咖啡机工作原理


blueski推荐 [2009-7-29]
出处:博闻网
作者:Marshall Brain
 

大多数钟爱咖啡因的人早饭都离不开一位老朋友——这就是咖啡机!每天早上,您往咖啡机里舀咖啡、加水,然后打开开关,但您有没有想过里面到底在发生着什么呢?水是如何从小隔水舱——也就是那个您往咖啡机顶端倒水的地方流出的,而那咕咕的声音又是怎么回事?

在本文中,我们将仔细了解典型的滴漏式咖啡机,这样您就可以知道自己煮咖啡时到底在发生什么。我们还将探讨一些也许会使您的咖啡机出现故障的潜在问题。读完全文后,您也许会对您的老朋友有一个全新的认识!

现代滴漏式咖啡机是一种极其简单的装置。制造商在过去的25年内一直在不断完善其设计,所以一旦您打开这些咖啡机,就会发现它们十分直观。这就是本文要探讨的咖啡机:

滴漏式咖啡机正面视图
滴漏式咖啡机正面视图

滴漏式咖啡机底部视图
底部视图

咖啡机加热板
加热板

咖啡机滴漏器
热水从这里滴漏到碾碎的咖啡

如果您将咖啡机的盖子取下,您会发现三样东西:

咖啡机顶部的内部视图
咖啡机顶部的内部视图

看了这幅图,您对咖啡机的第一印象是,这并不是什么高科技装置嘛。如果您把咖啡机的底部取下,您就会发现:

咖啡机底部的内部视图
咖啡机底部的内部视图

本图右侧凹进去的部分就是桶的底部,中间的桔黄色导管就是热水管(和前面看到那幅图中的黑色导管连接),另外一根桔黄色导管从桶的小孔中输导冷水。此外,您还可以看到进入的电源线和用来开、关咖啡机的开关。

咖啡机开关
开关

加热器是铝锻制品,由两部分组成:一个耐久加热器和一根导水管,如下所示:

咖啡机加热器
用来烧水的耐久加热器和铝管

耐久加热器只是一根盘绕电线,很像灯泡中的灯丝或电烤炉中的加热器,只要一通电就能变热。在这样的耐久加热器中,加热线圈嵌在石膏中,让表面更粗糙。加热器有两个作用:

  1. 当您把水倒进咖啡机时,加热器将水烧开。

  2. 咖啡煮好后,加热器可以对咖啡保温。
在下图中,您可以看到加热器和加热板之间是连接的。加热器紧靠于加热板的下端,一层白色的导热脂膏可以保证热量有效地传递给加热板。顺便提一下,这层脂膏非常粘(弄到手指上很难擦净!)。您可以在各种设备上看到这种脂膏,包括立体声功放机、供电设备——几乎是各种需要散热的设备。

加热器和加热板之间是连接的
白色的导热脂膏可以保证热量有效地传递给加热板
咖啡机加热器

咖啡机的开关用来接通或切断加热器的电源。为了防止加热器过热,有三种固态温度感应器可用,如这里所示:

简单的固态温度感应器在温度过高时切断电流
简单的固态温度感应器在温度过高时切断电流

直接接在线圈上的装置是主温度感应器。当它检测到线圈过热时,就会切断电流。然后,温度降低时就重新接通电流,这样周而复始就可以让线圈保持恒定温度。另外两个装置为热熔断器,如果它们感应到温度很高,就会直接切断电源。其设计目的是出于安全考虑,万一主感应器坏了,可以派上用场。

在这个咖啡机中,一个看不见的部分是单向阀门。这个阀门要么在桶的小孔中,要么在铝制加热管中。如果没有单向阀门,那么开水回流到桶里的可能性和上升至黑色导管的可能性一样大。单向阀门让冷水流进铝管,但让沸水的气泡流向上面的黑色导管。如果您对着通向该阀门的导管吹气,阀门应该会打开。如果您对着导管吸气的话,这个单向阀门就会堵住任何进气。

煮咖啡

您可以发现咖啡机几乎是家用电器中最简单的!下面是它的工作原理:

  1. 当您加入冷水后,水从桶底的小孔流入桔黄色导管。

  2. 水从单向阀门流入加热器的铝管,然后一部分流入黑色导管。因为重力作用,整个过程顺理成章。

  3. 当您打开开关后,加热器开始加热铝管,最终管内的水开始沸腾。

  4. 水沸腾时,气泡在黑色导管中往上升起。接下来发生的就和典型的水族馆过滤器中的情况一样了:导管很小,而气泡很大,这样气泡就可以托起一串水柱。

  5. 水就从黑色导管的另一端流出,滴落到咖啡上。
顺便提一下,这样的沸水泵从某种程度上说,和渗滤式咖啡机的工作机制一样。

您可以看到,这里没有任何类型的机械泵,其实除了单向阀门的移动部件外根本不存在其他移动部件,这使得咖啡机极其可靠。

会发生哪些问题?

下面是一些可能让滴漏式咖啡机发生故障的最常见问题:

但是,有两个问题几乎是无法解决的: 因为更换部件几乎是不可能的,因此您的机器不管出现哪个问题,您很可能得买一个新的咖啡机。

现在,明天早上您再煮咖啡时,就对咖啡机里面发生的一切有了全新的认识!