(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種類または複数種類の飲料原料（２００）を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジ（１）であって、該カートリッジが水媒体をそのカートリッジ内に導入するための入口（１２１）と、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料を吐出するための出口（１２２）とを具え、前記カートリッジが外側部材（２）および該外側部材の内側に配され、前記外側部材に結合し固定して組み付けられる内側部材（３）を具え、前記内側部材が前記カートリッジの前記出口を形成する注ぎ口（４３）を具えていることを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記注ぎ口（４３）が前記内側部材（３）と一体である請求項１に記載のカートリッジ（１）。
【請求項３】
前記注ぎ口（４３）がテーパ部分（４５；９２）を具えている請求項１または２に記載のカートリッジ（１）。
【請求項４】
前記注ぎ口（４３）が円筒部分（５８；９３）を具えている請求項１ないし３のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項５】
前記注ぎ口（４３）が、その長さ方向に沿って少なくとも一部が延在する仕切り（６５）を具えている請求項１ないし４のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項６】
前記外側部材と前記内側部材とを結合するためのスナップ嵌合構造が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項７】
前記スナップ嵌合構造は協働する形成物（１９，９１）を前記内側部材および前記外側部材に具えている請求項６に記載のカートリッジ（１）。
【請求項８】
前記外側部材（３）はその内部空間（３４）を閉じる閉塞された第１端（１１）と前記内部空間（３４）を開く開放された第２端（１２）とを具え、前記外側部材と結合する前記内側部材では注ぎ口の出口（４４）が前記第２端に向いている請求項６または７に記載のカートリッジ（１）。
【請求項９】
前記入口（１２１）が前記外側部材の前記第２端に向いている請求項８に記載のカートリッジ（１）。
【請求項１０】
前記外側部材の前記第１端の部位またはその近傍で、前記外側部材および前記内側部材が結合される請求項８または９に記載のカートリッジ（１）。
【請求項１１】
前記外側部材は内側に向かう延在部（１８）を具え、該延在部が前記外側部材と前記内側部材との結合時に前記注ぎ口の基端部に受容されるようにした請求項６ないし１０のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項１２】
前記内側部材（３）はフレーム（４１）を具え、該フレーム上にフィルタ（４）が設けられている請求項６ないし１１のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項１３】
前記外側部材（３）はその内部空間（３４）を閉じる閉塞された第１端（１１）と前記内部空間（３４）を開く開放された第２端（１２）とを具え、前記内側部材と前記外側部材とが結合したときに、前記外側部材の前記第１端と前記フレーム（４１）との間に１以上の通路（５７）が形成されている請求項１２に記載のカートリッジ（１）。
【請求項１４】
前記１以上の通路（５７）が、フレームから上方に延在して前記外側部材の前記第１端に至るウェブ（５４）によって画成されている請求項１３に記載のカートリッジ（１）。
【請求項１５】
前記１以上の通路（５７）が前記注ぎ口（４３）に向かって下方に傾斜している請求項１３または１４に記載のカートリッジ（１）。
【請求項１６】
前記内側部材（３）がさらに前記注ぎ口を取り囲むスカート（８０）を具えている請求項６ないし１１のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項１７】
前記外側部材（３）はその内部空間（３４）を閉じる閉塞された第１端（１１）と前記内部空間（３４）を開く開放された第２端（１２）とを具え、前記スカート（８０）は上部延在部（８１）を具え、前記カートリッジを組み立てたときに前記上部延在部が前記カートリッジの前記第１端（１１）と接触するようになっている請求項１６に記載のカートリッジ（１）。
【請求項１８】
前記上部延在部（８１）の上部リム（９１）が前記外側部材の協働形成物（１８，１９）と係合して、前記内側部材を前記外側部材に結合させるためのスナップ嵌合構造をなす請求項１７に記載のカートリッジ（１）。
【請求項１９】
前記外側部材の前記協働形成物は内向きの延在部（１８）である請求項１８に記載のカートリッジ（１）。
【請求項２０】
前記カートリッジがディスク形状である請求項１ないし１９のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２１】
さらに飲料の噴流を生成するための手段を具え、該手段が前記入口と前記出口との間の飲料流路にアパーチャ（７０）を有している請求項１ないし２０のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２２】
前記入口（１２１）および／または前記出口（１２２）は、使用のためにカートリッジの前記入口および／または前記出口を形成する前には、実質的に空気および水不透過性の材料で覆われている請求項１ないし２１のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２３】
前記入口および／または前記出口は実質的に空気および水不透過性のラミネート（５）で覆われている請求項１ないし２２のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２４】
前記ラミネートがポリプロピレンである請求項２３に記載のカートリッジ（１）。
【請求項２５】
前記外側部材および／または前記内側部材がポリプロピレンで形成されている請求項１ないし２４のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２６】
前記外側部材および／または前記内側部材が生分解性高分子で形成されている請求項１ないし２５のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２７】
前記外側部材および／または前記内側部材が射出成形によって形成されている請求項１ないし２６のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２８】
前記内側部材が荷重受け部材をなしている請求項１ないし２７のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
【請求項２９】
それぞれが請求項１ないし２８のいずれかに記載された複数のカートリッジ（１）であって、それぞれに収納された前記１以上の飲料原料から生成される飲料の百分率生産量が標準偏差１．０以内である複数のカートリッジ。
【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パッケージ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納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ト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】
特許文献１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。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。
【０００４】
カートリッジ本体内に形成される狭隘で蛇行した通路によって、上述したタイプの飲料カートリッジを殺菌することが難しいこともわかっている。例えばカートリッジを上記にさらすことによる殺菌は蛇行通路に対して有効ではない。カートリッジの表面張力特性によって蛇行通路内への蒸気の進入が妨げられ、したがってコンポーネント表面全体を蒸気にさらすことができなくなるからである。
【０００５】
飲料カートリッジはスプラッタおよびスプラッシュの問題を起こしがちであり、カートリッジから飲料を提供する際に、飲料が容器の縁の外に噴射されたりはね飛んだりする。これは特に飲料が比較的高圧で提供される場合に起こる。容器内に飲料を導く吐出プローブを飲料調製機械に設けることによって、この問題を緩和する試みがなされている。しかしながら、吐出プローブは時間が経つにつれて飲料残渣により汚染される傾向にあり、清浄にすることが困難である。さらに、異種飲料間の相互汚染の恐れもある。
【０００６】
加えて、特許文献１のカートリッジにおいては、アパーチャを通して飲料を通過させることにより飲料の噴流が形成されるようにしている。このタイプのアパーチャを正確に寸法づけ、位置決めすることは困難であることがわかっている。アパーチャを正確に寸法づけ、位置決めすることは非常に重要である。最終的な飲料内に適正に気泡が巻き込まれるようにすることが重要であるからである。アパーチャが内部に配置され、かつコンポーネントの他の部分に取り囲まれるような場合、射出成型コンポーネントに小径のアパーチャを形成することは特に難しい。アパーチャを形成する従来の方法は、アパーチャの所要の直径に合わせて寸法づけたモールドピンを用いるものである。しかしモールドピンによって形成されるアパーチャは通常、コンポーネントの開口（この開口は、成型時にモールドピンがコンポーネントにアクセスできるようにするものである）に向いているのみである。この結果、飲料カートリッジにおいては、飲料が出口に向けてそのまま導かれることから、１２〜１６ｍ／ｓという非常に高い速度で開口から供給されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０１／５８７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
カートリッジの信頼性における一つの要素は、内圧に耐える能力である。したがって、本発明の目的は、内圧に耐える能力を改善した飲料カートリッジを提供することにある。
【０００９】
かかるカートリッジを低廉なものとするためには、簡単で信頼性の高い方法でカートリッジを製造することが望まれる。特に、製造時にカートリッジのコンポーネントを手で取り扱う程度を減らし、かつコンポーネントの全数を減らすことが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
したがって、本発明は、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジであって、該カートリッジが水媒体をそのカートリッジ内に導入するための入口と、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料を吐出するための出口とを具え、前記カートリッジが外側部材および該外側部材に結合して組み付けられる内側部分を具え、前記内側部分が前記カートリッジの前記出口を形成する注ぎ口を具えていることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００１１】
本発明のカートリッジは、内側部材および外側部材である主コンポーネントによって容易に組み立てられる。内側部材および外側部材として分離したコンポーネントを用い、これらを結合して組み立てるようにすることで、各コンポーネントの製造を最適化することができる。これは、カートリッジを通る飲料流路が外側部材および内側部材間の界面によって形成されることから、非常に小さい公差が望まれる本発明のカートリッジにおいて特に有利な点である。加えて、この内側部材および外側部材のコンポーネントは、組み立て前の分離状態にあるときに簡単に殺菌消毒することができるものである。これらのコンポーネントを組み合わせると何本かの小口付き蛇行経路が形成され、これを既知の方法で効果的に殺菌することはできない。コンポーネントを殺菌できることは、カートリッジを乳を主原料とする飲料の供給に用いる場合において、特に有利な特徴である。加えて、結合される分離コンポーネントを用いることで、組み立て時にカートリッジを反転する必要がない。内側部材および付加的なフィルタの結合、飲料原料の充填およびラミネートなどのリッドの結合はすべて、外側部材の一姿勢により行うことができるからである。
【００１２】
有利な点は、内側部材が注ぎ口を具えていることである。注ぎ口は流出する飲料をカップなどの容器に導く働きをする。注ぎ口は飲料の余計な飛散を防ぐとともに、流量特性を調整して飲料がカートリッジから容器に移るようにするのに有用である。例えば、飲料に加わる乱流の程度を低減するよう注ぎ口の形状を定めることで、飲料に含まれる泡が必要以上に減らないようにすることができる。また、有利な点は、飲料調製機械内に分離した注ぎ口を設けるのではなく、カートリッジ自体が注ぎ口を具えていることである。よって、供給サイクルにおいて異種飲料間の相互汚染の恐れがない。それぞれの注ぎ口は１回だけ使用され、カートリッジの残りの部分とともに処分されるからである。また、好ましくは、注ぎ口から流出する飲料が飲料調製機械の出口機構と接触しないようにする。これにより、飲料調製機械が飲料残渣によって汚されることがない。好適には、注ぎ口が内側部材と一体となっている。有利な点は、注ぎ口と内側部材とがモールドまたはその他の方法によって一体化された単一ユニットとなっており、カートリッジの製造コストを低減するとともに、組み立てを要するコンポーネントの数を減らすことができることである。
【００１３】
一実施形態において、注ぎ口はテーパ部分を具えている。他の実施形態では、注ぎ口が円筒部分を具えている。さらなる選択的変形例では、注ぎ口は、その長さ方向に沿って少なくとも一部が延在する仕切りを具えている。仕切りは流出する飲料の飛散を低減する。
【００１４】
好適には、外側部材と内側部材とを結合するためにスナップ嵌合構造が設けられる。典型的には、スナップ嵌合構造は協働する形成物を内側部材および外側部材に具えている。スナップ嵌合構造は内側部材および外側部材の迅速な組み立てを提供するだけでなく、結合を確実にする方法である。有利な点は、飲料原料にさらされることになるカートリッジの内部において接着剤が不要となることである。
【００１５】
好ましくは、外側部材は閉塞された第１端と開放された第２端とを具え、外側部材と結合する内側部材では注ぎ口の出口が開放第２端に向くようになっている。また好適には、入口が外側部材の開放第２端に向いている。よって入口および出口はカートリッジの同じサイドに向いている。これにより、カートリッジを薄型（low-profile）の機械に使用することができ、使用に際しては入口および出口を形成するための穿孔手段を飲料調整機械の単一面から突出させることができるようになる。
【００１６】
好ましくは、外側部材の閉塞第１端の部位またはその近傍で、外側部材および内側部材が結合される。よって、内側部材および外側部材の結合は、外側部材の開放端すなわち口部から離れた位置で行われることになる。有利な点は、飲料原料のカートリッジへの充填に先立って、かつカートリッジの開放端すなわち口部の封止に先立って結合ステップを行なうことができることである。これにより、内側部材および外側部材をまず結合させて部分組み立て品を形成し、その後にパッキングラインの充填ステーションに移送して１以上の飲料原料を入れることができるので、組み立てプロセスが簡単なものとなる。次に、充填されたカートリッジが封止される。これは例えば、外側部材の開放端にラミネートシートを熱溶着する（heat welded）ことによって行われる。この組み立てプロセスにより、熱溶着のステップを通じ、外側部材、内側部材およびラミネートを位置合わせし、かつ位置合わせ状態を維持するための困難な作業を排除できる。
【００１７】
好適には、外側部材は内側に向かう延在部を具え、外側部材と内側部材との結合時に注ぎ口の基端部（proximal end）に受容されるようになっている。
【００１８】
一実施形態では、内側部材はフレームを具え、このフレーム上にフィルタが設けられている。好適には、内側部材と外側部材とが結合したときに、外側部材の閉塞第１端とフレームとの間に１以上の通路が形成される。さらに、その１以上の通路は、フレームから上方に延在して外側部材の閉塞第１端に至るウェブによって画成される。好ましくは、１以上の通路は注ぎ口に向かって下方に傾斜している。
【００１９】
他の実施形態において、内側部材は注ぎ口を取り囲むスカートを具えている。好ましくは、スカートは上部延在部を具え、カートリッジを組み立てたときにカートリッジの閉塞第１端と接触するようになっている。好ましくは、上部延在部の上部リムが外側部材の協働形成物と係合して、内側部材を外側部材に結合させるためのスナップ嵌合構造をなす。典型的には、外側部材の協働形成物は内向きの延在部である。
【００２０】
好ましくは、カートリッジはディスク形状である。カートリッジはさらに飲料の噴流を生成するための手段を具えていてもよく、この手段は入口と出口との間の飲料流路にアパーチャを有している。好ましくは入口および／または出口は、使用のためにカートリッジの入口および／または出口を形成する前には、実質的に空気および水不透過性の材料で覆われている。例えば、入口および／または出口は実質的に空気および水不透過性のラミネートで覆われる。ラミネートはポリプロピレンであってもよい。外側部材および／または内側部材は、例えばポリプロピレンで形成することができる。あるいは、外側部材および／または内側部材を生分解性高分子で形成することも可能である。
【００２１】
好ましくは、内側部材は荷重受け部材（load- bearing member）をなす。
【００２２】
好ましくは、上述したようなカートリッジを複数設け、カートリッジ内に収納された１以上の飲料原料から生成される飲料の百分率生産量（percentage yield）が標準偏差１．０以内となるようにする。
【００２３】
また、本発明は、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジであって、該カートリッジが水媒体をそのカートリッジ内に導入するための入口と、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料を吐出するための出口とを具え、前記カートリッジが外側部材と、該外側部材に挿入される内側部分と、前記飲料の噴流を生成するための手段とを具え、該噴流生成手段が前記入口を前記出口に接続させるための飲料流路にアパーチャを有しており、前記アパーチャが前記内側部材および前記外側部材間の界面によって画成されていることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００２４】
本発明のカートリッジは、提供される飲料の見た目や特性を変えることのできる飲料噴流を生成する。例えば、飲料の噴流に空気を混入することで、提供される飲料内に多数の小気泡を生成することができる。本発明のカートリッジは、内側部材および外側部材である主コンポーネントによって容易に組み立てられる。内側部材および外側部材として分離したコンポーネントを用い、これらを結合して組み立てるようにすることで、各コンポーネントの製造およびカートリッジの組み立てを最適化することができる。これは、噴流を生成するアパーチャの寸法および配置について、および、カートリッジを通る飲料流路の残部について、非常に小さい公差が望まれる本発明のカートリッジにおいて特に有利な点である。加えて、アパーチャを流路の全体的な方向に直交する向きとすることで、飲料がカートリッジの壁面に衝突し、供給に先立って減速されるようにすることができる。上述したように、アパーチャを精密にし、方向づけることは射出成形コンポーネントにとって困難である。本発明によれば、単一のコンポーネントに例えばモールドピンによってアパーチャの全体を形成するのではなく、内側部材と外側部材との間の界面を用いてアパーチャを画成することにより、そのような困難が解消される。
【００２５】
内側部材または外側部材の一方は開口を具え、内側部材または外側部材の他方は閉塞部（obstruction）を具えて、内側部材を外側部材に挿入する際に、閉塞部が開口を部分的に閉塞してアパーチャが画成されるようになっている。
【００２６】
有利な点は、アパーチャを画成するべく合わされる分離した開口および閉塞部をより容易に作成できることである。好ましくは、開口は細長いスロットを具え、これは内側部材に設けることができる。この場合は外側部材が閉塞部を具える。好ましくは、閉塞部は外側部材の延在部を具え、その少なくとも一部が内側部材内に突出するようにする。内側部材の円筒壁に細長いスロットを形成することができる。好ましくは、細長いスロットは円筒壁の上縁まで延在している。一実施形態では、外側部材の延在部は円筒状の延在部であり、内側部材の円筒壁内に摺動嵌合するようにして受容される。典型的には、アパーチャは０．４〜０．７ｍｍ2の断面積を有している。
【００２７】
好ましくは、カートリッジはさらに、少なくとも１つの空気用の入口と、飲料の噴流の圧力低下を生じさせるための手段とを具え、使用に際し、少なくとも１つの空気用入口から飲料内に複数の小泡が導入されるようにする。好ましくは、少なくとも１つの空気用入口はアパーチャより下流の内側部材に設けられる。内側部材が出口を形成する注ぎ口を具えていてもよい。好ましくは、アパーチャによって提供される飲料噴流が注ぎ口に導かれ、アパーチャから導入されて出口から出て行く間に、注ぎ口の表面に衝突できるようにする。好ましくは、当該表面は注ぎ口の凹壁である。凹壁は、好ましくはアパーチャとは反対側の注ぎ口の部位に配置される。好ましくは、アパーチャは、出口から流出する飲料の流れに実質的に垂直な角度で流れるよう、飲料を導く。よって飲料は、カートリッジから出て行くことができる前に偏向され、その結果飲料が減速する。これは、容器に対する飛散を防止する上で望ましい。
【００２８】
内側部材および外側部材のコンポーネントは、組み立て前の分離状態にあるときにより簡単に殺菌消毒することができる。これらのコンポーネントを組み合わせると何本かの小口付き蛇行経路が形成され、これを既知の方法で効果的に殺菌することはできない。コンポーネントを殺菌できることは、カートリッジを乳を主原料とする飲料の供給に用いる場合において、特に有利な特徴である。
【００２９】
有利な点は、注ぎ口が内側部材に一体化されていることである。注ぎ口は流出する飲料をカップなどの容器に導く働きをする。注ぎ口は飲料の余計な飛散を防ぐとともに、流量特性を調整して飲料がカートリッジから容器に移るようにするのに有用である。例えば、飲料に加わる乱流の程度を低減するよう注ぎ口の形状を定めることで、飲料に含まれる泡が必要以上に減らないようにすることができる。また、有利な点は、飲料調製機械内に分離した注ぎ口を設けるのではなく、カートリッジ自体が注ぎ口を具えていることである。よって、供給サイクルにおいて異種飲料間の相互汚染の恐れがない。それぞれの注ぎ口は１回だけ使用され、カートリッジの残りの部分とともに処分されるからである。また、好ましくは、注ぎ口から流出する飲料が飲料調製機械の出口機構と接触しないようにする。これにより、飲料調製機械が飲料残渣によって汚されることがない。有利な点は、注ぎ口と内側部材とがモールドまたはその他の方法によって一体化された単一ユニットとなっており、カートリッジの製造コストを低減するとともに、組み立てを要するコンポーネントの数を減らすことができることである。
【００３０】
好ましくは、カートリッジはディスク形状である。外側部材および／または内側部材は、例えばポリプロピレンで形成することができる。生分解性高分子でカートリッジを形成することも可能である。
【００３１】
また、本発明は、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジであって、該カートリッジは、前記１種類または複数種類の飲料原料を収納するための区画を具え、該区画が水媒体をその内部に導入するための複数の入口アパーチャと、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料のための出口アパーチャとを有しており、前記入口アパーチャの一部と前記出口アパーチャとをずらすことで、前記入口アパーチャを通って前記区画内に進入する前記水媒体の一部が前記区画内で強制循環されてから前記出口アパーチャを通って前記区画から出て行くようにされており、前記複数の入口アパーチャが前記区画の周りに配置されていることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００３２】
有利な点は、本発明のカートリッジが入口アパーチャと、少なくとも一部がずれた出口アパーチャとを具えていることである。これにより，飲料原料を収納する区画に入る水媒体が入口アパーチャから出口アパーチャへとそのまま通過してしまうことが無いようにすることができる。そのまま通過するのではなく、水媒体は出口アパーチャを介して出てゆく前に、区画内で強制的に循環させられる。これにより、区画内の飲料原料のほぼ全部が水媒体流路に接触するので、水媒体と飲料原料との混合の度合いが増進する。
【００３３】
好ましくは、入口アパーチャを区画周囲に等間隔に配置することができる。好ましくは、入口アパーチャに対し、出口アパーチャは区画の中心に向けて配置される。出口アパーチャを区画中心の周りに等間隔に配置することができる。入口アパーチャおよび出口アパーチャを等間隔に配置することによって、区画内でのより一様な流れを提供し、これによって飲料原料および水媒体のより確実な混合が提供される。
【００３４】
好ましくは、カートリッジは３〜１０個の入口アパーチャを具える。一実施形態では、４個の入口アパーチャが設けられる。
【００３５】
好ましくは、カートリッジは３〜１０個の出口アパーチャを具える。一実施形態では、５個の出口アパーチャが設けられる。
【００３６】
好ましくは、入口アパーチャの数と出口アパーチャの数とは等しくない。
【００３７】
好ましくは、入口アパーチャの数および出口アパーチャの数は次の公式で与えられる。
【００３８】
Ｘｏ＝Ｘｉ＋Ｃ
ここで、Ｘｉ＝入口アパーチャの数
Ｘｏ＝出口アパーチャの数
Ｃ  ＝０またはｎＸｉを含まない整数の組
ｎ  ＝任意の整数
有利な点は、入口アパーチャおよび出口アパーチャの数が上記公式に従って選択されることである。これは特に、カートリッジがディスク形状であり、それらアパーチャがディスクのまわりに等間隔に配される場合において有利である。組み立て時に、入口アパーチャおよび出口アパーチャを含むカートリッジのコンポーネントの位置合わせに意を払う必要がなくなるからである。コンポーネントの向きがどのようなものであっても、入口アパーチャおよび出口アパーチャの少なくとも一部はずれることになる。例えば、４個の入口アパーチャおよび５個の出口アパーチャがあり、すべてが等間隔に配される場合、入口アパーチャおよび出口アパーチャを含むカートリッジのコンポーネントをどのように位置合わせしても、２以上の入口アパーチャを出口アパーチャに整列させることは不可能である。これにより、組み立て手順をより迅速かつ簡単に行うことができるようになる。あるいは、等しい数の入口アパーチャおよび出口アパーチャを含むカートリッジとしてもよいが、入口アパーチャおよび出口アパーチャの少なくとも一部が確実にずれるようにそれらの間隔が定められる。
【００３９】
典型的には、入口アパーチャはカートリッジの外側部材に設けられ、出口アパーチャはカートリッジの内側部材に設けられる。好ましくは、内側部材は出口アパーチャに連通する注ぎ口を具える。
【００４０】
好適実施形態では、カートリッジはディスク形状である。好ましくは、入口アパーチャを通って区画内に流入する水媒体はカートリッジの中心に向かって半径方向内方に導かれる。
【００４１】
カートリッジの特別な応用例として、粘稠液すなわちゲルの形態の液体原料に用いられることがわかる。一応用例では、液状のチョコレート原料がカートリッジ１に収納され、これは、周囲温度にて粘性が１７００〜３９００ｍＰａ、０℃にて５０００〜１００００ｍＰａであり、屈折性の固形分（refractive solids）が６７ブリックス度±３である。別の応用例では、カートリッジ１内には液体コーヒーが収納され、これは、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４０〜７０％である。
【００４２】
粘稠液すなわちゲルのような可溶性飲料原料を用いる場合、原料が水媒体と完全に混合しないことが特に問題となる。特に、そのような製品を収納するカートリッジにおいては、原料の局所的な溶解に起因して、カートリッジの入口と出口とを結ぶチャネルが速やかに生成されてしまうことがある。そしてチャネルは残りの水媒体に対して比較的低抵抗の流路を形成し、区画内にある残りの未溶解の粘性の高い原料を通るのではなく、チャネルに沿って流れやすくしてしまう。本発明のカートリッジは主としてこの問題を解決するものであり、水媒体を区画内で強制的に再循環させることによって、原料の大部分を溶解させるだけでなく、区画内に乱流を生成して残りの原料の混合を促進するよう作用させるとともに、入口アパーチャと出口アパーチャとを結ぶ低抵抗の流路の生成および維持を阻止するものである。
【００４３】
外側部材および／または内側部材はポリプロピレンで形成することができ、射出成型されたものとすることができる。一実施形態においては、外側部材および／または内側部材は生分解性高分子で形成される。
【００４４】
本発明は、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジであって、該カートリッジは、前記１種類または複数種類の飲料原料を収納するための収納室を画成する外側部材と、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料の流出用出口を形成する注ぎ口を有する内側部材と、を具え、前記内側部材が荷重受け部材をなしていることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００４５】
本発明のカートリッジは飲料を供給するための頑健な機構を具える。特に内側部材が荷重受け部材をなし、使用時における比較的高い圧縮荷重に耐えることができるようになっている。これにより、供給サイクルを始めるに先立ってカートリッジに圧縮荷重を加える飲料調製機械においても、カートリッジを用いることができるようになる。そしてこれは、内部が加圧される際にカートリッジが破損する恐れを低減する。加えて、カートリッジに対する圧縮加重の作用により、カートリッジのコンポーネントが確実に、正確な位置に保持されるようになる。
【００４６】
好ましくは、内側部材および外側部材は別体のコンポーネントであり、それらはカートリッジの組み立て時に結合する。
【００４７】
好ましくは、カートリッジはさらに内側部材に結合するフィルタを具える。
【００４８】
好ましくは、内側部材は十分な剛性をもつ荷重受け部材をなし、カートリッジが１３０Ｎを超える圧縮荷重に耐え得るようになっている。より好ましくは、荷重受け部材は十分な剛性をもち、カートリッジが２００Ｎを超える圧縮荷重に耐えることができるようにする。好ましくは、荷重受け部材が十分な剛性をもち、荷重受け部材自身が１３０Ｎを超える圧縮荷重に耐え得るようにする。
【００４９】
一実施形態では、内側部材はポリプロピレンで形成されている。他の形態においては、外側部材および／または内側部材は生分解性高分子で形成される。
【００５０】
有利な点は、内側部材が注ぎ口を具えていることである。注ぎ口は流出する飲料をカップなどの容器に導く働きをする。注ぎ口は飲料の余計な飛散を防ぐとともに、流量特性を調整して飲料がカートリッジから容器に移るようにするのに有用である。例えば、飲料に加わる乱流の程度を低減するよう注ぎ口の形状を定めることで、飲料に含まれる泡が必要以上に減らないようにすることができる。
【００５１】
好ましくは、内側部材と注ぎ口とは一体の部材（ピース）として形成される。
【００５２】
本発明はまた、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジであって、該カートリッジは、閉塞された第１端と、開放された第２端とを有するハウジングを具え、該ハウジングが前記１種類または複数種類の飲料原料を収納するための収納室を画成し、前記ハウジングの前記解放された第２端がリッドによって封止されており、前記ハウジングの前記閉塞された第１端と前記リッドとの間に渡された荷重受け部材をさらに具えていることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００５３】
好ましくは、前記荷重受け部材は、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料の流出用の出口を形成する注ぎ口を具える。
【００５４】
好ましくは、前記荷重受け部材は前記カートリッジの中心またはその近傍に配置される。
【００５５】
好ましくは、内側部材は十分な剛性をもち、カートリッジが１３０Ｎを超える圧縮荷重に耐え得るようになっている。より好ましくは、荷重受け部材は十分な剛性をもち、カートリッジが２００Ｎを超える圧縮荷重に耐えることができるようにする。好ましくは、荷重受け部材が十分な剛性をもち、荷重受け部材自身が１３０Ｎを超える圧縮荷重に耐え得るようにする。
【００５６】
本発明は、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジであって、該カートリッジは、前記１種類または複数種類の飲料原料を収納するための収納室を画成する外側部材と、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料の流出用出口を形成する注ぎ口を有する内側部材と、前記収納室および前記注ぎ口の間に配されたフィルタと、を具え、前記内側部材および前記フィルタが、少なくとも１つの溶接部によって、前記外側部材に対し１操作で結合されることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００５７】
有利な点は、本発明のカートリッジが、コンポーネントの手操作を最小限にした信頼性のある方法で組み立てられることである。加えて、外側部材、内側部材およびフィルタをまず部分組立品として組み立てることができるので、フィルタ脱落の恐れが生じることなくなく簡単に輸送することができる。これにより、外側部材、内側部材およびフィルタを離れた場所で組み立て、カートリッジの充填および封止を行うことが可能となる。
【００５８】
好ましくは、外側部材は収納室にアクセスするための開口を有し、開口から離れたベースの部位で、内側部材およびフィルタを外側部材に結合するようになっている。
【００５９】
好ましくは、内側部材、外側部材およびフィルタは環状である。
【００６０】
好ましくは、溶接部は略円形である。
【００６１】
一実施形態では、内側部材および外側部材はプラスチック材料であり、前記少なくとも１つの溶接部は超音波溶接により形成されている。
【００６２】
一例では、内側部材はフレームを具え、前記少なくとも１つの溶接部は前記フレームの周囲に形成されている。溶接部は、飲料がフィルタ以外の収納室の部位から流出するのを阻止する。好ましくは、フレームは外側部材の閉塞された第１端に向けてフレームから上方に延在する複数のウェブを具え、フレームと外側部材の閉塞第１端との間に１以上の通路を画成するとともに、溶接部がウェブと外側部材の閉塞第１端との間に形成されるようにする。
【００６３】
本発明はまた、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジの製造方法であって、前記カートリッジが、前記１種類または複数種類の飲料原料を収納するための収納室を画成する外側部材と、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料の流出用出口を形成する注ぎ口を有する内側部材と、フィルタと、を具えており、前記内側部材および前記フィルタが、少なくとも１回の溶接ステップによって、前記外側部材に対し１ステップで結合されることを特徴とする方法を提供する。
【００６４】
好ましくは、溶接ステップは超音波溶接によって行われる。
【００６５】
好ましくは、前記方法は内側部材および前記フィルタの周囲に第１溶接ラインを形成するステップをさらに具える。
【００６６】
好ましくは、前記方法は注ぎ口またはその近傍で内側部材およびフィルタのまわりに第２溶接ラインを形成するステップをさらに具える。
【００６７】
ここで用いる「カートリッジ」という語は、いかなるパッケージ、コンテナ、袋（sachet）または容器を含むものであり、記載された態様で１種または複数種の飲料原料を収納するものである。カートリッジは剛体であっても、半剛体であっても、可撓性のあるものであってもよい。
【００６８】
本発明のカートリッジには、飲料製品の精製に好適な１種または複数種の飲料原料が収納される。飲料としては、例えばコーヒー、ティー、チョコレートまたはミルクを含む乳を原料とする飲料が挙げられる。飲料原料としては、粉末状のもの、挽いたもの、リーフベースのもの、または液体のものとすることができる。飲料原料は不溶性のものでも、可溶性のものでもよい。焙煎し、挽いたコーヒー、リーフティ、粉末チョコレートおよびスープ、液体ミルクベースの飲料および濃縮果汁が例として挙げられる。
【００６９】
本発明はまた、１種類または複数種類の飲料原料を収納し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成されたカートリッジであって、該カートリッジが水媒体をそのカートリッジ内に導入するための入口と、前記１種類または複数種類の飲料原料から生成された飲料を流出させるための出口とを具えており、前記カートリッジが、外側部材と、該外側部材に結合して組み付けられる内側部分とを具え、該内側部分が前記カートリッジの前記出口を形成するとともに、前記カートリッジの組み立て時における前記外側部分と前記内側部分との結合にスナップ嵌合構造が設けられていることを特徴とするカートリッジを提供する。
【００７０】
本発明のカートリッジは、内側部材および外側部材である主コンポーネントによって容易に組み立てられる。内側部材および外側部材として分離したコンポーネントを用い、スナップ嵌合構造によりこれらを結合して組み立てるようにすることで、各コンポーネントの製造およびカートリッジの組み立てを最適化することができる。これは、カートリッジを通る飲料流路が外側部材および内側部材間の界面によって形成されることから、非常に小さい公差が望まれる本発明のカートリッジにおいて特に有利な点である。加えて、内側部材および外側部材のコンポーネントは、組み立て前の分離状態にあるときに簡単に殺菌消毒することができるものである。これらのコンポーネントをスナップ嵌合させると、何本かの小口付き蛇行経路が形成され、これを既知の方法で効果的に殺菌することはできない。コンポーネントを殺菌できることは、カートリッジを乳を主原料とする飲料の供給に用いる場合において、特に有利な特徴である。スナップ嵌合構造は迅速な組み立てを提供するだけでなく、結合を確実にする方法である。有利な点は、飲料原料にさらされることになるカートリッジの内部において接着剤が不要となることである。
【００７１】
典型的には、スナップ嵌合構造は協働する形成物を内側部材および外側部材に具えている。好ましくは、外側部材は閉塞された第１端と開放された第２端とを具え、外側部材とスナップ嵌合する内側部材ではその出口が開放第２端に向くようになっている。また好適には、入口が外側部材の開放第２端に向いている。よって入口および出口はカートリッジの同じサイドに向いている。これにより、カートリッジを薄型の機械に使用することができ、使用に際しては入口および出口を形成するための穿孔手段を飲料調整機械の単一面から突出させることができるようになる。
【００７２】
好ましくは、外側部材の閉塞第１端の部位またはその近傍で、外側部材および内側部材がスナップ嵌合される。よって、内側部材および外側部材の結合は、外側部材の開放端すなわち口部から離れた位置で行われることになる。有利な点は、飲料原料のカートリッジへの充填に先立って、かつカートリッジの開放端すなわち口部の封止に先立ってスナップ嵌合ステップを行なうことができることである。これにより、内側部材および外側部材をまずスナップ嵌合させてカートリッジの部分組み立て品を形成し、その後にパッキングラインの充填ステーションに移送して１以上の飲料原料を入れることができるので、組み立てプロセスが簡単なものとなる。次に、充填されたカートリッジが封止される。これは例えば、外側部材の開放端にラミネートシートを熱溶着することによって行われる。この組み立てプロセスにより、熱溶着のステップを通じ、外側部材、内側部材およびラミネートを位置合わせし、かつ位置合わせ状態を維持するための困難な作業を排除できる。
【００７３】
有利な点は、内側部材および外側部材のスナップ嵌合によって水密性シールが形成されることである。
【００７４】
一実施形態において、内側部材は出口を取り囲むスカートをさらに具えている。スカートは上部延在部を具え、該上部延在部は上部リムを有し、カートリッジを組み立てたときに上部リムが外側部材の協働形成物と係合して、内側部材を外側部材に結合させるためのスナップ嵌合構造をなす。典型的には、外側部材の協働形成物は内向きの延在部である。
【００７５】
好適には、外側部材は内向きの延在部を具え、外側部材と内側部材との結合時に注ぎ口の基端部（proximal end）に受容されるようになっている。
【００７６】
有利な点は、内側部材が注ぎ口を具えていることである。注ぎ口は流出する飲料をカップなどの容器に導く働きをする。注ぎ口は飲料の余計な飛散を防ぐとともに、流量特性を調整して飲料がカートリッジから容器に移るようにするのに有用である。例えば、飲料に加わる乱流の程度を低減するよう注ぎ口の形状を定めることで、飲料に含まれる泡が必要以上に減らないようにすることができる。また、有利な点は、飲料調製機械内に分離した注ぎ口を設けるのではなく、カートリッジ自体が注ぎ口を具えていることである。よって、供給サイクルにおいて異種飲料間の相互汚染の恐れがない。それぞれの注ぎ口は１回だけ使用され、カートリッジの残りの部分とともに処分されるからである。また、好ましくは、注ぎ口から流出する飲料が飲料調製機械の出口機構と接触しないようにする。これにより、飲料調製機械が汚されることがなくなる。好適には、注ぎ口が内側部材と一体となっている。有利な点は、注ぎ口と内側部材とがモールドまたはその他の方法によって一体化された単一ユニットとなっており、カートリッジの製造コストを低減するとともに、組み立てを要するコンポーネントの数を減らすことができることである。
【００７７】
一実施形態において、注ぎ口はテーパ部分を具えている。他の実施形態では、注ぎ口が円筒部分を具えている。さらなる選択的変形例では、注ぎ口は、その長さ方向に沿って少なくとも一部が延在する仕切りを具えている。仕切りは流出する飲料の飛散を低減する。
【００７８】
好ましくは、カートリッジはディスク形状である。カートリッジはさらに飲料の噴流を生成するための手段を具えていてもよく、この手段は入口と出口との間の飲料流路にアパーチャを有している。外側部材および／または内側部材は、例えばポリプロピレンで形成することができる。
【００７９】
以下の説明において、「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。「上方」、「下方」およびその等価の用語を、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供給を行う、通常の姿勢にあるカートリッジ（または他のコンポーネント）に対して指すものと理解すべきである。特に、「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。加えて、「内側」、「外側」およびその等価の用語も、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。これら「内側」、「外側」およびその等価の用語を、カートリッジ１（または他のコンポーネント）の中心または主軸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ト）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】
【００８０】
【図１】本発明に係るカートリッジの第１および第２の実施形態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、内側向きの円柱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】アパーチャを示す、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】本発明に係るカートリッジの第３および第４の実施形態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、内側向きの円柱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】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３５ａ】操作サイクル時間に対する濃度を示すグラフである。
【図３５ｂ】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３５ｃ】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】
【００８１】
添付の図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。但しこれは一例としてのものである。
【００８２】
図１１に示すように、本発明のカートリッジ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納するための内部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トを任意にカートリッジ１に含めることができる。
【００８３】
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、焙煎して挽いたコーヒーやリーフティなどの濾過生成物の供給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。
【００８４】
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と閉じた頂部１１とが共に、内部３４を有する容器を画成している。
【００８５】
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を有する容器を画成している。
【００８６】
中空で内側向きの円柱状延出部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、円柱状延出部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、直円柱状である。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、円柱状延出部１８の頂部１１から閉じた下方面３１にかけて、円柱状延出部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柱状延出部１８に形成されている。
【００８７】
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との間にマニホールド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。マニホールド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にマニホールド１６と同じ高さで設けられており、これにより、マニホールド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ールド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ールド１６内に通過してしまわないようにする。
【００８８】
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、円柱状壁部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。この円柱状壁部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を介してマニホールド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、マニホールド１６と入口チャンバ２６との間を連通させてもよい。
【００８９】
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２〜４ｍｍ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。
【００９０】
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。好適なポリプロピレンは、ＤＳＭ  ＵＫ  Ｌｉｍｉｔｅｄ（英国、レディッチ）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。
【００９１】
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柱状漏斗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。
【００９２】
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は円柱状漏斗４０と一体であり、かつ円柱状漏斗４０から延在している。濾過アパーチャ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。この濾過アパーチャ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。
【００９３】
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。
【００９４】
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上方の空隙を複数の通路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から下方に円柱状漏斗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にて円柱状漏斗４０に開いている。
【００９５】
円柱状漏斗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、円柱状漏斗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柱状部分５８を含む。この円柱状部分５８にわずかに傾斜した部分を設けて、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、円柱状漏斗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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。好適な材料の例として、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。
【００９８】
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は溶接に特に適している。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。
【００９９】
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。
【０１００】
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、円柱状漏斗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。
【０１０１】
上記ステップについては、以下でさらに詳細に説明する。
【０１０２】
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の円柱状延出部１８が、内側部材３の円柱状漏斗４０の上方部分内に受けられる。円柱状延出部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、円柱状延出部１８の第３の部分２１が円柱状漏斗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に沿って溶接する。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接線により接合する。
【０１０３】
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の下方かつ円柱状漏斗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。
【０１０４】
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が収納される。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、焙煎して挽い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グラムの焙煎して挽いたコーヒーを収納する。付加的に、内部１２０に球体などの１種類または複数種類の物体を入れて、その中で自由に移動できるようになし、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ようにしてもよい。
【０１０５】
次に、外方に延在するフランジ３５の下面にラミネート５を接合するためにラミネート５の周囲に溶接部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。溶接部１２６を、ラミネート５を入口チャンバ２６の円柱状壁部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、この溶接部１２５を、ラミネート５と円柱状漏斗４０の外側チューブ４２の下方縁部との間に形成し、内側部材３が外側部材２とラミネート５との間に架かるようにする。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および円柱状漏斗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、供給前に小さな隙間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、熱および超音波溶接など、様々な溶接方法が使用可能である。
【０１０６】
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(load-bearing member)となる。使用時、カートリッジ１の受ける圧縮荷重を１３０〜２８０Ｎとすると好ましい。圧縮荷重はカートリッジが挿入される飲料調製機械に作用する。しかしカートリッジおよび機械の配置によっては、力の下限は５０Ｎを超えるものとされ得る。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内の通路およびアパーチャ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。
【０１０７】
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を飲料調製機の穿孔部材により開放する。穿孔部材はラミネート５を穿孔して折り返す。加圧された水媒体（通常は水）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を通過してマニホールド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、そこに収納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および濾過アパーチャ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に溶接されており、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。
【０１０８】
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を通過して円柱状漏斗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容器内に注がれる。
【０１０９】
好ましくは、飲料調製機械に空気パージ性能を含めて、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、残留飲料を容器内に流し出すようにする。
【０１１０】
図１２〜図１８は、第２の型式のカートリッジ１を示している。第２の型式のカートリッジ１は、クレマ（crema）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れる場合の、焙煎して挽い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が備える特徴部は、その多くが第１の型式のものと同じであるため、同様の特徴部には同様の参照符号を用いている。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。
【０１１１】
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〜図６に示すものと同じである。
【０１１２】
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、濾過アパーチャ５５をカバーするように、環状フレーム４１上に配置される。円柱状漏斗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。
【０１１３】
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とを結合している。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、アパーチャ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。
【０１１４】
図１６および図１７に示すように、環状フランジ４７に、アパーチャ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の下方の空隙とを流通させるように、フランジ４７を貫通するアパーチャを含む。好ましくは、図示のように、空気入口７１に、上方切頭円錐形部分７３と下方円柱状部分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をテーパ付きの形状とすると、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。
【０１１５】
第１の実施形態と同様、内側部材３は荷重受け部材として作用する。
【０１１６】
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、円柱状延出部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柱状延出部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、円柱状延出部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、円柱状延出部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、円柱状延出部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がアパーチャ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。このアパーチャは通常、その幅が０．６４ｍｍ、長さが０．６９ｍｍである。
【０１１７】
第２の型式のカートリッジ１で飲料を供給する操作は、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から円柱状漏斗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、圧力下でアパーチャ１２８から押出される。したがって、飲料はアパーチャ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。アパーチャ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容器内に注出され、気泡が所望のクレマとなる。したがって、アパーチャ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。好ましくは、エダクタの壁部を凹形表面として、「壁面効果」摩擦による損失が低減されるようにする。アパーチャ１２８の寸法公差は小さい。好ましくは、このアパーチャに関するサイズを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断面領域を増加してもよい。
【０１１８】
図１９〜図２９は第３の型式のカートリッジ１を示す。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供給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、チョコレート、コーヒー、乳、茶、スープ、またはその他の、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が備える特徴部は、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部を指している。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。
【０１１９】
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柱状延出部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１６〜１８ｍｍ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。
【０１２０】
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。３〜５本のスロットが設けられている。図２３に示すように、この実施形態では、４本のスロット３６が等間隔でマニホールド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、０．３５〜０．４５ｍｍであり、好ましくは、０．４ｍｍ幅である。
【０１２１】
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。
【０１２２】
内側部材３に含まれる円柱状漏斗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、これは上方切頭円錐形部分９２と下方円柱状部分９３とを備える形状となっている。
【０１２３】
第１および第２の型式と比較すると、図２４〜図２８に示すように、環状フレーム４１はスカート部分８０に置き換えられている。これは、円柱状漏斗４０を取り囲み、かつ円柱状漏斗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、円柱状漏斗４０に接続されている。このスカート部分８０からは、円柱状の延出部８１がストラット８７から上向きに延在して、上面が開いたチャンバ９０を画成している。円柱状延出部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。
【０１２４】
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個のアパーチャ８５を具備している。したがって、リム８４の下方は、城砦型形状となっている。
【０１２５】
ストラット８７間にアパーチャ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。
【０１２６】
第１の実施形態と同様、内側部材は荷重受け部材として作用する。
【０１２７】
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、互いに溶接されるのではなく、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、内向き円柱状延出部１８が、スカート部分８０の上方円柱状延出部８１の内側に受けられる。内側部材３は、円柱状延出部１８に含まれる第１の部分１９の凸状外表面１９ａが上方円柱状延出部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を収納する。４つの入口３６と５つのアパーチャ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つのアパーチャ８５を用いることで確実にこの入口とアパーチャとの間に位置のずれが発生するため、この２つのコンポーネント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。入口アパーチャおよび出口アパーチャは、次の公式で与えられる他の数であってもよい。
【０１２８】
Ｘｏ＝Ｘｉ＋Ｃ
ここで、Ｘｉ＝入口アパーチャの数
Ｘｏ＝出口アパーチャの数
Ｃ  ＝０またはｎＸｉを含まない整数の組
ｎ  ＝任意の整数
あるいは、等しい数の入口アパーチャおよび出口アパーチャがカートリッジの周囲に不均等に配置されるようにすることで、入口アパーチャおよび出口アパーチャが確実にずれるようにしてもよい。
【０１２９】
１種類または複数種類の飲料原料がカートリッジの混合チャンバ１３４内にパッキングされる。この混合チャンバ１３４内における飲料原料のパッキング密度は所望に応じて変更可能である。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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、そこに収納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、アパーチャ８５から環状チャネル８６内に流される。４つの入口スロット３６と５つのアパーチャ８５とが互い違いに周方向に配置されることにより、水の噴流が入口スロット３６から径方向に直接アパーチャ８５内に入ることがなく、混合チャンバ１３４内では循環が発生する。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間のアパーチャ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容器内に注がれる。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。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収納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ものである。
【０１３２】
第４の型式のカートリッジ１を図３０〜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供給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。
【０１３３】
外側部材２は、第３の型式のカートリッジ１の、図１９〜図２３に示すものと同じである。
【０１３４】
内側部材３の円柱状漏斗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、上方切頭円錐部分１０６と、下方円柱状部分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、供給される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。
【０１３５】
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。５〜１２個のアパーチャ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個のアパーチャを設ける。
【０１３６】
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在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個の送給アパーチャ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、この送給アパーチャをボール１００の周囲に等間隔で配置する。
【０１３７】
第１の実施形態と同様、内側部材は荷重受け部材として作用する。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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い、これを希釈して、上述したように、ボール１００の下のアパーチャ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に当初収納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、アパーチャ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、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。環状ボール１００内の液体生成物は、重力を受けて送りアパーチャ１０３から、混合チャンバ１３４内にてボール１００の下でアパーチャ８５を通過する生成物流内へと滴下する。環状ボール１００は、一定量の濃縮液体生成物を取り置き、操作サイクル中、定期的に液体流路内にそれを注出することにより、円柱状漏斗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。これを、およそ１５秒の供給操作サイクル間における、全固形分含有量の割合として測定されるミルクの濃度を示す図３５ａに例示する。線ａはボール１００を設けた場合の濃度プロファイルを例示し、線ｂはボール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。この図からわかるように、カップ１００を設けた場合の濃度プロファイルのほうが、操作サイクル中、均等であり、ボール１００を設けない場合には起こっている急激な濃度の大幅低下がない。この乳の初期濃度は通常、３０〜３５％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〜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、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、初期濃度はおよそ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〜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１〜２％ＳＳとなる。これによる希釈率はおよそ２０倍〜７０倍であるが、本発明では１０倍〜１００倍までの希釈率が可能である。
【０１４２】
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からアパーチャ１２８を通過する。したがって、飲料はアパーチャ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、この飲料噴流は、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、飲料噴流の圧力が降下する。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。アパーチャ１２８から出た飲料噴流は、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容器内に注がれ、気泡が所望の泡立った外観を呈する。
【０１４３】
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トであり、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ト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。
【０１４４】
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供給に特に有利である。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、ミルク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、蒸気供給部が必要であるため、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。ミルク生成物を濃縮した場合、新鮮なミルクまたはＵＨＴミルクと比較すると、特定容積のミルク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、ミルク用カートリッジに要求される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、０．１〜１２％の脂肪分および２５〜４０％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、このミルクの泡立てを、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。
【０１４５】
濃縮ミルクを泡立てることは、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、ミルクをアパーチャ１２８から空気入口７１上に通過させ、任意にボール１００を用いて、ミルクの４０％を超える量、好ましくは、７０％を超える量を泡立てられるようにする。液状チョコレートの場合、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（foambility）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。このミルク（および他の液体原料）の泡沫性は、図３５ｂでわかるように、ボール１００を設けることで高められる。ボール１００を設けて調合した乳の泡沫性（線ａ）は、ボールを設けずに調合した乳の泡沫性（線ｂ）より高くなっている。これは、ミルクの泡沫性がミルクの濃度に正比例し、図３５ａに示すように、ボール１００が操作サイクルの大半でミルクの濃度を高く維持するためである。また、ミルクの泡沫性は、図３５ｃ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、より多くのミルクがカートリッジ内に残るため、ボール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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
本発明の飲料カートリッジの実施形態は、従来技術によるカートリッジと比較して、供給する飲料の安定性を有効に改良できることがわかる。以下に示す表１を参照すると、焙煎して挽いたコーヒーを収納するカートリッジ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。
【０１４８】
【表１−１】
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【０１４９】
【表１−２】
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【０１５０】
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。
【０１５１】
【表２】
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【０１５２】
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供給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、その飲料の濃さを勝手に変更されたくない消費者に好ましい。
【０１５３】
第１および第２の形式のカートリッジは溶接の操作によって組み立てられるものとしたが、本発明に係るスナップ嵌合構造によっても同様に組み立て可能である。例えば、外側部材２が、スナップ嵌合部を形成する環状フレーム４１の周囲と協働する形成物を具えていてもよい。
【０１５４】
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。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５ａ】
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【図３５ｂ】
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【図３５ｃ】
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