(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作サイクル中に、１種類または複数種類の液体の飲料原料（２００）を収容する１つのカートリッジ（１）から飲料を調合する方法であって、
前記カートリッジの前記１種類または複数種類の液体の飲料原料を希釈することにより飲料を形成するように、水媒体流路に沿って前記カートリッジに水媒体を通過させるステップと、
少なくとも一定割合の前記１種類または複数種類の液体の飲料原料が前記水媒体流路に入ることを妨げる前記カートリッジの仕切りを用いて、前記１種類または複数種類の液体の飲料原料の希釈を遅らせるステップと、
前記飲料を入れ物内に調合するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記１種類または複数種類の液体の飲料原料は、濃縮した液状乳、液状コーヒーおよび液状ココアのうち１種類または複数種類を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記飲料の噴射を生成するステップと、
前記飲料の噴射の圧力低下を生じさせるステップと、
前記圧力低下を用いて前記飲料の噴射内に空気を取り込むステップと
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記１種類または複数種類の液体の飲料原料は、調合時に、２０〜１５０％の割合まで泡立てられることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記１種類または複数種類の液体の飲料原料は、７０〜１００％の割合まで泡立てられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の前記方法により生成されることを特徴とする飲料。
【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および方法に関し、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収容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々の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収容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の飲料調製機内で使用する設計となっており、比較的高価である上、生成する飲料のタイプが限定されている。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。また、操作が単純で操作の信頼性が高く、そして広範なタイプの飲料を生成可能であるようなシステム用飲料調製機も必要である。
【０００４】
乳原料を主原料とする飲料原料を粉末や他の乾燥形態でカートリッジ内に入れることが知られている。しかし、消費者は一貫して、こうした粉末状の乳原料を主原料とする生成物の使用は、最終的に得られる飲料の味、色およびテクスチャが劣るものになることを指摘する。カートリッジのコンポーネンツを殺菌消毒する必要があるため、液状乳原料を主原料とする生成物をカートリッジに入れることが難しいことは分かっている。さらに、安定かつ許容可能な最終的飲料が得られるように、液状乳生成物の希釈および調合の制御をすることが難しいことも分かっている。
【０００５】
さらに、粉末状の乳製品は、カプチーノタイプ飲料に消費者が望むような、本物に見える泡状の乳主成分の泡沫の生成には使用できない。数多くの飲料調製機には、一定量の乳を泡立てるためのスチームワンド（steam wand）またはこれに類似したものが備えられている。しかし、スチームワンドを追加すると、その機械の価格が上がり、蒸気を発生させる手段も必要となる。スチームワンドは、手動で操作しなければならず、うまく扱うには経験が必要である。さらに蒸気を使用するため、消費者は、その蒸気か機械の高温コンポーネンツかのいずれかで火傷を負うおそれがある。その上、消費者は、機械とは別に使用可能な乳の供給を維持して、カプチーノタイプ飲料を生成するために別のタイプの処理ステップを行わなければならない。このことは、こうした飲料の生成に必要となる複雑度と時間を増大させる。
【０００６】
【特許文献１】国際公開第０１／５８７８６号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第０３８９１４１号明細書
【特許文献３】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】
【０００７】
したがって、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カートリッジおよび飲料調製機を含む飲料調製システムの要求が依然としてある。また、操作が単純で操作の信頼性が高く、広範なタイプの飲料の生成が可能な、こうしたシステムの飲料調製機も必要性もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、１操作サイクル中に、１種類または複数種類の液体飲料原料を収容するカートリッジから飲料を調合する方法であって、カートリッジに水媒体を通過させて、１種類または複数種類の飲料原料を希釈することにより飲料を形成するステップと、その飲料を入れ物内に調合するステップとを含み、１種類または複数種類の液体飲料原料が、調合時に２０〜１５０％の割合まで泡立てられる方法を提供する。
【０００９】
好ましくは、１種類または複数種類の液体飲料原料を７０〜１００％の割合まで泡立てる。
【００１０】
１種類または複数種類の液体飲料原料に、濃縮した乳、コーヒーおよび固形ココアのうちの１種類または複数種類を含めることができる。
【００１１】
本発明はさらに、上記方法で生成した飲料を提供する。
【００１２】
本明細書内で言う用語「カートリッジ」は、上述した方式で１種類または複数種類の飲料原料を収容するあらゆる包装、容器、小袋または入れ物を意味するものであることを理解されたい。このカートリッジは、剛性でも、半剛性でも、可撓性でもよい。
【００１３】
本発明によるカートリッジは、飲料生成物の形成に適した１種類または複数種類の液体飲料原料を収容する。この飲料生成物として、例えば、コーヒー、茶、ココア、または乳を含む乳原料を主原料とする飲料の１種類が挙げられる。
【００１４】
以下の説明において、用語の「上方」、「下方」およびそれと同等の用語は、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。用語の「上方」、「下方」およびそれと同等の用語は、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ために、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、用語の「内側」、「外側」およびそれと同等の用語も、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。この用語の「内側」、「外側」およびそれと同等の用語は、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。
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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す。
【図３】図１の外側部材の細部の断面図であり、スロットを示す。
【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】図１２の内側部材の細部の断面図であり、口部を示す。
【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】図１２の内側部材の別の細部の断面図であり空気入口を示す。
【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の外側部材の細部の断面図であり、内側向きの円筒状延出部を示す。
【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】図２４の内側部材の細部の断面図であり、内向き上方リムを示す。
【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の機械の正面斜視図である。
【図３７】便宜上いくつかの部品を省いた図３５の機械に背面斜視図である。
【図３８】便宜上いくつかの部品を省いた図３５の機械の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の斜視図である。
【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の別の斜視図である。
【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。
【図４６ａ】操作サイクル時間に対する濃度を示すグラフである。
【図４６ｂ】操作サイクル時間に対する泡立ち度を示すグラフである。
【図４６ｃ】操作サイクル時間に対する温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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収容するための内部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でシールされており、使用時に、そのラミネート５を穿孔または切断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形成される。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。
【００１８】
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は、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。
【００１９】
図５から分かるように、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。
【００２０】
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において、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を有する入れ物を形成する。
【００２１】
中空で内側向きの円筒状延出部１８は、長軸Ｘを中心とする閉じた頂部１１に設けられている。図２でさらによく分かるように、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つの直円柱であり、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は、円筒状延出部１８において、第２の部分２０と第３の部分２１との間の結合部分に形成されている。
【００２２】
外向きに延出する肩３３は、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は、環状壁１３と同軸である第２の壁１５を形成し、これにより、第２の壁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は、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との間は、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は、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内に通過しないようにする。
【００２３】
入口チャンバ２６は、外側部材２の周囲にて外側部材２内に形成される。図５において最もよく分かるように、円筒状壁部２７が設けられており、それは、内部に入口チャンバ２６を形成し、かつ入口チャンバ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。
【００２４】
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の一部は拡張されてハンドル２４を形成し、それによって外側部材２が保持されるようになっている。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。
【００２５】
外側部材２は、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される。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。
【００２６】
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。
【００２７】
図８において最もよく分かるように、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は、各径方向スポーク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。このフィルタは、好ましくは、不織繊維材料であるポリエステルなどの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。この織紙繊維は、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は、熱および／または圧力で活性化される材料によって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。
【００２８】
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より低い位置に配置されるため、環状フレーム４１は下方に傾斜するプロファイルを有する。
【００２９】
各スポーク５３の上面には直立型ウェブ５４が設けられ、それは、環状フレーム４１上の孔空間を複数の通路５７に分割する。各通路５７は、両側がウェブ５４に接し、下面がフィルタ４に接する。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の内側末端部によって形成される開口５６にて、円筒状漏斗４０内に開いている。
【００３０】
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は、円筒状漏斗４０の外面を形成している。注ぎ口４３は、環状フランジ４７により、その注ぎ口４３の上方端部において外側チューブ４２に接合されている。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部分５８を含む。この円筒状部分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は、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する。略切頭円錐形部分４８の上面には、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。これらの支持ウェブ４９は、それらの間に複数のチャネル５０を形成する。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。
【００３１】
内側部材３は、外側部材２と同様の射出成形により、上述したようなポリプロピレンまたはこれに類似した材料から単体ピースとして形成することができる。
【００３２】
別法として、内側部材３および／または外側部材２は、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。
【００３３】
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(curling)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は、正しいサイズおよび形状に予め切断しておき、その後、歪みを発生させることなく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。
【００３４】
カートリッジ１は、可撓性のラミネートではない剛性または半剛性の蓋で閉じてもよい。
【００３５】
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て内側部材３上に配置し、それを円筒状漏斗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を超音波溶接で溶着するステップと、
ｄ）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。
【００３６】
上記ステップについては、以下で更に詳細に説明する。
【００３７】
外側部材２は、その開いた底部１２を上向きにして方向付ける。次に、その外側部材２内に内側部材３を挿入して、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の円筒状延出部１８は、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の第３の部分２１は、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漏斗４０内に納まる。次に、フィルタ材料が環状リム５１に接触するように、フィルタ４を内側部材３上に配置する。超音波溶接処理により、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の上方縁部に沿う溶着線によって接合する。
【００３８】
図１１において最もよく分かるように、外側部材２および内側部材３は、互いに接合されたときに、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を形成し、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の上方の通路５７は、濾紙４が隔てられる。
【００３９】
濾過チャンバ１３０は、１種類または複数種類の飲料原料２００を収容する。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、所望どおりに変更可能である。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収容する。任意に、内部１２０に球体などの１種類または複数種類の物体を収容してもよく、それらは内部１２０内で自由に移動可能であり、飲料を注ぐときに乱流を起こして飲料原料の沈殿物を砕くことにより、混合しやすくする。
【００４０】
次に、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に取付けて、外向きに延出するフランジ３５の下面にラミネート５を接合する。溶着部１２６は、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、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、の間に溶着部１２５を形成する。ラミネート５は、濾過チャンバ１３０の下方壁を形成し、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が存在する。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の様々な溶着方法が使用可能である。
【００４１】
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は、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。使用時にカートリッジ１が受ける圧縮荷重は、１３０から２８０Ｎとすることが好ましい。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。
【００４２】
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、ラミネート５を穿孔して折り返す飲料調製機の穴開け部材によって、入口１２１および出口１２２を開ける。通常は水である圧力下の水媒体は、０．１から２．０バールの圧力でカートリッジ１に入って、入口１２１から入口チャンバ２６内へ通る。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を通って径方向内側に押し入れられ、そこに収容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。水が飲料原料内を通過することで形成される飲料は、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の上方に位置する通路５７内に入る。フィルタ４をスポーク５３にシールし、リム５１を外側部材２に溶着することは、短絡がなくて、飲料の全てがフィルタ４を通過することを確実なものとする。
【００４３】
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。この飲料は、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。
【００４４】
好ましくは、飲料調製機に空気パージ性能を備えて、操作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。
【００４５】
次に、図１２から図１８を参照しながら、基本情報として第２の型式のカートリッジ１について説明する。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す。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。
【００４６】
外側部材２は、図１から図６に示される第１の型式のカートリッジ１と同様の構造を持つ。
【００４７】
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は、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も前述したとおりである。ただし、第２の型式の内側部材２には、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は、飲料が注ぎ口４３を出る際に、しぶきの飛ばし、および／またははね散らしの防止に役立つ。注ぎ口４３のプロファイルも異なっており、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。
【００４８】
リム６７は、外側チューブ４２と注ぎ口４３とを接合する環状フランジ４７から、直立して設けられている。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を形成する。リム６７には、内向きの肩６８が設けられている。リム６７の周囲の一箇所に、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において最もよく分かるように、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にまで延在する。このスロットの幅は０．６４ｍｍである。
【００４９】
図１６および図１７に示すように、環状フランジ４７に、口部７０に対して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、フランジ４７の上方箇所と、外側チューブ４２と注ぎ口４３との間のフランジ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は、上方略切頭円錐形部分７３と下方円筒状部分７２とを含む。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、成型工具を成型部品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の壁は、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が形成されており、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。
【００５０】
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に上方縁部に当たる。このようにして、内側部材３と、円筒状延出部１８と支持リム６７との間の面シールを含む外側部材２と、の間に、界面ゾーン１２４が形成され、それはカートリッジ１の周囲のほぼ全体に延在する。ただし、支持リム６７内のスロット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するため、円筒状延出部１８と支持リム６７との間のシールは流体密封ではない。したがって、円筒状延出部１８と支持リム６７との間の界面嵌合は、図１８において最もよく分かるように、スロット７０を口部１２８内へ変形させて、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る。この口部は通常、その幅が０．６４ｍｍ、長さが０．６９ｍｍである。
【００５１】
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内に集まる飲料の背圧により、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の上方端部によって形成され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を通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、下向きに流れて出口４４に集まり、ここで飲料が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(eductor)となる。このエダクタ内への飲料の流動は、圧力損失を低減するようにできる限り滑らかに保たなければならない。都合よく、エダクタの壁部を凹形に製造して、「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分かっている有効断面積を増加させてもよい。
【００５２】
次に、基本情報として第３の型式のカートリッジ１について説明し、これを図１９から図２９に示す。第３の型式のカートリッジ１は、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り、それは、粉末、液体、シロップ、ゲルまたはこれに類似の形態でよい。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され、または水媒体内に懸濁液を形成する。飲料の例として、ココア、コーヒー、乳、茶、スープ、または他の、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す。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。
【００５３】
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におけ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、第１の部分１９の直径は、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、通常１６から１８ｍｍである。さらに、第１の部分１９には、図２０において最もよく分かるように、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ため、肩３２の面積は、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。
【００５４】
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の場合よりもわずかに幅広であり、０．３５から０．４５ｍｍ、好ましくは、０．４ｍｍ幅である。
【００５５】
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。
【００５６】
内側部材３の円筒状漏斗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。
【００５７】
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はスカート部分８０に置き換えられており、それは、円筒状漏斗４０を取り囲み、かつ環状フランジ４７またはその近傍に円筒状漏斗４０を結合する８本の径方向ストラット(struts)８７によって、円筒状漏斗４０に接続されている。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を形成している。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を形成している。
【００５８】
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は、フランジ８３の下面から下向きに垂れ下がり、リム８４に沿って周方向に等間隔の５個の口部８５を含む。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。
【００５９】
各ストラット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。
【００６０】
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は互いに溶着されるのではなく、互いに押し嵌めされて、スナップ嵌合構造により保持される。この２つの部材の接合時に、内向き円筒状延出部１８は、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における第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。内側部材３が外側部材２内に配置された状態になると、スカート部分８０の外側に混合チャンバ１３４が形成される。この混合チャンバ１３４は、調合前の飲料原料２００を収容する。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を用いることにより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つの部品の互いの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。
【００６１】
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、所望どおりに変更可能である。
【００６２】
次に、第１および第２の型式において上述したように、ラミネート５を内側部材３および外側部材２に取付ける。
【００６３】
使用時には、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。この水が混合チャンバを通して径方向内側に押し入れられ、そこに収容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、それは、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内に追い込まれる。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。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。その飲料は、チャンバ９０から支持ウェブ４９間の入口４５を通って注ぎ口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。このカートリッジは、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分かる。一用途において、カートリッジ１内には、環境温度にて粘性が１７００〜３９００ｍＰａ、０℃にて５０００〜１００００ｍＰａであり、屈折固形分(refractive solids)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、環境温度にて粘性が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。この液状コーヒー原料に、０．１〜２．０重量％、好ましくは０．５〜１．０重量％の重炭酸ナトリウムを含有させることができる。重炭酸ナトリウムは、コーヒーのｐＨレベルを４．８以下に維持して、コーヒーを充填したカートリッジの貯蔵寿命を最長１２ヶ月にできるように作用する。
【００６４】
本発明を具体化する第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。
【００６５】
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。
【００６６】
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に方向付けて、注がれた飲料の注ぎ口内での旋回を防ぐ。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と同様に、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。
【００６７】
スカート部分８０は、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。
【００６８】
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する環状ボウル１００が設けられている。この環状ボウル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は、この本体１０１内において、スカート部分８０と接合するボウル１００の下方端部またはその近傍に配置されている。好ましくは、この送り口部をボウル１００の周囲に等間隔で配置する。ボウル１００は、カートリッジが組み立てられたときに、ボウル１００とラミネート５との間にはっきり区別された間隙ができるように、その長手方向の途中でスカート部分８０に接合している。したがって、口部８５は、ボウル１００の高さより低いところに位置している。図３４から分かるように、カートリッジ１が組み立てられて充填されると、ボウル１００は、その中に一定の割合の液体飲料原料を収容し、その割合の飲料原料を口部８５から有効に分割する。
【００６９】
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。
【００７０】
第４の型式のカートリッジ１の組み立て手順は、第３の型式の手順と同様である。
【００７１】
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。第１から第３の形式のカートリッジと同様に、水がカートリッジ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って、これを希釈し、ボウル１００の下の口部８５を通って出口４４に向けて押出される。図３４に示すように、環状ボウル１００に当初収容される一定の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から環状ボウル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、環状ボウル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、操作サイクルの最初の段階ではまだ比較的濃縮状態を保っている。環状ボウル１００内の液体生成物は、ボウル１００の下で口部８５を通って混合チャンバ１３４を出る生成物の流れの中へ、重力を受けて送り口部１０３から滴下される。環状ボウル１００は、一定量の濃縮液体生成物を取り置いて、操作サイクル中、それを安定的に液体流路内に放出することにより、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。これは図４６ａに例示され、ここでは、およそ１５秒の操作サイクル間において、全固形分含有量の割合として測定される乳の濃度を示す。線ａはボウル１００を設けた場合の濃度プロファイルを例示し、線ｂはボウル１００を設けないカートリッジの場合を例示したものである。この図から分かるように、カップ１００を設けた場合の濃度プロファイルの方が、操作サイクル中において均等であり、ボウル１００を設けない場合に起こるような濃度の急激な大幅低下がない。この乳の初期濃度は通常、３０から３５％ＳＳであり、サイクル終了時には、これが１０％ＳＳとなる。これによる希釈率はおよそ３倍であるが、本発明では、１倍から６倍までの希釈率が可能である。他の液体飲料原料の場合には、この濃度を変更することができる。例えば、液状チョコレートの場合には、初期濃度がおよそ６７％ＳＳであり、サイクル終了時には、これが１２から１５％ＳＳとなる。これによる希釈率（調合飲料内における飲料原料に対する水媒体の比率）はおよそ５倍であるが、本発明では２倍から１０倍までの希釈率が可能である。液体コーヒーの場合、初期濃度はおよそ４０から６７％ＳＳであり、調合終了時には、これが１から２％ＳＳとなる。これによる希釈率はおよそ２０倍から７０倍であるが、本発明では１０倍から１００倍までの希釈率が可能である。
【００７２】
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の上方端部によって形成される膨張チャンバ内に押出される。図３４に示すように、この飲料の噴射は、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から出た飲料の噴射は、下向きに流れて集まり、出口４４までくると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。
【００７３】
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、別個のコンポーネンツであって、個別には蛇行通路や細い隙間を含んでいないため、これらの全て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。
【００７４】
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には、乳を泡立てる必要がある。これは、これまでは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。そこで本発明は、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。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が生成できることが分かっている。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。具体的には、この乳の泡立ては、上述した第４の実施形態のカートリッジを用いて、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。
【００７５】
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。好ましくは、口部１２８から空気入口７１上の乳の通過、およびボウル１００の任意の使用は、乳の４０％を超える量、好ましくは７０％を超える量を泡立てを可能とする。液状ココアの場合、７０％を超える量の泡立てが可能である。液状コーヒーの場合、７０％を超える量の泡立てが可能である。泡沫性レベルは、調合した液体飲料原料の容積に対して生成された泡沫容積の比率として測定される。例えば、１３８．３ｍｌの飲料が調合され、そのうち５８．３ｍｌが泡沫となった場合、泡沫性は、［５８．３／（１３８．３−５８．３）］＊１００＝７２．９％となる。この乳（および他の液体原料）の泡沫性は、図４６ｂで分かるように、ボウル１００を設けることで高められる。ボウル１００を設けて調合した乳の泡沫性（線ａ）は、ボウルを設けずに調合した乳の泡沫性（線ｂ）よりも高くなっている。これは、乳の泡沫性が乳の濃度に正比例し、図４６ｂに示すように、ボウル１００が操作サイクルの大半で乳の濃度を高く維持するためである。また、乳の泡沫性は、図４６ｃに示すように、水媒体の温度に正比例することも知られている。したがって、水媒体が最も高温である操作サイクルの終了近くまで、より多くの乳がカートリッジ内に残るため、ボウル１００を設けると有利となる。これにより、さらに泡沫性が改良される。
【００７６】
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。
【００７７】
本発明の実施形態の飲料カートリッジは、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の向上を有利にもたらすことが分かっている。以下に示す表１を参照すると、そこには、焙煎および挽き作業を施したコーヒーを収容するカートリッジＡおよびカートリッジＢのそれぞれについて、２０試料を煎出して得られた収率(brew yields)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、本願出願人の特許文献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。
【００７８】
【表１−１】
0005550694.tif 000002
【００７９】
【表１−２】
0005550694.tif 000003
【００８０】
上記データについてｔ検定統計分析(t-test statistical analysis)を行ったところ、以下の結果を得た。
【００８１】
【表２】
0005550694.tif 000004
【００８２】
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０．８８％の本発明によるカートリッジが標準偏差２．２４％の従来技術によるカートリッジと比較して、より大幅に高かった（９５％の信頼水準）ことが分かる。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方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、その煎出濃さを恣意に変更したくない消費者に好ましい。
【００８３】
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向上させてもよい。このバリアコーティングは、さらに、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向上させ、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は、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。
【００８４】
上述した飲料カートリッジを用いる本発明と併用される飲料調製機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。
【００８５】
筐体２１０は、機械２０１の他のコンポーネンツを定位置に収容しかつ保持する。この筐体２１０の全体または一部は、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の全体または一部は、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は、好ましくは、前方半体２１１および後方半体２１２を有するクラムシェル設計(clam-shell design)を含み、それは、組み立て時に機械２０１のコンポーネンツを嵌め合わせるために利用でき、その後に互いに接合して筐体２１０の内部２１３を形成することができる。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には、好ましくは、安定して機械を載せるための脚を設ける。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。
【００８６】
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は入れ物スタンド２７１を含み、それはドリップトレイ２７２を形成する中空内部を有する。この入れ物スタンドの上面２７３には、入れ物が配置される格子２７４が備えられている。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に、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の上方における筐体２１０の前方半分に形成されて、その寸法の入れ物を収容できるようになっている。
【００８７】
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において筐体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の高さは、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。
【００８８】
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と、を含む。
【００８９】
状況表示器２４３〜２４６は、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、を含む。ＬＥＤ２４３〜２４６は、機械２０１の状況に応じて、一定の輝度で照明するように、間欠的に点滅するように、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。
【００９０】
開始／終了ボタン２４１は、操作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。
【００９１】
容積調整コントロールを設けて、他の操作特性を変更することなく、機械２０１の利用者が、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は、回転ノブ、リニアスライダ、増量ボタンおよび減量ボタン付のデジタル読出し(digital readout)、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。
【００９２】
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んだり、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。
【００９３】
ウォータタンク２２０は筐体２１０の後方に配置されて、筐体２１０の後方半体２１２に接続される。ウォータタンク２２０は略円筒状の本体２２１を含み、それは、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。このタンクは、これに水を充填するための入口を含み、それは、手動で着脱自在な蓋２２２によって使用時に閉じられる。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は、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、ウォータタンク２２０にローレベルセンサを設けてもよく、それは、タンク内の水位が予め選択したレベルまで下がった時に、ウォータポンプ２３０の動作を止めて、ＬＥＤなどの警告表示器を任意に作動させる。ウォータタンク２２０の内側容量は、好ましくは、およそ１．５リットルとする。
【００９４】
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。ポンプへの電力供給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に、制御プロセッサによって制御することができる。好ましくは、このポンプは、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。汲み上げられる水の容積の正確さは、好ましくは±５％として、調合される飲料の最終容積の正確さを±５％とする。適したポンプは、Ulka S.r.l.（イタリア、パヴィア）製のEvolutionalEP8ポンプである。好ましくは、流量センサ（図示せず）をウォータポンプ２３０の上流または下流の流動ライン内に設ける。好ましくは、この流量センサは回転センサとする。
【００９５】
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、ウォータポンプ２３０から受け取った水を１分以内におよそ２０℃の開始温度から約８５℃の操作温度にまで加熱することができる。好ましくは、１操作サイクルの終了時からヒータ２２５が次の操作サイクルを開始できるようになるまでの休止時間は、１０秒未満とする。このヒータは、操作サイクル時に、選択した温度を±２℃で維持する。以下で説明するように、操作サイクル用の水は、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。
【００９６】
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。使用時に、有効容積３５ｍｌは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。
【００９７】
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。
【００９８】
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、浸漬ステップの有無、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。
【００９９】
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、その表面上または内側に、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。
【０１００】
【表３】
0005550694.tif 000005
【０１０１】
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。
【０１０２】
１０        水の温度は８３℃
００        浸漬を伴う高速装填
１０００    調合される飲料容積は１５０ｍｌ
１１１      流速は１００％
１０        高流速空気清浄／短時間
【０１０３】
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訳ではない。この制御プロセッサのメモリが格納するのは、操作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、全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操作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の操作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において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。本操作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。これに対して、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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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、固定された下方部分２５５に対して、クランプ機構２８０により移動される。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Ｕ字型アームを含み、それは、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る。
【０１０６】
クランプレバーの第２の部分は、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を含み、それらは、下方部分２５５に固定された上方部分２５６を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る。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、使用時に、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は、好ましくはシリコーンで形成する。
【０１０７】
Ｕ字型アーム２８１は、カートリッジホルダ２５１の正面の周囲に延在しており、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、カートリッジホルダ２５１の片側に１つずつ位置し、それぞれは、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、２つのボス２５９または爪が設けられており、それらは、正面縁部２６０またはその近傍に下方部分２５５の片側に１つずつ位置し、フック部材２８７にほぼ位置合わせされている。
【０１０８】
図３９に示すように、Ｕ字型アーム２８１は、アームと一体の人間工学的なハンドグリップおよびフック部材２８７を含めて、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。
【０１０９】
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との間に、回転自在に取付けられている。取付台２５７には、実質的に円形である凹部２９０が設けられており、それは、使用時に飲料カートリッジ１を受容する。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るように、固定された下方部分２５５に対して跳ね上げられ、これによりカートリッジ取付台２５７は、出口および入口穿孔部材２５４、２５３と接触しない位置に移動される。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が閉位置に移動したときに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。
【０１１０】
上方部分２５５は略円形の本体３１０を含み、この本体は円形ののぞき窓３１２を収容しており、それを通して、操作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。のぞき窓３１２は、下向きリム３１１を有するカップ形状であり、それは、カートリッジホルダ２５１が閉じられた時に、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。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。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、円形本体３１０に対して、のぞき窓３１２を軸方向に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。
【０１１１】
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を有する中空の針のような管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、本出願人の特許文献２および特許文献３に記載されている出口穿孔器と似たタイプであり、注ぎ口４３よりも寸法の大きな円形またはＤ字型断面を有する開口円筒部２６４を含む。出口穿孔器２５４の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。残りの上方端部部分は、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、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は、切断されたラミネート１０５を環帯内に折り返す。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。
【０１１２】
出口穿孔器２５４は、周囲よりも０．５ｍｍ隆起している出張り２５４ａによって囲まれている。
【０１１３】
有利なことに、出口穿孔器２５４が下方部分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は、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を使用した場合には、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は、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。
【０１１４】
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、かつカートリッジ取付台２５７と固定下方部分２５５に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。クランプレバーの操作により、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。この機構の型締め力は、ウェーブスプリングの作用により弱められるため、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は、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により、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、全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。
【０１１５】
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において分かるように、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から最も遠くの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(snaps through)」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を収縮させて、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。一旦、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、クランプレバーは双安定動作を有し、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。したがって、このクランプレバーの速動動作は積極的な閉鎖機構となり、クランプレバーの回転最終段階において確かな閉鎖作用を引き起こし、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。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は、上方部分２５６が再び開くことに対する抵抗をもたらす。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。
【０１１６】
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。典型的な実施形態において、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、このバーは、その対照を最も際立たせるために、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2 of 5 (Interleaf 2 of 5)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。使用時おいて、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。
【０１１７】
カートリッジヘッド２５０は、さらに、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ためのカートリッジセンサを含む。
【０１１８】
カートリッジヘッド２５０は、さらに、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、この係止センサは、カートリッジホルダ２５１が閉じて係止されたときに始動するマイクロスイッチを含む。好ましくは、操作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すように、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ように、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する。
【０１１９】
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、飲料を調合する操作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。
【０１２０】
機械２０１の操作の仕方は、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(states)」として説明することができ、機械２０１は、状態遷移と呼ばれるステップであって状態を変化させる何らかの事象が発生するまでは、普通はある特定の状態にある。
【０１２１】
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。
【０１２２】
【表４−１】
0005550694.tif 000006
【０１２３】
【表５】
0005550694.tif 000007
【０１２４】
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。
【０１２５】
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の間において、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に、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、この操作サイクルは終了し、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。
【０１２６】
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は、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との間でリム３５に沿ってカートリッジ１を把持し、操作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。
【０１２７】
この操作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。
【０１２８】
この操作サイクルは、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。
【０１２９】
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、機械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。
【０１３０】
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、全ての飲料タイプに全ての段階があるわけではない。
【０１３１】
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、この段階では、水または飲料をカートリッジ出口１２２から滴下させないように選択する。
【０１３２】
停止段階では、予め定められたサイクル時間にわたって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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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み、全ての飲料の調合と、別の飲料を調合するための流路の清浄を確実なものとする。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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
操作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置することにより、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。
【０１３７】
上述したように、本発明によれば、残りの飲料部分の調製に用いるカートリッジと全体が同じサイズであるカートリッジから、液状乳生成物を主原料とする飲料部分を調合する利点を組み入れつつ、２つまたはそれ以上の飲料カートリッジを組み合わせて用いて、多種多様な飲料を生成する。したがって、カートリッジ内に収容される飲料原料とは関係なく、カートリッジと機械との間の接触面が同一であるため、単一の飲料調製機をあらゆるタイプのカートリッジと併用することができる。
【０１３８】
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。
【０１３９】
機械２０１は、さらに有利なことに、制御プロセッサと動作通信(operative communication)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の操作サイクルは、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は、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(predict)」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に、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。
【図１】
0005550694.tif 000008
【図２】
0005550694.tif 000009
【図３】
0005550694.tif 000010
【図４】
0005550694.tif 000011
【図５】
0005550694.tif 000012
【図６】
0005550694.tif 000013
【図７】
0005550694.tif 000014
【図８】
0005550694.tif 000015
【図９】
0005550694.tif 000016
【図１０】
0005550694.tif 000017
【図１１】
0005550694.tif 000018
【図１２】
0005550694.tif 000019
【図１３】
0005550694.tif 000020
【図１４】
0005550694.tif 000021
【図１５】
0005550694.tif 000022
【図１６】
0005550694.tif 000023
【図１７】
0005550694.tif 000024
【図１８】
0005550694.tif 000025
【図１９】
0005550694.tif 000026
【図２０】
0005550694.tif 000027
【図２１】
0005550694.tif 000028
【図２２】
0005550694.tif 000029
【図２３】
0005550694.tif 000030
【図２４】
0005550694.tif 000031
【図２５】
0005550694.tif 000032
【図２６】
0005550694.tif 000033
【図２７】
0005550694.tif 000034
【図２８】
0005550694.tif 000035
【図２９】
0005550694.tif 000036
【図３０】
0005550694.tif 000037
【図３１】
0005550694.tif 000038
【図３２】
0005550694.tif 000039
【図３３】
0005550694.tif 000040
【図３４】
0005550694.tif 000041
【図３５】
0005550694.tif 000042
【図３６】
0005550694.tif 000043
【図３７】
0005550694.tif 000044
【図３８】
0005550694.tif 000045
【図３９】
0005550694.tif 000046
【図４０】
0005550694.tif 000047
【図４１】
0005550694.tif 000048
【図４２】
0005550694.tif 000049
【図４３】
0005550694.tif 000050
【図４４ａ】
0005550694.tif 000051
【図４４ｂ】
0005550694.tif 000052
【図４５】
0005550694.tif 000053
【図４６ａ】
0005550694.tif 000054
【図４６ｂ】
0005550694.tif 000055
【図４６ｃ】
0005550694.tif 000056