(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機内にカップ供給機構、原料供給部、調理部，カップ搬送機構，および飲料入りカップにフィルム状のシールシートを被せてカップ周縁に溶着させる熱圧着式のカップキャッピング装置を装備し、カップ供給機構から搬出したカップをカップ搬送機構により機内搬送する途上でカップ内に原料, 温水ないし冷水を順に供給, 攪拌して飲料を調理した後、カップ上面をシールして商品取出口に送出して販売に供するカップミキシング式のカップ式飲料自動販売機において、前記の調理部，カップキャッピング装置を、商品取出口に対し手前側からカップキャッピング装置，調理部の順に並べて直線ルート上に配置したことを特徴とするカップ式飲料自動販売機。
【請求項２】
請求項１記載のカップ式飲料自動販売機に搭載したカップキャッピング装置が、シールシート供給機構と、該機構から供給されたシールシートをカップ上面に押し付けてその周縁リップ部に熱圧着させるヒータ付きのホットプレートと、シールシートをカップの輪郭に沿って切断するカッターと、カップ搬送機構から受け取ったカップを載せて昇降移動する昇降ステージと、キャッピング工程に合わせて前記カッター，ホットプレート，および昇降ステージを待機位置からキャッピング位置に昇降移動する駆動機構とからなり、飲料入りカップがカップキャッピング装置に搬送されると、カップキャッピング工程の前半で昇降ステージがカップ搬送機構のハンドからカップを受け取って待機位置から上昇するとともに、同時にカッターおよびホットプレートが待機位置から下降してシールシートの切断，熱圧着を行い、後半では昇降ステージ，カッター，ホットプレートを待機位置に向けて同時に後退移動させ、続いてカップ搬送機構が昇降ステージからカップを受け取って商品投入口に向けて移動するとともに、シールシート供給機構がシールシートを１ピッチ送るようにしたことを特徴とするカップキャッピング装置。
【請求項３】
請求項２記載のカップキャッピング装置において、ホットプレートに、カップキャッピング工程でカップ上面に被せたシールシートに上方から突き立てて空気抜き用の小穴を穿孔する針を備えたことを特徴とするカップキャッピング装置。
【請求項４】
請求項２記載のカップキャッピング装置において、シールシートの原反ロールに、定ピッチおきに空気抜き用の小穴をあらかじめ穿孔したことを特徴とするカップキャッピング装置。
【請求項５】
請求項２記載のカップキャッピング装置において、ホットプレートの底面にカップ径に対応してその外周域がテーパー面になる凹部を形成するとともに、該凹部のテーパーの外径，および内径をそれぞれ大，小のカップサイズに合わせて設定したことを特徴とするカップキャッピング装置。
【請求項６】
請求項２記載のカップキャッピング装置において、カッターがカップ径に対応した外径を有し、かつ先端に鋸歯状の切り歯を形成した押し切り式カッターであり、ホットプレートには大，小のカップサイズに対応する複数のカッターを備えたことを特徴とするカップキャッピング装置。
【請求項７】
請求項２記載のカップキャッピング装置において、ホットプレートのヒータを、シールシートの溶着温度に合わせてホットプレートを上限温度と下限温度の間に保持するよう通電制御することを特徴とするカップキャッピング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機内で製造した清涼飲料，コーヒーなどの各種飲料をカップに入れて販売に供するカップ式飲料自動販売機、およびその自動販売機に搭載したカップキャッピング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
頭記したカップ式飲料自動販売機として、機内にカップ供給機構、各種飲料の原料キャニスタ，飲料抽出器（ブリュア），シロップタンク，炭酸水製造用カーボネータ，温水／冷水タンク，製氷機、およびカップ搬送機構などを搭載し、飲料販売時にカップ供給機構から搬出したカップをカップ搬送機構により機内搬送する途上で、カップ内に原料，温水／冷水を順に投入，攪拌して飲料を製造した後、飲料入りカップを商品取出口に送出するようにしたものが知られている。
【０００３】
また、かかるカップ式飲料自動販売機を対象に、利用者が商品取出口から取り出した飲料入りカップを持ち運ぶ際に飲料をこぼしたりすることのないようにカップの上面を覆うキャッピング手段として、カップ上面に熱収縮性フィルムを被せた上で、該フィルムの周縁を加熱収縮させてカップの開口面をシールするようにしたキャッピング装置を機内に搭載し、販売時に飲料入りカップの上面をフィルムで覆った上で商品取出口に送り出すようにしたものが本発明と同一出願人より特開平１１−３９５６３号として先に提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記提案になる従来のカップキャッピング装置は、実用面で次記のような問題点がある。すなわち、
(1) カップの上面に被せた熱収縮性フィルムの周縁を熱収縮させただけでは、カップとフィルムとの間を完全に封止することが困難であり、熱収縮で生じたフィルム周縁の皺部分とカップとの間に隙間の残ることが避けられない。このために、自動販売機から取り出した飲料入りカップを持ち運ぶ際にカップを揺らしたり，傾けたりすると前記隙間を通して飲料がこぼれ落ち、特にホット飲料である場合に高温な飲料がカップを持つ手にこぼれると火傷をするおそれもある。
【０００５】
(2) また、カップに被せたフィルムを熱収縮させるには、例えば熱収縮性フィルムを被せたカップの周縁に向けて熱風を吹きつける必要があり、そのためにキャッピング装置には加熱空気の導風通路，ノズルを形成してカップに被せる導風ブロック，ヒータ，ファンを組合せた空気加熱ユニットを装備しているが、自動販売機の販売動作ごとに高温に加熱した空気を吹き出すには、導風ブロックの熱容量が大きいこともあって大容量のヒータが必要となり、電力消費量が多くなってランニングコストが嵩むといった問題がある。
(3) さらに、カップ式飲料自動販売機にカップキャッピング装置を追加装備すると、キャッピング動作に要する時間分だけ販売時間が長引くようになるため、カップキャッピングの動作時間，並びにカップキャッピング装置を経由する機内のカップ搬送ルートできるでけ短縮して販売時間が長くなるのを防ぐことが望まれる。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、シールシートのシール性能，並びにキャッピング機能を高めたカップキャッピング装置、およびこのカップキャッピング装置を機内に搭載して飲料入りカップを最短ルートを通って商品取出口に送出できるようにしたカップ式飲料自動販売機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、機内で製造した飲料をカップに入れて販売に供するカップ式飲料自動販売機において、
商品取出口に通じる機内のカップ搬送経路に、飲料入りカップの上面にフィルム状のシールシートを被せ、かつカップの周縁リップ部に溶着させる熱圧着式のカップキャッピング装置を装備するものとし、かつ該カップキャッピング装置を、商品取出口に対し手前側からカップキャッピング装置，調理部の順に並べて直線ルート上に配置し、調理済みの飲料を入れたカップを調理部からカップキャッピング装置を経て商品取出口に送出するカップ搬送を、最短ルート，最短搬送時間で行えるようにする（請求項１）。
【０００８】
また、前記のカップ式飲料自動販売機に搭載したカップキャッピング装置は、シールシート供給機構と、該機構から供給されたシールシートをカップ上面に押し付けてその周縁リップ部に熱圧着させるヒータ付きのホットプレートと、シールシートをカップの輪郭に沿って切断するカッターと、カップ搬送機構から受け取ったカップを載せて昇降移動する昇降ステージと、キャッピング工程に合わせて前記カッター，ホットプレート，および昇降ステージを待機位置からキャッピング位置に昇降移動する駆動機構とからなり、飲料入りカップがカップキャッピング装置に搬送されると、カップキャッピング工程の前半で昇降ステージがカップ搬送機構のハンドからカップを受け取って待機位置から上昇するとともに、同時にカッターおよびホットプレートが待機位置から下降してシールシートの切断，熱圧着を行い、後半では昇降ステージ，カッター，ホットプレートを待機位置に向けて同時に後退移動させ、続いてカップ搬送機構が昇降ステージからカップを受け取って商品投入口に向けて移動するとともに、シールシート供給機構がシールシートを１ピッチ送るようにしてカップキャッピング工程の所要時間の短縮化を図るようにする（請求項２）ものとし、前記の各機構は具体的に次記のような態様で構成することができる。
【０００９】
(1) ホットプレートに、カップキャッピング工程でカップ上面に被せたシールシートに上方から突き立てて空気抜き用の小穴を穿孔する針を設け、ホット飲料入りカップをシールした状態でカップ内で膨張した空気圧を逃がし、これによりシールシートが剥がれたり，不測に破裂したりするトラブルの防止を図る（請求項３）。
【００１０】
(2) シールシートの原反ロールに、定ピッチおきに空気抜き用の小穴をあらかじめ穿孔しておき、前項(1) と同様にホット飲料入りカップをシールした状態でカップ内で膨張した空気圧を逃がようにする。（請求項４）。
(3) ホットプレートの底面にカップ径に対応してその外周域がテーパー面になる凹部を形成するとともに、該凹部のテーパーの外径，および内径をそれぞれ大，小のカップサイズに合わせて設定し、自動販売機で販売する大小各サイズのカップに対応できるようにする（請求項５）。
【００１１】
(4) カッターがカップ径に対応した外径を有し、かつ先端に鋸歯状の切り歯を形成した押し切り式カッターであり、ホットプレートには大，小のカップサイズに対応する複数のカッターを備えた、自動販売機で販売する大小各サイズのカップに対応できるようにする（請求項６）。
(5) ホットプレートのヒータを、シールシートの溶着温度に合わせてホットプレートを上限温度と下限温度の間に保持するよう通電制御し、安定したシール機能の確保、並びに不要な電力消費を抑えて省電力化を図るようにする（請求項７）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１(a),(b) に本発明のカップキャッピング装置を搭載したカップ式飲料自動販売機を示す。なお、図示例は粉末を原料とするホット飲料の自動販売機を示している。図において、１はカップ供給機構、２は原料キャニスタ、３は温水タンク、４は昇降式の攪拌羽根を装備した飲料調理部、５はＸ，Ｙ，Ｚ軸移動機構にカップハンド５ａを搭載し、ステッピングモータの制御によりに所定の経路に沿って移動するカップ搬送機構、６は商品取出口、７はカップ、８は熱圧着式のカップキャッピング装置であり、該カップキャッピング装置８は商品投入口６とその後方に配置した飲料調理部４との間を結ぶ直線搬送経路の中間位置に設置されている。
【００１３】
かかる構成で、飲料販売指令が与えられると、先ずカップ供給機構１からカップ７が搬出れさ、位置Ｉでカップ搬送機構５のハンド５ａに受け渡しされる。続いてカップ搬送機構５が鎖線で示す経路に沿って移動し、その横搬送経路途上の各位置II，III で原料キャニスタ２，温水タンク３から順に原料，温水を投入し、さらに飲料調理部４の攪拌羽根４ａをカップ７に挿入して原料を攪拌して飲料を調製する。続いてカップ搬送機構５が方向転換して商品投入口６に向け前進する移動経路の途上で飲料入りのカップ７がカップキャッピング装置８の位置IVに到達すると、この位置で詳細を後述するようにカップ７の上面に樹脂製のフィルム状のシールシートを被せて熱圧着した後、最後にカップ７を商品取出口６の位置Ｖに送出して一連の販売動作を終了する。
【００１４】
次に、前記したカップキャッピング装置８の構造を図２に示す。すなわち、カップキャッピング装置８は、シールカッター９，ヒータ１０付きのホットプレート１１と、シールカッター９，駆動モータ１２ａ，クランク機構１２ｂを組合せてホットプレート１１を昇降する駆動機構１２と、ホットプレート１１に対峙してその下方に配置した昇降ステージ１３と、原反ロール１５ａから繰り出したフィルム状のシールシート１５をカップ７の上面に案内するシートガイド１４と、シールシートの巻取ドラム１６などを組合せた構成になる。なお、ヒータ１０にははよく知られた電力型ヒータポジスタ，あるはシリコンゴムヒータなどが採用できる。
【００１５】
ここで、シートカッター９は、図３で示すようにカップ７のカップ径に対応した外径を有し、かつ先端に鋸歯状の切り歯を形成したリング状の押し切りカッタであり、図示のように原反ロール１５ａから繰り出したシールシート１５をカップ７の上面に被せた状態で、カッター９を上方からストローク操作するとシールシート１５がカップ７の輪郭に沿って切断され、カップ７の上面に切断された円形状のカップシール１５ｂが残る。また、カップシール１５ｂが切断された後のシールシート１５の部分は、シート巻取ドラム１６に巻き取られる。
【００１６】
一方、ホットプレート１１は図４(a),(b) で示すようにカップ７よりも一回り大きな外径の金属円盤であって、その下面にはカップ径に対応した凹部１１ａが形成されており、かつ凹部１１ａの周面は外方に向けて広がるように傾斜したテーパー面１１ｂを形成し、さらに凹部１１ａを含めてプレート下面にはシールシートがホットプレート１１に触れて溶着しないように例えばテフロン１１ｃを成膜しておくのがよい。この凹部１１ａ，テーパー面１１ｂは、図４(b) で示すようにカップ７の上面側にホットプレート１１を押し当てた状態で、カップ７のリップ部７ａとの間にシールシート１５を挟み込み、その内周域ではシールシートと凹部底面との間に隙間Δｄを確保してシートの中央面域に余分な熱を加えないようにしている。
【００１７】
次に、前記構成になるカップキャッピング装置８のキャッピング動作を図５，および図６のフローチャートで説明する。すなわち、図１のカップ式飲料自動販売機に組込んだカップキャッピング装置８は、販売待機状態では図５(a) のように原反ロール１５ａから繰り出したシールシート１５がシートガイド１４を上を経て巻取ドラム１６との間に張架されている。ここで、販売指令に基づき調理済みの飲料入りカップ７がカップキャッピング装置８の位置IVに搬送されて来ると、カップ搬送機構５が一時停止し、この位置で昇降ステージ１３が待機位置から上昇してカップ搬送機構５のハンド５ａに把持されているカップ７を載せて押し上げるげるとともに、同時に駆動機構１２の駆動モータ１２ａが始動し、カッター９，およびホットプレート１１を下降させて図５(b) の状態する。
【００１８】
これにより、図３で述べたようにカッター９がカップ７に輪郭に合わせてシールシート１５を切断し、続いてホットプレート１１がカップ７の周縁リップ部７ａとの間に切断されたカップシール１５ｂを挟み込み、ヒータ１０で加熱されたホットプレート１１から一定時間加熱してカップシール１５ｂをカップ周縁のリップ部７ａに熱圧着する。これにより、カップシール１５ｂはホットプレート１１の圧着を受けてカップ７のリップ部７ａに溶着される。なお、この場合に、カップ７の内周面域を覆っているシールシート１５ｂの中央面域は、ホットプレート１１との間に凹部１１ａに相応した隙間Δｄ（図４参照）が残っていて直接ホットプレート１１に接触することがなく、これによりシールシート自身が熱収縮して皺を発生することがない。
【００１９】
この熱圧着動作が終了すると、図５(c) で示すように駆動機構１２が待機位置に上昇する移動するとともに、昇降ステージ１３も待機位置に下降し、その過程でカップ７をカップ搬送機構５のハンド５ａに受け渡す。また、シールシート供給機構の巻取ドラム１６が始動してシールシート１５を１ピッチ分だけ送って巻き取るとともに、カップ搬送機構５はキャッピング済みの飲料入りカップを受け取った後に、シール済みのカップ７を図１に示した商品取出口６に送出して一連の販売動作を終了する。なお、カップ７の取出し後はカップ搬送機構５がホームポジションに戻って販売待機状態に復帰する。
【００２０】
次に、前記構成のカップキャッピング装置８を基本としたいくつかの応用実施例を図７〜図１１で説明する。
まず、図７に示す応用実施例では、ホットプレート１１の下面中央に下方に突き出した針１７が設けてある。この針１７はカップキャッピング工程で飲料入りカップ７の上面に被せたカップシール１５ｂに対し、その中央に小さな空気抜き穴を穿孔するもので、これにより次に記すような効果が得られる。
【００２１】
すなわち、ホット飲料の販売時にカップ７の上面をカップシール１５ｂでシールすた場合に、空気抜き穴がないと図８(a) で表すようにカップ内で熱膨張した空気の圧力によりカップシール１５ｂが異常に膨れ、このためにシールの熱圧着部が剥がれたり、あるいはシールシートが不測に破裂して飲料がこぼれ落ちたりするおそれがある。かかる点、図８(b) のようにカップシール１５ｂに空気抜き穴１５ｃが開いていると、カップ内の空気圧が穴１５ｃを通じて抜けるためにシールの剥離，破れなどの不測なトラブルを防止できる。なお、空気抜き穴１５ｃは小さな穴でここから飲料がこぼれるおそれはない。
【００２２】
また、前記の空気抜き穴は、図７のようにホットプレート１１に針１７を設ける代わりに、図２，図３に示した原反ロール１５ａに対しあらかじめ定ピッチおきに小穴を開けておいても同様な効果が得られる。
図９に示す応用実施例では、ホットプレート１１を自動販売機で販売する大小サイズのカップに対応させるために、ホットプレート１１の下面側に形成した凹部のテーパ面１１ｂが次のように設定されている。すなわち、テーパー面１１ｂの内径φＡは最小サイズのカップ７Ｓのカップ径φＳに合わせて設定し、外径φＢは最大サイズのカップ７Ｌのカップ径φＬに合わせて設定する。
【００２３】
これにより、大小各サイズのカップ７Ｌ，７Ｓのいずれでも、その開口面のリップ部にホットプレート１１のテーパー面１１ｂを押し当ててシールを適正に行える。
次に、図１０の応用実施例では、図９に示したホットプレート１１の構造に加えて、シールシートを切断するカッターとして大小各サイズのカップ７Ｌ，７Ｓと個々に対応する２組のカッター９Ｌ，９Ｓを備えている。なお、カッター９Ｌ，９Ｓは図３で述べたと同様な押し切りカッターが採用される。
【００２４】
また、図１１(a),(b) に示す実施例では、ホットプレート１１に設けたヒータ１０の給電回路にサーモスタット１８を接続し、その温度検出素子１８ａで検知したホットプレート１１のプレート温度を基にヒータ１０を通電制御し、図１１(b) で表すようにホットプレート１１のプレート温度を上限温度ｔ1 と下限温度ｔ2 の間に維持するようにしている。ここで、上限温度ｔ1 はシールシートを熱圧着する上限値でこれ以上温度を上げるとシールシートが溶融してしまう。また、下限温度ｔ2 は熱圧着が可能な下限値でこれ以下に温度が下がると熱圧着が不能となる。
これにより、不要な電力消費を抑えてヒータの省電力化を図りつつ、安定したシールシートの熱圧着を行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の構成になる熱圧着式のカップキャッピング装置，およびそのカップキャッピング装置を搭載したカップ式飲料自動販売機によれば、利用者が商品取出口から取り出した飲料入りカップを持ち運ぶ際に飲料がカップからこぼれ出るのを確実に防止してサービス性の改善が図れるとともに、請求項１の構成により、調理済みの飲料を入れたカップを調理部からカップキャッピング装置を経て商品取出口に送出するカップ搬送を、最短ルート，最短搬送時間で行うことができ、カップキャッピング装置の追加に伴って販売時間が長くなるのが防げる。
【００２６】
また、カップキャッピング装置について、請求項２によれば飲料入りカップの受入れから商品取出口へのカップ送出までの一連のキャッピング動作を能率よく行える。
また、請求項３，４によりホット飲料の販売時にカップ内の空気膨張によりカップシールが不測に剥離したり，破裂して飲料がこぼれ落ちるトラブルを未然に防ぐことができる。
【００２７】
さらに、請求項５，６の構成を採用することにより１台のカップキャッピング装置で自動販売機で販売する大小各サイズのカップにも対応でき、さらに請求項７により安定したシールシートの熱圧着と併せて、省電力化が図れるなどの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るカップキャッピング装置を搭載したカップ式飲料自動販売機の略示構成図であり、(a) は正面図，(b) は平面図
【図２】図１におけるカップキャッピング装置全体の組立構成図
【図３】図２における主要部の斜視図
【図４】図２におけるホットプレートの構造，およびそのカップシールの熱圧着動作の説明図であり、(a) はホットプレートの一部切欠斜視図、(b) はカップ上面にカップシールを熱圧着した状態を表す断面図
【図５】図２に示したカップキャッピング装置の動作工程図であり、(a) は飲料入りカップをキャッピング装置に受入れた状態図、(b) はシールシートを熱圧着するシール状態図、(c) はシール後の後半工程の状態図
【図６】図５に示したキャッピング工程のフローチャート図
【図７】ホットプレートに空気抜き穴用の針を設けた本発明の応用実施例の構成図
【図８】図７の補足説明図であり、(a),(b) はそれぞれホット飲料入りカップに被せたカップシールの針穴無し，針穴有りによるカップシールの状態を表す図
【図９】大小各サイズのカップに対応可能なホットプレートの本発明の応用実施例の構造断面図
【図１０】ホットプレートに大小各サイズのカップに対応可能なカッターを組合せた本発明の応用実施例の構造断面図
【図１１】ホットプレートのヒータを通電制御する本発明の応用実施例を示し、(a) はヒータの通電制御回路図、(b) はサーモ制御動作を表すフローチャート図
【符号の説明】
１    カップ供給機構
２    原料キャニスタ
３    温水タンク
４    調理部
５    カップ搬送機構
６    商品取出口
７    カップ
８    カップキャッピング装置
９    シールシートのカッター
１０    ヒータ
１１    ホットプレート
１１ａ  凹部
１１ｂ  テーパー面
１２    カッター，ホットプレートの昇降駆動機構
１３    昇降ステージ
１５    シールシート
１５ａ  シールシートの原反ロール
１５ｂ  カップシール
１６    シールシートの巻取ドラム
１７    空気抜き穴穿孔用の針
１８    ヒータ通電制御用のサーモスタット
【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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【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】
0004147338.tif 000011
【図１１】
0004147338.tif 000012