(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料自動販売機は嗜好性飲料調製装置及び窒素ガス供給装置からなり、嗜好性飲料調製装置には原料バルク保持用のフタ付キャニスターを含み、窒素ガス供給装置には空気中より窒素ガスを分離する窒素ガス発生機と窒素ガス貯留タンクを含み、該キャニスターへの原料バルク補給直後少なくともキャニスター容量と同量の窒素ガスが窒素ガス貯留タンクよりキャニスターに注入されて内部のガスが置換され、その後もキャニスター内部をその雰囲気に保持するために必要な窒素ガスが供給されるように構成せしめてなる飲料自動販売機。
【請求項２】
飲料自動販売機は嗜好性飲料調製装置及び窒素ガス供給装置からなり、嗜好性飲料調製装置には原料バルク保持用のフタ付で且つフタの開閉検出センサーを設けたキャニスターを含み、窒素ガス供給装置には吸着剤として分子篩炭の充填層を含む圧力変動吸着方式の窒素ガス発生機と、窒素ガス貯留タンクを含み、該キャニスターへの原料補給直後キャニスターのフタ開閉検出センサーによりフタの閉止が検出されると、少なくともキャニスター容量と同量の窒素ガスが窒素ガス貯留タンクよりキャニスターに注入されて内部のガスが置換され、その後もキャニスター内部をその雰囲気に保持するために必要な窒素ガスが供給されるように構成せしめてなる飲料自動販売機。
【請求項３】
飲料自動販売機の内蔵機器を、吸着剤を充填した吸着筒または透過膜式ガス分離筒、及び窒素ガス貯留タンクを含む保守頻度が低い機器群と、空気圧縮機、電磁弁、センサー及び制御器を含む保守頻度が高い機器群とに分け、後者の機器群を保守が容易な位置に配置した請求項１または２記載の飲料自動販売機。
【請求項４】
嗜好性飲料調製装置にはシロップタンク及び原料バルク保持用のフタ付キャニスターが含まれ、窒素ガス供給装置より供給される圧力が高い窒素ガスをシロップタンクに注入して、タンクの気相部分の窒素ガス置換用及びシロップ液吐出時の駆動源として使用する一方、窒素ガス供給装置より供給される窒素ガスを減圧して原料キャニスターに注入し、内部を窒素ガス雰囲気に保持する機構を有する請求項１または２記載の飲料自動販売機。
【請求項５】
窒素ガス供給装置が透過膜式である請求項１または３、４のいずれかに記載の飲料自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は飲料自動販売機に関するもので、更に詳しく述べると自動販売機に窒素ガス供給装置及び飲料調製装置を内蔵させて、飲料調製過程で嗜好性飲料の成分が空気と接触することによって起こる酸化を防止して、常に風味が高い嗜好性飲料を供給できる特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
嗜好性飲料を自動販売機で個々の客に供給する方法としては缶、ビン、紙、プラスチック等の容器に封入して販売する方法と、濃縮したシロップを水、お湯等でうすめたもの、粉末状又は顆粒状とした原料を同じく水、お湯等に溶解或いは熱湯で抽出して提供するもの、更に豆その他原料を粉砕、抽出して提供するコーヒー、紅茶等のように加工、調理後提供するものに分けられる。従来からある飲料自動調理装置の中で市場で最も多く使用されているものはカップ式自動販売機である。
【０００３】
容器に封入した飲料を提供する場合はメーカーが品質を保証する保存温度範囲で保存し、飲用に適した温度に加熱又は冷却して提供されている範囲であれば特に味覚上、衛生上での問題はない。原料として濃縮シロップを使用する場合には原料の加工調理過程において空気による酸化、劣化、雑菌の混入等を防ぐための工夫が必要である。
【０００４】
しかし、濃縮シロップ状または粉末状、顆粒状、焙煎したコーヒー豆等の原料は輸送または保管用の密閉容器から取出され、自動販売機内あるいは店頭に配置された後は、空気との接触が避けられず、原材料の酸化、吸湿、フレーバーの散逸が時間の経過とともに進み風味が劣化することが避けられない。
【０００５】
カップ式自動販売機のメニューには、熱湯で抽出して提供するレギュラーコーヒー、レギュラー紅茶、または粉末原料を熱湯で溶解後提供するインスタントコーヒー、紅茶、ココア、冷却した状態で提供するジュース類、更に濃縮シロップを冷却水でうすめて提供するジュース及びコーラ等の炭酸飲料系の飲料等がある。これ等は更に客の好みに応じて氷、砂糖、ミルクを適宜量混合できるようになっている。
【０００６】
これ等多種類の嗜好性飲料を調製して提供するために、自動販売機の内部には多数の機器や装置類が高密度に設置されている。すなわち、冷凍機、製氷機、温水タンク、冷却水タンク、炭酸ガスボンベ、炭酸水製造器、粉末原料用キャニスター、シロップタンク、カップ供給器、カップシューター、焙煎したコーヒー豆及び紅茶用それぞれのキャニスター、ミル、紅茶及びコーヒー用それぞれの抽出器等である。
【０００７】
最近、構造が複雑で高価な自動販売機は１台当りの売上げ収益が低下し、設置台数の伸びが鈍化している。この原因はレギュラーコーヒー、紅茶等の原料を装置内に保存している期間に主として空気と接触して酸化され味や香りが劣化するためで、これが客ばなれの大きな原因になっていると考えられる。このため極力原料の酸化を防止して長期間豊穰な香りと味覚を持つ入れたてのコーヒー、紅茶等を提供できるようにすることが急務である。
【０００８】
インスタントコーヒーはコーヒー豆を焙煎後、抽出、濃縮、乾燥し粉末又は顆粒状にしたものを熱湯又は冷水と混合して調製するものである。一部にインスタント臭が残るとして嫌う人もあったが、最近は原料から抽出した濃縮エッセンスを乾燥する時、噴霧乾燥法から凍結乾燥法に改良されて、味覚、香りともレギュラーコーヒーにより近いものが得られるようになっている。しかし、この様な原料を使用する場合でも、真空或いは不活性ガスを封入した保管用密閉容器の封を切った後空気と接触した場合には、味、香りの劣化が急速に起こることが避けられない。
【０００９】
従来の自動販売機では原料ホッパー内に保持されている原料は急速に空気中の酸素による酸化と吸湿による変質によって味覚や香りの散逸を生ずる。これは他のジュース、その他粉末原料を使用したインスタント飲料にも共通するものである。これを防止して風味の向上を図るためには、原料保管容器の封を切った後も飲料調製時まで酸化及び吸湿を防止する必要がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
飲料自動販売機或いは飲料自動調製装置に嗜好性飲料の粉末状又は顆粒状の原料或いは、焙煎後のコーヒー豆、紅茶等を供給した後、飲料を調製するまでの間における原料の酸化又は吸湿による劣化、フレーバー散逸による風味、香りの低下を極力防止して、常に風味や香りが優れた嗜好性飲料が調製できるようにすることである。
【００１１】
更に、従来シロップの押し出剤として一般に炭酸ガスが使われているが、シロップに炭酸ガスが溶解するとシロップのブリックスや密度が変化する。このため調製されたジュース等の味や酸味がバラツく原因となるから、このような障害をおこさない方式を開発しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は嗜好性飲料の自動販売機あるいは軽食喫茶等の店内に設置されている飲料自動調製装置の原料の劣化過程、保存改良の方法を種々研究した結果、嗜好性飲料の原料バルクを飲料調製迄不活性ガスである窒素で気密にシールしておく必要があることを見出した。このため原料バルクを原料キャニスターに補給した直後、少なくともキャニスター容量と同量の乾燥した窒素ガスを窒素ガス貯留タンクよりキャニスターに注入して内部のガスを置換し、その後もキャニスター内部に常に少量の窒素ガスを注入すればこの目的が達成できる。この比較的簡単な方法によって系内を置換直後の雰囲気に保持することができ、原料バルクの劣化を防止して常に風味や香りが優れた嗜好性飲料が調製できる。
【００１３】
しかし窒素ガスの供給源としてボンベを使用すると、かなりの頻度でボンベを交換する必要がありその他ガス切れ、人件費等の経費も嵩むため、空気中に多量に含まれる窒素ガスを分離して使用する方法について検討した。
【００１４】
窒素ガスの発生装置として膜透過方式と、分子篩炭を使用した圧力変動吸着方式があり、両方式共に乾燥した窒素ガスが得られるのでこの目的に使用できる。これらの中圧力変動吸着方式は吸着剤として分子篩炭を使用するため、活性炭素特有の吸着性により空気に含まれる微量の悪臭成分や細菌が除され、更に圧縮工程で水分も除去されるため嗜好性飲料の原料バルク等のシール用にはより好適な状態となる。
【００１５】
更に、自動販売機等飲料自動調理装置に内蔵させるため小型で簡単な構造を有し、自動運転が可能で保守も容易な圧力変動吸着方式の窒素ガス供給装置を開発するため種々研究した結果、構造を簡単にするため加圧及び減圧機能を併せ持つ空気ポンプ１基、吸着筒１基、発生させた窒素ガスを貯留するタンクも１基とすることにより周辺配管及び弁類も大幅に簡素化することができ、容易に飲料自動販売機に組み込める構成に到達した。更に、これらの知見に基づいて本発明に到達した。
【００１６】
すなわち、飲料自動販売機は嗜好性飲料調製装置及び窒素ガス供給装置からなり、嗜好性飲料調製装置には原料バルク保持用のフタ付キャニスターを含み、窒素ガス供給装置には空気中より窒素ガスを分離する窒素ガス発生機と窒素ガス貯留タンクを含み、該キャニスターへの原料バルク補給直後少なくともキャニスター容量と同量の窒素ガスが窒素ガス貯留タンクよりキャニスターに注入されて内部のガスが置換され、その後もキャニスター内部をその雰囲気に保持するために必要な窒素ガスが供給されるように構成せしめてなる飲料自動販売機である。
【００１７】
また、原料バルク保持用キャニスターには更にフタの開閉検出センサーが付加され、窒素ガス供給装置には吸着剤として分子篩炭の充填層を含む圧力変動吸着方式の窒素ガス発生機が設けられ、該キャニスターへの原料補給直後キャニスターのフタ開閉検出センサーによりフタの閉止が検出されると、自動的にキャニスターへ窒素ガスの注入が開止されるように構成した飲料自動販売機も本発明に含まれている。更に飲料自動販売機の内蔵機器を、吸着剤を充填した吸着筒または透過膜式ガス分離筒、及び窒素ガス貯留タンクを含む保守頻度が低い機器群と、空気圧縮機、電磁弁、センサー及び制御器を含む保守頻度が高い機器群とに分け、後者の機器群を保守が容易な位置に配置した構成も本発明に含まれている。
【００１８】
或いはまた嗜好性飲料調製装置にはジュース等の原料となる濃縮したシロップタンクと原料バルク保持用キャニスターも含まれ、窒素ガス供給装置より供給される圧力が高い窒素ガスをシロップタンクに注入して、タンクの気相部分の窒素ガス置換用及びシロップ液吐出時の駆動源として使用する一方、窒素ガス供給装置より供給される窒素ガスを減圧して原料キャニスターに注入し、内部を窒素ガス雰囲気に保持する機構、更にまた窒素ガス供給装置が透過膜式である構成も本発明に含まれている。
【００１９】
以下、本発明について詳しく説明する。
【００２０】
本発明の嗜好性飲料自動販売機には自動販売機の他、軽食喫茶等の店内に設置されている飲料自動調製装置も含まれている。飲料自動販売機は飲料調製装置及び窒素ガス供給装置からなっている。前記の喫茶等に設置されている飲料自動調製装置も構造的には飲料自動販売機の構成に包含されている。本発明の嗜好性飲料調製装置の原料バルク保持用のキャニスターにはフタが設けられている必要がある。フタはキャニスター内部を窒素ガスで置換して常にその雰囲気に維持するために必要である。
【００２１】
窒素ガス供給装置には空気中より窒素ガスを分離する窒素ガス発生機と窒素ガス貯留タンクが含まれている。自動販売機の使用中キャニスター内部の原料バルクが一定量以下に減少した場合、粉末状または顆粒状の原料バルクがキャニスターに回分操作で補給されるが、その供給時のみキャニスターのフタが開けられる。ここで、原料供給直後少なくともキャニスター容量と同量の窒素ガスが窒素ガス貯留タンクよりキャニスターに注入されて内部のガスが窒素ガスに置換される必要がある。キャニスター内部の気相部分の容積は全容積の一部分に過ぎないから、少なくともキャニスター容量と同量の窒素ガスを注入すればキャニスターの内部は窒素ガスに置換され、例え酸素ガスが残存しても微量に過ぎないから焙煎後のコーヒー豆や紅茶（乾燥済の葉）及び、凍結乾燥法等で得られた粉末状或いは顆粒状のインスタントコーヒー等が酸化されて味や風味が損なわれるおそれがない。
【００２２】
原料バルクをキャニスターに補給した直後内部を窒素置換した後も、キャニスター内部を常にその雰囲気に保持するために必要な窒素ガスが供給されるようにする必要がある。ここでキャニスターのフタを閉止した場合完全に気密にシールされてもよいが、必ずしも完全に気密なシールがなされている必要はない。ここで「その雰囲気に保持するために必要な」とは、若し少量のガスがリークしても或いは温度変化による膨張収縮があっても系外の空気が内部に漏れ込まないように常に少量の或いは間歇的に窒素ガスを注入し系外へ放出させている状態を意味している。
【００２３】
原料バルクをキャニスターに補充した直後人為的操作によりキャニスターに窒素ガスを注入してもよいが、フタに開閉検出センサーを設けて自動的に注入する方式も本発明に含まれている。すなわち、フタの開閉センサーによりフタの閉止が検出されると制御部を介して自動的に少なくともキャニスター容量と同量の窒素ガスが注入され、それ以後、該キャニスターよりリークする窒素ガス量とほぼ同程度以上の窒素ガスが連続的に又は断続的にキャニスターに注入されて系外の空気の侵入が防止される。これによって原料バルクの酸化と吸湿による劣化が防止され、更にフレーバーの散逸も阻止される。尚、ここで「吸湿による劣化が防止される」と述べたのは、後述のように本発明に使用される窒素ガスは空気からの分離工程で水分が除去されているからである。
【００２４】
窒素ガス供給装置には吸着剤として分子篩炭の充填層を含む圧力変動吸着方式で空気から窒素ガスを分離する装置が含まれている。分子篩炭の炭素質特有の吸着性によって空気中に微量含まれる悪臭成分や細菌が除去され、更に圧縮後の冷却工程で水分もほぼ完全に除去されるため、嗜好性飲料の原料バルク等のシール用の雰囲気には好適な状態となっている。
【００２５】
通常飲料自動販売機はその使用目的のため、時間帯による飲料調製頻度のバラツキが大きくなることが避けられない。また、１回分の飲料調製時間は約30秒程度であるから使用頻度が高い時間帯には飲料調製毎に窒素ガスを発生させると、ガス発生のタイムラグ及びガスの純度の変動、ポンプの起動・停止頻度の上昇のため機械的障害の発生率が高まり好ましくない。このため窒素ガスを貯留タンクに貯留し、その圧力が一定圧力以上に高まると窒素ガス発生機が自動的に停止し、ガスの消費に従って圧力が一定値以下迄低下すると窒素ガス発生機が自動的に起動する断続的な運転が好ましい。これ等の検討結果に基づいた飲料自動販売機の使用状態に適した窒素ガス供給装置を開発した。
【００２６】
一般に、カップ用自動販売機では可及的に多数のメニューが提供できるよう構成されている。このため販売機の内部には多種類の原料例えば、ココア、インスタントコーヒー、砂糖、ミルク等の原料バルク用キャニスター及びコカコーラ、ジュース等シロップ用タンクが３〜４本、焙煎後のコーヒー豆、紅茶（乾燥済の葉）用キャニスターとコーヒー用ミル、抽出器、カップ供給器、カップシューター、ミキサー、冷凍機、製氷機、温水タンク、冷却水タンク、炭酸ガスボンベ、炭酸水調製器、コイン選別機、紙幣収納器等々非常に多くの機器を収納する必要があり、高密度な配置にならざるを得ない。
【００２７】
このため新たに追加する窒素ガス供給装置は小型高性能であると共に、使用状態から特に故障時容易に修理可能なことが要求される。そこで、吸着剤を充填した吸着筒または透過膜式ガス分離筒、及び窒素ガス貯留タンクを含む保守頻度が低い機器群と、空気圧縮機、電磁弁、センサー及び制御器を含む保守頻度が高い機器群とに分け、前者は内部に手が届きにくい隙間に配置し、後者の機器は手が届き易い場所に配置するように構成した。
【００２８】
前記のように飲料自動販売機の内部には窒素ガスが使用される機器は多数あるから、配管系統及び保守の簡略化を検討した結果、窒素ガスの所要圧力を飲料用原料バルクの酸化防止用シールガスと、濃縮シロップの移送用及びシール用の圧力が異なる２種類のガスに統一した。窒素ガスは供給装置から高圧ガス（5 〜1 kgf/cm2 G ）として供給され、各原液シロップタンクに送られて気相部を窒素ガスの雰囲気に保持してシロップ液の酸化を防止すると共に、シロップを取り出す時の駆動源として使用される。この高圧窒素ガス配管から減圧弁を介して低圧力（0.1 〜 1 kgf/cm2 G) に減圧した窒素ガスが各原料キャニスターに送られてキャニスター内部の原料バルクを窒素ガスでシールすために使用される。窒素ガスの圧力及び配管系統の簡略化は前記の保守頻度が高い機器群と低い機器群とに分離した配置と相まって、飲料自動販売機の機能の高度化とコンパックト化に貢献している。
【００２９】
透過膜を使用した窒素ガスの発生機は通常分離膜を中空糸状とし糸の内部に空気を流すと、水蒸気及び酸素ガスは分離膜を透過し易いので除去され、残存ガスが乾燥した窒素ガスとして得られることを利用した方式で、通常中空糸状の分離膜を束にし容器に収納して使用される。
【００３０】
透過膜式窒素ガス供給装置は空気濾過器及び空気圧縮機、冷却器、水滴分離器、束状の中空糸を収納した透過膜式ガス分離筒からなっている。また、飲料自動販売機の内部には多数の機器が過密に配置されていることを考慮して、前記の圧力変動吸着方式の窒素ガス発生機の場合と同様に透過膜式ガス分離筒及び窒素ガス貯留タンク等を含む保守頻度が低い機器群と、空気圧縮機、減圧弁等を含む保守頻度が高い機器群とに分け、前者は内部に手が届きにくい隙間に配置し、後者の機器は手が届き易い場所に配置するような構成となっている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施例を挙げ図面を参照して具体的に説明する。図１に本発明の飲料自動販売機のフローシートを示す。カップ式の飲料自動販売機は上水道より水が供給され、嗜好性飲料の原料である焙煎後のコーヒー豆、紅茶（乾燥後の葉）、インスタントコーヒー用粉末、ココア粉末、またシロップ状のジュース原液等を水又はお湯と混合し、更に客の好みに応じて氷又は砂糖、或いはクリームを加える等の調製後、紙コップ等に注入して提供される装置である。
【００３２】
シロップタンク14及び15にはそれぞれコカコーラ原液及びカルピスの濃縮シロップを入れ、また原料キャニスター16及び17、18にはそれぞれココアの原料粉末及びインスタントコーヒーの原料粉末（顆粒）、紅茶（乾燥後の葉）を、更に原料キャニスター19及び20、21にはそれぞれ産地又は銘柄の異なる焙煎後のコーヒー豆を入れる。シロップタンクは容器とフタからなる密閉容器で耐圧構造となっていて、そのフタには２本の配管が接続され、一本は配管42、43及び６を介して窒素ガス供給装置に接続され、窒素ガスがシロップタンクに供給される。この配管はシロップタンクの上部空間に開口している。他の一本の配管の入口はシロップタンクの底部に開口し電磁弁52、53及び配管72、73を介してシロップがカップ36に移送される。原液タンク内のシロップは配管42、43より導入される窒素ガスの圧力がシロップタンクの液面に加わることにより移送さる。また、吐出量は図中では省略しているが制御部があり、そこからの指令により電磁弁52、53の開放される時間により決定される。
【００３３】
水道水の入口１は水道配管に接続され、水リザーバー10に蓄えられ水はポンプ39により３方弁40で分岐して水配管４を通ってカーボネーター37に入り、炭酸ガスボンベ38より配管２を通ってカーボネーターに入る炭酸ガスと混合されて炭酸水が調製され冷却されてそこに貯蔵される。この炭酸水は電磁弁65及び配管70を介してカップ36に移送され、例えばコカコーラシロップと混合され炭酸ガスを含むコカコーラが調製される。また、３方弁40で分岐した水は製氷機13或いは温水タンク11に供給され、製氷機13の内部では冷却・製氷されて適当な大きさの氷として蓄えられ、必要に応じてシュート71を通ってカップ36に供給される。また、温水タンク11に供給された水は内部で加熱され、常に90℃以上のお湯が調製されて貯蔵され、必要に応じてコーヒー、紅茶またはココア等の調製に使用される。
【００３４】
カルピスはカルピスの濃縮シロップが貯蔵されているシロップタンク15を使用して前記と同様にして調製される。また、ココアの原料粉末が貯蔵されている原料キャニスター16には、その底部にスクリューコンベヤーが設けられ制御部の指示でモーターにより回転し、原料粉末を一定量原料シュート32に移送する定量吐出機構が設けられている。窒素ガス供給装置12から供給される窒素ガスは、高めの圧力（１〜５ kgf/cm2 G）から減圧弁41によって低い圧力（ 0.1〜1.0 kgf/cm2 ）に減圧され、配管７を経て電磁弁54とオリフィス50が並列に配置された配管44を通って原料キャニスター16の下部（底部に近い位置）に注入される。
【００３５】
原料キャニスター16の上部には原料を補給する開口部と、この開口部をほぼ密閉状態とするフタを有する。ほぼ密閉状態とは、わずかな漏れ（リーク量 50cc/分以下程度）は許容する意味である。フタを開きココアの原料粉末を補充すると同時に外気（空気）が入るので、原料補充後フタが閉じられたことをキャニスターに取付けられているセンサーにより検出し、電磁弁54を制御部の指示により一定時間開き、少なくとも原料キャニスターの容積と同量の窒素ガスを導入して内部に漏れ込んだ空気、すなわち空気中の酸素を追い出し、その後はフタ部の漏れもしくは底の定量吐出機構部より漏出する窒素ガスを補い、外気の侵入を防ぐために常にオリフィス50により少量の窒素ガスが注入されるようになっている。尚オリフィスを有する配管を併設しなくても電磁弁54を短時間開として、オリフィスから導入する窒素ガス相当量を間歇的に導入する方法でも良い。
【００３６】
一定量の原料粉末（ココア）がシュート32に押し出され、お湯の配管が温水タンク11から配管５を通ってミキサー33に接続していて、電磁弁55を制御部の指示で一定時間開にして一定量のお湯がミキサー33に注入されて、プロペラミキサーにより原料粉末（ココア）と混合されるようになっている。混合後配管74を通りカップ36に注入されて客に提供される。
【００３７】
インスタントコーヒーの原料粉末（顆粒）が貯蔵されているキャニスター17からも、前記と同様にしてシュート30、ミキサー31によりインスタントコーヒーが調製される。また、キャニスター18には紅茶 (乾燥後の葉) が入っており、顧客がこれを選択した場合は前述同様、一定量の紅茶の葉がブリュアー29に移送され、一定量の熱湯が前記と同様に電磁弁59を一定時間開とすることによりブリュアー29内に注入され紅茶が抽出された後、配管76を通ってミキシングボール28に注入され、ここで客の好みにより砂糖が入っている原料キャニスター25或いはクリームが入っている原料キャニスター26より、それぞれの下部に設けられている制御部・定量吐出機構によりミキシングボール28に注入され、ミキシングボール28内のプロペラミキサーも同じく制御部の指示により回転して内容物が混合された後、配管によりカップ36に注入されて客に提供される。この際ブリュアー内部に残存する抽出後の紅茶残渣は落下ルート79を通って紅茶残渣バケツ35に捨てられる。
【００３８】
原料キャニスター19、20、21にはそれぞれ銘柄（産地）の異なる焙煎後のコーヒー豆が入れられ、客の好みにより選択される。選択されたコーヒー豆は原料キャニスターの定量吐出機構により定量がシュート22に移送され、ミル23で粉砕されてブリュアー24に落下し、一定量のお湯が電磁弁63を一定時間開くことにより注入され、コーヒーが抽出された後、配管77によりミキシングボール28に注がれて客の好みにより砂糖キャニスター25とクリームキャニスター26からそれぞれ指定量の砂糖及びクリームが加えられ、プロペラミキサーで混合された後、配管によりカップ36に注入されて客に供される。この際ブリュアー24に残存するコーヒーの抽出残渣は落下ルート80を通ってコーヒー残渣バケツ34に捨てられる。
【００３９】
上記の各原料キャニスターには窒素ガス発生装置12より供給される窒素ガス配管が接続され、それぞれ原料を補充直後に少なくともキャニスター容量と同量の窒素ガスが電磁弁を通して注入され、その他常に少量の窒素ガスが連続的に注入されている。連続的に供給される窒素ガスの量は原料キャニスターの内部に投入されている原料の性質により酸化に弱いもの、味の変化を起こし易いもの等、を考慮してそれぞれオリフィス径を変えてガスの注入量を調節し、場合によってはオリフィスを省略し短時間電磁弁を開にして間歇的に窒素ガスを注入するようにしている。
【００４０】
図２に吸着剤として分子篩炭の充填層を含む圧力変動吸着方式の窒素ガス供給装置のフローシートを示す。本装置を実装密度が高いカップ式自動販売機に内蔵させるため、本装置に含まれる多くの機器を保守頻度を考慮して２つのユニット１及び２に分けた。
【００４１】
すなわち、ユニット１、120 には主としてコンプレッサー100 、電磁弁102 、103 、フィルター101 等の作動部分を含む機器が含まれ、故障、メンテの作業が発生し易い部品を含んでいる。他方のユニット２、121 は吸着筒 110や製品ガス貯留タンク 111等の非作動部品や故障の少ない部品を含む構成とした。故障、メンテナンス等が多いと考えられるユニット１をメンテのし易い部分に配置し、メンテナンスの比較的少ない部品をまとめたユニット２は他の部品や装置の陰になる空間に配置する構成にした。
【００４２】
吸着筒110 には窒素よりも酸素を短時間に多量吸着する分子篩炭 (CMS)が充填されている。外気（空気）はフィルター101 でゴミを取除いた後、その入口、出口の接続方法を変更することにより真空ポンプとしても空気圧縮機としても使用できる空気圧縮機100 によって圧縮し、３方弁103 より吸着筒110 に下方より圧入される。送入された空気中の酸素は分子篩炭によって吸着されるので吸着筒出口からは窒素ガスが濃縮されて取り出され、電磁弁109 を通って製品ガスを貯留するタンク111 に流入する。この操作を吸着工程という。一定時間吸着筒に空気を圧入すると分子篩炭の酸素吸着量が増加して飽和量に達する。その直前に電磁弁109 を閉め、３方弁102 を吸着筒110 と空気圧縮機100 の入口が連結される方向に切替え、また３方電磁弁103 を空気圧縮機100 の出口とサイレンサー104 が連結される方向に切替えると、空気圧縮機を真空ポンプとして作用して吸着筒110 のガスがサイレンサー104 を通して大気中に放出される。一定時間排気運転をすると吸着筒内の圧力は一定値の真空値に達する。吸着筒内の分子篩炭は減圧すると吸着した酸素ガスが脱着され吸着剤が再生される。これを再生工程という。
【００４３】
再生工程終了後、３方弁102 をフィルター101 と空気圧縮機100 の入口が連結される方向に切替えて外気を取込み、３方弁103 は空気圧縮機100 の出口と吸着筒110 が連結される方向に切り換えて吸着工程に戻し、電磁弁109 を開にして発生する窒素ガスを製品タンク111 に貯留する。このようにして吸着工程と再生工程を交互に繰り返して、製品タンク111 には窒素ガスが貯留される。
製品タンクの圧力を圧力センサー105 により測定し、その値は電気信号としてAD変換されて制御部107 のCPU に取込まれる。製品タンクの圧力が高まって一定値に達すると制御部107 は空気圧縮機100 に停止の信号を送り窒素ガスの発生が停止する。製品ガスタンク111 内の窒素ガスは減圧弁106 により一定値（シロップタンクの押出圧に必要な圧力で約 1 kgf/cm2 G〜5 kgf/cm2 G の一定値）に減圧してガス出口108 より取り出され、図１の電磁弁51を通して飲料調製装置に供給される。
【００４４】
飲料自動販売機の使用中は飲料調製装置で窒素ガスが消費されるため製品タンク内の圧力は徐々に低下する。これは圧力センサー105 によって検出され、AD変換後、制御部107 で判断され、下限値に達すると制御部107 の指令で空気圧縮機100 が起動され、吸着工程、再生工程を繰り返して再び窒素ガスの製品タンクへの供給が開始される。このように吸着筒内の圧力を加圧・真空（又は大気圧）のように圧力を交互に変動させてガスを濃縮する技術を PSA（Presure Swing Adsorption）という。
【００４５】
図３は透過膜式の窒素ガス供給装置のフローシートを示す。図において、吸入フィルタ101 を通して大気を取込んだ空気が圧縮機100 で圧縮される。圧縮熱により温度が上昇した圧縮空気は冷却器123 により冷却され、除水器124 により水滴とゴミは除去され、水は弁手段103 を一時的に開にして外部へ排出される。圧縮空気は透過膜式の分離筒130 へ導入される。この分離筒130 は中空糸に圧縮空気を通過させると酸素ガスが外部に透過するため、中空糸内の残存ガスの窒素濃度が上昇する。
【００４６】
この透過膜式の窒素分離器で生成する窒素ガスの濃度は分離膜に加わる圧縮空気の圧力に影響されるので空気圧縮機100 が起動した直後は濃度が低いため、圧縮空気の圧力が高くなる迄一定時間自動弁109 を閉とした後、弁を開にして窒素ガスを取り出す。また、前記の圧力変動吸着方式の窒素ガス発生機と同様に透過膜式ガス分離筒、及び窒素ガス貯留タンクを含む保守頻度が低い機器群と、空気圧縮機、電磁弁、センサー及び制御器を含む保守頻度が高い機器群とに分け、後者の機器群を保守が容易な位置に配置した。尚、図１〜３では電源系や制御ループ或いは吸着筒内の吸着剤の図示は省略した。
【００４７】
【発明の効果】
飲料自動販売機の原料バルク保持用キャニスター内部を不活性で、且つ水分を含まない窒素ガスの雰囲気に保持することにより、原料バルクの酸化及び吸湿による劣化を防止することにより、常に風味が高く味のよい飲料を供給することが可能となった。従来は原料シロップをガスで加圧移送する場合炭酸ガスを使用したが炭酸ガスが液中に溶解するため炭酸飲料以外は調製できなかった。しかし、窒素ガスを使用すると液に殆ど溶解しないため、炭酸を含まないジュースやウーロン茶、ミネラルウォーター等の調製が可能となり飲料自動販売機の用途が拡大した。更に炭酸ガスとの反応生成物や沈澱物を生成する懸念がなくなり、窒素ガスはシロップに溶解しないのでブリックスや密度変化もなく、押し出される量が一定であるためシロップの歩溜まりが向上するメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の本発明の飲料自動販売機のフローシートを示す。
【図２】  本発明の窒素ガス供給装置に含まれる圧力変動吸着方式の窒素ガス発生機のフローシートを示す。
【図３】  本発明の窒素ガス供給装置に含まれる透過膜式の窒素ガス供給装置のフローシートを示す。
【符号の説明】
１  水道水入口
２、6 、7 、8 、42、43、44、45、46、47、48、49    窒素ガス配管
３、4 、5 水配管
10  水リザーバー
11  温水タンク
12  窒素ガス供給装置
13  製氷機
14  原料シロップタンク (コーラ)
15  〃    〃    〃     (カルピス)
16  原料バルクキャニスター (ココア)
17  〃    〃      〃       (インスタントコーヒー)
18  〃    〃      〃       (紅茶)
19、20、21  原料バルクキャニスター (コーヒー)
22  シュート
23  ミル
24  ブルュアー (コーヒー用)
25  原料キャニスター (砂糖)
26  〃      〃       (クリーム)
27  シュート
28  ミキシングボール
29  ブルュアー (紅茶)
30、32  原料シュート
31、33  ミキシングボール
34  コーヒー残渣バケツ
35  紅茶残渣バケツ
36  カップ
37  カーボネーター
38  炭酸ガスボンベ
39  水ポンプ
40  ３方弁
41、106   減圧弁
50  オリフィス
51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、109   弁 (電磁弁)
70、72、73、74、75、76、77、78  配管
71  シュート
79、80  落下ルート
100   空気圧縮器
101   フィルター
102 、103   ３方電磁弁
104   サイレンサー
105   圧力センサー
107   制御部
108   ガス出口
110   吸着筒
111   窒素ガス貯留タンク
120   ユニット 1 (保守頻度が高い)
121   〃       2 (保守頻度が低い)
123   冷却器
124   除水器
130   透過膜式分離筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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