КОДИРУЮЩАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩИ
ENCODING INSERT FOR USE IN FOOD PREPARING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к кодирующей вставке для применения с капсулами с ингредиентами в устройстве для приготовления пищи, например, в устройстве для приготовления напитка.
Уровень техники
Устройства для приготовления напитка хорошо известны в области пищевых технологий и потребительских товаров. Такие устройства позволяют потребителю готовить дома напиток определенного типа, например, напиток на основе кофе, такой как эспрессо или кофе заварного типа.
Сегодня большинство устройств для приготовления напитка в домашних условиях содержат систему, состоящую из устройства, способного вмещать порционные ингредиенты для приготовления напитка. Такие порции могут представлять собой мягкие таблетки, пластинки или саше, но все чаще в системах применяют полутвердые или твердые порции, такие как твердые таблетки или капсулы. В изложении ниже будет считаться, что устройство для напитка в соответствии с изобретением представляет собой устройство для приготовления напитка, работающее с твердой или полутвердой капсулой.
Устройство содержит приемную часть или полость для размещения указанной капсулы и систему для подачи жидкости, предпочтительно воды, под давлением в капсулу. Вода, подаваемая под давлением в капсулу, для приготовления кофейного напитка в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно является горячей, то есть имеет температуру более 70°C. Однако в некоторых конкретных случаях она также может иметь температуру окружающей среды или даже быть охлажденной. Давление внутри капсульной камеры во время экстракции и/или растворения содержимого капсулы составляет, как правило, от приблизительно 100 000 Па до приблизительно 800 000 Па (от приблизительно 1 до приблизительно 8 бар) для растворения продуктов и от приблизительно 200 000 до приблизительно 1 200 000 Па (от приблизительно 2 до приблизительно 12 бар) для экстракции обжаренного и молотого кофе. Такой способ приготовления существенно отличается от способа приготовления напитков, называемого «завариванием», в частности, для чая и кофе, тем, что заваривание включает длительное настаивание ингредиента жидкостью (например, горячей водой), тогда как способ приготовления напитка позволяет потребителю приготовить напиток, например, кофе, в течение нескольких секунд.
EP 1472156 B1
EP 1784344 B1
Известен принцип экстракции и/или растворения содержимого закрытой капсулы под давлением, и, как правило, он состоит из вставки капсулы в приемную часть или полость устройства, подачи в капсулу некоторого количества воды под давлением, по существу после прокалывания поверхности капсулы прокалывающим инжекционным элементом, таким как игла для подачи жидкости, установленная на устройстве, для создания внутри капсулы среды с избыточным давлением либо для экстракции вещества, либо для его растворения, а затем высвобождения экстрагированного вещества или растворенного вещества через капсулу. Капсулы, позволяющие применять этот принцип, уже описаны, например, в европейских патентах №№  и заявителя.
Устройства, позволяющие применять этот принцип, уже описаны, например, в патентах CH 605 293 и EP 242 556. В соответствии с этими документами устройство содержит приемную часть или полость для капсулы и перфорационно-инжекционный элемент, выполненный в виде полой иглы, содержащей в своей дистальной части одно или более отверстий для подачи жидкости. Игла выполняет двойную функцию: с одной стороны, она открывает верхний участок капсулы, а с другой стороны, она формирует канал для введения в капсулу воды.
EP 2162653 A1
Устройство дополнительно содержит резервуар для жидкости — в большинстве случаев эта жидкость представляет собой воду — для хранения жидкости, которую применяют для растворения, и/или настаивания, и/или экстрагирования под давлением ингредиента(-ов), содержащегося(-ихся) в капсуле. Устройство содержит нагревательный элемент, такой как котел или теплообменник, который способен нагревать применяемую в нем воду до рабочих температур (в классическом варианте — до температур 80–90°C). Наконец, устройство содержит насосный элемент для циркуляции воды из резервуара в капсулу, необязательно через нагревательный элемент. Путь циркуляции воды в пределах устройства выбирается, например, посредством переключающего клапана, такого как, например, пульсирующий клапан, относящийся к типу, описанному в заявке на европейский патент  заявителя.
Если приготавливаемым напитком является кофе, одним из интересных подходов к приготовлению кофе является предоставление потребителю капсулы, содержащей обжаренный и молотый кофе порошкообразного помола, который необходимо экстрагировать путем подачи в капсулу горячей воды.
EP 1967100 B1
Во многих случаях устройство содержит держатель капсулы для удержания капсулы, который предназначен для вставки в соответствующую полость или приемную часть устройства и извлечения из них. Когда держатель капсулы введен внутрь устройства функциональным образом и в него загружена капсула, средство подачи воды в устройстве может иметь соединение по текучей среде с капсулой для подачи в нее воды с целью приготовления пищи, как описано выше. Держатель капсулы был описан, например, в европейском патенте  заявителя.
EP 1784344 B1
EP 2062831
Капсулы разработаны для такого применения при приготовлении пищи и, в частности, для приготовления напитка, а также описаны и заявлены в европейском патенте  или в заявке на европейский патент  заявителя.
Вкратце, такие капсулы, как правило, содержат:
– полый корпус и впускную стенку, которая является непроницаемой для жидкостей и воздуха и которая прикреплена к корпусу и выполнена с возможностью прокалывания, например, инжекционной иглой устройства;
– камеру, содержащую слой обжаренного и молотого кофе для экстрагирования, или растворимый ингредиент, или смесь растворимых ингредиентов;
– алюминиевую мембрану, расположенную у нижнего конца капсулы и закрывающую капсулу, для удержания внутреннего давления в камере.
Алюминиевая мембрана выполнена с возможностью прокалывания прокалывающими средствами, которые либо встроены в капсулу, либо размещены за пределами указанной капсулы, например, в пределах держателя капсулы устройства.
Прокалывающие средства выполнены с возможностью прокалывания в алюминиевой мембране выпускных отверстий, когда внутреннее давление внутри камеры достигает определенного предварительно заданного значения.
Также необязательно капсула может дополнительно содержать средство, выполненное с возможностью ослабления струи жидкости для снижения скорости струи жидкости, подаваемой в капсулу, и распределения жидкости по слою вещества при пониженной скорости.
Капсулы предшествующего уровня техники содержат впускную стенку или мембрану (называемую «верхней мембраной»), которая подлежит прокалыванию элементом для подачи жидкости (например, иглой) устройства для приготовления напитка, который является частью жидкостной системы. После подачи жидкости в отделение капсулы давление возрастает, что служит средством экстракции для экстрагирования и/или растворения ингредиентов, содержащихся внутри капсулы, как описано выше. Такими ингредиентами могут быть, например, слой обжаренного и молотого кофе. Альтернативно или в комбинации с обжаренным и молотым кофе ингредиенты могут представлять собой растворимые ингредиенты, такие как, например, готовые смеси для приготовления напитка.
В настоящее время для идентификации капсул устройством применяется несколько систем, но главным недостатком существующих решений является относительно высокая стоимость систем идентификации и/или сложность и стоимость капсулы, выполненной с возможностью такой идентификации. Такие системы идентификации представляют собой хорошее решение для автоматического присвоения рабочим параметрам устройства соответствующих значений, которые требуются для приготовления пищевого продукта из конкретного ингредиента, содержащегося в капсуле. Такие рабочие параметры включают в себя, без ограничений, объем воды, подаваемой в капсулу для смешивания с ингредиентом (подаваемый объем будет соответствовать объему продукта, выдаваемого в чашку потребителя, за вычетом небольшого остаточного объема, который остается внутри капсулы в конце цикла варки). Рабочие параметры устройства также включают в себя давление подаваемой воды, которое варьируется в зависимости от ингредиента (как правило, это давление ниже для растворимых продуктов и выше, например, для экстракции обжаренного и молотого кофе порошкообразного помола). Параметры устройства также включают в себя температуру подаваемой внутрь капсулы воды, которая может быть охлажденной, иметь температуру окружающей среды или высокую температуру от приблизительно 80 до 90°С.
Они включают в себя, без ограничений: распознавание цвета, штрих-коды, распознавание выступов, канавок или других искусственных элементов, расположенных на поверхности капсулы, электропроводность, сопротивление и по существу все известные средства для распознавания или идентификации капсулы с помощью электрического тока или магнитного поля. Кроме того, современные средства идентификации внедрены в капсулу и не позволяют автоматически настраивать устройство для приготовления пищи на нужные рабочие параметры при применении капсул, которые не содержат встроенный идентификационный код для взаимодействия с устройством.
Поэтому цель настоящего изобретения заключается в обеспечении средства для применения с недорогими капсулами, позволяющего автоматически настраивать устройство на соответствующие рабочие параметры, оптимизированные для приготовления конкретного пищевого ингредиента, содержащегося в указанной капсуле.
Раскрытие изобретения
Указанная выше цель достигается путем применения кодирующей вставки для объединения с капсулой с пищевым ингредиентом, выполненной с возможностью функциональной вставки в полость устройства для приготовления пищи, причем указанная кодирующая вставка представляет собой диск или кольцо, которое содержит по меньшей мере один деформируемый участок, который деформируется, когда указанную вставку вставляют в полость устройства и/или когда указанная полость закрывается, так что по меньшей мере один рабочий параметр устройства задается путем определения силы реакции на полость устройства со стороны деформированного участка, при этом функциональные параметры варки на устройстве приводятся в соответствие с каждой кодирующей вставкой, вставленной в него вместе с капсулой, с которой она объединена.
Термин «по меньшей мере один деформируемый участок» кодирующей вставки означает, что по меньшей мере одна часть вставки имеет форму или изготовлена из материала, позволяющего механически (упруго или пластически) деформировать эту часть путем приложения к ней нагрузки. Эта механическая деформация по меньшей мере одного участка вставки вызывается механической нагрузкой, прилагаемой устройством к вставке во время вставки узла капсулы со вставкой в полость устройства и/или во время закрытия полости устройства для функционального вмещения указанных капсулы и вставки. Ниже приведено подробное описание некоторых вариантов осуществления.
Термин «деформационные свойства» означает, что каждый объект — в данном случае деформируемый участок вставки — характеризуется специфическим поведением материала, которое зависит от формы участка и материала, из которого он изготовлен. Закон поведения деформируемого материала гласит, что сила, с которой деформируемый участок кодирующей вставки противодействует прилагаемой нагрузке, которая заставляет его смещаться из положения равновесия, зависит от расстояния, на которое смещается указанный язычок из этого положения равновесия. Другими словами, в зависимости от типа материала, размеров и геометрической формы каждого объекта, а также приложенных сил, могут возникать различные типы деформации.
Термин «рабочие данные» означает любые данные, функционально относящиеся к эксплуатации устройства, другими словами, любые данные, которые могут применяться электронными модулями устройства для задания параметра приготовления напитка. Точнее говоря, рабочие данные соответствует заданному значению параметра приготовления напитка, например, если параметр приготовления напитка представляет собой температуру воды, рабочие данные будут представлять собой значение этой температуры воды, запрограммированное на электронной плате устройства, так что при определенной соответствующей температуре указанная электронная плата активирует водонагреватель для нагрева воды. В данном примере устройства для приготовления пищи или напитка применяемая температура воды, которая смешивается с подготовленным ингредиентом для приготовления конечного пищевого продукта или напитка, по существу находится в диапазоне от 4°С до 100°С, предпочтительно в диапазоне от 12°C до 85°C. В качестве более точного примера, в большинстве представленных на рынке устройств для приготовления напитка применяются две различные температуры в зависимости от типа приготавливаемого напитка. В этом случае рабочие данные устройства, которые соответствуют температуре воды, могут представлять собой значение «горячая» или «холодная» в зависимости от типа завариваемого напитка (очевидно, что такое значение кодируется в электронной программе устройства в виде цифрового значения).
Предпочтительно деформируемый участок каждой вставки выбирают из следующего списка:
(i) ряд языкообразных выступов;
(ii) ряд волнообразных выступов;
(iii) участок в виде спиральной пружины;
(iv) ряд гибких искривленных дуг, которые проходят внутрь и наружу от самой нижней внутренней поверхности кодирующей вставки к центру указанной вставки;
(v) ряд искривленных ориентированных вниз выступов, которые проходят от нижнего края вставки;
или их комбинация.
Также предпочтительно указанный деформируемый участок располагается на периферии указанной вставки.
В первом возможном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из внешних размеров узла капсулы со вставкой больше, чем соответствующие внутренние размеры полости, причем деформируемый участок расположен с возможностью упругого сжатия указанной вставки и ее посадки внутрь указанной полости, когда последняя закрыта в функциональной конфигурации.
Во втором альтернативном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один из внешних размеров узла капсулы со вставкой меньше, чем соответствующие внутренние размеры полости, причем деформируемый участок расположен с возможностью упругого расширения указанной вставки и ее посадки внутрь указанной полости, когда последняя закрыта в функциональной конфигурации.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения деформируемый участок выполнен с возможностью деформации с амплитудой в диапазоне от 0,1 мм до 20 мм, предпочтительно от 0,15 мм до 10 мм, более предпочтительно от 0,5 мм до 5 мм.
Кроме того, деформируемый участок предпочтительно ориентирован так, что он деформируется вдоль оси D, которая по существу параллельна вертикальной оси капсулы, с которой объединена указанная кодирующая вставка.
Деформируемый участок также деформируется под действием силы, которая предпочтительно составляет от 0,2 Н до 500 Н, более предпочтительно от 20 Н до 300 Н.
Настоящее изобретение также относится к системе для приготовления пищи, содержащей описанную выше кодирующую вставку, капсулу с ингредиентом и устройство для приготовления пищи, выполненное с возможностью функционального взаимодействия с указанным узлом капсулы со вставкой, причем указанное устройство содержит полость для альтернативного приема указанного узла капсулы со вставкой, так что в последнем можно приготовить пищевой продукт путем подачи жидкости из указанного устройства в указанную капсулу, и отличающейся тем, что указанная полость содержит чувствительный к силе участок, выполненный с возможностью взаимодействия с деформируемым участком кодирующей вставки для передачи данных, связанных с настройками приготовления пищи, от указанной вставки в указанное устройство, причем указанные данные зависят от механических деформационных свойств указанного деформируемого участка.
Предпочтительно чувствительный к силе участок связан с платой управления указанного устройства, так что взаимодействие между указанным чувствительным участком устройства и указанным деформируемым участком вставки способно инициировать некоторую операцию в указанном устройстве, когда деформируемый участок передает механическую деформацию на указанный чувствительный к давлению участок, причем указанная операция является подтверждением включения или выключения указанного устройства и/или задает параметр приготовления пищи, выбранный из следующего списка (без ограничений): объем, температура и/или вязкость выдаваемого пищевого продукта, давление жидкости, подаваемой внутрь капсулы, и/или время настаивания/перемешивания.
Также предпочтительно указанный чувствительный к давлению участок представляет собой датчик силы, соединенный с электрической платой.
Пищевой продукт предпочтительно представляет собой жидкий или полужидкий продукт, приготовленный внутри капсулы путем подачи жидкости, которая смешивается с содержащимся в капсуле ингредиентом, при давлении, составляющем от 50 000 до 3 000 000 Па (от 0,5 до 30 бар), предпочтительно от 100 000 до 2 000 000 Па (от 1 до 20 бар), более предпочтительно при давлении, составляющим от 200 000 до 1 500 000 Па (от 2 до 15 бар).
Настоящее изобретение дополнительно относится к набору из по меньшей мере двух описанных выше кодирующих вставок, причем разные кодирующие вставки в наборе содержат деформируемые участки с разными предварительно заданными механическими свойствами, что позволяет настроить функциональные параметры варки в устройстве для каждой кодирующей вставки, вставленной в него вместе с капсулой.
Предпочтительно деформируемый участок каждой кодирующей вставки в наборе выбирают из следующего списка:
(i) ряд языкообразных выступов;
(ii) ряд волнообразных выступов;
(iii) участок в виде спиральной пружины;
(iv) ряд гибких искривленных дуг, которые проходят внутрь и наружу от самой нижней внутренней поверхности кодирующей вставки к центру указанной вставки;
(v) ряд искривленных ориентированных вниз выступов, которые проходят от нижнего края вставки;
или их комбинация.
Общий принцип, лежащий в основе изобретения, состоит в том, что деформация, действующая на деформируемый участок вставки, подчиняется закону поведения материала, который гласит, что сила, создаваемая при деформации указанного деформируемого участка, напрямую зависит от указанной деформации, независимо от типа деформации: сжатия, изгиба или кручения. При всех типах деформации закон поведения материала гласит, что сила противодействия со стороны пружины, или язычка, или скрученного участка зависит от величины отклонения от его равновесной длины, как показано ниже:
F = f(x),
где
x
«» — вектор перемещения, т.е. величина и направление деформации деформируемого участка относительно его равновесной длины.
f(x)
«» — величина и направление восстанавливающей силы, создаваемой пружиной.
Спиральные пружины и другие обычные пружины, как правило, подчиняются закону Гука. Однако существуют применяемые на практике пружины, которые не подчиняются этому закону: например, пружины продольного изгиба могут создавать силы, которые изменяются нелинейно в зависимости от сдвига.
линейно
В случае настоящего изобретения предполагается, что деформируемый участок вставки представляет собой сложный пружинный элемент, который при деформации создает силу, которая необязательно  связана с амплитудой деформации.
Термин «пища» означает съедобный продукт любого рода. Он включает в себя, без ограничений: пастообразные, полужидкие, жидкие продукты, имеющие большую или меньшую вязкость, такие как жидкие напитки (например, чай, кофе, напитки на основе шоколада, супы), пюре, мороженое или сорбеты, мягкое мороженое, йогуртовые продукты, детское питание, такое как молочные смеси, продукты на основе злаков.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанные пищевые продукты являются жидкими или полужидкими и, в частности, охлажденными, имеющими температуру окружающей среды или горячими напитками. В приведенном ниже описании для примера будет считаться, что капсула применяется с устройством для приготовления жидкого напитка.
Краткое описание чертежей
Дополнительные элементы и преимущества настоящего изобретения раскрыты в описании (будут очевидны из этого описания) предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, которые приведены ниже со ссылкой на чертежи, где:
на фиг. 1 представлен схематичный вид в перспективе устройства для приготовления пищи/напитка, подходящего для применения с капсулой с ингредиентом и кодирующей вставкой в соответствии с изобретением;
на фиг. 2A и 2B представлены схематичные виды в перспективе узла, содержащего капсулу с ингредиентом и кодирующую вставку в соответствии с изобретением, которые вставлены в открытую (2A) и, соответственно, закрытую (2B) приемную часть устройства для приготовления пищи/напитка;
на фиг. 3–9 представлены схематичные виды в перспективе альтернативных вариантов осуществления кодирующей вставки в соответствии с изобретением;
на фиг. 10A и 10B представлены схематичные виды в перспективе другого варианта осуществления кодирующей вставки в соответствии с изобретением;
на фиг. 11 и 12 представлены схематичные виды в перспективе еще двух других вариантов осуществления кодирующей вставки в соответствии с изобретением;
на фиг. 13A–13C схематически и графически представлено развитие упругой деформации твердого деформируемого механического элемента в зависимости от приложенной к нему силы при, соответственно: линейном сжатии или растяжении, изгибе и кручении (т.е. скручивании);
на фиг. 14 схематически и графически представлено развитие упругой и пластической деформации твердого деформируемого механического элемента в зависимости от приложенной к нему силы (сплошная линия) и его восстановления после снятия приложенной силы (пунктирная линия).
Осуществление изобретения
Кодирующая вставка 100 в соответствии с настоящим изобретением предназначена для применения совместно с капсулой 11 для приготовления пищи, содержащей пищевой ингредиент, предпочтительно ингредиент напитка. Узел кодирующей вставки 100 и капсулы с ингредиентом затем вставляют в варочную полость устройства 1 для приготовления напитка, как показано на фиг. 1, формируя таким образом систему для приготовления напитка.
Как показано на фиг. 1, устройство 1 содержит корпус 2 устройства, резервуар 3 для воды, который можно снимать с корпуса 2 устройства для пополнения. Корпус 2 содержит кнопку 4 включения/выключения. Устройство 1 дополнительно содержит экстракционную головку 5. Головка 5 содержит переключатель 6 температуры воды для горячей или холодной воды, фиксирующий рычаг 7 и отверстие 8 для вставки держателя 9 капсулы. Устройство 1 дополнительно содержит поддон 10 для чашек для удержания чашки под экстракционной головкой.
Держатель 9 капсулы выполнен с возможностью приема капсулы 11, объединенной с кодирующей вставкой 100. На фиг. 2A и 2B представлен вид сбоку в разрезе держателя 9 капсулы, где капсула 11 располагается вместе с кодирующей вставкой 100, причем указанный держатель 9, капсула 11 и кодирующая вставка 100 вставлены в соответствующую приемную часть экстракционной головки. Держатель 9 капсулы содержит участок 12 корпуса, выполненный в качестве приемной части для капсулы 11, и дополнительно содержит рукоятку 13.
Капсула 11 содержит корпус капсулы, который имеет по существу форму усеченного конического тела, закрытого снизу нижней стенкой, выполненной зацело с боковыми стенками корпуса. В центре нижней стенки содержится отверстие, которое служит в качестве выпускного отверстия, через которое приготовленный в указанной капсуле напиток может вытекать из нее в подставленную под капсулу чашку. Капсула дополнительно содержит выполненную с возможностью прокалывания алюминиевую мембрану, которая герметично закреплена внутри капсулы около нижней стенки, а также прокалывающую пластину для прокалывания указанной алюминиевой мембраны при увеличении давления внутри капсулы. Прокалывающая пластина расположена между алюминиевой мембраной и нижней стенкой капсулы. Наконец, сверху капсула закрыта выполненной с возможностью прокалывания мембраной. Капсула выполнена непроницаемой для влаги и кислорода.
Кодирующая вставка 100 в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой диск, как показано на фиг. 1, или может иметь форму кольца, как показано на фиг. 2A–12. В соответствии с изобретением кодирующая вставка выполнена с возможностью объединения с капсулой с ингредиентом так, чтобы при вставке узла капсулы со вставкой в устройство последнее распознавало код, внедренный во вставку, и конвертировало указанный код в соответствующие параметры приготовления напитка, оптимизированные для максимального соответствия требованиям содержащегося в капсуле ингредиента. Код во вставке 100 представляет собой профиль механической деформации, как будет объяснено позже в нижеследующем описании.
Кодирующая вставка 100 в соответствии с настоящим изобретением может быть объединена с капсулой 11 в сборочный узел путем простого помещения указанной вставки на поверхность указанной капсулы, предпочтительно на верхнюю сторону или на нижнюю сторону указанной капсулы. При этом объединение в узел может быть выполнено путем прикрепления указанной вставки 100 к указанной капсуле неразъемным или разъемным образом с помощью: наложения зажимов (т.е. клеммового соединения), склейки, клейкой ленты, привинчивания, байонетного замка или комбинации этих способов.
Форма и размер кодирующей вставки 100 обеспечивают правильную посадку на капсулу, а затем — в полость устройства. Предпочтительно диаметр дискообразной или кольцеобразной вставки эквивалентен диаметру поверхности капсулы, к которой она прикреплена, как показано на фиг. 2A, 2B, 10B, 11 и 12. Этот диаметр вставки составляет предпочтительно от 10 мм до 150 мм, предпочтительно от 15 до 50 мм. Общая толщина кодирующей вставки 100 составляет предпочтительно от 0,5 мм до 20 мм, более предпочтительно от 1,5 мм до 7 мм. Она может быть изготовлена из любого подходящего материала, который способен деформироваться под воздействием внешнего механического ограничения, но должен предпочтительно иметь механические характеристики, которые обеспечивают хорошую эластичность, такого как металл, резина, сплав, бумага, картон и предпочтительно термопласты. Очень твердых и хрупких материалов, таких как стекло, следует избегать. В предпочтительном варианте осуществления, в котором кодирующая вставка выполнена из термопластичного материала, ее предпочтительно выполняют методом инжекционного литья или соинжекционного литья, если применяется несколько пластмасс. Подходящие термопластичные материалы включают в себя, без ограничений: полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), полистирол (ПС), полиоксиметилен (ПОМ), полиакрилат (ПА), каучук или их комбинацию.
Точнее говоря, на фиг. 2A представлена капсула 11, загруженная в держатель 9 капсулы. Кодирующая вставка 100 в форме пластикового кольца размещена поверх верхней поверхности капсулы так, что капсула 11 и кодирующая вставка 100 вместе образуют узел. В данном варианте осуществления вставка не прикреплена к капсуле, а размещена на ней разъемным образом. Наружный диаметр кодирующей вставки 100 по существу соответствует диаметру верхней поверхности капсулы и по существу не выступает за пределы верхних краев 18 капсулы, как показано на фиг. 2A.
Держатель 9 капсулы, в который загружена указанная капсула 11 и кодирующая вставка 100, вставляют в экстракционную головку 5, когда последняя находится в открытом положении, как показано на фиг. 2A. В этом открытом положении фиксирующий рычаг 7 находится в верхнем разблокированном положении. Экстракционная головка 5 содержит подвижную игольную пластину 14 с иглой 15, выполненную с возможностью прокалывания насквозь стенки капсулы и подачи воды (или другой жидкости) под давлением внутрь капсулы. Вода под давлением нагнетается насосом устройства из резервуара 3 для воды через систему труб (не показана) и гидросоединения 16 экстракционной головки 5. Когда экстракционная головка 5 находится в открытом положении, игольная пластина помещена на удалении от держателя капсулы, а также иглы 15, которая находится на расстоянии от капсулы, как показано на фиг. 2A.
Когда потребитель нажимает на фиксирующий рычаг 7 вниз, как показано на фиг. 2B, игольная пластина 14 перемещается вниз, и экстракционная головка 5 закрывается. В этом положении игла 15 прокалывает насквозь верхнюю стенку капсулы и находится в надлежащей конфигурации для подачи в нее воды под давлением. Внутренний диаметр кольцеобразной кодирующей вставки 100 позволяет прокалывать верхнюю стенку капсулы с помощью инжекционной иглы 15 устройства, когда указанное устройство закрыто в функциональной конфигурации (т.е. со вставленной в него капсулой и в состоянии готовности к подаче воды внутрь капсулы), как показано на фиг. 2B.
Другими словами, очевидно, что экстракционная головка 5 устройства содержит приемную часть для капсулы, имеющую объем и форму, по существу аналогичные внешнему объему и форме капсулы, с обеспечением объема кодирующей вставки 100. Приемная часть для капсулы указанной экстракционной головки образуется держателем 9 капсулы и игольной пластиной 14, расположенной над держателем капсулы. Игольная пластина выполнена с возможностью перемещения по существу вертикально к указанному держателю капсулы и от него, чтобы, соответственно, закрывать и открывать приемную часть для капсулы. Когда игольная пластина поднята над держателем капсулы, т.е. когда экстракционная головка находится в открытом положении, держатель капсулы можно перемещать внутрь экстракционной головки или из нее наподобие выдвижного ящика. На фиг. 2B представлена закрытая экстракционная головка с вставленным в нее держателем капсулы, в который загружена капсула, и игольная пластина в закрытом (т.е. перемещенном вниз) положении. Как видно на фиг. 2B, в этом закрытом положении внешний объем и форма узла, содержащего капсулу 11 с кодирующей вставкой 100 в сборе, по существу соответствуют объему и форме приемной части, которая образуется держателем капсулы и игольной пластиной.
Данные, внедренные в кодирующую вставку, могут соответствовать типу ингредиента, содержащегося в капсуле, и/или могут соответствовать одному или нескольким параметрам для приготовления пищи или напитка из капсулы. Как правило, такие данные считываются с помощью механического считывающего устройства 28, внедренного в устройство, такого как датчик силы давления, установленный на заводе-изготовителе.
Датчик 28 давления может быть установлен в устройстве в любом подходящем месте, где указанный датчик сможет измерять упругую и/или пластическую деформацию вставки при введении последней вместе с капсулой в приемную часть устройства или при закрытии указанной приемной части. Например, датчик 28 может быть интегрирован в игольную пластину 14, как показано на фиг. 2A и 2B, и функционировать так, чтобы сразу после введения капсулы 11 и кодирующей вставки 100 внутрь держателя 9 капсулы в устройстве 1 датчик 28 смог измерить деформацию вставки при закрытии полости для приема капсулы (т.е. приемной части) устройства и приведения указанной игольной пластины 14 в контакт с упруго деформируемым участком вставки, как показано на фиг. 2B.
В этом положении, как показано на фиг. 2B, деформируемый участок вставки (описание нескольких альтернативных вариантов осуществления таких деформируемых участков будет приведено ниже) упруго деформируется, из-за чего создается сила деформации, которая может быть измерена устройством по мере того, как датчик 28 входит в контакт с кодирующей вставкой, которая размещена на верхней стороне капсулы, и прижимается к ней. Измеренная величина механической деформации преобразуется программой, сохраненной в памяти электронного чипа (или платы) устройства, в рабочие данные устройства, такие как значение температуры воды или объема воды для нагнетания через капсулу из резервуара устройства.
Датчик 28 силы может быть интегрирован либо в устройство для приготовления напитка, как описано выше, либо, альтернативно, в держатель 9 капсулы. Датчик силы фактически может быть интегрирован в любое место устройства или держателя капсулы с тем условием, что указанный датчик находится в контакте с кодирующей вставкой, в частности, с деформируемым участком последней, когда указанная кодирующая вставка и капсула функционально вставлены в устройство и/или держатель капсулы.
Ввиду пружинного эффекта, со стороны кодирующей вставки 100 на устройство, точнее на датчик силы, интегрированный в указанное устройство, действует сила противодействия.
В зависимости от силы противодействия, измеренной датчиком 28 силы, устройство считывает по меньшей мере одно значение данных приготовления напитка, относящееся к ингредиенту, содержащемуся в капсуле, и/или параметры для приготовления напитка из указанного ингредиента. Перевод измеренного значения противодавления в данные выполняется с применением компьютерного чипа, интегрированного внутрь устройства, который интерпретирует измеренное давление и преобразует его в значение настройки для приготовления напитка или в любые другие аналогичные данные, такие как тип вставленной капсулы или тип ингредиента напитка, содержащегося внутри капсулы. Во время вставки узла капсулы с кодирующей вставкой и/или закрытия полости устройства датчик силы может выполнять более одного измерения, причем различные измерения выполняются по различным заранее определенным амплитудам деформации деформируемого участка кодирующей вставки.
Деформируемый участок вставки 100 может принимать различные формы и размеры, некоторые из которых будут более подробно описаны в качестве примеров со ссылкой на прилагаемый чертеж.
В первом варианте осуществления, показанном на фиг. 3, деформируемый участок вставки 100 может принимать форму ряда волнообразных выступов 17, расположенных на периферии вставки. Число волнообразных выступов 17 по периферии кодирующей вставки 100 может варьироваться в зависимости от силы (противодавления), требуемой для передачи данных, в соответствии с принципом изобретения. Как показано на фиг. 4, число волнообразных выступов 17 при необходимости может быть уменьшено по сравнению с числом выступов на вставке, показанной на фиг. 3. В данном варианте осуществления, чем больше волнообразных выступов 17, тем больше сила, создаваемая кодирующей вставкой для достижения заданной амплитуды деформации.
Когда кодирующую вставку 100 в соответствии с данным первым вариантом осуществления помещают в держатель капсулы вместе с капсулой и функционально вставляют в соответствующее углубление устройства для приготовления напитка, верхняя поверхность волнообразных выступов 17 выступает над уровнем верхней поверхности держателя капсулы. Таким образом, вставка располагается выше, чем держатель капсулы, так что когда пользователь закрывает головку устройства, как описано выше со ссылкой на фиг. 2B, нижняя поверхность игольной пластины 14 приводится в контакт с концевым участком каждого выступа 17. При опускании фиксирующего рычага 7 вниз для полного закрытия головки устройства на волнообразные выступы 17 оказывается давление со стороны игольной пластины 14, что обусловливает упругую деформацию указанных выступов 17. В результате этой деформации выступы оказывают на игольную пластину механическое противодействие. Указанная игольная пластина содержит датчик давления (не показан на чертеже), более точно называемый «датчиком силы», который измеряет силу противодействия, прилагаемую со стороны деформированных выступов 17. Созданная сила противодействия зависит от механических характеристик выступов 17, более конкретно она зависит от материала, из которого они изготовлены, их формы, в частности, их толщины и кривизны. Она также зависит от числа выступов, которое может изменяться, как описано выше: большее число выступов обеспечивает более высокое количество энергии пружинного эффекта, обусловленного деформацией указанных выступов, то есть большую силу противодействия.
Во втором варианте осуществления, представленном на фиг. 5, деформируемый участок кодирующей вставки 100 содержит множество язычков 19. Число и ширина язычков может варьироваться, и, например, на фиг. 6 представлена кодирующая вставка, в которой язычков меньше, но они шире по сравнению с теми, которые показаны в варианте осуществления на фиг. 5. Язычки, показанные на фиг. 5 и 6, проходят наружу от периферийного края вставки и направлены вниз под углом в диапазоне от 0 до 70 градусов относительно горизонтальной плоскости. В этом случае кончики язычков упираются в верхнюю поверхность держателя 9 капсулы, когда вставка размещена на верхней поверхности капсулы 11 и оба компонента вставлены в него, как показано на фиг. 2A, так что когда пользователь закрывает экстракционную головку 5 устройства для приготовления напитка, игольная пластина 14, которая перемещается вниз, входит в контакт с верхней поверхностью кодирующей вставки и прижимает последнюю книзу во время перемещения головки 5 устройства в закрытое положение.
Это приводит к упругой деформации язычков 19 и перемещению их кончиков вверх для закрытия головки 5. Когда экстракционная головка закрыта, язычки 19 зажаты между верхней поверхностью капсулы 11 и нижней поверхностью игольной пластины 14, так что указанные язычки ориентированы по существу в той же плоскости, что и остальная часть верхнего края 18 капсулы, как показано, например на фиг. 2B, т.е. по существу горизонтально.
Когда экстракционная головка снова открывается, и игольная пластина 14 перемещается вверх, язычки 19 перемещаются назад и снова оказываются ориентированными вниз, как показано на фиг. 5 или 6, так что кодирующая вставка автоматически перемещается вверх из держателя 9 капсулы. В этом положении деформируемый участок вставки, т.е. язычки 19, деформируется, и в результате механической деформации на элементы экстракционной головки устройства, в частности, на игольную пластину и интегрированный в нее датчик давления, оказывается сила противодействия, как показано на фиг. 2B. Механическая деформация измеряется датчиком и преобразуется электронным чипом устройства в рабочие данные устройства, такие как значение объема, давления или температуры воды для подачи устройством в капсулу. Механическая деформация язычков 19 может быть упругой (т.е. обратимой) или пластической (т.е. необратимой). Кроме того, датчик можно запрограммировать на измерение одного значения силы деформации в каждый заданный момент времени (например, когда экстракционная головка устройства полностью закрыта), или, альтернативно, датчик 28 можно запрограммировать на измерение и сохранение в памяти различных значений силы деформации, действующей на вставку во время закрытия экстракционной головки устройства. В этом последнем случае устройство может установить для капсулы профиль деформации, зависящий от материала, который применяется для изготовления деформируемого участка вставки (в данном варианте осуществления — материала, который применяется для изготовления язычков 19). При измерении механического профиля деформации вставки, включающего более одного отдельного значения силы деформации, можно запрограммировать устройство на вычисление нескольких значений рабочих данных. Другими словами, кодирование установочных параметров во вставке 100 становится более сложным, и в структуре вставки кодируется более одной единицы информации. Например, вместо одного значения деформирующей силы можно также закодировать температуру воды и объем воды, подаваемой внутрь капсулы, путем измерения профиля деформации. Точный алгоритм, который запрограммирован в чипе устройства, можно менять и соответствующим образом выбирать в зависимости от структуры вставки, а также в зависимости от того, сколько различных значений рабочих данных требуется внедрить в структуру каждой вставки.
Например, во вставке может быть закодировано только одно значение рабочих данных, например, температура воды. Если требуется закодировать только два типа температуры — горячую или холодную — будут изготовлены вставки двух различных типов, каждая из которых имеет различные типы деформируемого участка. В настоящем варианте осуществления первый тип кодирующих вставок может иметь небольшие язычки, как показано на фиг. 5. При горизонтальной деформации небольших язычков вследствие полного закрытия экстракционной головки, как показано на фиг. 2B, создается сила деформации величиной, например, 0,5 Н. Это значение в 0,5 Н измеряется датчиком, интегрированным в игольную пластину, и преобразуется в рабочие данные с помощью надлежащего алгоритма, например, в значение «горячая» для температуры воды, так что активируется нагреватель устройства для получения горячей воды, которая подается в капсулу. Если в устройство вставлена кодирующая вставка, имеющая крупные язычки 19 (как показано на фиг. 6), то сила деформации, измеренная датчиком, будет отличаться из-за другой механической структуры деформируемого участка вставки (т.е. язычков, которые в данном случае крупнее). Поэтому чем больше язычки, тем выше их механическое сопротивление и тем выше сила деформации, например, 1 Н, которая будет создаваться при закрытии экстракционной головки. В этом случае измеренная сила деформации будет преобразована устройством в значение «холодная» для температуры воды, подаваемой в капсулу.
Вместо температуры воды измеренная упругая или пластическая деформация деформируемого участка вставки может быть преобразована в другие рабочие данные устройства.
Также деформируемым может быть не только участок вставки, такой как язычки 19, но и вся кодирующая вставка может быть изготовлена из деформируемого материала. В этом случае результат будет таким же, и датчик, встроенный в устройство так, чтобы находиться в контакте со вставкой во время закрытия и/или когда экстракционная головка закрыта, сможет измерять механическую деформацию, с тем чтобы программа устройства могла преобразовать ее в рабочие данные устройства (заданная температуры воды, или давление воды, или объем воды, подаваемой внутрь капсулы).
В качестве альтернативы, язычки 19 могут быть направлены вверх, как показано на фиг. 7 и 8, под углом в диапазоне от 0 до 70 градусов относительно горизонтальной плоскости. В этом варианте осуществления движение язычков 19 при деформации во время закрытия экстракционной головки устройства противоположно тому, которое описано выше в связи с фиг. 5 и 6. Точнее говоря, когда игольная пластина 14 перемещается вниз во время закрытия экстракционной головки 5, кончики язычков, показанные на фиг. 7 и 8, входят в контакт с нижней поверхностью игольной пластины 14, которая прижимает и перемещает указанные язычки 19 вниз до закрытия головки. Когда экстракционная головка находится в закрытом положении, язычки также располагаются по существу в той же плоскости, что и остальная часть вставки, т.е. по существу горизонтально, как показано на фиг. 2B. Затем после экстракции, когда пользователь снова открывает экстракционную головку 5, игольная пластина 14 опять перемещается вверх, высвобождая язычки. Последние возвращаются в вертикальное положение для восстановления своей нормальной формы, как показано на фиг. 7 или 8.
В качестве альтернативы прямым язычкам, показанным на фиг. 5–8 и описанным выше, вставка может содержать деформируемые язычки, имеющие более сложную форму, как показано на фиг. 9. В этом случае каждый язычок 19 содержит первый нижний участок 20, который расположен по существу горизонтально и связывает язычок с остальной частью вставки. Язычок дополнительно содержит второй промежуточный участок 21, который ориентирован вертикально, и третий верхний участок 22, который расположен по существу горизонтально, как и первый участок 20. Третий участок 22 входит в контакт с нижней поверхностью игольной пластины 14, когда экстракционная головка 5 закрыта, в то время как первый нижний участок 20 каждого язычка 19 опирается на верхнюю поверхность капсулы. Когда игольная пластина 14 перемещается вниз в результате закрытия экстракционной головки 5, промежуточный участок 21 каждого язычка упруго деформируется для приведения верхнего участка 22 в ту же плоскость, что и первый участок 20. Когда экстракционная головка закрыта, каждый язычок выравнивается, а упругая деформация приводит к тому, что указанный язычок создает силу противодействия, которая стремится разделить игольную пластину и держатель капсулы. Эта сила противодействия может быть измерена с помощью датчика давления, расположенного, например, в игольной пластине.
В первом и втором вариантах осуществления, описанных выше со ссылкой на фиг. 3–9, деформируемый участок кодирующей вставки расположен так, что верхняя часть вставки выступает из держателя капсулы, когда она вставлена в него, при условии что вставка прикреплена к капсуле на верхней стороне последней (в некоторых других вариантах осуществления изобретения, не представленных в настоящем документе, описанные выше кодирующие вставки могут быть прикреплены к нижней стороне капсулы). Как следствие, подходящее место для датчика давления будет располагаться в игольной пластине, так что сила противодавления, создаваемая деформированным участком вставки, будет измеряться при контакте игольной пластины с описанными выше волнообразными выступами 17 или язычками 19 и их деформации.
Важным и совершенно понятным является то, что предпочтительно и в соответствии с представленным выше описанием со ссылкой на первой и второй варианты осуществления объем узла, содержащего кодирующую вставку 100 и капсулу 11, больше, чем объем приемной части в экстракционной головке устройства для приготовления напитка. Как разъяснено выше, из-за этой разности объемов вставка деформируется, когда указанная экстракционная головка закрыта, так чтобы адаптироваться к меньшему объему. Эта деформация относится к деформируемому участку указанной вставки. Этот принцип считается предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Однако можно рассмотреть и другие возможности для деформирования деформируемого участка вставки, которые будут описаны ниже со ссылкой на третий вариант осуществления и на фиг. 10A и 10B.
В третьем варианте осуществления, представленном на фиг. 10A и 10B, деформируемый участок вставки принимает форму деформируемой области 23 в верхнем периферийном участке вставки в комбинации с углубленным участком 26 верхнего края 18 капсулы, как показано на фиг. 10B. Эта деформируемая область 23 вставки 100 содержит прорези 25, которые проходят радиально в средней части области 23, как показано на фиг. 10A. Прорези 25 создают в толщине кодирующей вставки слабые и, следовательно, деформируемые гибкие участки. Кроме того, на фиг. 10B представлен углубленный участок 26 верхнего края капсулы, который гарантирует, что содержащая прорези деформируемая область вставки может изгибаться вниз в указанное углубление 26, когда на указанную область 23 оказывается давление со стороны вставки.Крайний наружный участок игольной пластины 14 устройства, показанной пунктирными линиями на фиг. 10B, содержит ряд проходящих вниз штифтообразных выступов 27, которые расположены с возможностью контактировать с деформируемой областью 23 при закрытии экстракционной головки устройства и перемещении игольной пластины вниз к капсуле и вставке. В этом положении последняя размещена внутри держателя 9 капсулы так, что опирается на верхнюю поверхность указанного держателя капсулы и выступает из нее, и так, что деформируемая область 23 непосредственно доступна сверху указанной вставки. Во время закрытия экстракционной головки устройства, когда игольная пластина 14 перемещается вниз к держателю 9 капсулы и вставленным в него кодирующей вставке и капсуле, штифтообразные выступы 27 прижимаются к деформируемой области 23 вставки и сгибают ее вниз в углубленный участок 26 капсулы. Штифтообразные выступы 27 соединены с датчиком 28 давления или являются частью указанного датчика давления, расположенного в игольной пластине 14, который регистрирует и измеряет упругую силу противодействия, создаваемую упруго деформированной областью 23 кодирующей вставки 100.
Как уже говорилось выше, измеренная сила, прилагаемая к датчику со стороны деформированного участка вставки, соответствует предварительно заданному значению, которое зависит от механических свойств вставки, в частности, которое зависит от силовой постоянной «k» деформируемого участка. Эта измеренная сила напрямую связана со значением данных, соответствующим параметру приготовления напитка, который будет задан в устройстве. Компьютерный чип в устройстве для приготовления напитка интерпретирует измеренную силу как заданное значение для параметра приготовления напитка, такого как заданная температура для жидкости, которая будет подана внутрь капсулы, и/или заданное давление подачи жидкости, и/или заданный объем жидкости, подаваемой внутрь капсулы.
Например, если упругая сила, измеренная датчиком, составит 0,02 Н, устройство интерпретирует это значение как команду подать внутрь капсулы 60 мл воды при 83°С. Если измеренное значение составит 0,06 Н, устройство подаст 180 мл воды при температуре окружающей среды.
В соответствии с изобретением, механические свойства и, в частности, свойства упругой деформации деформируемого участка кодирующей вставки заранее определены путем тщательного подбора таких конструкционных параметров для деформируемого участка вставки (в зависимости от того, какой тип деформируемого участка применяется), как: тип применяемого материала (например, каучук), форма деформируемого участка, например, в описанном выше варианте осуществления — толщина вставки и ширина и длина предварительно выполненных прорезей 25, или длина, толщина и угол деформируемых язычков и т.д. Затем устройство программируют с возможностью перевести измеренное значение силы в заданные параметры приготовления напитка (например, объем, давление и/или температура подаваемой в капсулу жидкости).
В соответствии с каждым конкретным вариантом осуществления деформируемого участка кодирующей вставки датчик давления в устройстве или в держателе капсулы будет соответствующим образом выполнен с возможностью измерять силу упругой деформации, создаваемую вставкой при деформации указанного деформируемого участка.
В четвертом варианте осуществления, представленном на фиг. 11, деформируемый участок вставки содержит ряд ориентированных вниз искривленных выступов 29, которые проходят от указанной кодирующей вставки 100. Кривизна каждого выступа 30 обеспечивает достаточную гибкость, позволяющую последнему изгибаться под давлением.
Как показано на фиг. 11, кодирующая вставка представляет собой кольцо 100, форма и размеры которого обеспечивают точную посадку в углубленное днище 50 капсулы 11, так что наружный диаметр вставки по существу равен наружному диаметру боковых стенок капсулы в той части, где вставка прикреплена к указанной капсуле. Кроме того, толщина кодирующей вставки предпочтительно соответствует высоте углубленного днища. Кодирующую вставку можно зафиксировать на месте, закрепить с помощью клеммового соединения или прикрепить к капсуле иным неразъемным или разъемным образом с помощью механического крепежного средства, не показанного на чертеже.
В ходе применения, когда узел капсулы со вставкой вводят в держатель капсулы, выступы 30 опираются на соответствующий край держателя капсулы (не показан на чертеже), так что весь узел капсулы с кодирующей вставкой оказывается поднятым по сравнению с капсулой, не объединенной с кодирующей вставкой, и так что верхний край 18 капсулы поднят выше уровня верхней поверхности держателя капсулы.
Когда экстракционная головка устройства закрыта, игольная пластина 14 давит на верхнюю поверхность капсулы, которая перемещается вниз до тех пор, пока верхний край 18 не войдет в контакт с верхней поверхностью держателя капсулы и не начнет опираться на эту поверхность. В этом закрытом положении экстракционной головки, т.е. когда верхний край 18 зажат между держателем капсулы и игольной пластиной (как показано, например, на фиг. 2B), искривленные выступы 29 вставки 100 упруго деформируются вверх (т.е. выступы 29 изгибаются вверх внутри капсулы).
В этом положении упруго деформированные выступы 29 создают силу противодействия, которая направлена вертикально к верху капсулы. Эта сила противодействия может быть измерена с помощью датчика 28 давления, расположенного внутри игольной пластины или контактирующего с ней. Когда экстракционная головка устройства снова открывается, игольная пластина поднимается вверх от капсулы и держателя капсулы. При этом выступы 29 разгибаются обратно в нормальное положение, так что капсула поднимается из держателя капсулы. Помимо преимуществ, предоставляемых изобретением (т.е. узел капсулы с кодирующей вставкой содержит данные параметров приготовления напитка в виде предварительно заданной силы упругой деформации, создаваемой выступами 29), этот вариант осуществления также интересен тем, что эффект упругой деформации кодирующей вставки обеспечивает эффект подъема, который облегчает обращение с применяемой капсулой и ее извлечение из держателя капсулы, когда напиток приготовлен и капсулу нужно выбросить: ввиду того, что верхний край 18 капсулы расположен над держателем капсулы, пользователю становится проще захватить указанный верхний край для извлечения капсулы из держателя капсулы.
В пятом варианте осуществления, показанном на фиг. 12, кодирующая вставка 100 представляет собой кольцо, диаметр и высота которого выбраны с возможностью обеспечения посадки верхнего периферийного края капсулы 11. Деформируемый участок кодирующей вставки 100 содержит ряд горизонтальных язычков 31, расположенных по существу на середине высоты капсулы, которые проходят от вертикальных стоек 32, проходящих вниз от периферийного верхнего края 33 кольца вставки, как показано на фиг. 12. Эти язычки 31 выполнены зацело с остальной частью вставки, предпочтительно литьем под давлением. Число горизонтальных язычков 31 может варьироваться, но их должно быть по меньшей мере три, предпочтительно по меньшей мере четыре, более предпочтительно по меньшей мере десять, и они должны быть равномерно распределены по периметру вставки. Когда кодирующая вставка расположена на капсуле, горизонтальные деформируемые язычки 31 проходят наружу за пределы корпуса капсулы, как показано на фиг. 12.
Когда узел, состоящий из кодирующей вставки 100 и капсулы 11, функционально вставляют в держатель капсулы, нижняя часть капсулы не находится в контакте с держателем капсулы, поскольку горизонтальные язычки 31 опираются на край держателя капсулы на середине его высоты. В этом положении вся вставка, за исключением горизонтальных язычков 31, поднимается вверх от держателя капсулы и не находится в контакте с ним.
Когда экстракционная головка 5 устройства закрыта, игольная пластина 14 перемещается вниз к вставке. Она контактирует с верхним краем 33 вставки 100 и перемещает всю вставку вниз по принципу, показанному, например, на фиг. 2B. Когда вставка перемещается в держатель капсулы под действием давления, оказываемого игольной пластиной, язычки 31 изгибаются вверх. Упругая деформация язычков 31 создает силу противодействия, направленную вертикально вверх, к игольной пластине. Аналогично предыдущим альтернативным вариантам осуществления изобретения, описанным выше, эту силу противодействия можно измерить с помощью датчика давления, который находится в прямом или косвенном контакте с верхней поверхностью вставки.
Общий принцип, лежащий в основе изобретения, состоит в том, что деформация, действующая на деформируемый участок вставки, подчиняется закону поведения материала, который гласит, что сила, создаваемая при деформации указанного деформируемого участка, напрямую зависит от указанной деформации, независимо от типа деформации: сжатия (как на фиг. 13A), изгиба (как на фиг. 13B) или кручения (как на фиг. 13C). При всех типах деформации закон поведения материала гласит, что сила противодействия со стороны пружины, или язычка, или скрученного участка зависит от изменения его равновесной длины, как показано ниже:
F = f(x),
где
x
«» — вектор перемещения, т.е. величина и направление деформации пружины относительно ее равновесной длины.
f(x)
«» — величина и направление восстанавливающей силы, создаваемой пружиной.
(F = k.x)
В случае простого пружинного элемента сила упругой деформации, создаваемая внутри материала, является непосредственной линейной функцией амплитуды деформации , и эти переменные связаны постоянной «k», которая известна как «постоянная пружины» или «модуль Юнга», который является внутренней характеристикой материала.
Как разъяснено выше, общий принцип настоящего изобретения состоит в том, что устройство для приготовления напитка измеряет коэффициент «k» для каждой вставки и интерпретирует его как параметр приготовления напитка.
В случае настоящего изобретения предполагается, что деформируемый участок кодирующей вставки представляет собой сложный пружинный элемент, который при деформации производит силу, которая необязательно линейно связана с амплитудой деформации, как показано, например, на фиг. 14.
Во всех описанных выше вариантах осуществления деформируемый участок выполнен с возможностью деформации с амплитудой в диапазоне от 0,1 мм до 20 мм, предпочтительно от 0,15 мм до 10 мм, более предпочтительно от 0,5 мм до 5 мм.
Во всех описанных выше вариантах осуществления характеристики конкретных деформационных свойств деформируемого участка включают измерение силы реакции указанного деформируемого участка в зависимости от амплитуды деформации указанного деформируемого участка. Силу реакции можно измерить, как описано выше, с применением датчика силы или давления. Амплитуда деформации, действующей на деформируемый участок, измеряется с помощью оптического датчика, электромеханического (многопозиционного) датчика, индукционного датчика или любого другого датчика, способного измерять положение деформированной области во время ее деформации с достаточно высокой точностью (как правило, с точностью от 0,01 до 0,5 мм).
Предпочтительно устройство для приготовления напитка содержит в комбинации датчик давления для измерения силы противодействия, прилагаемой к указанному датчику со стороны деформируемого участка капсулы, и электромеханический датчик для измерения смещения указанного деформируемого участка во время его деформации. Например, электромеханический датчик помещают на поверхность одного участка варочной полости устройства, в которую вставлена капсула, так что указанный датчик определяет следующие положения деформируемого участка капсулы: положение в состоянии покоя, соответствующее открытой конфигурации варочной полости (т.е. контакт между датчиком и капсулой отсутствует), затем промежуточная деформация (т.е. варочная полость закрывается, так что датчик входит в контакт с деформируемым участком капсулы) и, наконец, полная деформация деформируемого участка (т.е. варочная полость устройства полностью закрыта вокруг капсулы, так что варочная полость и датчик оказывают максимальное давление на деформируемый участок капсулы и так что деформируемый участок при этом деформируется с максимальной амплитудой).
Выполняются по меньшей мере три разных измерения силы противодействия, прилагаемой со стороны указанного деформируемого участка, для трех различных положений (т.е. значений амплитуды деформации) деформируемого участка. Например, сила противодействия измеряется для следующих положений деформируемого участка: во-первых, при смещении на 0 мм (т.е. в состоянии покоя), во-вторых, при смещении на 0,5 мм и, в-третьих, при смещении на 1 мм. Для двух различных капсул из набора капсул в соответствии с изобретением сила противодействия, измеренная датчиком давления, при одной и той же амплитуде деформации является разной. По измеренному различию деформационных свойств устройство определяет тип капсулы, которая в него вставлена, так что программа устройства может автоматически выбрать соответствующие параметры приготовления напитка (например, соответствующий объем воды для подачи в капсулу, температуру воды и т.д.).
Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно осуществлять без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения и без преуменьшения присущих ему преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.