JP2006025878A

JP2006025878A - 液体供給装置

Info

Publication number: JP2006025878A
Application number: JP2004205135A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ishizaka; 洋石坂
Original assignee: Ryonetsu Kogyou Co Ltd
Current assignee: Ryonetsu Kogyou Co Ltd
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】所定量の液体を供給することができ、且つその所定量の変更を簡単に正確に行なうことができる液体供給装置を提供する。
【解決手段】液体を貯留する貯留槽１４と、貯留槽１４からの液体が流出される第１流出管路１６と、第１流出管路１６に接続され貯留槽１４とは分離された計量槽１８と、計量槽１８からの液体が流出される第２流出管路２０と、第１流出管路１６に設けられて管路の開閉を行なう計量用電磁弁３８と、第２流出管路２０に設けられて管路の開閉を行なう供給用電磁弁４０と、計量槽１８内に設けられて計量槽１８内の液体のレベルを測定する静電容量式レベル計４４と、供給する液体量を設定する設定器２４と、計量用電磁弁３８を開いた後、静電容量式レベル計４４で検出される液面レベルと設定器２４で設定された液体量に相当する液面レベルとが一致すると計量用電磁弁３８を閉じ、その後供給用電磁弁４０を開くように前記計量用電磁弁３８と供給用電磁弁４０との開閉を制御する制御部２２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を所定量ずつ供給することができる液体供給装置に関し、特に、任意の所定量を供給することができる液体供給装置に関する。

従来、この種の液体を定量ずつ供給する装置として、特許文献１（特開平８−２８０５４２号公報）に記載されたコーヒー抽出装置を例示することができる。この装置は、一定量の熱湯を貯留し得る貯留槽と、貯留槽の熱湯を吐出させる電磁弁と、抽出ポットと、コーヒー豆を支持する濾過シートと、を有している。貯留槽へは、熱湯を生成する給湯タンクからポンプによって熱湯が供給されており、一定量以上の熱湯が貯留槽に供給されると、オーバーフロー戻管で給湯タンクへと戻るようになっている。そして、制御部に予め設定されたプログラムに従い電磁弁を開閉させて貯留槽内の熱湯をすべて間歇的にコーヒー豆に注ぐことにより、一定量の熱湯をコーヒー豆に対して供給して、コーヒー濃度を一定になるようにしている。

しかしながら、注ぐべき熱湯量は、コーヒー豆の量、種類によって様々変化させる必要があるが、上記公報の貯留槽では、貯留槽で貯留する一定量を変更することは困難であるという問題がある。

同様に、液体を定量ずつ計量して供給する装置としては、特許文献２（特開平２−１９５９１５号公報）、特許文献３（特開平５−１１１４３４号公報）、特許文献４（特開昭６２−４７３２０号公報）に記載されたものが知られている。これらの装置でも、液体を加熱する貯留タンクとは別に計量タンクを備えており、計量タンクには水位検知器が備えられて、該計量タンクの水位検知器で一定量の液体を計量した後、供給するようになっている。しかしながら、水位検知器は、フロートを用いているために、その一定量の変更が困難であるという問題がある。特許文献４では、計量する水位の調整として、調整板をネジを用いて昇降させることによって、任意の一定量の給湯を選択的に可能にしているものの、その調整を正確に行なうことは困難である。

特開平８−２８０５４２号公報特開平２−１９５９１５号公報特開平５−１１１４３４号公報特開昭６２−４７３２０号公報

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、所定量の液体を供給することができ、且つその所定量の変更を簡単に正確に行なうことができる液体供給装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、液体を貯留する貯留槽と、貯留槽からの液体が流出される第１流出管路と、第１流出管路に接続され貯留槽とは分離された計量槽と、計量槽からの液体が流出される第２流出管路と、を備え、第２流出管路から液体を供給する液体供給装置において、
前記第１流出管路に設けられて管路の開閉を行なう計量用開閉弁と、前記第２流出管路に設けられて管路の開閉を行なう供給用開閉弁と、前記計量槽内に設けられて計量槽内の液面レベルを測定する静電容量式レベル計と、供給する液体量を設定する設定手段と、計量用開閉弁を開いた後、静電容量式レベル計で検出される液面レベルと設定手段で設定された液体量に相当する液面レベルとが一致すると計量用開閉弁を閉じ、その後供給用開閉弁を開くように前記計量用開閉弁と供給用開閉弁との開閉を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の前記計量槽が、貯留槽の内部に配設されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の前記計量槽によって計量される液体の液面レベルが、貯留槽の液体の液面レベルよりも低く、第２流出管路の供給端は、計量槽よりも低いことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記第１流出管路と第２流出管路とが、途中で合流して合流地点から計量槽まで共通の管路として伸びており、合流地点の上流側に計量用開閉弁が設けられ、合流地点よりも下流側に供給用開閉弁が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、設定手段で供給する液体量を予め設定しておき、計量用開閉弁を開き貯留槽から第１流出管路を通して液体を計量槽へと移動させる。計量槽では、静電容量式レベル計により計量槽に移送した液体の液面レベルを検出し、制御手段が、該検出された液面レベルと設定手段で設定された液体量に相当する液面レベルとが一致すると計量用開閉弁を閉じて、供給用開閉弁を開くことにより、第２流出管路から計量された液体が排出されることになる。これにより、所定量の液体を供給することができ、また、設定手段で設定する液体量を変更することにより、容易に任意の所定量の液体を供給することができるようになる。

静電容量式レベル計を用いることにより、所定量の変更に容易に対応することができ、且つ熱湯のような湯気がある環境下においても確実に液面レベルを測定することができ、さらには、不感帯を持たないので少量の所定量であっても測定することができ、安価に構成することができる。

請求項２記載の発明によれば、液体が昇温または降温されたものである場合に、計量槽が貯留槽の内部にあって保温されているために、計量槽へと移送された液体も保温することができ、熱エネルギーの損失を小さくすることができる。

請求項３記載の発明によれば、貯留槽から計量槽へ、計量槽から第２流出管路への液体への移動を、ポンプを使わずに行なうことができるようになる。

請求項４記載の発明によれば、管路の構成をコンパクトに行なうことができるようになる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。

図１〜図３は、本発明の実施形態に係る液体供給装置を表す図である。図の液体供給装置は、供給する液体として熱湯即ち水とし、コーヒーを抽出するコーヒー抽出器に所定量の熱湯を供給して、コーヒーを製造する装置に利用されている。

液体供給装置１０は、大まかに、水または温水の給水源に接続された給水管路１２と、給水管路１２から給水された水または温水を加熱して沸騰させ、熱湯を貯留する貯留槽１４と、貯留槽１４の底部に連結されて貯留槽１４からの熱湯を流出する第１流出管路１６と、貯留槽１４の内部に配設される計量槽１８と、計量槽１８からの熱湯を流出する第２流出管路２０と、管路に設けられる開閉弁である電磁弁を開閉して各種制御を行なう制御部２２と、設定器２４と、を備えている。

給水源と接続される給水管路１２には、適宜、フィルタ３０と給水用電磁弁３２とが設けられている。給水用電磁弁３２を開くことによって水または温水が給水源から貯留槽１４へと給水される。

貯留槽１４には、加熱のためのサーモスタット付きヒータ３４が設けられる。また、貯留槽１４の液面レベルを計測するための複数の電極からなる水位計３６が設けられている。水位計３６は、貯留槽１４内の液体が下限液面レベルである渇水レベル、給水が必要な減水レベル、給水を停止する満水レベル、上限液面レベルである上限レベルにあるか否かをそれぞれ検出するためのものである（図３参照）。これらのレベルは基本的に固定である。さらに、貯留槽１４には、貯留槽１４内の液体の温度を計測する温度センサ３７が設けられている。

計量槽１８は、貯留槽１４の内部に、貯留槽１４とは分離して設けられている。そして、計量槽１８内の液面レベルの変化が計量槽１８内の液体の重量の変化に線形で対応するように、且つ、計量槽１８によって計量される液体の液面レベルは、貯留槽１４の液体の液面レベルよりも必ず低くなるように、計量槽１８の内部の横断面積が設定されている。計量槽１８には、計量槽１８内の液面レベルを測定する静電容量式レベル計４４が設けられている。静電容量式レベル計４４は、液面レベルに応じて変化する静電容量値を検出信号として出力するもので、その電極が計量槽１８内に挿入されている。電極はフッ素樹脂コーティングがなされて、防錆処理が施されていると好ましい。

第１流出管路１６と第２流出管路２０とは途中で合流して、合流地点から計量槽１８まで共通の管路として伸びている。第１流出管路１６には、合流地点の上流側に計量用開閉弁である計量用電磁弁３８が設けられ、第２流出管路２０には、合流地点よりも下流側に供給用開閉弁である供給用電磁弁４０が設けられている。また、第２流出管路２０の終端部には排出量調整用バルブ４２が設けられており、排出量を調整できるようになっている。第２流出管路２０全体は、計量槽１８よりも下方に配置される。

排出量調整用バルブ４２の下方には、コーヒー豆が収納される濾過部５１と、抽出されたコーヒーを受けるバケツ５２とからなるコーヒー抽出器５０が設けられている。

設定器２４には、運転スイッチ、リセットスイッチ、液体の供給量設定スイッチ等の各種スイッチ、ランプが設けられる。

制御部２２には、図４に示すように、水位計３６、温度センサ３７、静電容量式レベル計４４からの各検出信号及び設定器２４の各スイッチからの信号が入力されると共に、制御部２２からは電磁弁３２、３８、４０を開閉するための制御信号及びヒータ３４への給電信号が出力され、主として、給水制御、加温制御、計量制御が行なわれる。

尚、図示の例では、第１流出管路１６、計量槽１８、第２流出管路２０及び設定器２４は、複数個（４個）並列に設けられているが、その数は任意である。

以上のように構成される液体供給装置１０の作用を説明する。

・給水制御
水位計３６によって検出される貯留槽１４の液面レベルが渇水レベルまたは減水レベルであるときには、制御部２２からの制御信号により給水用電磁弁３２を開き、給水源からの水または温水を貯留槽１４へと給水し、水位計３６によって検出される貯留槽１４の液面レベルが満水レベルであるときには、制御部２２からの制御信号により給水用電磁弁３２を閉じ、貯留槽１４への給水を停止する制御が行なわれる。

・加温制御
水位計３６によって検出される貯留槽１４の液面レベルが渇水レベル以上であるときには、制御部２２からヒータ３４への給電が行なわれ、各ヒータ３４のサーモスタットにより、自動的にヒータ３４のオン・オフ制御が行なわれ、貯留槽１４内の水を９８℃以上に沸騰・加温する。

・計量制御
以上の給水制御及び加温制御により、温度センサ３７が沸騰状態（例えば、液温９８℃以上）を検出しているときには、計量制御がイネーブルとなる。図５は、そのタイミングチャートを示す。

温度センサ３７からの検出信号がＯＮとなっている状態で、設定器２４の運転スイッチが入ると、制御部２２のタイマーが計時を開始し、制御部２２からの制御信号により計量用電磁弁３８を開く。これにより、貯留槽１４からの熱湯が第１流出管路１６を通り、計量槽１８へと移動する。このとき、計量槽１８によって計量される液体の液面レベルは、貯留槽１４の液体の液面レベルよりも必ず低くなるように設定されているので、ポンプを使用することなく、水頭圧により液体の移動は自動的に行なわれる。また、計量槽１８は、貯留槽１４内部にあり、熱湯に包囲されているため、保温機能を有しており、計量槽１８に移送された熱湯が冷めることを防ぐことができる。

制御部２２は、計量槽１８に設けられた静電容量式レベル計４４から検出される検出レベルと設定器２４において設定された設定供給量値に対応するレベルとを比較しており、これらのレベルが等しくなると、計量測定出力信号を出力して、計量用電磁弁３８を閉じる。

次いで、制御部２２は、所定時間の経過後に制御信号を出力して供給用電磁弁４０を開く。これにより、計量槽１８に移送された熱湯が、第２流出管路２０を通り、排出量調整用バルブ４２を通り、コーヒー抽出器５０に注がれることとなる。このとき、第２流出管路２０は、計量槽１８よりも下方に配置されるため、ポンプを使用することなく、重力によって液体の移動は自動的に行なわれる。

タイマーによる所定時間の計時がなされると、制御部２２は、制御信号を出力して供給用電磁弁４０を閉じると共に、完了ブザー及び完了ランプを作動させて、完了したことを通知する。リセットスイッチからのリセット信号により完了ブザー及び完了ランプはリセットされる。このタイマーにより計時される時間は、計量から供給までの液体の移動が完全に終了して、しずくなどが完全に落下することができるような時間に設定される。

このようにして、液体供給装置１０からコーヒー抽出器５０に所定量ずつ熱湯を供給することができるようになる。コーヒー豆の量や種類が変わると、設定器２４において、供給量設定スイッチによって設定される供給量値を変更して、静電容量式レベル計４４により計量槽１８の該設定された供給量値に対応するレベルを検出することにより、簡単に熱湯の供給量値を変更することができる。

計量槽１８の液体のレベルを測定するものとして静電容量式レベル計４４を用いることにより、熱湯のような湯気がある環境下においても確実にレベルを測定することができ、且つ不感帯を持たないので、少量の所定量であっても測定することができ、安価に構成することができる、という効果を有している。また、計量は、第１流出管路１６及び第２流出管路２０を流れる液体の流量の大小に影響を受けることがないので、例えば、第２流出管路２０を流れる流量を、コーヒー抽出に適した小流量とするべく、排出量調整用バルブ４２によって流量を絞ることもできる。

尚、以上の実施形態では、コーヒー抽出器に供給することを例にとったが、これに限るものではなく、任意の液体供給に用いることができる。

本発明の実施形態に係る液体供給装置の正面図である。図１の液体供給装置の側面図である。図１の液体供給装置の配管図である。図１の液体供給装置の制御部を含むブロック図である。制御部によって行なわれる計量制御を表すタイムチャートである。

符号の説明

１０液体供給装置
１４貯留槽
１６第１流出管路
１８計量槽
２０第２流出管路
２２制御部（制御手段）
２４設定器（設定手段）
３８計量用電磁弁（計量用開閉弁）
４０供給用電磁弁（供給用開閉弁）
４４静電容量式レベル計

Claims

液体を貯留する貯留槽と、貯留槽からの液体が流出される第１流出管路と、第１流出管路に接続され貯留槽とは分離された計量槽と、計量槽からの液体が流出される第２流出管路と、を備え、第２流出管路から液体を供給する液体供給装置において、
前記第１流出管路に設けられて管路の開閉を行なう計量用開閉弁と、前記第２流出管路に設けられて管路の開閉を行なう供給用開閉弁と、前記計量槽内に設けられて計量槽内の液面レベルを測定する静電容量式レベル計と、供給する液体量を設定する設定手段と、計量用開閉弁を開いた後、静電容量式レベル計で検出される液面レベルと設定手段で設定された液体量に相当する液面レベルとが一致すると計量用開閉弁を閉じ、その後供給用開閉弁を開くように前記計量用開閉弁と供給用開閉弁との開閉を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする液体供給装置。
前記計量槽は、貯留槽の内部に配設されることを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
前記計量槽によって計量される液体の液面レベルは、貯留槽の液体の液面レベルよりも低く、第２流出管路の供給端は、計量槽よりも低いことを特徴とする請求項１または２記載の液体供給装置。
前記第１流出管路と第２流出管路とは、途中で合流して合流地点から計量槽まで共通の管路として伸びており、合流地点の上流側に計量用開閉弁が設けられ、合流地点よりも下流側に供給用開閉弁が設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体供給装置。