JP7153024B2 - 過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年２月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／４６４，４９０号の利益を主張するものであり、この出願の開示内容は、参照により本明細書に明示的に組み込まれる。

技術分野
本出願及び結果として得られる特許は、概して過冷却飲料に関し、より詳細には、従来の飲料ボトル、缶、及び他の容器内で氷結晶核生成を開始するための過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムに関する。

発明の背景
一般的に説明すると、過冷却飲料の人気がますます高まっている。具体的には、過冷却飲料は、飲料を保持する容器が開封された後に、又はそうでなければ、氷結晶の核形成を開始するように飲料にエネルギーが付与された後に氷結晶が形成され得るように、氷点下の温度まで冷却されることがある。従来の炭酸清涼飲料は、容器が開封されて二酸化炭素が放出されるときに、氷結晶核生成を開始するのに内部に十分なエネルギーを含んでいる可能性がある。しかしながら、水、乳系飲料、スポーツ飲料、コーヒー、紅茶、及びその他などの非炭酸飲料は、氷結晶核生成を開始するために内部に追加のエネルギーを必要とする場合がある。

氷結晶核生成を開始するように追加のエネルギーを提供する１つの方法は、超音波エネルギーを用いることであった。しかしながら、既知の超音波法では、概して、飲料容器と超音波発信機との間の超音波透過材として流体槽が使用される。流体槽の使用は効果的な伝達媒体であり得るが、商業的環境及びその他でのかかる流体の繰り返しの使用は、流出、液だれ、及び他の種類の潜在的な問題に起因して問題となる可能性がある。操作者は、頻繁に流体槽を洗浄して流体槽に補充する必要があった。その上、そうしなければ、消費者にとって不満足な外観がもたらされる場合がある。

発明の概要
本出願及び結果として得られる特許は、過冷却飲料容器のための飲料用核生成器システムを提供する。飲料用核生成器システムは、超音波装置と、超音波装置が内部に位置決めされた超音波ブラケットホルダとを含み得る。超音波ブラケットホルダは、超音波装置と容器との直接接触を可能にするような大きさとされた飲料容器開口を内部に含み得る。

本出願及び結果として得られる特許は、過冷却飲料ボトルを提供する方法を更に説明する。方法は、飲料を過冷却するステップと、超音波装置と直接接触するようにボトルの蓋を配置するステップと、飲料中に超音波エネルギーを発信するステップと、飲料内で氷結晶核生成を引き起こすステップとを含み得る。

本開示のいくつかの態様は、超音波発信機を備えた超音波装置を備える過冷却飲料容器のための飲料用核生成器システムを提供する。飲料用核生成器システムはまた、内部に位置決めされた超音波装置と、内部における飲料容器開口とを備えたフレームを備える。飲料容器開口は、超音波発信機と容器との直接接触を可能にするような大きさとされる。

本開示のいくつかの態様では、容器は、蓋を備えたボトルを備え、且つ飲料容器開口は蓋を受け入れるような大きさとされる。容器との直接接触は蓋との直接接触である。

本開示の上記態様のいずれかでは、超音波装置は接触スイッチを備える。接触スイッチは、飲料容器開口に隣接して位置決めされる。

本開示の上記態様のいずれかでは、フレームは上棚部を備え、且つ上棚部は飲料容器開口を備える。

本開示の上記態様のいずれかでは、超音波装置は、携帯型超音波装置を含む。

本開示の上記態様のいずれかでは、フレームは、熱可塑性プラスチック又はステンレス鋼を含む。

本開示の上記態様のいずれかでは、超音波装置は、流体伝達媒体を使用せずに超音波エネルギーの点発信を行う。

本開示の上記態様のいずれかでは、飲料用核生成器システムは、フレーム上に位置決めされるとともに超音波装置を作動させるように構成されたボタンを更に備える。

本開示の上記態様のいずれかでは、飲料用核生成器システムは、閾値圧力を検知した時点で超音波装置を作動させるように構成された圧力センサを更に備える。

本開示の上記態様のいずれかでは、フレーム及び飲料容器開口は、飲料容器を逆さ位置で受け入れるように構成される。

本開示の上記態様のいずれかでは、超音波装置は、１００ミリ秒～３０秒の時間にわたる、３～１００Ｗの出力で、５～６０ｋＨｚの周波数を有する超音波信号を提供するように構成される。本開示のいくつかの態様では、超音波装置は、１～５秒の時間にわたる、５～１０Ｗの出力で、２０～３０ｋＨｚの周波数の超音波信号を提供するように構成される。

本開示の別の態様は、氷入り飲料製品を提供する方法を提供する。方法は、ボトルの蓋が超音波発信機と直接接触するように蓋を備えたボトル内の過冷却飲料を受け入れることであって、ボトルが逆さ位置にある、受け入れること含む。方法はまた、飲料内で氷結晶核生成を引き起こすために超音波発信機から蓋を通して飲料中に超音波エネルギーを発信することを含む。

本開示のいくつかの態様では、ボトルを受け入れることは、超音波発信機が内部に位置決めされたフレームの飲料容器開口内に蓋を位置決めすることを含む。

本開示の上記態様のいずれかでは、方法は、接触スイッチが閉じること、ボタンが押圧されること、及び／又は圧力センサが閾値圧力を検知することに応答して、超音波装置を作動させて超音波発信機から超音波エネルギーを発信することを更に含む。

本開示の上記態様のいずれかでは、飲料中に超音波エネルギーを発信するステップは、ボトルの蓋を通して流体伝達媒体なしに超音波エネルギーを直接発信することを含む。

本開示の上記態様のいずれかでは、超音波エネルギーは、１００ミリ秒～３０秒の時間にわたる、３～１００Ｗの出力で、５～６０ｋＨｚの周波数を含む。本開示のいくつかの態様では、超音波エネルギーは、１～５秒の時間にわたる、５～１０Ｗの出力で、２０～３０ｋＨｚの周波数を含む。

本出願及び結果として得られる特許のこれら及び他の特徴及び改良点は、いくつかの図面及び添付の特許請求の範囲と併せて解釈される以下の詳細な説明を精査すれば、当業者に明らかになるであろう。

図面の簡単な説明
本開示のより完全な理解のために、ここで、類似の参照符号が類似の部分を表す、添付の図面及び詳細な説明と併せて解釈される、以下の簡単な説明が参照される。

図１は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの斜視図及び動作順序である。 図２は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの代替的な実施形態の斜視図である。 図３Ａは、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの別の代替的な実施形態を示す図である。 図３Ｂは、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの別の代替的な実施形態を示す図である。 図３Ｃは、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの別の代替的な実施形態を示す図である。 図３Ｄは、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの別の代替的な実施形態を示す図である。 図３Ｅは、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの別の代替的な実施形態を示す図である。 図３Ｆは、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの別の代替的な実施形態を示す図である。 図４は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムの別の代替的な実施形態と飲料容器との相互作用の部分平面図である。 図５は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成システムの動作のフローチャートである。 図６は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成システムのユーザインターフェースの連続図である。 図７は、過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システムが設置された製品冷却器の斜視図である。 図８Ａは、様々なシングルサーブ飲料製品包装体に対して種々の場所で試みられた氷結晶の核生成についての試験結果を示している。 図８Ｂは、様々なシングルサーブ飲料製品包装体に対して種々の場所で試みられた氷結晶の核生成についての試験結果を示している。 図８Ｃは、様々なシングルサーブ飲料製品包装体に対して種々の場所で試みられた氷結晶の核生成についての試験結果を示している。 図８Ｄは、様々なシングルサーブ飲料製品包装体に対して種々の場所で試みられた氷結晶の核生成についての試験結果を示している。 図８Ｅは、様々なシングルサーブ飲料製品包装体に対して種々の場所で試みられた氷結晶の核生成についての試験結果を示している。 図８Ｆは、様々なシングルサーブ飲料製品包装体に対して種々の場所で試みられた氷結晶の核生成についての試験結果を示している。 図９Ａは、冷却器から分配される製品からの氷結晶の核生成の実験結果を示す図である。 図９Ｂは、冷却器から分配される製品からの氷結晶の核生成の実験結果を示す図である。 図９Ｃは、冷却器から分配される製品からの氷結晶の核生成の実験結果を示す図である。 図９Ｄは、冷却器から分配される製品からの氷結晶の核生成の実験結果を示す図である。

詳細な説明
概して、氷点下まで冷却される飲料液中では、物理的刺激を与えることによって氷結晶を形成することができる。使用されているいくつかの種類の物理的刺激は、表面に飲料容器を落下させるか若しくはぶつけることによって加えられる衝撃圧、又は飲料の蓋を開封する際の炭酸飲料からのガスの放出によって引き起こされる内圧の急激な降下を含む。しかしながら、圧力降下への依存によって、十分な量の炭酸化又は他の内部ガス圧を有する製品のみに物理的刺激が制限される。また、衝撃圧への依存は、製品に対する損傷のリスクを高める。

過冷却液中で氷結晶の核生成を開始するために使用され得るいくつかの種類の物理的刺激があるが、本明細書では超音波刺激の使用について説明する。具体的には、本明細書では、飲料液に超音波エネルギーを伝達するためのシステム及び方法について説明する。係属中の開示の超音波装置を用いることで、氷入り飲料が、過冷却された飲料から形成されて、消費者体験の向上をもたらし得る。そのような超音波刺激によって、ほぼ全ての飲料製品が過冷却されて一貫した氷結晶形成をもたらすことが可能となる。

概して、超音波装置を使用する場合、水又は他の流体は、超音波発生器と飲料製品の接触領域との間で超音波エネルギーを発信するための伝達媒体として使用される。そのような流体伝達媒体は、超音波搬送及び結晶化レベルを最大化する。しかしながら、水の使用は、飲料製品に関する衛生上の懸念、又は店舗の運営に関する面倒な物流上の懸念を生じさせる。

よって、本明細書では、流体槽又は他の種類の伝達媒体を使用せずに任意の種類の過冷却飲料中及び飲料容器内で氷結晶核生成を開始し得る核生成器が開示される。具体的には、過冷却飲料容器の蓋に超音波を直接付与することによって氷結晶核生成を一貫して開始できることが判明している。蓋の上面はボトル本体のような包装体の他の部分よりも硬質であるため、超音波発信のための接触点として蓋が使用される。蓋の硬質上面の使用によって、発生する超音波発信の損失が最も少なくなることを確実にすることができる。また、異なる飲料包装体の種類の中で設計のばらつきが最も少なく、このことは、使用時に特定の製品包装体によって影響されることなく、より安定した超音波発信を可能にする。よって、本明細書に開示する氷結晶核生成器は、飲料容器内に含まれる過冷却飲料製品中で氷結晶の核生成を開始するように飲料容器の蓋に超音波を直接付与するのを容易にする。

使用時に、消費者は、超音波発信機が飲料製品の蓋と接触するように飲料製品を開示の水無し超音波装置内に逆さまに導入してもよい。超音波発信機からの超音波エネルギーは、蓋の上面から包装体内部の飲料液に伝達される。この物理的刺激によって、蓋近傍の飲料液中にいくつかの氷結晶が生成される。超音波エネルギーの付与後に、消費者は、製品を水無し超音波装置から取り外し、蓋側を上にして飲料製品を直立姿勢に戻してもよい。この回転運動によって、過冷却飲料全体にわたる追加の氷結晶の生成の伝播が容易になる。

ここで、いくつかの図を通して類似の符号が類似の要素を指す、図面を参照すると、図１は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システム１００の例を示している。本明細書では過冷却飲料として説明されているが、炭酸飲料、非炭酸飲料、ソーダ、紅茶、コーヒー、水、牛乳、スムージー、飲むヨーグルト、又はスラリー、懸濁液、固体と液体との不均質若しくは均質な混合物を含む他の流動性食品などの、かかる任意の流体材料又は流動性材料が本明細書で使用されてもよい。

水無し氷結晶核生成器システム１００は、ボトル、缶、及びその他などの任意の種類の従来の容器１０６内の、炭酸飲料及び非炭酸飲料の両方を含む、任意の種類の飲料１０１又は他の消費可能な流動性製品と共に使用されてもよい。飲料容器１０６は、ガラス、金属、熱可塑性プラスチック、又は他の種類の材料から作製されてもよい。飲料容器１０６は、従来の蓋１２０によって密封されてもよい。蓋１２０は、金属、熱可塑性プラスチック、又は他の種類の材料から作製されてもよい。蓋１２０は、キャップ、王冠、タブ、又は任意の他の種類の蓋を含み得る。蓋１２０は、飲料容器１０６内に収容された飲料１０１にアクセスするために消費者によって開封される。

一般的に説明すると、飲料容器１０６は、従来の冷却器、販売店、自動販売機、又はその他の中で均一な過冷却温度に維持される。過冷却温度は、飲料１０１の氷点よりも低いが、飲料１０１の均質な核生成が発生する温度よりも高い。冷却器又は他の設備から取り外された時点で、飲料容器１０６は、飲料１０１中で氷結晶の核生成を開始するように、水無し氷結晶核生成器システム１００内に配置されてもよい。

水無し氷結晶核生成器システム１００は、飲料容器１０６を受け入れるような大きさとされた開口部１０４を備えたフレーム１０２を含む。フレーム１０２は、熱可塑性プラスチック、ステンレス鋼、及びその他などの任意の好適な種類の剛性材料から作製されてもよい。フレーム１０２は、任意の好適な大きさ、形状、又は構成を有し得る。具体的には、フレーム１０２は、超音波装置１１６がフレーム１０２内に位置決めされて支持されることを可能にするような大きさとされてもよい。水無し氷結晶核生成器システム１００はまた、飲料容器開口１１２が内部に位置決めされたフレーム１０２に結合された上棚部１１０を含む。開口１１２は、飲料容器１０６の蓋１２０を受け入れるような大きさとされる。開口１１２はまた、飲料容器１０６の首部１１４の一部分も受け入れるような大きさとされてもよい。飲料容器開口１１２は、超音波装置１１６の超音波発信機１１８の周りに位置決めされてもよい。開口１１２は、飲料容器１０６の蓋１２０が超音波発信機１１８と物理的に接触することを可能にする。飲料容器開口１１２は、超音波発信機１１８と接触するように飲料容器１０６を内部に位置決めして支持するような大きさとされてもよい。

図１の例では、開口部１０４及び飲料容器開口１１２は、飲料容器１０６の蓋１２０を内部に位置決めして支持するような大きさとされる。飲料容器１０６は、図１に示す例では代替的にボトル１０６と称される。飲料容器開口１１２が調整可能であってもよく、且つ／又は異なる大きさの飲料容器開口１１２を備えた異なる棚部１１０が、異なる大きさ及び形状の飲料容器１０６を収容するために使用されてもよい。本明細書では、他の構成要素及び他の構成が使用されてもよい。

いくつかの実施態様では、フレーム１０２は、段付きキャップガイド（図示せず）の上に位置決めされた多数の支持アームを含み得る。支持アームは、異なる包装体の大きさを支持するのに対応するようにばね負荷されてもよく、その一方で、段付きキャップガイドは、異なるキャップの大きさに対応するようにばね負荷されてもよい。使用時に、飲料容器１０６を下降させるときに、支持アームは、容器１０６の幅に適合するように回転する。つまり、支持アームは、容器１０６の周りを回転し、容器１０６をフレーム１０２内に支持するために容器１０６に接触する。次いで、容器１０６の重量によって、容器１０６が超音波発信機１１８と接触して適切に超音波発信機１１８の中心に位置するように段付きキャップガイドが下方に押圧される。その後、超音波装置１１６を作動させてもよい。

ユーザインターフェース１０８は、核生成器システム１００の前面に位置決めされる。ユーザインターフェース１０８は、核生成器システム１００の動作状態を表す１つ若しくは複数の表示灯又は他のディスプレイを含み得る。ユーザインターフェース１０８はまた、核生成器システム１００の動作を作動させるために使用者によって作動可能な１つ若しくは複数のボタン又はスイッチを含み得る。図１に示すように、ユーザインターフェース１０８は、ボタンを取り囲む光リングを備えたボタンを含む。ボタンを押圧することによって、核生成器システム１００の動作が開始される。また、本明細書ではスイッチなどの他の種類の開始装置を使用してもよい。光リングは、核生成器システム１００の異なる動作状態を表すために、閃光を発するか、点滅するか、円を描くか、且つ／又は色を変化させるように動作してもよい。

超音波発信機１１８は、超音波装置１１６に結合されるとともに、超音波装置１１６によって生成された超音波信号１２２を飲料容器１０６の蓋１２０に発信するように構成される。超音波装置１１６は、従来の設計のものであってもよく、且つ任意の好適な大きさ、形状、構成、又は周波数域を有し得る。一例では、超音波装置１１６は携帯型であってもよい。超音波装置１１６の例は、２８ｋＨｚのボルト締めランジュバン型振動子である。超音波装置１１６の別の例は、日本の株式会社タカラトミーアーツによって販売されている「ソニックアワー（Sonic Hour）」超音波発信機である。本明細書では、他の種類の超音波装置及び発信機が使用されてもよい。

超音波装置１１６は、飲料製品１０６の蓋１２０と超音波発信機との間の下向き圧力が０～２０Ｎであり、飲料製品１０６の蓋１２０と超音波発信機１１８との間の接触領域が直径１～３０ｍｍであり、１００ミリ秒～３０秒の時間にわたる、３～１００Ｗの出力で、５～６０ｋＨｚの周波数を有する超音波信号を提供するように構成されてもよい。いくつかの実施態様では、２８ｋＨｚの周波数は、３０ｍｍの接触領域への、０Ｎの追加の下向き圧力（下向き圧力は製品の重量のみによって加えられる）と共に、１～５秒にわたって、５～１０Ｗの出力で使用される。

使用時に、超音波装置１１６はフレーム内に位置決めされてもよい。飲料容器１０６は、冷却器又は他の種類の過冷却冷蔵装置から取り外されてもよく、且つ水無し氷結晶核生成器システム１００内に逆さ位置で導入されてもよい。図１に示すボトル１０６の使用の場合、ボトル１０６の蓋１２０は、開口部１０４に挿通されて飲料容器開口１１２に挿入されてもよい。飲料容器開口１１２は、超音波装置１１６の超音波発信機１１８と接触するようにボトル１０６を内部に支持してもよく、この時点で、超音波装置１１６を作動させる。例えば、超音波装置１１６を作動させるために、ユーザインターフェース１０８上のボタンが選択されてもよい。したがって、超音波装置１１６は、発信機１１１８によって蓋１２０を通して飲料容器１０６内の飲料１０１中に伝達される超音波エネルギー１２２を生み出す。

したがって、氷結晶核生成プロセスは、蓋１２０の周りでの氷結晶１２４の形成で開始してもよい。飲料容器１０６は、数秒程度にわたって水無し氷結晶核生成器システム１００内に留まるだけでよい。水無し核生成器システム１００から飲料容器１０６を取り外した時点で、消費者は、飲料容器１０６の向きを直立位置に定めてもよい。追加の氷結晶１２６は、飲料１０１を通しての核生成プロセスの伝播の結果として形成される。そして、消費者は、氷入りの飲料を味わうことができる。

水無し氷結晶過冷却飲料用核生成器システム１００内でのボトル１０６の逆さ位置での使用によって、飲料容器１０６がガラス製、金属製、又は熱可塑性プラスチック製であるかにかかわらず、優れた氷結晶核生成が促進されることが分かった。超音波発信機１１８の周りに位置決めされた蓋１２０の使用によって、飲料容器２０の側部、底部、又は他の領域からの発信と比較して飲料１０１中への増加した超音波エネルギーの伝達がもたらされ得る。具体的には、蓋１２０の硬質で、平坦且つ比較的コンパクトな表面の使用によって、図８Ａ～図８Ｆを参照して以下により詳細に説明するように、内部での氷結晶核生成の向上のために蓋１２０を通るエネルギー損失が抑制され得る。

したがって、水無し氷結晶核生成器システム１００は、超音波伝達媒体として流体槽を使用せずに過冷却飲料１０１中での氷結晶核生成を促進する。流体槽のように広い領域を通じて超音波エネルギーを発信するのではなく、水無し氷結晶核生成器システム１００は、流体槽又は他の種類の伝達媒体の使用を取り巻く問題なしに、過冷却飲料１０１中での氷結晶核生成の向上のために点接触によって超音波エネルギーを提供する。

図２は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システム２００の代替的な実施形態の斜視図である。水無し氷結晶核生成器システム１００は、上で説明したような、光リングを備えたボタンとは対照的にユーザインターフェース１０８上のディスプレイ２０２を伴うが、上で図１において説明したものと実質的に同じである。また、圧力センサ２０４は、超音波発信機１１８の上部に位置決めされる。ユーザインターフェース１０８上のボタンを用いた水無し氷結晶核生成器システム１００の作動とは対照的に、水無し氷結晶核生成器システム２００は、圧力センサ２０４に加わる閾値圧力を検知した時点で作動させる。閾値圧力の検知に基づいて水無し氷結晶核生成器システム２００を作動させるので、ディスプレイ２０２上にボタンが含まれない。いくつかの実施態様では、ボタンと圧力スイッチ２０４の両方が使用されてもよい。例えば、消費者がユーザインターフェース１０８上のボタンを作動させた時点で、水無し氷結晶核生成器システム２００を作動させる前に圧力センサ２０４によって閾値圧力も検知されていることを確実にするために、確認が行われてもよい。

いくつかの実施態様では、閾値圧力は、飲料１０１を内部に有する飲料容器１０６の重量とほぼ等しくてもよい。いくつかの例では、予想される最も軽い飲料容器１０６が閾値圧力として使用されてもよい。いくつかの例では、水無し氷結晶核生成器システム２００は、水無し氷結晶核生成器システム２００内への飲料容器１０６の導入時の跳ね上がり又は他の一時的な影響を考慮に入れるために所定期間の間に閾値圧力を検知した時点で作動させてもよい。別の例では、閾値圧力は、消費者が飲料容器１０６に下向きの力を加えることを確実にするために飲料容器１０６の重量よりも大きくてもよい。消費者によって与えられた追加の下向きの力によって、飲料１０１中への超音波エネルギーの発信を増加させることが更に容易にされてもよい。本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他の閾値圧力が使用されてもよい。

図３Ａ～図３Ｆは、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システム３００の別の代替的な実施形態を示している。図３Ａに示すように、氷結晶核生成器システム３００は、フレーム１０２内に収納された超音波装置１１６の上に露出させた超音波発信機１１８を含む。図５を参照して以下により詳細に示し説明するように、氷結晶核生成器システム３００の動作状態を表すための、ディスプレイ３０２が、図３Ｂに示すようにフレーム１０２の前面に設けられる。氷結晶核生成器システム３００の動作がいつ完了したのかを表すための表示部３０６もフレーム１０２の前面に設けられる。超音波装置１１６を作動させるように構成されたボタン３０４もフレーム１０２の前面に設けられる。

超音波発信機１１８の上部にはボトルホルダ３０８が取り付けられる。ボトルホルダ３０８は、上で説明した開口１１２と実質的に同様であってもよい。ボトルホルダ３０８は、フレーム１０２における対応する凹部３１７内に受け入れられるような大きさとされる取付フランジ３１５を含む。ボトルホルダ３０８は、図３Ｅ及び図３Ｆを参照して以下に説明するように、超音波発信機１１８と直接接触するように異なる大きさの包装体を受け入れて包装体の向きを定めるのに対応するように交換可能であってもよい。

図３Ｃに示すように、前面カバー３１０は、ディスプレイ３０２を保護し、ボトルホルダ３０８の周囲に追加の支持を与えて開口部１０４を形成する。例えば、前面カバー３１０は、ボトルホルダ３０８内に包装体が導入されている間に転倒しないように、受け入れた包装体を支持する。前面カバー３１０はまた、使用中の偶発的な損傷、摩耗及び破断からディスプレイ３０２及び表示部３０６を保護する。

図３Ｄに示すように、ボトルホルダ３０８は、傾斜面３１２と開口３１４とを含む。開口３１４は、超音波発信機１１８と直接接触するようにボトルの蓋を受け入れて蓋の向きを定めるような大きさとされる。図３Ｅに示すように、ボトルホルダ３０８は、異なる大きさのボトルを収容するように選択されてもよい。図３Ｅに示すように、ボトルホルダ３１６は、３３～３８ｍｍなどの、より大きな直径を備えた開口３１４を有し得る。対照的に、図３Ｆに示すように、ボトルホルダ３１８は、２８～３３ｍｍなどの、より小さな直径を備えた開口を有し得る。よって、氷結晶核生成器システム３００は、異なるボトルの大きさに対応するようにボトルホルダ３１６又はボトルホルダ３１８のいずれかを有するように修正することができる。

図４は、本明細書で説明され得る過冷却飲料１０１用の水無し氷結晶核生成器システム４００の別の代替的な実施形態と飲料容器１０６との相互作用の部分平面図である。水無し氷結晶核生成器システム１００は、超音波発信機１１８の上部に組み込まれた接触スイッチ４０２を伴うが、上で図１において説明したものと実質的に同じである。ユーザインターフェース１０８上のボタンを用いた水無し氷結晶核生成器システム１００の作動とは対照的に、飲料容器が接触スイッチ４０２を閉じた時点で水無し氷結晶核生成器システム４００を作動させる。接触スイッチ４０２が閉じることに基づいて水無し氷結晶核生成器システム４００を作動させるので、ユーザインターフェース１０８上にボタンが含まれなくてもよい。いくつかの実施態様では、ボタンと接触スイッチ４０２の両方が使用されてもよい。例えば、消費者がユーザインターフェース１０８上のボタンを作動させた時点で、接触スイッチも閉じられていることを確実にするために確認が行われてもよい。いくつかの実施態様では、図１～図３を参照して上で説明した作動機構のいずれか又は全てが使用されてもよい。

図５は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成システムの動作のフローチャートである。図４の方法は、上で説明した水無し氷結晶核生成システムの実施形態のいずれかと共に使用されてもよい。５０２では、水無し氷結晶核生成システムが待機状態にある。５０４では、製品が開口部１０４を通して受け入れられ、開口１１２を通して製品の蓋を超音波発信機１１８と物理的に接触させる。水無し氷結晶核生成システムは、製品を受け入れた後に作動される。例えば、水無し氷結晶核生成システムは、ユーザインターフェース１０８における作動ボタンの選択を受信した時点、接触スイッチ４０２が閉じられたことを検出した時点、及び／又は圧力センサ２０４によって閾値圧力を検出した時点のうちの１つ又は複数の時点で、作動させてもよい。５０６では、超音波装置１１６が、超音波発信機１１８に超音波エネルギーを発信するように作動し、次に、超音波発信機１１８が、製品の蓋の上面に超音波エネルギーを伝達する。次いで、製品の蓋の剛性上面が、内部に収容された飲料製品に超音波エネルギーを伝達する。５０８では、所定期間後に、超音波装置１１６が超音波エネルギーの発信を停止する。例えば、所定期間は１～３秒であってもよい。別の例では、所定期間は３～５秒であってもよい。

図６は、本明細書で説明され得る過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成システムの動作と同期されるユーザインターフェースディスプレイ２０２の連続図である。図６に示すように、ディスプレイ２０２は、水無し氷結晶核生成システムの異なる動作状態を反映するように外観を変化させてもよい。６０２では、水無し氷結晶核生成システムは、任意の光又は他の指標を能動的に表示しないディスプレイ２０２によって表すように待機状態にある。それゆえ、ボトルに点灯がないことは、消費者が過冷却飲料を水無し氷結晶核生成システムに導入し得ることを消費者に表す。６０４では、製品が水無し氷結晶核生成システムによって受け入れられる。図６に示すように、ディスプレイ２０２は、蓋に近接する飲料ボトルの一部分を点灯させる。例えば、圧力センサ２０４又は接触スイッチ４０２が製品の存在を検出した時点で、ディスプレイ２０２は、水無し氷結晶核生成システムの作動が差し迫っていることを表すか、又はそうでなければ、水無し氷結晶核生成システムが作動していることを表してもよい。代替的に、６０４での表示は、ユーザインターフェース１０８上のボタンの選択を受信した時点で示されてもよい。６０６及び６０８では、ディスプレイ２０２は、超音波装置１１６がオンである間の動作の進行を表す。図６に示すように、ボトルの点灯照度が徐々に上がっている。６１０では、水無し氷結晶核生成システムが動作を完了し、消費者が消費のために製品を取り外し得るという指標が与えられる。図６に示すように、ボトルが完全に点灯している。追加的に、消費のために製品を取り外してもよいことを消費者に知らせるために「ＯＫ」メッセージを点灯させる。

図７は、過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システム７０４が設置された製品冷却器７０２の斜視図である。上で説明した水無し氷結晶核生成器システム４００として具体化されるように示されているが、製品冷却器７０２は、システム１００、２００、４００又はこれらの変形形態のいずれかを設置していてもよい。製品冷却器７０２は、温度制御室（図示せず）から製品ポート７０８に製品を分配するためのユーザインターフェース７０６を含む。冷却器７０２から分配された製品は、過冷却温度に維持されてもよい。次いで、氷入り飲料を作製するために、消費者によって製品が水無し氷結晶核生成器システム４００内に導入されてもよい。

例
図８Ａ～図８Ｆは、様々な過冷却されたシングルサーブ飲料製品包装体に対して種々の場所で試みられた氷結晶の核生成についての試験結果を示している。示すように、図８Ａ～図８Ｆの網掛け矢印は、その場所での超音波エネルギーの付与によって製品包装体内での氷結晶の核生成がもたらされた、試験の成功を表している。同様に、パターン付き矢印は、その場所での超音波エネルギーの付与によって製品包装体内での氷結晶の核生成がもたらされなかった、試験結果の失敗を表している。試験した場所は、蓋８０２、包装体８０４の肩部、包装体８０６の側部、及び包装体８０８の基部を含む。

図８Ａは、試験の唯一の成功が蓋８０２への超音波エネルギーの付与によるものであった、金属製王冠蓋を備えたガラス製ボトル８１０を示している。例えば、ガラス製ボトル８１０は、１２オンスのコカ・コーラのガラス製ボトルであってもよい。図８Ｂは、全ての場所で試験の成功がもたらされた、硬質のプラスチック製蓋を備えた起伏のついたプラスチック製ボトル８１２を示している。例えば、ボトル８１２は、２０オンスのコカ・コーラのペットボトルであってもよい。図８Ｃは、試験の唯一の成功が蓋８０２への超音波エネルギーの付与によるものであった、硬質のプラスチック製蓋を備えた、直線壁を有するプラスチック製ボトル８１４を示している。例えば、ボトル８１４は、５００ｍＬのい・ろ・は・す水のボトルであってもよい。図８Ｄは、試験の成功が蓋８０２及び肩部８０４において得られた、硬質のプラスチック製蓋を備えた丸みのあるプラスチック製ボトル８１６を示している。例えば、ボトル８１６は、５００ｍＬのアクエリアスビタミンのボトルであってもよい。図８Ｅは、試験の唯一の成功が蓋８０２への超音波エネルギーの付与によるものであった、大きなアルミニウム製蓋を備えたアルミニウム製ボトル８１８を示している。例えば、ボトル８１８は、２５０ｍＬのジョージアコーヒーのボトルであってもよい。図８Ｆは、全ての場所で試験の成功がもたらされた、標準的な大きさのアルミニウム製蓋を備えたアルミニウム製ボトル８２０を示している。例えば、ボトル８２０は、２５０ｍＬのファンタのボトルであってもよい。

図９Ａ～図９Ｄは、冷却器から分配される製品からの氷結晶の核生成の実験結果を示している。図９Ａ～図９Ｄの列の各々は、冷却器内の製品の列に対応する。例えば、列９０２～９１４は、冷却器内の製品の第１の列～第６の列に対応する。図９Ａ～図９Ｄの列９１６の各々は、冷却器の底部からの製品の場所に対応する。例えば、列１ ９０２は、冷却器内の列に１９個の製品を有する。対照的に、列６ ９１４は、冷却器内に１０個の製品を有する。試験結果８１８の成功は、その場所の製品中で氷結晶の所望の核生成が発生したことを表すために網掛け四角形で示されている。満足できる試験結果９２０は、飲料中で氷結晶が核生成を起こしたがその場所の飲料製品中に十分に伝播しなかったことを表すために斜線パターン付き四角形で示されている。例えば、満足できる試験結果は、氷結晶核生成が飲料の上部３分の１でのみ発生したことを表してもよい。負の試験結果９２４は、その場所の製品中で氷核生成が発生しなかったことを表すために交差パターン付き四角形で示されている。

図９Ａは、冷却器内において－４℃の温度に冷却された５００ｍＬのコカ・コーラ飲料についての試験結果９０２を示している。水無し氷結晶核生成器システムは、７０Ｗの出力で２８ｋＨｚの超音波信号を生み出すように構成される。図９Ｂは、同じ設定での試験結果９２２を示しているが、水無し氷結晶核生成器システムは５Ｗの出力で２８ｋＨｚの超音波信号を生み出すように構成される。図９Ｃは、同じ設定での試験結果９２６を示しているが、水無し氷結晶核生成器システムは１０Ｗの出力で２８ｋＨｚの超音波信号を生み出すように構成される。電気出力が高い場合には、氷結晶の核生成が成功する可能性がより高くなるが、大きな電気出力によって、設備コスト、電気使用コスト、及び関連する電気部品の大きさも増加する。追加的に、電気出力がより大きいことはまた、氷結晶の過剰な核生成に起因する製品の望ましくない噴出の可能性も高める。それゆえ、許容可能な量の満足できる結果及び負の結果を伴う、一貫した核生成の成功をもたらすのに十分な最小出力レベルを特定することが望ましい。図９Ａ～図９Ｃの試験結果から示すように、５～１０Ｗの出力レベルは、この目的を達成するに十分である。

図９Ｄは、冷却器内において－４℃の温度に冷却された５００ｍＬのコカ・コーラ飲料についての試験結果９２８を示している。水無し氷結晶核生成器システムは、５Ｗの出力で４０ｋＨｚの超音波信号を生み出すように構成される。示すように、試験結果のより大部分が、図９Ｂの試験結果と比較して負の試験結果をもたらした。それゆえ、低周波超音波信号は、高周波超音波信号での結果よりも一貫した結果を生み出し得ることが分かっている。いくつかの実施態様では、水無し氷結晶核生成器システムの周波数は、２０～３０ｋＨｚとなるように構成される。

前述の内容が本出願及び結果として得られる特許のある特定の実施形態のみに関するものであることは明らかであるはずである。以下の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される本発明の一般的な趣旨及び範囲から逸脱せずに本明細書において数多くの変更及び修正が当業者によって加えられ得る。

Claims (18)

1. 首部及び蓋を有する過冷却飲料容器のための飲料用核生成器システムであって、
   超音波発信機を備え、超音波信号を生成するように構成された超音波装置と、
   前記超音波装置が内部に位置決めされたフレームであって、飲料容器開口を内部に備える前記フレームと
   を備え、
   前記飲料容器開口が、前記超音波発信機と前記容器との直接接触を可能にするような大きさとされ、それにより、前記超音波装置によって生成された前記超音波信号が前記超音波発信機によって前記容器に直接発信されてそのまま当該容器に提供されて前記容器内の飲料内で氷結晶核生成を引き起こすようにされており、
   前記飲料容器開口は、前記蓋を受け入れるような大きさとされ、それにより、前記容器が前記飲料容器開口に受け入られた際に、前記飲料容器開口が、前記首部を位置決めして支持するようにされており、
   前記容器との前記直接接触が前記蓋との直接接触である、飲料用核生成器システム。
2. 前記超音波装置が接触スイッチを備える、請求項１に記載の飲料用核生成器システム。
3. 前記接触スイッチが、前記飲料容器開口に隣接して位置決めされる、請求項２に記載の飲料用核生成器システム。
4. 前記フレームが上棚部を備え、且つ前記上棚部が前記飲料容器開口を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
5. 前記超音波装置が、携帯型超音波装置である、請求項１～４のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
6. 前記フレームが、熱可塑性プラスチック又はステンレス鋼を含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
7. 前記超音波装置が、流体伝達媒体を使用せずに超音波エネルギーの点発信を行う、請求項１～６のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
8. 前記フレーム上に位置決めされるとともに前記超音波装置を作動させるように構成されたボタンを更に備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
9. 閾値圧力を検知した時点で前記超音波装置を作動させるように構成された圧力センサを更に備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
10. 前記フレーム及び前記飲料容器開口が、飲料容器を逆さ位置で受け入れるように構成される、請求項１～９のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
11. 前記超音波装置が、１００ミリ秒～３０秒の時間にわたる、３～１００Ｗの出力で、５～６０ｋＨｚの周波数を有する超音波信号を提供するように構成される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の飲料用核生成器システム。
12. 前記超音波装置が、１～５秒の時間にわたる、５～１０Ｗの出力で、２０～３０ｋＨｚの周波数を有する超音波信号を提供するように構成される、請求項１１に記載の飲料用核生成器システム。
13. 氷入り飲料製品を提供する方法であって、
    ボトルの蓋が超音波発信機と直接接触するように前記蓋を備えた前記ボトル内の過冷却飲料を受け入れることであって、前記ボトルが逆さ位置にある、前記受け入れることと、
    前記飲料内で氷結晶核生成を引き起こすために前記超音波発信機から前記蓋を通して前記飲料中に超音波エネルギーを発信することと
    を含む、方法。
14. 前記ボトルを受け入れることは、前記超音波発信機が内部に位置決めされたフレームの飲料容器開口内に前記蓋を位置決めすることを含む、請求項１３に記載の方法。
15. 接触スイッチが閉じること、ボタンが押圧されること、及び／又は圧力センサが閾値圧力を検知することに応答して、超音波装置を作動させて前記超音波発信機から前記超音波エネルギーを発信することを更に含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 前記飲料中に超音波エネルギーを発信するステップが、前記ボトルの前記蓋を通して流体伝達媒体なしに超音波エネルギーを直接発信することを含む、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記超音波エネルギーが、１００ミリ秒～３０秒の時間にわたる、３～１００Ｗの出力で、５～６０ｋＨｚの周波数を有する、請求項１３～１６のいずれか一項に記載の方法。
18. 前記超音波エネルギーが、１～５秒の時間にわたる、５～１０Ｗの出力で、２０～３０ｋＨｚの周波数を有する、請求項１７に記載の方法。

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