KR101192215B1 - 밀봉 수단을 구비한 캡슐 - Google Patents

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Abstract

캡슐 (1) 이 분쇄 커피, 티 또는 다른 성분과 같은 음료 성분을 담고 있으며, 또한 압력 하에서 액체를 캡슐 (1) 에 넣어 캡슐 (1) 내 성분 (3) 과 상호작용하기 위해 음료 제조 장치 (2) 에 삽입되도록 구성되어 있다. 상기 캡슐 (1) 은 컵형 본체 (4), 및 캡슐 (1) 의 컵형 본체 (4) 의 측벽 (7) 으로부터 연장된 플랜지형 림 (6) 에 부착됨으로써 상기 본체 (4) 를 덮는 포일 부재 (5) 를 포함하고 있다. 캡슐 (1) 의 컵형 본체 (4) 는 탄성 밀봉 부재 (8) 를 포함하고 있으며, 이 밀봉 부재 (8) 는 음료 제조 장치 (2) 의 종형 부재 (9) 와 밀봉 결합하도록 구성되어 있다.
밀봉 수단, 캡슐 및 음료.

Description

밀봉 수단을 구비한 캡슐{CAPSULE WITH SEALING MEANS}
본 발명은 일반적으로 음료 성분을 담기 위한 캡슐, 그러한 캡슐과 함께 사용되는 음료 제조 시스템, 및 그러한 캡슐에 담긴 성분으로 음료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 음료 또는 다른 식료품 (예컨대 수프) 성분을 담는 캡슐의 기술분야에 속한다. 이들 성분과 액체 사이의 상호작용에 의해, 음료 또는 다른 식료품 (예컨대 수프) 이 제조될 수 있다. 상기 상호작용은 예컨대 추출, 우려냄 (brewing), 용해 등의 과정일 수 있다. 그러한 캡슐은, 고압으로 뜨거운 물을 캡슐에 넣은 후 그 캡슐로부터 커피 음료를 빼내어서 커피 음료를 제조하기 위해, 특히 분쇄된 커피를 담고 있도록 되어 있다.
FR 2160634 에 기재된 캡슐은 카트리지로부터 커피 음료를 제조하기 위한 장치에 관한 것인데, 물 분사 장치가 카트리지의 상측에 대해 밀봉상태로 내장되어 있다. 물 분사 장치는 캡슐의 상측 림에 제공된 밀봉재를 포함하고 있다. 그러나, 상기 밀봉재는 상기 장치의 일부이다.
EP 0361569 A1 에는 밀봉 캡슐이 아닌 커피 여과 유닛이 개시되어 있는데, 이 유닛은 커피기계에 내장될 때 밀봉되지 않고, 커피 여과 유닛의 개방된 상측에 제공되어 있는 여과지에 물을 부을 수 있도록 카트리지 케이싱에 단순히 눌러 끼워맞춰진다. 여과 유닛의 상측 림의 바깥에 물을 엎지르지 않기 위해서, 여과지의 외주부는 커피 여과 유닛 벽의 외측 림과 이를 둘러싸고 있는 커피기계의 벽 사이에 클램핑되어 있다. 그러한 구성의 장치는 대기압에서 음료를 여과하지만, 예컨대 에스프레소 스타일 커피를 제조할 때 캡슐 내에 작용하는 3 바아 이상의 일반적인 물 분사 압력을 견딜 수 없다.
음료 장치의 비교적 낮은 압력에서 우려내어지도록 되어 있는 저렴한 여과 카트리지가 FR 2617389 에 기재되어 있다. 캡슐의 보디 전체는 캡슐의 주성분으로서 사출성형 플라스틱, 바람직하게는 폴리프로필렌으로 이루어진다. 캡슐은 캡슐의 주성분과 동일한 재료로 이루어진 플랜지형 림을 가지므로, 장치의 폐쇄 동안 캡슐 주위에서 압착 (crush) 된다. 캡슐은 베이어닛형 (bayonet-like) 폐쇄 시스템인 우려냄 장치에 조합되고, 상기 시스템은 사용자에 의해 가해지는 조임 토크에 따라 캡슐의 림에 폐쇄력을 가한다. 그러므로, 캡슐의 림은 특정 밀봉 효과가 얻어질 수 있는 지점까지 압착된다. 하나의 문제는, 통상적으로 충분한 강성을 요하는 캡슐의 보디와 동일한 플라스틱 재료로 이루어진 단순한 플랜지형 림으로는, 그 두께를 증가시키더라도, 물을 멈추거나 또는 제어된 내부 압력 레벨을 추출의 높은 상대압력, 즉 크레마 (crema) 를 갖는 에스크레소형 커피를 운반하기에 충분한 압력 범위 내에 유지하기에 충분한 밀봉 효과를 제공하는 것이 가능하지 않다는 것이다. 또한, 가장 현대적인 음료기계는, 미리 규정된 폐쇄력으로 폐쇄하며 사용자의 힘에 의존하지 않으므로 밀봉을 기계에 맞추는 것이 필요하지만 그 반대는 필요없는 폐쇄 장치를 갖고 있다.
캡슐을 포함하는 물질로부터 유체 식료품을 얻기 위한 시스템 및 방법이 예컨대 EP-A-512470 (US 5,402,707 의 대응특허) 에 기재되어 있다.
도 1 에 나타낸 캡슐 (101) 은 예컨대 볶은 분쇄 커피 (103) 로 채워질 수 있는 절두원뿔형 컵 (102) 을 가지며, 이 컵은 컵 (102) 의 측벽으로부터 횡방향으로 연장되어 있는 플랜지형 림에 용접 및/또는 크림핑 (crimping) 된 포일형 테어 페이스 커버 (tear face cover, 104) 에 의해 폐쇄되어 있다. 캡슐 홀더 (111) 가 릴리프면 요소 부재 (113) 를 갖는 유동 그릴 (112) 을 포함하고 있다.
캡슐 홀더 (111) 는 추출된 커피 음료의 통과를 위한 측벽 (124) 및 보어 (127) 를 갖는 지지부 (115) 에 수용되어 있다.
도 1 에서 볼 수 있는 것처럼, 추출 시스템은 물 유입 채널 (120) 및 환형 요소 (108) 를 갖는 물 분사기 (107) 를 더 포함하며, 환형 요소의 내부 리세스의 형상은 캡슐의 외부 형상에 실질적으로 대응한다. 환형 요소 (108) 의 외측에는, 추출이 끝났을 때 캡슐을 해제시키기 위한 링 (123) 을 지지하는 스프링 (122) 이 있다.
작동시, 캡슐 (101) 은 캡슐 홀더 (111) 내에 놓인다. 물 분사기 (107) 는 컵 (102) 의 윗면을 관통하고 있다. 캡슐의 하측 테어 페이스 (104) 는 캡슐 홀더 (111) 의 반경방향으로 배치된 부재 (113) 에 놓여 있다.
물이 물 분사기 (107) 의 채널 (120) 을 통해 분사되어 커피 베드 (bed of coffee, 103) 에 충돌한다. 캡슐 (101) 내 압력이 증가하여, 테어 페이스 (104) 는 반경방향 개구 릴리프 부재 (113) 의 형상에 점점 더 일치하게 된다. 그러한 반경방향 개구 릴리프 부재는 피라미드형 릴리프면 또는 다른 형상의 릴리프면에 의해 대체될 수 있다. 테어 페이스의 구성재료가 그 파쇄 응력에 도달하면, 테어 페이스는 릴리프 부재를 따라 찢어진다. 추출된 커피는 유동 그릴 (112) 의 오리피스를 통해 흘러서 보어 (127) 아래에 있는 컨테이너 (도시 안 됨) 에 회수된다.
이러한 추출 공정의 원리는 본 발명과 연관하여 유지될 수 있는 한에서 다음과 같이 요약될 수 있다.
- 초기 밀봉된 캡슐이 캡슐 홀더 수단에 삽입된다.
- 그리고 나서, 환형 요소 (도 1 에서 108) 가 밀봉 캡슐을 둘러싸도록 기계의 물 분사 수단과 함께 캡슐 홀더 수단을 도입한다.
- 캡슐의 제 1 벽에 1 이상의 개구를 형성한다.
- 제 1 벽의 개구를 통해 캡슐에 들어간 물이, 캡슐의 내부를 지나는 동안 캡슐에 담긴 성분과 상호작용한 후, 제 2 벽에 형성된 1 이상의 개구/관통구멍을 통해 캡슐에서 나온다.
캡슐 내에 있는 성분은 물의 유동 경로의 "병목"을 구성하므로, 캡슐을 통한 액체 유동의 상류측과 하류측 사이에 압력 강하를 야기하고, 이 압력 강하는 예컨대 성분의 부풀어 오름 (swelling) 으로 인해 액체와 성분 사이의 상호작용 동안에도 증가한다. 따라서, 물 유동이 실제 캡슐의 내부 (화살표 A1) 를 통해서만 이루어질 것, 그리고 물이 물 분무기로부터 환형 포위 부재 (108) 와 캡슐 (101) 의 외부 사이의 틈을 통해 장치의 배출용 보어 (127) 로 유동할 수 없을 것이 보장되어야 한다. 화살표 A2 가 이러한 바람직하지 않은 물 유동 경로를 나타낸다. 다시 말해, 캡슐 (101) 외부의 물 유동이, 환형 부재 (108) 와 캡슐 (101) 사이의 틈 그리고 물 분사기와 음료-배출용 보어 사이의 유동 경로에 위치되는 밀봉 결합에 의해 정지되어야 한다. 도 1 에 나타낸 태양에서, 그러한 밀봉 결합이 환형 부재 (108) (캡슐 (101) 의 측벽에 있는 플랜지형 림) 와 캡슐 홀더 사이의 핀칭 (pinching) 결합에 의해 적어도 어느 정도 달성될 수 있다.
밀봉 결합이 적절히 작용하지 않아 물이 캡슐 외부에서 유동하는 경우, 테어 페이스를 찢기에 충분한 압력이 캡슐 내부에 발생하지 않거나 또는 테어 페이스가 완전히 찢어지지 않아 물질의 추출이 불량해진다. 그러한 상황에서, 물이 충분한 압력 조건 하에서 캡슐에 담긴 성분과 상호작용하지 않거나 또는 완전히 상호작용하지 않은 채로 음료 제조 장치로부터 배출된다.
환형 부재의 내벽을 고무 (탄성 재료) 로 라이닝 (lining) 처리함으로써 이러한 밀봉 결합을 더 향상시키는 것을 생각할 수 있다. 다시 말해, 상기 방법에 따르면, 음료 제조 장치에 고정 또는 부착된 구성물에 의해 밀봉 결합을 보장된다. 그러나, 이는, 다수의 캡슐의 사용 후에는 고정된 밀봉 수단이 마모되고, 그 결과 적절하게 충분히 밀봉되지 않은 상태에서 물이 통과함으로 인해서, 제조된 음료의 질이 점차 저하되는 단점이 있다.
캡슐 외부에서의 "누출 (leak)"은 캡슐 내에서의 압력 생성을 감소시킨다. 한편, 충분한 추출 압력이 에스프레소 스타일 커피의 질에 있어서 중요 인자라는 것은 잘 알려져 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 음료 제조 시스템의 액체 유입부와 음료 배출측 사이에서의 밀봉 결합부를 향상시키는 것이다.
본 발명의 주된 아이디어는 밀봉 결합부의 탄성 부분을 음료 제조 장치로부터 캡슐로 이전시키는 것이다. 이로 인한 장점은, 탄성 밀봉 부재가 단 한 번만 (즉, 관련된 캡슐과 함께) 사용되므로, 적절한 밀봉 기능이 보장되며, 밀봉 부재에서의 위생상 문제가 발생하지 않는다는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은, 예컨대 EP-A-512470 에 기재된 것과 같은 일체형 밀봉 수단이 내장된 종래의 음료 제조 장치가 본 발명에 따른 캡슐과 함께 사용될 수 있도록 캡슐을 향상시키는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항의 구성에 의해 달성된다. 종속 청구항은 본 발명의 다른 중요한 아이디어를 나타낸다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 음료 (또는 다른 액상 식료품) 성분을 담기 위한 캡슐이 제안된다. 상기 캡슐은, 압력 하에서 액체를 캡슐에 넣어 캡슐 내 성분과 상호작용하기 위해 음료 제조 장치에 삽입되도록 구성되어 있다. 본 발명에 따르면, 캡슐의 외부 표면은 적어도 음료 제조 장치의 상대 가압 표면과 밀봉 결합하도록 구조적으로 배치된 탄성 밀봉 부재를 포함한다.
캡슐이 음료 제조 장치의 포위 부재와 밀봉 결합할 때 캡슐의 탄성 밀봉 부재가 변형된다. 변형에 의해, 포위 부재에 대한 밀봉 부재의 초기 편향이 이루어진다.
이로써, 밀봉 부재는 그 형상 및/또는 사용된 재료로 인해 탄성을 가질 수 있다.
밀봉 부재는 굽힘가능하므로, 음료 제조 장치의 상대 가압 표면에 편향력을 가할 수 있다.
또한, 밀봉 부재는, 캡슐의 비압축된 제 1 두께로부터 부재의 압축된 제 2 두께까지 밀봉 부재에 정압력 (positive pressure force) 을 가하는 음료 제조 장치의 가압 표면에 의해, 밀봉 결합이 얻어지도록 압축가능하다.
밀봉 부재는 캡슐에 일체로 이루어지거나 또는 캡슐에 대해 개별 부품으로서 결합될 수 있다. 후자의 경우, 밀봉 부재는 제거가능하거나 또는 캡슐에 고정적으로 연결될 수 있다.
밀봉 부재는 예컨대 O-링 또는 L자형 링일 수 있다.
밀봉 부재는 접착제 또는 (열 또는 초음파) 용접을 이용하여 캡슐에 접착될 수 있다. 또는, 밀봉 부재는 본래의 재료 인장 또는 신장 특성으로 인해 캡슐을 둘러싸는 위치에 유지될 수 있다. 다른 가능한 실시형태에서, 밀봉 부재는 캡슐 재료에 의해 핀치 (pinch) 될 수 있다.
캡슐은 플라스틱 또는 금속 (예컨대 알루미늄) 으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 플라스틱 재료로 이루어진 본체 및/또는 포일 부재를 가지며, 음료 제조 장치에 적절히 위치될 때 본체의 적어도 일부가 뚫리도록 되어 있는 캡슐이 제안된다.
다른 태양에 따르면, 그러한 캡슐 및 음료 제조 장치를 포함하는 음료 제조 시스템이 제안된다.
본 발명의 또다른 태양에 따르면, 음료 제조 장치의 요소와 캡슐의 밀봉 부재의 압밀 (pressure-tight) 밀봉 결합에 의해, 컵형 본체의 상측 벽에 뚫린 개구와 포일 부재의 개구 사이의 액상 매체 유동 경로가 캡슐 내부를 가로지르는 것이 보장되는 음료 제조 방법이 제안된다.
본 발명의 다른 태양은 그러한 캡슐의 본체 및 포일 부재가 모두 플라스틱으로 이루어지고, 양자 모두에 구멍이 형성되는, 음료 제조 방법에 관한 것이다.
여기서 사용되는 용어 "상대 가압 표면 (matching pressing surface)"은 일반적으로 음료 제조 장치의 일 부분을 가리킨다. 이는 일반적으로 캡슐을 둘러싸도록 장치를 폐쇄할 때 캡슐의 적어도 일 측면을 덮는 장치의 일 부분을 이루는 포위 부재의 표면일 수 있다.
본 발명의 다른 장점, 특징 및 목적은 본 발명의 실시형태에 대한 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통해 당해 기술 분야의 당업자에게 자명해질 것이다.
도 1 은 EP-A-512470 에 기재된 추출 캡슐을 보여준다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태를 보여주는데, 여기서 캡슐은 캡슐 홀더에 놓여 있지만 아직 음료 제조 장치의 폐쇄 위치에 도달하지 않은 상태에 있다.
도 3 은, 도 2 의 부분 확대도이다.
도 4 는 제 1 실시형태를 보여주는데, 여기서 캡슐은 종형 부재와 캡슐 홀더 사이의 폐쇄 위치에 도달한 상태에 있다.
도 5 는 제 1 실시형태에 따른 캡슐 홀더, 종형 부재 및 캡슐의 사시도이며, 여기서 캡슐은 폐쇄 위치에 아직 도달하지 않은 상태에 있다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태를 보여준다.
도 7 은, 도 6 의 부분 확대도이다.
도 8 은 제 2 실시형태의 사시도이다.
도 9 는 제 2 실시형태를 보여주는데, 여기서 캡슐은 폐쇄 위치에 도달해 있다.
도 10 은 제 3 실시형태를 보여주는데, 여기서 캡슐의 밀봉 부재는 캡슐의 측벽의 일부를 이루고 있다.
도 11 은, 도 10 의 부분 확대도이다.
도 12 는 제 3 실시형태에 따른 밀봉 결합을 보여준다.
도 13 은 제 4 실시형태를 보여주는데, 여기서 밀봉 부재는 캡슐의 상측 벽의 일부를 이루고 있다.
도 14 는 최종 상태에 있는 제 4 실시형태를 보여준다.
이하에서, 도 2 를 참조하여 제 1 실시형태를 설명한다.
이하에서는 캡슐의 특정 구성, 즉 캡슐이 컵형 본체 및 덮는 포일 부재를 포함하는 구성을 참조하여 본 발명을 설명한다. 그러나, 캡슐의 다른 구성, 예컨대 본질적으로 서로 대칭되는 2개의 벽부 (예컨대 포일) 를 가지며 예컨대 링형상 에지에서 밀봉되어 있는 역원뿔 형상 또는 렌즈 형상의 캡슐 등이 가능함을 이해해야 한다. 일반적으로 본 발명에 따른 캡슐은 에지에서 서로 연결되어 있고 마주보는 2 이상의 벽 부재를 포함하고, 이들 벽 부재는 밀봉된 플랜지형 림 영역을 형성하여 밀봉된 내부를 둘러싸고 있다.
종래 기술에 대조적으로, 본 실시형태의 캡슐 홀더 (13) 는 캡슐 (1) 의 컵형 본체 (4) 를 덮고 있는 포일 부재 (5) 를 찢고 구멍을 내도록 되어 있는 릴리프 요소 (12) 를 구비하고 있다. 포일 부재의 이러한 찢김은 예컨대 캡슐 내부의 압력이 한계치를 초과하자마자 이루어질 수 있다. 용어 "찢김"은, 재료가 그 인장강도 이상으로 신장됨으로 인한 전형적인 찢김뿐만 아니라 파괴, 절단 또는 천공 (perforation) 과 같은 작용을 포함한다. 릴리프 요소는 포일 부재를 (부분적으로) 찢을 수 있는 임의의 돌출 형상을 가질 수 있다. 피라미드형, 바늘형, 블레이드 (blade) 형, 범프 (bump) 형, 원통형, 기다란 리브형을 예로 들 수 있다.
캡슐 (1) 내에는 성분 (3) 이 담겨 있으며, 이 성분 (3) 은, 액체가 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17) 의 영역에서 캡슐에 들어가서 상기 성분 (3) 과 상호작용할 때 음료가 제조될 수 있도록 선택된다. 바람직한 성분의 예로는 분쇄 커피, 티, 또는 음료, 다른 액체 또는 점성 식료품 (예컨대 수프) 을 제조할 수 있는 다른 성분이 있다.
도 2 는, 상기 캡슐이 캡슐 홀더 (13) 에 위치되어 있고, 포일 부재 (5) 가 캡슐 홀더 (13) 의 릴리프 요소 (12) 측에 놓여 있으며, 캡슐 (1) 의 컵형 본체 (4) 가 음료 제조 장치의 포위 부재 (9) 의 주변 벽부 (25) 에 의해 부분적으로 이 미 둘러싸여 있는 상태를 보여준다. 도시된 포위 부재는 종 형상을 갖고 있다. 포위 부재의 내부 윤곽 (리세스) 의 구성이 일반적으로 캡슐 (1) 의 윤곽에 실질적으로 잘 맞도록 되어 있는 다른 형상도 가능하다.
포일 부재 (5) 는 도시된 것처럼 캡슐 내부의 규정된 과압으로 인해 정확히 편평하지 않으며, 이러한 과압은 예컨대 충전된 캡슐을 제조할 때 보호용 가스의 도입으로 인해 생성된다.
또한, 캡슐은 1 이상의 내부 필터를 포함할 수 있다. 저부 필터가 포일 부재 (5) 의 내면에 접촉하도록 위치될 수 있고, 그리고/또는 상부 필터가 컵형 본체 (4) 의 내면에 적어도 부분적으로 접촉하도록 위치될 수 있다.
다른 형태에서, 캡슐은 편평하거나 또는 챔버의 내부를 향해 안쪽으로 굽어 있는 포일 부재 (5) 를 또한 구비할 수 있으며, 상기 포일 부재는 추출 과정 동안 챔버 내에서 가해지는 압력에 따라 특정한 정도로 변형된다.
또한, 포위 (종형) 부재 (9) 는 환형 지지 스커트 (18) (이 스커트의 기능은 후술함), 음료 제조 장치에 종형 부재를 장착하기 위한 외부 나사산 (19), 및 종형 부재 (9) 에 분리가능하게 장착된 (나사결합된) 물 분사기 (14) 에 액체 (예컨대 뜨거운 물) 를 압력 하에서 공급하기 위한 물 유입 개구 (20) 를 포함한다.
나사산 (19) 은 단지 분리가능한 또는 영구적인 연결 수단의 일 예이다.
예컨대 종형 부재 및 캡슐 홀더의 위치이동을 위한 기구와 같은 음료 제조 장치의 다른 부품은 캡슐을 사용하는 에스프레소 기계의 기술 분야에 공지되어 있다.
물 분사기는, 캡슐 홀더 (13) 와 종형 부재 (9) 가 예컨대 수작동 또는 자동 기구에 의해 서로 가까워지도록 이동될 때 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17) 에 개구를 형성하도록 되어 있는 천공 요소 (블레이트, 핀 등) (24) 를 포함한다. 일단 천공 요소 (24) 가 캡슐 (1) 의 내부에 침입하면 물이 캡슐 (1) 의 내부에 공급될 수 있도록, 채널 (도시 안 됨) 이 천공 요소 (24) 를 가로질러 형성된다.
캡슐 (1) 은 상기 상측 벽 (17), 측벽 (7) 및 클램핑부 (29) 를 갖는 플랜지형 림 (6) 을 포함하고, 포일 부재 (5) 가 상기 플랜지형 림 (6) 에 밀봉되어, 캡슐 (1) 의 컵형 본체 (4) 가 기밀 (gastight) 밀봉된다. 또한, 캡슐이 밀봉되고 상기 성분을 담을 수 있다면, 캡슐의 다른 구성도 가능하다.
본 발명에 따르면, 캡슐의 외부 표면에는 전용 밀봉 부재 (8) 가 존재한다. 이 밀봉 부재 (8) 는 사용된 재료 및/또는 밀봉 부재 (8) 의 기하학적 형상으로 인해 탄성적일 수 있다.
또한, 밀봉 부재 (8) 는 캡슐 (1) 과 일체이거나 또는 개별 부품일 수 있다. 후자의 경우, 밀봉 부재는 컵형 본체 (4) 에 분리가능하게 장착되거나 또는 예컨대 용접이나 접착제에 의해 고정될 수 있다.
밀봉 부재 (8) 가 캡슐 (1) 에 부착되는 개별 부품인 경우, 밀봉 부재는 캡슐에 일체의 부품으로서 장착될 수 있다. 또는, 밀봉 부재는 일단 캡슐의 외부 표면에 유체 또는 점성 형태로 적용된 후 경화 (예컨대 중합 (polymerize)) 될 수 있으며, 이는 예컨대 실리콘을 적용하는 경우이다.
밀봉 부재 (8) 를 위해 탄성 재료를 사용하는 경우, 고무-탄성 재료를 사용 하는 것이 바람직하다. 용어 "고무-탄성"은 고무의 탄성을 갖는 임의의 적절한 재료를 의미하며, 엘라스토머, 실리콘, 플라스틱, 라텍스, 발라타 등이 포함되고, 이에 제한되지 않는다.
밀봉 부재 (8) 에 특히 적절한 재료로는, EPDM (에틸렌 프로필렌 디엔 모노머), NBR (아크릴로 니크릴 고무), TPE (열가소성 엘라스토머) 또는 실리콘 고무가 있다. 이들 재료는 특히 양호한 굽힘, 압축 특성이 있으며, 크랙 발생 없이 고온에 견딜 수 있다.
밀봉 부재의 재료가 캡슐에서 사용된 재료와 동일한 경우 (예컨대, 알루미늄과 같은 금속 또는 플라스틱), 밀봉 부재의 기하학적 형상에 의해 밀봉 부재의 탄성 특성이 발현되는 것이 바람직하다.
도 2 에 따른 실시형태에서, 밀봉 부재 (8) 는 립 (lip) 형상의 형태로 인해 탄성적으로 굽힘가능하다. 밀봉 부재는 플랜지형 림의 클램핑부 (29) 에서 연장된 것이지만, 압력을 받으면 자유롭게 구부러질 수 있도록 클램핑되지 않는다. 밀봉 부재는 캡슐과 동일한 재료, 바람직하게는 플라스틱으로 이루어진다. 밀봉 부재는 캡슐 (1) 의 컵형 본체 (4) 의 일체형 부품일 수 있다.
플랜지형 림의 클램핑부 (29) 는 음료 제조 장치의 상대 표면에 의해 적어도 부분적으로 클램핑되는 환형 표면을 형성하도록 되어 있다. 그러므로, 밀봉 부재 (8) 는, 포일 부재 (5) 의 찢김에 의해 릴리프 요소 (12) 에 가해질 수 있는 힘 또는 응력으로부터 자유롭게 된다.
밀봉 부재 (8) 가 플랜지형 림 (6) 의 외측 에지로부터 연장되어 외측으로 경사져 있다. 나타낸 실시형태에서, 가요성 립부는 캡슐 본체의 측벽의 에지이고, 이 에지는 (플랜지형 림의 편평한 클램핑 부분 또는 밀봉 면 (P) 에 대하여) 약 90°이상의 각도 A, 바람직하게는 95 ～ 175°의 각도로 굽혀져 있다.
그러한 굽힘가능 밀봉 부재 (8) 의 위치는 물 분사기 (14) 와 포일 부재 (5) 의 천공 사이에서 밀봉 부재 (8) 와 포위 부재 (9) 의 외부 밀봉 결합이 이루어지도록 되어 있는 한, 캡슐 (1) 상의 어느 곳도 가능하다. 또한, 밀봉 부재 (8) 는, 물 분사기 (14) 가 캡슐 (1) 의 내부로 진입한 위치에 있을 때 물 분사기 (14) 를 둘러싸게 되는 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17) 의 영역에 제공될 수 있다. 또한, 밀봉 부재 (8) 는 캡슐의 다른 부분 (저부, 측벽, 플랜지형 림) 을 덮도록 배치될 수 있다.
도 3 의 상세도에서 볼 수 있는 것처럼, 이 실시형태에 따른 종형 부재 (9) 는 어떠한 전용 탄성 밀봉 부재도 포함하지 않는다. 그러나, 종형 부재는 탄성 밀봉 부재를 선택적으로 포함할 수 있다.
종형 부재 (9) 의 경사진 밀봉 표면 (15) 은 캡슐 (1) 의 탄성적으로 굽힘가능한 밀봉 부재 (8) 와 협동작용하도록 되어 있다. 밀봉 표면 (15) 은 밀봉 부재를 구성하는 가요성 자유 립부를 향해 경사져 있다. 특히, 밀봉 표면 (15) 은, 캡슐의 안쪽 방향으로 측정했을 때, 밀봉 또는 폐쇄 면 (P) 에 대하여 90°이하의 각도 B 를 이루는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 상기 각도 B 는 50 ～ 85°이다.
캡슐 (1) 의 밀봉 부재 (8) 의 형태와 재료에 따라서, 종형 부재 (9) 의 협 동작용 표면은 캡슐 (1) 의 밀봉 부재 (8) 와 밀봉 결합을 가능케 한다면 어떤 형상, 위치 및 방위 (orientation) 라도 가질 수 있다.
도 4 에 나타낸 것처럼, 캡슐 주위에 상기 장치를 폐쇄하면, 종형 부재 (9) 와 캡슐 홀더 (13) 는 플랜지형 림의 클램핑부 (29) 를 따라 캡슐을 함께 클램핑한다. 이를 위해, 종형 부재 (9) 는 캡슐 홀더의 수용부 표면 (31) 에 캡슐의 클램핑부 (29) 를 단단히 핀치 (pinch) 또는 클램핑하는 1 이상의 환형 융기부를 포함할 수 있다. 클램핑부는 상기 표면 (31) 의 만입부 (indentation) 에 상보적인 인덴트 (indent) 를 또한 형성할 수 있다. 그러므로, 종형 부재 (9) 와 캡슐 홀더 (13) 를 닫아 조립하면, 밀봉 부재 (8) 를 둘러싸는 환형 챔버 (32) 가 형성된다. 그 결과, 캡슐은 제자리에 단단히 고정되고, 챔버 내에서 경사진 표면 (15) 쪽으로 자유롭게 굽혀질 수 있는 자유 립부에서 인장력이 발생되어, 완벽한 수밀 (watertight) 밀봉이 얻어질 수 있다.
도 4 는, 종형 부재 (9) 와 캡슐 홀더 (13) 가 폐쇄 압력 결합되고, 물이 캡슐 내부로 들어가 압력을 생성하여, 캡슐 홀더 (13) 의 피라미드형 릴리프 부재 (12) 에 의해 캡슐 (1) 의 포일 부재 (5) 에 개구가 이미 형성되어 있는 상태를 보여준다. 캡슐의 삽입시, 물 분사기 (14) 의 블레이드 요소 (24) 가 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17) 에 천공 (16) 을 형성한다. 캡슐 내부에 유체의 충분한 압력이 생성된 경우, 릴리프 부재 (12) 와 이를 둘러싸고 있는 포일 부재 (5) 사이의 좁은 틈을 통하여, 캡슐에 담긴 성분으로부터 제조된 음료를 빼낼 수 있다.
도 4 에 나타낸 상태에서, 캡슐 (1) 의 탄성적으로 굽힘가능한 밀봉 부재 (8), 즉 가요성 립부는 포위 부재 (9) 의 대응하는 경사진 밀봉 표면 (15) 에 대해 편향되어 있다. 여기서, 종형 부재의 밀봉 표면 (15) 이 밀봉 부재 (8) 에 특정 압력을 가할 때 밀봉 부재 (8) 와 캡슐이 제위치에 남아 있는 것을 보장하기 위하여, 클램핑부 (29) 가 상기 장치의 표면 (30) 과 표면 (31) 사이에 클램핑되어 있으며, 환형 지지 스커트 (18) 가 캡슐 (1) 의 플랜지형 림 (6) 의 단부를 덮고 있다.
실제로, 립형상 밀봉 부재 (8) 는 자기강화 (self-reinforcing) 밀봉 결합을 제공하는 구성의 일 예를 나타낸다. 물 분사기로부터 나온 물은 캡슐의 외부와 포위 부재 사이의 틈 사이에 압입되고, 결국 립형상 밀봉 부재에 도달하게 된다. 립형상 밀봉 부재는 환형 부재의 밀봉 표면에 대해 편향되어 물의 유동을 저지한다. 이러한 저지 효과로 인해 밀봉 부재의 상류측에서 압력이 증가하게 되고, 이에 따라 밀봉 부재가 밀봉 표면에 대해 더 강하게 눌리게 되어, 밀봉 결합이 이루어지고, 이 밀봉 결합은 압력이 높을수록 더 강하게 된다.
도 5 의 실시형태에서, 캡슐 홀더 (13) 의 외주에 홈 (22) 이 제공되어 있으며, 이 홈 (22) 은 캡슐을 제거하기 전에 캡슐 홀더 (13) 의 상측 표면에 남거나 축적될 수 있는 물을 제거하거나 캡슐 밖으로 빼내는 작용을 한다.
도 6 은 본질적으로 도 2 의 제 1 실시형태의 변형예에 상응하는 실시형태를 보여준다. 이 실시형태에 따른 밀봉 부재 (8) 는 압축가능하다. 밀봉 부재는 측벽 (7) 의 일부, 및 캡슐 (1) 의 플랜지형 림 (6) 의 외측 단부와 상기 측벽 (7) 사이의 영역을 덮는다 (또한, 밀봉 부재는 단지 캡슐 (1) 의 컵형 본체 (4) 의 측벽 (7) 의 일부만을 덮을 수도 있다). 이 실시형태에 따른 밀봉 부재 (8) 는 비대칭적, 즉 L자형 단면을 갖는다. 밀봉 부재는 본체의 재료보다 탄성이 더 큰 재료로 이루어질 수 있다. 특히, 밀봉 부재는 컵형 본체 (4) 의 재료의 경도보다 더 작은 경도를 가질 수 있다.
밀봉 부재는 고무형 재료인 것이 바람직하다. 특히 적절한 재료로는, EPDM (에틸렌 프로필렌 디엔 모노머), NBR (아크릴로 니크릴 고무), TPE (열가소성 엘라스토머) 또는 실리콘 고무가 있다. 이들 재료는 특히 양호한 굽힘, 압축 특성이 있으며, 크랙 발생 없이 고온에 견딜 수 있다.
또는, 밀봉 부재 (8) 는 예컨대 캡슐에 제공된 막, O-링 등과 같은 다른 형상을 가질 수 있다.
캡슐 (1) 이 도 4 에 나타낸 위치에 있을 때, 그리고 음료 제조 공정이 끝난 후 홀더 (13) 를 열 때, 캡슐 (1) 이 "진공 효과"로 인해 떨어지지 않고 종형 부재 (9) 에 흡착된 채로 유지될 위험이 존재한다. 도 8 에 나타낸 것처럼, 본 발명은, 종형 부재 (9) 가 캡슐 홀더 (13) 와 결합하였을 때에만 캡슐 (1) 과 종형 부재 (9) 사이의 상기 유형의 밀봉 결합이 이루어지며, 공기가 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17) 및 측벽 (7) 과 종형 부재 (9) 의 내벽 사이의 공간에 들어갈 수 있도록 밀봉 결합이 자동적으로 해제되는 것을 보장하는 기구를 제공하는 것을 제안한다.
도 8 에서 볼 수 있는 것처럼, 특히 밀봉 부재 (8) 가 캡슐 (1) 의 측벽 (7) 의 일부를 덮는 경우, 종형 부재 (9) 의 환형 전방 표면은, 공기를 공급하기 위한 공기 유입 통로로서 역할하는 홈 (21) 을 구비할 수 있다. 이 홈으로 인해, 일 단 종형 부재 (9) 와 캡슐 홀더 (13) 사이에 편향력이 해제되면, 공기의 흡입이 가능하다. 따라서, 공기가 이 공간에 유입되고, 사용자가 캡슐 (1) 을 제거하는 것이 더욱 용이해진다. 결국, 캡슐 (1) 은 종형 부재 (9) 로부터 자동적으로 떨어질 것이다.
도 9 는, 종형 부재 (9) 의 전방 표면 (23) 이 캡슐 (1) 의 밀봉 부재 (8) 와 밀봉 결합되어 있는 제 2 실시형태의 상태를 보여준다.
도 10 내지 도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태를 보여주는데, 여기서 밀봉 부재의 탄성 특성은 캡슐 자체의 기하학적 중공 형상에 기인한다. 도시된 실시형태에서, 밀봉 부재는 단차형인 밀봉부재 (26), 즉 캡슐 (1) 의 측벽 (7) 의 직경이 갑자기 증가하는 형상을 갖고 있다. 그러므로, 밀봉 부재는, 종형 부재에 의해 캡슐 홀더 (13) 상에 가해지는 폐쇄력을 받으면 변형되기에 충분한 굽힘 및 압축가능한 중공 구조를 형성한다. 기하학적 형태는 도시된 단차부의 형상으로 제한되지 않으며, 밀봉 부재에 탄성 또는 적어도 변형가능한 특성을 부여할 수 있는 한 다른 형태도 가능하다.
이 실시형태에 따른 단차형 밀봉 부재 (26) 는 단지 중공 밀봉 부재 (예컨대 제 2 실시형태에 따른 "충전된" 밀봉 부재 (8) (도 6 ～ 도 9) 에 반대됨) 의 일 예이다. 기하학적 중공 형상에 의해 밀봉 부재의 탄성이 부여되는 경우, 일반적으로 밀봉 부재의 굽힘 (여기서는, 단차부의 내향 및 하향 굽힘) 이 발생한다. 반면, 탄성 특성이 사용된 재료에 기인하고, "충전된" 밀봉 부재가 사용된 경우에는, 일반적으로 재료의 압축 및/또는 변위가 발생한다. 캡슐의 재료는, 굽힘 가능하며 탄성 특성을 갖는 고분자 재료 중에서 선택되는 것이 바람직하다.
이 실시형태에 따른 밀봉 표면 (15) 은 경사져 있다. 따라서, 밀봉 압력은 반경방향 안쪽을 향하는 제 1 성분 및 축선방향 (도 12 에서 하방) 을 향하는 제 2 성분을 갖는다.
특히 도 12 에서 볼 수 있는 것처럼, 포일 부재 (5) 는 캡슐의 림 위로 감겨 (도면부호 "27" 참조) 있을 수 있다.
도 13 및 도 14 는, 밀봉 부재가 O-링 (11) 인 제 4 실시형태를 보여준다. O-링은 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17) 에 기하학적으로 배치되고, 바람직하게 고정된다. 이는, 물 분사기를 향하며 캡슐 (1) 에 물 유입부를 형성하기 위해 뚫리는 면에서 캡슐 (1) 의 외부에 밀봉 부재를 제공하는 일 예일 뿐이다.
O-링 (11) 은, 물 분사기 (14) 가 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17) 을 뚫는 영역 주위를 둘러싸도록 위치된다. 따라서, O-링 (11) 은 포위 부재 (9) 의 저부 (28) 에 의해 압축되고, 포위 부재 (9) 의 주변 측벽 (25) 의 상측 단부에 의해 제위치에 고정된다 (도 14 참조).
저부 (28) 는, 장치의 폐쇄시 캡슐이 포위 부재 (9) 에 완전히 결합되었을 때, O-링 (11) 과 충분히 수밀한 계면을 형성하도록, 실질적으로 편평하거나 또는 경사져 있을 수 있다.
O-링 (11) 의 대체물로서, 굽힘가능한 립형 밀봉 부재 (예컨대 제 1 실시형태에 따른 밀봉 부재 (8) 에 대응하는 것, 도 2 참조) 가 캡슐 (1) 의 상측 벽 (17), 즉 불 분사기 (14) 를 향하는 벽으로부터 돌출하여 위치될 수 있다.
어느 경우에도, 저부 (28) 가 O-링 (11) 에 축선방향 압축력을 가하게 된다.
예컨대 O-링이 캡슐 (1) 의 측벽 (7) 에 위치되는 경우, 압축력의 반경방향 성분이 주된 것이 된다.
대안으로, 포일 부재 (5) 는, 예컨대 캡슐 주위에 기계를 닫는 결과, 물이 캡슐 내에 분사되기 전에 적어도 하나의 릴리프 부재에 의해 뚫릴 수 있는 벽에 의해 대체될 수 있다.

Claims (29)

  1. 음료 성분을 담는 캡슐로서, 이 캡슐 (1) 은 컵형 본체 (4) 및 포일 부재 (5) 를 포함하고,
    이 캡슐 (1) 은 음료 제조 장치 (2) 에 삽입되도록 되어 있으며, 상기 장치 내에서, 캡슐 (1) 내 성분 (3) 과 상호작용하고 그 캡슐 (1) 로부터 음료를 빼내기 위해 액체가 압력 하에서 캡슐 (1) 에 들어가고, 캡슐 (1) 의 외부 표면에 밀봉 부재 (8) 를 갖는 상기 캡슐에 있어서, 밀봉 부재 (8) 는 적어도 음료 제조 장치 (2) 의 상대 가압 표면에 밀봉 결합으로 압축될 수 있도록 되어 있고, 상기 밀봉 부재 (8) 는 탄성을 갖고, 상기 밀봉 부재 (8) 는 캡슐의 잔부를 이루는 재료와 다른 재료로 이루어져 있고, 상기 밀봉 부재 (8) 는 캡슐의 잔부를 이루는 재료보다 경도가 더 작은 재료로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 그 형상으로 인해 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 음료 제조 장치의 상대 가압 표면에 대해 편향력을 가하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 구성 재료로 인해 압축가능하고 탄성을 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (26) 는 굽힘가능한 중공 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 비압축된 제 1 두께로부터 압축된 제 2 두께로 압축되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 고무-탄성 재료로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  10. 제 9 항에 있어서, 캡슐의 잔부는 비고무 탄성 재료 및 금속 중 하나 이상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 캡슐의 잔부를 이루는 구성 재료들 중 1종 이상으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 성분을 위한 밀봉된 내부를 형성하기 위하여 기밀방식으로 서로 연결된 제 1 벽 요소와 제 2 벽 요소를 포함하고, 상기 제 1 벽 요소와 제 2 벽 요소는 캡슐의 측벽에서 플랜지형 림을 형성하는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 가 적어도 플랜지형 림 (6) 과 상기 벽 요소들 중 어느 하나 사이의 천이 영역 (10) 에 제공되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 가 플랜지형 림과 캡슐에서 물 분사기가 도입되는 위치 사이의 벽에 제공되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  15. 삭제
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 플랜지형 림 (6) 과 컵형 본체 (4) 의 측벽 (7) 의 일 부분 양자에 존재하는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  17. 제 11 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 벽 요소 중 일방의 일체형 부분인 것을 특징으로 하는 캡슐.
  18. 제 6 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 캡슐의 벽 요소와 다른 부품인 것을 특징으로 하는 캡슐.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 O-링 (11) 의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 밀봉 부재는 L자형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 밀봉 부재 (8) 는 접착제, 용접, 핀칭, 크림핑 (crimping), 또는 이들의 조합에 의해 벽 요소 중 일방에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 캡슐 (1) 및 음료 제조 장치를 포함하며, 상기 음료 제조 장치는 캡슐 (1) 의 밀봉 부재 (8) 와 선택적으로 밀봉 결합하도록 되어 있는 포위 부재 (9) 를 갖는, 음료 제조 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 밀봉 결합은, 포위 부재 (9) 가 캡슐 (1) 에 최소 압력을 가하는 동안에는 유효하지만, 압력이 상기 최소 압력 미만으로 떨어지자마자 자동적으로 해제되는 음료 제조 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서, 포위 부재 (9) 의 외주에 홈 (21) 이 제공되어 있으며, 이 홈 (21) 은 캡슐 (1) 과 포위 부재 (9) 사이의 밀봉 결합이 해제되면 공기를 공급하기 위한 공기 유입 통로로서 역할하는, 음료 제조 시스템.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 포위 부재 (9) 는 포위 부재 (9) 와 캡슐 (1) 사이의 밀봉 결합을 보조하도록 되어 있는 부가적인 밀봉 부재를 포함하는 음료 제조 시스템.
  26. 제 22 항에 있어서, 밀봉 결합시 작용하는 밀봉 압력이 캡슐 (1) 의 중심 축선방향에 대하여 반경방향 및 축선방향 중 하나 이상의 성분을 갖는 음료 제조 시스템.
  27. - 성분을 담고 있으며, 플랜지형 림 (6) 에 의해 서로 밀봉된 컵형 본체 (4) 와 포일 부재 (5) 를 포함하는 캡슐을 제공하는 단계,
    - 상기 캡슐 (1) 을 음료 제조 장치 내에 위치시키고, 컵형 본체 (4) 및 제 포일 부재 (5) 에 1 이상의 개구를 형성하는 단계,
    - 컵형 본체 (4) 에 있는 1 이상의 개구를 통해 액체를 캡슐 (1) 에 넣고, 그 액체를 포일 부재 (5) 에 있는 1 이상의 개구를 통해 캡슐 (1) 로부터 빼내는 단계를 포함하는 음료 제조 방법이며,
    컵형 본체 (4) 에 있는 개구는, 음료 제조 장치의 요소와 캡슐 (1) 의 밀봉 부재 (8) 의 압밀 (pressure-tight) 밀봉 결합에 의해 포일 부재 (5) 에 있는 개구와 분리되어 있어서, 상기 액체는 캡슐 (1) 을 통해서만 유동할 수 있으며 캡슐 (1) 의 외부에서는 유동할 수 없는 음료 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 캡슐 (1) 의 밀봉 부재 (8) 에 의해 압밀 밀봉 결합이 이루어지고, 그러한 밀봉 부재 (8) 를 갖지 않은 캡슐 (1) 을 사용하는 경우 상기 밀봉 결합이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 음료 제조 방법.
  29. 삭제
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