JP2006096352A - 自動流量調整バルブ - Google Patents

Abstract

【目的】飲料水の供給に伴い飲料水容器内の飲料水が減少してその自重が減り、自重で流下する飲料水の流速が減少するようになっても、流下する飲料水の流速を常に一定に保つことができる自動流量調整バルブを提供することを目的とする。
【構成】駆動モータ６９と図示しない固定手段で固定される歯車ケース６４と、歯車ケース６４の内部に設けられる一組の歯車６５、６６と、を有し、歯車６５は駆動モータ６９で回転駆動される駆動軸６７に固定され、歯車６６は歯車６５の回転に従動して回転するように従動軸６８に回転自在に取り付けられており、駆動モータ６９が駆動されると駆動軸６７が回転して、歯車６５、６６を歯車ケース６４の内部で図中矢印Ａ方向に回転させる。また、歯車６５、６６の回転速度を検出するための駆動モータ６９の回転と連動してパルスを出力するエンコーダ７０を設けている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シロップやコーヒー等の飲料を提供する飲料提供装置に設けられ、液体の送出量を一定に保つ自動流量調整バルブに関するものである。

従来、飲料を提供する装置としては、装置本体内冷蔵庫に収納されたＢＩＢ（Ｂａｇ Ｉｎ Ｂｏｘ）下方から伸びる注出チューブに流出したシロップをチューブポンプ等のシロップ供給装置で供給する装置が知られている。このような飲料提供装置には、冷凍装置で冷却される冷却水を貯留する冷却水槽が設けられ、冷却水に浸漬されている冷却コイル内を水道から供給される水道水が通過すると熱交換されて冷やされる。
飲料は、飲料選択ボタンが押されると、電磁弁が開放して冷却コイル内で冷やされた水道水がカップに注がれる。同時に、チューブポンプが駆動され、ＢＩＢに充填されるシロップがカップに注がれてシロップ飲料となる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２４７１９４号公報

ところが、上記特許文献１に提案されている飲料提供装置のように冷凍装置で冷却される冷却水を貯留する冷却水槽を内蔵した装置は装置の寸法が大きくなり、その製造に要するコストも過大になるという問題があった。
さらに、飲料水に対する関心が高くなるにつれ、飲料の調整（希釈）に使用される水についても安全性の確保と、官能面での品質追求が高く要求されるようになってきた。
そこで本願の出願人は、図６に示すように、交換可能なミネラルウオーターなどの飲料水が詰められたＢＩＢ（Ｂａｇ Ｉｎ Ｂｏｘ）１８を収納し、配管系統の途中にエバポレータ（冷却装置）２１を有する冷水タンク２０と電気ヒータ（加熱装置）２３を有する温水タンク２２との２種類の飲料水を貯溜するタンクを備え、自重で流下する飲料水を冷水ノズル１４から冷水、温水ノズル１５から温水を供給する飲料水ディスペンサ１０に併設し、この飲料水ディスペンサ１０から飲料水の自重で冷水、温水を導入して、シロップやコーヒー等の飲料を調整して提供する飲料提供装置８０を考案した。飲料提供装置８０は、シロップが充填され、該シロップが流出する可撓性のシロップチューブ４４を備えたＢＩＢ４９と、ＢＩＢ４９のシロップチューブ４４に配設され、複数のローラでシロップチューブ４４を押し潰してしごくことによりＢＩＢ４９に充填されたシロップを一定量ずつ圧送してシロップチューブ４４の吐出口から吐出するチューブポンプ５０と、を備え、温水バルブ（電磁弁）８２に連通する配管８１を接続配管３１を介して配管３０と、配管８３を温水ノズル８４と連通し、冷水バルブ（電磁弁）８６に連通する配管８５を接続配管３２を介して配管２７と、配管８７を冷水ノズル８８と連通している。

そして、利用者が好みの飲料選択ボタン（図示せず）を押すことにより発せられた信号に基づいて制御部（図示せず）がチューブポンプ５０、および、温水バルブ８２もしくは冷水バルブ８６に信号を出力してシロップ飲料を提供する。例えば、ホット飲料を選択する飲料選択ボタンを押すと、制御部が出力する信号でチューブポンプ５０が駆動され、ＢＩＢ４９のシロップチューブ４４を複数のローラで押し潰してしごくことによりＢＩＢ４９に充填されたシロップを一定量ずつ圧送してカップＣに供給する。同時に温水バルブ８２に信号が出力されて弁が開くと、自重でＢＩＢ１８から流下して温水タンク２２で加熱された温水が配管８１、温水バルブ８２、配管８３を通過して温水ノズル８４からカップＣ内のシロップに供給され、カップＣ内でホット飲料が調整される。そして、所定時間経過後チューブポンプ５０と温水バルブ８２に出力している信号を停止してシロップと温水の供給を止める。また、コールド飲料を選択する飲料選択ボタンが押されると、チューブポンプ５０が駆動されてシロップが一定量ずつカップＣに供給される。同時に冷水バルブ８６に信号が出力されて弁が開くと、自重でＢＩＢ１８から流下して冷水タンク２０で冷却された冷水が配管８５、冷水バルブ８６、配管８７を通過して冷水ノズル８８からカップＣ内のシロップに供給され、カップＣ内でコールド飲料が調整され、所定時間経過するとチューブポンプ５０と冷水バルブ８６に出力している信号を停止してその供給を止める。

しかしながら、飲料水の供給に伴いＢＩＢ１８内の飲料水（飲料水嵩）がｈ１からｈ２（図７参照）に減少すると、その自重で流下する飲料水の流速が減少して（図８参照）時間当たりの飲料水供給量が減少する。このようにＢＩＢ１８内の飲料水（飲料水嵩）が減ると飲料水の供給量が減少して、シロップと希釈水としての飲料水の希釈比率を所定の比率に保つことができなくなり、希釈水が少なくシロップ濃度の濃い飲料を提供することになるという問題があった。
本発明は、上記実情に鑑みて、飲料水の供給に伴い飲料水容器内の飲料水（飲料水嵩）が減少してその自重が減り、自重で流下する飲料水の流速が減少するようになっても、流下する飲料水の流速を常に一定に保つことができる自動流量調整バルブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る自動流量調整バルブは、駆動歯車を含む噛合する一組の歯車を歯車ケースに内設し、前記歯車ケースの液体流入口から流入する液体を前記歯車の歯間と歯車ケースの内壁で形成する空間に保持し、前記歯車ケースの内壁に沿って液体出口側へ移動させる流量調整部と、弁を開閉することで前記液体の供給、停止を行う電磁弁と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る自動流量調整バルブは、上述した請求項１において、前記駆動歯車を一定の回転速度で駆動する駆動モータと、該駆動モータの回転パルスを出力するエンコーダと、を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る自動流量調整バルブは、上述した請求項１または請求項２において、前記自動流量調整バルブは、飲料水容器から供給される飲料水と原料容器から供給される原料を調整してシロップやコーヒー等の飲料を提供する飲料提供装置の前記飲料水が流下する飲料水配管に配設したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、飲料水の供給に伴い飲料水容器内の飲料水（飲料水嵩）が減少してその自重が減り、自重で流下する飲料水の流速が減少するようになっても、流下する飲料水の流速を常に一定に保つことができる自動流量調整バルブを実現することが可能になる。
請求項２の発明によれば、エンコーダが出力するパルス数とメモリが記憶している基準パルス数とを比較してパルス数が異なる場合には、エンコーダが出力するパルス数がメモリが記憶している基準パルス数と同じになるように自動流量調整バブルの駆動モータに出力する信号を制御して、駆動モータの回転速度を一定にし、歯車の回転速度を一定にすることができる。
請求項３の発明によれば、飲料水容器からの飲料水流速を常に一定に保ち、一定量の飲料水を供給することができるので、シロップと希釈水としての飲料水の希釈比率を常に一定に保った飲料を提供することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る飲料提供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に係る飲料提供装置の構成を模式的に示した図である。図１において、飲料提供装置４０は飲料水ディスペンサ１０に併設してあり、飲料水ディスペンサ１０は、交換可能なミネラルウオーターなどの飲料水が詰められたＢＩＢ（Ｂａｇ Ｉｎ Ｂｏｘ）等の飲料水容器を収納し、配管系統の途中に冷却装置を有する冷水タンクと加熱装置を有する温水タンクとの２種類の飲料水を貯溜するタンクを備え、冷水ノズル、温水ノズルから飲料水としての冷水、温水を供給する。
まず、飲料水ディスペンサ１０について説明する。飲料水ディスペンサ１０は、ＢＩＢ（飲料水容器）１８の下方に冷水タンク２０と温水タンク２２とを配置するとともに、ＢＩＢ１８を接続したコネクタ１９を介して冷水タンク２０、温水タンク２２の上部に配管２４で連通している。冷水ノズル１４は冷水バルブ（電磁弁）２５を介して冷水タンク２０と配管２６で連通し、配管２６の途中には冷水タンク２０の冷水を飲料提供装置４０に供給するための配管２７を連通させている。また、温水ノズル１５は温水バルブ（電磁弁）２８を介して温水タンク２２と配管２９で連通し、配管２９の途中には温水タンク２２の温水を飲料提供装置４０に供給するための配管３０を連通させている。ＢＩＢ１８に詰められた飲料水Ｗはその自重で流下しコネクタ１９から冷水タンク２０、温水タンク２２へと導かれ、冷水タンク２０に付設したエバポレータ（冷却装置）２１で飲料水Ｗを冷却して冷水（例えば、５℃）とし、温水タンク２２に付設した電気ヒータ（加熱装置）２３で飲料水Ｗを加熱して温水（例えば、９０℃）としている。そして、飲料水（冷水）選択ボタン（図示せず）が押されて給水制御部（図示せず）が冷水バルブ２５に信号を出力すると、冷水バルブ２５が開いて飲料水Ｗの自重で冷水が冷水ノズル１４から注がれ、また、飲料水（温水）選択ボタン（図示せず）が押されると給水制御部から温水バルブ２８に信号が出力されて、温水バルブ２８が開き飲料水Ｗの自重で温水が温水ノズル１５から注がれる。

次に、本発明の実施の形態に係る飲料提供装置４０について説明する。飲料提供装置４０は、シロップが充填され、一端がその底部に連通されるとともに他端に吐出口が形成され、該シロップが流出する可撓性のシロップチューブ４４を備えたＢＩＢ４９と、例えば、特開平１０−１４１２３７号公報に示されているように、ＢＩＢ４９のシロップチューブ４４の一端および他端間に配設され、複数のローラでシロップチューブ４４を押し潰してしごくことによりＢＩＢ４９に充填されたシロップを一定量ずつ圧送してシロップチューブ４４の吐出口から吐出するチューブポンプ５０と、カップＣ内のシロップを希釈する温水もしくは冷水の供給開始および停止とその供給量を調整する自動流量調整バブル６０ａ、６０ｂと、を備え、温水用の自動流量調整バルブ６０ａはその上流側に連通している配管５１で接続配管３１を介して配管３０と連通し、下流側に連通している配管５２で温水ノズル４５と連通している。また、冷水用の自動流量調整バルブ６０ｂはその上流側に連通している配管５３で接続配管３２を介して配管２７と連通し、下流側に連通している配管５４で冷水ノズル４６と連通している。

図２は、本発明の実施の形態に係る飲料提供装置の自動流量調整バルブを示した断面正面図であり、駆動歯車を含む噛合する一組の歯車を歯車ケースに内設し、歯車ケースの液体流入口から流入する飲料水（液体）を歯車の歯間と歯車ケースの内壁で形成する空間に保持し、歯車ケースの内壁に沿って液体出口側へ移動させる流量調整部６１と、弁を開閉することで飲料水の供給、停止を行う飲料水バルブ（電磁弁）７１と、飲料水が流入する流入部６２、飲料水を飲料水バルブ７１へ送り出す送出部６３、飲料水が流出する流出部７２、で構成する自動流量調整バルブ６０（６０ａ、６０ｂ）を示す図である。流量調整部６１は、自重で流下してＢＩＢ１８から冷水タンク２０、温水タンク２２へと導かれ、冷水タンク２０ではエバポレータ２１で冷やされて冷水（例えば、５℃）となり、温水タンク２２では電気ヒータ２３で温められて温水（例えば、９０℃）となり貯留されている冷水、温水を歯車の歯間と歯車ケースの内壁で形成する空間に保持し、歯車ケースの内壁に沿って送出部側へ移動させることにより一定容積の冷水もしくは温水を連続して送出するものであり、駆動モータ６９と図示しない固定手段で固定される歯車ケース６４と、歯車ケース６４の内部に設けられる一組（２個）の歯車６５、６６と、を有している。歯車６５は駆動モータ６９で回転駆動される駆動軸６７に固定され、歯車６６は歯車６５の回転に従動して回転するように従動軸６８に回転自在に取り付けられており、駆動モータ６９が駆動されると駆動軸６７が回転して、歯車６５、６６を歯車ケース６４の内部で図中矢印Ａ方向に回転させる。また、歯車６５、６６の回転速度を検出するための駆動モータ６９の回転と連動してパルスを出力するエンコーダ７０を設けている。

上述した流量調整部６１は、駆動モータ６９を駆動して一組の歯車６５、６６を図中矢印Ａ方向に回転させると、自重でＢＩＢ１８から流下した飲料水が流入部６２から歯車ケース６４内部に流入し、歯車６５、６６の歯間と歯車ケース６４の内壁で形成する空間Ｂに保持されて歯車ケース６４の内壁に沿って図中左方向（矢印方向）に送られて送出部６３から飲料水バルブ７１側に達する。したがって、歯車６５、６６の歯間と歯車ケース６４の内壁で形成する空間Ｂの容積と歯車６５、６６の歯数との積から求められる容積と、歯車６５、６６の回転速度（単位時間当たりの回転数）とにより、飲料水の送出量を管理することができるので、歯車６５、６６を一定の回転速度に制御することにより常に一定容積の飲料水を連続して送出できる。
このように、飲料水Ｗの供給に伴いＢＩＢ１８内の飲料水Ｗ（飲料水嵩）がｈ１（図１参照）からｈ２（図４参照）に減少すると、飲料水Ｗの自重が減ってその自重で流下する飲料水Ｗの流速が減少して時間当たりの飲料水供給量が減少するが、自動流量調整バルブ６０を備えることにより、ＢＩＢ１８からの飲料水流速を常に一定に保ち、一定量の飲料水Ｗを供給することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る飲料提供装置の制御について図３に示す制御ブロック図で説明する。符号は、図１、図２のものに対応している。制御は、供給制御部９０により行われ、飲料提供装置４０の各部の制御データを記憶するメモリ９１と、基準クロック発生部（図示せず）で発生するクロックをカウントして、チューブポンプ５０、自動流量調整バルブ６０ａ、６０ｂの駆動時間を計数するタイマー９２を有する。メモリ９１は所定量のシロップと飲料水を供給するのに要するチューブポンプ５０、自動流量調整バルブ６０ａ、６０ｂの駆動時間とエンコーダ７０が出力するパルス数と比較するための基準パルス数を記憶している。
ホット飲料の選択信号を出力するホット飲料選択ボタン４２、コールド飲料の選択信号を出力するコールド飲料選択ボタン４３、駆動モータ６９が回転するとパルスを出力するエンコーダ７０、飲料提供装置４０各部の制御データを入力する入力ボタンと表示部を有するデータ入力装置９３、供給制御部９０が出力する信号で各々動作する、ＢＩＢ４９に充填されたシロップを一定量ずつ圧送するチューブポンプ５０、カップＣ内のシロップに供給する温水もしくは冷水の供給開始および停止とその供給量を調整する自動流量調整バブル６０ａ、６０ｂを有する。

供給制御部９０は、メモリ９１が記憶している制御データに基づいて飲料提供装置４０を制御する。エンコーダ７０が出力するパルス数とメモリ９１が記憶している基準パルス数とを比較してパルス数が異なる場合には、エンコーダ７０が出力するパルス数がメモリ９１が記憶している基準パルス数と同じになるように自動流量調整バブル６０ａ、６０ｂの駆動モータ６９に出力する信号を制御して、駆動モータ６９の回転速度を一定にし、歯車６５、６６の回転速度を一定にする。
以上のような構成の飲料提供装置４０においては、次のようにしてシロップ飲料をカップＣに提供することができる。
ここに、温水は温水タンク２２で加熱されて自動流量調整バブル６０ａの配設位置まで、冷水は冷水タンク２０で冷却されて自動流量調整バブル６０ｂの配設位置まで供給されているものとして説明する。

利用者が好みのシロップ飲料を表示するホット飲料選択ボタン４２もしくはコールド飲料選択ボタン４３を押すことにより発せられた信号に基づいて供給制御部９０がチューブポンプ５０、および、自動流量調整バブル６０ａもしくは自動流量調整バブル６０ｂに信号を出力してシロップ飲料を提供する。例えば、ホット飲料を選択するホット飲料選択ボタン４２を押すと、供給制御部９０が出力する信号でチューブポンプ５０が駆動され、ＢＩＢ４９のシロップチューブ４４を複数のローラで押し潰してしごくことによりＢＩＢ４９に充填されたシロップを一定量ずつ圧送してカップＣに供給する。同時に自動流量調整バブル６０ａに信号が出力され、飲料水バルブ７１の弁を開放すると同時に駆動モータ６９が駆動されて一組の歯車６５、６６が回転すると、自重でＢＩＢ１８から流下して温水タンク２２で加熱された温水が流入部６２から歯車ケース６４内部に流入し、歯車６５、６６の歯間と歯車ケース６４の内壁で形成する空間Ｂに保持されて歯車ケース６４の内壁に沿って送られて、送出部６３から弁が開放している飲料水バルブ７１、流出部７２を通過して、配管５２を介して温水ノズル４５からカップＣ内のシロップに供給され、カップＣ内でホット飲料が調整される。そして、所定量のシロップと温水を供給するとチューブポンプ５０と自動流量調整バブル６０ａに出力している信号を停止してシロップと温水の供給を止める。その結果、予め設定された所定量のホット飲料が提供されたことになる。また、コールド飲料選択ボタン４３が押されると、チューブポンプ５０が駆動されてシロップが一定量ずつカップＣに供給される。同時に自動流量調整バブル６０ｂに信号が出力され、飲料水バルブ７１の弁を開放するとともに、駆動モータ６９が駆動されて、自重でＢＩＢ１８から流下して冷水タンク２０で冷却された冷水が冷水ノズル４６からカップＣ内のシロップに供給され、カップＣ内でコールド飲料が調整され、所定量のシロップと冷水を供給するとチューブポンプ５０と自動流量調整バブル６０ｂに出力している信号を停止してその供給を止める。その結果、予め設定された所定量のコールド飲料が提供されたことになる。尚、飲料選択ボタンが押されると所定量の飲料が提供される例で説明したが、これは一例であって、飲料選択ボタンが押されている間飲料を提供するようにしてもよい。この場合にも常に一定の希釈比率の飲料がカップＣ内で調整されるので、飲料の注出を途中で止めた場合にも一定の希釈比率の飲料を提供することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る飲料提供装置４０によれば、ホット飲料選択ボタン４２もしくはコールド飲料選択ボタン４３が押されてホット飲料もしくはコールド飲料を提供する場合に、飲料水Ｗの供給に伴いＢＩＢ１８内の飲料水（飲料水嵩）が減少すると、飲料水Ｗの自重が減ってその自重で流下する飲料水Ｗの流速が減少し、時間当たりの飲料水供給量が減少するが、自動流量調整バルブ６０を飲料水配管に配設することにより、ＢＩＢ１８からの飲料水流速を常に一定に保ち（図５参照）、一定量の飲料水Ｗを供給することができるので、シロップと希釈水としての飲料水Ｗの希釈比率を常に一定に保った飲料を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る飲料提供装置の構成を模式的に示した説明図である。 本発明の実施の形態に係る飲料提供装置の自動流量調整バルブを示した断面正面図である。 本発明の実施の形態に係る飲料提供装置の制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る飲料提供装置の飲料水が減少した図である。 本発明の実施の形態に係る飲料提供装置を通過する飲料水の流速を示す図である。 従来の飲料提供装置の構成を模式的に示した説明図である。 従来の飲料提供装置の飲料水が減少した図である。 従来の飲料提供装置の飲料水減少による流速の変化を示す図である。

符号の説明

１０ 飲料水ディスペンサ
１８ ＢＩＢ
２０ 冷水タンク
２２ 温水タンク
４０ 飲料提供装置
４９ ＢＩＢ
５０ チューブポンプ
６０ 自動流量調整バルブ
６０ａ 自動流量調整バルブ（温水用）
６０ｂ 自動流量調整バルブ（冷水用）
９０ 供給制御部

Claims (3)

1. 駆動歯車を含む噛合する一組の歯車を歯車ケースに内設し、前記歯車ケースの液体流入口から流入する液体を前記歯車の歯間と歯車ケースの内壁で形成する空間に保持し、前記歯車ケースの内壁に沿って液体出口側へ移動させる流量調整部と、弁を開閉することで前記液体の供給、停止を行う電磁弁と、を備えたことを特徴とする自動流量調整バルブ。
2. 前記駆動歯車を一定の回転速度で駆動する駆動モータと、該駆動モータの回転パルスを出力するエンコーダと、を設けたことを特徴とする請求項１に記載の自動流量調整バルブ。
3. 前記自動流量調整バルブは、飲料水容器から供給される飲料水と原料容器から供給される原料を調整してシロップやコーヒー等の飲料を提供する飲料提供装置の前記飲料水が流下する飲料水配管に配設したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動流量調整バルブ。

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