JP6864195B2 - 抽出装置 - Google Patents

Description

本出願は、２０１５年１０月２８日出願の、米国仮特許出願第６２／２４７６１２号の優先権を主張する。

本発明は一般に、電動で加熱及び撹拌する抽出装置に関し、さらに特には、自動化された撹拌及び加熱を利用してオペレータが抽出プロセス全体を完全に制御できる方法で、コーヒーのようなものを抽出したり、茶を抽出したり、又は、物質を油や脂肪に抽出するのに使用する装置に関する。誘導加熱を適用した本発明の１つの別形もまた、一般的な装置として価値があることも事実である。

コーヒーまたは茶を抽出するには多くの方法があり、また物質を脂肪又は油に抽出するには多くの方法がある。フレンチプレスコーヒーマシンは、今日広く利用されている、そのようなマシンのうちの１つである。

フレンチプレスコーヒーメーカーでは、乾燥したコーヒー粉をカラフェに入れ、さらに、別の装置で水を加熱し、粉に加える。コーヒーは静的抽出されるか、又は、抽出しながらコーヒーを手動で撹拌することもできる。抽出が完了したら、コーヒー粉を濾過し、飲料を提供する。同様に、茶葉をカラフェに入れることができ、上記のプロセスを繰り返して茶を抽出するか、又は、食用物質（ハーブ等）と、バターのような油や脂肪を含む液体を使用して、その食用物質から液体に風味を抽出することができる。

従来は、コーヒーや茶にフレンチプレスを使用するとき、そのプロセスは通常手動であり、オペレータは手動で撹拌しなければならず、また、水を加熱できる別のやかんが使用できなければならない。さらに、フレンチプレスでは水の温度が急速に低下し始めるため、最適な抽出が行われ得るとオペレータが感じ得る温度から、コーヒー粉を素早く取り除くことになる。フレンチプレスではこのプロセスが手動であるため、オペレータは撹拌時間と提供する時期についても測らなくてはならず、タイミングに関するミスが解決できていないプロセスであるため、オペレータがコーヒー、茶、又はその他の抽出した液体を抽出し過ぎるか、又は、抽出し足りない原因となり得る。また、フレンチプレスから１杯分を注いだ後、温度を安定させて最適な提供温度に保つ加熱装置がないため、フレンチプレスに残ったコーヒーが急速に冷めていくのも事実である。

茶の抽出とは、茶葉に対する水の温度を制御するために多くの様々な方法が取り入れられた古くからの技術である。これまで様々な茶器が生み出されてきたのは、その見た目を魅力的にするためだと多くの人は考えるが、実際は、そういった茶器の熱特性のために、ある特定の茶器向けにある特定の茶が設計されているのも事実である。しかしながら、こうした考え抜かれた設計であっても、材質や形状を利用して熱プロファイルを完全に制御する能力には、せいぜい限界がある。茶抽出の手動プロセスでは、ある特定の種類の茶の熱プロファイルを完全なものにするフル機能は通常、従来の静的プロセスの能力を上回るということである。

本発明は、水出しコーヒーの抽出にも大きく影響する。水出しコーヒーは、室温程度で、時間を、多くの場合は２４時間まで延長させて、抽出する。通常、オペレータは抽出の際の温度はほとんど制御せず、一般顧客にとって撹拌は手動である。理想的には、オペレータは、抽出プロセスを早めるために水出しコーヒーをわずかに加熱することができるだろう。しかしながら、室温で抽出するため、これによって時間が延長されることになる。水出しコーヒーの抽出は、室温によって、また、コーヒーを抽出するために延ばす時間によって、静的抽出する環境とは異なる。また、オペレータは自身がコーヒーを抽出し始めた時間を覚えておかなければならず、時間の延長を考えると、これによってオペレータがミスをしやすくし得る。

本発明は物質の、油や脂肪への抽出にも影響する。現状、風味を油や脂肪に浸出させるには、プロセスを静的に行うか、又は、クロックポットや低出力のバーナーといった大雑把な（ｃｒｕｄｅ）装置を使用することによって行うことが多い。一例として、マリファナが合法な地域では、クロックポット内に長期間浸して加熱することでマリファナをバターに侵出させることが多い。この静的抽出プロセスでは、静的抽出プロセスであることから、マリファナがダマになる原因になり得る。手動の撹拌は、そのプロセスの一助となり得るが、オペレータが注意を払わなくてはならなくなり、オペレータのミスが起こりやすくなり得る。また、タイミングが延長されるので、オペレータは、抽出のし過ぎや抽出が足りないことを避け、一貫した製品を生み出すよう、時間を覚えていなくてはならない。

温度測定、磁気による撹拌、及び赤外線ダイオード加熱を組み合わせた発明はあるが、それらは液体に関する研究室における実験のためのものである。これらの研究室装置は比較的ありふれたものではなく、食品調理の領域に移行したことはなく、コーヒー及び茶、その他を抽出する用途に使用されたこともない。液体を加熱する機構として誘導加熱を使用した装置の先行技術はない。誘導加熱は赤外線加熱よりも大いに効率的であるため、これは大きな利点であり、よって、新規発明は加熱ステップの効率性について非常に大きな躍進を示している。

そのため、フレンチプレスのようなカラフェで、加熱及び混合を必要とする、コーヒー、茶、その他の温かい飲料の抽出、又は、油の抽出を可能にし、抽出にかける時間についてオペレータの認識を向上させてタイミングによる失敗を最小限にできるように正確なタイミングで撹拌及び加熱を行う能力と共に、手動での攪拌や正確な温度制御ができないという不利点を克服する自動抽出装置を作成することが、本発明の目的である。

本発明は、加熱、好ましくは誘導加熱に、磁力で駆動する撹拌を組み合わせたものである。オペレータは、抽出する物質、例えばコーヒー粉と、冷水を、撹拌器を含むカラフェの中に入れる。カラフェは、加熱器と移動可能な磁石を具備するベース上に置かれる。撹拌器は、カラフェの外側の周りを回転する回転磁石に引き付けられ、それによって撹拌器が回転する。カラフェの下には、カラフェを直接的又は間接的に加熱する加熱器がある。このように加熱することにより、カラフェ内の液体を加熱させる。撹拌器は、回転している間、撹拌される液体にもよるが、熱分配と液体の混合を支援するため、開口部を撹拌器の底に有し得、同様に、加熱や撹拌をより良くするために設計されるか、又は、デザイン性の目的のために設計され、様々な形状となり得る。

本機器の動作は、ホットコーヒーを抽出する例によって概略が説明され得る。この例では、従来のフレンチプレス容器のようなカラフェの底に撹拌器を配置し、そして水と挽いたコーヒーを加える。さらに、カラフェを本発明のベース上に配置する。機器を作動し、撹拌器が磁力によって駆動され、所望の速度で回転を開始する。コーヒーは時間とともに変化する抽出温度、ことによると、所望の抽出効果を得られるよう初めにある温度とした後に別の温度まで下がるような温度で、加熱される。この図示例では、オペレータは抽出サイクル全体において撹拌を継続させて１回分の抽出を完了させたいものと想定し、撹拌を停止させたら、加熱も停止させるか、又はコーヒーを温かく保てるように加熱を継続させ得る。

本発明の目的は、オペレータが抽出プロセスの温度、継続時間、回転速度を設定可能にする制御によって一部が達成される。抽出が停止しても、加温サイクルを継続させ得、それによってオペレータは液体を適切な提供温度に保つことができる。本発明のあるモデルでは、加熱及び／又は撹拌の複数フェーズを可能にする高度な制御や、温度と、温度が時間と共にどのように変化し得るかを正確に制御する、所定の温度曲線を設定する能力が組み込まれ得る。これは、特定の熱プロファイルを設定し、機器に正確な時間に正確な温度を実行させることができ、オペレータに対してかなりの程度の制御を与えるので、茶の抽出に特に有用である。

図１は、本発明の好ましい実施形態の側断面図である。

図２は、本発明の好ましい実施形態のベースの側断面図である。

図３は、図２に図示される、回転磁石と誘導加熱要素の上面図である。

図４は、特定の撹拌器の上面図であり、底に開口部を有する可能性がある。

図５は、特定の撹拌器の側面図である。

図６は、コントローラを作動させるのに用いられる運用ソフトウェアの論理フローチャートである。

本発明は、ベース１００と、カラフェ８と、取り外し可能な撹拌器６から成るのが好ましい。ベース１００は、加熱器１と、回転磁石ホルダ４と、モータ２から成る。温度計５をベース１００に追加してもよい。

加熱器１は、誘導加熱器であることが好ましいが、当技術分野で公知の赤外線式又はコイル式加熱器であってもよい。加熱器１は、制御された状態でカラフェ８を加熱するが、誘導加熱は効率よく加熱するために１つ又は複数の特定の部品を加熱するため、誘導加熱が好ましい。

回転磁石ホルダ４は、回転中心軸のある円形が好ましいが、偏心回転も使用され得る。回転磁石ホルダ４は磁石３を支持し、モータ２によって駆動される。モータ２は、当技術分野で公知のモータ駆動の任意のタイプであってよく、ベルト駆動、チェーン駆動、ギア、又はその他の既知の機構によって回転磁石ホルダ４を駆動し得る。

図１に示される磁石３は、回転磁石ホルダ４に対して高い位置に設置される。磁石３は、撹拌器６を動かすための最適な磁界をもたらすよう、カラフェ８に対して、さらに特には、撹拌器６に対して位置決めされるのが好ましい。

撹拌器６は、カラフェ８内に取り外し可能に配置される。図４の通り、撹拌器６は、撹拌器ベース６３と、磁力で引き付けられるブロック６１とを含む。ブロック６１は、撹拌器ベース６３に対して、図１及び図６のように、撹拌器リフト（ライザー）６２によって高く持ち上げられるのが好ましい。ブロック６１は磁石３に磁力で引き付けられており、磁石３の回転によって回転運動がブロック６１及び撹拌器６に伝わる。撹拌器リフト６２は、様々な形状のうちのいずれにも形成され得、カラフェ８の内容物の撹拌を支援するよう、翼状に形成されてもよい。

誘導加熱を使用する場合、撹拌器リフト６２は、誘導加熱範囲からブロック６１を遠ざけるべく十分高くなっている。誘導加熱の場合、フーコー電流（渦電流）が撹拌器ベース６３で生成され、それによって撹拌器ベース６３を加熱し、そしてカラフェ８の内容物を加熱する。磁石３へのフーコー電流の影響を最小限にできるよう、回転磁石３と、撹拌器６上の引付けブロック６１は、撹拌器ベース６３の上より高く持ち上げられる。誘導加熱は導電性材内で熱を発生させるため、誘導電磁界が磁石３の磁気的性質に影響し得るが、撹拌器リフト６２によって離すことにより、誘導電磁界が磁石３に影響を及ぼすのを防ぐ。

本発明はまた、加熱器１の温度、モータ２の速度、磁石３の回転、前述のいずれかの動作時間のうちの１つまたは複数を監視し、調整することが可能な制御回路７０を含み得る。そのような制御回路は、マイクロプロセッサ及びソフトウェア、又は、当技術分野で公知のファームウェア内に搭載され得、図６の論理フロー図に従い得る。制御回路はまた、温度、速度、時間を表示することが可能なディスプレイと、オペレータが制御回路をプログラムするための制御ボタンを具備し得る。制御回路７０によって、オペレータが所望の温度、撹拌回転速度、及び動作時間のうちの少なくとも１つをプログラムするか、又は、事前設定することが可能となるだろう。オペレータは、抽出／加温時間の限界を含み得る、抽出及び／又は加温の理想温度プロファイルを選択し、機器を稼働し得る。

図１を参照すると、撹拌器６はカラフェ８内に配置されている。挽いたコーヒーと水もカラフェ８に加え、カラフェ８は加熱器１の上のベース１００上に配置される。

オペレータが回転モーションを作動させるよう選択した場合は、モータ２が、磁石３が搭載された磁石ホルダ４を、好ましくは回転させる方法で、駆動させる。これらの磁石３は、撹拌器６上のブロック６１を引き付け、撹拌器６を回転させ始め、それによってコーヒー粉と水を混ぜる。撹拌器６の詳細が特定の構成で示されているが、ベースと、磁気に引き付けられる高く位置された装置は、様々な形状で作成され得る。撹拌器６はまた、カラフェ８の内蔵部品となり得る。

加熱プロセスは抽出プロセスのフェーズによっては撹拌を伴って、又は、伴わずに起こり得るが、その加熱プロセス中に、液体内容物の温度が測定され得る。温度ゲージのタイプに応じて、カラフェの側面又は上のどちらかに配置され得る。図１及び図２では、例としてカラフェ８の位置に隣接して温度計５が配置されている。

温度計５は、抽出するコーヒーの温度を測定し、そのコーヒーの温度が、オペレータが設定した所望の温度より低い場合、制御回路７０は加熱要素１を作動させ、コーヒーの混合物を加熱する。所望の温度に到達したことを温度計５が測定すると、制御回路７０は、再度必要とされるときまで加熱要素のスイッチを切る。このプロセスを、抽出サイクルが完了するまで継続する。その時点で加温サイクルを作動させることができ、その加温サイクルは、一般に所望の温度が低くなること以外は、抽出サイクルと同様に実施されることになる。

挽いたコーヒー豆から新鮮なコーヒーを抽出することが、本発明の一つの優れた用途である。本発明は、茶といった、その他の飲料を抽出するのに用いられ得るか、又は、液体に風味づけするような、固体をバター、脂肪、又はその他の油や液体に抽出し得る。

ある特定の実施形態が詳細に開示されてきたが、コーヒー、茶を抽出するための、又は、固体を油に抽出するための新しい方法を生み出すよう、温度制御された加熱及び磁気による撹拌を利用するという本発明の基本概念から逸脱することなく、多くの明らかな変更がなされ得ることが理解されるべきである。また、撹拌器６は誘導加熱のレセプタ（ターゲット）であるが、加熱レセプタがカラフェ８のベースに組み込まれ得、加熱又は別の要素がカラフェ８に追加され得るだろう。さらに、ある特定の抽出温度やタイマーについて述べたが、様々な複雑な温度曲線及び時間制約がさらなる抽出のためにシステムに統合され得る。さらにまた、誘導加熱を主要な加熱方法として述べたが、赤外線加熱も加熱方法として使用することができる。また、加熱を、オンとオフの２つのみの手順で述べたが、所望温度に正確に到達するよう、加熱量を変化させる様々な電流を使用することができる。さらに、ＩＲ温度計の一配置又は別配置を示したが、カラフェの内側の温度を監視し、計測するには様々な方法がある。さらにまた、磁石の回転モーションを使用したが、逆転してカラフェの内部を撹拌する一助となる撹拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）を生み出すことができる、洗濯機にある前後モーションのような、多くのモーションがある。また、加温及び抽出サイクルの両方を含めたが、温度管理を簡素化するために加温サイクルを除くか、又は、より複雑な温度管理をするためにさらに別のサイクルがある。さらに、回転を簡単なオンとオフのスイッチによって制御するよう述べたが、回転時間及び速度のより複雑な管理を実施するのに様々な方法がある。また、特定の温度曲線やタイミングパラダイムを設定するのに機器に入力を行う、多くの特定の方法に、ダイヤル、ノブ、スイッチ、ソフトウェアアプリケーション、及びワイヤレスコマンドを含むのは当然である。

本発明のいくつかの新規特徴が示され、説明されてきたが、図示された装置の形態や詳細、及びその動作において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な省略、置き換え、変更が当業者によってなされ得ることが理解されるだろう。
以下、本発明の実施の態様の例を列挙する。
［第１の局面］
固体を液体に抽出する抽出装置であって、
液体内容物を含有することが可能なカラフェであって、外周を有するカラフェと、
前記カラフェに近接して配置される加熱要素と、
前記カラフェに近接して配置される磁石であって、前記カラフェの外周周りの移動が可能な磁石と、
前記カラフェの内側に嵌合することが可能な撹拌器であって、
ベースと、
前記ベースに取り付けられる第１端と前記ベースから離れて延在する第２端を有する細長のライザーと、
前記細長のライザーの前記第２端に取り付けられるブロックであって、前記磁石に取り付けられることが可能なブロックと、を具備する撹拌器と、を備える、
抽出装置。
［第２の局面］
前記カラフェの前記液体内容物の温度を測定することが可能な温度計をさらに備える、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第３の局面］
前記加熱要素が誘導加熱器であり、前記撹拌器の前記ベースが誘導加熱のターゲットである、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第４の局面］
前記加熱要素が誘導加熱器であり、前記カラフェがさらに誘導加熱のターゲットを備える、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第５の局面］
前記加熱要素が誘導加熱器であり、前記抽出装置が、前記カラフェ内に配置されることが可能な、誘導加熱のターゲットをさらに備える、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第６の局面］
前記加熱要素が赤外線加熱要素であり、前記撹拌器の前記ベースが前記赤外線加熱のターゲットである、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第７の局面］
前記加熱要素が赤外線加熱器であり、前記カラフェがさらに、赤外線加熱のターゲットを備える、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第８の局面］
前記加熱要素が赤外線加熱器であり、前記抽出装置が、前記カラフェ内に配置されることが可能な、赤外線加熱のターゲットをさらに備える、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第９の局面］
前記加熱要素が赤外線加熱器である、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第１０の局面］
前記撹拌器が前記カラフェの構成要素である、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第１１の局面］
前記加熱要素と前記磁石の回転のうち少なくとも一方を制御することが可能なコントローラをさらに備える、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第１２の局面］
前記コントローラが、所定の数の抽出オプションを備える、
第１１の局面に記載の抽出装置。
［第１３の局面］
前記コントローラが、遠隔装置を介して制御され得る、
第１１の局面に記載の抽出装置。
［第１４の局面］
前記コントローラが、時間と共に撹拌速度を変化させる、
第１１の局面に記載の抽出装置。
［第１５の局面］
前記コントローラが、時間と共に温度を変化させる、
第１１の局面に記載の抽出装置。
［第１６の局面］
前記磁石によって前記撹拌器を非円形に移動させる、
第１の局面に記載の抽出装置。
［第１７の局面］
内部容積と外部表面を有するカラフェであって、前記内部容積が液体及び固体を含有することが可能なカラフェと、
前記カラフェに近接して配置される加熱要素であって、前記液体及び前記固体を加熱することが可能な加熱要素と、
前記カラフェに近接して配置される温度計であって、前記液体及び前記固体の温度を計測することが可能な温度計と、
前記カラフェの前記外部表面周りを移動することが可能な磁石と、
前記磁石に回転移動を付与することが可能なモータと、
前記カラフェの内側に嵌合することが可能な撹拌器であって、前記撹拌器が、
磁界に引き付けられ、前記磁石に引き付けられる目的を果たす領域であって、撹拌ロッドの回転移動を生み出す領域と、
磁界に引き付けられる前記領域に取り付けられる細長ライザーであって、磁界に引き付けられる前記領域を前記加熱表面の上の位置まで高く持ち上げる前記細長ライザーと、を備える撹拌器と、
前記温度計とオペレータの両方からの入力を取り込み、前記物質の前記加熱及び撹拌を制御するコントローラと、を備える、
抽出混合器。

１ 加熱器
２ モータ
３ 磁石
４ 回転磁石ホルダ
５ 温度計
６ 撹拌器
８ カラフェ
６１ ブロック
６２ 撹拌器リフト（ライザー）
６３ 撹拌器ベース
７０ 制御回路
１００ ベース

Claims (12)

1. 固体を液体に抽出する抽出装置であって、
   液体内容物を収容することが可能なカラフェであって、上部と底部を有し、前記上部と前記底部との間に側部を有し、前記側部が外周を有する、カラフェと、
   前記カラフェの前記底部に近接して配置される加熱要素と、
   前記カラフェの前記側部に近接してその外側に配置される磁石であって、前記カラフェの前記上部と前記底部との間に配置され、前記カラフェの外周周りの移動が可能な、磁石と、
   前記カラフェの内側に嵌合することが可能な撹拌器であって、
   ベースと、
   前記ベースに取り付けられる第１端と前記ベースから離れて延在する第２端を有する細長のライザーと、
   前記細長のライザーの前記第２端に取り付けられるブロックであって、前記磁石に取り付けられることが可能なブロックと、を具備し、
   前記撹拌器が前記カラフェの内側に挿入されると、前記ベースは前記カラフェの前記底部に置かれ、前記ブロックは前記カラフェの前記底部と前記上部との間にあり、前記磁石の位置に近接する、撹拌器と、を備え、
   前記加熱要素が誘導加熱器であり、前記撹拌器の前記ベースが誘導加熱のターゲットである、
   抽出装置。
2. 前記カラフェの前記液体内容物の温度を測定することが可能な温度計をさらに備える、
   請求項１に記載の抽出装置。
3. 前記加熱要素が誘導加熱器であり、前記カラフェがさらに誘導加熱のターゲットを備える、
   請求項１に記載の抽出装置。
4. 前記加熱要素が誘導加熱器であり、前記抽出装置が、前記カラフェ内に配置されることが可能な、誘導加熱のターゲットをさらに備える、
   請求項１に記載の抽出装置。
5. 前記撹拌器が前記カラフェの構成要素である、
   請求項１に記載の抽出装置。
6. 前記加熱要素と前記磁石の回転のうち少なくとも一方を制御することが可能なコントローラをさらに備える、
   請求項１に記載の抽出装置。
7. 前記コントローラが、所定の数の抽出オプションを備える、
   請求項６に記載の抽出装置。
8. 前記コントローラが、遠隔装置を介して制御され得る、
   請求項６に記載の抽出装置。
9. 前記コントローラが、時間と共に撹拌速度を変化させる、
   請求項６に記載の抽出装置。
10. 前記コントローラが、時間と共に温度を変化させる、
    請求項６に記載の抽出装置。
11. 前記磁石によって前記撹拌器を非円形に移動させる、
    請求項１に記載の抽出装置。
12. 内部容積と外部表面を有するカラフェであって、前記内部容積が液体及び固体を収容することが可能であり、底部と側部とを有する、カラフェと、
    前記カラフェの前記底部に近接して配置される加熱要素であって、前記液体及び前記固体を加熱することが可能な加熱要素と、
    前記カラフェに近接して配置される温度計であって、前記液体及び前記固体の温度を計測することが可能な温度計と、
    前記カラフェの前記外部表面周りを前記カラフェの前記側部に沿って移動することが可能な磁石と、
    前記磁石に回転移動を付与することが可能なモータと、
    前記カラフェの内側に嵌合することが可能な撹拌器であって、
    ベースと、
    磁界に引き付けられ、前記磁石に引き付けられる目的を果たす領域であって、撹拌ロッドの回転移動を生み出す領域と、
    磁界に引き付けられる前記領域に取り付けられる細長ライザーであって、磁界に引き付けられる前記領域を前記ベースの上の位置まで高く持ち上げる前記細長ライザーと、を備える前記撹拌機と、
    前記温度計とオペレータの両方からの入力を取り込み、前記加熱及び撹拌を制御するコントローラと、を備え、
    前記加熱要素が誘導加熱器であり、前記撹拌器の前記ベースが誘導加熱のターゲットである、
    抽出混合器。
    
    

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