CN100488424C - 利用含在料筒中的原料制备并分送饮料的装置和方法 - Google Patents

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CN100488424C CNB2004800440792A CN200480044079A CN100488424C CN 100488424 C CN100488424 C CN 100488424C CN B2004800440792 A CNB2004800440792 A CN B2004800440792A CN 200480044079 A CN200480044079 A CN 200480044079A CN 100488424 C CN100488424 C CN 100488424C
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Abstract

本发明提供至少一个直接形成在密封膜(210)中的分送喷口(220)，该密封膜(210)封闭含有用于制备饮料如咖啡的食用原料的胶囊(200)的底部。以这种方式，饮料能够从胶囊中直接下落进入到设置在其下的饮用器皿中。所要求保护的既包括一种机器又包括一种用于制备并分送饮料的方法，该机器的特征在于形成喷口的装置(119)以及其中装有胶囊的容器(151)的开口的底部(156)。

Description

利用含在料筒中的原料制备并分送饮料的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种从含在密封胶囊中的原料开始制备并分送饮料的设备和方法。
背景技术
使用通常包含有单一剂量原料的密封胶囊，将在压力下的蒸汽或水注入到胶囊自身之中从而生产出饮料，这在本领域中是众所周知的。
公开号为EP-A-0521510的专利中公开了一个这种传统胶囊的例子，它包括与底壁一起整体模塑制成的具有略微向外展开的形状的体部部分，底壁为具有多个厚度减少区域的平面圆盘形并在其内表面上支承有过滤器。通过由膜形成的上壁封闭这种胶囊。在使用时，将胶囊装入机器中，在机器内刺穿所述上壁以使加压水可进入到胶囊中，同时另一穿孔设备在所述底壁的厚度减少区域中产生多个孔。实际上饮料以基本不受控制的方式通过所述孔流出胶囊，特别是在胶囊含有诸如非速溶类的细磨咖啡的粉末状原料的情况下，粉末状原料对压力水的流动产生一定的阻力。
这就是在与传统型胶囊结合使用的机器必须包含用于将饮料从它流出胶囊的位置输送到容纳饮料以便引用的杯子或其它器皿中的导管的根本原因。关于这一点，可参见例如公开号为EP-A-1034729的专利。然而，由于定期或正确地清洗这些导管十分困难和不方便—不是完全不可能，因此它们容易变脏。特别是在不是频繁地使用这种机器的情况下，当生产含有一定量的脂肪物质(例如咖啡和肉料或肉汤)的饮料时，对这些物质来说存在着在导管中最终发酵和变腐的客观风险，人们由于饮用流过所述导管的饮料很容易发现相当的不适，这当然是一个问题。
现有技术中的其它的例子是在公开号为US-A-5472719的专利中公开的机器，其中的用于刺穿胶囊底壁的穿孔设备在同时也作为用于由同一设备生成的流过所述孔的饮料的收集装置。一些在上面引用的专利中所讨论的实施例要求这些组合式穿孔和收集装置能作为一次性的一体化部件而被提供，因为希望新的设备必须用于每个单独的胶囊。然而，这更是在成本上产生明显的增加，在原料管理、储藏、加工和这些设备的安置方面带来相当明显的问题。在该专利所述的另一实施例中，组合式穿孔和收集装置是支承胶囊的机器的同一装置的一部分。总之十分清楚的是，如果不能经常清理，将可能引起与参考EP-A-0521520已经讨论过的同样的缺点。
最后，从专利US-A-3292527中已知一种使用在底壁上具有突起的胶囊的机器，当胶囊移动到包括加压水供给管线的体部之下时，该突起被切断或刺穿。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种用于制备饮料的机器，当该机器与具有用于容纳原料的改进结构的密封胶囊(碗杯)相关联时，完全没有前面所述的缺点，相比于传统的机器在结构复杂性和成本方面也不会产生任何负面影响。
优选与这种机器结合使用的胶囊(还可参见本申请人提交的申请号为PCT/EP03/12338的专利申请)在图7中示出，在该图中该胶囊以总体标号200来指示。可以注意到，这种胶囊具有底部202，该底部设有多个过滤孔口203并相对于胶囊的向外展开的体部206的下边缘204凹进去。该胶囊还包括朝向上的中心尖状部214和在所述尖状部之下也就是从该尖状部向下延伸的短的锯齿状的柱形壁216。通过第一膜或箔208以及第二膜或箔210确保在使用胶囊200之前将该胶囊密封，所述第一膜或箔208沿所述上边缘209粘合或焊接在其上，所述第二膜或箔210则沿体部206的下边缘204粘合或焊接在其上并延伸到与所述锯齿状的柱形壁216的自由端几乎接触或甚至接触的程度。
因此本发明的主要目的是一种用于制备饮料的机器，其从含在上述类型的胶囊中的原料开始制备饮料并结合有如后附的权利要求所述的特征。
本发明的另一目的是一种结合所述机器的使用而制备饮料的方法，所述方法也结合有如后附的权利要求所述的特征。
附图说明
总之，本发明的特征和优点从尽管不是唯一的优选实施例的描述中更容易理解，优选实施例以不限于参照附图的例子的方式在下面给出，其中：
图1是根据本发明的用于制备浓咖啡的机器的整体三维视图；
图2是图1所示机器的子组件的侧视图，其中所述子组件包括调制单元；
图3是调制装置的分解视图；
图4是调制装置的三维后视图；
图5是沿图2中的线V-V的横截面视图，其中调制单元示出为当含有用于饮料的原料的胶囊装入其中时的状态；
图6是如图5类似的视图，但其中调制单元示出为当胶囊被刺穿以进行咖啡饮料的制备和分送时的状态；
图7是用在根据本发明的机器中的胶囊的视图，通过在胶囊的轴线上交叉的两个垂直剖面来显示胶囊。
具体实施方式
这里讨论的机器是以电力为动力的机器，该机器能以每次一个剂量的速率生产饮料，例如利用每个胶囊制备一杯浓咖啡。为了使图示更简单，并且从本发明主要涉及机器的调制装置的观点出发，所有与传统机器中使用的零件在构造和功能上相似的零件将在下面的说明中进行简化，因为它们通常对本领域的技术人员来说是公知的。
当从外部在前面看时—即如图1中所示的那样时，通常机器包括基本为柱状的金属基座件2，该基座件适当地设有用于修正水平的可调节足部21，从基座件2向上并与其相关不对称地上升地设有一由金属和/或工程塑料制成的向前弯曲结构4。该结构由凹入的前壁6、大致呈翻转的U形的周向覆盖部8和后壁(未示出)限定，该后壁部分地开口以容纳水箱20(图中仅示出该水箱的上端部)。
在从凹入的前壁6向前突出但总位于基座件2的周缘之内的部位为用于容纳机器的功能单元的盒状体62，该功能单元整体由标号10表示并且将对其进一步详细说明。机器的功能单元10包括用于支承胶囊200的装置150，该装置150插入设在盒状体62的前壁63上的窗口部64中。这个装置150的部分是如图2所示的向前突出超过盒状体62的手柄154。
基座件2的位于结构4的前壁6的前下方的部分22在顶部被金属格状盖子24封闭，盖子24适于通过手柄26被举起并具有适合于接纳并支承向其中分送饮料以便饮用的器皿(杯子等，图中未示出)的中心部分28。基座件2的该部分22中还容纳有接水盘(未示出)，以用于收集可能从功能单元10或接纳饮料用的器皿中漏出的液体，以及收集当饮料已经分送后残留在胶囊中的原料(咖啡粉末)的残渣。手柄26能使格状盖子24被举起以便清空和清扫所述接水盘。
在结构4内容纳有用于操作和控制机器的各种广泛已知的电子装置，它们可在控制盘82上接近的多个按钮86和指示灯88相连，控制盘82可移动以便进行专门的维护和修理。为此，所述控制盘实际上具有用于紧固螺钉(未示出)的孔84。
就本发明而言，机器的最重要的部件在于上述功能单元10，如上面已经显示的，该功能单元10在结构4的周向覆盖部8下方容纳在盒状体62中。这个在图2、3和4中更详细示出的功能单元包括第一位置固定部分100和第二部分，该第一位置固定部分100将在本说明书中称为主动部分并被一垂直件11支承，该垂直件由冲压成型的金属板制成并同样容纳在结构4中(参见图2)，该第二部分将在本说明书中称为被动部分并包括前述胶囊支承装置150(参见图3)。
功能单元10的主动部分100包括：
(a)通过铸造或冲压成型制成整体件的L形基座件110，该基座件110包括垂直臂111和水平臂121，其中特别的：
—垂直臂111包括盒状容纳空间112，该容纳空间既在前侧即朝向所述水平臂121开口又在后侧开口，并且还具有向下突出的下附件112A。在垂直臂111的后侧并且在容纳空间112的侧部，设有用于接纳螺栓(未示出)的开口113A和113B，所述螺栓用于将功能单元10的整个主动部分100紧固到垂直件11上(参见图4)。在容纳空间112中沿垂直平面布置有大体呈L形的杠杆114，其形成本发明的一个主要特征。这个杠杆114通过冲压成型或机加工制成以便形成相当厚的特征部，并且在侧面从上向下看包括：以向上的凹入轮廓为特征的上部部分120；位于盒状容纳空间112的加宽区域116中的第一孔115，该第一孔115用以接纳用于该杠杆114的铰链销127(从图5和6中可见)；具有向后突出的翼状部117的中间部分，该翼状部117设有用于杠杆114的第二孔118；终止于冲头部119的下部部分。一复位弹簧(为使图示更简明而未示出)将杠杆114连接到基座件110的垂直臂111上，其中该复位弹簧的上端部分通过螺栓(也未示出)附装到位于盒状容纳空间112的顶部的适当插孔113C中，而该复位弹簧的底端部分接合所述第二孔118；
—该基座件110的水平臂121具有由下部水平壁122和两个垂直壁124限定的U形截面。下部壁122具有在基座件110的前侧与所述盒状容纳空间112连通的圆孔123。所述垂直壁124在外侧具有相应的凸耳125，垂直的螺纹通孔126贯穿所述凸耳；
(b)调制单元，该调制单元包括形状为柱形杯的第一和第二体部部分130、140，其分别具有扩大的头部139、141。这些杯形体部部分130和140沿垂直轴线对齐，该垂直轴线也就是所述位于基座件110的水平臂121的底壁122中的孔123的轴线。第一杯形体部部分130以略微松散的方式—即在略微松弛的情况下—容纳第二杯形体部部分140，该第一杯形体部130的下部部分具有用于允许制备饮料所需剂量的热水通过的端口137，该第二杯形体部部分140附装在垂直件11的上部部分上。第一杯形体部部分130放在一对环绕两个垂直拉杆131的弹簧135上，所述两个拉杆131穿过该第一杯形体部部分130的两个孔138并具有带螺纹的端部132和134，所述带螺纹的端部132和134使得所述拉杆能被在顶部旋拧到第二杯形体部部分140的相应螺纹孔143中，并在底部旋拧到凸耳125的相应螺纹孔126中。第二杯形体部部分140具有设置在扩大的头部141中的第一开孔142以及设置在该第二杯形体部部分的底部148中的第二开孔147，该第二开孔147使得第二杯形体部部分140的空腔与第一杯形体部部分130的头部139连通；
(c)胶囊200的穿刺装置，该装置也是调制单元的一部分并且在图3中以翻转的状态示出以使其结构细节更明显，该装置由一盘状件170构成，该盘状件170包括：
—用于通过中心螺纹174在入口137下方紧固到第一杯形体部部分130的底部136上的中心通孔178，以用于使制备饮料所需的水通过；
—用以容纳该柱状体130上的密封垫圈(未示出)的容纳空间171和172；
—在前表面上具有比胶囊200的上边缘209略大的边缘的凹槽177；
—在所述前表面上，在通孔178和凹槽177之间的，多个用于穿透上膜或箔209的垂直针状部173，以及用于将加压水注射入胶囊200中的垂直喷嘴175，在本说明书中还将对此进行更详细的说明；
(d)用于致动杠杆114的装置180(参见图4-6)，该装置180包括：
—由磁性材料例如永磁体制成的芯或柱塞181；
—螺线管182，所述柱塞181能在该螺线管中滑动，并且该螺线管通过插入在容纳空间112B中的西格环(Seger ring)(未示出)紧固到盒状基座件110的垂直臂111的上部部分。螺线管182由电导体(未示出)和Faston型连接端子185(在图4中示出)提供动力。
—牢固地连接在柱塞181上的杆183，该杆向下突出超过螺线管182的垂直空间并在自由端设有小的惰轮(导辊，托辊)184。由设在插孔113C和孔118之间的复位弹簧施加的力确保该惰轮184始终保持与杠杆114的上端部分120中的向上的凹部接触。
形成功能单元10的所谓被动部分的装置150包括铸造而成的金属容器151，该容器151的腔152容纳一本说明书中先前已参考图7简短说明的胶囊200。根据本发明的另一主要特征，容器151具有开口的且为台阶状构型的底部156，该台阶状构型与腔152的上部开口处的台阶状构型相结合以保持并保留胶囊200，这些在图5和6最清楚地示出。在外表面上，所述容器151侧向地设有用于与相应凹装置128配合的凸装置155，凹装置128设置在盒状基座件110的水平臂121的内部垂直面上(参见图3)。另外，容器151在前侧具有用来与延长手柄154相配合的十字柄153，所述手柄154优选由热固性材料制成。
下面，将更详细地说明该机器的操作模式。
在第一位置中，使用者将一合适的器皿—即用于收集所分送的饮料以便饮用的杯子或类似器皿—特别地放置在格状盖子24的中心支承区域28上，然后在杯形容腔151中装入一含有制备期望的饮料所需原料的新胶囊200，并防止该胶囊的形成上壁的膜或箔208向上突出所述容器151。借助于手柄154，将功能单元10的被动部分150引导进入盒状体62的前壁63上的窗口部64中，并通过所述能将容器151在功能单元10的基座件110上锁定就位的凸装置155和凹装置128使该被动部分与主动部分100联接。
这样，搭靠在通孔或腔152的前述台阶状构型上的胶囊200在轴向上不仅与孔156对齐，而且与两个杯形体部部分130、140以及所述基座件110的水平臂121中的在穿孔装置170正下方的圆形孔123对齐。机器的功能单元10的如图5所示的构型为休止状态—即螺线管182失电从而磁芯181上升—下的构型，其中平衡弹簧(counter spring)(未示出)使杠杆114的凹入的上部部分120中的相对于销127的最远端保持与惰轮184接触。结果，不仅冲头部119，而且实际上整个杠杆114—除了翼状部117的设有用于紧固平衡弹簧的孔118的部位之外—都处于盒状容纳空间112的内部。
此时，使用者通过相应地以完全传统的方式操作控制盘82上的按钮86而开始操作机器，以执行制备和分发所需饮料的循环。
机器的运行是以杠杆114围绕销127的旋转开始的，该旋转这样产生：通过供电端子185向螺线管182供电—即提供能量，使得磁芯即柱塞181克服平衡弹簧的反作用力而向上滑动，由此作用于杠杆114的凹入的上部部分120。这样，杠杆114从如上所示的休止构型移动到如图6所示的操作构型，在该构型中可以注意到，杠杆的下部部分从底部向上刺入盒状基座件110的底壁122上的孔123中并由此刺入容器151上的孔156中，从而冲头部119能在锯齿状柱形壁216内到达胶囊200的底部202的尖状部214顶端正下方的位置，其使下部膜210破裂和变形。根据本发明的另一主要特征，这种撕破和变形作用在下部膜210中产生一种喷口(spout)—如图7中总体标号为20的虚线所示，其中，这种喷流实际上沿胶囊200、两个杯形体部部分130和140、容器151的孔156以及基座件110的水平臂121中的圆孔123的共同轴线对齐。
当以这种方式形成上述喷口220时，螺线管182的电力供应被切断，且螺线管自身失电，从而平衡弹簧的反作用力超过柱塞181、杆183和惰轮184的总重量，结果，杠杆114通过沿反方向回转而能从该操作构型移回其先前所述的休止构型。
与此同时或此后立即地，以本领域技术人员广泛已知的方式，一泵(设置在机器内，图中未示出)输送加压水进入第二杯形体部部分140，同时电热水器(设置在机器内，图中也未示出)开始加热制备期望的饮料所需剂量的水。通过开孔142、147和第二杯形体部部分140的内腔，所述加压水到达第一杯形体部部分130的底部136，该底部通过沿第二杯形体部部分140向下滑动而与胶囊200穿孔装置的盘状件170一起被强制下降。
由于这种下降运动，盘状件170下降到胶囊200的上边缘209咬合进入凹槽177的位置并保留在那里，结果胶囊200在容器151被锁定就位。由于所述下降运动，盘状件170的针状部173在多个位置刺穿胶囊200的上部膜208。此后立即地，沸腾的加压水通过在盘状件170中的喷嘴175被导入胶囊200中，并通过先前已由针状部173在上部膜208中产生的孔。这样，饮料被调制并通过孔口203最终渗出胶囊，同时，也由于底部202的既朝向胶囊内部又朝向胶囊外部的特殊构造(关于这一点，请参见前面提及的专利申请PCT/EP03/12338)，流入的水被允许充分地与腔室212中的原料混合，该腔室212形成在分送喷口220的紧上游。从这个喷口220中，饮料自由地下落并直接进入放置其下以收集饮料用于饮用的单一剂量的器皿(杯子或类似器皿)中。
在调制过程结束时，随着这些被调制的饮料被分发以及作用在第一杯形体部部分130的底部136之上的压力被释放，弹簧135促使该杯形体部部分130与盘状件170一起向上回到其初始位置。这样胶囊200的上边缘209被释放，由此可允许通过手柄154从机器中取下整个被动部分150。可通过常规方式从机器中卸下用完的胶囊—即其中包含的原料已经以这种方式被清空的胶囊，并根据法律处理该胶囊。此时，机器准备开始以进行新的类似于上面描述的操作循环。
因此，从上面的说明中可完全清楚地看出，本发明能够有效地实现下述目的和优点，即：
—由于饮料是通过利用重力下落到使用者用之饮用的器皿中而被直接分送的，而不是必须沿着机器中位于胶囊出口上游的固定的强制性路线行进，本说明书中先前结合现有技术的机器所指出的严重因素(即难以清洁且如果不立刻清洁则甚至不可能清洁饮料所流经的路线，饮料中含有的脂肪物质有在导管中发酵和变腐的风险)不再存在；
—根本不必再维护用于穿透胶囊的下部膜的穿孔装置即冲头部，由于该穿孔装置不会被在分送时流出胶囊的饮料冲击并从而不会被其污染，而这是由于穿孔装置缩回了盒状容纳空间中；
—机器本身在结构上是简单且可靠的。
尽管已经在上述说明中结合用于图示本发明的附图对优选实施例进行了说明，但应当明白，在不脱离由后附的权利要求所限定的发明的范围之内，可实现各种不同的实施例和变型。

Claims (7)

1.用于利用至少一个含有可食用原料的胶囊(200)制备并分送饮料的机器，其中所述胶囊包括具有上边缘(209)和下边缘(204)以及底壁(202)的基本为柱形的体部部分(206)，在所述上边缘和下边缘上分别施用有用于密封的上部膜(208)和下部膜(210)，该底壁具有过滤孔口(203)并相对于所述下边缘(204)凹进，从而在相应的用于密封的膜(210)和该底壁(202)的下表面之间形成一在分送前通过所述孔口(203)充满饮料渗透液的腔室，所述机器包括功能单元(10)，该功能单元(10)具有所谓的被机器的承载结构支承的主动部分(100)和所谓的被动部分(150)，该被动部分(150)能够与所述主动部分(100)联接并包括用于保持并保留胶囊(200)的具有开口底部(156)的容器(151)，所述主动部分(100)包括：
(a)基座件(110)，它用于接纳装有胶囊(200)的容器(151)，
(b)调制装置，该调制装置设置成当将所述容器(151)固定地容纳在所述基座件(110)中时沿公共垂直轴线与胶囊(200)以及用于保留胶囊的开口底部(156)对齐，
(c)与所述调制装置相互作用以刺穿胶囊(200)的所述上部膜(208)的刺穿装置(173)，
(d)用于使加压的热水或蒸汽进入胶囊(200)中的装置(175)，以及
(e)用于所述下部膜(210)并由冲孔装置(119)构成的穿透装置，该冲孔装置(119)能够在调制饮料之前或在调制过程开始时从所述功能单元(10)的休止构型移动到操作构型，由此使饮料通过从胶囊(200)中自由下落而被直接分送到设置在其下的饮用器皿中，
其特征在于，
冲孔装置(119)在所述休止构型中从调制装置和胶囊(200)的公共垂直轴线偏置，并能够在操作构型中通过使所述下部膜(210)破裂而在胶囊(200)中形成至少一个喷口(220)。
2.根据权利要求1所述的用于制备并分送饮料的机器，其特征在于，冲孔装置(119)是在销(127)上枢转的杠杆(114)的一部分。
3.根据权利要求1所述的用于制备并分送饮料的机器，其特征在于，所述主动部分(100)的基座件(110)具有容纳空间(112)，当所述功能单元处于休止构型时，所述冲孔装置(119)处在该容纳空间处并与装在所述容器中的胶囊(200)相距一定的距离。
4.根据权利要求2所述的用于制备并分送饮料的机器，其特征在于，该机器还包括用于致动杠杆(114)以使该杠杆从所述休止构型移到所述操作构型的电磁装置(180)。
5.根据权利要求3所述的用于制备并分送饮料的机器，其特征在于，该机器还包括连接杠杆(114)与基座件(110)的平衡弹簧，在已经形成喷口(220)后，该杠杆通过平衡弹簧的作用而被致动以从所述操作构型移回所述休止构型。
6.根据权利要求1所述的用于制备并分送饮料的机器，其特征在于，调制装置包括第一杯形体部部分(130)和第二杯形体部部分(140)，该第一杯形体部部分(130)具有用于使制备饮料所需的加压热水或蒸汽通过的端口(137)，该第二杯形体部部分(140)被机器的承载结构支承并与第一杯形体部部分(130)同轴设置，其中由于加压水通过设置在所述第二杯形体部部分(140)中的开孔被引入到所述第一杯形体部部分(130)的底部上，因此所述第一杯形体部部分(130)能够在胶囊(200)的方向上沿所述第二杯形体部部分(140)滑动。
7.根据权利要求6所述的用于制备并分送饮料的机器，其特征在于，所述用于刺穿胶囊(200)的所述上部膜(208)的刺穿装置包括盘状件(170)，该盘状件附装在所述第一杯形体部部分(130)的底部上并具有：环形凹槽(177)，该环形凹槽适合胶囊(200)的上边缘(209)以在饮料调制过程中将该胶囊牢固地锁定就位；多个针状件形式的穿孔装置(173)；以及多个用以将加压的热水或蒸汽注射入胶囊(200)的喷嘴(175)。
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