CN108471901B - 煮泡机系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

煮泡系统包括储存器、相对于储存器可运动并定位在储存器的嘴部上方的浸泡室，以及定位在该室与该储存器之间的过滤器带。煮泡物质和水被添加到室中，并且可以使用耦合到储存器的可控气体泵可控地搅拌，以形成煮泡过的饮料。在耦合到储存器并可控地与其通信的可控真空泵的影响下，煮泡过的饮料可以穿越通过过滤器带并通过嘴部抽吸入到储存器中。

Description

煮泡机系统、方法和装置

优先权声明

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2015年12月7日提交的美国临时申请序列号62/264,288的优先权，其通过引用明确并入本申请中。

背景技术

已经开发了多种煮泡(brewing)系统，其提供了根据需要以煮泡单杯咖啡。当前的煮泡系统一般仅允许在煮泡过程中生产单一大小的份额(serving)。尝试解决这个问题的一种方法是煮泡多杯咖啡以实现向消费者杯中的多量分配。然而，咖啡分配的中断可能导致顾客过早地移除杯、由于多次分配循环而受挫，和在之间的可能冷却，以及其他问题。

先前系统使用收集废过滤器带的方法，其类似地通过废过滤器带卷的直径测量来检测卷的大小。这是不希望的，由于过滤器带被浪费了，因为比实际使用的多的大量的过滤器带被拾取。随着卷轴直径的增加(由于围绕卷轴带的收集)，一次旋转会拾取较长的过滤器带，其导致大量浪费的过滤器带。

由于前述原因，期望尝试改进可用系统。

提供此背景信息以提供申请人认为与本公开可能相关的一些信息。不打算承认，也不应该推断或解释这种承认，任何前述信息构成了针对本公开的现有技术。本发明的其他目标、目的、优点和特征将通过阅读以下仅通过参考附图给出的具体实施方式的非限制性描述而变得更加明显。

发明内容

根据本公开，一种煮泡系统包括储存器，相对于储存器可运动并且定位在储存器的嘴部上方的浸泡室，以及定位在该室与该储存器之间的过滤器带。煮泡物质和水被添加到室中以形成煮泡过的饮料，其穿越通过过滤器带并通过嘴部入到储存器中。

在说明性实施方式中，压力控制系统耦合到储存器以调节储存器内的压力。所述压力控制系统包括气体泵和真空泵。所述气体泵对储存器加压以驱动气体通过嘴部入到室中以搅拌煮泡物质和水。所述真空泵从储存器中移除气体以形成至少局部真空并将煮泡过的饮料通过嘴部抽入到储存器中。

在说明性实施方式中，利用控制器使煮泡机系统自动化。所述控制器操作煮泡物质传送系统以将煮泡物质分配入到室中。真空传感器耦合到储存器和控制器，并感测何时储存器中的真空下降到预定水平或低于预定水平以指示煮泡循环的结束。当煮泡循环完成后预定长度的过滤器带被运动时过滤器传感器系统向控制器提供信号。

在说明性实施方式中，在从储存器分配积聚的煮泡过的饮料之前完成多个煮泡循环。

附图说明

以下将参照仅作为非限制性示例给出的附图来描述本公开，其中：

图1是示出根据本公开的煮泡系统的框图，其示出煮泡系统包括煮泡储存器、定位在煮泡储存器上方用于相对于其运动的浸泡室，定位在浸泡室和煮泡储存器之间的过滤器带、用于将煮泡物质传送到室的煮泡物质传送系统、用于将水传送到室的水传送系统、耦合到系统中各种部件的控制器、带拾取系统，以及压力控制系统，该压力控制系统包括真空泵、气体泵、多路径阀和真空传感器，它们都耦合到控制器；

图2是示出用于图1的煮泡机系统中的煮泡过程的一个实施方式的流程图；和

图3是带拾取系统的放大图，用于优化废过滤材料的拾取的控制和用于检测卷轴“满”状态，需要更换拾取卷轴。

这里阐述的示例说明了本公开的实施方式，其不被解释为以任何方式限制本公开的范围。本领域技术人员在考虑示例性实施方式的以下详细描述后将清楚本公开的附加特征，该示例性实施方式例示了目前所认为的执行本公开的最佳模式。

具体实施方式

尽管本公开可能能够以不同形式的实施方式实现，在附图中示出并且在此将详细描述实施方式，但应理解的是，本说明书被认为是本公开的原理的示例性披露。本公开在其应用中不限于在以下描述中阐述或在附图中示出的部件的结构、功能、配置或各部件的布置的细节。本公开能够具有其他实施方式并且能够以各种方式实践或执行。另外，应该理解的是，这里使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应该被认为是限制性的。各种短语和术语的使用意在涵盖所识别的项目或功能及其等同物以及另外的项目或功能。除非另有限制，否则本文中的各种短语、术语和其变体被广泛地使用并且涵盖这些短语和术语的所有变体。此外，并且如在随后的段落中所描述的，附图中示出的具体配置旨在示例出本公开的实施方式。然而，认为在本公开的教导内的其他替代结构、功能和配置也是可能的。此外，除非另有说明，术语“或”应被视为包含性的。

包括可用于本文的饮料、被煮泡、煮泡中、煮泡物质、煮泡过的液体和煮泡过的饮料的术语旨在广泛地定义为包括但不限于咖啡、茶和任何其他饮料的煮泡。这种宽泛的解释还旨在包括但不限于任何分配、注入、浸泡、泡开、稀释、溶解、饱和或使液体通过或以其他方式混合或结合煮泡物质与液体(诸如水)的任何过程，而不限制这种液体的温度，除非另有规定。这种宽泛的解释还旨在包括，但不限于，诸如研磨咖啡、茶、液体饮料浓缩物、粉状饮料浓缩物，片状、颗粒状、冻干或其他形式的煮泡物质(包括液体、胶体、晶体或其他形式的饮料或食物材料)以获得期望的饮料或其他食物产品。饮料煮泡物质将在本申请中进行描述并且一般将被称为“咖啡”。然而，应该理解的是，无论指明煮泡物质还是咖啡，术语煮泡物质都应该被广泛地解释。

上述术语以及其他术语在整个本申请中应该被广泛地解释为包括所有已知的以及之后发现的所有版本、等同物、变体和上述术语的其他形式以及其他术语。本公开旨在被广泛解释而不是限制性的。

如图1所示，以大体示意性的形式示出了煮泡系统20。所述煮泡机系统20在浸泡室24和收集储存器26之间俘获过滤器带22(诸如多孔织物或纸带)以煮泡饮料(诸如咖啡)。室移位机构28被设计和配置成相对于带22和储存器26可控地使所述室24运动。如图所示，一个实施方式是用于室移位机构28相对于带22向上和向下举起浸泡室24以选择性地将室24保持在带22上方。储存器26形成有嘴部30，所述嘴部具有保持在嘴部30的区域中的基本永久性保持过滤器元件32。该永久性过滤器元件32有助于在过滤器带22下面提供结构支撑当其定位在室24之间和储存器26的嘴部上方时用于煮泡。

可控水传送系统40和煮泡物质传送系统42分别通过线52和线54可控地耦合到控制器50。应该注意的是，室移位机构28通过线56耦合到控制器50。在煮泡循环期间，室24通过室移位机构28定位在储存器26顶部上的过滤器带22上方以形成围绕嘴部30的密封。煮泡物质(诸如研磨咖啡)从煮泡物质传送系统42分配到室24中。煮泡物质可以保持在传送系统42中并且可以使用控制器50可控地分配。在一些实施方式中，煮泡物质(诸如新鲜的整个咖啡豆)可以被保持在传送系统42中并且使用由线74耦合到控制器50的研磨机构72按需可控地研磨。分配滑槽或喷嘴76引导研磨材料入到室24的敞开顶部部分80中。水从水传送系统40通过分配端口44分配入到室24中用于与煮泡物质混合以形成保留在浸泡室24中的浆料。取决于用于制造饮料的配方和物质，水可以处于任何温度，但在本实例中为了煮泡咖啡而加热。在一些实施方式中，水传送系统40采用罐的形式，其通过使用可控阀53可控地从入口线57填充。阀53通过线55耦合到控制器50并通过线59耦合到水传送系统40。

由控制器50从水传送系统40引入水以可控地分配预定量的水以与预定量的煮泡物质混合。分配端口44可被定位成引导水入到室24中，使得引起室24中的水与煮泡物质的涡旋和混合以形成浆液。在该配置中，可以允许煮泡物质浸泡一段时间以从煮泡物质中提取期望的特征。可以通过在工厂中或在通过线92耦合到控制器的控制接口90处的用户在控制器50处对预定的浸泡或“停留”时间进行编程。

在煮泡循环期间的预定时间，无论是在预定的浸泡时间开始时还是之后，操作压力控制系统100以向储存器26提供正压力以驱动气体(诸如环境大气或“空气”)，向上通过永久性过滤器元件32并通过带22以引起浆料的搅拌。还可以可控地操作压力控制系统100以提供负压力或真空，以从室24中的浆液通过过滤器带22并通过永久性过滤器元件32吸取煮泡过的饮料70(诸如液体咖啡)。压力控制系统100包括通过线104耦合到控制器50的可控气体泵102和通过线108耦合到控制器50的真空泵106。气体泵102和真空泵106与储存器线110通信。定位在储存器线110的是多通阀112。多通阀112允许气体泵102通过线114与阀112通信，并且真空泵106通过线116与阀112通信。多通阀112通过线118连接到控制器50。

在煮泡循环期间，可使用一个或多个正压力搅拌循环来搅拌室24中的浆液。在循环结束时，操作真空泵106以将煮泡过的饮料70从浆液中通过过滤器带22和永久性过滤器元件32抽入到储存器26中。如果充分量的煮泡过的饮料70已被煮泡，则其可通过分配阀60直接分配到杯140中。然而，如果需要多次分配，则系统20可以循环以移除废煮泡物质164并操作新的煮泡循环以提供用于分配给消费者的另外量的煮泡过的饮料70。在这种类型的煮泡循环中，煮泡过的饮料70的多批次被生产和保留在储存器26中以创建一个延迟或缓冲，使得组合量的煮泡过的饮料70作为单一分配被分配。这种受控制的分配消除了与用户混淆多次分配有关的问题。换句话说，当已经产生了所需的煮泡过的饮料70的总量时(使用多于一个煮泡循环，并且收集并保留在储存器26中)，可以在多个煮泡循环结束时将总组合量作为单个份额分配步骤分配。储存器26的分配阀60通过线58耦合到控制器50。分配阀60也可以是机械形式，尽管优选地提供用于多次煮泡分配的可控分配阀。

系统20通过包括真空传感器120来优化煮泡循环的时间。真空传感器120耦合到线110并与其通信以检测线110中的真空。虽然大部分在煮泡循环中的其他步骤可以通过离散的时间段来限定，但是如果仅仅通过时间循环来操作，那么将所有煮泡过的饮料70从室24抽出的能力可能不会被优化。换言之，取决于水的温度、煮泡物质的类型(咖啡、茶等等，以及在咖啡的情况下，常规或无咖啡因)、煮泡物质颗粒的大小，以及其他条件和变量，在煮泡循环结束时充分排出废煮泡物质164所需的时间可以比预定的离散的预编程的时间段更长或更短。如果时间太短，用过的煮泡物质164将不会被充分排出，并且浆料的液体部分可能从过滤器带22上流出并在煮泡机系统20中产生混乱。如果煮泡循环的“干燥”部分运行时间过长，用过的煮泡物质164将会干燥，但煮泡循环之间的时间会增加，这浪费时间并降低效率。在各煮泡循环之间最小化此步骤的时间非常重要，特别是如果对于单个用户正在煮泡多批次。当多个用户使用煮泡机时，这一点也很重要，使得可以减少在完整煮泡过程之间的时间。煮泡循环的“干燥”部分也干燥过滤器带22以允许过滤器带从过滤器元件32释放并使粘附最小化。干过滤器带22和过滤器元件32也使储存器26的通气最大化，以允许在分配期间煮泡过的饮料充分流动。

在说明性实施方式中，通过线115耦合到控制器50的真空传感器120检测真空下降到预定或低于预定真空水平，以向控制器50提供信号以停止真空泵106的操作。预定真空水平被设定为对应于一种真空，其指示从饮料煮泡物质/浆液已经排出足够量的液体。该室对环境大气是敞开的，并且因此这种真空水平可以是在先前浆料的绝大部分液体组分已经被移除后环境大气开始通过剩余的饮料煮泡物质抽取的点。这不会导致被干燥的物质，而是预计剩余物质将会潮湿。但是，这种真空感应将有助于减少操作真空泵的不必要的停留时间，而且也防止排出不充分的物质。

控制器可以用一般将由系统中的错误引起的最大真空时间来编程。作为一个错误的示例，这可能导致真空泵操作更长时间，过滤器可能会以某种方式变得堵塞或阻塞。这可能导致液体饮料不会从室中的浆液中排出。由控制器检测最大真空运行时间并提醒用户注意错误。然后控制器可以锁定煮泡机的进一步操作，直到错误被诊断并清除。

传感器120可以是耦合到线110的换能器的形式，以直接检测真空并向控制器50提供信号。真空传感器120确保充分量的煮泡过的饮料70已从用过的煮泡物质164排出以防止浆料溢出或渗出带22。这还通过指示何时煮泡过的饮料70的形成完成来优化煮泡时间。在一些实施方式中，感测真空泵106的功率水平，以检测操作泵所需的功率下降，指示抽真空充分完成并且泵通过充分排出的煮泡物质抽吸真空。

本实施方式中的储存器26的大小设定为容纳多批次的煮泡过的饮料。系统20可以为经分配的煮泡过的饮料70的量提供多种大小选择，并且相应地确定为每个完整的煮泡过程储存器26可以接收和保留的量的大小，使得在所需数量的煮泡过程结束时单次分配煮泡过的饮料70。储存器26的大小可以基于待产生的最大量加上可能的一些另外的公差空间或量来确定。通过线152耦合到控制器50的水平传感器150可以用于感测溢出状况。虽然系统可以被配置为防止与所提供的部件相关联的其他控制器的溢出，但是系统中可以包括水平传感器150。

用过的带22由过滤器带拾取系统160收集。带拾取系统160在图1和图3中示出。如图1所示，提供主拾取卷轴162。带22的前端就是附接到该卷轴162以驱动废过滤器带22的拾取。如图所示，废过滤器带拾取系统160还有助于输送将来自带22的排出的煮泡物质164的废饼输送到转移滑动装置166，以便它可以存放到垃圾箱163中用于积聚和随后处置。设置第一卷轴170和第二卷轴172以沿着其路径引导过滤器带。第一卷轴170用于将过滤器带朝向滑动装置166引导并便于将排出的煮泡物质块164传送到滑动装置166。设置第二卷轴172用于检测带22的运动。

第二卷轴172附接到结构180，其给为支撑卷轴172的卷轴轮轴182提供支撑，如图3所示。类似地，在带22的聚集体下方以虚线示出的主卷轴162包括耦合到驱动马达186的轮轴184。驱动马达186通过线188连接到控制器50。传感器系统190与第二卷轴172相关联。传感器系统190包括传感器192和耦合到轮轴182的位置指示器194。在一些实施方式中，位置指示器194是多极磁体的形式，其中，传感器192是霍尔效应检测器。可以使用其他形式的传感器系统190，包括光学传感器、机械传感器或其他传感器。所示的磁性霍尔效应传感器系统190可以是优选实施方式，因为它倾向于在可能包括潮湿以及颗粒物质的环境(诸如咖啡煮泡环境)中良好地操作。

传感器系统190检测由位置指示器194和传感器192检测的预定长度的过滤器带22的运动。该信号被通信到控制器50。因此，预定长度的过滤器带22被检测并响应完成的煮泡循环而运动以提供新鲜的过滤表面并处理废煮泡物质164。系统20最小化在拾取期间“浪费”的可用过滤器带的量。这与以下形成对比：使用拾取辊的预定数量的旋转循环来运动过滤器带的其他系统，其随着拾取辊的直径扩大，在每个循环中使增加长度的过滤器带运动。传感器系统190还允许向使用者识别控制器50何时在预定数量的循环之后应当更换拾取卷轴162。随着废过滤器带22积聚，其将拾取比原始未使用的过滤器带22相比更大量的过滤器带。这是由于过滤器带22由于潮湿膨胀、某些颗粒物质保留在过滤器带22上、由于煮泡过程向带22除去或添加皱纹，以及废过滤器带22以比原始清洁未使用的过滤器带22更低的张力进行卷绕。因此，对于过滤器带22的每个新鲜清洁卷而言可能需要从拾取卷轴162移除废过滤器带22不止一次。

图2中示出了使用煮泡系统20的过程200的一个实施方式。该过程从201开始，并且煮泡循环开始于研磨全豆煮泡物质用于分配，或者分配预研磨的煮泡物质，入到如202-205所示的室24中。如在206所示的，将水添加到室24中以与煮泡物质混合。取决于控制器的编程，可以选择性地允许组合的浆液在室24中浸泡，然后可以利用来自气体的压力搅拌，由可控地操作气体泵将所述气体引入到储存器26中，如上所述如207示出。

在预定的浸泡时间之后，或取决于控制器的编程和相对应的配方没有浸泡时间，由真空泵106在储存器26中创建至少局部真空以将煮泡过的饮料从室24中抽出入到储存器26中，如208所示。抽真空继续进行，直到储存器26内的真空压力下降至预定压力或低于预定压力，并且真空泵106关闭，如209-210所示。在一些实施方式中，如果真空压力没有下降，例如当过滤器或端口变得堵塞时，则使用最大抽真空时间来关闭真空泵106。在一些实施方式中，如果抽真空时间超过最大时间限制，则通知用户。

如211所示，可以取决于所需量的煮泡过的饮料来进行另外的煮泡循环。随着进行另外的一个或多个煮泡循环，煮泡过的饮料的量被储存在储存器26中。一旦形成所需的预定量的煮泡过的饮料，将煮泡过的饮料从储存器中分配出来，如212所示。将室24从储存器26上举起并且将过滤器带22推进以提供带22的新部分，并且处理排出的废煮泡物质164，如213-214所示。室24被重新定位到储存器26上，并且系统20被重新设置另一个循环，如215-216所示。

在说明性实施方式中，系统20被优化以提供产生最好、最新鲜的一杯可口的咖啡。系统20也被优化以最小化煮泡循环时间以增加可以背靠背(back-to-back)供应咖啡的杯数以减少顾客等待时间。此外，系统20允许形成各种杯大小而不是仅仅单一杯大小或份额大小。此外，通过系统20有效使用过滤器带22形式的过滤材料以减少带22的浪费。

在说明性实施方式中，真空泵106、空气泵102和三通阀112被添加到系统20，以不仅允许室24被抽空，而且将压缩空气引入到室24中。在浸泡过程中，空气被引入储存器26中，并且空气将通过过滤器元件32和纸过滤器22入到浸泡室24中。空气泡的作用将搅拌浸泡浆体，确保研磨咖啡甚至饱和。

在说明性实施方式中，当分配阀60打开以分配煮泡过的饮料时，空气可以被引入到储存器26中。压缩空气将破坏由过滤器元件32和纸过滤器22上的过量潮湿产生的任何密封，从而允许储存器26通气。在一些实施方式中，在分配煮泡过的饮料期间具有咖啡粉末层的浸泡室24可留在储存器26上，并且将导致储存器26的顶部至少部分密封。然后压缩空气将引入到储存器26中以加速分配煮泡过的饮料。

在说明性实施方式中，可以增加储存器26的容量以保持预期从系统20分配的饮料的最大大小。可以制造多个较小的煮泡批次，并且将煮泡过的饮料集体地保持在储存器26中，直到所有循环都已完成。只有在此时分配阀60才打开以将煮泡过的饮料分配到杯中。

在说明性实施方式中，真空感测装置120(诸如真空开关或换能器)可连接到储存器线110中。在这种设计上将是简单的真空开关。当真空水平从最大开始显著衰减，它可以安全地假设所有的煮泡过的饮料已经从浸泡室24抽空入到下方储存器26。然后可以终止真空过程，并运动到煮泡循环的下一个步骤。

前述公开内容相对于现有技术提供了许多改进。

虽然本公开描述了各种示例性实施方式，但本公开不限于此。相反，本公开旨在覆盖基于所公开的原理的各种修改、使用、改编和等同布置。此外，本申请旨在覆盖至少在其所属领域内的已知或惯常做法内的与本公开内容的背离。可以想到的是，本领域技术人员可以设计出各种修改和等同的结构和功能而不脱离如所附权利要求中所述的本公开的精神和范围。以下权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以包含所有这些修改以及等同的结构和功能。

Claims (9)

1.一种煮泡机系统，包括：

储存器，其形成为限定延伸入到所述储存器中的嘴部；

过滤器带，其在储存器的嘴部上方延伸并且相对于储存器可运动；

浸泡室，其相对于所述储存器可运动，所述浸泡室配置为将所述过滤器带保持在所述嘴部上方且围绕所述嘴部形成密封；

煮泡物质传送系统，其配置成分配煮泡物质入到浸泡室中；

水传送系统，其配置成传送水入到所述浸泡室中以与所述煮泡物质混合并形成煮泡过的饮料；和

压力控制系统，其具有耦合到所述储存器的气体泵和耦合到所述储存器的真空泵；

所述压力控制系统的传感器，其配置成检测真空压力下降并用于当所述储存器中的真空压力下降低于至少预定水平时，关闭真空泵；

并且其中，所述气体泵被配置成用气体对所述储存器加压，使得所述气体穿越通过所述嘴部，通过所述过滤器带，并入到所述浸泡室中，以在形成所述煮泡过的饮料期间搅拌所述水和煮泡物质，并且所述真空泵被配置为形成至少局部真空并将煮泡过的饮料从浸泡室通过过滤器带和嘴部抽入到储存器中。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：耦合到所述煮泡物质传送系统、所述水传送系统和所述压力控制系统的控制器，并且其中，所述控制器被配置为在用户选择时操作所述煮泡物质传送系统、所述水传送系统、以及所述压力控制系统。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括：室移位机构，其耦合到所述浸泡室并且耦合到所述控制器，其中，所述室移位机构配置为使所述浸泡室相对于所述储存器运动。

4.根据权利要求2所述的系统，还包括：过滤器带拾取系统，其包括主卷轴和次卷轴，所述主卷轴配置为使所述过滤器带运动并将废过滤器带收集在所述主卷轴上。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括：传感器系统，其包括耦合到所述控制器的传感器和耦合到所述次卷轴的位置指示器，并且其中，所述传感器配置为检测所述位置指示器并向所述控制器提供信号以在次级辊的预定转数之后停止过滤器带的运动。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括：定位在所述嘴部中并被配置为支撑所述过滤器带的过滤器元件。

7.一种由煮泡物质形成煮泡过的饮料的方法，所述方法包括：

将过滤器带定位在储存器的嘴部上方，所述嘴部延伸入到所述储存器中；

将浸泡室相对于所述储存器定位并且将所述过滤器带保持在所述嘴部上方以围绕所述储存器的嘴部形成密封；

将水和煮泡物质传送到浸泡室以形成一定量的煮泡过的饮料；

用压力控制系统加压储存器以使气体穿越通过嘴部入到浸泡室并且搅拌水和煮泡物质；和

用压力控制系统在储存器中形成至少局部真空，以从浸泡室将煮泡过的饮料通过过滤器带和嘴部抽入到储存器中；

感测何时储存器中真空压力下降；和

当真空压力下降时，关闭压力控制系统的真空泵。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

使浸泡室相对于储存器运动；

使过滤器带相对于储存器运动；和

基于带拾取系统中辊的转数来感测已运动的过滤器带的长度。

9.根据权利要求7所述的方法，还包括：

形成另外量的煮泡过的饮料；

将所述各量的煮泡过的饮料一起组合在储存器中；和

从储存器共同地分配组合量的煮泡过的饮料。