JP4422158B2 - マークの感知を伴う誘導加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、食品加熱装置及び方法に関する。具体的には、本発明は、自動販売機で用いられる食品加熱装置に関する。

食品容器に収容された食品を加熱するための方法の必要性がある。そのような方法は、自動販売機での使用に適していると共に、消費者の注文後の待ち時間を最小限にするために、食品容器の内容物を急速に加熱できると有益である。特に、この方法が、自動販売機環境において個々の１食分の容器を加熱するために用いられる場合に、このことが当てはまる。消費者は、注文してから、選択したタイプの熱い食品が販売機から出てくるまでに長い時間待つことを望まないものである。そのような食品は、予め作られている場合には、食品の風味を保つために、ほぼ室温又はそれ以下で保存されるのが一般的である。従って、例えば、様々なタイプのコーヒーやホットチョコレート（ココア）等の飲料のような、通常は熱い状態で提供される食品は、顧客に分配される前に加熱されなければならない。

特に自動販売機では、それぞれ異なる加熱特性を有する様々なタイプの食品を、過熱又は過剰な加熱速度によって生じ得る容器又は食品に対するいかなる有害な影響も回避しつつ、比較的短時間で、均一な上昇した温度に加熱できる方法の必要性もある。

更に、自動販売機での使用に適した容器に収容された、一人用のサイズで提供される製品を、安全、確実且つ迅速に加熱する方法及び装置の必要性がある。

更に、特に自動販売機での使用では、消費者によって選択された食品タイプの適切且つ安全な加熱を保証するために、複数のタイプの食品から選択された食品のタイプを判定して確認する方法の必要性がある。

従って、本発明の課題は、上記の必要性を満たす食品販売方法を提供することである。

本発明の１つの態様によれば、自動販売機から温められた食品を販売する方法が提供される。本方法は、収容している食品のタイプを識別するためのマークを有する各容器に収容された複数のタイプの食品を、自動販売機内の各食品のタイプ毎に指定された領域にそれぞれ格納する工程を含む。消費者によって或る食品タイプが販売対象に選択されたら、自動販売機内の選択された食品タイプの格納領域に対応する領域から、選択された食品容器が分配される。選択された容器上のマークが、消費者によって選択された食品のタイプに対するマークに対応するか否かを判定するために、選択された容器上のマークの読取り又は感知が行われる。読取り又は感知は、販売プロセス中の任意の適切な時に任意の適切な場所で行われてよい。一実施形態では、選択された容器上のマークは機械が読み取り可能なものであってもよく、食品容器の加熱前に読み取られ、格納領域から容器を分配する前にも行われてもよい。選択された容器上のマークが消費者によって選択された食品のタイプに対するマークに対応する場合には、選択された容器及び該容器に収容された食品は、自動販売機内に収容された加熱装置で加熱される。

例示的な実施形態では、選択された容器上で読み取られた又は感知されたマークが、選択された食品のタイプに対するマークに対応しない場合には、選択された容器の進路が、保留室（廃棄物保留室であってもよい）に向かうよう変えられるか、又は別様で更なる処理を受けない。選択された容器が、マークを機械で読み取る工程によって読み取られた又は感知された、選択されたタイプの食品に対する適正なマークを有する場合には、その食品は加熱され、次に消費者に分配される。

一実施形態では、選択された容器上で読み取られた又は感知されたマークが、選択されたタイプの食品に対するマークに対応しない場合には、選択された食品タイプの格納領域に対応する領域から交換容器が選択され、処理が繰り返される。即ち、本方法は、交換容器上のマークが消費者によって選択された食品のタイプに対するマークに対応するか否かを判定するために、交換容器上のマークを機械で読み取る工程を含む。適正なマークが感知された場合には、交換容器及び該容器に収容された食品が過熱され、次に消費のために消費者に分配される。一般的に、クレジットカード、デビットカード、プリペイドカード又はキャンパスタイプのカード等のキャッシュレスの取引では、マークを感知しても、選択された容器上で適正なマークが感知されるまで、カードに対する課金又は決済を行わないのが望ましい。

本発明の別の態様によれば、加熱工程は誘導加熱を含む。誘導加熱により、導電性金属で作られた容器が加熱される。伝導により、導電性容器から該容器に収容された食品に熱が伝達される。

加熱工程は、選択された食品のための所定の加熱プロファイルを含んでもよい。一実施形態では、この所定の加熱プロファイルに従って加熱することにより、食品及び選択された容器が約４５秒以下で周囲温度から約華氏１４０度（約摂氏６０度）まで加熱される。これは、円筒形の金属容器に収容された飲料の体積９オンス（約２６６ｃｃ）に対して約７００ワット〜約１５００ワット、好ましくは約１１００ワットを出力する誘導加熱器を用いて実現できる。従って、このような方法は、１５アンペア、１１０ボルトの電力源と共に用いるのに適している。例えば、ホットチョコレートを誘導加熱で加熱するための最適な加熱プロファイルは、ホットチョコレート飲料容器を、容器又はその中の飲料の損傷を生じる直前までの或る時間にわたって、比較的高い出力レベル（好ましくは約１１００ワットの出力）で加熱し、その後、出力レベルをより低いレベルに落として、所望の温度（一般的には華氏１４０度）に達するまで加熱を続けることであることがわかっている。

加熱は、コントローラによって制御されてもよい。本発明の別の態様によれば、コントローラは、誘導加熱コイルを制御して食品を加熱するための所定の加熱プロファイルを実施する。この加熱プロファイルは、少なくとも加熱対象として選択された食品のタイプに基づくものである。その他の要因としては、開始温度及び最終温度、食品の量、容器のタイプ及び形状、並びに加熱中の食品の攪拌のタイプ及び量が含まれ得る。一実施形態では、コントローラは、開始温度データに基づき、容器に入力される熱エネルギーの量を調節可能である。また、コントローラは、開始温度データと加熱中の温度データとの両方に基づき、容器に入力される熱エネルギーの量を調節可能であってもよい。この加熱プロファイルは、誘導加熱装置以外の加熱装置に用いることも可能である。

本発明の別の態様によれば、加熱前に、選択された容器の重さを量って、選択された容器の感知された重量が供給される。選択された容器の感知された重量が、予め選択された重量より低い場合には、選択された容器の進路が保留室又は廃棄室に向かうよう変えられる。その場合には、選択された食品タイプの格納領域に対応する領域から交換容器が選択され、その後、交換容器は上述のように加熱される。

本発明の別の態様によれば、加熱工程は、選択された容器の感知された重量に基づき、該容器及び該容器に収容された食品を加熱する。本方法は、加熱工程の前又は間に、選択された容器の温度を感知する工程を更に含んでもよい。

本発明の別の態様によれば、本方法は、選択された容器の所定の温度が感知されたら、加熱工程を終わらせる工程を更に含んでもよい。

本発明の別の態様によれば、容器はラベルを含んでもよく、機械可読マークは、ラベルの色等といった、当該技術分野で公知の任意の適切な機械可読マークであってよい。一実施形態では、ラベルの背景色が、機械可読マークを構成する。

本発明によれば、新規且つ有用な自動販売機及び販売システム、販売のための装置及びシステム、その構成要素、並びに食品の販売方法が提供される。本願明細書で用いられる「食品」とは、飲料を含むがそれに限定されない消費可能な製品を意味する。誘導加熱中の容器内の対流によって液体成分が移動して、対流及び伝導によって何らかの熱伝達が生じるように、食品は、十分な量で存在する液体成分を含むのが好ましい。これは、食品及び全体的な自動販売の体験に対する顧客満足を提供するために、食品を十分に均一に加熱するため、及び食品を十分に短い時間で所望の温度に加熱するために好ましいことである。

図面を全体的に参照し、特に図１を参照すると、本発明による自動販売機１０が示されている。なお、図示されている自動販売機１０は、多くのタイプの自動販売機、販売システム、販売キオスク、分配システム、及び食品の販売や分配のための他の装置及びシステムを例示するものに過ぎない。自動販売機１０は、前面１４を有する筺体１２を有する。自動販売機で一般的であるように、前面１４は、販売対象の様々な製品を選択するための製品選択パネル又はボタン１６ａ〜１６ｆを有する。前面１４には、通例の代金支払いスロットも示されている。スロット１８は硬貨による支払い用であり、スロット２０は紙幣による支払い用である。前面１４には、硬貨又は釣銭返却口２２も示されている。自動販売機１０は、クレジットカード、デビットカード、プリペイドカード又はキャンパスタイプのカードによる支払い用のスロット２６を有してもよい。適切な金額を支払った後、顧客はボタン１６を押して製品を選択する。製品は、加熱された後、取り出し口２４で顧客に分配される。或いは、自動販売機１０は、顧客の個人的な嗜好に関する情報が格納された顧客のカードを受け付け、カードを読み取って、顧客の好みの食品を自動的に分配するよう構成されてもよい。自動販売機の技術分野で周知のように、前面１４及びボタン１６はバックライトで照明されるのが好ましい。ディスプレイ５３０では、消費者が、選択された食品が加熱されて分配されるのを待っている間に読んだり見たりするための、宣伝、表示、製品情報、又は任意の消費者興味メディアやエンターテインメントが提供され得る。

図５を参照すると、自動販売機１０の様々な動作的構成要素が模式的に示されている。筐体１２は、容器格納室１００と、マーク読取り部１１６と、容器加熱部１０２と、格納室１００と加熱部１０２との間の容器経路１０４とを含む。容器は加熱部１０２まで移送された後（詳細は後述する）、所定の温度まで加熱される。その後、容器は経路１０６を通って取り出し口２４まで移送され、顧客に分配される。本願明細書で用いる「容器」という用語は、任意の食品を収容する任意の公知の容器又は格納装置を広く包含する。コントローラ７００はシステムの構成要素の動作を制御する。電源（図示せず）は、コントローラ７００及び他の電気的構成要素を動作させるための電力を供給する。

経路１０４及び１０６は、容器がそこを通って移動する際に、容器の内容物を混合するために容器を攪拌、移動、揺動又は振動させるよう構成される。経路１０４は、或る要件を満たさずに拒否された容器が分配取り出し口２４に達しないように、拒否された容器の進路を変えて廃棄室１１０に向かわせるための、経路内に配設されたトラップドア１０８を有する。トラップドア１０８は、１つ以上の仕様が満たされないために容器を拒否する必要があることを自動販売機１０のセンサが示すまで、通常は閉止位置にある。必要に応じて、経路１０６も、廃棄室１１０’及び、トラップドア１０８と同様に動作するトラップドア１０８’を備えてもよい。

容器の格納及び選択
筐体１２は、格納室１００に格納されている容器の所望の温度を保つための、例えば冷却システム５２８といった温度管理システムを備えてもよい。冷却システム５２８を用いる場合には、冷却システム５２８は、コンプレッサ５２９、蒸発器、対流用送風機、サーモスタット及び制御部を含むのが一般的である。冷却システム５２８は、格納室１００を所望の温度に保つよう設定される。所望の温度は、容器の内容物の劣化を回避するために望ましい、一般的な室温である約華氏７５度（約摂氏２４度）又はそれ以下であり得る。また、格納室１００内に格納されている間の容器の温度を標準化することにより、後で容器が加熱部１０２で加熱される際に、より予測可能な加熱サイクルを得ることができる。自動販売機が設置される場所の周囲条件によっては、筺体１２は、格納室１００を所望の温度に保つための加熱システム（図示せず）を備えてもよい。ヒートポンプによって格納室１００の冷却及び加熱を交互に提供してもよい。

容器は、当該技術分野で公知であり且つ一般的な自動販売機で用いられている任意の構成で格納室１００に格納されてよい。例えば、容器は、製品のタイプ及びブランドごとに構成される垂直方向の複数の縦列の状態でスタックされてもよい。特定のタイプの製品が選択されたら、その縦列の一番下の容器が放出され、マーク読取り部１１６に向かって落下する。マーク読取り部１１６はマーク読取り器１１８を含む。

容器は、複数の接続された傾斜路を用いたシステム内に格納されてもよい。この傾斜路システムでは、容器は水平位置に配向され、容器がその面の上を転がるか又は滑るようにして、傾斜路を通って移動する。購入の際には、販売機構は、販売機構による信号に応答して、傾斜路システム内の一番下の容器を放出する。上流側の各容器はその位置を１つ進め、次の販売信号が受け取られるまでその位置に留まる。

或いは、自動販売機１０は、容器が複数の縦列及び横列に配置され、様々な製品が顧客から見えるようにガラスの前面を有する格納室１００に容器を格納してもよい。顧客は、横列Ｂ及び縦列４にある容器の選択を示すＢ４等といったコードを入力することによって、選択を示す。選択された容器は任意の適切な機構によって分配される。この機構は、選択された容器を放出させてマーク読取り部１１６に向かって落下させる回転オーガであってもよい。

格納室１００は、容器を直立位置に格納してもよく、販売信号によって、適切なピックアップ及び分配システム（真空式であり得る）が作動されるようになっていてもよい。このシステムは真空機構が取り付けられたアームを含んでもよく、真空機構は選択された容器に隣接するよう移動させられる。容器を持ち上げるのに十分な力の真空が生成される。その後、機構は、容器をマーク読取り器１１８との動作的関係に移動させ、そこで容器が解放される。所望の場合には、容器は、水平又は傾斜した棚に沿って複数の横列状に直立して格納されてもよく、横列の一番前の容器を棚から落下させてマーク読取り部１１６に向かって移動させる、ばね式の押し棒構成によって付勢されてもよい。

別の実施形態では、自動販売機１０は、選択された容器を持ち上げて、マーク読取り器１１８と動作的関係になるよう移送するために、ロボットアームを用いてもよい。このように、自動販売機の技術分野で公知の任意の格納構成及び移送システムを有利に用いて、容器を格納し、それらをマーク読取り器１１８と動作的関係になるよう移送してよい。

図５に示されるように、この例示的な実施形態では導電性金属の缶である容器３０が、壁４０によって仕切られた複数の垂直方向のスタック又は領域３２、３４、３６及び３８に配列されている。各スタックには１つのタイプの製品のみがストックされている。例えば、スタック３２にはバニラ・ラテの容器又は缶３０のみがあり、スタック３４はモカ・ラテの缶、スタック３６はカプチーノの缶、及びスタック３８はホットチョコレートの缶で構成され得る。所望に応じて、更なるタイプの食品のための更なるスタック又は領域が設けられてよい。

選択された容器を加熱部１０２に送る前に、マーク読取り部１１６で品質制御機能が実施され、そこでは、容器３０に収容されている製品のタイプを示すマークが読み取られる。マーク読取り部１１６の目的は、マーク読取り部１１６に移送された容器３０が、実際に、顧客によって選択された、顧客が購入を意図しているタイプの製品、即ち、モカ・ラテであって、例えばホットチョコレートではないことを確実にすることである。モカ・ラテのスタック３４に誤って１つ以上のホットチョコレートの容器がストックされている場合には、正しくない製品選択が生じ得る。マーク読取り部１１６は、必要に応じて、自動販売機１０内の他の場所、例えば加熱部１０２に配置されてもよく、加熱部１０２での加熱前であれば、他の任意の時に、容器タイプ確認機能を実施してもよい。また、加熱部１０２やその他の場所に、適正なタイプの製品が分配取り出し口２４に向かって進んでいることを再び確認するための第２のマーク読取り装置が配置されてもよい。

マーク読取り部１１６は、顧客が誤った製品を受け取ることにつながるストックエラーを防止することだけでなく、加熱部１０２における容器３０の正しい加熱を確実にすることも意図されている。異なる製品は異なる熱特性を有する。即ち、特定の速度の熱エネルギーを吸収する能力が異なり、これは製品の比熱として定義される。製品は、概ね、コーヒー等といった水の比熱（１．０）とほぼ同じ比熱を有するもの、及び、水とは異なる比熱を有するものとして特徴付けられる。例えば、ホットチョコレートの熱伝達係数はコーヒーの熱伝達係数より低いので、加熱部１０２で、ホットチョコレートを収容している容器が、コーヒーに適したエネルギー及び時間と同じレベルのエネルギー及び同じ量の時間だけ加熱されると、容器が過熱する場合がある。この過熱によって、容器の継ぎ目に漏れが生じたり、容器が膨らんだり、破裂する等の不具合が生じる可能性がある。たとえ容器に不具合が生じなくても、過熱した容器は、顧客に不快感を与えたり、顧客に怪我をさせたりする可能性がある。マーク読取り部１１６の目的は、ストックエラーが生じているか否かを感知し、ストックエラーが生じている場合には是正措置を開始することである。

マーク読取り部１１６の動作は、図６で最もよくわかる。顧客が製品の選択を行った後、モカ・ラテのスタック３４等の適切なスタックの一番下の容器３０が、マーク読取り部１１６のマーク読取り装置１１８に隣接する位置まで運ばれる。マークは、任意の検出装置の読取り器によって読み取り又は検出可能なものである。例示的な実施形態では、容器３０上の、容器３０の周方向に延在する帯状領域１２２内に、機械によって読み取り可能なマーク１２０が示されている。帯状領域１２２には、各製品タイプの固有の識別マークが配置される。このマークは機械によって読み取り可能であるが、人間が読み取れる必要はない。マーク読取り器１１８は帯状領域１２２との動作的関係に配置され、マーク読取り器１１８が発する光学信号１２４がマーク１２０によって反射されてマーク読取り器１１８に戻り、マーク読取り器１１８がそれを読み取って解析する。別の実施形態では、機械によって読み取り可能なマークは、異なる色のラベルで構成されてもよく、帯状領域１２２よりも大きい領域にわたって延在してもよく、マーク読取り器１１８は、色を検出して製品タイプを識別してもよい。このカラーコードは、帯状領域１２２の領域内に表示されてもよく、又はラベル全体の背景に表示されてもよい。

マーク読取り装置１１８が、読み取った容器が所望の食品タイプに対応しないことを感知した場合には、この時点で拒否されたその容器の進路を、加熱部１０２に進む進路から変える工程が自動的にとられ、スタック３２、３４、３６又は３８の１つからの所望の食品タイプの交換容器の送出が要求される。

拒否された容器３０の進路を変えるために、任意の適切な構造又は構成が用いられてよい。このケースでは、通常は閉じているトラップドア１０８が、点線で示される開放位置まで旋回される。次に、容器３０は、容器３０に接触して容器３０を経路１０４に落下する位置へと付勢する押し棒（図示せず）の作動によるものを含む従来技術の任意の適切な公知の技術によって、経路１０４へと付勢されるか、又は、容器３０をマーク読取り部１１６のトラップドア（図示せず）上に配置させ、トラップドアを開いて、容器３０を経路１０４に落下させる。経路１０４のトラップドア１０８が開放位置にある状態では、容器３０は廃棄室１１０に向かうよう進路を変えられる。そのように廃棄室１１０に向かうよう進路を変えられた任意の容器は、後でストック担当者によって回収され、格納室１００の適切なスタック３２〜３８に再ストックされる。マーク読取り装置１１８によって容器が拒否された場合には、コントローラ７００は、交換容器をマーク読取り部１１６へと送出させる信号を送る。交換容器のマーク１２０が読み取られ、交換容器が正しいタイプの製品であるか否かが再び判定される。

加熱器への容器の搬送
マーク読取り器１１８が、選択された容器が適切な製品タイプである、即ち、顧客によって選択された製品タイプであることを確認した場合には、容器３０は加熱部１０２に進むことを承認される。トラップドア１０８が通常の閉止位置にある状態で、容器３０は上述した構造等の構造によって経路１０４へと付勢される。図５に示されるように、経路１０４は、容器３０が加熱部１０２に向かうにつれて容器３０及びその内容物を攪拌、移動、振動又は揺動させるよう作用するジグザグ構成を有してもよい。経路１０４のその他の適切な構成としては、容器が経路に沿って水平に転がって通る蛇行経路、容器を縦方向に転倒させる経路を有する通路、又は、加熱部１０２まで移動する容器３０及びその内容物を攪拌するために用いられる得る当該技術分野で公知の他の経路が含まれ得る。経路１０４は、通路を通って移動する容器３０の攪拌、移動、振動又は揺動を協働して高める複数の経路タイプの組み合わせを含んでもよい。経路１０４及び加熱部１０２の構成によっては、容器を加熱部１０２に配置するために精密移動装置（図示せず）を用いてもよい。精密移動装置は、ステッピングモータによる駆動を用いるｘ−ｙ又はｘ−ｙ−ｚ搬送システムや、他の公知の装置であってよい。

加熱
加熱部１０２は、電気抵抗加熱素子や電子レンジ等といった、販売される製品に適した任意のタイプの公知の加熱装置を用いてよい。例示的な実施形態では、加熱装置は誘導加熱装置である。誘導加熱装置は、抵抗素子よりも速く製品を加熱できるので、顧客の待ち時間を低減する。電子レンジと異なり、誘導加熱装置は缶等の金属容器にも用いることができる。更に、誘導加熱装置は容器との直接接触を必要としない。

図３及び図４に示されるように、誘導加熱装置５００は、誘導コイル５０２及びＲＦ電源５０４を含む。誘導コイル５０４は、加熱対象の容器の直径よりも僅かに大きい内径を有する円筒形のスリーブ５０６に埋め込まれる。スリーブ５０６の高さは加熱対象の容器３０の高さとほぼ等しい。しかし、コイル５０２の全体の高さは、加熱対象の容器３０の高さより僅かに低いのが好ましい。なお、スリーブ５０６は、容器３０にエネルギーを効果的に伝達するための他の適切な構成を定めてもよい。スリーブ５０６は、セラミックやエポキシ樹脂等といった、加熱サイクルに耐える任意の適切な非導電性の非鉄材料で作られてよい。必要に応じて、誘導コイル５０２を銅の配管で形成し、温度の制御及び加熱後のコイルの急速な冷却を提供するために配管を通って冷却水が循環し得るようにしてもよい。或いは、加熱プロセスの更なる制御を可能にするために、誘導加熱装置５００は２つ以上の個別に電圧印加により作動可能な誘導コイルを含んでもよい。

動作中、電源５０４は誘導コイル５０２を通るＡＣ電流を送ることにより、誘導コイル５０２の周囲に磁界を生じる。この磁界は、金属缶等の容器における渦電流を誘導し、誘導コイル５０２と容器とが物理的に接触せずに、容器内の食品を加熱するための局所的な熱を発生する。容器の壁が加熱され、熱は容器内の製品に伝わり、対流によって製品内に熱が配分される。自動販売機を通常の電気コンセントに接続できるように、誘導加熱装置は標準的な交流１２０ボルトで動作するのが好ましい。適切な誘導加熱システムは、ニューヨーク州スコッツビル（Scottsville, New York）に所在するアメリサーム社（Ameritherm、 Inc.）から市販されている。

図４に示されるように、一実施形態では、加熱対象の容器３０は、垂直方向に直立した向きでスリーブ５０６内に配置され、誘導コイル５０２は容器３０の底部５１０又は容器３０内の製品の上部の液面５１２のいずれをも超えて延出しないようになっている。この配置により、熱が容器の内容物に効率的に伝達されることと、容器の上部及び底部の継ぎ目又は缶の中の食品の液面の上方の気体のヘッドスペースのいずれにも過剰な熱が伝達することを回避することとが、確実になる。誘導加熱中、気体は液体よりも遥かに急速に加熱されるので、これは重要である。このケースでは、ヘッドスペースを急速に加熱すると、容器の部分的な膨れ又は破裂を生じたり、顧客が容器を開けた際に、熱い気体及び/又は液体が放出されたりすることがある。

図５に模式的に示されるように、容器３０がスリーブ５０６内に配置されると、容器の底部５１０はトラップドア５２０上に載る。トラップドア５２０は、横方向に移動可能なプラットホ−ム又はスリーブ５０６の底部に近づく方向及び離れる方向に移動可能なパネルであってもよい。図５に示されているトラップドア５２０はスライドパネルであるが、トラップドア５２０は、ヒンジで取り付けられたスイングドア（図示せず）や、当該技術分野で公知の他の任意の適切な構成であってもよい。トラップドア５２０は、容器の重さを量って容器に食品が適正に充填されていることを確認するためのロードセル５２２を含むのが好ましい。容器が期待レベルまで充填されていない場合には、容器内の期待より大きいヘッドスペースを加熱すると上述の問題が生じる可能性があり、容器内の食品の質量が少ないことから、食品も過熱され得る。従って、加熱装置を電圧印加により作動する前に容器の重量を測定し、容器の重量が所定の最小値より低い場合には、その容器は加熱前に拒否される。アクチュエータ５２４がトラップドア５２０を開かせ、コントローラ７００がトラップドア１０８’を開かせる信号を送り、容器が廃棄室１１０’に排出される。このように不十分にしか充填されていない容器が販売される可能性を排除することにより、顧客満足も高められる。

必要に応じて、トラップドア５２０は、加熱中の容器の内容物を移動、振動、揺動及び攪拌させるために励起され得る圧電式等の超音波トランスデューサ５２６を含んでもよい。これにより、内容物の均一な加熱及び混合が確実になると共に、製品の構成要素の均一な分布が確実になる。

製品が所望の温度まで加熱され、トラップドア５２０が開かれると、容器３０は経路１０６へと落下し、顧客が注文した製品を取り出すことができる置き場である開口部、即ち顧客取り出し位置２４を介して顧客に分配される。経路１０６を通って移動中に、加熱された容器３０は攪拌、移動、振動又は揺動させられ、内容物が混合されると共に製品全体に熱が配分される。

容器
本発明によれば、任意の適切な容器を用いることができる。例えば、誘導加熱が用いられる場合には、容器は、導電性材料（例えば、典型的にはスチール等の金属）で製造されるか、又は、少なくとも導電性層を有するべきである。誘導加熱によって加熱された導電性材料からそこに収容されている製品に熱を容易に伝達できるように、導電性層は内容物と接触しているのが好ましい。

図４及び図６を全体的に参照し、特に図６を参照すると、本発明での使用に特に適した、誘導加熱によって加熱可能であり、上部及び底部のスナップ式キャップ又はカバー２１２及び２１４を含む容器アセンブリ２００の斜視図が示されている。上部キャップ又はカバー２１２は概ね円形であり、内壁２１８及び外壁２２０と、内壁２１８に一体に接合された床部２２２とを有する。実際には、上部スナップ式キャップ又はカバー２１２は、一体の可撓性の熱障壁材料で構成されてもよい。

端部のキャップ又はカバーには、プラスチック等の熱障壁特性を有する任意の適切な材料を用いてよい。誘導加熱による温度は華氏１４０度（約摂氏６０度）以上に近づき得る。熱障壁とは、容器３０に収容されている内容物からの熱、及びそれによって容器３０を構成している熱伝導材料に伝わる熱が実質的に遮断され、ユーザの唇が直接接触によって火傷することがないことを意味する。ユーザが容器３０から直接内容物を消費する場合には、ユーザの唇は上部スナップ式キャップ又はカバー２１２に接触する。上部キャップ又はカバー２１２及び底部キャップ又はカバー２１４の熱障壁特性は、単なる断熱特性とは区別される。断熱は、主に、容器の内容物を所望の温度に保つか、又は、少なくとも温度の損失を低減するものである。上部及び底部の端部に用いられる熱障壁材料は、ユーザが負傷し得るリスクを防止及び/又は低減する。

例示的な実施形態では、容器３０は円筒形であるのが好ましい。容器３０の上部には、気密シールを提供する蓋２２６が取り付けられる。容器３０は熱伝導性材料で作られ、磁気誘導加熱に適するように鉄で作られるのが好ましい。容器３０の基部には底部２２８が配置される。蓋２２６は引き上げ式オープナー２３０を有する。引き上げ式オープナー２３０は、蓋２２６の切り取り線のついたタブを押すことにより蓋２２６を開口させ、そこを通して内容物を注ぐことが可能になる。容器内の内容物の温度が保たれるように、容器３０の輪状の壁２３４は概ね断熱材料２３６で覆われている。容器と共に用いられる典型的な断熱材料は、ポリプロピレン、ＰＥＴ及び厚紙である。容器と共にポリプロピレンを用いるのが好ましい。

図４は、例えば液体の内容物２０２を収容している容器アセンブリ２００の断面図である。容器３０内の液体２０２の上方にはヘッドスペース２０４が設けられている。内壁２１８と外壁２２０とが出会う位置である上縁部２４０から形成された注ぎ口２３８が示されている。図示されている注ぎ口２３８は先細の側部２４２を有する（図６）。注ぎ口２３８は、容器から直接飲むことを容易にすると共に、容器から液体の内容物を注ぐことも容易にする。

図示されている容器の壁２３４は、環状の缶の縁２４６の張り出し部２４４によって底部キャップ２１４と接合している。張り出し部２４４は、底部２２８に形成された環状の溝２４８の内側にある。容器３０の底部２２８の内壁２５２にはフランジ２５０が形成されており、フランジ２５０は、張り出し部２４４の上方で径方向内側に延出し、縁２４６と係合する。底部２２８の外壁２５４は、容器を支持するための平坦な面を有する縁部２５６において内壁２５２と接合する。

容器３０は上部スナップ式キャップ又はカバー２１２を有する。内壁２１８は上部スナップ式キャップ又はカバー２１２の床部２２２と一体に形成されている。内壁２１８及び外壁２２０は縁部２４０で接合し、床部２２２の開口部２５８に隣接する注ぎ口２３８を構成する。環状の縁部２４０上の注ぎ口２３８の反対側には、注ぎ口２３８の高さより概ね低い高さまで床部２２２から隆起したリッジ２６０がある。環状の缶の縁２６４の張出部２６２は、外壁２２０の内部２２１に形成された環状溝２６６の内側にある。外壁２２０は、張出部２６２上で肩部２６８を形成する。張出部２６２の下方で径方向内側に延びるフランジ２７０は、環状の缶の縁２６４と係合し把持する。この構成により、上部スナップ式キャップ又はカバー２１２が、容器３０の縁２６４に着脱可能にスナップ式に嵌まることが確実になる。上部スナップ式キャップ又はカバー２１２を回転させることによって、該カバーを、引き上げ式オープナー２３０及び床部２２２の開口部（図示せず）の上に適切に配置されるよう移動させることもできる。リッジ２６０の下方であり且つ蓋２２６の上には、容器３０及びその内容物の熱によって上部スナップ式キャップ又はカバー２１２が加熱されるのを更に防止する断熱空間２６１が設けられ、これにより更なる熱障壁が設けられる。断熱空間は、上縁部２４０を介してつながった内壁２１８及び外壁２２０の離間によって定められる。このように、上縁部２４０と蓋２２６との間に環状の断熱空間が設けられ、これによって実質的な断熱障壁を設けることができる。所望の場合には、底部スナップ式キャップ又はカバー２１４にも同様の構成を設けてもよい。図４に示されるように、そこには非常に小さい空間２６３があるのみである。内壁２５２及び外壁２５４を下に延びるより大きい空間を設けてもよい。スナップ式キャップ又はカバー２１２は、キャップ又はカバー２１２の周辺領域を僅かに曲げ、キャップ又はカバー２１２を容器３０の蓋２２６から離れる方向に引っぱることによって、容器３０から容易に取り外すことができる。

コントローラ／センサ／出力管理／表示
本発明によれば、任意の適切な制御システムを用いることができる。

図５を参照すると、自動販売機１０の動作は、好ましくはマイクロプロセッサに基づく制御システムであるコントローラ７００によって制御される。関連するメモリ及び入出力装置を有する任意の適切なマイクロプロセッサを用いてよい。コントローラ７００は、様々なユーザ入力装置及びセンサからの入力を受け取り、製品選択、加熱及び送出機能を制御するための信号を出力する。コントローラ７００は、出力管理機能及びユーザ表示も操作する。コントローラ７００はマイクロプロセッサに基づくので、新たな製品及び特徴に合わせた柔軟且つ容易な更新を提供するよう完全にプログラム可能である。例えば、異なる食品は異なる加熱プロファイル（時間及び出力）を要することがあるが、これは容易にプログラムされ得る。

動作においては、コントローラ７００は、硬貨スロット１８、紙幣受付器２０又はクレジットカード／デビットカード／プリペイドカード／キャンパスカード読取り器２６からの信号、及び顧客が製品を選択したことを示すボタン１６からの信号を受け取る。選択された製品に対する適正な支払いが行われたことを確認し、釣銭が必要であれば釣銭返却口２２を介して釣銭を返却した後、コントローラ７００は製品選択装置を作動させ、適切な格納室から所望の製品を取り出して加熱部１０２に移送する。

コントローラ７００はマーク読取り部１１６からの信号を受け取って、選択された容器が顧客による選択と一致することを確認する。一致しない場合には、その容器は拒否される。コントローラ７００は、トラップドア１０８を開くアクチュエータ１１２に信号を送り、拒否された容器の進路を廃棄室１１０に向かうよう変える。容器が顧客の選択と一致する場合には、トラップドア１０８は閉じたままであり、容器３０は経路１０４を通って加熱部１０２へと降りる。コントローラ７００は、選択された製品のタイプに合わせて適切な加熱プロファイルを選択する。選択された製品タイプに合った適正な加熱プロファイルが適用されることを確実にするために、誘導加熱前にマークの読み取りを行わなければならない。

次に、コントローラ７００は、重量センサ（ロードセル）５２２からの入力信号を受け取る。重量が所定の最小値を超えない場合には、容器が適正に充填されていないことを示しているので、アクチュエータ５２４にトラップドア５２０を開くための信号を送ると共に、アクチュエータ１１２’にトラップドア１０８’を開くための信号を送ることによりその容器は拒否され、容器３０の進路は廃棄室１１０’に向かうよう変えられる。上述したように、充填不足の容器を加熱すると、製品の液面の上方のヘッドスペース内の空気の急速な加熱に起因して、破裂等の問題を生じる場合がある。

コントローラ７００は、加熱前の容器の温度を検出する温度センサ５３４からの入力信号も受け取る。センサは、熱電対等の任意の公知のタイプの温度センサであってよい。好ましくは、温度センサは赤外線（ＩＲ）センサである。ＩＲセンサは、熱電対とは異なり、容器との直接接触を必要としないからである。センサ５３４は、容器３０の露出された金属部分（例えば上部）に向けて配置されるべきである。温度が所定のレベルを超えている場合には、容器の加熱時間を短くするよう加熱プロファイルが調節される。或いは、温度が、食品の変質の可能性を示す第２のより高い所定のレベルを超える場合には、容器を拒否して、上述したように、廃棄室に向かうよう進路を変えてもよい。

容器が、誤った製品タイプ、充填不足、又は過熱（所望の場合には過剰充填状態も感知されてもよい）を理由として拒否された場合には、コントローラ７００は、選択機構に、適切な格納室１００から正しいタイプの交換容器を選択するよう信号を送る。

図８のフローチャートに示されるように、一実施形態では、顧客が選択した製品が品切れの場合には顧客に課金されないように、マーク、重量及び温度の読み取り、並びに必要に応じて交換容器の選択は、顧客のクレジットカード、デビットカード、プリペイドカード又はキャンパスカードに課金する前に行われる。硬貨や紙幣での取引の場合には、選択された製品が品切れの場合には、顧客に現金を払い戻すことができる。

図７のフローチャートに示されるように、適正な製品が選択されたこと及び容器が適正に充填されていることをコントローラ７００が確認したら、コントローラ７００は、例えば、冷蔵システム５２８内のコンプレッサ５２９（及び/又は当てはまる場合には格納室１００の加熱器又はヒートポンプ）といった自動販売機１０の全ての必須ではない機能をオフにし（又は起動を禁止し）、次に、誘導コイル５０２を電圧印加により作動するためのＲＦ電源５０４をオンにする。誘導加熱システム５００の電力要求とコンプレッサ５２９の電力要求とが組み合わさると、自動販売機１０が接続される電気回路の制限を超え得るので、このシーケンスは望ましい。例えば、誘導加熱システム５００は、容器に対して全出力の約１１００ワットを供給するために約１３００ワットを必要とし、一般的な交流１２０ボルト／１５アンペア回路が安全に扱うことができるのは約１５００ワットである。この制限を超えると、回路のブレーカーが落ちたりヒューズがとんだりする。コンプレッサ５２９は、特に起動時にはかなりの電流及び電力を必要とするので、過負荷を回避するために、誘導加熱装置５００が作動されている間は、コンプレッサ５２９の機能を止めるのが好ましい。コントローラ７００、照明、支払い受付器１８、２０及び２６並びにディスプレイ５３０等といった必須の機能は、あまり電力を必要とせず、常に必要なので、作動されたままであるのが好ましい。或いは、コントローラ７００は、電流センサ（図示せず）を用いて、自動販売機１０によって用いられる電力を継続的に監視し、電流引き込みが所定の制限を超える場合には、必須ではない構成要素を停止してもよい。

コイル５０２には、選択された製品の加熱プロファイルに基づき、所定の時間にわたって適切なレベルの電力が印加される。例えば、コーヒー飲料の加熱プロファイルは、全出力で約４０秒間加熱して、約華氏１４０度の所望の製品温度（大半の消費者にとって好ましい製品温度になるよう決定された温度）に達することを示す。全出力とは、９オンス（約２６６ｃｃ）のコーヒー飲料に対して約１１００ワットである。しかし、ホットチョコレートについては、４０秒間にわたって高いレベルで加熱すると、安全限界を超えた加熱となり、飲料の劣化、容器ラベルの損傷、容器の膨れや破裂、及び/又は、顧客が開けた際の熱い気体や液体の放出等を生じ得ることがわかっている。これは、コーヒー飲料と比較して、ホットチョコレートの熱伝達係数が比較的低いことに起因するものである。従って、ホットチョコレート飲料が選択されたことが検出されると、４０秒未満にわたって全出力を与え、所望の温度に達するまでより低い出力を与える、可変出力加熱プロファイルが適用される。本発明の１つの態様では、比較的高い出力レベルとは、誘導加熱装置からの熱出力が、飲料の体積９オンス（約２６６ｃｃ）当たり約７００ワット〜約１５００ワットである。例えば、全出力は約１１００ワットであって、より低い出力は全出力の所定の割合であってもよい。この方法は、ホットチョコレートの急速な加熱に起因する上述の問題を解消することが証明されている。誘導加熱コイルの場合には、印加出力は、ＲＦ電源５０４で発生されてコイル５０２に印加されるＲＦ交流電流の周波数を変えることによって制御され得る。当該技術分野で周知のように、適切な周波数は、容器の材料（例えば、スチールやアルミ）に部分的に依存する。

適切な時間が経過したら、コントローラ７００はＲＦ電源５０４をオフにすることにより、コイル５０２の動力源を断つ。加熱部１０２に温度センサ５３６を設けてもよい。コントローラ７００は、加熱中の容器の温度を検出する温度センサ５３６からの入力信号を受け取る。ここでも、温度センサ５３６は赤外線（ＩＲ）センサであってもよく、容器３０の露出された金属部分の温度を測定するよう配置されるべきである。温度が所望の最終温度を超えた場合には、コントローラ７００は、過熱を防止するために、予定された全加熱時間が経過する前にＲＦ電源５０４をオフにする。一方、容器が所望の販売温度の華氏１４０度に達していない場合には、容器が所望の温度になるのに十分な時間にわたって、ＲＦ電源５０４が再びオンにされてもよい。所望の温度に達したら、ＲＦ電源がオフにされ、コンプレッサ５２９等の必須ではないシステムが再びオンにされる。温度センサ５３４からの測定値に基づき加熱前の容器３０の温度がわかる場合には、単に正しい加熱プロファイルを選択することによって容器３０の適正な加熱を行うことができるので、温度センサ５３６はなくてもよい。

容器の加熱中、容器を振動、攪拌、揺動又は移動させてその内容物を混合し、製品のより均一な加熱及び混合を提供するために、必要に応じて設けられる圧電又は超音波トランスデューサ５２６をコントローラ７００によって起動してもよい。或いは、他の公知の電子的又は機械的振動装置を用いてもよい。

製品が所望の温度に達すると、コントローラ７００はアクチュエータ５２４にトラップドア５２０を開くための信号を送る。トラップドア５２０は矢印Ｃで示される方向に往復移動して、容器を経路１０６へと落下させ、容器は開口部２４を介して消費者に分配される。容器３０は、経路１０６を通って矢印Ｂ’で示される方向に移動中に、上述した経路１０４を通る際と同様に、振動、攪拌、揺動又は移動される。この攪拌により、容器３０の内容物が再び混合されると共に、熱がより均一に容器３０全体に配分される。加熱中に生じた任意の温点からの熱は、経路１０６を通って移動中の容器３０及びその内容物の攪拌によって、容器全体に分散される。

コントローラ７００は、格納室１００の温度も継続的に監視し、製品の所望の保存温度を維持するために冷蔵システム５２８（及び/又は加熱システム（図示せず））を制御する。

自動販売機１０は、顧客への通信（販売情報）と、消費者に対するエンターテインメント及び販売促進コンテンツとの両方を提供するための二重の機能を果たすディスプレイ５３０を含む。ディスプレイ５３０はコントローラ７００によって操作され、ＬＣＤ又は他の従来のタイプのデジタル表示装置であってよい。顧客が支払いを挿入すると、ディスプレイ５３０は製品価格及び預かった金額を示して、顧客に製品を選択するよう指示してもよい。カード読取り器２６を用いたキャッシュレスの取引についても、ディスプレイ５３０は適切な指示を提供してよい。加熱及び販売プロセスの間、ディスプレイ５３０はステータス情報を提供する（例えば製品が加熱中であることを示す）。ディスプレイ５３０は、完了したプロセスの割合及び/又は残りのプロセスの割合を示す棒グラフタイプの表示５３２によって、プロセスの進行を示すのが好ましい。加熱して熱い飲料を分配するプロセスは例えば約４５秒かかり、これは自動販売機が冷たい飲料やスナック食品を分配する際にかかる時間よりかなり長く、顧客は自分の食品の注文のステータスに関する情報を歓迎するので、こうすることが望ましい。

製品選択と分配との間には、製品の加熱に要する時間に起因する時間遅延があるため、その時間を用いて、消費者に対するエンターテインメントコンテンツを表示することも可能であり、望ましい。任意のタイプのグラフィックや映像エンターテインメントコンテンツが表示されてよい。更に、宣伝及び販売促進材料やブランドロゴを表示することができる。必要に応じて、視覚的表示に音楽やその他の音声コンテンツが伴うように、前面１４にスピーカー（図示せず）を含むこともできる。エンターテインメントや販売促進の表示中に、棒グラフ５３２が見えていてもよく、又は、情報表示がエンターテインメント/販売促進の表示と周期的に入れ替わってもよい。加熱プロセスが完了したら、ディスプレイ５３０はそのことを示すと共に、「お召し上がり下さい−ありがとうございました！」「お召し上がりになる食品はとても熱いので御注意ください！」等のメッセージを表示してもよく、装置のアイドリング時にはブランドロゴや宣伝メッセージを表示してもよい。

本発明を特定の好ましい実施形態に関して説明したが、当業者にはわかるように、本発明には多くの変更、変形及び再構成が可能であり、そのような変更、変形及び再構成は添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されることを理解されたい。

本発明の例示的な自動販売機の斜視図。 図１の自動販売機の全体的な動作のフローチャート。 図１の自動販売機で用いられる誘導加熱装置の斜視図。 図３の誘導加熱装置の断面図。 図１の自動販売機の主要構成要素を示す模式図。 本発明のマークを有する食品容器及びマーク読み取り器の斜視図。 図１の自動販売機の出力管理機能のフローチャート。 図１の自動販売機のマーク、重量及び温度感知機能のフローチャート。

符号の説明

１０ 自動販売機
１８、２０、２６ 支払い受付器
２４ 取り出し口
３０ 容器
１００ 格納室
１１６ マーク読取り部
１０２ 加熱部
１０４ 経路
１０６ 経路
１０８ トラップドア
１１０ 廃棄室（保留室）
１１６ マーク読取り部
１１８ マーク読取り器
１２０ マーク
２０４ ヘッドスペース
５００ 誘導加熱装置
５０２ 誘導コイル
５０４ ＲＦ電源
５０６ スリーブ
５２０ トラップドア
５２２ 重量センサ
５２６ 超音波トランスデューサ
５２８ 冷却システム
５２９ コンプレッサ
５３０ ディスプレイ
５３４ 温度センサ
５３６ 温度センサ
７００ コントローラ

Claims (21)

1. 収容している食品のタイプに関する情報を提供するためのマークを有する各容器に収容された複数のタイプの食品を、自動販売機内の指定された格納領域に格納する工程と、
   前記食品の選択を受け付ける工程と、
   前記食品の選択に応答して、該食品の選択に対応する食品についての前記指定された格納領域に対応する格納領域から、選択された容器を提供する工程と、
   前記選択された容器上の前記マークを読み取り、該選択された容器上のマークが、前記受け付けた食品の選択に対応するか否かを判定する工程と、
   前記選択された容器上の前記マークが前記受け付けた食品の選択に対応する場合には、前記選択された容器及び該容器に収容された前記食品を前記自動販売機内に収容された加熱装置で加熱し、該加熱された選択された容器を経路を通って顧客取り出し領域へ移送する工程と、
   前記選択された容器上の前記マークが前記受け付けた食品の選択に対応しない場合には、前記選択された容器が保留室に向かうように前記経路を変更し、該選択された容器を前記保留室に送出する工程と、
   を備えることを特徴とする自動販売機における食品加熱方法。
2. 前記加熱工程が誘導加熱を含むことを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
3. 前記選択された容器上の前記マークが前記受け付けた食品の選択に対応しない場合には、前記選択された食品タイプの格納領域に対応する格納領域から交換容器を選択し、該交換容器上の前記マークを読み取り、該交換容器上のマークが、前記受け付けた食品の選択に対応するか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
4. 前記加熱工程が、前記選択された食品のタイプのための所定の加熱プロファイルの使用を含むことを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
5. 前記所定の加熱プロファイルに従って加熱することにより、前記選択された容器内の前記食品が約４５秒以下で周囲温度から約華氏１４０度（約摂氏６０度）まで加熱されることを特徴とする請求項４記載の食品加熱方法。
6. 前記選択された食品が、水の比熱とほぼ等しい比熱を有することを特徴とする請求項４記載の食品加熱方法。
7. 前記選択された食品がコーヒー飲料であることを特徴とする請求項６記載の食品加熱方法。
8. 前記選択された食品が、水の比熱より低い比熱を有することを特徴とする請求項４記載の食品加熱方法。
9. 前記選択された食品が、ホットチョコレートであることを特徴とする請求項８記載の食品加熱方法。
10. 前記加熱工程の前に、前記選択された容器の重さを量って前記選択された容器の感知された重量を供給する工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
11. 前記容器の前記感知された重量が予め選択された重量より低い場合には、該選択された容器の経路を保留室に向かうように変更することを特徴とする請求項１０記載の食品加熱方法。
12. 前記選択された容器の経路が保留室に向かうように変更された場合に、前記選択された食品タイプの格納領域に対応する格納領域から交換容器を選択する工程を更に備えることを特徴とする請求項１１記載の食品加熱方法。
13. 前記加熱工程が、前記選択された容器の前記感知された重量に基づき、該容器及び該容器に収容された食品を加熱することを特徴とする請求項１０記載の食品加熱方法。
14. 前記加熱工程の前に、前記選択された容器の温度を感知する工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
15. 前記加熱工程の間に、前記選択された容器の温度を感知する工程を更に備えることを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
16. 前記選択された容器の温度を感知する前記工程によって所定の温度が感知されたら、前記加熱工程を終わらせる工程を更に備えることを特徴とする請求項１５記載の食品加熱方法。
17. 前記容器がラベルを含み、前記マークが該ラベルの色で構成されることを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
18. 前記ラベルの背景色が前記マークを構成することを特徴とする請求項１７記載の食品加熱方法。
19. 前記マークが、機械可読マークを含み、前記マークの読み取りが該機械可読マークの機械読み取りを含むことを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
20. 前記格納する工程が、前記格納された容器の周囲における前記格納領域の温度を調整するためのヒートポンプを使用して、該格納領域の温度を前記容器内の食品の劣化を低減する所定の温度範囲に保持することを含み、前記ヒートポンプが、前記格納領域の温度を上下するために使用されることを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。
21. 先に選択された容器が前記保留室へ向かった場合、次に選択された容器が前記顧客取り出し領域へ向かうように前記経路を変更する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の食品加熱方法。

Images