JP3221535B2 - 発泡飲料を含む飲料の容器への注入高さ検出装置 - Google Patents
発泡飲料を含む飲料の容器への注入高さ検出装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、飲料自動定量注出装
置、特に生ビールのように所定の飲料容器から炭酸ガス
圧力により飲料を圧出して注出分配する、発泡飲料を含
む飲料の自動定量注出装置に関する。
置、特に生ビールのように所定の飲料容器から炭酸ガス
圧力により飲料を圧出して注出分配する、発泡飲料を含
む飲料の自動定量注出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、生ビールを飲料容器である生ビー
ル樽から定量抽出する自動定量注出装置として、例えば
図１１に示すものが知られている（特開平４−１４２２
９２号公報参照）。すなわち、注出装置本体１内には冷
凍装置２および冷却水槽３が設けられ、冷却水槽３内の
冷却水４は冷凍装置２によって冷却される。飲料冷却管
としてのビール冷却管５は、冷却水４と熱交換するよう
になっている。ビール冷却管５の一端は注出弁６に接続
されており、この注出弁６には注出口７が取り付けられ
ている。また、ビール冷却管５の他端は注出装置本体１
外の飲料導入管としてのビール導入管８に接続されてい
る。
ル樽から定量抽出する自動定量注出装置として、例えば
図１１に示すものが知られている（特開平４−１４２２
９２号公報参照）。すなわち、注出装置本体１内には冷
凍装置２および冷却水槽３が設けられ、冷却水槽３内の
冷却水４は冷凍装置２によって冷却される。飲料冷却管
としてのビール冷却管５は、冷却水４と熱交換するよう
になっている。ビール冷却管５の一端は注出弁６に接続
されており、この注出弁６には注出口７が取り付けられ
ている。また、ビール冷却管５の他端は注出装置本体１
外の飲料導入管としてのビール導入管８に接続されてい
る。
【０００３】一方、飲料容器である生ビール樽９の飲料
取出口１０には、ディスペンサヘッド１１が着脱可能に
装着されている。このディスペンサヘッド１１は、生ビ
ール樽９内に設けられている図示されないサンフォン管
に接続されており、その上端はビール導入管８と連通し
ている。また、炭酸ガス供給源である炭酸ガスボンベ１
３に取り付けられた減圧弁１４は、ガス導管１５を介し
てディスペンサヘッド１１のガス導入口１６と接続され
ている。
取出口１０には、ディスペンサヘッド１１が着脱可能に
装着されている。このディスペンサヘッド１１は、生ビ
ール樽９内に設けられている図示されないサンフォン管
に接続されており、その上端はビール導入管８と連通し
ている。また、炭酸ガス供給源である炭酸ガスボンベ１
３に取り付けられた減圧弁１４は、ガス導管１５を介し
てディスペンサヘッド１１のガス導入口１６と接続され
ている。
【０００４】注出口７の下方には、カップなどの容器１
７が載置できる載置台１８が設けられており、注出装置
の本体１内の前面上部には、反射型光センサ等の泡面検
出センサ２０が配設されている。制御装置１９は注出ボ
タン２１が操作されると、弁駆動装置２２を制御して容
器１７に飲料の注出を開始する一方、泡面検出センサ２
０からの出力によって、容器１７に注入された飲料の高
さを測定し、この高さが予め設定された高さに達する
と、弁駆動装置２２を制御して飲料の注出を終了する。
７が載置できる載置台１８が設けられており、注出装置
の本体１内の前面上部には、反射型光センサ等の泡面検
出センサ２０が配設されている。制御装置１９は注出ボ
タン２１が操作されると、弁駆動装置２２を制御して容
器１７に飲料の注出を開始する一方、泡面検出センサ２
０からの出力によって、容器１７に注入された飲料の高
さを測定し、この高さが予め設定された高さに達する
と、弁駆動装置２２を制御して飲料の注出を終了する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、図１１
に示すものでは泡面検出センサ２０を用い、泡からの反
射光量（レベル）を検出して飲料の高さを求めているた
め、受発光素子の素子間検出感度・指向性などのバラツ
キや温度特性，設置状態などの影響を受け易いという問
題がある。また、光を利用していることから発泡飲料に
しか適用できず、発泡しない飲料では光が透過してしま
うため、適用できないという問題もある。したがって、
この発明の課題は飲料の表面が泡，液のいずれでも飲料
の注入高さを精度良く計測でき、検出素子の素子間検出
感度・指向性などのバラツキや温度特性，設置状態など
の影響を受け難くすることにある。
に示すものでは泡面検出センサ２０を用い、泡からの反
射光量（レベル）を検出して飲料の高さを求めているた
め、受発光素子の素子間検出感度・指向性などのバラツ
キや温度特性，設置状態などの影響を受け易いという問
題がある。また、光を利用していることから発泡飲料に
しか適用できず、発泡しない飲料では光が透過してしま
うため、適用できないという問題もある。したがって、
この発明の課題は飲料の表面が泡，液のいずれでも飲料
の注入高さを精度良く計測でき、検出素子の素子間検出
感度・指向性などのバラツキや温度特性，設置状態など
の影響を受け難くすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、飲料自動定量注出装置か
ら容器内へ分配注出される発泡飲料を含む飲料に対し超
音波を発射する送信用超音波素子と、この送信用超音波
素子を含み容器内飲料から反射される音波を受信する複
数の受信用超音波素子と、受信された複数の受信信号を
予め定められたしきい値で２値化する複数の２値化手段
と、２値化された複数の受信信号の論理和演算をし最も
早く反射音波を受信した受信用超音波素子を選択する論
理和手段と、超音波を発射してから最も早い反射音波を
受信するまでの時間間隔を計測する時間計測手段と、こ
の時間間隔に比例する前記飲料の容器への注入高さを演
算する演算手段とを備えてなることを特徴としている。
なお、この請求項１の発明 においては、前記受信用超音
波素子を、受信専用の超音波素子のみから構成すること
ができる（請求項２の発明）。
るため、請求項１の発明では、飲料自動定量注出装置か
ら容器内へ分配注出される発泡飲料を含む飲料に対し超
音波を発射する送信用超音波素子と、この送信用超音波
素子を含み容器内飲料から反射される音波を受信する複
数の受信用超音波素子と、受信された複数の受信信号を
予め定められたしきい値で２値化する複数の２値化手段
と、２値化された複数の受信信号の論理和演算をし最も
早く反射音波を受信した受信用超音波素子を選択する論
理和手段と、超音波を発射してから最も早い反射音波を
受信するまでの時間間隔を計測する時間計測手段と、こ
の時間間隔に比例する前記飲料の容器への注入高さを演
算する演算手段とを備えてなることを特徴としている。
なお、この請求項１の発明 においては、前記受信用超音
波素子を、受信専用の超音波素子のみから構成すること
ができる（請求項２の発明）。
【０００７】請求項３の発明では、飲料自動定量注出装
置から容器内へ分配注出される発泡飲料を含む飲料に対
し、超音波を発射し容器内飲料から反射される音波を受
信する１個の送受信兼用の超音波素子と、反射音波が常
に一定のレベルとなるよう増幅率を自動可変する機能を
持つ自動利得制御機能付増幅手段と、その出力を２値化
する２値化手段と、送信時点から論理加算された２値化
信号が反転する時点までの時間間隔を計測する時間計測
手段と、この時間間隔に比例する前記飲料の容器への注
入高さを演算する演算手段と、受信音波の今回測定時の
最大値を保持する第１の保持回路と、この第１の保持回
路の出力を前回値として保持する第２の保持回路とを備
え、この第２の保持回路の前回値を所定値と比較し、前
者が後者よりも低いときは前記自動利得制御機能付増幅
手段の増幅率を高くし、逆のときは低くすることを特徴
としている。
置から容器内へ分配注出される発泡飲料を含む飲料に対
し、超音波を発射し容器内飲料から反射される音波を受
信する１個の送受信兼用の超音波素子と、反射音波が常
に一定のレベルとなるよう増幅率を自動可変する機能を
持つ自動利得制御機能付増幅手段と、その出力を２値化
する２値化手段と、送信時点から論理加算された２値化
信号が反転する時点までの時間間隔を計測する時間計測
手段と、この時間間隔に比例する前記飲料の容器への注
入高さを演算する演算手段と、受信音波の今回測定時の
最大値を保持する第１の保持回路と、この第１の保持回
路の出力を前回値として保持する第２の保持回路とを備
え、この第２の保持回路の前回値を所定値と比較し、前
者が後者よりも低いときは前記自動利得制御機能付増幅
手段の増幅率を高くし、逆のときは低くすることを特徴
としている。
【０００８】請求項４の発明では、飲料自動定量注出装
置から容器内へ分配注出される発泡飲料を含む飲料に対
し、超音波を発射し容器内飲料から反射される音波を受
信する１個の送受信兼用の超音波素子と、送信周波数か
ら周波数シフトした成分のみを選択的に取り出す選択手
段と、この選択された周波数シフト信号を予め設定され
たしきい値で２値化する２値化手段と、送信時点から論
理加算された２値化信号が反転する時点までの時間間隔
を計測する時間計測手段と、この時間間隔に比例する前
記飲料の容器への注入高さを演算する演算手段とを設け
たことを特徴としている。
置から容器内へ分配注出される発泡飲料を含む飲料に対
し、超音波を発射し容器内飲料から反射される音波を受
信する１個の送受信兼用の超音波素子と、送信周波数か
ら周波数シフトした成分のみを選択的に取り出す選択手
段と、この選択された周波数シフト信号を予め設定され
たしきい値で２値化する２値化手段と、送信時点から論
理加算された２値化信号が反転する時点までの時間間隔
を計測する時間計測手段と、この時間間隔に比例する前
記飲料の容器への注入高さを演算する演算手段とを設け
たことを特徴としている。
【０００９】
【作用】（１）飲料表面の検出に送受兼用の超音波素子
を用い、超音波を出射してからその反射音波を受信する
までの送受信間隔を測定することにより、液や泡に関係
なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測
できるようにする。すなわち、図１１に示すものは受信
光量という、いわばアナログ的な計測をしているた め精
度を余り上げられなかったが、この発明では送受信間隔
というディジタル量に着目しているので、高精度の計測
が可能になるというわけである。特に、飲料表面の検出
に送受兼用の超音波素子と、複数の受信専用の超音波素
子を用いて受信範囲を拡大し、複数方向から飲料表面の
監視を行なうことにより、液や泡に関係なく容器内の飲
料面高さを安定に、しかも精度良く計測し得るようにす
る。
を用い、超音波を出射してからその反射音波を受信する
までの送受信間隔を測定することにより、液や泡に関係
なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測
できるようにする。すなわち、図１１に示すものは受信
光量という、いわばアナログ的な計測をしているた め精
度を余り上げられなかったが、この発明では送受信間隔
というディジタル量に着目しているので、高精度の計測
が可能になるというわけである。特に、飲料表面の検出
に送受兼用の超音波素子と、複数の受信専用の超音波素
子を用いて受信範囲を拡大し、複数方向から飲料表面の
監視を行なうことにより、液や泡に関係なく容器内の飲
料面高さを安定に、しかも精度良く計測し得るようにす
る。
【００１０】（２）飲料表面の検出に送信専用の超音波
素子と、複数の受信専用の超音波素子を用い、送信の残
響エコーの影響による不感帯を無くして受信範囲を拡大
し、複数方向から飲料表面の監視を行なうことにより、
液や泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも
精度良く計測し得るようにする。 （３）飲料表面の検出に送受兼用の超音波素子を用い、
飲料表面からの反射信号を増幅率が可変のＡＧＣ（自動
利得制御）機能付き増幅回路により、反射信号の最大レ
ベルが設定レベルとなるように増幅し、ＡＧＣ増幅した
信号にもとづき送受信間隔を測定することにより、液や
泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定かつ精度良く計
測できるようにする。
素子と、複数の受信専用の超音波素子を用い、送信の残
響エコーの影響による不感帯を無くして受信範囲を拡大
し、複数方向から飲料表面の監視を行なうことにより、
液や泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも
精度良く計測し得るようにする。 （３）飲料表面の検出に送受兼用の超音波素子を用い、
飲料表面からの反射信号を増幅率が可変のＡＧＣ（自動
利得制御）機能付き増幅回路により、反射信号の最大レ
ベルが設定レベルとなるように増幅し、ＡＧＣ増幅した
信号にもとづき送受信間隔を測定することにより、液や
泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定かつ精度良く計
測できるようにする。
【００１１】（４）飲料表面の検出に送受兼用の超音波
素子を用いるに当たり、動きのある飲料表面からの反射
信号の周波数は、ドップラー効果により送信周波数から
周波数シフトすることに着目して、その周波数シフトし
た反射信号のみ選択的に取り出し、この信号にもとづき
送受信間隔を測定することにより、液や泡に関係なく容
器内の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測できる
ようにする。
素子を用いるに当たり、動きのある飲料表面からの反射
信号の周波数は、ドップラー効果により送信周波数から
周波数シフトすることに着目して、その周波数シフトし
た反射信号のみ選択的に取り出し、この信号にもとづき
送受信間隔を測定することにより、液や泡に関係なく容
器内の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測できる
ようにする。
【００１２】
【実施例】
図１はこの発明の原理を示すブロック図、図
２はその動作を説明するための波形図である。なお、図
１において、５０はシステムコントローラ、５１は送信
器、５２は発泡性飲料、５３は飲料カップ、５４は超音
波送受信器、５５は受信器、５６は狭帯域増幅器、５７
は所定の閾値が設定される設定器、５８はコンパレー
タ、５９はフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）、６０は注出装
置メイン制御部である。なお、超音波送受信器として
は、例えば圧電素子や磁気ひずみ素子などを用い ること
ができる。
２はその動作を説明するための波形図である。なお、図
１において、５０はシステムコントローラ、５１は送信
器、５２は発泡性飲料、５３は飲料カップ、５４は超音
波送受信器、５５は受信器、５６は狭帯域増幅器、５７
は所定の閾値が設定される設定器、５８はコンパレー
タ、５９はフリップフロップ（Ｆ／Ｆ）、６０は注出装
置メイン制御部である。なお、超音波送受信器として
は、例えば圧電素子や磁気ひずみ素子などを用い ること
ができる。
【００１３】システムコントローラ５０は、飲料注入高
さ検出のタイミング信号１００を発生する機能を持ち、
このタイミング信号１００により送信器５１は単一の送
信パルス信号１０１を発生させ、発泡性飲料５２が注が
れつつある飲料カップ５３の上部に配置された空中用超
音波送受信器５４を励振し、超音波を出射させる。この
超音波は空中を伝搬し、飲料カップ５３内の発泡性飲料
５２の表面で音響インピーダンスの相違により全反射さ
れて逆方向に伝搬し、超音波送受信器５４にて受信され
る。
さ検出のタイミング信号１００を発生する機能を持ち、
このタイミング信号１００により送信器５１は単一の送
信パルス信号１０１を発生させ、発泡性飲料５２が注が
れつつある飲料カップ５３の上部に配置された空中用超
音波送受信器５４を励振し、超音波を出射させる。この
超音波は空中を伝搬し、飲料カップ５３内の発泡性飲料
５２の表面で音響インピーダンスの相違により全反射さ
れて逆方向に伝搬し、超音波送受信器５４にて受信され
る。
【００１４】受信超音波信号１０２は受信器５５で増幅
され、さらにノイズを取り除くための狭帯域増幅器５６
で増幅され、大振幅受信超音波信号１０３が得られる。
ところで、受信超音波信号１０２には、本来測定したい
発泡性飲料５２の表面からのエコーの他に、カップの上
部，縁などからの不要なエコーも含まれており、これは
一種のベースノイズとなる。しかし、この不要なエコー
のレベルは既知であるので、不要なエコーレベルよりも
大きな値を設定閾値とするコンパレータ５８にて大振幅
受信超音波信号１０３を２値化することにより、このノ
イズによる誤検出を避けることができる。
され、さらにノイズを取り除くための狭帯域増幅器５６
で増幅され、大振幅受信超音波信号１０３が得られる。
ところで、受信超音波信号１０２には、本来測定したい
発泡性飲料５２の表面からのエコーの他に、カップの上
部，縁などからの不要なエコーも含まれており、これは
一種のベースノイズとなる。しかし、この不要なエコー
のレベルは既知であるので、不要なエコーレベルよりも
大きな値を設定閾値とするコンパレータ５８にて大振幅
受信超音波信号１０３を２値化することにより、このノ
イズによる誤検出を避けることができる。
【００１５】また、コンパレータ５８にはシステムコン
トローラ５０からイネーブル信号１２０が供給されてい
るが、この信号は送信の残響エコーによって誤動作せ
ず、発泡飲料を含む飲料の表面からの受信波のみに確実
に応動するよう、ウインドウとしての役割を果たすもの
である。Ｆ／Ｆ５９は、コンパレータ５８の出力１０４
とシステムコントローラ５０からのタイミング信号１０
０とから、超音波の送信から受信までをパルス幅とする
送受信間隔パルス信号１０５を形成する。
トローラ５０からイネーブル信号１２０が供給されてい
るが、この信号は送信の残響エコーによって誤動作せ
ず、発泡飲料を含む飲料の表面からの受信波のみに確実
に応動するよう、ウインドウとしての役割を果たすもの
である。Ｆ／Ｆ５９は、コンパレータ５８の出力１０４
とシステムコントローラ５０からのタイミング信号１０
０とから、超音波の送信から受信までをパルス幅とする
送受信間隔パルス信号１０５を形成する。
【００１６】ここで、上記送受信間隔をｔ、空中の音速
をＣとすると、空中用超音波送受信器５４から発泡性飲
料５２の表面までの距離Ｄは、 Ｄ＝ｔ＊Ｃ／２ で与えられ、飲料カップ５３の底面から空中用超音波送
受信器５４までの距離は既知であるので、発泡性飲料５
２の注入高さが判明することになる。なお、このような
演算および空中の温度補正などは、注出装置メイン制御
部６０で行なうものとする。
をＣとすると、空中用超音波送受信器５４から発泡性飲
料５２の表面までの距離Ｄは、 Ｄ＝ｔ＊Ｃ／２ で与えられ、飲料カップ５３の底面から空中用超音波送
受信器５４までの距離は既知であるので、発泡性飲料５
２の注入高さが判明することになる。なお、このような
演算および空中の温度補正などは、注出装置メイン制御
部６０で行なうものとする。
【００１７】図３は第１の実施例を示すブロック図、図
４はその動作を説明するための波形図である。 システム
コントローラ５０は、図１の場合と同じく飲料注入高さ
検出のタイミング信号１００を発生する機能を持ち、こ
のタイミング信号１００により送信器５１は単一の送信
パルス信号１０１を発生し、発泡性飲料５２が注がれつ
つある飲料カップ５３の上部に配置された空中用超音波
送受信器５４−１を励振し、超音波を出射させる。この
超音波は空中を伝搬し、飲料カップ５３内の発泡性飲料
５２の表面に到達する。注入中の発泡性飲料５２の表面
は平坦ではなく波をうって時々刻々変化しており、発泡
性飲料５２の表面で全反射された音波は様々な方向に反
射する。そこで、この反射波を飲料カップ５３の軸上に
配置された空中用超音波送受信器５４−１と、この軸に
対して所定の角度を有し対称な位置に配置した１対の受
信専用の空中用超音波受信器５４−２，３にてそれぞれ
受信するようにしている。
４はその動作を説明するための波形図である。 システム
コントローラ５０は、図１の場合と同じく飲料注入高さ
検出のタイミング信号１００を発生する機能を持ち、こ
のタイミング信号１００により送信器５１は単一の送信
パルス信号１０１を発生し、発泡性飲料５２が注がれつ
つある飲料カップ５３の上部に配置された空中用超音波
送受信器５４−１を励振し、超音波を出射させる。この
超音波は空中を伝搬し、飲料カップ５３内の発泡性飲料
５２の表面に到達する。注入中の発泡性飲料５２の表面
は平坦ではなく波をうって時々刻々変化しており、発泡
性飲料５２の表面で全反射された音波は様々な方向に反
射する。そこで、この反射波を飲料カップ５３の軸上に
配置された空中用超音波送受信器５４−１と、この軸に
対して所定の角度を有し対称な位置に配置した１対の受
信専用の空中用超音波受信器５４−２，３にてそれぞれ
受信するようにしている。
【００１８】空中用超音波送受信器５４−１と空中用超
音波受信器５４−２，３の設置角度は、空中用超音波送
受信器５４−１と空中用超音波受信器５４−２，３の指
向角度をα°とすると、飲料カップ５３の軸に対して±
α°とすることが望ましい。受信超音波信号１０２−１
〜３は受信器５５−１〜３で増幅され、さらにノイズを
除去するための狭帯域増幅器５６−１〜３で増幅され、
大振幅超音波受信信号１０３−１〜３を得る。ここで、
受信超音波信号１０２−１〜３には図１の場合と同様
に、本来測定したい発泡性飲料５２の表面からのエコー
の他に、カップの上部，縁などからの不要なエコーも含
まれており、これは一種のベースノイズとなり、設置角
度や位置によって様々なレベルとなる。しかし、この不
要なエコーのレベルは上述のように既知であるので、不
要なエコーレベルよりも大きな値を 設定閾値１，２，３
とするコンパレータ５８−１〜３にて大振幅受信超音波
信号１０３−１〜３を２値化することにより、このノイ
ズによる誤検出を避けることが可能となる。
音波受信器５４−２，３の設置角度は、空中用超音波送
受信器５４−１と空中用超音波受信器５４−２，３の指
向角度をα°とすると、飲料カップ５３の軸に対して±
α°とすることが望ましい。受信超音波信号１０２−１
〜３は受信器５５−１〜３で増幅され、さらにノイズを
除去するための狭帯域増幅器５６−１〜３で増幅され、
大振幅超音波受信信号１０３−１〜３を得る。ここで、
受信超音波信号１０２−１〜３には図１の場合と同様
に、本来測定したい発泡性飲料５２の表面からのエコー
の他に、カップの上部，縁などからの不要なエコーも含
まれており、これは一種のベースノイズとなり、設置角
度や位置によって様々なレベルとなる。しかし、この不
要なエコーのレベルは上述のように既知であるので、不
要なエコーレベルよりも大きな値を 設定閾値１，２，３
とするコンパレータ５８−１〜３にて大振幅受信超音波
信号１０３−１〜３を２値化することにより、このノイ
ズによる誤検出を避けることが可能となる。
【００１９】また、コンパレータ５８−１〜３にはシス
テムコントローラ５０からイネーブル信号１２０が供給
されているが、この信号は送信の残響エコーによって誤
動作せず、発泡飲料を含む飲料の表面からの受信波のみ
に確実に応動するよう、ウインドウとしての役割を果た
すものである。コンパレータ５８−１〜３の出力１０４
−１〜３は論理和（ＯＲ）回路６１で論理和がとられ、
論理和出力信号１０６（送受信間隔の最も短い最短２値
化受信信号）が得られる。Ｆ／Ｆ５９は、このＯＲ回路
６１の論理和出力１０６とシステムコントローラ５０か
らのタイミング信号１００とから、超音波の送信から受
信までをパルス幅とする送受信間隔パルス信号１０５を
形成する。なお、このパルス信号１０５がどの超音波セ
ンサから得られたは、２値化信号１０４−１〜３をモニ
タリングすることによって知ることができる。
テムコントローラ５０からイネーブル信号１２０が供給
されているが、この信号は送信の残響エコーによって誤
動作せず、発泡飲料を含む飲料の表面からの受信波のみ
に確実に応動するよう、ウインドウとしての役割を果た
すものである。コンパレータ５８−１〜３の出力１０４
−１〜３は論理和（ＯＲ）回路６１で論理和がとられ、
論理和出力信号１０６（送受信間隔の最も短い最短２値
化受信信号）が得られる。Ｆ／Ｆ５９は、このＯＲ回路
６１の論理和出力１０６とシステムコントローラ５０か
らのタイミング信号１００とから、超音波の送信から受
信までをパルス幅とする送受信間隔パルス信号１０５を
形成する。なお、このパルス信号１０５がどの超音波セ
ンサから得られたは、２値化信号１０４−１〜３をモニ
タリングすることによって知ることができる。
【００２０】上記送受信間隔をｔ、空中の音速をＣとす
ると、空中用超音波送受信器５４−１または空中用超音
波受信器５４−２，３から発泡性飲料５２の表面までの
距離Ｄは、 Ｄ＝ｔ＊Ｃ／２ で与えられる。これから、飲料カップ５３の軸に対する
高さＨを求めるには、最短２値化信号が得られた空中用
超音波送受信器５４−１または空中用超音波受信器５４
−２，３の軸に対する角度をβとすると、 Ｈ＝Ｄ／ｃｏｓβ で表わされる。飲料カップ５３の底面から超音波素子５
４までの距離は既知であるので、発泡性飲料５２の注入
高さが判明することになる。
ると、空中用超音波送受信器５４−１または空中用超音
波受信器５４−２，３から発泡性飲料５２の表面までの
距離Ｄは、 Ｄ＝ｔ＊Ｃ／２ で与えられる。これから、飲料カップ５３の軸に対する
高さＨを求めるには、最短２値化信号が得られた空中用
超音波送受信器５４−１または空中用超音波受信器５４
−２，３の軸に対する角度をβとすると、 Ｈ＝Ｄ／ｃｏｓβ で表わされる。飲料カップ５３の底面から超音波素子５
４までの距離は既知であるので、発泡性飲料５２の注入
高さが判明することになる。
【００２１】図５は第２の実施例を示すブロック図、図
６はその動作を説明するための波形図である。 これは、
図３の変形例を示すもので、送受兼用の超音波素子を無
くして送信専用の超音波送信器５４と、受信専用の超音
波受信器６２−１〜３とを設け、例えば超音波受信器６
２−１は飲料カップ５３の軸上に配置し、超音波受信器
６２−２，３はこの軸に対して一定の角度を有し対称な
位置に配置した点などが特徴である。また、超音波受信
器６２−１〜３から発泡性飲料５２の表面までの距離Ｄ
は概略、 Ｄ＝ｔ＊Ｃ／｛１＋１／ｃｏｓβ｝ の如く表わされる。その他は図３と殆ど同じであり、し
たがってその動作を示す図６も図４とほぼ同じとなる。
６はその動作を説明するための波形図である。 これは、
図３の変形例を示すもので、送受兼用の超音波素子を無
くして送信専用の超音波送信器５４と、受信専用の超音
波受信器６２−１〜３とを設け、例えば超音波受信器６
２−１は飲料カップ５３の軸上に配置し、超音波受信器
６２−２，３はこの軸に対して一定の角度を有し対称な
位置に配置した点などが特徴である。また、超音波受信
器６２−１〜３から発泡性飲料５２の表面までの距離Ｄ
は概略、 Ｄ＝ｔ＊Ｃ／｛１＋１／ｃｏｓβ｝ の如く表わされる。その他は図３と殆ど同じであり、し
たがってその動作を示す図６も図４とほぼ同じとなる。
【００２２】図７は第３の実施例を示すブロック図、図
８はその動作を説明するための波形図である。 システム
コントローラ５０は、飲料注入高さ検出のタイミング信
号１００を発生する機能を持ち、このタイミング信号１
００により送信器５１は単一の送信パルス信号１０１を
発生し、発泡性飲料５２が注がれつつある飲料カップ５
３の上部に配置された空中用超音波送受信器５４を励振
し、超音波を出射させる。この超音波は空中を伝搬し、
飲料カップ５３内の発泡性飲料５２の表面へ到達する。
注入中の発泡性飲料５２の表面は平坦ではなく波うって
おり、時々刻々と変化しているため、発泡性飲料５２の
表面で全反射された音波は様々な方向に反射すること
は、上述の通りである。
８はその動作を説明するための波形図である。 システム
コントローラ５０は、飲料注入高さ検出のタイミング信
号１００を発生する機能を持ち、このタイミング信号１
００により送信器５１は単一の送信パルス信号１０１を
発生し、発泡性飲料５２が注がれつつある飲料カップ５
３の上部に配置された空中用超音波送受信器５４を励振
し、超音波を出射させる。この超音波は空中を伝搬し、
飲料カップ５３内の発泡性飲料５２の表面へ到達する。
注入中の発泡性飲料５２の表面は平坦ではなく波うって
おり、時々刻々と変化しているため、発泡性飲料５２の
表面で全反射された音波は様々な方向に反射すること
は、上述の通りである。
【００２３】この反射波は、飲料カップ５３の軸上に配
置された空中用超音波送受信器５４で受信される。受信
音波信号１０２は受信器５５で増幅された後、さらに増
幅率を自動的に変えることができる増幅率可変アンプ６
３で増幅される。その出力信号１０７は両波整流器６４
で両波整流され、その信号１０８を第１サンプルホール
ド回路（Ｓ／Ｈ）６５に導き、システムコントローラ５
０から与えられる第１サンプリング信号１０９にて設定
される期間だけ保持した信号１１０を、次段のピークデ
テクタ６６に供給し、ここで受信波の最大値を保持す
る。すなわち、発泡性飲料５２の表面検出中をサンプル
期間とし、そのサンプル期間中の最大値を 保持するもの
である。
置された空中用超音波送受信器５４で受信される。受信
音波信号１０２は受信器５５で増幅された後、さらに増
幅率を自動的に変えることができる増幅率可変アンプ６
３で増幅される。その出力信号１０７は両波整流器６４
で両波整流され、その信号１０８を第１サンプルホール
ド回路（Ｓ／Ｈ）６５に導き、システムコントローラ５
０から与えられる第１サンプリング信号１０９にて設定
される期間だけ保持した信号１１０を、次段のピークデ
テクタ６６に供給し、ここで受信波の最大値を保持す
る。すなわち、発泡性飲料５２の表面検出中をサンプル
期間とし、そのサンプル期間中の最大値を 保持するもの
である。
【００２４】第２サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６７
は、システムコントローラ５０から与えられる第２サン
プリング信号１１２で動作し、Ｓ／Ｈ６５で保持された
最大値１１０を次回の検出期間中保持する。この保持さ
れた最大値１１３は、比較・増幅器６９において設定器
６８に予め設定された設定値１１４と比較され、予め設
定された設定値よりも低いときは、前記増幅率可変アン
プ６３の増幅率を高くし、その逆のときは低くする自動
利得制御信号（ＡＧＣ信号）１１５を、増幅率可変アン
プ６３に対して供給する。このようなＡＧＣ制御は、シ
ステムコントローラ５０からタイミング信号１００が発
生される都度行なわれるので、発泡性飲料５２の表面が
波をうっても、上記ＡＧＣ信号により増幅率が可変とさ
れることから、コンパレータ５８に入力する信号１０７
の最大レベルは一定となり、安定な受信信号を得ること
ができる。なお、それ以外の点は図１の場合と同様であ
るので、詳細は省略する。
は、システムコントローラ５０から与えられる第２サン
プリング信号１１２で動作し、Ｓ／Ｈ６５で保持された
最大値１１０を次回の検出期間中保持する。この保持さ
れた最大値１１３は、比較・増幅器６９において設定器
６８に予め設定された設定値１１４と比較され、予め設
定された設定値よりも低いときは、前記増幅率可変アン
プ６３の増幅率を高くし、その逆のときは低くする自動
利得制御信号（ＡＧＣ信号）１１５を、増幅率可変アン
プ６３に対して供給する。このようなＡＧＣ制御は、シ
ステムコントローラ５０からタイミング信号１００が発
生される都度行なわれるので、発泡性飲料５２の表面が
波をうっても、上記ＡＧＣ信号により増幅率が可変とさ
れることから、コンパレータ５８に入力する信号１０７
の最大レベルは一定となり、安定な受信信号を得ること
ができる。なお、それ以外の点は図１の場合と同様であ
るので、詳細は省略する。
【００２５】図９は第４の実施例を示すブロック図、図
１０はその動作を説明するための波形図である。 連続発
振器７０は超音波素子５４の共振周波数ω０で常時発振
しており、その連続波１１６はミキサー７１，システム
コントローラ５０およびゲート７２へ伝達されている。
システムコントローラ５０は連続波１１６に同期して、
超音波の出射期間を決定する数波長分のゲート信号１１
７をゲート７２に与え、このゲート７２によりバースト
波信号１１８を生成する。このバースト波信号１１８は
送信器５１に印加されるので、数波長分の音波が送受信
兼用の超音波素子５４より出射され、空中を伝搬して飲
料カップ５３内の発泡性飲料５２の表面に到達すること
になる。
１０はその動作を説明するための波形図である。 連続発
振器７０は超音波素子５４の共振周波数ω０で常時発振
しており、その連続波１１６はミキサー７１，システム
コントローラ５０およびゲート７２へ伝達されている。
システムコントローラ５０は連続波１１６に同期して、
超音波の出射期間を決定する数波長分のゲート信号１１
７をゲート７２に与え、このゲート７２によりバースト
波信号１１８を生成する。このバースト波信号１１８は
送信器５１に印加されるので、数波長分の音波が送受信
兼用の超音波素子５４より出射され、空中を伝搬して飲
料カップ５３内の発泡性飲料５２の表面に到達すること
になる。
【００２６】ところで、注入中の発泡性飲料５２の表面
は平坦ではなく、或る速度Ｖで運動をしている。そし
て、この速度Ｖを持つ表面で全反射された音波を送受信
兼用の超音波素子５４で受信すると、この受信信号１０
２の周波数はドップラー効果に よりω０＋ωｄとなる。
これを増幅器７３で増幅し、ミキサー７１に伝達する。
ミキサー７１は増幅器７３の出力信号１１９と、連続波
１１４との積を求める役割を果たす。すなわち、Ａｓｉ
ｎ（ω０＋ωｄ）ｔと、Ｂｓｉｎ（ω０）ｔとの積は、 （１／２）＊Ａ＊Ｂ＊｛ｃｏｓ（２ω０＋ωｄ）ｔ−ｃｏｓ（ωｄ）ｔ｝ と分解され、これを次段のローパスフィルタ（ＬＰＦ）
７４によって周波数ωｄ成分のみを選択して抽出する
と、 （１／２）＊Ａ＊Ｂ＊ｃｏｓ（ωｄ）ｔ が得られる。こうして、運動している飲料表面からの反
射信号のみを抽出するのである。
は平坦ではなく、或る速度Ｖで運動をしている。そし
て、この速度Ｖを持つ表面で全反射された音波を送受信
兼用の超音波素子５４で受信すると、この受信信号１０
２の周波数はドップラー効果に よりω０＋ωｄとなる。
これを増幅器７３で増幅し、ミキサー７１に伝達する。
ミキサー７１は増幅器７３の出力信号１１９と、連続波
１１４との積を求める役割を果たす。すなわち、Ａｓｉ
ｎ（ω０＋ωｄ）ｔと、Ｂｓｉｎ（ω０）ｔとの積は、 （１／２）＊Ａ＊Ｂ＊｛ｃｏｓ（２ω０＋ωｄ）ｔ−ｃｏｓ（ωｄ）ｔ｝ と分解され、これを次段のローパスフィルタ（ＬＰＦ）
７４によって周波数ωｄ成分のみを選択して抽出する
と、 （１／２）＊Ａ＊Ｂ＊ｃｏｓ（ωｄ）ｔ が得られる。こうして、運動している飲料表面からの反
射信号のみを抽出するのである。
【００２７】ところで、ＬＰＦ７４の出力信号（ドップ
ラー信号）１２１は、電子回路のノイズ，微弱な外部振
動などによる不要な信号も含まれており、この不要な信
号は一種のベースノイズであるが予め既知なので、不要
なレベルより大きな値を閾値とするコンパレータ５８に
より、ドップラー信号１２１を増幅した信号を２値化す
ることにより、このノイズによる誤検出を避けるように
している。その後の処理は図１と同様なので、説明は省
略する。
ラー信号）１２１は、電子回路のノイズ，微弱な外部振
動などによる不要な信号も含まれており、この不要な信
号は一種のベースノイズであるが予め既知なので、不要
なレベルより大きな値を閾値とするコンパレータ５８に
より、ドップラー信号１２１を増幅した信号を２値化す
ることにより、このノイズによる誤検出を避けるように
している。その後の処理は図１と同様なので、説明は省
略する。
【００２８】
【発明の効果】
この発明によれば、下記のような利点が
得られる。 （１）飲料表面の検出に送受兼用の超音波素子と、複数
の受信専用の超音波素子を用いて受信範囲を拡大し、複
数方向から飲料表面の監視を行なうこで、液や泡に関係
なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測
することが可能となる。
得られる。 （１）飲料表面の検出に送受兼用の超音波素子と、複数
の受信専用の超音波素子を用いて受信範囲を拡大し、複
数方向から飲料表面の監視を行なうこで、液や泡に関係
なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測
することが可能となる。
【００２９】（２）飲料表面の検出に送信専用の超音波
素子と、複数の受信専用の超音波素子を用い、送信の残
響エコーの影響による不感帯を無くして受信範囲を拡大
し、複数方向から飲料表面の監視を行なうことで、液や
泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精度
良く計測することができる。 （３）飲料表面の検出に送
受兼用の超音波素子を用い、飲料表面からの反射信号を
増幅率が自動可変のＡＧＣ増幅回路により、反射信号の
最大レベルが設定レベルとなるように増幅し、ＡＧＣ増
幅した信号にもとづき送受信間隔を測定することで、液
や泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精
度良く計測することが可能となる。
素子と、複数の受信専用の超音波素子を用い、送信の残
響エコーの影響による不感帯を無くして受信範囲を拡大
し、複数方向から飲料表面の監視を行なうことで、液や
泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精度
良く計測することができる。 （３）飲料表面の検出に送
受兼用の超音波素子を用い、飲料表面からの反射信号を
増幅率が自動可変のＡＧＣ増幅回路により、反射信号の
最大レベルが設定レベルとなるように増幅し、ＡＧＣ増
幅した信号にもとづき送受信間隔を測定することで、液
や泡に関係なく容器内の飲料面高さを安定に、しかも精
度良く計測することが可能となる。
【００３０】（４）飲料表面の検出に送受兼用の超音波
素子を用いるに当たり、動きのある飲料表面からの反射
信号の周波数は、ドップラー効果により送信周波数から
周波数シフトすることに着目して、その周波数シフトし
た反射信号のみ選択的に取り出し、この信号にもとづき
送受信間隔を測定することで、液や泡に関係なく容器内
の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測することが
できる。
素子を用いるに当たり、動きのある飲料表面からの反射
信号の周波数は、ドップラー効果により送信周波数から
周波数シフトすることに着目して、その周波数シフトし
た反射信号のみ選択的に取り出し、この信号にもとづき
送受信間隔を測定することで、液や泡に関係なく容器内
の飲料面高さを安定に、しかも精度良く計測することが
できる。
【図１】この発明の原理を示すブロック図である。
【図２】図１の各部波形を示す波形図である。
【図３】この発明の第１実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】図３の各部波形を示す波形図である。
【図５】この発明の第２実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】図５の各部波形を示す波形図である。
【図７】この発明の第３実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図８】図７の各部波形を示す波形図である。
【図９】この発明の第４実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図１０】図９の各部波形を示す波形図である。
【図１１】従来例を示す構成図である。
５０…システムコントローラ、５１…送信器、５２…発
泡性飲料、５３…飲料カップ、５４，５４−１…空中用
超音波送受信器、５４−２〜３、６２−１〜３…空中用
超音波受信器、…５５，５５−１〜３…受信器、５６，
５６−１〜３…狭帯域増幅器、５７，６８…設定器、５
８，５８−１〜３…コンパレータ、５９…フリップフロ
ップ（Ｆ／Ｆ）、６０…注出装置メイン制御部、６１…
論理和（ＯＲ）回路、６３…増幅率可変アンプ、６４…
両波整流器、６５，６７…サンプルホールド回路（Ｓ／
Ｈ）、６６…ピークデテクタ、６９…比較・増幅器、７
０…連続発振器、７１…ミキサー、７２…ゲート、７
３，７５…増幅器、７４…ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）。
泡性飲料、５３…飲料カップ、５４，５４−１…空中用
超音波送受信器、５４−２〜３、６２−１〜３…空中用
超音波受信器、…５５，５５−１〜３…受信器、５６，
５６−１〜３…狭帯域増幅器、５７，６８…設定器、５
８，５８−１〜３…コンパレータ、５９…フリップフロ
ップ（Ｆ／Ｆ）、６０…注出装置メイン制御部、６１…
論理和（ＯＲ）回路、６３…増幅率可変アンプ、６４…
両波整流器、６５，６７…サンプルホールド回路（Ｓ／
Ｈ）、６６…ピークデテクタ、６９…比較・増幅器、７
０…連続発振器、７１…ミキサー、７２…ゲート、７
３，７５…増幅器、７４…ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−294489（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−193322（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 23/00 - 25/00
Claims (4)
- 【請求項１】 飲料自動定量注出装置から容器内へ分配
注出される発泡飲料を含む飲料に対し超音波を発射する
送信用超音波素子と、この送信用超音波素子を含み容器
内飲料から反射される音波を受信する複数の受信用超音
波素子と、受信された複数の受信信号を予め定められた
しきい値で２値化する複数の２値化手段と、２値化され
た複数の受信信号の論理和演算をし最も早く反射音波を
受信した受信用超音波素子を選択する論理和手段と、超
音波を発射してから最も早い反射音波を受信するまでの
時間間隔を計測する時間計測手段と、この時間間隔に比
例する前記飲料の容器への注入高さを演算する演算手段
とを備えてなることを特徴とする発泡飲料を含む飲料の
容器への注入高さ検出装置。 - 【請求項２】 前記受信用超音波素子を、受信専用の超
音波素子のみから構成することを特徴とする請求項１に
記載の発泡飲料を含む飲料の容器への注入高さ検出装
置。 - 【請求項３】 飲料自動定量注出装置から容器内へ分配
注出される発泡飲料を含む飲料に対し、超音波を発射し
容器内飲料から反射される音波を受信する１個の送受信
兼用の超音波素子と、反射音波が常に一定のレベルとな
るよう増幅率を自動可変する機能を持つ自動利得制御機
能付増幅手段と、その出力を２値化する２値化手段と、
送信時点から論理加算された２値化信号が反転する時点
までの時間間隔を計測する時間計測手段と、この時間間
隔に比例する前記飲料の容器への注入高さを演算する演
算手段と、受信音波の今回測定時の最大値を保持する第
１の保持回路と、この第１の保持回路の出力を前回値と
して保持する第２の保持回路とを備え、この第２の保持
回路の前回値を所定値と比較し、前者が後者よりも低い
ときは前記自動利得制御機能付増幅手段の増幅率を高く
し、逆のときは低くすることを特徴とする発泡飲料を含
む飲料の容器への注入高さ検出装置。 - 【請求項４】 飲料自動定量注出装置から容器内へ分配
注出される発泡飲料を含む飲料に対し、超音波を発射し
容器内飲料から反射される音波を受信する１個の送受信
兼用の超音波素子と、送信周波数から周波数シフトした
成分のみを選 択的に取り出す選択手段と、この選択され
た周波数シフト信号を予め設定されたしきい値で２値化
する２値化手段と、送信時点から論理加算された２値化
信号が反転する時点までの時間間隔を計測する時間計測
手段と、この時間間隔に比例する前記飲料の容器への注
入高さを演算する演算手段とを備えてなることを特徴と
する発泡飲料を含む飲料の容器への注入高さ検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02512994A JP3221535B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 発泡飲料を含む飲料の容器への注入高さ検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02512994A JP3221535B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 発泡飲料を含む飲料の容器への注入高さ検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234148A JPH07234148A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3221535B2 true JP3221535B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=12157351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02512994A Expired - Fee Related JP3221535B2 (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 発泡飲料を含む飲料の容器への注入高さ検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3221535B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008304320A (ja) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Ricoh Elemex Corp | 超音波式液面計 |
| JP5740703B2 (ja) * | 2013-08-29 | 2015-06-24 | 株式会社テックスイージー | 発泡飲料泡立て装置及び方法 |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP02512994A patent/JP3221535B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07234148A (ja) | 1995-09-05 |
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