飲料を調製するためのカートリッジ
【課題】使用に際して、複雑な機構の装備を必要としない飲料用のカートリッジを提供する。
【解決手段】１種類または複数種類の飲料原料（２００）を収容し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料から形成されたカートリッジ（１）であって、前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料とマニホルドチャンバ（１６）とを含む、収容チャンバ（１３０；１３４）を形成し、前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料を前記収容チャンバ内に満たすことができる開口を有し、前記開口は、前記マニホルドチャンバを覆う第１の部分および前記収容チャンバを覆う第２の部分とを有する蓋（５）によって閉じられ、前記蓋の第１の部分は、前記マニホルドチャンバへの水媒体の流れを調整するための使用において貫通可能であり、前記蓋は、前記格納容器内の一種類または複数種類の飲料原料と水媒体とが交わることにより形成される飲料の流出を提供するために使用において貫通可能となっている。
【解決手段】１種類または複数種類の飲料原料（２００）を収容し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料から形成されたカートリッジ（１）であって、前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料とマニホルドチャンバ（１６）とを含む、収容チャンバ（１３０；１３４）を形成し、前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料を前記収容チャンバ内に満たすことができる開口を有し、前記開口は、前記マニホルドチャンバを覆う第１の部分および前記収容チャンバを覆う第２の部分とを有する蓋（５）によって閉じられ、前記蓋の第１の部分は、前記マニホルドチャンバへの水媒体の流れを調整するための使用において貫通可能であり、前記蓋は、前記格納容器内の一種類または複数種類の飲料原料と水媒体とが交わることにより形成される飲料の流出を提供するために使用において貫通可能となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料を調製するためのカートリッジに関し、特に、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成され、飲料の調製用に１種類または複数種類の原料を含有するシール済みカートリッジを用いることに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気に対して不透過性である個包装内に飲料調製原料をシールすることが、これまで提案されてきた。例えば、挽いたコーヒーを圧縮して含有するカートリッジやカプセルは、一般に「エスプレッソ」機械と呼ばれる特定のコーヒー調製機械で使用するものとして知られている。こうした調製機械を用いたコーヒーの製造では、コーヒーカートリッジが煎出チャンバ内に配置され、湯がこのカートリッジを比較的高い圧力で通過することにより、挽かれたコーヒーから薫り高いコーヒー成分が抽出されて、コーヒー飲料を生成する。通常、こうした機械は、６×１０５Ｐａを超える圧力で動作する。このタイプの調製機械は、これに含まれる水ポンプおよびシールなどのコンポーネンツが高圧に耐えられるものでなければならないため、今まで比較的高価であった。
【０００３】
従来技術には、概して０．７から２．０×１０５Ｐａで動作する飲料調製用カートリッジが記載されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このカートリッジは、商業または工業市場用飲料調製機内で使用する設計となっており、比較的高価である。したがって、カートリッジおよび飲料調製機が、特に、価格、性能および信頼性の面で家庭向け市場に適したものとなっている飲料調製用カートリッジが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０１／５８７８６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０１／６０２２０号パンフレット
【特許文献３】欧州特許出願公開第０３８９１４１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０３３４５７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
主として知られている飲料カートリッジでは、飲料カートリッジの入口と出口は、カートリッジの反対側に形成されている。これは、調合に使用される飲料の調整機械では、入口と出口の穴明け機を、反対方向からカートリッジとの係合位置へ移動させるために、一般的に複雑な機構の装備をカートリッジが必要とするという不都合がある。加えて、入口および出口の穴明け機は、飲料調整装置に対する飲料カートリッジの挿入、取り出しのためのアクセスを遅らせる可能性がある。特許文献２には、飲料カートリッジが提供されており、そのでは、入口と出口がカートリッジの同じ側に形成されている。しかしながら、このカートリッジは、それらが、直接的に飲料原料に接触するため、入口の穴明け機が詰まる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一種類または複数種類の飲料原料を収容し、かつ実質的に空気および水が不透過性の部材で形成されたカートリッジであって、前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料を収容するチャンバを形成し、前記カートリッジは、さらに蓋を備え、前記カートリッジは、水媒体の飲料と前記チャンバ内の一種類または複数種類の飲料原料との交わりにより飲料を形成するための水媒体の流入および流出の双方を提供するために、水平方向にカートリッジが存在するとき、使用時において前記蓋が貫通可能であるように構成されていることを特徴とするカートリッジをも提供する。有利なことに、使用中の前記カートリッジの前記水平位置は、カートリッジを通過する水媒体の最適な流れを可能にする。垂直方向に向けられたカートリッジにおいて、水または水媒体は、重力の影響により素早く流れ、飲料原料の部分をバイパスする。水平に方向付けられたカートリッジにおいて、特に入口と出口の間に流動成分を上向きに設定することにより、この問題は回避される。
【０００７】
好ましくは、前記水媒体は、第１のチャンバへ流入し、飲料は、第２のチャンバから流出する。前記第１のチャンバは、マニホルドチャンバとすることが可能である。また、前記第２のチャンバは、注出チャンバとすることが可能である。好ましくは、一種類または複数種類の飲料原料を収容する収容チャンバをさらに備え、この収容チャンバは、前記マニホルドチャンバおよび注出チャンバとから分離されている。
【０００８】
以下の説明において、用語「上方」、「下方」およびその等価の用語を、本発明の特徴要素の相対的位置付けを説明するために用いる。用語「上方」、「下方」およびその等価用語を、例えば図４に示すように、飲料調製機に挿入して引き続き調合を行う、普通の方向にあるカートリッジ（または他のコンポーネンツ）に対して指すものと理解すべきである。具体的に言えば、「上方」および「下方」は、カートリッジの頂面１１からより近い相対的位置、またはより遠い相対的位置をそれぞれ指す。また、用語「内側」、「外側」およびその等価用語も、以下、本発明の特徴要素の相対的位置付けを説明するために用いる。この用語「内側」、「外側」およびその等価用語を、カートリッジ１（または他のコンポーネンツ）の中心または長軸Ｘからより近いまたはより遠い、カートリッジ（または他のコンポーネンツ）内での相対的位置付けをそれぞれ指すものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１および第２の実施形態であるカートリッジの外側部材を示す断面図である。
【図２】図１の外側部材の詳細を示す断面図であり、内側向きの円筒状延出部を示している。
【図３】スロットを示す、図１の外側部材の詳細を示す断面図である。
【図４】図１の外側部材を上から見た斜視図である。
【図５】図１の外側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図６】図１の外側部材を上から見た平面図である。
【図７】第１の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図８】図７の内側部材を上から見た斜視図である。
【図９】図７の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図１０】図７の内側部材を上から見た平面図である。
【図１１】組み立てた状態である第１の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図１２】第２の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図１３】口部を示す、図１２の内側部材の詳細を示す断面図である。
【図１４】図１２の内側部材を上から見た斜視図である。
【図１５】図１２の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図１６】図１２の内側部材を示す別の断面図である。
【図１７】空気入口を示す、図１２の内側部材の別の詳細を示す断面図である。
【図１８】組み立てた状態である第２の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図１９】第３および第４の実施形態であるカートリッジの外側部材を示す断面図である。
【図２０】図１９の外側部材の詳細を示す断面図であり、内側向きの円筒状延出部を示している。
【図２１】図１９の外側部材を上から見た平面図である。
【図２２】図１９の外側部材を上から見た斜視図である。
【図２３】図１９の外側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図２４】第３の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図２５】図２４の外側部材を上から見た平面図である。
【図２６】内向き上方リムを示す、図２４の内側部材の詳細を示す断面図である。
【図２７】図２４の内側部材を上から見た斜視図である。
【図２８】図２４の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図２９】組み立てた状態である第３の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図３０】本発明による第４の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図３１】図３０の内側部材を上から見た平面図である。
【図３２】図３０の内側部材を上から見た斜視図である。
【図３３】図３０の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図３４】組み立てた状態である第４の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図３５】本発明と併用する飲料調製機を示す正面斜視図である。
【図３６】カートリッジヘッドが開位置にある、図３５の機械を示す正面斜視図である。
【図３７】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械を示す背面斜視図である。
【図３８】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械を示す別の背面斜視図である。
【図３９】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械のカートリッジヘッドを示す斜視図である。
【図４０】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械のカートリッジヘッドを示す別の斜視図である。
【図４１】閉位置にあるカートリッジヘッドを示す断面図である。
【図４２】開位置にあるカートリッジヘッドを示す断面図である。
【図４３】図３５の機械を示す概略レイアウトである。
【図４４ａ】図３５の機械に対する第１のコード認識手段を示す概略レイアウトである。
【図４４ｂ】図３５の機械に対する第２のコード認識手段を示す概略レイアウトである。
【図４５】バーコードを含む本発明の飲料を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら、実施例のみを用いて以下に説明する。
【００１１】
図１１に示すように、カートリッジ１は主に、外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５とを含む。外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５とを組み合わせると、１種類または複数種類の飲料原料を含有するための内部１２０と、入口１２１と、出口１２２と、入口１２１から出口１２２までをつないで内部１２０を貫通する飲料流路とを有するカートリッジ１が形成される。入口１２１と出口１２２とは、当初はラミネート５でシールされているが、使用時に、そのラミネート５を穿孔または切削加工することにより開口される。飲料流路は、以下で説明するように、外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５との間の空間的相互関係により画定される。この他にも、以下でさらに説明するように、フィルタ４などのコンポーネンツを任意にカートリッジ１に含めることができる。
【００１２】
次に予備知識として説明する第１の型式のカートリッジ１を、図１から図１１に示す。第１の型式のカートリッジ１は、焙煎および挽き作業を施したコーヒーやリーフティなどの濾過生成物の調合に使用するように特に設計されたものである。しかし、この型式のカートリッジ１および、以下で説明する他の型式を、ココア、コーヒー、茶、甘味料類、強壮剤類、調味料類、アルコール飲料類、調味乳、果汁類、スカッシュ類、ソース類、およびデザート類などの他の生成物に使用することも可能である。
【００１３】
図５からわかるように、カートリッジ１の全体形状は、その直径が高さより大幅に大きい略円形またはディスク形状である。長軸Ｘは、図１に示すように、外側部材の中心を通っている。通常、外側部材２の直径全体は７４．５ｍｍ±６ｍｍであり、高さ全体は１６ｍｍ±３ｍｍである。通常、このカートリッジ１の容積は３０．２ｍｌ±２０％である。
【００１４】
外側部材２は主に、湾曲した環状壁１３を有するボール形状のシェル１０と、閉じた頂部１１と、開いた底部１２とを含む。閉じた頂部１１から開いた底部１２にかけて環状壁１３が広がっているため、外側部材２の直径は、その頂部１１にて、底部１２の直径に比較して小さくなっている。環状壁１３と閉じた底部１１とが共に、内部３４を有する入れ物を画成している。
【００１５】
中空で内側向きの円筒状延出部１８が、長軸Ｘを中心として閉じた頂部１１に設けられている。図２でさらによくわかるように、円筒状延出部１８は、第１、第２および第３の部分１９、２０および２１を有する階段状プロファイルを含む。第１の部分１９は、直円筒状である。第２の部分２０は、裁頭円錐形状であり、内側に先細りになっている。第３の部分２１は、もう１つの直円筒であり、下方面３１により閉じられている。第１、第２および第３の部分１９、２０および２１の直径は、円筒状延出部１８の頂部１１から閉じた下方面３１にかけて、円筒状延出部１８の直径が狭まるように、段階的に小さくなっている。略水平な肩３２が、第２の部分２０と第３の部分２１との間の結合部分にて円筒状延出部１８に形成されている。
【００１６】
外向きに延出する肩３３が、底部１２に向けて外側部材２に形成されている。この外向きに延出する肩３３が、環状壁１３と同軸である副次的壁１５を形成し、これにより、副次的壁１５と環状壁１３との間にマニホルド１６を形成する環状トラックを画成するようになっている。マニホルド１６は、外側部材２の周囲をめぐって通っている。一連のスロット１７が、環状壁１３にマニホルド１６と同じ高さで設けられており、これにより、マニホルド１６と外側部材２の内部３４との間が気体および液体連通した状態となる。図３に示すように、スロット１７は、環状壁１３に形成された垂直スリットを含む。２０から４０本のスリットを設ける。図示した実施形態では、３７本のスロット１７が、ほぼ等間隔でマニホルド１６の周囲に設けられている。スロット１７を、好ましくは、１．４から１．８ｍｍの長さとする。通常、各スロットの長さは、外側部材２の高さ全体の１０％である１．６ｍｍである。各スロットの幅は、０．２５から０．３５ｍｍである。通常、各スロットの幅は０．３ｍｍである。スロット１７の幅を十分に狭くして、保管時、使用時のいずれかに飲料原料がマニホルド１６内に通過してしまわないようにする。
【００１７】
入口チャンバ２６を、外側部材２の周囲にて外側部材２内に形成する。図５で最もよくわかるように、円筒状壁部２７が設けられており、これが外側部材２の内部３４に入口チャンバ２６を画成し、同時に入口チャンバ２６を外側部材２の内部３４から仕切っている。この円筒状壁部２７は、長軸Ｘに垂直な１平面上に形成された閉じた上方面２８と、外側部材２の底部１２と同平面上にある開いた下方端部２９とを有する。入口チャンバ２６は、図１に示すように、２本のスロット３０を介してマニホルド１６と連通する。別法として、１から４本のスロットを用いて、マニホルド１６と入口チャンバ２６との間を連通させてもよい。
【００１８】
外向きに延出する肩３３の下方端部には、長軸Ｘに垂直に外向きに延出するフランジ３５が設けられている。通常、このフランジ３５の幅は２から４ｍｍである。フランジ３５の一部が、外側部材２の保持によってハンドル２４を形成するように、拡張されている。ハンドル２４には、掴みやすくするために先を上向きにしたリム２５が設けられている。
【００１９】
外側部材２を、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、またはこれらの２種以上の積層体から単体ピースとして形成する。適したポリプロピレンは、ＤＳＭ ＵＫ Ｌｉｍｉｔｅｄ（Ｒｅｄｄｉｔｃｈ、Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）から入手可能な一連のポリマー類である。この外側部材は、不透明でも、透明でも、半透明でもよい。この製造処理を射出成形とすることができる。
【００２０】
図７から図１０に示すように、内側部材３は、環状フレーム４１と、下向きに延出する円筒状漏斗４０とを含む。図７に示すように、長軸Ｘは内側部材３の中心を通っている。
【００２１】
図８で最もよくわかるように、環状フレーム４１は、外側リム５１と、等間隔で設けられた１０本の径方向スポーク５３で接合されている内側ハブ５２とを含む。内側ハブ５２は円筒状漏斗４０と一体であり、かつ円筒状漏斗４０から延出している。濾過口部５５が、径方向スポーク５３の間で環状フレーム４１内に形成されている。この濾過口部５５をカバーするように、フィルタ４が環状フレーム４１上に配置される。このフィルタを好ましくは、不織繊維材料であるポリエステルなど、湿潤強さの高い材料で製造する。この他に使用可能な材料として、織紙繊維を含むセルロース材料などの水分不透過性セルロース材料が挙げられる。この織紙繊維をポリプロピレン、ポリ塩化ビニルおよび／またはポリエチレンの繊維と混合させることができる。こうしたプラスチック材料をセルロース材料内に組み合わせると、そのセルロース材料がヒートシール可能なものとなる。フィルタ４を、熱および／または圧力で活性化される材料で処理またはコーティングして、熱および／または圧力により環状フレーム４１にシールできるようにしてもよい。
【００２２】
図７の断面プロファイルに示すように、内側ハブ５２は外側リム５１より下の位置に配置されるため、環状フレーム４１のプロファイルが、下方に傾斜したものとなる。
【００２３】
各スポーク５３の上面に、直立型ウェブ５４が設けられる。このウェブが、環状フレーム４１上方の孔空間を複数の通路５７に分割する。各通路５７はウェブ５４により分割された両側と、フィルタ４の下面とにその境界を接した状態となる。通路５７は外側リム５１から下方に円筒状漏斗４０に向けて延在し、ウェブ５４の内側末端部により画成される開口５６にて円筒状円筒状漏斗４０に開いている。
【００２４】
円筒状円筒状漏斗４０は、内側注ぎ口４３を取り囲む外側チューブ４２を含む。この外側チューブ４２が、円筒状円筒状漏斗４０の外面を形成している。注ぎ口４３はその上方端部にて外側チューブ４２に、環状フランジ４７により接合されている。注ぎ口４３は、その上方端部に位置して通路５７の開口５６と連通する入口４５と、その下方端部に位置し、調製済み飲料を通過させてカップや他の入れ物内に注ぐ出口４４とを含む。注ぎ口４３は、その上方端部に略切頭円錐状部分４８を、またその下方端部に円筒状円筒状部分５８を含む。この円筒状円筒状部分５８にわずかに先細る部分を設けて、出口４４に向けて幅を細めてもよい。略切頭円錐形部分４８を設けることにより、飲料に乱流を起こすことなく、飲料を通路５７から出口４４に向けて下向きに流動させやすくなる。略切頭円錐形部分４８の上面には、円筒状円筒状漏斗４０の周囲に等間隔で位置する支持ウェブ４９を設ける。この支持ウェブ４９の間に複数のチャネル５０が画定される。支持ウェブ４９の上縁部は互いに同じ高さであり、長軸Ｘに垂直である。
【００２５】
内側部材３を、上述したように、外側部材２と同様、ポリプロピレンまたはこれに類似した材料から射出成形により単体ピースとして形成することができる。
【００２６】
別法として、内側部材３および／または外側部材２を、生分解性ポリマーで製造してもよい。適した材料の例として、分解性ポリエチレン（例えば、英国ボアハムウッドのＳｙｍｐｈｏｎｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ製ＳＰＩＴＥＫ）、生分解性ポリエステルアミド（例えば、Ｓｙｍｐｈｏｎｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ製ＢＡＫ１０９５）、ポリ乳酸（米国ミネソタ州のＣａｒｇｉｌ製ＰＬＡ）、デンプン系ポリマー、セルロース誘導体、およびポリペプチドが挙げられる。
【００２７】
ラミネート５は、アルミニウムによる第１の層、および無延伸ポリプロピレンによる第２の層の２層から形成される。このアルミニウム層は０．０２から０．０７ｍｍの厚さである。無延伸ポリプロピレン層は０．０２５から０．０６５ｍｍの厚さである。一実施形態において、アルミニウム層は０．０６ｍｍの厚さであり、ポリプロピレン層は０．０２５ｍｍの厚さである。このラミネートは、組み立て時の巻き込みに高い抵抗を有するため、特に有利である。このため、ラミネート５を、歪みを発生させることなく、正しいサイズおよび形状に事前に切断しておき、その後製造ラインの組み立てステーションに移送することができる。したがって、このラミネート５は溶着に特に適している。他のラミネート材料も使用可能であり、その例として、ＰＥＴ／アルミニウム／ＰＰ、ＰＥ／ＥＶＯＨ／ＰＰ、ＰＥＴ／金属被覆／ＰＰ、およびアルミニウム／ＰＰラミネートが挙げられる。打ち抜き加工した在庫品ではなく、ロールラミネートによる在庫品を用いてもよい。
【００２８】
カートリッジ１を、可撓性のラミネートではなく、剛性または半剛性の蓋で閉じてもよい。
【００２９】
カートリッジ１の組み立ては、
ａ）内側部材３を外側部材２に挿入するステップと、
ｂ）フィルタ４を決まった形状に切断し、内側部材３上に配置して、円筒状円筒状漏斗４０上で受け、環状フレーム４１に対向する位置にくるようにするステップと、
ｃ）内側部材３、外側部材２、およびフィルタ４を超音波溶着で接合するステップと、
ｄ）このカートリッジ１に、１種類または複数種類の飲料原料を充填するステップと、
ｅ）ラミネート５を外側部材２に取付けるステップと
を含む。
【００３０】
上記ステップについては、以下でさらに詳細に説明する。
【００３１】
外側部材２を、その開いた底部１２を上向きにして方向付ける。次に、内側部材３をその外側部材２内に挿入して、外側リム５１がカートリッジ１の頂部１１において軸方向延出部１４内に遊合状態で受けられるようにする。これと同時に、外側部材２の円筒状円筒状延出部１８が、内側部材３の円筒状漏斗４０の上方部分内に受けられる。円筒状延出部１８の閉じた下方面３１が内側部材３の支持ウェブ４９に当たった状態で、円筒状延出部１８の第３の部分２１が円筒状漏斗４０内に納まる。次に、フィルタ４を、フィルタ材料が環状リム５１に接触するように、内側部材３上に配置する。超音波溶着処理により、このフィルタ４を内側部材３に接合し、同時に同一処理ステップにおいて、内側部材３を外側部材２に接合する。内側部材３およびフィルタ４を外側リム５１に沿って溶着する。内側部材３および外側部材２は、外側リム５１およびウェブ５４の上方縁部に沿って溶着線により接合する。
【００３２】
図１１で最もよくわかるように、外側部材２および内側部材３を互いに接合すると、環状フランジ４１の下方かつ円筒状漏斗４０の外側に、内部１２０内の孔空間１３０ができ、これが濾過チャンバとなる。この濾過チャンバ１３０と環状フレーム４１上方の通路５７とを、濾紙４が隔てる。
【００３３】
濾過チャンバ１３０には１種類または複数種類の飲料原料２００が含有される。１種類または複数種類の飲料原料は、濾過チャンバ１３０内に包装される。濾過式飲料の場合、この原料は通常、焙煎および挽き作業を施したコーヒーまたはリーフティである。濾過チャンバ１３０内の飲料原料の包装密度は、所望に応じて変更可能である。通常、濾過式コーヒー生成物の場合、この濾過チャンバは、通常５から１４ｍｍ厚さの濾過床に５．０から１０．２グラムの焙煎および挽き作業を施したコーヒーを含有する。任意に、内部１２０に、その中で自由に移動できるため、飲料を注ぐ時点で乱流を起こし、その飲料原料の沈殿物を砕いて混合しやすくする球体などの１種類または複数種類の物体を入れてもよい。
【００３４】
次に、ラミネート５を外向きに延出するフランジ３５の下面に接合するためにラミネート５の周囲に溶着部１２６を形成することにより、ラミネート５を外側部材２に取付ける。溶着部１２６を、ラミネート５を入口チャンバ２６の円筒状壁部２７の下方縁部に対してシールするように延在させる。さらに、この溶着部１２５を、ラミネート５と円筒状漏斗４０の外側チューブ４２の下方縁部との間に形成する。このラミネート５が、濾過チャンバ１３０の下方壁となり、かつ入口チャンバ２６および円筒状漏斗４０をシールする。ただし、ラミネート５と注ぎ口４３の下方縁部との間には、調合前に小さな隙間１２３ができるようになっている。ラミネート５の材料特性に応じて、熱および超音波溶着など、様々な溶着方法が使用可能である。
【００３５】
有利なことに、外側部材２とラミネート５との間に内側部材３がある。この内側部材３を、ポリプロピレンなどの比較的硬い材料で形成する。これにより、内側部材３は、カートリッジ１が圧縮されてもラミネート５と外側部材２との間のスペースを保つように作用する荷重受け部材となる。使用時、カートリッジ１の受ける圧縮荷重を１３０から２８０Ｎとすると好ましい。この圧縮力は、カートリッジが内部加圧下で破損することを防ぐ作用をすると同時に、内側部材３および外側部材２を互いに寄せる役割を果たす。これにより、確実に、カートリッジ１内の通路および口部の内側寸法は固定され、カートリッジ１が加圧されても変化しなくなる。
【００３６】
このカートリッジ１を使用するには、まず、これを飲料調製機内に挿入し、入口１２１および出口１２２を、ラミネート５を穿孔してそれをバックグラウンドに折り返す、その飲料調製機の穴開け部材により開ける。通常は水である、圧力下にある水媒体を、０．１から２．０バールの圧力でカートリッジ１に入れて、入口１２１から入口チャンバ２６内へ通す。ここから、水はスロット３０を通過してマニホルド１６を回り、複数のスロット１７を介してカートリッジ１の濾過チャンバ１３０内に入る。この水は、濾過チャンバ１３０を介して径方向内側に押し入れられ、そこに含有されている飲料原料２００と混ざり合う。この水は同時に、その飲料原料内を通って上側に押し上げられる。水がこのように飲料原料内を通過することで形成された飲料は、フィルタ４および濾過口部５５を通過して、環状フレーム４１上方に位置する通路５７内に入る。フィルタ４がスポーク５３にシールされ、リム５１が外側部材２に溶着されており、他の出口がまったくない状態であるため、この飲料すべてが確実にフィルタ４を通過する。
【００３７】
次に、この飲料はウェブ５４間に形成された径方向通路５７に沿って下向きに流動し、開口５６を通過して円筒状漏斗４０内に入る。続いて、チャネル５０に沿って支持ウェブ４７間を通過し、注ぎ口４３から下の出口４４に落ち、これにより、この飲料はカップなどの入れ物内に注がれる。
【００３８】
好ましくは、飲料調製機に空気パージ性能を含めて、注出サイクルの終了時に圧縮空気をカートリッジ１内に押し入れることにより、残留飲料をその入れ物内に流し出す。
【００３９】
次に、図１２から図１８は、カートリッジの第２の型式を示している。第２の型式のカートリッジ１は、クレマとして知られる細かい気泡の泡立ちを有する飲料を生成することが望ましい、焙煎および挽き作業を施したコーヒーなどのエスプレッソ型生成物の調合に使用するように特に設計されたものである。第２の型式のカートリッジ１が備える特徴は、その多くが第１の型式のものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指している。以下の説明では、第１の型式と第２の型式との間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。
【００４０】
外側部材２の構造は、第１の型式のカートリッジ１が備え、図１から図６に示すものと同じである。
【００４１】
内側部材３の環状フレーム４１は、第１の型式のものと同じである。また、フィルタ４が、濾過口部５５をカバーするように、環状フレーム４１上に配置される。円筒状漏斗４０の外側チューブ４２も、第１の場合と同様である。ただし、第２の型式の内側部材２に、第１の型式の場合と比較していくつか相違点がある。図１６に示すように、注ぎ口４３に、出口４４から注ぎ口４３に向けて一部延出する仕切り６５が設けられている。この仕切り６５を設けることにより、飲料が注ぎ口４３を出る際にしぶきを飛ばす、かつ／またははねることを防止しやすくなる。注ぎ口４３のプロファイルも異なっており、この注ぎ口４３は、チューブ４３の上方端部近傍で明確な屈曲部６６を備える階段状プロファイルを含む。
【００４２】
リム６７が、環状フランジ４７から直立して設けられて、外側チューブ４２と注ぎ口４３とを接合している。このリム６７は入口４５から注ぎ口４３までを取り囲み、リム６７と外側チューブ４２の上方部分との間に環状チャネル６９を画成する。リム６７には、内向きの肩６８が設けられている。リム６７周囲の一箇所に、口部７０がスロットの形態で設けられており、このスロットは、図１２および図１３で最もよくわかるように、リム６７の上方縁部から肩６８の高さよりわずかに下の箇所まで延在するものである。このスロットの幅は０．６４ｍｍである。
【００４３】
図１６および図１７に示すように、環状フランジ４７に、口部７０と周方向に位置合わせされた空気入口７１を設ける。この空気入口７１は、外側チューブ４２と注ぎ口４３との間でフランジ４７の上方箇所とフランジ４７の下方の孔スペースとを流通させるように、フランジ４７を貫通する口部を含む。好ましくは、図示のように、空気入口７１に、上方略切頭円錐形部分７３と下方円筒状部分７２とを含める。空気入口７１は通常、ピンなどの成形工具により形成される。空気入口７１を先細りプロファイルにすると、成形工具を成形原料から取り出しやすくなる。空気入口７１に近位である外側チューブ４２の壁を、空気入口７１から注ぎ口４３の入口４５へとつながるシュート７５を形成する形状とする。図１７に示すように、空気入口７１とシュート７５との間に斜めの肩７４が形成されて、スロット７０から噴射される飲料が、空気入口７１のごく近位にあるフランジ４７の上面を直接汚さないようにしている。
【００４４】
第２の型式のカートリッジ１を組み立てる手順は、第１の型式の組み立てと同様である。しかし、いくつかの相違点もある。図１８に示すように、円筒状延出部１８の第３の部分２１は、支持ウェブに対してではなく、支持リム６７内に納まる。第２の部分２０と第３の部分２１との間に位置する円筒状延出部１８の肩３２は、内側部材３の支持リム６７が含む上方縁部に当たる。このようにして、内側部材３と外側部材２との間に、カートリッジ１の周囲のほぼ全体に延び、円筒状延出部１８と支持リム６７との間の面シールを含む界面ゾーン１２４が形成される。ただし、支持リム６７に形成するスロット７０が支持リム６７を貫通して肩６８のわずか下方の箇所まで下向きに延在しているため、円筒状延出部１８と支持リム６７との間のシールは流体密ではない。したがって、円筒状延出部１８と支持リム６７との間が界面嵌合することにより、スロット７０が口部１２８へと変化して、環状チャネル６９と注ぎ口４３との間を気体および液体連通させている。この口部は通常、その幅が０．６４ｍｍ、長さが０．６９ｍｍである。
【００４５】
第２の型式のカートリッジ１で飲料を調合する操作は、第１の型式と同様であるが、いくつかの点で異なっている。径方向通路５７内の飲料は、ウェブ５４間に形成された通路５７を下向きに流動して、開口５６から円筒状漏斗４０の環状チャネル６９内に入る。環状チャネル６９内に入った後、この飲料は、濾過チャンバ１３０および通路５７内に収集した飲料の背圧により、圧力下で口部１２８から押出される。したがって、飲料は口部１２８から噴射されて、注ぎ口４３の上方端部が形成する膨張チャンバ内に押出される。図１８に示すように、この飲料噴射は、空気入口７１上をそのまま通過する。飲料が注ぎ口４３に入ると、飲料噴射の圧力が降下する。この結果、空気が空気入口７１を介して引き込まれるのと同時に、その空気が飲料流内に多数の小さな気泡として混入される。口部１２８から出た飲料噴射は、下向きに流れて集まり、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注出され、気泡が所望のクレマとなる。したがって、口部１２８および空気入口７１が共に、空気を飲料内に取り込むように作用するエダクタとなる。このエダクタ内への飲料の流動をできる限り滑らかに保ち、圧力損失を低減しなければならない。そのためには有利なことに、エダクタの壁部を凹形表面に製造して、「壁面効果」摩擦による損失を低減しなければならない。口部１２８の寸法公差は小さい。好ましくは、この口部サイズを０．０２ｍｍ２前後に定める。毛状物、繊維または他の表面凹凸をエダクタ内、またはエダクタの出口近傍に設けて、空気の取り込み量を増加させることがわかっている有効領域を増加してもよい。
【００４６】
第３の型式のカートリッジ１を図１９から図２９に示す。第３の型式のカートリッジ１は、粉末、液体、シロップ、ゲルまたはこれに類似の形態でよい溶解性生成物の調合に使用するように特に設計されたものである。この溶解性生成物は、使用時にカートリッジ１内を水などの水媒体が通過すると、その水媒体によって溶解する、または水媒体内に懸濁液を形成する。この飲料例として、ココア、コーヒー、乳、茶、スープ、またはこの他の、水を加えて元に戻す生成物や水溶解性生成物が挙げられる。第３の型式のカートリッジ１が備える特徴は、その多くが第１および第２の型式のものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指している。以下の説明では、第３の型式と第１の型式および第２の型式との間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。
【００４７】
第１および第２の型式の外側部材２と比較すると、図２０に示すように、第３の型式の外側部材２に含まれる中空で内向きの円筒状延出部１８の直径は全体として大きくなっている。具体的に言えば、第１および第２の型式の外側部材２では１３．２ｍｍであったところが、第１の部分１９の直径は通常１６から１８ｍｍである。さらに、第１の部分１９には、図２０で最もよくわかるように、凸状外面１９ａすなわちバルジが設けられている。このバルジの機能については以下で説明する。しかし、カートリッジ１のうち、第３の部分２１の直径は同じである。このため、肩３２の面積がこの第３の型式のカートリッジ１では広くなっている。通常、カートリッジ１の容積は、組み立て時で３２．５ｍｌ±２０％である。
【００４８】
環状壁１３の下方端部に設けるスロットの数および位置もまた異なっている。３から５本のスロットを設ける。図２３に示すように、この実施形態では、４本のスロット３６が等間隔でマニホルド１６の周囲に設けられている。このスロット３６は、第１および第２の型式のカートリッジ１の場合よりわずかに幅広で、０．３５から０．４５ｍｍであり、好ましくは、０．４ｍｍ幅である。
【００４９】
他の点において、カートリッジ１の外側部材２はいずれも同じである。
【００５０】
内側部材３に含まれる円筒状漏斗４０の構造は、第１の型式のカートリッジ１と同じであり、外側チューブ４２、注ぎ口４５、環状フランジ４７、および支持ウェブ４９が設けられている。唯一の相違点は、注ぎ口４５であり、これは上方略切頭円錐形部分９２と下方円筒状部分９３とを備える形状となっている。
【００５１】
第１および第２の型式と比較すると、図２４から図２８に示すように、環状フレーム４１は、円筒状漏斗４０を取り囲み、かつ円筒状漏斗４０を環状フランジ４７にまたはこの近傍に結合する８本の径方向ストラット８７により円筒状漏斗４０に接続されているスカート部分８０に置き換えられている。このスカート部分８０からは、円筒状の延出部８１がストラット８７から上向きに延出して、上面が開いたチャンバ９０を画成している。円筒状延出部８１の上方リム９１は、図２６に示すように、内向きプロファイルを有する。スカート部分８０の環状壁８２は、ストラット８７から下向きに延在して、スカート部分８０と外側チューブ４２との間に環状チャネル８６を画成している。
【００５２】
環状壁８２は、その下方端部に、長軸Ｘに垂直に位置する外側フランジ８３を含んでいる。リム８４が、フランジ８３の下面から下向きにぶら下がり、リム８４に沿って周方向に等間隔な５個の口部８５を具備している。したがって、リム８４の下方は、城砦型プロファイルとなっている。
【００５３】
ストラット８７間に口部８９を設けることにより、チャンバ９０と環状チャネル８６との間を連通させている。
【００５４】
第３の型式のカートリッジ１を組み立てる手順は、第１の型式の組み立てと同様であるが、いくつかの相違点もある。図２９に示すように、外側部材２と内側部材３とは、互いに溶着されるのではなく、互いに押し嵌めされ、スナップ嵌合構造により保持される。この２つの部材の接合時、内向き円筒状延出部１８が、スカート部分８０の上方円筒状延出部８１の内側に受けられる。内側部材３は、円筒状延出部１８に含まれる第１の部分１９の凸状外表面１９ａが上方円筒状延出部８１の内向きリム９１と摩擦係合することにより、外側部材２内に保持される。
【００５５】
内側部材３が外側部材２内に配置した状態になると、混合チャンバ１３４が、スカート部分８０の外側に画成される。この混合チャンバ１３４が、調合前の飲料原料２００を含有する。４つの入口３６と５つの口部８５とが互い違いに周方向に配置されることに留意されたい。内側部材３および外側部材２を相対的にどのように位置決めしても４つの入口３６および５つの口部８５を用いることで確実にこの入口と口部との間に位置のずれが発生するため、この２つの部品の互いに対する径方向位置を組み立て時に決定または固定しなくてもよい。
【００５６】
１種類または複数種類の飲料原料を、カートリッジの混合チャンバ１３４内に包装する。この混合チャンバ１３４内における飲料原料の包装密度は所望に応じて変更可能である。
【００５７】
次に、ラミネート５を内側部材３および外側部材２に、第１および第２の型式において上述したように取付ける。
【００５８】
使用時、第１および第２の形式のカートリッジと同様に、水が、４本のスロット３６を通って混合チャンバ１３４に入る。この水が径方向内側に混合チャンバ内に押し入れられ、そこに含有されている飲料原料と混ざり合う。この水の中に生成物が溶解または混合されて、混合チャンバ１３４内に飲料が形成され、これが、混合チャンバ１３４内の飲料および水の背圧により、口部８５から環状チャネル８６内に駆逐される。４つの入口３６と５つの口部８５とが互い違いに周方向に配置されることにより、水の噴射が入口スロット３６から径方向に直接口部８５内に入ることは、まず混合チャンバ１３４内で循環が発生しない限り、あり得ない。このため、生成物の溶解または混合の程度および安定性は大幅に高まる。形成された飲料は、環状チャネル８６内を上方向に押し上げられ、ストラット８７間の口部８９を通ってチャンバ９０内に入る。次にチャンバ９０から支持ウェブ４９間の入口４５を介して注ぎ口４３に入り、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注がれる。このカートリッジを、粘稠液またはゲルの形態である飲料原料に適用できることがわかっている。一用途において、カートリッジ１内には、周囲温度にて粘性が１７００〜３９００ｍＰａ、０℃にて５０００〜１００００ｍＰａであり、屈折固形分が６７ブリックス度±３である液状チョコレート原料が入れられる。別の用途において、カートリッジ１内には、周囲温度にて粘性が７０〜２０００ｍＰａ、０℃にて８０〜５０００ｍＰａであり、全固形分量が４０から７０％である液体コーヒーが入れられる。第４の型式のカートリッジ１を図３０から図３４に示す。第４の型式のカートリッジ１は、濃縮型液状乳などの液状生成物の調合に用いるように特に設計されたものである。第４の型式のカートリッジ１に含まれる特徴は、その多くが第１から第３の型式のものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指す。以下の説明では、第４の型式と第１から第３の型式との間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。
【００５９】
外側部材２は、第３の型式のカートリッジ１の、図１９から図２３に示すものと同じである。
【００６０】
内側部材３の円筒状漏斗４０は、第２の型式のカートリッジ１に類似しているが、いくつかの点で異なる。図３０に示すように、注ぎ口４３は、上方略切頭円錐部分１０６と、下方円筒状部分１０７とを含む形状である。この注ぎ口４３の内面には３つの軸方向リブ１０５が設けられて、調合された飲料を下向きに出口４４に方向付け、注がれた飲料が注ぎ口内で旋回しないようにしている。したがって、リブ１０５はバッフルとして作用する。第２の型式のカートリッジ１と同様、空気入口７１が環状フランジ４７を貫通して設けられている。しかし、空気入口７１の下のシュート７５は、第２の型式の場合より細長くなっている。
【００６１】
スカート部分８０が、上述した第３の型式のカートリッジ１に示したものと同様に設けられている。５から１２個の口部８５がリム８４内に設けられている。第３の型式のカートリッジ１では５個であったが、通常１０個の口部を設ける。
【００６２】
スカート部分８０のフランジ８３から、これと一体となって延出している環状ボール１００が設けられている。この環状ボール１００は、上方口１０４を上向きに開いたフレア型本体１０１を含む。図３０および図３１に示す４個の送り口部１０３が、この本体１０１内にて、スカート部分８０と接合するボール１００の下方端部に、またはその近傍に配置されている。好ましくは、この送り口部をボール１００の周囲に等間隔で配置する。
ラミネート５は、これまでの実施形態で説明したタイプのものである。
【００６３】
第４の型式のカートリッジ１を組み立てる手順は、第３の型式の組み立てと同様である。
【００６４】
第４の型式のカートリッジ１の操作は、第３の型式の操作と同様である。水が、第１から第３の形式のカートリッジと同様に、カートリッジ１および混合チャンバ１３４に入る。ここで、上述したように、水が液体生成物と混ざり合い、これを希釈して、上述したように、口部８５を通り、出口４４に向けて押出される。図３４に示すように、環状ボール１００に当初含有される一定割合の液体生成物は、混合チャンバ１３４に入った水によりすぐに希釈されるわけではない。混合チャンバ１３４の下方部分にある希釈された液体生成物は、上方口１０４から環状ボール１００内に押し上げられるのではなく、口部８５から出て行くことになる。したがって、環状ボール１００内の液体生成物は、混合チャンバ１３４の下方部分にある生成物と比較して、注出サイクルまだ比較的濃縮状態を保っている。環状ボール１００内の液体生成物は、送り口部１０３から、混合チャンバ１３４内にて口部８５を通過する生成物流内へと滴下される。環状ボール１００は、一定量の濃縮液体生成物を取り置き、注出サイクル中、定期的に液体流路内にそれを注出することにより、円筒状漏斗４０に入る希釈済み液体生成物の濃度を平均化する作用をする。注出サイクル注出サイクル。
【００６５】
こうした飲料は、圧力下で押出されて、濾過チャンバ１３４およびチャンバ９０に収集される飲料の背圧により、環状チャネル８６から口部１２８を通過する。したがって、飲料は口部１２８から噴射されて、注ぎ口４３の上方端部が形成する膨張チャンバ内に押出される。図３４に示すように、この飲料噴射は、空気入口７１上をそのまま通過する。飲料が注ぎ口４３に入ると、飲料噴射の圧力が降下する。この結果、空気が空気入口７１を介して引き込まれるのと同時に、その空気が飲料流内に多数の小さな気泡として混入される。口部１２８から出た飲料噴射は、下向きに流れて集まり、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注がれ、気泡が所望の泡立った外観を形成する。
【００６６】
有利なことに、内側部材３、外側部材２、ラミネート５、およびフィルタ４はすべて、別個のコンポーネンツであり、個別には蛇行通路や細い隙間を含んでいないため、これらを容易に殺菌消毒することができる。必要な通路が形成されるのは、殺菌消毒後にこれらのコンポーネンツを結合した時点である。これは、飲料原料が液状乳濃縮物などの乳原料を主原料とする生成物である場合に特に重要である。
【００６７】
飲料カートリッジの第４の実施形態は、液状乳などの濃縮した乳原料を主原料とする液体生成物の調合に特に有利である。これまで、粉末状の乳生成物は、小袋の形態で提供され、これを事前に調製した飲料に加えるようになっていた。しかし、カプチーノタイプ飲料の場合、乳を泡立てる必要がある。これはこれまで、液状乳生成物に蒸気を通すことで実施されてきた。しかし、これには、蒸気調合用設備が必要であるため、この飲料の調合に用いる機械のコストならびに複雑度が増してしまう。また、蒸気を使用すると、カートリッジ操作時に怪我を負う危険性も高まる。したがって、本発明は、濃縮した乳原料を主原料とする液体生成物を中に有する飲料カートリッジを提供するものである。乳生成物を濃縮した場合、新鮮な乳またはＵＨＴ乳と比較すると、特定容積の乳に対してより多くの量の泡沫を生成できることがわかっている。これを利用すれば、乳用カートリッジに必要なサイズが縮小される。新鮮な半脱脂乳は、およそ１．６％の脂肪分および１０％の全固形分を含む。本発明による濃縮型液状乳調製物は、０．１から１２％の脂肪分および２５から４０％の全固形分を含む。一典型的実施例では、この調製物は４％の脂肪分および３０％の全固形分を含む。この濃縮型乳調製物は、以下に記載するように低圧調製機械による泡立てに適している。具体的に言えば、この乳の泡立てを、上述した第４の実施形態のカートリッジを用い、２バール未満、好ましくはおよそ１．５バールの圧力で行う。
【００６８】
濃縮乳を泡立てることは、カプチーノおよびミルクセーキなどの飲料に特に都合がよい。注出サイクル注出サイクル 第４の実施形態のカートリッジも、液状コーヒー生成物の調合に有利である。
【００６９】
本発明によるこの実施形態の飲料カートリッジから有利なことに、従来技術によるカートリッジと比較して、煎出した飲料の安定性を改良できることがわかっている。以下に示す表１を参照すると、焙煎および挽き作業を施したコーヒーを含有するカートリッジＡおよびカートリッジＢそれぞれについて、２０試料を煎出して得られた収率が示されている。カートリッジＡは、本発明の第１の実施形態による飲料カートリッジである。カートリッジＢは、本願出願人による特許文献１に記載された従来技術による飲料カートリッジである。煎出した飲料の屈折率をブリックス度で測定し、これを、標準表および式を用いて溶解性固形分の比率（％ＳＳ）に変換する。以下の実施例において、
％ＳＳ＝０．７７７４＊（ブリックス度値）＋０．０５６９
％収率＝（％ＳＳ＊煎出量（ｇ））／（１００＊コーヒー重量（ｇ））
である。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
上記データについてｔ検定統計分析を行ったところ、以下の結果を得た。
【００７３】
【表３】
【００７４】
この分析から、煎出濃さに匹敵する収率の安定性は、標準偏差が０．８８％であった本発明によるカートリッジについて、従来技術によるカートリッジの標準偏差２．２４％と比較して、より大幅に高かった（９５％の信頼水準）ことがわかる。これは、本発明によるカートリッジにより煎出した飲料の濃さのほうが、再現可能かつ均一であるということである。これは、同じ飲料を何度も味わいたく、その飲料の濃さを恣意に変更したくない消費者に好ましい。
【００７５】
上述したカートリッジの材料に、バリアコーティングを施して、酸素および／または湿気、および／または他の汚染侵入物に対する防御性を改良してもよい。このバリアコーティングを施すと、飲料原料がカートリッジから漏れることに対する防御性を改良し、かつ／または飲料原料に悪影響を与えかねないカートリッジ材料からの抽出物滲出の程度を抑えることができる。バリアコーティングの材料を、ＰＥＴ、ポリアミド、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＣまたは金属化材料からなる群から選択することができる。バリアコーティングの適用には、いくつかの機構が利用可能であり、その例として、これらに限定するものではないが、蒸着、真空蒸着、プラズマコーティング、共押出加工、インモールドラベリング、および二段／多段成形が挙げられる。
【００７６】
上述した飲料カートリッジを用いる本発明における飲料調製機２０１を図３５から図４５に示す。飲料調製機２０１は主に、ウォータタンク２２０を備える筐体２１０と、ウォータヒータ２２５と、ウォータポンプ２３０と、空気圧縮機２３５と、制御プロセッサと、ユーザインターフェース２４０と、カートリッジヘッド２５０とを含む。カートリッジヘッド２５０はさらに、主に、使用時に飲料カートリッジ１を保持するカートリッジホルダ２５１と、カートリッジ識別手段２５２と、使用時に飲料カートリッジ１に入口１２１および出口１２２を形成する入口穿孔器２５３および出口穿孔器および２５４とを含む。
【００７７】
筐体２１０は、機械２０１の他のコンポーネンツを定位置に含み、かつ保持する。この筐体２１０の全体または一部を、好ましくは、ＡＢＳなどの頑丈なプラスチック材料で製造する。別法として、筐体２１０の全体または一部を、ステンレス鋼、またはアルミニウムなどの金属材料で製造することも可能である。筐体２１０に、好ましくは、前方半体２１１および後方半体２１２を有して、組み立て時に機械２０１のコンポーネンツを嵌めるために手を入れられ、嵌め終わったら互いに接合して筐体２１０の内部２１３を画成することのできるクラムシェル設計を含める。後方半体２１２には、ウォータタンク２２０を装着するための凹部２１４が設けられている。筐体２１０は、別個のシャシを必要とすることなく機械２０１のコンポーネンツを定位置に保持するできるように、爪、当たり、ボスおよびネジつき部分などの手段を備えて形成されている。このため、機械２０１の全体のコストおよび重量が削減されている。筐体２１０の基部２１５に好ましくは、安定して機械を載せる脚を設ける。別法として、基部２１５自体を、安定な支持台となる形状にしてもよい。
【００７８】
筐体２１０の前方半体２１１は、飲料の注出が行われる注出ステーション２７０を含む。この注出ステーション２７０は、ドリップトレイ２７２を形成する中空内部を有する入れ物スタンド２７１を含む。この入れ物スタンドの上面２７３には、入れ物を配置する格子２７４が形成されている。ドリップトレイ２７２は、収集した水分を簡単に空にできるよう、筐体２１０から着脱自在となっている。凹部２７５は、入れ物スタンド２７１の上方の、筐体２１０の前方半分に形成され、その寸法の入れ物を収容できるようになっている。
【００７９】
カートリッジヘッド２５０は、図３５および図３６に示すように、入れ物スタンドの上方で、筐体２１０の頂部に向けて配置されている。好ましくは、カートリッジヘッド２５０に対する格子２７４の高さを、異なる寸法の入れ物を収容するために調節できるようにする。調合した飲料が入れ物に接触する前に落ちる必要のある距離を最小限にするために、この入れ物がカートリッジヘッド２５０にできるだけ近くなり、同時に、その入れ物を注出ステーション２７０に挿入し、そこから取り出すことができるようにすることが好ましい。これにより、飲料の噴霧および飛び散りを最小限に抑え、混入させる気泡がある場合は、その損失量を最小限に抑えることができる。好ましくは、７０ｍｍから１１０ｍｍの高さの入れ物を、格子２７４とカートリッジヘッド２５０との間に挿入できるようにする。
【００８０】
機械ユーザインターフェース２４０は、筐体２１０の正面に配置されており、開始／終了ボタン２４１と、複数の状況表示器２４３〜２３６を含む。
【００８１】
状況表示器２４３〜２４６に好ましくは、機械２０１の準備状況を表示する発光ダイオード（ＬＥＤ）２４３と、機械２０１の操作にエラーが発生した場合にそれを表示するＬＥＤ２４４と、機械２０１が手動モードで操作されているか、自動モードで操作されているかを表示する１個または複数個のＬＥＤ２４５〜２４６とを含める。ＬＥＤ２４３〜２４６を、機械２０１の状況に応じて、一定の輝度で証明するように、間欠に点滅するように、またはこの両方ができるように調節することができる。ＬＥＤ２４３〜２４６の色は、緑、赤、および黄など様々でよい。
【００８２】
開始／終了ボタン２４１は、注出注出サイクルの始動を制御するものであり、手動操作による押しボタン、スイッチ、またはこれに類似したものである。
【００８３】
容積調整コントロールを設けて、機械２０１の利用者が、他の操作特徴を変更することなく、送出される飲料の容積を手動で調節できるようにしてもよい。好ましくは、この容積調整コントロールにより、容積の２０％増または２０％減を調節できるようにする。この容積調整コントロールを、回転ノブ、直線状滑動部、増量ボタンおよび減量ボタンのデジタル読出し、またはこれに類似したものとすることができる。より一般には、利用者が開始／終了ボタン２４１を操作することで容積を制御する。
【００８４】
手動電源スイッチ（図示せず）を機械２０１に設けてもよい。別法として、主電源に電源プラグを差し込む、または主電源から電源プラグを抜くことにより、単純に電源を制御することもできる。
【００８５】
ウォータタンク２２０は、筐体２１０の後方に配置され、筐体２１０の後方半体２１２に接続される。ウォータタンク２２０は、外観上の理由から所望に応じて、直円であっても錐台であってもよい略円筒状の本体２２１を含む。このタンクは、これに水を充填するための、使用時には手動で着脱自在な蓋２２２で閉じられる入口を含む。出口は、タンクの下方端部に向けて設けられ、これはウォータポンプ２３０と連通する。ウォータタンク２２０を透明または半透明材料で製造して、タンクに残っている水の量を消費者が確認できるようにすることができる。別法として、ウォータタンク２２０を不透明材料で製造して、確認窓をそこに設けることも可能である。さらに、または上記の代わりに、タンク内の水位が予め選択したレベルまで下がった時点で、ウォータポンプ２３０の動作を止め、ＬＥＤなどの警告表示器を任意に作動させる低量センサを、ウォータタンク２２０に設けてもよい。ウォータタンク２２０の内側容量を、好ましくは、およそ１．５リットルとする。
【００８６】
ウォータポンプ２３０は、図４３に概略を示すように、ウォータタンク２２０とウォータヒータ２２５との間で作用的に接続されており、制御プロセッサにより制御される。このポンプにより、２．５バールの最大圧力にて９００ｍｌ／分の水の最大流速が得られる。好ましくは、通常の使用時には、この圧力を２バールに抑える。ポンプへの電気調合を周期的に切ることにより、機械２０１を通る水の流速をポンプの最大流速の一定割合にするよう、制御プロセッサにより制御することができる。好ましくは、このポンプを、最大流速の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％または１００％のいずれかで駆動できるようにする。注入される水の容積の正確さを、好ましくは増減５％として、調合される飲料の最終容積の正確さを増減５％とする。適したポンプは、Ｕｌｋａ Ｓ．ｒ．ｌ．（イタリア、パヴィア）製ＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｌＥＰ８ポンプである。流量センサ（図示せず）を好ましくは、ウォータポンプ２３０の上流または下流にて流動ライン内に設ける。好ましくは、この流量センサを回転センサとする。
【００８７】
ウォータヒータ２２５は、筐体２１０の内部に配置される。このヒータ２２５は、電力定格が１５５０Ｗであり、１分以内におよそ２０℃の起動温度から約８５℃の操作温度まで、ウォータポンプ２３０から受け取った水を加熱することができる。好ましくは、１注出サイクルの終了時からヒータ２２５が次の注出サイクルを開始できるようになるまでの休止時間を１０秒未満とする。このヒータは、注出サイクル時、選択した温度を±２℃で維持する。以下で説明するように、注出サイクル用の水は、８３℃または９３℃でカートリッジヘッド２５０に送出することができる。ヒータ２２５は、この送出温度を通常の８５℃から、８３℃または９３℃へと迅速に調節することができる。ヒータ２２５は、温度が９８℃を超えるとヒータを停止させる温度過昇遮断器を含む。ヒータ２２５から出た水は、三方弁を介してカートリッジヘッド２５０およびカートリッジ１に送られる。この水の流動圧力が許容範囲内であれば、水はカートリッジ１に到達する。圧力が予め定められた限界未満または限界を超えていた場合、その水は三方弁によりドリップトレイ回収容器２７０内に送られる。
【００８８】
空気圧縮機２３５は、一方向弁を介してカートリッジヘッド２５０に作用的に接続されており、制御プロセッサにより制御される。この空気圧縮機２３５により、１．０バールにて５００ｍｌ／分の空気の最大流速が得られる。使用時、有効容積３５ｍｌが２．０バールに加圧される。好ましくは、空気圧縮機２３５により、高速（または最大速度）および低速の２通りの流速を提供できるようにする。
【００８９】
飲料調製機２０１の制御プロセッサは、処理モジュールおよびメモリを含む。この制御プロセッサは、ウォータヒータ２２５、ウォータポンプ２３０、空気圧縮機２３５、およびユーザインターフェース２４０に作用的に接続されて、これらの動作を制御する。
【００９０】
制御プロセッサのメモリは、飲料調製機２０１の１種類または複数種類の操作パラメータに対する１つまたは複数の変数を含む。例示した実施形態では、この操作パラメータは、操作段階において飲料カートリッジ１を通過する水の温度、飲料カートリッジ１を装填する速度、浸透ステップの有無、調合される飲料の全容積、注出段階での水の流速、および清浄段階の流速および時間である。
【００９１】
操作パラメータに対する変数は、メモリに格納される。カートリッジ１は、そのカートリッジ１における飲料の調合を最適化するために必要な操作パラメータを表すコードを、その表面上または内側に含む。このコードは、二進法による形式であり、制御プロセッサのメモリに格納される変数に対応する複数のデータビットを含む。表３は、上述した操作パラメータに対する必要な変数を表すためにデータの１３ビットをどのように使用できるかを例示したものである。
【００９２】
【表４】
【００９３】
カートリッジ１上またはカートリッジ１内のコードは通常、エラーチェック用に１つまたは複数の余分なデータを含む。一実施例において、１６ビットコードが備えられる。例えば、表３に挙げた変数を用いた場合、コード「１０００１０００１１１１０」を与えられたカートリッジは、次の操作パラメータを有することになる。
【００９４】
１０ 水の温度は８３℃
００ 浸透を伴う高速装填
１０００ 調合される飲料容積は１５０ｍｌ
１１１ 流速は１００％
１０ 高流速／短時間による空気清浄
【００９５】
したがって、以前の飲料調製機と異なり、この制御プロセッサのメモリは、カートリッジのタイプに基づいた飲料カートリッジに対する操作指示、すなわちコーヒーカートリッジに対する指示、ココアカートリッジに対する指示、茶カートリッジに対する指示などを格納するわけではない。この制御プロセッサのメモリが格納するのは、注出サイクルの個々の操作パラメータを調整するための変数である。これにはいくつかの利点がある。第１に、調合サイクルの調節がより一層可能となる。例えば、すべてのタイプのコーヒーに同じパラメータを用いることに比べて、等級や配合の異なるコーヒーに対してわずかに異なるパラメータを使用することができる。個々のパラメータではなくカートリッジタイプ別の指示を格納することに頼っていたこれまでのコーディング解法は、コーディング媒体および制御プロセッサ内で利用可能な格納スペースを速く消費してしまうため、類似した飲料タイプに対する注出サイクルにおけるこうした微妙な違いには不適切である。第２に、本発明のコーディング方法では、新たな飲料カートリッジ１の注出サイクルに対する操作パラメータが、飲料調製機２０１の販売後に決定される場合であっても、この既存の飲料調製機で新たな飲料カートリッジタイプを使用できる。これは、飲料調製機２０１の制御プロセッサが、その飲料が新たなタイプであることを識別する必要がないためである。本注出サイクルの操作パラメータは、飲料タイプを直接参照せずに設定されるものである。したがって、本発明によるコーディング方法は、新たな飲料タイプに対して、飲料調製機の優れた後方互換性を提供するものである。これとは逆に、これまでの機械の場合、製造者は、市場にある機械により特定される、以前より既存の調合サイクルの１つを用いて新たな飲料タイプを調合するように制限されている。
【００９６】
カートリッジヘッド２５０を図３９から図４２に示す。カートリッジヘッド２５０のカートリッジホルダ２５１は、固定された下方部分２５５と、回転自在な上方部分２５６と、固定された下方部分２５５と回転自在な上方部分２５６との間に配置された枢動自在なカートリッジ取付台２５７とを含む。上方部分２５６、下方部分２５５、およびカートリッジ取付台２５７は、共通のヒンジ軸２５８を中心に回転する。図３９から図４２は、便宜上、機械２０１のいくつかのコンポーネンツを省いた状態でカートリッジホルダ２５１を示すものである。
【００９７】
回転自在な上方部分２５６および枢動自在なカートリッジ取付台２５７は、クランプ機構２８０により固定された下方部分２５５に対して移動する。このクランプ機構２８０は、第１および第２の部材または部分２８１および２８２を有するクランプレバーを含む。クランプレバーの第１の部分２８１は、カートリッジホルダ２５１の両側に１つずつ位置する２つの第１の枢支点２８３で上方部分２５６に枢動自在に取付けられたＵ字型アームを含む。
【００９８】
クランプレバーの第２の部分は、上方部分２５６を固定された下方部分２５５に連結しているヒンジ軸２５８上に位置する第２の枢支点２８５にて上方部分２５６にそれぞれ枢動自在に取付けられた、カートリッジホルダ２５１の両側に１本ずつ位置する、２本のオーバーセンターアーム２８２を含む。各オーバーセンターアーム２８２は、円筒部２８２ａ、ステム２８２ｂ、および弾性スリーブ２８２ｃを含む往復部材である。円筒部２８２ａは、内腔を有し、その一端にてヒンジ軸２５８に回転自在に取付けられている。ステム２８２ｂの第１の端部は、円筒部２８２ａの内腔内に摺動自在に入れられている。ステム２８２ｂの反対側端部は、第３の枢支点２８６にてＵ字型アーム２８１に回転自在に取付けられている。第３の枢支点２８６は、上方部分２５６および下方部分２５５に接続されておらず、上方部分２５６および下方部分２５５に対して自由に移動可能である。弾性スリーブ２８２ｃは、ステム２８２ｂの外側に取付けられており、使用時、円筒部２８２ａおよびステム２８２ｂの当たり面の間に延在する。弾性スリーブ２８２ｃは、オーバーセンターアーム２８２の縮小時にそれを吸収すると同時に、延出構造へと付勢するものである。これにより、ステム２８２ｂが円筒部２８２ａ内にて相対運動すると、第３の枢支点２８６がヒンジ軸２５８に近づく方向および離れる方向へと移動することができる。弾性スリーブ２８２ｃを、好ましくは、シリコーンで形成する。
【００９９】
Ｕ字型アーム２８１は、カートリッジホルダ２５１の正面をめぐって延在しており、下向きに垂れ下がった２つのフック部材２８７を含む。このフック部材はそれぞれ、カートリッジホルダ２５１の片側に１つずつ位置して、ヒンジ軸２５８に向くカム表面２８８を含んでいる。カートリッジホルダ２５１の固定された下方部分２５５には、その正面縁部２６０またはその近傍に下方部分２５５の片側に１つずつ位置する２つのボス２５９または爪が、このフック部材２８７にほぼ位置合わせされた状態で設けられている。
【０１００】
図３９に示すように、Ｕ字型アーム２８１を、人間工学的な作りのハンドグリップおよびフック部材２８７をそのアームと一体に含めて、ワンピースのプラスチック成形物から形成することができる。
【０１０１】
カートリッジ取付台２５７は、カートリッジホルダ２５１の下方部分２５５と上方部分２５６との間で回転自在に取付けられている。取付台２５７には、使用時に飲料カートリッジ１を入れる、実質的に円形である凹部２９０が設けられている。凹部２９０は、飲料カートリッジ１のハンドル部分２４を収容すると同時に、カートリッジホルダ２５１内における飲料カートリッジ１の回転を防止するように作用する不規則形状部２９１を含む。カートリッジ取付台２５７は、図４１に示すように、開位置において、固定された下方部分２５５と接触しない位置に付勢されて、出口および入口穿孔部材２５４、２５３と接触しない位置に移動するように、固定された下方部分２５５に対して跳ね上げられる。カートリッジ取付台２５７には、出口および入口穿孔部材２５３、２５４を中に受け入れる口部２９２と、カートリッジ取付台２５７が閉位置に移動するとカートリッジを識別する手段２５２のヘッド３００とが設けられている。
【０１０２】
上方部分２５５は、略円形の本体３１０を含み、この本体は、注出サイクル時に消費者が飲料カートリッジ１を見ることができ、さらにカートリッジ１が機械２０１に搭載されていることを目で確認することができる円形ののぞき窓３１２を収容している。のぞき窓３１２は、カートリッジホルダ２５１が閉じられた時点で飲料カートリッジ１のフランジ３５と係合し、かつこれを下方部分２５６に対して把持する下向きリム３１１を有するカップ形状である。同時に、この窓３１２は、カートリッジ１の閉じた頂部１１に接触する。こののぞき窓３１２と円形本体３１０との間にウェーブスプリング（図示せず）が配置されており、これにより、のぞき窓３１２を軸方向に円形本体３１０に対してわずかに移動させることができる。リム３１１がフランジ３５にかける圧力、および窓３１２が閉じた頂部１１にかける圧力により、カートリッジ１とカートリッジホルダ２５１との間に流体密なシールが確実に形成される。
【０１０３】
下方部分２５５は、入口穿孔器２５３および出口穿孔器２５４と、カートリッジ識別手段２５２のヘッド３００とを含む。入口穿孔器２５３は、使用時に飲料カートリッジ１のラミネート５を穿孔するための鋭利な端部２４１を有する中空の針様管２６０を含む。図４２に示すように、入口穿孔器２５３は、下方部分２５５内を通過してウォータヒータ２２５の出口導管２６３に接続された水導管２６２と流体連通している。出口穿孔器２５４は、従来技術に記載されている出口穿孔器と似たタイプであり（例えば、本願出願人の特許文献３および本願出願人の特許文献４参照）、注ぎ口４３より寸法の大きな円形またはＤ字型断面を有する、開口端部を備えた円筒部２６４を含む。出口穿孔器２５４が含む上方端部の弓状部分２６５は、飲料カートリッジ１のラミネートを穿孔し、結果として切断するように鋸歯状となっている。この他の上方端部部分は、少なくとも鋸歯状の歯２６６の基部まで、円筒部の長手方向に切り取られて低くなっており、飲料がそこを通って調合される前に、切断したラミネート５を出口口部から離れた方向に折り曲げる、または引っ張るようになっている。出口穿孔器２５４は、注ぎ口４３のラミネート５を外側から穿孔し、カートリッジ取付台２５７が閉位置に来ると、その注ぎ口４３と注出漏斗４０の外壁４２との間の環帯内に納まる。出口穿孔器２５４により、切断されたラミネート１０５は環帯内に折り返される。これにより、出口穿孔器２５４も切断されたラミネート１０５も、注出される飲料にぶつからない位置に保持される。
【０１０４】
出口穿孔器２５４は、周囲より０．５ｍｍ隆起している出張り２５４ａで囲まれている。
【０１０５】
有利なことに、出口穿孔器２５４は、下方部分２５５に対して着脱自在となっているため、例えば食洗器などで全体を洗浄することができる。着脱自在な出口穿孔器２５４を装着すると、これを受けるのは下方部分２５５の凹部２６７である。入口穿孔器２５３および／または出口穿孔器２５４を、ステンレス鋼などの金属またはプラスチック材料で製造することができる。有利なことに、非金属材料で穿孔および切断できるラミネート５を使用した場合、プラスチックで製造した切削加工要素を使用することができる。したがって、穿孔器２５３、２５４をあまり鋭利ではなく製造して、消費者に怪我を負わせる危険性を低めることができる。さらに、プラスチック製穿孔要素は、さびにくい。好ましくは、入口穿孔器２５３および出口穿孔器２５４を、下方部分２５５に対して着脱自在な単一の一体ユニットとして形成する。
【０１０６】
使用時、カートリッジホルダ２５１の上方部分２５６は、図３６に示すように、垂直に、または垂線に向けて方向付けられた開位置から、実質的に水平に、かつカートリッジ取付台２５７の固定下方部分２５５と係合した状態に方向付けられる閉位置まで移動可能である。クランプレバーを操作すると、上方部分２５６は開位置から閉位置へと移動する。上方部分２５６を閉じるには、利用者は、Ｕ字型アーム２８１によりクランプレバーを掴み、これを下向きに下げる。これにより、上方部分２５６が回転して、まずカートリッジ取付台２５７において、のぞき窓３１２のリム３１１が飲料カートリッジ１のフランジ３５に接触し、のぞき窓３１２自体がカートリッジ１の閉じた頂部１１に接触する。上方部分２５６をさらに回転させると、上方部分２５６およびカートリッジ取付台２５７が下向きに回転して、下方部分２５５に接触する。Ｕ字型アーム２８１をさらに回転させると、Ｕ字型アーム２８１が上方部分２５６および下方部分２５５に対して回転するため、カム表面２８８がボス２５９に被る状態で、上方部分２５６のフック部材２８７が下方部分２５５のボス２５９に係合する。この最後の回転段階において、カートリッジ１は、カートリッジ取付台２５７とのぞき窓３１２との間に圧縮される。この結果、のぞき窓３１２は、ウェーブスプリングの付勢に対抗して、上方部分２５６の円形本体３１０に対して軸方向に移動する。この動作により、飲料カートリッジ１および飲料調製機の公差が吸収され、カートリッジに印加される圧縮力の量が確実に許容範囲内に保たれる。ウェーブスプリングの作用によりこの機構の型締め力は弱められるため、カートリッジにかかる型締圧力は１３０〜２８０Ｎとなる。好ましくは、この力をおよそ２００Ｎとする。約１３０Ｎ未満の力では十分なシールが得られず、約２８０Ｎを超える力になると、カートリッジ１のコンポーネンツの塑性破壊が起こる。カートリッジヘッドを閉じる間、カートリッジ１のラミネート５は、出口穿孔器２５４を取り囲む出張り２５４ａに接触し始めながらぴんと張った状態になるため、円筒状漏斗を含む外側チューブ４２の遠位端がフランジ３５に対して０．５ｍｍ上向きに移動すると、ラミネート５が面外に撓む。この動作により、カートリッジに印加された圧縮力の大半が、荷重を受けた内側部材３を介してカートリッジ１の中央領域内へと確実に作用する。閉位置において、カートリッジ１は、のぞき窓３１２のリム３１１によりフランジ３５に沿って固締され、のぞき窓３１２および出張り２５４ａに接触することによりカートリッジの閉じた頂部１１と内側部材３の外側チューブ４２との間にしっかり固締される。この型締め力が作用することで、圧縮時のカートリッジ１の破損防止が強化され、確実に内側部材３および外側部材２が互いに十分に納まり合うため、内部加圧が作用している間でさえ、すべての内部通路および口部がその所期寸法を保つことができる。
【０１０７】
カートリッジホルダ２５１の第１の枢支点２８３と第２の枢支点２８５との間に、仮基準線を引くことができる。図４１でわかるように、開位置では、第３の枢支点２８６は、固定された下方部分２５５に最も近い基準線側にある。上方部分２５６が閉位置に近づくにつれて、クランプレバーの第３の枢支点２８６は、第１および第２の枢支点２８３、２８５をつなぐ基準線を越えて、固定された下方部分２５５から最も遠い、基準線の反対側に行く。したがって、Ｕ字型アーム２８１は、第１の安定位置から第２の安定位置へと「速動」することになる。この速動動作は、オーバーセンターアーム２８２を収縮させ、これにより弾性スリーブ２８２ｃを圧縮することにより対応するものである。第３の枢支点２８６が仮基準線を越えると、弾性スリーブ２８２ｃが復元するため、第３の枢支点２８６はさらに仮基準線から遠くへと移動し続ける。したがって、クランプレバーは、開位置または閉位置では安定であるが、第３の枢支点２８６が第１および第２の枢支点２８３、２８５をつなぐ基準線上にある地点では不安定であるという点で、双安定動作を有する。そこで、このクランプレバーの速動動作は、クランプレバーの回転最終段階において、Ｕ字型アーム２８１および第２のアーム２８４の速動動作がフック部材２８７をしっかりボス２５９との係合状態に押し入れる確かな閉鎖作用を引き起こす確動閉鎖機構となる。さらに、第３の枢支点２８６を戻して第１および第２の枢支点２８３、２８５をつなぐ基準線に一致させるようにスリーブ２８２ｃを十分に圧縮するのに必要な力は最小限でよいため、弾性スリーブ２８２ｃを、上方部分２５６が再び開くことに対する抵抗とすることができる。有利なことに、フック部材２８７とボス２５９とが係合していることにより、クランプレバーを回転させない限り、上方部分と下方部分とを分離することはできない。これは、カートリッジヘッド２５０が内部加圧を受ける操作時にカートリッジヘッド２５０が開かないようにするのに有用である。
【０１０８】
カートリッジ識別手段２５２の目的は、機械２０１に、挿入された飲料カートリッジ１のタイプを識別させ、それにしたがって１種類または複数種類の操作パラメータを調整させることである。典型的実施形態において、カートリッジ識別手段２５２は、図４５に示すように、飲料カートリッジ１のラミネート５にある印刷されたバーコード３２０を読取る光学式バーコードリーダーを含む。バーコード３２０は、対照的な色の複数本のバーで形成されている。好ましくは、このバーを、その対照を最も際立たせるため、白色背景に対する黒色とする。バーコード３２０は、公開されている標準に準拠したものでなくともよいが、ＥＡＮ−１３、ＵＰＣ−Ａ、またはインターリーフ２ｏｆ５などのバーコード標準フォーマットを使用してもよい。光学式バーコードリーダーは、そのバーコード３２０を照明するための１つまたは複数のＬＥＤ３２１と、バーコードの画像を取得するための焦点レンズ３２２と、取得した画像を表す電気信号を生成する電荷結合素子（ＣＣＤ）３２３と、ＬＥＤおよびＣＣＤ用支持回路構成要素とを含む。バーコードリーダーを収容する下方部分のスペースには限界がある。したがって、１枚または複数枚の鏡３２４を用いて、ＬＥＤ３２１からの光を、下方部分２５５内に配置されていない焦点レンズに反射してもよい。概略構造を図４４ａおよび図４４ｂに示す。下方部分２５５は、飲料カートリッジ１上のバーコード３２０と同じサイズの口部３２６を含む。使用時、生成された電気信号が信号処理ソフトウェアにより復号されると、その結果が制御プロセッサに送信される。このソフトウェアは、バーコードの読取りにエラーが含まれているかどうかを識別することができるものである。エラーメッセージが消費者に表示される前に、バーコード３２０を何回も再走査することができる。機械２０１がバーコードを読取れない場合、消費者は、手動モードの操作により、飲料カートリッジ１を使用して飲料を調合することができる。
【０１０９】
カートリッジヘッド２５０はまた、カートリッジがカートリッジホルダ２５１内にあるかどうかを検知するカートリッジセンサを含む。
【０１１０】
カートリッジヘッド２５０はまた、カートリッジホルダ２５１が適切に閉じられたかどうかを検知する係止センサを含む。好ましくは、この係止センサに、カートリッジホルダ２５１が閉じて係止すると始動するマイクロスイッチを含める。好ましくは、このカートリッジセンサおよび係止センサを直列に接続し、これにより、注出サイクルが開始される前に双方のセンサの出力が条件を満たしている、すなわち、カートリッジがあり、かつ機構が係止されている状態としなければならない。
【０１１１】
機械２０１の操作は、飲料カートリッジ１をカートリッジヘッド２５０内に挿入するステップと、飲料を調合する注出サイクルを実施するステップと、カートリッジ１を機械から取り出すステップとを含む。
【０１１２】
機械２０１の操作挙動は、制御プロセッサに組み込まれたソフトウェアにより決定される。この機械の操作を「状態」として説明することができる。機械２０１は普通はある特定の状態にあり、状態遷移と呼ばれるステップである、その状態を変化させる何らかの事象が発生するまでその状態にある。
【０１１３】
表４は、一実施形態である飲料調製機２０１について、その状態および状態遷移を例示する状態遷移表である。
【０１１４】
【表５−１】
【０１１５】
【表５−２】
【０１１６】
以下の実施例は、この制御プロセッサによる状態遷移の用い方を例示するものである。 機械２０１は当初、電源が切られ、カートリッジヘッド２５０にカートリッジ１が挿入されていないものと仮定する。機械２０１の電源を入れると、制御プロセッサは状態１となる。ウォータヒータ２２５の電源を入れる。温度が８５℃になると、制御プロセッサが状態２に遷移する。状態１または２のいつであっても、カートリッジホルダ２５１が閉じていれば、係止センサが始動して、カートリッジホルダ２５１が適切に閉じていることを示す信号を制御プロセッサに送信する。すると、制御プロセッサは、「リードポッドｒｅａｄｐｏｄ」指示を送信して、カートリッジセンサに応答させる。カートリッジセンサは制御プロセッサに信号を返して、カートリッジがカートリッジホルダ２５１内にあるかどうかを示す。カートリッジがない場合、制御プロセッサは状態３に遷移し、カートリッジホルダ２５１が再度開かれて制御プロセッサが状態２に戻るまで、準備完了状態を続ける。状態２においてカートリッジがあれば、制御プロセッサは状態４に遷移し、操作が自動的に開始される。状態４から９の間、水の温度は、飲料カートリッジ１のバーコードによる操作パラメータに設定されている通り、所望温度の要件許容範囲内にあるようにバックグラウンドで調節される。調合の注出段階が終了すると、状態８で空気パージが開始される。空気パージが終了すると、この注出サイクルは終了し、機械は、状態１０の待機モードに入る。操作中にエラーが発生した場合、この処理装置は状態１１に遷移する。低水位が検知されると、この処理装置は状態１２に遷移する。
【０１１７】
カートリッジ１を挿入するには、カートリッジホルダ２５１を上述したように開いて、カートリッジ取付台２５７を露出させる。凹部２９０内に受けられているカートリッジ取付台２５７上にカートリッジ１を配置して、カートリッジのハンドル２４を不規則形状部２９１内に配置する。カートリッジ１の光学式または磁気バーコードを、カートリッジ取付台２５７内の口部３２６のすぐ上に向ける。次に、カートリッジホルダ２５１を、上述したようにクランプレバーの操作により閉じる。この閉じる動作時に、入口穿孔器２５３および出口穿孔器２５４がカートリッジ１のラミネート５を穿孔して、カートリッジの入口１２１および出口１２２を形成する。上述したように、出口穿孔器２５４により切断されたラミネート５は、注ぎ口４３を取り囲む環帯内へ折り上げられる。カートリッジホルダ２５１は、閉じられると、カートリッジ取付台２５７と上方部分２５６との間、および窓３１１とカートリッジ１の頂部１１との間でカートリッジ１をそのリム３５に沿って把持し、注出サイクル中に発生する圧力に耐えられるだけの十分な完全性を備えた流体密シールを形成する。
【０１１８】
この注出サイクルを開始するには、消費者が開始／終了ボタン２４１を操作する。
【０１１９】
この注出サイクルは、カートリッジ識別ステップと、注出サイクルステップとを含む。
【０１２０】
カートリッジの識別は、カートリッジセンサおよび係止センサからの出力が条件を満たしていると仮定して、上述したように光学式カートリッジ識別手段２５２により行われる。バーコード３２０を復号したら、機会２０１の操作パラメータを、制御プロセッサが調整する。すると、注出サイクルが自動的に開始される。
【０１２１】
注出サイクルには、
（ｉ）予備湿潤、
（ｉｉ）停止、
（ｉｉｉ）煎出／混合、
（ｉｖ）パージ
の主要な４段階があるが、すべての飲料タイプにすべての段階があるわけではない。
【０１２２】
予備湿潤段階では、ウォータポンプ２３０により、水貯蔵タンク２２０から水がカートリッジに注がれる。この注水により、濾過チャンバ１３０内にある飲料原料２００が湿潤される。この注水は、６００ｍｌ／分の「速い」流速、または３２５ｍｌ／分の「遅い」流速で実施可能である。遅い注水速度であれば、粘稠性である液体飲料原料を含むカートリッジの場合、こうした原料はさらに高い体積流量率でポンプ注入する前にある程度の希釈しなければならないため、特に有用である。カートリッジ内へ入れる水の容積は、水または飲料をこの段階でカートリッジ出口１２２から滴下させないように選択する。
【０１２３】
停止段階では、予め定められたサイクル時間、予備湿潤段階で入れられた水を飲料原料２００に吸収させる。予備湿潤段階も吸収段階も、飲料原料２００からの抽出量を増加させ、最終的に得られる飲料の芳香を改善することが知られている。この予備湿潤段階および吸収段階は、飲料原料が焙煎および挽き作業を施したコーヒーである場合に特に用いられる。
【０１２４】
煎出／混合段階では、飲料原料２００から飲料を生成するために、水がカートリッジ１を通過する。この水の温度は、ウォータタンク２２０からカートリッジヘッド２５０へと通過する水を加熱するようにウォータヒータ２２５に指示を送信する制御プロセッサにより決定される。水は、導管２６２を抜け、入口弁および入口穿孔器２５３を介して飲料カートリッジ１の入口チャンバ１２６に到達し、カートリッジホルダ２５１の下方部分２５５に入る。飲料カートリッジ１からの飲料の煎出および／または混合、これに引き続く調合は、複数の型式の飲料カートリッジを参照して上述した通りである。
【０１２５】
空気パージ段階は、飲料調製機および飲料カートリッジ１内に加圧空気を吹き込んで、確実に、飲料すべてを調合し、流路を別の飲料を調合できるように清浄することを含む。この空気パージは煎出／混合段階の停止と共に開始されるのではないため、流体の大半を予め流路から出すことができる。これにより、空気パージの開始時に内圧が許容範囲を超えて急激に上昇することが防止される。
【０１２６】
通常の操作では、利用者は、開始／終了ボタン２４１を操作することで手動により機械２０１を停止させる。
【０１２７】
注出サイクルが終了すると、消費者は、カートリッジホルダ２５１を開け、手動でカートリッジを取り出して処理することにより、カートリッジ１を取り出す。別法として、機械２０１に、カートリッジホルダ２５１を開けると自動的にカートリッジを取り出す自動排出機構を設けてもよい。
【０１２８】
機械２０１およびカートリッジ１を用いて飲料を送出する時間は通常、焙煎および挽き作業を施したコーヒーの場合には１０〜１２０秒、好ましくは３０から４０秒であり、ココアの場合は５〜１２０秒、好ましくは１０から２０秒であり、乳の場合は５〜１２０秒、好ましくは１０から２０秒である。
【０１２９】
機械２０１はまた有利なことに、制御プロセッサと動作通信しているメモリを含むことができ、このメモリは、利用者により調合される飲料タイプについての情報を格納する。このため、機械２０１の注出サイクルを、次のカートリッジ１用に調節することができる。これは、飲料を形成するために２つまたはそれ以上の飲料カートリッジ１を連続して使用する場合に特に有利である。例えば、コーヒーカートリッジを調合してから、乳カートリッジを調合して、カプチーノ飲料を形成することができる。別法として、ココアカートリッジを使用してから、乳カートリッジを用いて、クリーム入りホットココア飲料を生成することも可能である。調合した第１の飲料についての情報を格納するメモリを用いて、第２のカートリッジ、すなわち乳カートリッジの調合方式を変更して、最適な飲料を実現してもよい。上述の例では通常、ホットココア用に調合する乳を、コーヒーに添加する乳より希釈することができる。また、ココア用に調合する乳をより遅い速度で調合して、飲料の泡立ち程度を抑えてもよい。様々なカートリッジの組合せが可能であり、当業者であれば、操作パラメータについても同様に明らかであろう。さらに、メモリを用いて、機械２０１に、利用者が次に調合したい飲料タイプを「予想」させてもよい。例えば、利用者が１つの飲料タイプばかりを飲む場合、その飲料タイプに最適な温度に水を維持するよう、機械から、ウォータヒータに指示を出させることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料を調製するためのカートリッジに関し、特に、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成され、飲料の調製用に１種類または複数種類の原料を含有するシール済みカートリッジを用いることに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気に対して不透過性である個包装内に飲料調製原料をシールすることが、これまで提案されてきた。例えば、挽いたコーヒーを圧縮して含有するカートリッジやカプセルは、一般に「エスプレッソ」機械と呼ばれる特定のコーヒー調製機械で使用するものとして知られている。こうした調製機械を用いたコーヒーの製造では、コーヒーカートリッジが煎出チャンバ内に配置され、湯がこのカートリッジを比較的高い圧力で通過することにより、挽かれたコーヒーから薫り高いコーヒー成分が抽出されて、コーヒー飲料を生成する。通常、こうした機械は、６×１０５Ｐａを超える圧力で動作する。このタイプの調製機械は、これに含まれる水ポンプおよびシールなどのコンポーネンツが高圧に耐えられるものでなければならないため、今まで比較的高価であった。
【０００３】
従来技術には、概して０．７から２．０×１０５Ｐａで動作する飲料調製用カートリッジが記載されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、このカートリッジは、商業または工業市場用飲料調製機内で使用する設計となっており、比較的高価である。したがって、カートリッジおよび飲料調製機が、特に、価格、性能および信頼性の面で家庭向け市場に適したものとなっている飲料調製用カートリッジが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第０１／５８７８６号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０１／６０２２０号パンフレット
【特許文献３】欧州特許出願公開第０３８９１４１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０３３４５７２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
主として知られている飲料カートリッジでは、飲料カートリッジの入口と出口は、カートリッジの反対側に形成されている。これは、調合に使用される飲料の調整機械では、入口と出口の穴明け機を、反対方向からカートリッジとの係合位置へ移動させるために、一般的に複雑な機構の装備をカートリッジが必要とするという不都合がある。加えて、入口および出口の穴明け機は、飲料調整装置に対する飲料カートリッジの挿入、取り出しのためのアクセスを遅らせる可能性がある。特許文献２には、飲料カートリッジが提供されており、そのでは、入口と出口がカートリッジの同じ側に形成されている。しかしながら、このカートリッジは、それらが、直接的に飲料原料に接触するため、入口の穴明け機が詰まる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一種類または複数種類の飲料原料を収容し、かつ実質的に空気および水が不透過性の部材で形成されたカートリッジであって、前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料を収容するチャンバを形成し、前記カートリッジは、さらに蓋を備え、前記カートリッジは、水媒体の飲料と前記チャンバ内の一種類または複数種類の飲料原料との交わりにより飲料を形成するための水媒体の流入および流出の双方を提供するために、水平方向にカートリッジが存在するとき、使用時において前記蓋が貫通可能であるように構成されていることを特徴とするカートリッジをも提供する。有利なことに、使用中の前記カートリッジの前記水平位置は、カートリッジを通過する水媒体の最適な流れを可能にする。垂直方向に向けられたカートリッジにおいて、水または水媒体は、重力の影響により素早く流れ、飲料原料の部分をバイパスする。水平に方向付けられたカートリッジにおいて、特に入口と出口の間に流動成分を上向きに設定することにより、この問題は回避される。
【０００７】
好ましくは、前記水媒体は、第１のチャンバへ流入し、飲料は、第２のチャンバから流出する。前記第１のチャンバは、マニホルドチャンバとすることが可能である。また、前記第２のチャンバは、注出チャンバとすることが可能である。好ましくは、一種類または複数種類の飲料原料を収容する収容チャンバをさらに備え、この収容チャンバは、前記マニホルドチャンバおよび注出チャンバとから分離されている。
【０００８】
以下の説明において、用語「上方」、「下方」およびその等価の用語を、本発明の特徴要素の相対的位置付けを説明するために用いる。用語「上方」、「下方」およびその等価用語を、例えば図４に示すように、飲料調製機に挿入して引き続き調合を行う、普通の方向にあるカートリッジ（または他のコンポーネンツ）に対して指すものと理解すべきである。具体的に言えば、「上方」および「下方」は、カートリッジの頂面１１からより近い相対的位置、またはより遠い相対的位置をそれぞれ指す。また、用語「内側」、「外側」およびその等価用語も、以下、本発明の特徴要素の相対的位置付けを説明するために用いる。この用語「内側」、「外側」およびその等価用語を、カートリッジ１（または他のコンポーネンツ）の中心または長軸Ｘからより近いまたはより遠い、カートリッジ（または他のコンポーネンツ）内での相対的位置付けをそれぞれ指すものと理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１および第２の実施形態であるカートリッジの外側部材を示す断面図である。
【図２】図１の外側部材の詳細を示す断面図であり、内側向きの円筒状延出部を示している。
【図３】スロットを示す、図１の外側部材の詳細を示す断面図である。
【図４】図１の外側部材を上から見た斜視図である。
【図５】図１の外側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図６】図１の外側部材を上から見た平面図である。
【図７】第１の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図８】図７の内側部材を上から見た斜視図である。
【図９】図７の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図１０】図７の内側部材を上から見た平面図である。
【図１１】組み立てた状態である第１の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図１２】第２の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図１３】口部を示す、図１２の内側部材の詳細を示す断面図である。
【図１４】図１２の内側部材を上から見た斜視図である。
【図１５】図１２の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図１６】図１２の内側部材を示す別の断面図である。
【図１７】空気入口を示す、図１２の内側部材の別の詳細を示す断面図である。
【図１８】組み立てた状態である第２の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図１９】第３および第４の実施形態であるカートリッジの外側部材を示す断面図である。
【図２０】図１９の外側部材の詳細を示す断面図であり、内側向きの円筒状延出部を示している。
【図２１】図１９の外側部材を上から見た平面図である。
【図２２】図１９の外側部材を上から見た斜視図である。
【図２３】図１９の外側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図２４】第３の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図２５】図２４の外側部材を上から見た平面図である。
【図２６】内向き上方リムを示す、図２４の内側部材の詳細を示す断面図である。
【図２７】図２４の内側部材を上から見た斜視図である。
【図２８】図２４の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図２９】組み立てた状態である第３の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図３０】本発明による第４の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。
【図３１】図３０の内側部材を上から見た平面図である。
【図３２】図３０の内側部材を上から見た斜視図である。
【図３３】図３０の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。
【図３４】組み立てた状態である第４の実施形態のカートリッジを示す断面図である。
【図３５】本発明と併用する飲料調製機を示す正面斜視図である。
【図３６】カートリッジヘッドが開位置にある、図３５の機械を示す正面斜視図である。
【図３７】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械を示す背面斜視図である。
【図３８】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械を示す別の背面斜視図である。
【図３９】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械のカートリッジヘッドを示す斜視図である。
【図４０】便宜上いくつかの部品を省いた、図３５の機械のカートリッジヘッドを示す別の斜視図である。
【図４１】閉位置にあるカートリッジヘッドを示す断面図である。
【図４２】開位置にあるカートリッジヘッドを示す断面図である。
【図４３】図３５の機械を示す概略レイアウトである。
【図４４ａ】図３５の機械に対する第１のコード認識手段を示す概略レイアウトである。
【図４４ｂ】図３５の機械に対する第２のコード認識手段を示す概略レイアウトである。
【図４５】バーコードを含む本発明の飲料を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら、実施例のみを用いて以下に説明する。
【００１１】
図１１に示すように、カートリッジ１は主に、外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５とを含む。外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５とを組み合わせると、１種類または複数種類の飲料原料を含有するための内部１２０と、入口１２１と、出口１２２と、入口１２１から出口１２２までをつないで内部１２０を貫通する飲料流路とを有するカートリッジ１が形成される。入口１２１と出口１２２とは、当初はラミネート５でシールされているが、使用時に、そのラミネート５を穿孔または切削加工することにより開口される。飲料流路は、以下で説明するように、外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５との間の空間的相互関係により画定される。この他にも、以下でさらに説明するように、フィルタ４などのコンポーネンツを任意にカートリッジ１に含めることができる。
【００１２】
次に予備知識として説明する第１の型式のカートリッジ１を、図１から図１１に示す。第１の型式のカートリッジ１は、焙煎および挽き作業を施したコーヒーやリーフティなどの濾過生成物の調合に使用するように特に設計されたものである。しかし、この型式のカートリッジ１および、以下で説明する他の型式を、ココア、コーヒー、茶、甘味料類、強壮剤類、調味料類、アルコール飲料類、調味乳、果汁類、スカッシュ類、ソース類、およびデザート類などの他の生成物に使用することも可能である。
【００１３】
図５からわかるように、カートリッジ１の全体形状は、その直径が高さより大幅に大きい略円形またはディスク形状である。長軸Ｘは、図１に示すように、外側部材の中心を通っている。通常、外側部材２の直径全体は７４．５ｍｍ±６ｍｍであり、高さ全体は１６ｍｍ±３ｍｍである。通常、このカートリッジ１の容積は３０．２ｍｌ±２０％である。
【００１４】
外側部材２は主に、湾曲した環状壁１３を有するボール形状のシェル１０と、閉じた頂部１１と、開いた底部１２とを含む。閉じた頂部１１から開いた底部１２にかけて環状壁１３が広がっているため、外側部材２の直径は、その頂部１１にて、底部１２の直径に比較して小さくなっている。環状壁１３と閉じた底部１１とが共に、内部３４を有する入れ物を画成している。
【００１５】
中空で内側向きの円筒状延出部１８が、長軸Ｘを中心として閉じた頂部１１に設けられている。図２でさらによくわかるように、円筒状延出部１８は、第１、第２および第３の部分１９、２０および２１を有する階段状プロファイルを含む。第１の部分１９は、直円筒状である。第２の部分２０は、裁頭円錐形状であり、内側に先細りになっている。第３の部分２１は、もう１つの直円筒であり、下方面３１により閉じられている。第１、第２および第３の部分１９、２０および２１の直径は、円筒状延出部１８の頂部１１から閉じた下方面３１にかけて、円筒状延出部１８の直径が狭まるように、段階的に小さくなっている。略水平な肩３２が、第２の部分２０と第３の部分２１との間の結合部分にて円筒状延出部１８に形成されている。
【００１６】
外向きに延出する肩３３が、底部１２に向けて外側部材２に形成されている。この外向きに延出する肩３３が、環状壁１３と同軸である副次的壁１５を形成し、これにより、副次的壁１５と環状壁１３との間にマニホルド１６を形成する環状トラックを画成するようになっている。マニホルド１６は、外側部材２の周囲をめぐって通っている。一連のスロット１７が、環状壁１３にマニホルド１６と同じ高さで設けられており、これにより、マニホルド１６と外側部材２の内部３４との間が気体および液体連通した状態となる。図３に示すように、スロット１７は、環状壁１３に形成された垂直スリットを含む。２０から４０本のスリットを設ける。図示した実施形態では、３７本のスロット１７が、ほぼ等間隔でマニホルド１６の周囲に設けられている。スロット１７を、好ましくは、１．４から１．８ｍｍの長さとする。通常、各スロットの長さは、外側部材２の高さ全体の１０％である１．６ｍｍである。各スロットの幅は、０．２５から０．３５ｍｍである。通常、各スロットの幅は０．３ｍｍである。スロット１７の幅を十分に狭くして、保管時、使用時のいずれかに飲料原料がマニホルド１６内に通過してしまわないようにする。
【００１７】
入口チャンバ２６を、外側部材２の周囲にて外側部材２内に形成する。図５で最もよくわかるように、円筒状壁部２７が設けられており、これが外側部材２の内部３４に入口チャンバ２６を画成し、同時に入口チャンバ２６を外側部材２の内部３４から仕切っている。この円筒状壁部２７は、長軸Ｘに垂直な１平面上に形成された閉じた上方面２８と、外側部材２の底部１２と同平面上にある開いた下方端部２９とを有する。入口チャンバ２６は、図１に示すように、２本のスロット３０を介してマニホルド１６と連通する。別法として、１から４本のスロットを用いて、マニホルド１６と入口チャンバ２６との間を連通させてもよい。
【００１８】
外向きに延出する肩３３の下方端部には、長軸Ｘに垂直に外向きに延出するフランジ３５が設けられている。通常、このフランジ３５の幅は２から４ｍｍである。フランジ３５の一部が、外側部材２の保持によってハンドル２４を形成するように、拡張されている。ハンドル２４には、掴みやすくするために先を上向きにしたリム２５が設けられている。
【００１９】
外側部材２を、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、またはこれらの２種以上の積層体から単体ピースとして形成する。適したポリプロピレンは、ＤＳＭ ＵＫ Ｌｉｍｉｔｅｄ（Ｒｅｄｄｉｔｃｈ、Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）から入手可能な一連のポリマー類である。この外側部材は、不透明でも、透明でも、半透明でもよい。この製造処理を射出成形とすることができる。
【００２０】
図７から図１０に示すように、内側部材３は、環状フレーム４１と、下向きに延出する円筒状漏斗４０とを含む。図７に示すように、長軸Ｘは内側部材３の中心を通っている。
【００２１】
図８で最もよくわかるように、環状フレーム４１は、外側リム５１と、等間隔で設けられた１０本の径方向スポーク５３で接合されている内側ハブ５２とを含む。内側ハブ５２は円筒状漏斗４０と一体であり、かつ円筒状漏斗４０から延出している。濾過口部５５が、径方向スポーク５３の間で環状フレーム４１内に形成されている。この濾過口部５５をカバーするように、フィルタ４が環状フレーム４１上に配置される。このフィルタを好ましくは、不織繊維材料であるポリエステルなど、湿潤強さの高い材料で製造する。この他に使用可能な材料として、織紙繊維を含むセルロース材料などの水分不透過性セルロース材料が挙げられる。この織紙繊維をポリプロピレン、ポリ塩化ビニルおよび／またはポリエチレンの繊維と混合させることができる。こうしたプラスチック材料をセルロース材料内に組み合わせると、そのセルロース材料がヒートシール可能なものとなる。フィルタ４を、熱および／または圧力で活性化される材料で処理またはコーティングして、熱および／または圧力により環状フレーム４１にシールできるようにしてもよい。
【００２２】
図７の断面プロファイルに示すように、内側ハブ５２は外側リム５１より下の位置に配置されるため、環状フレーム４１のプロファイルが、下方に傾斜したものとなる。
【００２３】
各スポーク５３の上面に、直立型ウェブ５４が設けられる。このウェブが、環状フレーム４１上方の孔空間を複数の通路５７に分割する。各通路５７はウェブ５４により分割された両側と、フィルタ４の下面とにその境界を接した状態となる。通路５７は外側リム５１から下方に円筒状漏斗４０に向けて延在し、ウェブ５４の内側末端部により画成される開口５６にて円筒状円筒状漏斗４０に開いている。
【００２４】
円筒状円筒状漏斗４０は、内側注ぎ口４３を取り囲む外側チューブ４２を含む。この外側チューブ４２が、円筒状円筒状漏斗４０の外面を形成している。注ぎ口４３はその上方端部にて外側チューブ４２に、環状フランジ４７により接合されている。注ぎ口４３は、その上方端部に位置して通路５７の開口５６と連通する入口４５と、その下方端部に位置し、調製済み飲料を通過させてカップや他の入れ物内に注ぐ出口４４とを含む。注ぎ口４３は、その上方端部に略切頭円錐状部分４８を、またその下方端部に円筒状円筒状部分５８を含む。この円筒状円筒状部分５８にわずかに先細る部分を設けて、出口４４に向けて幅を細めてもよい。略切頭円錐形部分４８を設けることにより、飲料に乱流を起こすことなく、飲料を通路５７から出口４４に向けて下向きに流動させやすくなる。略切頭円錐形部分４８の上面には、円筒状円筒状漏斗４０の周囲に等間隔で位置する支持ウェブ４９を設ける。この支持ウェブ４９の間に複数のチャネル５０が画定される。支持ウェブ４９の上縁部は互いに同じ高さであり、長軸Ｘに垂直である。
【００２５】
内側部材３を、上述したように、外側部材２と同様、ポリプロピレンまたはこれに類似した材料から射出成形により単体ピースとして形成することができる。
【００２６】
別法として、内側部材３および／または外側部材２を、生分解性ポリマーで製造してもよい。適した材料の例として、分解性ポリエチレン（例えば、英国ボアハムウッドのＳｙｍｐｈｏｎｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ製ＳＰＩＴＥＫ）、生分解性ポリエステルアミド（例えば、Ｓｙｍｐｈｏｎｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ製ＢＡＫ１０９５）、ポリ乳酸（米国ミネソタ州のＣａｒｇｉｌ製ＰＬＡ）、デンプン系ポリマー、セルロース誘導体、およびポリペプチドが挙げられる。
【００２７】
ラミネート５は、アルミニウムによる第１の層、および無延伸ポリプロピレンによる第２の層の２層から形成される。このアルミニウム層は０．０２から０．０７ｍｍの厚さである。無延伸ポリプロピレン層は０．０２５から０．０６５ｍｍの厚さである。一実施形態において、アルミニウム層は０．０６ｍｍの厚さであり、ポリプロピレン層は０．０２５ｍｍの厚さである。このラミネートは、組み立て時の巻き込みに高い抵抗を有するため、特に有利である。このため、ラミネート５を、歪みを発生させることなく、正しいサイズおよび形状に事前に切断しておき、その後製造ラインの組み立てステーションに移送することができる。したがって、このラミネート５は溶着に特に適している。他のラミネート材料も使用可能であり、その例として、ＰＥＴ／アルミニウム／ＰＰ、ＰＥ／ＥＶＯＨ／ＰＰ、ＰＥＴ／金属被覆／ＰＰ、およびアルミニウム／ＰＰラミネートが挙げられる。打ち抜き加工した在庫品ではなく、ロールラミネートによる在庫品を用いてもよい。
【００２８】
カートリッジ１を、可撓性のラミネートではなく、剛性または半剛性の蓋で閉じてもよい。
【００２９】
カートリッジ１の組み立ては、
ａ）内側部材３を外側部材２に挿入するステップと、
ｂ）フィルタ４を決まった形状に切断し、内側部材３上に配置して、円筒状円筒状漏斗４０上で受け、環状フレーム４１に対向する位置にくるようにするステップと、
ｃ）内側部材３、外側部材２、およびフィルタ４を超音波溶着で接合するステップと、
ｄ）このカートリッジ１に、１種類または複数種類の飲料原料を充填するステップと、
ｅ）ラミネート５を外側部材２に取付けるステップと
を含む。
【００３０】
上記ステップについては、以下でさらに詳細に説明する。
【００３１】
外側部材２を、その開いた底部１２を上向きにして方向付ける。次に、内側部材３をその外側部材２内に挿入して、外側リム５１がカートリッジ１の頂部１１において軸方向延出部１４内に遊合状態で受けられるようにする。これと同時に、外側部材２の円筒状円筒状延出部１８が、内側部材３の円筒状漏斗４０の上方部分内に受けられる。円筒状延出部１８の閉じた下方面３１が内側部材３の支持ウェブ４９に当たった状態で、円筒状延出部１８の第３の部分２１が円筒状漏斗４０内に納まる。次に、フィルタ４を、フィルタ材料が環状リム５１に接触するように、内側部材３上に配置する。超音波溶着処理により、このフィルタ４を内側部材３に接合し、同時に同一処理ステップにおいて、内側部材３を外側部材２に接合する。内側部材３およびフィルタ４を外側リム５１に沿って溶着する。内側部材３および外側部材２は、外側リム５１およびウェブ５４の上方縁部に沿って溶着線により接合する。
【００３２】
図１１で最もよくわかるように、外側部材２および内側部材３を互いに接合すると、環状フランジ４１の下方かつ円筒状漏斗４０の外側に、内部１２０内の孔空間１３０ができ、これが濾過チャンバとなる。この濾過チャンバ１３０と環状フレーム４１上方の通路５７とを、濾紙４が隔てる。
【００３３】
濾過チャンバ１３０には１種類または複数種類の飲料原料２００が含有される。１種類または複数種類の飲料原料は、濾過チャンバ１３０内に包装される。濾過式飲料の場合、この原料は通常、焙煎および挽き作業を施したコーヒーまたはリーフティである。濾過チャンバ１３０内の飲料原料の包装密度は、所望に応じて変更可能である。通常、濾過式コーヒー生成物の場合、この濾過チャンバは、通常５から１４ｍｍ厚さの濾過床に５．０から１０．２グラムの焙煎および挽き作業を施したコーヒーを含有する。任意に、内部１２０に、その中で自由に移動できるため、飲料を注ぐ時点で乱流を起こし、その飲料原料の沈殿物を砕いて混合しやすくする球体などの１種類または複数種類の物体を入れてもよい。
【００３４】
次に、ラミネート５を外向きに延出するフランジ３５の下面に接合するためにラミネート５の周囲に溶着部１２６を形成することにより、ラミネート５を外側部材２に取付ける。溶着部１２６を、ラミネート５を入口チャンバ２６の円筒状壁部２７の下方縁部に対してシールするように延在させる。さらに、この溶着部１２５を、ラミネート５と円筒状漏斗４０の外側チューブ４２の下方縁部との間に形成する。このラミネート５が、濾過チャンバ１３０の下方壁となり、かつ入口チャンバ２６および円筒状漏斗４０をシールする。ただし、ラミネート５と注ぎ口４３の下方縁部との間には、調合前に小さな隙間１２３ができるようになっている。ラミネート５の材料特性に応じて、熱および超音波溶着など、様々な溶着方法が使用可能である。
【００３５】
有利なことに、外側部材２とラミネート５との間に内側部材３がある。この内側部材３を、ポリプロピレンなどの比較的硬い材料で形成する。これにより、内側部材３は、カートリッジ１が圧縮されてもラミネート５と外側部材２との間のスペースを保つように作用する荷重受け部材となる。使用時、カートリッジ１の受ける圧縮荷重を１３０から２８０Ｎとすると好ましい。この圧縮力は、カートリッジが内部加圧下で破損することを防ぐ作用をすると同時に、内側部材３および外側部材２を互いに寄せる役割を果たす。これにより、確実に、カートリッジ１内の通路および口部の内側寸法は固定され、カートリッジ１が加圧されても変化しなくなる。
【００３６】
このカートリッジ１を使用するには、まず、これを飲料調製機内に挿入し、入口１２１および出口１２２を、ラミネート５を穿孔してそれをバックグラウンドに折り返す、その飲料調製機の穴開け部材により開ける。通常は水である、圧力下にある水媒体を、０．１から２．０バールの圧力でカートリッジ１に入れて、入口１２１から入口チャンバ２６内へ通す。ここから、水はスロット３０を通過してマニホルド１６を回り、複数のスロット１７を介してカートリッジ１の濾過チャンバ１３０内に入る。この水は、濾過チャンバ１３０を介して径方向内側に押し入れられ、そこに含有されている飲料原料２００と混ざり合う。この水は同時に、その飲料原料内を通って上側に押し上げられる。水がこのように飲料原料内を通過することで形成された飲料は、フィルタ４および濾過口部５５を通過して、環状フレーム４１上方に位置する通路５７内に入る。フィルタ４がスポーク５３にシールされ、リム５１が外側部材２に溶着されており、他の出口がまったくない状態であるため、この飲料すべてが確実にフィルタ４を通過する。
【００３７】
次に、この飲料はウェブ５４間に形成された径方向通路５７に沿って下向きに流動し、開口５６を通過して円筒状漏斗４０内に入る。続いて、チャネル５０に沿って支持ウェブ４７間を通過し、注ぎ口４３から下の出口４４に落ち、これにより、この飲料はカップなどの入れ物内に注がれる。
【００３８】
好ましくは、飲料調製機に空気パージ性能を含めて、注出サイクルの終了時に圧縮空気をカートリッジ１内に押し入れることにより、残留飲料をその入れ物内に流し出す。
【００３９】
次に、図１２から図１８は、カートリッジの第２の型式を示している。第２の型式のカートリッジ１は、クレマとして知られる細かい気泡の泡立ちを有する飲料を生成することが望ましい、焙煎および挽き作業を施したコーヒーなどのエスプレッソ型生成物の調合に使用するように特に設計されたものである。第２の型式のカートリッジ１が備える特徴は、その多くが第１の型式のものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指している。以下の説明では、第１の型式と第２の型式との間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。
【００４０】
外側部材２の構造は、第１の型式のカートリッジ１が備え、図１から図６に示すものと同じである。
【００４１】
内側部材３の環状フレーム４１は、第１の型式のものと同じである。また、フィルタ４が、濾過口部５５をカバーするように、環状フレーム４１上に配置される。円筒状漏斗４０の外側チューブ４２も、第１の場合と同様である。ただし、第２の型式の内側部材２に、第１の型式の場合と比較していくつか相違点がある。図１６に示すように、注ぎ口４３に、出口４４から注ぎ口４３に向けて一部延出する仕切り６５が設けられている。この仕切り６５を設けることにより、飲料が注ぎ口４３を出る際にしぶきを飛ばす、かつ／またははねることを防止しやすくなる。注ぎ口４３のプロファイルも異なっており、この注ぎ口４３は、チューブ４３の上方端部近傍で明確な屈曲部６６を備える階段状プロファイルを含む。
【００４２】
リム６７が、環状フランジ４７から直立して設けられて、外側チューブ４２と注ぎ口４３とを接合している。このリム６７は入口４５から注ぎ口４３までを取り囲み、リム６７と外側チューブ４２の上方部分との間に環状チャネル６９を画成する。リム６７には、内向きの肩６８が設けられている。リム６７周囲の一箇所に、口部７０がスロットの形態で設けられており、このスロットは、図１２および図１３で最もよくわかるように、リム６７の上方縁部から肩６８の高さよりわずかに下の箇所まで延在するものである。このスロットの幅は０．６４ｍｍである。
【００４３】
図１６および図１７に示すように、環状フランジ４７に、口部７０と周方向に位置合わせされた空気入口７１を設ける。この空気入口７１は、外側チューブ４２と注ぎ口４３との間でフランジ４７の上方箇所とフランジ４７の下方の孔スペースとを流通させるように、フランジ４７を貫通する口部を含む。好ましくは、図示のように、空気入口７１に、上方略切頭円錐形部分７３と下方円筒状部分７２とを含める。空気入口７１は通常、ピンなどの成形工具により形成される。空気入口７１を先細りプロファイルにすると、成形工具を成形原料から取り出しやすくなる。空気入口７１に近位である外側チューブ４２の壁を、空気入口７１から注ぎ口４３の入口４５へとつながるシュート７５を形成する形状とする。図１７に示すように、空気入口７１とシュート７５との間に斜めの肩７４が形成されて、スロット７０から噴射される飲料が、空気入口７１のごく近位にあるフランジ４７の上面を直接汚さないようにしている。
【００４４】
第２の型式のカートリッジ１を組み立てる手順は、第１の型式の組み立てと同様である。しかし、いくつかの相違点もある。図１８に示すように、円筒状延出部１８の第３の部分２１は、支持ウェブに対してではなく、支持リム６７内に納まる。第２の部分２０と第３の部分２１との間に位置する円筒状延出部１８の肩３２は、内側部材３の支持リム６７が含む上方縁部に当たる。このようにして、内側部材３と外側部材２との間に、カートリッジ１の周囲のほぼ全体に延び、円筒状延出部１８と支持リム６７との間の面シールを含む界面ゾーン１２４が形成される。ただし、支持リム６７に形成するスロット７０が支持リム６７を貫通して肩６８のわずか下方の箇所まで下向きに延在しているため、円筒状延出部１８と支持リム６７との間のシールは流体密ではない。したがって、円筒状延出部１８と支持リム６７との間が界面嵌合することにより、スロット７０が口部１２８へと変化して、環状チャネル６９と注ぎ口４３との間を気体および液体連通させている。この口部は通常、その幅が０．６４ｍｍ、長さが０．６９ｍｍである。
【００４５】
第２の型式のカートリッジ１で飲料を調合する操作は、第１の型式と同様であるが、いくつかの点で異なっている。径方向通路５７内の飲料は、ウェブ５４間に形成された通路５７を下向きに流動して、開口５６から円筒状漏斗４０の環状チャネル６９内に入る。環状チャネル６９内に入った後、この飲料は、濾過チャンバ１３０および通路５７内に収集した飲料の背圧により、圧力下で口部１２８から押出される。したがって、飲料は口部１２８から噴射されて、注ぎ口４３の上方端部が形成する膨張チャンバ内に押出される。図１８に示すように、この飲料噴射は、空気入口７１上をそのまま通過する。飲料が注ぎ口４３に入ると、飲料噴射の圧力が降下する。この結果、空気が空気入口７１を介して引き込まれるのと同時に、その空気が飲料流内に多数の小さな気泡として混入される。口部１２８から出た飲料噴射は、下向きに流れて集まり、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注出され、気泡が所望のクレマとなる。したがって、口部１２８および空気入口７１が共に、空気を飲料内に取り込むように作用するエダクタとなる。このエダクタ内への飲料の流動をできる限り滑らかに保ち、圧力損失を低減しなければならない。そのためには有利なことに、エダクタの壁部を凹形表面に製造して、「壁面効果」摩擦による損失を低減しなければならない。口部１２８の寸法公差は小さい。好ましくは、この口部サイズを０．０２ｍｍ２前後に定める。毛状物、繊維または他の表面凹凸をエダクタ内、またはエダクタの出口近傍に設けて、空気の取り込み量を増加させることがわかっている有効領域を増加してもよい。
【００４６】
第３の型式のカートリッジ１を図１９から図２９に示す。第３の型式のカートリッジ１は、粉末、液体、シロップ、ゲルまたはこれに類似の形態でよい溶解性生成物の調合に使用するように特に設計されたものである。この溶解性生成物は、使用時にカートリッジ１内を水などの水媒体が通過すると、その水媒体によって溶解する、または水媒体内に懸濁液を形成する。この飲料例として、ココア、コーヒー、乳、茶、スープ、またはこの他の、水を加えて元に戻す生成物や水溶解性生成物が挙げられる。第３の型式のカートリッジ１が備える特徴は、その多くが第１および第２の型式のものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指している。以下の説明では、第３の型式と第１の型式および第２の型式との間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。
【００４７】
第１および第２の型式の外側部材２と比較すると、図２０に示すように、第３の型式の外側部材２に含まれる中空で内向きの円筒状延出部１８の直径は全体として大きくなっている。具体的に言えば、第１および第２の型式の外側部材２では１３．２ｍｍであったところが、第１の部分１９の直径は通常１６から１８ｍｍである。さらに、第１の部分１９には、図２０で最もよくわかるように、凸状外面１９ａすなわちバルジが設けられている。このバルジの機能については以下で説明する。しかし、カートリッジ１のうち、第３の部分２１の直径は同じである。このため、肩３２の面積がこの第３の型式のカートリッジ１では広くなっている。通常、カートリッジ１の容積は、組み立て時で３２．５ｍｌ±２０％である。
【００４８】
環状壁１３の下方端部に設けるスロットの数および位置もまた異なっている。３から５本のスロットを設ける。図２３に示すように、この実施形態では、４本のスロット３６が等間隔でマニホルド１６の周囲に設けられている。このスロット３６は、第１および第２の型式のカートリッジ１の場合よりわずかに幅広で、０．３５から０．４５ｍｍであり、好ましくは、０．４ｍｍ幅である。
【００４９】
他の点において、カートリッジ１の外側部材２はいずれも同じである。
【００５０】
内側部材３に含まれる円筒状漏斗４０の構造は、第１の型式のカートリッジ１と同じであり、外側チューブ４２、注ぎ口４５、環状フランジ４７、および支持ウェブ４９が設けられている。唯一の相違点は、注ぎ口４５であり、これは上方略切頭円錐形部分９２と下方円筒状部分９３とを備える形状となっている。
【００５１】
第１および第２の型式と比較すると、図２４から図２８に示すように、環状フレーム４１は、円筒状漏斗４０を取り囲み、かつ円筒状漏斗４０を環状フランジ４７にまたはこの近傍に結合する８本の径方向ストラット８７により円筒状漏斗４０に接続されているスカート部分８０に置き換えられている。このスカート部分８０からは、円筒状の延出部８１がストラット８７から上向きに延出して、上面が開いたチャンバ９０を画成している。円筒状延出部８１の上方リム９１は、図２６に示すように、内向きプロファイルを有する。スカート部分８０の環状壁８２は、ストラット８７から下向きに延在して、スカート部分８０と外側チューブ４２との間に環状チャネル８６を画成している。
【００５２】
環状壁８２は、その下方端部に、長軸Ｘに垂直に位置する外側フランジ８３を含んでいる。リム８４が、フランジ８３の下面から下向きにぶら下がり、リム８４に沿って周方向に等間隔な５個の口部８５を具備している。したがって、リム８４の下方は、城砦型プロファイルとなっている。
【００５３】
ストラット８７間に口部８９を設けることにより、チャンバ９０と環状チャネル８６との間を連通させている。
【００５４】
第３の型式のカートリッジ１を組み立てる手順は、第１の型式の組み立てと同様であるが、いくつかの相違点もある。図２９に示すように、外側部材２と内側部材３とは、互いに溶着されるのではなく、互いに押し嵌めされ、スナップ嵌合構造により保持される。この２つの部材の接合時、内向き円筒状延出部１８が、スカート部分８０の上方円筒状延出部８１の内側に受けられる。内側部材３は、円筒状延出部１８に含まれる第１の部分１９の凸状外表面１９ａが上方円筒状延出部８１の内向きリム９１と摩擦係合することにより、外側部材２内に保持される。
【００５５】
内側部材３が外側部材２内に配置した状態になると、混合チャンバ１３４が、スカート部分８０の外側に画成される。この混合チャンバ１３４が、調合前の飲料原料２００を含有する。４つの入口３６と５つの口部８５とが互い違いに周方向に配置されることに留意されたい。内側部材３および外側部材２を相対的にどのように位置決めしても４つの入口３６および５つの口部８５を用いることで確実にこの入口と口部との間に位置のずれが発生するため、この２つの部品の互いに対する径方向位置を組み立て時に決定または固定しなくてもよい。
【００５６】
１種類または複数種類の飲料原料を、カートリッジの混合チャンバ１３４内に包装する。この混合チャンバ１３４内における飲料原料の包装密度は所望に応じて変更可能である。
【００５７】
次に、ラミネート５を内側部材３および外側部材２に、第１および第２の型式において上述したように取付ける。
【００５８】
使用時、第１および第２の形式のカートリッジと同様に、水が、４本のスロット３６を通って混合チャンバ１３４に入る。この水が径方向内側に混合チャンバ内に押し入れられ、そこに含有されている飲料原料と混ざり合う。この水の中に生成物が溶解または混合されて、混合チャンバ１３４内に飲料が形成され、これが、混合チャンバ１３４内の飲料および水の背圧により、口部８５から環状チャネル８６内に駆逐される。４つの入口３６と５つの口部８５とが互い違いに周方向に配置されることにより、水の噴射が入口スロット３６から径方向に直接口部８５内に入ることは、まず混合チャンバ１３４内で循環が発生しない限り、あり得ない。このため、生成物の溶解または混合の程度および安定性は大幅に高まる。形成された飲料は、環状チャネル８６内を上方向に押し上げられ、ストラット８７間の口部８９を通ってチャンバ９０内に入る。次にチャンバ９０から支持ウェブ４９間の入口４５を介して注ぎ口４３に入り、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注がれる。このカートリッジを、粘稠液またはゲルの形態である飲料原料に適用できることがわかっている。一用途において、カートリッジ１内には、周囲温度にて粘性が１７００〜３９００ｍＰａ、０℃にて５０００〜１００００ｍＰａであり、屈折固形分が６７ブリックス度±３である液状チョコレート原料が入れられる。別の用途において、カートリッジ１内には、周囲温度にて粘性が７０〜２０００ｍＰａ、０℃にて８０〜５０００ｍＰａであり、全固形分量が４０から７０％である液体コーヒーが入れられる。第４の型式のカートリッジ１を図３０から図３４に示す。第４の型式のカートリッジ１は、濃縮型液状乳などの液状生成物の調合に用いるように特に設計されたものである。第４の型式のカートリッジ１に含まれる特徴は、その多くが第１から第３の型式のものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指す。以下の説明では、第４の型式と第１から第３の型式との間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。
【００５９】
外側部材２は、第３の型式のカートリッジ１の、図１９から図２３に示すものと同じである。
【００６０】
内側部材３の円筒状漏斗４０は、第２の型式のカートリッジ１に類似しているが、いくつかの点で異なる。図３０に示すように、注ぎ口４３は、上方略切頭円錐部分１０６と、下方円筒状部分１０７とを含む形状である。この注ぎ口４３の内面には３つの軸方向リブ１０５が設けられて、調合された飲料を下向きに出口４４に方向付け、注がれた飲料が注ぎ口内で旋回しないようにしている。したがって、リブ１０５はバッフルとして作用する。第２の型式のカートリッジ１と同様、空気入口７１が環状フランジ４７を貫通して設けられている。しかし、空気入口７１の下のシュート７５は、第２の型式の場合より細長くなっている。
【００６１】
スカート部分８０が、上述した第３の型式のカートリッジ１に示したものと同様に設けられている。５から１２個の口部８５がリム８４内に設けられている。第３の型式のカートリッジ１では５個であったが、通常１０個の口部を設ける。
【００６２】
スカート部分８０のフランジ８３から、これと一体となって延出している環状ボール１００が設けられている。この環状ボール１００は、上方口１０４を上向きに開いたフレア型本体１０１を含む。図３０および図３１に示す４個の送り口部１０３が、この本体１０１内にて、スカート部分８０と接合するボール１００の下方端部に、またはその近傍に配置されている。好ましくは、この送り口部をボール１００の周囲に等間隔で配置する。
ラミネート５は、これまでの実施形態で説明したタイプのものである。
【００６３】
第４の型式のカートリッジ１を組み立てる手順は、第３の型式の組み立てと同様である。
【００６４】
第４の型式のカートリッジ１の操作は、第３の型式の操作と同様である。水が、第１から第３の形式のカートリッジと同様に、カートリッジ１および混合チャンバ１３４に入る。ここで、上述したように、水が液体生成物と混ざり合い、これを希釈して、上述したように、口部８５を通り、出口４４に向けて押出される。図３４に示すように、環状ボール１００に当初含有される一定割合の液体生成物は、混合チャンバ１３４に入った水によりすぐに希釈されるわけではない。混合チャンバ１３４の下方部分にある希釈された液体生成物は、上方口１０４から環状ボール１００内に押し上げられるのではなく、口部８５から出て行くことになる。したがって、環状ボール１００内の液体生成物は、混合チャンバ１３４の下方部分にある生成物と比較して、注出サイクルまだ比較的濃縮状態を保っている。環状ボール１００内の液体生成物は、送り口部１０３から、混合チャンバ１３４内にて口部８５を通過する生成物流内へと滴下される。環状ボール１００は、一定量の濃縮液体生成物を取り置き、注出サイクル中、定期的に液体流路内にそれを注出することにより、円筒状漏斗４０に入る希釈済み液体生成物の濃度を平均化する作用をする。注出サイクル注出サイクル。
【００６５】
こうした飲料は、圧力下で押出されて、濾過チャンバ１３４およびチャンバ９０に収集される飲料の背圧により、環状チャネル８６から口部１２８を通過する。したがって、飲料は口部１２８から噴射されて、注ぎ口４３の上方端部が形成する膨張チャンバ内に押出される。図３４に示すように、この飲料噴射は、空気入口７１上をそのまま通過する。飲料が注ぎ口４３に入ると、飲料噴射の圧力が降下する。この結果、空気が空気入口７１を介して引き込まれるのと同時に、その空気が飲料流内に多数の小さな気泡として混入される。口部１２８から出た飲料噴射は、下向きに流れて集まり、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注がれ、気泡が所望の泡立った外観を形成する。
【００６６】
有利なことに、内側部材３、外側部材２、ラミネート５、およびフィルタ４はすべて、別個のコンポーネンツであり、個別には蛇行通路や細い隙間を含んでいないため、これらを容易に殺菌消毒することができる。必要な通路が形成されるのは、殺菌消毒後にこれらのコンポーネンツを結合した時点である。これは、飲料原料が液状乳濃縮物などの乳原料を主原料とする生成物である場合に特に重要である。
【００６７】
飲料カートリッジの第４の実施形態は、液状乳などの濃縮した乳原料を主原料とする液体生成物の調合に特に有利である。これまで、粉末状の乳生成物は、小袋の形態で提供され、これを事前に調製した飲料に加えるようになっていた。しかし、カプチーノタイプ飲料の場合、乳を泡立てる必要がある。これはこれまで、液状乳生成物に蒸気を通すことで実施されてきた。しかし、これには、蒸気調合用設備が必要であるため、この飲料の調合に用いる機械のコストならびに複雑度が増してしまう。また、蒸気を使用すると、カートリッジ操作時に怪我を負う危険性も高まる。したがって、本発明は、濃縮した乳原料を主原料とする液体生成物を中に有する飲料カートリッジを提供するものである。乳生成物を濃縮した場合、新鮮な乳またはＵＨＴ乳と比較すると、特定容積の乳に対してより多くの量の泡沫を生成できることがわかっている。これを利用すれば、乳用カートリッジに必要なサイズが縮小される。新鮮な半脱脂乳は、およそ１．６％の脂肪分および１０％の全固形分を含む。本発明による濃縮型液状乳調製物は、０．１から１２％の脂肪分および２５から４０％の全固形分を含む。一典型的実施例では、この調製物は４％の脂肪分および３０％の全固形分を含む。この濃縮型乳調製物は、以下に記載するように低圧調製機械による泡立てに適している。具体的に言えば、この乳の泡立てを、上述した第４の実施形態のカートリッジを用い、２バール未満、好ましくはおよそ１．５バールの圧力で行う。
【００６８】
濃縮乳を泡立てることは、カプチーノおよびミルクセーキなどの飲料に特に都合がよい。注出サイクル注出サイクル 第４の実施形態のカートリッジも、液状コーヒー生成物の調合に有利である。
【００６９】
本発明によるこの実施形態の飲料カートリッジから有利なことに、従来技術によるカートリッジと比較して、煎出した飲料の安定性を改良できることがわかっている。以下に示す表１を参照すると、焙煎および挽き作業を施したコーヒーを含有するカートリッジＡおよびカートリッジＢそれぞれについて、２０試料を煎出して得られた収率が示されている。カートリッジＡは、本発明の第１の実施形態による飲料カートリッジである。カートリッジＢは、本願出願人による特許文献１に記載された従来技術による飲料カートリッジである。煎出した飲料の屈折率をブリックス度で測定し、これを、標準表および式を用いて溶解性固形分の比率（％ＳＳ）に変換する。以下の実施例において、
％ＳＳ＝０．７７７４＊（ブリックス度値）＋０．０５６９
％収率＝（％ＳＳ＊煎出量（ｇ））／（１００＊コーヒー重量（ｇ））
である。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
上記データについてｔ検定統計分析を行ったところ、以下の結果を得た。
【００７３】
【表３】
【００７４】
この分析から、煎出濃さに匹敵する収率の安定性は、標準偏差が０．８８％であった本発明によるカートリッジについて、従来技術によるカートリッジの標準偏差２．２４％と比較して、より大幅に高かった（９５％の信頼水準）ことがわかる。これは、本発明によるカートリッジにより煎出した飲料の濃さのほうが、再現可能かつ均一であるということである。これは、同じ飲料を何度も味わいたく、その飲料の濃さを恣意に変更したくない消費者に好ましい。
【００７５】
上述したカートリッジの材料に、バリアコーティングを施して、酸素および／または湿気、および／または他の汚染侵入物に対する防御性を改良してもよい。このバリアコーティングを施すと、飲料原料がカートリッジから漏れることに対する防御性を改良し、かつ／または飲料原料に悪影響を与えかねないカートリッジ材料からの抽出物滲出の程度を抑えることができる。バリアコーティングの材料を、ＰＥＴ、ポリアミド、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＣまたは金属化材料からなる群から選択することができる。バリアコーティングの適用には、いくつかの機構が利用可能であり、その例として、これらに限定するものではないが、蒸着、真空蒸着、プラズマコーティング、共押出加工、インモールドラベリング、および二段／多段成形が挙げられる。
【００７６】
上述した飲料カートリッジを用いる本発明における飲料調製機２０１を図３５から図４５に示す。飲料調製機２０１は主に、ウォータタンク２２０を備える筐体２１０と、ウォータヒータ２２５と、ウォータポンプ２３０と、空気圧縮機２３５と、制御プロセッサと、ユーザインターフェース２４０と、カートリッジヘッド２５０とを含む。カートリッジヘッド２５０はさらに、主に、使用時に飲料カートリッジ１を保持するカートリッジホルダ２５１と、カートリッジ識別手段２５２と、使用時に飲料カートリッジ１に入口１２１および出口１２２を形成する入口穿孔器２５３および出口穿孔器および２５４とを含む。
【００７７】
筐体２１０は、機械２０１の他のコンポーネンツを定位置に含み、かつ保持する。この筐体２１０の全体または一部を、好ましくは、ＡＢＳなどの頑丈なプラスチック材料で製造する。別法として、筐体２１０の全体または一部を、ステンレス鋼、またはアルミニウムなどの金属材料で製造することも可能である。筐体２１０に、好ましくは、前方半体２１１および後方半体２１２を有して、組み立て時に機械２０１のコンポーネンツを嵌めるために手を入れられ、嵌め終わったら互いに接合して筐体２１０の内部２１３を画成することのできるクラムシェル設計を含める。後方半体２１２には、ウォータタンク２２０を装着するための凹部２１４が設けられている。筐体２１０は、別個のシャシを必要とすることなく機械２０１のコンポーネンツを定位置に保持するできるように、爪、当たり、ボスおよびネジつき部分などの手段を備えて形成されている。このため、機械２０１の全体のコストおよび重量が削減されている。筐体２１０の基部２１５に好ましくは、安定して機械を載せる脚を設ける。別法として、基部２１５自体を、安定な支持台となる形状にしてもよい。
【００７８】
筐体２１０の前方半体２１１は、飲料の注出が行われる注出ステーション２７０を含む。この注出ステーション２７０は、ドリップトレイ２７２を形成する中空内部を有する入れ物スタンド２７１を含む。この入れ物スタンドの上面２７３には、入れ物を配置する格子２７４が形成されている。ドリップトレイ２７２は、収集した水分を簡単に空にできるよう、筐体２１０から着脱自在となっている。凹部２７５は、入れ物スタンド２７１の上方の、筐体２１０の前方半分に形成され、その寸法の入れ物を収容できるようになっている。
【００７９】
カートリッジヘッド２５０は、図３５および図３６に示すように、入れ物スタンドの上方で、筐体２１０の頂部に向けて配置されている。好ましくは、カートリッジヘッド２５０に対する格子２７４の高さを、異なる寸法の入れ物を収容するために調節できるようにする。調合した飲料が入れ物に接触する前に落ちる必要のある距離を最小限にするために、この入れ物がカートリッジヘッド２５０にできるだけ近くなり、同時に、その入れ物を注出ステーション２７０に挿入し、そこから取り出すことができるようにすることが好ましい。これにより、飲料の噴霧および飛び散りを最小限に抑え、混入させる気泡がある場合は、その損失量を最小限に抑えることができる。好ましくは、７０ｍｍから１１０ｍｍの高さの入れ物を、格子２７４とカートリッジヘッド２５０との間に挿入できるようにする。
【００８０】
機械ユーザインターフェース２４０は、筐体２１０の正面に配置されており、開始／終了ボタン２４１と、複数の状況表示器２４３〜２３６を含む。
【００８１】
状況表示器２４３〜２４６に好ましくは、機械２０１の準備状況を表示する発光ダイオード（ＬＥＤ）２４３と、機械２０１の操作にエラーが発生した場合にそれを表示するＬＥＤ２４４と、機械２０１が手動モードで操作されているか、自動モードで操作されているかを表示する１個または複数個のＬＥＤ２４５〜２４６とを含める。ＬＥＤ２４３〜２４６を、機械２０１の状況に応じて、一定の輝度で証明するように、間欠に点滅するように、またはこの両方ができるように調節することができる。ＬＥＤ２４３〜２４６の色は、緑、赤、および黄など様々でよい。
【００８２】
開始／終了ボタン２４１は、注出注出サイクルの始動を制御するものであり、手動操作による押しボタン、スイッチ、またはこれに類似したものである。
【００８３】
容積調整コントロールを設けて、機械２０１の利用者が、他の操作特徴を変更することなく、送出される飲料の容積を手動で調節できるようにしてもよい。好ましくは、この容積調整コントロールにより、容積の２０％増または２０％減を調節できるようにする。この容積調整コントロールを、回転ノブ、直線状滑動部、増量ボタンおよび減量ボタンのデジタル読出し、またはこれに類似したものとすることができる。より一般には、利用者が開始／終了ボタン２４１を操作することで容積を制御する。
【００８４】
手動電源スイッチ（図示せず）を機械２０１に設けてもよい。別法として、主電源に電源プラグを差し込む、または主電源から電源プラグを抜くことにより、単純に電源を制御することもできる。
【００８５】
ウォータタンク２２０は、筐体２１０の後方に配置され、筐体２１０の後方半体２１２に接続される。ウォータタンク２２０は、外観上の理由から所望に応じて、直円であっても錐台であってもよい略円筒状の本体２２１を含む。このタンクは、これに水を充填するための、使用時には手動で着脱自在な蓋２２２で閉じられる入口を含む。出口は、タンクの下方端部に向けて設けられ、これはウォータポンプ２３０と連通する。ウォータタンク２２０を透明または半透明材料で製造して、タンクに残っている水の量を消費者が確認できるようにすることができる。別法として、ウォータタンク２２０を不透明材料で製造して、確認窓をそこに設けることも可能である。さらに、または上記の代わりに、タンク内の水位が予め選択したレベルまで下がった時点で、ウォータポンプ２３０の動作を止め、ＬＥＤなどの警告表示器を任意に作動させる低量センサを、ウォータタンク２２０に設けてもよい。ウォータタンク２２０の内側容量を、好ましくは、およそ１．５リットルとする。
【００８６】
ウォータポンプ２３０は、図４３に概略を示すように、ウォータタンク２２０とウォータヒータ２２５との間で作用的に接続されており、制御プロセッサにより制御される。このポンプにより、２．５バールの最大圧力にて９００ｍｌ／分の水の最大流速が得られる。好ましくは、通常の使用時には、この圧力を２バールに抑える。ポンプへの電気調合を周期的に切ることにより、機械２０１を通る水の流速をポンプの最大流速の一定割合にするよう、制御プロセッサにより制御することができる。好ましくは、このポンプを、最大流速の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％または１００％のいずれかで駆動できるようにする。注入される水の容積の正確さを、好ましくは増減５％として、調合される飲料の最終容積の正確さを増減５％とする。適したポンプは、Ｕｌｋａ Ｓ．ｒ．ｌ．（イタリア、パヴィア）製ＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｌＥＰ８ポンプである。流量センサ（図示せず）を好ましくは、ウォータポンプ２３０の上流または下流にて流動ライン内に設ける。好ましくは、この流量センサを回転センサとする。
【００８７】
ウォータヒータ２２５は、筐体２１０の内部に配置される。このヒータ２２５は、電力定格が１５５０Ｗであり、１分以内におよそ２０℃の起動温度から約８５℃の操作温度まで、ウォータポンプ２３０から受け取った水を加熱することができる。好ましくは、１注出サイクルの終了時からヒータ２２５が次の注出サイクルを開始できるようになるまでの休止時間を１０秒未満とする。このヒータは、注出サイクル時、選択した温度を±２℃で維持する。以下で説明するように、注出サイクル用の水は、８３℃または９３℃でカートリッジヘッド２５０に送出することができる。ヒータ２２５は、この送出温度を通常の８５℃から、８３℃または９３℃へと迅速に調節することができる。ヒータ２２５は、温度が９８℃を超えるとヒータを停止させる温度過昇遮断器を含む。ヒータ２２５から出た水は、三方弁を介してカートリッジヘッド２５０およびカートリッジ１に送られる。この水の流動圧力が許容範囲内であれば、水はカートリッジ１に到達する。圧力が予め定められた限界未満または限界を超えていた場合、その水は三方弁によりドリップトレイ回収容器２７０内に送られる。
【００８８】
空気圧縮機２３５は、一方向弁を介してカートリッジヘッド２５０に作用的に接続されており、制御プロセッサにより制御される。この空気圧縮機２３５により、１．０バールにて５００ｍｌ／分の空気の最大流速が得られる。使用時、有効容積３５ｍｌが２．０バールに加圧される。好ましくは、空気圧縮機２３５により、高速（または最大速度）および低速の２通りの流速を提供できるようにする。
【００８９】
飲料調製機２０１の制御プロセッサは、処理モジュールおよびメモリを含む。この制御プロセッサは、ウォータヒータ２２５、ウォータポンプ２３０、空気圧縮機２３５、およびユーザインターフェース２４０に作用的に接続されて、これらの動作を制御する。
【００９０】
制御プロセッサのメモリは、飲料調製機２０１の１種類または複数種類の操作パラメータに対する１つまたは複数の変数を含む。例示した実施形態では、この操作パラメータは、操作段階において飲料カートリッジ１を通過する水の温度、飲料カートリッジ１を装填する速度、浸透ステップの有無、調合される飲料の全容積、注出段階での水の流速、および清浄段階の流速および時間である。
【００９１】
操作パラメータに対する変数は、メモリに格納される。カートリッジ１は、そのカートリッジ１における飲料の調合を最適化するために必要な操作パラメータを表すコードを、その表面上または内側に含む。このコードは、二進法による形式であり、制御プロセッサのメモリに格納される変数に対応する複数のデータビットを含む。表３は、上述した操作パラメータに対する必要な変数を表すためにデータの１３ビットをどのように使用できるかを例示したものである。
【００９２】
【表４】
【００９３】
カートリッジ１上またはカートリッジ１内のコードは通常、エラーチェック用に１つまたは複数の余分なデータを含む。一実施例において、１６ビットコードが備えられる。例えば、表３に挙げた変数を用いた場合、コード「１０００１０００１１１１０」を与えられたカートリッジは、次の操作パラメータを有することになる。
【００９４】
１０ 水の温度は８３℃
００ 浸透を伴う高速装填
１０００ 調合される飲料容積は１５０ｍｌ
１１１ 流速は１００％
１０ 高流速／短時間による空気清浄
【００９５】
したがって、以前の飲料調製機と異なり、この制御プロセッサのメモリは、カートリッジのタイプに基づいた飲料カートリッジに対する操作指示、すなわちコーヒーカートリッジに対する指示、ココアカートリッジに対する指示、茶カートリッジに対する指示などを格納するわけではない。この制御プロセッサのメモリが格納するのは、注出サイクルの個々の操作パラメータを調整するための変数である。これにはいくつかの利点がある。第１に、調合サイクルの調節がより一層可能となる。例えば、すべてのタイプのコーヒーに同じパラメータを用いることに比べて、等級や配合の異なるコーヒーに対してわずかに異なるパラメータを使用することができる。個々のパラメータではなくカートリッジタイプ別の指示を格納することに頼っていたこれまでのコーディング解法は、コーディング媒体および制御プロセッサ内で利用可能な格納スペースを速く消費してしまうため、類似した飲料タイプに対する注出サイクルにおけるこうした微妙な違いには不適切である。第２に、本発明のコーディング方法では、新たな飲料カートリッジ１の注出サイクルに対する操作パラメータが、飲料調製機２０１の販売後に決定される場合であっても、この既存の飲料調製機で新たな飲料カートリッジタイプを使用できる。これは、飲料調製機２０１の制御プロセッサが、その飲料が新たなタイプであることを識別する必要がないためである。本注出サイクルの操作パラメータは、飲料タイプを直接参照せずに設定されるものである。したがって、本発明によるコーディング方法は、新たな飲料タイプに対して、飲料調製機の優れた後方互換性を提供するものである。これとは逆に、これまでの機械の場合、製造者は、市場にある機械により特定される、以前より既存の調合サイクルの１つを用いて新たな飲料タイプを調合するように制限されている。
【００９６】
カートリッジヘッド２５０を図３９から図４２に示す。カートリッジヘッド２５０のカートリッジホルダ２５１は、固定された下方部分２５５と、回転自在な上方部分２５６と、固定された下方部分２５５と回転自在な上方部分２５６との間に配置された枢動自在なカートリッジ取付台２５７とを含む。上方部分２５６、下方部分２５５、およびカートリッジ取付台２５７は、共通のヒンジ軸２５８を中心に回転する。図３９から図４２は、便宜上、機械２０１のいくつかのコンポーネンツを省いた状態でカートリッジホルダ２５１を示すものである。
【００９７】
回転自在な上方部分２５６および枢動自在なカートリッジ取付台２５７は、クランプ機構２８０により固定された下方部分２５５に対して移動する。このクランプ機構２８０は、第１および第２の部材または部分２８１および２８２を有するクランプレバーを含む。クランプレバーの第１の部分２８１は、カートリッジホルダ２５１の両側に１つずつ位置する２つの第１の枢支点２８３で上方部分２５６に枢動自在に取付けられたＵ字型アームを含む。
【００９８】
クランプレバーの第２の部分は、上方部分２５６を固定された下方部分２５５に連結しているヒンジ軸２５８上に位置する第２の枢支点２８５にて上方部分２５６にそれぞれ枢動自在に取付けられた、カートリッジホルダ２５１の両側に１本ずつ位置する、２本のオーバーセンターアーム２８２を含む。各オーバーセンターアーム２８２は、円筒部２８２ａ、ステム２８２ｂ、および弾性スリーブ２８２ｃを含む往復部材である。円筒部２８２ａは、内腔を有し、その一端にてヒンジ軸２５８に回転自在に取付けられている。ステム２８２ｂの第１の端部は、円筒部２８２ａの内腔内に摺動自在に入れられている。ステム２８２ｂの反対側端部は、第３の枢支点２８６にてＵ字型アーム２８１に回転自在に取付けられている。第３の枢支点２８６は、上方部分２５６および下方部分２５５に接続されておらず、上方部分２５６および下方部分２５５に対して自由に移動可能である。弾性スリーブ２８２ｃは、ステム２８２ｂの外側に取付けられており、使用時、円筒部２８２ａおよびステム２８２ｂの当たり面の間に延在する。弾性スリーブ２８２ｃは、オーバーセンターアーム２８２の縮小時にそれを吸収すると同時に、延出構造へと付勢するものである。これにより、ステム２８２ｂが円筒部２８２ａ内にて相対運動すると、第３の枢支点２８６がヒンジ軸２５８に近づく方向および離れる方向へと移動することができる。弾性スリーブ２８２ｃを、好ましくは、シリコーンで形成する。
【００９９】
Ｕ字型アーム２８１は、カートリッジホルダ２５１の正面をめぐって延在しており、下向きに垂れ下がった２つのフック部材２８７を含む。このフック部材はそれぞれ、カートリッジホルダ２５１の片側に１つずつ位置して、ヒンジ軸２５８に向くカム表面２８８を含んでいる。カートリッジホルダ２５１の固定された下方部分２５５には、その正面縁部２６０またはその近傍に下方部分２５５の片側に１つずつ位置する２つのボス２５９または爪が、このフック部材２８７にほぼ位置合わせされた状態で設けられている。
【０１００】
図３９に示すように、Ｕ字型アーム２８１を、人間工学的な作りのハンドグリップおよびフック部材２８７をそのアームと一体に含めて、ワンピースのプラスチック成形物から形成することができる。
【０１０１】
カートリッジ取付台２５７は、カートリッジホルダ２５１の下方部分２５５と上方部分２５６との間で回転自在に取付けられている。取付台２５７には、使用時に飲料カートリッジ１を入れる、実質的に円形である凹部２９０が設けられている。凹部２９０は、飲料カートリッジ１のハンドル部分２４を収容すると同時に、カートリッジホルダ２５１内における飲料カートリッジ１の回転を防止するように作用する不規則形状部２９１を含む。カートリッジ取付台２５７は、図４１に示すように、開位置において、固定された下方部分２５５と接触しない位置に付勢されて、出口および入口穿孔部材２５４、２５３と接触しない位置に移動するように、固定された下方部分２５５に対して跳ね上げられる。カートリッジ取付台２５７には、出口および入口穿孔部材２５３、２５４を中に受け入れる口部２９２と、カートリッジ取付台２５７が閉位置に移動するとカートリッジを識別する手段２５２のヘッド３００とが設けられている。
【０１０２】
上方部分２５５は、略円形の本体３１０を含み、この本体は、注出サイクル時に消費者が飲料カートリッジ１を見ることができ、さらにカートリッジ１が機械２０１に搭載されていることを目で確認することができる円形ののぞき窓３１２を収容している。のぞき窓３１２は、カートリッジホルダ２５１が閉じられた時点で飲料カートリッジ１のフランジ３５と係合し、かつこれを下方部分２５６に対して把持する下向きリム３１１を有するカップ形状である。同時に、この窓３１２は、カートリッジ１の閉じた頂部１１に接触する。こののぞき窓３１２と円形本体３１０との間にウェーブスプリング（図示せず）が配置されており、これにより、のぞき窓３１２を軸方向に円形本体３１０に対してわずかに移動させることができる。リム３１１がフランジ３５にかける圧力、および窓３１２が閉じた頂部１１にかける圧力により、カートリッジ１とカートリッジホルダ２５１との間に流体密なシールが確実に形成される。
【０１０３】
下方部分２５５は、入口穿孔器２５３および出口穿孔器２５４と、カートリッジ識別手段２５２のヘッド３００とを含む。入口穿孔器２５３は、使用時に飲料カートリッジ１のラミネート５を穿孔するための鋭利な端部２４１を有する中空の針様管２６０を含む。図４２に示すように、入口穿孔器２５３は、下方部分２５５内を通過してウォータヒータ２２５の出口導管２６３に接続された水導管２６２と流体連通している。出口穿孔器２５４は、従来技術に記載されている出口穿孔器と似たタイプであり（例えば、本願出願人の特許文献３および本願出願人の特許文献４参照）、注ぎ口４３より寸法の大きな円形またはＤ字型断面を有する、開口端部を備えた円筒部２６４を含む。出口穿孔器２５４が含む上方端部の弓状部分２６５は、飲料カートリッジ１のラミネートを穿孔し、結果として切断するように鋸歯状となっている。この他の上方端部部分は、少なくとも鋸歯状の歯２６６の基部まで、円筒部の長手方向に切り取られて低くなっており、飲料がそこを通って調合される前に、切断したラミネート５を出口口部から離れた方向に折り曲げる、または引っ張るようになっている。出口穿孔器２５４は、注ぎ口４３のラミネート５を外側から穿孔し、カートリッジ取付台２５７が閉位置に来ると、その注ぎ口４３と注出漏斗４０の外壁４２との間の環帯内に納まる。出口穿孔器２５４により、切断されたラミネート１０５は環帯内に折り返される。これにより、出口穿孔器２５４も切断されたラミネート１０５も、注出される飲料にぶつからない位置に保持される。
【０１０４】
出口穿孔器２５４は、周囲より０．５ｍｍ隆起している出張り２５４ａで囲まれている。
【０１０５】
有利なことに、出口穿孔器２５４は、下方部分２５５に対して着脱自在となっているため、例えば食洗器などで全体を洗浄することができる。着脱自在な出口穿孔器２５４を装着すると、これを受けるのは下方部分２５５の凹部２６７である。入口穿孔器２５３および／または出口穿孔器２５４を、ステンレス鋼などの金属またはプラスチック材料で製造することができる。有利なことに、非金属材料で穿孔および切断できるラミネート５を使用した場合、プラスチックで製造した切削加工要素を使用することができる。したがって、穿孔器２５３、２５４をあまり鋭利ではなく製造して、消費者に怪我を負わせる危険性を低めることができる。さらに、プラスチック製穿孔要素は、さびにくい。好ましくは、入口穿孔器２５３および出口穿孔器２５４を、下方部分２５５に対して着脱自在な単一の一体ユニットとして形成する。
【０１０６】
使用時、カートリッジホルダ２５１の上方部分２５６は、図３６に示すように、垂直に、または垂線に向けて方向付けられた開位置から、実質的に水平に、かつカートリッジ取付台２５７の固定下方部分２５５と係合した状態に方向付けられる閉位置まで移動可能である。クランプレバーを操作すると、上方部分２５６は開位置から閉位置へと移動する。上方部分２５６を閉じるには、利用者は、Ｕ字型アーム２８１によりクランプレバーを掴み、これを下向きに下げる。これにより、上方部分２５６が回転して、まずカートリッジ取付台２５７において、のぞき窓３１２のリム３１１が飲料カートリッジ１のフランジ３５に接触し、のぞき窓３１２自体がカートリッジ１の閉じた頂部１１に接触する。上方部分２５６をさらに回転させると、上方部分２５６およびカートリッジ取付台２５７が下向きに回転して、下方部分２５５に接触する。Ｕ字型アーム２８１をさらに回転させると、Ｕ字型アーム２８１が上方部分２５６および下方部分２５５に対して回転するため、カム表面２８８がボス２５９に被る状態で、上方部分２５６のフック部材２８７が下方部分２５５のボス２５９に係合する。この最後の回転段階において、カートリッジ１は、カートリッジ取付台２５７とのぞき窓３１２との間に圧縮される。この結果、のぞき窓３１２は、ウェーブスプリングの付勢に対抗して、上方部分２５６の円形本体３１０に対して軸方向に移動する。この動作により、飲料カートリッジ１および飲料調製機の公差が吸収され、カートリッジに印加される圧縮力の量が確実に許容範囲内に保たれる。ウェーブスプリングの作用によりこの機構の型締め力は弱められるため、カートリッジにかかる型締圧力は１３０〜２８０Ｎとなる。好ましくは、この力をおよそ２００Ｎとする。約１３０Ｎ未満の力では十分なシールが得られず、約２８０Ｎを超える力になると、カートリッジ１のコンポーネンツの塑性破壊が起こる。カートリッジヘッドを閉じる間、カートリッジ１のラミネート５は、出口穿孔器２５４を取り囲む出張り２５４ａに接触し始めながらぴんと張った状態になるため、円筒状漏斗を含む外側チューブ４２の遠位端がフランジ３５に対して０．５ｍｍ上向きに移動すると、ラミネート５が面外に撓む。この動作により、カートリッジに印加された圧縮力の大半が、荷重を受けた内側部材３を介してカートリッジ１の中央領域内へと確実に作用する。閉位置において、カートリッジ１は、のぞき窓３１２のリム３１１によりフランジ３５に沿って固締され、のぞき窓３１２および出張り２５４ａに接触することによりカートリッジの閉じた頂部１１と内側部材３の外側チューブ４２との間にしっかり固締される。この型締め力が作用することで、圧縮時のカートリッジ１の破損防止が強化され、確実に内側部材３および外側部材２が互いに十分に納まり合うため、内部加圧が作用している間でさえ、すべての内部通路および口部がその所期寸法を保つことができる。
【０１０７】
カートリッジホルダ２５１の第１の枢支点２８３と第２の枢支点２８５との間に、仮基準線を引くことができる。図４１でわかるように、開位置では、第３の枢支点２８６は、固定された下方部分２５５に最も近い基準線側にある。上方部分２５６が閉位置に近づくにつれて、クランプレバーの第３の枢支点２８６は、第１および第２の枢支点２８３、２８５をつなぐ基準線を越えて、固定された下方部分２５５から最も遠い、基準線の反対側に行く。したがって、Ｕ字型アーム２８１は、第１の安定位置から第２の安定位置へと「速動」することになる。この速動動作は、オーバーセンターアーム２８２を収縮させ、これにより弾性スリーブ２８２ｃを圧縮することにより対応するものである。第３の枢支点２８６が仮基準線を越えると、弾性スリーブ２８２ｃが復元するため、第３の枢支点２８６はさらに仮基準線から遠くへと移動し続ける。したがって、クランプレバーは、開位置または閉位置では安定であるが、第３の枢支点２８６が第１および第２の枢支点２８３、２８５をつなぐ基準線上にある地点では不安定であるという点で、双安定動作を有する。そこで、このクランプレバーの速動動作は、クランプレバーの回転最終段階において、Ｕ字型アーム２８１および第２のアーム２８４の速動動作がフック部材２８７をしっかりボス２５９との係合状態に押し入れる確かな閉鎖作用を引き起こす確動閉鎖機構となる。さらに、第３の枢支点２８６を戻して第１および第２の枢支点２８３、２８５をつなぐ基準線に一致させるようにスリーブ２８２ｃを十分に圧縮するのに必要な力は最小限でよいため、弾性スリーブ２８２ｃを、上方部分２５６が再び開くことに対する抵抗とすることができる。有利なことに、フック部材２８７とボス２５９とが係合していることにより、クランプレバーを回転させない限り、上方部分と下方部分とを分離することはできない。これは、カートリッジヘッド２５０が内部加圧を受ける操作時にカートリッジヘッド２５０が開かないようにするのに有用である。
【０１０８】
カートリッジ識別手段２５２の目的は、機械２０１に、挿入された飲料カートリッジ１のタイプを識別させ、それにしたがって１種類または複数種類の操作パラメータを調整させることである。典型的実施形態において、カートリッジ識別手段２５２は、図４５に示すように、飲料カートリッジ１のラミネート５にある印刷されたバーコード３２０を読取る光学式バーコードリーダーを含む。バーコード３２０は、対照的な色の複数本のバーで形成されている。好ましくは、このバーを、その対照を最も際立たせるため、白色背景に対する黒色とする。バーコード３２０は、公開されている標準に準拠したものでなくともよいが、ＥＡＮ−１３、ＵＰＣ−Ａ、またはインターリーフ２ｏｆ５などのバーコード標準フォーマットを使用してもよい。光学式バーコードリーダーは、そのバーコード３２０を照明するための１つまたは複数のＬＥＤ３２１と、バーコードの画像を取得するための焦点レンズ３２２と、取得した画像を表す電気信号を生成する電荷結合素子（ＣＣＤ）３２３と、ＬＥＤおよびＣＣＤ用支持回路構成要素とを含む。バーコードリーダーを収容する下方部分のスペースには限界がある。したがって、１枚または複数枚の鏡３２４を用いて、ＬＥＤ３２１からの光を、下方部分２５５内に配置されていない焦点レンズに反射してもよい。概略構造を図４４ａおよび図４４ｂに示す。下方部分２５５は、飲料カートリッジ１上のバーコード３２０と同じサイズの口部３２６を含む。使用時、生成された電気信号が信号処理ソフトウェアにより復号されると、その結果が制御プロセッサに送信される。このソフトウェアは、バーコードの読取りにエラーが含まれているかどうかを識別することができるものである。エラーメッセージが消費者に表示される前に、バーコード３２０を何回も再走査することができる。機械２０１がバーコードを読取れない場合、消費者は、手動モードの操作により、飲料カートリッジ１を使用して飲料を調合することができる。
【０１０９】
カートリッジヘッド２５０はまた、カートリッジがカートリッジホルダ２５１内にあるかどうかを検知するカートリッジセンサを含む。
【０１１０】
カートリッジヘッド２５０はまた、カートリッジホルダ２５１が適切に閉じられたかどうかを検知する係止センサを含む。好ましくは、この係止センサに、カートリッジホルダ２５１が閉じて係止すると始動するマイクロスイッチを含める。好ましくは、このカートリッジセンサおよび係止センサを直列に接続し、これにより、注出サイクルが開始される前に双方のセンサの出力が条件を満たしている、すなわち、カートリッジがあり、かつ機構が係止されている状態としなければならない。
【０１１１】
機械２０１の操作は、飲料カートリッジ１をカートリッジヘッド２５０内に挿入するステップと、飲料を調合する注出サイクルを実施するステップと、カートリッジ１を機械から取り出すステップとを含む。
【０１１２】
機械２０１の操作挙動は、制御プロセッサに組み込まれたソフトウェアにより決定される。この機械の操作を「状態」として説明することができる。機械２０１は普通はある特定の状態にあり、状態遷移と呼ばれるステップである、その状態を変化させる何らかの事象が発生するまでその状態にある。
【０１１３】
表４は、一実施形態である飲料調製機２０１について、その状態および状態遷移を例示する状態遷移表である。
【０１１４】
【表５−１】
【０１１５】
【表５−２】
【０１１６】
以下の実施例は、この制御プロセッサによる状態遷移の用い方を例示するものである。 機械２０１は当初、電源が切られ、カートリッジヘッド２５０にカートリッジ１が挿入されていないものと仮定する。機械２０１の電源を入れると、制御プロセッサは状態１となる。ウォータヒータ２２５の電源を入れる。温度が８５℃になると、制御プロセッサが状態２に遷移する。状態１または２のいつであっても、カートリッジホルダ２５１が閉じていれば、係止センサが始動して、カートリッジホルダ２５１が適切に閉じていることを示す信号を制御プロセッサに送信する。すると、制御プロセッサは、「リードポッドｒｅａｄｐｏｄ」指示を送信して、カートリッジセンサに応答させる。カートリッジセンサは制御プロセッサに信号を返して、カートリッジがカートリッジホルダ２５１内にあるかどうかを示す。カートリッジがない場合、制御プロセッサは状態３に遷移し、カートリッジホルダ２５１が再度開かれて制御プロセッサが状態２に戻るまで、準備完了状態を続ける。状態２においてカートリッジがあれば、制御プロセッサは状態４に遷移し、操作が自動的に開始される。状態４から９の間、水の温度は、飲料カートリッジ１のバーコードによる操作パラメータに設定されている通り、所望温度の要件許容範囲内にあるようにバックグラウンドで調節される。調合の注出段階が終了すると、状態８で空気パージが開始される。空気パージが終了すると、この注出サイクルは終了し、機械は、状態１０の待機モードに入る。操作中にエラーが発生した場合、この処理装置は状態１１に遷移する。低水位が検知されると、この処理装置は状態１２に遷移する。
【０１１７】
カートリッジ１を挿入するには、カートリッジホルダ２５１を上述したように開いて、カートリッジ取付台２５７を露出させる。凹部２９０内に受けられているカートリッジ取付台２５７上にカートリッジ１を配置して、カートリッジのハンドル２４を不規則形状部２９１内に配置する。カートリッジ１の光学式または磁気バーコードを、カートリッジ取付台２５７内の口部３２６のすぐ上に向ける。次に、カートリッジホルダ２５１を、上述したようにクランプレバーの操作により閉じる。この閉じる動作時に、入口穿孔器２５３および出口穿孔器２５４がカートリッジ１のラミネート５を穿孔して、カートリッジの入口１２１および出口１２２を形成する。上述したように、出口穿孔器２５４により切断されたラミネート５は、注ぎ口４３を取り囲む環帯内へ折り上げられる。カートリッジホルダ２５１は、閉じられると、カートリッジ取付台２５７と上方部分２５６との間、および窓３１１とカートリッジ１の頂部１１との間でカートリッジ１をそのリム３５に沿って把持し、注出サイクル中に発生する圧力に耐えられるだけの十分な完全性を備えた流体密シールを形成する。
【０１１８】
この注出サイクルを開始するには、消費者が開始／終了ボタン２４１を操作する。
【０１１９】
この注出サイクルは、カートリッジ識別ステップと、注出サイクルステップとを含む。
【０１２０】
カートリッジの識別は、カートリッジセンサおよび係止センサからの出力が条件を満たしていると仮定して、上述したように光学式カートリッジ識別手段２５２により行われる。バーコード３２０を復号したら、機会２０１の操作パラメータを、制御プロセッサが調整する。すると、注出サイクルが自動的に開始される。
【０１２１】
注出サイクルには、
（ｉ）予備湿潤、
（ｉｉ）停止、
（ｉｉｉ）煎出／混合、
（ｉｖ）パージ
の主要な４段階があるが、すべての飲料タイプにすべての段階があるわけではない。
【０１２２】
予備湿潤段階では、ウォータポンプ２３０により、水貯蔵タンク２２０から水がカートリッジに注がれる。この注水により、濾過チャンバ１３０内にある飲料原料２００が湿潤される。この注水は、６００ｍｌ／分の「速い」流速、または３２５ｍｌ／分の「遅い」流速で実施可能である。遅い注水速度であれば、粘稠性である液体飲料原料を含むカートリッジの場合、こうした原料はさらに高い体積流量率でポンプ注入する前にある程度の希釈しなければならないため、特に有用である。カートリッジ内へ入れる水の容積は、水または飲料をこの段階でカートリッジ出口１２２から滴下させないように選択する。
【０１２３】
停止段階では、予め定められたサイクル時間、予備湿潤段階で入れられた水を飲料原料２００に吸収させる。予備湿潤段階も吸収段階も、飲料原料２００からの抽出量を増加させ、最終的に得られる飲料の芳香を改善することが知られている。この予備湿潤段階および吸収段階は、飲料原料が焙煎および挽き作業を施したコーヒーである場合に特に用いられる。
【０１２４】
煎出／混合段階では、飲料原料２００から飲料を生成するために、水がカートリッジ１を通過する。この水の温度は、ウォータタンク２２０からカートリッジヘッド２５０へと通過する水を加熱するようにウォータヒータ２２５に指示を送信する制御プロセッサにより決定される。水は、導管２６２を抜け、入口弁および入口穿孔器２５３を介して飲料カートリッジ１の入口チャンバ１２６に到達し、カートリッジホルダ２５１の下方部分２５５に入る。飲料カートリッジ１からの飲料の煎出および／または混合、これに引き続く調合は、複数の型式の飲料カートリッジを参照して上述した通りである。
【０１２５】
空気パージ段階は、飲料調製機および飲料カートリッジ１内に加圧空気を吹き込んで、確実に、飲料すべてを調合し、流路を別の飲料を調合できるように清浄することを含む。この空気パージは煎出／混合段階の停止と共に開始されるのではないため、流体の大半を予め流路から出すことができる。これにより、空気パージの開始時に内圧が許容範囲を超えて急激に上昇することが防止される。
【０１２６】
通常の操作では、利用者は、開始／終了ボタン２４１を操作することで手動により機械２０１を停止させる。
【０１２７】
注出サイクルが終了すると、消費者は、カートリッジホルダ２５１を開け、手動でカートリッジを取り出して処理することにより、カートリッジ１を取り出す。別法として、機械２０１に、カートリッジホルダ２５１を開けると自動的にカートリッジを取り出す自動排出機構を設けてもよい。
【０１２８】
機械２０１およびカートリッジ１を用いて飲料を送出する時間は通常、焙煎および挽き作業を施したコーヒーの場合には１０〜１２０秒、好ましくは３０から４０秒であり、ココアの場合は５〜１２０秒、好ましくは１０から２０秒であり、乳の場合は５〜１２０秒、好ましくは１０から２０秒である。
【０１２９】
機械２０１はまた有利なことに、制御プロセッサと動作通信しているメモリを含むことができ、このメモリは、利用者により調合される飲料タイプについての情報を格納する。このため、機械２０１の注出サイクルを、次のカートリッジ１用に調節することができる。これは、飲料を形成するために２つまたはそれ以上の飲料カートリッジ１を連続して使用する場合に特に有利である。例えば、コーヒーカートリッジを調合してから、乳カートリッジを調合して、カプチーノ飲料を形成することができる。別法として、ココアカートリッジを使用してから、乳カートリッジを用いて、クリーム入りホットココア飲料を生成することも可能である。調合した第１の飲料についての情報を格納するメモリを用いて、第２のカートリッジ、すなわち乳カートリッジの調合方式を変更して、最適な飲料を実現してもよい。上述の例では通常、ホットココア用に調合する乳を、コーヒーに添加する乳より希釈することができる。また、ココア用に調合する乳をより遅い速度で調合して、飲料の泡立ち程度を抑えてもよい。様々なカートリッジの組合せが可能であり、当業者であれば、操作パラメータについても同様に明らかであろう。さらに、メモリを用いて、機械２０１に、利用者が次に調合したい飲料タイプを「予想」させてもよい。例えば、利用者が１つの飲料タイプばかりを飲む場合、その飲料タイプに最適な温度に水を維持するよう、機械から、ウォータヒータに指示を出させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一種類または複数種類の飲料原料を収容し、かつ実質的に空気および水が不透過性の部材で形成されたカートリッジであって、
前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料を収容するチャンバを形成し、 前記カートリッジは、さらに蓋（５）を備え、前記カートリッジは、水媒体の飲料と前記チャンバ内の一種類または複数種類の飲料原料との交わりにより飲料を形成するための水媒体の流入および流出の双方を提供するために、水平方向にカートリッジが存在するとき、使用時において前記蓋が貫通可能であるように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記水媒体は、第１のチャンバへ流入し、飲料は、第２のチャンバから流出することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
第１のチャンバは、マニホルドチャンバであることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
第２のチャンバは、注出チャンバであることを特徴とする請求項２または３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記マニホルドチャンバおよび注出チャンバとから分離される、一種類または複数種類の飲料原料を収容する収容チャンバをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のカートリッジ。
【請求項１】
一種類または複数種類の飲料原料を収容し、かつ実質的に空気および水が不透過性の部材で形成されたカートリッジであって、
前記カートリッジは、一種類または複数種類の飲料原料を収容するチャンバを形成し、 前記カートリッジは、さらに蓋（５）を備え、前記カートリッジは、水媒体の飲料と前記チャンバ内の一種類または複数種類の飲料原料との交わりにより飲料を形成するための水媒体の流入および流出の双方を提供するために、水平方向にカートリッジが存在するとき、使用時において前記蓋が貫通可能であるように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記水媒体は、第１のチャンバへ流入し、飲料は、第２のチャンバから流出することを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
第１のチャンバは、マニホルドチャンバであることを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
第２のチャンバは、注出チャンバであることを特徴とする請求項２または３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記マニホルドチャンバおよび注出チャンバとから分離される、一種類または複数種類の飲料原料を収容する収容チャンバをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４ａ】
【図４４ｂ】
【図４５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４ａ】
【図４４ｂ】
【図４５】
【公開番号】特開２０１２−１９２２１０（Ｐ２０１２−１９２２１０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１４５７７７（Ｐ２０１２−１４５７７７）
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【分割の表示】特願２００８−２６２０４５（Ｐ２００８−２６２０４５）の分割
【原出願日】平成１６年１月２３日（２００４．１．２３）
【出願人】（５０１１７５２１４）クラフト・フーヅ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・インコーポレイテッド (56)
【氏名又は名称原語表記】ＫＲＡＦＴ ＦＯＯＤＳ Ｒ ＆ Ｄ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【分割の表示】特願２００８−２６２０４５（Ｐ２００８−２６２０４５）の分割
【原出願日】平成１６年１月２３日（２００４．１．２３）
【出願人】（５０１１７５２１４）クラフト・フーヅ・リサーチ・アンド・ディベロップメント・インコーポレイテッド (56)
【氏名又は名称原語表記】ＫＲＡＦＴ ＦＯＯＤＳ Ｒ ＆ Ｄ， ＩＮＣ．
【Ｆターム（参考）】
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