JP5048262B2 - 泡立った液体を作るための交換ノズル - Google Patents

Description

本発明はコーヒー淹れ機の蒸気出口に取付け可能なノズルに関する。特にカプチーノ・スタイルのコーヒーを淹れるのに適したコーヒー淹れ機では、水蒸気出口を備えて、この水蒸気出口がミルクの供給部と協働して高温の泡立ったミルクにできることは周知である。

泡だったミルクを作るために、通常は或る限られた量の空気がミルクおよび水蒸気の流れの中に吸入される。

この泡立てを繰り返して行う場合、ノズルは最終的に加熱されたミルクの残存物で汚れることになり、それらの残存物はバクテリア汚染を生じやすい。したがって、理想的には毎回の使用後にその泡立てノズルをゆすぎ、洗浄しなければならない。

ＵＳ６４４９３８９によれば、カプチーノ用にミルクを泡立てる装置は周知であり、その装置は、水蒸気パイプの下流側に配置されて真空室を有するノズル構造を有しており、内部にはミルク供給ラインがつながっている。空気導管が真空室の上流側でミルク供給ラインに連結されている。真空室の下流側には乳濁室が配置され、この乳濁室は室壁と、中央の流れ偏向突起と、出口とを有する。中央の流れ偏向突起は、流れにおける出口を取囲む流れフロー・トラップ（流れ捕捉部）として具現され、これによりその突起は基本的に一次流れ方向に向かう混合流れを、その一次流れ方向とは基本的に逆方向へ偏向させる。ＵＳ６４９９３８９は、乳濁室の部材は半剛性の合成材料、特にクロロプレン、精製パラゴム（ｃａｏｕｔｃｈｏｕｃ）（「ネオプレン」）で作ることができる。この合成材料は高温水蒸気に曝されたときに十分な寸法の安定性を有する。一方、この周知の装置は設計が複雑で使用される材料の価格のために、限られた使用回数後に交換される使い捨てノズルとして使用するためには納得できる価格で製造することはできない。

ＷＯ２００４／０５４４１３Ａ１は、コーヒー淹れ機の水蒸気出口に適用することができる、また液体を泡立てるように設計されたノズルを提案している。これによれば、そのノズルは単一部品で作られ、水蒸気を供給する開口と、開口の長さ範囲内に形成された絞りと、絞り部の軸線上の位置する拡張領域とを含む。開口は液体の出口を形成しており、その横断面は開口の横断面と実質的に等しい。開口に対して直角方向に液体および空気を供給する導管が備えられている。

この周知の従来技術によれば、ノズルは例えばポリプロピレン（ＰＰ）プラスチック材料、または例えばイノックス（Ｉｎｏｘ）（登録商標）のような金属で作ることができる。この周知のノズルは、まる一日に及ぶ典型的な使用サイクルを通して使用できると言われている。

この従来技術の装置を使用した実例において経験した一つの問題点は、特にミルクが不足した状態において、その装置は製品または水蒸気を飛散させてしまう傾向があるということである。例えば、ミルクの供給源が空になった場合には、ミルクに対する水蒸気の量の比率が増大し（水蒸気量が多くなる）、これは装置から出る水蒸気または混合物の過激すぎる流れを誘起することになる。これは水蒸気の流れが、制御できない状態で単純に飛散して直接的に、またはカップ内に既に淹れられている泡立ったミルクを吹き飛ばすことで間接的に、その場所を汚すので、重大な問題となる。

ＵＳ５２９５４３１は飛散防止手段によってクリーミーな空気−ミルク−水蒸気の乳濁材料を準備する付属装置に係わり、その乳濁装置は第一の流動装置の一方の側の出口に配置される。この付属装置の片側が開放された構造は好ましくない。何故なら、有効となるために飛散防止室は、泡立った液体がその飛散防止室から流出される前にその室内で渦動できる十分な大きさがなければならないからである。したがって、この構造は嵩張り、限られた回数の使用後に使い捨てる応用装置に適用することは経済的および環境的にできない。

本発明の目的は、従来技術の周知のノズルの欠点を解消することである。

本発明のノズルは、例えばミルクのような液体を泡立てるために設計されたコーヒー淹れ機の水蒸気出口に適用できる。このノズルは水蒸気流路の方向に沿って、
水蒸気の入口開口と、
水蒸気の流速を加速するように制限された横断面を有する絞り部と、
絞り部よりも大きな横断面を有すると共に出口開口を含む混合空間の少なくとも一つの管状部分とを含む。このノズルはさらに液体または液体／空気混合物を導入する一つの導管を含み、この導管は絞り部における水蒸気の流路または絞り部の上流側に連結される。

本発明の独創的な概念によれば、ノズルはさらにスムースな流れにするための受入れ空間と、ジェット消滅面と、拡張された混合空間部分の開口に対して半径方向に偏倚された少なくとも一つの出口開口とを含む外側ケーシングを含む。

さらに、外側ケーシングは混合空間の管状部分のまわりに少なくとも部分的に配置される。したがって、飛散の問題は一層小型化された構造において解決され、その構造は使い捨ての応用例において一層適用しやすくなる。

ケーシングは、混合空間の管状部の回りに同心状に延在する環状部分とされた流れのスムース化のための受入れ空間を形成することが好ましい。この構造は、より一層の小型化に関与し、さらにより一層の効率化にも関与する。環状受入れ空間は、その内部において、ａ）泡立った液体が混合空間出口における配給位置のレベルから約１８０゜の角度で向きを変えられること、そしてｂ）泡立った液体が装置の広い接触面積に向けて分配されることによって特に有効な緩衝作用を果たし、したがって一層大きな摩擦力を生じて、最終的に装置から流出する前の液体を沈静化させる。

他の概念によれば、これにより、ＷＯ２００４／０５４４１３のノズル本体の垂直部分が水平部分と置換えられる。

他の概念によれば、ノズルに使用される寸法および材質は、限られた回数の使用サイクルに関してのみそのノズルで泡立った液体を作ることができるように選ばれる。したがって、使用者が長すぎる期間にわたってノズルを使用することは避けられる。

さらに他の概念によれば、二つの部分の間の分割が回転対称とされる。このことは必然的に水平方向の分割と組み合わされるということではなく、垂直方向の分割を採用する場合にも利点を得ることができる。

驚くことに水平方向の分割は、簡単な装置、組立て容易、低価格での保護、および安全対策としての限られた耐久性という利点を保持しつつ、漏れの問題を特に解決することができることを見出した。

上述の目的は、従属項に記載された特徴によって達成される。従属項は本発明の中心的な考えをさらに発展させる。

混合空間は、その空間から出る前の泡立った液体のジェット・エネルギを消滅させる第一の手段をさらに含むことができる。

ノズルは、高温水蒸気を吹き当てられたときに磨耗され、侵食され、または変形される材料で作ることができる。

ノズルは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）またはポリアミドで作ることができる。

ノズルを構成する二つの部分は、互いにクリップ止め（例えば、機械的装置によって手動または自動で）することができる。したがって、この装置の組立体は製造が容易となり、ノズルが数回の使用後に廃棄されるような程度に安価とすることができる。

クリップ手段は、少なくとも一つの凹部と組合わされるように配置されるシール・フランジのような少なくとも一つのシール手段を含むように構成されることが好ましい。したがって、この装置は、Ｏ−リングなどのような付加的なシール部材を必要としない。この装置は、例えば二つの部分をいずれもシールするためのソケットのようないかなる外部材も必要としない。

さらに、シール・フランジは限られた回数の使用サイクルに関してのみ望ましいシール特性を発揮するようにすることができる。

ノズルの本体を構成する二つの部分は着脱可能に互いに連結されることができる。

二つの部分の水平方向の連結はシール手段を含むことができる。

ノズルは、軸線方向のシール力がシール手段に作用するように設計できる。

シール手段は環状突起を含むことができる。

本発明のさらに他の概念によれば、ノズルは、水蒸気開口からの高温水蒸気が衝突する領域で磨耗、侵食または変形を生じるように選ばれた材料で作られ、したがってそのノズルの最大使用サイクル回数が制限されるのである。

特に、最大使用サイクル回数を超えたときは、作られた泡立ちミルクの品質は、使用者がノズル交換を強く意図することになる程度に劣化される。

水蒸気通路とノズル材料との協働は、繰返されるサイクルの最小使用回数は少なくとも１回で、ノズルの繰返されるサイクルの最大回数は少なくとも５０回、好ましくは３０回、さらに好ましくは２０回以下に設計されることができる。

最後に、本発明はまた、水蒸気出口を有し、上述したような使い捨てノズルを備えたコーヒー淹れ機にも関する。

本発明の他の利点、特徴、および目的は、添付図面に関連する本発明の一実施例の以下の詳細な説明を読むことで当業者には明白となるであろう。

図１は、カプチーノを淹れるためのコーヒー淹れ機の水蒸気出口１２に取付けることができるノズル１の横断面を示している。水蒸気出口１２はノズル１の水蒸気開口３内に差込むことができ、この水蒸気開口３は協働する水蒸気出口１２の特定の寸法に適合されるか（水蒸気開口３として非弾性材料が使用される場合）、異なる寸法の水蒸気出口に適合される（この場合は、例えばシリコーンのような柔軟材料が水蒸気開口３として使用される。）

例えばミルク供給源からミルクのように液体を吸入するための例えば細管を導管２内に差込むことができる。

高温ミルクを作ることを意図する場合、導管２を経て供給されるミルクと水蒸気開口３から供給される水蒸気とを混合することで十分である。カプチーノ・スタイルのコーヒーを淹れる場合には、高温ミルクを泡立てることが必要である。そのために空気入口４０が備えられており、この空気入口はミルクを供給する導管２内に終端している。

ノズル１の本体、すなわち二つの部分７，８は射出モールド成形によって作られることが好ましい。空気入口４０の空気取入れ穴は非常に正確に作られねばならないので、空気入口４０は別途に機械加工された空気入口プラグ１１として、すなわち部分７，８とは別個に作られた部品として備えられることが好ましい。空気取入れ穴の直径は例えば０．３ｍｍ未満とされ、０．２０ｍｍ〜０．２８ｍｍの間とされることが好ましい。

水蒸気入口開口３の下流側に絞り領域４が備えられる。連続流れの法則により、水蒸気の速度は絞り領域４で加速される。これは周知のベンチュリ効果を生み出し、すなわち絞り領域４において水蒸気の速度が加速されることで静圧は降下する。この圧力降下は導管２から流れてくる液体または液体／空気混合物に真空吸引力を生じる。

同様なベンチュリ効果が空気入口４０から導管２内に空気を吸入する。この作用のために絞り４１が導管２と水蒸気通路３との接続部に備えられている。

絞り４の下流側には横断面寸法の拡大された拡張領域５が備えられており、絞り領域４を出る泡立った液体の流れの速度を落とし、沈静化させる。

絞り４から拡張領域５への移行は符号２１で示されるような段階状か、或いは概略的に示されて符号２２が付されているように滑らか（連続的）にされることができる。

ノズル１の出口開口６の下方に位置されるカップ内に泡立った液体が飛散することを回避するために、ジェット消滅手段１０がノズル１の出口領域に備えられる。ジェット消滅手段１０は、絞り領域４から高速度で流出する泡立った液体の少なくとも主部が出口開口６を通してノズル１から直接に流出することはできず、その出口開口６を取囲む環状の安定化室１９内へ導かれた後にオバーフローして出口開口６へ向かうように幾何学的に構成される。

ノズル１の本体は二つの部分７，８を含み、それらは水蒸気流路に対して直角な分割部にて互いに連結される。この分割部は、水蒸気流路が通常は垂直下方向とされる特定の応用例における場合の「水平分割」（ＷＯ２００４／０５４４１３Ａ１で知られた「垂直分割」に対照される）と呼ばれる。

二つの部分７，８は第三の部材すなわちシールを必要とせずに互いに密着シールされることが好ましい。

分割部は、例えば円形状のような回転対称の形状であることが好ましい。

分割軸線は図２および図３に符号９で示されている。

実際にノズル１の本体を構成する二つの部分７，８は、着脱できるように連結される。それらの部分は互いにクリップ止めされることが好ましい。

二つの部分７，８の連結係合において付加的なシール手段、例えば少なくとも一つの環状リブ１３を備えることができる。このシール手段すなわち環状リブ１３は同じ材料で作られ、本体部分７，８と一体的に形成されることが好ましい。

二つの部分７，８は水平方向に分割されるので、シール面は従来技術と比べて既に使用されている。さらに、シール面は回転対称であるので、従来技術で知られている長手方向の非回転対称に比べて高い位置に形成できる。

二つの部分７，８のクリップ係合は、例えば一方の部分８の環状フランジ１８を他方の部分７の環状凹部２０の中へ軸線方向に押込めることで達成される。これは、ノズルの製造時に手動または自動でなされ得る。

したがってクリップ力は二つの部分７，８のシール係合の全長に対して作用する。

環状凹部２０は第一の部分７の二つの係合壁面１６，１７の間に形成される。これらの係合壁面１６，１７はそれらの係合壁面と環状フランジ１８のそれぞれの壁面との勘の接触面に軸線方向の荷重を加える。したがって、シール力は軸線方向、すなわちノズル１の主軸と平行であり、これはまた水蒸気流路の方向を定める。

クリップ係合は好ましいことに、超音波溶接、化学的溶接または熱溶接のような付加的な溶接を必要とせずに緊密シールを十分に保証する。

本発明によるノズル１は、例えばポリプロピレンまたはポリアミドのような射出モールド成形できる材料で作られることが好ましい。それらの材料はさらに、使用者が比較的少ないサイクル使用回数の後に廃棄できるような価格で本発明によるノズル１の製造を可能にする。したがって、使用者はもはや繰返しの使用後にミルク残存物で汚染されるであろうノズルの徹底した水洗洗浄を行わなくなる。

幾何学的な設計および使用される材料により、ノズル１は繰返される使用サイクルの最大可能回数が一般にバクテリアによる汚染が生じる使用サイクル回数よりも低く設定される。ノズルの材料および幾何学的設計は、３〜５０回、好ましくは５〜２０回、最も好ましくは７〜１０回の使用サイクル回数の使用後に、ノズルがもはや泡立て機能を満たすことができなくなるように、設定されることが好ましい。例えば、ベンチュリ作用に基づく吸引力が十分でなくなり、および（または）細管が詰まるか障害を生じるために、ミルクのような液体食品はもはや装置に吸入できなくなる。例えば、この装置はシール手段が磨耗するので緊密性も失われ、また限られたサイクル回数の使用後には漏れも生じ得る。

ノズルの繰返し使用に対する制限的な他の機能は、例えば吸入された液体（ミルクなど）が空気入口４０内に付着し、凝固してその入口を詰まらせることにより、物空気入口４０の空気取入れ穴が少なくとも部分的に詰まった場合である。空気入口４０が少なくとも部分的に詰まりを生じると、泡立て作用は空気が不足してもはや行われない。

上述したいずれの状況においても、ノズルの適当な泡立て機能は失われ、したがって使用者はそのノズルを廃棄して、さらに泡立て作用を行うために新品のノズルを使用する決心がつく。

本発明のノズルに好ましい材料は、したがって、例えばポリプロピレンやポリアミドのような水蒸気熱に繰返し露出されることには比較的中間的な耐久性を有する例えば熱可塑性の食品用に使用できる材料であり、例えばシリコーンや金属ではない。幾何学的設計および使用される材料は、加速された速度且つまた例えば８０゜Ｃの温度の高温水蒸気が衝突することによってノズル１の本体の第一の部分８の領域１４が変形を生じるようになされることが好ましい。それらの領域が磨耗または均等に侵食され始めると、ベンチュリ作用を発揮させるための流れ状態はもはや存在せず、したがってノズル１の泡立て機能は見た目に分かるように悪化する。

ここで図４〜図６を参照して、本発明のさらなる発展例を説明する。

図１〜図３に示したノズルを使用した場合に生じる問題は、加速された水蒸気の流れが少なくとも部分的に直接に（すなわち、安定化室１９に流入することなく）出口開口６を通して流出することである。この水蒸気はその後に大きなエネルギを有した状態で、例えばノズルの下方に位置されたコーヒー・カップに衝突することになる。

この問題は、ミルク供給部（導管１５を経て吸引されるのであり、図１を参照）が空状態に近づくときに特に発生する。吸入されたミルクが水蒸気の流れのエネルギを減少させるので、吸入ミルクの割合が減少すれば出口開口６における水蒸気のエネルギは結果として高くなる。

この問題を解消するために、本発明によれば部分７の外壁面を円周方向に取囲む追加の外側ケーシング３０が備えられる。外側ケーシング３０はノズル１の外壁面にクリップ止めできる。図４〜図６から分かるように、外側ケーシング３０および部分７の外壁面は追加の安定化空間３１を形成する。

再び述べるが、オバーフローの原理が適用されて、出口開口６を流出する泡立った液体は外側ケーシング３０のジェット消滅面３４に衝突する。このジェット消滅面３４は出口開口６の前方に近い距離で配置される。このジェット消滅面は外側ケーシング３０の底壁面３４とされ、安定化空間内の泡立った液体のレベルが、出口３２の安定化空間内を上方へ延在する高さＬ２に達したときに泡立った液体がオバーフローして外側ケーシングの出口へ入るようにされることが有利である。図４および図５に示されるように、出口３２の上端部３５は出口開口６の下側（例えば、１〜２ｍｍ低い）で僅かに内方へ延在している。

外側ケーシング３０は出口３２を与え、出口３２はノズル１の主軸線から半径方向に偏倚している（同軸ではない）。したがって、出口３２は出口開口６、ベンチュリ絞り部４および（または）水蒸気供給のための開口３に対しても半径方向に偏倚している。

本発明は、そのような追加する外側ケーシング３０が出口３２を流出する製品の泡立ち状態を悪化させずにノズルに付加することができることを見出した。

図７は本発明のノズルの他の変形例を表している。同じ符号はこれまでの実施例の同じ技術的な手段を示すために使用されている。この新しい実施例によるノズルは、二つの射出モールド成形されたプラスチック製部分７０，８０で形成され、部分７０，８０はクリップ止め、溶接または接着、またはそれらの組合わせによって互いに組立てられる。第一の部分８０は一体の射出モールド成形部材として次の手段を構成している。すなわち、水蒸気開口３、ミルク導管２、このミルク導管２に合流する空気導管４２、絞り領域４、横方向の底端部を除く拡張された混合空間５の筒状部分、および横方向の底端部を除く外側ケーシング３０を構成する。第二の部分７０は装置の底端部を閉じる栓を形成する。特に、これはジェット消滅面３４およびケーシングの出口３２および混合空間の部分の出口開口６を含んでいる。他の実施例と同様に、内側空間５の出口開口６は、泡立った液体が混合空間から出る前の第一の消滅手段として作用するオバーフロー部分１０により内方へ延在している。この筒状部分は壁部４６，４７の小さな部分で個別の位置にてケーシング３０の手部に取付けられる。二つの部分７０，８０は水平の分割線、すなわち泡立った液体の出口方向に大して横方向に沿って組立てられる。

図８に示されるように、この装置は射出モールド成形によって単一部材にモールド成形することができる。二つの部分７０，８０は、部分７０が破断可能なプラスチック舌部４３によって部分８０に取付けられる。モールド成形後の装置の組立てに関しては、部分７０は舌部の各端を破断することで取外され、その部分７０は部分８０の開口端部４４内に締まり嵌めされる。より強い固体および液体の緊密連結を得るために、超音波または加熱による溶接がシール線４５に沿って行われる。

広い観点から、距離Ｌ２は通常は選ばれた直径Ｄ１，Ｄ２に基づいて選ばれる。したがって最適なミルクの泡立て結果を得るために最適距離Ｌ１が距離Ｌ２によって決定することができる。

良好に作動する実施例の非限定的な図示例に関しては、多くの繰返しおよび試験によって得たのであるが、以下の寸法（図４参照）が泡立った製品を維持するために有利であることが判明した。すなわち、
出口３２の直径Ｄ２は出口開口６の直径Ｄ１よりも大きいことが好ましく、例えば二倍以上大きいことが好ましいこと、および
出口開口６と外側ケーシングの底壁３４との間の軸線方向の距離が３．０ｍｍを超えること、好ましくは４．０ｍｍをも超えることである。

本発明のノズルの第一の横断面図を示す。 図１の線Ａ−Ａに沿う断面図を示す。 図１のノズルの本体を構成する二つの部分の連結領域の詳細図を示す。 図１〜図３のノズルのさらに発展形の横断面図を示す。 図４の斜視図を示す。 図４および図５のさらに発展形をなすノズルの外部を示す。 図２〜図６のノズルの変形例の横断面図を示す。 図７のノズルの、組立て前の射出モールド成形型から取出したときの横断面図を示す。 図８のノズル底面図を示す。

符号の説明

１ ノズル
２ 導管
３ 水蒸気開口
４ 絞り領域
５ 拡張領域
６ 出口開口
７，８本体を構成する部分
１０ ジェット消滅手段
１１ 空気入口プラグ
１２ 水蒸気出口
１３ 環状リブ
１４ 領域
１５ 導管
１６，１７ 係合壁面
１８ 環状フランジ
１９ 安定化室
２０ 環状凹部
３０ 外側ケーシング
３１ 安定化空間
３２ 出口
３４ ジェット消滅面
３５ 上端部
４０ 空気入口
４１ 絞り
４２ 空気導管
４５ シール線
４６，４７ 壁部
７０，８０ 部分

Claims (10)

1. 例えばミルクのような液体を泡立てるために設計されたコーヒー淹れ機の水蒸気出口に適用できるノズル（１）であり、水蒸気流路の方向に沿って、
   水蒸気の入口開口（３）と、
   水蒸気の流速を加速するように制限された横断面を有する絞り部（４）と、
   絞り部（４）よりも大きな横断面を有すると共に開口（６）を含む混合空間の少なくとも一つの管状部分と
   を含み、
   さらに液体または液体／空気混合物を導入する一つの導管（２）を含み、この導管は絞り部（４）における水蒸気流路または絞り部（４）の上流側に連結されるノズル（１）であって、
   スムースな流れにするための受入れ空間（３１）と、開口（６）に向き合うジェット消滅面（３４）と、拡張された混合空間部分の開口（６）に対して半径方向に偏倚された少なくとも一つの出口開口（３２）とを含む外側ケーシング（３０）をさらに含むこと、および
   外側ケーシング（３０）が、混合空間（５）の前記管状部分を円周方向に取囲んで配置されており、
   前記外側ケーシング（３０）がスムースな環状受入れ空間（３１）を形成し、前記受入れ空間（３１）が、前記混合空間（５）の管状部分のまわりに同軸的に延在することを特徴とするノズル。
2. 前記外側ケーシング（３０）が混合空間（５）の管状部分全体を包囲するチューブの一部を形成することを特徴とする請求項１に記載されたノズル。
3. ポリプロピレンまたはポリアミドでノズル（１）が作られていることを特徴とする請求項１から請求項２までのいずれか一項に記載されたノズル。
4. 水蒸気入口開口（３）、絞り部（４）および混合空間（５）の拡張部分が二つの部分（７，８；７０，８０）で形成され、それらの部分は水平方向に分割（９）されており、水蒸気流路に関して密封されている請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載されたノズル。
5. 二つの部分（７，８；７０，８０）が着脱可能に互いに連結されていることを特徴とする請求項４に記載されたノズル。
6. 二つの部分（７，８；７０，８０）が互いにクリップ止めされていることを特徴とする請求項５に記載されたノズル。
7. 二つの部分の水平分割がシール手段（１３，４５）を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載されたノズル。
8. シール手段が少なくとも一つの環状フランジ（１８）を含むことを特徴とする請求項７に記載されたノズル。
9. 二つの部分（７０，８０）が溶接されたことを特徴とする請求項４から請求項７までのいずれか一項に記載されたノズル。
10. 出口開口（３２）がジェット消滅面（３４）の上方で内方へ突出するチューブの小さな部分（１０）を形成していることを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載されたノズル。
    

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