JP2005218577A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 密閉容器内の気層の容積を小さな値に容易かつ確実に制御でき、それにより、湯の供給量を安定させることができるとともに、ヒータの寿命を延ばせる給湯装置を提供する。
【解決手段】 湯を外部に供給する給湯装置１であって、水の流入部２２ａ、および上端部に設けられ、外部に連通する湯の流出部２２ｃを有するとともに、水を貯留する密閉容器２２と、密閉容器２２に、流入部２２ａを介して水を加圧した状態で供給するポンプ１２と、密閉容器２２内の水を加熱するヒータ２３と、流出部２２ｃを開閉する給湯バルブ２５と、外部への湯の供給に先立ち、給湯バルブ２５を閉じた状態でポンプ１２を所定の条件が成立するまで運転することにより、密閉容器２２内の気層を圧縮する気層圧縮手段５０と、この気層の圧縮の後、ポンプ１２を停止するとともに給湯バルブ２５を開くことにより、圧縮された気層を減圧する気層減圧手段５０とを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は、給湯装置に関し、例えば飲料ディスペンサなどに適用され、レギュラーコーヒーなどの調理に用いられる湯を供給する給湯装置に関する。

従来、主にコーヒーを販売する自動販売機に適用された給湯装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この給湯装置は、供給された水を貯留し、ヒータによって加熱するボイラと、このボイラに水を加圧供給するポンプを有している。また、ボイラは、その上面に接続された配管によって、コーヒーを抽出する抽出機に連結されており、この配管にはこれを開閉する抽出湯弁が設けられている。

また、給湯装置では、コーヒーの販売時に、抽出湯弁を開弁するとともに、ポンプを運転する。このポンプの運転によって、ヒータにより高温に加熱されたボイラ内の湯が圧送され、上記の配管を介して抽出機に供給される。そして、抽出機によって、供給された湯を用いてコーヒーが抽出され、販売者に提供される。

以上のように、上記の従来の給湯装置では、ボイラ内の湯を、ポンプによる圧送により、ボイラの上面に接続された配管を介して、抽出機に供給する。このため、湯の供給時にボイラ内の上部に気層があると、湯の供給と同時に蒸気が排出されるので、その分、抽出機への湯の供給量が減少し、その結果、販売される飲料量が減少してしまう。また、同じ理由から、気層の容積がばらつきやすく、それに伴って、飲料量もばらついてしまう。

また、上記のようにボイラ内の水をヒータによって加熱する給湯装置では、ボイラ内の水をできるだけ効率良く加熱するためには、ヒータを、その発熱線がボイラ内の上下方向のほぼ全体にわたるように設けることが好ましい。しかし、その場合において、ボイラ内に比較的大きな気層が存在すると、ヒータの発熱線の部分がボイラ内の気層に露出し、その部分を覆うヒータのシースが過熱状態になり、ヒータの寿命が短くなってしまう。

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、密閉容器内の気層の容積を小さな値に容易かつ確実に制御することができ、それにより、湯の供給量を安定させることができるとともに、ヒータの寿命を延ばすことができる給湯装置を提供することを目的とする。

特開２０００−３４８２５３号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、供給された水を加熱し、貯留するとともに、加熱された湯を外部に供給するための給湯装置であって、水の流入部、および上端部に設けられ、外部に連通する湯の流出部を有するとともに、供給された水を貯留する密閉容器と、密閉容器に、流入部を介して水を加圧した状態で供給するポンプと、密閉容器内の水を加熱するヒータと、流出部を開閉する給湯バルブと、外部への湯の供給に先立ち、給湯バルブを閉弁した状態でポンプを所定の条件が成立するまで運転することにより、密閉容器内の気層を圧縮する気層圧縮手段と、気層圧縮手段による気層の圧縮の後、ポンプによる水の供給を停止するとともに給湯バルブを開弁させることにより、圧縮された気層を減圧する気層減圧手段と、を備えることを特徴とする。

この給湯装置によれば、ポンプにより水が加圧された状態で密閉容器に供給されるとともに、ヒータにより密閉容器内の水が加熱される。また、密閉容器の上端部の流出部により密閉容器内と外部が連通されるとともに、この流出部が給湯バルブにより開閉される。さらに、気層圧縮手段により、外部への湯の供給に先立ち、給湯バルブを閉弁し、密閉容器内を閉じた状態でポンプが所定の条件が成立するまで運転され、それにより、密閉容器内の気層が圧縮される。また、気層減圧手段により、気層圧縮手段による気層の圧縮の後、ポンプによる水の供給が停止されるとともに給湯バルブが開弁され、それにより、圧縮された気層が減圧される。さらに、加熱された密閉容器内の湯は、この状態で密閉容器に貯留され、外部への供給に用いられる。

このように、密閉容器内を閉じた状態でポンプを用いて水を加圧しながら供給することによって、密閉容器内の圧力が上昇し、それに伴い、気層が圧縮される。また、この気層の圧縮後、ポンプによる水の供給を停止するとともに給湯バルブを開弁することにより、密閉容器の上端部に設けられた流出部を介して、密閉容器内を外部に開放することで、圧縮された気層が減圧される。これにより、気層の容積は、その圧縮前に比べて、大気圧と上昇した密閉容器内の圧力との比に応じた小さな値になる。以上により、気層の容積を小さな値に制御することができ、それにより、湯の供給量を安定させることができるとともに、ヒータの寿命を延ばすことができる。

また、この給湯装置では、ポンプの運転・停止および給湯バルブの開閉のみによって、例えば密閉容器内の水位を検出する水位センサなどを用いることなく、気層の容積を小さな値に容易かつ確実に制御できる。さらに、気層が存在する付近の上端部の流出部を介して、密閉容器内を外部に開放するので、気層の減圧に伴って密閉容器内の湯が排出されることもない。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の給湯装置において、気層圧縮手段による気層の圧縮と、気層減圧手段による気層の減圧とを繰り返し実行することを特徴とする。

この構成によれば、気層圧縮手段による気層の圧縮と、気層減圧手段による気層の減圧が繰り返し実行されるので、気層の容積をさらに小さな値に制御できる。それにより、密閉容器をほぼ満水にすることができ、請求項１による上述した作用をよりよく得ることができる。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の給湯装置において、外部に湯を供給する直前に、気層圧縮手段による気層の圧縮と、気層減圧手段による気層の減圧をさらに実行することを特徴とする。

この構成によれば、外部に湯を供給する直前に、気層圧縮手段による気層の圧縮と気層減圧手段による気層の減圧がさらに実行される。これにより、気層の容積を確実に小さくした状態で湯が外部に供給されるので、湯の供給量を確実に安定させることができる。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１ないし３に記載の給湯装置において、密閉容器に供給される水の流量を表す流量パラメータを検出する流量パラメータ検出手段をさらに備え、所定の条件は、検出された流量パラメータが所定の流量以下になることであることを特徴とする。

この構成によれば、給湯バルブを閉弁した状態でのポンプによる水の供給が、検出された流量パラメータが所定の流量以下になるまで継続される。給湯バルブを閉弁した状態でポンプにより密閉容器に水を供給すると、気層が圧縮されるとともに、その圧縮が限界に近づくにつれて、供給される水の流量が非常に小さくなる。これに対して、本発明によれば、流量パラメータが所定の流量以下になったときにポンプを停止するので、ポンプを最小限に運転しながら、気層をその限界付近まで確実に圧縮することができる。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に記載の給湯装置において、気層圧縮手段による気層の圧縮の開始後、所定時間が経過するまでに流量パラメータが所定の流量以下にならないときに、給湯装置が故障していると判定する故障判定手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、気層圧縮手段による気層の圧縮の開始後、所定時間が経過するまでに流量パラメータが所定の流量以下にならないときには、故障判定手段により、給湯装置が故障していると判定される。請求項４の作用で述べたように、給湯装置が正常な場合には、気層圧縮手段による気層の圧縮の開始からある程度の時間が経過すれば、この気層の圧縮が限界に近づくことによって、ポンプにより供給される水の流量が非常に小さくなる。したがって、上記のように判定を行うことにより、給湯装置の故障を適切に判定することができる。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項５に記載の給湯装置において、所定時間は、気層圧縮手段による気層の圧縮が密閉容器内の湯を外部に供給する直前の場合には、それ以外の場合よりも短く設定されていることを特徴とする。

この構成によれば、給湯装置の故障判定に用いられる所定時間が、気層圧縮手段による圧縮が湯を外部に供給する直前の場合には、それ以外の場合よりも短く設定されている。このように、外部への湯の供給時には、給湯装置の故障判定を短時間で行うようにすることにより、判定結果を速やかに得ることができる。それにより、給湯装置が正常な場合には、湯の供給に速やかに移行でき、故障している場合には、その旨を速やかに知らせることができる。

本発明の一実施形態による給湯装置を模式的に示す図である。 給湯装置のボイラの断面図である。 給湯制御処理のメインルーチンを示すフローチャートである。 図３のボイラ給水処理のサブルーチンを示すフローチャートである。 ポンプの運転・停止に対するボイラ内圧および流量センサのＯＮ／ＯＦＦ信号の関係を示すタイミングチャートである。 図３の気層排除処理のサブルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態による給湯装置について説明する。図１に示すように、この給湯装置１は、レギュラーコーヒーを販売するカップ式自動販売機などに内蔵され、抽出すべきコーヒーの種類に応じて、コーヒー抽出機２に適量の湯を供給するものである。給湯装置１は、給水部３と、この給水部３から供給された水を加熱し、貯留する加熱部４と、これらを制御するマイクロコンピュータからなる制御装置５０（気層圧縮手段、気層減圧手段、流量パラメータ検出手段および故障判定手段）とを備えている。

給水部３は、外部から取り込んだ水道水を貯留するシスターン１１と、このシスターン１１に取水チューブＴ１を介して接続されたポンプ１２と、取水チューブＴ１の途中に設けられ、シスターン１１から流出した水をろ過するストレーナ１３と、取水チューブＴ１のストレーナ１３とポンプ１２との間に設けられた流量センサ３１とを有している。

シスターン１１は、比較的小さい容積を有し、所定量（例えば８００ｃｃ）以上の水が常時、貯留されるようになっている。また、シスターン１１には、水温センサ３２が設けられており、この水温センサ３２は、シスターン１１内に貯留された水の温度を検出し、その検出信号を制御装置５０に出力する。

ポンプ１２は、リリーフバルブ１２ａを有する電磁式の水ポンプであり、販売時に、１杯のコーヒーの調理に必要な所定量（例えば１５０ｃｃ）の水を、給水チューブＴ２を介して、加熱部４の後述するボイラ本体２２に圧送し、供給する。また、リリーフバルブ１２ａは、ポンプ１２の吐出圧が第１所定圧（例えば８．５ｋｇｆ／ｃｍ² ）になったときに開放するように構成されており、それにより、ボイラ本体２２の内圧（以下「ボイラ内圧」という）ＢＰがこの第１所定圧以下に保たれ、ボイラ本体２２内が過圧状態にならないように制御される。また、リリーフバルブ１２ａとシスターン１１の間には、戻りチューブＴ３が接続されており、リリーフバルブ１２ａが開放したときに、リリーフバルブ１２ａから流出した水が、戻りチューブＴ３を介してシスターン１１に戻される。

流量センサ３１（流量パラメータ検出手段）は、フォトインタラプタと、取水チューブＴ１を流れる水を動力源として回転する羽根車（いずれも図示せず）を有している。このフォトインタラプタは、互いに対向する発光素子（例えば発光ダイオード）および受光素子（例えばフォトトランジスタ）で構成されており、これらの発光素子と受光素子の間に上記の羽根車が配置されている。また、この受光素子は、発光素子からの光を受光しているときにＯＮ信号を、それ以外のときにＯＦＦ信号を制御装置５０に出力する。さらに、流量センサ３１では、回転する羽根車の複数の羽根によって発光素子から受光素子に発せられる光の光路が開閉されるようになっており、それにより、羽根車の回転速度、すなわち、取水チューブＴ１を流れる水の流量に応じたパルス幅を有するＯＮ／ＯＦＦ信号が、受光素子から制御装置に出力される。制御装置は、このＯＮ信号が出力された時点から次のＯＮ信号が出力されるまでの時間を、流量パルス幅ＦＰＷ（流量パラメータ）として算出する。この流量パルス幅ＦＰＷは、その算出方法から明らかなように、取水チューブＴ１を流れる水の流量、すなわち、リリーフバルブ１２ａが閉じている状態でボイラ本体２２に供給される水の流量（以下、単に「供給流量」という）に比例する。

加熱部４は、小型のボイラ２１で構成されており、このボイラ２１は、給水部３から供給された水を貯留するボイラ本体２２と、このボイラ本体２２内の水（湯）を加熱するヒータ２３を有している。

ボイラ本体２２（密閉容器）は、ステンレス鋼板などの金属板からなり、耐圧性（例えば１０気圧）を有する所定容積（例えば３００ｃｃ）の円筒状の密閉容器で構成されている。また、図２に示すように（便宜上、ハッチングは省略）、ボイラ本体２２の下端部には、給水部３からの水を流入させるための流入部２２ａが設けられ、上面２２ｂには、給湯時に湯を流出させるための流出部２２ｃが設けられている。この流入部２２ａには前記給水チューブＴ２が接続されており、流出部２２ｃには給湯チューブＴ４の一端部が接続されている。この給湯チューブＴ４の他端部は、コーヒー抽出機２に接続されており、その途中には、給湯バルブ２５が設けられている。この給湯バルブ２５は、１つの流入口および２つの流出口（いずれも図示せず）を有する電磁式の三方バルブであり、この流入口および一方の流出口はそれぞれ、給湯チューブＴ４を介して、流出部２２ｃおよびコーヒー抽出機２に接続され、他方の流出口には与圧チューブＴ５の一端部が接続されている。この与圧チューブＴ５の他端部は、与圧バルブ２６に接続されている。

与圧バルブ２６は、一般的なリリーフバルブと同様に構成されており、ボイラ内圧ＢＰが前記第１所定圧とほぼ同じ所定圧になったときに、開放するように設定されている。この設定によって、ボイラ内圧ＢＰをこの所定圧に保持するようになっている。なお、ボイラ内圧ＢＰが上記所定圧になり、与圧バルブ２６が開放したときには、この与圧バルブ２６から流出した蒸気あるいは湯が、排水容器２７に回収される。

ヒータ２３は、電源（図示せず）からの通電によって、ボイラ本体２２内の水を加熱するものであり、その発熱線２３ａがボイラ本体２２内の上下方向のほぼ全体にわたるように設けられている。なお、このヒータ２３への通電は、制御装置５０によって制御される。

また、ボイラ本体２２には、ボイラ湯温センサ３３およびボイラ内圧センサ３４が設けられている。これらのセンサ３３，３４は、ボイラ本体２２内の湯の温度およびボイラ内圧ＢＰをそれぞれ検出し、それらの検出信号を制御装置５０に出力する。さらに、ボイラ本体２２には、空焚き防止スイッチ２８および排水口２９が設けられている。空焚き防止スイッチ２８は、ボイラ本体２２内に水が無い状態でのヒータ２３への通電を防止するためのものである。排水口２９は、常時は閉鎖されており、ボイラ２１のメンテナンス時などに開放されることによって、ボイラ本体２２内の残液などを排水容器２７に廃棄するためのものである。

また、ボイラ本体２２の流入部２２ａには逆止弁（図示せず）が設けられており、ポンプ１２が停止している状態では、流入部２２ａがこの逆止弁によって閉じられている。さらに、常時は、給湯バルブ２５が与圧バルブ２６側に切り替えられており、それにより、流出部２２ｃから与圧バルブ２６に至る系が、与圧バルブ２６によって閉じられている。

次に、図３〜図６を参照しながら、給湯装置１による給湯制御処理について説明する。まず、図３のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、ボイラ給水処理の実行条件が成立しているか否かを判別する。この実行条件は、今回が、自動販売機の設置直後またはボイラ２１の交換修理直後など、ボイラ本体２２内に水（湯）がまったくまたは十分に入っていないおそれがある状況のときに、成立していると判定される。この答がＹＥＳのときには、ボイラ給水処理を実行し（ステップ２）、ステップ３に進む。このボイラ給水処理の詳細については後述する。一方、ステップ１の答がＮＯのときには、そのままステップ３に進む。

このステップ３では、販売要求があったか否かを判別する。この答がＮＯのときには、上記ステップ１に戻る一方、ＹＥＳで、販売要求があったときには、気層排除処理を実行する（ステップ４）。この気層排除処理の詳細については後述する。次いで、飲料を調理するために、所定量の湯をコーヒー抽出機２に供給する（ステップ５）。このステップ５の実行後は、上記ステップ１に戻る。

次に、上記ステップ２のボイラ給水処理について、図４を参照しながら説明する。まず、ステップ１１におい給湯バルブ２５を与圧バルブ２６側に切り替えるとともに、ステップ１２においてポンプ１２の運転を開始する。これらにより、ボイラ本体２２の流出部２２ｃ側を密閉した状態での水の供給が開始され、それにより、ボイラ本体２２内の気層が圧縮される。

次に、このポンプ１２の運転開始後、所定の第１待機時間Ｔ１（例えば１ｓｅｃ）が経過したか否かを判別する（ステップ１３）。この答がＹＥＳのときには、ポンプ１２が十分に立ち上がったとして、流量パルス幅ＦＰＷが、所定の判定時間ＴＲＥＦ（例えば５０ｍｓｅｃ）（所定の流量）以上であるか否かを判別する（ステップ１４）。この答がＮＯで、流量パルス幅ＦＰＷが判定時間ＴＲＥＦよりも小さいとき、すなわち、供給流量が判定時間ＴＲＥＦに相当する所定流量よりも大きいときには、ポンプ１２の運転開始後、第１待機時間Ｔ１よりも長い所定の第２待機時間Ｔ２（例えば１２０ｓｅｃ）（所定時間）が経過したか否かを判別する（ステップ１５）。

この答がＹＥＳのときには、給湯バルブ２５を与圧バルブ２６側に切り替えた状態でボイラ本体２２に水を十分に長い時間、供給しても、供給流量が上記所定流量よりも小さくならないため、ボイラ本体２２に亀裂が生じることなどにより、給湯装置１が故障していると判定する。次いで、この判定結果を受けて、ポンプ１２を停止する（ステップ１６）とともに、その旨を知らせるために、故障ランプ（図示せず）を点灯し、故障表示を行う（ステップ１７）。この故障表示が行われると、本処理が中断されるとともに、湯の供給も停止される。

一方、前記ステップ１４の答がＹＥＳで、流量パルス幅ＦＰＷ≧判定時間ＴＲＥＦのとき、すなわち、供給流量が前記所定流量以下になったときには、ポンプ１２を停止する（ステップ１８）とともに、給湯バルブ２５をコーヒー抽出機２側に切り替える（ステップ１９）。なお、このポンプ１２の停止により、ボイラ本体２２の流入部２２ａが逆止弁によって閉じられ、また、コーヒー抽出機２側への給湯バルブ２５の切替によって、ボイラ本体２２内が流出部２２ｃを介して大気に開放され、それにより、圧縮された気層が減圧される。

図５は、これまでに説明した処理による動作例を示している。まず、ステップ１１および１２により、給湯バルブ２５を与圧バルブ２６側に切り替えた状態で、ポンプ１２の運転が開始されると（時点ｔ１）、ボイラ本体２２に水が供給されるとともに、ボイラ内圧ＢＰが上昇し始める。このポンプ１２の立ち上がり時においては、供給流量が少ないため、流量パルス幅ＦＰＷは大きい。その後、供給流量が増大するのに伴って、流量パルス幅ＦＰＷが小さくなる。さらに時間が経過すると、ボイラ内圧ＢＰが上昇し、それに伴って供給流量も減少し、流量パルス幅ＦＰＷが次第に大きくなる。そして、流量パルス幅ＦＰＷが判定時間ＴＲＥＦ以上になり、前記ステップ１４がＹＥＳになることで、ポンプ１２が停止される（ステップ１８、時点ｔ２）。

以上のように、流量パルス幅ＦＰＷが判定時間ＴＲＥＦ以上になり、供給流量が所定流量以下になったときに、ポンプ１２を停止するので、ボイラ本体２２内の気層を限界付近まで確実に圧縮することができるとともに、そのためのポンプ１２の運転を最小限に留めることができる。また、前記ステップ１３の判別により、ポンプ１２が十分に立ち上がるまでは、前記ステップ１４の判別は行われないので、この立ち上がり時に得られた大きな流量パルス幅ＦＰＷを前記ステップ１４の判別に用いることによる誤判定を、確実に回避することができる。

図４に戻り、前記ステップ１９によるコーヒー抽出機２側への給湯バルブ２５の切替後、所定時間（例えば１ｓｅｃ）が経過したときには（ステップ２０：ＹＥＳ）、圧縮された気層が十分に減圧されたとして、以下のステップ２１〜３０において、前記ステップ１１〜２０と同様にして、気層の圧縮および減圧を行う。

すなわち、給湯バルブ２５を与圧バルブ２６側に切り替える（ステップ２１）とともに、ポンプ１２の運転を開始する（ステップ２２）。そして、このポンプ１２の運転開始後、前記第１待機時間Ｔ１が経過したときには（ステップ２３：ＹＥＳ）、流量パルス幅ＦＰＷが前記判定時間ＴＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ２４）。

この答がＮＯのときには、上記ステップ２２によるポンプ１２の運転開始後、前記第２待機時間Ｔ２が経過したか否かを判別する（ステップ２５）。この答がＹＥＳのときには、前記ステップ１５で述べたのと同じ理由により、給湯装置１が故障しているとして、ポンプ１２を停止する（ステップ２６）とともに、前記ステップ１７と同様、故障表示を行う（ステップ２７）。

一方、上記ステップ２４の答がＹＥＳで、流量パルス幅ＦＰＷ≧判定時間ＴＲＥＦのときには、気層が限界付近まで圧縮されたとして、ポンプ１２を停止する（ステップ２８）とともに、給湯バルブ２５をコーヒー抽出機２側に切り替える（ステップ２９）。この切替後、前記所定時間が経過したときには（ステップ３０：ＹＥＳ）、圧縮された気層が十分に減圧されたとして、前述した給湯制御処理に戻る。

上述したボイラ給水処理による圧縮によって気層は次のように圧縮される。この気層の圧縮は、ボイラ本体２２の流出部２２ｃ側を閉じた状態で行われるので、１回目の圧縮前後における気層の容積をＧＶ１，ＧＶ２、ボイラ内圧ＢＰ１，ＢＰ２とすると、次式（１）が成立する。
ＧＶ２＝ＧＶ１・ＢＰ１／ＢＰ２ …… （１）
ここで、１回目の気層の圧縮では、ＢＰ１は大気圧に等しく、また、ＧＶ１は、ボイラ給水処理の実行前にボイラ本体２２が完全に空の状態の場合には、前記所定容積（３００ｃｃ）に等しい。さらに、ＢＰ２が例えば８気圧であったとすると、１回目の圧縮後のＧＶ２は、３００・１／８＝３７．５ｃｃとなる。

また、２回目の気層の圧縮後における気層の容積をＧＶ３、ボイラ内圧をＢＰ３とすると、次式（２）が成立する。
ＧＶ３＝ＧＶ２・ＢＰ２／ＢＰ３ …… （２）
ここで、ＢＰ２は、１回目の気層の圧縮後に前述した気層の減圧が行われるため、大気圧と等しい。また、ＢＰ３が例えば８気圧であったとすると、ＧＶ３は、３７．５・１／８＝４．７ｃｃとなる。以上のように、ボイラ本体２２内がまったく空であっても、２回の圧縮および減圧だけで、気層の容積を極めて小さな値に効率良く圧縮できる。

次に、図６を参照しながら、図３の前記ステップ４の気層排除処理について説明する。この処理は、販売要求に応じてボイラ本体２２内の湯をコーヒー抽出機２に供給する直前に、気層の圧縮および減圧を、上述したボイラ給水処理と同様に行うものである。まず、ステップ４１では、給湯バルブ２５を与圧バルブ２６側に切り替える。次いで、ポンプ１２の運転を開始する（ステップ４２）。このポンプ１２の運転開始後、前記第１待機時間Ｔ１が経過したときには（ステップ４３：ＹＥＳ）、流量パルス幅ＦＰＷが前記判定時間ＴＲＥＦ以上であるか否かを判別する（ステップ４４）。

この答がＮＯのときには、上記ステップ４２によるポンプ１２の運転開始後、前記第２待機時間Ｔ２よりも短い所定の第３待機時間Ｔ３（例えば１０ｓｅｃ）（所定時間）が経過したか否かを判別する（ステップ４５）。この答がＹＥＳのときには、前記ステップ１５で述べたのと同じ理由により、給湯装置１が故障しているとして、ポンプ１２を停止する（ステップ４６）とともに、故障表示を行う（ステップ４７）。

上記のように第３待機時間Ｔ３を第２待機時間Ｔ２よりも短く設定することにより、上記の故障判定がボイラ給水処理の場合よりも短時間で行われる。これは、本処理は飲料の販売時に行われる関係上、この判定結果が得られるまでの時間が長いと、その分、購入者を待たせることになるとともに、給湯装置１が故障している場合には、購入者が長時間待たされた上に商品を得られなくなってしまうので、以上のような不具合を回避するためである。

一方、前記ステップ４４の答がＹＥＳで、流量パルス幅ＦＰＷ≧判定時間ＴＲＥＦのときには、気層が限界付近まで圧縮されたとして、ポンプ１２を停止する（ステップ４８）とともに、給湯バルブ２５をコーヒー抽出機２側に切り替える（ステップ４９）。この切替後、前記所定時間が経過したときには（ステップ５０：ＹＥＳ）、圧縮された気層が十分に減圧されたとして、給湯制御処理に戻る。

以上のように、本実施形態によれば、ボイラ本体２２内に水（湯）がまったくまたは十分に入っていないおそれがある状況において、ボイラ給水処理を実行することによって、給湯バルブ２５を与圧バルブ２６側に切り替えた状態で、ポンプ１２を用いて水を加圧しながら供給することにより、気層を圧縮する。また、この気層の圧縮後、ポンプ１２の停止により流入部２２ａを閉じるとともに、給湯バルブ２５をコーヒー抽出機２側に切り替えることにより、ボイラ本体２２の上面に設けられた流出部２２ｃを介して、ボイラ本体２２内を大気に開放することで、圧縮された気層を減圧する。以上のような気層の圧縮および減圧を繰り返すことによって、気層の容積を極めて小さな値に制御でき、それにより、ボイラ本体２２をほぼ満水にすることができる。したがって、湯の供給量を安定させることができるともに、ヒータ２３の寿命を延ばすことができる。

また、ポンプ１２の運転・停止および給湯バルブ２５の切替のみによって、例えばボイラ本体２２内の水位を検出する水位センサなどを用いることなく、気層の容積を小さな値に容易かつ確実に制御できる。さらに、気層が存在する付近の上面２２ｂの流出部２２ｃを介して、ボイラ本体２２内を大気に開放するので、気層の減圧に伴ってボイラ本体２２内の湯が排出されることもない。

また、飲料の販売直前に、気層排除処理によって、気層の圧縮および減圧を実行することにより、気層の容積を確実に小さくした状態で湯をコーヒー抽出機２に供給するので、湯の供給量を確実に安定させることができる。さらに、流量パルス幅ＦＰＷが判定時間ＴＲＥＦ以上になったときにポンプ１２を停止し、気層の圧縮を終了するので、ポンプ１２を最小限に運転しながら、気層を限界付近まで確実に圧縮することができる。

また、気層の圧縮の開始後、第２待機時間Ｔ２が経過しても、パルス幅ＦＰＷが判定時間ＴＲＥＦ以上にならないときに、給湯装置１が故障していると判定するので、この判定を適切に行うことができる。また、販売直前には、第２待機時間Ｔ２に代えて、それよりも短い第３待機時間Ｔ３を用いることにより、故障判定の結果が短時間で得られるので、正常な場合には、湯の供給に速やかに移行でき、また、故障している場合には、その旨を購入者に速やかに知らせることができ、したがって、購入者が長時間待たされた上に商品が得られないという不具合を回避することができる。

なお、本発明は、説明した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、本実施形態では、本発明の給湯装置１を、カップ式自動販売機に適用したが、本発明はこれに限らず、飲料ディスペンサにも適用でき、その他、給湯を要する各種の機器に広く適用することができる。また、実施形態では、ボイラ給水処理による気層の圧縮および減圧を、ボイラ本体２２内に水（湯）がまったくまたは十分に入っていないような状況で実行しているが、これに代えて、またはこれとともに、これを他の適当な条件が成立したときに実行してもよく、例えば販売動作が所定時間、継続して行われないときに実行するようにしてもよい。さらに、ボイラ給水処理における気層の圧縮および減圧の実行回数を、実施形態よりも多くしてもよく、逆に１回でもよい。また、実施形態では、販売直前に気層排除処理を行っているが、これを省略してもよい。

さらに、実施形態では、気層の圧縮後にポンプ１２を停止させるための所定の条件を、流量パルス幅ＦＰＷが判定時間ＴＲＥＦ以上になることとしているが、この条件は、気層の圧縮を確実に行ったことを表すものであれば任意であり、例えば、給湯バルブ２５を与圧バルブ２６側に切り替えた状態でのポンプ１２の運転開始後、所定時間が経過することに設定してもよい。

また、実施形態では、ポンプ１２による水の供給の停止を、ポンプ１２を実際に停止させることにより行ったが、これに代えて、流入部２２ａを開閉するバルブを設け、このバルブで流入部２２ａを閉じるように制御してもよい。さらに、流量パラメータとして、羽根車タイプの流量センサ３１による流量パルス幅ＦＰＷを用いているが、これに代えて、流量を直接、検出するタイプのセンサの検出結果を用いてもよい。また、実施形態では、ボイラ本体２２からの水（湯）の逆流を防止するために、ボイラ本体２２の流入部２２ａに逆止弁を設けたが、これに代えて、逆止弁付きのポンプを用いてもよいことはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

符号の説明

１ 給湯装置
１２ ポンプ
２２ ボイラ本体（密閉容器）
２２ａ 流入部
２２ｃ 流出部
２３ ヒータ
２５ 給湯バルブ
３１ 流量センサ（流量パラメータ検出手段）
５０ 制御装置（気層圧縮手段、気層減圧手段、流量パラメータ検出手段、
故障判定手段）
ＦＰＷ 流量パルス幅（流量パラメータ）
ＴＲＥＦ 判定時間（所定の流量）
Ｔ２ 第２待機時間（所定時間）
Ｔ３ 第３待機時間（所定時間）

Claims (6)

1. 供給された水を加熱し、貯留するとともに、加熱された湯を外部に供給するための給湯装置であって、
   水の流入部、および上端部に設けられ、外部に連通する湯の流出部を有するとともに、供給された水を貯留する密閉容器と、
   当該密閉容器に、前記流入部を介して水を加圧した状態で供給するポンプと、
   前記密閉容器内の水を加熱するヒータと、
   前記流出部を開閉する給湯バルブと、
   外部への湯の供給に先立ち、前記給湯バルブを閉弁した状態で前記ポンプを所定の条件が成立するまで運転することにより、前記密閉容器内の気層を圧縮する気層圧縮手段と、
   当該気層圧縮手段による前記気層の圧縮の後、前記ポンプによる水の供給を停止するとともに前記給湯バルブを開弁させることにより、前記圧縮された気層を減圧する気層減圧手段と、
   を備えることを特徴とする給湯装置。
2. 前記気層圧縮手段による前記気層の圧縮と、前記気層減圧手段による前記気層の減圧とを繰り返し実行することを特徴とする、請求項１に記載の給湯装置。
3. 外部に湯を供給する直前に、前記気層圧縮手段による前記気層の圧縮と、前記気層減圧手段による前記気層の減圧をさらに実行することを特徴とする、請求項１または２に記載の給湯装置
4. 前記密閉容器に供給される水の流量を表す流量パラメータを検出する流量パラメータ検出手段をさらに備え、
   前記所定の条件は、前記検出された流量パラメータが所定の流量以下になることであることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の給湯装置。
5. 前記気層圧縮手段による前記気層の圧縮の開始後、所定時間が経過するまでに前記流量パラメータが前記所定の流量以下にならないときに、前記給湯装置が故障していると判定する故障判定手段をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の給湯装置。
6. 前記所定時間は、前記気層圧縮手段による前記気層の圧縮が前記密閉容器内の湯を外部に供給する直前の場合には、それ以外の場合よりも短く設定されていることを特徴とする、請求項５に記載の給湯装置。

Images