УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАВАРИВАНИЯ КОФЕ ИЛИ ЧАЯ
DEVICE TO MAKE COFFEE OR TEA

Область техники
Изобретение относится к устройству для заваривания (варки) напитка, такого как кофе или чай, из порции заварочного материала в форме порошка или упакованного в одноразовый картридж. Устройство содержит полость для воды и корпус, в котором имеется варочная камера с соплом подачи горячей воды и с окном, через которое может быть введена порция заварочного материала. В устройстве имеются также связанные с указанной полостью средства, обеспечивающие подачу из нее в варочную камеру, во время цикла варки, заданного объема воды, нагретой до температуры варки, а также выпускное отверстие для напитка. Термин "варка" в контексте изобретения должен пониматься широко, т.е. он охватывает любое приготовление таких напитков, как чай, кофе или аналогичных им напитков.
Более конкретно (но не исключительно) изобретение относится к устройству, дополнительно содержащему крышку для запирания указанной камеры, установленную подвижно относительно камеры с возможностью нахождения в открытом положении или в закрытом положении, причем указанные положения соответствуют заполнению/опустошению указанной камеры и варке напитка.
Уровень техники
Существующие устройства описанного типа, например раскрытые в DE 3422432, имеют корпус большого объема, размеры которого определяются, в основном, вместительной полостью, позволяющей осуществить ряд последовательных циклов варки, а также средствами для быстрого нагрева, обладающими большой тепловой инерцией для того, чтобы обеспечить получение заданного объема воды с температурой, соответствующей варке напитка. Объем подаваемой воды должен быть достаточен для варки от одной до десяти чашек напитка.
Подобные устройства, имеющие перемещающуюся крышку, требуют наличия стационарного корпуса, чтобы обеспечить устойчивость при выполнении операций, связанных с переводом крышки в закрытое или открытое положение.
Кроме того, пользователю трудно осуществить с помощью подобных устройств варку напитка вне дома, например на открытом воздухе или в автомобиле, не только из-за размеров и веса таких устройств, но также и потому, что их необходимо подключать к источнику электропитания, чтобы привести в действие насосные средства для создания повышенного давления и нагреть воду до температуры, идеальной для варки напитка.
Чтобы преодолеть эти трудности, были разработаны соответствующие устройства для автомобилей (см., например, европейскую заявку ЕРА 1277428). Однако, хотя такие устройства имеют приемлемые размеры, в них используются традиционные конструкции на базе практически тех же громоздких и дорогостоящих компонентов.
Кроме того, когда требуется приготовить напиток для нескольких людей, например, в комнате для переговоров, известные устройства оказываются неудобными в обращении, тяжелыми, громоздкими и шумными.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в ослаблении недостатков, присущих известным решениям, путем создания портативного устройства, конструктивно существенно более простого и при этом весьма удобного и безопасного в использовании.
Данная задача решена созданием устройства в виде портативной конструкции, содержащей головку, снабженную, по меньшей мере, варочной камерой, и коробку, содержащую, по меньшей мере, рукоятку, посредством которой выпускное отверстие крышки может быть установлено на время цикла варки (заваривания) напитка в положение, в котором оно обращено вниз, в сторону чашки для приема напитка.
Устройство может содержать также управляющий механизм, обеспечивающий установку крышки в открытое или закрытое положение. Сопло подачи горячей воды может быть установлено на торцевой стенке варочной камеры. Как вариант, полость для воды может представлять собой часть головки или коробки в составе устройства.
Желательно, чтобы указанные средства, обеспечивающие подачу заданного объема воды, содержали средства повышения давления для подачи в указанную камеру воды под заданным давлением.
Данные средства повышения давления предпочтительно представляют собой насосные средства, в качестве которых может быть использован воздушный насос с электроприводом, создающий повышенное давление воздуха над водой в указанной полости, или водяной насос, установленный между полостью для воды и варочной камерой.
Полость для воды целесообразно снабдить предохранительным клапаном, обеспечивающим ее сообщение с атмосферой и способным находиться в открытом состоянии, в котором полость для воды сообщается с атмосферой, или в закрытом состоянии под нагрузкой, в котором он перекрывает связь с атмосферой, за исключением ситуации возникновения анормально высокого давления.
Крышка предпочтительно установлена на корпусе съемным образом, причем крышка и корпус снабжены средствами их взаимного сопряжения.
Целесообразно, чтобы для питания средств повышения давления устройство содержало, по меньшей мере, одну батарею (предпочтительно перезаряжаемую), которая может быть установлена в рукоятке устройства.
Благодаря выполнению устройства, как портативной конструкции, содержащей все основные элементы, необходимые для варки напитка, пользователь может держать устройство одной рукой и при этом воздействовать непосредственно на управляющий механизм. Чтобы пользоваться устройством, не требуется какой-то специальной подготовки. Кроме того, благодаря такой предельно малогабаритной, легкой и эргономичной конструкции устройство имеет высокую степень автономности и может использоваться практически везде. При этом, чтобы обеспечить работу насосных и нагревательных средств, оно может подключаться к любому источнику электропитания, включая сеть и батареи.
Согласно еще одному важному признаку изобретения для обеспечения высокой автономности устройства полость для воды выполнена термоизолированной, так что она способна принимать и сохранять горячей воду, подаваемую в нее нагретой от внешнего источника до температуры, пригодной для варки напитка.
Таким образом, поскольку с полостью воды не связан никакой нагреватель в составе устройства, отпадает необходимость подключать устройство к мощному источнику питания: электропитание требуется только для приведения в действие насосных средств. Более того, устройство может быть снабжено насосными средствами, не требующими электропривода. Подобная конструкция обеспечивает высокую степень автономности и тем самым упрощает пользование устройством.
Изобретение относится также к способу варки (заваривания) напитка посредством устройства описанного типа.
Данный способ включает следующие операции:
открывают варочную камеру, воздействуя на крышку, и устанавливают варочную камеру в положение, в котором ее окно обращено вверх; альтернативно, когда крышка находится в открытом положении, пользователь, держа рукоятку одной рукой, устанавливает варочную камеру в положение, в котором ее окно обращено вверх;
заполняют полость для воды нагретой водой;
вводят в варочную камеру, в форме порошка или в упаковке, порцию заварочного материала;
герметично закрывают варочную камеру крышкой;
переворачивают устройство с помощью его рукоятки, располагая выпускное отверстие, обращенное вниз, над чашкой для приема напитка;
активируют связанные с указанной полостью средства, обеспечивающие подачу заданного объема воды, чтобы подать заданный объем воды, нагретой до температуры варки, из полости для воды в варочную камеру, обеспечивая тем самым осуществление варки напитка и его выдачу через выпускное отверстие в крышке в указанную чашку; а сразу по заполнении чашки отключают указанные средства, обеспечивающие подачу заданного объема воды; и
воздействуя на крышку, открывают варочную камеру для удаления введенной в нее указанной порции заварочного материала.
Более конкретно, чтобы герметично закрыть варочную камеру крышкой, приводят в действие управляющий механизм, который содержит приводной рычаг, воздействующий на рычажную передачу, для того, чтобы герметично перекрыть крышкой окно варочной камеры.
Далее, чтобы активировать связанные с полостью для воды средства, обеспечивающие подачу заданного объема воды, нагретой до температуры варки, из полости для воды в варочную камеру, приводной рычаг отжимают в сторону коробки, переводя сначала предохранительный клапан в закрытое состояние под нагрузкой, а затем активируя ключ управления насосными средствами для повышения давления в указанной полости и подачи горячей воды под давлением в указанную камеру для осуществления варки напитка.
После этого, чтобы отключить указанные средства, обеспечивающие подачу заданного объема воды, отпускают приводной рычаг, размыкая ключ и тем самым отключая насосные средства с последующим открыванием предохранительного клапана для связывания указанной полости с атмосферой.
В завершение, чтобы открыть варочную камеру посредством воздействия на крышку, продолжают перемещать приводной рычаг в направлении наружу, обеспечивая тем самым перекидывание крышки с открыванием варочной камеры.
Краткое описание чертежей
Характеристики и преимущества изобретения будут дополнительно раскрыты в нижеследующем описании, приводимом (в качестве неограничивающего примера) со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 в перспективном изображении, с частично удаленным корпусом, представлено устройство по изобретению с крышкой в открытом положении.
На фиг.2 представлен вид, аналогичный изображенному на фиг.1, но с крышкой в закрытом положении;
На фиг.3 устройство по фиг.1 показано в перевернутом положении и с открытой крышкой.
На фиг.4 в увеличенном масштабе приведено упрощенное изображение устройства в вертикальном сечении плоскостью I-I (см. фиг.2).
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано устройство для варки напитка из порции кофе или чая в форме порошка или в одноразовой упаковке (картридже) из материи или металла.
Как это лучше видно на фиг.3, устройство содержит варочную камеру 1, находящуюся внутри корпуса 10 и снабженную окном 2, через которое может быть введена порция заварочного материала (кофе или чая). Пример такой порции 3, заключенной в стандартный металлический картридж, показан на фиг.4.
На торцевой стенке 4 камеры 1 имеется сопло 5 подачи горячей воды. У крышки 6 камеры имеется опорная сетка 7, диаметр которой, по существу, равен диаметру окна 2. Готовый напиток выводится через выпускное отверстие 7а. Внутри корпуса 10 имеется также полость 8 для воды, функционально связанная с соплом 5. Предусмотрены также насосные средства 9, обеспечивающие, в процессе варки, подачу заданного количества воды, нагретой до температуры варки, из полости 8 к соплу 5.
В зависимости от конструкции указанных насосных средств устройство будет предназначено для варки кофе при низком давлении или при высоком давлении (составляющем около 800 кПа), требуемом для приготовления кофе-эспрессо.
Чтобы нагревать воду до температуры варки, в полости 8 для воды может быть установлен электронагреватель, питание к которому подается по кабелю, подведенному к источнику электропитания типа сети или аккумуляторной батареи.
Крышка 6 установлена подвижно относительно камеры 1 и может находиться в открытом положении (для осуществления заполнения/опустошения варочной камеры 1) или в закрытом положении (соответствующем варке напитка). Герметичное перекрытие окна 2 крышкой 6 обеспечивается введением между данными окном и крышкой уплотнительной прокладки.
Как показано на фиг.1 и 2, корпус 10 согласно изобретению представляет собой портативную конструкцию, содержащую головку 12, в состав которой входят, по меньшей мере, варочная камера 1, коробка 11, содержащая рукоятку 13, позволяющую расположить выпускное отверстие 7а в крышке 6 на время цикла варки таким образом, чтобы оно было обращено вниз, к чашке для приема напитка, и управляющий механизм 14, позволяющий переводить крышку 6 в открытое и закрытое положения.
Как видно из чертежей, портативному корпусу 10 придана эргономичная вытянутая форма, причем его головка 12 включает не только варочную камеру 1, но также и полость 8 для воды. Головка 12 ориентирована при этом поперечно относительно коробки 11, часть которой образует рукоятку 13. Рукоятке придана такая форма, чтобы пользователю было удобно захватывать ее одной рукой.
В коробке 11 находится основная часть насосных средств 9.
В соответствии с другой важной характеристикой изобретения крышка 6 установлена (как это показано на фиг.1 и 2) с возможностью поворота вокруг оси 6а, ориентированной поперечно головке 12 и связанной с управляющим механизмом 14, который содержит рычажную передачу 16 и приводной рычаг 15. Данный рычаг, связанный с корпусом, с возможностью шарнирного поворота, посредством оси 24, через рычажную передачу 16 обеспечивает установку крышки 6 в одно из двух (открытое и закрытое) положений.
Как показано на фиг.3 и 4, варочная камера 1 имеет вид сосуда в форме усеченного конуса для приема порции 3 заварочного материала, помещенной в упаковку (картридж) с жесткими металлическими стенками. Разумеется, упаковка может представлять собой и фильтр с матерчатыми стенками.
В предпочтительном варианте изобретения полость 8 для воды снабжена, как это показано на чертежах, термоизолирующей оболочкой 17, чтобы сохранять горячую воду, нагретую от внешнего источника тепла, при температуре, соответствующей варке напитка, т.е. предпочтительно лежащей в интервале 80-100°C. В качестве примера, горячая вода может поступать из соответствующего крана или из чайника.
Чтобы улучшить термоизоляцию, оболочка полости и корпус могут быть выполнены заодно, в виде единой детали, предпочтительно из пластика, имеющего нужную толщину и способного выдерживать при работе в нормальном режиме постоянное давление до 700-800 кПа.
Чтобы обеспечить сбалансированность составных частей устройства, полость 8 для воды желательно расположить в головке 12 над варочной камерой 1.
В примере, представленном на чертежах, данная полость 8 имеет вместимость около 50 мл, что практически соответствует емкости обычной кофейной чашки, как правило, составляющей 40-50 мл.
Как показано на фиг.4 и особенно на фиг.3, которая иллюстрирует устройство в перевернутом положении при открытой крышке 6 и на которой видна полость 8 для воды с ее оболочкой 17, варочная камера 1 связана с каналом 18 подачи воды не только посредством сопла 5, но также, по меньшей мере, одним подающим каналом 19, расположенным вблизи сопла. В конкретном варианте устройства имеются 4 подающих канала 19. У полости 8 для воды имеется также воздушный канал 20, который обеспечивает связь этой полости с атмосферой и тем самым облегчает заполнение ее водой.
В варианте по фиг.4 воздушный канал 20 образован трубкой 21, имеющей открытый конец 22, расположенный на уровне входа в канал 19, и выходное отверстие 23, выполненное в боковой стенке варочной камеры 1.
Должно быть понятно, что выходное отверстие 23 на время варки закрывается металлической стенкой картриджа 3.
В неизображенном варианте устройства может быть использована полость для воды, образованная оболочкой, на конце которой предусмотрено отверстие для заполнения полости, герметично закрываемое устанавливаемой в это отверстие пробкой.
В соответствии с важной особенностью изобретения, проиллюстрированной на фиг.2, с целью получения прочной и надежной конструкции, безопасной для пользователя при ее использовании для варки напитка под высоким давлением, ось 6а поворота крышки 6 установлена на раме 25, предусмотренной в корпусе, а рычажная передача 16 снабжена, по меньшей мере, звеном 26. Это звено установлено с возможностью качания одного его конца вокруг шарнирной оси 27, также прикрепленной к раме 25. На втором конце звена 26 имеется подвижный палец 28, взаимодействующий с крышкой 6.
Звено 26 приводится в движение приводным рычагом 15, причем в закрытом положении (см. фиг.2) палец 28 и шарнирная ось 27 лежат на одной вертикальной оси V, проходящей через среднюю вертикальную плоскость варочной камеры 1.
Такая конструкция с самоподдерживающейся рамой, предпочтительно выполненной из жесткого материала, способного выдерживать механические нагрузки, например из металла или армированного пластика, позволяет изготовить корпус из обычного пластика, имеющего меньшую плотность и простого (т.е. недорогого) в обработке. В варианте, представленном на чертежах, с целью сбалансировать механические напряжения, действующие на крышку 6, управляющий механизм выполнен из частей, расположенных симметрично по обе стороны корпуса 10.
Так, как это показано на фиг.4, приводному рычагу 15 придана форма вилки с двумя зубцами. Рукоятка вилки связана с корпусом шарнирной осью 24, а ее зубцы ориентированы в поперечном направлении и расположены по обе стороны головки 12 с возможностью взаимодействия с соответствующей рычажной передачей 16, расположенной поперечно с каждой стороны головки 12.
Для упрощения изложения далее описывается функционирование только одной из двух сторон управляющего механизма.
Звено 26, у которого имеется продольная прорезь 29, приводится в действие приводным рычагом 15, который с этой целью поворачивается вокруг оси 24, так что выступ 31, которым снабжен один из концов каждого из зубцов вилки, воздействует на внутреннюю сторону прорези 29.
Как можно видеть на чертежах, подвижный палец 28 взаимодействует с нижней стенкой 32 крышки 6, при этом часть 33 этой крышки выполнена в форме кулачка (см. фиг.2). Данное выполнение облегчает движение указанного пальца и позволяет крышке 6 резко перебрасываться в открытое положение.
Резкое перебрасывание крышки может быть усилено с помощью пружины (не изображена), связанной с осью 6а и взаимодействующей с головкой 12 и крышкой 6.
Должно быть понятно, что, когда крышка 6 находится в открытом положении (см. фиг.1 или 3), любое воздействие на приводной рычаг 15 в направлении корпуса (т.е. по стрелке G на фиг.2) заставит его вилку повернуться вокруг оси 24, так что выступ 31 будет скользить в прорези 29. В результате звено 26 повернется вокруг своей оси 27 и заставит палец 28 перемещаться по дуге окружности, приходя в контакт с кулачком 33. При продолжении своего движения палец 28 переводит крышку 6 в закрытое положение. В этом положении звено 26 обеспечивает герметичное сопряжение крышки 6 и окна варочной камеры 1.
Чтобы открыть варочную камеру, приводной рычаг отводится от корпуса (по стрелке F, см. фиг.1). При этом палец 28 вынужден перемещаться в противоположном направлении по кулачку 33 до тех пор, пока крышка 6 не повернется вокруг оси 6а в сторону задней части коробки 11, тем самым открывая окно в передней части головки 12.
Чтобы облегчить соответствующее движение приводного рычага 15, между ним и корпусом можно установить, известным образом, возвратную пружину.
Описанное выполнение приводного механизма обеспечивает безопасность при варке напитка под высоким давлением, составляющим около 800 кПа.
В закрытом положении устройства (см. фиг.2 и 4) звено 26 находится, по существу, в вертикальном положении, т.е. ориентировано вдоль вертикальной оси V.
Таким образом, давление, оказываемое на крышку 6 со стороны картриджа с кофе и напитка, уравновешивается совместным действием параллельных сил реакции, действующих на ось 27 и на пальцы 28. В результате пользователь, удерживающий устройство, не испытывает никаких усилий, обусловленных давлением в камере.
В предпочтительном варианте изобретения насосные средства 9 содержат электрический насос с поршнем, приводимым в движение от источника электропитания, такого как перезаряжаемая батарея 39, находящаяся в коробке 11 вблизи ее заднего конца.
Электрический насос, содержащий низковольтный двигатель 40 для приведения в действие узла 41 поршня, установлен в корпусе с ориентацией в продольном направлении между полостью 8 и перезаряжаемой батареей 39.
В неизображенном варианте перезаряжаемая батарея может быть заменена электрическим кабелем, пригодным для подключения к сети; однако, такой вариант менее привлекателен, так как устройство перестает быть автономным.
В предпочтительном варианте изобретения насосные средства 9 с узлом 41 поршня представляют собой воздушный насос, непосредственно подключенный к полости 8 для воды посредством трубки Т (фиг.4) и предназначенный для создания в этой полости повышенного давления, обеспечивающего выведение из нее горячей воды под заданным давлением, составляющим 700-800 кПа.
Чтобы включить двигатель и соответственно насос, устройство по изобретению снабжено ключом 37, который может входить в состав средств повышения давления. Например, в его составе может иметься пусковая кнопка 38, активируемая участком приводного рычага 15 (фиг.2), когда этот участок движется в сторону корпуса после того, как управляющий механизм обеспечил закрывание и запирание крышки 6.
В не представленном на чертежах варианте электрический двигатель может быть заменен газовым баллончиком, у которого имеется клапан, активируемый управляющим механизмом, связанным с приводным рычагом.
В другом варианте насосные средства могут содержать установленный между полостью 8 для воды и варочной камерой 1 водяной насос с электроприводом.
Чтобы гарантировать правильное функционирование устройства, полость 8 для воды может быть снабжена предохранительным клапаном 42 (схематично показанным на фиг.4), соединяющим эту полость с атмосферой. Данный клапан способен находиться в открытом состоянии (в котором полость 8 сообщается с атмосферой) или в закрытом состоянии под нагрузкой, в которое он устанавливается приводным рычагом 15 (посредством связи, схематично показанной штриховой линией на фиг.2) в процессе его поворота, до приведения в действие ключа 37, и в котором он перекрывает связь с атмосферой, за исключением ситуации возникновения анормально высокого давления.
Данный клапан может иметь обычную конструкцию, например на основе шарика, прижимаемого к седлу с преодолением противодействия калиброванной пружины, связанной с пальцем, который взводит данную пружину при повороте приводного рычага.
Чтобы пояснить функционирование устройства со ссылкой на прилагаемые чертежи, примем, что в корпусе 10 имеется полость 8 для (горячей) воды, заключенная в оболочку 17, воздушный насос с электроприводом и варочная камера 1 для ввода в нее картриджа с кофе, связанная с крышкой, шарнирно установленной в головке 12 и контролируемой управляющим механизмом 14.
Способ варки кофейного напитка в варианте кофе-эспрессо предусматривает выполнение следующих операций.
При открытой крышке 6 (фиг.1) пользователь захватывает одной рукой рукоятку 13, образованную соответствующей частью коробки 11, чтобы установить варочную камеру 1 в положение, показанное на фиг.3, в котором окно 2 обращено вверх;
полость 8 для воды через каналы 19 заполняют горячей водой, нагретой до 80-100°C, от внешнего источника горячей воды;
в варочную камеру вводят картридж с порцией кофе;
приводной рычаг 15 сначала отводят вверх (по стрелке G), т.е. в сторону коробки 11, так что рычажная передача 16 переводит крышку 6 в закрытое положение, в котором она перекрывает окно 2;
пользователь переворачивает устройство, удерживая в руке коробку 11, так чтобы выпускное отверстие 7а было обращено вниз, к кофейной чашке;
чтобы запустить цикл варки, приводной рычаг повторно отводят вверх (по стрелке G) в сторону коробки 11, при этом сначала под нагрузкой закрывается предохранительный клапан 42, а затем срабатывает ключ 37, активирующий насосные средства, чтобы обеспечить создание давления в полости и тем самым обеспечить подачу горячей воды под давлением в варочную камеру 1;
после того как чашка будет наполнена напитком, отпускается приводной рычаг 15, который при своем обратном ходе (по стрелке F) освобождает пусковую кнопку 38, размыкая ключ, т.е. отключая насосные средства; затем открывается предохранительный клапан 42, так что давление в варочной камере становится равным атмосферному;
наконец, при продолжении перемещения приводного рычага в обратном направлении (наружу) пальцы 28 отходят от кулачка 33, после чего крышка 6 перебрасывается в открытое положение (см. фиг.1).
Не выходя за пределы изобретения, могут быть реализованы и другие варианты изобретения.
Так, корпус может содержать полость для воды, варочную камеру и насосные средства, тогда как крышка и управляющий механизм могут представлять собой сборку, съемным образом устанавливаемую на корпус и соединяемую с ним с помощью соответствующих средств взаимного сопряжения, например байонетного крепления, имеющего взаимодействующие выступы и прорези.