(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料から抽出液を抽出する抽出槽と、前記原料に向けて処理水を散布する給水部とを備え、
前記抽出槽は、原料が配置された抽出室から抽出液を通過させるフィルタを備え、
前記給水部は、前記原料の上方から処理水を散布する散布用ノズルを備え、
前記フィルタ下方の抽出液を溜める貯留室に、前記フィルタと抽出液の液面との間の空気を前記抽出槽の外部へ排気するための通気管が設けられ、
前記通気管の開度を調整するバルブと、
前記抽出室と前記貯留室とのそれぞれに設けられた圧力センサと、
前記圧力センサにより測定された圧力に基づいて前記バルブに開度を指示する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記抽出室の圧力と前記貯留室の圧力との差圧が所定値よりも大きければ開度を抑えた第１開度を指示し、前記差圧が前記所定値よりも小さければ前記第１開度より大きくした第２開度を指示する抽出装置。
【請求項２】
原料から抽出液を抽出する抽出槽と、前記原料に向けて処理水を散布する給水部とを備え、
前記抽出槽は、原料が配置された抽出室から抽出液を通過させるフィルタを備え、
前記給水部は、前記原料の上方から処理水を散布する散布用ノズルを備え、
前記フィルタ下方の抽出液を溜める貯留室に、前記フィルタと抽出液の液面との間の空気を前記抽出槽の外部へ排気するための通気管が設けられ、
前記通気管の開度を調整するバルブと、
前記抽出室と前記貯留室とのそれぞれに設けられた圧力センサと、
前記圧力センサにより測定された圧力に基づいて前記バルブに開度を指示する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記抽出室の圧力と前記貯留室の圧力との差圧が、差圧上昇時に第１閾値以上となると開度を抑えた第１開度を指示し、差圧下降時に前記第１閾値より小さい第２閾値以下となると前記第１開度より大きくした第２開度を指示する抽出装置。
【請求項３】
前記フィルタは、上方に向かって凸となる錐状に形成された請求項１または２記載の抽出装置。
【請求項４】
通気管の吸気口は、原料がおもて側に配置されるフィルタの裏側の錐状空間に位置した請求項３記載の抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料の上方から処理水を散布することで原料から抽出液を滴下させ、貯留する抽出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コーヒーや日本茶、紅茶などは、原料の上方から高温の温水や常温の水を処理水として原料に散布して原料から抽出液を滴下させて貯留する、抽出装置により製造される。このような抽出装置について、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載の飲料抽出装置は、原料を処理水により抽出することにより飲料を製造できる抽出室（槽本体）と、抽出室の下面開口部を覆うとともに原料を載置することができるフィルタと、フィルタの下方に位置して抽出された抽出液を一時的に貯留する濾過液受け（下蓋部）と、抽出室に処理水を注入することができる給水部と、抽出された抽出液を濾過液受けから排出することができる排出部と、フィルタ上に載置された原料の上に抽出液の液面が位置する制御を行なう液面制御部と、を有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２０５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の飲料抽出装置のような構造では、抽出室の下方に位置する濾過液受けとフィルタとの間が抽出液を貯留する空間（以下、抽出液が貯留される空間を貯留室と称す。）となり、この貯留室は、抽出液を抽出する前であれば、空っぽな空間である。
【０００６】
原料からの抽出が進むと、貯留室に抽出液が溜まり、抽出液の液面とフィルタとの間の隙間が徐々に狭くなり、この隙間内の空気が圧縮され、圧力が上がる。圧縮された空気は、フィルタを通って原料へ向かって上昇し、原料を持ち上げ抽出室の上部へ通過する。
【０００７】
しかし、原料から滴下する抽出液がフィルタ全体を濡らす前に、貯留室の圧縮された空気がフィルタを通過しようとしても、抽出室を高圧状態にして抽出する場合（以下、高圧抽出と称す。）では、粒度が細かな状態の原料が使用されるため、原料が蓋となって圧縮空気がフィルタを通過できない。従って、逃げ場を失った圧縮空気が貯留室に溜まった状態となることで、抽出液が落下できない状態となる。
このような状態で、抽出が完了としたとされる所定時間経過後に貯留室から抽出液を取り出しても、予定された量が確保できない。また、この状態で、抽出液を貯留室から抜こうとすると、抽出液が空気と一緒に排出されるため、圧縮された空気が一気に膨張して、抽出液が細かな泡を含んだ状態となってしまう。
【０００８】
また、抽出室を常圧状態にして抽出する場合（以下、常圧抽出と称す。）では、粒度が粗い状態の原料が使用されるため、貯留室の隙間内の空気が圧縮されて圧力が上がると、貯留室の空気が上方のフィルタを抜け、その際に、原料の微粉がフィルタを通過して貯留室に落ちることがある。
そうなると、抽出液を排出して送水する際に、送水経路に配置されたフィルタが微粉により目詰まりする。
【０００９】
このような不具合が発生するため、貯留室には、予め底湯と称する温水または常温水を貯留しておき、フィルタからの抽出液が滴下した分ほど底湯を排出することで、貯留室の空間を埋め、空気を無くすようにしている。
【００１０】
しかし、貯留室に底湯を溜めると、原料から抽出液を抽出して、原料を廃棄して、次の抽出作業に移る度に、大量の底湯を濾過液受けに供給して溜める必要があり、底湯の貯留に時間を要する。
また、底湯は、原料を抽出室に投入する前に、貯留室に供給される。従って、抽出室に原料を投入するために、抽出室の上部の投入口を開けると、底湯が高温の温水である場合には、貯留室から高温の蒸気が抽出室を上昇して投入口から噴出する。そのため、作業者が高温の蒸気に晒されるおそれがある。
【００１１】
そこで本発明は、抽出液の製造効率が改善できると共に、作業環境を改善することができる抽出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の抽出装置は、投入された原料から抽出液を抽出する抽出槽と、前記原料に向けて処理水を散布する給水部とを備え、前記抽出槽は、原料が配置され、抽出液を通過させるフィルタを備え、前記給水部は、前記原料の上方から処理水を散布する散布用ノズルを備え、前記フィルタ下方の抽出液を溜める貯留室に、前記フィルタと抽出液の液面との間の空気を前記抽出槽の外部へ排気するための通気管が設けられたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の抽出装置によれば、抽出液が貯留室に溜まり、抽出液の液面とフィルタとの間の空間が狭くなることで、空間の圧力が高まるが、貯留室に通気管が設けられているため、通気管の吸気口から、空間内の空気が抽出槽の外部に抜け、貯留室の圧力が過度に上昇することを抑えることができる。
【００１４】
前記フィルタを、上方に向かって凸となる錐状に形成することができる。
フィルタが錐状に形成されているため、単なる平面としたフィルタと比較して、原料との接触面積を増加させることができ、原料の荷重に対する強度を向上させることができる。
【００１５】
通気管の吸気口を、原料がおもて側に配置されるフィルタの裏側の錐状空間に位置させることができる。
通気管の吸気口が、フィルタの錐状空間に位置しているため、フィルタの周縁部まで抽出液が溜まっても、吸気口を抽出液の液面より高く位置させることができる。従って、大量の抽出液を溜めることができ、抽出液が通気管に流れ込んでしまうことを防止することができる。
【００１６】
前記通気管の開度を調整するバルブと、前記抽出室と前記貯留室とのそれぞれに設けられた圧力センサと、前記圧力センサにより測定された圧力に基づいて前記バルブに開度を指示する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記抽出室の圧力と前記貯留室の圧力との差圧が大きければ開度を抑えた第１開度を指示し、前記差圧が小さければ第１開度より大きくした第２開度を指示することができる。
差圧が大きいということは、貯留室の圧力が低いということである。従って、バルブの開度を抑えた第１開度とすることで、高圧の貯留室の空気の抜けを抑え、貯留室の圧力上昇を促し、抽出室との圧力差を小さくすることができる。
また、差圧が小さいということは、貯留室の圧力が高いということである。従って、バルブの開度を第１開度より開いた第２開度とすることで、高圧となった貯留室の空気を早く抜くことができ、貯留室の圧力を低下させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の抽出装置によれば、貯留室の圧力が過度に上昇することを抑えることができるので、抽出槽の底部に底湯を不要とすることができる。よって、本発明の抽出装置は、抽出液の製造効率が改善できると共に、作業環境を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る抽出装置を説明するための図であり、下蓋部が閉じた状態の図である。
【図２】図１に示す抽出装置を説明するための図であり、下蓋部が開いた状態の図である。
【図３】図１に示す抽出装置を説明するための図であり、下蓋部の拡大図である。
【図４】図１に示す抽出装置の通気管における開度の調整を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る抽出装置を図面に基づいて説明する。
図１に示す抽出装置１０は、例えば、焙煎されたコーヒー粉末を原料に、温水を処理水として散布してコーヒーの原液を抽出液として高圧抽出するものである。
抽出装置１０は、下方に、抽出済の原料を受ける残渣ホッパＨが配置されている。
抽出装置１０は、投入された原料から抽出液を抽出するタンク状の抽出槽２０と、原料の上方から処理水を散布するための給水部３０とを備えている。
【００２０】
抽出槽２０は、天面２０ｔおよび底面２０ｂが膨らんだ、内部が空洞な円柱状に形成されている。
抽出槽２０は、原料に処理水が散布されて原料から抽出液を抽出する。下面２１ｂが開口した槽本体２１と、抽出槽２０の下部に位置し、槽本体２１の下面の開口を塞ぐ下蓋部２２と、投入された原料が配置され、原料からの抽出液を下蓋部２２に通過させるフィルタ２３と、下蓋部２２を開閉するアーム２４とを備えている。
【００２１】
槽本体２１は、内部空間が、散布された処理水を原料に浸透させ、原料から抽出液を抽出する抽出室２１Ｒとなる。
槽本体２１の上部２１ｕ（抽出槽２０の上部）には、原料を投入するための投入口２１ｃが蓋付きで形成されている。
【００２２】
下蓋部２２は、抽出液を貯留するために、椀状に形成されている。下蓋部２２の底面２２ｂ（抽出槽２０の底面２０ｂ）の中心に抽出液を取り出すための排出口２２ｅが形成されている。
椀状に形成された下蓋部２２の内部（抽出槽２０の底部）に位置するフィルタ２３の下方が抽出液を溜める貯留室２２Ｒとなる。
【００２３】
フィルタ２３は、抽出槽２０内部である下蓋部２２の開口に設けられている。フィルタ２３は、メッシュ状に形成されている。フィルタ２３は、下蓋部２２により槽本体２１が閉鎖状態にあるときに、中心部２３ｃが周縁部２３ｐより高い位置となるように、上方に向かって凸となる錐状に形成されている。本実施の形態では、抽出槽２０が円柱状に形成されているため、フィルタ２３は円錐状に形成されている。
【００２４】
アーム２４は、基端部２４ｂが槽本体２１の側面２１ｓに接続され、先端部２４ｅが下蓋部２２の底面２２ｂに接続されている。アーム２４の基端部２４ｂには、基端部２４ｂを中心に、先端部２４ｅが円弧を描くように移動させて、下蓋部２２を開閉動作させる駆動部として機能するアクチュエータ２５を有する。
【００２５】
給水部３０は、槽本体２１の頭頂部２１ｔを貫通するシャフト３１と、シャフト３１を回転させたり、昇降させたりするための駆動部３２と、シャフト３１を流れる処理水を原料に散布するための散布部３３と、シャフト３１の下端３１ａに形成され、原料を均すためのスキージ部３４とを備えている。
【００２６】
散布部３３は、シャフト３１から水平方向に延びる水平バー３３ｈと、水平バー３３ｈに等間隔に配置された散布用ノズル３３ｎとを備えている。
スキージ部３４は、シャフト３１から水平方向に延びる板状部材に形成された回転翼である。
【００２７】
図４に示すように、抽出室２１Ｒと貯留室２２Ｒとには、内部の圧力を測定する圧力センサ２８ａ，２８ｂが設けられている。この圧力センサ２８ａ，２８ｂには、制御装置４０が接続されている。
制御装置４０は、後述するバルブ２７に接続されており、バルブ２７の開度を調整する機能を有する。
また、槽本体２１の上部２１ｕ（抽出槽２０の上部）には、抽出室２１Ｒの内部を加圧するために加圧空気を送気する加圧用送気口（図示せず）が形成されている。
【００２８】
ここで、下蓋部２２に設けられた通気管について説明する。
本実施の形態に係る抽出装置１０では、貯留室２２Ｒ（下蓋部２２）に設けられ、貯留室２２Ｒの空気を抽出槽２０の外部へ排気するための通気管２６と、通気管２６の開度を調整するバルブ２７とを備えている。
【００２９】
通気管２６は、直径が約２５ｍｍの金属製の配管である。通気管２６は、下蓋部２２の底面２２ｂ（抽出槽２０の底面）を貫通してフィルタ２３（下蓋部２２の開口）に向かうように形成されている。通気管２６の先端である吸気口２６ｓは、原料がおもて側に配置されるフィルタ２３の裏側の錐状空間２３Ｒに位置している。
バルブ２７は、配管により、図示しない液受けタンクに接続されている。そして、その配管経路上には、配管内の液の有無を検知するセンサ等の機構が設けられている。
【００３０】
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る抽出装置１０の動作および使用状態について図面に基づいて説明する。
まず、従来の抽出装置であれば、底湯と称される処理水が注入され、水位がフィルタ２３を超えない範囲で、下蓋部２２に貯留され、その後、投入口２１ｃから原料がフィルタ２３に向かって投入される。
【００３１】
しかし、本実施の形態に係る抽出装置１０では、底湯が不要であるため、すぐに原料を投入口２１ｃから投入することができる。底湯を準備することなく原料の投入が可能であるため、底湯から立ち昇る蒸気に作業者が晒されることが防止できる。
原料の投入が終了すると、抽出室２１Ｒを加圧することで大気圧より高い圧力状態とする。本実施の形態では、抽出室２１Ｒが０．２ＭＰａ以上になるように加圧される。
【００３２】
そして、給水部３０のシャフト３１を介して散布部３３に通水することで、散布用ノズル３３ｎから高温の処理水、例えば、１１０℃の処理水が散布される。
そうすることで、高温の処理水が原料に散布され、原料に浸透することで、抽出液がフィルタ２３を通過して下蓋部２２の貯留室２２Ｒに滴下して貯留される。
その後、抽出室２１Ｒを、更に、加圧することができる。例えば、圧力を０．３ＭＰａに調整することができる。
【００３３】
抽出液が貯留室２２Ｒに溜まり、抽出液の液面とフィルタ２３との間の空間Ｓ（図３参照）が狭くなる。フィルタ２３上には原料が配置され、原料には処理水が浸透している状態である。従って、空間Ｓの空気は原料内に逃げることができず、空間Ｓの圧力が高まる。
【００３４】
空間Ｓの圧力が高まっても、下蓋部２２に通気管２６が設けられているため、通気管２６の吸気口２６ｓから、空間Ｓ内の空気がバルブ２７の方向へ抜け、貯留室２２Ｒの圧力が過度に上昇することを抑えることができる。
従って、貯留室２２Ｒを高圧にして抽出液を抽出する高圧抽出では、原料に浸透した処理水がフィルタ２３に達し、空間Ｓ内の圧力に抗してフィルタ２３から抽出液となって、貯留室２２Ｒに滴下させることができる。そして、抽出液が順調に滴下して、フィルタ２３全体が濡れることにより、抽出液を滞らせることなく貯留室２２Ｒに落下させることができる。
【００３５】
また、抽出装置１０が常圧抽出であっても、空間Ｓが過度な圧力にならないため、圧力が高まった空間Ｓの空気がフィルタ２３を通って上方へ抜けてしまうことを防止することができるので、空気がフィルタ２３を通って上方へ抜けることで、原料の微粉をフィルタ２３から抽出液に落としてしまうことを防止することができる。
【００３６】
このように、本実施の形態に係る抽出装置１０では、事前に底湯を準備しなくても、不具合の発生を抑止することができるため、製造効率が改善できると共に、作業環境を改善することができる。
【００３７】
このとき、図４に示す制御装置４０が、空間Ｓの圧力と抽出室２１Ｒとを圧力センサ２８ａ，２８ｂにより測定する。そして、抽出室２１Ｒの圧力から空間Ｓの圧力の差を演算して差圧を算出する。
そして制御装置４０は、この差圧が大きければ開度を抑えた第１開度を指示し、差圧が小さければ第１開度より大きくした第２開度を指示する。
【００３８】
抽出装置１０では、底湯の無い状態から抽出すると貯留室２２Ｒ内に抽出液が溜まる。抽出液の量が増えると、元々、貯留室２２Ｒ内にあった空気のほとんどは、高い圧力がある抽出室２１Ｒへ抜けることができない。貯留室２２Ｒ内に一定以上空気が留まり続けると、それ以降、抽出室２１Ｒからフィルタ２３を通って、抽出液が落ちなくなる。このため空間Ｓの空気を抜き、貯留室２２Ｒの中を抽出液で満たしたい。
そこで、貯留室２２Ｒの空気を抜くためにバルブ２７を開ける。しかし、バルブ２７を大きく開けると、空気が早く抜け、貯留室２２Ｒの圧力が下がることで、抽出室２１Ｒとの圧力差が大きくなるため、フィルタ２３が脱落する等の機械破損のおそれがある。
このため開度を抑えた第１開度とすることで空気の抜けを抑えつつ、貯留室２２Ｒと抽出室２１Ｒとの圧力差を小さくすることができる。
また、圧力差が小さくなれば、バルブ２７の開度を第１開度より開いた第２開度とすることで、空間Ｓの空気を早く抜くことができる。
【００３９】
ここで、バルブ２７の開度の変更にヒステリス特性を与えるため、所定値を、差圧上昇時には第１閾値、差圧下降時には第２閾値とすることができる。なお、第１閾値＞第２閾値の関係である。
例えば、第１閾値を０．０３３ＭＰａとし、第２閾値を０．０３０ＭＰａとし、開度は、第１開度を２０％とすることができ、第２開度を７０％とすることができる。
このように設定することで、制御装置４０は、バルブ２７の開度が７０％（第２開度）であったときに、差圧上昇時に、差圧が０．０３３ＭＰａ（第１閾値）以上になると、開度を２０％（第１開度）とすることができる。また、差圧下降時に、差圧が０．０３０ＭＰａ（第２閾値）以下になると、２０％の開度を７０％（第２開度）とすることができる。
【００４０】
図３に示すように、フィルタ２３が円錐状に形成されているため、単なる平面としたフィルタと比較して、原料との接触面積を増加させることができ、原料の荷重に対する強度を向上させることができる。
そして、通気管２６の吸気口２６ｓが、フィルタ２３の錐状空間２３Ｒに位置しているため、フィルタ２３の周縁部２３ｐまで抽出液が溜まっても、吸気口２６ｓを抽出液の液面より高く位置させることができる。従って、大量の抽出液を溜めることができ、抽出液が通気管２６に流れ込んでしまうことを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の抽出装置は、コーヒー・緑茶・ウーロン茶・紅茶・混合茶・麦茶・煎茶・他、漢方薬・各種調味料エキスを抽出する装置に好適である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  抽出装置
２０  抽出槽
２０ｔ  天面
２０ｂ  底面
２１  槽本体
２１ｂ  下面
２１ｃ  投入口
２１ｕ  上部
２１ｓ  側面
２１ｔ  頭頂部
２１Ｒ  抽出室
２２  下蓋部
２２ｂ  底面
２２ｅ  排出口
２２Ｒ  貯留室
２３  フィルタ
２３Ｒ  錐状空間
２３ｃ  中心部
２３ｐ  周縁部
２４  アーム
２４ｂ  基端部
２４ｅ  先端部
２５  アクチュエータ
２６  通気管
２６ｓ  吸気口
２７  バルブ
２８ａ，２８ｂ  圧力センサ
３０  給水部
３１  シャフト
３１ａ  下端
３２  駆動部
３３  散布部
３３ｈ  水平バー
３３ｎ  散布用ノズル
３４  スキージ部
４０  制御装置
Ｓ  空間
Ｈ  残渣ホッパ
【図１】
0006942365.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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