(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ内の飲料に食用のパウダーをトッピングするパウダートッピング装置であって、
上下方向に延びる筒状に形成されるとともに、待機位置とこの待機位置よりも下位の下限位置との間で上下方向に移動自在に構成され、内部に前記パウダーを収容するパウダー容器と、
上下方向に貫通する多数の細孔によって形成された所定の図柄を有し、前記パウダー容器の底面開口を塞ぐように、当該パウダー容器の底部に設けられたステンシルと、
前記パウダー容器を上下方向に駆動するパウダー容器駆動機構と、
前記パウダー容器内のパウダーを、前記多数の細孔を介して前記ステンシルの下方に払い出すパウダー払出し機構と、
トッピング時に、前記パウダー容器駆動機構を制御することにより、前記パウダー容器を、前記ステンシルが前記飲料の液面付近の所定位置に位置するよう、前記待機位置から下降させ、その後、前記パウダー払出し機構を制御することにより、前記パウダー容器から所定量のパウダーを払い出す制御手段と、
を備えていることを特徴とするパウダートッピング装置。
【請求項２】
前記パウダー容器の下方にセットされた飲料入りのカップに対し、当該カップ内の飲料の液面の高さを検出する液面高さ検出手段を、さらに備え、
前記制御手段は、前記検出された液面の高さに応じて、前記パウダー容器を前記待機位置から前記所定位置まで下降させることを特徴とする請求項１に記載のパウダートッピング装置。
【請求項３】
前記パウダー容器駆動機構および前記パウダー払出し機構は、共通の駆動源として、正逆回転可能な単一のモータを有しており、
前記モータが正逆回転の一方向に回転したときに、当該モータの動力を前記パウダー容器駆動機構の駆動にのみ用い、前記モータが正逆回転の他方向に回転したときに、当該モータの動力を前記パウダー払出し機構の駆動にのみ用いるように、前記モータの動力を選択的に伝達する動力伝達選択手段を、
さらに備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のパウダートッピング装置。
【請求項４】
前記パウダー容器駆動機構は、
前記パウダー容器の外周面を囲むように配置されるとともに当該パウダー容器に係合し、当該パウダー容器の周方向に沿って往復動自在に構成され、当該往復動に連動して、当該パウダー容器を上下方向に移動させる往復動部材と、
前記パウダー容器を前記待機位置に位置させるように、前記往復動部材を前記往復動の一方に付勢するばねと、
前記モータによって回転駆動され、前記往復動部材に係合した状態で、前記ばねの付勢力に抗して、前記往復動部材を前記往復動の他方に駆動することにより、前記パウダー容器を下方に駆動し、１回転する途中において、前記往復動部材との係合が解除される駆動カムと、
この駆動カムの回転角度を検出するカム回転角度検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記検出された駆動カムの回転角度に基づいて、前記パウダー容器の前記待機位置からの下降量を制御することを特徴とする請求項３に記載のパウダートッピング装置。
【請求項５】
前記パウダー払出し機構は、
前記ステンシルの中央を通る鉛直軸線を中心として、当該鉛直軸線から径方向にアーム状に延びかつ前記ステンシルの上面に沿って摺動しながら回動自在に構成され、前記パウダー容器内のパウダーを、前記多数の細孔を介して前記ステンシルの下方に払い出すためのパウダー払出し部材と、
前記ステンシルの上側において前記鉛直軸線に沿って上下方向に延び、下端部に前記パウダー払出し部材が固定された回転自在の回転軸と、
前記パウダー払出し部材を回転させるために、前記モータの動力を前記回転軸に伝達し、当該回転軸を回転させる動力伝達機構と、
を有していることを特徴とする請求項３または４に記載のパウダートッピング装置。
【請求項６】
前記パウダー容器の底部付近のエアを吸引し、排出する吸排気手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパウダートッピング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップ式自動販売機や飲料ディスペンサ、トッピング専用機などに適用され、カップ内の飲料に食用のパウダーをトッピングすることにより、そのパウダーによって、飲料の液面上に文字や絵、模様などの図柄を描くパウダートッピング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のパウダートッピング装置として、本出願人がすでに出願した特許文献１に記載されたものが知られている。このパウダートッピング装置は、上下方向に移動自在の円筒状のパウダー容器と、このパウダー容器を、最上位の待機位置と最下位のトッピング位置との間で昇降駆動する駆動機構などを備えている。パウダー容器の底部には、切り抜かれた所定の図柄に網目を有するステンシルが設けられている。このパウダートッピング装置を内蔵するカップ式自動販売機では、カプチーノなどのコーヒーやミルクティーなどの紅茶がカップに注ぎ入れられた後、そのカップがパウダー容器の真下に搬送され、カップ内の飲料に、ココアや抹茶などのパウダーがトッピングされる。
【０００３】
具体的には、パウダー容器を所定回数、昇降させ、特に、ばねの付勢力でトッピング位置に勢い良く下降させることによって、そのパウダー容器に衝撃を付与する。この衝撃により、パウダー容器内のパウダーが、ステンシルの図柄の網目を介して落下する。これにより、カップ内の飲料の液面上に、所定の図柄が描かれるように、パウダーがトッピングされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２９８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、このパウダートッピング装置では、パウダー容器がその最下位のトッピング位置に到達したときの衝撃によって、パウダーが払い出される。つまり、パウダー容器から払い出されるパウダーは、常に同じ高さから落下し、また、飲料の液面上に落下するまでに拡散しやすい。このため、このパウダートッピング装置によってトッピングする場合、次のような問題がある。
【０００６】
すなわち、カップ内の飲料の種類や量などによって、パウダーをトッピングすべき飲料の液面の高さがトッピングごとに異なることがあり、この場合、トッピング位置に位置するパウダー容器の底面とカップ内の飲料の液面との距離が、トッピングに適した距離よりも大きすぎると、パウダー容器から払い出されたパウダーが、飲料の液面上に広範囲に散らばり、その液面上のパウダーによる図柄の描画精度が低下してしまう。逆に、パウダー容器の底面が飲料の液面に近すぎると、トッピングの際に、カップ内の飲料が跳ね、パウダー容器の底面のステンシルに付着するおそれがあり、その場合、ステンシルの飲料が付着した部分が目詰まりしてしまうことがある。したがって、上記のパウダートッピング装置には、改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、カップ内の飲料にトッピングされるパウダーによって、飲料の液面上に、高いデザイン性を確保しながら、高精細な図柄を描くことができるパウダートッピング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、カップ内の飲料に食用のパウダーをトッピングするパウダートッピング装置であって、上下方向に延びる筒状に形成されるとともに、待機位置とこの待機位置よりも下位の下限位置との間で上下方向に移動自在に構成され、内部にパウダーを収容するパウダー容器と、上下方向に貫通する多数の細孔によって形成された所定の図柄を有し、パウダー容器の底面開口を塞ぐように、パウダー容器の底部に設けられたステンシルと、パウダー容器を上下方向に駆動するパウダー容器駆動機構と、パウダー容器内のパウダーを、多数の細孔を介してステンシルの下方に払い出すパウダー払出し機構と、トッピング時に、パウダー容器駆動機構を制御することにより、パウダー容器を、ステンシルが飲料の液面付近の所定位置に位置するよう、待機位置から下降させ、その後、パウダー払出し機構を制御することにより、パウダー容器から所定量のパウダーを払い出す制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、パウダー容器の下方にセットされた飲料入りのカップに対し、そのカップ内の飲料へのパウダーのトッピングは、次のように行われる。まず、制御手段で制御されるパウダー容器駆動機構により、パウダー容器は、その底部のステンシルが飲料の液面付近の所定位置に位置するよう、待機位置から下降する。その後、制御手段で制御されるパウダー払出し機構により、パウダー容器内のパウダーが、ステンシルに形成された所定の図柄を構成する多数の細孔を介して、ステンシルの下方に払い出される。これにより、カップ内の飲料の液面上に、ステンシルに対応する図柄を描くように、パウダーがトッピングされる。このように、本発明によれば、パウダー容器のステンシルとカップ内の飲料の液面との距離が、トッピングに適した距離になるよう、パウダー容器を下降させ、飲料の液面に接近させてトッピングを行うことにより、そのパウダー容器から払い出されたパウダーによって、飲料の液面上にデザイン性が高くかつ高精細な図柄を容易に描くことができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のパウダートッピング装置において、パウダー容器の下方にセットされた飲料入りのカップに対し、カップ内の飲料の液面の高さを検出する液面高さ検出手段を、さらに備え、制御手段は、検出された液面の高さに応じて、パウダー容器を待機位置から所定位置まで下降させることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、パウダー容器の下方にセットされた飲料入りのカップに対し、そのカップ内の飲料の液面の高さを検出し、その液面の高さに応じて、パウダー容器を待機位置から所定位置まで下降させる。これにより、例えばカップ内の飲料の種類や量などによって、その飲料の液面の高さがトッピングごとに異なる場合でも、その液面の高さに応じた適切な位置で、パウダー容器内のパウダーをカップ内の飲料にトッピングでき、そのトッピングによる図柄の均一な品質を確保することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のパウダートッピング装置において、パウダー容器駆動機構およびパウダー払出し機構は、共通の駆動源として、正逆回転可能な単一のモータを有しており、モータが正逆回転の一方向に回転したときに、モータの動力をパウダー容器駆動機構の駆動にのみ用い、モータが正逆回転の他方向に回転したときに、モータの動力をパウダー払出し機構の駆動にのみ用いるように、モータの動力を選択的に伝達する動力伝達選択手段を、さらに備えていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、パウダー容器駆動機構およびパウダー払出し機構は、正逆回転可能な単一のモータを共通の駆動源としていて、そのモータが正逆回転の一方向に回転したときには、モータの動力がパウダー容器駆動機構の駆動にのみ用いられる。つまり、パウダー容器は、その内部のパウダーが払い出されることなく、昇降する。一方、モータが正逆回転の他方向に回転したときには、モータの動力がパウダー払出し機構の駆動にのみ用いられる。つまり、パウダー容器が昇降することなく、すなわちパウダー容器が所定位置に停止した状態で、その内部のパウダーが払い出される。以上のように、本発明によれば、単一のモータによって、パウダー容器の昇降および所定位置におけるパウダーの払出しを行うことができ、それらを別個のモータなどを用いて行う場合に比べて、製造コストの上昇および部品点数の増加を抑制することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載のパウダートッピング装置において、パウダー容器駆動機構は、パウダー容器の外周面を囲むように配置されるとともにパウダー容器に係合し、パウダー容器の周方向に沿って往復動自在に構成され、往復動に連動して、パウダー容器を上下方向に移動させる往復動部材と、パウダー容器を待機位置に位置させるように、往復動部材を往復動の一方に付勢するばねと、モータによって回転駆動され、往復動部材に係合した状態で、ばねの付勢力に抗して、往復動部材を往復動の他方に駆動することにより、パウダー容器を下方に駆動し、１回転する途中において、往復動部材との係合が解除される駆動カムと、この駆動カムの回転角度を検出するカム回転角度検出手段と、を有し、制御手段は、検出されたカムの回転角度に基づいて、パウダー容器の待機位置からの下降量を制御することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、モータによって回転駆動される駆動カムが、往復動部材を往復動の一方に付勢するばねの付勢力に抗して、往復動部材を往復動の他方に駆動することにより、パウダー容器を下方に駆動する。また、この駆動カムの回転角度に基づいて、パウダー容器の待機位置からの下降量が制御される。したがって、駆動カムの回転を制御することにより、パウダー容器の昇降および待機位置からの下降量を容易に制御することができる。また、駆動カムは、１回転する途中において、往復動部材との係合が解除されるので、駆動カムが１回転する行程において、パウダー容器を待機位置から下降させ、往復動部材との係合の解除に伴い、ばねの付勢力によって、下降したパウダー容器を待機位置に復帰させることができる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項３または４に記載のパウダートッピング装置において、パウダー払出し機構は、ステンシルの中央を通る鉛直軸線を中心として、鉛直軸線から径方向にアーム状に延びかつステンシルの上面に沿って摺動しながら回動自在に構成され、パウダー容器内のパウダーを、多数の細孔を介してステンシルの下方に払い出すためのパウダー払出し部材と、ステンシルの上側において鉛直軸線に沿って上下方向に延び、下端部にパウダー払出し部材が固定された回転自在の回転軸と、パウダー払出し部材を回転させるために、モータの動力を回転軸に伝達し、回転軸を回転させる動力伝達機構と、を有していることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、モータの動力が、動力伝達機構を介して上記の回転軸に伝達され、その回転に伴い、回転軸の下端部に固定されたパウダー払出し部材も回転する。このパウダー払出し部材は、ステンシルの中央を通る鉛直軸線を中心として、その鉛直軸線から径方向にアーム状に延びかつステンシルの上面に沿って摺動しながら回転することにより、パウダー容器内のパウダーを、ステンシルの上面に押し付けるようにして、その下方に払い出す。これにより、パウダーを衝撃によって単に篩い落とす従来のパウダートッピング装置と異なり、パウダー容器から払い出されるパウダーの拡散を抑制できるとともに、パウダー払出し部材の回転を調整することで、所定量のパウダーを容易にかつ安定して払い出すことができる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のパウダートッピング装置において、パウダー容器の底部付近のエアを吸引し、排出する吸排気手段を、さらに備えていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、パウダー容器の下方にセットされたカップ内の飲料がホット飲料であって、その飲料から湯気が立ち上る場合でも、その湯気を、吸排気手段によって、パウダー容器の底部付近のエアとともに吸引し、排出することができる。これにより、飲料の湯気や、その湯気による湿気が、ステンシルの細孔を介してパウダー容器内に侵入するのを大幅に抑制することができる。その結果、パウダー容器内のパウダーを乾燥状態に保ち、その品質を長期間にわたって良好に保持できるとともに、ステンシルの細孔におけるパウダーの目詰まりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態によるパウダートッピング装置を適用したトッピング専用機を示す斜視図、（ｂ）は、トッピング専用機によってパウダーがトッピングされたカップ入り飲料の一例を示す斜視図である。
【図２】上蓋を開放した状態のトッピング専用機を示す斜視図である。
【図３】トッピング専用機の内部構造を説明するための斜視図である。
【図４】トッピング機構を示す図であり、（ａ）は右側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断したときの平面図である。
【図５】トッピング専用機の制御ブロック図である。
【図６】ホルダに組み付けられたパウダー容器および駆動リングを示す斜視図、ならびにそれらの分解斜視図である。
【図７】パウダー容器を説明するための分解斜視図である。
【図８】ステンシルを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）〜（ｄ）は細孔の形状を説明するための断面図である。
【図９】パウダー払出し羽根を説明するための分解斜視図である。
【図１０】（ａ）は羽根本体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図である。
【図１１】駆動リングを説明するための分解斜視図である。
【図１２】トッピング専用機のトッピング部を下方から見たときの斜視図であり、（ａ）はパウダー容器が待機位置に位置する状態、（ｂ）はパウダー容器が下限位置に位置する状態を示す。
【図１３】トッピング専用機によるパウダーのトッピング動作を説明するための説明図であり、（ａ）は、待機位置に位置するパウダー容器を中心とするトッピング機構の平面図、（ｂ）は、そのパウダー容器を中心とする縦断面図である。
【図１４】図１３に続く説明図であり、パウダー容器がパウダーをトッピングする位置に下降した状態を示している。
【図１５】図１４に続く説明図であり、パウダー容器が下限位置に下降した状態を示している。
【図１６】他の図柄を有するステンシルを例示する図である。
【図１７】ステンシルの目詰まり解消機能を有するトッピング機構を示す平面図である。
【図１８】図１７のトッピング機構によるステンシルの目詰まり解消動作を順に説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施形態によるパウダートッピング装置を適用したトッピング専用機（以下「トッピング機」という）を示している。このトッピング機１は、飲食店の調理スペースやフリードリンクコーナーなどに設置され、店員あるいはお客自身が操作することによって、カップ内のコーヒー（例えばカプチーノやカフェラテ）や、紅茶（例えばミルクティー）などの飲料に、食用のパウダー（例えばココアパウダーや抹茶パウダー、シナモンパウダー）をトッピングすることにより、そのパウダーによって、飲料の液面上に文字や絵、模様などの図柄Ｆを描くためのものである。なお、図１（ｂ）は、トッピング機１によってパウダーがトッピングされたカップ入り飲料の一例を示しており、本例では、カップＣ内の飲料Ｄの液面上に「ＡＢＣ」の文字の図柄Ｆが描かれるように、パウダーがトッピングされている。
【００２２】
図１（ａ）および図２に示すように、トッピング機１は、平面形状が円形のベース２と、このベース２の後半部に立設され、上面が開放したケース３と、このケース３の上面に着脱自在に取り付けられた上蓋４とにより外殻が構成され、パウダーをトッピングするためのトッピング機構５が内蔵されている。
【００２３】
ベース２の上面の所定位置には、平面形状が円弧状に形成され、上方に若干突出するカップガイド２ａが設けられている。カップＣ内の飲料Ｄにパウダーをトッピングする際、そのカップＣは、背面側の下端部をカップガイド２ａに当てて、ベース２上に載置した状態にセットされる。これにより、カップＣは、トッピング機１においてパウダーが払い出されるトッピング部１ａの真下にセットされる。
【００２４】
ケース３は、所定の高さ寸法を有しており、上部が前方に張り出すように形成されるとともに、その下側の前壁が後方に凹んだ状態に形成されている。また、図３に示すように、ケース３の上部の前寄り部分であるトッピング部１ａには、上下方向に貫通し、所定の径を有する開口１１が形成されている。また、この開口１１の周縁部には、所定の高さ寸法を有する円筒状に形成され、後述するパウダー容器２１を上下方向に案内するためのガイド壁１２が設けられている。このガイド壁１２には、その中心に対して周方向に沿って互いに等角度（１２０°）ごとに設けられ、Ｕ字状に形成された縦長の３つのガイド孔１２ａが形成されている。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、上蓋４は、平面形状がケース３の上面と相補的な楕円状に形成されており、中央部には、前後方向に延びかつ上方に開放した左右２つの凹部４ａ、４ａの間に取っ手４ｂが形成されている。したがって、トッピング機１へのパウダーの補充時などに上蓋４を開閉する際には、その取っ手４ｂを掴んで、簡単に開閉することができる。また、上蓋４の前部には、後述するパウダー払出し機構２３の一部を構成するとともに、手動によるトッピング操作を可能とする手動用ダイヤル１５が設けられている。
【００２６】
図３に示すように、手動用ダイヤル１５は、平面形状が円形に形成され、上部には、ほぼ半円状の２つの凹部１５ａ、１５ａの間に、径方向に延びる摘み部１５ｂが形成されている。また、摘み部１５ｂの一端部には、ほぼ円形の凹部１５ｃが形成されている。さらに、半円状の各凹部１５ａ内の底面には、トッピング機１の利用者に、手動用ダイヤル１５を操作する際の回転方向を指示するための矢印１５ｄが表記されている。
【００２７】
図２に示すように、手動用ダイヤル１５の下部には、後述するパウダー払出し羽根４５の回転軸４８の上端部が挿入された状態で連結されるボス部１６、およびこのボス部１６の外側に設けられたギヤ部１７（動力伝達機構）が、手動用ダイヤル１５に一体に形成されている。ボス部１６は、手動用ダイヤル１５の中心部において、下方に開放する円筒状に形成されており、その内周面には、回転軸４８の上部のスプライン部４８ａに係合する複数の溝が形成されている。一方、ギヤ部１７は、上蓋４の底面の中央付近に取り付けられ、後述する駆動ギヤ３３の上側ギヤ部３３ａに噛み合う中間ギヤ１８（動力伝達機構）に噛み合っている。
【００２８】
このように構成された手動用ダイヤル１５は、上蓋４の上下方向に貫通する取付孔４ｃに、上下方向に不動の状態でかつ回転自在に取り付けられている。
【００２９】
上記の中間ギヤ１８は、上蓋４の底面に、一方向にのみ回転可能で、逆方向に回転不能な状態に取り付けられており、いわゆる逆回転防止機能を有している。具体的には、図３に示すように、中間ギヤ１８の上面には、上方に突出する２つのロック爪１８ａ、１８ａが設けられており、上蓋４の底面には、両ロック爪１８ａ、１８ａに係合し、上方から見たときの中間ギヤ１８の反時計方向への回転を許容しかつ時計方向への回転を阻止するラチェット部（図示せず）が形成されている。したがって、この中間ギヤ１８により、後述する駆動ギヤ３３が所定方向に回転した場合にのみ、その回転の動力が、中間ギヤ１８を介して、手動用ダイヤル１５のギヤ部１７に伝達され、逆に、駆動ギヤ３３が上記の所定方向と逆方向に回転した場合には、その回転の動力は、中間ギヤ１８で阻止され、手動用ダイヤル１５のギヤ部１７に伝達されないようになっている。
【００３０】
また、この中間ギヤ１８による逆回転防止機能により、手動用ダイヤル１５は、上方から見たときの時計方向への回転が許容される一方、反時計方向への回転が阻止される。したがって、手動用ダイヤル１５が、手動によって誤って反時計方向に回されようとしても、その方向に回ることはない。
【００３１】
なお、図２に示すように、上蓋４の底面の中間ギヤ１８の後ろ側に設けられた凸部１９は、上蓋４がケース３の上面に、これを閉鎖するように取り付けられた際に、駆動ギヤ３３の上端部の内側に遊挿した状態で、駆動ギヤ３３の上端部を支持するようになっている。
【００３２】
トッピング機構５は、パウダーを内部に収容し、上下方向に移動自在のパウダー容器２１を備えており、ベース２上にセットされたカップＣ内の飲料Ｄの液面の高さに応じ、パウダー容器２１をその液面に接近させた状態で、所定量のパウダーを下方に払い出すように構成されている。したがって、トッピング機構５は、パウダー容器２１を上下方向に駆動するパウダー容器駆動機構２２と、パウダー容器２１内のパウダーを下方に払い出すパウダー払出し機構２３とを、さらに備えていて、これらが、マイクロコンピュータを有する制御装置２４（制御手段、図５参照）によって制御される。
【００３３】
図３および図４に示すように、パウダー容器駆動機構２２は、正逆回転可能なモータ３１と、このモータ３１にギヤボックス３２を介して接続され、上下２つのギヤ部（以下「上側ギヤ部３３ａおよび下側ギヤ部３３ｂ」という）を有する駆動ギヤ３３（動力伝達選択手段）と、この駆動ギヤ３３の下側ギヤ部３３ｂに噛み合うギヤ部３４ａ、および所定形状のカム部３４ｂを有する駆動カム３４と、パウダー容器２１を内側に収容するとともに回動自在に構成され、パウダー容器２１を上下方向に駆動するための円筒状の駆動リング３５（往復動部材）と、この駆動リング３５を時計方向に回動するように付勢するばね３６などで構成されている。なお、上記のパウダー容器２１および駆動リング３５は、それらを内側に収容した状態の円筒状のホルダ３７を介して、ケース３内に取り付けられている。
【００３４】
一方、パウダー払出し機構２３は、上記のパウダー容器駆動機構２２と共通の前記モータ３１および駆動ギヤ３３と、上蓋４に取り付けられた前記中間ギヤ１８および手動用ダイヤル１５と、この手動用ダイヤル１５に連結され、これと一体に回転することにより、パウダー容器２１内のパウダーを払い出すパウダー払出し羽根４５などで構成されている。
【００３５】
駆動ギヤ３３は、図示しないワンウェイクラッチを介して、上側ギヤ部３３ａと下側ギヤ部３３ｂが連結されている。これにより、例えば、モータ３１が所定方向に回転する場合、上側ギヤ部３３ａが回転不能にロックされても、下側ギヤ部３３ｂがモータ３１の回転に対応する方向に回転する一方、モータ３１が上記と逆方向に回転する場合、下側ギヤ部３３ｂが回転不能にロックされても、上側ギヤ部３３ａがモータ３１の回転に対応する方向に回転する。
【００３６】
駆動カム３４は、前述したように、ギヤ部３４ａが駆動ギヤ３３の下側ギヤ部３３ｂに噛み合っており、ケース３内に、一方向にのみ回転可能で、逆方向に回転不能な状態に取り付けられている。すなわち、この駆動カム３４は、前述した上蓋４の中間ギヤ１８と同様の構成による逆回転防止機能を有しており、具体的には、図４（ｂ）の時計方向にのみ回転が許容され、反時計方向への回転が不能になっている。また、駆動カム３４のカム部３４ｂは、径方向に所定長さ突出する突出面３４ｃを有し、この突出面３４ｃの外側の端部と内側の端部とが、一周する螺旋状の曲面で連なるように形成されている。そして、このカム部３４ｂが、駆動リング３５の後述するレバー部５４に係合している。なお、駆動カム３４の中央部には、制御装置２４に電気的に接続されたエンコーダ３８（カム回転角度検出手段）が配置されており、このエンコーダ３８により、駆動カム３４の回転角度および回転位置が検出されるようになっている。
【００３７】
図６は、左半部に、ホルダ３７に組み付けられた状態のパウダー容器２１および駆動リング３５を示し、右半部に、パウダー容器２１、駆動リング３５およびホルダ３７を分解して示している。また、図７は、左半部にパウダー容器２１を示し、右半部にそれを分解して示している。パウダー容器２１は、多量のパウダーがあらかじめ収容されるものであり、両図に示すように、上下方向に所定長さ延びる円筒状の容器本体４１と、この容器本体４１内の底部に着脱自在に取り付けられたステンシル４２と、容器本体４１内に着脱自在に取り付けられ、ステンシル４２を容器本体４１内の底部に固定するとともに、前記パウダー払出し機構２３のパウダー払出し羽根４５を回転自在に保持する固定・保持リング４３とを有している。
【００３８】
なお、容器本体４１には、図２および図３などに示すように、その上面開口を閉鎖する蓋４０が着脱自在に取り付けられている。この蓋４０の中央部には、パウダー払出し羽根４５の回転軸４８が貫通する孔４０ａが形成されている。
【００３９】
容器本体４１の外周面には、上下方向の中央よりも若干下側の所定位置に、容器本体４１の中心に対して周方向に沿って互いに等角度（１２０°）ごとに配置され、外方に水平に突出する３つの係合突起４１ａが設けられている。各係合突起４１ａは、図３に示すケース３側のガイド壁１２の対応するガイド孔１２ａにそれぞれ係合するとともに、ガイド壁１２の外周面よりも外方に若干突出している。
【００４０】
また、図７に示すように、容器本体４１の底部には、周方向の全体にわたって延び、内方に若干突出するリング状のフランジ部４１ｂが設けられている。このフランジ部４１ｂにステンシル４２の下面周縁部が載置された状態で、ステンシル４２が容器本体４１の底面開口を塞ぐように取り付けられている。
【００４１】
ステンシル４２は、容器本体４１の内径よりも小さくかつフランジ部４１ｂの内径よりも大きい直径を有し、円形でかつ非常に薄い所定厚さ（例えば１００μｍ）の金属板からなり、所定の図柄４２ａ（本実施形態では「ＡＢＣ」の文字）が、多数の細孔４４によって形成されている。図８に示すように、図柄４２ａを構成する各細孔４４は、同図（ｂ）に示すように、所定の直径（例えば３０μｍ）を有し、ステンシル４２の上面から下面にわたり、横断面が一定に形成された細孔４４Ａの他、パウダーの種類や粒径などに応じて、種々の形状のものが採用される。
【００４２】
例えば、図８（ｃ）に示す細孔４４Ｂは、ステンシル４２の上面側の半部において、所定の直径（例えば３０μｍ）を有し、横断面が一定に形成され、ステンシル４２の下面側の半部において、横断面が下方に向かうに従って大きくなり、最下端で最大の所定の直径（例えば６０μｍ）を有するように形成されている。このように形成された細孔４４Ｂを有するステンシル４２は、例えば、粒径が比較的大きく、また安息角が比較的大きい特性を有するパウダーの払出しに適している。
【００４３】
また、図８（ｄ）に示す細孔４４Ｃは、ステンシル４２の上下面の開口が所定の直径（例えば３０μｍ）を有し、内周面が凹状に形成されており、具体的には、横断面が両開口間の中央に向かうに従って大きくなり、中央で最大の所定の直径（例えば４０μｍ）を有するように形成されている。このように形成された細孔４４Ｃを有するステンシル４２は、例えば、粒径が比較的小さく、また安息角が比較的小さい特性を有するパウダーの払出しに適している。
【００４４】
なお、ステンシル４２の外周縁部の所定位置には、外方に若干突出し、周方向に沿って互いに等角度（１２０°）ごとに、３つの係合凸部４２ｂが設けられている。これらの係合凸部４２ｂが容器本体４１の内周面の底部に設けられた図示しない係合凹部に挿入されることにより、ステンシル４２は、容器本体４１に対し、鉛直軸線回りの所定の角度位置に位置決めされかつ鉛直軸線回りに不動に保持される。
【００４５】
図９に示すように、パウダー払出し羽根４５は、互いに反対方向にアーム状に延びる２つの羽根部４６、４６を有する羽根本体４７（パウダー払出し部材）と、上下方向に所定長さ延び、下部が固定・保持リング４３に回転自在に支持されるとともに下端部が羽根本体４７の中央に連結された回転軸４８とで構成されている。羽根本体４７の各羽根部４６は、容器本体４１の半径よりも若干短い長さ寸法を有しており、その長さ方向と直交するように切断したときの断面が、ほぼ矩形状に形成されている。
【００４６】
また、図１０（ｂ）に示すように、各羽根部４６の時計方向側の前面の下部には、羽根部４６の底面に連なり、斜め下向きに若干傾斜した傾斜面４６ａが形成されている。この傾斜面４６ａは、鉛直面に対し、所定の角度α（例えば２〜１０°）分、傾斜している。後述するように、羽根本体４７がステンシル４２上に沿って摺動しながら時計方向に回転すると、ステンシル４２上のパウダーは、各羽根部４６の傾斜面４６ａにより、その移動する方向に押圧されるのに加えて、ステンシル４２の上面に押し付けられる。これにより、パウダー容器２１内のパウダーをステンシル４２の下方に適度に払い出すことができ、所定量のパウダーの払出しを安定して行うことができる。
【００４７】
また、パウダー払出し羽根４５の回転軸４８は、上部にスプライン部４８ａが形成されており、前述したように、そのスプライン部４８ａが、手動用ダイヤル１５の下部中央のボス部１６に挿入された状態で係合する。したがって、手動用ダイヤル１５が時計方向に回転すると、それと一体に、回転軸４８および羽根本体４７も時計方向に回転する。
【００４８】
上記の回転軸４８を回転自在に支持する固定・保持リング４３は、容器本体４１の内径よりも若干小さい外径を有するとともに、フランジ部４１ｂの内径とほぼ同じ内径を有する円筒状のリング部４３ａと、その中心部に上下方向に延びる円筒状に形成され、回転軸４８の下部が遊挿された状態でこれを支持する支持部４３ｂと、この支持部４３ｂとリング部４３ａとの間に延びる３つのリブ４３ｃとを有している。これらのリブ４３ｃは、支持部４３の周方向に沿って互いに等角度（１２０°）で配置され、各リブ４３ｃの下端面が、羽根本体４７の各羽根部４６の上面との間に若干の隙間を存している。
【００４９】
このトッピング機１で使用されるパウダーは、粒径が非常に小さく、湿気などによって、パウダー同士が固着し、比較的大きいサイズの塊であるダマが生じやすい。このようなダマがパウダー容器２１内で生じると、ステンシル４２の細孔４４を介して、パウダーを円滑に払い出すことができなくなるおそれがある。そのため、上記の各リブ４３ｃと、回転する羽根本体４７との協働により、パウダー容器２１内のパウダーのダマを粉砕し、そのダマを解消することができる。それにより、ステンシル４２の細孔４４を介して、パウダーの円滑な払出しを確保することができる。
【００５０】
図１１に示すように、駆動リング３５は、円筒状に形成された外側リング５１と、この外側リング５１内に収容される円筒状の内側リング５２とで構成されている。外側リング５１の内周面には、内方に若干突出し、周方向の全体にわたって所定形状に延びるリブ５３が設けられている。このリブ５３は、外側リング５１の中心に対して周方向に沿って互いに等角度（１２０°）ごとに、斜めに所定長さ延びる３つの傾斜リブ５３ａ（図１１では１つのみ図示）を有している。また、外側リング５１の上端部の所定位置には、ホルダ３７の側壁に形成された開口３７ａ（図６参照）を介して駆動カム３４側に突出し、駆動カム３４のカム部３４ｂに係合するレバー部５４が設けられている。また、このレバー部５４には、前記ばね３６の一端部を係止するばね係止部５４ａが設けられている。
【００５１】
内側リング５２の上端周縁部には、外方に突出し、外側リング５１の外径とほぼ同じ外径を有するフランジ部５２ａが設けられている。また、内側リング５２の下端面は、外側リング５１のリブ５３の形状とほぼ同様に形成されるとともに、３つの傾斜リブ５３ａに対応する部分に、所定の傾斜面５２ｂをそれぞれ有している。
【００５２】
そして、この内側リング５２が外側リング５１にセットされた状態では、内側リング５２の下端面の大部分が、外側リング５１のリブ５３の上面に接するとともに、内側リング５２の各傾斜面５２ｂが、リブ５３の対応する各傾斜リブ５３ａに所定間隔を隔てて対向する。したがって、内側リング５２を外側リング５１にセットした状態の駆動リング３５では、その内周面に、斜めに所定長さ延びる３つの係合溝３５ａ（図１１では１つのみ図示）が形成される。そして、これらの係合溝３５ａには、ケース３のガイド壁１２のガイド孔１２ａから突出する、パウダー容器２１（容器本体４１）の３つの係合突起４１ａがそれぞれ係合する。
【００５３】
また、図１２などに示すように、トッピング機１には、トッピング部１ａの底部に、セットされたカップＣ内の飲料Ｄの液面の高さを検出する液面センサ６１（液面高さ検出手段）が設けられている。この液面センサ６１は、反射型の光センサや超音波センサなどで構成され、前記制御装置２４に電気的に接続されている。
【００５４】
また、トッピング機１には、図１２に示すように、トッピング部１ａの開口１１の後ろ側に、ケース３の内外を連通する吸気口３ａが形成されるとともに、図２に示すように、ケース３の背面側の上部に排気口３ｂが形成され、ケース３内の排気口３ｂの前側に、ファン６２（吸排気手段）が配置されている。このファン６２により、トッピング部１ａの下方のエアが、吸気口３ａを介してケース３内に吸引され、さらに排気口３ｂを介してトッピング機１の後方に排出されるようになっている。
【００５５】
これにより、セットされたカップＣ内の飲料Ｄがホット飲料であって、その飲料Ｄから湯気が立ち上る場合でも、飲料Ｄの湯気や、その湯気による湿気が、ステンシル４２の細孔４４を介してパウダー容器２１内に侵入するのを大幅に抑制することができる。その結果、パウダー容器２１内のパウダーを乾燥状態に保ち、その品質を長期間にわたって良好に保持できるとともに、ステンシル４２の細孔４４におけるパウダーの目詰まりを抑制することができる。
【００５６】
さらに、トッピング機１には、トッピング機１を電気によって自動で作動させる際に操作されるスイッチ６３（図５参照）が設けられている。このスイッチ６３が操作されることにより、トッピング機１は自動的に作動し、カップＣ内の飲料Ｄへのパウダーのトッピングが以下のように行われる。
【００５７】
ここで、図１３〜図１５を参照しながら、トッピング機１によるパウダーのトッピング動作について説明する。図１３は、パウダー容器２１が待機位置としての上限位置に位置する待機状態を示している。同図に示すように、この待機状態では、パウダー容器２１は、その底面がトッピング部１ａの底面とほぼ面一に位置しており、また、パウダー容器２１の各係合突起４１ａが、ケース３におけるガイド壁１２の縦長のガイド孔１２ａ、および駆動リング３５の傾斜した係合溝３５ａの上端部に位置している。
【００５８】
この待機状態において、飲料入りのカップＣをベース２上にセットした後、スイッチ６３を操作し、トッピング機１を作動させる。この場合、まず、液面センサ６１により、カップＣ内の飲料Ｄの液面Ｓの高さが検出される。具体的には、パウダー容器２１の底面と飲料Ｄの液面Ｓとの間の距離Ｈが検出され、制御装置２４により、検出された距離Ｈに基づいて、パウダー容器２１の待機位置からの下降量が算出される。この下降量は、パウダーをトッピングする際のパウダー容器２１の底面が、飲料Ｄの液面Ｓ付近の所定位置（例えば、液面Ｓからの距離が１０ｍｍ）に位置するように算出される。そして、この算出された下降量分、パウダー容器２１を下降させるよう、モータ３１が所定方向に回転し、これにより、駆動ギヤ３３が反時計方向に回転するとともに、その下側ギヤ部３３ｂにギヤ部３４ａが噛み合う駆動カム３４が、時計方向に所定角度、回転する。
【００５９】
図１４は、駆動カム３４が時計方向に所定角度、回転することにより、パウダー容器２１が、飲料Ｄの液面Ｓ付近の所定位置まで下降した状態を示している。同図に示すように、駆動カム３４が時計方向に所定角度、回転することにより、駆動カム３４の突出面３４ｃで駆動リング３５のレバー部５４を押圧し、ばね３６の付勢力に抗して、駆動リング３５を反時計方向に回動させる。これにより、パウダー容器２１は、駆動リング３５の係合溝３５ａに係合する係合突起４１ａを介して押し下げられ、所定位置まで下降して停止する。またこの場合、パウダー払出し羽根４５は、パウダー容器２１と一体に下降する。
【００６０】
なおこの場合、駆動ギヤ３３が全体として反時計方向に回転するものの、その上側ギヤ部３３ａが噛み合う中間ギヤ１８は、その逆転防止機能により、時計方向への回転が不能になっているので、駆動ギヤ３３の上側ギヤ部３３ａは回転しない。つまり、モータ３１の動力は、中間ギヤ１８およびこれが噛み合う手動用ダイヤル１５のギヤ部１７に伝達されることがなく、手動用ダイヤル１５に連結されたパウダー払出し羽根４５も回転しない。したがって、パウダー容器２１の下降中、パウダー容器２１からパウダーが払い出されることはない。
【００６１】
その後、モータ３１は、上記の所定方向と逆方向に回転し、パウダー容器２１からパウダーを下方に払い出すよう、パウダー払出し羽根４５を回転させる。具体的には、モータ３１の回転により、駆動ギヤ３３がパウダー容器２１の下降時とは逆に、時計方向に回転するとともに、その上側ギヤ部３３ａに噛み合う中間ギヤ１８が反時計方向に回転し、これに噛み合うギヤ部１７を有する手動用ダイヤル１５が時計方向に回転する。これにより、手動用ダイヤル１５に連結されたパウダー払出し羽根４５も、時計方向に所定角度（例えば３６０°）回転し、羽根本体４７がステンシル４２の上面に沿って摺動しながら回転する。そして、パウダー容器２１内のパウダーは、底部のステンシル４２の図柄４２ａを構成する多数の細孔４４を介して、下方に払い出され、カップＣ内の飲料Ｄの液面Ｓ上に、その図柄４２ａに対応する図柄Ｆを描くようにトッピングされる。
【００６２】
なおこの場合、駆動ギヤ３３が全体として時計方向に回転するものの、その下側ギヤ部３３ｂが噛み合うギヤ部３４ａ有する駆動カム３４は、その逆転防止機能により、反時計方向への回転が不能になっているので、駆動ギヤ３３の下側ギヤ部３３ｂは回転しない。つまり、モータ３１の動力は、駆動カム３４およびこれに係合する駆動リング３５に伝達されることがなく、下降したパウダー容器２１がその位置に保持される。
【００６３】
パウダーのトッピング後、モータ３１が再度、所定方向に回転し、駆動ギヤ３３を介して、駆動カム３４が再度、時計方向に回転する。そして、図１５に示すように、パウダー容器２１が下限位置まで下降し、駆動カム３４がさらに時計方向に回転して、図１３に示す元の位置に戻ったときに、モータ３１が停止する。これにより、パウダー容器２１が上昇して待機位置に戻り、トッピング機１は待機状態となる。
【００６４】
なお、以上のトッピング機１によるパウダーのトッピング動作は、電気を用いて、自動的にトッピングするようにしたが、電気を用いずに、利用者がパウダーのトッピングを手動で行うことも可能である。すなわち、飲料入りのカップＣをベース２上にセットした後、利用者が手動用ダイヤル１５を、矢印１５ｄで示す方向、すなわち時計方向に１回転させることにより、パウダー払出し羽根４５も時計方向に１回転し、パウダー容器２１内のパウダーが飲料Ｄの液面Ｓ上にトッピングされる。なおこの場合、電気でモータ３１を作動させる場合と異なり、パウダー容器２１は下降しないものの、カップＣ内の飲料Ｄの液面Ｓが比較的高く、待機位置に位置するパウダー容器２１の底面と飲料Ｄの液面Ｓとの距離Ｈが、トッピングに適した位置であれば、手動用ダイヤル１５の手動操作によっても、飲料Ｄの液面Ｓ上に良好な図柄Ｆを描くように、パウダーをトッピングすることができる。
【００６５】
以上詳述したように、本実施形態のトッピング機１によれば、カップＣ内の飲料Ｄの液面Ｓの高さに応じて、パウダー容器２１が下降し、飲料Ｄの液面Ｓに接近して、飲料Ｄへのパウダーのトッピングを行うので、飲料Ｄの液面Ｓ上に、デザイン性が高くかつ高精細な図柄Ｆを容易に描くことができる。また、カップＣ内の飲料Ｄの液面Ｓの高さがトッピングごとに異なる場合でも、その液面Ｓの高さに応じた適切な位置で、パウダーをトッピングでき、そのトッピングによる図柄Ｆの均一な品質を確保することができる。
【００６６】
また、パウダー容器２１からパウダーを払い出す場合、パウダー払出し羽根４５の羽根本体４７がステンシル４２の上面に沿って摺動しながら回転することにより、パウダー容器２１内のパウダーを、ステンシル４２の上面に押し付けるようにして、その下方に払い出す。これにより、パウダーを衝撃によって単に篩い落とす従来と異なり、パウダー容器２１から払い出されるパウダーの拡散を抑制できるとともに、パウダー払出し羽根４５の回転を調整することで、所定量のパウダーを容易にかつ安定して払い出すことができる。
【００６７】
さらに、パウダー容器２１を昇降駆動するパウダー容器駆動機構２２と、パウダー容器２１内のパウダーを下方に払い出すパウダー払出し機構２３とが、単一のモータ３１を共通の駆動源として駆動されるので、それらを別個のモータなどを用いて行う場合に比べて、製造コストの上昇および部品点数の増加を抑制することができる。
【００６８】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、本発明のパウダートッピング装置を、トッピング専用機に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カップ式自動販売機や飲料ディスペンサなどに内蔵し、それらによって調理されたカップ内の飲料にパウダーをトッピングすることも、もちろん可能である。
【００６９】
また、実施形態では、ステンシル４２に形成された図柄として、「ＡＢＣ」の文字の図柄４２ａを例示したが、他の文字はもちろん、絵や模様などの図柄や、それらを組み合わせた種々の図柄を採用することが可能である。図１６は、ステンシル６５に形成された他の図柄６５ａを例示しており、（ａ）は「＠」の文字、（ｂ）は葉の絵、（ｃ）は３つのリングの図形が重なった模様を示している。これらのような文字や絵、模様の図柄６５ａを有するステンシル６５を作製することにより、パウダーによるこれらの図柄のトッピングを容易に行うことができる。
【００７０】
また、パウダー容器２１に衝撃を付与することにより、ステンシル４２の図柄４２ａを構成する多数の細孔４４におけるパウダーの目詰まりを解消するようにしてもよい。図１７は、前述したトッピング機１のトッピング機構５において、駆動カム３４のカム部３４ｂの形状のみが異なっている。同図に示すように、この駆動カム７１のカム部７２は、前記駆動カム３４の突出面３４ｃと同様の突出面７２ａを有し、その突出面７２ａの外側の端部に連なって延びる円弧面７２ｂが短く、平面形状が凸字状に形成されている。
【００７１】
図１８は、上記の駆動カム７１を有するトッピング機構５の動作を順に示している。同図（ａ）に示すように、駆動カム７１が時計方向に回転すると、そのカム部７２の突出面７２ａで駆動リング３５のレバー部５４を押圧し、ばね３６の付勢力に抗して、駆動リング３５を反時計方向に回動させる。これにより、パウダー容器２１は、前述したように下降する。また、同図（ｂ）に示すように、駆動カム７１がさらに回転し、駆動カム７１のカム部７２の円弧面７２ｂが、駆動リング３５のレバー部５４に係合している間、パウダー容器２１は、下限位置に位置している（図１５（ｂ）参照）。そして、同図（ｃ）に示すように、駆動カム７１がさらに回転し、駆動カム７１のカム部７２と駆動リング３５のレバー部５４との係合が解除されると、駆動リング３５は、ばね３６の付勢力によって勢い良く、時計方向に回動する。これにより、パウダー容器２１は、下限位置から上方の待機位置へ勢い良く駆動される（図１３（ｂ）参照）。この際に、パウダー容器２１の各係合突起４１ａが、駆動リング３５の係合溝３５ａの上端に衝突し、パウダー容器２１に衝撃が付与される。
【００７２】
このようにして、パウダー容器２１に衝撃が付与されることにより、その底部のステンシル４２の細孔４４に目詰まりしていたパウダーが、細孔４４から抜け、その目詰まりを解消することができる。これにより、パウダーがトッピングされた飲料Ｄの液面Ｓ上に、欠落部分がなく、適正な図柄Ｆを描くことができる。
【００７３】
また、実施形態で示したトッピング機１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１    トッピング機
５    トッピング機構
１５    手動用ダイヤル
１７    手動用ダイヤルのギヤ部（動力伝達機構）
１８    中間ギヤ（動力伝達機構）
２１    パウダー容器
２２    パウダー容器駆動機構
２３    パウダー払出し機構
２４    制御装置（制御手段）
３１    モータ
３３    駆動ギヤ（動力伝達選択手段）
３４    駆動カム
３５    駆動リング（往復動部材）
３６    ばね
３８    エンコーダ（カム回転角度検出手段）
４１    容器本体
４２    ステンシル
４２ａ  ステンシルの図柄
４４    ステンシルの細孔
４５    パウダー払出し羽根
４７    羽根本体（パウダー払出し部材）
４８    パウダー払出し羽根の回転軸
６１    液面センサ（液面高さ検出手段）
６２    ファン（吸排気手段）
Ｃ    カップ
Ｄ    飲料
Ｆ    図柄
Ｓ    飲料の液面
【図１】
0005874544.tif 000002
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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