CN101489448A - 一种用于咖啡机的冲煮单元 - Google Patents

Abstract

本发明关于一种用于咖啡机的冲煮单元(1)。该冲煮单元包括有一冲煮容室(2)，一份剂量的咖啡粉末可被装填于所述冲煮容室中；一入口，其用于将水供应到所述容室，用于制备咖啡饮料；一第一活塞(5)，其提供了一可移动的壁部，用于调整所述容室的内部容积，所述壁部具有一出口(12)，所述出口可用于将咖啡饮料递送离开容室；以及一阀组合件(13)，其用于开启/关闭所述递送出口。有利的是，提供一第二活塞(6)，所述第二活塞会移动第一活塞且支承阀组合件。第二活塞也可相对于第一活塞移动，用于致动阀组合件。

Description

一种用于咖啡机的冲煮单元

技术领域

本发明关于一种用于咖啡机的冲煮单元。特别是，本发明关于用于饮料配送的自动咖啡机，例如：所谓的HoReCa机。这些机器设有冲煮单元，该冲煮单元包括有一冲煮容室，该冲煮容室具有一过滤组件，咖啡粉末被填充且通常被压紧于该冲煮容室中。接着，热水被进给入容室来冲煮该咖啡粉末，借此制备咖啡饮料，该咖啡饮料通过该过滤组件而被传送到使用者处。

背景技术

已知的是：要提供具有阀组合件的冲煮单元，该阀组合件用于调节从该冲煮容室传送出的咖啡饮料流出量。

在DE LONGHI名下的欧洲专利WO 02/091889揭示了一种用于咖啡机的滤器保持用杯座。耦合于相关机器的滤器保持用杯座界定了一冲煮容室。该杯座包括有一配置于过滤器下游的弹簧偏压阀。大部分的时间里，阀体都被弹簧保持在关闭位置之中。只有在机器的操作期间，离开滤器的咖啡饮料会抵抗该弹簧的偏压力而冲击阀体，借此致使阀体能够在开启位置中轴向地移动。

在前述的解决方案或类似的解决方案中，在机器的每个分配循环中，配置于冲煮容室下游的咖啡流量阀会被离开冲煮容室的咖啡饮料弄湿。咖啡饮料的渣滓具有黏稠的特性且会堆积在阀座以及阀体表面上，这些渣滓如同“黏胶”般作用且最后会导致在阀座中的阀体堵塞。

此问题特别会发生在冲煮单元中，其中该阀体被由塑料材料所制成(或被塑料材料所包覆)，该塑料材料例如为硅胶或类似的热塑性材料。当此种材料被从冲煮容室送出的咖啡弄脏时，此种材料会轻易地黏附于阀座，因此将阀组合件保持于关闭位置中。

为了避免阀组合件的堵塞，阀体通常由咖啡机的最后使用者或维修操作人员移除。换句话说，被前述问题影响的现有技术中的咖啡机经常因为阀体的移除而损坏。因此，咖啡机的操作会相对于由制造商所预设的参数而改变，并且降低了送出的咖啡质量。事实上，“义式浓缩咖啡”通常借助在大致关闭的容室中冲煮而被制备出，而“美式咖啡”则借助在使其出口开启的容室中冲煮而被制备出。

在SCHMED名下的美国专利US 6,382,083揭示了一种用于咖啡机的冲煮单元，该冲煮单元设有一插置在冲煮容室与饮料出口之间的阀组合件，以便控制咖啡饮料的流率。阀组合件包括有一阀体构件，该阀体构件可抵抗弹簧作用力而在第一位置以及第二位置之间移动，在第一位置中，阀体没有关闭阀座，但留下最小的间隙，而在第二位置中，阀体仍然没有关闭阀座，且留下最大的间隙。弹簧被设定以保持阀体构件于开启的位置中。通过调整弹簧的偏压力，使用者能改变在阀体以及相关阀座之间的间隙延展，如此会导致每时间单位中要被冲煮出的咖啡量的改变。在GROSSI名下的意大利专利IT 1142041揭示了一种冲煮单元，其中一阀是位于一信道中，该信道设于过滤组件中，用于调节在冲煮容室中被制备的咖啡饮料的流出量。此阀具有一阀体，该阀体可轴向移动，且该阀体所具有的尺寸及造形可使得在咖啡饮料的制备期间，阀体不会关闭过滤组件的出口信道，而会留下一环形的间隙。此一环形间隙的存在应可防止冲煮单元由于过滤组件的堵塞所造成的功能故障。

类似于美国专利US 6,382,083及意大利专利IT 1142041中所揭示的冲煮单元并不允许关闭该阀以及增大在冲煮容室内的相关压力，以例如制备义式浓缩咖啡。

因此，所需要的一种冲煮单元允许能够关闭在冲煮容室下游的阀组合件，且同时又能防止阀体的堵塞。

发明内容

本发明一目的是要提供一种用于咖啡机的冲煮单元，此冲煮单元可克服目前已知解决方案的缺点，且同时易于制造以及组装，并且是不昂贵的。

本发明另一目的是要提供一种易于操作的用于咖啡机的冲煮单元，该冲煮单元可避免咖啡出口阀组合件的挤塞或堵塞。

本发明又一目的是要提供一种用于咖啡机的冲煮单元，该冲煮单元可克服关于弄脏配置于冲煮容室下游的阀组合件的缺点，该冲煮单元同时是易于清洁的。

利用关于如权利要求1所述的冲煮单元的本发明，可达成这些目标以及其它目标。

有利的是，根据本发明的冲煮单元会防止阀黏着于相关阀座在递送出口的表面。第二活塞支承着第一活塞以及阀组合件，当冲煮单元没有在操作时第二活塞会继续保持在第一位置中。换句话说，第二活塞的第一位置也就是其用于操作的开始位置，并且会对应于与递送出口相隔开且与递送出口分离的阀组合件。以此方式，该阀组合件，且特别是阀体，就不容易因为咖啡渣滓的影响而黏着于递送出口的表面，也不会受到紧邻于阀组合件的渣滓堆积的影响。

较佳地，第二活塞及第一活塞被同轴地配置且可沿着相同的轴移动，例如在引导件中滑动。第二活塞由任何合适的装置所致动，该合适装置例如是啮合第二活塞的引导件的机动无止螺杆(endless screw)。

第二活塞的冲程被传送到第一活塞，用于抵抗容纳于冲煮容室内的咖啡粉末而推动第一活塞的端部部分，该端部部分包括有前述壁部。该可移动的壁部包括有到达所需水平高度的咖啡粉末。

利用一或更多个例如弹簧的弹性组件的作用，第一活塞及第二活塞被耦合。弹性组件被设计成可以抵抗预设的临界压缩力而不会变形，且如果作用力超过此临界值时，弹性组件可以使自己呈被压缩状态。

当第一活塞已将咖啡粉末压缩到所需的压力程度，且第二活塞仍然朝向第一活塞前进时，弹性组件会屈伏，借此允许第二活塞将阀组合件带到与递送出口表面接触的位置，以便关闭阀组合件。第二活塞朝向其第一位置的退回的移动会导致弹性组件返回它们初始的伸长量，而第一活塞是静止的，借此将阀组合件从递送出口处分离，以便开启阀组合件。利用伸长的弹性组件，第二活塞进一步的退回移动被传达到第一活塞，且该第一活塞被从压缩的咖啡粉末处移动出一段相同的距离。

根据本发明的冲煮单元能够制备“义式浓缩”咖啡饮品以及“美式”咖啡饮品二者。

“义式”咖啡饮料可利用包括有下列步骤的方法操作冲煮单元而制备成：

将一份剂量的咖啡粉末提供到该冲煮容室中；

将该第二活塞从其开始的第一位置朝向冲煮容室移动，以将第一活塞(其可移动的壁部)推抵住咖啡粉末，以达到咖啡粉末所需的压缩；

将第二活塞朝向该第一活塞移动，即，使得第二活塞能够相对于第一活塞相对地运动，直到第二活塞到达第二位置为止，借此经由阀组合件来关闭递送出口；

将水供应于冲煮容室之中；以及

将阀从递送出口处移开，借此开启该递送出口，并且一旦在冲煮容室中达到足够的压力，即允许咖啡饮料能够离开该冲煮容室。

“美式”咖啡饮料可利用包括有下列步骤的方法操作该冲煮单元而制备成：

将一份剂量的咖啡粉末提供到冲煮容室中；

使第二活塞从其开始的第一位置朝向冲煮容室移动，以将第一活塞推抵住咖啡粉末，以达到该咖啡粉末所需的压缩；

将第二活塞移回，以留下在阀体与阀座之间以及在压缩咖啡与可移动壁部之间的间隙；

将水供应到冲煮容室，同时保持递送出口的开启，借允许咖啡饮料能够离开冲煮容室。

当冲煮单元处于备用状态时，即，当该单元没有操作时，阀组合件会永远维持在一开启的构造中。以此方式，阀体不会黏着到递送出口的表面处，借此克服咖啡渣滓的黏著作用。

当操作冲煮单元用于递送“义式浓缩”咖啡时，阀体会接触递送出口的表面，但此接触只维持一段制备程序所需要的时间或一段预设的时间。

换句话说，根据第一实施例，当具有闭合力的弹簧作用时，而该闭合力小于在冲煮容室内的饮料压力的作用力，该阀可继续保持在关闭状态中：一旦达到足够的压力，阀会抵抗弹簧作用力而被打开。

根据第二实施例，通过将第二活塞(以及被装设于第二活塞上的阀)从第一活塞处移开，可开启该阀，该第一活塞维持静止的状态，即，第一活塞不会相对于冲煮容室移动。

根据第三实施例，该阀被利用一在此项技术中已知的致动器而开启，该致动器会在经过一段预设的时间之后操作该阀。适合的致动器例如是：可作用在阀体上的电磁铁或类似组件。

当冲煮单元被操作用于递送“美式”咖啡时，因为第二活塞为了要压缩咖啡粉末而推动第一活塞的移动，阀体可接触递送出口的表面一段短暂的时间，但在冲煮咖啡粉末之前，当第二活塞被抽出时，阀会被从出口处移除。

或者，阀借助一致动器的指令而被开启，该致动器可以由机器的控制单元所操作，以提供给冲煮容室被压缩于两活塞之间的咖啡，并且冲煮容室具有一冲煮容室的开启出口。

根据本发明的冲煮单元是可与普通的咖啡机相容的。特别是，本发明的冲煮单元可被安装于家用或办公室用的自动咖啡机，或可被安装于食物供应处或在所谓的HoReCa(Hotel-Restaurant-Café，饭店餐厅所设的咖啡厅)，又或者被安装于公共区域。因为冲煮单元克服了阀组合件在冲煮容室出口处的堵塞，相对于设有现有技术单元的机器而言，相关咖啡机的维护是较简单的，在考虑到操作成本下，该咖啡机具有明显的优点。

用于借助指令开启阀的致动器的存在的进一步优点在于：可准确地控制冲煮时间，以增进饮料的质量。

附图说明

图1是根据本发明冲煮单元的立体图；

图2是沿着图1中的A-A线所截取的截面图；

图3是沿着图1中的B-B线所截取的截面图；

图4以及图5是阀组合件在开启以及关闭状态中的放大视图；

图6显示了一阀组合件，该阀组合件设有用于在需要时开启或关闭该阀的阀致动器。

【主要组件符号说明】

1  冲煮单元

2  冲煮容室

3  顶壁部

4  滑道

5  第一活塞

6  第二活塞

7  弹簧

8  无止螺杆

8’齿轮

8”无止螺杆

9  组件

10 导引件

11 齿轮

12 递送出口

13 阀组合件

14 阀体

15 间隙

16 壁部

17 出水口

18 表面

19 臂杆

20 弹簧

21 旋转齿轮

22 螺杆

具体实施方式

从以下参照作为非限制性范例的随附图式的详细叙述，本发明进一步的优点及特征将变得明显。

参照图1，根据本发明的冲煮单元1包括有一冲煮容室2，该冲煮容室2具有一顶壁部3以及一底壁部16；顶壁部3是可移动的，以调整该容室的内部容积。冲煮容室是要用来容纳一份剂量的咖啡粉末，该咖啡粉末是经由滑道4、被一例如是咖啡机的研磨单元(未显示)的外部单元所供应。

可移动壁部3通常包括有一滤器(未显示)且为一第一活塞5的一部分，该第一活塞5被配置成可以相对于冲煮容室2移动，以便加压被容纳于冲煮容室2中的咖啡粉末，以及在冲煮过程期间关闭该容室2。

用于已冲煮出咖啡的一出口12被设成穿过壁部3。该出口12是一穿通孔，该穿通孔通常被连结于多个凹部，该多个凹部被设于壁部3的表面上而位于滤器下方，用以收集饮料。

第一活塞5具有大体上圆柱形的形状，以配合冲煮容室2的形状，并且沿着于图2所示的轴X移动，以开启/关闭该容室及挤压咖啡粉末。第一活塞5被第二活塞6沿着轴X移动，而活塞5则利用耦合机构而耦合于第二活塞6，所述的耦合机构允许第一活塞5相对于第二活塞6移动。

在图2及图3所示的实施例中，耦合机构是弹性组件7，较佳的是一对弹簧。

第二活塞6的一部分被滑动地插入第一活塞5中，以便在单元没有在使用中时，在第一活塞5的壁部3与第二活塞6的下方外部表面之间留下一间隙15。

一阀组合件13被设于第二活塞6上，且可与第二活塞6一起沿着轴X-X且相对于第一活塞5移动。阀13定位于在第一活塞5与第二活塞6之间的间隙15处，用于开启及关闭壁部3的递送出口13。

较佳地，阀组合件13包括有一受弹簧偏压的阀体14。此阀体14被造形以配合界定出递送出口12的表面。在显示图中的实施例中，阀体14是由一硅胶或类似材料的覆盖物制成的或者包括该覆盖物。阀体14是要能够利用紧靠着壁部3面向内部的表面而关闭递送出口12。在压力作用下，阀体是多多少少可变形的；在一实施例中，阀体14可被在容室2内的冲煮咖啡的压力而变形，且在阀体14被变形后立刻使咖啡流出。较佳的是，阀体将抵抗在冲煮容室中的压力，而不会变形；借助弹簧20的压缩，能够开启出口(参见图4以及图5)。

第二活塞6配置成与第一活塞5同轴且被耦合到相关的咖啡机所控制的一个致动装置。要了解的是：致动装置可为任何适当的已知装置，其用于将移动沿着轴X-X分给第二活塞6。

在显示于图中的实施例中，该致动装置包括有一无止螺杆8及一导引件10，该螺杆8啮合着一结合于第二活塞6的组件9，而该导引件10也以可滑动的方式啮合组件9。无止螺杆8被一齿轮11所旋转，该齿轮则由咖啡机的控制单元所控制。无止螺杆8的旋转导致多个齿轮8’的旋转，该多个齿轮8’转动一第二螺杆8”，以使得第二活塞6可以沿着轴X平移一段对应的行程。

底壁部16可在容室2内利用对应的齿轮以及螺杆以类似的方式移动(图2)。

在图1至图3中，第二活塞6显示于其第一位置中，该第一位置对应于在冲煮容室2上被抬起一段足够距离的活塞6，以将第一活塞5的壁部3保持于远离冲煮容室2的位置，以便不关闭容室。当第二活塞6是在此第一位置中时，一份剂量的咖啡粉末可落入冲煮容室2中。

下文将参照“义式浓缩”咖啡饮料的制备解释冲煮单元1的操作。

一旦将咖啡粉末供应到冲煮容室2中，第二活塞6即被无止螺杆8、8”及齿轮8’从其初始的第一位置、沿着轴X、朝向冲煮容室2移动。第一活塞5与第二活塞6一起移动，以便将壁部3带到能抵着咖啡粉末的位置以及达到所需要的粉末的加压。

第一活塞5被压抵着咖啡粉末，直到弹性组件，即弹簧7，被压缩在第一活塞5与第二活塞6之间为止。当弹簧7屈伏时，第一活塞5维持静止，同时紧靠着在容室2内的被加压的咖啡饼，且第二活塞6朝向容室向前移动，借此减小间隙15。此位置显示于图4中。

第二活塞6抵抗第一活塞5的进一步向下移动引起阀组合件13操作，即，第二活塞6移动到第二位置中，在该第二位置处，阀体14会关闭递送出口12，如图5所示者。

在此构造中，咖啡粉末被加压于冲煮容室2中，且阀组合件13的阀体14关闭了出口12。水被经由设在壁部3对面的壁部16上的适合信道(未显示)送到冲煮容室之中。

被冲煮出来的咖啡利用出口12的开启离开冲煮容室2的递送可以用不同可能的方式达成。在一实施例中，因为在容室2中的液体压力大于弹簧20将阀体14偏压离开阀组合件13的作用力，因此打开了开口12。

在另一实施例中，阀组合件是借助一例如电磁铁的致动器来操作。

在其它实施例中，出口12是通过将活塞6向上移动(即，移动离开活塞5)而开启。

在这些进一步实施例中的其中一者中，一旦已经实行了咖啡的冲煮(这通常发生在一段预设定的时间中)，第二活塞6利用无止螺杆8、8’的反向旋转而倒退移动，借此将弹簧7从压缩状态中释放开并且使间隙15最大化。此导致了阀组合件13开启了递送出口12。咖啡饮料离开冲煮容室2以及被疏导朝向该出水口17，用于将咖啡递送给使用者。

图6显示了进一步实施例，其中取代弹簧7的是一由螺杆22所操作的旋转齿轮21，该旋转齿轮22设于活塞5上并且与设在活塞6上的齿轮齿相啮合。在此实施例中，因为螺杆22被旋转以操作齿轮21的同时，螺杆8、8＂不会操作，因此冲煮容室2的容积可保持恒定。以此方式，在活塞6被从壁部3处移开以开启开口12的同时，壁部3将不会移动。据此，活塞5可因此维持在“咖啡受压缩”的位置中，且阀13可以开启，以带来由于义式浓缩咖啡步骤及美式咖啡步骤的混合(即，受压缩的咖啡及开启的出口)所产生的咖啡。

在咖啡已经被递送出后，第二活塞6被进一步朝向其第一位置撤回(图3)，以致于冲煮单元已准备好用于另一制备循环。弹簧7现在是完全伸展开且第一活塞5已经与第二活塞6一起被抬起来。

残余咖啡饼的排出是借助抬起壁部16而完成，该壁部16也可以用就其本身而言为已知的方式移动，而与表面18齐平。一机动化的臂杆19被操作且残余的咖啡饼推向一排出口。壁部16被降低于适当位置之中，用于另一制备循环。

熟悉该项技术的人士将会了解：当冲煮单元1没有操作的时候，阀体14并不会与递送出口的表面接触。因此可防止阀体14黏附于此表面，并且相对于现有技术中的单元，冲煮单元1的维护会变得更简单。

冲煮单元1的操作将于下文中参照“美式”咖啡饮料的制备来说明。

一旦咖啡粉末被供应到冲煮容室2中，借助旋转无止螺杆8、8”，第二活塞6与第一活塞5会一起被从第二活塞6的起始第一位置移动到冲煮容室2。第一活塞5的壁部3可关闭该冲煮容室2而不会对咖啡粉末加压，借此停置在与粉末相距一段距离的位置；或者壁部3可加压粉末及被移回来一段长度，该长度足以在粉末与壁部3之间留下一间隙。在这两种情况中，冲煮容室2的内部容积被调整成大于容室2在制备义式浓缩咖啡时的容积。要了解的是，在该冲煮过程期间，即当水被供应到容室2中时，阀体14不会关闭递送出口12。咖啡经由开启的出口12离开容室，且被疏导到出水口17处，用于递送到使用者。残余的咖啡粉末则如先前所述地排出。

第二活塞6的第一位置使得在冲煮单元待命的期间，被耦接到第一活塞5的阀组合件13处于与递送出口的表面分离的状态。此允许了将在出口12以及阀体14处的硬渣滓的堆积减少到最小程度。离开容室2的咖啡饮料提供用于从出口12以及阀体14处将软的渣滓清理掉的作用。

冲煮单元1易于制造且不是昂贵的。活塞5以及6可由一种热塑性材料制成，该热塑性材料例如为ABS塑料。活塞5以及6被造形，以便允许能够轻易的耦接以及拆解，借此促使能够轻易地从此构件处将渣滓清理掉。

Claims (12)

1.一种用于饮料制备机器的冲煮单元(1)，其包括有：一冲煮容室(2)；一第一活塞(5)，所述第一活塞(5)提供了所述容室的一可活动壁部(3)，所述可活动壁部(3)具有一出口(12)，用于将咖啡饮料从所述冲煮容室(2)处递送出；以及一阀组合件(13)，用于开启/关闭所述递送出口；其特征在于：其进一步地包括有用于支承所述活塞(5)以及所述阀组合件(13)的机构(6)，所述支承机构(6)可与第一活塞(5)一起相对于冲煮容室(2)移动，并且也可与阀组合件(13)一起相对于第一活塞(5)移动，用于致动阀组合件(13)，以分别开启或关闭在所述活塞(5)上的递送出口(12)。

2.如权利要求1所述的冲煮单元，其特征在于，所述支承机构是一第二活塞(6)，所述第二活塞(6)与所述第一活塞(5)同轴，且被部分地容纳在所述第一活塞(5)中。

3.如权利要求2所述的冲煮单元，其特征在于，所述阀组合件(13)被装设于所述第二活塞(6)的一端壁上，所述端壁迭置于第一活塞的所述可移动壁部(3)上。

4.如权利要求3所述的冲煮单元，其特征在于，所述第一活塞(5)及所述第二活塞(6)可沿着一共同轴(X)移动，且所述第二活塞的包括有所述端璧的一部分可沿着所述轴在第一活塞的包括有所述可移动壁部的一部分中移动。

5.如权利要求1至4中任一项所述的冲煮单元，其特征在于，所述第一活塞(5)以及所述第二活塞(6)是利用弹性机构的作用被偏压于一分隔位置之中。

6.如权利要求1至5中任一项所述的冲煮单元，其特征在于，所述阀组合件(13)包括有一受弹簧(20)偏压的阀体(14)，所述阀体(14)是配置成平行于所述活塞的所述移动轴(X)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的冲煮单元，其特征在于，当所述阀被提供有致动机构(21、22)时，所述致动机构(21、22)会以指令操作所述阀。

8.如权利要求7所述的冲煮单元，其特征在于，所述致动机构包括有齿轮机构(21)，所述机构(21)被连接到设在所述第二活塞(6)上的齿部，以相对于所述第一活塞(5)移动所述第二活塞。

9.如权利要求1至8中任一项所述的冲煮单元，其特征在于，所述第二活塞一致动装置沿着所述轴移动。

10.一种用于利用一机器制备饮料的方法，所述机器具有如权利要求1至9中任一项所述的冲煮单元，所述方法包括有以下步骤：

将一份剂量的咖啡粉末提供到所述冲煮容室(2)中；

将所述第二活塞(6)移入所述冲煮容室中，以将所述第一活塞的所述可移动壁部(3)推抵住要被冲煮的产品，以达到所述产品的所需压缩；

将所述第二活塞(6)朝向所述第一活塞(5)移动、进入所述第二位置之中，以利用所述阀组合件关闭所述递送出口(12)；

将水供应至冲煮容室中；以及

将所述第二活塞(6)移动于一不同的位置，用以根据所需的饮料类型，利用所述阀(13)来开启或关闭所述递送出口(12)。

11.一种用于利用操作如权利要求10所述的冲煮单元的方式制备“美式”咖啡饮料的方法，所述方法包括有以下步骤：

a.将一份剂量的咖啡粉末提供到所述冲煮容室中；

b.将所述第二活塞移入所述冲煮容室中，以将所述第一活塞(5)的所述可移动壁部(3)推动抵着所述咖啡粉末，以达到咖啡粉末所需要的压缩；

c.移动所述第二活塞，以在咖啡粉末与所述可移动壁部(3)之间留下一间隙，以及将所述出口(12)打开；

d.将水供应至所述冲煮容室，同时保持所述递送出口开启，借此允许咖啡饮料能够离开冲煮容室。

12.一用于制备冲煮饮料的饮料配送机器，其特征在于，所述机器包括有如权利要求1至9中任一项所述的冲煮单元。

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