JP2018525051A - 飲料調製マシンのポンプの制御システム - Google Patents

Abstract

飲料又は食品調製マシン（４）であって、コンポーネント取り扱いユニット（１４）であり、上記コンポーネントに流体を送り込むように構成されたポンプ（２２）を備える飲料又は食品コンポーネントから飲料又は食品を調製するように動作可能であるコンポーネント取り扱いユニットと、ポンプ（２２）に供給される電気エネルギーの波形を制御するように構成された制御システム（１６）とを備えており、上記制御は、始動段階中、上記波形の反復単位の周期の一部分をチョッピングすることを含み、チョッピングされる部分は、始動段階の開始と終了との間で、時間に対して非線形で、かつ上記始動時付近よりも、上記終了時付近においてより大きな変化率で変動する、飲料又は食品調製マシン。
【選択図】 図３

Description

本発明は、飲料又は食品調製マシンのポンプの制御に関する。詳細には、本発明は、上記制御を伴うマシン、並びに上記ポンプの制御法、及び上記ポンプを制御するためのコンピュータプログラムに関する。

飲料又は食品の調製用のマシンは、ますます、一回使用分の飲料又は食品の原材料、例えば、コーヒー、茶、アイスクリーム、ヨーグルトを備える容器を使用して動作するように構成されている。マシンは、例えば、ミルク又は水などの流体を加えて、容器内で上記原材料を処理し、かつこれを混合することによって、調製を行うように構成されてもよく、このようなマシンは、国際出願ＰＣＴ／ＥＰ１３／０７２６９２号に開示されている。あるいは、マシンは、例えば、溶解又は淹出によって容器から原材料の成分を少なくとも部分的に抽出することによって、調製を行うように構成されてもよい。このようなマシンの例は、欧州特許第２３９３４０４（Ａ１）号、同第２４７００５３（Ａ１）号、国際公開第２００９／１１３０３５号に提供されている。

これらのマシンの人気の高まりは、部分的には、例えば、手動操作式のストーブトップエスプレッソメーカー又はカフェティエ（フレンチプレス）などの従来のマシンよりもユーザ利便性が向上していることに起因し得る。

詳細には、上述のマシンは、コンポーネント取り扱いユニットを備えており、コンポーネント取り扱いユニットは、流体（典型的には水）を所望の飲料又は食品に適用することによって原材料を処理するように動作可能である。したがって、コンポーネント取り扱いユニットは、リザーバから流体を供給する、誘導ポンプなどのポンプを備える。調製動作を実行するとき、特に、マシンが家庭環境において使用されるときに、マシンのノイズを低減することが好ましい。詳細には、ポンプからの振動が、大部分の実質的なノイズの原因となる。

したがって、かかるマシンにおいてポンプのノイズを低減する必要がある。様々な手法が開発されており、欧州特許第２４１０８９４号には、マシンの残りの部分からポンプを分離してポンプの振動の伝達を低減するように構成された弾性部材にポンプが取り付けられている例が提供される。欧州特許第２１８０８１２号には、ポンプが始動する間、ポンプに供給される電気エネルギーの電圧が制御される更なる手法が提供される。詳細には、始動段階の間、電圧は、公称動作電圧まで線形にランプアップされ得る。このような方法で電圧を制御することの欠点は、望ましくない量のノイズが残るということである。

本発明の目的は、ノイズが低減された飲料又は食品調製マシンを提供することである。

コスト効果的であり、かつ製造に好都合である、ノイズが低減されたこのようなマシンを提供することが有利であろう。

現在の飲料調製マシン（すなわち、現在稼働中のもの、及び現在のアセンブリラインが存在するもの）が好都合に実装することができる、ノイズを低減するための手段を提供することが有利であろう。

プログラミングに好都合であるノイズを低減するためのコンピュータプログラムを提供することが有利であろう。

本発明の目的は、請求項１に記載の飲料調製マシン、請求項１２に記載の方法、請求項１４に記載のコンピュータプログラム、請求項１５に記載の非一時的なコンピュータ可読媒体により達成される。

本発明の第１の態様によれば、本明細書には、飲料又は食品調製マシンであって、飲料又は食品コンポーネント（例えば、飲料又は食品原材料、あるいは上記原材料を収容している容器）から飲料又は食品を調製するように動作可能なコンポーネント取り扱いユニットであり、上記コンポーネントに流体（例えば、水又はミルク、いずれも加熱され得る）を送り込むように構成されたポンプを含む、コンポーネント取り扱いユニットと、ポンプに供給される電気エネルギーの波形（例えば、電圧及び電流波形）を制御するように構成された制御システムとを備え、上記制御は、起動段階中（その間に、ポンプに印加される電気エネルギーは、ゼロから公称電気エネルギーまで増大される）、上記波形の反復単位の周期の一部分をチョッピングすること（例えば、チョッピングと関連する継続時間内で、例えばゼロ電圧クロス点又は他の点の位置から、除去すること）を含み、チョッピングされる部分は、始動段階の開始と終了との間で、時間に対して非線形に、かつ終了時付近ではより大きい変化（例えば、時間に対するチョッピング量の変化）率で変動する、飲料又は食品調製マシンが開示される。終了時付近とは、終了時を含めて、終了前の期間として定義することができる。上記終了前の期間とは、始動段階の最後の２０％又は３０％又は４０％の間とすることができる。この期間中の割合は、平均的な割合、すなわち、割合の局所変動を考慮に入れたものであり得る。この割合は、残りの始動段階中、すなわち、始動段階の開始の開始時付近の期間の割合よりも大きい。開始時付近とは、開始時を含めて、開始期間として定義することができる。上記開始期間とは、始動段階の最初の２０％又は３０％又は４０％の間とすることができる。この期間中の割合は、平均的な割合、すなわち、割合の局所変動を考慮に入れたものであり得る。

したがって、始動段階の開始時において流体通路（すなわち、ポンプによって流体が圧送される通路）が部分的に又は完全に空である間、電力の変化率及び／又は初期電力はより低くなり、流体通路が満たされているときには、電力変化率はより高くなるため、本発明の目的は、達成される。詳細には、空の流体通路に高電力が印加されると、特にノイズが多くなることが分かった。本発明では、流体通路が満たされると、この条件の下ではノイズがあまりないので、電力の変化率及び電力はより大きくなる。

更に、飲料又は食品コンポーネント（典型的には、粉にしたコーヒーである）は一般に、流体を高圧でのみ受け、すなわち、流体通路が満たされた後にのみ流体を受ける。供給される流体による圧力が低圧から緩やかに上昇すると、製品の品質を損なうことがあることが分かった。

始動段階の終了は、波形のチョッピング量がゼロであることによって定義され得る。チョッピングされる部分は、好ましくは、始動段階の終了時付近よりも始動段階の開始時付近でより大きくなる（より大きくなるとは、全てのチョッピングされる部分がより大きくなる又は等価効果を得られるほどに概ね大きくなることと定義される）。始動段階中、チョッピングされる部分のサイズを、時間と共に漸進的に減少させることができる。チョッピングとは、チョッピングされる部分の振幅（典型的には電圧）がゼロ（又はベースライン量）になるように、反復単位の部分を除去することと定義され得る。

制御システムは、チョッピングされる部分を（例えば、ほぼ一定の減少率であり得る）特定の割合で（例えば、開始時の初期量から）減少させて、又は、好ましくは上記開始中（例えば、上記終了時付近ではなく）、任意選択的には、ポンプにより流体が圧送される流体通路の充填中、チョッピングされる部分を一定に維持して、流体通路が充填されると、割合を増大させるように構成される。

流体通路を充填するために圧送される必要がある流体量は、流体通路の構成及びポンプの動作と共に変動することが理解されるであろう。典型的な飲料又は食品マシンの場合、流体通路は、１〜３秒で、好ましくは約２秒で、あるいは、始動継続時間の４０〜８０％で充填され、その時点では、周期又はパルスのチョッピング割合は、約４０〜６０％であり得る。チョッピングは、最初に、低減された電力で徐々に流体通路を充填し、流体通路の充填時には、より大きい割合で公称量まで電力を増大させるように選択されることができる。

制御システムは、（例えば、始動の開始からの特定の時間遅延を判定することによって、又はセンサを用いて）流体通路の充填（すなわち、流体通路が満たされている、又はほぼ満たされているとき）を判定するように構成されることができる。制御システムは、上記判定に応答して、チョッピングの変化率を増大させるように構成してもよい。センサは、流量計でもよい（例えば、流体通路の充填は、ポンプにおいて圧送される流体量と感知された量との間の質量連続性の対応によって判定される）。

始動段階中、チョッピングされる波形の一部分は、時間に関して指数関数的に（例えば、指数関数的と同じ効果を有するように、概ね又は実質的に指数関数的を含む）変動し得る。例えば、開始時にチョッピングされる量は最大ではあるがあまり多くなく、チョッピングされる量はますます少なくなり、時間と共に指数関数的に変動する（あるいは、チョッピングされる量が時間の負の指数であることを示す）。始動段階中、ポンプに印加される電力は、時間に関して指数関数的に（例えば、指数関数的に同じ効果を有するように、概ね又は実質的に指数関数的を含む）変動し得る。例えば、終了時には、電力が公称量まで指数関数的に増大する。

始動段階は、一連のステップで構成され得、それぞれのステップについて、周期におけるチョッピングされる部分は実質的に一定である（例えば、正味効果を一定にすることを完全に又は実質的に含む）。連続するステップの間において周期におけるチョッピングされる部分の変化は、例えば、平均化したときに上記非線形の変動及び変化率を引き起こすために、上述したように変動する。有利には、ステップのチョッピング割合を一定に保持することによって、上記制御を実装するコンピュータプログラムは、プログラミングするのに著しく好都合である。

５〜５０個又は１０〜２０個のステップがあり得る。ステップ間を遷移するときのエンドユーザへの明白なノイズを低減するために、始動段階の継続時間をより長くし、ステップ数をより多くすることが好ましい。ステップの継続時間は、５０〜６００ｍｓであり得る。より具体的には、始動段階中、ステップの継続時間を短縮することができ、例えば、それは、３００〜５００ｍｓで開始し、２００〜５０ｍｓで終了する。電力は、漸進的なステップについて線形に増大し得る。チョッピングされる部分は、漸進的なステップについて線形に減少し得る。有利には、ステップの継続時間を最適化することによって電力曲線を制御できることが好都合である。

本明細書では、波形とは、電気エネルギーの全体的な波形として定義される（すなわち、複数の反復単位を備える）。反復単位は一般的には周期的であり、すなわち、同じ継続時間期間を有する。電気エネルギーの通常の変動（例えば、ノイズ）は、反復単位の形状及び継続時間が局所的に変動する原因となることが理解されるであろう。

（ちょうど始動時点、又は始動の継続時間の５若しくは１０％を含むように定義され得る）始動の開始時、周期におけるチョッピングされる部分は、周期及び／又は周期と関連するパルスの９０〜５０％又は８０〜７０％であり得る。

本明細書において、周期は、反復単位の完全なサイクルの継続時間として定義される。例えば、周期は、ＡＣ波形のサイクル、すなわち正及び負のパルスを含み得る。また、周期は、パルス、すなわちＤＣ波形の反復単位を含み得る。本明細書において、パルスは、ＡＣ波形のサイクルの正又は負の成分として定義され、ＤＣ波形の場合、パルスは一般にサイクルを含む。半波整流されたＡＣ波形は、パルス及びベースライン値における部分を有する周期を含む。

一般に、波形は、電圧のゼロクロス点から後続のゼロクロス点までチョッピングされる（ただし、他の場所で、例えばピーク電圧又は電流波形上の１点でチョッピングしてもよい）。典型的には、チョッピングが始まるゼロクロス点は、電圧の上昇部にある。

始動段階の継続時間は２〜６秒であり得、好ましくは約４秒である。製品の品質及びエンドユーザの利便性を理由として、始動時間が短いことが好ましい。

制御システムは、ポンプに電気エネルギーを供給する電源（例えば、電池、又は、例えば調整器、変圧器などを用いて商用電源供給を受電する電源ユニット）、ポンプへの電気エネルギーの波形の上記チョッピングを遂行するように構成された電動スイッチ（例えば、トライアック、トランジスタ、サイリスタ）を含み得る。制御システムは、電気エネルギーの電圧を測定するための電圧センサ（例えば、分周器装置又はポテンショメータ）を更に含んでもよく、センサはプロセッサに接続され、ゼロクロス電圧を判定するためのものである。

コンポーネント取り扱いユニットは、飲料又は食品原材料（例えば、粉末、抽出物又は液体）を含む容器を備える飲料又は食品コンポーネントから、飲料又は食品を調製するように構成され得る。代替的には、上記コンポーネントは、上記原材料を原位置に備える。容器は、パケット、カプセル、又はエンドユーザがそこから摂取するための受器を含み得る。容器は、一回使用用の使い捨て容器でもよい。調製プロセスの後、容器は再利用可能でなくてもよく、例えば、孔があけられ、及び／又は、飲料又は食品原材料が使い果たされる。

コンポーネント取り扱いユニットは好ましくは、加圧式淹出ユニットであり、例えば、コンポーネントは、淹出中に５〜２０バールに圧力を受ける。ポンプは好ましくは誘導ポンプであるが、他のポンプタイプ、例えば回転ポンプを使用することができる。

本発明の第２の態様によれば、第１の態様において定義された飲料又は食品調製マシンのポンプを制御する方法が本明細書に開示される。本方法は、ポンプへの電気エネルギーの波形の反復単位の周期の一部分をチョッピングすることを含み、チョッピングされる部分は、始動段階の開始と終了の間で、時間に関して非線形の、及び上記終了時付近においてより大きな変化率で変動する。本方法は、ポンプにより流体が圧送される流体通路の充填中、チョッピングされる部分をより低い割合で増大させること、又はチョッピングされる部分を一定に維持し、流体通路が充填されると、上記割合を増加させることを含むことができる。本方法は、（例えば、始動の開始からの既知の時間遅延で、又は専用のセンサを用いて）流体通路が充填されたことを判定することを含み得る。本法は、上記の態様のいずれかに従ってポンプを制御することを更に含み得る。

本発明の第３の態様によれば、第１の態様のいずれかの特徴に従って、飲料又は食品調製マシンの制御システムのプロセッサのためのコンピュータプログラムが本明細書に開示される。本コンピュータプログラムは、（例えば実行されたときに）上記マシンのポンプに供給される電気エネルギーの波形を（例えば、電動スイッチへの信号によって）制御するプログラムコードを含み、上記制御は、始動段階中、波形の周期の一部分のチョッピングを遂行し、チョッピングされる部分は、始動段階の開始と終了の間で、時間に関して非線形で、かつ上記終了時付近においてより大きな変化率で変動する。

本コンピュータプログラムは、上記の態様のいずれかに従って、電気エネルギーの制御を遂行するプログラムコードを更に含み得る。詳細には、本コンピュータプログラムは、ゼロクロス電圧点を判定し、この点からチョッピングを適用するプログラムコードを含み得る。

プログラムコードは、例えば、そのメモリユニットへのアップロード用の、又は、（例えば、ＦＰＧＡなどのための）プロセッサのプログラム可能な論理のプログラミング用の、プロセッサのプログラミング用であり得る。

第４の態様によれば、第５の態様に記載のコンピュータプログラムを含む非一時的なコンピュータ可読媒体が本明細書に開示される。非一時的なコンピュータ可読媒体は、コンピュータをプログラミングするためのコンピュータ可読プログラムコードを保存するための、プロセッサのメモリユニット、又は他のコンピュータ可読記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光学記憶装置、磁気記憶装置、フラッシュメモリなど）を含み得る。

本発明の第５の態様によれば、第３の態様のコンピュータプログラムに関連する方法を実装するためのコンピュータ実施方法が本明細書に開示される。

本発明の上記の諸態様は、任意の好適な組み合わせで組み合わせることができる。更には、本明細書における様々な特徴を、上記の諸態様のうちの１つ以上と組み合わせることにより、具体的に図示及び説明されたもの以外の組み合わせを提供することができる。本発明の更なる目的及び有利な特徴は、「特許請求の範囲」、「発明を実施するための形態」、及び添付図面から明らかとなるであろう。

本発明をよりよく理解し、その実施形態がどのように実行され得るかを示すために、ここで例として以下の添付の図面が参照される。

本発明による、飲料又は食品調製マシン並びに容器を備える飲料又は食品調製システムの実施形態の例示的な図である。 図１によるマシンの制御システムのブロック図である。 図１によるシステムのポンプに印加される電気エネルギーのＡＣ波形の実証例である。 チョッピングされたＡＣ波形の期間のパルス対時間の割合を示すスケールのグラフの例である。 図４に対応するポンプに印加される電力のスケールのグラフの例である。 図４及び図５のグラフ分布のために使用することができる、時間ステップ継続時間対時間を示すスケールのグラフの例である。 図４〜図６の関連するグラフ分布の集計表である。

飲料／食品調製システム
飲料又は食品調製システム２は、図１にその一例が示されており、その第１レベルに、以下に説明する飲料又は食品調製マシン４と、容器６とを備える。

調製マシン
飲料又は食品調製マシン４は、小分けにされた飲料又は食品の原材料（ここでは、原材料）を収容している容器であり得る飲料又は食品コンポーネントを取り扱い、あるいはその原材料を原位置で、食べること及び／又は飲むことによって摂取するための食品及び／又は飲料へと処理するように動作可能である。本明細書において定義される食品原材料は、冷たくても又は温かくてもよい、一般的には食用の食物へと処理できる物質を含んでもよく、その非包括的な例は、ヨーグルト、ムース、パフェ、スープ、アイスクリーム、シャーベット、朝食用シリアル、セモリナ、クスクス、カスタード、スムージーである。本明細書において定義される飲料原材料は、冷たくても又は温かくてもよい、飲用に適した物質へと処理できる物質を含んでもよく、その非包括的な例は、紅茶、挽いたコーヒーを含むコーヒー、ホットチョコレート、ミルク、果汁シロップである。双方の定義の間には、ある程度の重複があり、すなわち、上記のマシン４は、食品及び飲料の双方を調製することができる点が、理解されるであろう。

調製マシン４は、一般的に、調理台上で使用するための大きさである（すなわち、長さ、幅、及び高さが７０ｃｍ未満）。調製マシン４は、その第１レベルに、ハウジング１０と、コンポーネント取り扱いユニット１２と、制御システム１４とを備え、これらは順次記載される。

ハウジング
ハウジング１０は、上記マシンの第１レベルの構成要素を格納及び支持し、調製マシン４の第２レベルに、水平に配置された支持面に当接するための基部１６、及び他の第１レベルの構成要素をそこに取り付けるための本体１８を備える。

コンポーネント取り扱いユニット
特定の実施形態に応じて、コンポーネント取り扱いユニット１４は、パケット又はカプセルである一回使用用の使い捨て容器６と、エンドユーザがそこから摂取するための受器である容器６と、現位置、これらの組み合わせに構成された原材料を取り扱うことによって、食品／飲料を調製するように動作可能である。それぞれの構成の実施形態について以下に論じる。

一般に、全ての実施形態において、コンポーネント取り扱いユニット１４は、調製マシン４の第２レベルに、容器６に流体を供給するように動作可能な流体供給部１２を備える。流体は一般には水又はミルクであり、調温（すなわち、加熱又は冷却）され得る。流体供給部１２は典型的には、調製マシン４の第３レベルに、殆どの用途において１〜５リットルの流体である流体を収容するためのリザーバ２０と、電気モータ又は誘導コイルにより駆動され得る、往復式又は回転式のポンプなどの流体ポンプ２２と、一列に並んだサーモブロックタイプの加熱器を一般的に含む流体加熱器２４と、流体を供給するための出口とを備える。リザーバ２０、流体ポンプ２２、流体加熱器２４、及び出口は、任意の好適な順序で互いに流体連通し、流体通路を形成する。流体供給部１２は、任意選択的に、流体の流速及び／又は送り込まれる流体の量を測定するセンサを備えてもよい。かかるセンサの例として、流量計であり、以下に論じるように、ローターの回転、センサからプロセッサ３８に提供された信号を測定するホールセンサ又は他の好適なセンサが挙げられ得る。

容器から食品／飲料を抽出するためのコンポーネント取り扱いユニット
一実施形態によれば、コンポーネント取り扱いユニット１４は、原材料を収容している容器６を受け、容器６を取り扱って、そこから飲料の１つ以上の成分を抽出し、エンドユーザが摂取するために別の受器に上記成分を注出するように動作可能である。容器は、一般に、カプセル又はパケットなど、使い捨ての一回使用用容器である。

上記カプセルと共に使用するためのコンポーネント取り扱いユニット１４について最初に説明し、図１にその一例を示す。コンポーネント取り扱いユニット１４はカプセル受け位置とカプセル抽出位置との間で移動するように動作可能な抽出ユニット２６を備え、カプセル抽出位置からカプセル受け位置まで移動する際に、抽出ユニットは使用済みのカプセルを排出することができるカプセル排出位置を通過する、又はそこまで移動することができる。抽出ユニット２６は、流体供給部１２から流体を受ける。抽出ユニット２６は、典型的には、注入ヘッド２８と、カプセルホルダ３０と、カプセルホルダ装填システム３２と、カプセル挿入チャネル３４Ａと、カプセル排出チャネル３４Ｂとを備え、これらは順次記載される。

注入ヘッド２８は、カプセル６がカプセルホルダ３０によって保持されているときに、カプセル６のキャビティに流体を注入するように構成され、またこの目的のために、流体供給部１２の出口と流体連通したノズルを有する注入器が取り付けられている。

カプセルホルダ３０は、抽出中にカプセル６を保持するように構成され、また、この目的のために注入ヘッド２８と動作可能に連係される。カプセルホルダ３０は、上記カプセル受け取り位置、及びカプセル抽出位置を実現するために動くように動作可能である。カプセルホルダがカプセル受け取り位置にあるとき、カプセル６をカプセル挿入チャネル３４Ａからカプセルホルダ３０へと供給することができる。カプセルホルダ３０がカプセル抽出位置にあるとき、供給されたカプセル６がホルダ３０によって保持され、注入ヘッド２８は保持されたカプセルのキャビティ内に流体を注入することができ、そこから１つ以上の成分を抽出することができる。カプセル抽出位置とカプセル受け取り位置との間でカプセルホルダ３０を移動させるときに、カプセルホルダ３０を上記カプセル排出位置を通過させる、又はそこまで移動することができ、カプセル排出位置で、使用済みカプセル６をカプセルホルダ３０からカプセル排出チャネル３４Ｂを介して排出することができる。

カプセルホルダ装填システム３２は、カプセル受け取り位置と、カプセル抽出位置との間でカプセルホルダ３０を駆動するように動作可能である。

抽出ユニット２６は、流体を、例えば、２０バールまでの圧力などの圧力下でカプセル６のキャビティ内へ注入することによって動作することができ、この圧力は、注入ヘッド及びポンプ２６によって達成することができる。調製ユニットは、あるいは、参照により本明細書に組み込まれる欧州特許第２５９４１７１（Ａ１）号で開示されるような、遠心分離によって動作することもできる。

上述したコンポーネント取り扱いユニット１４は一般に、加圧式抽出ユニットであり、例えば、コンポーネントは、淹出中に５〜２０バールの圧力を受ける。一般に、ポンプは、誘導ポンプである。

パケットを備える容器６の例では、コンポーネント取り扱いユニット１４は、パケットを受け、その入口において、流体供給部１２から流体を注入するように動作可能である。注入された流体は、パケット内で原材料と混合して、少なくとも部分的に飲料を調製し、その出口を介して飲料がパケットを出る。コンポーネント取り扱いユニット１４は、未使用のパケットを受けて、使用済みのパケットを排出する支持機構と、流体供給部の出口からパケットに流体を供給するように構成された注入器とを備える。更なる詳細は、本明細書において参照として組み込まれる、国際公開第２０１４／１２５１２３号に提供されている。

エンドユーザが摂取するための容器において食品／飲料を調製するためコンポーネント取り扱いユニット
更なる実施形態によれば、コンポーネント取り扱いユニット１４（図示せず）は一般に、約１５０〜３５０ｍＬの調製された製品を保持するように構成されたカップ、ポット、又は他の好適な受器である容器６に貯蔵された原材料を調製するように動作可能である。本明細書では、コンポーネント取り扱いユニット１４は、撹拌ユニットと、任意選択的な補助的製品ユニット、熱交換器と、受器支持体とを備え、これらは順次記載される。

撹拌ユニットは、少なくとも部分的に調製するために、受器内の原材料を撹拌するように動作可能である。撹拌ユニットは、例えば、遊星型ミキサ、螺旋型ミキサ、垂直切断ミキサ（vertical cut mixer）などの、任意の好適な混合装置を備えてもよい。典型的には、撹拌ユニットは、原材料と接触させるための混合ヘッドを有する混合のための器具と、混合器具を駆動する、電気モータ又はソレノイドなどの駆動ユニットを備える。遊星型ミキサの好適な例では、混合ヘッドは、旋回角速度Ｗ２で回転するオフセットシャフト上で、径方向角速度Ｗ１で回転する撹拌器を備え、かかる装置は、本明細書に参照として組み込まれる国際出願ＰＣＴ／ＥＰ１３／０７２６９２号に開示されている。

補助的製品ユニットは、トッピングなどの補助的製品を容器６に供給するように動作可能である。補助的製品ユニットは、上記製品を貯蔵するリザーバと、上記リザーバからの上記製品の注出を遂行する電動注出システムとを備える。

熱交換器は、受器から熱エネルギーを伝達及び／又は抽出するように動作可能である。熱エネルギーの伝達の一例では、熱交換器は、サーモブロックなどの加熱器を備え得る。熱エネルギーの抽出の一例においてこれは、冷凍式サイクルヒートポンプなどの、ヒートポンプを備えてもよい。

撹拌ユニットによるその内部での原材料の攪拌中に容器が静止したままであるように、受器支持体は、調製プロセス中、容器を支持するように動作可能である。受器支持体は好ましくは、支持した受器により熱エネルギーの伝達が生じることができるように、熱交換器と熱的に関連付けられている。

上記の変形形態では、コンポーネント取り扱いユニット１４は、容器６（パケットなど）を受けて、関連する原材料を受器に注出するための注出機構を更に備え、受器で原材料が調製される。かかる例は、欧州特許第１４１６７３４４（Ａ）号に開示され、これは本明細書において参照として組み込まれる。

上記の更なる変形形態では、コンポーネント取り扱いユニット１４は、リザーバから、一回使用分の関連する原材料を受器に抽出し、そこで原材料を調製するように、及び／又は受器に抽出する前に原位置で原材料を調製するように動作可能な注出機構を備える。かかる例は、国際公開第２０１０／０３４７２２号及び同第２０１３／０１４１４２号に開示されており、これらは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

制御システム
制御システム１６は、図２にその一例が示されており、飲料／食品を調製するためにコンポーネント取り扱いユニット１４を制御するように動作可能である。制御システム１６は典型的には、ユーザインターフェース３６と、プロセッサ３８と、任意選択的なセンサ４０と、電源４２とを備え、これらは順次記載される。

ユーザインターフェース３２は、エンドユーザがプロセッサ３８とインターフェースすることを可能にするハードウェアを備え、したがって、それに動作可能に接続されている。より具体的には、ユーザインターフェースは、ユーザからのコマンドを受信し、ユーザインターフェース信号が、上記コマンドをプロセッサ３８に入力として送信する。コマンドは、例えば、調製プロセスを実行するための命令であり得る。ユーザインターフェース３２のハードウェアは、任意の好適な装置（１つ以上）を含み得るものであり、例えば、このハードウェアは、ジョイスティックボタン又は押しボタンなどのボタン、ジョイスティック、ＬＥＤ、グラフィックＬＤＣ又はキャラクタＬＤＣ、タッチ感知ボタン及び／又はスクリーンエッジボタンを備えるグラフィカルスクリーンのうちの、１つ以上を含む。

任意選択的なセンサ４０は、上記プロセスを監視するための入力を提供するために、プロセッサ３８に動作可能に接続される。センサ４０は典型的には、流体温度センサ、液面センサ、例えば抽出ユニット２６の位置を感知するための位置センサ、流量センサ及び／又は体積センサのうちの、１つ以上を備える。

プロセッサ３８は一般に、入力、すなわち、ユーザインターフェース３２及び／又はセンサ４０から上記コマンドを受信し、メモリユニットに保存されたプログラムコード（又は、プログラムされた論理）にしたがって入力を処理し、出力を提供するように動作可能であり、これは、一般的には上記調製プロセスである。このプロセスは、開ループ制御を用いて、又はより好ましくはセンサ４０からの入力信号をフィードバックとして使用する閉ループ制御を用いて実行され得る。プロセッサ３８は、一般的には、マイクロプロセッサ、又はマイクロコントローラなどの集積回路として配置されたメモリ、入力及び出力システム構成要素を備える。プロセッサ３８は、他の好適な集積回路、例えば、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどのプログラム可能な論理装置、コントローラなどのアナログ集積回路などの、他の好適な集積回路を含み得る。また、プロセッサ３８はまた、上述の集積回路（すなわち、多数のプロセッサ）のうちの１つ以上を含んでもよい。プロセッサ３８は、一般的に、プログラムコード及び任意選択のデータを記憶するためのメモリユニット４６を備える。メモリユニット４６は典型的には、不揮発性メモリ、例えば、プログラムコード及び動作パラメータを保存するためのＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、又はＦｌａｓｈと、データ保存のための揮発性メモリ（ＲＡＭ）とを備える。メモリユニットは、別個の及び／又は（例えば、プロセッサのダイ上に）集積されたメモリを備えることができる。

電源４２は、以下に論じるように、プロセッサ３８と、コンポーネント取り扱いユニット１４と、詳細にはポンプ２２とに電気エネルギーを供給するように動作可能である。電源４２は、電池、又は商用電源供給を受電して調整するユニットなどの、様々な手段を含み得る。

ノイズを低減するためのポンプの制御
制御システム１６は、調製動作中にポンプ２２に供給される電気エネルギーの波形を制御するように動作可能である。詳細には、電気エネルギーは、典型的にはＡＣ波形の波形を含むが、ＤＣ波形（例えば、パルス化された又は半波整流されたＡＣ波形）を備えてもよい。ＡＣ波形は、図３にその一例（１．５サイクルの波形、すなわち１．５周期を示す）が示されており、一般的には、サイン波であるが、例外的には、他の好適な波形、例えば、のこぎり波、矩形波を含んでもよい。また、この波形は、平均的な波形形状の近似であること、例えば、ノイズに起因する局所的な位相変動が使用時に生じることが理解されるであろう。

制御システム１６は、飲料又は食品調製プロセス中にポンプ２２を制御し、当該プロセスは一般に、始動段階及び後続の公称動作段階にわたってポンプが動作することを含む。始動段階は、電気エネルギーをゼロから公称動作量まで増大させることを特徴とする。典型的には、始動段階の継続時間は２〜６秒であり、調製プロセスは、３０〜２００秒間続く。このことは、（具体的には粉にしたコーヒーの調製の）品質、及び始動段階の継続時間を可能な限り短くするというエンドユーザの利便性を理由として好ましい。公称動作段階は、調製プロセスの公称電気エネルギーの始動段階に到達したときに開始する。

始動中、電気エネルギーは、（チョッピングされる部分がベースライン値を有するように）その波形の一部をチョッピングすること（すなわち、チョッピングして除去する）によって制御される。一般に、チョッピングされる部分は、ゼロ電圧クロス点から始まる（なお、他の場所、例えばピーク振幅から始まってもよい）波形の周期の一部分を含む。図３における電圧波形について、かかるチョッピングの一例が示され、ゼロクロス点４８は、電圧Ｖがゼロである時間軸ｔとの交点である（影つき領域はチョッピングされる部分を示す）。図示の例では、チョッピングされる部分５０は、電圧の上昇におけるゼロクロス点から電圧の降下における後続のゼロクロス点までのいずれかの場所に広がり得る。本明細書では、周期のチョッピングされる部分５０を、これらの２つのゼロクロス点の間の割合で表し、すなわち、１００％は、波形の正パルス全体のチョッピングを表す。一般に、チョッピングされる最大値は、パルスの６０〜８０％であり、始動段階の開始時に生じ、公称動作段階は、パルスの０％がチョッピングされるときに開始する。

詳細には、波形パルスのチョッピングされる割合は、始動段階の開始時においてより大きく、始動段階の終了時においてゼロまで減少し、時間に対して非線形で、始動段階の終了時付近においてより大きい変化率でそれらの間で変動する。この変動の一例を、図４にグラフで示し、始動段階について、ＡＣ波形の正パルスのチョッピングされる割合が、時間に対してプロットされている。詳細には、チョッピングされるパルスの割合は、図４に示すように、時間に関して指数関数的に変動することができる。この例では、チョッピング割合は、時間の関数であり、上記関数は、始動時間＋チョッピングされる初期量の負の指数を含む。更に、ポンプに印加される、対応する電力５２は、指数関数的に変動することがあり、図４に対応する電力は、図５に示されている。

制御システムは、流体通路の充填中に、好ましくは、より低い割合にチョッピングされる部分を低下させる、又は、チョッピングされる部分を一定に維持するように構成されている（充填とは、空の流体通路に、流体通路が満たされるまた又は実質的に満たされるまで流体を適用することとして定義される）。この時点の後、制御システムは、減少割合を実質的に増大させるように構成され得る。この動作モードによる利点は、空の／部分的に満たされている流体通路に、ポンプから高電力及び／又は電力の高変化率で印加されると、満たされている流体通路に同じ電力で印加されたよりも大量のノイズをもたらすことが分かったことである。流量計を用いて、流体通路が満たされた時点を感知すること、又は、始動から所定の時間遅延の後の時点を判定することができる。グラフの例では、流体通路は、１〜３秒、又はより精確には約２秒で満たされる。ただし、上記の時点は、流体通路の構成に応じて変動することが理解されるであろう。

上述した例では、図示したグラフ分布を提供するために、パルス及び／又は電力のチョッピング割合を連続的に変動させることができる。あるいは、個別のステップにおいて変動させてもよい、すなわち、平均化したときに同じ分布となるように、チョッピング割合を特定のステップにわたって一定に保持し、後続のステップにわたって変化させる。プロセッサ３８上のコンピュータプログラムの複雑度が実質的に低減されているということが利点である。典型的には、ステップ数は、５〜５０又は１０〜２０である。ステップ間を遷移するときのエンドユーザへの明白なノイズを低減するために、より長い継続時間の始動段階に関して、ステップ数をより多くすることが好ましい。明白なノイズを最適に低減するために、ステップ数及びステップ間の電力／チョッピングのインクリメントを選択することができる。図６及び図７に示した例を参照すると、約４０００ｍｓの始動の継続時間に１５個のステップがある。ステップの継続時間は、一般に、５０〜６００ｍｓ又は１００〜４００ｍｓである。

より具体的には、ステップの継続時間は一定であり得る（すなわち、始動段階の継続時間を、ステップ数により除算する）。あるいは、例えば、始動段階の全部又は一部におけるステップの継続時間を変動させてもよい。後者の例は、ステップサイズを漸進的に減少させることであり、例えば、ステップサイズは、５〜５０ｍｓ又は１０〜３０ｍｓなど、（一定量であっても、なくてもよい）特定の量のインクリメントにより漸進的に減少する。図６及び図７に示した例では、ステップの継続時間は、漸進的に２０ｍｓずつ減少する。変形形態では、ステップサイズは、始動段階の終了時付近で、例えば、最後の３０％又は流体通路が満たされているときにのみ漸進的に減少することができる。

より具体的には、チョッピング割合は、ステップが増えるにつれて、例えば、１〜１０％又は２．５〜７．５％など、変動量又は一定量で漸進的に低下し得る。図６及び図７に示した例では、チョッピング割合は、漸進的に５％ずつ減少する。

より具体的には、ポンプへの電力は、ステップが増えるにつれて、例えば、１〜１０％又は２．５〜７．５％など、一定量で漸進的に増大し得る。図６及び図７に示した例では、電力は、漸進的に５％ずつ増大する。

上述のチョッピングについて、プロセッサ３８は、典型的には、その端子及び電動スイッチを介して制御する。電動スイッチは、電気エネルギーと直列に構成することができる。電動スイッチは、電気エネルギーの波形に応じた様々な装置として、例えばＡＣ波形のトライアック、ＤＣ波形のトランジスタ調光器／サイリスタ／ＭＯＳＦＥＴ）として具体化され得る。プロセッサ３８は、波形の上述のチョッピングを（例えば、電動スイッチを介して）遂行するプログラムコードを備え得る。詳細には、プログラムコードは、ゼロクロス点の判定に応じて上記チョッピングを遂行することができる。

ゼロクロス電圧を判定するために、制御システムは、プロセッサ３８のアナログ信号端子に接続された、分周器構成又はポテンショメータなどの電圧センサを備えることができる。プロセッサ３８は、上記信号を処理してゼロクロス点を判定するプログラムコードを備え得る。

２ 飲料又は食品調製システム
４ 飲料又は食品調製マシン
１０ ハウジング
１６ 基部
１８ 本体
１４ コンポーネント取り扱いユニット
１２ 流体供給部
２０ リザーバ
２２ 流体ポンプ
２４ 流体熱交換器
２６ 抽出ユニット
２８ 注入ヘッド
３０ カプセルホルダ
３２ カプセルホルダ装填システム
３４Ａ カプセル挿入チャネル
３４Ｂ カプセル排出チャネル
１６ 制御システム
３６ ユーザインターフェース
３８ プロセッサ
４６ メモリユニット
４０ センサ
４２ 電源
４４ 通信インターフェース
６ 容器（カプセル／受器／パケット）

Claims (15)

1. 飲料又は食品調製マシンであって、
   飲料又は食品コンポーネントから飲料又は食品を調製するように動作可能なコンポーネント取り扱いユニットであり、前記コンポーネントに流体を送り込むように構成されたポンプを含むコンポーネント取り扱いユニットと、
   前記ポンプに供給される電気エネルギーの波形を制御するように構成された制御システムとを備えており、
   前記制御は、始動段階中、前記波形の反復単位の周期の一部分をチョッピングすることを含み、前記チョッピングされる部分は、前記始動段階の開始と終了との間で、時間に対して非線形で、かつ前記終了付近においてより大きな変化率で変動する、飲料又は食品調製マシン。
2. 前記制御システムは、前記ポンプにより流体が圧送される流体通路の充填中、前記チョッピングされる部分を特定の割合で初期量から減少させて、又は、前記チョッピングされる部分を一定に維持して、前記流体通路が充填されると、前記割合を増大させるように構成されている、請求項１に記載の飲料又は食品調製マシン。
3. 前記始動段階中、前記チョッピングされる部分及び／又は前記ポンプに印加される電力は、時間に対して指数関数的に変動する、請求項１に記載の飲料又は食品調製マシン。
4. 前記始動段階は、一連のステップで構成されており、それぞれのステップについて、前記周期における前記チョッピングされる部分は実質的に一定であり、連続するステップの間において前記周期における前記チョッピングされる部分の変化は、前記割合の変化及び変動を引き起こす、請求項１〜３のいずれか一項に記載の飲料又は食品調製マシン。
5. ステップの継続時間は、前記始動段階の時間の増大と共に減少する、請求項４に記載の飲料又は食品調製マシン。
6. 前記電力及び／又はチョッピングされた量は、連続するステップ間で線形に増大する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の飲料又は食品調製マシン。
7. 前記始動の開始時又はその付近において、前記周期における前記チョッピングされる部分は、前記周期又は前記周期と関連するパルスの９０〜５０％である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の飲料又は食品調製マシン。
8. 前記始動段階の継続時間は、２〜６秒である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の飲料又は食品調製マシン。
9. 前記制御システムは、
   前記ポンプに電気エネルギーを供給する電源、
   前記ポンプへの前記電気エネルギーの前記波形の前記チョッピングを遂行するように構成された電動スイッチ、及び
   前記電動スイッチを制御するプロセッサを備えている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の飲料又は食品調製マシン。
10. 前記制御システムは、前記電気エネルギーの電圧を測定するための電圧センサを更に備えており、前記センサは、ゼロクロス電圧を判定するために前記プロセッサに接続されている、請求項９に記載の飲料又は食品調製マシン。
11. コンポーネント取り扱いユニットは、任意選択的に使い捨ての一回使用の容器である、飲料又は食品原材料を収容している容器を備えている前記飲料又は食品コンポーネントから、飲料又は食品を調製するように動作可能である、請求項１０に記載の飲料又は食品調製マシン。
12. 飲料又は食品調製マシンのポンプを制御する方法であって、始動段階中に、
    前記ポンプへの電気エネルギーの波形の反復単位の周期の一部分をチョッピングすることを含み、前記チョッピングされる部分は、前記始動段階の開始と終了との間で、時間に対して非線形で、かつ前記終了時付近においてより大きな変化率で変動する、方法。
13. 請求項２〜８のいずれか一項に従って、ポンプを制御することを更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 飲料又は食品調製マシンの制御システムのプロセッサのためのコンピュータプログラムであって、前記マシンのポンプに供給される電気エネルギーの波形を制御するように実行可能なプログラムコードを含み、前記制御は、始動段階中、前記波形の前記周期の一部分をチョッピングすることを遂行し、前記チョッピングされる部分は、前記始動段階の開始と終了との間で、時間に対して非線形で、かつ前記終了付近においてより大きな変化率で変動する、コンピュータプログラム。
15. 請求項１４に記載のコンピュータプログラムを含む非一時的なコンピュータ可読媒体。

Images