(57)【要約】【課題】冷菓製造容積の設定時にピストンと冷却シリンダとのクリアランスから漏出するミックス量を最小限に抑えた冷菓製造装置を提供すること。【解決手段】冷却シリンダ１１内のミックスを空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造装置が、ミックスを空気とともに収容する筒状の冷却シリンダ１１と、冷却シリンダ１１内のミックスを所望の温度に冷却して固化させる冷却装置と、冷却シリンダ１１内のミックス及び空気を冷却しながら撹拌・混合して練り上げる撹拌ユニット４０と、冷却シリンダ１１内の軸方向に配設されたピストン軸６１との螺合により内周面１１ａに沿って軸方向へ移動し、冷却シリンダ１１内で練り上げられた冷菓をピストン本体６２が押し出すピストン装置６０とを具備し、ピストン装置６０が移動して冷菓製造容積を設定するとき、ピストン装置６０のピストン本体６２を回転させる。【選択図】図１
2006280229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内の液体原料を空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造装置であって、
各々が開閉手段を有する前記液体原料の入口開口部及び前記冷菓の出口開口部を備え、前記液体原料を空気とともに収容する筒状の容器と、
前記容器内の液体原料を所望の温度に冷却して固化させる冷却手段と、
前記容器内の液体原料及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化する前記液体原料の固形分と前記液体原料及び空気とを混合して練り上げる撹拌・混合手段と、
前記容器内の軸方向に配設された回動軸との螺合により前記容器の内周面に沿って軸方向へ移動し、前記容器内で練り上げられた冷菓を開状態とした前記出口開口部から容器外へ向けて押し出す冷菓取出手段とを具備し、
前記冷菓取出手段が移動して前記冷菓製造容積を設定するとき、前記冷菓取出手段を回転させることを特徴とする冷菓製造装置。
【請求項２】
前記容器に前記冷菓取出手段の位置検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の冷菓製造装置。
【請求項３】
前記位置検出手段は、樹脂製とした前記冷菓取出手段に埋設した鉄片を検出する近鉄スイッチであることを特徴とする請求項２に記載の冷菓製造装置。
【請求項４】
前記位置検出手段は、樹脂製とした前記冷菓取出手段に埋設した磁石を検出する近接スイッチであることを特徴とする請求項２に記載の冷菓製造装置。
【請求項５】
前記位置検出手段が、少なくとも前記冷菓取出手段の基準位置及び冷菓取出完了位置に設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の冷菓製造装置。
【請求項６】
前記位置検出手段が、前記冷菓製造容積を規定する位置に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の冷菓製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフトクリーム等の冷菓を製造する際に用いられる冷菓製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、たとえばソフトクリームやシェーク等の冷菓を製造する冷菓製造装置が広く普及している。この冷菓製造装置は、たとえばソフトクリームを製造する場合、一般的には牛乳ベースの液体原料（以下では「ミックス」と呼ぶ）を適量の空気とともに冷却シリンダ内に入れ、これを撹拌しながら所定温度に冷却して製造する。また、従来の冷菓製造装置は、比較的大きな容量（概ね冷菓２０〜３０個分）の冷却シリンダを備えた装置で開店時に予めシリンダ内に冷菓を作り置きし、冷菓の販売により減少した分については、冷却シリンダ内にミックスを追加供給して順次冷菓を補充するように構成されている。
【０００３】
このような冷菓製造装置においては、ミックスの撹拌及び冷菓の取り出しを行うため、冷却シリンダ内で回転する螺旋状のブレードが設けられている。（たとえば特許文献１参照）
また、冷却シリンダ内に嵌挿した摺動自在のピストンを用いて冷菓を取り出す装置において、冷菓を収納したパックの交換時期を適正に知るため、ピストン動作用のブラインを貯蔵しているタンク内のブライン液面を検出するフロートスイッチを設けておき、この検出信号でピストンの後退動作を自動的に、かつ適正なタイミングで行う技術が開示されている。（たとえば、特許文献２参照）
【特許文献１】実開昭５５−１６４９８５号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した従来の冷菓製造装置は、予め作り置きした冷菓を順次取り出して販売する方式であったが、近年においては、注文を受けてから短時間で冷菓を製造して販売する方式の装置が望まれている。このような受注生産方式の装置では、急速冷却により短時間で製造したできたての冷菓を販売することになるため、少量（たとえば１個分から数個分程度）の冷菓を製造して全量を取り出すことが必要となる。
また、冷菓の製造においては、冷菓に混入される空気量が食感に大きな影響を及ぼすため、オーバーラン（冷菓中の空気容積比率）を所望の値に設定することが必要となる。
【０００５】
このため、複数個の冷菓製造を可能にした受注生産方式の冷菓製造装置においては、冷却シリンダ内のミックス量及び空気量の割合を所定の値とするため、選択された冷菓の製造個数に応じて所定量のミックスを注入した後、冷菓取出用のピストンを移動させて冷菓製造に使用する冷却シリンダの容積（以下、「冷菓製造容積」と呼ぶ）を変化させ、ミックスに混入される空気量を調整することが必要となる。しかし、冷却シリンダ内をピストンが移動する際には、ピストン後方へ若干のミックスが漏出するため、ミックス量と空気量との割合が変動して所定の値にできないという問題が生じてくる。なお、ピストンと冷却シリンダとの間には、ピストンの摺動を可能にするため、微小のクリアランスが必要となる。
【０００６】
このような背景から、受注個数に応じて製造個数の変更が可能な受注生産方式の冷菓製造装置においては、冷菓製造容積の設定時にピストンと冷却シリンダとのクリアランスから漏出するミックス量を最小限に抑え、冷菓製造容積内のミックス量と空気量との割合を所定の値にする冷菓製造装置の開発が望まれる。
また、ミックスの種類に応じて異なる最適なオーバーランを容易に設定したり、あるいは、冷菓の製造個数に応じて異なる空気量の調整を実現するためには、冷菓製造容積を規定するピストン位置を正確に把握することが望ましい。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、冷菓製造容積の設定時にピストンと冷却シリンダとのクリアランスから漏出するミックス量を最小限に抑えることができる冷菓製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る冷菓製造装置は、容器内の液体原料を空気とともに撹拌・混合しながら冷却して冷菓を製造する冷菓製造装置であって、
各々が開閉手段を有する前記液体原料の入口開口部及び前記冷菓の出口開口部を備え、前記液体原料を空気とともに収容する筒状の容器と、前記容器内の液体原料を所望の温度に冷却して固化させる冷却手段と、前記容器内の液体原料及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化する前記液体原料の固形分と前記液体原料及び空気とを混合して練り上げる撹拌・混合手段と、前記容器内の軸方向に配設した回動軸との螺合により前記容器の内周面に沿って軸方向へ移動し、前記容器内で練り上げられた冷菓を開状態とした前記出口開口部から容器外へ向けて押し出す冷菓取出手段とを具備し、
前記冷菓取出手段が移動して前記冷菓製造容積を設定するとき、前記冷菓取出手段を回転させることを特徴とするものである。
【０００８】
このような冷菓製造装置によれば、前記容器の冷菓製造容積は、前記冷菓取出手段が回転しながら移動して設定されるので、冷菓取出手段と容器との間に形成される微小なクリアランスの隙間には冷菓取出手段の回転により液体原料の圧力が立つ。この圧力は、液体原料が冷菓取出手段の移動方向後方側へ漏出する量を抑制するので、液体原料の漏出量を減少させることができる。
【０００９】
上記の冷菓製造装置において、前記容器に前記冷菓取出手段の位置検出手段を設けることが好ましく、これにより、冷菓取出手段の位置を正確に検出することができる。
この場合、前記位置検出手段は、樹脂製とした前記冷菓取出手段に埋設した鉄片を検出する近鉄スイッチであることが好ましく、冷菓製造時の冷却運転から加熱殺菌運転まで大きな温度変化が生じる容器に設置しても、温度変化の影響を受けることなく安定した位置検出性能が得られ、埋設物を組み込んだ樹脂ピストンの製造（成形）も容易となるメリットがある。
また、前記位置検出手段は、樹脂製とした前記冷菓取出手段に埋設した磁石を検出する近接スイッチであってもよく、センサとピストン埋設物の距離が大きい場合にでも安定した位置検出性能が得られる。
【００１０】
また、前記位置検出手段が、少なくとも前記冷菓取出手段の基準位置及び冷菓取出完了位置に設けられていることが好ましく、これにより、冷菓取出手段の移動範囲を正確に規定することができる。
さらに、前記位置検出手段が、前記冷菓製造容積を規定する位置に設けられていることが好ましく、これにより、所望の冷菓製造容積を正確に規定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
上述した本発明の冷菓製造装置によれば、冷菓取出手段が回転しながら移動して冷菓製造容積を設定するようにしたので、冷菓取出手段と容器との間に形成される微小なクリアランスの隙間には冷菓取出手段の回転により液体原料の圧力が立ち、この圧力により、冷菓取出手段の移動方向後方側へ漏出する液体原料の量を減少させることができる。このため、受注個数や液体原料の種類に応じて最適な冷菓製造容積を設定する場合、冷菓取出手段を移動させても液体原料の漏れ量を最小限に抑えることができるようになり、従って、所望のオーバーランが正確に得られて良好な食感の冷菓を製造することができる。
また、容器に冷菓取出手段の位置検出手段を設けたので、冷菓製造容積を規定する冷菓取出手段の位置を正確に把握することが可能となり、ミックスの種類に応じて異なる最適なオーバーランを容易に設定したり、あるいは、冷菓の製造個数に応じて異なる空気量の調整を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る冷菓製造装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図２の概略構成図において、冷菓製造装置１０は、容器内のミックス（液体原料）を撹拌しながら冷却してソフトクリームやシェーク等の冷菓を製造する装置である。この冷菓製造装置１０は、ミックスを空気とともに収容する円筒形状の筒状容器（以下、「冷却シリンダ」と呼ぶ）１１と、冷却シリンダ１１内のミックスを所望の温度に冷却して固化させるヒートポンプ式の冷却装置３０と、冷却シリンダ１１内のミックス及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化されるミックスの固形分とミックス及び空気とを混合して練り上げる撹拌ユニット（撹拌・混合手段）４０と、冷却シリンダ１１の内周面に沿って軸方向へ移動することでシリンダ１１内に練り上げられた（できあがった）冷菓をピストン本体６２が押し出して取り出すピストン装置（冷菓取出手段）６０とを具備して構成される。なお、図示の冷菓製造装置１０は、各種の設定及び運転制御を行う制御部（不図示）を備えている。
【００１３】
冷却シリンダ１１は、適量の空気とともにミックスを収容するが、たとえば図１に示すように、円筒形状の上端部に設けたミックス注入用の入口開口部１２と、円筒形状の一端部側開口を利用した冷菓取出用の出口開口部１３とを備えている。入口開口部１２は、主動または自動により所望のミックスをシリンダ１１内に供給するミックス供給系１４に連結されている。なお、入口開口部１２及び出口開口部１３には、それぞれに後述する開閉手段が設けられている。
【００１４】
また、冷却シリンダ１１の軸方向両端部近傍には、シリンダ１１内に外部の空気を吸入したり、シリンダ１１内の空気を外部へ排気したりするため、吸排気口１５，１６が設けられている。これらの吸排気口１５，１６は、適所にバルブ１７を配設した配管１８で連結され、配管１８の先端にはエアフィルタ１９が取り付けられている。
【００１５】
冷却シリンダ１１の外側には、ピストン装置６０の位置を検出する近接スイッチ等の位置検出手段２０が設けられており、図１に示す例では、たとえば基準位置、冷菓製造位置及び冷菓取出完了位置の３箇所に設置されている。この位置検出手段２０は、通常樹脂製とされるピストン装置６０のピストン本体６２に埋設した鉄片を検出する近接スイッチ、すなわち鉄片の接近を検出する「近鉄スイッチ」であることが好ましい。このような近鉄スイッチは、冷菓製造時の冷却運転から加熱殺菌運転まで大きな温度変化が生じる冷却シリンダ１１に設置しても、温度変化の影響を受けることなく安定した位置検出性能を得ることができる。
冷却シリンダ１１の外周面には、冷却シリンダ１１内のミックスを所望の温度に冷却して固化させるため、図２に示すように、冷却装置３０の構成要素となる銅チューブ３１ａが冷却能力を増すため密に巻き付けられている。この銅チューブ３１ａ内は、冷菓製造時に液冷媒が流れるので、この液冷媒が気化することにより冷却シリンダ１１内のミックスを冷却することができる。
【００１６】
ところで、冷却シリンダ１１の外周面には銅チューブ３１ａを密に巻き付けて冷却能力を増しているため、上述した入口開口部１２の設置位置は下記のような制約を受ける。
すなわち、入口開口部１２が存在すると、入口開口部１２の周辺は銅チューブ３１ａを密に巻き付けることが困難になるので、冷却能力にムラが生じる原因になるなど冷却効率の面で好ましくない。このため、入口開口部１２の設置は、実際に冷菓を製造する領域からずれた位置とするのが好ましく、従って、ピストン装置６０を採用した構成では、冷菓取出用の出口開口１３に近い領域で冷菓を製造するとともに、出口開口１３からできるだけ離れた位置に入口開口部１２を配置する。このため、ミックス注入後に冷菓製造容積を規定する必要が生じるので、ミックスを押してピストン装置６０を移動させる動作が必要となる。
【００１７】
ここで、冷却装置３０の構成例を図２に基づいて簡単に説明する。
この冷却装置３０は、ガス冷媒を圧縮して閉回路の冷凍サイクルに送出する電動の圧縮機３２と、圧縮機３２の下流で冷媒の循環方向を切り替える四方弁３３と、冷媒と外気との間で熱交換を行う第１熱交換器３４と、冷媒を減圧する絞り機構３５と、銅チューブ３１ａ内を流れる冷媒と冷却シリンダ１１内のミックスとの間で熱交換を行う第２熱交換器３６と、これらの各機器を連結することで冷媒が循環する閉回路を形成する銅チューブ３１とを具備して構成される。なお、図２において、図中の符号３７はレシーバ、３８は電動ファンである。
【００１８】
上述した冷却装置３０は、四方弁３３の操作により、冷媒の循環方向の選択切替が可能となる。
すなわち、第１熱交換器３４に圧縮機３２から高温高圧のガス冷媒を供給するとともに、第２熱交換器３６に液冷媒を供給する冷菓製造時の冷媒循環方向と、これとは逆方向に循環して第２熱交換器３６に高温高圧のガス冷媒を供給するとともに、第１熱交換器３４に液冷媒を供給する加熱殺菌時の冷媒循環方向とがあり、運転に応じていずれか一方を選択することができる。従って、図中に矢印で示す冷菓製造時の冷媒循環方向では、第１熱交換器３４が凝縮器として機能し、第２熱交換器３６が蒸発器として機能するが、加熱殺菌時の冷媒循環方向では、第２熱交換器３６が凝縮器として機能し、第１熱交換器３４が蒸発器として機能する。
【００１９】
撹拌ユニット４０は、冷却シリンダ１１内のミックス及び空気を冷却しながら撹拌し、順次固化していくミックスの固形分と、ミックス及び空気とを混合して練り上げる機能を有するものである。この撹拌ユニット４０は、図３ないし図５に示すように、冷却シリンダ１１の内周面１１ａに沿って回転する板状部材の撹拌羽根（撹拌板）４１と、同内周面１１ａから所定の距離をもって回転する棒状部材の混合棒４２とが撹拌用回転軸４３に固定支持されて一体に回転する撹拌回転体４４を備えている。
なお、撹拌用回転軸４３は、たとえば図２に示すように、出口開口部１３の反対側で冷却シリンダ１１の外側に突出し、同回転軸４３に固着されたプーリ４５が撹拌用電動機４６の出力軸４６ａに固着されたプーリ４７とベルト４８を介して連結されている。
【００２０】
撹拌羽根４１は、冷却シリンダ１１内の軸方向において、２枚の細長い板状部材が略全長をカバーするように設けられている。この撹拌羽根４１は、板状部材の外周側端部が内周面１１ａとの間に微小隙間を形成するようにして、両端部を円形支持部材４９，５０に固定支持されている。
混合棒４２は、冷却シリンダ１１の軸方向において撹拌羽根４１と同様の範囲をカバーする長さを有し、内周面１１ａとの間に形成される距離は、上述した撹拌羽根４１の微小隙間より大きな値に設定される。この混合棒４２は、たとえば円形断面、三角形及び四角形等の多角形断面とした中実または中空の棒材であり、その両端部は円形支持部材４９，５０に固定支持されている。
【００２１】
また、図示の撹拌ユニット４０は、冷却シリンダ１１の軸方向と平行な２枚の撹拌羽根４１及び２本の混合棒４２を備えており、各々が冷却シリンダ１１の円周方向に９０度ピッチで交互に配設されている。このようにして一体化された撹拌回転体４４は、一方の円形支持部材５０に撹拌用回転軸４３を固定した構成とされる。なお、撹拌ユニット４０を構成する撹拌羽根４１及び混合棒４２の数については、複数であれば特に限定されることはない。
また、撹拌用回転軸４３及び円形支持板４９，５０の軸中心部には、後述するピストン装置６０を配設するため、貫通孔５１，５２，５３が設けられている。なお、貫通孔５２には、後述するピストン装置６０のピストン軸６１を回動自在に支持する軸受５４が収納設置されてもよい。
【００２２】
ピストン装置６０は、ピストン本体６２が冷却シリンダ１１の内周面１１ａに沿って軸方向へ移動し、同シリンダ１１内で練り上げられて完成した冷菓を開状態とした出口開閉部１３からシリンダ外へ押し出して取り出す機能を有している。このピストン装置６０において、ピストン本体６２は、たとえば図１に示すように、ピストン軸６１の出口開口部１３側に形成されたボールネジ部６１ａと螺合している。ボールネジ部６１ａは、冷却シリンダ１１内の軸方向に配設され、所定位置での回動が自在に支持されたピストン軸６１の外周面に外ネジを形成した部分である。なお、ピストン軸６１は、ボールネジ部６１ａの他端側に設けた回動軸部６１ｂが、ボールネジ回動用の駆動機構６３に連結された構成とされる。
また、ピストン装置６０のピストン本体６２は、冷菓製造時に所望の冷菓製造位置まで移動することにより、冷却シリンダ１１内の冷菓製造領域を外部から遮断して閉じる入口開口部１２の開閉手段としても機能する。なお、図１に実線で示すピストン本体６２は、最も後退した基準位置にある。
【００２３】
ピストン本体６２は、ボールネジ部６１ａと螺合する内ネジが形成されたナット側の部材となるので、ボールネジ部６１ａが同一位置で回動することにより、ボールネジ部６１ａをガイドとして冷却シリンダ１１内を軸方向に往復移動する。
ピストン本体６２の先端面には、円形支持板４９の貫通孔５３に嵌合して略平坦な先端面を形成する凸部６２ａを備えている。また、図１に示したように、必要に応じ、ピストン本体６２の外周側には、冷却シリンダ１１の内周面１１ａに密着するように、たとえば柔軟なシリコンゴム製等のパッキン６８を取り付ける構成としてもよい。
【００２４】
そして、ピストン本体６２には、上述した撹拌羽根４１及び混合棒４２を貫通させる切欠溝６２ｂ及び貫通孔６２ｃが円周方向へ９０度ピッチで交互に設けられている。このため、撹拌羽根４１及び混合棒４２は、ピストン本体６２のスムーズな摺動を助けるガイド部材としても機能する。なお、撹拌羽根４１と切欠溝６２ｂとの間、及び混合棒４２と貫通孔６２ｃとの間については、ピストン本体６２が軸方向へ摺動する動作を妨げない最小隙間となるよう寸法設定され、冷菓がピストン後方へ漏出しないようにしてある。
【００２５】
駆動機構６３は、ピストン軸６１を回動させてピストン本体６２を軸方向へ往復移動させる機能を有しており、たとえば図１及び図２に示すように、ピストン軸６１と連結されたプーリ６４が電動機６５の駆動軸６５ａに固定されたプーリ６６とベルト６７を介して連結され、ピストン軸６１がベルト駆動されるようになっている。
また、ピストン軸６１と撹拌用回転軸４３との間は、電磁クラッチ７０を介して接続されている。このため、電磁クラッチ７０が接続状態にあれば、ピストン軸６１及び撹拌用回転軸４３が一体に回転し、電磁クラッチ７０が解放された状態では、ピストン軸６１及び撹拌用回転軸４３が各々独立して回転可能となる。
【００２６】
冷却シリンダ１１には、出口開口部１３を塞ぐようにしてプランジャ装置８０が設けられている。
このプランジャ装置８０は出口開口部１３の開閉手段であり、冷却シリンダ１１内で冷菓を製造して取り出す製造工程において、筒状としたケーシング８１内の軸方向にプランジャ本体８２がスライドすることにより、実線で示した冷菓製造位置及び想像線で示した冷菓取出位置の２段階にわたって移動する切替弁機構である。また、出口開口部１３を塞ぐケーシング８１の側壁には、出口開口部１３と連通する位置に冷菓取出開口８３が設けられている。この冷菓取出開口８３は、プランジャ本体８２が冷菓製造位置にある時閉じられ、プランジャ本体８２が冷菓取出位置ある時開かれる。
【００２７】
また、図示の例では、電動シリンダ８４及びリンク機構８５を介してプランジャ本体８２が動作する構成とされ、ケーシング８１の軸方向が鉛直方向となるよう配置して上下両端部を開口させているので、プランジャ本体８２のスライド方向は、水平方向とした冷却シリンダ１１の軸方向と直交するようになっている。なお、上述したプランジャ本体８２のスライド動作は、電動シリンダ８４を駆動源とする自動操作に限定されることはなく、他と駆動源を用いたり、あるいは手動としてもよい。
また、上述したプランジャ装置８０は、ケーシング８１の下端出口８１ａに、必要に応じて図示省略の出口型部材を設けることができる。この出口型部材を設けることにより、たとえば星形など所望の断面形状にして冷菓を取り出すことができる。
【００２８】
続いて、上述した構成の冷菓製造装置について、冷菓製造の手順とともに動作を説明する。
最初に、電源投入により電磁クラッチ７０を解放し、電動機６５を駆動させることにより、ピストン軸６１を回動させてピストン本体６２を移動させ、冷却シリンダ１１内の基準位置に位置合わせするゼロ点調整を実施する。このとき、プランジャ装置８０は、冷菓製造位置に設定されている。また、電動機６５は回転方向を正逆両方向に選択切換可能とされ、その回転方向に応じてピストン本体６２の移動方向を変えることができる。なお、ピストン本体６２のゼロ点調整は、基準位置を検出する位置検出手段２０の信号が図示省略の制御部に入力されることで完了する。
【００２９】
ゼロ点調整が完了した後には、電磁クラッチ７０を接続してピストン軸６１と撹拌用回転軸４３とを連結する。
この後、冷却装置３０を運転し、冷却シリンダ１１内を所定の低温に冷却して維持する予冷却運転を実施する。この予冷却運転では、撹拌用電動機４６を駆動して撹拌回転体４４を低速で回転させる。この結果、ピストン軸６１と撹拌用回転軸４３とが同一回転数で回転するため、ピストン本体６２は撹拌回転体４４と一体に回転して軸方向に移動することはない。
【００３０】
この予冷却運転中に冷菓製造のスイッチが操作されると、ミックス供給系１４から冷菓製造個数に対応する所定量のミックスが注入される。
ミックスの注入が完了すると、冷却シリンダ１１の冷菓製造容積を冷菓製造個数に対応する最適値とするため、換言すれば、冷菓製造個数に最適なミックス及び空気の混合割合にして所望のオーバーラン（冷菓中の空気容積比率）とするため、ピストン本体６２を移動させる。この移動制御としては、撹拌用電動機４６を停止し、電磁クラッチ７０を解放して電動機６５を回転させて移動させるパターンや、撹拌用電動機４６と電動機６５の双方を駆動して撹拌回転体４４とともにピストン本体６２も回転させるパターンを用いることができる。双方を駆動する場合には、電動機６５及び撹拌用電動機４６の回転数または回転方向を制御して、ボールネジ部６１ａとピストン本体６２との間に相対的な回転数差が生じるように設定され、この回転数差によってピストン本体６２がボールネジ部６１ａに沿って冷却シリンダ１１の軸方向へ移動を開始する。すなわち、ピストン本体６２は、冷却シリンダ１１内で自転しながら軸方向へ移動して冷菓製造容積を規定する。なお、この回転制御においては、同じ向きに回転している場合には、ピストン本体６２またはボールネジ部６１ａのうち何れの回転数が高いかにより、また、異なる向きに回転している場合には、両者の回転の向きを入れ替えることにより、ピストン本体６２の移動方向が切り換えることができる。
【００３１】
こうしてピストン本体２０が冷菓製造個数に対応した冷菓製造位置に到達すると、好ましくは位置検出手段２０により所望の冷菓製造位置に到達したことを確認した時点で電動機６５の駆動を停止し、同時に電磁クラッチ７０を接続してピストン本体６２及びボールネジ部６１ａを同一回転数で回転させる。この結果、ピストン本体６２の移動は停止し、冷菓製造容積が所望の値に規定される。
このようなピストン本体６２の移動時には、バルブ１７を開いて冷却シリンダ１１の内外で空気の流通を可能とし、ピストン本体６２の移動をスムーズにするとともに、冷却シリンダ１１内の空気量を調整する。なお、上述した冷菓製造位置は、冷菓の製造個数に応じて異なるだけでなく、最適なオーバーランの違いがあるためミックスの種類によっても異なっている。
【００３２】
こうして所望の冷菓製造容積が規定されると、入口開口部１２がピストン本体６２により閉じられ、かつ、バルブ１７も閉じられるため、冷却シリンダ１１の冷菓製造容積内は密閉状態となるので、冷却シリンダ１１内のミックス量及び空気量が所望の割合となって冷菓製造の準備は完了する。
この後、電磁クラッチ７０を接続し、撹拌用電動機４６を駆動して撹拌回転体４４を予冷却時より増して回転させるとともに、冷却シリンダ１１内の冷却能力を予冷運転時より増して冷菓製造を開始する。この結果、ピストン本体６２は、ボールネジ部６１ａと同一回転数で撹拌回転体４４とともに回転するため、軸方向に移動することはない。そして、撹拌回転体４４の回転により、内周面１１ａに付着したミックスの固形分が掻き取られ、さらに、この固形分がミックス及び空気とともに撹拌混合されるため、冷菓製造容積内の内容物が練り上げられて冷菓の製造が行われる。
このような冷菓製造の運転は、たとえば冷菓の完成により撹拌回転体４４の負荷が所定値まで上昇したことを検出するなどして停止される。すなわち、撹拌回転体４４の運転が停止され、さらに、ピストン本体６２及びピストン軸６１も一体の回転を停止する。
【００３３】
冷菓が完成した後には、冷却装置３０を予冷運転時の冷却能力に下げ、かつ、電磁クラッチ７０を解放して冷菓取出運転に移行する。
冷菓取出運転では、プランジャ装置８０のプランジャ本体８２を冷菓取出位置に移動させて冷菓取出開口８３を開とし、完成した冷菓をピストン本体６２により押し出して取り出す。このとき、電動機６５を駆動してピストン軸６１を回転させると、一体のボールネジ部６１ａが単独で回転して螺合するピストン本体６２を冷菓取出開口８３の方向へ移動させる。すなわち、ピストン本体６２は撹拌回転体４４とともに停止して摺動可能な状態にあるため、回転するボールネジ部６１ａとの螺合により、ピストン本体６２は撹拌羽根４１及び混合棒４２をガイドとし、冷菓シリンダ１１内をボールネジ部６１ａに沿って軸方向へ直線移動して冷菓を押し出す。なお、取出中、撹拌装置や押出装置の凍結を防ぐため、電動機４６を駆動して撹拌器やピストンを回転させておいてもよい。
具体的には、クラッチ７０を開放し撹拌用電動機４６を駆動して撹拌回転体４４を回転させた状態で、電動機６５を停止してピストン軸６１を回転させない運転パターンや、電動機６５を正転または逆転させてピストン本体６２を移動させる運転パターンなどによる制御を取出中に行ってもよい。
【００３４】
ピストン本体６２は、凸部６２ａの先端面がプランジャ装置８０に当接する冷菓取出完了位置まで移動可能であり、この冷菓取出完了位置は、位置検出手段２０がピストン本体６２を検出した信号により認識される。そして、ピストン本体６２が冷菓取出完了位置に到達すると、位置検出手段２０の検出信号を受けて電動機６５の駆動を停止する。この結果、ボールネジ部６１ａの回転及びピストン本体６２の移動が停止し、冷却シリンダ１１内の冷菓は、冷却シリンダ１１内を軸方向に移動したピストン本体６２により全量が押し出される。
【００３５】
こうして冷菓の取出運転が終了すると、プランジャ装置８０のプランジャ本体８２を冷菓製造位置に移動させて冷菓取出開口８３を閉じ、次の冷菓製造に備えてピストン本体６２を基準位置に戻してゼロ点調整を実施する。このゼロ点調整では、電磁クラッチ７０を解放した状態で電動機６５を逆転させ、ボールネジ部６１ａと螺合するピストン本体６２を後退させる。このようなゼロ点調整は、冷菓製造容積により変化するオーバーランを所望の値に保つため必要となる操作であり、この場合も基準位置に設けた位置検出手段２０の検出信号を使用して電動機６５の駆動を停止する。
なお、ゼロ点調整が終了した後には、電磁クラッチ７０を接続し、撹拌用電動機４６を駆動して撹拌回転体４４を低速で回転させながら、上述した予冷却運転を行って次の注文を待つ。
【００３６】
ところで、上述した実施形態の説明では、ピストン本体６２を回転させながら移動させる場合、電磁クラッチ７０を解放して撹拌用電動機４６及び電動機６５を駆動し、両電動機の回転数差を利用する方式を採用したが、この他にも下記に説明する変形例の方式が可能である。
この変形例では、電磁クラッチ７０を解放して撹拌用電動機４６のみを駆動することにより、ピストン本体６２が撹拌回転体４４とともに回転して停止状態のボールネジ部６１ａに沿って軸方向の移動をする。この場合、撹拌用電動機４６の回転方向を切換可能とすれば、ピストン軸６１を回転させるプーリ６４，６６、電動機６５及びベルト６７が不要となって部品点数の低減が可能となる。なお、冷菓製造運転時には、電磁クラッチ７０を接続することにより、ピストン本体６２及び撹拌回転体４４とともにボールネジ部６１ａも同じ回転数で回転することになるので、ピストン本体６２は所望の位置から移動することなく撹拌混合して冷菓を製造することができる。
また、他の変形例としては、電磁クラッチ７０を解放し、撹拌用電動機４６及び電動機６５の回転向きを異なる向きとして両方を駆動する構成も採用し得る。この構成を採用した装置においては、正転逆転の双方において、ピストン移動速度を大きくでき、即応性のある冷菓押出装置を提供できる。
【００３７】
このように、上述した本発明の冷菓製造装置１０によれば、冷菓取出手段のピストン本体６２が回転しながら冷却シリンダ１１内を移動して冷菓製造容積を設定するようにしたので、ピストン本体６２と冷却シリンダ１１の内周面１１ａとの間に形成される微小なクリアランスの隙間には、ピストン本体６２の回転によりミックスの圧力が立ち、この圧力によりピストン本体６２の移動方向において後方側へ漏出するミックス量を減少させることができる。
このため、受注個数やミックスの種類に応じて最適な冷菓製造容積を設定する場合、ピストン本体６２を軸方向に移動させても微小隙間から漏出するミックスの漏れ量を最小限に抑えることができる。従って、冷菓製造容積内のミックス量及び空気量は略最適な割合に維持されるので、所望のオーバーランが正確に得られて良好な食感の冷菓を製造することができる。
【００３８】
また、冷却シリンダ１１にピストン本体６２の位置検出手段を設けたので、冷菓製造容積を規定するピストン本体６２の位置を正確に把握することが可能となり、ミックスの種類に応じて異なる最適なオーバーランを容易かつ正確に設定したり、あるいは、冷菓の製造個数に応じて異なる空気量を容易かつ正確に調整することが可能になる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る冷菓製造装置の一実施形態として、要部の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明に係る冷菓製造装置の概略構成例を示す図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１の主要構成部品形状例を示す図で、（ａ）は撹拌回転体を示す正面図、（ｂ）はピストン軸及びピストン本体を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０    冷菓製造装置
１１    冷却シリンダ
１２    入口開口部
１３    出口開口部
２０    位置検出手段
３０    冷却装置（冷却手段）
４０    撹拌ユニット（撹拌・混合手段）
４１    撹拌羽根
４２    混合棒
４３    撹拌用回転軸
４４    撹拌回転体
６０    ピストン装置（冷菓取出手段）
６１    ピストン軸
６１ａ    ボールネジ部
６１ｂ    回動軸部
６２    ピストン本体
６２ａ    凸部
６２ｂ    切欠溝
６２ｃ    貫通孔
６３    駆動機構
７０    電磁クラッチ
８０    プランジャ装置
８１    ケーシング
８２    プランジャ本体
８３    冷菓取出開口
【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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