JP4746935B2 - 粉末原料供給装置 - Google Patents

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Description

この発明は、粉末原料供給装置に係り、特に、飲料を供給する飲料供給機等に搭載される粉末原料供給装置に関する。
飲料を供給する飲料供給機などには粉末原料供給装置が搭載されており、この粉末原料供給装置から供給されたお茶やコーヒーなどの粉末原料を水やお湯などと混合して飲料を調製する構成になっている。このような粉末原料供給装置が特許文献1に記載されており、その構成を図13に示す。収納容器12の下部に、モータにより回転駆動されるスクリュー13が配置されている。このスクリュー13の一端が、収納容器12の前面下部に取り付けられたパウダーガイド14内に挿入されている。この挿入された部分のスクリュー13の先端に、粉末原料11を粉砕する粉放出ガイド羽根16が固定されている。粉放出ガイド羽根16は扇状の4枚の羽根部を有しており、それぞれの羽根部の間に形成された隙間から粉末原料11が放出されると共に、羽根部の回転方向前側の端部には、粉末原料11を切削するカッターであるテーパー部が形成されている。また粉放出ガイド羽根16は、放出口部15へ搬送される粉末原料11の搬送量と大きく異ならない放出量を確保できる大きさを有している。また、収納容器12において粉末原料11のアーチングの発生を防止するために、攪拌機17と補助攪拌部18が設けられている。このような構成により、粉末原料を粉状に安定して定量放出することができる。
特開2004−89441号公報
しかしながら、特許文献1に記載される粉末原料供給装置において、アーチングの発生を防止する効果は、攪拌機17の弾性部材17aの弾性力によって決定されるが、(1)粉末原料11が微粉末であって、圧密によって固着したとき、(2)長時間未使用の状態が続いて、収納容器12内で粉末原料11が固着したとき、(3)粉末原料11が微粉末であって、吸湿して固着したとき、(4)上記(1)〜(3)が複雑に絡み合って、相乗効果として収納容器12内で粉末原料11が固着したときには、その機能が有効に働かない場合がある。その場合、収納容器12内で粉末原料11のアーチングが発生し、粉末原料11の放出不具合が発生するといった問題点があった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、粉末原料を円滑に放出できる粉末原料供給装置を提供することを目的とする。
スクリューによって収納容器内の粉末原料を放出する粉末原料供給装置において、粉末原料供給装置は、スクリューと噛み合い、スクリューの回転によって回転するギヤと、ギヤの回転に連動して回転する攪拌部材とを備え、攪拌部材は、収納容器の内壁に接する接触面を有し、接触面は、攪拌部材が回転する際に、内壁上を移動することを特徴とする。
攪拌部材は、内壁から離間するように延びると共に前記内壁に対して鈍角の角度をなす傾斜面を備え、傾斜面は、攪拌部材の回転方向に面するようにしてもよい。
ギヤには、板状の攪拌羽根が設けられ、攪拌羽根は、攪拌羽根の延長面がギヤの回転軸と交差しない角度で設けてもよい。
この発明によれば、攪拌部材が収納容器内における粉末原料のアーチングの発生を防ぐと共に収納容器内壁への粉末原料の付着を低減するので、粉末原料を円滑に放出することができる。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1〜3のそれぞれに、この発明の実施の形態1に係る粉末原料供給装置の側面断面図、平面図、及び正面断面図を示す。粉末原料供給装置20は、図示しない飲料供給機に搭載されている。粉末原料供給装置20は、粉末状のお茶やコーヒーなどの粉末原料を収納するための収納容器22を備えている。収納容器22は、収納容器22の前側及び後側に設けられて鉛直下向きに延びる側面部22a,22bと、側面部22a,22bの下端に接続された円弧面状の下り勾配を有する底面部22c,22dと、底面部22c,22dの下端に接続されて鉛直下向きに延びる連通部22e,22fと、収納容器の側面側に設けられて鉛直下向きに延びる側面部22g,22hと、側面部22g,22hの下端に接続されて下り勾配を有する底面部22i,22jとを備えている。ここで、側面部22a,22b,22g,22hは、収納容器22の内壁を構成する。収納容器22の上部には、収納容器22の断面よりも面積の大きい開口21cを有する投入部21が設けられている。投入部21の前側及び後側の内壁面には、傾斜面21a及び21bが形成されている。また、収納容器22の下部には、連通部22e,22f及び底面部22i,22jの下端に接続することにより収納容器22の内部と連通する筒状のパウダーガイド24が設けられている。パウダーガイド24の先端には、キャップ27が取り付けられている。パウダーガイド24の内部には、円柱状の軸23aの外周面に螺旋状の突起23bが形成されたスクリュー23が配置されている。スクリュー23は、図示しないモータにより回転駆動されるようになっている。スクリュー23の先端にはブレード26が設けられており、スクリュー23と共に回転するようになっている。ブレード26はキャップ27よりも僅かに外側に位置している。
収納容器22の内部には、周囲に複数の歯30aを有した円盤状のギヤ30が設けられている。ギヤ30には、ギヤ30の中心を貫通するように円柱状の回転軸31が固定して設けられている。回転軸31の両端部は一部分が切り欠かれており、切り欠かれた部分の断面は、一部が欠けた円形となっている。後述するように、回転軸31の両端は、攪拌アーム32が設けられると共に側面部22g,22hに回転可能に取り付けられている。ギヤ30の複数の歯30aは、スクリュー23の突起23bと噛み合っている。また、ギヤ30を、複数の歯30aと底面部22c,22dとの間にわずかの隙間があくように設けることにより、ギヤ30が側面22g,22h方向へ倒れるのを防ぐようになっている。
図4(a)に攪拌アーム32の平面図を、図4(b)に攪拌アーム32の側面図を示す。攪拌アーム32は、回転軸31の端部を挿入する穴33bが形成された円筒形状の取付部33と、一端が取付部33に接続すると共に他端が互いに反対方向に延びる2本のアーム部34と、一端がアーム部34の他端に接続されると共に他端がアーム部34に対して鈍角の角度θをなすように延びる連結部35と、一端が連結部35の他端に接続されると共に他端がアーム部34に対してほぼ垂直となるように延びる平板状の攪拌部36とを備えている。ここで角度θとは、側面部22g,22hと底面部22i,22j(図2及び3参照)とがなす角度である。また、穴33bの形状は、一部分が切り欠かれた回転軸31の端部の断面に対応した形状となっており、回転軸31が取付部33に対して固定されるようになっている。図4(c)に示されるように、アーム部34の断面はL字形状になっている。ただし、L字形状の断面の向きは、2本のアーム部34のそれぞれにおいて反対になるように形成されている。すなわち、後述するように攪拌アーム32がギヤ30に連動して回転する際に、いずれのアーム部34における平板面34cと突出面34bとが、攪拌アーム32の回転方向に面するようになっている。尚、連結部35も断面がL字形状になっており、突出面35bと平板面35cとを有している。突出面34b及び35bと平板面34c及び35cとはそれぞれ連続して形成されており、アーム部34及び連結部35の断面は連続したL字形状になっている。また、平板面34c及び35cと攪拌部36とは、連続した平板となっている。
図1〜3に示されるように、回転軸31の両端は、攪拌アーム32の取付部33に形成された穴33bに挿入されて攪拌アーム32に対して固定されると共に、側面部22g,22hを貫通して側面部22g,22hの外側からねじ39によって回転可能に取り付けられている。これにより、ギヤ30と共に回転軸31が回転すると、攪拌アーム32も回転するようになっている。すなわち、攪拌アーム32は、ギヤ30に連動して回転するようになっている。また、回転軸31の両端に固定された攪拌アーム32は、一方が鉛直方向に延びるような配置のときは他方は水平方向に延びる配置となるように、一方が他方に対して90°ずれた配置となり、かつ取付部33の表面部33aとアーム部34の表面部34aとが収納容器22の側面部22g,22hに接している。ここで、表面部34aは接触面を構成する。さらに、攪拌アーム32の両端にある攪拌部36間の長さはギヤ30の直径とほぼ等しいので、攪拌部36と底面部22c,22dとの間にわずかの隙間を有しながら、攪拌アーム32は回転するようになっている。また、攪拌アーム32は、連結部35の表面部35aと底面部22i,22jとの間にわずかの隙間を有しながら回転するようにもなっている。ただし、攪拌部36と底面部22c,22dとが接触しながら攪拌アーム32を回転させるようにしてもよいし、表面部35aと底面部22i,22jとが接触しながら攪拌アーム32を回転させるようにしてもよい。
次に、この実施の形態1に係る粉末原料供給装置の動作を、図1〜3に基づいて説明する。
お茶やコーヒーなどの粉末原料を、開口21cから投入部21内へ投入する。投入部21内へ投入された粉末原料は、直接収納容器22内に、あるいは傾斜面21a,21bを滑り落ちて収納容器22内に収納される。収納容器22内に収納された粉末原料を放出するために図示しないモータを始動すると、スクリュー23が矢印Aのように回転する。すると、スクリュー23の螺旋状の突起23bと噛み合うギヤ30の歯30aが突起23bに沿って移動することにより、ギヤ30は矢印Bの方向に回転する。ギヤ30が回転すると回転軸31も回転するので、攪拌アーム32もギヤ30と同じ方向に回転する。ギヤ30及び攪拌アーム32の回転により、攪拌部36が粉末原料を攪拌するので、収納容器22内において粉末原料のアーチングの発生が防止される。
収納容器22内の粉末原料は、その自重によりパウダーガイド24内に移動する。パウダーガイド24内に移動した粉末原料は、スクリュー23の回転により突起23bに沿ってブレード26に向かって移動する。スクリュー23の回転に伴ってブレード26も回転しているので、ブレード26付近まで移動した粉末原料は、ブレード26の回転によってパウダーガイド24の外部に放出される。放出された粉末原料に水またはお湯が注がれることにより、粉末原料に応じた飲料水が製造される。
収納容器22内の粉末原料が少なくなると、粉末原料は底面部22c,22d,22i,22jに残留したり、側面部22a,22b,22g,22hに付着したりするため、自重でパウダーガイド24へ移動しにくくなる。しかしながら、攪拌アーム32は、攪拌部36と底面部22c,22dとの間にわずかの隙間を有するようにして回転するので、底面部22dに残留する粉末原料は、攪拌部36によってパウダーガイド24内へ払い落とされる。一方、底面部22cに残留する粉末原料は、攪拌アーム32が回転する際に攪拌部36上に掻き取られ、攪拌アーム32の回転途中で攪拌部36からパウダーガイド24または底面部22dにすべり落ちる。このようにして、底面部22c,22dに残留した粉末原料は、パウダーガイド24へ移動する。
また、攪拌アーム32が回転する際に、表面部34aが側面部22g,22h上を移動することにより、アーム部34の突出面34bが側面部22g,22hに付着した粉末原料を掻き取る。さらに、表面部35aと底面部22i,22jとの間にわずかの隙間を有しながら攪拌アーム32が回転することにより、連結部35の突出面35bが底面部22i,22jに残留した粉末原料を掻き取る。掻き取られた粉末原料は突出面34b,35b及び平板面34c,35c上に集められ、攪拌アーム32の回転途中で突出面34b,35b及び平板面34c,35cからパウダーガイド24または底面部22dにすべり落ちる。このようにして、側面部22g,22hに付着した粉末原料及び底面部22i,22jに残留した粉末原料は、パウダーガイド24へ移動する。
このように、攪拌アーム32が回転することにより攪拌部36が収納容器22内の粉末原料を攪拌するので、収納容器22内で粉末原料のアーチングが発生するのを防止できる。粉末原料の放出動作が長期間行われないために、収納容器22内で粉末原料のアーチングが発生したときでも、攪拌部36による粉末原料の攪拌によって、アーチングを解消することができる。また、攪拌アーム32は表面部34aを側面部22g,22hに接しさせながら回転すると共に、表面部35aと底面部22i,22jとの間にわずかの隙間を有しながら回転するので、収納容器22の側面部22g,22hに付着した粉末原料及び底面部22i,22jに残留した粉末原料を突出面34b,35bによって掻き取ることができる。さらに、攪拌アーム32は、攪拌部36と底面部22c,22dとの間にわずかの隙間を有するように回転するので、底面部22c,22dに残留した粉末原料をパウダーガイド24内へ払い落とすことができる。したがって、収納容器22内に残留する粉末原料を低減すると共に粉末原料を円滑に放出することができる。
尚、図5は、実施の形態1における攪拌アーム32とは別の形態の攪拌アーム41を備えた粉末原料供給装置40を示す。攪拌アーム41は、一端がギヤ30に接続されたL字形状を有しており、ギヤ30の両面において、回転軸31に対して対称な位置に2つずつ設けられている。尚、ギヤ30の両面に設けられた攪拌アーム41同士は、実施の形態1と同様に、一方が他方に対して90°ずれた配置となっている。ギヤ30から水平方向に延びる部分に対して垂直な部分は、側面部22g,22hに接するようになっている。攪拌部材として、このような攪拌アームを使用しても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
また、図6は、実施の形態1に対し、ギヤ30に攪拌羽根51を設けた粉末原料供給装置50を示す。ギヤ30には、円周方向に対して等間隔に、矩形で平板状の4つの攪拌羽根51が設けられている。図6には示されていないが、ギヤ30の反対側の面にも、同じ位置に攪拌羽根51が設けられている。攪拌アーム32が回転する際に、攪拌羽根51は収納容器22内の粉末原料を攪拌するので、実施の形態1に比べて粉末原料の攪拌効果が高くなり、粉末原料のアーチングが発生するのを防止する効果を高めることができる。尚、攪拌羽根51の個数及び取り付け位置については、図6の記載に限定するものではなく、適宜変更することができる。
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2に係る粉末原料供給装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図1〜4の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態2に係る粉末原料供給装置は、実施の形態1に対して、攪拌アーム32の形状を変更したものである。
実施の形態2における攪拌アーム132の形状を図7に示す。図7(a)は攪拌アーム132の側面図であり、図7(b)は攪拌アーム132の平面図である。実施の形態1と同様に、攪拌アーム132は、取付部133と、2本のアーム部134と、2つの連結部135と、2つの平板状の攪拌部136とを備えている。
図7(b)及び図8に示されるように、取付部133は、回転軸31を挿入する穴133bが形成された円錐台形状を有している。また、図7(a)及び図8に示されるように、取付部133の表面部133aには、螺旋状の溝138が形成されている。
また、図7(c)及び(d)に示されるように、アーム部134の断面は直角三角形の形状となっている。2つのアーム部134において、断面の直角三角形の斜辺に相当する傾斜面134dが、互いに反対向きになるようになっている。すなわち、傾斜面134dは、側面部22g,22h(図1〜3参照)から離間するように延びると共に側面部22g,22hに対して鈍角の角度αをなし、攪拌アーム132が回転する際に、攪拌アーム132の回転方向に面するようになっている。さらに、攪拌アーム132が回転する際、アーム部134の表面部134aは側面部22g,22h上を移動するようになっている。ここで、表面部134aは、接触面を構成する。
攪拌部136は、実施の形態1と同様に平板状であるため、攪拌部136とアーム部134との間に位置する連結部135は、アーム部134から攪拌部136に向かう傾斜面135dを有している。その他の構成については、実施の形態1と同じである。
このように、アーム部134の断面が直角三角形の形状を有し、直角三角形の斜辺に相当する傾斜面134dが、攪拌アーム132の回転方向に面するようになっているので、側面部22g,22hに付着した粉末原料は、傾斜面134dによって掻き取られた後、傾斜面134dを滑り落ちるようにして側面部22g,22hから離間してパウダーガイド24内へ、または底面部22c,22dへ移動させることができる。すなわち、掻き取られた粉末原料が再び側面部22g,22hに付着するのを防止できる。また、表面部133aに螺旋状の溝138が形成されていることにより、表面部133aと側面部22g,22hとの隙間に入り込んだ粉末原料は、攪拌アーム132の回転によって溝138に沿って移動するので、表面部133aと側面部22g,22hとの隙間の外部に排出することができる。さらに、表面部133aと側面部22g,22hとの隙間に入り込んだ粉末原料を溝138によって排出するので、ねじ穴39a(図3参照)から収納容器22(図1〜3参照)の外部へ粉末原料が漏れ出るのを防止できる。したがって、側面部22g,22hへの粉末原料の付着をさらに低減することができる。
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3に係る粉末原料供給装置について説明する。この実施の形態3に係る粉末原料供給装置は、実施の形態1に対して、ギヤ30に攪拌羽根を付加したものである。
図9〜11のそれぞれに、粉末原料供給装置60の側面断面図、平面図、及び正面断面図を示す。ギヤ30の両面には、平板状の攪拌羽根61が2つずつ設けられている。ギヤ30のそれぞれの面に設けられた2つの攪拌羽根61は、回転軸31に対して対称となるように配置されている。それぞれの攪拌羽根61は、一端がギヤ30の歯30aの先端に位置すると共に、他端がギヤ30の中心側に位置するように設けられている。また、攪拌羽根61は、攪拌羽根61の一端と他端とを結ぶ平面61aの他端側の延長面62が回転軸31と交差しない角度で設けられている。
その他の構成について、ギヤ30に4つの扇形状の穴30bが形成されていること以外は、実施の形態1と同じである。
次に、実施の形態3に係る粉末原料供給装置の動作を説明する。粉末原料供給装置60への粉末原料の投入及び粉末原料の放出動作については、実施の形態1と同じである。尚、ギヤ30には扇形状の穴30bが4つ形成されているので、攪拌部36及び攪拌羽根61によって攪拌される粉末原料は、これらの穴を介して移動することができるので、実施の形態2に比べて粉末原料の攪拌効率が上昇する。
収納容器22内の粉末原料が少なくなったときには、攪拌部36の他に攪拌羽根61により、底面部22c,22dに残留する粉末原料がパウダーガイド24内に移動される。この動作を、図12に基づいて説明する。
攪拌羽根61の一端はギヤ30の歯30aの先端に位置しているので、攪拌羽根61の一端と底面部22c,22dとの間にわずかの隙間を有しながら、ギヤ30が回転する。このため、底面部22dに残留する粉末原料は攪拌羽根61によってパウダーガイド24へ払い落とされる。一方、底面部22cに残留する粉末原料は、図12(a)に示されるように、攪拌羽根61上に集められ、攪拌羽根61上に粉末原料の山63が形成される。底面部22cに残留する粉末原料を攪拌羽根61上に集めた後、ギヤ30の回転(矢印B)によって、粉末原料の山63が上方へリフトされる(図12(b))。さらにギヤ30が矢印Bの方向に回転すると、図12(c)に示されるように、粉末原料の山63が攪拌羽根61からすべり落ちる(矢印C)。攪拌羽根61から滑り落ちた粉末原料の山63は、矢印Dのように直接パウダーガイド24(図9参照)内へ落下するか、あるいは底面部22dに落下した後、パウダーガイド24へ払い落とされる。
尚、攪拌羽根61の一端と他端とを結ぶ平面61aの他端側の延長面62は回転軸31と交差しないので、攪拌羽根61から滑り落ちた粉末原料の山63が回転軸31に衝突して分散することはない。また、ギヤ30のそれぞれの面に、回転軸31に対して対称となるように2つの攪拌羽根61が設けられているので、攪拌羽根61から滑り落ちた粉末原料の山63が他の攪拌羽根61に衝突して分散することもない。したがって、攪拌羽根61から滑り落ちた粉末原料の山63は、効率よくパウダーガイド24内へ移動する。
このように、回転軸31に対して対称となるように2つずつの平板状の攪拌羽根61をギヤ30の両面に設け、攪拌羽根61は、延長面62が回転軸31と交差しない角度で設けられているので、底面部22cに残留した粉末原料を攪拌羽根61上に集めた後、回転軸31または他の攪拌羽根61に衝突することなく、粉末原料をパウダーガイド24内または底面部22d上に落下させることができる。すなわち、底面部22c,22dに残留した粉末原料を効率よくパウダーガイド24内へ移動させることができる。
また、ギヤ30に扇形状の穴30bを4つ形成したので、攪拌部36及び攪拌羽根61によって攪拌される粉末原料は、これらの穴を通って移動することができるので、粉末原料の攪拌効率を上昇することができ、これにより粉末原料のアーチングの発生を防止する効果を高めることができる。
実施の形態1〜3において、2つの攪拌アーム32は、一方が他方に対して90°ずれた配置となっているが、これに限定するものではない。互いに同じ向きに配置してもよいし、任意の角度でずらして配置してもよい。
この発明の実施の形態1に係る粉末原料供給装置の側面断面図である。 実施の形態1に係る粉末原料供給装置の平面図である。 実施の形態1に係る粉末原料供給装置の正面断面図である。 実施の形態1に係る粉末原料供給装置に使用される攪拌アームの形状を表す図である。 実施の形態1に係る粉末原料供給装置の別の形態を表す正面断面図である。 実施の形態1に係る粉末原料供給装置のさらに別の形態を表す側面断面図である。 実施の形態2に係る粉末原料供給装置に使用される攪拌アームの形状を表す図である。 図7(a)のVIII−VIII線に沿った断面図である。 実施の形態3に係る粉末原料供給装置の側面断面図である。 実施の形態3に係る粉末原料供給装置の平面図である。 実施の形態3に係る粉末原料供給装置の正面断面図である。 実施の形態3に係る粉末原料供給装置の動作を説明するための図である。 従来の粉末原料供給装置の側面断面図である。
符号の説明
20,40,50,60 粉末原料供給装置、22 収納容器、22a,22b 側面部(内壁)、22g,22h 側面部(内壁)、23 スクリュー、 30 ギヤ、31 回転軸、32,41,132 攪拌アーム(攪拌部材)、34a,134a 表面部(接触面)、34d,134d 傾斜面、36 攪拌部、61 攪拌羽根、62 延長面。

Claims (3)

  1. スクリューによって収納容器内の粉末原料を放出する粉末原料供給装置において、
    前記粉末原料供給装置は、
    前記スクリューと噛み合い、前記スクリューの回転によって回転するギヤと、
    前記ギヤの回転に連動して回転する攪拌部材と
    を備え、
    前記攪拌部材は、前記収納容器の内壁に接する接触面を有し、
    前記接触面は、前記攪拌部材が回転する際に、前記内壁上を移動することを特徴とする粉末原料供給装置。
  2. 前記攪拌部材は、前記内壁から離間するように延びると共に前記内壁に対して鈍角の角度をなす傾斜面を備え、
    前記傾斜面は、前記攪拌部材の回転方向に面することを特徴とする請求項1に記載の粉末原料供給装置。
  3. 前記ギヤには、板状の攪拌羽根が設けられ、
    前記攪拌羽根は、前記攪拌羽根の延長面が前記ギヤの回転軸と交差しない角度で設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の粉末原料供給装置。
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