JP6223339B2 - カートリッジ位置合わせシステム - Google Patents

Description

本発明は、カートリッジと、抽出チャンバを有するカートリッジ抽出装置とを含むシステムであって、抽出チャンバ内にカートリッジを挿入し抽出することができ、抽出チャンバからカートリッジを排除することができるシステムに関する。この抽出装置は、飲料調製マシンに組み込まれてもよい。

目下の説明を行うために、「飲料」は、茶、コーヒー、ホットチョコレートまたはコールドチョコレート、ミルク、スープ、離乳食などの任意の液体食品を含むものとする。カートリッジは、事前に小分けされた原材料を収容するための軟質または可撓性の任意の容器（ポッドなど）であって、再生利用可能なまたは再生利用不可能な（生分解性のまたは非生分解性の）任意の材料（アルミニウムまたはプラスチックなど）から作られた容器（特に、アルミニウムポッドまたはアルミニウムカプセル）を指す。

原材料カートリッジシステムが直面する１つの問題は、抽出工程を行い、次に抽出装置からカートリッジを適切に排除するための、抽出装置内でのカートリッジの取扱いおよびカートリッジの周囲における抽出装置の閉鎖である。通常、カートリッジが使用者によってカートリッジ支持部にまたはハウジング内に位置合わせされ、次に、装置がカートリッジの周囲で手動または自動で閉鎖されなければならない。

カートリッジの周囲を装置によって適切に閉鎖するようにカートリッジを適切に位置合わせし、良好なシールを形成して良好な抽出条件を確保することは重要である。悪い位置合わせは、カートリッジを損傷させ、それにより、抽出条件に影響を与える可能性がある。

望ましくない漏れを生じることなくカートリッジ内に加圧液体を通過させることによって適切な抽出を可能にするための、カートリッジの周囲における装置の封止のために、カートリッジの周囲における装置の閉鎖は、高いレベルの精度で行われなければならない。このような装置の機械的閉鎖機構の閉鎖距離は、所望のレベルの精度を達成するために装置の製造工程中に通常は手動で調整される。また、カプセルの装填は、装置内でのカプセルの正確な位置合わせを何度も試みることのないように容易でなければならない。また、装填は、可能な限り迅速なものであり、過剰な操作を必要としないものでなければならない。国際公開第２００５／００４６８３号パンフレットは、第１の部分と、該第１の部分に対して相対的に移動され得る第２の部分と、カプセルのハウジングであって、固定部に対する可動部の閉位置においてハウジングの軸線に沿ってカプセルの抽出位置を規定するハウジングと、重力によってカプセルを挿入しカプセルを中間位置に位置合わせするように構成されたカプセル案内手段を備える挿入・位置合わせ部分と、飲料注入システムと、装置が閉鎖されたときにカプセルを中間位置から抽出位置へ移動させるように配置され構成された第２の可動部とを備えるカプセル淹出装置に関する。欧州特許第１７２１５５３号明細書は、カプセルを使用するコーヒーマシンのための淹出ユニットについて開示している。このユニットは、飲料出口を有する前部および温水入口を有する後部を有する。前部および後部は、１対の対向するショルダ案内部材間に取り付けられる。前部は、抽出されるカプセルを収容する淹出チャンバを後部と共に形成するために後部に対して移動するように、これらの案内部材間で移動可能であるが、これにより、占有されていない容積が、マシン内の案内部材間の前方部材の前方に残される。欧州特許第１６５９５４７号明細書は、抽出液（特に、エスプレッソコーヒー）を生成するための飲料マシンに関する。このマシンは、戻しばねを有する移動可能な前部と、アセンブリの外部ハウジング内を通って延在する飲料出口ダクトとを有する淹出ユニット内に、抽出液チャンバを含む。移動可能な前部は、後部と協働し、後部は、ハウジング内を移動可能であり、かつ移動可能な前部に対して押圧されて戻しばねを圧縮することができ、これにより、出口ダクトがアセンブリの外部ハウジング内を通って摺動する。ポッドは、硬質のポッド供給路を経由して外部ハウジングを通して抽出液チャンバへ通され、次に、ポッドは、後部を移動させるためのカム状の経路が設けられた淹出ユニットの移動可能な後部の外部ブッシングによって抽出液チャンバ内に移動される。この機構は、いくつかの問題を含んでいる。ポッドは、淹出チャンバの閉鎖中に移動されなければならず、このことは、遮断の原因となる可能性があり、さらにポッドの保持手段をより複雑なものとする。さらに、淹出チャンバの開放および閉鎖は、ハウジング内の移動可能な後部、ハウジング内の移動可能な前部、およびハウジングを通る出口ダクトの同時的かつ直線的な移動を含む。これは、過度の案内（hyper-guiding）および詰まりまたは互いに対して直線的に移動する様々な部分の不適切な位置合わせの危険性を高める。流体システムは、流体システムの組立てをより複雑にする移動アセンブリを備える。抽出淹出ユニットがポッドを除去するために再び開放されるとき、抽出液チャンバ内に含まれている加圧水が、ハウジングの外側へ射出される可能性がある。さらに、出口ダクトが後退位置にあるとき、占有されていない容積がマシン内において前方部材とケーシングとの間に残される。

米国特許第３，２６０，１９０号明細書および国際公開第２００５／０７２５７４号パンフレットは、コーヒーマシン内でコーヒー缶を位置合わせするための取り外し可能な引出しを有するコーヒーマシンについて開示している。引出しは、コーヒーマシン内へ水平に摺動され、水注入機構に向かって持ち上げられ得る。国際公開第２００６／０２３３０９号パンフレットは、マシン内へのコーヒーカートリッジの導入のための摺動可能な引出しを有するコーヒーマシンについて開示している。引出しは、開位置と閉位置との間で移動可能であり、２つのカートリッジハーフシェルを有し、カートリッジハーフシェルは、引出しが閉位置にあるときは淹出チャンバを形成するように互いに対して枢動可能であり、引出しがマシンから外へ摺動されるときは互いに離れるように枢動可能である。米国特許第６，９６６，２５１号明細書は、コーヒーマシン内でカプセルを位置合わせするための水平に摺動可能な引出しを有するコーヒーマシンについて開示している。マシン内へ摺動されるとき、引出しは、カプセルのための淹出チャンバを形成するために固定カプセルケージに向かって上方へ移動され得る。欧州特許第１５６６１２６号明細書は、コーヒーポッドを収容するための垂直な淹出ユニットを有するコーヒーマシンについて開示している。淹出ユニットは、淹出ユニットを閉鎖するために引き上げられ、ポッドの挿入または除去のために降ろすことのできる、ポッドを保持するための固定された上部および移動可能な下部を有する。

さらなる淹出ユニットは、欧州特許第０７３０４２５号明細書、欧州特許第０８６２８８２号明細書、欧州特許第１２１９２１７号明細書、欧州特許第１４８０５４０号明細書、欧州特許第１６３５６８０号明細書、欧州特許第１６６９０１１号明細書、欧州特許第１７７４８７８号明細書、欧州特許第１７７６０２６号明細書、欧州特許第１８９３０６４号明細書、仏国特許第２４２４０１０号明細書、米国特許第３，２６０，１９０号明細書、米国特許第４，７６０，７７４号明細書、米国特許第５，５３１，１５２号明細書、米国特許第６，９０４，８４０号明細書、米国特許第７，１３１，３６９号明細書、米国特許出願公開第２００５／０１０６２８８号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１０２００８号明細書、国際公開第２００５／００２４０５号パンフレット、国際公開第２００５／０１６０９３号パンフレット、国際公開第２００６／００５７５６号パンフレット、国際公開第２００６／０６６６２６号パンフレット、および国際公開第２００７／１３５１３６号パンフレットに開示されている。

問題は、抽出装置内のカートリッジ内に供給された淹出可能な原材料の最適な抽出に関する。一方、カートリッジのサイズ／原材料の質量比を最小限に抑え、これにより、包装材料ならびに保管および輸送に関するカートリッジの容積が最小限に抑えられ得るように原材料によるカートリッジの充填を最大化する、という輸送上および生産上の必要性がある。この問題に対する解決策は、カートリッジ内に淹出可能な原材料をぎっしり詰めることである。一方、カートリッジを通して抽出用流体（例えば、加熱水）を流通させるために、淹出可能な原材料は、概ね不浸透性である集合体を形成するまでぎっしり詰められるべきではない。言うまでもなく、カートリッジ内の原材料の集合体によって形成された障壁に打ち勝つのに十分な程度まで、流通する抽出流体の圧力を高めることは可能である。しかしながら、この手法は、原材料の集合体内における圧力の低下に起因して抽出速度および飲料調製の大幅な減速につながる。さらに、淹出可能な原材料中に高い圧力で抽出流体を強制的に通過させることは、飲料の味に影響を与え、これをあまりに強くて粗雑にする、淹出可能な原材料の望ましくない固形複合物の抽出につながる。この後者の現象は、当該技術分野では「過抽出（over-extraction）」として知られている。

原材料カートリッジの周囲における抽出装置の正確な機械的閉鎖に関する問題を回避するために、カートリッジ内で原材料を抽出するために使用される加熱水を液圧式閉鎖機構を駆動するためにも使用する液圧式閉鎖システムを用意することが知られている。この場合、閉鎖距離は特別な調節を必要としない。なぜなら、液圧閉鎖力がカートリッジの周囲で抽出装置のカートリッジ支持体を互いに組み付けるからである。このようなシステムの例は、例えば、国際公開第２００８／０３７６４２号パンフレットに開示されている。様々なシステムが、この考えに沿って開発されており、例えば、欧州特許第１２１９２１７号明細書、欧州特許第１３５３５９１号明細書、欧州特許第１４８０５４０号明細書、欧州特許第１５４５２７８号明細書、欧州特許第１７７６０２６号明細書、欧州特許第１９１２５４２号明細書、国際公開第２００５／１１５２０６号パンフレット、国際公開第２００６／００５７３６号パンフレット、および国際公開第２０１１／０４２４００号パンフレットに開示されている。

別の問題は、特に、カートリッジ内へおよびカートリッジを経由して液体を流通させるためにカートリッジの外膜を開口する穿孔部品を抽出装置が有する場合に、使用時に抽出装置からカートリッジを適切に除去することに関する。カートリッジは、穿孔部品に付着し易い。上流の穿孔部品からカプセルを分離するために装置内に移動可能な押圧部材を組み込むことが提案されており、例えば、国際公開第２００７／１３５１３５号パンフレットに開示されている。しかしながら、カートリッジの付着態様を確実に予測することは時として困難である。このため、このような移動可能な押圧部材は、カートリッジを排除できるようにカートリッジを解放するには時として不十分である。予測可能性は、カートリッジが抽出直後に排除されない場合にさらに低くなる。この場合、残留飲料が装置内のカートリッジの周囲で乾燥する可能性がある。これにより、装置内でのカートリッジのランダムな付着が多くなる。

さらなる問題は、抽出前に抽出装置内にカートリッジを適切に位置合わせすることに関する。開位置と閉位置との間で相対的に移動可能な収容部を有する抽出装置内へカートリッジを上方から落下させること、および閉鎖前に収容部間でカートリッジを保持するために保持器を使用することが知られている。このようなシステムは、国際公開第２００７／１３５１３５号パンフレットに開示されている。通常、このようなシステムは、カートリッジの良好な位置合わせをもたらし、収容部の適切な閉鎖を可能にする。しかしながら、時としてカートリッジは、保持器上にカートリッジをほぼ自由に落下させることを可能にするために必要な横方向の公差に起因して横方向に過剰にずれてしまう。このようなずれは、カートリッジの周囲における収容部の閉鎖および封止の問題を招く可能性がある。

したがって、本発明の好ましい目的は、上記した問題の少なくとも一部を解決すること、特に、抽出装置内でのカートリッジの信頼できる位置合わせのためのシステムを提供することである。

本発明は、加熱水などの抽出用液体をカートリッジ内に供給することによってカートリッジ内で原材料（ingredient；成分）を抽出するための装置に関する。本装置は、カートリッジの挿入および／または除去を行うための開位置と、抽出中にカートリッジを収容する抽出チャンバを形成するための閉位置との間で相対的に移動可能である上流および下流のカートリッジ収容部と、抽出チャンバを形成する前に開位置にあるカートリッジ収容部間へ重力により挿入され降下されるカートリッジを受け入れ、重力に抗して保持するためのカートリッジ保持器であって、特に、上流カートリッジ収容部または下流カートリッジ収容部に固定されるか、または上流カートリッジ収容部または下流カートリッジ収容部と一体であるカートリッジ保持器を備えるカートリッジ処理機構とを備える。

一般に、カートリッジは、重力の作用により上方から装置内に挿入されてもよい。また、収容部の開放時におけるカートリッジの排除は、重力によって行われてもよい。

一般に、この装置は、カプセルおよび／またはポッドなどの原材料カートリッジを受け入れるために飲料調製マシンに含まれる。例えば、マシンは、コーヒー、茶、チョコレート、またはスープ用の調製マシンである。具体的には、マシンは、調製される飲料の原材料（挽いたコーヒーまたは茶またはチョコレートまたはカカオまたはミルク粉末など）を含むカートリッジ中に温水または別の液体を通すことによって、抽出（溶解）チャンバ内で飲料を調製するように構成される。

例えば、調製マシンは、使用のためにカートリッジを受け入れ、使用時にカートリッジを排除するように構成された飲料調製ユニット（例えば、抽出装置）と、調製ユニットからカートリッジの排除領域に通じる開口を有するハウジングと、容器内のこの領域に排除されるカートリッジを一杯になるまで収集するための保管空間を形成するキャビティを有する容器とを備える。容器は、使用済みのカートリッジを収集するための領域に挿入可能であり、また、収集されたカートリッジを空にするためにこの領域から取外し可能である。このようなマシンの例は、国際公開第２００９／０７４５５０号パンフレットおよび国際公開第２００９／１３００９９号パンフレットに開示されている。

カートリッジ処理機構は、少なくとも１つのカートリッジ位置合わせ部品、特に、１対の位置合わせ部品であって、上流カートリッジ収容部と下流カートリッジ収容部との間におけるカートリッジの抽出位置合わせの際に、カートリッジ保持器による受入れ時のカートリッジを水平に案内する少なくとも１つのカートリッジ位置合わせ部品をさらに備える。

随意に、カートリッジ位置合わせ部品は、下流カートリッジ収容部に固定されるか、もしくは下流カートリッジ収容部と一体であり、および／またはカートリッジと接触させるための弓形部を有する。

このような位置合わせ部品を設けることによって、カートリッジは、保持器による受入れ時に水平に適切に位置合わせされる。言い換えれば、カートリッジは、上流および下流のカートリッジ収容部と最適に位置合わせされ得る。これにより、その後の抽出のための、カートリッジの周囲におけるカートリッジ収容部の最適な閉鎖が可能となる。

本発明の別の態様は、上述したような装置およびカートリッジを備えるシステムに関する。

本発明のさらに他の態様は、このようなシステムのためのカートリッジの使用およびこのようなシステム内でカートリッジを抽出する方法に関する。

本発明のさらなる特徴および利点は、詳細な説明および特許請求の範囲および図面から明らかとなる。

次に、概略図を参照しながら、本発明について説明する。

抽出装置および原材料カートリッジを有する従来技術のシステムの部分であって、本発明に係るシステムへの改良が施され得る部分を示している。 図１ａに示されている装置であって、本発明に係るシステムの実施形態の改良をさらに取り入れた装置の詳細な部分を示している。 図１ａに示されている装置であって、本発明に係るシステムの実施形態の改良をさらに取り入れた装置の別の詳細な部分を示している。 図１ａに示されている装置であって、本発明に係るシステムの実施形態の改良をさらに取り入れた装置のさらに別の詳細な部分を示している。 抽出装置および原材料カートリッジを有する従来技術のシステムであって、本発明に係るシステムに改良され得るシステムの部分を示している。 図２ａに示されている装置であって、本発明に係るシステムの実施形態の改良をさらに取り入れた装置の詳細な部分を示している。 図２ａに示されている装置であって、本発明に係るシステムの実施形態の改良をさらに取り入れた装置の別の詳細な部分を示している。

次に、図１ａ〜図２ｃに示されている特定の実施形態を参照しながら、本発明について説明する。

これらの図は、原材料カートリッジ９を通して加熱液体（水などの）を流通させることによって飲料を調製するために淹出装置１およびカートリッジ９を組み込んでいるシステムの様々な態様を示している。なお、原材料カートリッジ９は、概ねぎっしり詰められた飲料原材料（例えば、例えばＮＥＳＰＲＥＳＳＯ（商標）として商品化されているような、挽いたコーヒー）を含む、おおよそ軟質であるか、または可撓性であるポッド（例えば、概ね封止された気密性かつ可撓性の外膜（プラスチックまたはアルミニウムの外膜など）から作られた）の形態をしている。

図面に示されているカートリッジ９の特定の実施形態は、原材料キャビティ９’’’を囲んでいる、外周部９’’を有する外膜９’を有する概ね丸いタブレットの形状を有する。外周部９’’は、カートリッジ９の周囲の環状の封止フランジ９’’’’を形成する延在部を有する。このようなカートリッジ９の例は、国際公開第２０１１／０００７２３号パンフレット、国際公開第２０１１／０００７２４号パンフレット、および国際公開第２０１１／０００７２５号パンフレットにより詳細に記載されている。

装置１は、液体供給機構３８を用いて加熱水などの淹出用液体をカートリッジ内に供給することによってカートリッジ９内の原材料を淹出するように構成されている。装置１は、上流カートリッジ収容部７および下流カートリッジ収容部８を有する。上流および下流の収容部７、８は、カートリッジ９の挿入および／または除去を行うための開位置と、淹出中にカートリッジ９を収容する淹出チャンバ１１を形成するための閉位置との間で相対的に移動可能である。

フレーバー飲料（例えば、茶またはコーヒー）は、カートリッジ９内で液体と原材料とを混合し、流路３１’を経由して飲料出口３１で飲料を収集することによって生成される。

図１ａおよび図２ａに示されている特定の実施形態では、上流部７は、装置１への／からの挿入および／または除去を行うときにカートリッジ９を取り扱うための保持部材１０を有する。あるいは、保持部材は、下流部８に固定されてもよいし、または双方の部分７、８に対して相対的に移動可能であってもよい。

カートリッジ保持部材１０は、上方から装置１内へ供給されるときに降下状態にあるカートリッジを受け入れ保持するために、収容部７、８の開位置に残された開放間隙に設けられる。

保持部材１０は、概ね円筒形のまたは「リング」の形態を有する。保持部材１０は、淹出装置１が開位置にあるときにカートリッジ９を予備配置位置に受け入れ保持するように構成された第１のチャンバまたは保持チャンバ１８を備える。また、保持部材１０は、装置１が閉鎖されたときにカートリッジ９を受け入れ、これにより、装置１が再び開放されたときにすぐにカートリッジの除去を可能にするように構成された第２のチャンバまたは排出チャンバ１９を備える。保持チャンバ１８は、重力に抗してカートリッジの縁を保持する同軸保持面２０によって形成されている。面２０の横断面は、部分８が保持チャンバ１８に対して横移動できるように、収容部８よりもわずかに大きくなっている。シリンダ２０の部分は、カートリッジ９が実質的に垂直の姿勢でまたはわずかに傾斜した姿勢で起立することができるようにしている。

チャンバ１８の上部領域には、図１ａに示されているように、重力の作用によりカートリッジ９をチャンバ１８内に挿入できるように十分な幅を有する開口２１が設けられている。

排出チャンバ１９は、保持チャンバ１８に隣接して配置されている。排出チャンバ１９は、装置１が淹出後に再び開放されたときに重力によってカートリッジ９を自由落下させるための下部開口２２を、カートリッジ挿入開口２１と実質的に正反対の位置に有する。

保持部材１０は、閉鎖中に保持部材１０内で部分８を摺動させるために、下流部８の外径よりもわずかに大きな直径を有する円筒形の後部および円筒形の前部を有する。

保持部材１０の２つのチャンバ１８、１９は、摺動（閉鎖）方向を横切るように配置されたカートリッジリテーナ２５によって区分けされている。リテーナ２５は、カートリッジ９の縁９’’’’を支持することのできる１対の円弧形状のリッジを備える傾斜面であってもよい。この傾斜面は、収容平面に対してわずかに傾斜していてもよい。リッジの部分は、内側へ半径方向に突出しており、また、カートリッジの両面でカートリッジの縁を保持する寸法に形成されている。リッジのこの部分のサイズは、収容部材８の直径によって定められる。例えば、リッジのこの部分のサイズは、約１〜４ｍｍであってもよい。

保持部材１０は、後方に突出している１対のアーム２８によって上流部７の側方部に固定されている。したがって、保持部材１０は、上流部７に固定され、すなわち、上流部７に対しては動かないが、閉鎖動作中に下流部８に対して移動可能である。

カートリッジ９を取り扱うために上流部７および下流部８によって形成されたアセンブリ内で動作する保持部材１０についての詳細な説明は、装置１のこの態様を実施するために参照してもよい国際公開第２００７／１３５１３５号パンフレットに記載されている。

開位置と閉位置との間で上流部および下流部を動かすことについては、上記の国際公開第２００７／１３５１３５号パンフレットに詳細に示されている。装置１を動かすために使用することのできるこれ以外の変形形態は、国際公開第２０１１／０４２４００号パンフレットに開示されている。

収容部７、８は、実質的に長手方向の軸線に沿って往復運動させることのできるようにフレームに沿って取り付けられてもよい。カートリッジ９の周囲で収容部７、８を閉鎖するために、上流部および下流部７、８は、これらが、閉位置でカートリッジ９の縁９’’’’を間に挟みながら合わさり外周面で液密係合部を共に形成することのできる位置に向かって互いに接近させられる。

通常、装置１は、液体注入機構を有する流体回路を含む飲料調製マシンに組み込まれる。

したがって、抽出装置１は、液体（冷水（特に、リザーバに貯蔵された）など）の供給源と、リザーバから導管を経由して液体を圧送するためのポンプと、液体を加熱するための加熱器と、淹出チャンバ１１において加熱液体をチャンバ１１内に供給するための入口３８とを含む液体注入機構を有する流体回路と関連付けられてもよい。

チャンバ１１において、加圧され加熱された液体は、カートリッジ９のキャビティ９’’’内に含まれている原材料の抽出によって飲料を生成するためにカートリッジ９内を通って流れ、飲料は、下流部８と関連付けられた出口３１を経由して、例えば、出口３１の下方に配置された使用者のカップまたはマグ内に供給され収集される。

装置１が、封止されたカートリッジ９または部分的に封止されたカートリッジ９内に含まれている原材料を淹出するように構成されているとき、装置１は、カートリッジ開口器３０、３２を含んでもよい。例えば、上流部７は、上流カートリッジ開口器３２を含んでもよく、および／または下流部８は、下流カートリッジ開口器３０を有してもよい。

図１ｂ、図１ｃ、および図１ｄに示されているように、淹出チャンバ１１は、閉じ込め型の膨張空間１２を有し、閉じ込め型の膨張空間１２は、カートリッジ９を収容するための閉位置に収容部７、８があるときにはカートリッジ９によって占有されず、淹出用液体へ原材料をさらすことによって生じるカートリッジ９の膨張時にはカートリッジ９によって占有される。

図１ｃおよび図１ｄにより詳細に示されているように、膨張空間１２は、カートリッジ９が上流部７および下流部８によって収容されたときにカートリッジ９の外周部９’’に隣接する溝または凹部１２’によって形成されてもよい。所望の膨張空間に応じて、溝または凹部１２’は比較的浅くてもよい。言うまでもなく、膨張空間１２の形状は、カートリッジ９の形状および淹出中のカートリッジ９の所望の膨張に依存する。したがって、膨張空間は、必ずしも、淹出チャンバから突出する凹部または溝の形態として設けられるわけではない。

キャビティ９’’’内の原材料が淹出用液体へさらされる前に、外周部９’’は、膨張空間１２内に配置されておらず、図１ｄに示されている点線１２’’を辿っている。この事例では、外周部９’’は、概ね円錐台形の形状を有する。原材料が淹出用液体にさらされると、原材料は、液体によって濡らされ、キャビティ９’’’内で膨張し、これにより、外周部９’’は、膨張空間１２内へ押し入れられ、溝もしくは凹部１２’の形状に向かってまたは溝もしくは凹部１２’の形状に一致するように膨張させられ得る。

膨張空間１２は、閉じ込め型の空間である。したがって、カートリッジ９内で生成された飲料は、空間１２を通してカートリッジ９から外へ流れ出るようにはなっていない。通常、カートリッジ９は、膨張空間１２のレベルで開口されない（例えば、切断されないし、破断されない）。

膨張空間１２は、特に、例えば、３〜２５バール、一般には５〜２０バールの範囲内で液体を加圧するポンプによって、淹出用液体が加圧状態でキャビティ９’’’内に供給されるときに、濡れた原材料の膨張により生じる原材料の過度の流れ抵抗に起因する、淹出用液体による原材料の望ましくない過抽出を抑えるために、キャビティ９’’’内の利用可能な淹出空間を増加させるように機能する。

一般に、膨張空間１２は、カートリッジ９の膨張の前にカートリッジ９を収容するように収容部７、８が閉位置にあるときに、淹出チャンバ１１の容積またはカートリッジ９の原材料キャビティ９’’’の容積の１〜１０％の範囲、特に１〜５％、例えば１．５〜４％の範囲の容積を有する。

膨張時、カートリッジ９は、膨張空間１２の少なくとも５０％、特に、膨張空間１２の少なくとも６０％または７０％を占有してもよい。一般に、膨張時、カートリッジ９は、膨張空間１２の少なくとも８０％、特に、膨張空間１２の少なくとも９０％、例えば、膨張空間１２の少なくとも９５％または９８％を占有する。カートリッジ９による膨張空間１２の占有は、カートリッジ９の可撓性、キャビティ９’’’内の原材料の特質および充填度、ならびにカートリッジ９内への液体の流れの圧力に依存する。

膨張空間１２は、例えば図面の特定の実施形態に示されているように下流部８に形成されてもよい。変形形態では、膨張空間は、上流部または双方の部分に形成されてもよい。

膨張空間１２の形成面１２’は、カートリッジ９の膨張の前、カートリッジ９の対向面９’’から離れる方へわずかに角度を、特に、１０度以下の角度を、例えば５度以下の角度を付けられてもよい。このようなわずかな角度、すなわち、この位置における鋭角の不在は、カートリッジ９がチャンバ１１内で膨張したときにカートリッジ外膜９’が形成面１２’の位置または形成面１２’の周囲で破断されることまたは切断されることを防止する。

図２ｂおよび図２ｃに示されているように、一般に上流部７は、液体をカートリッジ９内に供給するための少なくとも１つの液体注入器３２を有する。カートリッジ外膜９’により、カートリッジの上流面が封止されているとき、このような注入器３２は、外膜９’の上流部を穿孔するための穿孔器３４およびカートリッジ９の穿孔時に液体をカートリッジ９内に注入するための液体注入導管３８を有してもよい。液体注入器３２は、特に、複数の注入穿孔器３４および／または複数の注入導管３８を有する。図示の実施形態では、穿孔器３２は、注入器３２上に環状かつ放射状に配置されている。具体的には、２０個の穿孔器３４が、この実施形態ではこのような方法で配置されている。

穿孔器３４は、概ね先細りの形状、特に、概ね円筒形のおよび／もしくは円錐形の形状または角柱形のおよび／もしくはピラミッド形の形状、例えば、穿孔端３４’を形成する切断面３５を伴う先細り形状を有してもよい。穿孔器３４は、カートリッジ９内へ手動で動かされてもよい。

注入穿孔器３４の内部に、または部分的に穿孔器３４の内部に、液体注入導管３８が形成されていてもよい。具体的には、少なくとも１つの穿孔器３４が、１対の流体導管３８を形成してもよい。

変形形態では、このような穿孔器は、液体注入導管から分離されてもよい。このような場合、穿孔器は、カートリッジを開口するための「単なる」穿孔器であり、液体をカートリッジ内に注入するための「注入」穿孔器３４ではなく、液体は、穿孔器を通してカートリッジ内に注入されず、穿孔器の近傍から注入される。

穿孔器３４は、随意にカートリッジ９の外膜９’の著しい破断または切断なしに、カートリッジ９の外膜９’を変形させる足などの横方向に突出した補強足を伴う基部を有してもよい。穿孔器３４を補強し、破壊による不具合を回避するために、このような足が使用されてもよい。このことは、カートリッジ９の開口能力（カートリッジに対する穿孔器の開口端および貫通角度）およびそのために必要な努力に影響を与えないという利点を有する。

この足は、基部の外周全体の周囲に延在する本体３４’’および／または半径方向にもしくは直径方向にもしくは基部から対角線上に突出する本体３４’’’を有してもよい。

図２ｂおよび図２ｃに示されているように、注入器３２は、注入器３２を上流部７内に固定するための固定機構３２’、例えば、リベットおよび／またはねじを用いて注入器３２を部分７に固定するために互いに離間され環状に配置された開口３２’を有する。

注入器３２は、上流部７の浅い凹部に設けられてもよい。一般に注入器３２は、装置１が堅く閉鎖されたときに加圧下でカートリッジ９内に水を注入するように構成される。注入部３２は、少なくとも１つの水入口および可能ならば穿孔器３４を備えてもよい。

さらに、一般に上流部７は、カートリッジ９の除去時に上流部７から離れる方へカートリッジ９を押圧するための上流カートリッジプッシャ３６を含む。したがって、特に穿孔器３４からのカートリッジ９の容易かつ信頼できる除去のために、プッシャ３６は、収容部７、８が再び開放されたときに注入器３２から離れる方へカートリッジ９を押圧するように移動可能に構成されてもよい。結果として、カートリッジは、穿孔部品３４から解放され、重力によってチャンバ１１から落下する。プッシャ３６の往復運動は、収容部７、８の駆動機構と連係されてもよい。このようなプッシャ３６および抽出装置１へのその組込みは、国際公開第２００７／１３５１３５号パンフレットにより詳細に開示されている。

カートリッジ９の下流部を開口するための、および／または飲料を濾過するための機構３０が設けられてもよい。例えば、機構３０は、装置の閉鎖中に、または淹出動作中にカートリッジの内部で高まる圧力の作用によりカートリッジを穿刺する凸部品を備えるプレートから形成されてもよい。

カートリッジ９の下流部分を開口するための機構３０は、最大で２ｍｍ、特に０．５〜１．５ｍｍの範囲内でカートリッジの穿刺方向への延在部を有する穿刺部品（例えば、ピン、角錐体、および／または円錐体）を有してもよい。

特にカートリッジ外膜９’の下流部が封止されている場合、下流部８は、開口機構３０を組み込んでもよい。このような機構は、１つ以上の穿孔部品（例えば、円錐、ピラミッド、またはピンなどの形状の）を含んでもよい。

一般に機構３０は、プレートとして構成されてもよい。

機構３０は、例えば、環状の膨張空間１２の中央に中心を合わせて配置された、下流部８の開口３０’に固定されてもよい。

カートリッジ開口器を支持する円板形状の機構３０が、図１ａに示されており、図１ｄでは概略的に示されている。機構３０を受け入れるためのキャビティ３０’が、図１ｂおよび図１ｃに示されている。機構３０のための取り付け開口３０’’が、図１ｃに示されている。例えば、機構３０の足は、開口３０’’内に圧力嵌めされるか、クリッピングされるか、螺着されるか、接着されるか、または溶接されてもよい。

下流部８は、例えば、装置１内に挿入されるカートリッジ９の有無および／または種類を識別するためのカートリッジセンサ３０’’’を受け入れるためのキャビティを有してもよい。このようなカートリッジセンサシステムは、国際公開第２０１１／０００７２３号パンフレット、国際公開第２０１１／０００７２４号パンフレット、および国際公開第２０１１／０００７２５号パンフレットに開示されている種類のものであってもよい。

下流穿孔機構３０は、例えば、カートリッジ９内に流通される加圧液体に起因する、機構３０に対するカートリッジ９の加圧下での膨張によってカートリッジ９を開口する遅延式の穿孔機構であってもよい。

図１ｂ、図１ｃ、および図１ｄに示されているように、下流部８は、特に、随意に破断または切断なしに、カートリッジ９を押圧し変形させることによる穿孔機構３０からのカートリッジ９の除去を補助するための下流カートリッジプッシャ３７を備えてもよい。カートリッジプッシャ３７は、付勢ばね３７’によって押圧方向に付勢されてもよい。

図１ｂ〜図１ｄに開示されている特定の実施形態では、プッシャ３７は、カートリッジ９の原材料キャビティ９’’’の外周部９’’を押圧するように配置されている。したがって、プッシャ３７は、カートリッジ９の原材料本体を押圧するのであって、（可能的に自由に変形可能な）カートリッジフランジ９’’’’だけを押圧するわけではない。

具体的には、装置１が、上流カートリッジ穿孔器３４および下流カートリッジ穿孔器３０を有する場合、上流および下流の穿孔器３０、３４のそれぞれと関連付けられたカートリッジプッシャ３６、３７を設けることが好ましい。これにより、装置１の再開放時において装置１からのカートリッジ９の不適切な除去の危険性がなくなる。

ピストン（特に、直線的に移動可能なピストン）の形状をした上流プッシャ３６および／または下流プッシャ３７が設けられてもよい。

装置１（特に、下流部８）は、上流部７と下流部８との間におけるカートリッジの淹出配置３、３’においてカートリッジ９を案内する少なくとも１つのカートリッジ位置合わせ部品３９（特に、１対の位置合わせ部品）を有してもよい。

したがって、カートリッジ９の軸線３’は、開放された状態の上流部７および下流部８の間で適切な高さに誘導されるだけでなく、これらの間で横方向にも位置合わせされる。カートリッジ９の軸線３’は、部分７、８の抽出軸線３と一致するように誘導される。軸線３は、チャンバ１１の中心を通って伸びていてもよい。軸線３’は、図１ａに示されているようにカートリッジ９の中心を通って伸びていてもよい。

カートリッジ９が上流部７と下流部８との間で位置合わせされる場合、位置合わせ部品３９は、特に、カートリッジ９の下方の外周部９’’に配置される。上流部７および下流部８が相対的に閉位置に移動されるとき、随意に位置合わせ部品３９は、カートリッジ９を閉鎖方向に変形させてもよい。

このようなカートリッジ位置合わせ部品３９は、カートリッジ９が保持部材１０のみによって保持される場合にカートリッジ９の位置合わせ不良を防止する。

図１ｂおよび図１ｃに示されているように、位置合わせ部品３９は、上流部７または下流部８からわずかに突出しており、これにより、カートリッジ９は、装置１の開放または閉鎖時に位置合わせ部品３９によって保持されないようになっている。部品３９は、弓形の接触部３９’を有し、これにより、カートリッジ９の弓形の外膜９’（特に、部分９’’）が、部品３９の単一の接触点または接触スポットによって位置合わせされるようになっている。したがって、１対のこのような接触部品３９と保持器１０とを組み合わせることによって、カートリッジ９の水平位置合わせおよびカートリッジ９と抽出装置１との位置合わせを確実にすることができる。

添付の図面に示されているように、保持器１０および位置合わせ部品３９は、必ずしも、上流部７および下流部８の同じ部分に組み付けられるわけではない。保持器１０および位置合わせ部品３９は、同じ部分または異なる部分に組み付けられてもよい。しかしながら、保持器１０および位置合わせ部品３９の機能は、多少異なっている。すなわち、保持器１０は、重力に抗してカートリッジ９を保持し、位置合わせ部品３９は、これらの部分７、８間におけるカートリッジ９の適切な収容のためにカートリッジ９と上流部７および下流部８との位置合わせを調整する。

また、本発明は、上述したようなシステム７、８、９のためのカートリッジ９の使用またはこのようなシステム内でカートリッジ９を抽出する方法に関する。

Claims (16)

1. 抽出用液体をカートリッジ（９）内に供給することによって該カートリッジ（９）内で原材料を抽出するための装置（１）であって、
   前記カートリッジの挿入および／または除去を行うための開位置と、抽出中に前記カートリッジを収容する抽出チャンバ（１１）を形成するための閉位置との間で相対的に移動可能である上流および下流のカートリッジ収容部（７、８）と、
   前記抽出チャンバ（１１）を形成する前に前記開位置にある前記カートリッジ収容部間へ重力により挿入され降下される前記カートリッジを受け入れ、重力に抗して保持するためのカートリッジ保持器（１０）を備えるカートリッジ処理機構と
   を備える装置において、
   前記カートリッジ処理機構が、少なくとも１つのカートリッジ位置合わせ部品（３９）であって、前記上流カートリッジ収容部（７）と前記下流カートリッジ収容部（８）との間のカートリッジ抽出配置（３、３’）において、前記カートリッジ保持器（１０）による受入れ時の前記カートリッジ（９）を水平に案内する少なくとも１つのカートリッジ位置合わせ部品をさらに備え、前記カートリッジ位置合わせ部品（３９）が、前記下流カートリッジ収容部（８）に固定されるか、もしくは前記下流カートリッジ収容部（８）と一体であることを特徴とする装置。
2. 前記カートリッジ位置合わせ部品（３９）が、前記カートリッジと接触させるための弓形部（３９’）を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記カートリッジ収容部（７、８）が前記閉位置にあるときに、前記カートリッジ位置合わせ部品（３９）が前記抽出チャンバ（１１）の周縁下部にまたは該周縁下部の近傍に配置される、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記カートリッジ保持器（１０）が、前記カートリッジ（９）を受け入れ保持するための保持チャンバ（１８）と、前記カートリッジ収容部（７、８）が前記閉位置にあるときに前記カートリッジを受け入れ、前記カートリッジ収容部が前記開位置へ動かされるときに前記カートリッジの除去を可能にするための排出チャンバ（１９）とを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記上流カートリッジ収容部（７）が、前記カートリッジの上流部分を開口するための上流穿孔機構（３４）を支持し、および／または前記下流カートリッジ収容部（８）が、前記カートリッジの下流部分を開口するための下流穿孔機構（３０）を支持する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記カートリッジ収容部（７、８）が前記閉位置から前記開位置へ動かされるときに、前記カートリッジの除去を補助するためのカートリッジ除去機構（３６、３７）を備え、前記カートリッジ除去機構（３６、３７）が、前記上流穿孔機構（３４）から離れる方へ前記カートリッジを押圧するための上流カートリッジプッシャ（３６）、および／または前記下流穿孔機構（３０）から離れる方へ前記カートリッジを押圧するための下流カートリッジプッシャ（３７）を備える、請求項５に記載の装置。
7. 前記上流および前記下流のカートリッジプッシャ（３６、３７）の少なくとも一方が、押圧方向に付勢されているか、または前記上流カートリッジ収容部（７）および前記下流カートリッジ収容部（８）の駆動機構と連係されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記上流および／または前記下流のカートリッジプッシャ（３６、３７）が、
   前記上流カートリッジ収容部（７）および前記下流カートリッジ収容部（８）の開放および閉鎖の方向と概ね平行である、前記カートリッジ（９）を押圧する動作、ならびに／または
   前記抽出チャンバ（１１）の外周部（１２）から前記カートリッジを押圧する動作、ならびに／または
   前記抽出チャンバ（１１）の中央部から前記カートリッジを押圧する動作
   を有する、請求項６または７に記載の装置。
9. 前記上流カートリッジ収容部（７）が、液体を前記カートリッジ（９）内に供給するための少なくとも１つの液体注入器（３２）を備え、該液体注入器（３２）が、前記カートリッジ（９）の外膜（９’）の上流部を穿孔するための１つ以上の穿孔器（３４）の形態をした前記上流穿孔機構と、前記カートリッジの穿孔時に液体を前記カートリッジ内に注入するための１つ以上の液体注入導管（３８）とを支持している、請求項５〜８のいずれか一項に記載の装置。
10. カートリッジ（９）および請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（１）を備えるシステム。
11. 前記上流カートリッジ収容部（７）および前記下流カートリッジ収容部（８）が前記閉位置に相対的に移動されるときに、前記カートリッジ位置合わせ部品（３９）が前記カートリッジ（９）を変形させる、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記抽出チャンバ（１１）が、
    前記カートリッジを収容する前記閉位置に前記カートリッジ収容部（７、８）があるときに、前記カートリッジ（９）によって占有されず、
    前記原材料を前記抽出用液体にさらすことによって生じる前記カートリッジの膨張時に前記カートリッジによって占有される
    閉じ込め型の膨張空間（１２）を有する、請求項１０または１１に記載のシステム。
13. 前記膨張空間（１２）が、前記カートリッジ（９）の膨張前に前記カートリッジ（９）の対向面（９’）から離れる方へわずかに傾斜した面（１２’）によって形成されている、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記膨張空間（１２）が容積を有し、
    前記カートリッジの膨張前に前記カートリッジを収容するための前記閉位置に前記カートリッジ収容部（７、８）があるときに、前記膨張空間の容積が、前記抽出チャンバ（１１）の容積または前記カートリッジ（９）の原材料キャビティ（９’’’）の容積の１〜１０％の範囲内にあり、および／または
    膨張時に、前記膨張空間の容積が、前記膨張空間（１２）の少なくとも５０％の割合で前記カートリッジ（９）によって占有される、請求項１２または１３に記載のシステム。
15. 請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のシステム内でカートリッジ（９）を抽出する方法であって、
    前記上流および下流のカートリッジ収容部（７、８）間において前記カートリッジ保持器（１０）によって前記カートリッジ（９）を受け入れ、保持する工程と、
    前記カートリッジ保持器（１０）による受入れ時に、前記上流カートリッジ収容部（７）と前記下流カートリッジ収容部（８）との間のカートリッジ抽出配置（３、３’）において、前記カートリッジ位置合わせ部品（３９）によって前記カートリッジ（９）を水平に案内する工程と、
    を含む、方法。
16. 請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のシステムのためのカートリッジ（９）の使用。

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