JP6095695B2 - 膨張チャンバを有する液体供給タンク - Google Patents

Description

本発明は、液体を用いてコーヒー飲料を調合するコーヒーメーカー等の飲料調合システムに関する。

水などの液体を用いて飲料を調合する飲料調合システムが広く知られている。例えば、米国特許出願公開第２００８／０１３４９０２号には、貯水器内の水を加熱し、加熱された水を空気圧によりコーヒー飲料または他の飲料を調合する調合チャンバに供給する飲料調合システムが開示されている。米国特許第７，３９８，７２６号には、計量タンクからの水に空気圧を加えることにより加熱された水を分注タンクから調合チャンバに供給する別の飲料調合システムが開示されている。米国特許出願公開第２００９／０１２０２９９号および第２００８／００９２７４６号、米国特許第３，５１１，１６６号、第３，９５８，５０２号、第４，６０２，１４５号および第４，２６３，４９８号には、未加熱水をタンク／交換器へ導入することにより、加熱タンクまたは熱交換器内の水を当該タンクから強制的に流出させて飲料調合器に供給する他の種類のシステムが開示されている。

米国特許出願公開第２００８／０１３４９０２号明細書 米国特許第７，３９８，７２６号明細書 米国特許出願公開第２００９／０１２０２９９号明細書 米国特許出願公開第２００８／００９２７４６号明細書 米国特許第３，５１１，１６６号明細書 米国特許第３，９５８，５０２号明細書 米国特許第４，６０２，１４５号明細書 米国特許第４，２６３，４９８号明細書 米国特許出願公開第２０１０／０２４６５８号明細書 米国特許出願公開第２００８／１２０９９１号明細書

本発明のいくつかの態様は、例えば加熱時におけるタンク内の液体の膨張に起因する加熱タンクからの水または他の液体の不要な排出の防止に役立つ構成に関する。この問題は、飲料を調合する際に、追加的な水を加熱タンクに導入することにより、加熱された水を調合チャンバまたは他の区画へ強制的に押し出して当該タンクから水を供給するシステムにおいて生じる場合がある。例えば、いくつかのシステムでは、最も熱い水がタンクの上部付近にあるように、加熱された水で加熱タンクが満たされていてよい。加熱された水をタンクから供給するために、タンクの底部付近に配置された取入口に冷水を導入してもよい。タンク内に冷水を注水することでタンク内の加熱された水を移動させ、加熱された水をタンクから排出すること、例えば加熱タンクの上部付近の排出口から排出することができる。この種のシステムは、極めて効果的であり、精密な体積の水を供給することができ、例えば加熱タンクに供給される冷水の体積を精密に制御することができる。

しかし、そのようなシステムは、熱膨張に起因して加熱タンクから不要に水が供給され易い。この不要な供給は、飲料の調合後にシステムの調合チャンバまたは飲料／液体排出口から水が滴ることで露見する。例えば、飲料を調合する際に、加熱タンクに冷水を導入して、加熱された水を強制的にタンクから排出して飲料調合のため調合チャンバまたは他の場所へ移動させる。例えば所望の体積の飲料を調合するのに充分な水が供給されたことでタンクへの冷水の供給が停止されたならば、タンクから調合チャンバまたは他の排出口への加熱された水の流れも止まって飲料調合の終了を通知する。ユーザーは、調合済みの飲料が入ったカップまたは他の容器を取り外して、システムが引き続き別の飲料を調合できるようにする。飲料の調合が完了したならば、加熱タンクは最初、少なくとも一定量の比較的冷えた未加熱水を含んでおり、システムは別の飲料の調合に備えて水を加熱すべく動作することができる。しかし、水の加熱により水が膨張するため、加熱タンクの容積が一定である場合、当該膨張により水がタンク排出口から調合チャンバまたは他の排出口に供給されてしまう場合がある。その結果、飲料が調合されていないにも拘らず、水の加熱時に調合チャンバ排出口から不要に水が滴る恐れがある。この不要な液体排出により、例えば滴受けトレイ等、液体が排出される箇所が水浸しになる恐れがある。

米国特許出願公開第２００８／０１３４９０２号に記載のシステムでは、例えば飲料の調合完了後に水または他の液体が加熱される貯水器が排水および／または実質的に空にされるため、不要な液体排出が防止される。同様に、米国特許第７，３９８，７２６号に記載のシステムでは、液体ではなく空気がタンクに供給されて、加熱された水が調合チャンバまたは他の排出口へ強制的に流されるため、不要な液体排出が防止される。これは、加熱タンクから調合チャンバへ通じる導管を実質的に空にすると共に、タンク内で気体容積を生成する。その結果、計量タンク内で水が加熱される際に、タンク内の気体容積により、および／またはタンク排出口から調合チャンバへ通じる空にされた導管により、膨張した水を収容することができる。このように、上記システムでは加熱膨張に起因する水の不要な排出に関する問題が生じ難い。

本発明の一態様において、例えば飲料を調合すべく、加熱された液体を加熱タンクから供給する飲料調合システムにおいて、当該タンクに液体を導入することにより当該システムから液体を排出する飲料調合システムは、液体の供給が完了した後、加熱タンクに空気を導入して液体タンクの上部および当該タンクの上部から調合チャンバまたは他の排出口へ通じる導管を空にすべく動作することができる。米国特許第７，３９８，７２６号のようなシステムは加熱された水をタンクから供給すべく加熱タンクに空気を導入するが、そのようなシステムはタンクに液体を導入することにより当該タンクから加熱された液体を供給するものではない。また、本発明によるいくつかの実施形態において、加熱タンクの排出口はタンクの最上部にあってよい。従って、液体タンクの上部を空にすることにより、タンクからの液体の不要な排出をより効果的に行うことができる。

本発明の別の態様において、飲料調合システムは、飲料調合用の液体を供給すべく構成された液体供給源、飲料調合用の液体と混合させる飲料素材を保持すべく構成された調合チャンバ、およびタンク内の液体を加熱すべく構成された加熱タンクを含んでいてよい。加熱タンクは、上部、底部、液体供給源から液体を受入れる液体取入口、飲料を調合すべく調合チャンバへ加熱された液体を供給する上部の排出口、および加熱タンクの上部にあって空気取入口から排出口への蛇行流路を与える膨張チャンバを有していてよい。蛇行流路は、液体の加熱タンクの上部を空にして、熱膨張に起因するタンクからの水の不要な排出の防止に役立つようタンク内に容積を生成することができる。膨張チャンバは、加熱タンクの内部に、少なくとも一部が加熱タンクの内部に、または加熱タンクの外部に配置されていてよい。

一実施形態において、膨張チャンバ流路の空気取入端は、加熱タンク排出口における流路の排出端よりも低くなるように構成されていてよい。この構成により膨張チャンバが、加熱タンク内に良好に制御された気体容積を生成することができ、および／または膨張チャンバ内の空気を排出する間に膨張チャンバからタンク排出口へ液体を排出するのに役立つであろう。例えば、空気取入端を排出端の下方に配置することにより、空気が空気取入端から排出端へ向って流れる傾向がある。この液流により、空気が空気取入口終わりから排出端へ流れるにつれて流路を少なくとも部分的に空にするのに役立ち、流路内に液体があれば排出する。また、タンク内の液体は、例えば排出端からではなく空気取入端から膨張チャンバ内に入る傾向があるが、これは液体は膨張チャンバ内の空気よりも重いためである。その結果、液体の体積が膨張すれば最初に空気取入端から膨張チャンバに入る傾向があり、その後更に膨張すれば流路に沿って排出端の方へ流れる。すなわち、液体は最初に、加熱タンクの排出口に到達する前に膨張チャンバを満たす（または少なくとも部分的または実質的に満たす）傾向がある。膨張チャンバ流路に所望の容積を生成することにより、熱膨張に起因するタンクからの液体の不要な排出を防止することができる。

膨張チャンバの蛇行流路は、正方形、長方形、楕円形、ジグザグ等、各種の形状に構成されていてよいが、一実施形態において膨張チャンバの流路は螺旋形であってよい。例えば、加熱タンクは円筒形であってよく、膨張チャンバはタンクの上部に配置されていてよい。膨張チャンバの空気取入端は、タンクの円筒側壁の付近に配置されていてよく、排出端（およびタンクの排出口）は中心の付近、タンクの縦軸に沿って配置されていてよい。流路は、空気取入端から排出口へ螺旋形をなし、任意の適当な弧長に沿って延在していてよく、例えば空気取入口終わりから排出端へ、９０度以上、例えば７２０度以上の円弧に沿って延在していてよい。流路は、空気取入口と排出端だけが開口している閉チャネルとして形成されていても、または他の方法、例えばタンクの上部から下向きに延在する壁要素により形成された開チャネルとして形成されていてもよい。一実施形態において、膨張チャンバを形成する壁または他の要素は、蓋の一部または加熱タンクのキャップに金型成形により、または他の方法で形成されていてよい。蓋またはキャップには他の要素、例えばタンク内の液位の測定に用いる１個以上の導電プローブ、タンク内に圧縮空気を取り入れる空気取入口、１個以上のセンサ（例えば、温度等の特徴を検出するための）等が組み込まれていてよい。

いくつかの実施形態において、空気が膨張チャンバを通って排出口へ流れるように空気取入口に導入すべく空気ポンプが配置されていてよい。このように、空気ポンプは、タンクからの液体供給が完了した（例えば、加熱タンクへの冷えた未加熱水の導入が停止された）後で動作してよい。また空気ポンプは、膨張チャンバから少なくとも部分的に液体を除去するだけでなく、タンク排出口から調合チャンバまたは他の飲料排出口へ通じる導管から液体を除去するのに役立つ。従って、空気ポンプおよび膨張チャンバは、空気取入口に導入された空気が液体の加熱タンクの上部を少なくとも部分的に空にすべく構成されていてよい。また、いくつかの飲料調合システムは、加熱された液体とカートリッジ内の飲料素材を混合することにより飲料の調合に用いる飲料素材を保持すべくカートリッジを用いてもよい。空気ポンプによりタンク内に導入された空気はまた、例えば飲料調合が完了した後でカートリッジからの飲料漏れの減少に役立つよう、カートリッジから飲料を排出し易くすることができる。

液体は、各種の異なる仕方で加熱タンクに導入することができ、一実施形態において、加熱タンクへの液体取入口は加熱タンクの底部付近、例えばタンク底部の壁または底部付近の側壁に配置されていてよい。例えば、管に導入された液体がタンクの底部で当該管から排出されるべく、タンクの上部から底部まで延在する管により形成された取入口がタンクの底部付近に配置された取入口を形成する点に注意されたい。

飲料調合システムは、加熱タンクに液体を供給する任意の適当な仕方で構成された液体供給源を含んでいてよい。例えば、液体供給源は、ポンプの取入口に流体結合された貯蔵タンクを含んでいてよく、当該タンクは加熱タンクの液体取入口に流体結合された流体排出口を有している。従って、ポンプを用いてタンク排出口で液体を排出すべく貯蔵タンクから加熱タンク内に水を移動させることができる。一実施形態において、当該ポンプは、加熱タンクに既知体積の液体を供給すべく制御可能なシリンジまたはダイアフラムポンプ等の容積型ポンプである。例えば、ダイアフラムポンプは、各供給ストローク毎に既知体積の液体、例えば５ｍｌの水が供給されるように構成されていてよい。その結果、所望のサイクル数にわたりポンプを動作させることにより、既知体積の水または他の液体をタンクに、従ってタンクから調合チャンバまたは他の排出口に供給することができる。

いくつかの実施形態において、調合チャンバは飲料素材を収めた飲料カートリッジを保持すべく構成されていてよく、加熱タンクの排出口は飲料を調合すべく飲料カートリッジに液体を供給すべく調合チャンバの取入口に流体結合されていてよい。例えば、調合チャンバの取入口は、カートリッジの一部を貫通して供給液体が通る開口部を形成するように構成された中空針等の貫通要素を含んでいてよい。ある種のドリップコーヒー調合システムで行われているように調合チャンバ内で飲料素材を保持する等、液体を飲料素材に導入する他の構成も可能である。このように、本発明の態様は必ずしもカートリッジに基づく飲料調合システムに限定されず、加熱された水だけを供給するシステムを含む任意の適当な種類のシステムで用いることができる。

本発明の別の態様において、飲料を調合する方法は、加熱タンク内で液体を加熱するステップと、液体取入口経由で加熱タンクに液体を供給するステップと、飲料を調合すべく加熱タンクの上部にある排出口経由で加熱タンクから飲料素材に液体を供給するステップと、加熱タンクへの液体の供給が停止された後で膨張チャンバの少なくとも一部から液体を排出すべく加熱タンクの上部にある膨張チャンバの蛇行流路内に空気を導入するステップとを含んでいる。上述のように、膨張チャンバの少なくとも一部から液体を排出することで、例えば熱膨張またはサイフォン現象に基づく液流等の他の機構に起因する加熱タンクからの液体の不要な排出を減らすかまたは無くすのに役立つ場合がある。

各種の方法で膨張チャンバ内に空気を導入することができるが、流路の排出端の下方に配置された流路の空気取入端から膨張チャンバ内に空気を導入してもよい。このように、空気取入口に空気を導入することで、空気取入口から蛇行流路を通って空気を排出口に流し込むことができる。流路は、各種の蛇行または螺旋形等の形状のいずれであってもよい。本明細書に記述する他の特徴は、飲料を調合する方法に組み込むことができ、飲料カートリッジを貫通して当該カートリッジ内に液体を導入する等、液体供給源システムに関する特徴が含まれる。

本発明の上記また他の態様は以下の説明および請求項から明らかになろう。

本発明の態様を添付の図面に関して以下に記述しており、同一番号は同一要素を参照する。
開位置にあるカートリッジホルダを有する、例示的な一実施形態における飲料調合システムの透視図である。 例示的な一実施形態における飲料調合システムの構成要素の模式図である。 例示的な一実施形態における加熱タンクおよび膨張チャンバの透視図である。 例示的な一実施形態における膨張チャンバの側面図である。 図４の膨張チャンバの底面図である。 図４の膨張チャンバの側面断面図である。 図４の膨張チャンバの底面透視図である。

本発明の態様について、特定の例示的実施形態および図面に関して記述している点を理解されたい。本明細書に記述する例示的実施形態が必ずしも本発明の全ての態様を示すことを意図しておらず、いくつかの例示的実施形態を記述するために用いられている。従って、本発明の態様を例示的実施形態の観点から狭義に解釈してはならない。また、本発明の態様を単独で用いても、または本発明の他の態様との任意の適当な組合せで用いてもよいことを理解されたい。

図１に、飲料調合システム１００の全体図を示す。飲料調合システム１００を用いて任意の適当な飲料、例えば紅茶、コーヒー、他の抽出式飲料、液体または粉末状の濃縮物から調合された飲料、乾燥材料等から作られるスープ、ジュースまたは他の飲料を調合することができるが、当該例示的実施形態においてシステム１００はコーヒーまたは紅茶飲料を調合すべく構成されている。当分野で公知のように、飲料カートリッジ１がシステム１００に設けられていて、ユーザーのカップまたは他の適当な容器２に注がれる飲料を調合すべく用いることができる。カートリッジ１は、飲料調合システム１００のカートリッジホルダ３およびカバー４を含むカートリッジレシーバに手動または自動的に載置することができる。例えば、ホルダ３は、カートリッジ１を載置可能な、円形、カップ状または別途最適に形成された開口部３ａを含んでいる。このように、本実施形態においては、カートリッジホルダ３はカートリッジ１を受容すべく構成された開口部３ａを含んでいる。カートリッジ１がカートリッジホルダ３に載置された状態で、カートリッジホルダ３を、ホルダ３が筐体６の空洞６１に受容された閉鎖位置へ動かすためにハンドル５を手動で（例えば下方へ）移動させることができる。閉鎖位置において、カバー４は、例えば飲料を調合すべくカートリッジを用いる空間にカートリッジ１を少なくとも部分的に収めるために、少なくとも部分的に開口部３ａを覆う。例えば、カートリッジ１がカートリッジホルダ３により閉鎖位置に保持されている状態で、水または他の液体をカートリッジ１に供給して（例えば、カートリッジ内に液体を注入することにより）、カートリッジ１を出てカップ２または他の容器に供給される飲料を調合することができる。無論、本発明の態様は、ドリップ式コーヒーメーカー、炭酸飲料製造機、およびタンクから水を供給する他のシステムを含む、任意の適当に構成されたシステム１００に利用することができる。

図２に、例示的な一実施形態における飲料調合装置１００に含まれ得る各種の構成要素の模式的ブロック図を示す。当業者には飲料調合装置１００が各種の異なる仕方で構成されていてよく、従って本発明の態様を１種類の飲料調合装置だけに関係するものと狭義に解釈すべきでないことが理解されよう。液体供給源により、調合チャンバ４９内のカートリッジ１または他の飲料排出口に、水または他の液体が供給される。液体供給源は、本実施形態において、貯蔵タンク１１０、当該貯蔵タンク１１０をポンプ１１２（例：遠心ポンプ、ピストンポンプ、ソレノイドポンプ、ダイアフラムポンプ等）の取入口に流体結合する供給導管１１１、およびポンプ１１２の排出口と加熱タンク１１８の液体取入口の間で流体結合されたポンプ導管１１５を含む。また、本実施形態は、他のオプションの特徴、例えば逆止め弁１１４またはポンプ導管１１５でのタンク１１８からポンプ１１２への逆流を防止できる他のフローコントローラ（電子制御弁等）、必要に応じてポンプ導管１１５内のサイフォン現象を抑えるべく制御可能な弁または固定オリフィスを含むポンプ導管ベント１１６、およびポンプ１１２に呼び水を入れる、つまりポンプ１１２を空にして貯蔵タンク１１０から当該ポンプへ液体を流れさせるのに用いるプライミング導管１１３を含んでいる。

装置１００の送水ポンプ１１２および他の構成要素の動作は、コントローラ１３０により制御されてよく、コントローラ１３０は例えば、適当なソフトウェアまたは他の動作命令によりプログラムされたプロセッサおよび／または他のデータ処理装置、１個以上のメモリ（ソフトウェアおよび／または他の動作命令を保存可能な非一時的記憶媒体を含む）、温度および液位センサ、圧力センサ、入出力インターフェース、通信バスまたは他のリンク、ディスプレイ、スイッチ、リレー、トライアック、または所望の入出力または他の機能の実行に必要な他の構成要素を含んでいてよい。加熱タンク１１８には、任意の適当な技術により、所望の量の液体を供給することができる。例えば、所定の時間ポンプ１１２を動作させる、（例えばフローコントローラ１１４に設けられた）ポンプ導管１１５を通過する液体の流率または体積を検出する、（例えば各サイクル毎に既知体積の液体の供給すべくポンプが構成されている場合に）所望のサイクル数だけポンプ１１２を動作させる、または他の任意の実用化された技術を用いる。加熱タンク１１８の最初の動作または注入に際して、コントローラ１３０は、加熱タンク１１８の上部に水が到達したことを示す圧力の上昇を圧力センサ（図示せず）が検出した場合、または導電プローブがタンク１１８の上部で液体の存在を検出した場合、または光センサがタンク導管１１９内の液体の存在を検出した場合、または他の場合に、加熱タンク１１８が完全に満たされたことを検知することができる。代替的に、コントローラ１３０は、タンク１１８が満たされたか否かを検出せずに、例えば、タンク１１８を満たすのに要する既知の時間またはサイクル数だけポンプ１１２を動作させることにより、単に最初の注入動作が完了したならばタンク１１８が満たされたと推定してもよい。

タンク１１８内の水は、温度センサからの入力または他の適当な入力を用いてコントローラ１３０により動作が制御される加熱要素１２３により加熱することができる。加熱タンク１１８内の水は、加熱タンク導管１１９経由で調合チャンバ４９または他の飲料調合器または排出口に供給することができる。液体は、追加的な未加熱液体をタンク１１８に強制的に注入すべく動作するポンプ１１２により加熱タンク１１８から排出することができ、これによりタンク１１８から調合チャンバ４９へ水を移動させる。フローセンサまたは他の適当な装置を用いて、タンク１１８に供給される液体の量、従って調合チャンバに供給される液体の量を決定することができる。代替的に、ポンプ１１２はピストン型、ダイアフラム型、または既知体積の液体をポンプ１１２からタンク１１８に供給すべく構成された他のポンプであってよく、従って、既知の同一体積が調合チャンバ４９に供給される。このように、指定された体積の液体をタンク１１８に供給すべくポンプ１１２を動作することにより、指定された体積の液体を調合チャンバ４９に供給することができる。例えばダイアフラムポンプはポンプストローク毎に５ｍｌ供給することができ、従ってポンプを２０ポンプサイクルにわたり動作させることにより１００ｍｌの液体をタンク１１８に供給することができる。例えば１〜２ｐｓｉ以上の任意の適当な圧力で液体をカートリッジ１内に導入することができる。本実施形態では、タンク導管１１９がタンク内まで一切延在することなく単にタンク１１８の排出口でタンク１１８の上部に結合されているように示しているが、導管１１９は他の適当な仕方で構成されていてよい。加熱タンク１１８の排出口は、タンク１１８の最上部に設けられていてよく、または他の実施形態では異なる仕方で、例えばタンク１１８の上部だがタンク１１８の最上部よりも下に設けられていてよい。タンク導管１１９は、例えばタンク導管１１９での調合チャンバ４９からタンク１１８への逆流を防止するのに役立つよう逆止め弁１１９ａまたは他のフローコントローラを含んでいてよい。

調合チャンバ４９は、例えば粉挽きコーヒー、紅茶、味付き混合飲料または他の飲料素材等、任意の飲料調合成分を含んでいてよく、これらはカートリッジ１に入れられていてもいなくてもよい。代替的に、調合チャンバ４９は単に例えば加熱された水の排出口として機能してもよく、この場合飲料素材はユーザーのカップ２に入れられている。ポンプ１１２によるタンク１１８への液体供給が完了したならば、空気ポンプ１２１を動作させてタンク１１８の上部および／または導管１１９内に空気を強制的に送り込み、少なくともある程度はタンク１１８の上部、導管１１９および／またはカートリッジ１から液体を排出することができる。以下により詳しく述べるように、タンク１１８と関連付けられた膨張チャンバ１１７は、空気ポンプ１２１から空気を取り入れて、タンク１１８からの液体の不要な排出の防止に役立つよう、例えば加熱タンク１１８の上部に液体が存在しない体積を与えることができる。弁１２２を用いてタンク１１８内におよび／またはタンク１１８内からの気流を制御することができる。

本例示的実施形態において、（調合チャンバ４９に設けられた）飲料排出口に液体を供給すべく構成された液体供給源システムはポンプ１１２、貯蔵タンク１１０、および他の構成要素を含んでいてよいが、これらの構成要素は必須ではなく、および／または、他の構成要素が含まれていてよい。例えば、逆止め弁１１４、流量計、通気弁１１６（例えばサイフォン発生の防止に役立つ）等が液体供給源で含まれていてよい。代替的に、液体を供給する他の機構、例えば液体の重力流、空気圧により規制された液流、または貯蔵タンク１１０から液体を移動させる他の動力、配管または他の方式による「水道用水」の水源からの液流等を用いてもよい。

カートリッジ１を用いるシステムの場合、カートリッジが調合チャンバ４９内で閉鎖位置に配置されたならば、飲料調合システム１００はカートリッジ１を用いて飲料を調合することができる。例えば、システム１００のカバー４または他の部分に関連付けられた１個以上の取入針４６がカートリッジ１（例：カートリッジの蓋）を貫通することにより、カートリッジ１内に加熱された水または他の液体を注入することができる。注入された液体がカートリッジ１内の飲料素材と混ざることにより所望の飲料または飲料原液を調合することができる。調合された飲料がカートリッジ１から排出できるように、システム１００のカバー４または他の部分はまた、排出口側でカートリッジ１を穿刺または貫通すべく１個以上の排出針４５または他の要素を含んでいてよい。他の取入口／排出口貫通構成、例えば複数の針、シャワーヘッド、非中空針、円錐、角錐、ナイフ、刃等も利用可能である。別の構成において、飲料機械は、開口部を形成する貫通要素（例：スパイク）を含んでいて、その後で第２の取入口要素（例：管）が容器内に液体を導入（または液体を排出する）すべく形成された穴を通過してもよい。他の実施形態において、カートリッジの蓋または他の部分が貫通されるか、または別途効果的に開口されていて、蓋の外側に圧力を与えることにより液流を与えることができる。例えば、水の取入口を蓋の外側に押しつけて密封して当該個所に水圧を与えることができる。水圧は、蓋を貫通するかまたは別途開口させてカートリッジ１内にの液流を与えることができる。別の構成において、カートリッジの蓋は、弁、導管、または適当な圧力を掛けられた場合および／または水取入管または他の構造に嵌め合わされた場合に開く他の構造を含んでいてよい。取入口貫通構成と同様に、排出口貫通構成は任意の適当な仕方で変更されてよい。従って、排出口貫通要素４５は、１個以上の中空または中実針、ナイフ、刃、管等を含んでいてよい。代替的に、カートリッジ１は、弁、隔壁、または液体がカートリッジ内に導入されたならば飲料を排出すべく開き、さもなければ（例えば、飲料素材を酸素、湿気等の外部環境から保護すべく）閉じたままである他の要素を含んでいてよい。そのような場合、排出開口部を形成する貫通要素は必須ではないが、例えば弁または他の要素が開口できるように利用してもよい。また、本例示的実施形態において、貫通要素４５は、飲料がカートリッジ内に形成された開口部から排出される際に当該飲料を受容すべく所定位置に留まる。しかし、他の実施形態では、貫通要素４５は開口部を形成した後で収納されて、貫通要素４５がカートリッジ１内まで延在していない状態で、開口部から排出された飲料を受容することができる。飲料排出口の他の構成も可能であるが、例えば、カートリッジは、飲料をカートリッジ１から排出できるようにする透過部を有していてよい。また、カートリッジに液体を供給するかまたはカートリッジから飲料を受容するために取入口および／または排出口がカートリッジを貫通する必要はない。その代わりに、任意の適当なポートまたは他の特徴を用いてカートリッジとの連通を実現してもよい。

図３に、例示的な一実施形態における加熱タンク１１８および膨張チャンバ１１７の上面全体図を示す。図４に、加熱タンク１１８の下部から分離された当該タンク１１８の上部（例：蓋またはキャップ）の側面図を示す。本実施形態ではタンク１１８が２個の部分、例えばタンク１１８の下部へのフランジ結合により連結された上部の蓋またはキャップ部で形成されているが、タンク１１８は任意の適当な仕方、例えば一体型であっても、または３個以上の部分で形成されていてもよい。図５〜７に、図４に示すキャップ部の底面、断面、および底面全体図を示す。本実施形態における膨張チャンバ１１７は、空気取入口１１８ｂと連通する空気取入端１１から、タンク１１８の排出口１１８ａと連通する排出端１２まで延在する流路を含んでいる。本実施形態において、流路は螺旋形の蛇行形状を有するが、ジグザグ経路、円形経路、長方形経路等、他の構成も可能である。本実施形態における膨張チャンバ１１７の流路は、タンク１１８の上部壁から下方に延在する壁要素１３により形成されている。図６に見られるように、タンク１１８の壁要素１３および上部壁は、流路の空気取入端１１が排出端１２よりも下に位置するように構成されている。このように、流路が液体で満たされたならば、空気取入端１１で導入された空気は流路に沿って排出端１２の方へ流れながら、空気の移動に伴い流路内の液体を移動させる傾向がある。空気が空気取入端１１に（例えば、空気取入口１１８ｂ経由で）連続的に導入されている場合、例えばタンク１１８の排出口から液体を排出することなく、（加熱により）膨張する液体の体積を受容可能な空間を与えるべく、流路を少なくとも部分的に空気で満たすことができる。また、膨張チャンバ１１７が空気で満たされていて、且つタンク１１８がタンク１１８内に追加的に導入された液体を有している場合、液体は空気取入端１１で膨張チャンバ１１７に入って、流路に沿って排出口１１８ａの方へ流れる傾向がある。液体が流路内に流入するに従い、膨張チャンバ１１７の空気は、空気の全部、または実質的に全部がタンク１１８から除去されるまで液体がタンクの排出口１１８ａから排出されないように、制御された仕方で（例えば強制的にタンク排出口１１８ａから排出されて）移動させることができる。

垂下型壁要素１３により形成される以外に、膨張チャンバ１１７の他の構成も可能であることを理解されたい。例えば、膨張チャンバ１１７はタンク排出口１１８ａから延在する管状要素（例えば、円形、長方形、楕円形または他の断面形状）により形成されていてよい。管状要素は、蛇行流路を例えば螺旋形、長方形、円形または他の形状で設けるべく成形されていてよい。管状要素の空気取入端１１は、空気ポンプ１２１または他の構成要素が管状要素の流路内に空気を供給し、且つタンク１１８から液体を受容すべくタンク１１８と連通できるように、空気取入口１１８ｂと連通すべく構成されていてよい。例えば、管状要素は、空気取入端１１で「Ｙ」字結合されていて、「Ｙ」字の一方の分岐が空気取入口１１８ｂと連通し、「Ｙ」字の他方の分岐がタンク１１８の内部と連通している。膨張チャンバ１１７の一部がタンク１１８の外部に配置された構成を含む、膨張チャンバ１１７の他の構成も可能である。例えば、螺旋形の管状要素は、図４〜７と同一の仕方で機能すべく、タンク１１８の上部壁に配置されていてもよい。流路の排出端１２は、タンク１１８の外側の位置で排出口１１８ａに流体結合されていてよい。

膨張した体積の液体が入る得る容積を生成することに加え、膨張チャンバ１１７は飲料調合システムの他の特徴を可能にすることができる。例えば、システム１００は、タンク１１８内に（従って、調合チャンバ４９に）液体が供給されている間、膨張チャンバ１１７内に空気を間欠的に導入すべく動作してもよい。これにより調合チャンバ４９に空気を間欠的に供給することができ、この方式は当分野で公知のように泡の発生を誘導したり調合中の飲料内に空気を導入するのに用いることができる。すなわち、タンク１１８から液体が供給されている間、空気の塊を膨張チャンバの空気取入端１１内に導入することができる。これらの空気の塊は、タンク排出口１１８ａに到達するまで膨張チャンバの流路に沿って移動することができ、到達したならば当該塊はタンク１１８から排出される。膨張チャンバ１１７の構成により、飲料調合に所望の影響を及ぼすべく所望の間隔でタンク１１８からの液流内に導入される塊の体積を制御することができる。

本発明の態様は任意の適当なカートリッジと共に、または一切カートリッジ無しで用いることができるが、いくつかのカートリッジは飲料調合システム１００の動作を向上させる特徴を含んでいる場合がある。当分野で公知のように、カートリッジ１は、小袋、ポッド、カプセル、容器等として一般に知られる任意の適当な形式であってよい。例えば、カートリッジ１は、内部に焙焼または粉引きコーヒー等の飲料素材を収納した不浸透性の外側のカバーを含んでいてよい。カートリッジ１はまたフィルタを含んでいて、液体と飲料素材の相互作用により調合された飲料が容器２に注入される前に当該フィルタを通過するようにしてもよい。当業者には理解されるように、ポッド（例えば、飲料素材をカプセルに収めた浸透性の濾過用紙の対向する層を有する）形式のカートリッジはカートリッジ１の外側部分を用いて調合された飲料をろ過することができる。本例のカートリッジ１を飲料機械で用いて、任意の適当な飲料、例えば紅茶、コーヒー、他の注入式飲料、液体または粉末状の濃縮物から調合された飲料等を調合することができる。従って、カートリッジ１は、任意の適当な飲料素材、例えば、粉挽きコーヒー、茶葉、乾燥ハーブティー、粉末状の飲料濃縮物、ドライフルーツ抽出物または粉末、粉末または液体はブイヨン等のスープ、粉末または液体医療用薬剤（粉末状のビタミン、薬品または他薬剤、栄養補助食品等）、および／または他の飲料調合材料（粉乳または他のコーヒー用クリーム、甘味料、増粘剤、調味料等）を含んでいてよい。一例示的実施形態において、カートリッジ１はコーヒーおよび／または紅茶飲料を調合する機械で使用すべく構成された飲料素材を含んでいるが、本発明の態様はこれに限定されない。

本明細書で用いる「飲料」とは、液体が飲料素材と相互作用した際に調合される飲み物として意図された液体物質を指す。従って、飲料は、消費する準備がなされた、例えば、カップに注がれて飲む準備がなされた液体、並びに、消費する前に濾過または調味料、コーヒー用クリーム、甘味料、他の飲料の追加等、他の工程または処理がなされる液体を指す。

本発明の少なくとも１個の実施形態のいくつかの態様について述べてきたが、当業者には各種の変更、変型、および改良が容易に想到されるであろう。そのような変更、変型および改良は、本開示の一部であって、本発明の概念および範囲に含まれるものとする。従って、上述の説明および図面は例示的に過ぎない。

Claims (15)

1. 飲料調合用の液体を供給すべく構成された液体供給源と、
   前記飲料調合用の液体と混合させる飲料素材を保持すべく構成された調合チャンバと、
   内部の液体を加熱すべく構成された加熱タンクであって、上部、底部、前記液体供給源から液体を受入れる液体取入口、及び、前記上部に設けられるとともに飲料を調合すべく前記調合チャンバへ加熱された液体を供給する排出口を有する加熱タンクと、
   前記加熱タンクの上部にあって、空気取入端から排出端への蛇行流路を備える膨張チャンバと、
   を含み、
   前記空気取入端に供給された空気が前記膨張チャンバに流入して、加熱時における液体の膨張に起因する前記加熱タンクからの液体の流出を防止するために、前記膨張チャンバが、前記加熱タンクの上部に気体容積を生成するように構成される、飲料調合システム。
2. 前記空気取入端が前記排出端の下方に配置される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記膨張チャンバの流路が螺旋形状をなす、請求項１に記載のシステム。
4. 前記膨張チャンバを通って前記加熱タンクの排出口へ流れるように前記空気取入端内に空気を導入すべく構成された空気ポンプを更に含む、請求項１のシステム。
5. 前記空気取入端内に導入された空気が前記加熱タンク上部の液体を少なくとも部分的に排出するように、前記空気ポンプおよび前記膨張チャンバが構成され、
   前記流路が、蛇行形状を含むとともに、前記空気取入端内に導入された空気が前記蛇行形状に沿って前記排出端へ移動するように構成される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記液体供給源が、前記加熱タンクの液体取入口に流体結合された流体排出口を有するポンプの取入口に流体結合された貯蔵タンクを含む、請求項１に記載のシステム。
7. 前記調合チャンバが、前記飲料素材を収めた飲料カートリッジを保持するように構成されるとともに、前記加熱タンクの排出口が、前記調合チャンバの取入口に流体結合され、前記飲料カートリッジに液体が供給され飲料が調合され、
   前記飲料カートリッジの一部を貫通して供給液体が通る開口部が形成されるように、前記調合チャンバの取入口は貫通要素を含む、請求項１に記載のシステム。
8. 液体取入口経由で加熱タンクに液体を供給するステップと、
   前記加熱タンク内で液体を加熱するステップと、
   飲料を調合すべく前記加熱タンクの上部にある排出口経由で前記加熱タンクから飲料素材に液体を供給するステップと、
   前記加熱タンクへの液体の供給が停止された後で、前記加熱タンクの上部にある膨張チャンバの蛇行流路内に空気を導入することで、前記膨張チャンバの少なくとも一部から液体を排出するステップと、
   を含み、
   前記空気を導入するステップが、前記加熱タンクの上部に気体容積を生成して、加熱時における液体の膨張に起因する前記加熱タンクからの液体の流出を防止するステップを含む、飲料調合方法。
9. 前記空気を導入するステップが、前記膨張チャンバの排出端よりも下方に配置された前記膨張チャンバの空気取入端に空気を導入するステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記空気を導入するステップが、空気取入端から前記蛇行流路を通って排出端へ流れる空気を前記空気取入端から導入するステップを含む、請求項８に記載の方法。
11. 前記膨張チャンバの流路が螺旋形状をなす、請求項８に記載の方法。
12. 前記空気を導入するステップが、空気ポンプを動作させて、前記膨張チャンバの蛇行流路を通って排出口へ流れるよう空気を空気取入口内に導入するステップを含む、請求項８に記載の方法。
13. 前記液体を供給するステップが、貯蔵タンクからポンプの取入口に液体を供給し、前記ポンプの排出口から前記加熱タンクの液体取入口に液体を供給するステップを含む、請求項８に記載の方法。
14. 前記ポンプが、前記加熱タンクに既知体積の液体を供給すべく制御可能な容積式ポンプである、請求項１３に記載の方法。
15. 前記液体を供給するステップが、飲料調合のために前記飲料素材を保持する飲料カートリッジに液体を供給すべく構成された調合チャンバの取入口に液体を供給するステップを含む、請求項８に記載の方法。
    

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