本明細書では一定の例示の実施形態および図を参照しながら本発明の各態様を説明することを理解されたい。本明細書で説明する例示の実施形態は、必ずしも本発明の全ての態様を示すものではないが、例示の実施形態をいくつか説明するために用いられる。したがって、本発明の態様は、例示の実施形態を厳密に鑑みて解釈されるものではない。さらに、本発明の各態様は単独でまたは本発明の他の態様との任意の適切な組み合わせで利用できることを理解されたい。
図1に、飲料生成システム100の斜視図を示す。飲料生成システム100は、紅茶、コーヒー、他の浸出タイプの飲料、液体もしくは粉末の濃縮物から生成される飲料、スープ、ジュース、または乾燥した材料から作られる他の飲料など、任意の適切な飲料を生成するのに使用できるが、この例示の実施形態では、コーヒー飲料または紅茶飲料を生成するように構成されている。当技術分野で知られているように、システム100に飲料カートリッジ1を供給することができ、その飲料カートリッジ1を用いて、ユーザのカップまたは他の適切な容器2に入れる飲料を生成することができる。カートリッジ1は、カートリッジレシーバ内に手動または自動で設置することができ、そのカートリッジレシーバは、この実施形態の飲料生成システム100のカートリッジホルダ3およびカバー4を含む。例えば、ホルダ3は、カートリッジ1を設置できる、円形、カップ形、もしくはそうでない場合は適切な形状の開口部とすることができるか、またはその開口部を含むことができる。この実施形態では、カートリッジホルダ3は、カートリッジ1を受容するように構成された開口部3aを含む。この実施形態では、開口部3aは、カートリッジ1の上側部分と係合するようにサイズ設定および形状設定されているが、他の形式で、例えば、カートリッジ1の下側部分、横、底、または他の部分と係合するように構成することもできる。カートリッジ1がカートリッジホルダ3内に設置されている状態では、カートリッジホルダ3を閉位置に移動させるようにハンドルを手で動かすことができる。閉位置では、カバー4は、少なくとも部分的に開口部3aをカバーして、例えば、飲料を作るためにカートリッジがその中で使用されるチャンバ内にカートリッジ1を少なくとも部分的に封入する。例えば、閉位置にあるカートリッジホルダ3内にカートリッジ1が保持された状態では、水または他の液体をカートリッジ1に供給して(例えば、液体をカートリッジ内部に注入することによって)飲料を生成することができる。その飲料は、カートリッジ1から出、カップ2または他の容器に供給される。
本発明の一態様によれば、カートリッジホルダ3は、(例えば、システム100の少なくとも一部の構成要素を封入するように構成されたハウジング6を含む)フレームに移動可能に装着することができ、カートリッジホルダの開口部(またはカートリッジの蓋)がカートリッジを受容するように上向きに傾斜した位置に方向付けられる開位置と、開口部(またはカートリッジの蓋)が下向きに傾斜した位置に方向付けられる閉位置との間で、カートリッジを保持し移動させるように構成することができる。すなわち、カートリッジホルダ3は、開位置にあるときは、例えばホルダ3の開口部3aの面が全体的に上向きに、水平位置に対してある角度を向くように、上向きに傾斜した位置に方向付けられてよい。図2に示す構成の1つでは、開口部は、開口部3aの面に垂直な軸101を有することができ、その軸101は、カートリッジホルダが開位置にある状態では、水平位置から上方に約30〜50度の角度をなすように構成することができるが、実施形態によっては0〜90度の間の他の角度が可能である。こうした構成により2つの特性をもたらすことができる。1)開口部3aは、ホルダ3に関するカートリッジ1の設置および/または取り外しを簡単にできるように提供することができる。2)ホルダ3は、カートリッジ1が開口部3aから外れることなくカートリッジ1を開位置に保持することができる。図3に示すように、カートリッジホルダ3が閉位置にある状態では、開口部3aを下向きに傾斜した位置に方向付けることができる。例えば、閉位置において、開口部3aの軸101は、この実施形態では、水平位置から下方に約10〜20度の角度をなすように構成することができるが、0〜90度の間の他の角度が可能である。カートリッジ1をこのようにして方向付けると、以下の特性をもたらすことができる。1)カートリッジがカップ様の容器および穿孔可能な蓋を有する場合は、開口部の穿孔可能な蓋を下向きに配置すると、カートリッジ内の飲料をカートリッジからより十分に排出することが可能になる(例えば、ここでは容器ではなく蓋が穿孔される)。2)カートリッジ内部をより良好に液体で充満させることができ、したがって、カートリッジ内の飲料素材とその液体が十分に相互作用することができる。3)カートリッジ1の内容物をカートリッジから「落とす」ことができる(例えば、ここでは、蓋が穿孔されるかまたはカートリッジから取り除かれ、ドリンク用混合物または他の飲料素材をカートリッジから混合チャンバ、カップ2、または他のレセプタクル中に落とされる)。4)カートリッジの放出をより簡単にすることができる。(例えば、ここでは、カートリッジをホルダ3内の適位置に保持するカバー4または他の構成要素を取り外して、カートリッジ1を放出のためにホルダ3から外す)。
本発明の別の態様は、ホルダ3が閉位置にあるときに、ハウジングが、カートリッジホルダ3を受容するように構成された空洞61(図1参照)を画定することに関する。したがって、開位置では、カートリッジホルダ3は、空洞61の外側に配置することができるが、閉位置では空洞61内に受容することができる。こうした構成により、カートリッジホルダ3が閉位置にあるときにはシステム100をよりコンパクトにすることができ、かつ/またはシステムの動作中に、例えば、飲料の生成中にカートリッジから湯がはねるときに、カートリッジホルダ3をユーザから遮蔽するのを助けることができる。
本発明の別の態様では、カートリッジホルダおよびカバーは、フレーム6に対してカートリッジホルダを押し下げるとカートリッジホルダ3が開位置から閉位置に移動しカバー4が少なくとも部分的に開口部をカバーするように構成されている。すなわち、この例示の実施形態では、ユーザが単純にカートリッジホルダ3のハンドル5を押し下げてカートリッジホルダ3を閉位置に移動させることができる(この例示の実施形態では、ハンドル5はカートリッジホルダ3に対して固定されており、したがって、ハンドル5を押し下げるとカートリッジホルダ3を押し下げることになる。特に、例えばハンドル5がカートリッジホルダ3に対して回転可能である本発明の他の態様に関して、他のハンドル構成が可能である。)。こうした特性により、飲料を作るための開閉に関するシステム100の構造および動作が単純になる。本発明の態様による一部の実施形態はカートリッジホルダ3を動かすためのリンク機構、モータ、および他の比較的複雑な構成を含むことがあるが、この例示の実施形態では、ユーザは単にカートリッジホルダ3を押し下げて開位置に移動させ、カートリッジホルダ3を持ち上げて開位置に移動させる必要があるだけである。こうした構成により、ユーザが使用するのにこのシステムをより直感的にすることがあるが、例えばドアなどのアイテムを閉じる自然な方法は、そのアイテムを閉位置に移動させるように押すことである。このようにして、本発明のこの態様により、システム100の使用がより簡単になり、複雑でなくなる。
この実施形態では、ユーザが、カートリッジホルダ3を閉じるために押し下げ、カートリッジホルダ3を開けるために持ち上げることができるが、本発明のこの態様による他の構成が可能である。例えば、ユーザがカートリッジホルダ3を押し下げて閉位置に移動させることができるが、こうした移動により、バネ仕掛けのシステムをチャージし、ラッチに係合させることができる。そのラッチは、システム100が自動的にラッチを解放して、カートリッジホルダ3がユーザによる干渉なしに上向きに開位置に移動させるまで、カートリッジホルダ3を閉位置に維持する。例えば、ユーザがボタンを押すか、または別法で飲料を作りたいことを示すことによって、カートリッジホルダ3をこのように開くことができる。また、この実施形態では、カートリッジホルダ3がフレーム6に対して枢動するが、カートリッジホルダ3をフレーム6に対して垂直に移動させる構成、フレーム6に対して垂直に移動させかつ枢動させる構成など、他の構成が可能である。
本発明の別の態様では、カバーは、カートリッジホルダが閉位置にある状態では、カートリッジホルダの開口部を少なくとも部分的にカバーすることができ、カートリッジホルダが開位置にある状態では、開口部から離れた位置に配置することができ、開位置と閉位置との間のカートリッジホルダの移動の少なくとも一部分においては、カートリッジホルダと共に移動するように構成することができる。例えば、カートリッジホルダが開位置から閉位置に移動するときには、カバーは、カートリッジホルダの移動の一部分の間はカートリッジホルダと共に移動して、例えば、カートリッジがカートリッジホルダから確実に外れないように助けるか、かつ/またはカバー上の1つ以上の穿孔要素がカートリッジと適切に係合するのを助けることができる。上記で論じたように、一実施形態では、カートリッジホルダは、開口部が上向きに傾斜した位置に方向付けられた開位置から、開口部が下向きに傾斜した位置に方向付けられた閉位置まで、移動することができる。こうした移動では、カートリッジホルダとのカートリッジの係合を維持するのを助ける何らかの特徴部が設けられない限り、カートリッジは開口部から外れる危険にさらされることがある。他の構成(ホルダとのカートリッジの摩擦嵌め、ホルダ上のリテーナタブなど)が可能であるが、本発明の一態様では、カバーは、カートリッジホルダの移動の一部分において、ホルダとのカートリッジの係合を維持するのを助けるために、カートリッジホルダと共に移動することができる。例えば、一実施形態では、カバーは、カートリッジと係合し、ホルダが閉位置に達する前はホルダの開口部を少なくとも部分的にカバーする。このようにして、このシステムは、ホルダが閉位置に達する前は、カートリッジをカートリッジホルダおよびカバーと確実に適切に係合させることができる。さらに、またはその代わりに、カートリッジホルダが閉位置に枢動する間にカバーがカートリッジホルダと共に枢動すると、カバーがホルダに対して直線的または軸方向に移動可能にすることができて、例えばカバー上の穿孔要素がカートリッジに適切に係合して、カートリッジ中への液体の導入またはカートリッジからの飲料の受容が可能になる。そうでなければ、ホルダが枢動する間にカバーがカートリッジおよびカートリッジホルダに対して直線的または軸方向に移動すると、カバー上の穿孔要素がカートリッジを裂いてスリットを作るかまたは別法でカートリッジと不適切に係合することがある。
図4に、図1〜図3の実施形態で使用できるカートリッジレシーバの例示の実施形態の斜視図を示す。本発明の態様を組み込むカートリッジレシーバを様々な形式で構成することもできるが、この実施形態では、カートリッジホルダ3は、枢動ピン51によってフレーム6に枢着され、そのため、カートリッジホルダ3が(図4に示す)開位置と閉位置との間を枢動することができる。カバー4はキャリア41に装着され、そのキャリア41は、枢動ピンにおいてフレーム6に対して移動可能に装着され、ベース47に摺動可能に装着されている。具体的には、キャリア41のスロット42は、キャリア41がフレーム6に対して枢動できかつスロット42に沿って直線的に移動できるように、ピン51と係合している。キャリア41はベース47内の溝47aに沿って摺動することもできる。カートリッジホルダ3と同様に、ベース47は枢動ピンにおいてフレームに枢着され、そのため、ベース47はフレーム6に対して枢動することができる。キャリア41はカムスロット43を有し、そのカムスロット43はカートリッジホルダ3上のカムフォロワ31(例えば、固定ピン)と係合する。以下により詳細に説明するように、カムスロット43およびカムフォロワ31は、キャリア41とホルダ3とを互いに係合させ(したがって、ベース47とホルダ3とを係合させ)そのため、ホルダ3が動くとキャリア41(およびベース47)が動く。フレーム6とキャリア41との間には、1対のリンク44が枢動可能に連結されている。それらのリンク44は、キャリア41をスロット42に沿って移動させて、カバー4をホルダ3の開口部3aに対して離接するように移動させる。リンク44はまた、キャリア41およびベース47の上方向の枢動を制限することも助ける。
図5〜図7を参照しながら、開位置と閉位置との間のカートリッジホルダ3、カバー4およびキャリア41、ならびにベース47の動きを説明する。図5に、カートリッジホルダ3が開位置にある状態であり、開口部3aがカバー4から離れて上向きに配置されキャリア41が上向きに傾斜した位置にあって、カートリッジ1を受容するかまたはカートリッジ1をホルダ3から取り外す準備ができている、図4のアセンブリの側面図を示す。キャリア41は、(溝47aに沿って)ベース47および(スロット42に沿って)フレーム6に対して前方に移動しており、そのため、ピン51がスロット42の最も左に(後方に)位置している。また、ホルダ3のカムフォロワ31は、カムスロット43の上側の端部に位置しており、したがって、キャリア41およびベース47は、フレーム6に対して最も上に位置している。図5に示す状況から、カートリッジホルダ3は、下向きに移動、例えばキャリア41およびベース47向かってピン51を中心にフレーム6に対して枢動することができる。閉位置に向かう移動のうちのこうした最初の部分では、カムフォロワ31はカムスロット43に沿って摺動し、そのカムスロット43は、キャリア41およびベース47がフレーム6に対して概して静止したままになるような形状をしている。
図6に示すような開位置と閉位置との間の中間点では、カートリッジホルダ3は、下向きに枢動しキャリア41の空間に受容され、そのため、開口部3aがカバー4に対向する。例えば、軸101が水平位置から約0〜10度の角度をなすなど、軸101が水平に近いときに、こうした中間位置に到達することができる。この点において、カムスロット42は、ホルダ3が閉位置に向かって下向きにさらに移動するとやはりキャリア41(およびカバー4)、ならびにベース47が下向きに移動するような形状になっている。(ピン51を中心にした枢動に関して、ベース47およびキャリア41は一緒に移動する。しかし、キャリア41は、上記で論じたように、ベース47に対して後方/前方に摺動するように構成されている。)この実施形態では、カムスロット42の形状は、キャリア41およびカバー4が閉位置に向かってカートリッジホルダ3と共に移動するようになっている。その結果、カバー4は、カバー4、キャリア41、ベース47、およびホルダ3が下向きにフレーム6に対して閉位置に枢動するときに、開口部3aに対向したままになる。キャリア41のこうした下向きの動きにより、リンク44も移動し、それにより、キャリア41がベース47およびフレーム6に対して後方に(図の左に向かって)押される。すなわち、キャリア41が下向きに移動すると、図6に見られるようにリンク44がその連結点を中心に反時計回りにフレームに向かって移動する。リンク44の移動によりキャリア41が左に押され、そのため、スロット42がピン51に沿って摺動し、キャリア41がベース47の溝47aに沿って摺動する。こうした動きにより、カバー4が開口部3aに向かって移動する。その結果、カバー4は、ホルダ3内のカートリッジ1に係合するか、またはそれと係合するように移動して、例えばカートリッジ1を適位置に保持するのを助ける。したがって、カバー4は、カートリッジ1をホルダ3内の適位置に維持するのを助けるリテーナとして機能することができる。したがって、開口部3aが下向きに傾斜した位置に近づくようにカートリッジホルダ3が移動できても、カバー4は、カートリッジ1をホルダ3内の適位置に維持するのを助けることができる。また、必要ではないが、この実施形態では、カバー4は穿孔要素45、46を含み、それら穿孔要素45、46は、カバー4が開口部3aに向かって移動するときにカートリッジ1を穿孔するように構成されている。以下により詳細に説明するように、要素45、46によってカートリッジを穿孔すると、カートリッジ1に液体を送出しかつ/またはカートリッジ1から飲料を受容することが可能になるが、こうした穿孔要素は必要ではない。
図7に、閉位置にあるカートリッジホルダ3を示す。この位置では、キャリア41は、後方にスロット42に沿って左に摺動し、したがって、ピン51はスロット42の正面の端部の近くに位置し、カートリッジホルダ3は下に下がってベース47の少なくとも一部分と接触する。キャリア41が後方に移動した状態では、カバー4は、例えばカートリッジ1に接触しカートリッジを適位置に保持するように、開口部3aを少なくとも部分的にカバーするように構成されている。カバー4は、(カートリッジ、ホルダ3、またはその両方と)シールを形成するようにカートリッジおよび/またはホルダ3と係合することができ、そのため、カバーとカートリッジまたはホルダ3との間に漏出のない連結を作り出すことができる。理解されるように、リンク44がスロット42およびピン51とほぼ位置合わせされた構成により、リンク44がホルダ3に向かうカバー4の動きに良好な機械的な利点をもたらすことができて、カバー4が強力なクランプ力でカートリッジ1またはホルダ3に係合することが可能になる。したがって、ユーザがホルダ3上に下向きの力を比較的控えめに加えた状態で、カバー4をカートリッジおよび/またはホルダ3に対して強くクランプ締めすることができる。こうしたクランプ締めの構成を利用して、漏出のない連結を作り出すことができ、漏出のない連結は、カバー4との接合部分においてカートリッジまたはホルダ3からの液体および/または飲料の漏出を防止するのを助けることができる。
カートリッジホルダ3の閉位置から開位置への移動は、開位置から閉位置への相対的な動きの逆である。すなわちカートリッジホルダ3を上向きに閉位置から持ち上げる際に、キャリア41およびカバー4(およびベース47)は、ピン51を中心にカートリッジホルダ3と共に回転移動し、リンク44によりキャリア41およびカバー4が前方に移動し、したがって、カバー4が開口部3aから離れる方に移動する。図6の中間位置では、キャリア41およびカバー4(およびベース47)は、(リンク44ならびにカムスロット43およびフォロワ31の作用の少なくとも一部において)上向きの動きを止め、カートリッジホルダ3は単独で上向きに開位置に移動する。穿孔要素45、46が中間位置でカートリッジ1から係合解除されるので、カートリッジおよびカートリッジホルダ3は、干渉されることなく、カバー4から上向きに離れる方に自由に移動する。
勿論、カバー4が穿孔要素45、46を含まないがカートリッジ1に面するカバー面と面一の入口ポートおよび/または出口ポートを含むような他の実施形態では、カバー4はカートリッジホルダ3のどの動きの部分においてもカートリッジホルダ3と共に移動する必要はない。その代わりに、カバーをフレーム6に対して固定し静止したままにすることができ、カートリッジホルダ3を単独で移動させることができ、例えばカートリッジホルダ3を上側の位置から、固定されたカバー4に開口部3aが対向する下側の位置に枢動させることもできる。その後、ホルダ3は、カバー4が開口部3aを少なくとも部分的にカバーするように、径方向または直線方向に移動することもできる。
本発明の別の態様では、開位置から閉位置へのカートリッジホルダの移動の少なくとも一部分において、カートリッジリテーナが、カートリッジホルダ開口部内にカートリッジを保持するように構成されてよい。例えば、カートリッジホルダが、カートリッジホルダの開口部がカートリッジを受容するように上向きに傾斜した位置に方向付けられた開位置と、開口部が水平または下向きに傾斜した位置に方向付けられた閉位置との間を移動するように構成された実施形態では、カートリッジが開口部から外れる可能性がある。カートリッジリテーナが、1つ以上のフィンガなどの係合部を含むことができ、それらのフィンガは、カートリッジの上面と係合し、カートリッジをカートリッジホルダの開口部内の適位置に維持するのを助ける。カートリッジリテーナをカートリッジの上面と係合させてカートリッジを適位置に維持するのを助けることによって、カートリッジホルダが動いたときにカートリッジが開口部から外れることを気にせずに、ユーザが、カートリッジホルダのある程度動く嵌合の開口部に、カートリッジを設置可能にすることが可能になる。すなわち、一部の実施形態ではカートリッジホルダ内の適位置に摩擦嵌めまたは同様の構成によってカートリッジを保持することができるが、カートリッジとカートリッジホルダとの間のこうした係合により、カートリッジホルダ内へのカートリッジの設置またはそこからの取り外しが難しくなる。これは、例えば、使用後の手動または自動のカートリッジの放出または他の取り外し動作を妨害することがある。対照的に、カートリッジホルダとのカートリッジの摩擦係合に頼らないカートリッジリテーナは、カートリッジの設置/取り外しを簡単にし、さらに、例えば、カートリッジホルダが開位置と閉位置との間を移動するときに、カートリッジをホルダと確実に適切に関連付けるのを助ける。
例えば、図4〜図6から理解できるように、システム100はカートリッジリテーナ8を含むことができ、そのカートリッジリテーナ8は、開位置と閉位置との間のカートリッジホルダ3の移動の一部分においてカートリッジホルダの開口部3aに隣接して配置される。この実施形態ではカートリッジリテーナは係合部を含み、その係合部は、ホルダ3が図6に示す中間位置に到達するほぼその時か、または中間位置に到達する少し前に、開口部3aに隣接して配置される。したがって、カートリッジホルダが(軸101がほぼ水平になるような)ほぼ水平の位置または他の位置に近づくかまたは達するときに、カートリッジリテーナ8は開口部3aからのカートリッジ1の動きを抑制するように配置することができる。この実施形態では、カートリッジリテーナ8は、カバー4およびカートリッジホルダ3に対して摺動するようにキャリア41に装着されている。その結果、カートリッジリテーナ8は、カートリッジホルダ3が開位置にあるときは、カートリッジホルダ3から離れた位置に配置される。それにより、ホルダ3内のカートリッジの設置またはカートリッジの取り外しをより簡単にすることができる。他の適切な構成を用いることもできるが、この実施形態では、カートリッジリテーナ8は、キャリア4のスロットまたは他の溝内を移動するように構成された係合部81と、係合部81を付勢してカバー4から離れる方に移動させる(バネ、ゴムバンド、または他の構成要素などの)弾性要素82を含む。他の可能な構成には、カートリッジホルダ3をカバー4に装着したもの、カートリッジリテーナをフレーム6に装着したものなどが含まれる。別の実施形態では、カートリッジリテーナ8がアームを含むこともでき、そのアームは、カートリッジホルダ3に装着され、ホルダ3が開位置にある状態では開口部3aから離れる方に枢動し、ホルダが閉位置に向かって移動するときは開口部3aに向かって枢動するように構成されている。こうした枢動は、一方の方向ではバネによって行い、他方の方向では、例えばホルダ3がフレーム6に対して移動するときに、フレーム6の一部分と接触することによって行うこともできる。
図8に、図6に示す中間位置にあるキャリア41、カートリッジホルダ3、およびカバー4の上面図を示す。この図は、ホルダ3からのカートリッジ1の移動を抑制するのを助けるように、例えば開口部3aとカバー4との間において、係合部81のフィンガがどのように開口部3aに隣接して配置されているかを例示する。カートリッジホルダ3がさらに閉位置(図7参照)に向かって移動するときは、カバー4および係合部81は、リンク44がキャリア41を後方に摺動させることによって、カートリッジホルダ3に向かって移動する。ある時点で、係合部81がカートリッジ1の上面に接触し、その後、カートリッジホルダ3が閉位置に達しカバー4が開口部3aの上に配置される。これは、係合部81がホルダ3内の適位置にカートリッジ1を保持するのを助け、実際に、キャリア41がさらに後方に摺動すると、弾性要素82は、カートリッジホルダ3が閉位置に達しカバー4がカートリッジの上面に押圧されるまで、係合部81上にカートリッジ1を適位置に弾性的にクランプ締めする力を加えることができる。
勿論、この実施形態では、カートリッジリテーナ8は、キャリア41に装着されているので、カートリッジホルダ3の開位置と閉位置との間の移動の少なくとも一部分においてカートリッジホルダ3と共に移動するように構成されている。このようにカートリッジホルダ3と共に移動することは、カートリッジ1を適位置に維持するのを助けるカートリッジリテーナ8の動作を良好にするのを助けることができる。例えば、カートリッジリテーナ8は、開口部3aの軸101が水平位置に近づくかまたはそれよりも下になるときなど、カートリッジがホルダ3から最も外れる可能性があるかもしれない移動の各部分において、カートリッジホルダ3と共に移動するように構成することができる。しかし、リテーナ8は、ホルダ3の移動の一部分においてホルダ3と共に移動するだけなので、開口部3aへのアクセスを可能にするように、ホルダ3から離れた位置に(または、カバー4のように、少なくとも開口部3aから離れて)配置することができる。上記で論じたホルダ3に装着されたアームを含むリテーナ8など、他の構成は、常にホルダ3と共に移動するが、ホルダの移動の一部分においてホルダ3内にカートリッジを抑制するのを助けるリテーナ8の機能しか有しない、リテーナ8を含むことができる。
カートリッジリテーナ8は、カートリッジホルダが閉位置から開位置に向かって移動するときに、(必要に応じて)カートリッジ1をカバー4から係合解除する特性を与えることもできる。例えば、カバー4が入口穿孔要素46および/もしくは出口穿孔要素45または他の入口/出口プローブを含む実施形態では、カートリッジ1が要素45、46に貼り付くかまたはそうでなければカバー4と係合したままになる傾向がある場合がある。しかし、カートリッジリテーナ8は、カートリッジ1をカバー4から離れる方に移動させて、カートリッジ1を穿孔要素45、46から引っ張るか、別法でカートリッジホルダ3の開口部3aとのカートリッジの係合を維持するのを助ける。リテーナ8は、例えば弾性要素82の力の下で、カートリッジ1に付勢力を加えて、カートリッジを係合解除しホルダ3の開口部3a内にカートリッジ1を維持するのを助けることができる。勿論、カートリッジホルダ3が中間位置を通って開位置に向かって移動するときは、カートリッジホルダ3は、カートリッジリテーナ8およびカバー4から離れる方に移動する。しかし、例えば、ホルダ3の開口部3aを上向きに傾斜させることができるので、カートリッジ1がホルダ3から外れるリスクを低下させることができる。
こうした例示の実施形態に含まれる本発明の一態様は、カートリッジホルダに対してカバーと共に移動するようにカートリッジリテーナを装着できることである。すなわち、カートリッジホルダに関して適位置にカートリッジを維持するのを助けるようにカートリッジリテーナを構成できるが、リテーナは実際にはカバーと共に移動するように構成することができる。こうした特性は、開位置にあるときはカートリッジリテーナをカートリッジホルダから離れた位置に確実に配置するのを助けることができ、そのため、リテーナは、ホルダ内のカートリッジの設置またはホルダからのカートリッジの取り外しに干渉しない。
本発明の別の態様では、カートリッジリテーナは、カートリッジホルダが閉位置にある状態では、カートリッジホルダとカバーとの間に配置された係合部を有することができる。こうした構成により、カートリッジリテーナの構成をより単純にすることを可能にでき、例えばフィンガ、またはカートリッジの上面に接する他の要素を、カートリッジホルダとカバーとの間の空間から引っ込める必要はなく、または別法で取り除く必要はない。この実施形態では、係合部81のフィンガのうちのカートリッジホルダ3とカバー4との間に配置された部分は(カートリッジがある場合は、カートリッジとカートリッジホルダとの間、もしくはカートリッジとカバーとの間、および/またはカートリッジがない場合は、カートリッジホルダとカバーとの間の)適切なシールの形成に干渉しないが、係合部の一部をカバーの溝もしくは他の特徴部に受容させることによって、および/または係合部を収容するために変形するようにカートリッジを構成することによってなど、収容することにより確実に適切なシールを形成することを助けることができる。
上記で論じた実施形態に含まれる本発明の別の態様は、カートリッジをその中に封入できるチャンバを形成するためにカートリッジホルダ、壁要素、およびカバーが一緒に動作できることである。例えば、壁部材が、フレーム(固定または移動可能)に装着され、チャンバの第1の部分を画定することができ、カートリッジホルダは、チャンバの第2の部分を画定することができ、カバーはチャンバの第3の部分を画定することができる。上記で論じたように、カートリッジホルダおよびカバーをフレームおよび互いに対して移動可能にすることができるが、カートリッジホルダが閉位置にありカバーがカートリッジホルダの開口部をカバーしているときは、カートリッジホルダ、壁部材、およびカバーは、カートリッジホルダによって保持されたカートリッジがその中に封入される、閉状態のチャンバを画定することができる。カートリッジをその中に封入できるチャンバを別々の3つの部分から形成すると、カートリッジの放出を自動化できること、カートリッジホルダもしくはチャンバの他の部分の清掃が簡単になること、および/またはシステムの製造が簡単になることなどの利点をもたらすことができる。例えば、カートリッジホルダは、チャンバの上面壁、側面壁、および背面壁を画定することができ、壁部材は、チャンバの底面壁を画定することができ、カバーは、チャンバの正面壁を画定することができる。したがって、カートリッジホルダは、十分に開いた面(底面)を有することができて、清掃のためにカートリッジホルダ内部へのより簡単なアクセスが可能になり、その開いた底面を通して外れるように(例えば、放出を自動化するように)カートリッジをホルダから放出することが可能になり、および/または過度に複雑または高価な工具を必要とせずにカートリッジホルダを単一の部片としてモールド成形することが可能になる。また、ホルダ内にカートリッジが存在しなくても閉じられたチャンバを画定することにより、チャンバは、カートリッジホルダが閉位置にある状態でチャンバ中に液体を導入することによって、例えば穿孔要素45、46のうちの一方または両方に湯を注入することによって、清掃することができる。
図9に、カートリッジホルダ3が閉位置にある状態の、カートリッジホルダ3、キャリア41(およびカバー4)、ならびにベース47の断面を示す。この状態では、カートリッジホルダ3はベース47の壁部材48に接するように配置されており、その壁部材48は、飲料生成チャンバ49の底面壁を形成する。やはり、カバー4は、カートリッジホルダ3の開口部3aをカバーするように配置されており、したがって、チャンバ49が密封される。一部の実施形態では、チャンバ49は、チャンバ中に導入されるどの液体も(穿孔要素45、46または漏出するカートリッジ1を通して)チャンバ49から出ないように、または画定された出口48aを通ってのみチャンバ49から出る、実質的に防水とすることができる。この実施形態では、壁部材48は、閉位置では、壁部材48上のどの液体も前方に出口48aに排出される。その出口48aは、壁部材48内にチャネルまたはトラフとして形成されている。出口48aは、出口チャンバ7に液体を誘導することができ、その出口チャンバ7は、出口穿孔要素45および関連の導管から飲料を受容するように構成されている(出口穿孔要素45および関連の導管は、一緒になって、カートリッジから飲料を受容するようにカートリッジと界接するように構成された出口を形成することができる)。この実施形態では、飲料の出口に含まれるように穿孔要素45を示しているが、その出口がカートリッジを穿孔する必要はなく、例えば、穿孔しないポートまたは他の構成によって飲料を受容するように構成することができる。例えば、出口は、カバー4内の開口部を含むことができ、その開口部は、カートリッジ内の開口部または他のポートから飲料を受容するように構成されている。あるいは、出口48aを介して出るように、飲料がカートリッジから出、チャンバ49中に入ってもよい。
この例示の実施形態では、チャンバが、フレームおよび互いに対して全て移動可能な別々の3つの部分から形成されているが、代替の構成も可能である。例えば、壁部材は、フレームに固定することもでき、ホルダが閉位置に移動するときにカートリッジホルダと嵌まり合うように構成することもできる。同様に、カートリッジホルダをフレームに固定させることもでき、カバーおよび壁部材は、チャンバを形成するためにホルダに対して移動することができるか、またはカバーをフレームに対して静止したままにし、壁部材およびホルダを移動可能にすることもできる。
本発明の別の態様では、飲料を受容するようにカートリッジまたは飲料生成チャンバと界接する出口は、カートリッジホルダが閉位置にあるときにのみ、出口チャンバに流体連結するように構成することができる。こうした構成により、移動可能なカバーまたはカートリッジチャンバの他の部分と出口を関連付けることを可能にすることができ、さらに、ユーザのカップまたは他の容器に飲料を送出する出口チャンバまたは他の構成と出口との間の可撓性の導管または他の連結の不要にすることができる。その代わりに、カバー上の出口または他の部分の間の流体連結を、カートリッジチャンバが開いているときは無くし、カートリッジチャンバが閉じているとき、すなわち、システムが飲料を作る準備ができているときは、再度つなげることができる。
図9に示すこの例示の実施形態では、出口穿孔要素45は導管を含み、その導管は、カバー4から下向きに延在し、カートリッジホルダ3が閉位置にあるときに出口チャンバ7の入口開口部71と嵌まり合うように構成されている。導管は、例えば導管の一部分が入口開口部71を通るようにし、導管上のフランジまたは他のシール要素が出口チャンバ7のハウジングと係合するようにすることによって、入口開口部71との適切なシールを形成するように構成することができる。導管自体は、入口開口部71との適切なシールを形成しかつ/または導管と入口開口部71との間の軽微な位置調整不良または移動を吸収するのを助けるように、シリコンゴムなどの弾性材料から作製することができる。勿論、他の構成が可能であり、導管は、入口開口部71とのシールを形成する必要はなく、単に飲料を開口部71に吐出だけでよい。上記で説明したように、カートリッジホルダ3を開けると、カバー4が出口チャンバ7に対して上向きに移動し、したがって、出口穿孔要素45およびその導管が上向きに入口開口部71から離れる方に移動する。その結果、導管は、カバー4および/またはカートリッジホルダ3が閉位置にあり飲料を生成する準備ができている状態で、入口開口部71と流体連絡するようにのみ構成される。
上記で論じたように、チャンバ49内で生成された飲料のための出口は、穿孔要素45および関連の導管48を通る必要はない。例えば、飲料を、カートリッジ1からチャンバ49中に壁部材48に単純に排出することができる。図9から理解できるように、チャンバ49内の飲料または他の液体は、壁部材48の出口48aに排出することができ、その出口48aは、出口チャンバ7の排出開口部72に液体を誘導する。この実施形態では、排出開口部72は、穿孔要素45からの飲料がそれを通って出口チャンバ7を出る出口開口部73から離れているが、2つの開口部72は所望の場合は合体させて1つにすることもできる。
本発明の別の態様では、飲料をユーザのカップまたは他の容器に出す出口チャンバは、気泡のサイズ、気泡の体積、気泡と液体の比、飲料の流量もしくは他の速度、および/または飲料を作るときに作り出されることがある飲料の泡沫の他の特徴を制御するように構成することができる。すなわち、一部の飲料の生成では、泡沫または他の気泡を作り出すことができる。泡沫が作り出される方法は、空気、蒸気、液体および/またはこうした物質の組み合わせをカートリッジ1中に導入すること、機械的な泡立て要素を用いて空気の泡を導入して飲料を泡立てること、流動している飲料の流れに空気を注入するように構成されたベンチュリ構造に飲料を通すことなど、様々であってよく、場合によっては、生成する飲料の液体のための泡沫の量、作り出される気泡の最大サイズ、および泡沫の他の特徴を制御することが望ましい場合がある。本発明者は、生成される泡沫の特徴は、飲料および/または泡沫がそれを通ってユーザのカップに至る、適切に構築されたチャンバを使用することで調整することができると理解している。図10および図11にさらに例示される例示の一実施形態では、出口チャンバ7の入口開口部71と出口開口部73との間に構成されたスタンドパイプ74が、泡沫の特徴を制御するのを助けることができる。さらに、出口チャンバ7に組み込まれた本発明の態様は、作り出され出口チャンバ7を通る飲料の体積に関係なく泡沫が調整される(図10の上側斜視図は、入口開口部71を画定する出口チャンバ7の上側部分を含まないことに留意されたい。この上側部分は、明確にするために取り除いているが、出口チャンバ7が、入口開口部71と出口開口部73/副次的な出口開口部76との間に全体的に密閉された空間を画定することを理解されたい。)。スタンドパイプ74は、上向きに出口チャンバ7の底部から延在することができ、出口開口部73および/または副次的な出口開口部76を部分的に囲繞することができる。例えば、スタンドパイプ74のある部分74aは、入口開口部71と出口開口部73との間に配置することができ、別の部分74bは、出口開口部73と副次的な出口開口部76との間に配置することができる。スタンドパイプ74の第1の部分74aは、入口開口部71から出口開口部73に直接的な通路を妨げ、したがって、気泡をチャンバ7から出すのを遅らせるように機能することができる。こうした時間の遅れにより、例えば大きい気泡は小さい気泡よりも短い時間で破裂する傾向がある場合があるので飲料内の気泡のサイズを小さくすることができるか、または気泡のサイズを調整する他の所望の影響を有することができる。また、スタンドパイプ74は、気泡を、第1の部分74aと第2の部分74bとの間の比較的狭い空間を出口開口部73まで通して、より大きい気泡が破裂するかまたは出るのを防止することができる。一実施形態では、入口開口部71と出口開口部73との間のスタンドパイプ74の第1の部分74aは、平坦な2枚の垂直の壁によって形成されている。それらの壁は、上向きにチャンバ7の底部から延在し、互いにある角度をなしてつながっている。
スタンドパイプ74の第2の部分74bは、第1の部分74aから分離することができ、上向きにチャンバ7の底部から延在し副次的な出口開口部76を完全に囲繞する壁要素を含むことができ、そのため、開口部76から出る液体および/または泡沫は、壁要素上を通る必要がある。副次的な開口部76に液体が向かうのに抵抗するのを助けることで、第2の部分74bは、泡沫が出口チャンバ7から吐出するのを助けることができる。例えば、泡沫は液体よりも軽く、出口開口部73がチャンバ7の底部に配置されるので、液体は、泡沫の前にチャンバ7から出て泡沫を残して溜まる傾向がある。しかし、副次的な開口部76が開口部73の上方に配置され、副次的な開口部76の液体の通過は(例えば、スタンドパイプの第2の部分74bによって)抵抗を受けるので、泡沫は、液体が開口部73を出るのと同時に副次的な開口部76を通って出ることができる。これは、液体の飲料よりも軽い泡沫が出口チャンバ7内で捕捉されず、その代わりに、確実に副次的な開口部76を介した出口を有することを助ける。第2の部分74bの壁は液体が壁の上を通らずに副次的な開口部76に移動することを防止するので、泡沫は、副次的な開口部76で出るために多量の液体飲料と競争しなくてよい。さらに、副次的な出口開口部76は、粒子状の物体、泡沫の塊などによって出口開口部73が詰まる場合に、飲料の出口通路を提供することができる。1つ以上のリブ75が副次的な開口部76から下向きに出口開口部73まで延在することができ、それにより、開口部76から出口開口部73に流体の流れが誘導される。このようにして、副次的な開口部76を出る泡沫、液体、または他の物質を、出口開口部73を出る物質と一体にすることができる。副次的な開口部76をチャンバ7の側壁に形成した構成など、泡沫の排出および泡沫の調整を助ける他の構成が可能である。こうした構成は、例示の実施形態にあるような壁部分を不要にしながら、泡沫の優先的な出口を可能にすることができる。また、またはさらに、スタンドパイプ部分の構成および/または出口チャンバの他の面は、飲料が出口チャンバを出る前に入口開口部で飲料の速度を低下させるのを助けることができる。すなわち、出口開口部73および副次的な開口部76における飲料の速度は、入口開口部71から入る飲料の速度よりも低くすることができる。これは、出口チャンバを出、ユーザのカップ2または他の位置に移るときの飲料のとび散りおよび/またはとびはねを低減するのを助けることができる。出口チャンバは、出口チャンバからの流れのサージまたは飲料の流れの他の変化を低減するリザーバまたはコンデンサの一種として機能し、飲料の流量を減少させる総合的な効果を有することができる。
出口チャンバ7(図11に示す)の別の特性は、出口開口部73が1つ以上のリブ75を含み、そのリブ75が開口部73の中および下方を垂直に延在することである。これらのリブ75は、とびはねの低減を助けるように、液体の流れを所望の方向に、例えば、ほぼ垂直方向の下向きに(または他の一方向に)誘導するのを助けることができる。リブ75はまた、開口部73において気泡の生成の誘導を助けて、例えば、気泡の生成の可能性を低下させるのを助け、気泡が形成する場合は、それらのサイズおよび/または気泡が生成する領域を限定するのを助けることもできる。したがって、例えば、リブ75は、より大きい気泡を潰しおよび/または(気泡が生成される場合は)出口開口部73の周りに局部的に留めるように気泡の生成を誘導するのを助けることができる。
一実施形態では、出口チャンバ7は、例えば、部品交換、清掃、および/または異なる出口チャンバ7との交換のために、システム100から着脱可能にすることができる。例えば、ある出口チャンバ7を、具体的には、ホットチョコレートなど、特定の飲料の吐出、およびそれらの飲料に必要な適切な泡沫の調整のために設計することができ、別の出口チャンバ7を、紅茶など、他の飲料、およびこうした飲料に必要な適切な泡沫の調整(例えば、泡沫の除去)のために設計することができる。出口チャンバ7を交換することによって、ユーザは、所望の特徴を有する飲料を作るためにシステム100を構築することができる。
図12に、例示の一実施形態の飲料生成装置100に含むことができる様々な構成要素の概略ブロック図を示す。様々な異なる形式で飲料生成装置100を構築でき、したがって、本発明の態様は、1つのタイプの飲料生成装置にのみ関連するように狭く解釈すべきではないことが、当業者には明らかであろう。ストレージタンク110から水または他の液体を、供給用の導管111を介して(遠心ポンプ、ピストンポンプ、電磁ポンプ、膜ポンプなどの)ポンプ112に供給することができる。そのポンプ112は、液体を、ポンプ導管115を介して加熱タンクまたはチャンバ118にポンプ輸送する。装置100のウォータポンプ112および他の構成要素の動作は、コントローラ130によって制御することができる。そのコントローラ130には、例えば、適切なソフトウェアもしくは他の操作命令を有するプログラム式プロセッサおよび/または他のデータ処理デバイス、1つ以上のメモリ(ソフトウェアおよび/または他の操作命令を格納できる非一時的記憶媒体を含む)、温度液量センサ、圧力センサ、インプットインターフェース/アウトプットインターフェース、コミュニケーションバス、または他のリンク、ディスプレイ、スイッチ、リレー、トライアック、あるいは所望のインプット/アウトプット機能または他の機能を実行するのに必要な他の構成要素が含まれる。加熱タンク118は、所定の時間にわたってポンプ112を動作させること、導電性触針センサまたは容量センサを用いて加熱タンク118内の水量を感知すること、液体がタンクを満たすときの加熱タンク118内の圧力上昇を検出すること、または任意の他の実行可能な技法を用いることなど、任意の適切な技法によって、所望の量の液体で満たすことができる。例えば、コントローラ130は、水が加熱タンク118の上部に達したことを示す圧力の上昇を圧力センサが検出するときに、加熱タンク118が完全に満たされたことを検出することができる。あるいは、コントローラ130は、タンク118が満たされているか否かを検出しなくてよく、最初の満水の動作が完了したらタンク118が満たされていると想定する。
所望の場合は、加熱要素123によってタンク内の水を加熱することができる。その加熱要素123の動作は、温度センサからのインプットまたは他の適切なインプットを用いて、コントローラ130によって制御されている。加熱タンク118内の水は、加熱タンクの導管119を介してカートリッジチャンバ49または他の飲料生成ステーションに分配することができる。この実施形態では、導管119は、タンク118の上部の下方に延在するように示されているが、タンク内には全く延在せずに単にタンク119の上部に連結されるなど、任意の適切な形式で構成することができる。カートリッジチャンバ49は、挽いたコーヒー、紅茶、香りのついたドリンク用混合物、または例えばカートリッジ1内に収容された他の物質など、飲料を作る任意の材料を含むことができる。エアポンプ121によって供給された空気で計量タンクを加圧し、それにより液体をチューブ117から加熱タンクの導管119中に吐出することによって、加熱タンク118から液体を吐出することができる。加熱タンク118からの分配の完了は、加熱タンク118内の圧力降下を検出することによって、加熱タンク118内の水量の変化を検出することによって、流量計を用いて、または他の任意の実行可能な技法を用いてなど、任意の適切な形式で、検出することができる。あるいは、ポンプ112が追加の液体をタンク118中に押しやるように動作し、それにより、水をタンク118からブリューワチャンバに移動させることによって、液体を加熱タンク118から吐出することができる。フローセンサまたは他の適切なデバイスを用いて、タンク118に送られる液体の量、したがって、ブリューワチャンバに送られる液体の量を判定することができる。あるいは、ポンプ112は、既知の量の液体をポンプ112からタンク118に送出でき、したがって、同じ既知の量がカートリッジチャンバ49に送出されるように構成されたピストンタイプ、ダイアフラムタイプ、または他のポンプでよい。したがって、特定の体積の液体を、ポンプ112を動作させることによってカートリッジチャンバ49に送出して、その特定の体積の液体をタンク118に送出することができる。任意の適切な圧力、例えば、1〜2psi以上の圧力で液体をカートリッジ1中に導入することができる。ポンプ112による液体の送出が完了すると、エアポンプ121を動作させて、空気をタンク118の上部および/または導管119中に押しやって、導管119およびカートリッジ1から液体を少なくともある程度まで除去することができる。
この例示の実施形態では、液体を飲料生成チャンバ(カートリッジチャンバ49)に供給するように構成された液体供給システムは、加熱タンク118、ポンプ112、ストレージタンク110、および他の構成要素を含むことができるが、それらの構成要素は必ずしも必要とは限らない。その代わりに、液体を移動させるために重力、ポンプ、空気圧、または他の推進力を用いた、液体をチャンバに供給する任意の適切な構成を用いることができる。また、飲料素材と混合するために供給される前に液体を加熱することが必ずしも必要とは限らない。その代わりに、任意の適切な温度で飲料を生成するように液体を供給することができる。
閉位置のカートリッジチャンバ49内にカートリッジが配置されると、飲料生成システム100はカートリッジ1を用いて飲料を生成することができる。例えば、カバー4に関連付けられた1つ以上の入口の針46が、加熱した水または他の液体をカートリッジ1に注入するためにカートリッジ1穿孔することができる。注入された液体は、所望の飲料または飲料の前段階のものを形成することができる。当技術分野で知られているように、カートリッジ1は、サシェ、ポッド、カプセル、容器などとして一般に知られた形態など、任意の適切な形態を取ることができる。例えば、カートリッジ1は、炒ったコーヒーおよび挽いたコーヒーなどの飲料素材がその中に収容された不透過性の外側の被覆を含むことができる。カートリッジ1はフィルタを含むこともでき、そのため、飲料素材との液体の相互作用によって生成される飲料が容器2に分配される前にフィルタを通る。当業者には理解されるように、ポッドの形態のカートリッジ(例えば、飲料素材を封入する透過性フィルタの紙の対向する層を有する)は、カートリッジ1の外側部分を用いて、生成された飲料を濾過する。カバー4は、生成された飲料がカートリッジ1から出ることができるように、出口側でカートリッジ1を穿刺または穿孔する1つ以上の出口の針45または他の要素を含むこともできる。飲料出口の他の構成が可能であるが、例えば、カートリッジは、飲料がチャンバ49に入り、次いで、出口チャネル48aを介して出口チャンバ7に出ることなどを可能にする透過性の部分を有することができる。さらに、カートリッジに液体を供給するかまたはカートリッジから飲料を受容するために入口および/または出口がカートリッジを穿孔する必要はない。その代わりに、任意の適切なポートまたは他の特徴部を用いてカートリッジとの連絡を実現することができる。
上記の実施形態ではカートリッジホルダおよび他の移動可能な部分は手で動かされるが、本発明の様々な態様のための他の構成が想定される。例えば、手動で操作するハンドルではなく、モータアクチュエータを用いて、カートリッジホルダを移動させることができる。モータアクチュエータは、押しボタンの動作、飲料の生成サイクルの完了、または他のインプットもしくは状況に応答して、構成要素の相対運動を引き起こすことができる。また、異なる移動可能な構成要素が何らかの方法で互いにリンクしている範囲では、こうしたリンク機構はカムおよびカムフォロワまたは上記で論じた他の構成による係合に限定されない。1対のギアまたはラックアンドピニオン係合(直線的または湾曲したラックの構成を含む)など、他の構成が可能である。
図13および図14に、上記で論じた実施形態で使用できるカートリッジ1の分解図および断面側面図を示す。本発明の態様は任意の適切なカートリッジを用いて使用しても、カートリッジを全く用いることなく使用してもよいが、図示の例示の実施形態は、飲料生成システム100の動作を強化する特性をもたらすことができる。この例のカートリッジ1を飲料機械に用いて、紅茶、コーヒー、他の浸出タイプの飲料、液体または粉末の濃縮物から生成した飲料など、任意の適切な飲料を生成することができる。したがって、カートリッジ1は、例えば、挽いたコーヒー、紅茶の葉、乾燥ハーブティ、粉末の飲料用濃縮物、乾燥果物の抽出物、または粉末もしくは液体の濃縮ブイヨンもしくは他のスープ、粉末もしくは液体の薬の材料(粉末ビタミン、ドラッグ、または他の薬剤、栄養補助食品など)、および/あるいは他の飲料を作るための材料(粉ミルクまたは他のクリーマ、甘味料、増粘剤、調味料など)など、任意の適切な飲料素材20を収容することができる。例示の一実施形態では、カートリッジ1は、コーヒーおよび/または紅茶飲料を生成する機械で使用するように構成された飲料素材20を収容するが、本発明の態様はこの点では限定されない。
この例示の実施形態では、カートリッジ1は容器12を含み、その容器12は内部空間14を含み、その内部空間14は、フィルタ30によって区切られた第1のチャンバ14aおよび第2のチャンバ14bを有する。しかし、他の実施形態では第1のチャンパおよび第2のチャンバの内部空間および/または下位部分もしくは領域に他の追加のチャンバを設けることができることを理解されたい。例えば、カートリッジが、2つのフィルタによって区切られた空間を3つ有する(例えば、第1のフィルタが第1のチャンバを2つの部分に区切り、第2のフィルタが第1のチャンバと第2のチャンバとを区切る)ことなどが可能である。別の実施形態では、第1または第2のチャンバを、ベンチュリまたは飲料に空気を導入する他の特徴部によって、2つの部分に区切ることができる。したがって、第1のチャンバおよび/または第2のチャンバを、フィルタ、壁、ディバイダ、通路、および他の特徴部によって、2以上の部分または領域に分割するかまたは別法で区切ることができる。
この実施形態では、容器12は、側壁17および開口部13を有する円錐台形のカップ形状を有することができる。しかし、他の実施形態では、容器12は、溝付きの形状、円錐形、または円筒形を有することができ、正方形もしくは矩形のカップ、ドーム形のカップ、球形、もしくは部分的に球形の形態、または他の適切な形態とすることができ、溝付き、波形、または別の形状の側壁を有することができ、以下同様である。また、容器12は、必ずしも飲料のサシェおよびポッドの場合と同様の画定された形状を有する必要はない。例えば、容器12はこの実施形態では比較的剛性および/または弾性の構造を有し、そのため、容器12はその形状を維持する傾向があるが、容器12は、より柔軟および/または変形可能な構成、例えば、変形可能な材料シートから作製したサシェの容器のような構成を有するように作製することもできる。したがって、容器の材料が飲料素材、フィルタ、および/または他のカートリッジ構成要素の周りで形成された後にのみ、容器12によって画定される内部空間を形成することができ、これは、2枚のフィルタ紙層(容器の材料)が、装入したコーヒー粉末の周りで互いに接合されてポッドまたは他の形態のカートリッジを形成するときと同様である。
容器12が開口部13を含む場合は、その開口部13は、蓋38によって、例えば、容器12のリム19に取り付けたフォイルおよびポリマーを積層した材料によって、閉じることができる(この実施形態では、リム19は、環状のフランジ様の要素として構成されているが、他の形式で構成してもよい。例えば、リム19は、フランジ要素のない側壁17の上の縁部でよい。)。容器12および/または蓋38は、湿気および/または酸素などのガスに対するバリアを提供することができる。例えば、容器12は、ポリマーラミネートから作製することができ、例えば、ポリスチレンまたはポリプロピレンの層ならびにEVOHおよび/または金属フォイルなど、他のバリア材料の層を含むシートから形成することができる。こうした構成により、例えば、湿気、酸素、および/または他の材料からの望んでいない曝露から、飲料素材20を適切に保護することができる。しかし、容器12および/または蓋38は、生体高分子、堆肥になるポリマー、紙、フォイルなど、他の材料または材料の組み合わせから作製できることを理解されたい。
フィルタ30は、周縁部32において蓋38に取り付けることができる。その周縁部32はリム19から離れて内側に離間している。さらに、フィルタ30は、周縁部32から少なくとも部分的に内部空間14中に延在することができる。上記で言及したように、フィルタ30は、内部空間14の第1のチャンバ14aと第2のチャンバ14bとの間に配置することができ、そのため、内部空間の第1のチャンバ14a内の(例えば、飲料素材20と相互作用する)液体が、フィルタ30を通って内部空間14の第2のチャンバ14bに向かって流れ、その後容器12から出る。フィルタ30は、特定のサイズを超える材料を液体から除去するように機能することができ、例えば、コーヒー粉末を第1のチャンバ14a内の液体から除去して、コーヒー飲料がフィルタ30を通って第2のチャンバ14bに入るのを可能にすることができる。例えば、フィルタはフィルタ紙を含むことができ、そのフィルタ紙は、特定のサイズの液体ならびに溶解および/または懸濁した材料を通すことができるが、比較的大きい粒子がフィルタを通って流れるのを防止することができるように構成されている。勿論、フィルタ30は、例えば、比較的大きい粒子を濾過して除去する粗いフィルタ部分、次いで、比較的小さい粒子を濾過する細かいフィルタ部分など、複数の段階を有することができる。さらに、フィルタ30は、フィルタ30を通る液体を濾過するように機能する1つ以上の部分、ならびに不透過性であるかまたはそうでなければ流れを制限する部分を含むことができる。したがって、フィルタ30は、所望の場合は、2以上の別々の構成要素を含むことができる。例えば、フィルタ30は、剛性の不透過性のプラスチックスリーブを含むことができ、そのスリーブは、周縁部32において蓋38に取り付けられている。蓋38から離れた位置では、多孔質フィルタ紙をスリーブに取り付けることができる。したがって、フィルタの全ての部分を液体に対して透過性にする必要はない。フィルタ30は、例えばフィルタ30の1つ以上の領域に向かう流れを誘導するのを助けるように、透過性の異なる領域を有することもできる。例えば、フィルタ30のうちの図13の蓋38の近くの領域は、蓋38から遠く離れた領域と比べて、透過性を比較的低くすることができる。それにより、飲料素材20を通りフィルタ30の下側の領域に向かう流れを促進するのを助けることができて、場合によっては、液体への素材20の材料の溶解が改善される。
フィルタ30は、さらに、またはその代わりに、第2のチャンバ14bから第1のチャンバ14aへの材料の移動を防止するのを助けるように機能することができる。例えば、カートリッジ1は、第2のチャンバ14bに飲料素材20を含み、第1のチャンバ14aに飲料素材20を含まなくてよい。その場合、フィルタ30は、蓋38を穿孔して水もしくは他の液体をカートリッジ1に導入する針または他の液体入口との飲料素材20の接触を防止するのを助けることができる。針と接触することができる場合は、例えば、粉末のドリンク用混合物など、一部の飲料素材20は、入口の針を詰まらせるかまたはそうでなければ汚損する恐れがある。フィルタ30は、こうした接触を防止するのを助けて、カートリッジの適切な動作および飲料の調製を維持するのを助けることができる。
一部の実施形態では、フィルタ30は、内部空間14内では、(図13〜図15の実施形態に見られるように)第1のチャンバ14aと第2のチャンバ14bとを区切る唯一の要素とすることができる。他の構成では、フィルタ30に加えて、壁、リブ、または他の構造などの他の構成要素が、内部空間14の2以上の部分を互いに物理的に区切ることができる。しかし、フィルタが構成される方法に関わらず、フィルタ30の透過性の部分は、流れに関しては、内部空間14の2以上の部分を区切るかまたは分割する唯一の構成要素とすることができ、例えば、液体は、第1のチャンバ14aから第2のチャンバ14bに流れるためには、フィルタ30の透過性の部分を通る必要がある場合がある。
この例示の実施形態では、フィルタ30は、溝付きまたはひだ付きの側壁および図示のように概して平坦な底部を有する実質的に円錐台形の形状を有することができる。しかし、フィルタ30は、円筒形、正方形、カップ形、ドーム形、平坦なシートなど、任意の適切な形状を有することができる。フィルタ30は、接着剤、熱溶着、超音波溶着、化学溶着、圧接、または他の機械的な結合など、任意の適切な形式で、蓋38に取り付けることができる。理解されるように、周縁部32の形状は、少なくともフィルタ30の上側の端部では、フィルタの形状に応じて変えることができる。この実施形態では、周縁部32は円形の形状を有するが、楕円形、矩形、三角形、異形、および他の形状が可能である。この例示の実施形態では、フィルタ30は、ポリプロピレンとセルロース材料の組み合わせから作製された透過性フィルタ紙を含むことができ、熱溶着によってフィルタ30の上側部分で蓋38に取り付けることができる。図13〜図15から理解できるように、フィルタ30のうちの蓋38に取り付けられている上側部分は、図示のように周縁部32から径方向外側に(または他の実施形態では内側に)延在する環状またはワッシャ様の形状を有することができるが、こうした径方向の延在は必要ではない。一部の実施形態では、フィルタのうちの蓋38に取り付けられている部分は、フィルタ30の一部が蓋38とリム19との間に挟まれるように、径方向外側に周縁部からリム19まで、さらにリム19を越えて延在することができる。
カートリッジ1を用いて飲料を生成するときは、カートリッジ中に液体を導入しカートリッジから飲料を受容するために、蓋38および/または容器12を穿孔することができる(本明細書では、「飲料」は、液体が飲料素材と相互作用するときに生成される、飲むことを意図した液体物質を指す。したがって、飲料は、消費の準備ができた、例えばカップに分配され飲む準備ができた液体、ならびに消費の前に濾過または調味料、クリーマ、甘味料、別の飲料などの添加など、他の加工または処理を受ける液体を指す。)。カートリッジ中に液体を導入するには、例えば、図14に示すように、概して周縁部32に境界を定められた蓋38の一部を入口穿孔要素46(例えば、針)によって穿孔することができ、そのため、水または他の液体をカートリッジ1に注入することができる。複数の針、シャワヘッド、非中空の針、円錐、角錐、ナイフ、ブレードなど、他の入口穿孔構成が可能である。本発明はこの点では限定されないので、カートリッジを用いる飲料機械は、同じタイプまたは異なるタイプ複数の穿孔要素を含むことができる。別の構成では、飲料機械は、開口部を形成する(スパイクなどの)穿孔要素を含むことができる。開口部の形成後に、(チューブなどの)第2の入口要素が、形成された孔を貫通して、液体を容器に導入する(または液体をその外に案内する)ことができる。他の実施形態では、蓋38は、蓋38の外部に圧力をかけることによって穿孔するか、または別法で流れるように事実上開くことができる。例えば、水の入口を蓋38の外部に押し付けシールし、その場所に水圧をかけることができる。その水圧で蓋38を穿孔するか、または別法で開いて、カートリッジ1中への流れを可能にすることができる。別の構成では、蓋38は、適切な圧力に曝露されるときおよび/または水の入口のチューブまたは他の構造と嵌まり合うときに開く、バルブ、導管、または他の構造を含むことができる。
カートリッジ1を、周縁部32の外側の入口開口部から離間した蓋38の第2の部分において、出口穿孔要素45(例えば、針)によって穿孔することもできる。入口穿孔構成と同様に、出口穿孔構成も任意の適切な形式に変更することができる。したがって、出口穿孔要素45は、1つ以上の中空または中実の針、ナイフ、ブレード、チューブなどを含むことができる。あるいは、カートリッジ1は、液体がカートリッジ中に導入されるときに飲料が出ることを可能にするために開くが、そうでない場合は閉じたままになるバルブ、隔壁、または他の要素を含むことができる(例えば、酸素、湿気などの外部条件から飲料素材を保護する)。このような場合は、出口開口部を形成する穿孔要素は必ずしも必要ではないが、例えばバルブまたは他の要素を開くことができるように、使用してもよい。また、この例示の実施形態では、穿孔要素45は、飲料が容器12または蓋38に形成された開口部を出るときに飲料を受容するために適位置に残る。しかし、他の実施形態では、穿孔要素45は、開口部を形成した後で引き抜くことができ、そのため、飲料は、開口部から出て、カートリッジ1中に延在する穿孔要素45なしで受容されることが可能になる。
カートリッジ1は、カートリッジ中に導入される液体を飲料素材に分配するのを助け、かつ/または飲料素材との流体の入口の接触に抵抗するのを助ける要素を含むことができる。図13〜図14に示す例示の実施形態では、カートリッジは、入口46と飲料素材20との間に配置されたフローディストリビュータ33を含む。この実施形態では、フローディストリビュータ33は、入ってくる水または他の液体がより一様に飲料素材20を濡らすのを助け、かつ飲料素材との入口46の接触に抵抗するのを助けるように機能する。勿論、両方の機能の実行は必要ではなく、例えば、フローディストリビュータ33は、カートリッジ中への液体の流れに影響を与えることができるが、入口との飲料素材の接触に抵抗しなくてよい。飲料素材20をより均一に濡らすことまたは他の流れの制御により、例えば、飲料素材20内の材料をより完全に溶解すること、飲料素材20からの可溶性物質および不溶性物質の抽出を改善すること、フィルタを通る飲料の流れを改善することなどによって、カートリッジが所望の飲料を生成するのを助けることができる。入口46との飲料素材20の接触を低減すると、入口が詰まる可能性および/または飲料素材の一部が入口46に残る可能性を低下させるのを助けることができる(これは、異なるタイプの飲料素材を有する異なるカートリッジを入口46が穿孔するときに作られる次の飲料の味に影響することがある)。
この例示の実施形態では、フローディストリビュータ33は、周縁部32内のある位置で蓋38に取り付けられているフィルタ紙などの透過性材料から形成されている。したがって、フローディストリビュータ33は、液体が飲料素材20をくぐりぬける「トンネル現象」を引き起こす可能性がある単一の方向(または2以上の特定の方向)に入る液体の流れを防止するのを助けることができる。こうした「トンネル現象」は、液体が飲料素材20と十分に相互作用しない短絡を引き起こすおそれがあり、その結果、製品が容認できないほど欠陥のあるものになってしまう。しかし、フローディストリビュータ33は、飲料素材20上に設置される孔のあいたディスク、飲料素材20上に設置されるフィルタ紙など、他の形態を取ることができる。
上記で論じ図15に示すように、蓋38が容器12の下方にある状態でカートリッジが配置されている間に、カートリッジを用いて飲料を生成することができる。カートリッジ1は水平面または垂直面にある蓋38(または蓋の一部分)と共に使用することもできるが、上記で論じた一部のカートリッジホルダの構成は、蓋38を水平面に垂直な面に、例えば、水平面に対して約70から80度の角度θをなす面に配置する(例えば、そのため、カートリッジホルダ開口部3aの軸101は、水平位置の約0〜20度下方にある)。こうした配向は、飲料素材をより完全に濡らすことおよび/またはカートリッジから飲料をより完全に排出することを可能にすることを含む、いくつかの利点をもたらすことができる。図15に示す配向は、より良好に濡らすこと、またはカートリッジ中に導入された液体の飲料素材20との他の相互作用を可能にすることができる。というのは、液体は、カートリッジ1の内部空間を「充満させる」ことを可能にし、例えば、全てのまたはほとんどの飲料素材20が液体に浸るように第1のチャンバ14aおよび第2のチャンバ14bの少なくとも一部分を液体で満たすことができるからである。カートリッジ1はベントを備えることができ、そのベントは、飲料出口から離間しており、カートリッジが液体で満たされたときにそこからガスを放出できる。ベントは、蓋38または容器12に取り付けられており、カートリッジ1内の圧力の上昇に応答して開く1方向バルブ(例えば、隔壁、ダックビルバルブなど)を備えることができ、ガスおよび/または液体が逃げることができるように(図15に示すような)蓋38または容器12を穿孔する穿孔要素54によって設けることができ、他の構成を備えることができる(要素54をカートリッジ1のためのベントを提供するものとして説明しているが、要素54は、カートリッジをベントするのに加えて、またはその代わりに、他の機能を提供することができる。例えば、要素54は、液体の交互の流入路および/もしくは流出路を提供することができ、かつ/または、空気圧をカートリッジ1に導入するのに使用することができ、例えば、飲料を作るサイクルの終わりに残りの飲料があればそれをカートリッジ1からパージするのを助ける。また、要素54は、単一の穿孔針として示しているが、入口要素46および出口要素45のように他の形式で構成することができる。例えば、要素54は、ベント、液体の入口もしくは出口、および/またはパージ機能を提供するために、1つ以上のブレード、チューブ、ナイフ、中実または中空の針などを含むことができる。)。
水平位置に垂直な面に蓋38を有すると、カートリッジ1からより良好に飲料を排出可能にすることもできる。すなわち、カートリッジ1がその一方の側が他方の側よりも低くなるように傾斜すると、飲料はカートリッジの低い方に排出される傾向を有することができる。また、飲料出口開口部は、カートリッジ1内の液体の全てまたはほとんどを取り出すことができるように、この低い側にまたはその近くに形成することができる。この特性は、ユーザが飲料機械からカートリッジを取り外すときの液体の滴下もしくは望ましくない漏出を低減すること、および/またはカートリッジに飲料がほとんどもしくは全く残らないことによる飲料素材のより完全かつ効率的な利用を含む、少なくとも2つの利益をもたらすことができる。
図16に示す本発明の別の態様は、システム100に飲料を作るプロセスを開始させる、ユーザが起動できるボタン62または他のインターフェースがカートリッジホルダ3上に位置することである。この実施形態では、起動ボタン62はハンドル5に隣接した位置にある。こうした特性により、ユーザが操作するのにシステム100をより簡単かつ直感的にすることができる。例えば、開閉のためにシステム100の単一の構成要素、つまりカートリッジホルダ3とのやり取り、カートリッジの設置および取り外し、ならびに飲料を作るプロセスの開始をアクティブにすることが、システム100の複数の異なる別々の構成要素とやり取りしなければならない場合よりも単純にし、直感的にできることを、ユーザは理解することができる。一部のシステム100では、カートリッジの設置/取り外しのためにカートリッジホルダを開閉するには、ユーザが、カートリッジホルダから離間したハンドルとやり取りすることが必要である。場合によっては、1つにはハンドルがカートリッジホルダから物理的に離れていることが理由で、ユーザはカートリッジホルダの開閉動作がややこしいと考えることがある。飲料を作るためにカートリッジを設置すると、一部のシステムでは、ユーザが、生成プロセスを開始するのにさらに別の物理的に別々であり遠隔にある要素とやり取りすることが必要である場合がある。ユーザがこうしたシステムに慣れていないと、首尾よく実現するには操作が難しいことがある。しかし、カートリッジホルダ、ハンドル、および起動ボタン62の比較的単純であり物理的にコンパクトな構成を全て一緒に配置すると、ユーザにはあまり難しくなくすることができる。本明細書で説明する実施形態では、ユーザは、単に、ハンドル5およびカートリッジホルダ3を持ち上げて開口部3aを露出し、カートリッジをホルダ3内に設置し、ハンドル5を押し下げてホルダ3を閉じ、次いで、比較的ハンドル5の近くにある起動ボタン62を押すことができる。このような操作の単純さは、オフィスや飲料を販売する環境など、公共の場でシステム100を用いる場合、ユーザが常にまたは頻繁にシステム100とやり取りする場合には、特に有利な場合がある。ボタン62は、ユーザの指で押すように構成された要素を有する起動スイッチ、タッチスクリーンインターフェース、静電容量、抵抗、電圧などによりユーザの指の存在を感知する要素など、任意の適切な形態を取ることができる。
このように本発明の少なくとも1つの実施形態の態様をいくつか説明してきたが、様々な変更、変形、および改善が当業者には容易に思いつくことを理解されたい。こうした変更、変形、改善は、本開示の一部となるものであり、本発明の精神および範囲内に包含されるものである。したがって、前述の明細書および図面は単なる例でしかない。