(57)【要約】ポンプユニットは、液体を有するリザーバ（２９）、液体を運搬するダクトシステム、及び、液体にポンプ力を受けさせるポンプ部を有する。まず、既存のポンプユニットにおいては、ダクトシステムは、空気で充填される。これは、ポンプユニットの作動の初期故障を引き起こすか、あるいは、かかる問題を防ぐよう十分に高いポンプ力が加えられる場合には、高すぎる液体の流速に繋がる。この問題は、重力の影響等であるポンプ力以外の他の力の影響を受けて、リザーバ（２０）からポンプ部まで液体を運搬するダクト（３１）の少なくとも一部の初期充填をもたらすことによって、解決される。
2009517165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料製造機において使用されるポンプユニットであって、
流体を有するリザーバと、
該リザーバに対して接続され、且つポンプ力の影響を受けて前記流体を運搬するよう適合される少なくとも１つのダクトを有するダクトシステムと、
を有し、
ポンプ力以外の他の力に基づいて前記流体で前記ダクトの少なくとも一部分を初期充填可能にするよう適合される、
ポンプユニット。
【請求項２】
前記流体が前記ポンプユニットの作動中にポンプ力を受けるポンプ部を更に有し、
前記ダクトの少なくとも一部分は、前記リザーバと前記ポンプ部との間に延在し、
ポンプ力以外の他の力に基づいて前記流体を有する前記ダクトの前記一部分の初期充填を可能にするよう適合される、
請求項１記載のポンプユニット。
【請求項３】
毛管力に基づいて前記流体を有する前記ダクトの少なくとも一部分の初期充填を可能にするよう適合される、
請求項１又は２記載のポンプユニット。
【請求項４】
前記ダクトは、局所的に狭められる、
請求項３記載のポンプユニット。
【請求項５】
前記ダクトが局所的に狭められる長さにおいて、前記ダクトは、少なくとも２つのサブダクトを有する、
請求項４記載のポンプユニット。
【請求項６】
前記ダクトの材料は、前記流体が該材料に対して優れたウェッティングを有する材料である、
請求項３乃至５のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項７】
前記ダクトとの前記流体の優れたウェッティングを確実なものとするよう適合される手段を有する、
請求項３乃至５のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項８】
前記ダクトとの前記流体の優れたウェッティングを確実なものとするよう適合される前記手段は、前記流体を有して優れたウェッティングを有し且つ前記ダクトの内側表面に対して適用される材料の層を有する、
請求項７記載のポンプユニット。
【請求項９】
前記ダクトとの前記流体の優れたウェッティングを確実なものとするよう適合される前記手段は、電圧を加えることによって、前記流体と前記ダクトとの間にエレクトロウェッティングを引き起こす手段を有する、
請求項７記載のポンプユニット。
【請求項１０】
前記リザーバ及び前記ダクトの構造は、重力に基づいて前記流体で前記ダクトの少なくとも一部分を初期充填可能にする、
請求項１又は２記載のポンプユニット。
【請求項１１】
前記リザーバの少なくとも上方部分は、前記ダクトの少なくとも一部分より高いレベルに位置付けられる、
請求項１０記載のポンプユニット。
【請求項１２】
前記初期充填が行なわれたあとに、前記ダクトシステムから流体が漏れ出ることを防ぐよう適合される、
請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項１３】
前記ダクトシステムの流出口のレベルは、前記リザーバにおける流体の最高レベルより高い、
請求項１２記載のポンプユニット。
【請求項１４】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体が弱いウェッティングを有する材料を有する、
請求項１２又は１３記載のポンプユニット。
【請求項１５】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項１２又は１３記載のポンプユニット。
【請求項１６】
前記流体との弱いウェッティングを有する材料の前記層は、前記ダクトシステムの前記流出口を密封する取外し可能なシールの一部分である、
請求項１５記載のポンプユニット。
【請求項１７】
前記ダクトシステムの前記ダクトの少なくとも１つの内側表面のリング形状部分は、流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項１２乃至１６のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項１８】
取外し可能に配置された閉塞物を有し、
該閉塞物は、前記ポンプ力以外の力が前記初期充填中にかけられる際、適所に留まるよう適合され、また、前記ポンプ力の影響を受けて取り外されるよう適合される、
請求項１２乃至１７のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項１９】
前記ダクトシステム内部においてピボット可能に配置されるバルブドアを有する、
請求項１８記載のポンプユニット。
【請求項２０】
閉塞物を有し、
該閉塞物は、その温度が前記初期充填中に供給される前記流体の温度を上回る閾値を超える際に溶解するよう適合される、
請求項１２乃至１９のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項２１】
前記ダクトシステムは、前記ポンプユニットにおける特定の位置において接合される、流体を運搬する少なくとも２つのダクトを有する、
請求項１乃至２０のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項２２】
前記リザーバは、液体を有するよう適合され、
前記リザーバに対して接続される前記ダクトは、前記液体を運搬するよう適合され、
他方のダクトは、蒸気を運搬するよう適合される、
請求項２１記載のポンプユニット。
【請求項２３】
飲料製造機において使用されるポンプユニットであって、
ポンプ力の影響を受けて流体を運搬するよう少なくとも１つのダクトを有するダクトシステムを有し、
前記ダクトシステムから流体が漏れ出ることを防ぐよう適合される、
ポンプユニット。
【請求項２４】
前記流体を有するリザーバを更に有し、
前記ダクトシステムの流出口のレベルは、前記リザーバにおける流体の最高レベルより高い、
請求項２３記載のポンプユニット。
【請求項２５】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体が弱いウェッティングを有する材料を有する、
請求項２３又は２４記載のポンプユニット。
【請求項２６】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項２３又は２４記載のポンプユニット。
【請求項２７】
前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層は、前記ダクトシステムの前記流出口を密封する取外し可能なシールの一部分である、
請求項２６記載のポンプユニット。
【請求項２８】
前記ダクトシステムの前記ダクトの少なくとも一方の内側表面のリング形状部分は、前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項２３乃至２７のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項２９】
前記ポンプ力の影響を受けて取り外されるよう適合される、閉塞物を有する、
請求項２３乃至２８記載のポンプユニット。
【請求項３０】
前記ダクトシステムの内側にピボット可能に配置されるバルブドアを有する、
請求項２９記載のポンプユニット。
【請求項３１】
閉塞物を有し、
該閉塞物は、その温度が周囲空気を上回る閾値を越える際に溶解するよう適合される、
請求項２３乃至３０のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項３２】
飲料製造機において使用されるカートリッジであって、
請求項１乃至３１のうちいずれか一項記載のポンプユニットのダクトシステムを少なくとも有する、
カートリッジ。
【請求項３３】
使い捨て可能であるものとして使用されるよう適合される、
請求項３２記載のカートリッジ。
【請求項３４】
飲料製造機であって、
請求項１乃至３１のうちいずれか一項記載のポンプユニットを有し、
前記ポンプユニットは、前記飲料製造機の一体部分である、
飲料製造機。
【請求項３５】
飲料製造機であって、
請求項３２又は３３記載のカートリッジを受容する空間を有する、
飲料製造機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料製造機において使用されるポンプユニットに係る。該ポンプユニットは、流体を有するリザーバ、及びリザーバに対して接続され且つポンプ力の影響を受けて流体を運搬するよう適合される少なくとも１つのダクトを有するダクトシステムを有する。本発明はまた、カートリッジに係る。該カートリッジは、ポンプユニットのダクトシステムを少なくとも有し、使い捨て可能なカートリッジであり得る。更には、本発明は、２種類の飲料製造機に係る。該２種類の飲料製造機とは即ち、飲料製造機の一体部分であるポンプを有する飲料製造機、及び、少なくともポンプユニットのダクトシステムが位置付けられるカートリッジを受容する空間を有する飲料製造機である。
【背景技術】
【０００２】
冒頭に記載されたポンプユニットを有する使い捨てカートリッジは、ＥＰ  １  ４６２  ０４２（特許文献１）１から既知である。既知の使い捨てカートリッジのリザーバは、液体で充填される。ダクトシステムは、液体を運搬するダクト、蒸気を運搬するダクト、及び空気を運搬するダクトを有し、それらは液体、蒸気、及び空気があわせられる際に得られる流体を運搬する混合ダクトへと合流する。混合ダクトは、蒸気を運搬するダクトの延長として延在する一方、液体を運搬するダクト及び空気を運搬刷る駄句とは、ダクトの一側において混合ダクトへと合流する。
【０００３】
蒸気を運搬するダクトの端部は狭められ（ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ）、蒸気は、混合ダクトに入る際に加速される。カートリッジが作動され、蒸気を運搬するダクトによって蒸気が混合ダクトに供給される際、局所的低圧力（ｌｏｃａｌ  ｕｎｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、混合ダクトにおいて得られ、その結果として液体及び空気のいずれもが混合ダクトに吸入される。狭められた部分（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を通って他の流体を連続的に導くこと、及び比較的広いダクト又はチャンバにこの流体を供給することによって得られる局所的低圧力の影響を受けて流体を吸入する原理は、ベンチュリ原理として既知である。
【０００４】
上述された使い捨てカートリッジは、複数の重要な利点を有する。第一に、使い捨てのカートリッジの使用は、リザーバによって初期に有される液体がカートリッジの一部とのみ接触するため、衛生的である。結果として、液体とカートリッジが配置される飲料製造機との間の接触は、完全に回避され、飲料製造機は、液体によって汚れることがなく、ユーザは飲料製造機を洗浄する必要がない。第二に、使い捨てカートリッジは、使用が容易である。特に、使い捨てカートリッジが適用される際、飲料を作る工程の準備は、飲料製造機にカートリッジを置く段階を有するのみである。更に、ユーザは、使い捨てカートリッジが適量の液体を有するため、飲料の原料を投じる必要がない。第三に、使い捨てカートリッジの使用は、ポンプユニットの汚れによる飲料製造機の不具合が発生しないため、飲料製造機の作動のより高い信頼性をもたらす。
【０００５】
使い捨てカートリッジは、利点を有するだけではなく、複数の不利点も有する。重要な不利点は、ダクトシステムが初期に空気で充填されるという事実に関連付けられる。蒸気がダクトシステムに対して供給される際、液体を運搬するダクトに存在する空気は、混合ダクトに吸入され、その後液体が続く。空気の密度が液体の密度より大幅に低いという事実により、蒸気の流れの影響を受けて混合ダクトにおいて作られる局所的低圧力は、空気に対して比較的弱いポンプ性能を有する。空気及び液体に対するポンプ性能間における差異は更に、蒸気が液体におけるよりも空気において凝縮する、という事実に基づいて増大される。もたらされる圧力差が液体を運搬するダクトから空気が容易に除去されるように十分に高くない限り、空気に対する比較的弱いポンプ作用は、開始時の問題（ｓｔａｒｔ−ｕｐ  ｐｒｏｂｌｅｍ）に繋がる。しかしながらその場合、圧力差は、液体をポンプするよう十分に高く、結果として高すぎる液体の流速をもたらす。
【特許文献１】ＥＰ  １  ４６２  ０４２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、開始時の問題又は高すぎる液体の流速のいずれかを有する問題に対する解決策を提供する。本発明は、流体を有するリザーバと、該リザーバに対して接続され且つポンプ力の影響を受けて流体を運搬するよう適合される少なくとも１つのダクトを有するダクトシステムと、を有するポンプユニットを与える。該ダクトシステムは、ポンプ力以外の他の力に基づいてダクトの少なくとも一部分を流体で初期充填（ｉｎｉｔｉａｌ  ｆｉｌｌｉｎｇ）することを可能にするよう適合される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、ポンプユニットは、ポンプ力以外の他の力に基づいてダクトの少なくとも一部分を流体で初期充填することを可能にするよう適合される。故に、ポンプ力は、ダクトから空気をポンプする目的では必要とされず、流体を所望される流速においてポンプするよう適合される値を有し得る。
【０００８】
本発明に従ったポンプユニットの一実施例では、ダクトの少なくとも一部分は、リザーバと、ポンプユニットの作動中に流体がポンプ力を受けるポンプ部との間において延在する。望ましくは、この実施例では、ポンプユニットは、ポンプ力以外の他の力に基づいてダクトのこの部分を流体で初期充填することを可能にするよう適合される。このようにして、ポンプ部が作動され次第、流体がポンプされることが確実となり、リザーバとポンプ部との間に空気が存在しないため、空気を最初にポンプする必要はない。
【０００９】
第１の実用的な可能性によれば、ポンプユニットは、毛管力（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ｆｏｒｃｅ）に基づいてダクトの少なくとも一部分を流体で初期充填することを可能にするよう適合される。これは、多種の方途において実現され得る。例えば、ダクトは局所的に狭められ得る。その場合、ダクトは、ダクトが局所的に狭められる長さにおいて少なくとも２つのサブダクトを有する、ことが有利であり、流体の流れに対する抵抗の増大は、可能な限り小さく維持される。他の可能性によれば、ダクトは、隣接する部分よりも小さな直径を有する端部を備えられる。
【００１０】
ダクトにおける流体の毛管上昇は、流体とダクトの内側表面との間における接触角度を低減させることによって、即ちダクトの内側表面との流体のウェッティング（濡れ）（ａ  ｗｅｔｔｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｆｌｕｉｄ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｉｎｎｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ）を高めることによって、増大され得る。例えば、接触角度は、６０°を下回るまで低減され得る。接触角度は、３０°を下回るまで低減され得、例えば１０°のオーダーを有し得る。接触角度の低減は、ダクトの材料を流体が優れたウェッティングを有する材料であるよう選択することによって実現され得る。また、いずれの種類の材料も有するダクトを製造すること、また前記ダクトとの前記流体に優れたウェッティングを確実なものとするよう適合される追加的な手段を与えることは、可能である。第１の可能性によれば、かかる手段は、流体と優れたウェッティングを有し且つダクトの内側表面に対して適用される材料の層を有する。第２の可能性によれば、電圧を印加することによって流体とダクトのとの間のエレクトロウェッティング効果をもたらす手段は、与えられ得る。エレクトロウェッティング効果は、ダクトにおける流体の接触角度の低減を有し、ダクトとの流体のウェッティング及びダクトにおける流体の毛管上昇は、増大される。
【００１１】
第２の実用的な可能性によれば、ポンプユニットは、重力に基づいてダクトの少なくとも一部分を流体で初期充填することを可能とするよう適合される。特には、リザーバ及びダクトの構造は、かかる初期充填を可能にする。これは、ダクトの少なくとも一部分より高いレベルにおいてリザーバの少なくとも上方部分を位置付けることによって、実現され得、流体は、重力の影響を受けてダクトのこの部分に吸入される。
【００１２】
ポンプユニットの作動に先立ち、流体を有するリザーバとダクトシステムの流出口との間におけるオープン接続は、実現される。したがって、本発明が実用化され、ポンプユニットが実際に作動される前にダクトシステムのダクトの少なくとも一部分が流体で充填される際、予防策がとられない限り、ポンプユニットから流体が時期尚早に流れる危険性がある。本発明において、複数のかかる予防策が提案される。
【００１３】
第１の予防策によれば、ダクトシステムの流出口のレベルは、リザーバにおける流体の最高レベルより高い。かかる場合において、流体は、重力により、ダクトシステムの流出口から流れることができない。この重力によって生成される圧力は、ポンプユニットの作動中に生成される圧力より大幅に小さいため、ポンプユニットのポンプ作用は、実際にはこの方策によって妨害されない。
【００１４】
ダクトシステムが基板において配置される場合に適用可能である第２の予防策によれば、ダクトシステムの流出口を取り囲む基板の一部分は、流体との弱いウェッティング（ｐｏｏｒ  ｗｅｔｔｉｎｇ）を有する材料を有する。また、かかる材料の層が基板の関連部分に対して適用されることも可能である。適切な材料を選択することによって、流体と基板との間の接触角度は、比較的大きくなり得、例えば９０°よりも大きく、流体が漏れ出ることは防がれる。例えば、材料は、フルオロ構成要素を有するプラスチック等であるプラスチックであり得る。かかるプラスチックの一例は、ポリテトラフルオロエチレンである。適切なプラスチックの他の例は、ポリジメチルシロキサンである。
【００１５】
実用的な一実施例では、流体との弱いウェッティングを有する材料の層は、ダクトシステムの流出口を密封するよう取外し可能なシールの一部である。このようにして、密封が除去される際に、非ウェッティングコーティングは、流出口を取り囲む基板の一部上に残留する、ことが達成される。
【００１６】
第３の予防策によれば、ダクトの内側表面のリング形状部分は、流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる。水平方向のダクト毛管充填は、非ウェッティング層との流体の接触角度が９０°より大きい際に停止される。本発明の範囲内において、非ウェッティング材料のリングの位置は、自由に選択され得、より多くの非ウェッティング材料のリングは、適用され得る。ポンプユニットが作動される際、ポンプ性能におけるリングの影響は、ごく僅かである。
【００１７】
原理上、ポンプユニットは、リザーバと、ポンプユニットの作動中にリザーバからポンプされる流体を運搬するダクトとを有する、いかなる種類のポンプユニットでもあり得る。多くの実用的な適用において、ポンプユニットは、流体を運ぶよう少なくとも２つのダクトを有し、該ダクトは、ポンプユニットにおける特定の位置において連結される。ダクトの一方は、コーヒー等である液体又はミルを有し得るリザーバに対して接続される。かかる場合、ダクトの他方は、液体をポンプする流体を運搬するよう適合され得る。液体をポンプする適切な流体は、蒸気又は加圧温水である。ダクトは、液体におけるポンプ流体のポンプ作用がベンチュリ原理に基づいて実現されるよう、配置され得る。それは、このポンプ作用が排出原理として既知である原理等である他の適切な原理に基づいて実現され得る、という事実を変えるものではない。一般的に、この原理にしたがって、第１の流体の流れは、第２の流体の流れから第１の流体までの運動量移動を可能にすることよって得られる局所的圧力の影響を受けて生成される。
【００１８】
本発明に従ったポンプユニットの少なくとも一部分、特にはポンプユニットの少なくともダクトシステムは、飲料製造機において使用されるカートリッジの一部であり得る。かかるカートリッジは、永続的なものであるか、あるいは使い捨てであり得る。ポンプユニットはまた、飲料製造機の一体部分であり得る。
【００１９】
本発明に従ったポンプユニットは、いかなる種類の飲料を作る工程においても使用されるよう適切である。例えば、飲料は、熱くても冷たくてもよく、１つ又はそれより多くの原材料に基づいて作られ得る。
【００２０】
適用される流体は、液体、気体、又は液体と気体との組合せであり得る。流体が液体である場合、固体粒子又はポリマは、流体に対して加えられ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、図面を参照しながらより詳細に説明される。図中、同一の部分は、同一の参照符号によって示される。
【００２２】
図１は、ポンプユニット１を有する、飲料製造機において使用される使い捨てカートリッジ１０を概略的に示す。図示される使い捨てカートリッジ１０は、シングルユースを意図される。即ち、飲料を作る工程においてカートリッジ１０は、１度のみ使用されることが可能である。カートリッジ１０は、１度適用されたあと、有用ではなくなり、廃棄されるのみである。
【００２３】
図２は、使い捨てカートリッジ１０及び飲料製造機１５を概略的に示す。使い捨てカートリッジ１０は、飲料製造機１５において配置され、使い捨てカートリッジ１０は、飲料製造機１５の蒸気発生器１６に対して接続される。図２中、飲料製造機１５は全体的に、破線の矩形で図示される。
【００２４】
使い捨てカートリッジ１０は、例えばミルク又は液体コーヒー抽出物等である液体を有するリザーバ２０を有する。図示される例では、リザーバ２０は、細長い密封パウチとして形成される。該パウチは、２つのフォイルシートを与え、それらの周囲に沿って該フォイルシートを相互接続することによって、製造され得る。それは、リザーバ２０が他の適切な方途において実現され得る、という事実を変えるものではない。該方途とは、例えば、使い捨てカートリッジ１０の要素の表面におけるフォイルシートによって覆われた凹部である。
【００２５】
使い捨てカートリッジ１０のポンプユニット１は、イジェクタ型であるダクトシステム３０を有する。したがって、以下においてポンプユニット１は、イジェクタポンプユニット１として称される。図示される実施例では、ダクトシステム３０は、２つのダクト３１，３２を有する。第１のダクト３１は、リザーバ２０の流出口２１とイジェクタポンプユニット１の流出口４１との間に延在する。以下において、リザーバ２０の流出口２１に対して接続される第１のダクト３１の端部は、ダクトシステム３０の液体注入口４２として称される。第２のダクト３２は、リザーバ２０の流出口２１に対する第１のダクト３１の接続とイジェクタポンプユニット１の流出口４１との間における位置において、第１のダクト３１へと合流する。
【００２６】
実用的な可能性によれば、ダクト３１，３２は、使い捨てカートリッジ１０の本体４０において凹部として形成される。凹部は、凹部の上部側を閉鎖する適切な手段（図示せず）によって覆われる。適切な閉鎖手段の一例は、フォイルシートである。ダクト３１，３２は、流体を運搬することができる限り、凹部及び閉鎖手段を有する必要は必ずしもない、ことが留意される。例えば、ダクト３１，３２は、管も有し得る。しかしながら、凹部及び凹部を覆うフォイルシートを有することは、カートリッジ本体４０が射出成形技術を使用することによって形成され得るという事実を踏まえると、かかる配置の製造工程が複数の管を組み立てる工程より容易であるため、有利である。
【００２７】
ダクトシステム３０のダクト３１，３２の断面の形状は、いかなる適切な形状でもよい。例えば、断面は、円形、矩形、四角形、又は六角形であり得る。円形断面の利点は、ダクト３１，３２の比較的低い流れ抵抗（ｆｌｏｗ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）が得られる、ことである。
【００２８】
リザーバ２０に対して繋げられる第１のダクト３１の一部は、第２のダクト３２に対して９０°より小さい角度θにおいて延在する。図示される例では、角度θは、約２５°である。
【００２９】
使い捨てカートリッジ１０は、温かいミルク又はコーヒー等である温かい飲料を作るよう適用されることが適切である。実用的な可能性によれば、使い捨てカートリッジ１０が適用される飲料を作る工程中、温かい飲料は、蒸気を用いてリザーバ２０が初期に有する液体を加熱することによって得られる。したがって、飲料製造機１５は、使い捨てカートリッジ１０を受容し且つ動作させるよう、蒸気発生器１６を有する。図２中、使い捨てカートリッジ１０が飲料製造機１５において配置される際に、第２のダクト３２が蒸気発生器１６の蒸気ソケット１７に対して接続される、ことが図示される。以下では、使い捨てカートリッジ１０が飲料製造機１５に配置される際に蒸気発生器１６の蒸気ソケット１７に対して接続される第２のダクト３２の端部は、ダクトシステム３０の蒸気注入口４３として称される。
【００３０】
以下において、使い捨てカートリッジ１０及び飲料製造機１５が適用される飲料を作る工程が説明される。明確にするよう、流入流及び流出流の方向は、図１及び２において矢印を用いて示される。
【００３１】
飲料を作る工程の準備は、使い捨てカートリッジ１０を飲料製造機１５に配置する段階、及び、カートリッジ１０のイジェクタポンプユニット１の流出口４１の下方等において、カップ又は同様のもの等である容器を配置する段階を有する。使い捨てカートリッジ１０を飲料製造機１５における正しい場所に置く工程において、接続は、飲料製造機１５の蒸気発生器１６の蒸気ソケット１７と、カートリッジ１０のイジェクタポンプユニット１のダクトシステム３０の蒸気注入口４３との間において構築される。
【００３２】
飲料を作る工程が開始される際、液体がリザーバ２０から第１のダクト３１まで第１のダクト３１の液体注入口４２を介して流れ得るようにされる、ことは重要である。したがって、適切な手段（図示せず）は、適切な位置においてリザーバ２０のフォイルを貫通するよう適用される。例えば、かかる手段は、可動に配置されるピンを有し得る。
【００３３】
飲料を作る実際の工程は、液体が第１のダクト３１において存在し、且つ蒸気発生器１６が動作中である際に始まり、蒸気は、蒸気注入口４３を介して、第２のダクト３２２はいる。第２のダクト３２の他端、即ち第２のダクト３２が第１のダクト３１へと合流する端部において、運動量は、蒸気の流れから液体まで移動され、その結果として局所的低圧力が得られる。この局所的低圧力の影響を受けて、液体は、リザーバ２０から引き出され、イジェクタポンプユニット１の流出口４１に向かって方向付けられる液体の流れは、生成される。工程において、蒸気は液化するため、液体は加熱され、低圧力の効果は高められる。このようにして、流出口４１を通ってイジェクタポンプユニット１を出る温かい飲料が得られる。
【００３４】
イジェクタポンプユニット１の作動中、蒸気は、リザーバ２０から流出口４１まで液体をポンプすることを目的として適用され、液体の流れは、蒸気の流れの影響を受けて得られる。特には、局所的低圧力は、蒸気の流れから液体までの運動量の移動によって得られ、液体は、この低圧力の影響を受けて第１のダクト３１に吸入される。更には、蒸気の液化が行なわれ、その結果として液体が加熱される。液体に対する蒸気のポンプ作用が得られる原理は、所謂排出原理である。
【００３５】
優れたポンプ作用を有するよう、第１のダクト３１と第２のダクト３２との間の角度θは９０°より小さい、ことが重要である。角度θが９０°である場合、液体の運動が可能にされる方向、即ち第１のダクト３１の長手方向軸が延在する方向における運動量を蒸気が有さないため、蒸気の流れは、第１のダクト３１における液体の流れに実際には繋がらない。角度θが９０°より大きい場合、第１のダクト３１における液体への蒸気の流れの影響は、液体を後方、即ちリザーバ２０に向かう方向において流すのみである。液体がミルクである際、イジェクタポンプユニット１の優れた性能は、第１のダクト３１と第２のダクト３２との間の角度θが約２５°である際に得られるが、それは角度θがより小さくあるいはより大きくなり得ない、ことを意味しない。
【００３６】
図１及び２において示されるイジェクタポンプユニット１のダクトシステム３０は、イジェクタ型である。ダクトシステム３０のダクトの数及びかかるダクトの構成に関する複数の可能性が存在する、ことは留意される。結果として、ダクトシステム３０は、ベンチュリ型等である他の種類であり得る。かかるダクトシステム３０を有するポンプユニット２は、図３中に示される。以下において、このポンプユニット２は、ベンチュリポンプユニット２として称される。
【００３７】
ベンチュリポンプユニット２は、使い捨てカートリッジ１０の一部であり、大幅にイジェクタポンプユニット１に類似する。特には、ベンチュリポンプユニット２はまた、液体を有するリザーバ２０を有する。更には、ベンチュリポンプユニット２のダクトシステム３０はまた、カートリッジ１０の本体４０において配置される。
【００３８】
ベンチュリポンプユニット２０のダクトシステム３０は、３つのダクト３１−３３、及び混合チャンバ３４を有する。第１のダクト３１は、リザーバ２０の流出口２１に対して接続され、混合チャンバ３４へと合流する。第２のダクト３２は、混合チャンバ３４へも合流し、ベンチュリポンプユニット２の蒸気注入口４３とダクトシステム３０の混合チャンバ３４との間において延在する。第３のダクト３３は、ダクトシステム３０の流出ダクトであり、混合チャンバ３４とベンチュリポンプユニット２の流出口４１との間に延在する。ダクトシステムの顕著な特性は、第１のダクト３１及び第２のダクト３２が互いに対して直角に延在するという事実、及び、第２のダクト３２及び流出ダクト３３が混合チャンバ３４の対向する側部において混合チャンバ３４に対して接続されるという事実、である。
【００３９】
イジェクタポンプユニット１を有する使い捨てカートリッジ１０に対して既に記載されたのと同様に、ベンチュリポンプユニット２を有する使い捨てカートリッジ１０は、飲料製造機１５において配置されるよう、また、温かいミルク又はコーヒー等である温かい飲料を作るために適用されるよう、適切である。
【００４０】
以下において、ベンチュリポンプユニット２を有する使い捨てカートリッジ１０が適用される飲料を作る工程は、説明される。明確にするよう、流入流及び流出流の方向は、図３中に矢印を用いて示される。
【００４１】
第１のダクト３１がリザーバ２０からの液体で充填され、蒸気が混合チャンバ３４に対して第２のダクト３２を通って供給される際、飲料を作る実際の工程が開始する。工程において、低圧力は、混合チャンバ３４において得られ、その結果として液体は、混合チャンバ３４に吸入される。更には、混合チャンバ３４において、蒸気が液化するため、液体は加熱され、低圧力の効果は高められる。このようにして、温かい飲料は、流出口４１を通ってベンチュリポンプユニット２を出て得られる。
【００４２】
ベンチュリポンプユニット２の作動中、蒸気は、リザーバ２０から流出口４１まで液体をポンプすることを目的として適用され、液体の流れは、蒸気の流れの影響を受けて得られる。特には、標準気圧に対する低気圧（ｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈ  ｒｅｓｐｅｃｔ  ｔｏ  ｔｈｅ  ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）は、第２のダクト３２を通って混合チャンバ３４まで蒸気を供給することによって作られ、よって得られる低圧力の影響を受けて液体は、混合チャンバ３４に吸入される。更には、蒸気の液化が行なわれ、その結果として液体が加熱される。液体に対する蒸気のポンプ作用が得られる原理は、所謂ベンチュリ原理である。
【００４３】
泡立てられた飲料を作るよう、ポンプユニット１，２のダクトシステム３０は、空気を供給する少なくとも１つの空気ダクトを有し得る。望ましくは、かかる空気ダクトは、バルブ又はそれと同様のものを用いて閉鎖可能であり、ユーザは、泡有りの飲料を作るか、あるいは泡無しの飲料を作るかを選択し得る。
【００４４】
使い捨てカートリッジ１０は、飲料を作る工程において使用される液体を有するリザーバ２０を備えられる必要はない。また、飲料製造機１５は、かかるリザーバを有することが可能であり、該飲料製造機１５において、第１のダクト３１は、リザーバに対して接続可能であり、第１のダクト３１とリザーバとの間のオープン接続は、飲料製造機１５におけるカートリッジの受容時に構築され得る。更に可能であることは、液体を有するカートンであり得る外部リザーバが使用されること、及び、第１のダクト３１を外部リザーバにおいて液体と連通させるホースが適用されること、である。
【００４５】
原理上、使い捨てではなくより多くの使用を意図されるカートリッジを適用することは、可能である。かかるカートリッジは、図示される使い捨てカートリッジ１０と同一の設計を有し得る。カートリッジがリザーバ２０を有する場合、リザーバ２０は、再充填可能であるよう配置されるか、あるいは、リザーバ２０は、１回より多くの所定の回数の使用に対して使われるよう適合される液体量を有する。カートリッジがリザーバ２０を有さない場合、カートリッジを捨てる前に何回使用するのかを決定するのは、ユーザである。
【００４６】
飲料製造機１５は、ユーザの選択に依存して、例えば異なる量の飲料を供給するよう配置され得る。例えば、ユーザは、単一量の飲料又は二倍量の飲料を有することを選択し得る。かかる場合、使い捨てカートリッジ１０のリザーバ２０は、二倍量の液体を有し得、使い捨てカートリッジ１０は、単一量の飲料を作るよう２回使用されるよう、あるいは二倍量の飲料を作るよう１回使用されるよう、適切である。
【００４７】
ポンプユニット１，２の作動中、リザーバ２０からポンプされる液体は、純粋な液体であり得るが、粒子を有してもよい。他の選択肢によれば、粒子を有する格納手段が与えられ、該格納手段は、液体に対して粒子を供給するよう適合される。粒子は、例えばチョコレートパウダーであり得る。
【００４８】
飲料を作る工程において使い捨てカートリッジ１０を使用する必要はないが、このようにして飲料を作ることは、重要な利点を有する。かかる利点の１つは、適用される液体及び得られる飲料が使い捨てカートリッジ１０の要素のみに接触し、飲料製造機１５が汚れない、ことである。これは特に、液体が比較的早く腐る傾向がある場合に重要であり、例えば液体がミルクを有する場合が当てはまる。
【００４９】
飲料製造機１５において固定的に配置されるポンプユニット１，２を有することは、可能である。かかる場合、飲料製造機１５は、液体を有する再充填可能なリザーバを有し得る。他の可能性によれば、ポンプユニット１，２を外部リザーバにおける液体と連通させるホース等である適切な手段は、与えられる。飲料製造機１５はまた、液体を有する使い捨てリザーバを受容するよう適合され得る。
【００５０】
先行技術によれば、リザーバ２０及びリザーバ２０に対して接続される少なくとも１つのダクト３１を有するポンプユニット１，２に関連する問題は、ポンプユニット１，２の作動の開始状態に関連付けられ、図４を参照して以下に説明される。図４中、ポンプユニット３は、概略的に図示される。ダクトシステム３０の一部分、特にはリザーバ２０から吸引される液体を運搬する第１のダクト３１及び蒸気等であるポンプ流体を運搬する第２のダクト３２（図４中図示せず）が連結される一部分は、箱状に描写される。以下において、ダクトシステム３０のこの部分は、ポンプ部５０として称される。ポンプ部５０は、適切な方途においてポンプ流体を用いて液体をポンプするよう適合され得る。ポンプユニット３がイジェクタポンプユニットである場合、第２のダクト３２は、角度θにおいて第１のダクト３１へと合流し、ポンプユニット３の流出ダクトは、第１のダクト３１の端部によって構成される。ポンプユニット３がベンチュリポンプユニットである場合、第１のダクト３１及び第２のダクト３２はいずれも、混合チャンバ３４へと合流し、ポンプユニット３の流出ダクトは、混合チャンバ３４とポンプユニット３の流出口４１との間において延在する流出ダクト３３である。図示される例では、ポンプ部５０が配置されるレベルは、リザーバ２０における液体のレベルより高い。図４では、リザーバ２０における液体の高さに対するポンプ部５０の高さＨは、両方向矢印を用いて示される。
【００５１】
ポンプユニット３の開始状態において、ダクトシステム３０は、リザーバ２０において存在する液体に挿入される第１のダクト３１の端部を除いて、空気で充填される。毛管作用により、第１のダクト３１のこの端部における液体のレベルは、リザーバ２０における液体の全体レベルに対して多少上昇される。これは、図５によって示され、リザーバ２０及び第１のダクト３１の関連端部は、概略的に図示される。この図において、リザーバ２０の液体のレベルに対して第１のダクト３１における液体のレベルの高さｈは、両方向矢印を用いて示される。
【００５２】
一般的に、リザーバ２０における液体のレベルに対する第１のダクト３１における液体のレベルの高さｈは、毛管圧力と静水圧とのバランスによって定められる。環状毛管（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｃａｐｉｌｌａｒｙ）に対して、この高さｈと前述された圧力との関係は、以下の式：
【数１】
2009517165.tif 000003
である。式中、ｒは毛管の半径であり、σは液体の表面張力であり、ρは液体の密度、αは第１のダクト３１の内側表面３５と液体との間の接触角度、並びにｇは重力の加速度である。完全性のために、同様の式が非環状ダクトに対して得られ得る、ことは留意される。
【００５３】
液体がミルクである場合、表面張力σは、０．０７Ｎ／ｍである水の表面張力に近接し、密度ρは１０００ｋｇ／ｍ３であり、接触角度αの推定値は６０°である。第１のダクト３１の直径の実際値は、３ｍｍである。かかる場合、５ｍｍである典型的な高さｈが得られ、４０ｍｍであるポンプ部５０まで第１のダクト３１の全高さＨの実際値よりはるかに小さい。故に、リザーバ２０における液体は、毛管力に基づいてリザーバ２０とポンプ部５０との間において延在する第１のダクト３１の一部を自発的に充填しない。
【００５４】
前述された通り、ポンプユニット３の開始状態において、ダクトシステム３０は、空気で充填される。ポンプ作用が実行され次第、標準気圧に対する負圧Δｐは、生成される。この圧力差Δｐの影響を受けて、リザーバ２０における液体のレベルに対する第１のダクト３１における液体のレベルの高さｈは、増大される。力のバランスに基づいて、以下の関係：
【数２】
2009517165.tif 000004
が得られる。式中、ｐａは、標準気圧である。
【００５５】
重力を克服し、且つリザーバ２０からポンプ部５０まで液体をポンプするよう、圧力差Δｐは、少なくとも、
【数３】
2009517165.tif 000005
でなければならない。
【００５６】
圧力差Δｐは、上述された最小値と同等であるか、あるいはそれを上回る必要がある。上述された多種のパラメータの値が適用される際、最小値は、典型的には、０．００４バールである。
【００５７】
ポンプ３の作動が開始された直後、空気よりも液体がポンプされる。液体の密度が空気の密度より大幅に大きいという事実により、生成される圧力差Δｐにおける大きな増大がもたらされる。ポンプ流体が蒸気である場合、ポンプ性能は、蒸気の液化の結果として更に向上される。高い性能を有するポンプがポンプユニット３の始動中空気をポンプし出すことができるよう必要とされること、及び、液体がポンプされる際にこのポンプの性能が不必要に高いことは、明らかである。多くの場合、ポンプの性能は高すぎ、高すぎる液体の流速が得られる。
【００５８】
本発明は、相反する必要性の問題に対して解決策を与える。該相反する必要性とは即ち、一方では、安全な始動を含むポンプユニット３の安全な作動を保証する高い性能を有するポンプに対する必要性であり、他方では、制限された流速における液体の流れを実現させるより低い性能を有するポンプに対する必要性である。特には、本発明は、リザーバ２０とポンプ部５０との間に延在する第１のダクト３１の少なくとも一部分がポンプユニット３の作動が開始される前に液体で完全に充填される、ことを確実にする方策を与える。
【００５９】
まず、本発明は、リザーバ２０とポンプ部５０との間に延在する第１のダクト３１の一部を毛管力に基づいて液体で初期充填することを実現する方策を与える。次の関係、
【数４】
2009517165.tif 000006
から、第１のダクト３１における液体の高さｈは、ダクト３１の半径ｒを低減すること、及び／又はダクト３１の内側表面３５と液体の接触角度αを低減することによって、増大され得る、と判断される。
【００６０】
図６及び７は、第１のダクト３１の可能な実施例を示す。該実施例では、ダクト３１の垂直方向に向けられた部分３６の半径ｒの低減は、実現される。ダクト３１の水平方向に向けられた部分３７の半径ｒの低減は、かかる部分３７においては毛管効果が重力の影響を受けないため、必要とされない。
【００６１】
図６において、第１のダクト３１の第１の可能な実施例の一部が示される。垂直方向に向けられた部分３６の半径ｒは低減される。即ち、垂直方向に向けられた部分３６は、狭められる。例えば、ｃｏｓαが約０．５の値を有する場合、典型的には１ｍｍまでのダクトの直径における低減は、約１４ｍｍまでの毛管上昇を与える。完全性を目的として、リザーバ２０における液体のレベルを下回る第１のダクト３１の一部３８は、より大きな半径を有し得ること、及び、半径の低減は原理上、ダクト３１の垂直方向に向けられる部分３６の他の一部３９に関する限りにのみ関連する、ことが留意される。このようにして、第１のダクト３１における液体の取込みがいかようにも妨害されない、ことは達成される。それにも関わらず、より大きな半径を有する一部３８は、省かれ得る。この一部３８を有さないという選択肢は、破線を用いて図６中に図示され、直径の変化を有さずに第１のダクト３１の垂直方向に向けられた部分３６の伸張を示す。
【００６２】
本発明の範囲内において、液体を腐敗から保護するよう、リザーバ２０がフォイル又はそれと同様な物によって初期に密封される、ことは可能である。その場合、第１のダクト３１の端部が密封を開放するよう適合されること、又は、追加的な手段がそれを行なうよう与えられることは、有利である。
【００６３】
単一の狭められた部分３９の代わりに、第１のダクト３１の垂直方向に向けられた部分３６は、複数のサブダクト４５を有する。一例として図７において、４つのサブダクト４５を有する第１のダクト３１の一部が示される。第１のダクト３１のこの実施例の重要な利点は、サブダクト４５の断面の合計が元のダクト３１の断面と同等であり得るか、あるいはそれより少々小さくあり得るため、ダクト３１の半径ｒの低減が、ダクト３１の流れ抵抗の所望されない増大を有さずに実現される、ことである。
【００６４】
ダクト３１の内側表面との液体の接触角度αの低減、即ち、ダクト３１の内側表面との液体のウェッティングの向上は、第１のダクト３１における液体の向上された毛管上昇に繋がり、多種の方途において実現され得る。ダクト３１の内側表面との液体のウェッティングを向上させるこの方途は、ダクト３１における液体の毛管上昇を高めることを目的として単一の方途として適用され得るが、ダクト３１の半径ｒを低減させる前述された方途に加えて適用されてもよい。
【００６５】
ポンプユニット３が使い捨てカートリッジ１０の一部として配置される多くの場合において、コストの観点から、ポンプユニット３のダクトシステム３０は、プラスチックのカートリッジ本体４０において配置される。水がプラスチックとは大変優れたウェッティングを有さないことは、既知である。この既知の事実の観点から、ダクト３１の内側表面３５との液体のウェッティングは、カートリッジ本体４０に対して適切な材料を選択することによって向上され得る。かかる材料は、液体に対してより小さな接触角度αを有するプラスチックであり得、また、例えば向上された透明度を有するプラスチックであり得る。かかるプラスチックは、例えば、金に対してポリマをモールドすることによって製造され得る。
【００６６】
カートリッジ１０の本体４０全体は必ずしも、液体が優れたウェッティングを有する材料を有して製造される必要はない。第１のダクト３１の内側表面３５の関連長さは、かかる材料の層によって覆われる。例えば、一般的には、金属がプラスチックより大幅に高い界面エネルギを有すること、及び、その結果として金属が液体の優れたウェッティングを与えることは、既知である。この既知の事実の観点から、金属の第１のダクト３１の内側表面３５の少なくとも関連長さを製造すること、又は、内側表面３５がプラスチック材料を有する場合には第１のダクト３１の内側表面３５の少なくとも関連長さ上に薄い金属コーティングを塗布することは、実現可能な選択肢である。更には、接触角度αを低減する多種の他の材料又は材料のコーティングは、使用され得る。例えば、内側表面３５は、ゾル−ゲルコーティング等である無機コーティングを有して覆われ得る。
【００６７】
接触角度αが２５°又はそれよりに更に低い値まで低減される際、ｃｏｓαは、０．９又はそれより高い値であり得る。かかる場合、毛管上昇は、３０ｍｍに近接する高さｈまで増大され得る。リザーバ２０における液体のレベルに対するポンプ部５０の高さＨが毛管上昇より低く、例えば２０ｍｍ又はそれより低い場合、リザーバ２０とポンプ部５０との間に延在する第１のダクト３１の部分が毛管力の影響を受けて液体で初期充填される、ことは保証される。上述された寸法は、特に実際の使い捨てカートリッジ１０について、大変現実的なものである。
【００６８】
また、エレクトロウェッティング効果として既知である効果に基づいて、第１のダクト３１の内側表面との液体の接触角度αの低減を実現することは、可能である。例えば、この効果は、ＵＳ  ６  ４３８  ２１１において記載される。一般的に、電圧を印加することによって、基板上の液体の接触角度αは、低減され得る。故に、このようにして、ダクト３１における液体の毛管上昇は、増大され得る。
【００６９】
次に、本発明は、重力に基づいて、液体を有してリザーバ２０とポンプ部５０との間に延在する第１のダクト３１の一部を初期充填することを実現する方策を与える。
【００７０】
図８において、リザーバ２０及びポンプ部５０を有するポンプユニットが示される。リザーバ２０は、ポンプ部５０、及びリザーバ２０とポンプ部５０との間に延在するダクト３１より高いレベルにある。故に、リザーバ２０とダクト３１との間におけるオープン接続が実現される際、ダクト３１は、重力の影響を受けて、リザーバ２０の下部からの液体を有して充填される。
【００７１】
図９において、リザーバ２０及びポンプ部５０を有するポンプユニット５が示される。リザーバ２０の大部分は、ポンプ部５０、及びリザーバ２０とポンプ部５０との間に延在するダクト３１より低いレベルにあるが、リザーバ２０の上部２２は依然として、ダクト３１及びポンプ部５０より高いレベルにおいて位置付けられる。故に、リザーバ２０とダクト３１との間におけるオープン接続が実現される際、ダクト３１は、重力の影響を受けて、リザーバ２０の上部２２からの液体を有して充填される。
【００７２】
本発明が実用化され、ポンプ力の影響を受けるポンプユニット１−５の実際の作動が開始される前に、ポンプユニット１−５のダクトシステム３０の少なくとも１つのダクト３１の少なくとも一部の初期充填が得られる際に、ポンプユニット１−５の流出口４１から時期尚早に液体が漏れ出る危険性があり得る。したがって、本発明はまた、液体が漏れ出さないことを保証することを目的とする方策を与える。かかる方策はまた、例えばポンプユニットが作動されたあとに漏れを防ぐことを目的として、初期充填が無い状況において適用され得る。
【００７３】
第１の方策は、図４に基づいて説明される。リザーバ２０における液体のレベルが流出口４１のレベルより低いようにポンプユニット３の流出口４１に対してリザーバ２０が位置付けられる際、液体は、重力により、流出口４１から漏れ得ない。ポンプユニット３の作動中、重力の影響を受けて生成される圧力がポンプユニット３の作動中に生成される圧力より大幅に低いため、ポンプ性能は実際には低減されない、ことが留意される。
【００７４】
望ましい一実施例では、ポンプ部５０と流出口４１との間の距離は比較的短く、ポンプ部５０と流出口４１との間におけるダクトシステム３０において初期に存在する液体の容積は、リザーバ２０における液体の総容積より大幅に小さいようにされる。このことは、液体がポンプ部５０においてポンプされるだけではなく、加熱又は冷却もされる場合に重要である。これは、かかる場合においては、加熱又は冷却されない液体の容積は比較的小さい、ことが重要であるためである。
【００７５】
リザーバ２０における液体は、リザーバ２０の流出口２１上にシール２５を置くことによって腐敗を避けられる。その場合、シール２５は、ポンプユニット１−５の作動が開始される前に開封される必要がある。シール２５は、図９中に概略的に示される。
【００７６】
液体が流出口４１から時期尚早に漏れ出ないことを保証することを目的とした他の方策は、これより図１０に基づいて説明される。この方途は、流出口４１を取り囲む本体４０の一部分のウェッティング特性の適合を有する。特には、液体が漏れを避けられるのは、本体４０の一部分のウェッティング特性が、この部分との液体の接触角度αが比較的に大きく、望ましくは９０°より大きいようにされる場合、である。これは、液体が弱いウェッティングを有する材料を選択することによって実現される。この点において適切な材料の例は、プラスチック材料であり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、又はポリジメチルシロキサン等であるフルオロ構成要素を有するプラスチックである。
【００７７】
流出口４１を取り囲む本体４０の一部分の材料は、非ウェッティング材料であり得るが、漏れ止め効果が本体４０のこの部分が非ウェッティング材料のコーティングによって覆われる場合にも得られるため、これは必須ではない。特には、かかるコーティングは、液体との接触角度αを比較的大きく、望ましくは９０°より大きくさせる材料を有する。この点における適切な材料の例は、ジメチルジクロロシラン及びアミノプロピルトリメトクシシランである。また、フルオロシラン等であるフルオロ構成要素を有する材料は、適用され得る。また、フルオロプラズマが利用されることも可能である。コーティングが大変薄くてもよいことは、留意される。即ち、接触角度αの所望の増大を得ることを目的としては、単層でも十分である。有利な選択肢によれば、コーティングは、初期には、流出口４１において位置付けられるシールの一部である。シールが除去される際、非ウェッティングコーティングは、流出口４１の周囲に残る。
【００７８】
非ウェッティング材料が２σ／ｒである圧力差を収容し得るのみである、ことは留意される。次の関係、
【数５】
2009517165.tif 000007
に基づき、流出口４１がリザーバ２０における液体の初期レベルを有して２σ／ρｇｒである高さｈを下回るよう位置付けられる際、非ウェッティングコーティングは十分ではなく、流出口４１からの液体の漏れは避けられない、ことが判明している。しかしながら、この高さｈは、数センチメートルのオーダであり、リザーバ２０における液体の初期のレベルに対する流出口４１の適切な位置は、特には使い捨てカートリッジ１０において、実際に実現され得る。
【００７９】
非ウェッティングコーティングは、流出口４１の周囲に塗布される必要は必ずしも無い。また、コーティングは、液体を運ぶダクト３１，３３の内側表面３５のリング形状部分に対して塗布される、ことが可能である。図１１において、イジェクタ型のポンプ部５０が図示される。非ウェッティング材料のリング形状コーティング６０は、第２のダクト３２が第１のダクト３１へと合流する場所の後方の位置において、第１のダクト３１の内側表面３５上に配置される。水平方向のダクト毛管充填は、ダクト３１，３３の内側表面３５との液体の接触角度αが９０°より大きい場合に停止する。塗布される材料は、前述された非ウェッティング材料と同類であり得る。
【００８０】
非ウェッティング材料のリング６０は、ダクト３１，３３におけるいずれかの場所に配置され得る。更には、２つ又はそれより多くのかかるリング６０は、ダクトシステム３０において存在し得る。ポンプユニット１−５が作動される際、ポンプ性能に対するリング６０の影響は、ごく僅かである。
【００８１】
ポンプユニット１−５の流出口４１から液体が時期尚早に漏れることを避ける他の方策、特には、ダクトシステム３０の少なくとも１つのダクト３１の少なくとも一部分の初期充填及びポンプ作用中における状態の差異に基づく特定の方法は、図１２−１５に基づき説明される。とりわけ、かかる方策は、以下の２つの差異に基づき得る：
１）  ポンプ作用中に広がる力は、初期充填中に広がる力より大幅に大きい。
２）  蒸気、又は他の比較的熱い流体がポンプ流体として使用される場合、ポンプ作用中にダクトシステム３０の特定の部分において広がる温度は、初期充填中にダクトシステム３０のかかる部分において広がる温度より大幅に高い。
【００８２】
この観点から、方策は、以下の：
ａ）  ポンプ作用中に流体の流れによって加えられる衝撃力（ｉｍｐａｃｔｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）の影響を受けて少なくとも部分的に除去される、流体の流れを止めるバリア；
ｂ）  ポンプ作用中に広がる上昇された温度の影響を受けて少なくとも部分的に除去される、液体の流れを止めるバリア；あるいは、
ｃ）  上述の点（ａ及びｂ）に記載される両方の種類のバリアの組合せ、
を有し得る。
【００８３】
上述の点ｂ及びｃに従った方策は、蒸気又は他の比較的熱い流体が飲料を作る工程において使用される場合、又は、温度が他の方途において上昇される場合にのみ適用可能である。
【００８４】
図１２では、初期充填及びポンプ作用中に広がる力の差異を利用する方策が図示される。これは、ダクトシステム３０において取外し可能に配置される閉塞物を有する。特には、図１２中、イジェクタ型のポンプ部５０が図示される。バルブドア６１は、第２のダクト３２が第１のダクト３１へと合流する場所の後方の位置において、ピボット軸６２の周囲にピボット可能に配置される。
【００８５】
バルブドア６１は、閉鎖位置と開放位置との間において可動である。バルブドア６１は、閉鎖位置においては、第１のダクト３１を遮断し、開放位置においては、第１のダクト３１を解放する。結果として、バルブドア６１の閉鎖位置において、液体の流れは妨げられ、液体は流出口４１に到達し得ない。図１２中、バルブドア６１は、閉鎖位置において示される。
【００８６】
閉鎖位置から始まり、バルブドア６１は、特定の閾値を越える力の影響を受けて開放位置にされる。ダクトシステム３０の初期充填中に広がる力は、比較的低く、この閾値を下回る。それ故に、かかる力は、バルブドア６１を開放位置にすることができない。しかしながら、ポンプ作用中は、ダクトシステム３０において広がる力は、閾値を上回って比較的高く、バルブドア６１は、開放位置にされ、少なくともポンプ作用が続く限り、その位置に維持される。
【００８７】
望ましくは、第１のダクト３１は、開放位置においてバルブドア６１を受ける突起６３を備えられる。このようにして、バルブドア６１が完全に邪魔にならないため、第１のダクト３１における流体の流れはポンプ作用中ずっと妨げられない、ことが実現される。
【００８８】
ポンプユニット１−５が１回より多く使用されるよう意図される際、ポンプ作用が行なわれたあとに、バルブドア６１を閉鎖位置まで戻す手段が与えられる、ことは望ましい。かかる手段は、例えばスプリングを有し得る。バルブドア６１を閉鎖位置まで戻すことによって、流出口４１からの液体の漏れは、止められるか、あるいは少なくとも最小限に抑えられる。
【００８９】
本発明の範囲内において、閉塞物は、ポンプユニット１−５において適切な位置において存在し得る。例えば、閉塞物は、流出口４１において、あるいは流出口４１の近くにおいて、位置付けられ得る。この選択肢は、図１３中に示され、閉塞物は、図１２中のバルブドア６１と同様に参照符号６１によって示される。
【００９０】
更には、ポンプ作用中に加えられる力の影響を受けて、ポンプユニット１−５から取り外される、取外し可能に配置される要素が与えられ得る。かかる要素は、人間にとって消耗可能な材料を有して作られ得、飲料を受容するカップに着地し得、飲料の一部となり得るようにされる。要素は、例えば着香料又はフォーム向上剤（ｆｏａｍ  ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を有し得る。
【００９１】
図１４では、初期充填及びポンプ作用中に広がる温度の差異を利用する方策が図示される。この方策は、比較的高温において溶解する閉塞物６４の適用を有する。しかしながら、この方策は、蒸気等である熱い流体を使用することによって温かい飲料が作られる場合に適用可能である。特には、図１４中、イジェクタ型のポンプ部５０が図示され、溶解可能な閉塞物６４は、第２のダクト３２が第１のダクト３１へと合流する場所の後方の位置において配置される。
【００９２】
初期充填中、ダクトシステム３０における温度は、例えば液体が冷所に格納される際、周囲空気であるか、あるいはそれより低い。かかる環境下において、閉塞物６４は、液体が閉塞物６４を越えて流れ得ないよう、そのまま残る。しかしながら、ポンプ作用が開始され、蒸気が第２のダクト３２を介して供給される際、温度は上昇し、閉塞物は溶解される。その瞬間から、流体は、流出口４１に向かって自由に流れ得る。
【００９３】
愉快可能な閉塞物６４は、着香料又はフォーム向上剤等である材料を有し得る。更には、閉塞物６４は、１つ又はそれより多くの穴を有し得る。中心の穴を有する閉塞物６４は、図１５中に示される。また、閉塞物６４は、ポンプユニット１−５における適切な位置において配置され得る。例えば、閉塞物６４が流出口４１において、あるいは流出口４１の近くにおいて配置される、ことも可能である。
【００９４】
本発明に従ったポンプユニット１−５の図示される実施例の全ては、単一の流出口４１を有する、ことが留意される。しかしながら、それは、ポンプユニット１−５が１つより多くの流出口４１を有し得る、という事実を変えるものではない。複数の流出口４１を与えることの利点は、個別の流出口４１の直径が比較的小さくあり得る、ことである。このようにして、より高い流れ抵抗が得られ、流れ抵抗は、流出口４１から流体が漏れ出ることを避けるよう、十分に高くあり得る。
【００９５】
本発明は、飲料製造機のいかなる種類にも適用可能であり、少なくとも１つの飲料原材料をポンプする工程が開始される際に、発生し得る問題に対して実行可能な解決策を与える。特には、本発明は、ポンプ作用が開始される前にポンプユニット１−５のダクトシステム３０のダクト３１，３３の少なくとも一部分の初期充填を有する。更には、ダクト３１，３３の初期充填がダクトシステム３０の流出口４１を介する流体の時期尚早の損失に繋がる状況を防ぐよう、本発明は、圧力差異に基づくポンプ作用がまだ発生しない限り、流体がダクトシステム３０において残ることを確実にすることを目的とする方策を提案する。
【００９６】
本発明の範囲が前述された例に制限されず、複数の修正及び補正が添付の請求項において定義される本発明の範囲から逸脱することなく可能である、ことは、当業者にとって明らかである。
【００９７】
前述では、ポンプユニット１−５は、開示され、液体を有するリザーバ２０２０、液体を運搬する代３０、及び、液体にポンプ力を与えるポンプ部５０を有する。一般的には、ポンプ力は、圧力差の結果として得られる力であり得る。例えば、ポンプ部５０において、液体は、蒸気等である他の流体の流れの影響を受けてポンプされ得る。初期には、技術に従ったポンプユニット３において、ダクトシステム３０は、空気を充填される。これは、ポンプユニット３の作動の開始時に問題を引き起こすか、あるいは、かかる問題を防ぐよう十分に高いポンプ力が加えられる場合、高すぎる流体の流速をもたらす。この問題は、ポンプ力ではない他の力、例えば毛管力又は重力の影響を受けて、リザーバ２０からポンプ部５０まで液体を運搬するダクト３１の少なくとも一部分の初期充填をもたらすことによって、解決される。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】イジェクタポンプユニットを有する、飲料製造機において使用される使い捨てカートリッジを概略的に図示する。
【図２】図１中に示される使い捨てカートリッジ及び飲料製造機を概略的に図示し、図中、使い捨てカートリッジは飲料製造機において配置され、また飲料製造機に蒸気発生器に対して接続される。
【図３】ベンチュリポンプユニットを有する、飲料製造機において使用される使い捨てカートリッジを概略的に図示する。
【図４】先行技術に従ったポンプユニットの始動状態を図示する。
【図５】ダクトにおける液体の毛管上昇の現象を図示する。
【図６】本発明に従ったポンプユニットのリザーバに対して接続されるダクトの一部分の絞りの第１の可能な具現化を図示する。
【図７】本発明に従ったポンプユニットのリザーバに対して接続されるダクトの一部分の絞りの第２の可能な具現化を図示する。
【図８】本発明に従ったポンプユニットの一実施例を概略的に図示し、リザーバ及びリザーバに対して接続されるダクトの構造は、重力の影響を受けてリザーバによって供給される液体を有するダクトの初期充填を実現するよう適合される。
【図９】図８中に示される本発明に従ったポンプユニットの実施例の代替案を概略的に図示する。
【図１０】本発明に従ったポンプユニットの流出口から液体が漏れることを防ぐ、第１の予防策を図示する。
【図１１】本発明に従ったポンプユニットの流出口から液体が漏れることを防ぐ、第２の予防策を図示する。
【図１２】本発明に従ったポンプユニットの流出口から液体が漏れることを防ぐ、第３の予防策を図示する。
【図１３】本発明に従ったポンプユニットの流出口から液体が漏れることを防ぐ、第４の予防策を図示する。
【図１４】本発明に従ったポンプユニットの流出口から液体が漏れることを防ぐ、第５の予防策の第１の可能な具現化を図示する。
【図１５】本発明に従ったポンプユニットの流出口から液体が漏れることを防ぐ、第５の予防策の第２の可能な具現化を図示する。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月3日(2008.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料製造機において使用されるポンプユニットであって、
流体を有するリザーバと、
該リザーバに対して接続され、且つポンプ力の影響を受けて前記流体を運搬するよう適合される少なくとも１つのダクトを有するダクトシステムと、
を有し、
毛管力に基づいて前記流体で前記ダクトの少なくとも一部分を初期充填可能にするよう適合される、
ポンプユニット。
【請求項２】
前記ダクトは、局所的に狭められ、
前記ダクトが局所的に狭められる長さにおいて、前記ダクトは、少なくとも２つのサブダクトを有する、
請求項１記載のポンプユニット。
【請求項３】
前記ダクトの材料は、前記流体が優れたウェッティングを有する材料である、
請求項１又は２記載のポンプユニット。
【請求項４】
前記ダクトとの前記流体の優れたウェッティングを確実なものとするよう適合される手段を有する、
請求項１又は２記載のポンプユニット。
【請求項５】
前記初期充填が行なわれたあとに、前記ダクトシステムから流体が漏れ出ることを防ぐよう適合される、
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項６】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体が弱いウェッティングを有する材料を有する、
請求項５記載のポンプユニット。
【請求項７】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項５記載のポンプユニット。
【請求項８】
前記流体との弱いウェッティングを有する材料の前記層は、前記ダクトシステムの前記流出口を密封する取外し可能なシールの一部分である、
請求項７記載のポンプユニット。
【請求項９】
前記ダクトシステムの前記ダクトの少なくとも１つの内側表面のリング形状部分は、流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項５乃至８のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項１０】
取外し可能に配置された閉塞物を有し、
該閉塞物は、前記ポンプ力以外の力が前記初期充填中にかけられる際、適所に留まるよう適合され、また、前記ポンプ力の影響を受けて取り外されるよう適合される、
請求項５乃至９のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項１１】
閉塞物を有し、
該閉塞物は、その温度が前記初期充填中に供給される前記流体の温度を上回る閾値を超える際に溶解するよう適合される、
請求項５乃至１０のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項１２】
飲料製造機において使用されるポンプユニットであって、
ポンプ力の影響を受けて流体を運搬するよう少なくとも１つのダクトを有するダクトシステムを有し、
前記ダクトシステムから流体が漏れ出ることを防ぐよう適合される、
ポンプユニット。
【請求項１３】
前記流体を有するリザーバを更に有し、
前記ダクトシステムの流出口のレベルは、前記リザーバにおける流体の最高レベルより高い、
請求項１２記載のポンプユニット。
【請求項１４】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体が弱いウェッティングを有する材料を有する、
請求項１２又は１３記載のポンプユニット。
【請求項１５】
前記ダクトシステムが配置される基板を有し、
前記ダクトシステムの流出口を取り囲む前記基板の一部分は、前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項１２又は１３記載のポンプユニット。
【請求項１６】
前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層は、前記ダクトシステムの前記流出口を密封する取外し可能なシールの一部分である、
請求項１５記載のポンプユニット。
【請求項１７】
前記ダクトシステムの前記ダクトの少なくとも一方の内側表面のリング形状部分は、前記流体との弱いウェッティングを有する材料の層によって覆われる、
請求項１２乃至１６のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項１８】
前記ポンプ力の影響を受けて取り外されるよう適合される、閉塞物を有する、
請求項１２乃至１７記載のポンプユニット。
【請求項１９】
前記ダクトシステムの内側にピボット可能に配置されるバルブドアを有する、
請求項１８記載のポンプユニット。
【請求項２０】
閉塞物を有し、
該閉塞物は、その温度が周囲空気を上回る閾値を越える際に溶解するよう適合される、
請求項１２乃至１９のうちいずれか一項記載のポンプユニット。
【請求項２１】
飲料製造機において使用されるカートリッジであって、
請求項１乃至２０のうちいずれか一項記載のポンプユニットのダクトシステムを少なくとも有する、
カートリッジ。
【請求項２２】
使い捨て可能であるものとして使用されるよう適合される、
請求項２１記載のカートリッジ。
【請求項２３】
飲料製造機であって、
請求項１乃至２０のうちいずれか一項記載のポンプユニットを有し、
前記ポンプユニットは、前記飲料製造機の一体部分である、
飲料製造機。
【請求項２４】
飲料製造機であって、
請求項２１又は２２記載のカートリッジを受容する空間を有する、
飲料製造機。
【国際調査報告】
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2009517165.tif 000024
2009517165.tif 000025
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