隔热冷却冲泡系统的制作方法

隔热冷却冲泡系统
1.相关申请的交叉引用
2.本pct国际专利申请要求2019年6月24日提交的美国专利申请号为16/450,515以及2018年6月23日提交的美国专利申请号为62/689,109的两件名称全为“隔热冷却液体容器”的专利的优先权，通过引述要求其全部优先权。
附图说明
3.通过结合附图以及参考以下详细说明更充分地理解本发明的技术特征和优点，其中：
4.图1-6是旅行杯的一实施例的侧剖视图。
5.图7a和7b是侧剖视图，图7c-7e是旅行杯的另一实施例的剖面图。
6.图8a、图9a和10a是侧剖视图，图8b、9b和10b是旅行杯的另一实施例的剖面图。
7.图11a和11b是旅行杯的另一实施例的侧剖视图。
8.图12a和12b是旅行杯的另一实施例的侧剖视图。
9.图13a和13b是旅行杯的另一个实施例的侧剖视图。
10.图14a和14b是旅行杯的另一实施例的侧剖视图。
11.图15a-15c是具有冲泡篓杯盖的一个实施例的侧剖视图。
12.图16a-16b是侧剖视图，图16c是具有冲泡篓杯盖的另一实施例的俯视图。
13.图17a-17b是具有冲泡篓杯盖的另一实施例的侧剖视图。
14.图18a-18b是具有冲泡篓杯盖的另一实施例的侧剖视图。
15.图19a和19c是倒锥形冲泡篓的侧剖视图。图19b和19d是具有冲泡篓杯盖的另一实施例的透视图。
16.图20是具有冲泡篓杯盖的另一实施例的侧剖视图。
17.图21-27是带有冲泡篓杯盖的另一实施例的侧剖视图。
18.图28-29是具有吸水器旅行杯的一实施例的侧剖视图。
19.图30a-30b是具有吸水器旅行杯的一实施例的剖面侧视图。
20.图31a-32b是吸水器的一实施例的侧剖视图。
具体实施方式
21.本发明包括：a)冷却系统和b)液体容器，其中所述冷却系统具有多个实施例并应用于所述液体容器，在优选实施例中所述液体容器为旅行杯，用户能够在保温模式与冷却模式之间切换所述冷却系统，保温模式使杯中的液体保温几个小时，冷却模式可在用户准备饮用时快速降低饮品温度，所述液体容器可在各种实施例中具有所述冷却系统。
22.爱好饮用咖啡和茶的人们一直希望有一种方式可以离家享用热饮。为了体验到更好的味道，他们需要保温旅行杯，使得在其准备饮用之前这种旅行杯会保持饮品高温。他们还想要喝咖啡或茶时就能喝——无需为了保温饮品冷却到合适的饮用温度而等待数小时。
23.目前对热饮品快速冷却的尝试使用到了相变材料(pcm)。大量现有产品已经表明，
无论是在沉水容器还是旅行杯壁中采用pcm，该材料都可以吸收饮品的热量，并将其冷却到预定的安全温度(约140
°
f)，然后对该饮品保温一段时间。
24.然而，便于饮用的安全温度对于冲泡咖啡或茶而言是不理想的。据咖啡专家说，大约在195-205
°
f温度下从咖啡豆中提取的味道最佳。红茶(占美国茶叶消耗量的85％)的理想冲泡温度为208-212
°
f。然而，一旦将液体倒入壁中含有pcm的杯子中其就会开始冷却，因此在这些器具中冲泡茶或咖啡无法在高温下实现最佳味道。大多数旅行杯用户先在茶壶或咖啡机中冲泡好茶或咖啡，然后将备好的饮品倒入其旅行杯中，以便在旅途中饮用。但其也许在几个小时后才能喝上其饮料，因此虽然完全提取了最佳味道，但可能不新鲜。
25.相比之下，通过本发明用户能够享用新鲜冲泡的咖啡或茶，利用最浓郁风味所需高温水现场泡制这些咖啡或茶，并在几分钟内冷却到饮用温度。
26.图1是本发明一个实施例的侧剖视图，其形态是一种便携式旅行杯，并具有在携带过程中对所装饮品保温，在用户选择饮用时将其冷却到安全和合适饮用温度的系统。在本实施例中，旅行杯一般为圆柱体，大小便于放入手提包、公文包或背包中携带。其可与标准汽车杯架配套，并单手拿着即可轻松使用。相比之下，为了避免在现有技术旅行杯中以次优温度进行冲泡，这些旅行杯的用户不得不先在外部壶中冲泡其茶或咖啡，然后将冲泡好的饮品倒入旅行杯中——这些饮品也许要等到数小时后才能饮用。
27.如图1所示，杯子具有一个双层杯盖1，该双层杯盖设有一个连接到内部吸管的折叠吸嘴。吸嘴是可拆卸的，使得用户选择直接从盖孔饮用，或将饮品倒入杯子或其他容器中。饮料装在杯胆2内，杯胆2的顶部可设有螺纹或其他装置，以使杯盖牢固地扣紧杯胆2。一个圆柱形通道3紧贴着杯胆，所示为空。空腔4紧贴通道3，含有吸热相变材料(pcm)。套筒5紧贴pcm空腔4，含有高导热材料或由高导热材料构成，例如铝或铜。杯子有一个双层杯底6，该双层杯底6可拆卸地连接到杯胆2上，以便支撑导热套筒5。
28.当使用时，先取下杯盖，将已经冲泡好的茶或咖啡等热饮品或稍后用于在容器内冲泡的热水倒入杯胆2中。
29.接下来，再次牢固地扣紧杯盖。当吸嘴折叠关闭时，该旅行杯是防漏的，并能携带而不必担心液体溢出。通道3中的空气隔热将有助于对杯胆保2中的液体保温。
30.之后，当用户离家忙碌并想要饮用其饮品时，他可能会发现饮品仍然太热而不能饮用。为了冷却饮品，其先卸下杯底6，然后卸掉导热套筒5，如图2和3所示。套筒5由两段或多段组成，由一个或多个间隙隔开，并由凸耳或条带连接。连接条带可设置槽中，使得圆柱形套筒5的分段一起滑动或分开。
31.如图4所示，用户现将套筒5的分段滑动到一起，以消除间隙并减小圆柱形套筒的直径。然后，如图5和6所示，其将刚刚收缩起来的套筒6滑入通道3，套筒与通道完全配合。
32.用导热套筒5填充通道3以前的隔热间隙，现将杯胆2中的热饮品与pcm空腔4热接触。选择具有约140
°
f熔化温度的pcm吸收饮品中的热量并在几分钟内将其冷却到理想的饮用温度。然后用户采取前面提到的任何一种方式安全地配制和饮用其饮品。
33.相比于pcm和杯胆始终处于热导通的现有技术，本技术方案的优点是：
34.(1)在携带过程中对饮品保温并在饮用前对其冷却，可更长时间地保持饮品高温，从而在饮品变得太凉(即明显低于140
°
f)前延长其可饮用的时长。
35.(2)在饮品冷却之前，用户可在旅行杯内以接近沸点的温度冲泡茶或咖啡，以获得
最浓郁风味。相比于现有技术中采用pcm的旅行杯，热水一倒入就冷却至140
°
f，并且在该低温下冲泡茶或咖啡通常会产生淡淡的味道。
36.(3)正因如此，本旅行杯可使得用户就地冲泡，即泡即饮，获得最新鲜的风味。相比之下，为了避免在现有技术的旅行杯中以次优温度进行冲泡，这些旅行杯的用户不得不先在另外一个壶中冲泡其茶或咖啡，然后将冲泡好的饮品倒入旅行杯中——这样一来可能要等数小时才能饮用。
37.在本发明实施例中，用户可通过将茶包、咖啡块或其他冲泡单元(无论散装还是包装)放入杯胆2中从而在旅行杯中泡制饮品。尽管如此，本发明还包括具有其他结构的实施例，例如一体式或可拆卸容器、隔腔、容具、篓筐、杯子等可容纳冲泡单元的结构，以及本领域技术人员已知的各种各样的冲泡容具或配件。
38.在另一实施例中，可不设有导热套筒5。pcm空腔4一般可构成旅行杯的外侧壁。pcm空腔4可具有一般由间隙隔开的两个或更多个区段。为了冷却饮品，用户正是取出pcm空腔4，将其塞入然后滑入通道3以实现与杯胆2的直接热接触，而无需导热套筒。
39.在其他实施例中，可以使用导热液来实现饮品和pcm之间的导热。如图7a所示，该旅行杯可以由杯盖1、杯胆2、pcm(相变材料)套筒3、液体冷却剂储液器4、连接空隙开口5和连接空隙6组成。连接空隙6将圆柱形pcm套筒3从杯胆2隔开。空隙6一般为真空，对杯胆2进行隔热并对其内部的热液保温，就像通常隔热旅行杯的原理一样。储液器4容纳可能为30％丙二醇-水混合物的液体，当储液器被扭转到其凸缘不会阻挡开口5时，其通过开口5与空隙6连通。
40.图7c-7e是从储液器4向上看的剖面图，显示了从储液器4(图7c)的顶部边缘突出的凸缘8(图7c)，以及旅行杯杯体底部的开口(图7d)。凸缘8或者使开口5畅通无阻，或者当从打开位置扭转90
°
时，阻塞开口5并阻止冷却剂通过(图7e)。
41.在使用时，杯胆2可充满热水，并将扭转储液器4从而阻塞开口5，使得冷却剂容纳在储液器内，并且空隙6保持真空状态。旅行杯现处于保温模式，使得杯胆中的水保持数小时高温。之后，当用户准备饮用时，会将茶叶或咖啡粉倒入杯胆中，并让其在适当(高)温度下浸泡。然后几分钟后，当冲泡完成时，用户将扭转储液器4从而打开开口5，倒置旅行杯使得液体冷却剂充满空隙6。此时，杯胆2中的热饮将借助空隙6中的冷却剂与pcm热传导。
42.所选pcm可具有等于所需安全饮用温度(约140
°
f)的熔点。由于热量借助冷却液从饮品传递到pcm，在与pcm热传导相对较短的时间后，饮品将冷却到pcm的熔化温度。此外，即使pcm缓慢地将其热能散失到周围环境中，其也会维持其熔化温度，直到再次完全凝固，所以该旅行杯中的饮品保持目标饮用温度一段时间。从而，与pcm热传导的饮品将保持该温度同样长时间。
43.直到冷却结束旅行杯可保持倒置状态。或者，用户可通过转动储液器4的凸缘将冷却剂锁定在空隙6中，然后再次倒置设备，使其在冷却时保持直立。
44.在优选实施例中，连接空隙6是真空的，使得杯胆2的液体保持高温的时间最长。尽管如此，该空隙通常可含有空气或任何其他相对隔热的液体。
45.丙二醇是无毒的，30％混合物的凝固点约为8
°
f，沸点约为216
°
f，因此在大多数情况下其既不结冰也不沸腾。尽管如此，任何具有适当安全性、稳定性和粘度等性质的相对导热液体都可设置在储液器4和空隙6中。
46.优选pcm作为冷却材料设置在套筒3中，尽管如此，可以使用任何吸热材料。并且，可以完全省略套筒3，使得周围环境充当冷却剂，当连接空隙6填充有导热介质时，杯胆与其热传导。
47.在一些实施例中，杯胆2自身液体可溢入连接空隙6以启动冷却模式，而不需要特殊的冷却剂，如图7b所示，其为许多公知方式中的一个实例。从储液器4顶部边缘突出的凸缘阻塞可通常阻塞杯胆2和储液器4之间的开口7，同样地，凸缘8在图7e中显示为阻塞开口5。杯胆会充满热液，储液器4以及含有空气的连接空隙6对其进行隔热。当用户准备饮用时，旋转储液器4，凸缘打开开口，使得饮品进入储液器4，经过开口5，并在空隙6内上升到与杯胆2中饮品相同的高度处(重力作用下)。此时，空隙6中的饮品将杯胆2与pcm空腔3热传导，并且所有饮品都可以得到冷却。
48.所有实施例都可设置杯盖，如图7a所示杯盖1，包括一个连接到内部吸管的可拆卸折叠吸嘴。尽管如此，可以采用任何杯盖设计，包括惯用的众多设计样式。
49.图8a-8b显示另一种实施例。如图8a所示，该旅行杯包括：真空隔热杯盖9，所杯盖9可具有可拆卸的折叠吸嘴和内部吸管；杯胆8；圆柱形pcm空腔2，所述空腔其紧贴杯胆8；弹性膜层1，所述弹性膜层覆盖pcm空腔2的整个外表面，并将空腔2拉紧贴在杯胆8上；双凸轮轴3，所述凸轮轴嵌入pcm空腔2内表面的凹槽中；真空隔热杯底5；设置在凸轮轴3端部的双齿轮6；以及凸轮轴驱动齿圈7。
50.图8b显示剖面图。当凸轮轴3上的顶头处于此位置时，pcm空腔2和杯体8完全接触，以通过杯胆侧壁实现最大热传导。膜层1采取物理套装和/或化学粘附和/或以其他方式附着在罐8的外部，从而与杯胆形成气密密封。齿圈7为内齿轮，其齿与凸轮轴齿轮6的齿啮合。
51.图9a和9b显示当齿圈7旋转时导致齿轮6和凸轮轴3水平旋转。图10a和10b显示pcm空腔2实际上由2个可分离的部件组成。当齿轮环7旋转时，位于轴3的凸轮长端压在杯胆8的外壁上，连接到pcm空腔2的凸轮轴驱动空腔2的两个部件远离杯胆，并在空腔2与杯胆8之间形成空隙。膜层1所具有的弹性允许伸缩。并且由于膜层1在顶部和底部与杯胆8的外部气密密封，没有环境空气可以涌入从而填充新形成的空间。结果是，真空空隙4的隔离将杯胆8隔离开空腔2和环境，并在很长一段时间内保持杯胆内液体处于高温状态。
52.如图10a和图10b所示，使用该旅行杯时，用户首先转动齿轮环7使得杯胆处于真空隔热状态，然后将热饮品(或用于冲泡饮料的水)倒入杯胆8中，再重新盖上杯盖9，将旅行杯扔进公文包，开始工作，几个小时后，在工作、公园或公共汽车上，当其决定要饮用时，旅行杯能可靠地维持杯内液体处于相当高的温度。如果现场冲泡，用户将冲泡料和热水混合，在最佳(高)冲泡温度下产生精致、浓郁和新鲜的味道。如果饮用已经冲泡好的茶或咖啡，用户会直接将其冷却便于安全饮用。
53.为了冷却，用户将齿圈7旋转到图8a和8b中所示的位置，以消除真空空隙4并使pcm空腔2紧靠杯胆8。几分钟后，pcm吸收了杯胆的热量，并将其和内部饮品冷却到140
°
f。此外，当用户饮用时，pcm会在此温度下对旅行杯所含物保温一段时间。尽管如此，为了在该温度下对饮品保温尽量更长的时间，用户可将齿圈7旋转到其原始位置并重新使其处于真空隔热状态。
54.相对于现有技术，本发明的优点如下：
55.相对于现有技术，本发明的优点如下：
56.(1)真空隔热赋予其优异的热效率，并对杯胆中液体保温很长时间，直到用户准备好将其饮料冷却到140
°
f饮用。
57.(2)冷却系统对于用户来说操作简单易行。
58.(3)制造更简单、更快捷和成本更低：不需要制造传统不锈钢真空容器的专业机械和设备操作工，仅由非专门训练的工人将pcm空腔和膜层附着到杯胆壁上即可。
59.弹性膜层1可以是部分具有弹性的，并且可具有互不相连的拉伸部，以及具有非弹性或刚性或半刚性的其他部分。膜层1还可以是kevlar织物的增强材料、金属壳或其他抗穿透材料和部件，以防止因破损而失去真空。膜层1可覆盖pcm空腔2的整个外表面，或者其仅仅围绕空腔的所有边缘与空腔2气密结合。
60.可以有一个或多个单向阀(未显示)插入膜层1中，同时靠近pcm段之间或pcm段与杯胆之间的侧面、顶部或底部间隙，单向阀的入口与真空空隙4连通，单向阀的出口与周围环境连通。经过一段时间，单向阀将维持真空隔热的性质。每当pcm空腔2通过旋转齿环7靠在杯胆8上时，任何可能快要进入真空空隙的空气都将通过单向阀排出。
61.凸轮轴/pcm空腔/膜层结构可以单独制造和销售，用于任何圆柱形旅行杯或类似容器。应当理解，所述凸轮轴结构仅是一般性表达，并且该概念涵盖对于凸轮和轴来说可能具有不同数量、尺寸、形状或替代物的变形，以及其他情况。本发明还涵盖分离和连接pcm空腔和杯胆的其他结构，包括对于本领域技术人员来说众所周知此类结构，例如但不限于，夹钳结构，或通过扭转、旋拧、滑动、推动或拉动动作，或通过部件的磁力吸引或排斥，或通过电动机触发的撬杆或夹杆结构。
62.此外，在本发明实施例中，pcm空腔外壁可以通过多种方式隔热，这些方式包括但不限于，构成空腔外壁自身的隔热材料，附着在外壁的隔热材料，构成或附着在包围pcm空腔的弹性膜层的隔热材料，以及通过与pcm空腔的外壁或膜层相邻的真空空隙或间隙。这种隔热方式可能会进一步延长pcm空腔和杯胆接触后饮品保持140
°
f温度的时长。
63.本发明的另一实施例如图11a和11b所示。如图11a所示，该实施例包括杯胆2，该杯胆2完美地嵌套在pcm套筒3内，从而得到侧面和底部与pcm套筒的完全贴面接触，有利于冷却模式状态下加速饮品冷却。杯胆2大体呈圆锥体状，向底部逐渐变细，pcm套筒3具有与之匹配的形状。杯盖1可拆卸地密封杯胆2，可通过从其底侧伸入杯胆的塞柱外表面上的螺纹拧入杯胆2的内表面。杯盖1还设置有外凸缘，该外凸缘与pcm套筒3的顶部边缘重叠，并在套筒的外壳上下滑动。
64.当处于冷却模式时(图11a)，杯胆2和pcm套筒3的顶部边缘是相连的。柔性膜层4覆盖两个组件边缘，并且全部围绕边缘与套筒3和杯胆2密封。在旅行杯的底部，主轴6穿过杯胆2pcm套筒3的底部连接到外控制盘5。主轴6的螺纹与固定在杯胆2底部的螺母拧紧。杯胆2不旋转，原因或者在于不导热的导轨或柱子或来自杯胆侧面的其他突出物卡在pcm套筒3(未示出)的内表面上的垂直轨道或凹槽中，或者在于其他方式。因此，当与其连接的主轴6和控制盘5转动时，可以抬起或落下杯胆2。
65.当抬起杯胆2时，如图1ib所示，由于杯胆2和pcm套筒3的锥体状造成这两个组件在所有点处分离，该旅行杯处于其保温模式，在组件之间形成隔热空隙7，膜层4的气密密封防止空气流入其中，因此隔热空隙7以及真空很好地对杯胆中的饮品2进行保温。
66.在实施例中，杯胆2和pcm套筒3的配合面可以具有凸起、角度或其他被设计成增加
表面积和/或减少实现所需真空空隙需要的垂直位移量的几何形状。分离和结合杯胆和套筒的装置，尽管在此描述成通过特定螺纹结构实现，但也可采取许多已知替代方式实现，包括但不限于通过简单的推拉结构。
67.在另一实施例中，如图12a和12b所示，杯胆2为锥体状并朝向底部逐渐变细，嵌套其中并于pcm空腔3贴面接触。绝热材料制成的螺纹环4固定在空腔3的顶部，在非限制性实例中可采用适合的塑料。螺纹环4设有螺纹。杯胆2通过杯胆顶部的配合螺纹拧入螺纹环中4。绝热杯胆环5固定在杯胆2的顶部。杯胆环5设有与旅行杯顶部边缘重叠的凸缘，该凸缘并沿pcm空腔3的外壳上下滑动。如图12a所示，当用户握住杯胆环5并沿一个方向扭转它时，杯胆环会降低杯胆2与pcm空腔3的贴面接触和热传导。如图12b所示，当杯胆环5沿相反方向扭转时，杯体沿螺纹环4的螺纹向上移动，从而在所有点与空腔3分离，因此进入保温模式。正如杯胆环5一样，由于螺纹环4是绝热的，杯胆和pcm彼此完全隔热。组件的分离产生隔热空隙7，该空隙可以是真空的从而最大程度提高绝缘效率。嵌入杯胆2顶部附近凹槽中的o形圈6与空腔3以及环4的壁形成气密密封，从而维持空隙7形成的真空。o型圈6可以与周围的壁保持密封接触，即使在杯胆2和空腔3分开时，因为杯胆2和螺纹环4的顶部都有平行的垂直面，所以垂直运动不会将其分开。只有杯胆的下部和pcm空腔3呈锥体状，因此是分开的。
68.与以上公开的其他实施例一样，本实施例可设有单向阀8，其入口与真空空隙7连通，并且其出口与周围环境相通。与上述相关实施例一样，单向阀可以是任何类型，包括，作为本领域技术人员已知的许多合适类型中的非限制性实例，一种在出口处设有柔性隔膜的单向阀。这种单向阀可以向外活动使得空气被挤出旅行杯，但通常会被大气压压靠在阀座及其预成型形状上，因此空气不能进入旅行杯并破坏真空。
69.杯盖1可拆卸地与杯胆环5结合，以便杯胆2充满液体。杯盖可为杯胆保温，包括通过其内部的真空空隙进行保温。
70.图13a和13b显示一优选实施例，其包括杯盖1、饮料杯侧壁2、饮料杯底盘3、pcm空腔4、螺纹状饮料杯环5和螺纹状pcm环6。杯子侧壁2和底盘3是双层结构，每一部分的层与层之间都处于真空状态。底盘3永久固定在杯子底部。杯侧壁2与底盘3压接在一起形成气密密封，使得侧壁2和底盘3在结合时构成可以在其中容纳液体的腔室。当热水注入饮料杯并且杯子处于保温模式时(图a)，饮料杯和pcm空腔相互完全接触，但由于杯子真空隔热侧壁2和底盘3的存在，从饮品到pcm几乎没有热量损耗。
71.冲泡后，通过将杯子侧壁2与底盘3拧开或以其他方式分离来启动冷却模式(图13b)。随着杯子的侧壁被抬高，杯子侧壁和底盘之间的压接密封被破坏，热饮被释放出来充满杯子和pcm之间的伸开空间。热饮与pcm空腔侧壁之间的这种接触会冷却热饮。对流最终会冷却所有的咖啡或茶，因此用户不时搅拌会使冷却得更快。
72.冷却后，可通过将杯子侧壁2向下拧紧到其底盘3上，并与完全嵌套在pcm空腔4内，实现反转操作。被迫回流到杯子的真空隔热区域的饮品，当用户在闲暇时饮用，将保持在饮用温度。或者，冷却后，用户可选择让其饮品与pcm接触，pcm代替杯子的真空将保持饮用温度。
73.在图14a和图14b所示的另一实施例中，通过饮料杯侧壁2和底盘3之间的一个或多个连接器，可以增加导热面积，并缩短冷却时间。底盘3不会永久与pcm空腔4结合，而只会在保温模式下置于在pcm壁上。当启动冷却模式时，借助连接器5升高饮料杯侧壁2，从而底盘3
抬离pcm壁，使得饮品的冷却也发生在杯子底部。
74.在各种实施例中，杯盖可含有或容纳便于在杯内冲泡的固定装置。这种适用于茶、咖啡或其他泡制饮料的冲泡篓装置确保风味原料浸没在水或其他冲泡液中，和/或借助冲泡容器外触发的一个或多个控制与冲泡液体分离。目的是通过避免溢出风险的外部便捷控制实现精确控制冲泡时间。
75.实施例可包括图15a-15c所示的杯盖，其特征是具有可折叠的冲泡篓，该冲泡篓可以：1)在携带过程中保持茶叶或咖啡粉干燥；2)需要时可以张开进行冲泡；3)再次闭合停止冲泡。冲泡功能可通过外部控制盘完全控制，因此用户可现场享用泡好的新鲜咖啡或茶，不会有溢出的风险。
76.图15a-15c的杯盖实施例包括经由延伸穿过杯盖外壳伸入杯胆的旋转杆固定到杯盖顶部的冲泡控制盘1。杯盖下侧是一个可折叠的冲泡篓2。冲泡篓可由不锈钢或其他材料制成，并且部分可穿孔使得水在冲泡过程中在其中进出。在优选实施例中，冲泡篓可具有几个分段，每段的直径都略小于其上一段。可以像望远镜一样通过收放这些分段扩大或收缩冲泡篓的有效体积。
77.可采取各种众所周知方式中的任何一种可拆卸地将冲泡篓2安装在杯盖下方，包括采取滑动或卡扣定位的方式。冲泡篓2还通过具有螺纹的冲泡篓主轴3可拆卸地连接到冲泡控制盘1上。冲泡篓主轴3的下端穿过固定在冲泡篓底板上的螺母。冲泡篓主轴3的上端止于与控制盘l杆的端部连接件可拆卸地配合的连接件，这样当控制盘1在沿任一方向旋转时，冲泡篓主轴3也会旋转。
78.尽管如此，冲泡篓不旋转，因此当冲泡篓主轴3被扭转时，其螺纹会抬起或落下冲泡篓2的底板。
79.在优选实施例中，冲泡篓2顶部的部分侧面是实心的—不像其他部分那样穿孔。并且，冲泡篓的底板也是实心的。因此，如图15c所示，当冲泡篓完全折叠时，其在杯盖下方包括一个防水空腔。在必要的地方使用垫圈4以防漏水。
80.使用时，用户取一个具有图15a-15c所示冲泡杯盖的旅行杯，将杯胆注入热水，然后将干茶叶或咖啡粉装入冲泡篓。用户将冲泡篓固定到杯盖底部和控制盘1杆上，拧紧冲泡篓不漏水。用户把杯盖柠在杯体上，将杯子扔进公文包或背包，然后去上班。后来，当其想喝水时，转动控制盘1使冲泡篓伸缩开。当冲泡篓打开时，其漏孔使得水淹没一直在其中保持干燥的冲泡料。打开时其伸开体积为浸泡茶叶或咖啡颗粒提供了充足的空间，使其膨胀并释放出其全部味道。当用户断定冲泡完成时，其向相反方向转动控制盘，收起冲泡篓使得冲泡原料与泡好的饮品隔离，防止过度冲泡以及造成的苦味。然后，用户可在闲暇时饮用其现泡制的咖啡或茶。
81.在另一实施例中，该旅行杯可设有的杯盖包括a)先前记载并如图1所述的可移除吸嘴，以及b)图15a-15c的可折叠冲泡篓。该实施例如16a-16c所示。杯盖1可设有中心槽，当不使用时，吸嘴2可折叠在该槽中。这样的设置既可以保护吸嘴免受破损，又可以防止控制盘在携带中意外转动。
82.图17a描述出设有冲泡篓的杯盖的另一实施例，所述杯盖包括旋钮1、盖体2、盖腔3以及由分段4、5和6组成的冲泡篓。本发明中的冲泡篓分段可多可少。当折叠时，图17a中的三个分段形成隔腔，茶叶、咖啡渣或其他湿或干的风味原料可储纳在该隔腔中。
83.借助围绕折叠冲泡篓的所有边缘和表面的防水密封，旅行杯或其他冲泡容器中的茶叶或碎屑与液体保持分离。冲泡篓底面可以是实心的，从而有助于防水密封，或者也可制成实心板从而压在冲泡篓底面上进行密封。例如，冲泡篓边缘可以通过垫圈或o形圈密封。冲泡篓的所有或部分侧壁有穿孔或网状的分段，或者由一些其他透水材料全部或部分地构成的分段，为了冲泡当冲泡篓打开或以其他方式伸开时，这些材料使得冲泡液体流入和/或流出冲泡篓内部。
84.z形支架或销7阻碍底部两分段的每一个在使用过程中的旋转，该支架或销7从该分段的底部水平延伸，在冲泡篓和腔壁之间的空间中垂直延展，然后水平插入腔壁的导向槽中。杯盖腔壁中的导向槽可防止底部两分段在使用时发生旋转。
85.图17b显示了在顶部冲泡篓处于四个设置阶段，从完全关闭到完全打开。在冲泡篓每幅图的下方，图17b显示杯盖腔壁相应正面全景(360度)视图。在全景图中，可以看到杯盖腔导向槽和导向销7的尖端相对于这些槽的位置。每个冲泡篓分段可在杯盖腔内远离其上一段伸缩。首先可以缩短底部分段，然后缩短中间分段，最后可以通过推动缩短顶部分段。在其他实施例中，可以通过旋转或推动或通过结合这些动作或其他触发运动来缩放任一和/或所有分段。
86.底部分段可设有随动件，该随动件在中间分段壁中的引导槽内移动，当中间分段转动时，该随动件使底部分段缩短。中间分段可设有在顶部分段凹槽内移动的随动件，当顶部转动时，这该随动件使中间分段缩短。
87.底部分段z形销位于垂直腔壁凹槽中，因此底部分段不旋转，但可上下滑动。
88.中间分段z形销位于与垂直腔壁凹槽相交的水平腔壁凹槽内，使中间分段可先转动不下降，进入垂直凹槽后可下降但不旋转。
89.在操作中，冲泡篓开始处于折叠状态。当用户用手旋转顶部分段时，中间分段会随之旋转，但不会缩短，因为其z形销最初卡在腔壁的水平凹槽中。随着中间分段旋转，其缩段底部分段，因为其z形销在腔壁的垂直凹槽中，所以不能旋转。
90.当底部分段完全伸展时，中间分段z形销到达与垂直腔壁凹槽的交点处。当用户继续旋转顶部分段时，顶部分段会缩短中间分段，中间分段z形销此时阻止旋转但允许垂直移动。
91.当中间分段完全伸展时，顶部分段通过推压下降到杯盖腔的底部，并且所有3分段都被淹没。
92.本发明对本领域技术人员显而易见的是导向槽和随动销涵盖其替代、对应以及置换方案，从而完成分段的扩张和收缩。该分段可按照与本实施例中所描述顺序不同的顺序运动，或者同步运动。在冲泡篓分段和杯盖腔壁中可以有一个或多个导向槽和/或一个或多个导向销。
93.图18a和18b描述一优选实施例，该实施例可以在导向槽和随动销的布置中起作用，具有外杯盖8、内杯盖衬里9以及伸缩篓分段10、11和12。在本实施例中，与图17a和17b不同的是，冲泡篓的锥度相反，设置时冲泡篓底部有最宽的分段。此外，导向销13从每个分段顶部直接伸入腔壁凹槽中，而不是通过固定在每个分段底部的z形销。
94.图19a-19d进一步描述图18a和8b所述的伸缩实施例。图19a显示处于折叠位置的冲泡篓。图19b显示了外杯盖14中的一些杯盖腔导向槽的视图。图19c显示处于打开位置的
冲泡篓。图19d显示该实施例的各种部件，如外杯盖14、内杯盖套筒15和冲泡篓分段16、17和18。冲泡篓分段可具有一个或多个从其伸出的导向销19。在冲泡篓分段、外杯盖14和/或内杯盖套筒15中可以有一个或多个导向槽。
95.图20描述另一实施例，其中冲泡篓通过单独的凸轮和伸缩分段下降到液体中。
96.图21描述具有旋钮20的实施例，该旋钮20设有与网状或穿孔式冲泡篓上螺纹配合的螺纹从而升高或下降冲泡篓。
97.图22显示一个实施例，其中穿孔或网状冲泡篓嵌套在折叠的弹性膜层21或其他弹性材料内侧，弹性膜层21或其他弹性材料在正常位置将冲泡篓包裹起来，并且在按下外部按钮22时展开将冲泡篓浸没在液体中。拉动按钮时，冲泡篓缩回。作为推/拉旋钮的替代方案，在一些实施例中，可以通过转动控制盘或抬起或压下杠杆以及其他可能方式来触发此运动。
98.在优选实施例中，柔性膜层21在折叠时形成冲泡篓的防水盖。在一些实施例中，膜层21是不透水的，并且按钮22密封冲泡篓的顶部，使得水只能在冲泡期间通过冲泡篓本身的穿孔或网状表面进出冲泡篓。在另一些实施例中，膜层21本身可以是穿孔的或网状的，并且在使用旅行杯时按钮22可部密封冲泡篓的顶部，使得在冲泡期间水可以通过冲泡篓表面和透水膜层21进入冲泡篓。这样，展开时由膜层21所限定的体积可能会扩展冲泡篓的有效体积。
99.在图23中，该实施例显示具有两个篓体的冲泡篓，该篓体上穿孔、网眼或开口部与实心叶片、面板或遮罩交替设置。两篓体紧密嵌套在一起，因此当彼此相对旋转时，一个篓体的实心叶片与另一篓体的网孔或穿孔板对齐，以形成阻止液体流过的实心篓壁。当旋转到将一个篓体的透水部与另一篓体的穿孔或网状板对齐的不同位置时，液体可以从其流过。可透水和/或实心部可以是水平的、垂直的或沿其他方向，并且可以是矩形的、圆形的或其他的形状。
100.图24显示一个实施例，其中冲泡篓位于容器的顶部或底部，从而倒置容器或者使得冲泡篓中的冲泡原料浸入用于冲泡的液体中，或者使得从冲泡篓中排出液体。固定或嵌入类似具有透明窗口舱室或沙漏的冲泡计时器23到容器的外部，从而借助颗粒或液体从舱室或沙漏的一端到另一端的移动来表示容器倒置后的时长。在一些实施例中，冲泡计时器可独立于容器倒置。
101.图25描述一个实施例，其中拉起实心的、不透水的遮罩24以露出穿孔或网状冲泡篓并使得水通过该冲泡篓以进行冲泡。降下遮罩将再次密封冲泡篓。
102.在图26中，该实施例包括与杯盖中的一个或多个磁体25和/或冲泡篓中的一个或多个磁体26的磁耦合。当触发此磁耦合时，磁耦合将冲泡篓固定在容器顶部并与容器中的液体分离。在优选实施例中，冲泡篓与防水护套或防水槽中的液体隔离。当释放磁耦合，冲泡篓在重力作用下下落，与液体接触进行冲泡。然后可将容器倒置，并重新触发磁耦合，重新将冲泡篓与杯盖相连。
103.图27中的实施例包括在杯盖中的磁体27，该磁体27可以通过转动旋钮或其他方式旋转、翻转或重新定位，使得磁体朝下一侧或端部的极性可以由正转负，反之亦然。其还可以包括冲泡篓中的磁铁28。当杯盖磁体27在一个位置确定其磁极时，其吸引冲泡篓中的磁体并将冲泡篓保持在容器的顶部，在优选实施例中，保持在防水护套或防水槽中。当磁体27
旋转或翻转时，它会排斥冲泡篓中的磁体28，并使冲泡篓向下接触液体。通过再次反转磁体27的极性，可以将冲泡篓重新连接到顶部。
104.本发明还包括配备有上述冲泡篓装置的饮料容器。
105.总而言之，设有可折叠冲泡篓的杯盖对于用户来说其优点在于：
106.为方便起见，可将旅途中冲泡所需的所有原料放在一个容器中。
107.直到使用时使得密封的茶叶或咖啡粉保持干燥，从而获得最新鲜的味道。
108.在不打开容器的情况下通过外部控制盘混合水和冲泡原料，方便并消除溢出的风险。
109.冲泡后从饮品中去除茶叶或咖啡渣，也可通过外部控制盘去除饮品的苦味。
110.由于冲泡篓在不冲泡时会折叠起来，在一个紧凑的容器中充分享受大号冲泡篓释放的风味。
111.现场、移动或运动环境下以及从事其他活动的同时惬意地泡茶，这在以前难以想象。
112.所描述的任何杯盖实施例可用于本发明的任何实施例，以及其他旅行杯、家庭或办公室马克杯、保温瓶、茶壶、咖啡壶或任何种类的器皿。
113.在一些实施例中，可以通过以下方式在饮料杯和pcm空腔之间的分离空隙或通道中形成真空：a)单向阀，其入口与分离空隙流通连接，其出口与容器的外部或环境流通连接；b)真空泵。作为非限制性示例，真空泵可以是能够形成真空的任何产品，包括市售用于食品包装的真空密封的各种真空泵。用于食品密封的最简单的真空泵非常便宜且便于携带，无需修改即可用于形成有效的真空，只需1或2次手动抽气。其他紧凑型食品真空封口机由电池供电，更加方便。在一种优选的使用方法中，用户将真空泵吸嘴套在本发明的单向阀的(较小的)开口上，然后向下按压，使得在单向阀开口周围形成对抗本发明的外壁的气密密封。接下来，启动真空泵通过单向阀吸出饮料杯和pcm之间分离通道内的空气。当用户从本发明的外部移除真空泵时，单向阀将维持刚刚形成真空状态。
114.图28显示本发明的一实施例，其具有杯胆和pcm空腔之间的分离通道1、底盘2和设置在底盘2中的单向阀3。底盘2侧面在顶部划定出一空间。该空隙与分离通道1流通连接。单向阀3的入口通向底盘2中的空间，因此该阀也与分离通道1流通连接。单向阀3的出口通向外界。图示单向阀是伞型的，其弹性顶部打开或阻塞其下方的一个或多个孔，以仅使空气沿一个方向流通。然而，止回阀中已知许多不同类型同样可以很好地工作，并且所有类型都包含在本公开中。在图29中，任何合适类型的真空泵通过简单施压(如图所示)或通过任何其他合适方式密接在单向阀3的外部开口上。使用时，用户启动真空泵，使分离通道1和底盘2内的空气通过单向阀3抽出并在其原位形成隔热真空。当用户停止抽真空时，单向阀3再次关闭，保持真空状态。在实施例中，底板2可以是可拆卸的，使得用户将导热套筒插入到分离通道1中，从而冷却饮料以供饮用，所采取的方式与上述图1-6的实施例完全相同。底盘2可设有确保在连接时与杯体进行气密密封所需的垫圈。
115.单向阀和真空泵也可以与其他真空产生装置串联使用，从而产生更高质量的真空。通常需要大功率机器抽吸真空隔热通道来制造真空隔热容器。值得注意的是，本发明可以在一分钟内产生99％或更高质量的真空，只需值10美元的泵一次完成和几次转动手腕。图30a和30b描述一优选的过程，作为实例，其显示饮料杯1轴向移动与pcm空腔2分离以产生
分离空隙5的实施例。图中显示任何合适类型的单向阀3和真空泵4。如图30a所示，在优选的过程中杯胆1和pcm空腔2被拧在一起。然后将真空泵4与单向阀3连接，并且启动泵，通过单向阀排出任何可能占据分离空隙角落的空气，尽管部件之间紧密配合。数秒后，移走真空泵，单向阀3保持所形成的有用真空。然后，如图30b所示，将杯胆1和pcm空腔2拧开。这一过程扩大了真空泵所留下空气分子自身分布的空间，结果形成更高质量的真空。相比于通过抽吸或单独部件分离产生的真空，用户可享用杯胆中长时间保持高温的液体。
116.无论使用何种形式的真空泵，泵都可以通过直接按压、中间吸盘和/或管或其他众所周知的方式接到阀开口上。图31a和31b描述一实施例，其显示快速和便利的优选真空泵及其连接组合。图31a显示了一实施例，其具有与设置在旅行杯底盘中的单向阀2流通连接的分离通道。泵组3包括刚性侧壁以及容纳垂直可压缩风箱4的底部。风箱顶部设有进气口，底部设有通过单向阀5的出气口。图31b显示，当旅行杯装到泵组3时，风箱4顶部的开口与旅行杯单向阀2的开口周围气密密封。当用户将旅行杯一直向下压入泵组时，风箱4塌陷，风箱中的空气从泵组的单向阀5挤出。如图32a所示，当用户再次开始将旅行杯从泵组中提起，风箱内产生的真空导致旅行杯分隔空隙和底盘中的空气通过旅行杯的单向阀2排出，进入膨胀的风箱空间。重复几次插入动作后，旅行杯内将形成有效真空，然后拆除设备取出旅行杯使用，如图32b所示。为了在吸气过程中保持旅行杯和风箱连接在一起，可以使用简单的锁扣连接、螺纹连接、磁性连接、钩环连接、粘合剂或其他类型的连接件。操作时，泵组可以手持或固定在表面上。尽管图示泵组采用风箱，但本发明也涵盖其他机械压气泵，例如作为非限制性实例，活塞式压气泵。在实施例中，泵组其实是对接基座或引导套筒，其设置成与不可轴向压缩的机械泵、电动泵、可外接该对接基座或引导套筒的泵，以及可能不会与旅行杯直接接触的泵一起搭配使用。
117.这里给出的附图和说明是本发明的说明性实施例，其包括所有显而易见的变形以及本领域技术人员已知的变形，包括但不限于材料、结合或连接方式和具体结构上的变形.例如，但不限于，图7a中以及他处优选描述为pcm的套筒3中的冷却材料，可以是金属或陶瓷固体散热片、或环境空气、或热电冷却器，或本领域技术人员已知的其他形式。图15a-15c中杯盖控制盘1的杆被描述成连接到u形弯曲连接件。如图所示，主轴3的顶端为桨形，这种形状使得当用户将冲泡篓卡入或滑入杯盖下方的适当位置时，可以连接杆和主轴。尽管如此，存在无数可拆卸连接这两部分的装置，例如(非限制性实例)，销、夹钳、别针、螺纹或锁扣结构。冲泡篓自身不需要由穿孔刚性金属或塑料制成，但可以具有柔性或弹性网孔的侧面，可以像手风琴一样展开和折叠，或者伸展和收缩，而不是伸缩打开和关闭。
118.在所有实施例中，pcm空腔可以是可拆卸的单元模块，用户可以将其更换为包含具有不同特性(包括不同的熔化温度)pcm的其他模块，使得可以选择和改变所分配到饮品的最终饮用温度。一些实施例可能完全省去冷却材料空腔，并且先保温再将杯胆与冷却环境空气热导通。
119.导热垫和其他间隙填充物可以在所有实施例中优先使用，其用于促进间隔部件之间的热传递。在所有这样的实施例中，薄的导热垫或其他介质可以设置在配套的杯胆和pcm套筒之间，从而弥补表面不规则并提高界面之间的导热性。导热垫或其他导热间隙填充物可以在一侧涂覆粘合剂永久固定一个组件，而在另一侧没有粘合剂，从而便于组合方式改变所需的组件重复连接和分离。
120.本发明所述的所有实施例，作为允许杯胆正反两面可逆隔热的装置，可以通过设置熔点低于目标饮用温度的pcm来提供比现有技术更快的冷却时间。冷却速度与饮品、冷却剂之间的温差(at)成正比：温差越大，冷却越快。其他产品采用在约140
°
f熔点pcm，因为一旦饮品冷却到所需的饮用温度，直到用户悠闲饮用pcm(其本身现在为140
°
f)一直保持饮品在140
°
f。使用这些产品，饮品在最热时最初冷却效果明显，而在最后几度当at很小时，冷却会明显减缓。如果这些产品使用具有较低熔点(例如100
°
f)的pcm，则pcm在冷却过程中的温度会更低，at(饮品与pcm之间)会更大，并且将饮品冷却到140
°
f的时长会更短。然而，不幸的是，在这种情况下，冷却不会在140
°
f停止，而是会一直持续到饮品与pcm(100
°
f)一样凉—那就太凉了。
121.相比之下，本发明所公开的正反两面可逆隔热和连通度具有以下特征，a)可以携带热饮品并真空隔热保持高温数小时；b)可以将饮品热导通到熔点(例如，100
°
f)低于目标饮用温度的pcm上；c)借助大的at将饮品快速冷却至目标温度(约140
°
f)；d)重新真空密封，将饮品在目标温度(140
°
f)下一直保温到用户需要饮用时。可以将饮品与pcm反向连接的一个附带优点是，用户可以选择在任何适合的温度下停止冷却，而不必等到与pcm熔点相同的不变预定温度时饮用咖啡或茶。
122.相应地，本发明实施例可以设置用于通知用户饮品温度的装置，例如但不限于，模拟或数字温度计，可能类似于测肉温度计，其被永久集成到杯体内，其探头穿透杯盖或侧面，以感应杯胆或饮品的温度，并且可外部显示；或涂覆在杯盖或侧面的感温涂料或其他材料，与杯胆或饮品热导通，通过改变颜色指示饮品温度；或电子或机电(双金属条)传感器，由外部交流或直流电，或集成太阳能、机械、化学或其他发电装置或电池供电，设有位于杯体上的显示器，或像手机一样的遥控显示器/控制器。
123.在本发明所涵盖的实施例，通过机械或机电装置实现连接和/或分离杯胆和pcm套筒或其他部件的功能，以及其他物理功能，例如但不限于马达或电机。
124.所有实施例都可设有集成加热元件，使得用户能够将水或饮品加热到所期望的温度，和/或将该液体保持在所期望的温度。
125.本发明所述所有实施例的所有功能都可采用上文所述供电、控制和监控方式，以及其他方式实现，包括通过蓝牙或连接到智能手机、计算机或其他能够进行这种监控和控制的设备的其他远程连接方式。并且可以根据用户的需要对任何功能进行程序设计，实现智能化。例如，该装置可以被设计成：当饮品达到所期望的饮用温度时自动启动将杯胆和pcm套筒分开的马达，而无须用户介入。
126.本发明实施例涵盖任何尺寸和容量，包括(但不限于)紧凑型旅行马克杯，这种款式可在公文包、手提包或背包中携带，并且可单手拿着在汽车或火车、公园或演讲厅中使用，以及可能尺寸更大或连接到外部电源或主要用于厨房或自助餐厅餐台的款式。
127.尽管本发明被描述为便于冲泡热茶或咖啡，但其可用于制备任何涉及冲泡、浸泡或混合的热饮品，包括草药汤和热巧克力。其也可用于携带并冷却已在外部制备好并倒入其中的热饮料。其也可在饮料领域以外的领域应用，如制药、医疗、科学或工业测试或加工工艺。
128.此外，本发明可用于与上述效果相反的任何领域：其可以携带冷物质并通过真空隔热保持其温度，然后根据需要取消隔热以促使其变热。
129.应当理解，对本领域技术人员来说，上述所示实施例的许多修改将是显而易见的，包括在本发明单独公开或要求保护的技术特征的任何组合，特别是这些技术特征的附加组合。这些修改和/或组合属于本发明所涉技术领域并落入所附权利要求的保护范围。应注意，按照惯例在权利要求中使用单数的技术要素意味着覆盖该要素的一个或多个。