JP5169230B2

JP5169230B2 - カップ式自動販売機の攪拌具

Info

Publication number: JP5169230B2
Application number: JP2008002297A
Authority: JP
Inventors: 洋平西川; 修井上; 博史吉元
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: JP2009163622A

Description

本発明は、カップ式自動販売機の攪拌具に関し、特に、カップ式自動販売機におけるホイップクリームの泡立て生成に適した攪拌具に関するものである。

近年、コーヒー飲料などを販売するカップ式自動販売機において、コーヒーの上に泡立ったホイップクリーム（フォーミングクリーム）を載せたカプチーノ、カフェラテなどのコーヒー飲料が販売されるようになってきている。こうした泡立ったホイップクリームを生成する攪拌具として、コイル形状に巻回された線材を円環状に形成したインペラを備える攪拌具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示される攪拌具は、カップ内で原料の攪拌を行うカップミキシングシステム（ＣＭＳ）で用いられるものであり、クリームパウダーと湯などの原料が入れられたカップ内にインペラを挿入して回転させ、コイルの間隙が空気を液中に取り込むことで、泡立ったホイップクリームを生成するものである。

一方、カップミキシングシステム（ＣＭＳ）において、羽根車式のインペラをカップ内で回転させ、流れを起こすことで原料の攪拌を行う攪拌具が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３３４３７４号公報特開２００２−２４５５３７号公報

ところで、上記の特許文献１の攪拌具のインペラは、攪拌軸の軸心に対してインペラの重量がアンバランスになるように取り付けられており、回転時のインペラに芯ブレによる小さな揺動（振動）を与えることでホイップクリームを泡立てるようになっている。このため、特許文献１の攪拌具のインペラは、回転数を上げてブレを大きくするとカップ内壁に当たって壁を削るおそれがあり、高速回転での攪拌に適さない。

また、上記の特許文献１の攪拌具のインペラは、間隙を有してコイル形状に巻回された線材を円環状に形成する複雑な構造をしていることから、製造時における寸法安定性を確保し難く、これを工業生産することは容易ではない。また、空気を巻き込むためのコイルの小さな間隙に原料が詰まって留まりやすい構造となっている。このため、攪拌終了後のインペラ洗浄の際に、これをきれいに洗い流すことは難しい。

一方、上記の特許文献２の攪拌具のインペラは、流れを起こすことで原料を攪拌することはできるが、空気を液中に取り込むことは難しく、泡立ったホイップクリームを生成することは困難である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、泡立ったホイップクリームを生成することができる簡素な構成であって、高速回転での攪拌に適し、しかも容易に洗浄することができるカップ式自動販売機の攪拌具を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係るカップ式自動販売機の攪拌具は、原料が入れられたカップの中で回転させることにより前記原料の攪拌を行うカップ式自動販売機の攪拌具であって、攪拌軸と、前記攪拌軸に連結された攪拌用インペラとからなり、前記インペラはブロック状であって下方に向かって広がる略円錐台形状をなし、回転軸心から偏心した位置に、回転時に前記インペラの上側の空気を前記原料中に取り込むための上下貫通孔を有し、前記インペラの下側には、下方向に突出するリブが形成され、前記リブは回転軸から放射状に延出して設けられ、回転時に前記リブが前記上下貫通孔から前記原料中に入り込んだ空気を横切ってこの空気を粉砕して細かな気泡を生成可能であることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係るカップ式自動販売機の攪拌具は、上述した請求項１において、前記上下貫通孔は、回転方向に等間隔に複数配置されることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係るカップ式自動販売機の攪拌具は、上述した請求項１または請求項２において、前記上下貫通孔の内周面は、下方に向かって径が拡がるラッパ状に形成されることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係るカップ式自動販売機の攪拌具は、上述した請求項１から３のいずれか一項において、前記インペラは、一体成形品として形成されることを特徴とする。

本発明に係るカップ式自動販売機の攪拌具によれば、インペラの回転軸心から偏心した位置に上下貫通孔を有することから、回転時に伴う遠心力による液の流動によって空気を上下貫通孔を通じて原料液中に取り込むと同時に、取り込んだ気泡と原料液とを回転攪拌するので、泡立ったホイップクリームを生成することができる。

さらに、インペラ表面形状を下方に向かって広がる略円錐台形状とすることにより、インペラを洗浄する際の洗浄液がインペラ表面に沿って回り込み易くなるとともに、表面に付着しようとする液を下方に流れ落ち易くするので、インペラを容易に洗浄することができる。

また、インペラの底面の下向きのリブが、回転時に遠心方向斜め下に向かう流れを起こすので、比較的溶解しにくいカップ底縁にある原料も攪拌することができる。

また、インペラを一体成形品とすることにより、インペラを安定的に高速回転させることができるので、より短時間でホイップクリームを泡立てることができる。また、一体成形品であることから、インペラの製造をより容易に行うことができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るカップ式自動販売機の攪拌具の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る攪拌具が用いられたカップ式自動販売機の概略構成図である。図２は攪拌具の概略側面図であり、図３は攪拌具の概略平面図である。

図１に示すように、本発明に係る攪拌具の攪拌用インペラ１０が適用されるカップ式自動販売機１００は、コーヒー生成部１２と、副原料供給部１４と、ホイップクリーム生成部１６と、給湯部１８と、カップ収納部２０と、調理ステーション２２と、カップ搬送部２４と、制御部２６とを有している。

コーヒー生成部１２は、コーヒー原料と湯とでコーヒー液を抽出生成するためのものであり、副原料供給部１４は、コーヒーの味覚を増すために添加される副原料を供給する。また、ホイップクリーム生成部１６は、副原料の食品を攪拌するとともにクリームパウダーをホイップクリームにする。給湯部１８は、コーヒー生成部１２およびホイップクリーム生成部１６に給湯する。

カップ搬送部２４は、カップ収納部２０から１個のカップＣを切り離してこれを副原料供給部１４と調理ステーション２２とに搬送する。制御部２６は、コーヒー生成部１２、副原料供給部１４、ホイップクリーム生成部１６、給湯部１８、カップ収納部２０およびカップ搬送部２４の動作を制御する。

ホイップクリーム生成部１６は、攪拌モータ３２により回転され剛性を有する攪拌軸２８と、この攪拌軸２８の下端に設けられ、クリームパウダーとパウダー調理湯などからなる原料液を攪拌するインペラ１０と、このインペラ１０を昇降させる昇降機構３０とを有している。

インペラ１０の回転は、攪拌モータ３２を制御して行われ、インペラ１０の昇降と位置決めは、予め条件出しを行って設置された昇降機構３０の昇降モータ３０ａの回転を制御して行われる。これらの制御は制御部２６によりなされる。

この構成において、飲料購入者によりカップ式自動販売機に硬貨が投入され飲料が選択されると、制御部２６の制御によりカップ搬送部２４が作動し、カップ収納部２０から１個のカップＣを切り離してこれを副原料供給部１４の下方へ搬送し、カップＣにクリームパウダー、砂糖等の副原料を投入する。

次いで、制御部２６は、カップＣを調理ステーション２２に搬送し、カップＣに給湯部１８からパウダー調理湯を給湯するとともに、ホイップクリーム生成部１６の攪拌軸２８を昇降機構３０により下降させて、攪拌軸２８の下端のインペラ１０をカップＣ内の略中央に配置するように制御し、攪拌軸２８を攪拌モータ３２で回転させることでインペラ１０を回す。こうすることにより、インペラ１０は、カップＣ内の原料液を攪拌する。なお、コーヒー生成部１２により抽出されたコーヒー液は、カップＣ内にホイップクリームを生成した後、調理ステーション２２に置かれたカップＣ内に注入される。

インペラ１０は、図２に示すように、下方に向かって広がる略円錐台形状を有する樹脂によるブロック状の一体成形品であり、上下方向に延びた剛体からなる攪拌軸２８の下端に同軸状に設けられる。円錐の傾斜面３４には、図３および図４に示すように、円周方向に等間隔に８つの上下貫通孔３６が設けられている。

各上下貫通孔３６は、図４の概略斜視図、図５および６の概略断面図に示すように、傾斜面３４に設けられた空気吸引口３８と、空気吸引口３８に対応して円錐の底面側４０に設けられた吐出口４２と、空気吸引口３８と吐出口４２とを連通する導通路４４とから構成されている。導通路４４の内周形状は、下向きに径が広がる略ラッパ形状の滑らかな曲面となっている。また、円錐の底面側４０には、図７の概略斜視図に示すように、カップＣ内の液体を攪拌するためのリブ４６が、各吐出口４２の隔壁から下方向に突出するように攪拌軸２８の軸心から放射状に延出して設けられる。

このように、上下貫通孔３６を攪拌軸の軸心Ｚから偏心してインペラ１０の円錐の傾斜面３４に配置することで、図５に示すように、回転させた場合の遠心力による半径方向外側への液体の流動によって導通路４４内の一時的な気圧低下を誘発し、導通路４４内に介在する空気を液中へ引き入れるようにしている。したがって、インペラ１０を液面近傍で回転させ、原料液中に気泡を連行しながら原料液を攪拌することにより、カップＣ内に泡立ったホイップクリームを生成することができる。

さらに、インペラ１０をブロック状の一体成形品とすることにより、より安定した高速回転が可能となるので、泡立ったホイップクリームを短時間で生成することができる。また、一体成形品であることから、インペラ１０の製造を比較的容易にすることができる。さらに、インペラ１０の外形を略円錐台形状の突起がない構造とすることにより、原料液中に含まれた氷などによりインペラ１０が破損する心配もなくなる。また、インペラ表面が滑らかなので、攪拌時に原料液が周辺に飛び散り、汚すことを防ぐ効果もある。

また、インペラ１０の表面形状を下方に向かって広がる略円錐台形状とし、インペラ１０内に形成される導通路４４の内周形状を下向きに径が広がるラッパ形状の滑らかな曲面とすることにより、インペラ１０にノズル４８から吹付けられた洗浄液がインペラ１０の表面全体に回り込み易くなるとともに、インペラ１０を洗浄する際の洗浄液がインペラ１０の表面に沿って回り込むことで表面に付着した飲料を洗浄するとともに、洗浄された液は表面に沿って下方に流れ落ち易くなるので、インペラの洗浄を容易にすることができる。

上記インペラ１０の動作および作用について説明する。
図８に示すように、インペラ１０をカップＣの水平方向略中心の液中に配置し、攪拌モータ３２を駆動して攪拌軸２８を回転させると、インペラ１０の底面側４０のリブ４６が液を斜め下方向に押し出すように動かすことで液中に上下方向の循環流が生じ、原料液の攪拌がなされる。また、リブ４６の回転に伴って軸心Ｚまわりに液が回転流動するようになり、カップＣ内の液は遠心力により半径方向外側に偏るようになる。この結果、液面の形は、図８に示すように、軸心Ｚの部分で窪んだ略Ｕ字状の断面形状となる。

そして、インペラ１０の傾斜面３４を空気中に露出させるとともに、底面側４０を液中に没するように、インペラ１０の上下方向の位置を調整する。
この状態でインペラ１０が回転すると、底面側の液体は遠心方向に押し出され、導通路４４内に介在する液は吐出口４２を出て液中へ引き込まれるように流動する。この結果、導通路４４内で一時的な減圧が起こることで傾斜面３４の空気吸引口３８から空気が導通路４４に入り込む。この空気は、底面側４０で遠心方向に流動しようとする液に引っ張られるようにして吐出口４２を出て液中に取り込まれる。

このように、インペラ１０の回転による遠心力を利用することで、空気を吸引して液面下に巻き込むことができる。これにより、液面近傍において泡立ちを生成することができる。

また、インペラ１０の回転によって底面側４０のリブ４６は、液を遠心方向斜め下側へ押し出すような流れを起こす。これは、カップＣの底縁に向かう流れであることから、比較的溶解しにくいカップ底縁に溜まった粉末原料を攪拌することができ、この粉末原料を液に溶解し易くする。

また、インペラ１０に設けられる導通路４４の内周形状は、下向きに径が広がるラッパ形状の滑らかな曲面にされていることから、遠心力作用下における導通路４４内の空気を下方向にスムーズに導くことができる。

次に、本発明に係る攪拌具を用いたカップ式自動販売機１００の動作について、ホイップクリームを浮かべた砂糖入りカプチーノ・ホットコーヒーを販売する場合を例にとり具体的に説明する。

まず、利用者によりカップ式自動販売機に硬貨が投入され、次いでカプチーノ／ホットボタン、コーヒー豆選択ボタンおよび砂糖入りボタン（不図示）が選択されると、図１に示すように、制御部２６の制御によりカップ搬送部２４が作動する。そして、カップＣには、副原料供給部１４のクリームキャニスタ１４ａからカップ一杯分として必要なクリームパウダーが、砂糖キャニスタ１４ｂからはカップ一杯分として必要な砂糖が投入され、カップＣは、調理ステーション２２の位置に搬送される。

コーヒー生成部１２のコーヒー豆キャニスタ１２ａからはカップ１杯分に必要なコーヒー豆が出て、コーヒーミル１２ｂでコーヒー粉末に挽かれる。そして、このコーヒー粉末からはコーヒー液が抽出され、ブルワー１２ｃに溜まる。

一方、調理ステーション２２に送られたカップＣには給湯部１８からパウダー調理湯が給湯される。この湯量はカップＣにこの後供給されるコーヒー液を減じることがないように、できるだけ少ない方が好ましく、例えば３０〜５０ｃｃ程度供給する。この給湯と同時にホイップクリーム生成部１６のインペラ１０を下降させる。

インペラ１０の下降は、昇降機構３０の昇降モータ３０ａを回転させてベルト３０ｂを回動させ、さらに、このベルト３０ｂに固着された攪拌モータ３２をガイド３０ｃに沿って降下させ、攪拌モータ３２に連結された攪拌軸２８を下降させることにより行う。インペラ１０の降下位置は、昇降モータ３０ａの回転数を制御して行うことができる。この降下時のインペラ１０の高さを、インペラ１０下面の位置がカップＣ内底から２〜１０ｍｍに位置するようにすれば、上記のように３０〜５０ｃｃ程度の給湯量を攪拌中にインペラ１０が露出することなくクリームパウダーおよびパウダー調理湯を攪拌できる。

そして、攪拌モータ３２を作動することで攪拌軸２８を回転させて、インペラ１０を回転する。インペラ１０によりクリームパウダーとパウダー調理湯とを攪拌し、クリームパウダーを泡立てる。

この攪拌工程において、クリームパウダーを攪拌するインペラ１０の底面側４０には放射状に延びるリブ４６を備えているので、クリームパウダーは十分に攪拌されパウダー調理湯と混じり合う。さらに、このインペラ１０は、上下貫通孔３６を回転軸心Ｚに偏心した位置に備えているので、回転に伴う遠心力の効果により空気を液中に取り込むことができ、クリームパウダーを泡立てることができる。

また、インペラ１０の下側に放射状に設けられたリブ４６が、空気吸引口３８から導通路４４を通り抜けて液中に入り込んだ空気を横切るように回ることで、この空気を細かく粉砕して細かな気泡とする。これにより、きめ細かな泡のホイップクリームを生成することができる。

そして、昇降機構３０の昇降モータ３０ａを回転させてインペラ１０を上昇させ、泡立ったホイップクリームが収納されたカップＣにブルワー１２ｃからコーヒー液を供給する。そうすると、軽量なホイップクリームは、カップＣ内でコーヒー液の上に浮き上がり、コーヒー液上にホイップクリームが載った砂糖入りのカプチーノ・ホットコーヒーがカップＣ内にでき上がる。利用者は販売口扉（不図示）を開放してカップＣを取り出し、販売は完了する。

このように、インペラ１０を用いることにより、調理ステーション２２に置かれたカップＣ内に、泡立ったホイップクリームを生成することができる。従って、ホイップクリーム生成のためにミキシングボール等の別個の調理容器を用いることなく、カップＣを利用してホイップクリームを生成できるので、カップ式自動販売機の構造を簡素化することができる。

そして、上記のカプチーノ・ホットコーヒーの生成工程中、または工程後、適切なタイミングでインペラ１０にノズル４８から洗浄液をかけて洗浄を行う。この場合、インペラ１０は、下方に向かって広がる略円錐台形状とされ、導通路４４の内周形状は、下向きに広がるラッパ形状とされていることから、インペラ１０に吹付けられた洗浄液はインペラ１０の表面全体に回り込み易くなるとともに、インペラ１０表面の液はインペラ１０の表面に沿って下方に流れ落ち易くなるので、インペラの洗浄を容易にすることができる。

上記の実施形態において、制御部２６にて、インペラ１０の回転数を例えば１０００ｒｐｍから９０００ｒｐｍの間で調整するようにしてもよい。この場合、例えば、回転数を落とし遠心力を小さくして空気をあまり取り込まないように制御することによって、泡立ち量を抑えた飲料を生成することができる。また、高速回転で攪拌することで泡立ち量を多くした飲料を生成したり、攪拌に要する時間を短くすることができる。また、インペラ１０を液中に完全に没水させて回転させることで空気を全く取り込まないようにし、泡立ちを生成しない飲料を生成することもできる。こうすることにより、同一インペラ１０を用いて泡立ちの量を増減調整した飲料を生成することができる。

上記の実施形態において、インペラ１０の寸法として、例えば外径２６ｍｍ程度、高さ１３ｍｍ程度の略円錐台形状に形成するとともに、平均肉厚２ｍｍ程度となるようにインペラ１０内に上下貫通孔３６を形成するようにしてもよい。

この場合、インペラ１０の傾斜面３４は、回転軸心Ｚから外方向下側への傾斜角度α（図２に示される角度α）を例えば３０〜６０°に形成してもよく、より好適には４５°とするのが望ましい。一般にカップ式自動販売機に用いられるカップ底面近傍の内径は、その収納容量にかかわらず概ね５０ｍｍであることから、インペラ１０をこのような形状として用いることができる。

また、インペラ１０の導通路４４の下向きに広がるラッパ状の半径方向内側の傾斜角度β（図５に示される角度β）は、例えば４５°程度の角度を用いるようにしてもよい。

本発明に係る攪拌具が適用されたカップ式自動販売機の概略構成図である。本発明に係る攪拌具の概略側面図である。本発明に係る攪拌具を上から見た概略平面図である。本発明に係る攪拌具の上方斜めから見た概略斜視図である。図３のＡ−Ａ線に沿った攪拌具の概略断面図であり、空気が液中に取り込まれる状況を説明する図である。図３のＢ−Ｂ線に沿った攪拌具の概略断面図である。本発明に係る攪拌具の下方斜めから見た概略斜視図である。本発明に係る攪拌具によってカップ内の液が攪拌される状況を示す概略流況説明図である。

符号の説明

１０インペラ
１２コーヒー生成部
１４副原料供給部
１６ホイップクリーム生成部
１８給湯部
２０カップ収納部
２２調理ステーション
２４カップ搬送部
２６制御部
２８攪拌軸
３０昇降機構
３２攪拌モータ
３４傾斜面
３６上下貫通孔
３８空気吸引口
４０底面側
４２吐出口
４４導通路
４６リブ
４８ノズル
１００カップ式自動販売機

Claims

原料が入れられたカップの中で回転させることにより前記原料の攪拌を行うカップ式自動販売機の攪拌具であって、攪拌軸と、前記攪拌軸に連結された攪拌用インペラとからなり、前記インペラはブロック状であって下方に向かって広がる略円錐台形状をなし、回転軸心から偏心した位置に、回転時に前記インペラの上側の空気を前記原料中に取り込むための上下貫通孔を有し、前記インペラの下側には、下方向に突出するリブが形成され、前記リブは回転軸から放射状に延出して設けられ、回転時に前記リブが前記上下貫通孔から前記原料中に入り込んだ空気を横切ってこの空気を粉砕して細かな気泡を生成可能であることを特徴とするカップ式自動販売機の攪拌具。
前記上下貫通孔は、回転方向に等間隔に複数配置されることを特徴とする請求項１に記載のカップ式自動販売機の攪拌具。
前記上下貫通孔の内周面は、下方に向かって径が拡がるラッパ状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカップ式自動販売機の攪拌具。
前記インペラは、一体成形品として形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のカップ式自動販売機の攪拌具。