胶囊机器和部件技术领域
本说明书涉及用于从单份供应胶囊制备产品(诸如，饮料)的机器
和机器部件。
背景技术
下面的背景技术讨论并非承认下文所讨论的任何事物都可引用为
现有技术或公知常识。下文列出的文献通过对它们的这种引用而被整体
纳入本文。
用于在饮料制备机器中使用的单份供应胶囊变得越来越受欢迎。这
样的胶囊以多种不同形式出现，用于生产饮料，诸如，意大利浓缩咖啡、
滴流咖啡、茶、热巧克力或汤羹。
饮料制备机器有两个主要分类；(i)典型地用于制备意大利浓缩咖
啡的高压机器和(ii)典型地用于制备滴流咖啡(过滤式咖啡)、茶或热
巧克力的低压机器。
低压机器典型地包括泡制室，当向胶囊内容纳用于制备饮料(诸如，
研磨烘培咖啡)的配料的室内注入流体(典型地热水或冷水)时，该泡
制室支撑该胶囊。流体流动经过该室并且典型地经过过滤器之后，通过
刺穿胶囊的下部来分发流体以允许制备的饮料流入用户的杯子。
常规饮料制备机器的一个问题是，泡制室的盖子倾向于部分地妨碍
用于装载和移除胶囊的易接近性。
常规饮料制备机器的另一个问题是，泡制室和流体注入喷嘴的定向
没有提供饮料配料的最佳混合和饱和。
常规饮料制备机器的另一个问题是，泡制室和分发探头的定向没有
提供从胶囊制备的饮料的最佳分发。
常规饮料制备机器的另一个问题是，管道(plumbing)不适于向注
入喷嘴提供热和冷或环境温度流体的混合。
常规饮料制备机器的另一个问题是，它们不具有独立于泡制次序向
胶囊内将引入空气以产生额外的泡沫或咖啡油或以在可能期望的情况
下以其它方式改进饮料特性的能力。
常规饮料制备机器的另一个问题是，它们没有为用户提供通过在泡
制次序完成之后分发额外体积的饮料来“加满”他们的饮料的能力。
常规饮料制备机器的另一个问题是，它们未被提供有可再用胶囊，
该可再用胶囊被配置成与偏离胶囊的中心轴线的流体入口喷嘴一起工
作以优化饮料配料的混合和浸湿。
需要一种克服常规饮料制备机器的问题(诸如，上文认定的问题中
的一个或多个)的机器。
发明内容
在一方面，本发明提供一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品
的机器，所述机器包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
在另一方面，本发明提供一种用于适于接收如下胶囊的机器的可再
用胶囊，所述可再用胶囊包括：
a)一个主体，其设定尺寸以安装在该机器的泡制室内，所述主体具
有一个从一个端壁向一个开口延伸的侧壁，以限定用于接收用于制备期
望的产品的配料的内部空间；
b)一个顶膜，其被可移除地布置在所述开口之上，所述顶膜包括一
个适于从该机器接收注入喷嘴的入口；以及
c)限定在所述主体中的至少一个开口；
其中所述主体适于在所述内部空间中接收一个用于在期望的产品
制备期间过滤所述配料的过滤器。
在另一方面，本发明提供一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产
品的机器，所述机器包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊，其中所述泡制室适于以相对于水平面成向下的角保持所述胶囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个装载机构，其适于使所述泡制室延伸远离所述壳体以用于装载
或卸载所述胶囊，并且使所述泡制室朝向所述壳体缩回以用于制备所述
饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
本领域普通技术人员在阅读下面描述的本说明书的具体实施例时，
将明了本文中公开的教导的其他方面和特征。
附图说明
本文所包括的附图用于例示本说明书的物品、方法以及设备的多个
实施例而并非旨在以任何方式限制所教导的范围。为了例示的简单和清
楚，在认为适当的情况下，参考数字在附图中可以重复以指示对应的或
相似的元件。
图1是根据本发明的机器的透视图；
图2是图1中示出的机器的分解透视图；
图3(a)是用于图1中示出的机器的装载系统在打开位置中且臂
被完全延伸的透视图；
图3(b)是用于图1中示出的机器的装载系统在关闭位置中且臂
被完全缩回的透视图；
图3(c)是用于图1中示出的机器的装载系统在关闭位置中且盖
子被移除的透视图；
图4是用于图1中示出的机器的装载系统的部件的分解视图；
图5(a)到图5(f)是当用于图1中示出的机器的装载系统从打开位
置向关闭位置移动时该装载系统的截面视图；
图6是当用于图1中示出的机器的装载系统未被闩锁以从关闭位置
移动到打开位置时该装载系统的截面视图；
图7是用于图1中示出的机器的泡制室的放大的截面视图；
图8是一个胶囊的放大的截面视图，示出用于图1的机器的喷嘴刺
穿该胶囊的位置；
图9是图8中示出的胶囊的俯视图，示出喷嘴刺穿该胶囊的位置以
及流体退出该喷嘴的方向；
图10是用于图1中示出的机器的流体转移系统的示意图；
图11是用于图1中示出的机器的流体转移系统的一个替代实施方
案的示意图；
图12是用于与图1中示出的机器一起使用的根据本发明的可再用
胶囊的侧截面视图；
图13是一个胶囊的放大的截面视图，示出用于图1的机器的喷嘴
的一个替代实施方案刺穿该胶囊的位置；
图14是图13中示出的胶囊的俯视图，示出喷嘴刺穿该胶囊的位置
以及流体退出该喷嘴的方向；
图15用于图1中示出的机器的装载系统的一个替代实施方案在关
闭位置中且臂被完全缩回的透视图；
图16是沿着线16-16所查看到的图15中示出的装载系统的截面视
图；
图17是沿着线17-17所查看到的图15中示出的装载系统的泡制室
部分的截面视图；
图18是用于图1中示出机器的流体转移系统的一个替代实施方案
的示意图，包括用于控制该机器的运行的控制系统的示意图；以及
图19是示出用于使用根据本发明的一个实施方案的机器从胶囊制
备饮料的过程的流程图。
具体实施方式
下文将描述多个设备或方法以提供要求保护的发明的实施例。要求
保护的发明不限于具有下文所描述的任何一个设备或方法的全部特征
的设备或方法，也不限于下文所描述的多个设备或全部设备共同的特征。
所要求保护的发明可以存在于下文所描述的设备元件或方法步骤的组
合或子组合中。可能的是，下文所描述的设备或方法不是要求保护的发
明的一个实施例。申请人、发明人和/或权利人保留在下文所描述的、
未在此文献中要求保护的设备或方法中公开的任何发明的所有权利，并
且不通过此文献中的公开内容丢弃、放弃或向公众奉献任何这样的发明。
在图1和图2中在10处总体示出根据本发明的机器。机器10包括
壳体12，该壳体具有适于接收胶囊16的泡制室14。胶囊16可适于制
备饮料，诸如意大利浓缩咖啡、滴流咖啡、茶、热巧克力或汤羹。胶囊
16还可适于制备其它可消费食品或饮料产品，诸如汤、面条、热谷类
食品、婴幼儿配方和医药产品或可通过向容纳一个或多个配料的胶囊注
入流体而形成的任何其它产品。
机器10还包括流体储液器18、控制界面20、可枢转地安装到壳体
12的下翻式托盘22和布置在溢出储液器26之上的格栅24。托盘22和
格栅24每个都适于将一个容器(诸如，用户的杯子(未示出))支撑
在期望的高度处。溢出储液器26适于容纳流体或制备的产品的流出或
溢出。
为了容易接近，泡制室14优选地以相对于水平面H(参见图5(a))
成向下的角A定向以使得泡制室14朝向用户倾斜，从而增强制备的产
品的质量并且促进产品从泡制后的胶囊排空。因此，当将胶囊16装载
到泡制室14内时，胶囊的顶部也优选地以相对于水平面H成角A定向。
角A在5度和85度之间，优选地在15度和60度之间并且更优选地在
25度和35度之间。
参照图3到图7，提供装载系统30用于接近泡制室14。装载系统
30包括通过连杆36和返回弹簧38连接到导轨组件34的臂32。臂32
包括导滑件(runner)40，导滑件40适于在杠杆组件44的帮助下在导
轨组件34上沿着辊42移动。杠杆组件44包括第一杠杆44a和第二杠
杆44b。
第一杠杆44a包括弯曲狭槽46，该弯曲狭槽46适于接收从连杆36
延伸的销48。销48适于沿着导轨组件34的导轨50行进。连杆36的
移动受弯曲狭槽46的位置限制。通过允许由返回弹簧38使连杆36缩
回来将第一杠杆44a的移动转化成臂32的移动。导轨50包括座52，
所述座适于一旦臂32达到完全缩回位置就限制臂32的移动。引导件
54布置在对应的凹处56中，该凹处被限定在第一杠杆44a中用于防止
流体和空气转移线路被压紧。
第一杠杆44a通过销62连接到齿条59的一端。齿条59接合运动
阻尼器60以抑制第一杠杆44a的移动。运动阻尼器60连接到导轨组件
34。
第二杠杆44b在销66处可枢转地连接到第一杠杆44a。第二杠杆
44b支撑用于将流体注入到胶囊16内的注入系统68。盖子70布置在第
二杠杆44b之上并且固定至该第二杠杆以覆盖注入系统68。
在图5(a)到图5(f)示出并且下文进行更具体地描述当装载系统从
打开位置(其中臂32完全延伸)到关闭位置(其中臂32完全缩回)时
该装载系统的操作。
参照图5(a)，装载系统被布置在充分打开位置中，其中盖子70被
升起并且泡制室14被暴露并且延伸远离壳体12以为装载或卸载胶囊
16提供容易的用户接近。
参照图5(b)，盖子70的向下移动导致第一杠杆44a和第二杠杆44b
一致地枢转。返回弹簧38使连杆36的上部36a朝向壳体12偏置。第
一杠杆44a的枢转导致狭槽46朝向壳体12移动，这允许连杆36朝向
壳体12移动，从而使臂32缩回。
参照图5(c)，盖子70的进一步向下移动导致第一杠杆44a和第二
杠杆44b进一步地一致地枢转移动。臂32继续朝向壳体12移动直到它
接触到座52，在此点处臂32被完全缩回。
参照图5(d)，盖子70的进一步向下移动导致第一杠杆44a和第二
杠杆44b一致地枢转以定位用于刺穿胶囊顶膜82的喷嘴80。连杆36
和销48保持静止并且第一杠杆44a中的弯曲狭槽36开始相对于销48
移动。值得注意的是，在整个胶囊刺穿过程中，臂32被维持在其完全
缩回位置中，以避免胶囊顶膜82的任何侧向撕开。
参照图5(e)，盖子70的进一步向下移动导致第一杠杆44a和第二
杠杆44b一致地枢转以至喷嘴80刺穿胶囊顶膜82，同时喷嘴密封件80a
推动抵靠胶囊顶膜82以迫使胶囊16在泡制室14中向下直到刺穿探针
94刺穿胶囊16的底部。闩锁72接触凸缘74，迫使闩锁72旋转，压缩
闩锁弹簧73。
参照图5(f)，盖子70的进一步向下移动导致第一杠杆44a和第二
杠杆44b一致地枢转以至闩锁72与凸缘74卡扣接合。一旦闩锁72接
合凸缘74，装载系统30的条件适合将流体注入到胶囊16内用于制备
期望的饮料。
参照图6，第二杠杆44b上的释放凸片(releasetab)45的向上
移动导致第二杠杆44b相对于第一杠杆44a枢转，压缩闩锁弹簧73并
且导致闩锁72从凸缘74脱离。盖子70的进一步向上移动导致对应的
装载系统30以与上文所描述的相反顺序移动，以从胶囊16移除喷嘴
80并且使臂32延伸远离壳体12以暴露胶囊16用于用户移除。
参照图7-图9，注入系统68包括适于在偏移胶囊16的中心轴线
84的位置处刺穿胶囊16的顶膜82的喷嘴80。优选地，喷嘴80适于在
低于中心轴线84的位置处刺穿顶膜82并且更优选地在接近胶囊16的
最低端的位置处。
喷嘴80优选地包括布置在喷嘴80的一侧上的开口88，用于沿着
绕着中心轴线84盘绕的路径注入流体。开口88优选地按箭头S的方向
以远离等分喷嘴80和中心轴线84的平面的角B喷出流体喷雾。角B在
10-60度之间，优选地20-40度并且最优选地25-35度。如图8中示出
的，开口88优选地被配置成导引流体喷雾，该喷雾流体以角E至少部
分地被导引朝向胶囊16的底部。角E在10-60度之间，优选地20-40
度并且最优选地25-35度。离开开口88的流体喷雾具有垂直展开角C，
垂直展开角C在10-90度之间，优选地25-65度且更优选地35-55度。
如图9中示出的，流体喷雾具有水平展开角D，水平展开角D在5-90
度之间，优选地5-50度，最优选地10-20度。
参照图7，泡制室14包括上部90和下部92。下部92可与上部90
分开以用于清洁或修理泡制室14的部件。下部92包括分发系统94，
诸如，刺穿胶囊16的下部的探针。优选地，刺穿探针94偏离中心轴线
84使得胶囊的最下部被刺穿。已经在胶囊16中制备的产品然后流动经
过刺穿探针94中的开口96，经过分发喷嘴98到用户的杯子(未示出)。
刺穿探针94中的开口96优选地位于探针94的侧面上，且更优选地位
于定向成朝向胶囊的最下面部分的探针94的侧面上以确保在泡制循环
完成时饮料从胶囊的最大排空。探针94和开口96适于从胶囊16分发
饮料产品。较大尺寸的探针94和/或开口96或完全不同的分发系统可
被用来从胶囊16分发饮料或其它产品(诸如，具有较大尺寸的不可溶
解的配料或粘滞稠度的产品)。
参照图10，示出流体转移系统100的示意图。流体转移系统100
包括还在图1和图2中示出的流体储液器18。流体储液器18可通过用
盖子104密封的开口102填充流体(典型地水)。流体水平传感器110
(诸如，磁性浮子)标识流体水平何时在指定的水平以下并且发出需要
再填充的信号。传感器110将触发控制界面20处的指示器(未示出)
以指示用户需要再填充。替代地，流体转移系统100可连接到总水管
(watermain)，在此情况下通过打开水入口阀106，流体储液器18
被自动地再填充。
流体转移系统100还包括用于将流体加热到期望的温度的流体加
热箱114。流体加热箱114包括加热元件116、温度传感器118和流体
水平传感器120。当机器第一次通电时，流体水平传感器120确定流体
加热箱是否被填充到最小水平。如果没有，则提示用户运行初始化序列
来填充流体加热箱114。其后，如果流体传感器120指示流体水平在指
定的水平以下，则它将激活警告条件，防止泡制循环的初始化直到警告
条件被纠正。替代地，可通过使用内置(in-line)瞬时加热器或通过
进而由电子加热元件加热的相变散热器(heatsink)，或通过彼此结
合和/或与流体保持箱和/或流体加热箱结合使用的这些装置来加热流
体。
流体加热箱114优选地用流体填充到顶部。流体转移线路130从加
热箱114引向减压阀126。减压阀126是一个三向阀，其通过另一个流
体转移线路130连接到受控的泡制阀127并且通过通风线路128连接到
期望的通风位置(诸如，储液器箱18)。受控的泡制阀127是另一个
三向阀，其通过转移线路130连接到喷嘴80并且连接到通向期望位置
(诸如，流体储液器18)的通风线路129。无论泡制循环是完成还是暂
停，受控的泡制阀127都将打开以防止由于流体箱114的加热建立的压
力。在导致流体加热箱114中的压力升高到设定点以上的任何情况下，
安全减压阀126将打开，所述任何情况包括在泡制期间流体由于加热而
膨胀、水入口阀106泄漏或故障、受控的泡制阀127故障或在流体加热
箱114的出口处或流动路径中的某一稍后的点处的流体流动限制。
当到了向胶囊16内注入流体的时间，活塞泵122可被激活以向流
体加热箱114内泵送流量计124所测量的指定量的流体。对应的量的加
热的流体从而通过流体转移线路130被从流体加热箱114移位到减压阀
126并且假设没有出现超压，通过另一个流体转移线路130到受控的泡
制阀127，并且如果没有出现超压，则通过另一个流体转移线路130到
注入喷嘴80用于将流体注入到胶囊16内。流体转移线路130优选地将
保持灌注有用于下一个胶囊的流体。如果流体在线路中停留一段延长的
时间，此流体将稍微冷却，因此转移线路130优选地将被设计成使得冷
却流体的量与从流体加热箱114提供的加热流体的量相比可忽略。
流体转移系统100还提供通过次级流体转移线路132向注入喷嘴
80供应未加热的流体的选项。还可包括冷冻流体供应源(未示出)来
代替未加热的流体供应源或和未加热的流体供应源一起。可使用制冷压
缩机、电冷冻器、相变材料或其它装置或通过这些装置或其它装置的结
合来使冷冻的流体冷冻。可独立地或彼此混合地和/或与加热的流体混
合地提供未加热的流体和/或冷冻的流体以产生具有期望的温度的饮料。
这可是期望的，以产生由用户通过控制界面20预先选择的较低温度的
饮料(例如，温的而不是热的)或冷饮料。来自流体储液器18或来自
流体入口阀106的未加热的流体使用未加热的流体泵134被泵送经过次
级流体转移线路132并且使用流量计124被测量。在流体将被混合以产
生中间温度的情况下，这可通过交替地运行流体泵122和134并且使用
流量计124测量每个流体温度的相应的体积来实现。替代地，流体泵
122和134可同时运行，其中分别基于泵122和134的已知泵送流动速
率从由流量计124所测量的总体流动速率来计算每种流体的体积。也可
使用这些方法的组合。替代地，可包括第二流量计(附图中未示出)，
使得可独立地测量热流体的流动速率和冷流体的流动速率。
流体转移系统100还包括空气泵136，用于在注入流体之后泵送少
量空气经过注入喷嘴80以清除经过注入喷嘴80的线路并且清除胶囊
16。空气泵136与流体的泵送同时使用或依次序使用以在期望的情况下
向饮料内引入空气，例如以产生额外的泡沫或咖啡油，或以排空不同的
泡制阶段之间的液体以实现期望的饮料特性。
参照图11，示出流体转移系统100a的一个替代实施方案的示意图。
相同的数字用来指代与图10中示出的类似的特征。
流体转移系统100a不包括未加热的流体线路132和未加热的流体
泵134。在所有其它方面，流体转移系统100a与图10中示出的系统100
相同。系统100a提供简化的布置，没有通过喷嘴80增加未加热的流体
的选项。
参照图12，在140处总体示出适于与根据本发明的机器10一起使
用的可再用胶囊。可再用胶囊140包括适于安装在机器10的泡制室14
内的主体142。主体142包括从端壁146延伸到开口148的侧壁144以
限定用于接收用于制备期望的产品的配料(未示出)的内部空间150。
主体142优选地被设定尺寸以限定泡制室14的壁和胶囊140的侧壁144
之间的空间。
当在泡制室14中制备产品时，盖子152可被布置在开口148之上
以容纳配料。盖子152包括偏离胶囊140的中心轴线的环形入口154以
接收用于向胶囊140内注入流体的注入喷嘴80。盖子152可通过连接
器156(诸如，铰链或带螺纹的连接件)固定到主体142。入口可包括
开口158，开口158被配置成以绕着胶囊的中心轴线的圆形盘绕模式导
引流体。盖子152可包括密封件160以形成盖子152和胶囊的主体142
之间的液压密封。
侧壁144包括至少一个开口162，用于允许产品从内部空间150流
动到泡制室14。过滤器164(其优选地是可再用过滤器，但可以是一次
性过滤器)可被布置在开口162之上以从制备的产品过滤配料。优选地，
胶囊140包括覆盖有可再用过滤器164的多个开口162，可再用过滤器
164是使用由不锈钢、塑料或其它材料制成的网状物、胶囊主体中的小
穿孔或其它装置构造的。胶囊140的端壁146被构造成使得不干扰机器
10的分发系统94。
参照图13和图14，在80a处示出当喷嘴刺穿胶囊16并向胶囊16
内注入流体时该喷嘴的替代实施方案。相同的数字指代与上文对应的图
中示出的特征类似的特征。
喷嘴80a包括开口88，开口88适于按箭头S的方向沿着定向成朝
向中心轴线84的向下的路径将流体导引到胶囊16内。这不同于图8和
图9中示出的实施方案中沿着绕着轴线84盘绕的路径导引流体。
开口88由具有第一部分88a和第二部分88b的壁限定，其中第一
部分88a大致上平行于中心轴线84延伸，第二部分88b以相对于第一
部分88a成角E延伸。角E优选地在15度和160度之间，更优选地在
60度和160度之间，最优选地是120度。
参照图14，可以看到，沿着被导引朝向中心轴线84的路径S向胶
囊16内喷射流体。喷雾的展开角(角D)优选地在10度和135度之间，
更优选地在30度和100度之间，最优选地是70度。
参照图15-图17，在30a处示出装载系统的一个替代实施方案。相
同的数字用来指代与上文对应的图中示出的特征类似的特征。
装载系统30a包括锁定系统170，锁定系统170包括锁定螺线管172，
锁定螺线管172适于将盖子70的向上行进限制到这样的程度，即，使
得当向胶囊16注入流体时，如果盖子70被打开，则它阻止任何流体从
泡制器喷出。盖子传感器开关174被用来确保在允许用户启动泡制循环
之前将盖子70完全关闭。用户一启动泡制循环锁定螺线管172就被控
制系统190接合(如图18中示出的并且下文进一步描述的)并且直到
控制系统190确定泡制循环完成或中止才被断开接合。盖子传感器开关
174还被用来检测在泡制循环期间用户何时打开盖子70，这将导致控制
系统190中止泡制循环并且，在2-5秒的短暂延迟之后，使锁定螺线管
172断开接合。
参照图17，示出装载系统30a的泡制室14部分的截面视图。相同
的数字用来指代与上文对应的图中示出的特征类似的特征。
泡制室14包括喷嘴减压球阀180和与喷嘴80连通的鸭嘴止回阀
182。阀180和182适于当喷嘴80内的压力超过预定的量(优选地约7
psi)时打开。例如，如果向胶囊16内注入流体的速率比通过刺穿探针
94从胶囊16分发流体的速率快(例如，由于刺穿探针94失灵)，则
可能出现这种情况。
参照图18，在100b处示出流体转移系统的一个替代实施方案的示
意图。相同的数字用来指代与上文对应的图10和图11中示出的特征类
似的特征。
流体转移系统100b包括喷嘴减压阀180和上文参照图17所描述的
鸭嘴止回阀182。鸭嘴止回阀182防止任何流体以及不可溶化的材料(诸
如，烤制&研磨咖啡)回流到泡制器管道内，这可损害功能(例如，通
过堵塞喷嘴减压阀180)。当流动被阻止或被阻碍在注入喷嘴处、在胶
囊内或在出口探针94处时，喷嘴减压阀180将超压从该系统解除。胶
囊的过压是不期望的，因为这可导致胶囊盖密封失效，导致不可溶化的
材料污染泡制室的上部，需要大量的用户清洁努力以使机器返回到适当
操作。在受控的泡制阀127处和减压阀126处提供额外的超压通风(优
选地设置在约11psi处)。
流体转移系统100b还包括用于控制机器10的操作的控制系统190，
包括设定向胶囊16内分发流体的时间和量。上文所描述的且在图10和
图11中示出的流体转移系统100的其它实施方案将包括类似形式的控
制系统190。
如示出的，控制系统190接收来自机器部件(包括流体温度和水平
传感器110、118和120)的输入以及流量计124的输入。控制系统还
接收来自盖子传感器开关174的输入以及来自控制界面20和泡制按钮
186(其可以是机器10上的或包含在控制界面20中的分立的物理部件)
的输入。控制系统190基于接收的输入和预定的控制逻辑(诸如，下文
参照图19描述的过程逻辑)向特定机器部件传输控制命令。如示出的，
控制系统190可向锁定螺线管172、入口阀106、加热元件116、流体
泵122和134、受控的泡制阀127和空气泵136传输控制命令。
控制系统190允许胶囊16以脉冲间隔注入流体，以优化从不可溶
化的材料提取可溶物。在美国专利7047870中描述并且示出一种用于控
制向胶囊内注入流体的系统的一个实施例，该美国专利的主题以引用的
方式整体纳入本文。
控制系统190将类似地调整向胶囊16内注入空气的定时&序列，与
流体同时注入空气和/或在流体注入之后注入空气。流体和空气的脉冲
序列由控制系统190调整到用户所选择的特定的饮料类型的最佳设置。
使用流体泵122和134以及空气泵136完成脉冲，其中基于用户所选择
的饮料和由流量计124测量的注入的水的量通过控制系统190控制定时。
例如，用户可在控制界面20上选择热巧克力饮料并且控制系统190然
后将控制机器10的操作以同时注入预定量的空气和流体以创造期望的
带有泡沫的饮料。将根据用户在控制界面20上所选择的饮料实施不同
的控制操作。控制系统190还可适于根据用户输入通过暂停注入流体达
预定的间隔以允许优化的提取来控制期望的饮料(诸如，咖啡)的浓度。
控制系统190还可包括适于读取胶囊上的识别标签(诸如，条形码、微
标识物、无线射频识别(RFID)或其它标记)的读取器(未示出)以识
别胶囊有关的相关信息。读取器然后可与控制系统190通信以基于由读
取器识别的信息控制机器10的操作。
参照图19，提供一个流程图，示出通过控制系统190实施的用于
使用根据本发明的一个实施方案的机器10从胶囊16制备饮料的过程
200。
过程200包括基于从泡制室传感器174接收的输入确定泡制室14
是否被关闭的初始步骤202。如果泡制室14没有被关闭，则过程200
将不再进一步行进。过程可选地可在控制界面20上显示指示泡制室14
没被关闭的消息。
一旦确定泡制室14被关闭，则过程200行进到在控制界面20上显
示饮料选择选项的步骤204。过程然后行进到步骤206，在步骤206处
用户可选地可使用控制界面20输入期望的饮料选择。过程200然后行
进到提示用户选择在控制界面20上的泡制按钮的下一步208。一旦激
活泡制按钮，过程200行进到基于从传感器118接收的输入确定流体温
度是否满足具体饮料选择的要求的下一步210。
如果温度选择不满足具体要求，则过程行进到在控制界面20上显
示流体温度正被调整的步骤212。典型地，这涉及将流体加热到期望的
温度。一旦流体处于期望的温度，则过程200返回到显示饮料选择选项
的步骤204。
如果步骤210确定温度选择确实满足具体饮料选择的要求，则过程
200行进到打开受控的泡制阀127的步骤214和激活泵122或134以泵
送用于制备选择的饮料的预定量的流体的步骤216。过程216包括根据
饮料选择激活空气泵136和/或流体泵122或134的可选的子步骤218
以及全部根据饮料选择暂停所有泵122、134和136达期望的时间段的
可选的子步骤220。
过程200还包括基于从流量计124接收的输入确定由泵122和134
泵送的流体的体积。如果在预定的时间间隔期间没有泵送预定量的流体，
则过程200行进到步骤224并且使流体泵122和134去激活并且在控制
界面20中显示错误消息。如果步骤222确定在该时间间隔期间已经泵
送预定量的流体，则过程200行进到使流体泵122和134去激活并且空
气泵136被激活达预定的时间间隔以清除胶囊16内任何残留流体的步
骤226。过程然后行进到在控制界面中显示饮料制备完成的步骤228。
虽然上述描述提供了一个或多个方法或设备的实施例，但是将理解
的是，其他方法或设备也可以在附随权利要求书的范围之内。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器包
括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个装载机构，其适于使所述泡制室延伸远离所述壳体以用于装载
或卸载所述胶囊，并且使所述泡制室朝向所述壳体缩回以用于制备所述
饮料，其中所述装载机构包括一个安装到布置在所述壳体中的导轨组件
的臂，所述臂适于支撑所述泡制室，且其中所述装载机构还包括第一杠
杆，所述第一杠杆在一端处可枢转地固定到所述导轨组件并且在另一端
处通过一个连杆固定到所述臂，由此所述盖子在关闭位置和打开位置之
间的移动转化成所述臂从接近所述壳体的缩回位置到远离所述壳体的
延伸位置的移动；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
2.根据权利要求1所述的机器，其中所述泡制室适于以相对于水平
面成向下的角保持所述胶囊并且其中所述向下的角在5度和85度之间。
3.根据权利要求2所述的机器，其中所述向下的角在15度和60度
之间。
4.根据权利要求2所述的机器，其中所述向下的角在25度和35度
之间。
5.根据权利要求1所述的机器，其中所述注入系统包括一个适于刺
穿用于所述胶囊的顶膜的注入喷嘴，所述注入喷嘴偏离所述泡制室的中
心轴线。
6.根据权利要求5所述的机器，其中所述注入喷嘴包括一个用于在
绕着所述中心轴线循环的方向上向所述胶囊内注入流体的侧面开口。
7.根据权利要求5所述的机器，其中所述注入喷嘴包括一个用于在
朝向所述中心轴线的方向上向所述胶囊内注入流体的侧面开口。
8.根据权利要求2所述的机器，其中所述分发系统包括一个适于在
所述泡制室中在相对于水平面的最低边缘处刺穿所述胶囊的探针。
9.根据权利要求1所述的机器，其中所述注入系统包括一个适于刺
穿用于所述胶囊的顶膜的注入喷嘴，并且其中所述机器包括一个装载机
构，该装载机构适于使所述泡制室延伸远离所述壳体的以用于装载或卸
载所述胶囊，并且使所述泡制室朝向所述壳体缩回以用于制备所述饮料，
其中当将所述注入喷嘴从所述胶囊完全收回时所述装载机构仅适于使
所述泡制室延伸或缩回。
10.根据权利要求1所述的机器，其中所述注入系统包括一个适于
刺穿用于所述胶囊的顶膜的注入喷嘴，并且其中当所述臂保持静止时所
述第一杠杆枢转直到将所述注入喷嘴从所述胶囊完全收回。
11.根据权利要求1所述的机器，其中所述流体转移系统包括多个
流体源，所述流体源包括至少一个加热的流体供应。
12.根据权利要求11所述的机器，其中所述流体源包括至少一个环
境温度流体供应。
13.根据权利要求11所述的机器，其中所述流体源包括至少一个冷
却的流体供应。
14.根据权利要求11所述的机器，其中来自所述多个流体源中的至
少两个的流体可被转移到所述注入喷嘴以用于注入到所述胶囊内。
15.根据权利要求11所述的机器，还包括一个用于控制具有所述流
体转移系统的所述机器的控制系统，所述控制系统适于促进控制注入到
所述胶囊内的流体的量。
16.根据权利要求15所述的机器，其中所述控制系统还适于控制流
体以预定的脉冲间隔向所述胶囊内的注入的定时。
17.根据权利要求15所述的机器，其中所述控制系统还适于控制空
气向所述胶囊内的注入。
18.根据权利要求1所述的机器，还包括一个与所述盖子相关联的
锁定系统，用于在所述饮料的制备期间将所述盖子锁定在所述关闭位置
中。
19.根据权利要求18所述的机器，其中所述锁定系统包括一个适于
在所述饮料的制备期间锁定盖子的锁定螺线管。
20.根据权利要求1所述的机器，还包括一个与所述盖子相关联的
传感器，用于在初始化所述注入系统之前感测所述盖子何时被关闭。
21.根据权利要求1所述的机器，还包括一个与所述注入系统相关
联的减压阀，用于当所述注入喷嘴内的压力超过预定的量时解除压力。
22.根据权利要求1所述的机器，还包括一个与所述注入系统相关
联的止回阀，用于防止经过所述流体转移系统的回流。
23.一种用于适于接收如下胶囊的机器的可再用胶囊，所述可再用
胶囊包括：
a)一个主体，其被设定尺寸以安装在该机器的泡制室内，所述主体
具有一个从一个端壁向一个开口延伸的侧壁，以限定用于接收用于制备
期望的产品的配料的内部空间；
b)一个顶膜，其被可移除地布置在所述开口之上，所述顶膜包括一
个适于从该机器接收注入喷嘴的入口，其中所述入口偏离所述可再用胶
囊的中心轴线且其中所述入口包括适于将流体从所述注入喷嘴导引到
所述胶囊内的期望的位置的至少一个开口；
c)限定在所述主体中的至少一个开口；以及
d)至少一个可再用过滤器，所述至少一个可再用过滤器被布置在所
述至少一个开口之上，用于在期望的产品的制备期间过滤所述配料。
24.根据权利要求26所述的可再用胶囊，其中所述主体被设定尺寸
以限定所述侧壁和所述泡制室之间的空间。
25.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊，其中所述泡制室适于以相对于水平面成向下的角保持所述胶囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个装载机构，其适于使所述泡制室延伸远离所述壳体以用于装载
或卸载所述胶囊，并且使所述泡制室朝向所述壳体缩回以用于制备所述
饮料，其中所述装载机构包括一个安装到布置在所述壳体中的导轨组件
的臂，所述臂适于支撑所述泡制室，且其中所述装载机构还包括第一杠
杆，所述第一杠杆在一端处可枢转地固定到所述导轨组件并且在另一端
处通过一个连杆固定到所述臂，由此所述盖子在关闭位置和打开位置之
间的移动转化成所述臂从接近所述壳体的缩回位置到远离所述壳体的
延伸位置的移动；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
26.根据权利要求25所述的机器，其中所述注入系统包括一个适于
刺穿用于所述胶囊的顶膜的注入喷嘴，所述注入喷嘴偏离所述泡制室的
中心轴线。
27.根据权利要求26所述的机器，其中所述注入喷嘴包括一个用于
在绕着所述中心轴线循环的方向上向所述胶囊内注入流体的侧面开口。
28.根据权利要求26所述的机器，其中所述注入喷嘴包括一个用于
在朝向所述中心轴线的方向上向所述胶囊内注入流体的侧面开口。
29.根据权利要求25所述的机器，其中所述分发系统包括一个适于
在所述泡制室内在相对于水平面的最低边缘处刺穿所述胶囊的探针。
30.根据权利要求25所述的机器，其中所述向下的角在15度和60
度之间。
31.根据权利要求25所述的机器，其中所述向下的角在25度和35
度之间。
32.根据权利要求25所述的机器，其中所述装载机构包括一个安装
到布置在所述壳体中的导轨组件的臂，所述臂适于支撑所述泡制室。
33.根据权利要求32所述的机器，其中所述装载机构还包括第一杠
杆，所述第一杠杆在一端处可枢转地固定到所述导轨组件并且在另一端
处通过一个连杆固定到所述臂，由此所述盖子在关闭位置和打开位置之
间的移动转化成所述臂从接近所述壳体的缩回位置到远离所述壳体的
延伸位置的移动。
34.根据权利要求33所述的机器，其中所述注入系统包括一个适于
刺穿用于所述胶囊的顶膜的注入喷嘴并且其中当所述臂保持静止时所
述第一杠杆枢转直到将所述喷嘴从所述胶囊完全收回。
35.根据权利要求25所述的机器，其中所述流体转移系统包括多个
流体源，所述流体源包括至少一个加热的流体供应。
36.根据权利要求35所述的机器，其中所述流体源包括至少一个环
境温度流体供应。
37.根据权利要求35所述的机器，其中所述流体源包括至少一个冷
却的流体供应。
38.根据权利要求35所述的机器，其中来自所述多个流体源中的至
少两个的流体可被转移到所述注入喷嘴以用于注入到所述胶囊内。
39.根据权利要求35所述的机器，还包括一个用于控制具有所述流
体转移系统的所述机器的控制系统，所述控制系统适于促进控制注入到
所述胶囊内的流体的量。
40.根据权利要求39所述的机器，其中所述控制系统还适于控制流
体以预定的脉冲间隔向所述胶囊内的注入的定时。
41.根据权利要求39所述的机器，其中所述控制系统还适于控制空
气向所述胶囊内的注入。
42.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器；并且
其中当通过所述注入系统向所述胶囊内注入流体时所述泡制室适
于以相对于水平面成向下的角保持胶囊。
43.根据权利要求42所述的机器，其中所述向下的角在15度和60
度之间。
44.根据权利要求42所述的机器，其中所述向下的角在25度和35
度之间。
45.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将向所述胶
囊内注入流体，其中所述注入系统包括一个适于刺穿用于所述胶囊的顶
膜的注入喷嘴，所述注入喷嘴偏离所述泡制室的中心轴线，并且其中所
述注入喷嘴包括一个适于在朝向所述中心轴线的方向向所述胶囊内注
入流体的侧面开口；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
46.根据权利要求45所述的机器，其中所述侧面开口适于以具有在
10度到135度之间的展开度的喷雾沿着向下的路径向所述胶囊内注入
流体。
47.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统，其中所述流体转移系统包括多个流体源，所述流体源包括至少一
个加热的流体供应并且其中来自所述多个流体源中的至少两个的流体
可被转移到所述注入喷嘴以用于注入到所述胶囊内；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
48.根据权利要求47所述的机器，其中所述流体源包括至少一个环
境温度流体供应。
49.根据权利要求47所述的机器，其中所述流体源包括至少一个冷
却流体供应。
50.根据权利要求47所述的机器，还包括一个用于控制具有所述流
体转移系统的所述机器的控制系统，所述控制系统适于促进控制注入到
所述胶囊内的流体的量。
51.根据权利要求50所述的机器，其中所述控制系统还适于控制流
体以预定的脉冲间隔向所述胶囊内的注入的定时。
52.根据权利要求50所述的机器，其中所述控制系统还适于控制空
气向所述胶囊内的注入。
53.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体或空
气中的至少一种以期望的间隔注入到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器；以及
一个控制系统，用于控制包括所述流体转移系统的所述机器，所述
控制系统适于促进控制：(i)注入到所述胶囊内的流体的量，(ii)流体
以预定的脉冲间隔向所述胶囊内的注入的定时，以及(iii)向所述胶囊
内注入空气。
54.根据权利要求53所述的机器，其中所述流体转移系统包括：
一个流体加热箱，其适于将流体加热到期望的温度，所述流体加热
箱适于被完全填充有流体；
一个泵，其与所述控制系统连通并且适于将期望量的流体从所述流
体源泵送到所述流体加热箱以当所述箱被完全填充有流体时使布置在
所述流体加热箱中的流体移位，被移位的流体通过流体转移线路导引到
所述注入系统。
55.根据权利要求53所述的机器，还包括一个与所述控制系统连通
的流量计，所述流量计测量由所述泵泵送到所述流体加热箱的流体的量。
56.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个锁定系统，其与所述盖子相关联，用于在所述产品的制备期间
将所述盖子锁定在所述关闭位置中；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
57.根据权利要求56所述的机器，其中所述锁定系统包括一个适于
在所述饮料的制备期间锁定盖子的锁定螺线管。
58.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个减压阀，其与所述注入系统相关联，当所述注入系统内的压力
超过预定的量时所述减压阀从关闭位置移动到打开位置以解除压力；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。
59.一种用于从容纳期望的配料的胶囊制备产品的机器，所述机器
包括：
一个壳体；
一个泡制室，其被布置在所述壳体中，所述泡制室适于保持一个胶
囊；
一个盖子，其适于覆盖所述泡制室，所述盖子是在打开位置和关闭
位置之间可移动的，所述打开位置用于装载或卸载一个胶囊，所述关闭
位置用于制备饮料；
一个注入系统，其适于当所述盖子处于所述关闭位置时将流体注入
到所述胶囊内；
一个止回阀，其与所述注入系统相关联，并且接近于所述注入喷嘴
以用于防止经过所述流体转移系统的回流；
一个流体转移系统，其适于将期望的流体从流体源转移到所述注入
系统；以及
一个分发系统，其适于将产品从所述胶囊分发到期望的容器。