JP3593930B2 - カップ式自動販売機 - Google Patents
カップ式自動販売機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3593930B2 JP3593930B2 JP25497999A JP25497999A JP3593930B2 JP 3593930 B2 JP3593930 B2 JP 3593930B2 JP 25497999 A JP25497999 A JP 25497999A JP 25497999 A JP25497999 A JP 25497999A JP 3593930 B2 JP3593930 B2 JP 3593930B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot water
- extractor
- cup
- vending machine
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Beverage Vending Machines With Cups, And Gas Or Electricity Vending Machines (AREA)
- Apparatus For Making Beverages (AREA)
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耐圧構造を有する抽出室に供給し、この挽き豆にポンプで加圧した所定の高温の湯を通過させることによってコーヒー液を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、挽き豆の抽出時に高温の湯を使用することでコーヒー成分の溶出が促進される。また、湯を加圧して供給することにより挽き豆の組織内に湯が浸透し、その結果、濃いコーヒー液が得られる。このようにして抽出されるコーヒーとしてエスプレッソコーヒーが広く知られている。
【０００４】
エスプレッソコーヒーでは、カップに注がれたコーヒー液にきめの細かい良質な泡が充分に形成されることが味覚的および視覚的に好ましいとされる。この泡を形成する条件にひとつに抽出時の圧力があり、抽出開始時から抽出室内の抽出圧を所定の高圧に高める必要がある。
【０００５】
【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、抽出開始時から所定の高圧で挽き豆の抽出を行うには単位時間当たりの湯の圧送量を大にしなければならないため、ポンプのサイズが大になって自動販売機の大型化を招くという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的はポンプのサイズを大にすることなく、コーヒー液の抽出時にきめが細かく充分な量の泡を発生させ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。
【０００７】
【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液を抽出するカップ式自動販売機において、
前記湯タンクに貯蔵される前記湯を加圧して前記配管を介して前記抽出機へ供給するポンプと、
前記抽出機あるいは前記抽出機の下流の配管に設けられ、前記抽出機内の前記湯の圧力が所定の圧力になるまで前記湯の流動を制限し、前記湯の圧力が前記所定の圧力を超えたとき開放する弁手段を備え、
前記弁手段は、前記コーヒー液の抽出開始時から前記湯の圧力を大にして前記コーヒー液を抽出させるカップ式自動販売機を提供する。
【０００８】
上記したカップ式自動販売機によると、抽出機あるいは抽出機の下流の配管に弁手段を設け、所定の温度の湯をポンプで加圧することによって抽出機内の湯の圧力が所定の圧力に高められる。このような圧力条件下で挽き豆の抽出を行うことで挽き豆の組織内に湯が浸透し、濃いコーヒー液が抽出される。このコーヒー液をカップに供給することによってきめの細かい良質な泡が発生する。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１（ａ）は、本発明の第１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液を生成し、飲料供給管３０Ａを介してカップ９に供給する抽出機３０と、飲料供給管３０Ａを通過するコーヒー液の供給圧に応じて開閉する逆止弁８０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。
【００１１】
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。
【００１２】
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液をカップ９に供給する飲料供給管３０Ａが取り付けられており、飲料供給管３０Ａにはコーヒー液を所定の供給圧で供給するための逆止弁８０が取り付けられている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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液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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を介して軸３４３のギヤ３４４Ａに伝達される。軸３４３の下部にはウォームギヤ３４４Ｂが設けられている。ギヤ３４４Ａに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のギヤ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に伝達された駆動トルクは軸３４６のギヤ３４６Ａからギヤ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はラック部３４８を挟持しており、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受けて相反する方向に回転することによりピストン３９をシリンダ３２内で上下させる。
【００２１】
軸３４３に設けられるウォームギヤ３４４Ｂは、コーヒー液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。
【００２２】
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内からコーヒー液を送出し、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。
【００２３】
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。
【００２４】
図８は、逆止弁８０の長手方向断面を示し、本体８１の内部に収容される弁体８２と、本体８１内の小径部８３と弁体８２の収容部を隔てる隔壁部８１Ａと、隔壁部８１Ａに設けられて弁体８２の離接によって開閉される開口８４と、弁体８２を開口８４に付勢するスプリング８５と、本体８１に形成されるネジ部８１Ｂとネジ係合するネジ部８６Ａを有したスプリング調整部材８６と、スプリング調整部材８６の断面内に形成されて開口８４を通過したコーヒー液を下流側に流す流路８７と、本体８１とスプリング調整部材８６の隙間をシールするＯリング８８を有する。
【００２５】
スプリング調整部材８６は、本体８１への締め込み量を調節することでスプリング８５のばね定数を可変させることができ、このことによってコーヒー液の供給圧を２〜８気圧の範囲で調節することができる。
【００２６】
図９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。
【００２７】
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液が抽出され、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液が抽出される。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液に応じた挽き豆の圧縮量を設定する。
【００２８】
図１０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、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。
【００２９】
図１１は、第１の実施の形態のカップ式自動販売機における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、湯タンク１０の湯温センサ１０Ｄ、計量器５の計量エンコーダ５９Ｂ、計量器５の前蓋５Ｂの回動を検出する光センサ５Ｄ、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の光センサ５７、電流検出回路７４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。
【００３０】
図１２（ａ）から（ｇ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
このとき、飲料供給管３０Ａに設けられる逆止弁８０の耐圧によって湯の通過が妨げられることによりシリンダ３２内が所定の圧力に高められた状態で挽き豆の抽出動作が行われる。そして、逆止弁２１から逆止弁８０にかけての圧力が逆止弁８０の耐圧以上になると、逆止弁８０が開放されて高圧のコーヒー液がカップ９（図示せず）に注がれる。この挽き豆の抽出時にピストン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。
【００３５】
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、絞られたコーヒー液を配管６Ａを介して配管６Ｃに送出する。
【００３６】
図１２（ｆ）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。
【００３７】
図１２（ｇ）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。
【００３８】
図１３は、上記した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。
【００３９】
また、販売終了後に後の販売動作で使用する挽き豆をシリンダ３２に供給し、キャップ３７とピストン３９によってタンピングを行うところまでを１工程として説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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液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。
【００４３】
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液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。
【００４４】
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湯弁２４が開かれるとともにシリンダ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、販売するコーヒー液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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。このコーヒー液の抽出動作において、抽出機３０内の挽き豆は逆止弁８０の耐圧に応じた圧力の湯に曝される。このことによって抽出初期からコーヒー成分を充分に溶出した濃いコーヒー液が抽出される。逆止弁８０はコーヒー液の供給圧が耐圧以上になると、開口８４が開かれることにより飲料供給管３０Ａを介してカップ９に高圧のコーヒー液が注がれる。このとき、カップ９に注がれたコーヒー液にはきめの細かい泡が形成される。流量計１９はコーヒー液の抽出時に配管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液と混合される。
【００４８】
コーヒー液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することにより滓中のコーヒー液を絞る。
【００４９】
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する。
【００５０】
販売動作の終了後、計量器５からシリンダ３２に挽き豆が供給される。この挽き豆は、先の販売動作中にコーヒーミル７Ｂで所定の粒度に粉砕し、計量器５に供給しておいたものである。供給後、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、シリンダ３２にキャップ３７を挿入する。このとき、湯弁２４が開かれる。続いて、ピストン３９を上昇させてシリンダ３２内に収容された挽き豆をタンピングする。タンピングが終了すると販売待機状態となる。この状態では、次の販売要求があったときに速やかに湯の供給を開始できるので、販売時間を短縮化することができる。
【００５１】
上記した構成によると、飲料供給管３０Ａに逆止弁８０を設けることによって特別な制御を必要とせずに抽出機３０内の挽き豆に均等に抽出圧を付与することができ、抽出むらの発生を抑制して濃いコーヒー液を得ることができる。また、抽出された濃いコーヒー液を逆止弁８０の開放に伴ってカップ９に高圧で噴出させることにより、きめの細かい良質な泡を形成することができる。
【００５２】
また、湯タンク１０から湯を圧送するポンプとしてギヤポンプ６０を用いることで配管内の昇圧による湯の圧送不良を回避でき、小型で低圧送量のポンプを選択することが可能になる。このことによりカップ式自動販売機の小型化、および設計時の自由度向上を図ることができる。
【００５３】
図１４は、本発明の第２の実施の形態におけるカップ式自動販売機を示し、抽出機３０からコーヒー液を供給する飲料供給管３０Ａに圧力調整電磁弁８０Ａを設けた構成において第１の実施の形態のカップ式自動販売機と相違している。その他、同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。
【００５４】
図１５は、第２の実施の形態のカップ式自動販売機における制御ブロックを示し、圧力調整電磁弁８０Ａは、例えば、圧力センサ２５から出力される圧力信号、タイマー１０３で計測された時間、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の出力に基づいて開閉タイミングを制御することが可能である。
【００５５】
図１６（ａ）から（ｈ）は、抽出機３０の抽出動作を簡略的に示す。
図１６（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。
【００５６】
図１６（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。
【００５７】
図１６（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。
【００５８】
図１６（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タンピングする。このとき、圧力調整電磁弁８０Ａは閉じられており、タンピング時に飲料供給管３０Ａ内の液体分がカップ９側に流れ出ないようにしている。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。
【００５９】
このとき、飲料供給管３０Ａに設けられる圧力調整電磁弁８０Ａが閉じられているので、シリンダ３２内が所定の圧力に高められた状態で挽き豆の抽出動作が行われる。そして、圧力センサ２５によって予め設定された圧力値が検出されると、主制御部１００は圧力調整電磁弁８０Ａを開くことにより高圧のコーヒー液がカップ９（図示せず）に注がれる。この挽き豆の抽出時にピストン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。
【００６０】
図１６（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液を含んだ抽出滓をパッキングする。このパッキング時に飲料供給管３０Ａに設けられる圧力調整電磁弁８０Ａが開いていることより、絞られたコーヒー液は飲料供給管３０Ａに送出される。
【００６１】
図１６（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飲料供給管３０Ａに滞留するコーヒー液がシリンダ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。
【００６２】
図１６（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。
【００６３】
図１６（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。
【００６４】
図１７は、上記した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。
【００６５】
また、販売終了後に後の販売動作で使用する挽き豆をシリンダ３２に供給し、キャップ３７とピストン３９によってタンピングを行うところまでを１工程として説明する。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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液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。
【００６９】
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液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。
【００７０】
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湯弁２４が開かれるとともにシリンダ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、販売するコーヒー液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。
【００７１】
圧力調整電磁弁８０Ａは、キャップ３７がシリンダ３２に挿入される時点から閉じられてピストン駆動モータ３３の停止に同期して開かれる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。このコーヒー液の抽出動作において、抽出機３０内の挽き豆は飲料供給管３０Ａに設けられた圧力調整電磁弁８０Ａが閉じられていることによって所定の圧力に昇圧された湯に曝される。このことによって抽出初期からコーヒー成分を充分に溶出した濃いコーヒー液が抽出される。抽出開始後、圧力センサ２５で所定の圧力値が検出されると、圧力調整電磁弁８０Ａが開かれることにより飲料供給管３０Ａを介してカップ９に高圧のコーヒー液が注がれる。このとき、カップ９に注がれたコーヒー液にはきめの細かい泡が形成される。流量計１９はコーヒー液の抽出時に配管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液と混合される。
【００７５】
コーヒー液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することにより滓中のコーヒー液を絞った後、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液をシリンダ３２内に吸引する。吸引されたコーヒー液は抽出滓に吸収される。
【００７６】
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する。
【００７７】
販売動作の終了後、計量器５からシリンダ３２に挽き豆が供給される。この挽き豆は、先の販売動作中にコーヒーミル７Ｂで所定の粒度に粉砕し、計量器５に供給しておいたものである。供給後、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、シリンダ３２にキャップ３７を挿入する。このとき、湯弁２４が開かれる。続いて、ピストン３９を上昇させてシリンダ３２内に収容された挽き豆をタンピングする。このタンピングは圧力調整電磁弁８０Ａを閉じ、かつ、湯弁２４を開いた状態で行われる。このようにすることで飲料供給管３０Ａに残留していた液体分がカップ９側に圧送されることを防止する。タンピングが終了すると販売待機状態となる。この状態では、次の販売要求があったときに速やかに湯の供給を開始できるので、販売時間を短縮化することができる。
【００７８】
上記した構成によると、飲料供給管３０Ａに圧力調整電磁弁８０Ａを設け、主制御部１００で開閉を制御することによって、第１の実施の形態で説明したきめの細かい良質な泡を形成することができるとともに、飲料供給管３０Ａに滞留したコーヒー液の液体分を負圧に基づいてシリンダ３２内の抽出滓に吸収させることができ、飲料供給管３０Ａのコーヒー液による汚損を防ぐことができる。また、圧力調整電磁弁８０Ａを任意に開閉制御できることから、例えば、コーヒー液の抽出度合に応じて開閉タイミングを調節することも可能になる。また、抽出されるコーヒー液にきめの細かい良質な泡を形成するときは圧力調整電磁弁８０Ａを制御して抽出開始時から湯の圧力が大になるように設定し、レギュラーコーヒーやアメリカンコーヒーのように泡を形成しないコーヒー液を抽出するときは圧力調整電磁弁８０Ａを開放して抽出動作を行うことで、販売するコーヒー飲料に応じた抽出モードの選択が可能になる。
【００７９】
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。
【００８０】
【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、湯タンクに貯蔵される湯を加圧して配管を介して抽出機へ供給するポンプと、抽出機あるいは抽出機の下流の配管に設けられ、抽出機内の湯の圧力が所定の圧力になるまで湯の流動を制限し、湯の圧力が所定の圧力を超えたとき開放する弁手段を備え、コーヒー液の抽出開始時から湯の圧力を大にしてコーヒー液を抽出させるようにしたため、ポンプのサイズを大にすることなく、コーヒー液の抽出時にきめが細かく充分な量の泡を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１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、本発明の第１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、本発明の第１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、本発明の第１の実施の形態に係る計量器の平面図
【図５】（ａ）は、本発明の第１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、本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の背面図
【図６】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るトルク伝達部の側面図
（ｂ）は、本発明の第１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、本発明の第１の実施の形態に係るトルク伝達部の他の側面図
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の説明図
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る逆止弁の長手方向断面図
【図９】（ａ）は、本発明の実第１の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１０】ピストン駆動モータの通電特性を示す説明図
【図１１】本発明の第１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（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の動作を示す説明図
【図１３】本発明の第１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１４】本発明の第２の実施の形態に係るカップ式自動販売機を示す説明図
【図１５】本発明の第２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１６】（ａ）から（ｈ）は、本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の動作を示す説明図
【図１７】本発明の第２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
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
８０Ａ，圧力調整電磁弁
８０，逆止弁
８１Ｂ，ネジ部
８１Ａ，隔壁部
８１，本体
８２，弁体
８３，小径部
８４，開口
８５，スプリング
８６，スプリング調整部材
８６Ａ，ネジ部
８７，流路
８８，Ｏリング
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
【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耐圧構造を有する抽出室に供給し、この挽き豆にポンプで加圧した所定の高温の湯を通過させることによってコーヒー液を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、挽き豆の抽出時に高温の湯を使用することでコーヒー成分の溶出が促進される。また、湯を加圧して供給することにより挽き豆の組織内に湯が浸透し、その結果、濃いコーヒー液が得られる。このようにして抽出されるコーヒーとしてエスプレッソコーヒーが広く知られている。
【０００４】
エスプレッソコーヒーでは、カップに注がれたコーヒー液にきめの細かい良質な泡が充分に形成されることが味覚的および視覚的に好ましいとされる。この泡を形成する条件にひとつに抽出時の圧力があり、抽出開始時から抽出室内の抽出圧を所定の高圧に高める必要がある。
【０００５】
【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、抽出開始時から所定の高圧で挽き豆の抽出を行うには単位時間当たりの湯の圧送量を大にしなければならないため、ポンプのサイズが大になって自動販売機の大型化を招くという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的はポンプのサイズを大にすることなく、コーヒー液の抽出時にきめが細かく充分な量の泡を発生させ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。
【０００７】
【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液を抽出するカップ式自動販売機において、
前記湯タンクに貯蔵される前記湯を加圧して前記配管を介して前記抽出機へ供給するポンプと、
前記抽出機あるいは前記抽出機の下流の配管に設けられ、前記抽出機内の前記湯の圧力が所定の圧力になるまで前記湯の流動を制限し、前記湯の圧力が前記所定の圧力を超えたとき開放する弁手段を備え、
前記弁手段は、前記コーヒー液の抽出開始時から前記湯の圧力を大にして前記コーヒー液を抽出させるカップ式自動販売機を提供する。
【０００８】
上記したカップ式自動販売機によると、抽出機あるいは抽出機の下流の配管に弁手段を設け、所定の温度の湯をポンプで加圧することによって抽出機内の湯の圧力が所定の圧力に高められる。このような圧力条件下で挽き豆の抽出を行うことで挽き豆の組織内に湯が浸透し、濃いコーヒー液が抽出される。このコーヒー液をカップに供給することによってきめの細かい良質な泡が発生する。
【０００９】
【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。
【００１０】
図１（ａ）は、本発明の第１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液を生成し、飲料供給管３０Ａを介してカップ９に供給する抽出機３０と、飲料供給管３０Ａを通過するコーヒー液の供給圧に応じて開閉する逆止弁８０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。
【００１１】
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。
【００１２】
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液をカップ９に供給する飲料供給管３０Ａが取り付けられており、飲料供給管３０Ａにはコーヒー液を所定の供給圧で供給するための逆止弁８０が取り付けられている。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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液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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を介して軸３４３のギヤ３４４Ａに伝達される。軸３４３の下部にはウォームギヤ３４４Ｂが設けられている。ギヤ３４４Ａに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のギヤ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に伝達された駆動トルクは軸３４６のギヤ３４６Ａからギヤ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はラック部３４８を挟持しており、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受けて相反する方向に回転することによりピストン３９をシリンダ３２内で上下させる。
【００２１】
軸３４３に設けられるウォームギヤ３４４Ｂは、コーヒー液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。
【００２２】
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内からコーヒー液を送出し、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。
【００２３】
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。
【００２４】
図８は、逆止弁８０の長手方向断面を示し、本体８１の内部に収容される弁体８２と、本体８１内の小径部８３と弁体８２の収容部を隔てる隔壁部８１Ａと、隔壁部８１Ａに設けられて弁体８２の離接によって開閉される開口８４と、弁体８２を開口８４に付勢するスプリング８５と、本体８１に形成されるネジ部８１Ｂとネジ係合するネジ部８６Ａを有したスプリング調整部材８６と、スプリング調整部材８６の断面内に形成されて開口８４を通過したコーヒー液を下流側に流す流路８７と、本体８１とスプリング調整部材８６の隙間をシールするＯリング８８を有する。
【００２５】
スプリング調整部材８６は、本体８１への締め込み量を調節することでスプリング８５のばね定数を可変させることができ、このことによってコーヒー液の供給圧を２〜８気圧の範囲で調節することができる。
【００２６】
図９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。
【００２７】
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液が抽出され、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液が抽出される。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液に応じた挽き豆の圧縮量を設定する。
【００２８】
図１０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、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。
【００２９】
図１１は、第１の実施の形態のカップ式自動販売機における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、湯タンク１０の湯温センサ１０Ｄ、計量器５の計量エンコーダ５９Ｂ、計量器５の前蓋５Ｂの回動を検出する光センサ５Ｄ、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の光センサ５７、電流検出回路７４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。
【００３０】
図１２（ａ）から（ｇ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
このとき、飲料供給管３０Ａに設けられる逆止弁８０の耐圧によって湯の通過が妨げられることによりシリンダ３２内が所定の圧力に高められた状態で挽き豆の抽出動作が行われる。そして、逆止弁２１から逆止弁８０にかけての圧力が逆止弁８０の耐圧以上になると、逆止弁８０が開放されて高圧のコーヒー液がカップ９（図示せず）に注がれる。この挽き豆の抽出時にピストン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。
【００３５】
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、絞られたコーヒー液を配管６Ａを介して配管６Ｃに送出する。
【００３６】
図１２（ｆ）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。
【００３７】
図１２（ｇ）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。
【００３８】
図１３は、上記した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。
【００３９】
また、販売終了後に後の販売動作で使用する挽き豆をシリンダ３２に供給し、キャップ３７とピストン３９によってタンピングを行うところまでを１工程として説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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液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。
【００４３】
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液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。
【００４４】
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湯弁２４が開かれるとともにシリンダ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、販売するコーヒー液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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。このコーヒー液の抽出動作において、抽出機３０内の挽き豆は逆止弁８０の耐圧に応じた圧力の湯に曝される。このことによって抽出初期からコーヒー成分を充分に溶出した濃いコーヒー液が抽出される。逆止弁８０はコーヒー液の供給圧が耐圧以上になると、開口８４が開かれることにより飲料供給管３０Ａを介してカップ９に高圧のコーヒー液が注がれる。このとき、カップ９に注がれたコーヒー液にはきめの細かい泡が形成される。流量計１９はコーヒー液の抽出時に配管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液と混合される。
【００４８】
コーヒー液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することにより滓中のコーヒー液を絞る。
【００４９】
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する。
【００５０】
販売動作の終了後、計量器５からシリンダ３２に挽き豆が供給される。この挽き豆は、先の販売動作中にコーヒーミル７Ｂで所定の粒度に粉砕し、計量器５に供給しておいたものである。供給後、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、シリンダ３２にキャップ３７を挿入する。このとき、湯弁２４が開かれる。続いて、ピストン３９を上昇させてシリンダ３２内に収容された挽き豆をタンピングする。タンピングが終了すると販売待機状態となる。この状態では、次の販売要求があったときに速やかに湯の供給を開始できるので、販売時間を短縮化することができる。
【００５１】
上記した構成によると、飲料供給管３０Ａに逆止弁８０を設けることによって特別な制御を必要とせずに抽出機３０内の挽き豆に均等に抽出圧を付与することができ、抽出むらの発生を抑制して濃いコーヒー液を得ることができる。また、抽出された濃いコーヒー液を逆止弁８０の開放に伴ってカップ９に高圧で噴出させることにより、きめの細かい良質な泡を形成することができる。
【００５２】
また、湯タンク１０から湯を圧送するポンプとしてギヤポンプ６０を用いることで配管内の昇圧による湯の圧送不良を回避でき、小型で低圧送量のポンプを選択することが可能になる。このことによりカップ式自動販売機の小型化、および設計時の自由度向上を図ることができる。
【００５３】
図１４は、本発明の第２の実施の形態におけるカップ式自動販売機を示し、抽出機３０からコーヒー液を供給する飲料供給管３０Ａに圧力調整電磁弁８０Ａを設けた構成において第１の実施の形態のカップ式自動販売機と相違している。その他、同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。
【００５４】
図１５は、第２の実施の形態のカップ式自動販売機における制御ブロックを示し、圧力調整電磁弁８０Ａは、例えば、圧力センサ２５から出力される圧力信号、タイマー１０３で計測された時間、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の出力に基づいて開閉タイミングを制御することが可能である。
【００５５】
図１６（ａ）から（ｈ）は、抽出機３０の抽出動作を簡略的に示す。
図１６（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。
【００５６】
図１６（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。
【００５７】
図１６（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。
【００５８】
図１６（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タンピングする。このとき、圧力調整電磁弁８０Ａは閉じられており、タンピング時に飲料供給管３０Ａ内の液体分がカップ９側に流れ出ないようにしている。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。
【００５９】
このとき、飲料供給管３０Ａに設けられる圧力調整電磁弁８０Ａが閉じられているので、シリンダ３２内が所定の圧力に高められた状態で挽き豆の抽出動作が行われる。そして、圧力センサ２５によって予め設定された圧力値が検出されると、主制御部１００は圧力調整電磁弁８０Ａを開くことにより高圧のコーヒー液がカップ９（図示せず）に注がれる。この挽き豆の抽出時にピストン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。
【００６０】
図１６（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液を含んだ抽出滓をパッキングする。このパッキング時に飲料供給管３０Ａに設けられる圧力調整電磁弁８０Ａが開いていることより、絞られたコーヒー液は飲料供給管３０Ａに送出される。
【００６１】
図１６（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飲料供給管３０Ａに滞留するコーヒー液がシリンダ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。
【００６２】
図１６（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。
【００６３】
図１６（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。
【００６４】
図１７は、上記した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。
【００６５】
また、販売終了後に後の販売動作で使用する挽き豆をシリンダ３２に供給し、キャップ３７とピストン３９によってタンピングを行うところまでを１工程として説明する。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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液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。
【００６９】
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液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。
【００７０】
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湯弁２４が開かれるとともにシリンダ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、販売するコーヒー液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。
【００７１】
圧力調整電磁弁８０Ａは、キャップ３７がシリンダ３２に挿入される時点から閉じられてピストン駆動モータ３３の停止に同期して開かれる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。このコーヒー液の抽出動作において、抽出機３０内の挽き豆は飲料供給管３０Ａに設けられた圧力調整電磁弁８０Ａが閉じられていることによって所定の圧力に昇圧された湯に曝される。このことによって抽出初期からコーヒー成分を充分に溶出した濃いコーヒー液が抽出される。抽出開始後、圧力センサ２５で所定の圧力値が検出されると、圧力調整電磁弁８０Ａが開かれることにより飲料供給管３０Ａを介してカップ９に高圧のコーヒー液が注がれる。このとき、カップ９に注がれたコーヒー液にはきめの細かい泡が形成される。流量計１９はコーヒー液の抽出時に配管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液と混合される。
【００７５】
コーヒー液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することにより滓中のコーヒー液を絞った後、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液をシリンダ３２内に吸引する。吸引されたコーヒー液は抽出滓に吸収される。
【００７６】
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する。
【００７７】
販売動作の終了後、計量器５からシリンダ３２に挽き豆が供給される。この挽き豆は、先の販売動作中にコーヒーミル７Ｂで所定の粒度に粉砕し、計量器５に供給しておいたものである。供給後、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、シリンダ３２にキャップ３７を挿入する。このとき、湯弁２４が開かれる。続いて、ピストン３９を上昇させてシリンダ３２内に収容された挽き豆をタンピングする。このタンピングは圧力調整電磁弁８０Ａを閉じ、かつ、湯弁２４を開いた状態で行われる。このようにすることで飲料供給管３０Ａに残留していた液体分がカップ９側に圧送されることを防止する。タンピングが終了すると販売待機状態となる。この状態では、次の販売要求があったときに速やかに湯の供給を開始できるので、販売時間を短縮化することができる。
【００７８】
上記した構成によると、飲料供給管３０Ａに圧力調整電磁弁８０Ａを設け、主制御部１００で開閉を制御することによって、第１の実施の形態で説明したきめの細かい良質な泡を形成することができるとともに、飲料供給管３０Ａに滞留したコーヒー液の液体分を負圧に基づいてシリンダ３２内の抽出滓に吸収させることができ、飲料供給管３０Ａのコーヒー液による汚損を防ぐことができる。また、圧力調整電磁弁８０Ａを任意に開閉制御できることから、例えば、コーヒー液の抽出度合に応じて開閉タイミングを調節することも可能になる。また、抽出されるコーヒー液にきめの細かい良質な泡を形成するときは圧力調整電磁弁８０Ａを制御して抽出開始時から湯の圧力が大になるように設定し、レギュラーコーヒーやアメリカンコーヒーのように泡を形成しないコーヒー液を抽出するときは圧力調整電磁弁８０Ａを開放して抽出動作を行うことで、販売するコーヒー飲料に応じた抽出モードの選択が可能になる。
【００７９】
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。
【００８０】
【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、湯タンクに貯蔵される湯を加圧して配管を介して抽出機へ供給するポンプと、抽出機あるいは抽出機の下流の配管に設けられ、抽出機内の湯の圧力が所定の圧力になるまで湯の流動を制限し、湯の圧力が所定の圧力を超えたとき開放する弁手段を備え、コーヒー液の抽出開始時から湯の圧力を大にしてコーヒー液を抽出させるようにしたため、ポンプのサイズを大にすることなく、コーヒー液の抽出時にきめが細かく充分な量の泡を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１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、本発明の第１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、本発明の第１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、本発明の第１の実施の形態に係る計量器の平面図
【図５】（ａ）は、本発明の第１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、本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の背面図
【図６】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るトルク伝達部の側面図
（ｂ）は、本発明の第１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、本発明の第１の実施の形態に係るトルク伝達部の他の側面図
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の説明図
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る逆止弁の長手方向断面図
【図９】（ａ）は、本発明の実第１の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１０】ピストン駆動モータの通電特性を示す説明図
【図１１】本発明の第１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（ｇ）は、本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の動作を示す説明図
【図１３】本発明の第１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１４】本発明の第２の実施の形態に係るカップ式自動販売機を示す説明図
【図１５】本発明の第２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１６】（ａ）から（ｈ）は、本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の動作を示す説明図
【図１７】本発明の第２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
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
８０Ａ，圧力調整電磁弁
８０，逆止弁
８１Ｂ，ネジ部
８１Ａ，隔壁部
８１，本体
８２，弁体
８３，小径部
８４，開口
８５，スプリング
８６，スプリング調整部材
８６Ａ，ネジ部
８７，流路
８８，Ｏリング
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
Claims (10)
- 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液を抽出するカップ式自動販売機において、
前記湯タンクに貯蔵される前記湯を加圧して前記配管を介して前記抽出機へ供給するポンプと、
前記抽出機あるいは前記抽出機の下流の配管に設けられ、前記抽出機内の前記湯の圧力が所定の圧力になるまで前記湯の流動を制限し、前記湯の圧力が前記所定の圧力を超えたとき開放する弁手段を備え、
前記弁手段は、前記コーヒー液の抽出開始時から前記湯の圧力を大にして前記コーヒー液を抽出させることを特徴とするカップ式自動販売機。 - 前記弁手段は、前記湯の圧力が大になったときスプリングの付勢力に基づいて前記コーヒー液が通過する流路に密接している弁体が前記スプリングの付勢力に抗して押し開かれることにより前記コーヒー液を供給する逆止弁である構成の請求項第１項記載のカップ式自動販売機。
- 前記弁手段は、前記抽出機あるいは前記抽出機の下流の配管に設けられる電磁弁と、前記電磁弁の開閉を制御する制御部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。
- 前記制御部は、販売するコーヒー飲料の種類に応じて定めた前記湯の圧力に基づいて前記電磁弁の開閉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。
- 前記制御部は、前記配管に設けられる圧力センサの圧力検出信号に基づいて前記電磁弁の開閉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。
- 前記制御部は、前記コーヒー液の抽出開始から所定の時間の経過後に前記電磁弁を開くことによって前記コーヒー液を前記電磁弁の下流側に供給する構成の請求項第３項記載のカップ式自動販売機。
- 前記制御部は、販売動作終了後に次販売で使用される挽き豆が抽出機に供給され、前記挽き豆を収容した前記抽出機が封止されるとき前記電磁弁を閉じる構成の請求項第３項記載のカップ式自動販売機。
- 前記制御部は、販売動作終了後に抽出機に供給される次販売用の挽き豆が所定の圧縮状態に圧縮されるとき前記電磁弁を閉じる構成の請求項第３項記載のカップ式自動販売機。
- 前記ポンプは、筐体内に設けられる一対の歯車の回転に基づいて前記湯を圧送するギヤポンプである構成の請求項第１項記載のカップ式自動販売機。
- 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所定の温度の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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25497999A JP3593930B2 (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | カップ式自動販売機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25497999A JP3593930B2 (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | カップ式自動販売機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001076244A JP2001076244A (ja) | 2001-03-23 |
| JP3593930B2 true JP3593930B2 (ja) | 2004-11-24 |
Family
ID=17272539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25497999A Expired - Fee Related JP3593930B2 (ja) | 1999-09-08 | 1999-09-08 | カップ式自動販売機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3593930B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004246616A (ja) * | 2003-02-13 | 2004-09-02 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 飲料自動販売機 |
| JP2006014922A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Sanyo Electric Co Ltd | コーヒー飲料製造装置 |
-
1999
- 1999-09-08 JP JP25497999A patent/JP3593930B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001076244A (ja) | 2001-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5650186A (en) | Hot beverage brewing and dispensing apparatus and method | |
| JP3332483B2 (ja) | 氷供給装置 | |
| US20100199846A1 (en) | Appliance for dispensing beverages | |
| US20110281000A1 (en) | High pressure coffee brewer | |
| JP3593930B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP3538573B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP3575338B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP3543682B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP4158342B2 (ja) | コーヒー飲料の製造装置 | |
| JP4016555B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP2001167353A (ja) | コーヒー飲料の製造装置 | |
| JP3593933B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP3582577B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP3783475B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP4048670B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP2001023031A (ja) | カップ式自動販売機およびカップ式飲料の製造方法 | |
| JP2000348255A (ja) | 飲料供給装置 | |
| JP2001167355A (ja) | カップ式自動販売機 | |
| JP4197837B2 (ja) | コーヒー飲料の製造装置 | |
| JP2002191507A (ja) | コーヒー飲料の製造装置 | |
| JP3778725B2 (ja) | 飲料供給装置 | |
| JP3773701B2 (ja) | 飲料供給装置 | |
| JP2000348256A (ja) | 飲料供給装置 | |
| JP4048669B2 (ja) | カップ式自動販売機 | |
| ITMI20010081A1 (it) | Macchina distributrice di tipo alla tazza e processo di distribuzionedi una bevanda alla tazza |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040316 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040514 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040810 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040823 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070910 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080910 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090910 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090910 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100910 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110910 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110910 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120910 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120910 Year of fee payment: 8 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120910 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120910 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910 Year of fee payment: 9 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130910 Year of fee payment: 9 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |