JP3796045B2 - 飲料抽出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、飲料原料からコーヒー，紅茶，ウーロン茶，緑茶等を抽出してカップで販売するカップ式自動販売機に適用される飲料抽出装置に関し、特に、飲料の種類に応じた風味を有する飲料を製造することができるようにした飲料抽出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の飲料抽出装置としては、例えば、実開昭６１−１１８５２６号公報に示されるものがある。
【０００３】
図１１は、この飲料抽出装置を示す。この飲料抽出装置１００は、上下動可能に支持され、上方から供給された粉末原料（コーヒー粉末）と湯の混合液を下方へ排出するシリンダ１０１と、シリンダ１０１の下方に配置され、シリンダ１０１から排出された混合液を濾過するフィルタ１０２と、フィルタ１０２の濾過によって抽出された飲料を受け入れるゴムパッキン１０３を備えた飲料受け１０４と、飲料受け１０４に接続され、飲料をカップ側へ供給する飲料供給管１０５と、飲料供給管１０５を開閉する押圧板１０６ａおよびカム１０６ｂからなるカム機構１０６と、本飲料抽出装置１００の各部を制御する制御部（図示せず）を有する。
【０００４】
シリンダ１０１は、上方に設けた供給口１０１ａから供給された粉末原料と湯を混合する混合室１０１ｂと、混合液を下方に設けた排出口１０１ｃから排出して飲料の抽出工程が行われる抽出室１０１ｄを有し、混合室１０１ｂは抽出室１０１ｄと連通口１０１ｅによって連通している。この連通口１０１ｅは、バルブ１０７によって開閉されるようになっており、抽出室１０１ｄには、エアポンプ１０８からの加圧空気を導入するエアパイプ１０９が接続されている。
【０００５】
このように構成された飲料抽出装置１００において、制御部は、販売信号の入力に基づいて抽出駆動モータ（図示せず）を駆動させることにより、シリンダ１０１を待機位置Ｐから下降させて下端を飲料受け１０４のゴムパッキン１０３に密接させる。この後、供給口１０１ａから粉末原料と湯が供給される。制御部は、エアポンプ１０８を駆動して加圧空気をエアパイプ１０９を介して抽出室１０１ｄに供給する。この状態でバルブ１０７が僅かに開いており、加圧空気は抽出室１０１ｄから連通口１０１ｅを介して混合室１０１ｂへ送られ、混合室１０１ｂ内に供給された粉末原料と湯の混合液を攪拌する。混合液が充分に攪拌されるとエアポンプ１０８の駆動が停止され、混合液は連通口１０１ｅを通って抽出室１０１ｄへ流入する。
【０００６】
図１２は、飲料抽出装置１００における抽出工程を示す。制御部は、抽出駆動モータを駆動してバルブ１０７を上昇させて連通口１０１ｅを閉じる。そして、エアポンプ１０８を駆動して加圧空気をエアパイプ１０９を介して抽出室１０１ｄへ供給する。抽出室１０１ｄに貯えられた混合液は加圧空気によってフィルタ１０２で濾過され、供給モータ（図示せず）の駆動に基づいてカム１０６ｂが所定の角度回転することによって押圧板１０６ａによる飲料供給管１０５の押圧が解除され、飲料供給管１０５が開かれる。
【０００７】
制御部は、フィルタ１０２で濾過されたコーヒー抽出液が飲料供給管１０５を介してカップ側へ供給されると、シリンダ１０１を滓廃棄位置Ｐ’へ移動させ、フィルタ１０２を飲料受け１０４から除去するとともに、フィルタ１０２上に残った滓を廃棄する。このようにして飲料抽出動作が終了すると、制御部は、抽出駆動モータを駆動してシリンダ１０１を待機位置Ｐに戻す。
【０００８】
上記自動販売機１００によれば、粉末飲料と湯との混合液を加圧空気で攪拌してコーヒーを抽出しているので、効率の良い抽出を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の飲料抽出装置１００によると、粉末原料と湯との混合液を攪拌する際、混合室１０１ｂに送り込む加圧空気の量を一定にしているので、コーヒー飲料の種類が異なる場合でも、味覚，渋味，苦味，酸味等のコーヒー成分の溶出度合いが一定となり、コーヒー飲料の種類に応じた風味が得られないという問題があった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、飲料の種類に応じた風味を有する飲料を製造することができる飲料抽出装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、飲料原料および湯が供給される上室と、弁によって開閉される連通口を介して前記上室の下部に設けられた抽出室とを有し、前記上室から前記連通口を介して前記抽出室に供給される前記飲料原料および前記湯からなる混合液をガスで攪拌して飲料の抽出を促進させる飲料抽出装置において、前記弁を移動させて前記連通口を開閉する弁駆動手段と、前記抽出室に前記ガスを供給するガス供給手段と、前記抽出室に前記上室から前記連通口を介して前記混合液が供給されたとき、前記弁駆動手段を制御して前記連通口を開放し、前記飲料の種類に応じて前記ガス供給手段を制御して前記抽出室に供給する前記ガスの量を調整する制御手段とを備え、前記ガス供給手段は、前記ガスの吐出量が一定のガス発生源と、前記ガス発生源と前記抽出室との間に並列に設けられ、前記ガス発生源からの前記ガスを前記抽出室の供給する抵抗の異なる複数の供給管とを備え、前記制御手段は、前記複数の供給管のうち前記飲料の種類に応じて前記供給管を選択する構成であることを特徴とする飲料抽出装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る飲料抽出装置が適用されたカップ式自動販売機を示す。この自動販売機１は、粉末原料（例えば、コーヒー粉末）と湯との混合液から飲料を抽出して製造する飲料製造部２と、トレイ３にカップ４を供給するカップ供給部５と、飲料製造部２によって製造されたコーヒー飲料に砂糖あるいはクリームを追加してトレイ３上のカップ４に供給する追加混合部６と、飲料製造部２に粉末原料と湯を供給するとともに、追加混合部６に砂糖あるいはクリームを供給する原料部７と、飲料製造部２を制御する飲料製造制御部８と、本自動販売機１の全体を制御する主制御部９とを有して構成されている。
【００１３】
原料部７は、湯を貯蔵する湯タンク７０と、供給口７１ａからコーヒー原料を供給するコーヒー原料容器７１と、供給口７２ａから砂糖を供給する砂糖原料容器７２と、供給口７３ａからクリームを供給するクリーム原料容器７３とを備えている。また、原料部７は、湯タンク７０に水道水を供給する水道水電磁弁７４と、水道水電磁弁７４から湯タンク７０に供給された水道水を加熱して所定の温度の抽出用の湯とするヒータ７５と、ヒータ７５によって加熱された湯タンク７０内の湯の温度を検出する温度センサ７６と、湯タンク７０内の湯量を検出するフロート７７と、湯タンク７０内の湯を飲料製造部２に湯パイプ７８を介して供給する湯電磁弁７９とを備えている。
【００１４】
追加混合部６は、砂糖原料容器７２およびクリーム原料容器７３の供給口７２ａ，７３ａの直下に配置されたシュート６０と、飲料製造部２から供給された抽出飲料に、砂糖原料容器７２およびクリーム原料容器７３の供給口７２ａ，７３ａからシュータ６０を介してそれぞれ供給された砂糖およびクリームを混合し、供給パイプ６１ａを介してカップ４に供給するミキシングボール６１とを備えている。
【００１５】
飲料製造部２は、粉シュート２Ａを介して供給される粉末原料と湯パイプ７８を介して供給される湯とからなる混合液を攪拌して下方へ排出するシリンダ２０と、シリンダ２０から排出された混合液を濾過するペーパーフィルタ２１と、ペーパーフィルタ２１の濾過によって抽出された飲料を受け入れて飲料供給管２２Ｃを介してミキシングボール６１に供給する飲料受け２２と、エアパイプ５２に設けた上部空気電磁弁５０を介して抽出室２０ｄに加圧空気を送るとともに、エアパイプ５２に設けた下部空気電磁弁５１を介して飲料受け２２に加圧空気を送るエアポンプ２Ｂとを備えている。エアポンプ２Ｂは、直流モータで駆動されるダイヤフラム式のポンプであり、制御部８の電圧制御によって回転数が制御されるものである。
【００１６】
図２は、飲料製造部２の詳細を示す。この飲料製造部２は、図示しない案内レールによって上下動可能に支持され、上方から供給された粉末原料と湯との混合液を攪拌して下方へ排出するシリンダ２０と、シリンダ２０の下方に配置され、シリンダ２０から排出された混合液を濾過するペーパーフィルタ２１と、ペーパーフィルタ２１の濾過によって抽出された飲料を受け入れる飲料受け２２と、滓等を廃棄する廃棄処理部４０とを備えている。
【００１７】
シリンダ２０は、上方に設けた供給口２０ａから供給された粉末原料と湯を受け入れる上室２０ｂと、粉末原料と湯との混合液を下方に設けた排出口２０ｃから排出して飲料の抽出工程が行われる抽出室２０ｄとを有し、上室２０ｂと抽出室２０ｄは連通口２０ｅで連通して形成されている。連通口２０ｅは、バルブ２３によって開閉されるようになっており、抽出室２０ｄには、エアポンプ２Ｂからの加圧空気を導入する導入口２０ｆを備えている。
【００１８】
ペーパーフィルタ２１は、回動可能な軸２１Ａにロール状でセットされ、廃棄処理部４の廃棄処理モータ４０の駆動により図２の左方向へ引き出されるように構成されている。ペーパーフィルタ２１の残量検出は、基端側が回転可能に支持され、中間部あるいは先端側がロール状のペーパーフィルタ２１に常に当接するフィルタ検出レバー２１Ｂと、ペーパーフィルタ２１の残量が少なくなってフィルタ検出レバー２１Ｂが回動してスイッチング動作し、ペーパーフィルタ２１が無くなったこと示す検出信号を後述する制御部に出力して警報出力等に供するマイクロスイッチの如きフィルタ残量検出センサ２１Ｃによって行われる。
【００１９】
飲料受け２２は、上部に開口２２ａを備え、開口２２ａの周囲にシリンダ２０の排出口２０ｃが当接したとき、混合液が漏れるのを防ぐためのゴムパッキン２２Ａを設け、端部にペーパーフィルタ２１の走行をガイドするローラ２２Ｂを備え、下部に、飲料をカップ側へ供給する飲料供給管２２Ｃおよび飲料等を廃棄する廃棄管２２Ｄを備えている。また、飲料供給管２２Ｃには、飲料供給電磁弁５３が設けられている。
【００２０】
また、飲料製造部２は、抽出モータ２４と、両側から出力軸２５ａ、２５ｂをそれぞれ突設し、抽出モータ２４の回転数を所定の回転数に減速する減速機２５と、一方の出力軸２５ａの一端をベアリング２６ａによって支持した支持板２６と、一方の出力軸２５ａに固定されたシリンダカム２７Ａおよびバルブカム２７Ｂと、シリンダ２０を駆動するシリンダ駆動板２８Ａと、バルブ２３を駆動するバルブ駆動板２８Ｂと、シリンダ駆動板２８Ａに取り付けられたシリンダカムフォロア２９Ａと、バルブ駆動板２８Ｂに取り付けられたバルブカムフォロア２９Ｂと、シリンダ駆動板２８Ａに取り付けられた係止部材２８ａとバルブ駆動板２８Ｂに取り付けられた係止部材２８ｂとに両端がそれぞれ係止され、シリンダ駆動板２８Ａとバルブ駆動板２８Ｂとを互いに引き寄せてシリンダカムフォロア２９Ａおよびバルブカムフォロア２９Ｂをシリンダカム２７Ａおよびバルブカム２７Ｂにそれぞれ当接させる引張コイルバネ３０と、シリンダ２０とシリンダ駆動板２８Ａとを連結する複数の連結部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、バルブ２３を先端側のピン３２ａによって回動可能に連結したレバー３２と、バルブ駆動板２８Ｂに取り付けられ、ピン３２ｂによってレバー３２を回動可能に連結した連結部材３３と、レバー３２の後端側とバルブ駆動板２８Ｂに取り付けられた係止部材２８ｃとに両端がそれぞれ係止された引張コイルバネ３４とを備えている。この飲料製造部２は、出力軸２５ａ，２５ｂ、および廃棄処理部４０の出力軸４１ａがそれぞれ１回転することにより攪拌工程，抽出工程，滓廃棄工程の一連の工程が終了するようになっている。
【００２１】
減速機２５の他方の出力軸２５ｂ側には、各工程に対応する位置を検出する位置検出機構が設けられている。すなわち、減速機２５の他方の出力軸２５ｂには、１つあるいは２つ以上の位置検出板３５が取り付けられ、位置検出板３５の周囲には、位置検出板３５の回転位置を検出する１つあるいは２つ以上のホトセンサの如き位置検出センサ３６が配置されている。
【００２２】
エアポンプ２Ｂには、抽出室２０ｄの導入口２０ｆと飲料受け２２に通じるエアパイプ５２が接続され、エアパイプ５２には、抽出室２０ｄの導入口２０ｆの前段に上部空気電磁弁５０、およびＴ分岐５４を介して分岐された大気開放用空気電磁弁５５が、また、飲料受け２２の前段に下部空気電磁弁５１がそれぞれ設けられている。
【００２３】
廃棄処理部４０は、廃棄処理モータ４０Ａと、廃棄処理モータ４０Ａの回転数を所定の回転数に減速する減速機４１と、円周上に切欠き部４４ａを有して減速機４１の出力軸４１ａに取り付けられ、ペーパーフィルタ２１を一定長さ分送り出すフィルタ送りローラ４４と、ペーパーフィルタ２１を一対のフィルタ送りローラ４４側に図示しないバネによって押圧するガイドローラ４５と、支軸４６ａによって回動可能に支持され、廃棄管２２Ｄを固定板４７との間で押圧閉塞する板ばね等からなる押圧板４６と、減速機４１の出力軸４１ａに取り付けられ、押圧板４６を回動させる円周上に突部４８ａを有した押圧カム４８とを備えている。
【００２４】
主制御部９は、コーヒー飲料の販売要求がある毎にその要求されたコーヒー飲料の種類に応じた販売信号を制御部８に出力するとともに、湯電磁弁７０ｅを制御して一定量の湯を湯パイプ７８を介して飲料製造部２に供給し、コーヒー原料容器７１を制御して一定量のコーヒー原料を飲料製造部２に供給し、コーヒー飲料の種類に応じて砂糖原料容器７２およびクリーム原料容器７３を制御し、必要な砂糖およびクリームを追加混合部６に供給するものである。また、主制御部９は、温度センサ７６およびフロート７７の検出に基づいて湯タンク７０内の湯温および湯量が一定に保たれるようにヒータ７５および水道水電磁弁７４を制御するものである。
【００２５】
制御部８は、主制御部９から販売信号が出力されると、飲料抽出制御、すなわち、攪拌工程，抽出工程，滓廃棄工程の一連の工程を飲料製造部２に行わせるとともに、攪拌工程の際、飲料の種類に応じてエアポンプ２Ｂの直流モータの回転数を制御して抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整し、攪拌強さを強・中・弱と変化させている。攪拌強さの強・中・弱のエアポンプ２Ｂの吐出量は、例えば、それぞれ６Ｌ／ｍｉｎ、５Ｌ／ｍｉｎ、２．５Ｌ／ｍｉｎである。例えば、ホットのブラックコーヒーを販売する場合は、弱の攪拌力、ホットの砂糖および／またはクリーム入りのコーヒーを販売する場合は、中の攪拌力、コールド（氷入り）のブラックコーヒーを販売する場合は、中の攪拌力、コールドの砂糖および／またはクリーム入りのコーヒーを販売する場合は、強の攪拌力となるように、空気の量を制御する。
【００２６】
図３は、エアポンプ２Ｂの直流モータの特性を示す。エアポンプ２Ｂの直流モータの回転数は、同図(a) に示すように、直流モータへの印加電圧に比例し、エアポンプ２Ｂからの空気の吐出量は、同図(b) に示すように、直流モータの回転数に比例する。従って、制御部８によりエアポンプ２Ｂの直流モータに印加される電圧を制御することにより、攪拌工程で抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整することができる。なお、直流モータの回転数を検出し、その検出信号に基づいて直流モータに対するフィードバック制御を行ってもよい。これにより、正確な空気吐出量が得られる。
【００２７】
次に、本自動販売機１の動作を図４乃至図７を参照して説明する。
【００２８】
(1) 待機状態
図４は、本自動販売機１の待機状態を示す。待機状態においては、本自動販売機１の主要部は、図４に示す待機位置Ｐ1 にある。この待機状態では、位置検出センサ３６は待機位置Ｐ1 を検出し、押圧板４６は、廃棄管２２Ｄの弾性力によって押圧カム４８に当接し、各電磁弁５０，５１，５３，５５は閉じている。
【００２９】
(2) 攪拌工程
制御部８は、主制御部９から販売信号が入力されると、待機位置Ｐ1 から攪拌位置Ｐ2 への移動制御を行う。すなわち、制御部８は、廃棄処理モータ４０を正転駆動（図２において押圧カム４８が左回転する駆動）する。廃棄処理モータ４０の駆動トルクが減速機４１を介して出力軸４１ａに伝達され、出力軸４１ａが約６０°正転して、図５に示すように、押圧カム４８の突部４８ａが押圧板４６を押圧することにより、廃棄管２２Ｄが押圧板４６と固定板４７との間で閉塞される。続いて制御部８は、抽出モータ２４を正転駆動（図２において出力軸２５ａが同図矢印方向へ回転する駆動）する。抽出モータ２４の駆動トルクが減速機２５を介して出力軸２５ａ，２５ｂに伝達され、出力軸２５ａ，２５ｂが正転して、シリンダカム２７Ａおよびバルブカム２７Ｂが正転することにより、シリンダ駆動板２８Ａおよびバルブ駆動板２８Ｂが下降する。シリンダ駆動板２８Ａが下降すると、複数の連結部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを介してシリンダ２０が下降し、抽出室２０ｄの下端がペーパーフィルタ２１を飲料受け２２へ圧接する。一方、バルブ駆動板２８Ｂが下降すると、連結部材３３，レバー３２を介してバルブ３２も下降する。位置検出センサ３６は、攪拌位置Ｐ2 を検出し、攪拌位置検出信号を制御部８に出力し、制御部８は、その攪拌位置検出信号に基づいて抽出モータ２４の駆動を停止する。
【００３０】
図５は、攪拌工程を示す。本自動販売機１の主要部が、攪拌位置Ｐ2 に到達し、図５に示す状態となると、制御部８は、攪拌工程を行う。この攪拌工程では、連通口２０ｅは開放されている。制御部８は、粉末原料および湯の供給要求信号を主制御部９に出力する。主制御部９の制御により上室２０ｂの供給口２０ａに粉末原料と湯が供給され、連通口２０ｅを介して抽出室２０ｄに流入する。次に、制御部８は、粉末原料と湯の供給に合わせて、下部空気電磁弁５１を開き、エアポンプ２Ｂを駆動し、コーヒー飲料に種類に応じてエアポンプ２Ｂのモータの回転数制御を行う。エアポンプ２Ｂは、コーヒー飲料の種類に応じた量の加圧空気をエアパイプ５２を介して飲料受け２２に送る。この加圧空気は、ペーパーフィルタ２１を通過して抽出室２０ｄ内へ流入する。この加圧空気が抽出室２０ｄ内の混合液中を通過する際、その気泡の流れが混合液を攪拌するように作用する。
【００３１】
(3) 抽出工程
図６は、本自動販売機１の抽出工程を示す。制御部８は、予め設定された攪拌時間が経過すると、下部空気電磁弁５１を閉じ、エアポンプ２Ｂを停止させ、位置検出センサ３６が抽出位置Ｐ3 を検出するまで抽出モータ２４を正転駆動する。バルブ２３は、抽出モータ２４の駆動によってさらに上昇し、連通口２０ｅを閉じる。本自動販売機１の主要部が抽出位置Ｐ3 に到達し、図６に示す状態となると、制御部８は、抽出工程を行う。すなわち、制御部８は、上部空気電磁弁５０および飲料供給電磁弁５３を開き、エアポンプ２Ｂを駆動して、エアポンプ２Ｂからの加圧空気を抽出室２０ｄの上方の導入口２０ｆから供給する。抽出室２０ｄ内の混合液は、エアポンプ２Ｂからの加圧空気によって下方へ圧送され、ペーパーフィルタ２１で濾過される。ペーパーフィルタ２１で濾過されたコーヒー飲料は、飲料受け２２，飲料供給管２２Ｃを介してカップ側へ供給される。抽出室２０ｄに加圧空気を送ることで、抽出室２０ｄ内の気圧が増加して混合液がペーパーフィルタ２１側に押し下げられるので、短時間で混合液がコーヒー飲料と滓に分離され、効率良く濾過することができる。
【００３２】
(4) 滓廃棄工程
図７(a) ，(b) は、本自動販売機１の滓廃棄工程を示す。予め設定された抽出時間が経過すると、制御部８は、上部空気電磁弁５０および飲料供給電磁弁５３を閉じ、エアポンプ２Ｂを停止させ、位置検出センサ３６が滓廃棄位置Ｐ4 を検出するまで抽出モータ２４を正転駆動する。シリンダ２０およびバルブ２３は、抽出モータ２４の駆動によって最上位まで上昇する。本自動販売機１の主要部が滓廃棄位置Ｐ4 に到達し、図７(a) に示す状態となると、制御部８は、ペーパーフィルタ２１上に残った滓７の廃棄工程を行う。すなわち、制御部８は、廃棄処理モータ４０を正転駆動する。廃棄処理モータ４０の駆動トルクが減速機４１を介して出力軸４１ａに伝達され、出力軸４１ａが正転し、フィルタ送りローラ４４が回転してペーパーフィルタ２１を引き出す。ペーパーフィルタ２１上の滓７がローラ２２Ｂを通過する際、図７(b) の想像線で示すように滓７が折れてペーパーフィルタ２１から離れ、廃棄バケツ（図示せず）へ落下する。
【００３３】
(5) 待機状態への戻り動作
滓廃棄工程が終了すると、制御部８は、抽出モータ２４および廃棄処理モータ４０を正転駆動する。本自動販売機１の主要部は、図４に示す待機状態へ戻る。その後、販売信号が制御部８に入力される毎に上記(1) 〜(5) の動作が繰り返される。
【００３４】
上記構成の自動販売機１によれば、攪拌工程でコーヒー飲料の種類に応じて抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整しているので、コーヒー飲料の種類に応じた風味を有するコーヒー飲料を製造することができる。すなわち、ブラックコーヒーを販売する場合は、抽出室２０ｄへの空気の吐出量を抑えて弱い攪拌力で攪拌しているので、透明感に富み、雑味の少ない味のコーヒーを製造することができ、また、砂糖やクリームを入れたコーヒーを販売する場合は、抽出室２０ｄへの空気の吐出量を多くして強い攪拌力で攪拌しているので、渋味や苦味が強いコーヒーを製造することができ、顧客の好みに応じたコーヒー飲料を提供することができる。
【００３５】
なお、エアポンプ２Ｂからの空気の吐出量を一定にし、大気開放用空気電磁弁５５を制御して抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整してもよい。これにより、エアポンプ２Ｂのモータに回転数一定のＡＣモータを使用できる。
【００３６】
図８は、本発明の第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態は、エアポンプ２Ｂのモータに第１の実施の形態と同様に直流モータを用い、制御部８は、エアポンプ２Ｂの直流モータをコーヒー飲料の種類に応じてＰＷＭ方式で回転数制御するものである。直流モータの回転数は、同図(a) に示すように、ＰＷＭによるＯＮ／ＯＦＦ時間に比例し、エアポンプ２Ｂからの空気の吐出量は、同図(b) に示すように、直流モータの回転数に比例する。従って、制御部８によりエアポンプ２Ｂの直流モータをＰＷＭにより制御することにより、攪拌工程で抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整することができる。
【００３７】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る飲料製造部を示す。この飲料製造部２は、飲料受け２２とエアポンプ２Ｂとの間を接続するエアパイプとして内径Ｄの異なる複数のエアパイプ、すなわち、抵抗の小なるエアパイプ５２Ａ、抵抗の中なるエアパイプ５２Ｂ、および抵抗の大なるエアパイプ５２Ｃを並列に設け、各エアパイプ５２Ａ，５７Ｂ，５７Ｃに空気電磁弁５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを介装し、各エアパイプ５２Ａ，５７Ｂ，５７ＣをＥ分岐５６を介して飲料受け２２に接続し、制御部８は、コーヒー飲料の種類に応じて空気電磁弁５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを選択して開くことにより、抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整するものである。これにより、エアポンプ２Ｂのモータに回転数一定のＡＣモータを使用できる。
【００３８】
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る飲料製造部を示す。この飲料製造部２は、抽出室２０ｄの導入口２０ｆに接続されるエアパイプ５２にＴ分岐５４の代わりにＵ分岐５７を設け、Ｕ分岐５７の一方に大気開放用空気電磁弁５５を設け、Ｕ分岐５７の他方に圧力センサ５８を設け、制御部８は、攪拌工程で連通口２０ｅを閉塞して抽出室２０ｄを密閉状態にし、エアポンプ２Ｂから電磁弁５１を介してコーヒー飲料の種類に応じて抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整するものである。エアポンプ２Ｂから抽出室２０ｄに送り込まれた空気により抽出室２０ｄの内圧が上がり、流入量が減るが、大気開放用空気電磁弁５５を開放することで内圧が下がり、流入量が増加する。制御部８は、抽出室２０ｄの内圧を圧力センサ５７で検出し、この検出に基づいて大気開放用空気電磁弁５５を開閉し、大気開放の量を調整することにより抽出室２０ｄへの空気の量を調整する。これにより、エアポンプ２Ｂのモータに回転数一定のＡＣモータを使用できる。
【００３９】
なお、大気開放用空気電磁弁５５の代わりに抽出室２０ｄの内圧が一定以上になったときに開放するリリーフ弁を抽出室２０ｄに組み込み、抽出室２０ｄに空気を供給する際、リリーフ弁を動作させて抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整してもよい。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、攪拌工程で抽出室２０ｄに供給するガスとして空気を用いたが、窒素ガス，炭酸ガス，不活性ガス等の他のガスを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、ガス発生源としてポンプを用いた場合について説明したが、上記第３および第４の実施の形態でガスボンベを用いてもよく、ガスボンベからのガスを減圧した後に電磁弁を介して抽出室２０ｄに供給するようにしてもよい。自動販売機が炭酸飲料を製造するための炭酸ガスボンベを用いている場合は、攪拌用のエアポンプを省略でき、構成の簡素化を図ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の飲料抽出装置によれば、飲料の種類に応じて抽出室へのガスの供給量を調整しているので、飲料の種類に応じた風味を有する飲料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカップ式自動販売機の構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る飲料製造部の構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係るエアポンプのモータの特性を示し、(a) は印加電圧と回転数との関係図、(b) は回転数と吐出量との関係図である。
【図４】第１の実施の形態に係る飲料製造部の待機状態を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る飲料製造部の攪拌工程を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係る飲料製造部の抽出工程を示す図である。
【図７】 (a) ，(b) は第１の実施の形態に係る飲料製造部の滓廃棄工程を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るカップ式自動販売機におけるエアポンプのモータの特性を示し、(a) はＰＷＭによるＯＮ／ＯＦＦ時間と回転数との関係図、(b) は回転数と吐出量との関係図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るカップ式自動販売機の飲料製造部の構成図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るカップ式自動販売機の飲料製造部の構成図である。
【図１１】従来の飲料抽出装置の構成図である。
【図１２】従来の飲料抽出装置の抽出工程を示す図である。
【符号の説明】
１ 自動販売機
２ 飲料製造部
２Ａ 粉シュート
２Ｂ エアポンプ
３ トレイ
４ カップ
５ カップ供給部
６ 追加混合部
７ 原料部
８ 飲料製造制御部
９ 主制御部
２０ シリンダ
２０ａ 供給口
２０ｂ 上室
２０ｃ 排出口
２０ｄ 抽出室
２０ｅ 連通口
２０ｆ 導入口
２１ ペーパーフィルタ
２１Ａ 軸
２１Ｂ フィルタ検出レバー
２１Ｃ フィルタ残量検出センサ
２２ 飲料受け
２２ａ 開口
２２Ａ ゴムパッキン
２２Ｂ ローラ
２２Ｃ 飲料供給管
２２Ｄ 廃棄管
２４ 抽出モータ
２５ 減速機
２５ａ，２５ｂ 出力軸
２６ 支持板
２６ａ ベアリング
２７Ａ シリンダカム
２７Ｂ バルブカム
２８Ａ シリンダ駆動板
２８Ｂ バルブ駆動板
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 係止部材
２９Ａ シリンダカムフォロア
２９Ｂ バルブカムフォロア
３０ 引張コイルバネ
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 連結部材
３２ レバー
３２ａ ピン
３２ｂ ピン
３３ 連結部材
３４ 引張コイルバネ
３５ 位置検出板
３６ 位置検出センサ
４０ 廃棄処理部
４０Ａ 廃棄処理モータ
４１ 減速機
４１ａ 出力軸
４４ａ 切欠き部
４５ ガイドローラ
４６ 押圧板
４６ａ 支軸
４７ 固定板
４８ 押圧カム
４８ａ 突部
５０ 上部空気電磁弁
５１ 下部空気電磁弁
５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ 空気電磁弁
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ エアパイプ
５３ 飲料供給電磁弁
５４ Ｔ分岐
５５ 大気開放用空気電磁弁
５６ Ｅ分岐
５７ Ｕ分岐
５８ 圧力センサ
６０ シュート
６１ ミキシングボール
６１ａ 供給パイプ
７０ 湯タンク
７１ コーヒー原料容器
７１ａ，７２ａ，７３ａ 供給口
７２ 砂糖原料容器
７３ クリーム原料容器
７４ 水道水電磁弁
７５ ヒータ
７６ 温度センサ
７７ フロート
７８ 湯パイプ
７９ 湯電磁弁
Ｄ 内径
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、飲料原料からコーヒー，紅茶，ウーロン茶，緑茶等を抽出してカップで販売するカップ式自動販売機に適用される飲料抽出装置に関し、特に、飲料の種類に応じた風味を有する飲料を製造することができるようにした飲料抽出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の飲料抽出装置としては、例えば、実開昭６１−１１８５２６号公報に示されるものがある。
【０００３】
図１１は、この飲料抽出装置を示す。この飲料抽出装置１００は、上下動可能に支持され、上方から供給された粉末原料（コーヒー粉末）と湯の混合液を下方へ排出するシリンダ１０１と、シリンダ１０１の下方に配置され、シリンダ１０１から排出された混合液を濾過するフィルタ１０２と、フィルタ１０２の濾過によって抽出された飲料を受け入れるゴムパッキン１０３を備えた飲料受け１０４と、飲料受け１０４に接続され、飲料をカップ側へ供給する飲料供給管１０５と、飲料供給管１０５を開閉する押圧板１０６ａおよびカム１０６ｂからなるカム機構１０６と、本飲料抽出装置１００の各部を制御する制御部（図示せず）を有する。
【０００４】
シリンダ１０１は、上方に設けた供給口１０１ａから供給された粉末原料と湯を混合する混合室１０１ｂと、混合液を下方に設けた排出口１０１ｃから排出して飲料の抽出工程が行われる抽出室１０１ｄを有し、混合室１０１ｂは抽出室１０１ｄと連通口１０１ｅによって連通している。この連通口１０１ｅは、バルブ１０７によって開閉されるようになっており、抽出室１０１ｄには、エアポンプ１０８からの加圧空気を導入するエアパイプ１０９が接続されている。
【０００５】
このように構成された飲料抽出装置１００において、制御部は、販売信号の入力に基づいて抽出駆動モータ（図示せず）を駆動させることにより、シリンダ１０１を待機位置Ｐから下降させて下端を飲料受け１０４のゴムパッキン１０３に密接させる。この後、供給口１０１ａから粉末原料と湯が供給される。制御部は、エアポンプ１０８を駆動して加圧空気をエアパイプ１０９を介して抽出室１０１ｄに供給する。この状態でバルブ１０７が僅かに開いており、加圧空気は抽出室１０１ｄから連通口１０１ｅを介して混合室１０１ｂへ送られ、混合室１０１ｂ内に供給された粉末原料と湯の混合液を攪拌する。混合液が充分に攪拌されるとエアポンプ１０８の駆動が停止され、混合液は連通口１０１ｅを通って抽出室１０１ｄへ流入する。
【０００６】
図１２は、飲料抽出装置１００における抽出工程を示す。制御部は、抽出駆動モータを駆動してバルブ１０７を上昇させて連通口１０１ｅを閉じる。そして、エアポンプ１０８を駆動して加圧空気をエアパイプ１０９を介して抽出室１０１ｄへ供給する。抽出室１０１ｄに貯えられた混合液は加圧空気によってフィルタ１０２で濾過され、供給モータ（図示せず）の駆動に基づいてカム１０６ｂが所定の角度回転することによって押圧板１０６ａによる飲料供給管１０５の押圧が解除され、飲料供給管１０５が開かれる。
【０００７】
制御部は、フィルタ１０２で濾過されたコーヒー抽出液が飲料供給管１０５を介してカップ側へ供給されると、シリンダ１０１を滓廃棄位置Ｐ’へ移動させ、フィルタ１０２を飲料受け１０４から除去するとともに、フィルタ１０２上に残った滓を廃棄する。このようにして飲料抽出動作が終了すると、制御部は、抽出駆動モータを駆動してシリンダ１０１を待機位置Ｐに戻す。
【０００８】
上記自動販売機１００によれば、粉末飲料と湯との混合液を加圧空気で攪拌してコーヒーを抽出しているので、効率の良い抽出を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の飲料抽出装置１００によると、粉末原料と湯との混合液を攪拌する際、混合室１０１ｂに送り込む加圧空気の量を一定にしているので、コーヒー飲料の種類が異なる場合でも、味覚，渋味，苦味，酸味等のコーヒー成分の溶出度合いが一定となり、コーヒー飲料の種類に応じた風味が得られないという問題があった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、飲料の種類に応じた風味を有する飲料を製造することができる飲料抽出装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、飲料原料および湯が供給される上室と、弁によって開閉される連通口を介して前記上室の下部に設けられた抽出室とを有し、前記上室から前記連通口を介して前記抽出室に供給される前記飲料原料および前記湯からなる混合液をガスで攪拌して飲料の抽出を促進させる飲料抽出装置において、前記弁を移動させて前記連通口を開閉する弁駆動手段と、前記抽出室に前記ガスを供給するガス供給手段と、前記抽出室に前記上室から前記連通口を介して前記混合液が供給されたとき、前記弁駆動手段を制御して前記連通口を開放し、前記飲料の種類に応じて前記ガス供給手段を制御して前記抽出室に供給する前記ガスの量を調整する制御手段とを備え、前記ガス供給手段は、前記ガスの吐出量が一定のガス発生源と、前記ガス発生源と前記抽出室との間に並列に設けられ、前記ガス発生源からの前記ガスを前記抽出室の供給する抵抗の異なる複数の供給管とを備え、前記制御手段は、前記複数の供給管のうち前記飲料の種類に応じて前記供給管を選択する構成であることを特徴とする飲料抽出装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る飲料抽出装置が適用されたカップ式自動販売機を示す。この自動販売機１は、粉末原料（例えば、コーヒー粉末）と湯との混合液から飲料を抽出して製造する飲料製造部２と、トレイ３にカップ４を供給するカップ供給部５と、飲料製造部２によって製造されたコーヒー飲料に砂糖あるいはクリームを追加してトレイ３上のカップ４に供給する追加混合部６と、飲料製造部２に粉末原料と湯を供給するとともに、追加混合部６に砂糖あるいはクリームを供給する原料部７と、飲料製造部２を制御する飲料製造制御部８と、本自動販売機１の全体を制御する主制御部９とを有して構成されている。
【００１３】
原料部７は、湯を貯蔵する湯タンク７０と、供給口７１ａからコーヒー原料を供給するコーヒー原料容器７１と、供給口７２ａから砂糖を供給する砂糖原料容器７２と、供給口７３ａからクリームを供給するクリーム原料容器７３とを備えている。また、原料部７は、湯タンク７０に水道水を供給する水道水電磁弁７４と、水道水電磁弁７４から湯タンク７０に供給された水道水を加熱して所定の温度の抽出用の湯とするヒータ７５と、ヒータ７５によって加熱された湯タンク７０内の湯の温度を検出する温度センサ７６と、湯タンク７０内の湯量を検出するフロート７７と、湯タンク７０内の湯を飲料製造部２に湯パイプ７８を介して供給する湯電磁弁７９とを備えている。
【００１４】
追加混合部６は、砂糖原料容器７２およびクリーム原料容器７３の供給口７２ａ，７３ａの直下に配置されたシュート６０と、飲料製造部２から供給された抽出飲料に、砂糖原料容器７２およびクリーム原料容器７３の供給口７２ａ，７３ａからシュータ６０を介してそれぞれ供給された砂糖およびクリームを混合し、供給パイプ６１ａを介してカップ４に供給するミキシングボール６１とを備えている。
【００１５】
飲料製造部２は、粉シュート２Ａを介して供給される粉末原料と湯パイプ７８を介して供給される湯とからなる混合液を攪拌して下方へ排出するシリンダ２０と、シリンダ２０から排出された混合液を濾過するペーパーフィルタ２１と、ペーパーフィルタ２１の濾過によって抽出された飲料を受け入れて飲料供給管２２Ｃを介してミキシングボール６１に供給する飲料受け２２と、エアパイプ５２に設けた上部空気電磁弁５０を介して抽出室２０ｄに加圧空気を送るとともに、エアパイプ５２に設けた下部空気電磁弁５１を介して飲料受け２２に加圧空気を送るエアポンプ２Ｂとを備えている。エアポンプ２Ｂは、直流モータで駆動されるダイヤフラム式のポンプであり、制御部８の電圧制御によって回転数が制御されるものである。
【００１６】
図２は、飲料製造部２の詳細を示す。この飲料製造部２は、図示しない案内レールによって上下動可能に支持され、上方から供給された粉末原料と湯との混合液を攪拌して下方へ排出するシリンダ２０と、シリンダ２０の下方に配置され、シリンダ２０から排出された混合液を濾過するペーパーフィルタ２１と、ペーパーフィルタ２１の濾過によって抽出された飲料を受け入れる飲料受け２２と、滓等を廃棄する廃棄処理部４０とを備えている。
【００１７】
シリンダ２０は、上方に設けた供給口２０ａから供給された粉末原料と湯を受け入れる上室２０ｂと、粉末原料と湯との混合液を下方に設けた排出口２０ｃから排出して飲料の抽出工程が行われる抽出室２０ｄとを有し、上室２０ｂと抽出室２０ｄは連通口２０ｅで連通して形成されている。連通口２０ｅは、バルブ２３によって開閉されるようになっており、抽出室２０ｄには、エアポンプ２Ｂからの加圧空気を導入する導入口２０ｆを備えている。
【００１８】
ペーパーフィルタ２１は、回動可能な軸２１Ａにロール状でセットされ、廃棄処理部４の廃棄処理モータ４０の駆動により図２の左方向へ引き出されるように構成されている。ペーパーフィルタ２１の残量検出は、基端側が回転可能に支持され、中間部あるいは先端側がロール状のペーパーフィルタ２１に常に当接するフィルタ検出レバー２１Ｂと、ペーパーフィルタ２１の残量が少なくなってフィルタ検出レバー２１Ｂが回動してスイッチング動作し、ペーパーフィルタ２１が無くなったこと示す検出信号を後述する制御部に出力して警報出力等に供するマイクロスイッチの如きフィルタ残量検出センサ２１Ｃによって行われる。
【００１９】
飲料受け２２は、上部に開口２２ａを備え、開口２２ａの周囲にシリンダ２０の排出口２０ｃが当接したとき、混合液が漏れるのを防ぐためのゴムパッキン２２Ａを設け、端部にペーパーフィルタ２１の走行をガイドするローラ２２Ｂを備え、下部に、飲料をカップ側へ供給する飲料供給管２２Ｃおよび飲料等を廃棄する廃棄管２２Ｄを備えている。また、飲料供給管２２Ｃには、飲料供給電磁弁５３が設けられている。
【００２０】
また、飲料製造部２は、抽出モータ２４と、両側から出力軸２５ａ、２５ｂをそれぞれ突設し、抽出モータ２４の回転数を所定の回転数に減速する減速機２５と、一方の出力軸２５ａの一端をベアリング２６ａによって支持した支持板２６と、一方の出力軸２５ａに固定されたシリンダカム２７Ａおよびバルブカム２７Ｂと、シリンダ２０を駆動するシリンダ駆動板２８Ａと、バルブ２３を駆動するバルブ駆動板２８Ｂと、シリンダ駆動板２８Ａに取り付けられたシリンダカムフォロア２９Ａと、バルブ駆動板２８Ｂに取り付けられたバルブカムフォロア２９Ｂと、シリンダ駆動板２８Ａに取り付けられた係止部材２８ａとバルブ駆動板２８Ｂに取り付けられた係止部材２８ｂとに両端がそれぞれ係止され、シリンダ駆動板２８Ａとバルブ駆動板２８Ｂとを互いに引き寄せてシリンダカムフォロア２９Ａおよびバルブカムフォロア２９Ｂをシリンダカム２７Ａおよびバルブカム２７Ｂにそれぞれ当接させる引張コイルバネ３０と、シリンダ２０とシリンダ駆動板２８Ａとを連結する複数の連結部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃと、バルブ２３を先端側のピン３２ａによって回動可能に連結したレバー３２と、バルブ駆動板２８Ｂに取り付けられ、ピン３２ｂによってレバー３２を回動可能に連結した連結部材３３と、レバー３２の後端側とバルブ駆動板２８Ｂに取り付けられた係止部材２８ｃとに両端がそれぞれ係止された引張コイルバネ３４とを備えている。この飲料製造部２は、出力軸２５ａ，２５ｂ、および廃棄処理部４０の出力軸４１ａがそれぞれ１回転することにより攪拌工程，抽出工程，滓廃棄工程の一連の工程が終了するようになっている。
【００２１】
減速機２５の他方の出力軸２５ｂ側には、各工程に対応する位置を検出する位置検出機構が設けられている。すなわち、減速機２５の他方の出力軸２５ｂには、１つあるいは２つ以上の位置検出板３５が取り付けられ、位置検出板３５の周囲には、位置検出板３５の回転位置を検出する１つあるいは２つ以上のホトセンサの如き位置検出センサ３６が配置されている。
【００２２】
エアポンプ２Ｂには、抽出室２０ｄの導入口２０ｆと飲料受け２２に通じるエアパイプ５２が接続され、エアパイプ５２には、抽出室２０ｄの導入口２０ｆの前段に上部空気電磁弁５０、およびＴ分岐５４を介して分岐された大気開放用空気電磁弁５５が、また、飲料受け２２の前段に下部空気電磁弁５１がそれぞれ設けられている。
【００２３】
廃棄処理部４０は、廃棄処理モータ４０Ａと、廃棄処理モータ４０Ａの回転数を所定の回転数に減速する減速機４１と、円周上に切欠き部４４ａを有して減速機４１の出力軸４１ａに取り付けられ、ペーパーフィルタ２１を一定長さ分送り出すフィルタ送りローラ４４と、ペーパーフィルタ２１を一対のフィルタ送りローラ４４側に図示しないバネによって押圧するガイドローラ４５と、支軸４６ａによって回動可能に支持され、廃棄管２２Ｄを固定板４７との間で押圧閉塞する板ばね等からなる押圧板４６と、減速機４１の出力軸４１ａに取り付けられ、押圧板４６を回動させる円周上に突部４８ａを有した押圧カム４８とを備えている。
【００２４】
主制御部９は、コーヒー飲料の販売要求がある毎にその要求されたコーヒー飲料の種類に応じた販売信号を制御部８に出力するとともに、湯電磁弁７０ｅを制御して一定量の湯を湯パイプ７８を介して飲料製造部２に供給し、コーヒー原料容器７１を制御して一定量のコーヒー原料を飲料製造部２に供給し、コーヒー飲料の種類に応じて砂糖原料容器７２およびクリーム原料容器７３を制御し、必要な砂糖およびクリームを追加混合部６に供給するものである。また、主制御部９は、温度センサ７６およびフロート７７の検出に基づいて湯タンク７０内の湯温および湯量が一定に保たれるようにヒータ７５および水道水電磁弁７４を制御するものである。
【００２５】
制御部８は、主制御部９から販売信号が出力されると、飲料抽出制御、すなわち、攪拌工程，抽出工程，滓廃棄工程の一連の工程を飲料製造部２に行わせるとともに、攪拌工程の際、飲料の種類に応じてエアポンプ２Ｂの直流モータの回転数を制御して抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整し、攪拌強さを強・中・弱と変化させている。攪拌強さの強・中・弱のエアポンプ２Ｂの吐出量は、例えば、それぞれ６Ｌ／ｍｉｎ、５Ｌ／ｍｉｎ、２．５Ｌ／ｍｉｎである。例えば、ホットのブラックコーヒーを販売する場合は、弱の攪拌力、ホットの砂糖および／またはクリーム入りのコーヒーを販売する場合は、中の攪拌力、コールド（氷入り）のブラックコーヒーを販売する場合は、中の攪拌力、コールドの砂糖および／またはクリーム入りのコーヒーを販売する場合は、強の攪拌力となるように、空気の量を制御する。
【００２６】
図３は、エアポンプ２Ｂの直流モータの特性を示す。エアポンプ２Ｂの直流モータの回転数は、同図(a) に示すように、直流モータへの印加電圧に比例し、エアポンプ２Ｂからの空気の吐出量は、同図(b) に示すように、直流モータの回転数に比例する。従って、制御部８によりエアポンプ２Ｂの直流モータに印加される電圧を制御することにより、攪拌工程で抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整することができる。なお、直流モータの回転数を検出し、その検出信号に基づいて直流モータに対するフィードバック制御を行ってもよい。これにより、正確な空気吐出量が得られる。
【００２７】
次に、本自動販売機１の動作を図４乃至図７を参照して説明する。
【００２８】
(1) 待機状態
図４は、本自動販売機１の待機状態を示す。待機状態においては、本自動販売機１の主要部は、図４に示す待機位置Ｐ1 にある。この待機状態では、位置検出センサ３６は待機位置Ｐ1 を検出し、押圧板４６は、廃棄管２２Ｄの弾性力によって押圧カム４８に当接し、各電磁弁５０，５１，５３，５５は閉じている。
【００２９】
(2) 攪拌工程
制御部８は、主制御部９から販売信号が入力されると、待機位置Ｐ1 から攪拌位置Ｐ2 への移動制御を行う。すなわち、制御部８は、廃棄処理モータ４０を正転駆動（図２において押圧カム４８が左回転する駆動）する。廃棄処理モータ４０の駆動トルクが減速機４１を介して出力軸４１ａに伝達され、出力軸４１ａが約６０°正転して、図５に示すように、押圧カム４８の突部４８ａが押圧板４６を押圧することにより、廃棄管２２Ｄが押圧板４６と固定板４７との間で閉塞される。続いて制御部８は、抽出モータ２４を正転駆動（図２において出力軸２５ａが同図矢印方向へ回転する駆動）する。抽出モータ２４の駆動トルクが減速機２５を介して出力軸２５ａ，２５ｂに伝達され、出力軸２５ａ，２５ｂが正転して、シリンダカム２７Ａおよびバルブカム２７Ｂが正転することにより、シリンダ駆動板２８Ａおよびバルブ駆動板２８Ｂが下降する。シリンダ駆動板２８Ａが下降すると、複数の連結部材３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを介してシリンダ２０が下降し、抽出室２０ｄの下端がペーパーフィルタ２１を飲料受け２２へ圧接する。一方、バルブ駆動板２８Ｂが下降すると、連結部材３３，レバー３２を介してバルブ３２も下降する。位置検出センサ３６は、攪拌位置Ｐ2 を検出し、攪拌位置検出信号を制御部８に出力し、制御部８は、その攪拌位置検出信号に基づいて抽出モータ２４の駆動を停止する。
【００３０】
図５は、攪拌工程を示す。本自動販売機１の主要部が、攪拌位置Ｐ2 に到達し、図５に示す状態となると、制御部８は、攪拌工程を行う。この攪拌工程では、連通口２０ｅは開放されている。制御部８は、粉末原料および湯の供給要求信号を主制御部９に出力する。主制御部９の制御により上室２０ｂの供給口２０ａに粉末原料と湯が供給され、連通口２０ｅを介して抽出室２０ｄに流入する。次に、制御部８は、粉末原料と湯の供給に合わせて、下部空気電磁弁５１を開き、エアポンプ２Ｂを駆動し、コーヒー飲料に種類に応じてエアポンプ２Ｂのモータの回転数制御を行う。エアポンプ２Ｂは、コーヒー飲料の種類に応じた量の加圧空気をエアパイプ５２を介して飲料受け２２に送る。この加圧空気は、ペーパーフィルタ２１を通過して抽出室２０ｄ内へ流入する。この加圧空気が抽出室２０ｄ内の混合液中を通過する際、その気泡の流れが混合液を攪拌するように作用する。
【００３１】
(3) 抽出工程
図６は、本自動販売機１の抽出工程を示す。制御部８は、予め設定された攪拌時間が経過すると、下部空気電磁弁５１を閉じ、エアポンプ２Ｂを停止させ、位置検出センサ３６が抽出位置Ｐ3 を検出するまで抽出モータ２４を正転駆動する。バルブ２３は、抽出モータ２４の駆動によってさらに上昇し、連通口２０ｅを閉じる。本自動販売機１の主要部が抽出位置Ｐ3 に到達し、図６に示す状態となると、制御部８は、抽出工程を行う。すなわち、制御部８は、上部空気電磁弁５０および飲料供給電磁弁５３を開き、エアポンプ２Ｂを駆動して、エアポンプ２Ｂからの加圧空気を抽出室２０ｄの上方の導入口２０ｆから供給する。抽出室２０ｄ内の混合液は、エアポンプ２Ｂからの加圧空気によって下方へ圧送され、ペーパーフィルタ２１で濾過される。ペーパーフィルタ２１で濾過されたコーヒー飲料は、飲料受け２２，飲料供給管２２Ｃを介してカップ側へ供給される。抽出室２０ｄに加圧空気を送ることで、抽出室２０ｄ内の気圧が増加して混合液がペーパーフィルタ２１側に押し下げられるので、短時間で混合液がコーヒー飲料と滓に分離され、効率良く濾過することができる。
【００３２】
(4) 滓廃棄工程
図７(a) ，(b) は、本自動販売機１の滓廃棄工程を示す。予め設定された抽出時間が経過すると、制御部８は、上部空気電磁弁５０および飲料供給電磁弁５３を閉じ、エアポンプ２Ｂを停止させ、位置検出センサ３６が滓廃棄位置Ｐ4 を検出するまで抽出モータ２４を正転駆動する。シリンダ２０およびバルブ２３は、抽出モータ２４の駆動によって最上位まで上昇する。本自動販売機１の主要部が滓廃棄位置Ｐ4 に到達し、図７(a) に示す状態となると、制御部８は、ペーパーフィルタ２１上に残った滓７の廃棄工程を行う。すなわち、制御部８は、廃棄処理モータ４０を正転駆動する。廃棄処理モータ４０の駆動トルクが減速機４１を介して出力軸４１ａに伝達され、出力軸４１ａが正転し、フィルタ送りローラ４４が回転してペーパーフィルタ２１を引き出す。ペーパーフィルタ２１上の滓７がローラ２２Ｂを通過する際、図７(b) の想像線で示すように滓７が折れてペーパーフィルタ２１から離れ、廃棄バケツ（図示せず）へ落下する。
【００３３】
(5) 待機状態への戻り動作
滓廃棄工程が終了すると、制御部８は、抽出モータ２４および廃棄処理モータ４０を正転駆動する。本自動販売機１の主要部は、図４に示す待機状態へ戻る。その後、販売信号が制御部８に入力される毎に上記(1) 〜(5) の動作が繰り返される。
【００３４】
上記構成の自動販売機１によれば、攪拌工程でコーヒー飲料の種類に応じて抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整しているので、コーヒー飲料の種類に応じた風味を有するコーヒー飲料を製造することができる。すなわち、ブラックコーヒーを販売する場合は、抽出室２０ｄへの空気の吐出量を抑えて弱い攪拌力で攪拌しているので、透明感に富み、雑味の少ない味のコーヒーを製造することができ、また、砂糖やクリームを入れたコーヒーを販売する場合は、抽出室２０ｄへの空気の吐出量を多くして強い攪拌力で攪拌しているので、渋味や苦味が強いコーヒーを製造することができ、顧客の好みに応じたコーヒー飲料を提供することができる。
【００３５】
なお、エアポンプ２Ｂからの空気の吐出量を一定にし、大気開放用空気電磁弁５５を制御して抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整してもよい。これにより、エアポンプ２Ｂのモータに回転数一定のＡＣモータを使用できる。
【００３６】
図８は、本発明の第２の実施の形態を示す。この第２の実施の形態は、エアポンプ２Ｂのモータに第１の実施の形態と同様に直流モータを用い、制御部８は、エアポンプ２Ｂの直流モータをコーヒー飲料の種類に応じてＰＷＭ方式で回転数制御するものである。直流モータの回転数は、同図(a) に示すように、ＰＷＭによるＯＮ／ＯＦＦ時間に比例し、エアポンプ２Ｂからの空気の吐出量は、同図(b) に示すように、直流モータの回転数に比例する。従って、制御部８によりエアポンプ２Ｂの直流モータをＰＷＭにより制御することにより、攪拌工程で抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整することができる。
【００３７】
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る飲料製造部を示す。この飲料製造部２は、飲料受け２２とエアポンプ２Ｂとの間を接続するエアパイプとして内径Ｄの異なる複数のエアパイプ、すなわち、抵抗の小なるエアパイプ５２Ａ、抵抗の中なるエアパイプ５２Ｂ、および抵抗の大なるエアパイプ５２Ｃを並列に設け、各エアパイプ５２Ａ，５７Ｂ，５７Ｃに空気電磁弁５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを介装し、各エアパイプ５２Ａ，５７Ｂ，５７ＣをＥ分岐５６を介して飲料受け２２に接続し、制御部８は、コーヒー飲料の種類に応じて空気電磁弁５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを選択して開くことにより、抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整するものである。これにより、エアポンプ２Ｂのモータに回転数一定のＡＣモータを使用できる。
【００３８】
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る飲料製造部を示す。この飲料製造部２は、抽出室２０ｄの導入口２０ｆに接続されるエアパイプ５２にＴ分岐５４の代わりにＵ分岐５７を設け、Ｕ分岐５７の一方に大気開放用空気電磁弁５５を設け、Ｕ分岐５７の他方に圧力センサ５８を設け、制御部８は、攪拌工程で連通口２０ｅを閉塞して抽出室２０ｄを密閉状態にし、エアポンプ２Ｂから電磁弁５１を介してコーヒー飲料の種類に応じて抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整するものである。エアポンプ２Ｂから抽出室２０ｄに送り込まれた空気により抽出室２０ｄの内圧が上がり、流入量が減るが、大気開放用空気電磁弁５５を開放することで内圧が下がり、流入量が増加する。制御部８は、抽出室２０ｄの内圧を圧力センサ５７で検出し、この検出に基づいて大気開放用空気電磁弁５５を開閉し、大気開放の量を調整することにより抽出室２０ｄへの空気の量を調整する。これにより、エアポンプ２Ｂのモータに回転数一定のＡＣモータを使用できる。
【００３９】
なお、大気開放用空気電磁弁５５の代わりに抽出室２０ｄの内圧が一定以上になったときに開放するリリーフ弁を抽出室２０ｄに組み込み、抽出室２０ｄに空気を供給する際、リリーフ弁を動作させて抽出室２０ｄに供給する空気の量を調整してもよい。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々に変形実施が可能である。例えば、上記実施の形態では、攪拌工程で抽出室２０ｄに供給するガスとして空気を用いたが、窒素ガス，炭酸ガス，不活性ガス等の他のガスを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、ガス発生源としてポンプを用いた場合について説明したが、上記第３および第４の実施の形態でガスボンベを用いてもよく、ガスボンベからのガスを減圧した後に電磁弁を介して抽出室２０ｄに供給するようにしてもよい。自動販売機が炭酸飲料を製造するための炭酸ガスボンベを用いている場合は、攪拌用のエアポンプを省略でき、構成の簡素化を図ることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の飲料抽出装置によれば、飲料の種類に応じて抽出室へのガスの供給量を調整しているので、飲料の種類に応じた風味を有する飲料を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカップ式自動販売機の構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る飲料製造部の構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係るエアポンプのモータの特性を示し、(a) は印加電圧と回転数との関係図、(b) は回転数と吐出量との関係図である。
【図４】第１の実施の形態に係る飲料製造部の待機状態を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る飲料製造部の攪拌工程を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係る飲料製造部の抽出工程を示す図である。
【図７】 (a) ，(b) は第１の実施の形態に係る飲料製造部の滓廃棄工程を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るカップ式自動販売機におけるエアポンプのモータの特性を示し、(a) はＰＷＭによるＯＮ／ＯＦＦ時間と回転数との関係図、(b) は回転数と吐出量との関係図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るカップ式自動販売機の飲料製造部の構成図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係るカップ式自動販売機の飲料製造部の構成図である。
【図１１】従来の飲料抽出装置の構成図である。
【図１２】従来の飲料抽出装置の抽出工程を示す図である。
【符号の説明】
１ 自動販売機
２ 飲料製造部
２Ａ 粉シュート
２Ｂ エアポンプ
３ トレイ
４ カップ
５ カップ供給部
６ 追加混合部
７ 原料部
８ 飲料製造制御部
９ 主制御部
２０ シリンダ
２０ａ 供給口
２０ｂ 上室
２０ｃ 排出口
２０ｄ 抽出室
２０ｅ 連通口
２０ｆ 導入口
２１ ペーパーフィルタ
２１Ａ 軸
２１Ｂ フィルタ検出レバー
２１Ｃ フィルタ残量検出センサ
２２ 飲料受け
２２ａ 開口
２２Ａ ゴムパッキン
２２Ｂ ローラ
２２Ｃ 飲料供給管
２２Ｄ 廃棄管
２４ 抽出モータ
２５ 減速機
２５ａ，２５ｂ 出力軸
２６ 支持板
２６ａ ベアリング
２７Ａ シリンダカム
２７Ｂ バルブカム
２８Ａ シリンダ駆動板
２８Ｂ バルブ駆動板
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ 係止部材
２９Ａ シリンダカムフォロア
２９Ｂ バルブカムフォロア
３０ 引張コイルバネ
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 連結部材
３２ レバー
３２ａ ピン
３２ｂ ピン
３３ 連結部材
３４ 引張コイルバネ
３５ 位置検出板
３６ 位置検出センサ
４０ 廃棄処理部
４０Ａ 廃棄処理モータ
４１ 減速機
４１ａ 出力軸
４４ａ 切欠き部
４５ ガイドローラ
４６ 押圧板
４６ａ 支軸
４７ 固定板
４８ 押圧カム
４８ａ 突部
５０ 上部空気電磁弁
５１ 下部空気電磁弁
５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ 空気電磁弁
５２，５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ エアパイプ
５３ 飲料供給電磁弁
５４ Ｔ分岐
５５ 大気開放用空気電磁弁
５６ Ｅ分岐
５７ Ｕ分岐
５８ 圧力センサ
６０ シュート
６１ ミキシングボール
６１ａ 供給パイプ
７０ 湯タンク
７１ コーヒー原料容器
７１ａ，７２ａ，７３ａ 供給口
７２ 砂糖原料容器
７３ クリーム原料容器
７４ 水道水電磁弁
７５ ヒータ
７６ 温度センサ
７７ フロート
７８ 湯パイプ
７９ 湯電磁弁
Ｄ 内径
Claims (6)
- 飲料原料および湯が供給される上室と、弁によって開閉される連通口を介して前記上室の下部に設けられた抽出室とを有し、前記上室から前記連通口を介して前記抽出室に供給される前記飲料原料および前記湯からなる混合液をガスで攪拌して飲料の抽出を促進させる飲料抽出装置において、前記弁を移動させて前記連通口を開閉する弁駆動手段と、前記抽出室に前記ガスを供給するガス供給手段と、前記抽出室に前記上室から前記連通口を介して前記混合液が供給されたとき、前記弁駆動手段を制御して前記連通口を開放し、前記飲料の種類に応じて前記ガス供給手段を制御して前記抽出室に供給する前記ガスの量を調整する制御手段とを備え、前記ガス供給手段は、前記ガスの吐出量が一定のガス発生源と、前記ガス発生源と前記抽出室との間に並列に設けられ、前記ガス発生源からの前記ガスを前記抽出室に供給する抵抗の異なる複数の供給管とを備え、前記制御手段は、前記複数の供給管のうち前記飲料の種類に応じて前記供給管を選択する構成であることを特徴とする飲料抽出装置。
- 前記ガス供給手段は、前記ガスの吐出量が一定のガス発生源と、前記抽出室、あるいは前記抽出室に接続された大気開放用管に設けられた大気開放弁とを備え、前記制御手段は、前記飲料の種類に応じて前記大気開放弁の開閉制御を行う構成の請求項１記載の飲料抽出装置。
- 前記ガス発生源は、前記ガスの吐出量が一定のポンプである構成の請求項１又は２記載の飲料抽出装置。
- 前記ガス発生源は、前記ガスの吐出量が一定のガスボンベである構成の請求項１又は２記載の飲料抽出装置。
- 前記ガス供給手段は、前記ガスとして空気を用いた構成の請求項１記載の飲料抽出装置。
- 前記ガス供給手段は、前記ガスとして炭酸ガスを用いた構成の請求項１記載の飲料抽出装置。
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