コーヒーマシンメーカーのWMFは、3年半にわたる開発期間を経て、最新世代の全自動コーヒーマシン向け超音波流量センサーの開発でAllengraと協力しました。このマイクロフローセンサーには、先進的な技術が凝縮されています。
サービスエリアに立ち寄ってコーヒーでひと息入れ、再び気持ちを切り替えたいと考える人は、待ち時間をできるだけ短く、最高品質の飲み物を期待します。ガソリンスタンドの売場に設置されるコーヒーマシンは、1日に250杯以上のコーヒーを抽出できるよう設計されています。その人気の理由は、使いやすい操作性と、多彩なコーヒーを素早く提供できる点にあります。朝の一杯の目覚ましにも、昼のリフレッシュにも、これらのマシンは多忙な利用者に利便性と味わいを提供します。
この競争の激しい市場で生き残るには、革新と、お客様およびエンドユーザーの要望に常に耳を傾ける姿勢が不可欠です。Geislingenを拠点とするコーヒーマシンメーカーの旗艦モデルはWMF 9000 S+と呼ばれ、高性能分野向けに開発されました。
巧みなミルク供給システムにより、ホットミルクフォームには4種類の異なるきめ、さらにコールドミルクフォームを加えるための最大3種類のバリエーション、加えてホット & コールドミルクにも対応しています。
コーヒーマシンにおける超音波流量計の必要性
新しいコーヒーマシンシリーズの開発プロセスにおいて重要だったのは、高い精度で冷水 & 温水を確実に測定できるスマートな流量計でした。
コーヒーマシンの使用環境は一般的な流量センサーにとって理想的ではなく、最大32 barの破裂圧力、最大130°Cの温度、強力な洗浄薬品への耐性、さらに食品に接触するための耐久性と適切な材料が求められます。そのため、センサーは実用に耐えるよう幅広い技術的特性を備えていなければなりません。
WMFにとって最も重要な条件は、流量センサーに可動部品が一切ないことでした。そのため、羽根車式および渦流式のセンサーは最初から候補外でした。
WMF 9000 S+
コンパクトなコーヒーマシンの設計仕様
これらのコンパクトなコーヒーマシンに求められた設計仕様は、非常に厳しいものでした:
- コンパクトな部品
- 高精度
- 堅牢
- 応答性
- 迅速な温度検知
- 水および食品への適合性
WMFがAllengraを選んだ理由
WMFは、自社の特定要件を満たせるセンサー市場の供給業者を見つけることができませんでした。しかし、プレミアムモデルに最適な計測部品を探す中で、WMFはAllengra GmbHを見つけました。
同社は超音波流量計の開発・製造を専門としており、以前にも暖房分野の有力企業と協力して、壁掛け式ガス給湯器向けのコンパクトな超音波センサーを開発し、その後、大規模生産まで実現していました。
WMFは、高級全自動コーヒーマシン向けの流量センサーの製造にあたり、Allengraが過去のプロジェクトで示したのと同等の柔軟性と創造性を求めていました。WMFがAllengraを選んだ決め手は、この分野でAllengraが競合他社より2年先を行っていると認識したことでした。
Allengraのコーヒーマシン向けイノベーション
Allengraの創業者であるRaul Junkerは、このプロジェクトは最初からパートナーシップだったと述べています。開発のあらゆる段階でWMFのエンジニアが専門知識と支援を提供していました。
“私たちが開発した超音波流量計は、ポンプの流量を時間経過とともに監視し、性能の変化に応じて必要に応じて調整します。” – Raul Junker
この革新により、次のことが可能になります:
- センサーが自動調整するため、ミルクポンプの工場出荷時キャリブレーションが不要になる
- 一定のミルク量を確保できる
- 精密な制御が可能になる
- 空になった容器を早期に検知して補充を促せる
- センサーは、警報システムを備えた気泡検知にも対応できる
超音波流量計は機械式カウンターを使用しないため、個々の部品の摩耗がなく、測定精度の寿命が延びます。
WMFは、自社用途に合わせてAllengraの流量計を徹底的にテストしました。その中で、センサーの高速応答時間が周囲温度の影響を受けることが判明しました。この影響を補正するには、迅速かつ正確な温度測定（応答時間100ms）が必要でした。
Allengraは、超音波信号のtime-of-flight測定とプラチナ温度センサーの値を組み合わせた高度なソリューションを実装しました。この方法により、周囲温度の影響を受けることなく、液体の温度を即座に取得できます。
Allengraの流量センサーには、すでに他のプロジェクトで有用性が実証されている基本要素が備わっています。WMF向けのマイクロ流量計にも、スマート技術が凝縮されています。
高精度と微小流量の検知
金属部品と液体はすぐに結露を生じさせ、それがセンサーの精度に影響する可能性があります。そのため、応答時間と温度伝達を改善するために、WMFとAllengraは金属を適切に断熱し結露を防ぐ他のさまざまな材料をテストしました。
AllengraのMicro Flow Meterは現在、WMFで量産されており、WMF 1500 S+、WMF 5000 S+、WMF 9000 S+の各モデルに使用されています。
このセンサーは、コーヒーマシンの稼働時間全体を通じて、コーヒーの抽出量や提供温度、さらにミルクフォームの状態など、飲料品質に関わるすべての工程を顧客のために"制御下"に置くというWMFの取り組みを支えています。
