在饮料机中使用的泵单元和一次性套件的制作方法

专利名称：在饮料机中使用的泵单元和一次性套件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制备饮料的方法。尤其是，本发明涉及用 于基于至少两种流体(fluid)来制备饮料的方法，例如，用于基于 牛奶和蒸汽来制备热牛奶的方法，或者用于基于糖浆和水来制备果 汁的方法。
背景技术：
在当前技术中，已知使牛奶起泡来制作卡普奇诺的多种类型的 设备。通常，这种设备包括蒸汽发生器和连接到该蒸汽发生器的蒸 汽管，其中蒸汽管的末端结合到喷嘴装置之中，所述喷嘴装置具有 用于吸入空气和牛奶的真空室和通道。由真空室提供的空间远远大 于由蒸汽管的狭窄末端部分提供的空间，从而 一旦蒸汽到达真空室 则获得压力的突然降低。在真空室中具优势的相对较低压力的影响 下，将空气和牛奶吸入。由此，不必提供独立的泵用于使得牛奶和
空气进行移动。从EP 0858 757 Al中，已知了 一种才艮据上述方法来 用于制作卡普奇诺的设备的示例。
通常，将在本地负压的影响下吸入流体的原理称作文氏管原理，
该本地负压是通过约束来连续传导另一流体并且向一个腔室供给此 流体来实现。

发明内容
本发明的一个目的在于，提供应用文氏管原理的方法以外的另 一种用于制备饮料的方法。尤其是，本发明的一个目的在于，根据 在另 一 流体流的影响下获得 一种流体的流而提供一种方法，而不必 具有腔室和约束的连续装置，从而可以获得较简单的装置。
通过以下方法来实现本发明的一个目的，该方法用于基于至少
第一流体和第二流体来制备饮料，所述方法包括步骤提供第一流 体和第二流体的流；通过产生本地负压来在第二流体的流的影响下
生成第 一 流体的流，其中通过允许从第二流体的流向第 一流体传递
动量来专门地获得该本地负压；使得第二流体的流和第 一 流体的流 汇合，其中汇合的流基于第一流体和第二流体而获得；以及在汇合 的流中允许第一流体和第二流体的相互作用。
根据本发明，为了在另一流体的流的影响下生成一种流体的流 而应用了与文氏管原理不同的原理。在下文中，将所应用的原理称 作喷射器(ejector)原理，并且通常不包括在本地负压的影响下生成 第一流体的流，通过腔室和约束的连续装置传导第二流体的流来获 得所述本地负压。而是，根据喷射器原理，在本地压力的影响下生 成第 一 流体的流，通过允许从第二流体的流向第 一 流体传递动量来 获得所述本地压力。
此外，根据本发明，通过使得第二流体的流与第一流体的流的 汇合来制备饮料，其中基于第 一 流体和第二流体来荻得汇合的流。 在汇合的流中，允许第一流体和第二流体相互作用。以此方式来获 得饮料的流。
在适用于实现根据本发明的方法的设备的简单实施方式中，设 置了具有第 一导管和第二导管的导管系统，其中第二导管合并到第 一导管之中。在此配置中，第一导管的第一部分用作传输第一流体， 第二导管用作传输第二流体，以及第一导管的第二部分用作传输汇
合的流，基于第一流体和第二流体而获得该汇合的流。考虑到这样 的事实，导管适合于根据喷射器原理来传输流体，第一导管的第二 部分贯穿其长度具有恒定的横截面积，换言之，第一导管的第二部 分不包括任何约束。此外，第一导管的第二部分足够长以获取充分 混合的第一流体和第二流体，从而形成々大料。在第一流体包括液体 (liquid)且第二流体包括蒸汽的情况下，第一导管的第二部分足够 长用于使所有蒸汽凝结成为液体。应该注意，导管可以是管，但例
如还可以是在适当元件表面中的凹陷。
通过将至少一个附加导管(类似于第二导管)结合到第一导管 中，这很容易对在此描述的具有两个导管的导管系统进行扩展。此 外，在提供附加导管的情况下，第一导管和第二导管的整体可如此 设置，使得关于附加导管来说第一导管结合到附加导管之中。以此 方式，根据喷射器原理获得了在另 一 流体流的影响下生成流体流的 两个单元，其中所述单元串行设置。
有利地，为了实现将来自第二流体的流的动量传递到第一流体， 这种传递在生成第 一 流体的流的过程中是有用的，第二流体的流和
第一流体的流以小于90。的角度汇合。这在上述导管系统的导管的 纵向轴之间的角度小于90°的情况下得以实现。在该角度是卯。的 情况下，沿第一流体的方向不存在有效的第二流体的流的动量。因 此，该情况不会导致第一流体的流。通常，当流体汇聚处的角度减 小时，与第二流体的流相关联的关于第 一 流体的动量的影响增加， 作为沿第 一流体方向的与第二流体的流相关联的动量的分量增加。
在本发明的范围以内，可能的是，第二流体的流和第一流体的 流以0°的角度汇合。在此情况下，与第二流体的流相关联的所有动 量可应用于生成第一流体的流的目的。在适用于实现根据本发明的 方法的设备的一个实践性实施方式中，应用了具有三个导管的导管 系统，其中第二导管具有小于第一导管和第三导管的横截面积，其 中第二导管设置在第 一导管的内侧，或者其中第 一导管和第二导管 设置为使得两者彼此邻近伸展，并且其中第一导管和第二导管两者 结合到第三导管中。优选地，在此实施方式中，第三导管设置为第 一导管的延续。该实施方式的附加的优点是获得了紧凑的设计。
在实现根据本发明的方法的优选方式中，第一流体的流受到本 地约束。例如，可将用于传送第一流体的导管的部分变窄，或者在 此导管中设置障碍。以此方式，可能实现调整第一流体的流速。在 本发明的范围以内，对第 一 流体的流进行本地约束的程度是可调整 的。如果第二流体用于加热第一流体，则有利地是对第一流体的流
速进行可能的控制，以此方式，产生了对基于第一流体和第二流体 获得的汇合流的结果温度进行控制的可能性。通常，当对第一流体 的流的约束增加时，汇合流的结果温度升高。
一种根据本发明方法的可行应用是用于制备热牛奶目的的应
用。优选地，对于这种目的的应用，第一流体包括牛奶，并且第二 流体包括蒸汽。原则上，还有可能的是，第一流体包括牛奶以外的 另一流体。为了加热流体的目的，第二流体不必需要包括蒸汽。例 如，还有可能的是，第二流体包括热水。
当应用根据本发明的方法时，还可能获得泡沫，也就是通过使 得空气进入第 一 流体的流或者第二流体的流的至少任 一 者而实现。
在本发明的范围以内，还可以提供多于一种流体，并且用于获 得饮料的流的目的。例如，可以提供第三流体的流，将其供给到基 于第 一 流体和第二流体获得的汇合的流，从而获得基于第 一 流体、 第二流体和第三流体的汇合的流。
在提供第三流体的情况下，还可能的是，在汇合的流的影响下 生成第三流体的流，通过产生本地负压来基于第一流体和第二流体 而获得所述汇合的流，其中该本地负压是通过允许从汇合的流传递 动量来专门地获得，所述汇合的流是基于第 一 流体和第二流体至第 三流体来获得。在此情况下，通过喷射器原理的另一应用来获得第 三流体的流。由此，为了有效地生成第三流体的流，如果第三流体
的流和基于第一流体和第二流体获得的汇合的流在小于90°的角度 处汇合，将是有利的。
当可能在汇合的流的影响下提供第三流体并生成该第三流体的 流时，第一流体可以包括水，第二流体可以包括蒸汽并且第三流体 可以包括诸如牛奶的液体，其中所述汇合的流基于第 一流体和第二 流体而应用。最初，在蒸汽的影响下获得水的流，同时还将水加热。 此外，热水用于获得液体的流并且用于加热液体的目的。在此过程 中，由于供给的液体与水混合的事实，供给的液体的浓度降低。为 了最终获得用于消费的饮料，最初供给的液体应该是高浓度的形式。
当提供三种流体时，可能通过使得空气进入第一流体的流、或 者第二流体的流、或者第三流体的流以及汇合的流的至少任 一 者来 获得泡沫，其中所述汇合的流基于第 一 流体和第二流体来荻得。
应该注意，从US 5 339 725中已知适用于制作卡普奇诺目的的、 在制备带泡沫牛奶过程中使用的设备。该设备包括用于传输牛奶 和蒸汽的第一导管和第二导管，用于从导管接收牛奶和蒸汽的腔室， 以及用于将传输牛奶的第一导管输送至用于传输蒸汽的第二导管的 元件。作为此设置的结果，在设备的操作期间实现将来自输送元件 的出口的牛奶和蒸汽同时传递到腔室。
尤其是，第一导管在靠近输送元件出口处，以从15°至45°范 围的角度，结合到第二导管中，并且第一导管具有小于第二导管的 直径。当在第二导管中实现蒸汽的流时，产生部分的真空，这适用 于通过第一导管吸入牛奶。
输送元件的出口设置在用于在预定距离处接收牛奶和蒸汽的腔 室的底部之上，从而在该设备操作的特定时刻，由牛奶和凝结蒸汽 形成的一定水平的混合物达到输送元件的出口的一定水平。从这一 时刻起，开始乳化步骤，在此步骤期间，在混合物中捕获大量的空 气粒子。以此方式形成泡沫，从而该设备能够产生热的带泡沫牛奶。
从US 5339 725中已知的设备的 一个重要缺点在于，该设备具有 相当复杂并且笨重的输送元件的设置，用于将第一导管输送进入第 二导管以及腔室，其中基于牛奶、蒸汽以及在设备操作期间的后期 阶段中的空气，热的带泡沫牛奶的实际制备发生在腔室中。在适用 于实现根据本发明的方法的设备中，除了导管系统以外不需要腔室， 这是由于导管系统适用于获得汇合流形式的饮料流，所述汇合流是 基于供给到导管系统的流体，其中在汇合流中允许流体的相互作用。 例如，如果一种流体包括蒸汽，则在导管系统中发生蒸汽的凝结。 优选地，导管系统适用于将饮料直接传送至诸如杯子的饮料容器。 无论如何，当应用适用于实现根据本发明的方法的设备时，在供给 到导管系统的流体已经彼此接触之后，将不从导管系统立刻释放该 流体。
适用于根据其中应用喷射器原理的本方法来将至少两种流体输送至 饮料机的出口、并且混合流体。
在制备热牛奶和为此目的的设备的领域中，重要的是在使用设 备之后应该清洗牛奶所接触的设备的元件。这种清洁对于设备的用 户来说是一项乏味的工作。如果没有适当地执行清洁，则将导致设 备的不洁状态和故障。
通过提供在饮料机中使用的一次性套件(disposable cartridge )， 本发明对此问题提供一种方法，其中所述套件包括泵单元，所述泵 单元包括导管系统，适用于在另 一 流体的流的影响下生成 一 种流体 的流，并且根据其中应用喷射器原理的方法来混合流体。 一次性套 件意味着，在使用一次或者使用有限次数之后，用户将其丢弃。由 此，优选地， 一次性套件由诸如塑料材料的相对便宜的材料制成。 此外， 一次性套件适用于连接到饮料机的固定设置的元件。尤其是， 一次性套件的泵单元的出口对于用于供应所需流体的饮料机中的导 管是可连接的。
设置 一 次性套件的泵单元以便在其操作期间应用喷射器原理， 这一事实的有利结果在于，泵单元的构造可以相对简单。例如，泵
单元的导管系统可以包括仅两个导管，即，第一导管和结合到第一 导管之中的第二导管，其中在导管的纵向轴之间的角度大于0°且小 于90° 。在此情况下，在基于两种流体的饮料制备过程中适用于应 用一次性套件。应该注意， 一次性套件的泵单元的导管系统的多种 其他设计也是可行的，其中，除其他之外，导管系统的设计依赖于 需要通过该套件传导的流体的数目，并且其中重要的是，该设计允 许根据喷射器原理来在另 一流体流的影响下生成一种流体的流、并 且将流体混合的处理。
在一种可行的实施方式中， 一次性套件包括容纳液体的至少一 个贮液器。在本发明的范围以内，此贮液器是可以再次充满的。在
此情况下，套件可以多次使用。然而，在一次性套件的情况下，仅 倾向于一次使用，而贮液器不必再次充满。
当基于牛奶和至少一种其他流体制备饮料而使用一次性套件
时，不必使用泵等以获取牛奶的流。假设应用喷射器原理，在其他 流体的流的影响下获得牛奶的流。由于在饮料机中可以固定地设置 用于生成这种其他流体的流的装置，所以对于 一次性套件不必包括 这种装置。换言之，对于一次性套件不必包括相对昂贵的组件。
总之， 一次性套件的应用具有某些重要优点。首先， 一次性套 件的使用是卫生的，因为可以如此，从而仅由套件的部分接触用于 制备饮料的一种或者多种流体。在此情况下，完全避免了在放置一 次性套件处的这些流体和饮料机之间的接触，从而饮料机没有受到 流体的污染，并且用户不必清洁饮料机。其次， 一次性套件便于使 用。尤其是，当使用一次性套件时，制作饮料的准备过程仅包括将 套件放置在饮料机之中。此外，用户不必设置一种或者多种饮料成 分的剂量，因为一次性套件可以容纳这些成分的正确剂量。第三， 一次性套件的使用获得了较高可靠性的饮料机操作，这是由于不会 出现由于泵单元污染的饮料机的故障。
本发明还涉及饮料机。根据第一选项，上文中所述的泵单元包 括导管系统，所述导管系统适用于根据其中应用喷射原理的方法将 至少两种流体传送至饮料机的出口 、并且将流体混合，所述泵单元 是饮料机的整体部分。当所应用的流体之一是蒸汽时，饮料机进一 步包括连接到泵单元的导管系统的出口的蒸汽发生器。如果导管系 统包括两个导管，即第一导管和结合到第一导管中的第二导管，则 仅第二导管关联于蒸汽发生器。通常在此情况下，仅第二导管与适 用于生成流体流的装置相关联。
根据第二选项，饮料机包括用于容纳上文所述的 一 次性套件的 空间。当所应用流体之一是蒸汽时，饮料机包括蒸汽发生器， 一旦 在所述空间中容纳一次性套件，则所述蒸汽发生器对于一次性套件 的泵单元的导管系统的入口是可连接的。优选地，饮料机还包括用
于在 一 次性套件的泵单元的入口和容纳流体的贮液器出口之间建立 开口的装置，其中贮液器可以是一次性套件的部分或者可以设置在 饮料机之中。
筒言之，本发明包括喷射器原理的应用，根据喷射器原理，通 过产生本地负压而在第二流体的流的影响下生成第 一 流体的流，其 中此本地负压是通过允许从第二流体的流向第 一流体的流传递动量 而实现。在此过程中，允许第二流体的流和第一流体的流汇合，其 中基于第 一 流体和第二流体来获得汇合的流，其中流体是混合的并 且具有相同的速度。
本发明提供了 一种用于泵吸流体的方法，该方法在制备饮料的 方法中应用。在此过程中，第二流体用作泵吸流体，而第一流体用 作被泵吸的流体。可以通过泵或者其他适合的装置来驱动泵吸流体。
根据本发明的方法包括至少两种流体的移动。还可能具有第三 流体，其中第三流体通过例如泵等来驱动，但其还可以通过基于第 一流体和第二流体获得的流来驱动。原则上，对流体的数目没有限 制。此外，还可能应用串行设置的两个或者多个泵单元。
应该注意， 一种流体可用于加热另一流体的目的。例如，这里 的一种流体可以包括蒸汽，而其他流体包括液体。在此情况下，液 体基于作为蒸汽凝结成为液体的结果所获得的热量而加热。此外， 可以供给空气，从而形成泡沫。
所应用的流体可以是液体、气体或者液体和气体的混合。如果 流体是液体，则可以向流体加入固体粒子或者聚合体。
本发明不仅涉及一种方法，而且还涉及各种设备。
首先，本发明还涉及适用于实现本方法的泵单元。这种泵单元 包括导管系统，所述导管系统具有用于传输至少第 一 流体和第二流 体的导管，其中导管如此设置，使得在泵单元操作期间通过应用喷 射器原理来在第二流体的流的影响下获得第 一 流体的流。
其次，本发明还涉及包括上述泵单元的一次性套件，其中所述 一次性套件适用于在饮料机中的应用。有利地，泵单元的导管系统
的入口如此设置，使得可容易地与饮料机的各种供给导管连接。一 次性套件可以包括容纳液体的至少 一 个贮液器，从而不必需要在饮 料机的内部或者在饮料机的外部设置容纳液体的贮液器。此外，一 次性套件不必包括用于泵吸 一 种或者多种流体的装置。这种装置可 以设置在饮料机中。由此， 一次性套件的设计可以相对较为简单， 从而一次性套件可以相对较为便宜，通常这是一次性用品所需的特 征。
再者，本发明还涉及具有如上所述泵单元的饮料机，其中所述 泵单元是饮料机的整体部分，以及涉及包括用于容纳如上所述的一 次性套件的空间的饮料机。在后一情况下，饮料机包括提供用于向 一次性套件供给必要流体的导管，其中供给导管如此设置，使得可 容易地与 一 次性套件的泵单元的导管系统的入口连接。
根据本发明的泵单元可以是相对较为简单的设计。基本上，泵 单元足够包括具有多个导管的泵系统，其中导管的每个贯穿其长度 可以具有恒定的横截面积。导管可以包括管，或者例如可以设置为 适合的元件表面中的凹陷。原则上，导管的横截面可以是任意适合 的形状，并且例如可以是圆形、矩形、正方形或者六角形。本发明 的一个重要优点是，提供了用于制作饮料目的的泵吸流体的有效方 法，其中可能仅应用相对较为简单的构造来实现本方法。


现在，将参考附图更为详细地说明本发明，其中由相同的参考
标记来指示相似的部分，并且其中
图1示意性地示出了用于在饮料机中使用的一次性套件，其包 括根据本发明第一优选实施方式的喷射器泵单元；
图2示意性地示出了饮料机的组件以及图1所示的一次性套件， 其中 一次性套件放置在饮料机中，并且其中 一次性套件连接到饮料 机的组件；
图3示出了在饮料机中使用的另一一次性套件，其包括根据本发明第一优选实施方式的喷射器泵单元；
图4示意性地示出了根据本发明第二优选实施方式的喷射器泵
单元的导管系统；
图5示意性地示出了根据本发明第三优选实施方式的喷射器泵 单元的导管系统；
图6示意性地示出了根据本发明第四优选实施方式的喷射器泵 单元的导管系统；
图7示意性地示出了根据本发明第五优选实施方式的喷射器泵 单元的导管系统；以及
图8示意性地示出了根据本发明第六优选实施方式的喷射器泵 单元的导管系统。
具体实施例方式
图1示意性地示出了用于在饮料机中使用的一次性套件10,其 包括根据本发明第一优选实施方式的喷射器泵单元1。所示的一次性 套件10旨在于一次使用，换言之，在制备饮料的过程中仅可能使用 套件10 —次。在套件10已经用过一次之后，则该套件10不再可用， 并且仅适合于丟弃。
图2示意性地示出了一次性套件10以及饮料机15的组件，其 中一次性套件IO放置在饮料机15中，并且其中一次性套件10连接 到饮料机15的组件。在图2中，通常，由虛线的矩形来表示饮料机 15。
除了喷射器泵单元l以外， 一次性套件10包括容纳例如，牛奶 或者液体咖啡^是取物的液体的贮液器20。在示出的示例中，贮液器 20的形状为拉长的密封袋，可通过提供两个箔片并将这些箔片沿其 轮廓互连来制造该贮液器20。这并不能改变以下事实，还可以以其 他适合的方式来实现贮液器20,例如作为一次性套件10的元件表面 中的凹陷，其中由箔片覆盖所述凹陷。
一次性套件10的喷射器泵单元1包括导管系统30。在示出的第一优选实施方式中，导管系统30包括三个导管。第一导管31在贮 液器20的出口 21和喷射器泵单元1的出口 41之间延伸。在下文中， 将连接到贮液器20的出口 21的第一导管31的末端称作导管系统30 的液体入口 42。在示出的示例中，第一导管31形状为贯穿其长度具 有恒定横截面积的直导管。在第一导管31到贮液器20的出口 21的 连接以及喷射器泵单元1的出口 41之间的位置，第二导管32结合 到第一导管31之中。相同设置同样应用于第三导管33。在该示例中， 连接到第一导管31的第三导管33的部分33a变窄。
根据实践可能性，导管31至33形成为一次性套件10的泵单元 体40中的凹陷。由用于关闭凹陷顶部侧的适当装置(未示出)覆盖 该凹陷。适合于关闭装置的一个示例是箔片。应该注意，导管31至 33不必包括凹陷和关闭装置，只要导管31至33能够传输流体既可。 例如，导管31至33还可以是管。然而，假设可以使用注入4莫制技 术来形成泵单元体40,则有利地是，将凹陷和用于覆盖凹陷的箔片 作为这种设置的制造过程，这比装配多个管的过程容易。
在本发明的范围以内，导管系统30的导管31至33的横截面的 形状可以是任意适合的形状。例如，横截面可以是圆形、矩形、正 方形或者六边形。圆形横截面的一个优点是，获得导管31至33的 相对较低的流阻力。
第三导管33与第一导管31呈直角。在连接到贮液器20的第一 导管31的部分和第二导管32之间的角度6小于90° 。在示出的示 例中，角度6大约为25° 。
一次性套件IO适用于在制备诸如热牛奶或者咖啡的热饮料中应 用。根据实践可能性，在制备饮料期间应用一次性套件10,通过蒸 汽来加热最初由贮液器20容纳的液体而获得热饮料。由此，用于容 纳和操作一次性套件10的饮料机15包括蒸汽发生器16。在图2中， 示出了当一次性套件IO布置在饮料机15中时，第二导管32连接到 蒸汽发生器16的蒸汽插座17。当一次性套件IO放置在饮料机15 中时，第二导管32的末端连接到蒸汽发生器16的蒸汽插座17，在
下文中将该第二导管32的末端称作导管系统30的蒸汽入口 43。
此外，在图2中示出的饮料机15包括阀18,并且当一次性套件 IO放置在饮料机15中时，第三导管33连接到阀18。通过操作阀18, 饮料机15的用户可能关闭第三导管33,并且使得饮料机15通过仅 使用第一导管31和第二导管32来执行制备饮料的过程。在本发明 的范围以内，第三导管33不必是可关闭的。此外，如果提供了诸如 阀18的装置，则在饮料机15中不必设置这样的装置，该阀18用于 向用户提供关闭第三导管33的机会。可替换地，这种装置还可以设 置在一次性套件10中，尽管考虑到套件IO仅用于一次性使用的事 实，这并非优选选项。
在其中应用一次性套件10来制备饮料的过程中，第三导管33 用作空气导管。当一次性套件IO放置在饮料机15中时，第三导管 33的末端连接到阀18,在下文中将该第三导管33的末端称作导管 系统30的空气入口 44。当阀18处于打开位置时，空气供给至饮料， 从而获得泡沫。然而，当阀18处于关闭位置时，在饮料中不形成泡 沫。由此，通过操作阀18,用户可能选择是否具有带泡沫的饮料。
为了改进泡沫的质量和体积，可以应用障碍物(未示出)，其 中可以在第一导管31的部分中设置障碍物并在到第三导管33的连 接与喷射器泵单元1的出口 41之间延伸。通过应用这种障碍物，增 强流体的起泡效果，这是由于障碍物提高了流阻力和/或产生某些额 外的搅动。有利地，在环绕喷射器泵单元1的出口 41的圆周中设置 至少数个障碍物。
在下文中，将描述其中应用一次性套件IO和饮料机15的制备 饮料的过程。为了清楚起见，在图1和图2中借助于箭头来指示进 入流和4非出流的方向。
制备饮料的准备过程包括以下步骤在饮料机15中放置一次性 套件10,以及在套件10的喷射器泵单元1的出口 41之下放置诸如 杯子等的容器。在将一次性套件IO放置在饮料机15的正确位置的 过程中，在饮料机15的蒸汽发生器16的蒸汽插座17和套件10的
喷射器泵单元1的导管系统30的蒸汽入口 43之间、并且在饮料机 15的阀18和导管系统30的空气入口 44之间建立连接。
当开始制备饮料过程时，重要的是允许液体通过第一导管31的 液体入口 42从贮液器20流向第一导管31。由此，应用适合的装置 (未示出)来在适当位置刺破贮液器20的箔。例如，这些装置可以 包括移动设置的针。
根据用户所提供的输入，阀18处于打开位置或者处于关闭位置。 在下文中，将描述其中阀18处于打开位置的制备饮料的过程，即用 于制备带泡沫饮料的过程。
当第一导管31中出现液体并且蒸汽发生器16处于操作状态时， 开始制备饮料的实际过程，其中蒸汽通过蒸汽入口 43进入第二导管 32。在第二导管32的另一末端，即，第二导管32结合到第一导管 31之中的位置末端，从蒸汽流向液体传送动量，作为其结果而获得 了本地负压。在此本地负压的影响下，将液体从贮液器20吸出，其 中生成了引导至喷射器泵单元1的出口 41的液体流。在此过程中， 蒸汽凝结为液体，从而液体得以加热，并且增强了负压效果。此外， 将空气吸入第一导管31，通过第三导管33,并且汇入液体和凝结蒸 汽的流中。以此方式，获得了热的带泡沫饮料，该饮料通过出口41 流出喷射器泵单元1。
在喷射器泵单元1操作期间，应用蒸汽来用于将液体从贮液器 20泵吸到出口41，其中在蒸汽流的影响下获得液体流。尤其是，通 过从蒸汽流向液体传递动量来获得本地负压，并且在此本地负压的 影响下将液体吸入第一导管31。另外，使蒸汽凝结成液体，作为结 果而加热了该液体。还将根据其可以获得蒸汽对液体的泵吸作用的
原理称作喷射器原理。
为了获得好的泵吸作用，重要的是在第一导管31和第二导管32 之间的角度6小于90。。如果角度6是90。，则蒸汽流实际上不能 将液体流引导至第一导管31中，由于在该情况下，蒸汽在沿允许液 体运动的方向(即，其中沿第一导管31的纵向轴延伸的方向)不具
有动量。如果角度6大于90。，则在第一导管31中，蒸汽流对液体
的影响只会导致液体回流，即，沿朝向贮液器20的方向。当液体是 牛奶时，当在第一导管31和第二导管32之间的角度6是大约25°
时，喷射器泵单元i可获得好的性能，这并不意味着角度e不能更 小或者更大。
所获得的液体的流速和蒸汽的流速之间的比例与在第 一导管31 的横截面积和第二导管32的横截面积之间的比例相关。对于给定的 蒸汽流速，当第二导管32的横截面积对于第一导管31的横截面积 降低时，所获得的液体的流速增加。由此， 一种优选的选择是具有 这样的喷射器泵单元1，其中第二导管32的横截面积小于第一导管 31的横截面积。
应该注意，可以借助于阀18来关闭用于让空气进入第一导管31 的第三导管33。在喷射器泵单元1的一个可替换实施方式中，该实 施方式仅适合于应用于制作没有泡沫的热饮料的目的，其中可以完 全省略第三导管33。
代替所示出的阀18,可以提供其他装置用于使用户在带泡沫饮 料和无泡沫饮料之间选择。例如，作为标准，可将空气入口 44关闭， 其中如果期望，则饮料机15包括用于打开空气入口 44的装置。在 实践性实施方式中，可由箔来关闭空气入口 44，其中饮料机15包括 类似用于刺穿箔的可移动设置的针的装置。
对于一次性套件10不必提供有在制备饮料的过程中使用的容纳 液体的贮液器20。还有可能的是，饮料机15包括这样的贮液器，其 中第一导管31的液体入口 42可连接到贮液器，并且其中可以根据 在饮料机15中容纳套件来在第一导管31和贮液器之间打开连通。 此外，可能使用外部贮液器，该外部贮液器甚至可以是容纳液体的 纸制容器，并且在外部贮液器中应用使第一导管31与液体连通的软 管。为了示出的目的，在图3中示出了仅具有喷射器泵单元1的一 次性套件11。
原则上，可能应用旨在多次使用的套件。可以将这种套件设计
得与示出的一次性套件IO相同。如果套件包括贮液器20，则将此贮
液器20设置为可再次充满，或者此贮液器20包括大量液体，这些 液体适用于预定次数的使用，其中次数大于一。如果套件不具有贮 液器20，则在用户将其丢弃之前由用户来确定套件11的使用次数。 还可以如此设置饮料机15以便根据用户的选择供应不同量的饮 料。例如，用户可以选择单份饮料还是双份饮料。在此情况下，一 次性套件10的贮液器20可以包括双份液体，从而一次性套件10适 用于针对制备单份饮料目的而使用两次，或者针对制备双份饮料目 的而使用 一次。
关于蒸汽发生器16,应该注意饮料机15可以包括可再次充填 的水箱，用于容纳水；以及水供给设置，用于在饮料机15的操作期 间以本身已知的任意适合的方式来向蒸汽发生器16供给水。对于蒸 汽发生器16，还可能连接到总水管。应该注意，如果通过应用喷射 器泵单元1来用于制备饮料目的一种或者多种流体包括水，则喷射 器泵单元1的导管系统30的一个或者多个相关入口还可以连接到水 箱或者总水管。
在本发明的范围以内，在制备饮料的过程中，使用一次性套件 10、 ll不是必需的，尽管以此方式制备饮料具有重要的优点。这些 优点之一是，所应用的液体和获得的饮料仅接触一次性套件10、 11 的元件，从而不会污染々欠料机15。如果液体倾向于相对專交快地腐败， 例如，如果当液体包括牛奶时，则这一点尤其重要。
可能的是，在饮料机15中具有固定设置的喷射器泵单元1。在 此情况下，饮料机15可以包括用于容纳液体的可再充填的贮液器。 根据另一种可能性，提供了用于使喷射器泵单元1与外部贮液器中 的液体进行连通的适当的装置，诸如软管。饮料机15还可以适用于 容纳盛有液体的一次性贮液器。
根据本发明，无论喷射器泵单元1是否固定布置在饮料机15中， 喷射器泵单元1的一个重要特征是用于泵吸第一流体的目的，应用 第二流体的流。尤其是，允许第二流体的流向第一流体传递动量，
从而获得本地负压。在此本地负压的影响下，生成第一流体的流。 在此过程中，第一流体和第二流体汇合成一个流。第一流体可以是 液体而第二流体可以是蒸汽，其中使用蒸汽以生成液体的流并且用 以在同时加热该液体。
根据本发明的喷射器泵单元1包括导管系统30。在本发明的范 围以内，存在导管系统30的导管数目以及这些导管配置的多种可能 性。导管系统30可以设计为图1至图3中所示的导管系统；O，而且 还可以是不同的设计。在下文中，参考图4至图8来说明其他多个 可能的设计。为了清楚起见，在附图中借助于箭头来指示在操作期 间示出的导管系统30中呈现的流的方向。
在图4中，示出了根据本发明第二优选实施方式的喷射器泵单 元2的导管系统30。
与根据本发明第一优选实施方式的喷射器泵单元1的导管系统 30类似，根据本发明第二优选实施方式的喷射器泵单元2的导管系 统30包括三个导管。第一导管31适用于供给第一流体以及接收第 二流体和第三流体，其中第二导管32适用于供给第二流体，并且设 置以便结合到第一导管31之中，并且其中第三导管33适用于供给 第三流体，并且设置以便也结合到第一导管31之中。
沿着操作期间流进行的方向，在第一导管31的纵向轴与第二导 管32的纵向轴之间的角度6小于90。，在大约25。的数量级。
第 一流体可以是诸如牛奶或者咖啡的液体，第二流体可以是蒸 汽，并且第三流体可以是空气。在喷射器泵单元2操作期间，仅有 蒸汽用作泵吸流体。当从第二导管32供给蒸汽时，由于从蒸汽流向 液体传递动量而产生本地负压。在本地负压的影响下，在第一导管 31中生成液体流，同时通过第三导管33来吸入空气。最后，获得第 一流体、第二流体和第三流体的流。在此过程中，借助于蒸汽来加 热液体，并借助于空气来使液体起泡。
关于第二流体，应该注意，此流体不必是蒸汽。还有可能使用 热水而不是蒸汽，或者使用其他流体的流用于生成液体流的目的，
其中流体不必能够加热液体。
关于第三流体，应该注意，此流体不必是空气。还可能在第一
导管31、第二导管32和第三导管33的至少一个中设置用于使得空 气进入的一个或者多个入口 ，其中由第三导管33供给的第三流体可 以是空气以外的其他流体。
在图5中，示出了根据本发明第三优选实施方式的喷射器泵单 元3的导管系统30。
根据本发明第三优选实施方式的喷射器泵单元3的导管系统30 包括三个导管，其中第二导管32具有小于第一导管31和第三导管 33的横截面积，其中第二导管32设置在第一导管31的内部，并且 其中第一导管31和第二导管32两者结合到第三导管33之中，其中 该第三导管实现为第一导管31的延续。由此，在根据本发明第三优 选实施方式的喷射器泵单元3的导管系统30中，导管31至33的纵 向轴基本平行。如果导管31至33包括管，则第二导管32由第一导 管31所包含，其中第二导管32优选地关于第一导管31共轴地设置。
根据第一可能性，仅有第二导管32用作供应泵吸流体(即，在 流中供应的流体)的目的，而用于供给流体目的的第 一导管31借助 于泵吸流体来实现运动。在该情况下，在根据本发明第三优选实施 方式的喷射器泵单元3的操作期间，实现从泵吸流体向由第一导管 31供给的流体传递动量，其中在第一导管31和第二导管32结合到 第三导管33之中的位置区域中获得本地负压。在本地负压的影响下， 将流体从第一导管31中吸出，其中获得此流体的流。在第三导管33 中，由第一导管31供给的流体和泵吸流体得以混合。
根据第二可能性，仅有第一导管31用作供给泵吸流体的目的， 而用作供给流体目的的第二导管32借助于泵吸流体来实现运动。在 该情况下，在根据本发明第三优选实施方式的喷射器泵单元3的操 作期间，在第一导管31和第二导管32结合到第三导管33之中的位 置区域中获得本地负压，作为从泵吸流体向由第二导管32供给的流 体传递动量的结果，在本地负压的影响下生成由第二导管32供给的
流体流。另外，在此情况下，由第二导管32供给的流体和泵吸流体
在第三导管33中得以混合。
在两种可能性下，泵吸流体还可以用作加热供给到第三导管33
的其他流体，并且可以包括例如蒸汽或者热水。
有可能有一个或多个入口用于使空气得以进入第一导管31中， 使得通过应用根据本发明第三优选实施方式的喷射器泵单元3而最 终获得的饮料可以起泡。
还有可能具有所示设置以外的导管31至33的其他设置。尤其 是，不必设置第二导管32在第一导管31内部延伸。根据另一可行 的选项，可以设置第二导管32以便靠近第一导管31延伸。
在图6中，示出了根据本发明第四优选实施方式的喷射器泵单 元4的导管系统30。
实际上，根据本发明第四优选实施方式的喷射器泵单元4包括 串行设置的两个喷射器泵。第一泵包括第一导管31以及结合到第一 导管31中的第二导管32,且第二泵包括第三导管33和第一导管31 的出口部分31a，其中第一导管31的出口部分31a结合到第三导管 33之中。在第一泵中，在第一导管31和第二导管32之间的角度6 小于90。，在大约25。的数量级。在第二泵中，同样适用于第三导 管33和第一导管31的出口部分31a之间的角度6 。
在根据本发明第四优选实施方式的喷射器泵单元4的操作期间， 由第一导管31的入口部分31b供给第一流体，由第二导管32供给 第二流体，以及由第三导管33供给第三流体。第一导管31中的第 一流体在由第二导管32供给的第二流体的流的影响下、尤其是在本 地负压的影响下实现运动，其中该本地负压通过从第二流体的流向 第一流体传递动量而获得。以类似的方式，第三导管33中的第三流 体在汇合流的影响下实现运动，其中该汇合流基于第 一泵中的第一 流体和第二流体来获得，并且由第一导管31的出口部分31a来供给。 作为结果，获得了基于第一流体、第二流体和第三流体的汇合流， 该汇合流通过第三导管33的出口部分33a而流出喷射器泵单元4。
例如，第一流体可以包括水，且第二流体可以包括蒸汽，其中 蒸汽用以生成水的流并且用以加热水。在第二泵中，在第一泵中生 成的热水的流用于使得第三导管3 3中的流体实现运动以及加热此流 体的目的。第三流体可以包括例如炼乳。
可以在第一导管31、第二导管32和第三导管33的至少一个中 设置一个或者多个用于使空气进入的入口 ，从而可以将应用根据本 发明第四优选实施方式的喷射器泵单元4而最终获得的饮料可以起 泡。
在图7中，示出了根据本发明第五优选实施方式的喷射器泵单 元5的导管系统30。
示出的导管系统30包括两个导管31、 32。第一导管31包括出 口部分31a和入口部分31b，其中部分31a、 31b的纵向轴关于4皮此 呈一个角度。在示出的示例中，在部分之间的角度(3为大约155° 。 第二导管32在第一导管31的部分31a、 31b彼此连接的位置处结合 到第一导管31之中。尤其是，第二导管32的纵向轴基本平行地延 伸到第一导管31的出口部分31a的纵向轴。
在导管系统30的导管31、 32的此配置中，在喷射器泵单元5 的操作期间，实现了将由第二导管32供给的第二流体的流以大约25 °的角度供给至第一导管31中的第一流体。
在图8中，示出了根据本发明第六优选实施方式的喷射器泵单 元6的导管系统30。导管系统30包括第一导管31和第二导管32， 其中第二导管32结合到第一导管31之中，并且其中导管31、 32的 纵向轴以彼此大约25。的角度e延伸。
第二导管32用于向第一导管31供给第二流体的流。在根据本 发明第六优选实施方式的喷射器泵单元6操作期间，在生成第一流 体的流的过程中应用第二流体的流，其中该第 一 流体的流在第 一导 管31中存在。第一流体的流和第二流体的流在第一导管31的出口 部分31a中汇合，从而获得基于第一流体和第二流体的汇合的流。
在第一导管31的入口部分31b中，i殳置流约束45,该流约束
用于调整第一流体的流速。可以通过本身已知的任意适合的方式来
实现流约束45。优选地，流约束45是可调整的，使得第一流体的流
速是可调整的。
由于流约束45的存在，作为第一流体的进入的流的流速降低 的结果，第一导管31的入口部分31b的流阻力得以提高。如果第二 流体在泵吸第 一流体的功能以外具有另 一功能，例如加热第 一流体 的功能，则这是有利的，这是由于以此方式附加功能的有效性得以 提高。如果第二流体用于加热第一流体，则基于第一流体和第二流 体的排出汇合流的温度得以提高。
本领域普通技术人员应该理解，本发明的范围不限于在上文中 讨论的示例，而是在不脱离如所附权利要求书中所限定的本发明的 范围的情况下，其中的数个改进和修改也是可能的。
在本发明的范围以内，关于根据本发明的喷射器泵单元的导管 系统30的一个特定实施方式而描述的各种特征还适用于其他实施方 式。例如，尽管没有明确提及，在图7和图8中所示的实施方式还 可以提供有用于使得空气进入的入口。同样，图8所示实施方式以 外的所有其他实施方式可以包括用于调整至少 一 个进入流的流速的 至少一个流约束45。
在上文中，应该注意，25°的值是适用于第一流体的流和第二 流体的流之间的角度6的值，其中第二流体的流用作用于生成第一 流体的流的泵吸流体。如果第一流体包括牛奶并且第二流体包括蒸 汽，则该角度6的值尤其适用。然而，根据其中流体类型的各种因 素，使用较小或者较大的角度是有利的。
所公开的喷射器泵单元1至6适合于在制备各种饮料的过程中 使用，其中无论这些饮料是冷饮还是热饮。本发明的一个重要方面 在于，使用 一种流体的流来通过产生本地负压而使另 一流体实现运 动，其中通过允许从一种流体向其他流体的流传递动量来获得该本 地负压。有利地，如果需要制备热饮，则用于泵吸其他流体的流体 还适用于加热其他流体。在此方面中，应该注意，蒸汽非常适用于
作为泵吸流体。
通常，当应用喷射器原理时，第一流体(即，将被泵吸的流体) 包括液体，并且第二流体(即，泵吸流体)包括蒸汽，优选地，用 于传送液体的导管的横截面积大于用于传送蒸汽的导管的横截面
积。例如，用于传送液体的导管的直径可以是2.5mm，而用于传送 蒸汽的导管的直径可以是1.5 mm。
在喷射器泵单元1至6的导管系统30中，可以设置用于使诸 如可可粉的干燥物质进入导管系统的入口 ，其中一次性套件IO、 11 或者饮料机15可以提供有用于容纳干燥物质的贮藏器。在此情况下， 制备饮料的过程还包括添加千燥物质。
10、 11。 一次性套件10、 11包括用于传送和混合至少两种流体的泵 单元1。泵单元1包括具有第一导管31和结合到第一导管31之中的 第二导管32的导管系统30,其中在导管31、 32之间的角度6小于 90° 。在制备饮料的过程中，由第一导管31的入口部分31b供给第 一流体，并且由第二导管32供给第二流体的流。在导管31、 32相 交的位置处，实现从第二流体的流向第一流体传递动量，从而作为 第一流体运动的结果，获得负压。此外，在第一导管31的出口部分 31 a中获得第 一 流体和第二流体的汇合流。第二流体还可以用于加热 第一流体的目的。
权利要求
1.一种用于基于至少第一流体和第二流体制备饮料的方法，包括以下步骤提供所述第一流体和所述第二流体的流；通过生成本地负压而在所述第二流体的所述流的影响下生成所述第一流体的流，其中通过允许从所述第二流体的所述流向所述第一流体传递动量来专门地获得该本地负压；使所述第二流体的所述流和所述第一流体的所述流汇合，由此获得基于所述第一流体和所述第二流体的汇合流；以及允许在所述汇合流中的所述第一流体和所述第二流体的相互作用。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二流体的所述流和 所述第一流体的所述流以小于90。的角度(6 )汇合。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述第二流体的所述流和 所述第一流体的所述流以0°的角度(6 )汇合。
4. 根据权利要求1至3的任一项所述的方法，其中所述第一流 体的所述流受到本地约束。
5. 根据权利要求1至4的任一项所述的方法，其中所述第一流 体包括液体，并且其中所述第二流体包括蒸汽。
6. 根据权利要求1至5的任一项所述的方法，其中使空气进入 所述第 一 流体的所述流或者所述第二流体的所述流的至少任意一 个。
7. 根据权利要求1至6的任一项所述的方法，进一步包括以下 步骤提供第三流体；在所述汇合流的影响下生成所述第三流体的 流，通过产生本地负压来基于所述第 一 流体和所述第二流体获得所 述汇合流，其中通过允许从基于所述第 一 流体和所述第二流体而获 得的所述汇合流来向所述第三流体传递动量而专门地获得该本地负 压；以及使基于所述第 一 流体和所述第二流体获得的汇合流与所述 第三流体的所述流汇合，其中基于所述第一流体、所述第二流体和 所述第三流体来获得汇合流。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述第三流体的所述流和 基于所述第一流体和所述第二流体获得的所述汇合流以小于90。的 角度(6 )汇合。
9. 根据权利要求7或者8所述的方法，其中所述第一流体和所 述第三流体包括液体，并且其中所述第二流体包括蒸汽。
10. 根据权利要求7至9的任一项所述的方法，其中使空气进入 所述第三流体的所述流或者基于所述第一流体和所述第二流体获得 的所述汇合流的至少任意 一 个。
11. 根据权利要求1至IO所述的方法，其中提供了导管系统 (30),并且其中如所提及的所述流在所述导管系统(30)的导管 (31、 32、 33 )中发生。
12. 根据权利要求1至11的任一项所述的方法，其中将小颗粒形式的千燥物质供给至如所提及的所述流的至少 一 个。
13. —种用于在饮料机(15)中使用的泵单元(1、 2、 3、 4、 5、 6)，包括导管系统(30)，适用于向所述饮料机(15)的出口传递 至少两种流体并且汇合所述流体，从而根据权利要求1至12的任一 项所述方法来制备饮料。
14. 根据权利要求13所述的泵单元(1、 2、 3、 4、 5、 6)，其 中所述导管系统(30)包括至少第一导管(31)和结合到所述第一 导管(31)中的第二导管(32),并且其中在所述第二导管(32) 结合到所述第一导管(31)的所述位置与所述导管系统(30)的出 口 (41)之间延伸的所述第一导管(31)的部分贯穿其长度具有恒 定的横截面积。
15. 根据权利要求14所述的泵单元(1、 2、 3、 4、 5、 6)，其 中所述第一导管(31 )的入口 (42)对用于供给液体的供给装置(20、 21)是可连接的，并且其中所述第二导管(32)的入口 (43)对用 于供给蒸汽的供给装置(16、 17)是可连接的。
16. 根据权利要求14或者15所述的泵单元(1、 2),其中所述 导管系统(30)包括结合到所述第一导管(31)中的至少一个附加导管(33)。
17. 根据权利要求13所述的泵单元(3),其中所述导管系统(30) 包括至少第一导管(31)、第二导管(32)和第三导管(33),其 中所述第二导管(32)具有小于所述第一导管(31)和所述第三导 管(33)的横截面积，其中所述第二导管(32)设置在所述第一导 管(31 )内部，并且其中所述第一导管(31 )和所述第二导管(32) 两者结合到所述第三导管(33)之中。
18. 根据权利要求13所述的泵单元，其中所述导管系统(30) 包括至少第一导管(31)、第二导管(32)和第三导管(33)，其 中所述第二导管(32)具有小于所述第一导管(31)和所述第三导 管(33)的横截面积，其中所述第二导管(32)和所述第一导管(31 ) 设置为彼此邻近，并且其中所述第一导管(31 )和所述第二导管(32) 两者结合到所述第三导管(33)之中。
19. 根据权利要求17或者18所述的泵单元(3),其中所述第 一导管(31)或者所述第二导管(32)的任意一个的入口对用于供 给液体的供给装置(20、 21)是可连接的，并且其中所述第一导管(31)和所述第二导管(32)的另一个的入口对用于供给蒸汽的供 给装置(16、 17)是可连接的。
20. 根据权利要求13所述的泵单元(4),其中所述导管系统(30) 包括至少第一导管(31)、第二导管(32)和第三导管(33),其 中所述第二导管(32)结合到所述第一导管(31)之中，并且其中 所述第一导管(31 )结合到所述第三导管(33)之中。
21. 根据权利要求20所述的泵单元(4 )，其中所述第 一导管(31 ) 的入口和所述第三导管(33 )的入口对用于供给液体的供给装置(20、 21)是可连接的，并且其中所述第二导管(32)的入口对于用于供 给蒸汽的供给装置(16、 17)是可连接的。
22. 用于在饮料机(15)中使用的一次性套件(10、 11),包括 根据权利要求13至21的任一项所述的泵单元(1、 2、 3、 4、 5、 6)。
23. 根据权利要求22所述的一次性套件(10),进一步包括容纳液体的至少一个贮液器(20)。
24. —种饮料机(15 )，包括根据权利要求13至21的任一项所 述的泵单元(1、 2、 3、 4、 5、 6),其中所述泵单元(1、 2、 3、 4、 5、 6)是所述饮料机(15)的整体部分。
25. 根据权利要求24所述的饮料机(15 ),进一步包括蒸汽发 生器(16),其连接到所述泵单元(1、 2、 3、 4、 5、 6)的所述导 管系统(30)的入口 (43)。
26. —种饮料机(15 )，包括用于容纳根据权利要求22或者23 所述的一次性套件(10、 11)的空间。
27. 根据权利要求26所述的饮料机(15),进一步包括蒸汽发 生器(16), —旦在所述空间中容纳了所述一次性套件(10、 11), 则所述蒸汽发生器(16)对于所述一次性套件(10、 11)的所述泵 单元(1、 2、 3、 4、 5、 6)的所述导管系统(30)的入口 (43)是 可连接的。
28. 根据权利要求26或者27所述的饮料机(15 )，进一步包括 用于在所述一次性套件(10、 ll)的所述泵单元(l、 2、 3、 4、 5、 6)的入口 (42)和容纳流体的贮液器(20)的出口 (21)之间建立 开口的装置。
全文摘要
一种适用于在制备饮料的过程中使用的一次性套件(10)，包括泵单元(1)。泵单元(1)的导管系统(30)具有第一导管(31)和结合到第一导管(31)中的第二导管(32)，其中在导管(31、32)之间的角度(θ)远小于90°。在制备饮料的过程中，由第一导管(31)的入口部分供给第一流体，并且由第二导管(32)供给第二流体的流。在导管(31、32)相交的位置处，发生从第二流体的流向第一流体传送动量，从而获得负压，作为所述负压的结果使第一流体实现运动。此外，在第一导管(31)的出口部分中获得第一流体和第二流体的汇合流。
文档编号A47J31/44GK101193580SQ200680020170
公开日2008年6月4日 申请日期2006年6月1日 优先权日2005年6月7日
发明者F·弗雷, J·努尔德休斯, M·C·汉森, P·C·杜内维尔德 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司