(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイッパハウジングと、飲料混合物を泡立たせるためのホイッパディスクと、出口導管と、少なくとも１つのリストリクタとを備える飲料分配器であって、
前記ホイッパハウジングが、液体飲料混合物を流通させるように構成されるキャビティを画定し、
前記ホイッパディスクが、前記ホイッパハウジングの前記キャビティ内に回転可能に配置され、横半径を規定し且つ前面とこの前面を複数の前面領域へと分ける複数の前方に面する凹状面とを含む形態を有し、前記凹状面が、前記半径の半分を超えて略径方向に延びるとともに、周方向幅と深さとを有し、前記幅が前記深さよりも大きく、前記前面が前記凹状面の面積の少なくとも４倍の面積を有し、
前記出口導管が、泡立った前記飲料混合物を分配するために前記ホイッパハウジングの下流側に接続され、
前記少なくとも１つのリストリクタが、泡立った前記飲料混合物の流通を制限するために前記出口導管と関連付けられる、
飲料分配器。
【請求項２】
前記ホイッパディスクは、当該飲料ホイッパが回転しているときにキャビテーションを生ずるために前記前面と前記凹部との間に比較的急激な移行部を備える、請求項１に記載の飲料分配器。
【請求項３】
前記凹状面が略半円筒状である、請求項１または２のいずれかに記載の飲料分配器。
【請求項４】
前記前面が凸方向でドーム形である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の飲料分配器。
【請求項５】
前記前面が略楕円形の断面を有する、請求項４に記載の飲料分配器。
【請求項６】
前記凹状面の深さに対する幅の比率が少なくとも約１．５である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の飲料分配器。
【請求項７】
液体飲料混合物を流通させるように構成されるキャビティを画定するホイッパハウジングと、
前記ホイッパハウジングの前記キャビティ内に回転可能に配置される飲料ホイッパディスクと、
前記飲料ホイッパディスクを回転させるためにホイッパと動作可能に関連付けられたモータと、
前記泡立った飲料混合物を分配するために前記ホイッパハウジングの下流側に接続される出口導管と、
前記泡立った飲料混合物の流通を制限するために前記出口導管と関連付けられる少なくとも１つのリストリクタと、
を備え、
前記リストリクタは、所定サイズよりも大きい泡立った前記飲料混合物の泡を分断するように構成され
前記リストリクタは、所定サイズよりも大きい泡立った前記飲料混合物の泡を分断するように構成されており、前記出口導管内に配置される螺旋フィルタを備える、飲料分配器。
【請求項８】
前記リストリクタは、所定サイズよりも大きい泡立った前記飲料混合物の泡を分断するように構成されるとともに、直径と流れ方向に沿う長さとを有する複数の穴を形成する出力プレートを備え、前記長さが少なくとも前記直径の長さである、請求項７に記載の飲料分配器。
【請求項９】
前記穴が少なくとも約１ｍｍの長さを有する、請求項８に記載の飲料分配器。
【請求項１０】
前記出力プレートが前記出口導管の出力端に取り付けられる、請求項８または請求項９に記載の飲料分配器。
【請求項１１】
前記飲料混合物が前記飲料ホイッパディスクによって作用されている滞留時間を延ばすように構成される第１のリストリクタと、所定サイズよりも大きい前記泡立った飲料混合物の泡を分断するように構成される第２のリストリクタとを更に含み、前記第２のリストリクタは、前記飲料混合物が前記飲料ホイッパディスクによって作用されている滞留時間を延ばすように構成される前記リストリクタの下流側に配置される、請求項７に記載の飲料分配器。
【請求項１２】
前記出口導管と流体連通するバイパス入口を更に備え、前記バイパス入口は、前記ホイッパハウジングおよび前記バイパス入口の両方に供給する流体源から流体を受けるように構成される、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の飲料分配器。
【請求項１３】
前記飲料混合物は、前記ホイッパハウジングに供給される流体の量に基づいて変えることができる第１の濃度で形成され、前記出口導管は、前記飲料混合物が前記出口導管を通過する間に前記バイパス入口を通じて前記流体源から前記流体を受けることにより第１の濃度を更に低い第２の濃度まで減少させるように構成される、請求項１２に記載の飲料分配器。
【請求項１４】
飲料混合物をハウジング内に導入するステップであって、前記ハウジングが、前記ハウジング内に回転可能に配置されて飲料混合物を泡立てるように構成されるホイッパディスクを含むステップと、
前記ホイッパディスクを回転させるステップと、
前記泡立った飲料混合物を前記ハウジングの下流側に接続される出口導管を通じて分配するステップであって、前記出口導管が、前記泡立った飲料混合物の前記ハウジングを通じた流れを制限するためのリストリクタを含む、ステップと、
を備える、飲料を生成する方法。
【請求項１５】
請求項１２または１３に記載の飲料分配器を用いて飲料を生成する方法であって、
飲料混合物を前記ホイッパハウジングに導入するステップと、
前記ホイッパディスクを回転させて、泡立った飲料混合物中の泡のサイズを制御するために前記ホイッパの速度を調整するステップと、
前記バイパス入口で供給される流体の導入を制御するステップと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡流体製品を供給する混合装置に関する。特に、本発明は、飲料を混合し、泡立たせて、分配するための混合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エスプレッソ飲料は、他のコーヒー飲料と比べて、浸出プロセス中に飲料中に散在される細かい泡から飲料の上面に定着する細かい泡層（“クレマ”）を伴うことで知られている。多くの市場のコーヒー消費者は、クレマを、一杯の良質なエスプレッソの重要な指標とみなす。エスプレッソおよび他のコーヒー並びにミルク飲料は、時として、粉末または流体濃縮物を水中で混合することにより生成される。しかしながら、これらの飲料の品質認識は、時として、クレマがエスプレッソが挽いたコーヒーから生成されるときのクレマのようではないかどうかの問題になる。
【０００３】
混合装置は、粉末または液体濃縮食品成分を水などの液体と混合させることによりコーヒー、エスプレッソ、および、他のそのような飲料、並びに、他の食品のより速く生成することで知られている。これらの装置は、一般に、粉末または濃縮成分を水の中へ供給し、水は、しばしば、渦を形成して粉末または濃縮成分を水中に混ぜ込むために混合チャンバ内へと接線方向で圧送される。これらの製品が分配器内で再構成されるときには、プロセスは、焙煎して挽いたエスプレッソ製品と同じステップをたどらず、そのため、細かいクレマの層が生成されない。代わりに、望ましくない大きい泡の層（“フォーム”）が生成される場合があり、その大きさは、粉末または濃縮物の特定のレシピと、分配するための流路とに依存する。これらの泡は、コーヒーが正しく作られなかったことを消費者に対して知らせることができる。
【０００４】
既知の混合装置では、その後、混合物は、通常は回転プレートである泡立て機構へと供給される。前記プレートは、混合物を曝気して、泡を生成する。発泡混合物は、通常、飲料用の容器中へ分配される。しかしながら、そのような既知の泡立て機構は、コーヒー中に存在するフォームの量を単に増大させるにすぎない場合がある。これは、泡立て機構が生成する泡が、クレマを区別する量よりもかなり多い量の泡を生成しようとするからである。
【０００５】
例えば、米国特許第５，９２７，５５３号は、十字形の泡立てブレートを有する混合・分配装置を開示している。泡立てブレードの他の形状も知られている。例えば、Ｒｈｅａ  ａｎｄ  Ｚａｎｕｓｓｉなどの会社は、非常に急傾斜の壁を伴う軸方向に短いディスクを有するホイッパを使用する。例えば、米国特許第７，０５９，４９８号は、飲料の上面に沿ってフォーム層を形成するために飲料中に大きい泡を生成するように構成される円錐状の泡立てロータを含む混合装置について論じている。他のホイッパは、独立した斜面が略平坦なプレートから延びるディスクを有する。既知の装置は、一般に、小さい一群の製品を生成するためのそれらの最大効率を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、細かい泡を主体に生成または大きい泡の生成を減らす或いは排除する改良された泡立て機構またはホイッパベースの分配器を有する混合装置が必要である。
【０００７】
また、クレマ生成は、しばしば、遅い流速によって利益を得る。一方、カラフェを多量の“アメリカンスタイル”コーヒーで満たす場合には、速度が優先され、クレマ生成が望ましくない場合さえある。給仕がそこから注ぐためのマルチカップカラフェ中に分配される場合、大きな泡は、多くの場合、それらが上面から溢れ出ている場合にはカラフェの完全な充填を妨げる可能性がある。この解決のため、泡またはクレマを生成せず且つカラフェを急速に充填できるシステムが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は飲料ホイッパに関する。飲料ホイッパは、飲料混合物を泡立てて高品質クレマを生成するための形態を成すホイッパディスクを含む。前記形態は、ホイッパディスクが横半径を規定し且つ前面とこの前面を複数の前面領域へと分ける複数の前方に面する凹状面とを含むような形態である。凹状面は、該半径の半分を超えて略径方向に延びるとともに、周方向幅と深さとを有する。幅は深さよりも大きく、また、前面が凹状面の面積の少なくとも４倍の面積を有する。
【０００９】
ホイッパディスクは、ホイッパが回転しているときにキャビテーションを促進するために前面と凹部との間に比較的急激な移行部を含むことが好ましい。比較的急激な移行部は、凹状面のそれぞれの両方の周方向側面に配置されるのが好ましい。
【００１０】
好ましい実施形態では、凹状面が略半円筒状である。更に好ましくは、前面は、凸方向でドーム形であり、略楕円形の断面を有することができる。前面は、径方向内側部分と外縁とを有することが好ましく、凹部は、内側部分から外縁へとほぼ延びており、凹状面に沿う任意の点で深さに対する幅の比率が少なくとも約１．５であることが好ましい。
【００１１】
本発明の他の実施形態は飲料分配器に関する。飲料分配器は、通常、液体飲料混合物を流通させるように構成されるキャビティを画定するホイッパハウジングと、ハウジングキャビティ内に回転可能に配置されるホイッパディスクとを含む。ホイッパディスクを回転させるためにモータがホイッパと動作可能に関連付けられる。回転速度は、高品質クレマを飲料混合物中に生成できるように十分に速くできる。泡立った飲料混合物を分配するために出口導管がホイッパハウジングの下流側に接続される。また、分配器は、泡立った飲料混合物の流通を制限するために出口導管と関連付けられるリストリクタ（ｒｅｓｔｒｉｃｔｏｒ）も含む。
【００１２】
第１の形態によれば、リストリクタは、飲料混合物がホイッパディスクによって作用されている滞留時間を延ばすように構成されるのが好ましい。一実施形態では、流体流量リストリクタがハウジングと流体出口との間に配置され、該リストリクタは、飲料混合物がホイッパディスクによって作用されている滞留時間を延ばすためにハウジング内で流体背圧を増大させるように構成される。好ましいリストリクタは、出口導管の直径を制限するための手段である。好ましい実施形態では、リストリクタが出口導管のテーパ部であってもよい。テーパ部は流体の流通を制限するように構成され、それにより、泡立った飲料混合物の出口導管を通じた流速を減少させることができ、その結果、ホイッパディスクに対して混合物が長く晒される。これにより、クレマ形成泡の生成効率を高めることができる。通常、テーパ部は、出口導管の短い方の長さではなく長い方の長さにわたって延びることが好ましい。
【００１３】
第２の形態によれば、リストリクタは、流体中の所定サイズよりも大きい泡立った飲料の泡を分断するように構成することができ、それにより、流体中に存在する所定サイズを上回る泡の数が減少される。サイズの制御は、所望のクレマの生成を可能にする。リストリクタは、クレマ中の減少した大きい泡を分裂させるために出口内に配置される螺旋リストリクタの形態を成すことができる。あるいは、リストリクタは、直径と流れ方向に沿う長さとを有する複数の穴を形成する出力プレートを備えることができ、前記長さは少なくとも前記直径の長さである。穴は少なくとも約１ｍｍの長さを有することができる。出力プレートは出口導管の出力端に取り付けられるのが好ましい。
【００１４】
飲料分配器を前記第１または第２の形態にしたがって実施することができるが、好ましい実施形態において、飲料分配器は第１および第２の形態を同時に実施する。この好ましい形態によれば、飲料分配器は、少なくとも２つのタイプのリストリクタ、すなわち、飲料混合物がホイッパディスクによって作用されている滞留時間を延ばすためにハウジング内の流体背圧を増大させるように構成される第１のリストリクタと、流体中の所定サイズよりも大きい泡を分断するように構成される第２のリストリクタとを備える。前記第２のリストリクタは、通常、飲料混合物がホイッパディスクによって作用されている滞留時間を延ばすように構成される前記リストリクタの下流側に配置される。
【００１５】
また、飲料分配器は、出口導管と流体連通するバイパス入口も含むことができ、該バイパス入口は、混合チャンバおよびバイパス入口の両方に供給する流体源から流体を受けるように構成される。この実施形態において、飲料混合物は、混合チャンバに供給される流体の量に基づいて変えることができる第１の濃度で形成されるのが好ましく、また、出口導管は、飲料混合物が出口導管を通過する間にバイパス入口を通じて流体源から流体を受けることにより第１の濃度を更に低い第２の濃度まで減少させるように構成される。
【００１６】
本発明の更なる実施形態は、高品質クレマの層を伴う飲料を生成する方法に関する。該方法は、飲料混合物をハウジング内に導入するステップであって、前記ハウジングが、該ハウジング内に回転可能に配置され且つ高品質クレマを生成するために飲料混合物を泡立てるように構成されるホイッパディスクを含むステップ、を含む。飲料混合物は、通常、水のような希釈剤と、液体または固体のいずれかである飲料濃縮物とを含む。飲料濃縮物は、液状コーヒー濃縮物であることが好ましい。方法は、飲料混合物中に高品質クレマを生成するに足る高速度でホイッパディスクを回転させるステップと、泡立った飲料混合物をハウジングの下流側に接続される出口導管を通じて分配するステップであって、出口導管が、泡立った飲料混合物のハウジングを通じた流れを制限するためのリストリクタを含むステップ、を更に含む。
【００１７】
本発明の最後の実施形態は、前述した分配器を用いて飲料を生成する方法であって、
飲料混合物を前記ホイッパハウジングに導入するステップと、
ホイッパディスクを回転させて、泡立った飲料混合物中の泡のサイズを制御するためにホイッパの速度を調整するステップと、
バイパス入口で供給される流体の導入を制御するステップと、
を備える方法に関する。
【００１８】
この方法は、細かい泡層−コーヒー飲料におけるクレマのような−を伴う飲料の生成、または、泡を伴わない多量の飲料−“アメリカンスタイル”コーヒーのような−の生成を可能にする。一方または他方のタイプの飲料の生成は、該方法の２つのステップを制御することにより行なわれる。第１のステップは、ホイッパディスクの回転である。すなわち、細かい泡層を伴う飲料の生成においては、ホイッパの速度が高い。一方、泡を伴わない飲料の生成において、速度は、飲料混合物を混合させるに足る速度−すなわち、通常は、飲料濃縮物を希釈剤によって溶解させるに足る速度にすぎないが、細かい泡層を伴う飲料を生成するのに十分ではない。第２のステップは、バイパス入口で供給される流体の導入である。すなわち、細かい泡層を伴う少量の飲料の生成においては、バイパス入口を通じて流体が導入されない。一方、多量の飲料の急速生成においては、バイパス入口を通じて流体が導入されて、泡立った飲料混合物と出口導管内で混合される。
【００１９】
本発明の分配器および方法は、異なる濃度の飲料の生成、結果的に、異なる濃さの飲料の生成を可能にする。
【００２０】
本発明の分配器および方法は、泡を伴う或いは伴わない飲料の生成を可能にする。
【００２１】
本発明の分配器および方法は、カップに充填するための或いはマルチカップ容器に短時間で充填するための飲料の生成を可能にする。
【００２２】
本発明の前記特徴および他の利点は、好ましい実施形態の以下の詳細な説明および添付図面を参照することにより更に良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る泡立て機構の斜視図である。
【図２】図１の泡立て機構の側断面図である。
【図３】図１の泡立て機構の平断面図である。
【図４】図１の泡立て機構で使用されるホイッパディスクの斜視図である。
【図５】図１の泡立て機構の出力ノズルに取り付けることができるプレートの斜視図である。
【図６】図１から５の泡立て機構と共に使用するように構成される分配スパウトの別の実施形態であって、出力プレートを含む分配スパウトを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１−３を参照すると、本発明の好ましい実施形態は、投入容器１２を有する混合装置１０を含む。投入容器１２は、加圧流体を供給するための接線方向入口１６を有するボウル部１４を備える。投入容器１２内への流体流量を制御するために自動制御バルブが設けられるのが好ましい。流体は、旋回流、好ましくは略渦巻き効果を生み出すように選択される速度で入口を通じて導入される。
【００２５】
流体と混合されるべき液体濃縮物または粉末食品物質であってもよい成分は、好ましくはボウル部１４の上端の開口を含む粉末入口１８内または複数の入口１８内へと供給される。該成分は液体濃縮物の形態を成すことが好ましい。濃縮物または他の物質は、好ましくは装置１０よりも上側に配置される供給源によって手動で或いは自動的に供給することができる。供給源は、所定量の食品物質を投入容器１２内へ自動的に投入するために投入スクリューなどの投入機構を有することが好ましい。入口１８の内部の周囲にはカバー２０が延びており、該カバーは、ボウル部１４へ向けて突出して、旋回流が投入容器１２から抜け出るのをその上面によって防止する。任意の飛散材料を引き出すためにカバー２０の下面に接続されるオリフィス２１には吸引力が印加される。入口は、そこに注ぎ込まれる物質を受けることができるとともに流体と成分とを混合させるための十分な量の空気を受けることができるように十分に大きい。
【００２６】
図示の実施形態において、投入容器１２の喉部２２はボウル部１４の下側に配置される。喉部２２は、ボウル部１４よりも狭い直径を有するとともに、図２に示されるように側面に配置される喉開口２４を有することが好ましい。喉部２２は、ボウル部１４と略同軸であることが好ましく、ボウル部１４の軸に沿って略均一に狭まる。これにより、喉部内での流体の流れが高まり、粉末または他の食品物質の任意の捕捉が減少する。好ましくは、ボウル部１４と喉部２２との間の移行部は内側屈曲部２５を有しており、断面においては更に該内側屈曲部の後に傾斜部２７が続き、該傾斜部の後に外側屈曲部２９が続いている。
【００２７】
図２および図３を参照すると、ホイッパアセンブリ２６が投入容器と好ましくは喉開口で流体連通する。ホイッパアセンブリはホイッパディスク２８を含む。モータ３０がディスクシャフト３２を駆動し、該ディスクシャフトは、モータ３０がホイッパ軸３４周りでホイッパを駆動させるようにホイッパディスク２８を駆動する。モータ３０の動作および速度を制御するためにモータコントローラが設けられるのが好ましい。
【００２８】
好ましいホイッパディスク２８は、凸状の略ドーム形状のホイッパ面３６を有する。ドーム形状面３６は、ホイッパ軸３４に対して外側に面することが好ましい。ホイッパ面３６のドーム形状は、ホイッパ面３６が円弧部分から形成される回転面となるように形成することができる。そのような形態において、ホイッパ面３６は、横半径３８と表面半径４８とを有する切頂球の形態を成す。横半径は５ｍｍ〜２０ｍｍの長さを有することが好ましい。一実施形態において、横半径は少なくとも約１２ｍｍである。横半径は、好ましくは１０ｍｍ〜１８ｍｍであり、より好ましくは約１６ｍｍである。表面半径４８は、横半径よりも大きく、横半径よりも３〜５倍大きいことが好ましい。好ましい実施形態において、表面半径４８は横半径よりも約４倍大きい。一実施形態において、表面半径は少なくとも約２０ｍｍである。１つの実施形態において、表面半径４８は約１００ｍｍ未満であることが好ましい。好ましい実施形態において、表面半径４８は、約３０ｍｍ〜８０ｍｍであり、より好ましくは約６５ｍｍである。あるいは、ホイッパ面３６は、楕円または他の卵形状の一部によって形成される回転面であってもよい。そのような実施形態において、回転面を形成するために使用される楕円の一部は、その短軸を中心に対称である。ホイッパ面３６は約１５０ｍｍ２〜３０００ｍｍ２の表面積を有することが好ましい。好ましい実施形態において、ホイッパ面３６は、約５００ｍｍ２〜１５００ｍｍ２、より好ましくは約７００ｍｍ２〜９００ｍｍ２の表面積を有する。
【００２９】
ホイッパディスク２８の中心付近にはホイッパ軸３４に沿って中心チューブ４２が形成される。ホイッパ面３６は、中心チューブ４２を取り囲むとともに、中心チューブ４２の横断面積の４．５〜５倍の表面積を有するように形成される。より好ましくは、ホイッパ面３６の表面積は中心チューブの横断面積の約４．８倍である。好ましくは、ホイッパディスクの縁部からホイッパ面３６と中心チューブ４２との交差部へと通る線６８は、ホイッパディスクの縁部によって画定される平面に対して角度６９を成す。角度６９は、ホイッパディスクの直径および高さに伴って変わることができ、約０°〜約４５°であることが好ましい。好ましくは、角度６９は１０°〜３０°である。より好ましくは、角度６９は約１５°である。ホッパディスクは、ディスク背面４９の外縁によって形成される平面と、ホイッパ面３６と中心チューブ４２との交線によって画定される平面との間の距離として画定される高さ４４を有することが好ましい。高さ４４は、好ましくは少なくとも約１ｍｍ、最大で約１５ｍｍであり、より好ましくは少なくとも約２ｍｍ、最大で約８ｍｍであるが、他の高さを使用することができる。一実施形態において、高さ４４は、４ｍｍ〜８ｍｍであり、より好ましくは約５ｍｍである。
【００３０】
ホイッパディスク２８は、該ディスクに形成される複数の凹部６０を含む。その凹部は、ホイッパ面３６を複数のセグメント３９に分ける。凹部６０は、ホイッパディスク２８の中心からホイッパディスク２８の縁部近傍へと径方向外側に延びることが好ましい。図示の実施形態では、凹部６０がホイッパ面３６に対して均一な形状を有しており、その深さは均一ではなく径方向外側へ向けて減少する。別の実施形態では、形状および深さを変えることができ或いは均一にすることができる。好ましい実施形態では、図４に示されるように、幅６６および深さ６７がその最も内側部分で測定される。一実施形態では、幅６６が深さ６７よりも約１〜２倍大きい。より好ましくは、幅６６が深さ６７よりも約１．５倍大きい。好ましくは、各凹部６０は、ホイッパディスク２８の半径の少なくとも５０％にわたって延びる。図４に示される実施形態では、凹部６０の最内端がホイッパ軸３４から径方向に離間される。更に、凹部６０は、ホイッパディスク２８の外縁の径方向内側で終端する。そのような実施形態では、凹部６０が横半径３８の少なくとも約７５％にわたって延びることができる。他の実施形態では、凹部６０は、横半径３８の少なくとも８０％にわたって、より好ましくは少なくとも９０％にわたって延びることができる。一実施形態において、凹部６０は、ホイッパディスク２８の外縁まで略全体にわたって延びるように形成されてもよい。
【００３１】
ホイッパディスク２８は、多数の凹部６０を含むことができ、好ましくは１〜１０個の凹部６０を含む。好ましい実施形態において、ホイッパディスク２８は、２〜６個の凹部を含み、より好ましくは４個の凹部を含む。凹部６０のサイズ、特に幅６６は、ホイッパ面セグメント３９の総表面積が凹部６０によって占められる領域の総表面積の約３倍、特に総表面積の約４倍となるように、ホイッパディスク２８に存在する凹部６０の数に伴って変化する。また、好ましい凹部６０は、ホイッパ面３６の周囲で略等しい間隔をもって離間される。
【００３２】
好ましい実施形態では、凹部６０が半円筒形状を成す。そのような実施形態において、凹部６０は、軸６２に沿って延びるとともに、凹部がそれによって形成される円筒とホイッパディスク２８との交差によって規定されるように半径６３を有する。したがって、凹部６０のサイズおよび形状は、その半径と、ホイッパディスク２８に対する軸の位置および方向とに伴って変化する。好ましい実施形態では、軸６２がホイッパ軸３４に対して垂直である。そのような実施形態では、他の想定し得る実施形態と同様、凹部６０は、半径６３の外側方向に先細る形状を有する。図４に示されるように、凹部６０の上端の幅は、ホイッパ軸３４から離れるにしたがって減少する。あるいは、軸６２をホイッパ軸３４に対して下方へ傾けることができる。ホイッパディスク２８は、該ホイッパディスク２８の高さ４４に略等しい距離を隔ててホイッパハウジングの後壁５８から離間されるのが好ましいが、その離間距離は、凹部にとって望ましい寸法特性を与えるために僅かに短くすることができる。半径６３は約１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。より好ましくは、半径６３は約３ｍｍ〜８ｍｍである。好ましい実施形態では、半径６３が約４ｍｍである。一実施形態において、半径６３は、ホイッパ面３６の頂点でホイッパディスク２８の高さよりも少なくとも約１ｍｍ小さい。凹部６０が先細る実施形態において、凹部６０によって占められるホイッパ面３６の全周のパーセンテージの総計は、周長が測定されるホイッパ軸３４からの径方向距離に伴って変化し得る。一実施形態において、凹部６０の最内端では、凹部６０は、全周の少なくとも約５０％、より好ましくは約７５％を占めることができる。また、ホイッパディスク２８の外縁では、凹部６０が全周の約０％〜１０％を占めることができる。１つの実施形態において、凹部６０は、ホイッパディスク２６の外縁から５ｍｍに至るまでの距離で全周の０％を占めることができる。一実施形態において、凹部６０は、横半径３８の約２５％〜５０％である径方向距離で全周の約５０％を占める。更に、凹部は、横半径３８の少なくとも約５０％である径方向距離から始まって全周の２５％未満を占めることができ、また、横半径３８の少なくとも約７５％である距離で全周の約１０％未満を占めることができる。
【００３３】
ホイッパ面３８と凹部６０との間に形成される縁部は、それに晒される流体中にキャビテーションを形成するように、かなり鋭利であることが好ましい。好ましくは、ホイッパ軸３４からの距離に伴って変化し得る角度６５が縁部６４に沿って形成される。角度６５は、凹部６０の最も内側の部分の近傍で測定される場合には、好ましくは約３０°〜９０°、より好ましくは約９０°である。好ましい実施形態において、角度６５は、それがホイッパディスク２６の外縁へと広がるにつれて減少することが好ましい。望ましい態様を有するホイッパディスクは、ディスクの凹状断面が混合物を通過するにつれて、局所真空効果によって小さい泡を形成する。
【００３４】
好ましいホイッパディスク２８は、十分な流速でのホイッパディスク２８近傍の流体の流れに基づいて流体中に多量の泡を効率的に生み出すように最適化される。流体中の泡の形成は、ホイッパディスク２８を取り囲む流体の体積中でのホイッパディスク２８の動きによって引き起こされる流体中の制御されたキャビテーションによって増進される。好ましいホイッパディスク２８の構造は、本明細書中に開示される実施形態によれば、所望量の泡を流体中に形成するだけでなく、一般に他の既知の泡立て装置よりも小さいサイズの泡も形成するように構成される。具体的には、ホイッパディスク２８がコーヒー製品、特に前述したように混合チャンバ１２内で形成されるエスプレッソ製品と共に使用されると、形成される泡は、分配された流体の上端に沿って泡が定着するときにクレマの層を形成するのに十分小さいサイズを有する。クレマ中およびフォーム中の泡は同様のサイズの幾つかの泡を含むが、泡は、一般に、フォーム中よりもクレマ中の方がかなり小さい。一般に、好ましいホイッパディスク２８は、分配される流体中における大きい泡に対する小さい泡の割合を増大させるように構成される。
【００３５】
ホイッパディスク２８は、ホイッパ軸３４付近に取り付け部を含むことが好ましい。取り付け部は、モータ３０の出力シャフトと係合するように構成される中心チューブ４２の形態を成すことが好ましい。チューブ４２と出力シャフトとの間の係合は、これらの間で圧入をもたらす構成によって容易にすることができる。好ましくは、これらの部品は、ホイッパディスク２８がモータ出力シャフト３２の回転に伴って回転するように前記部品間で摩擦嵌合を維持するべく構成される。あるいは、チューブ４２および出力シャフト３２は、その相互の回転を容易にするための嵌め合い形状を有することができる。ホイッパディスク２８は、図示の実施形態では投入容器１２との一体構造を成す一体部品であるホイッパハウジング５２内に配置される。
【００３６】
好ましいホイッパハウジング５２は、ホイッパディスク２８上に少なくとも部分的に位置する形状を伴う内側ハウジング面５４を有する。内側ハウジング面５４と外周部ホイッパ面３６との間には、ホイッパハウジング５２がホイッパディスク２８上にわたって広がるにつれて変化し得るせん断隙間５６が形成される。ホイッパディスク２８とホイッパハウジング５２との間の最も狭い点で測定すると、せん断隙間５６は、少なくとも約０．５ｍｍ、より好ましくは少なくとも約０．８ｍｍ、最も好ましくは少なくとも１ｍｍとなり得る。この場所でのせん断隙間５６の寸法は、好ましくは最大で約２．５ｍｍ、より好ましくは最大で約１．５ｍｍである。しかしながら、好ましい実施形態において、せん断隙間のサイズおよび形状は、流体中での十分小さい泡の形成において不要である。むしろ、ホイッパディスク２８それ自体の形態が泡形成に影響を与え、ホイッパハウジング５２は、ホイッパディスク２８と接触する流体の流れをもたらすとともに、ホイッパディスク２８と接触する流体の滞留をもたらすように形成される。好ましくは、ハウジング５２は、可能な限り多くの流体がホイッパディスク２８と接触するように構成される。同様に、ホイッパハウジング５２は、許容できる数の泡を流体中に形成できるように十分長く流体がホイッパディスク２８と実質的に接触したままとなるべく更に構成される。流体がホイッパディスク２８と接触することに関して言及すると、所望のキャビテーションを流体中に形成して泡をもたらすためには、直接的な接触は必要とされず、流体がホイッパディスク２８の形状および動きによって影響されるだけで十分であることは言うまでもない。
【００３７】
ホイッパディスク２８を後壁５８から離間させることができる。好ましい実施形態では、ホイッパディスク２８の後面４９が一定距離を隔てて後壁５８から離間され、前記距離は、非常に多くの量の流体がホイッパディスク２８と後壁５８との間の空間内に入り込むのを防止するべく最小限に抑えられるが、例えばホイッパディスク２８の動作中においてホイッパディスク２８と後壁５８との間の摩擦による干渉を防止するに足る距離である。したがって、ホイッパディスク２８は、少なくとも約０．２５ｍｍ、多くても２ｍｍだけ後壁５８から離間される。間隔は、より好ましくは少なくとも約０．５ｍｍであり、最も好ましくは少なくとも約１ｍｍである。
【００３８】
後壁５８は、ホイッパディスク２８よりも大きい外径を有することが好ましく、少なくとも約１０％〜２０％大きいことが好ましい。好ましい実施形態の後壁５８の外径は、少なくとも約３０ｍｍであり、多くても約６０ｍｍである。
【００３９】
ホイッパディスク２８および後壁５８の下流側には製品出口チューブ７２が配置され、該製品出口チューブは、生成された流体混合物を分配するように配置される。製品出口チューブ７２は、投入容器１２と一体構造を成す一体品として示されている。製品出口チューブ７２は、分配されるべき最終製品にしたがって選択される直径を有する導管を備えることが好ましい。好ましい製品出口チューブ７２は、幾つかの異なるミルクおよびコーヒー飲料を生成するようになっている実施形態においては約２ｍｍ〜５ｍｍの内径を有する。主にコーヒーを対象とする実施形態は、約１ｍｍ〜３ｍｍの内径を有する製品出口チューブ７２を有することが好ましく、また、主にミルクを対象とする実施形態では、約４ｍｍ〜８ｍｍの内径が好ましい。製品出口チューブ７２の直径は、ホイッパディスク２８からの所望の圧送性能を得るように選択される。導管の直径を大きくすると、流れをより速くすることができ、一方、直径を小さくすると、より大きな背圧が与えられて、流体混合物がホイッパアセンブリ内および投入容器１２内に長い時間にわたって保持される。カップ内へ更に容易に分配するため、製品出口チューブ７２の端部に分配スパウト７５が取り付けられるのが好ましい。
【００４０】
図２に示されるように、分配スパウト７５には、リストリクタとしての機能を果たすテーパ部７７を形成することができる。テーパ部は、流体の流通を制限するように形成されており、それにより、出力スパウト７２を通じた液体製品の流速を減少させて、ホイッパディスク２８に対して流体を長く晒すことができる。これにより、クレマ形成泡の生成効率を高めることができる。テーパ部７７の小さい方の直径は、好ましくは最大で出口チューブ７２の直径のサイズの約９５％であり、より好ましくは前記サイズの８０％〜９０％であり、最も好ましくは約８８％である。更に、テーパ部７７の有効性は、テーパ部７７を少なくとも２ｃｍ、より好ましくは少なくとも約５ｃｍの長さにわたって延ばすことによって高めることができる。好ましい実施形態において、テーパ部は、４ｃｍ〜８ｃｍの長さ、より好ましくは約６ｃｍの長さを有するが、他の長さも可能である。テーパ部は、従前の泡立て装置と比べて流体の流通を制限するように構成されるのが好ましい。一実施形態において、テーパ部７７は、その長さにわたって更に先細るように形成することができる。例えば、テーパ部７７の直径は、出口チューブ７２の直径の最大で約９０％である最大テーパ直径に達する分配スパウト７５の下流側端部近傍まで連続的に減少することができる。１つの実施形態において、テーパ部７７の下流側端部は、出口チューブ７２の直径の約６０％〜８０％、より好ましくは約６５％〜７５％の直径を有する。好ましい実施形態では、テーパ部７７の下流側端部の直径が出口チューブ７２の直径の約６８％である。出口チューブ７２の直径よりも小さい直径を有する開口が形成されるディスクなど、更なる或いは代わりのリストリクタを分配スパウト７５内に含めることができる。
【００４１】
一実施形態において、分配スパウト７５は、二次的な流体供給を受け入れるための二次入口８６を含むことができる。好ましくは二次的な流体供給は、入口１６を通じて混合チャンバ１２内に入る流体と共通の供給源から生じ、該供給源は、好ましくは、水であってもよい流体を好ましい温度まで加熱するためのヒータを含む。入口８６の存在は、多量の飲料、特にコーヒーを短い時間で生成して分配すべきときに有用となり得る。装置１０の好ましい実施形態は、生成された流体がホイッパハウジング５４および出口チューブ７２を通じて非常にゆっくりと流れて短時間で多量の流体が生成されるように形成することができる。したがって、通常使用されるよりも少ない流体、好ましくは水を入口１６を介して供給することにより飲用にとって好まれるよりも高い濃度で飲料を生成することができる。これにより、少ない量の流体がハウジング５４を通過する必要がある。その後、流体、好ましくは水が二次入口を通じて供給され、該流体は、二次入口の出口端を通過して容器内へ入る。好ましくは、二次入口８６を通じた分配スパウト７５への流体流れは、重力によって少なくとも部分的に影響を受ける。二次入口８６を通じた流体流れは、ホイッパハウジング５４からの濃縮流体の出力と同時に行なうことができる。二次入口８６を通じて供給される流体の量は、飲料用の所望の消費濃度を与えるのに適することが好ましい。装置は、そのユーザがこのオプションを選択できるように構成されるのが好ましい。また、二次入口８６は、水などの未生成流体を出口チューブ７２の出力端から供給するために使用できる。更なる好ましい実施形態では、そのような飲料生成中にホイッパディスクの速度を減少させて更に完全に停止させることができる。分配スパウト７５の下流側端部は、生成飲料を装置１０から分配されるときに受けるためにカップまたは他の飲料輸送体を前記下流側端部の下側に配置できるように構成されるのが好ましい。更に好ましくは、分配スパウト７５の下流側端部は、テーパ部よりも幅広く、更に好ましくは出口チューブ７２よりも幅広い。
【００４２】
図５および図６に示されるように、分配スパウト７５の端部に出力プレート８０が取り付けられるのが好ましい。出力プレート８０は、二次入口を通じて供給される流体がホイッパ出口７２によって供給される飲料混合物と適切に混合するように流体の流通速度を制御するべく構成されるのが好ましい。また、出力プレートは、多量の流体製品が分配されるときに大きい望ましくない泡を更に減少させ或いは排除することもできる。出力プレート８０のオリフィス８２は、小さいクレマ泡が乱されずに通過できる十分大きい寸法に設定されるが、大きい泡を分断し或いは大きい泡を分配製品から取り除くように寸法付けられる。出力プレート８０の厚さ８４は、速度低下と大きい泡の存在の減少とに寄与することもできた。穴８２は、直径が好ましくは約１〜１．５ｍｍ、より好ましくは約１．２５ｍｍである。プレート８０の厚さ８４は、好ましくは約１〜１．５ｍｍ、より好ましくは約１．２５ｍｍである。好ましい実施形態では、開口８２の直径がプレートの厚さ８４にほぼ等しいことが好ましい。
【００４３】
コイルスプリング８８を分配スパウト７５内に嵌め付けることができる。コイルスプリング８８は、大きい泡がコイルスプリングに捕捉されて流体から分離されるように或いは大きい泡が小さい泡へと分断されるように出口チューブ７２を通じた流体の流れを乱すべく構成される。一実施形態において、コイルスプリング８８は、二次入口８６とテーパ部７７との交差部を通り過ぎて延びることができる。コイルスプリングはステンレススチールワイヤから形成されるのが好ましいが、他の適した材料を使用できる。コイルスプリング８８の全直径は、コイルスプリング８８が出口チューブ７２内にぴったりと嵌合して圧縮を引き起こさないように設定することができる。あるいは、コイルスプリング８８が出口チューブ７２内に緩く嵌合できる。コイルスプリング８８の代わりに別のフィルタ構造を使用できる。
【００４４】
Ｏリング９０などのシールが、投入容器１２と後壁部材５８と製品出口チューブ７２領域との間の空間をシールする。
【００４５】
使用時、流体が接線方向入口１６を通じて投入容器１２内に接線方向で導入される。好ましい実施形態では、流体が水を含み、流量は、約３ｍＬ／秒〜３０ｍＬ／秒、より好ましくは約５ｍＬ／秒〜１５ｍＬ／秒、最も好ましくは約９ｍＬ／秒〜１２ｍＬ／秒である。投入容器１２内への水の流れが開始される時点で、あるいは、好ましくはその後に、粉末コーヒー製品および／または粉末ミルクなどの粉末食品成分が粉末入口１８を通じて水中に投入される。あるいは、粉末に加えて或いは粉末に代えて流体濃縮物を使用することができる。粉末投入は、好ましくは水の投入が始まった後、少なくとも約０．１秒から、より好ましくは少なくとも約０．３秒後から、好ましくは最大で約３秒後から、より好ましくは最大で約１．０秒後から始まる。水は、粉末投入が停止されるまで、好ましくは粉末投入が終了した後、最大で約８秒まで、より好ましくは最大で約３秒後まで、好ましくは少なくとも約１．０秒後まで、投入容器１２内に供給され続けられることが好ましい。粉末の代わりに液体濃縮物が使用されると、同じプロセスステップが実施される。
【００４６】
水および粉末は、喉部２２を含む投入容器１２内の旋回流中で混合し始める。ホイッパディスク２８は、混合物を製品出口チューブ７２へ向けて圧送して所望の泡立ち・曝気効果を生み出すのに十分な速度でモータ３０により回転される。ホイッパディスク２８は、混合物中に組み込むための空気を吸引する。ホイッパディスク２８の速度は、所望の大きさのエネルギを混合物へ供給して所望の泡立ちを引き起こすための速度選択を可能にするべく変えられることが好ましい。特定の品質の製品を得るため、単一製品の生成中にホイッパディスク２８の回転速度を２つ以上の速度間で変えることができる。装置１０は、特にコーヒーまたはエスプレッソのような飲料に関してクレマと同様の厚さおよび泡サイズの泡層を与えるように構成されるのが好ましい。装置１０は、例えば、ミルク泡を生成するための高い特定のエネルギ散逸と、高品質コーヒークレマを得るための適度に低い特定のエネルギ散逸とを同じユニットで与えることができる。その後、発泡製品が製品出口チューブ７２を介して分配される。
【００４７】
装置のエネルギ散逸は、ディスク速度および製品流量を調整することによって制御できるが、これらの量は相互に依存している。ディスク速度の増大および流量の減少は、高いエネルギ散逸を与える。好ましい流量は、少なくとも約５ｇ／秒から最大で約３０ｇ／秒に至り、より好ましくは、少なくとも約８ｇ／秒から最大で約１５ｇ／秒に至る。システムの流量は、前述したリストリクタ装置のうちの１つ以上を使用して制御できる。好ましい実施形態において、流量は、望ましい高品質クレマ形成のために最適化され、最大で約１０ｇ／秒であり、好ましくは約８ｇ／秒未満である。また、ｒｐｍが増大される場合には、機械のノイズおよびコストも増大する。
【００４８】
前述した好ましい実施形態によれば、例えば約３００００ｒｐｍを上回る極めて高いディスク速度を要することなく個々の飲料を生成するのに望ましい流量を伴うコンパクトなサイズの装置を提供できる。ディスク速度は、好ましくは少なくとも約５０００ｒｐｍ、最大で約２５０００ｒｐｍ、より好ましくは少なくとも約１００００ｒｐｍ、最大で約１５０００ｒｐｍであるが、他の速度を使用することができる。これらの回転速度では、ホイッパディスクが約１８ｍｍ以上の横直径３８を有することができる。ディスク速度の昇降は、飲料のための異なる特性を生み出すことができる。また、異なる速度にしたがってホイッパにより生成される発泡飲料と、バイパス入口８６からの未発泡液体の付加または非付加との組み合わせは、飲料特性を更に変えることができる。
【００４９】
本発明の例示的実施形態が本明細書中で開示されるが、多数の変更および他の実施形態が当業者によって想起され得ることは言うまでもない。例えば、ホイッパディスクは、内側に面するホイッパ面を有していてもよく、また、ホイッパの内側に延びるホイッパハウジングの一部に対して回転してもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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