TW201521652A - 用於液體供應器之多閥式液體流量控制 - Google Patents

Abstract

一種用來控制流至一飲料形成設備的液體供應器的液體流動的系統及方法被提供。該液體供應器可包括兩個以串聯方式被設置的閥，用來控制進入該液體供應器的液體流動。在該等閥的上游、在該等閥之間及/或在該等閥的下游的壓力可被偵測且被用來決定該等閥在被關閉時是否有一個閥或兩個閥滲漏。

Description

用於液體供應器之多閥式液體流量控制

本發明係有關於飲料形成系統，譬如用來將液體碳酸化及/或用飲料媒介物混合液體以形成飲料的系統。

使用液體(譬如，水)來形成飲料的飲料形成系統是已知的。使用閥來控制液體供應量的系統在此技藝中是已知的。例如，美國專利第5,195,442號揭露一種飲料沖泡設備，其具有一用來控制供應至加熱水槽的水供應量。

本發明的態樣係有關於用來控制流至一飲料形成設備的液體供應器的液體流動的方法及設備。在本發明的一態樣中，一種飲料形成設備包括一飲料形成站，其被設置來將一液體和一飲料材料混合以形成一飲料、一液體供應器，其被設置來將液體提供至該飲料形成站以形成 該飲料、及一控制電路。該液體供應器可具有至少第一及第二閥，其被串聯地設置來控制從一液體來源流到該液體供應器的液體流動及一被建構來調整該液體的液體調整器。該控制電路可控制該至少第一及第二閥的打開及關閉以控制該液體供應器的液體流動。

在本發明的另一態樣中，一種控制一飲料形成設備的方法包括藉由控制第一及第二閥來控制從一液體來源到該飲料形成設備的一液體供應器的加壓液體的流動。該第一閥和該第二閥可被串聯地設置且被設置在該第二閥的上游，用以流體地耦合至該液體來源。

應被瞭解的是，上文所述的概念及描述於下文中的額外概念可用任何適合的組合來設置，因此本發明的揭露內容並不侷限在這方面。

本發明的上述及其它態樣、實施例及特徵可從下文中配合附圖的說明中被更完整地瞭解。

100‧‧‧飲料形成設備

1‧‧‧飲料匣盒

2‧‧‧玻璃水瓶

10‧‧‧飲料形成機

11‧‧‧飲料形成站

15‧‧‧液體供應器

151a‧‧‧第一閥

151b‧‧‧第二閥

152‧‧‧水槽

W‧‧‧來源

16‧‧‧控制電路

157‧‧‧水位感測器

155‧‧‧通氣孔

159a‧‧‧第一感測器

159b‧‧‧第二感測器

159c‧‧‧第三感測器

P1‧‧‧壓力

P2‧‧‧壓力

P3‧‧‧壓力

14‧‧‧使用者界面

156‧‧‧導管

153‧‧‧加熱元件

154‧‧‧空氣幫浦

在附圖中，在不同的圖式中被例示的每一相同的或幾乎相同的構件係用相同的標號來表示。為了清楚起見，並不是所有構件都會在每一圖式中被標示。在附圖中：圖1是一飲料形成設備的立體圖，其中一玻璃水瓶被放置在一例示性實施例的飲料形成機的一玻璃水瓶接納區；及 圖2是一例示性實施例的一飲料形成設備的構件的示意圖。

使用液體(譬如，水)來形成飲料的飲料形成系統是已知的。申請人已認知的是，被用來控制從一液體來源流到一液體供應器的流動的閥會滲漏及/或故障，造成所不想要的及不受控制的液體流進入該儲槽。申請人進一步認知的是，藉由使用至少兩個以串聯方式設置的閥來控制該液體流動、及藉由提供感測器來監視這些閥可得到許多好處。

圖1顯示一例示性實施例的飲料形成設備100的前視圖。雖然該飲料形成設備100可被用來形成任何適合的飲料(譬如，茶、咖啡或其它沖泡式飲料)、用液體或粉末式濃縮物形成的飲料、湯品、果汁或其它用乾燥的材料製成的飲料或其它，但在此例示性實施例中，該設備100被設置來形成咖啡或茶飲料。如此技藝中所習知的，一裝有飲料材料的飲料匣盒1可被提供至該設備100且被用來形成一飲料，該飲料係被配送至玻璃水瓶2(carafe)中。(當使用於本文中時，玻璃水瓶是被設置來承接被配送出的飲料的任何適合的容器。)如果被使用的話，該匣盒1可被手動地或自動地置入一飲料形成機10的一飲料形成站11中。例如，該飲料形成站11可包括一匣盒接納器，當使用者操作一把手或其它致動器時， 該匣盒接納器被外露以接納該匣盒1。當該匣盒1被置於該匣盒接納器內時，該致動器可被操作以至少部分地關閉該匣盒1，使得水或其它先質液體可被引入到該匣盒1中以形成一飲料。例如，當該匣盒1被容納在該飲料形成站11中時，該匣盒1可被刺穿以形成入口及出口開口，水或其它先質液體可分別經由該入口關口進入該匣盒1且飲料經由該出口開口離開該匣盒1。美國專利第8361527號描述了一種可被使用在本發明的一實施例中的匣盒及一用來將液體引入到該匣盒中的系統，且該專利的內容藉此參照被併於本文中。當然，本發明的態樣可和任何被適當地配置的設備100一起使用，其包括滴濾式咖啡沖煮機、碳酸化式飲料機、及其它被設置來形成飲料的機器，不論飲料是如何被形成。例如，一匣盒1不必被使用，相反地，被用來形成飲料的飲料材料可被使用者或經由料斗系統而被提供至一混合室或沖泡籃(brew basket)。

圖2顯示可被包括在一例示性實施例的飲料 形成設備100內的各種構件的示意方塊圖。熟習此技藝者將可瞭解到的是，飲料形成設備100可用各種不同的方式建構，因此本發明的態樣不應被狹隘地解讀為只和一種飲料形成設備形式有關。水和其它先質液體可被一液體供應器15提供，用以和一飲料材料在一飲料形成站11相混合。該飲料材料(譬如，咖啡粉、茶葉、粉末式飲品混合物、等等)可被提供在一匣盒1內，或者不是被提供在一匣盒內，且藉由將該液體和該飲料材料相混合而產生的該 飲料可被配送至該玻璃水瓶2中。

依據本發明的一個態樣，該液體供應器具有 至少第一及第二閥，其被串聯地設置來控制從一液體來源流到一液體供應器的液體流動。使用該被串聯地設置的至少第一及第二閥可減少及/或消除所不想要送至該液體供應器的液體輸送，因為此構造產生閥多餘量(valve redundancy)，例如，提供比一個閥還要多的閥來控制液體流動，且可允許各別閥的監視來偵測閥的滲漏及/或其它故障。在一實施例中，該第一閥可被設置在該第二閥的上游且透過一中介導管來和該第二閥聯通。該液體供應器可被設置來接受來自該液體來源之在壓力下的液體，使得該第一及第二閥的打開允許流體流入該液體供應器。而且，該等閥的一者或兩者可被關閉以停止進入該液體供應器的液流。

例如，在圖2的該例示性的實施例中，該液 體供應器15包括被耦合至一液體來源W的第一及第二閥151a，151b，該液體來源W提供一來自一儲槽、一主要的水供應器或其它來源的液體。如上文中提到的，液體來源W可將加壓的液體提供至液體供應器。該第一及第二閥151a，151b可被串聯地設置，即該第一閥151a被設置在該第二閥151b的上游且和該液體來源W流體地聯通。 雖然在此實施例中有兩個閥151a，151b被示出，但應被瞭解的是，在其它實施例中，比兩個閥還多的閥可被提供。該等閥151a，151b的打開及關閉可被一控制電路16 控制，用以提供想要的液體體積至一水槽152。例如，如果該水槽152是空的話，則該閥151a，151b可被打開直到一導電式探針或其它水位感測器157提供一顯示液體已接近或已到達該水槽152的頂部或其它適合的水位的訊號至該控制電路16顯示為止。在回應感測器157的液體偵測時，該控制電路16可將該閥151a，51b關閉。關於打開該等閥，該控制電路16可在打開該第一閥151a之前先打開該第二閥151b、可在打開該第二閥151b之前先打開該第一閥151a、或同時打開這兩個閥。關於閥的關閉，該控制電路16可在關閉該第一閥151a之前先關閉該第二閥151b、可在關閉該第二閥151b之前先關閉該第一閥151a、或可同時關閉這兩個閥。如在下文中詳下說明的，閥151a、151b被打開及/或關閉的順序，以及此打開及/或關閉的時機和該控制電路16是否使用一閥連桿連接方法有關，及如果有用的話，則和使用什麼方法有關。

在一些實施例中，該設備可被建構來監視該 等閥，用以偵測滲漏及/或其它故障。例如，該設備可包括一設置在該第一閥的上游的第一感測器，用來偵測該第一閥的上游的液體特性、一設置在該第一及第二閥之間的第二感測器，用來偵測流體地耦合該第一及第二閥的該中介導管內的液體特性、及/或一設置在該第二閥的下游的第三感測器，用來偵測該第二閥的下游的液體特性。並不是所有實施例都需要使用到三個感測器，相反地，可以只使用該第一及第二感測器、可以只使用該第二及第三感測 器、等等。該第一、第二、及第三感測器可被建構來提供和被分別地偵測的特性有關的資訊給該控制電路。例如，該第一、第二、第三感測器可偵測一代表該液體的壓力的特性並提供一代表該被偵測到的壓力的訊號給該控制電路。在一些實施例中，該控制電路可藉由比較兩個或更多個感測器感測到的壓力來偵測該第一閥或該第二閥的滲漏。例如，該控制電路可藉由判斷該第一及第二感測器感測到的壓力是否大致相等或相差了一低限值、或藉由判斷該第一及第二感測器測量到的壓力之間的差值是否在一段時間之內改變了比一低限值還大來偵測該第一閥及/或該第二閥的滲漏。

如圖2所示，該液體供應器15在此實施例中 包括了感測器159a、159b、159c，用以監測該第一及第二閥151a，151b。在此實施例中，一第一感測器159a被置於該第一閥151a的上游，用以偵測該第一閥151a的上游的流體的壓力P1的特性指標(characteristic indicative)、一第二感測器159b被置在該第一閥151a及該第二閥151b之間，用以偵測介於該第一閥151a和該第二閥151b之間的流體的壓力P2的特性指標、及一第三感測器159c被置於該第二閥151b的下游，用以偵測該第二閥151b的下游的液體的壓力P3的特性指標。雖然有三個感測器被顯示在此實施例中，但熟習此技藝者將可瞭解的是，在其它的實施例中可使用更多或更少的感測器。示於此實施例中的該第一、第二及第三感測器159a、159b、 159c的每一者可提供和被偵測到的壓力P1、P2、P3有關的訊號給該控制電路16。

如上文中提到的，該等壓力測量值被比較且 它們如何被比較則和該等閥如何被控制有關。例如，如果該第二閥151b是在該第一閥151a之前被關閉的話，則介於該第一及第二閥151a，151b之間的液體的壓力P2應該約等於該液體來源W所提供的液體的壓力P1或和壓力P1相差一些測量值(measured value)。在一構造中，在一第一時間(譬如，緊接在閥關閉之後)測得的壓力P1和P2之間的第一差值可被拿來和一在稍後的第二時間測得的壓力P1和P2之間的第二差值相比較。如果該差值的改變比一低限值還大的話，則可判定有閥滲漏。因此，如果該控制電路16發現緊接在閥關閉之後的壓力P1和P2是相等(或只相差一些)，但稍後判定壓力P1和P2不相等(或相差了一比之前還大的值)的話，則該控制電路16可判定該第二閥151b有滲漏。(在此例子中，假設該液體供應器15在該第二閥151b下游的部分被通氣至大氣壓力。)相類似地，該控制電路16可比較緊接在閥關閉之後及在稍後的時間這兩個時間點的壓力P2和P3，如果該等壓力在一段時間後相差了一很小的值的話，則可判定該第二閥151b滲漏。相反地，如果該第二閥151b是在該第一閥151a之後被關閉的話，則介於該第一及第二閥151a，151b之間的液體的壓力P2應大致等於該第二閥151b的下游的壓力P3或和壓力P3相差一些測量值。因 此，如果在一段時間之後該第二及第三感測器159b、159c偵測到該壓力P2，P3之間的差值大於一低限值的話，則可推論該第一閥151a有滲漏。(該第一閥151b的滲漏將相對於該第二閥151b的下游的壓力P3升高在該中介導管內的壓力P2，因為在此實施例中液體來源W是提供被加壓的液體。)在此實施例中，該第一閥151a的滲漏亦可藉由判斷壓力P1及P2在經過一段時間之後相差一小的數值來決定，例如該第一閥151a的滲漏將傾向於升高壓力P2，讓壓力更接近壓力P1。

該控制電路16在回應偵測到一滲漏的閥時可 採用任何適合的動作。例如，該控制電路16可顯示一訊息、閃動一指示器燈、送出一電子訊號、讓系統操作失效及/或採取其它動作來回應偵測到一滲漏的閥。使用一警報可將未受控制的或所不想要的水輸送至該液體供應器15的可能性減至最小或甚至防止此情況發生，因為警報可提供操作員將該設備100關機及/或更換該第一及第二閥151a，151b的一者或兩者的機會。在一些實施例中，該控制電路16藉由在使用者界面14上顯示一訊息來警示使用者。

其它非必要的特徵構造，譬如一通氣孔155 (其可被打開或關閉用以讓該水槽152通氣)、一止回閥或其它流動控制器(其可防止在該來源W和該水槽152之間的導管內的回流)、或其它特徵構造亦可被包括。在此實施例中，該通氣孔155係被該控制電路16所控制， 但永遠保持打開，其具有一適當大小的孔口以允許通氣來填充該水槽152，及壓力累積於該水槽152內以允許液體的輸送。而且，提供至該水槽152的液體體積的控制可用其它方式來實施，譬如將閥151a，151b打開一段被界定的時間、操作一幫浦一段預定的時間、偵測進入該水槽152的流率或液體體積(如，使用一流量計)、操作一幫浦持續一所想要的循環次數(譬如，該幫浦被設置成每一循環可輸送一已知的液體體積)、使用一壓力感測器來偵測該水槽152內的壓力上升、或使用任何其它可用的技術。

在一些實施例中，該液體調整器包括一用來容納將被調整的液體的水槽及該液體供應器包括一水位感測器，用來偵測在該水槽內的液體的水位。在一些實施例中，該液體調整器包括一加熱器，其被建構來加熱該液體，該設備更包括一空氣幫浦，其被設置來對該水槽加壓以迫使該水槽內的液體流入該飲料形成站。如圖2中所示，在該水槽152內的液體可用一加熱元件153予以加熱，該加熱元件的操作係使用來自一溫度感測器的輸入或其它適合的輸入而由該控制電路16來控制。當然，該液體的加熱並非是必要的，相反地(或額外地)該設備100可包括一用來冷卻該液體的冷卻器、一用來將該液體碳酸化的碳酸化器、或用來將該液體作其它調整的其它系統。在此實施例中，在該水槽152內的液體可透過一導管156被配送至該飲料形成站11。該液體可藉由一空氣幫浦154 的操作迫使空氣近入該水槽152中來對該水槽加壓並迫使液體流入到該導管156中而從該水槽152被排出至該飲料形成站11。再次地，液體可用其它方式被迫使從該水槽152流至該飲料形成站11，譬如藉由操作該第一閥151a或第二閥151b用以迫使額外的未加熱的液體進入該水槽152，藉以將水移出該水槽152並進入該導管156。一流量感測器或其它適合的裝置可被用來決定被輸送至該水槽152的液體量，及被輸送至該飲料形成站11的液體量。 或者，一幫浦可被用來迫使額外的液體進入該水槽152中，或將液體從該水槽152抽泵至該飲料形成站11。例如，一具體界定的液體體積可藉由操作一幫浦而被輸送至該飲料形成站11，用以將該具體界定的液體體積從該來源W輸送至該水槽152，例如一隔膜幫浦在每一抽泵循環可輸送5ml的液體，因此，100ml的液體可藉由操作該幫浦持續20個抽泵循環而被輸送至該水槽152。液體可於任何適合的壓力(如1-2psi、30-50psi、或更高的壓力)被導入到該飲料形成站11中。雖然在此實施例中該導管156被顯示為延伸至該水槽12中，但該導管156可用任何其它方式被配置。例如，該加熱器水槽152對該導管156的出口可被設置在該水槽152的極頂端處，或以其它方式被設置。該導管156可包括一止回閥或其它流動控制器，用以幫助防止該水槽導管156內來自該飲料形成站11的回流。

在本發明的另一態樣中，一種控制一飲料形 成設備的方法包括藉由控制第一及第二閥來控制從一液體來源流至該飲料形成設備的一液體供應器的加壓液體的流動。該第一閥係以和該第二閥串聯的方式被設置在該第二閥的上游且流體地耦合至該液體來源，其提供被加壓的液體至該第一閥。在一實施例中，該方法包括提供一液體供應器之以串聯方式設置的第一及第二閥，其中該第一閥係在該第二閥的上游、將該第一閥流體地耦合至一液體來源，其提供液體的一加壓的來源、及控制該第一及第二閥以控制從該液體來源到該液體供應器的液體的流動。

該第一及第二閥可被打開以允許該加壓液體流入該液體供應器的一水槽內，如一加熱器或冷卻器槽。在該水槽內的液體水位可被偵測且當該水槽內的該液體水位到達一所想要的水位時，該第一及第二閥被關閉。該水槽接著可用空氣加壓，用以迫使該水槽內的液體流至該飲料形成機的一飲料形成站。

在一些實施例中，該第一及第二閥可被打開以允許該加壓液體流入該液體供應器中並關閉以停止加壓液體流入到該液體供應器內。一第一壓力可在一介於該第一及第二閥之間的流路被偵測，並根據該被偵測到的第一壓力來作出被關閉的第一閥或第二閥是否有滲漏的判斷。例如，該第一壓力可被拿來和在該第一閥的上游或該第二壓力的下游測量到的第二壓力相比較。在一實施例中，該第二閥可在該第一閥之前被關閉，且該第一壓力可被拿來和在該第一閥的上游測量到的第二壓力相比較。替代地， 或額外地，該第一閥可在該第二閥之前被關閉，且該第一壓力被拿來和在該第二閥的下游測量到的第二壓力相比較。如果該等被比較的壓力之間的差值在一段時間後改變了一比一低限值還大的值的話，則可判定有閥滲漏。在一實施例中，如果該第一閥或第二閥被判定為在關閉時有滲漏的話，則操作員可被示警。

雖然本發明的教示已配合各種實施例及例子加以描述，但這並不表示本發明的教示侷限於這些實施例或例子。相反地，本發明的教示包含了熟習此技藝者將可以輕易地想到各種變化、修改、及改良。因此，前面的描述及圖式只是作為舉例之用。

100‧‧‧飲料形成設備

1‧‧‧飲料匣盒

2‧‧‧玻璃水瓶

11‧‧‧飲料形成站

15‧‧‧液體供應器

151a‧‧‧第一閥

151b‧‧‧第二閥

152‧‧‧水槽

W‧‧‧來源

16‧‧‧控制電路

157‧‧‧水位感測器

155‧‧‧通氣孔

159a‧‧‧第一感測器

159b‧‧‧第二感測器

159c‧‧‧第三感測器

156‧‧‧導管

153‧‧‧加熱元件

154‧‧‧空氣幫浦

Claims (21)

1. 一種飲料形成設備，其包含：一飲料形成站，其被設置來將一液體和一飲料材料混合以形成一飲料；一液體供應器，其被設置來將液體提供至該飲料形成站以形成該飲料，該液體供應器具有至少第一及第二閥，其被串聯地設置來控制從一液體來源流到該液體供應器的液體流動，及一被建構來調整該液體的液體調整器；及一控制電路，其被設置來控制該至少第一及第二閥的打開及關閉以控制流至該液體供應器的液體流動。
2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該第一及第二閥係可電控制。
3. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該第一閥被設置在該第二閥的上游且透過一中介導管和該第二閥聯通，該設備更包含：一第一感測器，其被設置在該第一閥的上游，用以偵測該第一閥的上游的液體特性；一第二感測器，其被設置在該第一閥和該第二閥之間，用以偵測在該中介導管內的液體特性；一第三感測器，其被設置在該第二閥的下游，用以偵測該第二閥的下游的液體特性；其中該第一、第二、及第三感測器的每一者係被建構來提供和各個被偵測的特性有關的資訊以控制電路。
4. 如申請專利範圍第3項之設備，其中： 該第一感測器偵測該第一閥的上游的液體壓力的一特性指標；該第二感測器偵測在該第一閥及第二閥之間的該中介導管內的液體壓力的一特性指標；及該第三感測器偵測該第二閥的下游的液體壓力的一特性指標。
5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該液體調整器包括一用來容納將被調整的液體的水槽，且該液體供應器包括一用來偵測該水槽內的液體的水位的水位感測器。
6. 如申請專利範圍第5項之設備，其中該液體調整器包括一被建構來加熱該液體的加熱器，該設備更包含一空氣幫浦，其被建構來加壓該水槽以迫使該水槽內的液體流至該飲料形成站。
7. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該液體供應器被設置來承接在壓力下來自該液體來源的液體，使得該第一及第二閥的打開允許液體流入該液體供應器。
8. 如申請專利範圍第7項之設備，其中該控制電路包括一第一感測器，其被設置來偵測在該第一閥及第二閥之間的一導管內的壓力、及一第二感測器，其被設置來偵測該第一閥的上游或該第二閥的下游的壓力。
9. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該控制電路被設置來藉由比較該第一及第二感測器感測到的壓力以偵測當該第一閥或該第二閥被關閉時的滲漏。
10. 如申請專利範圍第9項之設備，其中該控制電路 被設置來根據比較該第一及第二感測器感測到的壓力來提供操作者一指出該第一閥或第二閥滲漏的指示。
11. 如申請專利範圍第9項之設備，其中該第二感測器是在該第一閥的上游，及該控制電路被設置來藉由判斷該第一及第二感測器感測到的壓力之間的差值經過一段時間後是否改變了大於一低限值來偵測當該第一閥及該第二閥被關閉時該第一閥或該第二閥是否滲漏。
12. 一種控制一飲料形成設備的方法，其包含：藉由控制第一及第二閥來控制從一液體來源流到該飲料形成設備的一液體供應器的加壓液體的流動，該第一閥係以和該第二閥串聯的方式被設置在該第二閥的上游且被設置來流體地耦合至該液體來源。
13. 一種控制一飲料形成設備的方法，其包含：提供一液體供應器之以串聯方式設置的第一及第二閥，其中該第一閥係在該第二閥的上游；將該第一閥流體地耦合至一液體來源，其提供液體的一加壓的來源；及控制該第一及第二閥以控制從該液體來源流到該液體供應器的液體的流動。
14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中該控制步驟包括打開該第一閥及第二閥以允許該加壓液體進入該液體供應器的一水槽的流動。
15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中更包含：偵測在該水槽內的液體水位；及 當該液體水位到達該水槽內的一所想要的水位時關閉該第一及第二閥。
16. 如申請專利範圍第15項之方法，其更包含：用空氣加壓該水槽以迫使該水槽內的液體流至該飲料形成機的一飲料形成站。
17. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該控制步驟包括：打開該第一及第二閥以允許該加壓的液體進入該液體供應器的流動；關閉該第一及第二閥以停止該加壓的液體進入該液體供應器的流動；偵測在一介於該第一及第二閥之間的流路的第一壓力；及根據該被偵測的第一壓力來判斷當該第一及第二閥被關閉時該第一閥或該第二閥是否滲漏。
18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該判斷的步驟包括比較該第一壓力和一在該第一閥的上游或在該第二閥的下游測得的第二壓力。
19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該關閉該第一及第二閥的步驟包括在關閉該第一閥之前先關閉該第二閥，及其中該比較步驟包括比較該第一壓力和一在該第一閥的上游測得的第二壓力。
20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中該關閉該第 一及第二閥的步驟包括在關閉該第二閥之前先關閉該第一閥，及其中該比較步驟包括比較該第一壓力和一在該第二閥的下游測得的第二壓力。
21. 如申請專利範圍第18項之方法，其更包含如果當該第一閥及第二閥被關閉時該第一閥或第二閥滲漏的話，則對操作者示警。