KR101519933B1 - 캡슐, 캡슐 베이스 천공 수단, 및 음료 제조 장치 - Google Patents

Abstract

예컨대 커피를 조제하기 위한 캡슐(1)은, 측벽(3) 및 이 측벽에 일체로 형성된 베이스(4)를 갖는 바람직하게는 회전 대칭으로 형성된 캡슐 몸체(2)를 포함한다. 캡슐은 캡슐 내에 담겨진 물질(7)을 수용하기 위한 밀봉된 챔버를 형성하기 위해 뚜껑(5)에 의해 밀폐된다. 베이스(4) 및 뚜껑(5)은 액체가 캡슐을 통해 채널링될 수 있도록 하기에 적합한 수단에 의해 천공될 수 있다. 베이스(4)는 환형 채널(8)이 제공되며, 환형 채널의 내벽부(9)가 보강 영역을 형성한다. 본 명세서에서의 채널의 베이스(11)는 천공 영역을 형성하며, 이 천공 영역은, 보강 영역에 의해, 캡슐 베이스가 대체로 변형되지 않고서도 더 우수한 효과를 발휘하도록 천공될 수 있다.

Description

캡슐, 캡슐 베이스 천공 수단, 및 음료 제조 장치{CAPSULE, MEANS FOR PIERCING THE BASE OF A CAPSULE AND DEVICE FOR PREPARING A BEVERAGE}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 캡슐에 관한 것이다.

현재 이러한 캡슐은 예컨대 커피를 제조하기 위한 일회용 팩으로서 흔히 사용된다. 사용자가 정확한 양의 커피를 계량해야 하는 번거로움이 더 이상 필요 없고, 추출 공정을 거친 후에 캡슐은 그 내용물과 함께 제거된다.

또한, 커피 분말이 밀폐된 챔버에 향기 밀봉(aroma-tight) 방식으로 패키징되어 유지되고, 습기에 대해 보호된다.

이에 필적하는 캡슐이 예컨대 유럽 특허 EP 1 101 430 또는 EP 1 344 722에 개시되어 있다. 이러한 캡슐의 한 가지 문제점은 캡슐 외부에 배치된 수단에 의한 천공이다. 이들 수단은 일반적으로 음료를 제조하기 위한 기기에 할당되며, 그 경우 캡슐이 기기 내에 삽입될 필요가 있고, 캡슐의 천공을 위해 요구되는 힘은 레버 기구 등을 통해 수동으로 가해진다. 캡슐은 데미지로부터 내용물을 보호하고 또한 외부 힘에 의한 변형을 견뎌내도록 충분히 견고하여야 한다. 또한, 커피 분말의 최적의 웨팅(wetting) 및 조제 용수의 채널링(channelling of the brewing water)을 달성하기 위해 캡슐이 복수의 지점에서 동시에 천공되는 것이 더욱 이로운 것으 로 발견되었다. 이러한 요소들은 천공을 위해 비교적 많은 양의 힘이 요구되도록 하고, 또한 실제로 천공이 이루어질 때까지 재료에 있어서 높은 수준의 인열 응력(tearing stress)을 초래한다. 이것은 캡슐 벽부가 재료 팽창되는 것을 수반하여, 깨끗한 천공에 악영향을 줄 수도 있다.

GB 1 256 247에는 캡슐의 베이스를 천공하기 위한 천공 수단이 캡슐 자체 내에 배치되는 유형의 음료를 제조하기 위한 캡슐이 공지되어 있다. 천공 수단은 캡슐 뚜껑에 미치는 외부 압력을 통해 작동되는 캡슐 중앙에 있는 중앙 코어(central core)로 구성된다. 이와 동시에, 캡슐 뚜껑은 캡슐 내에 액체를 도입하는 랜스(lance)에 의해 천공된다. 캡슐 저부에 위치된 물질은 항상 액체에 의해 중앙을 향하는 방향으로 통과되며, 이것은 저부 영역에 있는 물질의 용해성 및 추출 가능성(extractability)을 악화시킨다.

미국 특허 번호 2,899,886에는, 밀폐된 조제 챔버 내의 캡슐이 액체에 의해 통과될 수 있도록 하는 음료 제조 장치가 개시되어 있다. 조제 챔버의 밀폐 동안, 캡슐은 동심원으로 배치된 복수의 랜스에 의해 저부 및 뚜껑이 천공된다. 그러나, 이 장치는 높은 압력 하에서의 높은 유량에서의 추출을 위해서는 적합하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 가능하다면 캡슐의 베이스가 바람직하지 않은 양상으로 변형되지 않고 복수의 천공 수단에 의해 특히 이러한 목적을 위해 제공된 영역에서 천공될 수 있는 전술한 유형의 캡슐을 제공하는 것이다. 또한, 물질을 통과하는 최적 방향의 흐름이 달성될 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 개시된 특징을 갖는 캡슐에 의해 달성된다. 음료를 제조하기 위한 물질이 캡슐의 베이스에 직접 올려진다. 즉, 음료를 제조하기 위한 물질이 천공을 더욱 어렵게 할 수도 있는 추가의 필터층에 의해 걸러지지 않는다. 캡슐의 베이스는 환형 채널을 가지며, 환형 채널의 내벽부는 바람직하게는 뚜껑을 향해 테이퍼되는 원뿔대 형상의 보강 영역을 형성한다. 이 보강 영역은 캡슐 베이스가 천공 직전의 인열 응력의 구축 동안 허용 가능하지 않은 정도로 늘어지는 것을 방지한다. 그러므로, 필요한 인열 응력이 비약적으로 구축되며, 이에 의해 채널의 베이스 내의 천공 가능 영역에서의 캡슐 베이스의 깔끔한 천공이 가능하게 된다. 원뿔대 형상의 보강 영역은 제조 및 강도에 관한 이유 때문에 이로운 것으로 판명되었다.

물론, 내벽부의 설계에 따라서는, 보강 영역은 일부 다른 방식으로 구성될 수도 있다. 내벽부의 높이는, 캡슐의 세로 방향 중심축에 관하여, 내벽부의 평균 직경보다 작을 것이며, 이로써 벽부의 높이와 직경 간의 충분한 비율을 달성한다.

천공 가능한 베이스 영역을 갖는 환형 채널의 추가의 장점은, 조제 용수가 대응하는 힘의 압력으로 뚜껑으로부터 베이스를 향해 채널링될 때, 액체가 먼저 채널에 축적된다는 점이다. 추출물이 천공된 지점을 통해 채널링되기 직전에, 채널에서는 일종의 사전 추출이 발생한다. 채널의 외벽부는 마찬가지로 뚜껑을 향해 바람직하게는 원뿔대 형상으로 넓혀질 수 있으며, 캡슐의 측벽과 직접 일체화된다. 그러나, 채널의 외벽부가 바람직하게는 원뿔대 형상으로 뚜껑을 향해 넓혀지고 숄더부를 통해 또는 레이디어스(radius)를 통해 측벽과 일체화될 수도 있다. 천공을 보조적으로 돕는 재료 보강은 이러한 숄더부 또는 레이디어스를 통해 환형 천공 영역의 외측에서 이루어진다. 이것은, 채널의 내벽부가 외벽부와 측벽 사이의 숄더부 또는 레이디어스의 개시점의 평면으로 연장하는 경우에 도움이 될 것이다.

천공 가능 영역의 지역에서의 베이스의 벽 두께가 환형 채널의 내벽부 및/또는 외벽부의 벽 두께보다 작으면, 천공 영역 대 보강 영역의 비율이 최적화될 수 있다.

내벽부에서의 벽 두께는 채널의 베이스에서보다 적어도 1.5 배 내지 2 배 더 크게 될 수 있다. 내벽부의 벽 두께가 0.20∼0.36 ㎜, 바람직하게는 0.28 ㎜이고, 채널의 베이스의 벽 두께가 0.1∼0.2 ㎜, 바람직하게는 0.15 ㎜인 것이 특히 이로운 것으로 입증되었다. 이들 값은 예컨대 폴리프로필렌 캡슐 몸체를 나타낸다. 캡슐 몸체의 측벽 또는 중앙 베이스부는, 각각, 벽 두께가 연관되는 한 내벽부와 동일한 양상으로 구성될 수도 있다. 이러한 방식으로 매우 견고한 베이스 구조체가 발생될 수 있다.

내벽부는, 캡슐의 내측을 향해 연장하고 외측을 향해 개방되어 있는 컵 형상의 캐비티의 범위를 정할 수 있는 이점이 있다. 추출 챔버 내의 이러한 캐비티는 캡슐 베이스를 안정화하고 센터링하는 보조 상승부에 의해 결합하도록 이용된다. 그러나, 어떠한 경우에는, 내벽부가 캐비티가 아닌 대형 몸체의 범위를 정하도록 하여, 캡슐의 베이스가 전체 평면 방식으로 연장하도록 하는 것도 가능하다.

내벽부가 그 상단에서 채널의 베이스에 평행하게 연장하는 것이 바람직한 중앙 베이스부와 일체화되면, 추가의 이점이 달성될 것이다. 중앙 베이스부는 외벽부와 측벽 사이의 숄더부 또는 레이디어스의 개시점의 평면으로 연장할 수 있다.

중앙 베이스부의 벽 두께가 채널의 베이스의 벽 두께보다 크고 또한 바람직하게는 내벽부 및/또는 외벽부의 벽 두께보다 크면, 특히 이로운 것으로 입증되었다. 0.5 내지 0.70 ㎜, 바람직하게는 0.60 ㎜의 벽 두께가 여기서는 특히 이로운 값으로 입증되었다. 이러한 방식으로, 동심 편향(concentric deflection)에 있지 않은 매우 견고한 중앙 베이스부가 형성된다.

그러나, 내벽부는, 그 상단에서, 오목하게 내측으로 곡선을 이루고 있는 중앙 베이스부와 일체화되는 것도 가능하다. 이것은 채널의 내벽부를 특히 이로운 방식으로 보강하는 반구형 효과(cupola-like effect)를 달성한다. 그러나, 내벽부는, 그 상단에서, 볼록하게 외측으로 곡선을 이루고 있는 중앙 베이스부와 일체화되는 것도 가능하다. 이것은 오목한 만곡부와 동일한 효과를 달성한다. 또한, 중앙 베이스부는 외부로부터 가해지는 힘에 의해 내측으로 오목하게 푸시될 수 있도록 가요적인 방식으로 구성될 수도 있다. 이것은 예컨대 캡슐 체적이 감소되도록 하고, 그에 따라 그 안에 위치된 물질이 충밀하게 되도록 할 수 있다. 베이스의 이러한 변형은 소량의 포지티브 압력(positive pressure)을 달성할 수 있으며, 이것은 천공에 추가로 도움이 될 수 있다.

전술한 캡슐을 위한 캡슐 몸체는, 캡슐 몸체가 적층되는 경우에, 채널의 내벽부들이 서로 거리를 두고 배치되도록 하는 방식으로 배치되는 추가의 캡슐 몸체에 의해 지지되도록 설계된 적층 에지를 갖는 측벽이 제공되는 것이 이롭다. 이러한 방안은 원뿔대 형상으로 경사진 내벽부가 적층 시에 서로 물리게 되지 않게 하며, 이에 의해 적층체가 제조 라인에서 뽑아 내어질 때의 문제점이 해소될 것이다.

또한, 본 발명은, 전술한 캡슐의 베이스를 천공하기 위한 수단으로서, 복수의 천공 요소가 배치되는 환형의 천공 영역을 갖는 베이스판을 포함하며, 바람직하게는 원뿔대 형상의 상승부가 천공 영역의 중앙에 배치되는 천공 수단을 제공한다. 이러한 중앙의 상승부는 캡슐의 베이스 내의 중앙 리세스를 통과하여, 천공 동안 캡슐이 센터링되도록 한다.

천공 영역은 마찬가지로 캡슐의 환형 채널에 대응하는 환형 수조(annular trough)를 형성한다.

천공 요소는 선단을 향해 또는 절단 에지를 향해 테이퍼되는 몸체를 형성할 수 있으며, 베이스판을 통과하여 연장하고 몸체의 적어도 일측면을 향해 개방되는 유출 흐름 채널을 갖는다. 이러한 천공 요소는 캡슐을 실제로 천공할 뿐만 아니라 액체를 직접 채널링하도록 작용한다. 몸체의 일측면에 있는 개구는 스트레이닝 필름(straining film)에 의해 덮여질 수도 있다. 액체가 채널링될 때의 필터링 또는 스트레이닝 동작은 여기서는 천공 요소에서 직접 이루어진다. 스트레이닝 필름은 극히 미세한 고체 입자가 걸러지도록 매우 미세한 개구가 제공될 수도 있다. 그러나, 스트레이닝 필름 대신, 외측으로부터 유출 흐름 채널 내로 안내하는 매우 미세한 복수의 구멍이 천공 요소에 제공될 수도 있다.

유출 흐름 채널의 개구는 중앙의 상승부를 향해 지향되는 몸체의 측면에 배치될 것이다. 이것은, 캡슐에서의 추출 공정 동안, 중앙으로부터 천공 요소를 향해 외측으로 이동하는 흐름을 발생시킨다.

전술한 설계에 대한 대안으로서, 천공 요소는 복수 면의 공동 몸체(multi-surface hollow body)로서 설계되며, 이들 면 중의 하나 이상의 면이 천공 방향에 대해 경사진 면이며, 그 면 상에는 개구가 천공 스트레이너 구조(perforated strainer structure)로 배치된다. 이러한 천공 몸체는 용이하게 제조될 수 있으며, 최적의 여과 동작을 제공한다.

천공 요소는 중앙에 있는 바람직하게는 원뿔대 형상의 상승부와 대략 동일한 높이로 될 수 있다. 또한, 바람직하게는 원뿔대 형상의 상승부에 나선형 압박 스프링이 배치되는 것도 가능하며, 압박 스프링의 자유 단부가 베이스판에 대해 프레스될 수 있는 캡슐의 베이스에 위치될 수 있다. 이 나선형 압박 스프링은 베이스판으로부터 멀어지는 방향으로의 힘을 발생시키며, 캡슐을 베이스판으로부터 또는 천공 요소로부터 분리하는 것을 보다 용이하게 한다. 캡슐 베이스 상의 중앙의 상승부는 또한 이 나선형 압박 스프링을 센터링하도록 작용한다.

최종적으로, 본 발명은 청구항 25에 기술된 특징을 갖는 음료 제조 장치를 제공한다. 이 음료 제조 장치는 뚜껑 및 캡슐의 베이스가 동시에 천공될 수 있는 한편, 2개의 챔버 파트가 상이한 방식으로 개방되고 밀폐되도록 할 수 있다.

본 발명의 추가의 장점 및 개별적인 특징은 이하에 설명되는 일례의 실시예 및 첨부 도면으로부터 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 캡슐의 제1 실시예에 대한 횡단면도이다.

도 2는 베이스를 보여주고 있는 도 1의 캡슐의 사시도이다.

도 3은 캡슐의 내부를 보여주고 있는 도 1의 캡슐의 사시도이다.

도 4는 천공 수단을 통한 천공 동안의 도 1의 캡슐의 저부에 대한 사시 단면도이다.

도 5는 도 4의 천공 수단의 전체에 대한 사시도이다.

도 6은 도 4의 캡슐의 내부를 보여주는 사시도이다.

도 7은 도 4에 따른 천공 수단의 베이스를 보여주는 사시도이다.

도 8은 캐비티의 밀폐 전의 도 1의 캡슐을 위한 조제 장치(brewing device)를 도시하는 도면이다.

도 9는 캐비티가 밀폐된 도 8에 따른 장치를 도시하는 도면이다.

도 10은 본 발명에 따른 캡슐의 제2 실시예에 대한 횡단면도이다.

도 11은 베이스를 보여주고 있는 도 10의 캡슐의 사시도이다.

도 12는 캡슐의 내부를 보여주고 있는 도 10의 캡슐의 사시도이다.

도 13은 캐비티가 개방되어 있는 상태의 도 10에 따른 캡슐을 조제하기 위한 조제 장치의 단면도이다.

도 14는 캐비티가 밀폐되어 있는 상태의 도 13의 장치를 도시하는 도면이다.

도 15는 원뿔대 형상의 보강 영역을 갖는 캡슐 베이스의 횡단면도이다.

도 16은 원통형 및 원뿔형 보강 영역을 갖는 캡슐 베이스의 횡단면도이다.

도 17은 돔 형상의 보강 영역을 갖는 캡슐 베이스의 횡단면도이다.

도 18은 적층 에지를 갖는 캡슐의 횡단면도이다.

도 19는 적층 에지를 갖는 2개의 적층된 캡슐 몸체의 횡단면도이다.

도 20은 다른 예의 실시예의 캡슐 베이스의 횡단면도이다.

도 21은 다른 천공 수단의 사시도이다.

도 1 내지 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 전체적으로 도면 부호 1로 나타낸 캡슐은 이음매 없이 베이스(4)에 연결되는 측벽(3)으로 구성되는 회전 대칭을 이루는 것이 바람직한 캡슐 몸체(2)로 이루어진다. 캡슐 몸체(2)는 예컨대 딥 드로잉(deep drawing) 또는 사출 성형에 의해 제조될 수도 있으며, 바람직하게는 예컨대 폴리프로필렌과 같은 플라스틱 재료로 구성된다. 다른 재료 또는 라미네이트 또한 마찬가지로 이용될 수 있을 것이다.

컵 형상의 캡슐 몸체(2)는 뚜껑(5)에 의해 상단에서 밀폐되며, 이 뚜껑은 바람직하게는 마찬가지로 플라스틱 재료로 구성되어 캡슐 몸체의 원주 영역에 용접되거나 또는 접착제로 접착된다. 그러므로, 캡슐은 음료를 제조하기 위한 물질(7)로 채워지는 밀폐된 밀봉 봉인 챔버(6)를 형성한다. 충전물은 반드시 챔버(6)의 최대 가능 용량에 대응할 필요는 없다. 충전물의 보호를 위해, 챔버(6)는 또한 비활성 가스로 채워질 수도 있다. 물질(7)은 뜨거운 물이 캡슐을 통과하여 흐를 때에 추출 처리가 이루어지는 예컨대 커피 분말 또는 차(tea)일 것이다. 그러나, 물질(7)로는 뜨거운 물 또는 차거운 물이 캡슐을 통과하여 흐를 때에 그 물질이 완전히 용해하여 캡슐에 잔여물이 남지 않는 예컨대 건조 추출물(dry extract)도 가능할 것이다. 예컨대, 과일 음료수 또는 다른 것이 섞이지 않은 스프(clear soup)를 만들기 위한 건조 추출물이 가능할 것이다.

물질(7)은 필터층 등의 개입 없이 캡슐 몸체(2)의 베이스(4)에 직접 올려진다. 이것은 본 명세서에서 추후에 설명되는 캡슐 베이스를 천공하는 특수한 방법 및 캡슐 베이스 자체의 구성을 필요로 한다. 이 캡슐 베이스는 환형 채널(8)을 가지며, 이 환형 채널의 내벽부(9)는 뚜껑 방향으로 직경이 원뿔대 모양으로 테이퍼되는 것이 바람직하다. 채널(8)의 외벽부(12)는 세로 방향의 중심축(10)에 대하여 내벽부(9)와 동일한 각도의 기울기로 넓어지는 것이 바람직하다. 세로 방향의 중심축(10)의 방향으로 나타낸 바와 같은 채널(8)의 높이(hr)는, 내벽부(9)의 평균 직경(dm)보다 작은 것이 이로우며, 또한 채널의 평균 폭보다 작은 것이 바람직하다. 내벽부(9)는 채널의 베이스(11)에서의 천공에 저항하는 보강 영역(stiffening zone)을 형성한다. 이와 동일한 기능이 외벽부(12)에 의해서도 수행될 수 있으며, 내벽부(9) 및 외벽부(12)의 벽 두께가 특히 채널의 베이스(11)에 비해 다소 증가되는 것이 이롭다.

내벽부(9)의 상단부는 채널의 베이스(11)에 평행하게 연장하는 중앙 베이스부(14)와 일체화된다. 중앙 베이스부(14)와 동일한 평면에서, 외벽부(12)가 레이디어스(radius)(13)를 통해 측벽(3)과 일체화된다. 이러한 변환은 세로 방향의 중심축(10)에 대하여 직각으로 또는 비스듬하게 연장하는 숄더부(sholder)에 의해 이루어질 수 있다.

도 4 및 도 5는 캡슐(1)의 베이스(4)를 천공하기에 적합한 수단(16)을 예시하고 있다. 이 수단은 중앙의 바람직하게는 원뿔대 모양의 상승부(20) 및 그를 둘러싸는 외벽(37)을 갖는 베이스판(17)을 갖는다. 이로써, 복수의 천공 요소(19)가 바람직하게는 원형으로 배치되는 환형 수조(annular trough) 또는 천공 영역(18)이 발생된다. 이들 복수의 천공 요소는, 선단 또는 절단 에지(21)가 캡슐의 뚜껑을 향하는 사선으로 절단된 원통 또는 원뿔의 형태를 갖는다. 유출 흐름 채널(22)이 각각의 천공 요소를 통하여 연장하고 있으며, 또한 베이스판(17)을 통하여 연장하고 있다. 각각의 유출 흐름 채널은 각각 선단 또는 절단 에지(21)의 아래 또는 내측에 위치된 천공 요소 측면(23)을 향해 개방되어 있다. 일례의 실시예에 예시되어 있는 바와 같이, 모든 측면(23)은 중앙 또는 상승부(20)를 향하도록 되어 있다.

여과 작용을 달성하기 위해, 측면(23) 내의 개구(24)는 스트레이닝 필름(straining film)(25)(도 5)으로 덮여진다. 이러한 필름은 또한 요구된 여과 작용에 따라 개구의 크기가 요구된 바대로 선택될 수 있는 마이크로스트레이닝 필름으로도 지칭된다. 필름 섹션(film section)은 용접에 의해 측면(23)에 고정될 수도 있다.

도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 나선형의 압박 스프링(26)이 중앙 상승부(20)에 고정되며, 이 스프링은 천공 공정 동안 전체 범위로 압축되어, 캡슐이 그 후에 분리되는 것을 용이하게 한다. 또한, 관통 개구(27)가 상승부(20)의 중앙에 배치될 수도 있으며, 이 관통 개구는 상승부(20) 위에 에어 쿠션이 형성되는 것을 방지한다.

도 6은 도 4와 동일한 캡슐 베이스의 천공 동안의 상황, 즉 천공 요소(19)의 끝이 캡슐 내의 채널의 베이스(11)를 천공하였지만, 개구(24)의 전체 횡단면이 아직 노출되지 않은 상황을 도시하고 있다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 구체 적으로, 채널의 베이스(11)는 천공 동안 탑재되지 않은 위치(도 1)에 관련하여 다소 상승될 수도 있다. 그러나, 내벽부(9)를 통한 보강의 결과, 베이스(11)는 평행 평면을 유지하고, 그러므로 천공이 높은 레벨의 저항력을 받게 된다. 천공을 위해 필요한 인열 응력이 바로 여기에서 이루어지며, 베이스(11)는 허용 가능하지 않은 늘어짐(sagging)을 겪지 않게 된다.

압력이 캡슐 내에 쌓이기 시작하는 즉시, 캡슐의 베이스가 베이스판(17)에 대해 양의 압력 기밀 방식(positive and pressure-tight manner)으로 프레스되며, 이로써 최대 유출 흐름 교차부가 개구(24)에서 이루어진다. 그 후, 추출물이 유출 흐름 채널(22)(도 7)을 통해 흘러, 적절하게 수집되고 채널링될 수 있다.

도 8 및 도 9는 도 5에 따른 천공 수단(16)이 사용되고 있는 도 1에 따른 캡슐을 위한 커피 기기의 조제 모듈의 단면도이다. 이 장치(28)의 필수 구성요소는 캡슐 홀더(29)를 포함하며, 전술한 천공 수단(16)이 그 베이스에 통합되어 있다. 캡슐 홀더는 조제 챔버를 형성하기 위해 덮개부(30)에 의해 밀폐되거나 밀봉될 것이다. 덮개부는 그 일부분에 복수의 천공 요소(31)가 제공되며, 이들은 천공 수단(16) 상의 천공 요소와 유사한 방식으로 설계 및 배치될 수 있다. 덮개부(30)는, 레벨 기구(35)의 지원으로 프레임워크(34) 내에서 캡슐 홀더(29)를 향해 또한 캡 홀더로부터 멀어지도록 직선으로 이동될 수 있는 마운트(36)에 고정된다.

조제 챔버가 도 9에 따라 완전하게 밀폐되면, 캡슐(1)의 뚜껑 및 베이스는 전체 범위까지 천공된다. 펌프(도시하지 않음)를 통해, 조제 용수가 유입 흐름부(32)를 통해 안쪽으로 채널링되고, 뚜껑으로부터 베이스를 향해 캡슐을 통해 채 널링된다. 추출물, 즉 예컨대 제조된 커피가 유출 흐름부(33)를 통해 외부로 흐르게 된다.

도 10 내지 도 12에 따른 일례의 실시예의 경우에, 캡슐(1)은 환형 채널(8)의 내벽부(9)가, 그 상단에서, 볼록 형상으로 곡선을 이루고 있는 중앙 베이스부와 일체화된다는 점에서 도 1에 따른 캡슐과 상이하다. 또한, 환형 채널(8)의 외벽부(12)는 이음매 없이 또한 직경의 변화 없이 측벽(3)과 직접 일체화된다. 중앙 벽부(15)는 외부에서 가해지는 힘에 의해 뚜껑(5)을 향해 푸시될 수 있도록 설계되며, 그 결과 당연히 챔버(6)의 체적이 다소 감소된다.

이러한 조작이 도 13 및 도 14에 따른 장치(28)에 예시되어 있다. 조제 챔버가 캡슐 홀더(29) 및 이에 접촉되는 덮개부(30)에 의해 밀폐될 때에, 중앙 베이스부(15)는 여전히 외측으로 볼록하게 곡선을 이루고 있다. 그러나, 나선형의 압박 스프링(26)이 이 베이스부와 맞닿아 있고, 베이스부에 증가되는 힘을 가하게 된다. 여기서, 천공 수단(16) 내의 상승부(20)는 원뿔대 형상이 아닌 돔 형상으로 되어 있다.

도 14에 따른 밀폐 위치가 도달되기 전에도, 중앙 베이스부(15)는 캡슐의 뚜껑을 향해 오목하게 푸시되고, 그 결과 캡슐 내용물이 약하게 압박된다. 이에 의해, 커피 분말이 충밀하게 되고, 그에 따라 향상된 추출이 달성될 수 있다.

도 15는 도 4에서와 같이 보강 영역이 원뿔대 형상의 설계로 되어 있는 캡슐 베이스의 단면도를 도시하고 있다. 환형 채널(8)의 내벽부(9)는 뚜껑의 방향으로 특정 각도로 테이퍼된다. 남아있는 중앙 베이스부(14)는 채널의 베이스(11)에 평 행한 평면으로 연장한다. 채널의 베이스(11)에서의 벽 두께 a와 내벽부(9) 및 외벽부(12)에서의 벽 두께 b 간의 차이가 여기서는 명확히 드러나 있다. 이것은 가능한 한 베이스에서의 천공이 용이하게 이루어지도록 한다.

도 16에 따른 일례의 실시예의 경우에, 보강 영역은 뚜껑의 방향으로 원뿔형으로 테이퍼되는 원통체를 형성한다. 그러므로, 채널(8)의 내벽부는 명확하게 원통부(9a)와 원뿔부(9b)로 구성된다.

도 17에 따른 일례의 실시예의 경우에, 보강 영역은 돔 형상이며, 이 경우에서의 돔은 구형상이다. 내벽부(9)는 여기서는 명확하게 구형상부를 형성한다.

도 18은 도 10에 따른 일례의 실시예에서와 같이 채널(8)의 외벽부(12)가 직접 측벽(3)과 일체화되는 캡슐을 도시하고 있다. 그러나, 중앙 베이스부(14)는 도 1에 따른 일례의 실시예에서와 동일한 설계, 즉 채널의 베이스(11)에 평행한 평면으로 된다. 또한, 캡슐(2) 몸체는 뚜껑 영역에 둥글게 둘러싸고 있는 적층 에지(38)가 형성되어 있다. 이 에지는 원통 형상 벽부에서 원뿔대 형상 벽부로의 변환부로서 설계된다. 일례의 실시예의 경우에, 채널의 베이스(11)를 제외한 전체 캡슐 몸체는 예컨대 약 0.3 ㎜의 균일한 벽 두께를 갖는다. 대조적으로, 채널(8)의 환형의 베이스(11)의 벽 두께는 불과 0.15 ㎜이다.

도 19는 적층된 상태의 2개의 캡슐 몸체(2a, 2b)를 도시하고 있다. 예시된 바와 같이, 캡슐 몸체(2a)의 적층 에지(38)는 그 아래의 캡슐 몸체(2b)의 원주 방향 플랜지(39) 상에 걸쳐져 있다. 캡슐 몸체의 측벽(3a, 3b)은 서로에 대해 완전히 밀착하지 않고, 약간의 상호간 공차를 갖는다. 또한, 플랜지(39)에서부터의 적 층 에지의 거리의 치수는 내벽부(9a, 9b)가 마찬가지로 서로 이격되도록 정해진다. 이러한 방법으로 캡슐 몸체가 서로 물리게 되는 것을 방지한다. 생산 라인에서, 캡슐 몸체는 적층체로서 제공되며, 채워지기 위해서는 자동으로 뽑아내어 진다.

도 20은 베이스 영역의 설계가 도 18에 따른 일례의 실시예의 설계와 유사한 캡슐의 다른 예의 실시예를 도시하고 있다. 그러나, 중앙의 베이스부(14)는 각각 내벽부(9) 및 외벽부(12)의 벽 두께 b 또는 캡슐 측벽(3)의 벽 두께 b보다 육안으로도 명확하게 더 큰 벽 두께 c를 가지며, 채널(8)의 베이스(11)에서의 벽 두께 a보다 현저히 크다. 이 예의 실시예에서의 벽 두께 b는 약 0.28 ㎜인 반면, 벽 두께 a는 0.15 ㎜이고, 벽 두께 c는 0.6 ㎜이다. 중심축에 대한 측벽(3)의 경사 각도 α는 약 7.5°이다. 이러한 경사 각도에서는, 단독 캡슐 몸체를 상호 물림 없이 적층할 수 있으며, 이 때문에 캡슐 몸체가 툴로부터 비교적 용이한 방식으로 빼내어질 수 있다.

도 21은 천공 수단의 다른 예의 실시예를 도시하고 있다. 도 5에 따른 예의 실시예와는 달리, 이 천공 수단은 평탄 디스크(17)로만 구성되며, 이 평탄 디스크 상에는 복수의 텐트 형상 또는 파라미드 형상 천공 요소(19)가 환형의 형태로 배치되어 있다. 이들 천공 요소는 천공 방향에 대해 경사져 있는 천공된 측벽(40)으로 구성되며, 각각의 한쪽 측벽이 펀칭되어 디스크(17)의 재료로부터 떨어져 나와 세워질 수 있다. 그 후, 천공된 나머지 2개의 측벽이 각각 디스크 또는 세워진 측벽에 가해져 용접된다. 캡슐 베이스의 천공을 더욱 용이하게 하기 위해, 추가의 나이프 에지(41)가 통합될 수 있다. 천공된 측벽(40)은 전술한 스트레이닝 필름과 유사한 매우 미세한 개구를 가질 수 있다. 이러한 방식으로 형성된 천공체는 캡슐의 베이스 채널 내로 용이하게 천공하고, 매우 우수한 스트레이닝 작용으로 액체의 신속한 유출 흐름을 발생시킨다.

디스크(17) 내의 중앙 개구(42)는 한편으로는 디스크를 캡슐 지지체에 고정하도록 작용하고, 다른 한편으로는 여기에는 도시되지 않은 원뿔대형 상승부를 고정하도록 작용한다.

당연히, 중앙의 보강 영역을 형성하기 위한 다른 실시예도 가능하다. 구체적으로, 내벽부는 상이한 경사 각도, 상이한 정도의 곡률, 또는 상이한 벽 두께를 가질 수 있다. 사출 성형에 의해 제조된 캡슐 몸체에 대해서는, 예컨대 별 형상의 라멜라를 통해서와 같이 추가의 벽부를 통해 환형 채널의 중앙에 있는 보강 영역을 보강하는 것도 가능하다. 캡슐의 베이스를 천공하기 위한 수단은 최적의 센터링을 보장하기 위해 환형 천공 영역의 중앙에서 보강 영역의 구성에 적합하도록 구성된다.

Claims (25)

1. 측벽(3) 및 상기 측벽과 일체로 형성된 베이스(4)를 가지는 회전 대칭으로 형성된 캡슐 몸체(2)로 이루어지는 캡슐(1)로서, 상기 캡슐은, 상기 캡슐 몸체를 덮고, 음료를 제조하기 위한 물질(7)을 담고 있는 밀폐된 챔버(6)를 형성하기 위한 용도의 뚜껑(5)을 가지며, 상기 뚜껑(5) 및 상기 베이스(4)는, 액체가 상기 뚜껑(5)으로부터 상기 베이스(4)를 향해 상기 챔버를 통해 채널링되도록, 상기 캡슐의 외부에 배치된 수단(16, 31)에 의해 천공될 수 있고, 상기 물질(7)이 상기 캡슐의 상기 베이스(4) 상에 직접 놓여지고, 상기 베이스(4)는 외벽부(12) 및 내벽부(9)를 가지는 환형 채널(8)을 가지며, 상기 환형 채널의 내벽부(9)는 상기 뚜껑을 향해 테이퍼되는 원뿔대 형상의 보강 영역을 형성하고, 상기 채널의 베이스(11)는 천공 가능한 영역을 형성하고,

   상기 천공 가능한 영역의 지역에서의 상기 베이스(4)의 벽 두께는, 상기 내벽부(9)의 벽 두께와 상기 외벽부(12)의 벽 두께 중 적어도 하나보다 작은,

   캡슐.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캡슐의 세로 방향의 중심축(10)에 관하여, 상기 내벽부의 높이는 상기 내벽부의 평균 직경(dm)보다 작은, 캡슐.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 채널(8)의 외벽부(12)는 상기 뚜껑을 향해 원뿔대 형상으로 넓어지고, 상기 측벽(3)과 직접 일체화되는, 캡슐.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 채널(8)의 외벽부(12)는 상기 뚜껑을 향해 원뿔대 형상으로 넓어지고, 숄더부(sholder)를 통해 또는 레이디어스(radius)를 통해 상기 측벽(3)과 일체화되는, 캡슐.
5. 제4항에 있어서,

   상기 채널(8)의 상기 내벽부(9)는 상기 외벽부(12)와 상기 측벽(3) 사이의 상기 숄더부 또는 상기 레이디어스의 개시점의 평면으로 연장하는, 캡슐.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,

   상기 내벽부(9)의 벽 두께가 상기 채널(8)의 베이스(11)의 벽 두께보다 적어도 1.5 배 내지 2 배 더 큰, 캡슐.
8. 제1항에 있어서,

   상기 내벽부(9)의 벽 두께가 0.20∼0.36 ㎜이며, 상기 채널의 베이스에서는 벽 두께가 0.1∼0.2 ㎜인, 캡슐.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 내벽부(9)는, 상기 캡슐의 내측을 향해 연장되고 외측을 향해 개방되어 있는 컵 형상의 캐비티의 범위를 정하는, 캡슐.
10. 제4항에 있어서,

    상기 내벽부(9)는, 그 상단에서, 상기 채널의 베이스(11)에 평행하게 연장되는 중앙 베이스부와 일체화되는, 캡슐.
11. 제10항에 있어서,

    상기 중앙 베이스부(14)의 벽 두께는 상기 채널의 상기 베이스에서의 벽 두께보다 큰, 캡슐.
12. 제10항에 있어서,

    상기 중앙 베이스부(14)는 상기 외벽부(12)와 상기 측벽(3) 사이의 상기 숄더부 또는 상기 레이디어스의 개시점의 평면으로 연장하는, 캡슐.
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 내벽부(9)는, 그 상단에서, 오목하게 내측으로 곡선을 이루고 있는 중앙 베이스부와 일체화되는, 캡슐.
14. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 내벽부(9)는, 그 상단에서, 볼록하게 외측으로 곡선을 이루고 있는 중앙 베이스부(15)와 일체화되는, 캡슐.
15. 제14항에 있어서,

    상기 중앙 베이스부(15)는, 외측에서 가해지는 힘에 의해 오목하게 내측으로 푸시될 수 있도록 가요성을 갖는 형태로 구성되는, 캡슐.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 캡슐 몸체(2)는 플라스틱 재료로 구성되는, 캡슐.
17. 제1항에 따른 캡슐을 위한 캡슐 몸체로서, 측벽(3)이 추가의 캡슐 몸체에 의해 지지되도록 하는 용도의 적층 에지를 가지며, 상기 적층 에지는 적층된 캡슐 몸체의 경우에 상기 채널(8)의 상기 내벽부(9)가 서로 거리를 두고 배치되도록 배치되는, 캡슐 몸체.
18. 제1항에 따른 캡슐(1)의 베이스(4)를 천공하기 위한 수단(16)으로서, 복수의 천공 요소(19)가 배치되는 환형의 천공 영역(18)을 갖는 베이스판(17)을 가지며, 원뿔대 형상의 상승부(20)가 상기 천공 영역의 중앙에 배치되는, 천공 수단.
19. 제18항에 있어서,

    상기 천공 영역(18)은 환형 수조(annular trough)를 형성하는, 천공 수단.
20. 제18항에 있어서,

    상기 천공 요소(19)는 선단(tip) 또는 절단 에지(cutting edge)로 테이퍼되는 몸체를 형성하며, 상기 베이스판(17)을 통해 연장되고 상기 몸체의 하나 이상의 측면(23)을 향해 개방되어 있는 유출 흐름 채널(22)을 갖는, 천공 수단.
21. 제20항에 있어서,

    상기 몸체의 상기 측면에 있는 개구(24)는 스트레이닝 필름(straining film)(25)으로 덮여지는, 천공 수단.
22. 제18항에 있어서,

    상기 천공 요소는 복수 면의 공동 몸체(multi-surface hollow body)로서 설계되며, 이들 면 중의 하나 이상의 면이 천공 방향에 대해 경사진 면이며, 그 면 상에는 개구가 천공 스트레이너 구조(perforated strainer structure)로 배치되는, 천공 수단.
23. 제18항에 있어서,

    상기 천공 요소(19)는 중앙에 있는 원뿔대 형상의 상승부와 동일한 높이인, 천공 수단.
24. 제18항에 있어서,

    원뿔대 형상의 상승부에 나선형 압박 스프링(26)이 배치되며, 상기 압박 스프링의 자유 단부가 베이스판에 대해 프레스될 수 있는 캡슐의 베이스에 위치될 수 있는, 천공 수단.
25. 제1항에 따른 캡슐(1)을 이용하여 음료를 제조하는 장치로서, 밀폐된 챔버를 형성하기 위해 서로에 대해 프레스될 수 있는 2개의 챔버 파트를 가지며, 그 중 하나의 챔버 파트가 캡슐을 수용하기 위한 캐비티를 갖는 캡슐 홀더(29)로서 설계되며, 다른 하나의 챔버 파트가 상기 캐비티를 밀폐하기 위해 덮개부(30)로서 설계되며, 상기 캐비티의 베이스는 제18항에 따른 천공 수단(16)을 가지며, 상기 덮개부는 마찬가지로 천공 수단(31)이 제공되어, 상기 캐비티가 밀폐될 때에, 그 안에 배치된 캡슐의 베이스 및 뚜껑이 천공되어 액체가 이를 통해 채널링될 수 있는,

    음료 제조 장치.

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