КОФЕЙНАЯ КАПСУЛА
COFFEE CAPSULE

Область техники
Настоящее изобретение, в общем, относится к емкостям для пищевых продуктов, в частности, к емкостям, содержащим ингредиент для приготовления напитка и фильтр, и выполненным с возможностью обеспечения прохождения через них потока жидкости с целью получения напитка.
Уровень техники
Порционные кофемашины используются для приготовления отдельных чашек кофе с помощью капсул, содержащих молотый кофе из расчета на одну порцию. Пользователь вставляет капсулу в кофемашину, которая прокалывает капсулу, пропускает через молотый кофе горячую воду и подает ее в емкость, расположенную снизу.
Один из типов капсул для такой кофемашины характеризуется наличием боковой стенки и нижней стенки. К боковой стенке внутри капсулы крепится фильтр, на который укладывается кофе или иной ингредиент для приготовления напитка. После этого к краю боковой стенки припаивается покрытие или крышка, в результате чего кофе оказывается герметично запечатанным в капсуле. В работе крышка прокалывается для доставки воды к кофе, содержащемуся в корпусе, а нижняя стенка прокалывается для получения сливного отверстия. Одна из проблем, которая может возникнуть вследствие выполнения этих операция, заключается в том, что боковая стенка и/или нижняя стенка кофейной капсулы может подвергнуться короблению под действием сжимающих усилий, создающихся в процессе прокалывания. Покоробившаяся боковая стенка может препятствовать надлежащему приготовлению и розливу приготовленного напитка. Еще одна проблема, которая может проявиться при использовании такой кофейной капсулы, заключается в том, что уплотненный стык между фильтром и боковой стенкой может содержать неспаянные участки, через которые частицы молотого кофе могут попадать в готовый напиток, минуя фильтр.
Сущность изобретения
В настоящем документе описана кофейная капсула, содержащая корпус емкости; фильтр, прикрепленный к корпусу в его внутреннем пространстве; и покрытие или крышку, припаянную к емкости поверх ее открытой верхней части. На фильтр в корпусе емкости укладывается любой требуемый ингредиент или вкусовое вещество, например, молотый кофе или иной ингредиент подобного рода. Корпус емкости содержит скошенный внутрь участок боковой стенки, который характеризуется наличием обращенной вверх поверхности, выполненной с возможностью прикрепления к ней наружного края фильтра. В одном из вариантов осуществления скошенная внутрь часть боковой стенки отходит от вертикали около на 40-50 градусов; в предпочтительном варианте - около на 43-47 градусов; а в наиболее предпочтительном варианте - около на 45 градусов. Боковая стенка дополнительно содержит заплечик для укладки, который отстоит от нижней стенки на расстояние скошенного наружу нижнего участка боковой стенки. Основание корпуса емкости, содержащее нижнюю стенку, скошенный наружу нижний участок боковой стенки и заплечик для укладки, может быть выполнено с возможностью усиления корпуса емкости с целью предотвращения его коробления при прокалывании нижней стенки во время использования капсулы. Кофейную капсулу можно сформовать любым пригодным для этого способом, в том числе горячим формованием, выдувным формованием, литьевым формованием или иным подобным способом.
В работе кофейная капсула выполнена с возможностью обеспечения прохождения через нее воды или иной жидкости для приготовления напитка. Устройство подачи жидкости прокалывает крышку для подачи воды на вкусовое вещество. Дополнительно игла или иное приспособление подобного рода прокалывает нижнюю стенку для создания сливного отверстия в корпусе емкости. При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что корпус емкости, описанный в настоящем документе, имеет такую конфигурацию и размеры, которые предотвращают его коробление, благодаря чему прокалывание нижней стенки не приводит к нежелательному деформированию корпуса емкости. В частности, корпус емкости содержит основание, выполненное с возможностью предотвращения коробления. Основание включает в себя нижнюю стенку, скошенную наружу часть боковой стенки и заплечик для укладки. Такая конфигурация использует взаимодействие этих частей емкости для распределения усилий и усиления боковой стенки.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано перспективное изображение кофейной капсулы, которая характеризуются наличием емкости и приваренного к ней покрытия;
На фиг. 2 показан вид снизу кофейной капсулы, проиллюстрированной на фиг. 1;
На фиг. 3 показан вид сверху кофейной капсулы, проиллюстрированной на фиг. 1;
На фиг. 4 показан вертикальный вид сбоку кофейной капсулы, проиллюстрированной на фиг. 1;
На фиг. 5 показано перспективное изображение еще одного варианта осуществления кофейной капсулы, характеризующейся наличием емкости и приваренной к ней покрытия;
На фиг. 6 показан вертикальный вид сбоку кофейной капсулы, проиллюстрированной на фиг. 5;
На фиг. 7 показан вид в поперечном разрезе двух емкостей кофейной капсулы в положении для укладки;
На фиг. 8 показан вид в поперечном разрезе части емкости кофейной капсулы, где проиллюстрирован верхний фланец и скошенный внутрь участок боковой стенки;
На фиг. 9 показан вид в поперечном разрезе части емкости кофейной капсулы, где проиллюстрировано основание, включающее в себя нижнюю стенку, скошенную наружу часть боковой стенки и заплечик для укладки;
На фиг. 10 представлено покомпонентное изображение кофейной капсулы, иллюстрирующее емкость, фильтр и покрытие; а
На фиг. 11 показан вид в поперечном разрезе кофейной капсулы, иллюстрирующий устройство для подачи воды, прокалывающее ее покрытие, и наружную иглу, прокалывающую ее нижнюю стенку для создания сливного отверстия.
Подробное описание изобретения
Раскрытая в настоящем документе кофейная капсула характеризуется улучшенной уплотняющей поверхностью фильтра, расположенного внутри капсулы. Улучшенная уплотняющая поверхность обеспечивает лучшее сцепление фильтра с боковой стенкой капсулы, максимально ограничивая возможность образования неспаянных участков и повышая эффективность работы. Любой неспаянный участок фильтра позволяет молотому кофе нежелательным образом попадать в чашку пользователя, минуя фильтр.
Описанная кофейная капсула характеризуется также усовершенствованной конструкцией основания, конфигурация и толщина которого минимизируют коробление, одновременно обеспечивая экономичное использование материала. Во время работы порционная кофемашина протыкает нижнюю поверхность кофейной капсулы. При прокалывании капсула может подвергаться короблению, что может препятствовать приготовлению желаемого напитка.
Кофейная капсула 10, обладающая этими признаками, подробно описана ниже в привязке к фиг. 1-9. Кофейная капсула включает чашку 12 и покрытие или крышку 14, выполненной с возможностью припаивания к указанной чашке. Чашка 12 характеризуется наличием нижней стенки 16 и боковой стенки 18, отходящей вверх от своего края 19. Нижняя стенка 16 и боковая стенка 18 задают внутреннее пространство 20 чашки 12, выполненное с возможностью размещения в нем фильтра 22 и вкусового вещества, такого как молотый кофе, что подробнее описано ниже. В проиллюстрированном примере нижняя стенка 16 обычно характеризуется круглой формой, вследствие чего боковая стенка 18 обычно выполнена в виде цилиндра, отходящего вверх от своего кольцевого края 19. При необходимости боковая стенка 18 может скашиваться наружу, как это показано на фигурах.
Боковая стенка 18 характеризуется наличием верхнего обода или фланца 26, который отходит наружу от верхнего края 28 боковой стенки 18 на стороне, противоположной нижней стенке 16. От верхнего края 28 боковой стенки вниз отходит верхняя горловина 30, которая переходит в скошенный внутрь участок 32 боковой стенки. Как можно видеть, внешний угол 33, образованный между горловиной 30 и фланцем 26, может быть скошен, как это показано на фигурах. Внутренняя поверхность 34 скошенного внутрь участка 32 боковой стенки образует поверхность, предназначенную для прикрепления фильтра 22 к чашке 12, что подробнее описано ниже. Средняя часть 36 боковой стенки 18 содержит волнообразный или рифленый участок 38 и верхний переходной участок 40, обеспечивающий переход боковой стенки от скошенного участка 32 к волнообразному участку 38. Как можно видеть, верхний переходной участок 40 может характеризоваться скосом внутрь, аналогичным скосу участка 32 боковой стенки, благодаря чему в нем обычно выполнены вырезы относительно волнообразной стенки 38. В проиллюстрированном примере переходной участок 40 характеризуется немного более крутым скосом в сравнении со скосом участка 32 боковой стенки.
Скошенная стенка 32 предпочтительно выполнена с возможностью прохождения под определенным углом к вертикали, что обеспечивает преимущество, состоящее в том, что между боковой стенкой 18 и фильтром 22 образуется герметичное соединение, улучшенным в сравнении с другими конфигурациями. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения скошенная стенка 32 отходит вниз с отклонением от вертикальной плоскости около на 30-60 градусов; в предпочтительном варианте -около на 40-50 градусов; а в наиболее предпочтительном варианте - около на 43-47 градусов. В проиллюстрированном примере скошенная стенка 32 отклоняется от вертикальной плоскости около на 45 градусов. В кофейных капсулах предшествующего уровня техники фильтры прикреплялись к боковым стенкам с намного более крутым скосом, например, 14 градусов. Хотя такое решение расширяет внутреннее пространство капсулы за счет того, что стенка не заходит далеко внутрь капсулы, соединение между фильтром и боковой стенкой может нежелательным образом содержать неспаянные участки, обусловленные неровностями в боковой стенке, образованными в процессе формования или при перемещении кофейных капсул. Фильтр вставляется в капсулу с помощью поршня или иного устройства подобного рода, и в силу этого при наличии в кофейных капсулах предшествующего уровня техники стенок с крутым скосом любая неровность может помешать поршню полностью войти в капсулу для создания удовлетворительного уплотнения.
И наоборот, скошенная стенка 32, описанная в настоящем документе, проходит в относительно более горизонтальной плоскости, вследствие чего какие-либо неровности на обращенной вверх поверхности 34 не оказывают такого вредного воздействия на
уплотнение между фильтром 22 и боковой стенкой 18, т.е. поршню нет необходимости заходить далеко внутрь капсулы 10, а уплотняющая поверхность 34 обеспечивает жесткий упор для поршня при прижатии фильтра к боковой стенке 18. В проиллюстрированном примере скошенная стенка 32 отходит около на 2 мм под углом 45 градусов.
Волнообразная стенка 38 отходит вниз до заходящего внутрь заплечика 42 для укладки. Заплечик 42 для укладки образует поверхность 44 внутреннего пространства 20 чашки 12, обращенную вверх, которая обеспечивает преимущество, состоящее в том, что указанная поверхность 44 представляет собой опору для нижней стенки другой уложенной в стопу чашки. Заплечик 42 для укладки предотвращает полное вхождение друг в друга чашек 12 при их укладке в стопу, что может нежелательным образом способствовать образованию вакуума между чашками и/или возникновению трения между боковыми стенками, затрудняя их разделение. Кроме того, толщина боковой стенки 18 может создавать трение между уложенными в стопу чашками, что также затрудняет разделение чашек в стопе. В проиллюстрированном примере заплечик 42 для укладки идет, в общем, горизонтально, но при необходимости он может идти под определенным углом к горизонтальной плоскости. И, наконец, боковая стенка 18 содержит скошенный наружу нижний участок 46, который отходит от внутреннего края 48 в направлении внешнего края 50 нижней стенки 16. Нижняя часть или основание 52 чашки 12 включает в себя нижнюю стенку 16, нижний участок 46 боковой стенки и заплечик 42.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, который проиллюстрирован на фиг. 5 и 6, основание 52 дополнительно содержит ряд равноудаленных друг от друга выступов 41, проходящих между внешним краем 50 нижней стенки и нижним краем 43 волнообразной стенки 38, вследствие чего нижняя часть 46 боковой стенки характеризуется ступенчатой формой. Как показано на фигурах, каждый выступ 41 может содержать обращенный наружу участок 45 и два боковых переходных участка 47, которые проходят между обращенным наружу участком 45 и нижней частью 46 боковой стенки. За счет угла между нижней частью 46 боковой стенки и обращенным наружу участком 45 переходные участки 47 обычно имеют форму треугольника, как это показано на фигурах. В проиллюстрированном примере чашка 12 содержит шесть выступов 41, равноудаленных друг от друга по окружности основания 52. Для других сфер применения или иных размеров может быть предусмотрено любое иное число выступов 41.
В проиллюстрированном примере волнообразная стенка 38 характеризуется рифленой структурой из чередующихся изогнутых колоннообразных выступов 53 и выемок 54. Благодаря скошенной форме средней части 36 боковой стенки, колоннообразные выступы 53 и выемки 54 могут аналогичным образом сходить на конус от относительно более широкой верхней части 56 до относительно более узкой нижней части 57. Колоннообразные выступы 53 и выемки 54 предназначены для усиления боковой стенки 18 от сжимающих усилий. Кроме того, нижняя стенка 16 может характеризоваться наличием приподнятого внутреннего участка 58. вследствие чего чашка 12 опирается на внешний кольцеобразный выступ 60 нижней стенки 16. В проиллюстрированном примере переход между приподнятым внутренним участком 58 и внешним кольцеобразным выступом 60 имеет радиус около 1,5 мм. Более того, приподнятый внутренний участок 58 может быть приподнят относительно внешнего кольцеобразного выступа 60 около на 8 мм или на расстояние, равное около 1-2% высоты боковой стенки 18.
Как было вкратце описано выше, кофейная капсула 10 выполнена с возможностью предварительной сборки до ее отгрузки, отправки на склад или использования по назначению. Для получения кофейной капсулы 10 чашка 12 может быть сформована любым пригодным для этого способом, в том числе методом горячего или иного формования. Затем в чашку 12 может быть вставлен и закреплен в ней фильтр 22. Как можно видеть, фильтр 22 может иметь диаметр, превышающий диаметр чашки 12. В проиллюстрированном примере фильтр 22 вырезан в форме диска, имеющего диаметр, превышающий диаметр чашки 12 около в полтора-три раза, а в наиболее предпочтительном варианте - около в два раза. Вследствие этого при вставке фильтра 22 или его введении иным способом во внутреннее пространство чашки 12 (например, с использованием оправки) фильтр 22 принимает чашеобразную форму в чашке 12. Наружный край 62 фильтра 22 приваривается или иным способом прикрепляется к скошенному участку 32 боковой стенки так, чтобы внутренняя часть 64 фильтра могла висеть во внутреннем пространстве 20 чашки 12. К примеру, оправка, используемая для вставки фильтра 22 и придания ему чашеобразной формы, может подавать тепло для приваривания фильтра 22. Согласно одному из подходов фильтр 22 и боковая стенка 18 чашки могут иметь такие размеры, чтобы самая нижняя точка 66 фильтра 22 отстояла на определенное расстояние от нижней стенки 16 чашки. В альтернативном варианте фильтр 22 может характеризоваться такими размерами, чтобы после закрепления в чашке 12 он доходил до нижней стенки 16.
После прикрепления фильтра 22 к чашке 12 во внутреннее пространство 20 чашки засыпается вкусовое вещество 68, такое как молотый кофе, растворимый кофе, чайные листья, травы, специи или иные натуральные или искусственные вкусовые вещества так, чтобы они оказались внутри подвешенного фильтра 22. При этом обеспечивается преимущество, состоящее в том, что размеры и конфигурация чашки 12 и фильтра 22, а также объем вкусового вещества 68 могут быть выбраны в зависимости от желаемого конечного объема напитка. Кроме того, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения уровень засыпанного в чашку 12 вкусового вещества предпочтительно не должен выходить за пределы скошенного участка 32 боковой стенки и наружного края 62 прикрепленного к нему фильтра 22. И, наконец, к фланцу 26 чашки может быть приварено покрытие 14 для запечатывания вкусового вещества 68 во внутреннем пространстве 20 чашки.
Говоря о признаках кофейной капсулы 10, показанных на фиг.9, следует отметить, что кофейная капсула 10 выполнена с возможностью установки в пригодной для использования кофемашине. Кофемашина прокалывает кофейную капсулу 10 через покрытие 14 с помощью впускной трубки 70, которая в одном из вариантов своего осуществления выполнена с возможностью подачи горячей воды во внутреннее пространство 20 чашки. Трубка 70 может быть снабжена распылителем 72 или иным механизмом подачи для орошения вкусового вещества 68 горячей водой.
Для выдачи или выливания приготовленного напитка, такого как кофе в проиллюстрированном примере, в кружку или иную емкость нижняя стенка 16 чашки прокалывается одним или несколькими выпускными приспособлениями или иглами 78 с тем, чтобы напиток 74 мог выливаться из капсулы 10 через отверстие 82, созданное иглой 78. В проиллюстрированном примере нижняя стенка 16 проколота одной трубкой 78 с заостренным концом 80.
Прокалывание нижней стенки 16 порождает сжимающее усилие, оказываемое на капсулу 10, которое может нежелательным образом привести к короблению или иному деформированию боковой стенки 18. В этом случае отверстие, полученное в результате прокалывания, может нежелательным образом оказаться неправильной формы, или же покоробленная боковая стенка 18 может помешать приготовлению желаемого напитка. Для сведения к минимуму возможности коробления основание 52 капсулы, описанное в настоящем документе, выполнено с возможностью сопротивления сжимающим усилиям, возникающим при прокалывании.
Простое увеличение толщины боковой стенки 18 и/или нижней стенки 16 неприемлемо для решения проблемы коробления, поскольку при этом увеличиваются издержки производства, а также создается возможность для возникновения трения друг о друга боковых стенок уложенных в стопу чашек. Кроме того, простое увеличение толщины боковой стенки 18 и нижней стенки 16 не даст требуемого результата, так как для прокалывания более толстой нижней стенки 16 потребуется большее протыкающее усилие, что повлечет за собой необходимость повышения прочности для предотвращения коробления.
Вместо этого, как показано на фиг. 7, геометрия основания 52 может характеризоваться возможностью сопротивления короблению. В частности, боковая стенка 18 выполнена немного толще нижней стенки 16 с тем, чтобы усилие для прокалывания нижней стенки 16 было меньше усилия, потребною для коробления боковой стенки 18 в результате воздействия сжимающего усилия на нижнюю стенку 16. Нижняя часть 46 боковой стенки может отходить от нижней стенки 16 внутрь, отклоняясь от вертикали на угол 0-10 градусов, а в наиболее предпочтительном варианте - на угол 1-5 градусов. В проиллюстрированном примере нижняя часть 46 боковой стенки отклоняется от вертикали на угол около двух градусов. Кроме того, нижняя часть 46 боковой стенки характеризуется высотой, составляющей 11-20% общей высоты боковой стенки 18; в предпочтительном варианте - составляющей 14-17% общей высоты боковой стенки 18; а в наиболее предпочтительном варианте - составляющей около 15% общей высоты боковой стенки 18. В проиллюстрированном примере высота боковой стенки 18 составляет около 44 мм, а высота нижней части 46 боковой стенки составляет около 7 мм. В других примерах высота нижней части 46 боковой стенки может варьироваться в пределах 5-9 мм.
Кроме того, на усилия, возникающие при прокалывании, также влияет местоположение зоны прокалывания на нижней стенке 16. С возможностью прокалывания выполнен приподнятый внутренний участок 58, а не внешний кольцеобразный выступ 60. В частности, нижняя стенка 16 выполнена с возможностью прокалывания иглой 78, смещенной относительно центра кругового участка 84. В проиллюстрированном примере нижняя стенка 16 имеет диаметр около 35,3 мм; при этом внешний диаметр кругового участка составляет около 29 мм, а его внутренний диаметр - около 11 мм. На практике внутренняя радиальная поверхность отверстия прокола отстоит от центра нижней стенки 16 около на 9,5-12,7 мм. Кроме того, диаметр иглы 78 может составлять около 2,5 мм.
С учетом особенностей массового производства пластиковых емкостей толщина боковой стенки 18 и нижней стенки 16 чашек может немного варьироваться. Соответственно, чашка 12, описанная в настоящем документе, обеспечивает преимущество, состоящее в том, что средний коэффициент отношения толщины нижней части 46 боковой стенки, обычно в области, обозначенной буквой X на фиг. 2, к толщине нижней стенки, обычно в области, обозначенной буквой Y на фиг. 4, т.е. коэффициент отношения X:Y, может превышать единицу, вследствие чего толщина нижнего участка 46 боковой стенки будет в среднем больше толщины нижней стенки 16 в областях, обозначенных буквами X и Y. В одном из вариантов коэффициент отношения X:Y предпочтительно составляет в среднем около 0,99-1,05; а в наиболее предпочтительном варианте - в пределах от 1,01 до 1,03. В этих случаях стандартное отклонение коэффициента отношения X:Y может варьироваться в пределах от 0,13 до 0,15. Иначе говоря, коэффициент отношения X:Y может варьироваться в пределах 0,63-1,68, в частности - в пределах от 0,71 до 1,32.
Специалистам в данной области техники понятно, что в отношении описанных выше вариантов осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены самые разные модификации, внесены различные изменения и произведены перестановки без отступления от объема и сущности заявленного изобретения, и что такие модификации, изменения и перестановки следует рассматривать как входящие в объем идеи настоящего изобретения.