JP5380205B2 - 粉末原料供給装置 - Google Patents

Description

この発明は、粉末原料供給装置に関し、とくに搬送部材の回転によって粉末原料を搬送するものに関する。

従来より、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、この供給装置から供給された粉末状の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の例は、たとえば特許文献１に開示される。
図１０に、特許文献１に開示される粉末原料供給装置における容器の構造を示す。容器の下部に、容器外部のモータにより回転駆動される粉放出スクリュー２２０が配置されている。スクリュー２２０の回転により、容器内に収容された粉末原料が押され、スクリュー２２０の先端部に配置された放出口２３０へと送られる。

このような容器において、スクリュー２２０を回転させる動力を伝達するため、スクリュー２２０の一部は容器を貫通するように設ける必要がある。図１０の例ではスクリューの後端を貫通部としている。このような貫通部では、粉末原料が容器の外部に漏れないように封止を行う必要がある。このような封止構造の例は、たとえば特許文献２に開示される。
図１１に、特許文献２に開示される封止構造の例を示す。スクリュー３２０において、貫通部３２１の前方に容器の周壁３４０に接する封止部材３５０を設け、さらに貫通部３２１の外周面上に螺旋突起３２２を設ける。螺旋突起３２２の向きは、スクリュー３２０が回転すると、貫通部３２１の隙間部分３６０に入り込んだ粉末原料を容器内に押し戻すような向きである。

特開２００７−４４１５２号公報 特開２００６−１９００２６号公報

しかしながら、従来の容器においては、貫通部に入り込んだ粉末原料を容器内に戻すことが困難であるという問題があった。
たとえば、図１１の構造では、螺旋突起３２２が貫通部３２１のみに留まり、それより前方へと延びていないので、隙間部分３６０に入り込んだ粉末原料を螺旋突起３２２が前方へ（すなわち容器内に）押し戻そうとしても、封止部材３５０が邪魔をして十分に戻すことができない。

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あり、搬送部材と周壁との隙間部分に入り込んだ粉末原料を、より効率的に容器内部に戻すことができる粉末原料供給装置を提供することを目的とする。

上述の問題を解決するため、この発明に係る粉末原料供給装置は、粉末原料を収容する容器を備え、粉末原料を容器の放出口へと搬送する粉末原料供給装置であって、粉末原料供給装置は、粉末原料を搬送する回転可能な搬送部材を備え、搬送部材は、回転することによって粉末原料を放出口に向けて搬送し、搬送部材は、容器の周壁を貫通する貫通部を備え、搬送部材の外周には、螺旋状の溝または螺旋状の突起を含む螺旋構造が形成されており、搬送部材が回転することによって、螺旋構造は粉末原料を容器の外部から内部に向かう方向に搬送し、螺旋構造は、貫通部から容器の内側方向に向かって、貫通部よりも内側の位置まで延びる。

この発明によれば、搬送部材の螺旋構造が貫通部よりも前方に延びるので、搬送部材と周壁との隙間部分に入り込んだ粉末原料を効率的に容器内部に戻すことができる。

この発明の実施の形態１に係る粉末原料供給装置の構成を示す一部断面図である。 図１の粉末原料供給装置の上面図である。 図１のスクリュー全体を表す斜視図である。 図１のスクリューの後端付近を図３とは異なる角度から見た斜視図である。 図１のスクリューを軸方向後方から見た背面図である。 図１のスクリューの後端付近を示す側面図である。 図１のキャップの形状を示す図である。 図１のシュータの形状を示す図である。 実施の形態２に係るスクリューの後端付近を示す斜視図である。 従来の粉末原料供給装置における容器の構造を示す図である。 従来の粉末原料供給装置における封止構造の例を示す図である。

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および図２に、この発明の実施の形態１に係る粉末原料供給装置１００の全体構成を示す。図１は水平方向から見た一部断面図であり、図２は上面図である。粉末原料供給装置１００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１００は、粉末原料を収容する容器としてのキャニスタ１０を備えている。粉末原料は、たとえば粉末状のお茶やコーヒーなどである。

キャニスタ１０の上部には、粉末原料を投入するための投入部１１が設けられている。また、キャニスタ１０の下部には、粉末原料を外部に放出するための放出口１２が設けられている。なお、本明細書において、キャニスタ１０において放出口１２が設けられる方向を前方とする。粉末原料供給装置１００は、キャニスタ１０内の粉末原料を、放出口１２に向けて、すなわち後方から前方に向けて搬送するものである。投入部１１の前側及び後側の内壁面には、それぞれ傾斜面１１ａ及び１１ｂが形成されている。

粉末原料供給装置１００は、粉末原料を搬送するスクリュー２０を備える。図１の例では、スクリュー２０は、キャニスタ１０の内部空間の下部に、回転可能に設けられている。スクリュー２０は、円柱状の軸部２１と、軸部２１の外周面に形成される螺旋状の突起である搬送螺旋突起２２とを有する。スクリュー２０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おり、所定の方向（第１の方向）に回転することによって、搬送螺旋突起２２の作用により、粉末原料を放出口１２に向けて搬送する。

キャニスタ１０の周壁１３において、後部には貫通孔１４が設けられ、この貫通孔１４から外側に向けて、厚さを有する円筒面状の軸受部１５が形成される。スクリュー２０は、軸方向所定位置に、位置決め突起としてストッパ２５を有し、このストッパ２５よりも後方において、軸受部１５と嵌合する。ストッパ２５は、後方に形成される接触面２５ａにおいて周壁１３の内壁面１３ａと接する。なお、貫通孔１４の周囲において、ストッパ２５の接触面２５ａと、周壁１３の内壁面１３ａとは、いずれも平面の一部をなし、互いに平行となるように、または同一平面上となるように設置される。
ここで、スクリュー２０が周壁１３の貫通孔１４を貫通する部分を、貫通部２３とする。すなわち、スクリュー２０は、貫通部２３において貫通孔１４を貫通するとともに、貫通部２３のすぐ前方にストッパ２５を有し、貫通部２３およびこれより後方において軸受部１５と嵌合する。

キャニスタ１０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。複数の歯３０ａは、スクリュー２０の搬送螺旋突起２２と噛み合い、スクリュー２０が回転するとギヤ３０も回転するように構成されている。
回転軸３１の両端にはそれぞれ攪拌アーム３２が設けられており、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。また、２つの攪拌アーム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°ずれた配置となっている。

以下、図３〜６を用いて、スクリュー２０の構造について、以下詳細に説明する。図３はスクリュー２０全体を表す斜視図であり、図４はスクリュー２０の後端付近を図３とは異なる角度から見た斜視図であり、図５はスクリュー２０を軸方向後方から見た背面図であり、図６はスクリュー２０の後端付近を示す側面図である。

スクリュー２０の後端近傍において、軸部２１の外周面には、螺旋構造として後部螺旋溝２４が形成されている。この後部螺旋溝２４は、搬送螺旋突起２２と同じ向きの螺旋からなり、貫通部２３からキャニスタ１０の内側方向に向かって延びる螺旋状の溝である（図１参照）。また、後部螺旋溝２４は、貫通部２３よりも内側の位置まで延びている。すなわち、後部螺旋溝２４はキャニスタ１０の周壁１３の内壁面１３ａよりも内側に入り込む位置まで延びており、その前端は、貫通部２３からみて前方（すなわちキャニスタ１０の内部に向かう方向）に形成される。
なお、軸部２１のうち、搬送螺旋突起２２が設けられる部分と、後部螺旋溝２４が設けられる部分とは、軸径が等しい。すなわち、搬送螺旋突起２２および後部螺旋溝２４は、同一の円筒面に設けられている。

ストッパ２５は、軸部２１の周囲に設けられる環状の突起である。ただし、図４等に示すように、後部螺旋溝２４がストッパ２５の前後にわたって延びているため、後部螺旋溝２４が形成される部分にはストッパ２５は設けられない。例として、図５に示すように、ストッパ２５は軸部２１の周方向２４０度の範囲のみにわたって設けられ、残る１２０度の範囲についてはストッパ２５は設けられない。言い換えると、ストッパ２５はその一部に切り欠き部を有し、この切り欠き部を横切るように、ストッパ２５の前後にわたって後部螺旋溝２４が形成される。

また、図６に示すように、スクリュー２０の搬送螺旋突起２２の後端部２２ａは徐々に細くなるように形成される。すなわち、搬送螺旋突起２２の厚さ（すなわち前後方向の寸法）は、後端部２２ａにおいて徐々に小さくなっている。このような構成によって、搬送螺旋突起２２の後端部２２ａは粉末原料をかき分けやすくなっている。

図３に示すように、スクリュー２０の前端には４枚の羽２６が形成され、羽２６の回転方向側端に形成される羽先端２６ａは鋭角状となっている。このため、スクリュー２０の回転に伴って粉末原料が搬送螺旋突起２２により前方に押し出されると、羽先端２６ａがこれを削ぎ落とすように作用する。また、４枚の羽２６のうち２枚には、前方に突出する突起部２６ｂが形成されている。これら２つの突起部２６ｂは、軸部２１の軸心から互いに異なる距離をもって設けられる。

図１に示すように、キャニスタ１０の放出口１２には、キャップ４０およびシュータ５０が取り付けられる。
図７にキャップ４０の形状を示す。キャップ４０は開口部４１を有し、この開口部４１を通じて粉末原料がキャニスタ１０の外部に押し出される。
図１に示すように、開口部４１の内周面は、前方に向かって狭くなるテーパ状である。また、スクリュー２０の羽２６は、羽２６の厚さだけ、キャップ４０の開口部４１の前端面よりも前方に突出する。

図８にシュータ５０の形状を示す。シュータ５０は、キャップ４０の開口部４１から押し出される粉末原料の飛散を防止する。また、シュータ５０は、粉末原料をシュータ５０の下方に設置されるミキシング部（図示せず）へと導く放出口５１を有する。シュータ５０は、キャップ４０と嵌合した状態で１８０度回動できる構造となっており、シュータ５０が回転することにより、放出口５１の向きが鉛直上向きと鉛直下向きとの間で変化する。放出口５１が下向きである状態では、粉末原料は重力に導かれてミキシング部へと放出されるが、放出口５１が上向きである状態では、粉末原料は重力によってシュータ５０の内部に留まる。

次に、この実施の形態１に係る粉末原料供給装置１００の動作を説明する。
まず、粉末原料供給装置１００の使用者は、お茶やコーヒーなどの粉末原料を、投入部１１からキャニスタ１０内へ投入する。そして、使用者の操作によって飲料水の製造が指示されると、スクリュー２０に連結されたモータ（図示せず）が始動してスクリュー２０を回転させ、これによって粉末原料が前方に押し出され、放出口１２に向けて搬送される。また、スクリュー２０の回転に伴い、搬送螺旋突起２２と歯３０ａとの噛み合いを介してギヤ３０が回転する。これによって攪拌アーム２３がキャニスタ１０内で回転し、粉末原料を攪拌するとともに重力によって下方に導く。

キャップ４０の開口部４１は前方に向けて徐々に狭くなっているので、スクリュー２０によって放出口１２に搬送された粉末原料は、キャップ４０の開口部４１を通過する際に圧縮される。そして、圧縮されて開口部４１の前端面よりも前方に押し出された粉末原料は、スクリュー２０と一体に回転する羽２６によって削ぎ落とされる。削ぎ落とされた粉末原料はシュータ５０内を落下して外部に放出される。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。

以上のような動作において、粉末原料供給装置１００は、貫通孔１４からの粉末原料の漏出を、以下のように防止する。粉末原料がキャニスタ１０の貫通孔１４を通過し、軸受部１５の内周面とスクリュー２０の軸部２１の外周面との間に入り込んだ場合を考える。
まず、スクリュー２０の回転によって、後部螺旋溝２４に粉末原料が流れ込み、後部螺旋溝２４に捉えられる。さらにスクリュー２０が回転すると、粉末原料が後部螺旋溝２４に捉えられたまま前方に搬送され、これによってキャニスタ１０内に戻し込まれる。すなわち、スクリュー２０が所定の方向（第１の方向）に回転することによって、後部螺旋溝２４は、粉末原料をキャニスタ１０の外部から内部に向かう方向に搬送する。
ここで、後部螺旋溝２４はキャニスタ１０の内壁面１３ａよりも前方まで延びているので、後部螺旋溝２４内の粉末原料を確実にキャニスタ１０の内部に戻し込むことができる。また、スクリュー２０の回転時に後部螺旋溝２４へと漏れた粉末原料も、常時前方に搬送してキャニスタ１０内に戻し込むことができる。

また、ストッパ２５の接触面２５ａは周壁１３の内壁面１３ａと接する位置に設けられるので、接触面２５ａと内壁面１３ａとの接触によってシール構造が形成され、粉末原料の漏出が抑制される。また、接触面２５ａと内壁面１３ａとの間に入り込んだ粉末原料は、スクリュー２０の回転によって接触面２５ａと内壁面１３ａとの間で攪拌され、ほぐされる。これによって粉末原料は、後部螺旋溝２４が搬送しやすい状態となり、効率的にキャニスタ１０に戻し込むことができる。

また、ストッパ２５は軸部２１の全周に形成されるわけではなく、図４および図５に示すように周の一部の範囲にのみ形成されており、後部螺旋溝２４が形成される範囲にはストッパ２５は設けられない（図４）。このため、ストッパ２５が形成される範囲では、ストッパ２５の接触面２５ａがキャニスタ１０の内壁面１３ａと接触して粉末原料を封止し、一方、ストッパ２５が形成されない範囲すなわち後部螺旋溝２４が形成される範囲では、後部螺旋溝２４が粉末原料を前方に搬送する。このようにして、粉末原料がキャニスタ１０の外部（後方）へと移動することを防止しつつ、効率的にキャニスタ１０の内部へと戻し込むことができる。

さらに、後部螺旋溝２４を設けることにより、軸受部１５の内周面とスクリュー２０の軸部２１の外周面との接触抵抗を軽減し、モータへの負荷を軽減することができる。この接触抵抗は、軸受部１５の内周面とスクリュー２０の軸部２１の外周面との間に粉末原料が入り込んだ状態でも、同様に軽減することができる。
なお、搬送螺旋突起２２の後端部２２ａは徐々に細くなる形状となっているので（図６）、後部螺旋溝２４によってキャニスタ１０内に戻し込まれた粉末原料を、そのまま前方へと搬送するのに適している。このような構成により、後部螺旋溝２４によって戻し込まれた粉末原料が再び後方に漏れ、軸受部１５の内周面と軸部２１の外周面との間に入り込むことを回避することができる。

なお、粉末原料供給装置１００が上記のように動作し、羽２６が粉末原料を削ぎ落とす際、粉末原料の一部が飛散するが、シュータ５０が周囲への飛散を防止する。
また、飛散した粉末原料が静電気によりシュータ５０の内面に付着する場合があるが、付着した粉末原料は、スクリュー２０とともに回転する突起部２６ｂにより、かき落とされる。ここで、粉末原料は、突起部２６ｂが回転移動しても突起部２６ｂと接触しない位置に付着する場合がある。このような位置の例としては、突起部２６ｂの回転範囲の内側（たとえば軸部２１の軸心およびその近傍）、突起部２６ｂの回転範囲の外側、放出口５１付近、等が考えられる。このような位置に粉末原料が付着すると、突起部２６ｂは付着した粉末原料を直接かき落とすことができない。しかしながら、このような場合であっても、付着が少量であれば粉末原料の供給には影響せず、また、ある程度の大きさに成長すると、いずれはその一部が突起部２６ｂと接触するので、その結果これにつられてかき落とされ、それ以上成長することはない。また、とくに放出口５１付近の粉末原料は、羽２６によって削ぎ落とされた粉末原料とともに落下するため、ある程度以上に大きく成長することはない。

上述の実施の形態１では、後方に漏れた粉末原料をキャニスタ１０内に戻し込むための螺旋構造として、後部螺旋溝２４が形成されていた。変形例として、この螺旋構造として螺旋状の突起を形成してもよい。この場合、スクリューの外周面に形成される螺旋突起は、キャニスタ１０内の粉末原料を放出口１２に向けて搬送する搬送螺旋突起部と、後方に漏れた粉末原料をキャニスタ１０内に戻し込む後部螺旋突起部とを備え、この搬送螺旋突起部と後部螺旋突起部とは連続して１つの螺旋突起として形成される。
この場合、キャニスタ１０の軸受部（実施の形態１における図１の軸受部１５に対応）の径は図１に示すものより大きく、後部螺旋突起部の外径に嵌合する大きさとなる。また、ストッパ（実施の形態１におけるストッパ２５に対応）の径は、軸受部の径よりも大きく形成される。
このような構成によっても、軸受部の内周面とスクリューの軸部の外周面との間に入り込んだ粉末原料は、後部螺旋突起に捉えられてキャニスタ１０内に戻し込まれるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、スクリュー２０の軸部２１において、搬送螺旋突起２２とストッパ２５とを分離し、それぞれを独立した構造として形成していた。実施の形態２では、これらを連結し、連続した構造として形成する。以下、実施の形態１との相違点を説明する。

図９は、実施の形態２に係るスクリュー１２０の後端付近を示す斜視図である。この図は実施の形態１における図４に対応する。スクリュー１２０は、円柱状の軸部１２１と、軸部１２１の外周面に形成される周回突起１２２とを有する。周回突起１２２は、粉末原料を搬送する搬送螺旋部１２２ａと、周壁１３の内壁面１３ａに接触するストッパ部１２２ｂとを含む。搬送螺旋部１２２ａおよびストッパ部１２２ｂは、接合部１２２ｃを介して連続した一体の突起として形成される。

搬送螺旋部１２２ａは螺旋状の突起であり、実施の形態１における搬送螺旋突起２２と同様の作用を有する。また、ストッパ部１２２ｂは、後方に形成される接触面において周壁１３の内壁面１３ａと接し、実施の形態１におけるストッパ２５と同様の作用を有する。

以上のような構成によれば、搬送螺旋部１２２ａおよびストッパ部１２２ｂが連続しているので、後部螺旋溝１２４によって前方に戻し込まれた粉末原料は、確実に搬送螺旋部１２２ａによって捉えられ、さらに前方に搬送されることになる。すなわち、搬送螺旋部１２２ａとストッパ部１２２ｂとの間には隙間がないので、そのような隙間を介して粉末原料が再び後方に漏れることがない。

１０ キャニスタ（容器）、１２ 放出口、２０，１２０ スクリュー（搬送部材）、２１，１２１ 軸部、２３ 貫通部、２４，１２４ 後部螺旋溝（螺旋状の溝、螺旋構造）、１００ 粉末原料供給装置。

Claims (1)

1. 粉末原料を収容する容器を備え、粉末原料を前記容器の放出口へと搬送する粉末原料供給装置であって、
   前記粉末原料供給装置は、前記粉末原料を搬送する回転可能な搬送部材を備え、前記搬送部材は、回転することによって前記粉末原料を前記放出口に向けて搬送し、
   前記搬送部材は、前記容器の周壁を貫通する貫通部を備え、
   前記搬送部材の外周には、螺旋状の溝または螺旋状の突起を含む螺旋構造が形成されており、前記搬送部材が回転することによって、前記螺旋構造は前記粉末原料を前記容器の外部から内部に向かう方向に搬送し、
   前記螺旋構造は、前記貫通部から前記容器の内側方向に向かって、前記貫通部よりも内側の位置まで延びる
   粉末原料供給装置。

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