JP2017202044A - 飲料抽出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エアポンプ等の動力源を用いることなく飲料原料と湯との撹拌を良好に行うこと。
【解決手段】下面開口２１が底部２２により閉塞されたシリンダ２０と、複数の貫通孔３１ａが形成され、側面がシリンダ２０の内面に接した状態で底部２２に近接離反する態様で移動可能な円板状のメッシュ部材３１とを備え、上面開口２３を通じて投入されたコーヒー原料と湯とからメッシュ部材３１の移動により飲料を抽出し、抽出した飲料を底部２２に接続された抽出経路５０を通じて吐出する飲料抽出装置１０であって、抽出経路５０に開閉可能に設けられ、開となる場合には抽出経路５０を飲料が通過することを許容し、閉となる場合には抽出経路５０を飲料が通過することを規制する抽出弁５１と、開始指令が与えられた場合に、抽出弁５１を閉とさせつつメッシュ部材３１を中間位置に配置させ、メッシュ部材３１の上面にコーヒー原料及び湯が投入された場合に、メッシュ部材３１を底部２２に近接するよう移動させる制御部６０を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料抽出装置に関し、より詳細には、例えば飲料サーバーやカップ式飲料自動販売機等に適用される飲料抽出装置に関するものである。

従来、例えばコーヒーサーバー（飲料サーバー）やカップ式飲料自動販売機等に適用される飲料抽出装置として、シリンダ、フィルタブロック及びシリンダヘッドを備えたものが知られている。

シリンダは、円筒状の形態を成す抽出容器である。フィルタブロックは、フィルタを内蔵し、シリンダの下面開口を開閉するものである。シリンダヘッドは、シリンダの上面開口を開閉するものである。

このような構成を有する飲料抽出装置では、次のようにして飲料を抽出している。フィルタブロックにより下面開口が閉塞されたシリンダに対し、開放された状態の上面開口を通じて飲料原料及び湯がそれぞれ原料供給装置及び湯供給装置から投入される。シリンダの内部に投入された飲料原料及び湯は、フィルタブロックに接続された第１エア供給経路からエアポンプの駆動によりシリンダの内部に供給されるエアにより撹拌される。その後、エアポンプの駆動が停止されて第１エア供給経路からのエアの供給が停止される。

そして、シリンダヘッドによりシリンダの上面開口が閉塞され、該シリンダヘッドに接続された第２エア供給経路からエアポンプの駆動によりシリンダの内部にエアが供給されるとともに、フィルタブロックに接続された抽出経路が開放される。これにより、シリンダの内部の撹拌液は、フィルタブロックのフィルタを介して飲料として抽出され、抽出経路を通過し外部に吐出される（例えば、特許文献１参照）。

特許第４７６０５４９号公報

ところで、上述した飲料抽出装置では、飲料原料と湯との撹拌は、第１エア供給経路からエアポンプの駆動により供給されたエアにより行われており、エアポンプ等の動力源の駆動が必須であった。

本発明は、上記実情に鑑みて、エアポンプ等の動力源を用いることなく飲料原料と湯との撹拌を良好に行うことができる飲料抽出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る飲料抽出装置は、下面開口が底部により閉塞された有底円筒状のシリンダと、複数の貫通孔が形成された円板状を成し、側面が前記シリンダの内面に接した状態で前記底部に近接離反する態様で移動可能なメッシュ部材とを備え、前記シリンダの上面開口を通じて投入された飲料原料と湯とから前記メッシュ部材の移動により飲料を抽出し、抽出した飲料を前記底部に接続された抽出経路を通じて吐出する飲料抽出装置であって、前記抽出経路に開閉可能に設けられ、開となる場合には該抽出経路を飲料が通過することを許容する一方、閉となる場合には該抽出経路を飲料が通過することを規制する抽出弁と、開始指令が与えられた場合に、前記抽出弁を閉とさせつつ前記メッシュ部材を前記底部及び前記上面開口から離隔する中間位置に配置させ、前記メッシュ部材の上面に前記飲料原料及び前記湯が投入された場合に、前記メッシュ部材を前記底部に近接するよう移動させる制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、制御手段が、開始指令が与えられた場合に、抽出弁を閉とさせて抽出経路を飲料が通過することを規制しつつメッシュ部材を底部及び上面開口から離隔する中間位置に配置させ、メッシュ部材の上面に飲料原料及び湯が投入された場合に、メッシュ部材を底部に近接するよう移動させるので、シリンダの内部におけるメッシュ部材の下方の空気を圧縮してエアバブルにして飲料原料と湯とを撹拌させることができる。よって、エアポンプ等の動力源を用いることなく飲料原料と湯との撹拌を良好に行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態である飲料抽出装置を模式的に示す模式図である。 図２は、図１に示した飲料抽出装置の飲料抽出動作の手順を示す説明図である。 図３は、図１に示した飲料抽出装置の飲料抽出動作の手順を示す説明図である。 図４は、図１に示した飲料抽出装置の飲料抽出動作の手順を示す説明図である。 図５は、図１に示した飲料抽出装置の飲料抽出動作の手順を示す説明図である。 図６は、図１に示した飲料抽出装置の飲料抽出動作の手順を示す説明図である。 図７は、図１に示した飲料抽出装置の飲料抽出動作の手順を示す説明図である。 図８は、図１に示した飲料抽出装置の飲料抽出動作の手順を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る飲料抽出装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態である飲料抽出装置を模式的に示す模式図であり、一部を断面で示している。

ここで例示する飲料抽出装置１０は、コーヒーや紅茶等の飲料を提供する飲料サーバーやカップ式飲料自動販売機等に適用されるものであり、ミル１から提供されたコーヒー原料（粉砕豆：飲料原料）と、供給される湯とからコーヒー飲料を抽出するものである。

このような飲料抽出装置１０は、シリンダ２０と、ピストンユニット３０と、カバー部材４０と、抽出経路５０とを備えて構成されている。

シリンダ２０は、下面に形成された下面開口２１が底部２２により閉塞された有底円筒状を成すものである。このようなシリンダ２０は、図示せぬシリンダホルダにより支持されており、軸方向が上下方向に一致している。

ピストンユニット３０は、メッシュ部材３１と、送りナット３２と、送りネジ３３とを備えて構成されている。メッシュ部材３１は、例えば金属材料から構成されたもので、円板状の形態を成している。このメッシュ部材３１は、側面がシリンダ２０の内面に接しており、複数の貫通孔３１ａが上下に貫通する態様で形成されている。

送りナット３２は、上下方向が長手方向となる長尺状部材であり、メッシュ部材３１の下面の中央部分に取付ブロック３４を介して取り付けられている。この送りナット３２は、上面の開口が取付ブロック３４により閉塞された円筒状の形態を成しており、底部２２の中央部分に形成されたナット用孔部２２ａを貫通している。ここで送りナット３２の外径は、ナット用孔部２２ａの内径よりも僅かに小さいものであり、送りナット３２とナット用孔部２２ａとの隙間にはパッキン等が設けられることにより気密性が確保されている。

送りネジ３３は、上下方向が長手方向となる長尺状部材であり、一部が送りナット３２の内部に進入している。この送りネジ３３は、送りナット３２の内部に進入する外側面が該送りナット３２の内側面に螺合している。かかる送りネジ３３は、下端部がピストンモータ３５が連係されている。ピストンモータ３５は、制御部（制御手段）６０から与えられる指令に応じて正逆回転可能に駆動するものである。

よって、上記送りネジ３３は、ピストンモータ３５が正転駆動する場合には、自身の中心軸回りに例えば上方から見て時計回りに回転することにより螺合する送りナット３２を下方に向けて移動させる一方、ピストンモータ３５が逆転駆動する場合には、中心軸回りに例えば上方から見て反時計回りに回転することにより送りナット３２を上方に向けて移動させるものである。

このように送りネジ３３の回転により送りナット３２が上下方向に沿って移動することで、取付ブロック３４を介して該送りナット３２が取り付けられるメッシュ部材３１は、側面がシリンダ２０の内面に接した状態で底部２２に近接離反する態様で移動可能である。

カバー部材４０は、シリンダ２０の上方域に設けられている。このようなカバー部材４０は、下壁部及び左壁部が開口した箱状の形態を成しており、上壁部４１がシリンダ２０の上面開口２３を覆うのに十分な大きさを有している。

このようなカバー部材４０は、カバーモータ４２に連係されている。カバーモータ４２は、制御部６０から与えられる指令に応じて正逆回転可能に駆動するものである。

よって、上記カバー部材４０は、カバーモータ４２が正転駆動する場合には、右方に向けて移動して、図１中の破線で示すようにシリンダ２０の上面開口２３を閉塞する第１位置まで移動する一方、カバーモータ４２が逆転駆動する場合には、左方に向けて移動して、図１中の実線で示すようにシリンダ２０の上面開口２３を開放する第２位置まで移動するものである。つまり、カバー部材４０は、上面開口２３を閉塞する第１位置と該上面開口２３を開放する第２位置との間で移動可能に設けられている。

上記カバー部材４０は、スクレーパ部４３及び供給経路４４を有している。スクレーパ部４３は、カバー部材４０の右壁部により構成されている。このスクレーパ部４３は、カバー部材４０が第１位置と第２位置との間で移動する際に、下端部がシリンダ２０の上面に摺接するようその上下寸法が決められている。

供給経路４４は、カバー部材４０の上壁部４１に接続されており、図示せぬ湯タンクから供給される湯を通過させるものである。この供給経路４４には、供給弁４５が設けられている。供給弁４５は、制御部６０から与えられる指令に応じて開閉する弁体であり、開となる場合には、供給経路４４を湯が通過することを許容する一方、閉となる場合には、供給経路４４を湯が通過することを規制するものである。

抽出経路５０は、底部２２に設けられた図示せぬ抽出孔を貫通する態様で該底部２２に接続されている。この抽出経路５０は、シリンダ２０の内部で抽出されたコーヒー飲料を通過させて飲料容器２（図８参照）に吐出するものである。この抽出経路５０には、抽出弁５１及び圧力センサ５２が設けられている。

抽出弁５１は、制御部６０から与えられる指令に応じて開閉する弁体であり、開となる場合には、抽出経路５０をコーヒー飲料が通過することを許容する一方、閉となる場合には、抽出経路５０をコーヒー飲料が通過することを規制するものである。

圧力センサ５２は、抽出弁５１よりも上流側に設けられている。この圧力センサ５２は、シリンダ２０の内部におけるメッシュ部材３１の下部の圧力を検知するものである。この圧力センサ５２は、検知した圧力を圧力信号として制御部６０に与えるものである。

上述したような構成を有する飲料抽出装置１０の抽出動作、すなわち飲料抽出方法について以下に説明する。

待機状態においては、図２に示すように、メッシュ部材３１がシリンダ２０の上面と同等の高さレベルの上死点位置に配置されて上面開口２３を閉成するとともに、カバー部材４０が第１位置に配置される。また、供給弁４５及び抽出弁５１はともに閉となっている。

上記待機状態から開始指令が与えられた場合、制御部６０は、ピストンモータ３５に駆動指令を与えて該ピストンモータ３５を正転駆動させる。これにより、送りネジ３３が上方から見て時計回りに回転することでメッシュ部材３１が送りナット３２とともに下方に移動する。そして、メッシュ部材３１が底部２２及び上面開口２３から離隔する中間位置まで移動した場合に、制御部６０はピストンモータ３５に駆動停止指令を与える。この結果、メッシュ部材３１は、図３に示すように、中間位置に配置される。

また制御部６０は、上記ピストンモータ３５に対する駆動指令と並行して、カバーモータ４２に駆動指令を与えて該カバーモータ４２を逆転駆動させる。これにより、カバー部材４０は、第１位置から左方に向けて移動する。そして、カバー部材４０が第２位置まで移動した場合に、制御部６０はカバーモータ４２に駆動停止指令を与える。この結果、カバー部材４０は、図３に示すように、第２位置に配置される。このようにしてシリンダ２０の上面開口２３は開放され、ミル１からのコーヒー原料の投入待ちとなる。

ミル１よりコーヒー原料がシリンダ２０の内部に投入されると、これらコーヒー原料はメッシュ部材３１の上面に堆積する。ミル１からのコーヒー原料の投入が終了すると、制御部６０は、カバーモータ４２に駆動指令を与えて該カバーモータ４２を正転駆動させる。これにより、カバー部材４０は、第２位置から右方に向けて移動する。そして、カバー部材４０が第１位置まで移動した場合に、制御部６０はカバーモータ４２に駆動停止指令を与える。この結果、カバー部材４０は、図４に示すように、第１位置に配置される。この場合、シリンダ２０の上面開口２３は、カバー部材４０により閉塞される。

カバー部材４０が第１位置に配置された後、制御部６０は、供給弁４５に開指令を与えて該供給弁４５を開にさせる。これにより、湯タンクからの湯が供給経路４４を通過してシリンダ２０に投入される。供給弁４５の開時間が予め決められた時間に達すると、制御部６０は、供給弁４５に閉指令を与えて該供給弁４５に閉にさせる。これにより、シリンダ２０には、所定量の湯が投入されたことになる（以上、投入工程）。

このように投入工程においてコーヒー原料及び湯が投入されたシリンダ２０の内部においては、抽出弁５１が閉とされていることにより、中間位置のメッシュ部材３１の下部に空気が滞留することになる。

かかる投入工程の後、制御部６０は、ピストンモータ３５に駆動指令を与えて該ピストンモータ３５を正転駆動させる。これにより、送りネジ３３が上方から見て時計回りに回転することでメッシュ部材３１が送りナット３２とともに下方に移動する。このようにメッシュ部材３１が下方に移動する結果、シリンダ２０の内部におけるメッシュ部材３１の下方の圧力が上昇して正圧となる。

そして、メッシュ部材３１の下方の正圧の空気が該メッシュ部材３１の貫通孔３１ａを通過してエアバブルＡＢが生じ、かかるエアバブルＡＢによりコーヒー原料と湯との撹拌が行われる（撹拌工程）。このようなコーヒー原料と湯との撹拌は、メッシュ部材３１が底部２２に最も近接する下死点位置に至るまで行われる。

ところで、シリンダ２０の内部におけるメッシュ部材３１の下方の圧力は圧力センサ５２により検知され、その検知結果が圧力信号として制御部６０に与えられる。よって、制御部６０は、圧力センサ５２から与えられる圧力値（圧力結果）が予め設定された所定圧力値となるようにピストンモータ３５をＰＷＭ制御してもよい。

図５に示すように、メッシュ部材３１が下死点位置に達した場合、制御部６０はピストンモータ３５に駆動停止指令を与える。その後、制御部６０は、ピストンモータ３５に駆動停止指令を与えてから所定時間が経過するまでメッシュ部材３１を下死点位置に待機させる（静置工程）。

これにより、コーヒー原料と湯との撹拌後のコーヒー原料がメッシュ部材３１の上面に沈殿して沈殿物Ｄとなり、図５に拡大して示すように、メッシュ部材３１の上面に微粉状のコーヒー原料（以下、微粉状原料ともいう）Ｄ１が沈殿し、その微粉状原料Ｄ１の上部に該微粉状原料Ｄ１よりも径が大きいコーヒー原料（以下、粉状原料ともいう）Ｄ２が沈殿する。

かかる静置工程の後、制御部６０は、ピストンモータ３５に駆動指令を与えて該ピストンモータ３５を逆転駆動させる。これにより、送りネジ３３が上方から見て反時計回りに回転することでメッシュ部材３１が送りナット３２とともに上方に移動する。

このようにメッシュ部材３１が上方に移動する結果、図６に示すように、コーヒー原料と湯との撹拌液が貫通孔３１ａを通過して、メッシュ部材３１の下方にコーヒー飲料を抽出させることができる（抽出工程）。

この場合において、撹拌液は、メッシュ部材３１の沈殿物を通過するので、抽出されたコーヒー飲料は濾過されたものとなる。また、制御部６０は、圧力センサ５２から与えられる圧力値（圧力結果）が予め設定された所定圧力値となるようにピストンモータ３５をＰＷＭ制御することが好ましい。

そして、図７に示すようにメッシュ部材３１が上死点位置に達した場合、制御部６０はピストンモータ３５に駆動停止指令を与えることで抽出工程を終了する。このとき、メッシュ部材３１の上面に抽出滓Ｋが載置されている。

このようにして抽出工程が終了した後、制御部６０は、カバーモータ４２に駆動指令を与えて該カバーモータ４２を逆転駆動させる。これにより、カバー部材４０は、第１位置から左方に向けて移動する。この場合、カバー部材４０のスクレーパ部４３が上死点位置のメッシュ部材３１の上面に摺接することで、メッシュ部材３１の上面に載置された抽出滓Ｋを掻き取り、図８に示すように、シリンダ２０の左方側に配置された滓容器３に抽出滓Ｋを収容させることができる。このようにしてカバー部材４０が第２位置まで移動した場合に、制御部６０はカバーモータ４２に駆動停止指令を与える（除去工程）。

また制御部６０は、上記カバーモータ４２に対する駆動指令と並行して、抽出弁５１に開指令を与える。これにより抽出弁５１が開となり、シリンダ２０に貯留されたコーヒー飲料が抽出経路５０を通過して、飲料容器２に吐出される（吐出工程）。

このようにして飲料容器２に所定量のコーヒー飲料が吐出されることで、利用者にコーヒー飲料が提供されることとなる。

このようにして吐出工程を終了した後、制御部６０は、抽出弁５１に閉指令を与えるとともにカバーモータ４２に駆動指令を与えて該カバーモータ４２を正転駆動させる。これにより、カバー部材４０は、第１位置に配置され、上述した待機状態に戻る。

以上説明したように、本発明の実施の形態である飲料抽出装置１０によれば、カバー部材４０のスクレーパ部４３が、該カバー部材４０が第１位置から第２位置まで移動する場合に、上面開口２３を閉成するメッシュ部材３１に載置された抽出滓Ｋを除去するので、抽出滓Ｋを収容する滓容器３をシリンダ２０の横に設置することができる。そのため、飲料抽出装置１０と滓容器３との設置領域の高さ寸法が大きくなることを回避しながら滓容器３の容量を十分に大きくすることができる。従って、抽出滓Ｋの収容量の増大化を図ることができる。

このように抽出滓Ｋの収容量の増大化を図ることができるので、コーヒー飲料の提供回数に対する滓容器３の廃棄作業の回数の割合を低減させることができ、飲料抽出装置１０が適用された飲料サーバー等の管理者の負担を減らすことができる。

上記飲料抽出装置１０によれば、カバー部材４０は、コーヒー原料の投入時及び抽出したコーヒー飲料の吐出時以外には第１位置に配置されるので、コーヒー飲料が有する香気成分の散逸が抑制できるとともに、ミル１に湯気が達することでミル１の出口が閉塞される事態を回避することができる。

上記飲料抽出装置１０によれば、カバー部材４０は、湯を供給するため供給経路４４が接続されているので、浮遊菌から保護することができる。

上記飲料抽出装置１０によれば、制御部６０が、開始指令が与えられた場合に、抽出弁５１を閉とさせつつメッシュ部材３１を中間位置に配置させ、メッシュ部材３１の上面にコーヒー原料及び湯が投入された場合に、メッシュ部材３１を下方に移動させるので、シリンダ２０の内部におけるメッシュ部材３１の下方の空気を圧縮してエアバブルＡＢにしてコーヒー原料と湯とを撹拌させることができる。よって、エアポンプ等の動力源を用いることなくコーヒー原料と湯との撹拌を良好に行うことができる。

上記飲料抽出方法によれば、開始指令が与えられた場合に、抽出弁５１を閉にするとともにメッシュ部材３１を中間位置に配置させて、上面開口２３を通じてコーヒー原料及び湯が投入されることを許容する投入工程と、投入工程により上面にコーヒー原料及び湯が投入されたメッシュ部材３１を、底部２２に近接するよう移動させることにより、貫通孔３１ａを通過するエアによりコーヒー原料と湯とを撹拌させる撹拌工程と、撹拌工程により下死点位置まで移動したメッシュ部材３１を予め決められた時間待機させる静置工程と、静置工程により待機させたメッシュ部材３１を底部２２から離隔するよう移動させてコーヒー飲料を抽出する抽出工程と、抽出工程により上面開口２３に近接する位置までメッシュ部材３１が移動した場合に、抽出弁５１を開にして抽出経路５０を通じて抽出したコーヒー飲料を吐出する吐出工程とを含むので、エアポンプ等の動力源を用いることなくコーヒー原料と湯との撹拌を良好に行うことができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

上述した実施の形態では、カバー部材４０は、下壁部及び左壁部が開口した箱状の形態を成し、かつ右壁部がスクレーパ部４３を構成していたが、本発明においては、カバー部材の形態は特に限定されるものではなく、種々の形態を採用することができる。

上述した実施の形態では、静置工程が含まれていたが、本発明においては、静置工程が含まれていなくても良い。

１０ 飲料抽出装置
２０ シリンダ
２１ 下面開口
２２ 底部
２３ 上面開口
３０ ピストンユニット
３１ メッシュ部材
３１ａ 貫通孔
３２ 送りナット
３３ 送りネジ
３５ ピストンモータ
４０ カバー部材
４２ カバーモータ
４３ スクレーパ部
４４ 供給経路
４５ 供給弁
５０ 抽出経路
５１ 抽出弁
５２ 圧力センサ
６０ 制御部（制御手段）

Claims (1)

1. 下面開口が底部により閉塞された有底円筒状のシリンダと、
   複数の貫通孔が形成された円板状を成し、側面が前記シリンダの内面に接した状態で前記底部に近接離反する態様で移動可能なメッシュ部材と
   を備え、前記シリンダの上面開口を通じて投入された飲料原料と湯とから前記メッシュ部材の移動により飲料を抽出し、抽出した飲料を前記底部に接続された抽出経路を通じて吐出する飲料抽出装置であって、
   前記抽出経路に開閉可能に設けられ、開となる場合には該抽出経路を飲料が通過することを許容する一方、閉となる場合には該抽出経路を飲料が通過することを規制する抽出弁と、
   開始指令が与えられた場合に、前記抽出弁を閉とさせつつ前記メッシュ部材を前記底部及び前記上面開口から離隔する中間位置に配置させ、前記メッシュ部材の上面に前記飲料原料及び前記湯が投入された場合に、前記メッシュ部材を前記底部に近接するよう移動させる制御手段を備えたことを特徴とする飲料抽出装置。

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