборного поддона, взаимодействующего с устройством и датчиком температуры;
фиг. 10 показывает вариант осуществления изобретения устройства для вспенивания молока;
фиг. 11 показывает вариант осуществления изобретения съёмного влагосборного поддона для устройства для вспенивания молока, показанного на фиг. 10;
фиг. 12А и 12В показывают устройство для вспенивания молока, в соответствии с фиг. 10, в котором влагосборный поддон является прикреплённым или удалённым;
фиг. 13А-13С показывают виды с разрезом устройства для вспенивания молока, в соответствии с фиг. 10, в котором влагосборный поддон является прикреплённым или удалённым;
фиг. 14 показывает вид сборочного узла датчика температуры устройства для вспенивания молока;
фиг. 15А показывает вид с разрезом сборочного узла датчика температуры устройства для вспенивания молока;
фиг. 15В показывает увеличенный вид с разрезом сборочного узла датчика температуры, показанного на фиг. 15А;
фиг. 16 показывает местный вид с разрезом устройства для вспенивания молока, имеющего датчик температуры, присоединённый с тепловым контактом к кувшину;
фиг. 17 является схематической диаграммой варианта осуществления изобретения устройства для вспенивания молока;
фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций для варианта осуществления изобретения способа вспенивания молока;
фиг. 19 является графиком, изображающим циклы управления для варианта осуществления изобретения способа, в соответствии с фиг. 17.
Осуществление изобретения
Устройство и способы для улучшенного вспенивания молока были описаны в патентной публикации PCT/AU2014/000947 согласно РСТ, опубликованной как WO/2015/042652. Содержимое этой патентной публикации WO/2015/042652 включено сюда путём ссылки.
Устройство для вспенивания молока с управляемым воздушным потоком
В существующих автоматических системах для вспенивания молока трудно достичь высококачественной консистенции вспененного молока и хорошей надёжности. Очистка представляет собой проблему с существующей конструкцией датчика температуры внутри наконечника парового пробника.
В иллюстративном варианте осуществления изобретения воздушный поток из точно управляемого источника сжатого воздуха может объединяться с паровым каналом, позволяя обеспечивать регулируемое вспенивание и структурирование молока. Смесь пара и воздуха выводится через паровой пробник, который может погружаться в молочный кувшин. Цикл нагревания и вспенивания может зависеть от температурной обратной связи в отношении молока, поскольку измеряется с помощью датчика температуры (например, в основании кувшина или в основании самого устройства для вспенивания молока). Пользователь может выбирать или программировать профили для различных типов молока (т.е. необезжиренное молоко, обезжиренное молоко, соевое, ультрапастеризованное молоко и т.д.). Затем полученная в результате смесь пара/воздуха объединяется с молоком в кувшине через погружаемый паровой пробник. Добавление ступеней воздушного цикла зависит от обратной связи, например, от датчика температуры кувшина, поскольку, как дополнительно описывается в дальнейшем, воздух добавляется во время процесса вспенивания до тех пор, пока молоко не достигнет промежуточной температуры.
В некоторых вариантах осуществления изобретения выборочно и/или автоматически инициируется цикл очистки. Очистительный паровой импульс может применяться в том случае, когда паровой пробник возвращается в исходное положение (например, автоматически с использованием подпружиненного и демпфирующего механизма). Очистка может быть автоматизирована с использованием смещённого парового пробника и очистительного парового импульса. Датчик обратной связи положения пробника и/или данные предыдущего цикла также могут использоваться в качестве входных данных для процесса очистки (т.е. очистка может не потребоваться, если молоко не нагревается).
В варианте осуществления изобретения устройство для вспенивания молока имеет источник пара, источник сжатого воздуха, один или более датчиков воздушного давления, взаимодействующие с входными отверстиями на смешивающем компоненте (т.е. расходомер Вентури, струйный насос или компонент Т-функции), и управляющий модуль, присоединённый к датчику воздушного давления для управления источником воздуха, в результате чего давление воздуха, прикладываемое к смешивающему устройству, является достаточным, чтобы обеспечивать разницу давлений. Управляемая разница давлений позволяет обеспечивать переменный воздушный поток в паровой канал.
Датчик температуры для измерения температуры молока в кувшине (например, взаимодействующий с основанием кувшина для вспенивания) может быть присоединён к управляющему модулю, чтобы позволять регулирование источников пара и воздуха, как дополнительно описывается в дальнейшем.
В некоторых вариантах осуществления изобретения управляющий модуль принимает сигналы датчика, которые измеряют операционные условия и вычисляют параметры для управления, соответственно, источником воздуха и/или источником пара. Управляемые компоненты, такие как источник пара и воздушного давления могут непрерывно регулироваться на протяжении парового цикла с использованием управляющего логического контура.
Следует принимать во внимание, что вариант осуществления изобретения, только в качестве примера, может обеспечивать одно или более из следующих преимуществ:
- обеспечение более точного управления введения воздуха в паровой канал, позволяя обеспечивать улучшенное качество вспенивания молока;
- обеспечение автоматического регулирования параметров воздушного насоса, чтобы компенсировать изменения, связанные с операционными условиями (т.е. поток пара, давление парогенератора, импульсы воздушного насоса и обратное давление пробника);
- обеспечение возможности использовать различные управляющие профили, основываясь на типе молока (т.е. соевого, обезжиренного, необезжиренного молока, и т.д.). Это может достигаться с помощью настройки операционных параметров, которые могут оказывать воздействие на конечный результат продуктов молочного типа;
- создание возможности для уменьшения стоимости конфигурации с использованием маленького насоса по сравнению с существующими конкурирующими системами.
Фиг. 1 и 2 показывают пример системы трубопроводов и управляющей схематики для иллюстративных вариантов осуществления изобретения.
Показанный на фиг. 1 пример машины 100 для приготовления кофе эспрессо включает в себя парогенератор 120, измерительный преобразователь 154 давления и датчик 156 температуры молока (например, использующий чувствительный элемент с отрицательным температурным коэффициентом “NTC”), взаимодействующий с основанием машины 100 для приготовления кофе эспрессо.
Этот иллюстративный вариант осуществления изобретения устройства 100 включает в себя источник 110 воды для обеспечения устройства водой, как правило через картридж 112 фильтра, которая перемещается насосом 114 к парогенератору 120. Питающая линия 115, ведущая к парогенератору, имеет разгрузочный клапан 116, и ведёт к переливному каналу 117, ведущему к влагосборному поддону 118. Парогенератор также имеет вакуумный дыхательный клапан 119, который имеет соединение по текучей среде с влагосборным поддоном.
Модуль 130 процессора отслеживает работу парогенератора 120 через датчик 121 уровня и/или датчик 122 давления (например, измерительный преобразователь давления в виде пьезорезистивного тензодатчика) и/или тепловой плавкий предохранитель 123, и/или термостат 124. Бак 110 для воды может дополнительно включать в себя датчик 113 уровня воды, присоединённый к модулю 130 процессора, для отслеживания доступности воды.
Соленоид 140 управляет высвобождением парового потока к паровому пробнику 142 через модуль 144 для введения воздуха и необязательно применяемый статический смеситель 149. Модуль для введения воздуха включает в себя первичный канал 145 для потока пара, канал 146 для введения воздуха и канал 147 выходного потока. Например, модуль для введения воздуха может включать в себя расходомер Вентури. Канал 146 для введения воздуха может принимать сжатый воздух, подаваемый воздушным насосом 150, обычно через одноходовой клапан 152. Датчик 154 давления присоединяется к каналу 146 для введения воздушного потока. Датчик 154 давления обеспечивает измерения давления для модуля 130 процессора.
Следует принимать во внимание, что с отключенным (неисправным) воздушным насосом 150 датчик давления может отслеживать базовый уровень давления, обеспечиваемый модулем для введения воздуха под воздействием воздушно-парового потока и любого обратного давления, обеспечиваемого паровым пробником. С активизированным воздушным насосом 150, работающим на переменных уровнях мощности (0% - 100%) датчик давления отслеживает уровень давления в канале для введения воздушного потока, позволяя обеспечивать управление насосом.
Следует дополнительно принимать во внимание, что с активизированным воздушным насосом (мощность может составлять 0% - 100%), если измеренное давление больше, чем остаточное давление, измеренное при отключенном воздушном насосе, то в этом случае воздух будет вводиться канал для потока пара, затем смешиваться и подаваться к паровому пробнику.
Датчик 156 температуры отслеживает температуру молока и обеспечивает сигнал, связанный с температурой, для модуля 130 процессора.
Модуль 130 процессора присоединяется к пользовательскому интерфейсу 160, содержащему элемент 162 для отображения и множество элементов 164 для пользовательского ввода.
В варианте осуществления изобретения клапан 170 для удаления накипи может позволять направлять поток из парогенератора к влагосборному поддону.
В некоторых вариантах осуществления изобретения устройство для вспенивания молока, которое описывается здесь, необязательно взаимодействует с машиной для приготовления кофе эспрессо или объединяется с ней.
Как показано на фиг. 2, показательное устройство 200 для вспенивания молока включает в себя систему 222, 223, 224 измерительного преобразователя для нагревательного элемента, измерительный преобразователь 254 давления, и датчик 256 температуры молока (с отрицательным температурным коэффициентом “NTC”), взаимодействующий с кувшином. Фиг. 2 показывает вариант осуществления изобретения, использующий поток через паровой элемент 220 (например, термоблок) вместо парогенератора варианта 100 осуществления изобретения. Датчик температуры может быть съёмным и удаляться из кувшина, как более подробно описывается в дальнейшем.
Устройство 200 для вспенивания молока включает в себя источник 210 воды для обеспечения водой, по необязательному выбору – через картридж 212 фильтра, при этом вода перемещается с помощью насоса 214 к паровому элементу 220. Питающая линия 215, ведущая к паровому элементу, имеет разгрузочный клапан 216, и ведёт к переливному каналу 217, ведущему к влагосборному поддону 218.
Модуль 230 процессора отслеживает работу парового элемента 220 через датчик давления (например, измерительный преобразователь давления в виде пьезорезистивного тензодатчика) (не показан) и/или датчик 222 температуры (например, термистор NTC), и/или тепловой плавкий предохранитель 223, и/или термостат 224. Бак 210 для воды может дополнительно включать в себя датчик 213 уровня воды, присоединённый к модулю 230 процессора, для отслеживания доступности воды.
Соленоид 240 управляет высвобождением парового потока к паровому пробнику 242 через модуль 244 для введения воздуха и необязательно применяемый статический смеситель 249. Статический смеситель может позволять дополнительное объединение текучей среды с паром, делая её более однородной. Модуль для введения воздуха включает в себя первичный канал 245 для потока пара, канал 246 для введения воздуха и канал 247 выходного потока. Например, модуль для введения воздуха может включать в себя расходомер Вентури. Канал 246 для введения воздуха может принимать сжатый воздух, подаваемый воздушным насосом 250, обычно через одноходовой клапан 252. Датчик 254 давления присоединяется к каналу 246 для введения воздушного потока. Датчик 254 давления обеспечивает измерения давления для модуля 230 процессора.
Следует принимать во внимание, что с отключенным (неисправным) воздушным насосом датчик давления может отслеживать базовый уровень давления, обеспечиваемый модулем для введения воздуха под воздействием воздушно-парового потока и любого обратного давления, обеспечиваемого паровым пробником. С активизированным (разблокированным) воздушным насосом датчик давления отслеживает уровень давления в канале для введения воздушного потока.
Следует дополнительно принимать во внимание, что с активизированным воздушным насосом, если измеренное давление больше, чем остаточное давление, измеренное при отключенном воздушном насосе, то в этом случае воздух будет вводиться в канал для потока пара, затем смешиваться и подаваться к паровому пробнику.
В этом иллюстративном варианте осуществления изобретения датчик 256 температуры, взаимодействующий с кувшином, отслеживает температуру молока и обеспечивает сигнал, связанный с температурой, для модуля 230 процессора.
Модуль 230 процессора присоединяется к пользовательскому интерфейсу 260, содержащему элемент 262 для отображения и множество элементов 264 для пользовательского ввода.
Фиг. 3 показывает вариант осуществления изобретения блок-схемы 300 последовательности операций способа, выполняемой модулем процессора для обеспечения и отслеживания изготовления вспененного молока.
В начале выполнения способа 300 пользователь может определять тип молока, обычно посредством выбора из списка, включающего в себя множество известных типов молока, например, выбранного из набора, содержащего цельное молоко, обезжиренное (с низким содержанием жира), соевое молоко и ультрапастеризованное молоко.
В начале выполнения способа 300 пользователь может определять степень вспенивания молока или объём пены, как правило с помощью выбора из списка, включающего в себя множество заданных значений, показывающих соответствующее вспенивание или объём пены, например, когда они выбираются из диапазона от низкого значения до высокого.
В начале выполнения способа 300 пользователь может определять окончательную температуру молока. Альтернативно, окончательная температура молока может быть предварительно сконфигурированной и/или регулируемой (или регулироваться во время использования, или может быть сохранённой).
Способ 300 может использовать выбранный тип молока и степень вспенивания молока/объём пены для конфигурирования устройства. Таблица 1, только в качестве примера, показывает матрицу, которая определяется типом молока и степенью вспенивания молока/объёмом пены. Матрица может использоваться для того, чтобы искать и выбирать параметры, используемые в способе, как обсуждается в дальнейшем. Например, пользователь выбрал тип молока «обезжиренное молоко» с объёмом вспенивания/пены, составляющим 4. Это будет означать, что параметрами для способа являются: смещение давления в 35 единиц, а температура промежуточной ступени составляет 45 градусов С.
Термины “intermediate stage” и “stage 2” используются взаимозаменяемо, когда они относятся к описываемому здесь способу.
Таблица 1
| Объём вспененного молока/пены | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
| Тип молока | Цельное молоко | 40°С/0 разница давлений | 40°С/5 разница давлений | 40°С/15 разница давлений | 40°С/35 разница давлений | 40°С/60 разница давлений | 40°С/100 разница давлений |
| обезжиренное молоко | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | |
| Соевое молоко | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | 45°С/0 разница давлений | |
| Ультрапасте-ризованное молоко (UHT) | 45°С/0 разница давлений | 45°С/10 разница давлений | 45°С/20 разница давлений | 40°С/35 разница давлений | 40°С/60 разница давлений | 40°С/100 разница давлений |
Фиг. 3А и 3В показывают, только в качестве примера, способ 300, включающий в себя какой-либо один или более из следующих этапов:
Этап 302: начинается при приёме ввода пользователем для активизации автоматического цикла вспенивания (на этапе 301) и переходит к этапу 304.
Ступень 1 – является подготовительным этапом, в котором способ проверяет, что молоко ещё не достигло окончательной температуры, и в том случае, если температура ещё не достигнута, начинается нагревание в течение короткого начального периода без добавления воздуха.
Этап 304: активизируется поток пара к пробнику, состояние представляется для пользовательского дисплея; это действие начинает первую ступень нагревания для первого периода времени (например, первоначальные две секунды), используя только пар; процесс переходит к этапу 306.
Этап 306: сравнение измеренной температуры молока с первой заданной или пороговой температурой (например, 60/65 градусов С, которые обычно составляют окончательную температуру), при этом, если измеренная температура молока меньше, чем пороговая температура, процесс переходит к этапу 308, в противном случае процесс переходит к этапу 334, где подача пара деактивируется и процесс вспенивания завершается.
Этап 308: если таймер “no-air” (нет воздуха) превысил первый заданный период времени (например, 2 секунды), то процесс переходит к этапу 310, в противном случае процесс переходит к этапу 306; это позволяет продолжение первой ступени в течение первого заданного периода времени, предполагая, что пороговое значение температуры ещё не достигнуто.
Ступень 2 – является ступенью вспенивания, в которой воздух добавляется в паровой канал, для того чтобы добавлять воздух в молоко для пенообразования. Ступень 2 заканчивается, когда достигается промежуточная температура, как показано в таблице 1.
Этап 310: в начале ступени 2 вычисляется заданное значение давления; например, требуется, чтобы воздушный насос был отключен, измеряется воздушное давление с использованием измерительного преобразователя давления (например, датчика 154 или 254 давления), в результате чего измеряется базисное давление в некоторых единицах (не требующие калибровки); например, заданное значение давления может быть вычислено с помощью объединения базисного воздушного давления и смещения давления в тех же самых единицах, основываясь на выбранном пользователем типе молока и объёме вспенивания/пены, используя приведённую выше таблицу; например, заданное значение давления также может добавлять дополнительное смещение, основываясь на скорости изменения при вычислении давления, как обсуждалось ниже; далее процесс переходит к этапу 311.
Этап 311: включение воздушного насоса (например, на 50% или выше); процесс переходит к этапу 312.
Этап 312: если измеренная температура молока меньше, чем заданное значение или выбранная пользователем температура порогового значения промежуточной ступени (например, 40/45 градусов С), процесс переходит к этапу 314, в противном случае процесс переходит к этапу 322; это даёт возможность для второй ступени продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута температура порогового значения промежуточной ступени.
Этап 314: если таймер воздушного насоса превышает второе заданное время (например, 1 секунду), процесс переходит к этапу 310 (позволяя повторное измерение базисного давления и последующее вычисление следующего заданного значения давления), в противном случае процесс переходит к этапу 316 и управляет давлением воздушного насоса, чтобы достигать заданного значения давления.
Этап 316: если измеренное воздушное давление меньше, чем минимальное пороговое значение (например, 5 psi, фунтов на квадратный дюйм), то воздушный насос отключается (во время этапа 317) и процесс переходит к этапу 312, в противном случае процесс переходит к этапу 318. Этот этап является этапом безопасности, чтобы гарантировать, что устройство для вспенивания функционирует нормально, а также то, что давление не падает ниже нормальных операционных значений.
Этап 318: если измеренное воздушное давление меньше, чем заданное значение, то мощность воздушного насоса увеличивается (во время этапа 319) и процесс переходит к этапу 320.
Этап 320: если измеренное воздушное давление больше, чем заданное значение, то мощность воздушного насоса уменьшается (во время этапа 321) и процесс переходит к этапу 312, в противном случае процесс переходит к этапу 312.
Ступень 3: молоко нагревается дополнительно до окончательной температуры, которая устанавливается пользователем (или до окончательного значения температуры по умолчанию) без дальнейшего добавления воздуха для пенообразования.
Этап 322: отключение воздушного насоса, процесс переходит к этапу 324; пар остаётся активным, чтобы продолжать нагревание.
Этап 324: если температура молока превышает целевую температуру (например, составляет 60/65 градусов С), то процесс переходит к этапу 326, в противном случае выполняется ожидание на этапе 324 до тех пор, пока температура молока не будет превышать целевую температуру.
Этап 326: деактивирование потока пара, представление состояния для пользовательского дисплея и процесс переходит к этапу 328.
Этап 328: приём измеренных или вычисленных данных, относящихся к воздушному давлению и мощности насоса (во время этапа 329); включение определения операционных параметров для заключения, существует ли ограничение в наконечнике для пара или пробнике, которые ухудшают технические характеристики или консистенцию системы; если обнаруживается блокировка, то процесс переходит к этапу 330, в противном случае процесс переходит к этапу 332; например, если требуемый профиль воздушного давления превышает заданное максимальное (при блокировке) пороговое значение давления, может быть обнаружена блокировка, и/или если требуемый профиль мощности воздушного потока превышает заданное максимальное (при блокировке) пороговое значение мощности, может быть обнаружена блокировка.
Этап 330: представленное для пользователя состояние показывает, что паровой пробник может быть заблокирован, и процесс переходит к этапу 332. Кроме того, информация о состоянии может обеспечивать подробности о вероятном источнике блокировки парового пробника, как дополнительно описывается в дальнейшем.
Этап 332: завершение цикла автоматического вспенивания.
Следует принимать во внимание, что в этом варианте осуществления изобретения блок-схемы 300 последовательности операций каждая температура и значение таймера обеспечиваются только в качестве примера и могут быть регулируемыми и/или вычисляемыми модулем процессора, и/или могут иметь различные заданные значения. Поскольку процесс обеспечивает непрерывное отслеживание температуры и давления, обеспечиваемые с помощью парового пробника, пользователь может регулировать установленную температуру и/или настройки для вспенивания, и/или тип молока в любое время в течение цикла. Пользователь также может останавливать цикл в любой точке.
Следует также принимать во внимание, что во время цикла вспенивания контур регулирования воздушного давления может вызывать увеличение со временем заданного значения воздушного давления с использованием вычисления изменения скорости, что обеспечивает оценку/прогнозирование заданного значения воздушного давления во время временного цикла насоса, основываясь на ранее считанных значениях воздушного давления.
Следует также принимать во внимание, что этапы 316, 317, 318, 319, 320, 321 работают как управление 315 обратной связью. Управление 315 обратной связью для давления может применяться с использованием любых традиционных или известных способов обеспечения обратной связи и включает в себя, но не ограничиваясь этим, двухпозиционное регулирование (On-Off Control), пропорциональное регулирование, пропорционально-дифференциальное регулирование, пропорционально-интегральное регулирование, пропорционально-интегрально-дифференциальное регулирование (PID control, ПИД-управление) и системы управления третьего порядка.
Во время этапа 328 определяется, произошла ли блокировка, причём определение может включать в себя идентификацию, не превышает ли требуемый профиль давления заданное максимальное (блокировка) пороговое значение давления, и/или блокировка может быть обнаружена, если требуемый профиль мощности насоса превышает заданное максимальное (блокировка) пороговое значение мощности. Следует принимать во внимание, что:
(а) если давление увеличивается до значения, превышающего пороговое значение давления, вследствие генерирования пара парогенератором, может возникнуть блокировка, и/или
(b) если требуемая мощность насоса во время второй ступени соответствует или приблизительно равна производительности насоса (никакое заданное значение не находится выше измеренного базисного давления), может возникнуть блокировка.
С помощью отслеживания как мощности воздушного насоса, так и базисного давления, в том случае, если мощность воздушного насоса, требуемая во время второй ступени, соответствует или приблизительно равна производительности насоса, а давление не находится за пределами порогового значения, может быть неисправность воздушного насоса.
Отслеживание блокировок и состояния воздушного насоса будет дополнительно обсуждаться в дальнейшем.
В процессе управления воздушным насосом определённое остаточное или базисное давление существует в паровом канале благодаря пару, используемому для нагревания молока. Это давление измеряется с помощью датчиков 154, 254 давления. Поведение этого остаточного давления (или парового давления) может быть предугадано с помощью измерения давления в момент tn времени выборки (т.е. Pn) и вычисления скорости изменения давления (т.е. ΔР/Δt или ΔPn) через какое-то время с использованием последних значений давления, используя при этом традиционные способы усреднения или моделирования. Это даёт возможность прогнозировать давление в последующий момент времени (т.е. P’n+1), например, P’n+1 = Pn + ΔPn.
Измерение и описание характерных признаков остаточного или базисного давления является важным, поскольку заданное значение давления воздушного насоса (т.е. Pset) для добавления воздушного давления в паровом канале (т.е. Poffset) основывается на остаточном давлении (как измеренном или оценённом). В частности, Pset = P’n+1 + Poffset. Альтернативно, Pset = Pn + Poffset без использования прогнозирования.
Следует принимать во внимание, что Pn может дополнительно моделироваться или усредняться для удаления искажений результатов измерения.
Значение смещения давления, обеспечиваемое в приведённой выше таблице, может использоваться как Poffset. Другими словами, для вспенивания молока требуется немного больше воздуха (“a bit more air”) в паровом канале (в добавление к давлению, которое уже является результатом воздействия пара, который нагревает молоко). Таким образом, «немного больше воздуха» является значением смещения, которое обеспечивается в таблице.
В приведённом выше способе воздушный насос включается на заданную требуемую величину для включения насоса (например, 50%), при этом за его включением каждый раз следует измерение давления (во время которого насос отключается). Измерение давления может выполняться периодически (например, каждые 1 или 2 секунды). Как только воздушный насос включается на заданную величину, чтобы гарантировать запуск, насос управляется через контур регулирования обратной связи, показанный в диаграмме последовательности процесса, для увеличения/уменьшения мощности насоса на 1%, чтобы достичь заданное значение Pset. Контур регулирования работает таким образом, чтобы достигать быстрого установления давления на заданное значение.
Если контур регулирования определяет, что давление слишком низкое, это может отображаться как неправильное функционирование парового канала от парогенератора к пробнику, во время которого воздушный насос не активизируется с целью повышения безопасности. Это показано при выполнении этапа 316 на фиг. 3А.
Фиг. 4А является показательным графиком 400, который отображает измерения давления во время части цикла вспенивания.
График 400 показывает линию 410, которая изображает измеренное давление воздуха, и линию 420, которая изображает заданное значение управляемого давления в зависимости от времени. Эта линия пересекается с линией 430, которая изображает мощность насоса в зависимости от времени.
Следует принимать во внимание, что линия 420 в этом примере является линейной и фрагментарной или ступенчато-непрерывной для обеспечения заданного значения управляемого давления.
В этом примере воздушный насос периодически отключается (например, на tx секунд во время этапа 412, где tx находится в диапазоне между 0,5 и 3 секунды), чтобы позволить измерительному преобразователю давления измерить базовое давление. После измерения базового давления устанавливается смещение, чтобы обеспечивать заданное значение управляемого давления для временного периода выборки (на этапе 422), позволяя контуру регулирования управлять воздушным насосом, чтобы обеспечивать давление, измеренное в измерительном преобразователе давления, которое приблизительно равно заданному значению управляемого давления.
Из графика 400 можно увидеть, что базовое давление изменяется в зависимости от времени, например, благодаря обратному давлению, обеспечиваемому с помощью молока во время процесса, давлением парогенератора и какими-либо блокировками в паровом пробнике. С помощью периодического отслеживания обратного давления и повторного прикладывания и/или вычисления соответствующего смещающего давления, воздушный насос может управляться таким образом, чтобы противодействовать любым колебаниям обратного давления и таким образом обеспечивать более надёжное соотношение для смешивания между паровым потоком и воздушным потоком. Следует принимать во внимание, что график 400 изображает последовательное приближение (stepwise approximation) к заданному значению управляющего давления, которое может изменяться в соответствии с линейным прогнозированием.
В альтернативном варианте осуществления изобретения, только в качестве примера, заданное значение для управления давлением также может изменяться в зависимости от времени в течение (или в пределах) периода выборки с помощью моделирования или прогнозирования базового давления в течение этого периода выборки (основываясь на прошлых выборках). Следует принимать во внимание, что интерполяция (например, во время этапа 424) может быть выполнена на основе прошлых выборок (например, во время этапа 426). Может применяться любая подходящая технология моделирования/ интерполяции.
С помощью отслеживания изменений давления впускаемый воздушный поток может регулироваться для отдельного типа молока и установки величины вспенивания, а также может позволять обнаружение блокировок в паровом пробнике или канале для потока. Функционирование парового пробника может быть по существу автоматическим или полуавтоматическим.
Фиг. 4В показывает другой пример процесса пенообразования, в этот раз от начала и до конца.
Давление 451 парогенератора является показателем давления, которое представлено в паровом канале (используемом для нагревания молока). Следует принимать во внимание, что колебания давления парогенератора в зависимости от времени могут оказывать влияние на давление в канале для парового потока, и, следовательно, на управление давлением парового пробника и выхода пара.
Давление 452 воздуха является измеренным давлением в канале для потока к паровому пробнику для вспенивания. Управляющий сигнал давления 453 является выборочным заданным значением воздушного давления для управления давлением в канале для воздушного потока. Это выборочное воздушное давление вместе со смещением используется для определения или вычисления управляющего целевого давления 454. В общем измеренное обратное давление увеличивается в зависимости от времени, поскольку воздух добавляется и/или молоко нагревается.
Мощность 455 насоса является управляющим сигналом для воздушного насоса и является показательной в отношении мощности насоса.
Два сигнала, которые отслеживаются для обнаружения блокировок парового пробника, являются сигналами воздушного давления 452 и мощности 455 насоса.
Температура 460 молока начинает измеряться при окружающей температуре 461, и нагревается до тех пор, пока не будет достигнута окончательная температура 462, когда процесс вспенивания завершается. Следует принимать во внимание, что в том случае, когда температура молока достигает промежуточного значения (во время этапа 463), способ продолжается и переходит в следующему этапу.
Обнаружение блокировки
Фиг. 5А и 5В показывают графики мощности насоса и температуры, как функции от времени. В соответствии со способом 300, описанном со ссылками на фиг. 3А и 3В, насос управляется на протяжении второго этапа способа вспенивания молока, который заканчивается, когда температура молока достигает промежуточного значения (например, 45 градусов С). Следует принимать во внимание, что этот график является только показательным в отношении ожидаемых измерений, как функции от времени.
Фиг. 5А показывает график 500, который включает в себя показательные значения мощности насоса и температуры в зависимости от времени в течение периода работы устройства, в соответствии со способом вспенивания молока, раскрываемом здесь (например, способом 300).
В этом примере мощность 510 насоса изменяется в соответствии с контуром регулирования воздушного давления, описанном во время ступени 2 способа 300. Мощность воздушного насоса изменяется в зависимости от времени, чтобы поддерживать заданное значение давления, активно устанавливаемое с помощью способа. Управление продолжается для регулирования заданного значения и управления мощностью насоса до тех пор, пока температура 520 не достигнет промежуточной целевой температуры (например, 45 градусов С) во время этапа 522, после чего насос отключается. В этом примере мощность воздушного насоса не достигает 100% или какой-либо другой номинальной максимальной мощности 530, ожидаемой для процесса вспенивания молока.
При определении максимальной мощности количество заданного предельного времени или времени, превышающего это значение, может быть вычислено в зависимости от времени работы насоса, а затем оно сравнивается с пороговым значением. В этом примере мощность насоса не достигает заданного порогового значения и, как представляется, насос должен работать нормально.
Фиг. 5В показывает график 550, который включает в себя показательные значения мощности насоса и температуры в зависимости от времени в течение периода работы устройства, в соответствии со способом вспенивания молока, раскрываемом здесь (например, способом 300).
Способ управления продолжает регулировать заданное значение и управлять мощностью 510 насоса до тех пор, пока температура 570 не достигнет промежуточной целевой температуры (например, 45 градусов С) во время этапа 572, после чего насос отключается.
В этом примере мощность 560 насоса управляется в соответствии со способом, который требуется для того, чтобы мощность насоса достигала максимального значения мощности 580 в течение большего периода времени, чем пороговое значение времени во время этапа 562. Следует принимать во внимание, что это может быть показателем того, что насос не работает правильно, или на полной производительности, или сопло является заблокированным, приводя к увеличению измеренного давления, и таким образом требуя увеличенного заданного значения давления, в соответствии со способом.
При определении, достиг или нет насос максимального порогового значения, и/или превысил это максимальное пороговое значение в течение заданного времени, возможно записывать (обычно используя выборку по времени) моменты времени, когда насос соответствует заданному пороговому значению или превышает его, чтобы таким образом вычислять продолжительность времени, в течение которого насос работает с превышением ожидаемых параметров. Альтернативно, средневзвешенная по времени величина может быть вычислена таким образом, что если средневзвешенная по времени величина превышает заданное пороговое значение, то предполагается, что насос работал за пределами ожидаемых параметров.
Фиг. 6А и 6В показывают измеренное базисное воздушное давление и температуру в зависимости от времени (например, когда они измеряются с помощью измерительного преобразователя 154 давления и датчика 156 температуры на фиг. 1).
В этих примерах, и в соответствии со способом 300, следует принимать во внимание, что устройство работает до тех пор, пока температура молока не достигнет окончательной целевой температуры (например, 65 градусов С), посредством которой могут отслеживаться воздушное давление и температура.
Фиг. 6А показывает график 600, изображающий воздушное давление 610 и температуру 620 в зависимости от времени, только в качестве примера, в котором давление регулируется в соответствии с вычислением давления (см. этап 310 на фиг. 3А) до тех пор, пока температура молока не достигнет промежуточного значения температуры (например, 45 градусов С), причём в этом случае может продолжаться отслеживание базисного давления до тех пор, пока способ не завершиться при достижении молоком окончательной температуры (например, 65 градусов С) во время этапа 622.
В этом примере воздушное давление отслеживается и записывается, чтобы показывать, что это воздушное давление не превышает максимального ожидаемого операционного давления 630, или в любой временной точке, или средневзвешенной по времени величины. Следует принимать во внимание, что измерения давления приведены к размеру в соответствии с каким-либо измерительным преобразователем и аналого-цифровым преобразователем, используемым для проведения измерения (однако единицы измерения являются такими же, как при измерении смещения, как показано в таблице 1, используемой при вычислении целевого заданного значения). Соответственно, максимальное ожидаемое операционное давление является значением в соответствии с ожидаемым диапазоном измерений, определяемых соответствующим измерительным преобразователем и схематикой аналого-цифрового преобразования.
Фиг. 6А показывает колебания давления, но продолжает находиться под воздействием максимального ожидаемого операционного давления 630. Соответственно, ожидается, что при поддержании давления на уровне максимального ожидаемого операционного давления паровой пробник не блокируется.
Фиг. 6В показывает график 650 воздушного давления 660 и температуры 670 в зависимости от времени, который является показательным в отношении заблокированного парового пробника.
Способ управления продолжает регулировать заданное значение и управлять мощностью 510 насоса до тех пор, пока температура 670 не достигнет промежуточной целевой температуры (например, 45 градусов С) во время этапа 672.
В этом примере воздушное давление 660 продолжает отслеживаться и записываться, чтобы оно не превышало максимальное ожидаемое операционное давление во время этапа 662.
Очевидно, что с заблокированным паровым пробником или соплом давление может продолжать увеличиваться благодаря давлению, обеспечиваемому парогенератором или узлом для генерирования пара. Измеренное давление может быть записано (как правило с помощью временной выборки), чтобы записать продолжительность времени, когда измеренное воздушное давление превышает максимальное ожидаемое операционное давление 680 (обычно заранее заданное). Альтернативно, может быть использована средневзвешенная по времени величина измерений воздушного давления, таким образом, если средневзвешенная по времени величина превышает максимальное ожидаемое операционное давление, то предполагается, что в устройстве превышается давление в течение заданного времени или в среднем.
Если измеренное воздушное давление не превышает пороговое значение, а мощность насоса превышает, тогда можно заключить, что в паровом пробнике блокировки нет, но насос может неправильно работать (например, если насос потерял свои качества в результате старения или требует технического обслуживания).
С другой стороны, если оба параметра, т.е. мощность насоса и давление, превышают соответствующие им пороговые значения, тогда можно заключить, что паровой пробник заблокирован. В этом случае пользовательский интерфейс может отображать инструкции для пользователя по очистке пробника.
Датчик температуры и взаимодействие с влагосборным поддоном
Фиг. 7 показывает иллюстративный вариант осуществления изобретения влагосборного поддона 700, имеющего встроенный датчик температуры.
В этом иллюстративном варианте осуществления изобретения влагосборный поддон обеспечивает поддерживающую поверхность 710 для помещения на неё кувшина во время операции вспенивания молока. Сборочный узел 720 измерения температуры связан с расширенной конфигурацией, в результате чего чувствительная к температуре поверхность 721 выступает через (и над) поддерживающей поверхностью 710, чтобы позволять датчику входить в контакт и термически соединяться с поддерживаемым кувшином. Расположение кувшина на датчике температуры приводит к тому, что датчик понижается и поджимается, таким образом поддерживается термическое соединение.
В этом варианте осуществления изобретения сборочный узел 720 измерения температуры включает в себя датчик 722 с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), который электрически присоединяется к розеточной части 723 разъёма. Влагосборный поддон определяет часть 712 резервуара вокруг сборочного узла 720 измерения температуры. Сборочный узел 720 измерения температуры имеет раму 724 которая входит в зацепление с возможностью скольжения через донную часть 714 резервуара и смещается с помощью пружины 725 сжатия в выступающую конфигурацию. Кольцевое уплотнение 726 и гибкое покрытие 727 обеспечиваются для герметизации сборочного узла 720 измерения температуры от резервуара 712. Сборочный узел 720 измерения температуры может включать в себя опорную поверхность 728, которая входит в контакт с поддерживающей поверхностью 710 влагосборного поддона для ограничения высоты чувствительной к температуре поверхности 721, когда она находится в выступающей конфигурации. Поддерживающая поверхность 710 обычно обеспечивается в форме перфорированной платформы, которая может сниматься для очистки. Следует принимать во внимание, что влагосборный поддон обеспечивает резервуар 712 вокруг сборочного узла 720 измерения температуры.
Следует принимать во внимание, что вариант осуществления изобретения устройства для приготовления кофе, и/или для вспенивания молока может соединяться с возможностью последующего снятия с влагосборным поддоном, что даёт возможность сбрасывать проникающую на влагосборный поддон воду/пар. Когда влагосборный поддон присоединяется к устройству, которое требует сбрасывать воду, которая проникает из устройства на влагосборный поддон, этот влагосборный поддон может дополнительно конфигурироваться с отдельным входным отверстием, обычно взаимодействующим с соединением, или расположенным вокруг этого соединения.
Только в качестве примера, устройство для приготовления кофе или устройство для вспенивания молока может иметь место для прохождения внутрь пара/ отработанной воды, которое соединяет влагосборный поддон по текучей среде с входным отверстием (не показано). Это соединение для протока жидкости может быть выполнено с электрическим соединением для датчика температуры или без него. Одноходовой клапан может обеспечиваться для ограничения расплёскивания воды, удерживаемой во влагосборном поддоне, когда этот влагосборный поддон удаляется из устройства. Одноходовой клапан может открываться автоматически, когда влагосборный поддон присоединяется к устройству, и автоматически закрываться, когда влагосборный поддон удаляется или отделяется от устройства. Для этого соединения может быть обеспечено жидкостное уплотнение (например, с использованием кольцевого уплотнения или других герметизирующих средств).
Только в качестве примера, вариант осуществления изобретения влагосборного поддона может включать в себя соединительный элемент, имеющий входной проток для приёма сбрасываемой воды/пара и электрического соединения для приёма и передачи сигнала о температуре от датчика температуры.
Фиг. 8А и 8В показывают альтернативный вариант осуществления изобретения устройства 800, которое включает в себя влагосборный поддон 810, взаимодействующий с устройством 820 для измерения температуры.
Следует принимать во внимание, что первичные компоненты устройства 820 для измерения температуры могут по существу соответствовать компонентам устройства 720 для измерения температуры, как показано на фиг. 7.
В этом примере устройство 820 для измерения температуры прикрепляется к корпусу машины для вспенивания молока или машины для приготовления кофе эспрессо, и отделяется от влагосборного поддона 810. Только в качестве примера, устройство 820 для измерения температуры может прикрепляться к нижней части углубления, определяемого для приёма влагосборного поддона 810, и/или может прикрепляться к боковой части углубления, определяемого для приёма влагосборного поддона 810.
Во время использования влагосборный поддон 810 можно перемещать посредством скольжения в углублении машины для вспенивания молока или машины для приготовления кофе эспрессо, в котором участок 812 верхней поверхности влагосборного поддона скользит над устройством 820 для измерения температуры, при этом устройство выходит через отверстие 814.
Следует принимать во внимание, что устройство 820 для измерения температуры может быть выполнено с расширенной конфигурацией, в которой датчик температуры выступает выше верхней поверхности влагосборного поддона 816.
Скольжению влагосборного поддона 810 может дополнительно способствовать первоначальное нажимание вниз устройства для измерения температуры против направленного вверх смещения (или вручную, или с помощью приложения опорной поверхности, определяемой влагосборным поддоном), вызывая его перемещение под верхним участком 812 влагосборного поддона 810. Альтернативно, влагосборный поддон 810 может быть понижен из верхнего положения поверх устройства 820 для измерения температуры таким образом, что он принимается через отверстие 814.
Фиг. 9А-9С показывают вид в разрезе варианта осуществления изобретения устройства 800, которое включает в себя влагосборный поддон 810, взаимодействующий с устройством 820 для измерения температуры.
В этом примере влагосборный поддон 810 перемещается посредством скольжения в положение от передней части машины для вспенивания молока или машины для приготовления кофе эспрессо (как лучше всего показано на фиг. 9А), таким образом верхний участок 812 влагосборного поддона скользит над устройством 820 для измерения температуры, вызывая его понижение против смещающего вверх усилия, когда оно контактирует с опорной поверхностью 813 (как лучше всего показано на фиг. 9В), до тех пор, пока устройство не достигнет отверстия 814 и снова не установится в верхнюю конфигурацию через отверстие (как лучше всего показано на фиг. 9С).
Сборочный узел датчика температуры
Фиг. 10-15 показывают вариант осуществления изобретения устройства 1000 для вспенивания молока, имеющего съёмный влагосборный поддон 1010, и/или сборочный узел 1020 датчика температуры.
Сборочный узел 1020 датчика температуры располагается в направлении конца выступающего участка 1021, который проходит от корпуса устройства 1001. Сборочный узел 1020 датчика температуры включает в себя элемент 1022 датчика температуры, который смещается вверх для введения в контакт с нижней стороной кувшина (например, как показано на фиг. 16).
Фиг. 11 показывает вариант осуществления изобретения съёмного влагосборного поддона 1010 для устройства 1000 вспенивания молока. Влагосборный поддон 1010 имеет резервуар 1011. Влагосборный поддон 1010 имеет приподнятый передний буртик 1012, таким образом, когда он вставляется для введения в зацепление с корпусом устройства 1001, датчик температуры может проходить через него и входить в отверстие 1013. В этом варианте осуществления изобретения отверстие 1013 проходит вверх от приподнятого буртика, чтобы обеспечивать зазор для датчика температуры, когда он находится в смещённом приподнятом положении. В альтернативном варианте осуществления изобретения влагосборный поддон может иметь приподнятый передний буртик 1012, таким образом, когда он вставляется, чтобы войти в зацепление с корпусом устройства 1001, буртик направляет датчик температуры вниз (против его смещающего напряжения) и в отверстие 1013, которое вмещает в себя сборочный узел 1020 датчика температуры. Для поддержки кувшина во время его использования формируется решётка 1014, в качестве верхней поверхности влагосборного поддона. Сквозной проход 1015 имеет соединение по текучей среде с резервуаром 1011 и взаимодействует с корпусом устройства 1001, чтобы принимать переливающуюся жидкость.
Фиг. 12А и 12В показывают устройство 1000 для вспенивания молока, в котором влагосборный поддон 1010 является прикреплённым или отсоединённым от корпуса устройства 1001. Следует принимать во внимание, что сборочный узел 1020 датчика температуры вмещается влагосборным поддоном 1010, в результате чего верхняя поверхность 1023 сборочного узла 1020 датчика температуры по существу покрывает отверстие 1013 в верхней поверхности влагосборного поддона.
Фиг. 13А - 13С дополнительно показывают виды с разрезами устройства 1000 для вспенивания молока, в котором влагосборный поддон 1010 является прикреплённым или отсоединённым от корпуса устройства.
Фиг. 14 показывает выполненный с помощью линий вид сборочного узла 1020 датчика температуры для устройства вспенивания молока.
Сборочный узел 1020 датчика температуры включает в себя элемент 1022 датчика температуры и упругий поддерживающий элемент 1024, который вмещает в себя элемент 1022 датчика температуры и смещает его в направлении термического соединения с нижней стороной сосуда или кувшина, используемого для структурирования.
Поддерживающий элемент также может формировать уплотнение между выступающим участком 1021 и отдельным элементом 1023 верхней поверхности. Следует принимать во внимание, что выступающий участок 1021 имеет отверстие 1026 для вмещения датчика температуры, которое покрывается упругим поддерживающим элементом 1024. Элемент 1023 верхней поверхности, имеющий отверстие 1027, в этом случае располагается поверх упругого поддерживающего элемента 1024, чтобы формировать уплотнение для ограничения проникновения жидкости через отверстие 1027 (или 1026). Элемент 1023 верхней поверхности отклоняется в направлении края, чтобы способствовать отведению жидкости в собранный узел влагосборного поддона, и может иметь нависающий край 1025 поддона, чтобы дополнительно направлять жидкость в резервуар влагосборного поддона. Верхняя поверхность сборочного узла 1020 датчика температуры является выпуклой, чтобы способствовать перемещению жидкости или текучей среды в резервуар влагосборного поддона.
Упругий поддерживающий элемент 1024 удерживается в сжатом состоянии между выступающим участком 1021 корпуса или рамы и элементом 1023 верхней поверхности для создания водонепроницаемого уплотнения. Элемент 1023 верхней поверхности надёжно прикрепляется к выступающему участку 1021 корпуса или рамы. Например, элемент 1023 верхней поверхности может быть надёжно прикреплён к выступающему участку 1021 корпуса или рамы с помощью одной или более зажимных скоб 1030, проходящих от нижней стороны, которые входят в зацепление с взаимодействующими с ними углублениями 1032 в выступающем участке.
Элемент 1022 датчика температуры удерживается внутри упругого поддерживающего элемента 1024 через небольшое устойчивое приспособление и зажимную скобу 1028 в виде латинской буквы U, которая входит в зацепление с обоими элементами и которое предотвращает удаление элемента 1022 датчика температуры. Зажимная скоба в виде латинской буквы U предотвращает вытягивание вверх элемента 1022 датчика температуры и предотвращает слишком большое отклонение вниз элемента 1022 датчика температуры благодаря его зацеплению с рамой. Например, ребро 1029 на раме может предотвращать чрезмерное отклонение вниз элемента 1022 датчика температуры.
Фиг. 15А показывает вид в разрезе сборочного узла датчика температуры для устройства вспенивания молока. Фиг. 15В показывает увеличенный вид в разрезе сборочного узла датчика температуры.
Следует принимать во внимание, что в соответствии с фиг. 15В плечо 1041 выступающего участка 1021 поддерживает упругий поддерживающий элемент 1024, таким образом упругий поддерживающий элемент захватывается и, опираясь на плечо, удерживается вокруг отверстий выступающего участка 1021 и элемента 1023 верхней поверхности; втулка 1042, определяемая выступающим участком 1021, захватывает снизу выступающую внешнюю стенку 1043 упругого поддерживающего элемента 1024; свободное пространство 1045 ниже упругого поддерживающего элемента позволяет достаточное перемещение вниз упругого поддерживающего элемента.
Фиг. 16 показывает местный вид в разрезе устройства вспенивания молока, имеющего элемент 1021 датчика температуры, термически соединённый с сосудом или кувшином 1050 (в местоположении, обозначенном 1051). Элемент 1021 датчика температуры дополнительно присоединяется к модулю 1060 процессора, который принимает сигнал о температуре. Модуль процессора управляет модулем 1070 генерирования пара, который генерирует пар, доставляемый к паровому пробнику 1080, позиционируемому в сосуде или кувшине 1050. Модуль процессора может выполнять способ вспенивания молока.
Алгоритм пара
Фиг. 17 является схематической диаграммой варианта осуществления изобретения устройства 1100 для вспенивания молока.
Например, устройство 1100 включает в себя модуль управления или модуль 1110 процессора, нагревательный модуль 1120 с низкой термической массой, водяной насос 1130, присоединённый к резервуару 1135 для снабжения водой нагревательного модуля и для создания источника пара, переменно регулируемый воздушный насос 1140 с низким объёмом для создания источника воздуха, и модуль 1150 эжектора (например, Вентури/ Т-образное разветвление), который позволяет объединение источника 1151 пара и источника 1152 воздуха.
Фиг. 18 является блок-схемой последовательности операций для варианта осуществления изобретения способа 1200 вспенивания молока, использующего многофазный цикл структурирования. Способ выполняется с помощью устройства. Например, способ может выполняться с помощью устройства 1100, как показано на фиг. 15, или другого устройства, раскрываемого в этом описании.
Только в качестве примера, способ 1200 содержит следующие этапы:
Этап 1210: «Фаза 1» включает в себя инициализацию генерирования пара.
Фаза 1 обычно работает с фиксированной продолжительностью. Нагревательные модули могут работать при полной или высокой мощности (например, 1500 Вт). Водяной насос запускается после того, как нагреватель достигает температуры 110°С (например, измеренной с помощью датчика температуры), чтобы гарантировать создание пара и впрыскивание его в канал для парового потока. Например, эта фаза может продолжаться в течение 5 секунд, а после истечения 5 секунд нагреватель работает на уменьшенной мощности (например, 900 Вт). На этом этапе воздушный насос не требуется.
Этап 1220: «Фаза 2» включает в себя введение воздуха.
Во время выполнения Фазы 2 нагреватель работает при низкой мощности (например, 900 Вт), и давление пара сохраняется низким (например, приблизительно 0,8-0,9 Бар). Это позволяет обеспечивать экономическую эффективность воздушного насоса, используемого для подачи воздуха к модулю для введения воздуха. Продолжительность фазы 2 основывается на выбранном пользователем уровне вспенивания.
Этап 1230: «Фаза 3» включает в себя перемешивание пара с высокой мощностью
Нагреватель работает во время фазы 3 с заданной установкой мощности, которая, например, может составлять такой же уровень мощности, как во время фазы 2, или выше, чем используемый во время фазы 2, или максимальную установку мощности. Во время этой фазы воздушный насос не работает. Нагреватель с низкой термической массой позволяет обеспечивать быстрое увеличение температуры и давления пара до желаемого уровня, при этом обратное давление достигает самых высоких показателей (например, 2 Бара). Этот пар под высоким давлением перемешивает молоко и воздушные пузырьки, которые вводились во время фазы 2. Продолжительность фазы 3 может быть зависимой от температуры и основывается на выбранной пользователем температуре молока, или иным образом конфигурируется пользователем. Когда молоко достигает выбранной температуры молока, способ переходит к фазе 4.
Этап 1240: «Фаза 4» мягкая остановка
Когда температура молока достигает желаемого значения (например, пользователь выбирает 65°С со смещением в 10°С), запускается Фаза 4 (например, при 55°С). Гидравлическая линия для пара сохраняет давление пара, если подача пара внезапно выключится, давление будет высвобождаться во вспененное молоко, создавая при этом нежелательные пузырьки. Уменьшение температуры нагревателя может способствовать уменьшению масштаба такого нарастания пузырьков. Мощность уменьшается от 1500 Вт до 900 Вт, а затем до 300 Вт через фиксированную продолжительность 5 секунд.
Этап 1250: «Фаза 5» очистка линии для пара
В то время как на нагреватель не подаётся электропитание, водяной насос работает в импульсном режиме (например, 4 раза включается на 0,5 секунд и выключается на 0,5 секунд). Это может дополнительно уменьшать температуру нагревателя до 60°С, которая наилучшим образом подходит для того, чтобы предотвращать отложения накипи из воды.
Только в качестве примера, установки уровня вспенивания могут назначаться со следующей продолжительностью для фазы 2.
| Установки уровня вспенивания | Продолжительность фазы 2 |
| 1 | 5 сек |
| 2 | 8 сек |
| 3 | 12 сек |
| 4 | 15 сек |
| 5 | 20 сек |
| 6 | 25 сек |
Измерительный преобразователь давления (например, обозначенный позицией 1153 на фиг. 17) может использоваться для управления или поддержания соответствующего давления во время фазы 2 (этап 1220). Вследствие допусков при изготовлении размеры системы могут изменяться. Например, если отверстие наконечника для пара немного больше или меньше, это соответственно вызывает уменьшение или увеличение обратного давления. Измерительный преобразователь давления может обнаруживать обратное давление пара и, соответственно, будет использоваться в управлении мощностью воздушного насоса, в результате чего объём вводимого воздуха находится на желаемом или управляемом уровне(ях).
Измерительный преобразователь давления (например, обозначенный позицией 1153 на фиг. 17) может использоваться для отслеживания давления и обнаружения блокировок. В то время как нагревательный модуль работает на высокой или полной мощности во время ступени 3, температура и давление пара могут быть высокими или находиться на максимальном уровне. В таких случаях, как: блокировка парового пробника, блокировка электромагнитного клапана, разрушение трубки для пара, измерительный преобразователь давления может использоваться для быстрого обнаружения внезапного увеличения давления или ослабления давления, и позволит контроллеру предпринять надлежащее действие.
Этап 1250 может быть пропущен, если паровой пробник поднимается (до этапа 1255 на фиг. 18).
Во время многофазного цикла структурирования контроллер инициирует фазу введения воздуха (фаза 2) с помощью управления нагревательным источником низкой мощности ( ̴ 900 Вт), чтобы уменьшать давление пара ( ̴ 0,8-0,9 Бар) в эжекторе (например, Вентури/ Т-образное разветвление). Воздушный насос управляется с помощью контроллера в течение заданного времени (определяемого продолжительностью фазы), в соответствии с выбранным пользователем уровнем структурирования (объёмом пены). Измерительный преобразователь давления располагается после воздушного насоса, и отслеживая обратное давление в режиме реального времени, регулирует мощность, подаваемую к насосу (корректировка мощности), чтобы поддерживать оптимизированный объём интегрирования воздуха и структурированной смеси.
Во время многофазного цикла структурирования контроллер принимает сигнал от датчика температуры, находящегося в термическом соединении со структурируемой жидкостью (например, молоком), для определения момента, когда оно достигает желаемого смещения по температуре, определяемого с помощью желаемой пользователем температуры. Когда желаемое смещение по температуре будет достигнуто, контроллер с определённым шагом уменьшает мощность, подаваемую к нагревателю с низкой термической массой, от высокого % от его максимальной мощности до тех пор, пока не будет достигнут низкий % от его максимальной мощности в течение заданной продолжительности.
Во время многофазного цикла структурирования контроллер будет принимать сигнал, показывающий, что цикл структурирования завершился или был ограничен (конец фазы 4, или 3, где не существует медленного останова), а также то, что электропитание, поступающее к источнику нагревания, было отключено, и активирует водяной насос, чтобы подавать воду в импульсном режиме (например, цикл из четырёх импульсов продолжительностью 0,5 сек) через источник нагревания к выпускному отверстию.
Следует принимать во внимание, что преимущества этого способа и системы могут включать в себя:
(а) нагреватель с низкой термической массой обеспечивает быстрый переход от режима кофе к режиму пара. После цикла вспенивания молока нагреватель временно поддерживается на низкой температуре (60°С) для уменьшения образования накипи на нагревателе.
(b) способность отслеживать и изменять давление пара, при использовании меньшего объёма воздушного насоса. Пар высокого давления обеспечивает оптимальные результаты при смешивании молока и воздушных пузырьков. Мягкая остановка в конце цикла уменьшает давление пара в направлении к концу цикла вспенивания молока для устранения образования нежелательных пузырьков.
Фиг. 19 является графиком 1300, который изображает фазы способа 1100, когда он используется для вспенивания молока. Эта фигура вычерчивает температуру пара во время цикла вспенивания молока, записанные на выпускном отверстии 1301 нагревателя и перед расходомером 1302 Вентури.
Чертёж показывает переходы между фазами: фазы 1 (на этапе 1310), фазы 2 (на этапе 1320), фазы 3 (на этапе 1330), фазы 4 (на этапе 1340) и фазы 5 (на этапе 1350). Следует дополнительно принимать во внимание, что машина для приготовления кофе эспрессо, только в качестве примера, может содержать устройство для вспенивания, которое выполнено в соответствии с предлагаемыми здесь вариантами осуществления изобретения.
Следует принимать во внимание, что сборочный узел для измерения температуры устройства для вспенивания молока может включать в себя:
Элемент 1022 датчика температуры и упругий поддерживающий элемент 1024, который вмещает в себя и смещает элемент 1022 датчика температуры в направлении термического соединения с нижней стороной сосуда;
При этом сборочный узел 1020 располагается в направлении конца выступающего участка 1021, который выступает из корпуса устройства 1001 для вспенивания молока; и
Верхняя поверхность 1023 сборочного узла датчика температуры выполнена с возможностью способствовать перемещению жидкости в резервуар влагосборного поддона.
Поддержка может образовывать уплотнение между выступающим участком 1021 и верхней поверхностью, определяемой отдельным элементом 1023.
Элемент 1023 верхней поверхности может иметь отверстие 1027, при этом упругий поддерживающий элемент 1024 образует уплотнение для ограничения поступления жидкости через отверстие 1027.
Упругий поддерживающий элемент может удерживаться в сжатом состоянии между выступающим участком 1021 и элементом 1023 верхней поверхности для создания водонепроницаемого уплотнения.
Элемент 1023 верхней поверхности может присоединяться к выступающему участку 1021 с помощью одной или более зажимных скоб 1030, проходящих от нижней стороны элемента верхней поверхности, которые входят в зацепление с взаимодействующими с ними углублениями 1032 в выступающем участке.
Плечо 1041 выступающего участка 1021 может поддерживать упругий поддерживающий элемент 1024, таким образом упругий поддерживающий элемент захватывается и удерживается в примыкающем положении с помощью выступающего участка 1021 и элемента 1023 верхней поверхности.
Выступающий участок 1021 может иметь отверстие 1026 для вмещения датчика температуры, который покрывается упругим поддерживающим элементом 1024.
Элемент 1022 датчика температуры может удерживаться внутри упругого поддерживающего элемента 1024, а скоба 1028 в виде латинской буквы U входит в зацепление как с элементом 1022 датчика температуры, так и с упругим поддерживающим элементом 1024. Скоба 1028 в виде латинской буквы U может предотвращать вытягивание вверх элемента 1022 датчика температуры и предотвращает слишком большое отклонение вниз элемента 1022 датчика температуры благодаря его зацеплению с рамой.
Ребро 1029 устройства для вспенивания молока может ограничивать чрезмерное отклонение вниз элемента 1022 датчика температуры.
Втулка 1042, которая определяется с помощью выступающего участка 1021, может захватывать проходящую в направлении вниз внешнюю стенку 1043 упругого поддерживающего элемента 1024.
Свободное пространство 1045 ниже упругого поддерживающего элемента может позволять перемещение вниз этого упругого поддерживающего элемента.
Чувствительный элемент 1021 датчика температуры может иметь тепловой контакт с резервуаром 1050, при этом элемент 1021 датчика температуры дополнительно соединяется с модулем 1060 процессора, который принимает сигнал о температуре и управляет модулем 1070 генерирования пара, чтобы генерировать пар, доставляемый к резервуару.
Устройство для вспенивания молока может включать в себя: источник пара; источник воздуха, присоединённый к модулю для введения воздуха для смешивания воздуха с паром; пользовательский интерфейс для приёма вводных команд от пользователя; при этом устройство может конфигурироваться с помощью приёма входных параметров через пользовательский интерфейс, при этом параметры включают в себя окончательную температуру молока и указание о величине вспенивания. Устройство для вспенивания молока может дополнительно содержать любые признаки, которые описываются посредством варианта осуществления изобретения.
Разъяснение
Следует принимать во внимание, что проиллюстрированные варианты осуществления изобретения обеспечивают устройство для вспенивания молока.
Хотя изобретение было описано со ссылками на специфические примеры, специалистам в данной области техники следует принимать во внимание, что изобретение может быть реализовано во множестве других форм.
Ссылка на протяжении всего описания на «один вариант осуществления изобретения» или «вариант осуществления изобретения» означает, что отдельный признак, структура или характеристика, описываемые во взаимосвязи с вариантом осуществления изобретения, включается, по меньшей мере, в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появляющиеся фразы «в одном варианте осуществления изобретения» или «в варианте осуществления изобретения» в различных местах на протяжении всего этого описания необязательно все относятся к тому же самому варианту осуществления изобретения, но могут относиться. Кроме того, отдельные признаки, структуры или характеристики могут комбинироваться любым подходящим образом, как будет очевидно из этого описания для специалиста в данной области техники в одном или более вариантов осуществления изобретения.
В описанной, в дальнейшем, формуле изобретения и приведённого здесь описания любой из терминов включает в себя, составляется из, или который содержит, является неограничивающим термином, подразумевающим включение в себя, по меньшей мере, элементов/признаков, которые отслеживаются, но не исключает другие. Таким образом, термин «содержащий» (comprising) при использовании в пунктах формулы изобретения, не следует интерпретировать как являющийся ограничивающим по отношению к средствам, или элементам, или этапам, перечисляемым в дальнейшем. Например, область действия выражения «устройство, содержащее А и В» не следует ограничивать устройствами, состоящими только из элементов А и В. Какой-либо из терминов, включающий в себя, или который включает в себя, или который включает в себя в используемом здесь контексте, также является открытым термином, который также означает, что он включает в себя, по меньшей мере, элементы/признаки, которые сопровождают этот термин, но при этом не исключаются другие. Таким образом, включает в себя синонимы и означает содержащий.
Аналогичным образом, следует отметить, что термин “coupled” (спаренный, соединённый), когда он используется в формуле изобретения, не следует интерпретировать как ограниченный только прямыми соединениями. Наряду с другими производными, могут также использоваться термины “coupled” и “connected”. Следует принимать во внимание, что эти термины не предназначаются для использования в качестве синонимов в отношении друг друга. Таким образом, объём выражения «устройство А присоединяется к устройству В» не ограничиваются устройствами или системами, в которых выходной сигнал от устройства А напрямую присоединяется ко входу устройства В. Это означает, что существует путь между выходом устройства А и входом устройства В, причём этот путь может включать в себя другие устройства или средства. Термин “coupled” может означать, что два или более элемента находятся или в непосредственном физическом соединении, или что два или более элемента не находятся в непосредственном контакте между собой, но всё ещё взаимодействуют между собой или оказывают взаимное влияние друг на друга.
В используемом здесь контексте, до тех пор, пока не определено иным образом, использование простых числительных «первый», «второй», «третий» и т.д. для описания общего объекта, только показывает, что различные примеры подобных объектов относятся к чему-либо, при этом они не предназначаются для того, чтобы на их основе делать предположение, что описываемые таким образом объекты должны быть приведены в последовательности, или временно, или пространственно, или с ранжированием, или любым другим способом.
В используемом здесь контексте, до тех пор, пока не определено иным образом, использование терминов «горизонтальный», «вертикальный», «левый», «правый», «вверх», «вниз», также как их производные в виде прилагательного и наречия (например, «горизонтально», «направо», «вверх», и т.д.) просто относятся к ориентации проиллюстрированной структуры, в которой отдельная чертежная фигура обращена к читателю, или производится ссылка на ориентацию структуры во время номинального использования по мере необходимости. Аналогичным образом, термины “inwardly” и “outwardly” в общем относится к ориентации поверхности относительно оси продольного направления или оси вращения по мере необходимости.
Аналогичным образом следует принимать во внимание, что в приведённом выше описании показательных вариантов осуществления изобретения различные признаки изобретения иногда группируются вместе в единственном варианте осуществления изобретения, фигуре или в её описании с целью оптимизации раскрытия изобретения, а также для содействия в понимании одного или более различных изобретательских аспектов. Однако этот способ раскрытия не должен интерпретироваться как отражающий изобретение, поскольку заявленное изобретение требует большего количества признаков, чем признаки, кратко цитируемые в каждом пункте формулы изобретения. Более того, как отражает последующая формула изобретения, изобретательские аспекты находятся не во всех признаках единственного раскрываемого в дальнейшем варианта осуществления изобретения. Таким образом, пункты формулы изобретения, которые следуют за подробным описанием, встроены в это Подробное Описание, при этом каждый пункт формулы изобретения следует рассматривать как отдельный вариант осуществления настоящего изобретения.
Кроме того, в то время как некоторые описанные здесь варианты осуществления изобретения включают в себя некоторые, но не другие признаки, включённые в другие варианты осуществления изобретения, подразумевается, что комбинации признаков различных вариантов осуществления изобретения должны находиться в пределах объёма изобретения, как будет понятно специалистам в данной области техники. Например, в последующих пунктах формулы изобретения любой из заявленных вариантов осуществления изобретения может использоваться в любой конфигурации.
Кроме того, некоторые из вариантов осуществления изобретения раскрываются здесь как способ или комбинация элементов способа, которые могут применяться с помощью процессора компьютерной системы или с помощью других средств выполнения функции. Таким образом, процессор с необходимыми инструкциями для выполнения такого способа или элемент способа, формируют средства для выполнения способа или элемент способа. Кроме того, описанный здесь элемент варианта осуществления изобретения устройства является примером средства для осуществления функции, выполняемой элементом, с целью осуществления изобретения.
В обеспечиваемом здесь описании формулируются многочисленные специфические подробности. Однако должно быть понятно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применены на практике без этих специфических подробностей. В других примерах хорошо известные способы, структуры и технологии не были показаны подробно, для того чтобы не затруднять понимание этого описания.
Таким образом, в то время как были описаны, как предполагается, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники будут отдавать себе отчёт, что другие дополнительные модификации могут осуществляться без выхода за пределы сущности изобретения, при этом предполагается притязание на все такие изменения и модификации, которые попадают в пределы объёма изобретения. Например, любые формулы, приведённые выше, являются только репрезентативными для процедур, которые могут использоваться. Функциональность может быть добавлена или удалена из блок-схем, а операции в отношении функциональных блоков могут быть взаимозаменяемыми. Этапы могут добавляться к способам или удаляться из способов, описываемых в пределах объёма настоящего изобретения.
Следует принимать во внимание, что вариант осуществления изобретения может по существу состоять из раскрытых здесь признаков. Альтернативно, вариант осуществления изобретения может состоять из раскрытых здесь признаков. Иллюстративно раскрытое здесь изобретение может быть соответствующим образом применено на практике при отсутствии какого-либо элемента, который в частности не раскрывается в этом описании.
1. Сборочный узел датчика температуры устройства вспенивания молока, содержащий:
элемент датчика температуры и упругий поддерживающий элемент, выполненный с возможностью приема и смещения элемента датчика измерения температуры в направлении теплового контакта с нижней частью резервуара;
при этом сборочный узел располагается в направлении конца выступающего участка, выступающего из корпуса устройства вспенивания молока;
а верхняя поверхность сборочного узла датчика температуры выполнена с возможностью обеспечения перемещения жидкости в резервуар влагосборного поддона.
2. Сборочный узел по п. 1, в котором упругий поддерживающий элемент образует уплотнение между выступающим участком 1021 и верхней поверхностью, определяемой отдельным элементом 1023.
3. Сборочный узел по п. 2, в котором элемент верхней поверхности имеет отверстие, при этом упругий поддерживающий элемент образует уплотнение для ограничения поступления жидкости через указанное отверстие.
4. Сборочный узел по п. 2 или 3, в котором упругий поддерживающий элемент удерживается в сжатом состоянии между выступающим участком и элементом верхней поверхности для создания водонепроницаемого уплотнения.
5. Сборочный узел по любому из пп. 2-4, в котором элемент верхней поверхности соединен с выступающим участком посредством одной или более зажимных скоб, проходящих от нижней стороны элемента верхней поверхности, которые входят в зацепление с взаимодействующими с ними углублениями в выступающем участке.
6. Сборочный узел по любому из пп. 2-5, в котором плечо выступающего участка поддерживает упругий поддерживающий элемент, так что упругий поддерживающий элемент захватывается и, опираясь на плечо, удерживается с помощью выступающего участка и элемента верхней поверхности.
7. Сборочный узел по любому из пп. 1-6, в котором выступающий участок имеет отверстие для вмещения датчика температуры, покрываемое упругим поддерживающим элементом.
8. Сборочный узел по любому из пп. 1-7, в котором элемент датчика температуры удерживается внутри упругого поддерживающего элемента, а зажимная скоба в виде латинской буквы U входит в зацепление как с элементом датчика температуры, так и с упругим поддерживающим элементом.
9. Сборочный узел по п. 8, в котором зажимная скоба в виде латинской буквы U выполнена с возможностью предотвращения вытягивания вверх элемента датчика температуры и предотвращения слишком большого отклонения вниз элемента датчика температуры благодаря его зацеплению с рамой.
10. Сборочный узел по п. 9, в котором ребро устройства вспенивания молока выполнено с возможностью ограничения отклонения вниз элемента датчика температуры.
11. Сборочный узел по любому из пп. 1-10, в котором втулка, определяемая выступающим участком, выполнена с возможностью захвата снизу выступающей внешней стенки упругого поддерживающего элемента.
12. Сборочный узел по любому из пп. 1-11, в котором свободное пространство ниже упругого поддерживающего элемента обеспечивает перемещение вниз указанного упругого поддерживающего элемента.
13. Сборочный узел по любому из пп. 1-12, в котором элемент датчика температуры термически соединяется с сосудом, при этом элемент датчика температуры дополнительно соединен с модулем процессора, выполненным с возможностью приема сигнала о температуре и управления модулем генерирования пара для генерирования пара, подаваемого в сосуд.
14. Сборочный узел по любому из пп. 1-13, в котором устройство вспенивания молока включает в себя:
источник пара;
источник воздуха, соединённый с модулем введения воздуха для смешивания воздуха и пара;
пользовательский интерфейс для приёма ввода от пользователя;
при этом устройство является конфигурируемым посредством принимаемых через пользовательский интерфейс входных параметров, включающих в себя окончательную температуру молока и указание величины пенообразования.
15. Сборочный узел по п. 14, в котором указание величины пенообразования представлено в пользовательском интерфейсе с помощью шкалы для выбора пользователем.
16. Сборочный узел по п. 14 или 15, в котором входные параметры дополнительно включают в себя тип молока.
17. Сборочный узел по любому из пп. 14-16, в котором устройство дополнительно включает в себя:
паровой канал для обеспечения нагретого пара для нагрева молока;
воздушный канал, включающий в себя воздушный насос;
модуль ввода воздуха для направления воздуха из воздушного канала в паровой канал для образования воздушно-паровой смеси;
вывод пара для обеспечения прохода воздушно-паровой смеси для нагревания молока;
множество датчиков, включающих в себя датчик давления парового/воздушного канала; и
контроллер, выполненный с возможностью связи с запоминающим устройством, хранящим операционные параметры и параметры пенообразования, при этом контроллер выполнен с возможностью приёма операционных параметров и принятых сигналов от множества датчиков, вычисления заданного значения давления из операционных параметров и сигналов и обеспечения управляющих сигналов для управления работой парового канала и воздушного канала для вспенивания молока в соответствии с операционными параметрами.
18. Сборочный узел по п. 17, в котором входной параметр консистенции вспененного продукта используется с входным параметром типа молока для поиска и выбора операционного параметра для вспенивания определённого типа молока до определённой консистенции вспененного продукта.
19. Сборочный узел по п. 17 или 18, в котором контроллер выполнен с возможностью регистрации считанного сигнала о давлении во время процесса пенообразования и определения, превышает ли считанный сигнал о давлении максимальное пороговое значение давления.
20. Сборочный узел по любому из пп. 17-19, в котором контроллер выполнен с возможностью обеспечения сигнала, указывающего, что паровой пробник заблокирован, на пользовательский интерфейс для отображения и сигнала, указывающего вероятную причину заблокированного парового пробника, на основе превышения максимального порогового значения давления и/или максимального порогового значения мощности насоса.
