技术领域
[0001] 本
发明涉及用于制作咖啡（主要是意式浓缩咖啡）的冲泡单元，其既可用于家用机器中也可用于自动分配机中。更特定而言，本发明涉及适合于接收咖啡粉末或者选择性地也接收
包装于囊包或胶囊中的咖啡的冲泡单元。
[0002] 更一般而言，本发明涉及冲泡单元，其通过使在压
力下的热
水通过冲泡腔室进给而制作热饮料，在该冲泡腔室中装填的材料包含用于制作饮料的成分。
背景技术
[0003] 在用于制作热饮（特别是咖啡）的机器中所使用的冲泡单元通常包括由可相对于彼此运动的至少两个部分界定的冲泡腔室。在自动机器中，利
用例如电动
马达的
致动器使得冲泡腔室的两个部分相对于彼此运动来发生冲泡腔室的打开和关闭，其中电动马达通过合适的联动件来打开和关闭冲泡腔室。这种类型的冲泡单元的实例在US-A-4,681,028中描述。
[0004] 为了制作意式浓缩咖啡，必须将高压（通常包括在10巴与18巴之间）下的水进给到冲泡腔室内。这种高压在冲泡单元的结构上生成高反作用力。这种结构被制造为使得水压并不造成冲泡腔室的意外打开。这通常需要限定冲泡腔室的两个部分到达腔室的明确限定的往复关闭
位置。因此，冲泡腔室总是占据由控制开和关运动的部件的行进端位置所限定的相同位置和相同体积。
[0005] 这些冲泡单元特别可靠且允许实现高冲泡压力。但是，由于不可能改变冲泡腔室体积或者无论如何只能以很有限的方式改变冲泡腔室体积，它们并不允许在冲泡腔室内接纳可变量的咖啡，或者它们允许这个量仅有适度变化。通常，使用大约8克的咖啡粉末来制作一部分意式浓缩咖啡。在最复杂的自动机器中，用户能略微改变这个咖啡量，以更佳地满足他/她的口味，例如具有更强或不太强的咖啡。但变化范围是适度的。此外，不能在单个冲泡循环中分配两杯咖啡。只能依序选择自动执行两个冲泡循环。
[0006] 具有用于交替地接纳一个或两个产品囊包的可变体积的冲泡腔室的冲泡单元在EP-A-1641371中描述。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种冲泡单元，其完全或部分克服了传统单元的
缺陷中的至少一个缺陷。本发明的优选
实施例的目的在于提供一种冲泡单元，其允许在相对较高的范围中改变冲泡腔室的体积，同时保持传统冲泡单元的简易、结实和可靠的优点。
[0008] 实质上，本发明涉及一种冲泡单元，其用于通过使用加压热水提取装填到冲泡腔室内的产品而产生热饮料，其中冲泡单元包括至少一个屈服壁以用于将关闭的冲泡腔室的体积调整为包含于所述冲泡腔室内的产品量。此外，提供可变体积腔室，其填充了液体且(直接或间接地)连接到屈服壁，使得当关闭冲泡腔室时，填充了液体的可变体积腔室根据屈服壁所占据的位置而改变。当冲泡腔室关闭时
锁定屈服壁的位置，以防止液体流动进出填充了液体的所述可变体积腔室。实质上，冲泡单元因此包括可变体积的冲泡腔室，其能接收可变的例如咖啡粉末的产品的量。例如由
压缩弹簧偏压的屈服壁被调整以接纳或大或小量的产品量，或者当没有产品存在于其中时，也用于界定具有最小、几乎为零体积的腔室。例如在预热或冲洗冲泡腔室期间可能会出现这种条件。该单元还包括锁定设备，当到达锁
定位置时，其防止屈服壁进一步运动，以防止由于冲泡腔室的内部压力造成冲泡腔室位置的变化，即，体积变化。否则，水压可能会在冲泡循环期间致使该冲泡腔室打开。锁定系统或设备使用填充了基本上不可压缩的液体的可变体积腔室，其中在冲泡期间防止填充了液体的腔室的进出流动。留在填充了液体的腔室内的液体的不可压缩性阻挡且防止该壁的进一步
变形。
[0009] 填充了液体的可变体积腔室可被填充热稳定的液体，即具有低
热膨胀系数的液体，诸如合适的油。在此情况下，有利的是，填充了液体的可变体积腔室为闭合回路的一部分以使得液体量总是相同。在此情况下填充了液体的可变体积腔室将有利地例如通过流动管道或通道与可变体积槽（例如收集容器）连接，可变体积槽允许在冲泡腔室到达其关闭条件之后根据填充了液体的可变体积腔室所占据的体积而存储或大或小量的液体。
[0010] 不排除使用开放回路的可能性，例如填充水，该水可为也用于制作饮料的相同的水。例如，每当必须执行冲泡循环时，能提供水来填充该填充有液体的可变体积腔室。但这种解决方案当前并非优选的，因为其需要更大耗水量。
[0011] 在某些实施例中，所述冲泡腔室包括与所述屈服壁相对的端壁，在关闭所述冲泡腔室期间，所述端壁受到关闭致动器控制且朝向所述屈服壁运动。
[0012] 在本发明的某些实施例中，屈服壁由弹性部件偏压，弹性部件可容纳于填充了液体的可变体积腔室内。弹性部件可将屈服壁朝向所述冲泡腔室的最小体积位置偏压。在冲泡腔室关闭期间，弹性部件被压缩，允许屈服壁朝向缩回位置运动，因此减小填充了液体的可变体积腔室的体积。关闭部件可受到控制使得当冲泡腔室到达其关闭位置时，防止液体从填充了液体的所述可变体积腔室流动，使得浸泡腔室的体积将在浸泡循环期间保持基本上恒定。
[0013] 在某些实施例中，关闭致动器致使第一部分和第二部分从打开位置到关闭位置和从关闭位置到打开位置相对于彼此往复运动。在浸泡腔室关闭期间，包含于其中的产品上的压力造成屈服壁屈服且继而减小填充了液体的可变体积腔室直到到达了最终关闭位置。
[0014] 根据本发明的冲泡单元可用于制作咖啡，但也可用于制作其它饮料，例如茶、卡普奇诺、
牛奶加咖啡、
大麦饮料等。一般而言，本发明可实施为任何冲泡单元，其需要在冲泡腔室中分配处于高于周围压力的特定压力下的热水以用于制作饮料，且其中其适用于改变冲泡腔室的体积。本发明优选地应用于进给有疏松产品（例如从
研磨咖啡颗粒或咖啡豆所得到的咖啡粉末）的冲泡单元。但是，根据本发明的冲泡单元也可被设计用于接纳胶囊、囊包、盒或其它单剂量或多剂量的产品包装。根据本发明的单元例如允许交替地使用单个包装或两个重叠的包装。或者，其能使用不同大小的包装以例如用于单份饮料剂量或双份饮料剂量。
[0015] 在某些实施例中，冲泡腔室包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分相对于彼此往复运动以占据冲泡腔室的打开位置和关闭位置。
[0016] 在某些实施例中，使冲泡腔室的至少第一部分在产品装填位置和与冲泡腔室的第二部分对准的位置之间根据轴线进行旋转运动，沿着该轴线，冲泡腔室的至少第一部分执行平移运动以靠近冲泡腔室第二部分。此外，在冲泡腔室的关闭位置，冲泡腔室的第一部分优选地处于基本上独立于装填到冲泡腔室中的产品量的位置。
[0017] 在本发明的某些实施例中，冲泡单元包括：支承结构，冲泡腔室的第一部分和第二部分支承于该支承结构上。冲泡腔室的第一部分例如包括第一端壁且冲泡腔室的第二部分可包括第二端壁。有利地，当冲泡腔室处于关闭位置时，端壁根据所用产品量限定可变冲泡体积。在某些实施例中，端壁之一构成冲泡腔室的屈服壁。优选地，这样的壁可由弹性部件（例如螺旋
压缩弹簧）偏压，以使得当关闭了冲泡腔室时屈服壁的位置根据在冲泡腔室中的产品量而改变，弹性部件根据在冲泡体积中的产品量而变形。
[0018] 在某些实施例中，冲泡腔室的部分限定了圆柱形体积，该圆柱形体积在端部处由第一端壁关闭。冲泡腔室的第二部分可有利地包括
活塞，活塞可插入于圆柱形体积内且限定屈服壁。当冲泡腔室关闭时，由在所述冲泡腔室中的产品量来限定活塞和第一端壁的往复位置。
[0019] 在某些实施例中，活塞滑动地引导至滑座内，滑座与冲泡腔室的第二部分为一体的。有利地，活塞由弹性部件偏压且优选地其由杆引导至滑座内且由弹性部件从所述滑座朝向最大提取位置偏压。在某些实施例中，弹性部件直接布置于滑座内，且优选地其包围
活塞杆，活塞杆的头部限定屈服壁。在本发明的某些实施例中，相同的滑座和活塞形成填充了液体的可变体积腔室。
[0020] 根据另一方面，本发明涉及饮料生产机器，其包括如上文所限定的冲泡单元。
[0021] 本发明的另外的有利特点和实施例在下文中描述且在所附
权利要求书中阐明，所附权利要求书构成本描述的整体的部分。
附图说明
[0022] 通过下文的描述和附图，本发明将会更好地理解，附图示出了本发明的非限制的实践性实施例。更具体地，在附图中：
[0023] 图1示出了家用自动咖啡机的透视示意图，其中可使用根据本发明的冲泡单元；
[0024] 图2A示出了沿着图2C的线A-A的截面，该截面为在可能的实施例中根据本发明的冲泡单元的竖直平面；
[0025] 图2B示出了根据图2C的线B-B的截面；
[0026] 图2C示出了根据图3A的线C-C的平面图；
[0027] 图3A、图4A和图5A示出了处于冲泡单元的不同位置的类似于图2A的截面的截面；
[0028] 图3B、图4B、图5B示出了处于对应于图3A、图4A和图5A的不同操作条件的对应于图2B的截面的截面；
[0029] 图6示出了根据图2A的VI-VI的截面。
具体实施方式
[0030] 图1示意性地示出了总体上用附图标记1标注的咖啡机的透视图，其中可使用根据本发明的冲泡单元。咖啡机1具有前壁3，分配单元5置于前壁3上，咖啡杯的支承表面7位于前壁3下方，在咖啡杯中分配饮料。分配
喷嘴9相邻分配单元5布置以用于分配
蒸汽或热水。
接口11设于分配单元5的顶部上，从而用户可设置机器控制且从该机器接收信息。
[0031] 各种本身已知的部件布置于机器1
外壳内，其中有液压回路，液压回路具有
泵、流量计和加热器或煮器，加热器或煮器用于加热由泵以高压进给到冲泡单元的水，冲泡单元在下文中参看图2A至图6详细地描述。
[0032] 除了将在下文中描述的冲泡单元之外，机器1的部件可以各种方式被本领域技术人员了解且对于本发明的理解而言并不重要。因此，它们将不在下文中更详细地描述。本领域技术人员可基于其经验和
现有技术来设计咖啡机1的这些构件。
[0033] 图2A至图6在一可能的实施例中详细地且以各种截面方式和各种操作位置示出了本发明的冲泡单元。
[0034] 总体上以附图标记21标注冲泡单元。其包括结构23，结构23可由耦接或可耦接的一个或多个部分形成。结构23可一体地或仅部分地从机器1的外壳提取。
[0035] 结构23连接到冲泡腔室的第一部分25。部分25包括圆柱形主体27，活塞29在圆柱形主体27中滑动，形成用于关闭冲泡体积的第一端壁，该冲泡体积由第一部分25和冲泡腔室的第二部分31限定。部分25和31可以以将在下文中参看图2A至图5A进行描述的运动而相对于彼此运动。
[0036] 冲泡腔室的第二部分31包括活塞33，活塞33形成限定冲泡体积的第二端壁。活塞33包括
密封件35，密封件35用于密封圆柱形壁27的内圆柱形表面且与杆37相关联，杆37在设于
块体41中的滑座39内滑动，块体41在图示的实例中与结构23是一体的。
[0037] 杆37为内部中空的且限定出口管道43以用于咖啡饮料，通过在压力下进给到冲泡腔室的热水，从插入于冲泡体积中的咖啡粉末提取
香味而得到咖啡饮料。冲泡水通过设于活塞29的杆中的管道29A而进给到冲泡腔室。在管道43的端部布置可调整的反压
阀45，例如根据在US-A-6,382,083中所描述的内容制造的可调整的反压阀。
[0038] 在座39内且在杆37的周围布置螺旋压缩弹簧47，螺旋压缩弹簧47在块体41的环形挡止件41A与设于杆37上的套环37A之间起作用。用于密封件37C的环形座37B邻近套环37A设置。
[0039] 活塞33的杆37可在座39内的自由体积中滑动，该自由体积限定填充有基本上不可压缩
流体的可变体积流体腔室49，即，出于下文所述的目的，在实践中填充液体。如特别地在图6的截面中可看出，在此实施例中，由杆37和由座39界定的流体腔室49与收集容器51流体连接，压缩弹簧47也设置于流体腔室49中。在此实施例中，单元51形成于圆柱形主体53中，活塞55设于圆柱形主体53中，活塞55将圆柱体53的内部体积分成外部腔室和内部腔室，外部腔室填充空气且与环境连接，内部体积形成实际单元51。单元51通过通道59和通道61与腔室49流体连接。
电磁阀63被布置成可选择性地打开和关闭在通道59与61之间的连接。通过打开和关闭电磁阀63，能将流体腔室49设置为与单元51连通或者使之与单元51隔离。
[0040] 至此简要描述的冲泡单元的操作将在下文中参看图2A至图5A和图2B至图5B的顺序详细地描述。
[0041] 在图2A中，冲泡单元21完全打开且第一部分25与漏斗71对准，由上方的咖啡研磨机(未图示且为本身已知的)所产生的咖啡粉末通过漏斗71排放到由圆柱形壁27和第一端壁所限定的体积内，第一端壁由活塞29形成，活塞29在此条件下以降低的位置处于由圆柱形壁27所限定的圆柱形体积内。在未图示的其它实施例中，可提供用于将咖啡包装（例如胶囊或囊包或一对胶囊或囊包）引入到冲泡腔室内的装置。
[0042] 在此操作条件下，冲泡腔室的第二部分31处于由杆37的端部支座37D所限定的位置中。活塞33由压缩弹簧47推到离冲泡腔室的第一部分25最小距离的位置中。
[0043] 在图3A中示出处于关闭运动的中间步骤中的冲泡单元31。冲泡腔室的活塞31并未经历任何变化，而活塞25已经开始运动，该运动具有朝向如下位置的旋转运动，即，当处在该位置中时，活塞25根据对准轴线A-A与第二部分31对准。由马达或容纳在机器1内且未图示的本身已知的其它合适致动器来造成这种运动。
[0044] 图4A示出了冲泡腔室的两个部分31和25所占据的最终位置。该两个部分沿着轴线A-A在轴向对准。底部25已经完成了其旋转运动(在该实例中在逆
时针方向)且向上（即朝向部分31）滑动。这种往复滑动运动沿着由轴线A-A所限定的方向发生且允许部分31的活塞33穿入到由圆柱形壁27所限定的圆柱形腔室或圆柱形体积内。
[0045] 部分31的活塞33插入于由圆柱形壁27所限定的圆柱形体积内使得在由圆柱形壁27和由活塞29和活塞33所形成的两个端壁所界定的基本上圆柱形体积中，利用压缩弹簧47所给予的特定压力来压缩咖啡剂量C。由于冲泡腔室的关闭运动所造成的推活塞33的效果，压缩弹簧47在座39内被压缩。弹簧47以及杆37随着活塞33在座39内克服压缩弹簧47的力而滑动的可能性的存在允许冲泡腔室到达具有可变量的咖啡粉末C的图4A的最终位置。在图
4A中所描绘的操作条件示出了最大可能咖啡量装填到冲泡腔室体积内的冲泡腔室的位置。
这个量可例如对应于两杯意式浓缩咖啡。
[0046] 冲泡腔室的底部25的构件27、29的旋转和平移运动使得由这些构件所占据的最终位置优选地总是相同，与存在于冲泡腔室内的咖啡量C无关。限定冲泡腔室的行进端点和关闭位置以使得施加在由活塞29所形成的底部运动壁上的
应力并不在冲泡单元的致动轴上生成旋转
扭矩，或者无论如何只能生成很有限的扭矩，该施加在底部运动壁上的应力是由于在压力下进给到冲泡腔室内的水的效果而生成的。
[0047] 在冲泡腔室从图2A所示的条件到图4A所示的条件的关闭运动期间，电磁阀63保持打开在流体腔室49与可变体积收集容器51之间通过通道59和61的连接。因此，如通过比较图2B、图3B和图4B可看出，在关闭冲泡腔室期间由于杆37升高而造成流体腔室49的体积减小之后，填充流体腔室49的一部分不可压缩的流体（例如具有低膨胀系数的热稳定的油）已经部分地转移到可变体积收集容器51内。
[0048] 一旦到达了图4A的条件之后，可开始冲泡循环。由于在冲泡腔室内的水压并不造成弹簧47进一步压缩，关闭电磁阀63。因此，流体腔室49的体积变得不变，因为填充它的液体基本上是不可压缩的且不再通过通道51和59排出。因此，即使在压力下的水的推力之下，活塞33也保持在此位置。
[0049] 水通过设于杆73中的管道71而引入到冲泡腔室内，杆73携带活塞29，活塞29限定冲泡腔室的部分25的底端壁。通过压力下的水提取咖啡粉末而生成的咖啡饮料通过阀45且最终沿着连接到分配单元5且未图示的管从管道43出来，该管装配于与反压阀45相关联的结合件75(图2C)上。连接到冲泡单元5的结合件75的连接管有利地为柔性的，以在冲泡腔室关闭时允许与杆37一体的反压阀45根据活塞33的位置而占据可变位置。
[0050] 图4A示出了活塞33实际上处于最大升高位置的条件。在此条件下，电磁阀63的关闭将是无用的，因为活塞33不能超越此处所示的位置而缩回。但是，在冲泡腔室中的咖啡量C更少的条件下，活塞33将更少地缩回且杆37将能在座39内进一步滑动，在压力下进给到冲泡腔室内的水的推力下进一步压缩该压缩弹簧47。电磁阀63的关闭防止这种情况发生，防止在冲泡水的分配期间冲泡腔室膨胀。
[0051] 图5A示出了在其中无咖啡的情况下关闭冲泡腔室的情形。例如在清洗或预热步骤中，冲泡单元到达这个条件。在这些步骤中，需要水沿着从水加热器(未图示)直到分配单元5的整个液压回路在充分的压力下流动。在此情况下，看出活塞33和相关杆37的位置完全不同于图4A所示的位置：压缩弹簧47被更少地压缩且活塞33在圆柱形壁27所包围的冲泡腔室的圆柱形体积内更多地突伸。在此情况下，电磁阀63的关闭使得活塞33在处于压力下的水的推力下升高。冲泡腔室的体积几乎为零。因此，在清洗或预热循环结束时，进入冲泡腔室区域内的水量最小，且在任何情况下远小于在传统单元中发生的情形，其中在清洗或预热期间冲泡腔室的体积等于在生产咖啡期间冲泡腔室的体积。因此实现了更低的水消耗、
电能节省和排放到机器收集槽（机器收集槽必须被定期清空）中的水的减少。
[0052] 可由微
开关来控制电磁阀的打开和关闭，微开关读取由冲泡腔室的部分25所到达的行进终点位置。如之前已经描述的那样，这个位置并不改变，即，其基本上总是相同，不管冲泡腔室的内容物情况。这个最终位置通过结构上的考量来限定。在其它实施例中可提供
编码器，其引起由轴所执行的运动致动冲泡单元。
[0053] 在关闭位置，冲泡腔室的部分25所占据的位置使得由进给到冲泡腔室内的水所施加的全部压力被释放到结构23上而不会生成扭矩，或者无论如何只能在
驱动轴上生成适度的扭矩，通过该驱动轴来控制腔室的打开和关闭运动。
[0054] 在图示的实例中，其中提供电磁阀63，电磁阀63可由微开关关闭，微开关例如受到关闭冲泡腔室的驱动轴的控制或者当冲泡腔室的运动部分25到达最终关闭位置时直接受到冲泡腔室的运动部分25的控制。在其它实施例中，并非电磁阀63，能提供简单的机械阀，该简单的机械阀直接由控制冲泡腔室开和关的驱动轴上的
凸轮致动或者由同一腔室的运动部分25致动。一般而言，可以任何方式来实现流体腔室49与可变体积收集容器51之间的流体通道的关闭，这取决于冲泡腔室的部分25所进行的最终位置的实现情况。
[0055] 应了解，附图仅示出了一个实例，该实例仅作为本发明的实用性示范而提供，其可在形式和布置方面改变但并不偏离本发明基本概念的范围。提供在所附权利要求中的任何附图标记以便于参考描述和附图来阅读权利要求且并不限制由权利要求所表示的保护范围。
