[发明专利]热流体制备单元及其使用方法和全自动咖啡机的操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于全自动咖啡机的热流体制备单元、具有热流体制备单元的全自动咖啡机的操作方法、以及热流体制备单元在全自动咖啡机中的使用方法。

背景技术

全自动咖啡机是指用于获得热饮料的装置，在操作员启动时，咖啡饮料在所述全自动咖啡机中得以自动地制备并以顺序控制方式被分配。通常，这种全自动咖啡机配备有：水容器或饮用水供应连接件形式的饮用水供应部；用于研磨咖啡豆的研磨单元；用磨好的咖啡豆和热水制备热饮料的调制单元；以及喷嘴或类似形式的热饮料分配装置。为了能够分配不同类型咖啡饮料，尤其是为了允许用户借助于全自动咖啡机加热牛奶和/或使牛奶起泡沫，传统全自动咖啡机是众所周知的，所述传统全自动咖啡机额外地在蒸汽输出喷嘴等处能够进行蒸汽的全自动控制分配或也能进行蒸汽的手动控制分配。为了节约部件并从而节约其材料，常见的是，这种全自动咖啡机装配仅一个连续流水加热器形式的主加热装置。在常有的机器控制电路的适当控制下，该单个连续流水加热器既用来制备用于咖啡调制过程的热水(在约100℃的范围内)又用来制备用于在蒸汽分配喷嘴处输出的可用蒸汽，其中，出于此目的，必须将供应的饮用水加热至大约160℃的温度以将其转换成气体状态。

在为了基于需求提供连续流水加热器的控制的传统全自动咖啡机的情况下，已知在交流电压源与连续流水加热器之间连接可操纵电路元件。图2以框图的形式示意性地示出了这种传统电路设计。由外部交流电压源160馈送的交流电压(通常，为230V和50Hz的典型主交流电压)被施加于三端双向可控硅开关元件145的一个电源接头；在输出端处，三端双向可控硅开关元件连接至流体加热装置(这里为加热块150形式的)。为了控制三端双向可控硅开关元件，提供了微控制器126，所述微控制器根据在加热块150的输出处测量流体温度的流体温度传感器125的信号驱动三端双向可控硅开关元件。在传统电子控制设备中，只有凭借在从几秒钟到几分钟的时间段内三端双向可控硅开关元件145是否将全部交流电压接通到加热块150的方式才可以进行这种类型的控制。

传统全自动咖啡机通常消耗约1.4kW的功率。当第一次接通全自动咖啡机时，即，在进入操作之后，通过使用微控制器126的适当控制即刻进行加热过程以便将加热块处的流体加热至其工作温度，即，大约100℃。如果接下来要分配蒸汽，必须将所供应的流体从100℃加热至大约160℃。在图3a、3b和3c的示图中示意性地示出的该加热阶段T_H过程中，微控制器126以如下方式持续驱动三端双向可控硅开关元件145，所述方式为，微控制器将交流电压源160的交流电压接通到加热块150，直到来自温度传感器125的反馈信号表示已经达到或超过例如160℃的目标温度为止。在随后的蒸汽分配过程中，为了保持大约160℃的蒸汽的目标温度，间隔地关闭加热块150或再次暂时打开几秒钟的很短的临时间隔T_Z。

在这种情况下，图3c所示的热功率P_TH(事实上，由于几乎完全抵触的消费者的纯有效功率)遵从了图3a所示的三端双向可控硅开关元件145的输出处的有效电压U_eff。然后获得例如图3b所示的流体温度θ的曲线。

那么这种类型的传统热流体制备单元的缺点是初始加热所花费的时间，即，时段T_H较长，例如超过5秒。如果想要分配蒸汽，那么系统必须等侯整个时段T_H，这降低了操作便利性以及每单位时间能够制备的咖啡的最大量。

发明内容

因此，本发明的目的是进一步开发用于全自动咖啡机的热流体制备单元以便减少升温时间。对于根据本发明的方法，本发明的目的是详细说明全自动咖啡机的操作方法，其中，分配咖啡的等待时间变短。

通过本发明的全自动咖啡机的热流体制备单元以及通过本发明的全自动咖啡机的操作方法实现本发明的目的。

提供了根据本发明的用于全自动咖啡机的热流体制备单元，所述热流体制备单元包括：

·温度控制装置；

·流体加热装置；

·整流电路；以及

·功率半导体开关装置，

其中，在整流电路的输入端处将整流电路连接至交流电压源并且在整流电路的输出端处通过(中间布置的)功率半导体开关装置将整流电路连接到流体加热装置，其中，功率半导体开关装置以选择性地将整流电路的输出端接通到流体加热装置的方式设计成可控的，并且其中温度控制装置被设计成以脉冲方式执行功率半导体开关装置的控制以便因而提供温度控制。