CN114845607A - 咖啡机、适用于咖啡机的闭合和/或填塞系统和阀布置 - Google Patents

Abstract

咖啡机包括储水器、水加热器、水泵、用于接收经研磨咖啡的咖啡容器以及具有用于将经加热的水输送到咖啡容器的水输送头的水输送系统。闭合和/或填塞系统用于通过在水输送头和咖啡容器之间提供相对移动来在咖啡容器中压实经研磨咖啡。闭合和/或填塞系统包括液压致动器，其中水泵的出水口通过第一流体耦合件而被耦合到液压致动器，并且水泵的出水口通过第二流体耦合件而被耦合到水输送头，第二流体耦合件包括被动式直列阀。当压力达到期望压力时，被动式直列阀打开。

Description

咖啡机、适用于咖啡机的闭合和/或填塞系统和阀布置

技术领域

本发明涉及咖啡或浓缩咖啡机，并涉及适用于这样的机器的闭合(closing)和/或填塞(tamping)系统和阀布置。

背景技术

众所周知，由新鲜研磨的豆制得的咖啡比预先研磨的咖啡具有更好的质量。通常，在制作浓咖啡时使用新鲜豆。

在市场上可买到许多不同类型的、用于家庭或酒吧、餐馆和旅馆的浓缩咖啡机，。在特定设置中，合适的机器类型例如与使用量和预算相关。

在手动浓缩咖啡机中，用户使用咖啡研磨物填充被称为移动式过滤器的咖啡接收容器。用户然后需要使用足够的压力，诸如200N左右的压力，在移动式过滤器内填塞咖啡研磨物，从而形成所谓的块体。移动式过滤器然后通常经由卡口式连接而被安装到咖啡机。接着，咖啡机驱动热水流过移动式过滤器中的块体，并且通过通常集成在移动式过滤器中的喷嘴分配所得到的咖啡。冲泡之后，用户需要断开并清空移动式过滤器，扔掉用过的咖啡研磨物。

在酒吧设置中，手动过程由酒吧台进行。在家用设置中，该过程的手动步骤可以使得用户感觉更多地参与咖啡制作过程，并且因此可以给出执行咖啡师角色的感觉。

还存在具有集成研磨器的手动浓缩咖啡机。用户在接收经研磨咖啡的第一位置和冲泡咖啡的第二位置之间切换移动式过滤器。填塞可以手动进行或通过手动操作杆进行。

在全自动浓缩咖啡机中，所有上述步骤在同一机器中自动完成。机器包括豆储存器和研磨器，以制作咖啡研磨物。这些研磨物被输送到冲泡室中并经由活塞自动填塞，活塞可以被液压致动或经由电机致动。接着，热水被驱动通过冲泡室中的咖啡研磨物，咖啡被冲泡和分配，并且用过的咖啡研磨物从冲泡室排放到机器内的废物箱中。

这消除了手动浓缩咖啡机所需的手动步骤，并且因此节省了时间，并确保了更均匀的结果。

手动浓缩咖啡机可以以比全自动浓缩咖啡机低的成本生产，因为许多输送步骤不需要自动化。然而，由于用户参与填充和填塞过程，特别是用户参与设定咖啡研磨物的体积或重量、以及参与设定将咖啡研磨物填塞为块体的力和均匀性(直线度)，结果可能不太均匀。手动浓缩咖啡机需要较少的维护，因为作为冲泡过程的一部分，消费者在每次冲泡后移除咖啡块体。

全自动机器给出更一致的结果，但成本更高。它还消除了使用手动浓缩咖啡机的咖啡师感觉。全自动咖啡机还需要更多的维护(咖啡豆的装填、水装填、清除废水和排除废物箱中的咖啡废物)。全自动咖啡机也可能更大。

已提出了第三类型的咖啡机，其结合了上述两种类型的元件。这在本文中被描述为混合式浓缩咖啡机。

例如，US 9125519公开了具有如在手动浓缩咖啡机中使用的可拆卸的移动式过滤器的咖啡机，但是该咖啡机还包括豆储存器和用于将咖啡粉末输送到插入的移动式过滤器的咖啡研磨器。移动式过滤器起到冲泡室的作用，并且分配过滤器(形成柱塞)被用于：在加压热水被输送到移动式过滤器之前，自动地填塞并由此压实移动式过滤器中的咖啡粉末。

因此，该混合式浓缩咖啡机将来自手动浓缩咖啡机和全自动浓缩咖啡机的元件组合。在该类型的机器中，用户因此仅需要将空的移动式过滤器连接到机器。然后，如在全自动机器中一样自动进行研磨、在移动式过滤器中定量供给经研磨咖啡、填塞经研磨咖啡、热水输送和咖啡分配。在冲泡之后，类似于使用手动浓缩咖啡机的方式，用户需要断开移动式过滤器并排出咖啡废料。

本申请中的一些示例可以被应用于手动、全自动和/或混合型浓咖啡或咖啡机。其它示例更具体地涉及混合型咖啡机，该混合型咖啡机包括用作冲泡室的可拆卸的移动式过滤器或咖啡容器、咖啡豆储存器、研磨器和自动填塞设备。

虽然混合式咖啡机可以比全自动咖啡机复杂得多，但是闭合和/或填塞过程仍然使得咖啡机的设计复杂化，特别是需要将柱塞驱动到所安装的移动式过滤器或咖啡容器中。还期望简化手动和全自动设计的设计。

发明内容

本发明由权利要求限定。

根据本发明的一个方面的示例提供了咖啡机，包括：

储水器；

水加热器；

水泵；

用于接收经研磨咖啡的咖啡容器；

水输送系统，水输送系统具有用于将经加热的水输送至咖啡器皿的水输送头；以及

闭合和/或填塞系统，用于通过在水输送头和咖啡容器之间提供相对移动来闭合咖啡容器和/或在咖啡容器中填塞经研磨咖啡；

其中：

闭合和/或填塞系统包括液压致动器；

来自水泵的出水口通过第一流体耦合件而被耦合到液压致动器；并且

来自水泵的出水口通过第二流体耦合件而被耦合到水输送头，第二流体耦合件包括被动式直列阀，其中被动式直列阀适于当压力达到期望压力(例如，闭合或填塞压力)时打开。

该咖啡机利用水泵来进行(冲泡)水输送且用于闭合和/或填塞过程的加压。这减少了部件数量，从而降低了成本。它还可以减小机器的尺寸。

被动式直列阀是仅在已达到期望压力时打开的阀。只要没有达到期望压力，它就保持闭合。期望压力例如可以被选择为对应于闭合压力，即，闭合咖啡容器所需的压力。如果咖啡机包括填塞功能，则期望压力可以被选择为对应于期望的填塞压力。

因此，被动式直列阀可用作压力控制开关，以在期望的压力下在一方面的闭合和/或填塞与另一方面的咖啡冲泡之间自动切换。换言之，当已达到期望压力，例如期望的闭合或填塞压力时，被动阀打开。接着，进行水输送。被动式直列阀避免了需要用户交互来在正确的时刻进行切换。它还避免了对复杂和/或昂贵的受控设备、(压力)传感器、主动阀等的需要。然而，它允许使用相同的泵来进行冲泡和闭合/填塞。它还允许如下的压力控制方法，该压力控制方法有助于可靠和可重复的冲泡结果，因为能够独立于与咖啡容器中的经研磨咖啡的量和/或咖啡类型、研磨尺寸等，自动地设置正确的填塞和冲泡压力。

该概念可以被应用于具有自动闭合和/或填塞功能的任何咖啡机，因此可以被应用于手动、全自动或混合型浓咖啡或咖啡机。

在一个示例中，第一流体耦合件可以在不经过水加热器的情况下位于储水器或更具体地水泵与液压致动器之间。因此，冷水可以被用于闭合和/或填塞，这有助于降低机器的能量消耗。

第二流体耦合件可以经过水加热器，使得热水可以被用于冲泡。第二流体耦合件可以例如位于储水器(或更具体地水泵)与水输送头之间。在这种情况下，可以存在来自储水器的两个平行通道，或者更具体地，存在来自水泵的两个平行通道，其中只有一个通道包括水加热器。水泵被用在两个流体耦合件中，并且该共享的耦合件在水泵下游但在水加热器上游的分支点处分支到两个平行耦合件中。

在另一示例中，第二流体耦合件可位于液压致动器和水输送头之间。然后，可以在液压致动器和水输送头之间进行加热，或者换言之，水加热器可以被包括在液压致动器下游的第二流体耦合件中。这有助于避免水在闭合和/或填塞过程中冷却，并可减少能量使用。

在另一示例中，第一和第二流体耦合件的分支点可以在水加热器的下游。在这种情况下，水加热器被优选地控制为使得冷水被用于闭合和/或填塞，而热水用于冲泡。

在所有示例中，咖啡机还可以包括控制器。控制器可以适于在液压致动器的致动期间关断水加热器，并在水输送至水输送头期间导通水加热器。通常，这可以节省功率。在第一流体耦合件和第二流体耦合件均经过水加热器的示例中，控制器可防止加热用于控制液压致动器的水。它还可以防止水加热器内的水变成蒸汽。例如，如果水加热器保持导通而没有水通过，它可能变得特别热，以致最终通过的水将达到沸腾温度，甚至在高压下，并变成蒸汽。必须避免使用蒸汽来冲泡咖啡，因为它通常会降低咖啡的质量。这也可能导致蒸汽从分配喷口吹出。

被动阀可以具有状态检测系统，以检测阀是打开还是闭合。在这种情况下，控制器可以从状态检测系统接收阀状态信息。该阀状态信息可以被用于控制水加热器和/或泵的操作定时和/或其它控制功能。

咖啡机还可以包括稳定系统，稳定系统适于在将水输送到水输送头期间保持闭合和/或填塞压力。因此，在冲泡过程中，可以在咖啡容器(即，冲泡室)中保持设定压力或冲泡压力。

稳定系统可以例如包括截止阀或机械锁。

水输送头例如包括配水盘。配水盘提供了将水输送到经研磨咖啡和可能压实的咖啡的区域。水输送头还可以包括过滤器。过滤器使得水能够通过，同时还保持经研磨咖啡，使得其可以被压实。

水输送头例如相对于咖啡机的主壳体位置是固定的，并且闭合和/或填塞系统的液压致动器用于相对于固定的水输送头移动咖啡容器，从而对咖啡容器进行闭合和/或对其中包含的咖啡研磨物进行填塞。

该特征可以在没有限制本权利要求1的情况下，有利地应用于具有闭合和/或填塞系统的任何咖啡机。因此，根据本发明的一个方面，可以提供咖啡机，咖啡机包括：

咖啡容器；

水加热器；

水输送系统，水输送系统具有用于将经加热的水输送至咖啡容器的水输送头；以及

闭合和/或填塞系统；

其中水输送头例如相对于咖啡机的壳体位置是固定的，并且闭合和/或填塞系统包括驱动装置，驱动装置用于使得咖啡容器或咖啡容器的一部分相对于水输送头移位，从而提供咖啡容器的闭合和/或咖啡容器中包含的咖啡研磨物的填塞。

这样，咖啡容器被移位，而不是水输送头被移位，以实现闭合咖啡容器的过程和填塞过程。这意味着机器中的流体通道不需要移动，从而简化了结构。

优选地，咖啡容器或其一部分的移位是可见的，使得闭合和/或填塞过程成为咖啡制作过程的可见部分。

咖啡容器或其一部分的移位可以是上下移位。这可以是咖啡容器朝向和远离静止的水输送头的简单线性平移。然而，其它移位也是可能的，例如枢转移动或甚至横向移动。驱动装置可以是上述的任何合适的驱动装置，例如电机或液压致动器。

在所有示例中，咖啡机可以包括具有外部安装端口的主壳体，其中咖啡容器用于可拆卸地装配到外部安装端口。

咖啡容器用作冲泡室，但在机器外部(以下进一步解释)。咖啡容器可以由机器(混合型机器)或由用户(手动型机器)填充。咖啡容器在冲泡之后由用户取出并倒空。因此，如上所述，咖啡机可以是手动或混合机器，但是具有内置的闭合和/或填塞系统，使得可以通过水输送头和咖啡容器之间的相对移动而可靠地和可重复地执行闭合和/或填塞。因此，关键步骤(填塞、冲泡和可选的研磨)由机器自动执行。只需要由用户手动执行排出用过的咖啡研磨物的非关键步骤。结果，可以以十分安全的方式制备良好、一致质量的咖啡，但是由于用户自己排出咖啡废物，因此使用比全自动浓缩咖啡机更不复杂并因此更负担得起的机器。因此不需要复杂的排放布置或自动的冲泡室移动。

咖啡容器例如包括过滤器或过滤篮。咖啡容器还可以包括用于容纳过滤器或过滤篮的支撑件。过滤器或过滤篮可以相对于支撑件移位或者它们可以一起移位。

支撑件可以具有手柄。这有助于咖啡容器与安装端口的连接。

另一选择是使得过滤器或过滤篮与咖啡容器分离，例如在安装咖啡容器之前插入到机器壳体中。因此，咖啡容器有不同的选择。咖啡容器限定了冲泡室并存储待压实和冲泡的咖啡研磨物，但可以包括或不包括过滤器。

在所有示例中，咖啡机还可以包括豆储存器和具有经研磨咖啡出口的咖啡研磨器。

驱动装置，或更具体地，液压致动器可以适于使得咖啡容器在输送经研磨咖啡期间的第一位置和将经加热的水输送至咖啡容器期间的第二位置之间移动，在第一位置中，咖啡容器位于经研磨咖啡出口下方，在第二位置中，咖啡容器的顶部在经研磨咖啡出口之上。

这样，在冲泡过程中从咖啡容器中上升的蒸汽不会流向研磨器和储存器中的咖啡，从而保持了咖啡豆的新鲜度。通过提供这种功能作为用于闭合和/或填塞过程的咖啡容器的向上移动的一部分，咖啡容器的移动实现了多个优点。

咖啡容器或驱动装置可以例如在向咖啡容器输送经加热的水期间，物理地阻塞或以其它方式闭合经研磨咖啡出口。这提供了研磨器和咖啡豆储存器中的咖啡与冲泡期间产生的蒸汽的进一步隔离。

上述具有状态探测的被动式直列阀可以包括：

入口通道；

出口通道；

在入口通道与出口通道之间的阀构件，阀构件被偏置来隔离入口通道和出口通道、并且适于响应于入口通道处存在的压力来耦合入口通道和出口通道；以及

用于提供阀状态反馈的集成式阀状态检测器。

这提供了用于咖啡机液压回路中的被动阀，该被动阀具有集成的且因此紧凑且低成本的阀状态检测器。这使得能够监测阀状态，从而可以根据阀状态来采取控制动作。

被动阀(下文也被称为被动阀布置)可以包括第一和第二传感器端子，其适于响应于阀构件的移动而一起移动和分离。这使得能够形成接触式传感器或电容式传感器。

阀构件例如包括在入口通道与出口通道之间并且具有打开状态和闭合状态的阀隔膜，其中被动阀布置进一步包括：

驱动构件，驱动构件通过弹簧的偏置而沿着驱动构件轴线被驱动，以用于将阀隔膜推动到闭合状态，其中阀隔膜被适配为响应于入口通道处存在的压力而抵抗弹簧的偏置，从而移动到打开状态；

驱动构件上的凸轮；

第一和第二传感器端子，每个端子被安装在沿驱动构件轴线的相同位置处，其中第一和第二传感器端子中的一个适于通过凸轮而与驱动构件轴正交地变形或移动，从而改变第一和第二传感器端子之间的间距，其中第一和第二传感器端子一起限定阀状态检测器。

凸轮使得阀状态检测器能够以横向移动操作，从而限制检测器占据的空间。

备选方案是压差传感器，其中传感器引脚由两个不同的驱动构件移动。

凸轮因此提供了随阀操作而移动的外部致动器，使得阀的内部操作不会由于添加阀状态检测器而受到损害。传感器端子在流体路径的外部。

第一和第二传感器端子各自例如被安装在沿驱动构件轴线的固定位置处。这提供了紧凑的布置。

第一和第二传感器端子例如适于通过凸轮的作用形成触点和断开触点。阀状态检测器因此是接触/非接触式传感器，其给出表示阀状态的二进制输出。备选方案是例如基于电容或电阻根据移位的变化而提供模拟信号。

第一和第二传感器端子例如适于在打开状态下形成触点、而在闭合状态下断开触点。阀因此通常是闭合的(即，没有入口压力)。断开的触点在这种常闭状态下提供零电流消耗，并且这也保护触点免受腐蚀。

第一传感器端子可以包括接触臂，当接触臂未被凸轮接合时，接触臂被向内偏置来接触第二传感器端子，并且当接触臂被凸轮接合时，接触臂克服接触臂的偏置被向外移动而远离第二传感器端子。因此，当凸片被向外推送时，凸轮克服偏置来移动接触臂，并且当凸轮被移除时，接触臂弹回。

第一传感器端子例如包括基臂，其通过弹性弯曲部而连接到接触臂。因此，当凸片被向外推送时，凸轮克服弯曲部的偏置而一起驱动两个臂，并且当凸轮被移除时，两个臂弹开。这为每个传感器端子提供了单件式部件。相同的端子可以在阀布置的横向外边缘处形成凸形连接器。

接触臂可以包括用于与凸轮接合来向外推送接触臂的倾斜凸片。

在以上所有示例中，咖啡机可以包括控制器，控制器适于控制以下各项中的至少一项：

水的加热；

咖啡豆的研磨；

将经研磨咖啡定量给料至咖啡容器；

咖啡容器相对于水输送头的移位；以及

热水的输送。

因此，咖啡制作过程可以完全或部分地自动化。特别地，关键步骤(填塞、冲泡和可选的研磨)可以自动化。

以上一些示例使用咖啡容器的外部安装端口。咖啡容器被装配到外部安装端口、并且可以由用户从安装端口移除，因此咖啡容器可以被认为是咖啡机的外部部分。这意味着咖啡容器可以在无需任何工具的情况下，手动地安装到咖啡机的主体和从其中移除。然后，对于每次冲泡操作，咖啡容器的插入和随后的移除是用户操作咖啡机的过程的常规部分。

参考以下描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。

附图说明

为了更好地理解本发明并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：

图1示出了可以应用各种实施例的咖啡机的总体设计；

图2A至图2C示出了可能的液压回路的三个示例；

图3示出了闭合和填塞过程的步骤；

图4示出了备选的闭合和填塞移动的示例；

图5至图8示出了如何使用图2的液压回路来实现图3的闭合和填塞方法；

图9以示意图的形式示出了具有阀状态检测器的被动阀；

图10更详细地示出了被动阀设计；

图11示出了传感器端子。

图12示出了如何进行接触(左图像)和断开(右图像)；

图13以平面图和截面图中示出了触点凸块的三种可能设计；

图14示出了驱动构件的凸轮；

图15示出了阀壳体的俯视图、并且示出了由两个传感器端子形成的侧向凸形连接器；

图16更详细地示出凸形连接器；以及

图17示出了如何推送传感器端子经过开口而形成凸形连接器。

具体实施方式

将参考附图描述本发明。

应当理解，具体实施方式和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于例示的目的，而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

本发明具体地涉及咖啡机，其包括储水器、水加热器、水泵、用于接收经研磨咖啡的咖啡容器以及水输送系统，其具有用于将经加热的水输送到咖啡容器的水输送头。闭合和/或填塞系统用于通过在水输送头和咖啡容器之间提供相对移动，来闭合咖啡容器和/或在咖啡容器中填塞经研磨咖啡。闭合和/或填塞系统包括液压致动器，其中水泵的出水口通过第一流体耦合件而被耦合到液压致动器，并且水泵的出水口通过第二流体耦合件而被耦合到水输送头，该第二流体耦合件包括被动式直列阀。当压力达到期望的填塞压力时，被动式直列阀打开。

图1示出了可以应用本发明的咖啡机的总体设计。根据如何执行研磨，图1的示例可以是手动浓缩咖啡机或混合式浓缩咖啡机。本发明也可以被应用于全自动机器(未示出)。

咖啡机10包括具有外部安装端口14的主壳体12，以用于容纳咖啡容器16。所示的机器还包括蒸汽喷嘴24。

咖啡容器16可以包括过滤器或过滤篮17(参见图2和图3)。它还可以包括用于容纳过滤器或过滤篮的支撑件18。咖啡容器16还可以包括用于分配经冲泡的咖啡的下喷口20。它还可以包括手柄19。如图中所示，咖啡容器16因此可以对应于常规的移动式过滤器。在使用中，咖啡容器16可以例如经由卡口式耦合而被装配到外部安装端口14。

本说明书中的术语“咖啡容器”通常用于表示填充有经研磨咖啡并随后闭合以形成冲泡室的容器，咖啡在冲泡室中冲泡。

在手动机器的情况下，该冲泡室可以被认为是“外部的”，因为它由外部部分形成，即，可拆卸的咖啡容器(其可以具有常规的移动式过滤器的形式)。在混合型机器的情况下，冲泡室可以被认为是至少部分外部的，因为它由外部的可移除部分形成。然而，经研磨咖啡被内部地输送。对于两个机器类型，在冲泡之后，由用户从外部执行块体的排放。在全自动机器的情况下，冲泡室可以被认为是内部的。咖啡容器是机器的内部部分，其在每个冲泡循环之前和之后不被移除。

术语咖啡容器旨在覆盖所有这些可能性，使得所涉及的实际物品与所涉及的机器的类型相关。咖啡容器将包括紧接地容纳咖啡的部分。这可以例如包括过滤器或过滤篮。

主壳体12包含液压回路，液压回路在如下项之间提供流体耦合：供水系统(通常为储水器)、内部水加热器和具有用于将经加热的水输送到咖啡容器16的水输送头的水输送系统。

图2A至图2C示出了可能的液压回路的三个示例。在不同的附图中使用相同的附图标记来表示相同的部分。图2A至图2C全部示出了具有内部研磨器、但具有外部咖啡容器的液压回路的示例，并且因此全部适用于混合型咖啡机。

图2A示出了储水器30、流量计32(用于流速和定量控制)、水加热器34、水泵36和控制器38。流量计32可以向控制器38提供流量测量，并且控制器38可以控制加热器和泵来执行咖啡冲泡过程。水加热器例如可以是流通式加热器，例如thermoblock。流量计32是可选的。备选地，定量和流速控制可以经由泵36的适当控制(例如功率水平和泵送时间)来完成。

水输送系统包括用于将经加热的水输送到水输送头40的流体通道，水输送头40进而将经加热的水输送到咖啡容器16。水输送头包括配水盘。配水盘提供了将水输送到经研磨咖啡的区域。水输送头还可以包括过滤器，过滤器使得水能够通过，同时还保持经研磨咖啡，使得其在填塞期间可以被压实。

提供了闭合和填塞系统，其用于通过在水输送头40和咖啡容器16之间提供相对移动，以压实咖啡容器中的经研磨咖啡。该相对位移将咖啡容器闭合而形成闭合室，即冲泡室。它还向经研磨咖啡施加力来执行填塞。在所示的具体示例中，相对移动通过移动咖啡容器16而不是通过移动水输送头40来实现。

闭合和填塞系统包括液压致动器42，该液压致动器42包括由液压驱动的活塞。液压致动器还可以包括复位弹簧(未示出)，以帮助在冲泡之后将活塞回缩。

水泵36的出水口通过第一流体耦合件44而被耦合到液压致动器42。水泵的出水口也通过第二流体耦合件46而被耦合到水输送头40。第二流体耦合件包括被动式直列阀48。当液压致动器的入口侧(即，在分支点50A处)的压力达到期望压力(例如，期望的填塞压力)时，被动式直列阀打开。

低于该期望压力，阀48保持闭合。可能存在滞后，使得阀48在第一阈值压力(打开压力)下打开，但仅在达到较低的第二阈值压力(闭合压力)时重新闭合。备选地，可以只存在一个阈值压力。

这样，水泵36既用于冲泡的水输送，也用于闭合和填塞的水输送。被动式直列阀48在这两个水输送功能之间自动切换，而不需要用户交互或电动致动器。例如在已达到填塞压力时，即在填塞已完成时，被动阀48打开。然后水经由打开的阀48输送到水输送头。在将水输送到水输送头的过程中，填塞压力被保持。

在不需要填塞咖啡研磨物的情况下，可以使用相同的系统来仅闭合咖啡容器16。在这种情况下，被动式直列阀48可以在达到闭合压力时打开。

还可以设想，咖啡容器的闭合经由不同的机构(例如手动地)完成的。在这种情况下，上述系统可以被用于仅填塞咖啡研磨物。然后，当已达到合适的填塞压力时，即，当填塞已完成时，被动式直列阀48可以再次打开。

被动阀48用作压力控制系统，因为它响应于主要压力。因此，闭合和/或填塞是可靠的和可重复的。通过实现压力控制，期望的闭合压力和/或填塞压力可以被施加到咖啡容器内的任何体积的咖啡，如果采用位置控制，这是不容易实现的。

在图2A所示的示例中，第一和第二流体耦合件44、46在加热器34下游的分支点50A处汇合。水从同一分支点50A通向液压致动器42或通向水输送头40。为了避免在闭合和/或填塞过程中使用热水，控制器38可以在液压致动器42的致动期间关断水加热器34、并且在水输送至水输送头40期间导通水加热器。

为了知道何时导通和关断加热器，被动阀48可以包括状态(打开/闭合)检测系统，并且控制器38可以从状态检测系统接收阀状态信息(打开/闭合)52。以下进一步描述具有状态检测系统的被动阀的合适示例。备选地，液压致动器42可以被提供有检测装置，以例如基于液压致动器内部的活塞位置来在一方面的闭合/填塞和另一方面的冲泡之间进行区分。

图2B示出了对图2A的液压回路的修改，其中第一流体耦合件44替代地在不经过水加热器34的情况下，位于储水器30(或更具体地，水泵36)与液压致动器42之间，因为不需要热水来驱动液压致动器42。然而，第二流体耦合件46在经过水加热器34的情况下位于储水器30(或更具体地，水泵36)和水输送头40之间。

在图2B中，水因此从液压回路中的不同点被引导。第一流体耦合件44包括泵36，但位于储水器30和液压致动器42之间，而不经过水加热器34。第二流体耦合件46也包括泵36，但位于储水器30和水输送头40之间并经过水加热器34。因此，存在来自储水器30的两个平行的流体耦合件，其中只有一个包括水加热器34。水泵36被用在两个流体耦合件中，并且该共享的流体耦合件区段在水泵下游但在水加热器上游的分支点50B处被分支为两个平行的流体耦合件。

在图2C中，第一流体耦合件44在不经过水加热器34的情况下位于储水器30和液压致动器42之间、并且包括泵36。第二流体耦合件46位于液压致动器42和水输送头40之间并经过水加热器34。因此，这两个流体耦合件是串联的，其中一个在液压致动器42的每一侧上。泵36在第一流体耦合件44中，且加热器34在第二流体耦合件46中。

冷水可以再次被用于闭合和/或填塞，而热水可以被用于冲泡。加热发生在液压致动器和水输送头之间。这避免了水在闭合和/或填塞过程期间冷却、并减少了能量的使用。

如上所述，在阀48打开之后，在将水输送到水输送头40期间需要保持闭合或填塞压力。为此，可以使用稳定系统。如下文将进一步详细解释的，该稳定系统可以包括各种主动和/或被动流部件，例如截止阀、机械锁、止回阀51和/或限流器53。此外，活塞的面积比可以起作用，这将在下面解释。所有稳定部件可以被调节，以保持例如期望的填塞力(或闭合力)，同时允许足够的水流到和通过冲泡室。上述阀中的一些可以被实现为过压阀，以用作安全设备并限制在闭合、填塞和/或冲泡期间施加的力的量。

当水被泵送到液压致动器42中时，致动器被闭合，使得压力可以增大并且使得活塞向上移动。在冲泡循环结束时，该水需要从致动器中排出，以允许活塞回缩。可选地，复位弹簧(未示出)可以被提供来帮助活塞回缩。

为了从液压致动器排出水，可以在液压致动器42和储水器30之间提供如图2A－图2C所示的返回路径。为了打开或闭合返回路径，可以提供阀60。阀60可以例如包括电子截止阀。然而，这样的阀相对昂贵。因此，优选地，阀60被实现为机械锁，可以通过单独的手柄或通过附接/拆卸咖啡容器16的动作来致动机械锁。更具体地，阀60可以在咖啡容器16被附接时闭合，而在咖啡容器被拆卸时打开。因此，可以响应于或通过用户附接/拆卸咖啡容器来控制阀60的打开和闭合。由于无论如何该用户动作已是咖啡冲泡过程的必需部分，因此实际上不需要额外的用户动作。

在图2A至图2C的所有示例中，除了被动式直列阀48之外，仅存在一个主动阀60。如上所述，可以通过插入和移除咖啡容器来操作主动阀。图2A至图2C的液压回路可以进一步包括一个或多个被动部件，特别是如虚线所示的一个或多个止回阀(单向阀)51和/或限流器53。

所图示的(多个)止回阀51被布置为防止来自液压致动器42的回流。否则，这样的回流将允许活塞降低且导致冲泡室打开。回流例如可以发生在包括预冲泡步骤的咖啡机中。在这样的预冲泡步骤期间，水泵36被短暂地导通来将少量的水定量供给到咖啡研磨物上，然后关断水泵36来允许咖啡研磨物起霜，然后再次导通水泵36来开始实际的冲泡过程。在泵被关断期间，压力可能下降并且可能发生来自液压致动器42的回流。在所示示例中，这由(多个)止回阀51防止。

(多个)止回阀51在活塞的面积比不是最佳的情况下也是有利的，面积比是在液压致动器42内的经受由泵供给的水压的截面积与冲泡室内的在冲泡期间经受冲泡压力的截面积之间的比率。如果该面积比不合适，则由冲泡压力(以及可选地，复位弹簧)施加在活塞上的力可以大于由泵供应的水压施加在活塞上的力。通过如上所述借助止回阀51防止任何水离开液压致动器42，可以避免活塞开始回缩。在这种情况下，优选地，也可以提供过压阀，以通过避免液压致动器42内的压力达到过高值而用作安全阀。

备选地或附加地，面积比可以被优化。现在解释该面积比的重要性。在填塞期间，经研磨咖啡被压缩。咖啡被压缩得越多，当水被泵送通过时生成的反压力就越大。当整个系统被连接到同一泵时，冲泡压力的增加(当水被迫通过时由经研磨咖啡产生)也将增加液压致动器中用于填塞咖啡的压力。这使得更多的力被施加在经研磨咖啡上，进一步将其压缩。这进而将增加冲泡压力，从而增加填塞压力等。这可以导致系统在给定的足够时间内自身阻塞。

通过调整面积比，上述反作用力的比率可以被适配，从而允许活塞在冲泡期间稍微移动。这是防止系统阻塞的一种方式。在这种情况下，优选地还可以提供安全锁，来防止冲泡室由于活塞移动而意外打开。

备选地或附加地，如在图2B中以虚线所示，液压限流器(阻力)53可以被添加在回路中。该限流器53根据流过其中的水量而产生压差。流量越高，冲泡室中的压力和液压致动器42中的压力之间的压差越高(液压致动器42中的压力更高)。如果活塞面积相等，则由液压致动器中的水压施加的力将变得大于由冲泡室压力施加的力。这将产生活塞的净向上移动，导致研磨粉被进一步压缩。因为泵需要更努力地工作来推动水通过经研磨咖啡，这进而将导致液压致动器和冲泡室中的压力增加。由于咖啡用具中的泵在较高的压力下具有较低的流量(反之亦然)，增加压力将产生较低的流量。结果，通过节流器53的流量也将较低，导致压差和在活塞上产生的向上的力减小。因此，限流器53可以帮助均衡在具有给定面积比的活塞上可能存在的压差。

从以上可以清楚地看出，在使用期间作用在活塞上的压力和力如果没有被很好地平衡，则可能会导致冲泡室在冲泡期间无意中打开，或者导致活塞使用这样的力进行填塞，使得没有水能够通过经研磨咖啡，从而阻塞系统。系统中的压力、力和流速可以进一步与冲泡室中的经研磨咖啡的量和/或研磨尺寸有关。

可以通过调整活塞面积比、活塞复位弹簧力(如果存在)和/或限流器53的尺寸来平衡压力、力和流速。此外，止回阀51可以被添加来防止来自致动器的回流。

图2A至图2C还示出了豆储存器54和具有经研磨咖啡出口58的咖啡研磨器56。因此，图2A至图2C示出了混合型设计，其具有内部咖啡研磨器和咖啡容器16形式的冲泡室，咖啡容器16可拆卸地安装到外部安装端口14，并且作为咖啡机的正常操作的一部分由用户从外部排空。

图3示出了闭合和填塞过程的步骤。

在图3A中，咖啡容器16被示出为具有支撑件18、过滤器17和手柄19的移动式过滤器。咖啡容器16由用户安装到安装端口14。经研磨咖啡然后通过研磨器56被输送到咖啡容器，研磨器56可以由控制器38控制。

在图3B中，驱动装置将咖啡容器16朝向水输送头40移位。这提供了咖啡容器的闭合和经研磨咖啡的压实。最少的情况是，如图3所示，过滤器17被移位，即，直接包围所保持的咖啡的容器。然而，备选地，整个咖啡容器16(对应于图3情况下的移动式过滤器)可以被移位。

水输送头40可以包括针对咖啡容器的入口过滤器，并且过滤器17形成或包括出口过滤器。在这两个过滤器之间进行填塞。咖啡容器甚至可以不包括过滤器，因为两个过滤器均可以被实现为分开的制品，例如分开地被安装在机器的主壳体中。因此，许多不同的配置是可能的。

在图3C中，咖啡冲泡在热水在压力下被输送到水输送头40的情况下进行。

在图3D中，驱动装置使得过滤器17返回到其初始位置，使得咖啡容器16可以被移除来处置咖啡块体。

通过使咖啡容器移位而不是水输送头移位来实现闭合和/或填塞过程，机器中的流体通路不需要移动，这简化了构造。在咖啡容器从外部可见的情况下，诸如典型地在混合和手动浓缩咖啡机中的情况下，闭合和/或填塞过程可以变成咖啡制作过程的可见部分，因为外部咖啡容器的移动可以是可见的或容易可见的。

在所示的示例中，驱动装置将咖啡容器上下移位。这被示出为咖啡容器朝向和远离静止的水输送头40的简单线性平移。然而，其它移位也是可能的，例如枢转移动或甚至横向移动。

图4示出了具有枢转布置的备选移动的示例。其它移位也是可能的，包括水平和竖直。

然而，使得将咖啡容器上下移位可以获得附加的优点。在图3中，特别是在图3B和图3C中可以看到该附加优点。

驱动装置使得咖啡容器在第一和第二位置之间移位。第一位置是在如图3A所示的输送经研磨咖啡期间。此时，咖啡容器16的顶部低于经研磨咖啡出口58，使得经研磨咖啡可以在重力下被输送。第二位置是如图3C所示在借助水输送头将经加热的水输送到咖啡容器期间。此时，咖啡容器的顶部在经研磨咖啡出口58之上。

这样，在图3C的冲泡过程期间从咖啡容器上升的蒸汽不能流到研磨器56中或咖啡豆储存器中的咖啡中，从而保持咖啡豆的新鲜度。它还防止可能由潮湿咖啡豆引起的堵塞。咖啡容器在闭合和/或填塞期间的移动因此实现了多个优点。

咖啡容器或驱动装置还可以适于：在经加热的水借助水输送头输送到咖啡容器期间，物理地闭合经研磨咖啡出口58。这使得研磨器和储存器中的咖啡与冲泡期间产生的蒸汽进一步隔离。

图5至图8简单地通过示例的方式示出了如何使用图2A的液压回路来实现闭合和填塞步骤。

图5示出了咖啡容器16的插入。在回路中没有流体流动，并且阀60闭合。

图6示出了闭合和填塞过程。该示例中的液压致动器42提升整个咖啡容器16。泵被操作为对液压致动器42加压，但加热器34保持关断。阀60保持闭合。

在图7中，达到填塞压力。被动阀48打开，加热器被导通(例如，基于检测到阀48已打开)并且冲泡发生。咖啡杯由此被填充。

在图8中，阀60打开。这可以作为用户的手动动作来执行，例如经由手动操作的开关、或者通过执行咖啡容器16的移除的初始步骤(例如如上所述的其卡口式耦合的旋转)。因此，来自液压致动器42的水可以借助阀60而流回到储水器30。液压致动器的排空使得活塞和咖啡容器16下降，并且冲泡室打开。一些水蒸气然后可能逸出。该水蒸汽向上流动，并且离开研磨器中的经研磨咖啡残余物。

一旦完全降低，咖啡容器可以由用户移除并倒空。

在上述所有示例中，水输送头40相对于主壳体12位置固定，并且闭合和/或填塞系统的液压致动器42将咖啡容器16(或其一部分)相对于水输送头40移位，以提供冲泡室的闭合和填塞。在其他示例(未示出)中，咖啡容器16可以是固定的或静止的，并且液压致动器42可以被布置为使得水输送头40或其一部分(例如其入口过滤器)相对于咖啡容器16移位，以提供闭合和/或填塞。

在其它示例中，咖啡机可以是手动型咖啡机，没有豆储存器54和研磨器56。

在其它示例中，咖啡机可以是全自动类型的咖啡机，其具有内部安装而不是可拆卸地安装到外部安装端口14的咖啡容器。

图9以示意形式示出了具有阀状态检测器的被动阀，阀状态检测器适于用作图2A至图2C和图5至图8的示例性电路中的阀48。

图9所示的被动阀基于WO2018/122055中详细描述的阀而设计。

被动阀布置包括限定入口通道92和出口通道94的壳体90a、90b。

阀隔膜96被布置在入口通道和出口通道之间、并具有打开状态和闭合状态。在所示的示例中，阀隔膜96具有圆盘形状，其中入口通道92对阀隔膜的中心部分开放，且出口通道对阀隔膜的边缘区域开放。

在该示例中形成为活塞的驱动构件98通过弹簧(未示出)的偏置沿驱动构件轴线100驱动，以用于将阀隔膜推送到闭合状态。响应于入口通道92处存在的压力，阀隔膜克服弹簧的偏置而移动到打开状态。

在上述范围内，阀的设计如在此提供参考的WO2018/122055中所述。

基于驱动构件98的底部和/或顶部位置，该设计可以通过并入感测机构而被修改，感测机构可以基于电容测量、光学检测或磁感测。感测机构被选择为防止对阀开口压力的任何显著影响。

对WO2018/122055的设计进行适当修改的一个示例是提供被整体表示为102的第一和第二传感器端子。在该示例中，它们随着驱动构件98的移动而一起移动和分离。

这可以被用于提供接触/非接触感测来提供二进制检测信号。备选地，电容测量可以被采用来给出阀开口距离的检测值范围。

图10更详细地示出了基于接触/非接触感测的方法。驱动构件98由弹簧103朝向隔膜96偏置。驱动构件在外表面上具有凸轮104。这被用于与第一和第二传感器端子的布置接合。

每个传感器端子可以被安装在沿驱动构件轴线100的固定位置处。第一和第二传感器端子中的一个通过凸轮的作用变形或垂直于驱动构件轴移动。这改变了第一和第二传感器端子之间的间隔。

这提供了具有集成的紧凑、且低成本的阀状态检测器的被动阀。这使得能够监测阀功能，使得如以上已解释的可以根据阀状态而采取控制动作。凸轮104使得阀状态检测器能够以横向移动操作，从而限制检测器占据的空间。

图11示出了传感器端子。

第一传感器端子110包括接触臂112，当接触臂112未被凸轮接合时，接触臂112被向内(即，朝向轴线100)偏置来接触第二传感器端子120，并且当接触臂被凸轮接合时，接触臂112克服接触臂的偏置被向外移动以远离第二传感器端子120。所图示的接触臂112具有触点凸块113和凸片114。当凸片114被向外推送时，凸轮与凸片114接合以克服偏置而移动接触臂，并且当凸轮被移除时，接触臂弹回。

所示示例中的第一传感器端子包括通过弹性弯曲部118连接到接触臂112的基臂116。因此，当凸片被向外推送时，凸轮克服弯曲部的偏置，而一起驱动第一传感器端子的两个臂112、116，并且当凸轮被移除时，两个臂弹开。这使得每个传感器端子具有单件式部件。

传感器端子110、120的相对端部形成具有集成式连接器引脚122的凸形连接器。凸形连接器优选地布置在阀布置的横向外边缘处。

第一和第二传感器端子110、120通过凸轮104的作用形成触点和断开触点。因此，在该示例中，阀状态检测器是接触/非接触式传感器，其给出表示阀状态的二进制输出。备选方案是例如基于电容或电阻根据位移的变化并因此基于传感器端子之间的距离而提供模拟信号。

图12示出了如何进行接触(左图像)和断开(右图像)。

图13以平面图和截面示出了触点凸块113的三个可能的设计。它可以是截棱锥、平顶半球或矩形脊。触点凸块可以被形成为凹口(其然后从相对侧突出)或通过折叠形成。

图14示出了驱动构件98的凸轮104。围绕周边可以存在凸轮元件组。只需要一个凸轮元件来与传感器端子接合。然而，多个凸轮元件使得驱动构件能够装配在不同的角位置中。凸轮可以被用作对准特征，以确保凸轮之一与第一传感器端子110的凸片114正确地对准。它们也可以被用作导向件，使得当驱动构件上下滑动时，驱动构件的角位置被固定(当然，这仅在它是圆形时才需要)。例如，壳体90a、90b中的导向壁可以在凸轮对之间延伸。

被动阀通常是闭合的，因为在没有入口压力的情况下，弹簧将驱动构件98偏置抵靠阀隔膜96。驱动构件因此被向下驱动(对于图中使用的取向)。这意味着凸轮104与凸片114接合，使得多个传感器端子之间的接触断开。这在被动阀的这种常闭状态下提供了传感器的零电流消耗。

这也意味着触点(触点凸块113)通常是分离的。当触点接触时，材料腐蚀更快。因此，限制接触时间的量限制了腐蚀，并且限制了在器件寿命期间确保耐腐蚀性所需的设计工作量。例如，较薄的金或其它钝化金属层就足够了。

图15示出了阀壳体90a、90b的俯视图并且示出了具有用于两个传感器端子110、120的连接器引脚122的开口152的横向凸形连接器150。凸形连接器150例如可以是JST连接器。JST连接器通常具有实心引脚。然而，传感器端子110、120形成为金属片。为了使得它们的端部能够用作方形接触引脚122，如图11所示，L形截面可以被用于端子110、120的轴。这抵抗弯曲。臂112、116可以使用平坦的轮廓。

图16更详细地示出凸形连接器150，其中连接器引脚122被插入经过开口152。

图17示出了传感器端子110、120的端部122如何突出经过开口152而形成凸形连接器。

上述液压回路示例的描述以及被动阀的使用涉及混合型咖啡机。然而，以上的许多概念也适用于手动和全自动类型的咖啡机。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置为”。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种咖啡机，包括：

储水器(30)；

水加热器(34)；

水泵(36)；

咖啡容器(16)，用于接收经研磨咖啡；

水输送系统，具有用于将经加热的水输送给所述咖啡容器的水输送头(40)；以及

闭合和/或填塞系统(42)，用于通过在所述水输送头和所述咖啡容器之间提供相对移动来闭合所述咖啡容器和/或在所述咖啡容器中压实经研磨咖啡；

其中：

所述闭合和/或填塞系统包括液压致动器(42)；

来自所述水泵的出水口通过第一流体耦合件(44)而被耦合到所述液压致动器；并且

来自所述水泵(36)的所述出水口通过第二流体耦合件(46)而被耦合到所述水输送头，所述第二流体耦合件包括被动式直列阀(48)，其中所述被动式直列阀适于在压力达到期望压力时打开。

2.根据权利要求1所述的咖啡机，其中所述第一流体耦合件(44)在不经过所述水加热器的情况下在所述储水器和所述液压致动器之间。

3.根据权利要求1或2所述的咖啡机，其中所述第二流体耦合件(46)在所述储水器和所述水输送头之间并经过所述水加热器(34)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的咖啡机，其中所述第二流体耦合件(46)在所述液压致动器和所述水输送头之间。

5.根据权利要求1所述的咖啡机，其中所述第一流体耦合件和所述第二流体耦合件在所述水加热器下游的分支点(50A)处彼此连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的咖啡机，还包括控制器(38)，其中所述控制器适于在所述液压致动器的致动期间关断所述水加热器，并且在将水输送到所述水输送头期间导通所述水加热器。

7.根据权利要求6所述的咖啡机，其中所述被动阀(48)具有状态检测系统，并且所述控制器接收来自所述状态检测系统的阀状态信息。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的咖啡机，还包括稳定系统，所述稳定系统适于在将水输送至所述水输送头期间保持闭合或填塞压力。

9.根据权利要求8所述的咖啡机，其中所述稳定系统包括截止阀或机械锁。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的咖啡机，其中所述水输送头(40)位置是固定的，并且所述闭合和/或填塞系统的所述液压致动器用于使得所述咖啡容器(16)或其一部分相对于固定的所述水输送头移位，从而提供所述咖啡容器的闭合和/或所述咖啡容器中包含的咖啡研磨物的填塞。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的咖啡机，其中所述液压致动器用于使得所述咖啡容器(16)或其一部分上下移位。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的咖啡机，包括具有外部安装端口(14)的主壳体(12)，其中所述咖啡容器用于可拆卸地装配到所述外部安装端口。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的咖啡机，其中所述咖啡容器(16)包括过滤器或过滤篮、和支撑件(18)，并且其中所述液压致动器用于使得所述过滤器或过滤篮相对于所述支撑件移位，或者用于使得所述过滤篮和所述支撑件一起移位。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的咖啡机，还包括豆储存器(54)和具有经研磨咖啡出口的咖啡研磨器(56)。

15.根据权利要求14所述的咖啡机，包括控制器(38)，所述控制器适于控制以下各项中的至少一项：

水的加热；

咖啡豆的研磨；

将经研磨咖啡定量给料至所述咖啡容器；

所述咖啡容器相对于所述水输送头的移位；以及

热水的输送。

Images