(57)【要約】  カートリッジから、加圧下で上記カートリッジ内へ注入される流体を使用して飲料を調製するための抽出システム（１）であって、カートリッジ（３）と、上記カートリッジを受け入れるようになっている抽出装置（２）とを備え、抽出装置が注入ケージ（４）とカートリッジ支持体（５）とを備え、上記注入ケージ（４）および上記カートリッジ支持体が、閉塞装置によってカートリッジの周囲を閉じる形態で注入前に互いに対して移動できるようになっている抽出システム（１）。注入ケージ（５，４８）は、ベース（１９）と、上記ベースに対して軸方向に移動できるように装着される閉塞ピストンユニット（２０，４１）とを備える。閉塞ピストンユニット（２０）は、注入時に流体によって及ぼされる圧力によってベース（１９）に対して移動され得る。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジから、加圧下で前記カートリッジ内へ注入される流体を使用して、飲料を調製するための抽出システム（１）であって、
カートリッジ（３）であって、前記カートリッジ内の流体の圧力の作用下で穿孔され得る飲料供給壁（１５）と、流体を前記カートリッジ内へ注入するための壁（１３）と、ニップ領域（１６）と、を有するカートリッジと、
前記カートリッジを受け入れるようになっている抽出装置（２）であって、流体注入手段（８，９，５１，５２，６２，７０）を備える注入ケージ（４，４０）と、前記カートリッジ内の流体の圧力の作用下でカートリッジの前記供給壁（１５）を穿孔するための穿孔手段（１２，６０）を備えるカートリッジ支持体（５，４８）と、を有する抽出装置と、
を備え、
前記注入ケージ（４，４０）および前記カートリッジ支持体（５，４８）が、閉塞装置（２８，４６）によって互いに対して移動されて、注入前に前記カートリッジの周囲で閉じ、前記ニップ領域で前記カートリッジを捕捉するように構成されている、抽出システム（１）において、
前記注入ケージ（５，４８）が、ベース（１９，４２）と、前記ベースに対して軸方向に移動できるように装着される閉塞ピストンユニット（２０，４１）とを備え、前記閉塞ピストンユニット（２０，４１）が、システムが加圧されるときに前記注入ケージおよび前記カートリッジ支持体が互いに対して開放するのを防止するクランプ力を生成するために、流体の圧力の作用下で前記カートリッジのニップ領域（１６）に抗して前記ベース（１９，４２）に対して移動できることを特徴とする、抽出システム（１）。
【請求項２】
前記カートリッジが、該カートリッジに属するか又はカートリッジに取り付けられ、前記ピストンユニット（２０，４１）のクランプ力が加えられるシール手段（１７）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の抽出システム。
【請求項３】
カートリッジの前記シール手段（１７）が変形可能な材料から形成されることを特徴とする、請求項２に記載の抽出システム。
【請求項４】
カートリッジの前記シール手段（１７）が０．８ｍｍ以下の厚さのシールであることを特徴とする、請求項３に記載の抽出システム。
【請求項５】
カートリッジの前記シール手段（１７）が約０．２〜０．６ｍｍの範囲の厚さのシールであることを特徴とする、請求項４に記載の抽出システム。
【請求項６】
前記ピストンユニットが１ｍｍ以下の幅のニップ面（１１）を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の抽出システム。
【請求項７】
前記注入ケージ（４，４８）が、前記カートリッジを少なくとも部分的に受け入れるように構成された形状を成す内部抽出キャビティ（１０，４３）を備え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抽出システム。
【請求項８】
前記キャビティ（１０，４３）が、少なくとも１つの流体供給ダクト（８，５１）と、場合により少なくとも１つの開放要素（９，６２）とを備えることを特徴とする、請求項７に記載の抽出システム。
【請求項９】
前記注入ケージが圧力チャンバ（２３，５６）を備えることを特徴とする、請求項７または８に記載の抽出システム。
【請求項１０】
前記圧力チャンバ（２３，５６）の少なくとも一部が弾性推進手段によって占められることを特徴とする、請求項９に記載の抽出システム。
【請求項１１】
静止した前記圧力チャンバ（２３，５６）が弾性推進手段によって全体的に占められることを特徴とする、請求項１０に記載の抽出システム。
【請求項１２】
前記圧力チャンバ（２３）が前記抽出キャビティ（１０）の延在部を形成することを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の抽出システム。
【請求項１３】
前記圧力チャンバ（２３）が前記抽出キャビティ（１０）の環状延在部を形成することを特徴とする、請求項１２に記載の抽出システム。
【請求項１４】
前記圧力チャンバ（２３）が、少なくとも１つの開口またはチャンネルまたはスタータチャンネル（２５）を介して前記抽出キャビティ（１０）と連通することを特徴とする、請求項１２または１３に記載の抽出システム。
【請求項１５】
径方向に前記抽出キャビティ（１０）と前記圧力チャンバ（２３）との間に位置される複数の開口またはチャンネルまたはスタータチャンネル（２５）によって流体が前記圧力チャンバへ供給されることを特徴とする、請求項１４に記載の抽出システム。
【請求項１６】
前記圧力チャンバ（５６，５８）が前記抽出キャビティ（４３）の上流側で延びることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の抽出システム。
【請求項１７】
非圧縮性の弾性推進手段が、ダクト（７０）を画成するエラストマーまたはシリコーンのブロックであることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の抽出システム。
【請求項１８】
非圧縮性の弾性推進手段（５７）が、前記圧力チャンバ内にあるとともに、流体圧が及ぼされ且つ前記ダクト（７０）に対して径方向に延びる第１の面（５８）と、前記ピストンユニット（４１）に軸方向推進力を及ぼすように横方向に延びる第２の推進面（５９）とを備えることを特徴とする、請求項１７に記載の抽出システム。
【請求項１９】
前記ピストンユニットの前記ニップ面（１１）が、前記カートリッジのニップ領域を押すための不連続圧力面部を形成することを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の抽出システム。
【請求項２０】
前記ピストンユニットが、径方向に延び且つ前記不連続ニップ部を分離する開放溝（３１）を備えるニップ面（１１）を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の抽出システム。
【請求項２１】
カートリッジを受け入れるようになっている抽出装置（２）であって、
流体注入手段（８，９，５１，５２，６２，７０）を備える注入ケージ（４，４０）と、
カートリッジ支持体（５，４８）と、
を備え、
前記注入ケージ（４，４０）および前記カートリッジ支持体（５，４８）が、閉塞装置（２８，４６）によって互いに対して移動されて、注入前に前記カートリッジの周囲を閉じる状態となり、ニップ領域で前記カートリッジを捕捉するように構成されている抽出装置（２）において、
前記注入ケージ（５，４８）が、ベース（１９，４２）と、前記ベースに対して軸方向に移動できるように装着される閉塞ピストンユニット（２０，４１）とを備え、
前記閉塞ピストンユニット（２０，４１）が、加圧中に前記注入ケージおよび抽出支持体が互いに対して開放するのを妨げるクランプ力を生成するために、前記カートリッジのニップ領域で流体によって及ぼされる圧力によって前記ベース（１９，４２）に対して移動できることを特徴とする、抽出装置（２）。
【請求項２２】
前記注入ケージが圧力チャンバ（２３，５６）を備えることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記圧力チャンバの少なくとも一部が非圧縮性の弾性推進手段（５７）によって占められることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ピストンユニットが１ｍｍ未満の幅のニップ面（１１）と径方向溝（３１）とを備えることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カートリッジから、そのようなカートリッジを受け入れるようになっている抽出装置内で飲料を調製する分野に関する。装置／カートリッジアセンブリは、通常、抽出「システム」と称される。
【背景技術】
【０００２】
本発明の技術的背景は、挽いたコーヒーなどの食用原料を収容し且つ抽出装置内において温水圧力下で抽出されるカートリッジの分野に関する。温水は、例えば穿刺システムを使用して抽出面を介してカートリッジ内へと注入され、流体の圧力は、抽出物がカートリッジから供給されるようにカートリッジの他の面が圧力の作用下で穿孔手段により穿孔または穿刺されるまで、カートリッジ内で増大する。穿孔手段に属する多数のレリーフにより、制御された開口をカートリッジの面に形成することができると同時に、コーヒーの出しがらがカートリッジ内に保たれるように十分に抽出物を濾過することができる。
【０００３】
この方法を使用するこのようなシステムは、例えば、欧州特許出願第５１２４７０号から知られている。
【０００４】
欧州特許出願第１６５４９６６号は、抽出特性、特に開放圧力および抽出圧力を良好に制御するために抽出システムの閉塞時に良好なシールを行なうための改良点を提案している。それを行なうため、カートリッジには、抽出されるそれぞれの新たなカートリッジが抽出システム内で完全にシールされるように付着シールまたはカートリッジの一体部分を形成するシールが設けられ、それにより、水がカートリッジニップ領域を通じて外部へ漏れる危険が回避される。既知のシステムでは、シールが一般に装置によって支持され、そのため、これにより、抽出状態を変え得る摩耗および汚染の問題が生じる場合がある。該発明の他の利点は、吸引または真空の作用によってカートリッジがカートリッジケージ内で「動けなくなる」のを防止することにより、カートリッジを更に簡単に解放できるという点である。それを行なうため、該発明は、カートリッジケージの支持面上に溝などの空気通路を設ける場合がある。
【０００５】
満足なシールを得るため、カートリッジにより支持されるシールは、十分な厚さの変形可能な材料を含む必要がある。このシールは、閉塞後、装置が抽出中にその最大圧力にあるときに、任意の分離を十分に補償できるように十分に圧縮されるべく寸法付けられる必要がある。現在のところ、１２〜２０バール程度の注入圧力が、これらの高い圧力レベルで、装置をカートリッジニップ領域で数十ミリメートル程度だけ開放させる傾向があることが分かってきた。したがって、シールは、そのような「動的な」分離を補償できる必要がある。シールが十分に高くない場合には、補償が不十分となって、漏れが生じ、それにより、カートリッジ内での圧力増大が正確に起こり得ない。
【０００６】
しかしながら、分離のこの問題を解決するためにシールの厚さを増大させると、カートリッジの更なる製造コストがもたらされる。
【０００７】
一般に、機械的な摩耗速度を遅らせて閉塞を更に容易にするために、あるいは、更に低い電力のモータを使用できるようにするために、閉塞機械トランスミッション装置に対して及ぼされる応力を減少させることも有益である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、これらの問題に対する解決策を提供することである。
【０００９】
特に、本発明の目的のうちの１つは、カートリッジに関連するシールの利点を保つと同時に、抽出中における内圧の作用下での動的分離の問題に対する解決策を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
これを行なうため、本発明は、カートリッジから、加圧下で上記カートリッジ内へ注入される流体を使用して飲料を調製するための抽出システムであって、
カートリッジであって、カートリッジ内の注入流体の圧力の作用下で穿孔され得る飲料供給壁と、流体をカートリッジ内へ注入するための壁と、ニップ領域と、を有するカートリッジと、
上記カートリッジを受け入れるようになっている抽出装置であって、流体注入手段を備える注入ケージと、カートリッジ内の流体の圧力の作用下でカートリッジの供給壁を穿孔するための穿孔手段を備えるカートリッジ支持体と、を有する抽出装置と、
を備え、
上記注入ケージおよび上記カートリッジ支持体が、閉塞装置（２８，４６）によって互いに対して移動されて、注入前に上記カートリッジの周囲で閉じ、上記ニップ領域で上記カートリッジを捕捉するように構成されている抽出システムにおいて、
注入ケージは、ベースと、上記ベースに対して軸方向に移動できるように装着される閉塞ピストンユニットとを備え、
上記閉塞ピストンユニットは、システムが加圧されるときに注入ケージおよびカートリッジ支持体が互いに対して開放するのを防止するクランプ力を生成するために、流体の圧力の作用下でカートリッジのニップ領域に抗してベースに対して移動できることを特徴とする抽出システムに関する。
【００１１】
本発明によれば、カートリッジシールは、それが装置内で捕捉される作用によって変形され得る材料の厚さを形成する。
好適には、シールは、該シールがカートリッジのニップ領域で接触するカートリッジ支持体よりも柔軟であるとともに、ピストンユニットのニップ面よりも柔軟である。例えば、支持体は一般にカートリッジのニップエッジである。ピストンユニットのニップ面は、閉塞力および流体の熱の作用下で変形され得ない金属またはプラスチックなどの硬質材料から形成されてもよい。
【００１２】
シールは、０．８ｍｍ以下の厚さを有することが好ましく、優先的には０．２〜０．６ｍｍの厚さを有する。この大きさ程度の厚さによれば、装置内でのシールの使用を避けることができると同時に、高圧、例えば１２〜２０バールの範囲の圧力に耐え得る動的なシールを与えることができる。
【００１３】
カートリッジシールは、カートリッジケージのニップ面での任意の想定し得る開放を更に容易に補償するために弾性変形可能な材料から形成されてもよい。シールのための変形可能な材料の例としては、エラストマー材料、例えばＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）、ＬＳＲ（液体シリコーンゴム）、シリコーン、または、ＥＰＤＭを挙げることができる。
【００１４】
幾つかの場合、シールは、変形可能であるが僅かに弾力性がある材料、例えば、合成繊維、セルロース、発泡体、プラスチックまたはマスチックから形成されてもよい。
【００１５】
シールは、予め製造されて任意の接続手段によってカートリッジと組み付けられる要素であってもよく、あるいは、カートリッジと共製造されてもよい。シールは、カートリッジと組み付けられるＯリングシールであってもよい。シールは、接着、溶着、または、任意の他の接続手段によってカートリッジに固定されてもよい。また、シールは、液状に堆積されて、その場で、カートリッジを形成する材料にしたがって重合され或いは混注入され或いは過注入されてもよい。シールは、カートリッジの壁の一体部分を形成してもよく、また、同じ材料から、例えばプラスチックから形成されてもよい。
【００１６】
抽出装置に関する限り、これは、ベースと閉塞ピストンユニットとを備える注入ケージを備える。閉塞ピストンユニットは、注入時に流体の作用下でベースに対して移動できる。
【００１７】
注入ケージは、一般に、カートリッジの輪郭を少なくとも部分的に受け入れるようになっている形状を成す内部抽出キャビティと、流体をキャビティに供給する少なくとも１つの流体供給ダクトと、場合により、流体をカートリッジ内へ導入できるようにカートリッジを開放できるようにする穿刺要素などの少なくとも１つの開放手段とを備える。
【００１８】
用語「流体」は、より具体的には、温水に関連するが、食品液体などの他の液体の使用も排除されない。
【００１９】
１つの特徴によれば、ピストンユニットは、ベースと同軸に移動するようにベースに対して装着される。上記ユニットは、ベースと共に、その容積が拡張できる圧力チャンバを画成し、流体の作用下での圧力チャンバの拡張は、上記ピストンユニットをカートリッジの方へ押し戻すという効果をもたらし、また、上記ユニットは、流体によりピストンユニットに対して及ぼされる推進力の作用下でカートリッジニップ領域においてカートリッジシールに抗して閉塞力を及ぼすニップ面を備える。
【００２０】
本発明の１つの特徴によれば、圧力チャンバと外部との間でシールを形成するために、少なくとも１つのシール手段がピストンユニットとベースとの間に設けられる。
【００２１】
本発明の他の特徴によれば、非圧縮性の弾性推進手段が圧力チャンバ内に設けられ、該弾性推進手段は、弾性変形できるとともに、圧力チャンバを少なくとも部分的に占める。この弾性手段は、流体によって変形されるように、したがって、ピストンユニットの作用に抗して軸方向推進力を加えることができるように圧力チャンバ内に配置される。１つの可能な実施形態によれば、弾性手段は、圧力チャンバが休止位置にあるときに圧力チャンバを完全に占める。その目的は、圧力チャンバ内の流体によって占められる容積を減少させて、圧力チャンバの容積を弾性手段と置き換えることである。弾性推進手段は、加圧流体によって及ぼされる力を吸収して、それらの力をピストンユニットへ伝える。利点は、流体淀み領域を減少させて圧力チャンバがコーヒーの出がらしなどの食品残留物で汚されるようになるのを防止するという、閉塞力を制御できる（例えば、異なる硬さの材料を与えることによって）更に良好な能力である。
【００２２】
したがって、非圧縮性の弾性推進手段は、シリコーン材料または何らかの他のエラストマーから形成されてもよい。そのような材料の硬さは、所望の性能および伝えられるべき所望の閉塞力に適するように調整される。
【００２３】
１つの可能な実施形態によれば、非圧縮性の弾性推進手段は、流体圧が及ぼされ且つ径方向に延びる第１の面と、ピストンユニットに対して軸方向推進力を及ぼすように横方向に延びる第２の推進面とを備える。
【００２４】
１つの可能な実施形態によれば、シール手段および弾性手段は１つの同じ要素である。
【００２５】
閉塞を行なうためにその表面に対してカートリッジの外側の流体圧が及ぼされるピストンユニットの（突出された）推進面は、カートリッジの供給面よりも大きい。結果として、常に推進面に有利な表面積の比率を与えることによって、装置を開放しようとする傾向がある分離力は、カートリッジの周囲で装置を閉塞する力よりも低いままである。好適には、推進面は、供給面のサイズの約１．２倍〜２倍である。
【００２６】
第１の実施形態によれば、圧力チャンバは抽出キャビティの連続部を形成する。この場合、圧力チャンバには、抽出キャビティの少なくとも１つの開口またはチャンネルを通じて流体が直接に供給される。圧力チャンバは、抽出キャビティの環状連続部であることが好ましい。
【００２７】
この場合、ピストンユニットは、ピストンユニットおよびベースが協働して抽出キャビティの表面を画成するように抽出キャビティを部分的に構成する。この場合、ベースは、抽出キャビティと直接に連通する流体供給ダクトを備える。また、ベースは、好ましくは、例えば抽出キャビティ内へ突出する穿刺要素などの少なくとも１つの開放手段も備える。ピストンユニットは、優先的に、抽出キャビティの下側（ニップ）部分を構成する。このとき、ピストンユニットは、カートリッジの外形と内側で適合する少なくとも略円柱状部分または円錐台部分を備える。この場合、圧力チャンバは、抽出キャビティを径方向に広げるために抽出キャビティの周囲に位置される略環状のチャンバであることが好ましい。このような形態によれば、装置の大きさをかなり減らすことができる。
【００２８】
この同じ実施形態によれば、流体は、径方向に抽出キャビティと環状の圧力チャンバとの間に位置される複数の開口またはチャンネルにより、圧力チャンバに対して供給される。このような構成によれば、チャンバ内での均一な圧力増大、したがって、ニップ面の外周にわたって良好に分布される閉塞力を保証することができる。例えば、チャンネルは、開放形態を成しており、チャンネルが湯垢や固体コーヒー粒子で塞がれるようになるのを防止するためにピストンユニットとベースとの間のエッジのうちの１つに配置される。この場合、ピストンユニットが徐々にベースから離れて移動するにつれて、開口またはチャンネルが大きくなり、それに応じて、チャンバ供給面が増大する。
【００２９】
第２の可能な実施形態によれば、圧力チャンバが抽出キャビティの上流側で延びる。
【００３０】
この場合、ピストンユニットは、ピストンユニットのキャビティがベースに対して移動できるようにカートリッジを受け入れるための抽出キャビティを全体的に形成してもよい。この場合、圧力チャンバは、チャンバの上流側でベースに位置される少なくとも１つの流体チャンネルを介して供給される。このとき、抽出キャビティは、それ自体、ピストンユニットを貫通して形成される少なくとも１つの流体チャンネルを介して圧力チャンバにより供給される。
【００３１】
他の利点によれば、カートリッジを取り外すための手段が設けられ、それにより、ニップ領域での真空作用が避けられる。それを行なうため、ピストンユニットのニップ面は、カートリッジのニップ領域を捕捉するための不連続ニップ部を形成することが好ましい。
【００３２】
特に、ピストンユニットのニップ面は、径方向に延び且つ上記不連続部を分離する開放溝を備える。溝のサイズは、カートリッジシールのサイズによって決まる。
【００３３】
好適には、溝は、シールの厚さによって補償され得る高さを有しており、また、シールの高さはシールの厚さよりも小さい。好適には、溝の高さ（Ｈ）は、シールの厚さの２／３未満に等しく、好ましくはシールの厚さの約半分に等しい。例えば、溝高さは約０．１〜０．４ｍｍである。また、溝幅は約０．８〜３ｍｍであることが好ましい。
【００３４】
抽出装置は、圧力が増大される前にカートリッジの周囲で抽出支持体および注入ケージを閉じるための閉塞装置と関連付けられる。この閉塞は、流体がカートリッジを加圧する前に装置によりニップ領域でカートリッジに対して特定の閉塞力が既に加えられる程度の「事前閉塞」と見なされてもよい。閉塞装置は、機械装置、液圧装置、または、液圧機械装置であってもよい。閉塞装置は、手動で動作されるシステムまたはモータによって動作されるシステムであってもよい。
【００３５】
添付図面の詳細な説明から本発明が更に良く理解されるとともに他の特徴が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の動作状態、特に抽出装置内のカートリッジの挿入を伴う開放形態におけるシステムを描く、本実施形態に係る抽出システムの断面斜視図である。
【図２】図１に係るその状態のシステムの一部の斜視図である。
【図３】図２に類似する図であるが、第２の動作状態、特にシステムが加圧される前における閉塞形態の図である。
【図４】図３に係る閉塞状態のシステムの詳細断面図である。
【図５】第３の動作状態、特にシステムが加圧下にあるときの抽出システムの断面斜視図である。
【図６】抽出圧力下にあるシステムの詳細斜視図である（カートリッジ膜を伴わない）。
【図７】抽出装置内にカートリッジを挿入する開放形態で本発明を描く、第２の実施形態に係る抽出システムの側断面図である。
【図８】機械的な閉塞後であるがシステムが加圧される前におけるシステムの詳細断面図である。
【図９】システムが加圧されるときのシステムの詳細断面図である。
【図１０】機械的な閉塞後であるがシステムが加圧される前における第３の実施形態の詳細断面図である。
【図１１】システムが加圧されたときの図１０の実施形態に係る詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１および図２を参照すると、非限定的な例として描かれる本実施形態に係る抽出システム１は、飲料を調製するための食品原料を収容するカートリッジ３が内部に収納される抽出装置２から構成される。
【００３８】
調製物は、一般に、加圧流体をカートリッジ内へ注入して、この流体の圧力下で原料を抽出することによって得られる。カートリッジは使い捨て可能なカートリッジであり、したがって、使い果たされたカートリッジは一般に捨てられ或いはリサイクルされる。その後、新たなカートリッジが装置内に挿入される。
【００３９】
「装置−カートリッジ」アセンブリは、本出願との関連で「抽出システム」として知られる。以下の説明から明らかになるように、装置およびカートリッジは、互い無くして動作し得ず、且つ飲料を形成するようになっている液体抽出物を抽出するために互いに補完するように物理的に相互作用する手段を構成する。
【００４０】
抽出装置それ自体は、注入ケージ４とカートリッジ支持体５とを備えるアセンブリである。注入ケージおよびカートリッジ支持体は、カートリッジ３の周囲を閉じるように互いに対して移動することができる。この場合、注入ケージ４は移動できる上側構造体６Ａに装着され、一方、カートリッジ支持体５は固定された下側構造体６Ｂに装着され、上側構造体は、関節部７の軸を中心とする回動動作によって移動して下側構造体に更に近づく。反対の構造も予期し得る。すなわち、カートリッジケージを固定して、カートリッジ支持体を移動できるようにすることで、これらの２つの部品の一方を他方へ向けて移動させることも予期し得る。注入ケージおよびカートリッジ支持体の閉塞を支配する動力学は、多くの可能な変形に晒される。実際、部品が直線経路（非直線的な湾曲経路ではなく）に沿って互いに近づくように移動する動力学が１つの可能な変形である。
【００４１】
注入ケージは、加圧流体をカートリッジ内へ注入するための手段を含む部品を意味する。これらの手段は、通常、少なくとも１つの主流体供給ダクト８と、カートリッジを開放するための手段とを備える。開放手段は例えば穿刺要素９であってもよく、その機能は、流体が流入できるようにカートリッジに１つ以上の開口を形成することである。穿刺手段は、図示のようにダクト８とは別個のものであってもよい。穿刺手段は、例えば、刃、針またはスパイクの形態を成す要素であってもよい。１つの変形において、ダクトは、穿刺要素自体を貫通して続いていてもよい。カートリッジの性質にしたがって、他の開放手段が予期されてもよい。
【００４２】
注入ケージは、閉塞時にカートリッジの注入面を受け入れる内部キャビティ１０を有する。内部キャビティ１０は、カートリッジの形状にしたがって深さが変わってもよい。ケージの自由端はニップ面１１を有する。注入ケージは、装置に流体を供給するためのシステムに接続される。このシステムは、図１では簡単のために一部しか描かれていない。流体供給システムは、一般に、水タンクと、流体を送るためのダクトおよび圧力ポンプと、抽出にとって望ましい温度で流体を運ぶための例えばサーモブロックなどの温水器とを備える。ポンプは、数バールの静圧を増大させることができる電磁ピストンポンプまたは任意の他のタイプの等価なポンプであってもよい。
【００４３】
カートリッジ支持体５は、カートリッジ内の圧力の増大の作用下でカートリッジを穿孔させることができる抽出面６０を有する。それを行なうため、抽出面は、カートリッジを穿孔する手段を形成する少なくとも１つのレリーフ、好ましくは一連のレリーフ１２を有する。レリーフは、カートリッジのタイプおよび所望の抽出状態にしたがって形状が異なってもよい。本実施例において、各レリーフは、角錐台の形状を成している。チャンネル６１のネットワークが形成され、該ネットワークを通じて液体抽出物がレリーフの構造体間を流れることができ、それにより、液体を容器（カップなど）内に集めることができる。
【００４４】
図２に示されるように、本実施形態のシステムに係るカートリッジ３は、カートリッジが装置内に挿入され或いは置かれるときに閉じられていてもよい注入壁１３を有する。注入壁は皿状体１４（例えば、円錐台の形状）に形成されてもよい。カートリッジは供給壁１５を有しており、支持体の抽出面の穿孔手段１２によって開口が形成されると、上記供給壁を通じて抽出物が流れることができる必要がある。このような壁１５は、アルミニウム、プラスチック、または、プラスチック／アルミニウム積層体から形成される穿孔され得る膜であってもよい。例えば、壁は、１ミクロンの１０分の幾つかの厚さのアルミニウム箔であり、カートリッジ、原料、および、膜の厚さに応じて６バール〜２０バールの範囲となり得る圧力でのレリーフ１２との接触時にそれがその破裂応力に達すると裂ける。カートリッジの本体は、アルミニウム、プラスチック、または、プラスチック−アルミニウム積層体などの硬質または半硬質材料から形成されてもよい。
【００４５】
カートリッジはニップ領域１６を備えており、装置がカートリッジ上に対して閉じられると、カートリッジがニップ領域１６を介して捕捉される。捕捉は、注入ケージ４と抽出支持体５とを互いに近づけた後にこれらを上記ニップ領域１６の両側でクランプすることにより達成される。ニップ領域１６は、カートリッジの外周にわたって径方向に延びる縁から形成される。縁は、少なくとも部分的に、カートリッジの本体から形成されてもよい。膜１５は、シールまたは溶着によってニップ領域１６の縁の裏側と組み付けられてもよい。本発明の１つの実施形態によれば、ニップ領域は、縁の全て又は一部を占めるシール１７の形態を成すシール手段を備える。シール１７は、比較的柔軟で且つリムに対して取り付けられ或いは固定される変形可能な材料の要素であることが好ましい。比較的柔軟な材料とは、変形できることにより少なくとも後述するようにニップ面での注入ケージの任意の開放を補償する材料を意味するものと理解されるべきである。好適には、シールは、エラストマーなどの弾性材料から形成される。シールの厚さは０．８ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
シールの形状は、最少量の材料を使用する良好なシールを形成するべく圧力が増大するにつれてクリープを起こすようになっていてもよい。図示の例では、シールは、それがリムの自由端に面するよりも大きい厚さをカートリッジの本体１４の壁に面するリムで有しており、それにより、カートリッジの壁およびキャビティに対して押し付く流体の圧力の作用下で材料が外側へ移動できる。側壁の側でのシールの厚さは、約０．５ｍｍであってもよく、０〜０．２ｍｍの範囲の値まで外側へ向けて減少する。カートリッジのリムは、それ自体知られるように理論的に捕捉力が適用されないクリンプシーム１８で終わってもよい。
【００４７】
本実施形態によれば、注入ケージは、装置が機械的に閉じられた後にニップ領域に対する閉塞力を増大させるべく加圧されるようになっている。それを行なうため、注入ケージは、ベース１９と、移動を制御できる状態でベースに対して軸方向に装着されるピストンユニット２０とを備える。図３および図４に示されるように、ピストンユニットは、ベース１９に形成される溝２２内に嵌まり込む側方リム２１を備える。リム／溝アセンブリは、その容積を拡張できる圧力チャンバ２３を画成する。チャンバは、リム／溝界面で外側に対してチャンバをシールする弾性ブロックなどのシール手段２４によって部分的に占められてもよい。流体は、スタータチャンネルまたはチャンネル２５によって内部抽出キャビティからチャンバ内へと運ばれる。これらは、例えば、ピストンユニットとキャビティの上端を形成するベースとが出会うライン２６上に形成されてもよい。図示の例において、我々は、キャビティへ向けて広くなる切り欠きを形成し且つピストンユニット２０の上側リム上に位置されるスタータチャンネルを有する。これらのスタータチャンネルの少なくとも一部は、ベースの下側リム上に形成することもできる。チャンネルまたはスタータチャンネル２５は、径方向に配置されるとともに、キャビティの外周にわたって均一に分布され、それにより、チャンバの加圧を釣り合わせるとともに、ピストンユニットがベースに沿って可能な限り直線的に移動できる。
【００４８】
また、装置は、液体抽出物を収集して供給するための手段２７も備えており、これらは抽出支持体の下流側に位置される（図１および図５）。それ自体公知のこれらの手段は、例えば、漏斗形状の収集器と、場合により噴流調節要素とを備える。
【００４９】
装置には、それ自体公知の機械的閉塞装置２８が設けられる。この出願では、このような装置を詳しく説明する必要はない。該装置は、手動レバー２９またはモータ（図示せず）から注入ケージを支持する構造体へと力を伝えるための機構に基づいていてもよい。このような機構は、一例として特許出願ＥＰ１０９０５７４またはＥＰ１４９５７０２に記載されるようなラッチロックレバーの原理を使用する機構であってもよい。また、該機構は、カム機構、電磁場を伴う機構（ソレノイド）、及び／又は、液圧機構であってもよい。
【００５０】
図３および図４は、閉塞装置２８を使用してカートリッジの周囲で装置が閉じられた後の抽出システムを示している。レバー２９は、カートリッジのニップ領域１６が強固に捕捉されるポイントまで注入ケージ４を抽出支持体まで近づけるように作動される。この動作状態では、キャビティがカートリッジの方へ移動し、これにより、穿刺要素９がカートリッジ３の注入壁に刺入される。
【００５１】
図４に示されるように、ピストンユニットはニップ面１１によってその自由端３０へと延ばされ、ニップ面１１は機械的閉塞の結果としてクランプ力をカートリッジシールに対して加える。なお、シールには既に予圧がかけられており、シールが特定の度合いまで圧縮される。抽出支持体は、リムを捕捉してカートリッジを上記領域で固定するために抗力を生み出す役目を果たす。
【００５２】
好適には、ニップ面１１が不連続ニップ部を有し、これらの不連続ニップ部は、それらの間に、抽出キャビティによって形成される回転面の軸線Iに対して径方向に延びる溝３１（図１）を画成する。溝３１の数は、変動してもよいが、好ましくは１０よりも多く、２０を超えてもよい。溝は、ニップ面の全周にわたって分布されることが好ましい。
【００５３】
また、好適には、ピストンユニットの端部がニップ面で終わる。この場合、内部エッジ３２および外部エッジ３３が互いの方へと収束して、比較的狭い局部的な表面１１を形成する。ニップ面１１の幅は１ｍｍ以下であることが好ましい。同様に、ニップ面は、縁の自由エッジに対してよりもカートリッジの本体の側壁に対して近い方に力を及ぼすことが好ましい。ニップ面の狭い幅により、局所的に高い力を加えることができ、シールの厚さ及び／又は幅を最小限に抑えることができると同時に、良好なシールが確保される。好適には、内部エッジ３２は外部エッジ３３の角度Ｂよりも小さい角度Ａを成す（ＡおよびＢは軸Iに対して基準付けられる）。角度Ａは５〜１０度の範囲であることが好ましく、一方、角度Ｂは３０〜６０度の範囲である。
【００５４】
図３および図４の動作状態では、流体がダクトを通じて注入されておらず、また、ピストンユニットが引き込まれた状態にある。圧力チャンバ２３は、未だ流体の圧力に晒されていない。
【００５５】
図５および図６は適した抽出ステップを示している。注入流体は、カートリッジ３内および内部キャビティ内の圧力が増大するまで装置のポンプによって供給ダクト８を通じて送られる。ピストンユニットが移動してカートリッジのリムおよびシールに抗して閉じるため、加圧流体は、キャビティ、カートリッジ、更にはスタータダクトを通じて且つ突き当てライン２６に沿って圧力チャンバを満たす。圧力チャンバは、キャビティ内およびカートリッジ内の流体の加圧の作用下で拡張する。圧力チャンバの突出された軸方向面は、カートリッジの供給面よりもかなり大きく、このことは、ピストンユニットによりニップ面に対して及ぼされるクランプ力が常にニップ領域であるが内部キャビティ側（カートリッジの壁とキャビティとの間）で及ぼされる分離力よりも大きいままであることを意味する。したがって、形成されるシールは、抽出プロセスの全体にわたって維持される。
【００５６】
抽出プロセス中、シールが維持されるという事実の結果、レリーフに抗して膜に対して及ぼされる圧力は、それが膜の材料の破断応力に達してレリーフに抗する膜の断裂を引き起こすような値（カートリッジ次第で約６〜２０バールの範囲）に達する。したがって、膜は、制御された局部的な方法で裂け、それにより、レリーフの角部に開口が形成される。幾つかの場合、カートリッジ内のコーヒー層の任意の想定し得る圧縮により、カートリッジ内の圧力がかなり増大し続ける場合がある。抽出物は、膜およびレリーフによって濾過される。抽出物は、抽出支持体を貫通して形成され及び／又は抽出支持体の側面に形成された穴（図示せず）の所まで抽出支持体のチャンネル内で集められる。
【００５７】
図７〜図９は、ベース４２内で軸方向に案内されるピストンユニット４１から注入ケージ４０が形成され、上記ピストンユニット４１が内部キャビティ４３を全体的に形成する他の想定し得る実施形態を示している。カートリッジ３は、それに関する限り、先の実施形態のシステムと同一である。
【００５８】
注入ケージ４０は、それが開放位置（図７）と機械的に閉じられた位置（図８）との間を構造体４４内で移動できるように装着される。したがって、注入ケージは、その動作において、構造体の側部に形成され且つケージガイド手段（例えば、リブ／溝アセンブリ）を補完するガイド手段４５によって保持されて案内され、それにより、注入ケージは、閉塞装置４６の作動によって一方の位置から他方の位置へと移動できる。閉塞装置は、例えばラッチロックレバー型のものであり、レバーまたはモータ（図示せず）によって作動される。カートリッジ支持体４７が設けられており、注入ケージ４０が閉塞されてカートリッジのニップ領域１６が捕捉されると、このカートリッジ支持体に対してカートリッジが当て付く。
【００５９】
カートリッジ支持体４７は、カートリッジの供給面を開放するためのレリーフ４８を成す構造体を備えており、このレリーフ４８は先の実施形態のレリーフと同一である。
【００６０】
先と同様、移動するピストンユニット４１は、カートリッジシール１７に対して圧力を及ぼす硬いニップ面４９を有する。
【００６１】
図８によって示されるように、ピストンユニットは、ピストンユニットとベースとの間の圧力チャンバ５６の形成および流体の通過のためのスタータチャンネルとしての役目を果たす径方向溝５０を備えている。溝５０は、ピストンユニットに形成される中央供給ダクト５１から延びる。中央ダクト５１は、ベース４２に形成され且つそれ自体が更に上流側に位置される加圧流体供給手段（ポンプ、温水器など）によって供給されるマスター供給ダクト５２と連通する。
【００６２】
また、外部への任意の漏れを防止するため、ベースとピストンユニットとの間にはＯリングシールなどのシール５３も設けられている。そのため、ピストンユニットは、Ｏリングシールが内部に収容される環状溝を備える。同様に、ピストンユニットの移動は、ベースとユニットとの間のストッパ手段によって制御される。これらは、例えば、ベースのスロット５５内で延びるペグ５４である。これにより、ピストンユニットがベースから外れるようになるのを防止することができる。
【００６３】
注入ケージのピストンユニット４１は、カートリッジの注入面を穿刺する手段６２が内部に形成される閉じられた端部を備えるベルの形状を成している。
【００６４】
図８の動作状態では、閉塞手段４６によって注入ケージが抽出支持体およびカートリッジに抗して閉じられる。ピストンユニットのニップ面４９の機械的な圧力だけがカートリッジシール１７に対して及ぼされる。
【００６５】
図９の動作状態では、システムが流体で加圧されて、ピストンユニットが押し戻され、それにより、カートリッジシール１７に対して更なるクランプ力が及ぼされる。
【００６６】
図１０および図１１は、圧力チャンバが非圧縮性の弾性推進手段５７によって占められる他の別の形態を示している。この手段は、圧力チャンバをその待避位置（すなわち、加圧が行なわれる前）で占める。非圧縮性の弾性推進手段５７は、流体圧が及ぼされ且つ径方向に延びる第１の面５８と、ピストンユニット４１に対して軸方向に推進力を及ぼすために横方向に延びる第２の推進面５９とを備える。推進面５８は、流体が内部キャビティを通ることができるようにするためにユニットを貫通する拡張ダクト７０を画成する。面５８と反対側にあるユニットの外面は、それに関する限り、ピストンユニットの内面によって塞がれる。したがって、ユニットは、変形する傾向を有しており、それにより、軸方向推進力を及ぼす。
【００６７】
このような非圧縮性の弾性推進手段は、変形できるが比較的非圧縮性の材料のブロックであってもよい。ブロックは、シリコーンエラストマーなどの変形可能な材料から形成され、圧力チャンバの容積のほぼ全体を占めるため、休止位置（図１０）からダクト７０の略径方向で変形推進力を受ける（図１１）。流体圧が及ぼされる初期推進面は、エラストマーブロックの内部環状面と略同じサイズである。したがって、流体からの推進力は略径方向である。このようなブロックは非圧縮性であるため、その外面がピストンユニットの内面および端面に抗して圧縮され、それにより、軸方向推進力が、流体の径方向推進力へと垂直に吸収され、したがって、ニップ領域１６の方向でピストンユニットに対して及ぼされる。そのため、ピストンユニット４１がニップ領域へ向けて移動して力を及ぼし、その力により、ニップ領域がシール１７に抗して閉じる。
【００６８】
一般に、本発明は、閉塞力を減少させるべく抽出装置を閉じるための任意の機械装置に対して適用できる。例えば、閉塞力の減少により、手動で動作される閉塞装置（レバーなど）ではなくモータを使用できる。このように説明された液圧手段によって得られる支援により、機械的な閉塞のために必要とされる力をかなり減少させることができる。この適用は、シールを伴う或いは伴わないカートリッジを使用する抽出システムにおいて想起され得る。シールが無いカートリッジの場合、シーリングは、注入ケージに形成されるシールによって行なわれなければならない。
【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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【国際調査報告】
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