JP6400581B2 - 飲料の調製のためのカートリッジ、システム、及び方法 - Google Patents

Description

本出願は、飲料の調製のためのカートリッジ、システム、及び方法に関する。

飲料の調製に使用するカートリッジは、よく知られている。例えば、飲料調製機械で使用するためのカートリッジを提供することが知られており、これは、使用中に、飲料調製機械の穿孔要素によって穿孔され、焙煎粉砕コーヒーなどの飲料媒体を煎出するために、温水がカートリッジを通って流れることを可能にする。

一例は、米国特許第ＵＳ２０１０／００２８４９５号に記載されている。このようなカートリッジ及び飲料システムは、多くの場合、家庭及び職場環境で使用されている。各飲料が可能な限り迅速に分注されることが消費者に望まれている。しかし、特に（焙煎粉砕コーヒーなどの）成分の抽出を必要とする飲料について、飲料原料が圧縮され、比較的高い圧力に供されるとき、より良い飲料が生成されることが見出されている。

米国特許出願公開第２０１０／００２８４９５号明細書

これは、比較的遅い、カートリッジを通る流速をもたらす小さな孔径を有するフィルタを必要とする傾向がある。

本開示は、１つ以上の飲料成分を含有するカートリッジを提供し、このカートリッジは、
基部、外周側壁、及び開放頂部を有するカップ形状の本体と、
容器容積を画定するように開放頂部を閉鎖するようにカップ形状の本体に取り付けられた蓋であって、容器容積内への水性媒体の流入に対応するように穿孔可能である、蓋と、
容器容積を、１つ以上の飲料成分を含有する成分チャンバ容積と濾液容積とに分割するように容器容積内に位置するフィルタと、を備え、
基部が、水性媒体及び１つ以上の飲料成分から形成される飲料の濾液容積からの流出に対応するように穿孔可能であり、
外周側壁が、カップ形状の本体の基部に向かって下方に飲料の流れを方向付けるように構成される複数の濾液水路を画定する複数の縦溝を備え、
カップ形状の本体が、少なくとも８５℃の温度及び少なくとも２０ＫＰａの圧力の水性媒体が容器容積内へ導入される使用時に、横方向に膨張可能であるように構成される。

理論に束縛されることを望むものではないが、カップ形状の本体の横方向の膨張は、濾液水路が遮断されないままであり、したがって、より速い流れを可能にすることを確実にするのに役立つと考えられている。加えて、フィルタの膨張は、より大きいフィルタ面積が得られることを可能にし得、これは、煎出時間を低減することもできる。

カップ形状の本体が、外周側壁の縦溝の歪曲によって横方向に膨張可能であるように構成され得る。

外周側壁が、使用前に略円錐台形の形状を有し、使用中の横方向の膨張後に略樽形状を有し得る。

一態様において、外周側壁が、０．１５〜０．３５ｍｍの厚さを有する。

一態様において、基部が、０．３５〜０．５５ｍｍの厚さを有する。

カップ形状の本体が、ポリマー材料を含み得る。

カップ形状の本体が、積層された材料を含み得る。

例えば、カップ形状の本体は、ポリスチレン及びポリエチレンの積層体を含み得る。別の例において、カップ形状の本体は、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、及びポリエチレンの層を有する積層体から形成され得る。

カップ形状の本体が、障壁層を備え得る。障壁層が、カップ形状の本体の積層体構造の一層を形成し得る。障壁層は、酸素／空気及び／又は水分に対して実質的に不浸透性であり得る。好ましくは、障壁層は、カートリッジの内容物を、酸素／空気及び／又は水分への曝露による潜在的な劣化から守るように働く。好適な障壁層の例としては、ＥＶＯＨが挙げられる。

一態様において、フィルタが、側壁及び基部を有するカップ形状に形成される得るシート材料から形成され得、フィルタが複数の区間を含み得、そこで、シート材料が、カップ形状の本体に固定される場合、かつ水性媒体の導入前に、上被区間を含む。

使用時に、フィルタが、シート材料の移動によって横方向に膨張可能であるように構成され得る。

使用時に、フィルタが、上被シート材料の移動によって縦方向に膨張可能であるように構成され得る。

一態様において、カートリッジは、濾液容積内に位置する保護要素を更に備え得、
保護要素が、カップ形状の本体とは別に形成され、かつ出口ゾーンを画定するように濾液容積内に位置し、保護要素が、フィルタと出口ゾーンとの間に間置され、
飲料調製装置の穿孔要素の完全な拡張での使用時に、穿孔要素が、保護要素又はフィルタと接触せずに、穿孔要素が、出口ゾーンと流体連通して配置されることを可能にするように、保護要素が、出口ゾーンへのフィルタの侵入を防止するように構成される。

保護要素は、フィルタの軸方向の拡大を制限又は阻止するために、使用中のフィルタの少なくとも一部に物理的支持を提供するように構成され得る。

保護要素は、フィルタ支持面と、フィルタ支持面をカートリッジの穿孔面から離間させるための少なくとも１つの支柱部分とを備え得、前記支柱部分の遠位端が、側壁と基部との間に形成される角に当接し得る。

フィルタが、外周側壁の蓋端部で若しくはその近くで、及び／又は外周側壁と蓋との間で接続される上縁を備え得、外周側壁に接続されないフィルタ側壁を更に備え得る。

本開示はまた、カートリッジ及び飲料調製機械を備えるシステムを提供し、
飲料調製機械が、
１つ以上の飲料成分を含有するカートリッジを受容するためのホルダと、
カートリッジに水性媒体を供給するための前記カートリッジの蓋を穿孔するための入口穿孔器と、
１つ以上の飲料成分及び水性媒体から形成される飲料の流出を可能にするための前記カートリッジの基部を穿孔するための出口穿孔器と、を備え、
カートリッジが、基部、外周側壁、及び蓋によって閉鎖される開放頂部を有するカップ形状の本体を備え、外周側壁が、複数の縦溝を備え、
ホルダが、カートリッジを受容するための空洞を画定する壁部を備え、空洞が、カートリッジの外周側壁の少なくとも実質的な部分の外径を超える内径を有し、それにより、空洞へのカートリッジの挿入時に、環状膨張隙間が、カートリッジの外周側壁の少なくとも実質的な部分とホルダの壁部との間に提供されるようにする。

カップ形状の本体が、少なくとも８５℃の温度及び少なくとも２０ＫＰａの圧力の水性媒体が容器容積内へ飲料調製機械によって導入される使用時に、横方向に膨張可能であるように構成され得る。

本開示はまた、カップ形状の本体及び蓋を有し、１つ以上の飲料成分を含有するカートリッジから飲料を形成する方法を提供し、この方法が、入口穿孔器、出口穿孔器、及びカートリッジのためのホルダを有する飲料調製機械を使用し、この方法が、
カートリッジのカップ形状の本体が、ホルダの壁部によって境界を接する空洞内で受容されるように、ホルダ内へカートリッジを挿入する工程と、
入口穿孔器でカートリッジの蓋を穿孔する工程と、
出口穿孔器でカートリッジの基部を穿孔する工程と、
飲料を形成するためにカートリッジ内へ入口穿孔器を通して水性媒体を注入する工程であって、水性媒体が、少なくとも８５℃の温度及び少なくとも２０ＫＰａの圧力で注入される、工程と、
出口穿孔器を介して飲料を分注する工程と、を含み、
カートリッジを通る水性媒体の通過により、カップ形状の本体が、横方向に膨張する。

フィルタに好適な材料としては、織布及び不織布材、紙、セルロース、並びにポリプロピレン、ポリエチレン等のプラスチックが挙げられる。紙又はセルロース材料は、他の材料の繊維、例えば、ポリプロピレン又はポリエチレンを含有し得る。

蓋は、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、（ナイロン、ポリウレタン、紙、ビスコース及び／又は金属箔を含む）ポリアミドを含む、ポリエチレン、ポリエステルから形成され得る。蓋は、積層体を含み得る、金属化され得る、又はコポリマーから形成され得る。一例では、蓋は、ポリエチレン−アルミニウム積層体を含む。

本開示は、飲料媒体が焙煎粉砕コーヒー又は葉茶などの抽出可能／注入可能な製品である場合の特定の用途を見出す。しかし、飲料媒体は、代替的に、インスタント噴霧乾燥若しくは凍結乾燥コーヒー、チョコレート粉末、粉ミルク、又はクリーマー粉末などの水溶性成分であってもよい。粉ミルクは、乾燥スキムミルク、部分スキムミルク、全乳、乾燥乳タンパク質濃縮物、分離株、及び画分、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。クリーマー粉末は、乳製品及び／又は非乳製品の食品原材料から製造され得、典型的には、乾燥、特に噴霧乾燥を促進する担体内に分散したタンパク質又は加工デンプンによって安定化された乳化脂肪を含有する。粉末製品は、凝集され得る。更なる代替として、飲料媒体は、抽出可能／注入可能な成分及び水溶性成分の混合物、例えば、焙煎粉砕コーヒー及びインスタント凍結乾燥コーヒーの混合物であり得る。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
１つ以上の飲料成分を含有するカートリッジであって、
基部、外周側壁、及び開放頂部を有するカップ形状の本体と、
容器容積を画定するように上記開放頂部を閉鎖するように上記カップ形状の本体に取り付けられる蓋であって、上記容器容積内への水性媒体の流入に対応するように穿孔可能である、蓋と、
上記容器容積を、上記１つ以上の飲料成分を含有する成分チャンバ容積と濾液容積とに分割するように上記容器容積内に位置するフィルタと、を備え、
上記基部が、上記水性媒体及び上記１つ以上の飲料成分から形成される飲料の上記濾液容積からの流出に対応するように穿孔可能であり、
上記外周側壁が、上記カップ形状の本体の上記基部に向かって下方に飲料の流れを方向付けるように構成される複数の濾液水路を画定する複数の縦溝を備え、
上記カップ形状の本体が、少なくとも８５℃の温度及び少なくとも２０ＫＰａの圧力の水性媒体が上記容器容積内へ導入される使用時に、横方向に膨張可能であるように構成される、カートリッジ。
（項目２）
上記カップ形状の本体が、上記外周側壁の上記縦溝の歪曲によって横方向に膨張可能であるように構成される、項目１に記載のカートリッジ。
（項目３）
上記外周側壁が、使用前に略円錐台形の形状を有し、使用中の横方向の膨張後に略樽形状を有する、項目１に記載のカートリッジ。
（項目４）
上記外周側壁が、０．１５〜０．３５ｍｍの厚さを有する、項目１に記載のカートリッジ。
（項目５）
上記基部が、０．３５〜０．５５ｍｍの厚さを有する、項目１に記載のカートリッジ。
（項目６）
上記カップ形状の本体が、ポリマー材料を含む、項目１に記載のカートリッジ。
（項目７）
上記カップ形状の本体が、積層された材料を含む、項目１に記載のカートリッジ。
（項目８）
上記カップ形状の本体が、ポリスチレン及びポリエチレンの積層体を含む、項目７に記載のカートリッジ。
（項目９）
上記カップ形状の本体が、障壁層を備える、項目１に記載のカートリッジ。
（項目１０）
上記フィルタが、側壁及び基部を有するカップ形状に形成されるシート材料から形成され、上記フィルタが、複数の区間を含み、そこで、上記シート材料が、上記カップ形状の本体に固定される場合、かつ上記水性媒体の導入前に、上被区間を含む、項目１に記載のカートリッジ。
（項目１１）
使用時に、上記フィルタが、上記シート材料の移動によって横方向に膨張可能であるように構成される、項目１０に記載のカートリッジ。
（項目１２）
使用時に、上記フィルタが、上記上被シート材料の移動によって縦方向に膨張可能であるように構成される、項目１０に記載のカートリッジ。
（項目１３）
上記濾液容積内に位置する保護要素を更に備え、
上記保護要素が、上記カップ形状の本体とは別に形成され、かつ出口ゾーンを画定するように上記濾液容積内に位置し、上記保護要素が、上記フィルタと上記出口ゾーンとの間に間置され、
飲料調製装置の穿孔要素の完全な拡張での使用時に、上記穿孔要素が、上記保護要素又はフィルタと接触せずに、上記穿孔要素が、上記出口ゾーンと流体連通して配置されることを可能にするように、上記保護要素が、上記出口ゾーンへの上記フィルタの侵入を防止するように構成される、項目１に記載のカートリッジ。
（項目１４）
上記保護要素が、上記フィルタの軸方向の拡大を制限又は阻止するために、使用中の上記フィルタの少なくとも一部に物理的支持を提供するように構成される、項目１３に記載のカートリッジ。
（項目１５）
上記保護要素が、フィルタ支持面と、上記フィルタ支持面を上記カートリッジの上記穿孔面から離間させるための少なくとも１つの支柱部分とを備え、上記支柱部分の遠位端が、上記側壁と上記基部との間に形成される角に当接する、項目１３に記載のカートリッジ。
（項目１６）
上記フィルタが、上記外周側壁の蓋端部で若しくはその近くで、及び／又は上記外周側壁と上記蓋との間で接続される上縁を備え、上記外周側壁に接続されないフィルタ側壁を更に備える、項目１に記載のカートリッジ。
（項目１７）
カートリッジ及び飲料調製機械を備えるシステムであって、
上記飲料調製機械が、
１つ以上の飲料成分を含有するカートリッジを受容するためのホルダと、
上記カートリッジに水性媒体を供給するための上記カートリッジの蓋を穿孔するための入口穿孔器と、
上記１つ以上の飲料成分及び上記水性媒体から形成される飲料の流出を可能にするための上記カートリッジの基部を穿孔するための出口穿孔器と、を備え、
上記カートリッジが、上記基部、外周側壁、及び上記蓋によって閉鎖される開放頂部を有するカップ形状の本体を備え、上記外周側壁が、複数の縦溝を備え、
上記ホルダが、上記カートリッジを受容するための空洞を画定する壁部を備え、上記空洞が、上記カートリッジの上記外周側壁の少なくとも実質的な部分の外径よりも大きい内径を有し、それにより、上記空洞への上記カートリッジの挿入時に、環状膨張隙間が、上記カートリッジの上記外周側壁の少なくとも実質的な部分と、上記ホルダの上記壁部との間に提供されるようにする、システム。
（項目１８）
上記カップ形状の本体が、少なくとも８５℃の温度及び少なくとも２０ＫＰａの圧力の水性媒体が上記容器容積内へ上記飲料調製機械によって導入される使用時に、横方向に膨張可能であるように構成される、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
カップ形状の本体及び蓋を有し、１つ以上の飲料成分を含有するカートリッジから飲料を形成する方法であって、上記方法が、入口穿孔器、出口穿孔器、及び上記カートリッジのためのホルダを有する飲料調製機械を使用し、上記方法が、
上記カートリッジの上記カップ形状の本体が、上記ホルダの壁部によって境界を接する空洞内で受容されるように、上記ホルダ内へ上記カートリッジを挿入する工程と、
上記入口穿孔器で上記カートリッジの上記蓋を穿孔する工程と、
上記出口穿孔器で上記カートリッジの上記基部を穿孔する工程と、
上記飲料を形成するために上記カートリッジ内へ上記入口穿孔器を通して水性媒体を注入する工程であって、上記水性媒体が、少なくとも８５℃の温度及び少なくとも２０ＫＰａの圧力で注入される、工程と、
上記出口穿孔器を介して上記飲料を分注する工程と、を含み、
上記カートリッジを通る上記水性媒体の通過により、上記カップ形状の本体が、横方向に膨張する、方法。

ここで、単に例として、添付の図面を参照しながら本開示の態様を説明する。
本開示の一実施形態に従うカートリッジの断面立面図である。 図１のカートリッジの斜視断面図である。 図１のカートリッジのフィルタ保護の斜視図である。 分注中の図１のカートリッジの断面立面図である。 本開示のフィルタ保護の別の実施形態の斜視図である。 分注中の図５のフィルタ保護を含有するカートリッジの断面立面図である。 図１のカートリッジのカップ形状の本体を通した断面図である。 本開示のカートリッジの一実施形態における使用のためのフィルタの斜視図である。 本開示の別の実施形態に従うカートリッジの断面立面図である。 図９のカートリッジの斜視断面図である。 分注後の本開示のカートリッジの典型的な形状を示す側面図である。

図１に示されるように、第１の態様では、カートリッジ１は、カップ形状の本体２と、蓋３と、フィルタ保護６と、フィルタ８とを備える。

図１のカップ形状の本体２は、円形基部４と、カップ形状の本体２の開放上端部２０を画定する上縁２１で終端する上方に延在する側壁５とを備える。図２及び７に示されるように、側壁５には、基部４に向かって、開放上端部２０から側壁５の実質的な長さに沿って走る、突出部２８の間に間置される水路２９を画定するように、半径方向に内方へ突起する突出部２８を含む複数の縦溝が、その内面上に提供される。側壁５は、略円錐台形の形状であり、開放上端部２０での直径が、基部４に隣接する側壁５での直径よりも大きい。上縁２１に隣接する側壁５の上領域は、上縁２１から下方に延在する内方へ先細りしている区間２２を有する。加えて、基部４の領域内の側壁５には、外方に先細りしている区間２３が提供される。外方に先細りしている領域２３の上端部は、外方に曲がった肩部２４で側壁５の残部と接続する。

例えば、図４で示される基部４は、略平坦であり、基部４と側壁５との間の角部２７でその外側周辺部に提供される、環状凹部２６（図２に示される）を含む。基部４の平坦な部分４ａは、カートリッジ１の下穿孔面４０を提供する。

カップ形状の本体２は、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、及びポリエチレンの層を有する積層体から形成され得る。ＥＶＯＨ層は、酸素／空気及び／又は水分に実質的に不浸透性であり得る障壁層として作用し得る。好ましくは、障壁層は、カートリッジの内容物を、酸素／空気及び／又は水分への曝露による潜在的な劣化から守るように働く。

複数のカップ形状の本体２は、カートリッジ１の組み立て前に共に積み重ねられ得る。

蓋３は、カートリッジ１の開放上端部２０を閉鎖するようにカップ形状の本体２の上縁２１に接着される、又は別様に封止される円盤を備える。蓋３は、カートリッジ１の上穿孔面４３を画定する。

一実施形態において、フィルタ８は、上縁２１又はその近傍のいずれかでカップ形状の本体２（例えば、外周側壁）に接着される、又は別様に封止される上フィルタ縁５０を有する、略カップ形状の形態を有する。図示されていない実施例では、フィルタ縁５０は、カップ形状の本体２の上縁２１と蓋３との間で接着されている。フィルタ側壁５１は、フィルタ縁５０から下方に延在し得、図示されるように、フィルタ基部５２によって下端部で閉鎖され得る。フィルタ８は、好適な材料から成形され得る。代替的に、フィルタ８は、必要な幾何学的形状に後に形成されるシート材料から形成され得る。

フィルタ保護６は、カップ形状の本体２及びフィルタ８からの別個の構成要素として形成され得、図１及び２に示されるように、カップ形状の本体２の下端部に位置され得る。図３の実施形態において最も明確に示されているように、フィルタ保護６は、上面１０及び周囲壁１１を画定する上部分９を備え、周囲壁１１は、図示されている実施形態において、上部分９から下方及び外方に延在し、下縁３１で終端する。上部分９は、外側周囲縁１４及び内側周囲縁１５を備え、これらは、間置された上開口部１３を画定する、複数の径方向の棒１２によって共に接合される。内側の縁１５は、下方に延在する管１７を通って下方に延在する中央開口部１６を画定する。周囲壁１１は、下縁３１から外側縁１４まで延在し、かつ間置された側面開口部１９を画定する、複数の軸方向の（又は、実質的に軸方向の）棒１８を含み得る。図３に示されるようにフィルタ保護６は、略円錐台形の形状であり、下縁３１の直径が横方向の縁１４の直径を上回る。

フィルタ保護６は、剛性であり得、これは、それが、以下に説明する使用中にいかなる実質的な変形も受けないように、十分な構造強度を有していることを意味する。

有利に、フィルタ保護６は、カートリッジ１の組み立て前に、積み重ね可能な構成要素であるように形状化される。下方に延在する管１７は、隣接するフィルタ保護６が、積み重ねから各フィルタ保護６の分離の容易性を確実にするように積み重ねられる際、互いにわずかに離間されることを確実にするように作用する。

図２に最も明確に示されるように、下縁３１が、側壁５と基部４との間に角部２７で接触するように保たれながら、フィルタ保護６の下縁３１は、カップ形状の本体２の環状凹部２６内に位置され得る。

図１に示される例示的なカートリッジ１の組み立て手法において、フィルタ保護６は、まず上部が開いたカップ形状の本体２に挿入され、押しが角部２７及び凹部２６との接触に適合するように、下縁３１と係合するように下方に押される。一実施形態において、フィルタ保護６の挿入は、側壁５の屈曲によって適応され、相対的に剛性の下縁３１が、外方に曲がった肩部２４のレベルで、カップ形状の本体２のより小さい直径を通過することを可能にする。側壁５は、一旦外方に曲がった肩部２４を過ぎて挿入されると、フィルタ保護６は、いかなる付加的な接着又は接続手段も必要とせずに、基部４と側壁５との間で角部２７で接触する側壁５によって把持され、保持されるように、本質的に弾性である。

次に、フィルタ８は、開放上端部２０を通ってカップ形状の本体２内へ挿入され、例えば、ヒートシールによって上縁２１に接着される、又は別様に、それに、若しくはその近傍で接続される。

図１に示されるように、定位置にあるフィルタ８により、カートリッジ１の容器容積は、フィルタ８の一方の側面に対する飲料成分容積Ｂと、フィルタ８の他方の側面に対する濾液容積Ｃとに分割される。フィルタ保護６は、フィルタ８の下にある濾液容積Ｃ内に位置する。縦溝２８間に形成される水路２９は、それらがフィルタ８の「下流」であるように、濾液容積Ｃの一部を形成する。

焙煎粉砕コーヒーなどの飲料成分７の一部が、開放上端部２０を通って飲料成分容積Ｂ内に充填される。次いで、カートリッジ１が、上縁２１に対して蓋３を封止することによって、その間にフィルタ縁５０を挟持して、又は挟持せずに、閉鎖される。上に説明される２つ以上の組み立て工程は、組み合わされて単一の組み立てプロセス工程になり得る。

図１において、組み立てられるとき、フィルタ基部５２は、フィルタ保護６の上面１０によって物理的に支持される。一実施形態において、フィルタ保護６の上面１０は、フィルタ８の材料が、カートリッジ１の出口ゾーンＤと考えることができる濾液容積Ｃの一部内まで延在しないことを確実にするように構成される。出口ゾーンＤは、カップ形状の本体２のフィルタ保護６と基部４との間の容積として画定される。一実施形態において、フィルタ保護６は、穿孔要素が使用時に完全に延在するとき、穿孔要素がフィルタ保護６を移動させないように、穿孔要素を受容するように構成される。一実施形態において、フィルタ保護６は、穿孔要素が使用時に完全に延在するとき、穿孔要素がフィルタ保護６に接触しないように、穿孔要素を受容するように構成される。一実施形態において、フィルタ保護６は、穿孔要素が使用時に出口ゾーンＤ内まで完全に延在するとき、穿孔要素が出口ゾーンＤと流体連通して配置されるように、飲料調製装置の穿孔要素を受容するように構成され得る開口部５６ａを画定する。

使用時に、図４に示されるように、カートリッジ１は、飲料調製装置のホルダ５８内へ挿入される。ホルダ５８の外周壁は、環状膨張隙間５９が、最初にホルダとカートリッジ１の側壁５との間に存在するように、カートリッジ１を受容するための形状及びサイズである空洞を画定する。環状膨張隙間５９は、カートリッジ１の各側面上で２ｍｍであり得る。

飲料調製機械は、煎出及び分注を可能にするように、カートリッジ１と係合する入口穿孔要素５５及び出口穿孔要素５６を備える。図示されるように、入口穿孔要素５５は、飲料成分容積Ｂに流体連通を提供するように、入口を形成するためにカートリッジ１の上穿孔面４３を穿孔する。出口穿孔要素５６が、出口を形成するために基部４の下穿孔面４０を穿孔し、カートリッジ１を出発するように飲料成分７から生成される飲料に出口流路を提供し、その後、飲料調製装置によって、カップなどの容器に分注され得る。出口穿孔要素５６は、下方に延在する管１７によって妨げられないように、カートリッジ１の中心からオフセットされ得る。

温水などの水性媒体は、飲料媒体７に接触するように、入口穿孔要素５５を通ってカートリッジ１内に注入される。したがって、フィルタ８を通り濾液容積Ｃ内まで通過する飲料抽出物が生成される。飲料抽出物は、それがフィルタ保護６内の側面開口部１３を介して、下方に、かつ出口ゾーンＤ内まで流れることが可能である、水路２９内までフィルタ側壁５１を通過する。抽出物はまた、フィルタ８を通り、フィルタ基部５２を通り、フィルタ保護６の上開口部１３及び中央開口部１６を通って、出口ゾーンＤ内まで通過する。

カートリッジ１を通って水が流れる間、カートリッジは、カートリッジの内部加圧、及び少なくとも摂氏８５℃の温度を典型的に有する水の軟化効果により、横方向に膨張する。横方向の膨張は、縦溝２８を備えるように側壁５を構成することによって、より容易になる。横方向の膨張は、環状膨張隙間５９を、低減させる又は更には完全に閉鎖させる。側壁８の最上及び最下部分が、横方向の膨張に対してより弾性であるため、膨張プロセスは、例えば、図１１に示されるように樽形状に変形する円錐台形の側壁５をもたらす。

カートリッジ１のカップ形状の本体２の横方向の膨張は、有利に、低減された飲料形成時間に繋がることが見出されており、これは、以下に更に考察される。

カートリッジ１の側壁５の横方向の膨張は、フィルタ８の横方向の膨張を伴い得る。これは、具体的には、フィルタ８が、例えば、図８に示されるシート材料の重複によってカップ形状の形態に形成されるシート材料から形成される場合であり得る。この場合、横方向の膨張は、フィルタ８が部分的に折り畳まれないように、互いに対して移動するシート材料の重複する区間を伴う。フィルタ保護２の存在は、下方へ基部４へ向かうフィルタ８の軸方向の膨張を制限する又は阻止する。重複する区間のサイズ及び構成に関して、カップ形状の本体２の側壁５が、フィルタ側壁を超える程度まで横方向に膨張することが可能であることを確実にするように、フィルタ８を構成することが好ましくあり得る。これは、水路２９が、常に開放されたままであることを確実にすることに役立つ。

有利に、図４に示されるように、カップ形状の本体２の基部４とフィルタ保護６の径方向の棒１２の下面との距離ｄは、カートリッジ１内までの出口穿孔要素５６の貫通距離ｐを上回る。これは、使用中に、出口穿孔要素５６がフィルタ保護６又はフィルタ８のいずれとも接触しないことを確実にする。一実施形態において、フィルタ保護６の開口部５６ａは、貫通距離ｐを上回る距離で基部４から上面１０ａに向かって延在する。

図５は、図３のフィルタ保護６’の定位置にあるカプセル１内に組み込まれ得るフィルタ保護６の別の態様を示す。この態様の説明において、以前の態様と共通である特徴、具体的には、カップ形状の本体２、蓋３、及びフィルタ８の構成は、更には説明されず、上記の流路を参照されたい。

先のように、フィルタ保護６’は、カップ形状の本体２とは別個の構成要素として形成され得、図６に示されるようにカップ形状の本体２の下端部に位置する。フィルタ保護６’は、上面１０’と、横方向の周囲壁１１’と、内側の周囲壁を画定する環状部分とを備え、両方の壁は、下フランジ要素を接合するように上部分から下方に延在する。下フランジ要素が、下縁３１’を画定する。中央開口部１６’は、上面１０’内に提供される。内側の周囲壁は、間置された側面開口部１９’を画定する、複数の壁区間１８’を備える。

フィルタ保護６’は剛性であり得、これは、それが、以下に説明する使用中にいかなる実質的な変形も受けないように十分な構造強度を有していることを意味する。

カートリッジ１の組み立ては、下縁３１’がカップ形状の本体２の角部２７で又はそれに近い角度で係合されるように、フィルタ保護６’が挿入されることを除いて、以前に説明された通りである。上のように、内方へ先細りしている区間２３は、フィルタ保護６’を正しい位置に維持するように作用する。

図６に見ることができるように、組み立てられるとき、フィルタ基部５２は、フィルタ保護６’の上面１０’によって物理的に支持され、これは、フィルタ８の材料が、カートリッジ１の出口ゾーンＤと考えることができる濾液容積Ｃの一部内まで延在しないことを確実にする。出口ゾーンＤは、カップ形状の本体２のフィルタ保護６’と基部４との間で囲まれた容積として画定される。

カートリッジ１の使用は、フィルタ８を通過する飲料抽出物が、側面開口部１９’及び環状出口ゾーンＤを介して出口穿孔器５６まで水路で運ばれることを除いて、上で説明される通りである。

上の態様の修正形態において、横方向の周囲壁１１’にはまた、出口ゾーンＤ内まで飲料の通過のための開口部１９’が提供され得る。

図９及び１０は、本開示に従うカートリッジ１の第２の態様を示す。それは、上で説明される第１の態様に類似し、以下では相違点についてのみ説明する。同様の参照番号を、同様の構成要素に使用する。

この態様は、カートリッジ１がフィルタ保護２を含有しないことを除いて、第１の態様と実質的に同じである。代わりに、フィルタ８は、懸吊され、その軸方向の長さによって出口穿孔器５６を遠ざけたまま保つように構成される。

カートリッジ１の使用は、上に説明される通りである。しかしながら、ここで、フィルタ８は、横方向及び縦方向に下方へ、何らかの方法で、カートリッジ１の基部４へ向かって膨張することが可能である。第１の態様と同様に、カートリッジ１の側面のこの膨張及びフィルタ８の膨張は、飲料形成時間を低減するために有利であることが見出された。

４つの型式のカートリッジ１を調製した。各型式は、焙煎粉砕コーヒー９ｇの充填重量を有していた。次いで、カートリッジの各型式の１０個のサンプルを、米国コネチカット州スタンフォードのＣｕｉｓｉｎａｒｔから入手可能なＣｕｉｓｉｎａｒｔ Ｍｏｄｅｌ ＳＳ−７００飲料調製機械を使用して煎出した。ホルダの壁部とカップ形状の本体の側壁との間の環状膨張隙間は、約２ｍｍであった。飲料調製機械を、「ドリンクサイズ８」（実験中に約２０５〜２１０ｇのドリンク重量を供給した通常の０．２Ｌ（８ｏｚ）ドリンクサイズ）のドリンクを分注するように設定し、次いで、各サンプルを分注するための煎出時間を測定した。

カートリッジの型式は、次の通りであった。
型式１−第２の態様に記載されるカートリッジ１、フィルタ保護２を有しない。

型式２−第２の態様に記載されるカートリッジ１、フィルタ保護２を有しないが、カップ形状の本体２のいかなる横方向の膨張も実質的に防止するようにカップ形状の本体２の外周側壁５の周囲に配置されるカラーを更に有する。

型式３−第１の態様に記載されるカートリッジ１、図３に示されるフィルタ保護２を有する。

型式２−第１の態様に記載されるカートリッジ１、図３に示されるフィルタ保護２を有するが、カップ形状の本体２のいかなる横方向の膨張も実質的に防止するようにカップ形状の本体２の外周側壁５の周囲に配置されるカラーを更に有する。

したがって、型式２及び型式４のカートリッジは、型式１及び３のカートリッジの横方向の膨張の技術的な効果を強調するように対照として働く。

平均煎出時間は、次の通りであった。

見て分かるように、型式１のカートリッジ１の横方向の膨張は、対照に対する５２秒と比較して、４９秒の低減された煎出時間に繋がった。型式３のカートリッジ１の場合、煎出時間における低減は、非常に著しく、１０秒（６１秒から５１秒）であった。

理論に束縛されることを望むものではないが、カップ形状の本体２（及び任意に、中のフィルタ８）の横方向の膨張は、下方へカプセルの基部４へ向かって飲料を排水するように働く水路２９が、遮断されないままであり、したがって、より速い流れを可能にすることを確実にすることに役立つと考えられる。加えて、フィルタ８の膨張は、煎出時間も低減することができるより大きなフィルタ面積が得られることを可能にする。

フィルタ保護２が使用されないとき、最短の煎出時間が得られたが、状況によっては、フィルタ保護を使用することの利点は、潜在的により長い煎出時間を相殺するであろう。この場合でさえ、横方向の膨張は、煎出時間を約６％低減することにおいて有利であることが見出された。

以上のことから、飲料の調製のためのカートリッジ及びこのようなカートリッジのための構成要素が提供されるということが理解されるであろう。

Claims (19)

1. １つ以上の飲料成分を含有するカートリッジであって、
   底基部と、外周側壁と、上開放頂部とを有するカップ形状の本体であって、前記外周側壁は、前記底基部と前記上開放頂部との間に延びている、カップ形状の本体と、
   容器容積を画定するように前記上開放頂部を閉鎖するように前記カップ形状の本体に取り付けられた蓋であって、前記容器容積内への水性媒体の流入に対応するように穿孔可能である、蓋と、
   前記容器容積を、前記１つ以上の飲料成分を含有する成分チャンバ容積と濾液容積とに分割するように前記容器容積内に位置するフィルタと
   を備え、
   前記底基部が、前記水性媒体および前記１つ以上の飲料成分から形成される飲料の前記濾液容積からの流出に対応するように穿孔可能であり、
   前記外周側壁が、前記カップ形状の本体の前記底基部に向かって下方に飲料の流れを方向付けるように構成された複数の濾液水路を画定する複数の縦溝を備え、
   前記外周側壁が、前記縦溝の上方および下方にある上環状部分および下環状部分をさらに備え、前記上環状部分および下環状部分は、その内部に縦溝を有しておらず、
   少なくとも８５℃の温度および少なくとも２０ＫＰａの圧力の水性媒体が前記容器容積内へ導入される場合には、使用時に、前記カップ形状の本体が横方向に膨張可能であるように構成されている、カートリッジ。
2. 前記カップ形状の本体が、前記外周側壁の前記縦溝の歪曲によって横方向に膨張可能であるように構成されている、請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記外周側壁が、使用前に略円錐台形の形状を有し、使用中の横方向の膨張後に略樽形状を有する、請求項１に記載のカートリッジ。
4. 前記外周側壁が、０．１５ｍｍ〜０．３５ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のカートリッジ。
5. 前記底基部が、０．３５ｍｍ〜０．５５ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のカートリッジ。
6. 前記カップ形状の本体が、ポリマー材料を含む、請求項１に記載のカートリッジ。
7. 前記カップ形状の本体が、積層された材料を含む、請求項１に記載のカートリッジ。
8. 前記カップ形状の本体が、ポリスチレンおよびポリエチレンの積層体を含む、請求項７に記載のカートリッジ。
9. 前記カップ形状の本体が、障壁層を備える、請求項１に記載のカートリッジ。
10. 前記フィルタが、側壁と基部とを有するカップ形状に形成されたシート材料から形成され、前記フィルタが、前記カップ形状の本体に固定される場合、前記水性媒体の導入前に、前記シート材料の複数の重複する区間を含む、請求項１に記載のカートリッジ。
11. 使用時に、前記フィルタが、前記シート材料の移動によって横方向に膨張可能であるように構成されている、請求項１０に記載のカートリッジ。
12. 使用時に、前記フィルタが、前記シート材料の前記複数の重複する区間の移動によって縦方向に膨張可能であるように構成されている、請求項１０に記載のカートリッジ。
13. 前記濾液容積内に位置する保護要素を更に備え、
    前記保護要素が、前記カップ形状の本体とは別に形成され、かつ、出口ゾーンを画定するように前記濾液容積内に位置し、前記保護要素が、前記フィルタと前記出口ゾーンとの間に間置され、
    飲料調製装置の穿孔要素の完全な拡張での使用時に、前記穿孔要素が、前記保護要素またはフィルタと接触せずに、前記穿孔要素が、前記出口ゾーンと流体連通して配置されることを可能にするように、前記保護要素が、前記出口ゾーンへの前記フィルタの侵入を防止するように構成されている、請求項１に記載のカートリッジ。
14. 前記保護要素が、前記フィルタの軸方向の拡大を制限または阻止するために、使用中の前記フィルタの少なくとも一部に物理的支持を提供するように構成されている、請求項１３に記載のカートリッジ。
15. 前記保護要素が、フィルタ支持面と、前記フィルタ支持面を前記カートリッジの穿孔面から離間させるための少なくとも１つの支柱部分とを備え、前記支柱部分の遠位端が、前記外周側壁と前記基部との間に形成された角に当接する、請求項１３に記載のカートリッジ。
16. 前記フィルタが、前記外周側壁の蓋端部で若しくはその近くで、および／または、前記外周側壁と前記蓋との間で接続される上縁を備え、前記外周側壁に接続されないフィルタ側壁を更に備える、請求項１に記載のカートリッジ。
17. カートリッジおよび飲料調製機械を備えるシステムであって、
    前記飲料調製機械が、
    １つ以上の飲料成分を含有するカートリッジを受容するためのホルダと、
    前記カートリッジに水性媒体を供給するための前記カートリッジの蓋を穿孔するための入口穿孔器と、
    前記１つ以上の飲料成分および前記水性媒体から形成される飲料の流出を可能にするための前記カートリッジの底基部を穿孔するための出口穿孔器と
    を備え、
    前記カートリッジが、カップ形状の本体を備え、前記カップ形状の本体が、前記底基部と、外周側壁と、前記蓋によって閉鎖される上開放頂部とを有し、前記外周側壁が、複数の縦溝を備え、前記外周側壁は、前記縦溝の上方および下方にある上環状部分および下環状部分をさらに備え、前記上環状部分および下環状部分は、その内部に縦溝を有しておらず、
    前記ホルダが、前記カートリッジを受容するための空洞を画定する壁部を備え、前記空洞が、前記カートリッジの前記外周側壁の少なくとも実質的な部分の外径よりも大きい内径を有し、それにより、前記空洞への前記カートリッジの挿入時に、環状膨張隙間が、前記カートリッジの前記外周側壁の少なくとも実質的な部分と、前記ホルダの前記壁部との間に提供されるようにする、システム。
18. 少なくとも８５℃の温度および少なくとも２０ＫＰａの圧力の水性媒体が前記カートリッジの容積内へ前記飲料調製機械によって導入される場合には、使用時に、前記カップ形状の本体が横方向に膨張可能であるように構成されている、請求項１７に記載のシステム。
19. カップ形状の本体と蓋とを有し、１つ以上の飲料成分を含有するカートリッジから飲料を形成する方法であって、前記方法が、入口穿孔器と出口穿孔器と前記カートリッジのためのホルダとを有する飲料調製機械を使用し、前記方法が、
    前記カートリッジの前記カップ形状の本体が、前記ホルダの壁部によって境界を接する空洞内で受容されるように、前記ホルダ内へ前記カートリッジを挿入する工程であって、前記カップ形状の本体が、上開放頂部と、底基部と、前記上開放頂部と前記底基部との間に延びている外周側壁とを含み、前記外周側壁が、複数の縦溝と、前記縦溝の上方および下方にある上環状部分および下環状部分を備え、前記上環状部分および下環状部分は、その内部に縦溝を有していない、工程と、
    前記入口穿孔器で前記カートリッジの前記蓋を穿孔する工程と、
    前記出口穿孔器で前記カートリッジの前記底基部を穿孔する工程と、
    前記飲料を形成するために前記カートリッジ内へ前記入口穿孔器を通して水性媒体を注入する工程であって、前記水性媒体が、少なくとも８５℃の温度および少なくとも２０ＫＰａの圧力で注入される、工程と、
    前記出口穿孔器を介して前記飲料を分注する工程と
    を含み、
    前記カートリッジを通る前記水性媒体の通過により、前記カップ形状の本体が横方向に膨張する、方法。

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