(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジ底部を有するカートリッジに予めパック詰めされたコーヒー粉末からコーヒー飲料を抽出するためのコーヒーマシンであって、前記カートリッジ手段に少なくとも一つの開口部を形成する穿孔手段を具え、前記開口部が断面領域を有するコーヒーマシンにおいて、
前記穿孔手段が、前記カートリッジ手段の前記カートリッジ底部に前記開口部を形成するように適合されたものであり、
前記穿孔手段の断面領域が、前記カートリッジ手段の前記カートリッジ底部に形成された前記開口部の前記断面領域よりも小さく、
過圧の下で前記カートリッジ手段の前記カートリッジ底部に形成された前記開口部の自由断面領域を通して前記カートリッジ手段内部へ抽出用の水を供給する手段をさらに具えることを特徴とする、コーヒーマシン。
【請求項２】
前記穿孔手段が傾斜した穿孔部材を具え、前記穿孔部材が、特定の穿孔部材の平均断面積よりも大きな断面積を有する開口部を形成することを特徴とする、請求項１記載のコーヒーマシン。
【請求項３】
前記穿孔手段がフレーム型の穿孔部材を具え、前記穿孔部材が前記カートリッジ手段内部へ抽出用の水を通して供給するために中央に配置した切り欠き部を有することを特徴とする、請求項１記載のコーヒーマシン。
【請求項４】
前記穿孔手段が台形の穿孔部材を具え、前記穿孔部材が前記カートリッジ手段底部に向かって方向付けられた傾斜した切刃手段を有することを特徴とする、請求項１記載のコーヒーマシン。
【請求項５】
前記穿孔手段が龍形の穿孔部材を具えることを特徴とする、請求項１記載のコーヒーマシン。
【請求項６】
前記穿孔手段が二重円錐形の穿孔部材を具えることを特徴とする、請求項１記載のコーヒーマシン。
【請求項７】
前記カートリッジ手段を収容するチャンバーならびに、前記チャンバー内へと突出し、かつ移動可能な穿孔部材を設け、
前記カートリッジ手段の前部を孔開けするための手段および、前記カートリッジ手段の後部に対して前記カートリッジ手段の前部を水密にシールするための手段をさらに設け、
それによって前記チャンバーが、抽出用の水を前記開口部を通過して前記カートリッジ手段内部へ流入させるために、水力学的な過圧に晒されるように適合されていることを特徴とする、請求項１記載のコーヒーマシン。
【請求項８】
手動で固定可能な部分ホルダを更に具え、前記ホルダには前記カートリッジ手段の前部に孔を開けるための多数の突起が設けられ、それによって前記穿孔手段が、固定された前記部分ホルダ上で前記カートリッジ手段の後部が孔開けされるように当該コーヒーマシンの部分ホルダ固定手段の領域に配置されることを特徴とする、請求項１記載のコーヒーマシン。
【請求項９】
前記チャンバーを閉鎖し、かつ、前記カートリッジ手段の前部を当該カートリッジ手段の後部に対して水密にシールするための閉鎖部材をさらに具え、それによって前記穿孔手段が前記チャンバーの底部の領域に位置し、また、前記チャンバーの範囲を規定するチャンバー部分および／または前記閉鎖部材および／または前記穿孔手段を移動させるための駆動手段が設けられることを特徴とする、請求項１または７記載のコーヒーマシン。
【請求項１０】
前記チャンバーおよび／または前記閉鎖部材の領域を規定する前記チャンバー部分が軸線方向に移動可能に配置され、前記カートリッジ手段が、前記穿孔手段が前記カートリッジ手段を貫通するように前記チャンバーを閉鎖する際の軸線方向への移動によって前記穿孔部材に対して移動可能であることを特徴とする、請求項９記載のコーヒーマシン。
【請求項１１】
前記チャンバーの領域を規定する前記二つのチャンバー部分を収容する抽出チャンバーハウジング手段をさらに具え、それによって前記カートリッジ手段を垂直方向に支持するための上側チャンバー手段が設けられ、この上側チャンバー手段がばね手段によって付勢され、前記チャンバーを閉鎖する際に、下側チャンバー部分に対して、前記ばね手段の力に抗して軸線方向に移動可能とされることを特徴とする、請求項９または１０記載のコーヒーマシン。
【請求項１２】
前記チャンバーの内側形状が、前記カートリッジ手段の外側形状とほぼ一致することを特徴とする、請求項７記載のコーヒーマシン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カートリッジ底部を有するカートリッジに予めパック詰めされたコーヒー粉末からコーヒーを抽出するためのコーヒーマシンに関するものであり、このコーヒーマシンは、カートリッジ手段に少なくとも一つの開口部を形成する穿孔手段を具えるものである。
【０００２】
【従来の技術】
カートリッジに予めパック詰めしたコーヒー粉末からコーヒーを抽出するため、これまでは、主に半自動式のコーヒーマシンが使用されており、このコーヒーマシンでは、カートリッジを、キャップを下に向けてシーブホルダー内に挿入し、それによって、後でシーブホルダーを手動でコーヒーマシンに固定しなければならなかった。コーヒーマシンは抽出用ピン部材を具え、このピン部材には抽出用の水のために半径方向に出口開口部が設けられ、パックホルダー固定部の領域に配置される。シーブホルダーをコーヒーマシンに固定した時、抽出用ピン部材はカートリッジの底部を貫通する。シーブホルダー自体に、その底部に多数の突起が設けられている。これら突起はカートリッジのキャップを貫通して孔を開け、孔が開けられると直ちにシーブホルダーへ抽出用の水が供給される。それによって、カートリッジは過剰の水圧の影響下でこれら突起に対して押圧される。連続的な抽出操作において、抽出用の水は抽出用ピン部材によってカートリッジ内に供給され、それゆえ、水はカートリッジ内に収容されたコーヒー粉末を通過して流れ、キャップに設けられた孔を通してカートリッジ内部から流出する。新たに抽出されたコーヒー飲料は、シーブホルダーの下側に配置された出口を通して流出させることができる。こうしたコーヒーマシンは、例えば欧州特許明細書第0,891,734号に開示されている。
【０００３】
抽出用ピン部材から流出する抽出用の水に関連する、抽出用ピン部材の断面積が、汚染の影響によって相対的に急速に減少し、また完全にせき止められることが実験で示されている。これは、例えばコーヒーの脂肪分、コーヒー粒子ならびに抽出用の水に含まれる石灰によるものである。しかしながら、抽出用ピン部材の汚染が増加すると、抽出されたコーヒー飲料の品質が低下する。水力学的な観点からは、これら抽出用ピン部材の付着という別の問題、いわゆる水の流れない領域がカートリッジ内部で発生し、そのためコーヒー粉末が抽出用の水に全く、あるいは不十分にしか晒されない部分が生じることとなる。
【０００４】
上述した抽出用ピン部材の別の不都合な点は、カートリッジに比較的大きな孔を残し、抽出用ピン部材を引き抜いた際に抽出済みのコーヒー粉末がその孔から流出可能となり、そのためコーヒーマシンを汚染すると言う事実を含む。この問題は、カートリッジをコーヒーマシンに投入し、それによって孔を開けるべきカートリッジの後部が垂直下方へ延在した場合、抽出用ピン部材を引き抜くと、抽出済みのコーヒー粉末が重力の影響でカートリッジから落下可能となることが特に強調される。さらに、抽出操作中に、カートリッジ内部での過剰な圧力により、コーヒー粉末は抽出用ピン周りの隙間を通して流出する。
【０００５】
欧州特許明細書第0,521,187号は、閉鎖されたカートリッジから抽出するための装置を開示する。この装置には抽出用ヘッド部材が設けられ、この抽出用ヘッド部材は抽出用の水を分配するための格子部材を具える。格子部材の底部には突起が設けられ、この突起は抽出を行うカートリッジのキャップに孔開けするのに適合されている。抽出用の水はカートリッジのキャップを通して上部から供給される。カートリッジのキャップは抽出用の水の圧力によって曲げられ、その結果、特定の突起と、この突起による開口部との間に環状の隙間が形成される。この隙間を通して、抽出用の水がカートリッジ内へ流入可能となる。抽出されたコーヒー飲料は、上述した出口格子部材を通して下方へ流出する。しかしながら、抽出されたコーヒー飲料がどのようにしてカートリッジ内から流出し得るのか完全に明確ではない。なぜならば、突起が、それによって形成された開口部を貫通して延在し、特定の突起と、それによって形成された開口部との間にわずかな隙間が残るに過ぎないからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、カートリッジに予めパック詰めされたコーヒー粉末からコーヒー飲料を抽出するためのコーヒーマシンを、より単純な設計のものとするように改良することにある。
【０００７】
本発明のもう一つの目的は、カートリッジに予めパック詰めされたコーヒー粉末からコーヒー飲料を抽出するためのコーヒーマシンを、より汚染の影響を受け難いものとするように改良することにある。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、カートリッジに予めパック詰めされたコーヒー粉末からコーヒー飲料を抽出するためのコーヒーマシンを、通常、より信頼性高く操作することができるように改良することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
これらおよび他の目的のため、本発明は、コーヒー粉末を収容したカートリッジに少なくとも一つの開口部を形成するための穿孔手段を具える、カートリッジに予めパック詰めされたコーヒー粉末からコーヒー飲料を抽出するためのコーヒーマシンを提供する。それによって、穿孔手段はカートリッジ底部に開口部を形成するのに適合されたものとなる。
【００１０】
穿孔手段は、カートリッジ底部に形成される開口部の断面積よりも小さい断面積を有する。本発明によるコーヒーマシンには抽出用の水を供給する手段がさらに設けられ、抽出用の水は、カートリッジ底部の開口部の自由断面領域を通してカートリッジ内部へと流入する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下において、本発明に係る装置の実施形態を、添付図面を参照して更に説明する。
【００１２】
図1は抽出組立体を模式的に示すものであり、この組立体は、抽出用のコーヒー粉末を予めパック詰めしたカートリッジ10のための全自動コーヒーマシンの例の一部である。抽出組立体は抽出チャンバーハウジング1を具え、このハウジングは、実際の抽出チャンバー14の範囲を規定する二つのチャンバー部分2，3を収容する。抽出チャンバー14の上部3は、抽出チャンバー14の下部2に対して軸線方向に移動可能であり、それによって上部3は、この上部3を押圧するばね4によって、止め部材に対抗して図1に示す位置へと付勢する。抽出チャンバー14を閉鎖するために、まず、抽出チャンバーハウジング1を旋回させ、その後図示しないピストンメンバーに抗して上昇させる。抽出チャンバーハウジング1を移動させるのに必要な駆動手段はここでは図示しない。チャンバーの上部3の上側部には、環状のシール部材6が設けられ、このシール部材6は、抽出するコーヒー粉末を収容するカートリッジ10の縁部12に収容される。カートリッジ10の抽出チャンバー14への供給は図示しない別の手段によって行われる。抽出チャンバー14の底部には、傾斜したナイフ形状を有する三本の穿孔部材8が配置され、これら部材はカートリッジ10の背面を孔開けするのに適合されている。しかしながら、この断面図では三本の穿孔部材8の内二本だけが見えている。
【００１３】
図2は抽出位置にある抽出組立体を示す。この目的のために、抽出チャンバーハウジング1は、本図で見えているピストン部材15に対して旋回かつ上昇させられる。ピストン部材15の前側には多数の突起16ならびに環状のシール部材18が設けられている。抽出チャンバーハウジング1が上昇すると、ピストン部材15は抽出チャンバーハウジング1へと入り込んで抽出チャンバーの上部3と当接し、それによって上部3はカートリッジ10と共に、ばね4の力に抗して下方へ押圧される。したがって、穿孔部材8は、カートリッジ10にその下側から孔を開け、溝Sを形成する。ナイフ状の穿孔部材8が傾斜していると言う事実によって、カートリッジ10の底部には細長の溝Sが形成され、その幅は対応する穿孔部材8の幅よりも長い。抽出チャンバーハウジング1の上端位置において、抽出チャンバーの上部3の下端が抽出チャンバーの下部2の上端と当接する。抽出用の水を供給するために、チャンネル9が抽出チャンバー14の底部へと中心方向に開口して設けられている。
【００１４】
抽出チャンバーハウジング1の上端位置において、ピストン部材15のシール部材18はカートリッジ10の縁部と気密に嵌合し、同時に、抽出チャンバー上部3のシール部材6が、カートリッジ縁部12の下側と気密に嵌合し、それによって、カートリッジの前部が、カートリッジの後部に対して水密にシールされる。図2からわかるように、抽出チャンバー14の内側はカートリッジ10の形状に適合されており、そのためカートリッジの外側と抽出チャンバーの内側との間には顕著な隙間が存在しない。
【００１５】
一旦、カートリッジの後部に孔開けがなされ、また、カートリッジの前部がカートリッジの後部に対してシールされると、抽出用の水がチャンネル9を通して供給できるようになる。この抽出用の水は抽出チャンバー14内で過剰な水圧を生成し、この水圧はカートリッジをピストン部材15の突起16に対して押し上げる。そのためピストン部材15の突起16がカートリッジ10のキャップ11を貫通し、孔を開ける。ここで、抽出用の水は、穿孔部材8によって形成された溝Sを通してカートリッジ10内へ流入することが可能となる。水は外部からカートリッジ10へ流入し、内部から抽出用ピン部材を通して供給されないと言う事実により、これまでは、抽出操作中にカートリッジ10から流出したコーヒー粉末がコーヒーマシンを汚染しないことが保証できた。抽出されたコーヒー飲料は、カートリッジ10のキャップ11を通して流出することが可能であり、ピストン部材15に設けたチャンネル17を通して出口チャンネル20へと流入し、そこから、図示しないコーヒー飲料出口へと流れることとなる。
【００１６】
コーヒー粉末からのコーヒー飲料抽出後、抽出チャンバーハウジング1を再度下方へ移動させ、初期位置へと旋回させる。ここで、抽出後のコーヒー粉末を収容したカートリッジ10を、図示しない手段によって抽出チャンバーハウジング1（図3参照）から排出し、収集容器へ送る。また、カートリッジ10を取り外す間、カートリッジ後部に、カートリッジ排出中にコーヒー粉末が落下し得る、あるいはコーヒー粉末を含む残余の水がカートリッジから抜け出し得る大きな断面積を有する一つまたは複数の開口部が形成されていなければ有利である。
【００１７】
図4aおよび図4bは穿孔部材8を拡大して示すものであり、図4aは、抽出操作前のカートリッジの後部10aと共に穿孔部材8を示し、図4bは実際の抽出操作時を示すものである。抽出操作中の抽出チャンバー内での過剰な水圧の影響下で、抽出チャンバー部は相互に離れて押圧され、その結果、カートリッジと穿孔部材との間の相対運動は1ミリメートルまでの値となる。しかしながら、穿孔部材8の傾斜した形状による、抽出用の水が導入可能な溝Sの入口断面積への影響は無い。図4aに示す状態において、抽出用の水が、その大部分が穿孔部材の前側で、溝Sの一部を通してカートリッジ内へ流入可能となる一方、図4bに示す状態において、抽出用の水は、その大部分が穿孔部材の後側で、溝Sの一部を通してカートリッジ内へ流入可能となる。
【００１８】
カートリッジ10底部に、円周に沿って分布させて配置した３箇所の孔を開けることにより、カートリッジ10内部における水の入らない領域の発生が最大限避けられ、カートリッジ内に収容されたコーヒー粉末は抽出用の水に均一に晒されることとなる。
【００１９】
図5は、穿孔部材の他の形態21a，21b，21cを示すものであり、これらは環状の基部20上に配置されている。ここで、穿孔部材21a，21b，21cは円周に沿って等間隔に分布している。各穿孔部材、例えば穿孔部材21bは台形型かつ傾斜したフレーム部材22と、上切刃25とを具える。左側の穿孔部材21aを見れば理解されるように、切刃25は傾斜した切刃面27の上端部をも形成する。特定の穿孔部材21bの先端部において、三角形の穿孔面26が配置されている。特定の穿孔部材21bを構成するフレーム部材22には、中央に配置した開口部23が設けられている。穿孔部材21a，21b，21cがカートリッジに孔を開けると直ちに、開口部23を通して抽出用の水がカートリッジ内部へと供給可能になる。
【００２０】
図示の抽出組立体は例示に過ぎないものであり、最終的なものと考えられるものでは一切無いことが理解される。例えば、抽出チャンバー底部に固定して取り付けた穿孔部材を設ける代わりに、カートリッジに孔を開けるために駆動手段によって抽出チャンバー内へ移動し、また孔開け後に静止位置へと戻るように引き込まれる穿孔部材を設けることができる。設計において、カートリッジに孔を開けるときに穿孔部材自身よりも大きな開口部を形成するように案内され、かつ移動する穿孔部材のもう一つの実施形態を考えることができる。また、穿孔部材の数、配置および設計も広い範囲で変化させることが可能である。例えば、龍形のデザイン(a dragon shaped design)や二重円錐形状を有する他の穿孔部材を使用することもできる。
【００２１】
図示の組立体の一般的および、抽出用のピン部材を設けた公知の組立体と比較した場合の利点を、以下のようにまとめることができる。
・小さな孔のため、コーヒーマシンの汚染が少ない。
・コーヒー粉末の流出が無い。
・カートリッジ内部で水が入らない領域が存在しない。
・コーヒー粉末を通過する抽出用の水の均一な流れと、それによる均一な抽出。
・抽出用の水を供給するための開口部に障害が無く、それゆえ開口部を洗浄する必要が無い。
・抽出チャンバーの拡張およびカートリッジの移動に関する不感受性が、抽出チャンバー内の過剰な水圧により生じる。
・抽出用の水のための導入開口部が正しく規定される。
・設計が単純で製造コストが低い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  初期状態にある抽出組立体ならびにカートリッジを模式的に示す図である。
【図２】  チャンバー閉鎖中の抽出組立体を示す図である。
【図３】  抽出位置にある抽出組立体を示す図である。
【図４】  穿刺部材を拡大して示す図である。
【図５】  穿孔部材の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
1  抽出チャンバーハウジング
2  抽出チャンバー下部
3  抽出チャンバー上部
4  ばね
6  シール部材
8，21  穿孔部材
9  チャンネル
10  カートリッジ
11  キャップ
12  カートリッジの縁部
14  抽出チャンバー
15  ピストン部材
16  突起
17  チャンネル
18  環状のシール部材
20  出口チャンネル
22  フレーム部材
23  開口部
25  上切刃
26  穿孔面
27  切刃面
【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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