JP5453542B2 - 飲料の調製のためのカートリッジ、カートリッジから飲料を作る方法、および飲料分注システム - Google Patents

Description

本発明は、飲料の調製のためのカートリッジに関し、それは、飲料の調製のための１つまたは複数の材料を収容する。

カプチーノコーヒーなどの飲料の調製には泡入りミルクを使用することが知られている。従来、泡入りミルクは、水蒸気の噴流をミルクの容器中に導入するスチーム管（ｓｔｅａｍ ｗａｎｄ）を使用して、作られている。これは、いまだに、商業的環境で泡入りミルクを作る主な方法である。カプチーノ式の飲料を家庭で調製することが可能であることが望ましい。

欧州特許出願第ＥＰ １ ７１６ ０５５号明細書

しかし、家庭で水蒸気噴流装置を使用するのは、不都合である、というのは、それを正しく使用しない場合、危険である恐れがあり、清掃が困難である場合がある。これは、ミルクを扱って使用され、汚染を防止するために徹底的に掃除することが求められる装置にとって、特に不利である。

泡入りミルクを作るのに適した家庭用飲料マシンのためのカートリッジが、たとえば特許文献１から知られる。泡入りミルクは、カートリッジ内で、空気をミルクの流れ中に取り込まれた状態にさせることによって作られる。本発明の目的は、泡入り飲料、具体的には泡入りの乳をベースとする飲料を作るための向上したカートリッジを提供することである。

したがって、本発明によって、１つまたは複数の飲料材料を収容するカートリッジが提供され、前記カートリッジは、
水性媒体をカートリッジ中に導入するための流入口と、
前記１つまたは複数の飲料材料から作られる飲料のための流出口と、
使用の際、飲料の噴流を発生する、流入口を流出口に結合する飲料流路中の開口部と、
開口部の下流に配置される膨張チャンバであって、膨張チャンバは、飲料の噴流を受け入れるための膨張チャンバの流入口、および膨張チャンバの流出口を含む、膨張チャンバと、
膨張チャンバ中で膨張チャンバの流入口の近くに配置される空気流入口と、を含み、
膨張チャンバの断面面積が、下流方向に、膨張チャンバの流入口から膨張チャンバの流出口に向けて減少し、
膨張チャンバの流出口の断面面積および輪郭は、飲料流が流出口を通過するときの飲料流の断面面積および輪郭と実質的に同じである。

膨張チャンバの特徴的な形状によって、飲料流が膨張チャンバを通過するとき、空気が、効率的に飲料流中に取り込まれるように助長される。膨張チャンバの断面面積が、膨張チャンバの流出口で減少することは、飲料が、空気より優先して、膨張チャンバ中に引き戻されるのを防止するように役立ち、引き戻されると、大気からの空気吸込みの効率を減少させることになる。向上した設計によって、これまでに知られるカートリッジに比べて、より大きい量の泡入り飲料が作られることになる。

膨張チャンバの流入口の断面面積が、噴流を発生する開口部の断面面積より広いことが好ましい。

具体的には、空気流入口の直近での膨張チャンバの比較的広い断面面積のために、比較的大きい低圧容積が、飲料の入ってくる噴流のまわりで生成され、それによって、空気が、膨張チャンバ中に、比較的容易に入るのが可能になる。

膨張チャンバの底面および天井が、互いに向けて下流方向で近づき合うことが好ましい。

膨張チャンバは、対向する側壁を含むことができ、側壁は、下流方向で互いに近づき合うことができる。

開口部は、開口部から出てくる飲料の噴流が、膨張チャンバの底面に実質的に接触せずに、膨張チャンバの流入口から膨張チャンバの流出口に進むように位置合わせされることが好ましい。

開口部は、開口部から出てくる飲料の噴流が、膨張チャンバの１つまたは複数の側壁に実質的に接触せずに、膨張チャンバの流入口から膨張チャンバの流出口に進むように位置合わせされることが、より好ましい。

空気流入口が、膨張チャンバの底面に形成されることが好ましい。

空気流入口は、細長いスロットを含むことが好ましい。

細長いスロットは、開口部から出てくる飲料の噴流の流れ方向に対して垂直に位置合わせされることが好ましい。

１つの好ましい態様では、混合チャンバが、カートリッジの流出口と連通する流出口の開口部を含み、
混合チャンバは、隔置される配列で、混合チャンバの流出口の開口部のまわりに配置される、複数の突起部をさらに含む。

突起部は、混合チャンバの流出口の開口部の周囲の第１の部分のまわりに配列され、混合チャンバの流出口の開口部の周囲の第２の部分には、突起部がなく、その周囲の第２の部分は、膨張チャンバの流出口と位置合わせされて、使用の際、膨張チャンバの流出口から出てくる飲料の噴流が、最初に突起部に衝突せず、混合チャンバの中心領域に入るのが可能になるような大きさで形成されることが好ましい。

突起部は、弧状で配列することができる。突起部は、円弧状で配列することが好ましい。

カートリッジは、３個から２０個の間の突起部を含むことが好ましい。

突起部は、使用の際、混合チャンバ内で停滞流の領域を減少させるように働くことが好ましい。突起部は、飲料の流れが比較的「停滞した」状態になる恐れがある、空いた空間を無くすように役立つ。そのような「停滞した」領域によって、小さな気泡が、不要なより大きい気泡に凝集するのが可能になることが、発見されている。突起部は、混合チャンバ内で流れパターンを壊しバラバラにして、泡が凝集しやすい、より大きい規模の渦パターンに比較して、気泡の凝集を防止する、より小さい規模の乱れた流れパターンになるように助長することによって、この問題を無くすように役立つ。したがって、生成される泡は、これまでに知られるカートリッジから生成される泡入り飲料より品質が良好である。

１つまたは複数の飲料材料は、液体材料とすることができる。１つまたは複数の飲料材料は、液体の濃縮ミルクなど、液体の乳をベースとする材料とすることができる。液体ミルクは、ＵＨＴ処理、瞬間殺菌法、レトルト殺菌（ｒｅｔｏｒｔｉｎｇ）などの既知の方法によって、低温殺菌する、滅菌することができる。

カートリッジは、使用に先立ち、飲料を作るための飲料調製マシン中で密封される。

本発明によって、１つまたは複数の飲料材料を収容したカートリッジから飲料を作る方法が、さらに提供され、その方法は、
カートリッジ中の膨張チャンバ中に入る飲料の噴流を発生するステップと、
飲料の噴流が膨張チャンバを通過するとき、その噴流中に空気を取り込むステップと、を含み、
膨張チャンバの流出口の断面面積および輪郭を、膨張チャンバの下流末端部での飲料流の断面流れ面積および輪郭に、実質的に一致させるステップを特徴とする。

本発明によって、かかるカートリッジから飲料を作る方法が、さらに提供され、その方法は、カートリッジを受け取り、そこから飲料を分注するようになされる飲料分注マシン中に、カートリッジを置くステップを含む。

本発明によって、飲料分注システムが、またさらに提供され、そのシステムは、かかるカートリッジと、カートリッジを受け取り、そこから飲料を分注するようになされる飲料分注マシンと、を含む。

用語「カートリッジ（ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）」は、本明細書で使用されるとき、１つまたは複数の飲料材料を述べるような形で収容し、飲料調製マシンと共に使用するのに適するパッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）、容器（ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）、小袋（ｓａｃｈｅｔ）または入れ物（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）を意味することを理解されるはずである。カートリッジは、別々の包みのホルダ中に入れられる軟らかい包みなど、単一の構成要素または複数の構成要素の同等物を含むことができる。カートリッジは、個別の一人分の飲料を作るようになされることが好ましい。カートリッジは、硬い、半ば硬い、または軟らかいことがある。カートリッジの流入口および流出口は、開いていてもよく、または使用の際、たとえば突き破ることによって、開くことが必要であってもよい。

以下の記述では、用語「上側（ｕｐｐｅｒ）」および「下側（ｌｏｗｅｒ）」およびその同等物は、本発明の特徴の相互関係の位置付けを述べるために使用されることになる。用語「上側」および「下側」およびその同等物は、たとえば図１に示すように、飲料調製マシン中への挿入、およびその後の分注のための、その通常の方向でカートリッジ（または他の構成要素）を言うためであると理解すべきである。具体的には、「上側」および「下側」は、それぞれ、カートリッジの最上面１１により接近した、またはそこからより遠いという相対的な位置を言う。さらに、用語「内部（ｉｎｎｅｒ）」および「外部（ｏｕｔｅｒ）」およびその同等物は、本発明の特徴の相互関係の位置付けを述べるために使用されることになる。用語「内部」および「外部」およびその同等物は、それぞれ、カートリッジ（または他の構成要素）中の相対的な位置が、カートリッジ１（または他の構成要素）の中心または主軸により接近している、またはそこからより遠くにあることを言うためであると理解すべきである。

ここで、本発明の実施形態を、例としてだけで、添付の図面を参照して述べる。

特許文献１に教示される、先行技術によるカートリッジを示す横断面図である。 特許文献１に述べられるタイプのカートリッジの内部部材の一部分を示す透視図である。 図２に示す内部部材の一部分を示す拡大透視図である。 本発明による内部部材の一部分を示す透視図である。 図４の内部部材の一部分を示す拡大透視図である。 図４の内部部材の一部分を示す横断面透視図である。 外部部材を所定の位置に備える、図４の内部部材の一部分を示す横断面透視図である。 先行技術によるカートリッジを使用して作られる飲料と、本発明によるカートリッジを使用して作られる飲料の間の相対的な飲料容積を示す、飲料を収容する容器の平面図および側面図である。 先行技術によるカートリッジを使用して作られる飲料と、本発明によるカートリッジを使用して作られる飲料の間の相対的な飲料容積を示す、飲料を収容する容器の平面図および側面図である。 先行技術によるカートリッジを使用して作られる飲料と、本発明によるカートリッジを使用して作られる飲料の間の相対的な泡のサイズの変動を示す、飲料を収容する容器の平面図および側面図である。 先行技術によるカートリッジを使用して作られる飲料と、本発明によるカートリッジを使用して作られる飲料の間の相対的な泡のサイズの変動を示す、飲料を収容する容器の平面図および側面図である。

図１に、出願人の前の特許出願明細書（特許文献１参照）に述べた、先行技術によるカートリッジ１を示す。カートリッジ１の完全な記述を得るためには、読者は、本明細書に参照によって援用される特許文献１の開示を参照されたい。以下に、本発明に関する、カートリッジ１のそれらの部品だけを詳細に述べる。

特許文献１のカートリッジ１は、一般に、外部部材２、内部部材３およびラミネート蓋５を含む。外部部材２、内部部材３およびラミネート５は、組み立てられて、１つまたは複数の飲料材料２００を収容するためのチャンバ１３４と、流入口（図示せず）と、流出口１２２と、流入口を流出口１２２に結合する飲料の流路と、を有するカートリッジ１を形成する。

内部部材３は、外部チューブ４２によって囲繞される排出口４３を含み、外部チューブ４２は、環状フランジ４７によって排出口４３に接続される。また、内部部材３は、囲い部８０を含み、それは、囲いリブ８７によって外部チューブ４２に接続される。環状チャネル６９が、囲い部８０の内壁と外部チューブ４２の外壁の間に、画定される。環状チャネル６９は、囲いリブ８７の下の下部部分６９Ｌと、囲いリブ８７の上の上部部分６９Ｕと、を有する。環状チャネル６９の下部部分６９Ｌと上部部分６９Ｕの間の流体が、リブ８７間の空間によって連通する。最後に、内部部材３の囲い部８０は、飲料材料の混合を調整するための深皿１０１を含む。

飲料の流路は、以下に、より詳細に述べるように、チャンバ１３４、環状チャネル６９および排出口４３を通過する。

流入口および流出口１２２は、最初は、ラミネート５によって密封されていて、使用の際、ラミネート５を突き破る、または切断することによって開かれる。飲料の流路は、外部部材２、内部部材３およびラミネート５の間の空間的な相互関係によって画定される。フィルタなど、他の構成要素が、カートリッジ１中に任意選択で含まれることがある。

豆を挽いた、および焙煎した製品、または濃縮された液体ミルクなどの液体製品を分注するために、特許文献１に示した様々なタイプのカートリッジを使用することができる。また、液体のコーヒー製品を分注することが可能である。

特許文献１の図１８および３４に示したカートリッジの具体的な利点は、たとえば排出装置の形で、飲料中に空気を取り込むための手段を設けていることである。用語「排出装置（ｅｄｕｃｔｏｒ）」は、本明細書で使用するとき、飲料の噴流を形成するための開口部または同様の構造の使用を言い、開口部は、飲料の流路中で空気流入口および膨張チャンバの上流に配置され、前記開口部は、飲料の噴流を生成し、その噴流は、膨張チャンバ中に噴出して、空気流入口の近くで低圧ゾーンを生成し、それによって、空気が、空気流入口を通じて引き込まれて、飲料流中に取り込まれた状態になるように構成される。

図１に示すように（特許文献１の図３４に基づく）、リム６７が、内部部材３上に、
環状フランジ４７から直立して設けられ、外部チューブ４２を排出口４３に結合する。リム６７は、流入口４５を排出口４３まで囲繞する。リム６７は、内部に向けられる肩部６８を備える。リム６７の周辺のまわりで１点に、スロット７０が設けられ、そのスロットは、リム６７の上側縁部から肩部６８の高さよりわずかに低い点にまで、伸びる。

空気流入口７１が、環状フランジ４７中で、スロット７０と周辺で位置合わせされて設けられる。空気流入口７１は、フランジ４７の上の点と、外部チューブ４２と排出口４３の間のフランジ４７の下の空き空間との間を連通させるために、フランジ４７を通過する開口部を含む。空気流入口７１は、上側の円錐台の部分および下側の円筒部分を含む。空気流入口７１の近くの外部チューブ４２の壁が、空気流入口７１から排出口４３の流入口４５にまで繋がる傾斜台を形成するように形作られる。

３つの軸方向リブ１０５が、排出口４３の内側面上に設けられて、分注される飲料を下側へ流出口４４に向けて導き、それによって分注される飲料を閉じ込めて、比較的細い、制御される細流にするのに役立つ。

図１に示すように、カートリッジが組み立てられるとき、外部部材２の円筒拡張部１８が、リム６７内に置かれる。円筒拡張部１８は、スロット７０の上側末端部の封鎖を含み、排出口４３の流入口４５を実質的に封鎖する。リム６７中のスロット７０が、肩部６８の高さより下で伸びているので、開口部１２８が、開いたままであって、環状フランジ４７を通る流路を形成する。したがって、組み立て時に、スロット７０は、ほぼ正方形の形状の開口部１２８になるように構成される。

使用の際、カートリッジ１は、飲料調製マシン中に挿入され、流入口および流出口１２２は、ラミネート５に穴を開けて、それを折り返す、飲料調製マシンの突き刺し部材によって、開かれる。水性媒体、通常は水が、圧力下で、流入口を通ってカートリッジ１中に入り、チャンバ１３４中に流入するように導かれる。水は、飲料の流路に沿ってチャンバ１３４を通って流されて、その中に収容される飲料材料２００と混ざる。水は、同時に、上側に飲料材料を通って流される。

チャンバ１３４中に集中する、飲料の背圧によって、飲料は、圧力下で強制されて、開口部１２８を通って、混合チャンバ４９中への噴流として、排出口４３の上側末端部に現れる。飲料の噴流は、直接空気流入口７１の上を通る。飲料が、傾斜台および排出口４３の流入口４５に入るとき、飲料の噴流は、圧力が低下する。その結果、空気が、飲料流中に、多数の小さな気泡の形で取り込まれる、というのは、空気が、空気流入口７１を通じて引き込まれるからである。開口部１２８から出てくる飲料の噴流は、混合チャンバ４９内を乱流で流れて、その後下側へ流出口４４に流し込まれ、そこでは、飲料は、コップなどの入れ物中に排出され、そこでは、気泡が、所望の泡状の体裁を整えている。

図２および３に、先行技術による別の内部部材３’を有するカートリッジの透視図を示す。内部部材３’の特徴の多くは、内部部材３を参照して上記に述べたものと同じであり、同様の数字は、同様の特徴を参照するために使用されている。

内部部材３’は、排出装置の形状およびサイズの点で、および間仕切り６５が排出口４３の下側部分中に追加される点で、内部部材３と異なっている。間仕切り６５は、飲料が排出口４３を出るとき、飲料の噴霧、および／またははね散らしを防止するのに役立つ。さらに、内部部材３’は、深皿１０１を有さない。

図３にもっともよく示されているように、このカートリッジの排出装置は、内部部材３’中に形成される細長い傾斜台３００を備える。傾斜台３００は、下側面３０２、側壁３０３および上流壁３０４を含む。傾斜台３００は、口２９０をさらに含み、その口は、傾斜台３００の下流末端部に配置され、混合チャンバ４９と連通する。排出装置のスロット７０は、傾斜台３００が、開口部１２８（カートリッジの組み立て時、スロット７０から形成される）から混合チャンバ４９までの流路を画定するように、傾斜台３００と位置合わせされる。空気流入口７１は、傾斜台３００中に、傾斜台３００の上流末端部にもっとも近い傾斜台３００の下側面３０２を貫通して開口する。

傾斜台３００の断面面積、すなわち流れ方向に対して垂直で、上流壁３０４に対して平行である内部断面面積が、下流方向に、上流壁３０４から傾斜台３００の口２９０に向けて徐々に増加する。したがって、口２９０の断面面積は、上流壁３０４および空気流入口７１の近くの傾斜台３００の断面面積より広い。傾斜台３００の断面面積の徐々の増加は、下側面３０２が、上流壁３０４から下側に離れるにつれて徐々に傾斜することによって、達成される。側壁３０３は、傾斜台３００の幅が、その長さ方向に沿って変化しないように、実質的に互いに平行である。使用の際、傾斜台３００は、カートリッジ１が組み込まれたとき、円筒拡張部１８の最下面３１によって、傾斜台の最上部に沿って閉じられる。したがって、傾斜台３００は、膨張チャンバを開口部１２８の下流で画定する。

使用の際、飲料の噴流は、開口部１２８から現れて傾斜台３００に入る。空気流入口７１は、噴流によって生成される低圧領域に開口するように、傾斜台３００内に位置付けられる。空気流入口７１が、大気に対して開いているので、空気は、空気流入口７１を通じて引き込まれて、通過する飲料流中に取り込まれた状態になる。飲料流は、傾斜台３００に沿って流れ、次いで混合チャンバ４９中に流れ込み、そこでは、取り込まれる空気および飲料は、カートリッジから流出口４４を通って出て行くまで、混ざり続ける。

上記に述べた、内部部材３および３’を有する先行技術によるカートリッジは、エスプレッソ、カプチーノ式コーヒーなどの泡入り飲料、および泡入り乳ベースの飲料を作るための家庭用飲料マシン中で、成功裏に使用されてきた。泡の品質をさらに向上させるために、向上させた内部部材３’’（以下に詳細に述べる）が、本発明によって開発された。向上させた内部部材３’’は、より小さいサイズで形成される泡が、より一貫して分布する泡をより大量に生成する。

図４および５に、本発明による、向上させたカートリッジの一部分を形成する、向上させた内部部材３’’の透視図を示す。内部部材３’’の特徴のいくつかは、内部部材３および３’を参照して上記に述べたものと同じであり、同様の番号は、同様の特徴を参照するために使用されている。

内部部材３’’は、上記に議論した内部部材３’に類似するが、ただし、突起部４００を混合チャンバ４９中に追加し、リブ１０５を排出口４３から（任意選択で）除去し、そして排出装置を適合させたことを除く。さらに、内部部材３’’の囲い部８０が、囲いリブ８７によって外部チューブ４２に結合されることよりむしろ、内部部材３’’の囲い部８０は、囲い肩部８７’によって外部チューブ４２に結合される。

図４および６にもっともよく示されているように、囲い肩部８７’は、外部チューブ４２を囲繞する、実質的に連続するリングを含む。囲い肩部８７’は、環状リム６７中のスロット７０と位置合わせされる開口部（図示せず）を含む。囲い肩部８７’中の開口部は、環状チャネル６９の下側部分６９Ｌとスロット７０の間で流体を連通させる。流れ方向の壁３２０が、囲い肩部８７’中の開口部の両側に、配置される。流れ方向の壁３２０は、囲い部８０の内壁と外部チューブ４２のリム６７の間に延在して、溝付きの流れ方向チャネル３２１を画定する。図７に示すように、使用の際、環状チャネル６９の上側部分６９Ｕは、流れチャネル３２１を含み、その最上部に沿って、カートリッジ１が組み込まれたとき、円筒拡張部１８の最下面３１によって、閉じられる。

図５でもっともよく示されているように、内部部材３’’のスロット７０は、平行の側面が付けられる溝３１０と連通し、その溝は、膨張ゾーンを形成する膨張チャンバ３０５中の膨張チャンバの流入口で繋がる。膨張チャンバ３０５は、上流壁３０８、２つの側壁３０７および下側面または底面３０６を含む。膨張チャンバ３０５は、流出口３０９をさらに含み、その流出口は、膨張チャンバ３０５の下流末端部に配置され、混合チャンバ４９と連通する。使用の際、膨張チャンバ３０５は、その最上部に沿って、カートリッジ１が組み込まれたとき、円筒拡張部１８の最下面３１によって閉じられる。したがって、膨張チャンバ３０５は、開口部１２８の下流に配置される。

膨張チャンバ３０５は、流入口の断面面積、すなわち流れ方向に対して垂直で、上流壁３０８に対して平行な流入口の断面面積が、噴流を発生する溝３１０の断面面積よりかなり広いように形作られる。さらに、膨張チャンバ３０５の流出口３０９の断面面積は、膨張チャンバ３０５の流入口での断面面積より狭く、上流壁３０８および空気流入口７１’の近くで上流壁３０８に対して平行である。断面面積のこの減少は、側壁３０７が、チャンバ３０５の長さ方向に沿って徐々に近づき合い、したがってチャンバ３０５の幅が、その長さ方向に沿って減少するように構成される、側壁３０７によって、および／または、下側面３０６が、上側に、上流壁３０８の底部から流出口３０９に向けて傾斜し（図６および７参照）、したがって、チャンバ３０５の高さが、その長さ方向に沿って徐々に減少するように構成される、下側面３０６によって、好適に達成される。

図５に示すように、空気流入口は、膨張チャンバ３０５の上流壁３０８の底部に在る細長いスロット７１’の形であって、スロット７１’が、膨張チャンバ３０５の根元に在ることが好ましい。スロット７１’は、図５に示すように、幅方向に膨張チャンバ３０５と交差して延在するが、しかし、両方の側壁３０７の手前で終わる。空気流入口７１’は、開口部１２８から出てくる飲料の噴流が、膨張チャンバ３０５に入る点に、できるだけ近くに在るように、上流壁３０８の下流のすぐ近くに配置される。これによって、空気流入口７１’が、膨張チャンバ３０５中で、もっとも圧力が低い領域に位置付けられることが保証される。これは、空気流入口７１’を横切る圧力差を最適化し、したがって空気流入口７１’を通じて引き込まれる空気量を最適化するのに役立つ。空気流入口７１’は、いずれもの所望の形状のものとすることができる。しかし、細長いスロットの形の空気流入口が、有利である、というのは、これによって空気流入口を、先行技術による流入口より、膨張チャンバ３０５の上流末端部の近くに位置付けることが可能になり、さらに、先行技術による設計に比べて、大きくしたサイズの空気流入口７１が可能になるからであることが、発見されている。さらに、細長いスロットでは、製造時に、直径が小さい成形ピンに比べて、より強固な形成工具を使用することが可能になる。

膨張チャンバの流出口３０９の断面面積の減少は、比較的幅が広く、高さが低い文箱の形状で形成される。

排出口４３は、カートリッジの流出口４４を画定する。排出口４３への流入口４５は、混合チャンバ４９の底面において中心に配置される開口部として具体的に画定される。図４でもっとも明白に示されているように、混合チャンバ４９中に、排出口４３の流入口４５を囲繞する、複数の突起部４００が設けられる。突起部４００は、成形が容易なように、浅い円錐台の形状を有する。

突起部４００は、排出口４３への流入口４５の周囲の第１の部分４０３を囲繞するように、混合チャンバ４９中に配置される。排出口４３への流入口４５の周囲の第２の部分には、突起部４００がなく、その周囲の第２の部分が、周囲の第１の部分４０３によって閉ざされる領域内に実質的に配置される領域４０６中への流入口ゾーン４０５を画定する。突起部４００は、流入口ゾーン４０５が、膨張チャンバ３０５の口３０９を実質的に横切って位置付けられるように、配列される。したがって、使用の際、膨張チャンバ３０５から口３０９を通って出て行く飲料は、混合チャンバ４９に入ったとき、最初は妨げられない。

突起部４００は、弧状で配列される。弧は、円の一部分であることが好ましい。６つの突起部４００が、設けられる。突起部４００は、天井に接触しないように、混合チャンバ４９の底面から突き出して、独立に立っている。

使用の際、カートリッジは、上記に述べたように、飲料調製マシン中に置かれ、水が、カートリッジ中に注入される。従来通りに、乳ベースの飲料などの飲料の噴流が、開口部１２８から出てきて、膨張チャンバ３０５中に入る。低圧領域が、空気流入口７１’の近くで生成され、これによって、空気が、空気流入口７１’のスロットを通じて引き込まれて、通過する飲料流中に取り込まれた状態にされる。

膨張チャンバ３０５の構成のために、カートリッジ内で、先行技術によるカートリッジより大量の空気が、飲料流中に取り込まれた状態になるように助長する流れ形態が、生成される。具体的には、膨張チャンバ３０５は、使用の際、膨張チャンバ３０５に噴流溝３１０を介して入る飲料の噴流が、膨張チャンバ３０５への流入口において、流れ領域での突然の大きな（噴流の流れ面積に比べて）膨張に直面するように、構成される。飲料の噴流が、噴流溝３１０を出るとき、その噴流は、幅および奥行きが拡大する。飲料流の断面流れ面積は、それが膨張チャンバ３０５の流出口３０９に近づくにつれて、下流方向で増加する。流出口３０９は、流出口３０９の断面面積および輪郭が、膨張チャンバ３０５の下流末端部での（すなわち、流出口３０９での）飲料流の断面流れ面積および輪郭に、実質的に一致するような大きさで形成される。さらに、飲料の噴流が、膨張チャンバ３０５の断面面積に対して、先行技術のシステムの場合より狭い断面流れ面積を有しているので、飲料流のより多くが、少なくとも膨張チャンバ３０５の上流末端部で、空気に囲繞される。したがって、利用できる空気のより多くが、飲料流中に取り込まれた状態になるのが可能になる、というのは、空気は、飲料流の周囲の全部または大部分のまわりを通ることができるからである。この効果は、空気流入口７１’の全領域をもっとも圧力が低いゾーン中に置くスロットの形である空気流入口７１’の形状によって、高められる。

この効果は、もっとも近い面に、すなわち、膨張チャンバ３０５の天井として働く外部部材２の最下面３１に引き付けられる流体噴流の性質（コアンダ効果）によって、さらに高められる（図７参照）。したがって、飲料の噴流は、膨張チャンバ３０５を通過するとき、面３１に付着して全域に広がる傾向があるはずである。これは、膨張チャンバが、極めて狭く、したがって膨張チャンバの側壁が、飲料流の流動力学を働かせる、先行技術によるカートリッジでは可能でない。

流入口３０９の断面面積および輪郭が、流入口３０９での飲料流の断面流れ面積および輪郭に、実質的に一致させているので、空気および／または飲料は、混合チャンバ４９から膨張チャンバ３０５に再入しないように、膨張チャンバ３０５から出て行く飲料流によって、大いに防止される。上記に述べた内部部材３’などの先行技術による内部部材に関して、空気および／または飲料が、混合チャンバから空気流入口の近くの低圧ゾーン中に再入することができることが発見されている。これは、好ましくない、というのは、再循環する流れは、空気流入口を部分的に遮断して、有効的な空気の流入を妨げる恐れがあるからである。この結果、出てくる噴流中に取り込まれる空気が、より少なくなる。

流入口の断面面積が、流出口３０９の断面面積より広い膨張チャンバ３０５と、断面面積および輪郭が、膨張チャンバから出て行く噴霧の流れ断面面積および輪郭に、実質的に一致させられる流出口３０９と、チャンバ流入口に配置される空気流入口７１’との組み合わせが、作られる泡入り飲料の量を著しく向上させることが発見されている。流入口３０９の断面面積は、飲料流の断面流れ面積と理想的には実質的に同じである、というのは、いくらかでもより大きいと、混合チャンバからの飲料の逆流が可能になるはずであり、いくらかでもより小さければ、飲料流が、過度に、膨張チャンバの表面上ではねる、またはそれらと衝突して、膨張チャンバ中に逆流することになるはずであるからである。

膨張チャンバが、内部部材３’’に関して上記に述べたように、実質的に平坦な壁から形成されることは、必要でない。内部部材３’’の膨張チャンバ３０５の構成は、大量の製造に特に適している。しかし、上流の流れ面積が下流の流れ面積より大きい、いずれもの幾何形状と、流出口での飲料流の流れ面積に実質的に一致する流出口面積は、使用することができるはずである。

開口部１２８から現れる噴流の方向は、平行な側面が付いた噴流溝３１０によって、わずかな部品の寸法の変動または不整合に、あまり敏感でないように、最初に制御される。しかし、溝３１０は、省略して、スロット７０が、膨張チャンバ３０５と上流壁３０８を通じて直接連通するように構成することができる。さらに、膨張チャンバ３０５の下側面３０６は、上流壁３０８に対して、実質的に垂直とすることができる。

飲料流および取り込まれる空気は、膨張ゾーン３０５から流出口３０９を通って混合チャンバ４９中に出て行き、そこで、継続して混ざり合う。流入口ゾーン４０５が、膨張チャンバ３０５の流出口３０９と交差して配置されるので、飲料流は、突起部４００によって囲繞される領域４０６中に進むとき、妨げられない。

突起部４００は、大きな圧力低下を発生させずに、混合チャンバ４９内で空いた空間を無くすのに役立つ。また、突起部は、混合チャンバ４９内でより一様な乱流パターンを助長し、かつ渦を無くすのに役立つ。次いで、これは、飲料中に取り込まれる小さな泡が、凝集してより大きい泡を生成しないように防止するのに役立つ。したがって、作られる泡は、品質が、先行技術によるカートリッジから作られる泡より良好である、というのは、泡が、より小さくて、そのサイズがより一様であるからである。

図８ａおよび９ａに、先行技術による内部部材（内部部材３または３’など）を有するカートリッジを用いて作られるときの泡入りミルク飲料の図面を示し、図８ｂおよび９ｂに、本発明による内部部材を有するカートリッジを用いて作られるときの泡入りミルク飲料の写真を示す。図８ａおよび８ｂから分かるように、先行技術による内部部材を有するカートリッジを用いて作られる泡入りミルク飲料の容積（図８ａ）は、本発明による内部部材を有するカートリッジを使用して作られる泡入りミルク飲料の容積（図８ｂ）より、かなり少ない。さらに、図９ａおよび９ｂから分かるように、先行技術による内部部材を有するカートリッジを用いて作られる泡入りミルク飲料の最大の泡サイズ（図９ａ）は、本発明による内部部材を有するカートリッジを使用して作られる泡入りミルク飲料の最大の泡サイズ（図９ｂ）よりかなり大きい。さらに、本発明による内部部材を有するカートリッジを使用して作られる泡入りミルク飲料は、泡サイズがより一貫していて、その結果、口触りがより良好である。

本発明は、他の部品の中で特に、外部部材および内部部材から形成されるカートリッジで具体化される例としてだけで、上記に述べてきた。具体的には、開口部１２８が、外部部材および内部部材の一部分によって区切られるように述べてきた。しかし、本発明が、また、２つの構成要素の結合からよりも、むしろ単一の構成要素で形成される開口部に適用できることを理解すべきである。さらに、カートリッジの述べた実施形態が、本発明による向上させた排出装置の幾何形状と、混合チャンバ中での障害物の向上させた使用と、を含むが、向上させた排出装置の幾何形状は、向上させた障害物の存在なしに、本発明によるカートリッジ中で活用することができ、その逆も同様であることを理解すべきである。

Claims (21)

1. １つまたは複数の飲料材料を収容するカートリッジであって、
   水性媒体を前記カートリッジ中に導入するための流入口と、
   前記１つまたは複数の飲料材料から作られる飲料のための流出口と、
   使用の際、飲料の噴流を発生する、前記流入口を前記流出口に結合する飲料の流路中の開口部と、
   前記開口部の下流に配置される膨張チャンバであって、前記膨張チャンバは、前記飲料の噴流を受け入れるための上流壁中の膨張チャンバの流入口、および前記膨張チャンバの流出口を含む、膨張チャンバと、
   前記膨張チャンバ中で前記膨張チャンバの流入口の近くに配置される空気流入口と
   を含み、
   前記膨張チャンバの断面が、前記飲料の噴流の流れ方向に対して垂直で、前記上流壁に対して平行であり、
   前記断面面積は、下流方向に、前記膨張チャンバの流入口から前記膨張チャンバの流出口に向けて減少し、
   前記膨張チャンバの流出口の断面面積および輪郭は、前記飲料流が前記流出口を通過するときの前記飲料流の断面面積および輪郭と実質的に同じであるような大きさで形成されることを特徴とするカートリッジ。
2. 前記膨張チャンバの流出口の断面面積が、前記噴流を発生する開口部の断面面積より大きいことを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記膨張チャンバの底面および天井が、互いに向けて下流方向で近づき合うことを特徴とする請求項２に記載のカートリッジ。
4. 前記膨張チャンバは、対向する側壁を含み、
   前記側壁は、下流方向で互いに近づき合うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカートリッジ。
5. 前記開口部は、前記開口部から出てくる前記飲料の噴流が、前記膨張チャンバの流入口から前記膨張チャンバの流出口に、前記膨張チャンバの前記底面に実質的に接触することなく進むように、位置合わせされることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のカートリッジ。
6. 前記開口部は、前記開口部から出てくる前記飲料の噴流が、前記膨張チャンバの流入口から前記膨張チャンバの流出口に、前記膨張チャンバの前記１つまたは複数の側壁に実質的に接触することなく進むように、位置合わせされることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のカートリッジ。
7. 前記空気流入口は、前記膨張チャンバの底面に形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のカートリッジ。
8. 前記空気流入口は、細長いスロットを含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のカートリッジ。
9. 前記細長いスロットは、前記開口部から出てくる飲料の噴流の流れ方向に対して垂直に位置合わせされることを特徴とする請求項８に記載のカートリッジ。
10. 前記カートリッジの前記流出口と連通する、流出口の開口部を有する混合チャンバをさらに含み、
    前記混合チャンバは、隔置される配列で、前記混合チャンバの流出口の開口部のまわりに配置される、複数の突起部をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のカートリッジ。
11. 前記突起部は、前記混合チャンバの流出口の開口部の周囲の第１の部分のまわりに配列され、
    前記混合チャンバの流出口の開口部の周囲の第２の部分には、前記突起部がなく、
    前記周囲の前記第２の部分は、前記膨張チャンバの流出口と位置合わせされて、使用の際、前記膨張チャンバの流出口から出てくる飲料流が、前記突起部に最初に衝突することなく、前記混合チャンバの中心領域に入るのが可能になるような大きさで形成されることを特徴とする請求項１０に記載のカートリッジ。
12. 前記突起部は、弧状に配列されることを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ。
13. 前記突起部は、円弧状に配列されることを特徴とする請求項１２に記載のカートリッジ。
14. ３個から２０個の突起部を含むことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載のカートリッジ。
15. 前記突起部は、使用の際、前記混合チャンバ内で停滞流の領域を減少させるように働くことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載のカートリッジ。
16. 前記１つまたは複数の飲料材料は、液体材料であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のカートリッジ。
17. 前記１つまたは複数の飲料材料は、液体の乳ベースの材料であることを特徴とする請求項１６に記載のカートリッジ。
18. 使用に先立ち、飲料を作る飲料調製マシン中で密封されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載のカートリッジ。
19. １つまたは複数の飲料材料を収容し、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載されるカートリッジから飲料を作る方法であって、
    前記カートリッジ中の膨張チャンバ中への飲料の噴流を発生するステップと、
    前記飲料の噴流が前記膨張チャンバを通過するとき、その噴流中に空気を取り込むステップと
    を含むことを特徴とする方法。
20. 前記カートリッジを受け取り、それから飲料を分注するようになされる飲料分注マシン中に、前記カートリッジを置くステップを含むことを特徴とする請求項１９に記載のカートリッジから飲料を作る方法。
21. 請求項１乃至１８のいずれか１項に記載されるカートリッジと、
    前記カートリッジを受け取り、それから飲料を分注するようになされる飲料分注マシンと
    を含むことを特徴とする飲料分注システム。

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