(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ搬送機構の途中でカップに投入された粉末原料等と温水または冷水等とをカップ内で攪拌混合して調製した飲料等を販売するカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置であって、垂直軸に備えられた攪拌羽根の回転によって原料を攪拌混合する原料攪拌装置において、
攪拌羽根が直径25mm以上で30mm以下の球に内接する形状であり、
攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して2.5 °〜15°傾いている
ことを特徴とするカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置。
【請求項２】
カップ搬送機構の途中でカップに投入された粉末原料等と温水または冷水等とをカップ内で攪拌混合して調製した飲料等を販売するカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置であって、垂直軸に備えられた攪拌羽根の回転によって原料を攪拌混合する原料攪拌装置において、
攪拌羽根が直径20mmの球に内接する形状であり、
攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して10°〜15°傾いている
ことを特徴とするカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置。
【請求項３】
カップ搬送機構の途中でカップに投入された粉末原料等と温水または冷水等とをカップ内で攪拌混合して調製した飲料等を販売するカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置であって、垂直軸に備えられた攪拌羽根の回転によって原料を攪拌混合する原料攪拌装置において、
攪拌羽根が、上部が下方に傾き且つその下部が円筒状あるいは截頭円錐状である回転体に内接する形状であり、
攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して幾らか傾いている
ことを特徴とするカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置。
【請求項４】
前記回転体の上部が半球状であることを特徴とする請求項３に記載のカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置。
【請求項５】
攪拌羽根が内接する回転体の最も太い部分の直径が20mm〜25mmで、その高さが15mm〜25mmであり、
攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して2.5 °〜15°傾いている
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カップに投入された原料粉末等と温水または冷水等とを攪拌混合して調製した飲料等を販売するカップミキシング式自動販売機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、カップミキシング式自動販売機の構成を示す概念図である。
カップミキシング式自動販売機の商品調製部は、カップ１を搬送するためのカップ搬送機構２と、カップ１に粉末原料等を供給する原料供給機構３と、温水または冷水、必要に応じて氷を供給する水供給系４と、粉末原料等と温水等とを攪拌混合する原料攪拌装置５等とで構成されている。
【０００３】
原料攪拌装置５は、回転軸51に備えられた攪拌羽根52と、これを回転させる攪拌モータ53等と、攪拌羽根52を昇降させる昇降モータ等からなる攪拌羽根昇降機構54とで構成されている。
この自動販売機が販売指令を受けると、カップ搬出機構（図示せず）から搬出されたカップ１がカップ搬送機構２にセットされ、まず、粉末原料等が原料供給機構３からカップ１に供給される。そのカップ１が搬送されて攪拌装置５の下まで来ると、販売指令に応じて、温水または冷水が水供給系４からカップ１内に注入され、必要に応じて氷も供給される。水が供給されると、直ちに、攪拌装置５の攪拌羽根52が攪拌羽根昇降機構54によってカップ１内の所定の高さまで下ろされた後、攪拌モータ53によって攪拌羽根52が回転されて、カップ内の内容物が攪拌され、十分に混合される。混合が終わると、攪拌羽根52は上昇し、調製された内容物の入ったカップ１はカップ搬送機構２に搬送されて商品受渡し口から客に渡される。
【０００４】
なお、攪拌終了後に一度上昇した攪拌羽根52は、カップ１が商品受渡し口へ搬送された後、その表面、特に上面に残留している粒状物等を洗浄水によって洗い落とされる。
美味しい飲料等を供給するためには、原料攪拌装置５で粉末原料等と水とが十分に攪拌混合されることが必要であり、十分な攪拌効果を得るために、攪拌羽根52の形状や攪拌条件等にいろいろな工夫がなされてきている。
【０００５】
従来技術で使用されている一般的な攪拌羽根52としては、例えば、φ20mmの球に内接するような形状をもち、その攪拌面は、ほぼ垂直に形成され、僅かに（例えば５°）傾いているものがある（図１において、直径Ｄ1 が20mmで、傾斜角θが５°）。この攪拌羽根で流動性の乏しい内容物を攪拌する場合には、短時間では十分な攪拌効果が得られず、原料の溶け残りが発生したり、十分に混合されなかったりして、美味しい商品が調製されないことがある。十分に攪拌混合するために攪拌時間を延ばすと、ベンドタイムが長くなってしまう。
【０００６】
また、別の従来例としては、特公平5-67999 号公報に開示されているような、垂直面に対して45°〜60°傾けられた攪拌羽根もある。この攪拌羽根は、低粘度の原料の場合には優れた攪拌効果を発揮するが、高粘度のものには適していない。更に、上面から見た場合にその投影面積が大きいので、攪拌後に攪拌羽根の上面に残留する粒状物等が多くなり、これを洗い流すために使用する洗浄水の量が多くなるという問題をもっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
原料攪拌装置に要求される機能は、要求されるいろいろな状況下において、短時間に十分な混合ができ、内容物を溢れさせることがなく、且つ攪拌羽根の洗浄に必要な洗浄水が少ないということである。
従来技術による原料攪拌装置５の場合には、これらの全ての要求機能を満たしているとは言えない。
この発明の課題は、上記の３つの機能を満たす原料攪拌装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような要求機能を満たすためには、原料の条件に合わせて攪拌速度等を調節する方法や、攪拌羽根の高さを調節する方法も挙げられるが、この発明の発明者は、攪拌羽根の形状及び寸法を検討することによって、上記の要求機能の実現を追求し、この発明に至ったのである。
【０００９】
この発明においては、
カップ搬送機構の途中でカップに投入された粉末原料等と温水または冷水等とをカップ内で攪拌混合して調製した飲料等を販売するカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置であって、垂直軸に備えられた攪拌羽根の回転によって原料を攪拌混合する原料攪拌装置において、攪拌羽根が直径25mm以上で30mm以下の球に内接する形状であり、攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して2.5 °〜15°傾いていたり（請求項１の発明）、攪拌羽根が直径20mmの球に内接する形状であり、攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して10°〜15°傾いている（請求項２の発明）。
【００１０】
攪拌羽根の直径が大きくなるほど、攪拌面の面積が増加するので、攪拌効果が大きくなる。しかし、直径がφ30mmを越えると、内容物を溢れさせる可能性が高くなってくる。また、攪拌面の垂直面に対する傾斜角が大きくなるほど、カップの底面に向かう水流を増加させるので、残留物が多く発生する底面周辺部へも十分に水流が行き渡るようになり、攪拌効果が大きくなる。しかし、この傾斜角が15°を越えると、上面から見た場合の投影面積が大きくなり、攪拌後の洗浄に必要な洗浄水の量が多くなる。
【００１１】
また、カップ搬送機構の途中でカップに投入された粉末原料等と温水または冷水とをカップ内で攪拌混合して調製した飲料等を販売するカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置であって、垂直軸に備えられた攪拌羽根の回転によって原料を攪拌混合する原料攪拌装置において、攪拌羽根が、上部が下方に傾き且つその下部が円筒状あるいは截頭円錐状である回転体に内接する形状であり、攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して幾らか傾いている（請求項３の発明）。
【００１２】
この発明の発明者の検討結果によれば、攪拌羽根の下部を円筒に内接する形状にすることで、攪拌効果を大幅に向上させることができる。これは、下部が球面内接から円筒面内接に変わると、カップの底面に近い部分の攪拌面積が大幅に増加するので、攪拌効果が顕著に増大するためである。この効果は、回転体の下部を截頭円錐状、すなわち、下に向かってやや開いている円筒状にするとより顕著となる。なお、回転体の上部の形状を外側にいくほど下方に傾いている形状にすることにより、残留物が残り難くなり、且つ洗浄水が流れ易く、洗浄効果が大きくなる。
【００１３】
請求項３の発明において、前記回転体の上部が半球状である（請求項４の発明）。
上部が半球状であると、下部の円筒部と滑らかにつながるため、洗浄時の洗浄効果が優れており、洗浄水が少なくて済む。
請求項３の発明または請求項４の発明において、攪拌羽根が内接する回転体の最も太い部分の直径が20mm〜25mmで、その高さが15mm〜25mmであり、攪拌羽根の攪拌面が、垂直面に対して2.5 °〜15°傾いている（請求項５の発明）。
【００１４】
直径や攪拌面の傾斜角については、請求項１の発明と同じである。攪拌羽根の高さが大きいほど、攪拌面の面積が増加するので、攪拌効果が大きくなる。しかし、25mmを越えると、内容物を溢れさせる可能性が高くなり、加えて、上面から見た場合の投影面積が大きくなるので、攪拌後の洗浄に必要な洗浄水の量が多くなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明によるカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置（以下では単に原料攪拌装置という）の実施の形態について、実施例を用いて説明する。
カップミキシング式自動販売機の構成は従来技術と同じであるから、その説明は省略する。従来技術と異なる部分は原料攪拌装置の攪拌羽根だけである。
【００１６】
図１は、実施例に用いられている攪拌羽根の形状を示し、（ａ）は第１の実施例の攪拌羽根52の正面図であり、（ｂ）はその下方からの平面図であり、（ｃ）は第２の実施例の攪拌羽根52a の正面図であり、（ｄ）はその下方からの平面図である。
〔第１の実施例〕
この実施例の攪拌羽根52は、従来技術の攪拌羽根と同じ形状であって、攪拌モータからの回転を伝える回転軸51に取り付けられ、球に内接する形状をしており、４枚構成である。攪拌羽根52の攪拌面55は、垂直面に対して下向きに傾いている。
【００１７】
図１に示したように、内接する球の直径をＤ1 、垂直面に対する攪拌面55の下向きの傾斜角をθとすると、
従来技術の場合には、Ｄ1 が20mmで、θが５°であった。
なお、上記の説明で、「下向きの傾斜角」と記述した「下向き」は、攪拌面が水平方向より下向きに向いていることを表している。
【００１８】
この実施例では、Ｄ1 が20mmのもので、θが10°及び15°の攪拌羽根と、Ｄ1 が25mmのもので、θが５°、10°及び15°の攪拌羽根とを試作し、従来例と合わせて、攪拌効果を検討し、図２に示すような、結果を得た。
攪拌効果は、それぞれの攪拌羽根によって、一定量の砂糖を湯の中へ投入した後に直ちに一定時間攪拌し、その時の砂糖の溶け残り量（残量）を測定し、投入量に対する残量の割合をグラフ化することによって検討した。
【００１９】
攪拌効果の検討条件は下記の通りである。
カップサイズ      ：  ７オンスホットカップ
湯量              ：  70cc
湯温              ：  70℃
投入砂糖量        ：  30ｇ
攪拌羽根の回転数  ：  2,000rpm
カップ底からの距離：  ５mm
なお、この検討条件では、残量を測定することが必要であるために、砂糖の初期投入量が実際の商品の場合より多くしてある。
【００２０】
参考までに、実際のコールド飲料の調理条件例を下記に示す。
湯量              ：  75〜90cc
湯温              ：  70〜90℃
投入原料量        ：  15〜25ｇ
攪拌羽根の回転数  ：  3,000 〜5,000rpm
氷量              ：  70〜90ｇ
図２は、その検討結果を示し、横軸は攪拌時間（単位は秒）であり、縦軸は砂糖の投入量に対する残量の割合（残量率）である。したがって、図における傾斜が大きいほど攪拌効果が大きいといえる。
【００２１】
図２（ａ）は、Ｄ1 ＝20mmの場合の、３つの傾斜角に対する検討結果であり、点線はθ＝５°の場合（従来技術の場合）、細線はθ＝10°の場合、太線はθ＝15°の場合である。傾斜角θが大きくなるほど、攪拌効率が良くなっていることが分かる。
図２（ｂ）は、Ｄ1 ＝25mmの場合の同様の検討結果であり、Ｄ1 ＝20mmの場合と同様に、傾斜角θが大きくなるほど、攪拌効率が良くなっている。更に、同じ傾斜角θの場合で、直径Ｄ1 の違いを比較すると、図３（ｂ）の点線と細線との比較となる。図３（ｂ）はθ＝10°の場合であるが、Ｄ1 ＝20mmの場合の攪拌効果に比べて、Ｄ1 ＝25mmの場合の攪拌効果の方が遙かに大きいことが分かる。
【００２２】
したがって、攪拌効果をより高めるためには、傾斜角θを大きくすること及び直径Ｄ1 を大きくすることが有効であり、その効果は直径Ｄ1 を大きくする方が顕著である。このことは、攪拌面55の面積が大きく攪拌効果に関与していることを示していると言えるであろう。
しかし、直径Ｄ1 を大きくすることは、内容物を溢れさせないという条件によって上限を決められ、Ｄ1 が30mmを越えると、内容物が溢れ出す場合が発生する。したがって、Ｄ1 ≦30mmであることが適当である。
【００２３】
また、傾斜角θを大きくすることは、上面から見た投影面積を大きくすることになり、攪拌後の洗浄水の必要量を増やすことになる。１回の洗浄に使用する洗浄水を限度以内に抑えるためには、θ＜20°が適当である。
〔第２の実施例〕
この実施例の攪拌羽根52a は、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すような形状である。攪拌羽根52a は、攪拌モータからの回転を伝える回転軸51に取り付けられ、上部が半球状で下部が下に向かってやや開いている円筒状（円錐体の一部、すなわち截頭円錐状）である回転体に内接する形状であり、半球部の半径Ｒは10mmであり、円筒部下部の最も太い部分の直径Ｄ2 は21.4mmであり、円筒部の高さＨは10mmである。この実施例の攪拌面55a は上半分に比べて下半分が広いことが特徴である。
【００２４】
この実施例の攪拌面55a の面積は、第１の実施例でＤ1 ＝25mmの場合の攪拌面55の面積とほぼ同じである。
この実施例では、θが５°、10°及び15°の攪拌羽根を試作し、第１の実施例と同じ条件で攪拌効果を検討し、図２と全く同じスケールで示されている図３（ａ）に示すような結果を得た。
【００２５】
この結果においても、図２の結果と同様に、傾斜角θが大きくなるほど、攪拌効率が良くなっている。しかし、形状の効果の方が遙かに顕著であり、図２（ｂ）の場合に比べても、攪拌効果が格段に改善されている。
図３（ｂ）は、第１の実施例のＤ1 ＝20mmの場合、第１の実施例のＤ1 ＝25mmの場合、及び第２の実施例の攪拌効果を、傾斜角θが10°の場合で比較したものである。第２の実施例の攪拌効果が断然優れていることを明確に示している。
【００２６】
この実施例の形状は、カップの底面に近い部分の攪拌羽根の面積を広くした形状である。カップの底面に近い部分の攪拌羽根は、攪拌効果に最も寄与する部分であって、しかも内容物を溢れさせることには余り関係せず、洗浄水を増やすことにも殆ど関係しない。したがって、この実施例に近い、カップの底面に近い部分の攪拌羽根の面積を広くした形状の攪拌羽根は、非常に優れた攪拌羽根であるということができる。
【００２７】
この実施例の場合には、円筒部の高さは10mmであるが、これを大きくすると攪拌効果が向上すると予想される。しかし、攪拌羽根の高さが高くなり過ぎると、内容物を溢れさせる可能性が高くなる。更に、洗浄水を限度内に抑えるためには、傾斜角θをθ＜20°に制限する必要があるのと同様に、この高さＨもＨ≦15mmに制限することが必要である。また、直径Ｄ2 が25mmを越えると内容物が溢れ出す場合が発生するので、Ｄ2 ≦25mmであることが適当である。
【００２８】
以上の実施例において検討した最小の傾斜角θは５°であるが、攪拌効果に対する効果は攪拌羽根の形状の方が遙かに顕著であるので、θがより小さい角度、例えば2.5 °、の場合にも、十分に効果的な攪拌ができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２の発明によれば、
攪拌羽根の直径が大きくなるほど、攪拌面の面積が増加するので、攪拌効果が大きくなる。しかし、直径がφ30mmを越えると、内容物を溢れさせる可能性が高くなってくる。また、攪拌面の垂直面に対する傾斜角が大きくなるほど、カップの底面に向かう水流を増加させるので、残留物が多く発生する底面周辺部へも十分に水流が行き渡るようになり、攪拌効果が大きくなる。しかし、この傾斜角が15°を越えると、上面から見た場合の投影面積が大きくなり、攪拌後の洗浄に必要な洗浄水の量が多くなる。。
【００３０】
また、請求項３の発明によれば、
攪拌羽根の下部を円筒に内接する形状にすることで、攪拌効果を大幅に向上させることができる。これは、下部が球面内接から円筒面内接に変わると、カップの底面に近い部分の攪拌面積が大幅に増加するので、攪拌効果が顕著に増大するためである。この効果は、下に向かってやや開いている円筒状にするとより顕著となる。なお、上面が傾いているので、残留物が残り難く、且つ洗浄水が流れ易く、洗浄効果が大きい。したがって、この発明による攪拌羽根は、カップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置の攪拌羽根としては、より優れている。
【００３１】
請求項３の発明において、前記回転体の上部を半球状にすると、下部の円筒部と滑らかにつながるため、洗浄時の洗浄効果が優れており、洗浄水が少なくて済む（請求項４の発明）。
請求項５の発明による直径や攪拌面の傾斜角に関しては、請求項１の発明と同じである。高さに関しては、攪拌羽根の高さが大きいほど、攪拌面の面積が増加するので、攪拌効果が大きくなる。しかし、25mmを越えると、内容物を溢れさせる可能性が高くなり、加えて、上面から見た場合の投影面積が大きくなるので、攪拌後の洗浄に必要な洗浄水の量が多くなる。
【００３２】
したがって、この発明によれば、短時間の攪拌で原料の溶け残りをなくすることができ且つ十分に混合できるとともに、内容物を溢れさせることがなく、且つ攪拌羽根の洗浄に必要な洗浄水を少なくすることができるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるカップミキシング式自動販売機の原料攪拌装置の実施例に用いられている攪拌羽根の形状を示し、（ａ）は第１の実施例の正面図、（ｂ）はその下方からの平面図、（ｃ）は第２の実施例の正面図、（ｂ）はその下方からの平面図
【図２】実施例の効果を示し、（ａ）は、第１の実施例で攪拌羽根の内接球の直径Ｄ1 が20mmの場合の攪拌時間と残量率との関係を示す線図、（ｂ）はＤ1 ＝25mmの場合の攪拌時間と残量率との関係を示す線図
【図３】実施例の効果を示し、（ａ）は、第２の実施例の攪拌時間と残量率との関係を示す線図、（ｂ）は各実施例を比較するための攪拌時間と残量率との関係を示す線図
【図４】カップミキシング式自動販売機の構成を示す概念図
【符号の説明】
１  カップ              ２  カップ搬送機構
３  原料供給機構        ４  水供給系
５  攪拌装置              51  回転軸
52, 52a 攪拌羽根        53  攪拌モータ
54  攪拌羽根昇降機構    55, 55a 攪拌面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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