JP2013514831A - 音波エネルギーを使用した飲料形成装置及び方法 - Google Patents

Abstract

飲料カートリッジ（１０）及び音波エネルギーを使用して飲料を形成するための装置及び方法。カートリッジ（１０）は音波受信器（１１）を含み得て、これは、カートリッジ（１０）の内部空間に延在して、内部空間（１４）に音波エネルギーを導入する音波発信器を収容するように構成されているというような特徴を有する。音波受信器（１１）は音波エネルギーによって励振され得て、これが、音波受信器（１１）に、それ自身がカートリッジ（１０）内に音波エネルギーを導入させる。

Description

本出願は、2009年12月18日付けで出願された米国予備特許出願第61/284,477号及び2009年12月31日付けで出願された米国予備特許出願第61/335,083号の優先権を主張する。

本発明は、音波エネルギーを使用した飲料形成装置及び方法に関する。

様々な特許がコーヒー抽出時の音波エネルギーの使用を記述しており、それらは米国特許第４，７７９，５２０号、米国特許第４，９８３，４１２号、及び米国特許出願公開公報第２００８００３２０３０号を含み、これらは超音波エネルギーのドリップ抽出漏斗の外部へ、及び／又は漏斗の内側の挽いたコーヒー及び水への直接的な印加を記述している。

米国特許第４，７７９，５２０号明細書 米国特許第４，９８３，４１２号明細書 米国特許出願公開公報第２００８００３２０３０号明細書

しかし、抽出漏斗の外部への超音波エネルギーの印加は、抽出漏斗の内部における音波エネルギーの適切な制御を必ずしも許容せず、例えば、ある範囲が他の範囲とは異なる強度及び／又は周波数のエネルギーを受け取る結果となる。また、抽出漏斗の内部への音波エネルギーの印加は、ある場合には、金属外周を有する超音波プローブの消耗を引き起こし得て、消耗した物質が挽いたコーヒー又はその他の飲料媒体に堆積する結果となる。

本発明の形態は、飲料媒体とカートリッジ内部に導入された液体とを含む飲料カートリッジの内部への音波エネルギーの印加に関する。カートリッジは、カートリッジの内部空間への導入のための音波エネルギーを受け取る音波受信器を有するように構成され得る。例えば、音波受信器は、カートリッジの音響的に適合する部分を含み、ここが音波エネルギーに反応して振動するか又はその他の方法で動いて、それ自身がカートリッジ内部に音波エネルギーを送信する。いくつかの実施形態では、音波受信器は、音響的に透明な部分、音響結合媒体、音波発信器と相互作用する凹部又はその他の特徴、あるいは、音波発信機が音波エネルギーをカートリッジ内部に直接に送信することを許容するその他の特徴を含み得る。音波受信器は、カートリッジの内部空間の特定のエリアに音波エネルギーを向け、フォーカスし、分散させ、あるいはその他の方法で音波エネルギーを改変して、内部空間の少なくとも一部で音波エネルギーの強度をより一様にするか、及び／又は音波エネルギーにその他の影響を与えるように構成され得る。これは、音波エネルギーが効果的に飲料媒体内に通過路を形成して、そこを通って液体が、飲料媒体に十分に接触すること無くカートリッジを「短絡する」か又は通過し得るトンネリングのような、音波エネルギーが一つ又はそれ以上のエリアに集中することに関連した問題を避ける手助けとなり得る。トンネリングは、液体と飲料媒体との不十分な接触のために、結果として得られる飲料を薄くさせることがある。

本発明の一つの形態では、飲料を作製するための飲料形成装置における使用のために構成された飲料カートリッジが、閉じた内部空間を有する容器と、内部空間に位置する飲料媒体と、を含み得る。この飲料媒体は、内部空間に導入された液体とこの飲料媒体との相互作用によって飲料を形成するために使用され得て、例えば、ローストされて挽かれたコーヒー、甘味料、クリーマー、インスタントドリンク混合物、及びその他の可溶性及び／又は不溶性物質を含み得る。音波受信器が容器に関連付けられ得て（例えば、一体成型された部品として形成されて）、飲料媒体との相互作用のために閉じた内部空間の外側に位置する音波発信器から音波エネルギーを内部空間に送信するように構成され得る。例えば、音波受信器は、音波発信器を収容するように構成された容器に形成された凹部を含み得る。これより、プローブ状の音波発信器は、凹部内を延在し得て、音波エネルギーをカートリッジ内部空間に発するために使用され得る。カートリッジの少なくとも一部を音波発信器の周囲に位置することによって、音波エネルギーは、より効率的にカートリッジに及び内部空間内に送信され得る。他の実施形態では、音波受信器は、音波発信器のリセスに挿入されるように構成された容器の一部を含み得る。例えば、容器は、音波発信器によって収容される突起を含み得る。音波発信器が少なくとも部分的にカートリッジの一部を囲むようにすることによって、音波エネルギーは、より効率的にカートリッジに及び／又は内部空間内に送信され得る。音波受信器は、容器の側壁に配置され得て、例えばこのときには音波発信器を収容するノッチ又はその他の凹部の形態を取り、容器の蓋に、及び／又は容器の他の部分に、配置され得る。いくつかの実施形態では、音波受信器は、水、ジェル、又はその他の物体のような音響結合媒体を含み得て、これが、音波エネルギーを音波発信器からカートリッジの内部へ送信する手助けとなる。いくつかの実施形態では、音波受信器は、カートリッジの音響的に適合する部分を含み得て、例えばここは、音波発信器からの音波エネルギーが音響的に適合する部分を振動又はその他の方法で動かして、これが音波エネルギーをカートリッジの内部空間内に導入させるような「スピーカー」のように振舞い得る。

カートリッジは、容器がカップを含み、これが頂部開口とカップに取り付けられて頂部開口を閉じる蓋とを有するように、様々な異なる形態を取り得る。カップは、円筒形状、立方体形状、円錐又は円錐台形状、部分球体形状、四面体形状、又はその他の形状を有し得る。カップは、単一の部品として、例えば単一個の熱成型されたプラスチックとして作製され得て、又は、一緒に合体される複数の部品から作製され得る。例えば、カップは円筒形状の壁部材を含み得て、これが、円筒形状の壁の一端に取り付けられた平面板又は箔部材を有する。同様に、蓋が任意の適切な方法で構成され得て、例えば、積層された箔の層のような単一の部品、一緒に合体された複数の部品などを含み得る。加えて、カートリッジは、飲料媒体の液体との相互作用によって形成される飲料の少なくとも一部をろ過するように構成されたフィルタ要素を含み得る。例えば、フィルタ要素は、容器の内部に取り付けられて、飲料媒体と相互作用する液体がカートリッジを出る前にフィルタを通るように構成されたフィルタ紙を含み得る。

本発明の他の形態では、飲料形成システムが、飲料カートリッジを保持するように構成されたカートリッジ収容器と、液体を前記飲料カートリッジに導入するように構成された（カートリッジを穿孔する針のような）液体流入口と、音波エネルギーを飲料カートリッジに提供するように構成された音波発信器と、を含む。飲料カートリッジは、カートリッジ収容器によって保持され得て、上述のもののような構成を有し得て、例えば、閉じた内部空間を有する容器と、内部空間に位置する飲料媒体と、容器に関連付けられて飲料媒体との相互作用のために音波発信器から音波エネルギーを内部空間に送信するように構成された音波受信器と、を含む。

音波発信器は、カートリッジの一部、例えば容器の凹部に隣接して位置されたプローブのような、様々な形態の任意の一つを取り得る。音波発信器は、カートリッジの音響的に適合する部分を励振して、その音響的に適合する部分にカートリッジの内部空間に音波エネルギーを導入させるように構成され得る。音響的に適合する部分によって導入された音波エネルギーは、カートリッジ容器を通して内部空間に送信される音波エネルギーに加えられ得る。ここで使用されているように、「音波エネルギー」は、人間の耳に可聴なエネルギー、ならびに人間の耳が聴く範囲外のエネルギーを含む。例えば、「音波エネルギー」又は「音響エネルギー」は、約10kHz〜約200kHz又はそれ以上の周波数を有するエネルギーを含むことができる。

本発明の他の形態では、飲料を形成する方法が、飲料を作製するための飲料形成装置における使用のために構成された飲料カートリッジを準備するステップを含む。このカートリッジは、閉じた内部空間を有する容器と、内部空間に位置する飲料媒体とを含み得る。液体が、カートリッジの内部空間に導入され得て、閉じた内部空間に導入された液体がカートリッジ内に存在している間に、音波エネルギーがカートリッジの閉じた内部空間に発せられる。したがって、飲料は、液体及び音波エネルギーと飲料媒体との同時相互作用によって形成され得る。

飲料を形成するためのいくつかの描写された方法では、カートリッジは、容器に取り付けられて、飲料媒体との相互作用のために閉じた内部空間の外側に位置する音波発信器から音波エネルギーを内部空間に送信するように構成された音波受信器を含み得る。例えば、音波受信器は、容器の側壁の凹部、音波エネルギーによって励振されるカートリッジの音響的に適合する部分、又はその他の適切な構成を含み得る。あるいは、音波受信器は、例えば超音波プローブにカートリッジ容器を通過させることによって、カートリッジの内部空間の内側に位置され得る。液体は、容器を穿孔して液体を閉じた内部空間に注入することによって、閉じた内部空間に導入され得る。カートリッジに導入された音波エネルギーは、音波エネルギーが無い状態ではフィルタを通過しないであろう物質に、カートリッジのフィルタを通過させ得る。例えば、発明者は、音波エネルギーが無い状態で存在するよりも高いレベルの溶解した及び/又は懸濁した物質を有する飲料が生成され得ることを見出した。コーヒー飲料に関して、この飲料は、音波エネルギーが無い状態で存在するよりも高い濁度及び／又は全溶解固体レベルを有し得る。いくつかの実施形態では、音波エネルギーは、内部空間に飲料媒体及び液体の流れを生じさせ得る。例えば、音波エネルギーは、そうでなければ発生しないであろう内部空間内の液体及び飲料媒体の循環又はその他の流れを生じさせるように構成され得る。そのような流れは、飲料の作製に関与する抽出、溶解、又はその他のプロセスを、例えば飲料媒体の濡れを改善することによって、手助けし得る。

本発明のこれら及びその他の形態は以下の記述又は請求項から明らかになるであろう

本発明の形態が以下の図面を参照して記述される。図面において、同様の番号は同様の構成要素を指す。

本発明の形態に従ったカートリッジの側方断面図である。 図１のカートリッジの分解斜視図である。 カートリッジの表面が穿孔要素によって穿孔された後の図１のカートリッジの側方断面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジの他の描写的な実施形態の断面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の底面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の底面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の底面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の左側面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の底面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の上面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の音波発信器を有する正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の音波発信器を有さない正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の底面図である。 改変された音波発信器を有する図１７の実施形態の斜視図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の音波発信器を有する正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の音波発信器を有さない正面図である。 本発明の形態に従ったカートリッジのさらに他の描写的な実施形態の底面図である。 本発明の形態での使用のための飲料形成装置の斜視図である。 本発明の形態に従って使用可能な飲料形成装置の構成要素の模式的ブロック図である。 本発明の形態に従って飲料を形成する方法のステップを示す図である。

本発明の形態が、描写的な実施形態を示す図面を参照してここに記述されることを理解されたい。ここに記述される描写的な実施形態は、本発明に従った全ての実施形態を示すことは必ずしも意図しておらず、むしろ、いくつかの描写的な実施形態を記述するために使用される。これより、本発明の形態は、描写的な実施形態を参照して狭く解釈されることは意図されていない。加えて、本発明の形態が単独で又は本発明の他の形態との任意の適切な組み合わせで使用され得ることを理解されたい。

図１及び図２はそれぞれ、本発明の一つ又はそれ以上の形態を組み込んだ描写的なカートリッジ１０の側方断面図及び分解斜視図を示す。カートリッジ１０は、茶、コーヒー、他の浸出タイプの飲料、液体又は粉末状濃縮物から形成される飲料、炭酸飲料などのような任意の適切な飲料を形成するための飲料装置で使用され得る。これより、カートリッジ１０は、任意の適切な飲料媒体２０、例えば、挽いたコーヒー、茶葉、乾燥ハーブ茶、粉末状飲料濃縮物、乾燥した果実抽出物又は粉末、粉末状又は液体の濃縮されたブイヨン又はその他のスープ、粉末状又は液体の（粉末状ビタミン、薬又はその他の医薬品、機能性食品のような）薬効物質、及び／又はその他の（粉末状ミルク又はその他のクリーマー、甘味料、とろみ材、香料などのような）飲料形成物質を含み得る。一つの描写的な実施形態では、カートリッジ１０は、コーヒー及び／又は茶飲料を形成する装置での使用のために構成された飲料媒体２０を含むが、本発明の形態はこの点に限定されるものではない。

カートリッジの描写的な実施形態が図面に示されているが、ここで使用されているように、「カートリッジ」は、ポッド（例えば飲料媒体を封じ込んでいるフィルタ紙の対向する層）、カプセル、小袋又は任意のその他の構成のような、任意の適切な形態を取り得る。カートリッジは、空気及び／又は液体に対して不浸透であり得て、あるいは、水及び／又は空気がカートリッジを通過することを許容し得る。カートリッジは、飲料媒体の何らかの部分がコーヒードリンク、茶、ホットチョコレートなどのような形成された飲料とともに提供されることを妨げることを手助けするフィルタ又はその他の構成を含み得る。ここで使用されている飲料を「抽出する」ことは、浸出、混合、溶解、浸漬、又はその他の方法で、飲料媒体とともに、水又はその他の飲料先駆体（例えば、香りを付けられるか又はその他の方法で処理された水、あるいは、加熱されているか又はされていない他の液体）を使用して飲用可能な物を形成することを含む。また、ここにおける「水」への言及は、任意の適切な水の処方、例えば、ろ過されているか、脱イオン処理されているか、軟質化されているか、炭酸化されているか、など、ならびに、甘さをつけられた又は香りを付けられた水、ミルクなどのような飲料を形成するために使用される任意の他の適切な先駆液体を指す。

この描写的な実施形態では、カートリッジ１０は容器１２を含み、これは、フィルタ３０によって分けられた第１のチャンバ１４ａ及び第２のチャンバ１４ｂを有する内部空間１４を含む。しかし、内部空間内の他の付加的なチャンバ、及び／又は第１及び第２のチャンバの副部分又はエリアが、他の実施形態では準備され得る事を理解されたい。例えば、この実施形態はまた、入ってくる液体を飲料媒体２０に渡って分配する流れ分配器３３を含み得て、これにより、流れ分配器３３は、流れ分配器３３と蓋３８との間のエリアを規定し得る。また、カートリッジが２つのフィルタによって分けられた３つの空間を有すること（例えば、第１のフィルタが第１のチャンバの２つの部分を分け、第２のフィルタが第１のチャンバと第２のチャンバとを分ける）などもできる。他の実施形態では、第１又は第２のチャンバは、空気を飲料に導入するベンチュリ又はその他の特徴によって２つの部分に分けられ得る。これより、第１及び／又は第２のチャンバは、フィルタ、壁、分割器、通過路、及びその他の特徴によって、２つ又はそれ以上の部分に分割されるか又はその他の方法で分けられ得る。また、カートリッジ１０がフィルタ３０を含む必要が無く、その代わりにフィルタ無しであり得ることを認識されたい。

容器１２が図１及び図２に示されているような開口１３を含むならば、この開口１３は蓋３８、例えば容器１２の縁１９に取り付けられた箔又はポリマ積層物質によって、閉じられ得る(この実施形態では縁１９は環状のフランジ状の要素として構成されているが、縁１９は他の方式で構成され得る。例えば、縁１９は、フランジ要素が無い側壁の頂端であり得る)。容器１２及び／又は蓋３８は、湿気及び／又は酸素のような気体に対するバリアを提供し得る。例えば、容器１２はポリマ積層物から形成され得て、例えば、ポリスチレン又はポリプロピレンの層とＥＶＯＨ及び／又は金属箔のようなその他のバリア物質の層とを含むシートから形成され得る。そのような構成は、飲料媒体２０に対して、例えば湿気、酸素、及び／又は他の物質に対する望まれない露出からの適切な保護を提供し得る。しかし、容器１２及び／又は蓋３８が、バイオポリマ、廃棄可能ポリマ、紙、箔などの様な他の物質又は物質の組み合わせから形成され得ることを、理解されたい。

本発明の形態によれば、カートリッジ１０は、音波発信器から音波エネルギーを受け取る音響的に適合する部分のような音波受信器１１（図２参照）を含み得て、音波エネルギーが音響的に適合する部分を振動させるか又はその他の方法で動かす。この音響的に適合する部分の動きが、音波エネルギーを内部空間１４内に導入し得て、内部空間１４内の飲料媒体２０、（もしあれば）フィルタ３０、及び／又は、内部空間１４内の液体と相互作用する。音響的に適合する部分は任意の適切な形態を取り得て、これは、音響的に適合する部分を励振するために使用される音波発信器の構成に依存し得る。例えば、この描写的な実施形態における音響的に適合する部分は、音響エネルギーに反応して振動するように構成された側壁１７の一部を含むが、音響的に適合する部分又はその他の音波受信器１１は、容器１２の底１６及び／又は蓋３８に構成され得る。これより、音響的に適合する部分を形成するために使用される物質、物理的な形状、厚さ、又はその他の音響的に適合する部分の特性は、内部空間１４内に所望の音波エネルギーを提供するように音響エネルギーによって励振されるように、注意深く構成され得る。例えば、側壁１７の一部は、音波発信器によって振動させられ得て、これが今度は側壁の一部に、内部空間１４への音波エネルギーを生成させるか又はその他の方法で導入させる。以下にてより詳細に議論されるように、音波受信器１１は音響的に適合する部分を含む必要は無く、むしろ、カートリッジ１０内に音波エネルギーを導入する音波発信器を収容し、結合し、又はその他の方法で相互作用するように構成され得る。

また、この実施形態では音波受信器１１はカートリッジ１０の外側に位置する音波発信器と協働するように構成されているが、音波受信器１１は、カートリッジ１０の内側に位置する音波発信器と協働するように構成され得る。例えば、内部空間１４に挿入された音波プローブは今度は、容器の音響的に適合する部分を励振する音波エネルギーを発し得る。音響的に適合する部分の励振は、それ自身が内部空間に音波エネルギーを、オプションとしてプローブによって発せられる音波エネルギーと同じ又は異なる周波数及び／又は強度で、導入し得る。この特徴は、内部空間に所望の周波数又は振幅で所望の音響エネルギーを提供する手助けとするために活用され得る。さらに、音波受信器（単数又は複数）１１は、内部空間内で音波エネルギーを一様にするか又はその他の方法で分配させるために使用され得る。例えば、単一のプローブが、ある場合には、音波エネルギーの狭いエリアへの集中のために飲料媒体のトンネル又はチャンネルを形成し得る一方で、音波受信器（単数又は複数）１１は、内部空間内で音波エネルギーをより一様に分配する手助けとなり得て、これにより一つ又はそれ以上のエリアにおける音波エネルギーのトンネリング又は望まれない集中を避ける手助けとなり得る。もちろん、音波受信器（単数又は複数）１１は、内部空間１４の外側に位置する音波発信器と相互作用することによって、内部空間内で音波エネルギーをより一様にするか又はその他の所望の特性を有するようにする手助けとなり得る。

この描写的な実施形態では容器１２は平坦な蓋を有する一般的に円錐台形状を有しているが、容器１２は、溝付き、円錐状、又は円筒形状を有し得て、正方形又は長方形のカップ、ドーム状のカップ、球形又は部分的に球形、又はその他の任意の適切な形状を有し得て、溝付き、波形、又はその他の形状をした側壁を有し得て、などである。また、容器１２は、飲料小袋又はポッドの場合のように、必ずしも規定された形状を有している必要は無い。例えば、この実施形態の容器１２は、容器１２がその形状を維持するように比較的堅い及び／又は弾性的な構造を有しているが、容器１２は、例えば変形可能な物質のシートから形成された小袋容器のような、より従順な及び／又は変形可能な構成を有し得る。これより、容器１２によって規定される内部空間は、２つのフィルタ紙層（容器物質）が挽いたコーヒーの充填物の周囲で一緒に合体されてポッド又は他の形態のカートリッジを形成するときと同様に、容器物質が飲料媒体、フィルタ、及び／又は他のカートリッジ構成要素の周囲に形成された後にのみ形成され得る。他の実施形態では、カートリッジ容器１２のサイズ及び／又は形状は、カートリッジ１０が保持される抽出チャンバによって規定され得る。

設けられる場合には、フィルタ３０が周縁３２で蓋３８に取り付けられ得て、縁１９の内外を区分する。加えて、フィルタ３０は、周縁３２から少なくとも部分的に内部空間１４内に延在し得る。フィルタ３０は、あるサイズを超える物質を液体から除去するように機能し得て、例えば、第１のチャンバ１４ａ内の液体から挽いたコーヒーを除去し得て、コーヒー飲料が第２のチャンバ１４ｂへフィルタ３０を通過することを許容する。例えば、フィルタは、液体ならびに溶解した及び／又はあるサイズの懸濁した物質は通過させるが比較的大きな粒子がフィルタを流れることは妨げるように構成された１枚のフィルタ紙を含み得る。もちろん、フィルタ３０は、例えば、比較的大きな粒子をろ過する粗いフィルタ部と、それに続く比較的より小さな粒子をろ過する細かいフィルタ部など、複数のステージを有し得る。加えて、フィルタ３０は、フィルタ３０を通過する液体をろ過するように機能する一つ又はそれ以上の部分、ならびに不浸透であるか又はその他の方法で流れを制限する一つ又はそれ以上の部分を含み得る。これより、フィルタ３０は、望まれるならば、２つ又はそれ以上の別個の構成要素を含み得る。例えば、フィルタ３０は、周縁３２で蓋３８に取り付けられた堅い不浸透のプラスチックスリーブを含み得る。蓋３８から離れた位置で、多孔性フィルタ紙がスリーブに取り付けられ得る。これより、フィルタの全ての部分が液体に対して浸透性である必要は無い。フィルタ３０はまた、例えば、フィルタ３０の一つ又はそれ以上のエリアに流れを向けさせる手助けをするために、異なる浸透性を有するエリアを有し得る。例えば、図１で蓋３８に近いフィルタ３０の領域は、蓋３８から離れた領域に比べて比較的低い浸透性を有し得る。これは、飲料媒体２０を通ってフィルタ３０のより低い領域に向かう流れを多くして、媒体２０内の物質の液体内への溶解を潜在的に改善する。

以下により詳細に記述するように、フィルタの操作は、内部空間内の音波エネルギーによって影響され得る。例えば、そうでなければフィルタを通過しないであろう物質が、音波エネルギーによって通過させられ得る。例えば、フィルタ３０の蓋３８への取り付けは、蓋３８の一部が音響的に適合する部分として機能するいくつかの実施形態では有用で有り得る。すなわち、音波発信器は蓋３８の一部を励振して、蓋３８がフィルタ３０に接続され得るので、フィルタ３０及び蓋３８の両方が音波エネルギーを内部空間１４に導入するように励振され得る。フィルタ３０の音波励振は、音波エネルギーが無いとフィルタを通過しないであろうある物質がフィルタ３０を通過する手助けとなり得る。もちろん、フィルタ３０は、カートリッジ側壁１７を通って音響エネルギーを送信することによってのように、他の方法で音波的に励振され得る。

本発明の他の形態では、フィルタ３０はまた、あるいは代替的に、第２のチャンバ１４ｂから第１のチャンバ１４ａへの物質の動きを妨げる手助けをしたり、及び／又は、内部空間１４内のある飲料物質を音波処理のために位置決めする手助けをしたりするように機能し得る。例えば、カートリッジ１０は、第２のチャンバ１４ｂに飲料媒体２０を含み、第１のチャンバ１４ａには飲料媒体２０を含まないことがある。この場合、フィルタ３０は、飲料媒体２０を底１６及び／又は側壁１７の近くに維持する手助けをし得る。飲料媒体２０のそのような位置決めは、例えばエネルギーが底１６及び／又は側壁１７を通って導入されるならば、飲料媒体２０を所望の音響エネルギーに露出させる手助けになり得る。例えば、粉末状ドリンク混合物のようないくつかの飲料媒体２０は、もし適切に溶解されないと、飲料流出口に凝集して詰まらせるか、又は他の方法でふさぎ得る。ドリンク混合物をカートリッジ１０の底１６又は側壁１７の近くで音響エネルギーに適切に露出することによって、ドリンク混合物は、そうでないときに生じるよりもより迅速に且つ効率的に、溶解するか又はその他の方法で溶液内に入り得る。例えば、発明者は、音響エネルギーをカートリッジ１０の内部空間１４に導入することで、そのようなエネルギーが無い場合には生じないような飲料媒体２０及び液体の流れを生じさせることができることを見出した。いくつかの場合には、渦巻き又はその他の流れが、飲料媒体の溶解、又はその他の方法での飲料媒体と液体との接触を改善する手助けとなることができる。

飲料を形成するためにカートリッジ１０を使用するとき、蓋３８及び／又は容器１２は、カートリッジに液体を導入して且つカートリッジから飲料を収容するために、穿孔され得る（ここで使用されているように、「飲料」は、液体が飲料媒体と相互作用するときに形成される飲用を意図した液体物を示す。これより、飲料は、消費の準備ができた、例えばカップに注がれて飲用の準備ができている液体、ならびに、消費される前にろ過又は香り、クリーマー、甘味料、他の飲料などの付加のような他の工程又は処置を受ける液体を指す）。液体をカートリッジに導入するために、例えば図３に示されているように、フィルタ３０（もしあれば）が蓋３８に取り付けられている周縁３２で一般的に囲まれている蓋３８の一部が、流入口穿孔要素５０（例えば針）によって穿孔されて、水又はその他の液体がカートリッジ１０内に注入される。もちろん、他の穿孔方法が使用され得て、例えば、フィルタ３０は容器側壁１７に取り付けられ得る。複数の針、シャワーヘッド、非中空針、円錐、ピラミッド、ナイフ、刃などのような他の流入口穿孔構成が、可能である。本発明はこの点に関して制約されないので、カートリッジを使用する飲料装置は、同じタイプ又は異なるタイプの複数の穿孔要素を含み得る。他の実施形態では、飲料装置は、開口を形成する（スパイクのような）穿孔要素を含み得て、その後に、（チューブのような）第２の流入口要素が、形成された孔を通過して液体を容器内に導入（又は液体をそこから導出）させ得る。カートリッジが穿孔されるこれらの構成に対しては、音波発信器は内部空間１４に導入され得る。例えば、穿孔要素５０（例えば針）は、カートリッジを穿孔して、水をカートリッジ内に導入して、音波エネルギーを内部空間１４に発するように機能し得る。これにより、穿孔流入口針は、音波発信器として機能し、ならびに液体を容器内に提供し得る。他の実施形態では、蓋３８の外側に圧力を導入することによって、蓋３８は穿孔され得るか、又はその他の方法で効果的に流れのために開口される。例えば、水流入口が蓋３０の外側に押し付けられてシールされて、その場所に水圧を導入しても良い。水圧は蓋３０を穿孔するか、又はその他の方法で開口して、カートリッジ１０内への流れを可能にする。他の構成では、蓋３８は、バルブ、導管、又はその他の構造を含み得て、これが、適切な圧力にさらされると、及び／又は水流入口チューブ又はその他の構造と係合されると、開口する。そのような場合、水の（又はその他の液体の）流入口は、液体流入口は内部空間１４内に延在していないかもしれないが、依然として音波発信器として機能し得る。

カートリッジ１０はまた、容器１２の底１６で、又は周縁３２の外側で且つ流入口開口から離れた蓋３８の第２の部分で、又は側壁１７のようなカートリッジ１０の他の部分で、流出口穿孔要素５２（例えば針）によって貫通させられ得る（液体流入口は同様にカートリッジ１０の任意の適切な場所（単数又は複数）に位置され得る）。流入口穿孔構成においてのように、流出口穿孔構成は、任意の適切な方法で変化され得る。これより、流出口穿孔要素５２は、一つ又は複数の中空又は固体の針、ナイフ、刃、チューブなどを含み得る。そのような流出口穿孔要素５２はまた、音波発信器としても機能し得て、あるいは、音波発信器が内部空間内に入るか又はその他の方法でカートリッジ１０と連通する通路を開け得る。あるいは、カートリッジ１０は、液体がカートリッジ内に導入されるときには飲料が出ることを許容し、そうでないときには閉じたままになる（例えば飲料を酸素、湿気、又はその他のもののような外部条件から保護する）バルブ、隔膜、又はその他の要素を含み得る。そのような場合には、流出口開口を形成するための穿孔要素は、例えばバルブ又はその他の要素を開けることを可能にするために使用され得るが、必ずしも必要ではない。また、この描写的な実施形態では、穿孔要素５２は所定の位置にとどまって、飲料が容器１２又は蓋３８に形成された開口を出るときに飲料を収容する。しかし、他の実施形態では、穿孔要素５２は開口を形成した後に引き抜かれ得て、カートリッジ１０に延在している穿孔要素５２無しに飲料が開口を出て収容されることを可能にする。

上述の実施形態は第１のチャンバ１４ａのみに又は第２のチャンバ１４ｂのみに飲料媒体２０を含むが、カートリッジ１０は、カートリッジの両方のチャンバ又は他の部分に（同じか又は異なる）飲料媒体を含み得る。例えば、カートリッジは、第１のチャンバ１４ａにローストされて挽かれたコーヒーを含み、第２のチャンバ１４ｂにクリーマー及び甘味料を含み得て、カートリッジがカプチーノ又はラテのような飲料を形成することを可能にする。他の実施形態では、第１のチャンバ１４ａは挽かれたコーヒーを含み得て且つ第２のチャンバ１４ｂはホットチョコレート材料を含み得て、カートリッジがモカタイプの飲料を形成することを可能にする。第１のチャンバに茶葉で第２のチャンバに乾燥した果実物質、第１のチャンバに乾燥した果実物質で第２のチャンバにクリーマー／甘味料などのような他の組み合わせが、当業者には生じるであろう。いくつかの実施形態では、他のフィルタが、例えば第２のチャンバの飲料媒体を流体流出口から分離するために設けられ得る。例えば、流出口針が蓋３８を穿孔するエリアでフィルタが蓋３８に取り付けられ得て、この付加的なフィルタを通過した後でのみ飲料がカートリッジを出ることを可能にする。どの飲料媒体をカートリッジ１０内のどのエリアに配置するかの選択は、飲料媒体に与えられた所望の音響的処置に基づいて行われ得る。例えば、ある溶解し難い飲料媒体は、比較的高い音響エネルギー強度を経験するように位置され得る一方、他の飲料媒体は低い強度領域に配置され得る。これにより、カートリッジ内部空間１４は異なる音響エネルギー特性を有する領域を有し得て、これらの音響エネルギー特性は、特定の飲料媒体又は飲料媒体における他の影響に対してチューニングされるか又はその他の方法で制御され得る。

図４は、カートリッジ１０の他の描写的な実施形態を示しており、この場合には、容器１２の側壁１７に配置された音波受信器１１を含む。音波受信器１１は、容器１２のノッチ、リセス、又はその他の凹部に構成され得て、音波発信器５３を収容し、これがこの場合には超音波プローブの形態を有している。凹部は任意の適切な構成を有し得て、例えば、音波発信器５３のテーパ状の端に密にフィットするようにテーパを付けられ得るか、音波発信器５３によって発せられた音波エネルギーに応答して振動する音響的に適合する部分を含み得るか、エネルギーの最小の減衰を有するように音波発信器５３によって発せられた音波エネルギーに対して実質的に透明で有り得るか、発信器５３と内部空間との間の音響的な結合を提供し得るか、などである（例えば音波受信器１１は適切な音響的ジェル、水、又は音響結合媒体として機能するその他の適切な物体を含み得る）。もちろん、凹部の形状及びサイズは変わり得て、例えば、凹部は円形、正方形、長方形、三角形などの断面形状を有し得て、所望の方法で音波発信器５３と相互作用するサイズを有し得て、容器１２の他の部分とは異なる物質で形成され得て（例えば、側壁１７に成型された所望の音響特性を有する要素を有し得る）、などである。この場合、音波受信器１１はフィルタ３０の下に（例えばフィルタ３０の下流に）位置されているが、飲料媒体２０、フィルタ３０、またはカートリッジ１０のその他の構成要素に隣接して又は直接接触するように構成され得る。音波発信器５３によって及び／又はカートリッジ１０の音響的に適合する部分によって発せられた音波エネルギーは、任意の適切な強度を有する約10〜200kHzの範囲内であり得るが、他の周波数範囲及び／又は強度が可能である。

音波発信器を容器１２の凹部に延在させることによって、音波発信器５３は、実際には内部空間１４の外側に留まりながら、カートリッジの内側に効果的に位置され得る。すなわち、凹部はカートリッジ１０の内部空間１４に延在し得るので、音波発信器５３は、音波エネルギーを内部空間の外側から導入する代わりに、音波エネルギーを内部空間の内側から効果的に導入するように配置され得る。この構成は、音波発信器５３が、内部空間に一様な音波エネルギーを提供することを可能にし得て、音波エネルギーを内部空間のあるエリアに集中させることを許容し得て、などである。これにより、図４におけるもののような構成の音波発信器５３は、飲料の潜在的な汚染、発信器穿孔箇所からの漏れ、飲料媒体及び／又は液体と接触することによる音波発信器のダメージなどのような穿孔プローブの潜在的な不利益無しに、カートリッジに穿孔して内部空間内に延在している音波発信器と同様の方法で機能することができ得る。加えて、音波受信器１１は、内部空間内に導入された音波エネルギーをフォーカスし、拡散し、再方向付けし、又はその方かの方法で向きを変え得る。例えば、音波受信器１１は、音波エネルギーを受信して拡散し、且つそのエネルギーを内部空間１４内の適切なエリア又はゾーンにフォーカスし得る。

図５〜図１６は、異なる音波受信器の構成を有するカートリッジ１０の様々な付加的な実施形態を示す。しかし、これらの描写的な実施形態が、音波受信器が本発明の形態にしたがって配置されることができる全ての可能な方法の網羅的なレビューを提供することは意図していないことを理解されたい。例えば、図５及び図６は、容器１２の右下側にノッチ又はステップの形態で音波受信器１１を含むカートリッジ１０の、図５は正面図を示し、図６は底面図を示す。図７及び図８は、容器１２の下方正面の右側にノッチ又はステップの形態で音波受信器１１を含むカートリッジ１０の、図７は正面図を示し、図８は底面図を示す。図９及び図１０は、容器１２の下方正面の中央にノッチ又はステップの形態で音波受信器１１を含むカートリッジ１０の、図９は正面図を示し、図１０は底面図を示す。図１１及び図１２は、容器１２の側壁１７に円筒形状の凹部の形態で音波受信器１１を含むカートリッジ１０の、図１１は正面図を示し、図１２は左側面図を示す。この実施形態で、凹部は延在して容器１２のフィルタ３０に接触しているが、凹部はフィルタ３０に接触する必要は無い。図１１及び図１２の実施形態において、他の実施形態においてのように、音波受信器１１は、単なる凹部以上のものを含み得る。例えば、音響結合ジェル又は他の物体が凹部に置かれて、音波発信器５３をカートリッジ内部に音響的に結合するために使用されることができる。他の実施形態では、音波受信器１１は、例えばカートリッジの外側に付与された音響結合ジェル又は水のようなその他の適切な音響結合物質のみを含み得る。図１３及び図１４は、容器１２の底１６から上方に延在する円筒形状の凹部の形態の音波受信器１１を含むカートリッジ１０の、図１３は正面図を示し、図１４は底面図を示す。この実施形態では、凹部はフィルタ３０まで延在していないが、凹部はオプションとして、フィルタ３０まで又はフィルタ３０を越えてフィルタ３０の上方の空間まで、延在することができる。図１５及び図１６は、蓋３８から下方に容器１２の内部空間に延在する円筒形状の凹部の形態の音波受信器１１を含むカートリッジ１０の、図１５は正面図を示し、図１６は上面図を示す。この実施形態の音波受信器１１は、蓋３８の孔に取り付けられた円筒形状のカップを含み得るか、又は、蓋物質に成型されるか又はその他の方法で形成され得る。

もちろん、音波受信器１１は、上述のようなものの他のサイズ、形状、又はその他の形状詳細を有するように構成され得る。さらに、２つ又はそれ以上の音波受信器１１が提供され得て、且つ音波受信器１１は、容器の異なる位置、異なるサイズ、形状などを有し得る。音波受信器１１は、所望であれば、音響的に適合する部分を含んでも、含まなくても良い。音響的に適合する部分が無いときには、音波受信器１１は、音波発信器５３が音波エネルギーをカートリッジ１０内に導入することを可能にするように、音波発信器５３を収容するか又はその他の方法で結合し得る。

他の描写的な実施形態では、音波受信器１１は、音波発信器５３を収容するよりも、むしろ音波発信器５３によって収容されるように構成され得る。図１７〜図１９は、他の描写的な実施形態におけるカートリッジ１０の音波発信器５３と係合した正面図、カートリッジ１０のみの正面図、及びカートリッジ１０の底面図を、それぞれ示す。図５〜図１６の実施形態とは対照的に、図１７〜図１９の実施形態は、音波発信器５３によって少なくとも部分的に囲まれるように構成された音波受信器１１を有している。すなわち、容器１２の下方部分が、音波発信器５３のキャビティに挿入された音波受信器１１を形成するように構成されている。音波発信器５３の一部は一つ又はそれ以上の飲料流出口５２を含み得るが、飲料がカートリッジ１０の蓋３８又は側壁１７から出るような他の構成も可能である。音波受信器１１が音波発信器５３によって少なくとも部分的に囲まれると、発信器５３は、容器１２の底１６を含む音波受信器１１の外側の周囲の一つ又はそれ以上の領域から音波エネルギーをカートリッジ１０内に送信し得る。図２０に示されるもののような他の構成では、容器１２の底が音波発信器５３から延在し得て、例えば、飲料が音波発信器５３を通過すること無く容器１２を出ることを可能にし得る。図１７〜図２０の実施形態は円筒形状を有するように構成された音波受信器１１を示しているが、図２１〜図２３に示されたもののようにテーパが付いた円錐形状のような他の形状も可能である。図２１〜図２３は、音波発信器５３と係合したカートリッジ１０の正面図、カートリッジ１０単体の正面図、及びカートリッジ１０の底面図を、それぞれ示す。この実施形態における音波受信器１１のテーパ付きの形状は、音波発信器１１が音波発信器５３に対してきっちりとフィットすることを可能にし、これは音波発信器５３とカートリッジ内部との間の音響的結合を向上し得る。音波発信器５３とカートリッジとの間の音響的結合は、この又は他の実施形態において、（発信器５３と相互作用する音波受信器の一部としてのシリコーン又はゴム物質のような）従順な結合物質を使用すること、（水のような）液体結合媒体の使用、受信器１１の内部又は周囲にクランプされてサイズを拡大又は縮小する部分を有する音波発信器５３の使用などによってのような他の方法で向上され得る。

本発明の形態に従ったカートリッジは、任意の適切な飲料装置で使用され得る。例えば、図２４は、茶、コーヒー、その他の浸出タイプの飲料、液体又は粉末状濃縮物から形成される飲料、ホットの又は冷たいドリンクなどのような任意の適切な飲料を形成するために使用され得る飲料形成装置１００の斜視図を示す。この描写的な実施形態では、装置１００は、ユーザが装置１００の様々な特徴を制御するために操作し得るユーザインターフェース８を有する外枠又はハウジング６を含む。飲料カートリッジ１０は、装置１００に提供され得て、もしあればドリップトレー又はその他のサポートの上に置かれたカップ又はその他の適切なリセプタクルに溜められる飲料を形成するために使用される。カートリッジ１０は、飲料形成装置１００の第１及び第２の部分３及び４によって規定されるカートリッジ収容部に、手作業で又は自動的に置かれ得る。例えば、ハンドル５を持ち上げることによって、ユーザは第１及び第２の部分３及び４を開位置まで動かして、カートリッジ１０が置かれ得る適切な形状をしたエリアを露出させる。カートリッジ１０を配置した後に、ハンドル５又はその他のアクチュエータが、第１及び第２の部分３及び４を閉位置（図２４参照）まで動かすように手作業又は自動様式で動かされ得て、それによって、カートリッジ１０を抽出チャンバ内に少なくとも部分的に囲む。しかし、装置１００がカートリッジ１０を収容するか又はその他の方法で使用するやり方は本発明の重要な形態ではないので、カートリッジ１０が装置１００によって任意の適切な方法で収容され得ることを理解されたい。

ひとたびカートリッジ１０が収容されると、飲料形成装置１００はカートリッジ１０を使用して飲料を形成し得る。例えば、第１又は第２の部分３、４に関連付けられた一つ又はそれ以上の針５０（図３又は図４参照）が、カートリッジ１０内に湯又はその他の液体を注入するようにカートリッジ１０を穿孔し得る。第１又は第２の部分３、４はまた、流出口側でカートリッジ１０を刺すか又は穿孔する(針のような)一つ又はそれ以上の流出口針又はその他の要素５２を含み得て、形成された飲料がカートリッジ１０を出ることを許容する。図３に示される蓋３８においてのように流入及び流出口がカートリッジ１０の同じ側に設けられると、カートリッジ１０は、蓋３８が底１６の下方にあるか、又はその他の方法で飲料がカートリッジ１０から適切に除去されることができるように方向付けられるように、飲料形成の間に方向付けられ得る。

図２５は、図２４に示されるような一つの描写的な実施形態で、飲料形成装置に含まれる様々な構成要素の模式的なブロック図を示す。当業者は、飲料形成装置１００が様々な異なった方法で構成され得て、これより本発明の形態が一つのタイプの飲料形成装置のみに関係していると狭く解釈されるべきではないことを理解するであろう。貯蔵タンク１１０から水又はその他の液体が、供給導管１１０を介してポンプ１１２（遠心ポンプ、ピストンポンプ、ソレノイドポンプなど）に提供され得て、これが液体をポンプ導管１１５を介して計量タンク又はチャンバ１１８にくみ上げる。装置１１０の水ポンプ１１２及びその他の構成要素の動作は、例えばプログラム化プロセッサ及び／又はその他のデータ処理装置を適切なソフトウエア又はその他の動作指令、一つ又はそれ以上のメモリ（ソフトウエア及び／又は他の動作指令を記憶し得る非遷移記憶媒体を含む）、温度及び液体レベルセンサ、圧力センサ、入力／出力インターフェース、通信バス又はその他のリンク、ディスプレー、スイッチ、リレー、トライアック、又は所望の入力／出力又はその他の機能を実行するために必要なその他の構成要素とともに含むコントローラ１３０によって、制御され得る。計量タンク１１８は、ポンプ１１２を所定の時間だけ動かし、計量タンク１１８内の水レベルを導電性プローブセンサ又は容量性センサを使用してセンシングし、液体がタンクを満たしたときに計量タンク１１８内の圧力上昇を検出し、又は任意の他の実現性のある技法を使用してのような任意の適切な技法によって、所望の量の液体で満たされ得る。例えば、コントローラ１３０は、圧力センサが、水が計量タンク１１８の頂部に到達したことを示す圧力上昇を検出すると、計量タンク１１８が完全に満たされたと検出し得る。タンク内の水は、所望であれば、その動作が温度センサからの入力又はその他の適切な入力を使用して制御される加熱要素１２３によって加熱され得る。計量タンク１１８内の水は、計量タンク導管１１９を介して抽出チャンバ１２０又はその他の飲料形成ステーションに排出され得る。抽出チャンバ１２０は、例えばカートリッジ１０に含まれる挽いたコーヒー、茶、香料付きドリンク混合物、又はその他の物のような任意の飲料形成成分を含み得る。液体は、液体をチューブ１１７の外及び計量タンク導管１１９に放出させる空気ポンプ１２１によって提供される空気で計量タンクを加圧することによって、計量タンク１１８から放出され得る。計量タンク１１８からの排出の完了は、計量タンク１１８内の圧力低下を検出することによって、計量タンク１１８内の水レベルの変化を検出することによって、流れ計の使用、又は任意の他の現実的な技法の使用によってのような任意の適切な方法によって、検出され得る。あるいは、液体は計量タンク１１８から、タンク１１８に付加的な液体を入れさせるように動作するポンプ１１２によって放出され得て、それによってタンク１１８の外及び抽出チャンバに水を移す。流れセンサ又はその他の適切な装置が、タンク１１８に送達された液体の量、及びこれにより抽出チャンバに送達された液体の量を決定するために、使用され得る。あるいは、ポンプ１２は、既知の体積の液体がポンプ１１２からタンク１１８に送達されるようなピストン形又は計量ポンプであり得て、これにより同じ既知の体積を抽出チャンバに送達させる。液体は、任意の適切な圧力、例えば１〜２psi又はそれ以上で、カートリッジ１０内に導入され得る。

飲料形成装置１００はまた、飲料形成の間にカートリッジ１０と相互作用する一つ又はそれ以上の音波発信器５３を含み得る。音波発信器５３は、抽出チャンバ１２０内でカートリッジに接触するか又はそれに対して適切な位置に動くように可動であるか、又は、発信器５３に対して適切な位置に動かされたカートリッジ１０とともに静止し得る。音波発信器５３は、超音波トランスデューサとして機能する一つ又はそれ以上の圧電要素、超音波エネルギーを作り出す（スピーカドライバのような）電磁装置、超音波エネルギーを作り出す（適切な周波数で振動させられるモータ駆動のロッド又はその他の構成要素のような）機械装置などのような、任意の適切な構成要素を含み得る。音波発信器５３はまた、ゴムガスケット、水バス又はカートリッジ１０に音響エネルギーを結合させる手助けになるその他の要素のような、一つ又はそれ以上の音響結合構成要素を含み得る。コントローラ１３０はまた、音波発信器５３に音波エネルギーを発する適切な制御又はドライバ回路を含み得る。一つの実施形態では、音波発信器５３はＱソニカ社から製造されて獲得されたP-1マイクロプローブを有するCML-4プローブ仕様のモデルXL-2000型のような超音波振動トランスデューサを含むことができる。この超音波トランスデューサは約22kHzの周波数で動作する。

本発明の他の形態では、カートリッジ及び超音波エネルギーを使用して飲料を形成する方法が提供される。これに関するいくつかの実施形態は、以下の効果のうちの一つ又はそれ以上を提供し得る：(1)飲料の形成速度の増加、(2)飲料の強度の増加、(3)異なる質の飲料の製造、及び(4)抽出中の飲料物質の抽出の度合いの増加。図２６に示されている一つの実施形態では、飲料を形成する方法が、ステップＳ１０にて、飲料を形成するために飲料形成装置での使用のために構成された飲料カートリッジを準備するステップを含む。カートリッジは、閉じた内部空間とその内部空間内に位置する飲料媒体とを有する容器を含み得る。上述のように、カートリッジは様々な形態のいずれかを取り得て、例えば、浸透性でも不浸透性でもよく、小袋、ポッド、又はその他の形態を有し得て、比較的堅い及び／又はフレキシブルな要素を含み得て、特定の形状を維持するか又は形状なしに構成され得て、フィルタを含んでも含まなくてもよく、もしフィルタが含まれるならば、カートリッジの内部空間に位置しても及び／又はカートリッジの外部に（例えば多くの飲料ポッドにおいてのように）位置されてもよく、などである。

いくつかの実施形態では、カートリッジは、容器に取り付けられて、閉じた内部空間の外側に置かれた音波発信器からの音波エネルギーを飲料媒体との相互作用のために内部空間に送信するように構成された音波受信器を含み得る。例えば、カートリッジは音響的に適合する部分を含み得て、ここは、音響エネルギーへの露出に応答して振動するように構成されて、この音響的に適合する部分は所望の周波数及び／又は強度を有する音波エネルギーをカートリッジの内部空間に導入する。音響的に適合する部分は、音響的に適合する部分が望まれるように動作することを可能にする物理的な構造、材料組成又は構成、又はその他の特徴を有している。

他の実施形態では、カートリッジの音波受信器は、カートリッジの側壁、底、蓋、又はその他の部分のような容器の一部にノッチ、溝、リセス、又はその他の凹部を含み得る（カートリッジが底、側壁、及び／又は蓋を含む必要が無いことを理解されたい。例えば、球状の形状の容器のような実施形態は、規定された底又は蓋を有さなくてもよい）。他の実施形態では、音波受信器は、音波発信器によって収容される突起又はその他の部分を含み得て、例えば、容器の一部が音波発信器の孔、リセス、又はその他の凹部に収容され得る。音波受信器は、音波発信器によって発せられる音響エネルギーに対して透明、又は実質的に透明であり得て、音波発信器が音波エネルギーをカートリッジ内に直接に導入することを可能にする。

ステップＳ２０で、液体がカートリッジの閉じた内部空間に導入され得る。水、ろ過された、炭酸化された、又はその他の方法で処理された水、ミルク、コーヒー抽出物など、任意の適切な液体が内部空間に導入され得る。液体の導入は、例えば針で容器を穿孔して、液体を閉じた内部空間に導入することによってのような、任意の適切な方法で実行され得る。他の実施形態では、加圧された液体がカートリッジ容器の外部に付与され得て、一つ又はそれ以上の開口を形成させて液体を入れる。他の実施形態では、液体は単純にカートリッジ内に注がれ得て、例えば、カートリッジの蓋が取り除かれて水をカートリッジ内に注ぐことを可能にする。液体は、例えば１〜２psi又はそれ以上の圧力で導入され得て、任意の適切な流量で、液体中に取り込まれた気泡、液体に懸濁している固体などのような任意の他の適切な物質とともに、導入され得る。

ステップＳ３０で、閉じた内部空間に導入された液体がカートリッジに存在している間に、音波エネルギーがカートリッジの閉じた内部空間に導入される。音波エネルギーは、超音波発信器プローブをカートリッジ内へ挿入する、音波発信器をカートリッジの音波受信器に接触させるか又は適切に近くに配置するなど、上述の方法のいずれかによって導入され得る。音波エネルギーは、容器を通して直接に送信されてもよく、あるいは、音波エネルギーへの露出に反応して振動し、この振動によって音波エネルギーを内部空間に導入するカートリッジの音響的に適合する部分によって導入されてもよい。

Ｓ４０で、飲料が、液体及び音波エネルギーの飲料媒体との同時相互作用によって形成され得る。このステップは、音波エネルギーが無ければフィルタを通過しないであろう物質にカートリッジのフィルタを通過させるというような、様々な特徴を含み得る。例えば、飲料は、音波エネルギーが無い状態で存在するよりも高いレベルの溶解した及び/又は懸濁した物質を有して形成され得る。他の実施形態では、飲料は、音波エネルギーが無い状態で存在するよりも高い濁度及び／又は全溶解固体レベルを有し得る。さらに他の実施形態では、飲料を形成するステップは、内部空間を音波エネルギーに露出することによって、内部空間に飲料媒体及び液体の流れを生じさせるステップを含み得る。例えば、液体の内部空間への導入が、典型的には内部空間に飲料媒体及び液体の流れを生じさせる一方で、カートリッジに導入された音波エネルギーは、内部空間内の飲料媒体及び液体の付加的な流れ又は他の動きを生じさせ得る。そのような付加的な動きは、飲料媒体内の物質を溶解したり、及び／又は、その他の方法で飲料媒体から物質をより早く又はより効率的に抽出したりする手助けになり得る。

本発明者は、以下に記述される実験を実行した。これらの実験は、本発明の形態を制約することを意図しておらず、むしろ、記述され権利が請求されている本発明の形態のいくつかに対するサポートを提供することが意図されている。

［例１］
デカフェされたアラビカ媒体のローストされて挽かれたコーヒーの18K-Cupブランドのカートリッジが、「Breakfast Blend Decaf」という商標名でグリーンマウンテンコーヒーロースター社（ＧＭＣＲ）による標準的な販売用商品から獲得された。９個のカートリッジが華氏１９２度の水温で、やはりＧＭＣＲによって販売されている「プラチナム」シングルカップコーヒー抽出器の８オンス設定で抽出された。これらの９個の抽出されたサンプルが「対照品」である。

次の９個のサンプルもまたプラチナム抽出器で抽出されたが、外部印加された音波エネルギー処理を受けた。抽出中にエネルギーを印加するために、抽出器は、カートリッジ抽出チャンバを取り囲むプラスチックハウジングを除去してカートリッジの側壁を露出するように改変された。フィリップス社によって製造された「ソニケア歯ブラシ」が、小売店で標準的な販売用商品から獲得された。この歯ブラシは、ブラシヘッドを所定の位置にして組み立てられた。抽出の間、ブラシのヘッドの背面（毛ではない）がカートリッジの露出された壁に対して押し付けられて、パワーが「オン」された。この場合、カートリッジにノッチ又はその他の凹部は無かった。音波で振動しているヘッドは、全抽出サイクルの間、カートリッジに対して押し付けられたままであった。カートリッジの壁は、ブラシヘッドの音波振動の動作のために振動し、これは単純に指を触れて振動を感じることによって確認された。９個の音波抽出されたサンプルが「試験品」である。

コントロール及びテストの両方の抽出されたコーヒーサンプルが、「ＮＴＵ」単位での濁度測定に関して分析された。「ＮＴＵ」という単位は、比濁的濁度単位である。これらは、ハッチ社から入手可能なHACHモデル2100N濁度計を使用して測定された。ＮＴＵ値は、コーヒー抽出の約5分後に測定された。
ＮＴＵ測定の結果は、
対照品：37,7、32.8、34.4、39.4、31.2、33.8、34.0、47.0、31.3
試験品：63.9、62.1、49.5、46.9、41.8、59.8、57.3、66.7、54.7
対照品の平均：35.7
試験品の平均：55.9

コーヒー技術における当業者は、音波エネルギーが外部から印加されると、コーヒーがより濁ることを認識するであろう。コーヒー技術における当業者は、濁度の増加がコーヒーの強さの指標であり、懸濁した固体、オイル、及びその他の「コロイド状の」物質によって生じられることができることを認識するであろう。驚くべきことに、音波エネルギーの印加は、コロイド状の物質が紙コーヒーフィルタのようなコーヒーフィルタを通過する能力を向上させたように見える。本発明者は、恐らく音波エネルギーがコロイド状物質を改変し、且つ／又は飲料物質を揺動してコロイド状物質を放出させ、それらにフィルタを通過させたものと仮定した。

［例２］
各々が約１２グラムのダークローストされて挽かれたコーヒーを含む6K-Cupブランドのカートリッジが、グリーンマウンテンコーヒーロースター社（ＧＭＣＲ）による標準的な販売用商品から獲得され、華氏１９２度の水温で、ケーリッヒ社によって販売されている「Ｂ８０」コーヒー抽出器の８オンス設定で抽出された。抽出中に、Ｑソニカ社から製造されて獲得されたP-1マイクロプローブを有するCML-4プローブ仕様の「ソニケータ」モデルXL-2000型の形態の音波発信器が、各カートリッジの蓋を通って、内部空間内に約0.25インチ挿入された。全パワーレベルに対する合計の抽出時間は約３５秒であった。音波エネルギーは、水の流れが開始された約５秒後に印加され始めて、それから３５秒の期間のまさに終わりに停止された。各カートリッジは、ソニケータが異なるパワーレベル、すなわち０、５、７、１１、１５、及び４０ワットを提供されている間、抽出された。結果として得られたコーヒー溶液の（「ＮＴＵ」単位における）濁度測定値が、ハッチ社から入手可能なHACHモデル2100N濁度計を使用して、コーヒーの抽出後、約5分で測定された。「全溶解固体」（ＴＤＳ）測定値もまた、同じ抽出されたコーヒーサンプルから得られた。これらの測定値は、コーヒー抽出の約5分後に、マイロンＬ社から入手可能なモデルUltrameter II 6PII CEを使用して測定された。６個のカートリッジに対するＮＴＵ及びＴＤＳ測定の結果は、およそ
ＮＴＵ：70、140、210、290、350、410
ＴＤＳ：1.130、1.110、1.125、1.112、1.122、1.190
ワット：0、5、7、11、15、40

コーヒー技術における当業者は、音波エネルギーを増すとコーヒーがより濁ることを認識するであろう。コーヒー技術における当業者はまた、濁度の増加がコーヒーの強さの指標であり、懸濁した固体、オイル、及びその他の「コロイド状の」物質によって生じられることができることを認識するであろう。音波エネルギーとともに抽出されたコーヒーは、音波エネルギーが印加されていないコーヒーに対してテイスティングされて、そのような音波エネルギーが印加されるとコーヒーがより強い味がすることが見出された。驚くべきことに、音波エネルギーの印加は、コロイド状の物質が紙コーヒーフィルタのようなコーヒーフィルタを通過する能力を向上させたように見える。コーヒー技術における当業者は、紙フィルタでろ過されたコーヒーが、そのようなコロイド状の又は濁りを生じさせる物質を欠くために薄い味がしてしまうことを認識している。本発明者は、恐らく音波エネルギーがコロイド状物質を改変し、且つ／又は飲料物質を揺動してコロイド状物質を放出させ、それらにフィルタを通過させたものと仮定した。

ＴＤＳに関して、４０〜４５ワットの間の最高のパワー設定で、パワーが印加されなかったときの1.130％という溶解固体に対して、溶解固体の劇的な増加が達成された（1.190％の溶解固体）。驚くべきことに、低レベルの溶解固体は、２０ワットよりも低いパワー設定で達成された。抽出後の挽かれたコーヒー床の視覚的な検査（カートリッジから蓋を剥すことによる）は、チャンネル又はトンネルがコーヒー床に形成され、これがプローブの先端から発せられたエネルギーによって生じた可能性が高いことを明らかにした。本発明者は、開いたチャンネル又はトンネルが水の一部をより迅速にコーヒー床を通過させ、これにより溶解された固体の抽出効率全体を低下させたと推定している。しかしながら、溶解された固体の抽出効率の低下が観察されても、濁度に影響する物質の抽出／懸濁は無く、これらは全体として予期されない結果であった。

本発明の少なくとも一つの実施形態のいくつかの形態をこのように記述してきたが、様々な変更、改変、及び改良が当業者には容易に生じるであろうことを認識されたい。そのような変更、改変、及び改良は本開示の一部をなすことが意図されており、本発明の思想及び範囲の中にあると意図される。したがって、前述の記述及び図面は、例示のみの目的である。

Claims (35)

1. 飲料を作製するための飲料形成装置における使用のために構成された飲料カートリッジであって、
   閉じた内部空間を有する容器と、
   前記内部空間に位置する飲料媒体であって、前記内部空間に導入された液体と前記飲料媒体との相互作用によって飲料を形成するために使用される、飲料媒体と、
   前記容器に関連付けられて、前記飲料媒体との相互作用のために前記閉じた内部空間の外側に位置する音波発信器から音波エネルギーを前記内部空間に送信するように構成された音波受信器と、
   を備える、飲料カートリッジ。
2. 前記音波受信器が前記容器に形成された凹部を含み、これが前記内部空間に延在して且つ音波発信器を収容するように構成されている、請求項１のカートリッジ。
3. 前記容器がカップを含み、これが、頂部開口と、前記カップに取り付けられて前記頂部開口を閉じる蓋と、を有する、請求項１のカートリッジ。
4. 前記音波受信器が、音波エネルギーによって励振される前記カートリッジの音響的に適合する部分を含む、請求項１のカートリッジ。
5. 前記飲料媒体と液体との相互作用によって形成された飲料の少なくとも一部をろ過するように構成されたフィルタをさらに備える、請求項１のカートリッジ。
6. 前記フィルタが前記蓋に取り付けられている、請求項５のカートリッジ。
7. 前記音波受信器が前記内部空間を音波発信器に音響的に結合するように構成されている、請求項１のカートリッジ。
8. 前記音波受信器が、音波発信器のリセスに挿入されるように構成された前記容器の一部を含む、請求項１のカートリッジ。
9. 前記音波受信器が、前記飲料媒体を処理するための音波エネルギーの使用に対して、実質的に透明である、請求項１のカートリッジ。
10. 前記音波受信器が前記容器の側壁に配置されている、請求項１のカートリッジ。
11. 前記音波受信器が前記側壁に凹部を含み、これが、音波エネルギーを前記内部空間の所望のエリアにフォーカスするか又は向けるように構成されている、請求項１０のカートリッジ。
12. 飲料形成システムであって、
    飲料カートリッジを保持するように構成されたカートリッジ収容器と、
    液体を前記飲料カートリッジに導入するように構成された液体流入口と、
    音波エネルギーを前記飲料カートリッジに提供するように構成された音波発信器と、
    飲料カートリッジと、
    を備えており、前記飲料カートリッジが、
    閉じた内部空間を有する容器と、
    前記内部空間に位置する飲料媒体であって、前記内部空間に導入された液体と前記飲料媒体との相互作用によって飲料を形成するために使用される、飲料媒体と、
    前記容器に関連付けられて、前記飲料媒体との相互作用のために前記閉じた内部空間の外側に位置する音波発信器から音波エネルギーを前記内部空間に送信するように構成された音波受信器と、
    を備える、飲料形成システム。
13. 前記音波発信器が、前記内部空間に延在する凹部を含む前記音波受信器に位置するプローブを含む、請求項１２のシステム。
14. 前記容器がカップを含み、これが、頂部開口と、前記カップに取り付けられて前記頂部開口を閉じる蓋と、を有する、請求項１２のシステム。
15. 前記音波受信器が、音波エネルギーによって励振される前記カートリッジの音響的に適合する部分を含む、請求項１２のシステム。
16. 前記飲料媒体と液体との相互作用によって形成された飲料の少なくとも一部をろ過するように構成されたフィルタをさらに備える、請求項１２のシステム。
17. 前記フィルタが前記蓋に取り付けられている、請求項１６のシステム。
18. 前記音波受信器が前記内部空間を音波発信器に音響的に結合するように構成されている、請求項１２のシステム。
19. 前記音波受信器が、音波発信器のリセスに挿入されるように構成された前記容器の一部を含む、請求項１２のシステム。
20. 前記音波受信器が、前記音波発信器によって発せられた音波エネルギーに対して実質的に透明である、請求項１２のシステム。
21. 前記音波受信器が前記容器の側壁に配置されている、請求項１２のシステム。
22. 前記音波受信器が前記側壁に凹部を含む、請求項２１のシステム。
23. 前記液体流入口が前記カートリッジを穿孔して液体を前記カートリッジ内に導入するように構成されている、請求項２１のシステム。
24. 飲料を形成する方法であって、
    飲料を作製するための飲料形成装置における使用のために構成された飲料カートリッジであって、前記カートリッジが、閉じた内部空間を有する容器と前記内部空間に位置する飲料媒体とを含む、カートリッジを準備するステップと、
    液体を前記カートリッジの前記閉じた内部空間に導入するステップと、
    前記閉じた内部空間に導入された液体が前記カートリッジ内に存在している間に、音波エネルギーを前記カートリッジの前記閉じた内部空間に送信するステップと、
    前記液体及び音波エネルギーと前記飲料媒体との同時相互作用によって飲料を形成するステップと、
    を包含する、方法。
25. 前記カートリッジが、前記容器に関連付けられて、前記飲料媒体との相互作用のために前記閉じた内部空間の外側に位置する音波発信器から音波エネルギーを前記内部空間に送信するように構成された音波受信器を含む、請求項２４の方法。
26. 前記音波受信器が前記容器の側壁に凹部を含む、請求項２５の方法。
27. 前記音波受信器が、音波エネルギーによって励振される前記カートリッジの音響的に適合する部分を含む、請求項２５の方法。
28. 前記液体を導入するステップが、
    前記容器を穿孔するステップと、
    液体を前記閉じた内部空間に注入するステップと、
    を含む、請求項２４の方法。
29. 前記飲料を形成するステップが、前記音波エネルギーが無い状態では前記フィルタを通過しない物質に、前記カートリッジ内のフィルタを通過させるステップを含む、請求項２４の方法。
30. 前記飲料を形成するステップが、前記音波エネルギーが無い状態で存在するよりも高いレベルの溶解した及び/又は懸濁した物質を有する飲料を形成するステップを含む、請求項２４の方法。
31. 前記音波エネルギーを送信するステップが、
    音波発信器を前記内部空間に準備するステップと、
    前記音波発信器が前記内部空間に位置している間に音波エネルギーを前記音波発信器から発するステップと、
    を含む、請求項２４の方法。
32. 前記音波発信器が超音波プローブを含む、請求項３１の方法。
33. 前記飲料がコーヒー飲料であって、
    前記飲料を形成するステップが、濁度及び／又は全溶解固体のレベルが前記音波エネルギーが無い状態で存在するよりも高いコーヒー飲料を形成するステップを含む、請求項２４の方法。
34. 前記送信ステップが、前記カートリッジの音響的に適合する部分を前記音波エネルギーによって励振するステップを含む、請求項２４の方法。
35. 前記送信ステップが、前記内部空間を前記音波エネルギーに露出することによって、前記内部空間に飲料媒体及び液体の流れを生じさせるステップを含む、請求項２４の方法。

Images