(57)【要約】  熱水作動エスプレッソコーヒーメーカ−は、熱水の量を受けるチャンバー及びピストンを有する。アクチュエーターは、挽いたコーヒーを通して圧力下で熱水を送達するように、チャンバーの少なくとも一部分を通してピストンに圧力をかける。アクチュエーターは、形状記憶素子の温度が遷移温度以上に上昇すると、形状記憶素子があらかじめ画定されたバネ構成に向かって偏向するように相変化を受けるよう構成され、それによりピストンに力を適用する形状記憶素子を含む。フローガイド要素は、チャンバーの少なくとも大部分が充填されるまで、熱水の流入が形状記憶素子に到達するのを少なくとも部分的に遮断する、流路を画定するのを助ける。熱水の流入は順次チャンバーを充填し、その後遷移温度以上で形状記憶素子を熱する。【選択図】図１
2016505334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧されていない熱水の流入を受け、挽いたコーヒーを通して熱水の量の加圧された流れを発生させる装置であって；該装置が、
（ａ）熱水の量を受けるためのチャンバー；
（ｂ）熱水の量に圧力を適用するためにチャンバーと協働するように構成されたピストン；
（ｃ）挽いたコーヒーを通して圧力下で熱水の量を送達するように、前記チャンバーの少なくとも一部分を介して前記ピストンを押すためのアクチュエーター装置であって、形状記憶合金から形成される少なくとも１つの形状記憶素子を備え、前記形状記憶素子の温度が遷移温度以上に上昇すると、前記形状記憶素子があらかじめ決められたばね構成に向かって偏向するように相変化を受けるように構成され、それにより前記ピストンに力を適用する、アクチュエーター装置；及び、
（ｄ）加圧されていない熱水のチャンバーへの流入のための流路の少なくとも一部分を画定する、少なくとも１つのフローガイド要素であって、前記前記チャンバーの少なくとも大部分が充填されるまで、流入が形状記憶素子に到達することを少なくとも部分的に遮断し、それによって、順次チャンバーを充填し、その後遷移温度以上で前記形状記憶素子を加熱するのに熱水の流入が有効である、フローガイド要素を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記アクチュエーター装置が、前記チャンバーに密閉して接続されているハウジングを含み、それによって、前記チャンバーが充填された後、前記形状記憶素子が熱水に少なくとも部分的に浸漬されるまで、熱水の流入を継続させることによって、ハウジング内の水位を上昇させることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記チャンバーの端部に関係する選択的に開放可能な挽いたコーヒー受けコンパートメントをさらに含み、前記挽いたコーヒー受けコンパートメントが、熱水の量の加圧された流れを受けるための前記チャンバーと流体連通していることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
装置の動作後、前記形状記憶素子が前記遷移温度以下に冷却された時、及び前記挽いたコーヒー受けコンパートメントが開放された時、前記チャンバーへ前記プランジャーを挿入させることが前記形状記憶素子を初期形状に戻すのに有効であるような大きさおよび形状を有するプランジャーをさらに含む、ことを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記形状記憶素子の予め画定されたばね構成がコイルばね形体であって、前記相変化に先立つ前記形状記憶素子の初期形状において、前記コイルばね形体が軸方向に圧縮され、前記フローガイド要素が、前記軸方向に圧縮された螺旋形体内を通過する流路を少なくとも部分的に画定することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ピストンが、前記流路の少なくとも一部分を囲む壁として実装された前記フローガイド要素を含む細長い本体を有することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記ピストンが、前記チャンバーの円筒面と摺動接触して密閉するための密閉部を有しており、前記本体を通る前記流路は、前記密閉部に隣接する少なくとも１つの開口部において終了することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記チャンバーが円筒壁によって部分的に画定され、それに対して前記ピストンが摺動自在に係合され、ここで前記円筒壁の第１の領域に少なくとも一つのバイパス流路が設けられており、該バイパス流路は、前記ピストンが初期位置で円筒壁に係合しているとき、前記バイパス流路が前記チャンバー内への熱水の流入のために前記ピストンをバイパスする前記流路の一部分を提供するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ピストンおよび前記アクチュエーター装置のハウジングに関係する弾性障壁をさらに含み、前記弾性障壁が、前記アクチュエーター装置によって加えられる力があらかじめ画定さられた力の閾値を越えるまで、前記チャンバーに対する前記ピストンの運動を妨げるために配置されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記弾性障壁が、制限部に隣接して配置されているエラストマー要素を含み、それによって、前記エラストマー要素が前記制限部を通るために十分に変形されるまで、前記チャンバーに対する前記ピストンの変位が妨げられることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記弾性障壁が、少なくとも一つのばね式軸受アセンブリを含む、ことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記チャンバーに対する前記ピストンの運動を妨げるように前記ピストンおよび前記アクチュエーター装置のハウジングに係合した係止ピンをさらに含み、前記係止ピンが、前記ピストンおよび前記ハウジングの１つとの係合を解くために変位可能であり、それにより前記チャンバーに対する前記ピストンの運動を可能にする、ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記係止ピンに関係し、および前記形状記憶合金トリガーが、与えられたトリガー温度以上に上昇すると係止を変位するように構成されている、形状記憶合金トリガー要素をさらに含む、ことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーヒーマシーンに関し、特に、加圧されていない熱水の流入を受け、挽いたコーヒー（ｇｒｏｕｎｄ  ｃｏｆｆｅｅ）を通して熱水の量の加圧された流れを生成する装置に関する。
【０００２】
最適なエスプレッソコーヒーを作るのに必要な条件は以下のように定義され得る：７−９グラムのコーヒーから２５−３０ｃｃのエスプレッソコーヒーが調製され、９０−９４℃の温度で精製水に９−１０気圧の圧力で圧力をかけて、その結果２２−２８秒の淹れ時間となる。家庭環境でこれらの条件を再現することができる市販のコーヒーメーカーは、典型的に高価であり、比較的大きいが、一方、より安価な価格のコーヒーメーカーの多くは上記に言及された範囲に近い圧力を生成しない。
【背景技術】
【０００３】
本出願と共に与えられた（ｃｏ−ａｓｓｉｇｎｅｄ）ＷＯ２０１１／１５３２７２として公開された先の特許出願は、形状記憶合金アクチュエーターが加熱により相変化（ｐｈａｓｅ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を受け、所望の範囲に近い圧力を生成するのにピストン上に十分な力を加えるように形状変化を受ける、様々なコーヒーメーカーを開示する。'２７２公報の内容は、本発明に関連する背景を提供するものとしてその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００４】
'２７２公報に記載の実施形態はすべて、内蔵の加熱素子の操作またはコンロでの使用のいずれかによって、コーヒーメーカー内で水を加熱する。
【０００５】
したがって、加圧されていない熱水の流入を受け、挽いたコーヒーを通して熱水の量の加圧された流を発生させ、それによってコーヒーを調製する装置が必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、コーヒー（飲料）を調製するために、加圧された熱水の流入を受け、挽いたコーヒーを通して熱水の量の加圧された流れを生成する装置である。
【０００７】
本発明の教示にしたがって、加圧されていない熱水の流入を受け、挽いたコーヒーを通して熱水の量の加圧された流れを発生させる装置が提供され、該装置は、（ａ）熱水の量を受けるためのチャンバー；（ｂ）熱水の量に圧力を適用するためにチャンバーと協働するように構成されたピストン；（ｃ）挽いたコーヒーを通して圧力下で熱水の量を送達するように、チャンバーの少なくとも一部分を介してピストンを押すためのアクチュエーター装置であって、形状記憶合金から形成される少なくとも１つの形状記憶素子を備え、前記形状記憶素子の温度が遷移温度以上に上昇すると、前記形状記憶素子があらかじめ決められたばね構成に向かって偏向するように相変化を受けるよう構成され、それによりピストンに力を適用する、アクチュエーター装置；及び、（ｄ）加圧されていない熱水のチャンバーへの流入のための流路の少なくとも一部分を画定する、少なくとも１つのフローガイド要素（ｆｌｏｗ−ｇｕｉｄｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）であって、チャンバーの少なくとも大部分が充填されるまで、流入が形状記憶素子に到達することを少なくとも部分的に遮断し、それによって、順次チャンバーを充填し、その後遷移温度以上で形状記憶素子を加熱するのに熱水の流入が有効であるフローガイド要素、を備える。
【０００８】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、アクチュエーター装置はチャンバーに密閉して接続されているハウジングを含み、それによって、チャンバーが充填された後、形状記憶素子が熱水に少なくとも部分的に浸漬されるまで、熱水の流入を継続させることによって、ハウジング内の水位を上昇させる。
【０００９】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、チャンバーの端部に関係する選択的に開放可能な挽いたコーヒー受けコンパートメント（ｇｒｏｕｎｄ−ｃｏｆｆｅｅ−ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ）も提供され、該挽いたコーヒー受けコンパートメントは、熱水の量の加圧された流れを受けるためのチャンバーと流体連通している（ｆｌｕｉｄ  ｆｌｏｗ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）。
【００１０】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、装置の動作後、形状記憶素子が遷移温度以下に冷却された時、及び挽いたコーヒー受けコンパートメントが開放された時、チャンバーへプランジャーを挿入させることが形状記憶素子を初期形状に戻すのに有効であるような大きさおよび形状を有するプランジャーも提供される。
【００１１】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、形状記憶素子の予め画定されたばね構成はコイルばね形体であって、相変化に先立つ形状記憶素子の初期形状において、前記コイルばね形体は軸方向に圧縮され、前記フローガイド要素は、軸方向に圧縮された螺旋形体内を通過する流路を少なくとも部分的に画定する。
【００１２】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、ピストンは、流路の少なくとも一部分を囲む壁として実装されたフローガイド要素を含む細長い本体を有する。
【００１３】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、ピストンは、チャンバーの円筒面と摺動接触して密閉するための密閉部を有しており、本体を通る前記流路は、密閉部に隣接する少なくとも１つの開口部において終了する。
【００１４】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、チャンバーは円筒壁によって部分的に画定され、それに対してピストンが摺動自在に係合され（ｓｌｉｄｉｎｇｌｙ  ｅｎｇａｇｅｄ）、円筒壁の第１の領域に少なくとも一つのバイパス流路が設けられており、該バイパス流路は、前記ピストンが初期位置で円筒壁に係合しているとき、前記バイパス流路が前記チャンバー内への熱水の流入のために前記ピストンをバイパスする前記流路の一部分を提供するように構成される。
【００１５】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、ピストンおよびアクチュエーター装置のハウジングに関係する弾性障壁が提供され、弾性障壁は、アクチュエーター装置によって加えられる力があらかじめ画定さられた力の閾値を越えるまで、チャンバーに対するピストンの運動を妨げるために、配置されている。
【００１６】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、弾性障壁（ｒｅｓｉｌｉｅｎｔ  ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）は制限部に隣接して配置されているエラストマー要素を含み、それによって、エラストマー要素が制限部（ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）を通るために十分に変形されるまで、チャンバーに対するピストンの変位が妨げられる。
【００１７】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、弾性障壁は、少なくとも一つのばね式軸受アセンブリを含む。
【００１８】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、チャンバーに対するピストンの運動を妨げるようにピストンおよびアクチュエーター装置のハウジングに係合した係止ピン（ｌｏｃｋｉｎｇ  ｐｉｎ）が提供され、該係止ピンは、ピストンおよびハウジングの１つとの係合を解くために変位可能であり、それによりチャンバーに対するピストンの運動を可能にする。
【００１９】
本発明の実施形態のさらなる特徴によると、係止ピンに関係し、および形状記憶合金トリガー（ｓｈａｐｅ−ｍｅｍｏｒｙ  ａｌｌｏｙ  ｔｒｉｇｇｅｒ）が、与えられたトリガー温度以上に上昇すると係止（ｌｏｃｋｉｎｇ）を変位するように構成されている、形状記憶合金トリガー要素も提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明は、添付の図面を参照しながら、例としてのみ本明細書に記載されている。
【００２１】
【図１】図１は、加圧されていない熱水の流入を受けて挽いたコーヒーを通して熱水の量の加圧された流れを生成するための、本発明の実施形態による装置の等角図である；
【図２Ａ】図２Ａは、使用の準備ができたピストンのあらかじめ充填した状態（ｐｒｅ−ｆｉｌｌｉｎｇ  ｓｔａｔｅ）を示す、図１の装置の断面図である；
【図２Ｂ】図２Ｂは、装置の動作中のピストンの後の位置を示す、図２Ａと同様の図である；
【図２Ｃ】図２Ｃは、装置の動作中のピストンの後の位置を示す、図２Ａと同様の図である；
【図３Ａ】図３Ａは、図２Ａの「ＩＩＩ」と示される領域の拡大図である；
【図３Ｂ】図３Ｂは、図２Ｂの「ＩＩＩ」と示される領域の拡大図である；
【図４Ａ】図４Ａは、ピストンのあらかじめ充填した状態を示す、本発明の一実施形態によるさらなる装置の断面図である；
【図４Ｂ】図４Ｂは、その後のピストンの動作中の位置を示す、本発明の一実施形態によるさらなる装置の断面図である；
【図４Ｃ】図４Ｃは、その後のピストンの動作中の位置を示す、本発明の一実施形態によるさらなる装置の断面図である；
【図５】図５は、ピストンをこえる流れを可能にするバイパス流路を示すために選択された、平面に沿って切り取られた、図４Ａの初期状態の、拡大された部分断面図である；
【図６Ａ】図６Ａは、使用の終了の最後の位置で示される、図４Ａの装置を示す；
【図６Ｂ】図６Ｂは、その後の使用のために装置をリセットするためのプランジャーの使用後で示される、図４Ａの装置を示す；
【図７】図７は、本発明のさらなる実施形態による装置の断面図である；
【図８】図８は、取り外し可能なファンネルを用いた本発明の更なる実施形態による装置の断面図である；
【図９】図９は、ボールプランジャー保持要素（ｂａｌｌ  ｐｌｕｎｇｅｒ  ｒｅｔａｉｎｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を使用する本発明のさらなる実施形態による装置の断面図である；
【図１０Ａ】図１０Ａは、ピストンの初期位置を示す、「Ｘ」と示される図９の領域の部分拡大図である；
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、保持要素からの解放後の変位した位置を示す、「Ｘ」と示される図９の領域の部分拡大図である；
【図１１】図１１は、代替的な構成でボールプランジャー保持要素を使用する本発明のさらなる実施形態による装置の断面図である；
【図１２Ａ】図１２Ａは、ピストンの初期位置を示す、「ΧＩＩ」と示される図１１の領域の部分拡大図である；
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、保持要素からの解放後の変位した位置を示す、「ΧＩＩ」と示される図１１の領域の部分拡大図である；
【図１３】図１３は、弾性障壁に基づいて保持機構の代替的な実装を示す、本発明のさらなる実施形態による装置の断面図である；
【図１４】図１４は、図１３の「ＸＩＶ」と示された領域の拡大図である；
【図１５Ａ】図１５Ａは、ピストンのその後の位置を示す、図１４と同様の図である；
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、ピストンのその後の位置を示す、図１４と同様の図である；
【図１６】図１６は、係止ピンに基づいて保持機構のさらに代替的な実装を示す、本発明のさらなる実施形態による装置の断面図である；
【図１７Ａ】図１７Ａは、係止ピンの係止状態を示す、図１６の部分拡大図である；
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、ピストン運動に先立つ係止ピンの解除状態を示す、図１６の部分拡大図である；
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、ピストンのその後の位置を示す、図１６の部分拡大図である；
【図１８Ａ】図１８Ａは、止め弁を用いた本発明のまたさらなる別の実施形態による装置の断面図であり、該装置が、充填の第一段階において示される；
【図１８Ｂ】図１８Ｃは、止め弁を用いた本発明のまたさらなる別の実施形態による装置の断面図であり、該装置が充填の第二段階において示される；
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、止め弁を用いた本発明のまたさらなる別の実施形態による装置の断面図であり、該装置がピストン運動の終了時において示される。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、加圧されていない熱水の流入を受け、挽いたコーヒーを通して熱水の量の加圧された流れを発生させてコーヒー（飲料）を調製する装置、および対応する方法である。
【００２３】
本発明による装置の原理および操作は、図面および付随する説明を参照することで一層よく理解され得る。
【００２４】
ここで図面を参照すると、図１−３Ｂは、加圧されていない熱水の流入を受け、挽いたコーヒーを通して熱水の量の加圧された流れを生成するために、本発明の第１の実施形態により構成され、操作可能な、概して１０と示された装置を示す。これと本明細書に記載のすべての実施形態について一般的な一般用語において、装置１０は、熱水の量を受けるためのチャンバー１２と、熱水の量に圧力を適用するためにチャンバー１２と協働するように構成されたピストン１４と、典型的には挽いたコーヒーを受けるコンパートメント１８内に配置され、圧力下で挽いたコーヒーを通して熱水の量を送達するように、チャンバー１２の少なくとも一部分を通してピストン１４を押すためのアクチュエーター装置とを有する。
【００２５】
アクチュエーター装置は少なくとも１つの形状記憶素子２０を含み、該素子は、形状記憶合金から形成され、形状記憶素子の温度が遷移温度以上に上昇する時、形状記憶素子２０があらかじめ画定されたばね構成へ向かって偏向するような相変化を受けるよう構成され、本明細書ではコイルばね構成として示され、ピストン１４に力を適用するための形状および大きさを有する。
【００２６】
装置１０はまた、チャンバー１２への加圧されていない熱水の流入のための流路の少なくとも一部分を画定する少なくとも１つのフローガイド要素２２を含む。少なくとも大部分のチャンバー１２が充填されるまで、フローガイド要素２２は、流入が形状記憶素子に達することを少なくとも部分的に遮断する。これによって、チャンバーを順次充填し、その後、遷移温度を超えて形状記憶素子を加熱するのに、熱水の流入が有効であることを確かなものにしている。
【００２７】
この時点で、本発明が重大な利点を提供していることを既に認識されるだろう。具体的には、チャンバー１２への熱水の流れの正しい順番を確かなものにするために１つ以上のフローガイド要素を利用することによって、およびその後、形状記憶素子２０の温度をその相変化を達成するために十分に上昇させることによって、沸点に近い加圧されていない水を流入させる直接作用（ｓｔｒａｉｇｈｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａｃｔｉｏｎ）は、チャンバーを充填し、その後、熱水を所望の高圧で挽いたコーヒーに通してエスプレッソタイプのコーヒー飲料を生成するためにアクチュエーター装置を操作するのに有効である。本発明のこの及び他の利点は、図面および付随の詳細な説明に関連して一層よく理解されるだろう。
【００２８】
ここで装置１０の特徴をより詳しく参照すると、アクチュエーター装置は、好ましくは、チャンバー１２と密閉して接続されたハウジング１６を含み、それによって、チャンバー１２の充填後に、形状記憶素子が熱水に少なくとも部分的に浸漬されるまで、熱水の流入を継続させることで、ハウジング内の水位が上昇する。形状記憶素子２０の加熱が、形状記憶素子２０と接触しない水からの蒸気及び／又は対流加熱によって達成される実装にもかかわらず、形状記憶素子を加熱するより迅速且つ信頼できる方法として、浸漬の手法が典型的に好ましい。
【００２９】
ここに示される実装において、フローガイド要素２２は、充填口２４から隣接するピストン１４までの流路を画定するハウジング１６と一体的に形成されたバッフルとして実装される。図２Ａおよび２Ｂで示されるように、ピストン１４の初期位置は、チャンバー１２の主要な内側ボアのわずかに上に上げられ、それによって、熱水の流入がピストン１４のまわりを流れてチャンバー１２を充填するための（図３Ａで矢印によって例証される）流路を残す。ピストン１４のアラインメント（Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）は、リニア軸受によって保たれ、この場合、ハウジング１６と一体化したガイドロッド２８に沿って摺動する中空のピストンステム２６によって形成される。図４Ａ−４Ｃで以下に例証されるように、中実のピストンステム２６および中空ガイド２８を利用するために、この構成が容易に戻される（ｒｅｖｅｒｓｅｄ）ことが留意される。
【００３０】
下部ケーシング３２は、好ましくは、上部コーヒーフィルター３４および下部コーヒーフィルター３６によって区切られた、挽いたコーヒー受けコンパートメント１８、およびコーヒー噴出口３８を少なくとも部分的に画定する。下部ケーシングは、好ましくは、充填および洗浄のために、挽いたコーヒー受けコンパートメントを開けるようにチャンバー１２から分離可能である。コンパートメントは、粗く（ｌｏｏｓｅ）挽いたコーヒー及び／又は挽いたコーヒーを包含するカプセルを受け得る。カプセルが使用される場合、好ましくは、下部ケーシングが閉まるとカプセルの上下面を貫くように、貫通特性（図示せず）が、例えば、上部コーヒーフィルター３４および下部コーヒーフィルター３６の内側表面上に提供される。チャンバー１２に対する下部ケーシング３２の密閉された接続は、螺合またはバイオネット係合などの、任意の適切な接続によって達成され得る。
【００３１】
使用時に、コンパートメント１８を所望量の挽いたコーヒーで充填し、下部ケーシング３２を閉じて、（適切な支持ブラケットまたはスタンド（図示せず）の使用などによって）装置１０をカップ上に位置付けた後に、熱水は、充填口２４を通して注がれ、フローガイド要素２２によってピストン１４の領域に誘導され、そこでピストン１４のまわりの間隙を通って流れ、チャンバー１２に達する。チャンバー１２が満たされた後、より多くの熱水が装置に注がれるとともに、水位は、ハウジング１６内で上昇し続け、それによって、形状記憶素子２０が浸漬される。水の流入によって装置から排出された空気は、ハウジング１６の上部表面におけるベント穴３０を通って、及び／又はフローガイド要素２２に沿って戻ることによって逃げる。
【００３２】
形状記憶素子２０は、３０℃−１００℃の範囲、および最も好ましくは７５℃−９５℃の範囲の適温で生じる適切な合金組成の選択によって選ばれる、その遷移温度を超えて熱水によって加熱される。その遷移温度に達すると、その相変化の結果、形状記憶素子２０は、ピストン１４の完全な変位に必要とされるよりも長いストレスがない状態の長さ（ｕｎｓｔｒｅｓｓｅｄ ｌｅｎｇｔｈ）を有する、その画定済みのコイルばねの形態に戻ろうとし、それ故、ばねとして機能して、画定済みの力をピストン１４に加え、それによって、ピストンをチャンバー１２の壁と密閉係合するように下向きに押し進めて、ピストンの下に閉じ込められた水の量に圧力を加える。中空のピストンステム２６およびガイドロッド２８によって形成されたリニア軸受によって達成されたアラインメントに加えて、チャンバー１２の円筒壁の上部まわりの傾斜ステップ４０は、チャンバー１２の壁と十分に係合するためのピストン１４の正確なアラインメントを確かなものとする助けとなる。その後、形状記憶素子２０の力によって、チャンバー１２からの水は、コーヒー噴出口３８から出てくるまで、圧力下で挽いたコーヒーに通される。
【００３３】
使用後、アクチュエーターハウジング１６内に存在する過剰な熱水は外に出され、下部ケーシング３２は開かれ、および任意のカプセルは除去および廃棄され、及び／又はコーヒーの出し殻はすすぎ落とされる。形状記憶素子２０は、その遷移温度より下に冷えるときに、変形可能にさせる相変化を受け、その初期の圧縮された形態へのリセットのための準備、次の使用のための準備ができる。装置をリセットするための１つの好ましい配置が、図６Ａおよび６Ｂで以下に例証され、ここで、装置の操作後に、形状記憶素子が遷移温度より下に冷えたときに、および挽いたコーヒー受けコンパートメントが開かれ、フィルター（もしあれば）が除去されるときに、チャンバー１２へのプランジャー４２の挿入を押し進めることが、形状記憶素子２０をその初期形態に戻し、再使用の準備に有効であるように、プランジャー４２は、その大きさを合わせられる且つ形作られる。（混乱を避けるために、図６Ａおよび６Ｂの他の詳細が本実施形態と完全には一致しないことに留意されたい。）
【００３４】
コイルばねの形態として本明細書に示されているが、形状記憶素子２０は、限定されないが、１つ以上のトーションばね、１つ以上のリーフばね、および１つ以上の勾配付き座金を含む、広範囲の異なるばね形態で実装されてもよいことに留意されたい。コイルばねの使用は、コイルばねの形態の製造の簡潔性、および本明細書に示されるような対応する装置構造の簡潔性のために特に好ましい。
【００３５】
ここで本発明の残りの典型的な実施形態を参照すると、これらはすべて、操作の一般的原則および多くの対応する構成要素を共有している。したがって、明確に他に示されない限り、装置１０の対応する構成要素に同等な構成要素は、上に使用される参照符号に同様に標識化され、そのような構成要素の構造および機能は、上の記載への言及によって理解されるべきである。
【００３６】
ここで図４Ａ−５を参照すると、これらは、一般に１００と指定され、本発明のさらなる実施形態に従って構築され、操作可能な、装置を例証する。装置１００は、構造および機能が上に記載される装置１０に類似しており、同様の要素が同様に標識化されている。
装置１００は、主としてアクチュエーター機構の構成要素の配置および流路の形態において装置１０とは異なる。
【００３７】
具体的には、ここで例証される実施形態において、形状記憶素子２０は、アクチュエーターハウジング１６の円筒内面に隣接して配置された、比較的大きな直径のコイルばねの形態を有し、一方でフローガイド要素２２は、軸方向に圧縮された螺旋形態内を通る流路を少なくとも部分的に画定している。ここで例証される場合において、フローガイド要素２２は、ピストン１４と一体化し、流路の少なくとも一部分を囲む壁１０２を含む。半径方向に突出するフランジ１０４は、当接面を提供し、これに対して、形状記憶素子２０のコイルばねが、加熱されたときに当接する（ｂｅａｒｓ）。
【００３８】
この構造の結果として、充填口２４からの熱水の流入のための流路は、ピストンアセンブリの容積（ｖｏｌｕｍｅ）内を通る。チャンバー１２に達するために、本体を通る流路は、ピストン１４の密閉部に隣接した少なくとも１つの開口部１０６で終了する。
【００３９】
図５で最良に見られる更なる機構は、チャンバー１２の壁におけるバイパス流路の提供に関連している。具体的には、チャンバー１２は、円筒壁によって部分的に画定され、それに対してピストン１４が摺動自在に係合される。ここで、円筒壁の第１領域には、１つ以上のバイパス流路１０８が設けられ、これは、ピストン１４が初期位置で円筒壁に係合されるときに、チャンバー１２への熱水の流入のために流路をバイパスするピストン１４の部分を提供するように構成されている。この配置は、装置１０のピストンの全面的なクリアランス（ａｌｌ−ａｒｏｕｎｄ ｃｌｅａｒａｎｃｅ）の代替案として、ピストンが、その動きの範囲内のすべての位置でチャンバー１２の壁と確実に係合且つ整列されることを確かなものにする。
【００４０】
ここで図７を参照すると、これは、一般に２００と指定され、本発明のさらなる実施形態に従って構築され、操作可能な、装置を例証する。装置２００は、構造および機能が上に記載される装置１０に類似しており、同様の要素が同様に標識化されている。装置２００は、主として、フローガイド要素２２が、熱水の流入を直接ピストン１４での領域またはその真上の領域に配向するアクチュエーターハウジング１６の外表面と一体化した外部シュートとして本明細書で実装される点で、装置１０とは異なる。他のすべての点で、装置２００の構造および機能は、上に記載される装置１０の構造および機能と同等である。
【００４１】
ここで図８を参照すると、これは、一般に３００と指定され、本発明のさらなる実施形態に従って構築され、操作可能な、装置を例証する。装置３００は、構造および機能が上に記載される装置１０に類似しており、同様の要素が同様に標識化されている。装置３００は、主として、フローガイド要素２２が、アクチュエーターハウジング１６の上部における開口部３０２へと挿入可能な、取外し可能なフローガイドまたはファンネルとして本明細書で実装される点で、装置１０とは異なる。他のすべての点で、装置３００の構造および機能は、上に記載される装置１０の構造および機能と同等である。
【００４２】
ここで図９−１８Ｃを参照すると、これらは、装置１００の多くの変形を例証し、チャンバー１２に沿ったピストン１４の不完全な（ｐｒｅｍａｔｕｒｅ）移動を妨げるための保持機構の様々な実装を例証する。これらの実装の第１サブセットでは（図９−１５Ｂ）、装置は、ピストン１４に、およびアクチュエーター装置によってかけられた力が画定済みの力の閾値を越えるまでチャンバー１２に対するピストン１４の移動を妨げるために配置されるハウジング１６に関係する、弾性障壁を含む。実装の代替的なセットでは（図１６−１８Ｃ）、ピストンの不完全な動きを妨げるために、係止ピンの確かな係合（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）が用いられる。
【００４３】
本明細書に開示される様々な保持機構は、２つの機能の１つまたは両方を実行し得る。比較的低い閾値の力の適用によって機構が解放される場合に、保持機構は、形状記憶素子２０の室温状態での任意の残余の弾性によって、ピストン１４が使用前に変位されないことを確かなものとするために使用されてもよく、これによって、比較的強いばね構成が、その前駆動状態のためにできるだけコンパクトな構成で組み立てられることが可能になる。解放のためのより高い力の閾値の場合には、少なくとも大部分の形状記憶素子２０がその相変化を受けるまで、ピストン運動が開始しないことを確かなものとすることによって、機構は更なる役割を果たし得、それによって、所望の最低圧力閾値が、ピストン運動の開始あたりからチャンバー１２で達成されることを確かなものとしている。
【００４４】
ここで図９−１０Ｂを参照すると、これらは、一般に４００と指定され、本発明のさらなる実施形態に従って構築され、操作可能な、装置を例証する。装置４００は、構造および機能が上に記載される装置１００に類似しており、同様の要素が同様に標識化されている。この場合、増大した厚みガイド２８は、「ボールプランジャー」としても知られる、１つ以上のばね式軸受アセンブリ４０２を支持し、ここで、軸受４０４は、ピストンステム２６に切られた対応するノッチ４０８に対してばね４０６によって半径方向に内側に偏向される。動きのためにピストンを解放するのに必要とされる力の閾値は、ボールプランジャーの設計荷重の選択、およびノッチ４０８の形状および奥行きによって容易に設計され得る。
【００４５】
図１１−１２Ｂは、装置４００に類似した、装置５００を示し、ここで、ボールプランジャーは、ピストン１４と一緒に移動するように取り付けられ、ハウジング１６で形成されたノッチに係合する。具体的には、ボールプランジャー５０２は、本明細書において、ハウジング１６の内壁に切られた対応するノッチ５０８に係合するために、半径方向に外側に当接するように半径方向フランジ１０４において取り付けられる。ここでまた、動きのためにピストンを解放するのに必要とされる力の閾値は、ボールプランジャーの設計荷重の選択、およびノッチ５０８の形状および奥行きによって容易に設計され得る。
【００４６】
ここで図１３−１５Ｂを参照すると、これらは、本発明のさらなる実施形態に従って構築され、操作可能な、装置６００を例証する。装置６００は、構造および機能が上に記載される装置１００に類似しており、同様の要素が同様に標識化されている。この場合、保持機構は、制限部６０４に隣接して配置されたエラストマー要素６０２によって形成された弾性障壁として実装され、その結果、エラストマー要素６０２が制限部６０４を通過するのに十分に変形されるまで、チャンバー１２に対するピストン１４の変位が妨げられる。ここで例証される場合において、エラストマー要素６０２は、ピストンステム２６のまわりのスロットに配置されたＯリングとして実装され、制限部６０４は、中空ガイド２８の内表面上の局所的に狭くなった隆起部（ｒｉｄｇｅ）として実装される。ここでまた、この耐性に打ち勝つのに必要とされる所望の力の閾値は、エラストマー要素６０２のための材料の寸法および選択の適切な設計の他に、制限部６０４の寸法および立ち上がり角度の適切な設計によっても達成され得る。好ましくは、逆（リセット）方向の制限部の立ち上がり角度は、上に記載されるように、ピストンおよびアクチュエーター装置のそれらの開始位置への手動リセットを促進するような、より低い角度である。
【００４７】
ここで図１６−１７Ｃを参照すると、これらは、本発明のさらなる実施形態に従って構築され、操作可能な、装置７００を例証する。装置７００は、構造および機能が上に記載される装置１００に類似しており、同様の要素が同様に標識化されている。この場合、保持機構は、チャンバー１２に対するピストン１４の不完全な動きを妨げるように、ピストンに、およびアクチュエーター装置のハウジング１６に係合された係止ピン７０２を使用して実装される。係止ピン７０２は、ピストン１４との係合を解くために（またはハウジング１６を備える、示されていない代替的な構成において）変位可能であり、これによって、チャンバー１２に対するピストン１４の動きが可能となる。ここで示される実装では、係止ピン７０２は、ハウジング１６の上部に取り付けられ、ピンの先端は、ピストンステム２６において形成された対応するボアまたは凹部７０４に係合する。
【００４８】
ここで例証されるような特に好ましい実装では、小さなコイルばね７０６としてここで実装される、形状記憶合金トリガー要素は、係止ピン７０２に関係し、形状記憶合金トリガー要素が所与のトリガー温度を超えて上げられるときに、係止を変位させるように構成される。トリガー要素の所望の機能に応じて、トリガー温度、即ち、トリガー要素のための形状記憶相変化の遷移温度は、主要な形状記憶素子２０の温度とは異なるように選択され得る。具体的には、保持機構が、使用前に要素２０のコンパクトな状態を維持する前駆動機能のみを行うことが所望される場合、トリガー温度は、要素２０の遷移温度より低くなるように選択されてもよく、その結果、装置を熱水で充填する初期段階中に、蒸気からの熱及び／又は水からの対流は、要素２０がその遷移温度に達する前に、アクチュエーター機構を解放するのに十分となる。代替的に、トリガー温度が要素２０の遷移温度と同様になる（またはそれより高くなる）ように選択される場合、ハウジング１６の上部でのトリガー要素の好ましい位置決めによって、典型的に、要素２０の（全体ではないにしても）大部分がその遷移温度を超える温度に加熱されるまで、保持機構が解放されないことを確かなものとなり、それによって、チャンバー１２内で所望の圧力を引き起こすのに十分な力の適用が確かなものとなる。
【００４９】
他のすべての点で、装置４００、５００、６００および７００の構造および機能は、上に記載される装置１０および１００の構造および機能と完全に類似しており、それらの装置の記載への言及および類比によって理解されるだろう。
【００５０】
図１８Ａ−１８Ｃを最後に参照すると、これらは、一般に８００と指定され、本発明のさらなる実施形態に従って構築され、操作可能な、装置を例証する。装置８００は、構造および機能が上に記載される装置１００に類似しており、同様の要素が同様に標識化されている。装置８００は、大きな中心の充填口２４を作り出す方法において、主としてアクチュエーター機構およびピストンの配置において装置１００とは異なる。
【００５１】
具体的には、ここで例証される実施形態では、チャンバー１２の円筒壁との係合に加えて、ピストン１４は、ピストン１４と一体化された円筒壁８０４と摺動可能に係合している内筒８０２によって支持される。円筒８０２および壁８０４は各々、本実施形態に従うフローガイド要素２２と考えられてもよい。この構成は、使用に特に好適であると考えられる大きな中心の充填口を残す。
【００５２】
本実施形態は、上述の図５で例証されたものに類似した流路によって実装され得るが、特定の特に好ましい実施形態は、図１２Ａの矢印によって例証されるように、ピストン１４において形成された逆止め弁を利用し、それによって、チャンバー１２への直接的な熱水の流入が可能となる。逆止め弁は、好ましくは、ピストン口８０８を閉じる弁フラップ８０６によって実装され、典型的に、ばねによってその閉状態に偏向される（図示せず）。
【００５３】
熱水の流入中に、チャンバー１２が満たされるまで、水の重量によって逆止め弁が開く。その後、すべて上に記載されるように、弁フラップ８０６は、ばね及び／又は浮力（ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）の作用下で閉じ、熱水の流入は、口８１０を介する外への流れによって円筒８０２の内側および外側に分散し始め、それによって、形状記憶素子２０を徐々に浸漬および加熱して、装置の駆動につながる。
【００５４】
他のすべての点で、装置８００の構造および機能は、上に記載される装置１０および１００の構造および機能と完全に類似しており、それらの装置の記載への言及および類比によって理解されるだろう。
【００５５】
上の記載が例としての役割をすることのみが意図され、多くの他の実施形態が、添付の請求項において定義されるように、本発明の範囲内で可能であることが認識されるであろう。
【図１】
2016505334.tif 000003
【図２Ａ】
2016505334.tif 000004
【図２Ｂ】
2016505334.tif 000005
【図２Ｃ】
2016505334.tif 000006
【図３Ａ】
2016505334.tif 000007
【図３Ｂ】
2016505334.tif 000008
【図４Ａ】
2016505334.tif 000009
【図４Ｂ】
2016505334.tif 000010
【図４Ｃ】
2016505334.tif 000011
【図５】
2016505334.tif 000012
【図６Ａ】
2016505334.tif 000013
【図６Ｂ】
2016505334.tif 000014
【図７】
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【図８】
2016505334.tif 000016
【図９】
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【図１０Ａ】
2016505334.tif 000018
【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
2016505334.tif 000021
【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【国際調査報告】
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