專利名稱：調(diào)制咖啡和茶的裝置和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基本上是關(guān)于廚具的，尤其是關(guān)于調(diào)制咖啡和茶的裝置和系統(tǒng)的。
背景技術(shù)：
咖啡是通過使熱水和碾磨及烘烤過的咖啡渣相接觸一定時間來調(diào)制的?？Х榷拱蠹s600種化合物，其中高百分比的化合物導(dǎo)致苦的、味道不好的咖啡，這種咖啡通常被錯誤地稱作“濃咖啡”。當熱水和咖啡渣保持相當長時間的接觸時，這些所不希望的化合物通常釋放進調(diào)制好的咖啡中。因此，對調(diào)制好的咖啡味道的主要影響因素是“調(diào)制時間”，也就是熱水和咖啡渣相接觸的時間的長短。類似地，調(diào)制時間對于調(diào)制茶也是重要的。
咖啡工業(yè)專家推薦采用調(diào)制時間在兩到四分鐘范圍內(nèi)的方法來調(diào)制所謂的“普通磨碎”咖啡，在這里，調(diào)制時間是熱液體和咖啡豆接觸的時間。對于細碎咖啡(經(jīng)常稱作“蒸汽加熱煮出的碎咖啡”)，建議調(diào)制時間是大約20至30秒。同時建議使用加熱到大約205°F的熱水來調(diào)制咖啡。
在商業(yè)和用戶使用的典型的咖啡調(diào)制器中，咖啡渣保存在錐形的塑料或金屬腔室內(nèi)部的濾紙上。在腔室的底部有固定尺寸的孔。熱水(在以前技術(shù)中通常只加熱到170°F和185°F之間)以一個比較恒定的速度(在下面的討論中，這個速度太低，從而導(dǎo)致調(diào)制時間太長)泵到塑料腔室中的咖啡渣上。通過上述孔，調(diào)制好的咖啡從調(diào)制室中流出，聚集在位于調(diào)制室下方的接收器中。調(diào)制好的咖啡流出調(diào)制室的速度是相對恒定的，取決于孔的直徑以及過濾器表面上咖啡的聚集所導(dǎo)致的流動的限制。
因為以前技術(shù)中的咖啡調(diào)制器以恒定的流動速度把熱水泵到咖啡渣上，并且從調(diào)制室中釋放調(diào)制好的咖啡，所以液體和咖啡渣接觸的時間長度和要調(diào)制的咖啡多少成比例。比如，如果要調(diào)制大量的咖啡，那么大量調(diào)制好的咖啡要比少量的咖啡花費更長時間流進調(diào)制室和從調(diào)制室排出。這樣，4杯咖啡的調(diào)制時間大約是12杯咖啡調(diào)制時間的1/3。因此，以前技術(shù)中的咖啡調(diào)制器在咖啡渣和液體之間維持接觸的時間比推薦時間要長得多。在現(xiàn)在可以得到的咖啡調(diào)制器中，對于12杯咖啡，調(diào)制時間是大約8分鐘到15分鐘，其中，一“杯”咖啡通常是5盎司。
以前技術(shù)中的咖啡調(diào)制器采用各種機理將熱水泵到調(diào)制室中。一種以前技術(shù)的咖啡調(diào)制器采用“熱泵”來加熱水，并且把熱水送到調(diào)制室中。
為了在熱泵裝置中調(diào)制咖啡，用戶把咖啡調(diào)制器中的蓄水器充滿冷水。水從蓄水器中向下流動，穿過柔性管道，單向閥，最后進入被熱板加熱的金屬管中，熱板也支撐咖啡壺。垂直方向的塑料管道和熱管道相連通，它有一個延伸進調(diào)制室中的排出端。
當蓄水器充滿水時，熱管道和塑料管道都充滿一定量的水。用戶打開電源開關(guān)，開始調(diào)制，使得加熱管道把它內(nèi)部的水加熱到沸點。沸水產(chǎn)生蒸汽泡，蒸氣泡上升，推動管道豎直部分中的這部分水向上運動，直到這部分水流出管道的排出端，流到咖啡渣上。當水出了管道后，氣泡的壓力減小。這樣氣泡迅速膨脹，在很短的時間內(nèi)將這部分水推出而單向閥防止了蒸汽泡把水推回蓄水器中。
一旦蒸汽泡已經(jīng)出了管道，附加的水從蓄水器進入管道，這個循環(huán)重復(fù)進行。這個系統(tǒng)產(chǎn)生一種“脈搏式的”流動，它在總的流動時間上有比較恒定的流動速度。
另一種現(xiàn)在可以得到的咖啡調(diào)制器采用熱脈沖技術(shù)和換向閥相結(jié)合，換向閥將一部分熱水直接轉(zhuǎn)移到調(diào)制室下面的咖啡壺中，而剩余的熱水直接進入調(diào)制室中。換了向的水稀釋調(diào)制好的咖啡，降低它被感覺到的“強度”。這種方法，有時也稱作80/20方法因為大約20％的熱水被換向，這種方法出現(xiàn)在商業(yè)用途以及家庭使用的調(diào)制系統(tǒng)中。
現(xiàn)在可以得到的第三種類型的咖啡調(diào)制系統(tǒng)采用泵的機理，它有一個類似于家庭熱水加熱器的加熱容器。溫度在200°F的水一直保存在加熱容器中。為了調(diào)制咖啡，用戶通過裝置頂部的開口倒入適當數(shù)量的冷水。冷水通過管道流進加熱容器中，排擠熱水，使熱水通過位于咖啡渣上方的出口流出加熱容器。倒入加熱容器中的冷水隨后被加熱到200°F，以便為下一個咖啡調(diào)制循環(huán)作準備。
加熱容器系統(tǒng)比熱脈動系統(tǒng)有優(yōu)點，表現(xiàn)在在加熱容器系統(tǒng)中熱水流到咖啡渣上的速度實際上更高些。比如，10杯咖啡一般在大約4分鐘內(nèi)調(diào)制好。
盡管每個上述咖啡調(diào)制系統(tǒng)對于調(diào)制少量咖啡多少是令人滿意的，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用那些系統(tǒng)調(diào)制的咖啡的味道在那些系統(tǒng)所能產(chǎn)生的整個咖啡的量的范圍內(nèi)是不一致的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果對于系統(tǒng)中任意量的正調(diào)制咖啡來說，調(diào)制過程中使用的調(diào)制時間基本上相同的話，就能生產(chǎn)出有相同味道的咖啡，而不管一次所要調(diào)制的咖啡的量。上述每個以前技術(shù)的系統(tǒng)都缺乏一個特征，那就是能維持一致的調(diào)制時間，而不管系統(tǒng)中要調(diào)制的咖啡的數(shù)量。因此采用一致的調(diào)制時間的一種新的咖啡調(diào)制系統(tǒng)是所希望的。
發(fā)明提要本發(fā)明的一種用選定的調(diào)制時間調(diào)制所希望數(shù)量咖啡的一種方法和系統(tǒng)。相應(yīng)于所希望的咖啡的量的水被加熱，并且被引導(dǎo)使其在調(diào)制室中與咖啡渣接觸。使至少部分熱水和咖啡之間的接觸維持大約選定的調(diào)制時間，以便生成調(diào)制好的咖啡。然而，調(diào)制時間獨立于所希望的要調(diào)制的咖啡的量。在調(diào)制時間期滿時，通過限制室中的開口，調(diào)制好的咖啡被釋放到下面的接收器中。
這種新咖啡調(diào)制器的優(yōu)點是它使用戶能調(diào)制出品質(zhì)一致的咖啡，而不管所調(diào)制咖啡的量。這一點可以通過維持恒定的“調(diào)制時間”而不管要調(diào)制的咖啡的量而實現(xiàn)，“調(diào)制時間”就是咖啡渣暴露在熱水中的時間。在優(yōu)選實施例中，這是通過把熱水快速分配到含有咖啡渣的調(diào)制室中來實現(xiàn)的?？刂扑畯恼{(diào)制室的流出，使得咖啡渣暴露在調(diào)制室的熱水中的時間為所希望的調(diào)制時間。
本發(fā)明的咖啡調(diào)制系統(tǒng)能提供一致的味道良好的咖啡，并且使用戶能按照個人的偏愛和經(jīng)驗來控制調(diào)制時間以便調(diào)整咖啡的味道，這種調(diào)制系統(tǒng)適用于標準的咖啡渣和細碎的、蒸汽加壓類型的咖啡渣。
附圖的簡要說明

圖1是按照該發(fā)明的咖啡調(diào)制器的透視圖。
圖2A和2B分別是按照該發(fā)明的咖啡調(diào)制器的前橫截面圖和側(cè)橫截面圖。
圖3是按照該發(fā)明的調(diào)制室組件的側(cè)平面圖。
圖4A，4B和4C是圖3中調(diào)制室組件的濾網(wǎng)組件，過濾器和錐形部分的側(cè)平面圖。
圖5A和5B分別是液體穿過以前技術(shù)中的咖啡調(diào)制裝置以及穿過按照該發(fā)明的調(diào)制裝置流動的圖解模型。
圖6A和6B是按照該發(fā)明的調(diào)制室組件的第二個實施例的側(cè)橫截面圖。
圖7A和7B是該發(fā)明的咖啡調(diào)制器的優(yōu)選閥體的下側(cè)的部分橫截面圖。
圖8A和8B是和圖2A中的咖啡調(diào)制器一起使用的閥體的第二個實施例的下側(cè)的部分橫截面圖，圖8C是圖8A和8B所示閥體的輥子的側(cè)面圖。
圖9是該發(fā)明的閥體的前平面圖，表示控制旋紐和它周圍的標志。
圖10A和10B是該發(fā)明的咖啡調(diào)制器的閥體的第三種形式的下側(cè)的部分橫截面圖。
圖11A和11B是該發(fā)明的咖啡調(diào)制器的閥體的第四種形式的下側(cè)的部分橫截面圖。
圖12是使用圖11A和11B中的閥體的咖啡調(diào)制系統(tǒng)的簡化圖解表示。
圖13是使用圖11A和11B中的閥體的咖啡調(diào)制系統(tǒng)的簡化流程圖。
圖14是用于該發(fā)明的閥體系統(tǒng)的第五種實施例的調(diào)整室組件的側(cè)剖面圖。
圖15A到15D是圖14中調(diào)制室的一系列上剖面圖，表示內(nèi)部錐形部分和外部錐形部分的孔的對齊的不同程度。
圖16和17是圖14中調(diào)制室的側(cè)面圖，表示打印在錐形部分的側(cè)邊以方便用戶控制調(diào)制時間的不同的標志。
圖18是按照該發(fā)明的閥體系統(tǒng)的第六種實施例的側(cè)平面圖，用簡化的圖解形式表示了放大器電路，定時器和輸入設(shè)備。
圖19是按照該發(fā)明的咖啡調(diào)制系統(tǒng)的第七種實施例的部分側(cè)橫截面圖，其中，通過控制水流進調(diào)制室的流動速度來控制調(diào)制時間。
圖20是濾網(wǎng)部件的另一種形式的側(cè)面正視圖，其中濾網(wǎng)的表面是曲折的。
發(fā)明的詳細說明本發(fā)明控制熱液體與咖啡渣接觸的時間，為的是能連續(xù)生產(chǎn)味道良好的咖啡，而不管所要調(diào)制的咖啡的量。通過在調(diào)制系統(tǒng)中下述兩個地方的一處控制液體流動的速度來維持調(diào)制時間的控制一處是在調(diào)制好的咖啡流出調(diào)制室(熱水和咖啡渣在調(diào)制室中混合)的地方，一處是在熱水進入調(diào)制室的地方。下面將說明每種類型的調(diào)制時間控制的例子。盡管這些例子是關(guān)于咖啡的，但是應(yīng)該理解，該發(fā)明同樣適用于其他調(diào)制的液體，比如茶。輸出控制優(yōu)先實施例和幾個其他的實施例通過調(diào)節(jié)調(diào)制好的咖啡流出調(diào)制室的速度來控制調(diào)制時間。
參看圖2A，優(yōu)先實施例一般包括外殼10，熱水容器32，調(diào)制室組件12，閥體14和咖啡接收器16。一般來說，在操作過程中，水在熱水容器32中被加熱，并且以連續(xù)流形式被泵到調(diào)制室12中，在調(diào)制室12中，熱水和咖啡渣相接觸。閥體14可以被調(diào)節(jié)來提高或降低液體從調(diào)制室12中流出的速度，這樣可以保證預(yù)定的“調(diào)制時間”，即熱水與咖啡渣接觸的大約時間。
按照優(yōu)先實施例的咖啡調(diào)制器，其前剖面圖如圖2A所示，側(cè)剖面圖如圖2B所示。正如所能看到的，外殼10包括一個底壁18，一對側(cè)壁20，22和一個后壁24。正如圖1所示，前壁26占據(jù)外殼10的一側(cè)。外殼10也有一個頂壁28，在頂壁28的一側(cè)上有個開口30。
再參看圖2A和2B，要加熱的用于調(diào)制過程的水在容器32中被加熱，容器32安裝在外殼10的后壁24上。此容器最好有兩升的容量，而且最好是由不銹鋼制成。容器32的蓋34最好密封在以通常方式焊接在容器上的凸緣36上。在蓋34上有孔38(圖2B)。
供給管道40延伸穿過蓋34上的開口38，穿過外殼10的頂壁28的開口30(圖1)。供給管道40有一個罩42，罩42把供給管道密封起來，防止一些蒸汽和/或壓力損失，盡管在供給管道40上剛好在罩42的下部形成一個直徑大約是0.030英寸的通風(fēng)口44。在使用過程中，當容器中的水被加熱時，通風(fēng)口44允許少量蒸汽從此容器中漏出。
容器32的蓋34上的第二個孔46安裝有排出管道48。在優(yōu)先實施例中，排出管道48有一個長的豎直部分50，豎直部分50向下延伸穿過蓋34上的孔46，離容器32的底部不到1/8英寸。基本上水平的部分52大體上垂直于豎直部分50延伸，水平部分52和豎直部分50是流體連通的。最后，排出端54從水平部分52(也和水平部分52流體連通)向下延伸。排出端54有一個出口，通過這個出口，熱水進入調(diào)制室12中，正如下面將詳細說明的一樣。
加熱器56裝在容器32的外部。加熱器56最好是900至1200瓦的帶狀加熱器，通過恒溫裝置62，加熱器(用通常方式)電連接到電源開關(guān)58上。電源開關(guān)依次以通常方式電連接到電源上，比如電池(未畫出)或一根可以插進墻上電源插座中的電線60。
恒溫裝置62固定在容器32上，正好在加熱器56的上方。當恒溫裝置探測到容器壁溫度超過240°F時，它就自動地給加熱器切斷電源，以防止容器過熱。
接下來描述調(diào)制室12。參看圖3和圖4A-4C，可以看出，優(yōu)先調(diào)制室組件12一般有三個組成部分。第一個組成部分是一個濾網(wǎng)組成部分64，它包括一個有上邊和下邊65和67的塑料環(huán)66。濾網(wǎng)68連接到環(huán)66的邊部67上。濾網(wǎng)68最好是由采用直徑0.010英寸的不銹鋼線的、每平方英寸有20個網(wǎng)孔的網(wǎng)組成。
調(diào)制室組件12的第二個部分是橫截面為圓形的、有開口頂部72的塑料或金屬錐形部分70(圖4C)。錐形部分70的底部由底壁74封閉。與錐形部分70流體連接的管道76從錐形部分上突出，如圖4C所示。管道76最好由食品級硅酮制成，而且內(nèi)部直徑最好是0.5英寸。
過濾器78位于調(diào)制室組件12上濾網(wǎng)部分64和錐形部分70之間。過濾器78最好是一般可得到的與滴水咖啡調(diào)制器一起使用的紙、尼龍或金屬過濾器，盡管在這個系統(tǒng)中可以使用很多材料中任一種制成的過濾器。為了描述的目的，術(shù)語“過濾器”用來表示用于調(diào)制咖啡和/或茶的任何類型的過濾器，包括用紙、尼龍或金屬制成的過濾器。有大葉或整葉的茶可以不用過濾器調(diào)制，因為這些茶沒有較小的顆粒，而小的顆粒要求用過濾器來除去。
當調(diào)制室組件12裝配好時，過濾器78的上邊80夾在環(huán)66底部的邊緣82和錐形部分70的頂部72之間，為的是堵塞和密封過濾器的邊部。這防止了使用中過濾器坍陷或折迭，并且防止熱水繞過過濾器。環(huán)66和錐形部分70的頂部72之間的連接最好應(yīng)該是防漏的，因為在使用中整個調(diào)制室(相應(yīng)于12“杯”咖啡，最好有大約60盎司的容積)可能充滿熱水。
正如上面所述，由于水從調(diào)制室流出的越快，調(diào)制時間就越短，因而直接控制水從調(diào)制室中流出的速度是一種保持調(diào)制時間不變的有利方法。調(diào)制室組件12中的濾網(wǎng)固定環(huán)66和濾網(wǎng)68有利于對流入和流出調(diào)制室12的流量進行控制。
正如上面所描述的，在通常的咖啡調(diào)制器中，咖啡渣濕的底層和調(diào)制室內(nèi)濕的濾紙對流出調(diào)制室的流動起到限制作用。水流出調(diào)制室的流動可以將其建模成帶有圖5A中所示的一系列限制的管子P1。穿過管模型P1流動的水由箭頭W1表示。正如圖示，水必須流過咖啡渣C1的底層，然后流過過濾器F1，最后流過孔O1，孔O1有一設(shè)定直徑的開口，而且它包括一個流動控制閥V1用來控制流過孔O1的速度。由于流體流動的有效控制最容易在流動控制閥處進行，因此沿水的流動路徑，流動控制閥應(yīng)該是最有限制性的部分。然而相反，由于放在調(diào)制室中的咖啡的底層的厚度和濃度原因，咖啡底層成了流動路徑中最有限制性的部分，這樣它妨礙了流動控制閥的有效性。因此，希望減少由咖啡底層引起的流動限制的程度，使得流動控制閥更有效地控制水的流動速度。
該發(fā)明的調(diào)制室設(shè)計是一種有效的減少由調(diào)制室中的咖啡底層引起的限制程度的方法。當咖啡裝進調(diào)制室中時，咖啡渣被濾網(wǎng)68截住。當熱水快速進入調(diào)制室時，形成漿液，而且當水從調(diào)制室中排出時，大約70％的咖啡渣被濾網(wǎng)截住，而其余的咖啡渣穿過濾網(wǎng)下落到過濾器78上。因此濾網(wǎng)防止咖啡渣的底層在過濾器上變得太厚，而且它使得水容易流過濾網(wǎng)以及流過被截在濾網(wǎng)上的咖啡渣。過濾器上咖啡的底層的限制作用比沒有濾網(wǎng)時要小(這樣減少了大約70％)，這樣穿過這一層的速度提高了。咖啡渣的總限制作用比沒有濾網(wǎng)的情況小，而且它使流動控制閥在控制水的流動上具有支配作用。這一點在圖5B中用“管模型”P2表示出來，其中，該發(fā)明的調(diào)制室的流動限制被建模，W2，C2，F(xiàn)2和V2分別代表水流，咖啡層，過濾器和控制閥。參看圖20，也希望用有卷纏表面的濾網(wǎng)或籬狀物468來取代濾網(wǎng)68，為的是提高濾網(wǎng)的表面積，使得在濾網(wǎng)上形成的咖啡底層有更小的厚度。
圖6A和6B表示另一種調(diào)制室組件312。調(diào)制室組件312包括錐形部分370和錐形部分370上的基本上向下延伸的管376。過濾器378位于錐形部分370的內(nèi)部。
延長部分371以活動方式安裝在錐形部分370的頂部，延長部分371包括一對穿過它延伸的基本上平行的籬狀物373。每個籬狀物373有一個穿過它的開口375，孔375最好和另一個籬狀物373的開口豎直對齊。在這種可選調(diào)制器312的使用過程中，延長部分371被從錐形部分370上取下，咖啡渣400放在過濾器378上。當熱水被泵進調(diào)制室中時(正如下面詳細描述的)，咖啡渣和水形成漿液，漿液上升到籬狀物373的上面。當液體通過調(diào)制室組件312流進咖啡壺(參看圖2A中的壺16)時，調(diào)制室中的液面L(圖6B)降低，漿液中的咖啡渣開始沉降?？Х仍?00的很大部分沉降在圖6B中所示籬狀物的上表面上，從而防止咖啡渣的流動限制(即，厚的層)層在過濾網(wǎng)上形成。
參看圖2A，調(diào)制室組件12(或者，可選地，圖6A和6B中的調(diào)制室組件312)安裝在蓋84上，蓋84連接到外殼10的后壁24上。蓋84有一個開口86，排出管48的排出端54穿過開口86延伸。
當調(diào)制室組件安裝在蓋上時，管76穿過閥體14延伸。閥體14安裝在外殼10的側(cè)壁20和后壁24上。一般來說，閥體14包括一個閥，調(diào)制好的咖啡通過此閥流出調(diào)制室12?？Х攘鞒稣{(diào)制室的速度被閥控制，為的是控制咖啡的調(diào)制時間。比如，假如需要兩分鐘的調(diào)制時間，而且進一步假如需要調(diào)制12杯咖啡。在調(diào)制過程中，調(diào)制室中會有大量的水，因為大量咖啡將比少量咖啡花費更長的時間來流出調(diào)制室，所以流出調(diào)制室的流動速度必須相當高，以便對于全部調(diào)制好的咖啡，使其在兩分鐘調(diào)制時間結(jié)束時已經(jīng)流出控制室。另一方面，當只有4杯咖啡要調(diào)制時，流出調(diào)制室的流動速度要慢，為的是調(diào)制室中的水能和咖啡渣維持接觸滿兩分鐘。
圖7A和7B表示控制調(diào)制好的咖啡流出調(diào)制室的速度的控制閥，圖7A和7B是閥體14的底部橫截面圖。如圖所示，閥體14有一個矩形開口88，開口88在豎直方向完全穿過閥體延伸，閥體還有第二個開口89，開口89從外殼10的后壁24向閥體的前部94延伸，然而它沒有完全穿過閥體。開口88和89彼此連接，如圖7A所示。參看圖4C，從錐形部分70上延伸的硅酮管76(或者圖6A中錐形部分370上的管376)向下延伸穿過開口88。
一般表示為98的控制旋紐組件包括一個桿102，桿102延伸穿過鏜孔，鏜孔從閥體14的前部94延伸到開口88。桿102包括一個帶螺紋的部分103，螺紋部分103和閥體中的螺紋105相接合。在桿102的一端是位于閥體前部94的控制旋紐100。桿102的另一端緊靠搖臂107，搖臂107可以繞固定在閥體14中的搖臂樞軸109轉(zhuǎn)動。
搖臂107又與U形軛狀物111緊靠，軛狀物有一對平行的臂113。軛狀物可以在平行于桿102的縱向軸的方向上在開口88和89中滑動。軛狀物111在圖7A所示位置處(即，對著后壁24)被在軛狀物111和后壁24之間延伸的彈簧121加上偏壓。
一對楔形的閥的凸輪115用樞銷117以樞軸方式安裝在臂113上。每個凸輪115有一個圓的一側(cè)，此圓的一側(cè)對著另一個凸輪的圓的一側(cè)。管76固定在凸輪兩個圓形側(cè)面之間，如圖所示。
每個閥的凸輪115有一個可以在閥體14上的引導(dǎo)槽(未畫出，但它相對于銷的取向用長劃線畫出，而且在圖7A和7B中用119指示出來)中滑動的引導(dǎo)銷119。
圖7A表示處于完全開啟位置的控制閥組件。為了關(guān)閉閥，把控制旋紐100沿圖7B所示方向旋轉(zhuǎn)，由于螺紋部分103和螺紋105的相互作用，使得桿102在閥體中前進。當桿102前進時，它推動搖臂，使搖臂繞搖臂樞軸109轉(zhuǎn)動，進而推動軛狀物111向閥體14的前部移動。當軛狀物111向前移動時，它使得凸輪115沿圖7B所示箭頭方向繞樞軸轉(zhuǎn)動，從而壓迫在它們之間的管76。在該發(fā)明的范圍內(nèi)，軛狀物也可以以其它方式向前移動，比如通過在軛狀物和一個電機之間連接的絲杠。為了開啟閥，旋紐100沿圖7A所示方向旋轉(zhuǎn)，使得搖臂107繞樞軸轉(zhuǎn)動離開軛狀物111，彈簧121的活動使軛狀物111向后臂24滑動。軛狀物的這個向后的移動使凸輪115繞樞軸轉(zhuǎn)動，成為圖7A所示的取向，從而減輕管76上的壓力。
凸輪115限制管76的程度取決于，使液體暴露在給定量的咖啡渣中的時間為所希望的調(diào)制時間所需要的流動速度。圖9表示刻在控制旋紐100周圍的閥體14上的標志的例子，它為的是使用戶知道對于所希望的調(diào)制時間，沿某個方向應(yīng)該旋轉(zhuǎn)多少。箭頭112被印在控制旋紐100上。正如圖9中的例子所示，對于咖啡調(diào)制器每次所能調(diào)制的咖啡量(比如4杯，8杯，12杯)，調(diào)制時間有一個范圍，從最小(“min”)到最大(“max”)。這個值最好表示2分鐘到4分鐘范圍內(nèi)的調(diào)制時間，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，標準咖啡渣在這個時間范圍內(nèi)被調(diào)制得最成功，對于細的咖啡渣，時間更短些。這樣，對于任意量的咖啡，2分鐘的調(diào)制時間時硅酮管所受的限制小于4分鐘調(diào)制時間時硅酮管所受的限制。而且，兩分鐘調(diào)制時間調(diào)制4杯咖啡需要的限制明顯地大于兩分鐘調(diào)制時間調(diào)制12杯咖啡所需要的限制，由于兩者間量的不同。
圖8A，圖8B和8C表示另一種控制閥設(shè)計。如圖所示，閥體14b有一個基本上是矩形的開口88b。一個短壁90接近外殼10的后壁24延伸進開口88b中。從錐形部分70(參看圖4C)延伸出來的硅酮管76延伸穿過開口88b，使得它位于短壁90和側(cè)壁91之間形成的拐角中。
有螺紋的鏜孔92從閥體14b的前部94延伸穿過閥體14b，到達矩形開口88b。鏜孔92有一個沒有螺紋的直徑減小的部分96。
一般用98b表示的控制旋紐組件，安裝在孔92中。控制旋紐組件98b包括延伸進鏜孔92中的桿102b。在桿102b的一個端部是位于閥體前部94b處的控制旋紐100b。在桿102b的另一端是一個輥子托板104和用銷108安裝在托板上的輥子106，使得輥子106能繞銷108軸向轉(zhuǎn)動。輥子106最好是由橡膠，塑料或任何其他合適材料制成。桿102b包括一個位于鏜孔92的螺紋部分中的帶螺紋的部分110。
當要調(diào)制少量的咖啡時，起動控制閥，通過壓縮硅酮管76(或圖6A中的管376)，來控制流出控制室的流動速度，目的是確保熱水在調(diào)制室中與咖啡渣保持接觸所希望的調(diào)制時間。當要調(diào)制大量的咖啡時，需要提高流過閥的流動速度，使得液體暴露在咖啡渣中的時間不是太長。這樣，當要調(diào)制大量咖啡時，需要很小或不需要壓縮硅酮管。
參看圖8A，當控制旋紐100b沿箭頭A1所示方向旋轉(zhuǎn)時，鏜孔92的螺紋部分和螺紋套筒110之間的相互作用使控制旋紐組件98沿箭頭A2所示方向移動，遠離硅酮管76。這就是“開啟”狀態(tài)，在這個位置實現(xiàn)最大的流出調(diào)制室的速度，因為輥子106對硅酮管76沒有壓力。
當控制旋紐沿圖8B中箭頭A3所示方向旋轉(zhuǎn)時，控制旋紐組件98沿箭頭A4方向移動。這樣輥子106壓在硅酮管76上，以限制管76。然而，因為管76處于拐角處，不能用輥子完全使它堵死。
接下來描述優(yōu)先實施例的操作。在咖啡調(diào)制過程開始時，調(diào)制室組件12和咖啡調(diào)制器脫離，濾網(wǎng)組成部分64和錐形部分70分離。用戶把干凈的過濾器78放進錐形部分70中，并且把調(diào)制室組件12安裝進圖3所示的構(gòu)造中。接下來用戶把適當量的咖啡渣放進濾網(wǎng)組成部分64中。
優(yōu)選的咖啡渣量是對于標準碎咖啡(最好是7號碎咖啡)，12杯咖啡是10勺(此處，標準的咖啡勺是大約2大湯匙)；8杯咖啡是
勺；4杯咖啡是
勺。如果是喜歡“蒸汽加壓碎咖啡”，則調(diào)制4杯咖啡用
勺5號碎咖啡。
最初咖啡渣被濾網(wǎng)68截住，但是后來在咖啡渣和熱水形成漿液之后，大約30％的咖啡渣落到過濾器上。咖啡渣也可以直接放到過濾器上。在這種情況下，當咖啡渣和熱水形成漿液時，咖啡渣穿過濾網(wǎng)。然后當液體開始從調(diào)制室中排出時，大約30％的咖啡渣穿過濾網(wǎng)，落到過濾器上。
接下來，把調(diào)制室組件12安裝在外殼10中，使得濾網(wǎng)夾持器66和蓋84相連接，并且把管76送入閥體14的開口88(圖7A)，如圖7A所示。
如果使用圖6A和6B中的調(diào)制室組件312，那么首先將延長部分371從錐形部分370上分離開，把干凈的過濾器378放到錐形部分370上，然后再把延長部分371重新連接到錐形部分370上。用勺子把咖啡渣裝進錐形部分370中，并且把調(diào)制室312裝在外殼中，使得延長部分371與蓋84相連接，使得管376進入閥體14的開口88，并且位于凸輪115之間。
接著，把蓋42從供給管40上取下(圖2A)，并且通過供給管40把與一定量的被調(diào)制咖啡相當?shù)睦涞幕蚴覝厮?，或者部分熱或預(yù)熱的水倒進容器32中。用比所希望的咖啡量稍微多一些的水量也是可以的，以補償由于咖啡渣對水的吸收以及由于蒸汽蒸發(fā)導(dǎo)致少量水的損失。然后把蓋42密封在供給管40的頂部。
用戶把電源開關(guān)58(圖1)旋到“開”位置，以啟動加熱器56。當容器32中的水被加熱時，它的體積增加。由于通風(fēng)口44能讓被擴漲的水取代的的那些氣體離開容器32，因而就防止這種體積增加引起水通過排出口48流進咖啡渣中。
一旦水開始沸騰，蒸汽就充滿容器32中位于水表面W上方的空間。少量的蒸汽由通風(fēng)口44排出。因為通風(fēng)口很小，蒸汽產(chǎn)生的速度遠遠超過蒸汽從通風(fēng)口44釋放的速度，因此容器32中的壓力繼續(xù)增加。
室中增加的壓力迫使水在容器中向下移動，并且把水推動穿過排出管48。容器32中達到的最大壓力是大約15英寸高水的壓力。熱水流過排出管48的速度基本上是恒定的(而且它是排出管尺寸和容器中蒸汽產(chǎn)生速度的函數(shù))。對于優(yōu)先實施例，選擇優(yōu)先的排出管直徑是0.5英寸，這是因為它提供了恒定的流動，而且因為它提供足夠強的流動速度以使水和調(diào)制室中的咖啡渣完全混合。優(yōu)先實施例在大約30秒內(nèi)把12杯(1.8升)水泵出容器32。這比以前技術(shù)中的系統(tǒng)比如熱泵系統(tǒng)有優(yōu)點，因為它處在或接近工業(yè)推薦的溫度205°F時把水送到調(diào)制室。相反，熱泵系統(tǒng)把170°F到185°F之間溫度的水送到調(diào)制室。
也可以希望構(gòu)造一個室，使得水被預(yù)熱，并且保持在一個升高的溫度，然后用戶打開開關(guān)時再升到調(diào)制溫度。加熱室/排出管48也可以被直接位于調(diào)制室上方的加熱室所取代，當一達到調(diào)制溫度時，加熱室把水直接釋放進調(diào)制室中。在這個系統(tǒng)中，溫度可以用傳感器來檢測，比如圖18所描述類型的傳感器，通過使用圖18中實施例所描述類型的螺形線圈來把水釋放進調(diào)制室中。
圖10A和10B表示第三種形式的控制閥組件98C。這個控制閥組件98C包括一個延伸進在閥體14C上形成的螺紋鏜孔92C中的桿102C。在桿102C的一端是位于閥體14C的前部94C處的控制旋紐100C。桿102C的另一端與從錐形部分70延伸出來的硅酮管76相接觸(參看圖4C，或者圖6A中從錐形部分370延伸出的管376)，硅酮管76延伸穿過閥體14C上基本上是矩形的開口88C。通過用上面描述的方式旋轉(zhuǎn)控制旋紐100C，可以使桿102C限制(圖10A)或放開(圖10B)硅酮管76。
圖11A和11B表示第四種形式的閥體14d。和其他閥體構(gòu)造一樣，閥體14d包括一個開口88d，從錐形部分70(參看圖4C)延伸出的硅酮管76至少部分地延伸穿過開口88d。一個步進電機130安裝在咖啡調(diào)制器外殼10(圖1-2B所示的外殼)的后壁24d上。帶有傾斜端的柱塞132從步進電機130上延伸穿過后壁24C上的開口。柱塞132和步進電機130彼此連接在一起，使得步進電機130的啟動就使柱塞132相應(yīng)于步進電機130的驅(qū)動信號向著管76或遠離管76移動。
圖12是表示體現(xiàn)第四種閥體14d形式的咖啡調(diào)制系統(tǒng)的簡化圖解圖。有一個用戶界面裝置(它可以是鍵板，撥號盤，或任何其他形式的輸入裝置)，它使用戶能輸入表示要調(diào)制的咖啡量的信息(比如4杯，6杯等)以及輸入所希望的調(diào)制時間(比如，2分鐘或4分鐘)?；蛘?，裝置可以是預(yù)先設(shè)定的，只提供一個調(diào)制時間，比如4分鐘，在這種情況下，用戶僅僅輸入要調(diào)制的咖啡量。用戶界面134通過控制器136與步進電機130發(fā)生作用，控制器136產(chǎn)生相應(yīng)于用戶輸入的驅(qū)動信號。
簡化的流程13表示圖11A和11B中的系統(tǒng)的運行步驟。在步驟500，(通過界面134)從用戶接收輸入。在步驟502，控制器136把輸入轉(zhuǎn)變成步進電機的驅(qū)動信號。控制器136最好包括存儲表，表示對于選定的咖啡量，實現(xiàn)所希望的調(diào)制時間所需的流動速度。代表使步進電機起動而通過一定數(shù)目的步進增量(或方向)所需要的驅(qū)動信號數(shù)據(jù)也被存儲在控制器中，這些數(shù)目的步進增量將使柱塞132向前移動一定量，以限制管76，實現(xiàn)所希望的調(diào)制時間所需的流動速度。這樣，在步驟502，控制器首先對所希望的咖啡量，確定為出所希望的合適調(diào)制時間所需的流動速度，然后它再確定以某個量限制或打開管76以實現(xiàn)這個流動速度所需的步進電機的驅(qū)動信號。
最后，在步驟504，驅(qū)動信號被送到步進電機，步進電機被啟動以設(shè)定管76的孔的開口(比如，通過柱塞132限制或釋放對管的壓力)。在設(shè)定完管76的孔之后，在步驟506，用人工啟動上面描述的電源開關(guān)或者用其他方式(比如由控制器136把信號送到圖2A中的加熱器56)來開始調(diào)制循環(huán)。
在上述實施例中，通過使用各種限制穿過硅酮管的流動的方法來控制流動速度(為的是實現(xiàn)預(yù)定的調(diào)制時間)，硅酮管把調(diào)制好的咖啡排出到咖啡壺或其他容器中。應(yīng)該理解，可以采用很多方法來控制流動速度和/或設(shè)定調(diào)制時間，而不超過該發(fā)明的范圍。
例如，參看圖14到17的第五個實施例，可以提供一個調(diào)制室200，它包括一對相互套入的錐形部分202，204。第一個孔206在內(nèi)側(cè)錐形部分204的底部，第二個孔208在外側(cè)錐形部分202的底部。調(diào)制室200可以安裝在類似于圖1中外殼10的外殼中，或者它可以有一個凸緣211，使它可以直接放在咖啡接收器的上面。
內(nèi)側(cè)錐形部分204可以用人工方法在外側(cè)錐形部分206中轉(zhuǎn)動。邊部210從內(nèi)側(cè)錐形部分204的上邊緣延伸出來，以方便于抓住內(nèi)側(cè)錐形部分轉(zhuǎn)動。如圖15A到15D所示，內(nèi)側(cè)錐形部分204相對于外側(cè)錐形部分202的轉(zhuǎn)動，使得內(nèi)側(cè)錐形部分中的孔206朝著或遠離外側(cè)錐形部分中的孔208移動。當孔206和208沒有重迭時，液體不能穿過孔流進下面的咖啡接收器中。當內(nèi)側(cè)錐形部分204相對于外側(cè)錐形部分202轉(zhuǎn)動時，孔206開始和孔208重迭，以提高孔的有效開口，如圖15B～15D所示，從而提高液體流出調(diào)制室200的速度。應(yīng)該理解，類似地可以在該發(fā)明的范圍內(nèi)使用其他構(gòu)造，其中，第一個有孔的物體相對于第二個有孔的物體移動，為的是增加或減少孔的部分重迭。
參看圖16和17，指示箭頭212從邊部210處向下延伸。代表要調(diào)制的咖啡量(參看圖16)和/或要調(diào)制的咖啡量和調(diào)制時間范圍(最好是“最小值”為2分鐘，“最大值”為4分鐘)的組合(參看圖17)的標志，被打印在外側(cè)錐形部分206的外表面。可以選擇每個標志的位置，使得對于選定量的咖啡來說，液體經(jīng)過孔的流動速度就能給出合適的調(diào)制時間。例如，在圖16的實施例中，希望調(diào)制4杯咖啡的用戶把指示器212定位得與標有“4杯”的標志對齊。在圖17的實施例中，它給用戶一個很短的可得到的調(diào)制時間范圍，希望用最大調(diào)制時間4分鐘調(diào)制4杯咖啡的用戶可轉(zhuǎn)動內(nèi)側(cè)錐形部分204，直到指示器212定位在圖17所示位置。希望用最大調(diào)制時間4分鐘調(diào)制8杯咖啡的用戶可轉(zhuǎn)動內(nèi)側(cè)錐形部分204，直到指示器212指到“8杯”區(qū)段的“最大值”處。對于比處所有給定的調(diào)制時間，應(yīng)該指出，關(guān)于這個實施例說明的調(diào)制時間僅僅是為了說明的目的。設(shè)計和應(yīng)用上的變動遠大于這些例子。
或者，錐形部分可以構(gòu)造成有可以相互交換的底部插入部分，每個插入部分有尺寸不同的孔，每個孔允許以不同的流動速度把咖啡從調(diào)制室中釋放到咖啡壺中。對于特定量的咖啡，這樣一種構(gòu)造可以允許用戶選擇具有可以提供所希望的調(diào)制時間的孔的插入部分。
圖18表示控制閥的第六個實施例。這個實施例對于調(diào)制茶尤其有用，在這個實施例中，在所希望的調(diào)制時間期間，熱水存放在調(diào)制室中，然后在調(diào)制時間結(jié)束時熱水很快釋放到下面的接收器中。
參看圖18，從錐形部分70延伸出來的管76配備有傳感器114，用來探測調(diào)制室14中熱水的存在。傳感器114可以是幾種一般知道的能檢測液體、物質(zhì)的增加或溫度的增加的傳感器中的一種。比如，傳感器114可以是探測管76中溫度增加的熱電偶?；蛘?，傳感器114可以是檢測管中水的存在的導(dǎo)電電極，因為水比空氣的導(dǎo)電性高得多。
管76的開口被閥門116蓋住。閥門116在開啟狀態(tài)(用長劃線表示)和關(guān)閉狀態(tài)之間繞銷118轉(zhuǎn)動，在它的開啟狀態(tài)用通常的方式被加偏壓。彈簧加載的電磁線圈120安裝在閥體14C上，它包括銷122，當電磁線圈120處于未通電狀態(tài)時，銷122緊靠閥門116，把閥門保持在關(guān)閉狀態(tài)。
傳感器114電連接到能放大來自傳感器的探測信號(表示熱水已進入調(diào)制室)的放大器電路124上。定時器126電連接到放大器電路124上。輸入裝置128(比如鍵板，控制旋紐，或其他輸入裝置)也連接到定時器126上。定時器126的輸出電連接到電磁線圈120上。
在調(diào)制過程開始以前，用戶使用輸入裝置128，通過輸入相應(yīng)于所希望的調(diào)制時間的數(shù)據(jù)來設(shè)定定時器126。然后用戶啟動上述加熱裝置的電源開關(guān)。一旦傳感器114探測到調(diào)制室中熱水的存在時，通過放大器電路124，它把信號送到定時器126。定時器126用倒計數(shù)方式計算所希望的調(diào)制時間，在調(diào)制時間結(jié)束時，它把電流脈沖送到電磁線圈120。
電磁線圈120通電，使得銷122縮回，從而使閥門116根據(jù)它的偏壓繞銷旋轉(zhuǎn)，成為開啟狀態(tài)。這樣調(diào)制好的咖啡就從調(diào)制室釋放出來。對于本實施例而言，希望管76的直徑要盡可能大。這就能使調(diào)好的咖啡以快的流動速度流出調(diào)制器，為的是不增加調(diào)制時間。調(diào)制好的咖啡離開調(diào)制室花費的時間被計算進調(diào)制時間中，而且它是調(diào)制時間的函數(shù)。
在第六個實施例中，在傳感器114位置處可以使用位于調(diào)制室中或鄰近調(diào)制室的雙金屬彈簧(未畫出)。這樣一個彈簧可以相應(yīng)于熱的存在而發(fā)生機械變形，因而可以用來用機械方式來啟動倒計時器126。輸入控制上述實施例通過控制流體流出調(diào)制室的速度來維持恒定的調(diào)制時間，而不管咖啡量的多少?；蛘撸梢栽谡{(diào)制室的輸入側(cè)控制流體的流動。換句話說，可以控制熱水泵進調(diào)制室的速度，為的是維持預(yù)定的調(diào)制時間。
圖19表示有輸入側(cè)控制的咖啡調(diào)制器的一種實施例。圖19中實施例的很多組成部分類似于圖2A所示的優(yōu)先實施例的組成部分，不再重新說明。然而，與優(yōu)先實施例不同的是，排出管54e是由柔韌的硅酮管形成，蓋84e是帶有控制旋紐55的閥體，蓋84e可以有類似于圖7A～7B，8A～8B，10A～10B和12A～12B所示的閥體中的一種結(jié)構(gòu)。這樣，通過旋轉(zhuǎn)旋紐55，用戶能控制熱水流進調(diào)制室12e的速度。和那些實施例一樣，轉(zhuǎn)動旋紐提供或去除作用在管上的壓力，以改變它的有效面積或開口。
圖19的實施例與優(yōu)先實施例的不同之處在于，物體14e不是閥體，而只是一個有寬的排出口15的物體，排出口15和錐形部分70e底部類似尺寸的開口對齊。由于通過控制流進調(diào)制室的速度，可以調(diào)整調(diào)制時間，因此希望一個大尺寸的開口，使得咖啡能快速地從調(diào)制室12e中排出，為的是不延長調(diào)制時間。
也可以使用很多其他方法控制流進調(diào)制室的流速，而不超出該發(fā)明的范圍。比如，也可以使用有可變沖程速度的泵，來把熱水泵到調(diào)制室中?；蛘撸梢愿淖児┙o加熱器(比如圖2B中加熱器56)的電源，來控制它把熱水泵進調(diào)制室的速度。結(jié)論本文已經(jīng)表示和描述了一種新的制造調(diào)制飲料的系統(tǒng)的幾種實施例。通過舉例方式已經(jīng)說明了這些例子，但是這些例子的目的并不是限制附加的權(quán)利要求的范圍。應(yīng)該理解，可以設(shè)計另外的實施例(比如，但并不限于此，通過組合上述各種實施例的特征，或通過在容器中增加水的預(yù)熱功能)，這些實施例仍屬于該發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.調(diào)制所需量咖啡的一種方法，該方法包括下面的步驟(a)提供接收調(diào)制好的咖啡的容器，而且提供一個調(diào)制室，在調(diào)制室中有過濾器用來保存咖啡渣；(b)選擇相應(yīng)于所要調(diào)制的咖啡量的一定量的水；(d)把加熱到調(diào)制溫度的水引導(dǎo)進入調(diào)制室中，與在過濾器網(wǎng)中的咖啡渣相接觸；(e)維持至少部分熱水與咖啡渣之間接觸一段時間，這個時間基本上獨立于選定的要調(diào)制的咖啡的量；(f)把調(diào)制好的咖啡轉(zhuǎn)移到接收器中。
2.權(quán)利要求1中的方法，其特征在于，提供一個容器用來容納選定量的在調(diào)制之前的水，并且調(diào)制室和接收器的容積都比該容器大。
3.權(quán)利要求2中的方法，其特征還在于，它還包括在開始把水運送到調(diào)制室之前，把選定量的水基本上加熱到調(diào)制溫度的步驟。
4.權(quán)利要求1中的方法，它包括在調(diào)制室中的容器和過濾器之間插入一個濾網(wǎng)，用來在咖啡渣到達過濾器之前截住咖啡渣，以提高咖啡流過過濾器的速度。
5.用來調(diào)制所希望數(shù)量咖啡的裝置，它包括(a)用來接收調(diào)制好的咖啡的接收器；(b)一個調(diào)制室，在調(diào)制室中包括過濾器，用來保存咖啡渣；(c)用來選擇相應(yīng)于要調(diào)制的咖啡量的一定量的水的裝置；(d)用來把水加熱到調(diào)制溫度，并且把熱水引導(dǎo)進調(diào)制室中用來與過濾器網(wǎng)中的咖啡渣相接觸的裝置；(e)用來維持至少部分熱水與咖啡渣接觸一段時間的裝置，這段時間基本上獨立于選定的要調(diào)制的咖啡的量；(f)用來把調(diào)制好的咖啡送到接收器中的裝置。
6.權(quán)利要求5中的裝置有一個用來容納選定量的在調(diào)制之前的水的容器，調(diào)制室和接收器的容積都比該容器大。
7.權(quán)利要求6中的裝置，其中，加熱選定量的水的裝置包括在開始把水送到調(diào)制室之前，用來把容器中的水基本上加熱到調(diào)制溫度的裝置。
8.權(quán)利要求5中的裝置，其中，濾網(wǎng)安裝在調(diào)制室中的容器和過濾器之間，用來在咖啡渣到達過濾器之前截住咖啡渣，以便提高咖啡流過過濾器的速度。
全文摘要
一種在選定的調(diào)制時間內(nèi)調(diào)制所希望體積的咖啡的方法和系統(tǒng)，其中，相應(yīng)于所希望的咖啡量的水被加熱并且被引導(dǎo)進調(diào)制室(312)中與咖啡渣(400)相接觸。使至少部分熱水與咖啡渣之間的接觸維持大約選定的調(diào)制時間，以便生成調(diào)制好的咖啡。然而，調(diào)制時間基本上獨立于所希望的要調(diào)制的咖啡量，它是通過控制熱液體流進或流出調(diào)制室的速度來加以控制的。在調(diào)制時間期滿時，調(diào)制好的咖啡通過調(diào)制室中的開口(376)釋放到下面的接收器(16)中。
文檔編號A47J31/02GK1165472SQ96191046
公開日1997年11月19日 申請日期1996年7月19日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月20日
發(fā)明者小哈利D·杰弗遜, D·W·普勒格 申請人:小哈利D·杰弗遜