CN116507250A - 咖啡冲泡设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全自动咖啡机(100)，包括咖啡提取单元(10)，该咖啡提取单元具有：‑用于接收咖啡粉的冲泡腔室(1)，‑上活塞(2)，‑下活塞(3)，该下活塞能够在该冲泡腔室(1)内在最低位置与最高位置之间移动，‑其中，下活塞(3)包括活塞杆(31)，该活塞杆包括从杆的侧壁表面处的通道入口(311a)延伸到杆的底壁表面处的通道出口(311b)的内部通道(311)，以及其中，通道入口(311a)被设计和定位在杆的侧壁表面上，使得仅当下活塞处于最高位置时，该通道入口(311a)与冲泡腔室的底壁(11)重叠。

Description

咖啡冲泡设备

技术领域

本发明涉及一种用于制备咖啡饮料的设备。特别地，本发明涉及一种全自动咖啡设备。

背景技术

通常，在全自动咖啡机中，在冲泡腔室中制备咖啡，该冲泡腔室被配置为接收一定量的咖啡粉，借助于至少一个可移动活塞压缩所述一定量的咖啡，并且引入加压水，以冲泡压缩的咖啡粉。最后，所提取的咖啡饮料从冲泡腔室的出口流出到饮料杯中。

已经为全自动咖啡机开发了各种类型的冲泡腔室。

一种类型被称为“自底向上”冲泡腔室并且涉及一种冲泡腔室，其中，通过腔室的底部引入水，并且通过冲泡腔室的顶部排出冲泡的咖啡饮料。

这种类型的自底向上的冲泡腔室存在一个缺点，这是由于冲泡的咖啡不能完全从冲泡腔室排出以及少量残留液体保留在冲泡腔室中并且被收集在腔室的底部这一事实。

如果不排出，则该残留液体影响下一次冲泡的咖啡的质量，因为该残留液体与冲泡腔室中制备的下一次咖啡饮料混合。排出该残留液体的通常方式是通过水管将其排出，该水管被配置为将水引入冲泡腔室内部并且通常定位在冲泡腔室的底部处。该水管通常包括三通阀，该三通阀使得冲泡腔室的进水口能够与热水供应系统或与液体排出装置连接。该阀使得能够在咖啡制备期间将热水从热水供应系统引入冲泡腔室内部，并且然后在咖啡制备之后将残留液体从冲泡腔室排出到液体排出装置。这种配置在WO2016116981中实现，其中，认识到利用这种实现方式会产生其他问题。实际上，由于残留液体包括咖啡提取物和颗粒，所以一些残留物沉淀在冲泡腔室的进水口和三通阀之间延伸的管中，并且在一定时间之后阻塞水管。此外，这些残留物影响引入冲泡腔室内部的热水的质量和咖啡饮料的质量。

考虑到这些缺点，三通阀的成本是不值得的。

为了从自底向上的冲泡腔室排出残留液体，EP3545801涉及从冲泡腔室挤压出冲泡的咖啡粉而获得的残留水。该解决方案包括在活塞杆和用于设置在腔室底部的该杆的孔之间形成排出水口。

该解决方案的一个重要问题涉及在活塞杆和腔室底部下方流动的以及通过机器的内部零件飞溅的液体。实际上，该现有技术没有解释如何在机器内收集残留液体。此外，令人怀疑的是，杆的锥形形状与腔室底部处的孔之间的连接被配置为当底部封闭时能够紧密封闭。可以预期的是，咖啡提取物和细粒在密封件上的沉积物以及在底部腔室处的孔的边缘上的沉积物将积聚，并且如果没有需要完全拆卸腔室的定期清洁，则将不再保证密封性。

当冲泡烘焙&研磨(R&G)的咖啡时，咖啡饮料的最佳质量直接与提取过程中使用的水的精确温度相关。一个众所周知的问题是制备第一杯咖啡，甚至有时在不使用机器一段时间后制备第二杯咖啡。由于冲泡腔室本身的热惯性以及在水管内部存在积水，第一杯的温度决不是冲泡操作所需的温度，并且第一杯的质量较差，通常第二杯也是如此。

为了解决这个问题，已经提出了不同的解决方案，诸如，分配一杯或两杯质量较差的咖啡，以加热腔室。然而，这样的解决方案使咖啡溢出并且不能在自助式咖啡饮料设备中实现；操作者必须在场，以将这种咖啡倾倒在水槽里。

在另一解决方案中，类似于EP1009270中，在冲泡腔室本身内部提供加热部件，其中，电加热电阻嵌入腔室的主体内部。该解决方案存在若干个缺点。首先，这要求腔室具有复杂构造并且腔室不容易维护。然后，该解决方案不能加热滞留在供水管线中的残留水，这意味着从未在最佳温度下制备第一杯。另外，腔室壁的相对高温改变了腔室内咖啡的粘度并且直接影响制备的咖啡的质量。最后，这种电加热腔室的能耗高。

另一解决方案包括将热水引入冲泡腔室内，以将水管线和冲泡腔室加热到所需温度，然后在制备第一杯咖啡之前排出所述加热水。WO2020082190描述了这样的解决方案：基于与上述WO2016116981相同的流体管线供应构造，加热热水通过水管线和三通阀排出，该三通阀将所述水排出到排水管。但是这种解决方案仍然需要使用三通阀，具有相关的成本和维护。

本发明的目的是解决现有技术自底向上的冲泡腔室的至少一些缺陷，或者至少提供现有技术自底向上的冲泡腔室的替代方案。

特别地，本发明的目的是提供一种全自动咖啡机，该全自动咖啡机包括能够排出残留液体的自底向上的冲泡腔室。

提供一种全自动咖啡机将是有利的，该全自动咖啡机包括自底向上的冲泡腔室，该冲泡腔室使得能够在不污染供水管线的情况下排出残留液体。

提供一种全自动咖啡机将是有利的，该全自动咖啡机包括自底向上的冲泡腔室，该冲泡腔室能够在不使用昂贵的三通阀的情况下排出残留液体。

提供一种全自动咖啡机将是有利的，该全自动咖啡机包括自底向上的冲泡腔室，该冲泡腔室能够制备具有与其他杯相同质量的第一杯。

提供一种全自动咖啡机将是有利的，该全自动咖啡机包括自底向上的冲泡腔室，该冲泡腔室能够在不溢出咖啡或电能的情况下制备具有与其他杯相同质量的第一杯。

发明内容

在本发明的第一方面中，提供了一种包括咖啡提取单元的全自动咖啡机，所述咖啡提取单元包括：

-用于接收烘焙且研磨的咖啡粉的冲泡腔室，所述腔室包括上边缘、底壁和进水口，

-上活塞，

.所述上活塞被配置为能够移动穿过冲泡腔室的上边缘，并且在冲泡腔室内进一步移动以进行冲泡腔室和上活塞的相对移动，以及

.所述上活塞包括液体出口导管，

-下活塞，该下活塞能够在所述冲泡腔室内在以下位置之间移动：

.最低位置，其中，下活塞位于冲泡腔室的底壁上，和

.最高位置，其中，下活塞位于冲泡腔室的上边缘处，

-其中，下活塞包括活塞杆，所述活塞杆延伸穿过冲泡腔室的底壁，以及

其中，活塞杆包括从杆的侧壁表面处的通道入口延伸到杆的底壁表面处的通道出口的内部通道，以及

其中，通道入口被设计和定位在杆的侧壁表面上，使得仅当下活塞处于更高位置时，所述通道入口与冲泡腔室的底壁重叠。

该咖啡机包括冲泡腔室，该冲泡腔室被配置为实现自底向上提取。腔室沿着纵向轴线设计和定向。该轴线可以基本上垂直地定向，或者例如与垂直线倾斜达30°的角度。在提取期间，通过腔室的底部引入水，并且通过腔室的顶部分配提取的咖啡。

冲泡腔室限定内部容积，该内部容积被配置用于接收待提取的一定剂量的烘焙且研磨的咖啡粉，优选地接收烘焙且研磨的咖啡。通常，腔室呈圆柱形，具有从底壁向上延伸至上边缘的侧壁。圆柱形形状的纵向轴线优选地基本上垂直地定向。

冲泡腔室的顶部打开，以使得能够引入待提取的咖啡粉。

冲泡腔室包括进水口，该进水口被配置为将水引入该腔室内部，以提取存在于该腔室内的咖啡粉。通常，该进水口定位在腔室的侧壁内部，优选地靠近底壁。

咖啡机包括能够移动通过腔室的内部容积的两个活塞。

第一活塞能够移动通过腔室的上部并且被称为上活塞。

该上活塞被设计成能够移动穿过冲泡腔室的上边缘，并且在冲泡腔室内进一步移动以进行冲泡腔室和上活塞的相对移动。该上活塞被设计成能够压缩存在于腔室内部的咖啡粉。

该上活塞包括液体出口导管。该导管能够从腔室分配所提取的饮料，优选地分配咖啡。通常，该导管从活塞延伸到用于分配杯子中的饮料的喷嘴。

第二活塞被称为下活塞。

下活塞能够在冲泡腔室内在两个端部位置之间移动。一个端部位置是第二活塞在腔室内的最低位置。在该最低位置中，下活塞的头部位于冲泡腔室的底壁上。通常，在将咖啡粉引入腔室内的操作期间以及在用水提取咖啡粉的操作期间，下活塞定位在该下位置。

另一端部位置是第二活塞在腔室内的最高位置。在该较高位置，下活塞的头部的上表面在冲泡腔室的上边缘处。通常，在从腔室排出所提取的咖啡粉的操作期间，下活塞定位在该较高位置处。

下活塞包括头部和杆。

通常，头部呈现水开口，这些水开口被配置为将水从进水口向上引入到在上活塞和下活塞之间的腔室内压缩的咖啡粉中。

下活塞被组装到冲泡腔室，使得其活塞杆延伸穿过冲泡腔室的底壁中的开口，杆的底部自由端位于腔室外部。活塞杆被配置为在开口内上下移动。

该杆包括包括从杆的侧壁表面处的通道入口延伸到杆的底壁表面处的通道出口的内部通道。该通道形成用于与杆的侧表面接触的液体的流体通道，该流体通道向下到达杆的底端下面的位置。

该通道的入口被设计和定位在杆的侧壁表面上，使得仅当下活塞处于更高位置时，入口与冲泡腔室的底壁重叠。

因此，当下活塞处于其能够排出所提取的咖啡的最高位置时，通道入口在腔室底部形成开口，用于排出在腔室底部收集的任何残留液体。在该最高位置，下活塞能够同时排出咖啡饼并且排出残留液体。

残留液体不被进水口排出，其不保留在供水管的一部分中或腔室的底部处，因此提取具有最佳质量的在冲泡腔室中制备的下一次咖啡饮料。

通常，咖啡机包括废液收集器，并且在杆的底壁表面处的通道出口连接到所述废液收集器，例如，滴水盘。

因此，残留液体通过专用管连接直接流到废液的收集器，并且不会流动污染机器的其他管或零件，例如，杆和腔室底部的开口的接触表面或下活塞杆的外表面。

该机器包括支撑框架，冲泡腔室安装在该支撑框架上。

冲泡腔室和两个活塞的相对移动可通过以下方式无区别地实现：

-保持冲泡腔室固定到支撑框架上，并且在该腔室内部和/或外部致动活塞，

和/或

-相对于支撑框架致动冲泡腔室，同时活塞保持固定或由保持它们的腔室的移动被动地驱动。

在一个优选实施方案中，通过驱动部件能够使冲泡腔室移动。驱动部件可以是齿条或任何其他已知的部件。

在该实施方案中，优选地：

-上活塞是固定的，

-下活塞的杆包括自由底端，该自由底端位于冲泡腔室外部并且能够与所述活塞和所述腔室一起移动，

-设备包括固定的底部止动壁，该底部止动壁能够接触下活塞的杆的底端，

-下活塞的移动取决于冲泡腔室的移动和/或自由底端与下止动壁的接触或下活塞与上活塞的接触。

优选地，在该优选实施方案中，下活塞没有引导部件、保持部件和弹簧，这意味着下活塞是被动的并且没有主动部件来改变下活塞相对于冲泡腔室的位置。

优选地，在该优选实施方案中，杆和/或下活塞设置有摩擦部件，以控制杆和/或下活塞相对于冲泡腔室的内壁的移动。这些部件使得下活塞能够相对于冲泡腔室保持在一个位置。

优选地，在该优选实施方案中，固定的底部止动壁包括通道，该通道被配置为将杆的内部通道的通道出口与排水管连接。排水管可以被配置为将水液体引导至滴水盘或该设备的任何排水零件。

在替代实施方案中，冲泡腔室可以固定地安装在机器中，并且上活塞和下活塞可以通过驱动部件能够在冲泡腔室内部和外部移动。

通常，咖啡提取单元包括用于提取的咖啡粉(咖啡饼)的排放装置。该排放装置被设计成当下活塞位于其最高位置时通过任何旋转或平移移动来扫过腔室的上边缘上方的区域。

通常，全自动咖啡机包括加压热水流体系统，该加压热水流体系统至少包括供水系统、水加热装置和水泵。该系统连接到冲泡腔室的进水口。

因此，将热加压水供应到冲泡腔室，用于提取烘烤且研磨的咖啡粉。

通常，全自动咖啡机包括控制系统，该控制系统被配置为：

-致动冲泡腔室和/或活塞的移动，

-控制加压热水流体系统的装置。

在第二方面，提供了一种用于使用诸如上文所述的全自动咖啡设备来制备咖啡饮料的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

a-在配料位置中，其中，下活塞处于最低位置中，并且上活塞处于距腔室的上边缘一定距离处并且在腔室外，将一定剂量的烘焙且研磨的咖啡粉供应到冲泡腔室中，然后，

b-使腔室和上活塞相对于彼此移动，以压缩一定剂量的咖啡粉，然后，

c-通过进水口将热水引入冲泡腔室中，提取咖啡粉并通过上活塞的饮料出口分配所提取的咖啡饮料，然后，

d-使腔室、上活塞和下活塞相对于彼此移动，以便：

.将腔室的上边缘定位成远离上活塞，以及

.将下活塞定位在冲泡腔室的上边缘处，以及

.从下活塞排出所提取的咖啡粉，以及

.通过下活塞的杆的内部通道分配存在于腔室的底部的残留液体。

该方法使得能够排出仍然存在于冲泡腔室中并且在咖啡制备结束时在其底部收集的任何液体。液体的排出发生在咖啡粉饼的排出期间，这意味着与现有技术相比，在咖啡制备步骤的整个过程中没有额外的时间。与通常的顺序相比，排出步骤保持不可见。

在步骤a)开始时，冲泡腔室没有咖啡。

优选地，该方法在步骤d)之后包括至少一个另外的步骤e)，该步骤包括在封闭位置中将腔室、上活塞和下活塞相对于彼此移动的步骤，其中，下活塞处于最低位置，并且上活塞封闭腔室。

该封闭位置防止在步骤c)中制备咖啡之后腔室的温度过快下降。由于腔室的封闭配置，腔室的壁保持温暖，并且如果制备新咖啡，则腔室的温度立即适于最佳制备。

优选地，保持该封闭位置，直到订购新的咖啡饮料，并且当订购新的咖啡饮料时，腔室移动到配料位置，以便实现步骤a)。

在一个优选的实施方案中，该方法包括在实现步骤a)之前的至少一个另外的步骤a₀)，该步骤a₀)包括：

a₀)使腔室、上活塞和下活塞相对于彼此移动，以便：

.将腔室的上边缘定位成远离上活塞，以及

.将下活塞定位在冲泡腔室的上边缘处，以及

.通过进水口引入热水，以便净化热水流体管线并且通过下活塞的内部通道分配所述热水。

在咖啡制备的步骤a)至e)之前实现的该步骤a₀)期间，冲泡腔室被放置在使得能够同时从进水口引入水并且该引入的水通过下活塞的杆的内部通道从该腔室立即排出的位置。结果，如果在一定时间内没有提取咖啡并且停滞在进水口上游的水管内部的水的温度已经降低，则该水可以在制备咖啡之前被净化和排出。然后，将用处于正确预期温度的热水而不是用一部分冷水来提取通过实现步骤a)至e)而制备的下一次咖啡。

引入到冲泡腔室中的热水的容积取决于特定水流体管线中流体的死容积，该死容积是停滞在水加热装置的出口与冲泡腔室的进水口之间的水的容积，并且取决于该腔室的底部部分中的流体的死容积。

在另一个优选的实施方案中，该方法可以包括在实现步骤a)之前的另外的步骤，这些步骤包括：

a₁-使冲泡腔室、上活塞和下活塞相对于彼此移动，以便：

.用上活塞封闭腔室，以及

.将下活塞定位在冲泡腔室内，使得内部通道的通道入口定位在腔室的底壁下方，以及

.通过进水口引入热水，以便填充限定在上活塞和下活塞之间的冲泡腔室的内部容积的至少一部分，然后，

a₂-使腔室、上活塞和下活塞相对于彼此移动，以便将下活塞定位在冲泡腔室的上边缘处，以便通过下活塞的内部通道分配所述体积的热水，然后，

a₃-使腔室、上活塞和下活塞相对于彼此移动到配料位置。

这些步骤使得能够在没有咖啡的冲泡腔室中引入热水，以便预热该腔室。特别地，当在一定时间没有在冲泡腔室中制备咖啡饮料，结果，冲泡腔室和供应管线中的水是冷的时，可以实现这些步骤。在这种冷条件下制备的任何第一杯和甚至第二杯咖啡不具有预期的品质。两次准备之间的该特定时间可以根据制造设备的部件的材料和/或根据机器的外部环境(在咖啡店中，在外面，也根据地理位置(寒冷或炎热气候))而因机器而异。

在步骤a₁)中，将热水引入空腔室内。热水的容积可以取决于制造冲泡腔室的材料。考虑到机器的环境或节水，该容积可由操作者在咖啡机的设置菜单中选择。优选地，限定在上活塞和下活塞之间的冲泡腔室的内部容积小于该腔室的最大内部容积，使得引入用于加热的热水量不是太重要。该容积可根据具体情况来限定，但必须足以将腔室加热到某个温度，该温度与刚好用腔室制备咖啡饮料的情况下获得的温度类似。

一旦引入热水，该热水可以在冲泡腔室中保持一定时间，以便有效地加热冲泡腔室，并且该时间在实现步骤a₂)之前。该时间可以由操作者在咖啡机的设置菜单中考虑机器的环境来选择，或者加速制备的时间长度。

在步骤a₂)中，将加热水从冲泡腔室排出，并且优选地将热水引入冲泡腔室并且立即排出，以便从停滞的水净化热水管线。

在优选的实施方案中，步骤a₀)在步骤a₁)之前实现，以便保证冲泡腔室的最佳预热。

在本申请中，术语“内部”、“顶部”、“底部”和“横向”用于描述本发明特征的位置关系。这些术语应理解为是指当定位在用于生产饮料的全自动咖啡设备中时，装置处于其通常取向，如图所示尤其如图6所示。

本发明的以上方面可按任何合适的组合方式进行组合。此外，本文中的各种特征可以与上述方面中的一者或多者组合，以提供除了具体示出和描述的那些以外的组合。根据权利要求书、具体实施方式以及附图，本发明的另外的目的和有利特征将显而易见。

附图说明

现将参考以下附图以举例的方式进一步描述本发明的具体实施方案。

-图1A示出了根据现有技术的咖啡提取单元的热水流体系统。

-图2和图3示出了处于两个不同操作步骤中的根据本发明的全自动咖啡机的咖啡提取单元。

-图4A和图4B是根据本发明的下活塞的视图和横截面。

-图5示出了利用如上所述的咖啡提取单元制备咖啡饮料的步骤。

-图6示出了根据本发明的具有咖啡提取单元的热水流体系统。

-图7和图8示出了当在一定时期内没有制备咖啡饮料时可以在图5的步骤之前实现的步骤。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术WO2016116981的咖啡提取单元10的热水供应管线。咖啡提取部分对应于自底向上的配置，其中，在冲泡腔室1的底部引入水并且通过管线21在顶部分配咖啡饮料。该管线依次至少包括：

-热水箱101，

-泵102，

-流量计103，

-最终热水流体管线7，该最终热水流体管线连接到咖啡提取单元10的冲泡腔室部分的进水口。

水管由于机器中的弯曲而永远不会被完全地排出，并且是太冷的水进入冲泡单元中的确定的原因之一。估计这部分水管含有大约2ml水。

为了在咖啡提取之后排出保留在冲泡腔室1底部的残留液体，三通阀106设置在热水供应管线中，热水供应管线使得残留液体能够通过最终热水流体管线7向下排放到三通阀106并且然后排放到排水管8。

如在上面的“发明背景”部分中所提到的，通过最终热水流体管线7的这种排放存在严重的缺点。

图2和图3示意性地示出了处于两个不同操作步骤中的根据本发明的全自动咖啡机的咖啡提取单元10。

在图2中，在咖啡提取步骤或腔室的预热步骤中表示咖啡提取单元10，而在图3中，在用于制备咖啡饮料的操作序列结束时排出咖啡饼的步骤中表示咖啡提取单元10。

这些咖啡提取单元10包括用于接收一定剂量的咖啡粉(通常为烘焙且研磨的咖啡)的冲泡腔室1。优选地，冲泡腔室1是具有开口顶部的圆柱体，该圆柱体沿着基本上竖直的轴线XX’从底壁11延伸至上边缘。腔室1包括进水口13，热水流体管线连接到该进水口。进水口13优选地定位成靠近腔室的底部，诸如，在如图2所示的侧壁的下部内部，或者可选地在底壁中。

咖啡提取单元10包括驱动部件6，以垂直地上下移动腔室1。例如，腔室1可以通过马达部件安装在蜗杆驱动器上。蜗杆的旋转引起腔室的垂直平移。

咖啡提取单元10包括上活塞2。该上活塞2具有下端部分，该下端部分呈现圆柱形设计并且具有与腔室的直径基本上相等的直径，使得上活塞能够穿过腔室的上边缘12并且在冲泡腔室内部进一步沿着上活塞的方向向上移动冲泡腔室。因此，上活塞使得能够在咖啡提取(图2)期间封闭冲泡腔室并且压缩在冲泡腔室内部引入的一定剂量的烘焙且研磨的咖啡粉。

咖啡粉可通过斜槽(未示出)引入腔室内，该斜槽在腔室的开口顶部的方向上引导该剂量的咖啡粉。

另外，上活塞2包括从上活塞的底表面延伸并连接到咖啡饮料分配管线的液体出口导管21。

咖啡提取单元10包括具有头部32的下活塞，该下活塞包括出水口34，该出水口被配置用于将通过进水口11引入的水分配到定位在下活塞的头部上方的压缩咖啡的底表面中(图2)。该头部用作供水器。水分配器(未示出)定位在上方，以通过咖啡粉分配水。

通过底部引入水的用于自底向上抽取的这种类型的活塞在腔室的底部处产生大的死容积并且防止所有的排出。已经观察到，多达3ml的水仍然截留在冲泡腔室的底部。

头部是圆盘形的并且具有基本上等于腔室圆柱体的内径的直径。下活塞3包括固定到圆盘形头部32的底部并向下延伸的杆31。活塞3组装到腔室上，其中，杆31延伸穿过腔室的底壁中的开口。

下活塞的杆31没有引导部件、保持部件弹簧，其中，下活塞能够与冲泡腔室同轴地并且在所述冲泡腔室内移动。

通常，筛网过滤器(未示出)被放置在下活塞的头部的上表面处，以保留咖啡颗粒。

下活塞3在冲泡腔室1内能够在两个端部位置之间移动：

-最低位置，其中，下活塞位于冲泡腔室的底壁11上(图2)，

和

-较高位置，其中，下活塞位于冲泡腔室的上边缘12处(图3)。

咖啡提取单元10包括：排放装置4，用于清扫已被提取的咖啡饼(图3)。该咖啡提取单元定位成略高于冲泡腔室的上边缘。清扫的咖啡饼储存在饼接收部分中。

在本示出的实施方案中，上活塞2是固定的。下活塞3能够同轴移动：

-与冲泡腔室1一起，这意味着当冲泡腔室1移动时，冲泡腔室同时带着下活塞，以及

-在冲泡腔室1内，这意味着下活塞可以在冲泡腔室内的不同位置处移动。当冲泡腔室向上移动时，下活塞3在冲泡腔室内的移动由活塞杆的圆盘形构件32抵靠上活塞2的接触驱动，并且当冲泡腔室向下移动时，该移动由下活塞的活塞杆的底端312抵靠底部止动壁5的接触驱动。当下活塞3在其向上的过程中被上活塞2停止时，腔室的连续向上移动使得活塞3能够在腔室内相对移动，在腔室向下移动期间，底部止动壁也会发生这种情况。

下活塞3的杆31包括从杆的侧壁表面处的通道入口311a延伸到杆的底壁表面处的通道出口311b的内部通道311。该通道提供从通道入口311a向下至通道出口311b的流体连通。

通道入口311a在尺寸和形状上被设计并且定位在杆的侧壁表面上，使得当下活塞3处于其较高位置(图3)时，通道入口311a然后穿过并且面向冲泡腔室的孔的边缘，杆接合在该冲泡腔室中，从而形成液体出口。因此，在该较高位置中，腔室中存在的任何废液都能够流过通道入口311a并沿通道311向下流动到通道出口311b。废液不是通过进水口11排出，而是通过活塞杆排出，消除了供水的污染问题。

底部止动壁5包括通道51，该通道与连接到管的杆的通道出口311b配合，以将废液引导到废液收集器，诸如，滴水盘。

通道入口311a在尺寸和形状上设计并定位在杆的侧壁表面上，使得当下活塞3处于其他操作位置(例如，咖啡配料、冲泡、预热)时，通道入口311a定位在冲泡腔室的底壁11下方。因此，在其他位置(例如，图2所示的位置)，没有液体能够吹过通道入口311a。

图4A是这种下活塞3的透视图。圆盘形头部32包括多个出水口34，以通过放置在其上的压缩咖啡的表面分配水。通常，圆形密封件定位在圆周凹口33中，以在提取期间提供密封性。

图4B是活塞的杆的竖直截面：很明显，杆311是空的，其提供了用于废液的通道311。

图5示出了如上所述的利用包括咖啡提取单元的全自动咖啡设备来制备咖啡饮料的方法的不同步骤。

步骤a)对应于配料操作，其中，腔室处于位置O)，其中，下活塞3处于冲泡腔室内部的最低位置，并且上活塞2处于距腔室的上边缘12一定距离处。在该位置中，可以通过冲泡腔室的顶部引入一定剂量的烘焙且研磨的咖啡粉。

在步骤b)中，冲泡腔室1和上活塞2相对于彼此移动，以压缩该剂量的咖啡粉。

在步骤c)中，通过进水口71将热水引入冲泡腔室，由下活塞的头部通过压缩的咖啡粉分配热水。提取咖啡粉，并且通过上活塞内的饮料出口分配所提取的咖啡饮料91。

然后，在步骤d)中，冲泡腔室1向下移动，这具有从该腔室抽出上活塞2的效果。在腔室向下移动期间，下活塞的杆的底端被止动壁止动，结果，下活塞3在腔室内向上移动到腔室的上边缘。如图所示，当下活塞3在腔室中处于其上部位置时，咖啡饼92定位在腔室的上边缘上方并且可以被清扫。同时，杆31的内部通道的入口311a形成用于存在于腔室中的废液72的出口。该液体72通过杆排出并从出口311b流出。

在最后的步骤e)中，腔室1、上活塞2和下活塞3相对于彼此移动，以便封闭腔室，结果保持腔室温热，以用于下一次咖啡饮料的制备。

图6示意性地示出了根据本发明的具有咖啡提取单元10的热水流体系统。该管线依次至少包括：

-冷水箱101，

-流量计103，

-泵102，

-加热器104，

-阀105，

-最终热水流体管线7，其连接到咖啡提取单元10的冲泡腔室部分的进水口。

在咖啡提取之后保留在冲泡腔室1底部的废液通过下活塞的杆直接排出到废液收集器。形成在下活塞的杆中的排放通道的入口用作被动阀，当下活塞处于其在冲泡腔室内部的较高位置时，该被动阀自动打开。死容积中的所有水可以朝向废液收集器(例如，滴水盘)排出。

该被动阀使得能够实现改进在长时间段之后制备的第一咖啡饮料的制备的步骤，在长时间段期间，没有制备咖啡饮料，结果冲泡腔室和保持在供水管线中的水是冷的。

特别地，当一定时间内没有制备咖啡时，可以对第一新制备的咖啡实现某些附加步骤。该特定时间可以是例如15分钟，但是操作者可以在机器的设置菜单中定义该时段，因为机器在其环境(热或冷)和构造方面可以不同。

图7示出了附加的步骤a₀)，可以在制备新的咖啡之前实现该步骤，以便在一定时期内没有制备咖啡的情况下提高所供应的水的温度。

从所示的配料位置O)开始，其中，下活塞2处于冲泡腔室内部的最低位置并且上活塞3距腔室的上边缘12一定距离，腔室1、上活塞2和下活塞3相对于彼此移动，以便：

-将腔室的上边缘12定位成远离上活塞2，以及

-将下活塞3定位在冲泡腔室的上边缘12处。

然后，通过进水口1引入热水71，以便净化热水流体管线7。由于杆31的内部通道的入口311a形成用于腔室中存在的液体的出口，所以引入的水71立即通过杆排出并从出口311b流出。结果，在制备新的咖啡饮料之前去除保留在供水管线中的冷水。

然后，如图5的步骤所示，在将冲泡腔室的不同元件定位在配料位置之后，咖啡制备可以开始。

当在一定时间期间没有制备饮料时，咖啡机的控制单元可以被配置为自动地将冲泡单元1移动到图7的步骤a₀)中所示的位置，以便在将订购咖啡时准备好从供水管线7中净化冷水。

图8示出了其他附加的步骤，可以在制备新的咖啡之前实现这些步骤，以便在一定时期内没有制备咖啡的情况下提高所供应的水的温度。这些步骤可以在步骤a₀)之后或独立地实现；这取决于咖啡机的位置，特别是取决于外部环境条件。

从所示的配料位置O)开始，其中，下活塞3处于冲泡腔室内部的最低位置并且上活塞2距腔室的上边缘12一定距离，在步骤a₁)中，腔室1、上活塞2和下活塞3相对于彼此移动，以便：

-用上活塞2封闭腔室1，以及

-将下活塞3定位在冲泡腔室1内，使得内部通道的通道入口311a定位在冲泡腔室的底壁11下方。在单元10的不同元件的这些位置中，冲泡腔室是封闭的并且没有液体可以从底部排出。

然后，在由上活塞和下活塞限定的冲泡腔室的内部容积内通过进水口13引入热水，以便填充限定在上活塞2和下活塞3之间的冲泡腔室的内部容积的至少一部分。

然后，热水71被保持在冲泡腔室内，具有预热该腔室的效果。温度在80℃和95℃之间的小容积的热水可以在足以预热该腔室的时间期间被保持在该腔室中，就好像咖啡是最近制备好的一样。例如，25ml的80℃至95℃的水在直径为45mm的塑料浓缩咖啡腔室内保持15秒就足以预热所述腔室，用于制备第一咖啡。

在该暂停之后，在步骤a₂)中，使腔室1、上活塞2和下活塞3相对于彼此移动，以便将下活塞3定位在冲泡腔室的上边缘12处，以便通过下活塞的内部通道311分配该容积的热水。然后，在该位置，通过进水口13引入热水，以便净化热水流体管线7，并且该热水立即通过下活塞的内部通道311排出。

然后，在步骤a₃)中，在咖啡制备开始之前，腔室1、上活塞2和下活塞3相对于彼此移动到配料位置O，如图5所示。

用热水加热腔室以及从停滞的水中净化热水供应管线的效果显著地改善了在机器冷却并且在一定时间内没有分配咖啡之后第一杯咖啡的制备。

具有预热腔室的序列的第一咖啡的制备时间将制备时间增加少于20秒。第一咖啡呈现与由温室制备的以下咖啡相同的感官特性。

本发明的优点在于，通过用新的活塞简单地替换腔室的下活塞，并且使机器的控制单元的软件适于命令冲泡腔室的移动和水的分配，能够实现现有机器的升级。这种升级不会增加机器成本并且可以容易地实现。

另一个优点在于，新的全自动咖啡机可以用简单的单向阀代替热水供应管线中的三通阀来生产，这降低了生产成本。此外，本发明防止残留水回流到该单向阀，在一定时间之后具有堵塞或不良密封该阀的风险。

另一个优点在于，通过活塞的杆从腔室移除废液不会造成在制备好的杯子中产生的飞溅容积的咖啡饮料的排放，如在根据现有技术的三通阀的打开期间所观察到的(由于压力下降)。咖啡消费者感觉不到腔室的排水。

虽然已参考以上所示的实施方案描述了本发明，但应当理解，如权利要求书所保护的本发明不以任何方式受限于这些示出的实施方案。

在不背离如权利要求书所限定出的本发明范围的情况下，可以做出各种变化和修改。此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来并入此类等同物。

如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在表示“包括但不限于”的意思。

附图中的标引列表：

咖啡提取单元 10 冲泡腔室 1 底壁 11 上边缘 12 进水口 13 上活塞 2 出口导管 21 下活塞 3 活塞杆 31 内部通道 311 入口 311a 出口 311b 头部 32 摩擦部件33 出水口 34 排放装置 4 底部止动壁 5 通道 51 驱动部件 6 热水流体管线 7 水 71残留液体 72 液体收集器 8 烘焙且研磨的咖啡 9 咖啡饮料 91 咖啡饼 92 咖啡机 100水箱 101 泵 102 流量计 103 加热器 104 阀 105 三通阀 106

Claims (13)

1.一种全自动咖啡机(100)，包括咖啡提取单元(10)，所述咖啡提取单元包括：

-冲泡腔室(1)，所述冲泡腔室用于接收经烘焙并且研磨的咖啡粉，所述腔室包括上边缘(12)、底壁(11)和进水口(13)，

-上活塞(2)，

.所述上活塞被配置为能够移动穿过冲泡腔室的上边缘，并且在冲泡腔室内进一步移动以使冲泡腔室和上活塞相对移动，并且

.所述上活塞包括液体出口导管(21)，

-下活塞(3)，所述下活塞能够在所述冲泡腔室(1)内在以下位置之间移动：

.最低位置，其中，下活塞位于冲泡腔室的底壁(11)上，和

.最高位置，其中，下活塞位于冲泡腔室的上边缘(12)处，

-其中，下活塞(3)包括活塞杆(31)，所述活塞杆延伸穿过冲泡腔室的底壁(11)，并且

其中，活塞杆(31)包括从杆的侧壁表面处的通道入口(311a)延伸到杆的底壁表面处的通道出口(311b)的内部通道(311)，并且

其中，通道入口(311a)被设计和定位在杆的侧壁表面上，使得仅当下活塞处于更高位置时，所述通道入口(311a)与冲泡腔室的底壁(11)重叠。

2.根据权利要求1所述的全自动咖啡机，其中，所述全自动咖啡机包括废液收集器(8)，并且在杆的底壁表面处的通道出口(311b)连接到所述废液收集器。

3.根据权利要求1或2所述的全自动咖啡机，其中，能够通过驱动部件(6)使冲泡腔室(1)移动。

4.根据前述权利要求所述的全自动咖啡机，其中：

-上活塞(2)是固定的，

-下活塞的杆(31)包括自由底端(312)，所述自由底端位于冲泡腔室(1)外部并且能够与所述活塞和所述腔室一起移动，

-设备包括固定的底部止动壁(5)，所述底部止动壁被配置为接触下活塞的杆的底端，

-下活塞(3)的移动取决于冲泡腔室的移动以及/或者自由底端(312)与下止动壁(4)的接触或下活塞(3)与上活塞(2)的接触。

5.根据前述权利要求中任一项所述的全自动咖啡机，其中，杆(31)和/或下活塞(3)设置有摩擦部件，以控制杆和/或下活塞相对于冲泡腔室的内壁的移动。

6.根据权利要求4或5所述的全自动咖啡机，其中，固定的底部止动壁(5)包括通道(51)，所述通道被配置为将杆的内部通道的通道出口(311b)与排水管连接。

7.根据权利要求1所述的全自动咖啡机，其中，冲泡腔室(1)是固定的，并且上活塞和下活塞(2,3)能够通过驱动部件在冲泡腔室内部和外部移动。

8.根据前述权利要求中任一项所述的全自动咖啡机，其中，所述设备包括用于废弃的咖啡的排放装置(4)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的全自动咖啡机，其中，所述设备包括加压热水流体系统，所述加压热水流体系统至少包括供水系统、水加热装置和水泵，其中，所述系统连接到冲泡腔室的进水口(13)。

10.一种用于使用根据权利要求1至9中任一项所述的全自动咖啡设备制备咖啡饮料的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

a-在配料位置中，其中，下活塞(3)处于冲泡腔室内的最低位置中并且上活塞(2)处于距腔室的上边缘(12)一定距离处且在腔室外，将一定剂量的烘焙并且研磨的咖啡粉供应到冲泡腔室中，然后，

b-使腔室(1)和上活塞(2)相对于彼此移动，以压缩所述一定剂量的咖啡粉，然后，

c-通过进水口(13)引入热水，提取咖啡粉并通过上活塞的饮料出口(21)分配所提取的咖啡饮料，然后，

d-使腔室(1)、上活塞(2)和下活塞(3)相对于彼此移动，以便：

.将腔室的上边缘(12)定位成远离上活塞(2)，以及

.将下活塞(3)定位在冲泡腔室的上边缘(12)处，以及

.从下活塞排出所提取的咖啡粉，以及

.通过下活塞的杆的内部通道(311)分配存在于腔室的底部的残留液体。

11.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述方法在步骤d)之后包括至少一个另外的步骤e)，所述步骤e)包括在封闭位置中使腔室(1)、上活塞(3)和下活塞(2)相对于彼此移动的步骤，在该封闭位置下活塞处于最低位置并且上活塞封闭腔室。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述方法包括在实现步骤

a)之前的至少一个另外的步骤，所述步骤包括：

a₀-使腔室(1)、上活塞(2)和下活塞(3)相对于彼此移动，以便：

.将腔室的上边缘(12)定位成远离上活塞(2)，以及

.将下活塞(3)定位在冲泡腔室的上边缘(12)处，以及

.通过进水口(13)引入热水，以便净化热水流体管线(7)

并且通过下活塞的内部通道(311)分配所述热水。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中，所述方法包括在实现步骤a)之前的另外的步骤，这些步骤包括：

a₁-使腔室(1)、上活塞(2)和下活塞(3)相对于彼此移动，以便：

.用上活塞(2)封闭腔室(1)，以及

.将下活塞(3)定位在冲泡腔室(1)内，使得内部通道的通道入口(311a)定位在腔室的底壁(11)下方，以及

.通过进水口(13)引入热水，以便填充限定在上活塞(2)

和下活塞(3)之间的冲泡腔室的内部容积的至少一部分，

然后

a₂-使腔室(1)、上活塞(2)和下活塞(3)相对于彼此移动，以便将下活塞(3)定位在冲泡腔室的上边缘(12)处，以便通过下活塞的内部通道(311)分配所述容积的热水，然后，a₃-使腔室(1)、上活塞(2)和下活塞(3)相对于彼此移动到配料位置。