CN106455857A - 饮料冲泡系统及使用其的方法 - Google Patents

Abstract

饮料冲泡系统包括流体地耦合到液体源的液体导管系统，与液体导管系统流体连通的冲泡头，并且冲泡头被配置成选择性地接收并保留一些饮料介质以在冲泡循环期间通过液体导管系统所输送的液体冲泡。与液体源和冲泡头之间的液体导管系统流体地耦合的泵在泵旋转期间使固定量的液体从液体源移位到冲泡头。微控制器监测泵以仅基于泵的操作特征确定在冲泡循环期间移位到冲泡头的液体的实时量。

Description

饮料冲泡系统及使用其的方法

相关申请

本申请要求于2014年4月8号提交的题为“咖啡冲泡系统及其使用方法”的美国临时申请序列号61/977,069、2014年10月6号提交的题为“咖啡冲泡系统及其使用方法”的美国临时申请序列号62/060,282、2014年10月28号提交的题为“咖啡冲泡系统及其使用方法”的美国临时申请序列号62/069,772以及2015年3月20号提交的题为“咖啡冲泡系统及其使用方法”的美国临时申请序列号62/136,258的权益。这四个申请中的每个通过引证其全部内容而完全结合于此。

技术领域

本发明总体涉及诸如饮料冲泡系统的饮料和/或液体食物制备系统及其使用方法。更具体地，本发明涉及设计成从单份或多份冲泡盒等冲泡饮料的饮料冲泡系统。

背景技术

市场上有很多种用于冲泡饮料的产品。例如，传统的咖啡冲泡器需要消费者在单一冲泡循环期间冲泡整个多服务壶的咖啡。近年来，单份咖啡冲泡设备已变成受欢迎的替换品，因为它们允许消费者快速地冲泡单份咖啡。这对于那些想要单杯咖啡的忙碌的人来说是特别理想的。在这方面，消费者不再需要冲泡他们不打算饮用的咖啡。本领域中所知的单份咖啡冲泡器包括储液器，其用于保持在冲泡循环期间使用的环境温度水。一个或多个泵将环境温度水从储液器移位到加热器箱，以用于在输送到冲泡室之前对其加热。冲泡室中加热的水通过设计成穿入盒顶的入口针喷射到单份冲泡盒或最近多份冲泡盒的内部中。喷射的加热的水与冲泡盒的内部内的咖啡渣混合并通过过滤器从盒底部偏置。冲泡的咖啡穿过过滤器且通常通过出口喷嘴或针从咖啡盒的底部室出来，并通过分配头分配到下面的咖啡杯中或其它单份或多份饮料容器中。

单份冲泡系统通常使用流量计测量从储液器流到加热器箱的水的体积以确保正确量的水用于冲泡咖啡。咖啡冲泡器还通常使用复杂且昂贵的传感器系统确定加热器箱何时装满水。这些咖啡冲泡系统从冲泡循环开始，将加热的水从加热器箱连续不断地输送到咖啡盒。因此，常规的冲泡器首先冲泡阻碍香味提取过程的冷且干的渣并且可能导致更多有苦味的咖啡。许多单份咖啡冲泡器在冲泡循环结束时使用空气清除剩余的水，并且冲泡器包括用于移位冲泡水的一个泵和用于移位清除空气的另一个泵。已知的咖啡冲泡器还创建内部压力，即，在加热器箱和导管内，从而迫使水从环境温度储水器到加热器箱和冲泡室，并进入咖啡盒中。常规的冲泡器通常仅通过入口针释放该内部压力，这在冲泡循环结束后可能引起滴落。本领域中已知的一些冲泡器尝试使用空气从管线清除剩余的冲泡的咖啡，但该过程会效率低并且会导致连续的滴落。

发明内容

本领域中需要饮料冲泡系统，其包括各种改进以将热水更好地输送到单份冲泡盒或多份冲泡盒，诸如如下中的一个或多个：使用泵测量水容积，用于确定加热器箱何时装满的改进的水位传感器系统，喷射初始的一束加热的水以预加热并预湿润盒中的饮料介质，配置成与包括液体和空气的各种流体一起使用的可变电压调节泵和/或双用泵，空气清除管线，其通过螺线管等选择性地打开从而为在冲泡循环快要结束时、冲泡循环结束时或冲泡循环结束之后清除冲泡器导管提供环境空气压力的来源，以及释放阀，其在冲泡循环结束时选择性地打开以使冲泡器导管内的压力相等从而减少或防止从分配头滴落。本发明的实施方式可以满足这些需要中的一个或多个并提供另外的相关的优点。

在本文所公开的饮料冲泡系统的一个实施方式中，液体导管系统流体地耦合到液体源。液体导管系统可以与水相容并且可以连接到诸如环境温度储水器或总水管的水源。冲泡头可以与液体导管系统流体连通并且配置成选择性地接收并保持诸如饮料介质(例如咖啡渣)的一些介质，以在冲泡循环期间通过液体导管系统所输送的液体冲泡(虽然贯穿本申请中使用“饮料”和“饮料介质”，应该理解这些术语包括任何和所有液体(例如汤)以及液体介质(例如汤粉混合)，且不应认为是限制性的)。与液体源和冲泡头之间的液体导管系统流体地耦合的泵，在冲泡循环期间将固定量的液体从液体源移位到冲泡头。微控制器可以监测泵以仅基于泵的一个或多个操作特征或基于结合其它特征的一个或多个操作特征，确定在冲泡循环期间移位到冲泡头的实时的液体的量。

在一个实施方式中，可以通过诸如用作转速计的微控制器监测泵的每分钟转数(RPM)，从而确定泵移位液体的速率。在另一实施方式中，可以通过诸如微控制器监测泵电流。这里，可以基于泵电流，诸如通过液体移位速率和泵电流之间的关系计算液体移位速率。这可以允许诸如微控制器的设备基于将电流与液体移位相关联来确定在冲泡循环期间移位到冲泡头的液体的实时量。例如，每当水通过诸如隔膜泵的正排量泵的室移位时，通过微控制器监测的电流可以迅速上升。然后微控制器可以使每个尖峰与从室移位的水的体积相关联(类似地，微控制器可以计数谷或电流属性的组合)。微控制器可以在一段时间内将这些体积加在一起以确定流速。微控制器通常可以基于泵电流计算流速，且上述实例仅为一个这样的方式且不应认为是限制性的。在另一实施方式中，电流可以用于计算泵RPM，然后泵RPM可以用于计算液体移位和/或液体移位速率。泵可以是正排量泵和/或隔膜泵，诸如三室隔膜泵，但是其它实施方式是可行的。

本发明的其它实施方式可以使用听觉装置或其它感测装置测量液体移位和/或液体移位速率。在本发明的一个实施方式中，饮料冲泡系统可以包括诸如盘(例如摇摆盘)的设备，该设备被布置成在每个泵循环期间接触活塞。这里，相对于摇摆盘和活塞布置的麦克风或其它检测装置能够检测与活塞接触的摇摆盘。因此，微控制器可以基于摇摆盘与活塞接触的频率确定在冲泡循环期间移位到冲泡头的液体的实时量。这里，活塞可以包括两个或更多个活塞，并且麦克风可以是场效应晶体管麦克风或压电式麦克风，但是许多不同的实施方式是可行的。

在一个实施方式中，饮料冲泡系统可以包括用于在每个泵旋转(或其多个旋转)期间在压电构件中感生电流尖峰的装置，诸如隔膜。在该实施方式中，微控制器可以基于电流尖峰的频率确定在冲泡循环期间移位到冲泡头的液体的实时量。这里，压电构件可以包括聚偏二氟乙烯，但是许多不同的实施方式是可行的。

在一个实施方式中，饮料冲泡系统可以包括磁体，磁体耦合到泵轴且相对于霍尔效应传感器布置以在每个泵旋转(或其多个旋转)期间在其中感生电流。在一个这样的实施方式中，微控制器可以基于霍尔效应传感器中感生的电流的频率确定在冲泡循环期间移位到冲泡头的液体的实时量。

在另一实施方式中，饮料冲泡系统可以包括具有与泵的旋转轴耦合或以其它方式与该旋转轴关联的至少一个槽、孔或其它传送特征(以下一般称为“槽”)的可旋转的盘。面向可旋转的盘的发射器可以生成诸如光束的信号，用于通过接收器的选择接收和/或识别。在这方面，接收器可以与发射器相对布置并对准，以当槽与发射器和接收器对准时从接收器接收信号，从而准许信号通过可旋转的盘传送。在该实施方式中，微控制器可以基于接收器通过可旋转的盘中的槽从发射器接收信号的频率，确定在冲泡循环期间移位到冲泡头的液体的实时量。这里，槽可以包括多个槽，并且可以基于在每次旋转内多次识别信号的接收器以分数更加准确地确定旋转频率。

在本文所公开的饮料冲泡系统的实施方式的另一方面，液体导管系统可以流体地耦合至液体源，并且冲泡头可以与液体导管系统流体连通且配置成选择性地接收并保持一些饮料介质。在一个制备中，饮料介质可以通过冲泡循环期间液体导管系统所输送的液体冲泡。加热器箱可以与液体导管系统耦合以用于将液体加热到冲泡温度。泵可以与液体导管系统串联且可以在流体地耦合在液体源与加热器箱之间，但是许多不同的实施方式和/或布置是可行的。诸如以上描述的泵可以将液体从液体源移位到冲泡头。泵可以是正排量泵，诸如三室隔膜泵或其它隔膜泵。泵可以被构造成在冲泡循环期间的任何点处阻挡液体从加热器箱回流到液体源。

在本文所公开的一些实施方式的另一方面，优选的液位传感器可以包括：外壳，可以包括液体入口和液体出口；发射器，布置为生成进入到外壳的至少一部分中的信号；和/或检测器，相对于发射器布置用于检测诸如光束(例如，由发光二极管或激光发射二极管(在本文中统称为“LED”)产生的光束)的信号的存在。浮动浮子可以设置在外壳中，并且例如，响应于其中的液体的量浮动浮子可以相对于外壳移动。例如，浮子可以包括球体或盘。浮动浮子可以具有当在第一位置时阻挡信号传送到检测器并当在第二位置时准许信号传送到检测器的大小和形状。在一个实施方式中，第一位置在外壳中的第二位置下面；在另一实施方式中，第一位置在外壳中的第二位置上面。浮动浮子可以保持水平静止和/或具有有限的水平范围的移动。例如，浮动浮子可以包括多个向外延伸的突起以使浮子偏斜抵靠外壳的侧壁。

在一个实施方式中，外壳可以包括至少两个腔。第一腔具有准许液体在液体入口和液体出口之间基本上层状流动的大小和形状。这里，第一腔优选与液体入口和液体出口轴向对准。第二腔可以偏离第一腔且具有可移动地保持其中的浮动浮子的大小和形状。在这方面，第二腔可以包括多个向内延伸的突起用于将浮动浮子水平地布置在其中。第一腔和第二腔均可以彼此流体连通，和/或与液体入口和/或液体出口流体连通。在该实施方式的一个方面，第二腔在低于第一腔的高度的高度处终止。这可以提供传感器电路的齐平式安装，其允许发射器布置在第二腔的一侧上并且检测器在第二腔的相对侧上。外壳也可以大致为圆形，其中第一腔为D形。

在该实施方式的可替换的方面，外壳可以包括至少一对向下延伸的支腿，用于在可以偏离液体出口的位置处终止浮动浮子的向上运动。向下延伸的支腿还可以包括准许液体流过的至少一个通道。

根据本发明的用于调节泵的方法的一个实施方式可以包括将第一量的液体从加热器箱泵送到室，同时以第一电压操作泵以预湿润并预加热冲泡盒中的一些饮料介质。接下来，泵电压可以改变为相对低于第一电压的第二电压。第二量的液体可以从加热器箱移位到冲泡室直到已从冲泡器分配近似饮料食用份量的液体。在移位步骤期间或在另一时间，系统可以诸如以线性速率、阶梯式速率或指数速率将泵电压增至第三电压，但是其它实施方式是可行的。系统可以在第三电压下停止增加泵电压，第三电压可以相对高于第二电压并且相对低于第一电压，但是其它实施方式是可行的。在一个具体的实施方式中，第一电压可以是泵的最大操作电压的至少80％，第二电压可以是泵的最大操作电压的至少20％，和/或第三电压可以小于泵的最大操作电压的40％。在一个实施方式中，第一量(例如用于预湿润饮料介质的量)的液体可以是食用份量的10％或更少，和/或第二量的液体可以是食用份量的80％或更多。在冲泡循环结束时，泵可以停止。

在根据本发明的方法的另一实施方式中，用于调节泵的方法可以包括在以第一电压操作泵的同时将第一量的液体从加热器箱泵送到冲泡室。然后泵电压可以减小到相对低于第一电压的至少第二电压。然后，在以第二电压操作泵的同时可以将第二量的液体从加热器箱移位到冲泡室。在移位步骤期间或在另一时间，泵电压可以增加到相对高于第二电压并且相对低于第一电压的第三电压。在该第三电压下，第三量的液体可以从加热器箱移位到冲泡室。最后，当已从冲泡器分配近似食用份量的冲泡饮料时，泵可以停止和/或冲泡循环可以结束。

在上述方法的一个实施方式中，第一电压可以包括泵的最大操作电压的90％或更少，第二电压可以包括泵的最大操作电压的10％或更多，和/或第三电压可以包括泵的最大操作电压的30％到70％之间。第一量的液体可以包括多达20％的食用份量，第二量的液体可以包括至少60％的食用份量，和/或第三量的液体可以包括多达20％的食用份量。

在本文所公开的饮料系统的实施方式的另一方面，液体导管系统可以流体地耦合到液体源，并且诸如冲泡头的头可以与液体导管系统流体连通且配置成选择性地接收并保留一些饮料介质以通过液体导管系统所输送的液体制备(例如冲泡)饮料介质。泵可以与液体源和冲泡头之间的液体导管系统流体地耦合，用于将液体从液体源移位到冲泡头。阀可以流体地耦合到在泵上游的液体导管系统并与液体源并联。阀可以选择性地可布置在闭合位置与打开位置之间，闭合位置使泵上游的液体导管系统加压用于将液体从液体源泵移位到冲泡头，打开位置使泵上游的液体导管系统通向大气用于在冲泡循环期间将至少一些大气空气泵移位到冲泡头。空气管线可以流体地耦合阀上游并且与可以包括储水箱的液体源相关联。

根据本发明的方法的一个实施方式可以“清除”机器以便完成食用份量的饮料的分配。例如，在一个这样的实施方式中，在冲泡循环结束时或快要结束时，可以将第一量的液体从加热器箱泵送到诸如冲泡室的室。例如，这可以利用双用泵实现。接下来，双用泵的上游侧可以通向大气。然后，可以利用双用泵将来自大气的至少一些空气移位到室。空气可以将头导管中的剩余液体从室中清除出去，直到已从室中分配了近似食用份量的饮料。

在根据本发明的方法的另一实施方式中，在移位步骤期间，在第二步骤中，泵(诸如双用泵)的泵电压可以从泵送步骤期间的第一电压改变为相对高于第一电压的第二电压。在另一步骤中，泵电压可以从第二电压增加到第三电压同时将大气空气移位到冲泡头，第三电压相对高于第一电压和第二电压。这里，增加电压可以有助于促进排空冲泡头导管中的剩余液体。具体地，第一电压可以小于泵的最大操作电压的40％，第二电压可以是泵的最大操作电压的至少70％，和/或第三电压可以是泵的最大操作电压的至少80％。最后，泵和循环可以停止，头止回阀可以关闭，和/或来自头导管的液体可以排回到加热器箱中。在一个实施方式中，打开步骤可以包括打开阀且然后在停止泵后关闭阀的步骤。而且，头导管可以在泵的下游侧通向大气压力。

根据本发明的用于使饮料冲泡器的加热器箱维持在装满状态的方法的一个实施方式可以包括，填充加热器箱直到液位传感器识别出加热器箱处于装满状态。食用份量的液体可以传送到加热器箱，并且因此，其中的相当量的液体可以从加热器箱移位到头并从头分配。这可以使加热器箱在冲泡循环期间维持在装满状态。液位传感器可以在循环后检测加热器箱是否处于装满状态，并且当液位传感器识别出加热器箱不处于装满状态时可以触发再填充加热器箱。再填充步骤可以包括将液体泵送到加热器箱中和/或激活加热元件。在后一实施方式中，系统可以相对于加热器箱中的液体的温度自学加热器箱装满状态(因为在更高的温度下液体的体积将增加)，或可以使用另一方法(诸如查找表)用于确定在给定温度下的加热器箱装满状态。在一个实施方式中，系统可以通过排出口将一些液体从加热器箱排空。

根据本发明的用于确定在循环期间储液器何时没有液体的方法的一个实施方式可以包括，在循环期间将液体从储液器泵送到加热器箱和/或在循环期间监测泵电流。泵电流可以基本上在第一电流下(诸如在第一电流的预定标准偏差内)操作，同时将液体从储液器泵送到加热器箱。可以将在随后间隔处的泵电流与第一电流和预定标准偏差进行比较。这可以允许识别电流下降，其中，泵电流减小至相对小于第一电流且在预定标准偏差外的第二电流。这可以指示储液器没有液体，和/或可以启动结束循环。

在根据本发明的用于在冲泡循环启动之前将液体导管系统填充到预定量的液体的方法的一个实施方式中，可以利用液体填充加热器箱直到箱装满，在一个实施方式中这可以通过液位传感器感测。在达到容量时，耦合到箱的排出口可以通向空气，这可以引起额外量的液体泵送到具有比排出口的容积大的容积的加热器箱中。排出口可以在相对于储液器的位置处终止，所以液体从排出口溢流到储液器中，并且作为将额外量的液体泵送到加热器箱的结果，过度填充排出口可以导致液体溢流到储液器和/或另一适当的位置中。

当结合附图时，从下面更加详细的描述中，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，附图通过实例的方式示出本发明的原理。进一步，因为许多不同的实施方式是可行的，以上列出的不应认为是限制性的，并且本发明的实施方式可以包括上面所列的特征和/或其它特征的组合。

附图说明

附图示出本发明的一些实施方式。在这些附图中：

图1是根据本发明的饮料系统的一个实施方式的示意图；

图2是用于与根据本发明的饮料系统一起使用的泵的透视图；

图3是根据本发明的泵的一个实施方式的图解视图，泵可以包括用于确定泵速度的麦克风；

图4是根据本发明的泵的另一实施方式的图解视图，泵可以包括用于监测泵速度的压电构件；

图5是根据本发明的泵的图解视图，泵可以包括用于确定泵速度的霍尔效应传感器；

图6是根据本发明的泵的图解视图，泵可以包括具有用于确定泵速度的发射器和感光器的带槽圆盘；

图7是根据本发明的饮料系统的另一实施方式的示意图；

图8是根据本发明的加热器箱的放大示意图；

图9是基本上围绕图7中的线9-9截取的根据本发明的加热器箱水位传感器的一个实施例的截面图，其示出当盘状浮子位于从发射器传送到感光器的光束下面时处于未满状态的加热器箱；

图10是基本上围绕图1中的线10-10截取的加热器箱水位传感器的可替换的实施方式的截面图，其示出在D型腔中偏置的球形浮子；

图11是根据本发明的加热器箱水位传感器的另一实施方式的底视图，其示出共同形成腔的多个腔，其中，球形浮子偏离经过加热器箱水位传感器的水流的中心轴；

图12是图11中所示的加热器箱水位传感器的可替换的实施方式的底部透视图；

图13A是图11至图12的加热器箱水位传感器的前透视图；

图13B是类似于图13A的加热器箱水位传感器的前透视图；

图14是类似于图9的加热器箱水位传感器的图解视图，其示出当加热器箱处于未满状态时从发射器接收光束的感光器；

图15是类似于图14的加热器箱水位传感器的图解视图，其示出当加热器箱已满时阻挡感光器从发射器接收光束的浮子；

图16是类似于图14的加热器箱水位传感器的图解视图，其示出当加热器箱处于未满状态时基本上阻挡感光器从发射器接收光束的冷凝；

图17是加热器箱水位传感器的替换实施方式的图解视图，其示出当加热器箱处于未满状态时阻挡底部安装的感光器从底部安装的发射器接收光束的浮子；

图18是类似于图17的加热器箱水位传感器的图解视图，其示出从底部安装的发射器接收光束的底部安装的感光器；

图19是根据本发明的另一饮料系统的示意图；

图20是根据本发明的微控制器的图解视图，微控制器可以操作根据本发明的冲泡系统的实施方式；

图21是示出根据本发明的用于使用根据一个实施方式的饮料系统的方法的一个实施方式的流程图；

图22是示出根据本发明的用于使用加热器箱水位传感器确定加热器箱何时装满水的方法的一个实施方式的流程图；

图23是示出根据本发明的用于在将液体输送到盒时调节泵电压的方法的一个实施方式的一些可行步骤的流程图；

图24是示出根据本发明的用于将水和液体从头导管清除的方法的一个实施方式的一些可行步骤的流程图；以及

图25是示出根据本发明的用于使头导管通向大气压力以减小或消除从头滴落的方法的一个实施方式的一些可行步骤的流程图。

具体实施方式

如图所示，为了说明的目的，在图1中，本公开对于饮料系统(诸如饮料冲泡系统)通常由参考标号10表示，并且可替换的饮料冲泡器系统通常分别由图7中的参考标号10’和图19中的参考标号10”表示。如图1所示，饮料冲泡系统10通常可以包括泵12，泵12可以配置成将未加热的水从环境温度储水器14泵送到加热器箱16，加热器箱16可以使水加热到期望的温度(本文中称为“冲泡温度”，尽管其它温度类型——例如“混合温度”、“汤温度”等——是可行的，并且该术语不应解释为限制性的)，用于最终输送到头18(本文中称为“冲泡头”，尽管许多不同类型的头是可行的，并且该术语不应解释为限制性的)。冲泡头18可以包括室20(例如“冲泡室”)，室20可以容纳包含单份量或多份量的饮料介质24(诸如咖啡渣、茶、热巧克力、柠檬水等)的盒22(例如“冲泡盒”)，用于产生从冲泡头18分配的饮料。饮料可以分配到下面的容器(诸如杯子26或可以放置在压板28上的其它类似的容器(例如玻璃水瓶))中，作为冲泡循环的部分。

更具体地，储液器14存储用于根据本文所公开的实施方式和过程冲泡一杯或多杯饮料(例如咖啡)的环境温度水。利用除了环境温度以外的温度的水的实施方式也是可行的，诸如但不限于比环境更热的预加热的水。储液器14优选地顶部可进入用于接收水的倒入，并且储液器14可以包括可枢转的或完全可移除的盖子30(图7)或为储液器14中的水提供止水密封的其它闭合机构。在冲泡过程中水优先经由其底部的出口32离开储液器14(图1和图7)。但是，水可以诸如经由向下延伸到储液器14中的储液器拾取器34从除底部之外的位置(诸如侧面或顶部)离开储液器14(图19)，或从所期望的或可行的其它位置离开储液器14。在一个实施方式中，储液器14包括用于测量其中存在的水的体积的水位传感器38(图1)。可选的储液器闭合开关36(图7)(诸如霍尔效应传感器等)可以检测储液器14是否由盖子30密封，并且如果盖子30如图7所示打开，储液器闭合开关36可以与冲泡器电路对应以防止启动冲泡循环。储液器14的大小优选为保持足够量的水以冲泡至少一杯冲泡的饮料，例如，一杯6盎司(“oz.”)的咖啡。但是，尽管储液器14可以是任一大小或形状，其优选地保持足够量的水以冲泡多于6oz.，诸如8、10、12、14oz.或更多。当然，储水器14可以由其它水源(诸如总水管)替代。

有利地，在本发明的一些实施方式中，泵12可以用于加压和/或泵送水(例如从储液器14到冲泡盒22)和/或加压并泵送空气(例如，用于诸如在冲泡循环快要结束时、冲泡循环结束时或冲泡循环结束后有效地从系统10清除剩余的水或冲泡的饮料)的双重目的。在这方面，泵12可以首先通过第一导管40将水从储液器14泵送到加热器箱16，在加热器箱16中，水在输送到冲泡盒22之前可以预加热到预定的冲泡温度以冲泡饮料介质24。在冲泡循环快要结束时、冲泡循环结束时或冲泡循环结束后，泵12通过系统10泵送加压的空气以清除系统10中任何剩余的水或冲泡的饮料，从而基本上减少并优选地消除在冲泡循环结束时的滴落。因此，优选的泵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没有过度的耗损。因此，优选的泵12消除了对双泵系统的需要，从而减小冲泡系统10的整体复杂性，且比需要一个泵用于水和第二泵用于利用空气清除剩余流体的常规系统有利。

更具体地，图2示出用于与冲泡系统10一起使用的泵12的一个优选实施方式。如所示出的，泵12包括用于接收一些流体的入口42以及用于从其中排放加压的流体的出口44。泵12优选为正排量泵，诸如三室隔膜泵或其它隔膜泵。可替换地，泵12可以是非正排量泵，诸如离心泵。优选地，泵12可以在泵送空气和/或泵送水之间交替，并且具有在范围上与常规饮料冲泡器的正常操作寿命相当的操作寿命。

如图1、图7和图19所示，第一导管40将储液器14流体地耦合到泵12。在图1中所示的一个实施方式中，第一导管40可以通过第一止回阀46和可选的流量计48将水从储液器14运送到泵入口42。第一止回阀46优选为单向止回阀，当在第一位置时其仅准许从储液器14向前流动到泵12并且当在第二位置时另外防止液体在反方向(即向后)上朝向储液器14回流。此外，第一止回阀46具有正开启压力(即打开阀所需的正向向前阈值压力)。因此，第一止回阀46通常偏压在闭合位置，除非正向向前流(例如由泵12引起的)超过开启压力。例如，第一止回阀46可以具有每平方英寸2磅(“psi”)的开启压力。因此，通过第一导管40抽吸流体的压力必须超过2psi以打开第一止回阀46，从而使流体流经其中。在这方面，除非泵12使第一导管40加压到至少2psi，否则来自储液器14的水将不流过第一止回阀46。开启压力可以根据具体的泵和/或使用的其它部件而变化。

如上简述，在图1中所示的实施方式中，饮料冲泡系统10包括设置在第一止回阀46和泵12之间的流量计48，用于测量从储水器14泵送到加热器箱16的水的体积。在一方面，流量计48可以测量初始填充加热器箱16所需的水量。另外地或可替换地，一旦加热器箱16已满，流量计48可以测量在冲泡循环期间实时输送到冲泡盒22的水量。该信息是重要的，因为其可以允许系统10设置并跟踪在冲泡循环期间待冲泡的饮料的量。因此，用户能够针对任一个冲泡循环选择期望量的饮料冲泡(例如，6、8、10、12oz.或更多)。实质上，流量计48确保泵12将正确量的水(即期望的食用份量)从储液器14移位到冲泡盒22。流量计48优选地是霍尔效应传感器，但可以是本领域已知的任何类型的流量计。可替换地，流量计48可以布置在泵12的出口侧上。

在替换实施方式中，饮料冲泡系统10可以使用泵12确定从储液器14转移到加热器箱16和/或冲泡盒22的水的体积，从而消除对流量计48的需要。系统10可以通过反馈到微控制器50(诸如图5中所示的那个)的电信号监测泵12的旋转速度，从而确定泵12操作的速度(例如，每分钟转数或“rpm”)。这类似于转速计的使用。在这方面，系统10可以基于泵12汲取的电流量确定泵12的旋转速度。正排量泵的每次旋转使预定量的流体穿过其中。所以，如果泵12是三室隔膜泵，那么系统10，并且具体地是来自图5的微控制器50可以知道泵12的每次旋转使填充每个隔膜的流体的三倍的量移位。换句话说，1/3旋转将使与一个隔膜的腔的容积相等的流体的量移位。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(例如，流体量＝泵速率*流体体积/转数*时间)确定通过泵12移位的水的总体积。例如，如果泵12以500rpm运行1分钟且每次旋转使0.02盎司的流体移位，那么饮料冲泡系统10可以由此确定泵12泵送总共10盎司的流体(即冲泡循环期间的水)。在另一类似的实施方式中，可以监测电流尖峰。每个泵电流尖峰可以与移位的水量(例如，一个隔膜中液体的体积)相关，并且因此可以计算总移位体积(并且因此可以计算流速)。泵速度、运行时间以及移位可以根据所选的泵的类型和大小并根据饮料冲泡系统10的类型而变化。上面仅是可以与本文所公开的系统10一起使用的许多不同的组合的一个实例。

例如，在另外的实施方式中，系统10可以通过与读取泵12所汲取的电流无关的方法确定泵12的旋转速度。例如，如图3所示，系统10可以包括麦克风52，其监听当一个或多个旋转的摇摆盘54撞击一个或多个活塞56时产生的声脉冲或振动。在这方面，系统10可以能够基于由麦克风52拾取或听到的声脉冲或振动的速率推断泵12的速度。然后可以如上所述计算流速，即通过泵12移位的水的总体积基于公式：流体量＝泵速率*流体体积/转数*时间；其中，泵速率通过麦克风52基于声脉冲或振动的速率测量并且流体体积是通过泵12每次旋转移位的水的体积。麦克风52可以是任何合适类型的麦克风，诸如场效应晶体管(FET)麦克风或压电式麦克风。

可替换地，如图4所示，泵12的隔膜58可以在每个泵送循环或旋转期间接触压电构件60，从而在其中感生可以测量的电流。在这方面，可以通过在给定时间段内在压电构件60中感生的电流的速率(即隔膜58撞击压电构件60的次数)测量泵12的速度。压电构件60优选地由聚偏二氟乙烯制成，但可以由本领域中已知的任何其他类型的压电材料制成。在图5中所示的另一实施方式中，微控制器50使用霍尔效应传感器62确定泵12的速度。在这方面，泵轴64具有设置在其上的磁体66。当磁体66经过霍尔效应传感器62时，在霍尔效应传感器62中感生电流。基于电流在霍尔效应传感器62中感生的速率类似地计算泵12的速度。

图6中示出另一可替换的实施方式，其示出具有附贴到泵轴64并与泵轴64一起旋转的多个圆周槽70(其可以均匀地间隔开)的圆盘68。设置在圆盘68的一侧上的发射器72照射光束74，用于当发射器72与圆盘68中的其中一个槽70对准时通过圆盘的另一侧上的感光器76定期接收。此外，感光器76通过槽70定期接收光束74生成指示泵12的速度的周期的并且可测量的信号。例如，微控制器50可以通过划分指定的时间段内感光器76从发射器72接收光束74的次数，并基于圆盘68中槽70的数量确定泵12的速度。发射器72优选为LED，但可以是本领域中已知的任何合适的光源。

在启动冲泡循环之前，根据本发明的加热器箱(诸如来自图1的加热器箱16)可以设计成将从储液器14泵送的环境温度水加热到足够冲泡饮料的温度(例如，用于冲泡咖啡的华氏195°或摄氏90°)。更具体地，如图1、图7、图8和图19所示，加热器箱16包括用于接收未加热的水的流入的入口78、用于排放加热的水的出口80以及用于加热水以最终用于冲泡冲泡盒22中的饮料介质24的加热元件82。优选地，入口78和加热元件82基本上设置在加热器箱16的底部，如图1、图7、图8和图19所示。因为其密度小于从储液器14移位的较冷的水(例如室温)，因此通过加热元件82加热的水上升。随着加热的水在箱16内上升，其中较冷的水趋于下降。这确保箱16中最冷的水恒定加热。即使入口78放置在箱16的顶部，优选的是，来自储液器14的环境温度水直接流过或流经加热元件82中的一个或多个，从而确保适当的加热。例如，在入口78处于箱16的顶部的实施方式中，第一加热元件(未示出)可以放置在入口处或入口附近以预加热进入箱16的水，而加热元件82可以放置在箱底部以确保持续的加热。加热元件82优选为一系列的电阻线圈，但可以是本领域中已知的任何类型的加热元件。加热器箱16还可以包括温度传感器84(诸如热敏电阻)，用于测量加热器箱16中的水的温度。温度传感器84允许饮料冲泡系统10在加热器箱16中维持适当的冲泡温度(例如，对于咖啡是华氏195°)。加热器箱16可以是任何大小，并且可以足够大以保持足够的水从而充分地冲泡最大的食用份量。

进一步参考图1、图7和图19，通过泵12移位的流体穿过第二导管86，第二导管86使泵出口44在入口78处流体地耦合到加热器箱16的底部。第二止回阀88(图1)可以设置在泵12和与第二导管86串联的入口78之间，以防止加热器箱16中加热的水朝泵12回流。第二止回阀88优选为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。因此，除非其超过第二止回阀88的开启压力，否则流体不会流到加热器箱16。当然，第二止回阀88可以具有不同于第一止回阀46的规格，包括不同的开启压力。

另外地，饮料冲泡系统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90。在一个实施方式中，如图9所示，传感器90包括基本上圆柱形的腔92，腔92在向下延伸到加热器箱出口80内的一侧上具有入口拾取器94且在另一侧上具有出口96，如下面更详细描述的。但是，如图8的优选实施方式所示，入口拾取器94优选地耦合到圆顶状鼻98或由圆顶状鼻98形成，以使水和空气从其中沿漏斗形流出。即入口拾取器94可以不必向下延伸到加热器箱16的顶部内，而是由加热器箱16的基本形状形成。传感器90优选包括设置在腔92的一侧上的发射器100(诸如LED)，用于发射横跨腔92的至少一部分的光束102以通过感光器104接收。如图9和图10所示，发射器100和感光器104可以设置在腔92内，或设置在腔92外(如图13a所示)，只要光束102可以在其间传送。在图9所示的实施方式中，发射器100和感光器104设置在传感器外壳的垂直侧上，而入口拾取器94和出口96分别从传感器90的底部和顶部延伸。

来自加热器箱16的加热的水经由入口拾取器94进入传感器90并且在加热器箱16已满后，随着加热器箱16的持续填充而向上推动设置在传感器90中的浮子106。在一个实施方式中(图9)，浮子106通常具有盘状形状并且浮在进入腔92的水的顶部。浮子106的浮力允许其随着水离开加热器箱16并填充传感器90的内部，而与腔92中的水位一起上升。浮子106最终接触防止浮子106完全阻挡或密封传感器出口96的一个或多个向下延伸的支腿108。这时，浮子106设置在发射器100和感光器104之间，从而阻挡感光器104从发射器100接收光束102。由于感光器104不再感应到光束102，传感器90可以将信号中继到指示加热器箱16已满的设备，诸如微控制器50(图20)。向下延伸的支腿108优选包括其间的一个或多个通道110(图9)，通道110准许加热器箱16中的水在冲泡循环期间绕过浮子106并通过出口96流出。当然，加热器箱水位传感器90可以与加热器箱16一起工作或单独工作。

在本发明的可替换的实施方式中，系统10可以包括加热器箱水位传感器90’，其具有其中设置了球形浮子106’的D型腔92’，如图10所示。在该实施方式中，一组突起112可以选择性地在D型腔92’内水平布置浮子106’，用于发射器100和感光器104之间的最终对准或定位，而同时允许或准许在冲泡循环期间且在加热器箱16装满之后流体通过腔92’的基本流动(例如层流)。突起112可以由腔92’的内部侧壁的一部分形成并且可以向腔92’内延伸，或突起112可以由球形浮子106’形成或从球形浮子106’延伸出并相对于腔92’的内部侧壁滑动。在任一实施方式中，突起112优选地具有，最小化垂直流体流过腔92’的中断并且最小化突起112和球形浮子106’或腔92’的内部侧壁之间的垂直表面积接触的形状和大小，以允许球形浮子106’在腔92’内垂直移动。

如上所述，系统10可以从储液器14泵送足够的水以填充加热器箱16和入口拾取器94。至少最初，当腔92’中没有水时，球形浮子106’位于其底部或底部附近。随着泵12继续将水移动到现在装满的加热器箱16中，腔92’中的水位上升，从而引起球形浮子106’与水位一起上升。如上所述，突起112使球形浮子106’偏置，所以浮子106’的主体保持在图10中所示的基本上相同的大致水平位置中。这使球形浮子106’能够最终中断光束102从发射器100到感光器104的传送，从而用信号通知加热器箱16已满。突起112基本上限制球形浮子106’的水平位置，同时准许浮子106’随着腔92’中的水位变化垂直移动。如图10所示，浮子106’包括6个突起112，但浮子106’可以根据期望或需要具有更多或更少的突起112。优选地，球形浮子106’仅占据D型腔92’的一部分，因此存在足够的空间使流体围绕浮子106'和突起112流动，从而取代对支腿108或通道110的任何需求。

图11至图13B示出加热器箱水位传感器90”的另一实施方式，其中，腔拆分为或分隔为邻近第二浮子腔114的第一腔或主腔92”，该第二浮子腔在其中保留球形浮子106”。一个或多个腔壁116可以限定紧挨腔92”的浮子腔114并且水平地限制其中的浮子106”，用于发射器100和感光器104(图13a)之间的最终对准或定位，而同时作为偏离传感器出口96的中心轴的结果，准许流体通过腔92”的基本层状流动。即分隔壁116使浮子106”保持在基本相同的大致水平位置中，同时仍准许浮子106”在冲泡循环期间随着腔92”中的水位变化而垂直移动。当然，分隔壁116被配置成准许水流进浮子腔114并从浮子腔114流出，以根据加热器箱16中的水位和/或加热器箱水位传感器90”升高和降低浮子106”。如图11中具体所示，浮子腔114包括偏离相对较大的腔92”的三个壁116。但是，本领域普通技术人员将容易意识到可以使用不同数量的壁116，只要浮子106”可以操作如本文所公开的传感器90”。另外地，腔92”通常是打开的并且稍微呈D型，如上相对于图10所述，但是本领域普通技术人员也将容易意识到腔92”可以是本领域已知的任何形状(例如矩形、正方形等)。然而，优选的是，对准传感器出口96和入口拾取器94(图11中未示出)的中心轴通常没有障碍物，以鼓励流体通过加热器箱水位传感器90”的流动，诸如层状流动。在这方面，图12示出相对于由分隔壁116形成的浮子腔114的腔92”的大小和定位的替换视图。

加热器箱水位传感器90”通常以与上面参考加热器箱水位传感器90、90’所描述的相同的方式操作。当水填充腔92”时，浮子106”上升到其顶部，从而阻挡感光器104接收由发射器100发射的光束102。如图12所示，浮子106”相对于分隔的腔92”占据传感器90”的相对小的部分，并且偏离传感器出口96或另外设置为水平远离传感器出口96(即不同轴)，从而在入口拾取器94和传感器出口96之间提供无障碍的路径。

图13A和图13B示出加热器箱水位传感器90”的总体外部结构外壳。在这方面，例如，传感器90”通过一系列的螺钉130附接到加热器箱16的顶部(图13B)，并且传感器90”在T型导管117下面，T型导管117分离为第三导管118和空气管线124。这里，加热器箱水位传感器90”通过传感器出口96(且通过第三导管118和空气管线124的延伸)与T型导管117分离。如图13A和图13B最佳示出，浮子部分114偏离腔92”并终止于第一高度A，第一高度A在腔92”的上终止高度B下面。结果，传感器电路119(图13A)在高度A处检测传感器90”中的水位(腔92”的填充水位B下面的水位)。因此，在高度A和终止高度B之间可以存在空气间隙或空气包层，终止高度B在T型导管117与对应的第三导管118和空气管线124下面。在该实施方式中，加热器箱水位传感器90”能够在加热器箱16中的水位填充腔92”之前(例如在填充点B下面)并且当然在水进入T型导管117或第三导管118与空气管线124中的任一个之前，确定加热器箱16已满。

如图16所示，冷凝可以引起加热器箱水位传感器90、90’、90”将指示加热器箱16已满的错误的读数发送到微控制器50。如上面更加详细描述的，传感器90包括发射器100，发射器100发射横跨腔92的光束102，用于通过感光器104接收。如图14所示，当加热器箱16未满时，感光器104接收光束102。相反地，如图15所示，当加热器箱16已满时，浮子106’阻挡光束102。在冲泡循环期间，加热器箱16中和加热器箱传感器90中的水优选处于期望的冲泡温度(例如，接近水的沸腾温度，即对于咖啡是华氏192°)。当该水冷却时，例如在节能模式期间，空气中的蒸汽或水分可以在腔92的内壁上以如图16所示的液滴或气泡121的形式冷凝。这些液滴或气泡121在腔92的壁上形成不同的凹光折射表面和凸光折射表面。这可以使光束102发散为多个方向，从而显著地降低将以其它方式通过感光器104接收的强度。在这方面，腔92的壁上的液滴或气泡121基本上使光束102中的射线散开。因此，显著的冷凝可以使光束102散开到即使加热器箱16没有完全装满感光器104也不再读取光束102的程度。为此，控制器50可能不正确地将加热器箱16识别为已满。错误的加热器箱传感器读数会防止系统10冲泡或冲泡期望的食用份量。

因此，在图17和图18所示的替换实施方式中，加热器箱水位传感器90”’包括设置在加热器箱水位传感器90”’底部的发射器100”’和感光器104”’。在这方面，如图17所示，当加热器箱16未满时，浮子106’阻挡感光器104”’接收光束102。这里，当加热器箱16未满时，浮子106’在腔92的底部。如图18所示，当传感器90”’中的水位超过发射器100”’和感光器104”’的水平时，浮子106’最终从阻挡光束102中推出。因此，当感光器104”’接收光束102时，微控制器50知道加热器箱16已满。

在该实施方式中，传感器90”’不受冷凝的影响，如传感器90、90’、90”会受冷凝影响。这里，当腔92为空(即当冷凝可以存在于腔92中时的条件)时，浮子106’处于阻挡光束102在发射器100”’和感光器104”’之间的传送的位置。换句话说，该实施方式中的阻挡指示加热器箱16未满。因此，即使冷凝存在于腔92中，使光束102如上所述散开，但是这不重要，因为浮子106’被设计成无论如何都阻挡光束102的传送。当腔92已满时，浮子106’从阻挡光束102的传送的位置内移开。如图18所示，光束102通过填充腔92的水恢复发射器100”’和感光器104”’之间的传送。特别地，腔92内的水不影响传感器读数。不是水本身引起光束102发散，而是在腔92的壁上通过水的表面张力形成的水滴或气泡121的凹表面和凸表面，该表面可以使光束102分散或散开。如图18所示，当加热器箱16已满时，这些表面上没有水滴。因此，光束102穿过水而没有会引起错误读数的任何显著的发散。

加热器箱传感器90、90’、90”、90”’可以用作二进制开关以根据加热器箱16的填充状态“打开”和/或“关闭”泵12。因此，感光器104、104”’或者处于接收或感测来自发射器100、100”’的光束102的状态，或者感光器104、104”’不接收或不感测光束102。在这方面，传感器90、90’、90”、90”’不对阻挡的程度或水平进行采样。而是，传感器90、90’、90”、90”’更类似于带有清楚的“开”和“关”状况的灯开关操作，指示加热器箱是已满还是未满。

饮料冲泡系统10还包括具有冲泡室20的冲泡头18，冲泡室20保持包含足够量的饮料介质24(诸如咖啡渣)的冲泡盒22，以在冲泡循环期间冲泡预定量的饮料(诸如咖啡(例如10盎司))。第三导管118使加热器箱传感器出口96耦合到冲泡头18，所以泵12可以将来自加热器箱16的加热的水通过第三导管118移位并移位到冲泡盒22中。优选地，系统10包括旋转入口针120，其穿入冲泡盒22并将热水和蒸汽喷射到冲泡盒22中的饮料介质24内。旋转入口针120可以是PCT申请第PCT/US15/15971号中公开的那些中的任一个，该申请的全部内容通过引用结合于此。优选具有与第一止回阀46和第二止回阀88相同或类似规格的冲泡头止回阀122(图1、图7和图19)可以设置在沿第三导管118串联的传感器出口96和旋转入口针120之间。冲泡头止回阀122优选为也具有正开启压力(例如2psi)的单向止回阀。在这方面，除非流量达到开启压力(例如2psi)，否则冲泡头止回阀122可以防止液体流到冲泡头18。

在冲泡循环完成后，冲泡头止回阀122也帮助防止冲泡头18滴落，因为第三导管118内并且在冲泡头止回阀122后面的剩余的水的压力不足以打开冲泡头止回阀122。当然，冲泡头止回阀122可以具有不同于第一止回阀46和第二止回阀88的规格，包括不同的开启压力。

此外，第三导管118可以被配置成将剩余的水排回到加热器箱16中(例如，通过重力，诸如通过在加热器箱16上面布置第三导管118)。此外，第三导管118的一部分可以成形为排放接受器或排水阱以帮助防止水回流。优选地，冲泡系统10将剩余的水从第三导管118中尽可能多地移除，所以在下一冲泡循环开始时，仅来自加热器箱16的加热的水喷射到冲泡盒22中。因此，本文所公开的饮料冲泡系统10比在冲泡循环结束时准许剩余的水保留在加热器箱16和冲泡头18之间的第三导管118中的常规系统有利。

为了在冲泡循环结束时泵送空气，饮料冲泡系统10还包括空气管线124(例如图1和图19)，空气管线124通向大气并流体地耦合到在泵12后面并且在流量计48(如果包括的话)前面的第一导管40。如图1、图7和图19所示，空气管线124的开口端可以设置在储液器14上，所以系统10中水的任何回流滴回或排回到储水器14中。第一螺线管阀126可以与空气管线124串联布置以控制进入大气空气。最初，当泵12将水从储液器14移位到加热器箱16时，第一螺线管阀126关闭。为了泵送空气，第一螺线管阀126打开，所以第一导管40通向大气。在图1所示的实施方式中，当第一导管40中的空气压力与大气相等时，其中当螺线管阀126关闭时大气低于第一导管40内的压力，第一止回阀46前面的压力下降至大气并且低于开启压力，从而允许第一止回阀46关闭。因此，泵12停止将水移位，并且相反地，泵12开始泵送来自暴露于大气的空气管线124中的空气。因此，水不再从储液器14流到泵12。相反地，如果第一螺线管阀126关闭，泵12将对第一导管40再加压并开始将来自储液器14的水移位。在这方面，第一螺线管阀126可以有效地控制泵送介质(例如空气或水)。

饮料冲泡系统10还包括用于控制第三导管118中的压力的排出口128。优选地，排出口128从冲泡头止回阀122和传感器出口96之间的第三导管118分开，如图1、图7和图19所示。在一个实施方式中(图13A和图13B中最好地示出)，传感器出口96可以耦合到Y或T型导管117。即Y或T型导管117的一侧促进与排出口128连接并且Y或T型导管117的另一侧促进与第三导管118连接。优选地，如图1、图7和图19所示，类似于上面相对于空气管线124所描述的，排出口128的开口端设置在储液器14上，以使水滴回或排回到储液器14(如果需要的话)。在这方面，排出口128可以可选地包括溢流配件(未示出)以促进与储液器14连接。排出口128还可以包括第二螺线管阀132，当第二螺线管阀132“打开”时使第三导管118通向大气并且当第二螺线管阀132“关闭”时使第三导管118与大气隔离。在一个实施方式中，第二螺线管阀132在冲泡循环开始时或即将开始时关闭。当第二螺线管阀132“打开”时，加热器箱16的出口侧上的压力与大气相等且第三导管118中的压力下降到大气。该压力下降通过使第三导管118中的压力减小至其开启压力以下来允许冲泡头止回阀122关闭。因此，因为第三导管118借助于关闭冲泡头止回阀122而与进一步的流体流动隔离，因此打开第二螺线管阀132有助于防止冲泡循环结束时不希望的滴落。

在图19中所示的另外的实施方式中，系统10”中的排出口128包括弯曲路径134以帮助防止水从排出口128的开口端流出。更具体地，当第二螺线管阀132关闭时，弯曲路径134填充有空气。当第二螺线管阀132打开时，由于与之关联的伴随的压力释放，来自第三导管118的剩余的水可以流进排出口128中。因此，弯曲路径134中的一些空气通过从第三导管118流入的水移位。在一个实施方式中，横跨该路径134的长度和压降(即弯曲性质)可以确保没有水从排出口128的开口端(例如储液器14上面)排出。在这方面，弯曲路径134帮助确保仅空气离开排出口128的开口端。弯曲路径134可以具有本领域中已知的任何形状，诸如螺旋形、之字形、圆形或矩形路径。

在本文公开的饮料冲泡系统的另一方面，且如相对于图7和图19中的系统10’和10”具体所示，可以省略第一止回阀46和第二止回阀88。本质上，泵12可以替代第二止回阀88，用以防止水从加热器箱16回流到储液器14。泵12可以操作以使水从储液器14中被向前推动或移位并进入加热器箱16，并且因此泵12可以用作单向阀。在操作中，泵12可以将水吸入到暴露于第一导管40中的流体的开放室中。泵12可以对室中的流体加压并通过泵循环使该流体向前移位。当泵12停止时，隔膜可以阻塞泵12中从泵出口44到泵入口44的通道，从而有效地作为止回阀操作。当然，这防止来自第二导管86的水倒流回第一导管40中并朝向储液器14流动。为此，不需要第二止回阀88来停止水的回流。泵12优选能够承受相对较高的温度，诸如假设来自加热器箱16中的加热的水回流到泵12时在加热器箱16中的温度。

另外地，在图7所示的实施方式中，仅当储液器14中存在水时，泵12将来自储液器14的水移位。一旦储液器14变空，系统10’启动空气清除步骤(下面详细描述)。由于当空气清除开始时储液器14中没有水可用，在该步骤期间不需要防止水流出储液器14(即通过第一止回阀46的正开启压力)。因此，因为当储水器14为空时空气清除循环可以启动，如图1所示取消第一止回阀46是可行并且可取的。

此外，相对于图19中所示的实施方式，储液器拾取器34的使用要求泵12在储水器14前面的第一导管40内生成足够的力，以将水向上汲取到第一导管40中。这必然需要克服重力。当第一螺线管阀126打开时，第一导管40内的压力下降到大气。作为该压力下降的结果，泵12不再能够通过拾取器34有效地从储液器14汲取水。结果，泵12从泵送水切换到泵送空气。因为对于泵12来说，将大气空气从打开的空气管线124移位比克服重力从储液器14泵送水更加容易，泵送介质发生改变。在这方面，第一止回阀46是不必要的并且可以移除以减少成本和复杂性。

鉴于上述描述，根据本文所公开的实施方式，本领域普通技术人员将意识到冲泡系统10、10’、10”中的每个可以包括止回阀46和止回阀88的各种组合，包括使用第一止回阀46和第二止回阀88，仅使用第一止回阀46，仅使用第二止回阀88，或省略第一止回阀46和第二止回阀88(图7和图19)。在一个具体的实施方式中，仅利用泵(诸如泵12)内的单个止回阀。

如图20所示，系统10还可以包括至少一个微控制器50，用于在冲泡循环前、冲泡循环期间以及冲泡循环之后控制冲泡器的不同特征。微控制器50可以链接到控制面板136。在一个实施方式中，微控制器50可以与泵12耦合并且能够响应于冲泡循环期间加热器箱16的填充状态或泵送的液体的量(以满足期望的食用份量)，而将泵12“打开”或“关闭”。在一个实施方式中，微控制器50可以从传感器90(或感光器104)接收反馈响应并基于那些反馈响应操作泵12。例如，在当感光器104提供光接收反馈的一个实施方式中(图14至图15)，微控制器50可以知道加热器箱16未满。因此，微控制器50可以继续使泵12运行以填充加热器箱16。相反地，通过浮子106’阻挡光束102(图15)可以导致感光器104向微控制器50提供负反馈。这里，因为浮子106’(图15)阻挡光束102传送到加热器箱水位传感器90内的感光器104，微控制器50可以知道加热器箱16已满。

相反地，相对于图17至图18所公开的实施方式，通过浮子106’阻挡光束102可以使传感器90”’向控制器50发送加热器箱16未满的反馈。如上面详细所述，一旦加热器箱16已满且额外的水进入腔92，浮子106’移出到非阻挡位置，在该位置中，光束102可以由感光器104”’接收，如图18所示。这里，传感器90”’可以向微控制器50提供光束102由感光器104”’接收的正反馈，以用信号通知加热器箱16已满。一旦确定加热器箱16已满，微控制器50可以“关闭”泵12。

本领域技术人员将理解，系统10可以包括微控制器50中的一个或多个，并且除了仅仅将泵“打开”或“关闭”之外，微控制器50还可以用于控制系统10的各种特征。例如，微控制器50还可以控制从加热器箱温度传感器84(例如用于检测加热器箱水温)、储液器14中的水位传感器38(例如确定是否有冲泡的水)、流量计48(例如监测在冲泡循环期间泵送到加热器箱的水的量)、加热元件82(例如调节加热器箱16中的水温)、加热器箱水位传感器90(例如确定加热器箱16的填充状态)、发射器100(例如“打开”或“关闭”光束102)、感光器104(例如确定光束102的阻挡)、旋转入口针120(例如冲泡循环期间的激活和旋转)、第一螺线管阀126(例如打开或关闭)和/或第二螺线管阀132(例如打开或关闭)接收反馈，或以其它方式与上述通信。

图21示出用于操作根据本文所公开的实施方式的饮料冲泡系统10的一个方法(200)。应该理解，可以省略某些步骤且可以添加其它步骤(诸如中间步骤)，并且根据本发明的操作的方法可以采取许多形式。关于方法(200)，第一步骤(202)可以是第一次“打开”饮料冲泡系统10。如本文所述，对冲泡系统10“通电”激活电子器件，包括微控制器50和通过微控制器50操作的其它特征，诸如发射器100。下一步骤(204)可以是现在通电的冲泡系统10检查加热器箱16中的水位。这可以通过读取来自感光器104的反馈而快速地完成。在一个实施方式中，如果加热器箱16是空的，感光器104将向微控制器50发送光束102被接收的正反馈。可替换地，相对于以上参考图17至图18所述的实施方式，光束102的阻挡可以指示加热器箱16是空的。除非系统10在加热器箱16中已有水，否则这应该是冲泡系统10第一次“打开”的情况。

因此，下一步骤(206)可以是系统10确定储液器14中是否有可以用于填充或至少部分填充加热器箱16的水。微控制器50可以从水位传感器38(指示储液器14中是否有阈值量的水)或从提供关于储液器14中的水的具体量的反馈的一个或多个传感器接收反馈。如果储液器14中没有水，则在步骤(208)中系统10可以显示“加水”的通知。可替换地，如果储液器14具有足够的水，作为步骤(210)的部分，微控制器50可以激活泵12开始第一次填充加热器箱16。泵12可以继续从储液器14泵送水，直到加热器箱水位传感器90指示加热器箱16已满，或例如，直到微控制器50通过来自低水位传感器38等的反馈确定储液器14没有水。

作为初始填充阶段的部分，当泵12“打开”时，其可以以基本上恒定的速度(即恒定电压)运行以通过第一导管40从储液器14泵送水并经由入口78将水泵送到加热器箱16中。这时，第一螺线管阀126可以关闭(相对于图1和图19所公开的实施方式)且第二螺线管阀132打开。一旦泵12在第一导管40中造成足够的压力超过第一止回阀46(如果包括的话)的开启压力，第一止回阀46(如果包括的话)可以打开以允许来自储液器14的水在向前方向上流经第一止回阀46。然后水在到达泵12的途中可以流经流量计48(如果包括的话，如图1)。流量计48(如果包括的话)可以确定并跟踪从储液器14泵送的水的体积。但是，在如图7和图19所示的替换实施方式中，如本文所述，从储液器14泵送的水体积可以基于泵12的属性确定，或以另一种方式确定。假设水压大于其开启压力，然后水可以流经泵12并流经第二止回阀88(如果包括的话)。在包括第一止回阀46和第二止回阀88的实施方式中，优选的是，它们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，其也应该足以打开第二止回阀88。然后水可以经由入口78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的顶部创建空气包层(未示出)。

图22更具体地示出步骤(210)的实施方式，步骤(210)用于启动泵12且填充加热器箱16，并使用加热器箱水位传感器90、90’、90”、90”’中的任一个确定加热器箱16是否已满或需要更多的水。随着加热器箱16填满水，作为步骤(210a)的部分，持续的泵送导致水流入传感器入口拾取器94和/或加热器箱出口80。如上所述，作为步骤(210c)的部分，发射器100将光束102发射到腔92中(210b)且感光器104接收或不接收光束102，并且感光器104相应地向微控制器50提供反馈。该反馈将指示加热器箱16是否已满。例如，对于传感器90、90”’，当如图14和图17所示浮子106’在腔92的底部时，加热器箱16未满。在图14所示的实施方式中，通过感光器104接收光束102指示加热器箱16未满，而在图17所示的实施方式中，感光器104”’未接收光束102指示加热器箱16未满。水进入并填充腔92也引起浮子106’上升(210d)。在步骤(210e)中，浮子106’上升到腔92的上部，如图15和图18总体所示。在图15所示的第一实施方式中，浮子106’阻挡光束102传送到感光器104，且传感器90等可以向微控制器50中继填充状况。相反地，在图18所示的实施方式中，浮子106’不再阻挡光束102传送到感光器104”’，且传感器90”’可以类似地向微控制器50中继填充状况。基本上，在任一实施方式中，传感器90’、90”’能够向微控制器50中继信号，指示当浮子106’在腔92的顶部时加热器箱16已满(210f)。传感器90’、90”可以以类似的方式操作。其后，作为图22中所示的最终步骤(210f)的部分，系统10“关闭”泵12。

优选地，加热器箱16被配置成在作为步骤(210)的部分的初始填充循环完成之后保持装满或基本装满，使得在步骤(212)、(214)、(216)或步骤(210)后的另一步骤处，初始冲泡循环之后的冲泡循环可以开始。在这方面，微控制器50可以编程为通过加热器箱水位传感器90、90’、90”、90”’的周期性的持续的监测或通过本文所公开的或本领域中已知的其它方法，使加热器箱16在未来的任一给定点维持在装满状态。在该阶段，由于加热器箱16装满水，水通过泵12从储液器14移动到加热器箱16，使加热器箱16中相当量的水通过传感器出口96移位或排出并进入第三导管118中以输送到冲泡头18，如本文详细所述。

此外，贯穿剩余的步骤(216)至(222)，加热器箱16优选可以保持填满水。在这方面，在步骤(216)和(218)中，泵12通过将来自储液器14的水泵送到加热器箱16而将水供应至冲泡盒22。因为加热器箱16完全填满，与泵送到加热器箱16中的水量相等的水的体积从其中移位到第三导管118中。例如，对于10oz.食用份量，泵12从储液器14泵送总共10oz.的水到加热器箱16中，其反过来将10oz.的加热的水从加热器箱16中移位到第三导管118和冲泡盒22内，用于将一杯(或多杯)饮料(例如咖啡)冲泡到下面的杯子26等中。当然，考虑第三导管118中的水，在冲泡循环期间从储水器14移位到加热器箱16的水的量会稍微改变。

在一个实施方式中，在如上所述的初始填充序列之后，不管其中水的温度，系统10都可以使加热器箱16维持在填满状态。在这方面，泵12可以利用加热器箱水位传感器90、90’、90”、90”’在恒定的闭环反馈中操作。正常地，加热元件82使水维持在期望的冲泡温度(例如华氏192°)或接近期望的冲泡温度。如本文所述，当系统10在延长的持续时间内不活动时或当节能模式激活时，加热器箱16中的水温可以下降到优选的冲泡温度以下。当加热器箱16中的水冷却时其会热收缩。因此，水位可以下降到加热器箱水位传感器90以下，使微控制器50激活泵12以将额外的水从储液器14移位到加热器箱16中。微控制器50可以根据需要“打开”和“关闭”泵12以确保加热器箱16基本上保持不断地装满水。当冲泡循环启动时如果加热器箱16中的水低于期望的冲泡温度，加热器元件82可以“打开”以将其中的水的温度增加到适当的冲泡温度。因此，其中的水随着加热而热膨胀。由于加热器箱16已经基本上或完全装满水，热膨胀可以使一些水通过正常“打开的”第二螺线管阀132流出并流入排出口128中。根据本文所公开的实施方式，在每个冲泡循环结束时可以排空或分配排出口128中的水。

尽管其它实施方式是可行的，诸如使用温度/填充水位查找表的那些，在优选的实施方式中，微控制器50可以使用来自温度传感器84和加热器箱水位传感器90的反馈自学温度和相关的加热器箱16填充水位。在这方面，如上所述，微控制器50可以能够以减少或消除来自热膨胀的水溢流的方式更好地维持加热器箱16中的水位。即如果微控制器50接收到多于几oz.的水正流入排出口128中的反馈，在添加额外的水之前，例如，微控制器50可以通过增加加热器箱16中的水的温度来调节泵12和加热元件82的操作，以减少从热膨胀导致的溢流。

可替换地，系统10可以故意过度填充加热器箱16至超过加热器箱水位传感器90，使得水填充排出口128，而一些水溢回到储水器14中。这里，系统10利用加热器箱16和排出口128中已知量的水确立恒定的或静态的起点，用于冲泡循环。

在可替换的实施方式中，作为冷却的结果当加热器箱16中的水热冷凝时，冲泡系统10可以不使泵12循环而使加热器箱16维持在完全装满的状态。这里，系统10允许加热器箱16中的水位下降到加热器箱水位传感器90、90’、90”、90”’以下。在启动冲泡循环时，加热器箱16中的水的温度增加，直到达到期望的冲泡温度。这时，系统10可以通过读取加热器箱水位传感器90、90’、90”、90”’来确定加热器箱是否已满。如果水位太低，泵将使额外的水从储液器14移位以填充加热器箱16；在一个这样的实施方式中，移位的总水量多于期望的冲泡份量，使得在冲泡循环之后额外的水可以导致填满加热器箱16。

另外地，微控制器50可以在上述初始填充过程期间激活加热元件82，以使加热器箱16中的水加热到期望的冲泡温度。这样，在进入加热器箱16时，加热器箱16中的水立即预加热，从而减少饮料冲泡系统10在冲泡循环内制备的时间。在一个实施方式中，在进入加热器箱16时，加热元件82可以充分地实时将水预加热到期望的冲泡温度。在可替换的实施方式中，加热元件82可能需要更长的时间将水加热到期望的冲泡温度。在这方面，当加热器箱16已满时，加热器箱16中的水可以初始低于优选的冲泡温度。因此，加热元件82继续加热加热器箱16的底部的较冷的水。由于密度变得比上面较冷的水低，加热器箱16的底部的加热的水上升，上面较冷的水现在下降到加热器箱16的底部且更靠近加热元件82。该过程继续，直到加热器箱16中全体(或基本上全体)体积的水处于期望的冲泡温度。在加热过程期间，温度传感器84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的或期望的冲泡温度处。可选地，外部可见的温度LED(未示出)可以提供加热元件82是活动的或水处于最佳的冲泡温度和/或准备启动冲泡循环的视觉通知。冲泡系统10的另一特征可以准许用户使用可外部接入的控制面板手动设置期望的冲泡温度。

另外地，在加热器箱16装满水之后，微控制器50可以从温度传感器84接收周期性的连续的反馈读数。在这方面，微控制器50可以以周期间隔“打开”和“关闭”加热元件82，以确保加热器箱16中的水保持在最佳冲泡温度，所以用户可以启动冲泡循环而不用等冲泡器加热其中的水。可替换地，微控制器50可以预先编程或手动编程以激活加热元件82从而确保水温在一天的某些时间(例如早上或晚上)处于最佳冲泡温度，而不是使加热器箱水全天保持在期望的冲泡温度。在这方面，用户可以设置加热器箱16中的水应该何时处于用于冲泡饮料的最佳温度的时间。

一旦加热器箱16已满且水处于最佳冲泡温度，冲泡系统10准备启动冲泡循环。控制面板可以允许用户设置期望的冲泡份量(例如6oz.、8oz.、10oz.等)。在选择期望的冲泡份量之后，作为步骤(212)的部分，然后系统10可以读取储液器14中的水位传感器38(例如利用微控制器50)，以确定储液器14是否包含足够体积的水以冲泡期望量的饮料。如果储液器14没有包含足够量的水，类似于步骤(208)，冲泡系统10可以呈现“低”或“无”水指示并提示用户向储液器14加水。为了有效地从加热器箱移位适当的量，储液器中充足体积的水会是必要的。可替换地，根据图7和图19所示的系统10’、10”，微控制器50可以基于泵12的负载和电流测量确定储液器14是否包含水。在该实施方式中，并且如上所述，可不必要包括水位传感器38。在下一个步骤(诸如步骤(214))中，加热器内的传感器(诸如温度传感器84)可以用于确定箱内的水是否处于适当的温度；如果不是，在一些实施方式中在前进到下一步骤之前，水可以加热直到达到适当的温度。冲泡盒22可以在任何时候装载到冲泡室20中，但在优选的实施方式中，该步骤至少在步骤(216)中输送加热的润湿水之前执行(尽管许多其它步骤顺序是可行的)。

仅在步骤(216)开始之前或与步骤(216)开始同时，系统10可以关闭第二止回阀132以防止在冲泡循环期间泵12通过排出口128使加热的水移位。虽然少量的水可以进入第二螺线管阀132前面的排出口128，关闭第二止回阀132阻止水通过其中的通道且另外要求移位的水向前行进到第三导管118中。第三导管118中增加的压力可以打开冲泡头止回阀122以便能够将加压的加热的水输送到旋转入口针120。

接下来，作为步骤(216)的部分，泵12将预定的少量的加热的水输送到冲泡盒22以初始预加热并预润湿冲泡盒22中的饮料介质24。在一个实施方式中，该输送在高压和/或高流速下进行。更具体地，泵12可以在相对较短的持续时间(例如冲泡循环的10％)内以相对高的电压(例如最大电压的80％-90％)运行从而将相对少量的加热的水(例如1oz.或总冲泡体积或食用份量的10％)喷射到冲泡盒22中。泵12可以在预定的时间段(例如10秒)内运行或可以运行直到泵安培数迅速上升，这可以用于指示加热的水已经润湿了饮料介质24。例如，12伏特泵可以在10-11伏特下运行以将1oz.的加热的水喷射到设计成冲泡10oz.份量的冲泡盒22中。显而易见地，饮料冲泡器系统10可以根据需要或期望，在较高或较低的电压下运行泵12或喷射较多或较少的加热的水。一旦在冲泡盒22中，加热的水与饮料介质24混合以初始预润湿并预加热饮料介质24。该初始量的加热的水优选得可以不使冲泡的饮料离开冲泡头18(或仅使极少的饮料离开)。旋转入口针120可以确保均匀润湿和预加热冲泡盒22中的饮料介质24的全部或基本大部分。步骤(216)中饮料介质24的润湿和预加热可以相对于本领域中已知的常规冲泡过程提高一致的香味提取，从而改进所得到的饮料(例如咖啡)的味道。此外，步骤(216)还可以预加热第三导管118，其因此可以防止稍后在冲泡循环中用于冲泡期望的饮料的加热的水的任何温度下降。步骤(216)优选仅包括少量的总冲泡时间(例如5-10％)。

下一步骤(218)是系统10将预定量的加热的水(例如冲泡体积的80-90％)从加热器箱16泵送到冲泡盒22中以冲泡饮料。更具体地，如图23所示，系统10将供应到泵12的电压从步骤(216)中的相对高电平减小到步骤(218a)中的较低电压(例如总泵电压的20％)，从而相对于步骤(216)减小到达冲泡盒22的水的压力和流速。一旦在该电压下，如步骤(218b)所示，系统10可以逐渐增加泵电压至操作电压。在步骤(218b)结束时的操作电压可以仍小于最大泵电压(例如40％)并且可以小于预加热/预润湿阶段期间的电压。步骤(218b)中的电压增加可以是斜坡函数(即电压的基本上连续线性增加)、阶梯函数(即一系列离散步骤中的电压增加)或根据需要增加泵电压的任何其他方法。在某一时候，泵12可以停止增加并在操作电压(即连续的电压)下运行以继续冲泡循环直到冲泡了期望量的饮料(218c)。例如，在步骤(216)中以10-11伏特运行的12伏特电机可以在步骤(218a)中下降到2伏特并且然后在步骤(218b)中斜升到4伏特并在该电压下继续直到泵12输送总共9oz.的加热的水(即1oz.的加热的润湿水和8oz加热的冲泡水)作为10oz.份的部分。在这方面，虽然处于较低的压力，加热的水以与步骤(216)中的加热的预润湿的水相同的方式从加热器箱16流入冲泡盒22中。步骤(218)优选包括大部分的冲泡时间(例如80-90％)。

下一步骤(220)可以是泵12通过系统10泵送空气以清除第三导管118中剩余的水。预先的中间步骤是可行的，在所述中间步骤中可以测量总冲泡循环流量(例如，从储液器经过流量计或泵的流量，如之前所述泵可以用作流量计)达到期望的总冲泡流量或刚低于期望的总冲泡流量的点，使得系统知道其应该停止泵送水并开始泵送空气。在步骤(218)完成之后，相对少量的加热的水(例如总冲泡体积的10％，或约1oz.)可以保持在第三导管118中。因为第三导管118具有存储一部分移位的水的正容积，在步骤(216)和步骤(218)期间从加热器箱16移位的水的量可以不等于输送到冲泡盒22的总水量。因此，为了冲泡整个食用份量，该剩余的水必须从第三导管118移位或以其它方式基本上从第三导管118清除。如图24所示，第一步骤(220a)是螺线管阀126打开，从而使泵12的入口侧(即第一导管40)通向大气空气。因此，第一导管40中的压力下降到大气。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，这准许第一止回阀46关闭。现在，泵12从空气管线124抽取并泵送空气并使空气进入第二导管86中。

在如图7所示的可替换的实施方式中，例如，在储液器14用完水之后，作为通过储液器14抽取空气的结果，可以发生用于通过导管系统泵送空气以清除第三导管118中剩余的水的步骤(220)。如上所述，在该实施方式中，泵12可以继续泵送水直到储液器14为空。当水用完时，第一导管40暴露于大气并且泵通过储液器14中的开口将空气汲取到第一导管40中。这时，根据本文所公开的实施方式，微控制器50识别泵12中的安培数下降并启动冲泡循环的最后阶段，即清除第三导管118中剩余的水。

在步骤(220b)中，泵电压可以立即或几乎立即增加至相对较高的电压(例如最大泵电压的70％或80％)，以立即迫使一些加压的空气经过第二导管86、加热器箱16并经过第三导管118出来且进入冲泡盒22中。因为空气的密度低于水，加压的空气可以通过加热器箱16中的水起泡。加热器箱16的顶部可以包括圆顶状鼻98，所以加压的空气可以立即引导到加热器箱出口80以输送到第三导管118。向前的第三导管118中剩余的水或冲泡的饮料优选地快速且平稳地从系统10排空并分配且进入下面的杯子26等中，作为冲泡的饮料。第三导管118具有比加热器箱16相对小的直径，这增加通过其中的空气的密度和流速，从而更加有效地使任何剩余的液体从冲泡头18湍流地排空并分配出去。在这方面，第三导管118内加压的空气和伴随的摩擦优选地基本上迫使第三导管118中所有剩余的水进入冲泡盒22中。

作为完成步骤(220c)的部分，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)中的电压增加可以是斜坡函数(即电压的基本上连续的线性增加)、阶梯函数(即一系列离散步骤中的电压增加)或本领域中已知的增加泵电压的任何其它方法。在这方面，泵12可以继续通过空气管线124(或通过根据图7所示的实施方式的储液器14)将空气汲取到系统10中，从而迫使来自第三导管118的任何剩余的水进入冲泡盒22中。例如，12伏特的泵可以从步骤(218c)中的4伏特跳跃到步骤(220b)中的9伏特并在步骤(220c)中增加到11伏特，从而快速且有效地迫使第三导管118中剩余的水进入冲泡盒22中以完成10oz.份量。然后系统10可以“关闭”泵12(220d)。可替换地，作为步骤(220d)的部分，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通过饮料冲泡系统10泵送清除空气直到冲泡出期望食用份量(例如10oz.)的饮料。步骤(220)的总运行时间相比总冲泡时间可以相对较短(例如5-10％)，此外，当步骤(220)完成时，将第三导管118的入口布置在加热器箱16上面允许第三导管118中剩余的且在冲泡头止回阀122后面的任何水在重力的影响下排到加热器箱16中。在这方面，在系统10完成步骤(220)后，第三导管118优选地基本上没有水。

在关闭泵时，第一螺线管阀126可以关闭，并且在一个实施方式中保持关闭直到泵需要在接下来的冲泡循环中泵送空气的步骤。在冲泡循环中的这个时候，加热器箱16和第二导管86以及第三导管118在冲泡循环期间可以处于来自泵12的正压力下，释放点是横跨饮料盒22中的饮料介质24的床的压力降。因此，该压力可以使冲泡头18在冲泡过程结束之后滴落。在关闭泵时，如步骤(222a)所示，第二螺线管阀132可以在设定的时间段(例如延迟，诸如几秒钟的延迟)内保持关闭以允许压力泄放(诸如通过盒泄放)。该延迟可以用于除了或替代压力泄放的其它用途，诸如允许使用一个或多个安全特征。在至少泄放掉一些压力之后，第二螺线管阀132可以打开，从而使第三导管118通向大气压力。然后加热器箱16的出口侧(即第三导管118)上的压力下降到大气的压力。第三导管118中的压力(诸如泄放之后剩余的压力)可以经由排出口128的开口端释放到大气中。迫使流出排出口128(如果有的话)的开口端的水优选排到储液器14中。在该减压状态下，随着压力下降到开启压力以下，冲泡头止回阀122可以关闭。因此，因为没有足够的压力打开冲泡头止回阀122，第三导管118中任何剩余的水由于重力下降回到加热器箱16中。因此，因为冲泡头止回阀122防止任何剩余的水流到其中，水不会从冲泡头18滴落(或仅最小量的水会滴落)。如果在步骤(220d)中泵12继续在相对较低的电压下运行，那么系统10在相对较短的时间量(例如2秒)之后“关闭”泵12。显而易见地，这只有在泵12在步骤(220d)中“没有”关闭才是必要的。这时，冲泡过程完成并且用户可以享用一杯(或多杯)新鲜冲泡的饮料(诸如咖啡)。第一螺线管阀126可以保持关闭且第二螺线管阀132可以保持打开直到参与接下来的冲泡循环。

值得注意的是，上面已经描述包括以不同的方式且在不同的时间增加和减少泵电压的若干个电压循环。这些电压循环仅是示例性的。在初始的润湿泵送、冲泡泵送和空气清除阶段内的不同时候，在该具体的泵送阶段内并且在从一个阶段到另一阶段之间电压可以增加和/或减小。进一步，在以上描述的电压变化的这些阶段期间的一些实施方式中，不会发生电压变化。

尽管为了说明的目的，已详细描述了若干实施方式，但是在不偏离本发明的范围和精神的情况下可以进行各种修改。

Claims (60)

1.一种饮料系统，包括：

液体导管系统，流体地耦合到液体源；

头，与所述液体导管系统流体连通且被配置成保持一些饮料介质；

泵，与所述液体源和所述头之间的所述液体导管系统流体地耦合，用于将固定量的液体从所述液体源移位到所述头；以及

微控制器，用于监测所述泵以基于所述泵的一个或多个操作特征确定在循环期间移位到所述头的液体的量。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述微控制器包括监测所述泵的每分钟转数(RPM)的转速计。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述液体源包括环境温度储水器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述微控制器监测和/或测量泵电流，从所述泵电流计算用于确定在所述循环期间移位到所述头的液体的量的液体移位速率。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述泵包括正排量泵或隔膜泵。

6.根据权利要求1所述的系统，包括布置成接触活塞的摇摆盘，以及相对于所述摇摆盘和所述活塞布置用于识别与所述活塞接触的所述摇摆盘的麦克风，所述微控制器被配置成基于所述摇摆盘与所述活塞接触的频率确定在所述循环期间移位到所述头的液体的量。

7.根据权利要求6所述的系统，包括两个或更多个活塞。

8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述麦克风包括场效应晶体管麦克风或压电式麦克风。

9.根据权利要求1所述的系统，包括在每个泵旋转期间在压电构件中感生电流尖峰的隔膜，所述微控制器基于所述电流尖峰的频率确定在所述循环期间移位到所述头的液体的量。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述压电构件包括聚偏二氟乙烯。

11.根据权利要求1所述的系统，包括被配置成在每个泵旋转期间在霍尔效应传感器中感生电流的磁体，所述微控制器基于在所述霍尔效应传感器中感生的电流的频率确定在所述循环期间移位到所述头的液体的实时量。

12.根据权利要求1所述的系统，包括：

能旋转的盘，具有至少一个槽；

发射器，面向所述能旋转的盘；以及

接收器，与所述发射器相对且布置成当所述至少一个槽与所述发射器和所述接收器对准时从所述发射器接收信号以准许所述信号通过所述能旋转的盘传送，所述微控制器被配置成基于所述接收器通过所述能旋转的盘中的所述至少一个槽从所述发射器接收所述信号的频率，确定在所述循环期间移位到所述头的液体的量。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述至少一个槽包括多个槽。

14.一种饮料冲泡系统，包括：

液体管道系统，流体地耦合到液体源；

头，与所述液体导管系统流体连通并且被配置成选择性地接收并保留一些饮料介质以在冲泡循环期间通过所述液体导管系统所输送的液体冲泡；

加热器箱，与所述液体导管系统耦合用于使液体加热到冲泡温度；以及

泵，与所述液体导管系统串联并在所述液体源和所述加热器箱之间流体地耦合，用于将液体从所述液体源移位到所述头，所述泵被构造成阻挡液体在所述冲泡循环期间的任何时候从所述加热器箱回流到所述液体源。

15.根据权利要求14所述的饮料冲泡系统，其中，所述泵包括正排量泵或隔膜泵。

16.一种液位传感器，包括：

外壳，具有液体入口和液体出口；

发射器，布置成生成信号进入到所述外壳的至少一部分中；

检测器，布置成检测所述信号的存在；以及

浮动浮子，设置在所述外壳中并且响应于所述外壳中的液体的量相对于所述外壳能移动，所述浮动浮子具有当在第一位置时阻挡所述信号传送到所述检测器并且当在第二位置时准许所述信号传送到所述检测器的大小和形状。

17.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述外壳包括准许液体在所述液体入口和所述液体出口之间基本上层状流动的第一腔以及容纳所述浮动浮子的第二腔。

18.根据权利要求17所述的传感器，其中，所述第一腔与所述液体入口和所述液体出口轴向对准。

19.根据权利要求17所述的传感器，其中，所述第二腔包括多个向内延伸的突起用于水平布置在所述第二腔中的所述浮动浮子。

20.根据权利要求17所述的传感器，其中，所述发射器布置在所述第二腔的一侧上并且所述检测器布置在所述第二腔的相对侧上。

21.根据权利要求20所述的传感器，其中，所述第二腔在低于所述第一腔的高度的高度处终止。

22.根据权利要求17所述的传感器，其中，所述第一腔和所述第二腔与所述液体入口和所述液体出口流体连通。

23.根据权利要求17所述的传感器，其中，所述外壳通常为圆形并且所述第一腔包括D形状。

24.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述外壳包括至少一对向下延伸的支腿，用于在偏离所述液体出口的位置处终止所述浮动浮子的向上运动，所述向下延伸的支腿包括准许液体流过的至少一个通道。

25.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述第一位置在所述第二位置下面。

26.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述浮子包括球体或圆盘。

27.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述浮动浮子包括多个向外延伸的突起，用于在所述外壳内水平布置所述浮动浮子。

28.根据权利要求16所述的传感器，其中，所述信号包括光束。

29.根据权利要求28所述的传感器，其中，所述光束通过LED传送。

30.一种用于调节泵以在循环期间从机器分配一些液体的方法，包括如下步骤：

第一移位步骤，包括将第一量的液体从箱移位到室，同时在第一电压下操作所述泵从而预润湿所述室中的一些饮料介质；

将泵电压改变到相对低于所述第一电压的第二电压；

第二移位步骤，包括将第二量的液体从所述箱移位到所述室；

以及

停止所述泵和所述循环。

31.根据权利要求30所述的方法，包括在所述第二移位步骤期间增加所述泵电压的步骤。

32.根据权利要求31所述的方法，包括在相对高于所述第二电压并且相对低于所述第一电压的第三电压下停止增加所述泵电压。

33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述第一电压包括所述泵的最大操作电压的至少80％，所述第二电压包括所述泵的所述最大操作电压的至少20％，以及所述第三电压包括所述泵的所述最大操作电压的不到40％。

34.根据权利要求31所述的方法，其中，增加步骤包括以线性速率、阶梯式速率或指数速率增加所述泵电压。

35.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一量的液体包括食用份量的10％或更少，并且所述第二量的液体包括食用份量的80％或更多。

36.一种用于调节泵以在冲泡循环期间从冲泡器分配食用份量的冲泡饮料的方法，包括如下步骤：

将第一量的液体从加热器箱泵送到冲泡室，同时在第一电压下操作所述泵；

使所述泵电压增加到相对高于所述第一电压的至少第二电压；

将第二量的液体从所述加热器箱移位到所述冲泡室，同时在所述第二电压下操作所述泵；以及

当已从所述冲泡器分配近似所述食用份量的所述冲泡饮料时，停止所述泵并结束所述冲泡循环。

37.根据权利要求36所述的方法，还包括在移位步骤期间，使所述泵电压增加到相对高于所述第二电压并且相对低于所述第一电压的第三电压，并且将第三量的液体从所述加热器箱移位到所述冲泡室。

38.根据权利要求36所述的方法，其中，所述第一电压包括所述泵的最大操作电压的90％或更少，所述第二电压包括所述泵的最大操作电压的10％或更多，并且所述第三电压包括所述泵的所述最大操作电压的30％和70％之间。

39.根据权利要求36所述的方法，其中，所述第一量的液体包括多达20％的食用份量，所述第二量的液体包括至少60％的食用份量，并且所述第三量的液体包括多达20％的食用份量。

40.一种饮料冲泡系统，包括：

液体导管系统，流体地耦合到液体源；

头，与所述液体导管系统流体连通并被配置成选择性地接收并保留一些介质以在循环期间通过所述液体导管系统所输送的液体制备；

泵，与所述液体源和所述头之间的所述液体导管系统流体地耦合，用于将液体从所述液体源移位到所述头；以及

阀，流体地耦合到在所述泵上游的所述液体导管系统并与所述液体源并联，所述阀能选择性地布置在闭合位置和打开位置之间，所述闭合位置使在所述泵上游的所述液体导管系统加压用于将所述液体从所述液体源泵移位到所述头，所述打开位置使在所述泵上游的所述液体导管系统通向大气用于将至少一些大气空气泵移位到所述头。

41.根据权利要求40所述的系统，包括空气管线，在所述阀上游流体地耦合并与所述液体源相关联。

42.根据权利要求41所述的系统，其中，所述液体源包括储水器。

43.一种用于清除冲泡器以完成一些液体的分配的方法，包括如下步骤：

利用泵将第一量的液体从箱泵送到室；

使所述泵的上游侧通向大气；以及

利用所述泵将来自所述大气的至少一些空气移位到所述室，所述空气将至少一些剩余液体清除到所述室和/或从所述室清除出去。

44.根据权利要求43所述的方法，包括使泵电压从泵送步骤期间的第一电压改变为在移位步骤期间相对高于所述第一电压的第二电压的步骤。

45.根据权利要求44所述的方法，包括将所述泵电压从所述第二电压增加到第三电压同时将大气空气移位到头的步骤，所述第三电压相对高于所述第一电压和所述第二电压。

46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述第一电压包括所述泵的最大操作电压的不到40％，所述第二电压包括所述泵的最大操作电压的至少70％，并且所述第三电压包括所述泵的最大操作电压的至少80％。

47.根据权利要求43所述的方法，包括使在所述泵下游侧的头导管通向大气压力的步骤。

48.根据权利要求47所述的方法，包括将液体从所述头导管排入所述箱的步骤。

49.根据权利要求47所述的方法，包括关闭头止回阀的步骤。

50.根据权利要求43所述的方法，其中，打开步骤包括打开阀的步骤。

51.根据权利要求50所述的方法，包括在停止所述泵后关闭所述阀的步骤。

52.一种用于使饮料冲泡器的加热器箱维持在装满状态的方法，包括如下步骤：

填充所述加热器箱直到液位传感器识别所述加热器箱处于所述装满状态；

启动冲泡循环并将食用份量的液体移位到所述加热器箱，所述加热器箱中的相当量的液体从所述加热器箱移位到头并从所述头分配，从而在所述冲泡循环期间使所述加热器箱维持在所述装满状态；

利用所述液位传感器在所述冲泡循环之后确定所述加热器箱是否处于所述装满状态；以及

当所述液位传感器识别出所述加热器箱不处于所述装满状态时再填充所述加热器箱。

53.根据权利要求52所述的方法，其中，再填充步骤包括将液体泵送至所述加热器箱中的步骤。

54.根据权利要求52所述的方法，其中，再填充步骤包括激活加热元件的步骤。

55.根据权利要求54所述的方法，包括相对于所述加热器箱中的所述液体的温度自学所述加热器箱装满状态的步骤。

56.根据权利要求52所述的方法，包括通过排出口排空来自所述加热器箱的液体的步骤。

57.一种用于确定在循环期间储液器何时没有液体的方法，包括如下步骤：

在所述循环期间将液体从所述储液器泵送到箱；

在所述循环期间监测泵电流，其中，所述泵电流在第一电流的预定标准偏差内操作，同时将液体从所述储液器泵送到所述加热器箱；

将在随后的间隔处的泵电流与第一电流以及所述预定标准偏差进行比较；以及

识别电流下降，其中，所述泵电流减小至相对小于所述第一电流并在所述预定标准偏差外的第二电流。

58.根据权利要求57所述的方法，包括在识别步骤之后启动结束冲泡循环的步骤。

59.一种用于在循环启动之前使液体导管系统填充到预定量的液体的方法，包括如下步骤：

利用液体填充箱直到液位传感器识别出所述箱已满；

使耦合到所述箱的排出口通向大气；

将额外量的液体泵送到所述箱中，所述量具有比所述排出口的体积更大的体积；以及

作为将所述额外量的液体泵送到所述箱中的结果，过度填充所述排出口。

60.根据权利要求59所述的方法，其中，所述排出口在相对于储液器的位置处终止，所以所述液体从所述排出口溢流到所述储液器中。