通过提取制备饮料的装置及包括该装置的组件的制作方法

专利名称：通过提取制备饮料的装置及包括该装置的组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制^:料一一尤其是咖啡或茶一一的装置，其 包括至少一个保持器，用于容置填充有供提取产品的至少一个垫包， 该保持器设置有用于通过液体的至少一个入口和至少一个排出口；以及 至少 一个耦联到保持器的泵，其用于施压液体使其在压力下通过容置在 保持器内的垫包。本实用新型进一步涉及一种由此种装置和至少一个垫 包所构成的组件。
背景技术：
利用容置在垫包内的测定量的供提取产品一一例如咖啡粉或茶一 —通过提取来制^:料是众所周知的.特别是近年来，利用垫包制^: 料受到相当大的欢迎。在前序部分中所述的利用垫包制^:料的装置也 已经公知，并且例如由Sara lee的子公司Douwe Egberts和Philips以 商标名Senseo⑧进行销售。Senseo⑧适于制备咖啡和茶，为了用Senseo 制做咖啡，在垫包保持器内放置具有咖啡粉的咖啡垫包。然后热水被泵 送通过容置在保持器内的咖啡垫包，在此对咖啡粉的提取进行(通常) 半分钟。咖啡水经连接到保持器的排出口排出并收集在咖啡杯内，之后 就可喝咖啡了。咖啡水离开保持器后，通常在压力下被导引进中间隔室 内，其中因喷射的咖啡水和已经存在隔室底部的咖啡水之间的冲击，而 产生泡沫。虽然咖啡垫包的方便性、在压力下供水节省时间以及泡沫层 的吸引力，认为是Senseo⑧相对于传统过滤咖啡方法的显著优点，但利 用结合了垫包的已知装置制^:料的公知方法也具有缺点. 一个显著缺 点是，对于实际制M料而言，在水流过垫包之后当从保持器取出垫包 时，通常对于用户而言存在相对较高的风险，例如被尚未冷却的液体烫 伤他/她自己、和/或被滴出保持器且其内含有提取物的水弄脏或沾污。 在从保持器取出垫包的过程中，还存在周围区域被从垫包中滴出的水所 污染的危险。

实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种通过提取制4^L料的相对用户友好
的装置。
为此目的，本实用新型提供了一种通过提取制备诸如咖啡、茶或汤
等饮料的方法，其包括如下步骤A)对液体一一尤其是水一一施压， 使其通过容置于保持器内并填充有为制备坎料而供提取的产品的塾包， 其特征在于，所述方法还包括下列步骤B)在液体被施压通过垫包之 后，对气体施压使其通过垫包。通过在制备饮料之后对气体施压使其通 过垫包，垫包内的液体成分一一尤其是水分一一可显著地降低，由此使 用过的垫包可从保持器取出，且用户不会相对快速地和容易地被相对较 热的液体烫伤。此外，垫包不会滴漏，或至少以低得多的程度滴漏，由 此用户自己被散布于液体内的提取物弄脏或沾污的可能性不大。依据本 实用新型的方法的附加优点是被气体压出垫包的具有提取物的液体量 可选择地添加到饮料，这进一步增加了依据本实用新型的方法的效率。 所应用的垫包通常包括例如可用过滤纸制成的封袋，在该封袋内容纳可 提取的混合物。本文中的封袋能够渗透过液体，但基本上不能使其内容 纳的可提取(颗粒)混合物透过。
液体优选使用水。但也可设想到利用其它的、可选择被加热的、(不) 含酒精的可供消费的液体。在优选实施方式中，该方法还包括步骤C), 其包括在依据步骤A)对液体施压使其通过垫包之前，由加热装置加热 液体。以此方式，能够相对容易地和高效率地制备诸如咖啡、茶和汤等 热饮。
在步骤B)中被施压通过垫包的气体优选为基本无毒的惰性气体， 例如空气、氮气或二氧化碳气体。但是，该气体优选地由蒸气一一尤其 是蒸汽一一来形成。但也可以设想到，在步骤B)中对通常少量的液体 部分施压使其通过垫包。在此也可以设想到，在步骤B)中对水/蒸汽混 合物施压使其通过垫包，其中蒸汽分量通常比水分量大(的多)，以能 够干燥垫包。在特别优选的实施方式中，本文的方法还包括步骤D)， 其包括在依据步骤B)对蒸汽施压使其通过垫包之前，使加热装置产生 蒸汽。因此加热装置获得双重功能 一方面，加热装置适于加热被施压 通过容置于保持器内的垫包的液体，尤其是水，另一方面，加热装置适 于产生被施压通过容置于保持器内的垫包的蒸汽，以在用户从保持器取 出垫包之前至少部分干燥垫包。为了使垫包内的水分降低到令人满意的 程度，通常必需产生预知量的蒸汽。在特别优选的实施方式中，在步骤
B)之后的确定时期开始后，断开加热装置，以防止形成过量蒸汽和/ 或使加热装置(长时间)煮干。加热装置将优选地在步骤B)之后的1 到IO秒之间的时期之后断开。预期在所述时期内能够产生足量的蒸汽， 以使垫包内的水分降低到令人满意的程度。
在步骤A)过程中优选地通过泵对液体施压使其通过垫包。在对液 体施压使其通过塾包的过程中优选地施加1-2巴的压力，以最优化提 取效率。在依据本实用新型的特别优选实施方式中，加热装置定位于泵 和垫的保持器之间，其中在执行步骤A)之后并在执行步骤B)之前， 断开泵。通过在执行步骤A)之后断开泵并维持加热装置导通，仍旧接 触加热装置的液体将进一步被加热，直到产生蒸气为止。此处的蒸气被 认为是液体的气体状态，并具有比液体本身高得多的比容，这导致系统 内的压力增加，由此所产生的蒸气将经保持器和其内所容置的垫包被压
出装置，同时部分地干燥垫包。
在优选实施方式中，被施压通过保持器的液体的压降在垫包的上游 和/或下游大于通过垫包本身的压降。通过垫包的压降通常将达到约0.1 -0.2巴。通过使垫包上游和/或下游的压降大于通过垫包本身的压降， 例如通过使用限流器，能够防止液体太快地被施压通过垫包。如果这种 情况发生，则可能无法进行最优的提取，此外在垫包内可相对容易地形 成通道，这将进一步降低提取效率。在垫包设置有例如茶提取物等相对 粗粒的填充物的情况下，在垫包内能够相对容易地形成通道。
本实用新型涉及一种用于制备饮料一一尤其是咖啡或茶一一的装 置，其包括至少一个保持器，用于容置填充有供提取产品的至少一个 垫包，该保持器设置有用于通过液体的至少一个入口和至少 一个排出 口；以及至少一个耦联到保持器的泵，用于对所述液体施压使其在压力 下通过容置在保持器内的垫包；其特征在于所述装置适于对气体施压使 其在压力下通过容置于保持器内的垫包。在制备坎料之后对气体施压使 其通过垫包的优点已在前面详细描述过。气体能够以各种方法被施压通 过垫包。诸如空气等气体可从装置周围的大气中提取，并借助压缩机从 而在压力下被导引到保持器并通过容置于其内的垫包。还可设想到，该
装置包括气体供应容器，其耦联到保持器且其内能够容纳承压气体。然 后打开供应容器还将导致气体在压力下被施压通过垫包。但是优选地， 该装置包括连接到容器的蒸汽发生装置，用于对气体施压使其在压力下
通过容置于保持器内的垫包。仅需要少量水就能够生成大量蒸汽。因此
1.5升的蒸汽能够例如由1克水生成。除垫包的水分能够借助蒸汽以相 对有效的方式降低的事实外，蒸汽在装置内也具有清洁作用，因为蒸汽 会杀死微生物并防止诸如石灰等污染物沉积于本实用新型的装置内。
在优选实施方式中，本装置还包括用于加热待导引通过保持器的液 体的加热装置。以此方式能够以相对高效率的方式制备热饮。在特别优 选的实施方式中，蒸汽发生装置形成加热装置的一部分，由此利用蒸汽 至少部分干燥垫包的附加优点是，能够基于已经存在于本实用新型装置 内的成分，而不是为此目的必需添加的特定成分，以相对简单、高效率 和廉价的方式生成蒸汽。
在优选实施方式中，加热装置包括基部结构和连接到该基部结构的 至少一个加热元件，其中在基部结构和加热元件元件之间设置了至少一 个非线性的通道结构以使供加热的液体流动通过，其中基部结构和加热 元件彼此机械连接。在此通道结构实际上由基部结构和加热元件两者界 定和形成。因此热能够直接传递一一而无需其它元件介入一一且因此相 对高效率地从加热元件传递到供加热的液体。特别是在以相对较高速度 驱动液体通过通道结构的情况下，能够在单位时间内实现单位液体体积 的相对高效率和快速的热传递。此处的附加优点是，因液体的相对较高 流速，故诸如水垢的沉淀物不能或至少几乎不能沉积于通道结构内，这 就使得装置的维护频率相对较低。因为通道结构没有采用线性形式，所 以加热元件和位于通道结构内的供加热的液体之间的接触表面能够最 大化，这除了将液体相对快速地加热到所需温度外，也使得用于快速和 高效率加热液体的装置相对紧凑。此外，在能量方面以有利方式运行的 本实用新型的装置的应用通常能够节省成本。依据本实用新型的装置的 另一重要优点是因为基部结构和加热元件之间的物理的、(直接的)、不 可释放的连接而使得组件相对坚固，其中该通道结构能够以相对可靠、 耐久和坚固的方式密封。因此，加热元件和基部结构之间的互相附接致 使提供的加热装置能够承受相对较高的液压(达到约35巴)，由此液体 能够在相对较高的压力下导引通过通道结构。当加热元件和基部结构仅 以侧向可释放的方式夹在一起时，通道结构的此种密封的耐久性无法实 现，或者难于实现，其中为了密封该装置必需应用大量的构件，这将导 致装置相对笨重和昂贵。因基部结构和加热元件之间的直接的互相附接 (连接)，所以供加热的液体能够在相对较高压力(约35巴)下被导引
通过的加热元件，因此能够以相对简单但坚固、耐久可靠方式提供，由 此能够将大量液体相对快速地加热到所需温度。依据本优选实施方式的 加热装置的进一步优点在于，通过应用设置于基部结构和加热元件之间 的通道结构，通道结构的表面面积和体积之比为了确定应用能够以相对 简单方式进行最优化，例如通过以相对平坦(浅)形式给出通道结构的 通道，由此通道结构仅得到有限容积，这能够相当大地提高单位时间的 供加热液体的温度增加量。液体通过加热装置以及随之通过本的生产时 间可因显著提高的单位时间的对液体的加热而相当大地减小，由此能够 相对快速地为用户提供加热的液体。本文中的液体以达至每秒若干米的
流速，优选介于每秒l米到3米之间的流速，被导引通过通道结构。此 种相对较高的流速通常特别有利，因为在通道结构内形成的蒸气气泡通 常离开加热元件之后即刻涨溢。此外，此种相对较高的流速防止了诸如 石灰石等污染物沉积于加热元件和/或基部结构上。污染物沉积于加热 元件上对从加热元件到供加热的液体的热传递特别不利。通道结构的相 对有限的容积和单位时间的热传递的相关改进的附加优点在于，存在于 通道结构内的液体能够相对快速地和容易地转化成蒸气，特别是蒸汽， 以最终降低容置于保持器内的垫包的水分。
注意，非线性通道结构设置有一个或多个、可选地互相平行的、非 线性的通道，其中供加热的液体优选地流动通过非线性的、二维的、尤 其是螺旋形的路径。但是，在此非常可能的设想到，通道结构的各部分 仍然釆用线性形式，但其中液体经迷宫式路径流动通过加热元件。如前 所述，依据上述优选实施方式的加热装置因加热元件和基部结构之间的 互相物理连接而适于承受相对较高的压力。此优点在于，液体能够在与 传统(操作)压力(达到约16巴)相比较高的(测试)压力(达到约 35巴)下被导引通过装置的通道结构，由此液体能够被相对快速地加热 到所需温度。为在加热元件和基部结构之间生成可靠的直接耦联，基部 结构和加热元件优选地通过至少一个钎焊连接而互相连接。钎焊连接的 优点在于此种连接相对牢固和耐久。再者，钎焊连接导热，由此能够将 加热元件生成的热相对快速地和简单地传递到基部结构，而不会损失大 量的热，从而能够改进并因此加速对待加热液体的加热。钎焊连接可由 一个或多个钎焊点形成，也可由钎焊层形成。在后一情况下，钎焊层通 常将具有可从若干微米变化到若干毫米的厚度。钎焊连接优选地包括至 少一条钎焊缝。通过施加一条或多条钎焊缝， 一方面，基部结构和加热
元件能够以可靠方式互相连接，另一方面，通道结构能够以基本介质密 封的方式密封，能够防止液体从装置泄漏。钎焊缝优选地沿基部结构和 加热元件形成的接触表面的至少一部分延伸。在此甚至可以设想到，基 部结构和加热元件的大致整个接触表面设置有焊料，以形成钎焊连接。 钎焊连接通常由诸如镍基焊料等高熔融金属的混合物形成，由此钎焊连 接能够以相对简单的方式实现，此外还导热。虽然应用钎焊连接通常是 最实际的，但为了使基部结构和加热元件互相耦联，亦不排除应用一个 或多个熔焊连接、或可选择性的胶粘连接(例如通过应用环氧胶)。在 此也可以设想到，加热元件由塑料制成。更特别地，本文中的基部结构 和至少一部分加热元件可由塑料制成，其中，互相连接由熔焊连接实现。 但是，因为在操作过程中加热元件的温度将升高的相当多，所以通常推 荐加热元件和基部结构都由金属制造。
在优选实施方式中，通道结构的至少一部分凹陷地设置于外表面 内，特别是基部结构指向加热元件的侧面。通道结构可在基部结构的制 造过程中预置在基部结构内，但也可在以后的阶段中设置于基部结构 内。在此基部结构通常由塑料和/或金属载体层形成，在该层内设置有 一个或多个非线性通道。通道结构在基部结构内可设置为腔室。通道结 构的 一个或多个侧面通常在侧向上由隔离壁界定。隔离壁优选地通过钎 焊缝连接到加热元件，同时形成通道结构的密封件，以最优地密封通道 结构并因此防止液体泄漏。在特别优选的实施方式中，基部结构包括基 板，隔离壁通过至少一个熔焊连接设置于基板上。此处的熔焊连接通常 由熔焊缝形成。以此方式能够提供介质密封并相对抗压的装置，其在刚 刚组装后就已经测试过是否可能泄漏，而不仅仅是在基部结构和加热元 件通过独立的(传统的)夹紧构造最终夹紧到一起之后才进行。装置组 装之后，该装置具有液体供应口和液体排出口，并也优选地具有用于容 纳一个或多个(热)传感器的一个或多个容纳空间。在另一优选实施方 式中，通道结构的至少一部分凹陷地设置于加热元件内。此种优选实施 方式是有利的，因为加热元件和待加热液体之间的接触表面因此能够增 加，这通常使得加热更强烈和更快速。还可以设想到，将基部结构内的 通道结构设置为腔室图案，其中加热元件设置有连接到该腔室图案上的 反腔室图案。
通道结构优选地包括大致二维的几何形状，以实现加热装置的相对 平坦实施方式，这在将加热元件设置到本实用新型的装置中时是需要
的。再者，设置成二维几何形状的装置的制造相对简单。虽然通常因制 造方法相对昂贵而较少推荐，但也可设想到提供具有三维几何形状的通 道结构，因为因此仍旧能够制造相对紧凑的装置。通道结构优选地具有 至少部分地弯曲的一一尤其是螺旋形的一一设计。通道结构的螺旋形进 程通常相对有利，因为待加热液体和加热元件(以及基部结构)之间的 接触表面能够最大化，这能够显著地改进单位时间的热传递。在通道结
构应用为大致螺旋形、z字形或等同进程时，通道结构在侧向上将仅由
单一(相同地弯曲)的隔离壁界定。通过利用钎焊连接将这种隔离壁附 接到加热元件，能够获得大致介质密封的通道结构以及因此产生的结 构，由此能够以相对有效和高效率的方式加热液体。
加热元件优选地具有大致盘形形状。盘形加热元件在商业上已众所 周知，并且其制造通常相对便宜。此外从结构观点来看，应用平坦的加 热元件通常较为有利。另外加热元件通常由电加热元件形成，其优选地 在远离通道结构的侧面上设置有用于迫使电流传导的轨道状厚膜以生 成所需的热。
在另一优选实施方式中，通道结构的通道长度介于0.3米到7米之 间，特别是介于0.5米到5米之间，且更优选地为大约2米。此种长度 通常足以将液体一一尤其是水一一从室温加热到超过90摄氏度的温度。 因为通道结构具有非线性形状，所以通道结构所形成的容积通常相对有 限，这增强了加热装置的处理。
在又一优选实施方式中，通道结构的横截面具有介于lmn^到100 mm2， 尤其是介于2 mm2到50 mm2 之间的表面面积。实际面积通常取 决于装置的具体应用。非线性通道结构优选地具有至少部分角形的形 状。通过在通道结构内设置一个或多个角，能够实现待加热液体的二维 或可选择的三维流动进程。因而液体能够沿(相对紧凑的)加热元件被 相对高效率地导引，因而加热到所需温度。在另一优选实施方式中，通 道结构具有至少部分弯曲的形状。例如，通过给出呈大致螺旋形形状的 通道结构，也能够以相对紧凑和强烈的方式将液体加热到所需温度。在 优选实施方式中，基部结构包括由相对较高的金属带和连接到该相对较 高金属带的相对较低的金属带所构成的复合带，其中以螺旋形式巻拢的 带实际上不形成通道结构。导热金属带例如能够由带钢形成。具有2x2 亳米横截面的通道结构，例如能够通过巻起由6亳米高和约0.6亳米厚
的带钢并且附接到另一4亳米高和2亳米厚的带钢上而构成的复合带形 成。在替代性实施方式中，复合带也可以是由较高带部和邻接的较低带 部所构成的整体构造。虽然金属带通常相对刚硬，但因为带的互相邻接 的带部能够相对彼此滑动，所以巻绕的复合带仍然拥有一定的挠性。此 种挠性特性特别有利，能够补偿在加热元件的加热过程中的加热元件 (相当大的)变形、以及因此产生的高度差，其中该带能够以可靠和介 质密封的方式永久地连接到加热元件，而与加热元件的变形度无关，由 此能够防止液体和由其蒸发的气体自装置泄漏。为使带永久地连接到加 热元件，并允许实际补偿加热元件的变形，基部结构一一尤其是带一一 通过钎焊连接连接到加热元件，由此能够防止在加热元件和基部结构之 间形成间隙。
在又一优选实施方式中，基部结构由多个独立的互相连接的基部模 块形成。本文中的基部模块可为具有非常不同特性的基部模块，并例如 能够由隔件保持彼此间距的隔离装置形成，其中基部模块的相对取向决 定通道结构。
因为使用依据前述优选实施方式的加热装置能够相对快速、强烈的 和高效率地加热液体，所以能够增加液体通过通道结构的流速，从而一 方面防止了太强烈地对液体加热，另一方面也增加了装置的生产力。
泵的泵流速一一即单位时间通过泵所泵送的单位液体体积量，优选 地能够进行调节。能够调节泵流速是有利的，从而能够以相对简单的方 式满足用户需求。若例如需要一定量的所需最终温度的液体，则能够对 泵流速进行调节(暂时地)以相对快速地满足用户需求。在特别优选的 实施方式中，加热装置设置有耦联到泵的传感器装置，以依据通道结构 内的液体温度对泵流速进行调节。本文中的传感器装置优选地定位于装 置之前以测量相对较冷的液体的温度。结合液体的所需最终温度和加热 元件的热传递能力，因此可以计算和应用最理想的泵流速，且在加热系 统内不会出现任何延迟，此延迟是相对于下述情形而言的，即传感器装 置定位于加热装置之后并适于检测已加热液体的温度。通过调节泵流 速，例如可以防止液体在通道结构内变得过热。当超过一个或多个临界 温度时，可增加泵流速，使得过热得以防止。在通道结构内的液体温度 相对较低的情况下一一如果加热元件例如恰好导通一一泵流速能够降 低(暂时地)，以在一定程度上增加液体滞留在通道结构内的长度，由
此实现液体加热的改进。注意，在这个方面，装置也能够连接到传统的 总水管，该总水管实际上作用为泵。通过应用水龙头或其它控制构件也 能够控制泵流速。在特别优选的实施方式中，该装置包括至少一个入口
传感器，用于检测供应到加热装置的液体温度；和至少一个出口传感器， 用于检测导引出加热装置的液体温度；由此能够测得通道结构内的液体 的温度变化。结合测量该装置供应给液体的功率，则可以确定供应的加 热液体的体积，这种情况特别相关于需要确定温度下的确定体积的液体 的情况。与此相关的一个应用例如是分配(某体积的)确定温度下的热 饮。以此方式，能够以相对筒单和高效率的方式生成最佳量的蒸气，特 别是蒸汽，以吹动蒸气使其通过垫包。
在优选实施方式中，装置在保持器的上游和/或下游设置有限流器。 应用限流器的优点已经在前文中描述过。限流器例如可由入口和/或排 出口内形成的狭窄通道组成，但例如也可由诸如烧结板等导引液体通过 的半渗透材料组成。在特别优选的实施方式中，包括了限流器以在装置 内导通和断开。限流器例如可由能够部分地重新关闭和打开的水龙头形 成。在水龙头部分地关闭的情况下，大部分压降将通过水龙头产生，并 通过垫包产生很小程度的压降。这具有优点，即可选择的被加热液体将 不会太快地流动通过垫包，由此确保良好的提取。在通常情况下，尤其 是在制备茶的情况下，需要水龙头部分关闭。为了制备咖啡，可以关闭 限流器。为了制备咖啡，限流器可选择性地设置于排出口内或邻近其设 置，以在咖啡水上产生细致气泡的泡沫层，且通常在较不显著的程度上 能够改进咖啡从垫包的提取。
保持器优选地包括底部元件和连接到底部元件的直立侧壁，其中多 个沿径向延伸到排出口的通道形沟槽设置于底部内，其中沟槽从位于距 离侧壁一段距离的位置沿排出口的方向延伸。沟槽没有延伸远至侧壁处 的优选实施方式的优点，使得供应到保持器的液体量基本上完全经垫包 流到排出口，由此防止液体不流入垫包就直接地经沟槽流到排出口，通 常称之为所谓的旁路效应。特别发现，当一方面所述各个沟槽和另一方 面直立侧壁之间的最短距离大于保持器内部空间的最大直径的10 %时， 旁路效应小到可忽略不计。优选的情况是， 一方面所述各个沟槽和另一 方面直立侧壁之间的最短距离实际中至少等于保持器内部空间的最大 直径的20%。
装置优选地包括至少一个液体供应容器。该供应容器通常能够(再) 填充并且填充有水。
另外，本实用新型涉及一种依据本实用新型的装置和至少一个填充 有供提取产品的垫包所构成的组件，其中垫包可释放地容纳于保持器 内。应用依据本实用新型的装置一一其内容纳了用于制备饮料的垫包一 一的优点，已经在前文中详细描述过。所应用的垫包，通常也称作袋子， 一般包括例如可由过滤纸制成的封袋，在该封袋内容纳有可提取的混合 物。本文中的封袋能够渗透液体，且基本上不能使其内容纳的可提取 ((粗)粒的)混合物透过。垫包的至少底部部分优选地以基本紧密的 方式配合到保持器的底部元件。垫包延伸到靠近保持器直立侧壁的位 置。这意味着，垫包和保持器的尺寸彼此适配通常是较为重要的。当例 如垫包的形式较小时，尽管所述沟槽优选地从距离侧壁一段距离的位置 沿排出口的方向延伸，仍然将会出现不希望的旁路效应。


将基于下面附图中所示的非限制性例示实施方式阐明本实用新型。
图中
图1示出依据本实用新型的用于制M料的装置的横截面图，
图2示出应用于图l装置的加热单元的局部剖开立体图，
图3a示出用于图l装置的加热单元的第二实施方式的横截面图，
图3b示出沿图3a所示的线A-A的加热单元的横截面图，
图4示出用于本实用新型的装置的加热单元的另一实施方式的示意 性代表图，
图5a示出用于本实用新型的装置的加热单元的又一实施方式的局 部剖开俯视图，
图5b示出沿图5a所示的线C-C的加热单元的横截面图，
图6示出应用于图l装置的保持器的俯视图，以及
图7示出用于本实用新型装置的又一加热单元的横截面图。
具体实施方式
图l示出依据本实用新型的用于制备改料的装置l的横截面图。为
此目的，装置l包括保持器2，其内以可释放方式容置含有提取产品 的垫包3;耦联到保持器2的泵4，其能够将供应容器5内所保存的水 泵送到保持器2;以及定位于保持器2和泵4之间的加热单元6，用于 加热供应到保持器2的水。在保持器2内，7jc基本上受压通过垫包3， 然后，富含提取物的热水可经排出口 7流出装置1，并例如可由饮料容 器(未示出)收集。耦联到加热单元6和保持器2的给水管道8设置有 可调式限流器9，用于控制上游的相对于垫包3的压降，从而最优化通 过垫包3的流动以及装置1的提取效率。通常在所示的装置1内使用咖 啡垫包或茶垫包以分别制备咖啡或茶。但是，也可以设想到其它类型的 垫包亦可用于装置1。加热单元6包括基座结构IO和以大致介质密封的 方式连接到其上的加热元件11。在基座结构10和加热元件11之间，特 别是在基座结构10的上表面内，设置有非线性的一一尤其是Z字形(参 见图2)的一一二维通道结构12，用于沿加热元件ll导引供加热的水。 供加热的水经供应口 13泵入通道结构12，并在加热后经排出口 14离开 通道结构12。依据图1的装置1的加热单元6的加热元件11和基座结 构10，通过钎焊连接15互相以坚固的、耐久的和大致介质密封的方式 连接。在所示实施方式中，该钎焊连接限于基座结构10和加热元件11 之间形成的(周缘)钎焊焊缝。因非线性通道结构12，供加热的液体能 够以相对较高的速度沿加热元件11的相对较大的加热表面导引，由此 能够以相对高的效率和强度加热水。与此相关的优点是能够相对较快地 制备加热饮料。图1的装置1的另一显著优点是在垫包使用过后，垫包 内的水分能够相对快速并高效率地减少，然后局部干燥的塾包可取出装 置l，且用户不可能被仍旧潮湿和热的垫包烫伤，和/或被含有提取物并 从垫包滴出的水弄脏或污染。以此方式，还可以在将垫包3取出保持器 2时使污染周围区域的机会降至最低。通过施压蒸汽使其通过垫包短时 间段(通常若干秒)，能够使得塾包3内的水分减少。通过在制备饮料 之后将泵4关闭并暂时保持加热单元6导通能够相对有效地产生蒸汽。 然后，仍旧留于加热单元6内的(或多或少的)液态水将由加热单元6 进一步加热，直到产生蒸汽为止。在这个从液态水转化成蒸汽的转化过 程中，会发生体积的显著膨胀，由此蒸汽被强制性地加压通过垫包3， 这就产生了使垫包3内的水分显著减少的优点。显然，通过在制备饮料 过程中关闭加热单元6，装置l也可应用于制备冷(不加热的)饮。制 备完冷饮之后，可立即导通加热单元6以产生蒸汽，从而吹动蒸气通过 用过的垫包3。虽然通常不太推荐，但也可以设想将加热单元6适配为 冷却单元以冷却供应到保持器2的水，由此也可制备冷饮。但是，制备 冷饮之后，就必需立即加热冷却单元6，以产生用于吹动通过垫包3的 蒸汽。因此在此种实施方式变型中，通常使用独立的冷却单元。
图2示出应用于图1的装置1的加热单元6的局部剖开立体图。如 图2清晰示出的，Z字形通道结构12设置于基座结构10内，通道结构 12连接到加热单元6的供应口 13和排出口 14。加热元件11具有盘形 形状，并定位在基座结构10的顶部，其中加热元件11和基座结构10 通过钎焊连接15互相连接。在所示实施方式中，钎焊连接15限于基座 结构10和加热元件11之间形成的(周缘)钎焊焊缝。在当前例示性实 施方式中，加热元件ll由电加热元件ll形成，其优选地设置于远离通 道结构12的侧面上，具有用于强制电流传导的轨道状厚膜以生成所需 的热。
图3a示出用于图l装置的加热单元16的替代性实施方式的横截面 图。此横截面表示沿图3b所示的线B-B所示的视图。加热单元16包 括基座结构17和连接到基座结构17的加热元件(参见图3b )。本文的 基座结构17形成为用于加热水的螺旋形通道18，其一侧是敞开的。为 此目的，基座结构17包括基板19，基板19上设置有螺旋定向的直立隔 离壁20。本文的隔离壁20适配成侧向界定通道18。基板19和隔离壁 20都优选地由金属制成，特别是不锈钢。隔离壁20优选地以基本介质 密封的方式通过钎焊连接一一特别是钎焊焊缝25 (参见图3b)——连 接到基板19。在所示的例示性实施方式中，通道18由相邻加热元件以 介质密封的方式密封。为使隔离壁20以坚固的、可靠的和介质密封的 方式连接到加热元件，加热元件优选地通过钎焊焊缝26永久地连接到 隔离壁20。本文中加热单元16的周缘缝可通过钎烊连接或熔焊连接进 行(附加地)密封，以改善加热单元16的介质密封性。通道18设置有 用于供应待加热水的供应口 21和用于排出由加热单元16加热的水的排 出口 22。为了通过钎焊连接将加热元件相对有效地连接到基座结构17, 焊条23优选地设置为使加热元件和基座结构17互相对准和互相固定。
图3b示出沿图3a所示的线A-A的加热单元16的横截面图。水
可经供应口 21引入加热单元16，在通过螺旋形通道18之后，经排出口 22流出该装置。当流过通道18时，液体由界定通道18的盘形加热元件 24直接加热，无需任何其它元件的介入。因为通道截面18相当小(一 般介于21111112到50mn^之间)，所以加热单元16的体积也相当小。但是， 由于从加热元件24到水的传热效率高且强度大，故水能够相对快速地 达到所需温度。为了在饮料的制备过程中防止水过热一一尤其是沸腾， 并增加加热单元16的生产力，通常以介于约0.2到16巴之间的增压和 优选介于lm/s到3m/s之间的速度将水泵送通过加热单元16。在水不再 被泵送通过加热单元16的情况下，水开始相对快速地沸腾，并因此转 化成蒸汽从而吹动蒸气通过垫包(参见图1)。焊条23也通过熔焊连接 27或钎焊连接连接到基板19。加热元件24借助于周缘的熔焊焊缝或钎 焊焊缝28连接到基板19，以使加热单元16实现介质密封和具有抗压性。 当水流过通道18时，水将优选地覆盖0.5、 1、 2、 4、 5或6米的通道长 度。因为水通过通道18的流速通常恒定，所以通道18的尺寸——尤其 是长度和横截面一_决定了水的实际流速，由此加热单元16—~^尤其是 供加热的水的最终温度——可容易修改以适应使用了加热单元16的特 定应用。因此通过修改通道18的尺寸和几何形状，能够对水的流速、 以及随之发生的传递给单位体积水的能量进行控制。此外，因为基板19 和加热元件24的组件形成热耦合的且高传导性的整体，所以热通过加 热单元16能够以相对高效率和有效的方式进行传递。为了方便加热单 元16连接到供应管道和排出管道，供应口 21和排出口 22各自设置有 耦联结构29、 30。在本文中，各耦联结构29、 30可通过熔焊连接或钎 焊连接固定到基座结构17的基板19。如图3b所示，加热元件24包括 导热板31，在导热板31的远离隔离壁20的侧面上设置有用来生热的厚 膜32 (轨道状电阻)。
图4示出用于本实用新型装置的组件33的另一实施方式的示意性 代表图。本文中的组件33包括泵34和连接到泵34的非线性的可加热 通道结构35。本文中的通道结构35由呈弯曲和角形形状的单一通道形 成。本文的通道结构35连接到对流过通道结构35的水进行加热的厚膜 元件(未示出)。为此目的，首先相对较冷的水经管道36导引到泵34, 然后该相对较冷的水在压力下经另一管道37沿通道结构35的方向导 引。水在通道结构35内被加热到所需温度。经过加热的水可经排出管 道38导引出组件33,并受压通过容置于保持器(未示出)内的垫包，
由此可制备热饮。组件33也设置有温度传感器40,其通过线路39耦联 到泵34并定位于通道结构35的排出管道38内或靠近其定位。如果传 感器40检测到水温超过临界极限，则传感器40将通过耦联到传感器的 控制单元(未示出)增加泵34的泵流速，使得(过度)加热的水相对 快速地流出组件33，和/或对厚膜元件的功率进行调节，由此能够防止 进一步的过度加热。对厚膜元件的功率调节在此可通过应用多个单独启 动的加热轨道(未示出)来实现。当水加热不足时可发生类似(相反) 情形，这时可(暂时地)减小泵流速。组件33也优选地设置有入口传 感器(未示出)，由此能够测得通道结构35内的水温变化。结合测量由 组件33供应到水的功率，可以确定被加热的水的体积，这特别相关于 分配热饮(的体积)的情况下。
图5a示出用于本实用新型装置的加热单元的又一实施方式的局部 剖开俯视图。加热单元41包括支撑结构42，支撑结构42在顶侧设置有 多个凹陷的、平行取向的非线性通道43，通道43在支撑结构42的任一 侧上通过集合器44互相耦联。通道43适于水通畅流经，并设置有入水 口 45和出水口 46。支撑结构42顶侧的另一平坦部分适于作为焊接表面 47，其容许在支撑结构上设置盘形加热元件48,因此能够以介质密封的 方式覆盖通道43。加热元件48的底侧(其平坦部分)在此也作为钎焊 表面。通过将钎焊骨施加到至少其中一个钎焊表面然后加热钎焊表面， 支撑结构42能够永久地连接到加热元件48。
图5b示出沿图5a中所示线C-C的加热单元的横截面图。图5b 示出加热元件48的指向支撑结构42的侧面也设置有(三个)非线性的 相同(Z字形)通道49。本文中的支撑结构42的通道43基本上横跨过 整个长度连接到加热元件48的通道49。以此方式，加热单元41的通道 容积依旧能够在一定程度上增加，其中至少维持了加热单元41的热传 递能力。该图进一步清晰示出，支撑结构42和加热元件48的指向彼此 的侧面一一即两个构件42、 48的接触表面一一设置有焊料50，从而使 得构件42、 48互相连接。
图6示出应用于图l装置的保持器2的俯视图。保持器2是杯形， 并包括底部元件51和连接到底部元件51的直立侧壁52。底部元件51 设置有排出口 7，用于通过富含提取物的水。多个径向延伸的沟槽53 设置于底部元件51内，这些沟槽53自与侧壁相距一段距离的位置向排出口 7的方向延伸。其优点是供应到保持器2的水通常受压基本上不是 围绕保持器2内所容置的垫包(未示出)而是穿过垫包，这显著提高了 保持器2的提取效率，由此提高装置l的效率。沟槽53各自具有沿排 出口 7的方向向下倾斜的底部。这些沟槽相互呈30。的角度v。
图7示出用于本实用新型装置的又一加热单元54的横截面图。加 热单元54包括第一加热元件62、第二加热元件63以及与两个加热元件 62、 63共同作用的基部结构64。基部结构64包括螺旋形隔离壁59，在 隔离壁59之间形成螺旋形通道。本文中的螺旋形通道的一侧由第一加 热元件62界定。为了 (可选择性地)能够产生蒸汽，基部结构64和第 二加热元件63互相围成蒸汽室58。该基部结构具有用于供加热的液体 通过的中央入口 55、以及用于使螺旋形通道内的加热液体通过的第一排 出口 56和用于使蒸汽室58内形成的蒸汽通过的第二排出口 57。经第一 排出口 56排出的加热液体可由第一加热元件62、且另外可选择性地由 第二加热元件63加热。加热元件62、 63可独立导通和断开。在需要形 成蒸汽的情况下，可将通过第二加热元件63形成的蒸汽经薄膜61导引 到蒸汽收集空间60。然后可经第二排出口 57将蒸汽排出。在蒸汽形成 过程中或之后即刻，关闭向加热单元54供应待加热液体的泵(未示出)， 由此蒸汽能够以相对高效率的方式产生。因为螺旋形通道通常随后用液 体填充，所以形成的蒸汽将被强制性地输送通过薄膜61，并随后排出以 干燥垫包。
显然，本实用新型并不限于在此所示和所述的例示性实施方式，而 是对于本领域普通技术人员不言而喻的很多变型都落入所附权利要求 的范围之内。
权利要求1.一种用于制备饮料、尤其是咖啡或茶的装置，包括:至少一个保持器，其用于容置填充有供提取产品的至少一个垫包，所述保持器设置有用于通过至少一种液体的至少一个入口和至少一个排出口，以及至少一个耦联到所述保持器的泵，其用于对所述液体施压使其在压力下通过容置于所述保持器内的垫包，其特征在于，所述装置适于对气体施压使其在压力下通过容置于所述保持器内的垫包。
2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于待 被施压通过所述垫包的液体的供应容器，以及耦联到所述供应容器的蒸 汽发生装置，所述蒸汽发生装置用于对蒸汽施压使其在压力下通过容置 于所述保持器内的垫包。
3. 如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用 于加热待导引通过所述保持器的液体的加热装置.
4. 如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述蒸汽发生装置形 成所述加热装置的一部分。
5. 如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加热装置包括基 部结构和至少一个连接到所述基部结构的加热元件，其中至少一个非线 性的通道结构设置于所述基部结构和所述加热元件之间用于流过待加 热液体，其中所述基部结构和所述加热元件彼此机械连接.
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述基部结构和所述 加热元件通过至少 一个钎焊连接互相连接。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述钎伴连接由至少 一个钎焊焊缝形成。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述钎伴焊缝沿由所 述基部结构和所述加热元件形成的接触表面的至少一部分延伸。
9. 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述通道结构由至 少一个隔离壁界定，所述隔离壁经由所述钎焊伴缝连接到所述加热元 件，同时形成所述通道结构的密封件。
10. 如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述基部结构包括基 板，所述隔离壁通过至少一个熔焊连接设置于所述基板上。
11. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通道结构的至少 一部分凹陷地设置于所述基部结构的側面内。
12. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通道结构的至少 一部分凹陷地设置于所述加热元件内。
13. 如权利要求5所述的装置， 致二维的几何形状。
14. 如权利要求5所述的装置， 少部分弯曲的设计。
15. 如权利要求14所述的装置， 致螺旋形的设计。
16. 如权利要求5所述的装置， 致盘形的形状。其特征在于，所述通道结构具有大 其特征在于，所述通道结构具有至 其特征在于，所述通道结构具有大 其特征在于，所述加热元件具有大
17. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通道结构的通道 长度介于0.3米到7米之间，特别是介于0.5米到5米之间。
18. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通道结构的横截 面的表面面积介于l mm2到100 mm2之间，特另l]是介于2 mm^J 50 mm2 之间。
19. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通道结构具有至少部分角形的形状。
20. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述基部结构由多个 独立的、互相连接的基部模块形成。
21. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述泵的泵流速能够 被调节。
22. 如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加热装置设置有 耦联到所述泵的传感器装置，使得能够依据所述通道结构内的液体温度 对所述泵流速进行调节。
23. 如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一 个入口传感器，用于检测供应到所述装置的液体的温度；且所述装置包 括至少一个出口传感器，用于检测导引出所述装置的液体的温度。
24. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述装置设置有位于 所述保持器上游和/或下游的限流器。
25. 如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述限流器用于在所 述装置内导通和断开.
26. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述保持器包括底部 元件和连接到所述底部元件的直立側壁，其中沿径向延伸到所述排出口 的多个通道形沟槽设置于所述底部内，其中所述沟槽从与所述側壁相距 一段距离的位置沿所述排出口的方向延伸。
27. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一 个液体供应容器.
28. —种组件，其包括如权利要求l所述的装置和至少一个填充有 供提取产品的垫包，其中所述垫包以可释放的方式容纳于所述保持器 内。
29.如权利要求28所述的組件，其特征在于，所述垫包的至少底部 部分基本上紧密地配合到所述保持器的底部元件。
专利摘要本实用新型涉及一种制备饮料——尤其是咖啡或茶——的装置，其包括至少一个保持器，用于容置至少一个填充有供提取产品的垫包；和至少一个耦联到保持器的泵，用于施压液体使其在压力下通过容置于保持器内的垫包。所述装置适于对气体施压使其在压力下通过容置于所述保持器内的垫包。其优点是可显著降低垫包内的水分，由此使用过的垫包可从保持器取出，而用户不会被相对较热的液体烫伤，而且用户不会被垫包滴漏的液体弄脏或沾污。本实用新型进一步涉及一种由此种装置和至少一个垫包所构成的组件。
文档编号A47J31/44GK201197625SQ20072012861
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月31日 优先权日2007年4月3日
发明者西蒙·卡斯特拉 申请人:费罗技术控股公司