熱飲料制造機(jī)的制作方法
【專利說明】熱飲料制造機(jī)
[0001]相關(guān)申請
[0002]本申請為2013年2月23日提交的美國臨時申請N0.61/768，445的非臨時延續(xù)，所述申請的教示內(nèi)容通過弓I用整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實(shí)用新型總的涉及用于泡制飲料的電器。更具體地，本實(shí)用新型涉及一種使用不同體積的熱水泡制諸如研磨咖啡豆(一次泡制一杯)的材料的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]使用者能夠選擇用于沖泡的水的體積的咖啡沖泡機(jī)在過去十年中已變得非常流行。許多這些咖啡沖泡機(jī)利用預(yù)包裝的咖啡料包、料盒或膠囊。預(yù)包裝的咖啡料包、料盒或膠囊包括測定份量的研磨咖啡，所述研磨咖啡被包裝在容納咖啡同時允許熱水流經(jīng)以從研磨咖啡萃取味道和香氣的結(jié)構(gòu)中。
[0005]一次性沖泡一杯的先決條件是，沖泡循環(huán)的時間短，優(yōu)選在30與60秒之間，并且在此期間必須引導(dǎo)高達(dá)300毫升熱水通過咖啡料包、料盒或膠囊，并經(jīng)過密實(shí)的咖啡磨料床。這導(dǎo)致對通過咖啡料包、料盒或膠囊和其中的磨料的水流形成高液壓阻力的高流量。因此，水必須在升高的壓力下被輸送到咖啡料包或膠囊，以便能夠在短時間內(nèi)流經(jīng)咖啡料包、料盒或膠囊。一次性沖泡一杯還有一個先決條件是根據(jù)使用者的飲用習(xí)慣使用不同水量(有些使用者喜歡使用少量水，從而得到超濃咖啡杯，其它使用者喜歡將他們的咖啡稀釋，由此使用更大量的水)。還有一個先決條件是所輸送的水的體積保持在使用者所選擇的精密公差內(nèi)。一次性沖泡一杯的另一個先決條件是期望使各沖泡循環(huán)之間的等待時間最短。
[0006]在壓力下沖泡要求咖啡沖泡器具包含用于升高水壓以允許水在短的沖泡循環(huán)期間流經(jīng)如上所述的密實(shí)的咖啡料包或膠囊的泵。通常，在大部分這樣的咖啡沖泡器具中使用電磁泵。這些泵通過加入往復(fù)運(yùn)動的鋼芯來產(chǎn)生所需的水壓，所述鋼芯由通過圍繞芯的電線圈產(chǎn)生的磁場致動。存在許多這樣的泵設(shè)計(jì)，美國專利N0.4，389，169中描述了一種典型的這種泵。用于這種咖啡泡制器具中的典型電磁泵每分鐘輸送約600ml (每分鐘約20fl.0z.)，同時產(chǎn)生約I個大氣壓(約14-15PSI)的壓頭。這類泵需要非常精密的制造公差和高品質(zhì)材料且因此相對于其余咖啡沖泡機(jī)部件而言很昂貴。通常，即使采購數(shù)量非常大，這種泵的成本也高達(dá)$4.00至$6.00。電磁泵還被已知為產(chǎn)生喧鬧的振動噪音。
[0007]由于成本和噪音問題，單份供應(yīng)咖啡沖泡機(jī)的設(shè)計(jì)者已嘗試提出替代設(shè)計(jì)來以多種方式避免在咖啡沖泡機(jī)中使用這種泵，例如:
[0008]美國專利申請系列號11/123,038公開了一種結(jié)合了水加熱器的沖泡機(jī)，所述水加熱器可以在給它注水之后被密閉。在這種水加熱器中，水被加熱到與比常壓高I個大氣壓的壓力對應(yīng)的溫度，以使用該壓力來驅(qū)動被加熱的水通過密實(shí)料包用于萃取咖啡味道和香氣。遺憾的是，為了將水壓升高I個大氣壓，必須將水加熱到約120攝氏度的溫度，該溫度對于沖泡咖啡來說過高。在該溫度下沖泡的咖啡有苦味且香氣不足。理想而言，應(yīng)該在約92攝氏度下沖泡咖啡。
[0009]美國專利N0.8，180，204公開了一種設(shè)計(jì)，其使用被分隔成兩個隔室的密封水加熱器-一個容納熱水，另一個容納常溫水-和用于在水離開水加熱器時使水混合以將得到的溫度維持在約92°C的裝置。
[0010]美國專利號3，371，592,6, 082，247,6, 142，063,6, 666，130,7, 398，726,7, 640，845以及美國專利申請系列號11/393,615,11/055,411和11/548,676公開了利用空氣泵的咖啡沖泡機(jī)，所述空氣泵對水容器進(jìn)行加壓并使水在壓力下輸送到容納料包、料盒或膠囊的沖泡腔室中。這些專利中描述的咖啡沖泡機(jī)往往由于大量用于在此列舉的專利中所述的設(shè)備中的構(gòu)件而非常復(fù)雜且于是制造成本高。這些咖啡沖泡機(jī)還趨于大型化以容納所有構(gòu)件，并且將需要大量廚房臺面空間。此外，由于它們的大尺寸，這些咖啡沖泡機(jī)要從它們的制造地(主要為中國)運(yùn)輸?shù)绞袌?主要是北美)會很昂貴。
[0011]美國專利申請系列號11/899，952、11/899，966和11/899，956公開了一種相對緊湊的單份供應(yīng)咖啡沖泡機(jī)，其采用空氣泵來將水加熱器加壓以將水輸送到?jīng)_泡腔室。但是，所公開的沖泡機(jī)不包括冷水箱，從而要求使用者在要使用沖泡機(jī)之前對沖泡機(jī)重新注水。結(jié)果，水加熱的等待時間長，并且存在與需要在每個沖泡循環(huán)之前再注水相關(guān)的不便。
[0012]用于一次性沖泡一杯的大部分咖啡沖泡機(jī)包括供水流經(jīng)的流量計(jì)，以始終確定為了泡制而輸送的水的體積。典型地，這種流量計(jì)被已知為“渦輪流量計(jì)”，因?yàn)樗鼈兗尤肓俗杂尚D(zhuǎn)葉輪，水噴射到所述葉輪上以使這種輪響應(yīng)于水的速度而轉(zhuǎn)動。在輪轂中包埋有磁體并且位于流量計(jì)外部的磁性傳感器將轉(zhuǎn)數(shù)傳送給控制電路。美國專利號8，375，845以及公報20050160918、20110281000和20120121769提到了這種用于熱飲料沖泡機(jī)中的流量計(jì)。常常用于熱飲料沖泡機(jī)中的流量計(jì)為Daitron銷售的PVDF型流量計(jì)(www.daitron.com) ο
[0013]還參見未決、共同發(fā)明和共有的美國實(shí)用新型專利申請系列號13/297，625，其教示內(nèi)容通過弓I用整體并入本文。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0014]因此，本實(shí)用新型的一個目的是提供一種能夠在不使用用于對水加壓的水泵的情況下在壓力下一次性沖泡一杯咖啡的熱飲料沖泡設(shè)備和方法。
[0015]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種適于在介于90與95攝氏度之間的范圍的溫度下將水輸送到?jīng)_泡腔室的熱飲料沖泡設(shè)備和方法。
[0016]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種包括冷水儲器但緊湊的熱飲料沖泡設(shè)備。
[0017]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種其中提供多于一種預(yù)設(shè)體積的熱飲料的熱飲料沖泡設(shè)備和方法。
[0018]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種熱飲料沖泡設(shè)備和方法，其中熱飲料的多于一種預(yù)設(shè)體積精確且可在各循環(huán)之間重復(fù)。
[0019]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種制造不昂貴的熱飲料沖泡設(shè)備。
[0020]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種具有較少運(yùn)動部件的熱飲料沖泡設(shè)備。
[0021]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種需要很簡單的控制但滿足咖啡制造機(jī)特有的所有功能和安全要求的熱飲料沖泡設(shè)備和方法。
[0022]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種操作簡單而方便且會快速持續(xù)地輸送適當(dāng)沖泡的咖啡杯的熱飲料沖泡設(shè)備。
[0023]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種在沖泡循環(huán)結(jié)束時將空氣引導(dǎo)到可泡制的材料以驅(qū)出任何剩余的水的熱飲料沖泡設(shè)備和方法。
[0024]本實(shí)用新型的又一個目的是提供一種節(jié)省能量的熱飲料沖泡設(shè)備和方法。
[0025]在不受其限制的情況下，本實(shí)用新型可體現(xiàn)為使用容納諸如研磨咖啡豆的可泡制材料的膠囊或料盒來在壓力下泡制飲料的方法和/或設(shè)備。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型，提供了一種熱飲料制造機(jī)，其特征是，所述熱飲料制造機(jī)包括:
[0027]與大氣相通的新鮮水箱；
[0028]水加熱器，所述水加熱器具有空氣入口、熱水出口和與所述新鮮水箱流體連通以從其接收新鮮水以進(jìn)行加熱的新鮮水入口；
[0029]用于容納可泡制的材料的泡制隔室，所述泡制隔室具有泡制飲料出口和與所述熱水出口流體連通的熱水入口；
[0030]泡制飲料容器，所述泡制飲料容器從所述泡制飲料出口接收泡制飲料；
[0031]具有加壓空氣出口的空氣泵；和
[0032]具有多個端口的空氣閥，所述空氣閥能選擇性地實(shí)現(xiàn)所述多個端口之間的多個空氣流路徑之中的一個或多個空氣流路徑；其中
[0033]所述空氣閥實(shí)現(xiàn)第一空氣流路徑，以允許來自所述空氣泵的加壓空氣使被加熱的水從所述水加熱器經(jīng)所述熱水出口流到所述泡制隔室的熱水入口，從而泡制所述可泡制材料；然后
[0034]所述空氣閥實(shí)現(xiàn)第二空氣流路徑，以允許來自所述新鮮水箱的水經(jīng)所述新鮮水入口流入所述水加熱器中。
[0035]有利地，所述水加熱器包括確定用于容納要加熱的水的內(nèi)部容積的側(cè)壁、頂部和基部。
[0036]有利地，所述水加熱器包括:
[0037]用于感測所述水加熱器內(nèi)的一個或多個水位的一個或多個監(jiān)視器；
[0038]用于加熱所述水加熱器內(nèi)的水的電加熱元件；和
[0039]用于確立所述水加熱器內(nèi)的水的一個或多個溫度的一個或多個熱傳感器。
[0040]有利地，所述水加熱器包括基部且所述電加熱元件和熱傳感器與所述水加熱器內(nèi)的水熱連通并位于所述基部處或所述基部附近。
[0041]有利地，所述熱水出口向內(nèi)延伸到所述內(nèi)部容積內(nèi)并具有位于所述基部處或所述基部附近的進(jìn)水口。
[0042]有利地，所述新鮮水入口向內(nèi)延伸到所述內(nèi)部容積內(nèi)并具有位于所述基部處或所述基部附近的輸出開口。
[0043]有利地，所述空氣入口與所述頂部附近或所述頂部處的內(nèi)部容積連通。
[0044]有利地，熱飲料制造機(jī)還包括用于在所述水加熱器內(nèi)的壓力超過預(yù)定的壓力水平時阻止所述新鮮水入口與所述新鮮水箱的流體連通的止回閥。
[0045]有利地，所述監(jiān)視器包括能隨所述水加熱器內(nèi)的豎直可變的水位豎直地移動的浮力磁體和通過接近所述磁體而被致動的位于所述水加熱器的外部的至少一個開關(guān)。
[0046]