JP3457886B2 - 給液装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば給茶機に備え
られた貯湯タンクのように、貯溜された液体を開閉弁を
開放するごとに所定量ずつ流出させるようにした給液装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】給茶機では、ヒータを備えてその入り切
りにより湯をほぼ一定の温度に保持して貯溜する貯湯タ
ンクが装備される一方、この貯湯タンクに電磁開閉弁を
介設した流出口が設けられて、茶葉を収容する茶漉しの
設けられた注出位置に臨んでいる。そして注出スイッチ
を操作すると、電磁開閉弁が所定時間開放されて茶漉し
に向けて湯が吐出され、所定量のお茶が注出されるよう
になっている。ここで流出口からの吐出量は、貯溜され
た湯の水頭圧と、電磁開閉弁の開放時間によって定まる
ので、従来では、注出動作が行われたらそのつど貯湯タ
ンクに清水を補給して所定の水位に保ち、すなわち水頭
圧を一定に保持しつつ電磁開閉弁を一定時間ずつ開放し
て一定の吐出量を得、お茶を定量注出するようにしてい
た。

【０００３】しかるに給茶機では、以下のような事情が
ある。すなわち、お茶の注出が頻繁に行われる繁忙期に
は、注出のつど清水の補給を行っていると、ヒータによ
る加熱が間に合わず、湯温が次第に低下して低温のお茶
しか注出できなくなる。そのため、貯湯タンク内の湯温
が設定温度を所定値下回ったら、注出が行われても清水
を補給することを止め、貯湯タンク内の湯量を確保する
ことを犠牲にして美味しいお茶の注出ができる最低限の
湯温を維持するようにした、いわば湯温優先の給水制御
が行われる。このような湯温優先の給水制御が行われる
と、注出のつど貯湯タンクの水位が下がり、すなわち水
頭圧も次第に低下することから、電磁開閉弁の開放時間
が一定のままでは、湯の吐出量、すなわちお茶の注出量
が少なくなってしまう。したがって、お茶の注出量を一
定に保持しようとすれば、貯溜された湯の水位すなわち
水頭圧に応じて電磁開閉弁の開放時間を変える必要があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため従来、貯湯タ
ンクにフロートを浮かべてこのフロートの浮沈に基づい
て水位を複数段階に検知し、その検知値に基づいて電磁
開閉弁の開放時間を調節することが行われた。しかしな
がらフロートの浮沈に基づいて水位を複数段階に検知す
るものでは、水面が波立つような場合もあるために正確
さを欠くおそれがあり、また構造も複雑となって製造コ
ストも嵩むという問題があり、さらなる改良が切望され
ていた。本発明は上記のような事情に基づいて完成され
たものであって、その目的は、液体を確実に所定量ずつ
流出できるようにするところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、液体を貯溜したタ
ンクの流出口には開閉弁が設けられ、この開閉弁を開放
するごとに液体を所定量ずつ順次に流出させるようにし
た給液装置において、前記タンク内が所定液位にある場
合の液体の貯溜量である初期貯溜量と、このタンクに対
する液体の流出入量とに基づいてタンクの液位を演算す
る液位演算手段と、この液位演算手段の演算結果に基づ
いて液位が低下するほど前記開閉弁の開放時間を増加さ
せるようにこの開閉弁の開放時間を補正する開放時間補
正手段とを具備し、かつ前記タンクからの液体の流出動
作が所定時間行われなかった場合に液体を前記所定液位
まで供給する補給手段を備えているところに特徴を有す
る。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記タンクの液位が前記所定液位になったことを検
知する液位センサを備えるとともに、この液位センサの
検知に基づき前記液位演算手段で使用される前記初期貯
溜量を元値に再設定するリセット手段を設けたところに
特徴を有する。

【０００７】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞ 液体の流出操作が行われると、液位演算手段により、初
期貯溜量から一回の流出量が順次に減算され、場合によ
っては流入量も加味されて液位が演算され、その演算結
果に基づき、開放時間補正手段において、液位が低下す
るほど開放時間を増加させるように開閉弁の開放時間が
補正され、補正された時間だけ開閉弁が開放されて液体
が流出される。液位が低下して水頭圧が下がった分開閉
弁の開放時間を増加させることにより、常に一定の流出
量を確保することができる。すなわち本発明では、液位
を電気的な演算手段で演算して、それに基づいて開閉弁
の開放時間を制御するようにしたから、液体を確実に一
定量ずつ流出させることが可能となる。またタンクから
の液体の流出動作が所定時間行われなかったら、補給手
段の機能により、液体が所定液位まで補給される。

【０００８】＜請求項２の発明＞ 液体の流出動作があったのち、液体がタンクに補給され
て所定液位に達したことが液位センサにより検知される
と、リセット手段により、液位演算手段で使用される初
期貯溜量が元値に再設定される。すなわち、液体が所定
液位まで補給されて、改めて液位の推定が行われる場合
には、初期貯溜量が再設定される必要がある。その場
合、例えば流出操作の回数から逆算して初期貯溜量を求
めることが考えられるが、実際の流出量は規定量から多
少の誤差が出ることは止むを得ないところであって、そ
の誤差が累積されると、演算により再設定されたものが
正規の初期貯溜量と異なる場合があり、そうすると、引
き続いて行われる液位の推定、ひいては開閉弁の開放時
間の補正も狂って来るおそれがある。その点、本発明で
は、液体が所定液位まで補給されたことを液位センサで
検知し、それに基づいて初期貯溜量を元値に再設定する
ようにしたから、初期貯溜量の設定値が正確であって、
引き続く液位の推定、開閉弁の開放時間の補正を正確に
行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図９に基づいて説明する。まず給茶機の全体的な
構造を図１ないし図５により説明する。符号１は給茶機
の本体であって、上部側が前面に張り出した縦長の箱形
に形成され、底面の四隅に設けられた脚２によって支持
されており、張り出した部分の前面の開口に、扉３がヒ
ンジ４を介して開閉可能に装着されている。本体１内に
は、右側の前面から奥面に向けてＬ形のパネル５が設け
られ、パネル５の内側（右側）が機械室となっていると
ともに、外側の底部に給水カセット７が収納可能とされ
ている。機械室の奥側の上部には、ヒータ３０を備えて
湯を貯留しておくための貯湯タンク９が配置されてお
り、上記した給水カセット７からポンプ３１を介して水
が補給されるようになっている。

【００１０】パネル５の前面部５Ａの上部位置には、茶
葉を貯蔵するキャニスタ１１が設けられている。キャニ
スタ１１の下部には、茶葉を掬って所定量ずつ落下させ
ることのできる定量ドラムを内蔵した茶葉供給部１３が
設けられ、その下端の茶葉供給口１４が開閉可能なシャ
ッタ１５で覆われている。貯湯タンク９からは、電磁弁
３３Ａを介設した給湯管１６が引き出されてパネル５の
前面部５Ａから突出し、その突出端にシャワー式の給湯
口１７が取り付けられて、上記の茶葉供給口１４と並ん
で配設されている。

【００１１】パネル５の前面部５Ａにおける茶葉供給口
１４と給湯口１７の下方位置には、茶葉を収容する茶漉
し１９がファンネル２０に取り付けられて設けられ、軸
２１を中心として図３の左側に反転可能とされている。
ファンネル２０の下方位置には、湯呑み等の容器Ａを載
置する載置台２２が取り付けられているとともに、上記
した給水カセット７の前面に茶捨て容器２３が設けられ
ている。また、上記した機械室内の手前側の位置には、
ファンネル２０の反転駆動、茶葉供給部１３の定量ドラ
ムの回転駆動、並びにシャッタ１５の開閉駆動を行うた
めの駆動機構が装備されている。

【００１２】そして、扉３の前面に設けられたお茶スイ
ッチ２５Ａを操作すると、茶葉の入れられた茶漉し１９
に向けて給湯口１７から所定量の湯が吐出され、お茶が
注出されて容器Ａに入れられる。所定回数（例えば５
回）のお茶の注出が行われると、ファンネル２０すなわ
ち茶漉し１９が茶捨て容器２３側に反転駆動されて、茶
殻が茶捨て容器２３内に廃棄される。続いて茶漉し１９
が元位置に復帰する途中において、斜め姿勢で茶葉供給
口１４の直下に停止し、所定量の新たな茶葉が茶漉し１
９内に供給される。そののち茶漉し１９が元位置に復帰
して、次のお茶の注出が可能となる。なお、ファンネル
２０の注出口２０Ａの側方には、貯湯タンク９から引き
出された補助給湯管２７が臨んでいて、お湯スイッチ２
５Ｂを操作すると、補助給湯管２７に介設された電磁弁
３３Ｂが開放して、所定量の白湯が容器Ａに注がれるよ
うになっている。なお以下では、上記のお茶スイッチ２
５Ａとお湯スイッチ２５Ｂとを併せて注出スイッチ２５
と称する。また、両電磁弁３３Ａ，３３Ｂを併せて単に
電磁弁３３と称する場合がある。

【００１３】給湯部分の構造をさらに説明する。貯湯タ
ンク９は有底の筒形に形成され、図５に概略的に示すよ
うに、周面の上部には給水口３６が設けられ、この給水
口３６にポンプ３１の介設された補給ホース３７が接続
されて、この補給ホース３７が給水カセット７に接続さ
れており、ポンプ３１の起動により給水カセット７に貯
溜された清水が貯湯タンク９に補給されるようになって
いる。貯湯タンク９内には湯が満水位Ｘに至ったことを
検知するフロートスイッチからなる水位センサ４１が設
けられている。周面の下部には流出口３２が設けられ、
既述したようにそれぞれに電磁弁３３Ａ，３３Ｂの介設
された給湯管１６と補助給湯管２７とが接続されてい
る。一方、貯湯タンク９の外底面にはヒータ３０が装着
されているとともに、内部には湯温を検知する温度セン
サ４２が設けられ、その検知温度に基づいてヒータ３０
への通断電が制御されて湯温が設定温度に保持されるよ
うになっている。

【００１４】本実施形態では基本的には、注出スイッチ
２５が操作されると、対応する電磁弁３３Ａ，３３Ｂが
所定時間ｔ開放されて、所定量ｖc （例えば９０cc）の
湯が吐出され、またポンプ３１の駆動により給水カセッ
ト７の清水が貯湯タンク９に補給される。この実施形態
では、貯溜された湯の水位が低下した場合にも、湯の吐
出量を一定に保持すべく手段が備えられており、そのた
め図６に示すように、給水用のポンプ３１と、電磁弁３
３Ａ，３３Ｂの駆動を制御する制御手段５０に、貯湯タ
ンク９内の水位を演算する水位演算手段５１と、その演
算結果に基づいて電磁弁３３の開放時間を補正する開放
時間補正手段５２と、貯溜量Ｖと電磁弁３３の開放時間
ｔの初期値を再設定するリセット手段５３とが格納され
ている。これらの具体的な機能については、次の作用の
説明によって明らかにする。

【００１５】本実施形態の給湯並びに給水態様を図７及
び図８によって説明する。まず、電源がオンされるとポ
ンプ３１が起動されて給水が開始され、満水位Ｘまで達
したことが水位センサ４１で検知されると、ポンプ３１
が停止される。そののち図８に示す注出ルーチンが実行
される。注出スイッチ２５が操作されると（ステップＳ
１がＹＥＳ）、ステップＳ２において対応する電磁弁３
３が時間ｔだけ開放される。電磁弁３３の開放時間ｔは
初めは一定時間ｔc に設定され、変更がない限りは同一
定時間ｔc が踏襲される。この電磁弁３３の開放により
所定量ｖc （９０cc）の湯が吐出される。続いてステッ
プＳ３において、湯温が「設定温度Ｔs −１０℃」以上
であるか否かが判別され、そうであればステップＳ４に
おいてポンプ３１が所定時間ｔ´駆動されて、吐出され
た分だけ清水が補給される。それ以降、湯が吐出される
ごとに同量の清水が補給されて、貯湯タンク９の水位が
満水位Ｘに維持される。

【００１６】ここで、注出が頻繁に行われる繁忙期に
は、注出のつど清水の補給を行っていると、ヒータ３０
による加熱が間に合わず、湯温が次第に低下して低温の
お茶または白湯しか注出できなくなる。そのため注出操
作が行われた際に、湯温が「設定温度Ｔs −１０℃」未
満であると（ステップＳ３がＮＯ）、ポンプ３１が起動
されることなく清水の補給が行われない、いわば湯温優
先の制御が行われる。そうすると、次の注出操作の際に
は、貯溜された湯の水位が低下し、水頭圧が下がるため
に、電磁弁３３の開放時間ｔが一定時間ｔc であると、
吐出量が不足する。

【００１７】そのため上記のように、湯温が「設定温度
Ｔs −１０℃」未満であった場合（ステップＳ３がＮ
Ｏ）には、ステップＳ５において、湯が吐出されたのち
の貯湯タンク９内の湯の貯溜量Ｖを求める演算（Ｖ＝Ｖ
−ｖc ）が行われる。貯溜量Ｖの初期値は、満水位Ｘに
おける貯溜量Ｖo が予め設定されている。続いてステッ
プＳ６において、貯溜量Ｖを貯湯タンク９の断面積Ｓで
除して水位Ｈを求める演算（Ｈ＝Ｖ／Ｓ）が行われる。
そして、ステップＳ７において、上記の演算された水位
Ｈに基づいて、電磁弁３３の開閉時間の補正値（ｔ＝ｆ
(Ｈ)）が求められ、次の注出時の電磁弁３３の開放時間
ｔが上記の補正値ｆ(Ｈ)に設定される。

【００１８】吐出量ｖc を一定に保つための、水位Ｈと
電磁弁３３の開放時間ｔとは、図９のグラフに示すよう
に反比例の関係にあるので、水位Ｈが低くなるほど開放
時間ｔが長くなるように補正値ｆ(Ｈ)が演算される。す
なわち、次の注出の際には、前の注出により水位Ｈが下
がって水頭圧が減少した分、電磁弁３３の開放時間ｔが
長くなるように補正され、所定量ｖc が吐出されること
になる。繁忙期の間、水位Ｈの低下に伴って電磁弁３３
の開放時間ｔが次第に長くなるように補正されつつ、湯
の吐出が行われる。なお、この間、湯温が「設定温度Ｔ
s −１０℃」以上となれば（ステップＳ３がＹＥＳ）、
ステップＳ４においてポンプ３１が所定時間ｔ´駆動さ
れて、吐出された分だけ清水が補給される。

【００１９】また、注出が希となる閑散期となったら、
一気に湯量を満水位Ｘまで回復して次の繁忙期に備える
といった、いわば湯量優先の給水制御が行われる。具体
的には前の注出動作があってから一定時間（５分）経過
しても次の注出動作が無いと（ステップＳ８がＹＥ
Ｓ）、ステップＳ９においてポンプ３１が連続して駆動
されて清水が補給され、満水位Ｘとなったことが水位セ
ンサ４１で検知されると（ステップＳ１０がＹＥＳ）、
ステップＳ１１においてポンプ３１が停止される。それ
とともにステップＳ１２において、電磁弁３３の開放時
間ｔが一定時間ｔcにリセットされるとともに、演算に
使用される貯溜量Ｖが初期値Ｖo にリセットされる。そ
ののち、注出ルーチンが再開される。

【００２０】以上のように本実施形態によれば、湯の吐
出があったにも拘らず、清水の補給が行われない期間に
おいては、貯湯タンク９の水位を電気的な演算手段によ
り演算して、水位が下がるすなわち水頭圧が低下するに
従って電磁弁３３の開放時間が長くなるように制御する
ようにしたから、各注出動作ごとに湯を一定量ずつ確実
に吐出することができる。

【００２１】また、閑散期に入って清水が一旦満水位Ｘ
まで補給され、次の繁忙期において湯温優先の制御が行
われて水位の演算を行う場合には、貯溜量が初期値に再
設定される必要がある。その場合例えば、清水が補給さ
れない間の注出の回数から逆算して初期貯溜量を求めて
その値を設定することが考えられるが、実際の注出量は
規定量（９０cc）に対して多少の誤差が出ることは止む
を得ないところであって、その誤差が累積されると、演
算により再設定されたものが正規の初期貯溜量と異なる
場合があり、そうすると引き続いて行われる水位の演
算、ひいては電磁弁３３の開放時間ｔの補正も狂って来
るおそれがある。その点、本発明では、清水が満水位Ｘ
まで補給されたことを水位センサ４１で検知し、それに
基づいて演算に使用される貯溜量Ｖを初期値Ｖo に再設
定するようにしたから、初期貯溜量の設定値が正確であ
って、引き続く水位の推定、電磁弁３３の開放時間ｔの
補正を正確に行うことができる。

【００２２】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）上記実施形態では、繁忙期において湯温優先の制
御が行われている最中に、湯温が「設定温度Ｔs −１０
℃」以上に回復した場合には、吐出された分だけ清水が
補給されるようになっているが、例えば、一回の吐出が
行われるたびに、複数回の吐出分だけ清水を補給して、
徐々に水位を回復するような制御方法をとってもよい。
この場合、水位の推定を行うに際しては、湯の吐出量に
清水の補給量を加味して演算すればよく、そのようなも
のも本発明の技術的範囲に含まれる。

【００２３】（２）本発明は、給水カセットから清水を
補給するものに限らず、水道設備から清水を補給する形
式のものにも同様に適用できる。 （３）また本発明は、給茶機における貯湯タンクに限ら
ず、タンクに貯溜された液体を開閉弁を開放するごとに
所定量ずつ流出させるようにした給液装置全般に適用す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る給茶機の斜視図

【図２】 扉を開いた状態の斜視図

【図３】 扉を除去した正面図

【図４】 側板を除去した側面図

【図５】 給水及び給湯部分の構造を示すブロック図

【図６】 電磁弁の開放時間制御装置のブロック図

【図７】 給水並びに給湯動作のタイムチャート

【図８】 注出ルーチンのフローチャート

【図９】 貯湯タンクの水位と電磁弁の開放時間の関係
を示すグラフ

【符号の説明】 ９…貯湯タンク ３２…流出口 ３３Ａ，３３Ｂ…電磁
弁 ４１…水位センサ ５０…制御手段 ５１…水位演算手段 ５２…開放時間
補正手段 ５３…リセット手段 Ｘ…満水位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 龍雄 愛知県豊明市栄町南館３番の16 ホシザ キ電機株式会社内 (72)発明者 広沢 優 愛知県豊明市栄町南館３番の16 ホシザ キ電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−231617（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−309310（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A47J 31/56 A47J 31/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を貯溜したタンクの流出口には開閉
   弁が設けられ、この開閉弁を開放するごとに液体を所定
   量ずつ順次に流出させるようにした給液装置において、 前記タンク内が所定液位にある場合の液体の貯溜量であ
   る初期貯溜量と、このタンクに対する液体の流出入量と
   に基づいてタンクの液位を演算する液位演算手段と、 この液位演算手段の演算結果に基づいて液位が低下する
   ほど前記開閉弁の開放時間を増加させるようにこの開閉
   弁の開放時間を補正する開放時間補正手段とを具備し、 かつ前記タンクからの液体の流出動作が所定時間行われ
   なかった場合に液体を前記所定液位まで供給する補給手
   段を備えている ことを特徴とする給液装置。
2. 【請求項２】 前記タンクの液位が前記所定液位になっ
   たことを検知する液位センサを備えるとともに、この液
   位センサの検知に基づき前記液位演算手段で使用される
   前記初期貯溜量を元値に再設定するリセット手段を設け
   たことを特徴とする請求項１記載の給液装置。