JP2012531228A - 識別要素を埋め込んだ飲料調製用のカプセル - Google Patents

Abstract

飲料を調製するためのカプセル（１）において、このカプセル（１）は、飲料原料（６）を収容する空洞（５）を形成するために連結された第１の被覆壁（３Ａ）および第２の被覆壁（３Ｂ）と、飲料製造装置（１３）の検出手段（２）を用いて非接触性の識別要素（８）を検出することによってカプセルを識別するための非接触性の識別要素（８）とを備え、識別要素（８）は空洞（５）の中に配置されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料製造機、例えばコーヒーマシンなどにおいて飲料を調製するためのカプセルに関する。本発明は、より詳細には、飲料製造機内に挿入されたカプセルの検出を可能にするための識別要素を備えるカプセルに関する。本発明はまた、カプセルを受容するようになされた飲料製造装置、ならびにカプセルおよび飲料製造装置を「システム」として組み合わせたものにも関する。

飲料製造システムは、小分け飲料、特に、所定の用量のコーヒー、茶、粉ミルクなどの飲料原料を収容するカプセルを用いて長年にわたって開発されている。かかるシステムの多くの利点、特に、かかるシステムの利用および洗浄作業上の利便性、ならびに注出される抽出飲料のより優れた品質管理が広く認識されてきている。

「カプセル」という用語はこの場合、小さな包み、ポッドまたはカートリッジも意味するように用いられる。

装置内に挿入されるカプセルを読取り機などによって認識する目的で、無線（ＲＦ）識別子をカプセルに関連付けることが知られている。このような識別により、飲料製造装置内で、識別子の検出に応答して特定の動作を変えることが可能になる。例えば、抽出動作は、検出されたカプセルのタイプに適合さするように適宜修正することができる。例えば、水温や飲料容積などの抽出パラメータを変えることができる。

国際公開第０２／２８２４１号パンフレットは、例えば電磁的に検出可能な磁気データ記憶媒体など、マシンにより解釈可能な特徴をカプセル上に具備するコード化されたコーヒー包みに関する。

国際公開第２００５／０４４０６７号パンフレットは、レセプタクルの内壁上に配置された磁気リボンを備える飲料調製用のレセプタクルに関し、レセプタクルの周囲にはより長い寸法のリボンが円周方向に延びる。磁気読取り機によって正確に読み取られるには、レセプタクルと読取り機との間の相対回転運動が必要である。

仏国特許第２９１２１２４号明細書は、飲料を調製するための小分けパックに関し、小分けパックは、可撓性の壁のシームによって連結された２つの可撓性の壁と、パックのシームにある強化周縁部内に配置された非接触読取り用のＲＦＩＤタグとを備える。

欧州特許出願公開第１８９０２７１号明細書は、製品の規定用量を伴う容器と、複数の容器のそれぞれに関連するＲＦＩＤタグとを有する煎出製品の注出を制御する方法に関する。

欧州特許出願公開第１７５５０９０号明細書は、特にガラス瓶またはＰＥＴボトルを再生利用するための払戻し可能な保証金を有する品目を、その品目上に貼られたラベルなどの磁気的、電磁気的、および／または光学的識別手段を用いて識別し確認するための装置に関する。

米国特許第６７４７５５９号明細書は、物品監視用のガラス被覆非晶質の磁性マイクロワイヤマーカに関する。

従来技術の解決法は一般に、無線タグなどの非接触性の識別子と飲料小分けパックとを関連付けようとするものである。このパックは一般に、パックの生産時に製造することができる、タグに対する支持体を形成している。

パック上に配置されたある種の識別子は、劣化したり、除去されたり、あるいは変更されたりする可能性がある。ある種の識別子は圧力または曲げに対して特に弱く、容易に破損しうる。具体的には、小分けパックは、飲料抽出ユニットが機械的におよび／または液圧で閉鎖している間、パックの周囲または上で比較的大きな力を受ける。

その結果、識別子は損傷を受けることがあり、もはや読取り可能ではなくなり、カプセルは回復できないほどに毀損される。

さらに、小分けパックは包装費やその他の理由で可撓性の壁で作られることがあり、したがって小分けパックは変形に対して弱く、それによって、信頼性のある検出を確実にするために必要な識別要素の位置または完全性を保証することができない。

識別子が仏国特許第２９１２１２４号明細書と同様にシーム内に配置される場合、識別子の物理的完全性を確保するために強化部分が必要となりうる。通常、過度の厚みを局所的に形成する強化部分（例えば、ボール紙または繊維）が存在するため、カプセルの２つの可撓性の壁を一体に連結し、シームで良好な連結を実現するのはさらに困難である。

ある種の識別子は、最小長さおよび正確に読み取られるべき特定の位置決めを必要とする。そうでなければ、受信信号は劣化したり、弱すぎたり、あるいは存在さえしない。したがって、パック上に、特にシームに識別子を配置することは、重要な設計制約条件に影響を与える可能性がある。例えば、シームは少なくとも局所的に大きくされなければならず、カプセルは、もはや飲料製造装置の摺動部を正確に通り抜けられないか、あるいは挿入前にカプセルの検出部を特定方向に向けることが必要となりうる。

具体的には、飲料製造装置の少なくとも１つの電磁コイルから発せられる磁場の放出を利用する検出技術の場合、カプセル上の識別子のサイズおよび位置は、識別子の変更された信号の正確な読取りを確保する上で決定要因となる。受信用電磁コイルによって受信された信号に欠陥があると、飲料製造装置の機能は直ちに不良または異常になる。

本発明は、カプセルの設計にさらなる自由度を与え、より信頼性の高い信号検出を確保し、かつ例えばカプセルの取り扱い中に識別子が損傷または劣化しにくい解決法を提案することを目的とする。

このため、本発明の主要原理は、カプセルが飲料原料を収容する空洞内に非接触性の識別子を含んでいることである。具体的には、識別子は、飲料原料の塊の中に少なくとも部分的に埋め込まれる。その結果、識別子は外部の機械的拘束から保護される。さらに、識別子の寸法および位置決めは、取り囲むパックの全体的な形状、構造および／または設計に影響を及ぼすことなく、より柔軟に変更することができる。

したがって、本発明は飲料を調製するためのカプセルに関し、このカプセルは、
飲料原料を収容する空洞を形成するために連結された第１の被覆壁および第２の被覆壁と、
飲料製造装置の検出手段を用いて接触識別要素を検出することによってカプセルを識別するための非接触性の識別要素とを備え、
識別要素は空洞の中に配置される。

一形態では、識別要素は飲料原料内に少なくとも部分的に埋め込まれる。「部分的に埋め込まれる」とは、識別要素は、識別要素の長い方の寸法に沿ってカプセルの被覆壁に沿って延びてはいないが、要素の複数の表面のうちの少なくとも１つが飲料原料で満たされた空間によって被覆壁から離隔されることを意味する。要素は、飲料原料の中に完全に埋め込まれることがより好ましい。「完全に埋め込まれる」とは、要素の外側表面の少なくとも９０％が、カプセルの被覆壁から離れているか、または被覆壁から飲料原料もしくは空隙によって隔てられていることを意味する。

より具体的には、識別要素は、磁場生成装置によって生成された交流磁場の存在下でカプセルの検出を可能にするための磁気応答性要素とすることができる。

「磁気応答性」とはここでは、一般に、識別要素（または短く「識別子」とも称される）は、電磁的検出手段によって与えられる磁束の影響下で、識別要素の特定の組成に対応するとともに、別の組成に比べてまたは１つまたは複数の基準磁気特性に対して識別可能であるかまたは少なくとも区別可能である磁気特性または強磁性特性、特にバルクハウゼン特性を有することを意味する。

第１の被覆壁および第２の被覆壁は、溶接、圧着、接着、これらの組合せなどによって周縁シームに沿って連結されることが好ましい。

より具体的には、磁気応答性要素は、１つまたは複数のワイヤまたは帯を備えたような細長い要素である。

ワイヤまたは帯は、好ましくは、実質的にカプセルのほぼ中心縦軸線に沿って向けられる。

「実質的に中心軸線に沿って向けられる」とは、磁気応答性材料、例えばワイヤを含む要素が、縦軸線と合致するかまたは平行であり、最終的に、中心縦軸線に対して４５度未満、好ましくは１０度未満の角度で傾けられることを意味する。

カプセルの「縦軸線」とは、カプセルの中心を通り、カプセルのシームを通るカプセルの横断面に対して直交し、かつ第１および第２の被覆壁を第１および第２の被覆壁のそれぞれの中心領域内で横切る軸線を意味するように意図されている。

要素は実際、磁気読取り可能な応答が得られて要素の識別が可能になるという条件で、カプセルの縦軸線に対して平行であり、かつこの軸線から数ミリメートルだけ隔てることができる。

そのような特定の方向に向けることの一利点は、飲料製造装置の検出手段に対する識別子の所定の基準位置を保持する能力に由来する。その結果、飲料製造装置内のカプセルの位置は、この装置内の識別子の位置自体がこの所定の基準位置に保持されるかぎり、あまり重要でない。この構成により、カプセルの設計を大幅に簡略化することも可能である。カプセルの外部設計および／または体積は、読取り可能な信号を依然として生成するかぎり互いに異なることができる。このことは、特に検出装置の位置、サイズおよび数に関係する飲料製造装置の設計の簡略化にも関係する。

具体的には、飲料製造装置の検出手段は、識別要素の近くに、磁束を生成するための電磁エミッタおよび電磁レシーバを備える。

エミッタおよびレシーバは一般に、交流電流から得られる磁場を与え、比較的低い周波数（すなわち３５〜６０Ｈｚ）で正弦波信号または矩形信号を形成する。識別子を磁場にさらすと、１つまたは複数のバルクハウゼンジャンプ（または電圧パルス）が生成され、バルクハウゼンジャンプは電磁レシーバによって検出される。

識別子が検出されるようにするためには、識別子は、検出装置によって生成される磁束線にほぼ接する位置に延びる。したがって、識別子をカプセルの中心縦軸線に沿って配置することにより、エミッタおよびレシーバは、カプセルの付近かつ軸線の周囲、より正確には、カプセルを受容する抽出チャンバの中心軸線の周囲であれば、識別子を収容したカプセルに対してどこに配置してもよい。これらの要件は容易に考慮に入れることができ、比較的小型のカプセルホルダが、検出装置、すなわちエミッタおよびレシーバを支持しかつ容易に一体化するように設計されうる。

第１の被覆壁および第２の被覆壁は、薄いアルミニウム、プラスチック、ろ紙、またはそれらを組み合わせたものなどの可撓性の包装材料で作ることができる。第１の被覆壁および第２の被覆壁は、それぞれカプセル内への水の導入およびカプセルからの液体抽出物の注出を可能にするために、飲料製造装置の穿孔手段によって穿孔されるものとすることができる。別の形態では、被覆壁の一方が、可撓性の箔部材や可撓性の予め穿孔された壁などの第２の被覆壁で閉鎖されたほぼ剛体とすることもできる。別の形態では、両方の被覆壁が比較的剛性に富む材料で作られ、予め穿孔されていてもよい。別の形態では、被覆壁は、多孔質紙や多くの小さい穴を有するプラスチック膜などのフィルタ材料で形成される。

一形態では、カプセルは周縁シームを通る横断面に沿って対称とすることができ、磁気応答性要素は中心平面（Ｐ）に対して実質的に垂直に配置される。カプセルの対称性は、カプセルを飲料製造装置内に挿入する側に関係なく、すなわちカプセルが適所にあるかまたはカプセルホルダに移されたときに、読取りを確実にするという利点をもたらす。

好ましい一形態では、磁気応答性要素は、少なくとも１つのバルクハウゼンジャンプをもたらす磁気応答性材料を含む。

磁気応答性要素は、少なくとも、磁気応答性材料を収容するシース、ストリップ、ラベル、またはリボンなどのカバーを備えることができる。カバーは、取扱いが容易であるとともに、磁束の接線でカプセルの基準軸線と一直線になってカバーの長さに沿って容易かつ確実に方向付けることができるという利点をもたらす。カバー、例えばシースは、磁気応答性材料を取り囲むプラスチックまたは他の材料（例えば、ゴム、セルロース）の押出し部として形成することができる。カバー、例えばシースは、磁気応答性材料の周囲に押し出されることがより好ましい。カバー、例えばシースは、空隙がその材料で充填される管状部とすることができる。管状部は円筒状外面を含むことが好ましいが、卵形、正方形、長方形などの他の形状も考えられる。この要素は、ＲＦＩＤタグに比べてさらにコンパクトまたは経済的な解決法でもある。

より具体的には、磁気応答性材料は、周期律表上の様々な化学元素、特に金属を含有する少なくとも１本のワイヤで作られることがより好ましい。ワイヤは、これらの元素を含有するガラス被覆を有する。例えば、ワイヤは、金属および／または半金属などの他の磁気応答性要素を含有する。典型的には、様々な比率のコバルト、クロム、鉄、シリコン、ホウ素などの元素が、それによって様々な組合せ体を形成する。金属と半金属とを組み合わせるとそれぞれ金属基合金になる。したがって、組み合わせたものはそれぞれ、磁場によって励磁されると、ワイヤに特定の磁気特性、例えば特定の磁気極性またはヒステリシス（Ｂ−Ｈ）ループをもたらす。

一形態では、カバー、例えばシースは単一のワイヤを収容する。他の考えられる形態では、カバーは複数のワイヤを収容する。一形態では、カバーは２本のワイヤまたは３本のワイヤを収容する。これらのワイヤは必ずしも直線ではなく、ある程度湾曲していてもよい。これらのワイヤはカバー内で平行に向けることができ、あるいは細長い組みひもの中に配置することもできる。これらのワイヤは、カバー内に一定の距離を置いて離間されることが好ましい。

カバーは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＥＴ、ポリアミド、ポリスチレン、ＰＬＡ、でんぷんベースの材料、セルロース、それらを組み合わせたものなどの材料で作ることができる。

個々のワイヤは一般に、コイル式エミッタによって一定の周波数（例えば３５〜６０Ｈｚ）で生成された磁気エネルギーが誘導されると、ワイヤの組成に応じてコイル式レシーバに特定の応答プロファイルをもたらす。具体的には、ワイヤは、交番電磁信号に特定の保持力を生成し、それによってコード化情報の「ビット」を与えることができる。それによって、様々なワイヤを組み合わせたものは、識別用検出装置のプロファイルを設定するために得られ、かつ比較されうる応答プロファイルの様々な特定の組合せをもたらす。したがって、特定の磁気応答プロファイルが固有コードを表す。具体的には、同じ組成の化合物を有するワイヤは１つのコードをもたらすことになる。互いに異なる組成物を有する異なるワイヤは様々な区別可能なコードをもたらすことになる。したがって、複数のマイクロワイヤはマルチビットコードをもたらす。区別可能なコードの数は、様々な組成物でなるワイヤを工業的に生産するとともに、それらのワイヤの応答プロファイルを識別し、かつ比較して、検出手段および制御手段による基準を設定する可能性をもたらす。

磁気応答性ワイヤの長い方の寸法（長さ）は、好ましくは５〜２０ｍｍであり、最も好ましくは８〜１５ｍｍである。ワイヤの直径は１０ミクロンと２００ミクロンの間に含まれる。基本的に、カバー、例えばシースは、長さ８〜１５ｍｍ、直径約２０〜７５ミクロンのワイヤを１本または複数本収容する。

一般に、複数本のワイヤがカバー、例えばシースと共に押し出されると、得られる要素は、０．５〜３ｍｍ、より好ましくは約０．８〜１．５ｍｍの外径を有することができる。

考えられる一形態では、磁気応答性要素はさらに、取扱いを容易にするために外部保護ケーシング内で保護されることができる。このケーシングは、カプセルを取り扱ったり形成したりする間に要素が曲がらないようにするために剛性であることが好ましい。このケーシングは、飲料を抽出する間に空洞内の液体の圧力に対して液密でありかつ耐えることが好ましい。したがって、要素は、材料の要素から要素への移動を回避するために外部ケーシングによって分離され保護される。より具体的には、ケーシングは飲料原料の中に少なくとも部分的に埋め込まれる。「部分的に埋め込まれる」とは、ケーシングがケーシングの表面の少なくとも６０％が飲料原料、例えばコーヒー粉または空隙によって取り囲まれることを意味する。その結果、ケーシングは容易にはアクセスすることができず、原料自体または空隙によって外部圧力などから保護される。

ケーシングは、好ましくは食品用プラスチックまたは他の材料で作ることができる。例えば、ケーシングは、射出されたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリスチレン、またはそれらを組み合わせたもので作ることができる。外部ケーシングの厚みは外部ケーシングの機械的特性に応じて互いに異なることができるが、外部ケーシングの厚みは、保護される要素を取り囲むすべての面（すなわち、ガラス被覆ワイヤを収容するシース）に関して少なくとも１．０ｍｍであることが好ましい。

保護ケーシングは、カプセルの中心軸線（Ｉ）に沿って延び、かつ保護ケーシングの両端で閉鎖される管状部分を形成することが好ましい。

さらに、ケーシングは、カプセルの周縁シームのそばを通る中心横断面（Ｐ）に沿って管状ケーシングから円盤部がさらに延びることができる。この構成により、飲料原料、特に挽いたコーヒーを横切る、カプセル内の液体の分散を向上させることが可能になる。円盤部は、２つの被覆壁の一方を通ってカプセルに入った液体を円盤部の表面に沿って横方向に強制的に流れるようにする。その結果、円盤部のないケーシングに比べて改善した湿潤性を確認することができ、それによって比較的高い固形分を有するコーヒー飲料になる。結果は、円盤部の寸法、例えば、中心平面における円盤の直径と空洞の直径との比によって変わりうる。もちろん、円盤の直径は、中心平面に沿って空洞の内径より小さいことが好ましいが、空洞の内径の少なくとも半分であることがより好ましい。

本発明の好ましい一態様によれば、飲料原料は空洞内にぎっしり詰められた形をとる。「ぎっしり詰められた」とは、原料が焙煎し挽いたコーヒー粉などの圧縮粉末の１つまたは複数のタブレットとして形成されることを意味する。原料は、製造中に２つの被覆壁の一方の上に配置されるときに圧縮されるか、あるいは別の操作で圧縮され、次いでその被覆壁の上に移送されてから第２の被覆壁を封止することができる。

ぎっしり詰められた原料は識別子が動くのを妨げ、それによって、先に規定したように、原料を飲料製造装置内に挿入する前の移送および／または取扱いの後でも、より正確な位置を確保する。原料をぎっしり詰めるのは、識別子が埋め込まれた状態で１つの塊として取り扱える食品要素を形成するためである。食品要素は通常、この要素の側面上に加えられる少なくとも５ニュートンの力を受けて破損に耐える。

本発明はまた、飲料を調製するためのカプセルにおいて、
飲料原料を収容する空洞を形成するために周縁シームのところで連結された第１の被覆壁および第２の被覆壁と、
飲料製造装置の検出手段でカプセルを識別するための少なくとも１本の磁気応答性ワイヤを備える細長い非接触要素と
を備えるカプセルにも関する。

好ましい一形態では、上記の少なくとも１本の磁気応答性ワイヤは、カプセルのシームに沿って通る横断面に対して実質的に直交に配置される。

「実質的に直交に」とは、ワイヤが横断面に対して完全に垂直であるか、またはカプセルの縦軸線に対して４５度未満、より好ましくは１０度未満の角度で傾けられることを意味する。

カプセルは、横断シームを通る横断面に沿って対称でも非対称でもよい。

本発明の一形態では、カプセルはカップ形の本体とこの本体上に封止された底壁とを備え、識別要素は本体の内側側壁に連結される。

底壁は、引き裂き可能な膜、例えばアルミニウムおよび／またはプラスチック、多孔質壁、あるいはそれらを組み合わせたものを備えることができる。

本発明は、前述したようなカプセルを受容するようになされた飲料製造装置にも関し、この装置は、
抽出チャンバ内でカプセルを受容するための抽出ユニットと、
カプセル内に収容された識別要素を検出するための検出手段とを備え、
検出手段は、抽出チャンバの中心縦軸線の周りにほぼ同軸に配置される。

本発明は、前述したような、カプセルを受容するようになされた飲料製造装置を備える飲料製造システムにも関し、この装置は、抽出チャンバ内でカプセルを受容するための抽出ユニットと、カプセル内に収容された識別要素を検出するための検出手段とを備え、検出手段は、抽出チャンバのほぼ中心縦軸線に沿って配置されたときにカプセルの識別要素を検出するように配置される。

カプセルの識別要素は、識別要素の長い寸法の方の軸線が、抽出チャンバの縦軸線と合致するかまたは平行であるとき、あるいは抽出チャンバの軸線に対して４５度未満、より好ましくは１０度未満の角度で傾けられたときに、「実質的に抽出チャンバのほぼ縦軸線に沿って」配置される。

検出手段は、抽出チャンバの中心縦軸線が磁束線にほぼ接することになるように磁束を与えることがより好ましい。具体的には、検出手段は磁場生成エミッタおよび磁場生成レシーバで形成される。具体的には、エミッタおよびレシーバは、エミッタおよびレシーバのそれぞれの中心軸線が抽出チャンバの中心縦軸線と合致するように配置された磁気コイルで形成される。

識別子とエミッタの磁気コイルおよびレシーバの磁気コイルは、識別子が、識別子の長い方の寸法に沿って磁気コイルの中心軸線と合致する方向、または平行な方向に延びるように、互いに相対的に配置される。もちろん、既述したように、識別子の投影長さが読取り可能な応答をもたらすのに十分であることを条件として、４５度の相対偏差、好ましくは１０度の相対偏差が許容される。

エミッタおよびレシーバは円形の電磁コイルを備えることが好ましい。電磁エミッタは１つまたは２つのコイルを備えることができる。考えられる構成では、電磁エミッタは単一の送信用コイルを備え、電磁レシーバは単一の受信用コイルを備える。別の構成では、電磁エミッタは２つのコイルを備え、電磁レシーバは１つのコイルを備える。送信用コイルおよび受信用コイルは、抽出ユニットの同じ側または両側に配置することができる。受信用コイルの直径は送信用コイルより小さいことが好ましい。

別法では、より均一な電磁場を得るために、電磁エミッタは、ヘルムホルツコイル構成、すなわち、円形ループの半径に等しい、または近い距離で隔てられた第１の送信用コイルおよび第２の送信用コイル（すなわち１対の送信用コイル）を備え、それによって２つのコイルの間の中心平面に均一な磁場を生成する。ヘルムホルツコイル構成では、各送信用コイルは抽出チャンバのそれぞれの側面上に配置することができる。レシーバの受信用コイルは、抽出チャンバの片側に、好ましくは２つの送信用コイルの一方の内側に配置することができる。受信用コイルは、第２の送信用コイルと同軸であり、かつ抽出ユニットの中心縦軸線に沿って配置されることが好ましい。

さらに、検出装置は、エミッタおよびレシーバを外部の磁気妨害から保護するために、エミッタおよびレシーバの周りに遮蔽を備える。この遮蔽は抽出チャンバを取り囲むことが好ましい。この遮蔽は、エミッタおよびレシーバを飲料製造装置の中央制御ユニットから離隔することが好ましい。

飲料製造装置はさらに制御ユニットを備え、この制御ユニットは、電子インタフェースと検出手段から受けた情報を分析するためのプログラムとを具備しており、その情報に応答して飲料製造装置を制御する。この制御は、その情報に応じて装置内の抽出パラメータ（例えば温度、容積、圧力など）を選択的に変えることを含む。

本発明はまた、飲料製造装置と前述したような装置内に挿入されるようになされたカプセルとを具備するカプセルシステムも備える。

具体的には、カプセルシステムは予め定められた様々なタイプに関するカプセルで構成され、各タイプは、そのタイプの中には同じ強磁性特性を与え、タイプ間には異なる強磁性特性を与える識別要素を具備するカプセルを備える。その結果、同じタイプに関するカプセルは、同じタイプのカプセルを識別できるようにする認識できる磁気応答をもたらすことにより、電磁検出手段によって検出することができる。具体的には、同じタイプに属するカプセルの識別要素は、同じ組成の材料、すなわち金属合金のワイヤで作られ、異なるタイプに属するカプセルの識別要素は、異なる組成の材料、すなわち異なる金属／半金属合金のワイヤで作られる。

本発明のカプセルは、挽いたコーヒー、生コーヒー、水溶きコーヒー、葉茶、ハーブティー、水溶性茶、粉ミルク、粉末ココア、料理用粉末、幼児用調製粉乳、およびそれらの任意の組合せとすることができる飲料原料を収容する。

カプセルシステムは、前述したように、各タイプのカプセル内の要素の電磁プロファイルをそれぞれ検出し、次いで各タイプのカプセルを識別できるようにする検出手段および制御手段をさらに備える。

本発明のさらなる特徴および利点を添付図面に関して説明する。

飲料製造装置の検出装置に関連して本発明のカプセルの概略断面を示す図である。 第１の実施形態による識別子の、図１の平面Ｐに沿った断面拡大図である。 第２の実施形態による識別子の、図１の平面Ｐに沿った断面拡大図である。 本発明のカプセルが飲料製造装置内に配置された場合の第１の検出モードを断面で示す図である。 同じカプセルを有する第２の検出モードを図２の断面で示す図である。 第２の実施形態によるカプセルの部分断面図である。 図４のカプセルの断面図である。 本発明のケース入り磁気応答性要素の詳細図である。 第３の実施形態によるカプセルの部分断面図である。 検出装置のヘルムホルツ構成での別の実施形態を示す図である。 本発明のカプセルの一変形形態の断面図である。 識別子を収容するカプセルに対して送受信される時間関連の電圧信号の一例を示す図である。 一変形形態によるカプセルの概略断面図である。

図１を参照すると、本発明のカプセル１は、所定の位置および距離のところにある磁気検出装置２またはセンサの磁気的影響下に置かれるように意図されている。磁気検出装置２またはセンサは、好ましくは飲料製造装置（図示せず）内に配置され、後で説明するように、カプセルが検出動作位置に到達したときに作動する。センサは、飲料製造装置内のセンサから遠隔に配置されうるセンサに関連するアナライザ（図示せず）に信号を与える。

カプセルの容器は、第１の壁３Ａと対向する壁３Ｂとで対称的に形成することができる。これらの２つの壁は、液体に対して浸透性でも不浸透性でもよい。液体に対して不浸透性の場合、２つの壁３Ａ、３Ｂは、飲料製造装置内での使用前または使用時に、穿孔などによって開放される。これらの壁は、ガスバリア層、例えば薄いアルミニウム層またはＥＶＯＨ層が各壁の中に存在すると、気体に対してさらに不浸透性となりうる。容器は、例えばろ紙などでできた内部ろ過層をさらに備えることができる。２つの壁はすべてろ紙で形成することもできる。

２つの壁３Ａ、３Ｂは、中心横断面Ｐに沿ってシーム４で一体に連結する。シームは、各壁の周縁部を溶接することによって作ることができる。シームは、引き裂きに耐えることが好ましく、セルロース（例えば紙）、ポリマー繊維、プラスチック、ゴムなどの追加の層によって強化することができる。壁は、製造中に形成するのを容易にし、かつ包装材料の量を削減するために可撓性とすることができる。壁は、配向ポリプロピレン（ＯＰＰ）などの封止に適合する層で作られた内層を有することができる。壁は装飾層を含むこともできる。好ましい包装構成では、各壁が、（外部から内部へ）ＰＥＴ層／カラー層／接着剤層／アルミニウム層／接着剤層／ＯＰＰ層を含む多層で形成される。アルミニウム層は好ましくは１０〜８０ミクロンの厚みを有し、ＯＰＰ（すなわち配向ポリプロピレン）は５〜４０ミクロンの厚みを有し、ＰＥＴ層は５〜４０ミクロンの厚みを有する。

壁は、ろ紙とシーム用の溶接層とで形成することもでき、あるいはアルミニウムとろ紙とプラスチックとを組み合わせたもので形成することもできる。

連結された壁３Ａ、３Ｂは、飲料原料６によって少なくとも部分的に占有されうる内部空洞５の範囲を定める。好ましい一実施形態では、飲料原料は焙煎し挽いたコーヒーである。飲料原料は、タブレットなどのぎっしり詰められた形をとることが好ましい。ぎっしり詰められた塊の周縁部には環状空隙７が存在するかもしれない。最終的には、空洞は、コーヒー粉末からのガス（例えばＣＯ_２）放出により壁が外方に変形するのを阻止するために、シームで封止する前に不完全真空下に置くことができる。カプセルの得られる一般的な形は、両側にほぼ凸状の面でなる対称レンズ状容器とすることができる。

本発明の原理によれば、非接触性の識別要素８が空洞５の中に配置され、より具体的には原料の塊６の中に配置される。

塊はぎっしり詰められるので、要素８は、カプセル内の比較的正確な位置にしっかり保持される。その結果、要素は外部からは見えないが、カプセルは、検出手段２に対して所定の位置に配置されると確実に検出できるようになる。

より好ましくは、識別要素は、磁気応答性材料を収容する、プラスチック、例えばポリプロピレンの押出しシースで形成されていて、第１の壁３Ａおよび第２の壁３Ｂのほぼ中心領域９内を横切るカプセルの中心縦軸線Ｉにほぼ合致する。識別要素は剛性、半剛性または可撓性とすることができる。しかし、識別要素は、カプセル内に配置された場合、正確な検出を確実にするために少なくとも直線状に保持されるべきである。要素の中心位置が要素を取り囲む原料の塊と組み合わされているために、要素は比較的可撓性であっても、外装に損傷を与えずに曲げるのは困難であり、要素が外部の機械的拘束から比較的よく保護されている。

図１Ａに示されているように、識別子８には、磁場に対して感応性がある特定の材料組成物を収容するシース４０の形で磁気応答性要素が入っている。この材料は、電磁エミッタによって与えられた磁場によって励磁されたときに明確に識別できるバルクハウゼンジャンプを生成することにより電圧磁気信号を変化させることができる。例えば、非常に薄いガラス被覆４５でコーティングされた３本以上の金属合金含有ワイヤ４１、４２、４３がシース内に埋め込まれる。識別子内に設けられるワイヤが多数であると、より複雑な信号、例えば複数のジャンプ（本質的に、ワイヤ１本当たり１つの区別可能なジャンプまたはパルス）を、したがってより多くのコードを利用可能にすることが可能になる。これらのワイヤは、少なくとも０．５ｍｍの距離、好ましくは１〜２ｍｍの距離で隔てられることが好ましい。ワイヤが互いに近すぎると、一方のワイヤの応答は、他方のワイヤの存在によって影響を受け、信号の解釈でエラーを引き起こす可能性がある。シースは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、これらの組合せなどのプラスチックで作られることが好ましい。シースは、ワイヤの取扱いおよびカプセル内への挿入を容易にするために、ワイヤに追加の厚みを与える。シースは、別の断面、例えば長方形または三角形の形をとることができることに留意されたい。

図１Ｂでは、識別子８はまた、単一の金属合金含有ワイヤ４４を取り囲むシース４０で形成される。ワイヤの直径（ｄ_２）は一般に約２５〜７５ミクロンである。シースの直径（ｄ_１）は要素内のワイヤの数に依存するが、カプセルの取扱いおよび位置決めを容易にするのに十分であるべきである。シースの直径は一般に約０．８〜１．５ｍｍである。

図２および図３に示されているように、送信用コイル１０が、特定の周波数（例えば１０〜１５０Ｈｚ）で磁気エネルギーを識別要素８の中へ誘導する。エネルギーレベルに応じてワイヤの分子極性が変化し、その結果、受信用コイル１１によって特定の応答プロファイルとして検出することができる。この効果は、バルクハウゼン効果として知られており、受信用コイルによって検出することができる。したがって、磁化曲線または磁束密度曲線の応答プロファイルはワイヤの特定の金属組成に応じて変化する。ワイヤの合金材料およびワイヤの製造方法は、変化する磁気信号の再現性を確保するように確実に管理される。したがって、同じワイヤ組成が反復可能かつ識別可能なプロファイル応答を引き起こすことになる。

図２は第１の実施形態を示し、この実施形態では、検出装置２は飲料製造装置１３の抽出ユニット１２の注入側に配置される。装置１３はさらに、水タンク１４、送水管１５、水ポンプ１６、および給湯器１７を備える。送水管１５は抽出ユニットの給水部品１８と連通する。装置内には飲料製造装置を運転するためのコントローラ２２も設けられる。コントローラは、検出ユニットから来る信号を受信し、処理し、それにより装置の要素、例えばポンプや給湯器などをしかるべく制御するための抽出パラメータを設定するために、検出ユニット２のためのアナライザを備えることができる。アナライザは、検出ユニットを制御するとともに、検出されたカプセルの正確さおよび有効性を確認する電子マイクロチップで形成することができる。

他の考えられる応用例では、検出手段およびアナライザは飲料製造装置の外側に配置することができる。例えば、これらの手段は、作られたカプセル内の識別子の存在を管理したり、そのカプセルを識別または仕分けしたりするために、カプセル製造ラインまたは在庫管理領域に設置することができる。

本発明のカプセル１はさらに、飲料注出手段２０、例えば液体ダクトを備えるカプセルホルダ１９によってユニットの抽出チャンバ１９内に保持される。カプセルが、抽出ユニット１２内に、例えば下方部分１９上に挿入されると、識別子８は、カプセルの中心縦軸線Ｉが抽出チャンバ３１の中心軸線Ａに沿ってほぼ整列された状態で配置される。識別は抽出チャンバ３１を閉鎖する前後に開始することができる。抽出チャンバの閉鎖は、２つの部分１８、１９の相対的運動およびカプセルをカプセルのシームに沿ってはさみつぶすことによって実施される。検出手段２は、軸線Ａを中心にして注入部分１８上に配置することができる。したがって、送信用コイル１０および受信用コイル１１は軸線Ａの周りに同軸配置される。受信用コイル１１は識別子８のより近くに配置されることが好ましい。検出を可能にするために、検出装置２（すなわち電磁コイル１０、１１）によって生成された磁束線２１は軸線Ａにほぼ接して保持され、それによって識別子の検出が可能になる。この検出は、カプセルの中心軸線Ｉが抽出チャンバの中心軸線Ａに対して低い傾斜角度を作った状態で可能となりうることに留意されたい。かかる角度は、好ましくは３０度以下であり、最も好ましくは１０度以下である。したがって、カプセルの検出はカプセルを抽出チャンバに移す間に実施することができる。しかし、カプセルは、検出動作中に飲料製造装置に対して静止して保持されることが最も好ましい。

図３は一変形形態であり、この変形形態では、検出手段２は、カプセルが抽出チャンバ３１内に配置されたときにカプセル内の識別子８の検出を可能にするために、抽出チャンバの中心軸線Ａを中心にしてカプセルホルダ１９内に配置される。

図４〜図６では、識別子８は、厚い剛性プラスチック要素などの保護ケーシング２３内に埋め込まれる。ケーシングは、ケーシング内に挿入されたシース部分（１本または複数本のガラス被覆ワイヤを含む）を受容するための管状軸方向部分２４を備える。管状部分２４は、抽出中に液体の浸入を回避するために液密に閉鎖されることが好ましい。磁気感応性識別子８は、この識別子８が、カプセルを抽出チャンバ内に挿入する側がどちらでも検出手段を用いて同じ可読性を提供するように、平面Ｐの両側から同じ距離（ｄ）に延びることができることに留意されたい。代替実施形態では、要素８は、中心横断面Ｐの両側から様々な距離（ｄ）で延びることもできる。ケーシングは、例えば、被覆壁２、３の少なくとも一方と接触するように原料の表面に接することもできる。保護のために、識別要素８の長さＬは距離ｄの２倍未満であることが好ましい。さらに、識別要素８の両端部はケーシングの両端部２６、２７に対して差し込まれていることが好ましい。

ケーシングには、ケーシングの中心から中心平面Ｐに沿って突出する円盤部２５を設けることができる。円盤部はいくつかの機能を確保することができ、その機能のうちの１つは、特に粉末をぎっしり詰めてタブレットを形成する前に、飲料原料の塊の中でのケーシングの位置および安定性を高めることとすることである。ケーシングは、原料をぎっしり詰めてタブレットにするときに動きにくく、ケーシングの延長軸線Ｉに沿ってよりよく保持することができる。円盤部２５のもう１つの機能は、カプセルを壁２から壁３へ横切る液体の流れが円盤部の上で横方向に強制的に案内されるようにすることである。円盤部は、特にぎっしり詰められたコーヒーの場合、飲料原料を湿らすのに好ましい影響を与えることが観察される。円盤部には、ケーシングを通る流れも分散させるための複数の貫通開口を設けることもできる。ケーシングは、識別子８とケーシングの外側部分２３との間の空隙を満たす内部インサートによって得られる閉鎖端部２６、２７を有する。

もちろん、軸線Ｉに対する識別子のわずかな偏差は、検出手段および識別子の性能と検出手段および識別子の位置とに応じて許容することができる。具体的には、縦軸線に対する±４５度の偏差が考慮され、ほぼ軸線Ｉに沿って向けられる。しかし、最も好ましくは、±１０度の最大偏差が推奨される。万一に備えて、識別子は軸線Ｉに対して一定角度（α）に傾けられ、識別子の長さ（Ｌ）は依然として読み取れるように最大化されて、軸線１上へのＬ・ｃｏｓαを表す識別子の垂直投影が軸方向成分、すなわち好ましくは５〜１０ｍｍを与えるのに十分となるようにすべきである。そのうえ、識別子は軸線Ｉに対して平行オフセット構成で配置することもできる。複数の個々の識別子もまた、カプセル内に、例えば平行構成またはわずかに傾けられた構成で配置することができる。

図７では、ケーシングは、前の例の円盤２５の直径より大きい直径の円盤部２８を有する。上壁３Ａは、カプセルに水が入るように多数の孔３０が穿たれて示されている。したがって、液体の流れは空洞５の周縁の方へさらに押しやられる（矢印３１参照）。

一般に、円盤部（２８）には、カプセルを通る液体をより均等に分散させるために多数の開口を設けることができる。開口は、カプセル内で達成されるべき流れパターンに応じて異なる直径とすることができる。

図８は、本発明の別の実施形態による飲料製造ユニットを、このユニットにカプセルが挿入された状態で示す。検出装置については、電磁エミッタ１０はこの場合、ヘルムホルツコイルとして、第１のコイル１０Ａおよび第２のコイル１０Ｂで構成される。第１の送信用コイル１０Ａと第２の送信用コイル１０Ｂは、コイルの円形ループの半径に等しい、または近い距離で隔てられ、それによって２つのコイルの間の中心平面内に均一磁場を生成する。２つのコイルは、２つの円形コイルの間の中心面内に均一磁場を生成するために、好ましくは円形ループの半径にほぼ等しい距離で隔てられた、それぞれが巻数Ｎでありかつそれぞれが電流を伝える導電円形コイルであることが好ましい。受信用コイル１１は第２のコイル１０Ｂの内側に配置される。各送信用コイルは、例えば、直径０．１ｍｍ、巻数約１０００のコイル銅線で形成することができる。受信用コイルは、例えば、直径約０．１ｍｍ、巻数約１３００の導線で作られたより小さい直径のコイルとすることができる。外部電磁波源との干渉を低減するために、電磁波に対する遮蔽５０を検出装置２の周囲に設けることができる。受信用コイルとカプセルの間の距離は、受信信号の正確な検出を確実にするために比較的小さくするべきである。かかる遮蔽は、例えば、直流モータの磁石またはファラデーケージとすることができる。ファラデーケージは、抽出ユニットの周囲に配置された金属ハウジングで形成することができる。ファラデーケージは金属格子や金属塗装でもよい。

図９では、本発明のカプセルは、カプセルのシーム４において非対称であり、外方に延びる横フランジ状のリム６１を有するカップ形の本体６０を形成している第１の被覆壁３Ａを備える。底壁６２を形成している第２の被覆壁３Ｂはシーム４のところでリム６１上に封止される。底壁６２は液密箔またはフィルタエレメントとすることができる。カプセルは、挽いたコーヒー、茶、粉末ココア、粉ミルク、それらを組み合わせたものなどの飲料原料６３を収容する。飲料原料はカプセル内で自由な形をとることができるが、最終的には本体に充填する前にある程度まで圧縮される。この形態では、磁気感応性要素８がカプセルの内部側壁に配置されかつ固着される。この要素はまた、カプセルのほぼ中心軸線方向Ｉに対して小角度Ｃを作る直線方向Ｊに沿って向けられた１本または複数本のワイヤとして延びる。要素８は、シーム４を通る横断面Ｐに対してほぼ直交している。方向Ｊは、軸線Ｉに対して好ましくは１０度未満の角度、最も好ましくは０〜８度の角度を作る。要素８は、カプセルの内側に接着ラベル６４によって固定することができる。ラベル６４は、図１Ａおよび図１Ｂに関して前述したように、ラベルはワイヤまたはワイヤを含む押出要素に対する支持体を形成しうることに留意されたい。本実施形態では、識別要素８は剛体によって保護されるが、後述するように抽出ユニットに配置された検出手段２による正確な読取りを提供するために、縦軸線Ｉに対してほぼ直交に向けられたままである。

識別方法は以下の原理に従って実行される。抽出ユニットの近くに、前述の相対的な位置に配置された１つまたは複数の送信用コイルは、識別子を励磁して正弦波励磁信号を生成する。変化のない送信信号７０（図１０）は、送信用コイルによって生成された電磁場を表す正弦波電圧信号を形成する。この信号は、バルクハウゼン効果が信号の所定の位相位置で、例えば正弦波の特定位置での明らかな識別可能なジャンプにより、信号に影響を及ぼすような方法で、識別子によって変化する。バルクハウゼンジャンプは、それ自体が知られるように、印加磁場に対する特定の応答を引き起こすワイヤ要素の速い再磁化作用によるものである。電圧応答がこのプロセス中に受信用（「ピックアップ」）コイル内で検出されると、この電圧応答は、時間に関連する電圧信号の１つまたは複数の鋭いピークになる。この変化は、磁気基準信号および変化した磁気信号から生じる差分を比較することによって検出され分析される。例えば、エミッタの送信交流信号７０とレシーバによって受信された変化した信号との差分は、図１０に示されている信号の曲線７１で表される。より詳細には、曲線７１上の１つまたは複数のジャンプ（または「ピーク」７４〜７５）の位置（すなわち保磁力）が測定され、様々な位置範囲（すなわち保磁力範囲）と比較される。それによって、各範囲がカプセルのタイプに対応する特定のコードに結び付けられる。ジャンプの振幅や継続時間などの他のパラメータが測定され、参照パラメータに対して識別されて、コードの識別を微調整することができる。

図１１は、本発明のカプセルのもう１つの考えられる変形形態を示す。この実施形態では、識別要素８は、追加の位置決め部材８０によってカプセルの空洞内の所定の位置に保持される。追加の位置決め部材８０は、空洞内の識別要素８の位置を、好ましくはカプセルの縦軸線Ｉに沿って決定する。この場合、飲料原料は、識別要素に対する支持体にはならず、ぎっしり詰められた飲料原料、バラの飲料原料、またはそれらを組み合わせたもののいずれかとすることができる。位置決め部材は、位置決め部材の両端部８１、８２の少なくとも一方をカプセルの被覆壁３Ａまたは３Ｂに接触するか、または連結される細長い控え手段とすることができる。好ましくは、第１の端部８１が被覆壁３Ａに当接し、位置決め部材の他端部８２が第２の被覆壁３Ｂに当接するかまたは連結される。位置決め部材８０は、識別要素８を入れる管状部分８３をさらに含むことができる。識別要素は、管状部分８３の中に圧入および／または接着することができる。もちろん、位置決め部材は他の多くの様々な形状をとることができる。例えば、２つの端部８１、８２は被覆壁に封止することもできる。被覆壁の少なくとも一方は、端部がその壁に封止され、かつその壁の中心において中空または管状である場合に、識別要素のためのある種の導管を形成するように、これらの端部の中心で開放することができることにも留意されたい。

本発明は好ましい形態に関して説明してきたが、他の考えられる変形形態が、特に検出技術および識別子のタイプに鑑みて可能である。また、カプセルは平面Ｐに沿って必ずしも対称ではない様々な形をとることができる。例えば、カプセルは膜で閉鎖されたカップ形の本体を有することができる。カプセルは部分的に剛性の包装材料で形成することもできる。

Claims (15)

1. 飲料を調製するためのカプセル（１）において、
   飲料原料（６）を収容する空洞（５）を形成するために連結された第１の被覆壁（３Ａ）および第２の被覆壁（３Ｂ）と、
   飲料製造装置（１３）の検出手段（２）を用いて非接触性の識別要素（８）を検出することによって前記カプセルを識別するための非接触性の前記識別要素（８）と、
   を備え、
   前記識別要素（８）が前記空洞（５）の内部に配置されることを特徴とする、カプセル。
2. 前記識別要素（８）が、前記飲料原料（６）内に少なくとも部分的に埋め込まれることを特徴とする、請求項１に記載のカプセル。
3. 前記識別要素（８）が、磁場生成装置（２、１０、１１）によって生成された磁場の存在下で前記カプセルの検出を可能にするための磁気応答性要素であることを特徴とする、請求項１に記載のカプセル。
4. 前記磁気応答性要素（８）が、実質的に前記カプセル（１）の縦軸線（Ｉ）に沿って向けられることを特徴とする、請求項３に記載のカプセル。
5. 前記カプセルが周縁シーム（４）を通る横断面（Ｐ）に沿って対称に成形され、前記磁気応答性要素（８）が細長くなっており、前記磁気応答性要素（８）の最長寸法に沿って、前記横断面（Ｐ）に対して実質的に垂直に延びることを特徴とする、請求項３または４に記載のカプセル。
6. 前記磁気応答性要素（８）が、前記磁場に応答して、検出された時間に関連する電圧信号に少なくとも１つのバルクハウゼンジャンプをもたらす磁気応答性材料を含むことを特徴とする、前記請求項３〜５のいずれか一項に記載のカプセル。
7. 前記磁気応答性要素（８）が、前記磁気応答性材料を収容するシース（４０）、ストリップ、リボン、ラベルなどのカバーを少なくとも１つ備えることを特徴とする、請求項６に記載のカプセル。
8. 前記磁気応答性材料が、異なる金属または半金属などの他の磁気応答性成分の組合せ体または合金のコアと、前記コアを取り囲むガラス被覆とを含む少なくとも１本のワイヤ（４１、４２、４３；４４）を備えることを特徴とする、請求項６または７に記載のカプセル。
9. 前記磁気応答性要素（８）の長い方の寸法（Ｌ）が５〜２０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のカプセル。
10. 前記磁気応答性要素（８）が細長いことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のカプセル。
11. 前記磁気応答性要素（８）が、前記飲料原料内に少なくとも部分的に埋め込まれた保護ケーシング（２３）内で保護されることを特徴とする、請求項１０に記載のカプセル。
12. 前記飲料原料（６）が焙煎し挽いたコーヒーを含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のカプセル。
13. 前記飲料原料（６）がぎっしり詰められることを特徴とする、請求項１２に記載のカプセル。
14. 非接触性の前記識別要素（８）が、前記第１の被覆壁（３Ａ）と前記第２の被覆壁（３Ｂ）の両方から隔てられることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のカプセル。
15. 前記識別要素が細長くなっており、縦方向に、２つの横端部によって範囲を定められた縦表面を備え、前記識別要素が、前記識別要素の横端部の少なくとも一方によって前記第１および／または第２の被覆壁と接触するが、前記識別要素の前記縦表面に沿って前記被覆壁と接触しないか、または前記被覆壁から隔てられることを特徴とする、前記請求項１〜１３のいずれか一項に記載のカプセル。

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