JP3773701B2 - 飲料供給装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飲料供給装置に関し、特に、湯の供給配管に滞留した気体を除去することによって抽出不良を防止し、抽出動作の安定化を図った飲料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の飲料供給装置として、所定の粒度に粉砕されたコーヒー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】
図１３は、従来の飲料供給装置を示し、取水管１に接続されるシスターン２と、シスターン２から配管３Ａを介して飲料水を供給されるボイラー４と、配管３Ａに設けられて飲料水を加圧して供給するポンプ５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から供給される所定の粒度の挽き豆をボイラー４から配管６を介して供給される湯で抽出してコーヒー飲料を生成し、飲料供給管８Ｂを介してカップ９に供給する抽出機８と、シスターン２から配管３Ｂ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、砂糖を貯蔵する砂糖容器１１と、クリームを貯蔵するクリーム容器１２と、砂糖およびクリームをシュート１３を介して供給されるミキシングボウル１４と、湯タンク１０からミキシングボウル１４に湯を供給するための配管１５と、湯タンク１０からカップ９に湯を供給するための配管１６と、抽出機８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、取水管１の設けられる取水弁１Ａと、配管３Ａに設けられて飲料水の流量に応じた流量信号を発生する流量計１９と、配管３Ｂに設けられる電磁弁２０と、ポンプ５の下流の配管３Ａに設けられる逆止弁２１と、ボイラー４の下流の配管６に設けられる抽出湯弁２２と、配管１５に設けられる湯弁２３と、配管１６に設けられる湯弁２４を有する。
【０００４】
シスターン２は、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発生するフロートスイッチ２Ａを有する。ボイラー４は、飲料水加熱用のヒータＨ２に電流を供給する電源部４Ａと、ボイラー内部の水位低下を検出する水位センサ４Ｂと、ボイラー内部の水温を検出する温度センサ４Ｃを有し、水位センサ４Ｂは所定の水位レベルに一対の電極を設け、湯に浸漬された状態で電極間が導通し、湯面から露出すると非通電となることに基づいて水位の低下を検出する。ポンプ５は、ポンプ外周に設けられたコイルに５０／６０Ｈｚの交流電流を供給することで発生する磁力とポンプ本体内に内蔵されたスプリングの付勢力に基づいて往復運動するプランジャによって飲料水を供給方向に圧送する。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で粉砕された挽き豆を受けて所定の落下方向に導くシュート７Ｄを有する。抽出機８は、コーヒーミル７から供給される挽き豆を受容する複数の抽出容器８Ａ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発生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発生する湯温センサ１０Ｄを有する。抽出湯弁２２は、配管６から分岐した開放側に排水バケツ１８に接続される図示しない配管が接続されている。
【０００５】
上記構成の飲料供給装置において、例えば、エスプレッソコーヒー飲料の販売要求があると、ポンプ５は、シスターン２に貯水された飲料水を加圧してボイラー４に供給する。ボイラー４に設けられたヒータＨ２は、販売要求に基づいて通電されて飲料水を加熱することにより９０〜９５℃の湯を生成する。挽き豆供給部７は、販売要求に応じたコーヒー豆の挽き豆を形成し、シュート７Ｄを介して抽出機８の抽出容器８Ａに供給する。この抽出容器８Ａにボイラー４から配管６を介して湯を加圧供給することによってエスプレッソコーヒー飲料が抽出される。抽出されたエスプレッソコーヒー飲料は飲料供給管８Ｂを介してカップ９に供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の飲料供給装置によると、湯の加熱時に湯タンクや配管に気体が混入すると湯の供給に必要な所定の供給圧が得られないため、コーヒー飲料の抽出不良が生じるという問題がある。例えば、高圧の湯で挽き豆の抽出を行うエスプレッソコーヒーの抽出動作では抽出時間が大になり、最悪の場合には抽出不能になる。
従って、本発明の目的は湯の供給系統内における気体の有無を正確に把握でき、配管内に滞留する気体を速やかに外部に放出することのできる飲料供給装置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、飲料水を加熱部で加熱して得られる所定の温度の湯を配管を介して供給され、前記所定の温度の湯でコーヒー豆の挽き豆を抽出してコーヒー飲料を生成する飲料供給装置において、前記配管に前記飲料水を所定の圧力で圧送させるポンプと、前記配管の、前記加熱部の上流に設けられて水源方向の逆流を防止する逆止弁と、前記所定の温度の湯の供給動作に基づいて開閉される抽出湯弁との間の区間の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、前記配管内に滞留する気体を大気放出する放出弁と、前記圧力信号と前記ポンプの駆動時間に基づいて前記放出弁の開閉を制御する制御手段を有する飲料供給装置を提供する。
【０００８】
上記した飲料供給装置によると、飲料水の加熱に基づいて溶存した気体が気泡化して配管に滞留したときポンプを駆動して配管内の圧力を高める。このポンプの駆動による配管内の圧力上昇を圧力センサの圧力信号に基づいて検出し、ポンプ駆動によって配管内の圧力が回復しない場合には放出弁を開放して気体を大気放出させる。このことによって配管内の圧力を回復させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の飲料供給装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施の形態における飲料供給装置を示し、図１３と同一の部分は同一の引用数字で示しているので重複する説明は省略する。シスターン２からボイラー４に飲料水を供給する配管３Ａに熱交換コイル１０Ｃが設けられて湯タンク１０の湯に浸漬されている。湯に浸漬される熱交換コイル１０Ｃの長さは約１０ｍであり、湯タンク１０の下部からコイル内に流入した飲料水が湯タンク上部からボイラー４に流出するようになっている。湯タンク１０の貯水量は１２リットル、ヒータＨ１の出力は１ｋｗである。ボイラー４の貯水量は約１リットル、ヒータＨ２の出力は０．３５ｋｗである。また、配管３Ａには配管内の圧力に応じた圧力信号を発生する圧力センサ２５と、配管３Ａ内に滞留する気体を除去するための空気弁２６と、配管６内に滞留する気体を除去するための空気弁２７を有する。空気弁２６および２７は気体抜けを考慮して各配管の頂上部に設けられている。空気弁２６は、後述する主制御部からの信号で開閉して配管３Ａの頂上部付近に溜まった気体を配管内から排水バケツ１８に放出する。これは熱交換コイル１０Ｃに送り込まれた飲料水が加熱されて高温になる過程で溶解度が小さくなり溶存している気体を放出することによる。空気弁２７は、後述する主制御部からの信号で開閉してボイラ−４の天井部に溜まった気体を配管６内から排水バケツ１８に放出する。
【００１１】
また、上記構成の飲料供給装置では、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５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２は、抽出機８を示し、４つの抽出容器８Ａを搭載する基部８０と、基部８０の滓廃棄位置に開口された滓廃棄孔８１と、基部８０の垂直部にピン８２によって回動自在に支持されるレバー８３と、レバー８３の略中間部にピン８４によって回動自在に支持される抽出ヘッド８５と、レバー８３の先端部にピン８４によって回動自在に支持される円板部材８６と、レバー８３にピン８４によって結合され、駆動系のクランク円板８８に回動自在に接続されるレバー８７と、回転軸８９Ａに固定されたクランク円板８８を駆動する抽出モータ８９を有し、抽出ヘッド８５には配管６が接続されている。円板部材８６は、抽出容器８Ａの内径に略等しい軟質の弾性部材をロッド部材に固定して形成されている。４つの抽出容器８Ａは、ステー８Ｂに９０度間隔で固定されており、ステー８Ｂには移動モータ８Ｄの回転軸８Ｃが固定されている。移動モータ８Ｄを反時計方向に駆動させると抽出容器８Ａが挽き豆供給位置（位置ａ）、抽出位置（位置ｂ）、滓廃棄位置（位置ｃ）、および待機位置（位置ｄ）の順に移動する。挽き豆供給位置ａには、基部８０を貫通して抽出されたコーヒー飲料を供給するための孔８Ｅが設けられている。
【００１３】
図３（ａ）は、図２の線ａ−ａに沿った断面を示し、抽出位置ｂに挽き豆が供給された抽出容器８Ａが配置され、滓廃棄位置ｃに抽出滓の入った抽出容器８Ａが配置されている。この状態で抽出モータ８９を駆動してクランク円板８８を上死点（点線で示す位置）から下死点に回転させると、レバー８３がピン８２を軸にしてｂ方向に回動し、抽出ヘッド８５および円板部材８６が図示する位置に配置される。抽出ヘッド８５の係合部には、配管６（図示せず）から供給される湯を拡散させる拡散板８５ａが設けられており、基部８０の抽出位置ｂにはフィルタ８５ｂが設けられている。このフィルタ８５ｂは、耐腐蝕性の薄い金属板に挽き豆の粒を通過させない微小な孔を複数設けたものである。
【００１４】
図３（ｂ）は、（ａ）に示す状態での挽き豆供給位置ａにおける抽出容器８Ａを示し、シュート７Ｄを介して容器内部に所定量の挽き豆が供給される。
【００１５】
図３（ｃ）は、（ａ）に示す状態での抽出位置ｂにおける抽出容器８Ａを示し、抽出容器８Ａに抽出ヘッド８５が係合すると、シール部材８５Ａによって抽出ヘッド８５と抽出容器８Ａの隙間がシールされる。また、基部８０に埋設されたガスケット８５ｃと容器下部が圧接してシールされることによって抽出容器８Ａが気密化される。この後、配管６から湯を供給して拡散板８５ａで拡散させることによってコーヒー飲料の抽出を行う。抽出されたコーヒー飲料は基部８０に設けられたフィルタ８５ｂで抽出滓と分離され、孔８Ｅから送出する。
【００１６】
図３（ｄ）は、（ａ）に示す状態での滓廃棄位置ｃにおける抽出容器８Ａを示し、抽出容器８Ａに収容された抽出滓Ａは、円板部材８６によって孔８１から外部に押し出される。
【００１７】
図４は、飲料供給装置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、シスターンのフロートスイッチ２Ａ、湯タンクのフロートスイッチ１０Ａ、ボイラーの水位センサ４Ｂおよび温度センサ４Ｃから入力する信号に基づいて各部を制御する主制御部１０１と、飲料供給装置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。
【００１８】
図５は、配管内の圧力と時間の関係を示し、配管内に気体が混入していないときの圧力上昇カーブは線Ｐ１で示すようになる。配管内に微量の気体が混入しているときの圧力上昇カーブは線Ｐ２で示すようになり、所定の圧力に達するまでの時間が大になる。また、配管内に微量の気体が混入しているときの圧力上昇カーブは線Ｐ３で示すようになり、所定の圧力に達するまでの時間が更に大になる。
【００１９】
図６は、図５に示す圧力上昇カーブに基づいて空気弁２６，２７を制御するためのフローチャートを示し、配管内の圧力が一定値（例えば、２気圧）以上であれば配管３Ａ，６およびボイラ−４は湯あるいは水で満たされていると判断する。販売動作の終了後、圧力値が指定値以上であるとき、ヒータＨ２を水温センサ４Ｃの温度検出信号に基づいて通電制御してボイラ−４の温度を所定の温度に保持する（１２１）。圧力値が指定値以下であるとき、まず、ポンプ５を運転して圧力値が一定時間（３秒）内に指定値以上になれば、配管３Ａ，６およびボイラ−４は湯、水で満たされていると判断する（１１１）。ポンプ５を運転しても指定値に達しないときは販売停止信号を出し（１１２）、ヒータＨ２への通電を停止する（１１３）。次に、空気弁２６を開き（１１４）、ポンプ５を数秒間運転し（１１５）空気弁２６を閉じる（１１６）。ポンプ５は空気弁２６を閉じた３秒後に停止する。この操作を行っても圧力値が指定値に達しないときは空気弁２７を開き（１１７）、ポンプ５を数秒間運転し（１１８）空気弁２７を閉じる（１１９）。ポンプ５は空気弁２６を閉じた３秒後に停止する。この操作後に圧力値が指定値以上になれば水温センサ４Ｃの温度検出信号に基づいてヒータＨ２の制御を再開し、ボイラ−４の温度を指定値に制御して販売動作を行う（１２１）。これらの回復操作後も圧力値が指定値に達しないときは販売動作を中止する（１２０）。
【００２０】
図７は、飲料供給装置のタイミングチャートを示し、販売制御部１０１からコーヒーの販売要求信号が主制御部１００に出力されると、主制御部１００はミルモータ７Ｃ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ミルモータ７Ｃが回転し、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で粉砕して挽き豆を形成する。また、カップ供給装置からカップが分与される。挽き豆は図示しない計量器によって計量され、所定の計量値になると主制御部１００に通電停止信号が出力されることによってミルモータ７Ｃの回転が停止する。挽き豆供給部７で形成された所定量の挽き豆はシュート７Ｄを介して抽出機８の挽き豆供給位置ａに配置された抽出容器８Ａに投入される。挽き豆の投入後、移動モーター８Ｄが駆動されて４個の抽出容器８Ａが反時計方向に９０度回転する。この回転に基づいて挽き豆供給位置ａで挽き豆を投入された抽出容器８Ａが抽出位置ｂに、抽出滓Ａを有する抽出容器８Ａが滓廃棄位置ｃに、空の抽出容器８Ａが挽き豆供給位置ａにそれぞれ移動する。移動後、主制御部１００は抽出モータ８９を駆動してレバー８３を下降させる。このことによって滓廃棄位置ｃの抽出容器８Ａに円板部材８６が挿入されて抽出滓Ａが孔８１を介して押し出される。また、抽出位置ｂの抽出容器８Ａに抽出ヘッド２５が気密的に係合し、抽出湯弁２２が開かれてポンプ５で加圧された高温の湯が配管６を介して抽出容器８Ａに供給される。
【００２１】
湯タンク１０は、シスターン２から供給される飲料水の水温が１０℃であるとき、熱交換コイル１０Ｃを介してボイラー４に湯タンク１０の温度より６℃低い温度の湯８０ｇを３杯／分で連続２５杯供給することができる蓄熱性を有する。湯タンク１０の湯温は湯温センサ１０Ｄから出力される温度検出信号に基づいてヒータＨ１の通電を制御することにより約８０〜８５℃に保持される。シスターン２から供給される１０℃の飲料水を熱交換コイル１０Ｃを通過させることで８５℃に加熱した場合、熱交換コイル１０Ｃでの温度上昇分は７５℃で、２５杯分の熱エネルギーに換算すると１５０ｋｃａｌ、ヒータ出力に換算して１．２６ｋｗとなる。連続２５杯の販売に要する時間は約８．３分である。このことから、湯タンク１０の湯温が約８０〜８５℃であるとき、ヒータＨ１への通電を行わずに約７４℃の湯を連続２５杯ボイラー４に供給することができる。このヒータＨ１への通電は、例えば、販売動作が行われない販売待機時、あるいは主制御部１００に内蔵されるタイマー１０３で設定された時刻に行うことができる。
【００２２】
ボイラー４に設けられるヒータＨ２は、発熱効率７５％として８０ｇの飲料水を約１５〜１６℃上昇させることが可能であり、このことによって湯タンク１０から供給される約７４℃の湯を８９〜９０℃に加熱して配管６を介して抽出機８の抽出容器８Ａに供給する。
【００２３】
抽出容器８Ａ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飲料となり、飲料供給管８Ｂを介してカップ９に注がれる。主制御部１００は、流量計１９から入力する流量信号が所定の値になるとポンプ５を停止し、抽出湯弁２２を閉じる。販売するコーヒー飲料がブラックコーヒー飲料であるとき、抽出されたコーヒー飲料がカップ９に注がれている間に希釈湯弁２４が開かれて所定量の湯を加えて飲料濃度を調整する。そして顧客に提供される。また、販売されるコーヒー飲料が砂糖、クリーム等の補助原料を添加するものであるとき、抽出されたコーヒー飲料がカップ９に注がれている間に砂糖又はクリームをミキシングボウル１４に分与して湯タンク１０から湯弁２３を介して供給される湯で溶解し、供給管１４Ａを介してカップ９に注ぐことにより砂糖又はクリームの添加されたコーヒー飲料が作られて顧客に提供される。コーヒー飲料の抽出動作が終了すると、主制御部１００は抽出モータ８９を回転させてレバー８３を上昇させ、抽出ヘッド８５および円板部材８６が抽出容器８Ａと分離された状態で販売待機する。
【００２４】
上記した飲料供給装置によると、抽出湯弁２２と逆止弁２１との間の配管３Ａの圧力を圧力センサ２５で検出し、配管３Ａ内の圧力が指定値以下となったときにポンプ５を駆動するので、飲料水に溶存している気体が加熱に基づいて気泡化し、配管３Ａに溜まることによる圧力低下を速やかに検出でき、ポンプ５の駆動によって圧力が回復しないときは空気弁２６，２７を開放して気体を配管外に速やかに放出させることができる。 また、ポンプ５の駆動を販売動作が行われない販売待機時、あるいは主制御部１００に内蔵されるタイマー１０３で設定された所定の時刻に行うようにしても良い。
【００２５】
上記した実施の形態では、販売要求信号に基づいて挽き豆供給装置７で挽き豆を形成し、抽出容器８Ａに供給しているが、例えば、販売待機時に予め挽き豆を形成して抽出容器８Ａに投入しておくようにしても良い。この場合には、販売動作に要する時間を短縮することができる。また、挽き豆を投入された抽出容器８Ａを抽出位置ｂに配置し、抽出ヘッド８５を抽出容器８Ａに係合させた状態で待機させても良く、この場合には、販売動作に要する時間を更に短縮することができる。また、抽出容器８Ａについても４個に限定されず、３個を１２０度間隔で配置する構成としても良い。
【００２６】
また、配管６に設けられる圧力センサ、流量計の検出信号に基づいて、表１に示す制御内容をテーブルとしてメモリ１０２に格納し、抽出制御を行うようにしても良い。
【表１】
上記した制御内容を温度・湿度条件、原料、あるいは抽出機の構成に基づいて適宜設定することによって抽出条件の最適化を図ることができる。
【００２７】
図８は、本発明の第２の実施の形態における飲料供給装置を示し、図１と同一の部分は同一の引用数字で示しているので重複する説明は省略する。挽き豆供給部７から挽き豆を供給されてコーヒー飲料を抽出する抽出機３０を有する。この抽出機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４０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６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、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。
【００２８】
図９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。
【００２９】
このシリンダユニットＤは、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。
【００３０】
図１０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。
【００３１】
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。
【００３２】
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させる送出部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。
【００３３】
図１１は、シリンダユニットＤが傾斜した状態を示し、モータ３５の回転に基づいて支点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を介して所定量の挽き豆が供給される。
【００３４】
図１２（ａ）から（ｈ）は、第２の実施の形態におけるコーヒー飲料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は垂直状態にあり、挽き豆供給部７（図示せず）から供給される挽き豆Ｐはシュート７Ｄを介してシリンダ３２に供給される。
【００３５】
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、モータ３５が通電されてシリンダユニットＤが支点３４Ａを中心に反時計方向に回動する。
【００３６】
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が下降してシリンダ３２に挿入され、モータ３５の駆動が停止される。
【００３７】
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て挽き豆を圧縮する。圧縮量上限まで圧縮されるとピストン３９がロックし、ピストン駆動モータ３３の電流値に変化が生じる。この電流値の変化に基づいてピストン駆動モータ３３の通電が停止される。このようにすることで挽き豆に湯を均一に浸透させることが可能になる。圧縮後、配管６を介してシリンダ３２の内部に湯が供給される。
【００３８】
図１２（ｅ）は、抽出工程の第２の状態を示し、湯の供給後にモータ３５が通電されてキャップ３７がシリンダ３２内に更に挿入され、このことによってコーヒー飲料を含んだ抽出滓が絞られる。キャップ３７の挿入によってピストン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飲料となり、飲料供給管３０Ａを介してカップ９（図示せず）に注がれる。
【００３９】
図１２（ｆ）は、シリンダ３２に空気を吸引する吸引工程を示し、抽出湯弁２２を開放して配管６を大気圧とした後、ピストン駆動モータ３３が通電されてピストン３９をシリンダ３２内で上昇させた後に下降させる。ピストン３９の上昇動作によって抽出滓の液体分が絞り込まれ、続くピストン３９の下降動作によってシリンダ３２内に空気が吸引される。
【００４０】
図１２（ｇ）は、飲料供給管３０Ａに残留したコーヒー飲料の除去工程を示し、シリンダ３２内に空気を吸引した後、ピストン３９を再び上昇させることによってシリンダ３２内の空気が飲料供給管３０Ａに残留したコーヒー飲料の液体分とともに放出される。
【００４１】
図１２（ｈ）は、抽出滓Ａの廃棄工程を示し、モータ３５が通電されてキャップ３７がシリンダ３２から分離する。この分離動作に同期してシリンダユニットＤが矢印方向に回動する。また、シリンダ３２内に残留した抽出滓Ａは、ピストン３９の上昇動作に基づいて押し上げられ、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ピストン３９から分離される。分離された抽出滓Ａは矢印で示すように落下して滓バケツ（図示せず）に入る。
【００４２】
上記した飲料供給装置によると、１つの抽出容器でコーヒー飲料の抽出動作を行うことで抽出機を小型化できるとともに、抽出時の挽き豆の圧縮量や滓廃棄のタイミングを個別に制御することができ、抽出条件設定時の自由度が大になる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の飲料供給装置によると、配管に飲料水を所定の圧力で圧送させるポンプと、配管の所定の区間の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、配管内に滞留する気体を大気放出する放出弁と、圧力信号とポンプの駆動時間に基づいて放出弁の開閉を制御するようにしたため、湯の供給系統内における気体の有無を正確に把握でき、配管内に滞留する気体を速やかに外部に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置を示す説明図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の斜視図
【図３】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の断面図
（ｂ）は、挽き豆供給位置における抽出容器の断面図
（ｃ）は、抽出位置における抽出容器の断面図
（ｃ）は、滓廃棄位置における抽出容器の断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置の制御ブロック
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る配管内の圧力と時間の関係を示す説明図
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置のフローチャート
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置のタイミングチャート
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る飲料供給装置の説明図
【図９】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の正面図
（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の背面図
【図１０】（ａ）は、本発明の第２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２の実施の形態に係るトルク伝達部の正面図
（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係るトルク伝達部の側面図
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の説明図
【図１２】（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１３】従来の飲料供給装置を示す説明図
【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
３Ｂ，配管
４，ボイラー
４Ａ，電源部
４Ｂ，水位センサ
４Ｃ，温度センサ
５，ポンプ
６，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
１０Ｃ，熱交換コイル
１０Ｄ，湯温センサ
１１，砂糖容器
１２，クリーム容器
１３，シュート
１４，ミキシングボウル
１４Ａ，供給管
１５，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
２３，湯弁
２４，湯弁
２５，圧力センサ
２６，空気弁
２７，空気弁
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，モータ
３５Ａ，ギヤ
３６，ギヤ
３６Ａ，回転軸
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
４０，スライドガイド
８０，基部
８１，滓廃棄孔
８２，ピン
８３，レバー
８４，ピン
８５，抽出ヘッド
８５Ａ，シール部材
８５ａ，拡散板
８５ｂ，フィルタ
８５ｃ，ガスケット
８６，円板部材
８７，レバー
８８，クランク円板
８９，抽出モータ
８９Ａ，回転軸
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】
本発明は飲料供給装置に関し、特に、湯の供給配管に滞留した気体を除去することによって抽出不良を防止し、抽出動作の安定化を図った飲料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の飲料供給装置として、所定の粒度に粉砕されたコーヒー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】
図１３は、従来の飲料供給装置を示し、取水管１に接続されるシスターン２と、シスターン２から配管３Ａを介して飲料水を供給されるボイラー４と、配管３Ａに設けられて飲料水を加圧して供給するポンプ５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から供給される所定の粒度の挽き豆をボイラー４から配管６を介して供給される湯で抽出してコーヒー飲料を生成し、飲料供給管８Ｂを介してカップ９に供給する抽出機８と、シスターン２から配管３Ｂ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、砂糖を貯蔵する砂糖容器１１と、クリームを貯蔵するクリーム容器１２と、砂糖およびクリームをシュート１３を介して供給されるミキシングボウル１４と、湯タンク１０からミキシングボウル１４に湯を供給するための配管１５と、湯タンク１０からカップ９に湯を供給するための配管１６と、抽出機８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、取水管１の設けられる取水弁１Ａと、配管３Ａに設けられて飲料水の流量に応じた流量信号を発生する流量計１９と、配管３Ｂに設けられる電磁弁２０と、ポンプ５の下流の配管３Ａに設けられる逆止弁２１と、ボイラー４の下流の配管６に設けられる抽出湯弁２２と、配管１５に設けられる湯弁２３と、配管１６に設けられる湯弁２４を有する。
【０００４】
シスターン２は、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発生するフロートスイッチ２Ａを有する。ボイラー４は、飲料水加熱用のヒータＨ２に電流を供給する電源部４Ａと、ボイラー内部の水位低下を検出する水位センサ４Ｂと、ボイラー内部の水温を検出する温度センサ４Ｃを有し、水位センサ４Ｂは所定の水位レベルに一対の電極を設け、湯に浸漬された状態で電極間が導通し、湯面から露出すると非通電となることに基づいて水位の低下を検出する。ポンプ５は、ポンプ外周に設けられたコイルに５０／６０Ｈｚの交流電流を供給することで発生する磁力とポンプ本体内に内蔵されたスプリングの付勢力に基づいて往復運動するプランジャによって飲料水を供給方向に圧送する。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で粉砕された挽き豆を受けて所定の落下方向に導くシュート７Ｄを有する。抽出機８は、コーヒーミル７から供給される挽き豆を受容する複数の抽出容器８Ａ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発生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発生する湯温センサ１０Ｄを有する。抽出湯弁２２は、配管６から分岐した開放側に排水バケツ１８に接続される図示しない配管が接続されている。
【０００５】
上記構成の飲料供給装置において、例えば、エスプレッソコーヒー飲料の販売要求があると、ポンプ５は、シスターン２に貯水された飲料水を加圧してボイラー４に供給する。ボイラー４に設けられたヒータＨ２は、販売要求に基づいて通電されて飲料水を加熱することにより９０〜９５℃の湯を生成する。挽き豆供給部７は、販売要求に応じたコーヒー豆の挽き豆を形成し、シュート７Ｄを介して抽出機８の抽出容器８Ａに供給する。この抽出容器８Ａにボイラー４から配管６を介して湯を加圧供給することによってエスプレッソコーヒー飲料が抽出される。抽出されたエスプレッソコーヒー飲料は飲料供給管８Ｂを介してカップ９に供給される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の飲料供給装置によると、湯の加熱時に湯タンクや配管に気体が混入すると湯の供給に必要な所定の供給圧が得られないため、コーヒー飲料の抽出不良が生じるという問題がある。例えば、高圧の湯で挽き豆の抽出を行うエスプレッソコーヒーの抽出動作では抽出時間が大になり、最悪の場合には抽出不能になる。
従って、本発明の目的は湯の供給系統内における気体の有無を正確に把握でき、配管内に滞留する気体を速やかに外部に放出することのできる飲料供給装置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、飲料水を加熱部で加熱して得られる所定の温度の湯を配管を介して供給され、前記所定の温度の湯でコーヒー豆の挽き豆を抽出してコーヒー飲料を生成する飲料供給装置において、前記配管に前記飲料水を所定の圧力で圧送させるポンプと、前記配管の、前記加熱部の上流に設けられて水源方向の逆流を防止する逆止弁と、前記所定の温度の湯の供給動作に基づいて開閉される抽出湯弁との間の区間の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、前記配管内に滞留する気体を大気放出する放出弁と、前記圧力信号と前記ポンプの駆動時間に基づいて前記放出弁の開閉を制御する制御手段を有する飲料供給装置を提供する。
【０００８】
上記した飲料供給装置によると、飲料水の加熱に基づいて溶存した気体が気泡化して配管に滞留したときポンプを駆動して配管内の圧力を高める。このポンプの駆動による配管内の圧力上昇を圧力センサの圧力信号に基づいて検出し、ポンプ駆動によって配管内の圧力が回復しない場合には放出弁を開放して気体を大気放出させる。このことによって配管内の圧力を回復させる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の飲料供給装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施の形態における飲料供給装置を示し、図１３と同一の部分は同一の引用数字で示しているので重複する説明は省略する。シスターン２からボイラー４に飲料水を供給する配管３Ａに熱交換コイル１０Ｃが設けられて湯タンク１０の湯に浸漬されている。湯に浸漬される熱交換コイル１０Ｃの長さは約１０ｍであり、湯タンク１０の下部からコイル内に流入した飲料水が湯タンク上部からボイラー４に流出するようになっている。湯タンク１０の貯水量は１２リットル、ヒータＨ１の出力は１ｋｗである。ボイラー４の貯水量は約１リットル、ヒータＨ２の出力は０．３５ｋｗである。また、配管３Ａには配管内の圧力に応じた圧力信号を発生する圧力センサ２５と、配管３Ａ内に滞留する気体を除去するための空気弁２６と、配管６内に滞留する気体を除去するための空気弁２７を有する。空気弁２６および２７は気体抜けを考慮して各配管の頂上部に設けられている。空気弁２６は、後述する主制御部からの信号で開閉して配管３Ａの頂上部付近に溜まった気体を配管内から排水バケツ１８に放出する。これは熱交換コイル１０Ｃに送り込まれた飲料水が加熱されて高温になる過程で溶解度が小さくなり溶存している気体を放出することによる。空気弁２７は、後述する主制御部からの信号で開閉してボイラ−４の天井部に溜まった気体を配管６内から排水バケツ１８に放出する。
【００１１】
また、上記構成の飲料供給装置では、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５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２は、抽出機８を示し、４つの抽出容器８Ａを搭載する基部８０と、基部８０の滓廃棄位置に開口された滓廃棄孔８１と、基部８０の垂直部にピン８２によって回動自在に支持されるレバー８３と、レバー８３の略中間部にピン８４によって回動自在に支持される抽出ヘッド８５と、レバー８３の先端部にピン８４によって回動自在に支持される円板部材８６と、レバー８３にピン８４によって結合され、駆動系のクランク円板８８に回動自在に接続されるレバー８７と、回転軸８９Ａに固定されたクランク円板８８を駆動する抽出モータ８９を有し、抽出ヘッド８５には配管６が接続されている。円板部材８６は、抽出容器８Ａの内径に略等しい軟質の弾性部材をロッド部材に固定して形成されている。４つの抽出容器８Ａは、ステー８Ｂに９０度間隔で固定されており、ステー８Ｂには移動モータ８Ｄの回転軸８Ｃが固定されている。移動モータ８Ｄを反時計方向に駆動させると抽出容器８Ａが挽き豆供給位置（位置ａ）、抽出位置（位置ｂ）、滓廃棄位置（位置ｃ）、および待機位置（位置ｄ）の順に移動する。挽き豆供給位置ａには、基部８０を貫通して抽出されたコーヒー飲料を供給するための孔８Ｅが設けられている。
【００１３】
図３（ａ）は、図２の線ａ−ａに沿った断面を示し、抽出位置ｂに挽き豆が供給された抽出容器８Ａが配置され、滓廃棄位置ｃに抽出滓の入った抽出容器８Ａが配置されている。この状態で抽出モータ８９を駆動してクランク円板８８を上死点（点線で示す位置）から下死点に回転させると、レバー８３がピン８２を軸にしてｂ方向に回動し、抽出ヘッド８５および円板部材８６が図示する位置に配置される。抽出ヘッド８５の係合部には、配管６（図示せず）から供給される湯を拡散させる拡散板８５ａが設けられており、基部８０の抽出位置ｂにはフィルタ８５ｂが設けられている。このフィルタ８５ｂは、耐腐蝕性の薄い金属板に挽き豆の粒を通過させない微小な孔を複数設けたものである。
【００１４】
図３（ｂ）は、（ａ）に示す状態での挽き豆供給位置ａにおける抽出容器８Ａを示し、シュート７Ｄを介して容器内部に所定量の挽き豆が供給される。
【００１５】
図３（ｃ）は、（ａ）に示す状態での抽出位置ｂにおける抽出容器８Ａを示し、抽出容器８Ａに抽出ヘッド８５が係合すると、シール部材８５Ａによって抽出ヘッド８５と抽出容器８Ａの隙間がシールされる。また、基部８０に埋設されたガスケット８５ｃと容器下部が圧接してシールされることによって抽出容器８Ａが気密化される。この後、配管６から湯を供給して拡散板８５ａで拡散させることによってコーヒー飲料の抽出を行う。抽出されたコーヒー飲料は基部８０に設けられたフィルタ８５ｂで抽出滓と分離され、孔８Ｅから送出する。
【００１６】
図３（ｄ）は、（ａ）に示す状態での滓廃棄位置ｃにおける抽出容器８Ａを示し、抽出容器８Ａに収容された抽出滓Ａは、円板部材８６によって孔８１から外部に押し出される。
【００１７】
図４は、飲料供給装置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、シスターンのフロートスイッチ２Ａ、湯タンクのフロートスイッチ１０Ａ、ボイラーの水位センサ４Ｂおよび温度センサ４Ｃから入力する信号に基づいて各部を制御する主制御部１０１と、飲料供給装置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。
【００１８】
図５は、配管内の圧力と時間の関係を示し、配管内に気体が混入していないときの圧力上昇カーブは線Ｐ１で示すようになる。配管内に微量の気体が混入しているときの圧力上昇カーブは線Ｐ２で示すようになり、所定の圧力に達するまでの時間が大になる。また、配管内に微量の気体が混入しているときの圧力上昇カーブは線Ｐ３で示すようになり、所定の圧力に達するまでの時間が更に大になる。
【００１９】
図６は、図５に示す圧力上昇カーブに基づいて空気弁２６，２７を制御するためのフローチャートを示し、配管内の圧力が一定値（例えば、２気圧）以上であれば配管３Ａ，６およびボイラ−４は湯あるいは水で満たされていると判断する。販売動作の終了後、圧力値が指定値以上であるとき、ヒータＨ２を水温センサ４Ｃの温度検出信号に基づいて通電制御してボイラ−４の温度を所定の温度に保持する（１２１）。圧力値が指定値以下であるとき、まず、ポンプ５を運転して圧力値が一定時間（３秒）内に指定値以上になれば、配管３Ａ，６およびボイラ−４は湯、水で満たされていると判断する（１１１）。ポンプ５を運転しても指定値に達しないときは販売停止信号を出し（１１２）、ヒータＨ２への通電を停止する（１１３）。次に、空気弁２６を開き（１１４）、ポンプ５を数秒間運転し（１１５）空気弁２６を閉じる（１１６）。ポンプ５は空気弁２６を閉じた３秒後に停止する。この操作を行っても圧力値が指定値に達しないときは空気弁２７を開き（１１７）、ポンプ５を数秒間運転し（１１８）空気弁２７を閉じる（１１９）。ポンプ５は空気弁２６を閉じた３秒後に停止する。この操作後に圧力値が指定値以上になれば水温センサ４Ｃの温度検出信号に基づいてヒータＨ２の制御を再開し、ボイラ−４の温度を指定値に制御して販売動作を行う（１２１）。これらの回復操作後も圧力値が指定値に達しないときは販売動作を中止する（１２０）。
【００２０】
図７は、飲料供給装置のタイミングチャートを示し、販売制御部１０１からコーヒーの販売要求信号が主制御部１００に出力されると、主制御部１００はミルモータ７Ｃ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ミルモータ７Ｃが回転し、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で粉砕して挽き豆を形成する。また、カップ供給装置からカップが分与される。挽き豆は図示しない計量器によって計量され、所定の計量値になると主制御部１００に通電停止信号が出力されることによってミルモータ７Ｃの回転が停止する。挽き豆供給部７で形成された所定量の挽き豆はシュート７Ｄを介して抽出機８の挽き豆供給位置ａに配置された抽出容器８Ａに投入される。挽き豆の投入後、移動モーター８Ｄが駆動されて４個の抽出容器８Ａが反時計方向に９０度回転する。この回転に基づいて挽き豆供給位置ａで挽き豆を投入された抽出容器８Ａが抽出位置ｂに、抽出滓Ａを有する抽出容器８Ａが滓廃棄位置ｃに、空の抽出容器８Ａが挽き豆供給位置ａにそれぞれ移動する。移動後、主制御部１００は抽出モータ８９を駆動してレバー８３を下降させる。このことによって滓廃棄位置ｃの抽出容器８Ａに円板部材８６が挿入されて抽出滓Ａが孔８１を介して押し出される。また、抽出位置ｂの抽出容器８Ａに抽出ヘッド２５が気密的に係合し、抽出湯弁２２が開かれてポンプ５で加圧された高温の湯が配管６を介して抽出容器８Ａに供給される。
【００２１】
湯タンク１０は、シスターン２から供給される飲料水の水温が１０℃であるとき、熱交換コイル１０Ｃを介してボイラー４に湯タンク１０の温度より６℃低い温度の湯８０ｇを３杯／分で連続２５杯供給することができる蓄熱性を有する。湯タンク１０の湯温は湯温センサ１０Ｄから出力される温度検出信号に基づいてヒータＨ１の通電を制御することにより約８０〜８５℃に保持される。シスターン２から供給される１０℃の飲料水を熱交換コイル１０Ｃを通過させることで８５℃に加熱した場合、熱交換コイル１０Ｃでの温度上昇分は７５℃で、２５杯分の熱エネルギーに換算すると１５０ｋｃａｌ、ヒータ出力に換算して１．２６ｋｗとなる。連続２５杯の販売に要する時間は約８．３分である。このことから、湯タンク１０の湯温が約８０〜８５℃であるとき、ヒータＨ１への通電を行わずに約７４℃の湯を連続２５杯ボイラー４に供給することができる。このヒータＨ１への通電は、例えば、販売動作が行われない販売待機時、あるいは主制御部１００に内蔵されるタイマー１０３で設定された時刻に行うことができる。
【００２２】
ボイラー４に設けられるヒータＨ２は、発熱効率７５％として８０ｇの飲料水を約１５〜１６℃上昇させることが可能であり、このことによって湯タンク１０から供給される約７４℃の湯を８９〜９０℃に加熱して配管６を介して抽出機８の抽出容器８Ａに供給する。
【００２３】
抽出容器８Ａ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飲料となり、飲料供給管８Ｂを介してカップ９に注がれる。主制御部１００は、流量計１９から入力する流量信号が所定の値になるとポンプ５を停止し、抽出湯弁２２を閉じる。販売するコーヒー飲料がブラックコーヒー飲料であるとき、抽出されたコーヒー飲料がカップ９に注がれている間に希釈湯弁２４が開かれて所定量の湯を加えて飲料濃度を調整する。そして顧客に提供される。また、販売されるコーヒー飲料が砂糖、クリーム等の補助原料を添加するものであるとき、抽出されたコーヒー飲料がカップ９に注がれている間に砂糖又はクリームをミキシングボウル１４に分与して湯タンク１０から湯弁２３を介して供給される湯で溶解し、供給管１４Ａを介してカップ９に注ぐことにより砂糖又はクリームの添加されたコーヒー飲料が作られて顧客に提供される。コーヒー飲料の抽出動作が終了すると、主制御部１００は抽出モータ８９を回転させてレバー８３を上昇させ、抽出ヘッド８５および円板部材８６が抽出容器８Ａと分離された状態で販売待機する。
【００２４】
上記した飲料供給装置によると、抽出湯弁２２と逆止弁２１との間の配管３Ａの圧力を圧力センサ２５で検出し、配管３Ａ内の圧力が指定値以下となったときにポンプ５を駆動するので、飲料水に溶存している気体が加熱に基づいて気泡化し、配管３Ａに溜まることによる圧力低下を速やかに検出でき、ポンプ５の駆動によって圧力が回復しないときは空気弁２６，２７を開放して気体を配管外に速やかに放出させることができる。 また、ポンプ５の駆動を販売動作が行われない販売待機時、あるいは主制御部１００に内蔵されるタイマー１０３で設定された所定の時刻に行うようにしても良い。
【００２５】
上記した実施の形態では、販売要求信号に基づいて挽き豆供給装置７で挽き豆を形成し、抽出容器８Ａに供給しているが、例えば、販売待機時に予め挽き豆を形成して抽出容器８Ａに投入しておくようにしても良い。この場合には、販売動作に要する時間を短縮することができる。また、挽き豆を投入された抽出容器８Ａを抽出位置ｂに配置し、抽出ヘッド８５を抽出容器８Ａに係合させた状態で待機させても良く、この場合には、販売動作に要する時間を更に短縮することができる。また、抽出容器８Ａについても４個に限定されず、３個を１２０度間隔で配置する構成としても良い。
【００２６】
また、配管６に設けられる圧力センサ、流量計の検出信号に基づいて、表１に示す制御内容をテーブルとしてメモリ１０２に格納し、抽出制御を行うようにしても良い。
【表１】
【００２７】
図８は、本発明の第２の実施の形態における飲料供給装置を示し、図１と同一の部分は同一の引用数字で示しているので重複する説明は省略する。挽き豆供給部７から挽き豆を供給されてコーヒー飲料を抽出する抽出機３０を有する。この抽出機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４０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６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、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。
【００２８】
図９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。
【００２９】
このシリンダユニットＤは、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。
【００３０】
図１０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。
【００３１】
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。
【００３２】
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させる送出部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。
【００３３】
図１１は、シリンダユニットＤが傾斜した状態を示し、モータ３５の回転に基づいて支点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を介して所定量の挽き豆が供給される。
【００３４】
図１２（ａ）から（ｈ）は、第２の実施の形態におけるコーヒー飲料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は垂直状態にあり、挽き豆供給部７（図示せず）から供給される挽き豆Ｐはシュート７Ｄを介してシリンダ３２に供給される。
【００３５】
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、モータ３５が通電されてシリンダユニットＤが支点３４Ａを中心に反時計方向に回動する。
【００３６】
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が下降してシリンダ３２に挿入され、モータ３５の駆動が停止される。
【００３７】
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て挽き豆を圧縮する。圧縮量上限まで圧縮されるとピストン３９がロックし、ピストン駆動モータ３３の電流値に変化が生じる。この電流値の変化に基づいてピストン駆動モータ３３の通電が停止される。このようにすることで挽き豆に湯を均一に浸透させることが可能になる。圧縮後、配管６を介してシリンダ３２の内部に湯が供給される。
【００３８】
図１２（ｅ）は、抽出工程の第２の状態を示し、湯の供給後にモータ３５が通電されてキャップ３７がシリンダ３２内に更に挿入され、このことによってコーヒー飲料を含んだ抽出滓が絞られる。キャップ３７の挿入によってピストン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飲料となり、飲料供給管３０Ａを介してカップ９（図示せず）に注がれる。
【００３９】
図１２（ｆ）は、シリンダ３２に空気を吸引する吸引工程を示し、抽出湯弁２２を開放して配管６を大気圧とした後、ピストン駆動モータ３３が通電されてピストン３９をシリンダ３２内で上昇させた後に下降させる。ピストン３９の上昇動作によって抽出滓の液体分が絞り込まれ、続くピストン３９の下降動作によってシリンダ３２内に空気が吸引される。
【００４０】
図１２（ｇ）は、飲料供給管３０Ａに残留したコーヒー飲料の除去工程を示し、シリンダ３２内に空気を吸引した後、ピストン３９を再び上昇させることによってシリンダ３２内の空気が飲料供給管３０Ａに残留したコーヒー飲料の液体分とともに放出される。
【００４１】
図１２（ｈ）は、抽出滓Ａの廃棄工程を示し、モータ３５が通電されてキャップ３７がシリンダ３２から分離する。この分離動作に同期してシリンダユニットＤが矢印方向に回動する。また、シリンダ３２内に残留した抽出滓Ａは、ピストン３９の上昇動作に基づいて押し上げられ、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ピストン３９から分離される。分離された抽出滓Ａは矢印で示すように落下して滓バケツ（図示せず）に入る。
【００４２】
上記した飲料供給装置によると、１つの抽出容器でコーヒー飲料の抽出動作を行うことで抽出機を小型化できるとともに、抽出時の挽き豆の圧縮量や滓廃棄のタイミングを個別に制御することができ、抽出条件設定時の自由度が大になる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の飲料供給装置によると、配管に飲料水を所定の圧力で圧送させるポンプと、配管の所定の区間の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、配管内に滞留する気体を大気放出する放出弁と、圧力信号とポンプの駆動時間に基づいて放出弁の開閉を制御するようにしたため、湯の供給系統内における気体の有無を正確に把握でき、配管内に滞留する気体を速やかに外部に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置を示す説明図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の斜視図
【図３】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る抽出機の断面図
（ｂ）は、挽き豆供給位置における抽出容器の断面図
（ｃ）は、抽出位置における抽出容器の断面図
（ｃ）は、滓廃棄位置における抽出容器の断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置の制御ブロック
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る配管内の圧力と時間の関係を示す説明図
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置のフローチャート
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る飲料供給装置のタイミングチャート
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る飲料供給装置の説明図
【図９】（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の正面図
（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の背面図
【図１０】（ａ）は、本発明の第２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２の実施の形態に係るトルク伝達部の正面図
（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係るトルク伝達部の側面図
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る抽出機の説明図
【図１２】（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１３】従来の飲料供給装置を示す説明図
【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
３Ｂ，配管
４，ボイラー
４Ａ，電源部
４Ｂ，水位センサ
４Ｃ，温度センサ
５，ポンプ
６，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
１０Ｃ，熱交換コイル
１０Ｄ，湯温センサ
１１，砂糖容器
１２，クリーム容器
１３，シュート
１４，ミキシングボウル
１４Ａ，供給管
１５，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
２３，湯弁
２４，湯弁
２５，圧力センサ
２６，空気弁
２７，空気弁
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，モータ
３５Ａ，ギヤ
３６，ギヤ
３６Ａ，回転軸
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
４０，スライドガイド
８０，基部
８１，滓廃棄孔
８２，ピン
８３，レバー
８４，ピン
８５，抽出ヘッド
８５Ａ，シール部材
８５ａ，拡散板
８５ｂ，フィルタ
８５ｃ，ガスケット
８６，円板部材
８７，レバー
８８，クランク円板
８９，抽出モータ
８９Ａ，回転軸
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 (4)
- 飲料水を加熱部で加熱して得られる所定の温度の湯を配管を介して供給され、前記所定の温度の湯でコーヒー豆の挽き豆を抽出してコーヒー飲料を生成する飲料供給装置において、
前記配管に前記飲料水を所定の圧力で圧送させるポンプと、
前記配管の、前記加熱部の上流に設けられて水源方向の逆流を防止する逆止弁と、前記所定の温度の湯の供給動作に基づいて開閉される抽出湯弁との間の区間の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサと、
前記配管内に滞留する気体を大気放出する放出弁と、
前記圧力信号と前記ポンプの駆動時間に基づいて前記放出弁の開閉を制御する制御手段を有することを特徴とする飲料供給装置。 - 前記制御手段は、前記圧力センサから入力する前記圧力信号が所定値以下になったとき、前記ポンプを所定の時間駆動させる構成の請求項第１項記載の飲料供給装置。
- 前記制御手段は、前記ポンプの駆動後の前記圧力信号が所定値以下であるとき、前記放出弁を開放して前記ポンプを所定の時間駆動し、前記ポンプの駆動停止前に前記放出弁を閉じる構成の請求項第１項記載の飲料供給装置。
- 前記放出弁は、前記加熱部の上流側で前記配管の頂上部に設けられる第１の放出弁と、前記加熱部の下流側で前記配管の頂上部に設けられる第２の放出弁を有する構成の請求項第１項記載の飲料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15878999A JP3773701B2 (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 飲料供給装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15878999A JP3773701B2 (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 飲料供給装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000348251A JP2000348251A (ja) | 2000-12-15 |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15878999A Expired - Fee Related JP3773701B2 (ja) | 1999-06-04 | 1999-06-04 | 飲料供給装置 |
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| JP (1) | JP3773701B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101918595B1 (ko) * | 2016-12-27 | 2018-11-15 | 롯데알미늄 주식회사 | 자판기의 저수압 물보충 장치 |
-
1999
- 1999-06-04 JP JP15878999A patent/JP3773701B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| KR101918595B1 (ko) * | 2016-12-27 | 2018-11-15 | 롯데알미늄 주식회사 | 자판기의 저수압 물보충 장치 |
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