CN101232829A - 咖啡制作设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在调制站的渣杯(102)中用加热的水在压力作用下泡制压实的磨碎的咖啡的调制设备(20)。在调制站，具有在移动时与渣杯的壁间隔开的主动密封件(96)的活塞头(97)延伸进入该渣杯(102)中。当该活塞头(97)开始压实该磨碎的咖啡时激活该密封件(96)以形成该调制室的密封的上端。热水能够进入该调制室以制作咖啡。当调制循环完成时，该活塞头(97)进一步移动以从该渣中得到额外的咖啡。然后该活塞头(97)缩回以使泡制室组件(32)能够被取出用于清洗。

Description

咖啡制作设备

技术领域

本发明通常涉及一种用于调制饮料的设备，其通过将诸如热水的液体引到在密封的泡制室中的压实的可泡制的原料，例如磨碎的咖啡豆，而调制饮料。

背景技术

大量的商业装置是可买到的，所述装置用于通过用液体泡制原料来调制饮料，特别是咖啡。现有技术的咖啡制作器包括渗滤、滴下、浸渍和其它调制手段。这些咖啡制作器也设计为成批地调制饮料，例如每批4杯到12杯。但是这些装置的特点在于难以长时间地保持咖啡的香味、控制由制作过多的咖啡产生并且然后丢弃的废弃物、以及清洁并维护咖啡制作器。

浓咖啡机的出现引入新的咖啡调制理念。浓咖啡机在任何给定的时间产生少量的咖啡，例如一杯卡布奇诺咖啡或浓咖啡。通过将适量的磨碎的浓咖啡放进泡制室中、压实该磨碎的咖啡并且关闭该室来调制并且继续调制浓咖啡。在压力作用下的热水泡制该压实的咖啡，以提取它的精华并将该饮料引到杯中。

这种方法非常流行，并且有各种器具主要用于浓咖啡机，但是也用于调制咖啡的机器。例如，Dremmel的美国专利No.4,457,216公开了一种泡制室，其用液力操作关闭沸水清洗室的上活塞和下活塞。该沸水清洗室包含渣并容纳热水。在调制过程期间，松散的咖啡膨胀。当调制完成时，该下活塞上升以压紧该膨胀的渣，并将通过该下活塞的调制的咖啡抽到杯中或其他服务容器中。在调制过程结束时上活塞缩回。然后下活塞能够上升到在泡制室上方的用过的压紧渣的位置以排出渣。

Grossi的美国专利No.4,796,521和No.5,255,594公开了一种具有用于利用计量单元供给热水的活塞的泡制室。操作该活塞能够引入过滤器支架元件并且压紧咖啡粉末。美国专利No.4,796,521公开了将磨碎的咖啡从咖啡研磨机直接引入泡制室中。美国专利No.5,255,594公开了一种电机驱动装置。

Bianco的美国专利No.5,230,277公开了安装在循环球螺旋致动器上用于关闭泡制室的顶部和底部的两个活塞。该活塞一起压实磨碎的咖啡，其后引入用于泡制的热水。在调制循环之后，两个活塞能够升高，所以下活塞能够排出用过的渣。

Aebi的美国专利No.5,237,911公开了活塞移位泡制室中以压紧磨碎的咖啡。活塞的底部直接与被压紧的咖啡接触。没有具体公开用于防止水从泡制室通过该活塞溢出的密封装置。

Martinez的美国专利No.5,277,102公开了一种具有下活塞的自动售货机。该下活塞上升以将磨碎的咖啡压实在固定的上柱塞或活塞上。

Bonneville的美国专利No.5,280,747公开了一种浓咖啡机，具有竖直移动的口部，用于在压力作用下将热水供给保持在过滤器中的磨碎的咖啡。圆柱或活塞克服反作用弹簧的作用移动使口部进入包装并压紧磨碎的咖啡。

Vetterli的美国专利No.5,302,407公开了一种具有可移动活塞的调制或泡制室。该调制室具有敞开的顶部。封闭的活塞打开和关闭该调制室。加压的热水使可移动的活塞向上移动以压紧磨碎的咖啡。

Locati的美国专利No.5,402,706公开了一种泡制室，具有下过滤活塞和两部件的上泡制活塞。该泡制活塞具有密封件。该上活塞的其中一个部件克服反作用弹簧的阻力滑动进入该另一个部件。当该泡制活塞进入泡制室时该密封件在锥形座的小直径处保持在缩回的状态。但是在操作阶段期间，该活塞两部分之间的距离减小，引起密封件向上偏移到锥形座的最大直径。这个过程提供密封并消除密封件的刷擦和刮擦，以使磨损和撕裂最小。

Kawabata的美国专利No.5,911,810公开了一种咖啡调制系统，其中竖直移动的圆筒容纳磨碎的咖啡并且具有敞开的顶部。第二圆筒上升之后，竖直移动的、向上推动的柱塞压实渣。

Ruckstuhl的美国专利No.6,035,762公开了一种具有调制室的浓咖啡机，其中两个调制室部件能够相互移动。在关闭位置，它们形成用于过滤容器的调制室。部件中的一个具有多个嘴用于将热水引向该咖啡。这种方法能够使用不同尺寸的咖啡包。

Taylor的美国专利No.6,606,938公开了一种饮料调制设备，其包括一次性的筒，当臂使水分配头枢转而与可拆卸的筒的顶部成密封关系时，其起初被管状出口探针刺穿并敞开。

美国专利No.6,711,988公开了一种具有可变容积泡制室的浓咖啡机。具有示为O形环的静态密封件的活塞密封泡制圆筒并相对该泡制圆筒移动。在调制时，活塞在水压下升高以能够打旋。当获得预定的压力时，泡沫阀打开。在弹簧产生的力的作用下，该活塞朝着该泡沫阀移动以压紧渣。

这些和其它特征已经包含在许多单杯咖啡机中，特别是如在饭店、咖啡店等中用于商业用途的浓咖啡机。然而，尽管这些机器可能制造最好的咖啡，但是这些机器是昂贵的并且不能经济地吸引大多数消费者。

近来，许多制造商已经引进所谓的“一次一杯”咖啡制作机。它们用固系在基座上的具有铰接顶部单元代替这样的活塞。消费者必需用手松开这些铰接的顶部单元，打开该顶部单元以露出容器，用于容纳有专利权的咖啡包或松散的咖啡。然后消费者必需用手关闭并固系该顶部单元以压实咖啡并且形成密封的泡制室。

对于一次一杯咖啡机，清洗需要重新打开顶部。如果用松散的渣制作咖啡，则必需拆卸渣杯以便能够清除该用过的渣。如果使用咖啡包，则它能够从该渣杯提升而不必拆卸该渣杯。

在许多应用中，消费者希望装有咖啡研磨机的自动系统。这种系统的特点在于调制室设置在不容易接近的位置，使得清洗该调制室变成不可能或者，最好也只不过，非常困难。在任何这种咖啡机中清洗调制室非常重要。如果没有进行定期的清洗，咖啡中存在的油脂和有机酸侵蚀用于形成调制室的密封材料。这样的物质也积累在调制室的壁上。如果密封件在壁上滑动，则这种物质产生能够在使用时损坏密封件的粗糙表面。

一些市场上能够买到的面向消费者的咖啡制作机将消费者限制在具有专利权的预先包装的咖啡过滤包。这能够限制消费者的选择。还有一些面向消费者的咖啡制作机被限制在制作浓咖啡。这些因素和花费限制了它们的消费者市场。

需要一种调制诸如咖啡的饮料的设备，该设备是经济的并且容易使用。特别是需要一种经济的咖啡调制设备，其消除卡锁的手工操作，便于研磨机的安装，简化清洁和维护，并且适于以各种方式容纳磨碎的咖啡。

发明内容

因此本发明的目的是为消费者提供一种调制设备，其具有比较昂贵的商业系统的优点并且又是经济的，便于使用并且容易维护。

本发明的另一个目的是提供一种调制设备，其消除手工卡锁机构。

本发明的又一个目的是提供一种调制设备，其适合与研磨机一起使用，同时保持它们各自的功能之间的分开，以便于使用和维护。

本发明的又一个目的是提供一种咖啡调制系统，其适合以各种方式容纳渣。

本发明的再一个目的是提供一种咖啡调制系统，其中为了装填或清洗能够取出渣杯，而不需松开手工卡锁或破坏密封件。

本发明还有一个目的是提供一种咖啡调制设备，其能够用于调制普通咖啡或浓咖啡。

根据本发明的一方面，一种饮料调制设备包括外壳和液体供给器，所述液体用于泡制可泡制原料以制作饮料。敞开端部可拆卸的泡制室具有侧壁、敞开的顶部和穿孔的底部，用于容纳可泡制原料。由外壳支撑的活塞相对于侧壁纵向地移动。当所述活塞头到达压实位置时，在该活塞头上的主动密封件扩张到侧壁中，因而所述活塞和泡制室形成调制室。然后活塞在压力作用下将液体引向可泡制的原料。

根据本发明的另一方面，用于通过在压力作用下用热水泡制磨碎的咖啡而调制咖啡的设备包括形成调制站的外壳。泡制室组件可以插入在调制站处的外壳内。该泡制室组件装有磨碎的咖啡并具有用于分配调制的咖啡的分配口。靠近调制站安装在外壳的活塞以延伸的状态压紧在泡制室组件中的磨碎的咖啡。主动密封件形成有活塞。该活塞在径向缩回状态和径向延伸状态之间移动该主动密封件，其中在该径向缩回状态该密封件与所述泡制室组件间隔开，而在该径向延伸状态在该活塞和该泡制室组件之间形成密封。当该密封件处于径向延伸状态并且该活塞装置已经压实在所述的泡制室组件中的磨碎的咖啡时，热水在压力作用下供给该泡制室组件。

根据本发明的再一方面，一种饮料调制设备包括具有圆柱形侧壁的泡制室和在该泡制室内可移动到调制位置的活塞头。主动密封件在该活塞头和侧壁之间形成密封。该活塞头包括第一圆盘、第二圆盘和周边密封件。该周边密封件具有中心本体部分和分别连接于该第一和第二圆盘的多个部分，因而，该周边密封件用作该第一和第二圆盘之间的柔性连接部。当该第一和第二圆盘被压紧时，周边密封件上的第三部分接合该圆柱形侧壁，因而与该调制室形成密封。

根据本发明的再一方面，用于调制饮料的设备在压力作用下向可泡制的原料供给液体，以制作饮料。该设备包括外壳、可拆卸重复使用的泡制室以及活塞。该外壳在调制站装有用于与接合结构相互作用的支撑件，因而使该泡制室能够插入该调制站并从其取出。该泡制室也具有侧壁、敞开的顶部以及穿孔的底部，用于容纳可泡制原料。该活塞由外壳支撑并且能够移位到该泡制室中。该活塞将液体从液体供给器引向可泡制的原料。该活塞还包括设置在该活塞和侧壁中间的密封件，用于当该活塞进入泡制室时与该侧壁接触，因而形成原料在其中泡制的调制室。

附图说明

权利要求具体指出并且清楚地主张本发明的主题。通过阅读下面结合附图的详细描述，本发明的各种目的、优点和新颖的特征将变得更加完全地清楚，在附图中相同的附图标记指的是相同的部件，其中：

图1是包含本发明的浓咖啡机的透视图；

图2是从右前方截取的图1所示的浓咖啡机的内部透视图；

图3是从左后方截取的图1所示的浓咖啡机的透视图；

图4是用于图1至图3的浓咖啡机中的压实结构的分解图；

图5是图4所示的顶部圆盘的详图；

图6是沿图3的6-6线截取的浓咖啡机的部分剖视图；

图7是沿图6的7-7线截取的泡制室的部分的剖视图；

图8是容纳磨碎的咖啡的泡制室组件的分解透视图；

图9是图8的泡制室组件的横剖视图；

图10是图4的主动密封件的横剖视图；

图11A是示出图4的在中间位置的压紧结构的横剖视图，其中该压紧结构位于该泡制室组件内；

图11B是图11A所示的结构的放大的详细部分；

图12A是示出图4的压紧结构的横剖视图，其中该压紧结构在压紧该泡制室组件中的磨碎的咖啡的位置；

图12B是图12A所示的结构的放大的详细部分；

图13是示出图4的压紧结构的横剖视图，其中该压紧结构处于便于清洗的完全延伸的位置；

图14是用于操作图1所示的浓咖啡机的控制系统的简化示意图；以及

图15是示出图14的控制系统的运行的一个实施例的流程图。

具体实施方式

图1示出本发明的设备的一个实施例，本设备用于通过将诸如热水的加热的液体在压力作用下供给到在泡制室中的可泡制原料来调制诸如咖啡的饮料。具体说，图1以浓咖啡机20的形式示出这种设备，所述咖啡机在基座22上具有外壳21。该外壳21包括用于例如杯24的杯子的杯加温器23，因此在充满浓咖啡之前杯可以预先加热。外壳包括控制面板25、调制/蒸汽控制旋钮26，以及研磨细度调节旋钮27，其用于任何被包含的研磨机。基座22上的储水器或水箱30具有一体的把手31以便于拆卸和填充。

图1示出在调制站33处的可拆卸并可重复使用的泡制室32，其包括具有一体的把手的35的渣杯保持器34。搁置在基座22上的可拆卸的滴盘组件36为支撑一个杯37L或37R或两个杯37L和37R提供方便。外壳21还支撑蒸汽喷嘴38和咖啡豆漏斗门39。填充站40设置在填充站门41处。

在使用中，消费者通过接通电源开关42并检查储水器30以便有足够的水量来调制一杯或两杯咖啡。然后该调制者个人握住把手35以直线向前移动的方式从调制站33取出泡制室组件32，以将预先磨碎的咖啡或预先包装的磨碎的咖啡存放进泡制室组件32中。

如果希望要新近磨碎的咖啡，调制者个人将泡制室组件32再一次以直线向前运动通过填充站门41插入填充站40中。如果填充站40有咖啡研磨机，那么调制者个人将细度调节旋钮27移动到想要的位置，并且利用一杯开关43或两杯开关44选择一杯或者两杯的量。接通开关45以开始研磨操作，该研磨操作将适当数量的磨碎的咖啡存放进泡制室组件32中。可选地，该填充站包括用于磨碎的咖啡的容器和用于将预先测量的咖啡量存放进泡制室组件32中的分配器。

当该填充操作完成时，调制者个人只要从填充站40取出该泡制室组件32，随后关闭该填充室门41。然后调制者个人将泡制室组件插回到调制站33中。实现这些操作不需要操作卡锁或操作其他机构。

当诸如LED或类似光源46的多种可视信号装置指示调制可以开始并且调制/蒸汽控制选择器26处于调制位置时，按下调制开关47开始调制操作。当调制的咖啡开始填充咖啡杯37L和37R时消费者看到结果。如果只想调制一杯咖啡，则只需要取出杯子37R，并将杯子37L居中地放置在把手35下面，或者反过来。

清空用过的渣需要泡制者个人从调制站33取出该泡制室组件32，以处理用过的渣并清洗该渣杯。个人可以定期地进行清洗循环，因而压实结构是随时可用的，这将在后面描述。控制器27可以包括入口环50，其能够用来取下该研磨机的前磨盘用于清洗。

当期望使用蒸汽使牛奶起泡沫或预热杯子时，消费者只需要将该调制/蒸汽控制器26切换到蒸汽位置。蒸汽将从蒸汽喷嘴38的底部分配。

图2和图3示出浓咖啡机20，其中外壳21被去掉以观察其主要部件，所述主要部件包括基座22、储水器30、可拆卸的滴盘组件36以及杯加热器23。图2还示出了调制/蒸汽控制阀26、研磨细度调节旋钮27以及蒸汽喷嘴38。

该储水器30具有铰接的顶部51和具有连接器53的后壁52。该连接器53包括止回阀(未示出)，在该储水器30从该浓咖啡机20中取出以用于加水时该止回阀关闭。当灌满的储水器30插入并放置在该浓咖啡机20中时，该设备上的未示出的但是本领域熟知的连接器与连接器33相互作用以打开该止回阀。然后图3所示的泵54能够得到水。

启动时，该泵54将冷水通过常规的流量计56泵送到煮器55中。为了清楚起见，未示出的管道将热水从煮器55输送到压实组件60上的进口软管57，该压实组件60与泡制室组件32组合形成调制室，其中该泡制室组件32插入该调制站32中。来自煮器55的热量提高杯加热器23的温度。

如图2所示，在调制站23处该浓咖啡机包括半圆形的支撑部分61和两个相切的平面壁延伸部分62，其具有搁板63。该搁板63用作泡制室组件32的支撑，具体说用作渣杯保持器34。当泡制室组件32在该调制站33中完全安置并适当对齐时，互锁机构64为调制控制器提供启动输入信号。

该填充站40具有与半圆柱形支撑部分和两个相切的平面壁部部分66类似的结构。类似于搁板63，搁板67支撑用于容纳磨碎的咖啡的泡制室组件32。当泡制室组件32完全安置在该填充站40并与其对齐时，互锁机构68为控制器提供启动信号。

仍然参考图2和图3，该压实组件60包括活塞组件70，在这个实施例中该活塞组件70通过减速齿轮机构72由电机71驱动。在这具体的实施例中，设备20还包括在填充站40处的咖啡研磨机73，该研磨机将咖啡豆研磨成具有选择的粗度或细度的磨碎的咖啡。

图4示出活塞组件70。它包括螺纹杆74，该螺纹杆的特点在于轴向延伸的狭槽75，该狭槽接合静止基座板以防止转动。径向臂76用作限制开关的开关致动器，这将在后面描述。叠加在该螺纹杆74的上端80的螺纹杆保持器77包括多个卡爪81。该卡爪81接合如图5清楚地示出的在顶部圆盘83上的相应的小孔82。

图5是从该顶部圆盘83的上方截取的透视图。顶部圆盘83的顶部表面具有多个圆周的平台和槽，它在将其重量和材料减到最小的同时提供刚性结构。该顶部圆盘83还包括能够连接于图3的进口软管57的通道84，该进口软管连接于煮器55。

再次参考图4，底部圆盘85包括轴向凸肩86和底部曲径87。该曲径87便于离开管接头90中的水越过穿孔支撑盘91的范围并通过该支撑盘分散，这在后面描述。引导环92与轴向凸肩86轴向地共同延伸并且为穿孔圆盘91提供圆周支撑。螺钉93接合从底部圆盘85的底部可接近的中心螺纹孔94，因而将底部圆盘85、穿孔圆盘91和引导环92固定成一个组件。在这个组件中，形成该曲径87的轴向延伸壁的自由端支撑该穿孔圆盘91，以使它在接合泡制室组件32中的磨碎的咖啡时不变形。

波形弹簧95位于顶部圆盘83和底部圆盘85的中间。该顶部圆盘83和底部圆盘85将密封件96夹在中间。该密封件96以径向缩回状态和径向延伸状态为特征。因而顶部圆盘83、底部圆盘85、穿孔圆盘91、引导环92、螺钉93、波形弹簧95和密封件96形成连接于螺纹杆74，并提供主动的周边密封结构的活塞头97。正如在下面更详细地描述的，该密封件96连接于底部圆盘85和顶部圆盘83。当螺纹杆74处于缩回位置时，波形弹簧96施加一个倾向于将顶部圆盘83与底部圆盘85分开的力。在这些条件下，密封件96松弛，具有最小的直径并且径向地缩回。当顶部圆盘83和底部圆盘85之间的轴向距离减小时，该波形弹簧95压缩并且密封件96的直径增大，因此密封件96移动到径向扩张状态。

密封件96执行多项功能。首先，密封件96接合渣杯102的圆柱形壁112，以限制水或调制的咖啡进入调制室98。第二，密封件96确保进入图4的曲径中的热水通过该穿孔圆盘91并进入该调制室98中的磨碎的咖啡中。作为第三个功能，该密封件96用作柔性连接部，支撑该活塞头97上的底部圆盘85。密封件96的具体结构和它的这些功能的性质在下面描述。

图6和图7用于理解该压实组件60和泡制室组件32的机械结构。当活塞头97设置在渣杯102中的虚线99所示的位置并且被密封件96密封时，该活塞头97下面以泡制室组件32为界的区域，具体地渣杯102，变成调制室。

但是，在这些图中，当螺纹杆74上的径向壁76接合上部限位微动开关100时，电机71和齿轮传动机构72将该螺纹杆74和活塞头97缩回到上限或如所定义的完全缩回的位置。下部限位微动开关101限定最下面的位置或移动范围。当该活塞完全缩回时，该泡制室组件32容易从该调制站33被移除。

图8和图9示出具有渣杯保持器34和渣杯102的泡制室组件32。该渣杯保持器34包括具有一体的把手35和一体的圆筒104的面板103。在该圆筒104上的间隔开的圆周肋105形成槽，其接合用作在图2所示的调制站33处的支撑导轨的搁板63，以将泡制室组件34定位在压实组件60下面。该肋105还接合图2的搁板67，搁板67用作填充站40的导轨。

仍然参考图8和图9，该渣杯保持器34具有凹进的底部106、右分配口107和左分配口110。在调制期间，咖啡从这些部分排出。当两个咖啡杯，例如咖啡杯37L和37R，如图1所示设置时，咖啡同时分配在两个杯中。但是，口107和110之间的间隔使得当一个杯子关于把手35居中时，来自两个分配口107和110的咖啡被引入一个单独的杯中。

再参考图8和图9，该渣杯102具有从敞开顶部延伸的圆柱形壁112，该敞开顶部具有接合圆筒104的顶部边缘114的凸缘113，以便该渣杯102基本上搁置在渣杯保持器34中。在底部，该渣杯102具有两个锥形部分115和116，其末端是穿孔的底部或滤网部分117。

根据本发明的一个方面，该圆柱形壁112的深度至少等于该渣杯102中的渣的深度加上使活塞头97能够达到与渣杯102的圆柱形壁112成密封关系的量。这个深度为消费者提供灵活性，因为一个渣杯102将容纳不同包装或不同数量的咖啡。不需要编制不同的渣杯的清单。渣杯102容易与渣杯保持器34分开以用于清洗。这种结构还允许附加的元件，例如，定位在该渣杯102和该渣杯保持器34中间的克丽玛插入件(crema insert)。

图10示出是主动密封装置的部件的环形密封件96。在图10的右侧以虚线示出的结构与其他图一起使用，用于理解密封件96与活塞头97的部件的关系和其功能。具体说，该密封件96具有环形本体120，该环形本体120具有C形横截面形状，以形成具有面向中心轴线122的敞开的槽121。环形的上部凸缘123轴向并且向上地延伸，以便被捕获在该顶部圆盘83中的槽124中。环形的下部凸缘124轴向向下延伸，其末端是自由端125。这个端部被捕获在该底部圆盘85的轴向凸肩86和引导环92之间。该自由端125支撑该穿孔圆盘91。一体的倾斜地延伸的外裙部126能够相对于轴线122径向地弯曲。

在图10所示的松弛或径向收缩的状态下，上部凸缘123、环形本体120和下部凸缘124形成从顶部圆盘83悬挂底部圆盘85的柔性连接部。该下部凸缘124，特别是在自由端125的表面形成密封以限制在压力作用下的热水进入该穿孔圆盘91和包括曲径87的底部圆盘85之间的容积中。这样防止在活塞头97周围的任何水溢出，特别是在导向环92的水溢出。当由于底部圆盘85向顶部圆盘83移动且波形弹簧95的压缩而使密封件96呈径向扩张状态时，该裙部126扩张到圆柱形壁122中，因而形成周围密封，该密封限制调制室98的上限并且将在压力作用下的全部热水和调制咖啡限定在调制室98。

图6和图7示出浓咖啡机20，其具有被缩回到打开位置的活塞97和螺纹杆47、已经接通该上部限位微动开关100的臂76。在这种完全缩回的位置，该压实结构60将该活塞头97缩回到允许该泡制室组件32插入具有咖啡130的该调制站33的位置。圆周肋105接合由图2中的隔板63提供的支撑件。当完全搁置时，该渣杯保持器34接合互锁机构64。当该结构如图6和图7所示定向时，该波形弹簧95将该顶部圆盘83和底部圆盘85分开最大的距离，以使密封件96处于其径向缩回状态。

正如在下面所描述的，当水的温度和其他条件满足时，消费者按下图1的调制开关47。电机71将螺纹杆74和活塞头97朝着泡制室组件32移动。图11A和11B示出首先进入渣杯102中的活塞头97。密封件96，具体说该密封裙部126，与该渣杯圆筒112间隔开。

正如将是明显的，渣杯102相对于活塞头97的位置将不保持紧密公差。因此，在正常操作期间能够存在不对齐。考虑到这种可能性，图4、图11A和11B所示的引导环92用于防止密封件96的任何损坏。具体说，该引导环92具有环形本体131和成角度地间隔开的、径向延伸的薄片132，该薄片具有向外向下的斜面133。如果有任何不对齐，该斜面133将接触该凸缘113并使该活塞头97在该渣杯102中居中。因此，当活塞头97进入该调制室98中时，壁112不接触该裙部126。因此，该引导环92保护该密封件96不受损坏。而且该密封件96在向下运动期间没有磨损。

电机71以图11A和11B的结构继续向下驱动该螺纹杆74和活塞头97，直到该穿孔圆盘91接触磨碎的咖啡130。活塞头97进一步向下移动开始压实磨碎的咖啡130。此外，在一些位置作用在周边圆盘91上的力将大于由波形弹簧95施加的力。结果，该顶部圆盘83和底部圆盘85之间的距离减小。因此，密封件96移动到径向扩张的状态，并且驱动裙部126靠在圆柱形壁上以形成密封。

当磨碎的咖啡压实时，电机71上的载荷增加。当电流达到第一规定的门限值时，该电机71断电。齿轮比将活塞头97锁定在其竖直位置。由裙部126形成的密封现在形成该调制室98的顶部。这种情况使热水能够在压力作用下从煮器55通过软管57和活塞97并且渗入咖啡130。

如在图4中所看到的，在压力作用下的水通过管接头90出现在曲径87中。将水移位到该曲径87中所需要的压力小于迫使水通过穿孔圆盘91和图12A和12B中的压实的渣134所需要的压力。因此，起初水填充该曲径87并且然后通过以密封件96的下凸缘124为边界的该穿孔圆盘91的整个表面，因而均匀地渗入该磨碎的咖啡130中。

参考图12B，在磨碎的咖啡130上方在调制室98中调制的咖啡134可以被加压。加压到不降低靠着圆柱形壁122驱动该裙部126的密封力的程度。虽然这样调制的咖啡134进入密封件本体120和裙部126之间的间隙135，但是它产生进一步完善该密封的附加的压力分量。因此，该压实设备60既提供压实力和又提供用于控制该主动密封件的机构。

在本发明的一个实施例中，调制周期具有另一个步骤。调制周期完成之后，电机71再通电以向下驱动螺纹杆74，因而过压实该渣130以提取额外的饮料。这个向下的力使电机电流增大到下一个更高的门限值。当到达该门限值时，电机71反转以将该螺纹杆74和活塞头97缩回到图11A所示的位置。

在压缩和过压缩以及初始缩回的过程中，密封件96，主要是裙部126，仅仅经受相对于圆柱形壁112的很小的滑动。只要在缩回期间电机71产生任何明显的向上的位移，该波形弹簧95就开始扩张以分开该顶部圆盘83和底部圆盘85，以便具有裙部126的密封件96从该圆柱形壁112径向地缩回。因此，该密封件96不磨损并具有长寿命。

当电机71将螺纹杆74和活塞头97完全缩回时，该径向臂76再一次接合上部限位微动开关100以使电机71断电并结束该调制周期，以便消费者能够取出杯子并饮用该调制品。还是在这个位置，消费者能够从调制站33容易地取出该泡制室组件32，以便在每次使用后进行清洗并用新近磨碎的咖啡装填。

通常，泡制室组件32的这种每次使用清洗将是足够的。清洗活塞头97可以以较小的频率进行，因为调制期间与调制的咖啡和渣接触的仅有元件是泡制室组件32和活塞头97的底表面，即，穿孔圆盘91和引导环92以及密封件96在间隙135处的表面。在压力作用下的水防止包括曲径87的底部圆盘85、上圆盘83和密封件96的内表面聚集任何剩余物。

当希望清洗活塞头97时，通过接通图1中的“清洗”开关136，同时取出泡制室组件32，消费者开始清洗周期。这个操作给电机71通电，并向下驱动螺纹杆74直到臂76碰到下部限位微动开关101。如图13所示，于是可以接近在调制站33中的整个活塞组件97以进行清洗。通常，只需要用湿布或海绵擦拭穿孔圆盘91的表面和引导环92。更彻底的清洗可以通过利用调制站33处插入的泡制室组件32的类似调制周期的专门的清洗周期来实现。

图14是方块示意图，其总结了能够用在图1中浓咖啡机20中的各种控制输入和输出。在这个具体的实施例中，控制器140与水泵54、煮器55、流量计56、活塞电机71以及研磨机56连接。流量计56产生用于控制器140的流量输入信号。温度检测电路141产生用于控制器140的温度输入信号。电流传感器142为门限电平电路143提供电流信号。该门限电平电路为控制单元144产生两个输出中的一个。第一个输出来自电平1检测器145，其表示当压实组件60压实该渣到适当水平时存在的电流。电平2检测器146设置在更高的水平，并且用于为过压缩程序的后期调制提供反向信号。水位传感器147指示是否存在用于调制操作的足够的水。

上部限位微动开关100和下部限位微动开关101向控制器140提供两个另外的控制输入。还有其他的控制输入由指示泡制室组件32在调制站33中的正确对齐的互锁机构64提供。该互锁机构68指示泡制室组件32在填充站40中的适当定位。其他输入包括电源开关42、一杯和两杯开关43和44、调制开关47和研磨开关136。

图15是基本流程图，示出在包括控制单元144的控制器140内能够发生的逻辑操作。当设备20插入输出端口时，控制单元144被启动并且在步骤150检测完全接通状状态的存在性。当该条件实现时，步骤151将控制转移到步骤152并且在这时还为通电信号器供电。

步骤152读取来自图14中的水传感器147的输入信号。如果有足够的水，则步骤152等待在步骤153中由消费者加入的水。当测试完成时，步骤154判断水温是否在第一操作门限之上，该门限通常设置在可以接受的调制温度范围的下部。起初，通常不是这样的情况，所以控制从步骤154转到步骤155以向煮器55供电。步骤156和157还监视水温，当温度值超过可以接受范围的上限时，在步骤157使煮器断电。如所示的，这个控制传感器进入包括步骤154至157的回路，因而在调制周期中恒定地控制水温。

一旦水温处于合适的范围，当调制灯发光时消费者接受指示。这可以启动超时以限制图1和图14的调制按钮47启动之前的最大间隔。这个超时间隔结束煮器55的运行。

一旦调制按钮47启动之后，控制进行步骤162以判断泡制室组件32是否通过监视图2和14所示的互锁开关64而适当地对齐。当在超时间隔内满足步骤160和162的条件时，步骤163接通电机71以延伸活塞头97。当活塞头97如图12A所示开始压实该磨碎的咖啡时，来自电机电流传感器142的信号增大直到电流达到由电平1检测器145建立的第一门限值。当这发生时，步骤156使电机71断电。这时系统准备泡制该压实的磨碎的咖啡。

接着，该控制单元144判断一个杯开关43或两个杯开关44是否被接通。正如明显的，这种开关应成组的，使得任何时候只能按下两个开关中的一个。步骤166响应一杯或两杯的选择确定必需通过该调制室98被输送的水量。步骤167为泵154通电，使得被加热的水流过调制室98直到流量计56记录规定的量为止。当这发生时，步骤171关闭水。

然后步骤172为电机通电以产生过压实。步骤173监视来自电流传感器142的电流直到电平2检测器146指示已经达到第二门限值为止。在这时，步骤174使电机反转并开始缩回过程。当径向臂76接合上部限位微动开关100时，步骤175将控制转到步骤176使电机断电。明显的是，当步骤176使电机断电时，调制周期已经完成。

总的来说，图1的浓咖啡机20，具体地构成调制室98的结构，方便并简化通过其压实渣并且然后在压力作用下泡制渣的操作，所述构成调制室98的结构包括具有渣杯102的泡制室组件32和具有密封件96的活塞头91。由于水压作用增加而不是减弱密封力，因此密封增强。而且对于大多数不连续的活塞头移动，由于密封件径向缩回，因此它具有长寿命。结果，能够用单个活塞构造顶部密封的调制室，并且泡制室组件32能够被取出以用于清洗，并且能够转移到远端以容纳磨碎的咖啡，例如在填充站40，或者甚至在远离设备20的一些分开的填充位置。

这种设计的简化性使消费者能够获得具有比较昂贵的商业系统的许多优点的浓咖啡机。此外由于不需要消费者操作手动的闭锁机构，因此这种浓咖啡机20容易使用。还有，由于密封件96密封该渣杯102的侧壁112这一事实，因此该机器能够容纳磨碎的咖啡或各种咖啡包，所述各种咖啡包具有不同直径并且具有不同的量，所述量直到取决于该渣杯102的深度的任意最大量。结果，图1的浓咖啡机20适于容纳各种各样的可泡制材料。

本发明以特定的浓咖啡机20的形式公开。但是应当明白，在不脱离本发明的情况下各种变化可以包含在或者应用于公开的实施例。例如，图4、图6和图7的压实结构60利用特定的电机和驱动装置产生活塞头97的竖直移动。机械的、液力的、气动的和其他结构可以用于将活塞头97移动到其各种位置。公开的活塞头97具有顶部圆盘和底部圆盘的特定结构，中间弹簧和密封结构。这些元件中的每个的可选装置可以提供同样的功能。例如，具有裙部126的密封件96的具体公开的结构特别适合用于与浓咖啡调制应用相关的高压环境。调制普通的咖啡所需要的压力相当小。在这样的应用中，具有裙部的主动密封件96的变体通过被取代而被去除。作为另一种替代物，主动密封件可以用诸如O形环的被动密封件代替。渣杯102公开为深度拉伸的元件；更浅的渣杯可被替代。互补装置可以设置在渣杯102的底部和该渣杯保持器32之间，所有这些仍然实现一些本发明的优点，如果不是全部的话。可以改变具体公开的控制顺序，而仍旧实现本发明的优点。因此所附权利要求旨在涵盖进入本发明精神实质和范围内的所有这些变体和更改。

Claims (36)

1.一种用于调制饮料的设备，包括外壳和用于在压力下将液体供给到可泡制原料因而产生饮料的装置，所述设备包括：

A)由所述外壳支撑的泡制室装置，其包括侧壁、敞开的顶部和穿孔的底部，用于容纳所述可泡制的原料，

B)由所述外壳支撑的用于移位到所述泡制室装置中的活塞装置，所述活塞装置包括用于把来自液体供给装置的所述液体引向所述可泡制的原料的装置，

C)在所述活塞装置和侧壁装置的中间安装在所述活塞装置上的主动密封装置，所述主动密封装置包括密封件、用于将所述密封件移位到扩张状态中的装置，其中，当所述活塞装置压实所述可泡制的原料时所述密封件接触所述侧壁，因而所述活塞装置和泡制室装置形成调制室，在所述调制室中泡制所述原料。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述泡制室装置包括：

i)渣杯装置，用于容纳所述可泡制的原料，并且包括所述穿孔的底部和作为所述侧壁的圆柱形侧壁，和

ii)渣杯保持器装置，用于在所述外壳内以与所述活塞装置对齐的方式支撑所述渣杯装置。

3.如权利要求2所述的设备，包括互补装置，所述互补装置用于将所述渣杯装置可拆卸地支撑在所述渣杯保持器装置中。

4.如权利要求2所述的设备，其中所述活塞装置包括活塞头装置，所述活塞头装置用于压缩所述的渣杯装置中的所述可泡制原料。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述圆柱形侧壁具有一高度，该高度至少等于所述渣杯装置中的所述可泡制原料的深度加上使所述活塞头装置能够实现关于所述圆柱形侧壁的密封关系的量。

6.如权利要求4所述的设备，其中所述穿孔的底部构成中心滤网并且包括从所述圆柱形壁支撑所述中心滤网的至少一个环形渐缩部分。

7.如权利要求1所述的设备，其中所述活塞装置包括：

i)活塞杆，

ii)驱动装置，用于在缩回位置和延伸位置之间移动所述活塞杆，和

iii)连接到所述活塞杆的活塞头装置，其包括所述主动密封装置，用于压缩所述泡制室中的所述可泡制的原料。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述移位装置包括间隔开的顶部圆盘和底部圆盘以及中间的偏置装置，该偏置装置用于对所述顶部圆盘和底部圆盘施加力，因而所述顶部圆盘和底部圆盘彼此离开地移位，并且所述主动密封装置处于其径向收缩的状态。

9.如权利要求8所述的设备，其中所述底部圆盘包括面向所述调制室的曲径，并且所述活塞包括穿孔圆盘，该穿孔圆盘覆盖在所述曲径上，因而在调制期间将所述液体均匀地分布在所述可泡制原料上。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述主动密封装置中的所述密封件包括周边密封部分，该周边密封部分用于密封所述穿孔圆盘和所述底部圆盘的周边，以限制液体从所述活塞头装置出来通过所述穿孔圆盘进入所述可泡制的原料中。

11.如权利要求1所述的设备，其中所述主动密封装置中的所述密封件包括具有第一和第二凸缘装置的环形的柔性本体部分和周边裙部，用来在所述密封装置的径向扩张状态下与所述泡制室装置形成密封。

12.如权利要求11所述的设备，其中所述活塞装置包括间隔开的顶部圆盘和底部圆盘以及中间的偏置装置，所述偏置装置用于对所述顶部圆盘和底部圆盘施加力，因而所述顶部圆盘和底部圆盘彼此离开地移位，所述顶部圆盘和底部圆盘具有用来分别连接到所述第一和第二凸缘装置的第一和第二连接装置，因而所述密封装置从所述顶部圆盘支撑所述底部圆盘，并且因而将所述底部圆盘压在所述顶部圆盘上使得所述密封件移位到所述径向扩张状态。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述密封件包括裙部，所述裙部从所述环形柔性本体部分的周边延伸。

14.如权利要求13所述的设备，其中所述活塞装置另外包括引导装置，所述引导装置用于将所述活塞装置与所述泡制室装置对齐，因而当所述活塞装置在所述泡制室装置中移动时保护所述裙部不被损坏。

15.一种用于通过在压力下用热水泡制磨碎的咖啡而调制咖啡的设备，包括：

A)外壳，

B)用于在所述外壳中限定调制站的装置，

C)用于在所述调制站处被插入所述外壳中的泡制室组件，所述泡制室组件承载所述磨碎的咖啡并具有用于分配调制的咖啡的分配口装置，

D)靠近所述调制站安装到所述外壳的活塞装置，在延伸的状态下用来压缩所述泡制室组件中的所述磨碎的咖啡，

E)形成有所述活塞装置的主动密封装置，所述活塞装置包括用于在径向收缩状态和径向延伸状态之间移动所述主动密封装置的装置，在所述径向收缩状态中，所述密封装置与所述泡制室组件间隔开，并且在所述径向延伸状态中，所述密封装置在所述活塞装置和所述泡制室组件之间形成密封，以及

D)当所述密封装置处于所述径向扩张状态并且所述活塞装置已经压缩所述磨碎的咖啡时，用于在压力下将热水供给到所述泡制室组件的装置。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述水供给装置包括：

i)用于包含要被调制的水的储水器，

ii)用于加压所述水以便输送到所述泡制室组件的泵，

iii)用于加热所述水的煮器，以及

iv)用于以运转的关系将所述储水器、泵和煮器互连，从而在压力下将加热的水供给到所述泡制室组件的装置。

17.如权利要求16所述的设备，包括控制面板和控制装置，所述控制装置响应于所述水供给装置和所述控制面板的输入，用于控制所述活塞装置相对于所述泡制室组件的移动。

18.如权利要求17所述的设备，其中所述活塞装置包括电驱动装置，并且所述控制装置包括用于控制所述电驱动装置的通电的装置。

19.如权利要求17所述的设备，其中所述控制装置包括用于控制来自所述水供给装置的水的温度和量的装置。

20.如权利要求15所述的设备，其中所述活塞装置包括活塞头，所述活塞头具有拥有下部曲径的底部圆盘和覆盖在所述曲径上的穿孔圆盘，因而加热的水在压力下流过所述曲径和穿孔圆盘以泡制所述磨碎的咖啡，所述底部圆盘包括用于在压力下将所述加热的水输送到所述曲径的装置。

21.如权利要求15所述的设备，其中所述主动密封装置包括具有环形本体部分和外裙部的密封件，所述裙部围绕所述泡制室组件的周边形成连续的密封。

22.如权利要求15所述的设备，其中所述外壳包括用于限定调制站的装置，并且所述泡制室组件包括：

i)渣杯保持器，具有用来在所述调制站处支撑在所述外壳中的装置，所述渣杯保持器包括所述分配口装置，和

ii)渣杯，所述渣杯具有圆柱形侧壁和穿孔的底部，所述穿孔的底部用于将调制的咖啡转移到所述渣杯保持器分配口，所述主动密封装置在其径向扩张状态中形成所述调制室的上限。

23.如权利要求22所述的设备，其中所述主动密封装置包括密封件，所述密封件具有环形本体部分和外面的向下延伸的裙部，因而当所述密封件处于其扩张状态时，所述裙部接触所述渣杯圆柱形壁，以围绕所述渣杯的周围形成连续的密封。

24.如权利要求23所述的设备，其中所述活塞装置包括具有中间弹簧的顶部圆盘和底部圆盘，所述中间弹簧用于将所述顶部圆盘和底部圆盘偏置开，所述顶部圆盘和底部圆盘分别连接到所述密封件的上部和下部，因而所述活塞装置的到所述渣杯中的磨碎的咖啡中的继续延伸克服所述弹簧的所述偏置，从而减小所述顶部圆盘和底部圆盘之间的分离，并且引起所述密封装置径向扩张到所述渣杯圆柱形壁中。

25.如权利要求14所述的设备，其中所述壳体包括：

i)用于限定填充站的装置，

ii)用于将所述泡制室组件支撑在所述填充站中的装置，

ii)用于将磨碎的咖啡分配到在所述填充站处的所述泡制室组件中的装置，因而具有所述磨碎的咖啡的所述泡制室组件能够从所述填充站转移到所述调制站。

26.如权利要求25所述的设备，其中所述磨碎的咖啡分配装置包括：

a)用于磨碎的咖啡豆的研磨机，和

b)用于将咖啡豆引入所述研磨机的漏斗。

27.在包括具有圆柱形侧壁的泡制室和在所述泡制室内可移动到调制位置的活塞头的饮料调制设备中，一种主动密封件，用于在所述活塞头和所述侧壁之间形成密封，所述活塞头包括：

A)第一圆盘，

B)第二圆盘，

C)周边密封件，所述周边密封件具有中心本体部分和用来分别连接到所述第一和第二圆盘的第一和第二装置，因而，所述周边密封件充当所述第一和第二圆盘之间的柔性联结，所述周边密封件具有第三部分，当所述第一和第二圆盘被压缩时，所述第三部分用于接合所述圆柱形侧壁，从而与所述调制室形成密封。

28.如权利要求27所述的主动密封件，包括用于将所述第一和第二圆盘偏置开因而所述周边密封件与所述侧壁间隔开的装置。

29.如权利要求28所述的主动密封件，其中，当所述第一和第二圆盘克服所述偏置装置并且所述圆盘之间的距离减小时，所述中心本体部分具有径向延伸的C形。

30.如权利要求29所述的主动密封件，其中所述周边密封件包括围绕所述中心本体部分的周边的裙部，用于在所述主动密封件的扩张的状态中接触所述泡制室的表面。

31.一种用于调制饮料的设备，包括用于在压力下将液体供给到可泡制的原料因此产生饮料的装置，所述设备包括：

A)在调制站处具有支撑装置的外壳，

B)由所述外壳可滑动地支撑的可拆卸的可重复使用的泡制室装置，包括侧壁、敞开的顶部以及穿孔的底部，用于容纳所述可泡制原料，并包括接合装置，所述接合装置用于与所述支撑装置相互作用，因而所述泡制室装置能够插入所述调制站并从其抽出，和

C)由所述外壳支撑的活塞装置，用于移位到所述泡制室装置中，所述活塞装置包括：

i)用于将所述液体从所述液体供给装置引向所述可泡制的原料的装置，和

ii)在所述活塞装置和用于接触的侧壁装置中间的密封装置，所述密封装置包括密封件，其中，当所述活塞装置进入所述泡制室，压实所述可泡制的原料时所述密封件接触所述侧壁，因而所述活塞装置和泡制室装置形成调制室，在该调制室中泡制所述原料。

32.如权利要求31所述的设备，包括在所述外壳中用于检测所述泡制室装置和所述活塞装置之间的对齐的装置。

33.如权利要求32所述的设备，其中所述支撑装置包括用于与所述接合装置相互作用的导轨。

34.如权利要求31所述的设备，其中所述支撑装置包括用于与所述接合装置相互作用的导轨。

35.如权利要求31所述的设备，其中所述设备包括用于将磨碎的咖啡分配到所述泡制室装置中的填充站装置，所述填充站装置包括用于与所述接合装置相互作用的填充站支撑装置。

36.如权利要求32所述的设备，其中所述填充站支撑装置包括对应于所述调制站处的所述导轨的导轨，因而便于所述泡制室装置在所述填充站和调制站之间的转移。

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