液体供給ノズル
【課題】レイアウトの自由度を高めることができるとともに、供給時の液体の飛散および供給後の後だれを防止することができる液体供給ノズルを提供する。
【解決手段】通路径Ｄ１の上流側飲料通路１４を有する筒状の上流側ノズル部１１と、この上流側ノズル部１１の下流端から上流側ノズル部１１に沿って延びるように設けられ、上流側飲料通路１４よりも大きな通路径Ｄ２の下流側飲料通路１５を有し、上流側および下流側飲料通路１４、１５を介して搬送された飲料Ｄを下流端から吐出する筒状の下流側ノズル部１２と、上流側ノズル部１１と、下流側ノズル部１２との境界部分に、上流側および下流側飲料通路１４、１５と外部とを連通するように設けられ、上流側飲料通路１４から下流側飲料通路１５に飲料Ｄが流れるのに伴って、外部から下流側飲料通路１５にエアを吸引するためのスリット１３と、を備えている。
【解決手段】通路径Ｄ１の上流側飲料通路１４を有する筒状の上流側ノズル部１１と、この上流側ノズル部１１の下流端から上流側ノズル部１１に沿って延びるように設けられ、上流側飲料通路１４よりも大きな通路径Ｄ２の下流側飲料通路１５を有し、上流側および下流側飲料通路１４、１５を介して搬送された飲料Ｄを下流端から吐出する筒状の下流側ノズル部１２と、上流側ノズル部１１と、下流側ノズル部１２との境界部分に、上流側および下流側飲料通路１４、１５と外部とを連通するように設けられ、上流側飲料通路１４から下流側飲料通路１５に飲料Ｄが流れるのに伴って、外部から下流側飲料通路１５にエアを吸引するためのスリット１３と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカップ式自動販売機や飲料ディスペンサなど、液体を供給する装置に用いられ、飲料などの液体を吐出し、カップなどの容器に供給する液体供給ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カップ式自動販売機では、販売時に、商品取出口のカップステージなどに載置した状態にセットされたカップに、コーヒーやジュースなどの飲料が注がれて、購入者に提供される。カップに注がれる飲料は、コーヒー抽出装置、ミキシングボウル、シロップタンクおよび給水タンクなどからそれぞれ延びる搬送パイプを介して、カップの付近まで搬送される。そして、この搬送された飲料は、各搬送パイプの先端部に接続された飲料供給ノズルから吐出され、カップに供給される。このような飲料供給ノズルとして、従来、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
この飲料供給ノズルは、長さ方向の全体にわたって内径が一定の円筒状に形成されており、その内部には、飲料通路が画成されている。また、飲料供給ノズルの先端部の下側には、いわゆる後だれによって吐出口から漏れた微量の飲料をカップの外側に案内する液体ガイドが設けられている。一般に、通路径が一定の飲料通路を有する飲料供給ノズルでは、吐出された飲料は、吐出口の径方向に拡散しやすく、吐出口から離れるほど、その拡散がより大きくなる（図４参照）。そのため、特許文献１の飲料供給ノズルは、飲料がカップの外に飛散しないよう、吐出口がカップの開口周縁部の直ぐ上に位置するように配置されている。
【０００４】
このように、飲料供給ノズルが、カップに対して非常に近い位置に配置されることにより、吐出された飲料のカップ外への飛散を防止できるものの、飲料供給ノズルの配置可能な位置が限定されるため、飲料供給ノズルのレイアウトの自由度が低くなってしまう。また、飲料供給ノズルによるカップへの飲料の供給は、吐出された飲料をカップの内壁に当てるようにして行われる。しかし、この場合、カップの内壁に当たる飲料の衝撃が大きいと、内壁からの飲料の跳ね返りも大きくなり、それにより、飲料がカップの外に飛散することがある。さらに、上記の飲料供給ノズルでは、後だれによる飲料が、液体ガイドを介して、カップの外側に案内されるものの、その飲料でカップステージが汚れるという問題もある。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、レイアウトの自由度を高めることができるとともに、供給時の液体の飛散および供給後の後だれを防止することができる液体供給ノズルを提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４１１４７号公報（図３）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、液体搬送通路の先端部に設けられ、液体搬送通路を介して搬送された液体を吐出し、容器に供給する液体供給ノズルであって、液体搬送通路が連なる所定の径の第１液体通路を有する筒状の第１ノズル部と、この第１ノズル部の下流端から第１ノズル部に沿って延びるように設けられ、第１液体通路よりも大きな所定の径の第２液体通路を有し、第１および第２液体通路を介して搬送された液体を下流端から吐出する筒状の第２ノズル部と、第１ノズル部と第２ノズル部との境界部分に、第１および第２液体通路と外部とを連通するように設けられ、第１液体通路から第２液体通路に液体が流れるのに伴って、外部から第２液体通路にエアを吸引するためのエア吸引口と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１および第２ノズル部はいずれも、筒状に形成されており、第１ノズル部が、液体搬送通路に連なる第１液体通路を有する一方、第２ノズル部が、第１ノズル部の下流端から第１ノズル部に沿って延びるように設けられ、第２液体通路を有している。この第２液体通路の径が、第１液体通路のそれよりも大きく、また、エア吸引口が、第１ノズル部と第２ノズル部との境界部分に設けられている。液体搬送通路を介して液体が搬送されると、その液体は、第１および第２液体通路を順に流れ、第２液体通路の下流端（以下「吐出口」という）から吐出されて、容器に供給される。この場合、液体が第１液体通路から第２液体通路に流れるのに伴い、エア吸引口を介して、外部から第２液体通路にエアが吸引される。これは、次の理由による。
【０００９】
すなわち、通路いっぱいに第１液体通路を流れ、この通路から流出した液体は、第１液体通路の径とほぼ同じ径を保持しながら、第２液体通路に流入する。この場合、第２液体通路の径が第１液体通路のそれよりも大きいため、第２液体通路の壁面と流入した液体との間に、隙間が生じる。この隙間に存在するエア、および液体はいずれも、粘性を有するため、液体が第２液体通路を流れると、上記エアが、液体との間に生じる摩擦によって下流側に引きずられ、その結果、上記隙間に負圧が生じる。この負圧により、外部のエアが、エア吸引口を介して、第２液体通路に吸引される。
【００１０】
以上のようにして、エア吸引口からエアが第２液体通路に吸引されると、この通路に流入した液体は、そのエアによって周囲から押さえられながら、第２液体通路を流れる。そして、この液体は、エアで周囲から押さえられた状態のまま、吐出口から吐出され、その結果、従来に比べて、径方向の拡散が大幅に低減されるとともに、吐出する距離がより長くなる。そのため、液体供給ノズルを、容器からより離した位置に配置した場合でも、液体を、容器の外に飛散させることなく、安定して供給することができ、したがって、従来に比べて、液体供給ノズルのレイアウトの自由度を高めることができる。
【００１１】
また、上述したように、液体が第２液体通路を流れると、吸引されたエアが液体との界面から液体側に入り込むことで、液体に微細な気泡が生じる。そして、このような気泡を有する液体が、容器の内壁に当たって容器に供給される場合、気泡がいわばクッションとして機能し、それにより、内壁からの液体の跳ね返りが抑制される。したがって、液体の供給時における容器外への液体の飛散を防止することができる。
【００１２】
さらに、液体の供給中、液体搬送通路の上流側が、例えばバルブなどで閉鎖されることによって、液体の供給が終了した場合、液体搬送通路および第１液体通路の液体は、第１液体通路の下流端のみがエア吸引口を介して大気側に開放されているために、そのまま各通路にとどまる。一方、第２液体通路の液体は、第２液体通路の上下流端がそれぞれ、エア吸引口および吐出口を介して、常時、大気側に開放されているために、液体の流れによる慣性により、吐出口から吐出され、第２液体通路にほとんど残留しない。以上のような状態において、液体供給ノズルの周囲の温度が、液体搬送通路および第１液体通路に残留した液体の温度よりも高い場合には、その液体の温度が上昇し、それに伴い、液体の体積が増大する。それにより、第１液体通路の下流端から微量の液体が漏れることがある。この漏れた液体は、第２液体通路に入り込み、液体自体の粘性などにより、通路の壁面に付着することによって、第２液体通路にとどまる。このように、第１液体通路から漏れた液体は、第２液体通路に保持されることで、吐出口から漏れることがなく、したがって、液体供給後の後だれを防止することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液体供給ノズルにおいて、エア吸引口は、境界部分の全周にわたって設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、エア吸引口を介して、上記境界部分の全周からエアが吸引されるので、その吸引されたエアにより、第２液体通路を流れる液体が、周囲全体からバランス良く押さえられる。これにより、吐出された液体の径方向への拡散を、より確実に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による液体供給ノズルを適用した飲料供給ノズルを示している。この飲料供給ノズル１は、多種類の飲料を販売可能なカップ式自動販売機において、商品取出口のカップステージ２の上方の所定位置に配置され、カップステージ２上にセットされたカップＣ（容器）に、飲料Ｄを供給するものである。なお、カップＣは、図示しないカップ供給装置により、販売時に、カップステージ２の上方から供給され、カップステージ２に載置した状態にセットされる。
【００１６】
飲料供給ノズル１は、プラスチックの成型品で構成されており、ほぼ円筒状に形成されたノズル本体３と、このノズル本体３から下方に延び、飲料供給ノズル１自体を自動販売機内に取り付けるための取付けアーム４とを備えている。
【００１７】
なお、図示しないが、自動販売機内には、コーヒーを抽出するコーヒー抽出装置、抽出されたコーヒーと砂糖やクリームを混合するミキシングボウル、各種ジュースの原料であるシロップを種類ごとに収納する複数のシロップタンク、水や湯を貯留する給水タンクなどが設置されており、これらからそれぞれ延び、飲料を搬送する飲料搬送パイプが、上記の飲料供給ノズル１を含む複数の飲料供給ノズルに接続されている。図１に示す飲料供給ノズル１は、例えば、給水タンクから延びるゴム製の飲料搬送パイプ５（液体搬送通路）の先端部に接続されており、カップＣ内でジュースを調理するために、そのカップＣに希釈水を供給するものである。また、詳細な説明は省略するが、飲料搬送パイプ５の上流側には、常時閉鎖し、飲料の供給時に開放されるバルブが設けられている。
【００１８】
図２に示すように、ノズル本体３は、上記飲料搬送パイプ５に接続された上流側ノズル部１１（第１ノズル部）と、この上流側ノズル部１１の下流側（図２の左側）に設けられた下流側ノズル部１２（第２ノズル部）とを有し、両ノズル部１１、１２の境界部分にスリット１３（エア吸引口）が設けられている。
【００１９】
上流側ノズル部１１は、所定長さＬ１（例えば２７ｍｍ）を有する円筒状に形成されており、前半部（図２の左半部）が長さ方向にわたって一定の外径を有する一方、後半部（図２の右半部）が、前半部よりも小さい外径を有している。また、上流側ノズル部１１は、長さ方向にわたって一定の所定内径Ｄ１（例えば３．５ｍｍ）を有しており、これにより、上流側ノズル部１１内には、前記飲料搬送パイプ５を介して搬送された飲料が流れる上流側飲料通路１４（第１液体通路）が画成されている。
【００２０】
なお、上流側ノズル部１１の後端部には、ノズル本体３を飲料搬送パイプ５に接続するための接続部１１ａが設けられている。この接続部１１ａは、前端の外径が直前の部分よりも大きく、全体として後方に向かってテーパ状に形成されている。これにより、ノズル本体３は、接続部１１ａが飲料搬送パイプ５に挿入されかつ抜け止め状態で、しっかりと取り付けられている。
【００２１】
一方、下流側ノズル部１２は、上流側ノズル部１１の下流端から上流側ノズル部１１に沿って延びるように設けられ、上流側ノズル部１１よりも短い所定長さＬ２（例えば８ｍｍ）を有する円筒状に形成されている。この下流側ノズル部１２は、外径が上流側ノズル部１１のそれと同じである一方、長さ方向にわたって一定でかつ上流側ノズル部１１の内径Ｄ１よりも若干大きな所定内径Ｄ２（例えば４．５ｍｍ）を有している。これにより、下流側ノズル部１２内には、上流側ノズル部１１の上流側飲料通路１４から流出した飲料が流れる下流側飲料通路１５（第２液体通路）が画成されている。この下流側飲料通路１５は、吐出口１５ａを下流端に有し、上流側飲料通路１４と同心状に位置するとともに、上述したように、通路径Ｄ２が上流側飲料通路１４の通路径Ｄ１よりも若干大きく設定されている。
【００２２】
また、スリット１３は、ノズル本体３の長さ方向に、所定の幅Ｓ（例えば１ｍｍ）を有し、ノズル本体３の全周にわたって設けられている。そして、このスリット１３を介して、上流側飲料通路１４および下流側飲料通路１５が外部に連通している。
【００２３】
図１に示すように、取付けアーム４は、下端部に前後方向に延びるレール部４ａを有しており、このレール部４ａが自動販売機内のノズル取付部材６に着脱自在に取り付けられている。これにより、飲料供給ノズル１は、カップステージ２にセットされたカップＣから比較的離れた位置において、ノズル本体３が所定角度（例えば４５度）で前下がりに傾斜するとともに、吐出口１５ａがカップＣの内壁の所定位置に向くように配置されている。なお、メンテナンス時には、取付アーム４のレール部４ａをノズル取付部材６から取り外すとともに、接続部１１ａを飲料搬送パイプ５から取り外し、飲料供給ノズル１を丸洗いすることなどにより、飲料供給ノズル１を容易にかつきれいに洗浄することができる。
【００２４】
次に、飲料供給ノズル１による飲料の供給について説明する。図３は、飲料供給中におけるノズル本体３の下流側の内部を拡大して示しており、白抜き矢印が飲料Ｄの流れる方向を示している。飲料の供給時に、飲料搬送パイプ５を介して搬送された飲料Ｄは、上流側ノズル部１１に流入し、その内部の上流側飲料通路１４いっぱいに流れる。この上流側飲料通路１４の下流端から流出した飲料Ｄは、上流側飲料通路１４の通路径Ｄ１とほぼ同じ径を保持しながら、下流側ノズル部１２に流入し、その内部の下流側飲料通路１５を流れる。そして、その下流端の吐出口１５ａから吐出された飲料Ｄは、カップＣの内壁の所定位置に当たりながら、カップＣに供給される。
【００２５】
この場合、飲料Ｄが、上流側飲料通路１４から下流側飲料通路１５に流れるのに伴い、前述した理由により、外部のエアが、スリット１３を介して、下流側飲料通路１５に吸引される。すなわち、下流側飲料通路１５の内壁と、それに流入した飲料Ｄとの間の隙間に生じた負圧により、下流側飲料通路１５にエアが吸引される。そして、図３の矢印で示すように、吸引されたエアにより、下流側飲料通路１５を流れる飲料Ｄは、周囲全体からバランス良く押さえられ、その状態のまま、すなわち径方向にほとんど拡散することなく、吸引されたエアとともに吐出口１５ａから吐出される。
【００２６】
これに対し、例えば図４に示すように、本実施形態の上流側飲料通路１４と同様の飲料通路１４’のみを有するノズル本体３’では、本実施形態と異なり、飲料Ｄが周囲からエアで押さえられることがないため、吐出口１５’から吐出する飲料Ｄが、径方向に拡散しやすい。したがって、本実施形態の飲料供給ノズル１では、飲料Ｄを、その周囲全体からエアで押さえながら吐出させるので、飲料Ｄの拡散が大幅に低減されるとともに、吐出する距離がより長くなる。なお、詳細な説明は省略するが、この飲料供給ノズル１による飲料Ｄの吐出距離は、上記の飲料通路１４’のみを有する飲料供給ノズルに比べて、約１．５倍になることが確認された。
【００２７】
また、飲料供給ノズル１では、仮に、上流側飲料通路１４から流出した飲料が径方向に偏り、飲料の一部が径方向に広がるような状態で下流側飲料通路１５に流入した場合でも、スリット１３から流入するエアが、上記のような飲料の広がりを解消するように作用する。これは、径方向に広がった飲料と下流側飲料通路１５との隙間が小さくなると、その個所に、より大きな負圧が生じることで、より多くのエアが集中的に吸引され、そのエアによって、飲料の広がりが抑制されるためである。
【００２８】
次に、図５および図６を参照して、飲料の供給後における後だれの発生および防止について説明する。なお、以下の説明では、本実施形態のノズル本体３を示す図５と、上述した飲料通路１４’のみを有するノズル本体３’を示す図６を対比しながら説明するものとする。
【００２９】
飲料の供給中、飲料搬送パイプ５の上流側が、バルブで閉鎖されることによって、飲料の供給が終了した場合、図５（ａ）に示すように、飲料搬送パイプ５および上流側飲料通路１４の飲料Ｄは、通路にそのままとどまる。これは、上流側飲料通路１４の下流端のみがスリット１３を介して大気側に開放されているからである。また、この場合、下流側飲料通路１５の飲料は、供給時の飲料の流れによる慣性により、吐出口１５ａから吐出され、下流側飲料通路１５にほとんど残留しない。一方、図６（ａ）に示すように、飲料通路１４’を有するノズル本体３’では、上記と同様の理由により、飲料Ｄが飲料通路１４’にとどまる。
【００３０】
以上のような状態において、飲料供給ノズル１の周囲の温度が、残留した飲料Ｄの温度よりも高い場合、その飲料Ｄは、温度が上昇し、それに伴い、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、飲料Ｄの体積が増大する。それにより、上流側飲料通路１４および飲料通路１４’の下流端から、微量の飲料が漏れることがある。この場合、図６（ｃ）に示すように、ノズル本体３’では、飲料通路１４’の下流端の吐出口１５ａ’から、微量の飲料Ｄ’が流れ落ち、後だれが発生する。その結果、後だれによる飲料Ｄ’によって、カップステージ２が汚れてしまう。
【００３１】
これに対し、本実施形態では、図５（ｃ）に示すように、上流側飲料通路１４から流れ落ちた微量の飲料Ｄ’は、下流側飲料通路１５に入り込み、飲料Ｄ’自体の粘性などにより、下流側飲料通路１５の壁面に付着することによって、その通路１５にとどまる。このように、上流側飲料通路１４から流れ落ちた飲料Ｄ’は、下流側飲料通路１５に保持されることで、吐出口１５ａから漏れることがなく、したがって、飲料供給後の後だれを防止することができる。
【００３２】
以上詳述したように、本実施形態の飲料供給ノズル１によれば、飲料の供給時に下流側飲料通路１５を流れる飲料Ｄを、その周囲全体からエアで押さえながら吐出させるので、従来に比べて、飲料Ｄの径方向の拡散が大幅に低減されるとともに、吐出する距離が長くなる。そのため、飲料供給ノズル１を、カップＣからより離した位置に配置した場合でも、飲料Ｄを、カップＣの外に飛散させることがなく、安定して供給することができ、したがって、従来に比べて、飲料供給ノズル１のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００３３】
また、飲料Ｄが下流側飲料通路１５を流れると、吸引されたエアが飲料Ｄとの界面から飲料Ｄ側に入り込むことで、飲料Ｄに微細な気泡が生じる。前述したように、カップＣへの飲料の供給は、飲料ＤをカップＣの内壁に当てながら行われるものの、その際に、飲料Ｄの気泡がいわばクッションとして機能する。それにより、カップＣの内壁からの飲料Ｄの跳ね返りを抑制でき、したがって、飲料の供給時におけるカップＣ外への飲料の飛散を防止することができる。
【００３４】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、本発明の液体供給ノズルを、カップ式自動販売機に用いられる飲料供給ノズル１に適用した場合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、液体を容器に供給する種々の装置に用いることができる。また、飲料供給ノズル１は、希釈水以外の飲料、例えばコーヒーやシロップなどの飲料を供給するものとしても、もちろん用いることができる。
【００３５】
さらに、実施形態では、スリット１３をノズル本体３の全周にわたって設けたが、スリットの構成はこれに限定されるものではなく、ノズル本体３の上流側ノズル部１１と下流側ノズル部１２との境界部分に、その周方向に沿って、複数のスリットを設けるようにしてもよい。また、実施形態で示した飲料供給ノズル１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態による飲料供給ノズルを示す斜視図である。
【図２】飲料供給ノズルのノズル本体を中心に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は側断面図である。
【図３】飲料供給ノズルによる飲料の供給を説明するための説明図である。
【図４】飲料の供給を図３と対比して説明するための説明図である。
【図５】飲料の供給後における後だれの発生および防止を説明するための図である。
【図６】後だれの発生を図５と対比して説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 飲料供給ノズル（液体供給ノズル）
３ ノズル本体
５ 飲料搬送パイプ（液体搬送通路）
１１ 上流側ノズル部（第１ノズル部）
１２ 下流側ノズル部（第２ノズル部）
１３ スリット（エア吸引口）
１４ 上流側飲料通路（第１液体通路）
１５ 下流側飲料通路（第２液体通路）
１５ａ 吐出口
Ｃ カップ（容器）
Ｌ１ 上流側ノズル部の長さ、上流側飲料通路の長さ
Ｌ２ 下流側ノズル部の長さ、下流側飲料通路の長さ
Ｄ１ 上流側ノズル部の内径、上流側飲料通路の通路径
Ｄ２ 下流側ノズル部の内径、下流側飲料通路の通路径
Ｓ スリットの幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばカップ式自動販売機や飲料ディスペンサなど、液体を供給する装置に用いられ、飲料などの液体を吐出し、カップなどの容器に供給する液体供給ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カップ式自動販売機では、販売時に、商品取出口のカップステージなどに載置した状態にセットされたカップに、コーヒーやジュースなどの飲料が注がれて、購入者に提供される。カップに注がれる飲料は、コーヒー抽出装置、ミキシングボウル、シロップタンクおよび給水タンクなどからそれぞれ延びる搬送パイプを介して、カップの付近まで搬送される。そして、この搬送された飲料は、各搬送パイプの先端部に接続された飲料供給ノズルから吐出され、カップに供給される。このような飲料供給ノズルとして、従来、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
【０００３】
この飲料供給ノズルは、長さ方向の全体にわたって内径が一定の円筒状に形成されており、その内部には、飲料通路が画成されている。また、飲料供給ノズルの先端部の下側には、いわゆる後だれによって吐出口から漏れた微量の飲料をカップの外側に案内する液体ガイドが設けられている。一般に、通路径が一定の飲料通路を有する飲料供給ノズルでは、吐出された飲料は、吐出口の径方向に拡散しやすく、吐出口から離れるほど、その拡散がより大きくなる（図４参照）。そのため、特許文献１の飲料供給ノズルは、飲料がカップの外に飛散しないよう、吐出口がカップの開口周縁部の直ぐ上に位置するように配置されている。
【０００４】
このように、飲料供給ノズルが、カップに対して非常に近い位置に配置されることにより、吐出された飲料のカップ外への飛散を防止できるものの、飲料供給ノズルの配置可能な位置が限定されるため、飲料供給ノズルのレイアウトの自由度が低くなってしまう。また、飲料供給ノズルによるカップへの飲料の供給は、吐出された飲料をカップの内壁に当てるようにして行われる。しかし、この場合、カップの内壁に当たる飲料の衝撃が大きいと、内壁からの飲料の跳ね返りも大きくなり、それにより、飲料がカップの外に飛散することがある。さらに、上記の飲料供給ノズルでは、後だれによる飲料が、液体ガイドを介して、カップの外側に案内されるものの、その飲料でカップステージが汚れるという問題もある。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、レイアウトの自由度を高めることができるとともに、供給時の液体の飛散および供給後の後だれを防止することができる液体供給ノズルを提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４１１４７号公報（図３）
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、液体搬送通路の先端部に設けられ、液体搬送通路を介して搬送された液体を吐出し、容器に供給する液体供給ノズルであって、液体搬送通路が連なる所定の径の第１液体通路を有する筒状の第１ノズル部と、この第１ノズル部の下流端から第１ノズル部に沿って延びるように設けられ、第１液体通路よりも大きな所定の径の第２液体通路を有し、第１および第２液体通路を介して搬送された液体を下流端から吐出する筒状の第２ノズル部と、第１ノズル部と第２ノズル部との境界部分に、第１および第２液体通路と外部とを連通するように設けられ、第１液体通路から第２液体通路に液体が流れるのに伴って、外部から第２液体通路にエアを吸引するためのエア吸引口と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、第１および第２ノズル部はいずれも、筒状に形成されており、第１ノズル部が、液体搬送通路に連なる第１液体通路を有する一方、第２ノズル部が、第１ノズル部の下流端から第１ノズル部に沿って延びるように設けられ、第２液体通路を有している。この第２液体通路の径が、第１液体通路のそれよりも大きく、また、エア吸引口が、第１ノズル部と第２ノズル部との境界部分に設けられている。液体搬送通路を介して液体が搬送されると、その液体は、第１および第２液体通路を順に流れ、第２液体通路の下流端（以下「吐出口」という）から吐出されて、容器に供給される。この場合、液体が第１液体通路から第２液体通路に流れるのに伴い、エア吸引口を介して、外部から第２液体通路にエアが吸引される。これは、次の理由による。
【０００９】
すなわち、通路いっぱいに第１液体通路を流れ、この通路から流出した液体は、第１液体通路の径とほぼ同じ径を保持しながら、第２液体通路に流入する。この場合、第２液体通路の径が第１液体通路のそれよりも大きいため、第２液体通路の壁面と流入した液体との間に、隙間が生じる。この隙間に存在するエア、および液体はいずれも、粘性を有するため、液体が第２液体通路を流れると、上記エアが、液体との間に生じる摩擦によって下流側に引きずられ、その結果、上記隙間に負圧が生じる。この負圧により、外部のエアが、エア吸引口を介して、第２液体通路に吸引される。
【００１０】
以上のようにして、エア吸引口からエアが第２液体通路に吸引されると、この通路に流入した液体は、そのエアによって周囲から押さえられながら、第２液体通路を流れる。そして、この液体は、エアで周囲から押さえられた状態のまま、吐出口から吐出され、その結果、従来に比べて、径方向の拡散が大幅に低減されるとともに、吐出する距離がより長くなる。そのため、液体供給ノズルを、容器からより離した位置に配置した場合でも、液体を、容器の外に飛散させることなく、安定して供給することができ、したがって、従来に比べて、液体供給ノズルのレイアウトの自由度を高めることができる。
【００１１】
また、上述したように、液体が第２液体通路を流れると、吸引されたエアが液体との界面から液体側に入り込むことで、液体に微細な気泡が生じる。そして、このような気泡を有する液体が、容器の内壁に当たって容器に供給される場合、気泡がいわばクッションとして機能し、それにより、内壁からの液体の跳ね返りが抑制される。したがって、液体の供給時における容器外への液体の飛散を防止することができる。
【００１２】
さらに、液体の供給中、液体搬送通路の上流側が、例えばバルブなどで閉鎖されることによって、液体の供給が終了した場合、液体搬送通路および第１液体通路の液体は、第１液体通路の下流端のみがエア吸引口を介して大気側に開放されているために、そのまま各通路にとどまる。一方、第２液体通路の液体は、第２液体通路の上下流端がそれぞれ、エア吸引口および吐出口を介して、常時、大気側に開放されているために、液体の流れによる慣性により、吐出口から吐出され、第２液体通路にほとんど残留しない。以上のような状態において、液体供給ノズルの周囲の温度が、液体搬送通路および第１液体通路に残留した液体の温度よりも高い場合には、その液体の温度が上昇し、それに伴い、液体の体積が増大する。それにより、第１液体通路の下流端から微量の液体が漏れることがある。この漏れた液体は、第２液体通路に入り込み、液体自体の粘性などにより、通路の壁面に付着することによって、第２液体通路にとどまる。このように、第１液体通路から漏れた液体は、第２液体通路に保持されることで、吐出口から漏れることがなく、したがって、液体供給後の後だれを防止することができる。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液体供給ノズルにおいて、エア吸引口は、境界部分の全周にわたって設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、エア吸引口を介して、上記境界部分の全周からエアが吸引されるので、その吸引されたエアにより、第２液体通路を流れる液体が、周囲全体からバランス良く押さえられる。これにより、吐出された液体の径方向への拡散を、より確実に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による液体供給ノズルを適用した飲料供給ノズルを示している。この飲料供給ノズル１は、多種類の飲料を販売可能なカップ式自動販売機において、商品取出口のカップステージ２の上方の所定位置に配置され、カップステージ２上にセットされたカップＣ（容器）に、飲料Ｄを供給するものである。なお、カップＣは、図示しないカップ供給装置により、販売時に、カップステージ２の上方から供給され、カップステージ２に載置した状態にセットされる。
【００１６】
飲料供給ノズル１は、プラスチックの成型品で構成されており、ほぼ円筒状に形成されたノズル本体３と、このノズル本体３から下方に延び、飲料供給ノズル１自体を自動販売機内に取り付けるための取付けアーム４とを備えている。
【００１７】
なお、図示しないが、自動販売機内には、コーヒーを抽出するコーヒー抽出装置、抽出されたコーヒーと砂糖やクリームを混合するミキシングボウル、各種ジュースの原料であるシロップを種類ごとに収納する複数のシロップタンク、水や湯を貯留する給水タンクなどが設置されており、これらからそれぞれ延び、飲料を搬送する飲料搬送パイプが、上記の飲料供給ノズル１を含む複数の飲料供給ノズルに接続されている。図１に示す飲料供給ノズル１は、例えば、給水タンクから延びるゴム製の飲料搬送パイプ５（液体搬送通路）の先端部に接続されており、カップＣ内でジュースを調理するために、そのカップＣに希釈水を供給するものである。また、詳細な説明は省略するが、飲料搬送パイプ５の上流側には、常時閉鎖し、飲料の供給時に開放されるバルブが設けられている。
【００１８】
図２に示すように、ノズル本体３は、上記飲料搬送パイプ５に接続された上流側ノズル部１１（第１ノズル部）と、この上流側ノズル部１１の下流側（図２の左側）に設けられた下流側ノズル部１２（第２ノズル部）とを有し、両ノズル部１１、１２の境界部分にスリット１３（エア吸引口）が設けられている。
【００１９】
上流側ノズル部１１は、所定長さＬ１（例えば２７ｍｍ）を有する円筒状に形成されており、前半部（図２の左半部）が長さ方向にわたって一定の外径を有する一方、後半部（図２の右半部）が、前半部よりも小さい外径を有している。また、上流側ノズル部１１は、長さ方向にわたって一定の所定内径Ｄ１（例えば３．５ｍｍ）を有しており、これにより、上流側ノズル部１１内には、前記飲料搬送パイプ５を介して搬送された飲料が流れる上流側飲料通路１４（第１液体通路）が画成されている。
【００２０】
なお、上流側ノズル部１１の後端部には、ノズル本体３を飲料搬送パイプ５に接続するための接続部１１ａが設けられている。この接続部１１ａは、前端の外径が直前の部分よりも大きく、全体として後方に向かってテーパ状に形成されている。これにより、ノズル本体３は、接続部１１ａが飲料搬送パイプ５に挿入されかつ抜け止め状態で、しっかりと取り付けられている。
【００２１】
一方、下流側ノズル部１２は、上流側ノズル部１１の下流端から上流側ノズル部１１に沿って延びるように設けられ、上流側ノズル部１１よりも短い所定長さＬ２（例えば８ｍｍ）を有する円筒状に形成されている。この下流側ノズル部１２は、外径が上流側ノズル部１１のそれと同じである一方、長さ方向にわたって一定でかつ上流側ノズル部１１の内径Ｄ１よりも若干大きな所定内径Ｄ２（例えば４．５ｍｍ）を有している。これにより、下流側ノズル部１２内には、上流側ノズル部１１の上流側飲料通路１４から流出した飲料が流れる下流側飲料通路１５（第２液体通路）が画成されている。この下流側飲料通路１５は、吐出口１５ａを下流端に有し、上流側飲料通路１４と同心状に位置するとともに、上述したように、通路径Ｄ２が上流側飲料通路１４の通路径Ｄ１よりも若干大きく設定されている。
【００２２】
また、スリット１３は、ノズル本体３の長さ方向に、所定の幅Ｓ（例えば１ｍｍ）を有し、ノズル本体３の全周にわたって設けられている。そして、このスリット１３を介して、上流側飲料通路１４および下流側飲料通路１５が外部に連通している。
【００２３】
図１に示すように、取付けアーム４は、下端部に前後方向に延びるレール部４ａを有しており、このレール部４ａが自動販売機内のノズル取付部材６に着脱自在に取り付けられている。これにより、飲料供給ノズル１は、カップステージ２にセットされたカップＣから比較的離れた位置において、ノズル本体３が所定角度（例えば４５度）で前下がりに傾斜するとともに、吐出口１５ａがカップＣの内壁の所定位置に向くように配置されている。なお、メンテナンス時には、取付アーム４のレール部４ａをノズル取付部材６から取り外すとともに、接続部１１ａを飲料搬送パイプ５から取り外し、飲料供給ノズル１を丸洗いすることなどにより、飲料供給ノズル１を容易にかつきれいに洗浄することができる。
【００２４】
次に、飲料供給ノズル１による飲料の供給について説明する。図３は、飲料供給中におけるノズル本体３の下流側の内部を拡大して示しており、白抜き矢印が飲料Ｄの流れる方向を示している。飲料の供給時に、飲料搬送パイプ５を介して搬送された飲料Ｄは、上流側ノズル部１１に流入し、その内部の上流側飲料通路１４いっぱいに流れる。この上流側飲料通路１４の下流端から流出した飲料Ｄは、上流側飲料通路１４の通路径Ｄ１とほぼ同じ径を保持しながら、下流側ノズル部１２に流入し、その内部の下流側飲料通路１５を流れる。そして、その下流端の吐出口１５ａから吐出された飲料Ｄは、カップＣの内壁の所定位置に当たりながら、カップＣに供給される。
【００２５】
この場合、飲料Ｄが、上流側飲料通路１４から下流側飲料通路１５に流れるのに伴い、前述した理由により、外部のエアが、スリット１３を介して、下流側飲料通路１５に吸引される。すなわち、下流側飲料通路１５の内壁と、それに流入した飲料Ｄとの間の隙間に生じた負圧により、下流側飲料通路１５にエアが吸引される。そして、図３の矢印で示すように、吸引されたエアにより、下流側飲料通路１５を流れる飲料Ｄは、周囲全体からバランス良く押さえられ、その状態のまま、すなわち径方向にほとんど拡散することなく、吸引されたエアとともに吐出口１５ａから吐出される。
【００２６】
これに対し、例えば図４に示すように、本実施形態の上流側飲料通路１４と同様の飲料通路１４’のみを有するノズル本体３’では、本実施形態と異なり、飲料Ｄが周囲からエアで押さえられることがないため、吐出口１５’から吐出する飲料Ｄが、径方向に拡散しやすい。したがって、本実施形態の飲料供給ノズル１では、飲料Ｄを、その周囲全体からエアで押さえながら吐出させるので、飲料Ｄの拡散が大幅に低減されるとともに、吐出する距離がより長くなる。なお、詳細な説明は省略するが、この飲料供給ノズル１による飲料Ｄの吐出距離は、上記の飲料通路１４’のみを有する飲料供給ノズルに比べて、約１．５倍になることが確認された。
【００２７】
また、飲料供給ノズル１では、仮に、上流側飲料通路１４から流出した飲料が径方向に偏り、飲料の一部が径方向に広がるような状態で下流側飲料通路１５に流入した場合でも、スリット１３から流入するエアが、上記のような飲料の広がりを解消するように作用する。これは、径方向に広がった飲料と下流側飲料通路１５との隙間が小さくなると、その個所に、より大きな負圧が生じることで、より多くのエアが集中的に吸引され、そのエアによって、飲料の広がりが抑制されるためである。
【００２８】
次に、図５および図６を参照して、飲料の供給後における後だれの発生および防止について説明する。なお、以下の説明では、本実施形態のノズル本体３を示す図５と、上述した飲料通路１４’のみを有するノズル本体３’を示す図６を対比しながら説明するものとする。
【００２９】
飲料の供給中、飲料搬送パイプ５の上流側が、バルブで閉鎖されることによって、飲料の供給が終了した場合、図５（ａ）に示すように、飲料搬送パイプ５および上流側飲料通路１４の飲料Ｄは、通路にそのままとどまる。これは、上流側飲料通路１４の下流端のみがスリット１３を介して大気側に開放されているからである。また、この場合、下流側飲料通路１５の飲料は、供給時の飲料の流れによる慣性により、吐出口１５ａから吐出され、下流側飲料通路１５にほとんど残留しない。一方、図６（ａ）に示すように、飲料通路１４’を有するノズル本体３’では、上記と同様の理由により、飲料Ｄが飲料通路１４’にとどまる。
【００３０】
以上のような状態において、飲料供給ノズル１の周囲の温度が、残留した飲料Ｄの温度よりも高い場合、その飲料Ｄは、温度が上昇し、それに伴い、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、飲料Ｄの体積が増大する。それにより、上流側飲料通路１４および飲料通路１４’の下流端から、微量の飲料が漏れることがある。この場合、図６（ｃ）に示すように、ノズル本体３’では、飲料通路１４’の下流端の吐出口１５ａ’から、微量の飲料Ｄ’が流れ落ち、後だれが発生する。その結果、後だれによる飲料Ｄ’によって、カップステージ２が汚れてしまう。
【００３１】
これに対し、本実施形態では、図５（ｃ）に示すように、上流側飲料通路１４から流れ落ちた微量の飲料Ｄ’は、下流側飲料通路１５に入り込み、飲料Ｄ’自体の粘性などにより、下流側飲料通路１５の壁面に付着することによって、その通路１５にとどまる。このように、上流側飲料通路１４から流れ落ちた飲料Ｄ’は、下流側飲料通路１５に保持されることで、吐出口１５ａから漏れることがなく、したがって、飲料供給後の後だれを防止することができる。
【００３２】
以上詳述したように、本実施形態の飲料供給ノズル１によれば、飲料の供給時に下流側飲料通路１５を流れる飲料Ｄを、その周囲全体からエアで押さえながら吐出させるので、従来に比べて、飲料Ｄの径方向の拡散が大幅に低減されるとともに、吐出する距離が長くなる。そのため、飲料供給ノズル１を、カップＣからより離した位置に配置した場合でも、飲料Ｄを、カップＣの外に飛散させることがなく、安定して供給することができ、したがって、従来に比べて、飲料供給ノズル１のレイアウトの自由度を高めることができる。
【００３３】
また、飲料Ｄが下流側飲料通路１５を流れると、吸引されたエアが飲料Ｄとの界面から飲料Ｄ側に入り込むことで、飲料Ｄに微細な気泡が生じる。前述したように、カップＣへの飲料の供給は、飲料ＤをカップＣの内壁に当てながら行われるものの、その際に、飲料Ｄの気泡がいわばクッションとして機能する。それにより、カップＣの内壁からの飲料Ｄの跳ね返りを抑制でき、したがって、飲料の供給時におけるカップＣ外への飲料の飛散を防止することができる。
【００３４】
なお、本発明は、説明した上記実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、本発明の液体供給ノズルを、カップ式自動販売機に用いられる飲料供給ノズル１に適用した場合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、液体を容器に供給する種々の装置に用いることができる。また、飲料供給ノズル１は、希釈水以外の飲料、例えばコーヒーやシロップなどの飲料を供給するものとしても、もちろん用いることができる。
【００３５】
さらに、実施形態では、スリット１３をノズル本体３の全周にわたって設けたが、スリットの構成はこれに限定されるものではなく、ノズル本体３の上流側ノズル部１１と下流側ノズル部１２との境界部分に、その周方向に沿って、複数のスリットを設けるようにしてもよい。また、実施形態で示した飲料供給ノズル１の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態による飲料供給ノズルを示す斜視図である。
【図２】飲料供給ノズルのノズル本体を中心に示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は側断面図である。
【図３】飲料供給ノズルによる飲料の供給を説明するための説明図である。
【図４】飲料の供給を図３と対比して説明するための説明図である。
【図５】飲料の供給後における後だれの発生および防止を説明するための図である。
【図６】後だれの発生を図５と対比して説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 飲料供給ノズル（液体供給ノズル）
３ ノズル本体
５ 飲料搬送パイプ（液体搬送通路）
１１ 上流側ノズル部（第１ノズル部）
１２ 下流側ノズル部（第２ノズル部）
１３ スリット（エア吸引口）
１４ 上流側飲料通路（第１液体通路）
１５ 下流側飲料通路（第２液体通路）
１５ａ 吐出口
Ｃ カップ（容器）
Ｌ１ 上流側ノズル部の長さ、上流側飲料通路の長さ
Ｌ２ 下流側ノズル部の長さ、下流側飲料通路の長さ
Ｄ１ 上流側ノズル部の内径、上流側飲料通路の通路径
Ｄ２ 下流側ノズル部の内径、下流側飲料通路の通路径
Ｓ スリットの幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体搬送通路の先端部に設けられ、当該液体搬送通路を介して搬送された液体を吐出し、容器に供給する液体供給ノズルであって、
前記液体搬送通路が連なる所定の径の第１液体通路を有する筒状の第１ノズル部と、
この第１ノズル部の下流端から当該第１ノズル部に沿って延びるように設けられ、前記第１液体通路よりも大きな所定の径の第２液体通路を有し、前記第１および第２液体通路を介して搬送された液体を下流端から吐出する筒状の第２ノズル部と、
前記第１ノズル部と前記第２ノズル部との境界部分に、前記第１および第２液体通路と外部とを連通するように設けられ、前記第１液体通路から前記第２液体通路に液体が流れるのに伴って、外部から前記第２液体通路にエアを吸引するためのエア吸引口と、
を備えていることを特徴とする液体供給ノズル。
【請求項２】
前記エア吸引口は、前記境界部分の全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体供給ノズル。
【請求項１】
液体搬送通路の先端部に設けられ、当該液体搬送通路を介して搬送された液体を吐出し、容器に供給する液体供給ノズルであって、
前記液体搬送通路が連なる所定の径の第１液体通路を有する筒状の第１ノズル部と、
この第１ノズル部の下流端から当該第１ノズル部に沿って延びるように設けられ、前記第１液体通路よりも大きな所定の径の第２液体通路を有し、前記第１および第２液体通路を介して搬送された液体を下流端から吐出する筒状の第２ノズル部と、
前記第１ノズル部と前記第２ノズル部との境界部分に、前記第１および第２液体通路と外部とを連通するように設けられ、前記第１液体通路から前記第２液体通路に液体が流れるのに伴って、外部から前記第２液体通路にエアを吸引するためのエア吸引口と、
を備えていることを特徴とする液体供給ノズル。
【請求項２】
前記エア吸引口は、前記境界部分の全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体供給ノズル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１０４５１４（Ｐ２００９−１０４５１４Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７７４００（Ｐ２００７−２７７４００）
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
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