JP7348954B2 - 凸状超音波発信機を有する水無し氷結晶核生成器 - Google Patents

Description

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十分なエネルギーを内部に含んでいることがある。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ことがある。

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ることがあるが、商業的環境及びその他でのそのような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ことがある。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る。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ことがある。

発明の概要
本開示の第１の態様では、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、超音波発信機を有する超音波装置を含んでもよい。飲料用核生成器システムはまた、超音波装置が内部に位置決めされたフレームを含んでもよい。フレームは、超音波発信機の第１の面と接触するように容器の蓋を位置決めするように構成した。超音波発信機の第１の面は凸面を備える。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、凸面は、第１の面の中心位置に位置決めされる。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、凸面は、第１の面の中心に位置決めされる。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、凸面は、第１の面に取り付けられる別個の構成要素である。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、第１の面及び凸面は材料が異なる。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、凸面はポリマである。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、飲料用核生成器システムは、フレームに結合された前面カバーを含んでもよい。フレームは、頂点が前面カバーから離れるように位置決めされた支持面を備える。飲料用核生成器システムは、前面カバーと頂点との間で支持面に沿って位置決めされた複数の支持部を含んでもよい。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、複数の支持部は、頂点の第１の側で支持面に沿って位置決めされた第１の支持部と、頂点の第２の側で支持面に沿って位置決めされた第２の支持部とを備える。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、複数の支持部は、柔軟な材料から形成される。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、柔軟な材料は、発泡体又はエラストマである。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、フレームは、超音波発信機の第１の面と接触するように、逆さ位置にある容器の蓋を位置決めするように構成される。

本開示の第１の態様のいくつかの実施態様では、超音波発信機は、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。

本開示の第２の態様では、氷入り飲料製品を提供する方法は、ボトルの蓋が超音波発信機の第１の面と直接接触するように蓋を有するボトル内の過冷却飲料を受け入れることを含む。超音波発信機の第１の面は凸面を備える。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の凸面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。

本開示の第２の態様のいくつかの実施態様では、凸面は、第１の面の中心位置に位置決めされる。

本開示の第２の態様のいくつかの実施態様では、凸面は、第１の面に取り付けられる別個の構成要素である。

本開示の第２の態様のいくつかの実施態様では、第１の面及び凸面は材料が異なる。

本開示の第２の態様のいくつかの実施態様では、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内に逆さ位置の蓋を位置決めすることを含む。

本開示の第２の態様のいくつかの実施態様では、フレームは支持面を備え、複数の支持部は支持面に沿って位置決めされる。

本開示の第２の態様のいくつかの実施態様では、複数の支持部は、柔軟な材料から形成される。

本開示の第２の態様のいくつかの実施態様では、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の周波数を備える。

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。

本明細書で説明することができ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。 水無し氷結晶核生成器システムに対する２つの異なる向きを有する飲料容器のうちの１つの斜視図である。 水無し氷結晶核生成器システムに対する２つの異なる向きを有する飲料容器のうちの１つの斜視図である。 水無し氷結晶核生成器システムに対する２つの異なる向きを有する飲料容器のうちの１つの断面図を示す。 水無し氷結晶核生成器システムに対する２つの異なる向きを有する飲料容器のうちの１つの断面図を示す。 凸面を備える超音波発信機を有する水無し氷結晶核生成器システムである。 凸面を形成するために超音波発信機にポリマが結合された水無し氷結晶核生成システムの実施形態である。 本明細書で説明することができる、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。 包装体ホルダが超音波発信機に対する包装体の望ましい向きを確実にするための複数の支持部を備える、水無し氷結晶核生成器システムの図を示す。 包装体ホルダが超音波発信機に対する包装体の望ましい向きを確実にするための複数の支持部を備える、水無し氷結晶核生成器システムの図を示す。 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。

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点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することができ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、氷入り飲料を、過冷却された飲料から形成して、消費者体験の向上をもたらすことができる。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、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、水又は他の流体が使用される。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。

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。しかしながら、蓋の上面が超音波発信機の表面と平行に向いていない場合、超音波発信の実質的な損失は、蓋の接合部及び包装体のねじ山で発生することがある。超音波発信機に対してある角度をなす包装体によって引き起こされる超音波発信のこの損失は、次に、正常に氷結晶核生成を開始するには不十分な、過冷却飲料への超音波エネルギー伝達を引き起こすことがある。したがって、超音波発信機と囲いの上面との間の良好な接触は、飲料液への、より効果的で信頼性のある超音波エネルギー伝達を可能にする。

よって、たとえ包装体が超音波発信機に対してある角度をなして位置決めされた場合も、良好な接触、したがって、蓋の上面を通した超音波エネルギーの良好な伝達を確実にするために、本明細書において、超音波発信機からの凸状突起が提供される。代替的に又は追加的に、蓋の上面が超音波発信機と平行であることを確実とするために、複数の支持部を備える包装体ホルダが提供されてもよい。

過冷却飲料の結晶化のさらなる成功は、超音波振動子と蓋の上面との間の接触の向上により確実に提供することができる。追加的に、泡立たない（非炭酸）飲料及び炭酸飲料を含む、より多くの種類の製品包装体本体の直径が、係属中の開示の水無し超音波装置に収容される。

本明細書に開示される改良点により、より広範な範囲の過冷却温度を、製品ＳＫＵ（在庫商品識別番号）ごとにうまく使用することができる。したがって、より柔軟に選択されたＳＫＵの組合せを、同じ温度設定を有する同じ冷却器設備内で販売することができる。たとえば、飲料ＳＫＵは－４℃及び－５℃で販売することができ、係属中の開示の水無し核生成器を使用して正常に氷核生成を開始することができるが、その一方で、以前は、同じＳＫＵを、核生成の成功を確実にするために、－５℃でのみ販売していたことがある。従来の実施態様では、飲料ＳＫＵは、－５℃が核生成の成功する温度である他のＳＫＵとのみ、冷却器で販売していたことがあり、その一方で、係属中の水無し核生成器により、ＳＫＵは、他の－５℃のＳＫＵ、並びに、－４℃のＳＫＵなどの異なる最適な核生成温度のＳＫＵとともに同じ冷却器で販売することができる。

水無し超音波装置は、超音波振動子と蓋の上面との間のより安定した信頼性のある接触を可能にし、消費者による水無し超音波装置の実際の動作の多様な状態に対応する。したがって、飲料液への超音波伝達は、より効率的で信頼性のあるものになり、過冷却飲料の結晶化をよりうまく実現することができる。

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とも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んでもよい。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。飲料容器１０６は、冷却器又は他の設備から取り外された時点で、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。前面カバー１０５は、フレーム１０２内に飲料容器１０６を支持するために、フレーム１０２に結合される。たとえば、前面カバー１０５は、飲料容器１０６がフレーム１０２の前側から落ちないことを確実とする。フレーム１０２及び前面カバー１０５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。さまざまな実施態様において、前面カバー１０５は透明又は半透明であり、消費者は、飲料容器１０６内の氷結晶の核生成を見ることができ、さらに、フレーム１０２内の飲料容器１０６を支持する。フレーム１０２は、任意の好適な大きさ、形状、又は構成を有してもよい。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に示される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、及び／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んでもよい。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、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んでもよい。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んでもよい。図１に示されるように、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、及び／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てもよい。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１１８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）とともに、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１０２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。たとえば、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１１８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すことができる。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、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を抑制することができる。

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２Ａ～２Ｂは、水無し氷結晶核生成器システムに対する２つの異なる向きを有する飲料容器の斜視図である。図２Ａに示されるように、飲料容器１０６は、超音波発信機１１８に対して第１の向き２０２で位置決めされる。第１の向き２０２では、蓋１２０の上面は、超音波発信機１１８の上面と平行である。換言すれば、蓋１２０の上面は、第１の向き２０２では超音波発信機１１８と接触している。よって、上記のように、超音波エネルギー１２２は、発信機１１８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、それによって、蓋１２０の周りでの氷結晶１２４の形成で氷結晶核生成を開始する。

しかしながら、図２Ｂに示されるように、飲料容器は、超音波発信機１１８に対して第２の向き２０４で位置決めされる。第２の向き２０４では、飲料容器１０６は、蓋１２０の上面が超音波発信機１１８の上面に対してある角度をなすように傾いている。換言すれば、蓋１２０の上面は、第２の向き２０４では超音波発信機１１８と接触していない。むしろ、蓋１２０の縁部が超音波発信機と接触している。よって、超音波発信機１１８と蓋１２０の上面との間に隙間２０６が形成される。したがって、超音波装置１１６によって生成される超音波エネルギー２０８は、氷結晶核生成を開始するのに十分なだけ、蓋１２０を通して飲料１０１に確実に伝達することができない。蓋１２０の上面と超音波発信機１１８の上面との間の不十分な接触により、超音波発信機１１８の動作中、騒音も引き起こされる。

蓋１２０の上面と超音波発信機１１８の上面との間の不十分な接触は、炭酸飲料と比較して、第２の向き２０４において傾きの小さい（超音波発信機１１８の上面に対して傾きの角度がより小さい）泡立たない（非炭酸）飲料で発生する傾向が強い。非炭酸飲料が十分な接触を失う可能性は、蓋１２０の上面の相対的な平坦度によって増加する。対照的に、炭酸飲料については、蓋１２０の上面は、増加する内圧のために飲料容器１０６から離れたわずかなドーミング又は凸状延在部を有することがある。蓋１２０の上面のドーミングにより、炭酸飲料は、少し傾いていても、超音波発信機１１８との十分な接触を維持することができる。しかしながら、非炭酸飲料の蓋１２０の平坦な上面では、超音波発信機１１８に対する飲料容器１０６の少しの傾きでさえ、氷結晶核生成を開始するには不十分な接触となる。

図３Ａ～３Ｂは、水無し氷結晶核生成器システム１００の超音波発信機１１８に対する２つの異なる向き２０２、２０４の飲料容器１０６の断面図を示す。図３Ａに示されるように、飲料容器１０６は、第１の向き２０２で位置決めされる。よって、蓋１２０の上面は、超音波発信機１１８の上面と平行であり、超音波エネルギー１２２は、発信機１１８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、それによって、氷結晶核生成を開始する。

しかしながら、図３Ｂに示されるように、飲料容器１０６は、第２の向き２０４で位置決めされる。よって、蓋１２０の上面は、隙間２０６によって超音波発信機１１８の上面から離れる。したがって、氷結晶核生成を開始するのに十分な量の超音波エネルギー１２２が、発信機１１８によって蓋１２０を通して飲料１０１中に伝達されない。飲料容器１０６が第２の向き２０４で傾いている場合、その代わりに、超音波エネルギー１２２は、３０２で示される、超音波発信機１１８と接触している蓋１２０の縁部に伝達される。次に、蓋１２０の縁部に伝達された超音波エネルギーは３０４の、飲料容器１０６の蓋ねじ山に伝達され、その後にのみ、飲料１０１に伝達される。したがって、氷結晶核生成を開始するには不十分な量の超音波エネルギーが飲料１０１に伝達される。

図４は、凸面４０６を備える超音波発信機４０２を有する水無し氷結晶核生成器システム４００である。水無し氷結晶核生成器システム４００は、上記の水無し氷結晶核生成器システム１００と略同一であり、類似の参照符号は類似の部分を指す。氷結晶核生成を開始するのに十分な量の超音波エネルギー１２２の、蓋１２０の上面を通した、より信頼性のある伝達を確実にするために、超音波発信機４０２は、超音波発信機４０２の上面４０４上に位置決めされた凸面４０６を備える。さまざまな実施態様において、凸面４０６は、超音波発信機４０２の上面４０４の中心位置に位置決めされる。凸面４０６は、開口１１２内の超音波発信機４０２の上面４０４上に位置決めされる。いくつかの実施態様では、凸面４０６は、開口１１２の中心、及び／又は、超音波発信機４０２の上面４０４に位置決めされる。

凸面４０６は、飲料１０１が非炭酸飲料であり、且つ、飲料容器１０６が第２の向き２０４で傾いている場合でさえ、超音波発信機４０２と蓋１２０の上面との間により信頼性のある接触を提供する。したがって、水無し氷結晶核生成器システム４００は、飲料容器１０６が少し傾いているときでさえ、超音波発信機４０２と蓋１２０の上面との間のより安定した信頼性のある接触を可能とし、通常の動作において、非炭酸飲料及び炭酸飲料に対応する。追加的に、凸面４０６は、超音波発信機１１８と蓋１２０の上面との間の不十分な接触によって引き起こされる騒音を減少させる。

図４では凸面４０６は半円形として示されているが、凸面４０６は、他の形態、幾何学的形状、又は不規則形状を有してもよい。凸面４０６は、平滑で規則的な表面、パターン付き表面、又は不規則な表面を有してもよい。凸面４０６は、超音波発信機４０２の上面４０４の一部として一体的に形成されてもよい。凸面４０６は、超音波発信機４０２の上面４０４に取り付けられる、超音波発信機４０２と同じ材料又は異なる材料の別個の構成要素であってもよい。凸面４０６は、固着、接着、溶接、ねじ止め、ボルト止め、リベット止め、又は、２つの物体を取り付ける任意の他の方法によって、超音波発信機４０２の上面４０４に取り付けられてもよい。

図５は、凸面５０２を形成するために超音波発信機にポリマが結合された水無し氷結晶核生成システム５００の実施形態である。水無し氷結晶核生成器システム５００は、上記の水無し氷結晶核生成器システム４００と略同一である。超音波発信機４０２の上面４０４は金属表面であり、凸面５０２はポリマである。さまざまな実施態様において、凸面５０２のポリマは、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、ポリオレフィン（ＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、又は同様のものなどのホットメルト接着剤である。ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又は同様のものなどの他のポリマが使用されてもよい。さまざまな実施態様において、凸面５０２のポリマは、蓋１２０と略同じ材料であってもよい。

図６は、本明細書で説明することができる、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の方法は、本明細書で説明される水無し氷結晶核生成システムの実施形態のいずれかととも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。たとえば、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、接触スイッチが閉じられたことを検出した時点、及び／又は、圧力センサ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、所定時間後に、超音波装置１１６が超音波エネルギーの発信を停止する。たとえば、所定時間は１～３秒であってもよい。別の例では、所定時間は３～５秒であってもよい。

図７Ａ～７Ｂは、水無し氷結晶核生成器システム７００のさまざまな図を示す、超音波発信機１１８に対する包装体の望ましい向きを確実にするための複数の支持部７０２。いくつかの実施態様では、複数の支持部７０２が、凸面４０６、５０２とともに、水無し氷結晶核生成器システム４００，５００のいずれかのために使用されてもよい。たとえば、図５に示されるように、水無し氷結晶核生成器システム５００はまた、複数の支持部を含む。

複数の支持部７０２により、フレーム１０２の開口部１０４を通して飲料容器１０６を受け入れること、及び、垂直の向き（たとえば、第１の向き２０２）に飲料容器１０６を維持することが容易になる。図７Ａに最もよく示されているように、フレーム１０２は、複数の支持部７０２が配置される容器支持面７０４を備える。示されるように、支持面７０４は曲面であるが、正方形、卵形、又は同様のものなどの他の形態が使用されてもよい。複数の支持部７０２は、前面カバー１０５と支持面７０４の頂点７０６（たとえば、前面カバー１０５から最も遠い支持面７０４の表面）との間に支持面７０４に沿って位置決めされる。

複数の支持部７０２は、発泡体又はエラストマ材料などの柔軟な材料から形成されてもよく、任意の効果的な方法によって支持面７０４に取り付けられてもよい。複数の支持部７０２の柔軟な性質により、異なる直径を有するさまざまな飲料容器１０６への対応が容易になり、さらに、垂直の向きで容器を支持する。図７Ａ及び７Ｂには２つの支持部が示されているが、任意の数の支持部が使用されてもよい。他の変形形態が本開示で意図されている。

図７Ｂに示されるように、第１の支持部７０２ａは、前面カバー１０５と頂点７０６の第１の側との間の支持面７０４に沿って位置決めされ、第２の支持部７０２ｂは、前面カバー１０５と頂点７０６の第２の側との間の支持面７０４に沿って位置決めされる。飲料容器１０６は、第１の接触点７０８で第１の支持部７０２ａに接触し、第２の接触点７１０で第２の支持部７０２ｂに接触する。よって、飲料容器１０６は、支持面７０４の頂点７０６と接触することが阻止され、第１の向き２０２に維持される。換言すれば、複数の支持部７０２（７０２ａ、７０２ｂ）は、複数の支持部７０２との接触点を提供することによって、飲料容器１０６と支持面７０４との間に空間７１２があるにもかかわらず、収容された飲料を第１の向き２０２に維持する。

空間７１２により、異なる直径のさまざまな包装体を収容することが可能となる。しかしながら、複数の支持部がなければ、空間７１２のために、飲料容器１０６が傾いて、第２の向き２０４で位置する可能性がある。よって、複数の支持部７０２により、飲料容器１０６が傾かず、したがって、飲料１０１への超音波エネルギーの効率的な伝達のための第１の向き２０２を維持することが保証される。

図８は、過冷却飲料用の水無し氷結晶核生成器システム４００が設置された製品冷却器８０２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８０２は、システム４００、５００、７００、又はそ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。

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を当業者が加えることができる。

Claims (21)

1. 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、
   超音波発信機を有する超音波装置と、
   前記超音波装置が内部に位置決めされたフレームと
   を備え、
   前記フレームが、前記超音波発信機の第１の面と接触するように前記容器の蓋を位置決めするように構成され、
   前記超音波発信機の前記第１の面は、前記蓋の上面と良好な接触を確実にするために、当該第１の面から突出する凸面を備える、
   飲料用核生成器システム。
2. 前記凸面が、前記第１の面の中心位置に位置決めされる、
   請求項１に記載の飲料用核生成器システム。
3. 前記凸面が、前記第１の面の中心に位置決めされる、
   請求項２に記載の飲料用核生成器システム。
4. 前記凸面が、前記第１の面に取り付けられる別個の構成要素である、
   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. 前記第１の面及び前記凸面の材料が異なる、
   請求項４に記載の飲料用核生成器システム。
6. 前記凸面がポリマである、
   請求項５に記載の飲料用核生成器システム。
7. 前記フレームに結合された前面カバーであって、前記フレームが、頂点が前記前面カバーから離れるように位置決めされた支持面を備える、前面カバーと、
   前記前面カバーと前記頂点との間で前記支持面に沿って位置決めされた複数の支持部と
   をさらに備える、
   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。
8. 前記複数の支持部が、
   前記頂点の第１の側で前記支持面に沿って位置決めされた第１の支持部と、
   前記頂点の第２の側で前記支持面に沿って位置決めされた第２の支持部と
   を備える、
   請求項７に記載の飲料用核生成器システム。
9. 前記複数の支持部が、柔軟な材料から形成される、
   請求項７に記載の飲料用核生成器システム。
10. 前記柔軟な材料が、発泡体又はエラストマである、
    請求項９に記載の飲料用核生成器システム。
11. 前記フレームが、前記超音波発信機の前記第１の面と接触するように、逆さ位置にある前記容器の前記蓋を位置決めするように構成される、
    請求項１に記載の飲料用核生成器システム。
12. 前記超音波発信機が、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に記載の飲料用核生成器システム。
13. ボトルの蓋が超音波発信機の第１の面と直接接触するように前記蓋を有する前記ボトル内の過冷却飲料を受け入れることであって、前記超音波発信機の前記第１の面が、突出する凸面を備える、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の前記突出する凸面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、
    氷入り飲料製品を提供する方法。
14. 前記凸面が、前記第１の面の中心位置に位置決めされる、
    請求項１３に記載の方法。
15. 前記凸面が、前記第１の面に取り付けられる別個の構成要素である、
    請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１の面及び前記凸面の材料が異なる、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記ボトルを受け入れることが、
    前記超音波発信機が内部に位置決めされたフレーム内に逆さ位置の前記蓋を位置決めすること
    を含む、
    請求項１５に記載の方法。
18. 前記フレームが支持面を備え、複数の支持部が前記支持面に沿って位置決めされる、
    請求項１７に記載の方法。
19. 前記複数の支持部が、柔軟な材料から形成される、
    請求項１８に記載の方法。
20. 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の周波数を備える、
    請求項１３～１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記超音波発信機の前記第１の面から突出する前記凸面は、前記超音波発信機からの超音波エネルギーが前記容器の前記蓋を通って前記飲料中に伝達され、前記飲料内で氷結晶核生成を引き起こすことを促進するために、前記蓋の上面と良好な接触を確実にする、請求項１に記載の飲料用核生成器システム。

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