JP2017501776A - ダイナミックミキシングユニットを有するミルク泡立て装置および該ミルク泡立て装置を備える飲物調理機 - Google Patents

Abstract

本発明は、ステータ（１）と前記ステータ（１）に対して回転（Ｒ）をするように設定され得るロータ（２）とを有するダイナミックミキシングユニットを備え、前記ロータ（２）および前記ステータ（１）は、先ず、ミルク（Ｍ）およびエア（Ｌ、Ｌ/Ｄ）を先ず前記ダイナミックミキシングユニットに導く（３）ことができ、次いで、前記ダイナミックミキシングユニットにおいて泡立てするために、前記ステータ（１）に対する前記ロータ（２）の回転（Ｒ）により多数回剪断効果させることができ、最終的に、前記ダイナミックミキシングユニットの外部に排出（４）することができるように構成されている。

Description

本発明は、ダイナミックミキシングユニットを有するミルク泡立て装置およびこのようなミルク泡立て装置を備える飲物調理機（特に、例えば、全自動コーヒー機の如き電動コーヒー機）に関する。本発明は、更には、相応するミルク泡立て方法に関する。

ミルク、ミルク泡、又はミックスした飲物を分配する現代のコーヒー機は、コールド（冷たい）ミルク又はコールドミルク泡も分配することができる。ミルク又はミルク泡、あるいはコールド又は加熱したミルク等を分配するために、複雑なシステムが用いられている。例えば、ヒーターを回避する装置（例えば、特許文献１を参照）又は冷たい又は温かい物を作成したり分配したりする完全に分離した（二重の）通路を回避する装置（例えば、特許文献２を参照）がある。

かくして、これらシステムの一部分における大きな複雑さは欠点である。これは、温かいミルクを泡立てるために、著しく異なる粘性により、同じ細かい気泡を有し均一な泡質を形成するのに冷たいミルクの場合よりも実質的に高いエネルギー入力が必要とされるという結果をもたらす。公知のシステムの一つの大きな欠点は、時には高い作動圧力が必要とされる（パイプライン内のきわめて小さい開口によってもたらされる）ので、特に、融通性が低いことである。これは、ポンプ、フロー式ヒーター等の如き部品が、きわめて狭い範囲内でのみ用いることができ、互いに相互に影響を与えるという事実をもたらす。従って、この結果は、相応して可変性に制限を与えてしまう。

従って、本発明の目的は、最新の技術から開始して、泡立て結果に大きな融通性（フレキシビリティ）を有する適切なミルク泡立て装置（およびこのミルク泡立て装置を備えた飲物調理機）を形成することである。このため、この装置は、異なる泡の整合性（濃度等の一貫性）を形成し且つきわめて異なる温度（即ち、粘性）の液体（ミルク）を泡立たせることができる。更に、可能な限り、システムの作動圧力を最小限にすることである。このシステムは、個々のパラメータ（エアの量、エアの圧力、ミルクの量、ミルクの圧力、温度、等）の変化に対して、変動されにくいように構成されている。

この目的は、請求項１に係るミルク泡立て装置および請求項１４に係る飲物調理機によって達成される。本発明に係るミルク泡立て方法は、請求項１の機能的特徴により構成されている。有利な変形例を従属項からそれぞれ導くことができる。

次に、本発明を先ず概述し、次いで、幾つかの実施例を参照して詳細に述べる。個々の実施例における互いに組み合わせて発生される本発明の特徴は、実施例に示された本発明の範囲内で発生される必要はない。また、幾つかの図示された特徴の他の組み合わせは、一つの実施例内又は異なる実施例の個々の特徴の組み合わせ内で可能である。幾つかの図示された特徴を省略することができ、特に、幾つかの図示された特徴それ自体を実際に最新の技術の改良として示すことができる。

本発明に係るミルク泡立て装置は、請求項１に従って構成される。

（加熱）スチームをエアに加えることができ、これによって、ダイナミックミキシングユニットに供給されたエアを、エア・スチーム混合気（その後、Ｌ/Ｄ混合物）の形態になるようにすることができる。本発明によれば、一方では、ミルク、他方では、エアの分離供給（コールドミルク泡の作成が所望の場合）と、Ｌ/Ｄ混合物（温かいミルク泡作成する場合）とをダイナミックミキシングユニット（このためこのダイナミックミキシングユニットは複数の供給パイプを有する）に導入することができる。しかしながら、同様に、単一の供給パイプを単にダイナミックミキシングユニットに設けることができる。この場合に、混合されるべき流体（ミルク、エア又はミルク、エアおよびスチーム）は、供給パイプの上流でミキシングユニット内に供給される。

この結果、ミルクの泡立ては、ロータ・ステータシステム（ダイナミックミキシングユニット）において生じ、このロータ・ステータシステムを種々の方法で形成することができる。この結果、第一の要素（ロータ）が更なる要素（ステータ）に対して回転、即ち、移動されることが本質である。ミルクおよびエアは、ミキシングユニットに供給され、この供給は、ミキシングユニットに導く一つ又はそれ以上の供給チャンネルによって達成することができる。しかし、基本的には、ミルクおよびエアをミキシングユニットに直接導入する場合、供給パイプを不要とすることができる。

本発明によれば、ロータおよびステータは、ミルクに多数の剪断効果をもたらし、その結果、部分的な変性（タンパク質の構造的変化）が発生する。この結果、ミルクの泡能力を改善することができる。

第一の有利に達成可能な特徴を従属請求項２から導くことができる。

これに対する変形例として、ミルクおよびエアを、ロータの後側からロータの前側でロータの中心近くに案内し（即ち、回転軸線の方向で見て、ロータ本体を通しロータの後側から前側に延びる環状のギャップを経て）、ミルクおよびエア流を、ロータの前側で半径方向外側に形成し（その回転によって）（多数の剪断が同様に剪断要素で発生する結果として）、多数の剪断が、ミルクおよびエアを、ロータの前側の外周においてダイナミックミキシングユニットの外部に排出する（例えば、ロータの前側から離れて導き、ロータのギャップに略相応する径を有する更なる環状のギャップを通して）ことができる。

更なる実施例が考えられる（例えば、ロータの前側の代わりに、流入する後側にロータの剪断構造を構成し、相応して、この後側に対向するステータの内壁にステータの剪断構造を構成する）。

更に有利に達成可能な特徴を従属請求項３から導くことができる。

こうして、ミルクとエアとをロータの後側に供給することは、その供給の少なくとも一部が、ロータの回転軸線に平行に（および中心に近く即ち回転軸線から半径方向に間隔をあけて、即ち、ロータの中心とロータの外周との間で）行われる。これに対する変形例として、外側から中心に向かって半径方向に（即ち、ロータの回転軸線に垂直に）あるいはまたロータの外周に対し接線方向のエア及びミルクの流れも可能である。これは、ミルクおよびエア（より正確には、ダイナミックミキシングユニットにおいて行われる泡立てから生ずるミルク泡混合物）をロータの前側から（ダイナミックミキシングユニットの外部に）排出することにも適用する。

一方ではロータ、他方ではステータおよび/又はハウジングを、複数の部品で且つバヨネットソケットを介して（バヨネットソケットの接続を形成した後、ダイナミックミキシングユニットは、一般に、供給パイプおよび排出パイプに対して流体不透過である）接続可能に構成することができる。

更に有利に達成可能な特徴を従属請求項４から導くことができる。

一連の剪断要素の個々の剪断要素を、例えば、歯、ピン、又は同様の要素の如く突出させることができる。これら一連の剪断要素を、ダイナミックミキシングユニット即ちロータの回転の回転軸線から一定の間隔をあけ、且つ回転軸線に対して垂直に配向、例えば、円形のディスク形状に配向されたロータ又はステータの面にそれぞれ互いに間隔をあけて、即ち、円に沿って（半径方向外方で見て）位置決めすることができる。ロータの一連の剪断要素およびステータの一連の剪断要素は、回転軸線の周りに互いに同心に配置されている。これによってロータおよびステータを本質的に平坦なディスクにすることができ、これらディスクは、回転軸線の周りに回転対称であり、互いに対向するように配置された面上に突起あるいは突出部として剪断要素をそれぞれ担持する。

好ましくは、ステータの一連の剪断要素とロータのすぐ隣接する一連の剪断要素との間（逆もまた同じである）の幅（即ち、間隔）は、０．１ｍｍと０．５ｍｍとの間である（半径方向で）。

ロータの領域に対するステータの剪断要素の軸方向間隔および/又はステータの領域に対するロータの剪断要素の軸方向間隔（即ち、剪断要素の端部側とそれぞれそれに対向する領域との間に形成され剪断および/又は方向逆転を通じて強制されることなくミルクが流れることができるギャップ）を、０．１と３ｍｍとの間、好ましくは、０．１と０．５ｍｍとの間（境界値を含む）にすることができる。

剪断要素の円又は一連の剪断要素に沿って見て、一連の二つのすぐ隣接する剪断要素間の幅（即ち、間隔）は、好ましくは、０．５ｍｍと４ｍｍとの間である。

更なる寸法を以下の通りにすることができる。剪断要素の高さ（回転軸線方向におけるこれら要素の長さ）は、２と２０ｍｍとの間、好ましくは、５と１５ｍｍとの間（好ましくは８ｍｍ）であり、ハウジングに対するロータの後側の軸方向間隔は、０．５と１０ｍｍとの間、好ましくは１と３ｍｍとの間（それぞれ境界値を含む）である。

好ましくは、ロータおよびステータにはそれぞれ２個と１０個との間の一連の剪断要素（好ましくは２個と５個との間）が設けられている。ロータおよびステータの一連の剪断要素は、一方が他方に間欠的に係合し、この結果、ロータとステータとの間で外側から内側へ（即ち、回転軸線に向かって）流れるミルクおよびエアは、ロータのステータに対する回転により、一連のそれぞれ二つのすぐ隣接する剪断要素（ロータの一つとステータの一つ）間で剪断を受ける。外側から内側に見て、減少する相対速度で相対する隣接する一連の剪断要素の剪断要素間の（ロータが一定の角速度で回転するため）多数剪断の結果として、ミルクとエア（又はミルクおよびＬ/Ｄ混合物）との混合ばかりでなく、ミルクの部分的変性をもたらし、これは、ミルク泡の品質およびミルク泡の安定性を改善することになる。

更に有利に達成可能な特徴を従属請求項５から導くことができる。

ロータおよびステータの個々の一連の剪断要素を通して交互に外側から内側へ、即ち、中心（回転軸線）に向って流れるミルクおよびエア（又はミルク・エア混合物）は、剪断のみでなく、方向の変化を受け、一連の貫通開口（例えば、ステータの）から二つの隣接する貫通開口間のギャップを通してすぐ隣接する一連の貫通開口（例えば、ロータの）の中に流入することである。その結果、泡の品質と泡の安定性とを更に改善することができる。

更に、有利に達成可能な特徴を請求項６から導くことができる。

提示された最大の半径方向の拡張の二倍値は、回転軸線に垂直なステータおよび/又はロータの（平均）径を形成する。これによって、最大半径方向拡張の提示された範囲は、一方では、小さすぎる半径方向拡張が、低すぎる円周速度（このため、混合が不十分であり泡の品質が悪い（粗い泡孔の泡））および/又は高すぎる回転速度、高すぎる支持圧力および/又は高すぎるノイズ発生（この結果、高すぎる要求は力学および駆動におかれている）を導くことを考慮にいれ、他方では、大きすぎる半径方向拡張が、ダイナミックミキシングユニットを大きく且つ重たくしすぎる（特に、ロータの回転速度から、その後、ダイナミックミキシングユニット又はロータおよびステータの最小限の安定性を必要とすることを参照）ことを考慮に入れている。これによって特に重要なことは、多数の剪断による泡立てのために、ミルクは、特定の最少距離に亘って外側から内側に（ロータの中心に向かって）流れなければならず、且つミルク泡の泡孔は直ちに形成されないのでその内側において多数回剪断されなければならないか又はその形成後その形状に維持されなければならないか又はミルクの境界面を気泡の周りに形成することができ、泡を耐久的又は安定になるように“ゆっくり”リラックスさせなければならないことである。加えて、更なる剪断および混合の結果、気泡の大きさが改善され、最初における異なる大きさの気泡は、寸法において均一化される。正確には、複数の一連の剪断要素内に移動するときの多数の剪断は、所望の最適な安定性のある泡品質、均一な泡孔寸法に導き、特に、その泡孔の平均を約１/１０ｍｍと１ｍｍとの間の範囲にすることができる。

更に有利に達成可能な特徴（最適な泡品質および安定性を達成するために特に請求項６に述べられた特徴に関連して作成することができる）は従属請求項７から導くことができる。

これによって、この回転速度を達成するために、従属請求項８又は従属請求項９に述べられた如く、ロータの駆動を形成することができる。

ロータをハウジング（請求項３および/又は請求項９による）又は他のハウジング内に収容することができる。この収容は、流体に対して不透過であるように構成することが有益である。ステータおよびハウジングは同一であり、ステータがハウジングの一部を形成するか又はステータをハウジング内に配置することができる。請求項８に係る構成は、特に、シール部分が駆動部に必要とされない点で利点を有する。

更に、有利に達成可能な特徴を従属請求項１０および１１から導くことができる。

請求項１１によれば、ステータの有効な加熱をこの目的のため実行することができ、拡張された面（複数の一連の剪断要素による）を利用することができる。しかし、このステータの加熱を、外側から導入されるスチーム（又は加熱流体）によって達成することができる。加熱の更なる変形例は、誘導的加熱可能ステータである。また、ステータ（又はダイナミックミキシングユニット）の直接的電気加熱も可能である。

更に、有利に達成可能な特徴を請求項１２および請求項１３から導くことができる。

ミルクおよび/又はミルク泡の温度をスチームの温度によって制御又は調整することができる。これとは別に又は追加的に、ダイナミックミキシングユニット、特に、そのステータの加熱、および/又はミルクおよび/又はミルク泡を加熱するフローヒーターを設けることができる。これは、制御ユニットによって制御することができるか又は制御・調整ユニットによって調整することができる。

上述した有利に達成可能な特徴を、該特徴の互いの任意の組み合わせで構成することができる。

本発明に係るミルク泡立て方法の場合に、ダイナミックミキシングユニットのロータが、先ず、ステータに対して回転するようにセットされる。ダイナミックミキシングユニットに供給されたミルクおよびエアが、ダイナミックミキシングユニット内に流れ（例えば、ロータの外周からロータの中心に）それらがダイナミックミキシングユニットから排出される前の間に最終的にミルク泡立てとして、ステータに対するロータの回転による剪断を多数回受けることによって（ミルクおよびエアが多連の剪断要素を通して流れるので）ダイナミックミキシング内で泡立てされるように、ロータとステータとが構成され互いに移動される（即ち、特に、互いに対して位置決めされる）。

本発明に係る飲物調理機が請求項１４に記載されている。

このため、混合物（ミルク泡）を温かい状態で分配するために、ダイナミックミキシングユニットに上流でスチームを供給することができる。このスチーム供給を、ミキシングユニット内で直接行うことができる。加えて、ダイナミックミキシングユニットに香料（シロップ形態）、例えば、コーヒーの添加物又は飲むチョコレート又は同様の飲物の泡を加えることができる。

例えば、ロータの回転速度、エアの量、ミルクの量（容積流）および/又はスチーム温度および/又はスチーム又はそれらの任意の組み合わせを変更することによって、本発明により広範囲に亘って泡の整合性を調整することができる（例えば、ミルク温度によって生じたミルクの粘性の如き影響がある変数に対するフレキシビリティ（融通性）に対応することができる）。

ミルクを、例えば、ポンプによって、ダイナミックミキシングユニットに供給することができる。このダイナミックミキシングユニットを、ポンプの上流に配置することができ、この結果、ポンプは泡の改良を追加する役目をする。更に、ダイナミックミキシングユニットを、当業者に知られている標準ベンチュリシステムによって作成された泡を改良するように用いることができる。また、加熱されたミルクをベンチュリシステムによってダイナミックミキシングユニットに供給することができ（ベンチュリシステムにエア供給なくスチームによってミルクを加熱する）、すでに加熱されたミルクをダイナミックミキシングユニットに専用的にエアを供給する（即ち、スチームでなく）ことによって泡立てをすることができる。ミルク泡立て装置は、また、泡立ったミルクを加熱するフローヒーターを（即ち、ダイナミックミキシングユニットの下流に）備えることができる。また、その泡立ての前（又はエア供給の前）でも、ミルクを加熱するために、このようなフローヒーターをダイナミックミキシングユニットの上流に設けることができる。上述した特徴の任意の組み合わせが可能である。

最新技術から知られたミルク泡立て装置に対して、本発明に係るミルク泡立て装置は、以下の利点を有する。

入力側の圧力を、（２バールより大きく、一部が６バール以上を必要とするアパーチュア（開口）システムと比較して）比較的低く、即ち、２バールより低く（例えば、６００乃至７００ミリバール）することができる。この結果、本発明に係るミルク泡立て装置は高圧力で作動する必要がなく、このため、泡の整合性および泡の品質についてきわめて広いバリエーション範囲を可能とする。

システムの個々のパラメータが実際に互いに影響されないので、本発明に係るミルク泡立て装置は、きわめて高い融通性（フレキシビリティ）を有する。正確にはまた、この融通性の結果、泡の品質が最も変化する中で均一なミルク泡形成が可能である。

本発明に係るミルク泡立て装置は、少ない部品で比較的簡易な構造を有する。摩耗および破損の場合に又は衛生の理由のために、部品を容易に分解して交換（特に、ロータおよびステータがバヨネットソケットによって接続された場合）することができる。この結果、本発明に係るミルク泡立て装置は、特に、メンテナンスし易い。

低いシステム圧のため、部品を工具なく（結果として、例えば、非熟錬によって）交換できるようにシールおよび閉鎖部を設計することができる。

比較的簡易な構造は、また、異なった構造を可能にし、従って、ロータの部分としての搬送要素への接続が可能であり、この要素はミキシングユニット内の圧力を高くすることができる（例えば、外側のアパーチュア（開口）と結合して）。搬送要素を予め接続されたポンプの機能とみなすことができ、ミルク搬送のための更なるポンプは不要である。異なる駆動概念がまた可能である。これは、例えば、回転フィールド（回転フィールド発生器又は中空シャフトを有するモータ）による磁気要素（永久磁石）が設けられたロータの駆動であり、この結果、シール部が駆動側に必要でない。しかし、これとは別に、モータ被駆動シャフトによるロータの駆動が可能である。

特に、ロータにおける上述の後側の流入、その後のミルクおよびエアの外方への流れ（ロータの遠心力による）、次いで、ロータの外周を通りロータの前側に向い、最終的に、ロータの前側の貫通流（多数剪断領域）は、ダイナミックミキシングユニットの全ての領域周りに流体を強制的に流すようにしている。これは、特に、クリーニングを補助することになり、この場合には、ミルクおよびエアの代わりに、クリーニング流体を、ダイナミックミキシングユニットを通して流すようにされる。このため、クリーニングを、ダイナミックミキシングユニットから離れて行うことは必要でなくなる。システムにおけるクリーニングは、機械的回転移動によって補助される。

本発明に係る装置は、大きな範囲の異なる搬送容量を許容し、一定の泡品質を、異なる搬送容量にもかかわらず可能である。特に、また、簡易な加熱機能（流入スチームにより）が本発明によって可能であり、この場合には、ロータの外周の流れ領域にスチームの凝集（結露）を生ずる。

本発明に係る第一のミルク泡立て装置を、回転軸線を通る断面で示す図である。 図１によるロータの三次元平面図である。 図１によるステータの三次元平面図である。 図１によるロータの回転軸線の方向における平面図である。 図１によるステータの回転軸線の方向における平面図である。 本発明に係る第二のミルク泡立て装置の回転軸線を通る断面図である。 図４ａからのミルク泡立て装置の三次元平面図である。 全自動コーヒー機（単に本発明によりその本質的部品が示されている）の形態である本発明に係る飲物調理機の図である。

次に、本発明を、実施例を参照して更に詳細に説明する。

図１は、ステータ・ロータ装置の回転軸線８が通る一平面の断面において本発明に係る第一のミルク泡立て装置を示す。図２ａは、立体図を示し、図３ａは、このミルク泡立て装置のロータ２の（回転軸線８に対して平行な）平面図を示す。図２ｂは、立体図を示し、図３ｂは、このミルク泡立て装置のステータ１の（回転軸線８に対して平行な）平面図を示す。

図１が示すように、ここでは二つの部分的チャンネルを備える供給チャンネル３が回転軸線８に対して平行に、ロータ２の後側面２Ｒまで直接延びるようにされている。この供給チャンネル３は、ミルクＭおよびエアＬ又はミルクＭおよびエアストリーム混合物をロータ２の後側面２Ｒに供給する役目をする。この後側面２Ｒ（ギャップをおいて）は、ミルク泡立て装置のハウジング部７によって形状に相応するように囲まれている。このハウジング部７は、ステータ1に堅固に接続され、このステータは、ロータ２の前側２Ｖに対向するように位置決めされている。ステータ１は、ロータ２の前側２Ｖでロータ２を囲んでおり、ハウジング部７は、回転軸線８から遠くに配置されたロータ２の外周５においてロータ２を囲んでいる。ロータ２とステータ１とは、ダイナミックミキシングユニットの本質的な構成要素を形成する。ハウジング部７とこのハウジング部に接続されたステータ１とは、ロータ２の後側２Ｒ、外周５および前側２Ｖを形状に相応するように囲んでいる。従って、ステータ１およびハウジング部７に対して回転するロータ２の遠心力の結果として、流入する液体混合物Ｌ、Ｍ又はＬ/Ｄ、Ｍは、ハウジング部７とロータの後側２Ｒとの間の狭いギャップを通して先ず外周５に向かって搬送され、次いで、ロータの外周５から供給チャンネル３を通して（外周５とロータ２を囲むハウジング部７との間のギャップを通して）流れる液体Ｌ、Ｍ又はＬ/Ｄ、Ｍの圧力の結果として、ロータ２の前側２Ｖに向かって流れ、最終的に、ロータ２の前側２Ｖとロータ２の前側２Ｖに対向して配置されたステータ１の面との間（例えば、一方ではロータ２の剪断要素１０Ｒと他方ではステータ１の剪断要素１０Ｓとの間）の上記圧力のため、ロータ２の外周５から回転軸線８に向かって流れる。この場合、流体の混合物は、回転軸線８に平行に延びる排出チャンネル４を介してダイナミックミキシングユニットから排出される。これによって、流入する流体混合物Ｌ、Ｍ又はＬ/Ｄ、Ｍの泡立ては、ミルク泡ＭＳを形成するための剪断要素１０Ｒ、１０Ｓを流れている間に行われる。

ロータの中心６近くからロータ２の後側２Ｒに沿って供給チャンネル３を通りロータ２の外周に向かい該外周に沿ってロータ２の前側２Ｖへ向かい剪断要素１０Ｒ、１０Ｓの間を通ってロータの中心６に戻り最終的に排出チャンネル４を通る流体混合物は、図１に矢印（上述の外周側５を通って流れる流体の量のみが示されている）によって特定されている。泡立てるために、流体混合物を剪断要素１０Ｒ，１０Ｓに貫通させるため、ロータ２の回転に抗してロータ２の前側２Ｖに印加される力は、供給パイプ３（図５参照）の上流のポンプ１９および圧縮エア源２１によって発生される圧力によって生じる。従って、ダイナミックミキシングユニットの圧力は、約６００乃至７００ミリバールで十分である。

外周側におけるロータ２を囲むステータ部の外径は、ここでは７ｃｍである。ハウジング７とステータ１とは、ロータ（供給パイプ３および排出パイプ４から遠い部分）を流体不透過態様で囲んでいる。

図１乃至図３による本発明に係る第一のミルク泡立て装置の場合におけるロータ２の駆動は、回転軸線８の周りに回転するモータ被駆動のドライブシャフト１２を介して行われる。

図２ａおよび図３ａは、本発明に係る第一のミルク泡立て装置、即ち、ダイナミックミキシングユニットのロータ２の構造を示す。ロータ２は、６．５ｃｍの直径を有する本質的に平坦な回転対称ディスクとして構成されている。このディスクは、ステータ１に向かって前側２Ｖに配置された複数連（ここでは３つ）の剪断要素９Ｒ（ここでは、連続部９Ｒ−１、９Ｒ−２、および９Ｒ−３）を有する。中心６、即ち、ダイナミックミキシングユニットの回転軸線８の周りに回転するロータ２の回転方向は、Ｒで特定されている（矢印参照）。

各連の剪断要素９Ｒは、ロータ２の前側２Ｖからブロック状ピンの形態で突出する（この結果、ステータ１に向けられた）、例えば、突出部として形成されている多数の個々の剪断要素１０Ｒから成っている。一連の隣接する剪断要素１０Ｒ間にはそれぞれギャップ状の貫通開口１１Ｒが形成されている。各連９Ｒの個々の剪断要素１０Ｒは、中心６の周りの円弧上に位置決めされている。このため、三連の剪断要素９Ｒは、中心６の周りに同軸に、即ち回転軸線８の周りに回転する（回転状態Ｒで）ように位置決めされたそれぞれ突出された円形リングを形成する。これによって、一連の個々の剪断要素、即ち円形リング９Ｒは、中心６から見て、互いに、ロータ２の外周に向かって半径方向に間隔をあけて位置決めされており、この結果、ステータ１の一連の剪断要素９Ｓを、ロータ２の二つの隣接する一連の剪断要素９Ｒ間にそれぞれ密接状態（約０．３ｍｍの隙間拡張を有する残余の（除去できない）狭い隙間で）で係合させることができる。

ステータ１の場合に、一連の剪断要素９Ｓ（回転軸線周りに同軸に）、剪断要素１０Ｓ（ロータ２に向かって配置された突出部）、およびこれら一連の貫通開口１１Ｓがロータ２と同様に形成されている。

完成されるダイナミックミキシングユニット（図１参照）を形成するように組み立てられた状態で、結果として、回転軸線８に沿って見て、一方で、ロータ２の一連の剪断要素１０Ｒを互いに交互に係合させるように位置決めして重ね合わせ、他方で、ステータ１の一連の剪断要素１０Ｓを重ねるように構成される。ロータ２がステータ１に対して回転する場合、結果として、ロータ２の前側２Ｖにおいて外周５から中心６に向かって通された流体Ｌ、Ｍ又はＬ／Ｄ、Ｍは、その流体が一連の貫通開口１１を通過するごとに剪断されてすぐ隣接する一連の剪断要素に向かって（例えば、ステータ１の隣接する一連の剪断要素１０Ｓに向かって）狭い隙間を通って流れる。図２ｂおよび図３ｂに示されたステータ１を、図２ａおよび図３ａに示されたロータと比較すると、第一の剪断は、外周５から中心６に向かい、ステータ１の一連の外側剪断要素９Ｓ−４の貫通開口１１Ｓから外側剪断要素９Ｓ−４とロータの一連の外側剪断要素９Ｒ−４との間のギャップを横切り、ロータ２の一連の外側剪断要素９Ｒ−４の貫通開口１１Ｒに入る流れの間に行われ、続いて、第二の剪断は、ロータ２の一連の外側剪断要素９Ｒ−４から該ロータ２の一連の外側剪断要素９Ｒ−４とステータ１の一連の第二の最外側の剪断要素９Ｓ−３との間のギャップを横切っているときに行われ、その後、第三の剪断は、ステータ１の一連の第二の最外側の剪断要素９Ｓ−３から隣接するロータ２の一連の第二の最外側の剪断要素９Ｒ−３等を横切っている時に行われる。

図２および図３が示すように、一連の剪断要素に対する剪断要素１０Ｒ、１０Ｓの数は、ロータ２およびステータ１の両方の場合において、一連の個々の剪断要素９Ｒ、９Ｓの場合に中心６から外周５に向かって増大している。一連の個々の即ち円形リングの剪断要素１０Ｒ、１０Ｓは、僅かに異なった形状（例えば、特に図３ａおよび図３ｂの平面図）の剪断要素１０Ｒ、１０Ｓを有する。これは、一方ではダイナミックミキサーの静止時間を最適化し、他方では、剪断効果を向上し、また、泡立ての均質化および安定化、更には、泡立ての安定性を保証する。

一連の剪断要素の外周から見て、個々の一連の剪断要素９Ｒ、９Ｓの貫通開口１１Ｒ、１１Ｓは、約２ｍｍのギャップ幅を有する。図３ａおよび図３ｂ（これら図は、ロータ２の前側を平面図、例えば図３ａで示し、例えば図３ｂでロータ・ステ―タシステムを組立てた後の前側２Ｖに向って配置されたステータの側面を示す）に示すように、ロータ２の一連の剪断要素９Ｒの個々の剪断要素１０Ｒ間に形成された貫通開口１１Ｒは、ステータ１のそれぞれ隣接する一連の剪断要素９Ｓの個々の剪断要素間に形成された貫通開口１１Ｓとは反対方向に配向されている（これは、中心６から外周５への半径方向に対して、図３ａおよび図３ｂにおけるロータ２およびステータ１の場合と同じ方向に配向された貫通開口１１Ｒ、１１Ｓの長手方向軸線の傾斜で検知することができる。

ここに示された如く、モータ被駆動シャフト１１を介してロータ２を駆動すると、ロータを５００ｌ/ｍｉｎおよび７、０００ｌ/ｍｉｎの回転速度で回転させる。回転速度をこの範囲内で変化することによって、泡立ての品質および泡立ての均一性を連続的に且つきわめて可変に調整することができる。

図４a（回転軸線８が延びている平面の断面）および図４ｂ（ハウジング１３と共に、ここでは見えないロータ２を囲むステータ１の立体的平面図）は、本発明に係る第二のミルク泡立て装置を示す。この構造は、基本的には、図１乃至図３ｂの泡立て装置のために説明した構造に従い（この構造は作動モードに適用する）、この結果、相異は、単に以下に述べられ、同一の参照符合は同一の部品を示す。

図１に示すように、ダイナミックミキシングユニットのハウジング１３（ハウジング７）は、ロータ２の後側２Ｒばかりでなく、その外周５を囲んでいる。ここで、ステータ１（これは、ロータ２を囲むハウジング１３に対して堅固に且つ流体不透過態様で接続されている）は、ロータの前側２Ｖに対向して配置され一連の剪断要素９Ｓを担持する本質的にディスク状のプレートを形成している。ハウジング１３とステータ１とは、ロータ２を流体不透過態様で囲んでいる（チャンネル３、４の開口から遠い部分）。

ロータ２の後側２Ｒでは、ロータの中心６から、即ち回転軸線８から半径方向に向かってずれて、トータルで二つの個々の供給チャンネル３ａ、３ｂ（回転軸線８に平行に延びている）が、外側からハウジング１３のハウジング壁を経てロータ２の後側まで延びている。第一の供給チャンネル３ａは、エア又はＬ/Ｄ混合物の供給のために機能し、第二の供給チャンネル３ｂは、ダイナミックミキシングユニットの内部に流れるミルクＭの供給のために機能する。ロータ２の前側２Ｖでは、単一の排出チャンネル４が、同様に、中心６から半径方向外方に僅かにずれてステータのボディを通る回転軸線に平行でハウジング１３およびステータ１の流体不透過複合体の外側に導いている（形成されたミルク泡ＭＳの排出）。

ロータ２の駆動、即ち、その回転Ｒは、電磁的に行われる。この目的のため、複数の永久磁石１４がロータ２の後側２Ｒに一体化される。回転軸線８に沿って永久磁石１４の高さで見て、コイル１５が外周側でハウジング１３に巻回され、このコイルには、電流が印加される。このコイル１５と永久磁石１４との構造および配置は、電動モータの回転駆動が生ずるようにされる。

図４ａおよび図４ｂに示された変形例は、長い作動期間に亘って生ずる可能性があるモータ被駆動シャフト（図１参照）のシール問題を避けることができる。

図４ｂから認識されるように、温度センサー１６がダイナミックミキシングユニットの排出チャンネル４に位置決めされ、ミルク泡立て装置（例えば、図５）の制御・調整ユニット１７に接続されている。

また、図４ａおよび図４ｂに示された変形例は、蒸気Ｄを、殺菌のために、第一の供給チャンネル３ａから流路Ｌ即ちＬ/Ｄを経てロータ・ステータシステム内に高温（摂氏１００度以上）で導入することができ、同時に、洗浄液を、第二の供給チャンネル３ｂを経て流すことができるという利点を有する。この結果、ロータ２の同時の回転Ｒは、最適な洗浄、即ち、同時の機械的回転洗浄と共に高温による化学的な洗浄を行うことができる。

図５は、図１乃至図３又は図４ａおよび図４ｂに係る一体化されたミルク泡立て装置を備えた本発明に係る電動コーヒー機（全自動コーヒー機）を示す。ここでは、この全自動コーヒー機の本発明に係る本質的特徴のみが示されている。

外部コンテナ１８から取得されたミルクＭは、全自動コーヒー機のポンプ１９によって、供給パイプを通して吸入される。このポンプ１９の下流には、エア又はエア流供給パイプがダイナミックミキシングユニット１、２に向かって延びるポンプの内側の流体供給通路に開口している。この流体供給通路は、図１に示された供給チャンネル３に相当する。図４ａ、図４ｂのダイナミックミキシングユニット１、２が用いられる場合（ここでは図示せず）、ミルク流とエア又はエア流との上流一体化は行われないが、むしろエアＬ又はＬ/Ｄ混合物が第一の供給チャンネル３ａに導かれ、ミルクＭは、第二の供給チャンネル３ｂに開口する、小塊（パット）のポンプ出力側を経て、ダイナミックミキシングユニット１、２に導かれる。

エア又はエア流供給は、以下の如く行われる。エア供給のために、全自動コーヒー機は、圧縮エア源２１を備え、これを介して、エアＬを、ポンプ１９とダイナミックミキシングユニット１、２との間のパイプに導くことができる。相応する開口の上流で、スチームパイプがこのエア供給パイプに開口し、このスチームパイプの上流端でホットスチーム源２０が設置されている。このスチームパイプを介して、オプションのスチーム成分Ｄを圧縮空気Ｌに加えることができる（これによって、ミキシングユニット１、２における多数の剪断による泡立てがなされるばかりでなく、作成されたミルク泡ＭＳの加熱がなされる）。オプションでは（又はスチーム源２０とは別に）、また、加熱ユニット（ここでは図示しない）を設けることができ、この加熱ユニットによって、ダイナミックミキシングユニット（好ましくはそのステータ１）を加熱することができる。

ミルク泡ＭＳを排出するために、ダイナミックミキシングユニット１、２の排出チャンネル４は、全自動コーヒー機の分配ヘッド２２に導かれ、全自動コーヒー機は、ミルク泡ＭＳおよび作成されたコーヒーＫ（コーヒー作成ユニットはここでは図示していない）の両方を外部のカップＴに分配するようにされている。温度センサー１６が排出チャンネル４に位置決めされている（図４ｂ参照）。

中央制御・調整ユニット１７がミルク泡ＭＳの製造および分配（および全自動コーヒー機の残りの機能）を以下の如く制御する。二方向制御・データライン１６ａ、１９ａ、２０ａ、２１ａが中央制御・調整ユニット１７を、温度センサー１６、ポンプ１９、スチーム源２０、および圧縮エア源２１に接続している。加えて、ロータの回転速度を制御するユニット１７（図示せず）がダイナミックミキシングユニット１、２に接続されている。

このユニット１７は、先ず、ミルクＭに加えられるＬ/Ｄ混合気のスチームＤとエアＬとの比を制御する。かくして、例えば、ミルク泡ＭＳの温度が低すぎることが温度センサーを介して検出されると、Ｌ/Ｄ混合気内のエアＬの比率に対するスチームＤの比率を高くすることができる。ポンプ１９に吸入されたミルクＭの量に対する供給されたＬ/Ｄ混合気の量をポンプ１９の回転速度によって調整することができる。即ち、ポンプの回転速度を増大すると、ポンプの搬送量を増大し、その結果、エアＬ、スチームＤおよびミルクＭの混合物内のミルクＭの比率を高くすることができる。また、ライン２０ａを経るスチーム源２０の切り換えを達成することができ、この結果、（外部のコンテナ１８内のミルクＭを冷却後）コールド（冷）ミルクの泡ＭＳを形成し分配２２を行うことができる。

図５に示された基本的な構成とは別に、Ｌ/Ｄパイプをミキシングユニット１、２への供給パイプに開口した後、ポンプ１９を位置決めすることができる。ミルクＭをスチームＤによって加熱する代わりに、スチーム源２０を省略することができ、代わりに、フローヒーターをポンプ１９とミキシングユニット１、２との間に位置決めすることができる。

ＥＰ２１２０６５６Ｂ１

ＥＰ２２９４９５２Ｂ１

Claims (14)

1. ステータ（１）と前記ステータ（１）に対して回転（Ｒ）をするように設定され得るロータ（２）とを有するダイナミックミキシングユニットを備え、
   前記ロータ（２）および前記ステータ（１）は、先ず、ミルク（Ｍ）およびエア（Ｌ、Ｌ/Ｄ）を前記ダイナミックミキシングユニットに導く（３）ことができ、次いで、前記ダイナミックミキシングユニットにおいて泡立てするために、前記ステータ（１）に対する前記ロータ（２）の回転（Ｒ）により多数回剪断効果させることができ、最終的に、前記ダイナミックミキシングユニットの外部に排出（４）することができるように構成されているミルク泡立て装置。
2. 前記ロータ（２）および前記ステータ（１）は、先ず、ミルク（Ｍ）およびエア（Ｌ、Ｌ/Ｄ）を前記ダイナミックミキシングユニットに導く（３）ことができ、次いで、前記ダイナミックミキシングユニットにおいて泡立てするために、前記ステータ（１）に対する前記ロータ（２）の回転（Ｒ）により前記ロータ（２）の外周（５）から前記ロータ（２）の中心（６）へ流れるとき、多数回剪断効果させることができ、最終的に、前記ダイナミックミキシングユニットの外部に排出（４）することができるように構成されていることを特徴とする先の請求項に記載のミルク泡立て装置。
3. 前記ロータ（２）は、その外周側（５）が前記ステータ（１）および/又はハウジング（７、１３）によって囲まれ、前記ハウジングは、前記ロータ（２）を収容し前記ステータに対して静止しており、
   前記ミルク（Ｍ）および前記エア（Ｌ、Ｌ/Ｄ）を前記ロータ（２）の後側（２Ｒ）に導くことができ、前記後側（２Ｒ）から前記ロータ（２）の回転（Ｒ）による遠心力によって前記ロータ（２）の前記外周（５）に向かって指向することができ、前記外周（５）から前記ステータ（１）および/又は前記ハウジング（７、１３）により且つ前記ロータ（２）の外周（５）を通過して流れて前記ロータの前側（２Ｖ）に向かって指向することができ、前記前側（２Ｖ）において、前記ロータ（２）の回転（Ｒ）によって前記ロータ（２）の外周（５）から前記ロータ（２）の前記中心（６）に流れるとき、それら（Ｍ、Ｌ、Ｌ/Ｄ）を多数回剪断効果させることができ、最終的に前記ダイナミックミキシングユニット（１、２）の外部へ排出（４）することができることを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
4. 前記ロータ（２）および前記ステータ（１）は、前記ロータ（２）の前記中心（６）から前記ロータ（２）の前記外周（５）に向かって見て、即ち、回転軸線（８）から半径方向外方に見て、互いに間隔をあけて半径方向に形成された複数連（一連の剪断要素９Ｒ、９Ｓ）および複数の剪断要素（１０Ｒ、１０Ｓ）をそれぞれ有し、
   前記ロータ（２）および前記ステータ（１）は、回転軸線（８）に沿って見て、一方では前記ロータ（２）の前記剪断要素（１０Ｒ）、他方では前記ステータ（１）の前記剪断要素（１０Ｓ）が少なくとも一部重なり、且つ前記回転軸線（８）から半径方向外方に見て、前記ロータ（２）および前記ステータ（１）の一連の剪断要素（９Ｒ，９Ｓ）がそれぞれ互い違いになるように互いに位置決められていることを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
5. 前記ロータ（２）の一連の剪断要素（９Ｒ）および該剪断要素に半径方向にすぐ隣接する前記ステータ（１）の一連の剪断要素（９Ｓ）に対し、好ましくは、前記ロータ（２）および前記ステータ（１）の半径方向にすぐ隣接する一連の全ての対（９Ｒ、９Ｓ）に対し、前記ロータ（２）の一連の剪断要素（９Ｒ）の個々の剪断要素（１０Ｒ）間に形成された、ミルク（Ｍ）およびエア（Ｌ、Ｌ/Ｄ）のための貫通開口（１１Ｒ）が、前記ステータ（１）の一連の剪断要素（９Ｓ）の個々の剪断要素（１０Ｓ）間に形成された、ミルク（Ｍ）およびエア（Ｌ、Ｌ/Ｄ）のための貫通開口（１１Ｓ）とは反対方向に向けられていることを特徴とする先の請求項に記載のミルク泡立て装置。
6. 前記ロータ（２）および/又は前記ステータ（１）の最大半径方向拡張は、２ｃｍと１５ｃｍとの間であり、好ましくは４ｃｍと８ｃｍとの間であることを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
7. 前記ロータ（２）を、前記ステータ（１）に対し、５００ｌ/ｍｉｎと７、０００ｌ/ｍｉｎとの間、好ましくは、２、０００ｌ/ｍｉｎと４、０００ｌ/ｍｉｎとの間の回転速度で回転することができることを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
8. モータ被駆動シャフト（１２）を介して前記ロータを駆動することを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
9. 前記ロータ（２）は、ハウジング（１３）内に収容され、一つ又はそれ以上の永久磁石（１４）が前記ロータ（２）内またはそれに固定され、前記ロータ（２）を駆動する電流を供給することができる一つ又はそれ以上のコイル（１５）が前記ハウジング（１３）内またはそれに固定されていることを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
10. ミルク（Ｍ）およびエア（Ｌ、Ｌ/Ｄ）を前記ダイナミックミキシングユニット内に供給するように構成された一つ又はそれ以上の供給チャンネル（３、３ａ、３ｂ）と、前記泡立ったミルク（ＭＳ）を前記ダイナミックミキシングユニットの外部に排出するようにした排出チャンネル（４）とを備え、
    前記排出チャンネル（４）は、少なくとも一部が前記回転軸線（８）に対して好ましくは平行に配向されていることを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
11. 前記ダイナミックミキシングユニットは、特に、前記ステータ（１）が加熱可能であることを特徴とする先の請求項の一つに記載のミルク泡立て装置。
12. 前記ミルク泡立て装置の以下の特性パラメータの一つ又はそれ以上を調整可能である制御ユニットを備えていることを特徴とする先の請求項の一つ、好ましくは、請求項１０に記載のミルク泡立て装置。
    ・前記ロータ（２）の回転速度、
    ・前記ダイナミックミキシングユニットに供給される時間当たりのミルクの量、
    ・前記ダイナミックミキシングユニットに供給される時間当たりのエアの量又はエア・スチーム混合気の量、
    ・前記ダイナミックミキシングユニットに供給されるエア・スチーム混合気のエアおよびスチームの混合比、
    および/又は
    ・ダイナミックミキシングユニットに供給されるエア・スチーム混合気におけるスチームの温度。
13. 前記排出チャンネル（４）内又はそれに設けられた温度センサ（１６）を備え、前記温度センサーによって前記ダイナミックミキシングユニットの外部に排出される前記泡立ちミルク（ＭＳ）の温度を検出することができ、
    前記制御ユニットは、制御・調整ユニット（１７）であり、前記前記温度センサーによって検出された泡立ちミルク（ＭＳ）の温度を用いて、前記制御・調整ユニットによって、前記ミルク泡立て装置の以下の特性パラメータの一つ又はそれ以上を調整可能であることを特徴とする先の請求項に記載のミルク泡立て装置。
    ・前記ロータ（２）の回転速度、
    ・前記ダイナミックミキシングユニットに供給される時間当たりのミルクの量、
    ・前記ダイナミックミキシングユニットに供給される時間当たりのエアの量又はエア・スチーム混合気の量、
    ・前記ダイナミックミキシングユニットに供給されるエア・スチーム混合気のエアおよびスチームの混合比、
    および/又は
    ・前記ダイナミックミキシングユニットに供給されるエア・スチーム混合気におけるスチームの温度。
14. 先の請求項の一つに係るミルク泡立て装置を備えた、特に、ホットドリンクを調理する飲物調理機、好ましくは電動コーヒー機。

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