專利名稱：獨立飲料分配機器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于通過在壓力下提取貯存于膠嚢中的食品物質來制 備飲料或其它類似產(chǎn)品的獨立機器。更確切地說，本發(fā)明涉及一種使用提 取膠嚢的活動或便攜式咖啡機。
背景技術：
采用小份包裝食品的咖啡機類型的飲料制備機器在家庭乃至在商業(yè)地 點或公司的公共場所已經(jīng)非常普遍。其制備原理是通過使處于高壓(通常 比大氣壓力高幾倍)的一定量冷或熱的液體通過容納有食品物質(例如研 磨咖啡)的小份包裝進行提取。該小份包裝可以是密封的或部分打開的局 部剛性的膠嚢或柔性小袋，或過濾容器。在專利EP0512468B1中描述了一種膠嚢的例子。在專利EP0602203B1 中描述了一種小袋的例子。在下述文獻中描述了膠嚢的其它例子 WO03/059778、 EP1344722或EP1440卯5。這種提取系統(tǒng)具有許多優(yōu)點。 一方面，獨立包裝易于使用并且不需要 手動測量加入到機器中的咖啡或其它產(chǎn)品。使用者將膠嚢、研磨咖啡的容 器或其它小份包^i文到機器中，然后按下按鈕開始提取。另一方面，獨立 包裝用于供應具有所希望的特性如一定的固體物濃度、 一定的芳香輪廓 (aromatic profile)、 一定量的泡沫或表征飲料的其它重要特性的飲料如 咖啡。當包裝不透氣并且咖啡在改性氣氛下被保存在包裝中時，它們將保 持比新研磨咖啡更好的新鮮度，直到實際提取的時刻。最后，可以更好地 控制制備條件如溫度、壓力和提取時間，這為消費者提供了從一飲料到另 一飲料間相對可控制并且不變的質量。
在專利EP0512470B1中描述了 一種提取方法的例子。 需要一種能夠以獨立或自主模式進行供應的機器；也就是說，該機器 被設計成在壓力下從膠嚢中提取而不需要在提取時刻連接到主電源 (mains )上。然而，為了通過在壓力下提取而供應咖啡，流體溫度和壓力條件必須 滿足。首先，為了連續(xù)從幾個膠嚢中提取并制備出優(yōu)質飲料，通過膠嚢的水 的溫度必須足夠高，對于每次提取至少為卯。C左右。這需要在水進入膠嚢 之前將水加熱到至少等于提取溫度的溫度。加熱需要適當?shù)募訜嵫b置，該 加熱裝置通常消耗大量的電能。為了在壓力下供應飲料，通常在循環(huán)流體或快速加熱裝置如加熱塊 (thermobloc)中加熱一些水，然后在高壓下將水輸送到膠嚢內，在傳統(tǒng) 機器中這需要高的瞬時功率。其次，膠嚢中的流體壓力必須達到幾巴，例如8到20巴(相對壓力)， 直到飲料流出。如果膠嚢中的壓力不夠，則膠嚢(如果膠嚢打開與壓力有 關)不能打開和/或液體不能流動或異常流動。這需要使用足夠強大的能夠 提供高達約20巴的靜壓的泵。在電力自主("獨立")模式中，象便攜式或固定電池那樣的低壓電 源不能同時提供加熱和與其有關的水溫調節(jié)以及同時以足夠壓力泵送水。 它們的電力通常因為低電流強度而受限制，如此以便保持在合理的電池重 量/尺寸范圍之內(例如鉛蓄電池)。實際上，電池重量和尺寸取決于所采 用的技術。電流強度越高，電池技術的選擇就越窄。對于高電流強度，電 池通常重并且不是非常環(huán)保。此外，對于低電流強度(因此更輕且體積更小)的電池，它們不能輸 出足夠的功率，并且因此其在高瞬時功率下的自主性很低，且因此其i文電 非常快，并因此不能確保連續(xù)生產(chǎn)若干咖啡。例如，因而注意到，為了加熱循環(huán)流體或快速加熱裝置中的該一定量 的水，需要能夠提供1400 (+/-200)瓦的平均瞬時功率和至少560 (+/-100)
瓦每小時的電力。為了在兩個小時內平均供應大約ioo杯咖啡，需要大約120安培小時的電池。具有該電流強度值的現(xiàn)有的電池是鉛電池；它們非 常重(幾公斤)、體積龐大并且容易造成污染。專利申請EP1277428A1涉及一種用于車輛的咖啡機，該咖啡機被設計 成在壓力下從咖啡膠嚢中提取，并且具有一冷水貯存器、 一用于加熱受限 體積的水的大慣量加熱塊類型的循環(huán)流體熱水器、 一泵和一提取模塊，該 提取模塊通過泵供給并且在其中進行提取。泵送、加熱和控制裝置是由車 輛電池產(chǎn)生的電流來提供電力，該電池通常是12伏或24伏的電池。為了 獲得用于提取過程的足夠的電力，原則上在運行泵之前切斷供電或至少大 大降低供電。缺點發(fā)生在兩個飲料之間的等待時間中需要在熱水器中再 次加熱下一飲料所必需數(shù)量的水。另一缺點在于熱水器的高耗電量，這使 得車輛的發(fā)動機停止運轉時電池迅速;^文電。因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的所述缺點。更確切地說，本發(fā) 明的目的是提供如下問題的一種解決方案，該問題是為從膠嚢中提取飲料 輸送足夠溫度(優(yōu)選為基本恒定)、足夠高壓(優(yōu)選為基本恒定)的水， 以用于在獨立輸送模式下從幾個連續(xù)膠嚢中提取飲料；也就是說，在所述 飲料的提取期間，在泵送水時不需要將機器連接到主電源上；同時提供一 種裝置，該裝置移動起來不重和/或體積不龐大，并且不需要很長的再充電 時間。因此，本發(fā)明是基于與電源的特殊管理有關的機器的特殊結構，該結 構可以應付從所述膠嚢提取飲料所需的高溫和高壓需求。發(fā)明內容為此目的，本發(fā)明涉及一種用于通過在壓力下從膠嚢中提取而分送飲 料的獨立飲料分配機器，包括用于接納膠嚢的提取模塊，該提Wt塊包括將加壓的水注入膠嚢內的 裝置、接納該膠嚢的裝置以及可選地，打開所述膠嚢以便從某一壓力開始 釋放飲料的液態(tài)提取物的裝置，
用于向所述模塊供應水的貯水器；所述貯水器具有足夠的容量用于連 續(xù)供應所述模塊以從若干膠嚢提取飲料，泵，該泵用于從貯水器中抽取水并在提取模塊中向膠嚢供應加壓的水，供電裝置，該供電裝置用于將貯水器中的水加熱到高于或等于提取溫 度的貯存溫度，并用于向泵供應電力，其特征在于，供電裝置包括與該機器關聯(lián)并構造成向泵供應電流的低壓蓄電池， 以及該ji&水器包括加熱裝置，該加熱裝置包括至少一個電氣元件；所述加 熱裝置構造成從主電源供電以將水加熱到貯存溫度范圍，和/或從蓄電池供 電以補償加熱到j^存溫度范圍之后的熱損失。此外，^水器優(yōu)選由絕熱壁包圍以降低熱損失。因此，換句話說，本發(fā)明的一般原理是-在獨立模式中使用低壓電流單獨為泵供電，并可能補償(水)源中 的熱水儲備的熱損失；同時，還優(yōu)選地通過貯水器的絕熱確保限制這些熱 損失，和-提供熱水儲備，在獨立模式中該熱水儲備不再通過電池電流從初始 溫度加熱到ji&存溫度范圍，而是先前通過由主電源供電的加熱裝置加熱。 因此，在獨立運行模式中的主要優(yōu)點基本上為 -確保最佳和可再現(xiàn)的條件(溫度、壓力)， -更大的獨立運行能力，以及-在兩杯飲料制備之間不再需要任何與重新加熱大量水相關的等待時間。在一優(yōu)選實施例中，加熱裝置包括匪由蓄電池供電的至少一第一電氣元件，和-與位于貯水器中的一溫度傳感器關聯(lián)的一溫度控制裝置；所述溫度 控制裝置構造成作用于第 一 電氣元件的供電以將溫度保持在基本恒定的貯 存溫度范圍內。
這種結構的優(yōu)點是基于通過在提取期間保持相同的溫度條件并同時盡 可能地降低來自低壓電源的電力消耗來增加獨立運行能力。因此，泵和第一電氣元件可在同時運行時通過蓄電池供電。當聯(lián)合運行時，泵的和第一元件的瞬時功率消耗小于或等于100瓦， 優(yōu)選在50 (+/-5 )到80 ( +/-5 )瓦之間。在本發(fā)明的上下文中，術語"蓄電池"用來限定這樣一種電力能源， 其能夠以"電池，，類型的獨立模式運行以供應低功率，優(yōu)選小于或等于150 瓦，在某一耗盡閾值之后，其可以被再充電或者用新的能源替換。在本發(fā)明的上下文中，低壓電源是指通常為12或24伏、或者低于100 伏的任何其它特定伏特數(shù)的電源。類似地，主電源或中壓電源是指通常為 110-120伏或220-230伏、或者高于100伏并小于或等于340伏的任何其它 特定伏特數(shù)的電源。優(yōu)選地，加熱裝置包括可由主電源電流供電的第二電氣元件，以將水 加熱到貯存溫度范圍。將水加熱到貯存溫度范圍優(yōu)選地通過與|&水器中的溫度傳感器關聯(lián)的溫度控制裝置來控制；所述溫度控制裝置構造成作用于該元件的供電，直至達到貯存溫度，然后保持該l&存溫度。在本發(fā)明的一個實施例中，加熱裝置包括由低壓電流供電以補償貯水器中的熱損失的第一低功率元件和由主電源的中壓電流供電以加熱水的第二、較大功率元件。在本發(fā)明的一個實施例中，該分配機器還包括與蓄電池關聯(lián)的充電裝置以便向該蓄電池再充電。更具體地，充電裝置包括供電底座和連接到蓄電池的供電單元；當機器被放入所述底座上的擱置位置時，所述供電單元 可以被通電連接。例如，可簡單地通過將機器放置在底座上或利用可拆卸 的吊鉤裝置懸掛而將機器放入擱置位置。在本發(fā)明的一個實施例中，泵是一使用中壓交流電(例如110或220 伏交流電)的泵，并且該機器包括用于向該泵供應中壓交流電的低壓直流 電/中壓交流電變流器。因此，該泵優(yōu)選為電磁活塞泵。這種泵的優(yōu)點在于 能夠以經(jīng)濟上有利的方式產(chǎn)生約20巴或更大的高的最大靜壓。該泵選擇成 消耗小于或等于100瓦、優(yōu)選為大約60 (+/-10)瓦的瞬時功率。根據(jù)一可能的可選方案，該泵是在低壓直流電或交流電下運行的泵。 因此，該泵可以是在低壓交流電(例如12或24伏)下運行的電磁活塞泵。 然后，必須提供電子控制裝置以便將低壓直流電轉換為適當?shù)慕涣餍盘栯?流。在另一個更簡單的實施例中，該泵是一直接在低壓直流電下運行的齒 輪泵。類似地，必須提供電子控制裝置以控制壓力上升曲線和由泵輸送的 最大壓力。


參照附圖可更好地理解本發(fā)明。圖1示出本發(fā)明的機器的優(yōu)選實施例的框圖。
具體實施方式
圖1所示的本發(fā)明的飲料分配機器1包括一提取漠塊10，該提取模塊 中可以接納包含待提取物質的膠嚢2。通常，該提取模塊具有由下部和上 部組成的接納裝置11，該下部和上部通過閉合而裝配在一起以形成其中容 納膠嚢的外殼。模塊還具有注水裝置，如利用穿入膠嚢的裝置12結合在外 殼中的水管以允許向膠嚢注水。模塊具有打開膠嚢的流動面的裝置13，如 尖端、錐體或其它突起和/或帶槽元件，膠嚢的流動面響應膠嚢內部壓力的 升高而在裝置13上撕裂和/或被刺穿，由此使飲料可以流入杯中。這些打 開裝置可以被支承在膠嚢本身中，而不是如專利申請WO03/059778那樣位 于模塊中。在一個可能的實施例中，省略打開裝置，并且在注水前通過機 械穿刺或其它裝置將膠嚢預先打開或預先穿透，使液體從某一流動壓力開設置有泵3和貯水器4以向模塊供應加壓的水。管道30、 40分別將泵 連接到模塊上和將貯水器連接到泵上。管道40在貯水器內充分延伸以抽吸 盡可能低的液面。機器l的供電原理如下。
該機器包括一產(chǎn)生低壓電流(12或24伏)的蓄電池50,該蓄電池由 再充電裝置6再充電，該再充電裝置包括一充電器60和一供電單元61, 該供電單元向充電器供應主電源電流(110或220伏)。蓄電池例如可以 是鋰或鋰-鎘電池。主電源供電單元以可拆卸方式連接到配備有電源線70 的供電底座7上，該電源線用于連接到主電源電流如墻壁插座上。該供電 單元61和供電底座7以互補方式和電力及機械可拆卸的方式組合在一起。 這種組件是已知的，不需要進一步描述。例如，其可以是如"Strix"公司 銷售的電連接裝置或任何其它等效裝置。在一可選方案中，部件60、 61 可以由與電源線關聯(lián)的簡單的電源連接器來替代。貯水器包括由兩個元件80、 81的系列組成的加熱裝置8。第一元件80 是一大功率元件，優(yōu)選在800到3000瓦之間(包含邊界)，更優(yōu)選在1500 到2000瓦之間(包含邊界)，該第一元件用于將貯水器內部的7jc從涼的或 環(huán)境溫度加熱到貯存溫度，該貯存溫度基本上等于所需提取溫度或比所需 提取溫度高幾度。例如，用于從研磨咖啡的膠嚢中提取咖啡的貯存溫度范 圍優(yōu)選從87。C到98°C，更優(yōu)選從89。C到92°C。當供電單元61放置于底座 7上并且底座連接于主電源電流上時，從供電單元61向該第一元件供應中 壓電流(主電源電壓)。貯水器中的溫度控制通過控制裝置9執(zhí)行，該控制裝置包括連接到中 央控制器91上的溫度傳感器90，該中央控制器作用于繼電器92上，該繼 電器選擇性地接通或斷開向元件80的供電。當貯水器中的水溫達到中央控 制器中預編程序的最高溫度值時，中央控制器控制繼電器打開以停止元件 的供電。當測量溫度降到閾值溫度以下時，繼電器再次被關閉；這重新建 立元件中的加熱。通常，將溫度值一一最大和最小值(或閾值)一一選擇 成彼此偏離不超過幾度(例如，1或2度)?？梢栽O置一預熱燈光指示器 93,當繼電器處于關閉位置時該指示器點亮，當繼電器處于打開位置時該 指示器熄滅。這樣，使用者被告知貯水器內部的水的加熱狀況，并且知道 什么時候機器準備好以獨立運行模式使用。該機器具有第二、功率較低(例如，20到150瓦左右，優(yōu)選在10到 80瓦之間)的元件81,其功能是只在機器處于獨立運行模式、也就是說當 供電單元61從主電源電流供電底座7分離時補償或至少減慢熱損失。該第 二元件浸沒在貯水器中并且通過具有低壓直流電(例如，12或24伏直流 電)的蓄電池50供電。在該獨立運行才莫式中，貯水器中的溫度控制通過控 制裝置9以相同方式執(zhí)行，該控制裝置包括連接到中央控制器91上的所述 溫度傳感器卯，該中央控制器作用于繼電器93上，該繼電器選擇性地接 通或斷開元件81的供電。其中繼電器發(fā)生切換以在該運行模式中確?；?恒定的貯存溫度的溫度范圍優(yōu)選地較窄，約為ix:或2。c。根據(jù)本發(fā)明的一個特征，泵3也由蓄電池50經(jīng)由一變流器94供電， 該變流器將中壓交流電(例如110或220伏的交流電)轉換為低壓直流電 (例如12或24 Y犬的直流電)?？梢酝ㄟ^兩個控制按鈕^f吏該電路完整。在蓄電池和控制裝置之間的低 壓回路上提供第一按鈕51,以通過使該低壓回路閉合來起動機器。當該按 鈕處于閉合位置時，控制裝置9被供電，這允許通過繼電器92、 93選擇性 地觸發(fā)加熱裝置。設置第二按鈕52用于觸發(fā)泵本身。為了限制貯水器中的熱損失、并從而限制取自蓄電池的電能消耗、從 而提供更大的獨立運行能力，貯水器設計有絕熱壁45。表達"絕熱壁"是 指一壁，該壁的絕熱效率使得對于90。C的起始溫度，貯水器內的液體的溫 度損失小于每小時10°C，優(yōu)選地小于每小時6'C。本發(fā)明的機器能夠在一到兩個小時的時間段內連續(xù)供應大約20到100 杯咖啡，而不需要對蓄電池再充電或連接到主電源電流上。本發(fā)明當然可以包括本領域技術人員范圍內的變型或不同修改。
權利要求
1.用于通過在壓力下從膠囊中提取而分送飲料的獨立飲料分配機器，包括用于接納膠囊的提取模塊(10)，該提取模塊包括將加壓的水注入膠囊內的裝置和接納膠囊的裝置，用于向所述模塊供應水的貯水器(4)，所述貯水器具有足夠的容量用于連續(xù)供應所述模塊以從若干膠囊提取飲料，泵(3)，該泵用于從所述貯水器抽取水并在提取模塊中向所述膠囊供應加壓的水，供電裝置(50、6、94)，該供電裝置用于將貯水器中的水加熱到高于或等于提取溫度的貯存溫度，并用于向泵供應電力，其特征在于，所述供電裝置包括與所述機器關聯(lián)并構造成向所述泵供應電流的低壓蓄電池(50)，以及所述貯水器包括加熱裝置(8)，所述加熱裝置包括至少一個電氣元件(80、81)；所述加熱裝置構造成從主電源供電以將水加熱到貯存溫度，以及從蓄電池供電以補償加熱到貯存溫度之后的熱損失。
2. 如權利要求l所述的分配機器，其特征在于，所述貯水器由絕熱 壁包圍以降低熱損失。
3. 如權利要求1或2所述的分配機器，其特征在于，所述加熱裝置 包括-由所述蓄電池(50)供電的第一電氣元件(81)，和-與貯水器中的溫度傳感器(卯)關聯(lián)的溫度控制裝置(9);所述溫度控制裝置構造成作用于所述第一電氣元件(81)的供電以將貯存溫度保持在基本恒定的數(shù)值范圍內。
4. 如權利要求1或2所述的飲料分配機器，其特征在于，所述加熱 裝置包括獨立于第一電氣元件(81)的第二電氣元件(80)，該第二電氣 元件能夠通過主電源電流供電以將水加熱到貯存溫度。
5. 如權利要求3或4所述的飲料分配機器，其特征在于，所述泵和 第一電氣元件(81)可在同時運行時通過所述蓄電池供電。
6. 如權利要求5所述的飲料分配機器，其特征在于，當所述泵和第 一電氣元件(81)聯(lián)合運行時，該泵的和第一電氣元件(81)的瞬時功率 消耗小于或等于100瓦。
7. 如前述權利要求中任一項所述的飲料分配機器，其特征在于，所 述飲料分配機器包括充電裝置(6)，該充電裝置可電力地連接到所述蓄電 池以向該蓄電池再充電。
8. 如權利要求7所述的飲料分配機器，其特征在于，所述充電裝置 包括供電底座(7)和連接到所述蓄電池(50)上的供電單元(61);當將 所述機器放入所述底座(7)上的擱置位置時，所述供電單元(61)能被電 力地連接。
9. 如前述權利要求中任一項所述的飲料分配機器，其特征在于，所 述飲料分配機器包括將低壓直流電轉換為中壓交流電的變流器(94)，以 用于向所述泵供應中壓交流電。
10. 如前述權利要求中任一項所述的飲料分配機器，其特征在于，所 述泵(3)是活塞泵或齒輪泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機器，其用于通過在壓力下提取容納于膠囊中的食品物質來制備和分配飲料，該機器可以在獨立模式下運行以連續(xù)供應若干飲料。該機器主要包括用于接納膠囊的提取模塊(10)、用于向該提取模塊供應水的絕熱貯水器(4)、泵(3)和供電裝置(50、6、94)，該供電裝置包括構造成向該泵供電的低壓蓄電池(50)；該貯水器包括加熱裝置，該加熱裝置包括通過蓄電池供電的電氣元件(81)。
文檔編號A47J31/40GK101150974SQ200680010149
公開日2008年3月26日 申請日期2006年3月13日 優(yōu)先權日2005年3月29日
發(fā)明者A·約阿基姆, M·奧贊 申請人:雀巢技術公司