JP2015137799A - 給湯装置、及び、カップ式飲料自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】湯の沸騰を抑制しつつ、高温の湯を供給可能な給湯装置を提供する。
【解決手段】飲料販売時に、メインヒータは、貯湯タンク内の下部湯温ＴＨ１≦第１の所定温度ＴＳ１１になると作動し、ＴＨ１≧第４の所定温度ＴＳ１０になると作動が停止される。サブヒータは、ＴＨ１≦第２の所定温度ＴＳ１２になると作動し、ＴＨ１≧第３の所定温度ＴＳ１３になると作動が停止される。販売待機時に、メインヒータは、ＴＨ１≦ＴＳ１１、及び、貯湯タンク内の上部湯温ＴＨ２≦ＴＳ１１になると作動し、ＴＨ１≧ＴＳ１０、又は、ＴＨ２≧ＴＳ１０になると作動が停止される。サブヒータは、ＴＨ１≦ＴＳ１２、及び、ＴＨ２≦ＴＳ１２になると作動し、ＴＨ１≧ＴＳ１３、又は、ＴＨ２≧ＴＳ１３になると作動が停止される。ここで、ＴＳ１０〜ＴＳ１３については、ＴＳ１２＜ＴＳ１３＜ＴＳ１１＜ＴＳ１０の関係を満たす。
【選択図】図４

Description

本発明は、給湯装置、及び、この給湯装置を備えるカップ式飲料自動販売機に関する。

特許文献１は、カップにホット飲料を注入して販売するカップ式飲料自動販売機を開示している。特許文献１では、カップ式飲料自動販売機が給湯装置を備え、給湯装置から供給される湯をホット飲料の調理に用いている。特許文献１では、給湯装置を構成する貯湯タンクの上部に湯吐出口が設けられており、また、貯湯タンクの底部に給水口が設けられている。特許文献１に記載の給湯装置では、貯湯タンクの湯吐出口から吐出した湯に対応する量の飲用水を貯湯タンクの給水口から貯湯タンク内に供給する。また、特許文献１に記載の給湯装置は、貯湯タンク内の湯温を測定する複数の温度センサと、貯湯タンク内の湯を加熱する複数の電気ヒータと、を備えている。
尚、上述と同様の構成を有するカップ式飲料自動販売機が、特許文献２に記載されている。

特開２０１１−１４９５７６号公報 特開２０１１−２４２０２４号公報

ところで、従来のカップ式飲料自動販売機では、例えば１０Ｌ程度の大容量の貯湯タンクを備える給湯装置が用いられている。
しかしながら、このような大容量の貯湯タンクでは、湯の沸き上がりに例えば１時間程度の時間に要するため、ホット飲料を販売できない時間が比較的長いという問題があった。
また、上述のような大容量の貯湯タンクでは放熱面積が大きく、放熱量も多い。このため、貯湯タンク内の湯を保温するために電気ヒータで消費される電力が比較的多いという問題があった。

これら問題への対策としては、上述の大容量の貯湯タンクに代えて、例えば１．８Ｌ程度の小容量の貯湯タンクを採用することで、貯湯タンクを小型化することが考えられる。
しかしながら、貯湯タンクの小型化を行うと、湯加熱用の電気ヒータの熱容量に対して、熱負荷（貯湯タンク内の湯量）が過小となりかねない。これは、電気ヒータの寿命を考慮すると、貯湯タンクの小型化に追従するように電気ヒータの熱容量を低減することが難しいことに起因する。それゆえ、電気ヒータの作動停止後（通電停止後）であっても電気ヒータの余熱により湯が加熱され続け、その結果、湯を沸騰させないように制御しているにもかかわらず沸騰しかねない。湯が沸騰すると、発生した水蒸気がカップ式飲料自動販売機内の湿度を増大させ、ひいては、飲料用の粉末原料（例えばコーヒー粉）の品質低下や固化、固着を招くおそれがある。
また、この電気ヒータの余熱による湯の沸騰を抑制するために、その分、湯の沸き上げのための設定温度を低減すると、湯温が低下し、ひいては、ホット飲料の温度が低下しかねない。

本発明は、このような実状に鑑み、湯の沸騰を抑制しつつ、高温の湯を供給可能な給湯装置、及び、この給湯装置を備えるカップ式飲料自動販売機を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る給湯装置は、湯を貯留する貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯温を測定する温度センサと、貯湯タンク内の湯を加熱する電気ヒータと、測定された湯温に基づいて電気ヒータの作動を制御する制御部と、貯湯タンク内の上部の湯を貯湯タンクの外部に吐出する湯吐出部と、貯湯タンク内の下部に給湯用水を供給する水供給部と、を含んで構成される。電気ヒータは、貯湯タンク内の湯を加熱する第１及び第２の電気ヒータを含む。制御部は、貯湯タンク内の湯温が第１の所定温度以下になると、第１の電気ヒータを作動し、貯湯タンク内の湯温が第１の所定温度よりも低い第２の所定温度以下になると、第２の電気ヒータを作動し、貯湯タンク内の湯温が第２の所定温度よりも高い第３の所定温度以上になると、第２の電気ヒータの作動を停止し、貯湯タンク内の湯温が第１〜第３の所定温度よりも高い第４の所定温度以上になると、第１の電気ヒータの作動を停止する。

本発明によれば、貯湯タンク内の湯温が第２の所定温度よりも高い第３の所定温度以上になると、第２の電気ヒータの作動が停止され、貯湯タンク内の湯温が第１〜第３の所定温度よりも高い第４の所定温度以上になると、第１の電気ヒータの作動が停止される。これにより、第１及び第２の電気ヒータを作動させて高熱量で湯を加熱して第３の所定温度まで湯温を迅速に上昇させ、この後に、第１の電気ヒータのみを作動させて低熱量で湯を加熱して第４の所定温度まで湯温を緩やかに上昇させることができる。それゆえ、湯温が第４の所定温度に達するに先立って、第１及び第２の電気ヒータを含む電気ヒータの加熱能力を低下させて、湯温を第４の所定温度まで上昇させることができるので、当該電気ヒータの余熱による湯の沸騰を抑制しつつ、高温な湯を供給することができる。

本発明の一実施形態におけるカップ式飲料自動販売機を示す正面図 同上実施形態におけるカップ式飲料自動販売機の概略構成図 同上実施形態における給湯装置の概略断面図 同上実施形態における電気ヒータの作動制御パラメータ図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるカップ式飲料自動販売機を示す正面図である。図２はカップ式飲料自動販売機の概略構成を示す。

カップ式飲料自動販売機１（以下、単に「自動販売機１」と称する）は、カップにホット飲料を注入してこれを商品として販売するものである。また、自動販売機１は、カップに氷を供給すると共にホット飲料を注入することで、コールド飲料を商品として販売することも可能である。
自動販売機１の前面を開閉する外扉２には、コイン投入口３、商品選択ボタン４、及び、商品取出口５が設けられている。商品購入者は、コイン投入口３にコインを投入し、商品選択ボタン４を押して商品を選択し、商品取出口５の扉５ａを開放することにより、商品を取り出すことができる。商品取出口５内の下部にはベンドステージ２１（図２参照）が取り付けられており、このベンドステージ２１では、そこに載置されたカップにホット飲料が注入される。尚、ベンドステージ２１には、カップ供給機構２０からカップが供給され得る。

図２に示すように、自動販売機１は、複数（図では２つ）の水タンク１１ａ，１１ｂ、水リザーバ１２、製氷機１３、貯湯タンク１４、複数（図では２つ）のコーヒー豆キャニスタ１５ａ，１５ｂ、ミル１６、コーヒーブリュワ１７、複数（図では３つ）の原料キャニスタ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、複数（図では２つ）のミキシングボウル１９ａ，１９ｂ、カップ供給機構２０、ベンドステージ２１、排水バケツ２２、及び制御部２３を備えている。ここで、本発明に係る給湯装置１００は、自動販売機１を構成するものであり、貯湯タンク１４及び制御部２３を含んで構成される。

水タンク１１ａ，１１ｂは、それぞれ、飲用水（以下、単に「水」と称する）を貯留している。
水タンク１１ａから水リザーバ１２に至る水配管３０の途中には、水タンク１１ａから水リザーバ１２に向かって順に、給水ポンプ３１、水フィルタ３２、及び、電磁弁３３が介装されている。また、水配管３０は、水タンク１１ａと給水ポンプ３１との間にて分岐して、水タンク１１ｂに接続している。給水ポンプ３１及び電磁弁３３は、それぞれ、制御部２３によって作動が制御される。電磁弁３３を開いて、給水ポンプ３１を作動させると、水タンク１１ａ，１１ｂに貯留された水が、水配管３０を介して、水リザーバ１２に供給される。尚、本実施形態では、水リザーバ１２に供給される水が、水タンク１１ａ，１１ｂに貯留されているが、水リザーバ１２に水を供給する手法はこれに限らず、例えば、自動販売機１の外部の水道配管と水リザーバ１２とを接続可能な水配管を予め設けて、この水配管を介して、水道水を水リザーバ１２に供給するようにしてもよい。

水リザーバ１２は、製氷機１３及び貯湯タンク１４に水を供給するためのものである。
水リザーバ１２から貯湯タンク１４に至る水配管３４の途中には、水リザーバ１２から貯湯タンク１４に向かって順に、製氷機１３の製氷部１３ａ、給水ポンプ３５、及び、逆止弁３６が介装されている。

製氷機１３は製氷部１３ａと貯氷部１３ｂとを備える。製氷部１３ａでは、水リザーバ１２から供給された水で氷を生成する。貯氷部１３ｂは製氷部１３ａで生成された氷を貯蔵する。尚、自動販売機１の内部には、図示しない冷凍サイクルが設けられている。この冷凍サイクルは、図示しない圧縮機、凝縮器、及び蒸発器などを含んで構成されており、この蒸発器によって製氷部１３ａ内の水が冷却されて、氷が生成される。製氷機１３は、コールド飲料を販売するときに、貯氷部１３ｂは貯蔵している氷を、ベンドステージ２１に載置されているカップに、氷供給管１３ｃを介して供給する。

給水ポンプ３５は制御部２３によって作動が制御される。後述するフロート５７を介して、貯湯タンク１４内の水位低下が検出されると、給水ポンプ３５が作動して、水リザーバ１２に貯留された水が、水配管３４を介して、貯湯タンク１４に供給される。
貯湯タンク１４では、水配管３４からの水（給湯用水）が加熱されて高温（例えば９５℃）の湯が生成される。貯湯タンク１４、及び、これを含んで構成される給湯装置１００の詳細については後述する。

貯湯タンク１４内の湯を貯留タンク１４外に吐出するための吐出管４１は、貯湯タンク１４内にて上下方向に延在して、貯湯タンク１４の底部１４ａを貫通しており（図３参照）、その上端が貯湯タンク１４内で開口して、下端が分岐部４２に接続している。
分岐部４２には、複数（図では３つ）の給湯管４３ａ，４３ｂ，４３ｃの各々の一端が、電磁弁４４ａ，４４ｂ，４４ｃを介して接続されている。給湯管４３ａの他端はコーヒーブリュワ１７に接続されている。給湯管４３ｂの他端はミキシングボウル１９ａに接続されている。給湯管４３ｃの他端はミキシングボウル１９ｂに接続されている。電磁弁４４ａ，４４ｂ，４４ｃは、各々の作動（開閉動作）が、制御部２３によって制御される。

コーヒー豆キャニスタ１５ａ，１５ｂはそれぞれコーヒー豆を収容している。コーヒー豆キャニスタ１５ａ，１５ｂの少なくとも一方から吐出される所定量のコーヒー豆は、ミル１６で挽かれてコーヒー粉となる。コーヒーブリュワ１７は、ミル１６からのコーヒー粉と、給湯管４３ａからの湯とを混合して、レギュラーコーヒー（コーヒー抽出液）を抽出する。
コーヒーブリュワ１７からミキシングボウル１９ａに至る供給管４５の途中には、ポンプ４６が介装されている。ポンプ４６は、コーヒーブリュワ１７からのレギュラーコーヒーを供給管４５を介してミキシングボウル１９ａに送り込む機能を有する。

原料キャニスタ１８ａ，１８ｂには、例えば、クリームと砂糖とが各別に収容されている。ミキシングボウル１９ａでは、ミルク、クリーム、湯がレギュラーコーヒーに適宜混合される。このようにして調理されたレギュラーコーヒー（ホット飲料）は、ベンドステージ２１に載置されているカップに、供給管４７を介して供給される。
原料キャニスタ１８ｃには例えばココアなどのプリミックスが収容されている。ミキシングボウル１９ｂでは、プリミックスと湯とが混合される。このようにして調理されたホット飲料は、ベンドステージ２１に載置されているカップに、供給管４８を介して供給される。

次に、給湯装置１００の概略構成について、図３を用いて説明する。
図３（Ａ）は給湯装置１００の概略構成を示す縦断面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩ−Ｉ断面のうち、メインヒータ５１、サブヒータ５２、下部温度センサ５３、上部温度センサ５４のみを示している。

給湯装置１００は、貯湯タンク１４、第１の電気ヒータであるメインヒータ５１、第２の電気ヒータであるサブヒータ５２、第１の温度センサである下部温度センサ５３、第２の温度センサである上部温度センサ５４、導入管３４ａ、吐出管４１、オーバーフロー配管５５、ドレン配管５６、フロート５７、及び、制御部２３（図２参照）を含んで構成される。

貯湯タンク１４は、上面及び下面が開口した円筒状の本体部１４ｂと、本体部１４ｂの下面開口を塞ぐ底部１４ａと、本体部１４ｂの上面開口を塞ぐ上蓋部１４ｃとからなる。
本体部１４ｂの外周面は、真空ジャケット６０によって覆われている。底部１４ａの外面は断熱材６１によって覆われており、また、上蓋部１４ｃの外面は断熱材６２によって覆われている。

導入管３４ａは、水配管３４のうち貯湯タンク１４側端部を構成するものである。導入管３４ａは上下方向に延在して、貯湯タンク１４の底部１４ａ及び断熱材６１を貫通している。導入管３４ａは、その上端が、貯湯タンク１４内のうち、底部１４ａの近傍にて開口している。この開口部の近傍の底部１４ａには、ブラケット３４ｂを介してバッフル板３４ｃが設けられている。バッフル板３４ｃは、導入管３４ａの上面開口部から上方に向かう水流の向きを水平方向に変更する機能を有する。

オーバーフロー配管５５は貯湯タンク１４内にて上下方向に延在して、貯湯タンク１４の底部１４ａ及び断熱材６１を貫通している。オーバーフロー配管５５は、その上端が、貯湯タンク１４内のうち、吐出管４１の上端より上方にて開口している。オーバーフロー配管５５の下端は、図示しない配管の一端に接続されている。この配管の他端は、排水バケツ２２（図２参照）に達している。それゆえ、貯湯タンク１４内の水位がオーバーフロー配管５５の上端位置より高位になると、貯湯タンク１４内の湯がオーバーフロー配管５５を介して、排水バケツ２２内に排出される。

ドレン配管５６は上下方向に延在して、貯湯タンク１４の底部１４ａ及び断熱材６１を貫通している。ドレン配管５６は、その上端が、貯湯タンク１４内のうち底部１４ａの近傍にて開口している。ドレン配管５６の下端は、図示しない配管の一端に接続されている。この配管の途中には電磁弁（図示せず）が介装され、この配管の他端は排水バケツ２２（図２参照）に達している。

フロート５７は、貯湯タンク１４内の上部に設けられている。フロート５７は、貯湯タンク１４内の水位の上下動に追従して昇降する。フロート５７の位置は、図示しないセンサを介して測定され、このフロート５７の位置（すなわち、貯湯タンク１４内の水位）に対応する信号が、図示しない信号線を介して、制御部２３に伝達される。

下部温度センサ５３は、貯湯タンク１４内の下部の湯温を測定するものであり、例えばサーミスタである。下部温度センサ５３は、貯湯タンク１４内にて上下方向に延在する棒状であり、その下端部が貯湯タンク１４の底部１４ａに固定されている。
上部温度センサ５４は、貯湯タンク１４内の上部の湯温を測定するものであり、例えばサーミスタである。上部温度センサ５４は、貯湯タンク１４内にて上下方向に延在する棒状であり、その上端部が貯湯タンク１４の上蓋部１４ｃに固定されている。

メインヒータ５１は、正面から見て上側開放のコ字状をなし（図３（Ａ）参照）、側面から見てＬ字状をなしている（図３（Ｂ）参照）。
メインヒータ５１は、上端部が貯湯タンク１４の上蓋部１４ｃに固定されて、上下方向に延在する左右一対のヒータ部分５１ａ，５１ｂと、これらヒータ部分の下端にて連続し、かつ、上面から見て後側開放のコ字状をなすヒータ下部５１ｃとにより構成されている。ここで、下部温度センサ５３は、上面視で、メインヒータ５１のヒータ下部５１ｃのコ字状断面の略中央に位置するように配置されている。
メインヒータ５１は、サブヒータ５２よりも大きな電力を消費する。例えば、メインヒータは７００Ｗであり、サブヒータは３００Ｗである。

サブヒータ５２は、正面から見て上側開放のＵ字状をなしており（図３（Ａ）参照）、また、側面からみて、メインヒータ５１のヒータ部分５１ａ，５１ｂの前方、かつ、ヒータ下部５１ｃの前端部の上方に位置している（図３（Ｂ）参照）。
ここで、メインヒータ５１及びサブヒータ５２と、下部温度センサ５３及び上部温度センサ５４とについては、メインヒータ５１自体の温度と、サブヒータ５２自体の温度とが、これら温度センサ５３，５４に直接的に影響しないように、互いに離間して配置されている。

制御部２３は、下部温度センサ５３にて測定された湯温に対応する信号と、上部温度センサ５４にて測定された湯温に対応する信号とを、図示しない信号線を介して受信する。また、制御部２３は、下部温度センサ５３にて測定された湯温と、上部温度センサ５４にて測定された湯温との少なくとも一方を用いて、メインヒータ５１及びサブヒータ５２の少なくとも一方の作動制御（換言すれば通電制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御））を行う。

次に、図１〜図３に加えて、図４を用いて、制御部２３によるメインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動制御について説明する。
図４（Ａ）は、メインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動制御パラメータ図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示した各パラメータの一例を示す図である。

ここで、図４に記載の「飲料販売時」とは、自動販売機１が商品を販売可能な状態において、コイン投入口３にコインが投入されて商品選択ボタン４が押されたときより、商品取出口５から商品が取り出されて所定時間（例えば３０秒間〜１分間）経過するまでの期間を意味する。
また、図４に記載の「販売待機時」とは、自動販売機１が商品を販売可能な状態であって、かつ、「飲料販売時」ではない期間を意味する。

飲料販売時には、貯湯タンク１４から、吐出管４１及び給湯管４３ａ，４３ｂ，４３ｃを介して、コーヒーブリュワ１７、ミキシングボウル１９ａ，１９ｂの少なくとも１つに湯が供給される。これに伴い、貯湯タンク１４内の水位が低下したことをフロート５７の降下によって検知するので、これを補うように、水リザーバ１２から水配管３４（導入管３４ａ）及び給水ポンプ３５を介して貯湯タンク１４内の下部に水が供給される。ここで、吐出管４１が、本発明の「湯吐出部」に対応して、貯湯タンク１４内の上部の湯を貯湯タンク１４の外部に吐出する。また、導入管３４ａが本発明の「水供給部」に対応して、貯湯タンク１４内の下部に給湯用水を供給する。また、飲料販売時は、本発明の「給湯時」を含み、それゆえ、「給湯時」には水リザーバ１２から貯湯タンク１４内の下部に水が供給される。また、販売待機時は、本発明の「給湯待機時」を含み、この「給湯待機時」には、給湯装置１００は、貯湯タンク１４からの湯の供給を行わない状態（待機状態）となる。

図４に示すように、飲料販売時に、メインヒータ５１は、下部温度センサ５３によって測定された貯湯タンク１４内の下部の湯温ＴＨ１（以下、単に「下部湯温ＴＨ１」と称する）が、予め設定された第１の所定温度ＴＳ１１（例えば９３℃）以下になると作動する（ＯＮ状態となる）。サブヒータ５２は、下部湯温ＴＨ１が、予め設定された第２の所定温度ＴＳ１２（例えば９０℃）以下になると作動する（ＯＮ状態となる）。メインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動時において、サブヒータ５２は、下部湯温ＴＨ１が、予め設定された第３の所定温度ＴＳ１３（例えば９２℃）以上になると作動が停止される（ＯＦＦ状態となる）。メインヒータ５１は、下部湯温ＴＨ１が、予め設定された第４の所定温度ＴＳ１０（例えば９５℃）以上になると作動が停止される（ＯＦＦ状態となる）。

ここで、温度パラメータα＞０℃、及び、温度パラメータβ＞０℃とすると、第１〜第３の所定温度ＴＳ１１〜ＴＳ１３は、それぞれ、以下の式（１）〜（３）を満たす。

ＴＳ１１＝ＴＳ１０−β （１）
ＴＳ１２＝ＴＳ１０−β−α （２）
ＴＳ１３＝ＴＳ１０−α （３）

それゆえ、第４の所定温度ＴＳ１０と温度パラメータα，βとを予め設定することにより、第１〜第３の所定温度ＴＳ１１〜ＴＳ１３が自動的に設定される。
例えば、図４（Ｂ）に示すように、第４の所定温度ＴＳ１０＝９５℃、温度パラメータα＝３℃、温度パラメータβ＝２℃とすると、第１の所定温度ＴＳ１１＝９３℃、第２の所定温度ＴＳ１２＝９０℃、第３の所定温度ＴＳ１３＝９２℃、となる。この場合には、第１〜第３の所定温度ＴＳ１１〜ＴＳ１３及び第４の所定温度ＴＳ１０は、以下の式（４）を満たす。

ＴＳ１２＜ＴＳ１３＜ＴＳ１１＜ＴＳ１０ （４）

このように、飲料販売時（給湯装置１００の給湯時）には、下部湯温ＴＨ１に基づいてメインヒータ５１の作動とサブヒータ５２の作動とが制御される。これにより、飲料販売時に貯湯タンク１４内の下部に供給される低温の水によって貯湯タンク１４内の下部の湯温が低下しても、その湯温低下に迅速に対応することができる。

一方、図４に示すように、販売待機時に、メインヒータ５１は、下部湯温ＴＨ１が第１の所定温度ＴＳ１１（例えば９３℃）以下になり、かつ、上部温度センサ５４によって測定された貯湯タンク１４内の上部の湯温ＴＨ２（以下、単に「上部湯温ＴＨ２」と称する）が第１の所定温度ＴＳ１１（例えば９３℃）以下になると作動する（ＯＮ状態となる）。サブヒータ５２は、下部湯温ＴＨ１が第２の所定温度ＴＳ１２（例えば９０℃）以下になり、かつ、上部湯温ＴＨ２が第２の所定温度ＴＳ１２（例えば９０℃）以下になると作動する（ＯＮ状態となる）。メインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動時において、サブヒータ５２は、下部湯温ＴＨ１が第３の所定温度ＴＳ１３（例えば９２℃）以上になるか、又は、上部湯温ＴＨ２が第３の所定温度ＴＳ１３（例えば９２℃）以下になると作動が停止される（ＯＦＦ状態となる）。メインヒータ５１は、下部湯温ＴＨ１が第４の所定温度ＴＳ１４（例えば９５℃）以上になるか、又は、上部湯温ＴＨ２が第４の所定温度ＴＳ１４（例えば９５℃）以下になると作動が停止される（ＯＦＦ状態となる）。

このように、販売待機時（給湯装置１００の給湯待機時）には、下部湯温ＴＨ１及び上部湯温ＴＨ２に基づいてメインヒータ５１の作動とサブヒータ５２の作動とが制御される。

ところで、貯湯タンク１４内の湯温については、タンク下部からタンク上部に向かうほど湯温が高くなる傾向がある。それゆえ、販売待機時において、メインヒータ５１の作動開始時に、上部湯温ＴＨ２は第１の所定温度ＴＳ１１近傍であるのに対し、下部湯温ＴＨ１は第１の所定温度ＴＳ１１より数℃低くなる。これに対し、飲料販売時には、メインヒータ５１の作動開始時に、下部湯温ＴＨ１は第１の所定温度ＴＳ１１近傍である。従って、メインヒータ５１が作動開始となる下部湯温ＴＨ１については、販売待機時に比べて、飲料販売時のほうが高温となる。すなわち、販売待機時に比べて、飲料販売時のほうが、早期に、メインヒータ５１が作動開始する。それゆえ、貯湯タンク１４内の下部に供給される低温の水によって貯湯タンク１４内の下部の湯温が低下する飲料販売時に、メインヒータ５１を早期に作動開始することで、湯温の低下を抑制することができる。この点は、サブヒータ５２についても同様であるので、その説明を省略する。

尚、本実施形態では、販売待機時（給湯装置１００の給湯待機時）に、下部湯温ＴＨ１及び上部湯温ＴＨ２に基づいてメインヒータ５１の作動とサブヒータ５２の作動とを制御しているが、上述のように、タンク下部からタンク上部に向かうほど湯温が高くなる傾向がある場合には、販売待機時（給湯装置１００の給湯待機時）において、実質的には、上部湯温ＴＨ２のみに基づいてメインヒータ５１の作動とサブヒータ５２の作動とを制御しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。

次に、制御部２３による自動販売機１の消費電力抑制制御について説明する。
製氷機１３の作動時（特に、上述の冷凍サイクルの圧縮機等の作動時）に、メインヒータ５１とサブヒータ５２との双方が作動すると、自動販売機１で消費される電力の総和が過大となりかねない場合には、制御部２３によって、自動販売機１の消費電力抑制制御が行われる。

この制御では、上述の圧縮機等の作動時に、メインヒータ５１及びサブヒータ５２の少なくとも一方の作動を停止する。換言すれば、自動販売機１の消費電力抑制制御では、上述の圧縮機等の作動時に、図４に示したメインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動制御が、部分的又は全体的に制限される。このように制御することで、電源容量に限りがある自動販売機１で消費される電力の総和のピーク値を抑制することができる。ここで、製氷機１３、及び、冷凍サイクル等が、本発明の「電力を消費して作動可能な機器」に対応している。

ところで、特許文献１，２に記載の給湯装置のように、貯湯タンクの底部に給水口が設けられている場合には、給水された低温の水で吐出湯温が低下しないようにするため、貯湯タンク内での湯の対流が抑制され得る。しかしながら、このように湯の対流が抑制されると、貯湯タンク内の上部の湯温と下部の湯温との差が増大しかねない。このような湯温の差が小容量の貯湯タンク内で生じると、高温の湯量が減りやすく、ひいては、連続販売可能杯数が低下しかねない。

この点、本実施形態によれば、飲料販売時（給湯装置１００の給湯時）には、下部湯温ＴＨ１に基づいてメインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動を制御し、販売待機時（給湯装置１００の給湯待機時）には、上部湯温ＴＨ２に基づいてメインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動を制御する。これにより、飲料販売時に、貯湯タンク１４内の上部の湯温と下部の湯温との差の増大を抑制しつつ、販売待機時に比べて迅速に高温の湯を生成することができるので、貯湯タンクの小型化に伴う連続販売可能杯数の低下を抑制することができる。

本実施形態によれば、給湯装置１００は、湯を貯留する貯湯タンク１４と、貯湯タンク１４内の湯温を測定する温度センサ（下部温度センサ５３，上部温度センサ５４）と、貯湯タンク内の湯を加熱する電気ヒータ（メインヒータ５１，サブヒータ５２）と、測定された湯温に基づいて電気ヒータの作動を制御する制御部２３と、貯湯タンク１４内の上部の湯を貯湯タンク１４の外部に吐出する湯吐出部（吐出管４１）と、貯湯タンク１４内の下部に給湯用水を供給する水供給部（導入管３４ａ）と、を含んで構成される。上記電気ヒータは、貯湯タンク１４内の湯を加熱する第１及び第２の電気ヒータ（メインヒータ５１，サブヒータ５２）を含む。制御部２３は、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第１の所定温度ＴＳ１１以下になると、第１の電気ヒータ（メインヒータ５１）を作動し、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第１の所定温度ＴＳ１１よりも低い第２の所定温度ＴＳ１２以下になると、第２の電気ヒータ（サブヒータ５２）を作動し、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第２の所定温度ＴＳ１２よりも高い第３の所定温度ＴＳ１３以上になると、第２の電気ヒータ（サブヒータ５２）の作動を停止し、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第１〜第３の所定温度ＴＳ１１〜ＴＳ１３よりも高い第４の所定温度ＴＳ１０以上になると、第１の電気ヒータ（メインヒータ５１）の作動を停止する。これにより、メインヒータ５１及びサブヒータ５２を作動させて高熱量で湯を加熱して第３の所定温度ＴＳ１３まで湯温を迅速に上昇させ、この後に、メインヒータ５１のみを作動させて低熱量で湯を加熱して第４の所定温度ＴＳ１０まで湯温を緩やかに上昇させることができる。それゆえ、湯温が第４の所定温度ＴＳ１０に達するに先立って、湯加温用の電気ヒータの加温能力を低下させて、湯温を第４の所定温度ＴＳ１０まで上昇させることができるので、当該電気ヒータの余熱による湯の沸騰を抑制しつつ、高温な湯を供給することができる。

また本実施形態によれば、制御部２３は、第１及び第２の電気ヒータ（メインヒータ５１，サブヒータ５２）の作動時に、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第３の所定温度ＴＳ１３以上になると、第２の電気ヒータ（サブヒータ５２）の作動を停止する。これにより、湯温が第４の所定温度ＴＳ１０に達するに先立って、湯加温用の電気ヒータの加温能力を低下させることができる。

また本実施形態によれば、第３の所定温度ＴＳ１３は、第１の所定温度ＴＳ１１よりも低温である。これにより、湯加温用の電気ヒータの余熱による湯の沸騰を、より確実に抑制することができる。

また本実施形態によれば、上記温度センサは、貯湯タンク１４内の下部の湯温を測定する第１の温度センサ（下部温度センサ５３）と、貯湯タンク１４内の上部の湯温を測定する第２の温度センサ（上部温度センサ５４）と、を含む。制御部２３は、給湯装置１００の給湯時には、第１の温度センサ（下部温度センサ５３）にて測定される湯温ＴＨ１に基づいて電気ヒータ（メインヒータ５１，サブヒータ５２）の作動を制御し、給湯装置１００の給湯待機時には、第２の温度センサ（上部温度センサ５４）にて測定される湯温ＴＨ２に基づいて電気ヒータ（メインヒータ５１，サブヒータ５２）の作動を制御する。これにより、これにより、飲料販売時（給湯時）に、貯湯タンク１４内の上部の湯温と下部の湯温との差の増大を抑制しつつ、販売待機時（給湯待機時）に比べて迅速に高温の湯を生成することができるので、貯湯タンクの小型化に伴う連続販売可能杯数の低下を抑制することができる。

また本実施形態によれば、制御部２３は、給湯装置１００の給湯待機時には、第１の温度センサ（下部温度センサ５３）にて測定される湯温ＴＨ１と第２の温度センサ（上部温度センサ５４）にて測定される湯温ＴＨ２とに基づいて電気ヒータ（メインヒータ５１，サブヒータ５２）の作動を制御する。これにより、販売待機時（給湯待機時）に貯湯タンク１４内で高温の湯を良好に生成することができる。

また本実施形態によれば、第１の電気ヒータ（メインヒータ５１）は、その消費電力が、第２の電気ヒータの消費電力（サブヒータ５２）よりも大きい。これにより、主としてメインヒータ５１を用いて貯湯タンク１４内の湯の加熱を行い、補助的にサブヒータ５２を用いて貯湯タンク１４内の湯の加熱を行うという運用が可能となる。

また本実施形態によれば、第１の電気ヒータ（メインヒータ５１）は、第２の電気ヒータ（サブヒータ５２）の下方に離間して配置されている（図３参照）。これにより、貯湯タンク１４内の湯温について、タンク下部からタンク上部に向かうほど湯温が高くなる傾向があるときに、タンク下部の湯をメインヒータ５１で加温することで、タンク上部の湯温の低下を抑制しつつ、タンク下部の湯温とタンク上部との湯温との差を小さくすることができる。

また本実施形態によれば、自動販売機１は、給湯装置１００と、電力を消費して作動可能な機器（製氷機１３等）とを備え、制御部２３は、製氷機１３等の作動時に、第１及び第２の電気ヒータ（メインヒータ５１，サブヒータ５２）のうち少なくとも１つの作動を停止する。これにより、電源容量に限りがある自動販売機１で消費される電力の総和のピーク値を抑制することができる。

尚、本実施形態では、メインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動時に、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第３の所定温度ＴＳ１３以上になると、サブヒータ５２の作動を停止し、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第４の所定温度ＴＳ１０以上になると、メインヒータ５１の作動を停止しているが、これに代えて、メインヒータ５１及びサブヒータ５２の作動時に、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第３の所定温度ＴＳ１３以上になると、メインヒータ５１の作動を停止し、貯湯タンク１４内の湯温（下部湯温ＴＨ１，上部湯温ＴＨ２）が第４の所定温度ＴＳ１０以上になると、サブヒータ５２の作動を停止することも可能である。

また、本実施形態では、給湯装置１００をカップ式飲料自動販売機１に適用した例を説明したが、給湯装置１００の適用例はこれに限らず、例えば、給湯装置１００を給茶機等に適用してもよい。

１ カップ式飲料自動販売機
２ 外扉
３ コイン投入口
４ 商品選択ボタン
５ 商品取出口
５ａ 扉
１１ａ，１１ｂ 水タンク
１２ 水リザーバ
１３ 製氷機
１３ａ 製氷部
１３ｂ 貯氷部
１３ｃ 氷供給管
１４ 貯湯タンク
１４ａ 底部
１４ｂ 本体部
１４ｃ 上蓋部
１５ａ，１５ｂ コーヒー豆キャニスタ
１６ ミル
１７ コーヒーブリュワ
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ 原料キャニスタ
１９ａ，１９ｂ ミキシングボウル
２０ カップ供給機構
２１ ベンドステージ
２２ 排水バケツ
２３ 制御部
３０ 水配管
３１ 給水ポンプ
３２ 水フィルタ
３３ 電磁弁
３４ 水配管
３４ａ 導入管
３４ｂ ブラケット
３４ｃ バッフル板
３５ 給水ポンプ
３６ 逆止弁
４１ 吐出管
４２ 分岐部
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ 給湯管
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ 電磁弁
４５ 供給管
４６ ポンプ
４７，４８ 供給管
５１ メインヒータ（第１の電気ヒータ）
５１ａ，５１ｂ ヒータ部分
５１ｃ ヒータ下部
５２ サブヒータ（第２の電気ヒータ）
５３ 下部温度センサ（第１の温度センサ）
５４ 上部温度センサ（第２の温度センサ）
５５ オーバーフロー配管
５６ ドレン配管
５７ フロート
６０ 真空ジャケット
６１，６２ 断熱材
１００ 給湯装置

Claims (10)

1. 湯を貯留する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯温を測定する温度センサと、前記貯湯タンク内の湯を加熱する電気ヒータと、測定された湯温に基づいて前記電気ヒータの作動を制御する制御部と、前記貯湯タンク内の上部の湯を前記貯湯タンクの外部に吐出する湯吐出部と、前記貯湯タンク内の下部に給湯用水を供給する水供給部と、を含んで構成される給湯装置であって、
   前記電気ヒータは、前記貯湯タンク内の湯を加熱する第１及び第２の電気ヒータを含み、
   前記制御部は、
   前記貯湯タンク内の湯温が第１の所定温度以下になると、前記第１の電気ヒータを作動し、
   前記貯湯タンク内の湯温が前記第１の所定温度よりも低い第２の所定温度以下になると、前記第２の電気ヒータを作動し、
   前記貯湯タンク内の湯温が前記第２の所定温度よりも高い第３の所定温度以上になると、前記第２の電気ヒータの作動を停止し、
   前記貯湯タンク内の湯温が前記第１〜第３の所定温度よりも高い第４の所定温度以上になると、前記第１の電気ヒータの作動を停止する
   ことを特徴とする給湯装置。
2. 前記制御部は、前記第１及び第２の電気ヒータの作動時に、前記貯湯タンク内の湯温が前記第３の所定温度以上になると、前記第２の電気ヒータの作動を停止することを特徴とする請求項１に記載の給湯装置。
3. 前記温度センサは、前記貯湯タンク内の下部の湯温を測定する第１の温度センサと、前記貯湯タンク内の上部の湯温を測定する第２の温度センサと、を含み、
   前記制御部は、
   前記給湯装置の給湯時には、前記第１の温度センサにて測定される湯温に基づいて前記第１及び第２の電気ヒータの作動を制御し、
   前記給湯装置の給湯待機時には、前記第２の温度センサにて測定される湯温に基づいて前記第１及び第２の電気ヒータの作動を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の給湯装置。
4. 前記制御部は、前記給湯装置の給湯待機時には、前記第１の温度センサにて測定される湯温と前記第２の温度センサにて測定される湯温とに基づいて前記第１及び第２の電気ヒータの作動を制御することを特徴とする請求項３に記載の給湯装置。
5. 前記第３の所定温度は、前記第１の所定温度よりも低温であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の給湯装置。
6. 前記第１の電気ヒータは、その消費電力が、前記第２の電気ヒータの消費電力よりも大きいことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の給湯装置。
7. 前記第１の電気ヒータは、前記第２の電気ヒータの下方に離間して配置されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の給湯装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の給湯装置と、電力を消費して作動可能な機器と、を備えるカップ式飲料自動販売機であって、
   前記制御部は、前記機器の作動時に、前記第１及び第２の電気ヒータのうち少なくとも１つの作動を停止することを特徴とするカップ式飲料自動販売機。
9. 湯を貯留する貯湯タンクと、該貯湯タンク内の湯温を測定する温度センサと、前記貯湯タンク内の湯を加熱する電気ヒータと、測定された湯温に基づいて前記電気ヒータの作動を制御する制御部と、前記貯湯タンク内の上部の湯を前記貯湯タンクの外部に吐出する湯吐出部と、前記貯湯タンク内の底部に給湯用水を供給する水供給部と、を含んで構成される給湯装置であって、
   前記温度センサは、前記貯湯タンク内の下部の湯温を測定する第１の温度センサと、前記貯湯タンク内の上部の湯温を測定する第２の温度センサと、を含み、
   前記制御部は、
   前記給湯装置の給湯時には、前記第１の温度センサにて測定される湯温に基づいて前記電気ヒータの作動を制御し、
   前記給湯装置の給湯待機時には、前記第２の温度センサにて測定される湯温に基づいて前記電気ヒータの作動を制御する
   ことを特徴とする給湯装置。
10. 前記制御部は、前記給湯装置の給湯待機時に、前記第１及び第２の温度センサにて測定される湯温に基づいて前記電気ヒータの作動を制御することを特徴とする請求項９に記載の給湯装置。