一種用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件的製作方法

2023-05-21 13:43:36 3

專利名稱：一種用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件，其中當操作者在 電子控制面板上給出操作指令時，所述組件連同設於其中的電子處理器按照在電子控制 面板上可選擇的與消費者的喜好(如「濃」、「淡」、「加奶」、「不加奶」等)有關 的每個輸入指令信號，使用單份料盒在短時間內自動地衝泡和分發定製的熱飲料。寬泛 的各種各樣的熱衝泡飲料、熱水不溶飲料或其他熱飲料可以利用所述組件通過這樣的方 式製備，即，在本發明的單份料盒中放置不同衝泡的、不溶的或其他材料。可以用在料 盒中的衝泡的、不溶的或其他材料包括(並不意味著任何限制)這樣的材料，例如茶、咖 啡、植物來源的材料(例如花(如茉莉花)片、例如蔬菜(胡蘿蔔和洋蔥)片)、動物來 源的材料(例如蜂蜜)，或者任何其他適合的可以用在料盒中的飲料粉或材料。所述組件能夠以極好的一致性和高速度衝泡每一單獨的單份熱飲料，其口感和 風味如同當時當地手工製備的飲料。具體地(但不意味著任何限制)，所述組件對於滿足 針對在時間緊湊的情況下(在辦公室、正式的集會(ceremonial fonctions)、公開會議等場 合中)對衝泡的熱飲的大量需求是有用的。
背景技術：
本領域已知的幾種熱飲料分發機器使用預混合粉為消費者提供基於預混合的飲 料。在這樣的分發機器中使用的預混合粉包含與糖、奶粉等混合的茶或咖啡粉。這樣的 預混合粉與從所述機器分發的熱水結合，並且將由此製備的熱飲料供應給消費者。上述種類的分發機器的缺點在於，與新鮮製備的相同種類的熱飲料相比，僅僅 通過混合來自分發機器的熱水與茶或咖啡的預混合粉而製備的基於預混合的熱飲料，在 口感和風味上均遜色許多。例如，使用預混合粉製備的咖啡的口感、香味和風味均無法 同由咖啡豆新鮮製備而得的咖啡相媲美。消費者通常更青睞根據他所喜好的濃度和口味 定製的新鮮衝泡的熱飲料，如茶或咖啡。上述種類的分發機器的另一個缺點在於，任何品質的預混合粉都可以與熱水混 合來製備最終飲料。由此製備的最終飲料的品質取決於所使用的預混合粉的品質。在熱 飲料的製備中所使用的任何劣質的/偽質的預混合粉將提供缺乏口感、香味和風味的品 質低劣的飲料。這種類型的機器沒有任何固有的(inherent)裝置來防止使用這樣劣質的/ 偽質的預混合粉。上述種類的分發機器的再一缺點在於，所製備的飲料由於預混合粉配量的不同 而缺乏一致性。在美國專禾Ij Νο.6,820,535中描述的「濃咖啡衝泡設備(Espresso Brewing Device)"包括配備有五個料腔(magazine)管的可旋轉料腔臺，所述五個料腔管沿所述臺 的周邊排列，每個料腔支承一摞底部膜朝下的單份小料囊(capsule)，並且每個料腔管儲 存不同種類的咖啡/茶小料囊。每個料腔管具有開口，料腔管中最低的小料囊由小料囊 夾持器通過所述開口推出。提供用於設置料腔管位置的裝置(如傳感器或掃描裝置等)。 小料囊輸送設備包括具有驅動機構的電機，所述驅動機構配備有驅動盤和驅動螺栓。以迴轉方式安裝(swivel-mounted)在旋轉軸承上的致動杆射出單份小料囊並將所述單份小 料囊插入衝泡單元。一旦單份小料囊在衝泡單元內，主軸活塞藉助於主軸活塞驅動裝置降低到衝泡 位置，所述主軸活塞驅動裝置包括驅動電機、驅動機構以及設在衝泡室插入體上部分中 的「小料囊穿孔器」。單份小料囊的上表面由小料囊穿孔器穿孔，小料囊穿孔器向下指 並且包含位於小料囊穿孔器內部的衝泡供水通道。衝泡水在10到15帕的壓力和約95°C 的溫度下流入單份小料囊。當在小料囊內達到6帕的內壓時，形成小料囊底部的膜被壓 在板的金字塔狀的外形上並且所述膜被穿孔。衝泡飲品(brew)通過所述板上的排水孔和 衝泡單元的出口流出。上述設備的缺點在於，上述設備是需要多個穿孔裝置的複雜設計。包含衝泡物 質的單份小料囊的一側由小料囊穿孔器穿孔，用以使熱加壓的水進入小料囊。所述小料 囊的另一側由具有多個金字塔外形的末端的板穿孔，用以允許衝泡的飲料流出。
上述設備的另一個缺點在於，存在用於將小料囊從料腔管輸送至衝泡單元的復 雜的機構，所述複雜的機構包括致動杆、驅動電機、驅動盤、驅動螺栓、小料囊夾持 器，並且致動杆以迴轉的方式安裝在旋轉軸承上。類似地，衝泡單元還包括複雜的機 構，所述複雜的機構包括主軸活塞驅動裝置，所述主軸活塞驅動裝置由驅動電機、驅動 機構、與配備有內輪齒系統的主軸活塞驅動齒輪的外輪齒系統嚙合的驅動銷等構成。該 機器的複雜性和相對較多數目的移動部件除了使製造更昂貴之外，還會導致更高的操作 和維護成本。上述衝泡機器的又另一不足之處在於，衝泡的液體的流出是通過小料囊的膜中 的孔發生的，所述孔是由金字塔外形的板穿孔而成的。這些孔可以允許茶/咖啡的細小 顆粒隨衝泡的液體一起穿過，從而不利地影響被分發到分發杯中的熱飲料的品質或阻塞 將衝泡的液體輸送出衝泡單元的出口管。上述組件的再一缺點在於，熱水的流入從小料囊的一側發生而流出從小料囊的 另一側發生，由於一些衝泡材料顆粒可能沒有被衝泡開，而導致包含在小料囊中的衝泡 材料的衝泡不徹底。此外，水從小料囊的一側流入而從小料囊的另一側流出的安排導致 組件的設計非常複雜並且衝泡單元變得龐大。在題目為「具有可移除的料盒轉架輪的咖啡和茶分發機(Coffee and tea dispenser withremovable pod turret wheel) 」 的 PCT 申請 No.PCT/US2005/031604 中描述了現有技術
中的另一種分發機器。該發明包括轉架組件、控制飲料分發機中水流的水控制系統、放 置在通過熱源加熱的貯水池中的熱交換器、注入器組件、包括具有包含料盒筒的料盒格 的料盒旋轉傳送裝置的裝載組件以及電子控制裝置。轉架組件包括轉架框架、轉架板以 及將轉架板連接到轉架框架以通過轉架電機與轉架框架一起旋轉的轉架軸。上述設備中 的水控制系統包括水源(例如水龍頭、水管線、次水源)、用來使水加壓的抽氣泵以及流 量傳感器。電子控制裝置控制抽氣泵、流量傳感器、熱源、電磁閥等的操作。注入器組 件包括注入噴嘴、經由凸輪系統是垂直地可移動的注入噴頭、驅動電機以及偏心凸輪。 當偏心凸輪旋轉時，滾輪向下推動支撐板以使注入噴頭與料盒筒接觸。接著，電子控制 裝置使凸輪系統反向並且注入噴頭返回到其初始位置。上述裝置的缺點在於，與本發明的機器相比上述裝置是複雜而笨重的，這是因為與本發明的組件相比，上述裝置需要7到19升容量的熱水貯水池、位於所述貯水池 中的熱交換器，以及水管線網。此外上述裝置還需要多個電部件、電子部件以及機械部 件。上述裝置的另一個缺點在於，所述裝置中所使用的料盒是相對複雜的，並且因 此，與本發明中所使用的設計簡單的料盒相比，其料盒在製造上更複雜並且相對更昂 貴。在上述裝置中，料盒具有熱塑性插入體，所述熱塑性插入體具有設在料盒頂部的多 個孔，所述插入體還被覆蓋有金屬箔(foil)。料盒的底部由濾紙或帶有刻痕區域的金屬箔 製成，所述刻痕區域在熱加壓的水注入料盒中時分離。熱加壓的水通過插入體中的孔進 入料盒並且通過刻痕區域流出。所述料盒的複雜性和高成本導致對消費者的每杯飲料的 最終成本的增加。再有，在上述裝置中，水從料盒頂部流入料盒並且通過料盒底部流出，這使得 必需在一側提供帶有孔的濾紙，以及用於允許水從另一側流出的裝置。上述裝置的再又一缺點在於，所述裝置在熱交換器中加熱水，並且由此加熱的 水轉而加熱在被放置在熱交換器內的管道中流動的水。因此，上述設備與本發明的組件 相比是不節能的，在本發明中避免使用熱交換器並且衝泡操作所需的熱水直接通過加熱 元件在密封煮罐內進行加熱。上述裝置的再另一缺點在於，在小料囊頂部的金屬箔由單獨的注入器組件穿 孔，所述注入器組件具有複雜的配置，即注入噴嘴、注入噴頭、凸輪系統驅動電機、凸 輪系統、偏心凸輪、驅動帶、滾輪支撐板、注入器框架以及數個導輪。而在本發明中， 注入噴嘴保持為固定到衝泡機的底座，並且衝泡機子組件的柱塞將料盒及其朝下的多孔 膜壓在注入噴嘴的圓錐形末端上，導致多孔膜的刺穿，由此允許來自煮罐的熱加壓的水 通過注入噴嘴的內部流入料盒。

發明內容
本發明的組件能夠使用單份料盒在15到20秒的短時間內自動、新鮮地衝泡和 分發熱飲料。設計獨特的料盒輸送機在其前端具有向內的輪廓並且通過電動機是可旋轉 的，所述料盒輸送機能夠通過這樣的方式實現多種功能，即，所述料盒輸送機在基本上 為水平的平面中進行旋轉運動，以及將料盒牢固地保持在與料盒的輪廓匹配的料盒輸送 機前端向內的輪廓中。料盒輸送機實現的功能包括將料盒從料槽(chute)輸送至衝泡機子 組件、將料盒精確地定位在衝泡機子組件的過濾盤上而無需提供任何除已經在所述組件 中提供的以外的引導通道，並且接著將用過的料盒清理到廢料倉中。這大大簡化了設計 並且使機械部件最少化。所述組件是用戶友好型並且易於操作，這是由於操作者/消費者僅須根據消費 者喜歡的飲料類型(例如「濃」、「淡」、「加奶」、「不加奶」等)，通過選擇電子 控制面板上的開關來指示其喜好即可。信號由電子控制面板輸送至電子處理器，電子處 理器以所需的順序依次觸發其他子組件的電氣部件，並且所述組件自動執行實現 即飲的 (ready-to-drink)和定製的熱飲料在分發杯中分發的全部必要操作。所述組件的自動操作 從將料盒輸送和定位到衝泡機子組件，將熱加壓的水注入包含衝泡材料的料盒，將使用 過的料盒清理到廢料倉中等操作延伸到從液態奶容器中吸取奶，當針對飲料的奶配量完成時，通過來自水加熱子組件的蒸汽在混奶室中加熱奶並將由此加熱的奶直接分發到分 發杯中的操作。由所述組件供應的每一份飲品在口感和風味上都是一致的。所述組件包括放置在每個料槽下面的傳感器。放置在更鄰近衝泡機子組件的第 一料槽下面的傳感器檢測在該料槽中的單份包的可獲得性。當傳感器檢測到該料槽是空 的時，傳感器向電子處理器發出信號，電子處理器使料盒輸送機移動到第二料槽下，並 且將第二料槽中的料盒輸送至衝泡機子組件。放置在第二料槽下面的傳感器感測何時該 料槽是空的並且發信號給電子處理器，電子處理器轉而使料盒輸送機移動至第一料槽下 的靜止或起始位置、通過切斷進氣電磁閥的電源使衝泡子組件中的衝泡過程停止直至所 述空料槽重新填充上新鮮料盒，並且電子處理器同時還發信號給向操作者提供信息的電 子顯示面板，以使所述空料槽重新填充上新鮮料盒。這樣提供傳感器提高了所述組件在 如下情況中的操作能力以滿足例如在辦公室等場合中的大量需求，即在多個靜態料槽中 堆疊有實質上更高數量的料盒。這也消除了本領域中已知的需求，即針對單獨電機和相 關聯的機構的需求，其中所述相關聯的機構用於其上安裝有料盒槽(pod chute)的基板的 旋轉。具有小於250微米的孔的過濾盤以及用來覆蓋並密封包含在單份料盒中的 衝泡 材料的多孔膜，防止來自料盒的極小的衝泡材料顆粒與衝泡的液體一起流出進入分發 杯，由此確保衝泡的液體的高品質。密封煮罐在高溫下儲存水，不會損失包含在水中的溶解氧，這提高了飲料(尤 其是茶)的品質。密封煮罐的使用還使得組件是節能的。本發明中所使用的衝泡機子組 件在衝泡期間基本上是氣密的，防止香味和其他揮發性化學物質逸出(escape)。保留在 衝泡的液體中的這些化學物質進一步增加分發的熱飲料的風味、口感和香味。由空氣壓縮機壓縮和泵送並且在空氣儲罐中儲存的空氣，於衝泡過程中，在進 氣電磁閥的幫助下操作氣缸，從而氣缸使衝泡機柱塞迅速地上下移動進入衝泡室。當與 傳統方法(例如使用由電動機驅動的螺旋杆構成的線性致動器，或者由電機驅動的凸輪 和柱塞組件)相比，這樣的機構顯著地改善每次衝泡的時間周期。所述組件中使用的單份料盒具有簡單的結構，在料盒的內部沒有實施任何機 構，從而使得單份料盒易於以低成本製造，因此使得每份分發的飲品的成本也降低了。 所述組件能夠衝泡可以被放置在這些料盒中的各種各樣(widevariety)的衝泡的、不溶的 和其他材料。可以用在料盒中的這些衝泡的、不溶的或其他材料包括(並不意味著任何 限制)這樣的材料，例如茶、咖啡、植物來源的材料(例如花(如茉莉花)片、植物(如 胡蘿蔔和洋蔥)片)、動物來源的材料(例如蜂蜜)，或者任何其他適合的可以用在料盒 中的飲料粉或材料。本發明的衝泡機子組件使用具有圓錐形末端的注入噴嘴，所述具有圓錐形末端 的注入噴嘴能夠實現兩種功能，即刺穿單份料盒的多孔膜以及將來自密封煮罐的熱加壓 的水注入料盒的內部，來衝泡包含在料盒內的衝泡材料。所述組件通過這樣的方式來確 保衛生，即採用無人為幹預的全自動操作和以自動的、無溢出物的方式將使用過的料盒 清理到廢料倉中。因此，綜上所述，本發明的一個目的在於，提供能夠自動、新鮮地衝泡和分發 熱飲料的組件，其中衝泡材料包含在單份料盒中並且新鮮衝泡的液體自動地直接分發到分發杯中。本發明的另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件，所 述組件以與在當時和當地手工新鮮製備的飲料相似的口感和風味衝泡和分發每一單獨份 的飲品。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中由所述組件供應的每一單獨份的飲品以口感和風味上極好的一致性製成。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件可以在範圍為15到20秒的短時間內衝泡和分發衝泡的液體。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中所述組件包括加奶子組件，所述加奶子組件使得能夠通過由水加熱子組件供給的蒸 汽在混奶室中自動對奶進行加熱，隨後單獨、自動且直接地將由此加熱的奶添加到分發 杯中，因此，當消費者有此期望時使得能夠自動供應加奶的熱飲料。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件使得能夠製備依據包含在單份料盒中的衝泡的材料、不溶的材料或其他材料的 各種各樣的熱衝泡的飲料、熱水不溶的飲料或其他熱飲料，所述包含在單份料盒中的衝 泡的材料、不溶的材料或其他材料包括(並不意味著任何限制)這樣的材料，例如茶、咖 啡、植物來源的材料(例如花(如茉莉花)片、蔬菜(如胡蘿蔔和洋蔥)片、動物來源的 材料(例如蜂蜜)，或者任何其他適合的可以用在料盒中的飲料粉或材料。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中包含衝泡材料的單份料盒具有符合「料槽」的內輪廓的外輪廓，其中這些單份料盒 堆疊在所述料槽中，並且所述單份料盒的外輪廓還與「料盒輸送機」前端的向內的輪廓 匹配，用以通過所述料盒輸送機被輸送並且精確定位在衝泡機子組件中。因此，所述組 件具有固有的裝置來限制使用具有特定設計和尺寸的料盒，從而防止使用劣質的/偽質 的料盒。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件使得操作者能夠製備這樣的飲料，即不同濃度的、根據消費者的需求(例如
「濃」、「淡」、「加奶」和「不加奶」)定製的飲料，而沒有任何針對衝泡材料的量 或溫度控制的手工操作。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件並不使用包括糖作為成分中的一種的任何預混合粉，由此使得能夠製備特定消 費者可能需求的不加糖的飲料。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件使得能夠通過使用最優化的溫度、壓力和進入衝泡料盒的水流的速率，來以相 對較高的速度進行衝泡。這使得所述組件特別適合在短時間內衝泡大量杯的飲料，這是 在諸如辦公室和商業機構等場所中所需的。本發明的再一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分 熱飲料的組件，其 中所有的衝泡和分發操作都是自動的。自動操作包括將單份料盒輸送和定位到衝泡機 中，通過由注入噴嘴注入的來自煮罐的熱加壓的水來衝泡料盒中的衝泡材料，將衝泡的 液體分發到分發杯中，將使用過的料盒清理到廢料倉中，以及當針對飲料的奶配量完成時將加熱的奶添加到飲料杯中。消費者/操作者只需要根據其所選的熱飲料類型激活電 子控制面板上的開關，而所述組件自動執行上述所有的操作並分發定製的熱飲料。這使 得所述組件是用戶友好型的，並且即使對於非專業人士也是易於操作的。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中，設計獨特的料盒輸送機在其前端具有向內的輪廓，並且料盒輸送機通過電動機在 基本上為水平的平面上朝順時針和逆時針是可旋轉的，料盒輸送機僅僅通過和與料盒輸 送機向內的輪廓匹配的料盒一起的旋轉運動即可實現多種功能。所述多種功能包括將單 份料盒從「料槽」輸送至衝泡機子組件而無需具有引導通道，將料盒精確定位在衝泡機子組件中的過濾盤上，以及將使用過的料盒清理到廢料倉中。因此，所述料盒輸送機簡 化了機械設計和操作。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中僅一個裝置，即注入噴嘴，就能實現如下的所述多種功能，即刺穿單份料盒的多孔 膜以及將熱加壓的水注入料盒以進行衝泡，由此簡化衝泡機設計的複雜性。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中排除了對多個穿孔裝置的需求，所述多個穿孔裝置中的一個用於刺穿筒的上表面以 使衝泡的水進入，而另一個用於刺穿筒的底部以使衝泡的液體流出。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中注入噴嘴穿透通過多孔膜直達以倒轉的位置保持的料盒的頂端，使注入的水灑落 (splash)回來，由此使熱加壓的水在料盒內均勻分布並且使包含在料盒中的衝泡材料的每 一個微小的顆粒都得到衝泡。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中來自密封煮罐的高溫和高壓的水在衝泡期間，進入在衝泡機子組件中的料盒，與飲 料是在敞開的器皿中手工製備時不同的是，所述組件使得能夠迅速衝泡所述衝泡材料。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 與本領域已知的某些結構複雜的(包括穿孔或注入裝置)昂貴料盒相比，所述組件使用結 構簡單的低成本單份料盒，並且因此，本發明的單份料盒易於製造並且節約成本，從而 使得在發展中國家的市場中每杯飲品的價錢對消費者是可行的。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件使用包含倒轉的單份料盒堆的簡單而靜態的料槽，從而最少化用於在料槽內排 列料盒所需的精密部件，並且因此還減少了維護。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件是衛生的，因為在整個衝泡過程中所述組件不需要人為幹預，並且所述組件包 括確保將使用過的料盒以無溢出物的方式清理到廢料倉中的自動處理機構。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中無腐蝕性和食品級的過濾盤具有最大達250微米的細孔，所述過濾盤和用在單份料 盒的頂部的多孔膜一起防止衝泡材料的極小顆粒與衝泡的液體一起流入分發杯，由此確 保分發的熱飲料的優良品質。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件使用完全密封的煮罐，所述煮罐在高溫下儲存水而不損失包含在水中的溶解氧，提高衝泡的飲料(尤其是茶)的口感和品質。本發明的再另一目 的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中衝泡機子組件在衝泡期間基本上是氣密的，以防止有助於製備的新鮮熱飲料的香 味、風味和口感的揮發性化學物質逸出。保留在衝泡的液體中的這些揮發性化學物質加 強分發的熱飲料的風味、口感和香味。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件使用完全密封的煮罐，使得所述組件是節能的。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 其中簡化設計的水加熱子組件、料盒輸送機子組件以及衝泡機子組件導致所述組件的制 造、操作和維護成本均較低而可靠性較高。本發明的又另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件包括放置在每個料槽下面的傳感器。放置在更鄰近衝泡機子組件的第一料槽下 的傳感器進行檢測，並在該料槽是空的時發信號給電子處理器，電子處理器轉而觸發料 盒輸送機，使料盒輸送機向後移動至在同一料槽支撐板上的接近第一料槽放置的第二料 槽下，並且從該料槽輸送料盒。類似地，放置在第二料槽下面的傳感器感測何時該第二 料槽是空的，並且發信號給電子處理器，電子處理器轉而使料盒輸送機移動至其在第一 料槽下的靜止/起始位置，使衝泡機子組件中的衝泡過程停止直至該空料槽重新填充上 新鮮料盒，並且所述電子處理器同時發信號給向操作者提供信息的電子顯示面板，以使 該空料槽重新填充上新鮮料盒。由此，這些傳感器的存在提高了所述組件在如下情況中 的操作能力，即在多個料槽中堆疊有更高數量的料盒。這也消除了本領域已知的這樣的 需要，即對單獨的電機和相關聯的機構的需求，其中所述相關聯的機構用於其上安裝有 料盒槽的基板的旋轉。本發明的再另一目的在於，提供用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件， 所述組件包括針對衝泡操作的新穎的機構。由壓縮機、空氣儲罐以及進氣電磁閥構成的 所述機構操作氣缸。該機構使得衝泡機柱塞能夠在衝泡過程期間快速地上下運動進入衝 泡室，導致與使用凸輪類的縱搖(plunging)機構的傳統方法相比，所述機構顯著地減少 了每次衝泡操作的時間周期。從對以下結合作為本公開的一部分的附圖所進行的詳細說明的理解中，本發明 的其他目的和優點將會是明顯的。附圖簡要說明現在將結合附示說明本發明，附圖意圖說明可以實踐本發明的實施方案中 的一個。附圖並不意圖為限制性地選取的來意味著對本發明的範圍造成任何限制。要注 意的是，本發明不應被認為是被限制為這些附圖所示出的精確構造。由本領域技術人員 採用在本發明中所實施的原理和功能性特徵作出的任何修改、變通、等同變化均意圖被 包括在本發明的範圍內。在附圖中

圖1 示出本發明的組件的外部平面示圖。圖2 示出安置(housed)在殼體內部的本發明的全部組件。圖3 示出水加熱子組件。圖4 示出料盒輸送機子組件連同衝泡機子組件。
圖5:示出料盒輸送機子組件連同衝泡機子組件的分解示圖。圖6(a)示出在第一料槽下的靜止或起始位置的料盒輸送機。圖6 (b)示出料盒輸送機向內的輪廓與料盒對準以及傳輸料盒並將料盒精確地 定位在衝泡機子組件中。圖6(c)示出在第一料槽和衝泡機子組件之間等待衝泡完成的料盒輸送機。圖6(d)示出在使用過的料盒被清理到廢料倉中的瞬間，向內的輪廓與所述使 用過的料盒對準的料盒輸送機。圖7 示出衝泡機子組件的分解示圖。圖8:示出加奶子組件。圖9 示出電子處理器的連接示意圖。圖10a、b、C 示出包含衝泡材料的單份料盒的三個示例性實施方案的構造。
具體實施例方式根據本發明，提供了用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件，所述組件在 15到20秒的短時間內自動地衝泡包含在單份料盒中的衝泡材料並且分發熱飲料。新鮮衝 泡的熱飲料的每一個份在口感和風味上都是一致的，並且和在當時當地手工製備的飲料 是相像的。由所述組件分發的杯裝即飲熱飲料是根據通過選擇在所述組件的電子控制面 板上的開關而給出的輸入，被定製為是針對消費者的喜好(例如「濃」、「淡」、「加 奶」、「不加奶」等)的。本發明的組件是全自動的並且節省時間，具體地，但並不意 味著任何限制，所述組件對於滿足在辦公室、餐廳、正式的集會、公開會議等場合中的 大量需求是有用的。參照圖1，本發明的組件被安置在殼體(700)中，殼體(700)的前側具有鉸接在 其上的門。具有多個開關(例如(610))的電子控制面板(600)被安裝在殼體(700)的所述 前門上。所述開關(610)在內部通過電纜連接到安置在殼體(700)內的電子處理器(500) (圖2)。每個開關(610)相應於基於消費者的喜好(例如「濃」、「淡」、「加奶」、 「不加奶」等)由操作者可選擇的特定類型的熱飲料的選項。依據消費者期望的其所喜
好的熱飲料的類型，操作者或消費者選擇在電子控制面板(600)上的相應開關(610)。由 該輸入指令產生的信號通過連接的電纜被輸送至電子處理器(500)(圖2)。根據這個輸入 指令，電子處理器(500)(圖2)觸發單獨子組件中必要的電氣部件，使得將定製的熱飲料 自動分發到分發杯中。電子顯示面板(601)設在殼體(700)的前門上。電子顯示面板(601)顯示組件的 當前功能狀態，例如「準備好售貨(ready to vend)」 「正在售貨中(currently vending) 」 等。殼體(700)的前門中還設有分發區域，用以放置分發杯(19)，使得衝泡的液體從衝 泡室(65)(圖2)通過分發管(17)(圖2)直接流入該分發杯(19)，並且加熱的液態奶(當 配有奶時)從混奶室(14)(圖2)通過分發管(86)(圖2)也直接流入該分發杯(19)。貯水池⑵優選地放置在殼體(700)夕卜。來自貯水池⑵的水經由管(16)通過 水泵⑴(圖2)被泵送並且經由連接管(11)(圖2)被送至密封煮罐(3)。密封煮罐(3) (圖2)的上端通過由壓力傳感器⑶(圖2)控制的卸壓電磁閥(7)(圖2)，由管(15)連 接到貯水池(2)。
參照圖2，在所述殼體(700)內的本發明的組件包括水加熱子組件(100)、料盒 輸送機子組件(200)、加奶子組件(300)、衝泡機子組件(400)以及電子處理器(500)。 所述電子處理器(500)通過電纜連接到安裝在所述殼體(700)(圖1)的前門上的電子控制 面板(600)(圖1)。電子處理器(500)通過互連的電纜接收來自電子控制面板(600)(圖 1)的信號。所述組件還包括空氣壓縮機(120)，空氣壓縮機(120)壓縮空氣並將這樣的壓縮 空氣泵送到連接的壓縮空氣儲罐(110)中，壓縮空氣儲罐(110)是中空的金屬圓筒。壓 縮空氣儲罐(Iio)經由連接管(117)連接到進氣電磁閥(83)，並且經由連接管(116)連 接到進氣電磁閥(115)。所述進氣電磁閥(115)經由連接管(119)進一步連接到在衝泡 機子組件(400)中的氣缸(61)。來自壓縮空氣儲罐(110)的壓縮空氣用來操作氣缸(61) 和文丘裡閥(venturi valve) (81)。參照圖3，水加熱子組件(100)包括水泵(1)，水泵(1)通過由食品級材料製成 的管(16)從貯水池(2)吸水。水通過由食品級材料製成的連接管(11)由所述水泵⑴泵 送到密封煮罐(3)中。貯水池(2)優選地放置在殼體(700)(圖1)外。在密封煮罐(3) 中的水通過加熱元件(4)加熱，加熱元件(4)將水加熱到由溫度傳感器(9)控制的預設溫 度。密封煮罐(3)的使用使得所述組件是節能的。
一般地，在密封煮罐(3)中的水被保持在60到160攝氏度的溫度範圍內，優選 地，在90到140攝氏度的溫度範圍內。密封煮罐(3)將水維持在高溫度，且不允許溶 解在水中的氧逸出，由此進一步改善衝泡的飲料(尤其是茶)的品質。在衝泡機子組件 (400)(圖2)中使用高溫熱水來進行衝泡還使得衝泡物的迅速浸取(extraction)能夠實現。 出口電磁閥(5)被安裝到密封煮罐(3)，出口電磁閥(5)使得用於衝泡的熱水能夠通過由 食品級材料製成的連接管(70)供給到衝泡機子組件(400)(圖2)中。另一個出口電磁閥 (6)設在密封煮罐(3)上，出口電磁閥(6)使得用於加熱奶的蒸汽能夠通過由食品級材料 製成的連接管(13)供給到混奶室(14)(圖2)中。密封煮罐(3)中的壓力由壓力傳感器⑶感測，並且一般被保持在15到45psi的 範圍中。當壓力超過設定的壓力值時，設在密封煮罐(3)上部一側的卸壓電磁閥(7)在壓 力傳感器(8)的幫助下被激活，卸壓電磁閥(7)通過管(15)釋放密封煮罐(3)內的額外 壓力，使得將密封煮罐(3)內的壓力能夠被維持為在設定的最大壓力值以下。這避免密 封煮罐(3)在其內部建立過度壓力的任何可能性。密封煮罐(3)還安裝有壓力表(10)， 壓力表(10)用於在視覺上監視密封煮罐(3)內的壓力。參照圖4和圖5，料盒輸送機子組件(200)包括具有整體軸(41)的新穎的料盒輸 送機(31)，所述整體軸(41)大約在料盒輸送機(31)的前面曲線輪廓的中間部分的下面。 料盒輸送機(31)於基板(32)和料槽支撐板(37)之間的空間內，在整體軸(41)上、基本 上為水平的平面中朝順時針和逆時針方向是可旋轉的。整體軸(41)通過安裝在基板(32) 上的襯套(73)安裝到位於基板(32)下面的推進齒輪(33)。推進齒輪(33)與推進電機 (34)的電機齒輪(35)嚙合，從而當電機齒輪(35)通過推進電機(34)旋轉時，使推進齒 輪(33)在相反的方向上旋轉。當這種情況發生時，還會使料盒輸送機(31)在與推進齒 輪(33)相同的方向上旋轉。包含衝泡材料(111)(圖10a、10b、10c)的單份料盒(18)以倒轉的位置堆疊在多個靜態料槽(如料槽(36)和料槽(38))中，所述多個靜態料槽是垂直的中空管。這些料 槽安裝在料槽支撐板(37)的上表面之上。料槽(36、38)從設在料槽支撐板(37)上的口 (91、91)垂直地向上延伸。口(91、91)在尺寸和形狀上符合料槽(36、38)的內部尺寸 和形狀。料槽(36、38)具有一個或更多個垂直狹縫(46)，一個或更多個垂直狹縫(46) 從料槽(36、38)的頂部延伸至料槽(36、38)的底部，以便利料盒(18)在料槽(36、38) 中的裝載和堆疊。這些料槽(36、38)被設計為在每個料槽中以多孔膜(112)(圖10a、 10b、10c)朝下的倒轉的位置堆疊多達100個單份料盒(18)。要注意的是，料槽(36、38) 可以具有符合料盒(18)的形狀的不同形狀，料盒(18)的形狀(例如在圖10a、圖10b、 圖IOc中示出的)也可以變化。例如，當料盒(18)的形狀是圓形而不是方形時，料槽 (36、38)可以具有圓形橫截面來代替方形橫截面。單份料盒(18)可以順暢地通過料槽 (36、38)和匹配的口(91、91)向下移動，單份料盒(18)從匹配的口(91、91)由料盒輸 送機(31)輸送並且定位到衝泡機子組件(400)中。傳感器(39)被固定在基板(32)下面並且在料槽(36)之下，當該料槽(36)是 空的，即其中沒有剩餘的料盒(18)時，傳感器(39)將信號提供給電子處理器(500)(圖 2)。當傳感器(39)感測到料槽(36)是空的時，傳感器(39)發信號給電子處理器(500) (圖2)，電子處理器(500)轉而激活推進電機(34)，以使料盒輸送機(31)以順時針方向 向料槽(38)下的位置旋轉，直至料盒輸送機(31)激活限制開關(48)，限制開關(48)發 信號給電氣處理器(500)(圖2)，以通過對推進電機(34)進行去激活(de-activating)的方 式來使料盒輸送機(31)的進一步順時針旋轉運動停止。傳感器(40)被固定在基板(32)下面並且在料槽(38)之下，當該料槽(38)是 空的，即其中沒有剩餘的料盒(18)時，傳感器(40)將信號提供給電子處理器(500)(圖 2)。當傳感器(40)感測到料槽(38)是空的時，傳感器(40)發信號給電子處理器(500) (圖2)，電子處理器(500)轉而激活推進電機(34)，以使料盒輸送機(31)在逆時針方向 上旋轉。這導致料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)向料槽(36)下的位置旋轉運動， 直至料盒輸送機(31)激活限制開關(52)，限制開關(52)發信號給電子處理器(500)(圖 2)，電子處理器(500)轉而通過切斷推進電機(34)的電源的方式來使料盒輸送機(31)的 進一步旋轉運動停止。同時，電子處理器(500)(圖2)還通過切斷進氣電磁閥(115)(圖 2)的電源的方式，使在衝泡機子組件(400)中的衝泡過程停止，直至空料槽(36、38)重 新填充上新鮮料盒(18)，並且電子處理器(500)還發信號給電子顯示面板(601)(圖1)， 來為操作者提供信息以使料槽(36、38)重新填充上料盒(18)。由此，傳感器(40)防止 當料槽(36)和料槽(38)都是空的時組件內仍在進行衝泡。傳感器(39、40)增加組件在 這樣的情況下操作的能力，即在多個料槽(例如(36、38))中堆疊有更大數目的料盒(18) 以滿足在短時間內的大量需求。要注意的是，通過附圖示出的本發明的實施方案具有安裝到料槽支 撐板(37)的 在尺寸上匹配的(91、91)之上的兩個料槽(36、38)，然而，符合所使用的料盒(18)形 狀的更多數目的這樣的料槽(36、38)可以被提供並且通過這樣的方式安裝到料槽支撐板 (37)上，即適當地修改料槽支撐板(37)、料盒輸送機(31)以及相關聯的部件。推進電機(34)通過適合的固定裝置安裝在電機板(45)上，而電機板(45)通過 固定裝置(例如四個螺栓(47、47、47、47))固定在基板(32)下面。料盒輸送機(31)具有曲線輪廓， 所述曲線輪廓使得料盒輸送機(31)能夠於基板(32)和料槽支撐板(37)之 間的空間內，在基本上為水平的平面上朝順時針或逆時針方向進行不間斷旋轉。料盒輸 送機(31)的前端具有與料盒(18)的外輪廓匹配的向內的輪廓(75)。由於這個原因，當 料盒輸送機(31)的該前端在逆時針旋轉期間與料盒(18)接觸時，料盒輸送機(31)的該 前端與料盒(18)的外輪廓對準，將料盒(18)穩固地保持在該前端向內的輪廓(75)內， 並且將料盒(18)從料槽(36或38)輸送至衝泡機子組件(400)，而無需任何引導通道。 接著，料盒輸送機(31)將料盒(18)精確地定位在過濾盤(63)之上，過濾盤(63)被放置 在衝泡機子組件(400)中的過濾盤託板(64)上。如在下文中所描述的，由限制開關(49) 使料盒(18)在衝泡機子組件(400)中能夠精確定位。料盒輸送機子組件(200)包括不同的限制開關(48、49、50、51、52)，所述限 制開關(48、49、50、51、52)在被激活時通過將信號發給電子處理器(500)(圖2)的方 式，使在特定位置上的料盒輸送機(31)的順時針或逆時針旋轉運動停止，電子處理器 (500)轉而切斷推進電機(34)的電源。限制開關(49)使得能夠在料盒(18)精確定位在 衝泡機子組件(400)中的過濾盤(63)上(如圖6(b)中所示)之後，使料盒輸送機(31) 的進一步逆時針旋轉停止。限制開關(50)使得能夠使料盒輸送機(31)的順時針旋轉停 止，並且使得能夠將料盒輸送機(31)保持在料槽(36)和衝泡機子組件(400)之間的位置 (如圖6(c)中所示)，直至完成對包含在料盒(18)中的衝泡材料(111)(圖10a、10b、 10c)進行的衝泡。限制開關(51)使得能夠在使用過的料盒(18)已經由料盒輸送機(31) 清理到放置在衝泡機子組件(400) —邊的廢料倉(79)中(如圖6(d)中所示)後，使料盒 輸送機(31)的第二次逆時針旋轉停止。限制開關(52)使得能夠在料盒輸送機(31)的向 內的輪廓(75)到達料槽(36)下(如圖6(a)中所示)時，使料盒輸送機(31)的第二次順 時針旋轉停止。限制開關(48)使得能夠在料槽(36)由傳感器(39)感測到是空的時，在 料槽(38)下的位置上使料盒輸送機(31)的順時針旋轉停止。當傳感器(40)檢測到料槽 (38)也是空的時，限制開關(52)被激活，限制開關(52)使得能夠在料盒輸送機(31)回 到其在料槽(36)下的靜止/起始位置(如圖6(a)中所示)後，使料盒輸送機(31)的逆 時針旋轉停止。參照圖7，衝泡機子組件(400)包括具有安裝在支撐板(68)上的活塞杆(71)的 氣缸(61)，其中所述活塞杆(71)通過所述支撐板(68)上在尺寸上匹配的圓形口(97)安 裝。衝泡機柱塞(62)從所述支撐板(68)下面安裝到所述氣缸(61)的所述活塞杆(71)。 由此，氣缸(61)在支撐板(68)之上而衝泡機柱塞(62)在支撐板(68)下面。帶孔的無 腐蝕性食品級金屬過濾盤(63)被放置在過濾盤託板(64)上，過濾盤託板(64)置於(rest) 被放置在過濾盤託板(64)和衝泡室(65)之間的三個彈簧(69)上。過濾盤託板(64)通 過基板(32)中在尺寸上匹配的口(95)被放置。過濾盤(63)具有非常細的的孔(最大達 250微米)，所述非常細的孔防止衝泡材料(111)(圖10a、10b、10c)的極小顆粒穿過並 進入分發杯(19)(圖2)。衝泡室(65)固定在基板(32)之下，衝泡室(65)的上開口端對準口(95)。在 固定位置，衝泡室(65)還對準衝泡機柱塞(62)，使得在由活塞杆(71)賦予衝泡機柱塞 (62)的向上和向下運動期間，衝泡機柱塞(62)能夠以平穩、緊配合(tight-fitting)而不間 斷的方式，將過濾盤託板(64)與過濾盤(63)和放置在過濾盤(63)上的料盒(18) —起上下移動到衝泡室(65)的本體(body)內。衝泡機底座(66)通過固定裝置可拆卸地安裝到 衝泡室(65)的底部。注入噴嘴(12)通過法蘭裝置可拆卸地且方便地安裝到所述衝泡機 底座(66)。由於這個原因，出於清洗或維護的目的，注入噴嘴(12)可以在任何時間點 容易地被拆卸。衝泡的飲料的液體出口(67)設於衝泡機底座(66)，液體出口(67)使衝 泡的飲料經由由食品級材料製成的分發管(17)(圖2)流出衝泡室(65)，進入分發杯(19) (圖 2)。氣 缸(61)經由連接管(119)(圖2)連接到進氣電磁閥(115)(圖2)，進氣電磁閥 (115)轉而經由連接管(116)(圖2)連接到壓縮空氣儲罐(110)(圖2)。氣缸(61)是使 用從所述壓縮空氣儲罐(110)(圖2)吸取的壓縮的空氣來操作的，壓縮的空氣的流動由進 氣電磁閥(115)(圖2)控制。這種安排使得衝泡機柱塞(62)在衝泡過程期間能夠迅速地 上下運動進入衝泡室(65)，顯著地減少了每次衝泡操作的時間周期。注入噴嘴(12)是優選地由無腐蝕性的食品級金屬材料(例如不鏽鋼)製成的 管，注入噴嘴(12)經由連接管(70)(圖2)通過出口電磁閥(5)(圖2)連接到密封煮罐(3) (圖2)。所述注入噴嘴(12)具有圓錐形末端，在由活塞杆(71)賦予衝泡機柱塞(62)的 向下運動期間，當料盒(18)被衝泡機柱塞(62)壓在注入噴嘴(12)上時，注入噴嘴(12) 的圓錐形末端能夠刺穿密封料盒(18)的內容物的多孔膜(112)(圖10a、10b、10c)。一 旦料盒(18)的多孔膜(112)(圖10a、10b、10c)由此被刺穿，注入噴嘴(12)的圓錐形末 端將熱加壓的水從密封煮罐(3)(圖2)通過注入噴嘴(12)的內部導引流入料盒(18)的內 部，由此衝泡包含在料盒(18)內的衝泡材料(111)(圖10a、10b、10c)。注入噴嘴(12) 的圓錐形末端刺穿直達以倒轉的位置保持的料盒(18)的頂端，導致在料盒(18)內熱加壓 的水灑落回來，使熱加壓的水在料盒(18)的內部均勻分布，由此徹底地衝泡包含在料盒 (18)內的衝泡材料(111) ( 10a、10b、10c)的每一個微小的顆粒。參照圖8，加奶子組件(300)被設計為接受來自液態奶容器(85)的液態奶。加 奶子組件(300)包括具有由食品級材料製成的吸管(84)的文丘裡閥(81)，所述吸管(84) 被插入液態奶容器(85)。文丘裡閥(81)還通過由食品級材料製成的連接管(88)連接到 混奶室(14)。蒸汽的出口電磁閥(6)的一端連接到密封煮罐(3)(圖2)，其另一端通經 由由食品級材料製成的連接管(13)連接到混奶室(14)。進氣電磁閥(83)經由由食品級 材料製成的連接管(117)連接到壓縮空氣儲罐(110)(圖2)。由食品級材料製成的分發管 (86)將加熱的奶從混奶室(14)輸送到分發杯(19)(圖2)中。當進氣電磁閥(83)打開時，進氣電磁閥(83)允許壓縮的空氣從壓縮空氣儲罐 (110)(圖2)流入文丘裡閥(81)，由此在文丘裡閥(81)內創建真空室，由於這個原因， 液態奶經由吸管(84)從液態奶容器(85)吸取，並且通過連接管(88)供給到混奶室(14) 中。同時，蒸汽從密封煮罐(3)(圖2)通過出口電磁閥(6)經由連接管(13)注入到混奶 室(14)中。該蒸汽加熱在混奶室(14)中的奶並且由此加熱的奶通過分發管(86)被分發 到分發杯(19)(圖2)中。排管(exhaustpipe) (87)通過混奶室(14)的頂部被提供，以釋 放來自進氣電磁閥(83)的壓縮的空氣。參照圖9，電子處理器(500)通過電纜連接到設在殼體(700)的前門上的電子控 制面板(600)。組件操作者通過操作電子控制面板(600)上的開關(例如(610))中的一 個，來輸入消費者期望的其關於熱飲料類型的喜好，電子控制面板(600)獲取該輸入。電子控制面板(600)通過連接的電纜發信號給電子處理器(500)。電子處理器(500)轉而 通過電纜連接到其他子組件的電氣部件。電子處理器(500)控制推進電機(34)、熱加壓 的水的出口電磁閥(5)、蒸汽的出口電磁閥(6)、進氣電磁閥(83)、加熱元件(4)、水泵 (1)以及進氣電磁閥(115)的操作。基於在電子控制面板(600)上的選擇，電子處理器 (500)以所需的順序依次觸發所需的其他子組件的電氣部件，並且所述組件自動地衝泡期 望類型的熱飲料並將其分發到分發杯(19)(圖1)中。參照圖10a、10b、IOc單份料盒(18)是由基本上為剛性的食品級材料製成的 料託(118)，包含針對期望的飲料的衝泡材料(111)。料託(118)的敞開側由食品級多孔 膜(112)(例如濾紙)覆蓋和密封。食品級多孔膜(112)對包含在料盒(18)中的衝泡材 料(111)的密封使衝泡材料(111)以衛生的方式保持在料盒(18)內。料盒(18)中的衝 泡材料(111)具有依據衝泡材料(111)的性質而預先確定的量，多達20克，優選地，在 0.1到12克的範圍內。要注意的是，如在圖10(a)、圖10(b)和圖10(c)中所示出的，料盒(18)可以 具有各種實施方案。料盒(18)的內容物可以由任何這樣的多孔膜(112)材料密封，即在 由活塞杆(71)(圖7)賦予衝泡機柱塞(62)(圖7)的向下運動期間，當料盒(18)被壓在 注入噴嘴(12)(圖7)的圓錐形末端上時，所述多孔膜(112)材料可以被注入噴嘴(12)的 圓錐形末端刺穿。料槽(36、38)(圖2)的形狀和尺寸也需要符合料盒(18)的形狀和尺 寸，以使料盒(18)是以倒轉的位置可堆疊在料槽(36、38)中的，其中一個料盒(18)堆 疊在另一個之上並且多孔膜(112)朝下。
組件的工作在開始操作組件之前，操作者將料盒(18)裝入料槽(36、38)，其中料盒(18)的 多孔膜(112)朝下並且一個料盒(18)堆疊在另一個之上。設在料槽(36)和料槽(38)中 的垂直狹縫(46)幫助操作者以正確的方式在料槽(36、38)內裝入和堆疊料盒(18)。在 該料盒裝入操作期間，料盒輸送機(31)定位在其靜止或起始位置(如圖6(a)中所示)， 其中料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)在料槽(36)下。在將料盒(18)裝入料槽(36) 期間，包含在料槽(36)中的最底下的料盒(18)置於基板(32)上，該料盒(18)在料盒輸 送機(31)的向內的輪廓(75)的正前方並且對準料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)。在 將料盒(18)裝入料槽(38)期間，包含在料槽(38)中的最底下的料盒(18)置於料盒輸送 機(31)的上表面之上。在操作組件中，操作者根據消費者針對飲料類型的喜好選擇電子控制面板 (600)上的開關(610)，並且通過所選擇的開關產生的輸入信號由電纜輸送至電子處理器 (500)。根據所作出的選擇，電子處理器(500)以確定的順序依次觸發其他子組件的電氣 部件。例如如果作出的選擇是「加奶濃茶」，接著，電子處理器(500)發信號給傳感 器(39)，用以首先檢查料槽(36)中的料盒(18)的量。在料槽(36)不是空的情況下， 即在該料槽(36)中料盒(18)是可獲得的，電子處理器(500)首先發送信號來激活推進電 機(34)，推進電機(34)轉而使料盒輸送機(31)以逆時針方向旋轉，直到從料槽(36)輸 送料盒(18)並將料盒(18)精確地定位在過濾盤(63)之上(如圖6 (b)所示)。在該精確 操作瞬間，限制開關(49)被激活並且發信號給電子處理器(500)，電子處理器(500)轉而 切斷推進電機(34)的電源，由此使料盒輸送機(31)的進一步逆時針旋轉停止。接著，電子處理器(500)發信號給推進電機(34)，推進電機(34)激活料盒輸送機(31)的順時針 旋轉，從而在衝泡機柱塞(62)向下運動到衝泡室(65)中以進行衝泡之前，使料盒輸送機 (31)移動離開衝泡機柱塞(62)。當料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)到達料槽(36) 和衝泡機子組件(400)之間的位置(如圖6(c)所示)時，限制開關(50)被激活，接著， 限制開關(50)發信號給電子處理器(500)，電子處理器(500)轉而切斷推進電機(34)的 電源，由此使料盒輸送機(31)的這一順時針旋轉停止。另一方面，如果傳感器(39)將「沒有料盒(no stock)」信號發回給電子處理器 (500)，電子處理器(500)發送信號以激活推進電機(34)，推進電機(34)轉而使料盒輸送 機(31)在順時針方向上旋轉，直至料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)到達料槽(38)下 的位置。料盒輸送機(31)在這個位置時，限制開關(48)被激活，限制開關(48)發信號 給電子處理器(500)，電子處理器(500)轉而使推進電機(34)的旋轉運動停止，由此使料 盒輸送機(31)停止在這個位置上。當這種情況發生，並且在料槽(38)內的料盒(18)是 可獲得的時，包含在料槽(38)內的料盒(18) —直被保持在料槽(38)內的適當位置，其 中料槽(38)置於料盒輸送機(31)的上表面之上，此時包含在料槽(38)中的料盒(18)滑 落到基板(32)上，該料盒(18)在料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)的前方並且對準料 盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)。料盒輸送機(31)在這個位置時，電子處理器(500) 發信號給傳感器(40)以檢查料槽(38)中的料盒(18)的量。如果傳感器(40)感測到料槽 (38)中存在料盒(18)，並且所述料槽(38)中最底下的料盒(18)在基板(32)之上，該料 盒(18)在料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)的正前方並且對準料盒輸送機(31)的向內 的輪廓(75)，傳感器(40)發信號給電子處理器(500)，電子處理器(500)激活推進電機 (34)，推進電機(34)轉而使料盒輸送機(31)以逆時針方向旋轉，直到料盒(18)從其在 料槽(38)下面的位置被輸送並被精確地定位到衝泡機子組件(400)中的過濾盤(63)之上 (如圖6(b)所示)。在這個位置，限制開關(49)發信號給電子處理器(500)，電子處理 器(500)轉而使料盒輸送機(31)停止進一步的旋轉運動。接著，電子處理器(500)向推 進電機(34)發送信號，推進電機(34)激活料盒輸送機(31)的順時針旋轉，從而在衝泡 機柱塞(62)向下運動到衝泡室(65)中以進行衝泡之前，使料盒輸送機(31)運動離開衝 泡機柱塞(62)。當料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)精確到達料槽(36)和衝泡機子組 件(400)之間的位置(如圖6(c)所示)時，限制開關(50)發信號給電子處理器(500)， 電子處理器(500)轉而切斷推進電機(34)的電源，由此使料盒輸送機(31)的進一步順時 針旋轉停止。如果傳感器(40)感測到料槽(38)是空的，傳感器(40)發信號給電子處理器 (500)，電子處理器(500)轉而激活推進電機(34)以使料盒輸送機(31)以逆時針方向旋 轉。這導致料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)向料槽(36)下的位置(如圖6(a)所示) 旋轉運動，直到料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)激活限制開關(52)，限制開關(52) 發信號給電子處理器(500)，電子處理器(500)轉而使料盒輸送機(31)的進一步旋轉運 動停止。同時，電子處理器(500)還通過切斷進氣電磁閥(115)的電源使衝泡機子組件 (400)中的衝泡過程停止，直到料槽(36、38)重新填充上料盒(18)，電子處理器(500) 還將發信號給向操作者提供信息的電子顯示面板(601)，以使溜槽(36、38)重新填充上 料盒(18)。因此，傳感器(40)防止組件在料槽(36)和料槽(38)均是空的時進行衝泡。
19
在從料槽(36、38)中的任一個自動輸送料盒(18)時並且在料盒定位在衝泡機子 組件(400)內的過濾盤(63)上之後，電子處理器(500)發信號激活進氣電磁閥(115)。 這種操作允許來自壓縮空氣儲罐(110)的壓縮的空氣穿過連接管(116)以及連接管(119) 進入氣缸(61)。由此進入氣缸(61)的壓縮的空氣向下推動活塞杆(71)，活塞杆(71) 轉而使衝泡機柱塞(62)向下移動進入衝泡室(65)。從而，在衝泡機柱塞(62)正下方並 且在過濾盤託板(64)之上的單份料盒(18)與衝泡機柱塞(62) —起向下移動進入衝泡室 (65)，使倒轉的料盒(18)的多孔膜(112)被壓在注入噴嘴(12)的圓錐形末端上，以致刺 穿料盒(18)的多孔膜(112)。在這之後，電子處理器(500)激活出口電磁閥(5)，這使 得來自密封煮罐(3)的熱加壓的水能夠經過連接管(70)並且通過注入噴嘴(12)的內部進 入料盒(18)。注入噴嘴(12)的圓錐形末端穿入直達倒轉的料盒(18)的頂部，由此使得 熱加壓的水通過注入噴嘴(12)在料盒(18)內灑落並均勻分布。由此注入料盒(18)的熱 加壓的水徹底地衝泡包含在料盒(18)中的衝泡材料(111)的每一個微小的顆粒，並且衝 泡的熱飲料通過料盒(18)的多孔膜(112)和過濾盤(63)過濾，接著，衝泡的飲料通過分 發管(17)流入分發杯(19)。在衝泡操作所需的特定時間之後，電子處理器(500)發信號給出口電磁閥(5)， 以關閉出口電磁閥(5)，由此切斷進入注入噴嘴(12)的熱加壓的水的供應。接著，電子 處理器(500)發信號給進氣電磁閥(83)以打開進氣電磁閥(83)，從而允許來自壓縮空氣 儲罐(110)的壓縮的空氣進入文丘裡閥(81)，文丘裡閥(81)轉而通過吸管(84)從液態奶 容器(85)吸取液態奶，並且通過連接管(88)將所吸取的液態奶供給到混奶室(14)。同 時，電子處理器(500)發送信號以打開安裝到密封煮罐(3)的蒸汽出口電磁閥(6)，從而 允許蒸汽通過連接管(13)移入混奶室(14)，該蒸汽加熱混奶室(14)中的奶。由此在混 奶室(14)中被加熱的奶通過分發管(86)被分發到分發杯(19)中。在用於將奶添加到分 發杯(19)中的特定時間之後，電子處理器(500)同時對出口電磁閥(6)進行去激活，由 此切斷混奶室(14)的來自密封煮罐(3)的蒸汽供應，並且切斷進氣電磁閥(83)，進氣電 磁閥(83)轉而使來自液態奶容器(85)的奶停止經由文丘裡閥(81)流入混奶室(14)。由 此完成了將加熱的奶添加到分發杯(19)中的操作。接著，電子處理器(500)對進氣電磁閥(115)進行去激活，從而允許氣缸(61) 內的壓縮的空氣被釋放，由此，使活塞杆(71)與衝泡機柱塞(62) —起向上運動。與衝 泡機柱塞(62)的該向上運動同時發生的是，過濾盤託板(64)與過濾盤(63)以及躺在所 述過濾盤(63)之上的用過的料盒(18) —起同時向上移動，直到過濾盤託板(64)返回到 其在衝泡過程之前的初始靜止位置，同時將用過的料盒(18)留在過濾盤(63)上。接 著，電子處理器(500)激活推進電機(34)，從而使料盒輸送機(31)在逆時針方向上旋轉 運動，將使用過的料盒(18)從上述過濾盤(63)朝鄰近衝泡機子組件(400)放置的廢料倉 (79)推動。當料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)在這樣的精確位置上，使用過的料盒 (18)落入廢料倉(79)(如圖6(d)所示)時，限制開關(51)被激活並且發信號給電子處理 器(500)，電子處理器(500)轉而通過切斷推進電機(34)的電源來使料盒輸送機(31)的 進一步逆時針旋轉停止。在這之後，電子處理器(500)激活推進電機(34)，從而使料盒 輸送機(31)在順時針方向上旋轉運動。在料盒輸送機(31)的向內的輪廓(75)到達其在 料槽(36)下的靜止或起始位置(如圖6(a)所示)的瞬間，限制開關(52)使料盒輸送機
20(31)這樣的順時針旋轉運動停止。 本領域技術人員易於對本發明的用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件進 行修改、變通和等同變化。通過作出這樣的變通、修改和變化，本領域技術人員可以在 許多不同的實施方案中採用本發明所教導的不同部件和子組件的原理和功能性特徵。這 些實施方案意圖被包括在所附的權利要求書中所進一步闡明的本發明的範圍內。
權利要求
1. 一種用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件，其中衝泡的、不溶的或其他的 材料(111)被包含在單份料盒(18)中，所述單份料盒(18)以倒轉的位置堆放在多個靜態 並且垂直延伸的料槽(36、38)中，並且其中所述單份料盒(18)通過在整體軸(41)上的 料盒輸送機(31)的旋轉運動被輸送至衝泡機子組件(400)，並且其中所述組件包括(a)水加熱子組件(100)，所述水加熱子組件(100)包括-密封煮罐(3)，所述密封煮罐(3)設有加熱元件(4)、熱水的出口電磁閥(5)、蒸汽 的出口電磁閥(6)、卸壓電磁閥(7)、壓力傳感器(8)、溫度傳感器(9)、壓力表(10)，其 中在所述密封煮罐(3)中的熱水的溫度在60到160攝氏度的範圍中；以及-水泵(1)，所述水泵(1)通過管(16)從貯水池(2)吸水並且通過連接管(11)將水 供給至所述密封煮罐(3)；(b)料盒輸送機子組件(200)，所述料盒輸送機子組件(200)包括-料盒輸送機(31)，所述料盒輸送機(31)在基板(32)和料槽支撐板(37)之間的空 間內在整體軸(41)上朝順時針和逆時針方向是可轉動的，所述料盒輸送機(31)在所述料 盒輸送機(31)的前端具有與所述料盒(18)的外輪廓匹配的向內的輪廓(75)，並且所述料 槽支撐板(37)放置在所述基板(32)之上並且與所述基板(32)間隔開；-推進齒輪(33)，所述推進齒輪(33)設在所述基板(32)下面並且通過在所述基板 (32)上匹配的襯套(73)安裝到所述整體軸(41)上；-推進電機(34)，所述推進電機(34)設有與所述推進齒輪(33)嚙合的電機齒輪 (35)，所述推進電機(34)被固定在電機板(45)下面，所述電機板(45)通過例如四個螺 栓(47、47、47、47)的固定裝置被固定在所述基板(32)下面；-料槽，例如(36、38)，所述料槽(36、38)通過口(91、91)安裝到料槽支撐板(37) 上，所述(91、91)在尺寸上與料槽(36、38)以及單份料盒(18)匹配；_傳感器(39)，所述傳感器(39)被固定在基板(32)下面並且在料槽(36)之下，當 所述傳感器(39)檢測到所述料槽(36)是空的時，所述傳感器(39)能夠發信號給電子處 理器(500)以使料盒輸送機(31)移動到料槽(38)下的位置；_傳感器(40)，所述傳感器(40)被固定在基板(32)的下面並且在料槽(38)之下， 當所述傳感器(40)檢測到所述料槽(38)是空的時，所述傳感器(40)能夠發信號給電子 處理器(500)；所述電子處理器(500)轉而使料盒輸送機(31)移動到料槽(36)下的位置 並且同時使所述衝泡機子組件(400)中的衝泡過程停止，直至所述空料槽(36、38)重新 填充上新鮮料盒(18)，並且所述電子處理器(500)還發信號給向操作者提供信息的電子 顯示面板(601)，以使所述空料槽(36、38)重新填充上新鮮料盒(18)；以及-限制開關(48、49、50、51、52)，所述限制開關(48、49、50、51、52)在被激活 時，當料盒輸送機(31)在順時針或逆時針旋轉運動期間處在特定位置，能夠發信號給所 述電子處理器(500)以切斷所述推進電機(34)的電源，其中限制開關(49)在所述料盒輸 送機(31)準確地位於所述衝泡機子組件(400)中時被激活，限制開關(50)在所述料盒輸 送機(31)位於料槽(36)和衝泡機子組件(400)之間、同時在衝泡室(65)中衝泡正在進行 時被激活，限制開關(51)在使用過的料盒(18)已被推入廢料倉(79)時被激活，限制開 關(52)在所述料盒輸送機(31)回到料盒輸送機(31)的靜止/起始位置時被激活，限制 開關(48)在傳感器(39)感測到料槽(36)是空的並且所述料盒輸送機(31)位於料槽(38)下時被激活；並且限制開關(52)在傳感器(40)檢測到料槽(38)也是空的並且料盒輸送 機(31)回到料盒輸送機(31)在料槽(36)下的靜止/起始位置時被再次激活； (C)加奶子組件(300)，所述加奶子組件(300)包括-文丘裡閥(81)，所述文丘裡閥(81)通過吸管(84)連接到液態奶容器(85)； -進氣電磁閥(83)，所述進氣電磁閥(83)的一端連接到所述文丘裡閥(81)而另一端 通過連接管(117)連接到壓縮空氣儲罐(110)；以及_混奶室(14)，所述混奶室(14)設有連接到所述文丘裡閥(81)的連接管(88)、連接 到出口電磁閥(6)的連接管(13)、分發管(86)以及放氣排管(87)；(d)衝泡機子組件(400)，所述衝泡機子組件(400)包括 -氣缸(61)，所述氣缸(61)安裝在支撐板(68)上；-衝泡機柱塞(62)，所述衝泡機柱塞(62)在所述支撐板(68)下面安裝到所述氣缸 (61)的活塞杆(71)，所述活塞杆(71)通過所述支撐板(68)中的在尺寸上匹配的圓形口 (97)安裝；-衝泡室(65)；-過濾盤託板(64)，所述過濾盤託板(64)通過基板(32)中的在尺寸上匹配的口(95) 安裝在彈簧(69)上並且能夠不間斷地上下運動進入所述衝泡室(65)的本體；-過濾盤(63)，所述過濾盤(63)具有細孔，所述過濾盤(63)在尺寸上與在所述過濾 盤託板(64)中的二口(93)匹配並且放置在所述口(93)上；-衝泡機底座(66)，所述衝泡機底座(66)具有衝泡的液體出口(67)；以及 -注入噴嘴(12)，所述注入噴嘴(12)通過法蘭裝置可拆卸地安裝在所述衝泡機底座 (66)上，其中來自所述密封煮罐(3)的熱加壓的水在所述熱水電磁閥(5)打開時，經由所 述連接管(70)穿過所述注入噴嘴(12)的內部，其中所述注入噴嘴(12)通過所述衝泡機 底座(66)以這樣的方式伸進所述衝泡室(65)，以致當由所述氣缸(61)經由活塞杆(71) 激活的所述衝泡機柱塞(62)使保持在所述過濾盤(63)上的料盒(18)向下移動進入所述 衝泡室(65)的所述本體時，所述注入噴嘴(12)的圓錐形末端能夠刺穿所述料盒(18)的 所述多孔膜(112)並且將熱加壓的水注入所述料盒(18)的所述內部；(e)電子處理器(500)，所述電子處理器(500)連接到電子控制面板(600)、電子顯 示面板(601)、推進電機(34)、出口電磁閥(5、6)、進氣電磁閥(83、115)、水加熱元件 (4)以及水泵(1)；(f)殼體(700)，所述殼體(700)將上述(a)到(e)的所述子組件安置在所述殼體 (700)之中；(g)電子控制面板(600)，所述電子控制面板(600)安裝在所述殼體(700)的前門 上，所述電子控制面板(600)具有多個開關，例如(610)，並且通過電纜連接到所述電子 處理器(500)；(h)電子顯示面板(601)，所述電子顯示面板(601)安裝在所述殼體(700)的前門上 並且通過電纜連接到所述電子處理器(500)；(i)貯水池⑵；(j)單份料盒(18)，所述單份料盒(18)包括料託(118)，所述料託(118)包含由食品 級多孔膜(112)覆蓋並密封的多達20克的衝泡材料(111)；以及(k)空氣壓縮機(120)，所述空氣壓縮機(120)將壓縮的空氣泵送至壓縮空氣儲罐(110)，所述壓縮空氣儲罐(110)通過連接管(117)連接到進氣電磁閥(83)並且通過連接 管(116)連接到進氣電磁閥(115)，並且所述進氣電磁閥(115)通過連接管(119)進一步 連接到氣缸(61)，並且其中安裝到所述氣缸(61)的所述活塞杆(71)的所述衝泡機柱塞 (62)通過壓縮空氣裝置在所述衝泡室(65)中是可上下操作的。
2.如權利要求1所述的組件，其中所述密封煮罐(3)是完全密封的，對外部環境沒有 任何開口。
3.如權利要求1所述的組件，其中在所述密封煮罐(3)中的水的溫度被維持在90到 140攝氏度的範圍內。
4.如權利要求1所述的組件，其中對包含在所述單份料盒(18)中的所述衝泡材料(111)的衝泡和自動分發操作在範圍為10到20秒的短時間內完成。
5.如權利要求1所述的組件，其中所述單份料盒(18)由食品級塑料材料製成。
6.如權利要求1所述的組件，其中所述注入噴嘴(12)具有4mm的外直徑。
7.如權利要求1所述的組件，其中所述單份料盒(18)包含的衝泡材料(111)的量取 決於所述衝泡材料(111)的性質，在0.1到12克的範圍內。
8.如權利要求1所述的組件，其中所述料盒(18)的形狀和外緣符合所述料槽(36、 38)的形狀和內緣。
9.如權利要求1所述的組件，其中每個所述料槽(36、38)可以堆疊多達100個料盒 (18)，所述100個料盒(18)以多孔膜(112)朝下的方式放置在倒轉的位置。
10.如權利要求1所述的組件，其中所述衝泡機子組件(400)使用氣缸(61)來向下壓 安裝到所述氣缸(61)的所述活塞杆(71)的所述衝泡機柱塞(62)。
11.如權利要求1所述的組件，其中所述料槽(36、38)具有至少一個垂直狹縫(46)， 所述垂直狹縫(46)從每個料槽(36、38)的頂部延伸至每個料槽(36、38)的底部。
12.如權利要求1所述的組件，其中所述注入噴嘴(12)由食品級無腐蝕性材料製成， 例如不鏽鋼。
13.如權利要求1所述的組件，其中所述注入噴嘴(12)的所述圓錐形末端能夠穿入直 達所述料盒(18)的頂端，所述料盒(18)以多孔膜(112)朝下的方式保持在倒轉的位置。
14.如權利要求1所述的組件，其中所述過濾盤(63)由食品級無腐蝕性材料製成，例 如不鏽鋼。
15.如權利要求1所述的組件，其中所述過濾盤(63)具有細孔，每個所述細孔最大達 250微米。
16.如權利要求1所述的組件，其中電子顯示面板(601)設在所述殼體(700)的前門上。
17.如權利要求1所述的組件，其中可以放置在所述單份料盒(18)中的所述衝泡的、 不溶的或其他材料(111)包括，並不意味著任何限制，這樣的材料例如茶；咖啡；植 物來源的材料，例如諸如茉莉花的花片、例如諸如胡蘿蔔和洋蔥的蔬菜片；動物來源的 材料，例如蜂蜜；或者任何其他適合的可以用在所述單份料盒(18)中的飲料粉或材料。
18.如權利要求1所述的組件，其中衝泡的熱飲料出於過濾的目的通過兩種裝置，所 述兩種裝置包括多孔膜(112)和過濾盤(63)。
19.如權利要求1所述的組件，其中所述衝泡機子組件在衝泡期間基本上是氣密的。
20.如權利要求1所述的組件，其中所述密封煮罐內的熱水的壓力在15到45psi的範 圍內。
21.—種用於自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件，所述組件基本上在本文中結合 附圖一起被描述和圖示說明。
全文摘要
本發明涉及使用單份料盒來自動、新鮮地衝泡和分發熱飲料的組件。所述組件以一致的口感和風味分發每個單獨份，在短時間內分發並且根據消費者的喜好定製。所述組件包括水加熱子組件；料盒輸送機子組件，所述料盒輸送機子組件用於自動地將料盒從料槽輸送至衝泡機子組件並且清理掉使用過的料盒；加奶子組件，所述加奶子組件用於分發加熱的奶；衝泡機子組件，所述衝泡機子組件用於衝泡包含在料盒中的材料以生成新鮮熱飲料；電子處理器；具有多個開關的電子控制面板；貯水池和包含有壓縮的空氣的壓縮空氣儲罐；以及進氣電磁閥。所述組件能夠衝泡各種各樣的衝泡的、不溶的或其他材料，包括可以放置在單份料盒中的任何其他適合的飲料粉或材料。
文檔編號A47J31/06GK102014708SQ200880128801
公開日2011年4月13日 申請日期2008年12月29日 優先權日2008年4月28日
發明者A·恰特潔, G·K·瑪尼, M·巴拉蘇巴馬廉姆 申請人:塔塔全球飲料有限公司