JP6345253B2 - コーヒーの味を制御するための装置及び方法、並びに該装置を有するコーヒーメーカー - Google Patents

Description

本発明の実施例は、一般的にコーヒーの調製に関し、更に詳細にはコーヒーの味を制御するための装置、コーヒーの味を制御する方法、及び該装置を有するコーヒーメーカーに関する。

現在、コーヒーの製造者は、煎出システムを最適化すること、及び味が様々なコーヒー豆又は挽き粉を提供して、種々の味のコーヒーを提供する迅速で便利なコーヒーの調製を実現しようと、大きな労力を払っている。更に、多くのコーヒーメーカーが、そのコーヒーの味について試験され、当局によって認証されている。それ故、コーヒー調製機は、例えば「イタリアのテイスターによって認証されている」といったロゴを有し得る。しかしながら、これらの味の試験は、制御されたパラメータの下で実行されるものであり、実際には、コーヒーメーカーは種々のパラメータを持つ種々の環境で使用され得るものであるから、消費者にとっては所望するコーヒーの味を得ることは困難である。このことは、コーヒーメーカーが、同じコーヒー豆を使って利用される場合でさえも、異なる味のコーヒーを調製し得ることを意味する。

例えば、コーヒーの最も重要な成分のひとつとしての水は通常、世界の異なる場所において非常に異なる特性を持つ。更に、純水又はボトル入りの飲料水でコーヒーを煎出することが推奨されていたとしても、コーヒーを飲む人の多くは依然として水道水の品質を信頼してコーヒーを煎出するのに使う。これらの違いが、異なる味を持つコーヒーに帰着し得る。

加えて、コーヒーメーカーは、専門家によって味が最良だと推奨され又は考えられているコーヒーを煎出し得るが、消費者は常にコーヒーを飲む自身の習慣を持っている。実際のところ、異なる人は通常異なるコーヒーの味の好みを持つ。例えば、濃いコーヒーを好む人も居るし、マイルドなコーヒーを好む人も居り、朝に濃いコーヒーを好み午後にマイルドなコーヒーを好む人も居るし、別の好みを持つ人も居る。斯くして、専門家によって強く推奨されている場合であっても、同じコーヒーがコーヒーを飲む全ての人を満足させ得ない。

このため、本発明においては、上述した問題を取り除く又は少なくとも部分的に軽減するよう、コーヒーの味を制御することを可能とする方法が提供される。

本発明の第１の態様においては、コーヒーの味を制御するための装置が提供される。前記装置は、制御ユニット及びｐＨ調節ユニットを有する。前記制御ユニットは、所望のコーヒーの味及び対応する調節制御信号に応じて、水の目標ｐＨ値を決定するように構成される。前記ｐＨ調節ユニットは、前記ｐＨ調節ユニットに供給された前記調節制御信号に応答して、コーヒーメーカーの煎出ユニットへと送られるべき水のｐＨ値を、前記目標ｐＨ値へと調節するよう構成される。

本発明の第２の態様においては、コーヒーの味を制御する方法が提供される。前記方法は、所望のコーヒーの味及び対応する調節制御信号に応じて、水の目標ｐＨ値を決定するステップと、前記調節制御信号に応答して、コーヒーメーカーの煎出ユニットへと送られるべき水のｐＨ値を、前記目標ｐＨ値へと調節するステップと、を有する。

本発明の第３の態様においては、本発明の第１の態様によるコーヒーの味を制御するための装置を有するコーヒーメーカーが更に提供される。

本発明の実施例においては、コーヒーメーカーの煎出ユニットへと送られるべき水のｐＨ値は、所望のコーヒーの味を実現するよう調節され得る。このようにして、コーヒーの味に対する水の特性の影響が大きく低減させられ、斯くして種々の特性を持つ水が用いられる場合であっても、同じ所望の味を持つコーヒーをつくることが可能となる。

本発明の実施例の他の特徴及び利点は、本発明の実施例の原理を例として示した添付図面と共に読まれたときに、以下の特定の実施例の説明からも明らかとなるであろう。

本発明の実施例は例として示されるものであり、その利点は添付図面を参照しながら以下に詳細に説明されるが、添付図面において、同様の参照番号は同じ又は類似する構成要素を示す。

本発明の実施例による、コーヒーの味の制御の模式的な図を示す。 本発明の実施例による、コーヒーの味を制御するための装置の例のブロック図を示す。 本発明の実施例による、目標ｐＨ値の決定において用いられ得る因子の例の模式的な図を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値とコーヒーの味との間の関係を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値とコーヒーの味との間の関係を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値とコーヒーの味との間の関係を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値とコーヒーの味との間の関係を示す。 種々のｐＨ値を持つ水におけるＣａＣＯ_３の溶解度の図を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ調節ユニットを有するコーヒーメーカーの模式的な構成の例の図を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ調節ユニットの例の模式的な図を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値の調節のための動作原理の模式的な図を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値の調節のための動作原理の模式的な図を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値の調節の実行を示す。 本発明の実施例による、ｐＨ値の調節の実行を示す。 本発明の他の実施例による、コーヒー煎出のためのイオン交換の模式的な図を示す。 本発明において用いられ得るイオン交換樹脂の例の模式的な図を示す。 本発明において用いられ得るイオン交換樹脂の例の模式的な図を示す。 本発明の実施例による、イオン交換体の調製の模式的な図を示す。 本発明の実施例による、クレマ体積指数（ＣＶＩ）に対する水の影響を示す。 本発明の実施例による、煎出されたコーヒーのｐＨ値に対する水の影響を示す。 本発明の実施例による、コーヒーの味を制御する方法の例のフロー図を示す。

以下、本発明の実施例が、添付図面を参照しながら詳細に説明される。本明細書は多くの特定の実装の詳細を含むが、これら詳細は、本発明の範囲又は請求項される範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、本発明の特定の実施例に特有なものであり得る特徴の説明として解釈されるべきであることは、理解されるべきである。本明細書において別個の実施例において説明される特定の特徴は、単一の実施例に組み合わせて実装されても良い。反対に、ひとつの実施例に説明された種々の特徴は、複数の実施例において別個に又はいずれの適切な副結合で実装されても良い。更に、特定の組み合わせで機能するものとして特徴が以下に説明され得、それ自体が最初に本発明の範囲とされ得るが、幾つかの場合においては本発明の組み合わせの１つ以上の特徴が該組み合わせから実現され得、本発明の組み合わせは副結合又は副結合の変形にも向けられ得るものである。

一般的に、ここで別途明示的に定義されない限り、請求項において用いられる全ての用語は、本技術分野の通常の意味に従って解釈されるべきである。「１つの（a又はan）」及び「前記（the又はsaid）」（要素、装置、構成要素、手段、ステップ等についての）との全ての参照は、他に明示的に言及されていない限り、当該要素、装置、構成要素、手段、ステップ等の少なくとも１つの実態に示すものであり、複数の斯かる要素、装置、構成要素、手段、ステップ等を除外しないものとして、率直に解釈されるべきである。

以下、図１乃至１４への参照が為され、コーヒーの味を制御するための装置、及び本発明の実施例による装置を有するコーヒーメーカーをまず説明する。

まず、本発明の実施例によるコーヒーの味の制御の模式的な図を示した図１への参照が為される。図示されるように、コーヒーメーカーにおいて、コーヒーの味を制御するための装置１０２が新たに追加され、該装置は、特に水のｐＨ値を調節することにより、煎出ユニット１０６において利用されるべき水１０１を処置し、それにより、該水が所望のコーヒーの味を実現するのに適したものとすることができる。該処置された水は次いで、煎出ユニット１０６に送られる。他方、コーヒー豆１０４も、挽きユニット１０５において挽かれた後に、煎出ユニット１０６に送られる。煎出ユニット１０６において、処置された水及び挽かれたコーヒー豆を用いた煎出工程において、コーヒーがつくられる。煎出工程が完了した後、飲むことのできるコーヒー飲料１０７が得られる。

更に、装置１０２は、例えばスケール除去のような、参照番号１０３により示された他の目的のために用いられても良い。コーヒーの味の制御は、水のｐＨ調節により水を処置することにより実行されるが、このことはスケール除去にも用いられ得ることは、理解され得る。それ故、本発明の一実施例においては、装置１０２は、洗浄サイクルにおいてコーヒーメーカーのスケールを除去するよう水を処置するためにも利用され得る。

上述したように、水は世界の異なる場所において非常に異なる特性を持ち、コーヒーの味にかなり影響を与え得る。例えば、欧州においては、水のｐＨ値は、４．５未満から８．５を超えるまでがある。しかしながら、既存のコーヒーマシンにおいては、水が煎出のために適切となるよう水を制御する手段がほとんど採られていない。ひとつの理由としては、使用される水の選択がエンドユーザに任されていること、更なる理由としては、コーヒーメーカー製造者が、水の選択に限られた影響しか及ぼせないことがある。既存のコーヒーマシンの幾つかにおいては、単にスケール除去の目的のため、水から混入物質を取り除いて水を軟化し、それによりスケールを減少させるためのBrita（登録商標）フィルタが備えられている。斯くして実際には、既存のコーヒーメーカーは、コーヒーの味に対する水の全ての影響を考慮に入れているわけではない。これに鑑み、本発明の実施例においては、コーヒー調製機の煎出ユニットに送られるべき水のｐＨ値を調節することにより、コーヒーの味を制御するための方法が提案される。

次に、図２への参照が為され、本発明の実施例によるコーヒーの味を制御するための装置の例を説明する。図２に示されるように、装置１０２は、制御ユニット１０２ａ及びｐＨ調節ユニット１０２ｂを含む。制御ユニット１０２ａは、所望のコーヒーの味及び対応する調節制御信号に応じて、水の目標ｐＨ値を決定するよう構成される。制御ユニット１０２ａは、コーヒーメーカーにおいて利用されるのに適した、組み込まれたマイクロプロセッサ又はその他のいずれかの適切なプロセッサ若しくはコントローラの形をとっても良い。次いで、該決定された調節制御信号が、ｐＨ調節ユニット１０２ｂに送られ、該ｐＨ調節ユニット１０２ｂは、該ユニットに供給された調節制御信号に応じて、コーヒーメーカーの煎出ユニットへと送られるべき水のｐＨ値を目標ｐＨ値へと調節するよう構成される。

実際には、制御ユニット１０２ａは、多くの関連する因子に基づいて、所望のコーヒーの味に応じて水の目標ｐＨ値を決定しても良い。以下、単に説明の目的のため、図３は、本発明の実施例によるｐＨ値の決定に用いられ得る幾つかの因子の例の模式的な図を示す。しかしながら、本発明は図３に示されたこれらの因子に限定されるものではなく、当業者はここで示された教示からｐＨ値の決定に用いられ得る他の因子を想到し得ることは、理解されるべきである。

図３に示されるように、制御ユニット１０２ａは、例えば専門的な味の評価Ａ１に基づいて、水の目標ｐＨ値を決定しても良い。即ち、味の制御のため、基準のコーヒーの味についての基準ｐＨを定義しても良い。基準のコーヒーの味は、専門的な味の評価によって専門家により決定された推奨される味又は最適な味であっても良い。専門的な味の評価によって、ｐＨ値とコーヒーの味との間の関係が提供されても良い。該関係は、専門的な味の評価を実行する専門家によって提供され、製造者によってコーヒーメーカーのメモリに保存された情報に基づいて生成されても良い。該関係は、種々のコーヒーの味に対応する、基準ｐＨ値又は基準ｐＨ値範囲であっても良い。例えば専門家が、様々な種類のコーヒーについてそれぞれ、基準ｐＨ値又は範囲を推奨しても良い。

図４Ａ乃至４Ｄは、専門家の味の評価により得られた、本発明の実施例によるｐＨ値とコーヒーの味との間の関係の例を示す。具体的には、図４Ａは、ｐＨ値と甘さについてのスコア（Ｓ）との間の関係を示し、図４Ｂは、ｐＨ値と後味についてのスコア（Ｓ）との間の関係を示し、図４Ｃは、ｐＨ値と酸味についてのスコア（Ｓ）との間の関係を示し、図４Ｄは、ｐＨ値と香りについてのスコア（Ｓ）との間の関係を示す。図４Ａ乃至４Ｄに示されるように、コーヒーの味の異なる特性については、最適なｐＨ値は異なる。基準の味についての上述した関係に基づいて、特定のコーヒーの味に対応する目標ｐＨ値を決定することが可能である。このようにして、専門家により最適と考えられる推奨される味を得るための目標値を得るため、ｐＨ値が制御されることができる。それ故、本発明は、特定の種類のコーヒーについての一貫した味が得られることを可能とする。

これに加え、目標ｐＨ値は、コーヒーの味の特性又は水の特性に関する、消費者の個人的な好みＡ２に基づいて決定されても良い。例えば、コーヒーメーカーにおいて、消費者が自身の好みを入力することができるように、ユーザインタフェースにより作動させられる、幾つかの選択肢が提供されても良い。該ユーザインタフェースは例えば、コーヒーの味の特性又は水の特性を表示し、消費者に対してインタラクティブなインタフェースを提供するために利用される、タッチディスプレイ装置やボタンと組み合わせたＬＣＤ装置を含み得る。ＬＣＤの利用は、消費者に視覚的な表示を提供し得る。又は代替として、該コーヒーメーカーは、種々のコーヒーの味の特性等を表すための、例えば数字スケールや色を持つホイールのようなユーザインタフェースとして、より抽象的な表現を備えても良い。斯かる抽象的な表現は、消費者が一貫性のある選択を為すことを可能とする。斯くして、コーヒーの味の特性又は水の特性の選択が、離散的な態様で又は連続的な態様で実行されることができる。

ユーザインタフェースにより提示されるコーヒーの味の特性は、例えば苦さ、甘さ、酸味、香り等を含んでも良い。それ故、該ユーザインタフェースを通して、消費者は自身の好みに基づいてコーヒーの味の特性を選択し得る。異なるコーヒーの味の特性は、異なる目標値に対応し、従って消費者の選択は、水の特性の変化に帰着する。消費者の選択に基づいて、制御ユニット１０２は、該消費者により選択されたコーヒーの味に対応する目標ｐＨ値をマッピングしても良い。例えば、該ユニットは、ｐＨ値とコーヒーの味又はコーヒーの味の特性との間の関係を与える、専門家の味の評価Ａ２からの情報を利用して、消費者の選択を目標ｐＨ値に関連付けても良い。

これに加えて、ユーザインタフェースはまた、水のｐＨ値のような水の特性に関する選択肢を提示しても良い。該ユーザインタフェースは、消費者が、水のｐＨを明示的に選択することや、場所の例（例えば欧州の国、アジアの国）に基づいてｐＨを選択することといった、幾つかの方法で選択を為すことを可能とする。この場合、とり得るｐＨ値の範囲は、ユーザインタフェース入力にマッピングされ、これにより消費者が、該消費者の味の好みに応じて選択を為すことができるようにしても良い。このようにして、例えば、制御ユニット１０２ａは、該インタフェースから消費者の選択を受信して、当該選択を目標ｐＨ値として採用されることとなる対応するｐＨ値へと直接にマッピングしても良い。

更に、コーヒーを飲むときの習慣や、個人の体調といった、他の情報もが考慮されても良い。当該情報は、消費者に適したコーヒーの味の特性を自動的に決定又は変更し、次いで対応するｐＨ値又は範囲にマッピングすることを支援し得る。これらの関係は、製造者によって提供されても良い。

実際には、消費者の好みは、専門家の基準とは逸脱し、地域的な及び個人ごとの好みにおって大きく変わり得ることは、理解されるであろう。しかしながら、本発明の実施例によれば、消費者は、専門家により推奨されるコーヒーの味から選択するのではなく、それぞれの個人的な味の好みに応じてコーヒーの味を制御することを可能とされ得る。このようにして、パーソナライズされた味の制御が実現され得る。

更に、装置１０２は、コーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性Ａ３を感知するよう構成されたセンサを有しても良い。また、制御ユニット１０２ａが次いで、感知されたコーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性Ａ３に基づいて、水の目標ｐＨ値を決定するよう構成されても良い。異なる種類のコーヒーについて、特に豆タイプ、豆の産地、炒り度合い等のような、コーヒー豆又は挽かれたコーヒーの異なる特性Ａ３について、適切なｐＨ値は異なり得ることは、理解され得る。センサからの感知結果に基づいて、該制御ユニットは、適切なｐＨ値を目標値として決定しても良い。実用的には、特定の特性の豆について煎出に適した実際のｐＨ値は、製造者によって定義されても良い。因子Ａ３は、別個に利用されても良いし、又は、専門家の味の評価Ａ１、消費者の個人的な好みＡ２等の、１つ以上の他の因子と組み合わせて利用されても良いことは、理解されるべきである。

更に、例えば水道水による頻繁な煎出は、コーヒーメーカー内のスケールの問題を引き起こす。通常、スケール除去は、酢のような硬水軟化剤といった、特殊な溶液を水に追加して、酸性水をつくることにより達成される。現在のコーヒーメーカーは通常、消費者が、該コーヒーメーカーを使う前にその地域の水の特性を測定し、次いでそれに応じてユーザインタフェースによって該装置をプログラミングすることを必要とする。次いで、何杯分が煎出されるかに依存して、該装置は消費者に、スケール除去される必要があることを表示する。硬水軟化剤は、スケールの問題を容易に解決できるという利点を持つが、硬水軟化剤の使用は、無視されることができない別の問題、即ちコーヒーの味の劣化を伴う。硬水軟化剤は通常、カルシウムイオンを捕捉し、該イオンをナトリウムイオンと置き換える、イオン交換樹脂床から成る。しかしながら、余分なナトリウムイオンが、元の水の特性を変化させ、コーヒーの味に悪影響を及ぼし得る。

スケールの問題に対処するため、制御ユニット１０２ａは、水の硬度設定及び処置効率Ａ４の少なくとも一方に基づいて、スケール除去用の水の目標ｐＨ値を決定して、洗浄サイクルにおいて該コーヒーメーカーのスケールを除去しても良い。即ち、製造ユニット１０２ａは、スケール除去のためｐＨ調節ユニットを制御しても良い。水の硬度設定及び処置効率に基づいて、制御ユニット１０２ａは、スケール除去用の目標ｐＨ値を決定しても良い。例えば、供給されたコーヒーの量、例えば何杯分が供給されたかが、記録されても良い。次いで、所定の量のコーヒーが到達されると、洗浄サイクルの間に水を目標のスケール除去用ｐＨ値に処置することにより、スケール除去が実行されても良い。このようにして、該コーヒーメーカーにおけるスケールの蓄積が防止され得る。図５は、種々のｐＨ値を持つ水における、ＣａＣＯ_３の溶解度（ｍｏｌ／Ｌ）のグラフを示す。このプロットから、低いｐＨを持つ水は、より多くのＣａＣＯ_３を溶解し得ること、即ち酸性の水がスケール除去に有用であることが分かる。斯くして、水のｐＨ値を調節することにより、洗浄サイクルにおいてコーヒーメーカーのスケールを除去することが実現可能である。洗浄サイクルが完了すると、処置された水は、排水として排出される。

他方、連続的な態様でスケール除去を行うことも可能である。即ち、コーヒーがつくられるたびに、スケール除去が実行されても良い。例えば、所望の味に対応する目標ｐＨ値にｐＨ値を調節する前に、まず水のｐＨ値をスケール除去用の目標ｐＨ値に調節して、該コーヒーメーカーのスケールを除去することも可能である。このようにして、形成されたスケールが、コーヒーが煎出される前に除去され得る。処置された水は、排水として排出される。加えて、コーヒーが煎出された後に、該コーヒーメーカーのスケールを除去することも実現可能である。更に、特定の量のスケールの堆積が、洗浄サイクルの前に既に蓄積されているため、連続的なスケール除去よりも、定期的なスケール除去のほうが、より低いｐＨの（より酸性度の高い）溶液を必要とすることは、理解されるであろう。

ｐＨ目標値が決定された後、制御ユニット１０２ａは、ｐＨ調節ユニットに供給されるべき対応する調節信号を決定しても良い。ｐＨ調節信号は、目標ｐＨ値及び水の初期ｐＨに基づいて決定されても良い。初期ｐＨ値は、注入される水を検出するためのセンサによって得られても良いし、又は、水のｐＨ値を手動で測定する消費者により供給されても良い。ｐＨ調節信号は例えば、ｐＨ調節ユニット１０２ｂに印加されるべき電圧であっても良い。斯かる場合には、目標ｐＨ値及び水の初期ｐＨに基づいて、ｐＨ調節信号が、電圧の極性及び水の特定の流量についてのｐＨ調節信号としての振幅にマッピングされても良い。これに加え、ｐＨ調節は、ｐＨ調節ユニット１０２ｂに電流を供給することによっても可能である。代替として、又はこれに加え、ｐＨ調節信号は、ｐＨ調節ユニット１０２ｂにおける流速を制御するための信号であっても良い。ｐＨ調節信号の決定は、図６乃至９Ｂを参照しながら、以下に詳細に説明される。

以下、コーヒーメーカーにおける装置１０２の構成の例が、図６を参照しながら説明され、図６は、本発明の実施例によるｐＨ調節ユニット１０２ｂを有するコーヒーメーカーの模式的な構造の例の図を示す。制御ユニット１０２ａについては、既にコーヒーメーカーに存在する、又はコーヒーメーカーに既には存在しない、プロセッサとは別個のコントローラであっても良いことは、理解されるであろう。即ち、本発明を実装するために、新たなプロセッサが追加されても良いし、又は元のプロセッサが再利用されても良い。

図６に示されるように、水１０１が水タンク１１０に入り、該水はポンプ１１１によりポンピングされて管１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ及び１２０ｄを通って弁１１２及び電磁弁１１３へと送られる。弁１１２が開いている場合、水は管１２０ｆを通ってｐＨ調節ユニット１０２ｂへと流れ、該ユニットにおいて水が処置される。同時に、電磁弁１１３が開いている場合、水はボイラ１１４へと流れ、該ボイラにおいて水が加熱される。ｐＨ調節ユニット１０２ｂにおいて、水のｐＨ値が目標ｐＨ値に調節され、該目標ｐＨ値を持つ水が次いで熱交換器１１５に送られる。熱交換器１１５において、熱交換器１１５に含まれる水と、ボイラ１１４に含まれる蒸気及び水との間で、熱交換が行なわれる。即ち換言すれば、熱交換器１１５に含まれる水が、ボイラ１１４に含まれる蒸気及び熱水によって加熱される。その後、熱交換器１１５に含まれる加熱された水が更に、管１２０ｈを通って、該コーヒーメーカーの煎出ユニット、とりわけ煎出ヘッドに送られる。ボイラ１１４における蒸気は、管１２０ｉを通して蒸気弁に供給され、該蒸気は、ミルクを泡立てるために利用されも良く、ボイラ１１４における熱水は、管１２０ｊへと流れても良く、最終的に、管１２０ｋを通して減圧弁へと流れ戻る。

ｐＨ調節ユニット１０２ｂは、タンクの中の水の特性を制御するため、水タンク１１０に内蔵されても良いことは、理解されるべきである。この場合には、タンクのなかの全ての水の水特性を毎回調節することが必要とされる。更に、例えばポンプ１１１の下流のような、熱交換器１１５と水タンク１１０との間の他のいずれかの位置に、ｐＨ調節ユニットを配置することも可能である。しかしながら、好適な方法は、必要な量の水をタンクから取得して、次いで該水の特性を必要とされるｐＨ値へと調節することであることは、理解され得る。

ｐＨ調節ユニット１０２ｂは、水のｐＨを調節するため、従来の水電解技術を利用しても良い。電解ベースの手法は、電力を使って、水をＯ_２とＨ_２とに分解し、同時にＯＨ⁻及びＨ^＋を水に残す。化学変化は、以下の表現（１）及び（２）により表現されることができる。
２Ｈ^＋＋２ｅ⁻→Ｈ_２（陰極） （１）
４ＯＨ⁻−４ｅ⁻→２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２（陽極） （２）

それ故、アリカリ性の水又は酸性の水を得るように、水のｐＨ値が変更され得る。しかしながら、この技術の欠点は、不要な廃水が生成されてしまうことである。

本発明の好適な実施例においては、準誘導電流反応に基づいた、一方向型のｐＨ調節技術が利用されても良い。以下、一方向型のｐＨ調節技術に基づいたｐＨ調節ユニットが、図７乃至９Ｂを参照しながら詳細に説明される。

次に、まず図７が参照され、図７は、本発明の実施例によるｐＨ調節ユニットの例の模式的な図である。図７に示されるように、調節ユニット１０２ｂは、水容器７０１、電極７０２、及び対向電極としての電極７０３を含んでも良い。水容器７０１は、水入口７０４を介して電解されるべき水を受け、水出口７０５を介して処置された水を排出し、即ち換言すれば、水１０１が水入口７０４を通って該水容器に入って電解され、次いで処置された水１０１'が水出口７０５を介して該水容器から排出される。しかしながら、水入口７０４及び水出口７０５の両方が単に説明の目的のため模式的に示されており、本発明は図７に示されたような特定の位置及び／又は形態に限定されるものではないことは、理解されるべきである。

２つの電極７０２及び７０３は、水容器７０１において互いに対向するよう配置され、これら電極の一方が陽極として機能し、他方が陰極として機能する。該２つの電極７０２及び７０３は、コントローラユニット１０２ｂにより制御可能であり、望ましいｐＨ値を実現するため制御ユニットの制御の下で必要とされるｐＨ調節制御信号を提供するよう構成された、ＤＣ電源のような電源（図示されていない）に接続される。例えば、電極７０２が、該電源の正極に接続され、電極７０３が、該電源の陰極に接続されても良い。電極７０２は、例えばＴｉ、Ｐｔ、Ａｕ又はその他の不活性金属若しくはＴｉＭＭＯ（チタン混合金属酸化物）のようなその酸化物からつくられても良い。電極２２は、とりわけ活性炭からつくられても良い。

図８Ａ及び８Ｂは、本発明の実施例によるｐＨ調節ユニットの動作原理の模式的な図を示し、ここでは電極７０２が例えばＴｉＭＭＯ電極であり、電極７０３が例えば活性炭電極である。まず、８Ａに示された場合においては、ＴｉＭＭＯからつくられた電極７０２が陽極として機能し、活性炭からつくられた電極７０３が陰極として機能する。電解工程の間、陽極において準誘導電流反応が起こり、これにより遷移金属の酸化状態が増大させられる。陽極が電子を失い、溶液中の陰イオンがＴｉＭＭＯにより吸収され、ここで図において網掛けされた領域が、電気化学的なイオン吸収反応を模式的に示している。即ち換言すれば、水容器へと送られた水１０１のなかのＨ^＋イオンが、陰極において電子を集めることにより消費される一方、該水のなかのＯＨ⁻イオンは陽極において消費されず、水のなかに残される。このことは、Ｈ^＋とＯＨ⁻との間の元々の均衡を破り、該溶液のｐＨ値が増大させられ、アルカリ性の水１０１'ａが得られる。

他方、図８Ｂに示されるように、ＴｉＭＭＯからつくられた電極７０２が陰極として機能し、活性炭からつくられた電極が陽極として機能する。ｐＨ調節ユニットにおいて、陰極において準誘導電流反応が起こり、これにより遷移金属の酸化状態が低下させられ、これとともにＴｉＭＭＯの格子への陽イオンの吸収が起こり、ここで図において網掛けされた領域が、電気化学的なイオン吸収反応を模式的に示している。陽極において又は陽極の近くにおいて、水のなかのＯＨ⁻イオンが、電子を失う（即ち酸化される）ことにより酸化され、これによりＨ_２Ｏ及びＯ_２を生成する。即ち、水のなかのＯＨ⁻イオンが消費される一方、Ｈ^＋イオンが水のなかに残る。従って、Ｈ^＋とＯＨ⁻との間の不均衡が、該溶液のｐＨ値を減少させ、斯くして酸性の水１０１'ｂが得られる。

図９Ａ及び９Ｂは、本発明の実施例によるｐＨ調節ユニットの性能を示す。これらの図に示されたプロットから、ｐＨ調節性能は、電解時間及び電流／電圧に依存することが分かる。水が長く電極に接触させられるほど、多くのＯＨ⁻陰イオン又はＨ^＋陽イオン（ＴｉＭＭＯ電極が陽極として機能するか陰極として機能するかに依存する）が生成され、より低い又は高いｐＨが達成され得ることを意味する。他方、電流／電圧の増大は、電極と水との間の電子移動の速度を増大させ、従ってそれに応じて水におけるＯＨ⁻又はＨ^＋イオンの生成速度も増大させられ得る。これに加え、図示されてはいないが、水の流量も、ｐＨ調節性能にかなりの影響を及ぼすことも、理解され得る。一般的に、流量が大きいほど、水が電極に接触する時間が短くなり、従って少ない数のＨ^＋又はＯＨ⁻が生成され、及びその逆も成り立つ。

本発明の実施例による一方向ｐＨ調節ユニットを用いれば、ｐＨ調節が効率良く実現され得ると同時に、該調節ユニットは、不要な廃水を生成することもない。

これに加え、本発明の幾つかの実施例においては、コーヒー特にエスプレッソコーヒーの味を改善するため、装置１０２が更に、クレマ（crema）の量を増大させるためのイオン交換器を有しても良い。知られているように、クレマはエスプレッソコーヒーについての最も重要な要素であり、クレマの体積及び感触が、コーヒーを飲むひとの最初の印象に大きな影響を与える。クレマ体積指数が、クレマの量を定量化するために用いられ、通常は、総液体体積に対するクレマの体積の比により表される。クレマに加えて、コーヒーの酸味は、コーヒーの味を評価するための他の重要なパラメータである。一般的に、既存のコーヒーメーカーによりつくられたコーヒーのクレマ体積指数は１０％よりも低く、完全なクレマについてのクレマ体積指数の最小値よりも、かなり低い。ここで、クレマの量がイオン交換により増大させられる方法が、更に提供される。

図１０は、本発明の他の実施例によるコーヒー煎出のためのイオン交換の模式的な図である。図１０に示されるように、水１００１がイオン交換器１００２に送られ、該イオン交換器において、該水が陰イオン交換によって処置され、これにより処置された水がクレマの主成分となり得る重炭酸イオンに富むものとなる。次いで、該処置された水が、加熱されるために加熱システム１００３に送られ、次いで煎出ユニット１００６に送られる。同時に、コーヒー豆１００４が挽きユニット１００５に送られ、該挽きユニットにおいて挽かれ、その後、挽かれたコーヒー豆が煎出ユニット１００６に送られる。煎出ユニット１００６において、該処置された水及び該挽かれたコーヒーによって、コーヒーが煎出される。煎出動作の後、コーヒー１００７が、飲むことができる状態となる。処置された水のなかの豊富な重炭酸イオンのため、コーヒー煎出工程において、より多くのクレマが生成される。それ故、その結果のクレマ体積指数は、大きく向上させられる。重炭酸イオンに関連する陰イオン交換に加え、スケールの問題に帰着し得る水に含まれる硬水イオン（Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋等）を、人体に有益でありスケールの問題に帰着しない有益な陽イオン（Ｎａ^＋、Ｋ^＋等）と交換するため、陽イオン交換もが実行されても良い。このようにして、スケールの問題もが、同時に軽減されることができる。

本発明の実施例においては、陰イオン交換のためのイオン交換樹脂と陽イオン交換のためのイオン交換樹脂とは、別個の樹脂であっても良い。例えば、図１１Ａに示されるように、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋等のような硬水イオンを除去するために、Ｎａ^＋又はＫ^＋の対イオンを持つ陽イオン交換樹脂１００２Ａが利用されても良い。Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＳｉＯ_４ ^２−、ＰＯ_４ ^２−のような陰イオンを吸収し、重炭酸イオンを水に放出するため、ＨＣＯ_３ ⁻の対イオンを持つ陰イオン交換樹脂１００２Ｂが利用されても良い。代替としては、図１１Ｂに示されるように、イオン交換樹脂は、イオン遅滞樹脂ＤＯＷ１１Ａ８のような、高分子鎖に正の基と陰の基を同時に含む、両性イオン交換樹脂１００２Ｃであっても良い。

図１２は、本発明の実施例によるイオン交換器の準備の例を模式的な図で示す。市販されている、参照番号１００２Ａにより示された、Ｎａ^＋対イオンを持つ陽イオン交換樹脂が利用され得る。元の陰イオン交換樹脂は、Ｃｌ⁻型であっても良い。使用の前に、これら樹脂は、該樹脂における全てのＣｌ⁻イオンをＨＣＯ_３ ⁻と交換するため、数時間の間、ＮａＨＣＯ_３溶液やＫＨＣＯ_３溶液等のような、飽和重炭酸溶液に浸されても良い。このようにして、ＨＣＯ_３ ⁻イオンを持つ陰イオン交換樹脂が得られる。その後、これら２つのタイプの樹脂が均衡して混合されても良く、最終的には両イオン樹脂が得られる（１００２Ａ＋Ｂ）。最後に、該混合された樹脂が、水入口１００２Ｅ及び水出口１００２Ｆを有する容器１００２Ｄに積層される。煎出ユニットに送られるべき水は、水入口１００２Ｅを介して容器１００２Ｄに導入されても良く、容器１００２Ｄにおいて、イオン交換が行われ、次いで、水が処置された後に水出口１００２Ｆを通して容器１００２Ｄから排出される。一般的に、送られてきた水の処置は、水の流量に依存して、数分を要する。例えば、試験は、１００ｍｌ／分の流量が設定された場合、５分後に５００ｍｌの処置された水が準備されることを示しており、これは少なくとも４杯のエスプレッソを煎出するのに利用可能である。

これに加え、水道水のような水はしばしば、硬水イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩素イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、リン酸イオン等を含むが、処置の後には、全ての陰イオンが炭酸イオンにより置き換えられ、同時に、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋のような硬水イオンが、Ｎａ^＋のような一価イオンにより置き換えられることは、理解され得る。即ち、より有益なイオンが存在し、処置された水はコーヒーの煎出のためにより適したものとなる。Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋のような硬水イオンの減少により、加熱器にスケールの問題が生じるリスクが低くなり、処置された水におけるＨＣＯ_３ ⁻の量がより高くなるという事実のため、該加熱された水を使うことによるコーヒー粉からのコーヒーの香り成分の抽出の間に、より大きな体積のクレマが生成され得る。

本発明者は、エスプレッソを煎出するために用意された４つの水のタイプの例に対し実験を行い、各水のタイプの特性は表１に示されている。

本表において、水W1_treated及びW2_treatedは、本発明において提案される陽イオン及び陰イオン交換によって、水W1及びW2を処置することにより得られる水である。水W1及びW2に比べて、水W1_treated及びW2_treatedの一時的な硬度（重炭酸イオンの表示）がかなり上昇しており、水W1_treated及びW2_treatedの硬度は１よりも小さく減少しており、水W1_treated及びW2_treatedの電気伝導率（ＥＣ）が、重炭酸イオンの弱い電気伝導率のため僅かに減少しており、水W1_treated及びW2_treatedのｐＨが、リン酸イオン、ケイ酸イオンの不在のため僅かに減少しており、より高いｐＨ値をもたらしている。

これら水のサンプルはそれぞれ、エスプレッソコーヒーを煎出するために利用された。ここで、Illy社のコーヒー豆（ミディアムロースト）が利用された。煎出の後、クレマの体積が記録され、煎出液のｐＨが試験された。図１３及び１４は、それぞれ記録されたクレマ体積指数（ＣＭＩ）及びｐＨ試験値を示している。図１３から、より多くの量の重炭酸イオンを含む水が、より多くのクレマを生成することが明らかである。特に、Ｗ１のクレマ体積指数は処置の後に約１２％増大し、Ｗ２のクレマは処置の後に約１５％増大した。図１４においては、網掛けの領域はコーヒーの煎出の最適なｐＨ範囲を示しており、図１４から、４つのタイプの全てについて煎出液ｐＨ値が当該最適範囲内にあり、イオン交換による処置が、コーヒーの酸味といったコーヒーの味にほとんど影響を与えていないことが分かる。

以下、主に本発明において提供される装置の実施例の説明が為され、本発明の実施例によるコーヒーの味を制御する方法を説明するため、図１５への参照が為される。

図１５に示されるように、ステップＳ１５０１において、所望のコーヒーの味に対応する水の目標ｐＨ値及び対応する調節制御信号が決定されても良い。本発明の一実施例においては、該水の目標ｐＨ値は、専門家による味の評価（Ａ１）、特にｐＨ値と該専門家による味の評価によって提供されるコーヒーの味との間の関係に基づいて、決定されても良い。例えば、つくられるべきコーヒーの味が、専門家により推奨され、斯くして目標ｐＨ値が、該専門家によりコーヒーの味に最適であるとみなされたｐＨ値として決定され、それにより、特定の種類のコーヒーについて一貫した味を確実にすることが可能となる。これ加えて、又は代替として、水の目標ｐＨ値は、消費者の個人的な好み（Ａ２）、特にコーヒーの味の特性又は水の特性に関する好みに基づいて、決定されても良い。消費者は、コーヒーメーカーに備えられたユーザインタフェースを通して、自身の好みを選択しても良い。消費者の選択は、目標値にマッピングされても良いし、又は、専門家の味の評価に関連付けられ、次いで対応するｐＨ値にマッピングされても良い。それ故、パーソナライズされた味の制御を実装することが可能となる。更に、ステップＳ１５０３において、該コーヒーメーカーが更に、コーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性を感知しても良い。斯かる場合においては、これに加えて、又は代替として、水の目標ｐＨ値は更に、該感知されたコーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性に基づいて決定されても良い。斯くして、目標ｐＨ値を決定することにより、コーヒー豆又は挽かれたコーヒーの種々の特性が考慮されることができ、斯くして望ましいコーヒーをつくる更なる可能性を提供する。決定された目標値に基づいて、対応する調節制御信号が決定されても良く、該信号は電流／電圧の極性及び振幅、及び／又は水の流量であっても良い。

次いで、ステップＳ１５０２において、該調節制御信号に応答して、コーヒーメーカーの煎出ユニットに送られるべき水のｐＨ値が、目標ｐＨ値へと調節されても良い。ｐＨ調節は、従来の電解技術に基づいて実行されても良い。又は、代替として、ｐＨ調節は、一方向ｐＨ調節技術に基づいて実行されても良く、該技術は不要な廃水を生成しない。

これに加えて、ステップＳ１５０４において、洗浄サイクルにおいて又は連続的な態様で、コーヒーメーカーのスケールを除去するため、水の硬度設定及び処置効率の少なくとも一方に基づいて、水のスケール除去用ｐＨ目標値が、更に決定されても良い。これにより、スケールの問題もが対処され得る。

更に、より多くのクレマを生成するため、ステップＳ１５０５において、コーヒーメーカーの煎出ユニットに送られるべき水に存在する陰イオンが、イオン交換樹脂によって重炭酸イオンと交換されても良い。特に、該イオン交換樹脂は、飽和した重炭酸溶液に陰イオン交換樹脂を浸すことにより用意される。同時に、ステップＳ１５０６において、水に含まれる陽イオンもが、該イオン交換樹脂又は更なるイオン交換樹脂によって、有益な陽イオンと交換されても良い。このようにして、コーヒーをつくる工程においてより多くのクレマが生成され、同時にスケールの問題が対処され得る。

以下、本発明において提案される方法が簡潔に説明されるが、本方法における詳細な動作は、図１乃至１４を参照しながら示された装置の動作に対応するため、ここで提案される方法に関する詳細については、図１乃至１４を参照しながら説明が為される。

これに加え、イオン交換器１００２は、例えば該装置のｐＨ調節ユニット１０２ｂの下流又は上流に配置された、コーヒー制御装置１０２と組み合わせられても良いが、このことは限定的な意味に解釈されるべきではなく、別個の方法として個々にイオン交換を実行することも可能であることは、理解され得る。更に、エスプレッソコーヒーについての最も重要な評価指標のひとつとしてクレマが説明されたが、本発明において提案されるイオン交換は、エスプレッソコーヒーに限定されるものではなく、消費者がより多くのクレマを欲する場合であればいつでも実行され得る。例えば、ユーザインタフェースは、より多くのクレマのための選択肢を提供しても良く、消費者がより多くのクレマを選択した場合、イオン交換が実行され、そうでない場合には、イオン交換が実行されなくても良い。このことは、イオン交換器のない迂回管と、該迂回管か又はイオン交換器のある管かを流れるように水を制御するための２つの弁を備えることにより、実装され得る。

更に、図３に示された因子は、別個に利用されても良いし、いずれかの適切な形態で互いと組み合わせて利用されても良いことは、理解され得る。更に、用途の要件に依存して、図３に示されたものとは異なる他の因子を加えることも可能であり、又は目標ｐＨ値を決定する際に、より少ない因子だけを用いることも可能である。

それ故、本開示の実施例は、単に説明の目的のために示されたものであり、本開示は、ここで開示された特定の実施例に限定されるべきものではないことは、理解されるべきである。変更及びその他のとり得る実施例が、添付される請求の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (11)

1. コーヒーの味を制御するための装置であって、前記装置は、所望のコーヒーの味及び対応する調節制御信号に応じて、水の目標ｐＨ値を決定するように構成された、制御ユニットと、ｐＨ調節ユニットであって、前記水の目標ｐＨ値に応答して、コーヒーメーカーの煎出ユニットへと送られるべき水のｐＨ値を、前記目標ｐＨ値へと調節するよう構成された、ｐＨ調節ユニットとを有し、
   容器と、前記容器の中に存在するイオン交換樹脂と、を含むイオン交換器を更に有し、
   前記イオン交換樹脂は、前記コーヒーメーカーの煎出ユニットに送られるべき水に含まれる陰イオンを、重炭酸イオンと交換するよう構成され、前記イオン交換樹脂は、飽和した重炭酸溶液に陰イオン交換樹脂を浸すことにより用意される、
   装置。
2. 前記所望のコーヒーの味は、専門家の味の評価を通して提供されたコーヒーの味であり、前記制御ユニットは、ｐＨ値と、前記専門家の味の評価を通して提供されたコーヒーの味と、の間の関係に基づいて、前記水の目標ｐＨ値を決定するように構成された、請求項１に記載の装置。
3. 前記所望のコーヒーの味は、コーヒーの味の特性又は水の特性に関する消費者の個人的な好みであり、前記制御ユニットは、前記コーヒーの味の特性又は水の特性に関する消費者の個人的な好みに基づいて、前記水の目標ｐＨ値を決定するように構成された、請求項１に記載の装置。
4. コーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性を感知するよう構成されたセンサを更に有し、前記制御ユニットは、前記感知されたコーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性に基づいて、前記水の目標ｐＨ値を決定するように構成された、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記イオン交換樹脂は更に、前記水に含まれる陽イオンを有益な陽イオンに交換するよう構成され、又は、前記イオン交換器は、前記水に含まれる硬水陽イオンを有益な陽イオンに交換するよう構成された更なるイオン交換樹脂を有する、請求項１に記載の装置。
6. コーヒーの味を制御する方法であって、
   所望のコーヒーの味及び対応する調節制御信号に応じて、水の目標ｐＨ値を決定するステップと、
   前記水の目標ｐＨ値に応答して、コーヒーメーカーの煎出ユニットへと送られるべき水のｐＨ値を、前記目標ｐＨ値へと調節するステップと、
   を有し、
   イオン交換樹脂によって、前記コーヒーメーカーの煎出ユニットに送られるべき水に含まれる陰イオンを、重炭酸イオンと交換するステップを更に有し、前記イオン交換樹脂は、飽和した重炭酸溶液に陰イオン交換樹脂を浸すことにより用意される、
   方法。
7. 前記所望のコーヒーの味は、専門家の味の評価を通して提供されたコーヒーの味であり、前記水の目標ｐＨ値は、ｐＨ値と、前記専門家の味の評価を通して提供されたコーヒーの味と、の間の関係に基づいて決定される、請求項６に記載の方法。
8. 前記所望のコーヒーの味は、コーヒーの味の特性又は水の特性に関する消費者の個人的な好みであり、前記水の目標ｐＨ値は、前記コーヒーの味の特性又は水の特性に関する消費者の個人的な好みに基づいて決定される、請求項６又は７に記載の方法。
9. コーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性を感知するステップを更に有し、
   前記水の目標ｐＨ値は更に、前記感知されたコーヒー豆又は挽かれたコーヒーの特性に基づいて決定される、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記イオン交換樹脂又は更なるイオン交換樹脂によって、前記水に含まれる硬水陽イオンを有益な陽イオンに交換するステップを更に有する、請求項６に記載の方法。
11. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の、コーヒーの味を制御するための装置を有する、コーヒーメーカー。

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