JP4048670B2 - カップ式自動販売機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカップ式自動販売機に関し、特に、停電や不用意に機内を開放することによって自動販売機が停止したとき、異常の解消後に停止時の状況および販売モード等の設定に応じた復帰処理を行って販売待機状態に復帰させるようにした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、レギュラーコーヒーの販売要求があると、所定の焙煎度に焙煎されたコーヒー豆を貯蔵している豆原料貯蔵部から所定量のコーヒー豆をコーヒーミルに供給して所定の粒度に粉砕して挽き豆とし、この挽き豆を抽出機に供給して所定の高温の湯と混合してコーヒー液を抽出するものがある。抽出されたコーヒー液は、フィルタでろ過されて抽出滓と分離された後、砂糖、クリーム等の補助原料と混合されてカップに供給されることによりコーヒー飲料として販売される。
【０００３】
カップ式自動販売機では、購買者に冗長感を抱かせることのない時間で迅速にコーヒー飲料を提供する必要があり、その結果、抽出時間に制約がある。限られた時間で所定の濃さのコーヒー液を抽出するには、例えば、エスプレッソ抽出機等で知られているように、深煎りされたコーヒー豆を湯の浸透性が大になるように粒度の細かい挽き豆にして使用し、高温の湯を所定の圧力で供給して加圧抽出することが知られている。
【０００４】
本出願人は、抽出時間に制約がある状況でも所定の濃さ、香り、味覚を有するコーヒー飲料を生成するものとして、特願平１１−１５８７９０号に係るカップ式自動販売機を出願している。このカップ式自動販売機によると、コーヒーミルで粉砕された挽き豆を受容する供給手段を有し、コーヒー飲料の販売動作が行われているときに次の販売用の挽き豆をコーヒーミルで粉砕して形成して計量器に供給する。後の販売動作では、販売要求があると計量器に収容されている挽き豆が抽出機に供給されてコーヒー飲料の販売動作が行われることにより、挽き豆の形成に要する時間が短縮されて販売時間を短縮できることから、コーヒー飲料の迅速な販売が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したカップ式自動販売機によると、先の販売動作に並行して次の販売動作の準備を行っているため、例えば、停電や不用意に機内を開放することによって販売動作が中断した場合、次の販売動作の準備が未完了であると制御部はこれを判断できないので復帰後に空売り等の販売エラーを生じることがある。これを解消するために復帰後にすべての処理をリセットして販売待機状態にしようとすると、例えば、計量器に規定量の挽き豆が収容されていたとしてもこれを廃棄してしまうことから、原料の無駄が生じるという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、カップ式自動販売機が動作中に停止したとしても、販売エラーや原料の無駄を生じることなく、復帰後に速やかに正常な販売動作を可能にすることが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、所定の待機位置からコーヒー豆を所定の粒度に粉砕する挽き豆準備動作、および所定の粒度に粉砕された挽き豆を抽出する抽出動作を含む駆動工程を経て前記待機位置に復帰する抽出手段と、前記駆動工程における前記抽出手段の駆動状態を検出する検出手段と、前記抽出手段の電源投入時に前記所定の待機位置にないとき、前記抽出手段の駆動状態に基づく所定の待機位置復帰動作を実行して前記抽出手段を前記所定の待機位置に復帰させる復帰手段を有し、前記抽出手段は、コーヒー豆を所定の粒度に粉砕することによって形成された挽き豆を計量する計量部と、前記挽き豆を前記計量部より受けて湯供給部から所定の圧力で供給される所定の圧力の湯を通過させることによってコーヒー液を抽出する抽出機を備え、前記抽出機は、前記計量部から供給される前記挽き豆を受けるシリンダと、前記シリンダに挿入されるキャップと、前記シリンダ内で昇降自在に設けられるピストンを有す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、抽出手段の駆動状態に応じた所定の待機位置復帰動作を実行することによって、例えば、抽出動作に並行して行われている挽き豆準備動作を無効にすることなく抽出手段を所定の待機位置に復帰させることが可能になる。このことによって販売再開までの時間の短縮化を図れる。また、無駄な原料の廃棄をなくすことができる。
【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に戻すリリーフ弁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、所定の粒度に粉砕された挽き豆を吐出口８０Ｂから吐出して後述する抽出機に供給する挽き豆キャニスタ８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，挽き豆キャニスタ８，あるいはこの両方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に設けられて所定のタイミングで開閉される圧力調整電磁弁９０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、クリーム原料を貯蔵するクリーム容器１２Ａと、カプチーノ用のクリーム原料を貯蔵するクリーム容器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機３０に導くシュート７Ｄを有し、豆貯蔵容器７Ａからコーヒーミル７Ｂにかけて深煎りされた、例えば、ブラジル等のコーヒー豆が充填された状態となっている。このコーヒー豆を平均粒度５００μｍとなるように粉砕して挽き豆としている。
【００１２】
挽き豆キャニスタ８は、浅煎りから中煎り程度に焙煎した、例えば、キリマンジャロ等のコーヒー豆を予め平均粒度７５０μｍで粉砕した挽き豆を貯蔵している。
【００１３】
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。また、湯タンク１０は、側部に取り付けられるポンプ６０のリリーフ弁６０Ｂが開放したときにポンプ６０から湯を還流される。リリーフ弁６０Ｂの動作圧は１０ｋｇ／ｃｍ2に設定されている。
【００１４】
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には圧力調整電磁弁９０が取り付けられている。
【００１５】
また、抽出機３０は、抽出に用いられる挽き豆がシリンダ３２に供給されるとキャップ３７およびピストン３９の相対移動に基づいて所定の圧縮量となるように抽出前圧縮（以下、タンピングという）を行う。また、湯を供給して抽出が行われた後にピストン３９をキャップ３７の方向に押し上げることによって抽出後圧縮（以下、パッキングという）を行う。
【００１６】
圧力調整電磁弁９０は、配管６Ａに設けられる圧力センサ２５で検出される圧力値、あるいは抽出動作に応じた所定のタイミングに基づいて開閉される。
【００１７】
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、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。
【００１８】
図１（ｂ）は、カップ式自動販売機の制御ブロックを示し、自動販売機の各部を制御する制御部１００と、抽出動作のプログラム、抽出機３０を所定の待機状態に設定するためのイニシャルデータ、カップ式自動販売機の電源がＯＦＦされる直前の販売モード等の情報を格納したメモリ１０２と、図示しない基準クロック発生部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１０３と、プログラムの実行に必要な種々のデータの入力、およびデータの変更を行うためのテンキーを備えた入力部１０４と、入力部１０４から入力されるデータ、メモリ１０２に格納された自動販売機の設定値等の情報を表示する液晶表示部を有するディスプレイ１０５と、計量器５のピストン５６Ｄ（後述）の移動量、圧力センサ、流量センサ、温度センサ等の種々のセンサの出力信号を制御部１００に出力する検出部１０６と、制御部１００から出力される制御信号に基づいて各電磁弁を駆動する弁駆動部１０７と、制御部１００から出力される制御信号に基づいてキャップモータ３５、ピストン駆動モータ３３．ミルモータ７Ｃ、および計量モータ５９Ａを駆動するモータ駆動部１０８を有し、制御部１００は、例えば、カップ式自動販売機の電源がＯＦＦ／ＯＮされた時、あるいは本体に開閉自在に設けられる前面ドアが開閉された時の状況に応じてカップ式自動販売機の各部を駆動して所定の待機状態に復帰させる処理（以下、イニシャル処理という）を行わせるイニシャル制御部１００Ａを有する。
【００１９】
上記したカップ式自動販売機では、抽出動作が行われる前にコーヒーミル７Ｂでコーヒー豆を粉砕して所定の粒度の挽き豆を形成して計量器５に収容している。販売動作には、販売要求を受けたときに計量器５から抽出機３０のシリンダ３２に挽き豆を供給し、続いて湯を供給して抽出動作を開始する販売モード（通常販売モード）と、販売動作が終了した後に計量器５から抽出機３０のシリンダ３２に挽き豆を供給しておき、販売要求を受けたときに湯を供給して抽出動作を開始する販売モード（高速販売モード）がある。
【００２０】
高速販売モードは、販売要求を受けて速やかに湯を供給することが可能であるので、通常販売モードに比べて抽出動作に要する時間を短縮することができる。例えば、カップ式自動販売機の設置場所における販売量データから移動平均法等の周知の手法に基づいて曜日毎の販売予測値を算出し、ランチタイム等の販売が集中する時間帯に高速販売モードを設定し、販売の少ない深夜帯に通常販売モードを設定することで効率の良いコーヒー飲料の販売が可能になる。
【００２１】
上記したカップ式自動販売機のイニシャル処理が必要となるタイミングとして、抽出機３０が所定の待機位置にないときにイニシャル処理を行う。抽出機３０が所定の待機位置にない状態が起こりうる状況とは、電源がＯＦＦ／ＯＮされたとき、抽出動作中に前面ドアの開閉動作が行われたとき、保守点検によって待機位置にない等が上げられる。各部の駆動状態に基づく情報はメモリ１０２に格納されており、イニシャル制御部１００Ａは、イニシャル処理を実行するにあたってメモリ１０２から各部の駆動状態、曜日毎の販売予測値等の情報を入力し、更にイニシャル処理を実行した後の販売モードが高速販売モードか、あるいは通常販売モードかによって実行するイニシャル処理を決定する。
【００２２】
図２は、計量器５を示し、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と噛合する駆動ギヤ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と、計量モータ５９Ａの回転軸に取り付けられて回転量を検出する計量エンコーダ５９Ｂを有する。駆動ギヤ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。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。
【００２３】
図３（ａ）は、計量器５の前蓋５Ｂを閉じた状態であり、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。
【００２４】
図３（ｂ）は、計量器５の前蓋５Ｂを開いた状態であり、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。この回動に基づいて光検出部５Ｅで遮光されていた光センサ５Ｄの発光部５ａから光が出射されて受光部５ｂで受光されると、前述したミルモータ７Ｃへの通電が停止して計量室５１への挽き豆の供給が停止する。停止後、計量モータ５９Ａが通電されて駆動ギヤ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５６Ｄの先端には、前蓋５Ｂに当接する突起部５６ａが設けられており、挽き豆を押し出した後に前蓋５Ｂを開放状態で保持する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。キャップ３７の開閉状態は、図示しない光センサからなる上死点センサ、下死点センサ、および滓廃棄位置センサのセンサ出力に基づいて検出される。ピストン３９の位置についても同様に、図示しない光センサからなる上死点センサ、下死点センサのセンサ出力に基づいて検出される。
【００２７】
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。
【００２８】
図６は、トルク伝達部３４を示し、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す。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(図示せず)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。
【００２９】
軸３４３に設けられるウォームギヤ３４４Ｂは、ピストン３９を下降させる方向の外力が加えられた場合、外力によってピストン３９が下降することを防止する。
【００３０】
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飲料供給管３０Ａに送出する送出部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。
【００３１】
図７は、シリンダユニットＤが傾斜した状態を示し、直立状態からキャップモータ３５を駆動してギヤ３６を回転させるとシリンダユニットＤが支点３４Ａを中心に反時計方向に傾斜する。この傾斜動作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。
【００３２】
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７４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、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。
【００３３】
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挽き豆粒子間の間隔が小になり、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挽き豆粒子間の間隔が大になり、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。
【００３４】
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、挽き豆の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制御部１００に出力する。
【００３５】
図１０（ａ）から（ｉ）は、抽出動作における各位置での抽出機３０の状態を簡略的に示す。以下の動作では、ブレンドコーヒー用のコーヒー液を抽出する場合について説明する。
【００３６】
図１０（ａ）は、粉受位置を示し、シリンダユニットＤは直立して粉受位置にあり、計量器５から供給される挽き豆をシュート７Ｄを介してシリンダ３２に供給する。
【００３７】
図１０（ｂ）は、高速販売待機位置を示し、挽き豆をシリンダ３２に供給後、キャップモータ３５に通電してギヤ３６を矢印方向に駆動し、シリンダユニットＤを支点３４Ａを中心に反時計方向に傾斜させる。キャップ３７は、シリンダ３２に挿入されない状態で停止している。
【００３８】
図１０（ｃ）は、抽出位置を示し、キャップ３７が下降してシリンダ３２に挿入されている。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。
【００３９】
図１０（ｄ）は、粉圧縮位置を示し、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９０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。この電流値が所定値となっ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。圧力調整電磁弁９０は、湯の供給開始後も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、配管６Ａ内の圧力が所定圧になると、圧力調整電磁弁９０が開か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。
【００４０】
図１０（ｅ）は、パッキング位置を示し、配管６Ａを大気開放して大気圧とした後、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９０を開いておくことにより、絞られたコーヒー液を飲料供給管３０Ａに送出する。
【００４１】
図１０（ｆ）は、残液吸込位置を示し、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内に吸引されて抽出滓に吸収される。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。
【００４２】
図１０（ｇ）は、滓処理位置を示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６を（ｃ）に示す状態から矢印方向に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。
【００４３】
図１０（ｈ）は、滓排出位置を示し、キャップ３７の分離後、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。
【００４４】
図１０（ｉ）は、粉受位置を示し、を示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６を更に矢印方向に９０度回転することによってシリンダユニットＤが回動し、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Ｃ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。
【００４５】
図１１は、カップ式自動販売機の電源投入時のイニシャル処理を示すフローチャートであり、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機が抽出動作を行っていた場合には強制イニシャル処理が行われる（Ｓ１）。また、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機が抽出動作を行っていない場合にはドア閉イニシャル処理が行われる（Ｓ２）。また、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機は動作していたが抽出動作を行っておらず、洗浄中で計量器５に挽き豆があった場合には待機イニシャル処理が行われる（Ｓ３）。また、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機は動作していたが抽出動作を行っておらず、洗浄中で計量器５に挽き豆がない場合には強制イニシャル処理が行われる（Ｓ４）。
【００４６】
図１２は、強制イニシャル処理（Ｓ１、Ｓ４）のフローチャートを示し、強制イニシャル処理では、抽出機３０のシリンダ３２および計量器５にある挽き豆を使用不可と判断して廃棄する。この挽き豆の廃棄は、シリンダ３２内にある挽き豆をピストン３９の上昇に基づいて廃棄した後、計量器５に収容された挽き豆をシリンダ３２内に投入し、再度ピストン３９を上昇させることによって廃棄する。この強制イニシャル処理の実行時に豆貯蔵容器７Ａのコーヒー豆が売り切れていて高速販売モードが設定されている場合には、抽出機３０が通常販売モードの待機位置（粉受位置）に配置される。また、コーヒー豆が売り切れていなくても通常販売モードが選択されている場合には、抽出機３０が通常販売モードの待機位置（粉受位置）に配置される。また、コーヒー豆が蓄えられていて高速販売モードが選択されている場合には、抽出機３０が高速販売モードの待機位置（高速待機位置）に配置される。
【００４７】
図１３は、待機イニシャル処理（Ｓ３）のフローチャートを示し、待機イニシャル処理では、計量器５に挽き豆が確保されていて計量完了信号が出力されていることにより、計量器５の挽き豆を保持したままシリンダ３２内にある挽き豆のみをピストン３９の上昇に基づいて廃棄する。その他の動作は強制イニシャル処理と同様の処理内容で抽出機３０を所定の位置に配置する。
【００４８】
図１４は、ドア閉イニシャル処理（Ｓ２）のフローチャートを示し、図１１のイニシャル処理のフローチャートで電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機が動作しておらず、販売開始時に通常販売モードが選択されていた場合には、挽き豆が計量器５に収容されているかを確認する。挽き豆が収容されていて抽出機３０が粉受位置にある場合にはイニシャル処理を行わずに販売動作を行う。また、挽き豆が収容されていて抽出機３０が粉受位置にないときには待機イニシャル処理を行った後に販売動作を行う。また、挽き豆が計量器５に収容されていないときは強制イニシャル処理を行った後に販売動作を行う。また、販売開始時に高速販売モードが選択されていて抽出機３０が高速販売待機位置にある場合にはイニシャル処理を行わずに販売動作を行う。また、抽出機３０が高速販売待機位置にない場合には強制イニシャル処理を行った後に販売動作を行う。
【００４９】
また、上記した強制イニシャル処理または待機イニシャル処理を行った後の販売モードが高速販売モードであるとき、抽出機３０は高速販売待機位置にあって傾斜した状態でキャップ３７がシリンダ３２に未挿入の状態となっている。この状態でカップ式自動販売機の前面ドアが開放されるとシリンダ３２内に異物が混入しやすいことから、これを防ぐために前面ドアが開放されたときシリンダ３２をキャップ３７で閉じるドア開イニシャル処理が行われる。
【００５０】
図１５は、上記したドア開イニシャル処理のフローチャートを示し、高速販売モードで抽出機３０が高速販売待機位置にあるとき、前面ドアが開放されるとキャップ３７がシリンダ３２に挿入されて抽出位置の状態となる。
【００５１】
図１６は、上記したカップ式自動販売機で強制イニシャル処理を行うときのタイミングチャートである。イニシャル制御部１００Ａは、制御部１００からイニシャル指示を受けると、ピストン３９が下降していることを確認後、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を滓処理位置に配置する。
【００５２】
滓処理位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を上死点まで上昇させることによってシリンダ３２内に収容されている抽出滓を押し上げる。ピストン３９の上昇が上死点センサによって検出されると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を粉受位置に配置する。
【００５３】
粉受位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を下死点まで下降させる。ピストン３９の下降が下死点センサによって検出されると、計量モータ５９Ａを駆動してピストン５６Ｄを前進させることによって計量器５から廃棄すべき挽き豆がシリンダ３２に投入される。ピストン５６Ｄが最前部まで到達すると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を滓処理位置に配置する。
【００５４】
滓処理位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を上死点まで上昇させることによってシリンダ３２内に収容されている挽き豆が押し上げられる。また、挽き豆の押し上げに同期してミルモータ７Ｃが駆動されることによりコーヒーミル７Ｂで所定の粒度に粉砕された挽き豆が計量器５に供給される。計量器５に供給された挽き豆が所定量に達すると光センサ５Ｄから計量完了信号が出力されてミルモータ７Ｃが停止する。シリンダ３２から廃棄すべき挽き豆が除去されると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を粉受位置に配置する。
【００５５】
ここで、コーヒー豆が売り切れている場合、豆貯蔵容器７Ａに設けられた豆売り切れセンサ（図示せず）からイニシャル制御部１００Ａに売り切れ信号が出力される。この売り切れ信号が出力されているとき、ミルモータ７Ｃは駆動されない状態となる。これは、豆なしの状態でコーヒーミル７Ｂを所定時間駆動すると挽き豆の計量完了信号が出力されないことに基づくエラーが出力されるためで、このエラーを解消するのに電源のＯＦＦ／ＯＮが必要になることによる。
【００５６】
粉受位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を下死点まで下降させる。イニシャル処理終了後の販売モードが通常販売モードであるときは、この状態で販売待機状態となる。
【００５７】
また、イニシャル処理終了後の販売モードが高速販売モードであるときは、破線で示されるように計量モータ５９Ａを駆動してピストン５６Ｄを前進させることによって計量器５から挽き豆がシリンダ３２に投入される。ピストン５６Ｄが最前部まで到達すると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を抽出位置に配置する。
【００５８】
上記した強制イニシャル処理では、例えば、販売動作の実行中に電源がＯＦＦ／ＯＮすることによって計量器５あるいは抽出機３０の挽き豆の状態が不明であるときは販売動作を終了して計量器５あるいは抽出機３０にある挽き豆を廃棄することにより、不確定要素が排除されて正常な販売動作の実行が可能になる。
【００５９】
図１７は、上記したカップ式自動販売機で待機イニシャル処理を行うときのタイミングチャートである。待機イニシャル処理では、光センサ５Ｄから出力される計量完了信号によって計量器５に挽き豆が収容されていることが確認されている状態であり、ミルモータ７Ｃの駆動は行われないことで強制イニシャル処理と相違している。その他の動作タイミングは強制イニシャル処理と同一である。
【００６０】
上記した待機イニシャル処理では、計量器５に収容されている挽き豆を廃棄することなく抽出機３０を所定のイニシャル位置に配置することによって、販売エラーの発生を防止するとともに原料の無駄が生じることを回避することができる。
【００６１】
図１８は、販売待機状態で抽出機３０が待機状態でないときに電源がＯＦＦ／ＯＮしたときのイニシャル処理を示し、復帰後の販売モードが通常販売モードまたは高速販売モードであるかによって抽出機３０の待機位置が異なるが、ここではピストン駆動モータ３３、ミルモータ７Ｃ、計量モータ５９Ａが駆動されないことで待機イニシャル処理と相違している。
【００６２】
上記したイニシャル処理では、例えば、保守点検等の作業時に抽出機３０が待機位置を外れた場合でもピストン駆動モータ３５のみが駆動されることによって、粉受位置または高速販売待機位置に抽出機３０を配置することができる。
【００６３】
上記したように、カップ式自動販売機の各部の駆動状態を検出し、イニシャル処理が必要な場合には上記した各部の駆動状態と、高速販売モードまたは通常販売モードの販売モードに基づいて適切なイニシャル処理を行うことによって、例えば、電源投入時に速やかな販売動作の実行が可能になるとともに挽き豆等の原料の無駄な廃棄をなくすことができる。
【００６４】
【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、抽出手段が所定の待機位置にないとき、抽出手段の駆動状態に基づく所定の待機位置復帰動作を実行して抽出手段を所定の待機位置に復帰させるようにしたため、カップ式自動販売機が動作中に停止したとしても、販売エラーや原料の無駄を生じることなく、復帰後に速やかに正常な販売動作を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係るカップ式自動販売機を示す説明図
（ｂ）は、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２】本発明の実施の形態に係る計量器の斜視図
【図３】（ａ）は、計量器の前面部（閉状態）の説明図
（ｂ）は、計量器の前面部（開状態）の説明図
【図４】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
【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】（ａ）から（ｉ）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１１】カップ式自動販売機の電源投入時のイニシャル処理を示すフローチャート
【図１２】強制イニシャル処理のフローチャート
【図１３】待機イニシャル処理のフローチャート
【図１４】ドア閉イニシャル処理のフローチャート
【図１５】ドア開イニシャル処理のフローチャート
【図１６】本発明のカップ式自動販売機で強制イニシャル処理を行うときのタイミングチャート
【図１７】本発明のカップ式自動販売機で待機イニシャル処理を行うときのタイミングチャート
【図１８】所定の位置に抽出機を配置したときのイニシャル処理を示す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
５Ｂ 前蓋
５Ｃ 蓋支持部材
５Ｄ 光センサ
５ａ 発光部
５ｂ 受光部
６Ａ 配管
６Ｂ 配管
６Ｃ 配管
７ 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 豆キャニスタ
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
１７ 滓バケツ
１８ 排水バケツ
１９ 流量センサ
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
３２Ａ 係合突起
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
３５ ピストン駆動モータ
３５Ａ ギヤ
３６ ギヤ
３７ キャップ
３７Ａ シール部材
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 リング
３９Ｆ フィルタ
４０ スライドガイド
５０Ａ 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
５６Ｂ バネ部
５６Ｄ ピストン
５６ａ 突起部
５７ 光センサ
５８ 駆動軸
５８Ａ 駆動ギヤ
５９ トルク伝達部
５９Ａ 計量モータ
５９Ｂ 計量エンコーダ
５Ｅ 光検出部
６０ ポンプ
６０Ａ バイパス管
６０Ｂ リリーフ弁
７０ モータ駆動回路
７２ 検知抵抗
７３ 変換器
７４ 電流検出回路
８０Ｂ 吐出口
９０ 圧力調整電磁弁
１００ 制御部
１００Ａ イニシャル制御部
１０２ メモリ
１０３ タイマ
１０４ 入力部
１０５ ディスプレイ
１０６ 検出部
１０７ 弁駆動部
１０８ モータ駆動部
３４１ ギヤ
３４２Ａ 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
【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、停電や不用意に機内を開放することによって自動販売機が停止したとき、異常の解消後に停止時の状況および販売モード等の設定に応じた復帰処理を行って販売待機状態に復帰させるようにした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、レギュラーコーヒーの販売要求があると、所定の焙煎度に焙煎されたコーヒー豆を貯蔵している豆原料貯蔵部から所定量のコーヒー豆をコーヒーミルに供給して所定の粒度に粉砕して挽き豆とし、この挽き豆を抽出機に供給して所定の高温の湯と混合してコーヒー液を抽出するものがある。抽出されたコーヒー液は、フィルタでろ過されて抽出滓と分離された後、砂糖、クリーム等の補助原料と混合されてカップに供給されることによりコーヒー飲料として販売される。
【０００３】
カップ式自動販売機では、購買者に冗長感を抱かせることのない時間で迅速にコーヒー飲料を提供する必要があり、その結果、抽出時間に制約がある。限られた時間で所定の濃さのコーヒー液を抽出するには、例えば、エスプレッソ抽出機等で知られているように、深煎りされたコーヒー豆を湯の浸透性が大になるように粒度の細かい挽き豆にして使用し、高温の湯を所定の圧力で供給して加圧抽出することが知られている。
【０００４】
本出願人は、抽出時間に制約がある状況でも所定の濃さ、香り、味覚を有するコーヒー飲料を生成するものとして、特願平１１−１５８７９０号に係るカップ式自動販売機を出願している。このカップ式自動販売機によると、コーヒーミルで粉砕された挽き豆を受容する供給手段を有し、コーヒー飲料の販売動作が行われているときに次の販売用の挽き豆をコーヒーミルで粉砕して形成して計量器に供給する。後の販売動作では、販売要求があると計量器に収容されている挽き豆が抽出機に供給されてコーヒー飲料の販売動作が行われることにより、挽き豆の形成に要する時間が短縮されて販売時間を短縮できることから、コーヒー飲料の迅速な販売が可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したカップ式自動販売機によると、先の販売動作に並行して次の販売動作の準備を行っているため、例えば、停電や不用意に機内を開放することによって販売動作が中断した場合、次の販売動作の準備が未完了であると制御部はこれを判断できないので復帰後に空売り等の販売エラーを生じることがある。これを解消するために復帰後にすべての処理をリセットして販売待機状態にしようとすると、例えば、計量器に規定量の挽き豆が収容されていたとしてもこれを廃棄してしまうことから、原料の無駄が生じるという問題がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、カップ式自動販売機が動作中に停止したとしても、販売エラーや原料の無駄を生じることなく、復帰後に速やかに正常な販売動作を可能にすることが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、所定の待機位置からコーヒー豆を所定の粒度に粉砕する挽き豆準備動作、および所定の粒度に粉砕された挽き豆を抽出する抽出動作を含む駆動工程を経て前記待機位置に復帰する抽出手段と、前記駆動工程における前記抽出手段の駆動状態を検出する検出手段と、前記抽出手段の電源投入時に前記所定の待機位置にないとき、前記抽出手段の駆動状態に基づく所定の待機位置復帰動作を実行して前記抽出手段を前記所定の待機位置に復帰させる復帰手段を有し、前記抽出手段は、コーヒー豆を所定の粒度に粉砕することによって形成された挽き豆を計量する計量部と、前記挽き豆を前記計量部より受けて湯供給部から所定の圧力で供給される所定の圧力の湯を通過させることによってコーヒー液を抽出する抽出機を備え、前記抽出機は、前記計量部から供給される前記挽き豆を受けるシリンダと、前記シリンダに挿入されるキャップと、前記シリンダ内で昇降自在に設けられるピストンを有す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、抽出手段の駆動状態に応じた所定の待機位置復帰動作を実行することによって、例えば、抽出動作に並行して行われている挽き豆準備動作を無効にすることなく抽出手段を所定の待機位置に復帰させることが可能になる。このことによって販売再開までの時間の短縮化を図れる。また、無駄な原料の廃棄をなくすことができる。
【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に戻すリリーフ弁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、所定の粒度に粉砕された挽き豆を吐出口８０Ｂから吐出して後述する抽出機に供給する挽き豆キャニスタ８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，挽き豆キャニスタ８，あるいはこの両方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に設けられて所定のタイミングで開閉される圧力調整電磁弁９０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、クリーム原料を貯蔵するクリーム容器１２Ａと、カプチーノ用のクリーム原料を貯蔵するクリーム容器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機３０に導くシュート７Ｄを有し、豆貯蔵容器７Ａからコーヒーミル７Ｂにかけて深煎りされた、例えば、ブラジル等のコーヒー豆が充填された状態となっている。このコーヒー豆を平均粒度５００μｍとなるように粉砕して挽き豆としている。
【００１２】
挽き豆キャニスタ８は、浅煎りから中煎り程度に焙煎した、例えば、キリマンジャロ等のコーヒー豆を予め平均粒度７５０μｍで粉砕した挽き豆を貯蔵している。
【００１３】
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。また、湯タンク１０は、側部に取り付けられるポンプ６０のリリーフ弁６０Ｂが開放したときにポンプ６０から湯を還流される。リリーフ弁６０Ｂの動作圧は１０ｋｇ／ｃｍ2に設定されている。
【００１４】
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には圧力調整電磁弁９０が取り付けられている。
【００１５】
また、抽出機３０は、抽出に用いられる挽き豆がシリンダ３２に供給されるとキャップ３７およびピストン３９の相対移動に基づいて所定の圧縮量となるように抽出前圧縮（以下、タンピングという）を行う。また、湯を供給して抽出が行われた後にピストン３９をキャップ３７の方向に押し上げることによって抽出後圧縮（以下、パッキングという）を行う。
【００１６】
圧力調整電磁弁９０は、配管６Ａに設けられる圧力センサ２５で検出される圧力値、あるいは抽出動作に応じた所定のタイミングに基づいて開閉される。
【００１７】
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、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。
【００１８】
図１（ｂ）は、カップ式自動販売機の制御ブロックを示し、自動販売機の各部を制御する制御部１００と、抽出動作のプログラム、抽出機３０を所定の待機状態に設定するためのイニシャルデータ、カップ式自動販売機の電源がＯＦＦされる直前の販売モード等の情報を格納したメモリ１０２と、図示しない基準クロック発生部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１０３と、プログラムの実行に必要な種々のデータの入力、およびデータの変更を行うためのテンキーを備えた入力部１０４と、入力部１０４から入力されるデータ、メモリ１０２に格納された自動販売機の設定値等の情報を表示する液晶表示部を有するディスプレイ１０５と、計量器５のピストン５６Ｄ（後述）の移動量、圧力センサ、流量センサ、温度センサ等の種々のセンサの出力信号を制御部１００に出力する検出部１０６と、制御部１００から出力される制御信号に基づいて各電磁弁を駆動する弁駆動部１０７と、制御部１００から出力される制御信号に基づいてキャップモータ３５、ピストン駆動モータ３３．ミルモータ７Ｃ、および計量モータ５９Ａを駆動するモータ駆動部１０８を有し、制御部１００は、例えば、カップ式自動販売機の電源がＯＦＦ／ＯＮされた時、あるいは本体に開閉自在に設けられる前面ドアが開閉された時の状況に応じてカップ式自動販売機の各部を駆動して所定の待機状態に復帰させる処理（以下、イニシャル処理という）を行わせるイニシャル制御部１００Ａを有する。
【００１９】
上記したカップ式自動販売機では、抽出動作が行われる前にコーヒーミル７Ｂでコーヒー豆を粉砕して所定の粒度の挽き豆を形成して計量器５に収容している。販売動作には、販売要求を受けたときに計量器５から抽出機３０のシリンダ３２に挽き豆を供給し、続いて湯を供給して抽出動作を開始する販売モード（通常販売モード）と、販売動作が終了した後に計量器５から抽出機３０のシリンダ３２に挽き豆を供給しておき、販売要求を受けたときに湯を供給して抽出動作を開始する販売モード（高速販売モード）がある。
【００２０】
高速販売モードは、販売要求を受けて速やかに湯を供給することが可能であるので、通常販売モードに比べて抽出動作に要する時間を短縮することができる。例えば、カップ式自動販売機の設置場所における販売量データから移動平均法等の周知の手法に基づいて曜日毎の販売予測値を算出し、ランチタイム等の販売が集中する時間帯に高速販売モードを設定し、販売の少ない深夜帯に通常販売モードを設定することで効率の良いコーヒー飲料の販売が可能になる。
【００２１】
上記したカップ式自動販売機のイニシャル処理が必要となるタイミングとして、抽出機３０が所定の待機位置にないときにイニシャル処理を行う。抽出機３０が所定の待機位置にない状態が起こりうる状況とは、電源がＯＦＦ／ＯＮされたとき、抽出動作中に前面ドアの開閉動作が行われたとき、保守点検によって待機位置にない等が上げられる。各部の駆動状態に基づく情報はメモリ１０２に格納されており、イニシャル制御部１００Ａは、イニシャル処理を実行するにあたってメモリ１０２から各部の駆動状態、曜日毎の販売予測値等の情報を入力し、更にイニシャル処理を実行した後の販売モードが高速販売モードか、あるいは通常販売モードかによって実行するイニシャル処理を決定する。
【００２２】
図２は、計量器５を示し、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と噛合する駆動ギヤ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と、計量モータ５９Ａの回転軸に取り付けられて回転量を検出する計量エンコーダ５９Ｂを有する。駆動ギヤ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。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。
【００２３】
図３（ａ）は、計量器５の前蓋５Ｂを閉じた状態であり、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。
【００２４】
図３（ｂ）は、計量器５の前蓋５Ｂを開いた状態であり、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。この回動に基づいて光検出部５Ｅで遮光されていた光センサ５Ｄの発光部５ａから光が出射されて受光部５ｂで受光されると、前述したミルモータ７Ｃへの通電が停止して計量室５１への挽き豆の供給が停止する。停止後、計量モータ５９Ａが通電されて駆動ギヤ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５６Ｄの先端には、前蓋５Ｂに当接する突起部５６ａが設けられており、挽き豆を押し出した後に前蓋５Ｂを開放状態で保持する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。キャップ３７の開閉状態は、図示しない光センサからなる上死点センサ、下死点センサ、および滓廃棄位置センサのセンサ出力に基づいて検出される。ピストン３９の位置についても同様に、図示しない光センサからなる上死点センサ、下死点センサのセンサ出力に基づいて検出される。
【００２７】
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。
【００２８】
図６は、トルク伝達部３４を示し、（ａ）は側面、（ｂ）は正面を示す。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(図示せず)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。
【００２９】
軸３４３に設けられるウォームギヤ３４４Ｂは、ピストン３９を下降させる方向の外力が加えられた場合、外力によってピストン３９が下降することを防止する。
【００３０】
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飲料供給管３０Ａに送出する送出部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。
【００３１】
図７は、シリンダユニットＤが傾斜した状態を示し、直立状態からキャップモータ３５を駆動してギヤ３６を回転させるとシリンダユニットＤが支点３４Ａを中心に反時計方向に傾斜する。この傾斜動作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。
【００３２】
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７４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、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。
【００３３】
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挽き豆粒子間の間隔が小になり、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挽き豆粒子間の間隔が大になり、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。
【００３４】
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、挽き豆の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制御部１００に出力する。
【００３５】
図１０（ａ）から（ｉ）は、抽出動作における各位置での抽出機３０の状態を簡略的に示す。以下の動作では、ブレンドコーヒー用のコーヒー液を抽出する場合について説明する。
【００３６】
図１０（ａ）は、粉受位置を示し、シリンダユニットＤは直立して粉受位置にあり、計量器５から供給される挽き豆をシュート７Ｄを介してシリンダ３２に供給する。
【００３７】
図１０（ｂ）は、高速販売待機位置を示し、挽き豆をシリンダ３２に供給後、キャップモータ３５に通電してギヤ３６を矢印方向に駆動し、シリンダユニットＤを支点３４Ａを中心に反時計方向に傾斜させる。キャップ３７は、シリンダ３２に挿入されない状態で停止している。
【００３８】
図１０（ｃ）は、抽出位置を示し、キャップ３７が下降してシリンダ３２に挿入されている。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。
【００３９】
図１０（ｄ）は、粉圧縮位置を示し、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９０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。この電流値が所定値となっ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。圧力調整電磁弁９０は、湯の供給開始後も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、配管６Ａ内の圧力が所定圧になると、圧力調整電磁弁９０が開か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。
【００４０】
図１０（ｅ）は、パッキング位置を示し、配管６Ａを大気開放して大気圧とした後、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９０を開いておくことにより、絞られたコーヒー液を飲料供給管３０Ａに送出する。
【００４１】
図１０（ｆ）は、残液吸込位置を示し、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内に吸引されて抽出滓に吸収される。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。
【００４２】
図１０（ｇ）は、滓処理位置を示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６を（ｃ）に示す状態から矢印方向に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。
【００４３】
図１０（ｈ）は、滓排出位置を示し、キャップ３７の分離後、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。
【００４４】
図１０（ｉ）は、粉受位置を示し、を示し、キャップモータ３５を駆動してギヤ３６を更に矢印方向に９０度回転することによってシリンダユニットＤが回動し、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Ｃ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。
【００４５】
図１１は、カップ式自動販売機の電源投入時のイニシャル処理を示すフローチャートであり、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機が抽出動作を行っていた場合には強制イニシャル処理が行われる（Ｓ１）。また、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機が抽出動作を行っていない場合にはドア閉イニシャル処理が行われる（Ｓ２）。また、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機は動作していたが抽出動作を行っておらず、洗浄中で計量器５に挽き豆があった場合には待機イニシャル処理が行われる（Ｓ３）。また、電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機は動作していたが抽出動作を行っておらず、洗浄中で計量器５に挽き豆がない場合には強制イニシャル処理が行われる（Ｓ４）。
【００４６】
図１２は、強制イニシャル処理（Ｓ１、Ｓ４）のフローチャートを示し、強制イニシャル処理では、抽出機３０のシリンダ３２および計量器５にある挽き豆を使用不可と判断して廃棄する。この挽き豆の廃棄は、シリンダ３２内にある挽き豆をピストン３９の上昇に基づいて廃棄した後、計量器５に収容された挽き豆をシリンダ３２内に投入し、再度ピストン３９を上昇させることによって廃棄する。この強制イニシャル処理の実行時に豆貯蔵容器７Ａのコーヒー豆が売り切れていて高速販売モードが設定されている場合には、抽出機３０が通常販売モードの待機位置（粉受位置）に配置される。また、コーヒー豆が売り切れていなくても通常販売モードが選択されている場合には、抽出機３０が通常販売モードの待機位置（粉受位置）に配置される。また、コーヒー豆が蓄えられていて高速販売モードが選択されている場合には、抽出機３０が高速販売モードの待機位置（高速待機位置）に配置される。
【００４７】
図１３は、待機イニシャル処理（Ｓ３）のフローチャートを示し、待機イニシャル処理では、計量器５に挽き豆が確保されていて計量完了信号が出力されていることにより、計量器５の挽き豆を保持したままシリンダ３２内にある挽き豆のみをピストン３９の上昇に基づいて廃棄する。その他の動作は強制イニシャル処理と同様の処理内容で抽出機３０を所定の位置に配置する。
【００４８】
図１４は、ドア閉イニシャル処理（Ｓ２）のフローチャートを示し、図１１のイニシャル処理のフローチャートで電源ＯＦＦ時にカップ式自動販売機が動作しておらず、販売開始時に通常販売モードが選択されていた場合には、挽き豆が計量器５に収容されているかを確認する。挽き豆が収容されていて抽出機３０が粉受位置にある場合にはイニシャル処理を行わずに販売動作を行う。また、挽き豆が収容されていて抽出機３０が粉受位置にないときには待機イニシャル処理を行った後に販売動作を行う。また、挽き豆が計量器５に収容されていないときは強制イニシャル処理を行った後に販売動作を行う。また、販売開始時に高速販売モードが選択されていて抽出機３０が高速販売待機位置にある場合にはイニシャル処理を行わずに販売動作を行う。また、抽出機３０が高速販売待機位置にない場合には強制イニシャル処理を行った後に販売動作を行う。
【００４９】
また、上記した強制イニシャル処理または待機イニシャル処理を行った後の販売モードが高速販売モードであるとき、抽出機３０は高速販売待機位置にあって傾斜した状態でキャップ３７がシリンダ３２に未挿入の状態となっている。この状態でカップ式自動販売機の前面ドアが開放されるとシリンダ３２内に異物が混入しやすいことから、これを防ぐために前面ドアが開放されたときシリンダ３２をキャップ３７で閉じるドア開イニシャル処理が行われる。
【００５０】
図１５は、上記したドア開イニシャル処理のフローチャートを示し、高速販売モードで抽出機３０が高速販売待機位置にあるとき、前面ドアが開放されるとキャップ３７がシリンダ３２に挿入されて抽出位置の状態となる。
【００５１】
図１６は、上記したカップ式自動販売機で強制イニシャル処理を行うときのタイミングチャートである。イニシャル制御部１００Ａは、制御部１００からイニシャル指示を受けると、ピストン３９が下降していることを確認後、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を滓処理位置に配置する。
【００５２】
滓処理位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を上死点まで上昇させることによってシリンダ３２内に収容されている抽出滓を押し上げる。ピストン３９の上昇が上死点センサによって検出されると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を粉受位置に配置する。
【００５３】
粉受位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を下死点まで下降させる。ピストン３９の下降が下死点センサによって検出されると、計量モータ５９Ａを駆動してピストン５６Ｄを前進させることによって計量器５から廃棄すべき挽き豆がシリンダ３２に投入される。ピストン５６Ｄが最前部まで到達すると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を滓処理位置に配置する。
【００５４】
滓処理位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を上死点まで上昇させることによってシリンダ３２内に収容されている挽き豆が押し上げられる。また、挽き豆の押し上げに同期してミルモータ７Ｃが駆動されることによりコーヒーミル７Ｂで所定の粒度に粉砕された挽き豆が計量器５に供給される。計量器５に供給された挽き豆が所定量に達すると光センサ５Ｄから計量完了信号が出力されてミルモータ７Ｃが停止する。シリンダ３２から廃棄すべき挽き豆が除去されると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を粉受位置に配置する。
【００５５】
ここで、コーヒー豆が売り切れている場合、豆貯蔵容器７Ａに設けられた豆売り切れセンサ（図示せず）からイニシャル制御部１００Ａに売り切れ信号が出力される。この売り切れ信号が出力されているとき、ミルモータ７Ｃは駆動されない状態となる。これは、豆なしの状態でコーヒーミル７Ｂを所定時間駆動すると挽き豆の計量完了信号が出力されないことに基づくエラーが出力されるためで、このエラーを解消するのに電源のＯＦＦ／ＯＮが必要になることによる。
【００５６】
粉受位置では、ピストン駆動モータ３３を駆動してピストン３９を下死点まで下降させる。イニシャル処理終了後の販売モードが通常販売モードであるときは、この状態で販売待機状態となる。
【００５７】
また、イニシャル処理終了後の販売モードが高速販売モードであるときは、破線で示されるように計量モータ５９Ａを駆動してピストン５６Ｄを前進させることによって計量器５から挽き豆がシリンダ３２に投入される。ピストン５６Ｄが最前部まで到達すると、キャップモータ３５を駆動して抽出機３０を抽出位置に配置する。
【００５８】
上記した強制イニシャル処理では、例えば、販売動作の実行中に電源がＯＦＦ／ＯＮすることによって計量器５あるいは抽出機３０の挽き豆の状態が不明であるときは販売動作を終了して計量器５あるいは抽出機３０にある挽き豆を廃棄することにより、不確定要素が排除されて正常な販売動作の実行が可能になる。
【００５９】
図１７は、上記したカップ式自動販売機で待機イニシャル処理を行うときのタイミングチャートである。待機イニシャル処理では、光センサ５Ｄから出力される計量完了信号によって計量器５に挽き豆が収容されていることが確認されている状態であり、ミルモータ７Ｃの駆動は行われないことで強制イニシャル処理と相違している。その他の動作タイミングは強制イニシャル処理と同一である。
【００６０】
上記した待機イニシャル処理では、計量器５に収容されている挽き豆を廃棄することなく抽出機３０を所定のイニシャル位置に配置することによって、販売エラーの発生を防止するとともに原料の無駄が生じることを回避することができる。
【００６１】
図１８は、販売待機状態で抽出機３０が待機状態でないときに電源がＯＦＦ／ＯＮしたときのイニシャル処理を示し、復帰後の販売モードが通常販売モードまたは高速販売モードであるかによって抽出機３０の待機位置が異なるが、ここではピストン駆動モータ３３、ミルモータ７Ｃ、計量モータ５９Ａが駆動されないことで待機イニシャル処理と相違している。
【００６２】
上記したイニシャル処理では、例えば、保守点検等の作業時に抽出機３０が待機位置を外れた場合でもピストン駆動モータ３５のみが駆動されることによって、粉受位置または高速販売待機位置に抽出機３０を配置することができる。
【００６３】
上記したように、カップ式自動販売機の各部の駆動状態を検出し、イニシャル処理が必要な場合には上記した各部の駆動状態と、高速販売モードまたは通常販売モードの販売モードに基づいて適切なイニシャル処理を行うことによって、例えば、電源投入時に速やかな販売動作の実行が可能になるとともに挽き豆等の原料の無駄な廃棄をなくすことができる。
【００６４】
【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、抽出手段が所定の待機位置にないとき、抽出手段の駆動状態に基づく所定の待機位置復帰動作を実行して抽出手段を所定の待機位置に復帰させるようにしたため、カップ式自動販売機が動作中に停止したとしても、販売エラーや原料の無駄を生じることなく、復帰後に速やかに正常な販売動作を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係るカップ式自動販売機を示す説明図
（ｂ）は、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２】本発明の実施の形態に係る計量器の斜視図
【図３】（ａ）は、計量器の前面部（閉状態）の説明図
（ｂ）は、計量器の前面部（開状態）の説明図
【図４】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
【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】（ａ）から（ｉ）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１１】カップ式自動販売機の電源投入時のイニシャル処理を示すフローチャート
【図１２】強制イニシャル処理のフローチャート
【図１３】待機イニシャル処理のフローチャート
【図１４】ドア閉イニシャル処理のフローチャート
【図１５】ドア開イニシャル処理のフローチャート
【図１６】本発明のカップ式自動販売機で強制イニシャル処理を行うときのタイミングチャート
【図１７】本発明のカップ式自動販売機で待機イニシャル処理を行うときのタイミングチャート
【図１８】所定の位置に抽出機を配置したときのイニシャル処理を示す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
５Ｂ 前蓋
５Ｃ 蓋支持部材
５Ｄ 光センサ
５ａ 発光部
５ｂ 受光部
６Ａ 配管
６Ｂ 配管
６Ｃ 配管
７ 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 豆キャニスタ
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
１７ 滓バケツ
１８ 排水バケツ
１９ 流量センサ
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
３２Ａ 係合突起
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
３５ ピストン駆動モータ
３５Ａ ギヤ
３６ ギヤ
３７ キャップ
３７Ａ シール部材
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 リング
３９Ｆ フィルタ
４０ スライドガイド
５０Ａ 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
５６Ｂ バネ部
５６Ｄ ピストン
５６ａ 突起部
５７ 光センサ
５８ 駆動軸
５８Ａ 駆動ギヤ
５９ トルク伝達部
５９Ａ 計量モータ
５９Ｂ 計量エンコーダ
５Ｅ 光検出部
６０ ポンプ
６０Ａ バイパス管
６０Ｂ リリーフ弁
７０ モータ駆動回路
７２ 検知抵抗
７３ 変換器
７４ 電流検出回路
８０Ｂ 吐出口
９０ 圧力調整電磁弁
１００ 制御部
１００Ａ イニシャル制御部
１０２ メモリ
１０３ タイマ
１０４ 入力部
１０５ ディスプレイ
１０６ 検出部
１０７ 弁駆動部
１０８ モータ駆動部
３４１ ギヤ
３４２Ａ 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
Claims (8)
- 所定の待機位置からコーヒー豆を所定の粒度に粉砕する挽き豆準備動作、および所定の粒度に粉砕された挽き豆を抽出する抽出動作を含む駆動工程を経て前記待機位置に復帰する抽出手段と、
前記駆動工程における前記抽出手段の駆動状態を検出する検出手段と、
前記抽出手段の電源投入時に前記所定の待機位置にないとき、前記抽出手段の駆動状態に基づく所定の待機位置復帰動作を実行して前記抽出手段を前記所定の待機位置に復帰させる復帰手段を有し、
前記抽出手段は、コーヒー豆を所定の粒度に粉砕することによって形成された挽き豆を計量する計量部と、前記挽き豆を前記計量部より受けて湯供給部から所定の圧力で供給される所定の圧力の湯を通過させることによってコーヒー液を抽出する抽出機を備え、
前記抽出機は、前記計量部から供給される前記挽き豆を受けるシリンダと、前記シリンダに挿入されるキャップと、前記シリンダ内で昇降自在に設けられるピストンを有することを特徴とするカップ式自動販売機。 - 所定の待機位置からコーヒー豆を所定の粒度に粉砕する挽き豆準備動作、および所定の粒度に粉砕された挽き豆を抽出する抽出動作を含む駆動工程を経て前記待機位置に復帰する抽出手段と、
前記駆動工程における前記抽出手段の駆動状態を検出する検出手段と、
前記抽出手段の電源投入時に前記所定の待機位置にないとき、前記抽出手段の駆動状態に基づく所定の待機位置復帰動作を実行して前記抽出手段を前記所定の待機位置に復帰させる復帰手段を有し、
前記検出手段は、前記挽き豆準備動作に基づく前記挽き豆の計量完了信号を出力する挽き豆計量センサであることを特徴とするカップ式自動販売機。 - 所定の待機位置からコーヒー豆を所定の粒度に粉砕する挽き豆準備動作、および所定の粒度に粉砕された挽き豆を抽出する抽出動作を含む駆動工程を経て前記待機位置に復帰する抽出手段と、
前記駆動工程における前記抽出手段の駆動状態を検出する検出手段と、
前記抽出手段の電源投入時に前記所定の待機位置にないとき、前記抽出手段の駆動状態に基づく所定の待機位置復帰動作を実行して前記抽出手段を前記所定の待機位置に復帰させる復帰手段を有し、
前記検出手段は、前記抽出動作に基づく前記抽出手段の各工程に応じた工程検出信号を出力する工程検出センサであることを特徴とするカップ式自動販売機。 - 前記復帰手段は、前記抽出手段の駆動状態データ、および複数の待機位置復帰プログラムを格納するメモリと、前記駆動状態データおよび前記待機位置復帰後に設定される通常販売モードまたは高速販売モードの販売モードに応じて前記複数の待機位置復帰プログラムから所定の待機位置復帰プログラムを選択して実行する制御手段を有する構成の請求項第１項〜請求項第３項のいずれかに記載のカップ式自動販売機。
- 前記制御手段は、前記抽出動作が実行されている状態で電源がＯＦＦされ、その後の電源投入時に、前記挽き豆準備動作および前記抽出動作を終了して全ての原料の廃棄処理を行った後に前記抽出手段を前記所定の待機位置に復帰させる待機位置復帰動作を実行する構成の請求項第４項記載のカップ式自動販売機。
- 前記制御手段は、前記抽出動作が実行されていない状態で電源がＯＦＦされ、その後の電源投入時に、前記挽き豆準備動作が完了しているときは準備された前記挽き豆を廃棄しないで前記抽出手段を前記所定の待機位置に復帰させる待機位置復帰動作を実行する構成の請求項第４項記載のカップ式自動販売機。
- 前記制御手段は、前記抽出手段を高速販売モードに設定するとき、前記コーヒー豆が売り切れているときは通常販売モードの待機位置に復帰させる待機位置復帰動作を実行する構成の請求項第４項記載のカップ式自動販売機。
- 前記制御手段は、前記抽出手段が高速販売モードの設定に応じた前記所定の待機位置にあって、カップ式自動販売機の前面ドアが開放されたときは前記抽出手段を抽出位置に移動させる構成の請求項第４項記載のカップ式自動販売機。
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