饮料冲泡系统及其使用方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请根据35u.s.c.§119(e)要求于2014年10月6日提交的标题为“coffeebrewingsystemandmethodofusingthesame”的美国临时申请序列号62/060282、于2014年10月28日提交的标题为“coffeebrewingsystemandmethodofusingthesame”的美国临时申请序列号62/069772以及于2015年3月20日提交的标题为“coffeebrewingsystemandmethodofusingthesame”的美国临时申请序列号62/136258的权益，这些临时申请的公开内容通过引用以其整体明确地并入本文。

本公开总体上涉及诸如饮料冲泡系统之类的饮料和/或液体食物制备系统以及使用该系统的方法。更具体地，本公开涉及被设计成用单份式或多份式冲泡盒等冲泡饮料的饮料冲泡系统。

背景技术：

市场上有用于冲泡饮料的各种产品。例如，传统咖啡冲泡器需要消费者在单一冲泡周期期间冲泡整壶多份式咖啡。近年来，单份式咖啡冲泡装置已成为流行的备选品，因为它们允许消费者快速冲泡单份咖啡。这是对于在旅途中想要一杯咖啡的那些人是特别理想的。在这方面，消费者不再需要冲泡他们不打算喝的咖啡。本领域已知的单份式咖啡冲泡器包括用于保持在冲泡周期期间使用的环境温度水的贮存器。一个或多个泵将环境温度水从贮存器排出到加热器箱，便于在输送到冲泡室之前对其加热。冲泡室中的热水借助于被设计成刺穿盒顶部的入口针来被注入单份式冲泡盒的内部或更新式的多份式冲泡盒。所注热水与冲泡盒内部的、被过滤器从盒底部偏置的咖啡渣滓混合。冲泡好的咖啡通过过滤器并且通常通过出口喷嘴或针离开咖啡盒的底部室，并且通过分配头被分配到下面的咖啡杯或其他单份或多份式饮料容器中。

单份式冲泡系统可能使用了过度复杂的系统，其部署了被设计成确定加热器箱中的多个不同填充液位的多个传感器。此外，这些咖啡冲泡系统在冲泡周期开始时以恒定速率将热水从加热器箱输送到咖啡盒中，并且在冲泡周期开始时没有预热或预润湿其中的渣滓的益处。在这方面，已知的冲泡器可能不能在冲泡周期期间以味道为代价最大化风味提取。此外，许多单份式咖啡冲泡器在冲泡周期结束时使用空气吹扫残留的水，但是需要多个昂贵的泵：一个泵用于将水从贮存器泵送到加热器箱，而另一个泵用于泵送吹扫空气。多个泵降低了冲泡器效率，并且不必要地增加了冲泡器设计的成本、重量和复杂度。

另一方面是，已知的咖啡冲泡器内部化加热器箱和导管内的压力。该内部压力用于将水从加热器箱泵出并进入冲泡室，在该冲泡室中冲泡好的咖啡被分配到下面的容器中。但是，常规冲泡器除了通过入口针头之外，没有办法释放内部压力。结果，正向压力积聚引起液体从冲泡器分配喷嘴或头部在冲泡周期应该完成之后滴落一段时间。因此，在冲泡周期结束之后冲泡器将不会立即停止滴落的预期下，这种冲泡器在分配头下面包括滴落盘并不罕见。本领域已知的一些冲泡器试图使用空气吹扫剩余液体，但是其过程无效并且通常导致持续和不希望的滴落。

本领域中已知的许多常规单份式冲泡器具有沿着贮水器的内表面的水冷凝的显著问题。贮水器容器通常由透明或轻微磨砂的材料制成，因此冷凝容易可见。这种冷凝在美学上可能对消费者不具吸引力。此外，一些单份式咖啡冲泡器包括将冲泡器的内部连通到大气中的相对小的或分散的端口。只要冲泡器的内部组件保持在高于环境温度的温度下，这对于在冲泡周期期间或之后排放由加热器箱产生的加热空气可能是特别有利的或期望的。在一个具体示例中，单份式冲泡器包括在冲泡器内部和大气之间的通道或端口。但是，贮水器和/或贮水器盖的侧壁基本上堵塞了该通道或端口，从而显著地抑制了从冲泡器外壳内部进入贮水器的热空气流。

因此，本领域需要一种冲泡系统，其包括：多种改进以更好地将热水输送到单份式或多份式盒，例如利用泵转速计测量或监测水体积流量；基于浮子的传感器系统，其用于确定加热器箱何时充满；提供用于初始地预热和预先润湿盒中的咖啡渣滓的热水的初始闪速加热(initialflash)；单个两用泵，其被配置成用于各种流体(例如，液体、空气或其组合)；空气吹扫管路，其借助于电磁线圈等选择性地打开以在从冲泡系统吹扫水或咖啡时将环境空气源引入到泵的入口；释放装置，其在冲泡周期结束时选择性地打开以减少冲泡器导管系统内的压力来减少和/或防止在冲泡周期结束时或接近冲泡周期结束时从分配头滴落；端口，其将冲泡器通向具有流通端口的贮水器以便于相对地被加热的气流通过贮水器的移动并以一流速从其中流出，从而基本上减少或消除贮水器内的冷凝；以及本文所述的其他改进。本公开满足这些需要并提供了进一步的相关优点。

技术实现要素：

本文公开的咖啡冲泡系统通常包括贮存器，其用于贮存用于冲泡饮料的水。该系统还包括具有入口和出口的泵，用于将水从贮存器泵送到被设计成加热其中的水的加热器箱。在一个实施例中，咖啡冲泡系统可以包括第一导管，其具有带有正开启压力的串联的单向止回阀，并且其将贮存器联接到泵入口。该第一导管可以可选地包括串联的流量计，用于测量从贮存器流到加热器箱的水量。作为替代，泵转速计可以替代地测量流过其中的水量，从而取代对流量计的需要。第二导管可以具有带有正开启压力的可选的类似单向止回阀，其将串联的泵出口与加热器箱入口联接。

冲泡系统还包括加热器箱液位传感器，其具有联接到加热器箱的出口的入口拾取器和联接到第三导管的出口，用于确定加热器箱何时充满。该入口拾取器可以延伸到加热器箱出口中或形成在加热器箱的圆顶形鼻部的顶部处或顶部附近。填充加热器箱的水进入加热器箱液位传感器，从而引起其中的浮子上升。当加热器箱充满或填充到预定液位时，浮子可能阻挡或阻挡感光器接收来自发射器(例如，发光二极管(“led”))的光束。具有带有正开启压力的串联的单向止回阀的第三导管将加热器箱液位传感器出口联接到具有转动或旋转式入口针的冲泡头，所述转动或旋转式入口针被设计成刺穿冲泡盒并将热水注入包含在其中的咖啡渣滓。

该冲泡系统还包括其中具有第一电磁阀的第一空气管路，以在空气吹扫周期期间选择性地将泵的入口侧通向大气。该系统还包括具有串联的第二电磁线圈的第二空气管路，以选择性地将加热器箱的出口侧通向大气，来减少在冲泡周期结束时从冲泡头中滴落。该第二空气管路还可以包括曲折路径。

使用本文公开的冲泡系统的方法包括：首先将水从贮存器泵送到加热器箱，用于填充加热器箱并对其加热。在加热器箱液位传感器指示加热器箱充满或处于预定液位之后，控制器关闭泵。加热器将加热器箱中的水加热到预定冲泡温度。该加热步骤可以在填充期间或在加热器箱充满或填充到预定液位之后的某一点同时进行。在启动冲泡周期时，泵首先将来自加热器箱的少量热水注入咖啡盒中以预热和预润湿其中的咖啡渣滓。然后，该系统降低泵的速度，以便在较低压力和速率下将恒定量的热水排出到盒中，以冲泡大部分所需量的咖啡。在接近冲泡周期的结束时，冲泡系统打开第一电磁阀以减小与大气连通泵的入口侧上的压力。结果，空气通过第二导管和加热器箱并被泵送进入第三导管，在那里通过冲泡头吹扫出剩余的水或冲泡好的饮料的一部分。最后，系统在泵关闭的同时或大约同时打开第二电磁阀，以减小加热器箱的出口侧上的压力，该出口侧包括在泵和加热器箱之间的第二导管以及在加热器箱和冲泡头之间的第三导管。这样，因为第三导管中的压力下降到其开启压力以下，所以第三止回阀关闭。在这方面，因为第三止回阀关闭，所以打开第二电磁阀会减少或防止冲泡头下落，从而防止水进一步通过其流动。

根据本公开的一方面的冲泡系统包括流体导管系统、空气导管系统、阀和泵。阀联接到流体导管系统和空气导管系统。泵联接到阀。阀选择性地允许进入流体导管系统并且选择性地允许进入空气导管系统，使得泵选择性地泵送流体并选择性地泵送空气。

根据本公开的另一方面的冲泡系统包括流体导管系统和联接到流体导管系统的泵。通过监测泵的电流消耗来测量流体导管系统中的流体量。

根据本公开的另一方面的用于冲泡饮料的方法包括：将流体至少部分地通过第一导管泵送到容纳饮料介质的盒，当期望量的流体已被泵送到盒时切换阀，以及泵送空气通过第一导管以从第一导管吹扫流体的至少一部分。

上述发明内容相当宽泛地概述了本公开的一些特征和技术优点，以便可以更好地理解下面的详细描述。下面将描述本公开的附加特征和优点。本领域技术人员应当理解，本公开可以容易地用作修改或设计用于实现本公开的相同或类似目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等效配置不脱离所附权利要求中提出的本公开的教导。当结合附图考虑时，从下面的描述中将更好地理解就其组织和操作方法而被认为是本公开的特性的这些新颖特征以及进一步的特征和优点。然而，应当清楚地理解，每个附图仅仅为了说明和描述的目的而提供，而不是旨在作为对本公开的限制定义。

当结合通过示例方式图示本公开的原理的附图时，本公开的其他特征和优点将从以下更详细的描述中变得显而易见。

附图说明

附图图示了本公开的一些实施例和/或方面。在这些图中：

图1是根据本公开的一方面的饮料系统的一个实施例的示意图；

图2是根据本公开的一方面的与饮料系统一起使用的泵的透视图；

图3是根据本公开的一方面的替代实施例的示意图；

图4是根据本公开的一方面的加热器箱的放大示意图；

图5是根据本公开的一方面的大体上沿着在图3中的线5-5截取的、加热器箱水位传感器的一个实施例的横截面视图；

图6是根据本公开的一方面的大体上沿着在图1中的线6-6截取的、加热器箱水位传感器的替代实施例的横截面视图；

图7是根据本公开的一方面的加热器箱水位传感器的另一个替代实施例的底部视图；

图8是图7中所示的加热器箱水位传感器的实施例的底部透视图；

图9是根据本公开的一方面的冲泡头的示意图；

图10是根据本公开的一方面的冲泡头的实施例的透视图；

图11是根据本公开的一方面的冲泡头的实施例的替代透视图；

图12是根据本公开的一方面的冲泡头的一个实施例的透视图；

图13是根据本公开的一方面的下部钳口的一个实施例的俯视透视图；

图14是根据本公开的一方面的上部钳口的一个实施例的前透视图；

图15是根据本公开的一方面图7-8的加热器箱水位传感器的前透视图；

图16是根据本公开的一方面的咖啡冲泡系统的另一替代实施例的示意图；

图17是根据本公开的一方面的咖啡冲泡系统的示意图；

图18是根据本公开的一方面的操作咖啡冲泡系统的微控制器的示意图；

图19是图示根据本公开的一方面的使用咖啡冲泡系统的方法的流程图；

图20是图示根据本公开的一方面的使用加热器箱液位传感器的方法的流程图；

图21是根据本公开的一方面的类似于图5的加热器箱水位传感器的横截面视图；

图22是根据本公开的一方面的类似于图21的加热器箱水位传感器的横截面视图；

图23是图示用于将冲泡盒加载到冲泡室中的步骤的流程图；

图24是图示根据本公开的一方面的用于将热水输送到冲泡盒的步骤的流程图；

图25是图示根据本公开的一方面的用于从冲泡头中吹扫水和咖啡的步骤的流程图；

图26是图示根据本公开的一方面的用于将冲泡头导管通向大气压力的步骤的流程图；

图27是根据本公开的一方面的用于贮存器水位传感器中的浮子的俯视图；

图28是根据本公开的一方面的贮存器水位传感器的示意图；

图29是根据本公开的一方面的贮存器水位传感器的示意图；

图30是根据本公开的一方面的贮存器水位传感器的示意图；

图31是根据本公开的一方面的泵的一个实施例的示意图；

图32是根据本公开的一方面的泵的另一个实施例的示意图；

图33是根据本公开的一方面的泵的实施例的示意图；

图34是根据本公开的一方面的泵的另一个实施例的示意图；

图35是图示根据本公开的一方面的去抖动逻辑电路的操作的示意图；

图36是根据本公开的一方面的具有沉孔的冲泡头的示意图；

图37是根据本公开的一方面的具有“爆裂”盖的冲泡盒的俯视图；

图38是根据本公开的一方面的上部钳口的底部透视图；

图39是根据本公开的一方面的大体上沿着图38中的线39-39截取的上部钳口的横截面视图；

图40是根据本公开的一方面的冲泡器控制面板的示意图；

图41是图示根据本公开的一方面的用于操作双向三极晶闸管的通用逻辑电路的示意图；

图42是图示根据本公开的一方面的用于防止咖啡冲泡器组件过热的通用逻辑电路的示意图；

图43是根据本公开的一方面的用于冷却双向三极晶闸管并预热水的冷却系统的示意图；

图44和图45都是根据本公开的一方面的加热器箱水位传感器的示意图；

图46是根据本公开的一方面的冲泡头的示意图；

图47和48都是根据本公开的一方面的冲泡头的示意图；

图49是根据本公开的一方面的咖啡冲泡系统的实施例的示意图；

图50是根据本公开的一方面的参考表的微控制器的示意图；

图51是根据本公开的一方面的贮水器的透视图；

图52是根据本公开的一方面的用于将热空气从冲泡器内排放出去的通道的前透视图；

图53是根据本公开的一方面的贮存器盖的透视图；

图54是根据本公开的一方面的冲泡系统的实施例的示意图；

图55是根据本公开的一方面的冲泡头的实施例的示意图；

图56是根据本公开的一方面的大体上沿着图54中的线56-56截取的碳酸饮料盒的一个实施例的横截面视图；

图57是图示根据本公开的一方面的用于产生碳酸饮料的方法的流程图；

图58是图示根据本公开的一方面的用于将热水注入到碳酸饮料盒的内部腔室中的方法的流程图；

图59是根据本公开的一方面的碳酸饮料盒的横截面视图；

图60是图示根据本公开的一方面的用于密封碳酸饮料盒的方法的流程图；

图61是根据本公开的一方面的类似于图56和图59的碳酸饮料盒的横截面视图；

图62是根据本公开的一方面的咖啡冲泡器的一个实施例的透视图；

图63是根据本公开的一方面的大体上沿着图39中的矩形63截取的放大视图；

图64是根据本公开的一方面的加热器箱水位传感器的示意图；

图65是根据本公开的一方面的加热器箱水位传感器的示意图；

图66是根据本公开的一方面的加热器箱水位的示意图；

图67是根据本公开的一方面的加热器箱水位传感器的实施例的示意图；

图68是根据本公开的一方面的加热器箱水位传感器的示意图；和

图69是根据本公开的一方面的冲泡头的示意图。

具体实施方式

以下结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而不旨在表示可以实践本文所描述的概念的仅有配置。详细描述包括用于提供对各种概念的透彻理解的目的的具体细节。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些概念。在一些情况下，以框图形式示出了公知的结构和组件，以便避免模糊这些概念。如本文所述，术语“和/或”的使用旨在表示“包含性or(或)”，而术语“或”的使用旨在表示“非包含性or”。

概述

图1是根据本公开的饮料系统的一个实施例的示意图。

如在用于说明的目的的附图中所示，用于饮料系统(例如饮料冲泡系统)的本公开总体上由图1中的附图标记10指代，而根据本公开的饮料冲泡器系统的替代或附加实施例可以通过撇重复来指代，例如本文中的附图标记10'和10”。虽然饮料冲泡系统可以被指代为附图标记10，但是应当理解，对系统10'、10”等中的部件的参考将具有与关于系统10所描述的那些部件相同和/或相似的结构和/或功能。

为了说明目的而在附图中示出了本公开的一方面，例如饮料冲泡系统10通常可以包括泵12，该泵12可以被配置成将未热水从环境温度贮水器14泵送到加热器箱16，而加热器箱16可以将水加热到最终输送到冲泡头18(虽然许多不同类型的头都是可能的，但本文称为“冲泡头”，并且该术语不应被解释为限制性的)的期望温度(虽然其他温度类型-例如“混合温度”、“汤温度”等都是可能的，但本文称为“冲泡温度”，并且该术语不应当被解释为限制性的)。冲泡头18可以包括可以容纳包含单份或多份量饮料介质78的盒32(例如，“冲泡盒”)的容器30(例如，“冲泡室”)，该饮料介质78例如是咖啡渣滓、茶、热巧克力、柠檬水等，用于产生从冲泡头18分配的饮料。作为冲泡周期的一部分，可以将饮料分配到下面的容器中，这种容器例如是杯子268或其他类似容器(例如，玻璃瓶)，其可以放置在压板14上。

更具体地，根据本文公开的实施例和过程，贮存器14贮存用于冲泡一杯或多杯饮料(例如，咖啡)的环境温度水。利用非环境温度下的水的实施例也是可能的，例如，但不限于比环境温度更高的预热水。贮存器14可以是顶部可进入的以便于倾倒和接收水，并且可以包括可枢转或完全可去除的盖子或其他封闭机构，其为贮存器14中的水提供防水密封。水可在冲泡过程期间经由其底部的出口131离开贮存器14。虽然如此，但水也可以从除了底部之外的位置(诸如侧面或顶部)诸如经由向下延伸到贮存器14中的贮存器拾取器34离开贮存器14，或者按需要或可行性而从其他位置离开贮存器14。在一个实施例中，贮存器14包括用于测量其中存在的水量的水位传感器38。可选贮存器封闭开关36(诸如霍尔效应传感器等)可以检测贮存器14是否被盖子密封，并且可以对应于冲泡器电路以防止在盖子打开的情况下启动冲泡周期。贮存器14的尺寸可以被设计成保持足够量的水以冲泡至少一杯冲泡饮料，例如6盎司(“oz”)杯咖啡。贮存器14可以具有任何尺寸或形状，并且可以具有适当的尺寸以容纳足够的水来冲泡超过6盎司，诸如8、10、12、14盎司或者更多。当然，贮水器14可以由其他水源(例如水龙头)替代。

系统10可以采用水位传感器38来确定贮存器14中的水位。水位传感器38可以确定贮存器14中的水位何时下降到阈值最小量以下以完成冲泡周期。例如，在冲泡系统10被设置为冲泡10盎司咖啡的情况下，如果水位传感器38确定在贮存器14中仅存在8盎司水，则传感器38可以防止冲泡器启动冲泡周期。在这方面，系统10将不启动冲泡周期，因为传感器38指示水位低于该阈值(即，冲泡器不能冲泡所需要的量)。为了开始冲泡周期，需要将水添加到贮存器14中以超过最小阈值，或者可以减少要冲泡的量。作为替代和/或附加，传感器38可以是低水位传感器。这样的传感器38可以用于在其中冲泡器仅仅能够冲泡单杯量咖啡的实施例中。这里，如果贮存器14中的水下降到最小预定量的水(例如6盎司)以下，则冲泡周期不会启动。传感器38可以是任何类型的，例如浮子传感器。

在另一个实施例中，冲泡系统10可以不包括水位传感器38。在这样的实施例中，只要贮存器14包含水，冲泡系统10就可以自动启动并运行冲泡周期。当贮存器14排空时，冲泡系统10启动冲泡周期的结束。在这样的实施例中，冲泡系统10可以基于来自泵12的读数来监测贮存器14是否具有水。与当泵送空气时(即，当贮存器14为空时)的低负载相比，泵12可以当泵送水时(即，当贮存器14含有水时)的高负载下操作。冲泡系统10可能能够通过监测泵12消耗的电流的变化或者通过取得由泵12消耗的电流的周期性读数来测量从高负载或全负载到低负载或几乎无负载状态的变化。例如，在泵送较高密度的水的较高负载下泵12将消耗较高的电流，而当泵送较低密度的空气时12将消耗较低的电流。冲泡系统10可以比较电流读数中的差异以确定贮存器14是否为空。电流的可测量下降(在标准偏差内)表示贮存器14是空的，因为泵12不再泵送水而是泵送空气。

作为替代和/或附加，冲泡系统10可能能够将电流读数与查找表进行比较，以确定冲泡系统10是否正在泵送水或空气。查找表可以有助于初始地确定贮存器14是否具有任何要泵送的水。如果初始电流读数处于通常与泵送空气相关联的范围内，则冲泡系统10可以不启动冲泡周期。相反，指示贮存器14是空的或需要填充。然后，在冲泡周期启动之前，可以用一定量的水填充贮存器14。因此，冲泡系统10可以具有基于添加到贮存器14的量来选择性地冲泡特定量的饮料的能力。这可以允许用户在启动冲泡周期之前手动地确定要冲泡的饮料的多少，并且可以减少或消除对正在冲泡的液体量的任何跟踪和/或监测。

本公开的其他特征可以采用其他技术来确定贮存器14中的水位。例如，系统10可以监测或测量泵12的转速(例如，每分钟转数(“rpm”))。如本文所讨论的，与当泵送空气时的较低负载相比，泵12在泵送水时的较高负载下操作。这样，与在相对较低的负载下(即，当泵送空气时)以较高旋转速度操作相反，泵12可以在相对较高的负载下(即，当泵送水时)以较低的旋转速度操作。系统10可以比较读数以确定贮存器14是空的。转速的可测量的增加(在标准偏差内)可以指示贮存器14是空的。这种旋转速度的读数还可以与查找表进行比较。如果初始旋转速度读数处于通常与泵送空气相关联的范围内，则系统10可以不启动冲泡周期和/或指示贮存器14是空的或在启动冲泡周期之前应当填充一定量的水。

在本公开的另一个实施例中，系统10可以包括其他传感器，以识别通过其中的导管(例如通过第一冲泡管路或导管40)的水流(或缺水)或者在贮存器14有(或者没有)水的条件下的水流(或缺水)。例如，光学传感器可能能够基于湍流或其他光敏流体特性来识别或测量通过导管40的水流。系统10可以包括在电枢或轴上的磁体(例如，基本上作为霍尔效应传感器)，其随水吞吐量而转动。类似的设计可以通过使用磁体和弹簧来实现。在每种情况下，通过导管40所测量到的低流量或无流量条件将指示贮存器14处于低水位或为空。

有利地，在本公开的一些实施例中，泵12可以用于加压和/或泵送水(例如，从贮存器14至冲泡盒32)和/或用于加压和/或泵送空气(例如，诸如在冲泡周期结束前后、冲泡周期结束时或冲泡周期结束之后用于有效地从系统10吹扫剩余的水或冲泡好的饮料)这样的双重目的。在这方面，泵12可以首先将水从贮存器14通过第一导管40泵送到加热器箱16，在加热器箱16中可以将水在输送到冲泡盒32之前预热和/或加热到预定冲泡温度来冲泡饮料介质78。在冲泡周期结束时、前后或之后，泵12泵送已加压空气通过系统10，以吹扫其中的任何剩余水和/或冲泡好的饮料，以减少和/或消除冲泡周期结束时的滴落。这样，泵12能够在潮湿和干燥的条件下操作，即，泵12可以在泵送水和空气之间切换而不会有不适当的磨损。因此，泵12可以消除对双泵系统的需要，从而降低冲泡系统10的总体复杂性，并且比需要用于水的一个泵和用于用空气吹扫剩余流体的第二泵的常规系统更有优势。

系统10中存在可能影响系统10的整体性能的许多变量。一个变量是贮存器14中的水位。另一变量可以是在加热器箱16中的加热器82操作。再一变量可以是来自盒32的背压，其可以部分地关闭止回阀122。其他变量也可能存在。这些变量中的每一个都可以通过处理器512至少部分地解释，以在系统10中产生更一致的性能。

在贮存器14内，出口131处逆着止回阀46的流动方向的压力(或者如果系统10联接到水主管，则为水主管的压力)可能发生变化。虽然泵12可以如本文所述那样每转输送恒定量的液体，但是泵12的电流消耗的监测可能不足以确定泵12两端的压力差。

输送到泵12的电压可以被钳位，使得输送来操作泵12的电流确定泵12的每次旋转的速度和定时。泵12的定子上的绕组的数量可以在泵与泵之间变化，并且这样，可以进行每个泵的校准以确定在安装到系统10中之前由每个泵消耗的电流。

电流尖峰在泵12的转子旋转期间的特定时间(即当定子的绕组内的电场被转子的磁体或其他金属部分干扰时)发生。这些电流尖峰可以对应于泵12中的活塞的运动，或者可以被校准以确定电流尖峰与泵12中的一个或多个活塞的完全位移(displacement)之间的任何延迟。

在电流尖峰之间，可能不需要钳位输送到泵12的电压，因为电流尖峰之间的时间没有消耗足够的功率来过载或以其他方式损坏泵12。这样，可以去钳位和测量泵12两端的电压。该电压图示了导管40中的静止压力，其与由贮存器14中的水位产生的静水压力相关。

换句话说，当泵12处于等于或接近泵12的出口144处的、类似于心脏中的收缩压的最大泵位移的点处(在一个实施例中处于最小泵位移处)时，由贮存器14中的水位或以任何其他方式产生的泵12的入口42处的最小压力或舒张压力可以通过测量泵12的电压、电流或其他特性来确定。处理器512或其他类似部件可以考虑采用测量结果来改变输送到加热器箱16并且最终输送到盒32的流体量，以在系统10内产生更一致的流体流。

在本公开的一方面，止回阀88可以控制进入加热器箱16的最小压力，并且止回阀122控制离开加热器箱16并被传送到喷嘴44和盒32的最小压力。然而，实际压力可能大于止回阀122将接受的最小开启压力。因为除了最小值之外该压力不受控制，所以可能会将附加的压力和/或液体输送到盒32，从而引起系统10的不一致结果。

例如，但不限于，当冲泡周期开始时，止回阀122已经获得最小开启压力并且流体通过喷嘴44流入盒32中。如果在冲泡周期期间加热元件82被赋能，则加热器箱中的压力将上升，从而产生通过止回阀122的附加压力。由于该附加压力可以不受止回阀122控制或不通过通风口128排放，所以附加压力可以通过喷嘴44输送到盒32。对于下一个冲泡周期，加热元件82可以不被赋能(或者可以被赋能较少)，因此由于来自加热元件82的附加热量的缘故而由水膨胀引起的附加压力和/或流体将不会(或仅会在较小程度上)被传送到下一个盒32。由于饮料介质24接受了不同的压力，因此从饮料介质24收集的味道、温度或其他特性可能不同。

为了减小压力差，本公开可以采用处理器512或其他部件来监测输送到加热元件82的电流，并且相应地调节将流体输送到喷嘴44的时间。本公开还可以采用处理器512来监测以其他方式输送到止回阀122的压力差(例如温度测量、在止回阀122的输入口处的压力测量等)，以改变流体被输送的时间或系统10的其他方面来获得更一致的结果。

一旦被喷嘴44刺穿，每个盒32提供对通过盒32到杯子268的流体流动的阻力。该阻力尤其基于盒32内的饮料介质而变化。例如，但不限于，盒24内的肉汁可以提供比研磨咖啡更小的对流体流动的阻力，因为肉汁溶解在来自喷嘴44的加热流体中，而咖啡渣滓不溶解。

跨越饮料介质78的压降可以导致逆着止回阀122的出口的背压。如果该背压足够高(例如，等于或大于止回阀122的入口和出口之间的压力差)，则止回阀122可能关闭，或盒32(或位于盒32内部的滤纸)可以被由通过喷嘴44的加热流体进入压力产生的压力“爆裂”。

因为盒32仅能承受一定量的压力并且为了最小化盒22出故障的机会，处理器512可以监测止回阀122的位置(例如通过传感器)和/或可以存在止回阀122和通风口132的联接。

在许多冲泡过程中，存在影响从冲泡材料中提取风味的若干变量。例如，但不作为限制，冲泡器可以将水加热一段时间(称为加热时间)并且使水通过冲泡材料(例如咖啡)一定量的时间(称为冲泡时间)。然而，如果由冲泡器控制的唯一变量是关于加热时间和冲泡时间的时间，则冲泡器可能尤其不考虑水的环境温度或先前温度、水中存在的硬度或其他矿物质、机器中的水量和/或用以输送水的压力等。此外，在冲泡周期期间，简单的定时器可能不考虑饮料介质的量、研磨度和/或密度和/或当水穿过冲泡材料时水的实际温度。

这样，根据本公开的装置或系统可以考虑用于以不同的方式冲泡不同材料的若干变量。此外，根据本公开的装置或系统可以考虑可以在冲泡周期期间和/或之间改变的一个或多个变量。

冲泡周期可以包括例如几个不同的时间段。在消费者或用户的冲泡请求之前，可以确定、近似、测量、内插、推断或以其他方式考虑水、冲泡材料和/或冲泡器的条件。例如，而不是作为限制，可以测量贮存器、加热器箱或其他区域中的水温，以确定加热元件应该被赋能多长时间以将水加热到期望的温度等。本文可以将水输送到冲泡材料之前的水、冲泡材料、系统参数和其他条件的这种初始条件称为冲泡周期的“预冲泡时段”。

冲泡周期内的另一个时段可以称为冲泡周期的“冲泡时段”。冲泡时段是在冲泡周期期间水被输送到冲泡材料的时间。与预冲泡时段一样，可以监测、测量或以其他方式推断或确定水输送到冲泡材料期间的水、冲泡材料、系统参数和其他条件的条件以更精确地控制用于在冲泡期间冲泡的条件。例如，但不作为限制，水温可以在被加热之后测量和/或控制，以向冲泡材料等提供一致的水温。

在冲泡周期期间的另一个时段可以称为“吹扫时段”。“吹扫时段可以用于从冲泡装置中去除水或其他材料。例如，但不限于，冲泡器可以改变冲泡装置内的水流，以停止将热水输送到冲泡材料，并且泵送空气通过冲泡器内部的管道、泵和其他管路以在已经冲泡了所需饮料之后减少或消除从机器滴落。

根据本公开的冲泡装置可以确定、测量、推断或以其他方式确定一个或多个冲泡变量的一个或多个条件，例如水温、压力、背压、冲泡材料的量或类型、时间、水输送时间、水输送量、温度下的水输送量、吹扫时间、预先存在的条件和/或可以控制在冲泡器中使用的一种或多种冲泡材料的冲泡性能的其他特性。

图2是与根据本公开的饮料系统一起使用的泵的透视图。

更具体地，图2图示了与冲泡系统10一起使用的泵12的一个实施例。泵12包括用于接收一定量的流体的入口42和用于从其中排放加压流体的出口144。泵12可以是正位移泵，例如三室隔膜泵或其他隔膜泵。作为替代，泵12可以是非正位移泵，例如离心泵。泵12可以在泵送空气和/或泵送水之间交替，并且拥有在范围上具有与常规饮料冲泡器的正常操作寿命相当的操作寿命。

第一导管40将贮存器14流体地联接到泵12。在一个实施例中，第一导管40可以将水从贮存器14通过第一止回阀46和可选流量计48运送到泵入口42。第一止回阀46可以是单向止回阀，其在处于第一位置时仅允许从贮存器14向泵12的向前流动，否则在处于第二位置时防止流体沿反向朝向贮存器14的相反方向(即向后)的流动。此外，第一止回阀46具有正开启压力(即，打开阀所需要的正向前阈值压力)。这样，第一止回阀46通常被偏置在关闭位置，除非该正前向流(例如，由泵12引起的)超过开启压力。例如，第一止回阀46可具有2磅/平方英寸(“psi”)的开启压力。因此，通过第一导管40吸出流体的压力必须超过2psi以打开第一止回阀46，以使流体从其中流过。在这方面，来自贮存器14的水将不流过第一止回阀46，除非泵12将第一导管40加压到至少2psi。开启压力可以视所使用的具体泵和/或其他组件而变化。

饮料冲泡系统10可以包括布置在第一止回阀46和泵12之间的流量计48，用于测量从蓄水器14泵送到加热器箱16的水量。在一方面，流量计48可以测量用于初始地填充加热器箱16的水量。作为附加或替代，一旦加热器箱16充满，流量计48就可以在冲泡周期期间实时地测量输送到冲泡盒32的水量。该信息可以允许系统10设置和跟踪在冲泡周期期间要冲泡的饮料的量。因此，用户能够针对任何一个冲泡周期选择要冲泡的期望量的饮料(例如，6、8、10、12盎司或更多)。实质上，流量计48确保泵12将正确量的水(即，期望的饮料量)从贮存器14排出到冲泡盒32。流量计48可以是霍尔效应传感器，但是在不脱离本公开的范围的情况下可以是任何类型的流量计。作为替代，流量计48可以位于泵12的出口侧上。

在替代实施例中，饮料冲泡系统10可以使用泵12来确定从贮存器14传送到加热器箱16和/或冲泡盒32的水量，从而消除流量计48。系统10可以借助于对处理器50或系统10中的其他装置的电信号反馈来监测泵12的旋转速度，以确定正在用以运行泵12的速度(例如，每分钟转数或“rpm”)。这类似于使用转速表。在这方面，系统10可以基于例如泵12所消耗的电流量来确定泵12的旋转速度。正位移泵的每次旋转引起预定量的流体从中通过。因此，如果泵12是三室隔膜泵，则可以采用处理器512的系统10可以知道泵12的每次旋转排出填充每个隔膜的流体量的三倍量。换句话说，1/3次旋转将排出等于一个膜片的腔体体积的流体量。以这种方式，通过监测泵12的旋转速度，饮料冲泡系统10可以基于泵运行时间确定通过泵12排出的水的总量(例如，流体量＝泵速率*流体量/旋转数*时间)。例如，如果泵12以500rpm运行1分钟并且每次旋转排出0.02盎司流体，则饮料冲泡系统10可以从中确定出泵12泵送总共10盎司流体(例如，在冲泡期间的水)。在另一个类似的实施例中，可以监测电流尖峰。每个泵电流尖峰可以与排出的水量(例如，一个隔膜中的液体量)相关，由此而可以计算总体积排量(因而可以计算流速)。泵速度、运行时间和排量可以视所选择的泵的类型和尺寸以及饮料冲泡系统10的类型而变化。以上仅仅是可以与本文公开的系统10一起使用的许多不同组合中的一个示例。

加热器箱16被设计成将从贮存器14泵送来的环境温度水加热到足以冲泡咖啡的温度(例如，192°f)。更具体地，加热器箱16包括用于接收未热水的流入的入口52、用于排放热水的出口54以及用于加热水以便最终用于在冲泡盒22中冲泡咖啡渣滓24的加热元件56。入口52和加热元件56基本上布置在加热器箱16的底部，如图1、3、16和17中所示。被加热元件56加热的水因为其比从贮存器14排出的较冷的水(例如，室温)密度更小而上升。这确保了箱16中最冷水的恒定加热。即使入口52放置在箱16的顶部，来自贮存器14的环境温度水也可以直接流过一个或多个加热元件56之上或流经一个或多个加热元件56，以确保适当的加热。例如，在入口52位于加热器箱16的顶部的实施例中，第一加热元件(未图示)可以放置在入口附近以预热进入箱16的水，而加热元件56可以放置在其底部以确保连续加热。加热元件56可以是一系列电阻线圈，但是也可以是本领域已知的任何类型的加热元件。出口54可以布置在加热器箱16的顶部，以确保如果水在足以抵抗重力(即，向上流动)的压力下，则水将仅仅离开加热器箱16。也就是说，重力不会引起咖啡冲泡系统10中的残留水通过出口54流动到冲泡头18并且在冲泡周期结束之后从其滴落。这样，本文所公开的咖啡冲泡系统10优于加热器箱出口位于其底部的传统系统。虽然如此，本文仍然在替代实施例中公开了系统10、10'、10”、10”'、10””中的任一个。

加热器箱16还包括用于测量加热器箱16中的水的温度的诸如热敏电阻之类的温度传感器58。作为替代，温度传感器58可以是陶瓷或聚酯恒温器或本领域已知的任何其他合适的温度传感器。温度传感器58帮助咖啡冲泡系统10在加热器箱16中保持适当的冲泡温度(例如，192°f)。在冲泡温度是手动或自动可调的情况下，温度传感器58还可以帮助系统10设置期望的冲泡温度。

在如图4中所示的一个实施例中，加热器箱16可以包括圆形或圆顶形鼻部60，加热器箱出口54从其同心地延伸。这样，圆顶形鼻部60的几何形状有助于防止加热器箱16中的流体聚集在拐角或其他凹部中，而是有助于流体流出加热器箱出口54。加热器箱16可以足够大以容纳足够的水以冲泡最大份量(例如16盎司)，但也可以是本领域已知的任何形状或尺寸。

如图1、3、16和17中所示，由泵12排出的流体行进通过第二冲泡管路或导管62，该第二冲泡管路或导管62在入口52处将泵出口44流体地联接到加热器箱16的底部。第二止回阀64(图1和图3)与第二导管62串联地布置在泵12和入口52之间，以防止加热器箱16中的热水朝向泵12回流。第二止回阀64可以是具有类似于第一止回阀46的正开启压力(例如，2psi)的单向止回阀。这样，流体不能流动到加热器箱16，除非其超过第二止回阀64的开启压力。当然，第二止回阀64可以具有与第一止回阀46不同的规格，包括不同的开启压力。

另外，咖啡冲泡系统10可以包括用于确定加热器箱16中的水位的加热器箱水位传感器66。在一个实施例中，如图5中所示，传感器66包括基本上圆柱形的腔体68，其在一侧上具有向下延伸到加热器箱出口54中的入口拾取器70，而在另一侧上具有出口72，如下面更详细描述那样。入口拾取器70可以联接到圆顶形鼻部60或者从圆顶形鼻部60形成，如图4中所示。也就是说，入口拾取器70可以不必向下延伸到加热器箱16或16'的顶部，而是由加热器箱16或16'的一般形状形成。传感器66可以包括布置在腔体68的一侧上的发射器74，用于发射穿过腔体内部的光束76，便于由与其相对地布置的感光器78接收。发射器74和感光器78可以布置在腔体68内(如图5中所示)或者腔体68外部，只要光束76能够在它们之间传输即可。在图5中所示的实施例中，发射器74和感光器78布置在传感器外壳的垂直侧，而入口拾取器70和出口72分别从传感器66的底部和顶部延伸。

来自加热器箱16的热水经由入口拾取器70进入传感器66，并且随着箱16填充水而向上推动布置在其中的浮子80。在一个实施例(图5和图21-22)中，浮子80通常具有盘状形状并且浮在进入腔体68的水的顶部上。当水离开加热器箱16并且填充传感器66的内部时，浮子80的浮力允许浮子80随着腔体68中的水位上升。浮子80最终接触一个或多个向下延伸的支柱82，其防止浮子80完全阻挡或密封传感器出口72。在这一点(例如，如图22中所示)，浮子80布置在发射器74和感光器78之间，从而阻挡感光器78接收来自发射器74的光束76。因为光束76不再被感光器78感测到，所以感光器78可以将指示加热器箱16充满的信号中继到微控制器50(图18)。向下延伸的支柱82可以包括在其间的一个或多个通道84(图5)，其允许加热器箱16中的水绕过浮子80并且在冲泡周期期间通过出口72流出。当然，加热器箱液位传感器66可以与加热器箱16或16'一起工作。

在图6中所示的替代实施例中，系统10可以包括具有在其中布置有球形浮子80'的d形腔体68'的加热器箱液位传感器66'。在该实施例中，一组突起86选择性地将浮子80'水平地定位在d形腔体68'内，用于发射器74和感光器78之间的最终对准或定位，同时在冲泡周期期间并且在加热器箱16充满之后允许或许可流体的实际层流通过腔体66'。突起86可以由腔体68'的内侧壁的一部分形成并且向其内延伸，或者突起86可以由球形浮子80'形成或者从球形浮子80'延伸出来并且相对于腔体68'的内侧壁滑动。在任一个实施例中，突起86可以相对垂直地长于宽度，以最小化通过腔体66'的垂直流体流动受到破坏，并且最小化突起86与球形浮体80'或腔体68'的内侧壁之间的垂直表面接触面积，以允许球形浮子80'在腔体66'内垂直移动。

如上所述，系统10从贮存器14泵送足够的水以填充加热器箱16和入口拾取器70。至少在最初，当腔体68'中没有水时，球形浮子80'位于其底部或底部附近。当泵12继续将水移动到已经充满的加热器箱16中时，水位在腔体68'中上升，从而引起球形浮子80'随水位上升。如上所述，突起86偏置球形浮子80'，以便浮子80'的主体保持在图6中所示的基本相同的大体水平位置。这使得球形浮子80'能够最终中断光束76从发射器74到感光器78的传输，从而通知加热器箱16充满了。突起86基本上约束了球形浮子80'的水平位置，同时允许浮子80'随着腔体66'中的水位变化而垂直移动。如图6中所示，浮子80'包括六个突起86，但是浮子80'可以根据期望或需要而具有更多或更少的突起86。

加热器箱液位传感器66'以与上述关于加热器箱液位传感器66大致相同的方式操作。当水填充腔体68'时，浮子80'上升到其顶部，从而阻挡感光器78接收由发射器74发射的光束76。如图6中所示，球形浮子80'仅占据d形腔体68'的一部分，因此具有足够的空间用于流体围绕浮子80'和突起86流动，从而取代对支柱82或通道84的任何需要。

图7和图8图示了加热器箱液位传感器66”的另一个实施例，其中该腔体被分裂或分隔成邻近第二浮子分区120的第一或主分隔腔体68”，该第二浮子分区120在其中保持球形浮子80”。一个或多个分区壁122限定了邻近腔体68”的浮子分区120，并且将浮子80'水平地限制在其中，以便于发射器74与感光器78之间的最终对准或定位，同时作为从传感器出口72的中心轴线偏离的结果而允许流体的实际层流通过腔体68”。也就是说，分区壁122将球形浮子80”保持在基本相同的大体水平位置，同时随着腔体68”中的水位在冲泡周期期间改变，仍然允许浮子80”垂直移动。当然，分区壁122被配置成允许水视加热器箱16和/或加热器箱水位传感器66”中的水位而允许水流入和流出浮子分区120，以升高和降低浮子80”。如图7中所示，浮子分区120包括偏离相对较大的分隔腔体68”的壁122中的三个壁。虽然如此，本领域普通技术人员将容易认识到，可以使用不同数量的壁122，只要浮子80”可以操作如本文所公开的传感器66”。此外，分隔腔体68”通常是开放的，并且如上文关于图6所述那样是略微d形的，但是本领域普通技术人员也将容易认识到，分隔腔体68”可以是本领域已知的任何形状(例如，矩形、正方形等)。使传感器出口72和入口拾取器70(图7中未图示)对准的中心轴线可以通常没有障碍物来促进流体通过加热器箱水位传感器66”的层流。在这方面，图8图示了分隔腔体68”相对于由分区壁122形成的浮子分区120的尺寸和定位的替代视图。

加热器箱液位传感器66”以与上文关于加热器箱液位传感器66、66'所述的大致相同的方式操作。当水填充腔体68”时，浮子80”上升到其顶部，从而阻挡感光器78接收由发射器74发射的光束76。如图8中所示，球形浮子80”相对于分隔腔体68”占据传感器66”的相对小的部分，并且水平地布置成远离传感器出口72(即，不与传感器出口72同轴)，从而在入口拾取器70和传感器出口72之间提供未阻挡路径。

加热器箱传感器66、66'、66”用作二元开关，以视加热器箱16的填充状态将泵12“接通”和/或“断开”。因此，感光器78处于接收或感测来自发射器74的光束76的状态(即，“未填充”状态)，或者感光器78不接收或感测光束76，从而指示加热器箱16处于“填充”或“充满”状态。在这方面，传感器66、66'、66”不对阻挡的程度或水平进行采样。而是，传感器66、66'、66”更类似于具有不同的“接通”和“断开”状态的光开关地操作。

如上简要提及，咖啡冲泡系统10包括具有冲泡室20的冲泡头18，该冲泡室20拥有或保持冲泡盒22，而该冲泡盒22在冲泡周期期间包含足够量的咖啡渣滓24以冲泡一杯咖啡或几杯咖啡(例如，10盎司)。更具体地，如图9中所示，冲泡头18包括一对钳口88，该对钳口包括可相对于可移动上部钳口88b固定的下部钳口88a。当然，虽然如此，但下部钳口88a和上部钳口88b都可以是可移动的，或者下部钳口88a可以相对于固定的上部钳口88b移动。下部钳口88a和上部钳口88b一起协作以在其间限定冲泡室20。

冲泡头18可以包括激活传感器或开关90，其监测上部钳口88a相对于下部钳口88b的定位。也就是说，当下部钳口88a和上部钳口88b处于闭合位置时，开关90的两侧都接触并且系统10识别出钳口88正处于闭合位置。作为替代，打开钳口88会引起激活开关90的相对立端失去接触，使得系统10现在将钳口88识别为正处于打开位置。当处于图9中所示的打开位置时，系统10可以拒绝启动冲泡周期或在冲泡周期期间在上部钳口88b移动到图9中所示的打开位置的情况下停止冲泡周期。这可能是重要的安全特征，因此当冲泡室20暴露时冲泡器不会激活。

如图10和11中所示，冲泡头18还包括在可移动上部钳口88b之间向下延伸到由冲泡头18的一部分形成的底座125的拉伸弹簧124。该弹簧用于将上部钳口88b拉动或偏置(当如下面更详细地讨论的那样释放时)到打开位置。在这方面，弹簧124用于围绕形成在冲泡头18的背部处的枢轴拉动上部钳口88b远离下部钳口88a。在打开位置上，冲泡室20是可接近的。拉伸弹簧124在图10和11中示出为连接到底座125，但是其可以在冲泡头18的固定部分和上部钳口88b的可移动部分之间延伸或连接到冲泡头18的固定部分和上部钳口88b的可移动部分，以便于上部钳口88b相对于下部钳口88a的选择性地可枢转打开来提供到冲泡室20的通路。

图10和11还图示了包括旋转阻尼器126的冲泡头18，该旋转阻尼器126用以软化上部钳口88b的打开和/或闭合。旋转阻尼器126可以至少抵消或阻尼拉伸弹簧124的张紧打开力，从而平滑打开速度以使得上部钳口88b不会快速卡扣或弹开。在这方面，由旋转阻尼器126产生的阻力减慢了来自拉伸弹簧124的压缩能量的释放。这导致更平滑的打开运动。作为替代或附加，旋转阻尼器126可以提供正闭合力，其减小将上部钳口88b枢转回闭合位置所需要的能量。也就是说，旋转阻尼器126可以帮助克服当闭合上部钳口88b时由拉伸弹簧124产生的分离力。旋转阻尼器126可以是单向旋转阻尼器，其在打开冲泡室20时仅提供阻力和阻尼力。虽然如此，但旋转阻尼器126可以是双向旋转阻尼器，即旋转阻尼器126在打开和关闭冲泡腔体20时提供阻力和阻尼。

如图12-14中所示，冲泡头18还包括钳口锁128，其便于从下部钳口88a选择性地释放上部钳口88b，以允许上部钳口88b因为拉伸弹簧124而枢转运动到打开位置，如上所述。更具体地，钳口锁128可以包括向前和外部可接近的释放按钮130，其从冲泡头18的一部分突出并且配置成用于手动操作。当被按压时，释放按钮130选择性地水平滑动到冲泡头18的主体中并且进入布置在下部钳口88a中的钳口夹具通道132中。一般来说，释放按钮130的主体进入钳口夹具通道132的运动接合可枢转地安装到上部钳口88b的钳口夹具134；钳口夹具134的可枢转运动使上部钳口88b与钳口锁128脱离。更具体地，释放按钮130包括延伸到下部钳口88a中并远离外部可接近的指尖激活式触摸表面138的释放按钮轴136。释放按钮130诸如被弹簧(未图示)等沿向外方向(即，非按压位置)偏置。钳口夹具通道132是大体从下部钳口88a的顶表面139向下形成并且进入在下方的较宽腔体140的孔。释放按钮轴136滑动或延伸到腔体140中并且布置成大致垂直于钳口夹具通道132的中心轴线，因此将释放按钮130大致定位在钳口夹具通道132下方。钳口夹具134包括具有布置在下端并从其垂直延伸的凸台144的钳口夹具轴142。凸台144还包括用于将钳口夹具134引导到钳口夹具通道132中的面向下斜面146(即，凸台144的顶部可能比底部更厚)。当冲泡室20封闭时，夹钳口夹具134延伸穿过夹钳通道132并进入腔体140。扭转弹簧148将钳口夹具134偏置在向前位置上(即，钳口夹具134朝向触摸表面138枢转)，从而将凸台144向前推入腔体140中并且处于下部钳口88a的顶表面139下方和轴136中。在这方面，下部钳口88a和凸台144之间的接触保持钳口88a、88b封闭。

为了打开冲泡室20，用户按压触摸表面138，从而引起释放按钮轴136水平滑动到腔体140中并与其中的凸台室146接触。该水平滑动力逆着扭转弹簧148的向前力枢转凸台144并且脱离钳口夹具通道132。在这方面，释放按钮轴136有效地将钳口夹具134旋转到凸台144完全布置在钳口夹具通道132内的位置。因此，由于在凸台144上方没有表面，因此在旋转阻尼器126的阻力下，弹簧124引起上部钳口88b枢转远离与下部钳口88a的接合，从而打开冲泡室20。关闭冲泡室20只是向下枢转上部钳口88b(克服冲泡头弹簧124的打开力)直到钳口夹134重新接合腔体140。具体地，如上所述，扭转弹簧144将钳口夹具134向前并朝向释放按钮130的大致位置偏置。当上部钳口88b被向下推动或枢转时，凸台144接触下部钳口88a。凸台144上的斜面146允许钳口夹具134滑动到钳口夹具通道132中。也就是说，斜面146提供倾斜的滑动表面，其允许钳口夹具134逐渐枢转远离释放按钮130，使得否则将被下部钳口88a的顶表面139阻挡的凸台144可以穿过钳口夹具通道132并进入腔体140。在这方面，一旦凸台144在钳口夹具通道132下滑动，扭转弹簧148就使钳口夹具134朝向触摸表面138枢转，从而将凸台144放置在下部钳口88a的顶表面139下方并放置成锁定地接合在腔体140中，进而将冲泡室20锁定在闭合位置。

上部钳口88b可以包括转动或旋转式入口针92，其向下延伸到冲泡腔体20中，并且被设计成刺穿冲泡盒22的顶表面94(图1、3、16和17)以将热水注入冲泡盒22。相应地，下部钳口88a包括向上延伸的出口针96，其可以被设计成刺穿冲泡盒22的底表面98，从而有利于当冲泡盒22的顶表面94被入口针92刺穿时在冲泡周期期间热水流过。上部钳口88b可以包括密封件100，其在入口针92上同心地平稳移动或滑动以放置在上部钳口88b下方，如图9中所示。密封件100可以在冲泡周期期间在入口针92和上部钳口88b之间形成气密密封，并且在入口针92和冲泡盒22的顶表面94之间形成类似的气密密封。因此，密封件100可以在冲泡周期期间防止或基本防止流体泄漏。密封件100可以由硅树脂、乙烯丙烯二烯单体(epdm)橡胶或任何其他合适的材料构成，该材料足够耐用以允许其中的入口针92在延长的使用持续时间(诸如常规滴灌咖啡机的正常操作寿命)内的转动或旋转运动。

系统10包括第三冲泡管路或第三导管102，其将传感器出口72流体地联接到冲泡头18，并且具体地联接到旋转式入口针92。在冲泡周期期间，泵12将热水从加热器箱16通过第三导管102排出到冲泡盒22中。在这方面，旋转式入口针92将热水和蒸汽注入其中的咖啡渣滓24中。第三止回阀104沿着第三导管102串联地布置在传感器出口72和旋转式入口针92之间。第三止回阀104可以是具有正开启压力(例如，2psi)的单向止回阀。在这方面，第三止回阀104防止液体流到冲泡头18，除非流动超过开启压力(例如，2psi)。在这种情况下，第三止回阀104可以具有与第一止回阀46和第二止回阀64相同或相似的规格，但是第三止回阀104可以具有与第一止回阀46和第二止回阀64不同的规格，包括不同的开启压力。

第三止回阀104还有助于防止在冲泡周期结束之后从冲泡头18滴落，因为导管102内和止回阀104后面的任何残留水都可能处于不足以开启第三止回阀104的压力下。此外，第三导管102可以被配置成将残余水以自重排泄回到加热器箱16中(例如，通过将第三导管102定位在加热器箱16上方)。此外，第三导管102的一部分可以成形为排泄捕获器或捕集器，以帮助防止水回流。冲泡系统10可以从第三导管102去除尽可能多的残留水，以便在下一个冲泡周期启动时仅将来自加热器箱16的热水注入冲泡盒22中。这样，本文公开的咖啡冲泡系统10优于允许残留水在冲泡周期结束时剩余在加热器箱和冲泡头之间的第三导管102中的常规系统。

为了在冲泡周期结束时泵送空气，咖啡冲泡系统10还包括第一空气管路106，其通向大气并且流体地联接到泵12后面和在流量计48(如果包括的话)前面的第一导管40。第一空气管路106的开口端可以布置在贮存器14上方(如图1、3、16和17中所示)，以便系统10中的任何回流水滴落或排泄到贮水器14中。第一电磁阀108可以与第一空气管路106串联放置，以控制大气空气的进入。首先，当泵12将水从贮存器14排出到加热器箱16时，第一电磁阀108关闭。为了泵送空气，第一电磁阀108打开，以便第一导管40通向大气。第一冲泡管路40中的空气压力与大气压相等，其低于当电磁阀108关闭时第一导管40内的压力。结果，在第一止回阀46前面的压力下降到大气压并低于开启压力，从而允许第一止回阀46关闭。因此，泵12停止排水，而是开始从暴露于大气中的空气管路106泵送空气。这样，水不再从贮存器14流到泵12。相反，如果第一电磁阀108关闭，则泵12将对第一导管40再加压并开始从贮存器14排水。在这方面，第一电磁阀108可以有效地控制泵送的介质(即，空气或水)。

咖啡冲泡系统10还包括用于控制第三导管102中的压力的第二空气管路110。该第二空气管路110可以在第三止回阀104和传感器出口72之间从第三导管102分离，如图1、3、16和17中所示。在一个实施例(在图15中最佳地图示)中，传感器出口72可以包括y形或t形。

也就是说，y形或t形出口72的一侧有利于与第二空气管路110连接，而y形或t形出口72的另一侧有利于与第三导管102连接。如上文关于第一空气管路106所述，第二空气管路110的开口端可以布置在贮存器14上方(如图1、3、16和17中所示)，以将水滴落回或排泄回到贮存器14(如果需要)。在这方面，第二空气管路110可以可选地包括溢流配件398，以有利于与贮存器14连接。第二空气管路110还包括第二电磁阀112，其当“打开”时将第三导管102通向大气，而当“关闭”时将第三导管102与大气隔离。当第二电磁阀112处于“打开”时，加热器箱16的出口侧上的压力与大气压平衡，而第三导管102中的压力下降到大气压。该压降允许第三止回阀104通过将第三导管102中的压力降低到其开启压力以下来关闭。因此，打开第二电磁线圈112有助于防止在冲泡周期结束时的不期望的滴落，因为第三导管102通过关闭第三止回阀104而与进一步的流体流动隔离。

在图16中所示的替代实施例中，系统10包括第二空气管路110，其包括形状类似于管件式捕集器(即，u形)的大气排放管150。当第二电磁阀112打开并且该流动处于不足以打开第三止回阀104的压力下时，例如，当在初次填充之后加热热水器箱16中的水时，该大气排放管150贮存流出传感器66的水。如图所示，第一空气管路106连接到大气排放管150和第二电磁阀112之间的第二空气管路110。在吹扫周期期间(下面详细讨论)，当第一电磁阀108打开时和在泵送空气之前，泵12将排出或去除贮存在大气排放管150中的水。这有效地去除和更新了大气排放管150中的水。第二空气管路110的开口端布置在与传感器出口72的连接点上方，使得水不能从第二空气管路110的开口端流出(例如，从大气排放管150流出并进入贮水器14)而不用完全填充第二空气管路110和大气排放管150。第二空气管路110可以连接到溢流配件398，其提供与贮存器14的流体密封连接以防止泄漏。

在图17中所示的另一个实施例中，系统10”'中的第二空气管路110包括曲折路径114，以帮助防止水从第二空气管路110的开口端流出。更具体地，当第二电磁阀112关闭时，曲折路径114被空气填充。当第二电磁阀112打开时，来自第三导管102的残留水可以由于与其相关联的伴随压力释放而流入第二空气导管110。因此，曲折路径114中的一些空气被从第三导管102流入的水排出。跨越该路径114的长度和压降(即，曲折的性质)可以确保没有水从第二空气管路110的开口端(例如，在贮存器14上方)排出。在这方面，曲折路径114有助于确保仅空气离开第二空气管路110的开口端。曲折路径114可以具有本领域已知的任何形状，诸如螺旋形、z字形、圆形或矩形路径。

在本文公开的冲泡系统的另一方面中，并且如关于图3和17中的系统10'、10”'具体示出那样，可以省略第一止回阀46和第二止回阀64。实质上，使用泵12来代替第二止回阀64，以防止水从加热器箱16流回到贮存器14。泵12操作以从贮存器14向前迫使或排出水并进入加热器箱16，并因此而用作单向阀。在操作中，泵12将水抽吸到暴露于第一导管40中的流体的敞开腔室中。泵12对该腔室中的流体加压，并且引起在整个泵周期中向前排出，如本领域中公知的那样。当泵停止时，隔膜阻挡泵12中从泵出口44到泵入口42的通道，从而有效地作为止回阀操作。这当然防止了水从第二导管62逆流回到第一导管40中并且朝向贮存器14。为此，不需要第二止回阀64来停止水的回流。在泵12暴露于来自加热器箱16的热水的情况下，泵12能够承受暴露于热水。

另外，在图3中所示的实施例中，泵12仅在水存在于贮存器14中时从贮存器14排水。一旦贮存器14排空，系统10'就启动空气吹扫步骤(在下面详细描述)。由于在空气吹扫开始时在贮存器14中没有水可以用，因此在该步骤期间(即，通过第一止回阀46的正开启压力)不需要防止水流出贮存器14。因此，可能并且有望消除如图3中所示的第一止回阀46，因为空气吹扫周期在贮水器14为空时启动。

此外，关于图17中所示的实施例，使用贮存器拾取器34可以允许泵12在贮水器14前面的第一导管40内产生足够的力，以将水抽吸到第一导管40中。当第一电磁阀108打开时，第一导管40内的压力下降到大气压。作为这种压降的结果，泵12不再能够借助于拾取器34有效地从贮存器14抽吸水。结果，泵12类似于如上关于冲泡系统10、10'、10”所述那样从泵送水切换到泵送空气。因为泵12从打开的第一空气管路106排出大气空气比克服重力从贮存器14泵送水更容易，泵送的介质的变化发生。在这方面，第一止回阀46不是必要的并且可以被去除以降低成本和复杂性。

鉴于前述描述，本领域普通技术人员将认识到，根据所公开的实施例，每个冲泡系统10、10'、10”、10”'都可以包括止回阀46、64的各种组合，包括使用第一止回阀46和第二止回阀64、仅使用第一止回阀46、仅使用第二止回阀64或者省略第一止回阀46和第二止回阀64(图3和17)。

如图18中所示，系统10还包括至少一个微控制器50，用于在冲泡周期之前、期间和之后控制冲泡器的不同特征。例如，微控制器50可以与泵12联接并且具有响应于加热器箱16的填充状态而使泵12“接通”或“断开”的能力。更具体地，微控制器50可以从光感受器78接收反馈响应并且基于这些反馈响应来操作泵12。例如，当感光器78提供光接收反馈时，微控制器50知道加热器箱16未充满。这样，微控制器50可以继续运行泵12以填充加热器箱16。相反，根据上述实施例的浮子80、80'、80”对光束76的阻挡可导致感光器78向微控制器50提供负反馈。这里，因为浮子80、80'、80”阻挡了光束76向加热器箱液位传感器66内的感光器78的传输，因此微控制器50知道加热器箱16充满。因此，微控制器50可以关闭泵12。本领域技术人员将理解，系统10可以包括一个或多个微控制器50并且微控制器50可以用于控制系统10的各种特征，而不仅仅是简单地使泵“接通”或“断开”。例如，微控制器50还可以控制、接收来自加热器箱温度传感器58(例如，用以监测加热器箱水温)、贮存器14中的低水位传感器38(例如，用以确定是否有任何要冲泡的水)、流量计48(例如，监测在冲泡周期期间泵送到加热器箱的水量)、加热元件56(例如，用以调节加热器箱16中的水温)、加热器箱液位传感器66(例如，用以确定加热器箱16的填充状态)、发射器74(例如，“打开”或“关闭”光束76)、感光器78(例如，用以确定光束76的阻挡)、旋转式入口针92(例如，用于在冲泡周期期间的激活和旋转)、第一电磁阀108(例如，用于打开或关闭)、第二电磁阀112(例如，用于打开或关闭)、激活开关90(例如，用于在启动冲泡周期之前确定钳口88是否打开)和/或外部可接近的控制面板116的反馈或以其他方式与它们通信。

控制面板116可以包括允许用户操作冲泡系统10的一系列外部可接近的控制器、旋钮、lcd屏幕等。如上所述，控制面板116与一个或多个微控制器50处于反馈通信，以用于处理所选或所需要的冲泡条件。更具体地，用户可以利用控制面板116向一个或多个微控制器50提供命令，诸如启动冲泡周期或改变期望的份量。在这方面，控制面板116可以包括按钮、旋转拨盘、旋钮或本领域已知的其他输入器。如下面将更详细地讨论那样，在一个实施例中，控制面板116包括旋转拨盘或其他变阻器348，其允许用户通过旋转或移动外部可接近的旋钮来选择不同的份量(例如，6-12盎司)和/或冲泡温度。在这方面，作为冲泡周期的一部分，变阻器348调节泵12从贮存器14移动到加热器箱16中并最终进入咖啡杯26的水量。变阻器348可以有利于线性量或增量选择(例如，2盎司增量)。控制面板116还可以向用户提供关于冲泡系统10的状态(包括正在进行的冲泡周期的状态)的视觉反馈。例如，在一个实施例中，控制面板116可以包括lcd屏幕(未图示)来指示所选择的份量和/或包括led阵列来在冲泡周期之前、在冲泡周期期间和在冲泡周期之后提供冲泡系统10的立即视觉识别。微控制器50可以在冲泡周期启动之后停用所有控制器(例如，按钮、诸如变阻器348之类的旋转拨盘、旋钮、lcd屏幕等)。

图19图示了根据本文公开的实施例的用于操作咖啡冲泡系统10的一种方法(200)。在这方面，第一步骤(202)是为第一次而“接通”咖啡冲泡系统10。“接通”冲泡系统10的电源会激活电子器件，包括微控制器50和由微控制器50操作的其他部件，如本文所述的发射器74。下一步骤(204)用于已经打开电源的冲泡系统10检查加热器箱16中的水位。这可以通过从感光器78读取反馈而快速完成。如果加热器箱16是空的，则感光器78将向微控制器50发送正在接收光束76的正反馈。这应当是冲泡系统10第一次“接通”时的情况，除非系统10已经在加热器箱16中有水。

这样，下一步骤(206)是系统10确定在贮存器14中是否存在可以用于充满或至少部分填充加热器箱16的任何水。微控制器50可以从水位传感器接收指示贮存器14具有一定量的水的反馈。更具体地，微控制器50可以接收来自低水位传感器38(指示水在贮存器14中的阈值量)或者提供关于贮存器14中的特定水量的反馈的一个或多个传感器的反馈。作为替代，微控制器50可操作泵12以确定贮存器14是否具有任何水，如上所述。如果在贮存器14中没有水，则系统10将显示“添加水”的通知(208)。作为替代，如果在贮存器14中存在水，则作为步骤(210)的一部分，微控制器50激活泵12以开始填充加热器箱16。泵12将继续从贮存器14泵送水，直到加热器箱液位传感器66指示加热器箱16充满，或直到微控制器50例如通过来自低水位传感器38等的反馈或通过来自泵12的反馈而确定贮存器14中缺水。

当作为初始填充阶段的一部分而“接通”泵12时，其以基本上恒定的速度(即，恒定电压)运行，以将水从贮存器14泵送通过第一导管40，并经由入口52进入加热器箱16。在这一点上，第一电磁阀108关闭，而第二电磁阀112打开。一旦泵12在第一导管40中产生了足够的压力来超过第一止回阀46(如果包括的话)的开启压力，第一止回阀46(如果包括的话)就打开以允许来自贮存器14的水沿向前面向流过其中。然后，水在到向泵12的途中流过流量计48(如果包括的话，如图1中所示)。流量计48可以确定并跟踪从贮存器14中泵送的水量。虽然如此，但在图3和17中所示的替代实施例中，从贮存器14中泵送的水量可以如本文所述那样基于泵12的速度和持续时间来确定。然后，假定水压大于其开启压力，则水流过泵12并通过第二止回阀64(如果包括的话)。在该实施例中，第一止回阀46和第二止回阀64两者具有相同的开启压力。因此，如果流动压力足以打开第一止回阀46，则也足以打开第二止回阀64。然后，水经由入口52流入加热器箱16的底部并开始填充加热器箱16。步骤(210)可以可选地包括在加热器箱16的顶部产生空气垫118。

图20更具体地图示了用于启动泵并填充加热器箱16以及使用加热器箱液位传感器66来确定加热器箱16是否充满或水位低的步骤(210)。作为步骤(210a)的一部分，当加热器箱16充满水时，持续泵送会导致水流入传感器入口拾取器70。如上所述，发射器74将光束76发射到腔体68中(210b)，并且感光器78接收光束76并就此向微控制器50提供反馈(210c)。该反馈指示加热器箱16未满(例如，如图21中所示)。进入在腔体68中并在腔体68中上升的水也引起浮子80上升(210d)。在步骤(210e)中，浮子80上升到腔体68的上部并接触支柱82。支柱82停止浮子80的向上运动，而不会将传感器出口72与腔体68隔绝(例如，通过通道84)。支柱82将浮子80偏置在一垂直位置上，浮子80的主体以此阻挡或阻碍光束76从发射器74到感光器78的传输，如图22中所示。可以使用如本文所述的浮子80'、80”实现相同的阻挡。一旦感光器78不再接收到光束76，传感器66就将指示加热器箱16已充满的信号中继到微控制器50(210f)。此后，作为图20中所示的最终步骤(210f)的一部分，系统10关闭泵12。

作为步骤(210)的一部分，在初始填充周期结束之后，加热器箱16一直保持充满或基本上充满状态。在这方面，微控制器50可以被编程以通过周期性地连续监测加热器箱液位传感器66或通过本文公开的或本领域已知的其他方法，在未来任何给定点处将加热器箱16保持在充满状态。如本文更详细描述那样，在该阶段，由于加热器箱16充满了水，所以通过泵12使水从贮存器14移动到加热器箱16，会引起加热器箱16中的相当量的水通过传感器出口72排出或排放到第三导管102，以便输送到冲泡器头18。

另外，微控制器50可以在上述初始填充过程期间激活加热元件56来将加热器箱16中的水加热到期望的冲泡温度。这样，加热器箱16中的水在进入加热器箱16时立即被预热，从而减少了冲泡系统10准备冲泡周期的时间。在一个实施例中，加热元件56可以在进入加热器箱16时实时地将水充分地预加热到期望的冲泡温度。在替代实施例中，加热元件56可能需要更长时间来将水加热到期望的冲泡温度。在这方面，当加热器箱16充满时，加热器箱16中的水最初低于冲泡温度。因此，加热元件56继续加热该加热器箱16的底部处的较冷的水。在加热器箱16的底部的热水因为其变得比上面的较冷的水密度更低而上升，而较冷的水此时下降到加热器箱16的底部并且更靠近加热元件56。该过程继续，直到加热器箱16中的整个(或基本上整个)体积的水都处于所期望的冲泡温度。在加热过程中，温度传感器58跟踪或测量加热器箱16中的水的温度，以确定水何时处于正确或期望的冲泡温度。可选地，外部可视温度led(未图示)可以提供加热元件56活动或者水处于最佳冲泡温度并且准备启动冲泡周期的可视通知。冲泡系统10的另一个特征可以允许用户使用外部可接近的控制面板116手动设置期望的冲泡温度。

在图16中所示的实施例中，微控制器50可以不激活加热元件56，直到传感器66指示加热器箱16完全充满。一旦加热元件56开始加热该加热器箱16中的水，其中的水热膨胀并且可能引起一些水流出传感器出口72并流入第三导管102和第二空气管路110。离开传感器66的水处于不足以打开第三止回阀104的压力下，因此第三止回阀104有效地阻挡或防止了水流到冲泡头18。这样，水流过第二空气管路110并经过打开的第二电磁阀112，以便最终贮存在大气排放管150中。在这方面，第二空气管路110和大气排放管150在冲泡周期(即步骤(216)-(218))期间通常可能充满水。当然，在冲泡周期结束时(例如步骤(220))，作为吹扫周期的一部分，来排放并且更新水。

另外，在加热器箱16已经充满水之后，微控制器50可以从温度传感器58接收周期性连续反馈读数。在这方面，微控制器50可以以周期性间隔“接通”和“断开”加热元件56，以确保加热器箱16中的水保持在最佳冲泡温度，以便用户可以启动冲泡周期而不用等待冲泡器加热其中的水。作为替代，微控制器50可以被预编程或手动编程以激活加热元件56来确保水温在一天的某些时间(例如，早晨或晚上)处于最佳冲泡温度，而不是一直保持加热器箱水在所期望的冲泡温度。在这方面，用户可以设置加热器箱16中的水应当处于用于冲泡饮料的最佳温度的时间。

一旦加热器箱16充满并且水处于最佳冲泡温度，冲泡系统10就准备好启动冲泡周期。系统10可以包括具有允许选择某些冲泡条件的外部可接近的旋钮、开关或拨盘的控制面板116。例如，用户可能能够使用外部可接近的变阻器348设置期望的冲泡量(例如6盎司、8盎司、10盎司等)。作为步骤(212)的一部分，在选择了所期望的冲泡量之后，系统10然后可以读取贮存器14中的水位传感器38(例如，利用微控制器50)，以确定贮存器14是否包含足够量的水来冲泡所需量的咖啡。如果贮存器14不包含足够量的水，则与步骤(208)类似，冲泡系统10可以呈现“低”或“无”水指示并提示用户向贮存器14添加水。作为替代，根据图3和图17中所示的系统10'、10”'，微控制器50可以基于泵12的负载和电流测量来确定贮存器14是否包括水。在本实施例中，如上所述，不需要包括低水位传感器38。

下一步骤(214)用于用户将冲泡盒22装载到冲泡室20中。更具体地，如图23的流程图中所示，用户在步骤(214a)中例如通过按压释放按钮130上的触摸表面138以自动打开上部钳口88b来打开冲泡室20。作为替代，用户可以通过相对于下部钳口88a移动上部钳口88b来手动打开冲泡腔体20。接下来，作为步骤(214b)的一部分，用户将含有咖啡渣滓24的冲泡盒22插入冲泡室20中的容器中。在步骤(214c)中，用户通过如上所述的手动压力或通过本领域已知的自动机构闭合上部钳口88b来关闭冲泡室20。然后，用户例如通过按下控制面板116上的外部可接近按钮来启动冲泡过程(214d)。然后，系统10可以将钳口88a、88b锁定在闭合位置(214e)(例如，通过禁用释放按钮130)以防止用户在冲泡周期期间打开冲泡室22。用户可以在方法(200)期间或在作为步骤(216)的一部分图示和描述的冲泡周期启动之前的任何点处执行步骤(214)。

紧接着步骤(216)开始之前，系统10关闭第二电磁阀112以防止泵12在冲泡周期期间将热水排出到第二空气管路110和大气排放管150。在这方面，关闭第二电磁阀112会排出水以向前行进到第三导管102中。第三导管102中的增加了的压力打开止回阀104并将已加压的热水输送到旋转式入口针92。接下来，作为步骤(216)的一部分，泵12以高压和流速向冲泡盒22输送小预定量的热水，以初始地预热和预润湿其中的咖啡渣滓24。更具体地，泵12可以在相对高的电压(例如，最大电压的80-90％)下运行相对短的持续时间(例如，冲泡周期的10％)，以将相对少量的热水(例如，1盎司或总冲泡量或份量的10％)注入到冲泡盒22中。泵12可以运行预定时间段(例如，10秒)，或者直到泵电流尖峰指示热水已经润湿了咖啡渣滓24。例如，12伏特泵可以在10-11伏特下运行以将1盎司热水注入设计用于冲泡10盎司份量的冲泡盒。咖啡冲泡系统10可以根据需要或期望以更高或更低的电压运行泵12或注入更多或更少的热水。一旦进入冲泡盒22中，热水就与该咖啡渣滓24的底层混合，以初始地预润湿和预加热它们。这种初始量的热水不会引起冲泡好的饮料离开冲泡器头18(或至少非常少)。旋转式入口针92可以确保冲泡盒22中的所有或大部分渣滓24均匀润湿和预加热。在步骤(216)中的咖啡渣滓24的润湿和预热相对于本领域已知的常规冲泡方法增强了一致的风味提取，从而改善了所得咖啡的味道。此外，步骤(216)还预热第三导管102，从而防止稍后在冲泡周期中用于冲泡期望的咖啡饮料的热水中的任何温度下降。步骤(216)可以仅包括少量的总冲泡时间(例如5-10％)。

下一步骤(218)用于系统10将预定量的热水(例如，冲泡量的90％)从加热器箱16泵送到冲泡盒22中以冲泡咖啡。更具体地，如图24中所示，系统10将提供给泵12的电压从在步骤(216)中的相对高的水平降低到步骤(218a)中的相对低的电压(例如总泵电压的20％)，从而相对于步骤(216)降低水对冲泡盒18压力和流速。如步骤(218b)中所示，一旦处于该电压下，系统10就逐渐将泵电压增加到操作电压。在步骤(218b)结束时的工作电压可能仍然远小于总泵电压(例如，40％)。步骤(218b)中的电压增加可以遵循斜坡函数(即，电压基本上连续线性增加)、阶梯函数(即，电压以一系列离散阶梯增加)或期望的任何其他增加泵电压的方法。然后，泵12在操作电压(即，连续电压)下运行，以继续冲泡周期，直到大部分所需量的饮料被冲泡(218c)。例如，在步骤(216)中以10-11伏特运行的12伏特马达在步骤(218a)中可以下降到2伏特，并且在步骤(218b)中缓慢地上升到4伏特并在该电压下继续，直到泵12已经输送了作为10盎司份量的一部分的总共9盎司的热水(即，1盎司的加热润湿水和8盎司的加热冲泡水)。在这方面，热水虽然处于较低的压力，但其以与在步骤(216)中的加热预润湿水相同的方式从加热器箱16流入冲泡盒22中。步骤(218)可以包括大部分冲泡时间(例如，80-90％)。

下一步骤(220)用于泵12泵送空气通过系统10以吹扫第三导管102中的剩余水。在完成步骤(218)之后，相对少量的热水(例如总冲泡量的10％或约1盎司)可能剩余在第三导管102和/或大气排放管150中(图16)。在步骤(216)和(218)期间从加热器箱16排出的水量不应当等于输送到冲泡盒22的水的总量，因为第三导管102具有贮存一部分排水的正体积。因此，为了冲泡整个份量，该残留水必须从第三冲泡管路102和/或大气排放管150排出。如图25中所示，第一步骤(220a)用于使第一电磁阀108打开，从而将泵12的入口侧(即，第一导管40)通向大气空气。这样，第一导管40中的压力下降到大气压。这允许第一止回阀46关闭，因为第一导管40中的压力下降到第一止回阀46的开启压力以下。现在，泵12将空气从第一空气管路106泵送并泵送到第二导管62中。

在图3中所示的替代实施例中，用于通过导管系统泵送空气以吹扫第三导管102中的任何剩余水的步骤(220)是作为在贮存器14耗尽水之后通过贮存器14吸出空气的结果而发生的。如上所述，在该实施例中，泵12将继续泵送水，直到贮存器14为空。当水耗尽时，第一导管40变成暴露于大气，并且泵通过贮存器14中的开口将空气抽吸到第一导管40中。在这一点上，根据本文公开的实施例，微控制器50识别泵12中的电流下降，并且启动冲泡周期的最后阶段，即，吹扫剩余在第三导管102中的水。

在图16中所示的实施例中，用于通过系统10ii泵送空气以吹扫第三导管102中的任何剩余水的步骤(220)作为通过大气排放管150吸出空气的结果而发生的。如上所述，在步骤(216)-(220)期间，大气排放管150通常充满水。在这方面，泵12首先将吸出剩余在大气排放管150和第二空气管路110中的所有水。一旦水从第二空气管路110完全排泄，微控制器50就识别泵12中的电流下降并且启动冲泡过程的最后阶段，即空气吹扫。在这方面，在每个冲泡周期中都更新贮存在大气排放管150中的水。

在步骤(220b)中，泵电压可以立即增加到相对较高的电压(例如，最大泵电压的70％或80％)，以立即迫使一定量的加压空气通过第二导管62、加热器箱16、传感器66并通过第三导管102离开并进入冲泡盒22。因为空气的密度小于水的密度，所以加压空气将通过加热器箱16中的水会起泡。加热器箱16的顶部包括圆顶形鼻部60，以便加压空气立即被引导到加热器箱出口54，以输送到第三导管102。在第三导管102中向前的残余水或冲泡好的咖啡可以快速和平稳地从系统10排空并分配到下面的杯子26等中作为冲泡好的咖啡。第三导管102具有比加热器箱16相对更小的直径，这增加了穿过其中的空气的密度和流速，以更有效地从冲泡头18排空和分配任何残余液体。在这方面，第三导管102内的加压空气和伴随的摩擦能够迫使剩余在第三导管102中的基本上所有水进入冲泡盒22。

作为完工步骤(220c)的一部分，泵12可以稳定地增加到甚至更高的电压(例如，最大泵电压的80-90％)。步骤(220c)中的电压增加可以遵循斜坡函数(即，电压基本上连续线性增加)、阶梯函数(即，以一系列离散阶梯增加电压)或者本领域已知的增加泵电压的方法。在这方面，泵12继续通过第一空气管路106(或通过根据图3中所示的实施例中的贮存器14)将空气抽吸到系统10中，从而迫使来自第三导管102的任何剩余水进入冲泡盒22。例如，12伏特泵可以从步骤(218c)中的4伏特跳跃到步骤(220b)中的9伏特，并且在步骤(220c)中增加到11伏特，以快速和有效地迫使剩余在第三导管102中的水进入冲泡盒22来完成10盎司份量。然后，系统10“断开”泵12(220d)。作为替代，泵12可以下降到相对较低的电压(例如，2伏特)，而不是关闭。泵12泵送吹扫空气通过咖啡冲泡系统10，直到冲泡出所期望的份量(例如10盎司)的咖啡。与总冲泡时间(例如，5-10％)相比，步骤(220)的总运行时间相对较短。此外，将第三导管102的入口定位在加热器箱16上方允许在完成步骤(220)时，将剩余在第三导管102中并且在第三止回阀104后面的任何水在重力影响下排泄到加热器箱16中。在这方面，在系统10完成步骤(220)之后，第三导管102可以基本上无水。

下一步骤(222)用于打开第二电磁阀112并关闭第三止回阀104以帮助防止任何剩余的水从冲泡头18滴落。更具体地，如图26中所示，在冲泡周期期间，加热器箱16以及第二导管62和第三导管102处于来自泵12的正压力下，释放点是在冲泡盒22中跨越咖啡渣滓24的底层的压降。这样，该压力可以引起冲泡头18在冲泡过程结束后滴落。在这方面，系统10在步骤(222a)中打开第二电磁阀112，从而将第三导管102通向大气。然后，加热器箱16的出口侧(即第三导管102)上的压力下降到大气的压力。第三导管102中的压力经由第二空气管路110的开口端释放到大气中。从第二空气管路110的开口端(如果有的话)被迫排出的水排泄到贮存器14中。在该降低了的压力状态下，因为第三导管102中的压力下降到其开启压力(222b)以下，所以第三止回阀104关闭。因此，水不会从冲泡头18滴落，因为第三止回阀104防止了任何残留水流到冲泡头。如果在步骤(220d)中泵12继续以相对较低的电压运行，则系统10在相对短的时间量(例如，2秒)之后在步骤(222c)中关闭泵12。步骤(222c)仅在泵12在步骤(220d)中不断开时才是必要的。最后，在步骤(222d)中，系统10关闭第一电磁阀108。在这一点上，冲泡过程完成，用户可以享受新鲜冲泡的一杯(或更多杯)热咖啡。加热器箱16仍然完全充满水并被预热，从而减少冲泡另一杯咖啡所需要的时间。

加热器箱16在整个步骤(216)-(222)中保持完全充满水状态。在这方面，泵12通过将水从贮存器14泵送到加热器箱16中而在步骤(216)和(218)中将水供应到冲泡盒22。由于加热器箱16被完全充满，所以等于泵送到加热器箱16中的水量的一定体积的水被从那里排出到第三导管102中。例如，对于10盎司份量，泵12从贮存器14泵送总共10盎司的水进入加热器箱16，其又从那里排出10盎司的热水进入第三导管102和冲泡盒22中，用于将一杯(或更多杯)咖啡冲泡到下面的咖啡杯26等中。当然，在冲泡周期期间从贮水器14排出到加热器箱16的水量可以稍微改变以解决在吹扫周期期间第三导管102和/或大气排放管150中的水的问题。

在图27-30中图示了贮存器水位传感器38的一个实施例。传感器38包括浮力浮子300，该浮子300具有固定到其上的磁体302，磁体302随着贮存器14中的水位上升和下降。磁体302跳过霍尔效应传感器304，从而指示贮存器14中的水位。更具体地，贮存器14包括形成腔室308的多个壁306，该腔室308水平地约束浮子300的位置，同时允许浮子300基于贮存器14中的水位在其中垂直移动。在这方面，壁306以这样的方式配置，即使腔室308对贮存器14中的水敞开，使得腔室308中的水位与贮存器14中的水位相当。腔室308定位在贮存器14的底部(如图28-30中所示)并且防止浮子300下降到贮存器14的底部以下。在这方面，当贮存器14为空时，浮子300与贮存器14的底表面相切(图28)。腔室308从贮存器14的底部向上延伸到贮存器14的总高度的大约四分之一到三分之一。虽然如此，但腔室308可根据需要或期望而延伸得更高或更低。腔室308包括外罩310，该外罩310限定了浮子300的最大垂直位置。霍尔效应传感器304相对于腔室308和浮子300在其中的运动而定位，以便当贮存器14包含一定量的水时，磁体302跳过霍尔效应传感器304。霍尔效应传感器304可以在贮水器14具有足够的水来冲泡系统10的最大份量(例如，12盎司)时发出信号的位置。

霍尔效应传感器304可以定位在磁体302的最小垂直位置(即，当浮子300与贮存器14的底表面相切(如图28中所示)时)和磁体302的最大垂直位置(即，当浮子300与盖310相切(如图30中所示)时)之间。当超过最大份量的水存在于贮存器14中时，该特征允许磁体302向上行进经过霍尔效应传感器304。该特征确保当贮存器14中的水位下降到最大份量或低于最大份量时，霍尔效应传感器304被发出信号。

如图27中所示，浮子300可以是盘状的并且由水浮性聚合物(例如聚苯乙烯或聚丙烯)构成。此外，浮子300可以在腔室308中定向成使得浮子300的平坦表面垂直于贮存器14的底表面。浮子300可以包括用于接收并保持磁体302的中心凹陷312。浮子300还包括一个或多个向外延伸的突起314，以防止浮子300粘附到或吸引到贮存器14的壁或腔室308的壁306。浮子300可以是本领域已知的任何形状或定向在本领域已知的任何位置上。

图28-30图示了贮存器水位传感器38的操作。更具体地，图28示出了当贮存器14为空时浮子300与贮存器14的底表面相切。当贮存器14中的水位增加时，浮子300在室308中上升。在这方面，图29示出了当贮存器14中的水位处于系统10的最大份量(例如，12盎司)以下的某个水平(例如6盎司)时浮子300的位置。这里，浮子300和磁体302仍然处于在霍尔效应传感器304下方的一垂直位置上。一旦贮存器14中的水位上升超过最大份量(例如，12盎司)，磁体302就跳过霍尔效应传感器304，从而指示贮存器14包含至少足够的水来冲泡最大份量的咖啡。当添加更多的水到贮存器14时，浮子300继续在腔室308内上升并且超过霍尔效应传感器308。当贮存器14充满(例如如图30中所示)时，浮子300在腔室308的顶部邻接盖310并且定位在传感器304上方。当处于该位置时，系统10将根据进入控制面板116的期望量自由地冲泡咖啡，直到贮存器14中的水位下降到最大冲泡量以下。

在这方面，在一个或多个冲泡周期期间从贮存器14分配水并且在此期间不重新填充贮存器14，会引起其中的水位下降。在该实施例中，浮子300将在最大冲泡量(例如，12盎司)之上的某个点(例如，14盎司)处开始在垂直高度上下降。这允许浮子300及其上的相应磁体302随着水继续从贮存器14分配，而返回经过霍尔效应传感器304。在贮存器14中的水等于最大冲泡量的点处，磁体302使在其向下路径上的霍尔效应传感器304跳开或发信号通知该霍尔效应传感器304。这里，系统10知道贮存器14仅包含用于最大份量(例如，12盎司)的足够的水。在一个实施例中，一旦现有冲泡周期完成，如果贮存器14包含少于最大份量，系统10就不会启动另一个冲泡周期。在这方面，系统10可以提供将水添加到贮存器14的指示。在该实施例中，下一个冲泡周期只能在添加了足够的水到贮存器14之后启动，以便浮子300和磁体302再次通过霍尔效应传感器304并跳过霍尔效应传感器304，从而指示贮存器14中的水位高于最大份量。

在替代实施例中，即使在贮存器14中的水位降低到最大份量以下，只要用户选择了小于贮存器14中剩余水量的份量，系统10也将启动冲泡周期。也就是说，系统10通过跟踪在磁体302跳过霍尔效应传感器304之后离开贮存器14的水量(例如，通过使用流量计48或泵12)，通过从最大份量减去冲泡周期的剩余量来确定贮存器14中存在的水量。例如，如果最大份量为12盎司，则当磁体302跳过霍尔效应传感器304时系统10知道贮存器14仅包含12盎司的水。如果2盎司的水在磁体302跳过霍尔效应传感器304之后离开贮存器14，则系统10知道有10盎司的水剩余在贮存器14中(即，12盎司减去跳开霍尔效应传感器304之后使用的2盎司等于10盎司)。这样，系统10可以被设计成通过连续跟踪贮存器14中剩余的水量而允许10盎司或更少盎司的一个或多个随后冲泡周期。

在替代实施例中，系统10可以通过与读取泵12消耗的电流无关的方法来确定泵12的旋转速度。例如，如图31中所示，系统10可以包括麦克风316，该麦克风316监听当一个或多个旋转摆盘378撞击泵12中的一个或多个活塞380时产生的声音脉冲或振动。在这方面，系统10可能能够基于由麦克风316拾取或听到的声音脉冲或振动的速率来推导出泵12的速度。然后，可以如上所述那样计算流速，即，通过泵12排出的水的总量基于以下公式：流体量＝泵速率*流体量/转数*时间；其中泵速率由麦克风316基于声音脉冲或振动的速率来测量，并且流体量是由每个泵隔膜排出的水量。麦克风316可以是任何合适类型的麦克风，例如场效应晶体管(fet)麦克风或压电麦克风。

作为替代，如图32中所示，泵12的隔膜320可以在每个泵送周期期间接触压电构件320，从而在其中感应可测量电流。在这方面，泵12的速度可以通过在给定时间段(即，隔膜318撞击压电构件320的次数)中在压电构件320中感应电流的速率来测量。压电构件320可以包括聚偏二氟乙烯，但是可以由本领域已知的任何其他类型的压电材料制成。在图33中所示的另一个实施例中，微控制器50使用霍尔效应传感器322来确定泵12的速度。在这方面，泵轴324让磁体326布置在其上。当磁体326经过霍尔效应传感器322时，在其中感应电流。基于在霍尔效应传感器326中感应电流的速率来类似地计算泵12的速度。另一个可选实施例示出在图34中，该图图示了具有固定到泵轴324并与泵轴324一起旋转的多个均匀间隔式周向狭槽330的盘328。布置在盘328的一侧上的发射器332照射光束334，以便于在与盘328中的狭槽330之一对准时由感光器336周期性地接收。再次，感光器336对通过狭槽330的光束334的周期性接收可以产生指示泵12的速度的周期性和可测量信号。例如，微控制器50可以通过除感光器336在指定时间段内从发射器332接收光束334的次数并且基于盘328中的狭槽330的数量来确定泵12的速度。

在一个实施例中，系统10可以在上述初始填充序列之后保持加热器箱16处于填充状态，而不管其中的水的温度如何。在这方面，泵12可以利用加热器箱液位传感器66、66'、66”在恒定的闭环反馈中操作。通常，加热元件56将水保持在或接近所期望的冲泡温度(例如，192°f)。如本文所讨论那样，当系统10在延长的持续时间内不活动时或者当节能模式被激活时，加热器箱16中的水温可以下降到低于冲泡温度。加热器箱16中的水在其冷却时可以热收缩。这样，水位可以降低到加热器箱水位传感器66之下，从而引起控制器50激活泵12来将额外的水从贮存器14排出到加热器箱16中。控制器50可以根据需要“接通”和“断开”泵12，以确保加热器箱16基本上恒定地保持充满水。如果加热器箱16中的水在冲泡周期启动时低于所期望的冲泡温度，则加热器元件56“接通”，以将其中的水的温度升高到适当的冲泡温度。因此，其中的水随着其被加热而热膨胀。由于加热器箱16已经基本上或完全充满水，所以热膨胀可以引起一些水通过通常“打开”的第二电磁阀112流出并进入第二空气管路110、110'和大气排放管150。根据本文公开的实施例，第二空气管路110、110'和/或大气排放管150中的水可以在每个冲泡周期结束时被排空或分配。

在本公开的一方面中，控制器50可以使用来自温度传感器58和加热器箱液位传感器66的反馈来自学习温度和相关加热器箱16的填充水平。在这方面，控制器50能够以如上所述那样地减少或消除水因热膨胀而溢出的方式更好地保持加热器箱16中的水位。也就是说，如果微控制器50接收到超过几个盎司的水流入第二空气管路110和/或大气排放管150中的反馈，则微控制器50可以通过例如在添加额外的水之前增加加热器箱16中的水的温度来调节泵12和加热元件56的操作，以减少作为热膨胀的结果的溢出。

作为替代，系统10可有意地将加热器箱16过度填充超过加热器箱水位传感器66，以便水充满第二空气管路110和/或大气排放管150，而且有些水溢回到水箱14中。这里，系统10用加热箱16、第二空气导管110和大气排放管150中的已知水量来建立恒定或静态起始点，以用于冲泡周期。

在图35中所示的一个实施例中，系统10包括去抖动逻辑电路装置338，以平滑由加热器箱水位传感器66、66'、66”发送到微控制器50的瞬态反馈。更具体地，当泵12填充加热器箱16时，加热器箱16中的水可能以不规则的方式飞溅或以其他方式起泡或流动。这可能导致浮子80周期性地并且偶然地阻碍光束76传输到感光器78。另外，水泡可能散射光束76，以便不足量的光束76被感光器78接收，从而向控制器50提供加热器箱16充满的错误反馈。这样，传感器66可以快速连续地在充满读数和非充满读数(即，浮子80在阻挡和不阻挡来自感光器78的光束76之间循环)之间波动几次。去抖动逻辑电路器件338用作滤波器以解释和调节来自感光器78的输出信号。在这方面，去抖动逻辑电路装置338可以采用来自水位传感器66的信号，该信号在向微控制器50发信号通知加热器箱16充满之前可以对于指定时间段(例如，1秒)是恒定的。也就是说，在微控制器50将“断开”泵12之前，系统10可以采取不能在指定时间段(例如，1秒)接收光束76。类似地，系统10可能要求在微控制器50将“接通”泵12之前，感光器78连续接收光束76预定时间段(例如，1秒)。在这方面，去抖动逻辑电路装置338可以平滑来自加热器箱水位传感器66的反馈波动，以防止立即连续地“接通”和“断开”泵12。

在本文公开的冲泡系统10的另一个实施例中，图38和39图示了冲泡头18，特别是上部钳口88b，其具有大致平坦且向外延伸的密封环340，其围绕密封件100周向布置，以为冲泡盒22的盖342提供辅助平面支撑。本领域中已知的常规冲泡器包括围绕入口针92周向布置的沉孔344，如图36中所示。在冲泡过程中，常规冲泡器将冲泡盒22加压至约1-2psi，这可引起通常由薄金属箔制成的盖342向上弯曲到沉孔344中。盒22中的1-2psi压力不足以打破盖342，但是该压力是不期望的，因为在冲泡周期期间它不会在冲泡盒22中产生热水和咖啡渣滓的充分混合。这样，增加冲泡盒22中的压力超过2psi可能是有害的，因为增加了的压力引起盖342进一步向上移动到沉孔344中，从而引起盖342不期望地“爆裂”，如图37中所示。在这方面，爆裂口346的直径可以大于入口针的直径，因此可能引起不期望的泄漏。

更具体地，入口针92在其刺穿盖342时产生小的高应力撕裂。当允许盖342向上弯曲到沉孔344中时，这些撕裂倾向于进一步传播。当撕裂传播到使得盖342中的孔变得大于密封件100的程度时，“爆裂口”346出现。在这方面，密封件100不再将入口针92密封到盖342，从而允许加压水和咖啡研磨混合物从冲泡盒22中逸出。随着冲泡盒加压增加，这个问题加剧。系统10将冲泡盒22加压至比典型的常规冲泡器相对更高的压力(例如，2-5psi)，以在冲泡周期期间增加其中的咖啡渣滓24的流化。为了防止上述爆裂口346，如图38和图39中所示的密封环340防止盖342向上弯曲到常规沉孔344中。换句话说，图38和图39中所示的冲泡系统10包括代替凹入的沉孔344的向外延伸的密封环340。在图38和39中，盖342在加压冲泡期间保持基本上沿着更大的表面区域被支撑，从而防止图37中所示的爆裂口346。在这方面，密封环340优于沉孔344，因为其允许增加冲泡盒22的加压，而没有与常规冲泡器相关联的附带“爆裂口”风险。密封环340可以由硅树脂、乙烯丙烯二烯单体(epdm)橡胶或任何其他合适的材料构成。密封环340和密封件100可以是分离的组件，但是也可以是一个单一集成组件。此外，密封环340可以是充分支撑盖342的任何形状(例如，环形密封件340可以是矩形等)，以允许在冲泡盒22内增加加压并防止爆裂口346。

如上所述，控制面板116包括允许用户控制份量和/或冲泡温度的变阻器348。在图40中所示的一个实施例中，同一个变阻器348控制份量和冲泡温度两者。在这方面，控制面板116可以包括用于在份量和冲泡温度调节之间切换的模式选择器350。这里，变阻器348可以旋转以改变份量(或冲泡温度)。然后，在选择模式选择器350之后，可以旋转变阻器348以改变冲泡温度(份量)，反之亦然。模式选择器350可以是开关、拨号盘、旋钮、按钮，电容传感器、电阻传感器或任何其他合适的人机接口。此外，模式选择器350可以与如图40中所示的变阻器348分离，或者模式选择器350可以与变阻器348集成在一起(例如，变阻器348可以旋转并且用作按钮)。

系统10可以可选地包括由控制面板116上的自动冲泡选择器352(图40)激活的自动冲泡功能。在冲泡周期完成之后，系统10可能需要一些时间(例如，60秒)来将加热器箱16中的水加热到适当或期望的冲泡温度。这可能是这种情况，即使加热器箱16在之前的冲泡周期期间保持完全充满并且加热元件56保持接通。在这方面，它可以使加热器箱16花一段时间(例如，如上所述的60秒)以将来自贮存器14的新排出的水加热到期望的冲泡温度。自动冲泡功能有利于在加热器箱16仍在加热其中的水的同时，启动另一冲泡周期。在这方面，如果用户决定冲泡另一份(例如，通过按下开始按钮(未图示))，则系统10将在加热器箱16中的水被加热到适当的冲泡温度之后立即开始下一冲泡周期。如果没有选择自动冲泡功能，则用户在启动另一个冲泡周期之前，可能需要等待直到加热器箱16中的水已经达到适当的冲泡温度。在这方面，如果在加热器箱16仍在加热其中的水时按下开始按钮，则冲泡系统10将不会自动激活，除非激活了自动冲泡功能。

在另一方面，每当系统10“接通”时，冲泡系统10可以提示用户将冲泡盒22放置到冲泡室20中。例如，当放置在冲泡室20中时，冲泡盒传感器354(图9)可以检测冲泡盒22的存在。作为响应，系统10可以“断开”冲泡盒插入指示器。即使冲泡盒22已经存在于冲泡室20中，将系统10“断开”然后再“接通”也可以引起系统10提供将新冲泡盒插入冲泡室20的提示。这防止了系统10用使用过的冲泡盒冲泡咖啡或者未使用的冲泡盒可能已经在冲泡室20中保留了一段延长的持续时间(例如，冲泡盒可能在冲泡室20中保留了一个月而不使用)。作为替代，如果冲泡盒传感器354没有检测到冲泡室20中的冲泡盒22，则系统10可能仅提示插入了新冲泡盒22。

系统10还包括节能模式，其可以由节能模式选择器356(图40)激活。通常，加热器箱16将其中的水保持在适当的冲泡温度(例如，192°f)，以便系统10总是准备冲泡另一份咖啡。在这方面，系统10基本上处于永久待机状态，以便用户不必等待加热器箱16中的水达到冲泡温度来启动新冲泡周期。当选择节能模式时，加热器箱16将其中的水保持在处于或接近冲泡温度(例如，188-192°f)的温度达初始预定或手动设定的持续时间(例如，两个小时)。在这方面，加热元件56利用温度传感器58在闭环反馈中操作。例如，如果在该初始持续时间期间加热器箱16中的水的温度降至低于188°f，则加热元件56接通来加热水。一旦水达到192°f，加热元件56就断开。在初始持续时间(例如，2小时)之后，加热器箱16然后可以将其中的水保持在低于期望的冲泡温度但是比室温相对更高(例如，140°f)的温度达某个二次延长的持续时间(例如，26小时)。在自从最后冲泡周期以来28小时之后(即，在188-192°f下2小时和在140°f下26小时之后)，控制器50可以完全断开加热元件56并允许加热器箱16中的水冷却至室温。在节能模式中使用的具体温度和持续时间可以视系统的具体需要而变化。在这方面，温度和时间可以由每个个体用户预先配置或手动设置。节能模式选择器356可以是开关、拨号盘、旋钮、按钮、电容传感器、电阻传感器或本领域已知的任何其他合适的人机接口。

在图41中所示的一个实施例中，系统10可以包括用于控制提供给加热元件56的电流、电压和/或功率的双向三极晶闸管(“btt”)358(即，用于交流的三极管或“triac”)。系统10对交流(“ac”)功率操作，其中电流和电压都以正弦方式随相位角变化。在这方面，为了从ac电源(例如，墙上插座)向加热元件56提供指定的电流，必须在沿着交流正弦波的各个点处接通和断开电流。在这方面，btt358使用相位控制(一种形式的脉冲宽度调制)以选择性地以正确的相位角向加热元件56提供电流，来实现期望的电流输送(例如，7安培)。更具体地，btt358是半导体装置，其在将触发脉冲364(即，“接通”和“断开”btt358的小电流)提供给栅极端子366时，允许交流电360从其中穿过(例如，来自诸如插座之类的交流电源362)。在这方面，微控制器50可以通过以预期相位角向btt358提供触发脉冲364来控制供应到加热元件56的电流量。也就是说，btt358允许电仅在交流正弦波上的某些点处通过。btt358可以以任何相角以这种方式脉动，以实现正确加热加该热器箱16中的水所需要的任何电流、电压或功率输送。

如图42中所示，系统10包括调节器368，其针对短路、断路、过热等监测系统10中的电路。如果调节器368感测到/识别出冲泡器电路的异常活动(例如，在安全阈值的某些因素之外操作)，则调节器368可能能够禁用系统10，包括控制器50和加热元件56和/或泵12。在这方面，调节器368通过允许冲泡系统10在正确运行和安全冲泡条件下操作而提供增加了的产品安全益处。

在本文公开的冲泡系统10的另一方面，图43图示了冷却系统370，其用于提供对诸如btt358之类的内部冲泡器组件和其他发热装置(例如，微控制器50)的同时冷却以及对到加热器箱16的水中途加热。例如，btt358可以包括一个或多个冷却翅片372，其用作散热器以从btt358吸走热量。第二导管62可以包括热交换器374，该热交换器374在冷却翅片372中并围绕冷却翅片372运行，以吸收由btt358辐射并输送到导热翅片372的热能。结果，这冷却btt358并预热流到加热器箱16的水。该特定特征可以提高系统10的总体效率。

也就是说，通过使用来自其他组件的不然要损失掉的热能来增加进入加热器箱16的水的温度，加热元件56需要更少的时间和能量来将加热器箱16中的水加热到适当或期望的冲泡温度。热交换器374将通过第二导管62的流分划到多个较小的导管376(如图43中所示)，以提高热传导的效率。然后，该较小的导管376可以在流到达加热器箱16之前在第二导管62中重新合在一起。热交换器374也可以布置在第一导管40中。作为替代，冷却系统370可以包括将热量从btt358传输到热交换器374的冷却回路(未图示)，以便冷却翅片372不需要邻近第二导管62。

在图44和45中所示的替代实施例中，冲泡系统10可以包括用于确定加热器箱16何时充满水的无浮子加热器箱液位传感器66”'。在这方面，发射器74和感光器78可以布置在加热器箱16的上角外部。在图44中所示的实施例中，发射器74以相对于加热器箱16的大致垂直侧壁成一向上角度来布置，而感光器78以相对于加热器箱16的大致水平上壁成一向下角度来布置。这样，光束76离开发射器74并在接触感光器78之前穿过加热器箱16的一部分。水在光束76的路径中的存在改变了其光学性质(例如，强度)。在这方面，如图44中所示，当加热器箱16未充满时，即在加热器箱16的上部角落中没有水存在时，光束76不改变。

相反，如图45中所示，当加热器箱16完全充满时，即水存在于加热器箱16的上角部时，光束76的光学性质被改变。这里，光束76被中断来使得感光器78不再接收到信号。该状态可以被传送到微控制器50并且被识别为加热器箱16充满的状态。无浮子加热器箱液位传感器66”'的一个优点是，系统10可能能够减少由于加热过程期间的热膨胀而溢出加热器箱16的水量。更具体地，基于浮子的加热器箱水位传感器66、66'、66”可以在“断开”泵12之前允许水流出加热器箱出口54并进入布置在加热器箱16上方的腔体68中。相反，在水位到达加热器箱出口54之前，无浮子加热器箱液位传感器66”'可以“断开”泵12。在这方面，在水溢出到第二空气管路110中之前，它有更多的空间热膨胀。加热器箱16的壁或光束76穿过的其一部分可以是基本上透明的。发射器74和感光器78的位置可以颠倒。此外，发射器74和感光器78可以布置在加热器箱16上的其他地方(即，不在上角)。例如，发射器74和感光器78可以被放置在加热器箱出口54的相对侧上或者在加热器箱16的上部的相对侧上。另外，无浮子传感器66”'可以是能够确定水的存在的任何类型的光学传感器。

本领域中已知的常规冲泡器(例如图46的示意图中所示的那种)包括朝向冲泡室20的后部的出口针96。这引起冲泡盒22初始地坐落在大致如图46所示的角度。通常，当关闭冲泡室20时，冲泡头18的上部相对于其下部倾斜地移动。这样，以与冲泡头18的上部大致成直角地布置的固定入口针382从向后倾斜的位置(即，固定入口针382的顶部处于在其底部后面)移动到当冲泡头18关闭时的垂直位置。在该运动期间，固定入口针382基本上不垂直，直到冲泡室20完全关闭——这发生在固定入口针382刺穿盖342之后。此外，当固定入口针382初始接触盖342时，冲泡盒22也向后倾斜(即，冲泡盒22的后部高于冲泡盒22的前部)。这样，固定入口针382在其刺穿期间以相对于盖342的锐角布置，如图46中所示。当冲泡室20继续关闭时，固定入口针382朝向基本垂直的位置移动，而冲泡盒22朝向基本水平的位置移动，从而刺穿盖342。已知的冲泡器的入口针382相对较短(可能由于未能旋转的结果)，因此倾斜刺穿的风险相对较低，但是这种刺穿系统可导致如上所述的“爆裂”风险的增加。

为了纠正上述问题，图47和48图示了一个实施例，其中出口针96布置在与如图46中所示的后部相对的冲泡室20的前部(即，在冲泡室20最接近释放按钮130的一侧上)。在这方面，冲泡盒22初始地朝向冲泡头18的内部向内倾斜，并且呈现为与入口针92基本上垂直接合。这样，旋转式入口针92在其刺穿期间以相对于盖342基本上成直角地布置。出现这种情况下是因为冲泡盒22稍微向前倾斜，而旋转式入口针92稍微向后倾斜。此外，随着旋转式入口针92和盖342移动到最终完全刺穿的冲泡位置(即，对旋转式入口针92的垂直定向和对冲泡盒22的水平定向)，旋转式入口针92保持成相对于盖342成大致直角。在当入口针92和出口针96封闭在冲泡室20内时刺穿盒22的情况下，该特征保持期望的直角接合。这样，盖342不撕裂，并且相对本领域已知的其他入口针，可以与诸如旋转式入口针92之类的入口针一起使用更长时间。在图49中所示的另一个可选实施例中，系统10””包括用于贮存由于当加热其中的水时的热膨胀而流出加热器箱16的水的吹扫导管384。这样，该实施例不包括或需要第二空气管路110、大气排放管150或溢流配件398。更具体地，吹扫导管384可以从加热器箱液位传感器出口72延伸到可以布置在下部钳口88a上的空气入口386。吹扫导管384包括类似于第二空气管路110的第二电磁阀112。如本文一般性描述那样，当处于“打开”位置时，电磁阀112选择性地控制流体进入吹扫导管384，而当处于“关闭”位置时选择性地禁止进入吹扫导管384。第一空气管路106在吹扫导管384和第一导管40之间延伸。这样，当第一电磁阀108打开时，泵12通过空气入口386、大直径管和第一空气管路106抽吸吹扫空气。吹扫导管384应当具有能够至少贮存可以在加热过程期间(即当加热器箱16充满并且其中的水被从环境温度加热到期望的冲泡温度时)从加热器箱16排出的最大水量的尺寸(可以在宽度和长度上进行处理)。这样，来自吹扫导管384的水将不会流出入口端口386。在这方面，吹扫导管384的功能更类似于辅助或溢流贮存器，而不是导管。入口端口386可以布置在系统10中的任何地方，其中它可以从大气中抽吸空气，而不仅仅从如图所示的冲泡头18。

由于贮存在吹扫导管384中的水量取决于使加热器箱16中的水达到冲泡温度所需要的加热量，所以微控制器50可以使用查找表388(图50)来确定在冲泡周期(例如，步骤(218))期间从贮存器14泵送到加热器箱16的水量。加热器箱16中的水在被加热时热膨胀，从而溢流到吹扫导管384中。因此，温度的较大变化(例如从环境或室温到192°f或期望的冲泡温度)将导致水量的较大变化，而较小的温度变化(例如从节能模式的192°f到192°f)将导致水量的较小变化。在加热过程中的量变化决定了多少水被临时贮存在吹扫导管384中。在空气吹扫过程(即，步骤(220))期间，泵12在抽吸任何吹扫空气之前将贮存在吹扫导管384中的所有水泵回到加热器箱16中，从而迫使等量的水进入冲泡盒20。这样，系统10””必须在冲泡过程(即，步骤(216)和(218))期间将泵12从贮存器14排出的水量减少吹扫导管384中的量，以维持正确的份量。例如，如果用户选择了8盎司份量并且0.5盎司水贮被存在吹扫导管384中，则泵12在步骤(216)和(218)期间必须排出7.5盎司水来确保所得到的份量为8盎司。在这方面，微控制器50可以使用查找表388以基于冲泡周期启动时加热器箱16中的水的温度来精确地估计吹扫导管384中的水量。例如，如果加热器箱16中的水基本上处于冲泡温度(例如，约192°f)，则几乎不发生热膨胀，因为其中的水不需要在开始冲泡周期之前被加热。因此，泵12在步骤(216)和(218)期间，将排出等于所期望的份量的水量。然而，如果水处于140°f，则0.3盎司水可能存在于吹扫导管384中。这样，因为在冲泡周期结束时从吹扫导管384重新捕获相同量的水，所以泵12在步骤(216)和(218)期间将从贮存器14排出小于所期望的份量的0.3盎司。以上标识的量仅用于说明目的，并且不一定在任何给定时间点上反映吹扫导管384中的水的实际量。在一个实施例中，查找表388可以以20°f的增量改变值。虽然如此，但本领域普通技术人员将容易认识到，查找表388可以视期望的分辨率使用不同的增量。

本领域中已知的单份式咖啡冲泡器的另一个问题是贮水器会如图51中所示那样遭受冷凝。如本文所公开，加热箱16在准备冲泡周期期间和在冲泡周期期间显著地升高温度(例如，达到192°f)。加热器箱16中升高了的温度还引起在冲泡器外壳内的环境空气的相对加热。这样，冲泡器邻近贮水器14的侧面板392也温度升高，并且可能引起或加速其中的水蒸发。另外，来自第二空气管路110的一些较暖的水如果由于如本文所述的伴随压降而流入贮存器14中，也可能蒸发。当贮存器14中捕集到的水蒸气冷却时，其冷凝到如图51中所示的贮存器14的壁上。当加热器箱16“接通”(即，加热其中的水)时，冷凝通常是最有问题的。

为了解决冷凝问题，冲泡系统10可以包括形成在冲泡器外壳中的通风口390(图52)，其允许来自冲泡器内部的加热空气进出贮水器14的内部。此外，贮水器盖30可以包括缺口394，其处于冲泡器前面上或附近并且朝向冲泡器内部，诸如邻近侧板392(图53)。因此，来自冲泡器内部的较暖的空气用作自动热泵，以通过提供从通风口390向外通过缺口394的流通来显著减少并且在一些情况下消除贮水器14内部上的冷凝。也就是说，图52中所示的通风口390允许暖空气离开冲泡器外壳进入贮存器14，而图53中所示的缺口394允许该暖空气和贮存器14中的任何相关水蒸气逸出到大气中。这样，水蒸气不能在贮存器14的壁上冷凝(或最小程度地冷凝)，因为：(1)来自冲泡器内部的热空气将贮存器14中的空气保持在升高了的温度；(2)热空气相对更干燥并降低贮水器14中的湿度；和(3)在冷却之前，通过贮水器的空气流带出通过缺口394从贮水器14出来的水蒸气。在这方面，通风口390和缺口394产生“烟囱效应”并且充当自然热泵，以通过缺口394从冲泡器外壳内部抽吸热空气。通风口390可以布置在溢流喷口398下面，也可以布置在贮存器14和由冲泡外壳包围的空间之间提供流体连通的任何地方。在替代实施例中，贮水器14还可以包括风扇(未图示)，用于移动空气通过贮水器14以基本上减少或消除其中的冷凝。

在冲泡系统10的另一方面，冲泡头18可以包括在冲泡周期期间防止打开冲泡室20的电磁线圈。在这方面，电磁线圈可以在冲泡周期期间将释放按钮130锁定在非按压位置，或者提供某种其他电或机械密封机构。这样，即使按下释放按钮130，释放按钮轴136也不会激活钳口锁128来允许上部钳口88b远离下部钳口88a地移动。为此，冲泡室20在冲泡周期期间并且直到电磁线圈释放了该按钮130都保持关闭，以防止其意外打开。

在替代实施例中，当其中的水由于冷却而热冷凝时，冲泡系统10可以不运转泵12来将加热器箱16保持在完全填充状态。这里，系统10允许加热器箱16中的水位降低到加热器箱水位传感器66下方。在启动冲泡周期时，加热器箱16中的水的温度升高，直到达到所期望的冲泡温度。在这一点上，系统10可以通过读取加热器箱水位传感器66来确定加热器箱是否充满。如果水位太低，则泵将从贮存器14排出额外的水来填充加热器箱16。

在另一方面，系统10可以具有三种不同的加热器箱填充模式。系统10在第一次使用时以第一填充模式操作。这里，泵12将水从贮存器14排出到加热器箱16中，直到加热器箱水位传感器66指示加热器箱16充满。微控制器50然后激活加热元件56来将加热器箱16中的水加热到适当的冲泡温度(例如，192°f)。这样，水热膨胀并且视实施例的不同而溢出到第二空气管路110、大气排放管150或吹扫导管384中。通常，溢流量为约12克，但是该溢流量可以视冲泡器的具体特性而更多或更少。如上面更详细讨论的，泵12在抽吸吹扫空气之前排出第二空气管路110、大气排放管150或吹扫导管384中的任何残余水。在这方面，泵12必须在冲泡周期(即，步骤(216)和(218))期间排出较少的水，以确保所得到的饮料具有正确的份量。这样，微控制器50使用校正因子来调整泵12的运行时间以输送正确的份量。因为系统10作为所有初始水在环境温度下被泵送到加热器箱16中而经历相对大量的水溢出，所以系统10在第一冲泡周期之后不再使用第一模式。

在第一冲泡周期之后并且当加热器箱16中的水处于或接近期望的冲泡温度时使用第二模式。这里，加热器箱16完全充满或基本上充满热水。因此，由于水已经处于所期望的冲泡温度，所以加热器箱16中的水在下一个冲泡周期启动之前基本上不会热收缩。这样，系统10准备开始冲泡周期(即，步骤(216)和(218))。然而，如果已经发生了一些蒸发，则可能需要短暂运转泵12来顶住加热器箱16。

在第一冲泡周期之后并且当加热器箱16中的水已经冷却时使用第三模式。如上面详细讨论的，加热器箱16中的水在冷却时热收缩。因此，加热器箱16中的水位可能下降到可以由加热器箱水位传感器66读取的水平之下。这样，传感器66可以向微控制器50发送加热器箱16未完全充满的信号。这里，当加热器箱16中的水低于冲泡温度时，微控制器50可以忽略加热器箱水位传感器66。这样，在启动下一个冲泡周期时，微控制器50激活加热元件56以加热该加热器箱16中的水，从而引起加热器箱16中的水热膨胀。通常，当水达到所期望的冲泡温度时，这种热膨胀将加热器箱16中的水位增加到传感器66读取加热器箱16为“充满”的点。无论如何，一旦加热器箱16中的水处于期望的冲泡温度，则微控制器50考虑来自加热器箱水位传感器66的信号。如果传感器66指示加热器箱16没有充满，则泵12可以将额外的水排出到加热器箱16中以将其顶起。加热器箱16可能例如因为蒸发或其他方式损失水。这样，排出到加热器箱16的额外的水量显著少于本文公开的其他实施例中的水量。在这一点上，系统10准备好启动冲泡周期。

在另一方面，本文公开的系统500适于从碳酸饮料盒502产生碳酸饮料，该碳酸饮料盒502在其内部腔室506中具有碳酸气体前体504并且在其外部腔室510中具有可溶性饮料介质508。系统500基本上类似于系统100、100'、100”、100”'，但是包括改进型冲泡头18'和改进型冲泡室20'，该改进型冲泡室20'具有围绕旋转式入口针92同心地布置的旋转式中空轴512。旋转式中空轴512有助于打开内部腔室506和外部腔室510之间的贯穿通道514以及碳酸饮料盒502的底部中的环形出口516。旋转式入口针92将热水注入内部腔室506中，该热水与碳酸气体前体504反应以产生碳酸气体。该碳酸气体向上流过贯穿通道514并与可溶性饮料介质508混合以形成碳酸饮料。然后，该碳酸饮料通过环形通道516分配到下面的饮料容器(诸如杯子26)中。

关于图54，系统500通常可以包括泵12，其将环境温度水从贮存器14排出到加热它的加热器箱16并且最终输送到冲泡头18'，以便经由旋转式入口针头92注入到碳酸饮料盒502。冲泡头18'还包括围绕旋转式入口针92同心地布置的旋转式中空轴512，从而在其间形成环形通道518。旋转式中空轴512包括一个或多个突起或键520，其接合在内部容器524上的互补突起或键522，而该内部容器524形成碳酸饮料盒502的内部腔室506。此外，旋转式入口针92和旋转式中空轴512被配置成相对于冲泡头18'垂直移动。也就是说，旋转式入口针92和旋转式中空轴512的底端可以从大致在碳酸饮料盒502上方的位置移动到在其可刺穿盖526下方的位置。旋转式入口针92和旋转式中空轴512可以在相同或不同的方向上旋转，同时或以相对于彼此不同的速度旋转。在这方面，冲泡头18'包括用于旋动旋转式入口针92和旋转空心轴512的一个或多个马达。如图55中所示，单个马达528可以例如经由齿轮箱或传动装置554以不同速度或方向旋转该入口针92和该空心轴512两者。作为替代，两个或更多个马达(未图示)可以独立地旋转。在一个实施例中，旋转式入口针92例如由电阻式加热器530加热。

系统500还包括冷水输送导管532，该冷水输送导管532将冷水供应到冲泡头18'，用于经由环形通道518最终输送到碳酸饮料盒502。在一个实施例中，冷水导管532可从贮存器14延伸到冲泡头18'。在这方面，系统500可以包括用于泵送水通过冷水导管的第二泵(未图示)。如图54中所示，冷水导管532可以从第二导管62延伸到冲泡头18'。因此，泵12将水从贮存器14排出到加热器箱16和环形通道518。输送到冲泡器18'的冷水可以是直接来自贮存器14的环境温度水或通过冷却器或其他制冷单元534通往冲泡头18'的冷却水。

如以上简要提及，系统500包括碳酸饮料盒502，其具有形成内部腔室506的内部容器524和形成外部腔室510的外部容器536。该碳酸饮料盒502以类似于美国专利第5273083、5413152和5553270号中所公开的瓶盖和阀总成的方式操作，这些专利都通过引用整体并入本文。更具体地，如图56中所示，外部容器536大体为圆柱形并且包含可溶性饮料介质508(例如，糖浆)。入口管538从外部容器536的顶表面向下延伸到外部腔室510中。出口管540从外部容器536的底表面向下延伸。在这方面，入口管538布置在外部容器536内部中(即，外部腔室510中)，而出口管540布置在外部容器536外部中。入口管538和出口管540的长度可以是外部容器536的高度的大约25-30％。虽然如此，但入口管538和出口管540可以根据需要而更长或更短。在一个实施例中，外部容器536的顶表面可以包括中心沉孔542，入口管538的顶部附接到该中心沉孔542。在这方面，碳酸饮料盒502的顶表面具有大致阶梯形配置，其中其中心部分低于周边。外部容器536的底部可以可选地包括斜面544，以将外部腔室536的内容物引流到出口管540中。此外，外部容器536可以是本领域已知的任何合适的形状(例如，矩形)。

内部容器524通常为圆柱形，具有封闭底部和敞开顶部并且容纳碳酸气体前体504。内部容器524包括提供与外部腔室510流体连通的贯穿通道514。内部容器524的外表面包括布置在贯穿通道514上方的至少一个上部周向脊548a和布置在贯穿通道514下方至少一个中部周向脊548b。此外，内部容器524的外表面包括布置成基本上在其底部附近的至少一个下部周向脊548c。可刺穿盖526封闭内部容器524的敞开顶部。盖526略微大于内部容器524的顶部，以允许通过超声焊接点556或任何其他合适的方法(例如，粘合剂)与外部容器536连接。内部容器524的外表面可以包括从其延伸出来的多个翅片或桨叶550。碳酸气体前体504可以是固体形式(例如，粉末)的碳酸氢钠(nahco3)和柠檬酸(c6h807)的混合物。虽然如此，但碳酸气体前体504可以是处于在暴露于水时产生二氧化碳气体的任何相中的任何物质。

内部容器524大致同心地布置在外部容器536内并且配置成相对于其旋转并垂直地移动。在这方面，外部腔室510是大致环形的，并且围绕内部容器524和内部腔室506周向布置。更具体地，如图56中所示，内部容器524的上部和下部分别布置在入口管538和出口管540内。这样，上部周向脊548a和中部周向脊548b密封地邻接入口管538的内壁。类似地，下部周向脊548c密封地邻接出口管540的内壁。在这方面，上部周向脊548a防止任何东西经由入口管538进入或离开外部腔室536的顶部，中部脊548b防止内部腔室506和外部腔室510之间的任何流体连通，而下部周向脊548c防止任何东西通过出口管540进入或离开外部腔室510。周向脊548a、548b、548c与入口管538和出口管540之间的接触必须足够紧密以防止液体在其间通过，也足够松散以允许内部容器524相对于入口管538和出口管540移动。盖526经由超声波焊接或粘合剂接合到外部容器536的顶部。在这方面，内部容器524的顶部与入口管538的顶部大致是平的，并且盖526还密封内部腔室506和外部腔室510的顶部。

图57图示了根据本文公开的实施例的利用系统500产生碳酸饮料的方法(600)。步骤(602)-(612)基本上与步骤(202)-(212)相同。虽然碳酸饮料盒502放置在冲泡室20'而不是冲泡盒22中，步骤(614)与步骤(214)基本相同。此外，冲泡头18'不包括如上所述的出口针96。因此，没有东西刺穿碳酸饮料盒502的底部。在步骤(614)完成后，系统500准备好产生碳酸饮料。

在步骤(616)中，泵12将热水注入内部腔室506中以产生二氧化碳气体。更具体地，如图58中所示，旋转式入口针92和旋转式中空轴512在步骤(616a)中向下移动，从而引起旋转式中空轴512刺穿盖526。这样，旋转式入口针92还获得到内部腔室506的通路。接下来，旋转式入口针92和旋转式中空轴512在步骤(616b)中继续向下移动，从而接触内部容器524并破坏盖524和外部容器536之间的连接(例如，焊接点556)。这引起内部容器524相对于外部容器536向下移动。这样，如图59中所示，中部脊548b不再与入口管538接触，而下部脊548c不再与出口管540接触。在这方面，允许在内部腔室506和外部腔室510之间的流体连通。类似地，由于下部脊548c布置在出口管540的底部下方，因此流体可以流过出口管540进入下面的饮料容器(诸如杯子26)。在步骤(616c)中，旋转式中空管512上的键520接合内部容器524上的互补键522。在这方面，内部容器524和旋转式中空轴512现在一起既垂直又旋转地移动。然后，泵12将热水注入内部腔室506中，以在步骤(616d)中与碳酸气化前体504混合。热水引起碳酸气体前体504比环境温度或更冷的水更快地释放更大量的二氧化碳。接下来，马达528使旋转式入口针92旋转。

下一步骤是在步骤(618)中旋转式中空轴512以使内部容器524相对于外部容器536旋转。旋转式入口针92和旋转式中空轴512的运动的组合将热水和碳酸气体前体504剧烈混合，从而产生二氧化碳气泡。在一个实施方案中，碳酸气前体504是固体形式(例如，粉末)的碳酸氢钠(nahco3)和柠檬酸(c6h8o7)的混合物。在这方面，碳酸氢钠和柠檬酸与热水反应形成柠檬酸钠、水和二氧化碳气体。布置在内部容器536外部上的翅片550也旋转，从而搅拌和混合可溶性饮料介质508。旋转式中空轴512可以沿不同方向或以不同于旋转式入口针92的速度旋转，以更剧烈地混合热水和碳酸气体前体504。

在步骤(620)中，泵12将冷水泵送通过环形通道518进入内部容器536。更具体地，内部腔室506中的二氧化碳气泡上升到其顶部，以通过通道514向外行进。可以从内部腔室506中的热水中的碳酸气体前体504释放一小部分二氧化碳气泡。温水用于更快速和有效地在其中溶解二氧化碳气体。然后，碳酸水通过通道514流入外部腔室510。该通道514可以包括网筛或其他过滤剂，以防止干燥前体504离开内部腔室506。特别地，上部脊548a防止碳酸水通过入口管538向上流动并且离开碳酸饮料盒502的顶部。然而，中部脊548b布置在入口管538的底部下方，从而允许碳酸水容易地流入外部腔室510。在这方面，注入内部腔室506的冷水允许充分混合溶解到由旋转式针92注入的相对较暖的水中的二氧化碳。

在步骤(622)中，外部腔室中的碳酸水与可溶性饮料介质508混合，从而产生碳酸饮料。翅片550搅拌并搅动碳酸水和可溶性饮料介质508以在其中产生湍流，从而进一步促进混合和均匀化过程。

在步骤(624)中，碳酸饮料从出口管540分配进入下面的饮料容器(诸如杯子26)。如上面更详细地讨论那样，在步骤(616)中并且如图59中所示，下部脊548c已经移动到出口管540的底部下方的位置。在这方面，环形出口516是敞开的，从而允许碳酸饮料流过其中。在这一点上，用户可以享受新鲜的碳酸饮料。

旋转式中空轴512和旋转式入口针92在步骤(626)中缩回(即，向上移动)，从而将内部容器524拉回到其初始位置。当入口针92脱离与内部容器524的接合时，系统500可以用水清洁入口针92。在步骤(626a)中，旋转式入口针92和旋转式中空轴512停止旋转。接下来，旋转式入口针92和旋转式中空轴512在步骤(626b)中向上移动，从而将内部容器524拉回到原始位置(即，步骤(616)之前的位置)。这里，中部脊548b处于与入口管538密封接触以防止内部腔室506和外部腔室510之间的流体连通，而下部脊548c与出口管540密封接触以防止任何液体流过其中。在这方面，下部脊548c防止任何残留的可溶性饮料介质508或碳酸饮料在饮料产生之后从碳酸饮料盒502泄漏出去。在步骤(626c)中，旋转式中空轴512与内部容器524脱离。

具体地，旋转式中空轴512上的键520脱离碳酸饮料盒502上的互补键522。图61图示了在步骤(626)完成之后的碳酸饮料盒502和冲泡头18'。在这一点上，用户可以打开冲泡头18'，并去除并丢弃用过的碳酸饮料盒502。

本文公开的冲泡系统10可以包括密封环702和一个或多个排泄通道704，以捕集在饮料产生期间从冲泡盒22中逸出的任何水并排泄进入在下面的饮料容器(例如，杯子26)中。更具体地，如图62中所示，上部钳口88b包括围绕冲泡室20外部周向布置的密封环702。当冲泡室20关闭时，下部钳口88a和上部钳口88b压缩其间的密封环702，以在冲泡室20周围提供液密密封。在这方面，加热的液体和蒸汽不能通过下部钳口88a和上部钳口88b之间的配合表面逸出。密封环702可以由塑料构成，但也可以由硅树脂、乙烯丙烯二烯单体(epdm)橡胶或本领域已知的任何其他合适的材料制成。下部钳口88a包括一个或多个排泄通道704，所述一个或多个排泄通道704从布置成从冲泡室20径向向外并从密封环702径向向内的冲泡盒22的一部分中穿过其延伸。在这方面，在冲泡周期期间在冲泡室20内产生的任何液体或蒸汽流过排泄通道704，并且最终分配到下面的杯子26中。这防止液体在下部钳口88a和上部钳口88b之间逃逸出去并返回到冲泡器外壳中。在这方面，冲泡室20是唯一的“湿润”区域(即，暴露于流体的区域)，而由冲泡器外壳封闭的区域保持基本上干燥并且没有液体。

如图66中所示，冷凝可能引起加热器箱水位传感器66、66'、66”向微控制器50发送指示加热器箱16充满的错误读数。如上文更详细讨论那样，传感器66包括发射器74，该发射器74发射穿过腔体68的光束76以由感光器78接收。当加热器箱16未充满时(如图64中所示)，感光器78接收光束76。相反，当加热器箱16充满时(如图65中所示)，浮子80阻挡光束76。加热器箱16将其中的水和加热器箱传感器66中的水加热到接近水的沸腾温度(例如，192°f)的冲泡温度。当这种水冷却时，例如在制造节能器期间，空气中的蒸汽或水分可能以液滴或气泡形式冷凝在腔体68的内壁上。这些液滴或气泡在腔体68的壁上形成各种凹凸的光折射表面。这可以引起光束76发散到多个方向，从而显著地降低不然将被感光器78接收的强度。在这方面，腔体68的壁上的液滴或气泡引起光束76中的射线散射。这样，显著的冷凝可能将光束76削弱到感光器76不再读取光束的程度。在这方面，控制器50可能识别加热器箱16为满载。错误加热器箱传感器读数可以防止系统10冲泡期望的份量。

在这方面，在启动冲泡周期(即，步骤(216)和(218))之前，泵12可以从贮存器14向加热器箱16输送顶格量的水，以确保加热器箱16完全充满。如上面更详细讨论那样，来自加热器箱16的溢流流入大气排放管150，而其溢流回到贮存器14中。顶格量的水是足够大到确保加热器箱16和大气排放管150在冲泡周期启动时完全充满的水量。具体来说，顶格量是可能从加热器箱16发生的最大蒸发量、大气排放管150的量和一个安全量之和，该安全量是引起在大气排放管150中的水溢出到贮存器14中的额外水量。安全量类似于安全系数起作用。这样，微控制器50确切地知道在冲泡周期启动时系统10中有多少水，从而允许系统10一致输送正确的份量。控制器50具体地知道系统中的水量，因为其是加热器箱16和大气排放管150(每一个都是满的)中的体积的函数。例如，如果最大预期蒸发量为0.5盎司并且大气排放管15保持了2盎司水，则顶格量可以是2.7盎司(即，0.5盎司用以补偿蒸发，2盎司用以填充大气排放管，以及0.2盎司用作安全量)。在这方面，至少0.2盎司将流回到贮存器14中，但是这确保加热器箱16和大气排放管150完全充满。

在图67和68中所示的替代实施例中，加热器箱水位传感器66”'包括布置在加热器箱水位传感器66的底部的发射器74”'和感光器78”'。在这方面，当加热器箱16未充满时(如图67中所示)，浮子80'阻挡感光器78”'接收光束76。这里，当加热器箱16未充满时，浮子80'位于腔体68的底部。当传感器66中的水位超过发射器74”'和感光器78”'的水平时(如图68中所示)，浮子80'最终被推出对光束76的阻挡。这样，当感光器接收到光束76时，微控制器50知道加热器箱16充满。

如图66中所示，因为冷凝发生在腔体68的顶部，因此就如传感器66、66'、66”那样，传感器66”'不受冷凝的影响。在这方面，因为在感光器78”'布置在其中的腔体68的底部处没有冷凝，即当浮体80'不再阻挡光束76的透射时其被填充水，所以冷凝不能不分散光束76。当腔体68充满时，其中的水不影响传感器读数。其不是引起光束76中的发散的水本身。相反，由水的表面张力形成的腔体68的壁上的水滴或气泡的凹面和凸面引起光束76分散或散射。当加热器箱16充满时，在这些表面上没有水滴，如图68中所示。这样，光束76穿过水而没有总是导致错误读数的任何显著发散。

冲泡系统10的另一个特征是，冲泡器电路(例如，微控制器50)可以包括确定在冲泡周期的操作期间何时无意地或有目的地去除贮水器14的逻辑电路。在这个感测的条件下，微控制器50例如可以断开一些或所有操作设备(诸如泵12、加热元件56等)，以确保安全性和正确关闭。在冲泡周期期间去除贮存器14就立即切断环境水供应。结果，泵12不再从贮存器14排水，而是如上所述地将空气泵送到加热器箱16中以输送到冲泡头18。在这种情况下，如果流量计48(例如，如图1和16中所示)包括在冲泡系统10中，该流量计48可能失效。通过加热器箱16泵送的空气在进入冲泡头18之前进入加热器箱液位传感器66。加热器箱液位传感器66可以被设计成测量其中的湍流，例如以便在冲泡周期期间检测贮存器14的去除。例如，这可以通过使用测量流过加热器箱液位传感器66的起泡湍流的光传感器(发射器/接收器)来实现。这里，微控制器50可以在加热器箱液位传感器66在其中观察到湍流起泡达某一预定持续时间时识别为贮存器14已经被去除。

作为替代，传感器66可测量浮子80、80'、80”阻挡光束334在发射器332与感光器336之间行进的速率。注意，由于空气和水的正常运动以及其中的压力波动，在冲泡周期期间，浮子80、80'、80”在加热器箱液面传感器66内可能有一些运动。然而，在这方面，在正常操作条件下，浮子80、80'、80”的运动应当是间歇的。因此，微控制器50可以被配置成识别以下条件：系统10何时没有启动“吹扫”周期以及加热器箱液位传感器66何时连续重复(并且在某个预定时间帧内)地测量或识别到一些最小阈值数量的重复脉冲或跳动(即，浮子80、80'、80”可能阻挡光束334，然后不阻挡光束334)。例如，在一个实施例中，当加热器箱液位传感器66在几秒内测量到20或40个连续脉冲时，微控制器50可以识别为在冲泡周期期间从系统10去除了贮存器14。所述脉冲是通过加热器箱液位传感器66的空气起泡的结果。

在另一个实施例中，系统10可以包括伺服反馈回路，其被设计成通过加热元件56控制加热器箱16中的水的加热。该伺服反馈回路是比例微分回路或pid控制器。基本上，pid控制器计算作为测量到的过程变量(例如，在任何给定时间点上该加热器箱16内的可变温度)和期望设定点(例如，期望的冲泡温度)之间的差的误差值。pid控制器尝试通过使用被操控变量来调节冲泡过程以使该误差最小化。在这方面，加热器箱16中的水的温度和期望的冲泡温度(例如，当其中的水是环境温度时)之间的较大差可能引起微控制器50为了更快加热其中的水的目的而增加加热元件56的强度。pid控制器可以连续地或间歇地(例如，每几秒或微秒)测量该误差值的变化率，并且随着该误差由于加热器箱16中的温度变得更接近于所期望的冲泡温度而变得更小，而抑制加热元件56。换句话说，pid控制器可以允许冲泡系统10更快地加热加热器箱16中的水而不过热。

虽然已经为了说明的目的而详细描述了若干实施例，但是在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改。因此，除了所附权利要求之外，本公开不受限制。

在另一个实施例中，碳酸化系统500可以在二氧化碳气体产生步骤(即步骤(616))期间使用感应式加热来加热由旋转式入口针92输送到碳酸饮料盒502的内部腔室506中的水。更具体地，冲泡头18可以包括高压感应线圈802，其从电流源362接收高频交流电。微控制器50和/或btt358可以控制交流电到线圈802的输送。当旋转式入口针92处于其降低的输水位置(即在步骤(616d)期间)的位置时，线圈802可以环绕旋转式入口针92的至少一部分。在这方面，线圈802可以位于如图69中所示的下部钳口88a或上部钳口88b中。旋转式入口针92可以由诸如钢或其他含铁金属之类的导电材料构成，以便于热传导和感应式加热。

如图69中所示，线圈802将进入旋转式入口针92的室温水转换成热水以便于二氧化碳产生过程。在这方面，泵12将室温水从贮存器14泵送到旋转式入口针92。流过线圈802的交流电在旋转式入口针92和流过其中的水中产生涡流(即，圆形电流)。旋转式入口针92和水的内部电阻耗散涡流，从而产生增加旋转式入口针92和流过其中的水的温度的热量(即，电阻式加热)。

因为钢和大多数其他含铁金属具有比水更低的比热容，所以旋转式入口针92将通常比水加热更快。在这方面，热量将从较热的旋转式入口针92扩散到流过其中的相对较冷的水(即，经由热传导)，从而进一步加热进入碳酸饮料盒的水。这样，线圈802可以消除或以其他方式补充电阻针加热器530。

如将在下面进一步描述那样，除了上述实施例之外，各种附加特征可以结合到本公开的实施例中。

如在通过引用整体并入本文的美国临时专利申请61/940290(’290申请)中所述，根据本公开的入口喷嘴(诸如图9中所示的入口针92)可以以许多不同的方式移动。这些方式包括但不限于：

垂直或水平平移运动；

入口针围绕远离入口针的轴线旋转，诸如(但不限于)圆周运动；

入口针围绕其自身的中心轴线旋转；

旋转的“枢转”，其中入口针的基座保持静止，而针的底部旋转时(或者基座以小于或大于针的底部的旋转半径的半径来旋转)；和/或

垂直和/或水平振动和/或振荡运动。

入口针移动的许多不同方式是可能的，上述列表不应被认为是任何方式的限制。另外，入口针的移动可以与通过入口针出口的水流协调，以便最大化性能。在本公开的一个实施例中，入口针可以执行“针头冲泡周期”以便最大化性能。针冲泡周期的第一阶段可以包括在开始入口针的移动之前使水流过入口针出口。这可以使得材料(例如咖啡渣滓)能够从入口针出口中排出去。接下来，如以上和美国临时专利申请61/940290中所述，入口针可以开始其运动周期。在开始入口针的移动之前开始水的流动可以防止盒内的材料粘住入口针，这可能导致堵塞。

在接近针冲泡周期结束时，入口针可以结束其移动，而水继续流动。这可以使得材料能够从在其最终静止位置上的入口针出口中排出去，从而防止当冲泡头打开并且入口针去除时入口针出口的任何堵塞。

本公开的实施例可以执行现有技术系统和装置的功能，同时消除现有技术的组件。例如，在本公开的实施例中，可以在不使用流量计的情况下测量流体流量。图3示出了根据本公开的系统的示意图，该系统可以不包括流量计。如前所述，泵12可以用作空气泵和加热器泵两者。另外，在本公开的一些实施例中，泵可以用作流量计和压力调节器。

根据本公开的泵可以用作如于2015年2月5日提交的美国临时专利申请第62/112627号中所描述的压力调节器和/或流量计，其全部内容通过引用完全并入本文。在泵12的每次泵送动作(例如，泵12的转子的旋转或泵12的活塞的运动)时，电流读数可能由于正在完成的工作和/或流体排出而达到尖峰。因为每个电流尖峰可以对应于从泵发送的水量，所以这些电流读数可以用于计算流量。此外，通过监测正在排出的流体量，泵可以用作系统10内的压力调节器。通过基于电流读数而不是例如使用流量计或光学传感器来计算流速，可以消除组件，导致更具成本效益的系统。

在一些情况下，由于例如电流读取误差，电流中的尖峰可能未记录，因此某些流体运动可能为记录在上述流量计算中。在这种情况下，例如可以通过识别缺失脉冲并在最终流速计算中补偿该缺失脉冲的代码来校正电流脉冲校正。

流速和电流计算的其他方式也是可能的。例如，可以测量运行泵的马达附近的磁通量，并且由此可以计算传输到泵的电流量；根据该电流可以计算流速。可以测量马达和/或泵的许多不同特性和/或可测量特性，以便计算总流速，这些特性包括但不限于：由马达内部的电弧产生的光；马达内部或外部产生的热量；由马达和/或泵产生的声音；和由马达和/或泵产生的振动运动。

本公开的实施例还可以包括用于防止通常在咖啡机中使用的盒的变形的组件。典型的盒在遇到高温的水时会变形。用于保持盒的现有技术系统通常简单地保持盒在其顶部，因此允许在盒的整个主体的最高部分下方变形。如图70中所示，在本公开的实施例中，变形屏障3006可以抵靠盒3004的大部分或全部侧壁形成。这可以允许将盒3004加热到更高的温度，诸如通常与浓缩咖啡冲泡相关联的那些温度。变形屏障3006可以被偏置，以便诸如通过类似弹簧和/或液压系统压靠在盒3004上。

另外，根据本公开的变形屏障可以包括用于冷却盒3004的系统。例如，变形屏障3006可以是双壁的，并且包括通过其中的液体流(诸如水)。变形屏障3006可以是导热的，以便将热量从盒3006带走。这种水可以用于冷却盒3004的外壁，以防止盒变形。根据本公开的变形屏障3006的实施例包括但不限于刚性屏障和非刚性屏障，诸如可变形囊。

本公开的一些实施例可以包括盒的预加热，以便实现某种产品。例如，由于盒3004的散热能力，4盎司的冲泡器或例如1.5-2盎司的浓咖啡冲泡将失去比例上更多的热量(与8盎司冲泡相比)。这样，预热盒3004可有利于减少热损失。为了实现这一点，可以将加热器箱(例如，图3中的加热器箱16)中的水加热到产生蒸汽的点。然后，可以将该蒸汽泵送通过入口针(诸如入口针3002)，以便预加热盒3004和/或屏障3006。这种预加热可以防止从通过系统的流体损失热量，从而向用户提供更热的产品。在一些实施例中，泵送到盒3004中的蒸汽量可以转换成液体量，并且包括在泵送到盒中的总量的计算中。

本公开的一些实施例可以包括在流体流动中处于盒之后的额外加热器。例如，可以使用升压加热器。如图71中所示，元件4006可以包括在盒(诸如盒4004)的下游。元件4006可以与漏斗类似地起作用，以便提供向用户杯的方便倾倒。另外，元件4006(以下称为“漏斗”)可以被加热以便提供更热的最终产品。因为进入盒4004的流体还没有被漏斗4006加热，所以通过加热漏斗4006，可以防止盒4004的变形。

微处理器50的存储器可以以固件和/或软件方式实现。固件和/或软件实现方法可以用执行本文所述的功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。有形地实施指令的机器可读介质可以用于实现本文所描述的方法；例如，条形码和/或upc代码可以包括在盒上并且例如由饮料头中的光学传感器读取。例如，软件代码可以存储在存储器中并由处理器单元(例如，处理器50)执行。存储器可以在处理器单元内实现或在处理器单元外部实现。如本文所使用，术语“存储器”是指长期、短期、易失性、非易失性或其他存储器的类型，并且不限于特定类型的存储器或存储器数量，或存储器存储在其上的介质类型。

如果以固件和/或软件实现，则功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上。示例包括用数据结构编码的计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是可由计算机存取的可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储装置或可以用于存储指令或数据结构形式的期望程序代码并且可由计算机存取的其他介质；本文所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能光盘(dvd)、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘使用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

除了存储在计算机可读介质上之外，指令和/或数据还可以被提供为包括在通信装置中的传输介质上的信号。例如，通信装置可以包括具有指示指令和数据的信号的收发器。指令和数据被配置成引起一个或多个处理器实现权利要求中概述的功能。

虽然已经详细描述了本公开及其优点，但是应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本公开的技术的情况下，可以在此进行各种改变、替换和变更。例如，关于冲泡器使用了诸如“上方”和“下方”之类的关系术语。当然，如果冲泡器被倒置，上面就变成下面，反之亦然。另外，如果侧着定向，则上方和下方可能是指冲泡器的侧面。此外，本申请的范围不旨在限于说明书中所描述的过程、机器、制造品、物质组成、部件、方法和步骤的特定配置。本领域的普通技术人员将从本公开容易地理解，目前存在或以后开发的执行基本上相同功能或实现基本上与本文描述的相应配置相同的结果的过程、机器、制造品、物质组成、部件、方法或步骤都可以根据本公开利用。因此，所附权利要求旨在将这些过程、机器、制造品、物质组成、部件、方法或步骤包括在其范围内。

所属领域的技术人员将进一步了解，结合本文的公开内容描述的各种说明性逻辑电路块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经在其功能方面一般性地描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。这种功能是实现为硬件还是软件取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能，但此类实施决策不应被解释为引起脱离本公开的范围。

结合本文的公开内容描述的各种说明性逻辑电路块、模块和电路可以用设计成执行本文所述的功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑电路器件、离散门或晶体管逻辑电路、离散硬件组件或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替代方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以被实现为计算装置的组合，例如dsp和微处理器的组合、多微处理器、结合dsp核心的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。

结合本公开描述的方法或算法的步骤可直接以硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合来实施。软件模块可以驻留在ram、闪存、rom、eprom、eeprom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质联接到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息并且向存储介质写入信息。在替代方案中，存储介质可以集成到处理器。处理器和存储介质可以驻留在asic中。asic可以驻留在用户终端中。作为替代，处理器和存储介质可以作为离散组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性设计中，所描述的功能可以以硬件、软件、固件或其任何组合实现。如果以软件实现，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括便于将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。存储介质可以是可由通用或专用计算机存取的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁存储装置、或可以用于携带或存储指令或数据结构形式的指定程序代码部件并且可以由通用或专用计算机存取的任何其他介质、或通用或专用计算机。此外，任何连接被适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(dsl)或诸如红外、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或其他远程源传输软件，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl或诸如红外、无线电和微波之类的无线技术包括在介质的定义中。本文所使用的磁盘和光盘包括压缩光盘(cd)、激光盘、光盘、数字通用光盘(dvd)，软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘用激光光学地再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

提供本公开的描述以使本领域任何技术人员能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文限定的一般原理可以应用于其他变型。因此，本公开不旨在限于本文所描述的示例和设计，而是被赋予与本文公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

虽然已经为了说明的目的而详细描述了若干实施例，但是在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改。因此，本公开不受本文给出的示例的限制，而是被设想为包括所附权利要求中描述的范围和所附权利要求的等同物的全部范围。

虽然已经为了说明的目的而详细描述了若干实施例，但是在不脱离本公开的范围和精神的情况下可以进行各种修改。因此，本公开不受本文给出的示例的限制，而是被设想为包括所附权利要求中描述的范围和所附权利要求的等同物的全部范围。