(57)【要約】  カートリッジに注入される水と相互作用して液状の食品を生み出すように構成されている食品物質を収容してなるカートリッジ１であって、食品物質１０を保持するためのチャンバと蓋７とを有しているカップ２、物質をチャンバ内に保持する穿刺可能な送出壁８、チャンバを満たす水に応答して、送出壁に少なくとも１つの開口を開ける穿刺構造１１、穿刺可能な送出壁の下流に配置されており、送出壁を略軸線方向に通過する液体を集める収集領域５、および、収集領域に配置されており、収集領域から液体を出すことができる少なくとも１つの液体出口１５を備え、送出壁の少なくとも一部分を支持して穿刺構造１１と少なくとも１つの出口１５との間の流路ギャップを維持するように構成された少なくとも１つの支持面１４、１７、１８、１９を備える支持構造１２をさらに備えるカートリッジ。【選択図】図２
2011515134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品物質を収容するカートリッジであり、前記食品物質が当該カートリッジに注入される水と相互作用して、当該カートリッジから送出される液状の食品を生み出す、カートリッジであって、
前記食品物質を保持するためのチャンバと蓋とを有しているカップと、
前記食品物質を前記チャンバ内に保持する穿刺可能な送出壁と、
前記チャンバを満たす水に応答して、前記送出壁に少なくとも１つの開口を開ける穿刺構造と、
前記穿刺可能な送出壁の下流に配置されており、前記送出壁を略軸線方向に通過する液体を集める収集領域と、
前記収集領域に配置されており、前記収集領域から前記液体を出すことができる少なくとも１つの液体出口と、
を備え、
前記送出壁の少なくとも一部分を支持して前記穿刺構造と前記少なくとも１つの出口との間の流路ギャップを維持するように構成された少なくとも１つの支持面を備える支持構造を備える、カートリッジ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの支持面が、前記穿刺構造と前記少なくとも１つの出口との間の流路に配置されており、および／または、前記少なくとも１つの出口の上方および／または隣に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記支持構造が、前記穿刺可能な送出壁と前記収集領域を形成している前記カップの底壁との間に配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記支持構造が、前記カップの前記底壁と一体であることを特徴とする、請求項３に記載のカートリッジ。
【請求項５】
前記収集領域の中央に配置された一連の出口を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの支持面が、前記一連の出口の上方を横切って延びるディスクまたはドームの一部を形成していることを特徴とする、請求項５に記載のカートリッジ。
【請求項７】
前記支持構造が、前記穿刺手段と前記少なくとも１つの出口との間の流路に配置された隆起部を含んでいることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項８】
前記隆起部が、前記出口へ向かう液体の流れを遮るために、間に流路を設けた状態で、記液体出口の周囲に同心に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項９】
前記穿刺構造が、複数の小さな突起を形成していることを特徴とする、請求項７に記載のカートリッジ。
【請求項１０】
前記突起が、前記出口を中心にして同心に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載のカートリッジ。
【請求項１１】
前記穿刺構造が、前記支持構造の前記支持面の幅または断面よりも小さい幅または断面の穿刺面を備えることを特徴とする、請求項９または１０に記載のカートリッジ。
【請求項１２】
前記穿刺構造が、十字、円錐、または刃などの複数の鋭い穿刺の形態を備えることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１３】
前記支持構造が、前記カップの底面の半径方向に配置された隆起部をさらに備えることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１４】
前記蓋が、前記食品物質を収容している前記チャンバに進入する前記液体のジェット流を形成するための小さなサイズの少なくとも１つの注入オリフィスを備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のカートリッジ。
【請求項１５】
カートリッジと、該カートリッジを保持するための飲料製造装置と、水注入手段とを含むカートリッジシステムであって、
前記カートリッジが、前記水注入手段によって前記カートリッジに注入される水と相互作用して、前記カートリッジから送出される液状の食品を生み出すように構成された食品物質を収容しており、
前記カートリッジが、
前記食品物質を保持するためのチャンバと蓋とを有しているカップと、
前記食品物質を前記チャンバ内に保持する送出壁と、
前記チャンバを満たす水に応答して、前記送出壁に少なくとも１つの開口を穿刺する穿刺構造と、
前記穿刺可能な送出壁の下流に配置されており、前記送出壁を略軸線方向に通過する液体を集める収集領域と、
前記収集領域に配置されており、前記収集領域から前記液体を出すことができる少なくとも１つの液体出口と、
を備え、
前記カートリッジが、前記送出壁の少なくとも一部分を支持するように構成された少なくとも１つの支持面を備える支持構造を備え、
前記水注入手段が、圧力下で前記チャンバに水を少なくとも１つのジェットの形態で注入するように構成されている、カートリッジシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を調製するためにカートリッジに注入される水と相互作用するように意図された原料を収容している使い捨てのカートリッジに関する。カートリッジは、典型的には、栄養液体調製品（例えば、特殊調製粉乳）、スープ、または飲料など、液状の食品の調製に使用される。カートリッジは、典型的には、カートリッジを収容し、適切な温度の水を注入することで、このカートリッジから液状の食品を迅速、衛生的、かつ便利に調製するように構成されたディスペンサ装置に挿入される。
【背景技術】
【０００２】
家庭用デリバリシステムなどのディスペンサ装置において液状の食品を調製するためのカートリッジが、例えば、国際公開第０３／０５９７７８号において知られている。カートリッジが、食品原料を保持するためのチャンバを形成しているカップと、成分をチャンバ内に保持する物理的なバリアを形成している可撓膜などの穿刺可能な送出壁と、圧力下でチャンバを満たす水の効果によって壁を穿刺するための穿刺システムとを備える。さらにカートリッジは、液体を集めるための収集領域を備え、液体は、穿刺された膜を通過し、収集領域から液体を送出するための少なくとも１つの出口を通過する。
【０００３】
特定の原料においては、例えば混合、調合（ｇｒｅｗｉｎｇ）、または希釈などといった水とカートリッジ内の原料との間の充分な相互作用を可能にすること、および物質を横切ってしまい、例えば食品の粉末などの原料に水によって濡れることがない乾燥部分を残しかねない水の優先的な流路を回避することが、重要である。カートリッジの原料チャンバの送出壁の開放を遅延させることで、液体がカートリッジから出ることができる前に、最大限の量の原料が濡れるように保証される。この開放の遅延は、物質を通過する優先的な流れの近道を少なくするためのやり方を提供する。また、物質が水溶性である場合、物質の完全な溶解も保証される。実際、特定の原料においては、液体が放出可能になる前に、チャンバ内で物質の完全な溶解を達成することが必要である。すなわち、開放が、チャンバが完全に満たされ、原料と混合され、液体混合物が得られたときに生じなければならない。膜が早期に開きすぎると、固体の塊などの乾いた原料が、チャンバ内に残る可能性がある。結果として、送出される液状の食品が、必要とされる濃度に達しない可能性がある。特殊調製粉乳または他の栄養調製品などの特定の液体調製品において、もたらされる液体の濃度が低いという状況は、特に食品および栄養素の摂取を精密に管理しなければならない者にとって、容認することができない。
【０００４】
既存のカートリッジにおいて遭遇される他の問題は、液状の食品の流れが、制御された態様で送出されなければならない点にある。特に、液体の流れが何らかのやり方で妨げられたり、減少したり、あるいは制限されたりしてはならない。これは、特に特殊調製粉乳などのデリケートな食品において、迅速、一貫的、かつ衛生的な送出をもたらすために重要である。
【０００５】
また、特定の液体調製品においては、送出される液体における多量の発泡が、最終的な液体の固体の濃度が高すぎる結果となり、および／または質感が意図される用途に適さないものとなる可能性があるため、望ましくないかもしれない。
【０００６】
したがって、液体の流れが、好ましくは途絶の危険なく、跳ねを生じることなく、したがって好ましくは滑らかに送出用の出口を通って、制御された態様で送出されなければならない一方で、依然として効果的な混合または均質化が、カートリッジのチャンバにおいて生じることが可能でなければならない。これは、水とカートリッジ内の物質との間の充分な相互作用を得るためにカートリッジにおいて特定の開放の遅延が必要であることと、矛盾する可能性がある。実際、開放の遅延は、チャンバが開かれるまでチャンバ内の圧力の上昇の発生を余儀なくさせる。チャンバが開く（例えば、送出膜が破れる）とき、液体が生じた開口を通って強力なジェットとして流れる傾向にある。特に、膜が絞り領域を形成するように崩れる傾向にあり、そのような絞り領域が、おそらくは制御されない多数の方向に高速のジェットを形成しがちである。
【０００７】
このように、既存のカートリッジは、水と物質との間の適切な相互作用（例えば、カートリッジ内の原料の適切な溶解または調合）を可能にする開放の遅延、および受け容器（すなわち、ほ乳瓶、カップ、またはグラス）の外部を汚す恐れが少ない衛生的な送出（受け容器への直接的な送出など）を可能にする低速かつ方向に関して制御された送出の流れの両方をもたらすようには、適切に設計されていない。
【０００８】
国際公開第２００５／０１６０９４号は、スパイク付きのポッドを備えるコーヒーまたはティーポッドに関し、ポッド内に、下部フィルタ層およびホイル付きのエンベロープが配置されている。水の圧力によって、下部フィルタ層およびホイル付きのエンベロープの両方が、スパイク付きポッドのスパイクへ押される。スパイクによって生じる穿刺が、調合物質を内部に実質的に保持しつつ、調合された飲料の通過を可能にする。飲料は、ポッドの底部に分布した複数の穴を通ってポッドから出る。
【０００９】
欧州登録特許第１５５５２１８号は、容器と、蓋と、容器の内部かつ底壁（飲料は、この底壁を通って外に出る）の上方に位置するように設計されたフィルタとを備える、コーヒーまたは可溶の物質のためのカートリッジに関する。底壁が、カートリッジの内部の液体があらかじめ設定される圧力に達するときに破れて、カートリッジからの飲料の抽出を可能にするための開口を形成するように設計された破ることができる部位を有している。破ることができる部位は、底壁の弱点部に形成された溝によって得られている。１つの問題は、カートリッジ内の流体の圧力の作用のみによって開く弱点部の抵抗は、カートリッジ間に再現性の或る開放時間の遅延が保証されるように制御することが比較的困難な点にある。結果として、開放時間が一貫性を欠くことで、飲料の固体濃度、したがって品質にばらつきが生じる。
【００１０】
欧州登録特許第１５８０１４３号は、内部に収容された粒子状の物質から圧力下の水によって飲料を抽出するためのカートリッジに関する。カートリッジが、カップポートを有するカップ部と、カップ部を閉じる蓋とを備え、複数の隆起部が、カップ部の底に直接に形成され、カートリッジの内部空間および隆起部の上に配置されたフィルタに向かって突き出しており、フィルタ手段とカップポートとの間に細かい運河を定めている。開放の遅延が、あらかじめ定められる内圧によって開くスリットまたはオリフィス弁によって得られる。フィルタは、圧力に抵抗し、運河の中へつぶれることがないように、充分に厚くて剛でなければならない。欠点は、圧力に抵抗するために厚いプラスチック材料が使用されること、およびカートリッジの形成に多数の部品が必要であり、カートリッジの製造が複雑かつコスト高になることである。
【００１１】
国際公開第２００７／０３９０３２号は、欧州登録特許第１５８０１４３号と同じ原理のカートリッジに関するが、カップポートの外表面に取り付けられ、カップポートの外部開口端を部分的に閉じている安全キャップを備える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上述の課題および可能であれば他の課題も解決すべくカートリッジを改善することを目的とする。全体的な態様において、本発明のカートリッジは、カートリッジを出る液体の流れの一貫性の改善、ならびにカートリッジ内に収容された物質の溶解または調合の改善を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のカートリッジは、食品物質を収容しており、そのような食品物質が、カートリッジに注入される水と相互作用して、カートリッジから送出される液状の食品を生み出すように構成されている。
【００１４】
このカートリッジは、
食品物質を保持するためのチャンバと蓋とを有しているカップ、
該物質を該チャンバ内に保持する穿刺可能な送出壁、
該チャンバを満たす水に応答して、該送出壁に少なくとも１つの開口を穿刺するための穿刺構造、
該穿刺可能な送出壁の下流に配置されており、該送出壁を通過する液体を集める収集領域、および
該収集領域に配置されており、該収集領域から該液体を出すことができる少なくとも１つの液体出口
を備え、
該送出壁の少なくとも一部分を支持して該穿刺構造と該少なくとも１つの出口との間の流路ギャップを維持するように構成された少なくとも１つの支持面を備える支持構造
をさらに備える。
【００１５】
好ましくは、少なくとも１つの支持面が、該穿刺構造と該少なくとも１つの出口との間の流路に配置されており、および／または該少なくとも１つの出口の上方および／または隣に配置されている。
【００１６】
したがって、本発明のカートリッジは、膜が収集領域へ潰れることを防ぎ、あるいは膜が流れの阻止領域を形成することがないようにして、より規則的な流路を保証し、穿刺された膜の下流の液体の流路について、制御された方向を保証する。さらには、流路を、充分に減速させてより滑らかなやり方で放出できるようなやり方で、方向を変えるように制御することができる。
【００１７】
一態様においては、支持構造が、穿刺可能な送出壁と収集領域を形成しているカップの底壁との間に配置されている。
【００１８】
支持構造は、好ましくはカップの底壁へ接続される。底壁と一体であって、底壁から延びてもよい。
【００１９】
穿刺構造も、好ましくは底壁へ接続され、最も好ましくは、カートリッジの底壁の一体の一部分である。
【００２０】
カートリッジから送出される液体のより一様な流れをもたらすために、カートリッジは、一連の出口を備えることができる。それらの出口は、好ましくは収集領域の中央または中央付近に配置され、あるいは収集領域の中央または中央付近に集められる。出口の数は、さまざまであってもよい。例えば、出口の数は、１〜１０個の間であってもよい。出口は、出口から延びる流れ案内ダクトであってもよい。出口を、収集領域から横方向に流れる液体を集めるために、案内ダクトの周囲に周状に配置することができる。
【００２１】
特に、支持構造の少なくとも１つの支持面が、出口または一連の出口の上方を横切って延びるディスクまたはドームの一部を形成している。ディスクまたはドームのこの小さな一部分は、好ましくは、出口または一連の出口の最大の横寸法よりも大きく、あるいは実質的に同じである。結果として、送出壁を支持構造によって適切に支持することができ、可撓な壁（例えば、膜）がカートリッジ内の液体の圧力によってつぶれて出口を塞ぐ恐れが少なくなる。したがって、出口を所定の開口表面積を有するように維持することができ、送出壁の変形した部分によって絞りが形成される恐れが少なくなる。このようにして、液体の出口が、送出壁によって塞がれたり、絞られたりすることがない。ディスクの一部分は、好ましくは、送出壁を破る恐れなく支持するために、平坦またはわずかに凸状の上面であってもよい。
【００２２】
本発明の一態様によれば、支持構造が、穿刺手段と少なくとも１つの出口との間の流路に配置された隆起部を含んでいる。これらの隆起部は、出口へ向かう液体の流れを遮るために、これらの隆起部間に流路を位置させつつ液体出口の周囲に同心に配置される。これらの隆起部は、さまざまな形態および寸法をとることができる。これらの隆起部は、支持を提供するだけでなく、出口へ向かう液体の流れを遮ることもできる。
【００２３】
例えば、隆起部は、出口を半径方向において囲むことができ、出口から或る半径方向の距離に位置することができる。したがって、隆起部は、流れに出口へ向かう曲がりくねった減速の経路をもたらすために、同心の不連続なパターンを形成する。このために、隆起部は、液体を減速させつつ出口に向かって案内するために、隆起部間の一連の周方向のチャネルおよび半径方向の通路を画定する。
【００２４】
穿刺構造は、複数の小さな突起を形成することができる。突起は、壁がカートリッジ内において高まる圧力の作用によって突起へ押し付けられるときに、穿刺可能な壁を貫くための充分に鋭い縁または先端を有している。したがって、穿刺構造は、支持構造の支持面の幅または断面よりも小さい幅または断面の穿刺面を備えることができる。その結果、穿刺可能な壁は、支持構造においては穿刺に抵抗して、出口へ向かう流路のために適切なギャップを生み出す一方で、穿刺構造の突起においては、比較的明確な開口によって穿刺される。
【００２５】
突起を、出口を中心にして同心に配置することができる。したがって、チャンバ内の物質を巡る水の適切な循環および収集領域に集まる液体の一様な流れを保証するために、液体の異なる流れがチャンバの送出壁を通って生成される。
【００２６】
穿刺構造の突起を、十字、円錐、または刃などの複数の鋭い穿刺の形態で形成することができる。好ましい構成においては、突起の横断面が十字を形成している。
【００２７】
さらに支持構造は、カップの底面の半径方向に配置された隆起部をさらに備える。これらの半径方向を向いた隆起部は、特に突起の間に配置されたときに、送出壁のさらなる支持をもたらすことができる。その結果、壁が突起の間へつぶれることが防止される。したがって、液体が収集領域においてより良好に案内される。
【００２８】
好ましい実施例によれば、カップが、ポリプロピレンまたは他の任意の適切な食品品質のプラスチック材料での射出によるプラスチック部材である。送出壁は、圧力として好ましくはアルミニウムおよび／またはポリマーで製作される可撓膜である。送出壁を、カップに設けられる内側の環状の段差部にシールすることができる。送出壁は、支持構造へはシールされないままであってもよい。さらにカップは、カートリッジの蓋を形成する穿刺可能な膜によって封じられる。
【００２９】
一態様においては、カートリッジの蓋が、食品物質を収容しているチャンバに進入する液体のジェットを形成するための小さなサイズの少なくとも１つの注入オリフィスを備える。この少なくとも１つの注入オリフィスは、好ましくは１．０ｍｍ未満の直径を有し、最も好ましくは０．４〜０．８ｍｍの間に含まれる直径を有している。このような小さなサイズのオリフィスは、カートリッジ内の液体の大きな運動量を生じさせ、物質（特に、脂肪およびたんぱく質粉末）の溶解または分散を促進する。この少なくとも１つの注入オリフィスは、好ましくは、カートリッジの中心線に対して軸線方向に整列していない位置、すなわち中心からずらされた位置に配置される。一態様においては、オリフィスの数が少なく、好ましくは５個未満であり、最も好ましくは１つまたは２つのオリフィスが蓋に形成される。
【００３０】
蓋は、カートリッジの使用までチャンバ内に収容された物質の保護を保証するために、下層（ジェット形成用オリフィスを備える蓋）の外側に配置される保護カバーをさらに備える。そのような保護カバーは、例えば剥離膜または穿刺可能な膜であってもよい。
【００３１】
第１の態様において、注入オリフィスは、液体のジェットを穿刺可能な送出壁に実質的に垂直な方向に向けるように構成される。用語「実質的に垂直な方向」は、液体のジェットの配置が、送出壁の垂線から１０度を超えないことを意味する。
【００３２】
考えられる別の態様においては、注入オリフィスが、ジェットを送出壁を支持するように構成された支持構造の支持面へ向けるように構成される。
【００３３】
本発明の別の態様においては、カートリッジと、カートリッジを保持する飲料製造装置とを含むカートリッジシステムであって、飲料製造装置が水注入用の進入部材を備えるカートリッジシステムが提案される。
【００３４】
装置の水注入用の進入部材が、カートリッジから送出される液状の食品を生成すべく食品と相互作用させるために、圧力下でカートリッジに水を注入するように設計されている。カートリッジが、食品物質を保持するためのチャンバと、蓋と、物質をチャンバ内に保持しており、水注入用の進入部材によって穿刺可能な送出壁とを有しているカップ、チャンバを満たす水に応答して、送出壁に少なくとも１つの開口を穿刺するための穿刺構造、および送出壁を実質的に軸線方向に通過する液体を集める収集領域を備える。収集領域は、穿刺可能な送出壁の下流に配置されている。収集領域に位置する少なくとも１つの液体出口によって、収集領域から液体を出すことができる。カートリッジは、送出壁の少なくとも一部分を支持するように構成された少なくとも１つの支持面を備える支持構造を備え、水注入用の進入部材が、圧力下でカートリッジ内に水を、支持面に向かって集中させられた方向に注入するように構成されている。
【００３５】
カートリッジに対する水注入手段のこのような構成は、送出壁が誤って所望でない地点において穿刺されてしまうことがないように保証するとともに、チャンバ内での水のジェットの反射を促進することによって、カートリッジのチャンバ内での水の混合の改善ももたらす。特に、水注入用の進入部材が、水のジェットが膜によって支持された送出壁に衝突するように配置される。これにより、壁が下方の支持面によって支持されているため、水のジェットが壁（例えば、アルミニウムまたはプラスチック膜）への局所的な水の圧力によって壁に穴を開けてしまうことがない。水のジェットが、チャンバの方向へさらにそらされ、チャンバ内に水と物質との間の相互作用の改善（例えば、良好な混合）を促進する渦を生み出すことができる。
【００３６】
送出壁は、アルミニウム膜またはＰＰなどの無孔のポリマーなど、圧力下で穿刺構造に当接して開く気密な穿刺可能膜であってもよい。
【００３７】
あるいは、送出壁が、紙フィルタまたは多孔フィルタ膜などのフィルタであってもよい。フィルタが、破れおよび／または潰れを生じたり、収集領域の流路ギャップを閉じたりすることなく、チャンバ内の圧力に耐えるように、支持構造によって支持される。送出壁を、穿刺可能な無孔の膜およびフィルタの両者の重ね合わせによって形成してもよい。
【００３８】
考えられる第１の態様において、水注入用の進入部材は、蓋に穴を開けることができるための穿刺端を有している。この部材が、少なくとも１つの水のジェットをカートリッジの支持面に向かう方向に案内するように構成された水出口を有する。好ましくは、この方向が、カートリッジの中央に向かっている。水出口を、中心線が支持面へ向けられた円錐を形成する水の扇形の噴霧をもたらすように設計することができる。
【００３９】
水注入用の進入部材を、カートリッジの中心に対してずらされた位置に配置することができる。水注入用の進入部材を、カートリッジの中心に軸線方向に整列させてもよい。２つ以上の水注入用の進入部材を、異なる位置においてカートリッジに進入させてもよい。
【００４０】
一態様においては、カートリッジが、カートリッジの長手軸を横切るように向けられた支持面を有し、水注入用の進入部材の中心が、この軸に対してずらされている。
【００４１】
別の態様においては、カートリッジが、カートリッジの長手軸を横切るように向けられた支持面を有し、水注入用の進入部材が、この軸に整列している。
【００４２】
別の態様において、本発明は、
カートリッジと、該カートリッジを保持するための飲料製造装置と、水注入手段とを含むカートリッジシステムであって、該カートリッジが、前記水注入手段によって該カートリッジに注入される水と相互作用して、該カートリッジから送出される液状の食品を生み出すように構成された食品物質を収容しており、
該カートリッジが、
該食品物質を保持するためのチャンバと蓋とを有しているカップ、
該物質を該チャンバ内に保持する送出壁、
該チャンバを満たす水に応答して、該送出壁に少なくとも１つの開口を穿刺する穿刺構造、
該穿刺可能な送出壁の下流に配置されており、該送出壁を実質的に軸線方向に通過する液体を集める収集領域、および
該収集領域に配置されており、該収集領域から該液体を出すことができる少なくとも１つの液体出口
を備え、
該カートリッジが、該送出壁の少なくとも一部分を支持するように構成された少なくとも１つの支持面を備える支持構造を備え、該注入手段が、圧力下で該チャンバに水を少なくとも１つのジェットの形態で注入するように構成されているカートリッジシステムに関する。
【００４３】
考えられる第１の態様においては、水注入手段が、上述のような飲料製造装置の水注入用の進入部材を備える。
【００４４】
別の態様においては、水注入手段が、上述のようにチャンバ内に液体（すなわち、水）の高運動量のジェットを形成するように構成された少なくとも１つの小さなオリフィスを備えるカートリッジの蓋を備える。これらのジェット形成用オリフィスを、カートリッジの穿刺可能な送出壁に垂直な方向に向けることが、あるいは支持構造の支持面に向かって傾けることができる。
【００４５】
本発明のさらなる特徴を、以下の説明においてさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】第１の実施形態による本発明のカートリッジの側面図である。
【図２】図１のカートリッジの断面図である。
【図３】図１および２のカートリッジのカップの上面図である。
【図４】図１および２のカートリッジのカップの底面図である。
【図５】図１および２のカートリッジのカップの上方からの斜視図である。
【図６】膜の穿刺前の図１〜４の実施形態について、カートリッジの詳細を示す概略図である。
【図７】図６と同様の概略図であるが、膜の穿刺後である。
【図８】第２の実施形態による図１のカートリッジの断面図である。
【図９】図８の図の詳細である。
【図１０】図８および９のカートリッジのカップの上面図である。
【図１１】第２の実施形態によるカートリッジのカップの上方からの斜視図である。
【図１２】第２の実施形態によるカートリッジのカップの底面図である。
【図１３】飲料調製装置の水注入装置に組み合わせられた図２のカートリッジの断面図である。
【図１４】上方から水注入装置を示している図２のカートリッジ（上部の膜は省略されている）のカップの上面図である。
【図１５】飲料調製装置の水注入装置の別の実施形態に組み合わせられた図２のカートリッジの断面図である。
【図１６】上方から図１５の水注入装置を示しているカートリッジ（上部の膜は省略されている）のカップの上面図である。
【図１８】カプセルの蓋が穿刺可能な送出壁に垂直に向けられた少なくとも１つのジェット形成用オリフィスを備える図８のカートリッジの一変種の断面図である。
【図１９】図８のカートリッジの別の変種の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
第１の態様における本発明のカートリッジが、図１〜７に示されている。カートリッジ１が、好ましくはプラスチックで作られるカップ２を備える。適切な熱可塑性プラスチックは、ポリプロピレンであってもよく、あるいはポリプロピレン層とＥＶＯＨなどの気体バリア層とからなる多層であってもよい。考えられる多層として、ＰＰ−ＥＶＯＨ−ＰＰが挙げられる。カップは、好ましくは射出によって一部品にて得られる。カップは、本体部３、段差部４、ならびに収集領域５および管状の出口部６を備える。
【００４８】
カートリッジの上端において、上部側方の縁２０が外側へ突き出し、蓋７のためのシール領域を形成している。蓋７は、カートリッジの水注入側を形成する可撓膜であってもよい。水の注入は、典型的には、膜を飲料調製装置の穿刺システム（図示されていない）によって膜の１つまたは複数の地点において穿刺することによって実行される。膜を、典型的には、アルミニウムおよび／またはポリマーからなる薄い積層体で製作することができる。例えば、膜は、ＰＥＴとＥＶＯＨなどの気体バリア層とからなる積層体を含む。
【００４９】
代案においては、膜による蓋７が、剥離可能であって、食品調製装置への挿入前に取り除かれてもよい。この場合、装置を、カップの上縁２０に流体を漏らさない圧力を加えるインジェクションシャワーによって、カートリッジの上側を水を漏らさない構成にて覆うように設計することができる。他の代案（図示されていない）においては、蓋が、カートリッジに水を分配するための注入開口があらかじめ形成されたより厚い壁である。
【００５０】
カートリッジのカップの内部には、可撓かつ穿刺可能な送出壁８（例えば、第２の膜）が配置されている。この膜を、カップの内周縁４２へ溶接することができる。このように、第１および第２の膜７、８が、カップの本体部と協働して、食品物質１０（例えば、１回分の可溶な栄養成分）を収容する閉じたチャンバ９を画定する。チャンバは、物質１０を保護するために、気密であって実質的に酸素を含まず、チッ素などの保護用の気体によって満たされてもよい。例えば、膜を、穿刺に対する抵抗を精密に制御することが可能であり、かつ適切な気密性をもたらすアルミニウムなどの材料で製作することができる。例えば、内部の膜８を、例えば１０〜１００ミクロンの間の薄いアルミニウムで製作することができる。チャンバ９の容積は、原料および送出される液状の食品の種類に応じて、さまざまであってもよい。例えば、容積は、２５〜１００ｃｃ、好ましくは３０〜７０ｃｃの間でさまざまであってもよい。
【００５１】
カップ２の底部には、膜穿刺構造１１が配置されている。膜穿刺構造は、水がチャンバを満たすにつれてチャンバ内の圧力がしきい値に達するときに、膜に複数の穿孔を開けるように設計されている。本発明の一態様によれば、膜穿刺システム１１が、チャンバが水で完全に満たされるための時間を有し、チャンバ内で原料の溶解が完全に実行され、チャンバ内に残される固体が可能な限り少なく、好ましくは皆無であるよう、可撓の送出壁８の開放（すなわち、膜の穿刺）を遅延させることができるように設計される。穿刺構造は、液体収集領域に流路ギャップを維持し、膜が穿刺されるときに膜のつぶれを防止する役割を有する支持構造または離間構造１２に組み合わせられている。支持構造は、出口と穿刺構造との間に横方向または放射状に配置されている。
【００５２】
図３および４に、穿刺構造および支持構造について考えられる設計が示されている。第一に、穿刺構造は、収集領域の底壁４０に位置する十字形の突起の形態の穿刺エレメント１３を備える。エレメント１３は、好ましくは底壁４０と一体に形成される。膜８が、チャンバ９の内圧の作用下で穿刺構造の十字形の突起の縁へ押し付けられるときに破れる。十字形の突起は、膜を引き裂き、複数の小さな穿刺を生じさせるために使用される。このようにして、円形に分布した突起１３によって得られる穿刺が、好ましくは出口を中心にして出口からの特定の距離に位置する実質的に円形のパターンにて生成される。
【００５３】
十字形の突起の代わりに、円錐または刃などの鋭い穿刺の形態も、膜により小さい穿刺またはより明確な穿刺をもたらすために使用することができる。これらの穿刺用の突起の数は、例えば５〜２０個まで、さまざまであってもよい。これらの突起は、主として、これらの突起に押し付けられる膜を穿刺する役割を有する。
【００５４】
第二に、支持構造１２は、液体の出口１５を覆うディスクの形態を有している中央シールド壁１４を備える。このシールド壁は、チャンバ内の液体の圧力によって軸線方向に変形する膜のための支持部を形成するように横方向に延びている。シールド壁は、液体を出口１５に流すための通路または開口４１を間に画定させている脚１６によって、収集領域の底面へ接続されている。
【００５５】
支持構造１２は、小さな隆起部１７、１８、１９など、さらなるエレメントを浮き彫りにて含むことができる。隆起部は、穿刺用の突起１３と比べて実質的に同じまたはわずかに低い高さを有している。特に、隆起部１９を、穿刺構造の比較的近くに配置することができるが、穿刺構造による膜の適切な穿刺を可能にするために、わずかに小さくすることができる。例えば、隆起部１９を、連続する円形の隆起部によって形成することができ、この円形の隆起部から、各々の十字形のエレメント１３を隔てるように半径方向に小さな隆起部を延ばすことができる。これらの隆起部は、膜が各々の突起１３の間へつぶれることがないように保証し、したがって膜に生成された穿孔による流れの一様な収集を保証する。対照的に、出口と穿刺用の突起との間には、隆起部１７、１８のより高い部位を、膜を支持すべく設けることができる。その結果、隆起部１７、１８が、膜を支持し、膜が穿刺用の突起と出口との間のギャップへつぶれることがないようにする。したがって、隆起部のこれらの第２の部位は、半径方向の流れの経路に配置され、出口へ達する前に液体の流れを減衰させるようにも機能する。
【００５６】
図６および７が、圧力に応答したカートリッジの開放の原理、および膜の開放後の本発明のカートリッジにおける液体の流れを説明している。図６において、カートリッジの膜８は手つかずであり、チャンバ９の内部の圧力は、膜８を穿刺用の突起１３に押し付けて穿刺するには不充分である。チャンバの内圧が高まるにつれて、膜が、穿刺構造の突起１３に向かって変形を開始する。膜を膜の材料の引張強度に達するまで突起へ押し付けるために充分な過圧を生じさせるために、水が、チャンバ９を完全に満たす必要がある。したがって、突起を、これらの突起における膜の破れが、食品原料が水に充分に溶解または分散した後、制御するように、設計することができる。例えば、膜の破れを、約２．５ｂａｒのチャンバ内の圧力において生じるようにすることができる。膜は、アルミニウムまたはプラスチック（薄いポリプロピレンなど）であってもよい。
【００５７】
図７は、突起１３に当接して穿刺された膜８を示している。膜が、依然として支持構造に支持されており、特に隆起部１７および中央のシールドディスク１４によって支持されていることも、明らかである。膜が穿刺されるとき、膜の引き裂かれた表面と穿刺用の突起の表面との間に開口が生じる。穿刺用の突起が十字形の断面であることで、突起の表面に沿った液体の排出が促進される。したがって、液体は、膜に生じた穿孔と同数の通路にて、膜を横切って収集領域５へ実質的に軸線方向に（方向「Ａ」によって示されているように）進入する。次いで、液体は、収集領域を通って（方向「Ｂ」によって示されているように）半径方向に出口１５まで横方向に流れる。収集領域に維持される流路ギャップ４８のおかげで、液体がジェットを形成するように促されることがなく、むしろ対照的に、穿刺用の突起によって膜に生じた開口と収集領域の中央の出口との間に位置する支持構造または離間構造１２によって減衰させられる。特に、隆起部１７、１８が、出口を中心にして特定の距離に配置されて、同心に分布している結果として、液体に、収集領域を通過する曲がりくねった経路が与えられ、したがって液体の速度が大幅に下げられる。次いで、液体は、出口に設けられた所定の開口４１を通過し、ここで液体を、管状部６を通って横方向に案内することができる。出口に位置する脚部１６が、収集領域の流れの方向Ｂに対して横方向である物理的なバリアを提供すること、および管状部において液体の流れを別々の流れに分割することによって、流れの減衰をさらにもたらす。管状部６は、軸線方向に延びており、液体を容器へ送出される前に再び減速させる。管状部に、横リブ１６など、流れを案内するための手段を配置することができる。
【００５８】
本発明のカートリッジについて考えられる第２の実施形態を、図８〜１２に関して説明する。
【００５９】
先の実施形態との相違は、基本的に、収集領域５０の中央の支持構造１１０の特定の構成にある。詳しくは、支持構造が、一連の出口１５０に隣接して配置された中央支持面１４０を備える。出口１５０は、カップの底４０に設けられている。出口１５０を、収集領域の中心の周囲の実質的に円形のパターンに沿って配置することができる。例えば、８つの小さい出口を設けることができる。支持面１４０は、出口の入り口側から上方に離れて配置されている。さらに、支持面１４０は、好ましくは、小さなレッグ１４１によって、各々の出口の表面の領域を過ぎて外へ延びている。このような構成は、穿刺可能な壁（例えば、送出膜８）が適切に支持され、圧力下で中央領域のいずれかの出口１５０を塞ぐように破れたり潰れたりすることがないように保証する。出口は、液体の流れを許された方向に適切に案内するように、カップの底を貫いて管状部６０へ外に延びている。管状部６０の内部に、例えば、管状部の横断面の広がりの平面において十字形の設計を形成する仕切り壁１６０を設けることができる。
【００６０】
収集領域５０において、穿刺構造を、例えば底壁の外周付近に分布した十字形の断面の一連の突起１３０によって形成することができる。突起の数は、先の態様における数よりも少なくてもよい。例えば、突起の数は、出口の数に実質的に等しくてもよい。さらには、支持構造は、湾曲した隆起部１７０を備えることができる。湾曲した隆起部１７０を、実質的に不連続な円に配置することができ、あるいはこれらの隆起部間に半径方向の通路１８０が形成される同心パターンに配置することができる。例えば、これらの隆起部を、収集領域において液体の速度を下げるために、突起１３０と出口１５０との間に配置することができる。さらなる隆起部１９０を、膜を穿刺用の突起１３０においてより正確に裂くために、収集領域の中心に対する半径方向に、突起の間に設けることが可能である。
【００６１】
図１３および１４が、飲料製造装置の水注入用の進入部材８０が導入された本発明のカートリッジを示している。装置の水注入用の進入部材８０は、カートリッジのチャンバ９に圧力下で水を注入するように設計されている。圧力下での水が、チャンバ９に収容された食品物質と相互作用し、カートリッジから送出される液状の食品が製造される。水注入用の進入部材は、カートリッジの蓋または膜７を穿刺するための穿刺端８２を備える中空針のように形成されている。この部材を、水出口８１へつながる水路が横切っており、水出口８１は、中央シールド壁１４の方向に向けられている。部材の中心を、カートリッジの長手方向の中心軸に対してずらすことができ、出口８１を、カートリッジの底部および中央に向けることができる。より正確には、水出口８２が、中心線が中央支持面１４へ向けられる水の円錐またはジェット８３を形成する。結果として、支持面１４が、水ジェットのための反射面を形成し、したがって第１には、送出膜８が圧力下でのジェットによって誤って破られることがありえず、第２には、反射させられたジェットまたは水の流れ８４が、チャンバ内に激しい乱流をもたらし、水とチャンバ内の物質との間の相互作用を改善する傾向を有する。特に、脂肪および／またはたんぱく質主体の原料などの可溶の食品原料の溶解にきわめて効果的であることが明らかになっている渦の効果を、チャンバにおいて得ることができる。
【００６２】
図１５および１６が、水注入部材８００が中央に配置されているシステムの考えられる別の構成を示している。注入部材８００が、蓋を貫いて、この部材の注入部をカートリッジのチャンバへ導入できるようにする鋭い先端８２０を備える。注入部材８００は、出口８１０を終端とする真っ直ぐな内部の水路を有する中心針を備え、出口８１０が、流体を支持面１４に向かってカートリッジの中心軸の方向に案内する。したがって、出口８１０は、水のジェット８３０が部材からカートリッジの底部へ圧力下でもたらされ、支持面１４の位置の膜に衝突するようなやり方で配置されている。チャンバ内に液体の乱流を生じさせて原料の溶解を促進する投射のジェット８４０がもたらされる。出口がシールド面１４によって保護されているため、加圧された液体のジェットが送出壁を通ってカートリッジの出口１５へ直接的に流れることは不可能である。
【００６３】
２つ以上の注入部材も考えられる。システムの同じ構成が、水のジェットの方向を支持面１４０に向けて、図８〜１２のカートリッジにも適用可能である。
【００６４】
図１７の実施形態においては、カートリッジが、カップの縁へ封じられた実質的に剛な壁７０を有している蓋７を備える。少数（好ましくは、１つまたは２つ）のジェット形成オリフィス７１が、壁７０を貫いて形成されている。各々のオリフィスは、好ましくは、カートリッジ内により激しい流体の乱流がもたらされるよう、カプセルの中心軸「Ｏ」に整列していない位置に配置される。蓋は、壁７０へシールされた穿刺可能または剥離可能な保護カバー７２をさらに備える。
【００６５】
図１８の実施形態においては、カートリッジが、支持面１４０の方向に向けられた少数のオリフィスが形成された剛な壁７０を有する蓋７を備える。結果として、液体のジェットを、穿刺可能な送出壁８に穴を開ける恐れなく、カートリッジの内部に向かって反射させることができる。蓋は、保護カバー７２をさらに備えることができる。
【００６６】
本発明は、実施例の問題として、いくつかの実施形態に関して説明されている。しかしながら、他の実施例ならびに本明細書において説明した実施例の組み合わせも可能である。例えば、原料は、お茶の葉またはコーヒーの粉など、溶解するのではなくて調合される原料であってもよい。
【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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【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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【国際調査報告】
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