JP4368276B2 - 冷菓製造装置及び冷菓製造装置の液体原料充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、ソフトクリーム等の冷菓を製造する際に用いられる冷菓製造装置及び冷菓製造装置の液体原料充填方法に関する。

従来より、たとえばソフトクリームやシェーク等の冷菓を製造する冷菓製造装置が広く普及している。この冷菓製造装置は、たとえばソフトクリームを製造する場合、一般的には牛乳ベースの液体原料（以下では「ミックス」と呼ぶ）を適量の空気とともに冷却シリンダ内に入れ、これを撹拌しながら所定温度に冷却して製造する。また、従来の冷菓製造装置は、比較的大きな容量（概ね冷菓８〜１０個分）の冷却シリンダを備えた装置で開店時に予めシリンダ内に冷菓を作り置きし、冷菓の販売により減少した分については、冷却シリンダ内にミックスを追加供給して順次冷菓を補充するように構成されている。
なお、できあがった冷菓は、冷却シリンダ内において、適温（ソフトクリームの場合は−６℃程度）に維持して適度な撹拌を行いながら保管される。（たとえば、特許文献１参照）
実開昭５５−１６４９８５号公報

上述したように、従来の冷菓製造装置は、比較的大きな容量の冷却シリンダを備えた装置で予め作り置きしたものを保管して販売するように構成されているため、下記のような問題点が指摘されている。
１）できあがった冷菓を冷却シリンダ内で撹拌しながら長時間保管すると、適度に混合された空気が抜けて冷菓独特の食感を低下させるので、商品価値に問題が生じてくる。
２）売れ残った冷却シリンダ内の冷菓は、所定温度まで加熱殺菌して液体原料の状態に戻され、翌日まで保管することになる。従って、牛乳をベースとする液体原料自体の品質低下が懸念される。
３）加熱殺菌した液体原料を冷却シリンダ内に保管するので、保管時の品質低下等を抑制するためには食品添加物が必要となる。

このように、複数個の冷菓を同時に製造することができる大容量型の従来装置では、冷菓自体の食感が低下したり、液体原料の品質が低下するという問題がある。このため、常に良好な食感を有する商品価値の高い冷菓を安定して製造するとともに、保管時における液体原料の品質低下を防止するためには、注文を受けてから冷菓を１個ずつ比較的短時間で製造することが望まれる。また、このような冷菓製造が可能な装置においては、冷菓を１個ずつ製造するのに適した液体原料充填方法が必要となる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷菓を１個ずつ短時間で製造することができる冷菓製造装置、及びその液体原料充填方法を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
請求項１に記載の本発明は、容器内の液体原料を撹拌しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造装置であって、
各々が開閉手段を有する前記液体原料の入口開口部及び前記冷菓の出口開口部を備え、前記液体原料を空気とともに収容する筒状の容器と、前記容器内の液体原料を所望の温度に冷却して固化させる冷却手段と、前記容器内の液体原料及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化される前記液体原料の固形分と前記液体原料及び空気とを混合して練り上げる撹拌・混合手段と、前記容器の内周面に沿って軸方向へ移動し、前記容器内で練り上げられた冷菓を開状態とした前記出口開口部から容器外へ向けて押し出す冷菓取出手段と、を具備して構成したことを特徴とするものである。

このような冷菓製造装置によれば、各々が開閉手段を有する液体原料の入口開口部及び冷菓の出口開口部を備え、液体原料を空気とともに収容する筒状の容器と、容器内の液体原料を所望の温度に冷却して固化させる冷却手段と、容器内の液体原料及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化される液体原料の固形分と液体原料及び空気とを混合して練り上げる撹拌・混合手段と、容器の内周面に沿って軸方向へ移動し、容器内で練り上げられた冷菓を開状態とした出口開口部から容器外へ向けて押し出す冷菓取出手段と、を具備して構成したので、容器内の液体原料を冷却手段により冷却しながら撹拌・混合手段で撹拌・混合して練り上げることにより冷菓を製造し、完成した冷菓は、容器の内周面に沿って軸方向へ移動する冷菓取出手段により全量を確実に容器外へ押し出すことができる。この場合、冷却手段の冷却能力を増し、撹拌・混合手段の回転速度を高速化することで、製造時間の短縮が可能となる。

上記の冷菓製造装置において、前記撹拌・混合手段は、前記容器の内周面に沿って回転する複数の撹拌部材と、前記内周面から所定の距離をもって回転する混合部材とを備えていることが好ましく、これにより、容器の内周面に固化して付着した液体原料の固形分を複数の撹拌部材で掻き取り、内周面から軸中心側へ離れた位置を回転する混合部材が液体材料、空気及び固形分を混合して練り上げるので、短時間で効率よく良好な混合状態に練り上げることができる。

上記の冷菓製造装置において、前記出口開口部の開閉手段として、前記容器の軸方向と交差する方向に開閉移動するプランジャ装置を設けることが好ましく、これにより、冷菓を取り出す際の断面形状を定める出口型部材の取り付けが可能になる。

上記の冷菓製造装置において、前記出口開口部側が低くなるよう前記容器を傾斜させて設置することが好ましく、これにより、容器内を洗浄した後の排水処理が容易になる。

請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれかに記載の冷菓製造装置に液体原料を充填する冷菓製造装置の液体原料充填方法であって、
前記液体原料は前記入口開口部に連結する液体出口部を備えた袋状容器に冷菓１個分が分包され、液体原料充填時には、前記袋状容器を前記液体出口部が下向きとなるよう上下に二つ折りに折曲し、前記液体出口部のない袋状容器側に前記液体原料を集め、この折曲状態で前記液体出口部を前記入口開口部に連結した後、折曲状態を元に戻して充填を開始することを特徴とするものである。

このような冷菓製造装置の液体原料充填方法によれば、入口開閉部に連結する液体出口部を備えた袋状容器に冷菓１個分の液体原料が分包され、液体原料充填時には、袋状容器を液体出口部が下向きとなるよう上下に二つ折りに折曲し、液体出口部のない袋状容器側に液体原料を集め、この折曲状態で液体出口部を入口開閉部に連結した後、折曲状態を元に戻して充填を開始するので、冷菓１個分の液体原料をこぼすことなく容易かつ確実に充填することが可能になる。

上述した本発明の冷菓製造装置によれば、容器内の液体原料を冷却手段により冷却しながら撹拌・混合手段で撹拌・混合して練り上げることにより冷菓を製造し、完成した冷菓は、容器の内周面に沿って軸方向へ移動する冷菓取出手段により全量を確実に容器外へ押し出すことができるので、冷却手段の冷却能力を増して撹拌・混合手段の回転速度を高速化すれば、冷菓を短時間で１個ずつ製造して取り出すことが可能になる。従って、本発明の冷菓製造装置は、冷菓を１個ずつ受注して製造するのに適した装置となる。
また、本発明の冷菓製造装置の液体原料充填方法によれば、冷菓１個分の液体原料をこぼすことなく容易かつ確実に充填することが可能になるので、冷菓１個を受注生産する作業性が向上し、かつ、液体原料の保管・管理も容易になる。

以下、本発明に係る冷菓製造装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図５の概略構成図において、冷菓製造装置１０は、容器内のミックス（液体原料）を撹拌しながら冷却してソフトクリームやシェーク等の冷菓を製造する装置である。この冷菓製造装置１０は、ミックスを空気とともに収容する円筒状の容器である冷却シリンダ１１と、冷却シリンダ１１内のミックスを所望の温度に冷却して固化させるヒートポンプ式の冷却装置（冷却手段）３０と、冷却シリンダ１１内のミックス及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化されるミックスの固形分とミックス及び空気とを混合して練り上げる撹拌ユニット（撹拌・混合手段）４０と、冷却シリンダ１１の内周面に沿って軸方向へ移動することでシリンダ１１内に練り上げられた（できあがった）冷菓を押し出して取り出すピストン装置（冷菓取出手段）６０とを具備して構成される。なお、図示の冷菓製造装置１０は、各種の設定及び運転制御を行う制御部（不図示）を備えている。

冷却シリンダ１１は、適量の空気とともにミックスを収容するが、たとえば図１に示すように、円筒形状の上端部に設けたミックス注入用の入口開口部１２と、円筒形状の一端部側開口を利用した冷菓取出用の出口開口部１３とを備えている。なお、入口開口部１２及び出口開口部１３には、それぞれに後述する開閉手段が設けられている。
冷却シリンダ１１の外周面には、冷却シリンダ１１内のミックスを所望の温度に冷却して固化させるため、図５に示すように、冷却装置３０の構成要素となる銅チューブ３１ａが冷却能力を増すため密に巻き付けられている。この銅チューブ３１ａ内は、冷菓製造時に液冷媒が流れるので、この液冷媒が気化熱を奪うことにより冷却シリンダ１１内のミックスを冷却することができる。

ここで、冷却装置３０の構成例を図５に基づいて簡単に説明する。
この冷却装置３０は、ガス冷媒を圧縮して閉回路の冷凍サイクルに送出する電動の圧縮機３２と、圧縮機３２の下流で冷媒の循環方向を切り替える四方弁３３と、冷媒と外気との間で熱交換を行う第１熱交換器３４と、気液二相冷媒を減圧する絞り機構３５と、銅チューブ３１ａ内を流れる冷媒と冷却シリンダ１１内のミックスとの間で熱交換を行う第２熱交換器３６と、これらの各機器を連結することで冷媒が循環する閉回路を形成する銅チューブ３１とを具備して構成される。なお、図５において、図中の符号３７はレシーバ、３８は電動ファンである。

上述した冷却装置３０は、四方弁３２の操作により、冷媒の循環方向の選択切替が可能となる。
すなわち、第１熱交換器３４に圧縮機３２から高温高圧のガス冷媒を供給するとともに、第２熱交換器３６に液冷媒を供給する冷菓製造時の冷媒循環方向と、これとは逆方向に循環して第２熱交換器３６に高温高圧のガス冷媒を供給するとともに、第１熱交換器３４に液冷媒を供給する加熱殺菌時の冷媒循環方向とがあり、運転に応じていずれか一方を選択することができる。従って、図中に矢印で示す冷菓製造時の冷媒循環方向では、第１熱交換器３４が凝縮器として機能し、第２熱交換器３６が蒸発器として機能するが、加熱殺菌時の冷媒循環方向では、第２熱交換器３６が凝縮器として機能し、第１熱交換器３４が蒸発器として機能する。

撹拌ユニット４０は、冷却シリンダ１１内のミックス及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化していくミックスの固形分と、ミックス及び空気とを混合して練り上げる機能を有するものである。この撹拌ユニット４０は、たとえば図１ないし図４に示すように、冷却シリンダ１１の内周面１１ａに沿って回転する板状部材の撹拌羽根４１と、同内周面１１ａから所定の距離をもって回転する棒状部材の混合棒４２とが撹拌用回転軸４３に固定支持されて一体に回転する撹拌回転体４４を備えている。
なお、撹拌用回転軸４３は、たとえば図５に示すように、出口開口部１３の反対側で冷却シリンダ１１の外側に突出し、同回転軸４３に固着されたプーリ４５が撹拌用電動機４６の出力軸４６ａに固着されたプーリ４７とベルト４８を介して連結されている。

撹拌羽根４１は、冷却シリンダ１１内の軸方向において、２枚の細長い板状部材が略全長をカバーするように設けられている。この撹拌羽根４１は、板状部材の外周側端部が内周面１１ａとの間に微小隙間を形成するようにして、両端部を円形支持部材４９，５０に固定支持されている。
混合棒４２は、冷却シリンダ１１の軸方向において撹拌羽根４１と同様の範囲をカバーする長さを有し、内周面１１ａとの間に形成される距離は、上述した撹拌羽根４１の微小隙間より大きな値に設定される。この混合棒４２は、たとえば円形断面、三角形及び四角形等の多角形断面とした中実または中空の棒材であり、その両端部は円形支持部材４９，５０に固定支持されている。

また、図示の撹拌ユニット４０は、冷却シリンダ１１の軸方向と平行な２枚の撹拌羽根４１及び２本の混合棒４２を備えており、各々が冷却シリンダ１１の円周方向に９０度ピッチで交互に配設されている。このようにして一体化された撹拌回転体４４は、一方の円形支持部材５０に撹拌用回転軸４３を固定した構成とされる。なお、撹拌ユニット４０を構成する撹拌羽根４１及び混合棒４２の数については、複数であれば特に限定されることはない。
また、撹拌用回転軸４３及び円形支持板４９，５０の軸中心部には、後述するピストン装置６０を配設するため、貫通孔５１，５２，５３が設けられている。

ピストン装置６０は、冷却シリンダ１１の内周面１１ａに沿って軸方向へ移動し、同シリンダ１１内で練り上げられて完成した冷菓を開状態とした出口開閉部１３からシリンダ外へ押し出して取り出す機能を有している。このピストン装置６０は、たとえば図１に示すように、ピストン軸６１の一端部側にピストン本体６２が取り付けられ、他端部側には図５に示すように駆動機構６３を備えた構成とされる。
また、ピストン装置６０のピストン本体６２は、冷菓製造時に冷却シリンダ１１内の冷菓製造領域を外部から遮断して閉じる入口開口部１２の開閉手段としても機能する。

ピストン本体６２は、出口開口部１３側となるピストン軸６１の先端部に固定支持されており、冷却シリンダ１１と同軸に支持されて摺動自在のピストン軸６１と一体に、内周面１１ａに沿って冷却シリンダ１１の軸方向に摺動する。ピストン本体６２の先端面には、円形支持板４９の貫通孔５３に嵌合して略平坦な先端面を形成する凸部６２ａを備えている。
そして、ピストン本体６２には、上述した撹拌羽根４１及び混合棒４２を貫通させる切欠溝６２ｂ及び貫通孔６２ｃが円周方向へ９０度ピッチで交互に設けられている。このため、撹拌羽根４１及び混合棒４２は、ピストン本体６２のスムーズな摺動を助けるガイド部材としても機能する。なお、撹拌羽根４１と切欠溝６２ｂとの間、及び混合棒４２と貫通孔６２ｃとの間については、ピストン本体６２が軸方向へ摺動する動作を妨げない最小隙間となるよう寸法設定され、冷菓がピストン後方へ漏出しないようにしてある。

駆動機構６３は、ピストン軸６１を軸方向へスライドさせて往復移動させる機能を有しており、たとえば図５に示すように、ピストン軸６１と連結された治具６４に一体化されたナット部６５が螺合するボールねじ６６を同一位置で回動させることにより、ピストン軸６１が治具６４及びナット部６５と一体に移動するように構成されている。この場合、ボールねじ６６は、電動機６７の駆動軸６７ａに固定されたプーリ６８とボールねじ６６に固定されたプーリ６９との間を連結するベルト７０によって回動し、電動機６７の回転運動がボールねじ６６及びナット部６５間でピストン軸６１の直線運動（軸方向のスライド）に変換されるようになっている。
このため、ピストン本体６２及びピストン軸６１は、冷却シリンダ１１内で撹拌回転体４４と一体に回転する。なお、治具６４は、ピストン軸６１の自由な回転を許容するとともに、ピストン軸６１を軸方向にスライドさせることが可能な構成となっている。

冷却シリンダ１１には、出口開口部１３を塞ぐようにしてプランジャ装置８０が設けられている。このプランジャ装置８０は出口開口部１３の開閉手段であり、冷却シリンダ１１内で冷菓を製造して取り出す製造工程において、筒状としたケーシング８１内の軸方向にプランジャ本体８２がスライドすることにより、製造準備位置（図１参照）、冷菓製造位置（図８参照）及び冷菓取出位置（図１０参照）の３段階にわたって移動する切替弁機構である。図示の例では、ケーシング８１の軸方向が鉛直方向となるよう配置して上下両端部を開口させているので、プランジャ本体８２のスライド方向は、水平方向とした冷却シリンダ１１の軸方向と直交するようになっている。
出口開口部１３を塞ぐケーシング８１の側壁には、出口開口部１３と連通する位置に冷菓取出開口８３が設けられている。さらに、ケーシング８１の側壁には、プランジャ本体８２の製造準備位置で冷却シリンダ１１内とケーシング８１の外部とを連通状態にする一対の空気流通口８４ａ，８４ｂが穿設されている。なお、ケーシング８１の外部に連通する一方の空気流通口８４ａには、エアフィルタ８５が設けられている。

上述したプランジャ本体８２は、最も下になる製造準備位置から中間の冷菓製造位置を経て、最も上の冷菓取出位置まで鉛直（上下）方向にスライドするが、上述した冷菓取出開口８３は、たとえば図１に示すように、出口開口部１３の下端面と一致する位置を下端にして冷却シリンダ１１の軸中心線近傍が上端となるよう開口している。この冷菓取出開口８３は、製造準備位置及び冷菓製造位置ではプランジャ本体８２によって閉じられ、プランジャ本体８２が最も上に移動した冷菓取出位置のみ開口するようになっている。
また、空気流通口８４ａ、８４ｂは、冷却シリンダ１１の上端面近傍位置で、かつ、ケーシング８１の軸線を通る直線上に配設されている。さらに、プランジャ本体８２には、図１に示す冷菓製造位置のみで両端が空気流通口８４ａ，８４ｂと一致するようにして、空気流通用のプランジャ貫通孔８６が穿設されている。

上述したプランジャ装置８０は、ケーシング８１の下端出口８１ａに、必要に応じて図示省略の出口型部材を設けることができる。この出口型部材を設けることにより、たとえば星形など所望の断面形状にして冷菓を取り出すことができる。
なお、上述したプランジャ本体８２のスライド動作は、手動あるいはソレノイド等を用いた遠隔操作のいずれであってもよい。

以下、上述した冷菓製造装置１０の作用について、図６ないし図１３に示す説明図に基づいて冷菓製造の工程及び動作とともに説明する。なお、図６ないし図１３は冷菓製造工程の説明図であるから、その構成等については簡略化されている。
図６に示す第１工程の待機状態では、プランジャ装置８０のプランジャ本体８２が製造準備位置にある。この製造準備位置で、冷菓取出開口８３がプランジャ本体８２によって閉じられ、かつ、空気流通口８４ａ，８４ｂがプランジャ貫通孔８６を介して連通している。また、撹拌ユニット４０の撹拌回転体４４は停止状態とされ、ピストン装置６０のピストン本体６２は所定の待機位置にある。なお、図示の例では、ピストン本体６２の待機位置が冷却シリンダ１１に設けた入口開口部１２よりも出口開口部１３側に設定されており、従って、冷却シリンダ１１内の前方（出口開口部１３側）に形成される冷菓製造領域は、入口開口部１２の開閉手段であるピストン本体６２により外部から遮断された閉状態にある。

さらに、入口開口部１２には、ミックスを冷却シリンダ１１内に注入するための供給ホッパ１４が取り付けられている。この供給ホッパ１４は、複数種類のミックス使用や衛生面等に配慮し、その洗浄処理を容易にするため、たとえばホッパ出口を入口開口部１２に挿入するなど着脱容易な構造とされる。また、供給ホッパ１４の入口開口には、冷却シリンダ１１内への異物の混入等を防止するため、着脱自在のホッパ蓋１４ａが取り付けられている。

図７に示す第２工程では、冷却シリンダ１１内に冷菓１個分のミックスを入れ、冷菓製造の準備を行う。この第２工程では、上述した第１工程の状態から駆動機構６３を動作させることにより、ピストン軸６１及びピストン本体６２を円形支持板５０側へ向けてミックス注入位置まで後退させる。この結果、冷却シリンダ１１内に形成される冷菓製造領域は、入口開口部１２の開閉手段であるピストン本体６２による外部からの遮断が解除された開状態にある。こうしてピストン本体６２の前方（出口開口部１３側）には、冷却シリンダ１１内で冷菓製造領域となる空間が外気と連通状態に形成され、この空間にホッパ蓋１４ａを取り外した供給ホッパ１４の入口開口から冷菓１個分のミックスを注入する。
このとき、供給ホッパ１４内には、たとえば樹脂製等の使い捨てロート１６を介在させておき、注入完了後に廃棄処分とすればよい。なお、冷菓１個分のミックス注入は、たとえば注入カップ１７に所定量を分配して行われる。

上述したミックス注入時において、冷却シリンダ１１内では注入したミックスの容積に相当する空気量が、図中に破線矢印で示すように、空気流通口８４ａ，８４ｂ、プランジャ貫通孔８６及びエアフィルタ８５を通過して外部へ排気される。また、冷却シリンダ１１内に注入されたミックスは、プランジャ本体８２が冷菓取出開口８３を液密に塞いでいるため、図中に実線矢印で示すように流れ、外部へ漏出することなく底部に貯まる。
そして、ミックスの注入完了後には使い捨てロート１６を取り除いてホッパ蓋１４ａを閉じ、製造した冷菓の受取用カップ１５を所定位置にセットすることで冷菓製造の準備工程が完了する。なお、この受取用カップ１５は、上述したミックスの注入用カップ１７と共用することも可能である。

図８に示す第３工程は、冷菓製造の最終準備及び実際に冷菓を製造する工程である。この第３工程では、最初に駆動機構６３を動作させてピストン本体６２を所定位置まで前進させる。この場合の所定位置は、冷菓製造領域を閉状態とし、かつ、ミックスの種類に応じて異なる冷菓の混合空気量を規定するものである。すなわち、ピストン本体６２の前方に形成されて冷菓製造領域となる冷却シリンダ１１の空間容積から、注入した冷菓１個分のミックス（液体）容積を引いて残った空間の空気量が冷菓製造時に混合される空気量となるので、ピストン本体６２の軸方向位置に応じて、混合空気量を適宜調整することが可能になる。なお、ピストン本体６２の前進に伴い空間容積が減少すると、余分の空気はミックス注入時と同様の経路を通って外部へ排気される。
この後、プランジャ本体８２を１段階上昇させ、冷菓製造位置に移動させる。この冷菓製造位置では、冷菓取出開口８３及び空気流通口８４ｂがプランジャ本体８２により塞がれているので、冷却シリンダ１１内でミックスを撹拌する冷菓製造領域は、外部との流通を遮断された状態となる。

こうして冷菓製造の最終準備が完了すると、冷却装置３０を運転して冷却シリンダ１１を冷却するとともに、撹拌ユニット４０を運転して撹拌回転体４４を回転させる。このとき、冷却シリンダ１１の冷菓製造領域は、ピストン本体６２及びプランジャ本体８２により塞がれた密閉空間となるので、ミックスがシリンダ外に漏出するようなことはない。
この結果、冷却シリンダ１１内のミックスは内周面１１ａ側から冷却され、固化したミックスの固形分が内周面１１ａに付着する。しかし、この固形分は回転する撹拌羽根４１によって掻き取られ、撹拌回転体４４の回転により固化する前のミックス（液体）及び空気とともに混合される。このとき、混合棒４２が内周面１１ａから軸中心側へ離れた位置を回転するので、撹拌羽根４１の回転と協働して固形分及び空気を均等に混合し、全体を効率よく練り上げることができる。

ところで、上述した冷菓製造装置１０は、受注後に１個の冷菓を製造するものであるから、その製造時間を従来の１５分程度から２〜３分程度の短時間までできるだけ短縮することが必要となる。冷菓の製造時間短縮には、冷却装置３０による冷却シリンダ１１の冷却性能と、撹拌ユニット４０による撹拌・混合の性能とが特に重要である。
そこで、冷却シリンダ１１については、同一の冷却装置３０を使用する場合、外周面に巻き廻す銅チューブ３１ａの長さを十分に確保するため、換言すれば、伝熱面積を効率よく十分に確保するためには、冷菓１個分の製品容量及び銅チューブ３１ａの巻き廻し可能な径を考慮して、できるだけ細長のシリンダを採用することが好ましい。円筒形状とした冷却シリンダ１１の具体的な形状例をあげると、冷菓１個の容積は通常１６０ｃｃ程度であり、さらに、銅チューブ３１ａとして市販の規格品を使用することを考えると、たとえば５０ｍｍ程度の内径にして２００ｍｍ程度の全長が必要となる。なお、この場合の全長には、撹拌回転体４４やピストン装置６０等の収納スペースも考慮してある。

ここで、冷却シリンダ１１の内径を５０ｍｍ程度としたのは、外周面に対して市販の銅チューブ３１ａを容易に巻き回すことができる直径によって規定される最小径を採用したためである。
また、撹拌ユニット４０による撹拌・混合の性能については、冷却能力の向上した冷却シリンダ１１内の環境で、従来の回転速度（１００ｒｐｍ程度）と比較して撹拌回転体４４をかなり高速（たとえば６００ｒｐｍ程度）で回転させている。このような高速回転の採用により、液体のミックスに固形分及び空気を効率よく混合しながら冷却して冷菓を製造するとともに、最終的には空気と固形分とが略均等に混合されるよう練り上げて、良好な食感の冷菓を短時間で製造することができる。なお、このような撹拌回転体４４の高速回転を採用しても、できあがった冷菓をすぐに取り出して販売するので、冷菓から空気が抜けて食感が低下することを心配する必要はない。

図９に示す第４工程は、上述した第３工程における冷菓の製造完了（完成）を検知し、撹拌ユニット４０の運転を停止する工程である。冷菓の完成は、撹拌回転体４４で撹拌する冷却シリンダ１１内の対象物が、運転開始当初のミックス（液体）から冷却固化した冷菓に変化して撹拌用電動機４６の負荷が増すこと、あるいは、ミックスから冷菓に変化して温度が低下することを利用して判断される。
撹拌用電動機４６の負荷については、トルク検知を行って所定値以上に上昇した場合、冷菓が完成したと判断する。また、冷菓の温度検知については、冷却シリンダ１１内の適所に設置した温度センサで冷菓の温度を検出し、検出温度が所定値まで低下した場合に冷菓が完成したと判断する。
こうして冷菓が完成したと判断した場合には、撹拌用電動機４６を停止して撹拌ユニット４０の運転を停止する。

図１０に示す第５工程は、完成した冷菓を取り出すための準備工程である。この工程では、プランジャ本体８２をさらに１段階上昇させ、冷菓取出開口８３を開とする冷菓取出位置に移動させる。なお、この冷菓取出位置では、空気流通口８４ｂはプランジャ本体８２により塞がれている。

図１１に示す第６工程は、冷却シリンダ１１内の冷菓を取り出す工程である。この工程では、ピストン装置６０を作動させてピストン本体６２を冷菓取出開口８３へ向けて前進させる。この結果、冷却シリンダ１１内の冷菓はピストン本体６２に押し出され、冷菓取出開口８３からプランジャ装置８０のケーシング８１内に流出する。この冷菓は、ケーシング８１の下端出口８１ａから外部へ流出し、下方に設置されている受取用カップ１５に収容される。このとき、プランジャ装置８０を設けて冷菓の流出方向を９０度変換しているので、下端出口８１ａに冷菓の流出断面形状を規定する出口型部材を容易に設置することができ、この出口型部材の設置により、たとえば星形断面等所望の形状にして冷菓を収容することができる。

図１２に示す第７工程は、ピストン本体６２による冷菓の押出完了に伴い、ピストン装置６０の運転を停止する工程である。図１２は、ピストン本体６２が最先端までの前進を完了し、円形支持部材４９に当接した位置で移動を停止した状態を示している。このようなピストン本体６２の移動により、冷却シリンダ１１内に製造された冷菓は、略全量が冷菓取出出口８３からケーシング８１内に流出する。特に、ピストン本体６２の先端面に設けた凸部６２ａにより、円形支持部材４９の貫通孔５３にも冷菓が残存することなく、確実に押し出すことができる。
なお、ピストン本体６２の停止は、電動機６７の負荷上昇やリミットスイッチ等によるピストン位置を検出した信号を利用すればよい。

図１３に示す第８工程は、上述した第７工程で冷却シリンダ１１内からケーシング８１内に流出し、そのままケーシング８１内に残留した冷菓を押し出す工程である。この工程では、プランジャ本体８２を２段階下降させることにより、最も低い製造準備位置に移動させる。この製造準備位置では、プランジャ本体８２の下端部が下端出口８１ａまで降下するので、ケーシング８１内に残留する冷菓は略全量が受取用カップ１５に収容される。すなわち、ケーシング８１内に残留した冷菓の取り出しは、プランジャ本体８２の降下により押し切られて完了する。

こうして冷菓の製造及び取り出しが完了した後には、図示しない第９工程において、ピストン本体６２を図６の待機位置に戻し、さらに、冷却装置３０及びピストン装置６０を停止して第１工程の待機状態に戻す。
また、供給ホッパ１４から洗浄水を注入するなどして、冷却シリンダ１１やプランジャ装置８０等を適宜洗浄する。ここで使用した洗浄水は、プランジャ本体８２を冷菓取出位置まで上昇させて下端出口８１ａより排水する。従って、冷却シリンダ１１内の排水を容易にするため、冷却シリンダ１１を傾斜させて出口開口部１３側を低くした配置が好ましい。なお。この場合の傾斜角度は、排水を容易にする目的であるから、２〜３度程度傾斜させれば十分である。

このように、上述した冷菓製造装置１０では、撹拌用回転体４４と一体に回転するピストン軸６１及びピストン本体６２により押し出して冷菓を取り出す方式としたので、１個ずつ製造した冷菓を確実に取り出すことが可能になる。しかし、複数個の冷菓を同時に製造可能な大容量の従来型では、冷菓の撹拌・混合及び送出の機能を有するスクリューコンベアタイプの撹拌装置を採用しているので、複数個分の冷菓から順次１個を取り出すことは可能であるが、冷菓を１個ずつ製造して全量を確実に取り出すことは困難である。
具体例をあげて説明すると、上述した撹拌用回転体４４は、冷却シリンダ１１の軸方向に延在して軸と平行に配置された直線状の撹拌羽根４１及び混合棒４２が内周面１１ａに沿って回転する。そして、撹拌用回転体４４と一体に回転するピストン本体６２が、撹拌羽根４１及び混合棒４２をガイドとしてスライドするので、ピストン本体６２の前進により付着した冷菓を押し出すことが可能である。しかし、従来構造において、螺旋状のスクリューに付着した冷菓を単純な動作で取り出すことは困難であるから、このような構成は冷菓を１個ずつ製造して販売する装置には不向きである。

ところで、上述した実施形態においては、ミックス（液体原料）の注入時に供給ホッパ１４を使用する充填方法を採用していたが、たとえば図１４に示す変形例のように、冷菓１個分のミックスを予めパウチ袋２０等の袋状容器に充填しておき、このパウチ袋２０から直接冷却シリンダ１１内に注入する充填方法を採用することも可能である。
この充填方法では、入口開閉部１２′に連結する液体出口部２１を備えたパウチ袋２０に、冷菓１個分のミックスを分包したものが使用される。このパウチ袋２０は、上下方向を長くした縦長の形状とされ、上下に二つ折りとした一方に冷菓１個分のミックスを収納可能な容量にしてある。図示のパウチ袋２０は略矩形状（図１４（ｂ）参照）であり、短辺側の一方にミックス出口となる液体出口部２１が設けられている。この液体出口部２１は、たとえば外ネジを形成することにより着脱自在のキャップ（不図示）等を取り付けて密封可能に構成されている。このようなパウチ袋２０は、冷菓１個分のミックスを分包した密封状態でたとえば冷蔵庫内等の適所に保管される。

一方、冷却シリンダ１１側には、上述した外ネジと螺合する内ネジを形成した入口開口部１２′が設けられている。なお、この入口開口部１２′には、異物等の混入を防止するため、図示省略の盲キャップが螺合により着脱自在に設けられている。
さて、上述したパウチ袋２０を用いてミックスを注入する場合には、縦長としたパウチ袋２０の下半分、すなわち液体出口部２１のない縦長の下半分に液体のミックスを集め、図１４（ａ）に示すように、液体出口部２１が下向きとなるよう上下に二つ折りに折曲する。

この状態で液体出口部２１からキャップを取り外し、同じく盲キャップを取り外した入口開口部１２′の内ネジに外ネジを螺合させてパウチ袋２０を連結する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、パウチ袋２０の下半分を持ち上げて元に戻すように伸ばすと、内部のミックスは液体出口部２１から入口開口部１２′へ落下するように流出し、冷却シリンダ１１内に注入される。従って、ミックス注入時に入口開口部１２′付近等にこぼして汚す心配がなくなり、衛生的になるとともに、ミックスの注入作業が容易になる。また、パウチ袋２０に冷菓１個分のミックスを分包して保管するので、保管・管理が容易になるだけでなく、衛生面でも有利になる。特に、複数種類のミックスを使用する場合の識別や保管・管理が容易になり、さらに、牛乳をベースとするミックスの変質を抑制する食品添加物を最小限にすることも可能となる。

また、上述した変形例の説明では、パウチ袋２０の液体出口部２１と冷却シリンダ１１の入口開口部１２′との連結を螺合としたが、これに限定されることはなく、たとえば連結部を長めにして液体出口部を単に挿入するという簡単な操作で連結するなど、種々の変形例が可能である。
また、パウチ袋２０の液体出口部２１にチューブ等の出口に使用される封止部材を設けて密封し、ミックス注入時には、入口開口部１２′側に設けた破損器具（たとえばカッター等）により連結操作と同時に封止部材を破って注入するような構成も可能である。

また、上述した実施形態では、出口開口部１３の開閉手段としてプランジャ装置８０を設けてあるが、出口型部材を取り付けて冷菓を取り出す断面形状を規定する必要がなければ、シャッター方式の開閉手段を採用してもよい。
また、プランジャ装置８０については、ケーシング８１の軸方向が必ずしも鉛直方向となる配置とする必要はなく、プランジャ本体８２のスライド方向は、略水平方向とした冷却シリンダ１１の軸方向と交差する方向であればよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明に係る冷菓製造装置の一実施形態として、要部の構成例を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１の主要構成部品形状例を示す図で、（ａ）は撹拌回転体を示す正面図、（ｂ）はピストン軸及びピストン本体を示す正面図である。 本発明に係る冷菓製造装置の概略構成例を示す図である。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第１工程の待機状態を示している。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第２工程の液体注入状態を示している。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第３工程の冷菓製造（撹拌・冷却）状態を示している。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第４工程の冷菓完成状態を示している。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第５工程の冷菓取出準備状態を示している。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第６工程の冷菓取出状態を示している。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第７工程の冷菓押出完了状態を示している。 本発明の冷菓製造装置による冷菓製造の工程を示す説明図で、第８工程の冷菓取出完了状態を示している。 液体原料注入ぬい関する他の実施形態を示す図で、（ａ）は注入前の準備状態を示す斜視図、（ｂ）は注入中の状態を示す正面図である。

符号の説明

１０ 冷菓製造装置
１１ 冷却シリンダ
１２，１２′ 入口開口部
１３ 出口開口部
１４ 供給ホッパ
２０ パウチ袋（袋状容器）
２１ 液体出口部
３０ 冷却装置（冷却手段）
３１ａ 銅チューブ
４０ 撹拌ユニット（撹拌・混合手段）
４１ 撹拌羽根
４２ 混合棒
４３ 撹拌用回転軸
４４ 撹拌回転体
６０ ピストン装置（冷菓取出手段）
６１ ピストン軸
６２ ピストン本体
６２ａ 凸部
６２ｂ 切欠溝
６２ｃ 貫通孔
８０ プランジャ装置
８１ ケーシング
８１ａ 下端出口
８２ プランジャ本体
８３ 冷菓取出開口
８４ａ，８４ｂ 空気流通口
８５ エアフィルタ
８６ プランジャ貫通孔

Claims (5)

1. 容器内の液体原料を撹拌しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造装置であって、
   各々が開閉手段を有する前記液体原料の入口開口部及び前記冷菓の出口開口部を備え、前記液体原料を空気とともに収容する筒状の容器と、
   前記容器内の液体原料を所望の温度に冷却して固化させる冷却手段と、
   前記容器内の液体原料及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化される前記液体原料の固形分と前記液体原料及び空気とを混合して練り上げる撹拌・混合手段と、
   前記容器の内周面に沿って軸方向へ移動し、前記容器内で練り上げられた冷菓を開状態とした前記出口開口部から容器外へ向けて押し出す冷菓取出手段と、
   を具備して構成したことを特徴とする冷菓製造装置。
2. 前記撹拌・混合手段は、前記容器の内周面に沿って回転する複数の撹拌部材と、前記内周面から所定の距離をもって回転する混合部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の冷菓製造装置。
3. 前記出口開口部の開閉手段として、前記容器の軸方向と交差する方向に開閉動作するプランジャ装置を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷菓製造装置。
4. 前記出口開口部側が低くなるよう前記容器を傾斜させて設置したことを請求項１から３のいずれかに記載の冷菓製造装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の冷菓製造装置に液体原料を充填する冷菓製造装置の液体原料充填方法であって、
   前記液体原料は前記入口開口部に連結する液体出口部を備えた袋状容器に冷菓１個分が分包され、
   液体原料充填時には、前記袋状容器を前記液体出口部が下向きとなるよう上下に二つ折りに折曲し、前記液体出口部のない袋状容器側に前記液体原料を集め、この折曲状態で前記液体出口部を前記入口開口部に連結した後、折曲状態を元に戻して充填を開始することを特徴とする冷菓製造装置の液体原料充填方法。

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