JP6945876B2 - 液体を泡立てるための装置 - Google Patents

Description

本願発明は、液体、特に、ミルクまたはミルク代用品を泡立てるための装置に関する。

発展したコーヒー文化およびそれに関連するコーヒー飲料の熱狂的状況は、コーヒー含有飲料の広範囲の提供を導入してきた。ところで、大多数のコーヒーマシンは、コーヒー飲料の準備のために利用可能であり、手動のシステムから完全自動式のシステムまで幅広い。コーヒーマシンで製造可能なコーヒー特有品もまた、カプチーノ、ラテカプチーノまたはカフェラテなどの飲料を含み、それらは、ミルクおよびミルク泡の調合を要求する。この目的のために、ミルクの供給は、コーヒーマシン内またはコーヒーマシンで必要となり、それは、保存期間、新鮮さおよび衛生上の理由から冷却する必要がある。

最先端の既知の装置は、多様なミルク冷却装置であり、それらは、飲料メーカー特にコーヒーマシン内にインストールされるか、または、飲料メーカーの外部に補助装置として接続されるように設計されている。長時間の間、開放状態のミルクの新鮮さおよび衛生を維持するために、ミルクは理想的には４℃で保存されなければならない。同様の条件が、いわゆるミルク代用品にも適用される。

同様に既知の装置は、ミルク泡の生成用の多様な装置であり、それはコーヒーマシン内に適用されるか、補助装置として適用され、暖かいか、または、熱い若しくは冷たいミルク泡を製造する。暖かいか、または、熱い若しくは冷たいミルクを生成するために、ミルク泡立て器は概してストレージコンテナを有し、そこでミルクが加熱される。ポンプによって、ミルクは配管を通じてストレージコンテナから排出ノズルへ導かれ、空気豊富エレメント内で空気を豊富に含むか、または、空気がそこを通過する。冷たいミルク泡の製造は、概して、別のシステムで生じる。

ドイツ国特許出願公開第１０２００８０５８９３４号には、液体が抽出可能であるストレージコンテナと、ポンプと、排出ノズルと、空気を液体に通過させることができる空気豊富エレメントを有するミルク泡立て器が開示されている。この方法で空気を豊富に含むミルクは、排出ノズルで、こし器を通じて圧縮され、その結果、安定な泡が生成される。空気豊富エレメントの下流側には、熱交換器が存在し、それは、暖かいミルク泡を生成するための連続流ヒーターとして、または、冷たいミルク泡を生成するための冷却エレメントとして設計される。冷たい飲料を１℃から５℃に冷却するよう熱交換器の冷却能力を制御するために、温度センサーが設けられる。しかし、熱いおよび冷たい泡を選択的に製造するための組み合わされたデバイスは説明されていない。

国際公開第２００８／０８３９４１号には、冷たいミルク泡および暖かいミルク泡を製造するためのミルク泡装置が開示されている。冷たいミルクは、コンテナから吸引され、空気の一部と混合され、排出口へ導かれる。また、排出ライン内にバルブを介して選択的に切替え可能な並列セクションが設けられ、そのセクションにおいて連続流ヒーターが、冷たいミルクまたは熱いミルクを製造するためにミルク泡をそれぞれ冷却または加熱する。この装置は、複雑なラインおよびバルブ系統を有し、それによりクリーニングに必要なコストが増加する。

欧州特許出願公開第３０４２５９２号には、冷たい、暖かいおよび熱いミルクまたはそれぞれのミルク泡を製造するための装置が記載されている。冷たいミルク空気エマルジョンが熱交換器によって、または、代替的流路を通じて中間温度まで選択的に加熱されるか、水蒸気圧入によってより高い温度に加熱される。この装置は、複数の配管経路および複数の加熱装置を有し、複雑なクリーニングが必要となる。

本願発明の目的は、コンパクトな装置が熱い／暖かいおよび冷たい泡を選択的に製造するのに有効であるように、上述した装置を設計することである。コンパクトな装置は、モジュラーユニット内に含まれ、冷却装置内に配置可能である。

この目的は、請求項１に記載の構成上の特徴によって達成される。さらに有利な実施形態は従属項から生じる。

本願発明に従い、装置は液体、特に、ミルクおよび／またはミルク代用品を泡立てるのに適している。用語“ミルク”および“ミルク代用品”は、暖かい飲料、特に、コーヒー飲料および／またはミルクドリンク、例えば、完全なミルク、脱脂ミルク、豆乳、アーモンドミルク等の飲料を提供するのに適した製品を包含する。

液体を泡立てるための装置は、配管系統およびポンプを有し、それを通じて配管系統の少なくともひとつの第１ラインが、泡立てられるべき液体が保存されている少なくともひとつのストレージコンテナに接続可能であり、配管系統の第２ラインを通じて少なくともひとつの排出ノズルへ結合可能であるところの配管系統およびポンプと、液体を通じて空気を通過させることができる空気豊富エレメントと、連続流ヒーターとして設計された加熱エレメントとを有する。特に、加熱エレメントは配管系統の第２ラインに配置され、厚膜ヒーターとして設計され、電気熱抵抗が厚膜技術を使ってキャリアに取り付けられ、そのキャリア上に液体が流通する流路が与えられる。

液体を泡立てるための装置はハウジング内に収納され、その上には流体のラインおよび接続用のダクトが設けられている。特に、装置は、例えば、制御ユニットと電気接触および／または接続するための接続部を有し、他のデバイスに接続可能である。さらに空気吸引装置が与えられ、当該装置は、少なくともひとつのストレージコンテナへそれを脱着可能に接続するために、ひとつ以上の第１ラインを有する配管系統を有し、そのコンテナ内部に泡立てられるべき少なくともひとつの液体が保存される。保存された液体は、ポンプによって少なくともひとつのストレージコンテナから抽出可能である。また、ポンプは、少なくともひとつの排出ノズルへ第２ラインを通じて接続され、そこで製造された液体の泡が排出される。排出ノズルは、例えば、コーヒーマシン、特に、完全自動コーヒーマシンに与えられてよい。

例えば、液体を泡立てるための装置は、少なくともひとつの２つのストレージコンテナと接続される。したがって、選択的に、第１のストレージコンテナから純粋ミルクが抽出され、第２のストレージコンテナから脱脂ミルク、豆乳、ライスミルクまたは他のミルク代用品が抽出されてもよい。少なくともひとつのバルブが、ひとつまたは他のストレージコンテナから選択的に液体を抽出することができるようにするために、少なくともひとつのバルブが少なくともひとつの第１ラインに配置され、それは、ストレージコンテナをポンプに接続する。

少なくともひとつのストレージコンテナから抽出された液体は、対応して設計された空気豊富エレメント内で周辺領域からの空気を例えば非圧力的方法で豊富に含み、それにより、液体は泡立てられ、かつ、安定な泡が形成される。例えば、ノズルを有する比例バルブが含まれ、それによって、好適に空気が間欠的にまたはパルス状に吸引される。

液体を泡立てるための装置は、液体の流れる方向に、ポンプの後ろでかつ空気豊富エアギャップの後ろに配置された加熱エレメントをさらに有する。すでに空気を豊富に含むミルクは、加熱エレメント内で温められるかまたは加熱され、ミルクの泡立ておよび安定な泡の形成に有利な効果を有する。

連続流ヒーターの形式で、加熱エレメントを設計することは非常に有利であることが立証されている。それは、装置の配管系統内に単純に一体化可能であり、所定の温度が適用される液体用の流路を与える。したがって、装置はコンパクトかつ空間節約で設計可能である。

本願発明に従い、加熱エレメントは厚膜技術に基づいており、厚膜ヒーターとして以下で示される。このような加熱エレメントは例えば、欧州特許出願公開第２１６３１３０号に記載されており、加熱エレメントは液体を加熱するのに適している。原則的に、対応する加熱エレメントは加熱領域を有する伝熱エレメントを有し、その上に電気熱抵抗デバイスが取り付けられるか、または、厚膜加熱エレメントとして付着される。厚膜加熱エレメントは概して、キャリア上の抵抗ヒータートラック、または、ガラス、セラミックまたは他の材料などの絶縁基板を有する。伝熱エレメントの形式として、例えばキャリア上に流路が設けられる。さらに、電気抵抗ヒータートラックおよび温度センサーの電気的接触用の対応する電気接続部が与えられる。厚膜技術において加熱エレメントを製造するための方法が周知である。この種の加熱エレメントに関して、高い製造信頼性および有利なコストおよびエネルギー効率と同時に、非常に速い調整が可能である。

加熱エレメントのキャリア上には、例えば伝熱エレメント内に螺旋形状で配置された流通路の形式で、加熱されるべき液体用の流路が適切に設けられる。したがって、連続流ヒーターとして設計された加熱エレメントは、電気抵抗ヒーターとして実装される厚膜加熱エレメントと、厚膜加熱エレメントによって生成された熱を所定の温度にされる液体に伝送する対応する伝熱エレメントを有する。これにより、特に冷却されている少なくともひとつのストレージコンテナから抽出された液体は、吸入口を通じて外側から内側に伸びる螺旋形状の流通路に沿って、吸出口に分配され、好適には５０℃から８０℃の範囲の適切な温度に流路に沿って加熱される。このように構成された加熱エレメントおよび短いラインによって、コンパクトな構造を達成可能であり、その結果、加熱エレメントは、本願発明に従って、装置内で空間を節約する方法で配置可能となる。

液体を泡立てるための本願発明に従う装置の加熱エレメントは、その加熱ビルドアップが最低、すなわち、周辺領域に与えられる熱が非常に小さいという点でメリットを有する。したがって、一体化した加熱エレメントを有する本願発明に従う装置は、冷却デバイス内に配置可能である。加熱エレメントによって与えられる熱は、非常に制限されるので、冷却は小さい影響を受けるか、全く影響されない。

ミルクの改善された保存期間および衛生上の理由のため、液体、特にミルクを泡立てるためのデバイスは冷却装置内に収容可能である。したがって、液体を泡立てるための本願発明に従うデバイスは、制御ユニットへの電気的接触および接続が冷却デバイス内に設けられた結合モジュールによって可能であるような方法で、冷却装置内に含まれることが好ましい。冷却デバイスは、コーヒーマシン、特に、完全自動コーヒーマシンの補助装置として、または、対応する接続手段によってコーヒーマシンに接続可能な別個の冷却装置として設計可能である。

ひとつの実施形態において、本願発明に従う液体を泡立てるための装置は、冷却装置内に挿入可能であるモジュラーユニット内に、例えば押し込むかプラグインして受設可能である。モジュラーユニットはさらに、電気的接触用の手段を有し、与えられる液体に対して気密結合を与える。モジュラーユニットは、少なくともひとつのストレージコンテナを有し、それは交換可能な方法でモジュラーユニット内に受設される。モジュラーユニット内に受設された液体を泡立てるための装置は、少なくともひとつのストレージコンテナに接続可能である。好適には、代替的にクリーニングサイクル用のすすぎ液を有するコンテナがモジュラーユニット内に挿入可能であってもよい。

冷たい泡を製造するために、少なくともひとつのストレージコンテナから冷たいミルクが抽出され、空気が豊富に含まれる。準備されたミルクは、流路を通じて流れ、スイッチオフした加熱エレメントを少なくともひとつの排出ノズルまで通過する。装置の構成または冷却デバイス内のモジュラーユニットの構成によって、泡立てられるか、または、泡立てられたミルクの全流路は大部分が冷却環境内を通過する。

好適構成により、スイッチオン状態の間の短期間を除き、加熱エレメントは、大部分が周辺温度になっている。したがって、本願発明に従う液体を泡立てるための装置によって最初に暖かい泡を製造し、引き続き同じデバイスで冷たい泡を次々に製造することが可能である。本願発明に従う液体を泡立てるための装置は両方のミルク泡に適しており、それにより、単純なシステムが達成可能である。したがって、対応する接続、エレメントおよび配管を有する２つの別個の装置は不要である。特に、暖かい泡の製造中に、泡立てられるべき液体が、少なくともひとつのストレージコンテナから抽出可能であり、空気を豊富に含むことが可能であり、流しながらスイッチオフした加熱エレメント内で所望の温度に加熱可能である。加熱エレメントは所望の量のミルク泡が加熱エレメントを通過したときスイッチオフされる。好適には、加熱エレメントはミルク泡処理が終了する前にスイッチオフされ、それにより、引き続き冷たい液体、特に冷たいミルク、ミルク代良品または水が流通し、加熱エレメントを冷却する。代替的に、加熱エレメントはすすぎ工程のフレームワーク内で冷水によってすすがれることにより冷却される。加熱エレメントの冷却工程は、例えば約３秒以内の短時間スパンで生じる。したがって、加熱エレメントは、短い加熱期間を除いて冷たい。さらに、このことは、温度上昇とともに大きく増加する細菌および汚染物の発生を妨害するために、最適である。また、加熱エレメントから生じる加熱エネルギーをシステム外に排出するための複雑な手段を有する必要がない。

液体、特に、ミルクを泡立てるための装置の他の問題は、複雑な装置のクリーニングである。連続動作中の定期的すすぎ処理、および一日の終わりの集中的なクリーニングが必要である。配管系統の配管およびミルクと接触するエレメント（例えば、ポンプ、加熱エレメント等）の定期的すすぎ処理は、概して、多くの水およびミルクの損失につながる。本願発明に従う液体を泡立てる装置を冷却装置内に一体化することは、細菌の生成を最小化し、その結果、より少ない頻度でクリーニングサイクルを実行することが可能になる。また、本願発明に従う装置によって達成可能なコンパクトな構成により、配管経路は有意に短縮され、その結果クリーニングサイクルにおける損失はより少なくなる。

ひとつの実施形態において、本願発明に従う液体を泡立てる装置は、少なくともひとつのストレージコンテナの代わりに、すすぎ液が保存されるコンテナに接続可能である。このすすぎ液は、例えば、水および／または酸性またはアルカリ性のクリーニング液であってよい。クリーニングサイクルにおいて、ポンプによって、すすぎ液は装置の配管系統、例えば回路内を通じてすすがれる。すなわち、すすぎ液は、対応するバルブおよび結合を介して導入されかつすすぎ液のコンテナ内に戻される。クリーニングサイクル中、泡立てられるべき液体と接触するエレメントおよび吸気口におけるバルブがクリーニングされる。

本願発明に従う液体を泡立てるための装置の実施形態において、コンダクタンスセンサーが配管系統内に配置され、その結果、検出したコンダクタンスを通じて、どの液体（空気、水、すすぎ液）が配系統内に存在するかが決定可能となる。また、十分なクリーニングが実行されたか否かを決定することが可能となる。

本願発明の他の詳細、特徴および利点は、添付する図面を参照して特定の実施形態の以下の説明から明らかとなる。

図１は、本願発明に従う第１構成のブロック図を示す。 図２は、クリーニングサイクル中の本願発明に従う第２構成のブロック図を示す。

図１は、液体を泡立てるための装置１０を示す。図１からわかるように、ひとつのタイプのミルクが第１ストレージコンテナ１２内に保存され、他のタイプのミルクまたはミルク代用品が第２ストレージコンテナ１４内に保存されている。第１および第２ストレージコンテナ１２、１４は、第１ライン１６を介してポンプ１８に接続される。第１ライン１６にはバルブ２０が配置され、その結果、ミルクまたはミルク代用品は第１または第２ストレージコンテナ１２、１４から選択的に抽出可能である。ポンプ１８は圧力側で第２ライン２２を介して排出ノズル２４へ結合されている。したがって、ミルクまたはミルク代用品は第１または第２コンテナ１２、１４のひとつから排出ノズル２４へ導かれる。

第２ライン２２には、空気豊富エレメント２６が含まれる。バルブ３０を有する空気供給ライン２８を介して、空気は、吸入口（図示せず）を介して吸引され、吸引された液体は空気を豊富に含む。

第２ラインには、連続流ヒーターとして設計された加熱エレメント３２が配置されている。加熱エレメント３２には、空気を豊富に含むミルク用の螺旋形状の流路が与えられる。流路に沿って流れる間、加熱エレメント３２をスイッチオンした状態で、空気を豊富に含むミルクは、暖められるか、所定の温度に加熱される。温度は、温度センサーによって調節可能である。

装置を制御するために制御ユニット３４が与えられ、それは、例えばバルブ２０、ポンプ１８、加熱エレメント３２および排出ノズル２４などの装置１０の個々のエレメントに接続され、安定したミルク泡を製造するための要求に従ってこれらのエレメントを制御する。制御ユニット３４によって、一部のミルク泡の製造がトリガーされ、それにより、空気の量、ミルクの量およびタイプ、ならびに、ミルク泡の温度が特定される。

図１は、ミルクを泡立てるための装置１０がハウジング３６内に配置されていることを示す。また略示的に、ハウジングは符号３８で示すモジュラーユニット内に含まれる。モジュラーユニット３８には、第１および第２ストレージコンテナ１２、１４が含まれる。本願発明により、ミルクを泡立てるための装置１０およびモジュラーユニット３８は、参照番号４０で示す図１の冷却装置内に含まれる。ミルクを泡立てるための装置１０の実質的にすべてのコンポーネントが冷却装置４０内に含まれることがわかる。それにより、第１および第２ストレージコンテナ１２、１４内および液体を泡立てるための装置１０の実質的に配管系統内のミルクが冷却される。冷却装置４０は、コーヒーマシン用の補助装置として設計されもよく、または、コーヒーマシンの一体コンポーネントとして設計されてもよい。

暖かい泡を製造するために、加熱エレメント３２が制御ユニット３４からの制御コマンドによってスイッチオンされ、その結果流れるミルクが暖められ、冷却装置４０から流れ出すミルクが冷却装置４０の外部に配置された排出ノズル２４へ導かれる。

加熱エレメント３２がスイッチオフされるだけで、冷たい泡の製造は、液体を泡立てる同じ装置１０内で実行される。スイッチオン状態での無駄な熱が最小となるので、有利な設計を通じて、液体を泡立てるための装置１０のエレメントとして加熱エレメント３２は冷却デバイス４０内に配置可能である。

図２は、ミルクを泡立てるための装置の第２の実施形態のブロック図である。第１実施形態と対応する第２実施形態のコンポーネントには同じ符号を付す。図２において、第１および第２ストレージコンテナの代わりに、コンテナ４２がモジュールユニット３８内に含まれ、第１ライン１６を介して液体を泡立てるための装置１０に接続されている。コンテナ４２内に保存されるのはすすぎ液であり、その液体は、配管系統および液体を泡立てるための装置１０のエレメントの定期的すすぎを可能にし、および／または、そのコンテナは一日の終わりのクリーニング用の対応するクリーニング剤を保存する。制御ユニット３４からの制御コマンドにより、コンテナ４２からのすすぎ液の抽出が可能になり、バルブ４４、４６は、ミルクに接触するすべてのエレメントがすすがれかつクリーニングされるように、配管系統を通じてすすぎ液を流すために与えられる。特に、バルブ４６は、すすぎ液が循環して導かれるような方法で調節可能である。また図２に示すように、コンダクタンスセンサー４８がすすぎ回路内に配置される。コンダクタンスセンサー４８によって、液体を泡立てる装置１０の配管系統内にどの液体が存在するかを確かめることができる。特に、クリーニングサイクルが発生したか否かについての証拠が与えられる。

ドイツ国特許出願公開第１０２００８０５８９３４号公報 国際公開第２００８／０８３９４１号公報 欧州特許出願公開第３０４２５９２号 欧州特許出願公開第２１６３１３０号

Claims (13)

1. 液体を泡立てるための装置であって、
   泡立てられるべき前記液体が保存される少なくともひとつのストレージコンテナと、
   泡立てられた前記液体が排出される少なくともひとつの排出ノズルと、
   前記少なくともひとつのストレージコンテナに結合される少なくともひとつの第１ライン、および前記少なくともひとつの排出ノズルに結合される単一の第２ラインを含む、配管系統と、
   前記配管系統に配置され、かつ、前記少なくともひとつの第１ラインを通じて前記少なくともひとつのストレージコンテナに、および、前記単一の第２ラインを通じて前記少なくともひとつの排出ノズルに結合されるポンプと、
   前記単一の第２ライン上で、前記ポンプの下流側に配置される空気豊富エレメントであって、それによって空気が前記液体を通過することができる空気豊富エレメントと、
   前記単一の第２ライン上で、前記空気豊富エレメントの下流側に配置され、連続流ヒーターとして設計される加熱エレメントと
   を備え、
   前記加熱エレメントは、電気熱抵抗が厚膜技術を使ってキャリアに取り付けられるところの厚膜ヒーターとして設計されており、前記キャリア上で前記液体用の流路が与えられる、ことを特徴とする装置。
2. 少なくとも、前記ポンプ、前記加熱エレメント、および前記少なくともひとつの排出ノズルを制御する制御ユニットと、
   前記制御ユニットへの電気的接触および接続を可能にする接続部、および前記第１および第２ライン用のダクトを有し、前記配管系統を収容するハウジングをさらに備える請求項１に記載の装置。
3. 前記ハウジングおよび前記少なくともひとつのストレージコンテナを収容するモジュラーユニットをさらに備える、ことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記モジュラーユニットを収容し、かつ、前記モジュラーユニット全体を冷却する冷却装置をさらに備える、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記冷却装置は、前記制御ユニットとの電気的接続および電気的接触を与えるための結合モジュールを有する、ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記冷却装置は、コーヒーマシンの補助装置である、ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 前記冷却装置は、完全自動コーヒーマシンの補助装置である、ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
8. 前記加熱エレメントをスイッチオフした状態で冷たい泡が製造される、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記加熱エレメントをスイッチオンした状態で暖かい泡が製造される、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記泡立てられるべき液体は、ミルクまたはミルク代用品である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記少なくともひとつのストレージコンテナは、すすぎ液で満たされているコンテナと置換可能である、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記配管系統、前記ポンプ、前記空気豊富エレメントおよび前記加熱エレメントは、前記コンテナから前記配管系統にポンピングされた前記すすぎ液によってすすがれる、ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記配管系統内に存在する液体のコンダクタンス値を決定するためのコンダクタンスセンサーをさらに備える、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。

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