JP2805468B2 - 気液両用吐出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、飲料自動販売機
（以下自販機と略記する）や半導体ウエハーとかＬＳＩ
チップ等の超精密部品の洗滌ロボット等への液体や気体
の供給系統に用いて好適な気液両用吐出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カップ式自販機においては、湯タ
ンクから湯吐出バルブに至る管路の湯は、湯を使う販売
またはオペレータによるリンス（管路等の洗浄）のとき
以外は入れ替ることがなく、長時間滞留した場合、湯タ
ンク本体からの伝熱はあるものの、この管路の湯温は湯
タンク本体内の湯の温度よりも低下する。

【０００３】したがって、従来のカップ式自販機では販
売やリンスが行われて長時間経過すると湯タンクと湯の
吐出用バルブ間のパイプの湯の温度が低下し、次販売で
湯を吐出した時、温度の低い湯が吐出され、ホット飲料
の温度が低いという問題や、粉原料が溶け残るという問
題が有った。

【０００４】これらの問題点を解決すべくなされたもの
に、特開平５−４６８６４号公報記載のものも有る。こ
の従来例は、湯タンクと湯吐出バルブとを第１の湯パイ
プを介して結合し、前記湯タンクにて所定温度に加熱し
た湯を商品販売時、前記第１の湯パイプと湯吐出バルブ
とを介して湯吐出パイプ側へ吐出させ、前記商品に用い
る自動販売機において、さらに前記湯タンクと湯吐出バ
ルブとを結合する第２の湯パイプを設け、前記湯吐出バ
ルブが指令に応じて少なくとも前記第１の湯パイプと湯
吐出パイプとの接続またはこの第１の湯パイプと前記第
２の湯パイプとの接続を切替え行うものであるように
し、かつ、前記湯タンクから順次第１の湯パイプ、湯吐
出バルブ、第２の湯パイプを経て再び前記湯タンクへ戻
る環路の湯の循環を可能とするポンプを設けたことを特
徴とする自動販売機の湯循環装置である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の技術
は、常時は３方弁は湯循環用パイプ側に切換えてある
が、湯ポンプはＯＦＦしている。次に商品販売用押釦を
押すと、予め所定時間、湯ポンプがＯＮし、湯を湯タン
ク→湯ポンプ→３方弁→湯循環用パイプ→湯タンクと循
環させたのち、３方弁を湯吐出用パイプ側へ切換えてカ
ップ飲料を販売するものである。

【０００６】したがって、この従来例では、販売当初か
ら適温の湯を販売できる利点は有るものの、単位時間当
りの湯の吐出量が、ポンプモータの回転数だけで一義的
に決定されてしまうので、所望の吐出量確保のために
は、ポンプ回転の厳重な管理とポンプ自体に性能バラツ
キがない高価なポンプを要し、湯温や外部気温の変化に
即応してポンプモータをＣＰＵマイクロプロセッサ等の
高度の制御手段で的確にコントロールしたとしても、実
際には、四季を通しての湯吐出量にはかなりのバラツキ
が生じてしまうという第１の問題点が有る。

【０００７】特に、この従来例は、湯タンクから湯を流
下させ、３方弁で流路を切換えるものであるから、コー
ヒーの蒸らし抽出のように、高温の湯を少しずつ吐出さ
せること自体が不可能に近いという第２の問題点も有
る。

【０００８】この他に、上記従来例には、気体の吐出手
段がないので、湯吐出の後、または前に、湯吐出口から
空気等の気体を吐出することができないので、自販機の
場合であれば、コーヒー抽出後の芳香発生や抽出残渣の
水切り乾燥ができず、洗滌ロボットに無理に応用した場
合、洗滌やリンス済製品への送気乾燥ができないという
本質的な第３の問題点も有る。

【０００９】この発明は、前記した各問題点を除去する
ために、貯液タンク内の液体をポンプで汲み上げた後、
この液体を上記ポンプと流量制御弁とを含む液体循環経
路を循環させつつ、オリフィスを経て吐出させることに
より、ポンプの吐出能力が所定値以上であれば、その回
転数に関係なく液体の単位時間当りの吐出量をほぼ一定
化することと、液体を少量ずつ安定に吐出させること
と、液体吐出後または吐出前に同一吐出口から気体を吐
出させることとを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記したこの発明の目的
は、貯液タンク内の液体をポンプで汲み上げて外部に吐
出する装置を構成するに当り、前記ポンプの吸入側と吐
出側との間に感圧流量制御弁を並列接続して構成した液
体循環経路を前記液体の液面よりも高所に設けるととも
に、ポンプ吸入側には気体取入れ弁を連通接続し、ポン
プ吐出側にはオリフィスを経て流体吐出口を連通して備
えたことで達成できた。

【００１１】また、液体に加熱水を用い、オリフィスと
流体吐出口との間に介在した粉末原料抽出器を経て粉末
原料を前記加熱水で抽出後、この抽出液を前記流体吐出
口からカップ内に吐出させるようにしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】先ず、この発明の基本形態は、図
１に示すように、飲料自販機用の給湯タンククや冷却水
タンクとか、洗滌水タンク等の貯液タンクＴ内の液体ｗ
をポンプＰで汲み上げて外部に吐出する装置を構成する
に当り、前記ポンプＰの吸入側Ｐ1 と吐出側Ｐ2 との間
にスプリングで自己閉止する周知の感圧流量制御弁Ｖを
Ｔ字継手Ｊ、パイプＰa により並列接続してフイードバ
ック可能に構成した液体循環経路Ｆを前記液体ｗの液面
よりも高所に設ける。

【００１３】次いで、ポンプ吸入側Ｐ1 には、電磁作動
の気体取入れ弁ＶＯをパイプＰa とＴ字継手Ｊとで連通
接続し、ポンプ吐出側Ｐ2 には周知のオリフィスＡを経
て流体吐出口Ｂを連通して備えてなるものである。

【００１４】なお、前記感圧流量制御弁Ｖの一例として
は、図２のように、雌雄各体を螺着して作った中空弁体
１内の弁座部２に弾撥スプリングＳＰの弾力で常には弾
接している弁球３を内装したものを用い、ポンプ吸入側
Ｐ1 から吐出側Ｐ2 に向けては、自己閉止する向きに接
続して用いる。図２中符号Ｏで示すものは、ゴムＯリン
グ、符号４はスプリング座である。また、オリフィスＡ
としては、図３のように小孔ａを有す周知のもの、また
は、孔明きボールバルブのようなオリフィスとして使用
できる流量調節弁を用いることもできる。

【００１５】本発明の気液両用吐出装置は、以上のよう
な構成となしたので、気体取入れ弁ＶＯを閉じた状態
で、ポンプＰを始動させると、貯液タンクＴ内の液体ｗ
をポンプＰの吸引力で汲み上げることができ、オリフィ
スＡを経て流体の吐出口ＢからカップＣ内に液体ｗを注
入することができる。

【００１６】此所で、ポンプＰの回転数に対応した液体
吐出能力、つまり、単位時間当りの汲み上げ量と、感圧
流量制御弁Ｖ（以下単に制御弁と略記する。）との関係
について吟味する。先ず、ポンプＰの回転が低速でその
吐出流量が少ないときは、制御弁Ｖの弁球３は、スプリ
ングＳＰの弾撥力で弁座部２に密接していて制御弁Ｖは
閉じ状態にある。したがって、液体循環径路Ｆは閉塞し
ているので、ポンプＰで送り出した液体ｗは、そのまま
全部オリフィスＡを経て吐出口ＢからカップＣ内に少し
ずつ注入でき、単位時間当りの注入量は、制御弁Ｖが開
くまでの流量以下では、ポンプＰの回転数にほぼ比例す
る。

【００１７】この状態で、例えばオリフィスＡと吐出口
Ｂとの間に一点鎖線のように設けた粉末コーヒ原料抽出
用濾過器を用いた周知の飲用粉末原料抽出器Ｄ内のコー
ヒ原料を少しずつ送られてくる熱湯で蒸らしながらユッ
クリと濾過抽出することができ、芳香豊かなコクのある
コーヒ飲料等を提供できる。

【００１８】さらに、ポンプＰの回転を速め、その吐出
流量を多くしたときには、オリフィスＦを通過する液体
ｗの粘性によるオリフィスＦの流路抵抗が大となる結
果、制御弁Ｖに加わる液圧が大となり、制御弁Ｖの弁球
３がスプリングＳＰの弾撥力に抗し、弁座部２から離れ
て液体循環経路Ｆが成立し、オリフィスＡの二次側つま
り、吐出口Ｂの流体吐出圧をある程度一定にしようとす
る定圧化作用を呈するようになる。

【００１９】すなわち、オリフィスＦを通過する液体ｗ
の流速にほぼ比例してオリフィスＦの流体流通抵抗は大
となるため、ポンプＰの回転が速くなると、その吐出側
液圧も大となり、液体循環経路Ｆにおける制御弁Ｖの弁
球３は弁座部２に対し弁座部２の方向からの上記流体圧
力にほぼ比例するスプリングＳＰの圧縮度に対応した開
度となる。

【００２０】要するに、ポンプＰの回転が速まりその吐
出圧が高まれば、弁球３と弁座部２とのギャップが大き
くなり、制御弁Ｖは大きく開いて循環経路Ｆでの循環量
が増すため、タンクＴからの液体汲み上げ量は減少し、
吐出口Ｂでの吐出圧をほぼ一定に抑え込むことができ
る。また、ポンプＰが所定回転数付近では、ポンプＰの
吐出圧も適当で、経路Ｆでの循環量も中程度となり、吐
出口Ｂの吐出圧力は変らない。

【００２１】さらに、ポンプＰの回転数が前記よりも小
さくなり、制御弁Ｖの弁球３をスプリングＳＰの弾撥力
に抗して開けるに要するポンプＰの最小吐出圧でも、一
応循環経路Ｆ内を液体ｗが僅かながら循環しているの
で、この循環の有る限り、前記吐出口Ｂの吐出圧はポン
プＰの回転数に関係なくほぼ一定となる。

【００２２】なお、この吐出圧は、ポンプＰの吐出能力
や液体ｗの粘性、制御弁Ｖのスプリング強度およびオリ
フィス径で一義的に定まる。つまり、ポンプ吐出能力が
所定以上である場合、液体ｗの粘性が小さい程、スプリ
ング強度が大きい程、また、オリフィス径が大きい程、
それぞれ吐出口Ｂの液体吐出圧力は大きくなる。

【００２３】次に、吐出口Ｂから液体ｗを吐出している
途中、または最初から気体取入れ弁ＶＯを開けると、ポ
ンプＰの吸入側Ｐ1 の内圧は、大気圧になる結果、ポン
プＰは、最早、空気よりも約１０００倍重い液体ｗを吸
引しなくなり、気体取入れ弁ＶＯから入ってくる例えば
空気などの気体だけを送り出すことになり、この送出気
体は、オリフィスＡを経て吐出口Ｂから吐出することが
できる。

【００２４】この気体吐出時には、オリフィスＡの気体
流通抵抗は、殆んど零（水の約１０００分の１）になる
ので、制御弁Ｖは閉じたままとなり、吐出口Ｂからは、
大量の気体を高圧で吐出することができ、例えばポンプ
Ｐを含め、気体取入れ口から吐出口Ｂまでの管路内の液
体を吹き拂い乾燥したり、気体取入れ口に備えた周知の
芳香発生源からの芳香を吐出口Ｂから吐出させることが
できる。

【００２５】また、前記コーヒ抽出時におけるオリフィ
スＡと吐出口Ｂとの間に介在した飲用粉末原料抽出器Ｄ
内のコーヒ残渣に付着した水分を拭き拂い乾燥させると
共に、その芳香を吐出口Ｂから吐出させることもでき、
この他に本発明は、半導体ウエハーやＩＣ、ＬＳＩチッ
プ製造現場におけるチップエレメント等のクリーンルー
ム内での洗滌や、その後のリンスおよび最終仕上げ乾燥
等にも応用することができ、本発明装置の適用技術分野
は広範囲である。

【００２６】さらに、ポンプＰの能力を高速送気可能な
ものとなした際には、この高速送気圧力で制御弁ＶＯを
開けることもでき、高速空気を液体循環経路Ｆ内に高速
循環させることにより、ポンプを含めてすべての気体流
通管路内の液体を一挙に吹き拂い乾燥することができ、
自販機として頗る衛生的となる。

【００２７】

【発明の効果】この発明は、以上のように構成したの
で、以下に記載の効果を奏する。貯液タンク内の液体を
ポンプで汲み上げた後、この液体を上記ポンプと流量制
御弁とを含む液体循環経路を循環させつつ、オリフィス
を経て吐出させるようになしたので、ポンプの吐出能力
が所定値以上であれば、その回転数や外部気温とか液体
温度に関係なく液体の単位時間当りの吐出量をほぼ一定
化することができ、四季を通し安定な流体吐出が可能と
なったという第１の効果が有る。

【００２８】また、本発明によれば、ポンプ吐出量が所
定値以下では、液体循環経路Ｆ内の感圧流量制御弁Ｖが
閉じているので、ポンプ吐出液体は全部オリフィスＡを
経てそのまま少しずつ流体吐出口Ｂから吐出させること
ができ、例えば、コーヒ粉末原料等を濾過式抽出器内で
少しずつ送られてくる熱湯でユックリと蒸らしながらド
リップすることかでき、風味豊かでコクの有るコーヒ飲
料を提供できるという第２の効果も有る。

【００２９】さらに本発明によれば、気体取入れ弁ＶＯ
を開けると自動的に液体吐出が止まり、同一の吐出口Ｂ
から気体だけを吐出することができるから、ポンプを含
めた送気管路内および飲用粉末原料抽出器Ｄ内の残渣等
にそれぞれ付着した水を吹き拂い乾燥することができ、
芳香発生も実現できたという第３の効果が有る。

【００３０】請求項２によれば、熱いコーヒを芳香と共
に安価に提供できるという効果を付加できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の系統配管図

【図２】本発明装置に用いる感圧流量制御弁の一例を示
す拡大断面図

【図３】本発明装置に用いるオリフィスの一例を示す拡
大断面図

【符号の説明】

Ｔ 貯液タンク ｗ 液体 Ｐ ポンプ Ｐ1 ポンプの吸入側 Ｐ2 ポンプの吐出側 Ｖ 感圧流量制御弁 Ｆ 液体循環経路 ＶＯ 気体取入れ弁 Ａ オリフィス（流量調節弁） Ｂ 流体吐出口 Ｃ カップ Ｄ 飲用粉末原料抽出器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貯液タンクＴ内の液体ｗをポンプＰで汲
   み上げて外部に吐出する装置において、前記ポンプＰの
   吸入側Ｐ1 と吐出側Ｐ2 との間に感圧流量制御弁Ｖを並
   列接続して構成した液体循環経路Ｆを前記液体ｗの液面
   よりも高所に設けるとともに、ポンプ吸入側Ｐ1 には気
   体取入れ弁ＶＯを連通接続し、ポンプ吐出側Ｐ2 にはオ
   リフィスＡを経て流体吐出口Ｂを連通して備えてなる気
   液両用吐出装置。
2. 【請求項２】 液体ｗに加熱水を用い、オリフィスＡと
   流体吐出口Ｂとの間に介在した飲用粉末原料抽出器Ｄに
   より、粉末原料中の飲用成分を前記加熱水で抽出後、こ
   の抽出液を前記流体吐出口ＢからカップＣ内に吐出させ
   ることを特徴とする請求項１記載の気液両用吐出装置。