JP3582577B2 - Cup type vending machine - Google Patents
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Description
【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、コーヒー飲料の抽出後に湯タンクと抽出機に接続される配管や抽出されたコーヒー飲料をカップ側に送出する配管等の管路内に液体分が滞留する。湯タンクと抽出機に接続される配管に湯が滞留していると挽き豆の抽出度合が変化する恐れがあり、また、抽出後にコーヒー飲料が配管に逆流して湯に混入し、コーヒー飲料に含まれる油分によって配管内を汚すことがある。これは抽出機からカップ側にコーヒー飲料を圧送する配管についても同様である。
従って、本発明の目的はコーヒー飲料の抽出後、配管内に液体分が滞留することのない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、所定の温度の湯を湯タンクから配管を介して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、前記コーヒー飲料の抽出後に前記抽出機の駆動に基づいて発生する負圧によって前記配管に滞留する前記湯および前記抽出機から前記コーヒー飲料を送出する管路内の前記コーヒー飲料を前記抽出機内で前記コーヒー飲料を抽出された挽き豆の抽出滓に吸引させる流動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、コーヒー飲料の抽出後に抽出機に接続される管路内に滞留する湯を抽出機側に流動させることで、コーヒー抽出液の逆流、滞留に基づく管路の汚損が防止される。
【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23A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、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56B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51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55mm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56D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5B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342A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344A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345B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346Aと噛合するギヤ347Aに伝達され、ギヤ347A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347Bが噛合している。このギヤ346Bおよび347B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344B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39D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33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、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39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、36C、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、39H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。
【0026】
図11(a)から(h)は、抽出機30の抽出動作を簡略的に示す。
図11(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。
【0027】
図11(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。
【0028】
図11(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。
【0029】
図11(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33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。
【0030】
図11(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。
【0031】
図11(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。
【0032】
図11(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39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。
【0033】
図11(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。
【0034】
図12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、39Hの出力は受光時をON(H)とし、遮光時をOFF(L)としている。
【0035】
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6A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。
【0036】
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60の駆動開始時に抽出湯弁22を開くようにしても良い。
【0037】
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100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。
【0038】
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7D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。
【0039】
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。光センサ36CがONになり、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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
上記した配管内の液体除去は必要に応じて販売待機時に行っても良い。例えば、キャップモータ35を駆動してシリンダユニットDを傾斜させ、キャップ37をシリンダ32に挿入した状態で停止させる。次に、湯弁24を開いてピストン駆動モータ33を駆動することによってピストン39を上昇させる。このことによって配管6Aから配管6Cに空気が送り込まれて配管中の液体分が排水バケツ18に排出される。ここで、ピストン39が上昇を開始してから湯弁24を開くことによって圧縮された空気を配管6Aから配管6Cに送り込むことができる。また、ピストン39の上昇によって飲料供給管30Aにも空気が送り込まれて配管中に滞留したコーヒー飲料が下流側に流れる。
【0046】
また、シリンダユニットDを傾斜させる前にピストン駆動モータ33を駆動することによってピストン39をキャップ37と干渉しない所定の高さまで上昇させた状態で停止させる。次に、キャップモータ35を駆動してシリンダユニットDを傾斜させ、キャップ37をシリンダ32に挿入した状態で停止させる。次に、湯弁24を開いてピストン駆動モータ33を逆転駆動することによってピストン39を下降させる。この方法によると、配管6Aおよび配管6C側からシリンダ32内に液体分を吸い込む力が大になり、ピストン39の下降後に下死点からピストン39を上昇させることによって飲料供給管30A中の液体分がシリンダ32内に吸い込まれた液体分とともに下流側に流れる。ピストン駆動モータ33はタイマ103で設定される時間に基づいて通電されるように制御することで所望の時間に液体除去を行わせることができる。
【0047】
また、販売終了後に次販売で使用する挽き豆をシリンダ32内に供給し、タンピングを行うことによって配管6Aおよび飲料供給管30Aを掃気するようにしても良い。この場合はタンピング終了後に販売待機状態となり、次の販売動作時に挽き豆を供給する動作を不要にして販売時間を短縮することができる。
【0048】
図13(a)は、配管内の液体除去を行う他の構成を示し、炭酸ガスを貯蔵するガスボンベ90と、ガスボンベ90と配管6Aとの間に接続される配管6Dと、配管6Dに設けられる電磁弁92と、配管6Dに設けられるガスマニホールド91によって分岐されてカーボネータに接続される配管6Eと、配管6Eに設けられる電磁弁93を有し、配管6Dは配管6Aに設けられる逆止弁21の下流側に接続されている。
【0049】
図13(b)は、液体除去動作を示し、ピストン39を上死点まで上昇させた状態で停止させる。次に、キャップモータ35を駆動してシリンダユニットDを傾斜させ、電磁弁93および24を閉じた状態で電磁弁92を開くことによって所定のガス圧で炭酸ガスが配管6Aに供給される。配管内に滞留している液体分は炭酸ガスのガス圧に基づいてピストン39の頂上部に噴射される。
【0050】
上記した構成によると、炭酸ガスのガス圧に基づいて配管内に滞留している液体分が速やかに除去されるとともに、キャップ37から高圧で噴射される液体分によってピストン39の頂上部を洗浄することができる。
【0051】
本発明の実施の形態では、ホットコーヒーの製造について説明したが、アイスコーヒー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。
【0052】
【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、コーヒー飲料の抽出後に抽出機の駆動に基づいて発生する負圧に基づいて管路内のコーヒー飲料をコーヒー飲料を抽出された挽き豆の抽出滓に吸引させるようにしたため、コーヒー飲料の抽出後、配管内に液体分が残留しないようにすることができる。
【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】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11】(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12】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
【図13】(a)は、配管内の液体除去を行う他の構成を示す説明図
(b)は、液体除去動作を示す説明図
【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
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
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
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
80,クリーム供給制御器
90,ガスボンベ
91,ガスマニホールド
92,電磁弁
93,電磁弁
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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cup-type vending machine, and more particularly to a cup-type vending machine that extracts coffee components from ground coffee beans by hot water supplied at a predetermined pressure.
[0002]
[Prior art]
As a conventional cup-type vending machine, ground coffee beans ground to a predetermined particle size are supplied to the extractor, and a predetermined high-temperature hot water pressurized by a pump is supplied to the extractor to convert the coffee beverage at a high pressure. There is something to extract.
[0003]
According to this cup-type vending machine, a predetermined amount of ground beans is dispensed to the extractor based on a coffee beverage sales request selected by a purchaser operating a selection button or the like. After dispensing, the hot water stored in the hot water tank is pressurized to a predetermined pressure by a pump and supplied to a boiler, and then supplied to an extractor via a pipe to extract ground beans and produce a coffee beverage. The extracted coffee beverage is supplied to a cup and, if desired, is mixed with auxiliary ingredients such as sugar and cream and sold.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional cup-type vending machine, after the coffee beverage is extracted, the liquid component remains in the pipeline such as the piping connected to the hot water tank and the extracting machine or the piping for sending the extracted coffee beverage to the cup side. I do. If hot water stays in the piping connected to the hot water tank and the extractor, the degree of extraction of the ground beans may change, and after extraction, the coffee beverage flows back into the piping and mixes with the hot water, and the coffee beverage The oil contained may contaminate the piping. The same applies to the piping for feeding the coffee beverage from the extractor to the cup side.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a cup-type vending machine in which a liquid component does not stay in a pipe after a coffee beverage is extracted.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention supplies ground coffee beans ground to a predetermined particle size to an extractor, and supplies hot water at a predetermined temperature from a hot water tank to the extractor via a pipe. In a cup-type vending machine for extracting a coffee beverage, the hot water staying in the piping due to a negative pressure generated based on the driving of the extraction machine after the extraction of the coffee beverage, and a pipe for delivering the coffee beverage from the extraction machine. There is provided a cup-type vending machine having a flow means for sucking the coffee beverage in a road into the extracted slag of the ground beans from which the coffee beverage is extracted in the extraction machine.
[0006]
According to the above-described cup-type vending machine, by flowing hot water staying in a pipe connected to the extractor after extraction of the coffee beverage to the extractor side, the backflow of the coffee extract, the pipe based on the stay Staining is prevented.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a cup-type vending machine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0008]
FIG. 1A shows a cup-type vending machine according to an embodiment of the present invention, which detects a
[0009]
The ground bean supply unit 7 includes a
[0010]
The
[0011]
In addition, in the cup-type vending machine having the above-described configuration, for simplicity of description, a cup supply unit for supplying the cup 9, a power supply unit for supplying current to the
[0012]
FIG. 1B shows a
[0013]
2A and 2B show the
[0014]
3A and 3B show a state in which the
[0015]
FIG. 4 shows the
[0016]
5A and 5B show the cylinder unit D, wherein FIG. 5A shows the front side and FIG. 5B shows the rear side. The
[0017]
When the driving torque of the
[0018]
6A and 6B show the
[0019]
The
[0020]
The
[0021]
FIG. 7 shows a state in which the cylinder unit D is inclined. By driving the
[0022]
8A and 8B show a current detection circuit for detecting a current supplied to the
[0023]
In the
[0024]
FIG. 9 shows the energization characteristics of the
[0025]
FIG. 10 shows a control block of the cup-type vending machine. The vending control unit 101, the
[0026]
FIGS. 11A to 11H schematically show the extraction operation of the
FIG. 11A shows a process of supplying the ground beans, in which the cylinder unit D is upright, and supplies the ground beans P supplied from the measuring
[0027]
FIG. 11 (b) shows a first state of the extraction preparation step. When the ground beans are supplied to the
[0028]
FIG. 11C shows a second state of the extraction preparation step, in which the
[0029]
FIG. 11D shows a first state of the extraction process. When the
[0030]
FIG. 11E shows a second state of the extraction step. After the
[0031]
FIG. 11F shows a suction step of sucking air into the
[0032]
FIG. 11 (g) shows a step of preparing the disposal of the extracted slag. The
[0033]
FIG. 11 (h) shows a process of discarding the extracted residue A. When the
[0034]
FIG. 12 shows a timing chart in the selling operation of the cup-type vending machine. In the same figure,
[0035]
When the buyer inserts a coin, a control signal is output from the sales control unit 101 to the
[0036]
In addition to driving the
[0037]
Here, when the purchaser presses the selection button of the coffee beverage after the drive of the
[0038]
When the purchaser presses the selection button for the coffee beverage containing sugar and cream after the extraction hot-
[0039]
After supplying the ground beans, the
[0040]
The ground bean supply unit 7 crushes the coffee beans supplied from the
[0041]
After the tamping of the ground beans, the
[0042]
Subsequently, the
[0043]
When the extraction of the coffee beverage is completed, the drive of the
[0044]
The disposal of the extraction residue is performed by driving the
[0045]
The above-described removal of the liquid in the pipe may be performed at the time of standby for sales as necessary. For example, the cylinder unit D is tilted by driving the
[0046]
Further, by driving the
[0047]
Further, after the sales are completed, the ground beans to be used in the next sales may be supplied into the
[0048]
FIG. 13A shows another configuration for removing the liquid in the pipe, which is provided in a gas cylinder 90 for storing carbon dioxide gas, a pipe 6D connected between the gas cylinder 90 and the
[0049]
FIG. 13B shows the liquid removing operation, in which the
[0050]
According to the above-described configuration, the liquid remaining in the pipe is quickly removed based on the gas pressure of the carbon dioxide gas, and the top of the
[0051]
In the embodiment of the present invention, the production of hot coffee has been described, but the present invention can also be applied to a cup-type vending machine that sells iced coffee.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the cup-type vending machine of the present invention, the coffee beverage in the pipeline is ground based on the negative pressure generated based on the driving of the extractor after the coffee beverage is extracted, and the coffee beverage is extracted from the ground coffee. due to so as to suction the extract sediment can after extraction of the coffee beverage, liquid distribution in the pipe is prevented from remaining.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is an explanatory view showing a cup-type vending machine according to an embodiment of the present invention; FIG. 1B is an explanatory view of a pump mounted on the cup-type vending machine; FIG. 3B is an overall view of the measuring device according to the embodiment of the present invention. FIG. 3B is an explanatory view of a front portion of the measuring device. FIG. 3A is an entire measuring device according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 (b) is an explanatory view of a front portion of the measuring instrument. FIG. 4 (a) is a plan view of the measuring instrument according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) is an embodiment of the present invention. A front view (b) of the extractor according to the embodiment with a part cut away is a rear view of the extractor according to the embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is a torque according to the embodiment of the present invention. The side view (b) of the transmission section is a front view in which a part of the torque transmission section according to the embodiment of the present invention is cut out, and the front view (c) is another side of the torque transmission section according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is an explanatory view of an extractor according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) is an explanatory view showing a current detection circuit according to an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a current-carrying characteristic of a piston drive motor. FIG. 10 is a control block of a cup-type vending machine according to an embodiment of the present invention. (H) is an explanatory view showing the operation of the extractor according to the embodiment of the present invention. FIG. 12 is a timing chart of the cup-type vending machine according to the embodiment of the present invention. FIG. 4B is a diagram illustrating another configuration for removing the liquid in the pipe, and FIG. 5B is a diagram illustrating the liquid removing operation.
1, intake pipe 1A, intake valve 2, cis-turn 2A, float switch 3A, piping 5, measuring instrument 5A, introduction section 5a, light emitting section 5B, front lid 5b, light receiving section 5C, lid support member 5D, optical sensor 5E, light Detecting unit 6A, piping 6B, piping 6C, piping 6D, piping 6E, piping 7, ground bean supply unit 7A, bean storage container 7B, coffee mill 7C, mill motor 7D, chute 8, extractor 8A, extraction container 8B, beverage supply Pipe 8C, rotating shaft 8D, moving motor 8E, hole 9, cup 10, hot water tank 10A, power supply unit 10B, float switch 10D, hot water temperature sensor 11, sugar container 12A, cream container 12B, cream container 13, chute 14, mixing Bowl 14A, supply pipe 15A, pipe 15B, pipe 16, pipe 17, slag bucket 18, drain bucket 19, flow meter 20, solenoid valve 21, check valve 22, extraction Hot water valve 23A, hot water valve 23B, hot water valve 24, hot water valve 25, pressure sensor 30, extractor 30A, beverage supply pipe 31, guide plate 32, cylinder 33, piston drive motor 34, torque transmitting section 34A, fulcrum 35, cap Motor 35A, gear 36, gear 36A, rotating shaft 36B, optical sensor 36C, optical sensor 36D, optical sensor 37, cap 38, rod 39, piston 39A, piston head 39B, piston base 39C, screw 39D, sending section 39E, O Ring 39F, filter 39G, optical sensor 39H, optical sensor 40, slide guide 50A, projection 50B, projection 51, measuring chamber 52, hinge 55A, spring 56, piston rod 56A, rack 56a, projection 56B, spring.
Claims (7)
前記コーヒー飲料の抽出後に前記抽出機の駆動に基づいて発生する負圧によって前記配管に滞留する前記湯および前記抽出機から前記コーヒー飲料を送出する管路内の前記コーヒー飲料を前記抽出機内で前記コーヒー飲料を抽出された挽き豆の抽出滓に吸引させる流動手段を有することを特徴とするカップ式自動販売機。In a cup-type vending machine that supplies ground coffee beans ground to a predetermined particle size to an extractor, and supplies hot water at a predetermined temperature from a hot water tank to the extractor through a pipe to extract a coffee beverage. ,
After the coffee beverage is extracted, the hot water stagnating in the pipe due to the negative pressure generated based on the drive of the extractor and the coffee beverage in a pipe for delivering the coffee beverage from the extractor are extracted in the extractor. A cup-type vending machine characterized by having a flow means for sucking a coffee beverage into an extracted ground bean extract .
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