KR20150066559A - 개방 시스템을 가진 음료 캡슐 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 유출구 (104) 를 가진 캡슐 본체 (101), 상기 유출구 (104) 와 결합하도록 구성되는 플러그 (111), 및 형상 기억 합금으로 적어도 부분적으로 제조되고 그리고 제 1 폐쇄 위치에서 상기 유출구 (104) 내에 상기 플러그 (111) 를 유지하도록 편향되는 개방 장치 (110) 를 포함하는 음료 캡슐 (100) 에 관한 것으로서, 상기 개방 장치 (110) 는, 상기 형상 기억 합금의 천이 온도 이상으로 가열되면 상기 제 1 폐쇄 위치로부터 편향되도록 구성되어, 상기 플러그 (111) 를 상기 유출구 (104) 로부터 제 2 개방 위치로 후퇴시키고 그리고 상기 유출구 (104) 를 통하여 유체 연통한다.

Description

개방 시스템을 가진 음료 캡슐 {BEVERAGE CAPSULE WITH AN OPENING SYSTEM}

본원은 일반적으로 음료 머신에 사용하기 위한 캡슐에 관한 것이다. 특히, 본원은 커피 또는 차와 같은 뜨거운 음료들에 적합화된 캡슐들에 관한 것이다.

음료 제조 머신들은 식품 산업 및 소비재 분야에서 잘 알려져 있다. 이러한 머신들은 명령에 따라 우려낸 커피, 에스프레소 커피, 차, 핫초쿄 드링크 등과 같은 1 회용 음료를 소비자가 제조하도록 해준다.

가정 용도의 대부분의 음료 제조 머신들은 개별 포장된 1 회용분들로서 음료 성분들을 제공하는 시스템에 따라서 작동한다. 이러한 1 회용분들은 연성의 팟들, 패드들 또는 주머니들일 수 있지만, 점차적으로 더 많은 시스템들에서는 강성 팟들 또는 캡슐들과 같은 반강성 또는 강성 부분들을 사용한다. 이하, 해당 음료 머신은 강성 또는 반강성 캡슐과 함께 작동하는 음료 제조 머신임을 이해해야 한다.

많은 경우들에 있어서, 음료 제조 머신들에 사용하기 위한 캡슐들은 밀봉된다. 이러한 밀봉된 캡슐들은 캡슐에 담겨진 성분을 주변 분위기로부터 보호하여, 캡슐의 유통 기한을 향상시키는 장점이 있다. 통상적으로, 이러한 폐쇄된 캡슐들은 가스 및/또는 습기 불투과성 재료로 제조되고, 그리고 이 캡슐들의 벽들 중 하나가 음료 제조 프로세스 동안 파괴되는 멤브레인으로 제조된 강성 또는 반강성 본체를 특징으로 한다.

음료 머신은, 바람직하게는 상기 캡슐을 수용하기 위한 수용기 및 상기 캡슐안으로 압력하의 유체, 바람직하게는 물을 주입하기 위한 유체 주입 시스템을 포함한다. 대부분의 적용들에서, 압력하에서 캡슐안으로 주입된 물은, 일반적으로 70℃ 초과의 온도, 바람직하게는 80℃ ~ 90℃ 온도로 가열된다. 하지만, 몇몇 특별한 경우들에 있어서, 미지근하거나 차가운 물을 주입하는 것이 유리할 수도 있다. 캡슐 내용물들의 추출 및/또는 용해 동안 캡슐 챔버 내부의 압력은, 통상적으로 제품들을 용해시키기 위해서 약 1 ~ 약 8 bar 이며 그리고 로스트 및 분쇄된 커피를 추출하기 위해서는 약 2 ~ 약 12 bar 이다.

본 발명은, 특히 차 및 커피를 위해, 음료 제조 중 소위 "우려내기 (brewing)" 프로세스를 포함할 수도 있다. 우려내기는 유체에서, 가장 통상적으로 고온수에서 성분을 시간에 걸쳐 인퓨전하는 것을 포함하는 반면, 추출 또는 용해 제조들은 몇 초내에 음료를 생성한다.

하지만, 명확성을 목적으로, 본 문헌에서, 유체에 의한 성분의 "우려내기" 라는 용어는, 추출 또는 용해동안 필요한 시간보다 더 길게 (예를 들어, 고온수에 차를 둠), 분말 식용 재료 (예를 들어, 로스트 및 분쇄된 분말 커피) 의 추출, 가용성 식용 재료 (예를 들어, 가용성 차, 커피, 우유 또는 코코아) 의 용해, 또는 매우 낮은 압력 또는 대기압하에서 인퓨전 유체에서 식용 재료의 인퓨전을 포함하는 것으로 이해된다.

압력하에서 폐쇄된 캡슐의 내용물들을 추출 및/또는 용해하는 원리는 알려져 있고 그리고 통상적으로 머신의 수용기에 캡슐을 규정하는 것, 물질을 추출하거나 용해시키도록 분량의 가압수를 캡슐안으로 주입하는 것, 그 후 캡슐로부터 최종 음료를 분배하는 것으로 구성된다.

상기 주입은 일반적으로 머신에 포함된 유체 주입 니들과 같은 천공 주입 요소로 캡슐의 정면 (face) 을 천공함으로써 실시된다. 이러한 원리를 적용하는 캡슐들은, 예를 들어 본 출원인의 유럽특허 EP 1 472 156 B1 및 EP 1 784 344 B1 에 이미 개시되어 있다.

추가로, 이러한 원리를 적용하는 머신들은, 예를 들어 특허들 CH 605 293 및 EP 242 556 에 이미 개시되어 있다. 상기 문헌들에 따르면, 머신은 캡슐을 위한 수용기 및 원위 영역에 1 개 이상의 액체 주입 오리피스들을 구비하는 중공의 니들 형태로 제조된 천공 및 주입 요소를 포함한다. 이 니들은 물을 주입하도록 캡슐에 입구 채널을 제공하면서 캡슐의 상부를 동시에 개방시키는 이중 기능을 가진다.

머신은 캡슐에 담겨진 성분(들)으로부터 음료를 제조하는데 사용되는 유체 (통상적으로 물) 의 공급부를 더 포함한다. 머신은 이 내부에 사용된 물을 작동 온도들로 가열하는 보일러 또는 열교환기와 같은 가열 유닛을 더 포함한다. 최종적으로, 머신은, 선택적으로 가열 유닛을 통하여, 탱크로부터 캡슐로 물을 순환시키는 펌프를 포함한다. 머신 내에서의 물의 순환은, 예를 들어 본 출원인의 유럽특허출원 EP 2162653 A1 에 개시된 종류의 연동 밸브 (peristaltic valve) 와 같은 선택 밸브 수단을 통하여 배향될 수 있다.

이러한 시스템들은 커피의 제조에 특히 매우 적합하다. 이를 달성하기 위해 특히 유리한 일 구성은, 캡슐의 내부에 주입된 고온수에 의해 추출되는 로스트 및 분쇄 커피 분말을 담는 캡슐을 제공하는 것이다.

캡슐들은 본 출원인의 유럽특허 EP 1 784 344 B1 또는 유럽특허출원 EP 2 062 831 에 개시되고 그리고 청구되는 적용을 위해 개발되었다.

요약하면, 상기 캡슐들은 통상적으로 하기를 포함한다:

- 액체들 및 공기에 대해 불투과성인 중공 본체 및 주입 벽으로서, 상기 주입 벽은 중공 본체에 부착되고 그리고 예를 들어 머신의 주입 니들에 의해 천공되도록 되어 있는, 중공 본체 및 주입 벽;

- 추출될 로스트 및 분쇄된 커피의 층 (bed) 을 담는 챔버;

- 내부 압력을 유지하기 위해 챔버의 바닥 단부에 배치된 알루미늄 멤브레인으로서, 챔버 내측의 내부 압력이 어떠한 미리 정해진 값에 도달하면 알루미늄 멤브레인에 배수 구멍들을 생성하는 천공 수단과 연관되어 있는, 알루미늄 멤브레인; 및

- 선택적으로, 유체의 제트를 차단시켜, 캡슐안으로 주입된 유체의 제트의 속도를 감속시키고 그리고 감속된 속도에서 물질의 층을 가로질러 유체를 균일하게 분배하도록 구성된 편향 수단.

추출 동안, 음료 캡슐은, 통상적으로 알루미늄 멤브레인에서 음료 제조 머신의 유체 주입 니들에 의해 천공된다. 액체는 캡슐 격실에 주입되고 그리고 캡슐내의 압력은 증가하여, 캡슐내에 담겨진 성분들로부터 음료 추출을 향상시킨다.

일부 실시들에 있어서, 음료 머신은 또한 제 2 위치에서, 예를 들어 캡슐의 바닥에서 캡슐을 천공하여, 머신의 작동 동안 음료를 유출시키도록 한다. 따라서, 이는 음료 캡슐내의 배출 개구를 형성하도록 음료 머신내에 적절하게 배치된 제 2 천공 수단을 필요로 한다.

다른 것들 중에서, 음료 캡슐에는 유출구가 제공될 수 있고, 이 유출구에는 일반적으로 적합한 음료 제조에 필요한 레벨까지 캡슐내의 압력이 형성될 때 개방하는 밸브 또는 멤브레인이 고정된다. 일 특정 실시형태에 있어서, 캡슐에는 다수의 돌출부들이 제공된다. 이러한 돌출부들은, 캡슐내의 압력이 미리 정해진 지점까지 형성되면, 멤브레인이 돌출부들에 대하여 편향되어 파열되도록 캡슐내에 배치된다. 음료는 돌출부들을 통하여 유출구로, 일반적으로 이러한 목적을 위한 돌출부들 사이에 제공된 다수의 채널들을 통하여 유동할 수 있다.

WO 2010/137959 에는, 추출가능한 제품을 사용하는 소비에 적합한 미리 정해진 분량의 음료를 제조하는 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템은 교체가능한 캡슐을 포함한다. 이 시스템은 일정량의 유체, 예를 들어 물을 교체가능한 캡슐에 공급하기 위한 유체 분배 장치, 교체가능한 캡슐을 유지하기 위한 수용기, 및 컵과 같은 용기에 음료를 공급하기 위한 유출 배열체를 포함하는 장치를 더 포함한다. 캡슐은 원주방향 벽, 바닥, 뚜껑, 유입 영역 및 폐쇄된 유출 영역을 포함한다. 원주방향 벽, 바닥 및 뚜껑은 추출가능한 제품을 포함하는 내부 공간을 둘러싼다. 이 시스템은 음료를 제조하기 위해 유체를 추출가능한 제품에 공급하기 위해 유체 분배 장치를 유입 영역과 유체 연결시키도록 배열된다. 이 시스템은, 또한 사용시 유출 배열체가 캡슐로부터 제조된 음료를 배출하기 위한 출구 영역과 유체 연통하도록 배열된다. 캡슐은 제조된 음료를 캡슐로부터 배출하기 위해서 폐쇄된 출구 영역을 통하여 개구를 제공하도록 배열된 개방 요소를 더 포함한다.

이러한 배열체들은 캡슐의 배출부가 개방되자마자 그대로 남아 있을 수 있는 단점이 있다. 우려내기 프로세스를 완료한 후에도 캡슐들에 어떠한 액체가 남아 있다면, 음료 머신으로부터 캡슐을 제거할 때 배출부로터 누수가 있을 수 있다. 이는, 머신의 청결성 및 전체적인 편리함을 저감시킨다.

더욱이, 캡슐 배출 개구를 제공하는데 멤브레인-돌출부 시스템이 사용되면, 돌출부들을 통과한 음료를 안내하는 채널들이 음료 성분 중 용해되지 않은 덩어리들 (clumps) 로 막힐 수 있다. 그리하여 캡슐의 성능 및 음료의 품질이 열화된다.

따라서, 본원의 목적은 전술한 선행 기술의 단점들을 개선시키는 음료 캡슐에서 배출부를 개방시키는 수단을 제공하는 것이다.

따라서, 본원의 제 1 양태에 따라서, 본원은, 유출구를 가진 캡슐 본체를 포함하는 음료 캡슐에 관한 것으로서, 상기 음료 캡슐은, 상기 음료 캡슐내에 배치된 상기 유출구와 결합하도록 구성되는 플러그; 형상 기억 합금으로 적어도 부분적으로 제조되고 그리고 제 1 폐쇄 위치에서 상기 유출구내에 상기 플러그를 유지하도록 편향되어, 상기 유출구를 통한 유체 연통을 차단하는 개방 장치를 포함하고; 상기 개방 장치는, 상기 형상 기억 합금의 천이 온도 이상으로 가열되면 상기 제 1 폐쇄 위치로부터 편향하도록 구성되어, 상기 플러그를 상기 유출구로부터 제 2 개방 위치로 후퇴 (withraw) 시키고 그리고 상기 유출구를 통하여 유체 연통을 허용한다.

개방 장치에 형상 기억 합금을 제공함으로써, 합금의 천이 온도 이상으로 가열될 때 미리 정해진 "학습 (learned)" 형상을 정확하게 취하도록 구성되도록 한다. 개방 장치는 상기 학습된 형상이 플러그를 유출구로부터 빼는 제 2 개방 위치에 대응하도록 구성된다. 가열된 유체를 캡슐안으로 주입하자마자, 형상 기억 합금은 그의 천이 온도 이상으로 유체에 의해 가열되고 그리고 상기 학습된 형상으로 편향되어, 유출구로부터 플러그를 변위시키고 그리고 캡슐로부터 컵 또는 머그와 같은 용기로 음료가 배출되도록 한다.

이렇게 구성된 음료 캡슐은 음료 제조 프로세스의 시작시에 자동적으로 자체 개방하는 장점이 있다.

더욱이, 개방 장치에 형상 기억 합금을 제공함으로써, 형상 기억 합금의 천이 온도 이하로 냉각시키면 개방 장치를 제 1 폐쇄 위치로 복귀시키도록 한다. 그리하여, 음료 캡슐은 음료 제조 프로세스가 완료하자마자 자동적으로 폐쇄된다.

개방 장치는, 가열된 유체를 음료 캡슐안으로 주입하는 동안 제 2 개방 위치에 남아있다. 음료 제조 프로세스를 완료할 시, 가열된 유체의 유동은 중단되고 그리고 형상 기억 합금은 냉각되어, 연성으로 되고 그리고 변형되기 쉽다. 개방 장치는, 이 개방 장치의 편향으로 인해, 제 1 폐쇄 위치로 복귀되어, 유출구내에 플러그를 다시 배치하고 캡슐을 다시 밀봉한다. 음료 캡슐은 음료 머신으로부터 제거되고 그리고 어떠한 쏟음 (spilling) 또는 흘림 (dripping) 없이 폐기될 수 있다.

본원에 따른 음료 캡슐은, 본원의 개방 장치가 우려내기 프로세스의 신뢰성과 일관성을 향상시키는 추가의 장점이 있다. 특히, 플러그는 선행 기술의 구성들에서의 돌출부들의 배열 및 멤브레인에 대한 필요성을 없애서, 음료 성분의 입자들에 의해 막히는 경향을 없앤다.

특히 유리한 실시형태에 있어서, 개방 장치는 탄성 재료로 제조된 탄성 요소 및 형상 기억 합금으로 제조된 운동 요소 (motive element) 를 포함한다. 이는, 유출구에 플러그를 유지시키는 힘을 증가시켜 캡슐의 신뢰성을 향상시키기 위해서 탄성 요소가 사용될 수 있다면 바람직하다.

최종적으로, 개방 장치는 음료 제조 프로세스 동안 캡슐내의 조건들이 선택된 특정 종류의 음료에 대해서도 이상적이도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 개방 장치의 탄성 계수 또는 기하학적 형상 및 형상 기억 합금의 재료 특성들은, 개구부내에 플러그를 다시 배치하고 그리고/또는 빼는 압력 및/또는 온도를 선택하도록 될 수 있다. 그리하여, 생성된 음료들에서 높은 품질 및 일관성을 생성하도록 캡슐 내부의 조건들이 최적화된다. 이러한 방식으로, 본 발명의 음료 캡슐은 사용될 특정 적용에 대하여 최적화될 수 있다.

일 특징에 따라서, 개방 장치는 상기 제 1 폐쇄 위치에 대응하는 제 1 안정 위치와 상기 제 2 개방 위치에 대응하는 제 2 안정 위치를 가진 쌍안정성 (bistable) 구성으로 제공된다.

개방 장치의 작동 위치들 중 하나에 각각 대응하는 2 개의 안정 배치들로 개방 장치를 구성한다는 것은 개방 장치가 본래 이러한 2 개의 위치들 중 하나에서 자체 위치하려는 경향이 있음을 의미하는 점에서 장점이 있다. 그 후, 작동중, 그로 인해 2 개의 위치들 사이에서 개방 장치를 이동시키기에 충분한 힘만을 제공할 필요가 있다. 이러한 방식으로, 개방 장치는 단순화되고 그리고 이 개방 장치를 포함하는 음료 캡슐의 구조도 보다 경제적으로 형성될 수 있다.

다른 특징에 따라서, 상기 형상 기억 합금의 천이 온도는 85℃ ~ 90℃ 이다.

이는, 음료 머신들이 일반적으로 전술한 바와 같이 80℃ ~ 90℃ 온도에서 액체를 주입시키는 점에서 장점이 있다. 상기 형상 기억 합금이 이러한 범위의 상한치에서 천이 온도를 갖도록 구성함으로써, 유출구에서 개방 장치를 개방하기 전에 캡슐내의 온도는 일정한 레벨로 상승되어, 음료의 일정성을 향상시키는 것을 보장한다. 더욱이, 유체의 주입이 완료되면, 개방 장치는 폐쇄될 것이고 그리고 캡슐에서의 온도가 음료 제조용 최적 범위 이하로 떨어지기 전에 음료 제조를 중단한다. 이는, 가능한 최상의 조건들에서 음료가 제조되고 이 음료는 가능한 최고의 품질을 가짐을 보장해준다.

다른 특징에 따라서, 상기 개방 장치는 상기 플러그가 배치되는 실질적으로 평평한 본체로서 제공된다.

그럼으로써 개방 장치의 구조 및 제조가 단순화되는 장점이 있다. 실질적으로 평평한 본체로서 제공되는 개방 장치는 당업계에 공지된 제조 수단, 예를 들어 압연, 인발, 스탬핑 또는 신장을 통하여 용이하게 제조될 수 있다. 이러한 방식으로, 본원의 장점들은 가능한 가장 광범위한 범위의 적용들에서 실현될 수 있다.

더욱이, 이는 개방 장치가 전술한 바람직한 실시형태에 따라서 구성될 때 특히 유리하고, 여기에서 상기 개방 장치는 탄성 재료 (elastic material) 로 제조된 탄성 요소 및 형상 기억 합금으로 제조된 운동 요소를 포함한다. 이러한 경우에, 개방 장치는 2 개의 요소들의 적층체로서 제조될 수 있어서, 이러한 구성을 특히 가요적이고 제조하기 용이한 형태로 실현하는 장점들을 가능하게 한다.

바람직하게는, 개방 장치는 실질적으로 직사각형 스트립이다.

특히, 실질적으로 직사각형 스트립이 종종 재고 재료 (stock material) 로 바로 신속하고 용이하게 제조될 수 있는 장점이 있다. 따라서, 본원에 따른 개방 장치를 제조하기 위한 비용은 더 저감된다.

다른 특징에 따라서, 상기 캡슐 본체는 상기 캡슐 본체의 정면상에 상기 유출구를 중심 배치한 실질적으로 원통형이고, 상기 개방 장치는 상기 캡슐 본체내의 공동을 가로질러 횡방향으로 배치된다.

이러한 방식으로 음료 캡슐을 구성하는 것은 음료 캡슐의 제조를 용이하게 하여, 개방 장치를 캡슐 본체에 삽입하고, 음료 성분을 제공하고, 그리고 캡슐을 밀봉하는 것을 단순하게 하는 장점이 있다. 그리하여, 음료 캡슐들을 제조하는데 필요한 프로세스들 및 장비가 단순하게 되어, 이 음료 캡슐의 대량 제조를 용이하게 한다.

더욱이, 전술한 바와 같이 실질적으로 원통형 캡슐 본체내에 실질적으로 직사각형 스트립으로서 개방 장치를 제공함으로써, 개방 장치의 일측에 배치된 캡슐 본체의 내부면과 개방 장치의 가장자리 사이에 2 개의 통로들을 형성한다. 이러한 실시형태는 특히 이 2 개의 통로들이 음료 캡슐내에서 음료의 자유 유동을 가능하게 하는 장점이 있다.

다른 특징에 따라서, 상기 형상 기억 합금은 구리-알루미늄-니켈 또는 니켈-티타늄 형상 기억 합금이다.

구리-알루미늄-니켈 및 니켈-티타늄 형상 기억 합금들은 일반적으로 음료 제조시에 사용될 수 있는 온도들의 범위에 적합한 천이 온도들을 가지는 장점이 있다. 보다 특히, 이 합금은 합금의 천이 온도 및 그럼으로써 개방 장치가 유출구로부터 플러그를 후퇴시키는 온도가 어떠한 특정 음료 캡슐로부터 제조되는 종류의 음료에 적합하도록 선택될 수 있다.

추가로, 구리-알루미늄-티타늄 및 니켈-티타늄은 다른 형상 기억 합금들에 비하여 비교적 값싸다. 그럼으로써, 본원에 따른 개방 장치의 장점은 최소의 비용으로 실현된다.

이러한 방식으로, 음료 캡슐 개방 장치의 성능을 사용될 특정 적용들에 추가로 맞추도록 하여, 개선된 성능 및 경제성을 실현할 수 있다.

제 2 양태에 따라서, 본원은 음료를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 음료 캡슐을 제공하는 단계로서, 상기 음료 캡슐은 분량의 음료 성분을 포함하고 그리고 상기 음료 캡슐의 정면에 배치된 유출구와 결합하도록 구성된 플러그 및 형상 기억 합금으로 적어도 부분적으로 제조되고 그리고 상기 유출구에 상기 플러그를 유지하면서 상기 유출구를 통한 유체 연통을 차단하도록 편향되는 개방 장치를 구비하는, 상기 음료 캡슐을 제공하는 단계; 상기 음료 성분과 조합하여 음료를 생성하도록 분량의 가열된 액체를 상기 음료 캡슐에 주입하는 단계로서, 상기 개방 장치에서의 상기 형상 기억 합금은 이로 인해 상기 형상 기억 합금의 천이 온도 이상으로 가열되고 그리고 상기 개방 장치가 상기 유출구로부터 상기 플러그를 편향 및 후퇴시키도록 유발하는, 상기 분량의 가열된 액체를 음료 캡슐에 주입하는 단계; 및 상기 유출구를 통하여 상기 음료를 배출하는 단계를 포함하고, 상기 배출하는 단계를 완료한 후에 상기 개방 장치는 상기 형상 기억 합금의 천이 온도 이하로 냉각시키고 그리고 상기 플러그를 상기 유출구내에 다시 배치시킨다.

상기 방법에 따른 음료의 제조는 본 발명의 장점들을 실현하도록 해주는 장점이 있다. 보다 자세하게는, 본원의 상기 양태는 전술한 바와 같이 개방 장치를 포함하는 캡슐을 사용하도록 해주고, 이는 음료 머신으로부터 제거될 때 흘림 및 쏟음을 방지한다.

더욱이, 상기 방법에 따른 음료의 제조는 전술한 바와 같이 개방 장치의 사용으로 제조된 음료의 일관성 및 품질을 향상시키는 장점이 있다. 개방 장치는 선행 기술의 구성들에 사용되는 그리드들 및 채널들을 제거하기 때문에, 음료 제조 프로세스 동안 음료 성분 입자들이 캡슐을 막을 가능성이 저감된다. 따라서, 제조된 음료의 품질은 매번 서빙마다 보다 일관성 있게 형성되고 그리고 음료 머신은 보다 신뢰가능하게 형성된다.

본원의 다른 특징들과 장점들은 또한 이하의 설명으로부터 알 수 있을 것이다.

첨부된 도면들에서, 비한정적인 실시예들의 방식으로 제공된다.

- 도 1a 는 음료를 제조하기 전에 음료 캡슐의 측면도를 도시한다.
- 도 1b 는 도 1a 의 음료 캡슐의 평면도를 도시한다.
- 도 2 는 음료를 제조하는 동안 도 1a 의 음료 캡슐의 측면도를 도시한다.
- 도 3 은 음료를 제조한 후에 도 1a 에 따른 음료 캡슐의 측면도를 도시한다.

도 1a 및 도 1b 는 본 발명에 따른 개방 장치를 포함하는 음료 캡슐 (100) 을 도시한다. 도 1a 에 도시된 바와 같이; 캡슐 (100) 은 캡슐 본체 (101) 를 포함하고, 이 캡슐 본체는 여기에 도시된 실시형태에서 정면 (102) 및 입구 (103) 를 가진 실질적으로 컵 형상의 구조물이다. 정면 (102) 에는 유출구 (104) 가 제공되는 반면, 입구 (103) 는 멤브레인 (105) 에 의해 밀봉된다. 멤브레인 (105) 은 일반적으로 호일 또는 플라스틱 디스크와 같은 얇은 가요성 시트이고, 이 시트는 플랜지 (106) 를 따라서 캡슐 본체 (101) 에 접착, 용접 또는 다르게는 접합된다.

하지만, 특정 적용에 따라서, 다른 구성들의 음료 캡슐이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 다른 일 실시형태에 있어서, 음료 캡슐은 2 개의 실질적으로 컵 형상의 구조물들로 제조될 수 있고, 이 구조물들 중 하나는 유출구에 제공되며 그리고 이 구조물들은 플랜지 또는 시임을 따라서 서로 접합된다.

그리하여, 캡슐 (100) 은 공동 (107) 을 둘러싸고, 분량의 음료 성분 (108) 을 공동에 배치한다. 음료 성분 (108) 은 대부분 통상적으로 커피이지만 물 또는 다른 유체와 혼합되면 음료를 생성하는 어떠한 물질 또는 물질들의 혼합물일 수 있다. 예를 들어, 음료 캡슐은 다른 방식으로 건조된 차, 분말식 우유, 코코아, 설탕, 냉동 건조된 수프 등을 포함할 수 있다. 음료 성분 (108) 은 공동 (107) 내에 느슨하게 팩킹되거나 압축될 수 있다.

음료 성분이 예를 들어 커피 분쇄물들 또는 차잎들과 함께 액체에 완전히 용해되지 않으면, 거름 (straining) 요소 (109) 를 제공하여, 음료의 제조 동안 음료 성분이 캡슐 (100) 로부터 나오지 못하게 하는 것이 유리할 수도 있다. 거름 요소 (109) 는 예를 들어 미세한 메시 또는 스크린으로 구성될 수 있거나 대안으로서 제지 또는 섬유 필터로서 제공될 수 있다.

공동 (107) 내에 그리고 정면 (102) 에 대하여 근위부에는, 제 1 폐쇄 위치에서 도 1a 에서 도시된 개방 장치 (110) 가 있다. 개방 장치 (110) 는, 상기 특정 실시형태에 있어서, 플러그 (111), 탄성 요소 (112) 및 운동 요소 (113) 를 포함하고, 이들의 형태 및 배치도 또한 설명할 것이다.

플러그 (111) 는 유출구 (104) 와 결합하고 그리고 이 유출구내에 그 자체를 안착시키도록 구성되어, 유출구 (104) 를 통한 유체 연통을 차단한다. 플러그 (111) 는, 유출구 (104) 내에 적합하게 안착시키도록, 각각의 개별 적용시에 특정 캡슐의 구성 및 음료 조성에 가장 적합한 재료로 형성될 수 있다.

탄성 요소 (112) 는 탄성 재료로 제조되고 그리고 유출구 (104) 에 플러그 (111) 를 유지하도록 편향되도록 배치된다. 바람직한 실시형태에 있어서, 탄성 요소 (112) 는 간단한 금속 스트립이고, 바람직하게는 음료 성분 또는 주입 액체와 무반응성인 금속 또는 합금으로 제조된다.

운동 요소 (113) 는 형상 기억 합금 (SMA) 금속, 바람직하게는 구리-알루미늄-티타늄 또는 니켈-티타늄 합금으로 제조된다. SMA 금속들은, 금속이 연성이고 그의 천이 온도 이하일 때 자유롭게 변형될 수 있지만 천이 온도 이상에서는 미리 설정된 형상으로 그 자체가 강제로 복귀할 수 있는 놀라운 특성을 가진다. 따라서, 운동 요소 (113) 는 그의 천이 온도가 음료 제조 동안 주입된 액체의 온도와 실온 사이가 되도록 구성된다. 이 온도는 운동 요소 (113) 에 사용된 SMA 금속의 재료 특성들을 조절함으로써 변경될 수 있지만, 바람직하게는 약 90℃ 이다.

따라서, 도 1a 에서는 사용하기 전의 음료 캡슐 (100) 을 도시하지만, 운동 요소 (113) 는 실온에 있고 그리하여 연성이다. 플러그 (111), 탄성 요소 (112) 및 운동 요소 (113) 가 상호협력하도록 배치됨에 따라, 탄성 요소의 편향은 운동 요소 (113) 를 변형시킬 것이고 그리고 플러그 (111) 를 유출구 (104) 로 가압하여, 상기 유출구 (104) 를 통한 유체 연통을 방지한다.

가능한 실시형태에 있어서, 개방 장치 (110) 는 실질적으로 평평한 본체로 제조된다. 가장 바람직하게는, 이는 적어도 하나의 층 (lamina) 이 탄성 요소 (112) 이고 그리고 적어도 하나의 층이 운동 요소 (113) 인 적층체의 형태를 취한다. 도 1a 에서는, 하나의 층이 탄성 요소 (112) 와 운동 요소 (113) 각각이고 플러그 (111) 가 운동 요소 (113) 에 고정되는 형상을 도시한다.

도 1b 에서는 상기 형상을 평면도로 도시한다. 개방 장치 (110) 는, 플러그 (111) 를 상기 개방 장치 (110) 의 하부측에 배치하여 실질적으로 직사각형 스트립으로 구성된다. 개방 장치 (110) 는 캡슐 본체 (101) 의 직경에 걸쳐 있어서, 음료의 유동을 위해 2 개의 통로들 (114) 을 개방시켜 둔다. 이러한 구성은, 특히 직사각형 스트립들 형태의 개방 장치들이 대량 생산 설정시 최소 비용으로 그리고 신속하게 제조될 수 있는 장점이 있다.

도 2 는 주입 단계 동안의 음료 캡슐 (100) 을 도시하고, 여기에서 음료 캡슐 (100) 로부터 음료가 제조되고 분배된다. 일반적으로, 음료 캡슐 (100) 은 이러한 캡슐을 수용하도록 된 음료 머신에 삽입될 것이고, 이러한 음료 머신에는 분량의 액체를 가열 및 가압하기 위한 수단, (가장 통상적으로 중공의 니들 등에 의해) 이 액체를 음료 캡슐 (100) 에 주입하기 위한 수단, 및 생성된 음료를 다른데로 돌리고 이 음료를 용기로 분배하는 수단이 제공된다. 이러한 음료 머신들은 당업계에 알려져 있고 그리고 명확성을 위해서 본원에 기재하지 않을 것이다.

주입 단계의 시작시에, 멤브레인 (105) 은 주입 니들 (200) 에 의해 천공된다. 주입 니들 (200) 은 액체 공급부 (201) 에 연결되고, 이 액체 공급부로부터 분량의 가열된 액체 (202) 가 제공된다. 가열된 액체 (202) 는 주입 니들 (200) 을 통하여 음료 캡슐 (100) 의 공동 (107) 안으로 주입된다.

개방 장치는 제 2 개방 위치에서 도 2 에 도시된다. 가열된 액체 (202) 는 방향 (202) 으로 음료 캡슐 (100) 을 통하여 유동하므로, 운동 요소 (113) 를 이 운동 요소의 천이 온도 이상으로 가열하여, 이 운동 요소를 미리 설정된 형상으로 경화 및 복귀시키도록 한다. 미리 설정된 형상은 플러그 (111) 가 도 2 에 도시된 바와 같이 유출구 (104) 로부터 빠지도록 구성된다.

따라서, 가열된 액체 (202) 를 주입하자마자, 운동 요소 (113) 는 탄성 요소 (112) 의 편향을 극복하고 그리고 개방 장치 (110) 를 상방으로 강제 편향시켜, 유출구 (104) 로부터 플러그 (111) 를 빼낸다. 따라서, 가열된 액체 (202) 는 유출구 (104) 를 통하여 유동하는 음료 (203) 를 형성하도록 음료 성분 (108) 과 결합하고, 이 유출구로부터 소비하기 위한 컵 또는 머그와 같은 용기에 분배될 수 있다.

가열된 액체 (202) 의 주입을 완료하자마자, 운동 요소 (113) 는 냉각되기 시작할 것이다. 운동 요소 (113) 가 이 운동 요소의 천이 온도에 도달하자마자, 이 운동 요소는 연성으로 되고 그리고 탄성 요소 (112) 의 편향을 전혀 극복할 수 없다. 그리하여, 탄성 요소 (112) 는 개방 장치 (100) 를 그의 제 1 폐쇄 위치로 복귀시켜, 유출구 (104) 에 플러그 (111) 를 다시 배치시킨다.

바람직한 실시형태에 있어서, 개방 장치 (110) 는 쌍안정성 구성으로 제공되어, 제 1 폐쇄 위치 및 제 2 개방 위치에서 안정적이다. 개방 장치 (110) 가 양 위치들에서 안정적이기 때문에, 2 개의 안정 위치들 사이에서 개방 장치 (110) 를 이동시키기 위한 추동력 (impetus) 만을 제공할 필요가 있다. 바람직한 실시형태에 있어서, 개방 장치 (110) 는 탄성 부재 (112) 의 편향으로 인해 제 1 폐쇄 위치에서 안정적이고 그리고 가열된 운동 요소 (113) 에서 개선된 강성으로 인해 제 2 개방 위치에서 안정적이다.

도 3 은 주입 단계의 완료 이후의 음료 캡슐을 도시한다. 주입 니들 (200) 은 음료 캡슐 (100) 의 멤브레인 (105) 으로부터 후퇴된다. 음료 성분이 가열된 액체 (예를 들어, 커피 분쇄물들) 에 전체적으로 용해되지 않으면, 음료 성분 (108) 의 잔류물들은 캡슐 본체 (100) 의 공동 (107) 에 남아 있을 것이고 그리고 가능한 실시형태에서는 거름 요소 (109) 에 의해 제자리에 유지된다.

개방 장치 (110) 는 여기에서 그의 제 1 폐쇄 위치로 복귀된다. 가열된 액체의 주입에 의해 더이상 가열되지 않은 운동 요소 (113) 는, 그의 천인 온도 이하로 냉각되고 그리고 그의 연성 상태로 복귀된다. 탄성 요소 (112) 는 운동 요소 (113) 에 의해 더이상 편향되지 않고 그리고 운동 요소 (113) 및 플러그 (111) 를 하방으로 이동시켜, 플러그 (111) 는 유출구 (104) 내에 다시 배치된다. 그리하여, 유출구 (104) 는 재밀봉되어, 음료 머신으로부터 제거될 때 음료 캡슐 (100) 로부터 어떠한 잔류 액체가 누출되는 것이 방지된다.

물론, 본원은 전술한 실시형태들 및 첨부된 도면들에 제한되지 않는다. 특히, 다양한 요소들의 구성에 대하여 또는 기술적인 균등물들을 대체함으로써, 그리하여 본원의 보호 범위를 벗어나지 않으면서, 수정들이 가능할 수 있다.

특히, 전술한 설명에서는 개방 장치 및 음료 캡슐의 예시적인 구성을 제공하지만, 그의 구조는 전술한 형태들에 한정되지 않는다. 음료 캡슐의 구성품들의 형상과 구성은 본원의 범위내에 여전히 있으면서 변경 또는 재구성될 수 있다.

예를 들어, 개방 장치에는 본원에 개시된 적층된 직사각형 스트립과는 상이한 구조물이 제공될 수 있다. 예를 들어, 개방 장치는 디스크 또는 스타 형태로 제공될 수 있다. 탄성 요소 및 운동 요소는 대안으로 빔, 로드 또는 와이어와 같이 플랫하지 않은 형태로 제공될 수도 있다.

따라서, 실시되는 바와 같이 본원의 정확한 구성 및 작동은 본원에 개시된 본원의 원리를 벗어나지 않으면서 전술한 개시로부터 변할 수 있다. 따라서, 본 개시의 범위는 한정하려는 것보다 오히려 예시적인 것으로 의도되고, 본원의 범위는 적어도 부분적으로 청구범위로부터 기인하는 어떠한 청구범위들에 의해 한정된다.

전체 명세서에서는 본원을 음료 캡슐로서 설명하였지만, "음료" 라는 용어는 보다 일반적으로 예를 들어 크림, 아이스크림 또는 젤리들과 같은 크루톤들 (croutons), 또는 점성 또는 젤리성 제품들과 같은 고형 피스들을 선택적으로 포함하는 걸쭉한 수프들과 같은 비-액체성 식용 제품들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (9)

1. 유출구 (104) 를 가진 캡슐 본체 (101) 를 포함하는 음료 캡슐 (100) 로서, 상기 음료 캡슐 (100) 은,
   i. 상기 음료 캡슐 (100) 에 배치된 상기 유출구 (104) 와 결합하도록 구성되는 플러그 (111), 및
   ii. 형상 기억 합금으로 적어도 부분적으로 제조되고 그리고 제 1 폐쇄 위치에서 상기 유출구 (104) 내에 상기 플러그 (111) 를 유지하도록 편향되어, 상기 유출구 (104) 를 통한 유체 연통을 차단하는 개방 장치 (110) 를 포함하고,
   상기 개방 장치 (100) 는, 상기 형상 기억 합금의 천이 온도 이상으로 가열되면 상기 제 1 폐쇄 위치로부터 편향하도록 구성되어, 상기 플러그 (111) 를 상기 유출구 (104) 로부터 제 2 개방 위치로 후퇴 (withdraw) 시키고 그리고 상기 유출구 (104) 를 통하여 유체 연통을 허용하는 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 개방 장치 (100) 는 탄성 재료로 제조된 탄성 요소 (112) 및 형상 기억 합금으로 제조된 운동 요소 (113) 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 개방 장치 (110) 는, 상기 제 1 폐쇄 위치에 대응하는 제 1 안정 위치와 상기 제 2 개방 위치에 대응하는 제 2 안정 위치를 가진 쌍안정성 구성으로 제공되는 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 형상 기억 합금의 천이 온도는 85℃ ~ 90℃ 인 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 개방 장치 (110) 는 상기 플러그 (111) 가 배치되는 실질적으로 평평한 본체로서 제공되는 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
   상기 개방 장치 (110) 는 실질적으로 직사각형 스트립인 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 캡슐 본체 (101) 는 상기 캡슐 본체 (101) 의 정면 (102) 상에 상기 유출구 (104) 를 중심 배치한 실질적으로 원통형이고, 상기 개방 장치 (110) 는 상기 캡슐 본체 (101) 내에 공동 (107) 을 가로질러 횡방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 형상 기억 합금은 구리-알루미늄-니켈 또는 니켈-티타늄 형상 기억 합금인 것을 특징으로 하는, 음료 캡슐 (100).
9. 음료 (203) 를 제조하는 방법으로서,
   i. 음료 캡슐 (100) 을 제공하는 단계로서, 상기 음료 캡슐 (100) 은 분량의 음료 성분 (108) 을 포함하고 그리고 상기 음료 캡슐 (100) 의 정면 (102) 에 배치된 유출구 (104) 와 결합하도록 구성된 플러그 (111) 및 형상 기억 합금으로 적어도 부분적으로 제조되고 그리고 상기 유출구 (104) 에 상기 플러그 (111) 를 유지하면서 상기 유출구 (104) 를 통한 유체 연통을 차단하도록 편향되는 개방 장치 (110) 를 구비하는, 상기 음료 캡슐 (100) 을 제공하는 단계,
   ii. 상기 음료 성분 (108) 과 조합하여 음료 (203) 를 생성하도록 분량의 가열된 액체 (202) 를 상기 음료 캡슐 (100) 에 주입하는 단계로서, 상기 개방 장치에서의 상기 형상 기억 합금은 이로 인해 상기 형상 기억 합금의 천이 온도 이상으로 가열되고 그리고 상기 개방 장치 (110) 가 상기 유출구 (104) 로부터 상기 플러그 (111) 를 편향 및 후퇴시키도록 유발하는, 상기 분량의 가열된 액체 (202) 를 음료 캡슐 (100) 에 주입하는 단계, 및
   iii. 상기 유출구 (104) 를 통하여 상기 음료 (203) 를 배출하는 단계를 포함하고,
   상기 배출하는 단계를 완료한 후에 상기 개방 장치 (110) 는 상기 형상 기억 합금의 천이 온도 이하로 냉각시키고 그리고 상기 플러그 (111) 를 상기 유출구 (104) 내에 다시 배치시키는, 음료를 제조하는 방법.

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