JP2007101042A - 給湯装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 供給温度に影響を与える要素による温度変化にかかわらず常に所定温度の湯を外部に供給することのできる給湯装置を提供する。
【解決手段】 外部に供給する湯の供給温度と供給温度に影響を与える複数の要素の各値との実測結果をあらかじめ用意し、この実測結果を用いる多変量解析によって作成した供給温度を求める予測式を記憶する記憶部31と、供給温度に影響を与える複数の要素の少なくとも１つについて値を検出する検出部32と、記憶部31に記憶された供給温度を求める予測式と検出部32によって検出された値とに基づいて、供給温度の予測値を所定の基準温度とするように供給温度に影響を与える制御可能な要素の少なくとも１つを制御する制御部30とを備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば原料と湯とから飲料を抽出する抽出機に湯を供給する給湯装置に関するものである。
従来、この種の給湯装置を備える飲料抽出装置として、コーヒー原料と湯との混合体からコーヒー飲料を抽出する飲料抽出装置において、コーヒー原料と湯との混合体を貯留するシリンダと、シリンダに湯を供給する湯供給部と、湯供給部に導入した湯をヒーターで加熱することにより、品質の高いコーヒー飲料を抽出するのに適した高温にして、シリンダ内のコーヒー原料と湯との混合体を生成して香味や旨味を十分に引き出した品質の高いコーヒー飲料を抽出するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照。）。
特開２００５−７８５５２号公報
しかしながら、従来のものでは、ヒータの近傍に設けた温度センサの出力する信号に基づいてシリンダに湯を供給する湯供給部を所定温度に保つようにしているが、湯タンクから湯供給部に至る部分による温度変化は考慮されていなかった。
すなわち、湯タンクから湯供給部に至る部分の温度は、気温が供給待機中の温度に影響を与え、または販売間隔が給湯によって温められた温度の低下に影響を与え、或いは給湯時間が給湯によって暖められる温度の上昇に影響を与える等、複数の要素によって影響を受けているので、これらの要素を考慮せず湯供給部だけを所定温度に加熱しても再加熱される湯の温度がばらつき、必ずしもコーヒー飲料を抽出するのに適した温度となるとは限らないという問題があった。
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、湯の温度に影響を与える要素による温度変化にかかわらず常に所定温度の湯を外部に供給することのできる給湯装置を提供することにある。
本発明は前記目的を達成するために、所定温度に加熱した湯を外部に通ずる流路を介して供給する給湯装置において、外部に供給する湯の供給温度と供給温度に影響を与える複数の要素の各値との実測結果を用いる多変量解析によって作成した供給温度の予測式をあらかじめ記憶する記憶部と、供給温度に影響を与える複数の要素の少なくとも１つについて値を検出する検出部と、記憶部に記憶された供給温度の予測式と検出部によって検出された値とに基づいて、供給温度の予測値が所定の基準温度となるように供給温度に影響を与える制御可能な要素の少なくとも１つを制御する制御部とを備えた給湯装置を提案する。
本発明によれば、多変量解析によって作成した供給温度の予測式と供給温度に影響を与える要素の検出値とに基づいて供給温度が所定の基準温度となるように制御されるので、供給温度に影響を与える要素による温度変化にかかわらず所定の基準温度の湯を外部に供給することが可能となる。
また、本発明は前記目的を達成するために、所定温度に加熱した湯と水とを混合した混合湯を外部に通ずる流路を介して供給する給湯装置において、外部に供給する混合湯の供給温度と供給温度に影響を与える複数の要素の各値との実測結果を用いる多変量解析によって作成した供給温度の予測式をあらかじめ記憶する記憶部と、供給温度に影響を与える複数の要素の少なくとも１つについて値を検出する検出部と、記憶部に記憶された供給温度の予測式と検出部によって検出された値とに基づいて、供給温度の予測値が所定の基準温度となるように供給温度に影響を与える制御可能な要素の少なくとも１つを制御する制御部とを備えた給湯装置を提案する。
本発明によれば、多変量解析によって作成した供給温度の予測式と供給温度に影響を与える要素の検出値とに基づいて供給温度が所定の基準温度となるように制御されるので、供給温度に影響を与える要素による温度変化にかかわらず所定の基準温度の混合湯を外部に供給することが可能となる。
本発明によれば、供給温度に影響を与える要素による温度変化にかかわらず所定の基準温度の湯を外部に供給することができるので、例えば原料と湯とから飲料を抽出する抽出機に飲料を抽出するのに適した温度の湯を供給することで、飲料の味のばらつきをなくすことができ、飲料の品質を高めることができる。
図１乃至図３は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は本発明の第１実施形態における飲料抽出装置の概略構成図、図２は図１に示した給湯装置の制御系構成を示すブロック図、図３は図１に示した給湯装置の動作を示すフローチャートである。
まず、図１を参照して本実施形態の給湯装置を備えた飲料抽出装置の構成について説明する。
飲料抽出装置は抽出機20に湯を供給する給湯装置10と、原料Aと湯とから飲料を抽出してカップに供給する抽出機20とから構成される。
給湯装置10は、供給用の水を貯える貯水タンク11と、貯水タンク11の下流に設けられ、ポンプ13に通ずる流路を開閉する給水弁12と、給水弁12の下流に設けられ、流入する水を所定流量で搬送するポンプ13と、ポンプ13の下流に設けられ、搬送されてきた水を所定温度の湯に加熱するボイラ14と、ボイラ14の下流に設けられ、ボイラ14から抽出機20に通ずる流路16を開閉する供給弁15と、抽出機20の上流に設けられ、抽出機20に湯を供給する流路16とを有している。
抽出機20は、上端及び下端を開口したシリンダ21と、シリンダ21に上方から挿入される上側ピストン22と、シリンダ21に下方から挿入される下側ピストン23とを有している。
シリンダ21は上下方向に延びる円筒状に形成され、カップ式飲料自動販売機の上下方向所定位置に配置されている。
上側ピストン22及び下側ピストン23は、図示しないピストン駆動部によって上下方向に移動するようになっており、その内部は湯を流通させるため中空状に形成されている。また、上側ピストン22の上端から流路16を介して供給された湯が流入し、下面端にはその湯を原料Aに吐出する多数の孔22aが設けられている。さらに、下側ポンプ23の上端面には原料Aから抽出した飲料を吸入する多数の孔23aが設けられ、その下端から飲料をカップBに供給するようになっている。
次に、図２を参照して図１に示した給湯装置の制御系構成について説明する。
制御部30は給湯装置10の全体を主として制御するためのもので、ＣＰＵ及びＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを備えたコンピュータからなる。なお、制御部30は二台以上のコンピュータで構成してもよい。
制御部30には、記憶部31、検出部32、弁駆動部33、ポンプ駆動部34、ボイラ駆動部35が接続されている。
検出部32は、抽出機20に供給する湯の供給温度に影響を与える要素（以下、単に要素と省略する）の値を検出するためのもので、制御部30からの制御信号に基づいて温度計36、ボイラ温度計37、タイマ38をそれぞれ駆動し、それぞれが検出した値に関するデータを制御部30に出力する。
温度計36は、周知のサーミスタからなり、給湯装置10の周囲の所定位置に設けられ、給湯装置10の周囲の気温（以下、単に気温と省略する）を測定するためのもので、測定した温度に関するデータを検出部32に出力する。
ボイラ温度計37は、周知のサーミスタからなり、ボイラ14内の所定位置に設けられ、ボイラ14内の湯の温度（以下、ボイラ温度とする）を測定するためのもので、測定した温度に関するデータを検出部32に出力する。
タイマ38は、湯の供給開始から終了までの時間（以下、供給時間とする）、前回の湯の供給終了から今回の湯の供給開始までの時間（以下、供給間隔とする）を測定するためのもので、制御部30から検出部32を介した制御信号に基づいて時間の測定を開始し、測定開始からの経過時間に関するデータを検出部32に出力する。
弁駆動部33は、給水弁12、供給弁15の開閉をそれぞれ制御するためのもので、制御部30からの制御信号に基づいて弁を開閉する。
ポンプ駆動部34は、ポンプ13の動作を制御するためのもので、制御部30からの制御信号に基づいてポンプ13から搬送される水が設定された流量となるようにポンプ13を駆動する。
ボイラ駆動部35は、ボイラ14の動作を制御するためのもので、制御部30からの制御信号に基づいてボイラ14内の湯が設定された温度となるようにボイラ14を駆動する。制御部30は、検出部32を介してボイラ温度計37が検出した温度に基づいて制御信号を出力する。
記憶部31は、給湯装置10の動作に必要なデータを記憶するためのもので、ポンプ13の設定流量、ボイラ14の設定温度、抽出機20に供給する湯の供給温度の予測式、抽出機20から飲料を抽出するのに適した基準供給温度、基準供給時間等を記憶する。制御部30は、必要に応じて記憶部31に記憶するデータを読み込む。なお、抽出機20から飲料を抽出するのに適した基準供給温度、基準供給時間等のデータは原料Aごとに設定されている。
ここで、記憶部31が記憶する供給温度の予測式について詳細に説明する。
供給温度の予測式は、供給温度と複数の要素の各値との実測結果を用いた多変量解析によって作成したものである。
すなわち、ボイラ温度、気温、供給時間、供給間隔、流路16の配管温度等の複数の要素が供給温度に与えていると考える場合、多変量解析手法の一例として重回帰分析を用いて複数の独立変数に基づいて従属変数を予測することができる。なお、以下において重回帰分析を用いて説明するが、これに限定されず、数量化１類、数量化２類、判別分析等を用いてもよい。
従属変数である供給温度の予測値Ｙは、ｐ個の独立変数をαj（ｊ＝１，２，…ｐ ｐ≧２）、独立変数αjの重みである偏回帰係数をβj、定数項をγとして、以下の（１）式の重回帰式で表される。
Figure 2007101042
 供給温度とそのときの複数の要素の各値との実測結果をｎ組のデータ（ｙi αi1 αi2 … αip）（ｉ＝１，２，…ｎ）として利用し、実測値ｙiと予測値Ｙiとの差が最小になるように最小２乗法を用いた以下の（２）式を最小とする偏回帰係数β1〜βp及び定数項γを求める。これにより、（１）式で表される供給温度の予測式を作成することが可能となる。
Figure 2007101042
 本実施形態では、要素としてボイラ温度α1、気温α2、供給間隔α3を用いて、以下の（３）式で表される供給温度Ｙの予測式を作成したものとする。なお、要素の数は少なくとも２つあればよいが、予測式の精度を上げるためには要素の数は多い方がよい。
Figure 2007101042
 次に、図３を参照して本実施形態における給湯装置の動作について説明する。
図３に示すように、給湯装置10が起動すると、制御部30は初期設定を行う（S11）。
この初期設定では、制御部30は弁駆動部33を介して供給弁15を閉じるとともに給水弁12を開け、ボイラ駆動部35を介してボイラ14を駆動し、貯水タンク11から流出してきた水を加熱して設定温度の湯とする。また、制御部30は検出部32を介してタイマ38を駆動し、供給間隔の測定を開始する。
次に、制御部30は、図示しない飲料抽出装置の制御部から給湯要求が有るか否かを判定し（S12）、給湯要求が有るまでS12の処理を繰り返す。
判定の結果、給湯要求が有る場合、制御部30は記憶部31から供給温度の予測式、基準供給時間T1、基準供給温度を読み込む（S13）。
次に、制御部30は検出部32を介して温度計36から出力される温度とタイマ38から出力される経過時間とを用いて気温及び供給間隔を検出し（S14）、基準供給温度とともに供給温度の予測式に代入してボイラ温度を算出する（S15）。
すなわち、気温、供給間隔、基準供給温度をそれぞれ(３)式のα2、α3、Ｙに代入してα1について解くことにより、湯の供給温度が基準供給温度になるボイラ温度を求めることができる。
制御部30は、ボイラ14の設定温度を算出したボイラ温度に変更し、ボイラ駆動部35を介してボイラ14を駆動する（S16）。これにより、湯の供給温度が基準供給温度となるようにボイラ温度が制御される。
制御部30は、ポンプ駆動部34を介してポンプ13を駆動し、貯水タンク11から流出してきた水を設定流量で搬送するとともに、弁駆動部33を介して供給弁15を開け、湯の供給を開始する（S17）。これにより、ポンプ13の設定流量でボイラ14の設定温度の湯が流路16を介して抽出機20に供給され始め、基準供給時間T1経過時に所定量の供給温度の湯が供給部20に供給される。
また、これと同時に、制御部30は検出部32を介してタイマ38を駆動し、供給時間の測定を開始する（S18）。
次に、制御部30は、検出部32を介してタイマ36から出力される供給時間の経過時間が基準供給時間T1になるまで待つ（S19）。
供給時間の経過時間が基準供給時間T1になったとき、制御部30はポンプ駆動部34を介してポンプ13を停止するとともに、弁駆動部33を介して給水弁12を閉じる（S20）。
その後、制御部30は再度S11〜S20の処理を繰り返す。
このように、本実施形態の給湯装置によれば、多変量解析によって作成した供給温度の予測式と供給温度に影響を与える要素の検出値とに基づいて供給温度が基準供給温度となるように制御されることから、供給温度に影響を与える要素による温度変化にかかわらず基準供給温度の湯を外部に供給することができるので、原料Aと湯とから飲料を抽出する抽出機20に湯を供給することで、飲料の味のばらつきをなくすことができ、飲料の品質を高めることができる。
なお、本実施形態では、ボイラ14の設定温度を変更することによってボイラ温度を制御するようにしたが、これに限定されず、他の要素、例えば給湯装置10の内部に設けたヒータ等で気温を制御するようにしてもよいし、湯の供給温度が基準供給温度となるようにボイラ温度及び気温の２つの要素を制御するようにしてもよい。
図４乃至図６は本発明の第２実施形態を示すもので、図４は第２実施形態における飲料抽出装置の概略構成図、図５は図４に示した給湯装置の制御系構成を示すブロック図、図６は図４に示した給湯装置の動作を示すフローチャートである。これらの図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。
本実施形態では、所定温度に加熱した湯と水とを混合した混合湯を抽出機20に供給している。
すなわち、図４に示すように、給湯装置10Aは、貯水タンク11、給水弁12、ポンプ13、ボイラ14、供給弁15、流路16に加え、給水弁12の下流にポンプ13と並列に設けられ、流入する水を所定流量で搬送する混合ポンプ17と、混合ポンプ17の下流に設けられ、流路16に通ずる流路を開閉する混合弁18とを有している。
また、図５に示すように、検出部32Aは、温度計36、ボイラ温度計37、タイマ38に加え、制御部30Aからの制御信号に基づいて水温計39を駆動し、検出した値に関するデータを制御部30Aに出力する。
水温計39は、周知のサーミスタからなり、ボイラ14によって設定温度に加熱された湯と混合する水の温度（以下、水温とする）を測定するためのもので、測定した温度に関するデータを検出部32Aに出力する。
弁駆動部33Aは、給水弁12、供給弁15に加え、混合弁18の開閉を制御するためのもので、制御部30Aからの制御信号に基づいて弁を開閉する。
ポンプ駆動部34Aは、ポンプ13に加え、混合ポンプ17の動作を制御するためのもので、制御部30Aからの制御信号に基づいて混合ポンプ17から搬送される水が設定流量となるように混合ポンプ17を駆動する。
また、本実施形態では、記憶部31に記憶する混合湯の供給温度の予測式の要素として、ボイラ温度α1、気温α2、供給間隔α3に加え、供給時間α4、供給弁15を介して抽出機20に供給する湯の量（以下、供給湯量とする）α5、水温α6混合弁18を介して混合する水の量（以下、混合水量とする）α7を用いて、以下の（４）式で表される供給温度Ｙの予測式を作成したものとする。
Figure 2007101042
 また、図６に示すように、給湯装置10Aが起動すると、制御部30Aは初期設定を行う（S11A）。
この初期設定では、制御部30は弁駆動部33Aを介して供給弁15及び混合弁18を閉じるとともに給水弁12を開け、ボイラ駆動部35を介してボイラ14を駆動し、貯水タンク11から流出してきた水を加熱して設定温度の湯とする。また、制御部30は検出部32Aを介してタイマ38を駆動し、供給間隔の測定を開始する。
次に、制御部30Aは、図示しない飲料抽出装置の制御部から給湯要求が有るか否かを判定し（S12）、給湯要求が有るまでS12の処理を繰り返す。
判定の結果、給湯要求が有る場合、制御部30Aは記憶部31から供給温度の予測式、基準供給時間T2、基準供給温度を読み込む（S13）。
次に、制御部30Aは検出部32Aを介して温度計36から出力される温度、ボイラ温度計37から出力される温度、タイマ38から出力される経過時間、水温計39から出力される温度を用いて気温、ボイラ温度、供給間隔、水温を検出する（S14A）。また、ポンプ13の設定流量で基準供給時間T2に供給される供給湯量を算出し、これらを基準供給温度、基準供給時間とともに供給温度の予測式に代入して混合水量を算出する（S15A）。
すなわち、ボイラ温度、気温、供給間隔、基準供給時間、供給湯量、水量、基準供給温度をそれぞれ(４)式のα1、α2、α3、α4、α5、α6、Ｙに代入してα7について解くことにより、混合湯の供給温度を基準供給温度にする混合水量を求めることができる。
制御部30Aは、基準供給時間T2に供給される水の量が算出した混合水量となるように混合ポンプ17の設定流量を変更する（S16A）。これにより、湯の供給温度が基準供給温度となるように混合水量が制御される。
制御部30Aは、ポンプ駆動部34Aを介してポンプ13及び混合ポンプ17を駆動し、貯水タンク11から流出してきた水を設定流量で搬送するとともに、弁駆動部33Aを介して供給弁15及び混合弁18を開け、混合湯の供給を開始する（S17A）。これにより、ポンプ13の設定流量でボイラ14の設定温度の湯と混合ポンプ17の設定流量で水とを混合した混合湯が流路16を介して抽出機20に供給され始め、基準供給時間T2経過時に所定量の供給温度の混合湯が抽出機20に供給される。
また、これと同時に、制御部30Aは検出部32Aを介してタイマ38を駆動し、供給時間の測定を開始する（S18）。
次に、制御部30Aは、検出部32Aを介してタイマ36から出力される供給時間の経過時間が基準供給時間T2になるまで待つ（S19）。
供給時間の経過時間が基準供給時間T2になったとき、制御部30Aはポンプ駆動部34Aを介してポンプ13及び混合ポンプ17を停止するとともに、弁駆動部33Aを介して給水弁12を閉じる（S20A）。
その後、制御部30Aは再度S11A〜S20Aの処理を繰り返す。
このように、本実施形態の給湯装置によれば、多変量解析によって作成した供給温度を求める予測式と供給温度に影響を与える要素の検出値とに基づいて供給温度を基準供給温度とするように制御されることから、供給温度に影響を与える要素による温度変化にかかわらず基準供給温度の混合湯を外部に供給することができるので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本実施形態では、混合ポンプ17の設定流量を変更することによって基準供給時間T2に混合する混合水量を制御するようにしたが、これに限定されず、他の要素、例えばポンプ13の設定流量を変更して供給湯量を制御するようにしてもよいし、図示しないボイラ等によって混合する水の温度を制御するようにしてもよいし、基準供給時間T2に抽出機20に供給される混合湯を一定量にするように、混合ポンプ17の設定流量及びポンプ13の設定流量を変更して混合水量及び供給湯量の２つの要素を制御するようにしてもよい。
また、本発明の構成は、前記各実施形態の構成を組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしてもよい。
さらに、本発明の構成は、前記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
本発明の第１実施形態における飲料抽出装置の概略構成図 図１に示した給湯装置の制御系構成を示すブロック図 図１に示した給湯装置の動作を示すフローチャート 本発明の第２実施形態における飲料抽出装置の概略構成図 図４に示した給湯装置の制御系構成を示すブロック図 図４に示した給湯装置の動作を示すフローチャート
符号の説明
10,10A…給湯装置、20…抽出機、30,30A…制御部、31…記憶部、32,32A…検出部。

Claims (6)

  1. 所定温度に加熱した湯を外部に通ずる流路を介して供給する給湯装置において、
    外部に供給する湯の供給温度と供給温度に影響を与える複数の要素の各値との実測結果を用いる多変量解析によって作成した供給温度の予測式をあらかじめ記憶する記憶部と、
    供給温度に影響を与える複数の要素の少なくとも１つについて値を検出する検出部と、
    記憶部に記憶された供給温度の予測式と検出部によって検出された値とに基づいて、供給温度の予測値が所定の基準温度となるように供給温度に影響を与える制御可能な要素の少なくとも１つを制御する制御部とを備えた
    ことを特徴とする給湯装置。
  2. 前記制御部が湯の加熱温度を制御するように構成した
    ことを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
  3. 前記検出部が値を検出する要素として、湯を供給するときの周囲の気温、湯の供給開始から終了までの時間、前回の湯の供給終了から今回の湯の供給開始までの時間、前記流路の配管温度のうち少なくとも１つを含むように構成した
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の給湯装置。
  4. 所定温度に加熱した湯と水とを混合した混合湯を外部に通ずる流路を介して供給する給湯装置において、
    外部に供給する混合湯の供給温度と供給温度に影響を与える複数の要素の各値との実測結果を用いる多変量解析によって作成した供給温度の予測式をあらかじめ記憶する記憶部と、
    供給温度に影響を与える複数の要素の少なくとも１つについて値を検出する検出部と、
    記憶部に記憶された供給温度の予測式と検出部によって検出された値とに基づいて、供給温度の予測値が所定の基準温度となるように供給温度に影響を与える制御可能な要素の少なくとも１つを制御する制御部とを備えた
    ことを特徴とする給湯装置。
  5. 前記制御部が混合湯における水の量を制御するように構成した
    ことを特徴とする請求項４に記載の給湯装置。
  6. 前記検出部が値を検出する要素として、混合湯を供給するときの周囲の気温、混合湯の供給開始から終了までの時間、前回の混合湯の供給終了から今回の混合湯の供給開始までの時間、前記流路の配管温度、混合する水の温度のうち少なくとも１つを含むように構成した
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の給湯装置。
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