CN115137209A - 饮料制作机器 - Google Patents

Abstract

一种饮料制作机器，包括：壳体；安装至所述壳体的流体储存器；与水储存器流体连接的泵；加热单元；以及具有出口的冲泡站；其中，所述流体储存器、泵、加热单元和冲泡站限定了流体路径。饮料制作机器进一步包括控制器，该控制器被配置成：(a)检测预冲泡动作的执行，并且作为响应，启动所述加热单元的预加热；然后(b)检测冲泡启用动作的执行，并且作为响应，启用所述泵已将流体从所述流体储存器沿着所述流体路径输送至所述冲泡站的出口以制备冲泡饮料。

Description

饮料制作机器

相关申请

本申请要求2020年12月11日提交的美国专利申请No.17/119,540和2020 年12月11日提交的No.17/119,516的优先权和权益，它们的公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及小型电器，并且更具体地涉及饮料制作机。

背景技术

自动滴滤咖啡机是众所周知且广泛使用的。它们可以有效地冲泡通常含有五至八杯或更多液体的几瓶咖啡。自动滴滤咖啡机还可以用于冲泡较小的量(一至四杯)。

典型的自动滴滤咖啡机包括包含研磨咖啡的冲泡篮(松散地放在碗形过滤器中或“囊包”型包装内，通常被称为“K杯”)。经加热的水被输送到冲泡篮并被释放，在该处它在重力作用下向下流过咖啡研磨物并流到诸如瓶或壶的接收器中。Moore等人的美国专利No.5001969、Hsu的美国专利No.7,066,080和 Wang的美国专利No.8,065,952中讨论了示例性自动滴滤咖啡机，它们的公开内容通过引用全部并入本文。一些咖啡机被设计成以不同的形式冲泡咖啡；例如，从Hamilton Beach Brands(弗吉尼亚州里士满市)获得的

系列产品中提供的咖啡机包括使用户能够在囊包咖啡或松散研磨咖啡之间进行选择的插入件。

此外，

系列咖啡机中提供的另一种咖啡机具有两个不同的“站”，其中一个站可以冲泡整壶或整瓶，而其中另一个站冲泡单次服务量(通常使用上文所述的囊包)。这种咖啡机可以向用户提供冲泡单次服务量(如果这就是全部所需量的话)或多次服务量(成瓶或壶)的灵活性。

可以期望的是向咖啡机提供性能改善。

发明内容

作为第一方面，本发明的实施例涉及一种用饮料制作机器冲泡饮料的方法。所述饮料制造机器包括：壳体；控制器；流体储存器，所述流体储存器安装至所述壳体；与所述水储存器流体连接的泵；加热单元；具有出口的冲泡站；以及由流体储存器、泵、加热元件和冲泡站限定的流体路径，所述方法包括：

(a)通过所述控制器检测所述预冲泡动作的执行；

(b)响应于检测到所述预冲泡动作的执行而启动所述加热单元的预加热；

(c)通过所述控制器来检测冲泡启用动作的执行，所述冲泡启用动作不同于所述预冲泡动作；以及

(d)响应于检测到所述冲泡启用动作的执行而将流体从储存器沿着所述流体路径传送到所述冲泡站的出口以制备冲泡饮料。

作为第二方面，本发明的实施例涉及一种用饮料制作机器冲泡饮料的方法。所述方法包括：

(a)响应于由所述饮料制作机器的控制器检测到预冲泡动作的执行而通过所述控制器来启动所述饮料制作机器的加热单元的预加热，其中，所述预冲泡动作从由以下组成的集合中选择：选择冲泡强度；选择冲泡体积；操纵流体储存器；将接收器定位成邻近冲泡站的出口；以及操纵所述冲泡站以添加冲泡固体，并且其中，所述加热单元被预加热至约50至90摄氏度之间的平衡温度；然后

(b)响应于检测到不同于所述预冲泡动作的冲泡启用动作的执行而将流体从所述流体储存器沿着流体路径传送至所述冲泡站的出口以冲泡所述饮料。

作为第三方面，本发明的实施例涉及一种饮料制作机器，其包括：壳体；流体储存器，所述流体储存器安装至所述壳体；泵，所述泵与所述水储存器流体连接；加热单元；以及冲泡站，所述冲泡站具有出口；其中，所述流体储存器、所述泵、所述加热单元以及所述冲泡站限定了流体路径。所述饮料制作机器进一步包括控制器，所述控制器被配置成：

(a)检测预冲泡动作的执行，并且作为响应，启动所述加热单元的预加热；然后

(b)检测冲泡启用动作的执行，并且作为响应，启用所述泵以将流体从所述流体储存器沿着所述流体路径输送至所述冲泡站的出口以制备冲泡饮料。

作为第四方面，本发明的实施例涉及确定饮料制作机器中是否存在流体的方法。所述方法包括以下步骤：

(a)操作饮料制作机器，所述饮料制作机器包括：

壳体；

流体储存器，所述流体储存器安装至所述壳体；

流量计；

泵，所述泵与所述水储存器流体连接；

加热单元；以及

冲泡站，所述冲泡站具有出口；

其中，所述流体储存器、泵、流量计、加热单元以及冲泡站限定流体路径；

(b)测量在步骤(a)期间流过所述流量计的流体的流动速率；

(c)如果步骤(b)的流动速率测量值低于第一预定水平，则确定所述泵的操作参数的水平；

(d)如果步骤(c)中确定的所述泵的操作参数水平高于第二预定水平，则确定所述饮料制作机器需要在所述储存器中补充流体；或者

(e)如果步骤(c)中确定的操作参数水平低于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机器不需要补充。

作为第五方面，本发明的实施例涉及一种确定饮料制作机器中是否存在流体的方法，其包括：

(a)测量流过流量计的流体的流动速率并将测量的流体的测量的流动速率与第一预定水平比较；

(b)响应于检测到所述测量的流动速率低于约1.0ml/s的第一预定水平，确定泵的操作参数水平，并将确定的泵的确定的操作参数水平与第二预定水平比较；以及

(c)如果步骤(b)中确定的操作参数水平高于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机器需要补充；或者

(d)如果步骤(b)中确定的操作参数水平低于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机不需要补充。

作为第六方面，本发明的实施例涉及一种饮料制作机器，包括：壳体；流体储存器，所述流体储存器安装至所述壳体；流量计；泵，所述泵与所述水储存器流体连接；加热单元；以及冲泡站，所述冲泡站具有出口；其中，所述流体储存器、泵、流量计、加热单元以及冲泡站限定流体路径。所述饮料制作机器还包括控制器，所述控制器被配置成：

(a)在所述饮料制作机器的操作期间接收流过所述流量计的流体的流动速率的测量值；

(b)如果流动速率测量值低于第一预定水平，则接收所述泵的操作参数的水平的测量值；以及

(c)如果所述泵的操作参数水平高于第二预定水平，则确定所述饮料制作机器需要在所述储存器中补充流体；或者

(d)如果所述泵的操作参数水平低于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机器不需要补充。

附图说明

图1是根据本发明实施例的多功能咖啡机的正面透视图。

图2是图1的咖啡机的大服务站的透视剖视图。

图3是图2的大服务站的侧面剖视图。

图4是图1的咖啡机的小服务站的侧面剖视图。

图5是图1的小服务站的局部侧面透视图，其侧壁被移除。

图6是图5的小服务站的正面透视剖视图。

图7是图5的小服务站的热水泵和积聚器的放大局部侧面透视图。

图8是图5的小服务站的冲泡篮的侧面剖视图。

图9是根据本发明的替代实施例的多功能咖啡机的内部局部透视图。

图10是根据本发明的替代实施例的多功能咖啡机的侧面局部透视图。

图11是示出图5的小服务站的操作曲线图。

图12是进一步示出图5的小服务站的操作曲线图。

图13是示出图5的小服务站的替代操作曲线图。

图14是示出图1和9的咖啡机的示例性的总操作的流程图。

图15是示出图1和9的咖啡机的示例性的预加热操作的流程图。

图16是示出图1和9的咖啡机的示例性的加热单元加注操作的流程图。

图17是示出图1和9的咖啡机的示例性的冲泡操作的流程图。

图18是示出图1和9的咖啡机的示例性的“缺水”检测操作的流程图。

图19是示出图1和9的咖啡机的示例性的冲泡终止操作的流程图。

具体实施方式

现在参考附图在下文中更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将变得彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

在附图中，为了清楚起见，某些层、部件或特征可能被夸大，并且虚线示出了可选的特征或操作，除非另有说明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将变得彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分传达本发明的范围。

应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但是这些元件、部件、区域、层和/或部段不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部段与另一个区域、层或部段区分开。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部段可以被称为第二元件、组件、区域、层或部段。除非另有明确说明，否则操作顺序(或步骤)不限于权利要求或附图中所示的顺序。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。将进一步理解的是，比如在常用词典中定义的那些术语应该被解释为具有与它们在说明书的上下文以及相关领域中的含义一致的含义，并且除非本文特意这样限定，否则将不应理想化或过于正式的意义来解释。为了简洁和/或清楚起见，可能未详细描述众所周知的功能或结构。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定为存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件，但不排除存在或附加有一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的集合如本文所用，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任何及所有组合。

如本文所用，短语如“在X和Y之间”和“在大约X和Y之间”应解释为包括X和Y。如本文所用，短语比如“在大约X和Y之间”是指“在大约X和大约Y之间”。如本文所用，短语比如“从大约X到Y”是指“从大约X到大约Y”。

现在参考附图，图1中示出了多功能咖啡机，总体上用10表示。咖啡机10 具有大服务站12和小服务站14，其中该大服务站被构造成从松散研磨物或囊包冲泡常规的咖啡，该小服务站被构造成从囊包冲泡咖啡。大服务站12和小服务站经由与控制器200可操作地连接的控制面板202启用，该控制器可以控制咖啡机10的操作。咖啡机10具有覆盖装置的外部的总体壳体20。大服务站12和小服务站14定位在壳体20的前部。

参考图1-3，大服务站12包括用于从小服务站14冲泡的独立部件。这些包括水储存器22、泵24、加热器26、出口喷嘴28和冲泡篮30。研磨物被定位在冲泡篮30中，水从储存器22引出通过泵24、加热器26、出口喷嘴28和冲泡篮30进入到壶32或其它搁置在大服务站12的平台34处的容器中。这些部件可以是常规的，不需要在此详细描述；示例性大服务站在例如美国专利 No.9,585,513中进行了说明和描述，其公开内容全部并入全文。典型地，大服务站12可以被构造成冲泡大约20到70盎司之间的饮料。

现在参考图4-8，其中示出了小服务站14。小服务站包括安装在壳体20的上后部分上的水储存器40。水储存器40可以是可拆卸的，以便于充注。水储存器40也可以是透明的，以使用户能够辨别填充液位。在一些实施例中，水储存器40可以包括水过滤器42(通常作为保持器内的可移除插入件)。在其下端部，水储存器40具有出口46，该出口通向接头48。接头48包括弹簧加载的密封件，当水没有被泵送通过出口46时，该密封件可防止通过出口46泄漏。

软管52从接头48通向冷水泵54。冷水泵54与流量计56组合在单个单元内。流量计56用于调节和测量小服务站14内的流体的流速。典型地，流量计 56能够实现约480至500cc/min的流速。此外，通常冷水泵54是相对低压泵(例如，0.2至0.6psi)。

软管58从流量计56通向加热单元60。加热单元60包括中空细长导管62 和沿着由导管62限定的路径前进的相邻加热元件64。加热单元60通常为V形 (在顶点处具有大的弯曲角度)，并且通常竖直取向，使得导管62和加热元件 64从下端部66(在该处软管58附接到导管62)和上端部68在高度上逐渐升高。

导管62通常由金属材料形成，比如铝。加热元件64可以由任何数量的材料形成，包括镍铬合金。虽然显示为单个加热单元60，但在一些实施例中，导管62和加热元件64可以呈现为独立且不同的部件。

软管80在加热单元60的上端部68处与导管62连接。软管80通向大致水平的积聚器82，该积聚器具有用作用于加热的水的储存器的内部空腔。软管84 从积聚器82引出至第二个高压热水泵86。此外，排气管线88从积聚器82通向多服务站12内的内部空间。管线90(见图B)从热水泵86行进到小服务冲泡篮100(详细描述如下)。

参考图5和图6所示，两个负温度系数热敏电阻(NTC)70、71邻近加热单元60的上端部68安装。更具体地，NTC 71定位在加热单元60的外部，并且测量加热元件64的温度。NTC70位于导管62或软管80内，并且定位成当水离开加热单元60并行进到软管80中时检测水的温度。NTCs 70、71可以具有传统结构，并且不需要在此详细描述；示例性的NTC是ModelNo.KPD-EX224-LJ19026，可从Shenzhen Kepenga Elecronics,Ltd获得。NTCs 70、 71与控制器200电连接，该控制器又与冷水泵54连接。来自NTC 70的信号经由控制器200被用于调节冷水泵54的速度。

现在参考图8，示出了小服务站14的冲泡篮100。冲泡篮100从底座136 悬垂，并安装在枢转杆134下方。杆134具有形成中空空腔的外盖138和内盖 140。接头142安装在内盖140中；接头142在一端部处与管线90流体连通，并且在相对端部处与中空针144流体连通，该中空针延伸到冲泡篮100中并用作其入口。出口146从冲泡篮100的底表面延伸。接收器平台148定位在冲泡篮130的出口146下方(见图4)。

值得注意的是，冲泡篮100可以被构造成“双冲泡”，这意味着它可以接收咖啡的松散研磨物(在过滤包装中或在过滤器中)或者咖啡囊包。如果要使用咖啡囊包，通常将囊包插入件或适配器定位在冲泡篮100内，囊包放置在冲泡蓝中。插入件或适配器通常包括结构，比如在其基部的中空针，该针可以在下端部或其附近刺穿或刺破囊包，以提供其出口。如果要冲泡松散研磨物，可以将构造成冲泡松散研磨物或包含该松散研磨物的包装的另一个适配器定位在冲泡篮100中。这种适配器通常包括多孔的“过滤器”部分，其使得水能够从其中排出，同时将咖啡保持在冲泡篮100中。在任一情况下，适配器和内盖140 形成冲泡室。授予Starr等人的美国专利公开No.2014/0208952中讨论了这种类型的示例性双冲泡布置，其公开内容全文并入本文。

在操作中，用户用水充注水储存器40。当杆134枢转到升高位置时，用户将松散研磨物(通常在过滤器或包装内，并且在许多情况下带有附加的适配器，例如上述适配器中的一个)或囊包(通常带有上述适配器中的另一个)插入冲泡篮 132中。杆134然后枢转到降低位置；如果使用了囊包，则杆134的下降导致针 144穿破囊包的上表面，并且适配器上的前述刀片刺穿囊包的下前边缘。用户还将杯子或其它接收器放置在接收器平台148上。

然后，用户按压控制面板202上的按钮中的一个来开始冲泡。按压按钮向控制器200发出信号以启用加热单元60的加热元件64。按钮的按压也启用了冷水泵54，尽管冷水泵54的启用可能使加热单元60的操作滞后一小段时间(这将在下面更详细地讨论)。水被从水储存器40抽出通过接头48和软管52进入到冷水泵54和流量计56中。水以期望的流速离开流量计56并流过软管58进入加热单元60的导管62中。

当水行进通过导管62时，它被加热元件64加热。水在导管62内被加热到期望的温度(例如，190-205华氏度)。加热的水离开导管62并进入软管80的下端部。当水经过NTC70时，NTC70检测水的温度并向控制器200发送信号。基于由NTC70检测到的温度，控制器200可以增加或降低冷水泵54的速度，以便确保离开加热单元60的水处于期望的温度。

值得注意的是，加热单元60的构造和取向可以提高由NTC 70获取的温度测量的精度，该NTC70测量离开加热单元60的水的温度。更具体地，当行进通过加热单元60的导管62的水被加热元件64加热时，一些水有转化成蒸汽的趋势，特别是如果水中存在气泡。如果发生这种向蒸汽的转换，并且通过NTC 70 的流体是水和蒸汽的混合物，则NTC 70发送到控制器200的信号可能不准确。换句话说，当NTC 70被水淹没时，NTC 70的测量值最准确，而当蒸汽与水一起存在时，NTC 70的测量值不太准确。事实上，蒸汽的存在会导致NTC 70向控制器200提供指示了温度低于实际温度的信号并因此向冷水泵54发出信号以降低其速度。较低的泵速导致水保持在加热单元60中更长时间，这继而导致水被更均匀地加热。因此，在加热单元中防止水转化为蒸汽可能是有利的。

因为加热单元60的导管62取向为，使得它是单调的(即，当它从其下端行进时，它在高度上不断增加，在该行进过程中高度没有减少)，所以其中的水产生气泡并因此变成蒸汽的趋势也减少了(即使没有完全消除)。因此，由NTC 70 获取的温度测量值可能更精确，这导致对冷水泵54的更好的反馈(以及因此导致更有效的操作)。

本领域技术人员将理解的是，加热器单元60可以采取水路径在高度上基本上不断地增加的其它形式。例如，导管可以采取盘绕或螺旋形式、蛇形、直线形或其它形状。

此外，值得注意的是，NTC 70直接邻近加热器单元60的出口定位。这种定位可以在水离开加热器单元60时提供关于水的温度的特别准确的信息。在一些实施例中，NTC 70可以定位为距加热器单元60的端部约0至1英寸之间，并且特别是可以定位为距加热器单元60的端部约0至0.5英寸之间。

离开加热器单元60的水在软管80中流到积聚器82。从那里，水被热水泵 86抽取并通过泵86，然后进入管线90，水通过该管线行进到冲泡篮100。水流过管线90进入针144中并通过针144进入冲泡篮132中。冲泡好的咖啡从冲泡篮100通过出口146排入接收器平台148上的杯子或其它接收器中。

在一些实施例中，在水已经停止流动之后，热水泵86可以继续操作。该动作可以帮助干燥仍然存在于冲泡篮100中(在囊包中或作为松散研磨物)的研磨物，这可以帮助防止冲泡后从出口146的滴落。

来自积聚器82的排气管线88可以防止系统过压(例如，如果针144被咖啡研磨物堵塞)。排气管线88还可以防止任何背压通过针146将咖啡研磨物抽回并进入系统中，如果用户在关闭单元之前通过打开冲泡室来中断冲泡循环，则可能会发生这种情况。

本领域技术人员将理解的是，咖啡机10可以采取其它形式。例如，小服务站14可以采取不同的形式；例如，不是被构造为接收和处理囊包或松散研磨物，而是其可以被构造为仅接收和处理其中一种或另一种。此外，小服务站14可以具有用于保持和/或刺穿囊包的不同机构。其它变型也适于本文使用。

图11和12示出了冲泡循环的定时特性。更具体地，咖啡机10的启动开启了加热器元件64。典型地，来自先前冲泡的残留水保持在导管62中，并且在该时段期间被加热。在允许加热元件64升温的短持续时间之后(例如，15秒)，冷水泵54被启用并且将水从储存器40输送通过加热单元60(水在那里被加热)并进入积聚器82中。NTC 70(经由控制器200)向冷水泵54提供关于水的温度的反馈，从而调节其速度以产生期望温度的水。

在另一短持续时间(例如，0-5秒)之后，热水泵86也被启用并开始将加热的水从积聚器82输送到热水泵86本身，然后输送到冲泡篮100。泵54、86继续操作更长的持续时间(例如30-80秒)，其中冷泵54的速度由来自NTC 70的反馈控制。当水流过泵54时，流量计56监测通过其中的流量。

当流量计56测量到已经从服务规格的水的目标体积中输送了特定的预定剩余体积时，流量计56向控制器200发送信号以停用加热单元60。在到达目标体积的持续时间内(例如，10-15秒)，泵54、86继续操作。在该时段期间，离开加热单元60的水的温度稍微降低(这可以在图11和12中的水温图中看到，通常温度的降低在大约2至25摄氏度之间)。当流量计56检测到目标体积已经通过流量计56时，冷水泵54停用。然而，热水泵86继续操作并且甚至在冲泡所需的所有水已经通过热水泵86之后也是如此，以便干燥冲泡蓝100中的湿研磨物。当可用的水耗尽时，加热单元60中的残余热量可以导致加热单元60中的水加热并转化为蒸汽。由于多种原因，从热水泵86泵送加压蒸汽可能是不期望的。因此，通过在到达目标体积之前停用加热单元60来降低水的温度，水从热水泵 86被泵送到冲泡蓝100以转化为蒸汽的趋势被降低或消除。

现在参考图13，示出了用于产生“明显”冲泡的操作。对于“明显”冲泡，而不是以大致相同的速度操作，热水泵86以“脉冲”模式操作，其中压力反复地增加然后降低(这在图13中示出，其中“热水泵”线指示了热水泵86的压力的反复的上升和下降)。这种脉冲模式可以具有从咖啡研磨物中释放更多风味的效果，从而产生具有“更明显”风味的饮料。尽管如此，对于“明显”冲泡，启用和停用的顺序保持与上述相同：当冷水泵54和热水泵86继续操作时，加热单元60被停用(这由图13中的双箭头线示出)，并且当热水泵86继续操作时，冷水泵54被停用。

本领域技术人员将理解的是，咖啡机10可以采取其它形式。例如，咖啡机可以仅具有小服务站14的部件，而完全没有大服务站。此外，小服务站14可以被构造成冲泡比所示体积更高或更低的一份。

此外，咖啡机10可以包括从热水泵86排气的不同方式。例如，可以使用减压阀。此外，在一些实施例中，咖啡机10可以仅依靠冷水泵54将水输送到冲泡篮100，而完全没有积聚器82和热水泵86。

作为另一替代方案，咖啡机10可以采用不同于上述NTCs 70、71的温度传感器。此外，在一些实施例中，可以省略NTC 71(其检测加热单元的温度)。

此外，咖啡机10可以采用用于在冲泡循环期间启用和停用部件的不同手段。例如，加热单元60的停用可以基于预定时间或者基于储存器中的流体液位而不是基于流量计读数来调节。类似地，冷水泵54和/或热水泵86的停用可以通过时间或由NTC 70检测的温度水平来调节，和/或冷水泵54的停用可以通过流量计读数来调节。其它可能性对于本领域技术人员来说是清晰明了的。

作为另一替代方案，咖啡机10’在图9和10中示出。咖啡机10’类似于咖啡机10，除了离开加热单元60的软管80’行进到软管81，软管81本身行进到积聚器82。软管80’和软管81形成导管83，该导管沿着从加热单元60上升到大约等于或超过水储存器40的充注线F的高度的路径前进(见图9和10)，然后下降以从上方进入积聚器82。

包括导管83可以为咖啡机10’提供操作保证特征。在咖啡机10的构造中，如果当咖啡机10不使用时在冷水泵54中存在泄漏，则水可以通过冷水泵54、通过加热单元60、通过软管80泄漏并进入到积聚器82中。该动作将由水储存器40中的水产生的压头在重力作用下驱动；泄漏的冷水泵54将允许冷水行进到积聚器中，直到水位达到水储存器40中的水位。因此，当咖啡机10再次打开时，积聚器82将充满冷水，该冷水将用于冲泡下一份咖啡。因此，作为一个示例，如果用户将水储存器40充满水并且在长时间(例如，一夜)不操作咖啡机的情况下让水储存器40被充满，则当咖啡机下一次操作时准备的第一份咖啡将包含大量冷水。咖啡机10’的构造解决了这个潜在的问题。如果冷水泵54泄漏，水将仅行进经过导管83到达与水储存器40中的水位的高度相等的高度的水平，因为在该水平处，在水储存器40和导管83中的水的压头将是相同的。因此，即使水储存器被充注到充注线F，冷水也不会到达积聚器82，因为导管83的最高高度高于充注线F。当咖啡机被下一次使用时，仅加热单元60中的少量水和导管83的“上升”部分中的少量水将是冷的，并且该量与一份中的水的总量相比是微不足道的。因此，导管83起到用于系统的止回阀的作用。

如上所述，这种构造也可以帮助防止任何水转化为蒸汽。

本领域技术人员将理解的是，导管83的效果可以采取其它形式。作为一个示例，软管80’和软管81可以组合成用作导管83的单个软管。作为另一示例，从接头48到冷水泵54的软管52可以行进到具有大约等于或超过水储存器40 的充注线的最高高度；这种构造将实现防止通过冷水泵54泄漏的冷水到达积聚器82的相同效果(在这种情况下，冷水根本不会到达冷水泵54)。其它构造也是可以考虑的。

在其他实施例中，加热水和操作泵的顺序可以改变。例如，咖啡机10可以被配置成在“冲泡按钮”(例如，“开始”或“开”按钮/开关/面板)被主动致动之前预加热水。咖啡机中的水的预加热在大型商业装置或壶(urn)中很常见(比如餐馆中经常使用的“倾倒”式咖啡机)，在这种装置中，当咖啡机打开时，水箱被加热，这使得咖啡机在消费者按下“冲泡”时立即开始冲泡。在一个典型的单次服务装置上，按下“开”按钮加热水箱中的水，水只有在被加热后才被输送通过系统用于冲泡。

相比之下，咖啡机10可以被构造成基于检测到消费者已采取一个或更多个动作来开始加热过程，所述动作通常在小服务站14上启动冲泡之前执行。与咖啡机10仅在消费者按下“冲泡”按钮后才开始加热水不同，咖啡机10可以被配置为响应于控制器200检测到消费者已执行“预冲泡”动作而启用加热单元 60，所述预冲泡动作诸如打开杆134以插入松散的研磨物或囊包，向水储存器 40添加水，按压单元上的任何按钮以选择冲泡强度、冲泡体积等，在平台148 上放置杯子或接收器等。因此，咖啡机10可以“直觉地”预加热(即冲泡通常紧接着消费者的这些“预冲泡”动作，因此咖啡机10“直觉”认为冲泡将很快开始，并开始使加热单元60进行加热)。

在本文所示的咖啡机10的实施例中，加热单元60可能只需要相对较短的时间(例如，1-25秒，在某些情况下为1-10秒)以达到期望的预定温度(例如， 50-90℃，并且在某些实施例中为70-90℃)。因此，当消费者设置咖啡机10 并按下“冲泡”按钮时，在许多情况下，加热单元60就已充分加热，使得可以很快开始冲泡，从而节省总冲泡时间。(在消费者耗时比预定时段更长情况下，比如30分钟，则加热单元60将被停用)。

如上所述，加热装置60是“流通”式(与加热水的水箱或储存器的加热单元相反)的。通常，流通式加热器不会被预加热，因为在这种加热器中，可能会在加热器中积聚蒸汽压力，其迫使水在系统中向前流动。预加热到操作温度可能会在消费者准备就绪之前过早地迫使水通过该单元。在咖啡机10中，冷水泵54用于以各种速率将水泵送通过加热单元60以控制温度。然而，鉴于待加热的水的质量相对较小，且加热单元60本身的质量较小，预加热可以是快速的，并且，如果水变得太热(并且在某些情况下变成蒸汽)，它可能在消费者准备就绪之前在系统中向前移动。

在咖啡机10中，这一潜在问题通过控制冷水泵54和加热装置60来解决。如上所述，基于上述“直观”步骤之一来预加热加热单元60；然而，加热单元 60的加热是受控的(经由通过NTC 71、72进行的测量并通过控制器200进行控制)，以便在加热单元60中不产生蒸汽。当消费者按压冲泡按钮以启动冲泡时，冷水泵54瞬时开启。然后，冷水泵54暂停，同时加热单元60将水进一步加热至冲泡温度(例如，50至90℃)，接着以上述方式以不同功率水平继续泵送，直到冲泡完成。此操作在本文中称为加热单元60的“加注(priming)”。

咖啡机10(更具体地说，其控制器200)的示例性操作控制逻辑在图14-19 的流程图中示出。如图14所示，一般过程可以包括预加热(操作300和图15)、对加热单元进行加注(操作400和图16)、冲泡(操作500和图17)以及进行“结束冲泡”终止检查(操作700和图19)。下面将更详细地描述这些操作。

首先参考图15，如上所述，预加热过程是基于检测到一个或更多个“直观”的预冲泡启用事件而启动的，所述预冲泡启用事件诸如打开杆134以插入松散的研磨物或咖啡囊包，向水储存器40加水，将杯子放在平台148上，按压装置上的任何按钮以选择冲泡强度、冲泡体积等(框310)。加热单元60被启用以将加热单元60内的水加热预定时间和/或加热到预定温度(例如，在70和90℃之间)，目的是在不产生蒸汽的情况下提高水的温度(框320)。在框330中，咖啡机10检测用户是否例如通过按下“冲泡”按钮来启用冲泡。如果用户尚未启用冲泡，则加热单元60将水维持在预定温度(框330的“否”分支)，这可能涉及间歇启用和停用加热单元60(例如，间隔1-10秒)，以将水维持在期望温度范围内。这种启用和停用可以由NTC 71、72中的一个或两个检测到的温度来触发。

如果用户已启用冲泡(框330的“是”分支)，则咖啡机10使加热单元继续并进行加注和冲泡(操作400和500)。在一些实施例中，在框320期间，操作300可以包括在水被加热到预定温度时开启计时器，并且框330可以包括检测在计时器到期之前或计时器已超过预定阈值(例如，30分钟)用户未启用冲泡，这可以导致控制器200停用加热单元60。

现在参考图16，冲泡的启用(上面的框330)启动了加热单元60的加注(操作400)。该操作从启用冷水泵54开始(框410)，该冷水泵短暂开启，然后暂停(框430)，同时加热单元60继续将水加热至冲泡温度(框420)。在加注期间，进行“缺水(OOW)检查”(这将结合下面的图18进行更详细的讨论，并在操作600中大致说明)。在下面讨论的条件下，当OOW检查没有确定缺少水时，冷水泵54保持暂停预定时间和/或直到加热单元60达到冲泡温度(框430)，此时开始冲泡(操作500)。

在一些实施例中，加热单元60的加注之前可进行短暂检查(通常为1-2秒)，以确定加热单元60中是否已存在残留水。该检查涉及在预定操作水平下测量冷水泵54的操作参数(例如，冷水泵54的阻抗、驱动电压或功率使用)。如果检测到的操作参数水平低于预定阈值(例如，最大阻抗的50-55％)，则这表示加热单元60没有充注有残留水，并且执行图16的加注过程。如果满足或超过预定的操作参数阈值，则这表示加热单元60中已经存在水，并且省略图16的加注过程。

现在参考图17，一旦加热单元60被加注，开始冲泡(操作500)；如上所述，冷水泵54的操作由控制器200基于来自NTC 71、72的反馈来控制(框510)，冷水泵54的功率水平(PWM)基于加热单元60的温度而变化。系统继续进行 OOW检查(操作600–下文讨论)，并且一旦流量计56检测到已经冲泡了期望的体积(框530)，也将进行“加热器关闭”和“结束冲泡”检查，其作为冲泡完成时的终止过程的一部分(操作700，下文将结合图19进一步讨论)。

现在参考图18，示出了上面提到并在操作600处大体指出的OOW检查。在OOW检查中，控制器200检测流量计计数是否在预设时间间隔内没有增加(框610)。如果流量计计数在预设时间间隔内没有增加(框610的“是”分支)，则控制器200还检测冷水泵54的操作参数(例如，功率或驱动电压)是否超过一定预设值(例如，全驱动电压的15％)(框620)。在一些实施例中，块610和 620的操作次序可以颠倒。如果流量计计数在预设间隔内没有增加，并且冷水泵 54的操作参数超过预设值(即，框620的“是”分支)，则控制器200可以确定咖啡机10缺水且需要补充，并且控制器200可以暂停冲泡并提供警报(框640)。使用这两种评估(即，固定流量计读数和超过泵操作参数水平)可以使控制器 200能够区分真正的“缺水”情况(其中冷水泵54仍在尝试泵送缺少的水)，在这种情况下，由于作为预加热和加注过程的一部分，冷水泵54的速度大大降低 (即，具有低的驱动电压)，水流变慢。在一些实施例中，加热单元60是相对低质量的加热器，并且加热单元60中的温度波动可能是显著的，特别是在冲泡循环开始时。由于冷水泵54的操作取决于NTC 71、72检测到的温度，如此大的温度变化也会导致泵功率水平显著波动。因此，在没有验证在框620检测到的泵操作参数水平的情况下，系统可能会在冷水泵54的操作参数水平每次下降到特定操作容量以下时(如在加注期间)指示OOW的情况。通过使用这两个参数来确定是否缺少水，可以减少或避免因较低的泵操作(比如在加热单元加注期间)导致的OOW的“误报”，并继续冲泡(框630)。

现在参考图19，示出了上文中大体以操作700来表示的“结束冲泡”终止程序。在终止程序中，控制器200检测到流量计测量值或“计数”大于或等于用户选择的目标体积(例如，8盎司)(框710)。如果流量计计数小于目标体积，加热单元60将继续运行。一旦流量计测量值等于或超过目标体积，系统将停用加热单元60(框720)。系统将对冲泡篮100进行空气净化(框730)。完成后，系统会确认冲泡循环已结束。

最后，将会认识到，尽管该设备被指定为咖啡机10、10’，但是该设备也可以用于冲泡其它饮料，例如茶。

上文是对本发明的说明并且不应被解释为对本发明的限制。虽然已经描述了本发明的示例性实施例，但本领域技术人员将很容易认识到，在不实质性背离本发明的新颖教导和优点的情况下，可以在示例性实施例中进行很多修改。因此，所有这种修改都旨在被包括在如在权利要求中限定的本发明的范围内。本发明由以下权利要求限定，权利要求的等同物被包括在其中。

Claims (41)

1.一种通过饮料制作机器冲泡饮料的方法，所述饮料制作机器包括壳体、控制器、安装至所述壳体的流体储存器、与所述水储存器流体连接的泵、加热单元、具有出口的冲泡站以及由所述流体储存器、泵、加热单元和冲泡站限定的流体路径，所述方法包括：

(a)通过所述控制器检测预冲泡动作的执行；

(b)响应于检测到所述预冲泡动作的执行而启动所述加热单元的预加热；

(c)通过所述控制器来检测冲泡启用动作的执行，所述冲泡启用动作不同于所述预冲泡动作；以及

(d)响应于检测到所述冲泡启用动作的执行而将流体从所述储存器沿着所述流体路径传送到所述冲泡站的出口以制备冲泡饮料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预冲泡动作从由以下构成的集合中选择：选择冲泡强度；选择冲泡体积；操纵所述流体储存器；将接收器定位成邻近所述出口；以及操纵所述冲泡站以添加冲泡固体。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热单元是流通式加热单元。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预加热被执行预定持续时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(b)的预定持续时间在约1至10秒之间。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述控制器被配置成如果在第二预定持续时间内未进行冲泡启用动作则停用所述加热单元。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热单元被配置为在预加热期间达到约50至90摄氏度之间的平衡温度。

8.一种通过饮料制作机器冲泡饮料的方法，包括：

(a)响应于通过所述饮料制作机器的控制器检测到预冲泡动作的执行而通过所述控制器来启动所述饮料制作机器的加热单元的预加热，其中，所述预冲泡动作从由以下构成的集合中选择：选择冲泡强度；选择冲泡体积；操纵流体储存器；将接收器定位成邻近冲泡站的出口；以及操纵所述冲泡站以添加冲泡固体，并且其中，所述加热单元被预加热至约50至90摄氏度之间的平衡温度；然后

(b)响应于检测到不同于所述预冲泡动作的冲泡启用动作的执行而将流体从所述流体储存器沿着流体路径传送至所述冲泡站的出口以冲泡所述饮料。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述加热单元是流通式加热单元。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述预加热被执行预定持续时间。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定持续时间在约1至10秒之间。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述饮料制作机器的控制器被配置成如果在第二预定持续时间内未进行冲泡启用动作则停用所述加热单元。

13.一种饮料制作机器，包括：

壳体；

流体储存器，所述流体储存器安装至所述壳体；

泵，所述泵与所述流体储存器流体连接；

加热单元；

冲泡站，所述冲泡站具有出口；

流体路径，所述流体路径由所述流体储存器、泵、加热单元和冲泡站限定；以及

控制器，其中，所述控制器被构造成：

(a)检测预冲泡动作的执行，并且作为响应，启动所述加热单元的预加热；然后

(b)检测冲泡启用动作的执行，并且作为响应，启用所述泵以将流体从所述流体储存器沿着所述流体路径输送至所述冲泡站的出口以制备冲泡饮料。

14.根据权利要求13所述的饮料制作机器，其中，所述预冲泡动作从由以下构成的集合中选择：选择冲泡强度；选择冲泡体积；操纵所述流体储存器；将接收器定位成邻近所述出口；以及操纵所述冲泡站以添加冲泡固体。

15.根据权利要求13所述的饮料制作机器，其中，所述加热单元是流通式加热单元。

16.根据权利要求13所述的饮料制作机器，其中，所述控制器被配置成使得所述预加热持续预定持续时间。

17.根据权利要求16所述的饮料制作机器，其中，所述预定持续时间在约1至10秒之间。

18.根据权利要求13所述的饮料制作机器，其中，所述控制器被配置成如果在第二预定持续时间内未进行冲泡启用动作则停用所述加热单元。

19.根据权利要求13所述的饮料制作机器，其中，所述控制器被构造成使得在预加热期间，所述加热单元达到约50至90摄氏度之间的平衡温度。

20.一种确定饮料制作机器中是否存在流体的方法，其包括以下步骤：

(a)操作饮料制作机器，所述饮料制作机器包括：

壳体；

流体储存器，所述流体储存器安装至所述壳体；

流量计；

泵，所述泵与所述水储存器流体连接；

加热单元；以及

冲泡站，所述冲泡站具有出口；

其中，所述流体储存器、泵、流量计、加热单元以及冲泡站限定流体路径；

(b)测量在步骤(a)期间流过所述流量计的流体的流动速率；

(c)如果步骤(b)的流动速率测量值低于第一预定水平，则确定所述泵的操作参数的水平；

(d)如果步骤(c)中确定的所述泵的操作参数水平高于第二预定水平，则确定所述饮料制作机器需要在所述储存器中补充流体；或者

(e)如果步骤(c)中确定的操作参数水平低于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机器不需要补充。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述加热单元是流通式加热单元。

22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述流量计和所述泵结合为单个单元。

23.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一预定水平小于约1.0ml/s。

24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第二预定水平高于全驱动电压的15％。

25.根据权利要求20所述的方法，进一步包括如果步骤(d)指示需要补充则提供警报的步骤。

26.根据权力要求20所述的方法，进一步包括如果步骤(d)指示需要补充则停止操作所述饮料制作机器的步骤。

27.根据权利要求20所述的方法，其中，步骤(a)包括检测所述加热单元中的温度，并且步骤(c)中检测到的所述泵的操作参数水平响应于在所述加热单元中检测到的温度。

28.一种确定饮料制作机器中是否存在流体的方法，包括：

(a)测量流过流量计的流体的流动速率并将测量的流体的流动速率与第一预定水平进行比较；

(b)响应于检测到测量的流动速率低于约1.0ml/s的第一预定水平，确定泵的操作参数水平，并将确定的泵的操作参数水平与第二预定水平进行比较；以及

(c)如果步骤(b)中确定的操作参数水平高于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机器需要补充；或者

(d)如果步骤(b)中确定的操作参数水平低于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机器不需要补充。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述加热单元是流通式加热单元。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，所述流量计和所述泵组合为单个单元。

31.根据权利要求28所述的方法，进一步包括如果步骤(c)指示需要补充则提供警报的步骤。

32.根据权力要求28所述的方法，进一步包括如果步骤(c)指示需要补充则停止操作所述饮料制作机器的步骤。

33.根据权利要求28所述的方法，进一步包括检测所述加热单元中的温度，并且其中，步骤(b)中检测到的所述泵的操作参数水平响应于在所述加热单元中检测到的温度。

34.一种饮料制作机器，包括：

壳体；

流体储存器，所述流体储存器安装至所述壳体；

流量计；

泵，所述泵与所述水储存器流体连接；

加热单元；以及

冲泡站，所述冲泡站具有出口；

其中，所述流体储存器、泵、流量计、加热单元以及冲泡站限定流体路径；以及

控制器，所述控制器被配置成：

(a)在所述饮料制作机器的操作期间接收流过所述流量计的流体的流动速率的测量值；

(b)如果流动速率测量值低于第一预定水平，则接收所述泵的操作参数水平的测量值；以及

(c)如果所述泵的操作参数水平高于第二预定水平，则确定所述饮料制作机器需要在所述储存器中补充流体；或者

(d)如果所述泵的操作参数水平低于所述第二预定水平，则确定所述饮料制作机器不需要补充。

35.根据权利要求34所述的饮料制作机器，其中，所述加热单元是流通式加热单元。

36.根据权利要求34所述的饮料制作机器，其中，所述流量计和所述泵组合为单个单元。

37.根据权利要求34所述的饮料制作机器，其中，所述第一预定水平小于约1.0ml/s。

38.根据权利要求34所述的饮料制作机器，其中，所述第二预定水平高于全驱动电压的15％。

39.根据权利要求34所述的饮料制作机器，其中，所述控制器进一步被配置成如果需要补充则生成警报。

40.根据权利要求34所述的饮料制作机器，其中，所述控制器进一步被配置成如果需要补充则停止所述饮料制作机器的操作。

41.根据权利要求34所述的饮料制作机器，其中，所述控制器进一步被配置成接收指示在所述加热单元中检测到的温度的信号，并且其中，所述泵的操作参数水平响应于在所述加热单元中检测到的温度。

Images