JP2016529942A - カプセル本体を有するカプセルおよび前記カプセルの製造方法 - Google Patents

Abstract

側壁（３）と底（４）と、カプセル本体を覆い閉鎖空間を形成する蓋を有し、物質で満たされるカプセル本体（２）からなる飲料準備用のカプセル。カプセル本体はプラスチック素材からなり、少なくとも１つの防臭防壁層を備える。開口（８）は底（４）に備えつけられ、貫通手段（１２）によって形成される開口に加え、当該開口を通じて液体が飲料準備機の中に流入することができる。同様に開口（８）に関して、密閉空間（６）を覆うための防臭の膜（９）が底（４）の内側に配置される。前記膜は底の周辺をたどる接続ゾーン（１０）に沿うか全体エリアにわたるかのいずれかで底と接続する。

Description

本発明は、請求項１の序文に記載されるカプセルに関する。この種類のカプセルは、特にコーヒーやお茶などの飲料準備機として、飲料の準備のために様々な形態で広く使用されている。

ここで、カプセルは、２つの機能を発揮する。１つは、内部の物質が外部に流出することを防止し、内部の芳香を維持することで、もう１つは、飲料準備機との協働により、高圧時に温水の通路となるという機械的な機能を発揮することである。ここで、カプセルは醸造過程において高圧耐性のある醸造室に受け入れられる。多くの飲料準備機では、密閉されている醸造室に、ポンプの作動によって水がカプセルに流入できるようベースが貫通している。カプセル本体を密閉するカバーは、暖かい飲料が醸造室から外に流れ出せるよう、貫通型のものであっても、内部気圧の上昇によりいくつかのポイントを引きちぎって開けるようなものであってもよい。この種のカプセルは例えば、国際特許登録２０１２/０８０５０１にも記載されている。

プラスチック素材でできたカプセルには、その素材の弾力性の結果、ベースが突き破られる際、ベースはその突き破る手段に対してしっかり耐性があり、単位時間あたりの流入水量が例えばアルミニウム製のカプセルよりも少なくなってしまうという問題がある。そこで、カプセル製造の段階でベースに追加の開口を設けておき、前記開口が飲料製造器内への流入割合を増加させることが極めて有用であると判明した。この開口は、無圧時には閉じており、圧力がかかった際一種のバルブの機能を有する、素材の除去を伴わないで製造されるスリットが好適である。

しかしながら、この実施例の欠点は、個々のカプセルが防臭の袋内でまだ別々に包装されなければならない点にある。しかしながら、ベース上の開口は別として、防酸素、防臭のカプセルの実施例のカプセルは容易には得られるので、この追加包装手段はなしで済ませるのが望ましい。そこでこの発明の目的は、導入部で説明したような追加の外部スリーブがなく飲料準備機への流入割合がカプセルのベース上の任意の開口によって調節されるような種類のカプセルを創出することにある。この目的は請求項１の特徴を有するカプセルの発明に従って達成される。

カプセル本体はある意味それ自体公知のバリア層で既に提供されている。バリア特性を有するいくつかの層で構成されるプラスチックフィルムは公知である。バリア特性を有するカバーもまた公知である。工場で製造されたカプセルベース内の開口を通じて水蒸気や酸素の流出を防ぐため、あるいは、香りの漏洩を防ぐため、開口に関し閉鎖空間内を密閉するために、バリア特性を有する膜がベースの内側に設置されてもよい。ここで膜は、ベースの外周をたどる接合ゾーンに沿って接合される。ベース内に既に設けられた全ての開口はこのように、ベースと膜が飲料準備機内で貫通手段により同時にのみ貫かれるよう密閉される。

接合ゾーンの寸法設定はベースへの十分に厳重な接合が確保されるように選択される。ここで、接合ゾーンが、膜とベースとが接合していないカプセルベースの中央部を取り囲むのが格別に好適であり得る。この接合していない場所が膜内の折りたたみや痕跡などのむらの補てんに寄与してもよい。

しかしながら他方で、開口が膜がベースと接合していない中央部において少なくとも部分的に配置されているのもまた、格別に好適であり得る。この方法により、開口を通じて流入する液体は、十分な流入が保持されるよう膜の接合していない場所であらゆる方向に速やかに拡散することが可能となる。

カプセルは回転対称であってもよく、接合ゾーンは環状に延在してもよい。もちろん、同様の原理は例えば横断面が多角形でベースも多角形のカプセルのケースでももたらされる。

環状の接合ゾーンのケースでは、接合ゾーンの外径が１４から１７ｍｍの間にあり、内径が８から１１ｍｍの間にある時に格別の利点があることが証明されている。これらの寸法の結果、一方で膜とベースの厳重な接合が確保されつつ、他方で、膜がベースと接合していない十分に大きな中央部が残される。

「バリア特性」という言葉は食料品のパッケージの分野で熟練した人の間では一般的に知られている。ここで鍵となる基準は、例えば２３℃または２５℃などの一定の温度のもとでのそれぞれのケースの酸素透過率及び水蒸気透過率である。例として、ポリエチレンビニールアルコール（EVOH)）が素晴らしいバリア特性を有するプラスチック素材として知られている。この素材はバリア層としてラミネートされたフィルムに使用されることができ、０．０１から１の範囲の透過性質を有する。プラスチックフィルムの酸素透過性はDIN ５３ ３８０に従って測定される。酸素透過性は、ｃｍ³/ｍ²×ｄ×バールで求められる。本出願では、１人前のコーヒー向けの熱成形プラスチックカプセルに既に使用されている透過性率を適用する。

一定のケースでは、膜はカプセルのベース全体にわたって接合していることもまた好都合の場合もあろう。機械上の貫通手段の実施例によるが、この種類の開口もまたより良い流入率をもたらす場合もあろう。これはとりわけ貫通手段がカプセルベースのスリットの場所を貫く場合である。

導入部で既に説明した通り、開口は圧力のかかっていない時は閉じており、水圧、空気圧及び機械圧に晒された際に開くスリットであることが好適である。個々のスリットは直線またはカーブに延在し、あるいはこれらのスリットもまたスリットを交差するかもしれない。圧力時に同様に開いているスリットバルブの好適な実施例は、様々な技術分野における当業者には公知のものである。

もちろん、スリットに代えて特に円形や多角形の穴などのその他の種類の開口が用いられてもよい。

特に最適な効果は、多数（３つ以上が望ましい）の開口が、ベースに設けられている場合に得ることができる。これは飲料準備機内の貫通手段に対するカプセルの相対位置がいつも予知できるわけではないという事実に起因するものである。しかしながら、少なくとも３つの開口があることで、好ましくない相対位置となる危険を相当程度減らすことが可能となる。

ベースの外側周辺は多数のくぼみで形成される補強ゾーンと隣接するのが特に好適である。これにより、カプセル本体を曲げることなく、飲料準備機内の空間への液体の通り道となる貫通手段がベースを貫通することが可能となる。例えば、プラスチックはアルミニウムよりも貫通に対する抵抗が大きいため、カプセル底の十分な抵抗力は特にプラスチック素材のカプセルで重要である。

先に述べたくぼみは円形の表面の直径が膜の直径にほぼ一致する一般的な円周上にある内壁を有するかもしれない。膜はこのような方法で内壁の中央に位置づけられ、製造方法に前向きな影響を与える。

膜はアルミニウムベースのフィルムで構成されてもよいかもしれない。ここでのフィルムはアルミニウム合金製のフィルムや少なくとも１つのアルミニウム層から構成されるラミネートでもよいかもしれない。カプセル本体を閉じるカバーも同じフィルム素材で製造されてもよいかもしれない。公知のとおり、アルミニウムは拡散に対するバリア効果において素晴らしい特性を有する。この理由により、このタイプのフィルムはしばしば食品製造において防臭なパッケージとしても使用されている。

カプセル本体は特に便宜的に熱成形部として形成される。熱成形手法の中でパッケージされた中身とカプセルの使用に正確に順応した複層プラスチック層が加工処理されるかもしれない。しかしながら、もちろん、カプセル本体を例えば注入口の鋳形された部分のように形成することもまた容易に想像できることである。

本発明は請求項１３記載の特徴を有するカプセルのためのカプセル本体の製造方法にも関する。ここで、カプセルのベース上の開口が、カプセル本体の製造に従い別々の過程のステップで作られると特に有利であることが証明されている。このようにして、求める効果のために極めて重要な開口を正確に配置することが可能となる。ここでカプセルのベースの輪郭に表面の輪郭がほぼ一致した膜が挿入される。既に述べたとおり、ここでベースの輪郭に従った接合ゾーンまたは表面全体にわたって接合がなされる。

カプセル本体部が熱成形手法で製造され、その底部が平坦な表面を形成されることが望ましいという点においても製造過程の最適化が達成される。表面が曲がっているよりも平坦な方が開口を設置しやすい。最後に、ベースの表面が平坦な方が膜もまたより良い適用が可能である。

休止時には閉じているスリットが製造されるといった注入手段によって、開口は素材の除去をすることなく形成される。ここで、ベースは鋭い切り端で貫かれるのが望ましい。しかしながら、開口はもちろん、例えばレーザービームで焼くなどにより打ち破られてもよい。

膜は例えば封止ワックスなどによって適宜に封止される層を備え、熱封止によってベースに好適に接合されている。しかしながら、接合剤で接合、溶接、純粋に機械プレスするなどの方法によることもまた想像できることである。

最後に、本発明は先に述べたような物質の満たされたカプセルとカプセルを受け止めるカプセルホルダーを有する飲料準備機と、飲料準備機がカプセルのベース上に少なくとも１つ有する貫通装置として飲料を提供するために物質の抽出または除去をするための液体の通り道の配置を備える構成からなるシステムにも関する。それ自体は知られている飲料準備機内で発明に従ったカプセルの使用により、前記飲料準備機の性能はおそらく増進されるであろう。追加の開口がポンプの負荷を低減し、その結果、耐用年数を伸ばすであろう。それにも関わらず、カプセルは完全に防臭で、追加の外部包装を要しない。

少なくとも１つの貫通手段が１つの開口と隣接しているなどの方法により、ベースを貫通する装置に開口やカプセルベース上の開口の配置が採用されている点においてもこのシステムのさらなる利点が達成される。開口の形状に依存して、すばらしい流入率がこのように獲得可能である。

この発明のさらなる利点及び発明固有の特徴は、以下に説明する例示的な実施例と図によって明らかになるであろう。

カプセルの遠隔図を示す。 図１によるカプセルの平面図を示す。 カプセル開口の方向からの図１による空のカプセル本体の平面図を示す。 図３の断面A-Aの平面によるカプセル本体の断面図を示す。 図３の断面B-Bの平面によるカプセル本体の断面図を示す。 膜を挿入したカプセルベースの拡大断面図を示す。 カプセル本体の製造についての図解を示す。 別の例示的なカプセルの実施例の平面図を示す。 さらに別の例示的なカプセルの実施例の平面図を示す。 膜が連続的にベースと接合したカプセルの拡大断面図を示す。

図１によれば、それ自体知られたカプセル１は、実質的に回転対照なカプセル本体２が、側壁３及びベース４を備えた構成から成る。カプセル本体２には全体にわたって等間隔に切頭の錐が形成され、最後の切頭の錐部１７は縦の中心軸に対して最も急勾配の切頭錐となっている。ベース４は実質的に平坦に広がり、しかし製造上の理由により、中央部にわずかにくぼんだ湾部２５を備えるかもしれない。補強リブ１８は側壁３の周囲に、等しい角度で分布するように配置される。周囲のフランジ１９は、一方で飲料準備機を封止しつつ、他方でカバー５を固定する。

ベース４の外側周辺は個々のくぼみ１４で形成される補強ゾーン１３によって結合されている。これらのくぼみは切頭の錐部１７を妨げ、ある意味等角度に分布する。

図２において特によくわかるように、スリット形の開口８がベース４上に配置され、完全にベースを貫くが、休止時には素材の弾性によって閉じる。例示的な実施例では、各例とも、９０°の角度で４つのスリットを配置している。

より明瞭にするために、図３から５では、物質の満たされたカプセルではなく、また、カバー部５によってカプセル開口が閉じられたものでもなく、空の状態のカプセル本体を優先して示す。図３からわかるように、カプセルベースはその内側を膜９で覆われる。ここで、膜がベースと固定的に接合する接合ゾーン１０は破線で示される。ここでは接合ゾーンはベースの周辺をたどり、円形である。

図４は補強ゾーン１３または個々のくぼみ１４のさらなる詳細を示す。それぞれのくぼみは内壁部１５を備え、カプセルの縦の中心軸とほぼ平行に広がりセクションにまたがる。内壁部１５は膜９の外側の直径にほぼ一致する共通の円形の外周上に位置する。それぞれのくぼみ１４は、追加的にそれぞれをベース４よりわずかに広げる２つの側壁１６を有する。このようにして、カプセルベースへの外部からの力の負荷に対する非常に良好なレベルの安定性が得られる。

簡素化した図６は、飲料準備機内でカプセルベース４が貫通手段１２によって貫かれている様子を示す。膜９は、円形の接合ゾーン１０においてカプセルベース４と固定的に接合している。この膜は、例えばアルミニウムなどのバリア特性を有する防臭のフィルムで構成される。プラスチック素材から成るカプセル本体部２もまた、図には詳細に記載していないが、同タイプの防臭バリア層を有する。接合ゾーンは、膜９の外側直径とほぼ一致する外側直径ｄ１を有する。しかしながら膜９は、カプセルの側壁３と部分的に重なり合う。接合ゾーンの内側直径ｄ２は、膜９がカプセルベース４と固定的に接合していない中央部１１を内包する。貫通手段１２は、カプセルベースと膜９の内部あるいは中央部の外側の適切な部分も突き通す。暖かく醸成された水は、休止時には閉じている開口８と、貫通手段１２によって作られた膜９内の開口を通ってカプセルベース４と膜９の間に流入する。しかしながら、同時に、醸成された水は貫通手段１２によって作られるのと同じようなベース４上の開口を通じても流入する。飲料準備機への挿入に先立ち、カプセルによって形成された部屋６は外気との関係において密閉されたままである。

図７は、本発明に従ったカプセルのためのカプセル本体の個別の製造順序を示す。図aによれば、カプセル本体部２は最初に熱成形ツール２０内で製造される。製造技術及び素材については、当分野に熟練した人には知られている。例として、ポリプロプレンやポリエチレンを基礎としたかなりの数の層を有するフィルムを用いることが可能である。

ｂによって完成したカプセル本体２は貫通ツール２１によりベース上に開口が設けられる。

ｃによれば、膜９がここでカプセル本体の内側に設置される。
ｄによれば、膜９は上記で述べたような方法で熱封止ツール２２を用いてカプセル本体部２のベースに固定的に接合される。最初に完全に平坦であったカプセル本体部のベースは、熱封止過程の結果内側に沿ってわずかにくぼんだ湾型になるかもしれない。

eによれば、カプセル本体は、注入ステーション２３より、例えばコーヒー粉などの物質７で満たされる。

最後にｆによれば、カプセル本体２は、閉鎖ツール２４によって、カバー５によって閉鎖される。特に、ステップｄ過程は、時間的にステップe及びｆ過程とかなり離れて行うことができる。あらかじめ準備されたカプセル本体部２は、例えばｄステップ過程に従い、注入ステーションに送られるまでの間、このままの状態で重ねて蓄えられることができる。

図８によれば、別の例示的な実施例として、開口８はベース４を貫通する合計８つの円形の穴から成る。

図９のカプセルは図２のカプセルと、開口をなす４つのスリット８が、比較的外部ほぼくぼみ部１４に近い部分に配置される点で異なる。この形状の配置では、開口が接合ゾーンすなわち膜９がカプセルのベース４に固定的に接合されている場所に位置する。これは膜がベースと円形の接合ゾーンのみで接合しているか、表面全体にわたって接合しているかとは関係がない。

図１０は、膜９がベース４の表面全体にわたって接合する例示的な実施例を示す。スリット形状の開口８はここでも図９に見られるのと同じようにかなり外側に広がっている。貫通手段１２及び１２’もまたベース４の外側周辺部分において、ベース４を貫通する。図の貫通手段１２は、開口が配置されていない地域でベースを貫いている。この段階では流入量の増加は見られない。対照的に、貫通手段１２’はベース４上の、開口８も配置された場所を貫く。 ここで、スリット８は流入割合の増加をもたらし、それは一方で開口の断面が拡大されたことによるもので、他方で、ベースの壁の回復機能の低下によるものでもある。

Claims (19)

1. プラスチック素材からなるカプセル本体（２）を有するカプセル（１）であって、前記カプセル本体（２）は、側壁（３）及びそれと一体的に形成されたベース（４）を有し、前記カプセル（１）は、飲料の準備のための物質（７）を含む密閉空間（６）を形成するために前記カプセル本体を覆うカバー（５）をさらに有し、前記カプセル本体（２）は、前記ベース（４）において、液体がカプセルを通過することを可能とする少なくとも１つの開口（８）を有し、カプセル本体（２）及びカバー（５）は、酸素及び香料の透過に対するバリア特性を有し、前記開口（８）に対して前記密閉空間を覆う膜が前記ベース（４）の内側に配置され、、前記膜は、固定的に前記ベース（４）と接合され、前記ベース（４）と同様のバリア特性を有する、カプセル（１）。
2. 前記膜は、前記ベースの外周をたどる接合ゾーン（１０）に沿って接合され、前記接合ゾーンは前記ベース（４）の中央部を囲み、前記中央部では前記膜（９）が前記ベースに接合されていないことを特徴とする、請求項１に記載のカプセル。
3. 開口（８）は、前記ベース（４）の中央領域（１１）内に少なくとも部分的に配置され、前記中央領域では前記膜（９）が前記ベースに接合されていないことを特徴とする、請求項２記載のカプセル。
4. 前記カプセル（１）は回転対称であり、前記接合ゾーン（１０）が環状に延在することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載のカプセル。
5. 前記膜は、その表面全体が前記ベース（４）に接合されることを特徴とする、請求項１に記載のカプセル。
6. 前記膜（９）は、熱封止によって前記ベースに接合されていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載のカプセル。
7. 前記開口（８）は、無圧力の状態では閉じており、水圧、空気圧、及び機械圧力にさらされた際に開くことが可能なスリットであることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載のカプセル。
8. 前記ベース（４）に複数の開口（８）、好ましくは少なくとも３つの開口（８）が配置されていることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載のカプセル。
9. 前記ベース（４）は、飲料準備機内の空間に至る液体通路用の貫通手段によって貫通可能であり、前記ベースは、その外周において、複数のくぼみ部（１４）により形成される補強ゾーン（１３）に隣接することを特徴とする、請求項１ないし８のいずれかに記載のカプセル。
10. 前記くぼみ部（１４）は内壁部を有し、複数の前記内壁部は共通の円周上に位置し、当該円周の直径が薄膜（９）の直径とほぼ一致することを特徴とする、請求項９に記載のカプセル。
11. 前記膜（９）は、アルミニウムベースのフィルムからなることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれかに記載のカプセル。
12. 前記カプセル本体（２）が熱成形部であることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれかに記載のカプセル。
13. 特に請求項１ないし１２のいずれかに記載のカプセル（１）のためのカプセル本体（２）の製造方法であって、
    −少なくとも１つのバリア層を有するプラスティック素材からなるカプセル本体（２）であって、側壁（３）及びそれと一体的に形成されたベース（４）を有するカプセル本体（２）を提供する工程と、
    −前記ベースに少なくとも１つの開口（８）を設ける工程と、
    −バリア特性を有し、表面の形状がベース（４）の形状にほぼ一致する膜（９）を提供する工程と、
    −膜（９）を前記カプセル本体（２）に導入し、前記ベースの外周をたどる接合ゾーン（１０）に沿うように、または、前記膜の表面全体にわたって、前記膜を前記ベース（４）の内側に接合する工程とを備えた、カプセル本体の製造方法。
14. カプセル本体が熱成形手法で製造され、好ましくは前記ベースは平らな表面として形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の製造方法。
15. 休止中には自動的に閉じるスリットを提供する切込みにより、素材を除去することなく開口（８）が形成されることを特徴とする、請求項１３ないし１４に記載の製造方法。
16. 薄膜（９）が熱封止によりベース（４）に接合されることを特徴とする、請求項１３ないし１５のいずれかに記載の製造方法。
17. 請求項１ないし１２のいずれかに記載カプセル（１）であって材料で満たされたカプセルと、カプセルを受け止めるためのカプセルホルダーを備えた飲料準備機と、材料を抽出または溶解して飲料を製造するために前記液体が前記カプセルを通過することを可能とする配置とを備え、前記飲料準備機は、前記カプセルの前記ベース（４）を貫く少なくとも１つの装置を有する、システム。
18. カプセルのベース（４）内の単数または複数の開口（８）の配置が、少なくとも１つの貫通手段が少なくとも１つの開口と接触するように、前記ベースを貫通する前記装置に適用されていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
19. 請求項１ないし１２のいずれかに記載のカプセル用のカプセル本体部。

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