JP2014532595A - 飲料用の使い捨てカプセルを製造するための方法及び装置、並びに当該方法を用いて製造されるカプセル - Google Patents

Abstract

抽出飲料用の使い捨てカプセル（１）を製造するための方法であって、この方法は、カップ状の剛体（２）において平坦なろ紙の部品（８）の位置を決定する工程と、剛体（２）の少なくとも縁部（７）に沿って、平坦なろ紙の部品（８）を結合する工程と、収納室（５）を画定するよう、ろ紙の部品（８）の塑性変形により剛体（２）の内部の方にろ紙の部品（８）を成形する工程と、収納室（５）に１回分（Ｄ）の製品を充填する工程と、シート状の蓋（６）により、収納室（５）及び外部の剛体（２）を閉じる工程と、を含む。また、本発明は、前述の方法を実施する装置（１００）にも関する。【選択図】図１

Description

本発明は、飲料用の使い捨てカプセルを製造するための方法及び装置に関する。

具体的には、本明細書に言及する使い捨てカプセルは「抽出」型であり、外部の剛体を有し（好ましくは外側包装紙がない）、コーヒーなどの飲料を製造する装置に使用することができる。

本明細書のカプセル型は、先行技術の解決策においては、穿孔することが可能な底部、及びカラーが設けられた上部開口（通常、円錐台形状を画定するが、これに限定されない。）を備える、カップ状の外部の剛体と、液体ろ過室であって、この液体ろ過室が、上記外部本体の上部開口に嵌め込まれ、その本体自体の内部に収容され、加圧された液体と混ざる製品（例えば、粉末又は顆粒）の収納及び注入室を画定する、液体ろ過室と、可撓性シートであって、この可撓性シートが、上記剛体及びろ過室の上部開口を封止し、加圧された液体を供給するノズルによって可撓性シートが穿孔されるようにされた（通常、このようにされるが、これに限定されない。）、可撓性シートと、を備える。

このようにして製造されたカプセルは、前述のカプセルを収容する座部を備えた飲料吐出機に使用される。

加圧された液体（湯）を供給する先端部によって、カプセルのシート状の蓋が穿孔され、この液体はフィルタ要素に分布し、上記本体内を均等に降下し、粉末又は顆粒製品と混ざる。

このようなことを考慮すると、剛体の底部は、深く穿孔し、得られた混合物を吐出ノズルの方に案内するようにされた先の尖った中空要素などの種々のユニットを使用して、穿孔することができる。

このような型のカプセルを製造するための方法及び装置は、特許文献である欧州特許第２０９３１４８号明細書により公知である。

本発明の目的は、カプセルの迅速かつ簡単な製造を可能にし、カプセル要素の形成及び結合の精度を向上させた、飲料用の使い捨てカプセルを製造するための方法を提供することである。

本発明の別の目的は、本発明に係る方法を用いて製造される飲料用の使い捨てカプセルを製造するための装置であって、簡略化され、単位時間当たりの生産性が高い装置を提供することである。

これらの目的は、添付した特許請求の範囲に記載するような特徴を含む、本発明に係る注入飲料用の使い捨てカプセルを製造するための方法及び装置によって実現される。

具体的には、抽出飲料用の使い捨てカプセルを製造するための方法は、カップ状の剛体において平坦なろ紙の部品の位置を決定する工程と、剛体の少なくとも縁部に沿って、平坦なろ紙の部品を結合する工程と、収納室を画定するよう、ろ紙の部品の塑性変形により剛体の内部の方にろ紙の部品を成形する工程と、収納室に１回分の製品を充填する工程と、シート状の蓋により、収納室及び外部の剛体を閉じる工程と、を含む。

この方法によって、２つの平坦な面に最初に作用することができるので、内部ろ過室及び上記外部本体の相対的な位置がより正確になり、同時に、結合する工程及び成形する工程における２つの要素の縁部間の周辺結合帯がより安全かつより確実になる。

この特徴は、本方法の作業工程及び装置をより速くかつより正確にし、単位時間での生産性を向上させる。

本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、添付の図面を参照し、その好ましい非限定的実施形態についての次に示す説明からより明らかになる。

本発明に係る抽出型の飲料用使い捨てカプセルを製造するための方法を実施する装置の概略正面図である。 本発明に係る方法及び装置を用いて得られた飲料用の使い捨てカプセルの他のものを充分に示すように切り取られた一部の正面図である。 図１の装置を使用して得られたカプセル内に室を形成する工程の他のものを充分に示すように切り取られた一部の概略正面図である。 図１の装置を使用して得られたカプセル内に室を形成する工程の他のものを充分に示すように切り取られた一部の概略正面図である。 図３の内部室を形成する工程の他の実施形態の概略正面図である。 図４の内部室を形成する工程の他の実施形態の概略正面図である。 本発明に係る方法及び装置の一部であり、外部の剛体の上部開口上にろ紙片を順次裁断及び結合するという２つの工程の概略正面図である。 本発明に係る方法及び装置の一部であり、外部の剛体の上部開口上にろ紙片を順次裁断及び結合するという２つの工程の概略正面図である。

添付図面、特に図１を参照すると、開示する方法は、飲料用の抽出型の使い捨てカプセル１を製造するのに使用される。

具体的には、本発明に係るカプセル１は、閉鎖底部３及び上部開口４を備えたカップ状の外部の剛体２を備えている（図２を参照）。

剛体２は、上部開口４の下に延びる底部３とともに、円錐台形の断面を有することが好ましい。

上部開口４は、上部開口４から外側に延びる円形カラーからなる縁部７で区切られていることが好ましい。

剛体２の上部開口４は、剛体２内に凹状の断面を有して広がり、１回分Ｄの製品を収容する室５を形成するように、フィルタに連結されている。

硬質又は可撓性シートの蓋６は、剛体２の縁部７に沿って、すなわち、カラー７に関連して、剛体２の上部開口４を閉じるように配置されている。

抽出カプセルという表現が、飲料製造機に使用できるカプセル１を指し、シート状の蓋６が、カプセル１が使用される装置によって、２つの方法で加圧された液体の流れにより影響を受け、シート状の蓋６が、既に穿孔されており、室５の方へ降下し製品と混合する液体に対して浸透性を有するようにされ、シート状の蓋６がそのままの状態であり、加圧された液体（例えば、水）を流入させるように、先の尖ったユニット（これらは本発明の一部でないため、図示しない。）によってシート状の蓋が穿孔され、製品と液体が内部室５で混合されることに留意すべきである。

内部室５の壁を形成するろ紙によって、剛体２の下部帯内で得られた飲料のろ過が可能になる。

そして、剛体２の底部３は、飲料吐出ノズルの方へ得られた飲料を運搬するユニットによって穿孔される。

本発明によれば、カプセル１を製造するための方法は、次に示す工程のうちの少なくとも１つの工程を含む（図１を参照）。
剛体２の上に平坦なろ紙の部品８の位置を決定する工程、
剛体２の少なくとも縁部７に沿って、平坦なろ紙の部品８を結合する工程、
収納室５を画定するよう、ろ紙の部品８の塑性変形により剛体２の内部の方にろ紙の部品８を成形する工程、
収納室５に１回分Ｄの製品を充填する工程、
シート状の蓋６により、収納室５及び外部の剛体２を閉じる工程。

この一連の工程によって、剛体の上部開口４にろ紙８の位置を決定する工程及び（以下に見られるように、封止又は接着による）ろ紙８を結合する工程は、その時点で、２つの接触面が平坦であるという事実により非常に正確である。

内部室５を画定するための、その最終形状へのろ紙の成形は、外部結合部を変化させずに、ろ紙を剛体２に結合した後に行われる。

前述の成形工程は、平坦なろ紙の部品８を予成形し、剛体２の内部の方に部品８の部分的な凹部を形成する第１のサブ工程と、ろ紙の部品８を完全に成形し、収納室５の最終的な形状を画定する第２のサブ工程と、を含むことが好ましい。

このような選択肢によって、ろ紙の部品８の成形を調節することができ、これにより、剛体２の周辺に既に結合されたろ紙の部品上で即時に成形する工程によって生じる破損の危険性を回避することができる。

このようなことを考慮すると、第１のサブ工程の実施時に（図３及び５を参照）、剛体２の縁部７に近接するろ紙の部品８の少なくとも周辺環状帯８ａは塑性変形し、前述の周辺環状帯８ａが伸びる。

また、このようなことを考慮すると、ろ紙の部品８を完全に成形する第２のサブ工程時に、ろ紙の部品８の少なくとも中心部分は影響を受ける（図４及び図６を参照）。

ろ紙の部品８の成形工程は、熱伝達によって行われることが好ましい。

ろ紙の部品８の予成形及び最終的な成形という両サブ工程が、熱伝達を用いて行われることに留意すべきである。

平坦なろ紙の部品８の位置を決定する工程（図７及び８を参照）は、外部の剛体２の上面に一致する部品８（この場合、一例にすぎないが、円形形状を有する。）を得るように、ろ紙の連続ストリップＳからろ紙の部品８を裁断する工程を含むことが好ましい。

このようなことを考慮すると、平坦なろ紙の部品８を裁断する工程の直後に、即時に連続して、同じ作業領域において、平坦な部品８と剛体１の縁部７を結合する工程が続く。

又は、平坦なろ紙の部品８の位置を決定する工程が、ろ紙の連続ストリップＳから平坦なろ紙の部品８を裁断し、外部の剛体２の上面と一致するように整形する工程と、外部剛体２の上部開口４上で裁断することによって得られた平坦なろ紙の部品８を移動させる工程と、を含むことに留意すべきである。

結合工程が、裁断ユニットを妨害し得る、ゆえに平坦な部品８の裁断精度に干渉し得るホットシーリングを含む場合、平坦なろ紙の部品８を移動させる選択が行われることが好ましい。

このようなことを考慮すると、ろ平坦な紙の部品８と剛体の縁部７を結合する工程は、封止、すなわち熱の通過によって行うことができる。

又は、平坦なろ紙の部品８と剛体の縁部７を結合する工程は、接着させることによって、すなわち、縁部７と、平坦なろ紙の部品８の外周帯との間に接着剤の層を塗布することによって行うことができる。

また、本発明は、抽出飲料用の使い捨てカプセル１を製造するための装置１００にも関する。

この装置１００は、カップ状の外部剛体２を搬送し、供給方向Ａ（図１の矢印Ａを参照）に順次移動させるコンベア９と、平坦なろ紙を供給し、供給ラインＡの少なくとも１つの伸張に沿ってろ紙を配置するように構成された供給手段１０と、を備えている。

本発明によれば、装置１００は、更に供給方向Ａに沿って、ろ紙を裁断して、剛体２の上面（実際には鍔状縁部７）に一致する平坦なろ紙の部品８を得るための裁断ユニット１１と、剛体２の上部開口４の縁部７に沿って、平坦なろ紙の部品８の周辺を結合する結合手段１２と、剛体２に結合された平坦なろ紙の部品８を形成する成形手段１３と、を更に備え、前述の成形手段は、結合手段１２の下流に位置し、結合手段は、供給方向Ａに対して平坦なろ紙の部品８の周辺を結合し、部品８に作用し、剛体２内に１回分Ｄの製品を収容する室５を画定するよう、部品８を剛体２の内部の方に塑性変形させる。

好ましくは、（図１及び３〜６に示すように、）成形手段１３は、平坦なろ紙の部品８を予成形し、剛体２の内部に向かって集中する方向に従い、剛体２の縁部７に近接する平坦なろ紙の部品８の少なくとも周辺環状帯８ａを伸ばすよう構成される、第１のパンチ１４と、ろ紙の部品８を完全に成形し、ろ紙の部品８の少なくとも中心部分を変形させて内部室５を画定する、第１のパンチ１４と操作可能に連結された第２のパンチ１５と、を備える。

第１の実施形態において、（図１、３及び４に示すように）これらの成形手段１３は、単一の装置１００の操作場所を構成し、この操作場所では、第１のパンチ１４及び第２のパンチ１５が相互に操作可能に連結され、その結果、これらが、単一の装置１００の位置において、供給方向に対して横方向の調整された動作により、連続して予成形及び成形作業を行うことができる。

このようなことを考慮すると、第１のパンチ１４は、加熱されたリング状要素を備え、ろ紙の部品８の周辺環状帯８ａを伸ばす傾斜した外部接触面を有する。

この熱延伸によって、ろ紙の端部の一種の「フレアリング（ｆｌａｒｉｎｇ）」が形成され、剛体２の縁部７との結合箇所に近接するろ紙の周辺環状帯に「弾性を付与し」、完全形成時の断裂を防止することができる。

第２のパンチ１５は、リングの開口中心帯を通って移動することが可能なヒーテッドノーズ型（ｈｅａｔｅｄ ｎｏｓｅ−ｓｔｙｌｅ）（半球）ヘッドを備え、このヘッドは、平坦なろ紙の部品８の他の部分に降下し、熱を用いて内部室５を完全に成形することにより機能するように、第１のパンチ１４を構成している。

このため、基本的に、内部室５を成形する工程は、熱成形によって行われる。

第２の実施形態によれば、装置１００は、平坦なろ紙の部品８を予成形するための独立した予成形手段１４を備え、前述の手段は、周辺結合手段１２と、供給方向Ａに対してろ紙の部品８を成形する成形手段１３との間に介在している。

このようなことを考慮すると、予成形手段１４は、剛体２の内部に向かって集中する方向に従い、剛体２の縁部に近接するろ紙の部品８の少なくとも周辺環状帯８ａを伸ばすように構成されている。

換言すると、図５及び図６に示すように、（例えば、上述のような）第１のパンチ１４は、独立して、完全形成のための第２のパンチ１５の操作場所上流の操作場所に配置することができる。

また、この場合も、内部室５の成形は、熱を使用して行われる。

図７及び図８に示すように、裁断ユニット１１は、連続ストリップＳから平坦なろ紙の部品８を裁断する、固定型ダイ又は接触要素１８及び刃部１９を備えている。

連続ストリップＳはリール２５によって供給されるが、裁断によって発生した不用なストリップは、更なるリール２６によって回収される。

これらのリール２５及び２６は、１組のリターンローラ２９及び３０とともに、ろ紙供給手段１０を形成する。

このようなことを考慮すると、第１の実施形態は、単一の装置１００の場所において裁断ユニット１１と結合手段１２とを有し、供給方向Ａに対して横方向の調整された動作を用いる可能性を含む。

このような単一の場所では、ろ紙の部品８の裁断、及び、これに連続して、部品８と剛体２の縁部７の結合がともに行われる。

第２の実施形態によれば、装置１００は、供給方向Ａに沿って順次配置された、裁断場所１１及び結合場所１２という２つの別々の場所を備えている。

この第２の実施形態において、装置１００は、裁断ユニット１１によって得られたろ紙の部品８を受け入れるユニット１６を備えている。

ろ紙の部品８を受け入れるユニット１６は、供給方向Ａに沿って、ろ紙の部品８を、ろ紙の部品８の周辺と剛体２の縁部７を結合する結合手段１２の操作領域に移動させるようにされている。

具体的には、ろ紙の部品８を受け入れ移動させるユニット１６は、ろ紙の部品８を支持し、かつ剛体２の上面にろ紙の部品８を放出するよう構成された、移動可能なプラットフォーム１７を備えている。

プラットフォーム１７が、剛体２の上部の縁部７の位置よりも高い高さで、供給方向Ａに平行して移動できることに留意すべきである。

このようなことを考慮すると、プラットフォーム７は、結合手段１２と同期して動作し、かつ、縁部７上における部品８の位置決定及び縁部のその結合位置を制御する、バネ解放ユニット（ここでは図示せず。）を備えていてもよい（図８を参照）。

また、このようなことを考慮すると、結合手段１２は、熱伝達を用いて結合する封止ユニット（ろ紙の部品８及び縁部７の環状形状に一致するような封止板など）を備えていてもよい。

又は、結合手段１２は、接着ユニット、すなわち、剛体２の縁部７に沿って接着剤を塗布する接着ユニットを備えていてもよい。

コンベア９は、縁部７上にある剛体２のホルダと間隔を置いて、ベルトを備えていてもよい。

ベルト９は、供給方向Ａに沿って、段階的な動作又は連続した動作により剛体２を移動させ、縁部７の上に位置する種々の操作場所に剛体２を搬送し、種々の工程が順次行われる。

このため、ベルト９は、ろ紙の部品８と剛体２の縁部７を結合する作業時、及び内部室５を形成する作業時に、接触要素としても機能する。

また、装置１００は、成形手段１３の後に、更なる１組のカプセル１の完成場所も備えている。

図１に示すように、装置１００は、供給方向Ａに対して成形手段１３の下流に、（粉末又は顆粒状）製品を備えた内部室５を充填するための場所２０を備えている。

この場所２０は、剛体２及び内部室５の上に位置する少なくとも１つの製品投入ユニット２１を備え得る。

また、装置１００は、剛体２の上部開口４を閉じるための場所２２も備えている。この場所も、供給方向Ａに対して投入場所２０の下流にある。

この閉鎖場所２２は、この材料の連続ストリップＳ１からシート状の蓋６を裁断するカッター要素２３を備える。

さらに、場所２２は、剛体２の縁部７と得られたシート状の蓋６とを関連付ける手段２４を備え、ろ紙の部品８の一部にも関連付けられる。

この場合も、関連付け手段２４は、熱伝達を用いて、シート状の蓋６を結合するように構成されている。

材料のストリップＳ１はリール２７によって供給されるが、シート状の蓋６の裁断によって発生した不用なストリップは、更なるリール２８によって回収される。

このように構成された本方法及び装置は、あらかじめ設定された目的を実現する。

平坦なろ紙の部品によって開始される、ろ紙の結合及び熱成形によって、高品質のカプセルを得ることができる。

実際に、２つの平坦な面に最初に作用することができるので、内部ろ過室及び外部剛体の相対的な位置は非常に正確であり、同時に、２つの要素の縁部間の周辺結合帯は、より安全かつより確実になる。

このような非常に速く、より正確な構造の本発明の作業工程によって、装置の単位時間での生産性が向上する。

Claims (12)

1. 飲料用の使い捨てカプセル（１）を製造するための方法であって、
   前記カプセルが、カップ状の外部の剛体（２）であって、閉鎖底部（３）及び断面が凹状で、前記剛体（２）内に広がるフィルタに連結された上部開口（４）を有し、１回分（Ｄ）の製品を収容する室（５）を形成する前記カップ状の外部の剛体（２）と、前記剛体（２）の前記上部開口（４）を前記剛体（２）の縁部（７）に沿って閉じるシート状の蓋（６）と、を備え、
   前記方法は、
   前記剛体（２）の上に平坦なろ紙の部品（８）の位置を決定する工程と、
   前記剛体（２）の少なくとも縁部（７）に沿って、平坦な前記ろ紙の部品（８）を結合する工程と、
   収納室（５）を画定するよう、前記ろ紙の部品（８）の塑性変形により前記剛体（２）の内部の方に前記ろ紙の部品（８）を成形する工程と、
   前記収納室（５）に１回分（Ｄ）の製品を充填する工程と、
   前記シート状の蓋（６）により、前記収納室（５）及び前記外部の剛体（２）を閉じる工程と、
   を含むことを特徴とする、前記方法。
2. 前記成形する工程が、
   平坦な前記ろ紙の部品（８）を予成形し、前記剛体（２）の内部の方に前記部品（８）の部分的な凹部を成形する第１のサブ工程と、
   前記部分（８）を完全に成形し、前記収納室（５）の形状を画定する第２のサブ工程と、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 予成形する第１のサブ工程では、前記剛体（２）の前記縁部（７）に近接する前記ろ紙の部品（８）の少なくとも周辺環状帯（８ａ）が、前記周辺環状帯（８ａ）を伸ばすよう、塑性変形される、請求項２に記載の方法。
4. 平坦な前記ろ紙の部品（８）を完全に成形する第２のサブ工程において、平坦な前記ろ紙の部品（８）の少なくとも中心部分が影響を受ける、請求項２又は３に記載の方法。
5. 平坦な前記ろ紙の部品（８）の成形が、熱伝達によって行われる、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
6. 平坦な前記ろ紙の部品（８）の位置を決定する工程が、前記外部の剛体（２）の上面に一致する部品（８）を得るように、ろ紙の連続ストリップ（Ｓ）から前記ろ紙の部品（８）を裁断する工程を含む、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
7. 平坦な前記ろ紙の部品（８）の位置を決定する工程が、
   前記外部の剛体（２）の上面と一致するように前記ろ紙の部品を形作るよう、ろ紙の連続ストリップ（Ｓ）から前記ろ紙の部品（８）を裁断する工程と、
   前記外部の剛体（２）の前記上部開口（４）上で裁断することによって得られる前記ろ紙の部品（８）を移動させる工程と、
   を含む、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
8. 抽出飲料用の使い捨てカプセルを製造するための装置であって、前記装置は、
   閉鎖底部（３）及び上部開口（４）を備えたカップ状の外部の剛体（２）を搬送し、供給方向（Ａ）に順次移動させるコンベア（９）と、
   平坦なろ紙を供給し、供給ライン（Ａ）の少なくとも１つの伸張に沿って前記ろ紙を配置するように構成された供給手段（１０）と、
   を少なくとも備え、
   前記装置が、前記供給方向（Ａ）に沿って、
   前記ろ紙を裁断して、前記剛体（２）の上面に一致する平坦なろ紙の部品（８）を得るための裁断ユニット（１１）と、
   上部の縁部（７）によって画定された前記剛体（２）の前記上部開口（４）において、平坦な前記ろ紙の部品（８）の周辺を結合する結合手段（１２）と、
   前記剛体（２）に結合された平坦なろ紙の部品（８）を成形する成形手段（１３）と、を更に備え、前記成形手段は、前記供給方向（Ａ）に関して、平坦な前記ろ紙の部品（８）の周辺を結合する前記結合手段（１２）の下流に位置し、前記成形手段は、平坦な前記ろ紙の部品（８）に作用して、前記剛体（２）内に１回分（Ｄ）の製品を収容する室（５）を画定するよう、前記ろ紙の部品（８）を前記剛体（２）の内部の方に塑性変形させることを特徴とする、装置。
9. 前記成形手段（１３）が、
   平坦な前記ろ紙の部品（８）を予成形し、前記剛体（２）の内部に向かって集中する方向に従い、前記剛体（２）の前記縁部に近接する前記ろ紙の部品（８）の少なくとも周辺環状帯（８ａ）を伸ばすよう構成される、第１のパンチ（１４）と、
   前記ろ紙の部品（８）を完全に成形し、前記ろ紙の部品（８）の少なくとも中心部分を変形させて内部室（５）を画定する、前記第１のパンチ（１４）と操作可能に連結される第２のパンチ（１５）と、を備える、請求項８に記載の装置。
10. 平坦な前記ろ紙の部品（８）を予成形する予成形手段（１４）を備え、前記予成形手段が、周辺結合手段（１２）と、前記供給方向（Ａ）に関して前記ろ紙の部品（８）を成形する成形手段（１３）との間に介在し、前記予成形手段（１４）が、前記剛体（２）の内部に向かって集中する方向に従い、前記剛体（２）の前記縁部に近接する前記ろ紙の部品（８）の少なくとも周辺環状帯（８ａ）を伸ばすように構成される、請求項８に記載の装置。
11. 前記裁断ユニット（１１）によって得られたろ紙の部品（８）を受け入れるユニット（１６）を備え、前記ユニット（１６）は、前記剛体（２）の前記上部の縁部（７）を前記ろ紙の部品（８）の周辺に結合する結合手段（１２）の操作領域に、前記供給方向（Ａ）に沿って前記ろ紙の部品（８）を移動させるように構成される、請求項８から１０の何れか一項に記載の装置。
12. 前記ろ紙の部品（８）を受け入れ移動させる前記ユニット（１６）は、前記ろ紙の部品（８）を支持し、かつ前記剛体（２）の上面に前記ろ紙の部品（８）を放出するよう構成された、移動可能なプラットフォーム（１７）を備える、請求項１１に記載の装置。

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