(57)【要約】【課題】  攪拌装置内で原料を水に完全に溶解させることができるコーヒー自動販売機を提供する。【解決手段】  本発明に係るコーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の原料に水を混合させて飲料を生成する自動販売機は、コーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の濃縮液が貯蔵されている原料箱（１０）と、前記原料箱から供給される濃縮液を攪拌装置へ移送させるスクリューポンプ（３０）と、前記スクリューポンプから移送された濃縮液を水に溶解させる攪拌装置（６０）と、前記スクリューポンプと前記攪拌装置とを連通している濃縮液排出管（２０）の流路を開閉する開閉手段（５０）と、前記攪拌装置に熱湯を供給する給湯装置（７０）とから構成されている。【選択図】  図１
2006040251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の原料に水を混合させて飲料を生成する自動販売機において、
コーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の濃縮液が貯蔵されている原料箱と、
前記原料箱から供給される濃縮液を攪拌装置へ移送させるスクリューポンプと、
前記スクリューポンプから移送された濃縮液を水に溶解させる攪拌装置と、
前記スクリューポンプと前記攪拌装置とを連通する濃縮液排出管の流路を開閉する開閉手段と、
前記攪拌装置に熱湯を供給する給湯装置と、から構成されることを特徴とする濃縮液を用いたコーヒー自動販売機。
【請求項２】
前記スクリューポンプは、
内部に流体室が形成されており、前記原料箱と連通する濃縮液引入部と前記攪拌装置と連通する濃縮液吐出部とを備えたハウジングと、
前記流体室内に装着されており、相互に反対方向へ回転する主螺旋部と従動螺旋部とが形成された第１及び第２スクリュー軸と、
前記第１スクリュー軸の一端に連結されており、該第１スクリュー軸を回転させる駆動モータと、
前記第１スクリュー軸の回転を前記第２スクリュー軸に伝達させるべく、前記第１及び第２スクリュー軸の一側端に設けられたヘリカルギヤ群と、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の濃縮液を用いたコーヒー自動販売機。
【請求項３】
前記開閉手段は、
前記濃縮液排出管同士の間に介在させて設けられた弁胴体の内部に、ポペット弁と、前記ポペット弁と所定間隔を隔てて設けられた、ボルト頭が外部に向いている調整ボルトと、前記ポペット弁と前記調整ボルトとの間に介在された、前記ポペット弁を付勢するばねとを備えており、
前記ポペット弁にかかる前記濃縮液の圧力が所定圧以上になると、前記ポペット弁が前記ばねの付勢力に抗して前記調整ボルト側に移動して前記濃縮液排出管の流路が開き、
前記ポペット弁にかかる前記濃縮液の圧力が前記所定圧よりも低くなると、前記ポペット弁が前記ばねの付勢力により前記調整ボルトから離間する方向に移動して前記濃縮液排出管の流路が閉じるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の濃縮液を用いたコーヒー自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーヒー自動販売機に関し、より詳しくは、スクリューポンプを利用してコーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の濃縮液を攪拌装置に送り、前記攪拌装置に送られてきた濃縮液を給湯装置から供給される熱湯と混合させて自動的にコーヒー飲料を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動販売機は商品を無人で販売する機器であって、このような自動販売機としては、コーヒー等のカップ飲料を販売するためのもの、カン飲料を販売するためのもの、使い捨て用品を販売するためのもの等、各種のものがある。
【０００３】
このうち、本発明に係る装置はコーヒー等のカップ飲料を販売するための装置であって、従来の技術は次のとおりである。
【０００４】
粉末の原料を貯蔵する原料箱と、熱湯を供給する給湯装置とが設けられている。前記原料箱の下部には、原料と熱湯を混合させて飲料を製造する攪拌装置が設けられている。
【０００５】
このように構成された自動販売機は、原料箱から供給された原料と給湯装置から供給された水とを攪拌装置で混合させてコーヒー等の飲料を製造する。
【０００６】
このように製造された飲料は排出管を通ってカップ引出部にあるカップに注がれる。そして、ユーザーは、カップに注がれた飲料を飲むことになる。
【０００７】
ところで、かかる従来の自動販売機は、下記のごとき問題点があった。
【０００８】
第１に、原料が水と混合される攪拌装置内に、完全に溶解されない粉末状の残り滓が残るため、衛生上の問題があった。
【０００９】
なお、この問題を改善するために混合作用を終えた攪拌装置に若干の水を再度供給して混合機を洗浄する場合もあるが、洗浄される度合が弱いため、残り滓はなおも残留する場合が多かった。
【００１０】
以上のような攪拌装置内に残留した残り滓は、攪拌装置に固着して変質し、次回以降に作成される混合飲料に混入するので、混合飲料の味わいが劣るばかりか、非衛生的であった。
【００１１】
第２に、自動販売機内の原料粉末が攪拌装置から流入する水蒸気と湿度の高い夏季に発生する空気中の湿気とによって固まる、固形化現象が発生する場合がある。
【００１２】
これによって、粉末原料を攪拌装置に供給するスクリューの回転トルクが過大となるため、前記スクリューに動力を供給するモータが過負荷状態となる。
【００１３】
かかる状態が継続されると、前記スクリューの羽根が折れたり、モータが損傷したりする。その場合は、自動販売機は修理が終わるまで使用することができないので、かなりの不便と営業上の損失を招くことになる。
【００１４】
第３に、粉末状態の原料が攪拌装置に供給されるため、短時間内に粉末状態の原料が水に溶解されず、数分が経過してから溶解されるか、あるいは時間が経過しても溶解されずにカップの底面に沈澱して残留することになる。
【００１５】
そのため、ユーザーは、カップに注入されたコーヒー飲料をすぐに飲むことができず、掻きまぜ用具等を利用して掻きまぜてから飲む、または数分が経過してから飲むことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、その第１の目的は、攪拌装置内で原料を水に完全に溶解させることができるコーヒー自動販売機を提供することにある。
【００１７】
また、第２の目的は、長期間にわたって保管しても、原料が固形化する恐れがないコーヒー自動販売機を提供することにある。
【００１８】
また、第３の目的は、短時間内に攪拌装置内で原料を水に完全に溶解させることができるコーヒー自動販売機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明に係るコーヒー自動販売機は、コーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の原料に水を混合させて飲料を生成する自動販売機において、コーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の濃縮液が貯蔵されている原料箱（１０）と、前記原料箱から供給される濃縮液を攪拌装置へ移送させるスクリューポンプ（３０）と、前記スクリューポンプから移送された濃縮液を水に溶解させる攪拌装置（６０）と、前記スクリューポンプと前記攪拌装置とを連通する濃縮液排出管（２０）の流路を開閉する開閉手段（５０）と、前記攪拌装置に熱湯を供給する給湯装置（７０）と、から構成されている。
【００２０】
また、前記スクリューポンプ（３０）は、内部に流体室（３８）が形成されており、前記原料箱と連通する濃縮液引入部（３２）と前記攪拌装置と連通する濃縮液吐出部（３３）とを備えたハウジング（３１）と、前記流体室内に装着されており、相互に反対方向へ回転する主螺旋部（３５）と従動螺旋部（３７）とが形成された第１及び第２スクリュー軸（３４，３６）と、前記第１スクリュー軸の一端に連結されており、該第１スクリュー軸を回転させる駆動モータ（３９）と、前記第１スクリュー軸の回転を前記第２スクリュー軸に伝達させるべく、前記第１及び第２スクリュー軸の一側端に設けられたヘリカルギヤ群（４０〜４３）と、から構成されている。
【００２１】
また、前記開閉手段（５０）は、前記濃縮液排出管同士の間に介在させて設けられた弁胴体（５１）の内部に、ポペット弁（５２）と、前記ポペット弁と所定間隔を隔てて設けられた、ボルト頭（５４ａ）が外部に向いている調整ボルト（５４）と、前記ポペット弁と前記調整ボルトとの間に介在された、前記ポペット弁を付勢するばね（５３）とを備えており、前記ポペット弁にかかる前記濃縮液の圧力が所定圧以上になると、前記ポペット弁が前記ばねの付勢力に抗して前記調整ボルト側に移動して前記濃縮液排出管の流路が開き、前記ポペット弁にかかる前記濃縮液の圧力が前記所定圧よりも低くなると、前記ポペット弁が前記ばねの付勢力により前記調整ボルトから離間する方向に移動して前記濃縮液排出管の流路が閉じるように構成されている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るコーヒー自動販売機によれば、次のような効果を奏する。
【００２３】
第１に、コーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の従来装置に使用されていた粉末原料の代わりに、本発明では液相原料（濃縮液）を使用することにより、撹拌装置内で原料を水に完全に溶解させることができる。したがって、攪拌装置内を清潔に保つことができるので、衛生的である。
【００２４】
第２に、攪拌装置内に濃縮液が残留しないので、次回以降作成される混合飲料に残り滓が混入することが無くなる。したがって、コーヒーの味わいを常時変わりなく保つことができる。つまり、おいしいコーヒーを提供することが可能になる。
【００２５】
第３に、従来の装置では粉末原料を使用していたのに対して、本発明では液相原料を使用するので、長期間にわたって保管しても、原料が固形化する恐れがない。また、原料箱と攪拌装置との間を開閉弁で遮断することにより、攪拌装置から原料箱に水蒸気が流入するのを防ぐことができる。これにより濃縮液の変質が発生しない。
【００２６】
第４に、液相の原料を使用することにより、従来の粉末の原料を使用する場合よりも、より迅速に原料を水に溶解させることができる。したがって、カップに注入されたコーヒー飲料を掻きまぜ用具等を使用して掻きまぜたり、一定時間を待ったりすることなく、コーヒー飲料をすぐに飲むことができる。また、カップの底面に原料の残り滓が沈殿して残留することもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係るコーヒー自動販売機の一実施形態について、添付図に沿って詳述する。
【００２８】
図１は、本発明に係るコーヒー自動販売機の構成図である。図１に示すように、コーヒー自動販売機は、原料箱１０と、原料箱１０の下側に設けられたスクリューポンプ３０と、スクリューポンプ３０の下側に設けられた開閉手段５０と、開閉手段５０の下側に設けられた攪拌装置６０と、攪拌装置６０に熱湯を供給する給湯装置７０と、から構成されている。原料箱１０、スクリューポンプ３０、開閉手段５０、及び攪拌装置６０は、その順に、濃縮液排出管２０により連通されている。
【００２９】
さらに、攪拌装置６０の下側には、公知の自動販売機において使用されるコーヒー投出管８０とカップ９０とがある。
【００３０】
図２は、図１に示したコーヒー自動販売機のスクリューポンプ３０を示す断面図である。このスクリューポンプ３０は原料箱１０の下側に位置し、開閉手段５０の上側に位置している（図１参照）。
【００３１】
スクリューポンプ３０は、内部中央に形成された流体室３８と、流体室３８の上部に位置し、原料箱１０から濃縮液が流入する濃縮液引入部３２と、流体室３８の下部に位置し、流体室３８の内部にある濃縮液を開閉手段５０に排出する濃縮液吐出部３３とが形成されたハウジング３１を備えている。
【００３２】
さらに、流体室３８の内部には、相互に反対方向へ回転する主螺旋部３５と従動螺旋部３７とが形成された第１及び第２スクリュー軸３４，３６が設けられており、第１及び第２スクリュー軸３４，３６の一側端には、第１スクリュー軸３４の回転を第２スクリュー軸３６に伝達させるべく、相互に反対方向へ回転する歯が所定角度にねじれて形成されているヘリカルギヤ４０〜４３が設けられている。
【００３３】
第１スクリュー軸３４の一端は駆動モータ３９に連結されている。ここで、スクリューポンプに平歯車の代わりにヘリカルギヤを使用する理由は、ヘリカルギヤは平歯車に比べて転動がきわめて円滑であり、振動音が小さいうえに、大きい力を伝達することができるからである。
【００３４】
また、この実施形態に示す構成以外にも、ヘリカルギヤ４０〜４３はハウジング３１外部に配置することも可能である。
【００３５】
第１スクリュー軸３４上に形成される主螺旋部３５は右ねじに形成されており、第２スクリュー軸３６上に形成される従動螺旋部３７は主螺旋部３５と噛み合って回転する左ねじに形成されている。ただし、第１及び第２スクリュー軸３４，３６の中央には、主螺旋部３５と従動螺旋部３７は形成されていない。
【００３６】
また、第２スクリュー軸３６と濃縮液引入部３２との間には、遮断壁４４が形成されている。遮断壁４４は、第２スクリュー軸３６の軸方向に沿って、従動螺旋部３７の長さだけ形成されている。
【００３７】
図３ａ及び図３ｂは、図１に示したコーヒー自動販売機の開閉手段５０を示す図であり、図３ａは濃縮液排出管２０，２０の流路が開かれた状態を示しており、図３ｂは前記流路が閉じられた状態を示している。開閉手段５０は、スクリューポンプ３０と接続している濃縮液排出管２０と、攪拌装置６０と接続している濃縮液排出管２０との間に介在させて設けられた弁胴体５１を備えている。弁胴体５１の内部には、ポペット弁５２と調整ボルト５４とが設けられており、ポペット弁５２と調整ボルト５４との間にはばね５３が介在されている。そして、ポペット弁５２にかかる濃縮液（スクリューポンプ３０から流入した濃縮液）の圧力が所定圧以上になると、ポペット弁５２がばね５３の付勢力に抗して調整ボルト５４側に押し込まれて、前記濃縮液排出管２０，２０間の流路が開く（図３ｂ参照）。また、ポペット弁５２にかかる濃縮液の圧力が前記所定圧よりも低くなると、ばね５３の付勢力により、ポペット弁５２が調整ボルト５４から離間する方向に戻り、前記濃縮液排出管２０，２０間の流路が閉じる（図３ａ参照）。
【００３８】
なお、前記所定圧は、調整ボルト５４を回転させて調節するようにしている。
【００３９】
さらに、前記濃縮液排出管２０，２０間の流路の閉鎖時に、ポペット弁５２が位置する場所には、突出顎５１ａが設けられている。突出顎５１ａはポペット弁５２の前方（図３ａ，図３ｂにおける左側）に、弁胴体５１と一体に形成されている。
【００４０】
ポペット弁５２に前記濃縮液による圧力が与えられないときは、ポペット弁５２を後方（図３ａ，図３ｂにおける右側）から前方に付勢するばね５３の付勢力によって、ポペット弁５２は突出顎５１ａと当接されている。
【００４１】
次に、以上のように構成されたコーヒー自動販売機の動作について説明する。
【００４２】
図１を参照して、まず、コーヒー、コーヒークリーム、砂糖等の濃縮液を原料箱１０に充填する。
【００４３】
ただし、上述のごとく原料箱に濃縮液を充填する方式以外に、すでに濃縮液が貯蔵されている濃縮液貯蔵箱を交換する方式も使用できる。濃縮液貯蔵箱を使用する場合は、濃縮液貯蔵箱内に貯蔵されている濃縮液が全て使用されると交替する方式を使用することができる。
【００４４】
原料箱１０内にある濃縮液は、濃縮液排出管２０を通ってスクリューポンプ３０に引入される。
【００４５】
スクリューポンプ３０に引入された濃縮液は、スクリューポンプ３０の作動により、下側の開閉手段５０に移送される。
【００４６】
開閉手段５０に移送された濃縮液は、ポペット弁５２を調整ボルト５４側に押し込む。このことにより、スクリューポンプ３０及び攪拌装置６０側の濃縮液排出管２０，２０間の流路が開かれ、濃縮液は下側の攪拌装置６０に移送される。
【００４７】
攪拌装置６０に移送された濃縮液は、給湯装置７０から供給された熱湯と迅速に混合され薄められて、混合液が形成される。
【００４８】
攪拌装置６０で迅速に混合された混合液は、コーヒー投出管８０を通ってカップ９０に注がれる。
【００４９】
かかる攪拌装置６０は、従来の一般的なコーヒー自動販売機で使用されるコーヒーと熱湯とを混合させる装置と同一のものであり、混合されたコーヒーを移送させるコーヒー投出管８０、及び移送された混合液が収容されるカップ９０も従来のものと同一のものなので、本明細書では詳細な説明は省略する。
【００５０】
図２を参照して、第１スクリュー軸３４に装着された駆動モータ３９を作動させると、主螺旋部３５が正方向に回転し、主螺旋部３５と噛合している従動螺旋部３７は逆方向に回転する。
【００５１】
主螺旋部３５及び従動螺旋部３７の回転により、ハウジング３１の上部に形成された濃縮液引入部３２から流体室３８に流入した濃縮液は、ハウジング３１内の中央に配置された遮断壁４４とぶつかって左右に分離され、その左右に分離された濃縮液は、第１及び第２スクリュー軸３４，３６の両端部に引入される。
【００５２】
第１及び第２スクリュー軸３４，３６の両端部に引入された濃縮液は、主螺旋部３５及び従動螺旋部３７の各ネジ山３５ａ，３７ａの間に満たされた状態で流れ続け、第１及び第２スクリュー軸３４，３６の中央（軸方向における中央）に集まることになる。
【００５３】
第１及び第２スクリュー軸３４，３６の中央に集められた濃縮液は、主螺旋部３５と従動螺旋部３７から継続的に押し寄せられてくる濃縮液によって、ハウジング３１の下部に形成された濃縮液吐出部３３に排出される。そして、濃縮液吐出部３３から排出された濃縮液は、濃縮液排出管２０を通って開閉手段５０に移送される。
【００５４】
上述したような、粘性が高い濃縮液を移送させる装置としては、スクリューポンプ以外にも歯車ポンプがよく使用されるが、本発明でスクリューポンプを使用するのは下記の理由からである。
【００５５】
歯車ポンプは同一形状の２つの歯車が相互に噛み合わされることによって濃縮液を送出するように構成されており、構造が簡単で、軽量という長所がある。
【００５６】
しかし、かかる歯車ポンプは、スクリューポンプに比べて濃縮液を移送させる部分が短いため、濃縮液が漏れることがありえるし、移送力も小さいため高粘度の流体を加圧しにくい。さらに、吐出圧力も低いため、高粘度の流体は容易に流動されない。
【００５７】
したがって、本発明のように粘性の高い濃縮液を送出させる、及び濃縮液の気密性が要求される装置の場合は、歯車ポンプは適当でないため、スクリューポンプを使用するのである。
【００５８】
コーヒー自動販売機の動作について説明に戻り、図３ａ，図３ｂを参照して、ポペット弁５２は、弁胴体５１に形成された突出顎５１ａと調整ボルト５４との間で移動する。
【００５９】
スクリューポンプ３０が作動しておらず、スクリューポンプ３０と連通している濃縮液排出管２０（図３ａ，図３ｂにおける上側の濃縮液排出管２０）から流体（濃縮液）が流入しない場合は、ポペット弁５４はばね５３の付勢力によって付勢されて突出顎５１ａと当接する。このとき、スクリューポンプ３０と接続している濃縮液排出管２０（図３ａ，図３ｂにおける上側）と、攪拌装置６０と連通している濃縮液排出管２０（図３ａ，図３ｂにおける下側）との流路は閉じられる。
【００６０】
スクリューポンプ３０が作動して上側の濃縮液排出管２０から濃縮液が流入し、ポペット弁５４にかかる濃縮液の圧力が所定圧以上になると、ポペット弁５２がばね５３の付勢力に抗して調節ボルト５４側に押し込まれる。
【００６１】
ポペット弁５２が調節ボルト５４側に押し込まれると、上側及び下側の濃縮液排出管２０，２０の流路が開かれ、濃縮液は下側の濃縮液排出管２０を通って攪拌装置６０に排出される。
【００６２】
そして、濃縮液の排出が終わると、ポペット弁５２は、ばね５３の付勢力によって元の状態（図３ａの状態）に戻り、上側及び下側の濃縮液排出管２０，２０の流路を閉じる。
【００６３】
なお、ポペット弁５２を押圧する圧力はスクリューポンプ３０によって提供されるものであって、スクリューポンプ３０が作動して濃縮液を押し出すと、その濃縮液の圧力がポペット弁５２に加わり、スクリューポンプ３０の作動が停止すると、ポペット弁５２に加わる濃縮液の圧力は消滅する。
【００６４】
また、ばね５３の弾性力（付勢力）の調整は調整ボルト５４によってなされるが、ユーザーは所望の弾性力を得るために、外側に突出している調整ボルト５４の頭部５４ａをドライバーで回してばね５３を圧縮させたり伸張させたりする。
【００６５】
このように調整ボルト５４の調整によってポペット弁５２と調整ボルト５４との間隔が狭まると、ばね５３の弾性力が増大して、濃縮液の圧力が調整ボルト５４を調整する以前よりも高い場合にのみ、ポペット弁５２が移動するようになる。また、ポペット弁５２と調整ボルト５４との間隔が広がると、ばね５３の弾性力が減少して、濃縮液の圧力が調整ボルトを調整する以前より低い場合でもポペット弁５２が移動するようになる。
【００６６】
したがって、ユーザーは初期に所望の設定状態を定め、外部の調整ボルト５４を回転させて、ばね５３の弾性力を調整すればいい。
【００６７】
なお、開閉手段（弁）としては、前述した形態以外にも、様々な形態のものを用いることが可能である。例えば、センサを有する制御装置を利用して、一定の時間間隔で弁が開閉するような構造のものを使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係るコーヒー自動販売機の構成図である。
【図２】図１に示したコーヒー自動販売機のスクリューポンプ３０を示す断面図である。
【図３ａ】図１に示したコーヒー自動販売機の開閉手段５０を示す図であり、濃縮液排出管２０，２０の流路が開かれた状態を示している。
【図３ｂ】図１に示したコーヒー自動販売機の開閉手段５０を示す図であり、濃縮液排出管２０，２０の流路が閉じられた状態を示している。
【符号の説明】
【００６９】
１０      原料箱
２０      濃縮液排出管
３０      スクリューポンプ
３１      ハウジング
３２      濃縮液引入部
３３      濃縮液吐出部
３４      第１スクリュー軸
３５      主螺旋部
３５ａ    ネジ山
３６      第２スクリュー軸
３７      従動螺旋部
３７ａ    ネジ山
３８      流体室
３９      駆動モータ
４０〜４３    ヘリカルギヤ
５０      開閉手段
５１      弁胴体
５１ａ    突出顎
５２      ポペット弁
５３      ばね
５４      調整ボルト
５４ａ    ボルト頭
６０      攪拌装置
７０      給湯装置
【図１】
2006040251.tif 000003
【図２】
2006040251.tif 000004
【図３ａ】
2006040251.tif 000005
【図３ｂ】
2006040251.tif 000006