JPH10506316A - コーヒー及びお茶抽出装置及び方法 - Google Patents
コーヒー及びお茶抽出装置及び方法Info
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Abstract
(57)【要約】
選択された抽出時間で所望量のコーヒーを抽出する方法及び装置であって、所望のコーヒー量に相当する量の水を加熱して抽出チャンバ(312)内のコーヒーの粉(400)まで送って粉に接触させる。加熱された水の少なくとも一部とコーヒーの粉との接触を選択された時間だけ維持してコーヒーを作る。抽出時間は、抽出して作るコーヒーの量とは無関係であり、また、抽出チャンバに入る、あるいは、そこから出る液の流量を制御することにより制御される。抽出時間が経過すると、抽出されたコーヒーは抽出チャンバ内の開口(376)を通ってその下方に位置する容器(16)に排出される。
Description
【発明の詳細な説明】 コーヒー及びお茶抽出装置及び方法 技術分野 本発明は、調理機分野、特にコーヒー及びお茶の抽出装置及び方法に関する。
背景技術 炒ったコーヒー豆の粉にお湯を注いで所定時間抽出(お湯とコーヒーの粉を接 触させる意)することによりコーヒーを作る(入れる)ことができる。コーヒー 豆は約600種類の化学成分を含み、これらの成分の多くが苦くかつまずい味を 与える。このことはしばしば「ストロングコーヒー」として誤って呼ばれる。こ れらの好ましくない成分は、お湯を比較的長時間コーヒーの粉に触れさせると、 入れたコーヒーに含まれることになる。従って、入れたコーヒーの味に影響を与 える主な要素はコーヒーを抽出する時間、即ちお湯がコーヒーの粉と接している 時間である。抽出時間はまたお茶を入れる場合も同様に重要である。
コーヒーの専門家は、いわゆる「レギュラー」挽きコーヒーの場合で2〜4分 の抽出時間を推奨しており、ここで抽出時間とはお湯がコーヒーの粉に接してい る時間である。細挽き(ときには、「エスプレッソ挽き」とも呼ばれる)の場合 、20〜30秒が推奨される。また、コーヒー抽出の際のお湯の温度は約205 °F(96°C)が推奨される。
市販の物で消費者が使用する一般的なコーヒーメーカーにおいて、コーヒーの 粉は、円錐状のプラスチック又は金属チャンバの内側に位置するペーパーフィル タ内に保持される。所定の大きさの孔が該チャンバの底に形成されている。お湯 (これは従来技術において通常76°C−85°Cである)はプラスチックチャ ンバ内のコーヒーの粉に比較的一定割合で送られる(この割合は、以下に述べる ように、あまりに遅くてお湯がコーヒーの粉に接する時間が非常に長い)。抽出 されたコーヒーはチャンバから前記孔を通って抽出チャンバの下の受け容器に溜 まる。抽出されたコーヒーの抽出チャンバから流れ出る割合は比較的一定であり 、前記孔の直径と、フィルタの表面に溜まったコーヒーによる流れ抵抗に依存す る。
この従来技術のコーヒーメーカーはお湯をコーヒーの粉に送り、一定流量でも って抽出チャンバから排出する。お湯がコーヒーの粉と接する時間は抽出される コーヒーの量に比例する。例えば、多量のコーヒーが作られるときは、その多量 のコーヒーは量が少ないときよりもドレーン(排出部)に流れ込むまでの時間が 長い。即ち、4杯分のコーヒーの抽出時間(コーヒーの粉とお湯の接触時間)は 12杯分のときの約3分の1である。従って、従来のコーヒーメーカーではお湯 とコーヒーの粉が接触する時間が推奨される時間よりもかなり長くなる。現在入 手可能なコーヒーメーカーにおいて、この時間は、コーヒー1杯分の量が5オン スとして、12杯分の場合、約8分から15分である。
従来技術のコーヒーメーカーは、お湯を抽出チャンバに送るために種々の機構 を使用する。こういった従来技術のコーヒーメーカーは、水を熱してお湯を抽出 チャンバ内に送るために「加熱ポンプ」を使用する。
加熱ポンプを用いてコーヒーを抽出するために、ユーザーはコーヒーメーカー の貯水槽に水を満たす。水はそこから下に流れ、可撓管とチェックバルブを通り 、そして最後に、コーヒーポットを支持するホットプレートによって加熱される 金属チューブを内へ流入する。金属チューブに連接され垂直方向に向いたプラス チックチューブは、抽出チャンバまで延伸する排出端を備える。
貯水槽が水で満たされると、加熱チューブ及びプラスチックチューブは共に水 柱で満たされる。ユーザーは抽出を開始するためスイッチと入れる。すると加熱 チューブが加熱されて、この中の水は沸点に達する。沸騰したお湯はスチームバ ブルを発生させ、チューブ垂直部分の中の水柱を押し上げ、この水柱はチューブ の排出端から流れ出てコーヒーの粉に注がれる。水がチューブから排出されると 、バブルに作用する圧力が減少するのでバブルは急速に膨張して短く破裂するよ うに水柱を押し出す。チェックバルブは、スチームバルブが水を貯水槽へ逆流さ せることを防止する。
スチームバブルがチューブから一旦出ると、水が貯水槽からチューブへ追加さ れ、このサイクルが繰り返される。このシステムは「パルス化」された流れを発 生させ、この流れは全流れ時間を通して平均された比較的一定流量である。
現在入手可能な別のコーヒーメーカーは、加熱パルス技術に迂回バルブを組み 合わせている。迂回バルブは加熱された水の一部を直接抽出チャンバ下方のコー ヒーポットに迂回させるものである。加熱された水の残りの部分は、抽出チャン バ内へ入れられる。迂回された水は抽出されたコーヒーを薄めてその「強さ」を 弱める。この方法は、加熱された水の約20%が迂回されることからときどき8 0/20方法と呼ばれ、家庭用品としてだけではなく、商用品としても販売され ている。
現在入手可能な第3のタイプのコーヒーメーカーは、家庭用の湯沸かし器に似 た加熱容器を用いるポンプ機構を備える。200°F(約93°)のお湯がいつ でも加熱容器内に貯えられている。コーヒーを入れるためにユーザーは装置の上 部の開口から適量の水を入れる。水はチューブを通って加熱された容器内へ流れ 加熱された水をコーヒーの粉の方へ送り出す。加熱された容器に入った水は20 0°F(約93°)に熱せられ次のコーヒー入れサイクルのために準備される。
この加熱容器装置は、コーヒーの粉に注がれるお湯の流量が実質的に高いとい う点で、加熱パルス装置に対して優位である。例えば、10杯のコーヒーは約4 分で入れられる。
上記いずれのコーヒーメーカーも少量のコーヒーを入れる場合にはある程度満 足できるものであるが、入れることができるコーヒーの全範囲に対して満足がい くものではないことがわかった。装置で入れるコーヒーの量が異なっても抽出時 間が実質的に同じであるならば、満足のいく香りを持ったコーヒーを入れること ができることが見出された。上述の従来技術のいずれの装置も入れるコーヒーの 量に関わらず同じ抽出時間を維持するものではない。従って、一定の抽出時間を 用いる新規なコーヒーメーカーが望まれる。
発明の概要 本発明は、一定量のコーヒーを選択された抽出時間で入れる方法及び装置を提 供する。所望量のコーヒーに相当する量の水を加熱して抽出チャンバ内のコーヒ ーの粉と接触させる。加熱された水の少なくとも一部とコーヒーの粉との接触時 間が入れるコーヒーの選択抽出時間に維持される。しかしながら、抽出時間は、 入れるコーヒーの量とは無関係である。抽出時間が経過した後、抽出されたコー ヒーは抽出チャンバの孔から排出されて下方の受け容器に流れる。
この新規なコーヒーメーカーは利点は、ユーザーにとって、入れるコーヒーの 量に関わらず良質なコーヒーを入れることができることである。このことは、入 れるコーヒー量に関わりなく、「一定の抽出時間」、即ち、コーヒーの粉がお湯 にさらされる時間を一定に維持することによって達成される。このことは、好ま しい実施形態において、コーヒーの粉を保持する抽出チャンバ内にすばやくお湯 を注ぐことによって達成される。コーヒーの粉が所望の抽出時間だけ抽出チャン バ内でお湯にさらされるように抽出チャンバから出る流量を制御する。
本発明のコーヒー入れシステムは満足できる優れた味のコーヒーを与え、かつ 、ユーザーの好み及び経験によりコーヒーの味を調整できるように抽出時間を制 御可能であり、また、標準挽き及び細挽きエスプレッソタイプのコーヒーの粉に 適したものである。
図面の簡単な説明 図1は、本発明のコーヒーメーカーの実施形態の斜視図。
図2A及び2Bは、それぞれ、図1のコーヒーメーカーの正面断面図及び側面 断面図。
図3は、本発明に関する抽出チャンバアセンブリの側面図。
図4A、4B、4Cは、それぞれ、図3の抽出チャンバアセンブリのスクリー ンアセンブリ、フィルタ、及びコーンの側面図。
図5Aは従来技術のコーヒーメーカー抽出アセンブリを通過する液流の概略モ デル図であり、5Bは本発明のコーヒーメーカー抽出アセンブリを通過する液流 の概略モデル図。
本発明に関する抽出チャンバアセンブリの第2実施形態の側面断面図。
図7A、7Bは、本発明のコーヒーメーカーの好ましいバルブ体の下部の部分 断面図。
図8A、8Bは共に図2Aのコーヒーメーカーに用いられるバルブ体の第2実 施形態の下部の部分断面図であり、図8Cは図8A、8Bに示すバルブ体のロー ラの側面図。
図9は、本発明に関するバルブ体の正面図であり、コントロールノブとその回 りに付けた印を示す。
図10A、10Bは、本発明のコーヒーメーカーのバルブ体の第3の実施態様の 下部の部分断面図。
図11A、11Bは、本発明のコーヒーメーカーのバルブ体の第4の実施態様 の下部の部分断面図。
図12は、図11A、11Bのバルブ体を用いたコーヒー抽出システムの概略 説明図。
図13は、図11A、11Bのバルブ体を用いたコーヒー抽出システムの作動 のフローチャート。
図14は、本発明に関するバルブ体の第5実施態様に用いる抽出チャンバアセ ンブリの側面断面図。
図15A乃至15Dは、図14の抽出チャンバの一連の平面図であり、内側及 び外側コーンの孔の位置の変化の度合いを示す。
図16及び17は、図14の抽出チャンバの側面図であり、ユーザーの抽出時 間制御を容易にするためコーンの側面に付した異なる印を示す。
図18は、本発明に関するバルブ装置の第6実施態様の側面図であり、増幅回 路、タイマー、入力装置を概略的に示す図。
図19は、本発明のコーヒー抽出システムの第7実施形態の部分側面断面図で あり、この形態においては、抽出時間は抽出チャンバ内に注ぐ水の流量を制御す ることで制御される。
図20は、スクリーンが渦巻き型の表面を有するスクリーンコンポーネントの 代替形態の側面図。
発明の詳細な説明 本発明は、入れるコーヒーの量に関係なく優れた味のコーヒーを入れるために加 熱された水がコーヒーの粉と接する時間を制御する。抽出時間の制御は抽出シス テムの1、2個所において流量を制御することによってなされる。その個所は、 抽出されたコーヒーが抽出チャンバ(ここでコーヒーの粉とお湯が接する)から 出るところと、加熱された水が抽出チャンバに入るところである。抽出時間を制 御する種々のタイプの形態を以下に説明する。これらの形態はコーヒーに関して 説明されるが、お茶のようなその他の抽出飲料についても同様に適用されること に留意されたい。
排出量制御 いくつかの好ましい実施形態において、抽出チャンバから排出される流量を一 定にすることにより抽出時間を制御する。
図2Aに言及し、好ましい実施形態はハウジング10、加熱水槽32、抽出チ ャンバアセンブリ12、バルブ体14、コーヒー受け容器16を有する。概して 言えば、装置の作動中に水は水槽32内で加熱され抽出チャンバ内へ連続的に送 られてコーヒーの粉と接する。所定の「抽出時間」、即ち、加熱された水がコー ヒーの粉と接する適当な時間は、抽出チャンバ12から出る液の流量を増減する バルブ体14によって達成される。
図2Aは好ましい実施形態のコーヒーメーカーの正面断面図であり、図2Bは その側面図である。図に示すとおり、ハウジング10は底壁18、対の側壁20 、22及び背面壁24を含む。図1に示すように、正面壁26はハウジング10 の片側を覆う。ハウジング10はまた片側に開口30を有する上壁28を含む。
図2A及び2Bに再度言及し、抽出工程において使用されるため加熱される水 は、ハウジング10の背面壁24に取り付けられた水槽32内で加熱される。水 槽は、好ましくは、2リットルの容量を有し、ステンレス製である。公知技術を 用いて水槽に溶接されたフランジ36に対して水槽32の蓋34を密着すること が好ましい。蓋34には開口38が設けてある(図2B)。
蓋34の開口38を通る注入管40はハウジング上壁の開口30(図1)を貫 通する。注入管40はキャップ42を有し、このキャップは、スチームその他の 圧力ロスに対して注入管をシールする。但し、直径が約0.03インチ(0.0 7mm)の通気孔44がキャップ42の直下位置で注入管40に形成されている。
作動中に水槽内の水が加熱されたとき、少量のスチームが通気孔44を介して逃 げることができる。
水槽32の蓋34の第2開口46は排出管48を受ける。好ましい実施形態に おいて、排出管48は、蓋34の開口46を通って下方に延伸し水槽32の底ま であと約3mmの位置まで達する長い垂直部分50を有する。この垂直部分50に 対してほぼ直交して水平方向に延伸する部分52は垂直部分と繋がっている。水 平部分52に繋がる排出端54は下方に延伸する。排出端54は排出口86を有 し、以下に説明するように加熱された水はこの排出口から抽出チャンバ12内へ 入る。
ヒータ56が水槽32の外面に取り付けられており、このヒーターは900〜 1200ワットの帯状の形をしたものであり、サーモスタット62を介して動力 スイッチ56に公知技術を用いて電気的に接続されている。スイッチはまた公知 技術を用いてバッテリ(図示省略)のような電源又は壁のコンセントに差し込ま れる電気コードに接続されている。
サーモスタット62は、ちょうどヒータ56の上で水槽32に固定されている 。サーモスタットは水槽の壁の温度が115°Cを超えたことを感知して自動的 に電源を落として水槽が過度に加熱されることを防止する。
次に抽出チャンバ12について説明する。図3及び図4A乃至4Cに言及し、 好ましい抽出チャンバアセンブリ12は3つのコンポーネントを有することが理 解される。第1コンポーネントはスクリーンコンポーネント64であり、これは 上下縁65、67を備えるプラスチックリング66を含む。リング66の縁67 にスクリーン68が取り付けられている。スクリーン68は好ましくは、直径が 0.25mmのステンレススチールワイヤーの20メッシュスクリーンとする。
第2コンポーネントは、プラスチック又は金属製のコーン70(図4C)であ り、このコーンは環状形の水平断面を有し、又、開口した上部72を有する。コ ーン70の底面は底壁74によって閉鎖されている。コーン70の内部に連通す る管(チューブ)76は、図4Cに示すようにコーンから突出している。管76 は好ましくは食物用に用いられるシリコンから鳴子とが好ましく、又内径が好ま しくは、12mm程度である。
フィルタ78がスクリーンコンポーネント64とコーン70との間に配設され る。フィルタ78は好ましくはドリップコーヒーメーカーに通常用いられるタイ プの紙、ナイロンあるいは金紙であるが、その他色々な材料のものも使用可能で ある。この説明の目的のため、用語「フィルタ」とは、紙、ナイロン、金属のも のを含み、コーヒーやお茶の抽出に使用されうるいかなるタイプのフィルタを言 う。大きな葉あるいは葉のままのお茶は、フィルタを必要とするような粉を含ま ないのでフィルタなして抽出することとしてもよい。
抽出チャンバアセンブリ12が組み立てられると、フィルタ78の上縁80は リング66の底のスカート82とコーン70の上部との間に挟まれて把持及びシ ールされる。これにより、作動中にフィルタが壊れたり折られたりすることがな く、お湯の通過を容易にする。リング66とコーン70の上部72の連結は液漏 れ防止機構であることが望ましい。なぜなら、抽出チャンバ全体(これは、好ま しくは、コーヒー12杯分に相当する60オンスの容量を有する)がお湯で満た されるからである。
先に説明したとおり、一定の抽出時間を維持する適当な方法は、抽出チャンバ から出る液の流量を一定に制御することである。なぜなら、腋が抽出チャンバか ら早く出れば出るほど、抽出時間が短くなるからである。抽出チャンバアセンブ リ12のスクリーンホルダ66とスクリーン68は、抽出チャンバ12へ流出入 する液の流量の制御を容易にする。
先に説明したとおり、従来のコーヒーメーカーにおいては、抽出チャンバ内の 湿潤したコーヒーの粉とペーパーフィルタは、抽出チャンバから液が流れ出るの を拘束する。抽出チャンバからの液の流出は、図5Aに示すように一連の拘束部 を備える管P1としてモデル化することができる。このモデル管P1を流れる水 は矢印W1で表わされる。図に示すように、水は、最初にコーヒーの粉のベッド (層)C1を、次にフィルタF1を、最後にオリフィス01を通り抜けなければ ならない。オリフィス01は設定された直径の開口を有し、また、オリフィス0 1を介して液の流量を制御する流量制御バルブV1を含む。液の流量はほとんど この流量制御バルブによって主動的にかつ容易に制御されるので、流量制御バル ブは水の流路における最大の拘束要素であるべきである。しかしながら、抽出チ ャンバ内のコーヒーの粉の層の厚さ及び密度のため、コーヒーの粉の層が流路に おける最大拘束要素であり、また、流量制御バルブの機能を阻害する。故に、コ ーヒーの粉の層による流れに対する拘束を減少させることが望ましく、そうすれ ば流量制御バルブは水の流量をより効果的に制御することができる。
本発明の抽出チャンバ構造は、抽出チャンバ内のコーヒーの粉の層による拘束 を減少させる効果的な手段である。コーヒーの粉が抽出チャンバに投入されると 、それはスクリーン68によって捕捉される。お湯がすばやく抽出チャンバに注 がれるとスラリーが形成され、そして液が抽出チャンバから流れ出るとコーヒー の粉の約70%がスクリーンに捕捉され、残りの部分はスクリーンを通過してフ ィルタ78上に落ちる。スクリーンは故に、コーヒーの粉の層がフィルタ上でか なり厚くなることを防止し、液はスクリーン及びスクリーン上に捕捉されたコー ヒーの粉を通過しやすくする。フィルタ上のコーヒーの粉の層(これは70%減 少される)による拘束は、スクリーンがないときよりも減少され、この層を通過 する液の流量は大きくなる。コーヒーの粉による全体的な拘束は、スクリーンが ないときよりも小さくなり、故に流量制御バルブによって水の流れの制御が優位 に行なわれる。このことについては、図5Bの「モデル管」P2に図示される。
図において、本発明の抽出チャンバの流れ拘束はモデル化されており、W2、C 2、F2及びV2はそれぞれ、水の流れ、コーヒーの粉の層、フィルタ及び制御 バルブを示す。図20に言及し、スクリーン68に代えて、スクリーンの表面積 を増やしてスクリーン上のコーヒーの粉の層の厚みが小さくなるように渦巻状の 表面を有するやな468を備えるスクリーンにすることもできる。
抽出チャンバアセンブリの代替実施形態312を図6A及び6Bに示す。抽出 チャンバアセンブリ312はコーン370と、該コーンから下方に延伸する管3 76を有する。フィルタ378はコーン370の内側に位置する。
コーン370の上部に着脱自在に延長部371を設けており、この延長部37 1は該延長部を横切って延伸する一対の実質的に平行なやな373を有する。各 やな373は開口375を有し、好ましくは両方のやなの開口373は垂直方向 に一直線上にある。この代替抽出チャンバアセンブリ312を使用する際に、延 長部371はコーン370から取り除かれ、コーヒーの粉400がフィルタ37 8内に入れられる。加熱された水が抽出チャンバ内に送られると(詳細について は以下に説明する)、コーヒーの粉及び水はスラリーを形成し、このスラリーは やな373の上に上がる。液が抽出チャンバアセンブリ312を通過してコーヒ ーポット(図2のポット16参照)に入ると、抽出チャンバ内の液のレベル L(図6B)は減少し、コーヒーの粉400は沈下しはじめる。コーヒーの粉4 00のかなりの部分は図6Bに示すようにやなの上面に沈下する。従って、流れ を拘束する(即ち、厚い)コーヒーの粉の層がフィルタ上に形成されることが防 止される。
図2Aに言及し、抽出チャンバアセンブリ12(又は、図6A及び6Bの抽出 チャンバアセンブリ312)はカバー84に取り付けられる。このカバーはハウ ジング10の背面壁24に取り付けられている。カバー84は開口86を有し、 排出管48の排出端54がこの開口を貫通して延伸する。
管(チューブ)76をバルブ体14に挿入して抽出チャンバアセンブリをカバ ーに取り付ける。バルブ体14はハウジング10の側壁20及び背面壁24に取 り付けられている。概して言えば、バルブ体14はバルブを含み、抽出されたコ ーヒーはこのバルブを通過して抽出チャンバ12から出る。抽出チャンバを出る コーヒーの流量は、抽出時間を制御するためにバルブによって制御される。例え ば、2分の抽出時間を望み、かつ、12杯のコーヒーをを作る場合を考える。抽 出の際に多量の水が抽出チャンバに入れられ、この水は水が少量のときよりも抽 出チャンバからでるために長い時間を要するので、2分の抽出時間の経過の際に 全てのコーヒーを抽出チャンバから排出するためには抽出チャンバから出る液の 流量は比較的大きくなければならない。一方、4杯のコーヒーを作る場合、抽出 チャンバから出る液の流量は、抽出チャンバ内の水をコーヒーの粉に完全に2分 間さらすために、小さくなる。
抽出チャンバから排出されるコーヒーの流量を制御する制御バルブは、バルブ 体14の底面断面図である図7A及び7Bに示される。図示のとおり、バルブ体 14は、バルブ体を完全に貫通する長方形の開口88と、バルブ体を完全には貫 通しない第2開口89とを有する。開口88及び89は、図7Aに示すように互 いに交わる。コーン70(図4C参照)から延伸するシリコン管(チューブ)7 6(又は、図6Aに示すコーン370の管376)は開口88を通って下方に延 伸する。
制御ノブアセンブリ(98で示す)はロッド102を有し、このロッドはバル ブ体14の正面94から開口88まで延伸する内腔を通って延伸する。ロッド 102はねじ部103を備え、このねじ部はバルブ体のねじ105と螺合する。
ロッド102の一端に制御ノブ100が設けてあり、このノブは弁体の正面94 のところに位置する。ロッド102の他端は揺りアーム107に突き当たってお り、この揺りアームはバルブ体14に固設された揺りアーム回転軸109回りに 回転する。
揺りアーム107は、平行な一対のアーム113を有するU字型のヨーク11 1に当接する。ヨーク111は、開口88、89内でロッド102の縦軸に平行 な方向に摺動自在に設けられている。ヨーク111は、ヨーク111と背面壁2 4との間で延伸する複数のばね121によって図7Aに示す位置(即ち、背面壁 24の方)に変移されている。
一対の楔型のバルブカム115はピン117によってアーム113に回転自在 に設けられている。各カム115は丸まった側面を有し、両カム115のこれら の側面は向かい合っている。管76は、図に示すように、カムの丸まった側面間 に位置する。
各バルブカム115はガイドピン119を有し、これらのピンはバルブ体14 内のガイドスロット(ピンに対するその方向を図7A及び7Bにおいて破線で示 す)内で摺動する。
図7Aは完全に開いた状態の制御バルブアセンブリを示す。バルブを閉じるた めに、制御ノブ100を図7Bに示す方向に回転すると、ロッド102が螺合部 103、105の作用によりバルブ体内を前進する。ロッド102は、前進する と、揺りアームを押して回転軸109回りに回転させ、ヨーク111をバルブ体 の正面94の方へ押す。ヨーク11が手前に移動するので、カム115は図7B に示す矢印方向に回転することになり、従って、チューブ(管)76はカム11 5の間で絞られる。ヨークはここに記載した以外の方法、例えば、ヨーク及び電 気モータに取り付けられたスクリューによって前方へ移動させることができ、こ のような態様も本発明に含まれる。バルブを開くために、ノブ100を図7Aに 示す方向に回転させ、揺りアーム107をヨーク111から遠ざかる方向に移動 させる。従って、ばね121の作用によりヨーク111は背面24の方へ摺動す る。ヨークが後方へ移動することによりカム115を図7Aに示す位置へ 回転させてチューブ76の絞りを解放する。
カム115によりチューブ76を絞る度合は、所定量のコーヒーに対し所望の 抽出時間コーヒーの粉に液をさらすために要求される流量に依存する。図9は、 ユーザーに所望の抽出時間に設定するためにノブ100をある方向にどのくらい 回せばよいかを教える印をノブの回りの部分のバルブ体に付した例を示す。矢印 112は制御ノブ100に付されている。図9の例に示すように、コーヒーメー カーで作ることができる各量のコーヒー(たとえば、4杯、8杯、12杯)に対 し、最少「MIN」から最大「MAX」までの抽出時間の範囲がある。これは、2から 4分の範囲の抽出時間が普通に挽いたコーヒーが最もうまく抽出されること、及 び細挽きの場合はもっと短い時間が良いことを示す。
従って、いかなる量のコーヒーの場合でも、2分の抽出時間の場合のシリコン チューブの絞り量は4分の抽出時間の絞り量より小さい。更に、4杯のコーヒー を2分抽出するときの絞り量は、12杯のコーヒーを2分抽出するときの絞り量 よりもはるかに大きい。これは両者の量の差によるものである。
制御バルブの代替構造を図8A、8B、8Cに示す。図示のとおり、バルブ体 14bはほぼ長方形の開口88bを有する。短い壁90はハウジング10の背面 壁24の近くで開口88b内へ延伸する。コーン70(図4C参照)から延伸す るシリコンチューブ76は開口88bを通って延伸し短い壁90と側壁91の間 のコーナーに位置する。
ねじ付き内腔92はバルブ体14bを通ってバルブ体14bの正面94から長 方形開口88bまで延伸する。内腔92はねじなしの小径部分96を有する。
制御ノブアセンブリ98bが内腔92内に設けられ、アセンブリ98bは内腔 92内に延伸するロッド102bを含む。ロッド102b部の一端に制御ノブ1 00bが設けられ、このノブはバルブ体の正面94bに位置する。ロッド102 bの他端においてローラ取付部104及び該取付部にピン108で取り付けられ たローラ106が設けられ、ローラ106はピン回りに回動する。ローラは好ま しくはゴム、プラスチック、またはその他適宜材料からなる。ロッド102bは ねじ部110を有し、このねじ部は内腔92のねじ部の位置に配設される。
シリコンチューブ76(又は図6Aのチューブ376)を圧縮することにより 制御バルブは抽出チャンバから出る液の流量を制御して、作るコーヒーの量が少 ないときに、そこから出る液の流量を制限し、抽出チャンバ内においてコーヒー の粉にお湯が抽出時間だけ接するようにする。多量のコーヒーを作るときは、コ ーヒーの粉がお湯にさらされる時間を長くしないようにバルブを通る液の流量を 大きくする必要がある。従って、多量のコーヒーを抽出するときはシリコンチュ ーブをほとんど、あるいは、まったく圧縮する必要が無い。
図8Aに言及し、制御ノブ100bは矢印A1の方向に回転され、内腔92の ねじ部とねじスリーブ110との相互作用により制御ノブアセンブリ98は矢印 A2の方向に移動し、即ちシリコンチューブ76から遠ざかる。これは「開」状 態であり、この状態で抽出チャンバから出る液量は最大である。なぜなら、ロー ラ106によりシリコンチューブ76に対し圧力が与えられていないからである 。
制御ノブが図8Bの矢印A3の方向に回転させると、制御ノブアセンブリ98 は矢印A4の方向に移動し、ローラ106はシリコンチューブ76を押圧して絞 る。しかしながら、チューブ76はコーナーに位置するため、その空洞部はロー ラによって完全には絞られない。
好ましい実施態様の作動を以下に説明する。コーヒーを作る際、最初に、抽出 チャンバアセンブリ12をコーヒーメーカーから取り外し、スクリーンコンポー ネント64をコーン70から分離させる。ユーザーは新しいフィルタをコーン7 0内に置き、そして抽出チャンバアセンブリ12を図3のように組立てる。ユー ザーは次に、適当量のコーヒーの粉をスクリーンコンポネント64に入れる。
好ましい粉の量は、レギュラーコーヒー(好ましくはNo.7挽きコーヒー) の場合、コーヒー12杯分に対しさじ10杯(標準のコーヒーさじが計量スプー ン約2杯分のとき)、コーヒー8杯分に対し、さじ6と2/3杯、コーヒー4杯 分に対し、さじ3と1/3杯である。「エスプレッソ挽き」で4杯のコーヒーを 入れるとき、No.5挽きコーヒーを7と1/2杯である。
コーヒーの粉は最初にスクリーン68で捕捉され、しかし、粉と加熱された水 によってスラリーが形成された後は粉の約30%がスクリーンを通過してフィル タ上に落下する。粉を直接フィルタに置いてもよい。この場合、粉と加熱された 水がスラリを形成するので、粉はスクリーンを通過して運ばれる。これらの粉の 約30%は、液が抽出チャンバから排出されはじめると、スクリーンを通ってフ ィルタ上に落下する。
次に、スクリーンホルダ66をカバー84に接続し、チューブ76を図7Aに 示すバルブ体14の開口88(図7A)に通して抽出チャンバアセンブリ12を ハウジング10に取り付ける。
図6A及び6Bの抽出チャンバアセンブリ312を用いるならば、延長部37 1を最初にコーン370から分離し、新しいフィルタ378をコーン270内に 置き、次に延長部371をコーン370に再度取り付ける。コーヒーの粉をさじ でコーン370に入れ、抽出チャンバ312をハウジングに取り付ける。このと き、延長部371をカバー84に取り付け、チューブ376をバルブ体14の開 口88に挿入しカム115の間に位置させる。
次に、キャップ42を注入管40(図2A)から取り除き、入れるコーヒー量 に相当する冷水若しくは室温の水、又はお湯を注入管から水槽32に入れる。入 れる水の量を望ましい量よりも若干多く入れてもよい。多めにする分は、コーヒ ーの粉に吸収される分と蒸気となって蒸発する分とを考慮したものである。次に 、キャップ42で注入管40をぴたりと閉じる。
ユーザーがスイッチ58(図1)を入れると、ヒータ56が加熱される。水槽 32内の水が加熱されてその体積が増加する。通気口44は、この水の体積増加 により水槽32内の空気の一部が残る(一部は排出される)ことにより水が排出 管48を通ってコーヒーの粉に注がれることを防止する。
水が一旦沸騰すると、スチームが水の上部の水槽32内の空間を満たす。少量 のスチームが通気口44によって排出される。この通気口は小さいため、蒸気が 通気口から排出される割合よりも生産される割合のほうがずっと大きい。従って 、水槽32内の圧力は増加しつづける。
水槽内の圧力の増加により、水は下方への圧力を受けて排出管48内へ押され る。水槽32内で達成される最大圧力は水の高さで約15インチ(38cm)で ある。加熱された水が排出管48を通る割合は一定である(かつ、排出管サイズ と、 水槽内でスチームが生産される割合の関数である)。この好ましい実施形態にお いては、排出管の直径は1/2インチ(約13mm)とした。その理由は、それが 一定流量を与えることと、水とコーヒーの粉を抽出チャンバ内で完全に混ぜるに 十分な流量を与えるからである。この好ましい実施形態においては、12カップ (1.8リットルの)の水を水槽32から約30秒で排出する。これは、加熱ポ ンプのような従来技術のものに勝る利点である。なぜなら、205°F(96° C)という当該技術分野で推奨される温度またはそれに近い温度で水を抽出チャ ンバに送るからである。それとは対照的に、加熱ポンプは、170°F乃至18 5°F(76°C乃至85°C)で水を抽出チャンバに送る。
加熱された水をある高い温度に維持し、かつ、ユーザーがスイッチを入れると すぐに水温を抽出温度まで上昇させるように水槽を構成することも望ましい。加 熱水槽/排出管48に代えて、次のようにすることができる。加熱水槽を抽出チ ャンバの上方に位置させ、水温が抽出温度に達したときに、お湯を直接抽出チャ ンバ内に送るようにする。こういったシステムにおいて、温度の検出は図18に 関して説明するようなタイプのセンサを用いてなされ、お湯の抽出チャンバへの 給送は図18に関して説明するソレノイドを用いてなされる。
制御バルブアセンブリの第3実施形態98cを図10A及び10Bに示す。制 御バルブアセンブリ98cは、バルブ体14cに形成されたねじ付き内腔92c 内へ延伸するロッド102cを含む。ロッド102cの一端に制御ノブ100c が設けられ、このノブはバルブ体14cの正面94cに位置する。ロッド102 cの他端は、コーン70(図4C参照)(又は図6Aのコーン370のチューブ 376)から延伸するシリコンチューブ76に接しており、該チューブ76はバ ルブ体14c内のほぼ長方形の開口88cを通って延伸する。制御ノブ100c を先に説明したように回転させると、ロッド102cによりシリコンチューブ7 6は絞られ(図10A)、あるいは解放される(図10B)。
バルブ体14dの第4実施形態を図11A及び11Bに示す。他のバルブ体と 同じ様に、このバルブ体14dは開口88dを有し、コーン70(図4C参照) から突出するシリコンチューブ76が少なくとも部分的にこの開口の中で延伸す る。ステッパモータ130がコーヒーメーカーハウジング10(図1乃至図 2Bに示すハウジング)の背面壁24dに設けられている。傾斜した端部を備え るプランジャ132がステッパモータから背面壁24dに形成した開口を通って 延伸する。プランジャ132とステッパモータ130は連結されており、ステッ パモータが作動すると、プランジャがステッパモータの駆動信号に応答してだん だんとチューブ76に対して接近又は離間するようになっている。
図12は、第4の実施形態であるバルブ体14dを使用するコーヒー抽出シス テムを説明するための概略図である。ユーザーインタフェイスデバイス134( これは、キーパッド、ダイヤル、あるいはその他の入力デバイスとすることがで きる)は、ユーザーが入れるコーヒーの量(例えば、4杯、6杯等)及び希望す る抽出時間(例えば、2分あるいは4分)に関する情報を入力できる。これに代 えて、例えば4分といった1つの抽出時間のみに装置を設定しておいて、ユーザ ーは抽出する量のみを入力するようにしてもよい。ユーザーインタフェイス13 4はコントローラ136を介してステッパモータ130とつながっており、コン トローラ136はユーザーの入力に応答して駆動信号を発生させる。
図11A及び11Bのシステムによってなされる工程(ステップ)を図13の 概略フローチャートに示す。ステップ500において、ユーザーからの入力がイ ンタフェイス134を介して受け付けられる。ステップ502において、コント ローラ136は入力をステッパモータ駆動信号に変換する。コントローラ136 は、選択された量に対する所望の抽出時間を得るために必要な流量を表わすメモ リテーブルを含むことが好ましい。また、コントローラはステップ増分の数(及 び方向)を介してステッパモータを駆動する駆動信号に関するデータを蓄積して おり、この増分により、プランジャ132を前進させて所望の抽出時間に対応す る流量を得るようにチューブ76を絞る。従って、ステップ502において、コ ントローラは、所望の量に対する適当な抽出時間を与えるために必要な流量を最 初に決定し、次にステッパモータ駆動信号を決定しチューブ76を絞る量を与え 、この量により所定の流量が与えられる。
最後に、ステップ504において、駆動信号はステッパモータに送られ、ステ ッパモータはチューブ76の内腔の開きを設定する(即ち、プランジャ132に よりチューブを押圧あるいは解放する)。チューブ76の内腔の開きが設定され た後、抽出サイクルは、電源を手動で入れることにより、あるいは、他の手段( 例えば、コントローラ136により信号を図2Aのヒータ56に送ること)によ りステップ506で開始される。
先に説明した実施態様において、流量は、(所定の抽出時間を達成するために )、抽出されたコーヒーをコーヒーポットあるいはその他の容器に排出するシリ コンチューブを介して流れを拘束する種々の手段を使用することによって制御さ れる。本発明の範囲を越えることなく、流量を制御し抽出時間を設定するその他 多数の手段も可能であることが理解される。
例えば、図14乃至図17の第5実施態様に言及し、抽出チャンバ200は一 対の入れ子コーン202、204を含むようにすることもできる。内側コーン2 04の床に第1の孔206が形成され、外側コーン202の床に第2の孔が形成 されている。抽出チャンバ200は、図1のハウジング10と同様なハウジング 内に設けることができ、またチャンバにフランジ211を設けてチャンバをコー ヒー受容器に直接載せることができるようにすることもできる。
内側コーン204を外側コーン206内で手動で回転させることができる。図 15A乃至15Dに示すように、外側コーン202に対して内側コーン204を 回転させると、内側コーンの孔206を外側コーンの孔208に対して接近又は 離間させることができる。両方の孔206、208がまったくオーバーラップし ないとき、液がこれらの孔を通過することができず下方のコーヒー容器に入るこ とができない。両方の孔を段々オーバーラップさせていくと、図15B乃至15 Dに示すように孔の有効開口が増大して、抽出チャンバ200流出する液の流量 が大きくなる。こういった孔を本発明の範囲において他の構造に使用することも 可能である。
図16及び17に言及し、指示(インジケータ)矢印212はリップ210か ら下方に延伸する。外側コーン206の外表面に印刷されたマークは、入れるコ ーヒーの量(4 CUPS,8 CUPS,12 CUPS,図16参照)や、入れるコーヒーの量 と可能な抽出時間の範囲(図17)とを示す。好ましくは、MIN(これは抽出時 間が2分であることを示す)及びMAX(これは抽出時間が4分であることを示す )を入れる。各マークの位置は、両方の孔を通過する液の流量が選択されたコー ヒ ーの量に対する適当な抽出時間を与えるように選択される。例えば、図16の実 施態様において、4カップ(4杯分)のコーヒーを入れたいユーザーは指示矢印 212を「4 CUPS」の位置に合わせる。ユーザーに短い抽出時間の範囲を提供す る図17の例においては、抽出時間を最大の4分にして4カップ(4杯分)のコ ーヒーを入れたいユーザーは、内側コーン204を回して指示矢印212を図1 7に示す位置に合わせる。抽出時間を最大の4分にして8カップのコーヒーを入 れるときは、内側コーン204を回して指示矢印212を8 CUPPSの帯状部分のM AXのところに合わせる。ここで与えられている抽出時間すべてに関し、この態様 における抽出時間は図示の目的のためである。その他の多数のデザインも可能で ある。
これに代えて、交換できる底部インサートをコーンに備えることとしてもよく 、各インサートは異なるサイズの複数の孔を有し、各孔はコーヒーを抽出チャン バからコーヒーポットへ異なる流量で排出する。こういった構成においては、ユ ーザーは、特定の水量に対する所望の抽出時間を与える孔を有するインサートを 選ぶことになる。
制御バルブの第6実施態様を図18に示す。この態様(特に、お茶を入れるの に適する)において、加熱された水は、抽出チャンバ内で所望の抽出時間保持さ れ、該時間が経過すると直ちに下方の容器に解放される。
図18に言及し、コーン70から延伸するチューブ76bは、抽出チャンバ1 4内に加熱された水が存在するか否かを検出するセンサ114を備える。センサ 114は、一般的に知られたタイプのセンサの1つであり、液体の存在、その量 の増加、その温度の増加等を検出できる。例えば、センサ114はサーモカップ ルであり、チューブ76b内の温度増加を検出する。これに代えて、センサ11 4を導電プローブとしてもよく、このプローブは、水が空気よりも高い導電度を 有することから、チューブ内の水を検知する。チューブ76bの空洞はバルブド ア116によって覆われる。バルブドア116はピン118回りに回転して開い た状態(図に破線で示す)あるいは閉じた状態になる。。バルブドア116は、 公知手段により、開く状態へ付勢されている。スプリング付きソレノイド120 はバルブ体14bに取り付けられており、また、ピン122を有する。
ソレノイド120が励起されていない状態のとき、ピン122はバルブドア11 6に掛止してそれを閉じた状態に保持する。
センサ114は、センサからの検出信号(これは加熱された水が抽出チャンバ に入ったことを示す)を増幅する増幅器回路(増幅回路)124に電気的に接続 されている。タイマー126は前記増幅回路124に電気的に接続されている。
入力デバイス(入力装置)128(キーパッド、制御ノブ、あるいはその他入力 装置)はタイマー126に接続されている。タイマー126の出力側はソレノイ ド120に電気的に接続されている。
抽出作動を始める前に、ユーザーは入力装置128を用いて希望する抽出時間 に相当する入力データをタイマー126に与えてタイマーを設定する。次に、ユ ーザーは、ヒータを作動させるために先に説明したようにスイッチを入れる。セ ンサ114が抽出チャンバ内に加熱された水を一旦検出すると、増幅回路124 を介してタイマー126へ信号を送る。タイマー126は所望の抽出時間をカウ ントダウンし、このカウントダウンを終了すると電流パルスをソレノイド120 に送る。
ソレノイド120は励起されるとピン122を引っ込めるので、付勢されてい るバルブドア116が開く。従って、抽出されたコーヒーは抽出チャンバから排 出される。この実施態様に関し、チューブ76bの径をできる限り大きくするこ とが好ましい。そうすれば、コーヒーが抽出チャンバから大きい流量で排出され 抽出時間が長くなることを防ぐ。抽出されたコーヒーがチャンバから排出される 時間は抽出時間の関数であり、また抽出時間に算入される。
第6実施態様において、抽出チャンバ内に、あるいは、それに隣接して設けた バイメタルスプリング(図示省略)をセンサ114に代えて使用することができ る。このスプリングは熱に応答して機械的に変形するので、カウントダウンタイ マー126を機械的に作動させるために使用される。
入力制御 先に説明した実施態様においては、抽出チャンバから排出される液の流量を制 御することによって量の違いに関係なく抽出時間は一定に維持される。これに代 えて、流量を抽出チャンバの入口側において制御することもできる。換言すれば 、 所定の抽出時間を維持するために、加熱した水を抽出チャンバへ送る量を制御す ることができる。
入力側で流量制御する実施態様を図19に示す。図19に示す実施態様の多く の構成要素は図2Aに示す好ましい実施態様の構成要素と同じであるので、ここ であえて再度説明しない。しかしながら、異なる点は、排出チューブ54eは可 撓性のシリコンチューブから形成され、カバー84eは制御ノブ55を備えたバ ルブ体である。このバルブ体は、図7A−7B、図8A−8B、図10A−10 B、及び図12A−12Bに示すバルブ体のうちの1つと同様な構造とすること ができる。従って、ノブ55を回転させることにより、ユーザーは、抽出チャン バ12e内に入る加熱された水の流量を制御することができる。先の実施態様と 同じ様に、ノブ55を回すことによりチューブに与える圧力を変えてチューブの 有効空洞面積を変える。
図19の実施態様は、また、体14eがバルブ体ではない点で異なる。体14 eは、コーン70dの底部の孔にほぼ整合する大きな排出孔15を有する単純な 体である。抽出時間は抽出チャンバに入る液の流量を制御することによって一定 になるので、大きな径の開口が望ましく、そうすれば、コーヒーがすばやく抽出 チャンバ12eから排出され抽出時間を長くすることがない。
抽出チャンバに入る液の流量を制御するその他の手段も、本発明の範囲を超え ることなく使用することができる。例えば、異なるストロークレートを有するポ ンプを用いてお湯を抽出チャンバヘ送ることができる。あるいは、これに代えて 、ヒータ(図2Bのヒータ56のようなヒータ)に与える電力の大きさを変える ことにより加熱された水を抽出チャンバへ送る割合を制御することができる。
結論 抽出飲料を作る新規の装置の幾つかの態様を説明した。これらの態様は例示的 なものであり、請求の範囲を限定するものではない。発明の範囲に含まれる範囲 で、他の変形態様も可能である(例えば、先に説明した種々の態様を組合わせた り、水を予め加熱する機能を水槽に設けたりすること)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I L,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK ,LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK, MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR ,TT,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 プロージャー、デイル・ダブリュー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94025、メンロ・パーク、マーモナ・ドラ イブ 325
Claims (8)
- 【請求項1】 所望量のコーヒーを抽出する方法であって、 (a) 抽出されたコーヒーを受ける容器を設け、さらにコーヒーの粉を入れ るフィルタを抽出チャンバ内に設け、 (b) 抽出する所望のコーヒー量に相当する水量を選択し、 (d) 抽出温度に加熱された水を自動的に前記抽出チャンバに入れて前記フ ィルタ内のコーヒーの粉に接触させ、 (e) 前記加熱された水の少なくとも一部とコーヒーの粉との接触を、抽出 するコーヒー量と無関係に所定の時間維持し、 (f) 前記所定時間の経過の後、抽出されたコーヒーを前記容器へ送る、 ことを含んでなる方法。
- 【請求項2】 請求項1の方法であって、抽出に先立ち前記選択された水量 を擁する水槽を設け、前記抽出チャンバ及び前記容器の容量を前記水槽の容器よ りも大きくした方法。
- 【請求項3】 請求項2の方法であって、前記選択された水量を前記抽出チ ャンバへ送る前に前記水槽内の水を実質的に抽出温度に加熱する工程を更に含ん でなる方法。
- 【請求項4】 請求項1の方法であって、前記水槽と前記フィルタとの間に おいて前記抽出チャンバ内にスクリーンを介在させてコーヒーの粉がフィルタに 到達することを防ぎ、前記フィルタを通過するコーヒーの流量を大きくする方法 。
- 【請求項5】 所望量のコーヒーを抽出する装置であって、 (a) 抽出されたコーヒーを受ける容器と、 (b) コーヒーの粉を受けるフィルタを受ける抽出チャンバと、 (b) 抽出する所望量のコーヒーに相当する水量を選択する手段と、 (d) 前記水を抽出温度に加熱し該加熱された水を前記抽出チャンバへ送っ て前記フィルタ内でコーヒーと接触させる手段と、 (e) 抽出するコーヒーの前記選択された量とは無関係に前記加熱された水 の少なくとも一部と前記コーヒーの粉との接触を所定時間維持する手段と、 (f) 抽出されたコーヒーを前記容器に送る手段とを、 含んでなる装置。
- 【請求項6】 請求項5の装置であって、抽出に先立ち前記選択された量の 水を擁する水槽を設け、前記抽出チャンバ及び前記容器の容量を前記水槽の容器 よりも大きくした装置。
- 【請求項7】 請求項6の装置であって、前記選択された量の水を加熱する 手段は、前記水槽内の水を前記抽出チャンバへ送る前に前記水槽内で実質的に抽 出温度に加熱する手段を含んでなる装置。
- 【請求項8】 請求項5の装置であって、前記水槽と前記フィルタとの間で 前記抽出チャンバ内にスクリーンを設け、コーヒーの粉がフィルタに到達するこ とを防ぎ、前記フィルタを通過するコーヒーの流量を大きくする装置。
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