(57)【要約】  本発明は、カートリッジ（２０）に液体を注入することによって飲料調製プロセスを制御するための飲料調製システム（１０）に関し、このシステムは、圧力調節可能なポンプ（２）であって、ポンプの速度など、ポンプの駆動特性のうちの少なくとも１つを変化させた際に異なる圧力を送るための圧力調節可能なポンプと、ポンプによって消耗される電流など、ポンプ（２）の動作パラメータを測定するためのセンサ（３）と、カートリッジ（２０）に注入される液体の液体流量パラメータを測定するための流量センサ（１）と、測定された液体流量パラメータ及びポンプの測定された動作パラメータに応じて、予め確立された圧力補間データ（１２）に基づいてポンプ（２）の駆動特性を調節することによって、カートリッジ（２０）の抽出圧力を制御するように設計された制御ユニット（６）と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジ（２０）に液体を注入することによって飲料調製プロセスを制御するための飲料調製システム（１０）であって、
圧力調節可能なポンプ（２）であって、前記ポンプの速度など、前記ポンプの駆動特性のうちの少なくとも１つを変化させた際に異なる圧力を送るための圧力調節可能なポンプと、
前記ポンプによって消耗される電流など、前記ポンプ（２）の動作パラメータを測定するためのセンサ（３）と、
前記カートリッジ（２０）に注入される液体の液体流量パラメータを測定するための流量センサ（１）と、
測定された前記液体流量パラメータ及び測定された前記ポンプの前記動作パラメータに応じて、予め確立された圧力補間データ（１２）に基づいて前記ポンプ（２）の前記駆動特性を調節することによって、前記カートリッジ（２０）の抽出圧力を制御するように設計された制御ユニット（６）と、を備える、システム。
【請求項２】
前記予め確立された圧力補間データ（１２）は、異なる流動特性を備える様々な異なるカートリッジタイプの前記抽出圧力のパラメータを、対応する前記液体流量パラメータ及び前記ポンプの前記動作パラメータに関連して設定したデータセットである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記圧力補間データは、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄモデル（１２ｂ）の形態で存在する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記圧力補間データは、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄモデル（１２ｂ）の近似値を含むルックアップテーブルの形態で存在する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項５】
前記予め確立された圧力補間データ（１２）は、異なる流動特性の異なるカートリッジタイプについて実際に存在する抽出圧力を検出した実験データに基づいており、かつ検出された前記液体流量パラメータ及び前記ポンプ（２）の前記動作パラメータのそれぞれに基づいている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御ユニット（６）は、前記ポンプ（２）の前記動作パラメータ及び前記液体流量パラメータを測定して、前記予め確立された圧力補間データから補間圧力値を見付け、そして、抽出圧力プロファイルの目標抽出圧力値などの設定圧力値に向けて調節するように前記ポンプの前記駆動特性を調節することによって、前記抽出圧力を制御するように設計されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御ユニット（６）は、異なる飲料タイプ及び／又はカートリッジタイプについての目標抽出圧力値を設定するための予め設定された異なる抽出圧力プロファイル（１３）を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
既定のタイプのカートリッジ（２０）を識別するためのカートリッジ認識手段（７）を更に備え、
前記制御ユニット（６）は、特定のタイプのカートリッジについての既定の抽出圧力プロファイル（１３）に従って前記抽出圧力を制御するように設計されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記圧力調節可能なポンプ（２）は、ギアポンプであり、前記駆動特性は、前記ギアポンプの回転速度である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記ポンプ（２）の前記測定された動作パラメータは、前記ポンプによって消耗される電流若しくは電圧、又は前記ポンプの回転速度のうちの１つである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
カートリッジ（２０）に液体を注入するときの、飲料調製プロセス中の抽出圧力を制御するための方法であって、
飲料調製システム（１０）内の流体回路（１４）のポンプ（２）の動作パラメータを測定するステップと、
前記カートリッジ（２０）に供給される液体の液体流量パラメータを測定するステップと、
予め確立された圧力補間データ（１２）から前記カートリッジ（２０）の前記抽出圧力を導出するステップと、
導出された前記圧力に応じて前記ポンプ（２）の速度などの駆動特性を制御するステップと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記ポンプ（２）の前記駆動特性は、特定のカートリッジタイプについての既定の抽出圧力プロファイル（１３）などの目標抽出圧力値に達するように制御される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記予め確立された圧力補間データ（１２）は、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄ圧力補間モデル（１２ｂ）であるか、又は圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄモデル（１２ｂ）の近似値を含むルックアップテーブルの形態で存在する、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
既定のカートリッジタイプを検出するステップと、
前記抽出圧力を制御するために、検出された前記カートリッジタイプについての既定の目標抽出圧力プロファイルを設定するステップと、を更に含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記飲料調製プロセスは、前記カートリッジ（２０）に注入される流体体積に応じて制御される、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記飲料調製プロセスの予備湿潤段階は、時間に応じて制御される、請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料原材料を含むカプセルなどのカートリッジから飲料を調製するように設計された飲料調製システムに関し、このシステムは、予め確立された圧力補間データに基づく改良されたポンプ制御を含む。
【背景技術】
【０００２】
コーヒーカプセルなどの、飲料原材料を含むカートリッジを用いて飲料を調製するための飲料調製マシンは従来技術において既知である。これらの飲料調製マシンは、マシン内に選択的に提供されることができるカートリッジに流体を注入するための流体回路を備える。カートリッジ内に流体を供給すると、流体は、例えば、溶解及び／又は抽出によって、カートリッジ内に保持された飲料原材料と相互作用され、次いで、結果として生じる飲料が、容器に提供されるためにカートリッジから出される。カートリッジは、通常、カートリッジから１杯分の飲料を提供するように設計されている。このような飲料調製マシンの例は、欧州特許出願公開第２４７００５３Ａ１号及び国際公開第２００９／１１３０３５号に記載されている。
【０００３】
このようなカートリッジとともに使用するための既知の飲料調製マシンは、カートリッジを受け取る淹出ユニットを備え、この淹出ユニットは、流体供給回路に接続されている。流体供給回路は、通常、加熱手段と、カートリッジ内への流体を計量するためのポンプと、流体リザーバとを備える。したがって、流体供給回路は、カートリッジから飲料を調製するために、加熱され加圧された液体をカートリッジ内に選択的に供給するように構成される。このような飲料調製マシンを用いることで、カートリッジに含まれる原材料に応じてコーヒー又は茶飲料などの温かい若しくは熱い飲料を調製し得る。
【０００４】
再現性の高い高品質の飲料を保証するために、飲料調製マシンは、通常、供給された液体の温度制御に加えて、既定のパラメータに従って、淹出ユニット内、カートリッジ内の液体流量及び／又は圧力をそれぞれ制御するための制御ユニットを備える。これは、通常、飲料調製マシンの流体回路内の温度、流体流量、及び圧力のための専用センサ手段を使用することによって達成され、このセンサは、測定されたパラメータに基づいて、及びそれぞれのパラメータに対する既定の目標値に従ったフィードバック制御を可能にする。
【０００５】
これらの先行技術の解決策の欠点は、飲料調製マシンの流体回路に複雑なセンサ手段を設ける必要があることである。特に、流体回路に高価な圧力センサを設けなければならない。
【０００６】
したがって、抽出パラメータの精緻な制御を可能にすることにより飲料調製システムに設けられるセンサ手段の量を低減しながら再現性の高い高品質の飲料を得る解決策が求められている。
【０００７】
欧州特許出願公開第３０９７８２７Ａ１号は、電動ポンプモータによって駆動されるポンプ及びそのポンプを制御するための制御ユニットを備えるコーヒーマシンに関する。制御ユニットは、特に、ポンプによって引き込まれた電流又は電圧などのポンプの動作パラメータを測定し、測定されたパラメータに基づいてポンプを通る流量を計算するように構成される。制御ユニットは、計算された流量と、マシンの仮想モデルを使用した理論的な流量との差に基づいて圧力を計算するように更に適合されている。
【０００８】
この既知の解決策には、ポンプの電流、電圧、又は回転速度などのポンプパラメータにのみ基づく計算方法があまり正確ではないという欠点がある。更に、検出されたポンプパラメータ及び仮想マシンモデルに基づく圧力の計算は、比較的面倒であり、複雑なパラメータプロファイルについて及び／又は調製される様々な異なる飲料について、容易かつ正確な制御を可能にはしない。
【０００９】
したがって、本発明は、複雑なパラメータプロファイルについて、及び／又は異なる抽出プロファイルで調製される様々な異なる飲料について再現性の高い高品質の飲料が得られる、飲料調製プロセスを制御するための改良されたシステムを提供しようとするものである。
【００１０】
本発明は、上記課題に対処しようとするものである。本発明は、他の目的、具体的には本明細書の残りの部分に記述されるような他の問題点の解決も目標とするものである。
【発明の概要】
【００１１】
第１の態様では、本発明は、カートリッジに液体を注入することによって飲料調製プロセスを制御するための飲料調製システムに関し、このシステムは、
圧力調節可能なポンプであって、ポンプの速度など、ポンプの駆動特性のうちの少なくとも１つを変化させた際に異なる圧力を送るための圧力調節可能なポンプと、
ポンプによって消耗される電流など、ポンプの動作パラメータを測定するためのセンサと、
カートリッジに注入される液体の液体流量パラメータを測定するための流量センサと、
予め確立された圧力補間データに基づいて、及び測定された液体流量パラメータ及びポンプの測定された動作パラメータに基づいて、ポンプの駆動特性を調節することによって、カートリッジの抽出圧力を制御するように設計された制御ユニットと、を備える。
【００１２】
したがって、本発明による飲料調製システムは、予め確立された圧力補間データを用いて、したがって本システムの流体回路内の、カートリッジ内のそれぞれの抽出圧力を実際に測定することなく、本システムに提供されるカートリッジの抽出圧力の決定を可能にする。
【００１３】
予め確立された圧力補間データは、したがって液体流量及びポンプの動作パラメータについてそれぞれの測定されたパラメータに基づく「仮想」圧力値を提供する。本発明によれば、本システムに複雑かつ高価な圧力センサを設けることを省略することができる。更に、本システムが、ポンプの動作パラメータ及び液体流量パラメータの両方を測定し、予め確立された圧力補間データを用いてそれらから抽出圧力を導出するように設計されていることにより、異なる流動特性を備える様々な異なるカートリッジについても非常に正確な抽出圧力の制御が得られる。
【００１４】
予め確立された圧力補間データは、好ましくは、異なる流動特性を備える様々な異なるカートリッジタイプの抽出圧力のパラメータを、対応する液体流量パラメータ及びポンプの動作パラメータに関連して設定したデータセットである。
【００１５】
予め確立された圧力補間データは、好ましくは、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄモデルである。圧力補間データは、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄモデルの近似値を含む１つ又は好ましくは複数のルックアップテーブルの形態であってもよい。
【００１６】
予め確立された圧力補間データは、好ましくは、流動特性変化する異なるカートリッジタイプについて実際に存在する抽出圧力を検出するための実験データに基づいており、かつ検出された液体流量パラメータ及びポンプの動作パラメータのそれぞれに基づいている。
【００１７】
圧力補間データは、好ましくは、圧力センサを備える飲料調製システムを用いた実験データによって、及び異なる流動特性を備える様々なカートリッジに液体を注入し、ポンプ動作、液体流量、及び圧力のそれぞれのパラメータを測定することによって、予め確立される。得られたデータから、ポンプ動作、液体流量、及び実際に検出された抽出圧力のそれぞれのパラメータを相互に関連付けた３Ｄモデルを導出することができる。異なる流動特性を備える様々なカートリッジは、異なる飲料原材料及び／又は原材料圧密度のカートリッジであってもよい。それらのカートリッジには、それらのカートリッジ内の異なる流動特性をシミュレーションするために、及び動作パラメータ及び液体流量パラメータのそれぞれのパラメータに応じた異なる圧力値を得るために、異なる入口穴及び／又は出口穴を設けることもできる。
【００１８】
好ましい実施形態では、制御ユニットは、ポンプの動作パラメータ及び液体流量パラメータを測定し、予め確立された圧力補間データから補間圧力値を見付け、そして、抽出圧力プロファイルの目標抽出圧力値などの設定圧力値に向けて調節するようにポンプの駆動特性を調節することによって、抽出圧力を制御するように設計されている。
【００１９】
制御ユニットは、好ましくは、飲料調製プロセスについての目標抽出圧力値を設定するための少なくとも１つの予め設定された抽出圧力プロファイルを含む。少なくとも１つの予め設定された抽出圧力プロファイルは、好ましくは、経時的な目標圧力値及び／又はカートリッジに注入される液体の目標体積を含む。
【００２０】
制御ユニットは、より好ましくは、飲料調製プロセスについての複数の予め設定された異なる抽出圧力プロファイルを含む。これらの異なる抽出プロファイルは、好ましくは、コーヒータイプ及び／又はカートリッジタイプなどの異なる飲料タイプに合わせて調整される。
【００２１】
本システムは、好ましくは、既定のタイプのカートリッジを識別するためのカートリッジ認識手段を更に備える。カートリッジ認識手段は、画像認識センサなどのセンサを含み得る。したがって、カートリッジ認識手段は、例えば、マシンの淹出チャンバに挿入された特定のカートリッジタイプに関する情報を制御ユニットに提供することができる。
【００２２】
好適な実施形態では、制御ユニットは、特定のタイプのカートリッジについての既定の抽出圧力プロファイルに従って抽出圧力を制御するように設計される。この場合、制御ユニットは、カートリッジ認識手段によって提供されたデータからカートリッジタイプを最初に識別し、次いで、その特定のカートリッジタイプの予め設定された抽出圧力プロファイルを検索し、予め設定された抽出圧力プロファイルの目標値に従って飲料調製プロセス及び抽出圧力の制御を実行する。
【００２３】
このような構成によれば、最適な淹出パラメータは、既定の抽出圧力プロファイルを用いて提供されることができ、この抽出圧力プロファイルは、そのカートリッジタイプの具体的な原材料に合わせて調整されている。したがって、特定のカートリッジに液体、特に温水を注入することによって得られる所与のブレンド／製品について、カップ内感覚受容性結果をカスタマイズすることが可能である。
【００２４】
本システムは、ディスプレイ、タッチスクリーンなどのユーザインターフェースを更に備えてもよい。ユーザインターフェースは、例えば、ユーザの好みに応じた調製飲料の飲料濃度、温度、及び／又は量などの飲料調製プロセスのパラメータを調節するための手段を備えてもよい。ユーザインターフェースの調節手段によって収集されたそれぞれのデータは、ユーザによって提供された入力に従って飲料調製プロセスを更に調節するために使用されてもよい。このような入力を使用して、例えば、特定のカートリッジタイプ用の予め設定された抽出圧力プロファイルを適合させてもよい。
【００２５】
本システムは、好ましくは、ポンプ及び流量センサが配置された流体回路であって、ポンプ及び流量センサを本システムの淹出チャンバに接続する流体回路を更に備える。本システムは、水タンクなどの液体供給源を更に備えてもよく、この液体供給源は流体回路に接続されている。
【００２６】
本システムは、好ましくは、サーモブロック又はボイラなどの加熱手段を更に備える。加熱手段は、好ましくは、液体の温度の制御を可能にするために、制御ユニットに接続される。
【００２７】
本システムは、好ましくは、コーヒーマシンなどの飲料調製マシンによって構成される。飲料調製マシンは、好ましくは、カートリッジベース又はポッドベースの飲料調製マシンである。カプセルベース又はポッドベースの飲料調製マシンは、好ましくは、液体注入及び飲料調製中にマシン内でカートリッジ又はポッドを受け取る及び収容するための淹出チャンバを備える。
【００２８】
圧力調節可能なポンプは、好ましくは、ギアポンプである。本システムの流体回路に異なる圧力を送るために変化させることができる駆動特性は、好ましくは、ギアポンプの回転速度である。しかし、駆動特性は、ポンプに供給される電流又は体積であってもよい。
【００２９】
ポンプの測定された動作パラメータは、ポンプによって消耗される電流若しくは電圧、又はポンプの回転速度のうちの１つである。
【００３０】
更なる態様では、本発明は、カートリッジに液体が注入されたときの飲料調製プロセス中の抽出圧力を制御するための方法であって、
飲料調製システム内の流体回路のポンプの動作パラメータを測定するステップと、
カートリッジに供給された液体の液体流量パラメータを測定するステップと、
予め確立された圧力補間データからカートリッジの抽出圧力を導出するステップと、
導出された圧力に応じてポンプの速度などの駆動特性を制御するステップと、を含む、方法に関する。
【００３１】
ポンプの駆動特性は、好ましくは、例えば、既定の抽出圧力プロファイルから取られた目標抽出圧力値に達するように制御される。抽出圧力プロファイルは、本システムに提供される特定のカートリッジタイプに応じることができる。
【００３２】
ポンプの動作パラメータ及び対応する液体流量パラメータは、好ましくは、予め確立された圧力補間データから関連する抽出圧力を導出するために、同時に測定される。測定されたパラメータの組み合わせについて予め確立された圧力補間データからカートリッジの抽出圧力の離散値を導出できない場合、抽出圧力は、好ましくは、利用可能なデータから補間される。
【００３３】
予め確立された圧力補間データは、好ましくは、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄ圧力補間モデルである。又は予め確立された圧力補間データは、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄモデルの近似値を含むルックアップテーブルの形態で存在する。
【００３４】
本方法は、
既定のカートリッジタイプを検出するステップと、
抽出圧力を制御するために、検出されたカートリッジタイプについての既定の目標抽出圧力プロファイルを設定するステップと、を更に含み得る。
【００３５】
目標抽出圧力プロファイルは、例えば、本システムの制御ユニットに記憶することができ、又はその制御ユニットに接続された記憶ユニットに記憶することができる。特定のカートリッジタイプについての目標抽出圧力プロファイルは、例えば、そのカートリッジの製造業者によって規定され得る。
【００３６】
飲料調製プロセスは、好ましくは、カートリッジに注入される液体の体積に応じて制御される。好適な実施形態では、目標抽出圧力は、飲料調製プロセス中にカートリッジに供給され蓄積された液体体積に応じて設定され得る。
【００３７】
飲料調製プロセスは、時間に応じて制御されてもよい。この場合、目標抽出圧力は、飲料調製プロセス中の累積時間に応じて設定され得る。
【００３８】
本方法は、カートリッジを予備湿潤するステップを更に含んでもよい。このステップは、低減された圧力及び／又は低減された液体流量でカートリッジに液体を供給することを含み得る。このような予備湿潤ステップでは、飲料調製プロセスは、好ましくは、時間に応じて制御される。
【００３９】
上記の方法は、上述のシステムを使用することによって実行されてもよい。本システムに関して上述した特徴は、本方法に等しく適用可能であり、逆もまた同様である。
【００４０】
本発明によるカートリッジは、本技術分野において既知のカプセル又はポッドであってもよい。カートリッジは、液体、特に水と相互作用（例えば、抽出又は溶解による）すると、液体食品を形成する物質を含む。カートリッジは、例えば、焙煎及び挽いたコーヒー、可溶性コーヒー、茶葉、乳粉末などを含み得る。
【００４１】
カートリッジは、密閉カートリッジであってもよく、すなわち、飲料成分が保持される閉鎖されたチャンバを備えてもよい。カートリッジは、更に、実質的に気体不透過性であることができる。このようなカートリッジは、好ましくは、飲料調製システムの注入スパイクなどの専用注入部材によって穿孔されるように設計されている。カートリッジは、例えば、入口穴及び／若しくは出口穴、又は穿孔を含む予め穿孔されたカートリッジであってもよい。
【００４２】
本発明の更なる特徴、利点及び目的は、当業者には、以下の本発明を実施するための形態を読み、包含された図面の図と併せて解釈すると明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による飲料調製システムの好適な実施形態の概略図である。
【図２ａ】異なるカートリッジタイプの搬送流動特性の実験結果から導出された圧力補間データを示す３Ｄグラフである。
【図２ｂ】３Ｄの予め確立された圧力補間データの好適な実施形態である。
【図３】カートリッジに液体を注入することによる飲料調製プロセスの圧力プロファイルの例示的な実施形態である。
【図４】飲料調製プロセスの好適な実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１は、本発明による飲料調製システム１０の概略図に関する。本システムは、水タンクなどの液体供給源９、ポンプ２、及び加熱手段４を含む流体回路１４を備える。したがって、システム１０は、本システムに選択的に提供され得るカートリッジ２０に、加熱され加圧された液体を提供するように設計される。結果的に得られた飲料は、本システムによって調製された飲料を受け取るように配置された容器１９内に収集される。
【００４５】
本システムの加熱手段４は、好ましくは、サーモブロック又はボイラである。
【００４６】
ポンプ２は、好ましくは、ギアポンプであり、このギアポンプは、特にポンプに提供される電流又は電圧などのポンプの駆動特性を変化させるときに、調節可能な液体送達速度、したがって調節可能な液体送出圧力、抽出圧力をそれぞれ提供するように設計されている。
【００４７】
システム１０は、カートリッジ２０を受け取ることができる淹出ユニット５を更に備える。淹出ユニット５は、システムの流体回路１４に接続されている。したがって、本システムの動作中、液体は、流体回路１４からカートリッジ２０を収容した淹出ユニット５に供給される。淹出ユニット５は、カートリッジを選択的に開口して流体回路１４から液体をカートリッジへ注入するためのカートリッジ穿孔手段などの専用開口手段（図示せず）を備えてもよい。
【００４８】
システム１０は、好ましくは、特定のカートリッジタイプを識別するように設計されたカートリッジ認識手段７を更に備える。
【００４９】
システム１０は、好ましくは、飲料調製プロセスの情報をユーザに提供するように、及び／又は飲料調製プロセスを個々の好みに適合させるためにユーザから入力を収集するように設計されたユーザインターフェース８を更に備える。
【００５０】
システム１０は、特にポンプによって消耗される電流又は電圧などのポンプ２の動作パラメータ、を測定するためのセンサ３を更に備える。
【００５１】
システム１０は、カートリッジ２０に注入される液体の液体流量パラメータを測定するための流量センサ１を更に備える。流量センサ１は、流体回路１４において、好ましくは、液体供給源９とポンプ２との間に設けられる。
【００５２】
本システムは、制御ユニット６を更に備える。制御ユニット６は、ポンプに接続され、特にポンプのそれぞれの速度、回転速度などのポンプの駆動特性のうちの少なくとも１つ、を調節するように設計されている。制御ユニット６は、特に加熱手段の温度を制御し調節するために、加熱手段４に更に接続されている。
【００５３】
制御ユニット６は、測定された液体流量パラメータ及び特にポンプによって消耗される電流又は電圧など、ポンプ２の測定された動作パラメータに関するフィードバック信号を提供するためのセンサ１、３に更に接続されている。
【００５４】
制御ユニット６は、好ましくは、カプセル認識手段７及びユーザインターフェース８に更に接続されている。
【００５５】
制御ユニット６は、好ましくは、本システムの記憶手段１１に接続されている。あるいは、記憶手段１１は、例えば内部メモリを用いて、本システムの制御ユニット６と一体的に形成されてもよい。
【００５６】
記憶手段１１は、好ましくは、以下で更に説明するように、予め確立された圧力補間データ１２及び予め設定された抽出圧力プロファイル１３を含む。
【００５７】
制御手段６は、予め確立された圧力補間データ１２に基づいて、及び測定された液体流量パラメータ及びポンプ２の測定された動作パラメータに基づいて、ポンプ２の駆動特性を調節することによって、飲料調整プロセス中にカートリッジ２０の抽出圧力を制御するように設計される。
【００５８】
予め確立された圧力補間データ１２は、異なる流動特性を備える様々な異なるカートリッジタイプの抽出圧力のパラメータを、対応する液体流量パラメータ及びポンプの動作パラメータに関連して設定したデータセットである。特に、予め確立された圧力補間データ１２は、飲料調製プロセスで使用するための、抽出圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける。流体回路１４に圧力センサを設けずに、予め確立された圧力補間データ１２を用いて、流体回路１４に存在する抽出圧力を、ポンプ２及び流量センサ１の測定パラメータのみに基づいて制御ユニット６によって決定することができる。
【００５９】
予め確立された圧力補間データ１２を、図２ａ及び図２ｂに関して更に説明する。
【００６０】
予め確立された圧力補間データは、好ましくは、圧力、液体流量、及びポンプ動作のそれぞれのパラメータを相互に関連付ける３Ｄモデル１２ａ、１２ｂの形態で存在する。それにより、圧力補間データは、好ましくは、様々な流動特性を有する様々な異なるカートリッジタイプのデータを含む。したがって、様々な異なるカートリッジタイプについて抽出圧力値を非常に正確に決定することができる。
【００６１】
予め確立された圧力補間データ１２は、好ましくは、様々な流動特性の異なるカートリッジタイプについて実際に存在する抽出圧力を検出した実験データに基づいており、かつ検出された液体流量パラメータ及びポンプ２の動作パラメータのそれぞれに基づいている。
【００６２】
予め確立された圧力補間データ１２を得るために、飲料調製システム１０との一連のテストが実行され、本システムの流体回路１４には圧力センサが設けられている。一連のテストでは、様々なカートリッジ２０に異なる流量特性で液体が注入され、ポンプの動作パラメータ、液体流量パラメータ、及び圧力がそれぞれ記録される。これは、図２ａに示されており、異なる流動特性を有する異なるカートリッジタイプについて異なる曲線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇが示される。具体的には、図２ａは、異なる流動特性をもつカートリッジを模倣するために、異なる穿孔サイズを有する異なるカートリッジで測定されたデータ点を示す。
【００６３】
予め確立された補間データ１２は、得られた実験データに基づいて、記録されたデータ点同士間の線形補間を用いて計算することができる。特に、図２ｂに示した補間３Ｄモデル１２ｂを、実験データに基づいて計算することができる。得られた補間３Ｄモデル１２ｂは、特定の液体流量値と特定のポンプ動作値（ポンプによって消耗される特定の電流など）とのパラメータの組み合わせについての離散値において得られたそれぞれの抽出圧力値を相互に関連付けるものである。
【００６４】
図３は、予め設定された抽出圧力プロファイル１３の例を含むグラフ１６に関する。グラフ１６は、予め確立された圧力補間データ１２に基づいて決定される流体回路１４内の抽出圧力に関する特性曲線１７、及び専用圧力センサを含む比較のシステムで測定された実際の／現実の圧力に関する特性曲線１８を更に含む。
【００６５】
グラフ１６に示されるように、予め確立された圧力補間データ１２に基づいて決定された圧力の特性曲線は、本質的に比較のシステム内の実際の圧力に対応している。したがって、予め確立された圧力補間データ１２による決定方法は、非常に正確である。
【００６６】
予め設定された抽出圧力プロファイル１３は、典型的な飲料調製プロセス中にカートリッジ２０に提供される経時的な抽出圧力の目標値及び／又は液体体積の目標値を含む。予め設定された抽出圧力プロファイル１３は、好ましくは、特定のカートリッジタイプに適合されている。このことにより、抽出圧力プロファイルをそのカートリッジの特定の原材料に合わせて調整することが可能である。
【００６７】
予め設定された抽出圧力プロファイル１３は、液体をカートリッジに注入する０〜７バールの圧力の予備湿潤段階で開始することができるが、カートリッジの出口面の圧力による自己開口を可能にするのに十分な圧力はない。カートリッジに提供される圧力が更に増加すると、カートリッジの出口面は、例えば、１７バールで開口する。次いで、圧力は、特性曲線１３に示されるように既定のステップで低減し得る。
【００６８】
以下の表１は、グラフ１６に示す予め設定された抽出圧力プロファイルの時間、圧力、体積、及び液体温度の値を指す。この表に示されるように、圧力は、０〜１７バールの目標値に設定される。得られる飲料をカートリッジから容器１９に排出するように、カートリッジ出口面は、９〜１０バールで開口を開始する。一定の圧力では、淹出時間の経過とともに流量が増加するため、時間／体積の経過とともに圧力が低下して流量が制限される。したがって、高圧が開始時において達成可能であるのに対し、例えば４〜５バール未満の低圧は特定の時間後にのみ可能であり、そうでなければ流量はなくなる。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
表１に示された各温度値は、サーモブロック出口における温度値である。加熱手段４として使用されるサーモブロックの場合、温度制御は、サーモブロックの慣性を考慮し得る。
【００７１】
圧力プロファイルの制御は、カートリッジに提供される液体の時間及び／又は体積に基づくことができる。好適な実施形態では、カートリッジ出口側の開口が起きる前の少なくとも予備湿潤ステップは、時間に基づいて制御される。カートリッジ出口面が開口した後には、カートリッジに提供される液体体積に基づいて制御が実行される。
【００７２】
図４は、本発明のシステムを用いた飲料調製プロセスのフローチャートに関する。
【００７３】
第１のステップＳ１では、カートリッジ２０が飲料調製システム１０に提供される。それにより、カートリッジ認識手段７が、好ましくは、そのカートリッジタイプを決定する。この目的のために、制御ユニット６は、そのカートリッジタイプを、制御ユニット６又は記憶手段１１に格納された既定の各カートリッジタイプと比較することができる。
【００７４】
第２のステップＳ２では、制御ユニット６は、認識されたカートリッジタイプ２０の特定の予め設定抽出圧力プロファイル１３を検索する。
【００７５】
任意選択のステップＳ３では、ユーザは、ユーザインターフェース８を用いて飲料調製プロセスの調製パラメータを適合させることができる。このステップでは、ユーザは、例えば、得られる飲料体積及び／又は飲料濃度を適合させることができる。これは、ユーザインターフェース８の専用の制御ボタンを調節することによって実行することができる。このステップで取得されたユーザ入力を使用して、ユーザの好みを満たすように、ステップＳ２で検索された特定の予め設定抽出圧力プロファイル１３を調節してもよい。ステップＳ３で得られたユーザ入力は、現在の飲料調製プロセスにのみ適用されてもよく、又はその特定のカートリッジタイプについてのその特定の予め設定された抽出圧力プロファイル１３を半永久的に調節してもよい。
【００７６】
次のステップＳ４では、飲料調製プロセスが開始される。なお、これは、加熱手段４が飲料調製のための所望の温度を既に備えている場合にのみ可能である。そうでなければ、飲料調製プロセスは、加熱手段４が抽出圧力プロファイル１３から導出される、予め設定された温度に到達するまで延ばされる。次いで、制御ユニット６は、淹出チャンバ５及びその内部に受け取られたカートリッジ２０に向かう液体流量を可能にするために、ポンプ２に開始電流を供給する。
【００７７】
次いで、制御ユニット６は、ポンプ２の動作パラメータ（特にポンプによって消耗された電流）及び液体流量パラメータを測定することによって、流体回路１４内の抽出圧力を導出して、測定されたそれぞれのパラメータの組み合わせについて予め確立された圧力補間データ１２から補間圧力値を決定する。制御ユニット６は、次いで、補間データ１２から決定された圧力値を、抽出圧力プロファイル１３から導出された飲料調製プロセスのその特定の段階の目標圧力値と比較する。
【００７８】
制御ユニット６は、次いで、ポンプ２の駆動特性を調節して、対応する補間データ１２によって決定された抽出圧力を抽出圧力プロファイル１３による目標圧力値に調節する。これは、好ましくは、一般的なループ制御によって得られる。例えば、補間データ１２から導出された抽出圧力を、それぞれの圧力プロファイル１３に定義される目標圧力値に向けて制御するために、ＰＩＤコントローラを使用してもよい。この制御は、抽出圧力プロファイル１３に従って、飲料調製プロセス全体の間に実行される。
【００７９】
飲料調製プロセスの後、すなわち、それぞれの圧力プロファイル１３に従って飲料調製が実行されると、ステップＳ５でポンプ２は制御ユニットによって停止される。次いで、カートリッジを本システムから取り外すことができる。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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