MX2014009633A - Tanque de distribucion de liquido con camara de expansion. - Google Patents

Abstract

Un método de elaboración de bebida y sistema que emplea la introducción de aire dentro del tanque calentador y/o una cámara de expansión después de que se completa la distribución de líquido; puede proveerse una cámara de expansión en la parte superior del tanque calentador y proveer una trayectoria de flujo tortuosa desde una entrada de aire hacia la salida del tanque.

Description

TANQUE DE DISTRIBUCIÓN DE LÍQUIDO CON CÁMARA DE EXPANSIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere a sistemas de preparación de bebidas, tales como máquinas para preparación de cafe que usan un líquido para elaborar una bebida de café.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conocen bien los sistemas de creación de bebidas que usan un líquido, tal como agua, para elaborar una bebida. Por ejemplo, la Publicación de la Solicitud de Patente de E.U.A. describe un sistema de preparación de bebida que calienta agua en un depósito y distribuye neumáticamente el agua calentada a una cámara de bebida de preparación para elaborar una bebida de café u otra bebida. La Patente de E.U.A. 7,398,726 describe otros sistema de elaboración de bebida que distribuyen agua calentada desde un tanque de distribución hacia una cámara de preparación por impulsión neumática del agua desde el tanque de dosificación. Las Publicaciones de Solicitud de Patente de E.U.A. 2009/0120299 y 2008/0092746, y las Patentes de E.U.A. 3,511,166, 3,958,502, 4,602,145 y 4,263,498 describen otros tipos de sistemas en los cuales agua en un tanque de calentamiento o intercambiador de calor se impulsa para fluir fuera del tanque y hacia una estación de elaboración de bebidas introduciendo agua no calentada dentro del tanque/intercambiador.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Algunos aspectos de la invención se relacionan con disposiciones para ayudar a prevenir descarga de agua no deseada u otro líquido desde un tanque de calentamiento, por ejemplo, debido a la expansión del líquido en el tanque durante el calentamiento. Este problema puede encontrarse con sistemas que distribuyen agua desde un tanque calentador introduciendo agua adicional en el tanque para impulsar el agua calentada hacia una cámara de preparación u otra sección para crear una bebida. Por ejemplo, en algunos sistemas, un tanque calentador puede estar lleno de agua calentada de tal manera que el agua más caliente está ubicada cerca de la parte superior del tanque. Para distribuir agua calentada desde el tanque, puede introducirse agua fría en una entrada ubicada cerca de la parte inferior del taque. La incorporación de agua fría hacia el tanque puede desplazar agua calentada en el tanque, causando que el agua calentada salga del tanque, por ejemplo, en una salida cerca de la parte superior del tanque calentador. Este tipo de sistema puede ser muy eficaz, y puede distribuir volúmenes precisos de agua, por ejemplo, donde el volumen del agua fría distribuido hacia el tanque calentador puede controlarse estrechamente.

Sin embargo, tales sistemas pueden ser susceptibles a distribución indeseada de agua desde el tanque calentador debido a expansión termica. Esta distribución indeseada puede manifestarse mediante escurrimiento de agua desde una cámara de preparación o salida de bebida/líquido del sistema después de que se completa la elaboración de la bebida. Por ejemplo, cuando se hace una bebida, puede introducirse agua fría hacia el tanque calentador, forzando que el agua calentada salga del tanque y viaje hacia una cámara de preparación u otra ubicación para la elaboración de una bebida. Una vez que la distribución de agua fría hacia el tanque se para, tal como cuando suficiente agua se ha distribuido para elaborar una bebida de un volumen deseado, el flujo de agua calentada desde el tanque hacia la cámara de preparación u otra salida también parará, señalando el final de la producción de bebida. Un usuario puede retirar una taza u otro recipiente con la bebida terminada y dejar el sistema para la elaboración posterior de otra bebida. Una vez que la formación de la bebida está completa, el tanque calentador contendrá inicialmente por lo menos agua no calentada, relativamente fría, y el sistema puede funcionar para calentar el agua en preparación para elaborar otra bebida. Sin embargo, el calentamiento del agua causará que el agua se expanda, y si el tanque calentador tiene un volumen fijo, esta expansión puede causar que el agua se distribuya desde la salida del tanque hacia la cámara de preparación u otra salida. Como resultado, el agua puede escurrir indeseablemente desde la salida de la cámara de preparación durante el calentamiento del agua aunque no se esté elaborando bebida. Esta descarga indeseada de líquido puede causar suciedad, por ejemplo, en una charola de escurrimiento u otra ubicación donde sale líquido.

Los sistemas tales como en la Publicación de Solicitud de Patente de E.U.A. 2008/0134902 tienden a no adolecer de descarga de líquido indeseada, por ejemplo, debido a que el depósito en el cual se calienta agua u otro líquido se ventila y/o vacía sustancialmente después de que se completa la elaboración de la bebida. Similarmente, un sistema similar al de la Patente de E.U.A. No. 7,398,726 puede no adolecer de descarga de líquido indeseada debido a que aire, en lugar del líquido, se distribuye hacia el tanque para forzar el flujo de agua calentada hacia la cámara de preparación u otra salida. Esto puede vaciar sustancialmente un conducto principal desde el tanque calentador hacia la cámara de preparación, así como proveer un volumen de gas en el tanque. Como un resultado, cuando se calienta agua en el tanque de distribución, la expansión del agua puede alojarse por el volumen de gas en el tanque y/o por el conducto principal evacuado desde la salida del tanque hacia la cámara de preparación. Así, estos sistemas tienden a no tener problemas con respecto a la descarga indeseada de agua debido a la expansión de calentamiento.

En un aspecto de la invención, un sistema de formación de bebida que distribuye líquido calentado desde un tanque calentador para descarga desde el sistema introduciendo líquido en el tanque, por ejemplo, para hacer una bebida, puede funcionar para introducir aire dentro del tanque calentador después de que se completa la distribución de líquido para evacuar una porción superior del tanque del líquido y un conducto dirigido desde una parte superior del tanque hacia una cámara de preparación u otra salida. Aunque los sistemas similares al de la Patente de E.U.A. 7,398,726 introducen aire hacia dentro de un tanque calentador para distribuir agua calentada desde el tanque, tales sistemas no distribuyen líquido calentado desde el tanque introduciendo líquido dentro del tanque. Tambien, en algunas modalidades de conformidad con la invención, una salida del tanque calentador puede estar en un extremo superior del tanque. Así, evacuando la porción superior del tanque de líquido, la descarga indeseada de líquido desde el tanque puede hacerse más eficaz.

En otro aspecto de la invención, un sistema de formación de bebida puede incluir una alimentación de líquido dispuesto para proveer un líquido para elaborar una bebida, una cámara de preparación dispuesta para mantener un medio de bebida para mezclarlo con el líquido para elaborar una bebida, y un tanque calentador dispuesto para calentar líquido en el tanque. El tanque calentador puede tener una parte superior, una parte inferior, una entrada de líquido para recibir líquido desde la alimentación de líquido, una salida en la parte superior para proveer líquido calentado hacia la cámara de preparación para elaborar una bebida, y una cámara de expansión en la parte superior del tanque calentador proporcionando una trayectoria de flujo tortuosa desde una entrada de aire hacia la salida. La trayectoria de flujo tortuosa puede estar dispuesta para evacuar una porción superior del tanque calentador de líquido y proveer un volumen en el tanque que ayude a resistir la descarga indeseada de agua desde el tanque debida a expansión termica. La cámara de expansión puede estar ubicada dentro del tanque calentador, por lo menos parcialmente dentro del tanque calentador, o fuera del tanque calentador.

En una modalidad, un extremo de entrada de aire de la trayectoria de flujo de la cámara de expansión puede estar dispuesto para estar más abajo que un extremo de salida de la trayectoria de flujo en la salida del tanque calentador. Esta disposición puede permitir que la cámara de expansión provea un volumen de gas bien controlado en el tanque calentador y/o ayude a expulsar líquido desde la cámara de expansión y hacia la salida del tanque durante purgado de aire de la cámara de expansión. Por ejemplo, teniendo el extremo de entrada de aire colocado por debajo del extremo de salida, el aire tenderá a fluir desde el extremo de entrada de aire hacia el extremo de salida. Este flujo puede ayudar a evacuar por lo menos parcialmente la trayectoria de flujo cuando el aire fluye desde el extremo de entrada de aire hacia el extremo de salida y desplaza cualquier líquido en la trayectoria de flujo. También, cualquier líquido en el tanque tenderá a entrar a la cámara de expansión en el extremo de entrada de aire en lugar de en el extremo de salida, por ejemplo, debido a que el líquido tenderá a ser más pesado que el aire en la cámara de expansión. Como resultado, cualquier volumen de expansión de líquido tenderá a entrar inicialmente a la cámara de expansión en el extremo de entrada de aire, y subsecuentemente fluye hacia el extremo de salida a lo largo de la trayectoria de flujo con cualquier expansión adicional. Esto es, el líquido tenderá a llenar primero (o por lo menos parcialmente o sustancialmente llena) la cámara de expansión antes de alcanzar la salida del tanque calentador. Proporcionando la trayectoria de flujo de la cámara de expansión con un volumen deseado, puede resistirse la descarga indeseada de líquido desde el tanque debido a expansión termica.

Aunque la trayectoria de flujo tortuosa de la cámara de expansión puede disponerse en una variedad de formas, tales como cuadrada, rectangular, ovalada, zig-zag, y otras, en una modalidad, la trayectoria de flujo de la cámara de expansión puede tener una forma de espiral. Por ejemplo, el tanque calentador puede tener una forma cilindrica, y la cámara de expansión pude estar dispuesta en una parte superior del tanque. El extremo de la entrada de aire de la cámara de expansión puede estar dispuesto cerca de una pared lateral cilindrica del tanque, y el extremo de salida (y salida del tanque) puede estar dispuesto cerca de un centro del eje longitudinal del tanque. La trayectoria de flujo puede seguir una forma de espiral desde el extremo de entrada de aire hacia la salida, y puede extenderse a lo largo de cualquier longitud de arco apropiada, tal como extendiéndose a lo largo de un arco de 90 grados o más, por ejemplo, 720 grados o más, desde el extremo de entrada de aire hacia el extremo de salida. La trayectoria de flujo puede formarse como un canal cerrado, con aberturas solamente en los extremos de entrada y salida de aire, o puede formarse en otras maneras, tales como un canal abierto formado por elementos de pared que se extienden hacia abajo desde una parte superior del tanque. En una modalidad, la pared u otros elementos que forman la cámara de expansión puede moldearse o formarse de otra manera en una parte de una tapa o tapón del tanque calentador. La tapa o tapón puede incorporar otros elementos, tales como una o más sondas conductoras usadas para medir los niveles de líquido en el tanque, una entrada de aire para permitir aire presurizado dentro del tanque, uno o más sensores (por ejemplo, para detectar temperatura u otras características), y así sucesivamente.

En algunas modalidades, una bomba de aire puede disponerse para introducir aire dentro de una entrada de aire para flujo a traves de la cámara de expansión y hacia la salida. Así, la bomba de aire puede operarse después de que la distribución de líquido desde el tanque está completa (por ejemplo, la introducción de agua sin calentar, fría hacia dentro de tanque calentador se para), y puede servir para no solamente por lo menos parcialmente retirar líquido de la cámara de expansión, sino también ayuda a retirar líquido de un conducto conducido desde la salida del tanque hacia una cámara de preparación u otra salida de bebida. Por lo tanto, la bomba de aire y la cámara de expansión pueden estar dispuestos de tal manera que el aire introducido hacia dentro de la entrada de aire evacúe por lo menos parcialmente una parte superior del tanque calentador de líquido. También algunos sistemas para elaboración de bebida pueden usar un cartucho para mantener un medio de bebida usado para hacer una bebida mezclando líquido calentado con el medio de bebida en el cartucho. Aire introducido dentro del tanque mediante la bomba de are también puede ayudar a expulsar la bebida desde el cartucho, por ejemplo, para ayudar a reducir escurrimiento de la bebida desde el cartucho despues de está completa la elaboración de la bebida.

Puede introducirse líquido dentro del tanque calentador en una variedad de maneras diferentes, y en una modalidad, la entrada de líquido hacia el tanque calentador puede estar ubicada cerca de un parte inferior del tanque calentador, por ejemplo, en pared inferior del tanque o pared lateral cerca de la parte inferior. Note, por ejemplo, que una entrada formada por un tubo que se extiende desde la parte superior del tanque hacia la parte inferior tal que líquido introducido dentro del tubo sale del tubo en la parte inferior del tanque forma una entrada ubicada cerca de una parte inferior del tanque.

El sistema de elaboración de bebida puede incluir una alimentación de líquido que está dispuesta en alguna manera apropiada para distribuir líquido hacia el tanque calentador. Por ejemplo, la alimentación de líquido puede incluir un tanque de almacenamiento acoplado de manera fluida hacia una entrada de una bomba, la cual tiene una salida de fluido acoplada de manera fluida hacia la entrada de líquido del tanque calentador. Así, la bomba puede usarse para mover agua desde el tanque de almacenamiento y hacia dentro del tanque calentador para causar descarga de líquido en la salida del tanque. En una modalidad, la bomba es una bomba de desplazamiento positivo, tal como una jeringa o bomba de diafragma, controlable para distribuir un volumen conocido de líquido hacia el tanque calentador. Por ejemplo, una bomba de diafragma puede estar dispuesta de tal manera que un volumen conocido de líquido, por ejemplo, 5 mi de agua, se distribuye para cada ciclo de distribución. Como resultado, operando la bomba a traves del número de ciclos deseado, un volumen conocido de agua u otro líquido puede distribuirse hacia el tanque, y así desde el tanque hacia un cámara de preparación u otra salida.

En algunas modalidades, la cámara de preparación puede disponerse para mantener un cartucho de bebida que contiene un medio de bebida, y la salida del tanque calentador puede acoplarse fluidamente hacia una entrada de la cámara de preparación de tal manera que el líquido se introduce dentro del cartucho de bebida para elaborar una bebida. Por ejemplo, la entrada de la cámara de preparación puede incluir un elemento de perforación, tal como una aguja hueca, dispuesta para perforar una porción del cartucho para formar una abertura a través de la cual se distribuye líquido. Son posibles otras disposiciones para introducir líquido hacia un medio de bebida, tal como teniendo el medio de bebida mantenido en la cámara de preparación como se hace en algunos sistemas de preparación de café por goteo. Así, los aspectos de la invención no están restringidos necesariamente a sistemas de formación de bebida basados en cartucho, sino que pueden usarse en cualquier tipo de sistema apropiado, incluyendo los sistemas que distribuyen solamente agua calentada.

En otro aspecto de la invención, un método para elaborar una bebida incluye líquido de calentamiento en el tanque calentador, proporcionando un líquido hacia un tanque calentador vía una entrada de líquido, distribuyendo líquido desde el tanque calentador hacia un medio de bebida para elaborar una bebida vía una salida en una parte superior del tanque calentador, e introducir aire dentro de una trayectoria de flujo tortuosa de una cámara de expansión en la parte superior del tanque calentador despues de que la distribución de líquido hacia el tanque calentador se para para expulsar líquido desde por lo menos una porción de la cámara de expansión. Como se discutió arriba, la expulsión de líquido desde por lo menos una porción de una cámara de expansión puede ayudar a reducir o eliminar la descarga indeseada de líquido desde el tanque calentador, por ejemplo, debido a la expansión térmica u otros mecanismos, tales como flujo basado en sifón.

Aunque puede introducirse aire dentro de la cámara de expansión en una variedad de maneras, puede introducirse aire hacia la cámara de expansión en un extremo de entrada de aire de la trayectoria de flujo que está colocada por debajo del extremo de salida de la trayectoria de flujo. Así, introducir aire en la entrada de aire puede causar que el aire fluye desde la entrada de aire, a través de la trayectoria de flujo tortuosa y hacia la salida. La trayectoria de flujo puede tener cualquiera de una variedad de formas tortuosas u otras, tal como una forma de espiral. Otras características discutidas en la presente pueden incorporarse en un método de elaboración de una bebida, incluyendo las características con respecto a un sistema alimentación de líquido, perforación de un cartucho de bebida para introducción de líquido dentro del cartucho y otros.

Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción y reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se describen más adelante algunos aspectos de la invención con referencia a los siguientes dibujos, en los cuales los números similares se refieren a elementos similares, y en donde: La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema de elaboración de bebida con un soporte de cartucho en una posición abierta en una modalidad ilustrativa.

La figura 2 es un diagrama esquemático de componentes de un sistema de elaboración de bebida en una modalidad; La figura 3 muestra una vista en perspectiva de un tanque calentador y una cámara de expansión en una modalidad ilustrativa; La figura 4 es una vista lateral de la cámara de expansión en una modalidad ilustrativa; La figura 5 es una vista inferior de la cámara de expansión de la figura 4; La figura 6 es una vista lateral en sección transversal de la cámara de expansión de la figura 4; y La figura 7 es una vista en perspectiva inferior de la cámara de expansión de la figura 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Debe entenderse que los aspectos de la invención se describen en la presente con referencia a cierta modalidad ilustrativa y las figuras. Las modalidades ilustrativas aquí descritas no están concebidas necesariamente para mostrar todos los aspectos de la invención, sino que se utilizan para describir algunas modalidades ilustrativas. Así pues, los aspectos de la invención no están concebidos para que se interpreten de manera restrictiva en vista de las modalidades ilustrativas. Además, debe entenderse que se puede utilizar aspectos de la invención solos o en cualquier combinación adecuada con otros aspectos de la invención.

La figura 1, muestra una vista en perspectiva de un sistema de elaboración de bebida 100. Aunque el sistema de formación de bebida 100 puede usarse para elaborar cualquier bebida apropiada, tal como te, cafe, u otras bebidas tipo infusión, las bebidas elaboradas de un líquido o concentrado en polvo, sopas, jugos u otras bebidas hechas de materiales secos, u otro, en esta modalidad ilustrativa, el sistema 100 está dispuesto para elaborar café o bebidas de té. Como se conoce en la téenica, se le puede proveer un cartucho para bebida 1 al sistema 100 y usarlo para elaborar una bebida que se deposite en una taza de usuario u otro recipiente apropiado 2. Se puede colocar el cartucho 1 de manera manual o automática en un receptor de cartucho que incluye un soporte de cartucho 3 y cubierta 4 del sistema de elaboración de bebida 100. Por ejemplo, el soporte 3 puede ser o incluir una abertura circular, en forma de copa o de otra forma apropiada 3a en la cual puede colocarse el cartucho 1. En esta modalidad, el soporte de cartucho 3 incluye una abertura 3a que está dispuesta para recibir el cartucho 1. Con un cartucho 1 colocado en el soporte de cartucho 3, un mango 5 puede moverse a mano (por ejemplo, hacia abajo) para mover el soporte de cartucho 3 hacia una posición cerrada en la cual el soporte 3 se recibe dentro de una cavidad 61 del alojamiento 6. En la posición cerrada, la cubierta 4 cubre por lo menos parcialmente la abertura 3a, por ejemplo, para cerrar por lo menos parcialmente el cartucho 1 en un espacio en el cual se usa el cartucho para hacer una bebida. Por ejemplo, con el cartucho 1 mantenido por el soporte de cartucho 3 en la posición cerrada, agua u otro líquido puede proveerse hacia el cartucho 1 (por ejemplo, inyectando el líquido dentro del interior del cartucho) para elaborar una bebida que sale del cartucho 1 y se provee hacia una taza 2 u otro contenedor. Desde luego, los aspectos de la invención puede empleare con cualquier sistema de disposición apropiado 100 incluyendo máquinas para preparar café tipo goteo, máquinas para bebidas carbonatadas, y otros sistemas que distribuyen agua desde un tanque.

La figura 2 muestra un diagrama esquemático de bloques de varios componentes que pueden incluirse en un aparato para elaboración de bebida 100 en una modalidad ilustrativa. Los expertos en la téenica apreciarán que un aparato para elaboración de bebida 100 puede estar configurado en una variedad de maneras diferentes y por lo tanto los aspectos de la invención no deberían interpretarse restrictivamente como si se refirieran solamente a un tipo de aparato para elaboración de bebida. Agua u otro líquido pueden proveerse hacia un cartucho 1 en una cámara de preparación 49 o hacia otra salida de bebida mediante un suministro de líquido que, en esta modalidad incluye un tanque de almacenamiento 110, un conducto de alimentación 111 conectando fluidamente el tanque de almacenamiento 110 hacia una entrada de una bomba 112 (tal como una bomba centrífuga, bomba de pistón, bomba solenoide, bomba de diafragma, etc.), y un conducto de bomba 115 que está conectado fluidamente entre la salida de la bomba 112 y una entrada de líquido del tanque calentador 118. Esta modalidad incluye otras características opcionales, tales como una válvula reguladora 114 u otro controlador de flujo (tal como una válvula controlada electrónicamente) que puede evitar flujo de retroceso en el conducto de bomba 115 desde el tanque 118 hacia la bomba 112, una ventilación de conducto de bomba 116, el cual puede incluir una válvula controlable u orificio fijo, que permite que un sifón en el conducto de bomba 115 se rompa como sea necesario, un conducto de preinyección 113 que puede usarse para permitir que la bomba 112 sea preinyectada ventilando la bomba 112 para permitir que fluya líquido desde el tanque de almacenamiento 110 hacia la bomba, y otros.

El funcionamiento de la bomba de agua 112 y otros componentes del aparato 100 pueden controlarse por un controlador 130, por ejemplo, que puede incluir un procesador programado y/u otro dispositivo de procesamiento de datos junto con software conveniente u otras instrucciones de operación, una o más memorias (incluyendo medios de almacenamiento de no transitorios que pueden almacenar software y/u otras instrucciones de operación), sensores de temperatura y de nivel de líquido, sensores de presión, interfaces de entrada/salida, buses de comunicación u otros enlaces, una pantalla, interruptores, relevadores, triacs, u otros componentes necesarios para realizar la entrada/salida deseada u otras funciones. El tanque calentador 118 puede proveerse con una cantidad deseada de líquido mediante cualquier teenica apropiada, tal como corriendo la bomba 112 durante un tiempo predeterminado, detectando una velocidad de flujo o volumen de líquido pasando a través del conducto de bomba 115 (por ejemplo, en el controlador de flujo 114), operando la bomba 112 durante un número deseado de ciclos (tal como donde la bomba está dispuesta para distribuir un volumen conocido de líquido para cada ciclo), o usando cualquier otra técnica posible. En una operación inicial o llenado del tanque calentador 118, el controlador 130 puede detectar que el tanque calentador 118 está completamente lleno cuando un sensor de presión (no se muestra) detecta un incremento en la presión indicando que el agua ha alcanzado la parte superior del tanque calentador 118, cuando una sonda conductora detecta la presencia de líquido en una porción superior del tanque 118, cuando un sensor óptico detecta la presencia de líquido en el conducto de tanque 119, y otros. Alternativamente, el controlador 130 puede no detectar si el tanque 118 está lleno o no, y simplemente asume que el tanque 118 está lleno una vez que una primera operación de llenado se completa, por ejemplo, haciendo funcionar la bomba 112 durante un tiempo o número de ciclos que se conoce para llenar el tanque 118.

Se puede calentar el agua en el tanque 118 por medio de un elemento de calentamiento 123 cuya operación se controla por el contralor 130 usando la entrada desde un sensor de temperatura u otra entrada apropiada. Se puede surtir agua en el tanque calentador 118 por medio de un conducto de tanque calentador 119 a una cámara de preparación 49 u otra estación de elaboración de bebida o salida. El líquido puede descargarse del tanque de calentador 118 por la bomba 112 que opera para obligar a que entre líquido adicional en el tanque 118, desplazando así el agua fuera del tanque 118 y hacia la cámara de preparación 49. Se puede utilizar un sensor de flujo u otro dispositivo adecuado para determinar la cantidad de líquido entregado al tanque 118 y por tanto la cantidad de líquido entregado a la cámara de cocción. Alternativamente, la bomba 112 puede ser una bomba del tipo de pistón, del tipo de diafragma u otra bomba dispuesta de tal manera que se pueda distribuir un volumen conocido de líquido desde la bomba 112 hacia el tanque 118, con lo cual se causa que se distribuya el mismo volumen conocido hacia la cámara de preparación 49. Así, un volumen especificado de líquido puede distribuirse hacia la cámara de preparación 49 haciendo funcionar la bomba 112 para distribuir el volumen especificado de líquido hacia el tanque 118, por ejemplo, una bomba de diafragma puede distribuir 5 mi para cada ciclo de bomba, y así 100 mi de líquido se pueden distribuirse hacia el tanque 118 haciendo funcionar la bomba a traves de 20 ciclos de bomba. Se puede introducir el líquido en el cartucho 1 a cualquier presión adecuada, por ejemplo 703.07 a 1,406.01 kgf/m2 o más. Aunque en esta modalidad el conducto de tanque 119 se muestra como conectado simplemente a la parte superior del tanque 118 en una salida del tanque 118 sin extenderse hacia dentro del tanque del todo, el conducto 119 podría disponerse en otras maneras apropiadas. La salida del tanque calentador 118 podría disponerse en una parte superior de extremo del tanque 118, o entras maneras en otras modalidades, por ejemplo, en la parte superior del tanque 118 pero debajo de la porción superior de extremo del tanque 1118. El conducto de tanque 119 puede incluir una válvula de regulación 119a u otro controlador de flujo, por ejemplo, para ayudar a prevenir flujo de regreso en el conducto del tanque 119 desde la cámara de preparación 49 hacia el tanque 118.

La cámara de preparación 49 puede incluir cualquier ingrediente para elaborar bebidas, como cafe molido, té, una mezcla saborizada de bebida u otro medio de bebida, por ejemplo, contenida en un cartucho 1 o no. Alternativamente, la cámara de preparación 49 puede funcionar simplemente como una salida para agua calentada, por ejemplo, donde un medio de bebida está contenido en una taza de usuario 2. Una vez que el líquido suministrado por la bomba 112 hacia el tanque 118 está completo, una bomba de aire 121 puede ponerse en operación para forzar aire hacia dentro de la parte superior del tanque 118 y/o hacia dentro del conducto 119 para purgar una porción superior del tanque 118, el conducto 119 y/o cartucho 1 de líquido, por lo menos hasta algún alcance. Como se describió con más detalle abajo, una cámara de expansión 117 asociada con el tanque 118 pude recibir aire desde la bomba de aire 121 y proveer un volumen libre del líquido en una parte superior del tanque calentador 118, por ejemplo, para ayudar a evitar descarga indeseable de líquido desde el tanque 118. Puede usarse una válvula para controlar el flujo de aire hacia dentro y/o hacia fuera del tanque 118.

Aunque en esta modalidad ilustrativa, un sistema de alimentación de líquido dispuesto para proveer líquido a una salida de bebida (en la cámara de preparación 49) puede incluir una bomba 112, tanque de almacenamiento 110 y otros componentes, estos componentes no se requieren necesariamente y/o pueden incluirse otros componentes. Por ejemplo, una válvula de regulación 114, medidor de flujo, válvula de ventilación 116 (por ejemplo para ayudar a evitar la formación de sifón), etc., pueden incluirse con el suministro de líquido. Alternativamente, otros mecanismos para proveer líquido pueden usarse, tal como mediante flujo por gravedad de líquido, flujo forzado mediante presión de aire,u otra fuerza motriz para mover líquido desde un tanque de almacenamiento 110, flujo de fluido desde una alimentación conectada a tubo u otra "agua de ciudad", y otros.

Para los sistemas que emplean un cartucho 1 , una vez que se ubica un cartucho en la cámara de preparación 49 en la posición cerrada, el sistema de elaboración de bebida 100 puede usar el cartucho 1 para elaborar una bebida. Por ejemplo, una o más agujas de entrada 46 asociadas con la cubierta 4 u otra parte del sistema 100 pueden perforar el cartucho 1 (por ejemplo, una tapa del cartucho) para inyectar agua calentada u otro líquido dentro del cartucho 1. El líquido inyectado puede formar la bebida deseada o un precursor de bebida mediante mezclado con medio de bebida en el cartucho 1. La cubierta 4 u otra porción del sistemalOO tambien puede incluir una o más agujas de salida 45 u otros elementos para pinchar o perforar el cartucho 1 en un lado de salida para permitir que la bebida formada salga del cartucho 1. Son posibles otras disposiciones de perforación de entrada/salida, tales como múltiples agujas, un cabezal de ducha, una aguja no hueca, un cono, una pirámide, un cuchillo, una cuchilla, etc. En otra disposición, una máquina para bebidas puede incluir un elemento de perforación (tal como una púa) que forma una abertura y después un segundo elemento de entrada (tal como un tubo) puede pasar a través del orificio formado para introducir líquido dentro (o conducir líquido fuera) del recipiente. En otras modalidades, una tapa u otra porción de un cartucho puede perforarse, o abrirse eficazmente de otro modo para flujo, introduciendo presión en un exterior de la tapa. Por ejemplo, una entrada de agua puede oprimirse y sellarse hacia la tapa exterior y presión de agua introducirse en el sitio. La presión del agua puede causar que la tapa se perfore o abra de otro modo para permitir flujo en el cartucho 1. En otra disposición, la tapa de cartucho puede incluir una válvula, conducto u otra estructura que se abre cuando se expone a una presión conveniente y/o cuando es emparejada con un tubo de entrada de agua u otra estructura. Al igual que con la disposición de perforación de entrada, la disposición de perforación de salida puede ser variada en cualquier manera conveniente. Así, el elemento de perforación de salida 45 puede incluir una o más agujas sólidas o huecas, cuchillos, hojas, tubos, etcetera. Alternativamente, el cartucho 1 puede incluir una válvula, barrera u otro elemento que abre para permitir que la bebida salga cuando líquido es introducido en el cartucho, pero de otro modo permanece cerrado (por ejemplo, para proteger al medio de bebida de condiciones externas tales como oxígeno, humedad u otras). En tal caso, ningún elemento de perforación para formar la apertura de salida es requerido necesariamente aunque puede ser utilizado, por ejemplo, para permitir a la válvula o a otro elemento abrirse También, en esta modalidad ilustrativa el elemento de perforación 45 permanece en su lugar para recibir la bebida como sale de la apertura formada en cartucho. Sin embargo, en otras modalidades, el elemento de perforación 45 puede retirarse después de formar una apertura, permitiendo a la bebida salir de la apertura y ser recibida sin el elemento de perforación 45 estando extendido en el cartucho 1. Sin embargo, otras disposiciones para una salida de bebida son posibles, por ejemplo, los cartuchos pueden tener una porción permeable que permite que la bebida salga del cartucho 1. También, no existe requerimiento de que una entrada y/o una salida perfore un cartucho para proveer líquido, o recibir bebida desde un cartucho. En lugar de eso, la comunicación con un cartucho puede realizarse usando cualesquier puertos apropiados u otras características.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva superior del tanque calentador 118 y la cámara de expansión 117 en una modalidad ilustrativa. La figura 4 muestra una vista lateral de la porción superior (por ejemplo, una tapa o tapón) del tanque calentador 118 separado de una porción inferior del tanque 118. Aunque en esta modalidad el tanque 118 se forma en dos partes, por ejemplo una porción de tapón o tapa en la parte superior la cual se mediante una conexión de reborde a una porción inferior del tanque 118, el tanque 118 podría formarse en cualquier manera apropiada, tal como en una pieza, o en tres o más partes. Las figuras 5-7 muestran vistas en perspectiva inferior, de sección transversal e inferior de la porción de tapa que se muestra en la figura 4. La cámara de expansión 117 en esta modalidad incluye una trayectoria de flujo que se extiende desde un extremo de entrada de aire 11,1a cual se comunica con una entrada de aire 118b hacia una extremo de salida 12, el cual se comunica con la salida 118a del tanque 118. En esta modalidad, la trayectoria de flujo tiene una forma tortuosa en la forma de una espiral, pero son posibles otras disposiciones, tales como trayectorias de zig zag, trayectorias circulares, trayectorias rectangulares, etc. La trayectoria de flujo de la cámara de expansión 117 se forma en esta modalidad por elementos de pared 13 que se extienden hacia abajo desde una pared superior del tanque 118. Como se puede ver en la figura 6 los elementos de pared 13 y la pared superior del tanque 118 están dispuestos de tal manera que el extremo de entrada de aire 11 de la trayectoria de flujo está ubicada por debajo del extremo de salida 12. En esta manera, si la trayectoria de flujo se llena con líquido, aire introducido en el extremo de entrada de aire 11 tenderá a fluir a lo largo de la trayectoria de flujo hacia el extremo de salida 12, desplazando líquido en la trayectoria de flujo cuando viaja el aire. Si se introduce aire continuamente en el extremo de entrada de aire 11 (por ejemplo, vía la entrada de aire 118b), la trayectoria de flujo puede ser llenada al menos parcialmente con aire, por ejemplo, para proveer un espacio hacia dentro del cual el volumen de líquido expandido puede recibirse sin expulsar líquido desde la salida del tanque 118. También, cuando la cámara de expansión 117 se llena con aire y el tanque 118 tiene líquido adicional introducido dentro del tanque 118, el líquido tenderá a ingresar a la cámara de expansión 117 en el extremo de entrada de aire 11, y fluye a lo largo de la trayectoria de flujo hacia la salida 118a. Cuando el líquido fluye hacia dentro de la trayectoria de flujo, aire en la cámara de expansión 117 puede desplazarse (por ejemplo, forzado para salir de la salida del tanque 118a) en una manera controlada tal que el líquido no sale del tanque en la salida 118a hasta que todo, o sustancialmente todo el aire se retira del tanque 118.

Debería apreciarse que son posibles otras disposiciones para la cámara de expansión 117 además de ser formada dependiendo de elementos de pared 13. Por ejemplo, la cámara de expansión 117 puede formarse por un elemento tubular (por ejemplo, teniendo una sección transversal circular, rectangular, ovalada u otra) que se extiende desde la salida del tanque 118a. El elemento tubular puede moldearse para proveer una trayectoria de flujo tortuosa, por ejemplo, en la forma de una espiral, rectángulo, círculo u otra forma. Un extremo de entrada de aire 11 del elemento tubular puede disponerse para comunicarse con una entrada de aire 118b tal que una bomba de aire 121 u otro componente puede proveer aire hacia dentro de la trayectoria de flujo del elemento tubular, y comunicarse con el tanque 118 para recibir líquido desde el tanque 118. Por ejemplo, el elemento tubular podría tener una conexión "Y" en el extremo de entrada de aire 11, con una porción de la "Y" comunicándose con la entrada de aire 118b y la otra porción de la "Y" comunicándose con el tanque 118 interior. Son posibles otras configuraciones para la cámara de expansión 117, incluyendo disposiciones donde una porción de la cámara de expansión 117 se coloca fuera del tanque 118. Por ejemplo, un elemento tubular en forma de espiral podría disponerse sobre la pared superior del tanque 118 para funcionar en una manera idéntica a la de las figuras 4-7. El extremo de salida 12 de la trayectoria de flujo puede acoplarse de manera fluida a la salida 118a en una ubicación fuera del tanque 118.

Además, para proporcionar un volumen dentro del cual un volumen de expansión de líquido puede entrar, la cámara de expansión 117 puede permitir otras características para el sistema de formación de bebida. Por ejemplo, el sistema 100 puede funcionar para introducir intermitentemente aire dentro de la cámara de expansión 117 a intervalos mientras que el líquido está siendo distribuido hacia el tanque 118 (y por lo tanto hacia la cámara de preparación 49). Esto puede permitir que se distribuya aire intermitentemente hacia la cámara de preparación 49, lo cual como se conoce en la téenica, puede emplearse para inducir la producción de espuma o introducir aire de otra manera dentro de una bebida siendo producida. Esto es, balas de aire pueden introducirse en el extremo de entrada de aire 11 de la cámara de expansión mientras que el líquido esta siendo distribuido desde el tanque 118. Las balas de aire puede viajar a traves de la trayectoria de flujo de la cámara de expansión hasta alcanzar la salida del tanque 118a, bajo la cual las balas saldrán del tanque 118. La configuración de la cámara de expansión 117 puede permitir que balas de volumen controlado se introduzcan dentro de flujo líquido del tanque 118 a intervalos deseados para tener un efecto deseado en la producción de bebida.

Aunque pueden usarse los aspectos de la invención con cualquier cartucho apropiado, o sin cartucho, algunos cartuchos pueden incluir características que mejoran el funcionamiento de un sistema de elaboración de bebida 100. Como se conoce en la téenica, el cartucho 1 puede tomar cualquier forma apropiada tal como las conocidas comúnmente como una almohadilla, vaina, cápsula, recipiente u otro. Por ejemplo, el cartucho 1 puede incluir una cubierta exterior impermeable dentro de la cual se aloja un medio de bebida, tal como café tostado y molido u otro. El cartucho 1 también puede incluir un filtro de tal manera que una bebida formada por interacción del líquido con el medio de bebida pasa a través del filtro antes de ser distribuido dentro de un recipiente 2. Como se entenderá por los expertos en la técnica, cartuchos en la forma de una vaina (por ejemplo, teniendo capas opuestas de papel filtro permeable encapsulando un medio de bebida) pueden usar la porción externa de cartucho 1 para filtrar la bebida formada. El cartucho 1 en este ejemplo puede ser utilizado en una máquina de bebidas para elaborar alguna bebida conveniente tal como te, café, otras bebidas de tipo infusión, las bebidas formadas de un líquido o concentrado en polvo, etc. Así, el cartucho 1 pueden contener cualquier medio de bebida conveniente, por ejemplo, café molido, hojas de té, té herbal seco, concentrado en polvo de bebida, extracto o polvo de frutas secas, caldo en polvo o líquido concentrado u otra sopa, materiales en polvo o líquidos medicinales (tales como vitaminas en polvo, fármacos u otros productos farmacéuticos, nutricéuticos, etc.), y/o otros materiales formadores de bebidas (tal como leche en polvo u otras cremas, edulcorantes, espesantes, saborizantes, etcétera). En una modalidad ilustrativa, el cartucho 1 contiene un medio de bebida 20 que está configurado para su uso con una máquina que elabora bebidas de café y/o té, sin embargo, los aspectos de la invención no se limitan en este sentido.

Como se utiliza en la presente, "bebida" se refiere a una sustancia líquida destinada para beber que se elabora cuando un líquido interactúa con un medio de bebida. Así, la bebida se refiere a un líquido que está listo para el consumo, por ejemplo, es surtido en una taza y listo para beber, así como un líquido que experimentará otros procedimientos o tratamientos, tales como filtrado o adición de saborizantes, crema, edulcorantes, otra bebida, etc., antes de ser consumido.

Así habiendo descrito varios aspectos de por lo menos una modalidad de esta invención, será apreciado que varias alteraciones, modificaciones, y mejoras se le ocurrirán fácilmente a los expertos en la teenica. Se pretende que tales alteraciones, modificaciones y mejoras sean parte de esta revelación y se pretende que figuren dentro del espíritu y alcance de la invención. En consecuencia, la descripción y los dibujos anteriores son sólo a título de ejemplo.

Claims (26)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Un sistema de elaboración de bebida que comprende: una alimentación de líquido dispuesta para proveer un líquido para elaborar una bebida; una cámara de preparación dispuesta para mantener un medio de bebida para mezclar con el líquido para elaborar una bebida; un tanque calentador dispuesto para calentar líquido en el tanque, el tanque calentador tiene una parte superior, una parte inferior, una entrada de líquido para recibir líquido desde la alimentación de líquido, una salida en la parte superior para proveer líquido calentado hacia la cámara de preparación para elaborar una bebida; y una cámara de expansión en la parte superior del tanque calentador que proporciona una trayectoria de flujo tortuosa desde un extremo de entrada de aire hacia un extremo de salida de la cámara de expansión en la salida del tanque.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el extremo de la entrada de aire está colocado por debajo del extremo de salida.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la trayectoria de flujo de la cámara de expansión tiene una forma de espiral.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque adicionalmente comprende una bomba de aire dispuesta para introducir aire hacia el extremo de la entrada de aire para flujo a traves de la cámara de expansión y hacia la salida del tanque.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la bomba de aire y la cámara de expansión están dispuestas de tal manera que el aire introducido hacia el extremo entrada de aire evacúe por lo menos parcialmente una parte superior del tanque calentador de líquido.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la trayectoria de flujo incluye una forma tortuosa dispuesta de tal manera que el aire introducido hacia el extremo de entrada de aire viaje a lo largo de la forma tortuosa hacia el extremo de salida.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la cámara de expansión está dispuesta de tal manera que el aire provisto hacia el extremo de entrada de aire ingresa a la cámara de expansión para proveer un volumen de gas en la parte superior del tanque calentador para ayudar a evitar salida del líquido desde el tanque calentador debido a la expansión de líquido durante calentamiento.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la entrada de líquido está ubicada cerca de una parte inferior del tanque calentador.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la alimentación de líquido incluye un tanque de almacenamiento acoplado de manera fluida hacia una entrada de una bomba, la cual tiene una salida de fluido acoplada de manera fluida hacia la entrada de líquido del tanque calentador.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la bomba es una bomba de desplazamiento positivo controlable para distribuir un volumen conocido de líquido hacia el tanque calentador.

11. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la cámara de preparación está dispuesta para mantener un cartucho de bebida que contiene un medio de bebida, y la salida del tanque calentador está acoplada de manera fluida hacia una entrada de la cámara de preparación para distribuir líquido hacia el cartucho de bebida para elaborar una bebida.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque la entrada de la cámara de bebida incluye un elemento de perforación dispuesto para perforar una porción del cartucho para formar una abertura a traves de la cual se distribuye líquido.

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque adicionalmente comprende un cartucho que tiene una tapa dispuesta para ser perforada por el elemento de perforación.

14. Un método para elaborar una bebida que comprende: proporcionar un líquido a un tanque calentador vía una entrada de líquido; calentar líquido en el tanque calentador; distribuir líquido desde el tanque calentador hada un medio de bebida para elaborar una bebida vía una salida a una parte superior del tanque calentador; e introducir aire en una trayectoria de flujo tortuoso de una cámara de expansión en la parte superior del tanque calentador después de que la distribución de líquido hacia el taque calentador se detiene para expulsar líquido desde por lo menos una porción de la cámara de expansión.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el paso de introducir aire incluye introducir aire en una entrada de aire de la cámara de expansión que se coloca por debajo de un extremo de salida de la cámara de expansión.

16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el paso de introducir aire incluye introducir aire en un extremo de entrada de aire que fluye desde el extremo de entrada de aire, a través de la trayectoria de flujo tortuosa y hacia un extremo de salida.

17. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la trayectoria de flujo de la cámara de expansión tiene una forma de espiral.

18. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el paso de introducir aire incluye el funcionamiento de una bomba de aire dispuesta para introducir aire hacia dentro de una entrada de aire para fluir a través de la trayectoria de flujo tortuosa de la cámara de expansión y hacia la salida.

19. El método de conformidad con la reivindicación 14 caracterizado además porque el paso de introducir aire incluye introducir aire hacia una entrada de aire para evacuar por lo menos parcialmente una parte superior del tanque calentador de líquido.

20. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el paso de introducir aire incluye proveer un volumen de gas en la parte superior del tanque calentador para ayudar a evitar la salida del líquido desde el tanque calentador debido a la expansión de líquido durante calentamiento.

21. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la entrada de líquido está ubicada cerca de una parte inferior del tanque calentador.

22. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el paso de proveer líquido incluye distribuir líquido desde un tanque de almacenamiento hacia una entrada de una bomba, y distribuir líquido desde una salida de la bomba hacia la entrada de líquido del tanque calentador.

23. El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque la bomba es una bomba de desplazamiento positivo controlable para distribuir un volumen conocido de líquido hacia el tanque calentador.

24. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque el paso de distribución de líquido incluye distribuir líquido hacia una entrada de una cámara de preparación dispuesta para distribuir líquido hacia un cartucho de bebida que mantiene el medio de bebida para elaborar una bebida.

25. El metodo de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque adicionalmente comprende perforar el cartucho de bebida con una porción de la entrada de la cámara de preparación para formar una abertura a través de la cual se distribuye líquido hacia el cartucho de bebida.

26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque una tapa del cartucho de bebida se perfora para formar la abertura.