專利名稱：檢測煮咖啡機的咖啡豆研磨器中沒有咖啡豆的檢測方法及實施該方法的煮咖啡機的制作方法
技術領域：
咖啡壺在這里是指那種完全自動地制作新鮮咖啡飲料的咖啡壺。
背景技術：
這種咖啡壺由以下部分構成接收咖啡豆的咖啡豆容器，研磨咖啡豆的研磨器和被供應研磨后的咖啡粉的飲料制作單元。在飲料制作單元中，咖啡粉被壓縮，然后具有一定壓力的沖咖啡水流經此咖啡粉并提取該咖啡粉。這種咖啡壺也叫做“Espresso咖啡壺”。
這種咖啡壺存在一個問題當咖啡豆研磨器中缺少咖啡豆時應該盡可能快地檢測出來；否則研磨器的驅動電機在無負載下運行一定時間后就會過熱。另一個問題是一旦缺少咖啡豆的情況被檢測出來，需要知道這個研磨周期里已經研磨了的咖啡豆數量；以便在重新加入咖啡豆后在本研磨周期里只研磨出本周期里為制作一定數量咖啡飲料所需要的咖啡豆的剩余部分。否則，已經研磨的咖啡粉會被拋棄而代之以全部新的咖啡粉。
然而，用通常的檢測裝置對研磨器中缺少咖啡豆的檢測是有問題的；因為這些通常的檢測裝置被污染，咖啡豆有油性時更是如此，因為咖啡渣在研磨期間逐漸增加，這種咖啡渣對大多數檢測裝置是破壞性的。
此外，通常在研磨器里有或沒有咖啡豆是由驅動研磨器電機的電流消耗來判斷的。然而，這種方法在實踐上是不可靠的；因為大多數情況下在電機和研磨器中間有一個齒輪箱，它妨礙著對缺少咖啡豆情況的檢測；理由是這個高減速比的齒輪箱使得電機的電流消耗在有負載和沒有負載下工作時差別不大。下一個問題是研磨器的某些零件在經年累月的運行后會使電機的電流消耗連續地降低，這對通過檢測電流來檢測缺少咖啡豆是另外的障礙。最后，其他的參數，例如周圍空氣的溫度和濕度，待被研磨的咖啡豆的種類、大小和烘烤的程度，選擇的研磨程度和研磨器的磨損程度都對電流有影響，從而對測量有影響。
發明內容
本發明的目的是提供一種用于檢測咖啡壺的咖啡豆研磨器中缺少咖啡豆的檢測方法，它本質上獨立于研磨器中變化的和可調整的參數；易于實現并且能給出沒有咖啡豆的可靠指示。
為此，本發明提出根據權利要求1的方法。
本發明的基本思想是測量研磨器在運行時產生振動的水平和/或頻譜，并且基于此測量結果決定研磨器中是否還有咖啡豆或者確定該研磨器是否無負載運轉，即不含有任何待研磨的咖啡豆。已經證明，基于振動的水平和振動的頻譜，基本上能夠檢測出在研磨器中有或者沒有咖啡豆。
本方法的優選的先進的實施例記載于從屬權利要求2-7中。
在優選實施例中，振動水平被連續地記錄；如果被測量水平變化大于某個預設值或者降到低于某個參考值，研磨器就停止運行。其優點是基于這樣的事實振動水平在研磨時大致大于研磨器沒有負載下運轉時的振動水平。
更進一步，本發明提供了一個實現本方法的咖啡壺；使實現缺少咖啡豆的檢測是低成本的，并且是易于使用的。
據此的咖啡壺在權利要求8提出。
此咖啡壺的優選的先進的實施例寫在從屬權利要求9-12中。
一個本方法的優選實施例將在下面敘述，并請參看附圖，它是咖啡壺的簡圖。
具體實施例方式
在圖中簡要地示出咖啡壺1，它基本上由下列部份組成咖啡豆容器2，咖啡豆研磨器3，煮咖啡組件6，飲料出口9，傳感器11，電子監測和分析單元13和電子控制單元16。咖啡豆研磨器3由電機4和兩個研磨輪5a和5b中的至少一個組成，電機4通過減速齒輪驅動(未示于圖中)。咖啡豆研磨器3置于咖啡豆容器2的下方，并通過通道2a與咖啡豆容器2連通。傳感器11附著到咖啡豆研磨器3的外殼3a，并通過導線12與電子監測和分析單元13相連。電子監測和分析單元13本身則和電子控制單元16相連，后者通過控制導線17連到咖啡豆研磨器。
沖咖啡組件6由沖咖啡腔室7構成；此沖咖啡腔室用于提取咖啡飲料和咖啡粉8，后者是由咖啡豆研磨器研磨成的。在沖咖啡腔室7中的咖啡粉受到一個未示于圖中的活塞的壓縮，而后由流進沖咖啡腔室7的沖咖啡水在壓力下提取。在沖咖啡組件6中準備好的咖啡飲料可以經過飲料出口9流入在其下方的咖啡杯。
兩個研磨輪5a和5b，最好只是一個研磨輪5a，由電機4驅動，而另一個研磨輪是靜止的，并且無旋轉力矩地連接到咖啡豆研磨器3的外殼3a上。連接在咖啡豆研磨器3的外殼3a上的傳感器11用來記錄咖啡豆研磨器運行產生的振動水平和振動頻譜。本發明利用這樣的事實即咖啡豆研磨器3運行時產生的振動，其頻譜特別是其水平依賴于是否有咖啡豆在其中。
為了監測振動，把傳感器11連接在咖啡豆研磨器3的外殼3a或外殼部分上證明是有效的。這樣連接的傳感器11，易于檢測出由咖啡豆研磨器3激勵的外殼3a的振動；隨后由電子監測和分析單元13對信號進行電子翻譯。電子監測和分析單元13由帶有低通濾波器的濾波與放大電路14和閥值開關電路15組成。閥值開關電路15可以用例如比較器來實現，此比較器比較被測量值與參考值，一旦測量值超過或者低于參考值時就產生輸出信號給電子控制單元16。當基于測量振動水平來決定咖啡豆容器2中是否有咖啡豆時，濾波/放大電路14最好設計成不把短的峰值電平解讀為沒有咖啡豆。對不同的咖啡豆研磨器進行測試表明根據給出的邊界條件，研磨器外殼3a的振動電平對于研磨器研磨咖啡豆或者研磨器在空載下運轉通過一個在2到40之間的因數而不同。特別是，在例如研磨器3研磨咖啡豆時，振動水平高于空載運轉時的二倍。通常，通過使用直接連接在研磨器外殼3a的壓電傳感器11，在兩種運行方式下即研磨咖啡豆或無載荷運轉振動水平的高達15因數的區別被測量出。更進一步，如果設置第二閥值，則研磨器的阻塞也可以檢測出來。
一旦電子監測和分析單元13檢測到研磨器3中沒有咖啡豆，一個相應的信號就會送到控制單元16，而它停止電機4的運轉。同時，在咖啡壺的顯示器上(圖中未示出)，出現提示咖啡豆容器2是空的，需要再加入咖啡豆。
代替對振動水平的監測和分析，研磨器3的外殼3a振動頻譜可以由監測和分析單元13進行記錄和處理。試驗表明，研磨器3的外殼3a的振動頻譜和振動頻率，在研磨器3有負載和沒有負載時其變化是不同，沒有負載時要低50％。振動水平和振動頻譜兩個參數可同時用于檢測運行中的研磨器沒有咖啡豆的情形。
其它的傳感器，例如感應式或電容式傳感器可代替壓電傳感器。一個或更多的應變儀也可以作為傳感器。另一個可選方案是用一個麥克風來記錄空氣中傳播的聲音或者振動的聲音。
研磨器的外殼或者相應部件的振動只在實際研磨期間進行測量和處理。在研磨停止前，換句話說就是在研磨器起動到測出它在空載運行時之間，通過測量多少咖啡豆已被研磨，可以使這次的研磨操作在再加入咖啡豆后繼續，直到總的咖啡粉達到所希望的數量為止。這個優點表明已經研磨了的咖啡豆繼續可以用來制作這次的咖啡飲料。測量研磨器停止前的已研磨咖啡豆數量通過，例如，在此之前咖啡豆研磨器轉了多少圈來測量。
監測和分析研磨器的外殼的振動最好與研磨操作同時開始、同時結束或者稍微提前一點結束。
根據所述，本方法及其咖啡壺有以下優點-低成本和設計簡單；-迅速檢測缺少咖啡豆；-研磨器不用預熱；-可用于幾乎所有型式的研磨器；-由于老化而更換研磨器不會對測量結果有本質的影響；-本質上其運行與溫度無關；-本質上其運行與摩擦無關；-測量結果本質上與咖啡豆大小、種類和烘烤程度無關；-本質上其運行與空氣的濕度無關；-傳感器與研磨器是電流隔離的；-本次研磨操作可以在咖啡豆容器再加入咖啡豆后繼續，直到所需要數量的咖啡為止。
權利要求
1.一種用于檢測咖啡壺(1)的咖啡豆研磨器(3)中缺少咖啡豆的方法，其特征在于測量咖啡豆研磨器(3)在運行時的振動的水平和/或頻譜，以決定其中是否有咖啡豆。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，如果確認沒有咖啡豆則研磨操作將被中斷。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于，進行測量的時間是從開始研磨到測量出咖啡豆研磨器(3)中缺少咖啡豆為止，一旦咖啡豆已經加入到咖啡豆研磨單元中，則該研磨操作將繼續。
4.根據上述一個權利要求的方法，其特征在于，用測量值與參考值相比較來確認缺少咖啡豆。
5.根據上述一個權利要求的方法，其特征在于，測量振動水平，如果該平幅度變化大于預設值和/或如果水平幅度降到低于參考值就認為缺少咖啡豆。
6.根據上述一個權利要求的方法，其特征在于，測量振動的頻譜，如果頻譜幅度變化大于預設值和/或如果頻譜幅度降到低于參考值就認為缺少咖啡豆。
7.根據上述一個權利要求的方法，其特征在于，測量研磨器(3)的外殼(3a)或者連接在研磨器(3)上的一個元件的振動水平的幅度和/或研磨器(3)的外殼(3a)或者連接在研磨器(3)上的一個元件的聲音頻譜。
8.一種用于實施根據上述一個權利要求所述的方法的沖咖啡機，包括至少一個咖啡豆容器(2)用于接收咖啡豆；適于研磨咖啡豆的研磨器(3)；有沖咖啡腔室(7)的飲料制作單元(6)，它用加壓的熱的沖咖啡水來提取咖啡粉；其特征在于此咖啡壺(1)有至少一個傳感器(11)，用于記錄研磨器(3)在運行中產生的振動水平和/或頻譜。
9.根據權利要求8的咖啡壺(1)，其特征在于，包括一電子監測和分析單元(13)，它與傳感器(11)相連，用于獲得和分析在研磨過程中由傳感器(11)發出的信號。
10.根據權利要求9的咖啡壺，其特征在于，與電子控制單元(16)相連的電子監測和分析單元(13)根據傳感器(11)發出的信號來停止研磨器(3)的運行。
11.根據權利要求8到10的咖啡壺，其特征在于，其研磨器(3)有外殼(3a)，傳感器(11)連接在外殼(3a)上或者與外殼相連的一個元件上。
12.根據權利要求8到10的咖啡壺，其特征在于，傳感器為壓電的、電容或者電感式的，或者是振動聲麥克風或者空氣傳播的聲音麥克風，用于測量研磨器(3)運行時產生的振動水平和/或頻譜。
全文摘要
為檢測咖啡壺(1)的研磨器(3)缺少咖啡豆的情況，提出一種方法；它測量研磨器(3)運行時產生的振動水平和/或頻譜來確定是否有咖啡豆。更可取的是，監測咖啡豆研磨器外殼(3a)的振動電平；當此電平的變化大于預設值和/或此電平降到低于參考值時就認為缺少咖啡豆。
文檔編號A47J42/44GK1846585SQ200610071539
公開日2006年10月18日 申請日期2006年3月28日 優先權日2005年3月29日
發明者P·克勒 申請人:薩科Ipr有限公司