JP6236442B2 - 飲料調製機における自動検出のためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、飲料調製機および配量器を備える交換可能な供給パックを備えているシステムに関しており、該システムは、該交換可能な供給パックの存在および該交換可能な供給パック内の製品の自動化検出のための手段を備えている。

飲料のサービス提供者は、ほとんど事務所、公的会場およびその他の場所における自動調製機を介して彼らの飲料を分配している。そのような飲料調製機は、温かい飲料を調製するためのコーヒー装置またはミックス後のジュース製品のためのミックス後ジュース調製または販売機を包含しうる。これら飲料調製機を運用するとき、使用の容易性を高めることは、消費者にとってだけでなく供給者にとっても極めて重要である。供給プロセスにおいて、サービス提供者は、コスト、効率および障害の低減のために人の干渉を最小にし、且つ自動化の度合いを最大化するように挑戦を受ける。本発明は、飲料を提供する自動化プロセスの支援のための、頑健で、使いやすく、フェールセーフで、コスト効率のよいシステムを提供する。

飲料機械におけるパックの識別と供給の識別とが、いくつかの文書、例えば独国特許出願公開第102008055949号公報および米国特許出願公開第2005/022674号明細書で開示されている。従来技術の供給検出手段の各々は、それなりに効果的であるけれども、これら全ては、敏感で且つ正確である必要性のあるセンサと内蔵された電子システムに関して相当な努力を要求する。そのようなセンサと電子システムの欠陥は、これらの機器内への組み入れにおいてのみならず、これらが両立しなければならない製品供給パックに関しても、これらが比較的コストがかかり且つ細部への大きな注意を要求することである。

したがって、供給検出、例えばパック配置（pack-in place）および製品利用可能性の検出を自動的に実行するための改良されたシステムを提案することが本発明の目的である。より一般的な意味で、従来技術の欠点の少なくとも１つを克服しまたは改善することが本発明の目的である。また、組立と操作において扱い易く且つさらに比較的安価に作られうる代替システムを提供することも本発明の目的である。

この目的のために、本発明は、特許請求の範囲において規定されたようなシステムを提供する。そのような供給検出手段は、比較的簡単で信頼性が高いという利点を有している。本発明は更に、送信器が用いられるとき、第１および第２検出器によって生成された個々の信号の間の信頼性が高く且つまたできる限りフェールセーフな識別を提供する。

検出および識別
本発明は、飲料調製機内の交換可能な供給パックの、存在および内容物の検出を自動化する。本発明は、パック配置および製品利用可能性の自動化された検出のために光検出を用いてもよい。このシステムの利点は、第１および第２インタフェース間の物理的な接触がないことである。

システム
本発明は、飲料調製機および配量器を備えている交換可能な供給パックを備えるシステムを提供し、該パックは、該システムの操作において供給されるべき製品を収容するように適合されている。

手段
本発明は、自動化された検出および識別のために放射、例えば光を用いる。より具体的には、本発明は、数個の光源および検出器を、配量器の部分である透明な要素および不透明な要素と組み合わせて備えうる。

パック配置の検出
光の放出および光検出器上での該放出された光の存在を測定することによって、該システムは、供給パックの不在または正しい／間違った配置を決定する。より具体的には、該光が妨げられないものを通過してくるとき、供給パックは不在であるかまたは適切に置かれていない。

製品利用可能性検査
配量器の透明要素を通過してきた光の強度を検出することによって、システムは供給パック内の製品の存在の程度を識別する。
パックと製品との存在を決定するためのコンポーネント

供給検出のために提示された手段は、２つの光検出器を使用する。配量器の透明な要素は、送信器と第１検出器との間に配置される。配量器の不透明な要素は、送信器と第２検出器との間に配置される。この手段は、第１および第２検出器によって生成された個々の信号間のフェールセーフな識別を提供する。送信器の実施例は、赤外光送信器または発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでいる。

本発明は、第１検出器によって生成された信号が、所定の閾値の下または上であるかを確認するように配置されうる。また、信号を実質的に生成しない第２検出器と組合せて第１検出器が所定の閾値を超える放射を検出するとき、起動後の経過時間は、配置されたパックが、空であるかまたは充填されているが未だ開けられていないかを決定すると考えられている。

このようにして、第１および第２検出器の少なくとも１つからの信号の完全な欠如または予期されないレベルは、失敗の状況として解釈されるであろう。検出を２つのセンサに分けて行うことは、非常に正確であることを必要とし且つそれ故に高価であるところの単一センサとは対照的に、コスト的に高効率で信頼性が高く且つ簡単な検出方法を可能にする。

また、製品利用可能性の終点は、調製された液体製品内の空気の存在によって、物理的に指示されうることが見出された。該検出システムは、ポンプ内を通過する流体内の空気の存在を増幅するために、液体と空気との間の屈折率の変化を用いる。したがって、配量器の透明要素が光学的要素であり、それによりそのような光学的要素は、この光学的要素上に入射する光の方向を変えるのに利用され得ることのみ要求されることは有利である。光学的要素は、流体と空気との屈折率の差異を利用するところの任意の形状または形体でありうる。配量器の透明要素の中に液体が存在することは、送信器からの光を該液体内へ進むようにし且つ第１検出器によって検出されるようにする。空気が透明要素内に存在するとき、光の方向は変えられる。偏向された光は、好ましくは第３検出器によって検出される。好ましくは、第１検出器は、送信器と共通軸上に実質的に直線状に配置され、そして第３検出器は、該共通軸に垂直方向に向けられる。より好ましくは、光学的要素はプリズムである。最も好ましくは、該プリズムは、複数のプリズムファセット（７１）を含む。第３検出器は反射センサでありうる。

システムは、ユーザーのための飲料の調製に用いられる流体物質を備える交換可能な供給パックを用いる。該流体物質は、コーヒー抽出物、茶抽出物、チョコレート飲料、ミルク、フレーバー、ジュース及び/又はこれらの濃縮物を包含しうるが、これらに限定されるものではない。

交換可能な供給パックの実施例は、国際公開第2011/049446号に開示されたようなバッグインボックス型パックまたは剛性容器である。配量器の１実施例は、国際公開第2011/037464号に開示されたようなものである。配量器のハウジング全体は、第２インタフェースとして用いられうる。代替的に、配量器の一部分だけが第２インタフェースを含んでいる。

別の１実施態様において、交換可能な供給パックは、除去可能なまたは貫通しうるシールを追加的に備え得て、該シールは配量器を実際の流体容器を形成する該交換可能な供給パックの本体から分離する。このシールは、実際の流体容器の出口開口部を被覆し、配量器が機械インタフェースと完全に係合すると、機械的貫通または除去可能なシールを押し剥がすことによって自動的に破られる。この自動口開けシステムは、２０１１年４月１２日に開示されたインターネット公開; http://pdfcast.org/pdf/auto-broaching において開示されている。

さらに別の実施態様においては、配量器と交換可能な供給パックとは２つの別の要素でありえ、それによって該配量器は、該交換可能な供給パックへ接続可能である。

本発明のシステムは、配量器を備えている１の交換可能な供給パックのための供給検出装置の使用によって記載される。しかし、飲料調製機は１を超える交換可能な供給パックを備えてもよい。したがって、本発明のシステムは、システム内の交換可能な供給パックの数に応じて自動的な検出をおこなうための１以上の手段を備えてもよい。

「実質的に透明な」および「実質的に不透明な」という表現の使用は、本発明を限定するように解釈されるべきではない。これら表現は、ここで使われるとき、通して見る夫々の可能性、光が通過して伝達されることを許すこと、および全ての光を効率的に遮蔽すること、への言及であると理解される。その最も広い意味において、これらの用語は、第１要素が第２要素よりも多い放射を通過させうることを意味している。「透明な」についての別の用語は「半透明な」でありうる。「不透明な」についての別の用語は「反射的な」でありうる。

本発明の詳細な局面および更なる利点が、添付された図面を参照して説明されるであろう。

完全に且つ正しく挿入された、配量器を備える交換可能な供給パックを有している、本発明に従う供給検出装置の概略図である。 未だ挿入されていない、配量器を備える交換可能な供給パックを有している、該検出装置の機械インタフェースの概略図である。 完全には挿入されていない、配量器を備える交換可能な供給パックを有している該機械インタフェースの概略図である。 完全に且つ正しく挿入された、配量器を備える交換可能な供給パックを有している該機械インタフェースの概略図である。 空である又は空にされた配量器を備えている、挿入された交換可能な供給パックの概略図である。 未だ開けられていない交換可能な供給パック内に、除去しうるシールを有している、別の実施態様の概略図である。 パック配置検出（ＰＩＰ）および製品利用可能性検出（ＰＡＤ）の時間経過での検出器の読みを示す説明図である。 本発明の１の代替の実施態様の側面図である。 図８の実施態様の斜視図である。 本発明に従う供給検出装置の斜視図である。 本発明に従うシステムのための配量器の１の代替形態の主要な構成要素を示す組立分解図である。 飲料調製機器の部分である光学的検出装置を備えている、図１１の組み立てられた配量器の斜視図である。 図中の（Ａ）および（Ｂ）は、空気および水の場合の夫々のプリズム動作の説明図であり、（Ｃ）は階段状プリズムデザインの詳細説明図である。 図１２の光学的システムの一般的な装置の平面図である。 分流器の拡大スケールでの詳細断面図である。 図中の（Ａ）および（Ｂ）は夫々、光学センサ装置を載せる飲料調製機器の１部分に関してその定位置に挿入された、供給パックを伴わない配量器を示す斜視図および平面図である。 パック接近検出のための検出タブを示す詳細な部分透視図である。 飲料調製機器の駆動シャフトに係合しようとしているギアピニオンの部分断面図である。 図中の（Ａ）および（Ｂ）は夫々、大きなおよび小さな接近距離で、位置内に下がる配量器の概略の斜視図である。

本発明の好ましい実施態様は、製品配置および製品利用可能性を検出するために、単一の送信機によって放射された光線、例えば赤外（ＩＲ）線の二重検出を使用している。周波数スペクトルのその他の周波数範囲における送信器およびセンサも使用されうることが、明示的に含意されている。

図１に示されたように、適切な検出手段は、１の単一赤外送信器（３）と、従来システムにおけるように唯一ではなく第１および第２検出器（５、７）とを有する赤外検出装置（１）でありうる。製品利用可能性を検出するための、赤外送信器（３）を伴っている第１検出器（５）は、実績のある技術であり、検出システムにおいて前から用いられている。第２検出器（７）は、配量器（１１）を備える交換可能な供給パック（９）が配置されているか否かを検出するために用いられる。検出装置（１）は、飲料調製機（図示されていないが、従来のもの）および配量器（１１）を備える少なくとも１の交換可能な供給パックを含むシステムの部分である。そのような機械は、少なくとも１の位置で少なくとも１の交換可能な供給パック（９）を受け取るための、少なくとも１の第１又は機械インターフェース（１３）を備えている。配量器（１１）は、流体接続器および配量機構、例えばポンプ（図示されていない）を備え、第２又はパックインタフェースとして働く

図２〜６を参照して議論されるように、図１に従う装置で、検出が可能である。図２および続く図３〜６において、送信器（３）と第１および第２検出器（５、７）のところで描かれた矢印は、該送信器または夫々の検出器の活動を図式的に示している。

図２において、配量器（１１）を備える交換可能な供給パック（９）全体が、該送信器（３）と第１および第２検出器（５、７）との間に未だ受け取られていない状況が描かれている。第１および第２検出器の各々は、遮られていない送信器（３）の放射に今は曝されている。これは、該パックが存在しない状況についての特徴である。配量器（１１）は第１又は機械インタフェース（１３）と協働するための第２又はパックインタフェースとして働く。

図３において、送信器（３）と第１検出器（５）との間に、交換可能な供給パック（９）の配量器（１１）が部分的に挿入されている状態での、該供給パック（９）全体が示されている。配量器（１１）は、実質的に透明である上側部分（１１Ａ）を有している。配量器（１１）は、さらに下側部分（１１Ｂ）を有している。配量器（１１）の下側部分（１１Ｂ）は、実質的に不透明である。図３に示されたように、第１検出器（５）が送信器からのいかなる放射も検出しないとき、そして同時に第２検出器（７）が送信器（３）からの遮ぎられない放射を検出するとき、パック（９）は正しく挿入されていないと決定されうる。

図４において、該パック（９）全体が、第１検出器（５）に向き合っている上側部分（１１Ａ）と、第２検出器（７）に向き合っている下側部分（１１Ｂ）とを伴って適切に挿入されていることが示されている。この場合、上側部分（１１Ａ）はパック（９）の液体内容物で充填される。送信器（３）から放射された光は、実質的に透明な上側部分（１１Ａ）と半透過性の液体を通って、第１検出器（５）によって検出される。このことは、液体検出（製品利用可能性）についての典型的な閾値よりも下であるところの、第１検出器によって生成された信号をもたらす。第２検出器（７）は、配量器（１１）の下側部分（１１Ｂ）の不透明性の故に、送信器（３）から何の放射も受けない。このことは、適切に挿入されたパック全体として解釈されうる。

図５において、ここでは該パック（９）が空の状態になっている以外は、図４におけるのと同じ状況が示されている。ここでは、部分的半透過性のある液体製品が第１検出器（５）の水準より下に沈み、今や該第１検出器（５）は、上側部分（１１Ａ）の透明な外壁によってのみ遮られるところの、送信器（３）からの放射を受けている。このことは、空の上側部分（１１Ａ）において典型的である所定の閾値を超えるところの、第１検出器（５）によって生成される異なった信号をもたらす。

図６に示された別の実施例において、該パック（９）は、除去可能なまたは刺し貫きうるシール（１５）を追加的に備え、該シール（１５）は、実際の流体容器を形成するところの該パック（９）の本体から上側部分（１１Ａ）を仕切る。このシール（１５）は、実際の流体容器の出口開口部を被覆し、配量器（１１）が該機械インタフェース（１３）と完全に係合すると、除去可能なシール（１５）の機械的な貫通または押出しによって、自動的に破られる。図６に示された場合には、シール（１５）の除去が適切に実行されず、液体はそれ故に上側部分（１１Ａ）に入らなかった。このことは、図４の状況におけるのとは異なる第１および第２検出器（５、７）の組み合わされた読みをもたらし、それ故にパック（９）の口開けが不成功であったことが検出されうる。基本的に、第１および第２検出器（５、７）の組み合わされた読みは、空にされたパックの状況（図５）と同じであるが、口開けされていないとの診断は、検出器の読みの様々な変化をもたらすところの、直接に先行するパック挿入動作に関係させられうる。
利用可能な検出器の読みが、表１にまとめられている。

表１に示されたように、２つの条件が存在する。これら条件間の区別をするために、該機械のパック用区画のドアまたはハッチとの相互作用を利用することも可能である。すなわち、この検出器の読みが「口を開けられてない」条件に対して高い優先順位を与えるように生じるとき、そのようなドアが閉められまたは該機械が始動状態にあることが可能である。また、たとえ早い段階で既に口を開けられたときでも、パックシールの口開けを再度試みるために該機械を始動することも可能である。例えば２秒後に流体が上側部分（１１Ａ）の配量室に入らないとき、パック（９）は空であるという有効な結論が出される。

代替的に、口開けされておらず且つ空のパックという診断は、また、該機器が最後にスイッチを入れられた後に経過した時間間隔に関係させられうる。

第１および第２検出器（５、７）の信号を時間に対してプロットすることにより、パックが置かれているか又は除去されているかを決定することができる。このことは、図７に示され、そこでは、時間経過での検出器の図式的読みが、パック配置検出（ＰＩＰ）および製品利用可能性検出（ＰＡＤ）について示され、そして結果の診断が示されている。

更なる要請は、間違えて置かれたパックについて、上で説明された製品利用可能性及び/又はパック配置検出を、フェールセーフ様式で実行することである。検出をフェールセーフにするために、有効な検出範囲は、これら検出器のタイプの典型的な失敗モードであるところの０％〜１００％の間にある。適切な試験ルーチンは、センサまたは送信器の切り離しによって提供されうる。この中にフェールセーフなパスを作るために、さらに、配量器がパックの存在検出のために光を１００％ではなく例えば７０％だけ阻止することが提案される。１００％の阻止が検出されるとき、検出器または送信器が不全になったような、何か別のことが起きた可能性がある。検出器の典型的な失敗モードも含むところの例が、表２に与えられる。

失敗モードにおいて、送信器が最早いかなる光も伝達しない、またはセンサが光をもはや検出しない場合に、このことは、配量するパック存在部分の減衰する光が１００％ではなく例えば６０％〜７０％であるシステムにおいて検出されうることは明白である。

図８および９は、１の代替の実施態様を側面図および斜視図で示す。この実施態様は、国際公開第2011/0377464号で開示されたような原理に従う配量器である。２つの必要とされる要素は、流体接続器および配量機構、例えばポンプ（図示されていない）を備えるところの該配量器の入口および出口の傍に置かれている。該配量器（１１）は、実質的に透明であり、パック（９）（図示されていない）の液体内容物で充填されている上側部分（１１Ａ）を有する。該配量器（１１）は、さらに下側部分（１１Ｂ）を有する。配量器（１１）の下側部分（１１Ｂ）は、実質的に不透明である。図９は、配量器（１１）を交換可能な供給パックへ接続するための注ぎ口（１７）を示している。図１０は、図８および９に従う該配量器が適合する、本発明に従う供給検出装置（１）を示している。それは、送信器（３）と第１および第２検出器（５、７）とを明確に示している。

代替の配量器（３１）が、図１１に示されている。第１の実質的に透明な要素（４９）が、配量器（３１）の右手側から突き出ているのが見られうる。階段状／鋸歯状の構造物（５１）は、以下に説明するように、システムの光学的要素を提供する。配量器はさらに、底ハウジング（３９）、ポンプハウジング（４１）および上部キャップ（４３）を備えている。底ハウジング（３９）は、配量器（３１）の主ハウジングである。ポンプハウジング（４１）内に収容されたポンプは、相互に係合しているギアピニオン（４５、４７）を有するギアポンプである。対のギアピニオン（４５、４７）の１つは、飲料調製機の駆動シャフトへ結合するために配置されている。

ポンプハウジング（４１）は、ギアポンプの本体と、ポンプのための入口および出口の孔の両方とを備えている。特別の実施態様において、ここに記載されたように、流体流路（５３）における拡張部（５５）が、ポンプハウジング（４１）の右手側に見られうる。この拡張部（５５）は分流器として機能する。この分流器（５５）は、ポンプ内に引き入れられた製品が、この図の形のサンプルチャンバー(４９)内において、および以下で記載される光学システムの視野を通して、第１の実質的に透明な要素を通過することを保証する。しかし、分流器は、光学システムの動作に本質的ではない光学要素であることが理解されるべきである。

上部キャップ（４３）は、底ハウジング（３９）へ載る。上部キャップ（４３）は、配量器（３１）を交換可能な供給パック（図示されていないが、従来技術である）へ取り付けるために用いられる。

図１２は、組み立てられた状態での且つ検出装置に対する位置での図１１の配量器（３１）を示す。配量器（３１）の該代替の実施態様において、製品利用可能性（液体の存在）の終点は、分配される液体製品内の空気の存在によって物理的に指示される。検出システムは、ポンプ内に流れ込む流体内の空気の存在を増幅するために、液体と空気との間の屈折率の変化を用いる。この光学的効果の一例が、図１３に図式的に示されている。

外部の光源（５７）からの光が、サンプルチャンバー（４９）の一部分を形成するプリズム（５９）の方へ向けられている。ここで、プリズム（５９）は光学的要素として働き、該要素は流体と空気との屈折率の差異を利用するところの任意の形状または形体における１要素でありうる。そのような光学的要素は、この光学的要素上に入射する光の方向を変えるのに利用されうることだけが要件である。光源（５７）からの光は、外部壁（６１）を通過するが、空気がサンプルチャンバー（４９）内に存在するとき（図１３の（Ａ）参照）、内部の内側壁（６３）から反射される。反射された光は、次いでプリズム（５９）を出て、そこでそれは第３検出器、例えば反射センサ（６５）によって検出される。

サンプルチャンバー（４９）内の液体の存在（図１３の（Ｂ）参照）は、内部の内側壁（６３）で屈折率を変えて、光が反射されるのではなく、該液体内へと進むようにさせる。遠位チャンバー壁（６７）から現れる光が、第１検出器、例えば伝達センサ（６９）によって検出される。

コストを下げ且つ製作性を改善するために、概略の図１３（ＡおよびＢ）の固体プリズム（５９）は、図１３（Ｃ）に示された小さな複数のプリズムファセット（７１）の組によって置き換えられる。記載した実施態様において、プリズムファセット（７１）はサンプルチャンバー（４９）の内側壁（６３）の外部で階段状鋸歯状の構造物（５１）を形成する。別の考えられる実施例において、配量器の全体ハウジングは、サンプルチャンバーとして用いられよう。そしてプリズムファセットはハウジングの側壁内に収容されるであろう。

プリズムファセット（７１）は、空気が内側壁（６３）上に存在するとき、反射センサ（６５）の方へ光を切り替えることによって、サンプルチャンバー内の空気の存在を増幅するように動作する。検出を改良する別の方法は、ポンプサイクルの間、様々なセンサの監視を行うことである。通常、そのような内部の反射センサ（６５）は、調製サイクルの前または後に空気の存在が試験されるだけであるという点で静的なデバイスとして用いられよう。

幾つかの液体、特に液体コーヒーの粘稠なかつ非均一な性質は、そのようなアプローチを問題が多いものにする。ポンプが作動している間、反射および伝達センサ（６５、６９）を監視することによって、液体内に取り込まれた気泡を検出することが可能である。配量器（３１）の注意深い設計によって、取り込まれた泡がセンサの視界を通過することを保証することが可能である。別の設計上の考慮は、泡が、プリズムファセット（７１）の各々の内部壁（６３）と接触するよう強制することを保証する。これは、検出を改良し且つ作られた製品の内部表面をクリーンにするように作用する。

上述した概略の実施例において、図１３（（Ａ）と（Ｂ））を参照して、固体三角形状プリズム（５９）は、システムにおける光学的要素として用いられる。内部壁（６３）の角度は、空気および測定されるべき液体の屈折率の違いの関数として選択される。角度は、光学的解析によって決定される。サンプルチャンバー（４９）内の空気の理想的な条件の下で、全ての光が、入射光に対して９０度で置かれた反射センサ（６５）へ反射される。様々な成形技術での試験が、光学的特性は、表面特性のスランビングによって比較的影響を受けないことを示した。したがって、検出技術はまた、固体プリズムを用いることができよう。図１３（Ｃ）は、複数のファセット（７１）を用いる階段状プリズムのデザインを示している。実際、小体積のプラスチックが使用されることが好ましい。固体プリズム（５９）は小さな三角形状ファセット（７１）の組を用いて実装されている。これらファセット（７１）は、図１３（Ｃ）に示されたように、階段形状（５１）を形成する。この場合もやはり、内部の面または壁（６３）の角度は、解析を通じて最適化されている。該階段形状のサイズは、光伝達源（５７）の出力角および反射センサ（６５）の入力角の関数である。ファセットの階段（７１）は、典型的には９０度である（しかし、望まれれば最適化されうる）。表面仕上げは、表面の散乱／レンズ効果を防ぐために平坦かつ滑らかであるべきである。解析は、どちらかまたは両方の表面上の或る抜き勾配が、その特性に重要なインパクトを持たないことを示した。デザインは、製造上の許容性のお陰で、変化が相当に可能である。

本実施態様において、分流器（５５）は、製品がポンプで汲み上げられるときに検出システムの前を通過しなければならないという正しい運転を保証するために、任意的に採用される。分流器（５５）は、製品がサンプルチャンバー領域（４９）を通して引っ張られることを保証するために、ポンプの流路（５３）内に追加されている。分流器（５５）は、既存のポンプ入口開口サイズの邪魔をしない。分流器の側面図が図１５に示されている。分留器（５５）は次のような幾つかの利点を提供する：
- それは、反射センサ（６５）の前において、製品の流れ、そして特に気泡を方向付けする；
- 気泡がプリズムファセット（７１）の内側壁（６３）に接触することを保証するために、それは１つの軸内に並べられる；
- それはセンサの視野と干渉しない、なぜなら、それは光が分流器（５５）の透明なプラスチックを通して、伝達センサ（６９）へ直接に導かれることを可能にするからであり、それ故にシステムの信号対雑音比を低下させるからである；及び/又は
- 上のことを達成し、且つ流体をプリズムファセットと接触するようにガイドすることによって、プリズムファセットの内側に対する「洗浄」動作を提供するために、それは形状および位置についてデザインされている。

上に述べたように配量器（３１）は、バッグインボックス型消耗品として具体化された交換可能な供給パックの部分を形成する。該パックは、光学的検出システムが置かれているコーヒー機械／調製機内に配置される。該配量器（３１）は図１６に示され、調製機器のインタフェース部分（７３）と係合されている。それにより該配量器（３１）は、パックインタフェースとして働く。ハンドルおよびその他の機構の設置は、図１６を簡単化するために示されていない。光学的構成要素は、プリズムファセット（７１）を備えるサンプルチャンバー（４９）を囲んでいる空洞（７４）の周辺の調製機インタフェース部分（７３）に置かれる。右側の図１６（Ｂ）を見ると、図１２および１４と併せて理解できるように、光源（５７）はプリズムファセット（７１）の右に置かれている。反射センサ（６５）は、プリズムファセット（７１）の直ぐ上方に置かれ（図１６（Ｂ）に図示されているように）、一方、伝達センサ（６９）は、プリズムファセット（７１）の左に置かれている。光学的システムの別の機能は、交換可能な供給パックが調製機器内に適切に装填されたことを確認することである。この点に関し、別のパック配置（ＰＩＰ）センサ（７５）が、図１２に示されたように、プリズムファセット（７１）の左で伝達センサ（６９）の下方に置かれている。

したがって、調製機器は、図１２に示したような検出システムを備え且つ以下に記載されるように数多くの利点を有している。検出システムのための伝達光源（５７）は、発光ダイオード（ＬＥＤ）でありうる。製品に対する最大限の貫通を与えるために、赤外線ＬＥＤ（波長〜８８０ｎｍ）が好ましい。しかし、システムはまた、別の波長で動作し、そして６５０ｎｍで成功的に試験された。一般に、５００ｎｍ〜９５０ｎｍの範囲内、好ましくは６５０ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲内の波長をもつ発光ダイオード（ＬＥＤ）が適している。

好ましい波長は、製品のスペクトル吸収特性の関数である。最も一般的に用いられる伝達のみのタイプのシステム（製品を通した輝き）については、波長は、製品が存在するときに最大の減衰が起きるように調整されるであろう。前に注意したように、側壁上への製品の集積は、このアプローチを問題のあるものにする可能性がある。

提案された検出システムについては、波長は、最大の伝達が達成され得るように選択される。このことは、サンプルチャンバー（４９）に入る光が、後にある気泡を目立たなくするであろう、存在する何らかの膜を貫通することを可能にする。赤外線光源の別の利点は、パックの取り換えの間、それが消費者によってたやすくは検知されないことである。

伝達ＬＥＤの第２の局面は、その出力ビーム角である。広角の光源でサンプルチャンバー（４９）の側壁を照らすことは、光が配量アセンブリ（３１）の透明プラスチック側壁の中へ又は周りを伝播することを生じさせるであろう。この光は、制御不能な仕方で、配量器の様々な部分で側壁を出ることができ、且つかなり制御不能な仕方でセンサへ入る経路を作りうる。結果は、実際には何も存在しない（信号対雑音比が低下している）ときに、センサが何らかの形の信号を検出することである。このことに対処するには、ＬＥＤの出力角は可能な限り狭く、好ましくは約＋／３度（半値電力のビーム幅合計が６度）であるべきである。出力角を増加させることは、光の制御不能な散乱のせいで、性能の低下を引き起こしがちである。

空気がプリズムファセット（７１）の内側壁（６３）に対して存在するとき、内部の反射は、ＬＥＤ光源（５７）からの光を反射センサ（６５）の方へ９０度曲げるであろう。製品の膜が空気と側壁との間に存在する場合に、反射が膜／空気境界で生じるであろう。いくらかの減衰と散乱がこの膜／空気インタフェースで生じるであろうが、システムの特性は依然として、気泡がシステムを通過しているという信頼性の高い指示を与えるのに十分である。内側壁（６３）と分流器（５５）との間の空間は、製品の膜が光学的に薄いことを保証するために気泡が側壁に対して十分な力を与えることを保証するために、重要な意味をもっている。

図１４は、光学システムの詳細な説明図である。反射センサ（６５）は、ＬＥＤ光源（５７）の波長に合うように選択される。検出角度は、プリズムの内部表面（６３）から来る信号の統合を可能にするように合理的に広くなければならない。しかし、受け入れ角度は、配量器（３１）の他の部分からの迷光を集め得るほどに広くてはいけない。１６〜２４度の受け入れ角度（半値電力+/-８〜+/-１２度に対応する）が推薦される。
最適システム特性のために、ＬＥＤ光源（５７）と反射および伝達センサ（６５、６９）は同一水平面上に並べられるべきである。反射センサは、ＬＥＤ軸に対して９０度に置かれるべきである（図１２）。水平面内のセンサの正確な位置は、最適化されるべきである。
伝達センサ（６９）は、流体製品が存在するとき、サンプルチャンバー（４９）を通過するいかなる光をも集める。伝達センサ（６９）のパラメータは、波長および受け入れ角度に関して反射センサ（６５）のそれらと類似である。再び最適特性について云うと、伝達センサ（６９）は、ＬＥＤ光源（５７）と同じ軸上に置かれるべきである。

反射および伝達の両方の同時検出は、作られるべき製品のより詳細な評価を可能にする。例えば、比較的透明な製品、例えば薄い液体エスプレッソは、伝達センサ（６９）によって優れて検出されるであろう。高い不透明性と散乱特性を有する製品、例えばミルクはまた、反射センサ（６５）上に何らかの信号を示す。特性におけるこれらの変化（動的または静的状態のいずれかの）は、交換可能な供給パック内に容れられた製品を識別することを可能にしうる。するとこれは、複数の交換可能な供給パックを受け取るところの多重パック調製機において、任意の位置に消費者がパックを置くことを可能にしうる。次に、調製機は呈示された光学信号から製品のタイプを確定しうる。

調製機器内、すなわちそのインタフェース部分（７３）に配量器（３１）が存在しないと、伝達センサ（６９）は、ＬＥＤ光源（５７）の出力を直接に検出し、一方、反射センサ（６５）は、全く信号を受信しないであろう。このセンサの読みは、最大信号レベルにおける変化、ここで変化はシステムに生じうる汚染を表しうる、を見るために自動較正ソフトウェアによって用いられうる。

空の配量器（３１）の存在は、反射センサ（６５）が最大信号レベルを受信し且つ伝達センサ（６９）が最小信号を受信することをもたらすであろう。やはり、自動較正はこの点で実行されうる。この状態はまた、ポンプ起動手順を開始するために用いられる。

使用済みパックが調製機内に置かれる場合には、反射センサおよび伝達センサ（６５、６９）の両方またはどちらか片方が、低減された信号レベルを受信するであろう。この場合、ポンプ起動手順は開始される必要がない。

動的な計測は、該配量器（３１）と協働する検出システムのもう１つの特徴である。公知の流体製品利用可能性センサシステムは、静的な計測システムを用いている。１の例は、流体タンク内の浮きセンサである。そのようなシステムでは、センサは、浮きスイッチを閉じられた状態に維持するために利用できる十分な流体がある限り、ポンプを運転することを可能にする。本発明に係る交換可能な供給パック内で用いられる流体製品の性質は、単純で静的な検出システムを除外する。配量周期（複数の日でありうる）の間に、製品の厚い膜がサンプルチャンバー（４９）の側壁上に形成されうる。この厚い形成物は、伝達検出器（６９）を曇らせ、その結果、製品利用可能性の誤った指示をもたらす。
プリズム（５９）（即ち、プリズムファセット（７１））および分流器（５５）を用いて開発された動的システムは、製品内に取り込まれた気泡の検出に主として依存している。センサシステムを通過するこれら気泡は、プリズムファセット（７１）の内側壁（６３）に対して掃引し、これは、反射センサ（６５）の方へ屈折する光の短パルスをもたらす。これらパルスは、ポンプ周期の間に容易に検出される。

動的な計測アルゴリズムが、ポンプ周期の間にセンサシステムを試験し、空気を容れているところのポンプ周期の百分率を評価する。受け入れ不可能な量の空気がシステムを通過するときを、調整しうる閾値が決定する。この点で、製品は、もはや利用可能ではない（パックの終わり）として、警告を与えられる。配量器（３１）の更なる特徴は、小刻みな動きおよびＰＩＰ（パック配置）センシングのための、第２の実質的に不透明な要素（７７）である（図１７）。該パックが調製機内に置かれると、調製機ポンプ駆動部のスプライン駆動シャフト（７９）は、配量器（３１）のポンプ機構のピニオン（４５）と係合しなければならない（図１８）。問題は、駆動部材、例えばギアポンプのピニオン（４５）は、ピニオン（４５）を駆動するであろうところのスプラインシャフト（７９）と係合するように押しつけられねばならないことであると規定されうる。駆動シャフト（７９）とピニオン（４５）の両方が、適度の摩擦量を持っている。スプライン駆動シャフト（７９）のスプライン（８１）がピニオン（４５）上の合わせ形成部（８３）と直線状ではないとき、両方の部分のスプライン（８１）または合わせ形成部（８３）を損傷することなく、両方を並べるための解決策が必要とされる。もし駆動シャフト（７９）が、図１８に示された矢印（８５、８７）に従い約+/-４０度で前後に振動しているならば、この係合は容易になる。提案された解決策に従うと、ピニオン（４５）が駆動シャフト（７９）に近付けられるときをＰＩＰ（パック配置）センサ（７５）は検出し、そしてこの場合に駆動シャフト（７９）が数度ずつ僅かに小刻みに動かされる。これは、ＰＩＰセンサ（７５）が第２の実質的に不透明の要素、この図における検出タブ（７７）（図１７）によってピニオン（４５）の存在を検出した後、１秒続く。駆動するおよび駆動される部材（７９、４５）の間の係合を簡単化するための選択されたこの解決策は、人の注意を必要とせず効果的である。図１７は、駆動シャフトアプローチのための及び「小刻みに動くこと」を開始するための検出タブ（７７）を示している。該機器のスプライン駆動シャフト（７９）に近づく配量器（３１）の早期の検出を助けるために、検出タブ（７７）はサンプルチャンバー（４９）の底に置かれる。該タブ（７７）は、ＬＥＤ光源（５７）から伝達センサ（６９）への光が、スプライン駆動シャフト（７９）が配量器（３１）のピニオン（４５）と係合する前の下がる間、覆い隠されることを保証するように、寸法付けられ且つ配置される。該タブ（７７）は、接近するパックを検出するためにＰＩＰセンサ（７５）によって用いられる。該パックが調製機器内に置かれるとき、調製機駆動シャフト（７９）の該駆動スプライン（８１）は、配量器（３１）のポンプピニオン（４５）と係合しなければならない。もし該駆動シャフト（７９）が、数度ずつ前後に回転させられると、この係合はより容易に達成され、配量器（３１）が該関連するスプライン（８１）を係合する。この周期的に振動する回転は、「小刻みの動き」として、上で言及されている。

ＬＥＤ光源（５７）および伝達センサ（６９）の別の局面は、該スプラインシャフト（７９）がポンプ機構と係合する前に、それらが配量器のサンプルチャンバー（４９）の底を検出することを可能にするように置かれねばならないことである。この検出は小刻みに動く動作を開始させる。該タブ（７７）は、不透明であり又は不透明であるように処理され、且つ伝達センサ（６９）が、下方へのサイクルにおいて正しい点でハウジングを検出することを保証するために該サンプルチャンバー（４９）の底へ加えられている。

スプラインシャフト（７９）と配量器ハウジング（３９）との間の係合が、図１８および１９に示されている。該シャフト（７９）は、配量器（３１）がその定位置の上方８．８ｍｍ（この実施例においては）の第１距離にあるときに、配量器の底の表面と出会う。該シャフト（７９）上の該スプライン（８１）が、下方へのサイクルの最後の３．９ｍｍ（この実施例においては）を示している第２の距離で該ピニオン（４５）と係合するだけである。小刻みに動くことは、第１と第２距離の間で開始する必要がある。係合順序はより詳細に以下で記載される。

図１８は、配量器（３１）のポンプピニオン（４５）のスプライン係合を示し、一方、それに続くパック配置検出が図１９に示されている。システムの準備完了の最終チェックとして、別のＰＩＰ（パック配置）センサ（７５）が伝達センサ（６９）の下方に設置されている。このセンサは、配量器（３１）が完全に装填された定位置に存在するときに起動される。ＰＩＰセンサ（７５）は、該パックが配置されていないとき、ＬＥＤ光源（５７）からの十分な光が検出されるように位置付けられている。適切に置かれたとき、サンプルチャンバー（４９）の底のタブ（７７）は、ＰＩＰセンサ（７５）を覆い隠し、それによってパックが完全に装着され且つ操作され得るという指示を与える（図１７も参照）。

上で述べたように、伝達センサ（６９）およびＬＥＤ光源（５７）は、同じ軸上にあるべきである。十分な光がパック配置センサ（７５）に到達するのを可能にするために、且つそれが正しい位置で起動されることを保証するために、伝達センサ（６９）を僅かに軸から外すように動かすことが必要でありうる。この場合、製品利用可能性検出（ＰＡＤ）システムの性能が損なわれないように保証するように大きな注意が払われるべきである。システムが望ましい製品利用可能性検出性能を保持することを保証するために、光線追跡及び引き続くテストが推薦される。

小刻みの動きを起動するために且つパックが定位置にあることを指示するために用いられるところの、配量器（３１）を有する包装の低下の順序が、図１７〜１９に示されている。定位置上方１０ｍｍ（この実施例においては）の第３の距離で、伝達センサ（６９）への光は、サンプルチャンバー（４９）上のタブ（７７）によって既に阻止されている。前に述べたように、該シャフト（７９）は、この点でハウジング（３９）といずれ出会う。図１９において、配量器（３１）が示され、１０ｍｍの第３距離（図１９Ａ）そして５ｍｍ（この実施例においては）の第４距離（図１９Ｂ）の位置まで下げられる。約５ｍｍによって伝達センサ（６９）は完全に覆い隠されるが、依然、駆動シャフトとギアピニオン（４５）との係合の、３．８ｍｍの第２距離の十分前方である。ＰＩＰ（パック配置）センサ（７５）は、今やまたこの点で覆い隠され始める。２．５ｍｍ（この実施例においては）の第５距離で、ＰＩＰ（パック配置）センサ（７５）は、完全に覆い隠される。装着ハンドル（図示されていないが従来技術である）は、好都合にバネ装着「中心を超える」操作を有し、そして配量器（３１）をその完全に下げられた定位置内へ駆動するのを助けるであろう。

ここに記載された実施例において、様々な検出器がセンサとして示されたけれども、そのような検出器は、レンズ、光ガイド、光学的及び／又は電子工学的フィルタ等を含むアセンブリであってもよいことは、当業者にとって理解の範囲内である。また当業者にとって明らかなように、自動化検出は、流体を配量するための特定のギアポンプとは無関係であり、別の配量の形態が本発明の検出システムと組み合されうる。

したがって、飲料を供給する自動化処理を支えるために提供される手段が、記載された。より具体的には、飲料調製機における交換可能な供給パック（９）の存在および内容物の検出は、それによって自動化される。定位置パック検出は、光を放射し、そして１の光検出器（７、７５）上の放射された光の存在を計測することによって提供され、該システムは、該供給パックの不在または正しい／正しくない配置を決定する。製品利用可能性検出は、該供給パック内の透明要素を通過してきた光の強さを、別の光検出器（５；６５、６９）によって検出することにより提供され、該システムは、該供給パック内の製品の存在の程度を確認する。

本発明の操作および構成は、これまでの記載および添付の図面から容易に分かるであろうと確信している。本発明は、ここに記載された如何なる実施態様にも限定されないこと、および請求項の範囲内で考えられた別の実施態様が可能であることは当業者にとって明らかであろう。また、運動学的な逆転は、本質的に開示され且つ本発明の範囲内にあると考えられる。請求項において、いかなる参照符合も請求項を限定するように解釈されるべきではない。用語「備える」および「含む」は、この記載および請求項において用いられるとき、排他的または網羅的意味にではなく、むしろ一部分として含む意味に解釈されるべきである。したがって、ここで用いられたような「備える」という表現は、いずれかの請求項で列挙された要素または工程に加えて他のそれらの存在を排除しない。さらに、「或る」あるいは「１の」という言葉は、「唯一」に限定されるように解釈されてはならず、むしろ、「少なくとも１つ」を意味するように用いられ、複数を排除しない。具体的にまたは明示的に記載または請求されていない特徴は、その範囲内の本発明の構造に追加的に含まれうる。表現、例えば「〜ための手段」は、「〜のために構成された要素」または「〜するように構成された手段」と読むべきであり、開示された構成物についての均等物を含むように解釈されるべきである。「臨界の」、「重要な」「好ましい」「特に好ましい」等の表現の使用は、本発明を限定する意図ではない。当業者の視野の範囲内の追加、削除および変形は、請求項によって決定された、本発明の精神と範囲から離れないで一般的に成されうる。

１ 供給検出装置
３ 送信器
５ 第１検出器
７ 第２検出器
９ 交換可能な供給パック
１１、３１ 配量器、第２又はパックインタフェース
１１Ａ 上側部分
１１Ｂ 下側部分
１３、７３ 第１又は機械インタフェース
１５ シール
１７ 注ぎ口
３９ 底ハウジング、配量器ハウジング
４１ ポンプハウジング
４３ 上部キャップ
４５、４７ ギアピニオン
４９ サンプルチャンバー、透明な要素
５１ 階段状／鋸歯状の構造物
５３ 流体流路
５５ 分流器、拡張部
５７ 外部の光源
５９ プリズム
６１ 外部壁
６３ 内部の内側壁
６５ 反射センサ
６７ 遠端チャンバー壁
６９ 伝達センサ
７１ プリズムファセット
７５ ＰＩＰ（パック配置）センサ
７７ 検出タブ

Claims (27)

1. 飲料調製機と、配量器（１１；３１）を備える少なくとも１の交換可能な供給パック（９）と、システムの運用において供給されるべき製品とを備えるシステムであって、該システムは、交換可能な供給パックおよび該交換可能な供給パック内の製品の存在を、少なくとも自動的に検出するための１以上の検出手段を備え、
   前記検出手段は、
   機内に取り込むための第１インタフェース（１３；７３）、
   該第１インタフェースへ動作可能に接続可能である、該交換可能な供給パックの該配量器上の第２インタフェース（１１；３１）、
   放射を放出するための、該第１インタフェース上の送信器（３；５７）、
   該交換可能な供給パック内の製品の存在を検出するための、該第１インタフェース上の第１検出器（５；６９）、および
   該交換可能な供給パックの存在を検出するための、該第１インタフェース上の第２検出器（７；７５）、
   を備え、そして
   該第２インタフェース（１１；３１）は、該送信器（３；５７）と該第１および第２検出器（５、７；６９、７５）の両方の間に受け取られえて、該送信器（３；５７）によって放出された放射と干渉し、該第２インタフェース（１１；３１）は、
   使用中、該送信器（３；５７）と該第１検出器（５；６９）との間に置かれる第１の実質的に透明な要素（１１Ａ；４９）、および
   使用中、該送信器（３；５７）と該第２検出器（７；７５）との間に置かれる第２の実質的に不透明な要素（１１Ｂ；７７）
   を備えている、上記のシステム。
2. 該送信器は、赤外光送信器である、請求項１に記載のシステム。
3. 該送信器は、光発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１に記載のシステム。
4. 該配量器は、実質的に透明であり且つ、供給されるべき製品で充填されるように適合されている上側部分（１１Ａ；４９）、および実質的に不透明である下側部分（１１Ｂ；７７）を有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載のシステム。
5. さらに、該第１検出器（５；６９）によって生成された信号が、所定の閾値の下であるかまたは上であるかを検証するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
6. 該第１検出器（５；６９）が、実質的にいかなる信号も生成しない該第２検出器（７；７５）と組合せて、所定の閾値を超える放射を検出するとき、活性化後の経過時間の間隔が、配置されたパックが空であるか又は充填されているけれども未だ開かれていないかを決定すると考えられている、請求項５に記載のシステム。
7. 該第１および第２検出器（５、７；６９、７５）の少なくとも１つからの信号の完全な欠如は、失敗状況と解釈される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
8. 該第１インタフェースは機械インタフェースであり、該第２インタフェースは、パックインタフェースである、請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
9. 該第１の実質的に透明な要素（４９）は光学要素（５９）を含んでいる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
10. 該光学要素はプリズムである、請求項９に記載のシステム。
11. 該プリズム（５９）は、複数のプリズムファセット（７１）を備えている、請求項１０に記載のシステム。
12. 該第１インタフェース（７３）はさらに第３検出器（６５）を備えている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のシステム。
13. 該第１検出器（５；６９）は、該送信器（３；５７）と共通軸上に実質的に直線的に配置される、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
14. 該第１インタフェース（７３）は、さらに第３検出器（６５）を備えており、該第１検出器（５；６９）は該送信器（３；５７）と共通軸上に実質的に直線的に配置され、そして該第３検出器（６５）は、該共通軸に垂直に向けられ、且つ該第１の実質的に透明な要素（４９）は、光学要素（５９）を含んでおり、該光学要素（５９）は、該第１検出器（６９）と該第３検出器（６５）との両方に直線的に配置されるように適合されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
15. 該光学要素はプリズムである、請求項１４に記載のシステム。
16. 該プリズム（５９）は、複数のプリズムファセット（７１）を備えている、請求項１５に記載のシステム。
17. 該第３検出器は反射センサである、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のシステム。
18. 該第１の実質的に透明な要素はサンプルチャンバー（４９）であり、そして分流器（５５）が該サンプルチャンバー（４９）内に配置され、それにより、該送信器（５７）から放射された入射光を遮断しないように、該分流器（５５）は透明な材料のものである、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のシステム。
19. 該第２の実質的に不透明な要素は、該サンプルチャンバー（４９）の底から延在している不透明タブ（７７）であり、交換可能な供給パックを配置する間、該透明なサンプルチャンバー（４９）が該共通軸と直線的に配置されるようになる前に該送信器（５７）の放射が該不透明タブ（７７）によって先ず弱められることを保証するよう位置付けられ配置されている、請求項１８に記載のシステム。
20. 該配量器（３１）は、駆動されるポンプピニオン（４５）を有するポンプを備え、且つ該第１インタフェース（７３）は、該ポンプピニオン（４５）を駆動するための駆動シャフト（７９）を有している、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のシステム。
21. 該配量器（３１）は、駆動されるポンプピニオン（４５）を有するポンプを備え、該第１インタフェース（７３）は、該ポンプピニオン（４５）を駆動するための駆動シャフト（７９）を有し、且つ該タブ（７７）の検出が、該駆動シャフト（７９）と該ポンプピニオン（４５）との係合を助けるために、該駆動シャフト（７９）の前後への回転運動を開始させる、請求項１９に記載のシステム。
22. 該飲料調製機へ適切に接続された交換可能な供給パックの利用において、該交換可能な供給パック内の製品の存在は、該供給パックから該飲料調製機への
    製品の配量周期の間に、動的に検出される、請求項１〜２１のいずれか１項に記載のシステム。
23. 供給されるべき該製品が流体製品であり、そして動的な計測アルゴリズムが、配量周期の間に流体製品内の気泡の量を見積もるために、且つこの見積もりに基づいて該供給パックがその内容物の終点に達したか否かを決定するように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
24. 該送信器は、５００ｎｍ〜９５０ｎｍの、好ましくは６５０ｎｍ〜８８０ｎｍの範囲内の波長を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１〜２３のいずれか１項に記載のシステム。
25. 該送信器は、約３度の出力角度を有する、請求項２４に記載のシステム。
26. 該第１検出器（６９）は、１６〜２４度の範囲内の受信角度を有する、請求項１〜２５のいずれか１項に記載のシステム。
27. 該第３検出器（６５）は反射センサであり、且つ１６〜２４度の範囲内の受信角度を有する、請求項１７に記載のシステム。

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