JP2001023033A - カップ式自動販売機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 コーヒー成分の抽出性が変化しても品質の安
定したコーヒー飲料を販売することのできるカップ式自
動販売機を提供する。 【解決手段】湯タンク１０の湯温センサ１０Ｄから出力
される温度検出信号に応じて抽出機３０に供給される湯
の量を調節するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカップ式自動販売機
に関し、特に、所定の圧力で供給される湯によってコー
ヒー豆の挽き豆からコーヒー成分を抽出するカップ式自
動販売機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のカップ式自動販売機として、所定
の粒度に粉砕されたコーヒー豆の挽き豆を抽出機に供給
し、ポンプで加圧した所定の高温の湯を抽出機に供給し
てコーヒー飲料を高圧で抽出するものがある。

【０００３】このカップ式自動販売機によると、購買者
の選択ボタン操作等により選択されたコーヒー飲料の販
売要求に基づいて所定量の挽き豆が抽出機に分与され
る。分与後、湯タンクに貯蔵されている湯をポンプで所
定の圧力に加圧してボイラーに供給し、配管を介して抽
出機に供給することにより挽き豆を抽出してコーヒー飲
料を生成する。抽出されたコーヒー飲料はカップに供給
され、好みに応じて砂糖、クリーム等の補助原料と混合
された後に販売される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のカップ
式自動販売機によると、例えば、販売するカップのサイ
ズに応じた所定量の湯で挽き豆を抽出しているため、湯
温に応じてコーヒー成分の溶出性が変化するとコーヒー
飲料の濃さにばらつきが生じるという問題がある。ま
た、コーヒー飲料の販売間隔が長くあくと抽出機の温度
が下がり、湯タンクから高温の湯を供給しても抽出時に
湯の温度が低下し、抽出機が適度に暖気された状態と比
較してコーヒー成分の溶出性が低下する。従って、本発
明の目的はコーヒー成分の溶出性が変化しても品質の安
定したコーヒー飲料を販売することのできるカップ式自
動販売機を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、所定の粒度に粉砕されたコーヒー豆の挽き豆
を抽出機に供給し、所定の温度に加熱した湯を湯タンク
から前記抽出機に供給してコーヒー飲料を抽出するカッ
プ式自動販売機において、前記湯の温度に応じた温度検
出信号を出力する温度センサと、前記温度検出信号に基
づいて前記抽出機に供給する前記湯の量を制御する制御
手段を有するカップ式自動販売機を提供する。

【０００６】上記したカップ式自動販売機によると、湯
タンク内の湯の温度に応じて湯量を制御することで抽出
時にコーヒー成分を湯に充分に溶出させることができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のカップ式自動販売
機を図面を参照して詳細に説明する。

【０００８】図１（ａ）は、本発明の実施の形態におけ
るカップ式自動販売機を示し、取水管１に接続されるシ
スターン２と、シスターン２に設けられて貯水される飲
料水の水位変化を検出し、所定の水位以下となったとき
に水位低下信号を出力するフロートスイッチ２Ａと、取
水管１に設けられる取水弁１Ａと、シスターン２から配
管３Ａを介して供給される飲料水を加熱して所定の温度
の湯として貯蔵する湯タンク１０と、配管３Ａに設けら
れる電磁弁２０と、湯タンク１０の外周部に固定されて
湯を加圧して供給するポンプ６０と、ポンプ６０と湯タ
ンク１０に接続されるバイパス管６０Ａと、バイパス管
６０Ａを開放することによりポンプ内６０の湯を湯タン
ク１０に戻す弁６０Ｂと、コーヒー豆を所定の粒度に粉
砕して挽き豆を形成する挽き豆供給部７と、挽き豆供給
部７から落下する挽き豆を受容して計量する計量器５
と、計量器５から供給される所定の粒度の挽き豆を湯で
抽出してコーヒー飲料を生成し、飲料供給管３０Ａを介
してカップ９に供給する抽出機３０と、ポンプ６０から
抽出機３０に湯を供給する配管６Ａと、配管６Ａに設け
られて配管内の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力セ
ンサ２５と、配管６Ａに設けられて湯の流量に応じた流
量信号を出力する流量センサ１９と、配管６Ａに設けら
れて上流側への湯の逆流を防止する逆止弁２１と、逆止
弁２１の上流側で配管６Ａから分岐して湯タンク１０に
接続される配管６Ｂと、配管６Ｂに設けられる抽出湯弁
２２と、抽出機３０で発生するコーヒー豆の抽出滓を受
容する滓バケツ１７と、カップ９の下部に配置される排
水バケツ１８と、砂糖を貯蔵する砂糖容器１１と、クリ
ーム原料を収容するクリーム容器１２Ａと、カプチーノ
用のクリーム原料を収容するクリーム容器１２Ｂと、砂
糖およびクリームをシュート１３を介して受容し、所定
量の湯で溶解し、供給管１４Ａを介してカップ９に供給
するミキシングボウル１４と、クリーム容器の下部に配
置されるミキシングボウル１４に湯タンク１０から湯を
供給する配管１５Ａと、配管１５Ａに設けられる湯弁２
３Ａと、砂糖容器１１の下部に配置されるミキシングボ
ウル１４に湯タンク１０から湯を供給する配管１５Ｂ
と、配管１５Ｂに設けられる湯弁２３Ｂと、湯タンク１
０からカップ９に希釈湯を供給する配管１５Ｃと、配管
１５Ｃに設けられる希釈湯弁２３Ｃと、逆止弁２１の下
流側で配管６Ａと分岐され、湯弁２４を介して排水バケ
ツ１８に廃液を排出する配管６Ｃを有する。

【０００９】挽き豆供給部７は、コーヒー豆を貯蔵する
豆貯蔵容器７Ａと、コーヒー豆を高速で回転する粉砕刃
（図示せず）で粉砕するコーヒーミル７Ｂと、コーヒー
ミル７Ｂの粉砕刃を回転させるミルモータ７Ｃと、コー
ヒーミル７Ｂで粉砕され、体積に基づいて計量された挽
き豆を計量器５より供給されて抽出器３０に導くシュー
ト７Ｄを有する。湯タンク１０は、飲料水加熱用のヒー
タＨ１に電流を供給する電源部１０Ａと、タンク内の湯
の水位変化を検出し、所定の水位以下となったときに水
位低下信号を出力するフロートスイッチ１０Ｂと、タン
ク内の湯温に応じた温度検出信号を出力する湯温センサ
１０Ｄを有する。湯タンク１０の貯水量は５リットルで
あり、ヒータＨ１の出力は１ｋｗで湯タンク１０の湯温
は約９７℃に保温される。逆止弁２１は、金属材料で形
成されるボールと、このボールを所定の方向に付勢する
スプリングを筐体内に収容して形成されている。本実施
の形態では、湯タンク１０から抽出機３０への湯の流れ
方向を順方向としており、ボールはスプリングによって
上流方向に付勢される。

【００１０】抽出機３０は、シュート７Ｄを介して挽き
豆を供給されるシリンダ３２、シリンダ３２内のピスト
ン３９を昇降させるピストン駆動モータ３３、ピストン
駆動モータの駆動トルクをピストン３９に伝達するトル
ク伝達部３４、シリンダ３２の上部に設けられ、抽出機
本体に形成される図示しないガイドレールに係合するス
ライドガイド（後述）を一体的に形成したシリンダユニ
ットＤと、シリンダ３２に係合し、配管６Ａを介して所
定の高温の湯をシリンダ３２内に供給するキャップ３７
と、キャップモータ３５の駆動トルクを伝達されてシリ
ンダユニットＤを支点３４Ａを中心に傾斜させるととも
にキャップ３７をシリンダ３２に係合させるギヤ３６を
有する。シリンダユニットＤのシリンダ３２の下部に
は、抽出されたコーヒー飲料をカップ９に供給する飲料
供給管３０Ａが取り付けられている。

【００１１】また、上記構成のカップ式自動販売機で
は、説明を簡単にするために、カップ９を供給するカッ
プ供給部、ポンプ６０に電流を供給する電源部，ミルモ
ータ７Ｃに電流を供給する電源部、カップ９内の飲料を
攪拌する攪拌機、コールド飲料の配管および原料貯蔵部
等の構成を図示省略している。

【００１２】図１（ｂ）は、ポンプ６０を示し、一対の
ギヤ６０Ｄ，６０Ｅが矢印方向に回転することによって
湯タンク１０から湯を下流側に供給する。この一対のギ
ヤ６０Ｄ，６０Ｅは、回転軸６０Ｃあるいは６０Ｆを図
示しないモータによって回転駆動することにより回転速
度に応じた供給量で湯を配管６Ａに送出する。

【００１３】図２は、計量器５を示し、（ａ）は全体
図、（ｂ）は、前蓋５Ｂを設けられる前面部である。こ
の計量器５は、上部に挽き豆を導入する導入部５Ａを有
する計量室５１と、計量室５１の端部に前蓋５Ｂを回動
自在に支持するヒンジ部５２と、計量室５１の内部に摺
動可能に収容されるピストン５６Ｄを一体的に形成さ
れ、側面にラック部５６Ａを有するピストンロッド５６
と、ピストンロッド５６の後端に形成されるバネ部５６
Ｂと、バネ部５６Ｂの近傍に形成される切り欠き５６Ｃ
と、計量室５１に取り付けられ、バネ部５６Ｂに当接し
てピストンロッド５６の移動を規制する突起部５０Ａ、
５０Ｂと、バネ部５６Ｂの切り欠き５６Ｃを光学的に検
出する光センサ５７と、ピストンロッド５６のラック部
５６Ａと噛合する駆動ギア５８Ａを有する駆動軸５８
と、駆動軸５８をトルク伝達部５９を介して回転駆動す
る計量モータ５９Ａを有し、ヒンジ部５２の回動軸を鉛
直方向に設け、前蓋５Ｂが水平方向に回動して計量室５
１の最前部を開放するように形成されており、ヒンジ部
５２は挽き豆が付着しないように前蓋５Ｂの開口部より
上方に設けられてなっている。このヒンジ部５２から逆
「へ」の字型に形成された蓋支持部材５Ｃを介して前蓋
５Ｂを固定している。蓋支持部材５Ｃの開放端は計量室
５１の側部に達し、末端には計量室５１の側部に設けら
れる光センサ５Ｄと係合する光検出部５Ｅを有する。駆
動ギア５８Ａの直径は１７．５ｍｍで形成されており、
ラック部５６Ａと噛み合う歯車部分の外周長は約５５ｍ
ｍである。また、計量モータ５９Ａの回転軸には回転量
を検出する計量エンコーダ５９Ｂが設けられている。

【００１４】図３は、計量器９の前蓋５Ｂを開いた状態
を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）は、前蓋５Ｂを設けら
れる前面部である。導入部５Ａから計量室５１に挽き豆
が供給され、挽き豆によって計量室５１が満たされる
と、前蓋５Ｂが僅かに回動する。この回動を発光部５ａ
および受光部５ｂを有する光センサ５Ｄで検出すると、
ミルモータ７Ｃを停止させて計量室５１への挽き豆の供
給を停止し、停止後、計量モータ５９Ａに通電すること
によって駆動ギヤ５８Ａが回転し、ピストンロッド５６
を前方に移動させる。ピストンロッド５６に一体的に形
成されるピストン５６Ｄの先端には、前蓋５Ｂに当接す
る突起部５６ａが設けられている。

【００１５】図４は、計量室５１を図示省略した状態の
ピストンロッド５６を示し、前蓋５Ｂは、ピストン５６
Ｄの突起部５６ａが当接した状態でピストンロッド５６
が前方に移動することにより、ヒンジ部５２を軸として
同軸的に設けられるスプリング５５Ａの反力に抗して紙
面上における反時計方向に回動する。このとき、前蓋５
Ｂと計量室５１の先端部は離れ、挽き豆は前蓋５Ｂと計
量室５１との間に挟まれることなく容易に落下する。

【００１６】図５は、シリンダユニットＤを示し、
（ａ）は正面側、（ｂ）は背面側を示す。キャップ３７
は、シリンダ３２への挿入時に隙間をシールするシール
部材３７Ａを有し、ロッド３８によってギヤ３６と結合
されている。また、ロッド３８の固定部には所定のガイ
ドパターンを有するガイド溝ｇを形成されたガイドプレ
ート３１が固定されており、ガイド溝ｇの下部には、シ
リンダ３２の側壁外部に形成された係合突起３２Ａが係
合している。シリンダ３２に収容されたピストン３９の
下部には抽出されたコーヒー飲料をカップに供給するた
めの飲料供給管３０Ａが接続されている。シュート７Ｄ
の下部側壁には、ピストン３９によって上方に押し上げ
られた抽出滓（図示せず）をピストン３９から分離させ
るワイパＷが設けられており、ワイパＷによって分離さ
れた抽出滓をスライドガイド４０の傾斜部Ｓに沿って落
下させる。

【００１７】このシリンダユニットＤは、キャップモー
タ３５の駆動トルクをギヤ３５Ａを介して伝達してギヤ
３６をｒ１方向に駆動すると、ガイド溝ｇのガイドパタ
ーンに基づいて支点３４Ａを中心にｒ２方向に約３０度
傾斜するとともにキャップ３７がｒ３方向に変位してシ
リンダ３２に挿入される。

【００１８】図６は、トルク伝達部３４を示し、（ａ）
は左側面、（ｂ）は正面、（ｃ）は右側面を示す。ピス
トン駆動モータ３３の駆動トルクは、ピストン駆動モー
タ３３の回転軸に取り付けられたギヤ３４１からギヤ３
４２Ａに伝達され、ギヤ３４２Ａに同軸状に設けられる
ギヤ３４２Ｂに伝達され、ギヤ３４２Ｂから軸３４３に
設けられるギヤ３４４Ａに伝達される。軸３４３の下部
にはウォームギヤ３４４Ｂが設けられており、ギヤ３４
４Ａから伝達された駆動トルクはウォームギヤ３４４Ｂ
から軸３４３に直交する方向に配置される軸３４５に取
り付けられたギヤ３４５Ａに伝達され、ギヤ３４５Ａに
同軸状に設けられるギヤ３４５Ｂに伝達される。ギヤ３
４５Ｂから伝達された駆動トルクは軸３４６に取り付け
られたギヤ３４６Ａに伝達され、ギヤ３４６Ａに同軸状
に設けられるギヤ３４６Ｂに伝達されるとともにギヤ３
４６Ａと噛合するギヤ３４７Ａに伝達され、ギヤ３４７
Ａに同軸状に設けられるギヤ３４７Ｂに伝達される。ピ
ストン３９の下部にはラック部３４８が取り付けられて
おり、ラック部３４８の両面にはギヤ３４６Ｂおよび３
４７Ｂが噛合している。このギヤ３４６Ｂおよび３４７
Ｂは、ピストン駆動モータ３３の回転方向に応じた駆動
トルクを伝達されると、ラック部３４８を挟持した状態
で相反する方向に回転することによってピストン３９を
シリンダ３２内で上下させる。

【００１９】軸３４３に設けられるウォームギヤ３４４
Ｂは、コーヒー飲料の抽出過程においてピストン３９側
から圧力が加えられたときにピストン３９が下降するこ
とを防止する。

【００２０】ピストン３９は、所定の耐圧強度を有する
ピストンヘッド３９Ａと、ピストンヘッド３９Ａにネジ
３９Ｃによって係止され、ラック部３４８に固定される
ピストンベース３９Ｂと、ピストンヘッド３９Ａに取り
付けられてシリンダ３２内からコーヒー飲料を送出し、
飲料供給管３０Ａ（図示せず）が接続される送出部３９
Ｄと、ピストンヘッド３９Ａの外周部に装着されるＯリ
ング３９Ｅと、耐腐蝕性の薄い金属板で形成されてピス
トンヘッド３９Ａの上部に装着されるフィルタ３９Ｆを
有し、ピストンヘッド３９Ａとピストンベース３９Ｂ
は、ピストンヘッド３９Ａに圧力が作用しない状態で所
定のクリアランスを有するように係止されている。

【００２１】図７は、シリンダユニットＤが傾斜した状
態を示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６を回
転させることにより支点３４Ａを中心に反時計方向に傾
斜するとともにキャップ３７が下降してシリンダ３２に
挿入される。同図においては図示されないが、シリンダ
３２には傾斜前にシュート７Ｄを介して予め計量された
所定量の挽き豆が供給される。

【００２２】図８は、ピストン駆動モータ３３に供給さ
れる電流を検出する電流検出回路を示し、（ａ）は回路
図、（ｂ）は検出される電流値とピストン３９に加わる
圧縮荷重の関係を示す。電源線（ＤＣ２４Ｖ）７１にピ
ストン駆動モータ３３の回転を制御するモータ駆動回路
７０が接続され、主制御部（後述）からの通電信号を入
力する信号端子Ａ，Ｂを有する。ピストン駆動モータ３
３は検知抵抗７２を介して接地電位に固定されるととも
にＡ／Ｄ変換器７３を介して電流検出回路７４に接続さ
れている。モータ駆動回路７０の信号端子Ａに入力する
通電信号がＨで信号端子Ｂに入力する通電信号がＬであ
るときピストン駆動モータ３３は正転方向に回転し、信
号端子Ａに入力する通電信号がＬで信号端子Ｂに入力す
る通電信号がＨであるときピストン駆動モータ３３は逆
転方向に回転し、信号端子ＡおよびＢに入力する通電信
号がＬであるときピストン駆動モータ３３は停止し、信
号端子ＡおよびＢに入力する通電信号がＨであるときピ
ストン駆動モータ３３にブレーキがかかるようになって
いる。挽き豆を圧縮することによってピストン３９にか
かる負荷が大になると、（ｂ）に示すようにピストン駆
動モータ３３に通電される電流が増大する。

【００２３】本実施の形態の抽出機３０において、電流
検出回路７４で０．５Ａの電流が検出されたときピスト
ン３９にかかる圧縮荷重は１２．５ｋｇｆであり、２Ａ
の電流が検出されたときピストン３９にかかる圧縮荷重
は５０ｋｇｆである。一般的に、挽き豆の圧縮量が大で
あると湯の通過速度は小になって濃いコーヒー飲料が抽
出され、圧縮量が小であると湯の通過速度は大になって
薄いコーヒー飲料が抽出される。この電流値と圧縮荷重
の関係に基づいてピストン駆動モータ３３の通電を制御
することにより販売されるコーヒー飲料に応じた挽き豆
の圧縮量を設定する。

【００２４】図９は、ピストン駆動モータ３３の通電特
性を示し、モータが停止状態から回転を始めるまでの通
電初期の電流値が大になっており、回転後は電流値が低
下して負荷に応じた電流値を示す。このようなモータの
電流立ち上がり特性はモータ毎に異なるものであり、ピ
ストン３９にかかる負荷に応じた電流変化の検出性を阻
害する。例えば、タンピング時では時刻ｔ１に通電を開
始してΔｔ秒後に電流値の測定を開始することにより通
電初期の電流立ち上がり特性を回避している。本実施の
形態ではΔｔを０．１秒として、パッキング、湯吸込
み、滓押上げの各通電時についても同様の測定を行って
いる。また、ピストン３９に装着されるＯリング３９Ｅ
とシリンダ３２の摺動抵抗によって通電量が増加するこ
とから、電流検出回路７４は摺動抵抗分の電流値を差し
引いた電流値を主制御部１００に出力する。

【００２５】図１０は、挽き豆８ｇを使用して標準的な
濃度のコーヒー飲料を抽出する場合の湯温と湯量（コー
ヒー抽出液）の関係を示し、湯温は湯タンク１０の温度
である。湯温が８５℃のとき、抽出動作に基づいて得ら
れるコーヒー抽出液の量は約５０ｃｃであり、９５℃の
とき約４０ｃｃで、湯温が高いほどコーヒー成分の溶出
が進むことによる。従って、湯タンク１０の湯温に応じ
た量の湯を供給して抽出動作を行う。例えば、Ｓサイズ
のカップを使用して１３５ｃｃのコーヒー飲料を販売す
る場合、５０ｃｃのコーヒー抽出液に対して８５ｃｃの
希釈湯をカップ９に供給して希釈する。また、４０ｃｃ
のコーヒー抽出液に対して９５ｃｃの希釈湯をカップ９
に供給して希釈する。このように販売量に応じて希釈比
率を調節することによって販売されるコーヒー飲料の濃
度のばらつきを抑制する。

【００２６】また、先の販売動作が終了してから販売間
隔が長くあくと、湯タンク１０内の湯温は上昇する反
面、抽出機３０の温度が冷えることから、例えば、販売
間隔が所定の値を超えた場合には次の抽出時に抽出機３
０で湯温が低下することを考慮して抽出機３０への湯量
を調節することが好ましい。この湯量の調節は、例え
ば、実測データに基づいて得られる湯量補正値をテーブ
ルとして後述するメモリに格納しておき、販売間隔が所
定の値を超えた場合に読み出して実行させる。

【００２７】また、購買者の好みに応じてコーヒー飲料
の濃度を変更する場合、例えば、アメリカンコーヒー等
の薄いコーヒーを販売するときは配管１５Ｃの希釈湯弁
２３Ｃを開いてカップ９に所定量の希釈湯を供給して抽
出されたコーヒー飲料を希釈することにより所定の濃度
に調整する。また、複数のカップサイズ（Ｓ，Ｍ，Ｌ）
のカップ９を保有するカップディスペンサを有するカッ
プ式自動販売機では、抽出されるコーヒー飲料に対して
カップサイズに応じた希釈湯を供給してコーヒー飲料を
希釈する。

【００２８】図１１は、カップ式自動販売機の制御ブロ
ックを示し、販売制御部１０１、流量計１９、圧力セン
サ２５、シスターン２のフロートスイッチ２Ａ、湯タン
ク１０のフロートスイッチ１０Ｂ、抽出機３０に設けら
れるキャップ３７の上死点を検出する光センサ３６Ｂ、
下死点を検出する光センサ３６Ｃ、滓廃棄位置を検出す
る光センサ３６Ｄ、抽出機３０に設けられるピストン３
９の上死点を検出する光センサ３９Ｇ、下死点を検出す
る光センサ３９Ｈ、計量器５の前蓋５Ｂの回動を検出す
る光センサ５Ｄ、計量器５の計量エンコーダ５９Ｂ、計
量器５の光センサ５７の出力に基づいて各部を制御する
主制御部１００と、カップ式自動販売機の各部の制御デ
ータを格納するメモリ１０２と、基準クロック発生部
（図示せず）で発生するクロックをカウントして時間を
計測するタイマー１０３を有する。光センサ３６Ｂ、３
６Ｃ、および３６Ｄは、例えば、モータ３５によって駆
動されるギヤ３６に設けられ、光透過用のスリットを形
成された円板で光路を遮光される一対の受光部と発光部
を有する透過型の光センサであり、キャップ３７が上死
点、下死点、および滓廃棄位置にあるとき受光（ＯＮ）
状態となるように設けられている。光センサ３９Ｇ、３
９Ｈは、例えば、ラック部３４８に形成される遮光部に
よって光路を遮光される一対の受光部と発光部を有する
透過型の光センサであり、ラック部３４８の昇降動作に
基づく光センサ３９Ｇ、３９Ｈの受光／遮光の出力パタ
ーンに基づいてピストン３９の位置を検出する。

【００２９】図１２（ａ）から（ｈ）は、抽出機３０の
抽出動作を簡略的に示す。図１２（ａ）は、挽き豆の供
給工程を示し、シリンダユニットＤは直立しており、計
量器５から供給される挽き豆Ｐをシュート７Ｄを介して
シリンダ３２に供給する。

【００３０】図１２（ｂ）は、抽出準備工程の第１の状
態を示し、シリンダ３２に挽き豆が供給されると、キャ
ップモータ３５に通電してギヤ３６を駆動し、シリンダ
ユニットＤを支点３４Ａを中心に反時計方向に回動させ
る。

【００３１】図１２（ｃ）は、抽出準備工程の第２の状
態を示し、シリンダユニットＤの傾斜に同期してキャッ
プ３７を下降させてシリンダ３２に挿入し、キャップモ
ータ３５の駆動を停止する。このとき、ギヤ３６は
（ａ）に示す状態から１８０度回転した位置で停止す
る。

【００３２】図１２（ｄ）は、抽出工程の第１の状態を
示し、キャップ３７がシリンダ３２に挿入されると、ピ
ストン駆動モータ３３が通電されてピストン３９を矢印
方向に上昇させることにより挽き豆を圧縮（タンピン
グ）する。挽き豆の圧縮が進むにつれてピストン３９に
かかる負荷が大になることによりピストン駆動モータ３
３の電流値が増加する。この電流値の増加を電流検出回
路７４で検出し、所定の電流値が検出されたときにピス
トン駆動モータ３３を制動し、その後、通電を停止して
ピストン３９を停止させることにより挽き豆を所望の圧
縮状態にする。圧縮後、配管６Ａを介してシリンダ３２
の内部に湯を供給する。抽出滓の圧縮時にピストン３９
に圧力が加わると、ピストンヘッド３９Ａが圧力作用方
向に移動し、この移動に基づいてピストンベース３９Ｂ
との間に設けられるＯリング３９Ｅが弾性変形してピス
トン３９とシリンダ３２に圧接することによってシリン
ダ３２の気密が保持される。シリンダ３２内に供給され
た湯は、挽き豆を通過する際にコーヒー成分を溶解して
コーヒー抽出液となり、飲料供給管３０Ａを介してカッ
プ９（図示せず）に注がれる。

【００３３】図１２（ｅ）は、抽出工程の第２の状態を
示し、湯弁２４を開放して配管６Ａを大気圧とした後、
ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９をシリ
ンダ３２内で上昇させてコーヒー抽出液を含んだ抽出滓
を圧縮（パッキング）し、絞られたコーヒー飲料を飲料
供給管３０Ａに送出する。

【００３４】図１２（ｆ）は、シリンダ３２に空気を吸
引する吸引工程を示し、ピストン駆動モータ３３を逆転
駆動してピストン３９を下降させる。このピストン３９
の下降動作によって配管３０Ａに滞留するコーヒー抽出
液がシリンダ３２内に吸引される。このとき、シリンダ
３２内が負圧になることによって配管６Ａに滞留してい
る湯も吸引される。

【００３５】図１２（ｇ）は、抽出滓の廃棄準備工程を
示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６を（ｃ）
に示す状態から９０度回転させることによってキャップ
３７がシリンダ３２から分離する。分離後、ピストン３
９を上昇させることによりシリンダ３２内に残留した抽
出滓を押し上げて停止する。

【００３６】図１２（ｈ）は、抽出滓Ａの廃棄工程を示
し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６が更に９０
度回転することによってシリンダユニットＤが矢印方向
に回動し、直立状態で停止する。この回動時にピストン
３９によって押し上げられた抽出滓はシュート７Ｄの下
部側壁に設けられたワイパＷによってかき落とされて矢
印で示すように落下し、滓バケツ（図示せず）に入る。

【００３７】図１３は、カップ式自動販売機の販売動作
におけるタイミングチャートを示す。同図において、キ
ャップ３７の上死点、下死点、滓廃棄位置を検出する光
センサ３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、およびピストン３９の
上死点、下死点の位置を検出する光センサ３９Ｇ、３９
Ｈの出力は受光時をＯＮ（Ｈ）とし、遮光時をＯＦＦ
（Ｌ）としている。

【００３８】購買者がコインを投入すると、販売制御部
１０１から主制御部１００に制御信号が出力されて抽出
湯弁２２が開かれるとともに、ポンプ６０が低速で駆動
されて配管６Ａに少量の湯が送出される。このとき、ポ
ンプ６０は、配管６Ａに設けられる逆止弁２１を押し開
くことのない圧送量の湯を送出するように低速で駆動さ
れる。このことによって配管６Ａ内に滞留する湯を配管
６Ｂに圧送して湯タンク１０に戻すとともに、湯タンク
１０から供給される約９０〜９５℃の高温の湯で配管６
Ａを暖気する。配管６Ａの暖気が終了するとポンプ６０
を駆動停止し、一定時間後に抽出湯弁２２を閉じる。抽
出湯弁２２を閉じるタイミングを遅延させる理由は、ポ
ンプ停止と同時、あるいはポンプ６０を停止する前に抽
出湯弁２２を閉じると配管６Ａ内の圧力が上昇し、逆止
弁２１が押し開かれて湯が抽出機３０に供給され、シリ
ンダ３２内の挽き豆に吸収されることを防止するためで
ある。

【００３９】ポンプ６０を低速で駆動する他に、例え
ば、抽出湯弁２２を含む配管６Ｂの配管抵抗が配管６Ａ
の配管抵抗より小になるように管路を形成し、ポンプ６
０の駆動開始時に抽出湯弁２２を開くようにしても良
い。

【００４０】ここで、ポンプ６０の駆動停止後、抽出湯
弁２２を閉じるまでの間に購買者がコーヒー飲料の選択
ボタンを押した場合、販売制御部１０１から主制御部１
００に販売信号が出力される。主制御部１００は、販売
信号の入力に基づいて抽出湯弁２２を閉じて販売動作を
実行する。

【００４１】また、抽出湯弁２２が閉じられた後に購買
者が砂糖およびクリーム入りコーヒー飲料の選択ボタン
を押すと、販売制御部１０１から主制御部１００に販売
信号が出力され、主制御部１００は計量モータ５９Ａの
電源部に通電信号を出力する。この通電信号に基づいて
計量モータ５９Ａが回転し、計量室５１に収容された挽
き豆がピストン５６Ｄによって押し出されてシュート７
Ｄを介して抽出機３０のシリンダ３２に供給される。ピ
ストン５６Ｄは最前部を基準位置（計量原点）として次
販売時に使用する挽き豆を計量するために体積（かさ）
に応じた移動量だけ後退する。この移動量は計量エンコ
ーダ５９Ｂから出力されるパルスをカウントし、所定の
カウント値となったときに計量モータ５９Ａの回転を停
止することにより設定される。

【００４２】挽き豆の供給後、キャップモータ３５を駆
動して抽出機３０のシリンダユニットＤを抽出位置まで
傾斜させる。この傾斜動作に同期してシリンダ３２にキ
ャップ３７が挿入され、光センサ３６ＣがＯＮになる。
主制御部１００は光センサ３６ＣのＯＮ信号に基づいて
モータ駆動回路７０に通電信号を出力してピストン駆動
モータ３３を駆動することによりピストン３９が上昇
し、シリンダ３２内に収容された挽き豆をタンピングす
る。このタンピング時のピストン駆動モータ３３の電流
値を電流検出回路７４で検出し、販売するコーヒー飲料
に応じた所定の電流値が検出されたときにピストン駆動
モータ３３を制動し、その後、通電を停止する。

【００４３】また、挽き豆供給部７は豆貯蔵容器７Ａか
ら供給されるコーヒー豆をコーヒーミル７Ｂで粉砕し、
次販売時で使用する挽き豆として計量器５に供給する。

【００４４】挽き豆のタンピング後、湯タンク１０に接
続される配管１５Ａの湯弁２３Ａを開いてミキシングボ
ウル１４に湯を供給し、砂糖容器１１から供給される砂
糖を湯で溶解する。同様に、配管１５Ｂの湯弁２３Ｂを
開いてミキシングボウル１４に湯を供給し、クリーム容
器１２Ａから供給されるクリーム原料を湯で溶解する。

【００４５】続いて、ポンプ６０を駆動して６〜８気圧
の圧力で約９０〜９５℃に加熱された高温の湯をシリン
ダ３２に供給する。ポンプ６０は、湯タンク１０の湯温
センサ１０Ｄで検出された湯温に基づく供給量の湯を供
給するように回転制御される。この高温の湯が挽き豆を
通過する際にコーヒー成分を溶解してコーヒー飲料とな
り、飲料供給管３０Ａを介してカップ９に供給される。
流量計１９はコーヒー飲料の抽出時に配管６Ａを圧送さ
れる湯量に応じた流量信号を主制御部１００に出力す
る。カップ９では、砂糖供給系のミキシングボウル１４
から砂糖を溶解した湯が供給され、更に、クリーム系の
ミキシングボウル１４からクリームを溶解した湯が供給
されて抽出されたコーヒー飲料と混合される。

【００４６】コーヒー飲料の抽出が終了すると、ポンプ
６０の駆動を停止し、所定の時間（０．５秒）の経過後
に湯弁２４を開き、ピストン駆動モータ３３を駆動して
ピストン３９を更に上昇させる。このピストン３９の上
昇動作に基づいて抽出滓をパッキングしてコーヒー飲料
を絞った後、湯弁２４を閉じ、ピストン駆動モータ３３
を逆転駆動してピストン３９を下降させることによって
逆止弁２１より下流側の配管３０Ａに滞留しているコー
ヒー抽出液をシリンダ３２内に吸引する。吸引された湯
は抽出滓に吸収される。

【００４７】抽出滓の廃棄は、キャップモータ３５を駆
動してキャップ３７をシリンダ３２から分離した後、ピ
ストン駆動モータ３３を正転駆動してピストン３９を上
昇させることによって抽出滓を上方に押し上げてシリン
ダ３２の頂上部より露出させ、この状態でキャップモー
タ３５を駆動してシリンダユニットＤを直立位置へ回動
させる。この回動によって抽出滓はシュート７Ｄの下部
側壁に設けられたワイパＷに当接してシリンダユニット
Ｄから払い落とされる。抽出滓の除去後、ピストン駆動
モータ３３を逆転駆動してピストン３９を下降させるこ
とによって販売動作が終了し、販売待機状態となる。

【００４８】上記したカップ式自動販売機によると、湯
タンク１０の湯温に応じて抽出機３０に供給される湯の
量を調節することにより、コーヒー成分の溶出を最適な
条件のもとで行わせることができ、コーヒー飲料の品質
のばらつきを抑制することができる。

【００４９】湯温の測定は、湯タンク１０に加えて、例
えば、配管６Ａおよび抽出機３０のキャップ３７に温度
センサを装着して行っても良く、測定された湯温をメモ
リ１０２に温度データとして格納し、この温度データに
基づいて配管６Ａの暖気等のフィードバック制御を行わ
せることもできる。

【００５０】本発明の実施の形態では、所定の粒度に粉
砕された挽き豆を抽出してコーヒー飲料を生成するカッ
プ式自動販売機について説明したが、粉末のコーヒー原
料を使用するコーヒー飲料、コーンスープ等を生成する
カップ式自動販売機に適用することもできる。また、ホ
ット飲料の他にアイス飲料を販売するカップ式自動販売
機に適用することもできる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のカップ式自
動販売機によると、湯の温度に応じた温度検出信号を出
力する温度センサと、温度検出信号に基づいて抽出機に
供給する湯の量を制御するようにしたため、コーヒー成
分の溶出性が変化しても品質の安定したコーヒー飲料を
販売することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係るカップ式
自動販売機を示す説明図 （ｂ）は、カップ式自動販売機に装着されるポンプの説
明図

【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る計量器の
全体図 （ｂ）は、計量器の前面部の説明図

【図３】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る計量器の
全体図 （ｂ）は、計量器の前面部の説明図

【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る計量器の
平面図

【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る抽出機の
一部を切り欠いた正面図 （ｂ）は、本発明の実施の形態に係る抽出機の背面図

【図６】（ａ）は、本発明の実施の形態に係るトルク伝
達部の側面図 （ｂ）は、本発明の実施の形態に係るトルク伝達部の一
部を切り欠いた正面図 （ｃ）は、本発明の実施の形態に係るトルク伝達部の他
の側面図

【図７】本発明の実施の形態に係る抽出機の説明図

【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る電流検出
回路を示す説明図 （ｂ）は、圧縮荷重とモータの電流値の関係を示す説明
図

【図９】ピストン駆動モータの通電特性を示す説明図

【図１０】標準的な濃度のコーヒー飲料を抽出する場合
の湯温と湯量の関係を示す説明図

【図１１】本発明の実施の形態に係るカップ式自動販売
機の制御ブロック

【図１２】（ａ）から（ｈ）は、本発明の実施の形態に
係る抽出機の動作を示す説明図

【図１３】本発明の実施の形態に係るカップ式自動販売
機のタイミングチャート

【符号の説明】

１，取水管 １Ａ，取水弁 ２，シスターン ２Ａ，フロートスイッチ ３Ａ，配管 ５，計量器 ５Ａ，導入部 ５ａ，発光部 ５Ｂ，前蓋 ５ｂ，受光部 ５Ｃ，蓋支持部材 ５Ｄ，光センサ ５Ｅ，光検出部 ６Ａ，配管 ６Ｂ，配管 ６Ｃ，配管 ６Ｄ，配管 ６Ｅ，配管 ６Ｆ，導入管 ６Ｇ，配管 ７，挽き豆供給部 ７Ａ，豆貯蔵容器 ７Ｂ，コーヒーミル ７Ｃ，ミルモータ ７Ｄ，シュート ８，抽出機 ８Ａ，抽出容器 ８Ｂ，飲料供給管 ８Ｃ，回転軸 ８Ｄ，移動モータ ８Ｅ，孔 ９，カップ １０，湯タンク １０Ａ，電源部 １０Ｂ，フロートスイッチ １０Ｄ，湯温センサ １１，砂糖容器 １２Ａ，クリーム容器 １２Ｂ，クリーム容器 １３，シュート １４，ミキシングボウル １４Ａ，供給管 １５Ａ，配管 １５Ｂ，配管 １５Ｃ，配管 １６，配管 １７，滓バケツ １８，排水バケツ １９，流量計 ２０，電磁弁 ２１，逆止弁 ２２，抽出湯弁 ２３Ａ，湯弁 ２３Ｂ，湯弁 ２３Ｃ，希釈湯弁 ２４，湯弁 ２５，圧力センサ ３０，抽出機 ３０Ａ，飲料供給管 ３１，ガイドプレート ３２，シリンダ ３３，ピストン駆動モータ ３４，トルク伝達部 ３４Ａ，支点 ３５，キャップモータ ３５Ａ，ギヤ ３６，ギヤ ３６Ａ，回転軸 ３６Ｂ，光センサ ３６Ｃ，光センサ ３６Ｄ，光センサ ３７，キャップ ３８，ロッド ３９，ピストン ３９Ａ，ピストンヘッド ３９Ｂ，ピストンベース ３９Ｃ，ネジ ３９Ｄ，送出部 ３９Ｅ，Ｏリング ３９Ｆ，フィルタ ３９Ｇ，光センサ ３９Ｈ，光センサ ４０，スライドガイド ５０Ａ，突起部 ５０Ｂ，突起部 ５１，計量室 ５２，ヒンジ部 ５５Ａ，スプリング ５６，ピストンロッド ５６Ａ，ラック部 ５６ａ，突起部 ５６Ｂ，バネ部 ５６Ｃ，切り欠き ５６Ｄ，ピストン ５７，光センサ ５８，駆動軸 ５８Ａ，駆動ギア ５９，トルク伝達部 ５９Ａ，計量モータ ５９Ｂ，計量エンコーダ ６０，ポンプ ６０Ａ，バイパス管 ６０Ｂ，弁 ６０Ｃ，回転軸 ６０Ｄ，ギヤ ６０Ｅ，ギヤ ６０Ｆ，回転軸 ７０，モータ駆動回路 ７１，電源線 ７２，検出抵抗 ７３，Ａ／Ｄ変換器 ７４，電流検出回路 １００，主制御部 １０１，販売制御部 １０２，メモリ １０３，タイマー ３４１，ギヤ ３４２Ａ，ギヤ ３４２Ｂ，ギヤ ３４３，軸 ３４４Ａ，ギヤ ３４４Ｂ，ウォームギヤ ３４５，軸 ３４５Ａ，ギヤ ３４５Ｂ，ギヤ ３４６，軸 ３４６Ａ，ギヤ ３４６Ｂ，ギヤ ３４７Ａ，ギヤ ３４７Ｂ，ギヤ ３４８，ラック部 Ａ，抽出滓 Ｄ，シリンダユニット Ｗ，ワイパ Ｐ，挽き豆 ｇ，ガイド溝 Ｓ，傾斜部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千木良 登 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 山本 廣 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3E047 AA02 AA03 BA01 DB02 DC04 EC01 EC05 EC07 EC09 ED04 GA06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の粒度に粉砕されたコーヒー豆の挽
   き豆を抽出機に供給し、所定の温度に加熱した湯を湯タ
   ンクから前記抽出機に供給してコーヒー飲料を抽出する
   カップ式自動販売機において、 前記湯の温度に応じた温度検出信号を出力する温度セン
   サと、 前記温度検出信号に基づいて前記抽出機に供給する前記
   湯の量を制御する制御手段を有することを特徴とするカ
   ップ式自動販売機。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記コーヒー飲料の販
   売間隔が所定の値を超えたとき前記温度検出信号に基づ
   いて設定される前記湯の量を補正する構成の請求項第１
   項記載のカップ式自動販売機。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記湯の量に応じた希
   釈湯を抽出された前記コーヒー飲料と混合して販売量と
   する構成の請求項第１項記載のカップ式自動販売機。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、購買者が希望する前記
   コーヒー飲料の濃度に応じて前記希釈湯の供給量を制御
   する構成の請求項第３項記載のカップ式自動販売機。
5. 【請求項５】 前記制御手段は、抽出されたコーヒー抽
   出液に所定の希釈比率で前記希釈湯を供給して販売量と
   する構成の請求項第３項記載のカップ式自動販売機。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記コーヒー飲料を受
   容するカップのサイズに応じて前記希釈湯の供給量を制
   御する構成の請求項第３項記載のカップ式自動販売機。
7. 【請求項７】 前記抽出機は、前記挽き豆を収容するシ
   リンダ、前記シリンダ内に昇降自在に設けられるピスト
   ン、および前記ピストンを駆動する駆動手段を有するシ
   リンダユニットと、 前記シリンダユニットを第１の姿勢から第２の姿勢に傾
   斜させる傾斜手段と、 前記第２の姿勢において前記シリンダと相対的に係合
   し、前記湯タンクから前記シリンダ内に前記湯を供給す
   るキャップを有する構成の請求項第１項記載のカップ式
   自動販売機。