一种用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件的制作方法

专利名称：一种用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件，其中当操作者在 电子控制面板上给出操作指令时，所述组件连同设于其中的电子处理器按照在电子控制 面板上可选择的与消费者的喜好(如“浓”、“淡”、“加奶”、“不加奶”等)有关 的每个输入指令信号，使用单份料盒在短时间内自动地冲泡和分发定制的热饮料。宽泛 的各种各样的热冲泡饮料、热水不溶饮料或其他热饮料可以利用所述组件通过这样的方 式制备，即，在本发明的单份料盒中放置不同冲泡的、不溶的或其他材料。可以用在料 盒中的冲泡的、不溶的或其他材料包括(并不意味着任何限制)这样的材料，例如茶、咖 啡、植物来源的材料(例如花(如茉莉花)片、例如蔬菜(胡萝卜和洋葱)片)、动物来 源的材料(例如蜂蜜)，或者任何其他适合的可以用在料盒中的饮料粉或材料。所述组件能够以极好的一致性和高速度冲泡每一单独的单份热饮料，其口感和 风味如同当时当地手工制备的饮料。具体地(但不意味着任何限制)，所述组件对于满足 针对在时间紧凑的情况下(在办公室、正式的集会(ceremonial fonctions)、公开会议等场 合中)对冲泡的热饮的大量需求是有用的。
背景技术：
本领域已知的几种热饮料分发机器使用预混合粉为消费者提供基于预混合的饮 料。在这样的分发机器中使用的预混合粉包含与糖、奶粉等混合的茶或咖啡粉。这样的 预混合粉与从所述机器分发的热水结合，并且将由此制备的热饮料供应给消费者。上述种类的分发机器的缺点在于，与新鲜制备的相同种类的热饮料相比，仅仅 通过混合来自分发机器的热水与茶或咖啡的预混合粉而制备的基于预混合的热饮料，在 口感和风味上均逊色许多。例如，使用预混合粉制备的咖啡的口感、香味和风味均无法 同由咖啡豆新鲜制备而得的咖啡相媲美。消费者通常更青睐根据他所喜好的浓度和口味 定制的新鲜冲泡的热饮料，如茶或咖啡。上述种类的分发机器的另一个缺点在于，任何品质的预混合粉都可以与热水混 合来制备最终饮料。由此制备的最终饮料的品质取决于所使用的预混合粉的品质。在热 饮料的制备中所使用的任何劣质的/伪质的预混合粉将提供缺乏口感、香味和风味的品 质低劣的饮料。这种类型的机器没有任何固有的(inherent)装置来防止使用这样劣质的/ 伪质的预混合粉。上述种类的分发机器的再一缺点在于，所制备的饮料由于预混合粉配量的不同 而缺乏一致性。在美国专禾Ij Νο.6,820,535中描述的“浓咖啡冲泡设备(Espresso Brewing Device)"包括配备有五个料腔(magazine)管的可旋转料腔台，所述五个料腔管沿所述台 的周边排列，每个料腔支承一摞底部膜朝下的单份小料囊(capsule)，并且每个料腔管储 存不同种类的咖啡/茶小料囊。每个料腔管具有开口，料腔管中最低的小料囊由小料囊 夹持器通过所述开口推出。提供用于设置料腔管位置的装置(如传感器或扫描装置等)。 小料囊输送设备包括具有驱动机构的电机，所述驱动机构配备有驱动盘和驱动螺栓。以回转方式安装(swivel-mounted)在旋转轴承上的致动杆射出单份小料囊并将所述单份小 料囊插入冲泡单元。一旦单份小料囊在冲泡单元内，主轴活塞借助于主轴活塞驱动装置降低到冲泡 位置，所述主轴活塞驱动装置包括驱动电机、驱动机构以及设在冲泡室插入体上部分中 的“小料囊穿孔器”。单份小料囊的上表面由小料囊穿孔器穿孔，小料囊穿孔器向下指 并且包含位于小料囊穿孔器内部的冲泡供水通道。冲泡水在10到15帕的压力和约95°C 的温度下流入单份小料囊。当在小料囊内达到6帕的内压时，形成小料囊底部的膜被压 在板的金字塔状的外形上并且所述膜被穿孔。冲泡饮品(brew)通过所述板上的排水孔和 冲泡单元的出口流出。上述设备的缺点在于，上述设备是需要多个穿孔装置的复杂设计。包含冲泡物 质的单份小料囊的一侧由小料囊穿孔器穿孔，用以使热加压的水进入小料囊。所述小料 囊的另一侧由具有多个金字塔外形的末端的板穿孔，用以允许冲泡的饮料流出。
上述设备的另一个缺点在于，存在用于将小料囊从料腔管输送至冲泡单元的复 杂的机构，所述复杂的机构包括致动杆、驱动电机、驱动盘、驱动螺栓、小料囊夹持 器，并且致动杆以回转的方式安装在旋转轴承上。类似地，冲泡单元还包括复杂的机 构，所述复杂的机构包括主轴活塞驱动装置，所述主轴活塞驱动装置由驱动电机、驱动 机构、与配备有内轮齿系统的主轴活塞驱动齿轮的外轮齿系统啮合的驱动销等构成。该 机器的复杂性和相对较多数目的移动部件除了使制造更昂贵之外，还会导致更高的操作 和维护成本。上述冲泡机器的又另一不足之处在于，冲泡的液体的流出是通过小料囊的膜中 的孔发生的，所述孔是由金字塔外形的板穿孔而成的。这些孔可以允许茶/咖啡的细小 颗粒随冲泡的液体一起穿过，从而不利地影响被分发到分发杯中的热饮料的品质或阻塞 将冲泡的液体输送出冲泡单元的出口管。上述组件的再一缺点在于，热水的流入从小料囊的一侧发生而流出从小料囊的 另一侧发生，由于一些冲泡材料颗粒可能没有被冲泡开，而导致包含在小料囊中的冲泡 材料的冲泡不彻底。此外，水从小料囊的一侧流入而从小料囊的另一侧流出的安排导致 组件的设计非常复杂并且冲泡单元变得庞大。在题目为“具有可移除的料盒转架轮的咖啡和茶分发机(Coffee and tea dispenser withremovable pod turret wheel) ” 的 PCT 申请 No.PCT/US2005/031604 中描述了现有技术
中的另一种分发机器。该发明包括转架组件、控制饮料分发机中水流的水控制系统、放 置在通过热源加热的贮水池中的热交换器、注入器组件、包括具有包含料盒筒的料盒格 的料盒旋转传送装置的装载组件以及电子控制装置。转架组件包括转架框架、转架板以 及将转架板连接到转架框架以通过转架电机与转架框架一起旋转的转架轴。上述设备中 的水控制系统包括水源(例如水龙头、水管线、次水源)、用来使水加压的抽气泵以及流 量传感器。电子控制装置控制抽气泵、流量传感器、热源、电磁阀等的操作。注入器组 件包括注入喷嘴、经由凸轮系统是垂直地可移动的注入喷头、驱动电机以及偏心凸轮。 当偏心凸轮旋转时，滚轮向下推动支撑板以使注入喷头与料盒筒接触。接着，电子控制 装置使凸轮系统反向并且注入喷头返回到其初始位置。上述装置的缺点在于，与本发明的机器相比上述装置是复杂而笨重的，这是因为与本发明的组件相比，上述装置需要7到19升容量的热水贮水池、位于所述贮水池 中的热交换器，以及水管线网。此外上述装置还需要多个电部件、电子部件以及机械部 件。上述装置的另一个缺点在于，所述装置中所使用的料盒是相对复杂的，并且因 此，与本发明中所使用的设计简单的料盒相比，其料盒在制造上更复杂并且相对更昂 贵。在上述装置中，料盒具有热塑性插入体，所述热塑性插入体具有设在料盒顶部的多 个孔，所述插入体还被覆盖有金属箔(foil)。料盒的底部由滤纸或带有刻痕区域的金属箔 制成，所述刻痕区域在热加压的水注入料盒中时分离。热加压的水通过插入体中的孔进 入料盒并且通过刻痕区域流出。所述料盒的复杂性和高成本导致对消费者的每杯饮料的 最终成本的增加。再有，在上述装置中，水从料盒顶部流入料盒并且通过料盒底部流出，这使得 必需在一侧提供带有孔的滤纸，以及用于允许水从另一侧流出的装置。上述装置的再又一缺点在于，所述装置在热交换器中加热水，并且由此加热的 水转而加热在被放置在热交换器内的管道中流动的水。因此，上述设备与本发明的组件 相比是不节能的，在本发明中避免使用热交换器并且冲泡操作所需的热水直接通过加热 元件在密封煮罐内进行加热。上述装置的再另一缺点在于，在小料囊顶部的金属箔由单独的注入器组件穿 孔，所述注入器组件具有复杂的配置，即注入喷嘴、注入喷头、凸轮系统驱动电机、凸 轮系统、偏心凸轮、驱动带、滚轮支撑板、注入器框架以及数个导轮。而在本发明中， 注入喷嘴保持为固定到冲泡机的底座，并且冲泡机子组件的柱塞将料盒及其朝下的多孔 膜压在注入喷嘴的圆锥形末端上，导致多孔膜的刺穿，由此允许来自煮罐的热加压的水 通过注入喷嘴的内部流入料盒。

发明内容
本发明的组件能够使用单份料盒在15到20秒的短时间内自动、新鲜地冲泡和 分发热饮料。设计独特的料盒输送机在其前端具有向内的轮廓并且通过电动机是可旋转 的，所述料盒输送机能够通过这样的方式实现多种功能，即，所述料盒输送机在基本上 为水平的平面中进行旋转运动，以及将料盒牢固地保持在与料盒的轮廓匹配的料盒输送 机前端向内的轮廓中。料盒输送机实现的功能包括将料盒从料槽(chute)输送至冲泡机子 组件、将料盒精确地定位在冲泡机子组件的过滤盘上而无需提供任何除已经在所述组件 中提供的以外的引导通道，并且接着将用过的料盒清理到废料仓中。这大大简化了设计 并且使机械部件最少化。所述组件是用户友好型并且易于操作，这是由于操作者/消费者仅须根据消费 者喜欢的饮料类型(例如“浓”、“淡”、“加奶”、“不加奶”等)，通过选择电子 控制面板上的开关来指示其喜好即可。信号由电子控制面板输送至电子处理器，电子处 理器以所需的顺序依次触发其他子组件的电气部件，并且所述组件自动执行实现 即饮的 (ready-to-drink)和定制的热饮料在分发杯中分发的全部必要操作。所述组件的自动操作 从将料盒输送和定位到冲泡机子组件，将热加压的水注入包含冲泡材料的料盒，将使用 过的料盒清理到废料仓中等操作延伸到从液态奶容器中吸取奶，当针对饮料的奶配量完成时，通过来自水加热子组件的蒸汽在混奶室中加热奶并将由此加热的奶直接分发到分 发杯中的操作。由所述组件供应的每一份饮品在口感和风味上都是一致的。所述组件包括放置在每个料槽下面的传感器。放置在更邻近冲泡机子组件的第 一料槽下面的传感器检测在该料槽中的单份包的可获得性。当传感器检测到该料槽是空 的时，传感器向电子处理器发出信号，电子处理器使料盒输送机移动到第二料槽下，并 且将第二料槽中的料盒输送至冲泡机子组件。放置在第二料槽下面的传感器感测何时该 料槽是空的并且发信号给电子处理器，电子处理器转而使料盒输送机移动至第一料槽下 的静止或起始位置、通过切断进气电磁阀的电源使冲泡子组件中的冲泡过程停止直至所 述空料槽重新填充上新鲜料盒，并且电子处理器同时还发信号给向操作者提供信息的电 子显示面板，以使所述空料槽重新填充上新鲜料盒。这样提供传感器提高了所述组件在 如下情况中的操作能力以满足例如在办公室等场合中的大量需求，即在多个静态料槽中 堆叠有实质上更高数量的料盒。这也消除了本领域中已知的需求，即针对单独电机和相 关联的机构的需求，其中所述相关联的机构用于其上安装有料盒槽(pod chute)的基板的 旋转。具有小于250微米的孔的过滤盘以及用来覆盖并密封包含在单份料盒中的 冲泡 材料的多孔膜，防止来自料盒的极小的冲泡材料颗粒与冲泡的液体一起流出进入分发 杯，由此确保冲泡的液体的高品质。密封煮罐在高温下储存水，不会损失包含在水中的溶解氧，这提高了饮料(尤 其是茶)的品质。密封煮罐的使用还使得组件是节能的。本发明中所使用的冲泡机子组 件在冲泡期间基本上是气密的，防止香味和其他挥发性化学物质逸出(escape)。保留在 冲泡的液体中的这些化学物质进一步增加分发的热饮料的风味、口感和香味。由空气压缩机压缩和泵送并且在空气储罐中储存的空气，于冲泡过程中，在进 气电磁阀的帮助下操作气缸，从而气缸使冲泡机柱塞迅速地上下移动进入冲泡室。当与 传统方法(例如使用由电动机驱动的螺旋杆构成的线性致动器，或者由电机驱动的凸轮 和柱塞组件)相比，这样的机构显著地改善每次冲泡的时间周期。所述组件中使用的单份料盒具有简单的结构，在料盒的内部没有实施任何机 构，从而使得单份料盒易于以低成本制造，因此使得每份分发的饮品的成本也降低了。 所述组件能够冲泡可以被放置在这些料盒中的各种各样(widevariety)的冲泡的、不溶的 和其他材料。可以用在料盒中的这些冲泡的、不溶的或其他材料包括(并不意味着任何 限制)这样的材料，例如茶、咖啡、植物来源的材料(例如花(如茉莉花)片、植物(如 胡萝卜和洋葱)片)、动物来源的材料(例如蜂蜜)，或者任何其他适合的可以用在料盒 中的饮料粉或材料。本发明的冲泡机子组件使用具有圆锥形末端的注入喷嘴，所述具有圆锥形末端 的注入喷嘴能够实现两种功能，即刺穿单份料盒的多孔膜以及将来自密封煮罐的热加压 的水注入料盒的内部，来冲泡包含在料盒内的冲泡材料。所述组件通过这样的方式来确 保卫生，即采用无人为干预的全自动操作和以自动的、无溢出物的方式将使用过的料盒 清理到废料仓中。因此，综上所述，本发明的一个目的在于，提供能够自动、新鲜地冲泡和分发 热饮料的组件，其中冲泡材料包含在单份料盒中并且新鲜冲泡的液体自动地直接分发到分发杯中。本发明的另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件，所 述组件以与在当时和当地手工新鲜制备的饮料相似的口感和风味冲泡和分发每一单独份 的饮品。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中由所述组件供应的每一单独份的饮品以口感和风味上极好的一致性制成。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件可以在范围为15到20秒的短时间内冲泡和分发冲泡的液体。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中所述组件包括加奶子组件，所述加奶子组件使得能够通过由水加热子组件供给的蒸 汽在混奶室中自动对奶进行加热，随后单独、自动且直接地将由此加热的奶添加到分发 杯中，因此，当消费者有此期望时使得能够自动供应加奶的热饮料。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件使得能够制备依据包含在单份料盒中的冲泡的材料、不溶的材料或其他材料的 各种各样的热冲泡的饮料、热水不溶的饮料或其他热饮料，所述包含在单份料盒中的冲 泡的材料、不溶的材料或其他材料包括(并不意味着任何限制)这样的材料，例如茶、咖 啡、植物来源的材料(例如花(如茉莉花)片、蔬菜(如胡萝卜和洋葱)片、动物来源的 材料(例如蜂蜜)，或者任何其他适合的可以用在料盒中的饮料粉或材料。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中包含冲泡材料的单份料盒具有符合“料槽”的内轮廓的外轮廓，其中这些单份料盒 堆叠在所述料槽中，并且所述单份料盒的外轮廓还与“料盒输送机”前端的向内的轮廓 匹配，用以通过所述料盒输送机被输送并且精确定位在冲泡机子组件中。因此，所述组 件具有固有的装置来限制使用具有特定设计和尺寸的料盒，从而防止使用劣质的/伪质 的料盒。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件使得操作者能够制备这样的饮料，即不同浓度的、根据消费者的需求(例如
“浓”、“淡”、“加奶”和“不加奶”)定制的饮料，而没有任何针对冲泡材料的量 或温度控制的手工操作。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件并不使用包括糖作为成分中的一种的任何预混合粉，由此使得能够制备特定消 费者可能需求的不加糖的饮料。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件使得能够通过使用最优化的温度、压力和进入冲泡料盒的水流的速率，来以相 对较高的速度进行冲泡。这使得所述组件特别适合在短时间内冲泡大量杯的饮料，这是 在诸如办公室和商业机构等场所中所需的。本发明的再一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分 热饮料的组件，其 中所有的冲泡和分发操作都是自动的。自动操作包括将单份料盒输送和定位到冲泡机 中，通过由注入喷嘴注入的来自煮罐的热加压的水来冲泡料盒中的冲泡材料，将冲泡的 液体分发到分发杯中，将使用过的料盒清理到废料仓中，以及当针对饮料的奶配量完成时将加热的奶添加到饮料杯中。消费者/操作者只需要根据其所选的热饮料类型激活电 子控制面板上的开关，而所述组件自动执行上述所有的操作并分发定制的热饮料。这使 得所述组件是用户友好型的，并且即使对于非专业人士也是易于操作的。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中，设计独特的料盒输送机在其前端具有向内的轮廓，并且料盒输送机通过电动机在 基本上为水平的平面上朝顺时针和逆时针是可旋转的，料盒输送机仅仅通过和与料盒输 送机向内的轮廓匹配的料盒一起的旋转运动即可实现多种功能。所述多种功能包括将单 份料盒从“料槽”输送至冲泡机子组件而无需具有引导通道，将料盒精确定位在冲泡机子组件中的过滤盘上，以及将使用过的料盒清理到废料仓中。因此，所述料盒输送机简 化了机械设计和操作。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中仅一个装置，即注入喷嘴，就能实现如下的所述多种功能，即刺穿单份料盒的多孔 膜以及将热加压的水注入料盒以进行冲泡，由此简化冲泡机设计的复杂性。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中排除了对多个穿孔装置的需求，所述多个穿孔装置中的一个用于刺穿筒的上表面以 使冲泡的水进入，而另一个用于刺穿筒的底部以使冲泡的液体流出。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中注入喷嘴穿透通过多孔膜直达以倒转的位置保持的料盒的顶端，使注入的水洒落 (splash)回来，由此使热加压的水在料盒内均勻分布并且使包含在料盒中的冲泡材料的每 一个微小的颗粒都得到冲泡。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中来自密封煮罐的高温和高压的水在冲泡期间，进入在冲泡机子组件中的料盒，与饮 料是在敞开的器皿中手工制备时不同的是，所述组件使得能够迅速冲泡所述冲泡材料。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 与本领域已知的某些结构复杂的(包括穿孔或注入装置)昂贵料盒相比，所述组件使用结 构简单的低成本单份料盒，并且因此，本发明的单份料盒易于制造并且节约成本，从而 使得在发展中国家的市场中每杯饮品的价钱对消费者是可行的。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件使用包含倒转的单份料盒堆的简单而静态的料槽，从而最少化用于在料槽内排 列料盒所需的精密部件，并且因此还减少了维护。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件是卫生的，因为在整个冲泡过程中所述组件不需要人为干预，并且所述组件包 括确保将使用过的料盒以无溢出物的方式清理到废料仓中的自动处理机构。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中无腐蚀性和食品级的过滤盘具有最大达250微米的细孔，所述过滤盘和用在单份料 盒的顶部的多孔膜一起防止冲泡材料的极小颗粒与冲泡的液体一起流入分发杯，由此确 保分发的热饮料的优良品质。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件使用完全密封的煮罐，所述煮罐在高温下储存水而不损失包含在水中的溶解氧，提高冲泡的饮料(尤其是茶)的口感和品质。本发明的再另一目 的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中冲泡机子组件在冲泡期间基本上是气密的，以防止有助于制备的新鲜热饮料的香 味、风味和口感的挥发性化学物质逸出。保留在冲泡的液体中的这些挥发性化学物质加 强分发的热饮料的风味、口感和香味。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件使用完全密封的煮罐，使得所述组件是节能的。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 其中简化设计的水加热子组件、料盒输送机子组件以及冲泡机子组件导致所述组件的制 造、操作和维护成本均较低而可靠性较高。本发明的又另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件包括放置在每个料槽下面的传感器。放置在更邻近冲泡机子组件的第一料槽下 的传感器进行检测，并在该料槽是空的时发信号给电子处理器，电子处理器转而触发料 盒输送机，使料盒输送机向后移动至在同一料槽支撑板上的接近第一料槽放置的第二料 槽下，并且从该料槽输送料盒。类似地，放置在第二料槽下面的传感器感测何时该第二 料槽是空的，并且发信号给电子处理器，电子处理器转而使料盒输送机移动至其在第一 料槽下的静止/起始位置，使冲泡机子组件中的冲泡过程停止直至该空料槽重新填充上 新鲜料盒，并且所述电子处理器同时发信号给向操作者提供信息的电子显示面板，以使 该空料槽重新填充上新鲜料盒。由此，这些传感器的存在提高了所述组件在如下情况中 的操作能力，即在多个料槽中堆叠有更高数量的料盒。这也消除了本领域已知的这样的 需要，即对单独的电机和相关联的机构的需求，其中所述相关联的机构用于其上安装有 料盒槽的基板的旋转。本发明的再另一目的在于，提供用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件， 所述组件包括针对冲泡操作的新颖的机构。由压缩机、空气储罐以及进气电磁阀构成的 所述机构操作气缸。该机构使得冲泡机柱塞能够在冲泡过程期间快速地上下运动进入冲 泡室，导致与使用凸轮类的纵摇(plunging)机构的传统方法相比，所述机构显著地减少 了每次冲泡操作的时间周期。从对以下结合作为本公开的一部分的附图所进行的详细说明的理解中，本发明 的其他目的和优点将会是明显的。附图简要说明现在将结合附示说明本发明，附图意图说明可以实践本发明的实施方案中 的一个。附图并不意图为限制性地选取的来意味着对本发明的范围造成任何限制。要注 意的是，本发明不应被认为是被限制为这些附图所示出的精确构造。由本领域技术人员 采用在本发明中所实施的原理和功能性特征作出的任何修改、变通、等同变化均意图被 包括在本发明的范围内。在附图中

图1 示出本发明的组件的外部平面示图。图2 示出安置(housed)在壳体内部的本发明的全部组件。图3 示出水加热子组件。图4 示出料盒输送机子组件连同冲泡机子组件。
图5:示出料盒输送机子组件连同冲泡机子组件的分解示图。图6(a)示出在第一料槽下的静止或起始位置的料盒输送机。图6 (b)示出料盒输送机向内的轮廓与料盒对准以及传输料盒并将料盒精确地 定位在冲泡机子组件中。图6(c)示出在第一料槽和冲泡机子组件之间等待冲泡完成的料盒输送机。图6(d)示出在使用过的料盒被清理到废料仓中的瞬间，向内的轮廓与所述使 用过的料盒对准的料盒输送机。图7 示出冲泡机子组件的分解示图。图8:示出加奶子组件。图9 示出电子处理器的连接示意图。图10a、b、C 示出包含冲泡材料的单份料盒的三个示例性实施方案的构造。
具体实施例方式根据本发明，提供了用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件，所述组件在 15到20秒的短时间内自动地冲泡包含在单份料盒中的冲泡材料并且分发热饮料。新鲜冲 泡的热饮料的每一个份在口感和风味上都是一致的，并且和在当时当地手工制备的饮料 是相像的。由所述组件分发的杯装即饮热饮料是根据通过选择在所述组件的电子控制面 板上的开关而给出的输入，被定制为是针对消费者的喜好(例如“浓”、“淡”、“加 奶”、“不加奶”等)的。本发明的组件是全自动的并且节省时间，具体地，但并不意 味着任何限制，所述组件对于满足在办公室、餐厅、正式的集会、公开会议等场合中的 大量需求是有用的。参照图1，本发明的组件被安置在壳体(700)中，壳体(700)的前侧具有铰接在 其上的门。具有多个开关(例如(610))的电子控制面板(600)被安装在壳体(700)的所述 前门上。所述开关(610)在内部通过电缆连接到安置在壳体(700)内的电子处理器(500) (图2)。每个开关(610)相应于基于消费者的喜好(例如“浓”、“淡”、“加奶”、 “不加奶”等)由操作者可选择的特定类型的热饮料的选项。依据消费者期望的其所喜
好的热饮料的类型，操作者或消费者选择在电子控制面板(600)上的相应开关(610)。由 该输入指令产生的信号通过连接的电缆被输送至电子处理器(500)(图2)。根据这个输入 指令，电子处理器(500)(图2)触发单独子组件中必要的电气部件，使得将定制的热饮料 自动分发到分发杯中。电子显示面板(601)设在壳体(700)的前门上。电子显示面板(601)显示组件的 当前功能状态，例如“准备好售货(ready to vend)” “正在售货中(currently vending) ” 等。壳体(700)的前门中还设有分发区域，用以放置分发杯(19)，使得冲泡的液体从冲 泡室(65)(图2)通过分发管(17)(图2)直接流入该分发杯(19)，并且加热的液态奶(当 配有奶时)从混奶室(14)(图2)通过分发管(86)(图2)也直接流入该分发杯(19)。贮水池⑵优选地放置在壳体(700)夕卜。来自贮水池⑵的水经由管(16)通过 水泵⑴(图2)被泵送并且经由连接管(11)(图2)被送至密封煮罐(3)。密封煮罐(3) (图2)的上端通过由压力传感器⑶(图2)控制的卸压电磁阀(7)(图2)，由管(15)连 接到贮水池(2)。
参照图2，在所述壳体(700)内的本发明的组件包括水加热子组件(100)、料盒 输送机子组件(200)、加奶子组件(300)、冲泡机子组件(400)以及电子处理器(500)。 所述电子处理器(500)通过电缆连接到安装在所述壳体(700)(图1)的前门上的电子控制 面板(600)(图1)。电子处理器(500)通过互连的电缆接收来自电子控制面板(600)(图 1)的信号。所述组件还包括空气压缩机(120)，空气压缩机(120)压缩空气并将这样的压缩 空气泵送到连接的压缩空气储罐(110)中，压缩空气储罐(110)是中空的金属圆筒。压 缩空气储罐(Iio)经由连接管(117)连接到进气电磁阀(83)，并且经由连接管(116)连 接到进气电磁阀(115)。所述进气电磁阀(115)经由连接管(119)进一步连接到在冲泡 机子组件(400)中的气缸(61)。来自压缩空气储罐(110)的压缩空气用来操作气缸(61) 和文丘里阀(venturi valve) (81)。参照图3，水加热子组件(100)包括水泵(1)，水泵(1)通过由食品级材料制成 的管(16)从贮水池(2)吸水。水通过由食品级材料制成的连接管(11)由所述水泵⑴泵 送到密封煮罐(3)中。贮水池(2)优选地放置在壳体(700)(图1)外。在密封煮罐(3) 中的水通过加热元件(4)加热，加热元件(4)将水加热到由温度传感器(9)控制的预设温 度。密封煮罐(3)的使用使得所述组件是节能的。
一般地，在密封煮罐(3)中的水被保持在60到160摄氏度的温度范围内，优选 地，在90到140摄氏度的温度范围内。密封煮罐(3)将水维持在高温度，且不允许溶 解在水中的氧逸出，由此进一步改善冲泡的饮料(尤其是茶)的品质。在冲泡机子组件 (400)(图2)中使用高温热水来进行冲泡还使得冲泡物的迅速浸取(extraction)能够实现。 出口电磁阀(5)被安装到密封煮罐(3)，出口电磁阀(5)使得用于冲泡的热水能够通过由 食品级材料制成的连接管(70)供给到冲泡机子组件(400)(图2)中。另一个出口电磁阀 (6)设在密封煮罐(3)上，出口电磁阀(6)使得用于加热奶的蒸汽能够通过由食品级材料 制成的连接管(13)供给到混奶室(14)(图2)中。密封煮罐(3)中的压力由压力传感器⑶感测，并且一般被保持在15到45psi的 范围中。当压力超过设定的压力值时，设在密封煮罐(3)上部一侧的卸压电磁阀(7)在压 力传感器(8)的帮助下被激活，卸压电磁阀(7)通过管(15)释放密封煮罐(3)内的额外 压力，使得将密封煮罐(3)内的压力能够被维持为在设定的最大压力值以下。这避免密 封煮罐(3)在其内部建立过度压力的任何可能性。密封煮罐(3)还安装有压力表(10)， 压力表(10)用于在视觉上监视密封煮罐(3)内的压力。参照图4和图5，料盒输送机子组件(200)包括具有整体轴(41)的新颖的料盒输 送机(31)，所述整体轴(41)大约在料盒输送机(31)的前面曲线轮廓的中间部分的下面。 料盒输送机(31)于基板(32)和料槽支撑板(37)之间的空间内，在整体轴(41)上、基本 上为水平的平面中朝顺时针和逆时针方向是可旋转的。整体轴(41)通过安装在基板(32) 上的衬套(73)安装到位于基板(32)下面的推进齿轮(33)。推进齿轮(33)与推进电机 (34)的电机齿轮(35)啮合，从而当电机齿轮(35)通过推进电机(34)旋转时，使推进齿 轮(33)在相反的方向上旋转。当这种情况发生时，还会使料盒输送机(31)在与推进齿 轮(33)相同的方向上旋转。包含冲泡材料(111)(图10a、10b、10c)的单份料盒(18)以倒转的位置堆叠在多个静态料槽(如料槽(36)和料槽(38))中，所述多个静态料槽是垂直的中空管。这些料 槽安装在料槽支撑板(37)的上表面之上。料槽(36、38)从设在料槽支撑板(37)上的口 (91、91)垂直地向上延伸。口(91、91)在尺寸和形状上符合料槽(36、38)的内部尺寸 和形状。料槽(36、38)具有一个或更多个垂直狭缝(46)，一个或更多个垂直狭缝(46) 从料槽(36、38)的顶部延伸至料槽(36、38)的底部，以便利料盒(18)在料槽(36、38) 中的装载和堆叠。这些料槽(36、38)被设计为在每个料槽中以多孔膜(112)(图10a、 10b、10c)朝下的倒转的位置堆叠多达100个单份料盒(18)。要注意的是，料槽(36、38) 可以具有符合料盒(18)的形状的不同形状，料盒(18)的形状(例如在图10a、图10b、 图IOc中示出的)也可以变化。例如，当料盒(18)的形状是圆形而不是方形时，料槽 (36、38)可以具有圆形横截面来代替方形横截面。单份料盒(18)可以顺畅地通过料槽 (36、38)和匹配的口(91、91)向下移动，单份料盒(18)从匹配的口(91、91)由料盒输 送机(31)输送并且定位到冲泡机子组件(400)中。传感器(39)被固定在基板(32)下面并且在料槽(36)之下，当该料槽(36)是 空的，即其中没有剩余的料盒(18)时，传感器(39)将信号提供给电子处理器(500)(图 2)。当传感器(39)感测到料槽(36)是空的时，传感器(39)发信号给电子处理器(500) (图2)，电子处理器(500)转而激活推进电机(34)，以使料盒输送机(31)以顺时针方向 向料槽(38)下的位置旋转，直至料盒输送机(31)激活限制开关(48)，限制开关(48)发 信号给电气处理器(500)(图2)，以通过对推进电机(34)进行去激活(de-activating)的方 式来使料盒输送机(31)的进一步顺时针旋转运动停止。传感器(40)被固定在基板(32)下面并且在料槽(38)之下，当该料槽(38)是 空的，即其中没有剩余的料盒(18)时，传感器(40)将信号提供给电子处理器(500)(图 2)。当传感器(40)感测到料槽(38)是空的时，传感器(40)发信号给电子处理器(500) (图2)，电子处理器(500)转而激活推进电机(34)，以使料盒输送机(31)在逆时针方向 上旋转。这导致料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)向料槽(36)下的位置旋转运动， 直至料盒输送机(31)激活限制开关(52)，限制开关(52)发信号给电子处理器(500)(图 2)，电子处理器(500)转而通过切断推进电机(34)的电源的方式来使料盒输送机(31)的 进一步旋转运动停止。同时，电子处理器(500)(图2)还通过切断进气电磁阀(115)(图 2)的电源的方式，使在冲泡机子组件(400)中的冲泡过程停止，直至空料槽(36、38)重 新填充上新鲜料盒(18)，并且电子处理器(500)还发信号给电子显示面板(601)(图1)， 来为操作者提供信息以使料槽(36、38)重新填充上料盒(18)。由此，传感器(40)防止 当料槽(36)和料槽(38)都是空的时组件内仍在进行冲泡。传感器(39、40)增加组件在 这样的情况下操作的能力，即在多个料槽(例如(36、38))中堆叠有更大数目的料盒(18) 以满足在短时间内的大量需求。要注意的是，通过附图示出的本发明的实施方案具有安装到料槽支 撑板(37)的 在尺寸上匹配的(91、91)之上的两个料槽(36、38)，然而，符合所使用的料盒(18)形 状的更多数目的这样的料槽(36、38)可以被提供并且通过这样的方式安装到料槽支撑板 (37)上，即适当地修改料槽支撑板(37)、料盒输送机(31)以及相关联的部件。推进电机(34)通过适合的固定装置安装在电机板(45)上，而电机板(45)通过 固定装置(例如四个螺栓(47、47、47、47))固定在基板(32)下面。料盒输送机(31)具有曲线轮廓， 所述曲线轮廓使得料盒输送机(31)能够于基板(32)和料槽支撑板(37)之 间的空间内，在基本上为水平的平面上朝顺时针或逆时针方向进行不间断旋转。料盒输 送机(31)的前端具有与料盒(18)的外轮廓匹配的向内的轮廓(75)。由于这个原因，当 料盒输送机(31)的该前端在逆时针旋转期间与料盒(18)接触时，料盒输送机(31)的该 前端与料盒(18)的外轮廓对准，将料盒(18)稳固地保持在该前端向内的轮廓(75)内， 并且将料盒(18)从料槽(36或38)输送至冲泡机子组件(400)，而无需任何引导通道。 接着，料盒输送机(31)将料盒(18)精确地定位在过滤盘(63)之上，过滤盘(63)被放置 在冲泡机子组件(400)中的过滤盘托板(64)上。如在下文中所描述的，由限制开关(49) 使料盒(18)在冲泡机子组件(400)中能够精确定位。料盒输送机子组件(200)包括不同的限制开关(48、49、50、51、52)，所述限 制开关(48、49、50、51、52)在被激活时通过将信号发给电子处理器(500)(图2)的方 式，使在特定位置上的料盒输送机(31)的顺时针或逆时针旋转运动停止，电子处理器 (500)转而切断推进电机(34)的电源。限制开关(49)使得能够在料盒(18)精确定位在 冲泡机子组件(400)中的过滤盘(63)上(如图6(b)中所示)之后，使料盒输送机(31) 的进一步逆时针旋转停止。限制开关(50)使得能够使料盒输送机(31)的顺时针旋转停 止，并且使得能够将料盒输送机(31)保持在料槽(36)和冲泡机子组件(400)之间的位置 (如图6(c)中所示)，直至完成对包含在料盒(18)中的冲泡材料(111)(图10a、10b、 10c)进行的冲泡。限制开关(51)使得能够在使用过的料盒(18)已经由料盒输送机(31) 清理到放置在冲泡机子组件(400) —边的废料仓(79)中(如图6(d)中所示)后，使料盒 输送机(31)的第二次逆时针旋转停止。限制开关(52)使得能够在料盒输送机(31)的向 内的轮廓(75)到达料槽(36)下(如图6(a)中所示)时，使料盒输送机(31)的第二次顺 时针旋转停止。限制开关(48)使得能够在料槽(36)由传感器(39)感测到是空的时，在 料槽(38)下的位置上使料盒输送机(31)的顺时针旋转停止。当传感器(40)检测到料槽 (38)也是空的时，限制开关(52)被激活，限制开关(52)使得能够在料盒输送机(31)回 到其在料槽(36)下的静止/起始位置(如图6(a)中所示)后，使料盒输送机(31)的逆 时针旋转停止。参照图7，冲泡机子组件(400)包括具有安装在支撑板(68)上的活塞杆(71)的 气缸(61)，其中所述活塞杆(71)通过所述支撑板(68)上在尺寸上匹配的圆形口(97)安 装。冲泡机柱塞(62)从所述支撑板(68)下面安装到所述气缸(61)的所述活塞杆(71)。 由此，气缸(61)在支撑板(68)之上而冲泡机柱塞(62)在支撑板(68)下面。带孔的无 腐蚀性食品级金属过滤盘(63)被放置在过滤盘托板(64)上，过滤盘托板(64)置于(rest) 被放置在过滤盘托板(64)和冲泡室(65)之间的三个弹簧(69)上。过滤盘托板(64)通 过基板(32)中在尺寸上匹配的口(95)被放置。过滤盘(63)具有非常细的的孔(最大达 250微米)，所述非常细的孔防止冲泡材料(111)(图10a、10b、10c)的极小颗粒穿过并 进入分发杯(19)(图2)。冲泡室(65)固定在基板(32)之下，冲泡室(65)的上开口端对准口(95)。在 固定位置，冲泡室(65)还对准冲泡机柱塞(62)，使得在由活塞杆(71)赋予冲泡机柱塞 (62)的向上和向下运动期间，冲泡机柱塞(62)能够以平稳、紧配合(tight-fitting)而不间 断的方式，将过滤盘托板(64)与过滤盘(63)和放置在过滤盘(63)上的料盒(18) —起上下移动到冲泡室(65)的本体(body)内。冲泡机底座(66)通过固定装置可拆卸地安装到 冲泡室(65)的底部。注入喷嘴(12)通过法兰装置可拆卸地且方便地安装到所述冲泡机 底座(66)。由于这个原因，出于清洗或维护的目的，注入喷嘴(12)可以在任何时间点 容易地被拆卸。冲泡的饮料的液体出口(67)设于冲泡机底座(66)，液体出口(67)使冲 泡的饮料经由由食品级材料制成的分发管(17)(图2)流出冲泡室(65)，进入分发杯(19) (图 2)。气 缸(61)经由连接管(119)(图2)连接到进气电磁阀(115)(图2)，进气电磁阀 (115)转而经由连接管(116)(图2)连接到压缩空气储罐(110)(图2)。气缸(61)是使 用从所述压缩空气储罐(110)(图2)吸取的压缩的空气来操作的，压缩的空气的流动由进 气电磁阀(115)(图2)控制。这种安排使得冲泡机柱塞(62)在冲泡过程期间能够迅速地 上下运动进入冲泡室(65)，显著地减少了每次冲泡操作的时间周期。注入喷嘴(12)是优选地由无腐蚀性的食品级金属材料(例如不锈钢)制成的 管，注入喷嘴(12)经由连接管(70)(图2)通过出口电磁阀(5)(图2)连接到密封煮罐(3) (图2)。所述注入喷嘴(12)具有圆锥形末端，在由活塞杆(71)赋予冲泡机柱塞(62)的 向下运动期间，当料盒(18)被冲泡机柱塞(62)压在注入喷嘴(12)上时，注入喷嘴(12) 的圆锥形末端能够刺穿密封料盒(18)的内容物的多孔膜(112)(图10a、10b、10c)。一 旦料盒(18)的多孔膜(112)(图10a、10b、10c)由此被刺穿，注入喷嘴(12)的圆锥形末 端将热加压的水从密封煮罐(3)(图2)通过注入喷嘴(12)的内部导引流入料盒(18)的内 部，由此冲泡包含在料盒(18)内的冲泡材料(111)(图10a、10b、10c)。注入喷嘴(12) 的圆锥形末端刺穿直达以倒转的位置保持的料盒(18)的顶端，导致在料盒(18)内热加压 的水洒落回来，使热加压的水在料盒(18)的内部均勻分布，由此彻底地冲泡包含在料盒 (18)内的冲泡材料(111) ( 10a、10b、10c)的每一个微小的颗粒。参照图8，加奶子组件(300)被设计为接受来自液态奶容器(85)的液态奶。加 奶子组件(300)包括具有由食品级材料制成的吸管(84)的文丘里阀(81)，所述吸管(84) 被插入液态奶容器(85)。文丘里阀(81)还通过由食品级材料制成的连接管(88)连接到 混奶室(14)。蒸汽的出口电磁阀(6)的一端连接到密封煮罐(3)(图2)，其另一端通经 由由食品级材料制成的连接管(13)连接到混奶室(14)。进气电磁阀(83)经由由食品级 材料制成的连接管(117)连接到压缩空气储罐(110)(图2)。由食品级材料制成的分发管 (86)将加热的奶从混奶室(14)输送到分发杯(19)(图2)中。当进气电磁阀(83)打开时，进气电磁阀(83)允许压缩的空气从压缩空气储罐 (110)(图2)流入文丘里阀(81)，由此在文丘里阀(81)内创建真空室，由于这个原因， 液态奶经由吸管(84)从液态奶容器(85)吸取，并且通过连接管(88)供给到混奶室(14) 中。同时，蒸汽从密封煮罐(3)(图2)通过出口电磁阀(6)经由连接管(13)注入到混奶 室(14)中。该蒸汽加热在混奶室(14)中的奶并且由此加热的奶通过分发管(86)被分发 到分发杯(19)(图2)中。排管(exhaustpipe) (87)通过混奶室(14)的顶部被提供，以释 放来自进气电磁阀(83)的压缩的空气。参照图9，电子处理器(500)通过电缆连接到设在壳体(700)的前门上的电子控 制面板(600)。组件操作者通过操作电子控制面板(600)上的开关(例如(610))中的一 个，来输入消费者期望的其关于热饮料类型的喜好，电子控制面板(600)获取该输入。电子控制面板(600)通过连接的电缆发信号给电子处理器(500)。电子处理器(500)转而 通过电缆连接到其他子组件的电气部件。电子处理器(500)控制推进电机(34)、热加压 的水的出口电磁阀(5)、蒸汽的出口电磁阀(6)、进气电磁阀(83)、加热元件(4)、水泵 (1)以及进气电磁阀(115)的操作。基于在电子控制面板(600)上的选择，电子处理器 (500)以所需的顺序依次触发所需的其他子组件的电气部件，并且所述组件自动地冲泡期 望类型的热饮料并将其分发到分发杯(19)(图1)中。参照图10a、10b、IOc单份料盒(18)是由基本上为刚性的食品级材料制成的 料托(118)，包含针对期望的饮料的冲泡材料(111)。料托(118)的敞开侧由食品级多孔 膜(112)(例如滤纸)覆盖和密封。食品级多孔膜(112)对包含在料盒(18)中的冲泡材 料(111)的密封使冲泡材料(111)以卫生的方式保持在料盒(18)内。料盒(18)中的冲 泡材料(111)具有依据冲泡材料(111)的性质而预先确定的量，多达20克，优选地，在 0.1到12克的范围内。要注意的是，如在图10(a)、图10(b)和图10(c)中所示出的，料盒(18)可以 具有各种实施方案。料盒(18)的内容物可以由任何这样的多孔膜(112)材料密封，即在 由活塞杆(71)(图7)赋予冲泡机柱塞(62)(图7)的向下运动期间，当料盒(18)被压在 注入喷嘴(12)(图7)的圆锥形末端上时，所述多孔膜(112)材料可以被注入喷嘴(12)的 圆锥形末端刺穿。料槽(36、38)(图2)的形状和尺寸也需要符合料盒(18)的形状和尺 寸，以使料盒(18)是以倒转的位置可堆叠在料槽(36、38)中的，其中一个料盒(18)堆 叠在另一个之上并且多孔膜(112)朝下。
组件的工作在开始操作组件之前，操作者将料盒(18)装入料槽(36、38)，其中料盒(18)的 多孔膜(112)朝下并且一个料盒(18)堆叠在另一个之上。设在料槽(36)和料槽(38)中 的垂直狭缝(46)帮助操作者以正确的方式在料槽(36、38)内装入和堆叠料盒(18)。在 该料盒装入操作期间，料盒输送机(31)定位在其静止或起始位置(如图6(a)中所示)， 其中料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)在料槽(36)下。在将料盒(18)装入料槽(36) 期间，包含在料槽(36)中的最底下的料盒(18)置于基板(32)上，该料盒(18)在料盒输 送机(31)的向内的轮廓(75)的正前方并且对准料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)。在 将料盒(18)装入料槽(38)期间，包含在料槽(38)中的最底下的料盒(18)置于料盒输送 机(31)的上表面之上。在操作组件中，操作者根据消费者针对饮料类型的喜好选择电子控制面板 (600)上的开关(610)，并且通过所选择的开关产生的输入信号由电缆输送至电子处理器 (500)。根据所作出的选择，电子处理器(500)以确定的顺序依次触发其他子组件的电气 部件。例如如果作出的选择是“加奶浓茶”，接着，电子处理器(500)发信号给传感 器(39)，用以首先检查料槽(36)中的料盒(18)的量。在料槽(36)不是空的情况下， 即在该料槽(36)中料盒(18)是可获得的，电子处理器(500)首先发送信号来激活推进电 机(34)，推进电机(34)转而使料盒输送机(31)以逆时针方向旋转，直到从料槽(36)输 送料盒(18)并将料盒(18)精确地定位在过滤盘(63)之上(如图6 (b)所示)。在该精确 操作瞬间，限制开关(49)被激活并且发信号给电子处理器(500)，电子处理器(500)转而 切断推进电机(34)的电源，由此使料盒输送机(31)的进一步逆时针旋转停止。接着，电子处理器(500)发信号给推进电机(34)，推进电机(34)激活料盒输送机(31)的顺时针 旋转，从而在冲泡机柱塞(62)向下运动到冲泡室(65)中以进行冲泡之前，使料盒输送机 (31)移动离开冲泡机柱塞(62)。当料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)到达料槽(36) 和冲泡机子组件(400)之间的位置(如图6(c)所示)时，限制开关(50)被激活，接着， 限制开关(50)发信号给电子处理器(500)，电子处理器(500)转而切断推进电机(34)的 电源，由此使料盒输送机(31)的这一顺时针旋转停止。另一方面，如果传感器(39)将“没有料盒(no stock)”信号发回给电子处理器 (500)，电子处理器(500)发送信号以激活推进电机(34)，推进电机(34)转而使料盒输送 机(31)在顺时针方向上旋转，直至料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)到达料槽(38)下 的位置。料盒输送机(31)在这个位置时，限制开关(48)被激活，限制开关(48)发信号 给电子处理器(500)，电子处理器(500)转而使推进电机(34)的旋转运动停止，由此使料 盒输送机(31)停止在这个位置上。当这种情况发生，并且在料槽(38)内的料盒(18)是 可获得的时，包含在料槽(38)内的料盒(18) —直被保持在料槽(38)内的适当位置，其 中料槽(38)置于料盒输送机(31)的上表面之上，此时包含在料槽(38)中的料盒(18)滑 落到基板(32)上，该料盒(18)在料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)的前方并且对准料 盒输送机(31)的向内的轮廓(75)。料盒输送机(31)在这个位置时，电子处理器(500) 发信号给传感器(40)以检查料槽(38)中的料盒(18)的量。如果传感器(40)感测到料槽 (38)中存在料盒(18)，并且所述料槽(38)中最底下的料盒(18)在基板(32)之上，该料 盒(18)在料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)的正前方并且对准料盒输送机(31)的向内 的轮廓(75)，传感器(40)发信号给电子处理器(500)，电子处理器(500)激活推进电机 (34)，推进电机(34)转而使料盒输送机(31)以逆时针方向旋转，直到料盒(18)从其在 料槽(38)下面的位置被输送并被精确地定位到冲泡机子组件(400)中的过滤盘(63)之上 (如图6(b)所示)。在这个位置，限制开关(49)发信号给电子处理器(500)，电子处理 器(500)转而使料盒输送机(31)停止进一步的旋转运动。接着，电子处理器(500)向推 进电机(34)发送信号，推进电机(34)激活料盒输送机(31)的顺时针旋转，从而在冲泡 机柱塞(62)向下运动到冲泡室(65)中以进行冲泡之前，使料盒输送机(31)运动离开冲 泡机柱塞(62)。当料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)精确到达料槽(36)和冲泡机子组 件(400)之间的位置(如图6(c)所示)时，限制开关(50)发信号给电子处理器(500)， 电子处理器(500)转而切断推进电机(34)的电源，由此使料盒输送机(31)的进一步顺时 针旋转停止。如果传感器(40)感测到料槽(38)是空的，传感器(40)发信号给电子处理器 (500)，电子处理器(500)转而激活推进电机(34)以使料盒输送机(31)以逆时针方向旋 转。这导致料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)向料槽(36)下的位置(如图6(a)所示) 旋转运动，直到料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)激活限制开关(52)，限制开关(52) 发信号给电子处理器(500)，电子处理器(500)转而使料盒输送机(31)的进一步旋转运 动停止。同时，电子处理器(500)还通过切断进气电磁阀(115)的电源使冲泡机子组件 (400)中的冲泡过程停止，直到料槽(36、38)重新填充上料盒(18)，电子处理器(500) 还将发信号给向操作者提供信息的电子显示面板(601)，以使溜槽(36、38)重新填充上 料盒(18)。因此，传感器(40)防止组件在料槽(36)和料槽(38)均是空的时进行冲泡。
19
在从料槽(36、38)中的任一个自动输送料盒(18)时并且在料盒定位在冲泡机子 组件(400)内的过滤盘(63)上之后，电子处理器(500)发信号激活进气电磁阀(115)。 这种操作允许来自压缩空气储罐(110)的压缩的空气穿过连接管(116)以及连接管(119) 进入气缸(61)。由此进入气缸(61)的压缩的空气向下推动活塞杆(71)，活塞杆(71) 转而使冲泡机柱塞(62)向下移动进入冲泡室(65)。从而，在冲泡机柱塞(62)正下方并 且在过滤盘托板(64)之上的单份料盒(18)与冲泡机柱塞(62) —起向下移动进入冲泡室 (65)，使倒转的料盒(18)的多孔膜(112)被压在注入喷嘴(12)的圆锥形末端上，以致刺 穿料盒(18)的多孔膜(112)。在这之后，电子处理器(500)激活出口电磁阀(5)，这使 得来自密封煮罐(3)的热加压的水能够经过连接管(70)并且通过注入喷嘴(12)的内部进 入料盒(18)。注入喷嘴(12)的圆锥形末端穿入直达倒转的料盒(18)的顶部，由此使得 热加压的水通过注入喷嘴(12)在料盒(18)内洒落并均勻分布。由此注入料盒(18)的热 加压的水彻底地冲泡包含在料盒(18)中的冲泡材料(111)的每一个微小的颗粒，并且冲 泡的热饮料通过料盒(18)的多孔膜(112)和过滤盘(63)过滤，接着，冲泡的饮料通过分 发管(17)流入分发杯(19)。在冲泡操作所需的特定时间之后，电子处理器(500)发信号给出口电磁阀(5)， 以关闭出口电磁阀(5)，由此切断进入注入喷嘴(12)的热加压的水的供应。接着，电子 处理器(500)发信号给进气电磁阀(83)以打开进气电磁阀(83)，从而允许来自压缩空气 储罐(110)的压缩的空气进入文丘里阀(81)，文丘里阀(81)转而通过吸管(84)从液态奶 容器(85)吸取液态奶，并且通过连接管(88)将所吸取的液态奶供给到混奶室(14)。同 时，电子处理器(500)发送信号以打开安装到密封煮罐(3)的蒸汽出口电磁阀(6)，从而 允许蒸汽通过连接管(13)移入混奶室(14)，该蒸汽加热混奶室(14)中的奶。由此在混 奶室(14)中被加热的奶通过分发管(86)被分发到分发杯(19)中。在用于将奶添加到分 发杯(19)中的特定时间之后，电子处理器(500)同时对出口电磁阀(6)进行去激活，由 此切断混奶室(14)的来自密封煮罐(3)的蒸汽供应，并且切断进气电磁阀(83)，进气电 磁阀(83)转而使来自液态奶容器(85)的奶停止经由文丘里阀(81)流入混奶室(14)。由 此完成了将加热的奶添加到分发杯(19)中的操作。接着，电子处理器(500)对进气电磁阀(115)进行去激活，从而允许气缸(61) 内的压缩的空气被释放，由此，使活塞杆(71)与冲泡机柱塞(62) —起向上运动。与冲 泡机柱塞(62)的该向上运动同时发生的是，过滤盘托板(64)与过滤盘(63)以及躺在所 述过滤盘(63)之上的用过的料盒(18) —起同时向上移动，直到过滤盘托板(64)返回到 其在冲泡过程之前的初始静止位置，同时将用过的料盒(18)留在过滤盘(63)上。接 着，电子处理器(500)激活推进电机(34)，从而使料盒输送机(31)在逆时针方向上旋转 运动，将使用过的料盒(18)从上述过滤盘(63)朝邻近冲泡机子组件(400)放置的废料仓 (79)推动。当料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)在这样的精确位置上，使用过的料盒 (18)落入废料仓(79)(如图6(d)所示)时，限制开关(51)被激活并且发信号给电子处理 器(500)，电子处理器(500)转而通过切断推进电机(34)的电源来使料盒输送机(31)的 进一步逆时针旋转停止。在这之后，电子处理器(500)激活推进电机(34)，从而使料盒 输送机(31)在顺时针方向上旋转运动。在料盒输送机(31)的向内的轮廓(75)到达其在 料槽(36)下的静止或起始位置(如图6(a)所示)的瞬间，限制开关(52)使料盒输送机
20(31)这样的顺时针旋转运动停止。 本领域技术人员易于对本发明的用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件进 行修改、变通和等同变化。通过作出这样的变通、修改和变化，本领域技术人员可以在 许多不同的实施方案中采用本发明所教导的不同部件和子组件的原理和功能性特征。这 些实施方案意图被包括在所附的权利要求书中所进一步阐明的本发明的范围内。
权利要求
1. 一种用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件，其中冲泡的、不溶的或其他的 材料(111)被包含在单份料盒(18)中，所述单份料盒(18)以倒转的位置堆放在多个静态 并且垂直延伸的料槽(36、38)中，并且其中所述单份料盒(18)通过在整体轴(41)上的 料盒输送机(31)的旋转运动被输送至冲泡机子组件(400)，并且其中所述组件包括(a)水加热子组件(100)，所述水加热子组件(100)包括-密封煮罐(3)，所述密封煮罐(3)设有加热元件(4)、热水的出口电磁阀(5)、蒸汽 的出口电磁阀(6)、卸压电磁阀(7)、压力传感器(8)、温度传感器(9)、压力表(10)，其 中在所述密封煮罐(3)中的热水的温度在60到160摄氏度的范围中；以及-水泵(1)，所述水泵(1)通过管(16)从贮水池(2)吸水并且通过连接管(11)将水 供给至所述密封煮罐(3)；(b)料盒输送机子组件(200)，所述料盒输送机子组件(200)包括-料盒输送机(31)，所述料盒输送机(31)在基板(32)和料槽支撑板(37)之间的空 间内在整体轴(41)上朝顺时针和逆时针方向是可转动的，所述料盒输送机(31)在所述料 盒输送机(31)的前端具有与所述料盒(18)的外轮廓匹配的向内的轮廓(75)，并且所述料 槽支撑板(37)放置在所述基板(32)之上并且与所述基板(32)间隔开；-推进齿轮(33)，所述推进齿轮(33)设在所述基板(32)下面并且通过在所述基板 (32)上匹配的衬套(73)安装到所述整体轴(41)上；-推进电机(34)，所述推进电机(34)设有与所述推进齿轮(33)啮合的电机齿轮 (35)，所述推进电机(34)被固定在电机板(45)下面，所述电机板(45)通过例如四个螺 栓(47、47、47、47)的固定装置被固定在所述基板(32)下面；-料槽，例如(36、38)，所述料槽(36、38)通过口(91、91)安装到料槽支撑板(37) 上，所述(91、91)在尺寸上与料槽(36、38)以及单份料盒(18)匹配；_传感器(39)，所述传感器(39)被固定在基板(32)下面并且在料槽(36)之下，当 所述传感器(39)检测到所述料槽(36)是空的时，所述传感器(39)能够发信号给电子处 理器(500)以使料盒输送机(31)移动到料槽(38)下的位置；_传感器(40)，所述传感器(40)被固定在基板(32)的下面并且在料槽(38)之下， 当所述传感器(40)检测到所述料槽(38)是空的时，所述传感器(40)能够发信号给电子 处理器(500)；所述电子处理器(500)转而使料盒输送机(31)移动到料槽(36)下的位置 并且同时使所述冲泡机子组件(400)中的冲泡过程停止，直至所述空料槽(36、38)重新 填充上新鲜料盒(18)，并且所述电子处理器(500)还发信号给向操作者提供信息的电子 显示面板(601)，以使所述空料槽(36、38)重新填充上新鲜料盒(18)；以及-限制开关(48、49、50、51、52)，所述限制开关(48、49、50、51、52)在被激活 时，当料盒输送机(31)在顺时针或逆时针旋转运动期间处在特定位置，能够发信号给所 述电子处理器(500)以切断所述推进电机(34)的电源，其中限制开关(49)在所述料盒输 送机(31)准确地位于所述冲泡机子组件(400)中时被激活，限制开关(50)在所述料盒输 送机(31)位于料槽(36)和冲泡机子组件(400)之间、同时在冲泡室(65)中冲泡正在进行 时被激活，限制开关(51)在使用过的料盒(18)已被推入废料仓(79)时被激活，限制开 关(52)在所述料盒输送机(31)回到料盒输送机(31)的静止/起始位置时被激活，限制 开关(48)在传感器(39)感测到料槽(36)是空的并且所述料盒输送机(31)位于料槽(38)下时被激活；并且限制开关(52)在传感器(40)检测到料槽(38)也是空的并且料盒输送 机(31)回到料盒输送机(31)在料槽(36)下的静止/起始位置时被再次激活； (C)加奶子组件(300)，所述加奶子组件(300)包括-文丘里阀(81)，所述文丘里阀(81)通过吸管(84)连接到液态奶容器(85)； -进气电磁阀(83)，所述进气电磁阀(83)的一端连接到所述文丘里阀(81)而另一端 通过连接管(117)连接到压缩空气储罐(110)；以及_混奶室(14)，所述混奶室(14)设有连接到所述文丘里阀(81)的连接管(88)、连接 到出口电磁阀(6)的连接管(13)、分发管(86)以及放气排管(87)；(d)冲泡机子组件(400)，所述冲泡机子组件(400)包括 -气缸(61)，所述气缸(61)安装在支撑板(68)上；-冲泡机柱塞(62)，所述冲泡机柱塞(62)在所述支撑板(68)下面安装到所述气缸 (61)的活塞杆(71)，所述活塞杆(71)通过所述支撑板(68)中的在尺寸上匹配的圆形口 (97)安装；-冲泡室(65)；-过滤盘托板(64)，所述过滤盘托板(64)通过基板(32)中的在尺寸上匹配的口(95) 安装在弹簧(69)上并且能够不间断地上下运动进入所述冲泡室(65)的本体；-过滤盘(63)，所述过滤盘(63)具有细孔，所述过滤盘(63)在尺寸上与在所述过滤 盘托板(64)中的二口(93)匹配并且放置在所述口(93)上；-冲泡机底座(66)，所述冲泡机底座(66)具有冲泡的液体出口(67)；以及 -注入喷嘴(12)，所述注入喷嘴(12)通过法兰装置可拆卸地安装在所述冲泡机底座 (66)上，其中来自所述密封煮罐(3)的热加压的水在所述热水电磁阀(5)打开时，经由所 述连接管(70)穿过所述注入喷嘴(12)的内部，其中所述注入喷嘴(12)通过所述冲泡机 底座(66)以这样的方式伸进所述冲泡室(65)，以致当由所述气缸(61)经由活塞杆(71) 激活的所述冲泡机柱塞(62)使保持在所述过滤盘(63)上的料盒(18)向下移动进入所述 冲泡室(65)的所述本体时，所述注入喷嘴(12)的圆锥形末端能够刺穿所述料盒(18)的 所述多孔膜(112)并且将热加压的水注入所述料盒(18)的所述内部；(e)电子处理器(500)，所述电子处理器(500)连接到电子控制面板(600)、电子显 示面板(601)、推进电机(34)、出口电磁阀(5、6)、进气电磁阀(83、115)、水加热元件 (4)以及水泵(1)；(f)壳体(700)，所述壳体(700)将上述(a)到(e)的所述子组件安置在所述壳体 (700)之中；(g)电子控制面板(600)，所述电子控制面板(600)安装在所述壳体(700)的前门 上，所述电子控制面板(600)具有多个开关，例如(610)，并且通过电缆连接到所述电子 处理器(500)；(h)电子显示面板(601)，所述电子显示面板(601)安装在所述壳体(700)的前门上 并且通过电缆连接到所述电子处理器(500)；(i)贮水池⑵；(j)单份料盒(18)，所述单份料盒(18)包括料托(118)，所述料托(118)包含由食品 级多孔膜(112)覆盖并密封的多达20克的冲泡材料(111)；以及(k)空气压缩机(120)，所述空气压缩机(120)将压缩的空气泵送至压缩空气储罐(110)，所述压缩空气储罐(110)通过连接管(117)连接到进气电磁阀(83)并且通过连接 管(116)连接到进气电磁阀(115)，并且所述进气电磁阀(115)通过连接管(119)进一步 连接到气缸(61)，并且其中安装到所述气缸(61)的所述活塞杆(71)的所述冲泡机柱塞 (62)通过压缩空气装置在所述冲泡室(65)中是可上下操作的。
2.如权利要求1所述的组件，其中所述密封煮罐(3)是完全密封的，对外部环境没有 任何开口。
3.如权利要求1所述的组件，其中在所述密封煮罐(3)中的水的温度被维持在90到 140摄氏度的范围内。
4.如权利要求1所述的组件，其中对包含在所述单份料盒(18)中的所述冲泡材料(111)的冲泡和自动分发操作在范围为10到20秒的短时间内完成。
5.如权利要求1所述的组件，其中所述单份料盒(18)由食品级塑料材料制成。
6.如权利要求1所述的组件，其中所述注入喷嘴(12)具有4mm的外直径。
7.如权利要求1所述的组件，其中所述单份料盒(18)包含的冲泡材料(111)的量取 决于所述冲泡材料(111)的性质，在0.1到12克的范围内。
8.如权利要求1所述的组件，其中所述料盒(18)的形状和外缘符合所述料槽(36、 38)的形状和内缘。
9.如权利要求1所述的组件，其中每个所述料槽(36、38)可以堆叠多达100个料盒 (18)，所述100个料盒(18)以多孔膜(112)朝下的方式放置在倒转的位置。
10.如权利要求1所述的组件，其中所述冲泡机子组件(400)使用气缸(61)来向下压 安装到所述气缸(61)的所述活塞杆(71)的所述冲泡机柱塞(62)。
11.如权利要求1所述的组件，其中所述料槽(36、38)具有至少一个垂直狭缝(46)， 所述垂直狭缝(46)从每个料槽(36、38)的顶部延伸至每个料槽(36、38)的底部。
12.如权利要求1所述的组件，其中所述注入喷嘴(12)由食品级无腐蚀性材料制成， 例如不锈钢。
13.如权利要求1所述的组件，其中所述注入喷嘴(12)的所述圆锥形末端能够穿入直 达所述料盒(18)的顶端，所述料盒(18)以多孔膜(112)朝下的方式保持在倒转的位置。
14.如权利要求1所述的组件，其中所述过滤盘(63)由食品级无腐蚀性材料制成，例 如不锈钢。
15.如权利要求1所述的组件，其中所述过滤盘(63)具有细孔，每个所述细孔最大达 250微米。
16.如权利要求1所述的组件，其中电子显示面板(601)设在所述壳体(700)的前门上。
17.如权利要求1所述的组件，其中可以放置在所述单份料盒(18)中的所述冲泡的、 不溶的或其他材料(111)包括，并不意味着任何限制，这样的材料例如茶；咖啡；植 物来源的材料，例如诸如茉莉花的花片、例如诸如胡萝卜和洋葱的蔬菜片；动物来源的 材料，例如蜂蜜；或者任何其他适合的可以用在所述单份料盒(18)中的饮料粉或材料。
18.如权利要求1所述的组件，其中冲泡的热饮料出于过滤的目的通过两种装置，所 述两种装置包括多孔膜(112)和过滤盘(63)。
19.如权利要求1所述的组件，其中所述冲泡机子组件在冲泡期间基本上是气密的。
20.如权利要求1所述的组件，其中所述密封煮罐内的热水的压力在15到45psi的范 围内。
21.—种用于自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件，所述组件基本上在本文中结合 附图一起被描述和图示说明。
全文摘要
本发明涉及使用单份料盒来自动、新鲜地冲泡和分发热饮料的组件。所述组件以一致的口感和风味分发每个单独份，在短时间内分发并且根据消费者的喜好定制。所述组件包括水加热子组件；料盒输送机子组件，所述料盒输送机子组件用于自动地将料盒从料槽输送至冲泡机子组件并且清理掉使用过的料盒；加奶子组件，所述加奶子组件用于分发加热的奶；冲泡机子组件，所述冲泡机子组件用于冲泡包含在料盒中的材料以生成新鲜热饮料；电子处理器；具有多个开关的电子控制面板；贮水池和包含有压缩的空气的压缩空气储罐；以及进气电磁阀。所述组件能够冲泡各种各样的冲泡的、不溶的或其他材料，包括可以放置在单份料盒中的任何其他适合的饮料粉或材料。
文档编号A47J31/06GK102014708SQ200880128801
公开日2011年4月13日 申请日期2008年12月29日 优先权日2008年4月28日
发明者A·恰特洁, G·K·玛尼, M·巴拉苏巴马廉姆 申请人:塔塔全球饮料有限公司