微波滴流咖啡酿制器的制作方法
专利名称：微波滴流咖啡酿制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到利用滴流的方法在微波炉内酿制咖啡、茶或其它酿制饮料的酿制装置。这种酿制装置系在一个容器中盛装一定量的水，水被微波能量加热，然后该热水驱动一个抽吸系统将水从该容器传输到含有酿制原料的筐中，热水流过该酿制原料即造出咖啡、茶或类似饮料。
关于制作“微波咖啡”，以往的装置都是利用渗滤法(美国专利No.4，642，443)，或通过一个温度敏感阀控制被加热的水落到该酿制原料上(美国专利No.4，104，957;No.4，381，696;以及No.4，132，039)。在所有这些类型的微波咖啡制造器中，当容器中的水达到一定温度时阀即打开，在阀打开时，容器中保留的全部水量就落到咖啡颗粒上。
业已知道，以往的不与微波炉联合工作的咖啡酿制装置，利用在密封容器中水加热过程所产生的压力升高来传输水的方法酿制咖啡(美国专利No.4，200，039)。
本发明的一个实施例包括有一个水箱，在箱内腔室中盛有一定量的水，以便用微波能量加热。该水箱的腔室密封成与周围空气隔绝，水箱上设置一根输水管，该管的入口伸到水箱内水位线以下，紧贴该腔室的底面。该管基本上为一U形管，其U形弯曲部最好位于水箱中的水位线以上。将微波能量施加到水箱而建立一抽吸系统，藉此既加热水箱中之水，而也使水周期地流过该输水管。该管的出口定位在盛装咖啡颗粒的筐的上面，筐子则被支撑在通到一个饮料瓶的开口之上，筐子适合于盛放咖啡颗粒而且允许酿成的咖啡输送到饮料瓶中。
本发明酿制咖啡装置的第二实施例设有一个带连续膛孔的输水管，该管的出口定位在低于该管的入口。在这个第二实施例中，该抽吸系统产生一个水头效益导致水箱中的水连续地流过输送管道。
本发明系按照下面所推荐的方法酿制咖啡。水箱装入的水量为准备酿成咖啡所需的水量，在筐中放置相当量的咖啡颗粒或其它酿制原料。水箱和筐子放在饮料瓶的顶部並藉之得到支持，组成的装置被嵌到微波炉的腔室中而暴露于微波能量之下，该微波能量即加热水而开始酿制过程。水温的提升驱动该抽吸系统，从而迫使输水管引入支管中的水上升流到其出口。当水充满引入支管时即流过该弯曲部而到达咖啡筐，热水部分地溶解咖啡颗粒而酿成咖啡，酿成的咖啡流经筐子而被收集在该装置底部的饮料瓶中。该装置在基本上输送了水箱全部水的情况下从该微波炉中取出来，从饮料瓶顶部取下该水箱和咖啡筐，咖啡则供饮用。本发明的其它特征将通过下面最佳实施例的描述更加明白。
为了阐明本发明，在附图中表示出目前所推荐的结构，但须知本发明不受所示出的精确配置和措施的限制。
图1表示装在一典型微波炉腔室内的本发明第一实施例;
图2为本发明第一实施例的侧剖视图;
图3为取自图2剖线3-3的一个顶视剖面图;
图4为本发明撒料器板部件的一个改型;
图5为本发明撒料器板部件的第二改型;
图6为示于图5的撒料器板的剖视图，取自剖线6-6;
图7表示本发明第二实施例的剖视图;
图8为本发明第二实施例的改型;
图9为本发明第二实施例的另一个改型;
图10为在本发明第二实施例的一种类型中压力变化与水温和总流量相对照的示意图。
在各图中，相同的数字指示与本发明较佳型咖啡酿制装置10所示的相同元件。图1说明置于一个微波炉12腔室内的该装置。该微波炉12设为在市场上能买到的任意类型设备，但最好为至少500瓦的微波炉，较低瓦数的设备会严重影响酿制过程中把水加到足够热所需的时间，並因此而延长了酿造周期。
如图2和3中所详示，装置10通常包括有一个水箱部分14，它适合于被定位和支撑在一个器皿上，例如在一个饮料瓶16上。如图所示，水箱14支撑在该饮料瓶16的上缘边18上以其一部分伸到该瓶16内。饮料瓶16一般希望用能通过微波的材料或透明的材料制成，饮料瓶16可以是半透明或透明的，以便通过其侧壁可看见酿好的咖啡。
饮料瓶16包括有一个手柄19，附着在其侧壁上，该手柄19可以任何所期望的方式附着到饮料瓶16上。但是，如果手柄19用金属带固定或含金属部分，则附着的方法必须考虑到这样的事实，即当在微波炉内暴露于微波能量之中时，在金属表面附近会产生电弧。手柄19的顶部也可附着在饮料瓶16的上缘边18附近，采用钩形挂在缘边18上。如图所示，空腔21设在水箱14底表面附近，以便使水箱14可安置在缘边18上並同时保持水平，空腔21供有便于将手柄19附着到缘边18上的间隙。
水箱14最好包括有管状或环形本体部分20，由它限定了一个封闭的筒形腔室22。设有一个中心开口或通道24通过本体20的中部。附着在本体20上的手柄26可定位在其侧壁上任意方便的位置，以便于从其中倒出酿成的咖啡时把水箱14抬离该饮料瓶16。手柄26可以作为本体20的一部分模制而成，或者用一种溶剂或超声波焊接固定到各侧壁上。
附到本体20底表面上的是一个架子28，它一般呈U形，该架子28适合于从本体20的底表面支持着筐30，筐30包括有一个向外的凸缘32，它支托在架子28向内突出的表面34上。咖啡筐30被轻滑到架子28上並被定位在与开口24基本上对准中心。弹簧指78为设在架子28的壁内的悬臂式挠性部件，並被设置在U形端部靠近表面34处。该弹簧指78可包括多个向内的凸出部80用以在水箱14移动时夹持住筐子30和U形架子28内的盖36。
水箱部分14可用任意所期望的方便方法构成，包括整体结构吹模法，或是用超声焊接法将上部和底部连接起来，如图2所示。水箱14是由具有围绕本体20整个外周的凸缘边23的上部和下部构成的，凸缘边23是用振动焊接口形成的，具体一个阳部件和阴部件，该接口密封住腔室22的侧壁。
水箱14和及组成部分最好是用微波穿透材料构成，例如用聚碳酸酯;其它微波穿透材料，例如聚丙烯也可。水箱14最好定位在紧靠近微波炉12的磁控管(未示出)发射处，这样水箱能容易接受相对大量的微波能量。水箱14的这样定位将使其中的水以较快的速度加热，从而缩短酿制时间，在这种条件下较耐久的材料就是聚碳酸酯，因此是推荐采用的。
咖啡筐30可以用金属制成，例如用不锈钢或其它微波不能渗透的材料。筐30包括有一个盖36，它置放在缘边32的内侧或顶表面上，盖36也可用金属制成，但是，若筐30为金属的，则它最好是用非金属材料做的，这是由于在微波炉内限制采用相邻近的金属表面，因为这将会产生电弧。咖啡筐30也可用一种微波渗透材料做成，这和水箱14所用的材料相同，虽然咖啡颗粒在这样一个筐中通常会被微波能量加热，但是，已经确定，该酿制用的水在酿制循环中将起屏蔽微波的作用，这是由于微波能量作用的顺序依次为水、植物和矿物质，来自水箱的水将直接流到咖啡颗粒上並屏蔽了这些颗粒;此外，在酿制循环中水被传输之前，水箱14中大量的水将吸收传导到装置10顶部的微波直到水通过酿制周期已输送完毕。如果期望的话，该咖啡筐也可加上一个筛网或多孔槽(未示出)。
在本体20的顶部设有一个开口38，插在该开口之内的是一根输水管40，该开口可包括一个凸出的缘边42。输水管40包括有一个配合面44与缘边42啮合。一个垫圈46被定位在表面44上，以在酿制期间密封腔室22和保持该输水管40处于该开口内。输水管40包括一个引入管48伸到腔室22中。管48的膛孔可根据所期望的流量而改变。引入管48通过通道56与一个引出管54连通，引出管54直接定位在开口24之上位于本体部分20的中心线上。输水管40所形成的水道经由引入管48、通道56和引出管54，它不需与环境大气密封隔离。引入管48最好伸到紧靠近水箱本体20的内底面50的一个位置。在腔室22内设有一个槽52，它在稍低于该底表面50之处延伸，所以输水管40的引入管48可以处在底表面50以下的一个水平面上。因此，引入管48直到全部液体都从腔室22中基本上除掉以前都处在水箱14中水位线以下。底表面50也可以设计成向槽52方向倾斜。
输水管40的引出管54最好定位在开口24内的撒料器板58之上。液流通过引出管54即落到撒料器58上，该液流将在落到筐30的盖36之前即被撒料器58所节制。如图3所示，撒料器板58包括有一系列圆形开口60，它们限制了流到盖36上的水流。改型的撒料器58示于图4、5和6中。图4示意出一个撒料器58′，它具有多个三角形槽口60′並围绕中心径向地延伸。这种改型的撒料器通常在制茶时期望采用，以把茶叶撒布到筐30中。示于图5和6中改型的撒料器板58″包括单一开口60″，它具有一个大体上为圆锥形的表面62向下朝着咖啡筐30延伸。如图所示，各撒料器板是作为本体部分20的一部分形成的，但是期望该撒料器板能够互换地插放到水箱本体20中的开口24内。
盖36还可包括用于限制水流到筐30中的咖啡颗粒上的装置。盖36的表面最好与筐30的底表面结构相同，一般期望这个表面能把水保持在筐内的颗粒上而不使颗粒流过各开口。但是，其它的表面构形或使用一个滤过器的筐子也是本发明的构思。
这第一实施例的操作总的设想如下。首先，将输水管40从水箱的开口中移出，将水倒进腔室22中，重把该输水管40放在开口内，用衬垫46在表面44和凸缘边42之间形成密封。输水管40的引入管48伸到腔室22内水位线以下，引入管48的终端被定位在紧靠水箱14的底表面50处，且最好位于槽52内。将咖啡颗粒放在筐30内，盖36放在颗粒上面，然后将筐30滑放到架子34上。用弹簧指78夹持住並借此被支持在本体20之下，然后将水箱14放在饮料瓶16顶上，以致筐30被定位在饮料瓶16的内部。水箱14置放在上缘边18上，然后，装置10即可放到微波炉12的腔膛中，同时该炉即可投入工作。
由于微波能量对装置10的辐照，在腔室22内的水即被加热，热水使腔室22内的压力增大，于是水被此增大的压力强迫向上流过引入管48，水从水道56通过引出管54排出，引出管54把热水导引到撒料器板58上，水通过撒料器58中的各开口60流到盖36上，然后流到筐30内的咖啡颗粒上。由于咖啡颗粒暴于热水中，于是颗粒部分地溶解而酿成咖啡，然后，酿成的咖啡即通过筐30的底部而流到饮料瓶16中。饮料瓶16的较佳尺寸应为，使酿成的咖啡仅充到其液面在咖啡筐30底表面以下的一个位置。
在此第一实施例中，在水箱14的密封腔室22内热水所造成的压力变化被期望在加热循环中周期性地波动，这是因为水通过引出管54流走而在腔室22中的水量随之减少而造成的波动，使水流过输水管40的抽吸系统被期望向咖啡颗粒提供周期性的水流，足以把腔室22中几乎全部的水加以输送。
水箱本体20设计成环形或管形以增加微波能量辐射的表面积，从而最大限度地加热水。也试图将本发明的装置进行增压以便使酿制工艺能够制备蒸馏咖啡，为此可用将引出管54相对于通道24密封在本体部分之内的方法来实现。
图7-9示出本发明的第二实施例。此第二实施例10′也包括有一个水箱部分14′、一个饮料瓶16′和一个咖啡筐110，水箱14′支撑在咖啡筐110的上缘边112上，筐110被定位在饮料瓶16′的缘边114上，其一部分伸到饮料瓶的内部。
饮料瓶16′包括一个手柄116，它是作为其侧壁的一部分而整体形成的。手柄116还被一个螺栓固定到饮料瓶16′上，该螺栓啮合到缠绕在侧壁周围上的一条带中，类似于图2所示的结构。这种固定方式可以采用使该手柄的顶部钩在饮料瓶的缘边上来补充(未示出)，也可以使用一种夹紧机构(未示出)。
咖啡筐110被定位在水箱14′之下，咖啡筐110包括竖向侧壁122，它在台肩124处座在饮料瓶16′的上缘边114上。侧壁122的上端形成缘边112，它又支撑着水箱14′。咖啡筐110包括一个槽126，用于盛装咖啡颗粒，槽126可被凸缘128支撑在侧壁122内，槽126最好包括一个具有大头向上敞开的平头圆锥体，该锥形槽126最好具有椭圆形截面。筐110设计成允许热水通过咖啡颗粒流到槽126底部的引出口130中，在槽126的内表面上设有一系列直立的肋132、它们起到水渠装置的作用，以把水导向引出口130。有一个滤过器(未示出)可用于在酿制期间保持咖啡颗粒在槽126之内，各肋132支撑着该滤过器以与槽126的内表面保持距离，並允许咖啡从所有滤过器的表面流向引出口130。
在水箱14′的内部设有一根输水管134、一个盖136设在水箱14′的上面，形成一个密封的内室138。输水管134一般包括有一个引入口140、一个引入支管142、一个弯管144、一个引出支管146和一个引出口148。在这第二实施例中，通常考虑把此输水管134做成可从水箱14′中拆掉。一个密封装置150设在水箱14′内固定的直立凸体152上，引出支管146的外表面与密封装置150啮合，以阻止空气流入或流出小室138。设有一个侧缘154，以有助于将输水管134固定到凸件152和密封150上。盖136的缘边也设有密封装置156，密封装置156与水箱14′的顶端内表面相啮合。因此，由盖136和水箱14′形成的小室138便因合紧该盖子136而完全与外界空气密封隔离。盖136的密封装置156和输水管134的密封装置150都设计成用单片硅橡胶材料制成。
输水管134的引出口148定位在引入口140之下和水箱14′的底表面158之下，水通过输水管134的引出口148被引入槽126并加到在那里盛装的咖啡颗粒上。筐16′可以包括用于限制水流到槽126内的咖啡颗粒上的装置(未示出)，例如用一个多孔的盖子。引入支管142、弯管144和引出支管146内形成的膛孔的直径被期望具有基本上恒定的截面或膛孔。弯管144定位在小室138内水箱14′的上缘边以上，因此，水箱14′内的水即使充满到顶部，弯管144也将突露在水平面以上。
水箱14′设有多个突脚160，当拆下该装置14′后，把水箱14′放在一相对的表面上时用这些突脚支撑住该水箱14′。该脚160被设计成突出在水箱14′的底158之下，突出的尺寸大于输水管134的引出口148的突出距离。
关于装置10′的操作基本上构思如下一旦微波能量辐射到装置10′，水箱14′中的水就被加热並开始酿制循环，加热的水使水箱14′的密封室138中压力增加，从而起动一个抽吸系统。盖136对水箱本体的密封最好在酿制期间足以承受所预料到的水箱室中的压力变化。压力的增加迫使水进入输水管134的引入口140，並向上流过引入支管142，一旦达到弯管144，水就开始流过引出支管146。因为输水管134的引出口148定位在水箱14′中的水位线以下並且低于引入口140，所以产生了水头效益，这个水头效益造成基本上连续的水流，水从水箱14′通过输水管134的U形水道而流到咖啡筐110的槽126内的咖啡颗粒上，这种效益使水从水箱小室通过输水管134传输，直到水箱内水位降到低于引入口140的高度为止。当达到这一水平时，空气即进入到引入支管142，从而破坏了这一有利条件。
考虑到水头效益的建立造成基本上连续的水流，所以在水箱14′内角进一步增加压力就没有必要了。预期在密封水箱小室138内(如果保持密封)由水的加热所产生的压力变化在加热循环中是波动的，这是由于水量通过输水管传输以及用微波能量连续加热水所造成的。但是，由水头效益所造成的使水通过管134的流速预期要比如图1-6所示的实施例中仅靠周期性的增加压力产生的流速快得多，这一相对较快的流速被认为是有利的，因为这样在整个酿制循环中，落到咖啡颗粒上水的温度保持着相对地低于这样的传输技术中的水温，即依靠连续加热或使水沸腾来造成进一步的水传输。因此，咖啡颗粒将不会由于暴露于过热的水中而被沸水烫过，用沸水烫一般会在酿成的咖啡中产生苦味。
图10是一个图解，表示在腔室138内的压力、保持在其中的水的温度和从水箱14′流出的总水量之间的相互关系。当向水箱14′中充水时，把盖子136放在顶上而建立小室138中的起始增压。此起始增压便起动该输水管134，造成水向上流过引入支管142和弯管144，由于这个起始增压通过引出口148排出的水便被放到咖啡筐110中，从而预湿了咖啡颗粒。预期由于在输水管134和水箱14′内的水位再平衡而使腔室138内的压力稍大于环境大气压力。
在腔室138内的起始压力P0在图10中的曲线上被确定。酿制循环的起始时间T0是从微波炉发出微波能量开始的，此微波能量立即开始提高水箱14′内的水温。在整个酿制循环期间水温的上升基本上为线性的，温度的升高造成腔室138内压力的增大，由于起动了输水管134，水的抽吸系统也根据微波能量的供给基本上立即开始工作。
在此起始时间间隔T1中，由于压力的增加而造成的水流基本上是恒定的。在某一时间点，水流充满输水管134中的弯管144，並开始产生水头效益。这个效益实质上增加了从水箱14′流到输水管134的水流量，所增加的流量引起腔室138内压力降低，是因为该室内的水量实质上减少了，而没有由于水温的上升相应地增大压力，预料该压力实际上变为负压或低于起始压力P0。这个负压导致对水头效益造成的水流量的限制，在时间T2和T3之间的时间间隔中可见到这一受限制的水流量。
已考虑到，酿制循环还包括有第二次增压，这是由于水头效益再次优先于抽吸系统的作用而产生的。水流的突增约发生在T3时间处，在时间间隔T3和T4之间，在腔室138内的水压发生第二次显著的降低，但是，较高的水温可能较快速地恢复该蒸汽的压力，从而造成在时间T4与Tc之间的流速比在T2到T3时间间隔内较快，酿制循环一经完成，实质上全部水即经过输水管134而流到咖啡筐110的槽126中。
图8所示是水箱14″的另一方案。这个替代的水箱14″虽然与图7所示的形式稍微不同，但实质上和前述方案相同。但是，水箱14″包括一个压力释放装置162，它用于在水流开始经过输水管134′后解除水箱室138的密封。这是可能的，即由于水头效益从密封的水箱14″出来的水流将在水箱腔室内造成一定压差，从而会对抗通过输水管134′的水流，这一压差系由于流到输水管134′的水流速率较快于因微波能量造成水温进一步升高所产生的压力上升的速率所致。装置162可采用一种悬挂折叶164的形式，它被附着在水箱14″的盖子136′上。折叶164构成成正常打开，因此，腔室138正常处于非密封状态。当盖136′盖到水箱14″上时，折叶164即被扣合到其支座166上，从而形成密封。把折叶164和支座166啮合在盖136′上是为了在腔室138内达到一定压差时通过该折叶164释放该压力，这种压力释放最好发生在水头效益开始以后在腔室138内呈现负压之时。设置压力释放装置162的企图是为了在整个酿造循环期间造成从水箱14″到咖啡筐110的水流量为一常数。在这一方案中，压力释放装置162也可在腔室138内压力上升太高时释放，在这第二状态下，折叶164被向外打开，与图8所示相反。
在此水箱14″的替代方案中(以及图9所示的方案，以标号14″′识别)，表示出输水管134′是在图7所示的结构上的改型，这个输水管134′支撑在水箱底158上並且向上突出到紧靠近盖136′的一个位置。输水管134′包括有定位在紧靠底158的内表面位置处的一个引入口140，管134′以其底部170带一丝扣突端插过水箱底158的中央开口而附着于水箱底上，管134′以垫圈172和螺母174而锁定和密封到底158上。输水管134′所构成的渠道包括有如图7所示的相同元件。引入支管142上升到紧靠近水箱室138顶表面的一个弯管144处，一根引出支管146从该弯管144延伸到位于底部170端头的一个引出口148，还期望输水管134′包括一个基本上不变的膛孔。
另一个改动方案为表示在图9中的水箱结构14″′。在这一方案中，由盖136″和水箱本体14″′所形成的水箱室138不需密封，有一个开口168设置在盖136″上並可当作引入道以把水引到腔室138，引入口140′到输入管134″间包括一个逆止阀176，该阀176包括一个球178被保持在引入口140′处的通道180中，构造成阀176是为了阻止水从引入支管142回流，输水管134″最好定位于紧靠近水箱本体14″′的侧壁处。当水充入水箱14″′中时，在水箱室中和输水管134″的引入支管142中的水位相等。在微波能量辐照状态下，在腔室138和引入支管142中的水同时加热和膨胀。在支管142中的水由于水量比腔室138的水量少所以加热的较快。球178位于通道180的端头而防止了引入支管142中的水柱返流到水箱14″′。因此，在引入支管142中热水膨胀而升到弯管144的顶部並流到引出支管146，从而产生水头效益。还有，期望由于这个效益所造成的水流是连续的，並且不需要再增加水温而使抽吸系统连续工作。此外，从水箱14″′出来的水流基本上不受腔室138内压力变化的影响。
图10表示出按照本发明所作的一个装置10′所观测到的运行特性。在任一酿制期间压力循环的次数可以根据水温、在腔室中的水量、输水管膛孔的直径、微波炉的瓦特数以及其它因素而改变。所示曲线的斜率和位置是非限定性的。如图10所示，在整个酿制循环中流量的波动实质上将以许多方式有助于咖啡的制备。滴流酿制法需要一定的驻留时间以便水与咖啡颗粒接触。此外，在任意时间阶段中输入到筐中的水量期望能被控制，改变水箱和输水管的结构也会改变应用微波能量所取得的结果。该曲线将随着压力释放装置162的利用而变化。再有，球形逆止阀176将在水箱中没有任何压力改变的情况下工作，也即在该系统保持在环境大气压力下工作。
由水箱输水到咖啡筐受条件“水压头效益”的限定，本发明酿制装置的抽吸系统借输水管和其内部结构产生这一水头效益。所示的输水管包括一个基本上为U形的通道，该通道具有一个恒定的膛孔，通过该膛孔水能从较高水位以基本上连续的方式流到较低水位。本发明的抽吸系统是借助于微波能量把水加热而建立的。酿制装置10和10′改型实施例是利用盖子与水箱限定的腔室内的内压力和在水箱中水的静压力而建立起一个抽吸水系统，这些压力迫使液体上到引入支管和流过输水管的弯管。水头效益的产生依赖于一个充满输水管的弯管和较长的引出支管的连续水流，引出支管比引入支管长，引出支管中水的重量建立一个连续的向下压力和相应的向下水流。
在图9所示的实施例中，正是在引入支管内水分子的受热和膨胀的关系，以及与在水箱内水的重量的联分作用，造成引入支管中水的向上流动，而球逆止阀176阻止水向水箱室138返流。
本发明中抽吸系统凭藉微波能量的应用以及使水流过输水管的压力产生了水头效益，该抽吸系统起终是在输水管的引入端形成的。连续水流的建立无需采用虹吸、或在输水管的引出端降低压力、或将水提升到引入侧的弯管顶部等措施，这些措施通常是用虹吸型管道结构实现的。该水头效益在本发明目前预期的全部效能中具有举足轻重的影响。
借水箱内水位所产生的势能提供了水头效益流量。如图7所示，如果水箱中的水充满到一个水位h1，则相对于输水管134的引出口148即可测量到该水位的势能，较高的水位h2具有较大的势能並将产生较大流量。在全部酿制循环中，势能的变化包含在图10所表示的压力和总流量的曲线中。
输水管134的起动以及水头效益的产生也是酿制出一杯较好咖啡的影响因素。在本发明酿制循环全部过程中的水温比单独依靠蒸汽压力式沸腾来传输水的装置所需的水温要低。在水被微波能量加热之前将咖啡颗粒初步湿润，这也是在热水流之前即开始了提炼过程。由水头效益所造成的水流是在较低的水温开始的，並以较快的速率完成。整个过程中较低的水温以及酿制循环完成的这种速度这些都很有利于咖啡的提炼，並且防止了将苦味油等导入到酿成的咖啡中。
当水开始流过输水弯管并产生水头效益时，流量将基本上受输水管内通路的直径所控制。该流量必须与所希望的酿制时间和酿制温度相平衡，与这种均衡有关的参数包括咖啡的浓度和作用在咖啡颗粒上微波能量的效应，其它因素根据这里所揭示的见解对熟知本酿制技术的人员是应当明白的。
本发明可用其它具体形式来实施，而不偏离其精神实质或基本特性，因此，应以附加的权利要求书为基准，而不是前述说明，来指定本发明的范围。
权利要求
1.一台用于微波炉内的饮料酿制装置，它包括一个水箱，用于盛装一定量的水以便加热；一个饮料瓶，用于接受一定量酿成的咖啡或类似饮料；输送装置，具有一个引入端和一个引出端，该引入端伸到该水箱内並处于水位线下面的一个位置，该输送装置与水箱密封连接；一个筐，具有一个适于保持咖啡颗粒、茶叶或类似原料的多孔底表面，同时能使制成的咖啡或类似饮料流过，该筐被支撑在输送装置的引出端的下面和在通到该饮料瓶的开口上面，藉此微波炉的微波能量被导引到装于水箱中的水、加热该水並造成水箱内的压力升高，压力的增加迫使热水流过输送装置的引入端、加热的水从该引出端浇到装在该筐中的咖啡颗粒、茶叶或类似原料上，而且酿成的饮料流到位于该筐下面的饮料瓶中。
2.如权利要求1所述的装置，其中，该水箱具有一个环形本体，包括一个开口穿过其中央部位，输送装置的引出端排放热水通过水箱本体的开口流向该筐，並通过一个定位在本体的开口内的撒料器板，该撒料器板适合于限制液流流到该筐内。
3.如权利要求1所述的装置，其中，该输送装置是可拆卸地固定到该水箱顶表面的一个开口中，以及用垫圈装置密封住通到水箱形成的腔室的开口。
4.一台适于在微波炉内应用的装置包括水箱装置，适于盛装一定量的水，该水箱由微波穿透材料制成，所以盛装在其中的水可被微波能量的供应而加热;输送装置，具有一个装在水箱装置内的引入端，和定位在水箱装置以下的引出端，该输送装置适合于在微波能量供应的状态下在水箱装置和引出端之间产生一个水头效益，並可从水箱装置中基本上连续地传输水。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一台装置，其中，该输送装置形成一路大体上为U形的通道，该输送装置定位在该水箱装置构成的一个密封腔室之内，该U形通道的弯管部分定位在水箱装置内最高水位线以上。
6.如权利要求4所述的一台装置，还包括有一个适合支撑一个筐的饮料瓶，该筐适于盛装一定量的咖啡颗粒在其中，该饮料瓶适合接受自该筐装置出口放出的酿成的咖啡。
7.如权利要求1～6中任一项所述的一台装置，其中所述的水箱装置、筐装置和饮料瓶基本上成一垂直线地相互啮合。
8.如权利要求4所述的一台装置，其中，从该水箱装置通过该输送装置输送的基本上连续的水流量在直到水箱中保持的全部水输送完毕之前的整个时间中是变化的。
9.如权利要求4所述的一台装置，其中，所述的输送装置包括一个定位在引入口处的阀装置，该阀装置适合于阻止水从该输送装置逆向流入到该水箱装置。
10.如权利要求4所述的一台装置，还包括密封住水箱装置内一定量水的装置，所述的密封装置适应于在水头效益通过输送装置生效后能自动解除密封。
全文摘要
用滴流法在微波炉内酿造咖啡的装置包括一个储存被加热水的水箱，该水箱定位并支撑在一个饮料瓶上，该瓶接受一定量酿成的咖啡。在水箱和饮料瓶之间有一盛咖啡颗粒的筐。一U形输水管位于水箱内并具有一输入口在靠近水箱底处，和一输出口在水箱外部。以微波能量加热水箱中的水而起动一抽吸系统将水输送到输水管，该管放出的水被导引到筐内咖啡颗粒上，热水与咖啡颗粒接触后酿成的咖啡从筐内输到饮料瓶中。
文档编号A47J31/54GK1045224SQ9010065
公开日1990年9月12日 申请日期1990年2月12日 优先权日1989年2月13日
发明者欧文·白林考夫, 约翰·维利高尔斯基 申请人:法伯维尔公司
技术领域：
本发明涉及到利用滴流的方法在微波炉内酿制咖啡、茶或其它酿制饮料的酿制装置。这种酿制装置系在一个容器中盛装一定量的水，水被微波能量加热，然后该热水驱动一个抽吸系统将水从该容器传输到含有酿制原料的筐中，热水流过该酿制原料即造出咖啡、茶或类似饮料。
关于制作“微波咖啡”，以往的装置都是利用渗滤法(美国专利No.4，642，443)，或通过一个温度敏感阀控制被加热的水落到该酿制原料上(美国专利No.4，104，957;No.4，381，696;以及No.4，132，039)。在所有这些类型的微波咖啡制造器中，当容器中的水达到一定温度时阀即打开，在阀打开时，容器中保留的全部水量就落到咖啡颗粒上。
业已知道，以往的不与微波炉联合工作的咖啡酿制装置，利用在密封容器中水加热过程所产生的压力升高来传输水的方法酿制咖啡(美国专利No.4，200，039)。
本发明的一个实施例包括有一个水箱，在箱内腔室中盛有一定量的水，以便用微波能量加热。该水箱的腔室密封成与周围空气隔绝，水箱上设置一根输水管，该管的入口伸到水箱内水位线以下，紧贴该腔室的底面。该管基本上为一U形管，其U形弯曲部最好位于水箱中的水位线以上。将微波能量施加到水箱而建立一抽吸系统，藉此既加热水箱中之水，而也使水周期地流过该输水管。该管的出口定位在盛装咖啡颗粒的筐的上面，筐子则被支撑在通到一个饮料瓶的开口之上，筐子适合于盛放咖啡颗粒而且允许酿成的咖啡输送到饮料瓶中。
本发明酿制咖啡装置的第二实施例设有一个带连续膛孔的输水管，该管的出口定位在低于该管的入口。在这个第二实施例中，该抽吸系统产生一个水头效益导致水箱中的水连续地流过输送管道。
本发明系按照下面所推荐的方法酿制咖啡。水箱装入的水量为准备酿成咖啡所需的水量，在筐中放置相当量的咖啡颗粒或其它酿制原料。水箱和筐子放在饮料瓶的顶部並藉之得到支持，组成的装置被嵌到微波炉的腔室中而暴露于微波能量之下，该微波能量即加热水而开始酿制过程。水温的提升驱动该抽吸系统，从而迫使输水管引入支管中的水上升流到其出口。当水充满引入支管时即流过该弯曲部而到达咖啡筐，热水部分地溶解咖啡颗粒而酿成咖啡，酿成的咖啡流经筐子而被收集在该装置底部的饮料瓶中。该装置在基本上输送了水箱全部水的情况下从该微波炉中取出来，从饮料瓶顶部取下该水箱和咖啡筐，咖啡则供饮用。本发明的其它特征将通过下面最佳实施例的描述更加明白。
为了阐明本发明，在附图中表示出目前所推荐的结构，但须知本发明不受所示出的精确配置和措施的限制。
图1表示装在一典型微波炉腔室内的本发明第一实施例;
图2为本发明第一实施例的侧剖视图;
图3为取自图2剖线3-3的一个顶视剖面图;
图4为本发明撒料器板部件的一个改型;
图5为本发明撒料器板部件的第二改型;
图6为示于图5的撒料器板的剖视图，取自剖线6-6;
图7表示本发明第二实施例的剖视图;
图8为本发明第二实施例的改型;
图9为本发明第二实施例的另一个改型;
图10为在本发明第二实施例的一种类型中压力变化与水温和总流量相对照的示意图。
在各图中，相同的数字指示与本发明较佳型咖啡酿制装置10所示的相同元件。图1说明置于一个微波炉12腔室内的该装置。该微波炉12设为在市场上能买到的任意类型设备，但最好为至少500瓦的微波炉，较低瓦数的设备会严重影响酿制过程中把水加到足够热所需的时间，並因此而延长了酿造周期。
如图2和3中所详示，装置10通常包括有一个水箱部分14，它适合于被定位和支撑在一个器皿上，例如在一个饮料瓶16上。如图所示，水箱14支撑在该饮料瓶16的上缘边18上以其一部分伸到该瓶16内。饮料瓶16一般希望用能通过微波的材料或透明的材料制成，饮料瓶16可以是半透明或透明的，以便通过其侧壁可看见酿好的咖啡。
饮料瓶16包括有一个手柄19，附着在其侧壁上，该手柄19可以任何所期望的方式附着到饮料瓶16上。但是，如果手柄19用金属带固定或含金属部分，则附着的方法必须考虑到这样的事实，即当在微波炉内暴露于微波能量之中时，在金属表面附近会产生电弧。手柄19的顶部也可附着在饮料瓶16的上缘边18附近，采用钩形挂在缘边18上。如图所示，空腔21设在水箱14底表面附近，以便使水箱14可安置在缘边18上並同时保持水平，空腔21供有便于将手柄19附着到缘边18上的间隙。
水箱14最好包括有管状或环形本体部分20，由它限定了一个封闭的筒形腔室22。设有一个中心开口或通道24通过本体20的中部。附着在本体20上的手柄26可定位在其侧壁上任意方便的位置，以便于从其中倒出酿成的咖啡时把水箱14抬离该饮料瓶16。手柄26可以作为本体20的一部分模制而成，或者用一种溶剂或超声波焊接固定到各侧壁上。
附到本体20底表面上的是一个架子28，它一般呈U形，该架子28适合于从本体20的底表面支持着筐30，筐30包括有一个向外的凸缘32，它支托在架子28向内突出的表面34上。咖啡筐30被轻滑到架子28上並被定位在与开口24基本上对准中心。弹簧指78为设在架子28的壁内的悬臂式挠性部件，並被设置在U形端部靠近表面34处。该弹簧指78可包括多个向内的凸出部80用以在水箱14移动时夹持住筐子30和U形架子28内的盖36。
水箱部分14可用任意所期望的方便方法构成，包括整体结构吹模法，或是用超声焊接法将上部和底部连接起来，如图2所示。水箱14是由具有围绕本体20整个外周的凸缘边23的上部和下部构成的，凸缘边23是用振动焊接口形成的，具体一个阳部件和阴部件，该接口密封住腔室22的侧壁。
水箱14和及组成部分最好是用微波穿透材料构成，例如用聚碳酸酯;其它微波穿透材料，例如聚丙烯也可。水箱14最好定位在紧靠近微波炉12的磁控管(未示出)发射处，这样水箱能容易接受相对大量的微波能量。水箱14的这样定位将使其中的水以较快的速度加热，从而缩短酿制时间，在这种条件下较耐久的材料就是聚碳酸酯，因此是推荐采用的。
咖啡筐30可以用金属制成，例如用不锈钢或其它微波不能渗透的材料。筐30包括有一个盖36，它置放在缘边32的内侧或顶表面上，盖36也可用金属制成，但是，若筐30为金属的，则它最好是用非金属材料做的，这是由于在微波炉内限制采用相邻近的金属表面，因为这将会产生电弧。咖啡筐30也可用一种微波渗透材料做成，这和水箱14所用的材料相同，虽然咖啡颗粒在这样一个筐中通常会被微波能量加热，但是，已经确定，该酿制用的水在酿制循环中将起屏蔽微波的作用，这是由于微波能量作用的顺序依次为水、植物和矿物质，来自水箱的水将直接流到咖啡颗粒上並屏蔽了这些颗粒;此外，在酿制循环中水被传输之前，水箱14中大量的水将吸收传导到装置10顶部的微波直到水通过酿制周期已输送完毕。如果期望的话，该咖啡筐也可加上一个筛网或多孔槽(未示出)。
在本体20的顶部设有一个开口38，插在该开口之内的是一根输水管40，该开口可包括一个凸出的缘边42。输水管40包括有一个配合面44与缘边42啮合。一个垫圈46被定位在表面44上，以在酿制期间密封腔室22和保持该输水管40处于该开口内。输水管40包括一个引入管48伸到腔室22中。管48的膛孔可根据所期望的流量而改变。引入管48通过通道56与一个引出管54连通，引出管54直接定位在开口24之上位于本体部分20的中心线上。输水管40所形成的水道经由引入管48、通道56和引出管54，它不需与环境大气密封隔离。引入管48最好伸到紧靠近水箱本体20的内底面50的一个位置。在腔室22内设有一个槽52，它在稍低于该底表面50之处延伸，所以输水管40的引入管48可以处在底表面50以下的一个水平面上。因此，引入管48直到全部液体都从腔室22中基本上除掉以前都处在水箱14中水位线以下。底表面50也可以设计成向槽52方向倾斜。
输水管40的引出管54最好定位在开口24内的撒料器板58之上。液流通过引出管54即落到撒料器58上，该液流将在落到筐30的盖36之前即被撒料器58所节制。如图3所示，撒料器板58包括有一系列圆形开口60，它们限制了流到盖36上的水流。改型的撒料器58示于图4、5和6中。图4示意出一个撒料器58′，它具有多个三角形槽口60′並围绕中心径向地延伸。这种改型的撒料器通常在制茶时期望采用，以把茶叶撒布到筐30中。示于图5和6中改型的撒料器板58″包括单一开口60″，它具有一个大体上为圆锥形的表面62向下朝着咖啡筐30延伸。如图所示，各撒料器板是作为本体部分20的一部分形成的，但是期望该撒料器板能够互换地插放到水箱本体20中的开口24内。
盖36还可包括用于限制水流到筐30中的咖啡颗粒上的装置。盖36的表面最好与筐30的底表面结构相同，一般期望这个表面能把水保持在筐内的颗粒上而不使颗粒流过各开口。但是，其它的表面构形或使用一个滤过器的筐子也是本发明的构思。
这第一实施例的操作总的设想如下。首先，将输水管40从水箱的开口中移出，将水倒进腔室22中，重把该输水管40放在开口内，用衬垫46在表面44和凸缘边42之间形成密封。输水管40的引入管48伸到腔室22内水位线以下，引入管48的终端被定位在紧靠水箱14的底表面50处，且最好位于槽52内。将咖啡颗粒放在筐30内，盖36放在颗粒上面，然后将筐30滑放到架子34上。用弹簧指78夹持住並借此被支持在本体20之下，然后将水箱14放在饮料瓶16顶上，以致筐30被定位在饮料瓶16的内部。水箱14置放在上缘边18上，然后，装置10即可放到微波炉12的腔膛中，同时该炉即可投入工作。
由于微波能量对装置10的辐照，在腔室22内的水即被加热，热水使腔室22内的压力增大，于是水被此增大的压力强迫向上流过引入管48，水从水道56通过引出管54排出，引出管54把热水导引到撒料器板58上，水通过撒料器58中的各开口60流到盖36上，然后流到筐30内的咖啡颗粒上。由于咖啡颗粒暴于热水中，于是颗粒部分地溶解而酿成咖啡，然后，酿成的咖啡即通过筐30的底部而流到饮料瓶16中。饮料瓶16的较佳尺寸应为，使酿成的咖啡仅充到其液面在咖啡筐30底表面以下的一个位置。
在此第一实施例中，在水箱14的密封腔室22内热水所造成的压力变化被期望在加热循环中周期性地波动，这是因为水通过引出管54流走而在腔室22中的水量随之减少而造成的波动，使水流过输水管40的抽吸系统被期望向咖啡颗粒提供周期性的水流，足以把腔室22中几乎全部的水加以输送。
水箱本体20设计成环形或管形以增加微波能量辐射的表面积，从而最大限度地加热水。也试图将本发明的装置进行增压以便使酿制工艺能够制备蒸馏咖啡，为此可用将引出管54相对于通道24密封在本体部分之内的方法来实现。
图7-9示出本发明的第二实施例。此第二实施例10′也包括有一个水箱部分14′、一个饮料瓶16′和一个咖啡筐110，水箱14′支撑在咖啡筐110的上缘边112上，筐110被定位在饮料瓶16′的缘边114上，其一部分伸到饮料瓶的内部。
饮料瓶16′包括一个手柄116，它是作为其侧壁的一部分而整体形成的。手柄116还被一个螺栓固定到饮料瓶16′上，该螺栓啮合到缠绕在侧壁周围上的一条带中，类似于图2所示的结构。这种固定方式可以采用使该手柄的顶部钩在饮料瓶的缘边上来补充(未示出)，也可以使用一种夹紧机构(未示出)。
咖啡筐110被定位在水箱14′之下，咖啡筐110包括竖向侧壁122，它在台肩124处座在饮料瓶16′的上缘边114上。侧壁122的上端形成缘边112，它又支撑着水箱14′。咖啡筐110包括一个槽126，用于盛装咖啡颗粒，槽126可被凸缘128支撑在侧壁122内，槽126最好包括一个具有大头向上敞开的平头圆锥体，该锥形槽126最好具有椭圆形截面。筐110设计成允许热水通过咖啡颗粒流到槽126底部的引出口130中，在槽126的内表面上设有一系列直立的肋132、它们起到水渠装置的作用，以把水导向引出口130。有一个滤过器(未示出)可用于在酿制期间保持咖啡颗粒在槽126之内，各肋132支撑着该滤过器以与槽126的内表面保持距离，並允许咖啡从所有滤过器的表面流向引出口130。
在水箱14′的内部设有一根输水管134、一个盖136设在水箱14′的上面，形成一个密封的内室138。输水管134一般包括有一个引入口140、一个引入支管142、一个弯管144、一个引出支管146和一个引出口148。在这第二实施例中，通常考虑把此输水管134做成可从水箱14′中拆掉。一个密封装置150设在水箱14′内固定的直立凸体152上，引出支管146的外表面与密封装置150啮合，以阻止空气流入或流出小室138。设有一个侧缘154，以有助于将输水管134固定到凸件152和密封150上。盖136的缘边也设有密封装置156，密封装置156与水箱14′的顶端内表面相啮合。因此，由盖136和水箱14′形成的小室138便因合紧该盖子136而完全与外界空气密封隔离。盖136的密封装置156和输水管134的密封装置150都设计成用单片硅橡胶材料制成。
输水管134的引出口148定位在引入口140之下和水箱14′的底表面158之下，水通过输水管134的引出口148被引入槽126并加到在那里盛装的咖啡颗粒上。筐16′可以包括用于限制水流到槽126内的咖啡颗粒上的装置(未示出)，例如用一个多孔的盖子。引入支管142、弯管144和引出支管146内形成的膛孔的直径被期望具有基本上恒定的截面或膛孔。弯管144定位在小室138内水箱14′的上缘边以上，因此，水箱14′内的水即使充满到顶部，弯管144也将突露在水平面以上。
水箱14′设有多个突脚160，当拆下该装置14′后，把水箱14′放在一相对的表面上时用这些突脚支撑住该水箱14′。该脚160被设计成突出在水箱14′的底158之下，突出的尺寸大于输水管134的引出口148的突出距离。
关于装置10′的操作基本上构思如下一旦微波能量辐射到装置10′，水箱14′中的水就被加热並开始酿制循环，加热的水使水箱14′的密封室138中压力增加，从而起动一个抽吸系统。盖136对水箱本体的密封最好在酿制期间足以承受所预料到的水箱室中的压力变化。压力的增加迫使水进入输水管134的引入口140，並向上流过引入支管142，一旦达到弯管144，水就开始流过引出支管146。因为输水管134的引出口148定位在水箱14′中的水位线以下並且低于引入口140，所以产生了水头效益，这个水头效益造成基本上连续的水流，水从水箱14′通过输水管134的U形水道而流到咖啡筐110的槽126内的咖啡颗粒上，这种效益使水从水箱小室通过输水管134传输，直到水箱内水位降到低于引入口140的高度为止。当达到这一水平时，空气即进入到引入支管142，从而破坏了这一有利条件。
考虑到水头效益的建立造成基本上连续的水流，所以在水箱14′内角进一步增加压力就没有必要了。预期在密封水箱小室138内(如果保持密封)由水的加热所产生的压力变化在加热循环中是波动的，这是由于水量通过输水管传输以及用微波能量连续加热水所造成的。但是，由水头效益所造成的使水通过管134的流速预期要比如图1-6所示的实施例中仅靠周期性的增加压力产生的流速快得多，这一相对较快的流速被认为是有利的，因为这样在整个酿制循环中，落到咖啡颗粒上水的温度保持着相对地低于这样的传输技术中的水温，即依靠连续加热或使水沸腾来造成进一步的水传输。因此，咖啡颗粒将不会由于暴露于过热的水中而被沸水烫过，用沸水烫一般会在酿成的咖啡中产生苦味。
图10是一个图解，表示在腔室138内的压力、保持在其中的水的温度和从水箱14′流出的总水量之间的相互关系。当向水箱14′中充水时，把盖子136放在顶上而建立小室138中的起始增压。此起始增压便起动该输水管134，造成水向上流过引入支管142和弯管144，由于这个起始增压通过引出口148排出的水便被放到咖啡筐110中，从而预湿了咖啡颗粒。预期由于在输水管134和水箱14′内的水位再平衡而使腔室138内的压力稍大于环境大气压力。
在腔室138内的起始压力P0在图10中的曲线上被确定。酿制循环的起始时间T0是从微波炉发出微波能量开始的，此微波能量立即开始提高水箱14′内的水温。在整个酿制循环期间水温的上升基本上为线性的，温度的升高造成腔室138内压力的增大，由于起动了输水管134，水的抽吸系统也根据微波能量的供给基本上立即开始工作。
在此起始时间间隔T1中，由于压力的增加而造成的水流基本上是恒定的。在某一时间点，水流充满输水管134中的弯管144，並开始产生水头效益。这个效益实质上增加了从水箱14′流到输水管134的水流量，所增加的流量引起腔室138内压力降低，是因为该室内的水量实质上减少了，而没有由于水温的上升相应地增大压力，预料该压力实际上变为负压或低于起始压力P0。这个负压导致对水头效益造成的水流量的限制，在时间T2和T3之间的时间间隔中可见到这一受限制的水流量。
已考虑到，酿制循环还包括有第二次增压，这是由于水头效益再次优先于抽吸系统的作用而产生的。水流的突增约发生在T3时间处，在时间间隔T3和T4之间，在腔室138内的水压发生第二次显著的降低，但是，较高的水温可能较快速地恢复该蒸汽的压力，从而造成在时间T4与Tc之间的流速比在T2到T3时间间隔内较快，酿制循环一经完成，实质上全部水即经过输水管134而流到咖啡筐110的槽126中。
图8所示是水箱14″的另一方案。这个替代的水箱14″虽然与图7所示的形式稍微不同，但实质上和前述方案相同。但是，水箱14″包括一个压力释放装置162，它用于在水流开始经过输水管134′后解除水箱室138的密封。这是可能的，即由于水头效益从密封的水箱14″出来的水流将在水箱腔室内造成一定压差，从而会对抗通过输水管134′的水流，这一压差系由于流到输水管134′的水流速率较快于因微波能量造成水温进一步升高所产生的压力上升的速率所致。装置162可采用一种悬挂折叶164的形式，它被附着在水箱14″的盖子136′上。折叶164构成成正常打开，因此，腔室138正常处于非密封状态。当盖136′盖到水箱14″上时，折叶164即被扣合到其支座166上，从而形成密封。把折叶164和支座166啮合在盖136′上是为了在腔室138内达到一定压差时通过该折叶164释放该压力，这种压力释放最好发生在水头效益开始以后在腔室138内呈现负压之时。设置压力释放装置162的企图是为了在整个酿造循环期间造成从水箱14″到咖啡筐110的水流量为一常数。在这一方案中，压力释放装置162也可在腔室138内压力上升太高时释放，在这第二状态下，折叶164被向外打开，与图8所示相反。
在此水箱14″的替代方案中(以及图9所示的方案，以标号14″′识别)，表示出输水管134′是在图7所示的结构上的改型，这个输水管134′支撑在水箱底158上並且向上突出到紧靠近盖136′的一个位置。输水管134′包括有定位在紧靠底158的内表面位置处的一个引入口140，管134′以其底部170带一丝扣突端插过水箱底158的中央开口而附着于水箱底上，管134′以垫圈172和螺母174而锁定和密封到底158上。输水管134′所构成的渠道包括有如图7所示的相同元件。引入支管142上升到紧靠近水箱室138顶表面的一个弯管144处，一根引出支管146从该弯管144延伸到位于底部170端头的一个引出口148，还期望输水管134′包括一个基本上不变的膛孔。
另一个改动方案为表示在图9中的水箱结构14″′。在这一方案中，由盖136″和水箱本体14″′所形成的水箱室138不需密封，有一个开口168设置在盖136″上並可当作引入道以把水引到腔室138，引入口140′到输入管134″间包括一个逆止阀176，该阀176包括一个球178被保持在引入口140′处的通道180中，构造成阀176是为了阻止水从引入支管142回流，输水管134″最好定位于紧靠近水箱本体14″′的侧壁处。当水充入水箱14″′中时，在水箱室中和输水管134″的引入支管142中的水位相等。在微波能量辐照状态下，在腔室138和引入支管142中的水同时加热和膨胀。在支管142中的水由于水量比腔室138的水量少所以加热的较快。球178位于通道180的端头而防止了引入支管142中的水柱返流到水箱14″′。因此，在引入支管142中热水膨胀而升到弯管144的顶部並流到引出支管146，从而产生水头效益。还有，期望由于这个效益所造成的水流是连续的，並且不需要再增加水温而使抽吸系统连续工作。此外，从水箱14″′出来的水流基本上不受腔室138内压力变化的影响。
图10表示出按照本发明所作的一个装置10′所观测到的运行特性。在任一酿制期间压力循环的次数可以根据水温、在腔室中的水量、输水管膛孔的直径、微波炉的瓦特数以及其它因素而改变。所示曲线的斜率和位置是非限定性的。如图10所示，在整个酿制循环中流量的波动实质上将以许多方式有助于咖啡的制备。滴流酿制法需要一定的驻留时间以便水与咖啡颗粒接触。此外，在任意时间阶段中输入到筐中的水量期望能被控制，改变水箱和输水管的结构也会改变应用微波能量所取得的结果。该曲线将随着压力释放装置162的利用而变化。再有，球形逆止阀176将在水箱中没有任何压力改变的情况下工作，也即在该系统保持在环境大气压力下工作。
由水箱输水到咖啡筐受条件“水压头效益”的限定，本发明酿制装置的抽吸系统借输水管和其内部结构产生这一水头效益。所示的输水管包括一个基本上为U形的通道，该通道具有一个恒定的膛孔，通过该膛孔水能从较高水位以基本上连续的方式流到较低水位。本发明的抽吸系统是借助于微波能量把水加热而建立的。酿制装置10和10′改型实施例是利用盖子与水箱限定的腔室内的内压力和在水箱中水的静压力而建立起一个抽吸水系统，这些压力迫使液体上到引入支管和流过输水管的弯管。水头效益的产生依赖于一个充满输水管的弯管和较长的引出支管的连续水流，引出支管比引入支管长，引出支管中水的重量建立一个连续的向下压力和相应的向下水流。
在图9所示的实施例中，正是在引入支管内水分子的受热和膨胀的关系，以及与在水箱内水的重量的联分作用，造成引入支管中水的向上流动，而球逆止阀176阻止水向水箱室138返流。
本发明中抽吸系统凭藉微波能量的应用以及使水流过输水管的压力产生了水头效益，该抽吸系统起终是在输水管的引入端形成的。连续水流的建立无需采用虹吸、或在输水管的引出端降低压力、或将水提升到引入侧的弯管顶部等措施，这些措施通常是用虹吸型管道结构实现的。该水头效益在本发明目前预期的全部效能中具有举足轻重的影响。
借水箱内水位所产生的势能提供了水头效益流量。如图7所示，如果水箱中的水充满到一个水位h1，则相对于输水管134的引出口148即可测量到该水位的势能，较高的水位h2具有较大的势能並将产生较大流量。在全部酿制循环中，势能的变化包含在图10所表示的压力和总流量的曲线中。
输水管134的起动以及水头效益的产生也是酿制出一杯较好咖啡的影响因素。在本发明酿制循环全部过程中的水温比单独依靠蒸汽压力式沸腾来传输水的装置所需的水温要低。在水被微波能量加热之前将咖啡颗粒初步湿润，这也是在热水流之前即开始了提炼过程。由水头效益所造成的水流是在较低的水温开始的，並以较快的速率完成。整个过程中较低的水温以及酿制循环完成的这种速度这些都很有利于咖啡的提炼，並且防止了将苦味油等导入到酿成的咖啡中。
当水开始流过输水弯管并产生水头效益时，流量将基本上受输水管内通路的直径所控制。该流量必须与所希望的酿制时间和酿制温度相平衡，与这种均衡有关的参数包括咖啡的浓度和作用在咖啡颗粒上微波能量的效应，其它因素根据这里所揭示的见解对熟知本酿制技术的人员是应当明白的。
本发明可用其它具体形式来实施，而不偏离其精神实质或基本特性，因此，应以附加的权利要求书为基准，而不是前述说明，来指定本发明的范围。
权利要求
1.一台用于微波炉内的饮料酿制装置，它包括一个水箱，用于盛装一定量的水以便加热；一个饮料瓶，用于接受一定量酿成的咖啡或类似饮料；输送装置，具有一个引入端和一个引出端，该引入端伸到该水箱内並处于水位线下面的一个位置，该输送装置与水箱密封连接；一个筐，具有一个适于保持咖啡颗粒、茶叶或类似原料的多孔底表面，同时能使制成的咖啡或类似饮料流过，该筐被支撑在输送装置的引出端的下面和在通到该饮料瓶的开口上面，藉此微波炉的微波能量被导引到装于水箱中的水、加热该水並造成水箱内的压力升高，压力的增加迫使热水流过输送装置的引入端、加热的水从该引出端浇到装在该筐中的咖啡颗粒、茶叶或类似原料上，而且酿成的饮料流到位于该筐下面的饮料瓶中。
2.如权利要求1所述的装置，其中，该水箱具有一个环形本体，包括一个开口穿过其中央部位，输送装置的引出端排放热水通过水箱本体的开口流向该筐，並通过一个定位在本体的开口内的撒料器板，该撒料器板适合于限制液流流到该筐内。
3.如权利要求1所述的装置，其中，该输送装置是可拆卸地固定到该水箱顶表面的一个开口中，以及用垫圈装置密封住通到水箱形成的腔室的开口。
4.一台适于在微波炉内应用的装置包括水箱装置，适于盛装一定量的水，该水箱由微波穿透材料制成，所以盛装在其中的水可被微波能量的供应而加热;输送装置，具有一个装在水箱装置内的引入端，和定位在水箱装置以下的引出端，该输送装置适合于在微波能量供应的状态下在水箱装置和引出端之间产生一个水头效益，並可从水箱装置中基本上连续地传输水。
5.如权利要求1-4中任一项所述的一台装置，其中，该输送装置形成一路大体上为U形的通道，该输送装置定位在该水箱装置构成的一个密封腔室之内，该U形通道的弯管部分定位在水箱装置内最高水位线以上。
6.如权利要求4所述的一台装置，还包括有一个适合支撑一个筐的饮料瓶，该筐适于盛装一定量的咖啡颗粒在其中，该饮料瓶适合接受自该筐装置出口放出的酿成的咖啡。
7.如权利要求1～6中任一项所述的一台装置，其中所述的水箱装置、筐装置和饮料瓶基本上成一垂直线地相互啮合。
8.如权利要求4所述的一台装置，其中，从该水箱装置通过该输送装置输送的基本上连续的水流量在直到水箱中保持的全部水输送完毕之前的整个时间中是变化的。
9.如权利要求4所述的一台装置，其中，所述的输送装置包括一个定位在引入口处的阀装置，该阀装置适合于阻止水从该输送装置逆向流入到该水箱装置。
10.如权利要求4所述的一台装置，还包括密封住水箱装置内一定量水的装置，所述的密封装置适应于在水头效益通过输送装置生效后能自动解除密封。
全文摘要
用滴流法在微波炉内酿造咖啡的装置包括一个储存被加热水的水箱，该水箱定位并支撑在一个饮料瓶上，该瓶接受一定量酿成的咖啡。在水箱和饮料瓶之间有一盛咖啡颗粒的筐。一U形输水管位于水箱内并具有一输入口在靠近水箱底处，和一输出口在水箱外部。以微波能量加热水箱中的水而起动一抽吸系统将水输送到输水管，该管放出的水被导引到筐内咖啡颗粒上，热水与咖啡颗粒接触后酿成的咖啡从筐内输到饮料瓶中。
文档编号A47J31/54GK1045224SQ9010065
公开日1990年9月12日 申请日期1990年2月12日 优先权日1989年2月13日
发明者欧文·白林考夫, 约翰·维利高尔斯基 申请人:法伯维尔公司
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