JP2001188963A - 飲料抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】湯ポンプによる給湯量及び飲料の抽出量を確実
に一定にすることができ、給湯後のエアーブローを簡易
かつ円滑に給送することができる飲料抽出装置を提供す
る。 【解決手段】湯タンク１１と湯ポンプ１３との間に内圧
が大気に開放された大気開放容器１２を設け、湯タンク
１１から飲料抽出に使用する一定量の湯を一旦大気開放
容器１２に溜め、この湯を湯ポンプ１３で全て吸引しか
つ原料容器１内に供給して所定の飲料を抽出する。湯の
吸引・供給終了後も引き続き湯ポンプ１３を回転数を上
げて所定時間駆動し、これにより湯ポンプは空の大気開
放容器１２を介して吸気し、該吸気を原料容器１側にエ
アーブローとして給送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コーヒー粉、茶粉
等の粉末原料が封入された原料容器に給湯して所定の飲
料を抽出すべくカップ式飲料自動販売機内に設置される
飲料抽出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、ギア式の湯ポンプを用いた従来
の飲料抽出装置の概略説明図である。この飲料抽出装置
は、湯が貯留される湯タンク４１と、湯タンク４１から
湯を吸引すると共に、この湯を予め飲料一杯分の粉末原
料が封入された原料容器１内に加圧供給して飲料を抽出
させる湯ポンプ４３とを備えている。販売指令を受ける
と、まず電磁弁４５が所定時間開放され、この間、湯ポ
ンプ４３は上流給湯管４４ａを介して吸引した湯を下流
給湯管４４ｃを介して原料容器１内に加圧供給する。電
磁弁４５が閉じると同時に電磁弁４６が所定時間開放さ
れ、この間、湯ポンプ４３は吸気管４４ｂ及び上流給湯
管４４ａを介して吸引した空気を下流給湯管４４ｃから
原料容器１に対しエアーブローとして給送する。このエ
アーブローは、下流給湯管４４ｃ内壁に付着する湯滴や
原料容器１内の粉末原料に残る湯分を排出させ、粉末原
料を乾燥させることにより、各抽出毎の飲料の量及び質
を均一にするといった役割を果たす。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、湯ポン
プ４３が湯を湯タンク４１から直接吸引する上記従来の
飲料抽出装置では、原料容器１内の粉末原料の粒度、
量、密度、あるいは湯ポンプ４３の性能などによって湯
ポンプ４３による湯タンク４１からの湯の吸引量にばら
つきが生じ、これにより湯ポンプ４３から原料容器１へ
の給湯量及び原料容器１からの抽出量もばらつくため、
飲料が不均一になるという問題があった。

【０００４】更に、エアーブロー給送時において、開放
時といえども流路が狭い電磁弁４６が吸気の抵抗となる
ため、湯ポンプ４３による吸気及び給気を円滑に行うこ
とができず、また吸気専用の電磁弁４６の開閉操作が面
倒であるといった問題もあった。

【０００５】本発明は以上のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的は、湯ポンプによる給湯量及
び飲料の抽出量を確実に一定にすることができ、給湯後
のエアーブローを簡易かつ円滑に給送することができる
飲料抽出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１の発明では、湯が貯留される湯タンクと、
湯タンクから湯を受ける、内圧が大気に開放された大気
開放容器と、大気開放容器内の湯を吸引し且つ該湯を粉
末原料が入った原料容器内に供給する給湯動作を行う湯
ポンプとを備えたことを特徴としている。請求項１の発
明によれば、湯タンクと湯ポンプとの間に大気開放容器
を介設し、まず湯タンクから大気開放容器に給湯し、飲
料抽出に使用する一定量の湯を大気開放容器に一旦溜
め、次いでこの湯を湯ポンプで全て使い切る、即ち全て
吸引しかつ原料容器側へ加圧供給することにより、湯ポ
ンプによる給湯量及び飲料の抽出量を確実に一定にする
ことができる。尚、原料容器の具体例としては、カート
リッジ、カプセル等と称される、飲料一杯分の粉末原料
が封入された容器が挙げられるが、これに限定されるも
のではなく、湯ポンプから加圧供給された湯と粉末原料
とから飲料を抽出する際、その粉末原料が入れられる全
ての容器が含まれる。また、大気開放容器に一旦溜めら
れる湯の温度低下を防ぐべく、例えば大気開放容器を湯
タンクに近接配置することができる。

【０００７】請求項２の発明では、請求項１に係る飲料
抽出装置において、前記大気開放容器を前記湯タンク内
に設けたことを特徴としている。請求項２の発明によれ
ば、大気開放容器を湯タンク内に設けて加温できるた
め、大気開放容器内に一旦溜められる湯の温度低下を確
実に防止することができる。

【０００８】請求項３の発明では、請求項１又は請求項
２に係る飲料抽出装置において、前記湯ポンプは前記給
湯動作に連続して前記大気開放容器を介して空気を吸引
し且つ該空気を前記原料容器内に供給する給気動作を行
うことを特徴としている。請求項３の発明によれば、湯
ポンプは大気開放容器内に溜められた湯を全て吸引し給
湯動作を終えた後も引き続き駆動して、空になった大気
開放容器を介して吸引した空気をエアーブローとして原
料容器内に供給する給気動作を行う。この給気動作によ
って管内に残る湯滴や粉末原料の湯分を排出させること
ができ、また、湯ポンプは空の大気開放容器を介して吸
気するため、電磁弁のような吸気に対する抵抗がなく、
エアーブローを円滑に行うことができる。

【０００９】請求項４の発明では、請求項１〜３に係る
飲料抽出装置において、前記湯ポンプを制御する制御部
を備え、該制御部は前記給気動作時の湯ポンプの回転数
を前記給湯動作時の回転数よりも上げることを特徴とし
ている。請求項４の発明によれば、制御部によって給気
動作時の湯ポンプのギア回転数を給湯動作時に比べ上げ
ることにより、液体ポンプである湯ポンプの送気能力を
高め、エアーブローの実効を高めることができる。

【００１０】請求項５の発明では、請求項４に係る飲料
抽出装置において、前記大気開放容器内の湯が無くなっ
た湯無し時点を検出し且つ該湯無し時点検出信号を前記
制御部に入力する湯無し時点検出手段を設けたことを特
徴としている。請求項５に係る発明によれば、湯無し時
点検出手段によって大気開放容器内の湯が湯ポンプに吸
引されて無くなる時点を検出し、この湯無し時点検出信
号が制御部に入力されるため、制御部による給湯動作か
ら給気動作への移行時点における湯ポンプの回転数アッ
プ制御のタイミングを上記湯無し時点検出信号に基づい
て大気開放容器内から湯が無くなる時点に正確に合わせ
ることができる。これにより次のような課題が解決され
る。即ち、給気動作移行時に湯ポンプの回転数を上げる
制御においては、例えば原料容器内の原料が高密度であ
ったり、給湯量が多い場合、あるいはまた湯ポンプの給
湯能力如何によって、大気開放容器内に湯が未だ残って
いる時点で湯ポンプの回転数アップ制御が行われるおそ
れがあり、この場合、湯ポンプから原料容器内に高圧が
加わり、原料容器が破裂したり、あるいはフィルタ等の
容器の一部が破損する危険が生じる。このような危険性
を、上述したように湯無し時点検出手段を用いて回転数
アップ制御のタイミングを図ることにより、取り除くこ
とができる。

【００１１】請求項６の発明では、請求項５に係る飲料
抽出装置において、前記湯無し時点検出手段は前記湯ポ
ンプの負荷の変化から前記湯無し時点を検出する負荷セ
ンサであることを特徴としている。請求項６の発明によ
れば、湯無し時点においては湯の吸引・供給を終えるこ
とによって湯ポンプの負荷が低下するため、該負荷低下
時点を負荷センサによって検出することにより、湯ポン
プの回転数アップ制御を初期通り行うことができる。

【００１２】請求項７の発明では、請求項５に係る飲料
抽出装置において、前記湯無し時点検出手段は前記湯ポ
ンプからの湯の吐出圧の変化から前記湯無し時点を検出
する圧力センサ又は圧力スイッチであることを特徴とし
ている。請求項７の発明によれば、湯無し時点において
は湯ポンプから原料容器への湯の吐出圧が低下するた
め、該吐出圧低下時点を圧力センサ又は圧力スイッチに
よって検出することにより、湯ポンプの回転数アップ制
御を初期通り行うことができる。

【００１３】請求項８の発明では、請求項６に係る飲料
抽出装置において、前記負荷センサは前記湯ポンプの電
流値を検出する電流値センサであることを特徴としてい
る。請求項８の発明によれば、湯無し時点における湯ポ
ンプの負荷の低下を電流値センサによって湯ポンプの電
流値の変化から検出することができる。

【００１４】請求項９の発明では、請求項６に係る飲料
抽出装置において、前記負荷センサは前記湯ポンプの回
転数を検出する回転数センサであることを特徴としてい
る。請求項９の発明によれば、湯無し時点における湯ポ
ンプの負荷の低下を回転数センサによって湯ポンプの回
転数の変化から検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１〜図３は、本発明の飲料抽出
装置に係る一実施形態を概略的に示すもので、図１は飲
料抽出装置の全体説明図、図２は飲料抽出装置の制御系
を示すブロック図、図３は飲料抽出装置の動作を示すフ
ローチャートである。

【００１６】飲料抽出装置１０は図示されないカップ式
飲料自動販売機内に設けられており、飲料抽出装置１０
には、湯が約９８℃に保温されて貯留される湯タンク１
１と、内圧が大気に開放された大気開放容器１２と、ギ
ア１３ａ及びギア駆動モータ１３ｂ（図２参照）を有す
るギア回転式の湯ポンプ１３とが備わっている。開放湯
タンク１１と大気開放容器１２の上部とは上流給湯管１
４ａによって、大気開放容器１２の底部と湯ポンプ１３
とは中間給湯管１４ｂによってそれぞれ連通されてお
り、湯ポンプ１３の下流側には下流給湯管１４ｃが接続
されている。更に、上流給湯管１４ａの上流端には電磁
弁１５が介設されており、下流給湯管１４ｃの下流端に
は給湯ノズル１６が装着されている。飲料抽出装置１０
にはまた販売指令に応じて電磁弁１５及び湯ポンプ１３
の制御を行うマイクロコンピュータ構成の制御部２０が
備わっている。

【００１７】次に、図３のフローチャートを参照しなが
ら飲料抽出装置１０の構成及び動作を更に詳述する。飲
料抽出装置１０では、販売待機状態（Ｓ１）からユーザ
ーが商品選択ボタン（図示せず）を押すことによって販
売指令を受けると（Ｓ２）、制御部２０が電磁弁１５を
開放する。尚、この電磁弁１５の開放時点前に別の制御
系統により、一個の原料容器１が容器収納部（図示せ
ず）から搬出され、上記給湯ノズル１６の先端部を受け
入れるノズル連結位置まで搬送される。原料容器１は飲
料一杯分のコーヒー粉末が予め封入されたプラスチック
製の特殊容器であり、給湯ノズル１６先端部を気密に受
け入れ可能で、フィルタ機能を有している。

【００１８】制御部２０によって電磁弁１５が所定時間
開放されると、湯タンク１１内の湯の水頭圧により、湯
タンク１１から上流給湯管１４ａを介して大気開放容器
１２内に湯が送られる。かかる湯タンク１１から大気開
放容器１２内への給湯は、販売待機状態における湯タン
ク１１内の湯面ヘッドの高さと電磁弁１５の開放時間と
を一定にすることにより、正確に一定の使用量とするこ
とができる。次いで、制御部２０は電磁弁１５を閉じる
（Ｓ４）とほぼ同時にギア駆動モータ１３ｂを駆動して
湯ポンプ１３のギア１３ａを所定回転数にて駆動する
（Ｓ５）。これにより大気開放容器１２内に一旦溜めら
れた一定量の湯を湯ポンプ１３によって、中間給湯管１
４ｂを介して全て吸引すると共に下流給湯管１４ｃを介
して原料容器１内に加圧供給する給湯動作が行われる
（Ｓ６）。大気開放容器１２に一旦溜めた湯を使い切る
ことにより、原料容器１内の粉末原料の粗密具合や湯ポ
ンプ１３の性能にかかわらず、抽出量を一定にすること
ができる。尚、大気開放容器１２が大気に開放されるた
め、湯ポンプ１３による湯の吸引は円滑に行われる。

【００１９】制御部２０は大気開放容器１２内の湯を全
て吸引し終えた湯ポンプ１３のギア１３ａの回転数を上
げて（Ｓ８）引き続き湯ポンプ１３を所定時間作動させ
る。これにより湯ポンプ１３は大気開放容器１２及び下
流給湯管１４ｃを介して空気を吸引し、この吸気をエア
ーブローとして原料容器１側に給送する給気動作を行う
（Ｓ９）。尚、回転数アップにより湯ポンプ１３の吸・
送気能力が高められている。

【００２０】以上のような給湯動作から給気動作への移
行時に湯ポンプ１３の回転数を上げる制御においては、
何らかの要因で大気開放容器１２内に湯が未だ残ってい
る時点で湯ポンプ１３の回転数アップ制御が行われる
と、湯ポンプ１３から原料容器１内に高圧が加わり、原
料容器１が破裂する危険がある。このような危険性は、
上記回転数アップ制御のタイミングを大気開放容器１２
内の湯が湯ポンプ１３に吸引されて無くなる湯無し時点
に合わせることにより取り除くことができ、この湯無し
時点は次のようにして検出される。

【００２１】即ち、湯無し時点においては湯の吸引・供
給を終えることによって湯ポンプ１３の負荷が急激に低
下する。この負荷の低下によってギア駆動モータ１３ｂ
の電流値が低下するため、電流値センサ２１（図２参
照）によってギア駆動モータ１３ｂの電流値低下時点を
検出し、該電流値低下時点検出信号を制御部２０に送
る。制御部２０は電流値低下時点検出信号を湯無し時点
検出信号として受けると（Ｓ７）、インバータ制御等に
よってギア駆動モータ１３ｂを介しギア１３ａの回転数
を上げ、湯ポンプ１３に上述した給気動作を所定時間行
わせた後、湯ポンプ１３を停止する（Ｓ１０）。尚、湯
ポンプ１３による給気動作は大気開放容器１２を介して
行われるため、吸気抵抗のない円滑なものとなり、ま
た、吸気専用の管や電磁弁を要せずコストも低減する。
また、湯無し時点検出の他の態様としては次のイ）及び
ロ）を挙がることができる。

【００２２】イ）湯の吸引・供給後における湯ポンプ１
３では、負荷の軽減によってギア１３ａの回転数が若干
上がるため、この回転数のわずかな上昇変化を例えばロ
ータリーエンコーダ等の回転数センサ（図示せず）によ
って検出し、該回転数上昇時点検出信号を制御部２０に
送るようにする。

【００２３】ロ）湯無し時点においては、湯ポンプ１３
からの湯の吐出圧が急激に低下するため、下流給湯管１
４ｃ内の上流端部すなわち湯ポンプ１３の吐出部（図示
せず）に湯の吐出圧低下時点を検出させる圧力センサ又
は圧力スイッチ（図示せず）を設け、該吐出圧低下時点
検出信号を制御部２０に送るようにする。

【００２４】図４は、本発明の飲料抽出装置に係る別の
実施形態を概略的に示す説明図である。この飲料抽出装
置１００は、内圧を大気に開放した大気開放容器１１２
が湯タンク１１１の内部に組み込まれており、湯タンク
１１１と大気開放容器１１２とを連通する上流給湯管１
１４ａは湯タンク１１１の外部から内部へ湯タンク１１
１の側壁を貫通して入り込んだ後、大気開放容器１１２
の側壁に接続されている。また、大気開放容器１１２の
底部から延長する中間給湯管１１４ｂは、湯タンク１１
２の側壁下方から湯タンク１１２外に出た後、湯ポンプ
１１３に接続されている。尚、湯ポンプ１１３の下流側
には下流給湯管１１４ｃが接続されており、上流給湯管
１１４ａの上流端には電磁弁１１５が設置されている。

【００２５】以上の飲料抽出装置１００によっても既述
した飲料抽出装置１０と同様、大気開放容器１１２内に
一旦溜めた一定量の湯を湯ポンプ１１３によって全て吸
引して使い切ることにより、飲料抽出量のばらつきをな
くし、かつ湯ポンプ１１３の回転数を上げて空となった
大気開放容器１１２を介して給気動作を行うことによ
り、エアーブロー工程を円滑かつ強力に行うことができ
る。飲料抽出装置１００では更に、大気開放容器１１２
が湯タンク１１１内の湯あるいはヒーターによって加温
されるため、大気開放容器１１２内に溜められる湯の温
度が低下するようなことはない。

【００２６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、湯タンクと湯ポンプとの間に大気開放容器を介
設し、まず湯タンクから大気開放容器に湯を供給して、
飲料抽出に使用する一定量の湯を該大気開放容器に一旦
溜め、次いでこの湯を湯ポンプで全て使い切ることによ
り、湯ポンプによる給湯量及び飲料の抽出量を確実に一
定にすることができる。

【００２７】請求項２の発明によれば、大気開放容器を
湯タンク内に設けて大気開放容器を加温できるため、大
気開放容器内に一旦溜められる湯の温度低下を防止する
ことができる。

【００２８】請求項３の発明によれば、湯ポンプは給湯
動作に連続してエアーブローを原料容器内に送る給気動
作を行い、この給気動作は湯ポンプによる空の大気開放
容器を介する吸気によって行われるため、電磁弁のよう
な吸気に対する抵抗がなく、エアーブローを円滑に行う
ことができると共に、吸気専用の管や電磁弁が不要とな
るため、コストを低減することができる。

【００２９】請求項４の発明によれば、制御部によって
給気動作時の湯ポンプのギア回転数を給湯動作時に比べ
上げることにより、湯ポンプの送気能力を高め、エアー
ブローの実効を高めることができる。

【００３０】請求項５に係る発明によれば、湯無し時点
検出手段によって大気開放容器内の湯が湯ポンプに吸引
されて無くなる時点を検出し、この湯無し時点検出信号
が制御部に入力されるため、制御部による回転数アップ
制御のタイミングを大気開放容器内から湯が無くなる時
点に正確に合わせることができる。

【００３１】請求項６の発明によれば、湯無し時点にお
いては湯の吸引・供給を終えることによって湯ポンプの
負荷が低下するため、該負荷低下時点を負荷センサによ
って検出することにより、湯ポンプの回転数アップ制御
を初期通り行うことができる。

【００３２】請求項７の発明によれば、湯無し時点にお
いては湯ポンプから原料容器への湯の吐出圧が低下する
ため、該吐出圧低下時点を圧力センサ又は圧力スイッチ
によって検出することにより、湯ポンプの回転数アップ
制御を初期通り行うことができる。

【００３３】請求項８の発明によれば、湯無し時点にお
ける湯ポンプの負荷の低下を電流値センサによって湯ポ
ンプの電流値の変化から検出することができる。

【００３４】請求項９の発明によれば、湯無し時点にお
ける湯ポンプの負荷の低下を回転数センサによって湯ポ
ンプの回転数の変化から検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】飲料抽出装置の概略全体説明図

【図２】飲料抽出装置の制御系を示すブロック図

【図３】飲料抽出装置の動作を示すフローチャート

【図４】飲料抽出装置の第２実施形態の概略全体説明図

【図５】従来の飲料抽出装置の概略説明図

【符号の説明】

１…原料容器、１０，１００…飲料抽出装置、１１，１
１１…湯タンク、１２，１１２…大気開放容器、１３，
１１３…湯ポンプ、１５，１１５…電磁弁、２０…制御
部、２１…電流値センサ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湯が貯留される湯タンクと、湯タンクか
   ら湯を受ける、内圧が大気に開放された大気開放容器
   と、大気開放容器内の湯を吸引し且つ該湯を粉末原料が
   入った原料容器内に供給する給湯動作を行う湯ポンプと
   を備えたことを特徴とする飲料抽出装置。
2. 【請求項２】 前記大気開放容器を前記湯タンク内に設
   けたことを特徴とする請求項１記載の飲料抽出装置。
3. 【請求項３】 前記湯ポンプは前記給湯動作に連続して
   前記大気開放容器を介して空気を吸引し且つ該空気を前
   記原料容器内に供給する給気動作を行うことを特徴とす
   る請求項１又は２記載の飲料抽出装置。
4. 【請求項４】 前記湯ポンプを制御する制御部を備え、
   該制御部は前記給気動作時の湯ポンプの回転数を前記給
   湯動作時の回転数よりも上げることを特徴とする請求項
   ３記載の飲料抽出装置。
5. 【請求項５】 前記大気開放容器内の湯が無くなった湯
   無し時点を検出し且つ該湯無し時点検出信号を前記制御
   部に入力する湯無し時点検出手段を設けたことを特徴と
   する請求項４記載の飲料抽出装置。
6. 【請求項６】 前記湯無し時点検出手段は前記湯ポンプ
   の負荷の変化から前記湯無し時点を検出する負荷センサ
   であることを特徴とする請求項５記載の飲料抽出装置。
7. 【請求項７】 前記湯無し時点検出手段は前記湯ポンプ
   からの湯の吐出圧の変化から前記湯無し時点を検出する
   圧力センサ又は圧力スイッチであることを特徴とする請
   求項５記載の飲料抽出装置。
8. 【請求項８】 前記負荷センサは前記湯ポンプの電流値
   を検出する電流値センサであることを特徴とする請求項
   ６記載の飲料抽出装置。
9. 【請求項９】 前記負荷センサは前記湯ポンプの回転数
   を検出する回転数センサであることを特徴とする請求項
   ６記載の飲料抽出装置。