(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末原料を保管するキャニスタと、前記キャニスタ内の粉末原料をカップに供給する粉末供給装置と、液体原料を前記カップに供給する液体供給装置とを備え、前記粉末原料と前記液体原料とをカップ内で混合して飲料を提供するカップミキシング式自動販売機において、
前記キャニスタとは別の支持体により支持されるとともに、前記粉末供給装置から供給され、かつ、前記カップに供給される前の粉末原料を一時的に保留する原料一時保留装置をさらに備えるとともに、前記粉末原料が保管されているキャニスタの重量を測定する第一計量装置を備えて前記粉末原料の残量を測定するよう構成したことを特徴とするカップミキシング式自動販売機。
【請求項２】
請求項１記載のカップミキシング式自動販売機において、
前記第一計量装置で測定した粉末原料の残量を示すインジケータを備えたことを特徴とするカップミキシング式自動販売機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のカップミキシング式自動販売機において、
前記第一計量装置で測定した粉末原料の残量が所定値以下の場合に、少なくともその粉末原料を使用する飲料の販売を停止する販売管理手段を備えたことを特徴とするカップミキシング式自動販売機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカップミキシング式自動販売機において、
前記カップ及び前記カップ内に供給された原料の総重量を測定する第二計量装置を備え、
前記第二計量装置は、前記カップを支持する第一支持部材と、前記第一支持部材を第一弾性部材を介して支持する第二支持部材と、前記第二支持部材を第二弾性部材を介して支持するベースとを有し、前記第一弾性部材と前記第二弾性部材は異なる弾性率を有し、前記第一支持部材に接続された可動電極板と、前記ベースに固定された固定電極板によりキャパシタを形成し、前記キャパシタの静電容量を検出することで、前記カップ及び前記カップ内に供給された原料の総重量を測定するよう構成したことを特徴とするカップミキシング式自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末原料と液体原料を混合して飲料を製造し、カップに入れて提供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】
一般に、粉末原料と液体原料を混合して飲料を製造し、カップに入れて提供する自動販売機では、キャニスタといわれる粉末原料の容器から粉末原料を混合容器に供給した後、液体原料をこの混合容器に供給し、さらに、粉末原料と液体原料を混合した後、混合後の飲料をカップに供給するミキシングボール式と、販売するカップに原料を直接供給し、カップ内で製造するカップミキシング式（ＣＭＳ）とがある。
【０００３】
カップミキシング式は、販売するカップ内に原料等を供給するので、ミキシングボール式のように、前の利用者の飲料が混入せず、品質面において非常に優れた方式であるとされている。
【０００４】
しかしながら、このようなカップミキシング式自動販売機では、従来、キャニスタ内の粉末原料の残量が測られていないものが殆んどである。
したがって、キャニスタ内の粉末原料が十分に残っていない場合、カップ内に粉末原料が供給されないまま飲料を製造したり、規定の粉末原料が不足したまま飲料を製造し、販売している。
【０００５】
また、従来、粉末原料の残量を測定する方法として、キャニスタ内の所定の位置に光センサ等を設け、このセンサの位置に粉末原料がなくなると、粉末原料が不足している状態であると判断する方法があるが、この方法は、粉末原料の粒子は細かいためすぐに固着が起き、粉末原料がなくなっているにもかかわらず、まだあると判断する等の誤動作を頻繁におこしていたため、現在では殆んど利用されなくなってきている。
そのため、キャニスタ内の粉末原料の残量を間違いなく知る手段が望まれている。
【０００６】
さらに、粉末原料と液体原料の重量は、品質に大きな影響を及ぼすにもかかわらず、現在の自動販売機では、おおまかにしか測定されていない。例えば、粉末原料の供給量を設定する方法として、キャニスタ内に取り付けられているオーガの回転時間を設定して、設定した時間内にキャニスタからカップに供給される量を供給量とする方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術から、本出願の発明者は鋭意研究を行った結果、前者の問題、つまり、キャニスタ内の粉末原料の残量が測られていないという問題に関してキャニスタの重量を測定することで解決しうることを見出した。また、後者の問題、つまり、粉末原料と液体原料の重量がおおまかにしか測定されていないという問題に関しては、本発明者が開発した計量装置（特願２００１−１７０９６２「計量装置及びこれを備えた自動調理機並びにロボットハンド」参照）を利用することで解決しうる。
【０００８】
しかし、キャニスタに計量装置を備えて測定を行う場合のみでは、十分な耐久性及び比較的広い計量範囲を持つ計量装置をキャニスタに備えなくてはならないために、カップに供給する粉末原料のような微量の測定を行なうことが困難なため、正確な測定ができないという問題がある。
【０００９】
また、カップに計量装置を備えて測定を行う場合のみでは、カップに供給された粉末原料の重量は正確に測定できるが、キャニスタ内の残量を測定する場合、粉末原料の使用量を積算していかなければならないため、誤差が出る可能性がある。また、キャニスタ内への粉末原料の初期投入量には違いがあることから、使用量を積算した結果どれだけ使用したら販売を停止するかの基準量にはマージンを見る必要があり、キャニスタ内の粉末原料を十分使い切れないという問題がある。
【００１０】
さらに、カップに実際に供給した粉末原料の量に基づいて、供給の良否を判定すると、カップに原料を投入した後でないと判定ができないことから、事前に、十分な残量があるかどうかわからないという問題もある。
これらのことより、本出願では誤動作がなく確実なサービスを提供できるとともに、高い品質の飲料を製造できる自動販売機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のカップミキシング式自動販売機は、粉末原料を保管するキャニスタと、前記キャニスタ内の粉末原料をカップに供給する粉末供給装置と、液体原料を前記カップに供給する液体供給装置とを備え、前記粉末原料と前記液体原料とをカップ内で混合して飲料を提供するカップミキシング式自動販売機において、前記キャニスタとは別の支持体により支持されるとともに、前記粉末供給装置から供給され、かつ、前記カップに供給される前の粉末原料を一時的に保留する原料一時保留装置をさらに備えるとともに、前記粉末原料が保管されているキャニスタの重量を測定する第一計量装置を備えて前記粉末原料の残量を測定するよう構成されたことを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によれば、まず、粉末供給装置により、粉末原料が第一計量装置３で測定しながら、カップに供給される。次に、液体供給装置により、液体原料がカップに供給される。そうすると、粉末原料と前記液体原料とがカップ内で混合され、この飲料が提供される。この際、キャニスタ内に保管されている粉末原料の残量が第一計量装置で測定される。これにより、キャニスタ内の粉末原料の残量が実測値で測定できる。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載のカップミキシング式自動販売機において、前記第一計量装置で測定した粉末原料の残量を示すインジケータを備えたことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成によれば、前記第一計量装置で測定した粉末原料の残量がインジケータでレベル表示される。このため、ひとめで正確な粉末原料の残量がわかる。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載又は請求項２記載のカップミキシング式自動販売機において、前記第一計量装置で測定した粉末原料の残量が所定値以下の場合に、少なくともその粉末原料を使用する飲料の販売を停止する販売管理手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、販売管理手段により、前記第一計量装置で測定した粉末原料の残量が所定値以下の場合に、少なくともその粉末原料を使用する飲料の販売を停止されることを特徴とする。これにより、キャニスタ内の粉末原料切れによる、飲料の品質を損なうことを防止することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカップミキシング式自動販売機において、前記カップ及び前記カップ内に供給された原料の総重量を測定する第二計量装置を備え、前記第二計量装置は、前記カップを支持する第一支持部材と、前記第一支持部材を第一弾性部材を介して支持する第二支持部材と、前記第二支持部材を第二弾性部材を介して支持するベースとを有し、前記第一弾性部材と前記第二弾性部材は異なる弾性率を有し、前記第一支持部材に接続された可動電極板と、前記ベースに固定された固定電極板によりキャパシタを形成し、前記キャパシタの静電容量を検出することで、前記カップ及び前記カップ内に供給された原料の総重量を測定するよう構成したことを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、前記第一支持部材に接続された可動電極板と前記ベースに固定された固定電極板により、キャパシタが形成され、このキャパシタの静電容量が検出されることで、前記カップ及び前記カップ内に供給された原料の総重量が測定される。この際、第一弾性部材と第二弾性部材は異なる弾性率を有することから、キャパシタの静電容量は、第一支持部材にかかる荷重が小さいときは敏感に、大きいときは鈍感に変化する。これにより、重量の小さい粉末原料と重量の大きい液体原料を共に正確にカップに供給できるとともに、キャニスタ内の残量も把握できる。その結果、誤動作のない確実なサービスが提供でき、かつ、高い品質の飲料を製造できる自動販売機が提供できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の自動販売機１は、第一計量装置３を用いてキャニスタ２内に保存されている粉末原料の残量を測定することを特徴としている。
【００２０】
最初に、図１を参照しながら本実施形態のカップミキシング式自動販売機１（以下、単に「自動販売機１」という。）の構成について説明する。
自動販売機１は、キャニスタ２に蓄積された粉末原料をカップ７に供給し、ポンプ９により液体原料をカップ７に供給し、この２つの原料を攪拌機１０により撹拌して飲料を製造し、ユーザに提供する装置である。
【００２１】
キャニスタ２は、飲料の粉末原料を蓄積・保存する容器であり、容器内の下方に設置されたオーガ５Ａの回転により粉末原料を供給口２Ａから供給するように構成されている。そして、キャニスタ２は、重量を電気的に測定する第一計量装置３の秤量板４２の上に設置され、第一制御回路部１３Ａ（図２参照）に制御されることでキャニスタ２内の粉末原料の残量が常時測定されているとともに、この残量が、キャニスタ２の前面に設置されたインジケータ表示部５０に表示されるように構成されている。また、オーガ５Ａも制御装置１３に制御され、前記第一計量装置３によるキャニスタ２の重量変化を見ながら、適量の粉末原料を供給するように構成されている。これらの第一計量装置３、インジケータ表示部５０、及び制御装置１３の詳細については後述する。
【００２２】
なお、自動販売機１では、通常複数種類の飲料を提供することから、飲料の種類に応じて複数のキャニスタ２が並べて備えられている。また、キャニスタ２、オーガ５Ａが特許請求の範囲にいう粉末供給装置に相当する。
供給口２Ａの下方には原料一時保留装置４が備えられている。図示はしないが、原料一時保留装置４は、キャニスタ２とは別の支持体により支持されていることで、原料一時保留装置４内に入った粉末原料の重量は、第一計量装置３で測定される重量には含まれないようになっている。
【００２３】
カップ７は、粉末原料及び液体原料を混合する混合容器を兼ねる、飲料の提供容器である。カップ７は、複数のカップ７を蓄積しているカップサーバ１１からカップベース６に投下される。カップベース６は、図示しない搬送レール等を備えた搬送手段により縦横に移動可能に支持されている。そして、製造される飲料の種類に応じてカップ７に供給される粉末原料も異なることから、カップベース６は、粉末原料が供給される原料一時保留装置４の下方や、ポンプ９から液体原料が供給されるノズル９Ａの下方へとカップ７を移動できるように制御されている。
【００２４】
ポンプ９は、図示しない液体原料のタンクから液体原料を汲み上げてカップ７へ供給するように構成されている。供給される液体原料は、飲料に応じ、水、湯、炭酸水、酒類、アルコール、酢、オイル等、特に制限は無く、液体原料の種類が異なる場合には、味の混入を防ぐため、液体原料ごとに別のポンプ９やノズル９Ａを設けることもできる。なお、ポンプ９は特許請求の範囲にいう液体供給装置に相当する。
【００２５】
次に、請求項１に記載されている本発明の特徴を示す第一計量装置３について図２を参照しながら詳細に説明する。なお、図２は第一計量装置３の構成図である。
（第一計量装置３の構成）
図２に示すように、第一計量装置３は、外部から受ける荷重の変化により静電容量が変化するキャパシタを形成する第一静電容量センサ部４１と、電気回路等から構成される第一制御回路部１３Ａ、及び、設定手段としても機能するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１３Ｃとを含んで構成されている。
【００２６】
図２に示すように、第一静電容量センサ部４１は、キャニスタ２の下部に取り付けられている秤量板４２と、複数のスプリング４３Ｂにより秤量板４２を上下方向に移動可能に支持するキャニスタベース板４４を有している。この第一静電容量センサ部４１は、秤量板４２の下面に固定された可動電極板４２Ａとキャニスタベース板４４に固定された固定電極板４４Ａで空気を誘電体とするキャパシタを形成している。
【００２７】
キャニスタベース板４４には、四隅に支柱４３Ａが立設され、支柱４３Ａで秤量板４２を上下にスライド移動可能にガイドしている。支柱４３Ａにはそれぞれコイル状のスプリング４３Ｂが外嵌され、スプリング４３Ｂによりキャニスタ２の重量を受けた秤量板４２を支持している。
【００２８】
本実施形態において、スプリング４３Ｂのバネ定数（弾性率）は、キャニスタ全体の重量が測定できるように設定されている。
第一計量装置３の特性は、キャニスタ２の重量が変化、つまり、秤量板４２にかかる荷重が変化して、秤量板４２とキャニスタベース板４４との間の距離が変化すると、両電極板４２Ａ、４４Ａより形成されるキャパシタの静電容量は、電極間距離に基づいて非線形的に変化する。これは、両電極板４２Ａ、４４Ａの面積が一定の場合に、キャパシタの静電容量が電極間距離に反比例することによる。
そのため、第一計量装置３ではキャパシタの静電容量を発振周波数として換算することで、重量と発振周波数の関係を、線形性を有する特性に変換している。
【００２９】
次に、第一計量装置３の第一制御回路部１３Ａについて説明する。
図２に示すように、第一制御回路部１３Ａは、第一静電容量センサ部４１で測定された静電容量データを残量データに変換する第一質量演算部４５と、大気の温度や、湿度等の変化が測定結果に及ぼす影響を低減するためのキャリブレーション回路４５Ｂを含んで構成されている。
【００３０】
また、第一制御回路部１３Ａは、第一質量演算部４５で求めた重量を元に外部装置を制御する部分として、オーガ駆動部５を制御するオーガ駆動制御部４６、販売停止表示部４９に通知して販売停止ボタンを制御する販売管理部４７、及び、インジケータ表示部５０にデータを送りキャニスタ内の粉末原料の残量表示を制御するインジケータ制御部４８を含んで構成されている。
【００３１】
第一質量演算部４５は、第一静電容量センサ部４１で測定されたキャニスタ２内の粉末原料の残量を示す静電容量データを、線形性を有する重量―周波数特性を用いて残量データに変換する。このデータ変換に関しては、後に第二の実施形態で詳しく説明する。この変換されたキャニスタ２の残量データは第一質量演算部４５内に記録される。
オーガ駆動制御部４６は、第一質量演算部４５で演算されたキャニスタ２の残量データを受け取り、前回の供給時に第一質量演算部４５内に記録された残量データとの差分を演算し、カップ７へ供給された粉末原料の供給データを求め、この供給データとあらかじめＣＰＵ１３Ｃに設定されている各飲料に応じた粉末原料のカップ７への供給量の設定値との比較を行ない、この供給データが設定値に達すると、オーガ駆動部５に粉末原料の供給の停止を通知し、粉末原料の供給を停止させるように構成されている。
【００３２】
販売管理部４７は、第一質量演算部４５で演算されたキャニスタ２の残量データと、あらかじめＣＰＵ１３Ｃに記録されている各粉末原料の最低残量との比較を行ない、重量データが最低残量以下の場合、残量の不足した原料に対する飲料の販売停止を行うように、販売停止表示部４９に通知する。販売停止表示部４９は、販売管理部４７の指令により各原料に応じた飲料又はミルクや砂糖等の原料に対応する販売停止ボタンの点灯によりユーザに販売停止を通知するとともに、ボタンを無効にして、その飲料の製造販売がされないように構成されている。ここにおいての販売管理部４７が、特許請求の範囲に記載の販売管理手段に相当する。
【００３３】
インジケータ制御部４８は、第一質量演算部４５で演算されたキャニスタ２の残量データを受け取り、インジケータ表示部５０に通知する。インジケータ表示部５０は、インジケータ制御部４８の指令に応じ粉末原料の残量を示すインジケータを表示させるように構成されている。ここにおいてのインジケータ表示部５０が、特許請求の範囲に記載の残量を示すインジケータに相当する。
【００３４】
（第一の実施形態の動作の説明）
この第一計量装置３を使用して行われるデータ処理について、カフェオレを製造する場合を例にとり、以下に具体的に説明する。
まず最初に、ユーザの選択に従って、図１に示すカップサーバ１１からカップベース６の上にカップ７が投下される。カップベース６にカップ７が載置されると、搬送手段は、カップ７をコーヒーの粉末原料(パウダ)が収容されたキャニスタ２に接続された原料一時保留装置４の下方に移動させる。
【００３５】
この状態で、オーガ５Ａが駆動して、第一計量装置３でキャニスタの重量を測定しながらコーヒーパウダをカップ７内に供給する。この際、第一計量装置３は、第一静電容量センサ部４１で測定されたキャニスタ２内の重量を測定した静電容量データから、第一制御回路部１３Ａ内の第一質量演算部４５で残量データに換算し、換算された残量データから第一制御回路部１３Ａ内のオーガ駆動制御部４６でカップ７内に供給した粉末原料の供給データを演算する。
【００３６】
オーガ駆動制御部４６は、ＣＰＵ１３Ｃに記録されているコーヒーパウダの供給量を規定した設定値を取り込んで、この設定値と第一計量装置３で測定された供給データとを比較する。設定値よりも供給データが小さい場合は、コーヒーパウダの供給量が必要量に満たないと判定し、オーガ駆動制御部４６はオーガ５Ａの駆動命令をオーガ駆動部５（図２参照）に出力する。一方、設定値と供給データが一致したら、オーガ駆動制御部４６はオーガ５Ａの停止命令をオーガ駆動部５に出力する。
【００３７】
このようにして、コーヒーパウダを必要量だけカップ７に供給したら、搬送手段が駆動され、次の原料の供給位置にカップ７を搬送する。例えば、砂糖入りのカフェオレの場合、搬送手段はミルクパウダが保管されているキャニスタ２、及び、砂糖パウダが保管されているキャニスタ２に接続された原料一時保留装置４の下方まで順番に搬送する。
【００３８】
この際、各原料のキャニスタ２から原料一時保留装置４への供給はカップ７が、次工程である粉末原料のキャニスタ２の原料一時保留装置４の下方に搬送された後に行うのではなく、コーヒーパウダを測定しカップ７に供給するのと同時に、ミルクパウダ及び砂糖パウダ等の原料もコーヒーパウダの場合と同様に、各キャニスタに備えた第一計量装置３で測定を行ない、各キャニスタの供給口２Ａに取り付けられている原料一時保留装置４内に供給する。搬送手段がカップ７を各原料のキャニスタ２の原料一時保留装置４の下方にカップ７を搬送した後、原料一時保留装置４の供給口に取り付けてある開閉口が開き、各原料がカップ７へ供給される。
【００３９】
例えば、次にミルクパウダを供給する工程では、コーヒーパウダを必要量だけカップ７に供給した後、搬送手段が駆動され、ミルクパウダが保管されているキャニスタ２に取り付けられた原料一時保留装置４の下方まで搬送する。カップ７が搬送されると、既に測定されたミルクパウダが保留されている原料一時保留装置４内の供給口に取り付けてある開閉口が開き、ミルクパウダがカップ７に供給される。砂糖パウダも同様に供給される。
【００４０】
さらに、液体原料、例えば温水を注入する工程では、搬送手段はカップ７をポンプ９のノズル９Ａの下端位置まで搬送する。ポンプ９からカップ７に注入された水分量が設定値に達すると、ポンプ９からの注水が停止される。そして、コーヒーパウダ、ミルクパウダ、砂糖及び温水が攪拌機１０で攪拌された後に、カップ７内で製造された砂糖入りカフェオレがユーザに提供される。
【００４１】
また、粉末原料の供給を行う際に、第一計量装置３は、第一静電容量センサ部４１で測定されたキャニスタ２内の粉末原料の残量を測定した静電容量データから、第一制御回路部１３Ａ内の第一質量演算部４５で残量データに換算した値を記録する。そして、インジケータ制御部４８は記録された残量データをインジケータ表示部５０に出力し、インジケータ表示部５０で受け取った残量データが表示される。
【００４２】
さらに、第一計量装置３は、販売管理部４７であらかじめＣＰＵ１３Ｃに記録されているキャニスタ２内の粉末原料の最低残量を規定した設定値を取り込んで、この設定値と第一計量装置３で測定された残量データとを比較する。設定値と残量データが一致したら、販売管理部４７は販売停止命令を販売停止表示部４９に出力し、販売停止表示部４９は販売停止ボタンを点灯し、ユーザの指定した飲料の提供を停止する。
【００４３】
なお、ここでは、インジケータ表示部５０をキャニスタ２の前側面に取り付けられているとしたが、自動販売機の内部扉の前面に、キャニスタ２ごとにインジケータ表示部５０を取り付けることも可能である。
さらに、インジケータ表示部５０は、図２に示したような表示方法以外にも、残量を示す数字を使用してディジタル表示することも可能である。また、キャニスタ２ごとに設定された最低残量を表示することも可能である。
【００４４】
このように、キャニスタの重量を第一計量装置で測定することで、供給量を測定しながら粉末原料を供給することができるため、原料の固着による不均一な供給を検出でき、原料一時保留装置に複数の粉末原料を同時に測定しながら一時保留して供給するため、迅速で正確な粉末原料の供給が可能となる。
また、原料が残量不足の飲料は販売停止されるため、誤って原料の不足している飲料を販売することを未然に防ぐことができる。
さらに、インジケータの表示により、複数のキャニスタ内の粉末原料の残量が一度に把握でき粉末原料の管理が容易になる。
従って、第一計量装置３を備えるカップミキシング式自動販売機１は、ユーザの選択した飲料を迅速で確実に提供することができる。
【００４５】
（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態について図を参照しながら詳細に説明する。
図４は第二計量装置６の構成図であり、図５は第二計量装置６の分解斜視図である。図６は計量時の第二静電容量センサ部１２の正面図である。図７、図８、図９は計量装置の特性を示すグラフである。
なお、第一の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
本実施形態におけるカップミキシング式自動販売機１は、第一の実施形態に加えて第二計量装置６を備えることで、カップ７への粉末原料の供給量及びキャニスタ内の粉末原料の質量がより正確に測定できることを特徴とする。
【００４６】
（第二計量装置６の構成）
図４に示すように、第二計量装置６は、外部から受ける荷重の変化により静電容量が変化するキャパシタを形成する第二静電容量センサ部１２と、電気回路等から構成される第二制御回路部１３Ｂ、及び、設定手段としても機能するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１３Ｃとを含んで構成されている。
【００４７】
図４に示すように、第二静電容量センサ部１２は、カップ７を載置する秤量皿１４と、スプリング１５Ａにより秤量皿１４を上下方向に移動可能に支持する可動板１６と、可動板１６をスプリング１５Ｂにより上下方向に移動可能に支持するベース１７を有している。この第二静電容量センサ部１２は、秤量皿１４に固定される可動電極板１８とベース１７に固定される固定電極板１９で空気を誘電体とするキャパシタを形成している。なお、秤量皿１４、可動板１６が、特許請求の範囲の第一支持部材、第二支持部材にそれぞれ相当する。また、スプリング１５Ａ、スプリング１５Ｂが、特許請求の範囲に記載の第一弾性部材、第二弾性部材にそれぞれ相当する。
【００４８】
秤量皿１４は、四隅に貫通孔２０が穿孔された板状の部材である。この秤量皿１４の下面には図示しない固定ねじで可動電極板１８と、ストッパ１４Ａが固定されている。可動電極板１８は、所定面積を有する平板１８Ａと、平板１８Ａを秤量皿１４から所定距離だけ離間して固定させるための脚部１８Ｂを有している。ストッパ１４Ａは、秤量皿１４の下降量を制御する際に用いられる。ストッパ１４Ａの下端と可動板１６までの距離が、秤量皿１４が下降可能な距離になる。
【００４９】
可動板１６は、秤量皿１４の貫通孔２０の位置に穿設位置に対応する位置に支柱２１が立設する底部２２を有し、底部２２の両端は側壁２３を介してフランジ２４を有し、全体として正面視で凹形状になっている。可動板１６は、コイル状のスプリング１５Ａを外嵌させた支柱２１を秤量皿１４の貫通孔２０に挿入させることで、秤量皿１４を上下方向に移動可能にするために二分割されており、フランジ２４にはベース１７から立設する支柱２５を挿入するための貫通孔２６が穿孔されている。
【００５０】
ベース１７は、可動板１６の貫通孔２６の穿設位置に対応する位置に支柱２５が立設され、支柱２５の間にはスペーサ２７が設けられている。また、支柱２５にはコイル状のスプリング１５Ｂが外嵌され、支柱２５を貫通孔２６に挿入させることで、可動板１６を上下移動可能に支持している。ここで、固定電極板１９は、所定の面積を有する平板部１９Ａと、平板部１９Ａの両端から延びる腕部１９Ｂとから構成されている。この腕部１９Ｂが、図示しない固定ねじで前記したスペーサ２７に固定されている。
【００５１】
本実施形態において、スプリング１５Ｂのバネ定数（弾性率）は、スプリング１５Ａのバネ定数に比べて十分に大きく設定されている。従って、カップ７の重量が小さい場合、つまり、秤量皿１４がカップ７から受ける荷重が小さい場合は、図６（ａ）に示すように、スプリング１５Ｂは剛体として振る舞い、スプリング１５Ａのみが縮んで、白矢印のように秤量皿１４のみが下降する。一方、カップ７の重量が充分に大きい場合、つまり、秤量皿１４がカップ７から受ける荷重が充分に大きい場合は、図６（ｂ）に示すようにスプリング１５Ａは縮んだ状態で剛体として振る舞い、スプリング１５Ｂのみ縮んで、黒矢印のように秤量皿１４及び可動板１６が下降する。
【００５２】
例えば、スプリング１５Ｂのバネ定数をスプリング１５Ａの１０倍とし、可動電極板１８から固定電極板１９までの距離の最大変位を５ｍｍに設定した場合のカップ７の重量と、電極間距離の関係を図７に示す。図７によると、第二計量装置６の特性は、カップ７の重量が小さい領域においては、バネ定数の小さいスプリング１５Ａによる電極間距離とカップ７の重量の関係を示す直線L１に従い、カップ７の重量が０．１５Kg以上の領域においてはスプリング１５Bのバネ定数による電極間距離とカップ７の重量の関係を示す直線Ｌ２に従っていることがわかる。
【００５３】
従来のように、一つのバネ定数のみから計量装置を構成した場合は、直線Ｌ１又は直線Ｌ２のどちらか一方の電極間距離―重量特性に従って測定が行われる。直線Ｌ１のみに従う場合は、１Ｋｇ近い重量を計量するためには膨大な長さのスプリングが必要になってしまう。一方、直線Ｌ２のみに従う場合は、０．１Ｋｇ未満の重量を高精度に計量することができない。これに対して、本実施形態の第二計量装置６によれば、広い範囲が、高精度に行えることがわかる。
【００５４】
ここで、カップ７の重量が変化、つまり、秤量皿１４にかかる荷重が変化して、可動電極板１８と固定電極板１９との間の距離が変化すると、両電極板１８、１９により形成されるキャパシタの静電容量は、図８に示すように変化する。これは、両電極板１８、１９の面積が一定の場合に、キャパシタの静電容量が電極間距離に反比例することによる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、キャパシタの静電容量の変化を周波数変化として測定している。これは、キャパシタの静電容量の変化を、時間をパラメータとして取得すると、得られるデータは非線形性が高く、非線形領域において測定を行うと、対数変換や、直線近似などを行う必要があるので、複雑な回路や処理が要求されるからである。また、線形性の高い領域では充分な分解能力が得られないという問題も生じる。これに対して、静電容量の変化を、発振周波数変化をパラメータとして測定すると、重量と発振周波数変化の関係は、図９の重量―周波数特性に示すようにスプリング１５Ａに基づく直線Ｌ３と、スプリング１５Ｂに基づく直線Ｌ４からなる線形性を有する特性が得られる。図９によると重量の小さい領域においても高い分解能を有していることがわかる。
【００５６】
次に、第二計量装置６の第二制御回路部１３Ｂについて説明する。
図４に示すように、第二制御回路部１３Ｂは、第二静電容量センサ部１２の静電容量の変化を重量変化に変換する第二質量演算部３１と、大気の温度や、湿度等の変化が測定結果に及ぼす影響を低減するためのキャリブレーション回路部３２を含んで構成されている。
【００５７】
第二質量演算部３１は、第二静電容量センサ部１２のキャパシタが回路定数として組み込まれている発振周波数回路３３を有している。従って、発振周波数回路３３は、キャパシタの静電容量に応じて、所定周波数のパルス信号を増幅回路３４に出力する。増幅回路３４は、タイミング回路３５が発生するタイミングに従って、取得したパルス信号のパルス幅を増幅させる。パルス幅が増幅されたパルス信号は、カウント回路３６と、ラッチ回路３７に入力される。カウント回路３６は、クロック回路３８で発生させたクロックを単位時間として、増幅されたパルス幅を、周波数をパラメータとして計数する。一方、ラッチ回路３７はカウント回路３６によって、計数された値をデータとして保持し、パルス幅の終端を検知し、計数データの保持やカウント回路３６に初期データをセットするためのパルスを発生させるためにも用いられる。
【００５８】
そして、カウント回路３６で計数されたパルス幅は、ラッチ回路３７に取り込まれて保持される。ラッチ回路３７に保持されているパルス幅の計数値は、比較手段である比較回路３９において、ＣＰＵ１３Ｃに記録されている設定値との比較に用いられる。ここで、ＣＰＵ１３Ｃに記録されている設定値とは、飲料の種類ごと、原料等の供給の各段階ごとに設定された重量をデータ化したものである
【００５９】
比較回路３９は、ラッチ回路３７に保持されている計数値と、ＣＰＵ１３Ｃから入力される設定値を比較し、比較結果をゲート回路４０に送る。ゲート回路４０は、比較結果を、オーガ５Ａのオーガ駆動部５や、不図示のディスプレイ等に出力する。
また、キャリブレーション回路部３２は、ＣＰＵ１３Ｃからの指示を受けて、第二質量演算部３１内のタイミング回路部３５が発生させるタイミングに合わせて、キャリブレーションを行い、その結果を計数する初期データとしカウント回路３６に出力する。例えば、発振周波数回路３３の周波数が、通常時で負荷がかかっていない状態において１６ｋＨｚであるのに対して、環境の影響等により１５ｋＨｚになっている場合には、キャリブレーション回路３２は、カウント回路３６で周波数を計数する際の基準となる周波数にキャリブレーションをかける。なお、キャリブレーション回路部３２がキャリブレーションを行うタイミングは、ＣＰＵ１３Ｃから指示を受ける替わりに、ユーザが飲料の製造開始を指示するプッシュボタンを操作するタイミングにすることも可能である。
【００６０】
（第二の実施形態の動作の説明）
この第一計量装置３及び第二計量装置６を使用して行われるデータ処理について、コーヒーを製造する場合を例にとり、以下に具体的に説明する。
まず最初に、ユーザの選択に従って、図３に示すカップサーバ１１から第二計量装置６の秤量皿１４の上にカップ７が投下される。このとき第二計量装置６は、カップ７の重量により、図４に示す可動電極板１８と固定電極板１９の電極間距離が広がり、静電容量が変化する。静電容量の変化により、第二制御回路部１３Ｂの発振周波数回路３３が、例えば、カウント回路３６においてパルス幅を計数した値が１１９００であったとすると、ラッチ回路３７は、１０ｋＨｚのパルス信号と、計数値１１９００を保持する。
【００６１】
第二計量装置６にカップ７が載置されたら、搬送手段は、カップ７を第二計量装置６と共にコーヒーの粉末原料(パウダ)が収容されたキャニスタ２に接続された原料一時保留装置４の下方に移動させる。
この状態で、図３に示すキャニスタ２に挿入されたオーガ５Ａが駆動して、コーヒーのパウダがカップ７内に供給され、カップ７及びコーヒーパウダの合計量が、例えば３５ｇになると、図４及び図９から第二計量装置６の第二制御回路部１３Ｂの発振周波数回路３３で発生するパルス信号の周波数が２０ＫＨｚになる。このときのパルス信号のパルス幅をカウント回路３６で計数して得られる値が５９５０であった場合に、この計数値５９５０もラッチ回路３７に保持される。
【００６２】
比較回路３９は、ＣＰＵ１３Ｃに記録されているコーヒーパウダの重量の設定値（周波数の計数値に換算した値）を取り込んで、設定値と計数値を比較する。設定値よりも計数値が小さい場合は、コーヒーパウダの供給量が、必要量に満たないと判定し、オーガ５Ａの駆動命令をゲート回路４０を介してオーガ駆動部５（図３参照）に出力する。一方、設定値と計数値が一致したら、オーガ５Ａの停止命令をオーガ駆動部５に出力する。
この時、第一の実施形態と同様に、第一計量装置３はキャニスタ２内のコーヒーパウダの残量を測定しながら供給を行なう。この時、第一計量装置３は、販売管理部４７であらかじめＣＰＵ１３Ｃに記録されているキャニスタ２内の粉末原料の最低残量を規定した設定値を取り込んで、この設定値と第一計量装置３で測定された残量データとを比較する。設定値と残量データが一致したら、販売管理部４７は販売停止命令を販売停止表示部４９に出力し、販売停止表示部４９は販売停止ボタンを点灯し、ユーザの指定した飲料の提供を停止する。
【００６３】
このようにして、コーヒーパウダを必要量だけカップ７に供給したら、図３の搬送手段が駆動して、次の原料等の供給位置にカップ７を搬送する。例えば、次工程が水分（温水）の注入である場合は、搬送手段はカップ７をポンプ９のノズル９Ａの下端位置まで搬送する。この位置においてカップ７に水分が注がれて、カップ７の重量が例えば１１０ｇになったとする。この重量に相当するパルス信号の周波数は図９から６０ｋＨｚであり、カウント回路３６で計数したパルス幅をカウント回路３６で計数して得られる値が１９８３であったとすると、この計数値１９８３がラッチ回路３７に保持される。
【００６４】
そして、比較回路３９は、この計数値である１９８３と、ＣＰＵ１３Ｃから取得した水分量の設定値（周波数の計数値に換算した値）を比較する。設定値よりも計数値が小さい場合は、ポンプ９からカップ７に注入された水分量が設定値に満たないことを意味しているので、ポンプ９は、水分の注入を継続する。そして、計数値と設定値が一致したら、ポンプ９からカップ７に注入された水分量が設定値に達したとみなされ、ポンプ９からの注水が停止される。そして、カップ７は、コーヒーのパウダと温水が攪拌機１０で攪拌された後にユーザに提供される。
【００６５】
この自動販売機１においてオレンジジュース等の飲料を製造する場合は、コーヒーパウダの替わりにシロップが供給される。シロップの供給量は第二計量装置６の測定結果がシロップのキャニスタ２に接続されたノズルの開閉時間にフィードバックされる。炭酸水からなる飲料の場合は、水の替わりに炭酸水が注入される。
また、自動販売機１がミルを有する場合は、第二計量装置６の測定結果が、ミルで挽いたコーヒー豆からコーヒーを抽出する際にサイフォンに注入される水分量にフィードバックされる。
【００６６】
なお、第一計量装置３及び第二計量装置６の制御回路部のキャリブレーション回路は、飲料の製造ごとにキャリブレーションを行うことが望ましい。
このように、第二計量装置にバネ定数の異なるスプリング１５Ａとスプリング１５Ｂを用いることで、１ｇから１００ｇを越える広い領域において精度良く、測定を行うことが可能になる。特に、飲料の自動販売機１のように、高品質の飲料を製造するために少量の原料の供給量を精度良く制御する必要がある場合に好適である。
また、第二計量装置６における測定結果を、オーガ５Ａの回転量や、ポンプ９の駆動時間等にフィードバックすることで、精度よく原料等を供給することが可能になる。
【００６７】
従って、第一計量装置３及び第二計量装置６を備える自動販売機１は、ユーザの嗜好にあった飲料を確実に提供することができる。なお、このような第一計量装置３及び第二計量装置６の測定結果に基づいて原料の供給量を制御するために用いられる手段としては、オーガ以外にもシャッタの開閉等、公知の技術を利用することができる。
さらに詳しくいうと、自動販売機１は、第二計量装置を備えているため各原料の供給量(使用量)等を、供給ごとに実際のカップ７の重量変化として測定することで確認することができ、原料一時保留装置４の開口部のつまりや、原料等の不足を確実に、かつ、迅速に検知することが可能になる。そのため、常に製造する飲料の品質向上をもたらすことができる。なお、カップ７の重量が設定値に到達するまでに要する時間を測定することで異常の発生を検知したり、未然に防止することも可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明によれば次のような顕著な効果を奏する。
本発明の請求項１に係る発明によれば、粉末原料と前記液体原料とがカップ内で製造され、この飲料が製造される際に、キャニスタ内に保管されている粉末原料の残量が第一計量装置で測定される。これにより、キャニスタ内の粉末原料の残量が実測値で測定できる。
【００６９】
また、本発明の請求項２に係る発明によれば、第一計量装置で測定した粉末原料の残量がインジケータでレベル表示される。このため、ひとめで正確な粉末原料の残量がわかる。
【００７０】
さらに、本発明の請求項３に係る発明によれば、販売管理手段により、第一計量装置で測定した粉末原料の残量が所定値以下の場合に、少なくともその粉末原料を使用する飲料の販売が停止される。これにより、キャニスタ内の粉末原料切れによる、飲料の品質を損なうことを防止することができる。
【００７１】
そして、本発明の請求項４に係る発明によれば、弾性率の異なる第一弾性部材と第二弾性部材の収縮による静電容量の変化で荷重を測定する計量装置に有し、かつ、原料を保管するキャニスタの荷重を測定する計量装置を有することで、広い範囲において精度の高い測定が可能となる。また、キャニスタ内の残量も把握できる。そのため、誤動作の少ない確実なサービスが提供でき、かつ、高品質な飲料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態におけるカップミキシング式自動販売機の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における第一計量装置の構成図である。
【図３】本発明の第二の実施形態におけるカップミキシング式自動販売機の概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態における第二計量装置の構成図である。
【図５】第二計量装置の分解斜視図である。
【図６】（ａ）は第二計量装置の静電容量センサ部の正面図であり、（ｂ）は第二計量装置の測定時の静電容量センサ部の正面図である。
【図７】第二計量装置における電極間距離―重量の特性を示すグラフである。
【図８】第二計量装置における重量―静電容量特性を示すグラフである。
【図９】第二計量装置で測定した重量―周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１      カップミキシング式自動販売機
２      キャニスタ
３      第一計量装置
４      原料一時保留装置
５      オーガ駆動部
６      第二計量装置（カップベース）
７      カップ
８      搬送手段
９      ポンプ
１０    攪拌機
１１    カップサーバ
１３    制御装置
１４    秤量皿
【図１】
0003828786.tif 000002
【図２】
0003828786.tif 000003
【図３】
0003828786.tif 000004
【図４】
0003828786.tif 000005
【図５】
0003828786.tif 000006
【図６】
0003828786.tif 000007
【図７】
0003828786.tif 000008
【図８】
0003828786.tif 000009
【図９】
0003828786.tif 000010