JP3783475B2 - カップ式自動販売機 - Google Patents

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、例えば、販売するカップのサイズに応じた所定量の湯で挽き豆を抽出しているため、湯温に応じてコーヒー成分の溶出性が変化するとコーヒー飲料の濃さにばらつきが生じるという問題がある。また、コーヒー飲料の販売間隔が長くあくと抽出機の温度が下がり、湯タンクから高温の湯を供給しても抽出時に湯の温度が低下し、抽出機が適度に暖気された状態と比較してコーヒー成分の溶出性が低下する。
従って、本発明の目的はコーヒー成分の溶出性が変化しても品質の安定したコーヒー飲料を販売することのできるカップ式自動販売機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、所定の粒度に粉砕されたコーヒー豆の挽き豆を抽出機に供給し、所定の温度に加熱した湯を湯タンクから前記抽出機に供給してコーヒー飲料を抽出するカップ式自動販売機において、
前記湯の温度に応じた温度検出信号を出力する温度センサと、
前記温度検出信号に基づいて前記抽出機に供給する前記湯の量を制御する制御手段を有するカップ式自動販売機を提供する。
【０００６】
上記したカップ式自動販売機によると、湯タンク内の湯の温度に応じて湯量を制御することで抽出時にコーヒー成分を湯に充分に溶出させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のカップ式自動販売機を図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１（ａ）は、本発明の実施の形態におけるカップ式自動販売機を示し、取水管１に接続されるシスターン２と、シスターン２に設けられて貯水される飲料水の水位変化を検出し、所定の水位以下となったときに水位低下信号を出力するフロートスイッチ２Ａと、取水管１に設けられる取水弁１Ａと、シスターン２から配管３Ａを介して供給される飲料水を加熱して所定の温度の湯として貯蔵する湯タンク１０と、配管３Ａに設けられる電磁弁２０と、湯タンク１０の外周部に固定されて湯を加圧して供給するポンプ６０と、ポンプ６０と湯タンク１０に接続されるバイパス管６０Ａと、バイパス管６０Ａを開放することによりポンプ内６０の湯を湯タンク１０に戻す弁６０Ｂと、コーヒー豆を所定の粒度に粉砕して挽き豆を形成する挽き豆供給部７と、挽き豆供給部７から落下する挽き豆を受容して計量する計量器５と、計量器５から供給される所定の粒度の挽き豆を湯で抽出してコーヒー飲料を生成し、飲料供給管３０Ａを介してカップ９に供給する抽出機３０と、ポンプ６０から抽出機３０に湯を供給する配管６Ａと、配管６Ａに設けられて配管内の圧力に応じた圧力信号を出力する圧力センサ２５と、配管６Ａに設けられて湯の流量に応じた流量信号を出力する流量センサ１９と、配管６Ａに設けられて上流側への湯の逆流を防止する逆止弁２１と、逆止弁２１の上流側で配管６Ａから分岐して湯タンク１０に接続される配管６Ｂと、配管６Ｂに設けられる抽出湯弁２２と、抽出機３０で発生するコーヒー豆の抽出滓を受容する滓バケツ１７と、カップ９の下部に配置される排水バケツ１８と、砂糖を貯蔵する砂糖容器１１と、クリーム原料を収容するクリーム容器１２Ａと、カプチーノ用のクリーム原料を収容するクリーム容器１２Ｂと、砂糖およびクリームをシュート１３を介して受容し、所定量の湯で溶解し、供給管１４Ａを介してカップ９に供給するミキシングボウル１４と、クリーム容器の下部に配置されるミキシングボウル１４に湯タンク１０から湯を供給する配管１５Ａと、配管１５Ａに設けられる湯弁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、湯タンク１０からカップ９に希釈湯を供給する配管１５Ｃと、配管１５Ｃに設けられる希釈湯弁２３Ｃと、逆止弁２１の下流側で配管６Ａと分岐され、湯弁２４を介して排水バケツ１８に廃液を排出する配管６Ｃを有する。
【０００９】
挽き豆供給部７は、コーヒー豆を貯蔵する豆貯蔵容器７Ａと、コーヒー豆を高速で回転する粉砕刃（図示せず）で粉砕するコーヒーミル７Ｂと、コーヒーミル７Ｂの粉砕刃を回転させるミルモータ７Ｃと、コーヒーミル７Ｂで粉砕され、体積に基づいて計量された挽き豆を計量器５より供給されて抽出器３０に導くシュート７Ｄを有する。湯タンク１０は、飲料水加熱用のヒータＨ１に電流を供給する電源部１０Ａと、タンク内の湯の水位変化を検出し、所定の水位以下となったときに水位低下信号を出力するフロートスイッチ１０Ｂと、タンク内の湯温に応じた温度検出信号を出力する湯温センサ１０Ｄを有する。湯タンク１０の貯水量は５リットルであり、ヒータＨ１の出力は１ｋｗで湯タンク１０の湯温は約９７℃に保温される。逆止弁２１は、金属材料で形成されるボールと、このボールを所定の方向に付勢するスプリングを筐体内に収容して形成されている。本実施の形態では、湯タンク１０から抽出機３０への湯の流れ方向を順方向としており、ボールはスプリングによって上流方向に付勢される。
【００１０】
抽出機３０は、シュート７Ｄを介して挽き豆を供給されるシリンダ３２、シリンダ３２内のピストン３９を昇降させるピストン駆動モータ３３、ピストン駆動モータの駆動トルクをピストン３９に伝達するトルク伝達部３４、シリンダ３２の上部に設けられ、抽出機本体に形成される図示しないガイドレールに係合するスライドガイド（後述）を一体的に形成したシリンダユニットＤと、シリンダ３２に係合し、配管６Ａを介して所定の高温の湯をシリンダ３２内に供給するキャップ３７と、キャップモータ３５の駆動トルクを伝達されてシリンダユニットＤを支点３４Ａを中心に傾斜させるとともにキャップ３７をシリンダ３２に係合させるギヤ３６を有する。シリンダユニットＤのシリンダ３２の下部には、抽出されたコーヒー飲料をカップ９に供給する飲料供給管３０Ａが取り付けられている。
【００１１】
また、上記構成のカップ式自動販売機では、説明を簡単にするために、カップ９を供給するカップ供給部、ポンプ６０に電流を供給する電源部，ミルモータ７Ｃに電流を供給する電源部、カップ９内の飲料を攪拌する攪拌機、コールド飲料の配管および原料貯蔵部等の構成を図示省略している。
【００１２】
図１（ｂ）は、ポンプ６０を示し、一対のギヤ６０Ｄ，６０Ｅが矢印方向に回転することによって湯タンク１０から湯を下流側に供給する。この一対のギヤ６０Ｄ，６０Ｅは、回転軸６０Ｃあるいは６０Ｆを図示しないモータによって回転駆動することにより回転速度に応じた供給量で湯を配管６Ａに送出する。
【００１３】
図２は、計量器５を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）は、前蓋５Ｂを設けられる前面部である。この計量器５は、上部に挽き豆を導入する導入部５Ａを有する計量室５１と、計量室５１の端部に前蓋５Ｂを回動自在に支持するヒンジ部５２と、計量室５１の内部に摺動可能に収容されるピストン５６Ｄを一体的に形成され、側面にラック部５６Ａを有するピストンロッド５６と、ピストンロッド５６の後端に形成されるバネ部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、挽き豆８ｇを使用して標準的な濃度のコーヒー飲料を抽出する場合の湯温と湯量（コーヒー抽出液）の関係を示し、湯温は湯タンク１０の温度である。湯温が８５℃のとき、抽出動作に基づいて得られるコーヒー抽出液の量は約５０ｃｃであり、９５℃のとき約４０ｃｃで、湯温が高いほどコーヒー成分の溶出が進むことによる。従って、湯タンク１０の湯温に応じた量の湯を供給して抽出動作を行う。例えば、Ｓサイズのカップを使用して１３５ｃｃのコーヒー飲料を販売する場合、５０ｃｃのコーヒー抽出液に対して８５ｃｃの希釈湯をカップ９に供給して希釈する。また、４０ｃｃのコーヒー抽出液に対して９５ｃｃの希釈湯をカップ９に供給して希釈する。このように販売量に応じて希釈比率を調節することによって販売されるコーヒー飲料の濃度のばらつきを抑制する。
【００２６】
また、先の販売動作が終了してから販売間隔が長くあくと、湯タンク１０内の湯温は上昇する反面、抽出機３０の温度が冷えることから、例えば、販売間隔が所定の値を超えた場合には次の抽出時に抽出機３０で湯温が低下することを考慮して抽出機３０への湯量を調節することが好ましい。この湯量の調節は、例えば、実測データに基づいて得られる湯量補正値をテーブルとして後述するメモリに格納しておき、販売間隔が所定の値を超えた場合に読み出して実行させる。
【００２７】
また、購買者の好みに応じてコーヒー飲料の濃度を変更する場合、例えば、アメリカンコーヒー等の薄いコーヒーを販売するときは配管１５Ｃの希釈湯弁２３Ｃを開いてカップ９に所定量の希釈湯を供給して抽出されたコーヒー飲料を希釈することにより所定の濃度に調整する。また、複数のカップサイズ（Ｓ，Ｍ，Ｌ）のカップ９を保有するカップディスペンサを有するカップ式自動販売機では、抽出されるコーヒー飲料に対してカップサイズに応じた希釈湯を供給してコーヒー飲料を希釈する。
【００２８】
図１１は、カップ式自動販売機の制御ブロックを示し、販売制御部１０１、流量計１９、圧力センサ２５、シスターン２のフロートスイッチ２Ａ、湯タンク１０のフロートスイッチ１０Ｂ、抽出機３０に設けられるキャップ３７の上死点を検出する光センサ３６Ｂ、下死点を検出する光センサ３６Ｃ、滓廃棄位置を検出する光センサ３６Ｄ、抽出機３０に設けられるピストン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。
【００２９】
図１２（ａ）から（ｈ）は、抽出機３０の抽出動作を簡略的に示す。
図１２（ａ）は、挽き豆の供給工程を示し、シリンダユニットＤは直立しており、計量器５から供給される挽き豆Ｐをシュート７Ｄを介してシリンダ３２に供給する。
【００３０】
図１２（ｂ）は、抽出準備工程の第１の状態を示し、シリンダ３２に挽き豆が供給されると、キャップモータ３５に通電してギヤ３６を駆動し、シリンダユニットＤを支点３４Ａを中心に反時計方向に回動させる。
【００３１】
図１２（ｃ）は、抽出準備工程の第２の状態を示し、シリンダユニットＤの傾斜に同期してキャップ３７を下降させてシリンダ３２に挿入し、キャップモータ３５の駆動を停止する。このとき、ギヤ３６は（ａ）に示す状態から１８０度回転した位置で停止する。
【００３２】
図１２（ｄ）は、抽出工程の第１の状態を示し、キャップ３７がシリンダ３２に挿入されると、ピストン駆動モータ３３が通電されてピストン３９を矢印方向に上昇させることにより挽き豆を圧縮（タンピング）する。挽き豆の圧縮が進むにつれてピストン３９にかかる負荷が大になることによりピストン駆動モータ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。
【００３３】
図１２（ｅ）は、抽出工程の第２の状態を示し、湯弁２４を開放して配管６Ａを大気圧とした後、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９をシリンダ３２内で上昇させてコーヒー抽出液を含んだ抽出滓を圧縮（パッキング）し、絞られたコーヒー飲料を飲料供給管３０Ａに送出する。
【００３４】
図１２（ｆ）は、シリンダ３２に空気を吸引する吸引工程を示し、ピストン駆動モータ３３を逆転駆動してピストン３９を下降させる。このピストン３９の下降動作によって配管３０Ａに滞留するコーヒー抽出液がシリンダ３２内に吸引される。このとき、シリンダ３２内が負圧になることによって配管６Ａに滞留している湯も吸引される。
【００３５】
図１２（ｇ）は、抽出滓の廃棄準備工程を示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６を（ｃ）に示す状態から９０度回転させることによってキャップ３７がシリンダ３２から分離する。分離後、ピストン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。
【００３６】
図１２（ｈ）は、抽出滓Ａの廃棄工程を示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６が更に９０度回転することによってシリンダユニットＤが矢印方向に回動し、直立状態で停止する。この回動時にピストン３９によって押し上げられた抽出滓はシュート７Ｄの下部側壁に設けられたワイパＷによってかき落とされて矢印で示すように落下し、滓バケツ（図示せず）に入る。
【００３７】
図１３は、カップ式自動販売機の販売動作におけるタイミングチャートを示す。同図において、キャップ３７の上死点、下死点、滓廃棄位置を検出する光センサ３６Ｂ、３６Ｃ、３６Ｄ、およびピストン３９の上死点、下死点の位置を検出する光センサ３９Ｇ、３９Ｈの出力は受光時をＯＮ（Ｈ）とし、遮光時をＯＦＦ（Ｌ）としている。
【００３８】
購買者がコインを投入すると、販売制御部１０１から主制御部１００に制御信号が出力されて抽出湯弁２２が開かれるとともに、ポンプ６０が低速で駆動されて配管６Ａに少量の湯が送出される。このとき、ポンプ６０は、配管６Ａに設けられる逆止弁２１を押し開くことのない圧送量の湯を送出するように低速で駆動される。このことによって配管６Ａ内に滞留する湯を配管６Ｂに圧送して湯タンク１０に戻すとともに、湯タンク１０から供給される約９０〜９５℃の高温の湯で配管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。
【００３９】
ポンプ６０を低速で駆動する他に、例えば、抽出湯弁２２を含む配管６Ｂの配管抵抗が配管６Ａの配管抵抗より小になるように管路を形成し、ポンプ６０の駆動開始時に抽出湯弁２２を開くようにしても良い。
【００４０】
ここで、ポンプ６０の駆動停止後、抽出湯弁２２を閉じるまでの間に購買者がコーヒー飲料の選択ボタンを押した場合、販売制御部１０１から主制御部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。
【００４１】
また、抽出湯弁２２が閉じられた後に購買者が砂糖およびクリーム入りコーヒー飲料の選択ボタンを押すと、販売制御部１０１から主制御部１００に販売信号が出力され、主制御部１００は計量モータ５９Ａの電源部に通電信号を出力する。この通電信号に基づいて計量モータ５９Ａが回転し、計量室５１に収容された挽き豆がピストン５６Ｄによって押し出されてシュート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。
【００４２】
挽き豆の供給後、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０のシリンダユニットＤを抽出位置まで傾斜させる。この傾斜動作に同期してシリンダ３２にキャップ３７が挿入され、光センサ３６ＣがＯＮになる。主制御部１００は光センサ３６ＣのＯＮ信号に基づいてモータ駆動回路７０に通電信号を出力してピストン駆動モータ３３を駆動することによりピストン３９が上昇し、シリンダ３２内に収容された挽き豆をタンピングする。このタンピング時のピストン駆動モータ３３の電流値を電流検出回路７４で検出し、販売するコーヒー飲料に応じた所定の電流値が検出されたときにピストン駆動モータ３３を制動し、その後、通電を停止する。
【００４３】
また、挽き豆供給部７は豆貯蔵容器７Ａから供給されるコーヒー豆をコーヒーミル７Ｂで粉砕し、次販売時で使用する挽き豆として計量器５に供給する。
【００４４】
挽き豆のタンピング後、湯タンク１０に接続される配管１５Ａの湯弁２３Ａを開いてミキシングボウル１４に湯を供給し、砂糖容器１１から供給される砂糖を湯で溶解する。同様に、配管１５Ｂの湯弁２３Ｂを開いてミキシングボウル１４に湯を供給し、クリーム容器１２Ａから供給されるクリーム原料を湯で溶解する。
【００４５】
続いて、ポンプ６０を駆動して６〜８気圧の圧力で約９０〜９５℃に加熱された高温の湯をシリンダ３２に供給する。ポンプ６０は、湯タンク１０の湯温センサ１０Ｄで検出された湯温に基づく供給量の湯を供給するように回転制御される。この高温の湯が挽き豆を通過する際にコーヒー成分を溶解してコーヒー飲料となり、飲料供給管３０Ａを介してカップ９に供給される。流量計１９はコーヒー飲料の抽出時に配管６Ａを圧送される湯量に応じた流量信号を主制御部１００に出力する。カップ９では、砂糖供給系のミキシングボウル１４から砂糖を溶解した湯が供給され、更に、クリーム系のミキシングボウル１４からクリームを溶解した湯が供給されて抽出されたコーヒー飲料と混合される。
【００４６】
コーヒー飲料の抽出が終了すると、ポンプ６０の駆動を停止し、所定の時間（０．５秒）の経過後に湯弁２４を開き、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を更に上昇させる。このピストン３９の上昇動作に基づいて抽出滓をパッキングしてコーヒー飲料を絞った後、湯弁２４を閉じ、ピストン駆動モータ３３を逆転駆動してピストン３９を下降させることによって逆止弁２１より下流側の配管３０Ａに滞留しているコーヒー抽出液をシリンダ３２内に吸引する。吸引された湯は抽出滓に吸収される。
【００４７】
抽出滓の廃棄は、キャップモータ３５を駆動してキャップ３７をシリンダ３２から分離した後、ピストン駆動モータ３３を正転駆動してピストン３９を上昇させることによって抽出滓を上方に押し上げてシリンダ３２の頂上部より露出させ、この状態でキャップモータ３５を駆動してシリンダユニットＤを直立位置へ回動させる。この回動によって抽出滓はシュート７Ｄの下部側壁に設けられたワイパＷに当接してシリンダユニットＤから払い落とされる。抽出滓の除去後、ピストン駆動モータ３３を逆転駆動してピストン３９を下降させることによって販売動作が終了し、販売待機状態となる。
【００４８】
上記したカップ式自動販売機によると、湯タンク１０の湯温に応じて抽出機３０に供給される湯の量を調節することにより、コーヒー成分の溶出を最適な条件のもとで行わせることができ、コーヒー飲料の品質のばらつきを抑制することができる。
【００４９】
湯温の測定は、湯タンク１０に加えて、例えば、配管６Ａおよび抽出機３０のキャップ３７に温度センサを装着して行っても良く、測定された湯温をメモリ１０２に温度データとして格納し、この温度データに基づいて配管６Ａの暖気等のフィードバック制御を行わせることもできる。
【００５０】
本発明の実施の形態では、所定の粒度に粉砕された挽き豆を抽出してコーヒー飲料を生成するカップ式自動販売機について説明したが、粉末のコーヒー原料を使用するコーヒー飲料、コーンスープ等を生成するカップ式自動販売機に適用することもできる。また、ホット飲料の他にアイス飲料を販売するカップ式自動販売機に適用することもできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のカップ式自動販売機によると、湯の温度に応じた温度検出信号を出力する温度センサと、温度検出信号に基づいて抽出機に供給する湯の量を制御するようにしたため、コーヒー成分の溶出性が変化しても品質の安定したコーヒー飲料を販売することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係るカップ式自動販売機を示す説明図
（ｂ）は、カップ式自動販売機に装着されるポンプの説明図
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る計量器の全体図
（ｂ）は、計量器の前面部の説明図
【図３】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る計量器の全体図
（ｂ）は、計量器の前面部の説明図
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る計量器の平面図
【図５】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る抽出機の一部を切り欠いた正面図
（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る抽出機の背面図
【図６】（ａ）は、本発明の実施の形態に係るトルク伝達部の側面図
（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るトルク伝達部の一部を切り欠いた正面図
（ｃ）は、本発明の実施の形態に係るトルク伝達部の他の側面図
【図７】本発明の実施の形態に係る抽出機の説明図
【図８】（ａ）は、本発明の実施の形態に係る電流検出回路を示す説明図
（ｂ）は、圧縮荷重とモータの電流値の関係を示す説明図
【図９】ピストン駆動モータの通電特性を示す説明図
【図１０】標準的な濃度のコーヒー飲料を抽出する場合の湯温と湯量の関係を示す説明図
【図１１】本発明の実施の形態に係るカップ式自動販売機の制御ブロック
【図１２】（ａ）から（ｈ）は、本発明の実施の形態に係る抽出機の動作を示す説明図
【図１３】本発明の実施の形態に係るカップ式自動販売機のタイミングチャート
【符号の説明】
１，取水管
１Ａ，取水弁
２，シスターン
２Ａ，フロートスイッチ
３Ａ，配管
５，計量器
５Ａ，導入部
５ａ，発光部
５Ｂ，前蓋
５ｂ，受光部
５Ｃ，蓋支持部材
５Ｄ，光センサ
５Ｅ，光検出部
６Ａ，配管
６Ｂ，配管
６Ｃ，配管
６Ｄ，配管
６Ｅ，配管
６Ｆ，導入管
６Ｇ，配管
７，挽き豆供給部
７Ａ，豆貯蔵容器
７Ｂ，コーヒーミル
７Ｃ，ミルモータ
７Ｄ，シュート
８，抽出機
８Ａ，抽出容器
８Ｂ，飲料供給管
８Ｃ，回転軸
８Ｄ，移動モータ
８Ｅ，孔
９，カップ
１０，湯タンク
１０Ａ，電源部
１０Ｂ，フロートスイッチ
１０Ｄ，湯温センサ
１１，砂糖容器
１２Ａ，クリーム容器
１２Ｂ，クリーム容器
１３，シュート
１４，ミキシングボウル
１４Ａ，供給管
１５Ａ，配管
１５Ｂ，配管
１５Ｃ，配管
１６，配管
１７，滓バケツ
１８，排水バケツ
１９，流量計
２０，電磁弁
２１，逆止弁
２２，抽出湯弁
２３Ａ，湯弁
２３Ｂ，湯弁
２３Ｃ，希釈湯弁
２４，湯弁
２５，圧力センサ
３０，抽出機
３０Ａ，飲料供給管
３１，ガイドプレート
３２，シリンダ
３３，ピストン駆動モータ
３４，トルク伝達部
３４Ａ，支点
３５，キャップモータ
３５Ａ，ギヤ
３６，ギヤ
３６Ａ，回転軸
３６Ｂ，光センサ
３６Ｃ，光センサ
３６Ｄ，光センサ
３７，キャップ
３８，ロッド
３９，ピストン
３９Ａ，ピストンヘッド
３９Ｂ，ピストンベース
３９Ｃ，ネジ
３９Ｄ，送出部
３９Ｅ，Ｏリング
３９Ｆ，フィルタ
３９Ｇ，光センサ
３９Ｈ，光センサ
４０，スライドガイド
５０Ａ，突起部
５０Ｂ，突起部
５１，計量室
５２，ヒンジ部
５５Ａ，スプリング
５６，ピストンロッド
５６Ａ，ラック部
５６ａ，突起部
５６Ｂ，バネ部
５６Ｃ，切り欠き
５６Ｄ，ピストン
５７，光センサ
５８，駆動軸
５８Ａ，駆動ギア
５９，トルク伝達部
５９Ａ，計量モータ
５９Ｂ，計量エンコーダ
６０，ポンプ
６０Ａ，バイパス管
６０Ｂ，弁
６０Ｃ，回転軸
６０Ｄ，ギヤ
６０Ｅ，ギヤ
６０Ｆ，回転軸
７０，モータ駆動回路
７１，電源線
７２，検出抵抗
７３，Ａ／Ｄ変換器
７４，電流検出回路
１００，主制御部
１０１，販売制御部
１０２，メモリ
１０３，タイマー
３４１，ギヤ
３４２Ａ，ギヤ
３４２Ｂ，ギヤ
３４３，軸
３４４Ａ，ギヤ
３４４Ｂ，ウォームギヤ
３４５，軸
３４５Ａ，ギヤ
３４５Ｂ，ギヤ
３４６，軸
３４６Ａ，ギヤ
３４６Ｂ，ギヤ
３４７Ａ，ギヤ
３４７Ｂ，ギヤ
３４８，ラック部
Ａ，抽出滓
Ｄ，シリンダユニット
Ｗ，ワイパ
Ｐ，挽き豆
ｇ，ガイド溝
Ｓ，傾斜部

Claims (7)

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

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