УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ИЗ КАПСУЛЫ ПУТЕМ ПОДАЧИ В КАПСУЛУ ЖИДКОСТИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И ДЕРЖАТЕЛЬ КАПСУЛЫ ДЛЯ НЕГО
DEVICE FOR PREPARATION OF DRINK FROM CAPSULE BY MEANS OF PRESSURISED LIQUID SUPPLY AND ITS CAPSULE HOLDER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройствам для приготовления напитка, в частности, к устройствам, в которых используется капсула, содержащая один или более пищевых ингредиентов, необходимых для приготовления напитка. Настоящее изобретение относится также к распределителям напитка, в которых используются такие устройства. Настоящее изобретение относится также к держателям капсулы устройств, в которых используется капсула, содержащая один или более пищевой ингредиент, необходимый для приготовления напитка.
Уровень техники
Применение капсул, содержащих вещество, используемое для приготовления холодного или горячего напитка, путем его извлечения или смешивания с подаваемой под давлением в капсулу жидкостью, такой как вода, известно, в частности, при приготовлении кофе эспрессо, растворимого кофе, кофе со сливками, латте, мачиато, чая или шоколада и подобных напитков по причинам гигиеничности, свежести, возможности долгого хранения ингредиентов и легкости применения.
Устройства различного типа используют для приготовления напитков из герметичных или проницаемых капсул, содержащих вещество, которое должно быть извлечено, такое как молотый кофе или чай, или вещество, которое должно быть растворено или рассеяно, такое как растворимый кофе, шоколад, или молоко, или смесь, или подобная комбинация таких веществ. Как правило, жидкость, которую используют для извлечения или растворения вещества, впрыскивают в капсулу через стенку; далее внутри капсулы формируют содержимое или смесь и затем ее выливают в виде напитка через одно или несколько отверстий. Впрыскивание может быть выполнено с помощью инжектора, который прокалывает мембрану капсулы или вводится в предварительно сформированное впускное отверстие в стенке капсулы. Жидкость выливают из капсулы, когда в капсуле будет достигнуто определенное давление. Капсула может затем работать совместно со средством, применяемым для задержки розлива, либо со средством, которое открывает стенку капсулы, например, для разгрузки, напротив выпускной мембраны, или фильтрующей стенки, расположенной между содержимым капсулы и выпускным отверстием.
В патентной заявке WO 03/059778 описана капсула, содержащая один или несколько ингредиентов, которая после увеличения давления в капсуле открывается с помощью открывающего средства, соединенного со средством удерживания напитка. Такая капсула имеет следующие преимущества: i) возможность розлива напитков различного вида «без перекрестного загрязнения», т.е. без передачи одного или нескольких нежелательных свойств, таких как вкус, цвет или запах первого разлитого напитка ко второму разлитому напитку после первого; и) гибкость конструкции капсул, лучше приспособленных для ингредиентов и продуктов, которые должны быть разлиты; iii) лучшая управляемость и повторяемость условий извлечения или смешивания; iv) значительное упрощение конструкции машины по розливу напитка.
Одним недостатком известных устройств для приготовления напитков из капсул является то, что их конструкция не способна принимать капсулы различной формы, размеров и/или то, что они требуют использования специальных приспособлений для впрыскивания жидкости в капсулу.
Например, капсула, содержащая смесь кофе со сливками, которая должна быть растворена, требует большего объема, поскольку порошковое молоко требует больше места, чем капсула, содержащая молотый кофе для приготовления кофе эспрессо, или растворимый кофе для фильтрованного кофе. С другой стороны, растворимый кофе или чай обычно требуют меньше места для хранения. Кроме этого определенные растворимые продукты, хотя и не обязательно занимают большой объем, но, тем не менее, должны быть размещены в газосодержащей камере достаточных размеров, с тем чтобы получить достаточное количество этого газа для создания пены. Для уменьшения стоимости упаковки и чтобы учесть характеристики или свойства напитков, которые должны быть разлиты (например, напиток с пеной или без пены), желательно сделать капсулы, размеры которых подходили бы для ингредиентов, помещенных в них, и/или для приготовляемых напитков.
Известно также, что условия впрыскивания в значительной степени влияют на качество получаемого напитка. В зависимости от того, рассматривается ли вещество, полученное путем размалывания, или вещество, которое должно быть растворено или размешено в жидкости, такое как растворимый кофе или вещество на основе молока, такое как кофе со сливками, шоколад или другое, или иное вещество, которое должно настаиваться, такое как чай, способ доставки и закручивания воды в капсуле может значительно влиять на качество окончательно полученного напитка. Известные устройства обычно не разрабатываются так, чтобы соответствовать условиям впрыскивания или улучшать их в соответствии с видом напитка, который должен быть произведен.
Другим недостатком известных устройств является то, что средство впрыскивания быстро загрязняется и/или на нем образуется накипь, в результате чего изменяются характеристики процесса впрыскивания (например, уменьшение потока, увеличение остаточного давления, изменение направления потока и т.п.) и, следовательно, качество и/или свойства напитка. Это средство труднодоступно для пользователя. Следовательно, у пользователя возникает проблема с диагностикой и техническим обслуживанием устройства.
В патентной заявке ЕР 1440638 описано устройство для приготовления напитка, в котором используются капсулы; устройство содержит первый прокалывающий элемент, формирующий впускное отверстие, и второй прокалывающий элемент, формирующий выпускное отверстие; при этом отверстия формируются в ходе применения капсулы, а оба прокалывающих элемента образуют единый съемный блок. Такая конструкция сделана только для облегчения чистки прокалывающих элементов.
В патентной заявке WO 2004/0006740 описана кофеварочная машина, работающая с порциями, которая содержит держатель, имеющий две выемки, расположенные рядом друг с другом и служащие для получения двух различных порций. Выемки снабжены кольцевыми основаниями различного диаметра, смещены по высоте, каждая из них соответствует размерам поверхности плоского основания порции. В данном варианте возможна работа только с двумя различными капсулами. Такая конструкция является относительно сложной.
В патентной заявке WO 97/43937 описано приспособление для упакованной порции кофе, содержащее ручку, которая составляет часть камеры просачивания, служащей для удерживания порции кофе; крышку, объединенную с держателем порции, которая составляет вторую часть камеры просачивания; крышку, служащую для плотного закрывания нижней части распределителя горячей воды, в которой имеется отверстие, соединяющее распределитель с камерой просачивания. Такая конструкция является усовершенствованием держателя капсулы обычного распределителя горячей воды, но она имеет ряд недостатков. Прежде всего, прохождение большого потока между машиной и держателем капсулы порождает проблему, связанную с остаточной горячей водой, которая может создать проблемы, связанные с безопасной работой и удобством работы. Во-вторых, держатель капсулы должен присоединяться к распределителю воды через подходящее запирающее средство, подобное системе байонетного типа, которое требует от пользователя совершить затягивающее поворотное движение. Для такого движения пользователю необходимо приложить определенное усилие, и удаление капсулы с держателя может быть затруднено. В-третьих, жидкостное соединение отверстий малого размера, обеспечивающих высокое давление выпускаемой из сопел воды в держателе капсулы, не может быть выполнено точным и без риска утечек. Следовательно, данная конструкция применима только для присоединения к выпускному отверстию бойлеров с большим потоком жидкости. Итак, данный способ закрывания предполагает приложение большого крутящего момента, что может повлиять на точность сопряжения крышки и держателя капсулы. Это также может повлиять на уплотняющие поверхности, что вызывает их быстрый износ, который должен быть компенсирован более сильным затягиванием.
В ЕР 1092376 описано устройство для приготовления кофе эспрессо, содержащее держатель капсулы с ручкой и с кофейным порошком, который может быть быстро присоединен к бойлерной части кофеварочной машины. Это устройство имеет те же самые недостатки, как и описанное выше.
Итак, одной из задач настоящего изобретения является преодоление недостатков известных устройств.
Еще одной задачей является создание устройства, которое содержит держатель капсулы, который может быть снят, и может работать в качестве блока подачи жидкости, обеспечивая при этом большую универсальность и свободу в режиме впрыскивания (например, возможность создавать высокое давление струи (струй)), повышенную точность герметичных соединений, меньший риск износа и утечек и простоту манипулирования.
Еще одной задачей является создание устройства, которое лучше приспособлено для приема капсул особых форм, размеров и/или требующих особого направления впрыскивания, имеющего отношение к свойствам компонентов и/или напитков, которые будут произведены.
Еще одной задачей является обеспечение легкого доступа пользователя к средству впрыскивания и облегчение чистки и/или снятия накипи со средства впрыскивания устройства.
Раскрытие изобретения
Согласно одному отличительному признаку настоящее изобретение представляет собой устройство для приготовления напитка из пищевого вещества, помещенного в капсулу, содержащее блок подачи жидкости, включающий средства подачи жидкости; держатель капсулы, в который вставляют капсулу, при этом держатель капсулы может быть снят с блока подачи жидкости. Устройство в предпочтительном варианте содержит дополнительные соединительные средства блока подачи жидкости и держателя капсулы. Дополнительные соединительные средства позволяют вставлять держатель капсулы в блок подачи жидкости по первому направлению, в котором держатель капсулы расположен в блоке подачи жидкости в исходном положении, когда средства подачи жидкости находятся в относительном отдалении от держателя капсулы. Блок подачи жидкости далее содержит запирающие средства, обеспечивающие перемещение средств подачи жидкости несколько ближе к держателю капсулы таким способом, что средства подачи жидкости оказываются расположенными в положении, в котором происходит распределение жидкости, и способны распределить жидкость в капсуле.
Более конкретно, запирающие средства блока подачи жидкости обеспечивают перемещение средств подачи жидкости ближе к держателю капсулы в направлении, которое отличается от линейного направления введения держателя капсулы в исходное положение.
Согласно одному отличительному признаку первое направление введения держателя капсулы является линейным.
В предпочтительном варианте дополнительные соединительные средства сформированы из дополнительного набора направляющих краев и направляющих ребер, дающих возможность ввести держатель капсулы в блок подачи жидкости за счет его скольжения. Введение скольжением легко выполнимо пользователем, надежно и не требует особых усилий.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом запирающие средства блока подачи жидкости под действием усилия, прикладываемого к держателю капсулы, предпочтительно, под действием усилия, направленного вниз, обеспечивают перемещение средства подачи жидкости несколько ближе к держателю капсулы в положение, в котором происходит распределение жидкости.
Более конкретно, блок подачи жидкости может содержать направляющее основание, в которое вставляют держатель капсулы путем его скольжения вдоль направляющих краев. Основание блока подачи жидкости является также частью блока подачи жидкости, который удерживает средства подачи жидкости. Основание блока подачи жидкости содержит выпускное отверстие. Основание блока подачи жидкости соединено с направляющим основанием и перемещается относительно него из удаленного положения в положение, в котором происходит распределение жидкости в капсуле из средств подачи жидкости.
Более конкретно, основание блока подачи жидкости прикреплено к направляющему основанию с помощью рычажной системы, так что давление, оказываемое на держатель капсулы в предпочтительном направлении, отличном от направления введения держателя, вызывает сближение основания блока подачи жидкости и направляющего основания в положение, в котором происходит распределение жидкости.
Для облегчения впрыскивания жидкости в капсулу держатель капсулы содержит жидкостной инжектор, обеспечивающий впрыскивание жидкости в капсулу. Конструкция жидкостного инжектора в предпочтительном варианте, но не обязательно, зависит от типа капсулы, которая должна быть помещена в держатель.
Понятно, что в контексте настоящего изобретения понятие «капсула» означает многоразовую упаковку, контейнер, маленький пакет или емкость, которая содержит один или несколько ингредиентов, и является гибкой, частично жесткой или полностью жесткой.
Понятие «напиток» понимается в широком смысле и включает различного вида горячие и холодные жидкие пищевые приготовления.
Согласно другому отличительному признаку настоящее изобретение представляет собой устройство для приготовления напитка из пищевого вещества, помещенного в капсулу, путем впрыскивания в капсулу жидкости под давлением, содержащее блок подачи жидкости и инжектор жидкости в капсулу, отличающееся тем, что инжектор отделен от блока подачи жидкости и устройство содержит держатель капсулы, в который вставляют капсулу, при этом держатель капсулы может быть снят с блока подачи жидкости.
Итак, путем создания держателя капсулы, который может быть снят с блока подачи жидкости под давлением, можно внести изменения в конструкцию самого держателя капсулы, совместимую с формой и/или размерами капсулы и держателя капсулы и/или средства вспрыскивания, которые дадут дополнительные возможности совместной работы капсулы и держателя капсулы.
«Отделимый» означает, что инжектор может быть отделен от блока подачи жидкости, когда держатель капсулы отсоединен от блока подачи жидкости. Отделение может быть выполнено либо путем выполнения самого действия отделения держателя капсулы от блока подачи жидкости, либо вручную путем воздействия на сам инжектор.
В соответствии с настоящим изобретением капсула может содержать один или более ингредиент, пригодный для приготовления напитков. Напитком может быть, например, кофе, чай, шоколад или жидкость на основе молока или их комбинация, или соус, суп или другая пищевая жидкость. Ингредиенты могут быть в виде порошка, гущи, настоя, жидкости или геля, или комбинации этих форм и ингредиентов.
Согласно одному признаку настоящего изобретения инжектор содержит, по меньшей мере, одно отверстие для выпуска, по меньшей мере, одной струи жидкости в капсулу. Инжектор может иметь различную форму, в зависимости от требуемого способа впрыскивания.
В определенных случаях инжектор может содержать прокалывающее средство, которое может представлять собой одно- или многоточечный элемент, или нож, или другие острые, отсекающие или раздирающие элементы, действующие на жесткую, полужесткую или гибкую стенку капсулы с тем, чтобы создать одно или более отверстие в капсуле, необходимое для введения жидкости из инжектора. В других случаях инжектор содержит трубку для жидкости, сделанную в стенке, эта трубка ведет к одному или более отверстию впрыскивания.
Инжектор выбирают в соответствии с требуемыми условиями впрыскивания, когда, например, требуется приготовление различных напитков из одной и той же капсулы или из различных капсул.
Например, один инжектор может быть использован для подачи направленной, высокоскоростной струи в полости капсулы с целью получения турбулентности, когда капсула содержит ингредиенты, которые должны быть растворены, и/или для получения вспененного напитка. Другой инжектор может быть использован, например, для получения более плавного распределения жидкости с малой выпускной скоростью, например, когда капсула содержит гущу, такую как кофе, с тем чтобы намочить ингредиенты и получить кофе эспрессо или фильтрованный кофе.
В первом варианте осуществления настоящего изобретения инжектор образует часть держателя капсулы или подогнан к держателю капсулы. Следовательно, когда держатель капсулы отделен от блока подачи жидкости, инжектор также отделен от блока подачи жидкости. Это дает несколько дополнительных преимуществ. Инжектор может хорошо соответствовать конкретному типу держателя капсулы, следовательно, типу капсулы, вставляемой в держатель, не вызывая беспокойства относительно использования инжектора с заданным держателем капсулы или капсулой. Другими словами, имеется возможность комбинировать различные пары: держатель капсулы и инжектор, в зависимости от напитка, который должен быть получен.
Например, для капсулы, содержащей продукт, который должен быть растворен, такой как смесь порошка кофе и порошкового молока, необходимых для производства кофе со сливками, требуется держатель капсулы с корпусом больших размеров и инжектор, дающий направленную и высокоскоростную струю. Для капсулы, содержащей продукт, который должен быть извлечен, такой как кофейная гуща для производства эспрессо или фильтрованного кофе, требуется держатель капсулы меньшего объема и инжектор, дающий одну или несколько более плавных и медленных струй. Возможные варианты взаимного размещения держателя капсулы и инжектора отличаются друг от друга и зависят от свойств напитков, которые должны быть приготовлены.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения инжектор образует часть блока подачи жидкости или подогнан к этому блоку. В этом случае инжектор может быть непосредственно объединен с блоком подачи жидкости. При этом достигаются только такие преимущества, которые связаны с возможностью замены или съемностью держателя капсулы. Однако этот вариант имеет преимущество, которое заключается в простоте конструкции держателя капсулы. Уменьшается также возможный недостаток или риск при работе инжектора, связанный с появлением капель или других небольших случайных повреждений.
Инжектор в предпочтительном случае расположен на держателе капсулы в исходном положении относительно капсулы, которое соответствует положению впрыскивания жидкости в капсулу. Следовательно, инжектор может быть расположен на держателе капсулы в исходном положении относительно капсулы, которое соответствует положению впрыскивания жидкости в капсулу. Итак, имеется уверенность в том, что инжектор находится в правильном положении относительно самой капсулы. Следовательно, пользователь не должен беспокоиться о правильном размещении инжектора относительно капсулы. Имеется установочное средство, служащее для расположения инжектора в положении впрыскивания до или в ходе соединения держателя капсулы и средства подачи жидкости. Это средство предотвращает риск неправильного соединения инжектора и блока подачи жидкости, когда держатель капсулы и блок подачи жидкости объединены вместе для приготовления напитка.
Более конкретно, в соответствии с одним отличительным признаком инжектор составляет часть системы впрыскивания, расположенной на держателе капсулы, который делает его подвижным между разомкнутым положением и положением впрыскивания жидкости в капсулу. В разомкнутом положении инжектора капсула может быть расположена произвольно в держателе капсулы. Затем инжектор может быть перемещен в положение впрыскивания. В частности, в положении впрыскивания прокалывающее средство прокалывает капсулу, и жерло инжектора затем правильно входит и располагается в полости капсулы.
В одном возможном варианте система впрыскивания содержит удерживающую инжектор деталь, которая установлена с возможностью вращения на краю корпуса держателя капсулы; упругое средство, которое удерживает указанную удерживающую деталь в положении впрыскивания; средство привода, служащее для перемещения удерживающей детали и инжектора в разомкнутое положение против действия упругого средства.
Итак, инжектор автоматически располагается в положении впрыскивания после того, как капсула будет размещена в держатель капсулы, т.е. когда средство привода освобождено, так что упругое средство давит на удерживающую деталь с тем, чтобы расположить инжектор в положение впрыскивания напротив капсулы. Например, система впрыскивания и ее упругий элемент располагаются так, чтобы изогнуть под действием созданного возвратного усилия удерживающую деталь инжектора относительно поверхности капсулы, которая должна быть проколота, заставляя, таким образом, инжектор проколоть указанную поверхность.
Инжектор обычно с уплотнением присоединен к блоку подачи жидкости путем относительного перемещения, по меньшей мере, части блока подачи жидкости и инжектора. Блок подачи жидкости содержит выпускную часть, которая затем стыкуется под давлением с впускной частью инжектора. Стыковка в предпочтительном случае обеспечивается путем простого свободного соединения и под действием контактного усилия между блоком подачи жидкости и инжектором. Соединение может быть также выполнено в виде механического зажима, который сцепляется и расцепляется за счет механического давления, действующего между блоком подачи жидкости и инжектором. Следовательно, такие соединения существенно упрощают устройство. Они обеспечивают автоматическое отделение инжектора от блока, как только контактное усилие или давление ослабеет, или попросту будет приложено противоположное усилие (например, в случае механического зажима), т.е. в целом съемный держатель капсулы просто снимается с блока подачи жидкости, например, когда использованную капсулу заменяют на новую.
В представленном примере инжектор содержит впускную часть, в основном, в форме усеченного конуса, а блок подачи жидкости содержит дополнительное выпускное отверстие, в основном, в форме усеченного конуса, которое располагается напротив впускной части инжектора. Это в результате обеспечивает свободное соединение типа конус на конус без дополнительного соединительного средства. Впускная часть инжектора может быть выполнена в виде рельефа, а выпускная часть выпускного отверстия может быть выполнена в виде проточки или наоборот. Дополнительное уплотняющее средство может быть использовано в виде одного или более уплотнителя, такого как O-образное кольцо или другое средство. Однако специалисты в данной области техники могут предложить поверхности иного вида, что не выходит за объем настоящего изобретения.
В соответствии с одним отличительным признаком настоящего изобретения держатель капсулы содержит удлиненный элемент, образующий ручку. В результате облегчается ручное введение держателя капсулы в блок подачи жидкости.
Итак, в соответствии с одним возможным вариантом осуществления настоящего изобретения держатель капсулы и блок подачи жидкости содержат дополнительное соединительное средство, позволяющее расположить держатель капсулы в блоке подачи жидкости в таком положении, в котором инжектор располагается в исходном положении относительно средства подачи жидкости блока подачи жидкости. Такое расположение может быть использовано для получения действительного исходного положения инжектора путем согласования с положением средства подачи жидкости, напротив которого планируется его зафиксировать. Средства подачи жидкости также перемещают, с тем чтобы выполнить объединение средств подачи жидкости с самим инжектором.
Более конкретно, блок подачи жидкости содержит направляющее основание, с которым взаимодействует держатель капсулы при введении вверх, до исходного положения средства подачи жидкости; при этом основание блока подачи жидкости содержит выпускной соединитель, связанный с дополнительным соединителем инжектора, при этом указанное основание блока подачи жидкости является подвижным относительно направляющего основания, перемещаясь из разомкнутого положения соединителей в замкнутое уплотненное положение соединителей. Такая конструкция блока в виде двух раздельных частей (основания блока подачи жидкости и направляющего основания) имеет то преимущество, что обеспечивается более легкая установка держателя капсулы в две стадии: на первой стадии путем скольжения держателя капсулы в правильное, заранее определенное положение инжектора; на второй стадии путем объединения средства подачи жидкости с инжектором, как только держатель капсулы и инжектор располагаются в исходном положении. Эти две стадии легко выполнимы для пользователя со средними способностями.
В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения основание блока подачи жидкости прикреплено к направляющему основанию с помощью рычажной системы, так что давление в предпочтительном направлении, отличном от направления введения держателя капсулы, действующее на держатель капсулы, вынуждает указанное основание блока подачи жидкости приблизиться к указанному направляющему основанию в соединенном положении соединителей и, следовательно, вынуждает блок подачи жидкости приблизиться к держателю капсулы. Средства, работающие как защелкивающий механизм основания блока подачи жидкости при сближении с держателем капсулы, являются надежными в применении. Они обеспечивают точную повторяющуюся стыковку различных деталей при большом числе циклов.
В соответствии с одним отличительным признаком настоящего изобретения держатель капсулы, предназначенный для соединения с блоком подачи жидкости устройства приготовления напитков из пищевых веществ, помещенных в капсулу, путем введения жидкости в указанную капсулу, при этом указанный держатель капсулы содержит удерживающее средство, такое как чашка, помещаемая в капсулу; устройство впрыскивания, совместно с инжектором присоединенное к блоку подачи жидкости и обеспечивающее подачу этой жидкости от блока подачи жидкости в капсулу в виде, по меньшей мере, одной струи жидкости.
В целом инжектор содержит впускное отверстие, инжекционный канал и, по меньшей мере, одно инжекционное отверстие, служащее для впрыскивания в капсулу, по меньшей мере, одной струи жидкости под давлением.
В соответствии с одним отличительным признаком настоящего изобретения уплотнительная несущая поверхность занимает ограниченную площадь непосредственно над корпусом, меньшую площади поверхности корпуса. Такое расположение дает несколько преимуществ. Во-первых, уплотняющее усилие между инжектором и устройством подачи жидкости концентрируется на меньшей поверхности, следовательно, возрастает общее уплотняющее давление (или требуется меньшее механическое усилие для получения такого же уплотняющего давления). Увеличение уплотняющего давления обуславливает большее сопротивление внутреннему давлению жидкости, следовательно, снижается риск утечки жидкости в этой зоне соединения канала с жидкостью. В результате может быть достигнуто более эффективное уплотнение в расширенном интервале давлений. Во-вторых, соединение канала жидкости между держателем капсулы и блоком подачи жидкости может быть выполнено простым применением сжимающей силы и без крепления. Следовательно, соединение канала жидкости является простым, более точными и сохраняет надежность в течение времени. В результате соединение держателя капсулы и блока подачи жидкости машины является более простым и более надежным.
Например, наружный диаметр (т.е. диаметр кольца, ограничивающего внешний контур) уплотнительной несущей поверхности может быть, по меньшей мере, в 3 или даже от 4 до 20 раз меньше, чем больший диаметр корпуса. Наружный диаметр уплотнительной несущей поверхности может быть меньше 2 см, предпочтительно, от 0,5 до 1,5 см. Уплотнительная несущая поверхность может окружать впускное отверстие очень малых размеров, например, меньше 2 мм, предпочтительно, от примерно 1 до 1,5 мм.
Несущая поверхность может иметь форму усеченного конуса. Эта поверхность может быть прямолинейной или закругленной (выпуклой или вогнутой).
В одном варианте выполнения настоящего изобретения уплотнительная несущая поверхность окружает впускное отверстие, а уплотнительная несущая поверхность и впускное отверстие расположены над корпусом со значительным смещением относительно центра. Расстояние между отверстием и центром корпуса может составлять от 2 до 3 см, предпочтительно, примерно от 1,5 до 2 см. Такое расположение также дает несколько преимуществ. Одно преимущество заключается в том, что растворение струей (струями) инжектора со смещением является более эффективным для определенных пищевых продуктов, в частности, порошков, таких как плотно упакованные порошки. Это создает турбулентность в веществе основы и закручивает вещество до тех пор, пока оно полностью не растворится. Второе преимущество заключается в том, что может быть достигнуто более эффективное герметичное соединение при меньшем моменте усилия на держателе капсулы. Следовательно, держатель капсулы является более прочным с меньшим риском повреждения.
Устройство впрыскивания содержит удерживающую деталь или крышку, частично или полностью закрывающую чашку, на которой установлен инжектор. Удерживающая деталь или крышка имеет возможность перемещаться относительно чашки, так что инжектор может переместиться из корпуса чашки и чашка может быть загружена новой капсулой. Итак, устройство впрыскивания перемещает инжектор из положения впрыскивания жидкости в капсулу в исходное положение, позволяющее установить капсулу в корпус. В соединенном положении инжектор в предпочтительном случае смещен по центру относительно корпуса. Такое положение дает закручивающее движение жидкости в капсуле. Это положение также позволяет уменьшить размеры удерживающей детали инжектора, в частности детали, закрывающей корпус, и, следовательно, уменьшить действие рычага, который обеспечивает большее давление инжектора на капсулу, что улучшает уплотнение инжектора и, если необходимо, обеспечивает более эффективное прокалывание стенки капсулы.
Инжектор содержит, по меньшей мере, одну уплотнительную несущую поверхность, помещенную напротив канала подачи жидкости блока подачи жидкости. Эта несущая поверхность имеет форму усеченного конуса, выполненного либо в виде рельефа, либо в виде углублений. Эта поверхность в форме усеченного конуса может быть прямолинейной или закругленной (выпуклой или вогнутой).
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения инжектор содержит, по меньшей мере, одно сопло, которое вставлено в капсулу и на конце которого имеется впрыскивающее отверстие.
Сопло имеет часть для прокалывания или просечки, обеспечивающую получение, по меньшей мере, одного прокола или просечки во впускной стенке капсулы, допускающего введение туда этой части. Сопло может быть также не прокалывающим, а вставляемым в заранее сделанное в стенке капсулы отверстие.
В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения инжектор содержит простой соединитель (вместо сопла), определяющий впрыскивающее отверстие и расположенный попросту напротив отверстия в стенке капсулы.
Сопло или соединитель имеет уплотнительное средство, расположенное между соплом и проколом или просечкой стенки капсулы, когда инжектор находится в капсуле в положении впрыскивания.
Уплотняющее средство в основании сопла или соединителя создает уплотнение между соплом или соединителем и стенкой капсулы, за счет чего жидкость под давлением в капсуле не может проходить между инжектором и впрыскивающим отверстием в капсуле. Например, уплотнительное средство может представлять собой упругий уплотняющий элемент. Этот элемент может быть резиной или мягкой пластмассовой прокладкой. Уплотняющее средство может представлять собой также жесткую ступенчатую часть, расположенную вокруг основания части инжектора, которая введена в капсулу; при этом часть оказывает эффективное давление на поверхность капсулы. Ступенчатая часть может быть сделана из жесткой пластмассы заодно с держателем инжектора. В этом случае уплотнение выполняется с помощью верхней фольги капсулы, которая в достаточной степени деформируется напротив ступенчатой части. Следовательно, вместо деформирования уплотняющего средства, может быть так сформирована поверхность капсулы, чтобы выполнять функцию уплотнения.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения инжектор содержит удерживающую деталь, которая удерживает инжектор и частично крышку чашки. Сама удерживающая деталь установлена с возможностью вращения на краю чашки. Упругое возвратное средство сохраняет удерживающую деталь и ее инжектор в контакте с впускной стенкой капсулы. Таким путем уплотнение лучше сохраняется при удалении держателя капсулы с блока подачи жидкости, поскольку инжектор наверняка остается в контакте с капсулой.
Инжектор содержит также средство блокировки канала. Это блокирующее средство в сочетании с уплотняющим элементом служит для поддержания уплотнения стенки капсулы от воздуха, когда держатель капсулы отделен от блока подачи жидкости. Это предотвращает поступление воздуха в капсулу и, следовательно, предотвращает капанье жидкости на дно капсулы. В некоторых случаях, когда остаточное давление остается высоким, как с гущей кофе, это предотвращает возврат жидкости под давлением наружу инжектора в то время, когда держатель капсулы отделен от блока подачи жидкости.
Блокирующее средство представляет собой, например, клапан. Этот клапан открывается в направлении впрыскивания под влиянием впрыскивания жидкости в инжектор и закрывается, как только впрыскивание прекращается. Закрытие клапана может быть активировано с помощью упругого элемента и/или путем воздействия остаточного давления в капсуле. Такой клапан может быть выполнен в виде шарика или игольчатого клапана, ирисового клапана или подобного средства.
Другим средством закрывания является, например, часть канала малого поперечного сечения, обеспечивающая сохранение жидкости за счет капиллярного притяжения. Часть канала с капиллярным притяжением в предпочтительном случае имеет диаметр менее 1 мм, желательно менее 0,7 мм. Часть канала с капиллярным притяжением также в предпочтительном случае имеет длину, по меньшей мере, 1 мм или менее 3 мм. Большая длина дает слишком большое падение давления, следовательно, неэффективное давление в капсуле. Слишком малая длина является недостаточной для создания требуемого эффекта блокировки канала.
Канал инжектора может быть прямолинейным, чтобы облегчить техническое обслуживание. Он может быть ориентирован вертикально по отношению к дну чашки. Из-за малого поперечного сечения канала, действие струи под давлением в капсуле дает мощный перемешивающий эффект, который облегчает растворение растворимых веществ.
В других возможных вариантах осуществления настоящего изобретения канал содержит продолжение прямолинейных частей, имеющих между собой ненулевой угол наклона. В этом случае канал представляет собой часть, ориентированную под ненулевым углом относительно вертикальной оси чашки и смещенную относительно центра чашки. Такая ориентация создает завихряющий эффект в капсуле, обеспечивающий лучшее растворение растворимого материала, помещенного в капсулу.
В других возможных вариантах осуществления настоящего изобретения устройство впрыскивания содержит инжекционную стенку или крышку, целиком закрывающую чашку. Такая конструкция может быть полезна по нескольким причинам. С одной стороны, впрыскивающая жидкость может лучше распределяться в капсуле. С другой стороны, стенка или крышка могут сохранять давление на краях уплотнения капсулы, что предотвращает расслоение уплотнения, когда давление в капсуле достигает большой величины. Стенка может быть также снабжена уплотнением от впрыскиваемой жидкости между нижней поверхностью крышки и верхней поверхностью капсулы за счет уплотняющего давления на зажатом крае крышки напротив края капсулы и на краю чашки, при этом край капсулы попадает между двумя зажатыми краями. В этом случае необходимо создать уплотнение, которое придавливает либо периферийный зажимной край чашки, либо зажимной край крышки.
Настоящее изобретение относится также к распределителю напитков, содержащему описанное выше устройство.
Настоящее изобретение будет более понятно, и другие особенности и преимущества станут более очевидными при изучении вариантов его осуществления, взятых лишь в качестве примера, не ограничивающего объема изобретения, и проиллюстрированных прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее.
Краткое описание чертежей, на которых:
фиг.1 - вид в пространстве распределителя, содержащего устройство приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - вид в пространстве устройства приготовления напитков перед введением держателя капсулы в блок подачи жидкости;
фиг.3 - вид в пространстве самого держателя капсулы и капсулы, когда ее помещают в держатель;
фиг.4 - вид в пространстве держателя капсулы и капсулы, размещенной в держателе;
фиг.5 - продольный разрез держателя капсулы, показанного на фиг.4;
фиг.6 - детальный вид инжектора держателя капсулы;
фиг.7 - устройство в соответствии с настоящим изобретением в разобранном виде;
фиг.8 - вид в разрезе устройства приготовления напитков в закрытом положении, когда блок подачи жидкости подсоединен к инжектору;
фиг.9 - держатель капсулы, введенный в блок подачи жидкости, до его закрывания и присоединения к инжектору;
фиг.10 - блок подачи жидкости, который закрыт и присоединен к инжектору;
фиг.11 - вид в пространстве варианта держателя капсулы, в котором помещена капсула с размером, отличающимся от размера предшествующего варианта;
фиг.12 - вид в разрезе держателя капсулы на фиг.11;
фиг.13 - подробный вид инжектора держателя капсулы на фиг.12.
фиг.14 - продольный разрез другого варианта держателя капсулы с инжектором другого типа;
фиг.15 - продольный разрез еще одного варианта держателя капсулы с инжектором другого типа;
фиг.16 - продольный разрез держателя капсулы в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.17 - продольный разрез устройства в соответствии с вариантом держателя капсулы на фиг.16, вставленным в блок подачи жидкости;
фиг.18 - вид сверху другого варианта держателя капсулы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.19 - разрез по линии А-А фиг.18, когда инжектор находится в положении впрыскивания в капсулу;
фиг.20 - вид, аналогичный фиг.19, но с инжектором, находящимся в исходном положении по отношению к капсуле;
фиг.21 - только инжектор на фиг.18 при виде сбоку;
фиг.22 - только инжектор на фиг.21 в пространстве с показом впрыскивающей стороны;
фиг.23 - только инжектор на фиг.21 в пространстве с показом лицевой стороны, присоединяемой к устройству подачи жидкости;
фиг.24 - держатель капсулы с капсулой в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг.25 - держатель капсулы и его капсула на фиг.24 в продольном разрезе;
фиг.26 - подробный поперечный разрез соединения потока жидкости между держателем капсулы и средством подачи жидкости в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения На фиг.1 приведен в пространстве предпочтительный вариант выполнения распределителя напитка или распределяющего устройства 1, которое содержит устройство приготовления напитка или модуль 2 в соответствии с настоящим изобретением. Это устройство будет описано подробно далее. Оно присоединено к раме 3 машины, которая содержит систему подачи воды, по существу, известную, служащую для подачи в устройство воды под давлением и содержащую емкость с водой 30, такую как прозрачная банка, насос и нагреватель воды (не виден) внутри рамы, впускную трубку 31, присоединяющую насос и нагреватель воды к устройству 2. Управление впуском воды в устройство производят с помощью системы привода 32, содержащей, по существу, известный клапан и ручной рычаг привода. Могут быть использованы иные системы привода, такие как кнопка остановки, соединенная с электромеханическим клапаном. Основное средство 38 управления электропитанием расположено на раме и используется для включения машины и, например, для начала, при необходимости, предварительного нагревания объема воды с помощью нагревателя.
Обычно устройство распределения напитка имеет распределительную зону 33, приспособленную для приема емкостей. Эта зона проходит вертикально между устройством 2 приготовления напитка и держателем 34 емкостей, снабженным, например, сточным подносом 35 и дренажной решеткой 36, которые могут быть сняты для чистки.
Далее со ссылкой на фиг.2-11 будет описано устройство или модуль для приготовления напитка из капсулы.
Как показано на фиг.2, устройство приготовления напитка 2 содержит, с одной стороны, держатель 4 капсулы и, с другой стороны, блок 5 подачи жидкости под давлением. В соответствии с важной особенностью настоящего изобретения держатель 4 капсулы соединен с блоком подачи жидкости съемным способом с применением дополнительного соединительного средства, которое будет подробно описано далее. Блок 5 подачи жидкости прикреплен к раме машины механически, образуя канал подачи жидкости. Более точно, блок 5 подачи жидкости прикреплен с помощью механического соединительного средства, такого как винты или подобные средства, установленного в соединительных осях 5a-5d. Блок связан с насосом и водяным нагревателем по трубке 31, которая соединена с разъемом 50, расположенным над блоком. Разъем 50 может также содержать обратный клапан 500, который удерживает канал ниже клапана закрытым при минимальном давлении жидкости.
Как показано на фиг.3-5, держатель 4 капсулы предназначен для размещения капсулы 6. Для этого держатель капсулы снабжен чашкой 40, стенки имеют внутреннюю поверхность, повторяющую основную форму капсулы. Сопряжение по форме держателя капсулы с капсулой видно на фиг.5. Следовательно, корпус 60 капсулы содержит внешнюю поверхность, которая дополняет внутреннюю поверхность или корпус 41 чашки. Поэтому тип капсулы, доставляющей конкретный напиток, может сочетаться по форме с держателем капсулы. Следовательно, изменяя размеры и/или форму чашки, легко отбраковать капсулу в держателе, которая не предназначена для такого держателя. Это может быть использовано для контроля размеров, особенностей и/или качества распространяемых изделий.
Следует также заметить, что сама чашка может быть удалена, если корпус 60 капсулы достаточно жесткий, в этом случае капсула может легко удерживаться на верхнем крае держателя. Например, удерживающее средство может быть выполнено в виде удерживающего кольца, которое опирается на верхний край капсулы.
Чашка держателя доходит до дна у выпускного отверстия 42, образованного краями 420, сделанными для получения сливного отверстия 61 капсулы. В предпочтительном случае это отверстие имеет размеры, которые предотвращают его загрязнение напитком, который проходит через капсулу; что облегчает чистку и уменьшает риски перекрестного загрязнения при последовательном приготовлении двух напитков. Более того, сливное отверстие 61 проходит в предпочтительном случае вниз, по существу, за края 420 чашки с тем, чтобы уменьшить риск появления жидкости на этих краях. Для этого края 420 могут быть сделаны тоньше, чем стенки 40 остальной части чашки.
Как показано на фиг.3, чашка проходит вверх до опорных краев 43, на которых располагается капсула 6 с использованием ее боковых краев 62. За счет этого капсула удерживается в держателе в стабильном положении с поперечной стенкой 63 впуска жидкости, не загроможденной (не закрытой) сверху. Эта стенка может представлять собой мембрану, например, уплотненную по краям, или полужесткую стенку, прикрепленную к корпусу иным способом. Как показано, стенки корпуса 60 обычно выполнены из пластмассы, такой как EVON, поливинилхлорид, полипропилен, полиэтилен, полиамид в виде одного или нескольких слоев. Корпус 60 герметично уплотнен стенкой 63 впуска жидкости, например, с помощью крышки, которая герметично установлена по краям корпуса 60. Крышку обычно делают из материала, который может быть проткнут с помощью перфоратора, в частности инжектора, который будет описан ниже. Материал крышки 63 может быть выбран из такого материала, как алюминий, композит алюминия и полимера, целлюлоза с алюминием и с полимером, в виде одного слоя или нескольких слоев.
Следует заметить, что в приведенном примере капсула 6 в предпочтительном случае имеет свое собственное средство для открывания, обеспечивающее прохождение напитка через сливное отверстие 61 в конструкции, в которой капсула подвергается воздействию жидкости, под давлением впрыскиваемой в эту капсулу жидкости.
Итак, как показано на фиг.5, капсула содержит в нижней части тонкую пленку 65, уплотненную по внутреннему краю 650 корпуса 60 капсулы. Эта пленка 65 расположена выше диска 66, содержащего множество рельефных элементов 67, расположенных снаружи поверхности диска и разграничивающих множество каналов 68, выходящих на периферию указанного диска. Более подробное описание капсулы 6 приведено в международной патентной заявке WO 03/059778, поданной 13 января 2003 г., которая взята в качестве прототипа, не ограничивающего устройство согласно настоящему изобретению, описанное в этой заявке.
В соответствии с одной особенностью настоящего изобретения держатель 4 капсулы и инжектор 70, предназначенные для впрыскивания жидкости под давлением в капсулу, соединены вместе. Инжектор может составлять часть держателя капсулы или может быть отдельно прикреплен к нему. В предпочтительном примере, приведенном на фиг.3, инжектор представляет собой деталь 70, которая является частью системы впрыскивания 7, содержащей держатель 71 инжектора 70, установленный с возможностью вращения сбоку наружного края чашки 40. Держатель 71 установлен с возможностью вращения вокруг оси вращения 72, проходящей сбоку чашки. Боковая сторона, на которой установлен держатель 71, в предпочтительном случае содержит ручку 73, облегчающую захват держателя капсулы и управление системой впрыскивания при разъединении. В результате держатель 71 может быть передвинут в разомкнутое положение, в котором инжектор 70 отсоединен от отверстия чашки (фиг.3), допуская размещение капсулы в чашке. Далее держатель поворачивают в сомкнутое положение, в котором инжектор пробивает отверстие в стенке впуска жидкости капсулы (фиг.4).
Система впрыскивания 7 содержит упругое средство, такое как, по меньшей мере, одна пружина (не показана), и средство привода 74, обеспечивающее движение держателя 71, и инжектор, который жестко прикреплен к нему, преодолевая действие упругого средства в разомкнутом положении с тем, чтобы допустить установку капсулы. Средством привода 74 может быть собачка, которой управляет барашек, и которая попадает в углубление 75 на передней части ручки 73. Таким образом, когда собачка не вытолкнута внутрь, система впрыскивания в сомкнутом положении прокалывается без всякого риска для пользователя.
Как показано на фиг.3, держатель капсулы имеет направляющие боковые края 44, 45 в форме прямоугольных ребер, проходящих с одной стороны наружу, а с другой стороны в направлении введения держателя капсулы в блок подачи жидкости. Эти края выступают вдоль отверстия чашки 40 с тем, чтобы создать подходящее место для держателя капсулы в блоке приема. На передней стороне держателя капсулы может также находиться распознающий элемент или ключ 46, входящий в дополнительное место блока подачи жидкости.
Один пример выполнения инжектора описан со ссылкой на фиг.3, 5 и 6. Инжектор содержит впускное отверстие 76, сделанное на передней поверхности впускной части или соединителя 77. Впускное отверстие оставляют относительно небольшим, желательно менее 3 мм в диаметре. Малое отверстие гарантирует большую точность, надежность, безопасность подачи потока и способствует удалению горячей остаточной воды, когда держатель капсулы снят. Впускная часть или соединитель 77 выступает над верхним краем держателя 71 и в предпочтительном случае имеет форму усеченного конуса. На его противоположной части имеется инжектор 70 с выступающей перфорационной частью 78, которая заканчивается ножом или рассекающей поверхностью 780, позволяющей этой части пройти за счет покалывания через впускную стенку 63 и попасть в капсулу. Эта часть содержит также одно или несколько выпускных отверстий 79, которые расположены так, чтобы распределить поток жидкости внутри капсулы в одном или более подходящем направлении, как показано на фиг.5 и 6. Впускное отверстие 76 и выпускное отверстие 79 сообщаются по внутреннему каналу 750, который проходит через инжектор в осевом направлении.
Внутренний канал инжектора может иметь такие размеры, чтобы возникал капиллярный эффект, позволяющий удерживать жидкость в канале, когда давление спадает. Преимущество заключается в том, что предотвращается появление капель, когда держатель капсулы отделен от блока подачи жидкости после его извлечения. Таким образом, жидкость удерживается в канале за счет капиллярного притяжения, которое в сочетании с уплотнением, создаваемым между инжектором и поверхностью капсулы, предотвращает впуск воздуха в капсулу и, следовательно, предотвращает вытекание жидкости, все еще остающейся в капсуле, через выпускное отверстие 61 капсулы. Канал в предпочтительном случае имеет диаметр 0,7 мм или меньше, желательно от 0,4 до 0,6 мм, и длину, по меньшей мере, 1 мм, желательно, по меньшей мере, 2 мм.
Для растворимых продуктов точка впрыскивания и направление впрыскивания выбираются в отдалении от центра капсулы или чашки 40, а ось выпускного отверстия в предпочтительном случае ориентирована в направлении, которое проходит в стороне от центра капсулы или чашки 40. Имеется много преимуществ. Одно из них заключается в том, что соединение между держателем капсулы и средством подачи жидкости может быть выполнено с приложением большего усилия без риска поломки или повреждения впрыскивающей части держателя капсулы (в сравнении с расположением направления впрыскивания по центру держателя капсулы). Другое преимущество заключается в том, что может быть получен эффект завихрения, который способствует растворению ингредиентов внутри капсулы. Следует заметить, что впрыскивающее отверстие может быть расположено различным образом. Например, впрыскивающее отверстие 79 может быть расположено на той же оси, что и прямой канал 750. Такое расположение отверстия 79 на канале 750 может иметь то преимущество, что облегчается чистка при закупоривании или образовании накипи с помощью простой иглы или других средств.
Инжектор содержит также уплотнительную часть 781, которая образует зону большего сечения, чем перфорационная часть 78, которая расположена рядом с ней. Уплотнительная часть может быть изготовлена из более мягкого материала, чем материал перфоратора с тем, чтобы обеспечить внешнее уплотнение вокруг зоны перфорации, сделанной во впускной стенке 63 капсулы. Таким материалом может быть, например, эластомер или силиконовое кольцо. Преимущество такого устройства заключается в том, что уплотнение делают на малой окружности вокруг перфорации в части 781, которая достаточно запрессована в стенку капсулы, чтобы обеспечить такое уплотнение; это существенно упрощает основную конструкцию средства подачи потока жидкости в капсулу. Таким образом, уплотнение, достигнутое вокруг перфорации капсулы, сохраняется, когда держатель капсулы отделен от блока подачи жидкости; это вместе с соответствующим средством, вставленным в инжектор, удерживает жидкость в инжекторе и, следовательно, предотвращает впуск воздуха, предотвращая капанье жидкости из капсулы, когда капсула все еще содержит некоторое количество жидкости. В качестве подходящего средства может использоваться капиллярный канал внутри инжектора или запорный клапан, который закрывает впускной канал, такой как щелевой клапан, шаровой клапан или игольчатый клапан.
Далее будет описана конструкция блока подачи жидкости со ссылкой на фиг.7-10. Блок подачи жидкости содержит основное направляющее и приемное основание 51, предназначенное для приема держателя 4 капсулы в блок, - положение, в котором расположен инжектор по отношению к средству подачи жидкости блока подачи жидкости. Следовательно, блок подачи жидкости имеет вторую часть, названную подающим основанием 52, которое, по существу, удерживает средство подачи жидкости. Направляющее основание 51 и основание блока подачи жидкости 52 прикреплены друг к другу таким образом, что основание блока подачи жидкости и направляющее основание могут принимать, по меньшей мере, два относительных положения: положение разъединения инжектора 70 и средства подачи жидкости, в котором средство подачи жидкости расположено над держателем капсулы (в частности, над инжектором), и положение соединения инжектора 70 и средства подачи жидкости.
Более точно, направляющее основание 51 представляет собой направляющий элемент поперечной U-образной формы 53, боковые стороны которого имеют продольные направляющие ребра 530, 531, согласующиеся с направляющими краями 44, 45 держателя капсулы. Направляющий элемент 53 определяет заднюю поперечную стенку 532, служащую в качестве ограничителя держателя капсулы во вставленном положении. Выемка 533 в форме болта, в которую вставляется ключ 46, гарантирует определенное правильное положение держателя капсулы в начальном положении.
Направляющее основание и основание блока подачи жидкости соединяют, с одной стороны, с помощью соединительного вала 86, расположенного позади указанных оснований, и, с другой стороны, с помощью защелки (рычажная система) 8, которая содержит две кулисы 80, 81, установленные сзади на раме с помощью соединительных валов 5а-5с. Следовательно, направляющее основание 51 расположено на боковых сторонах кулис 80, 81 с помощью двух соединительных валов 800, позволяющих направляющему основанию поворачиваться относительно кулис, прикрепленных к раме. Основание блока подачи жидкости также прикреплено к каждой из боковых сторон кулис с помощью двух соединителей 82, направленных в два арочных продолговатых отверстия 83, сделанных в указанных кулисах 80, 81 защелки.
Как показано на фиг.10, направляющие отверстия 83 сделаны так, что когда держатель капсулы вручную выносится вниз (направление 0), направляющее основание 51 поворачивается относительно кулис 80, 81 на валу 800 и выносит основание блока подачи жидкости 52, которое затем запирается на направляющем основании 51 в направлении, показанном стрелкой А, поскольку на валы 82 действует усилие, направляющее их движение в отверстиях 83 в направлении F. Как показано на фиг.7, держатель капсулы имеет опорное средство в виде арочных частей, выступающих на опорный край 43, которые сделаны так, чтобы стыковаться с дополнительными каналами удерживающего основания 52. Следовательно, для запирания удерживающего основания и правильного выполнения соединения, держатель капсулы должен быть вставлен вдоль боковых краев удерживающего основания до опорного положения. Если он недостаточно глубоко вставлен, то удерживающее основание не может быть закрыто. Опорное положение, конечно, может быть обеспечено многими различными способами на держателе капсулы и/или блоке подачи жидкости, равно как различными способами может быть достигнута опорная функция.
Может быть установлен также (по выбору) рычаг 87 повторного открывания, обеспечивающий более легкое открывание блока подачи жидкости. Рычаг 87 имеет форму перевернутой U-образной скобы с двумя боковыми стойками 870, 871. Стойки 870, 871 установлены с возможностью вращения на валу 88 на верхней части кулис 80, 81 и направляются вдоль соединителей 82 в отверстия 83. Итак, как показано на фиг.9, когда рычаг приводится в действие вручную в направлении стрелки В, в частности, по направлению вниз, стойки скобы поворачиваются на валу 88 и выносят соединитель 82 в направлении С, назад, в результате чего основание блока подачи жидкости 52 выносится вверх (направление D), следовательно, оно открывается. Когда соединитель упирается в отверстии, направляющее основание 51 выносится наверх (в направлении D1) с тем, чтобы вернуть держатель капсулы в открытое или вставленное положение.
Как показано на фиг.8, в положении запирания блока подачи жидкости 5 относительно держателя 4 капсулы возникает соединение потока жидкости. Средство подачи жидкости перемещаемого подающего основания содержит соединитель 50, представленный внутренним каналом 54 и служащий для подачи жидкости на выпускное отверстие 55, сообщающееся с впускным отверстием 76 инжектора. Для улучшения противодействия высокому давлению соединитель подающего блока в предпочтительном случае содержит коническую часть 56, формирующую коническое соединение с впускной частью 77 инжектора. Может быть добавлено уплотнение 57, подобное O-образному кольцу, с тем чтобы гарантировать хорошую герметизацию соединения.
В другом варианте впускная часть может представлять собой также перевернутую усеченную часть, с которой может стыковаться выступающая часть, такая как часть трубки или усеченная часть средства подачи жидкости. Усеченная часть должна иметь малый объем, чтобы уменьшить количество остаточной горячей воды после удаления держателя капсулы.
На фиг.11-13 приведен другой тип держателя 4b капсулы в соответствии с настоящим изобретением. Держатель 4 капсулы вставляют в блок подачи жидкости 5 благодаря дополнительным соединительным средствам 44, 45, 46, которые являются аналогичными ранее описанным соединительным средствам держателя 4 капсулы. Результат, следовательно, таков, что держатели 4, 4b являются сменными и удаляемыми с блока подачи жидкости 5.
Держатели 4, 4b капсулы имеют, однако, по меньшей мере, одну специфическую особенность, которая отличает их от аналогов. Эта особенность относится к i) форме и/или размеру корпуса, в который вставляется капсула, и ii) способу впрыскивания, которым инжектор доставляет жидкость в капсулу.
В показанном примере держателю 4b капсулы придан такой объем и выбран такой способ впрыскивания, чтобы в него можно было вставить различные особенные капсулы, содержащие ингредиенты, имеющие малый объем и замачиваемые над поперечным сечением основания подложки. Ингредиентами может быть, например, сырье кофе или чая.
Итак, держатель 4b капсулы содержит чашку 40b, которая определяет внутреннюю поверхность или корпус 41b, чей объем меньше объема внутренней поверхности или корпуса 41 держателя 4 капсулы, рассмотренного ранее. В частности, глубина Hb, отделяющая внутренний опорный край 69b от верхнего края 43, меньше аналогичной глубины Н капсулы 4. В результате, держатель может принять капсулы с меньшей порцией, которые могут быть более подходящими, например, для приготовления эспрессо или растворимого кофе из кофейного сырья.
С другой стороны, корпус 41 держателя 4 капсулы, приведенного на фиг.5, имеет большую глубину Н, так что он может принимать капсулы с большим объемом порции, которые могут быть более подходящими для хранения большего количества ингредиентов, таких как порошковое молоко, и/или для доставки большего объема напитка, например, от 110 до 500 мл.
Другое отличие держателей 4, 4b капсул заключается в способе впрыскивания. Держатель 4b капсулы содержит впрыскивающее устройство 7b, работающее по такому же принципу введения в капсулу, как и впрыскивающее устройство 7 капсулы 4, но, тем не менее, инжектор 70b имеет иную конфигурацию. Как подробно показано на фиг.13, выпускное отверстие 79b инжектора 70b отличается по форме и направлению расположения. Форма и ориентация выпускного отверстия сделаны такими, чтобы распределять жидкость дисперсным способом, иначе говоря, на большую поверхность поперечного сечения, что улучшает намокание ингредиентов и уменьшает образование нежелательных предпочтительных каналов движения жидкости. В предпочтительном случае отверстие имеет форму щели, пересекающей в поперечном направлении цилиндрическую часть инжектора. Ориентировано оно в капсуле также в поперечном направлении. Итак, из-за формы и ориентации струйный эффект может быть ослаблен, и жидкость может проходить через слой ингредиентов с тем, чтобы более успешно смачивать всю поверхность слоя вещества.
Понятно, что держатели капсулы имеют особенности, характерные для ингредиентов, содержащихся в капсуле, и/или используемого способа приготовления напитка. Следовательно, устройство имеет большую гибкость, легкую приспосабливаемость к различным условиям работы и возможность розлива большого числа напитков или составов, включая, например, такие напитки как кофе эспрессо, растворимый кофе, фильтрованный кофе, напитки на основе молока, такие как кофе со сливками, латте, а также чай, шоколад или большое число освежающих напитков на основе кофе, чая, молока, какао, фруктового чая, а также специальных составов, содержащих пищевые ингредиенты, например, продукты для младенцев, спортсменов, больных и пожилых людей.
На фиг.14 приведен другой вариант держателя 4с капсулы, содержащего средство впрыскивания 7с и отличающегося от предшествующего устройства. В данном случае средство впрыскивания 7с содержит инжектор 70с в виде стенки или крышки 71с, снабженной трубкой с жидкостью или камерой 710 сбора жидкости. Эта трубка 710 распределяет жидкость по ширине впускного отверстия 79с, открывающегося внутрь корпуса 41 держателя капсулы. В этот держатель может быть вставлена капсула, верхняя поверхность которой проницаема для жидкости и представляет собой фильтровальную бумагу, тканую или нетканую текстильную стенку или решетку, или просто открытую на этой стороне капсулу. Жидкость, как и в предыдущем варианте, распределяется через впускное отверстие 77с, внутренний канал 750с, открытый в трубку. Инжектор 70с герметизирован в капсуле с помощью уплотнения 740, расположенного в промежутке между краем 710с инжектора и краем 43 держателя капсулы. Уплотнение 740 может быть частью самого инжектора и/или держателя капсулы и/или самой капсулы. В таком держателе могут быть затем размещены капсулы, снабженные, например, фильтрующими стенками. Капсулы могут быть полностью гибкими и снабженными фильтрующими стенками с краями, приспособленными для их зажима в держателе капсулы.
Другой вариант держателя 4d капсулы приведен на фиг.15. В данном случае средство впрыскивания 7d содержит инжектор 70d, имеющий форму центральной иглы, сделанной в пластине или крышке 71d и проходящей внутрь корпуса 41 держателя капсулы. Игла распределяет жидкость через отверстие 79d, сделанное на краю иглы. Как и в предшествующих вариантах, жидкость появляется из впускной части 77d внутреннего канала 750d, открытого в трубку 710d. Другие элементы средства впрыскивания являются такими же, как и в предыдущих вариантах. Такая конструкция позволяет распределять жидкость радиально и на требуемую глубину корпуса. Игла может быть прокалывающей или не прокалывающей, в зависимости от того, имеет ли капсула стенку, которая должна быть проколота, или стенку, помещенную с уже проколотым отверстием.
Еще один вариант держателя капсулы приведен на фиг.16. Держатель 4е капсулы отличается от держателя 4, приведенного на фиг.3-6, определенным усовершенствованием, сделанным в средстве впрыскивания 7е. Это средство содержит инжектор 70е, снабженный обратным клапаном. Камера 760 образована в инжекторе сборкой первой верхней детали 761 и второй нижней детали 762, в которой имеется впрыскивающий канал 763. Камера герметизирована с помощью O-образного кольца 764, закрывающего стык 765 сборки (например, винтовую резьбу) между двумя деталями. Камера закрыта иглой 766, которая прижата упругим элементом, таким как спиральная пружина (не показана). Когда жидкость под давлением входит в камеру, игла 766 отжимается назад, сжимая пружину и допуская прохождение жидкости от впускного отверстия 767 камеры по каналу 763 в капсулу 6.
На фиг.17 приведено положение инжектора 70е в блоке подачи жидкости 5. Соединитель блока содержит трубчатый элемент 500, сделанный из деформируемого материала, который сжимается при обычном давлении на внешней конической поверхности соединительной части инжектора. Трубчатый элемент вставлен в углубление 501, сделанное на конце канала подающего блока. Трубчатый элемент 500 разграничивает выпускное отверстие 55 канала 54 блока. Он давит на коническую или развальцованную поверхность соединительной части 77 инжектора и, следовательно, служит в качестве как опоры и соединительной поверхности, так и уплотнения. Таким материалом может быть, например, трубка из эластомера или кремния, края которой прямые (не конические) или конические и которая сжата на соединительной поверхности инжектора.
Удерживающая деталь 71 инжектора установлена с возможностью вращения на соединяющем валу 72, вставленном в отверстие с возможностью некоторого вертикального перемещения, чтобы удерживающий элемент имел бы определенный зазор для бокового наклона, за счет чего зона уплотнения инжектора располагается более точно относительно впускной стенки капсулы. При этом удерживающая деталь перемещается в удлиненном отверстии 720, которое ориентировано вертикально и в котором поперечный вал 72, служащий для удерживания детали на корпусе держателя капсулы, может наклониться. Это обеспечивает лучшее уплотнение инжектора в капсуле. Держатель 4е капсулы снабжен также более эргономичной ручкой дисковой формы, которую легче удерживать. Край 420 выпускного отверстия 42 имеет также скошенный отсекатель, выходящий из края 610 указанного отверстия 61 капсулы с тем, чтобы предотвратить контакт с выходящей жидкостью и облегчить выпуск жидкости в случае любого контакта с ней.
На фиг.18-23 приведен другой возможный вариант держателя капсулы и инжектора в соответствии с настоящим изобретением. Держатель 4 капсулы, приведенный на фиг.18, имеет те же элементы, что и элементы в ранее описанных вариантах, и, следовательно, их нумерация одинакова для облегчения их идентификации. Средство впрыскивания содержит привод 74 в виде собачки, используемой для движения инжектора 70 из положения впрыскивания жидкости в капсулу (фиг.19) в возвратное положение (фиг.20). Привод 74 перемещает удерживающую деталь или пластину 71, на которой установлен инжектор 70, показанный на фиг.21-23. Движение происходит вокруг вала вращения 72, расположенного сзади чашки 40 впереди ручки 73. Упругое средство 740, такое как листовая пружина, оказывает упругое сопротивление действию привода 74 с тем, чтобы обеспечить при отсутствии усилия на упругом средстве возврат инжектора в положение инжекции или ввести инжектор в чашку. Преимущество заключается в том, что гарантируется, что точка впрыскивания направлена к чашке, что ограничивает риск прокалывания, когда держатель капсулы не содержит капсулы внутри. Таким образом, упругое средство представляет собой лист, прикрепленный к приводу и давящий в направлении углубления 75 ручки. Когда упругое средство задействовано, лист изогнут и радиус его окружности уменьшен, как показано на фиг.20, что увеличивает возвратное усилие на привод, когда усилие пользователя на собачку ослабевает. На основании инжектора имеется также жесткая ступенчатая часть 752, которая обеспечивает уплотнение за счет деформации верхней фольги капсулы. Эта часть может быть сделана заодно с держателем 71 методом инжекционного литья и подобным способом.
На фиг.21-23 приведен возможный вариант выполнения инжектора. В данном конкретном случае инжектор имеет сопло 751, в котором сделан канал, имеющий прямолинейную ось 750 и проходящий от впускного отверстия 76 к выпускному отверстию 79. Иными словами, выпускное отверстие 79 под давлением жидкости располагается по направлению дна чашки 40, по существу, вертикально. Уход за каналом теперь производить легче. Легко отсоединить этот канал, когда он забит твердыми частицами (остатки окалины, кофейные зерна и т.п.), чем канал, имеющий изгиб или различный наклон.
Сопло инжектора заканчивается просекающей поверхностью 780 скошенной формы. На основании сопла 751 имеется уплотняющее средство, такое как кольцевая часть 752 (фиг.19), сделанная из эластичного материала, такого как эластомер или силикон. Кольцевая часть может быть гибкой и в форме перевернутой буквы U, или слегка вогнутой для облегчения адаптации к стенке капсулы, когда последняя вспучена под действием внутреннего давления. Когда на инжектор оказывается давление верхней стенкой капсулы, сопло проходит через стенку и стенка давит на кольцевую часть 752 с тем, чтобы получить уплотнение между поверхностью сопла, введенного таким способом, и перфорацией или отверстием отсечки. Упругое средство 740 системы впрыскивания дает усилие, необходимое для хорошего использования кольцевой части 752 на стенке капсулы.
Внутренний канал имеет, по меньшей мере, одну часть 781 меньшего поперечного сечения или диаметра, выполняющую функцию сохранения жидкости в инжекторе благодаря капиллярному притягиванию. Канал проходит в направлении впускного отверстия частью 782, имеющей больший диаметр. Внутренний канал с частью меньшего сечения заканчивается выпускным отверстием 79, которое также дает эффект подачи мощной струи жидкости в капсулу во время инжекции. Эта струя дает мощный перемешивающий эффект в капсуле и помогает быстро и полностью раствориться веществам, содержащимся в капсуле. Внутренний диаметр секции капиллярного притяжения меньше 1 мм, желательно меньше 0,7 мм, еще лучше - от 0,6 до 0,4 мм. Напорная часть большего диаметра 782 гарантирует, что потеря давления, вызванная, по существу, частью меньшего сечения инжектора, не будет слишком велика. Общая потеря давления инжектора может составлять приблизительно от 2 до 5 бар, и насос должен быть достаточно мощным, чтобы преодолеть эту потерю давления и послать жидкость под подающим давлением примерно от 2 до 4 бар. Насос подающего блока должен быть, следовательно, выбран таким, чтобы развивать статическое давление от 4 бар, желательно, от 5 до 15 бар.
Воздушное уплотнение, создаваемое капиллярным каналом, необходимо для предотвращения проблемы падения капель или утечки, которая возникает на дне капсулы благодаря проникновению воздуха извне в инжектор, а затем - в капсулу. Для предотвращения этого явления часть 781 сделана такой, чтобы полностью сохранить жидкость благодаря капиллярному притяжению, когда держатель капсулы удален с оставшейся части машины. Как отмечалось ранее, этот капиллярный канал может быть заменен обратным клапаном или другим подобным средством.
На фиг.24 и 25 приведен вариант, в котором сопло инжектора заменено простым соединителем 752, который заканчивается отверстием 79f. Инжектор регулируют так, чтобы он соприкасался со стенкой 63, обращенной к отверстию 630 в капсуле. В этом случае отверстие сделано заранее и не прокалывается инжектором. Соединитель может иметь цилиндрическую или иную форму. Соединитель частично или целиком может быть изготовлен из эластомера, работающего как уплотнитель. Как показано на фиг.25, стенка 63 капсулы может быть существенно деформирована механическим давлением, вызванным впрыскивающим устройством, что гарантирует лучшее уплотнение. В другом варианте осуществления настоящего изобретения (не показан) крышка является более жесткой, следовательно, менее деформируемой или недеформируемой вообще, и это устройство представляет собой соединитель, который прижимается к стенке, чтобы компенсировать зазор и обеспечить уплотнение. В другом возможном варианте осуществления настоящего изобретения оба элемента - стенка 63 и соединитель 752 - являются деформируемыми.
На фиг.26 приведен еще один вариант выполнения соединения между держателем 4g капсулы и блоком 5 подачи жидкости. Соединение выполняется путем простого поддержания давления, прикладываемого с помощью выступающей трубчатой части 510, определяющей границы выпускного отверстия 770 средства подачи жидкости в проточенной части 770 системы впрыскивания 7g, что определяет границы центрального впускного отверстия 76. Необходимая плотность соединения между держателем капсулы и средством подачи жидкости достигается за счет трубки, имеющей поверхности как на проточенной части. Проточенная часть и трубка могут иметь форму усеченного конуса, как показано на фигуре, чтобы обеспечить плотный контакт вдоль большей площади поверхности. Проточенная часть образована в корпусе держателя 71g инжектора способом инжекции пластмассы или может быть продолжением самого инжектора 70g. Для лучшего согласования с проточенной частью трубчатый элемент 510 может быть изготовлен из деформируемого упругого материала. Крайняя часть 511 в форме усеченного конуса способствует прогибу поверхностей контакта с частью 770. Проточенная часть 770 имеет малый объем, ширину менее 2 см, глубину менее 0,5 см, так что внутри нее остается мало остаточной воды, когда держатель капсулы отсоединен от средства подачи жидкости. Трубчатый элемент 510 может быть съемной или постоянной деталью, которую вставляют или запрессовывают в верхнюю часть средства подачи жидкости 5. Трубчатая часть может быть изготовлена из упругого термостойкого резинового эластомера или пластмассы, а остающаяся часть средства - из металла или твердой пластмассы. Инжектор 70g образует внутренний трубопровод с капиллярной частью уменьшенного сечения относительно впускного отверстия 55.
Настоящее изобретение, конечно, не ограничено описанными вариантами его осуществления. Например, в зависимости от типа капсулы или вида напитка, который должен быть приготовлен, могут быть рассмотрены другие варианты выполнения держателей капсулы.