用于为制作饮料的过程确定至少一个适当参数的方法 【技术领域】
本发明涉及一种用于为制作饮料的过程确定至少一个适当参数的方法，该过程通过引导流体经过饮料制作机中的容纳至少一种饮料成分的至少一个构件来制作饮料，该饮料制作机适合于接纳和处理各种类型的饮料成分容纳构件。
背景技术
许多类型的饮料制作机适合于制作各种类型的饮料。尤其是在适合于接纳和处理容纳一种或者多种饮料成分的构件的饮料制作机中，由饮料制作机制作的饮料的类型取决于如由饮料制作机的用户应用的饮料成分容纳构件的类型。例如，当用户决定应用容纳磨碎咖啡的构件时，饮料制作机用来制作咖啡，而当用户决定应用容纳茶叶的构件时，相同饮料制作机用来制作茶。
各类饮料需要关于制作饮料的过程的专用参数集，以便获得饮料的所需品质(口味)。这样的参数可以是在该过程中将引导经过饮料成分容纳构件的水的温度、流量、压力和/或数量；温度、流量和/或压力随时间的变化；预湿参数；泵送时间等。为了实现饮料制作机能够自动选择关于饮料制作机需要处理的至少一个饮料成分容纳构件的恰当参数，有必要的是饮料制作机能够识别饮料成分容纳构件。
根据US 2004/0197444已知一种用于从一定范围的饮料盒自动配制一定范围的饮料类型的系统。该系统包括饮料配制机和多个饮料盒，各盒容纳与专用饮料类型关联的一种或者多种饮料成分。为了借助该系统来配制饮料，用户在饮料配制机中插入饮料盒并且操作机器以向饮料盒供应水或者另一适当介质，从而从饮料盒中容纳的一种或者多种饮料成分产生饮料。
为了识别饮料盒并且进行适当泡制循环，根据US2004/0197444已知的饮料配制系统包括饮料配制机中用于自动解释饮料盒上写有的代码的读取器，以及用于基于该代码来建立专用泡制循环的处理装置。在该系统的实际实施例中，读取器可以是光学条形码读取器，而饮料盒上写有的代码可以是印刷条形码。
虽然具有用于识别饮料盒的装置的已知系统在实践中工作很好，但是也有与它关联的多个弊端。首先，在系统的饮料配制机中仅能使用和自动识别其上写有代码的饮料盒，其中该代码需要是处理装置的存储器中存储的专用代码。其次，代码读取器是饮料配制机中仅用于读取盒信息的目的的专用部件。由于应用这样的原本无需是饮料制作机一部分的部件而提高系统的成本价格。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种用于自动识别饮料制作机中的饮料成分容纳构件并且为进行通过应用至少一个饮料成分容纳构件来制作饮料的过程确定至少一个适当参数的替代方法，其中无需在饮料制作机中应用专用部件。该目的通过包括以下步骤的方法来实现：
-实现流体经过饮料成分容纳构件地流动；
-测量受饮料成分容纳构件的流阻影响的所得流动的至少一个特征；
-比较测量的流动特征和与各种类型的饮料成分容纳构件关联的一组预定流动特征；
-通过选择与测量的流动特征最接近的预定流动特征有关的参数为制作饮料的进一步过程确定至少一个参数。
根据本发明，无需使用饮料成分容纳构件上的代码和用于读取该代码以便实现识别构件的读取器。取而代之，根据本发明，通过实现流体经过饮料成分容纳构件的流动(即启动制作饮料的过程)、测量所得流动的至少一个特征、以及比较测量的特征和与各种类型的饮料成分容纳构件关联的一组预定特征，来识别饮料成分容纳构件。本发明的一个根本认识在于每种类型的饮料成分容纳构件具有对流体流动的唯一阻力。因此，有可能使用流动的至少一个特征，其实现作为对饮料成分容纳构件的流阻的测量。以这一方式，可以识别饮料成分容纳构件，并且可以选择进一步处理该构件的适当预定方式。
具体而言，可以通过比较测量的流动特征与一组预定流动特征来进行对进行制作饮料的过程的适当方式的确定，其中各预定流动特征与饮料成分容纳构件的某个类型关联。这样做的基本假设在于测量的流动特征等于或者在实践中接近于预定流动特征之一，即与已经测量其特征的流动中存在的类型相同的饮料成分容纳构件类型关联的预定流动特征。因此，当在制作饮料的进一步过程中应用与预定流动特征关联的一个或者多个参数时，正确地处理饮料成分容纳构件，并且正确地制作饮料，从而得到该饮料的最优质量。
注意该组预定流动特征事实上可以是一组范围，其中检验测量的流动特征是否在这些范围之一中。另外，注意许多现有类型的饮料制作机配备有流量传感器和/或压力传感器，从而无需在实现本发明时向饮料制作机添加部件。这在考虑如下事实的情况下是本发明的一项重要成就：根据现有技术的解决方案需要应用专用部件，比如条形码读取器或者RFID(射频标识)读取器。
在一种实现根据本发明的方法的实际方式中，泵送设备用于泵送流体。有利地，与测量的流动特征做比较的预定流动特征代表工作点的特征，该工作点即在饮料制作机的泵送设备的工作范围以及与饮料成分容纳构件的流阻有关的流量与压力的组合的范围二者内的流量与压力的组合。下文将进一步阐明这一点。
饮料制作机的泵送设备用于在施加某个压力之时引导通常为水的流体经过饮料成分容纳构件或者至少两个饮料成分容纳构件的堆叠，其中压力水平如已经在前文中说明的那样，取决于对处理应用的类型的一个或者多个饮料成分容纳构件的要求。常常在所谓Q-H曲线中表达泵送设备的工作，该曲线描述流量与压力的组合。针对泵送设备在全功率或者其百分比的各工作水平，可以确定Q-H曲线。
当泵送流体经过一个或者多个饮料成分容纳构件时，由于一个或者多个构件的流阻而获得压力降。也可以在对流量与压力的组合进行描述的曲线中表达在流量与压力降之间的关系。这样的曲线通常称为阻力曲线。各饮料成分容纳构件或者饮料成分容纳构件的各堆叠具有唯一阻力曲线，而阻力曲线与泵送设备的Q-H曲线相交的点是唯一工作点，即流量与压力的唯一组合。因此，通过让泵送设备根据某个Q-H曲线来工作，并且在一个或者多个饮料成分容纳构件处测量流量和压力中的至少一个，可以确定实际工作点，并且可以比较该实际工作点与预定工作点，以便找到进一步处理一个或者多个饮料成分容纳构件的适当方式，只要必需的信息与各预定工作点关联。
当泵送设备的Q-H曲线已知时，测量流量和压力中的仅一个就足够了，因为在该情况下，根据Q-H曲线导出关于流量和压力中的另一个的信息，从而可以找到工作点。然而，在本发明的范围内，也有可能仅已知，在饮料制作机中堆叠使用两个或者更多构件是可行选项的情况下，各种类型的饮料成分容纳构件的阻力曲线和这些构件的数目。在该情况下，基于流量与压力的测量组合与预定阻力曲线之一的匹配，找到饮料成分容纳构件类型并且也可能找到构件数目。然而，优选测量流量和压力中的仅一个并且也在找到工作点和关联阻力曲线的过程中利用泵送设备的Q-H曲线，因为在这样的情况下，仅需一种类型的传感器，并且应用仅一个传感器可能足够了。
优选地，为了为制作饮料的进一步过程确定至少一个参数而测量的流动的至少一个特征如已经提到的那样是流量和压力中的至少一个。然而，在本发明的范围内，也有可能测量其他流动特征，只要这些特征与饮料成分容纳构件的特定特征有关，从而这些特征适合于使用于为处理构件确定至少一个适当参数的过程中。
在一种实现根据本发明的方法的实际方式中，为制作饮料的过程确定的至少一个参数可以是将引导经过饮料成分容纳构件的流体的温度、流量、压力和数量；温度、流量和/或压力随时间的变化；预湿参数；以及泵送时间中的至少一个。一般而言，已知这些参数比如影响所得饮料的质量。例如，当引导流体经过一定数量的磨碎咖啡时，当未正确设置这些参数时，所得咖啡的口味可能事实上糟糕。
在本发明的范围内，可以应用任何适当构件作为饮料容纳构件。这样的构件的优选例子是垫、杯、囊和盒。
本发明还涉及一种饮料制作机，该饮料制作机适合于通过引导流体经过容纳至少一种饮料成分的至少一个构件来制作饮料的过程，该饮料制作机适合于接纳和处理各种类型的饮料成分容纳构件，并且包括以下部件：
-控制器装置，适合于通过进行根据如在前文中已经描述和说明的用于为制作饮料的过程确定至少一个适当参数的方法的步骤来控制饮料制作机；
-检测装置，用于测量在实现流体流动时的至少一个流动特征；以及
-存储器装置，用于存储与各种类型的饮料成分容纳构件关联的一组预定流动特征。
在一个实际实施例中，根据本发明的饮料制作机还包括用于泵送流体的泵送设备。有利地，存储于存储器装置中的预定流动特征代表工作点的特征，该工作点即如在前文中已经说明的那样在泵送设备的工作范围以及与饮料成分容纳构件的流阻有关的流量与压力的组合的范围二者内的流量与压力的组合。注意控制器装置可以包括微控制器，并且存储器装置可以是该微控制器的存储器。
饮料制作机的检测装置可以包括从包括流量传感器和压力传感器的组中选择的至少一个传感器，从而可以在饮料制作机的操作期间检测流量和压力中的至少一个。
按照对根据本发明的饮料制作机和按照由饮料制作机处理的饮料盒类型来控制饮料制作机操作的方式的下文描述将清楚本发明的上述和其他方面并且将参照该描述来阐明这些方面。
【附图说明】
现在将参照附图更具体地说明本发明，附图中：
图1是示出了饮料制作机的各种部件的框图；
图2是示出了当操作饮料制作机时遵循的优选系列步骤的流程图；以及
图3是针对饮料制作机的泵和可以由饮料制作机处理的各种饮料盒二者描绘流量与压力之间关系的曲线图。
【具体实施方式】
图1图解地示出了饮料制作机1的各种部件。该饮料制作机1将被视为饮料制作机的任意例子，该饮料制作机适合于进行通过引导流体经过容纳至少一种饮料成分的至少一个构件来制作饮料的过程，并且适合于接纳和处理各种类型的饮料成分容纳构件。为求下文描述简洁，假设使用饮料盒(未示出)作为饮料成分容纳构件，这不改如下事实：对其他饮料成分容纳构件的应用在本发明的范围内是可行的。注意，鉴于本发明并不涉及如这样的饮料成分容纳构件这一事实以及这些构件在实践中众所周知这一事实，这里将不说明这些构件的构成和工作。
所示饮料制作机1包括用于容纳饮料制作机1的多数部件的壳2。下文将提到和描述许多这些部件。
饮料制作机1的第一部件是用于容纳将在制作饮料的过程中应用的水或者另一适当流体的箱3。该箱3可以以任何适当方式成形。优选地，可拆卸地布置箱3，从而饮料制作机1的用户能够将箱3带到水龙头等以便填充箱3而无需移动整个饮料制作机1。本发明也可适用于如下饮料制作机环境，这些饮料制作机并不包括箱，但是通过适当封闭设备如水龙头连接到某种流体供应系统。
饮料制作机1的第二部件是用于迫使流体流过饮料制作机1的泵4，其中泵4可以是任何适当类型。注意在本发明的范围内，可以应用用于向流体加压并且迫使流体流过饮料制作机1的其他装置，并且泵4并非饮料制作机1的必需部件。
饮料制作机1的第三部件是用于加热流体的构件6。注意该部件不是根据本发明的饮料制作机1的必需部件，因为饮料制作机1也可以适合于仅制作冷饮。然而，当饮料制作机1打算用于制作热饮如茶或者咖啡时，鉴于流体供应在多数情况下将是冷的，如果饮料制作机1如图所示配备有加热构件6则是优选的。
加热构件6可以是任何适当类型。加热构件6和泵4借助第一管5来互连。当操作泵4时，迫使水经过第一管5从泵4流向加热构件6。
饮料制作机1的第四所示部件是适合于接纳和容放至少一个饮料盒的室8。盒室8和加热构件6借助第二管7来互连。在操作期间，制作饮料的实际过程发生在盒室8内部，如在盒室8中；迫使水流过饮料盒。
饮料制作机1的第五部件是连接到盒室8并且用于从饮料制作机1排出新制饮料的出口嘴9。
饮料制作机1的第六部件是用于控制饮料制作机1的操作的具有存储器11的微控制器10。优选地，饮料制作机1包括如下装置(未示出)，该装置用于允许饮料制作机1的用户将输入供应到微控制器10，从而可以以用户想要的方式操作饮料制作机1。
当用户决定应用饮料制作机1来制作饮料时，他需要提供至少一个饮料盒并且在饮料制作机1的盒室8中将盒放置就位。饮料制作机1可以例如包括可以在盒室8中容易插入的用于接纳一个或者多个饮料盒的单独托架(未示出)。另外，用户需要注意可能存在向盒室8的水供应，其中在看起来箱3没有容纳足量流体的情况下他需要填充箱3，并且需要注意至少一个杯等在用于从饮料制作机1接收饮料的恰当位置处。
在由微控制器10控制的饮料制作机1的操作期间，流体从箱3泵送到盒室8。在该过程中，流体由加热构件6加热。在盒室8中，在泵4施加的压力影响之下，迫使流体流过一个或者多个饮料盒，并且获得经过出口嘴9由饮料制作机1随后放出的所需饮料。
微控制器10自动选择用于制作饮料的过程的参数。这些参数的例子是向盒室8供应并且迫使其流过一个或者多个饮料盒的流体的温度、流量、压力和数量；温度、流量和/或压力随时间的变化；预湿参数；泵送时间等。通过选择这些参数的正确值，保证所得饮料优质。微控制器10适合于进行选择最优参数的过程。
将基于图2说明微控制器10在饮料制作机1的操作期间的工作，该图示出了本发明提出的用于在至少一个饮料盒已经放置就位于盒室8中时为制作饮料的过程自动确定适当参数的各种步骤。
首先，在饮料制作机1的用户已经激活饮料制作机1之后，以预定方式，例如在预定功率水平和预定压力水平，操作泵4。在图3中，在曲线图中示出了用于泵4的流量与压力之间的各种关系。相应曲线也称为Q-H曲线。在所示例子中，以巴(bar)为单位表达压力，而以毫升每秒(ml/s)为单位表达流量。另外，在所示例子中，针对在不同功率水平，即100％、75％和50％操作的泵4绘制曲线。当设置泵4的功率水平和压力水平时，根据可适用Q-H曲线导出所得流量。
由于饮料盒具有某流阻这一事实，所以获得压力降并且减少流量。由于各类型的饮料盒具有唯一流阻，所以在流量与压力降之间的关系针对各种类型的饮料盒而不同。除了多个Q-H曲线之外，在图3的曲线图中也示出了各种如下曲线，这些曲线示出了针对各种类型的饮料盒的流量与压力降之间的关系。注意这些曲线也称为阻力曲线。在泵4的相应Q-H曲线与饮料盒的相应阻力曲线的交点找到在泵4的影响之下将流体供应到某个饮料盒并且迫使流体流过该饮料盒的过程的所谓工作点。
当用户已经在饮料制作机1中插入饮料盒并且饮料制作机1的操作已经刚启动时，微控制器10尚未接收与为了恰当处理饮料盒而需要的参数有关的任何信息。为了确定这些参数，操作泵4以迫使流体流过饮料盒。通过测量在饮料制作机1的该操作期间实现的流动的至少一个特征，可以找到可适用参数。
为了测量至少一个流动特征，饮料制作机1包括至少一个适当传感器。在所示例子中，饮料制作机1包括压力传感器12。一般而言，在为了正确地处理饮料盒以获得最优质饮料而确定参数的过程中的步骤涉及测量至少一个流动特征。
与测量的流动特征直接有关的信息发送到适合于基于此信息确定工作点的微控制器10。例如，当可适用Q-H曲线和测量的压力二者均已知时，在该Q-H曲线上找到工作点，因为它是测量的压力和流量的组合，该组合根据曲线而与该流量有关。比较以这一方式找到的工作点与预定工作点，即在Q-H曲线与阻力曲线的交点找到的并且存储于微控制器10的存储器11中的流量与压力的组合。假设阻力曲线之一与已经放置于饮料制作机1中的某类型饮料盒关联，已经基于压力测量确定的工作点应当接近如存在于相应阻力曲线上的预定工作点。因此，通过检验测量的工作点最接近于哪个预定工作点来找到饮料盒正确类型。微处理器10可以用任何适当方式进行该检验。
取而代之，也有可能仅已知与饮料盒关联的阻力曲线，其中泵4的Q-H曲线未知。在这样的情况下，可以通过测量流量和压力二者来找到实际工作点。然后可以通过检验哪个阻力曲线最接近于测量的工作点来找到饮料盒正确类型。为求完整，注意饮料制作机1需要包括至少一个流量传感器和至少一个压力传感器以便实际地实现对流量和压力二者的确定。另外，注意如果泵4的Q-H曲线具有大的变化，则特别地适合应用该找到饮料盒类型的替代方式。
在微控制器10的存储器11中，存储预定工作点与用于进行制作饮料的过程的至少一个关联参数的组合。因此，当已经产生与预定工作点之一的匹配时，找到关联参数，并且控制饮料制作机1的泵4和其他部件以实现该参数，即以规定方式进行制作饮料的过程。假设选择参数以实现具有最优质量的饮料，实际地实现该最优质量。在该过程中，无需用户将关于饮料盒类型的信息提供到微控制器10，并且无需盒上的标签、代码等和饮料制作机1中的适当读取器，这是本发明的主要优点。
本领域技术人员将清楚，本发明的范围不限于前文中讨论的例子，但是在不脱离如所附权利要求中限定的本发明范围的情况下对例子的若干改进和修改是可能的。尽管已经在附图和说明书中具体地图示和描述了本发明，但是将认为这样的图示和描述仅为示例或者举例而不是限制。本发明并不限于公开的实施例。
在本发明的范围内，引导经过饮料成分容纳构件的流体可以是适合于在用于制作饮料的过程中应用的任何流体。流体可以是水，但是也可以例如是蒸汽。
本领域技术人员根据对附图、说明书和所附权利要求的研读在实现要求保护的本发明时可以理解和实现对公开的实施例的变化。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他步骤或者单元，而不定冠词“一个/一种”并不排除多个/多种。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这唯一事实并不表明不能有利地利用这些措施的组合。权利要求中的任何标号不应理解为限制本发明的范围。
在前文中描述了包括室8的饮料制作机1，该室用于接纳容纳至少一种饮料成分的至少一个构件。在饮料制作机1的操作期间，引导流体经过饮料成分容纳构件以便制作饮料。为了能够为处理饮料成分容纳构件确定适当参数，比如为了制作饮料将引导经过该构件的流体的温度、压力、流量和/或数量，饮料制作机1包括用于检测在实现流体流动时所得流动的至少一个特征的装置12，其中该特征是受构件的流阻影响的特征。另外，饮料制作机1包括用于处理检测到的特征的处理装置10，以及其中存储特征的预定值的存储器装置11，其中各预定值与饮料成分容纳构件的专用类型和用于处理构件的至少一个适当参数关联。通过找到与检测到的特征最接近的预定特征，选择用于处理实际地存在于饮料制作机1中的饮料成分容纳构件的适当参数。以这一方式，保证所得饮料的最佳质量，而无需应用用于确定饮料成分容纳构件类型的专用部件。