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CN1942125A - 用于制备饮料的插入件、机器和系统 - Google Patents

用于制备饮料的插入件、机器和系统 Download PDF

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CN1942125A
CN1942125A CNA2005800115292A CN200580011529A CN1942125A CN 1942125 A CN1942125 A CN 1942125A CN A2005800115292 A CNA2005800115292 A CN A2005800115292A CN 200580011529 A CN200580011529 A CN 200580011529A CN 1942125 A CN1942125 A CN 1942125A
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Abstract

一种用于饮料制备机器(201)中的插入件(400)，该饮料制备机器包括冲泡头(250)，其包括用于将水提供给该冲泡头的向上进口(253)，以及用于该机器(201)所生产的饮料流出的向下出口(254)，该插入件(400)包括或适于在使用中在冲泡体积中包含一定量的饮料成分，该插入件(400)的下表面包括设置成在插入件(100)插入该机器中时分别与该饮料制备机器(201)的冲泡头(250)的该进口(253)和出口(254)连通的进口(405)和出口(404)，使得在使用中，来自该冲泡头(250)的进口(253)的水向上通过该插入件(400)的进口(405)而进入该冲泡体积中，并且使得由所述水和所述一定量的饮料成分所产生的饮料向下通过该插入件(100)的出口(404)而流出冲泡头(250)的出口(254)。该插入件(400)的下表面还包括条码(320)或RFID，其在使用中可由饮料制备机器(201)的条码或RFID阅读器读取，用于控制饮料制备机器(201)的操作，其中，条码(320)或RFID位于插入件(400)的下表面上，使得将插入件(400)的出口(404)连在条码(320)中心上的线与将插入件(400)的出口(404)连在插入件(400)的进口(405)上的线之间分开了大于70度的最小角距。

Description

用于制备饮料的插入件、机器和系统
本发明涉及用于制备饮料的插入件、机器和系统。
已知可提供用于制备饮料如咖啡、茶和巧克力的机器和系统。通常在这种系统中，饮料成分以松散的形式使用或者包含在容器中。已知在某些机器中采用了柔性的容器，例如包含焙焙和磨碎的咖啡或茶叶的滤纸袋。还已知在其它一些机器中，采用了储盒形式的容器，其可以为刚性的、半刚性的或柔性的，并且在制备饮料的过程中被刺穿。在这种情形下，用于这种容器的机器专门适合于接受处在冲泡头中的特定设计的容器，并使水和/或蒸汽通过用于制备饮料的容器，然后将饮料分配出。这类饮料制备机器可用于商用或家用市场中。在家用市场中，消费者在由包含不同饮料成分的容器或松散饮料成分来制备饮料时，可能不希望使用单独的机器。因此，本发明的一个目的是提供一种插入件、饮料制备机器和饮料制备系统，其允许消费者在一个饮料制备机器中使用多种不同的容器或松散饮料成分。在一方面，本发明的一个目的是提供一种用于饮料制备机器的插入件，其主要设计成与为刚性、半刚性或柔性的储盒一起使用，允许饮料制备机器从柔性容器如滤袋中分配饮料成分。
因此，本发明提供了一种用于饮料制备机器中的插入件，该饮料制备机器包括冲泡头，其包括用于将水提供给所述冲泡头的向上进口，以及用于所述机器所生产的饮料流出的向下出口，所述插入件包括或适于在使用中在冲泡体积中包含一定量的饮料成分，所述插入件的下表面包括设置成在所述插入件插入所述机器中时分别与所述饮料制备机器的冲泡头的所述进口和出口连通的进口和出口，使得在使用中，来自所述冲泡头进口的水向上通过所述插入件的进口而进入所述冲泡体积中，并且使得由所述水和所述一定量的饮料成分所产生的饮料向下通过所述插入件的出口而流出所述冲泡头的出口，其特征在于，所述插入件的下表面还包括条码或RFID，其在使用中可由所述饮料制备机器的条码或RFID阅读器读取，用于控制所述饮料制备机器的操作，其中，所述条码或RFID位于所述插入件的下表面上，使得将所述插入件的出口连在所述条码中心上的线与将所述插入件的出口连在所述插入件的进口上的线之间分开了大于70度的最小角距(angular separation)。
有利的是，已经发现，条码或RFID与进口之间的该最小角距提高了通过该机器识别装置来读取条码或RFID的精确度。首先，这一角距导致进口区域的任何变形对条码或RFID区域的影响最小。其次，已经发现，由于在压力下进行分配，因此在分配过程中会在进口区域存在少量的流体泄漏。泄漏的流体尤其会因为插入件与机器冲泡头之间的毛细管效应而扩散，并通过该流体而导致条码或RFID的部分模糊，从而导致条码或RFID被错读的可能性更大。已经发现，在条码或RFID分开大于70度的角度时，这一问题就不会出现。
优选的是，将所述插入件的出口连在所述条码或RFID中心上的线与将所述插入件的出口连在所述插入件的进口上的线对向(subtend)而形成大于或等于85度的角度。
优选的是，所述出口定位在所述插入件的下表面的中心处或其附近。条码或RFID优选定位在所述下表面的周边处或其附近。
所述插入件可为圆盘形的。
所述插入件可为储盒。所述储盒可为刚性或半刚性的。所述下表面可为层压板。在这种情况下，所述储盒的进口和出口可为所述下表面的被开口以用于输送的部分，其在使用中通过刺穿所述下表面而被开口。或者，所述插入件可限定用于接受松散饮料成分的储存容器。或者，所述插入件可限定储存容器，其用于接受饮料成分的容器，其中，所述容器包括过滤机构。在一方面，所述容器至少部分地由滤袋或过滤膜形成。例如，所述容器可为滤袋。
所述插入件的进口和出口可为开口的。或者，所述插入件的进口和出口可在使用前利用易于破裂的膜来封闭。该易于破裂的膜可包括可撕下部分。
所述插入件可为可再用的。
所述插入件的进口、所述插入件的出口以及条码或RFID可以是共面的。或者，所述插入件的进口、所述插入件的出口以及条码或RFID可以是不共面的。
优选的是，所述插入件还包括用于防止在插入件插入和冲泡头关闭之后该插入件在冲泡头中旋转的机构。用于防止旋转的该机构可包括定向在外部的手柄或接片部分。
该定向在外部的手柄或接片部分可定位成与所述插入件的进口而基本上沿直径方向相对。
本发明还提供了一种饮料制备系统，其包括饮料制备机器和用于所述机器中的插入件，所述插入件是如上所述的类型。
该饮料制备机器可包括冲泡头，其包括用于将水提供给所述冲泡头的向上进口，用于所述机器所生产的饮料流出的向下出口，以及在所述冲泡头中具有可通过信号传输的窗的条码或RFID阅读器，其中，将所述机器的出口连在所述窗中心上的线与将所述机器的出口连在所述机器的进口上的线对向，而形成了大于70度的角度。
优选的是，将所述机器的出口连在所述窗中心上的线与将所述机器的出口连在所述机器的进口上的线对向，而形成了大于或等于85度的角度。
优选的是，所述饮料制备机器的出口定位在所述冲泡头的中心或其附近。
条码阅读器或RFID阅读器的窗优选定位在所述冲泡头的周边处或其附近。
所述冲泡头可包括用于接受所述插入件的承座，以防止一旦冲泡头关闭，所述插入件和所述冲泡头会产生相对旋转。所述承座可包括凹部或开口，用于接受所述插入件的定向在外部的手柄或接片部分。所述承座可包括开口，通过所述开口可接近所述冲泡头的进口、所述冲泡头的出口以及条码阅读器或RFID阅读器的窗。
所述冲泡头可包括用于接受所述插入件的凹腔，其中，所述插入件和所述凹腔中的一个包括键，并且所述插入件和所述凹腔中的另一个包括凹口，其中，所述键和所述凹口的相互接合可防止一旦冲泡头关闭时，在所述插入件和所述冲泡头之间产生相对旋转。
本发明的插入件可包含或装载有适合于形成饮料产品的一种或多种饮料成分。该饮料产品例如可以为咖啡、茶、巧克力或者包括牛奶在内的奶基饮料中的一种。该饮料成分可以是粉末状的、磨碎的、基于叶片的，或者为液体。该饮料成分可以是不可溶的或可溶的。实例包括焙炒和磨碎的咖啡、茶叶、粉末状巧克力和汤、液态奶基饮料、碳酸饮料和浓缩果汁。
在以下介绍中，将采用用语“上”和“下”及等效用语来描述本发明特征的相对定位。用语“上”和“下”及等效用语应理解为指处于其正常定向中以用于插入到饮料制备机器中并随后进行分配的插入件(或其它部件)。另外，将采用用语“内”和“外”及等效用语来描述本发明特征的相对定位。用语“内”和“外”及等效用语应理解为分别指接近或远离插入件(或其它部件)的中心或主轴线X的插入件(或其它部件)的相对位置。
下面将仅通过示例并参考附图来介绍本发明的实施例，在附图中：
图1a是本发明的饮料制备机器的正面透视图；
图1b是图1a所述饮料制备机器的正面透视图，其中冲泡头处于打开位置；
图2是图1a所示机器的后面透视图，为了清楚起见省略了一些部件；
图3是图1a所示机器的另一后面透视图，为了清楚起见省略了一些部件；
图4是图1a所示机器的冲泡头的透视图，为了清楚起见省略了一些部件；
图5是图1a所示机器的冲泡头的另一透视图，为了清楚起见省略了一些部件；
图6是处于关闭位置中的冲泡头的剖视图；
图7是包含本发明插入件的显示为处于打开位置中的冲泡头的剖视图，该插入件为储盒的形式；
图8是图1a所示机器的示意性布置图；
图9a和9b是用于图1a所示机器的第一和第二条码识别装置的示意性布置图；
图10是包括条码的本发明的饮料储盒的平面图；
图11是本发明的储盒的外部件的剖面图，所述储盒可用于本发明的饮料制备机器中；
图12是图11所示外部件细节的剖视图，显示了向内朝向的圆柱形延伸部分；
图13是图11所示外部件的细节的剖视图，显示了槽口；
图14是图11所示外部件的从上方看去的透视图；
图15是处于倒置方位中的图11所示外部件的从上方看去的透视图；
图16是图11所示外部件的从上方看去的平面图；
图17是储盒的内部件的剖视图；
图18是图17所示内部件的从上方看去的透视图；
图19是处于倒置方位中的图17所示内部件的从上方看去的透视图；
图20是图17所示内部件的从上方看去的平面图；
图21是处于装配状态下的储盒的剖视图；
图22是根据本发明的另一实施例的从上方看去的剖视图，显示了其彼此分开的上部和下部；
图23是图22所示插入件的下部从下方看去的透视图；
图24是图22所示插入件的从上方看去的透视图，显示了密封在一起的上部和下部；以及
图25是处于打开位置中的饮料制备机器的冲泡头的剖视图，其显示为容纳了图22的插入件。
饮料制备系统
在图1a至图9b中显示了本发明的饮料制备系统的饮料制备机器201。该饮料制备机器201一般包括含有水箱220的外壳210、热水器225、水泵230、空气压缩器235、控制处理器、用户界面240和冲泡头250。冲泡头250又一般包括夹持器251、识别装置252，以及进口穿刺件253和出口穿刺件254。
该饮料制备机器201设计成能够从例如图10至21中所示的储盒1形式的插入件中分配饮料成分，并且能够从图22至25所示的插入件400中分配饮料成分，该插入件400在使用中装载了松散形式的或包装在其它类型的容器如柔性袋中的饮料成分。为了帮助理解饮料制备机器的全面且灵活的操作，在介绍插入件440及其使用之前，首先介绍储盒1形式的插入件的一个示例以及其在上述饮料制备机器201中的使用。
用于该系统中的储盒
如图10至21所示，储盒1大致包括外部件2、内部件3和层压板5。外部件2、内部件3和层压板5装配在一起以形成储盒1，其具有用于容纳一种或多种饮料成分的内部120、进口121、出口122，以及将进口121与出口122相连并且经过内部120的饮料流动路径。进口121和出口122最初被层压板5密封，并在使用中通过刺穿或切开层压板5而打开。饮料流动路径通过外部件2、内部件3和层压板5之间的空间相互关系来限定，如下所述。在储盒1中可选择性地包含有其它部件，例如过滤器4，如下文中进一步介绍。
储盒1特别设计成用于分配滤后产品，例如焙炒和磨碎的咖啡或茶叶。然而，储盒1可用于其它产品，例如巧克力、咖啡、茶、甜味剂、甜酒、香料、酒精饮料、增香奶、果汁、带果肉果汁、酱汁和甜品。
从图15中可见，储盒1的整体形状为大致圆形或盘形，其中储盒1的直径远大于其高度。主轴线X经过外部件的中心，如图11所示。通常来说，外部件2的整体直径为74.5毫米±6毫米，整体高度为16毫米±3毫米。装配好的储盒1的容积通常为30.2毫升±20％。
外部件2一般包括碗形外壳10，其具有弯曲的环形壁13、封闭顶部11和敞开底部12。外部件2在顶部11处的直径小于在底部12处的直径，导致环形壁13在从封闭顶部11延伸到敞开底部12上张开。环形壁13和封闭顶部11一起限定了具有内部34的储存容器。
在封闭顶部11中以主轴线X为中心设置了向内朝向的中空圆柱形延伸部分18。如图12更清楚地显示，圆柱形延伸部分18包括台阶状的轮廓，其具有第一部分19、第二部分20和第三部分21。第一部分19为笔直的圆柱形。第二部分20为截头锥体的形状，并且向内变小。第三部分21为另一笔直的圆柱形，并且被底面31封闭。第一部分19、第二部分20和第三部分21的直径递增式地变小，使得圆柱形延伸部分18的直径在从顶部11延伸到圆柱形延伸部分18的封闭底面31上变小。在圆柱形延伸部分18上的第二部分20和第三部分21之间的接合处形成了大致水平的台肩32。
在外部件2中形成了朝向底部12的向外延伸的台肩33。向外延伸的台肩33形成了与环形壁13同轴的第二壁15以便限定环形轨道，其在第二壁15和环形壁13之间形成了集流管16。集流管16围绕着外部件2的周边延伸。一系列槽口17设在环形壁13中并与集流管16平齐，以便在集流管16和外部件2的内部34之间提供气体和液体连通。如图13所示，槽口17构成了环形壁13中的垂直狭缝。设置了20到40个之间的槽口。在所示实施例中，37个槽口17大致等间距地围绕集流管16的周边设置。槽口17优选具有1.4到1.8毫米之间的长度。各槽口的典型长度为1.6毫米，其为外部件2的整体高度的10％。各槽口的宽度在0.25到0.35毫米之间。通常，各槽口的宽度为0.3毫米。槽口17的宽度应足够窄，以防止在储存期间或在使用中饮料成分从中经过而进入集流管16中。
在外部件2中的外部件2周边处形成了进口腔26。如图15最清楚地显示，设有圆柱形壁27，其在其中限定了进口腔26，并将进口腔26与外部件2的内部34分隔开。圆柱形壁27具有形成在垂直于主轴线X的平面上的封闭顶面28，以及与外部件2的底部12共面的敞开下端29。进口腔26经由两个槽口30而与集流管16相连通，如图11所示。或者，可采用一个至四个槽口来在集流管16和进口腔26之间形成连通。
向外延伸的台肩33的下端设有向外延伸的凸缘35，其垂直于主轴线X而延伸。典型的凸缘35具有2到4毫米之间的宽度。凸缘35的一部分扩展开，以形成可通过它来握住外部件2的手柄24。手柄24设有向上翻起的缘边25，以便增进抓握。
外部件2为由高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯所形成的单件整体件，或者为这些材料中的两种或多种制成的层压板。合适的聚丙烯包括可从DSM英国有限公司(英国Redditch地区)中得到的一定范围内的聚合物。外部件可以为不透明的、透明的或半透明的。制造工艺可以为注塑成型。
图17至20所示的内部件3包括环形框架41和向下延伸的圆柱形漏斗40。主轴线X经过内部件3的中心，如图17所示。
如图18最佳地示出，环形框架41包括通过十条等间距的径向辐条53相连的外缘边51和内毂52。内毂52与圆柱形漏斗40形成一体并从中延伸出。在环形框架41中的径向辐条53之间形成了过滤孔55。过滤器4设在环形框架41上，以便覆盖过滤孔55。过滤器优选由具有较高湿强度的材料如聚酯的非织造纤维材料制成。可使用的其它材料包括不透水的纤维素材料，例如含有织造纸纤维的纤维素材料。织造纸纤维可与聚丙烯、聚氯乙烯和/或聚乙烯的纤维掺混在一起。将这些塑料材料结合在纤维素材料中，使得纤维素材料可被热封。过滤器4还可利用可被热量和/或压力活化的材料来进行处理或涂覆，使得它可这样密封在环形框架41上。
如图17的横截面轮廓所示，内毂52设在比外缘边51更低的位置处，从而使环形框架41具有倾斜的下方轮廓。
各辐条53的上表面设有直立辐板54，其将环形框架41以上的空隙空间分成多个通道57。各通道57在两侧上由辐板54限定，在底面上由过滤器4限定。通道57从外缘边51中向下延伸，并在由辐板54的内端所限定的开口56处通入到圆柱形漏斗40中。
圆柱形漏斗40包括外管42，其包围了内喷口43。外管42形成了圆柱形漏斗40的外部。喷口43通过环形凸缘47在喷口43的上端处连接在外管42上。喷口43包括位于与通道57的开口56连通的上端处的进口45，以及位于下端处的出口44，所制备的饮料可通过出口44而排入到杯子或其它储存容器中。喷口43包括上端处的截头锥体部分48和下端处的圆柱形部分58。圆柱形部分58可具有略微的锥形，使得它朝向出口44变窄。截头锥体部分48有助于将饮料从通道57向下引向出口44，而不会引发饮料紊流。截头锥体部分48的上表面设有四个支承辐板49，其等间距地围绕着圆柱形漏斗40的周边。支承辐板49在它们之间限定了通道50。支承辐板49的上边缘相互间平齐，并且垂直于主轴线X。
内部件3可由聚丙烯或上述类似的材料通过与外部件2相同的注塑成型形成为单件整体件。
或者，内部件3和/或外部件2可由生物可降解的聚合物制成。合适材料的示例包括可降解的聚乙烯(例如由英国Borehamwood的Symphony Environmental公司提供的SPITEK)、生物可降解的聚酯酰胺(例如由Symphony Environmental公司提供的BAK1095)、聚乳酸(由美国明尼苏达州的Cargil公司提供的PLA)、淀粉基聚合物、纤维素衍生物和多肽。
层压板5由两层形成，即第一层铝和第二层铸型用聚丙烯。铝层的厚度在0.02到0.07毫米之间。铸型用聚丙烯层的厚度在0.025到0.065毫米之间。在一个实施例中，铝层为0.06毫米厚，聚丙烯层为0.025毫米厚。该层压板是特别有利的，因为它在装配过程中具有很强的抗卷曲能力。结果，层压板5可预先切割成正确的尺寸和形状，并随后传送至生产线上的装配工位而不会出现变形。因此，层压板5特别适合于焊接。可用的其它层压板材料包括PET/铝/PP、PE/EVOH/PP、PET/金属化层/PP以及铝/PP层压板。可用层压板卷材来取代冲切备料。
储盒1可通过刚性或半刚性的盖子而非柔性层压板来封闭。
储盒1的装配涉及以下步骤：
a)将内部件3插入到外部件2中；
b)将过滤器4切割成形并放在内部件3上，以便被容纳在圆柱形漏斗40上并靠在环形框架41上；
c)通过超声波焊接将内部件3、外部件2和过滤器4结合在一起；
d)用一种或多种饮料成分来填充储盒1；
e)将层压板5固定在外部件2上。
这些步骤将在下文中更详细地介绍。
外部件2定向成使得敞开底部12向上。然后将内部件3插入到外部件2中，其中外缘边51以松配合的形式在储盒1的顶部11处容纳在轴向延伸部分14中。外部件2的圆柱形延伸部分18同时容纳在内部件3的圆柱形漏斗40的上部中。圆柱形延伸部分18的第三部分21安放在圆柱形漏斗40内，其中圆柱形延伸部分18的封闭底面31靠在内部件3的支承辐板49上。然后将过滤器4放在内部件3上，使得过滤器材料与环形缘边51接触。然后采用超声波焊接工艺将过滤器4结合在内部件3上，同时在同一工艺步骤中将内部件3结合在外部件2上。内部件3和过滤器4焊接在外缘边51的周围。内部件3和外部件2通过围绕在外缘边51和辐板54的上边缘周围的焊接线而结合起来。
如在图21中最清楚地示出，外部件2和内部件3在结合在一起时在内部120中在环形凸缘41之下和圆柱形漏斗40之外限定了空隙空间130，其形成了过滤腔。过滤腔130和环形框架41以上的通道57通过过滤纸4分隔开。
过滤腔130包含一种或多种饮料成分200。所述一种或多种饮料成分装入到过滤腔130中。对于滤过风格的饮料而言，此成分通常为焙炒和磨碎的咖啡或茶叶。饮料成分在过滤腔130中的装填密度可根据需要来改变。通常，对于滤过的咖啡产品而言，在厚度一般为5至14毫米的过滤床中，过滤腔包含5.0到10.2克之间的焙炒和磨碎的咖啡。作为选择，内部120可包含一个或多个例如球的物体，其可在内部120中自由地运动，以便在饮料的释放期间通过引发紊流和破坏饮料成分的沉积来促进混合。
然后通过围绕层压板5的周边形成焊缝126来将层压板5结合在向外延伸凸缘35的底面上，从而将层压板5固定在外部件2上。焊缝126然后延伸，以便将层压板5密封在进口腔26的圆柱形壁27的下边缘上。另外，在层压板5和圆柱形漏斗40的外管42的下边缘之间形成了焊缝125。层压板5形成了过滤腔130的下壁，并且还密封了进口腔26和圆柱形漏斗40。然而，在分配之前在层压板5和喷口43的下边缘之间存在有小间隙123。可采用多种焊接方法如热焊接和超声波焊接，这取决于层压板5的材料特性。
有利的是，内部件3跨置于外部件2和层压板5之间。内部件3由比较刚性的材料如聚丙烯形成。这样，内部件3形成了承载件，其用于在储盒1受压时使层压板5和外部件2保持间隔开。储盒1优选在使用中承受到130到280N之间的压缩载荷。该压力用于防止储盒在内部受压时失效，并且还可用于将内部件3和外部件2挤压在一起。这保证了储盒1内的通路和孔的内部尺寸是固定的，并且在储盒1的受压期间不会变化。
为了使用储盒1，首先将它插入到该饮料制备机器中，并通过饮料制备机器的穿刺件来打开进口121和出口122，该穿刺件将层压板5穿孔并折起来。通常为水的水介质在压力下通过进口121而进入储盒1，在0.1-2.0巴之间的压力下进入进口腔26。水从这里被引导而流经槽口30并围绕集流管16流动，并经过多个槽口17而进入储盒1的过滤腔130。水被迫径向向内地流过过滤腔130，并与其中所包含的饮料成分200混合。同时水被迫向上透过饮料成分。通过使水经过饮料成分而形成的饮料经由过滤器4和过滤孔55而进入到环形框架41上方的通道57中。过滤器4在辐条53上的密封以及缘边51与外部件2的焊接保证了不存在捷径，所有的饮料都必须经过过滤器4。
饮料然后沿着形成于辐板54之间的径向通道57向下流经开口56而进入圆柱形漏斗40中。饮料沿着支承辐板47之间的通道50而向下经喷口43到达出口44，在这里饮料排入到储存容器如杯子中。
饮料制备机器优选包括空气清洗工具，其中在分配循环结束时迫使压缩空气通过储盒1，以便冲走残留在储存容器内的饮料。
根据本发明，储盒1设在层压板1上，并且带有条码320，如图10所示。条码320由多个对比色的条形成。这些条优选是位于白色背景上的黑色条，以便使对比效果最大。不要求条码320遵循公布的标准，而只需要它是用于条码的标准格式，例如可采用EAN-13、UPC-A，或者采用每5行中2行的隔行扫描。
如图10所示，条码320特别地相对于储盒1的进口121和出口122而定位。从以上对储盒1的描述中可以注意到，进口121和出口122可简单地包括层压板5的在使用中将会被该机器的穿刺件穿透的部分，如下所述。不要求在层压板上标记进口和出口，在图10中所示的只是用于说明性的目的。根据本发明，条码320和储盒1的进口121分开了很小的角距。线328可定义为从储盒1的中心延伸经过条码320的中心。另外，线329可定义为从储盒1的中心延伸经过进口121的中心。根据本发明，这两条线对向而形成的角度α大于70度。该角度α优选大于或等于85度。在出口122如所示实施例中那样处在储盒1的中心时，线328和329分别从出口122的中心延伸至条码320和进口121。有利的是，已经发现，条码320与进口121之间的这种较小角距提高了该机器的识别装置读取条码320的精确度，如下所述。这被视为是由两个原因造成的。首先，这一角距导致在穿刺层压板5时层压板的进口区域的任何变形在条码320的区域中对层压板的影响最小。其次，已经发现，由于在压力下进行分配，因此在分配过程中会在储盒1的进口区域可能存在较小程度的流体泄漏。泄漏的流体尤其会由于在层压板与冲泡头250之间的毛细管效应而扩散，并通过该流体而导致条码320的部分模糊，从而导致条码320被错读的可能性更大。已经发现，在条码320分开大于70度的角度时，这一问题就不会出现。在一个备选实施例中，条码320被RFID码取代，其以与以上所述相同的方式来定位。
优选的是，条码320还定位成接近层压板5的周边，以便将条码320与出口122分开，从而避免在穿刺出口122时出现条码320的变形。
上述储盒1是根据本发明的可带有条码320的一种储盒的一个示例。其它类似类型的储盒可设置成用于分配其它类型的饮料，例如带泡沫的牛奶、蒸汽加压煮出的浓咖啡、巧克力，根据本发明的各种储盒设有如上所述的条码或RFID 320。
饮料制备机器
如图1a所示，外壳210容纳了机器201的其它部件并将其固定位。外壳210优选全部或部分地由结实的塑料材料如ABS制成。或者，外壳210可全部或部分地由金属材料如不锈钢或铝制成。外壳210优选包括具有前半体211和后半体212的蛤壳式设计，其允许在装配期间进入到其中以装配机器201的部件，然后可将它们结合在一起而限定外壳210的内部213。后半体212提供了用于连接水箱220的凹部214。外壳210形成有例如掣子、对接件、凸起和螺纹部分的装置，用于将机器201的部件固定住而无需单独的底板。这减少了机器201的总成本和重量。外壳210的底座215优选设有用于使机器以稳定的方式而竖立在其上的底脚。或者，底座215本身可具有能形成稳定支撑的形状。
外壳210的前半体211包括分配站270，在这里进行饮料的分配。分配站270包括储存容器台271，其具有中空内部以用于形成承滴盘272。储存容器台的上表面273设有格栅274，储存容器可设置在其上。承滴盘272可从外壳210上取下来，以便容易地倒空所收集的水。在储存容器台271之上在外壳210的前半体中形成有凹部275，以便适应于储存容器的尺寸。
冲泡头250设置成朝向储存容器台以上的外壳210的顶部，如图1a和1b所示。优选的是，格栅274相对于冲泡头250的高度可以调节，以便适应不同大小的储存容器。储存容器优选尽可能接近冲泡头250，同时仍能允许储存容器插入到分配站270中和从中抽出，从而降低所分配饮料在与储存容器接触之前必须下降的高度。这用于减少饮料的喷射和飞溅，以及减少夹带气泡(如果有的话)的损失。优选在格栅274和冲泡头250之间插入高度在70毫米到110毫米之间的储存容器。
机器用户界面240设在外壳210的正面，并且包括启动/停机按钮241以及多个状态指示器243-246。
状态指示器243-246优选包括用来指示机器201的准备状态的发光二极管(LED)243、用来指示在机器201的操作中是否发生了错误的LED244，以及一个或多个用来指示机器201是以手动或自动方式来操作的LED245-256。可以控制LED243-246，以便根据机器201的状态来以恒定光强照明、间歇式闪烁，或者同时出现这两者。LED243-246可具有多种颜色，包括绿色、红色和黄色。
启动/停机按钮241控制分配循环的开始，并且为手动操作的按钮、开关或类似元件。
可以设置体积调节控制器，以便允许机器201的用户手动地调节所输送饮料的体积，不需要改变其它操作性能。体积调节控制器优选可允许上下浮动20％地来调节体积。体积调节控制器可以为旋钮、线性滑块、带有增量和减量按钮的读数器，或类似部件。更典型的是，通过用户操作的启动/停机按钮241来控制体积。
可在机器201上设置人工电源开关(未示出)。或者，可以仅通过从主电源上插入或取下电源插头来控制电力供给。
水箱220位于外壳210的后面，并连接在外壳210的后半体212上。水箱220包括大致圆柱体221，其可出于美观原因而根据需要制成为正圆柱体或平截头体。水箱包括用于用水来填充水箱的进口，其在使用中通过可人工移动的盖子222而封闭起来。出口设在与水泵230连通的水箱下端。水箱220可由透明的或半透明的材料制成，以允许消费者观察残留在水箱中的水的多少。或者，水箱220可由不透明的材料制成，但在其中设有观察窗。作为另加或上述的替代，水箱220可设有低水位传感器，其可在水箱内的水位下降至预选水平时阻止水泵230操作，并且可选择地触发报警指示器如LED。水箱220优选具有约1.5升的内部容积。
如图8示意性显示，水泵230操作式连接在水箱220和热水器225之间，并由控制处理器控制。该泵提供了水在2.5巴最大压力下的最大流率900毫升/分钟。在正常使用中，压力优选限于2巴。水通过机器201的流率可通过周期性切断泵的供电而由控制处理器控制为泵最大流率的一定百分比。泵优选可以在最大额定流率的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％的任一比例下被驱动。所泵出水的体积的精度优选为±5％，从而导致所分配饮料的最终体积的±5％精度。合适的泵为由Ulka S.R.L.(意大利Pavia市)生产的Evolution(RTM)EP8泵。优选在流动管线中在水泵230的上游或下游设置体积流量传感器(未示出)。该体积流量传感器优选为旋转传感器。
热水器225设在外壳210的内部。加热器225具有1550W的额定功率，并且能够在1分钟内将来自水泵230的水从约20℃的初始温度加热至85℃左右的工作温度。在一个分配循环结束时与加热器225能够开始下一分配循环时之间的停留时间优选小于10秒。加热器在分配循环期间维持选定温度±2℃。用于分配循环的水可在83℃或93℃下传递至冲泡头250中。加热器225能够快速地将输送温度从85℃的标称水温调节至83℃或93℃。加热器225包括超温断开装置，其可在温度超过98℃时关掉加热器。从加热器225中输出的水通过三通阀输送到冲泡头250。如果水流的压力是可接受的，则水就可流到储盒1中。如果压力低于或高于预定限值，则水就通过三通阀而引导到承滴盘回收容器270中。
空气压缩器235通过单向阀而操作式地连接在冲泡头250上，并由控制处理器控制。空气压缩器235提供了在1.0巴下为500毫升/分钟的最大空气流率。在使用中，35毫升的工作容积被加压至2.0巴。空气压缩器235优选可产生两种流率：快(或最大)流率和慢流率。
饮料制备机器201的控制处理器包括处理模块和存储器。控制处理器操作式地连接在热水器225、水泵230、空气压缩器235和用户界面240上，并控制它们的操作。
控制处理器的存储器包括用于饮料制备机器201的一个或多个工作参数所用的一个或多个变量。工作参数为在操作阶段期间流过饮料储盒1的水的温度，充填饮料储盒1的速度，浸泡步骤的存在与否，饮料的总分配体积，水在排出阶段中的流率，以及清洗阶段的流率和时间。
用于工作参数的变量储存在存储器中。储盒1包括设在储盒1之上或之中的代码，其代表该储盒1中的饮料最佳分配所要求的工作参数。该代码为二进制格式，并包括与控制处理器存储器中所存储的变量相对应的多个数据位。
冲泡头250如图4至7所示。冲泡头250的夹持器251包括固定下部255、可旋转的上部256，以及设在固定下部255和可旋转上部256之间的可枢轴转动的储盒承座257。上部256、下部255和储盒承座257可围绕同一铰链轴258旋转。图4至7显示了夹持器251，其中为了清楚起见省略了机器201的一些部件。
可旋转上部256和可枢轴转动的储盒承座257通过夹紧机构280而可相对于固定下部255运动。夹紧机构280包括具有第一部件或部分281和第二部件或部分282的夹杆。夹杆的第一部分281包括U形臂，其在两个第一枢轴点283处可枢轴转动地安装在上部256上，在夹持器251的每一侧上设有一个枢轴点283。
夹杆的第二部分包括两个偏心臂282，在夹持器251的每一侧上设有一个，这两个偏心臂282各自在位于铰链轴258上的第二枢轴点285处可枢轴转动地安装在上部256上，从而将上部256与固定下部255联接起来。各偏心臂282为往复运动件，其包括圆柱体282a、杆柄282b和弹性套筒282c。圆柱体282a具有内孔，并且可旋转地安装在铰链轴258的一端。杆柄282b的第一端可滑动地容纳在圆柱体282a的孔中。杆柄282b的另一端在第三枢轴点286处可旋转地安装在U形臂281上。第三枢轴点286未连接在上部256和下部255上，并且可相对于它们自由运动。弹性套筒282c安装在杆柄282b的外部，并且在使用中在圆柱体282a和杆柄282b上的对接面之间延伸。弹性套筒282c可适应偏心臂282的缩短，但也可将偏心臂282偏压成伸出的构造。因此，第三枢轴点286朝向和离开铰链轴258的运动可通过杆柄282b在圆柱体282a中的相对运动来实现。弹性套筒282c优选由硅酮形成。尽管在所示实施例中采用了两个偏心臂282，但是很显然，该关闭机构可构造成仅带有一个偏心臂282。
U形臂281围绕夹持器251的前面延伸，并包括两个向下悬垂的挂钩件287，在夹持器251的每一侧上设有一个，各挂钩件包括面向铰链轴258的凸轮面288。夹持器251的固定下部255设有两个凸台259或掣子，在位于或接近其边缘260处在下部255的每一侧上设有一个，并且与挂钩件287大致对准。
如图4所示，U形臂281可由单件式塑料模塑件形成，其包括具人机工程学优点的手柄以及与该臂形成一体的挂钩件287。
储盒承座257可旋转地安装在夹持器251的上部255和下部256之间。承座257设有大致圆形的凹部290，其在使用中用来容纳饮料储盒1。凹部290包括用于容纳饮料储盒1的手柄部分24的不规则部分291，其还用于防止饮料储盒1在夹持器251中旋转。储盒承座257相对于固定下部255被弹性式支撑，使得在如图7所示的打开位置中，储盒承座257被偏压成脱离与固定下部255接触，因此储盒承座257运动至脱离与出口穿刺件254和进口穿刺件253接触。储盒承座257设有孔292，用于在储盒承座257运动至关闭位置时容纳从中穿过的出口穿刺件254和进口穿刺件253以及储盒识别装置252的识别头300。
上部255包括大致圆形的主体310，其罩住了圆形观察窗312，消费者可在分配循环期间通过该观察窗312来观察饮料储盒1，并且还可观察确认储盒1是否装在机器201中。观察窗312为具有向下缘边311的杯形。观察窗312能够相对于上部255的主体310轴向地运动。实现这种相对运动的一种设置是，在观察窗312与圆形主体310之间提供波形弹簧(未示出)或类似的弹性机构。在一种备选的设置中，一系列螺旋形压缩弹簧(未示出)设置成在观察窗312与主体310之间延伸。在这两种情形下，弹性机构允许观察窗312相对于圆形主体310较小程度地轴向运动。
当夹持器251处于关闭位置时，观察窗312承靠在饮料储盒1上，从而将储盒1偏压至承靠在下部256上。在一种设置中，观察窗312的缘边311接触并承靠在饮料储盒1的凸缘35上。同时，窗312与储盒1的封闭顶部11相接触。在一种备选的设置中，只有观察窗312与储盒1的封闭顶部11相接触，在缘边311与凸缘35之间没有承靠接触。由缘边311施加在凸缘35上的压力和/或由窗312施加在封闭顶部11上的压力保证了储盒1和夹持器251之间的流体密封。
下部255包括进口穿刺件253和出口穿刺件254，以及储盒识别装置252的识别头300。进口穿刺件253包括中空的针形管260，其具有尖端261以便在使用中穿透饮料储盒1的层压板5。进口穿刺件253与图7所示的水管262流体连通，其延伸穿过下部255并连接在热水器225的出口管263上。出口穿刺件254类似于本申请人的欧洲专利EP0389141和EP0334572中所述的出口穿刺件类型，并包括具有圆形或D形横截面的开口圆柱体264，其具有大于喷口43的尺寸。出口穿刺件254的上端的弧形部分265呈锯齿形，以便穿透和最终切开饮料储盒1的层压板。上端的其余部分沿着圆柱体的纵向被至少切回至锯齿形部分的齿266的根部，以便在经由其中分配饮料之前以离开出口孔的方式来折叠或拉动切层压板5。出口穿刺件254穿透了喷口43外部的层压板5，并且当储盒承座257处于关闭位置时，出口穿刺件254处在喷口43和释放漏斗40的外壁42之间的环圈中。出口穿刺件254将所切开的层压板105折成环圈。因此，出口穿刺件254和所切开的层压板105都保持为不会挡住所排出的饮料。
出口穿刺件254被凸台254a包围，凸台254a相对于其周围部分抬起了0.5毫米。
有利的是，出口穿刺件254可从下部255上拆下来，以便例如在洗碟机中对它进行彻底清理。可拆式出口穿刺件254容纳在下部255中的凹部267中并安放在其上。进口穿刺件253和/或出口穿刺件254可由金属如不锈钢制成，或者由塑料材料制成。有利的是，通过使用能被非金属材料穿透和切开的层压板5，就能够使用塑料切割件。因此，穿刺件253，254可以制作成不太尖锐，从而降低了伤害消费者的风险。另外，塑料穿刺件不容易生锈。进口穿刺件253和出口穿刺件24优选由可从下部255上拆下的单件整体式单元形成。
根据本发明，进口穿刺件253定位成离储盒识别装置头300的窗有一个特定的角距。线326可定义为从冲泡头250的中心延伸经过识别装置252的中心。另外，线327可定义为从冲泡头250的中心延伸经过进口穿刺件253的中心。根据本发明，这两条线对向而形成的角度α大于70度。该角度α优选大于或等于85度。在出口穿刺件254如该所示实施例中那样处在冲泡头250的中心时，线326和327分别从出口穿刺件254的中心延伸至该窗和进口穿刺件。
在使用中，夹持器251的上部256可从图1b所示的垂直定向或垂直朝向的打开位置运动至关闭位置，在关闭位置中它基本上水平地定向，并且与固定下部255和储盒承座257互相接合。上部256通过夹杆的操作而从打开位置运动至关闭位置。为了关闭上部256，用户通过U形臂281而握住夹杆并向下拉。因此，上部256旋转，这首先将观察窗312的缘边311带动至与位于储盒承座257中的饮料储盒1的凸缘35相接触，并且使窗312本身与储盒1的封闭顶部11形成接触。上部256的继续旋转使上部256和储盒承座257向下转动至与下部255相接触。U形臂281的进一步旋转使U形臂281相对于上部256和下部255旋转，从而导致上部256的挂钩件287与下部255的凸起259相接合，同时凸轮面288跨在凸起259上。在该最后旋转阶段的期间，储盒1被压在储盒承座257和观察窗312之间。结果，观察窗312克服波形弹簧或螺旋弹簧的偏压而相对于上部256的圆形主体310轴向运动。该运动允许收紧饮料储盒1和饮料制备机器中的公差，并保证施加在储盒上的压力大小保持在可接受的范围内。通过波形弹簧或螺旋弹簧的作用来调节的机构夹紧力保证了储盒上的夹紧压力。对于其中在凸缘35和储盒1的封闭顶部11上都施加承靠压力的设置而言，已经发现，要求处于130到280N之间的压力。该力优选为约200N。小于约130N的力不能提供足够的密封，而大于约280N的力会导致储盒1的部件的塑性破坏。对于其中仅仅在储盒1的封闭顶部11上施加承靠压力的设置而言，已经发现，要求50到280N之间的压力。可以注意到，利用这种设置，较低的压力水平也是可以的，而不会对储盒1的密封产生有害的影响。在冲泡头的关闭期间，储盒1的层压板5在与出口穿刺件254周围的凸台254a相接触时被张紧，这使得在圆柱形漏斗的外管42的远端相对于凸缘35向上运动了0.5毫米时层压板5会弯曲至脱离平面。这种运动还保证了施加在储盒上的大部分压力通过承载内部件3而经储盒1的中心部位起作用。因此在关闭位置中，储盒1可通过观察窗312的缘边311而被夹紧在凸缘35的周围，并通过与观察窗312和凸台254a的接触而被一直牢固地夹紧在储盒的封闭顶部11和内部件3的外管42之间。这些夹紧力有助于防止储盒1在加压过程中受损，并且还保证了内部件3和外部件2相互间完全地靠在一起，因此保证了即使在内部加压期间所有的内部通路和孔也保持其预定的尺寸。
可在夹持器251的第一枢轴点283和第二枢轴点285之间绘出假想基准线。在图7中可见，在打开位置中，第三枢轴点286位于基准线的最接近固定下部255的一侧。当上部256到达关闭位置时，夹杆的第三枢轴点286经过基准线，该基准线将第一枢轴点283和第二枢轴点285与线的远离固定下部255的另一侧相连。因此，U形臂281从第一稳定位置“快速切换”至第二稳定位置。该快速切换动作通过偏心臂282的缩短和弹性套筒282c的相应压缩来实现。一旦第三枢轴点286通过假想基准线，则弹性套筒282c的回复便起作用，继续进行第三枢轴点286离开假想基准线的运动。因此，夹杆具有双稳定操作，其中该杆在打开或关闭位置中是稳定的，但在第三枢轴点286位于连接第一枢轴点283和第二枢轴点285的假想基准线上时是不稳定的。因此，夹杆的快速切换动作提供了可导致明确关闭动作的有效封闭机制，其中在夹杆旋转的最终阶段，U形臂281和第二臂284的快速切换动作迫使挂钩件287与凸起259形成牢固接合。另外，弹性套筒282c提供了阻止上部256重新开启的阻力，这是因为压紧套筒282c所需的最小力足以使第三枢轴点286向回运动至将第一枢轴点283和第二枢轴点285相连的基准线。有利的是，挂钩件287和凸起259的相互接合可防止上部和下部通过夹杆旋转以外的方式被分开。这在操作期间当冲泡头250承受到内部加压时防止冲泡头250打开中是有用的。
识别装置252的用途是允许机器201识别所插入的饮料储盒1的类型，以及由此来调节一个或多个工作参数。在一个典型实施例中，识别装置252包括光学条码阅读器，其可阅读设在饮料储盒1的层压板5上的印刷条码320，如图10所示，并且如上所述。光学条码阅读器包括用于照亮条码320的一个或多个LED321，用于获得条码图象的聚焦透镜322，用于产生代表所得图象的电信号的电荷耦合器件(CCD)323，以及用于LED和CCD的配套电路。下部中用于容纳条码阅读器的空间是有限的。可采用反射镜324来将来自LED321的光反射至未设于下部255中的聚焦透镜。在图9a和9b中显示了示意性的设置。下部255包括孔326，其与饮料储盒1上的条码320尺寸相同。孔326被优选为玻璃的窗封闭，所述窗可通过和传输条码阅读器所产生的信号。在使用中，所产生的电信号通过信号处理软件解码，并且所得结果转发给控制处理器。该软件可识别条码的读取是否包含错误，尽管这种错误的产生如上所述因条码320相对于进口的特定定位而是很少发生的。对条码320进行多次重复扫描，之后再将错误信息传送至消费者。如果机器201不能阅读条码，则消费者可以利用手动操作模式来使用饮料储盒1分配饮料。或者，可提供RFID阅读器，用于读取定位在储盒1上的RFID。
冲泡头250还可包括储盒传感器，用于检测储盒是否存在于夹持器251中。
冲泡头250还可包括锁定传感器，其可检测夹持器251是否被正确地关闭。锁定传感器优选包括微型开关，其在夹持器251关闭和锁定时被触发。储盒传感器和锁定传感器优选串联起来，使得这两个传感器的输出必须都是符合要求的，即在开始分配循环之前存在有储盒并且机构被锁定。
机器201的操作包括将饮料储盒1插入到冲泡头250中，执行其中将分配饮料的分配循环，以及从机器上取下储盒1。
机器201的操作行为由嵌入在控制处理器中的软件来确定。
为了插入储盒1，将夹持器251如上所述地打开，以便露出储盒承座257。然后将储盒1放在被容纳于凹部290内的储盒承座257上，使得储盒的手柄24处于不规则部分291中。储盒1的光条码或磁条码320或RFID直接定位在储盒承座257中的孔326之上。然后如上所述地通过夹杆的操作来关闭夹持器251。在关闭期间，进口穿刺件253和出口穿刺件254刺穿储盒1的层压板5，以形成储盒进口121和出口122。如上所述，被出口穿刺件254切开的层压板5折叠成围绕着喷口43的环圈。在关闭时，夹持器251在储盒承座257和上部256之间以及在储盒1的窗311和顶部11之间将储盒1夹紧在缘边35周围，以形成足够完整性的流体密封，以便耐受分配循环期间不断增大的压力。
为了开始操作循环，消费者操作启动/停机按钮241。
分配循环包括储盒识别和释放循环的步骤。
储盒识别通过上述光学识别装置252来进行，假设来自储盒传感器和锁定传感器的输出是符合要求的。一旦条码320或者RFID被解码，机器201的工作参数就由控制处理器进行调节。然后自动开始释放循环。
释放循环具有四个主要阶段，并非全部阶段都用于所有饮料类型：
(i)预润湿
(ii)暂停
(iii)冲泡/混合
(iv)清洗
在预润湿阶段，储盒1通过水泵230被来自储水箱220的水充填。用水进行充填使过滤腔130中的饮料成分200被润湿。可以在600毫升/分钟的“快”流率或325毫升/分钟的“慢”流率下进行充填。慢充填速度尤其可用于含有粘性液体饮料成分的储盒中，在这里这种成分在能够以较高体积流率泵送之前需要进行一定的稀释。注入到储盒1中的水的体积选择成可保证水或饮料在该阶段期间不会滴落出储盒出口122。
暂停阶段允许饮料成分200浸泡在于预润湿阶段期间所注入的水中达预定的一段时间。预润湿和浸泡阶段均已知可增加从饮料成分200中提取可提出物的产出率，并且改善饮料的最终风味。预润湿和浸泡尤其可用于饮料成分为焙炒和磨碎的咖啡的情形下。
在冲泡/混合阶段，水流过储盒1，以便从饮料成分200中产生出饮料。水的温度由控制处理器确定，其发送指令至热水器225，以便加热从水箱220流到冲泡头250的水。水通过管262并经由进口阀和进口穿刺件253而进入夹持器251的下部255，并进入饮料储盒1的进口腔126。来自于饮料储盒1的饮料的冲泡和/或混合以及随后的分配参考饮料储盒1的各种型式如上所述。
空气清洗包括用压缩空气吹扫饮料制备机器和饮料储盒1，以保证所有饮料都已分配出，以及流动路径已被清理好准备用于分配另一饮料。空气清洗不会在冲泡/混合阶段停止后立即开始，以允许大多数流体流出流动路径。这防止了在空气清洗开始时内部压力出现不可接受的峰值。
在正常工作中，用户通过操作启动/停机按钮241来手动停止机器201。
一旦操作循环结束，消费者就可通过打开夹持器251来取下储盒1，以及可手动取下和处置储盒。或者，机器201可设有自动弹出机构，用于在打开夹持器251时自动取下储盒。
用于该系统中的插入件
如上所述，本发明的机器201还可与其它不必为储盒形式的插入件一起使用。插入件的另一合适形式的一个示例如下所述。
插入件400包括上部401和下部402。上部401在所示实施例中一般为参考储盒1如上所述的外部件2的形式。然而很显然，其它形状和形式的上部也是可以使用的。上部401不包含内部件，而是大致中空的，具有向下的开口409。橡胶或弹性体的O型密封圈403形式的密封机构插在或连接在上部401的开口409的缘边上。该O型密封圈403可以可释放地或永久性地连接在上部401上。或者，O型密封圈403可连接在下部402上。
下部402一般为如上所述的承座257的形式。具体而言，下部402包括一般平面部分，其具有用于接受上部401的圆形凹口408，如下所述。另外，下部402包括两个相关的支脚407，其在其远端具有C形夹持机构406，用于连接在饮料制备机器201的枢轴线上，其方式与如上所述将承座257连接在饮料制备机器201上的方式相同。下部402设有接近凹口408周边的进口孔405和位于凹口408中心的出口孔404。图23显示了插入件400的下部402的底视图。如图所示，进口孔405可被圆盘形凹部包围。或者，进口孔405可为具有平坦表面的简单孔。下部402的下表面417还设有凹口415，其用于接受可通过饮料制备机器201的条码阅读器或RFID阅读器来读取条码或RFID的凹口415，其方式与储盒1的条码或RFID读取方式相同。或者，条码或RFID的可直接施加在下部402的下表面417上，而无需凹口415。具体而言，根据本发明，与上述储盒1一样，插入件400的条码320或RFID和进口孔405分开较小的角距。线328可定义为从插入件400的中心延伸经过条码320或RFID的中心。另外，线329可定义为从插入件400的中心延伸经过进口孔405的中心。根据本发明，这两条线对向而形成的角度α大于70度。该角度α优选大于或等于85度。
下部402的出口孔404设有悬垂向下的圆柱形延伸部分410，其如图25所示地在关闭冲泡头时通过移开可被移开的进口穿刺件253和出口穿刺件254而被容纳进去。
在使用中，插入件400的上部401和下部402如图24所示地密封在一起，以便在由下部402的进口孔405所提供的进口与下部402的出口孔404所提供的出口之间限定冲泡体积。可以理解，该冲泡体积的进口是在向上方向上的，而冲泡体积的出口是在向下方向上的。
当上部401和下部402密封在一起时，O型密封圈403围绕冲泡体积而提供了周边密封，以防止在插入件400的末端处出现流体泄漏。
如图25所示，插入件400可插入上述类型的饮料制备机器中，以取代可旋转的承座257和可拆下的进口穿刺件253和出口穿刺件24。在采用承座257时，插入件400可围绕饮料制备机器的枢轴部位旋转。
在使用中，通过将饮料成分放置在上部401和下部402之间，然后将上部401和下部402放置在一起以便通过O型密封圈403来密封冲泡体积，这样，就将一定量的饮料成分装载到由插入件400所限定的冲泡体积中。这种装载操作可在插入件400可拆式地连接在饮料制备机器上之前和之后进行。优选的是，插入件400的下部402保持连接在饮料制备机器201上，并且用户将一定量的饮料成分装载在下部402上，然后将上部401放置在下部402的顶部，以便限定并密封冲泡体积。
饮料制备机器的关闭机构的操作与以上所述的完全相同。具体而言，应当注意，在关闭机构关闭时，冲泡头在插入件400的上部401上施加向下的压力，以便将上部401和下部402保持在一起，从而在这两者之间形成密封。可通过观察窗311的顶部或通过从上部401的构造上悬垂下来的观察窗缘边，而在上部401上施加压力。另外，由饮料制备机器的关闭机构施加的向下压力将插入件400的下部402密封地贴在冲泡头的固定下部255上，从而确保在下部402的进口孔405与冲泡头的向上进口之间形成密封，以便保证在该点处在分配过程中水不会泄漏出。优选的是，冲泡头250的下部255在进口处设有橡胶密封件420，其直立成稍微超出下部255的平面，以便在插入件400的下部402的向上进口与下表面417之间形成改良的密封。
装载到插入件400的冲泡体积中的一定量的饮料成分可为松散的，或者可包含在容器如滤纸制成的柔性袋中。使用滤袋具有的优点在于，装载饮料成分非常快，并且在分配饮料之后取出饮料成分更容易。
在分配过程中，饮料制备机器将水从冲泡头250的向上进口向上注入到冲泡体积中。水然后与一定量的保存在冲泡体积中的饮料成分相混合，所形成的饮料通过出口孔404而向下分配到位于冲泡头250下方的储存容器中。饮料制备机器的操作的其它方面参考储盒的操作如上所述。具体而言，饮料制备机器的识别装置可用于读取位于下部402的下表面上、优选在凹口415中的条码或RFID。
已经具体描述了可与包含在容器如滤袋中的饮料成分一起使用的插入件400。如上所述，饮料成分也可为松散的形式。在这种情况下，单独的过滤器可设置在插入件400中，以防止排出饮料成分的残渣。用于平面型过滤器的一种优选设置是定位成跨过下部402的出口孔404的上部末端。
可以理解，插入件400的上部401可有利地为刚性的或者半刚性的，以便能够将关闭机构所产生的向下压力传递至密封件403，以确保在插入件400的上部401和下部402之间形成良好的密封。
在插入件400的所示实施例中，上部401和下部402显示为单独的部分。在一种备选的构造中，上部401和下部402可在一点处铰接在一起，但可在打开位置与关闭位置之间运动，以便允许一定量的饮料成分的装载和卸载。优选的是，这种型式的插入件400形成为带塑料铰链的塑料模制件。
流过插入件400的流动一般是在从进口405至出口404的向内方向上。同样有利的是，由于进口405和出口404都设在下部402中，因此就简化了上部401的构造。
在以上描述中，插入件被描述为限定了冲泡体积。应当理解，插入件和饮料制备机器可用于无需冲泡的饮料成分，而不会脱离本发明的范围，这类饮料成分可溶解、稀释或与水混合。
已经描述了非储盒形式的插入件可用于饮料制备机器，其包括上部和下部且在这两者之间限定了冲泡体积。也可使用顶部开口的插入件，其形成为用于密封在加强210的冲泡头250上，并且根据本发明在其下表面上设有条码或RFID。

Claims (31)

1.一种用于饮料制备机器中的插入件，该饮料制备机器包括冲泡头，其包括用于将水提供给所述冲泡头的向上进口，以及用于所述机器所生产的饮料流出的向下出口，所述插入件包括或适于在使用中在冲泡体积中包含一定量的饮料成分，所述插入件的下表面包括设置成在所述插入件插入所述机器中时分别与所述饮料制备机器的冲泡头的所述进口和出口连通的进口和出口，使得在使用中，来自所述冲泡头进口的水向上通过所述插入件的进口而进入所述冲泡体积中，并且使得由所述水和所述一定量的饮料成分所产生的饮料向下通过所述插入件的出口而流出所述冲泡头的出口，其特征在于，所述插入件的下表面还包括RFID或条码，其在使用中可由所述饮料制备机器的RFID或条码阅读器读取，用于控制所述饮料制备机器的操作，其中，所述条码或RFID位于所述插入件的下表面上，使得将所述插入件的出口连在所述条码或RFID的中心上的线与将所述插入件的出口连在所述插入件的进口上的线之间分开了大于70度的最小角距。
2.根据权利要求1所述的插入件，其特征在于，将所述插入件的出口连在所述条码或RFID的中心上的线与将所述插入件的出口连在所述插入件的进口上的线对向，而形成大于或等于85度的角度。
3.根据上述权利要求中任一项所述的插入件，其特征在于，所述出口定位在所述插入件的下表面的中心处或其附近。
4.根据上述权利要求中任一项所述的插入件，其特征在于，所述条码或RFID定位在所述下表面的周边处或其附近。
5.根据上述权利要求中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件为圆盘形的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件为储盒。
7.根据权利要求6所述的插入件，其特征在于，所述储盒为刚性或半刚性的。
8.根据权利要求6或7所述的插入件，其特征在于，所述下表面为层压板。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的插入件，其特征在于，所述储盒的进口和出口为所述下表面的被开口以用于输送的部分，其在使用中通过刺穿所述下表面而被开口。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件限定了其用于接受松散饮料成分的储存容器。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件限定了储存容器，其用于接受饮料成分的容器，其中，所述容器包括过滤机构。
12.根据权利要求11所述的插入件，其特征在于，所述容器至少部分地由滤袋或过滤膜形成。
13.根据权利要求12所述的插入件，其特征在于，所述容器为滤袋。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件的进口和出口为开口的。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件的进口和出口在使用前利用易于破裂的膜来封闭。
16.根据权利要求15所述的插入件，其特征在于，所述易于破裂的膜包括可撕下部分。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件是可再用的。
18.根据上述权利要求中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件的进口、所述插入件的出口以及条码或RFID是共面的。
19.根据上述权利要求中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件的进口、所述插入件的出口以及条码或RFID是不共面的。
20.根据上述权利要求中任一项所述的插入件，其特征在于，所述插入件还包括用于防止在插入所述插入件和关闭所述冲泡头之后所述插入件在所述冲泡头中旋转的机构。
21.根据权利要求20所述的插入件，其特征在于，所述用于防止旋转的机构包括定向在外部的手柄或接片部分。
22.根据权利要求21所述的插入件，其特征在于，所述定向在外部的手柄或接片部分定位成与所述插入件的进口基本上沿直径方向相对。
23.一种饮料制备系统，其包括饮料制备机器和用于所述机器中的插入件，所述插入件是根据上述权利要求中任一项所述的插入件。
24.根据权利要求23所述的饮料制备系统，其特征在于，所述饮料制备机器包括冲泡头，其包括用于将水提供给所述冲泡头的向上进口，用于所述机器所生产的饮料流出的向下出口，以及在所述冲泡头中具有可通过信号传输的窗的条码或RFID阅读器，其中，将所述机器的出口连在所述窗的中心上的线与将所述机器的出口连在所述机器的进口上的线对向，而形成了大于70度的角度。
25.根据权利要求24所述的饮料制备系统，其特征在于，将所述机器的出口连在所述窗的中心上的所述线与将所述机器的出口连在所述机器的进口上的所述线对向，而形成了大于或等于85度的角度。
26.根据权利要求24或25所述的饮料制备系统，其特征在于，所述饮料制备机器的出口定位在所述冲泡头的中心或其附近。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的饮料制备系统，其特征在于，条码阅读器或RFID阅读器的窗定位在所述冲泡头的周边处或其附近。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的饮料制备系统，其特征在于，所述冲泡头包括用于接受所述插入件的承座，以防止一旦冲泡头关闭，所述插入件和所述冲泡头会产生相对旋转。
29.根据权利要求28所述的饮料制备系统，其特征在于，所述承座包括凹部或开口，用于接受所述插入件的定向在外部的手柄或接片部分。
30.根据权利要求28或29所述的饮料制备系统，其特征在于，所述承座包括开口，通过所述开口可接近所述冲泡头的进口、所述冲泡头的出口以及条码阅读器或RFID阅读器的窗。
31.根据权利要求24至27中任一项所述的饮料制备系统，其特征在于，所述冲泡头包括用于接受所述插入件的凹腔，其中，所述插入件和所述凹腔中的一个包括键，并且所述插入件和所述凹腔中的另一个包括凹口，其中，所述键和所述凹口的相互接合就防止一旦所述冲泡头关闭时，在所述插入件和所述冲泡头之间产生相对旋转。
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