咖啡机的制作方法

1.本发明涉及咖啡机，例如浓缩咖啡机。


背景技术：

2.众所周知，由新鲜研磨的豆制得的咖啡比预先研磨的咖啡具有更好的质量。通常，在制作浓咖啡时使用新鲜豆。
3.有许多不同类型的在市场上可买到的浓咖啡机，用于家庭或酒吧、餐馆和旅馆。在特定环境中合适的机器类型例如取决于使用量和预算。
4.在手动浓咖啡机中，用户用咖啡研磨物填充已知为移动式过滤器的咖啡接纳器皿。然后，使用者需要用足够的例如200n左右的压力来捣实移动式过滤器内的咖啡研磨物，以形成所谓的圆饼。然后通常通过卡口式连接将移动式过滤器安装到咖啡机上。接着，咖啡机驱动热水通过移动式过滤器中的圆饼，并且通过通常集成在移动式过滤器中的喷口来分配所得到的咖啡。调制后，使用者需要断开并清空移动式过滤器，扔掉用过的咖啡研磨物。
5.在酒吧环境中，手动过程由咖啡师进行。在家庭环境中，该过程的手动步骤使用户感觉更多地参与到咖啡制作过程中，从而给人一种扮演咖啡师角色的感觉。
6.还存在具有集成研磨机的手动浓咖啡机。用户在接纳研磨咖啡的第一位置和调制咖啡的第二位置之间切换移动式过滤器。捣实可以手动进行，或通过手动操作杆进行。
7.在全自动浓咖啡机中，所有上述步骤在同一个机器中自动完成。该机器包括豆容器和研磨机，以制作咖啡研磨物。这些研磨物被输送到调制腔中并通过活塞自动捣实，所述活塞可以被液压致动或通过电动机致动。接着，热水被驱动通过调制腔中的咖啡研磨物，咖啡被调制和分配，用过的咖啡研磨物从调制腔排放到机器内的废物箱中。
8.这消除了手动浓咖啡机所需的手动步骤，因此节省了时间，并确保了更均匀的结果。
9.手动浓咖啡机可以以比全自动浓咖啡机低的成本生产，因为许多输送步骤不需要自动化。然而，由于使用者参与填充和捣实过程，特别是使用者参与设定咖啡研磨物的体积或重量，以及将咖啡研磨物捣实成圆饼的力和均匀性(直线度)，结果可能不太均匀。手动浓咖啡机很少需要维护，因为滴水盘中的废水少得多，并且在消费者每次调制之后，咖啡圆饼作为调制过程的一部分被去除。
10.全自动机器给出更一致的结果，但成本更高。它还消除了使用手动浓咖啡机的咖啡师感觉。咖啡机还需要相当数量的维护(在容器中填充咖啡豆，注水，去除废水和去除咖啡废物)，并且通常比手动浓咖啡机更大。
11.已经提出了第三种类型的浓咖啡机，其结合了上述两种类型的元件。这在本文中被描述为混合设计。
12.例如，us 9 125 519公开了一种具有如在手动浓咖啡机中使用的可移除的移动式过滤器的咖啡机，但是该咖啡机还包括豆容器和用于将咖啡研磨物递送到插入的移动式过滤器的咖啡碾磨机。移动式过滤器起到调制腔的作用，并且分配过滤器(形成柱塞)用于在
加压热水被递送到移动式过滤器之前自动捣实并由此压实移动式过滤器中的咖啡研磨物。
13.这种混合设计因此结合了来自手动浓咖啡机和全自动浓咖啡机的元件。在这种类型的机器中，用户因此仅需要将空的移动式过滤器连接到机器。研磨、在移动式过滤器中定量供给研磨咖啡、捣实研磨咖啡、热水递送和咖啡分配然后如在全自动机器中一样被自动化。在调制之后，用户需要断开移动式过滤器并排出咖啡废料，类似于使用手动浓咖啡机的方式。
14.还存在如上所述的基于胶囊的咖啡机，其中在胶囊(基部和盖)被刺穿之后，水被驱动通过胶囊的内容物。这种类型的机器不产生新研磨的咖啡，仅递送加压水而不是物理地捣实咖啡。然而，这使得机器成本更低。特别地，不需要定量装置或研磨机，并且存在简单的废物处理过程。在不同类型的豆之间切换也很容易。
15.这些各种不同的咖啡机设计都具有不同的液压回路和部件，因此当生产一组不同的咖啡机设计时，基于共用部件难以实现规模经济。


技术实现要素：

16.本发明由权利要求限定。
17.根据第一方面的示例提供了一种咖啡机，包括：
18.主壳体，该主壳体包括可从该机器的外部触及的对接区域；
19.咖啡器皿，该咖啡器皿用于可移除地装配到该主壳体的对接区域上；
20.水加热器；
21.水递送系统，用于将加热的水递送至咖啡器皿；
22.封闭活塞，该封闭活塞具有端面和通向所述端面的水递送通道，形成所述水递送系统的一部分；以及
23.驱动机构，该驱动机构用于在该封闭活塞与该咖啡器皿之间提供横向的相对位移，
24.其中，该咖啡器皿包括用于接纳该封闭活塞的开口以及用于递送调制好的咖啡的出口，其中，该咖啡器皿适于装配到该对接区域上，其中该开口面向侧向。
25.该咖啡机具有外部的可移除的咖啡器皿，并具有用于封闭咖啡器皿的开口的封闭活塞(其可以是自动的或手动的)。封闭活塞和咖啡器皿相对于彼此横向地被驱动，使得封闭活塞进入咖啡器皿的侧开口。咖啡器皿开口的这种横向取向和封闭活塞的横向相对运动可有利地在不同的机器类型中使用。
26.它可在如上所述的手动的或混合的机器中使用。在这种情况下，咖啡器皿用于接纳研磨咖啡。咖啡研磨物可以例如被内部地(例如从研磨机)递送到咖啡器皿。在封闭咖啡器皿以形成调制腔之后，用于封闭咖啡器皿的同一封闭活塞可用作捣实活塞，以压实研磨咖啡。
27.它还可用于如上所述的胶囊型机器中。在这种情况下，咖啡器皿用于接纳填充有咖啡研磨物的胶囊。所述胶囊由用户直接放置在咖啡器皿中。在封闭咖啡器皿之后，用于封闭咖啡器皿的同一活塞现在可以简单地通过给封闭活塞装备合适的刺穿机构来用于刺穿胶囊。
28.咖啡器皿可插入到对接区域中，并可由用户从对接区域移除，因此咖啡器皿可被
认为是咖啡机的外部部件。这意味着它可以手动地安装到咖啡机的主体上和从其上移除，而无需任何工具。咖啡器皿的插入和移除是用户操作咖啡机的过程的正常部分。
29.因此，许多不同类型的机器(手动的、自动的、混合的或基于胶囊的)可以共享共同的部件，由此降低了用于多种类型的机器的整套部件的成本。
30.开口例如位于咖啡器皿的一侧，出口位于咖啡器皿的相对侧。因此，存在水平地通过咖啡器皿的流动。
31.在第一布置中，驱动机构包括手动杆。这提供了成本最低的方法，并且给用户更多的参与咖啡制作过程的感觉。
32.在第二布置中，驱动机构包括电动机。这可以比基于杆的系统更紧凑，但是通常增加了成本。
33.在第三布置中，驱动机构包括液压驱动装置。这可以利用咖啡机的现有泵，例如用于将水递送到咖啡器皿。
34.如上所述，一种选择是，咖啡器皿用于接纳研磨咖啡胶囊，即填充有研磨咖啡的胶囊或包，通常用于一份或两份。封闭活塞于是可以包括胶囊刺穿头。
35.或者，咖啡器皿用于接纳研磨咖啡，其中，咖啡机还包括咖啡豆储存器。然后，提供具有指向咖啡器皿的研磨咖啡出口的研磨机。这提供了集成的研磨机，并因此形成了如上所述的混合型设计。封闭活塞于是可以包括捣实活塞。
36.该咖啡机于是例如包括控制器，该控制器适于控制：
37.水的加热；
38.咖啡豆的研磨；
39.将研磨咖啡定量供给至所述咖啡器皿；以及
40.热水的递送。
41.在这种情况下，大多数处理是自动的，但是有手动地插入和移除咖啡器皿。捣实过程可以是手动的，或者也可以在控制器的控制下。
42.封闭活塞例如可在相对于咖啡器皿的第一位置和相对于咖啡器皿的第二位置之间致动，在第一位置中，咖啡器皿和封闭活塞间隔开并且在它们之间具有研磨咖啡滑槽，在第二位置中，封闭活塞延伸到咖啡器皿中。
43.在这种设计中，研磨咖啡被递送到在咖啡器皿和封闭活塞之间的空间，然后器皿咖啡被推入咖啡器皿中，并在封闭活塞的作用下被压实。在该第二位置中，该封闭活塞例如阻挡该研磨咖啡滑槽。因此，没有用于使得不需要的额外的研磨咖啡到达调制区域的通道。
44.咖啡器皿例如在出口处包括过滤器。
45.上面提到了分开的基于胶囊的和浓缩的机器。在另一示例中，咖啡机具有浓缩模式和胶囊模式，其中，咖啡器皿用于在浓缩模式下接纳咖啡研磨物并用于在胶囊模式下接纳咖啡胶囊。封闭活塞于是可以包括可缩回的刺穿单元，使得它可以用作捣实活塞或刺穿活塞。
46.参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。
附图说明
47.为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地表明如何实现本发明，现在将仅通过
示例的方式参考附图，其中：
48.图1示出了可以应用各种实施例的咖啡机的总体设计；
49.图2示出了咖啡器皿和对接区域的示例；
50.图3示出了穿过咖啡器皿和壳体的横截面；
51.图4至图7示出了调制循环的不同阶段；
52.图8示出了在咖啡机中使用的液压回路的一个示例；
53.图9和10以横截面示出了机械杆设计的示例；以及
54.图11示出了机械杆设计的立体图。
具体实施方式
55.将参照附图描述本发明。
56.应当理解，详细描述和特定示例虽然表明了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
57.本发明提供了一种咖啡机，其具有用于装配到对接区域的可移除的咖啡器皿。该装配和移除由用户执行。封闭活塞相对于咖啡器皿被横向驱动到咖啡器皿的侧开口中。封闭活塞具有通向其端面的输水通道。因此，在横向方向上将水递送到咖啡器皿内部。
58.咖啡器皿的这种横向(即水平)取向对应于在基于胶囊的机器中胶囊的典型取向。通过提供可移除的咖啡器皿，该取向不仅可用于基于胶囊的机器，而且可用于混合的和手动的咖啡机，其中新鲜的研磨咖啡被提供给咖啡器皿。因此，一组不同的机器类型可以利用一组共享的部件和结构，具有最小的调整。
59.因此，本发明基于这样的认识：不同的机器类型具有共同之处，即容纳咖啡的器皿需要被封闭以形成调制腔。在混合的和手动的咖啡机中，其中咖啡器皿容纳着新研磨的咖啡，该封闭机构还可用于捣实咖啡研磨物。
60.在基于胶囊的机器中，封闭机构可用于刺穿胶囊的一侧(通常为其基部)。然后，水可以经由相同的封闭机构被驱动通过胶囊(现在用作调制腔)内的咖啡研磨物。
61.因此，本发明基于以下认识：所有这些不同类型的机器的主要结构可以是相同的。仅需要对封闭机构进行最小的调节，例如在基于胶囊的机器的情况下增加穿孔器，并且可选地调节封闭机构的行程。这些调整可以实现为控制改变，而不是硬件改变。
62.图1示出了可应用本发明的咖啡机的第一示例的总体设计。图1的示例可以是手动浓咖啡机或混合浓咖啡机，这取决于如何执行研磨和捣实。
63.咖啡机10包括主壳体12，该主壳体12具有可从机器外部触及的对接区域14。因此，对接区域可以被认为是咖啡机的外部接口。对接区域14用于接纳咖啡器皿16。这通常称为用于手动咖啡机的移动式过滤器。
64.典型的移动式过滤器具有支撑体18、手柄19和下喷口20。它连接到组头22，例如通过卡口联接。移动式过滤器包括过滤器或过滤篮。图1还示出了蒸汽喷嘴24。
65.术语“咖啡器皿”通常用于表示向其递送并随后调制研磨咖啡的容器。研磨咖啡可
在胶囊中递送或从胶囊释放或从研磨机递送。根据所涉及的机器的类型，术语咖啡器皿旨在涵盖所有这些可能性。
66.图1示出了移动式过滤器的传统布置，移动式过滤器沿水平方向安装并连接到垂直延伸的组头上。
67.本发明提供了可移除的咖啡器皿的另一种设计，使得其具有与图1所示不同的设计。特别地，代替具有开口顶部(当装配到咖啡机上时)，它具有开口侧部。
68.图2示出了本发明如何应用于使得咖啡研磨物捣实的咖啡机。其示出了咖啡器皿16和对接区域14的示例。咖啡器皿16可插入对接区域14中，并可从对接区域14移除，如箭头15所示。咖啡器皿具有手柄17，以便使用者能够操作。
69.对接区域的开口可暴露于咖啡机的外部，但同样地，其可由盖子遮盖。然而，在所有情况下，对接区域或对接区域的至少一个触及区域对于用户是可触及的，而无需拆卸咖啡机，并且咖啡器皿的插入和移除旨在由用户在每次调制过程之前和之后执行，或换言之在每次制备咖啡饮料时执行。因此，咖啡器皿用来储存一定量的咖啡研磨物用于一次调制过程。
70.对接区域14由壳体30形成。壳体30的一端具有上部开口，该上部开口限定对接区域，特别是允许插入和移除咖啡器皿的触及区域。壳体30的相对端支撑封闭活塞32，当咖啡机安装在其正常操作取向时，该封闭活塞32被横向驱动，即沿水平方向驱动。封闭活塞根据机器的功能来设计。在所示的示例中，其中咖啡机支持捣实咖啡研磨物以制作浓缩咖啡饮料，它可以是用于将松散的咖啡研磨物捣实的捣实活塞。在其他示例中，它可以是用于刺穿保持在咖啡器皿中的咖啡胶囊并且用于将热水递送到咖啡胶囊的刺穿活塞。
71.在该示例中，在封闭活塞32和对接区域之间是研磨咖啡滑槽(chute)34。研磨咖啡从滑槽递送到咖啡器皿的内部容腔。为此，咖啡器皿16在一横向侧具有开口36(当咖啡器皿具有被咖啡机接纳的取向时)。该开口的尺寸适于由封闭活塞32封闭，并且优选地接纳封闭活塞32。在所示的实施例中，在开口周围具有与壳体30中的狭槽接合的边缘37，以提供咖啡器皿和壳体的精确对准，使得开口与封闭活塞对准。当然，可以在咖啡器皿16处和/或在壳体30中设置其它合适的对准机构。
72.在相对的横向侧，有咖啡输出喷嘴38，调制的咖啡从该喷嘴分配。壳体30具有对应的输出喷嘴40，两个喷嘴38、40对准。
73.在所示的例子中，咖啡器皿垂直地被接纳在对接区域14中。
74.图3示出了穿过咖啡器皿16和壳体30的横截面。存在与输出喷嘴38、40相关联的过滤器。如图所示，这可以是咖啡器皿内部的过滤层42，或者它可以在咖啡器皿和壳体之间(或者甚至在壳体的外部)。
75.图4至图7示出了用于调制浓咖啡饮料的调制循环的不同阶段。
76.在图4中，研磨咖啡50从研磨咖啡滑槽34被接纳到在活塞和咖啡器皿16之间的空间。咖啡部分地流入到咖啡器皿中并部分地保留在该空间中。
77.在图5中，活塞32前进，以关闭咖啡器皿的开口36和滑槽34。活塞运动还有助于在封闭活塞32的端面52和咖啡器皿的相对端面54之间在水平方向上压实研磨咖啡。过滤器42防止干咖啡研磨物从输出喷嘴38、40逸出。
78.在图6中，热水通过封闭活塞32中的一个或多个通道递送到咖啡器皿中，并通过压
实的研磨咖啡50。调制好的咖啡通过对齐的输出喷嘴38、40递送。因此，水流通常横向地，即水平地通过压实的咖啡研磨物。
79.封闭活塞中的通道可将水递送至所示的一组位置，以在压力下提供热水的分布式供应。
80.在图7中，调制完成，因此水的递送停止，并且封闭活塞缩回。
81.然后使用者移除咖啡器皿16进行清洁。过滤器42可以被清洁或更换。
82.该示例基于从咖啡机内部向咖啡器皿供应研磨咖啡。为此，咖啡机具有用于咖啡豆的储存器和研磨机。咖啡豆可以松散地提供或在胶囊中提供，在这种情况下，胶囊被倒空到研磨机中，作为咖啡制作过程的一部分。在这种情况下，研磨咖啡的计量在一些设计中可以被简化，因为来自胶囊的所有豆可以被提供给研磨机。然而，可以替代地提供较大的咖啡豆胶囊，并且仍然可以计量从较大胶囊到研磨机的咖啡豆递送。
83.相同的咖啡器皿和捣实装置设计可用于这两种选择。
84.相同的咖啡器皿设计也可在咖啡机设计中用于接纳胶囊中的已研磨的咖啡。在这种更简单类型的机器中，没有捣实过程。封闭活塞32用于封闭咖啡器皿，并且还可以设有用于刺穿胶囊的水递送刺穿头，热水通过该水递送刺穿头递送。
85.调制的咖啡在相对侧离开胶囊。咖啡器皿的开口38可以例如设置有突出边缘，一旦胶囊内部的累积(水)压力变得足够高，该突出边缘使得胶囊的另一侧被刺穿。
86.上述咖啡器皿的结构实际上可以与在图2至7所示的实施例中使用的结构相似或基本相似，其中，松散的咖啡研磨物通过滑槽34装入咖啡器皿中。然后活塞32刺穿胶囊，而不是压实咖啡研磨物，但不压缩胶囊。当在这种类型的机器中使用时，它可以例如简单地具有不同的端面。
87.另一种选择是使用软包，其包括封装在软过滤材料中的研磨咖啡，该软容器装配到咖啡器皿中。仍然可以在封闭活塞压缩软包的情况下执行捣实过程。
88.研磨咖啡滑槽还可以设计成使得它可以接纳咖啡包或胶囊，而不是从研磨机接纳研磨咖啡。因此，该机器可以装载一盒咖啡包(pod)或胶囊。然后，活塞32的横向运动可用于将咖啡包或胶囊输送到咖啡器皿。
89.或者，可以使用单独的机构将胶囊沿着滑槽递送到咖啡器皿。在这种情况下，使用者仅需要分配用过的咖啡包或胶囊，并且可以给机器装载多个包或胶囊。
90.机器也可以设计成具有两种选择，即用于研磨咖啡豆和将咖啡研磨物递送到咖啡器皿或将咖啡包或胶囊递送到咖啡器皿。
91.在所有情况下，咖啡机包括液压回路，该液压回路在供水部(通常为储水器)、内部水加热器和用于将加热的水递送到咖啡器皿的水递送系统之间提供流体联接。
92.图8示出了液压回路的一个示例。
93.图8示出了储水器80、流量计82(用于流速和定量控制)，水加热器84和水泵86。流量计向控制器38提供流量测量，并且控制器38控制加热器和泵，以执行咖啡调制过程。水加热器通常是流通式加热器，例如热块或在线流动加热器。
94.水递送系统包括用于将加热的和泵送的水递送到活塞32的流体通道，用于将加热的水递送到咖啡器皿16。活塞例如提供了将水递送到研磨的(和压实的)咖啡的区域，以提供研磨咖啡的更均匀的调制。
95.图8还示出了豆容器94和具有研磨咖啡出口98的咖啡研磨机96。因此，图8示出了混合型设计，其具有内部咖啡研磨机，但具有外部调制腔(即咖啡器皿16)。调制好的咖啡从器皿16递送到咖啡接纳器100。
96.如上所述，对活塞32的致动可以通过用于由使用者手动操作的机械杆来执行，或通过液压致动器(其可以例如使用泵86作为压力源)或通过电动机来执行。因此，咖啡器皿的封闭和咖啡研磨物的后续捣实可以在控制器38的控制下进行，或者可以是手动过程。
97.图9和10以横截面示出了机械杆设计的示例。活塞32由绕枢转轴102枢转的杆101向前和向后驱动。臂装置将杆旋转转换为活塞32的线性往复运动。还示出了活塞中的通向活塞端面的水递送通道33。
98.图9示出了第一打开位置。咖啡器皿16和活塞32间隔开，研磨咖啡滑槽34位于它们之间。因此，研磨咖啡可以被分配到邻近咖啡器皿16的侧开口并且也在咖啡器皿中的位置。
99.图10示出了第二关闭位置，其中，活塞线性移位到咖啡器皿中。这将研磨咖啡推入到咖啡器皿中，并提供研磨咖啡的压实。活塞已经通过并因此阻塞研磨咖啡滑槽。
100.图11示出了机械杆设计的立体图。弹簧104用于将活塞拉向咖啡器皿中的咖啡床。它允许活塞对咖啡器皿中的各种量的咖啡施加足够的捣实力。因此，即使当杆处于关闭位置时，由于容纳枢转轴的狭槽103，也存在允许的活塞位置范围。弹簧104沿狭槽103拉动枢转轴，并因此朝向咖啡器皿拉动活塞和整个机械杆设计。
101.在上述示例中，活塞被朝向咖啡器皿驱动。然而替代地，咖啡器皿可以被驱动朝向固定的活塞。例如，咖啡器皿及其壳体30可以被横向驱动。结果是，封闭活塞和咖啡器皿之间的相对横向运动是相同的。
102.上面已经描述了不同的机器类型如何能够共享更多的组件并共享其结构的一部分。也可以将多个选项集成到单个机器中。例如，通过推进封闭活塞的穿孔器(作为用户选择的功能)，普通的设计可以配置成与胶囊一起使用，并且当不使用胶囊时穿孔器可以缩回。
103.代替可缩回的穿孔器，可以将浓咖啡机设计成使得穿孔器总是存在，因为它不会降低压实松散的研磨咖啡的功能。
104.通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实施所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他部件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的单纯事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“配置成”。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。