JP6556730B2 - 抽出製品を準備するための部分カプセル - Google Patents

Description

本発明はたとえばカプセルに含まれた挽かれたコーヒーなどの、抽出素材由来の飲料またはその類の準備に関する。特に、抽出素材を含むカプセルとともに、そのようなカプセルの製造方法に関する。

小分けパッケージ内の抽出素材から飲料を準備するための抽出機器は、たとえばコーヒーマシン、エスプレッソマシンまたは茶マシンとして知られ、これまで以上に人気を集めている。多くの関連するシステムでは、小分けパッケージはたとえば気密な方法で抽出素材が閉鎖されるカプセルとして設計される。カプセルは抽出物のために対向する２つの端部で穿刺される。抽出流体ー一般的には温水ーは第１の側に導入される。抽出された製品は第２の側においてカプセルから排出される。こうして、準備すべき飲料とシステムに依存してたとえばおよそ５から２０バールの圧力−フィルタコーヒーまたは茶よりも小さい−がカプセル内に広がる。

特に、アルミニウムおよびプラスチック、たとえばポリエチレンはカプセル素材として知られる。アルミニウムカプセルは抽出素材の非常に良好な耐久性（アロマ保護）を提供するが、製造に非常にエネルギーを要する。ポリエチレンカプセルはエネルギー消費および廃棄に関しては有利であるが、穿刺機構およびアロマ保護において課される要求が増す。

公知のビーカー状のカプセルと比較して概ね立方体形状を有し、一方のカバー表面（上側）の平面上に周辺カラーを有しないコーヒー小分けカプセルはＷＯ ２０１０／１１８６４３から知られている。そのような周辺カラーは、第１に抽出器具を挿入する際にカプセルを誘導し、挿入後中間位置に保持するために最新鋭のカプセルシステムに要求される。第２に、上側カバー表面の平面上のカラーは抽出機器の適切な封止要素間の襟内の固定によって抽出流体が導入されたときにカプセルを封止可能として、圧力下の抽出流体がカプセル内を逆行しないよう、必要である。第３に、そのようなカラーは平坦なカバー（ホイルとしても設計可能である）によって超音波溶接または熱封止によるカプセル閉鎖のために必要である。カラーは超音波溶接による閉鎖の付されたエネルギー導波器と調和するために必要である。仮にカプセルが熱封止によって閉鎖されたならば、カラーはカバーが十分に大きな表面上を覆うよう必要である。これと比較して、ＷＯ ２０１０／１１８５４３によればアーチ状のカバーが使用され、閉鎖はたとえば超音波カットアンドシール方式によって実効される。ＷＯ２０１０／１１８５４３の教示による製造はしたがって、その「立方体状」の形状とは独立した、カバー表面によって規定された平面間の周辺に溶接ビーズを有し、最小のカラーのみを形成し、その拡張部／横方向突起はしかしながら公知のカプセルのカラーと比較して顕著に低減される。

ＷＯ ２０１０／１１８５４３によるカプセルはこの書面においても説明される顕著な利点を有する。しかしながら、周辺溶接ビーズの寸法の制限を考慮にいれて、本体上のカバーを信頼可能に固定する課題を残す。

したがって、ＷＯ ２０１０／１１８５４３に記載された種類のカプセルを、信頼可能で特にカプセルの圧力耐性ある閉鎖が可能な程度にさらなる種類のカプセルを開発することが本発明の目的である。

本発明の一態様によれば、抽出素材を含むカプセルが提供され、前記カプセルは、
底部領域および周辺側壁を有する本体と、
本体上に固定されたカバーとを備え、
前記カバーは周辺カラーに沿って本体に固定され、カバー側面に向かって前記カバーは周辺側壁と接続し、
前記カラー領域における前記本体は実質的に長方形の断面を有し、
前記カバーはカプセルの容積に貢献するよう外側アーチを形成し、
カバー側面と向かい合う周辺表面が形成され、前記表面はカラーの外側縁部からアーチの基部にまで延び、
前記アーチの基部は側壁およびカラー間の遷移部と比較して内側にずらされる。

底部領域および周辺側壁を有する本体はカバーによって閉鎖される１種のビーカーを形成する。これにより、底部領域は平坦たりうるが、それは必須事項ではない。抽出素材はまずカプセルの製造上のビーカーに満たされる。本体のカラーおよび／またはカバーの関連するカウンターピースはこの状態において超過寸法を有し、これらの領域は後に方法において分断される。

本来知られているように、本体を満たしている間に抽出素材は適切な圧力でわずかに圧縮されることができる。カバーによるカプセルの閉鎖において、本体はその後その軸が垂直となるよう保持され、カバーは上面に位置して固定される。これにより、特にカラーは支持ツールによって下方より保持される。

ずれ−カラーおよびアーチによって形成されたカバー側表面間の遷移部内とカラーおよび本体外側表面によって形成された本体側表面間の遷移部内の最大の湾曲位置の間で計測される−は少なくとも０．１５ミリメートルまたは０．２ミリメートルでたとえば少なくとも０．３ミリメートルである。

カバー側と面する表面は議論されたずれのせいでカラーの寸法と比較してさらに内側に延びる。驚くことに、これは製造技術に関して利点を伴うことが発見されている。ツールは超音波溶接中−分離／切断過程と連動しない超音波カットアンドシール過程または超音波溶接過程−が上部すなわちカバー側から適用され、熱接続過程または場合によっては他の接続過程（たとえば固着を通じて）の間、カラーがさらにこれを通じて延びることなくより大きなエリアに沿って特に係合可能である。驚くべきは完全な最新状態と比較してずれのためにツールはまたカラーを支持するさらなるツールの形態のカウンターパートが存在しない場所、たとえばビーカー本体の径方向内部でさえも係合するという事実にもかかわらず有利であるという事実である。

これが機能し得、製造中に単にカバーを非効率に内側に押すにとどまらないという事実は、カバーアーチの自己硬化作用によるものである。これを通じて形成された硬化した角を有する長方形の基本形状もまたこれに貢献する。最終的に、カラーと接続した部分の領域内の本体もまた追加的に内側を厚くして形成され、カウンターツール形態でのカウンターパートを直接有しないところで同様にツールの圧力にも反動する反動圧力をカラーの下に適用するのに貢献する。

実際、本体上のカバーの位置づけの正確性は製造上完璧ではない。これによって請求項のずれの変動が生じる。カバーの位置はｘおよびｙ方向に最大０．２ミリメートル変動する。さらに、カバーは本体に対して少し、具体的には最大２°あるいは最大３°の範囲までねじれることができる。これらの理由により、このテキストで説明され請求される数値は常に平均値に関する。

カプセルの形状はそのようなので、カラーの領域内の本体は実質的に長方形で、たとえば実質的に断面が四角形である。カラーそれ自体は−たとえばその縁部は−同様に実質的に長方形、具体的に四角形となることができる。「実質的に長方形」または「実質的に四角形」は特に円形のコーナーを除外するものではない。

カプセルは全体として−カラーの議論されたずれを除いて−立方体または直方体形状を有することができ、特に立方体形状である。実施例では、カラーは横方向に最大２ミリメートルまで、特に最大１．５ミリメートルまで付き出すことができる。立方体形状は周辺側表面の軸（底表面および／またはカバー表面に垂直）に対するたとえば最大３°特に最大２°または最大１．５°の傾きを除外するものではなく、たとえば深く絞られたカプセルの製造と一致する。

カバーの形状は外側から内側まで、カバー側と面する表面を形成するカラー領域、発動
遷移部領域および実質上側カバー表面を形成する中間平坦領域を備えることができる。そ
のような平坦領域は外れて設置され、言い換えればアーチに影響する遷移部領域によって
カラーの表面から外側に押しのけられる。遷移部領域はたとえばＳ形状に湾曲したり、襟
平面から中間平坦領域に向かって外側部から一定に湾曲する方法で伸びることができる。
寸法は中間平坦領域が任意で支配的たとえばそれにより等しく大きいか重要でない程度（
たとえば最大１０％）に底表面より小さいよう選択できる。特に、この平坦領域は直径の
６０％以上でしたがって表面の少なくとも４０％と想定することができる。

カバー同様に本体はたとえばプラスチックで製造される。特に、本体およびカバーは同じプラスチックで構成することを想定できる。ポリプロピレンが素材の例として示され、障壁層が組み込まれ、これは酸素の防壁特性を有し、カプセル内への酸素の拡散を防止する。そのような障壁層はたとえばエチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）を備える。本体領域での壁厚は特に０．１ミリメートルから０．５ミリメートルで、好ましくは０．２ミリメートルから０．４ミリメートルであり、たとえば０．２５ミリメートルから０．３５ミリメートルである。同様のことはカバーの壁厚にも適用可能である。実施例では、カバーの壁厚は本体の壁厚と概略関連する。

ポリプロピレンに代えて他のプラスチックもまた検討可能である。本発明のプラスチック以外への適用も除外されていない。

本体は深絞り方法によって製造される。代替的に、射出成形による製造もまた検討できる。同様のことはカバーにも適用され、深絞り方法はその限定された深さによるエンボス方法としても検討可能である。射出成形された本体および深絞りカバーおよびその逆の組み合わせが可能である。

実質的に立方体形状の実施例では、約６グラムおよび約１０グラムの量のコーヒーを注入するためのキューブ縁部の外側長さはたとえば２４から３０ミリメートルの間である。より多くの量を注ぐためにたとえば最大３５ミリメートルのようなより大きな寸法は除外
されない。

説明されたカプセルの製造方法は以下のステップを備える。
本体を備えるステップと、
本体に抽出素材を満たすステップと、
本体およびカバーが一体で周辺カラーを形成するよう本体上にカバーを設置するステップと、
本体上のカバーを周辺カラーに沿ってエネルギー導入中に固定するステップ。

第１の実施例による本体上のカバーの固定は超音波溶接によって実効される。第１の可能性によれば、超音波カットアンドシール方法が適用され、ひょっとしたらカバーおよび本体の突き出した縁部もまた超音波の効果によって分離される。第２の可能性によれば、そのような分離は機械加工ステップたとえばパンチングによって実効される。

ある実施例では−これは両方の可能性に対するオプションでもある−超音波溶接のために本体上ではなくカバー上にエネルギー導波器が存在する。これは本体およびカバーの間の接続のために特に有利であることが知られている。

第２の実施例では、本体上のカバーの固定は加熱されたツールからの熱移転によって実効される。第３の実施例では、レーザー成形によって固定が実効される。第４の実施例ではこれは固着により実効される。

たとえば超音波および／または熱による接着剤上への溶融（実質はんだづけ方法）または加熱ソノトロードを使用した組み合わされた熱／超音波方法などの組み合わせが可能である。

本発明の実施例は以後図によって説明される。図では、同一の参照番号は同一または類似の要素を示す。図は大きさにおいて正確ではなく、互いに関連する要素を図によって異なる大きさで示す。

横方向から見たカプセルである。 別の方向から見た図１のカプセルである。 カラー領域におけるカプセルの分割された描写である。 概略的に描かれたツールを有する図３による分割された描写である。 分割して描かれたカバーの図である。 同様に分割して描かれた別のカバーの図である。

抽出素材−特に挽かれたコーヒー−で満たされた図１および図２によるカプセル１は実質的には丸みを帯びた縁部を有する立方体形状を有する。しかしながら厳密な数学的意味においてカプセルが先端を切り取ったピラミッド形状となるよう上面に向かうにつれて少し側面に傾き、広がりが大きくなる。図では横方向である基盤表面５の垂直方向に対する表面−意味するものはもちろん基盤表面に垂直で基盤（底）表面および関連する横方向表面間の縁部を貫く平面−の傾き角度は非常に小さく好ましくはせいぜい２°たとえば約１°である、さらに、基盤表面上のカプセルの高さは底表面縁部の長さとほぼ一致する。

カプセルは本体（またはビーカー）２およびその上で周辺カラー４に沿って固定されるカバー３を備える。その端部において軸方向（軸１０）に対して外側にあり図の上面においてカラー４によって終結する本体はカプセル底部５および周辺側壁６を形成する。カバーはカラー４に対して外側にずらされカプセル底部５と実質的に平行なカバー表面９によって外側にアーチ状となる。

周辺カラーはカバー側を向きカラーの外側縁部７からアーチの基部１２に延びる表面８を形成する。図３は分割された描写でカプセルの拡大された詳細を示す。この図によく表れているように、基部１２は本体によって形成されたカラーおよび周辺側壁間の遷移部に対して内側にずれる。ずれｖはカプセル壁の厚さと比較して特に少なくとも０．２ミリメートルで関連する。図３に示されるようにずれｖはカラー４の領域で本体の外側表面に平行な平面と、カラーのカバー側表面８とカバーのアーチの間で、カラー４の本体側表面１８と本体の外側表面の間でもある、遷移部内の最大の凹み湾曲位置を通じる平面との間で計測される。

図１および図３に特にみられるように、カラー領域および実際のカバー表面９の間のカバー８は、壁が湾曲を有しアーチを形成する遷移部領域１３を形成する。描かれた実施例では、ほぼ直角な部分から襟平面およびカバー表面９に出発するこの領域は連続的な凸部と同化してカバー表面を形成する平坦な領域にまとまる。そのため凹湾曲は基部１２において大きい（すなわち凹の径は小さい）。しかしながら、凹湾曲と凸湾曲を互いにより大きな範囲で同化させ結果として断面においてＳ形状を示すこともまた認識可能である。中間平面領域カバー表面の大部分（少なくとも４０％）を占め、それにより遷移部領域の表面上の制限により全体として立方体または直方体形状が妥協されない。

図２および図３は表面８内の周辺カラーの領域内の溝１１を示す。そのような溝は深絞り（またはエンボス）によってカバーが製造された場合に存在し得、エネルギー導波器２３は本体２へのカバー３の成形のためにカバー上に存在する。そのような溝は他の実施例には存在しない−たとえばエネルギー導波器がカバー上に存在しないあるいはカバーがエネルギー導波器を備えているにも関わらず射出成形によって製造された場合。

図３では周辺側壁およびカラーの間の遷移部内で追加的な厚さ１４を同様に見ることができる。そのような厚さはさらなる強度に貢献する。

図４には非常に概略的な方法でカプセルの閉鎖中の配列を示す。第１のツール−たとえば「アンビル」−は底部から周辺カラーに沿ってカプセルを支持する一方で、第２のツール２２が上部から係合する。本体２およびカバー３の成形のためのエネルギーはたとえば第２のツールから組み合わされ、このエネルギーは超音波または熱エネルギーの形態で存在し得る。周辺カラーは固定過程の最初においてさらに外側に延び得、その外側に傾いた部分はたとえば超音波カットアンドシール方法（ツール２１、２２はその後非常に概略的な描写と比較して適切な形状となる）を備える固定過程中分離され、あるいはそのようなさらに横方向に突き出る突起は別の後の動作ステップにおいて分離される。固定過程および突き出たカラーの分離の詳細は本発明の主題ではなくここでは詳細には説明しない。

図４からエネルギーを組み合わせる第２のツール２２は先に議論したずれｖのためにさらに径方向内側に適用される。径方向内側に横たわる領域２５はこうして第１のツールの形態のカウンターパートがないところから始まり、ツール圧は直接カウンター圧と合わない。

これは接続長に関して有利であることが知られており、具体的には第１のツール２１は内側領域内のカウンター圧を直接適用できないという事実にも関わらず、エネルギーを組み合わせる第２のツールよりもさらに外側に適用される。先に説明した利点はその形状による本体およびカバーの固有の固さから生じ、ここでの固有の固さはさらに厚さ１４によって増加する。

エネルギー導波器−図３および図４に示されたエネルギー導波器２３−を有する超音波溶接方法の場合でも利点が存在し、エネルギー導波器が領域内にあったとしても図に示されるように第１のツールはカウンター力を行使し得る。

図５ではカバー３は本体に固定される前に見られる。最新鋭のカプセルと比較して、本体上ではなく、カバー上に形成されるエネルギー導波器２３が図５に見られる。横方向の張り出しもまた見られ、本体の固定中または固定後に分離され−場合によっては本体上のカラーの張り出しと一体となる。肩部３２はさらに張り出し上に形成され、本体に対して位置するときの補助となる。

図６のカバー３は図５によるカバー３と深絞りまたはエンボスではなく射出成形によって製造された点で異なる。この理由により、エネルギー導波器２３の外側側面上に溝１１を形成する必要はない。内側側面で内側に突き出すウェブ３３は肩部に代えて位置づけ補助として存在する。

Claims (15)

1. 抽出製品を作るための抽出素材で満ちた小分けカプセル（１）であって、
   底領域（５）および周辺側壁（６）を有する本体（２）と、
   前記本体（２）上に固定されたカバー（３）とを備え、
   前記本体および前記カバーは前記抽出素材を封入し、前記カバー（３）は前記本体（２）上に周辺カラー（４）に沿って固定され、前記カラーはカバー側に向かって前記周辺側壁（６）に接続し、
   前記カラー（４）の領域における前記本体は実質的に長方形の断面を有し、
   前記カバー（３）はカプセルの容積に貢献するよう外側を向いたアーチを形成し、
   前記カバー側を向いた周辺表面（８）が形成され、前記表面は前記カラー（４）の外側縁部（７）からアーチの基部（１２）に延び、
   前記アーチの基部（１２）は前記側壁（６）および前記カラー（４）の間の遷移部と比較して内側にずれていることを特徴とする、カプセル。
2. 前記側壁（６）および前記カラーの間の遷移部と比較して前記アーチの基部（１２）が少なくとも０．２ｍｍ内側にずれた、請求項１に記載のカプセル。
3. 前記本体（２）および前記カバー（３）がプラスチックで製造される、請求項１または２に記載のカプセル。
4. 前記本体（２）および前記カバー（３）が深絞りによって製造される、請求項３に記載のカプセル。
5. 前記本体（２）および前記カバー（３）が射出成形によって製造される、請求項３に記載のカプセル。
6. 前記本体（２）および前記カバー（３）が実質的に同じ素材構成を有する、請求項１から請求項５のいずれかに記載のカプセル。
7. 前記本体（２）および前記カバー（３）が実質的に同じ壁厚を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載のカプセル。
8. 前記カラーを除いて実質的に立方体形状を有する、請求項１から請求項７のいずれかに記載のカプセル。
9. 前記カバーが外側から内側まで、前記カバー側と面する前記表面（８）を形成する襟領域、発動遷移部領域（１３）および前記表面（８）の平面から外れて設置された平坦領域（９）を備える、請求項１から請求項８のいずれかに記載のカプセル。
10. 前記平坦領域（９）が少なくともカバー表面の４０％を占める、請求項９に記載のカプセル。
11. 前記カバーがエネルギー導波器を備え、本体上に超音波溶接で固定される、請求項１から請求項１０のいずれかに記載のカプセル。
12. 本体（２）を提供するステップと、
    前記本体に抽出素材を満たすステップと、
    前記本体上にカバー（３）を配置して、前記本体と前記カバーが一体で周辺カラーを形成するステップと、
    前記本体上の前記カバーを前記周辺カラーに沿ってエネルギー導入時に固定するステップと、を備える請求項１から請求項１１のいずれかに記載のカプセルの製造方法。
13. 前記エネルギー導入が超音波によって実効される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記カバー（３）は周辺エネルギー導波器を有して提供される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記エネルギー取り入れはレーザーまたは加熱ツールからの熱移転の手段で実効される、請求項１２記載の方法。

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