JP4588696B2 - 飲料の抽出のための改良型の装置 - Google Patents

Description

お茶とコーヒーを入れるための電気式の液体加熱湯沸し器に関する。

お茶とコーヒーを入れるために、パーコレータ、ドリップ方式、そしてフレンチプレスを含む広範囲の方法が開示されている。フレンチプレスは、茶葉と挽いたコーヒーから最高の芳香を抽出するための最も有効な手段の一つである。最も一般的なフレンチプレスは、非電気式であって、従来の手段により水を予熱し、茶葉と挽いたコーヒーの抽出のためにフレンチプレスへ熱水を移すことによる。電気式フレンチプレスは、湯沸し器の中で直接水を沸騰させて、このような飲料を準備するのと同様の手段であり、抽出サイクルの開始時に水が沸騰温度にあることを保証する。

ＰＣＴ ＷＯ ００／４０１２８、（ＰＣＴ／ＥＰ９９／１０３５７）および（ＤＥ １９７０６５２３Ａ１）に記載された従来の電気式フレンチプレス型の湯沸し器は、水と接触する電気加熱プレートを有するガラスまたはプラスチックの容器である。このような従来技術において、湯沸し器とヒータへの電気的接続は、一般的に、湯沸し器の基部エンクロージャの下側の電気ソケットに差し込む電気コネクタを有する、着脱可能な支持基部を通って作られる。水が沸騰し、蒸気を発生させるときはいつでも、加熱プレートへの全ての電力を遮断する蒸気作動の電気スイッチが備えられたハンドルを有することもまた一般的である。しかし、これらの従来の抽出デバイスは、万能ではなく、実際の抽出工程の間の水温の十分に正確な制御を欠き、これらの飲料の厳しい消費者によって好ましくないとされる他の限界を有している。

本出願は、２００３年２月６日に出願されたシリアル番号６０／４４５，３７０の仮出願に基づくものである。
本発明は、多種多様なコーヒーとお茶の最適な抽出のために、正確に水温をある値に調整するための手段を提供する改良された電気式抽出湯沸し器である。緑茶の抽出のための最適な温度は、紅茶の場合よりもかなり低い。コーヒーは、水の沸点の少し下の、好みのコーヒーと個人的な嗜好により選ばれる特定の温度で、一般的に最も良く抽出される。ここで表される改良された装置は、ユーザが、フレンチプレスと同じように操作でき、または、コーヒー、お茶または他の抽出可能な食品が、液体の抽出が行われる前に予熱されて蒸されることを可能とする改良された搾出器として、操作できるように設計される。

本発明は、抽出および浸す工程の間、茶葉または挽いたコーヒーを含む改良型の手段を組み込んでいる。この新規な手段によって、含まれたお茶またはコーヒーが最適な抽出温度で正確に浸されることが可能となり、そして、一層の抽出が急に中止されて、確実に最適な浸しまたは抽出時間の後に水から取り除くことが可能となる。
抽出を止めることにより、茶葉またはコーヒーの粉の中のよりにがい成分は、抽出されず、水に既に抽出されたより味わいがある風味物質（“ｆｌａｖｏｒａｎｔｓ”）と混ざらない。更に、湯沸し器に飲料として残る、お茶またはコーヒーの抽出された残留物が注がれるようなフレンチプレスの場合と異なり、コーヒーまたはお茶からの微細な粉が、抽出されたコーヒーまたはお茶に残される機会が実質的に除去される。
これらの従来の手段は、飲料の風味に好ましくない影響を及ぼし、濾過されない固体が液体とともに注がれることを可能とする。

この新規な手段によって提供される別の利点は、口の空いた容器に入れられた挽かれたコーヒーまたは茶葉を、水が加熱される時間の間、湯沸し器の内部で水位より上方に維持することができ、抽出のために水に浸される前に、茶葉または挽かれたコーヒーに蒸気を浸透させ、膨張させることが可能となる。この膨張工程または“開き（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）”は、浸す間の抽出時間をより効率的にすることができ、抽出時間を短くする。
特に、電気的な電動の手段は、抽出時間と抽出温度を正確に制御することを可能とし、特に高い標高における局所的な気圧による沸点の変化に適応させるための操作手順を調整することを可能とする。

図面
図１は、本発明に係る飲料抽出用装置の部分切り取り側面図、図２は、図１に示される装置の平面図、図３は、図１の３−３線に沿う断面図、図４は、図１〜３の装置において使用される飲料容器の上部断面図、図５は、図１〜４の装置において使用される容器システムの斜視図、図６は、図１〜５に示される装置のカバー上部分の平面図、図７は、図１〜５の装置を使用しているバスケット下部分の底面図、図８は、図１〜５に示される装置のバスケット下部分のためのカバー上部分を示す分解側面図、図９は、図１〜５に示される装置の一部の断面図、図１０は、図１〜５に示される装置のための回路図、図１１は、図１〜５に示される装置のさまざまな部材の関係を示すブロック図、図１２は、図１〜５に示される一部の装置の側面図、図１３は、図１〜５に示される装置の一部を断面で示す側面図、図１４は、図１〜５に示される装置において使用されるカバーの側面図、図１５〜１６は、本発明の他の実施形態の一部を断面で示す側面図である。

詳細な説明
本発明の改良点は、それが最適の温度まで加熱されるまで、挽かれたコーヒーまたは茶葉を、湯沸し器の内部で保持しつつ、水が最適な温度まで加熱されるまで水の外に保持することが可能な特別な容器システムである。図１は、ガラスまたはプラスチック製のシェル容器２を有する電気的に加熱される湯沸し器１と、一つ以上の制御スイッチ５５を有するハンドル７と、ハンドルに取り付けられるＬＥＤ５３，５４および６０とを示す。特徴ある容器システム１０は、湯沸し器カバー２３を貫通する制御棒１５の下端で、液体より上に支持される。この容器は、手動で、または自動化された手段を通じた他のモデルにより、抽出サイクルの間に湯沸し器の中の水面下へ下げられることが可能である。電気ヒータプレート３は、湯沸し器シェル２の底部に取り付けられる。ヒータプレート３は、プレート３の片側が直接水に接触することを保証するような形で、湯沸し器を密閉する湯沸し器の底部を形成することが望ましい。ヒータプレート３の底部には、電気を供給されたヒータ１９が取り付けられる。このヒータに供給される電力は、独自にプログラムされた電子的なプロセッサとコントローラによって制御される。水の温度は、エンクロージャ６に取り付けたプロセッサ４７へ差し込まれる熱電対、サーミスタ２７、または同様の温度センサによって測定される。温度センサ２７は、加熱された水または湯沸かし器シェルに直接接触して、あるいは同様に加熱した水に近接するヒータプレート３の下に設けられる。全体の装置は、オッター（Ｏｔｔｅｒ）、ストリックス（Ｓｔｒｉｘ）および他の供給者から市販されているものと類似の型のコードレスのコネクタが内部に設けられる基部４を通って接続される電源コード２５を通して電力が供給される。湯沸し器自体への電力は、湯沸し器を支持するとともに、湯沸し器とヒータプレート３の下に設けられる特定の電気的構成要素を囲う役割を果たすエンクロージャ６の内側で、ヒートプレート３の基部に取り付けられるソケット３０に挿入される、基部４から延びるプラグ２９により、このコネクタを通る。コードレス湯沸し器が一般に好まれる一方、この湯沸し器は家庭内の電源口へ電源コードにより直接接続されることができる。

充填された食品容器１０は、抽出工程の開始時に、加熱された水に浸されることができ、そして抽出サイクルのためにそこに保持されることができる。その際、容器１０は、抽出工程を急に終了するために、加熱された液体の上方に持ち上げられることができる。抽出効率を高めたり、異なる型の抽出および味のバランスを達成する目的のために、茶葉または挽かれたコーヒーとより良い接触を与えるような水の流れを容器内で得るため、水中にある容器は、一つの位置に保持されることができるほか、必要に応じて手動または自動で上下に動かされることができる。

容器システム１０（図３）は、茶葉または挽かれたコーヒーを保持するバスケット下部分１２が取る付けられる上部分１１（図５および８）を有している。バスケット下部分１２は、バスケット下部分１２のピンを上部分１１の穴に差し込み、バスケット１２を上部分に挿入し、そして下部分１２の位置を固定するためにそれを回転させることによって上部分１１に取り付けられる。下部分１２は、上部分１１がロッド１５に取り付けられた状態でも、上部分１１から取り外すことができる。

ロッド１５（図１、３および５）は、湯沸し器の内部で容器システムを上下させることができるように、容器システム１０の上部分１１に安全に取り付けられる。容器システムは上下に移動されるほか、最終的にお茶またはコーヒーが湯沸し器から注がれるため、容器システムは自由に上下に移動することができ、そして、水または蒸気がシステムの周囲を自由に流れることができるよう、容器システム１０は、湯沸し器２の内径または寸法よりも小さな直径または外寸で設計されている。水はまた、例えば容器システムの上端および下端のそれぞれで、支持アーム１７（図５，６）と図７の支持アーム１８に取り付けられた網のような構造によって囲まれる容器に入り、そこを流れることもできる。網の開口部は調節可能であるほか、いずれにしても個々の開口部は茶葉とコーヒーの粉を収納するのに十分小さく、更に容器システム内部および外部へ水を移動させるのに十分大きい。容器は抽出されているコーヒーまたはお茶を物理的に隔離するので、容器システム１０の内部に保持される抽出後の固体残留物は湯沸し器２から容易に分離される。そのため、湯沸し器は比較的きれいなままに維持され、その洗浄にはほとんど労力を要しない。湯沸し器を洗浄することなく、複数回の抽出サイクル実施することが可能である。

一旦お茶またはコーヒーを入れた後も、容器アセンブリ１０を水中に維持することができるが、抽出を止めるために水位より上に持ち上げることが望ましい。容器システム１０はもちろん完全に湯沸し器から取りはずすことができ、必要に応じて注入蓋９（図１４）はお茶またはコーヒーが湯沸し器から注がれる前に湯沸し器２に配置されることができる。蓋のスロット９ａは、蓋の緊密な装着を可能とするが、さらに、飲料は蓋が装着された状態でも容易に湯沸し器から注がれることができる。

最適な味の飲料を作る上で重要なのは、味が抽出される温度および抽出時の液体との接触時間である。コーヒーとお茶は、広範囲にわたる有機風味物質（”ｆｌａｖｏｒａｎｔｓ”）を含む。風味物質の中には非常に香りが良いものも、それほど良くないものもある。中には苦味を加えるため、一般的には敬遠される成分もある。抽出されるこれらのさまざまな風味物質の量は、厳密は水の温度に依存する。水温が上昇するにつれて、それぞれの成分の溶解度は変化し、抽出比率は温度とともに増加する。更に、いかなる成分の抽出比率も、既に溶解している要素の濃度によって変化する。抽出時間が増加するにつれ、一般的に個々の風味物質の凝縮が続くのは明らかだが、重要なことは、主要な風味物質の比率は高い感度の味覚を有するものであれば誰にでも知覚できる程度に十分変えられる。従って、最終的な風味物質の比率は、抽出環境における時間、温度、お茶またはコーヒーの量、お茶またはコーヒーの周囲の液体の閉じ込めの程度、および液体の撹拌に依存する。これらの要素の全ては注意深く制御されなければならない。そして、抽出環境および装置がユーザによってこれら変数が変えられることを許すのであれば、ユーザは自分の嗜好に合わせて飲料を調整するための諸条件を最適化することができる。

ここで開示される高度な抽出手段は、そのユーザが種々のお茶または各ブランドのコーヒーに最適な形へと抽出条件を修正できるようにするための必要となる多様性を備える。
このように、この新規な器具は、抽出温度と抽出時間の個別的であるが正確な制御を可能とし、その上、抽出前のお茶とコーヒーの前処理手段を提供し、抽出過程における過剰な撹拌を制御する。

コーヒーまたはお茶は、“開き（ｂｌｏｏｍｉｎｇ）”および抽出の期間中に水または蒸気が容器に浸入できるような数多くの小さな開口部を有する外郭表面を備えた半密封型の容器に入れられる。一般的に、容器の内部および外部への液体の移動のため、網状の材料が使用される。しかし個々の開口部は、挽いた後のコーヒー粒子または茶葉および残留物がそこを通過するのを妨げるために十分小さい。このような開口部の数と、表面上の開放部分の合計面積は、密閉部分（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）の内部および外部への液体および蒸気の流動または拡散の程度を制御する上で重要である。開放部分が大きい場合、抽出の結果は、単純にコーヒーまたはお茶を熱水に入れることにより得られるのと近い風味物質の混合状態となる。水または蒸気が流動する開放部分の合計面積が小さい場合、諸条件および味は、抽出が行われる際にお茶が僅かな体積の水に閉じ込められるサモワールによるものに近くなる。いかなる時点においても開放部の数または使用する網の面積の調整ができるよう、準備がされることができる。そのような調整は、例えば図９に示された網状領域に隣接し、レバー３１のような手動の方法で調整される、調節可能な緊密装着型シャッタ３１を用いることにより容易に達成される。図９に示される網状の開放部面積の調節の度合いは、開放部面積の約２５％から７５％の範囲となる。いくつかのモデルにおいては０〜１００％の範囲を供給することが有用となる。

この高度な抽出方法の設計は、ユーザに多種多様な抽出処理の選択肢を提供する。第一に、ユーザは、抽出処理が大量の水に囲まれたコーヒーまたは茶葉の個々の粒子の周囲で行われるようにするためにコーヒーまたはお茶を直接熱水に落とす従来のフレンチプレスに似た方法でこれを使用することができる。これら粒子は水分を含むと下方に向かって漂うが、その後湯沸かし器の底部に集積する可能性が高い。そして、これらは、プレスの底部に粒子を閉じ込めるためのチャンバーの内壁にぴったり合う網のようなフィルターを押し付けることにより、抽出後に機械的に閉じ込められる。これらはお茶またはコーヒーが注入されて消費された後もそのまま残る。

飲料が消費された後もコーヒーまたはお茶をプレス内に残しておくと、より苦味ないくつかの風味物質が引き続き抽出され、飲料の味に好ましくない影響を与える。ユーザの中には抽出が繰り返されることにより次第に濃くなる飲料を嗜好するものもいるかもしれないが、ほとんどの専門家はこれが風味や味わいを害するものと考えている。しかし、ここに開示される多目的な新製品の重大な改良点により、ユーザはまずコーヒーまたはお茶を蒸したり湿らすことができ、それにより粒子が柔らかくなり、膨張する（“開く”）ため、合計の表面積を増大し、抽出条件のより良い制御を容易にする。この新製品はまた、この新規な容器を使用し、それを正確に最適な温度にて最適な時間中、撹拌を生じさせることなく水中に浸し、さらに飲料を注ぐ前にそれを加熱された器から完全に取り出すことを可能にする。もう一方の極端な例として、ユーザは実現可能な最短時間にて全ての風味物質の最大限の抽出を得るため、水中を、そして水の内外へと容器を移動させることができる。

従って、この新規な方法は、ユーザがコーヒー、お茶または他の抽出性物質の味を自身の個人的な嗜好に合わせて最適化することを可能とする、再現性があり、かつ制御された数多くの抽出オプションを提供する。

このような抽出時における極度の柔軟性を提供するため、この新規な装置は、温度および時間を高精度に制御する高度な方法、大気圧の変化によって生じる沸点の変化に対応する方法、抽出が完了した後に飲料を温かく保つ方法、および発展型モデルにおいて抽出処理を自動的に開始する方法を用いる。この新製品の機能について更に説明がされると、これらの利点がさらに明確になる。

この電気湯沸かし器を単にホットチョコレートやスープ等の調理用に水を沸騰させるために使用することが必要となるかもしれないので、湯沸かし器の水が蒸発して空になり、装置が過度に加熱され危険な状態が引き起こされる可能性につながる継続的な沸騰状態を防ぐための予防方法が組み込まれなければならない。この高度なシステムには、そのような危険性を避けるため手段が備えられていると同時に、それは海抜ゼロにおける実際の沸点が華氏２１２度である場合に華氏２１１度のような沸騰のちょうど下の水温を設定するという選択肢をユーザに与える。華氏１度未満の精度で絶対温度を制御することが可能であるが、そのためには多額の費用がかかり、家電として使用するのは現実的でないかもしれない。従って、新規な電子プロセッサが、局所的な気圧によって決まる水の沸騰温度とは無関係に沸騰状態の存在を検出するために本製品に組み込まれた熱検出器からの電気信号をチェックするために利用される。同時に電子プロセッサは温度センサーの助けを得て、水または水面のすぐ上の蒸気／水の混合状態の温度をチェックする。そしてプロセッサは水が沸騰したときの正確な温度測定値を保持し、その値をその地点の沸点として記録する。続いて、プロセッサはユーザに希望温度をその沸騰温度より下に手動で設定するよう忠告するか、ユーザが希望温度を沸点と同じか、またはそれより上に設定する能力を制限するか、またはこの装置がその地点の沸点を超えて水の加熱を続けることを妨げる。

この抽出装置は、ユーザが希望する抽出温度を高い精度で設定するための手段をユーザに提供する。緑茶の場合、それは華氏１５０度を下回るであろうが、紅茶またはコーヒーの場合、ユーザは温度を沸点と同じか、またはそのちょうど下に設定することを望むかもしれない。他のお茶とコーヒーは大体この範囲内の温度に収まる。そのため、水温を正確に感知し、温度設定を機械的または電気的な方法によって表示することが大事である。おそらく、水温を電気的に感知するための最も便利かつ正確な方法は、熱電対精密サーミスタを用いるか、水との優れた接触状態でなされる方法またはセンサーを熱水から隔てる熱伝導性の高い薄い材料を接触させる方法である。熱水と接触している金属製ヒータプレートの高熱伝導率のため、ヒータプレートの水に接していない方の側面は、水温をチェックするための便利かつ有用な位置となる。もう一つの方法として、そのプレートには液体内に突き出た、薄い壁を有する筒が提供されることができる。その場合、サーミスタまたは熱電対を取り付ける。あるいは、センサはさらに高い熱精度を達成するために湯沸かし器の内壁に取り付けられることができる。

水用の電気ヒータは、たとえばスチールまたはアルミニウム製であり、片面が湯沸かし器内部の水と十分に接する金属製プレート上に取り付けられる。ヒータは急速に水を加熱するために大量の電力を提供しなければならないが、一旦希望の温度に到達した後は、熱水と湯沸かし器を維持するために必要となる電力はかなり少なくなる。従って、急速に水を加熱するためには、例えば１０００−１５００ワットの範囲にある高ワット数ヒータを備え付けることが望ましい。水が一旦制御温度まで加熱されれば、それを保持するために必要なのは１００〜２００ワット未満である。

この新規な抽出装置は、水の急速な熱上昇を可能とするため単一の高ワット数ヒータを用いるが、保温サイクルの間の大型ヒータの実効ワット数を減少させる手段として、同じ大型電力ヒータに加えられる電力の断続的な流れを調節する電子コントローラを内蔵している。この独特の方法を用いれば、異なるワット数の二台のヒータも、能率が悪く高価なレジスタも、従来のリレーも、機械的サーモスタットも必要ない。そのためコントローラは、水を正確に希望温度で維持するために、最大出力の爆発的な短期パルスを正確な周期および期間をもって、大きなヒータへ発信する。一般的に、コントローラは数多くのパルスを毎秒発信する。湯沸かし器内により多くの水が入っている場合や、水が室温に近い温度よりも高い温度で維持される場合は、必要な実効ワット数はもちろん大きくなる。この新規な抽出装置はまた、抽出サイクルが完了した後に飲料を温かく保つ手段を内包する。電子プロセッサ４７は、飲料を例えば１６０℃などの事前に選択された温度に維持するためにヒータ１９に供給される電気出力パルスの周波数および期間、熱センサー２７に反応して自動的に調節するようプログラムされている。より温かい飲料や冷たい飲料を供給するため、ユーザが保温（“ｋｅｅｐ−ｗａｒｍ”）温度を変更できるような制御機器が準備される。ヒータのワット数を変動させるこの高度な手段は、ちょうど正確な量のエネルギーがヒータと湯沸かし器に供給されることを保証する。ヒータに過度な電力が供給されることはない。そのため、従来の加熱方法と違い、ヒータプレート３が「保温」モードにて湯沸かし器内の飲料の平均温度よりも何℃か高く加熱されることはなく、そのため飲料が過度に加熱され、その温度が好ましくない影響を受けることが避けられることは重要である。

飲料の最適な味のいかなる変化を最小化するためには、飲料を「保温」するために必要となるエネルギーの量を最小限にすることは重要である。加熱をするということは、ヒーティングプレートのような熱源と液体との間にいくらかの温度差が発生することを意味する。その温度差を更に低減するためには、（特に、優に一時間を超える場合がある「保温」期間においては）湯沸かし器からの熱損失を低減することが望ましい。このような損失を低減するための便利な方法は、断熱性の二重壁を有する湯沸かし器を使用することであり、おそらく二重壁の内部の空間に十分な真空状態が保たれる。従来の断熱材もまた、熱損失を低減するために湯沸かし器の周囲で使用されることができる。別の新規な方法として、電気的に加熱された毛布、あるいは「保温」温度で維持され、湯沸かし器の外側にぴったり合う、柔らかい、または硬い材質でできた円形の加熱済みエンクロージャーがある。このような湯沸かし器の外面の大きな面積を囲む、熱を加えられた装置は、飲料を「保温」温度に維持するために、加熱済みブランケットと湯沸かし器との間に無視できるほど小さな温度差を必要とするにすぎない。

水温に比例して、温度センサにより作られた信号は、電子プロセッサに入力され、ユーザによって選択された温度レベルを設定するための装置からの信号が同様にプロセッサに入力される。プロセッサは、これら二種類の信号を比較し、急速に水を加熱するか、または（指定の温度を維持するためにちょうど足りる）少なめの熱を加えるための適度な量の電力をヒータに加えるようコントローラに指令を出す。

プロセッサは、電子入力を処理し、入力信号を操作し、それを比較し、論理決定を行い、センサからのアナログ信号をデジタル形式に変換し、必要な演算を行い、そして加熱素子に加えられなければならない適度な電力に関してコントローラに指令を出す最新型の固体集積チップ技術を利用する。コントローラは、電気的に作動する機械的リレーを利用するか、あるいは固形Ｔｒｉａｃｓ、サイリスタまたは固形リレーを用いてヒータへの電力を調節することができ、また、伝達される電力の量を制御するために時間ベースのパルス幅変調方式を採用することができる。

この抽出デバイスは、指定温度（希望抽出温度）を表示し、ユーザが温度を高く、または低く設定できるようにするための手動操作の制御ボタンを有する、ユーザが便利に利用可能な電子ディスプレイを備えていることが望ましい。従来の方法で指定の抽出水温を表示するため、従来のＬＥＤ（発光ダイオード）またはＬＣＤ（液晶デバイス）が使用されることができるか、または同じディスプレイが実際の水温を出力するように指令されることができる。この同じディスプレイは、抽出が進行し、完了したことをユーザに示し、通知をする目的で、抽出時間を表示し、さらに「残りの抽出時間（“ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｂｒｅｗｉｎｇ ｔｉｍｅ”）」を表示するために使用されることもできる。抽出サイクルが終了したときには、ユーザに飲料が飲める状態であることを知らせるための視覚的および／または聴覚的指示またはアラームが発せられる。

通常の操作において、ユーザは、既設の制御ボタンを使用して、希望の抽出温度および抽出時間を前もって選ぶ。平均的なユーザであれば、自身が希望する操作パラメータを一度最適化した後は、抽出時間も温度もさほど頻繁に変更する必要を感じないであろう。ただし制御機器は、最適条件が実現するまでの間、ユーザが簡単にこれらのパラメータを実験し、変更することを可能にするために十分な柔軟性を有する。いくつかのモデルは、ユーザが異なる種類のお茶やコーヒーについて最適条件であると感じる複数の異なるプログラムを記憶し、保存することができる。その時々に抽出される特定のコーヒーやお茶に応じて、記憶済みのプログラムを選択することができれば、ユーザにとって非常に簡単である。制御機器は、ユーザーが時間的調節機能を無効にし、他の方法で時間的調節を行うことを希望する場合にそれを可能とするための十分な柔軟性を有する。

図１０は、基本的な動作部品の電気線図である。まず第一に、プロセッサ４７は、抽出時間および温度として記憶される、工場出荷時に設定されたデフォルト値を有する。ユーザが抽出時間を変更することを希望する場合、時間入力ボタン５６が押され、ディスプレイ５１が時間設定を示す。それからユーザは、デフォルトの時間設定を変更するため、増加ボタン５８または減少ボタン５９を押す。同様に、ユーザは抽出温度入力ボタン５７を押すことができ、その後に同じ増加ボタン５８または減少ボタン５９を使ってデフォルトの温度設定を変更する。プロセッサ４７は、これらの値を次回の使用のために記憶する。次に湯沸し器が使われるときは、湯沸し器のスイッチが切られ、電源が抜かれていたとしても、変更後の値は保存されている。多機能スイッチ５５は、湯沸かし器が作動するモードをユーザーが選択できるようにするユーザー用の入力デバイスである。もちろんそれは複数のスイッチを有することができる。一般的に好まれる機能は、切（ＯＦＦ）、加熱（ＨＥＡＴ）および抽出（ＢＲＥＷ）だが、それらに限定されるわけではない。多機能スイッチＳＳが「加熱（ＨＥＡＴ）」に動かされると、プロセッサ４７は以下の方法でヒータコントローラ４０を起動する。まず、トランジスタ４２が起動され、続いてそれがリレー４１に電圧を印加し、ヒータ１９に最大出力を加える。その後プロセッサは温度センサ２７からの出力を指定温度と比較し、センサ２７の出力が指定温度に到達した場合にはプロセッサ４７がトランジスタ４２とリレー４１の動作を停止し、ゼロ交差ドライバ４４を通じてＴｒｉａｃ４３を起動する。このＴｒｉａｃ４３は、ヒータ１９への実効ワット数を指定温度の維持に十分な値に減少させるため、時間ベースのパルス幅変調方式によって毎秒何回も起動および停止される。この新規な方法を用いれば、例えば１５００ワットを全て使うと、水を指定温度まで上昇させるのに最小限の時間しか要しない。その後、水温を狭い許容範囲内に維持するため、少ない電力を使って、より精密な制御が行われる。ゼロ交差ドライバ４４は交流サイン波電圧の位置を感知し、ゼロ電圧状態が生じたときのみＴｒｉａｃ４３を起動し、それによって突入電流を減少させ、放射性妨害波を除去する。

全出力モードで加熱がされている間、ＬＥＤ５３はプロセッサ４７によって起動される。指定温度に到達したとき、ＬＥＤ５４および／または音響信号デバイス５２がプロセッサ４７により起動される。マイクロプロセッサはまた、図１２の容器リリース機構３５を起動することができ、それにより容器は水中に下ろされる。あるいは、ユーザが容器を手動で下ろし、多機能スイッチ５５を「抽出（“Ｂｒｅｗ”）」へと切り替えることもできる。この時、プロセッサ４７に内蔵されたタイマーが指定された時間からカウントダウンを始め、プロセッサ４７は残り時間をディスプレイ５１に出力する。また、この時、プロセッサ４７はヒータコントローラ４０にワット数を更に減少させるよう指令し、それにより水の温度を飲むのに適した保温温度までゆっくりと低下させ、その後のその温度を維持する。この温度は、プロセッサ４７中に工場出荷時のデフォルト設定があり、それはユーザが所定のボタンの組み合わせを押すことにより変更されることができる。時間がゼロになったとき、プロセッサは抽出が終了したことを表すＬＥＤ６０を起動し、一瞬で、または定期的に音響信号デバイス６１を起動する。いかなる時も、蒸気検出器４９または熱センサ２７がプロセッサ４７に蒸気の存在を表す信号を出力した際には、プロセッサ４７は最大温度の設定値を低下させ、それによって以後は水温を低下させ、蒸気が検出されないようにする。この状況はより高度が高い場所で発生しやすいため、このように低くされた設定がプロセッサ４７に記憶され、これが以後の設定のために使われる。

また、プロセッサ４７は、温度センサ２７からの上昇率を分析し、温度上昇率の著しい減少を感知することにより沸点を決定し、同じように設定値を適切に低下させる。
ユーザが指定温度をこの記憶温度よりも増加させようとすると、ディスプレイ５１は「沸騰（“Ｂｏｉｌ”）」を表示する。所定の組み合わせのボタンを押し、それを３秒間保持すると、工場出荷時の全ての設定が復元されることができる。湯沸し器が例えば２時間程の長期に亘りユーザーの入力を一切受けない状態に置かれた場合、プロセッサ４７はヒータコントローラ４０を停止し、それによりヒータが切られる。いかなるユーザー入力も、正常な使用を復元する。湯沸し器が水なしで操作される場合、プロセッサ４７はセンサ２７を通じて、温度が通常操作時を上回っていることを判断し、ヒータを停止する。何らかのコンポーネント障害によりヒータ１９の過剰温度が発生した場合、空焚き防止スイッチ５０がヒータコントローラ４０への交流電源を遮断し、それによりヒータ１９を、温度が通常状態に戻るまでの間、停止する。

制御機器とディスプレイの物理的配置の一例が図１２に示される。図１に示されるように、利便性のため制御機器は部分的に湯沸かし器のハンドル上にあり、残りは基部エンクロージャ６上にある。

通常の使用において、ユーザは希望の抽出時間および温度を事前にプログラムしておくことが望ましい。プロセッサは、これらの設定値を記憶する。いずれにしても、ユーザはまず時間と温度をプログラムし、湯沸し器を所望の高さまで水で満たし、正しい量のコーヒーまたはお茶を抽出容器の中に入れる。水が指定温度の水準まで加熱するまでの間は、おそらくユーザが容器を水に浸すことを欲することはなく、どちらかというとその水位よりも上に保持しておく。その温度に到達したとき、プロセッサとコントローラは、ユーザが抽出処理を始める準備ができるまでの間、湯沸し器の水を指定温度に維持する。ユーザは自分がしたいときに、抽出スイッチボタンを作動させ、抽出処理が開始するようにコーヒーまたはお茶が入った容器を水面よりも下に降ろす。通常はヒータへの電力は抽出サイクルの始めには切断されるが、後の説明の通り、一定の期間に限り加熱が継続する場合がある。タイマーがカウントダウンを始め、事前に指定された抽出時間の終わりに音響アラームおよび／またはライトが、抽出時間が終了したこと示す。おそらくユーザはその後、容器を液面よりも上に持ち上げるか、またはそれを湯沸かし器から完全に取り出すことを望むかもしれない。その後、飲料を出す準備が整う。

提供された柔軟性により、ユーザは抽出のための最適な時間および温度を選択することができる。ユーザは、お茶またはコーヒーが開くことができるように加熱および蒸気発生の期間中、お茶およびコーヒーが入った容器を湯沸かし器の中の水よりも上に配置するか、水が温度に達し、抽出する準備が整った後に始めて容器中のお茶およびコーヒー配置するかのいずれかを選択することができる。ユーザは使用されるお茶またはコーヒーの量を調整することができるほか、この新規な方法によりユーザは容器壁面の効果的な解放空間を調節し、それにより抽出サイクル中の水の流れに影響を及ぼすことができる。抽出サイクルの間、ユーザは抽出が進行するときに単に容器を液体内部または液体の中および外へと交互に持ち上げ、そして下げることにより、容器を通過する流れを増大させることができる。

ユーザが何らかの設定温度であるが特に局所的な水の沸点かそれに非常に近い温度にて抽出を行うことを望む場合、プロセッサはその設定温度まで急速に水を加熱するために、全てのまたは実質的にすべての出力をヒータに加えるようコントローラに命令する温度が指定温度に到達するちょうど前に、通常プロセッサは、沸騰の機会を低減するか、または指定温度によりゆっくりと、そしてより大きな温度の精度をもって接近するため、出力をより低い水準に低減するようコントローラシステムに命令し、それにより温度のオーバーシュートを避ける。これは、急速な加熱と温度の精度を保証する。しかし、ユーザが局所的な沸点よりも上に温度を設定した場合は、蒸気発生区域内の湯沸かし器の最上部、液体内または別の方法で設置された、液体および／または蒸気と熱的に密着した沸騰検出器または温度センサが、沸騰が起こる温度にて温度を読み取り、記録するようプロセッサに警告する。その後、次の使用において、プロセッサとディスプレイは、設定が沸点より上であることを警告し、ユーザが温度を沸点よりも上に設定することを防止する。沸騰検出器は、一例として蒸気／空気の混合物の液体温度の上昇の安定状態を感知するサーミスタ、感湿レジスタ、または一例として液体または蒸気温度を検出するために適切に配置された、熱的に敏感なバイメタル物質を基礎とした熱的に敏感なスイッチであることができる。液体の平準状態または蒸気温度の上昇およびそれによる過熱サイクル中の沸騰を感知するため、液体または蒸気／空気の上昇率を分析し、温度がもはや上昇しなくなる瞬間を感知する電子センサを使用することができる。

電源異常を検出し、電源を切断し、そして電源が復旧したときに装置を再起動するようユーザに警告するための電子的な方法が組み込まれることができる。種々の音響および／または視覚アラームのいずれも、水が依然として加熱されているか、水の温度が抽出を開始できる状態にあるか、または抽出サイクルが終了したという事実をユーザに警告するために使用されることができる。この改良された抽出方法の自動化されたバージョンは、水が希望の抽出温度になるまでの間、充填済み容器を水面より上に保持する、電気的に作動する容器「ホルダー（“ｈｏｌｄｅｒ”）」を組み込んでいる。その温度で、電子プロセッサは、電気的に作動するホルダーにバスケットをリリースし、それが落下し、液体内に適切に沈むことを可能にするよう命令する。抽出タイマーは、そろそろ容器を液体の上に持ち上げ、そして、飲料を注ぐ準備ができたという事実を勘案し、必要に応じて容器を取り出していい頃であることをユーザに知らせるため、抽出時間が完了したときにはユーザに警告を出す。電気的に作動する「ホルダー（“ｈｏｌｄｅｒ”）」は、容器を固定し、その後にリリースするために図３５のロッドまたはレバー３５を動かす、電磁気的に作動するソリノイド３７であることができる。あるいは、容器の強磁性体金属構造部品を引き寄せ、それを固定するために電磁石が使用されることができる。

図１５−１６は、液体内容物を希望温度で保持することを目的とした、この発明の更なる実施形態を示す。図１５に示される通り、湯沸かし器１Ａは、器２を完全に取り囲む外側ジャケットを有している。器２の周りに断熱材を備え付けるため、ジャケット８０と器２との間の空間８２が空けてある。

図１６は、湯沸し器１Ｂがシェル容器の周囲または反対に配置された発泡ジャケットまたはスリーブ８４を有する場合の変形体を示す。発泡スリーブは、スリーブ８４を加熱し、それにより器２内部の液体の温度を維持するため、ワイヤ８８によってプロセッサ４７に接続される電気ワイヤリング８６を含む。スリーブ８４は、容器２の周囲に恒久的に取り付けられることができる。あるいは、器２の中の液体の温度を維持するための断熱材は、スリーブ８４のようなスリーブが一般的に知られているような保温性の物質で作られていれば完成され、スリーブを加熱するための電気ワイヤ８６を準備することなく恒久的または着脱可能な形で器２の周りに据え付けられることができる。

この新しい抽出機能付湯沸かし器の重要な利点は、事前に決定された一部の抽出時間の間は指定温度で温度を維持するか、温度が平衡するまでの間のみ加熱を行うか、または抽出サイクルの間ずっと過熱を行うかをプロセッサがプログラムされることができるということである。一般的に、容器が熱水に漬けられると、実際の抽出温度はわずかに下がる。いずれにしても、液体および抽出された風味物質の、発生しうる過剰加熱をさけるため、一度抽出が始まった後は、いかなる加熱時においても全出力以下のヒータ出力を使用することが望ましいのは明らかである。抽出サイクルの間に温度を比較的一定に保っておくことにより、抽出処理は最適化され、時間が短縮され、そして味がいっそう良くなる。しかし、風味物質はヒータプレートと直接接することにより酸化される場合があるため、ヒータプレートは抽出される水よりも過剰に高温であってはならない。

ここに記述されるような円形の壁面構造を有する高度な抽出機能付き電気湯沸かし器を設計することにより、この高度な抽出方法は、フレンチプレスにて使用されるような、コーヒー／お茶容器１０が通常取り付けられるコントロールロッド１５に代わりに取り付けられることができる、緊密に装着される柔らかい別個の網を伴って使用されることができる。この方法により、製品の多機能性が増大し、平均的世帯にとっての別のフレンチプレスの必要性が解消される。

本発明に係る飲料抽出用装置の部分切り取り側面図である。 図１に示される装置の平面図である。 図１の３−３線に沿う断面図である。 図１〜３の装置において使用される飲料容器の上部断面図である。 図１〜４の装置において使用される容器システムの斜視図である。 図１〜５に示される装置のカバー上部分の平面図である。 図１〜５の装置を使用しているバスケット下部分の底面図である。 図１〜５に示される装置のバスケット下部分のためのカバー上部分を示す分解側面図である。 図１〜５に示される装置の一部の断面図である。 図１〜５に示される装置のための回路図である。 図１〜５に示される装置のさまざまな部材の関係を示すブロック図である。 図１〜５に示される一部の装置の側面図である。 図１〜５に示される装置の一部を断面で示す側面図である。 図１〜５に示される装置において使用されるカバーの側面図である。 本発明の他の実施形態の一部を断面で示す側面図である。 本発明の他の実施形態の一部を断面で示す側面図である。

Claims (16)

1. 水を加熱するためのヒータと、
   前記水、蒸気または湯沸し器と熱的に接触するように設けられ、前記湯沸し器の水の温度と直接的に対応した信号を作る温度センサと、
   前記信号の経時変化率を監視し、計測された温度の経時変化率にしたがって、または前記経時変化率の変化にしたがって前記ヒータへ送られる電力の量を調整するために、前記センサから信号を受ける電子的なプロセッサまたはコントローラと、
   希望の水温にユーザが設定可能な手動の制御部と、
   お茶、コーヒー、または他の食品材料の抽出のために液体を保持する器と、
   ユーザ制御パネルと、を有し、
   前記ユーザ制御パネルは、当該ユーザ制御パネル上でユーザによりプログラム可能な温度へ抽出液を加熱し、水の温度が予め選択された温度に到達した際に音声または光による告知を行い、ユーザが前記ユーザ制御パネルにより抽出サイクルを始めるようにプロセッサへ指示するまで水を前記選択された温度に保持し、
   前記電子的なプロセッサまたはコントローラは、前記温度センサからの前記信号を監視し、水温が前記希望の水温に達するように、前記ヒータへの電力を減少させ、
   前記器は、当該器の壁の間での液体の通過が可能な大きさに設定されて部分的に開口して浸水可能な容器を有し、前記容器は、液体に容器が入る際に容器に液体が入ることを可能とする開口部が設けられるとともに、材料を保持することができ、加熱湯沸し器は、液体が適切な抽出温度に達するまで液体の外に容器を保持するための、そして前記抽出を達成するために必要に応じて液体の中へ入りまたは外へ出るための機構を組み込んでおり、
   前記ユーザ制御パネルは、食品材料の抽出のための温度、抽出時間および保温温度を選択するためにユーザが作動させるスイッチを備え、
   前記保温温度は、視覚的または聴覚的インジケータが作動する抽出後の温度、または、水が抽出温度に達しかつ抽出時間が完了した際の温度である、電気加熱式の湯沸し器。
2. 前記電子的なプロセッサまたはコントローラは、前記信号を格納することができ、かつ水温の上昇率がゼロとなり、これにより液体が沸騰していることを定めることが可能であって前記ヒータへの電力の供給量を減少させることが可能となる瞬間を決定するための前記信号の変化率を計算する、請求項１に記載の電気加熱式の湯沸し器。
3. 水を加熱する少なくとも１つのヒータを有する請求項１または２に記載の電気加熱式の湯沸し器。
4. 前記水温の経時変化率が変化する際、または前記経時変化率の変化が、水が沸騰し、または沸騰に近く、若しくは異常または潜在的に不安全な運転状態が存在することを示す際に、前記ヒータへの電力を適切に調節する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
5. 前記潜在的に不安全な運転状態は、水が沸騰しており、湯沸し器の水が蒸発して空になる危険がある状態である、請求項４に記載の電気加熱式の湯沸し器。
6. 前記異常な運転状態は、湯沸し器内の水の量が不十分または空であり、湯沸し器の水が蒸発して空になる危険がある状態である、請求項４に記載の電気加熱式の湯沸し器。
7. 前記電子的なプロセッサまたはコントローラは、前記センサから受けた信号を格納でき、水温の経時変化率を測定し、前記ヒータまたは湯沸し器へ送られる電力の量を適切に調節する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
8. 前記電子的なプロセッサまたはコントローラは、局所的な大気圧において水が沸騰する際の温度を特定して格納し、水を沸騰させないように、この後のヒータへの電力を制御する、請求項７に記載の電気加熱式の湯沸し器。
9. 前記容器を保持する前記機構は、前記容器に取り付けられ、器の外へ伸延するロッドである請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
10. 前記容器を液体の外に保持する前記機構は、前記容器の物理的形態を押圧する、電磁レノイドにより作動する機械的なアームである請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
11. 前記電磁ソレノイドを動かして前記容器を保持しまたは開放する電気スイッチ機構を有する請求項１０に記載の電気加熱式の湯沸し器。
12. 前記器を保持する前記機構は電磁石であり、前記容器は、前記電磁石の磁気領域により引き付けられて保持される強磁性の構造部材を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
13. 前記部分的に開口した浸水可能な容器を有し、前記開口部は、液体の浸入を可能とするために少なくとも部分的に網目のスクリーンと、液体の浸入の有効面積を調整可能とするために前記スクリーンに隣接する調整可能なシャッタと、を有する請求項１〜１２のいずれか１項のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
14. 前記ユーザ制御パネルはスイッチを備え、スイッチは、水温がプログラムされた抽出温度へ達した際に、前記容器を水の中へ自動的に開放する工程へ移行させるように作動する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
15. ヒータへ最大電力を供給するための電気的リレーと、トライアックを備えたゼロ交差ドライバと、を有し、前記ゼロ交差ドライバは、時間ベースのパルス幅変調方式によって毎秒複数回の起動および停止を行うことで、前記ヒータへ最大電力を供給し、またはプログラムされた抽出温度で水を維持するのに十分なだけのレベルでヒータへ効果的に電力を減少させて供給することを可能とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。
16. 前記容器は、手動で水中から取り出し可能である請求項１〜１５のいずれか１項に記載の電気加熱式の湯沸し器。

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