热饮料制造机的制作方法
【专利说明】热饮料制造机
[0001]相关申请
[0002]本申请为2013年2月23日提交的美国临时申请N0.61/768，445的非临时延续，所述申请的教示内容通过弓I用整体并入本文。
技术领域
[0003]本实用新型总的涉及用于泡制饮料的电器。更具体地，本实用新型涉及一种使用不同体积的热水泡制诸如研磨咖啡豆(一次泡制一杯)的材料的方法和设备。
【背景技术】
[0004]使用者能够选择用于冲泡的水的体积的咖啡冲泡机在过去十年中已变得非常流行。许多这些咖啡冲泡机利用预包装的咖啡料包、料盒或胶囊。预包装的咖啡料包、料盒或胶囊包括测定份量的研磨咖啡，所述研磨咖啡被包装在容纳咖啡同时允许热水流经以从研磨咖啡萃取味道和香气的结构中。
[0005]一次性冲泡一杯的先决条件是，冲泡循环的时间短，优选在30与60秒之间，并且在此期间必须引导高达300毫升热水通过咖啡料包、料盒或胶囊，并经过密实的咖啡磨料床。这导致对通过咖啡料包、料盒或胶囊和其中的磨料的水流形成高液压阻力的高流量。因此，水必须在升高的压力下被输送到咖啡料包或胶囊，以便能够在短时间内流经咖啡料包、料盒或胶囊。一次性冲泡一杯还有一个先决条件是根据使用者的饮用习惯使用不同水量(有些使用者喜欢使用少量水，从而得到超浓咖啡杯，其它使用者喜欢将他们的咖啡稀释，由此使用更大量的水)。还有一个先决条件是所输送的水的体积保持在使用者所选择的精密公差内。一次性冲泡一杯的另一个先决条件是期望使各冲泡循环之间的等待时间最短。
[0006]在压力下冲泡要求咖啡冲泡器具包含用于升高水压以允许水在短的冲泡循环期间流经如上所述的密实的咖啡料包或胶囊的泵。通常，在大部分这样的咖啡冲泡器具中使用电磁泵。这些泵通过加入往复运动的钢芯来产生所需的水压，所述钢芯由通过围绕芯的电线圈产生的磁场致动。存在许多这样的泵设计，美国专利N0.4，389，169中描述了一种典型的这种泵。用于这种咖啡泡制器具中的典型电磁泵每分钟输送约600ml (每分钟约20fl.0z.)，同时产生约I个大气压(约14-15PSI)的压头。这类泵需要非常精密的制造公差和高品质材料且因此相对于其余咖啡冲泡机部件而言很昂贵。通常，即使采购数量非常大，这种泵的成本也高达$4.00至$6.00。电磁泵还被已知为产生喧闹的振动噪音。
[0007]由于成本和噪音问题，单份供应咖啡冲泡机的设计者已尝试提出替代设计来以多种方式避免在咖啡冲泡机中使用这种泵，例如:
[0008]美国专利申请系列号11/123,038公开了一种结合了水加热器的冲泡机，所述水加热器可以在给它注水之后被密闭。在这种水加热器中，水被加热到与比常压高I个大气压的压力对应的温度，以使用该压力来驱动被加热的水通过密实料包用于萃取咖啡味道和香气。遗憾的是，为了将水压升高I个大气压，必须将水加热到约120摄氏度的温度，该温度对于冲泡咖啡来说过高。在该温度下冲泡的咖啡有苦味且香气不足。理想而言，应该在约92摄氏度下冲泡咖啡。
[0009]美国专利N0.8，180，204公开了一种设计，其使用被分隔成两个隔室的密封水加热器-一个容纳热水，另一个容纳常温水-和用于在水离开水加热器时使水混合以将得到的温度维持在约92°C的装置。
[0010]美国专利号3，371，592,6, 082，247,6, 142，063,6, 666，130,7, 398，726,7, 640，845以及美国专利申请系列号11/393,615,11/055,411和11/548,676公开了利用空气泵的咖啡冲泡机，所述空气泵对水容器进行加压并使水在压力下输送到容纳料包、料盒或胶囊的冲泡腔室中。这些专利中描述的咖啡冲泡机往往由于大量用于在此列举的专利中所述的设备中的构件而非常复杂且于是制造成本高。这些咖啡冲泡机还趋于大型化以容纳所有构件，并且将需要大量厨房台面空间。此外，由于它们的大尺寸，这些咖啡冲泡机要从它们的制造地(主要为中国)运输到市场(主要是北美)会很昂贵。
[0011]美国专利申请系列号11/899，952、11/899，966和11/899，956公开了一种相对紧凑的单份供应咖啡冲泡机，其采用空气泵来将水加热器加压以将水输送到冲泡腔室。但是，所公开的冲泡机不包括冷水箱，从而要求使用者在要使用冲泡机之前对冲泡机重新注水。结果，水加热的等待时间长，并且存在与需要在每个冲泡循环之前再注水相关的不便。
[0012]用于一次性冲泡一杯的大部分咖啡冲泡机包括供水流经的流量计，以始终确定为了泡制而输送的水的体积。典型地，这种流量计被已知为“涡轮流量计”，因为它们加入了自由旋转叶轮，水喷射到所述叶轮上以使这种轮响应于水的速度而转动。在轮毂中包埋有磁体并且位于流量计外部的磁性传感器将转数传送给控制电路。美国专利号8，375，845以及公报20050160918、20110281000和20120121769提到了这种用于热饮料冲泡机中的流量计。常常用于热饮料冲泡机中的流量计为Daitron销售的PVDF型流量计(www.daitron.com) ο
[0013]还参见未决、共同发明和共有的美国实用新型专利申请系列号13/297，625，其教示内容通过弓I用整体并入本文。
【实用新型内容】
[0014]因此，本实用新型的一个目的是提供一种能够在不使用用于对水加压的水泵的情况下在压力下一次性冲泡一杯咖啡的热饮料冲泡设备和方法。
[0015]本实用新型的又一个目的是提供一种适于在介于90与95摄氏度之间的范围的温度下将水输送到冲泡腔室的热饮料冲泡设备和方法。
[0016]本实用新型的又一个目的是提供一种包括冷水储器但紧凑的热饮料冲泡设备。
[0017]本实用新型的又一个目的是提供一种其中提供多于一种预设体积的热饮料的热饮料冲泡设备和方法。
[0018]本实用新型的又一个目的是提供一种热饮料冲泡设备和方法，其中热饮料的多于一种预设体积精确且可在各循环之间重复。
[0019]本实用新型的又一个目的是提供一种制造不昂贵的热饮料冲泡设备。
[0020]本实用新型的又一个目的是提供一种具有较少运动部件的热饮料冲泡设备。
[0021]本实用新型的又一个目的是提供一种需要很简单的控制但满足咖啡制造机特有的所有功能和安全要求的热饮料冲泡设备和方法。
[0022]本实用新型的又一个目的是提供一种操作简单而方便且会快速持续地输送适当冲泡的咖啡杯的热饮料冲泡设备。
[0023]本实用新型的又一个目的是提供一种在冲泡循环结束时将空气引导到可泡制的材料以驱出任何剩余的水的热饮料冲泡设备和方法。
[0024]本实用新型的又一个目的是提供一种节省能量的热饮料冲泡设备和方法。
[0025]在不受其限制的情况下，本实用新型可体现为使用容纳诸如研磨咖啡豆的可泡制材料的胶囊或料盒来在压力下泡制饮料的方法和/或设备。
[0026]根据本实用新型，提供了一种热饮料制造机，其特征是，所述热饮料制造机包括:
[0027]与大气相通的新鲜水箱；
[0028]水加热器，所述水加热器具有空气入口、热水出口和与所述新鲜水箱流体连通以从其接收新鲜水以进行加热的新鲜水入口；
[0029]用于容纳可泡制的材料的泡制隔室，所述泡制隔室具有泡制饮料出口和与所述热水出口流体连通的热水入口；
[0030]泡制饮料容器，所述泡制饮料容器从所述泡制饮料出口接收泡制饮料；
[0031]具有加压空气出口的空气泵；和
[0032]具有多个端口的空气阀，所述空气阀能选择性地实现所述多个端口之间的多个空气流路径之中的一个或多个空气流路径；其中
[0033]所述空气阀实现第一空气流路径，以允许来自所述空气泵的加压空气使被加热的水从所述水加热器经所述热水出口流到所述泡制隔室的热水入口，从而泡制所述可泡制材料；然后
[0034]所述空气阀实现第二空气流路径，以允许来自所述新鲜水箱的水经所述新鲜水入口流入所述水加热器中。
[0035]有利地，所述水加热器包括确定用于容纳要加热的水的内部容积的侧壁、顶部和基部。
[0036]有利地，所述水加热器包括:
[0037]用于感测所述水加热器内的一个或多个水位的一个或多个监视器；
[0038]用于加热所述水加热器内的水的电加热元件；和
[0039]用于确立所述水加热器内的水的一个或多个温度的一个或多个热传感器。
[0040]有利地，所述水加热器包括基部且所述电加热元件和热传感器与所述水加热器内的水热连通并位于所述基部处或所述基部附近。
[0041]有利地，所述热水出口向内延伸到所述内部容积内并具有位于所述基部处或所述基部附近的进水口。
[0042]有利地，所述新鲜水入口向内延伸到所述内部容积内并具有位于所述基部处或所述基部附近的输出开口。
[0043]有利地，所述空气入口与所述顶部附近或所述顶部处的内部容积连通。
[0044]有利地，热饮料制造机还包括用于在所述水加热器内的压力超过预定的压力水平时阻止所述新鲜水入口与所述新鲜水箱的流体连通的止回阀。
[0045]有利地，所述监视器包括能随所述水加热器内的竖直可变的水位竖直地移动的浮力磁体和通过接近所述磁体而被致动的位于所述水加热器的外部的至少一个开关。
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