(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップを供給するカップ供給手段と、飲物の原料を供給する飲物原料供給手段と、液体を昇温する瞬速昇温手段と、昇温後の温度を測定する温度測定手段と、液体を移送するための液体移送手段と、カップ供給手段と飲物原料供給手段と瞬速昇温手段および液体移送手段に指示を出しカップ飲料の供給を制御する工程制御手段を備え、前記瞬速昇温手段は、液体と熱交換を行う熱交換素子と、前記熱交換素子を収容する容器と、前記容器の外側から前記熱交換素子を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力供給手段によって構成し、前記熱交換素子は全体または一部が電気的に閉回路となるように形成した金属板によって構成した自動販売機。
【請求項２】
前記瞬速昇温手段は、さらに、液体の流路を調整する循環用切り替え弁と循環用液体移送手段を備えた請求項１記載の自動販売機。
【請求項３】
前記瞬速昇温手段は、さらに、補助液体タンクと、第２の加熱コイルと、第２の熱交換素子と、第２の容器とを備えた請求項２記載の自動販売機。
【請求項４】
前記液体移送手段を、カップ一杯分の量の液体を送る定量吐出ポンプと、昇温された液体を吐出する吐出弁によって構成した請求項１から３のいずれか１項に記載した自動販売機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載した構成に加え、所望の温度を入力するための所望温度入力手段を備えた自動販売機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載した構成に加え、自動販売機内の清掃を行うための湯を吐出するためのメンテナンス用切り替え弁を備えた自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱い飲料をカップ内に注いで提供する自動販売機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動販売機は、飲料に使用する水をシーズヒータ等を用いて昇温し、タンク内で保温したものを使用する構成としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記従来の構成の自動販売機は、飲料に使用する水を長時間保温する必要があり、保温のために大きな電力を消費するという課題を有している。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、瞬速昇温手段によって飲料に使用する水を瞬間的に昇温使用でき、保温の必要のない自動販売機としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、瞬速昇温手段を熱交換素子と容器の外側から熱交換素子を誘導加熱する加熱コイルによって構成し、単位体積当たりの熱交換面積を広く取れ、かつ均一な加熱を行うことができる効率の高い自動販売機としている。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、循環用液体移送手段によって熱交換素子を通って液体を循環させるようにして、効率の高い加熱ができる自動販売機としている。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、補助液体タンクに貯えた液体を熱交換素子を通る循環経路によって加熱保温し、供給時には保温した液体を昇温して使用し、少ない保温電力および少ない電力で熱い飲料を連続して供給できる自動販売機としている。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、定量吐出ポンプを用いてカップ一杯分の液体のみを熱交換素子容器内に送って昇温し、昇温した液体を吐出弁を使用して出湯するようにして、移送経路などに液体を残すことなく、いつでも熱い飲料を供給できる自動販売機としている。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、所望温度入力手段に設定した温度となるように、工程制御手段が加熱電力を調節して、購入者の所望する温度の飲料を連続して出湯することができる自動販売機としている。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、メンテナンス用切り替え弁を操作することによって、自動販売機内の清掃を飲料の準備時間などに影響を与えることなくできる自動販売機としている。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例について説明する。図１は本実施例の自動販売機の構成を示すブロック図である。１０１はカップを供給するカップ供給手段、１０２は飲物の原料を供給する飲物原料供給手段、１０３は液体を昇温する瞬速昇温手段、１０４は昇温後の温度を測定する温度測定手段、１０５は例えば一端を水道に他端を前記瞬速昇温手段に接続した液体を移送するための液体移送手段、１０６はカップ供給手段１０１と飲物原料供給手段１０２と瞬速昇温手段１０３と、液体移送手段１０５に指示を出しカップ飲料の供給を制御する工程制御手段である。
【００１２】
なお本実施例では、液体移送手段１０５としてポンプを、工程制御手段１０６にはマイクロコンピュータを用いている。
【００１３】
また本実施例では、瞬速昇温手段１０３は図２・図３に示した構成のものを使用している。つまり瞬速昇温手段１０３は、液体と熱交換を行う熱交換素子２０１と、熱交換素子２０１を収容する容器２０２と、容器２０２の外側から熱交換素子２０１を誘導加熱する加熱コイル２０３と、加熱コイル２０３に高周波電力を供給する高周波電力供給手段２０４によって構成している。また、この熱交換素子２０１は図３に示すような構成としている。つまり、全体または一部が電気的に閉回路となるようにステンレス等の金属板によって構成しているものである。
【００１４】
以下本実施例の動作について説明する。購入者が飲物の供給を指示すると、工程制御手段１０６はこの指示を受けて、カップ供給手段１０１を駆動して所定位置にカップを供給する。同時に液体移送手段１０５を駆動して、所定の流量で瞬速昇温手段１０３に例えば水等の液体を移送する。このとき工程制御手段１０６は温度測定手段１０４の測定値が所定温度（例えば９５［℃］）になるように、高周波電力供給手段２０４を駆動する。こうして所定温度に昇温された液体は、飲物原料供給手段１０２で供給されたコーヒー等の飲物原料と混ぜられて、カップに供給される。
【００１５】
このとき、瞬速加熱手段１０３は、高周波電力供給手段２０４からの電力供給を受けた加熱コイル２０３が発生する高周波磁界によって、熱交換素子２０１が誘導加熱されて発熱している。つまり、図３に示しているように、熱交換素子２０１を構成する金属板には加熱コイル２０３が発生する高周波磁界が鎖交するものである。このため、熱交換素子２０１を構成する金属板には渦電流が発生し、この渦電流によるジュール熱によって熱交換素子２０１は発熱する。ここで、熱交換素子２０１は図３に示しているように、接続構造２０１ａによって巻始めと巻終わりとを電気的に接続している。つまり、電気的な閉ループを形成しているものである。このため、熱交換素子２０１には均一な渦電流が流れるものである。よって、発生するジュール熱も均一なものとなり、ここを流れる液体に供給する熱量も均一なものとなる。また渦巻き構造の間隔を狭めることによって、単位体積あたりの熱交換面積を大きくとることができ、しかも均一な加熱ができる熱源を実現できるものである。なお、このように接続構造２０１ａを用いて電気的な閉ループを作ることによって、熱交換素子２０１に使用する金属板を非磁性ステンレスとしても大きな渦電流を流せるものである。
【００１６】
ここで、熱交換面積をＡ、熱交換素子２０１から与えられる電力の熱量をＱ、水路の構成から決まる定数である熱伝達率をｈ、熱交換素子２０１の温度と熱交換後の流体の温度の差をΔＴとすると、これらの関係は、ΔＴ＝Ｑ／（Ａ・ｈ）で表せる。よって、与える熱量Ｑを一定とすれば、渦巻き構造の巻数を多くして熱交換面積を大きく取るようにすれば、ΔＴを小さくすることができるものである。液体が水であり、沸点に近い９５［℃］の水を得たい場合には、ΔＴを５［ｄｅｇ］以内となるように、熱交換面積Ａを設定すれば局部沸騰が発生しない。
【００１７】
以上のように本実施例によれば、瞬速昇温手段１０３によって昇温した液体を供給する構成としているため、液体を保温する必要がなく、効率の高い自動販売機を実現できるものである。
【００１８】
また、瞬速昇温手段を、液体と熱交換を行う熱交換素子２０１と、熱交換素子２０１を収容する容器２０２と、容器２０２の外側から熱交換素子２０１を誘導加熱する加熱コイル２０３と、加熱コイル２０３に高周波電力を供給する高周波電力供給手段２０４によって構成し、熱交換素子２０１は全体または一部が電気的に閉回路となるように形成した金属板によって構成することによって、熱交換に供する単位体積当たりの熱交換面積を広く設定でき、また局部沸騰が発生しない均一な加熱ができる自動販売機を実現できるものである。
【００１９】
なお、本実施例では熱交換素子２０１を構成する金属板としてステンレスを用いているが、渦電流が発生する金属板であれば材質を特に限定する必要はないものである。また、液体移送手段１０４としてポンプを用いているが、蛇口の開閉による水圧を利用しても構わないことはいうまでもない。
【００２０】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について図４に基づいて説明する。本実施例では図４に示しているように、液体の流れる流路を調整する循環用切り替え弁４０１と、循環用液体移送手段４０２を使用している。循環用液体移送手段４０２としては、ポンプを使用している。
【００２１】
以下、本実施例の動作について説明する。
【００２２】
例えば２０［℃］の水を９５［℃］に昇温する場合、熱伝達効率を１００［％］であるとしても４［ｋＷ］（２００［Ｖ］，２０［Ａ］）の加熱電力では、７５０［ｍｌ／ｍｉｎ］程度の流量になる。日本国内で一般的に用いられる１００［Ｖ］コンセント用のブレーカーでは３０［Ａ］が限界であり、特別な工事なしで流量７５０［ｍｌ／ｍｉｎ］の水を２０［℃］から９５［℃］に瞬速昇温することはエネルギー計算上不可能である。
【００２３】
そこで本実施例では、液体を熱交換素子２０１を通るように循環させることによって、少ない電力でも保温電力なしで熱い飲料を供給できる自動販売機としているものである。
【００２４】
つまり、購入者が飲物の供給を指示すると工程制御手段１０６は、循環用切り替え弁４０１と、循環用液体移送手段４０２を制御して、液体流路が容器２０２・循環用切り替え弁４０１・循環用液体移送手段４０２・循環用切り替え弁４０１・容器２０２の循環系に切り替える。この循環の期間中は、熱交換素子２０１は加熱コイル２０３が発生する高周波磁界によって誘導加熱され発熱しているものである。こうして、液体の温度が上昇し温度測定手段１０４の測定値が例えば９５［℃］という所定値に達すると、工程制御手段１０６は高周波電力供給手段２０４の駆動を停止する。同時に、循環用切り替え弁４０１の接続をカップへの吐出側となるように切り替える。こうして、循環用液体移送手段４０２によって昇温された液体を飲物原料供給手段１０２に供給する。
【００２５】
以上のように本実施例によれば、液体を熱交換素子２０１を通るように循環させることによって、少ない電力でも保温を必要とすることなく熱い飲料を供給できる自動販売機を実現できるものである。
【００２６】
（実施例３）
続いて本発明の第３の実施例について説明する。図５は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では前記各実施例の構成に加えて、瞬速昇温手段１０３に、補助液体タンク５０１と、第２の容器５０５と、第２の容器５０５内に収容している第２の熱交換素子５０３と、第２の容器５０５の外側から第２の熱交換素子５０３に高周波磁界を加える第２の加熱コイル５０４と、容器２０２中に配置している第２の温度測定手段５０２とを備えている。
【００２７】
以下本実施例の動作について説明する。本実施例では飲料供給が行われていない間は、工程制御手段１０６は循環用切り替え弁４０１の接続を、容器２０２・循環用切り替え弁４０１・循環用液体移送手段４０２・補助液体タンク５０１・循環用切り替え弁４０１・容器２０２の循環系となるように制御している。従って補助液体タンク５０１中に貯留されている液体は、循環用液体移送手段４０２によって加熱コイル２０３による高周波磁界を受けて発熱している熱交換素子２０１を通るように循環するものである。この循環は、第２の温度測定手段５０２が例えば７０［℃］という所定温度に達するまで継続される。従って、補助液体タンク５０２には所定温度の液体が貯留されるものである。また、工程制御手段１０６は第２の温度測定手段５０２が例えば６５［℃］という所定温度を下回った温度を検知すると、再び前記循環昇温を実行するものである。なお、自然体流に比べ循環しながら熱交換を行う強制対流方式は、一般に熱伝達率が非常に高くなるものであり、効率よく補助昇温を行うことができる。また、温度の低下は外気との温度差が大きい程生じ易いため、保温温度が７０［℃］の場合は９５［℃］の場合より保温に要する電力を少なくすることができる。
【００２８】
この状態で購入者によって飲物の供給が指示されると、工程制御手段１０６は循環用切り替え弁４０１の接続をカップへの吐出側に切り替え、同時に、高周波電力供給手段２０４を駆動する。従って循環用液体移送手段４０２は、補助液体タンク５０１に貯留している所定温度の液体を、第２の熱交換素子５０３を収容している第２の容器５０５に供給する。第２の熱交換素子５０３は、高周波電力供給手段２０４から高周波電流の供給を受けている第２の加熱コイル５０４によって誘導加熱されており、発熱しているものである。従って第２の容器５０５に入った液体は、瞬間的に加熱される。このとき工程制御手段１０６は、温度測定手段１０４の測定値が例えば９５［℃］という所定温度を維持するように、高周波電力供給手段２０４を制御しているものである。従って所定温度の液体は、飲物原料供給手段１０２から飲物原料とともにカップ内に供給される。
【００２９】
以上のように本実施例は、補助液体タンク５０１に貯えた液体を熱交換素子２０１を通る循環経路によって加熱保温し、供給時には保温した液体を第２の熱交換素子５０３によって昇温して使用するようにしているものである。このため、本実施例によれば、少ない保温電力および少ない電力で安定して熱い飲料を供給できるものであり、特に補助液体タンク５０１を使用しているため大量の液体を連続して供給できる自動販売機を実現するものである。
【００３０】
（実施例４）
続いて本発明の第４の実施例について説明する。本実施例では、瞬速昇温手段１０３を図６に示すような構成としているものである。すなわち、６０１は例えばギヤポンプのような定量吐出ポンプ、６０２は吐出弁である。
【００３１】
飲料供給が開始されると、工程制御手段１０６は定量吐出ポンプ６０１を駆動して、例えば１５０［ｍｌ］という一定量の液体を熱交換素子２０１に供給する。同時に、高周波電力供給手段２０４を駆動して、加熱コイル２０２に高周波電流を供給する。従って熱交換素子２０１は誘導加熱され発熱する。こうして熱交換素子２０１に供給した液体は加熱される。この加熱は、温度測定手段１０４の測定温度が例えば９５［℃］という所定温度に達するまで継続される。液体の温度が所定温度に到達すると、工程制御手段１０６は吐出弁６０２を開いて所定温度に昇温した液体を飲物原料供給手段１０２に供給する。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、定量吐出ポンプ６０１を用いてカップ一杯分の液体のみを熱交換素子２０１を収容した容器２０２内に送って昇温し、昇温された液体を吐出弁６０２を開いて飲物原料供給手段１０２に供給するようにしているものである。このため本実施例によれば、液体の移送経路中に未使用の液体を残すことがなく、次回の使用時にはいつも移送経路中が空状態となっているものである。このため、常に供給する飲料は所定温度の熱い飲料となっているものである。
【００３３】
（実施例５）
続いて本発明の第５の実施例について説明する。図７に示しているように本実施例では、所望の温度を入力するための所望温度入力手段７０１を設けている。
【００３４】
所望温度入力手段７０１に購入者が所望温度を指定すると、この情報は工程制御手段１０６に伝達される。工程制御手段１０６は、瞬速昇温手段１０３による昇温上限を前記所望温度に制限するものである。つまり、温度測定手段１０４の測定温度が所望温度に達した時点で、瞬速昇温手段１０３による加熱を停止するものである。このため、本実施例によれば供給する飲料の温度を購入者の好みに応じたものとすることができる。
【００３５】
（実施例６）
次に本発明の第６の実施例について説明する。本実施例では、図８に示しているように、メンテナンス用切り替え弁８０１を備えているものである。こうして、例えば高温の水を使用して自動販売機内を清掃したい場合に、メンテナンス用切り替え弁８０１を外部側に接続するものである。つまり、瞬速昇温手段１０３によって高温に昇温されている水を一旦自動販売機の外部に供給して別の容器によって受けるものである。こうしてこの高温の水を使用して、自動販売機内を清掃するものである。
【００３６】
以上のように本実施例は、メンテナンス用切り替え弁８０１によって瞬速昇温手段１０３によって高温に昇温されている水を一旦自動販売機の外部に供給するようにして、清掃用の高温の水を簡単に得ることができる構成としているものである。勿論この時、所望温度入力手段７０１に所望温度を設定するようにすれば、所望温度の水を得ることができるものである。
【００３７】
このため本実施例によれば、自動販売機の内部を清掃する等の理由で湯が必要な場合に、メンテナンス用切り替え弁８０１を使用することによって、飲料の準備時間などに影響を与えることなく、必要なだけ湯を使うことができるものである。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、瞬速昇温手段を、液体と熱交換を行う熱交換素子と、熱交換素子を収容する容器と、容器の外側から熱交換素子を誘導加熱する加熱コイルと、加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力供給手段によって構成し、前記熱交換素子は全体または一部が電気的に閉回路となるように形成した金属板によって構成して、単位体積当たりの熱交換面積を広く取れ、かつ均一な加熱を行うことができる効率の高い自動販売機を実現するものである。
【００３９】
請求項２に記載した発明は、瞬速昇温手段を、液体と熱交換を行う熱交換素子と、熱交換素子を収容する容器と、容器の外側から熱交換素子を誘導加熱する加熱コイルと、加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、液体の流路を調整する循環用切り替え弁と循環用液体移送手段によって構成して、熱交換素子を通って液体を循環させるようにして、効率の高い加熱ができる自動販売機を実現するものである。
【００４０】
請求項３に記載した発明は、瞬速昇温手段を、液体と熱交換を行う熱交換素子と、熱交換素子を収容する容器と、容器の外側から熱交換素子を誘導加熱する加熱コイルと、加熱コイルに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と、液体の流路を調整する循環用切り替え弁と循環用液体移送手段と、補助液体タンクと、第２の加熱コイルと、第２の熱交換素子と、第２の容器とによって構成して、補助液体タンクに貯えた液体を熱交換素子を通る循環経路によって加熱保温し、供給時には保温した液体を昇温して使用し、少ない保温電力および少ない電力で熱い飲料を連続して供給できる自動販売機を実現するものである。
【００４１】
請求項４に記載した発明は、液体移送手段を、カップ一杯分の量の液体を送る定量吐出ポンプと、昇温された液体を吐出する吐出弁によって構成して、移送経路などに液体を残すことなく、いつでも熱い飲料を供給できる自動販売機を実現するものである。
【００４２】
請求項５に記載した発明は、所望の温度を入力するための所望温度入力手段を備えた構成とすることによって、購入者の所望する温度の飲料を連続して出湯することができる自動販売機を実現するものである。
【００４３】
請求項６に記載した発明は、自動販売機内の清掃を行うための湯を吐出するためのメンテナンス用切り替え弁を備えた構成として、自動販売機内の清掃を飲料の準備時間などに影響を与えることなくできる自動販売機を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例である自動販売機の構成を示すブロック図
【図２】  同、瞬速昇温手段の構成を示すブロック図
【図３】  同、熱交換素子の構成を示す斜視図
【図４】  本発明の第２の実施例である自動販売機に使用している瞬速昇温手段の構成を示すブロック図
【図５】  本発明の第３の実施例である自動販売機に使用している瞬速昇温手段の構成を示すブロック図
【図６】  本発明の第４の実施例である自動販売機に使用している瞬速昇温手段の構成を示すブロック図
【図７】  本発明の第５の実施例である自動販売機の構成を示すブロック図
【図８】  本発明の第６の実施例である自動販売機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１  カップ供給手段
１０２  飲物原料供給手段
１０３  瞬速昇温手段
１０４  温度測定手段
１０５  液体移送手段
１０６  工程制御手段
２０１  熱交換素子
２０２  容器
２０３  加熱コイル
２０４  高周波電力供給手段
４０１  循環用切り替え弁
４０２  循環用液体移送手段
５０１  補助液体タンク
５０３  第２の熱交換素子
５０４  第２の加熱コイル
５０５  第２の容器
６０１  定量吐出ポンプ
６０２  吐出弁
７０１  所望温度入力手段
８０１  メンテナンス用切り替え弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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