JP2016513518A - 液体泡立て装置 - Google Patents

Abstract

液体を泡立てる装置（１）が、装置（１）の動作中に形成されるべき液体泡のために装置（１）内に空間（１１）をもたらす定着室（１０）と、装置（１）に泡立てられるべき液体を入れる入口（２０）と、装置（１）に液体を入れる入口（２０）を通じて装置（１）に入る液体に対するポンピング作用を実現し、それにより、定着室（１０）に供給されるべき蒸気／液体流を形成するために、装置（１）に蒸気を入れる入口（３０）と、液体を泡立てるために装置（１）に泡立て気体を入れ且つ定着室（１０）から液体泡を出す複合入口／出口（４０）と、装置（１）の動作中に装置（１，２，３）に入れられる泡立て気体が蒸気／液体流と直面する装置（１）内の位置を決定するために装置（１）内に配置される障害物（５０）とを含む。

Description

本発明は、液体泡立て装置であって、装置の動作中に形成されるべき液体泡のために装置内に空間を提供する定着室と、泡立てられるべき液体を装置に入れる入口と、液体を装置に入れる入口を通じて装置に入る液体に対するポンピング効果を実現するために装置に蒸気を入れ、それにより、定着室に供給されるべき蒸気／液体流を形成する入口とを含む、装置に関する。

本発明はコーヒー抽出物が水と相互作用するのを可能にする浸出空間を含み、既述のような液体泡立て装置を更に含む、コーヒーメーカーに更に関する。

液体を泡立てることは、一般的にフォームと呼ぶ液体中の気泡塊を得る目的のために、液体に気体を供給すること及び液体を気体と混ぜることを含む。泡立てられるべき液体の実例は牛乳（ミルク）である。特にコーヒーやスペシャルティコーヒーの分野では、使用者に優しい方法において牛乳を泡立て得る装置の必要がある。牛乳の泡立てプロセスを牛乳の加熱プロセスと組み合わせる周知のオプションがあり、そこでは、フォームを得るために、空気が牛乳に供給され、牛乳の温度を上昇させるために、蒸気が牛乳に供給される。泡立てられるべき液体に対するポンピング作用を実現するためにも蒸気を用い得る。その目的を達成するために、制限部を通じて蒸気を送り、蒸気が膨張するときにアンダープレッシャー(underpressure)が創り出され、そのアンダープレッシャーは液体の吸引を引き起こすのに適する。

ＷＯ２０１１／１５８１７１Ａ１は、第１の空間からの内容物が第１の空間から流出するのを可能にする出口を有する第１の空間と、泡立てられるべき液体を第１の空間に供給する手段と、泡立てプロセスが起こるために液体が泡立て気体と混じることを可能にする第２の空間とを含む、液体泡立て装置を開示している。第２の空間は第１の空間に対して開放され、第１の空間からの内容物を受け入れる入口を有し、それは泡立て気体を収容し且つ第１の空間から第２の空間への液体の流れの影響の下で第２の空間に泡立て気体を供給するのを可能にする自由空間によって第１の空間の出口から分離される。よって、この自由空間の位置で、装置が作動させられ且つ泡立て気体が存在するとき、泡立て気体は第２の空間内に流入して泡立てられるべき液体と混じることが可能にされ、気体を泡立てられるべき液体の影響の下で第１の空間から第２の空間に流し得る。第２の空間内では、実際の泡立てプロセスを有するために、液体及び泡立て気体の渦巻き運動が誘起される。これは、例えば、凹面に湾曲する表面に対する液体及び泡立て気体の接線方向の供給を有することに基づき実現させられ得る。液体の接線方向の供給の方向に基づき、液体及び泡立て気体の渦巻き動作の方向、即ち、泡立てプロセス中の液体泡の渦巻き運動の方向を知り得ることを付記する。具体的には、当業者は渦巻き運動の回転方向が何であるかを理解し且つ予測し得る。何故ならば、渦巻き運動は凹面に湾曲する表面への接触の結果として曲げられる液体の流れの継続に基づき得られるからである。

泡立て気体の自由な流入が２つの空間を備える構造内で、即ち、装置を通じる液体の流れの方向において見られるときに１つの空間及び他の空間が開始する位置で可能であるので、泡立て気体の特定の吸込みを常に保証することができ、吸込みに影響を及ぼし得る不利な効果、特に目詰まり効果は回避される。

ＷＯ２０１２／０２９０１９Ａ１は、ＷＯ２０１１／１５８１７１Ａ１から知られるような装置内の泡立て気体の吸込みを制御する方法を開示している。過剰な泡立て気体を出すために、液体泡を出すために設けられる管も用いられる。更に、過剰な又は不十分なフォーム形成又は極めて粗いフォーム気泡のない高品質の液体泡を得ることに寄与する装置の構成部品の寸法の比に関する数多くの要件が定められる。

ＷＯ２０１１／１５８１７１Ａ１及びＷＯ２０１２／０２９０１９Ａ１から知られるような液体泡立て装置の種類は実用的であり、優れた泡立て結果を実現し得るが、その特定の種類に関連する幾つかの欠点がある。第１に、他の種類の液体泡立て装置、特に、泡立て気体が通路又は同等物を通じて供給される種類と比較するとき、装置の操作に関連する音レベルは高い。その理由は空気又は他の泡立て気体を通じて進む高速蒸気噴流が高周波数騒音を生むという事実に見出される。適切な遮蔽を設けることによってこの問題を解決し得るが、そのようにすることは装置内に特別な構成部品を必要とするし、追加の費用を伴う。第２に、第２の空間の入口はほんの僅かの液滴を捕捉し得ない。結果的に、特に液体が牛乳であるとき、これは洗浄努力の必要を招き得る。第３に、実際上、装置を製造するのは極めて困難である。何故ならば、様々な構成部品の寸法を要求通りに実現するために精度は高い必要があるからであり、装置の様々な場所でテーパ角を有するのが有利だからである。

ＷＯ２０１１／１５８１７１Ａ１及びＷＯ２０１２／０２９０１９Ａ１から既知の種類と別の種類の液体泡立て装置を提供することが本発明の目的である。更に、泡立てプロセスが十分に制御された方法において装置内で起こり得ることを保証する手段を取ることが本発明の目的である。

本発明の目的は、液体泡立て装置であって、前述のような定着室と、当該装置に液体を入れる入口と、当該装置に蒸気を入れる入口とを含み、当該装置に泡立て気体を入れ且つ定着室から液体泡を出す複合入口／出口と、当該装置の動作中に当該装置に入れられる泡立て気体が蒸気／液体流と直面する当該装置内の位置を決定するために当該装置内に配置される障害物とを更に含む、液体泡立て装置を提供することによって達成される。

本発明に従った装置では、泡立て気体を入れる入口が定着室から液体泡を出す出口と組み合わせられる。故に、泡立て気体を供給するための自由空間及び２つの空間を備える構造は最早ない。依然として、本発明に従った装置の複合入口／出口は、目詰まりの影響を受け易い泡立て気体を供給するための他の従来的な装置の従来的な通路又は同等物と比較し得ない。液体泡を実際に出し得る目的のために、そのような場合におけるように、複合入口／出口は狭い通路として設計し得ず、液体泡の流出流は抑制され或いは不可能でさえある。よって、本発明に従った装置において、事実は、泡立て気体の吸込みは自由空間を通じての代わりに入口を通じて行われるが、液体泡の放出との組み合わせに基づく目詰まりの危険性は依然としてないということである。従って、装置内に複合入口／出口を有することは、不利な副作用として目詰まりの危険性を含まない、設計の単純性の利点をもたらす。

泡立て気体の入口を液体泡の出口と組み合わせることによって、泡立て気体がどこで蒸気／液体流に達するかは、それ程正確に定められない。しかしながら、液体泡立て装置の全部でないとしても殆どの実際的な用途に関して、装置によって給送されるべき液体泡の十分に制御された容積及び十分に制御された温度の両方を有することが望ましい。装置の動作中の任意的な要因に依存して、泡立て気体が異なる位置で蒸気／液体流に達するならば、液体の上に凝縮しないようにされるほんの少しの蒸気は異なる。結果的に、蒸気によって液体に対して加えられる吸引力は異なり、そのような状況は液体の異なる流速を含む。

前述のような複合入口／出口の適用の可能な不利な効果を避けるために、本発明は、装置の動作中に装置に入れられる泡立て気体が蒸気／液体流に直面する装置内の位置を決定するために装置内に配置される障害物を備える液体泡立て装置（液体を泡立てる装置）を提供することを目的とする。具体的には、そのような障害物を定着室内に配置し得る。当業者が、本発明に従った装置を設計するプロセス中に、泡立てプロセス中の液体泡の渦巻き運動の中心部分、即ち、定着室の中心部分において、泡立て気体の入って来る流れをどこに予期し得るかを評価し、そして、入って来る流れが、蒸気／液体流に直面するために、装置内の所定の位置に向かって案内されることが保証されることを達成するために、障害物がどのように成形され、位置付けられ、且つ方向付けられるべきかを評価することが極めて十分に可能である。

具体的には、障害物が泡立て気体の入って来る流れの道筋内にあるのが有利であるので、泡立て気体が障害物に追従せずに蒸気／液体流に達することは可能でない。障害物は動作中に定着室内で渦巻き運動を行う液体泡の道筋内にもあり得るので、泡立て気体のための空間は液体泡の流れから離れる方向に面する障害物の側で創り出される。他の有利なオプションによれば、障害物は蒸気／液体流が衝突する手段として用いられる。装置の動作中に起こる衝突は良好な混合プロセスを保証し、所定の位置に向かう泡立て気体の明確な経路が実現される。

明確性のために、液体泡立て装置の動作中に泡立て気体は蒸気／液体流中に継続的に吸収され、液体泡の出て行く流れにおいて定着室から除去されることを付記する。この事実に基づき、アンダープレッシャーが得られ、泡立て気体の入って来る流れが誘起されるので、泡立てプロセス中に用いられる泡立て気体は継続的に補充される。

障害物を適用することは、泡立て気体の供給を制御する比較的簡単な方法であり、液体泡の出て行く流れのパラメータの測定を行い且つ第１に述べたパラメータについてのフィードバックに基づき装置の動作に関連するパラメータに対する調節を行うために複雑で高価な構成部品は必要でない。障害物を如何なる適切な方法においても具現し得る。例えば、障害物は定着室から延びるスティック形状の部材を含み得るし、或いは蒸気／液体流に面するように配置される鋭利な縁を有するナイフ又はシートのような形状であり得る。

蒸気／液体流を障害物と衝突させるために障害物が蒸気／液体流の経路内に位置付けられる場合、障害物の少なくとも一部は、ある距離で装置に蒸気を入れる入口の真向かいに位置付けられるようにされてよく、その距離は蒸気が液体の上で完全に凝縮するための所要距離と比べて極めて小さい距離である。この点に関して、後者の距離の実例は１０〜１５ｍｍのオーダにあり、第１の距離の実例は１〜５ｍｍのオーダにある。蒸気を入れる入口の直ぐ外側で蒸気／液体流を障害物と衝突させることによって、泡立て気体は正にその位置で蒸気／液体流によって吸収され、それに基づき、蒸気のほんの僅かな部分のみが液体の上で既に凝縮させられた状況において、泡立て気体が蒸気／液体流に引かれることが達成される。そのようにして、蒸気によって蒸気／液体流にもたらされる運動エネルギの殆どを保持し得るので、その流れは過剰に減速せず、泡立てプロセスは流速に関する限り最適な方法において起こることができ、実質的に全ての蒸気が定着室内で液体の上に凝縮する。高速蒸気は混合プロセスを助け、より微細な液体泡をもたらす。

本発明に従った装置の有利な実施態様では、装置に蒸気を入れる入口に面する障害物の側が鋭利な縁を備える。鋭利な縁の適用に基づき、泡立て気体が蒸気／液体流に達する位置は最も正確に定められる。何故ならば、その位置は縁の頂部にある経理な縁の比較的小さな幅によって決定されるからである。更に、蒸気／液体流を分割させるように鋭利な縁を位置付けることができ、蒸気／液体流内への泡立て気体の効果的な組込みは、分割させられた蒸気／液体流の２つの流れが障害物の周りを移動させられた後に再結合することが可能にされるときに起こり得る。何故ならば、蒸気／液体流の方向において見られるときに、障害物の背後に存在する泡立て気体は、言うなれば２つの再結合流の間に挟まれるからである。

前述において述べたように、蒸気／液体流を障害物と衝突させるために、障害物が蒸気／液体流の経路内に位置付けられることがオプションである。代替的又は追加的なオプションである他のオプションによれば、動作中に得られる液体泡の経路内に位置付けられることによって、定着室内の泡立て気体のための経路を創り出すように障害物を構成し得る。そのような場合には、泡立て気体のための経路が、泡立てプロセス中に液体泡が行う渦巻き運動の方向において見られるときに、障害物の背後に創り出される。定着室に入る泡立て気体は障害物によって定められる経路に従い、装置内の所定の位置で蒸気／液体流に達する。この点に関して、障害物は定着室を通じて延びるように配置されるのが有利である。

障害物が定着室を通じて延びる構成の実際的な実施態様において、障害物の一端は定着室の内壁に取り付けられ、障害物の他端は、定着室の寸法に比較して極めて小さい距離で、装置に蒸気を入れる入口の真向かいに位置付けられる。既述のような障害物の他端の位置付けの結果として、泡立てプロセスは、以前に説明したように、流速に関する限り最適な方法において起こり得る。一例として、既述の距離は１〜５ｍｍの範囲内にあり得るのに対し、定着室の高さは１０〜３０ｍｍの範囲内にあり得るし、定着室の幅／直径は１０〜２５ｍｍの範囲内にあり得ることを付記する。

更に他の代替的又は追加的なオプションによれば、障害物は、動作中に液体泡のための跳躍部(jump)のように作用し、それにより、液体泡と装置に蒸気を入れる入口との間に径方向の空間を創り出すように構成される、定着室の内壁の内向きに湾曲した縁を含み得る。有利には、内向きに湾曲する縁の向きは、動作中に定着室内の液体泡が行う渦巻き運動の行程に沿って配置される（言うなれば小規模のスキージャンプ台のように形成される）跳躍部をもたらすように選択される。そのような場合、渦巻き運動の径方向寸法は局所的に減少させられるので、液体泡は装置に蒸気を入れる孔に亘って移動することが可能であり、それにより、泡立て気体を収容する空間がその場所に創り出される。好ましくは、定着室の内周に沿って見られるときの跳躍部の位置は、同じ方向において見られるときの装置に蒸気を入れる入口の位置に近いので、蒸気を入れる入口は、渦巻き運動の回転方向において見られるときに跳躍部の真後ろにあり、液体泡が入口に達することは不可能である。

好適実施態様において、液体泡立て装置は、液体泡を定着室から複合入口／出口を通じて案内する案内手段を含む。そのような手段を用いることによって、泡立て気体の吸込みは、さもなければ起こり得る、液体泡が蓄積するときに泡立て気体の道筋を遮蔽する液体泡によって妨げられない。故に、そのような手段を用いることによって、液体泡の形成によって妨げられない変動のない泡立てプロセスを保証し得る。

有利には、案内手段の少なくとも表面は、動作中に液体泡が定着室内で行う渦巻き運動の延長として向けられ、渦巻き運動に渦巻き運動の長手軸に沿う方向を加える。このようにして、一方では、液体泡の自然な流れが妨げられず、渦巻き運動に渦巻き運動の長手方向に沿う方向を加えることによって、液体泡が定着室の内側で渦巻き続ける状況が回避される。故に、渦巻く液体泡を複合入口／出口に向かって方向付け、それにより、定着室から液体泡を放出することが可能である。例えば、案内手段は定着室の内壁に配置されるリブを含んでよく、リブは複合入口／出口に向かう方向における渦巻き行程に従って延びる。泡立てプロセス中に定着室内の液体及び泡立て気体の混合によって遂行される渦巻き運動に合わせて完全に調節させられるようにリブの行程を選択し得るので、液体泡は複合入口／出口に向かう方向において滑らかに案内される。そのようにして、リブは定着室からの液体泡の素早い放出を実現するのを助け得る。

代替的に又は追加的に、案内手段は、定着室内に配置されるリング形状要素を含み得る。複合入口／出口から離れる方向に面するリング形状要素の側にあるリング形状要素の案内表面は、複合入口／出口に向かう方向における渦巻き行程に従って延びる。液体泡立て装置の動作中、液体泡はリング形状要素の中央空間を通過し得るのに対し、案内表面は液体泡を複合入口／出口に向かって素早く放出するのを助けるので、定着室は液体泡で一杯にならず、処理中に必要とされる泡立て気体の吸込みを含む泡立てプロセスは妨げられない。完全性のために、液体泡の渦巻き運動中に作用する遠心力の故に、液体泡の最大濃度が定着室の内壁によって境界付けられるリング形状領域内に存在することを予期し得るので、リング形状要素は液体泡の放出に対する効果的な影響を実際的に有し得ることを付記する。

更に、液体泡の放出に関して、複合入口／出口が定着室に対して下向きの方向において延びるように装置を方向付け得るので、重力によっても放出を促進し得ることを付記する。

多数の構造的な機能を気体泡立て装置の実用的な実施態様に適用可能であり得る。第１に、複合入口／出口の直径が装置に液体を入れる入口の直径及び装置に蒸気を入れる入口の直径よりも有意に大きいことが極めて実用的である。第２に、複合入口／出口の直径は定着室の直径と同じオーダであり得る。具体的には、定着室を円形の内周を有するシリンダのように成形してよく、装置に液体を入れる入口及び装置に蒸気を入れる入口の両方を定着室の長手軸に対して実質的に垂直に方向付けてよく、複合入口／出口を定着室の長手軸に沿う方向における定着室の延長として配置してよい。前述において述べたように、定着室の直径の実例は、１０〜２５ｍｍの範囲内にある直径である。複合入口／出口の実例は、同じ範囲である或いは幾分より小さい直径であり、定着室の直径と複合入口／出口の直径との間の差は、例えば、約２ｍｍであり得る。装置に液体を入れる入口の直径の実例は、１〜２ｍｍの範囲内にある直径であり、同じことが装置に蒸気を入れる入口の直径にも当て嵌まる。

液体泡を定着室から複合入口／出口を通じて案内する案内手段を有するという着想は、装置の動作中に装置に入れられる泡立て気体が蒸気／液体流に直面する装置内の位置を決定する障害物を有するという着想に必ずしも依存する必要はない。よって、本発明は、液体泡立て装置であって、装置の動作中に形成されるべき液体泡のために装置内に空間をもたらす定着室と、泡立てられるべき液体を装置に入れる入口と、装置に液体を入れる入口を通じて装置に入る液体に対するポンピング効果を実現し、それにより、定着室に供給されるべき蒸気／液体流を形成するために、装置に蒸気を入れる入口と、装置に泡立て気体を入れ且つ定着室から液体泡を出す複合入口／出口と、液体泡を定着室から複合入口／出口を通じて案内する案内手段とを含む、液体泡立て装置にも関する。

実用的な実施態様において、案内手段は、以前に説明したように、渦巻き運動を複合入口／出口に向かう方向における螺旋運動に変換することによって定着室からの液体泡の素早い放出に寄与するように構成される。一般的に、案内手段の少なくとも表面を動作中に定着室内の液体泡が行う渦巻き運動の延長として方向付け、渦巻き運動に渦巻き運動の長手軸に沿う方向を加え得る。案内手段は、定着室の内壁に配置されるリブ及び／又は螺旋形状に従って液体泡を案内するように構成されるリング形状要素を含み得る。

本発明の上述の及び他の特徴は、液体泡立て装置であって、装置の動作中に形成されるべき液体泡のために装置内に空間を提供する定着室と、泡立てられるべき液体を装置に入れる入口と、蒸気を装置に入れる入口と、泡立て気体を装置に入れ且つ定着室から液体泡を出す複合入口／出口とを含み、実用的な実施例として、泡立てられるべき液体は牛乳であり、泡立て気体は空気であることが想定される、液体泡立て装置の多数の実施態様が、以下の詳細な記載から明らかであり、それを参照して解明されるであろう。

次に、図面を参照して本発明をより詳細に説明する。図面では同一又は類似の部分を同じ参照記号によって示している。

本発明に従った装置の第１の実施態様を示す斜視図であり、装置の内部の眺めをもたらすために、装置の一部を取り壊している。 装置の定着室の長手／中心軸に沿って取られた、図１に示すような本発明に従った装置の第１の実施態様の一部の長手断面を示す側面図である。 装置の定着室の長手／中心軸に沿って取られた、本発明に従った装置の第２の実施態様の長手断面を概略的に示す側面図である。 装置の液体の入口及び蒸気の入口のレベルで取られた、図３に示すような本発明に従った装置の第２の実施態様の断面を概略的に示す頂面図である。 装置の液体の入口及び蒸気の入口のレベルで取られた、本発明に従った装置の第３の実施態様の断面を概略的に示す頂面図である。

図１及び２は、以下において第１の牛乳泡立て装置１と呼ぶ、本発明に従った装置の第１の実施態様の異なる例示を提供している。一般的に、第１の牛乳泡立て装置１は、動作中に牛乳泡を作って計量分配(dispense)するように構成され、牛乳(milk)及び空気(air)が牛乳泡の原料として用いられ、牛乳泡を加熱するために泡立てプロセス中に蒸気が用いられて、牛乳に対するポンピング機能を遂行し、且つ牛乳及び空気の混合物の十分な速度に基づく効果的な泡立てプロセスを有するよう牛乳及び空気の混合物に十分な運動エネルギを提供し、プロセス中に蒸気は牛乳の上に凝縮する。

第１の牛乳泡立て装置１は、牛乳泡立て装置１の動作中に形成されるべき液体泡のための牛乳泡立て装置１内の空間を提供する定着室１０(settling chamber)を含む。概ね知られているように、空気を牛乳とますます混ぜることは、牛乳及び空気の混合物を膨張させる。よって、制約されない仕方において膨張プロセスを起こさせるために、第１の牛乳泡立て装置１の内側に空間を必要とする。第１の牛乳泡立て装置１は、以下において牛乳入口２０と呼ぶ、牛乳を牛乳泡立て装置１内に入れるための入口２０と、以下において蒸気入口３０と呼ぶ、蒸気を牛乳泡立て装置１内に入れるための入口３０と、牛乳を泡立てて定着室１０から牛乳泡を出すために空気を牛乳泡立て装置１内に入れるための複合入口／出口４０とを更に含む。

図示の実施例において、定着室１０は、円形の内周を有するシリンダのように成形される。以下では、既述のような定着室１０のシリンダ形状、特に定着室１０の長手／中心軸１２が延びる方向を参照して、第１の牛乳泡立て装置１内の構成部品及び流れの向き及び／又は方向を付与し、長手軸１２の方向における定着室１０の寸法を、定着室１０の高さとして示し、長手軸１２の方向に対して径方向な定着室１０の寸法、即ち、長手軸１２に対して垂直に延びる平面内の寸法を、定着室１０の幅／直径として示す。更に、長手軸１２が実質的に垂直方向に延び且つ複合入口／出口４０定着室１０の下に存在する、図１及び２に示すような第１の牛乳泡立て装置１の向きを、第１の牛乳泡立て装置１の通常の向きとみなすが、それは本発明が第１の牛乳泡立て装置１の特定の向きに依存しないという事実を変更しない。いずれにしても、以下において、高低に関する表示は既述のような通常の向きの背景に対して理解されるべきである。

図２を参照すると、図示の実施例において、牛乳入口２０及び蒸気入口３０は、第１の牛乳泡立て装置１内の同じ径方向位置に配置され、牛乳入口２０は蒸気入口３０よりも高いレベルに配置されている。牛乳入口２０及び蒸気入口３０の両方は、定着室１０及び複合入口／出口４０の直径よりも有意に小さい直径を有する管を含む。更に、牛乳入口２０及び蒸気入口３０の両方は、定着室１０の長手軸１２に対して実質的に垂直に延びている。故に、長手軸１２が実質的に垂直な向きを有する、第１の牛乳泡立て装置１の通常の向きにおいて、牛乳入口２０及び蒸気入口３０の両方は、実質的に水平な向きを有する。

蒸気の適用の利点は、牛乳を第１の牛乳泡立て装置１にポンピングするために別個の手段を用いることが必要でないことである。図２は、図示の実施例において、蒸気入口３０の真向かいに制限部３１(restriction)が配置されていることを示している。第１の牛乳泡立て装置１の動作中に蒸気が流れる方向において、蒸気は制限部３１を通じて流れるようにさせられ、制限部３１を通過した後に膨張することが可能にされる。結果的に、局所的なアンダープレッシャー(underpressure)が創り出され、それは牛乳を引き入れるのに用いられる。これはベンチュリ原理として知られる原理の適用である。故に、動作中、蒸気／牛乳流、即ち、蒸気及び牛乳滴の混合物が得られ、それは制限部３１を通って進み定着室１０に入る。定着室１０の内側壁１３が定着室１０のシリンダ形状の円形の内周に従って湾曲しており、蒸気入口３０が定着室１０の長手軸１２に対して実質的に垂直に延びているという事実の故に、蒸気／牛乳流は定着室１０の内側で渦巻き運動を行わされ、渦巻き運動の長手軸は定着室１０の長手軸１２と一致する。後述するような方法において蒸気／牛乳流に空気を提供することによって、プロセス中に牛乳泡が形成されることが達成され、それは蒸気の影響の下で加熱される。蒸気／牛乳流及び蒸気／牛乳／空気流を移動させるのに必要とされるエネルギは、蒸気によって供給される。牛乳泡は、図示の実施例において定着室１０の延長として構成される複合入口／出口４０を通じて、定着室１０から出る。

牛乳を泡立てるのに必要とされる空気は、牛乳泡の出口経路を通じて上向きに第１の牛乳泡立て装置１内に経路制御される。更なる泡立てプロセスでは、第１の牛乳泡立て装置１の内側に存在する空気が用いられ、その結果として生じる空気の欠乏は、空気の欠乏と関連するアンダープレッシャーの下で複合入口／出口４０を通じた空気の供給によって直ちに補充される。好ましくは、図示の実施例におけるように、蒸気入口３０と蒸気／牛乳流が定着室１０に入る位置との間の距離が極めて短く、例えば、５ｍｍ未満であるので、蒸気がその位置で牛乳の上で完全に凝縮させられないことが保証され、牛乳及び空気の良好な混合を有するのに十分な速度で定着室１０の内側の渦巻き運動を有するエネルギをもたらすのに十分な蒸気が残され、それにより、微細に泡立てられた牛乳泡をもたらす。更に、空気が蒸気入口３０に可能な限り近い位置で蒸気／牛乳流に達し得ることを保証する手段を有することが有利であるので、可能な限り最大の流速で、泡立てプロセスを可能な限り速く開始させ得る。この目的を達成するために、障害物５０8(obstacle)が適用され、それは空気が蒸気入口３０に近い位置で蒸気／牛乳流に達するのを可能にするように構成される。

一般的には、障害物５０は、空気が蒸気／牛乳流に直面する位置を決定するように構成される。前述において説明したように、大量の蒸気が牛乳の上で既に凝縮させられて、泡立てプロセスが開始する前でさえも殆どの運動エネルギが失われる状況を回避するために、この位置は蒸気入口３０に近いのが好ましい。一貫した設定が適用されるときに一貫した結果をもたらす予測可能な泡立てプロセスを有するという願望の観点から、明確な位置を有することが好ましく、それらの結果は、牛乳泡の温度、牛乳泡の量、及び牛乳泡の質を含む。

第１の牛乳泡立て装置１において、障害物５０は、比較的小さな距離で、例えば、１〜５ｍｍのみの範囲内にある距離で、蒸気入口３０の真向かいに位置付けられる。具体的には、第１の牛乳泡立て装置１において、障害物５０は、図２から明らかに分かるように、制限部３１の真後ろに位置付けられる。第１の牛乳泡立て装置１の動作中、蒸気／牛乳流は障害物５０に衝突し、その結果、衝突が起こった正にその位置で、空気が引き込まれる。明確な位置を有するために、障害物５０は、蒸気入口３０に面する障害物５０の側面に鋭利な縁を備える。

複合入口／出口４０の直径は、第１の牛乳泡立て装置１に空気が入るのを可能にするのに十分な程に大きい。定着室１０内での継続的な泡立てプロセスを保証するために、定着室１０内での牛乳泡の蓄積を回避する手段が取られる。さもなければ、牛乳泡の蓄積が起こって、定着室１０内で渦巻く牛乳、蒸気及び空気の混合物への新鮮な空気の供給が相当程度まで遮断される状況を創り出し得る。図示の実施例では、下向きに渦巻く行程に従って配置される案内リブ１４が定着室１０の内側壁１３に設けられている。故に、先述のような渦巻き運動において内側壁１３に沿って移動する牛乳泡は案内リブ１４に直面するので、渦巻き運動は下向きの成分、即ち、複合入口／出口４０の方向における成分を備える。渦巻き運動において牛乳泡に対して作用する遠心力の故に、牛乳泡の最大濃度は渦巻き運動の外側に存在するので、牛乳泡に対する案内リブ１４の効果は定着室１０の内側壁１３上の案内リブ１４の配置の故に最適である。

既述のような案内リブ１４の他に、第１の牛乳泡立て装置１は、蒸気入口３０のレベルよりもちょっと低いレベルに配置されるリング形状の案内要素１５を含む。案内リブ１４は定着室１０内の頂部位置からリング形状の案内要素１５に向かって下った所の間に延びる。リング形状の案内要素１５の頂面１６が下向きに渦巻く行程に従って向けられる。このようにして、リング形状の案内要素１５は、特に定着室１０の比較的低い領域において、牛乳泡の排出に役立つ。案内リブ１４と同様に、リング形状の案内要素１５は、牛乳泡の最大濃度が存在する位置で、即ち、内側壁１３に近い渦巻き運動の外側にある位置で、主として作用する。牛乳泡はリング形状の案内要素１５の中央空間を通じて複合入口／出口４０に向かって下向きに進むことが許容される。

リング形状の案内要素１５の頂面及び案内リブ１４によって定められるような下向きに渦巻く行程が、定着室１０内の蒸気／牛乳／空気流の渦巻き運動の方向と同じ下向き方向において見られるような回転方向を有することが、最も有利であることが理解されるであろう。そのようにして、流れは何らかの方法において中断させられず、下向き方向における追加的な運動の生成は最も円滑な仕方において起こり得る。案内リブ１４に関して、定着室１０の内側壁１３は如何なる適切な数の案内リブ１４をも備え得ることが付記され、各々の案内リブ１４が定着室１０の頂部位置からリング形状の案内要素１５までの間に亘って延びることは必要でない。更に、牛乳泡を複合入口／出口４０に向かって方向付ける手段を有することが望ましいとき、案内リブ及びリング形状の案内要素１５の両方が提供されることは必要でない。これらの案内手段１４，１５の一方のみが適用されるときに、方向付け効果は既に得られているが、両方の案内手段１４，１５が適用されるときに、方向付け効果は最強である。本発明の範囲内で、より実用的な実施例は、複合入口／出口４０を通じて定着室１０から外に牛乳泡を案内する手段を実現可能であり、そのような手段が下向きに渦巻く形状、即ち、複合入口／出口４０に向かって渦巻く形状を定めることは実用的であるが、本質的ではない。

複合入口／出口４０内に、牛乳泡の渦巻き運動を妨げるための、十字架のような形状の断面を有する部材４１が配置されるので、渦巻き運動はいつか停止させられ、下向き運動のみが残り、それに基づき、複合入口／出口４０からの牛乳泡の安定的で定常的な放出が得られる。

図３及び４は、以下において第２の牛乳泡立て装置２と呼ぶ、本発明に従った装置の第２の実施態様の異なる断面の異なる眺めを概略的に示している。

第２の牛乳泡立て装置２は、第１の牛乳泡立て装置１と同じ機能を有する。具体的には、第２の牛乳泡立て装置２も、牛乳、蒸気及び空気の投入に基づき、高温牛乳泡を計量分配するように構成され、空気は、複合入口／出口４０を通じて第２の牛乳泡立て装置２に入ることが可能にされ、複合入口／出口４０は、牛乳泡が第２の牛乳泡立て装置２を出て下向きの方向に進むことを可能にする機能を有し、その上、空気が第２の牛乳泡立て装置２に入って反対方向、即ち、上向きの方向に進むことを可能にする機能を有する。

図４では、蒸気入口３０から定着室１０の内側壁１３への移行中の蒸気からの運動エネルギの損失を最小限化しながら、泡立てプロセスに寄与する渦巻き運動を得る点から見て有利である、蒸気入口３０が定着室１０の内側壁１３にぴったり沿って蒸気を吹く位置をどのように有するかを見ることができる。第２の牛乳泡立て装置２と第１の牛乳泡立て装置１との間の１つの違いは、第２の牛乳泡立て装置２において、牛乳入口２０は蒸気入口３０の側に配置され、牛乳入口２０及び蒸気入口３０は互いに対して実質的に垂直に延びることである。依然として、牛乳に対して吸引作業を行う蒸気の着想は同じであり、局所的なアンダープレッシャーを創り出すために、蒸気は制限部３１を通じて進ませられる。

第２の牛乳泡立て装置２と第１の牛乳泡立て装置１との間の他の違いは、第２の牛乳泡立て装置２に入れられる空気が蒸気／牛乳流に直面する位置を決定するための障害物５０の配置にある。第２の牛乳泡立て装置２において、障害物５０は、定着室１０の内側頂壁１７から下向きに傾斜して、定着室１０を通じて延びる。代替的に、定着室１０の内側壁１３から延びるように障害物５０を配置し得る。いずれの場合においても、障害物５０は、定着室１０を通じて空気が蒸気／牛乳流と混合し得る地点に向かう空気経路を保護する。空気は、定着室１０の内側で形成されて複合入口／出口４０を通じて定着室１０から出る牛乳泡を通じる中央位置で第２の牛乳泡立て装置２に入り、次に、障害物５０に沿って蒸気／牛乳流に直面する所定の地点まで下る道筋を見出す。障害物５０の最低端５１で、空気ポケット、即ち、蒸気／牛乳流によって持ち運ばれる空気を収容するための空間が得られる。以前に既に説明したように、牛乳上の蒸気の凝縮に起因する蒸気からの運動エネルギの損失を最小限化するために、空気が蒸気入口３０に可能な限り近い位置で蒸気／牛乳流と混合するのが有利である。故に、障害物５０の最低端５１が蒸気入口３０から極めて小さいに過ぎない距離に位置付けられるのが有利である。

図３では、複合入口／出口４０内の中心位置で開始して障害物５０の最低端５１で終了する大きな折曲がり矢印を用いて入って来る空気の流れを示している。この矢印を用いて、空気がどのように定着室１０内の蒸気／牛乳／空気流の渦巻き運動の中心位置で利用可能である空間を通じて最初に上向きに進み、そして、障害物５０に沿って定着室の頂部にある位置から蒸気／牛乳流に適用され且つその流れによって継続的に運び去られる空気の結果としてアンダープレッシャーが優勢である位置に進むことが可能にされるかを例示している。更に、小さな折曲がり矢印を用いて、定着室１０内の蒸気／牛乳／空気流の渦巻き運動を示し、小さな直線の矢印を用いて、第２の牛乳泡立て装置２からの牛乳泡の放出を例示している。薄線は、定着室１０及び複合入口／出口４０の内側の牛乳泡の概ね漏斗形状の輪郭を示しており、牛乳泡は薄線と定着室１０の内壁１３と複合入口／出口４０の内壁４２との間に存在すると想定されることを付記する。

図４では、定着室１０の内壁１３に沿う蒸気／牛乳／空気流の渦巻き運動を円形の矢印を用いて示している。更に、定着室１０内の空気のための空間及び牛乳泡のための空間をそれらの２つの空間の間の限界の表示として描いた部分的に円形の薄線を用いて示しており、空気のための空間は定着室１０内の中央位置に存在し、蒸気入口３０に向かって突出する部分を備えることを付記する。

図５は、以下において第３お牛乳泡立て装置３と呼ぶ、本発明に従った装置の第３の実施態様の断面の頂面図を概略的に示している。

第３の牛乳泡立て装置３は、第１の牛乳泡立て装置１及び第２の牛乳泡立て装置２と同じ機能を有する。具体的には、第３の牛乳泡立て装置３も、牛乳、蒸気及び空気の投入に基づき高温牛乳泡を計量分配するように構成され、空気は複合入口／出口４０を通じて第３の牛乳泡立て装置３に入ることが可能にされ、複合入口／出口４０は、牛乳泡が第３の牛乳泡立て装置３を出て下向きの方向に進むのを可能にする機能を有し、その上、第３の牛乳泡立て装置３に入る空気が反対方向、即ち、上向きの方向に進むのを可能にする機能を有する。

蒸気入口３０に対する牛乳入口２０の配置は、第２の牛乳泡立て装置２と同じである。更に、定着室１０の内側壁１３に対する蒸気入口３０の配置は、第１の牛乳泡立て装置１及び第２の牛乳泡立て装置２と同じである。第３の牛乳泡立て装置３と他の２つの牛乳泡立て装置１，２との間の違いは、障害物５０の配置に関する。第３の牛乳泡立て装置３において、障害物５０は、定着室１０の内側壁１３内に統合されている。具体的には、障害物５０は、蒸気／牛乳流が入るのを可能にするのに役立つ内側壁１３の中断部(interruption)に直ぐ隣接して、定着室１０の内側壁１３の内向きに湾曲した縁を含む。図４におけると同様の方法において、定着室１０の内壁１３に沿う蒸気／牛乳／空気流の渦巻き運動を円形の矢印を用いて示している。湾曲した縁５０は蒸気入口３０で開始する回転運動の端に存在するように配置されることを明らかに見ることができる。結果的に、第３の牛乳泡立て装置３の動作中、蒸気／牛乳／空気流は湾曲した縁５０に従い、蒸気入口３０から離れて内向きに移動させられる。実際には、蒸気／牛乳／空気流は特定の距離で蒸気入口３０を通るようにさせられるので、蒸気／牛乳流が定着室１０に入る直ぐ前に空気ポケットが得られる。

本発明の範囲内で、より実用的な実施例は空気が蒸気／牛乳流と直面する位置を正確に定めるように構成される障害物５０を実現可能である。前述から言えることは、そのような障害物５０が、様々な方法において、例えば、蒸気／牛乳流のための衝突領域を創り出すことによって、牛乳泡を通じる経路を造り出すことによって、及び／又は蒸気／牛乳流に対する牛乳泡のある種の飛出し(flyover)を実現することによって、それらの機能を遂行し得ることである。牛乳泡立て装置１，２，３内の障害物５０の適用は、定着室１０からの牛乳泡の放出を促進する手段１４，１５の適用を必ずしも暗示せず、その逆も同様であるが、高品質な牛乳泡をもたらす一貫した牛乳泡立て装置１，２，３の動作を実現するために、組み合わせを有することは有利である。

本発明の範囲が前述において議論した実施例に限定されず、付属の請求項において定められる本発明の範囲から逸脱せずにそれらの幾つかの矯正及び修正が可能であることは、当業者に明らかである。本発明を図面及び記載中に詳細に例示し且つ記載したが、そのような例示及び記載は限定的ではなく、例証的又は例示的であるに過ぎないと考えられるべきである。本発明は開示の実施態様に限定されない。

図面、記載、及び付属の請求項の考察から、請求する発明を実施する当業者は、開示の実施態様に対する変更を理解し且つ行い得る。請求項中、「含む」という用語は他のステップ又は要素を排除せず、単数形の表示は複数形を排除しない。特定の手段が相互に異なる従属項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせを有利に用い得ないことを示さない。請求項中の如何なる参照記号も、本発明の範囲を限定するものとして理解されてはならない。

明確性のために、この本文中において用いられるとき、「液体泡」という用語は、液体に基づき作られる泡を意味するものとして理解されるべきである。故に、その用語は、例えば、「牛乳泡」の一般用語として理解されるべきであり、「牛乳」という特定の用語は一般用語「液体」によって置換される。

本発明を以下のように要約し得る。液体を泡立てる装置１，２，３は、装置１，２，３の動作中に形成されるべき液体泡のために装置１，２，３内に空間１１をもたらす定着室１０と、装置に泡立てられるべき液体を入れる入口２０と、装置１，２，３に液体を入れる入口２０を通じて装置１，２，３に入る液体に対するポンピング作用を実現し、それにより、定着室１０に供給されるべき蒸気／液体流を形成するために、装置１，２，３に蒸気を入れる入口３０と、液体を泡立てるために装置１，２，３に泡立て気体を入れ且つ定着室１０から液体泡を出す複合入口／出口４０とを含む。更に、装置１，２，３は、装置１，２，３の動作中に装置１，２，３に入れられる泡立て気体が蒸気／液体流と直面する装置１，２，３内の位置を決定するために装置１，２，３内に配置される障害物５０とを含むので、装置１，２，３の一貫した動作を有することが可能であり、最小の量の蒸気だけが液体上に既に凝縮させられているときの時点に対応する、蒸気を入れる入口３０に可能な限り近い位置で、泡立て気体が蒸気／液体流に達することを許容することが可能である。

Claims (15)

1. 液体を泡立てる装置であって、
   − 当該装置の動作中に形成されるべき液体泡のために当該装置内に空間をもたらす定着室と、
   − 当該装置に泡立てられるべき液体を入れる入口と、
   − 当該装置に液体を入れる前記入口を通じて当該装置に入る液体に対するポンピング作用を実現し、それにより、前記定着室に供給されるべき蒸気／液体流を形成するために、当該装置に蒸気を入れる入口と、
   − 前記液体を泡立てるために当該装置に泡立て気体を入れ且つ前記定着室から液体泡を出す複合入口／出口と、
   − 当該装置の動作中に当該装置に入れられる泡立て気体が前記蒸気／液体流と直面する当該装置内の位置を決定するために当該装置内に配置される障害物とを含む、
   装置。
2. 前記障害物は、前記蒸気／液体流を前記障害物と衝突させるために前記蒸気／液体流の経路内に位置付けられる、請求項１に記載の装置。
3. 前記障害物の少なくとも一部が、前記蒸気が前記液体上で完全に凝縮する所要距離に比べて極めて短い距離で、当該装置に蒸気を入れるための前記入口の真向かいに位置付けられる、請求項２に記載の装置。
4. 当該装置に蒸気を入れるための前記入口に面する前記障害物の側が鋭い縁を備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記障害物は、動作中に得られる前記液体泡の経路内に位置付けられることによって前記定着室内に前記泡立て気体のための経路を創り出すように構成される、請求項１に記載の装置。
6. 前記障害物は、前記定着室を通じて延びる、請求項１に記載の装置。
7. 前記障害物の一端は、前記定着室の内壁に取り付けられ、前記障害物の他端は、当該装置に蒸気を入れる入口に対向して位置付けられる、請求項６に記載の装置。
8. 前記障害物は、前記定着室の内壁の内向きに湾曲する縁を含み、該内向きに湾曲する縁は、動作中に前記液体泡のための跳躍部のように作用するように構成され、それにより、前記液体泡と当該装置に蒸気を入れる前記入口との間に径方向の空間を創り出す、請求項１に記載の装置。
9. 複合入口／出口を通じて前記定着室から液体泡を案内する案内手段を含む、請求項１に記載の装置。
10. 前記案内手段の少なくとも表面が、動作中に前記定着室内の前記液体泡によって遂行される渦巻き運動の延長として向けられ、前記渦巻き運動の長手軸に沿う方向を前記渦巻き運動に加える、請求項９に記載の装置。
11. 前記案内手段は、前記定着室の内壁に配置されるリブを含み、該リブは、前記複合入口／出口に向かう方向において渦巻き行程に従って延びる、請求項９に記載の装置。
12. 前記案内手段は、前記定着室内に配置されるリング形状要素を含み、前記複合入口／出口から離れる方向に面する前記リング形状要素の側にある前記リング形状要素の表面は、前記複合入口／出口に向かう方向において渦巻き行程に従って延びる、請求項９に記載の装置。
13. 前記複合入口／出口の直径は、前記定着室の直径と同じオーダにある、請求項１に記載の装置。
14. 前記定着室は、円形の内周を有するシリンダのように成形され、当該装置に液体を入れる入口及び当該装置に蒸気を入れる入口の両方は、前記定着室の長手軸に対して実質的に垂直に向けられ、前記複合入口／出口は、前記定着室の前記長手軸に沿う方向において前記定着室の延長として構成される、請求項１に記載の装置。
15. コーヒー抽出物が水と相互作用するのを可能にする浸出空間を含み、請求項１に従った液体を泡立てる装置を更に含む、コーヒーメーカー。

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