JP6608942B2 - シーリングによって接続されたフィルタ要素を含む使い捨てカプセル - Google Patents

Description

本発明は、一体で空間を画定する側壁および基底部を有し、空間内でフィルタ要素が基底部にシールされる、飲料を生成するための使い捨てカプセルに関する。

このような使い捨てカプセルは、先行技術から知られており、例えば、コーヒー、もしくは、紅茶、または、エスプレッソ等のコーヒー様飲料を生成するために使用される。
例えば、文献欧州特許第１７９２８５０Ｂ１号明細書、欧州特許出願公開第１３４４７２２Ａ１号明細書、および、米国特許出願公開第２００３／０１７２８１３Ａ１号明細書には、コーヒー、および、エスプレッソを調製するための使い捨てカプセルが開示されている。
使い捨てカプセルは、好ましくは、円錐台または円筒の形状とされ、例えば、熱成形プラスチックフィルムから、または、プラスチック射出成形プロセスによって製造される。
これらは、通常、周囲をフランジにより取り囲まれる側壁と、飲料生成のために抽出、および／または、溶解される飲料基材のための開放した充填側と、基底部とを有し、基底部上に支持されるフィルタ要素が飲料基材と基底部との間に配置される。
フィルタ要素が組み込まれて基底部にシールされ、飲料基材が導入された後、使い捨てカプセルはカバーフィルムで閉じられ、これは、例えば、フランジにシールされるか、または、接着結合される。
コーヒー飲料を調製するために、使い捨てカプセルが調製装置の抽出チャンバ内に導入される。
使い捨てカプセルが抽出チャンバ内に導入される前、その後、または、その間、使い捨てカプセルは、好ましくは、その基底部側で開けられ、抽出チャンバが密閉された後、閉鎖フィルムにより閉じられた使い捨てカプセルの注入側が、穿刺手段によって穿孔される。
その後、調製液、好ましくは、熱湯が、加圧されて使い捨てカプセル内に送達される。
調製液は飲料基材を通って流れ、飲料生成に必要な物質を飲料基材から抽出し、および／または、溶解させる。
エスプレッソを調製するには、例えば、最高２０バールの抽出水圧力がコーヒー粉末に作用して、コーヒーオイルが抽出される。

文献独国特許出願公開第１０２０１２１０９１８６Ａ１号明細書は、使い捨てカプセルの基底部に環状のシーリングシームを用いてシールされたフィルタ要素を有する使い捨てカプセルをさらに開示しており、生成された飲料の表面の泡の形成を削減するために、シーリングシームの内径は、フィルタ要素の直径の６７〜７７％であり、および、シーリングシームの外径は、フィルタ要素の直径の８４〜９４％である。

この解決策の欠点は、シーリングシームがフィルタ要素の外周に比較的近い位置にあり、使い捨てカプセルの製造中にフィルタ要素をシーリングツールに関して正確に位置決めする必要があることである。

したがって、本発明の目的は、先行技術の欠点がなく、特により容易にかつより高い費用対効果で製造できる使い捨てカプセルを提供することである。

この目的は、一体で空間を画定する側壁および基底部を有し、空間内でフィルタ要素が実質的に環状のシーリングシームによって基底部またはキャリア要素にシールされ、フィルタ要素が不織布を含み、シーリングシームの外径がフィルタ要素の直径の５５〜７５パーセントである、飲料を生成するための使い捨てカプセルにより達成される。

先行技術と比較して、本発明による使い捨てカプセルは、シーリングシームの外径がフィルタ要素の外周から比較的大きい距離だけ離れた位置にあり、使い捨てカプセルの製造中にフィルタ要素をシーリングツールに関して正確に位置付けることが不要になるという利点を有する。
同時に、不織布をベースとするフィルタ要素の中心において利用可能な有効フィルタ面積が減少しても、飲料の生成にいかなる支障も生じないことがわかった。
したがって、本発明による使い捨てカプセルは、先行技術から知られている使い捨てカプセルと比較して、より容易に且つより高い費用対効果で製造できる。
好ましくは、シーリングシームの外径は、フィルタ要素の直径の６０〜７０パーセントである。
使い捨てカプセルには、飲料原材料、例えば、インスタントコーヒー粉末、焙煎コーヒー豆を挽いたもの、ブレンド茶葉、ココア粉末、ミルク粉末、および／または、その他が充填される。
また、フィルタ要素は、使い捨てカプセルの基底部に直接シールされるのではなく、使い捨てカプセルの内部に配置されたキャリア要素にシールされることも可能である。
キャリア要素は、フィルタ要素を担持する役割を果たし、好ましくは、基底部上に載置され、または、基底部から離間される。
キャリア要素は、例えば、硬質のプラスチック射出成形物とすることができる。

フィルタ要素は、ディスク状に提供され、好ましくは、円形の断面を有する。
本発明において、フィルタ要素の直径は、フィルタ要素のこの断面の最大、または、平均直径を含む。
フィルタ要素を使い捨てカプセルの基底部に実質的に結合された状態で接続するシーリングシームは、好ましくは、超音波溶接により付着される。
好ましくは、フィルタ要素は、シーリング後にシーリングシームの領域において液体不透過性である。

シーリングシームの内径は、フィルタ要素の直径の４５〜６５パーセント、好ましくは、５０〜６０パーセントである。
そのようなシーリングシームの内径であっても、フィルタ要素の中央部分で十分に大きい有効フィルタ面積が依然として利用可能であり、使い捨てカプセルで高品質の飲料を迅速に作れることが示されている。
したがって、シーリングシームの幅は、好ましくは、１〜１．５ミリメートルである。

フィルタ要素の直径は、２４〜３６ミリメートル、好ましくは、２９〜３１ミリメートルである。

フィルタ要素、または、不織布は、好ましくは、茶、コーヒー、エスプレッソ、または、その他を生成するための使い捨てカプセルについて、１平方メートルあたり５０〜５００グラム、特に好ましくは、１平方メートルあたり７５〜２５０グラム、特に非常に好ましくは、実質的に１平方メートルあたり１００グラムの面密度（秤量または表面重量（ｓｕｒｆａｃｅ ｗｅｉｇｈｔ）とも呼ばれる）を含む。

好ましくは、不織布の表面は、例えば、毛羽立ちを収めるために処理、好ましくは、熱処理される。
熱処理は、好ましくは、フィルタ要素の、飲料原材料と反対に面する側のみで行われて繊維を絡めるか、または、結合し、繊維が飲料中に混入しないようにされる。
フィルタ要素の反対側、すなわち、飲料原材料に面する側において、フィルタ要素は、好ましくは、カレンダ加工され、特に好ましくは、スポットカレンダ加工される。
このようにして、不織布の体積が縮小され、飲料原材料のためのより多くの空間が使い捨てカプセル内で利用可能となる。
しかしながら、フィルタ要素が、両面で熱処理されることも可能である。

本発明の別の主題は、一体で空間を画定する側壁および基底部を有し、空間内でフィルタ要素が環状のシーリングシームによって基底部またはキャリア要素にシールされ、フィルタ要素がフェルトを含み、シーリングシームの外径がフィルタ要素の最大直径の７５〜８５パーセントである、飲料を生成するための使い捨てカプセルである。

先行技術と比較すると、本発明による使い捨てカプセルは、上述の使い捨てカプセルと同様に、再び、それがより容易にかつより高い費用対効果で製造できるという利点を有している。
しかしながら、フェルトをベースとするフィルタ要素を使用する場合、生成される飲料の品質が損なわれないようにするために、シーリングシームの外径は、不織布材料をベースとするフィルタ要素の場合より幾分大きくなるように設計しなければならないことが示されている。
加えて、さらに有利な点として、このような直径により、生成された飲料において泡の生成がほとんどないことが実現される。
好ましくは、シーリングシームの外径は、フィルタ要素の最大直径の８０±２パーセントである。

シーリングシームの内径は、フィルタ要素の最大直径の６６〜７６パーセント、特に好ましくは、７１±２パーセントである。

フェルトをベースとするフィルタ要素の断面は、好ましくは、多角形、特に、六角形の形態を有している。
本発明において、最大直径は多角形の角で測定される。フィルタ要素の最大直径は、好ましくは、多角形の角の領域において２６〜３７ミリメートル、特に好ましくは、３１〜３２ミリメートルである。
フィルタ要素の最小直径は、好ましくは、多角形の辺の領域において２３〜３５ミリメートル、特に好ましくは、２８〜３０ミリメートルである。
しかしながら、代わりに、不織布をベースとするフィルタ要素と同様に、フェルトをベースとするフィルタ要素に円形の断面が提供されることも可能である。

好ましくは、フィルタ要素は、フェルト構造を有する。
特に、これは、ニードルフェルト構造である。
好ましくは、フィルタ要素は、少なくとも１つのフェルト構造とキャリア構造、特に織物構造とからなり、特に好ましくは、フェルト構造はキャリア構造の体積の少なくとも一部を構成する。
好ましくは、フェルト構造はキャリア構造の断面全体にわたるが、特に好ましくは、高さの一部のみにわたって延びる。
好ましくは、フェルト構造はキャリア構造に形状結合式に、圧力嵌め式に、および／または、実質的に結合された状態で接続される。
好ましくは、フィルタ要素は２つ以上のフェルト構造を有し、これらは、好ましくは、キャリア構造によって相互に分離される。
２つのフェルト構造の厚さは、同じでも異なっていてもよい。
好ましくは、粉末または茶葉に面するフェルト構造は、基底部に面するフェルト構造より薄いか、またはその逆である。

好ましくは、フェルト構造の表面は、例えば、毛羽立ちを収めるために処理、例えば、熱処理される。
熱処理は、好ましくは、フィルタ要素の、飲料原材料に面する側のみで行われて繊維を絡ませるか、または、結合させて、繊維が飲料中に混入しないようにされる。
フィルタ要素の反対側、すなわち、飲料原材料に面する側では、フィルタ要素は、好ましくは、カレンダ加工され、特に好ましくは、スポットカレンダ加工される。
このようにして、フェルトの体積が縮小されるため、使い捨てカプセル内で飲料原材料のためのより大きい空間が利用可能となる。
しかしながら、フィルタ要素の両面を熱処理することも想定可能であろう。

好ましくは、フェルト構造を有するフィルタ要素は、単に使い捨てカプセル内に、特にその基底部上に載せられる。
しかしながら、フィルタ要素は、また、使い捨てカプセルに、特にその基底部に、特に実質的な結合によって接続できる。
穿孔中、穿孔手段が、このフィルタ要素を穿刺できる。
好ましくは、１つまたは複数のフェルト構造と１つのキャリア構造とを有するいくつかのフィルタ要素が、使い捨てカプセル内で積み重ねて配置され、任意選択により相互に接続される。

キャリア構造、特に、織物構造とフェルト構造とを有するフィルタ要素は、例えば、経糸と緯糸とからなる織物構造が利用可能であるように製造される。
フェルト、特に、ニードルフェルトを構成するために、好ましくは、０．８〜７デシテックスの単繊維が選択される。
個々の繊維は、好ましくは、ニードリングの製造工程によって相互に接続されてフェルトを形成し、および／または、キャリア構造内に固定される。
この場合、逆棘を有する針が供給された繊維パックを高速で穿刺し、それから引き抜かれる。
棘により、繊維は、作られる複数のループによって相互に、および／または、織物キャリアの布と絡まる。

１つ、または、複数のフェルト構造を有するフィルタ要素またはキャリア要素は、好ましくは、茶、コーヒー、エスプレッソ、または、その他を生成するための使い捨てカプセルに関して、１平方メートルあたり１００〜１５００グラム、特に好ましくは、１平方メートルあたり６５０〜１３００グラム、特に非常に好ましくは、実質的に１平方メートルあたり１１５０グラムの面密度（秤量、または、表面重量とも呼ばれる）を含む。

フェルトをベースとするフィルタ要素を有する実施形態において、フィルタ要素は、好ましくは、紅茶生成用として０．８〜３．３ミリメートル、特に好ましくは、１．１〜３．０ミリメートル、特に非常に好ましくは、１．２〜１．４ミリメートル、コーヒー生成用として２．６〜３．０の厚さを有している。
不織布をベースとするフィルタ要素を有する実施形態において、フィルタ要素は、好ましくは、０．２〜０．８ミリメートル、特に好ましくは、０．２５〜０．３９ミリメートル、特に非常に好ましくは、実質的に０．３２ミリメートルの厚さを有している。

以下の実施形態は、不織布をベースとするフィルタ要素を有する使い捨てカプセルと、フェルトをベースとするフィルタ要素を有する使い捨てカプセルとの両方に関する。

好ましい実施形態において、シーリングシームの幅は、１〜１．５ミリメートルである。

好ましくは、使い捨てカプセルの基底部は、実質的に平坦な部分であって、円形に形成され、かつ、その外径は、フィルタ要素の直径の８４〜９４％である、実質的に平坦な部分を有する。
平坦部分の外周には、好ましくは、ビードが隣接し、それにより、平坦部分は支持体となりうるものから若干離間される。
さらに、ビードは、平坦な基底部と側壁との間の移行部を形成し、使い捨てカプセルを安定化させる。
好ましくは、フィルタ要素はビードの領域へと延び、それと接触せずにそれを少なくとも部分的に取り囲む。

好ましい実施形態によれば、基底部は、間隙であって、飲料がこの間隙から流出する／この間隙を通って流れる際に実質的に圧力低下が生じないのに十分なだけ大きい間隙を有している。
この間隙は、好ましくは、フィルタ要素が基底部にシールされる前に基底部にすでに組み込まれる。
間隙は、好ましくは、調製作業中にフィルム、または、その他によって閉じられ、フィルムは、剥がされるか、または、穿刺部材で穿孔されることができる。

好ましくは、フィルタ要素の直径は、基底部の高さにおける使い捨てカプセルの内径より小さく、特に１〜５％小さい。
しかしながら、フィルタ要素の直径が基底部の直径より大きいことも想定可能であろう。
その場合、フィルタ要素の周辺は基底部の周辺で折り曲げられる。

本発明は、図面および実施形態に関する以下の説明から明らかとなる。
この場合、図面は、本発明の実施形態を示しているにすぎず、これは、本発明の本質的概念を限定しない。

本発明の第一実施形態による使い捨てカプセルおよびシーリングツールの断面図を示す。 本発明の第一実施形態による使い捨てカプセルの平面図を示す。 本発明の第二実施形態による使い捨てカプセルの平面図を示す。

図１ａおよび図１ｂは、第一実施形態による本発明による使い捨てカプセル１の概略を示し、図１ａには、シーリングツール３も示される。
使い捨てカプセル１は、実質的に円錐台形に具現化され、それを取り囲む側壁１．２および基底部１．１を有している。
側壁１．２および基底部１．１は、空間１．７を画定し、その中にフィルタ要素２が配置され、これは、この図の場合、フェルト構造を有している。
フィルタ要素２は、その下端にシーリング面３．１を有するシーリングツール３によって使い捨てカプセル１の基底部１．１にシールされて、シーリングシーム７を形成する。
この場合、使い捨てカプセル１は、少なくとも部分的にシーリングツール３のカウンタホルダ６内に保持される。
使い捨てカプセル１の基底部１．１は、円形の平坦部分を有し、その外側端部に環状のビード１．３が隣接し、これは同時に、基底部１．１と側壁１．２との間の移行領域５を表す。
ビード１．３により、基底部１．１の平坦部分は、その上にビード１．３が載る支持部となりうるものから離間される。
平坦部分には、間隙１．６、この場合には円形の間隙が提供され、これは、好ましくは、生成された飲料が使い捨てカプセル１から流出する際に認識可能な圧力低下が生じず、および／または、生成された飲料が渦にならないように十分に大きい。
フィルタ要素２が、超音波によって使い捨てカプセル１の基底部１．１にシールされ、シーリングツール３が、使い捨てカプセル１から取り外されると直ちに、これに飲料基材、例えば、ブレンド茶葉、または、挽かれたコーヒーが充填され、その後、好ましくは、環状に側壁１．２と隣接するフランジ１．４にシールされるか、または、接着結合されるフィルムにより閉じられる。
このために、フランジ１．４は、突出部１．５を有し、画定されたシーリング面としての役割を果たす。

ここで、本発明によれば、シーリングシーム７が環状に提供され、シーリングシーム７の外径Ｌ１がフィルタ要素２の最大直径Ｌ３の７５〜８５％、好ましくは、８０±２％、この場合には、７９％となるようになされる。
このシーリングシーム７の配置により、飲料が生成されるとき、特に、コーヒーの生成中、認識される泡が生成されず、使い捨てカプセル１は、比較的容易に且つ高い費用対効果で製造される。
好ましくは、シーリングシーム７の内径Ｌ２は、フィルタ要素２の最大直径Ｌ３の６６〜７６％、特に好ましくは、７１±２％、この場合には、７１％である。
図１ｂは、この例におけるフィルタ要素２の断面が、６つの角と６つの辺とを有する六角形の形態で構成されていることを明らかにしている。
「フィルタ要素２の最大直径Ｌ３」という表現は、ここでは、角の領域での直径を意味すると理解される。
フィルタ要素２の最大直径Ｌ３は、多角形の角の領域において、特に２６〜３７ミリメートル、好ましくは、３１〜３２ミリメートルである。
多角形の辺の領域におけるフィルタ要素２の最小直径は、特に、２３〜３５ミリメートル、好ましくは、２８〜３０ミリメートルである。
しかしながら、代わりに、フィルタ要素２が、例えば、直径２４〜３６ミリメートル、好ましくは、２９〜３１ミリメートルの円形断面を有することも可能である。

好ましくは、シーリングシーム７の幅は１．５ミリメートルである。
溶接中、フィルタ要素２は、基底部１．１に接続される。
しかしながら、同時に、フェルト構造はまた、少なくとも部分的に圧縮され、好ましくは、圧縮された状態で固定される。
フェルト構造内の逆流は、好ましくは、少なくともシーリングシーム７の領域において限定される。
フィルタ要素２の外径は、さらに、好ましくは、フィルタ基底部の平坦部分の外径より大きくなるようにされる。
好ましくは、基底部１．１の平坦部分の外径Ｌ４は、フィルタ要素２の直径Ｌ３の８４〜９４％、この場合には、９０％である。
その結果、フィルタ要素２は、ビード１．３の底部と接触せずにビード１．３の領域内に突出する。
さらに好ましくは、フィルタ要素２の外径Ｌ３は、基底部１．１の領域における使い捨てカプセル１の直径より小さい。
好ましくは、シーリングシーム７は、基底部１．１内の間隙１．６と同心円状に提供される。

図２は、本発明の第二実施形態による使い捨てカプセル１を示す。
第二実施形態による使い捨てカプセル１は、実質的に第一実施形態による使い捨てカプセル１に対応する（したがって、図１ａを参照されたい）。
唯一の相違点は、第二実施形態による使い捨てカプセル１のフィルタ要素２が不織布から製造され、円形の断面を有することである。
加えて、今度は、本発明により、シーリングシーム７の外径Ｌ１がフィルタ要素２の最大直径Ｌ３の５５〜７５％、好ましくは、６０〜７０％、この場合には、６７％であり、シーリングシームの内径Ｌ２がフィルタ要素２の最大直径Ｌ３の４５〜６５％、好ましくは、５０〜６０％、この場合には、５８％であるようになされる。

１ ・・・ 使い捨てカプセル
１．１ ・・・ 基底部
１．２ ・・・ 側壁
１．３ ・・・ ビード
１．４ ・・・ フランジ
１．５ ・・・ フランジの突出部（シーリング面）
１．６ ・・・ 間隙
１．７ ・・・ 空間
２ ・・・ フィルタ要素（フェルト、不織布）
３ ・・・ シーリングツール
３．１ ・・・ シーリング面
５ ・・・ 基底部１．１と側壁１．２との間の移行領域
６ ・・・ カウンタホルダ
７ ・・・ シーリングシーム
Ｌ１ ・・・ シーリングシームの外径
Ｌ２ ・・・ シーリングシームの内径
Ｌ３ ・・・ フィルタ要素の直径
Ｌ４ ・・・ 基底部の平坦部分の直径

Claims (14)

1. 一体で空間（１．７）を画定する側壁（１．２）および基底部（１．１）を有し、不織布を含むフィルタ要素（２）が前記空間（１．７）内で環状のシーリングシーム（７）によって前記基底部（１．１）にシールされるか、または、前記基底部（１．１）とフィルタ要素（２）との間に配置されて前記フィルタ要素（２）に担持するキャリア要素にシールされる飲料を生成するための使い捨てカプセル（１）において、
   前記シーリングシーム（７）の外径（Ｌ１）が、前記フィルタ要素（２）の直径（Ｌ３）の６０〜７０パーセントであることを特徴とする使い捨てカプセル（１）。
2. 前記シーリングシームの内径（Ｌ２）が、前記フィルタ要素（２）の直径（Ｌ３）の４５〜６５パーセントであることを特徴とする請求項１に記載の使い捨てカプセル（１）。
3. 前記シーリングシームの内径（Ｌ２）が、前記フィルタ要素（２）の直径（Ｌ３）の５０〜６０パーセントであることを特徴とする請求項２に記載の使い捨てカプセル（１）。
4. 前記フィルタ要素（２）の直径（Ｌ３）が、２４〜３６ミリメートルあることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
5. 前記フィルタ要素（２）の直径（Ｌ３）が、２９〜３１ミリメートルであることを特徴とする請求項４に記載の使い捨てカプセル（１）。
6. 前記シーリングシームの幅が、１〜１．５ミリメートルであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
7. 前記基底部（１．１）における平坦な部分の外径（Ｌ４）が、前記フィルタ要素（２）の直径（Ｌ３）の８４〜９４パーセントであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
8. 前記基底部（１．１）が、前記飲料が間隙（１．６）を通って流出する際に圧力低下が生じない間隙（１．６）を有していることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
9. 前記フィルタ要素（２）の直径（Ｌ３）が、前記基底部（１．１）の高さにおける前記使い捨てカプセル（１）の内径より１〜５パーセント小さいことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
10. 前記フィルタ要素（２）が、多層式に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
11. 前記フィルタ要素（２）の最大直径（Ｌ３）が、前記基底部（１．１）の直径より大きいことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
12. 前記フィルタ要素（２）の少なくとも前記空間（１．７）に面する側が、カレンダ加工されていることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の使い捨てカプセル（１）。
13. 前記フィルタ要素（２）の少なくとも前記空間（１．７）に面する側が、スポットカレンダ加工されていることを特徴とする請求項１２に記載の使い捨てカプセル（１）。
14. 前記フィルタ要素（２）の少なくとも前記空間（１．７）と反対に面する側が、熱処理されていることを特徴とする請求項１２に記載の使い捨てカプセル（１）。

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