JP5659569B2 - 給湯装置 - Google Patents

Description

本発明は、飲用水を加熱した高温の湯を貯留し、この高温の湯で飲料を調理して販売に供するカップ式自動販売機や給茶機などに備えられる給湯装置に関する。

従来、カップ式自動販売機や給茶機などに備えられる給湯装置が知られている。例えば、特許文献１の図２には、焙煎されたコーヒー豆を貯蔵するコーヒー豆キャニスタ、コーヒー豆キャニスタから供給されたコーヒー豆を粉砕刃で所定の粒度に粉砕して粉末状のコーヒー豆（以下「コーヒー挽き豆」という）とするミル、ミルから供給されたコーヒー挽き豆と温水タンクの湯弁を開いて湯管路を介して供給された高温の湯との混合液をペーパーフィルタで濾過してコーヒー成分を含むコーヒー液を抽出するコーヒーブリュア、砂糖やクリームなどを貯蔵する粉末原料キャニスタ、コーヒーブリュアで抽出されたコーヒー液に粉末原料キャニスタから供給された砂糖やクリームを混合してコーヒー飲料とするミキシングボウルなどを備えるカップ式自動販売機の概略構成が開示されている。

コーヒーブリュアやミキシングボウルに高温の湯を供給する給湯装置６０は、図４に示すように、温水タンク６１と制御部７０から構成されている。温水タンク６１には、湯を貯留するタンク本体６２、タンク本体６２の底板６２ｄに取り付けられ、飲用水を底部６２ａに放水する給水口２３、タンク本体６２の側板６２ｃに設けた湯吐出口２４、湯弁２５を介して湯吐出口２４に連通する湯管路２６、湯量の変化に連動して昇降するフロート３１、タンク本体６２の天板６２ｂに配設されてフロート３１の昇降に連動して動作する高水位スイッチ３２、低水位スイッチ３３、が配設されている。

また、タンク本体６２の天板６２ｂに取り付けられて底部６２ａ近傍にまで吊り下げられて配設された電気ヒータ（例えばシーズヒータ）６３は、通電されると発熱して湯を加熱する発熱部６３ａが湯吐出口２４水位近傍から底部６２ａ近傍まで連続して設けられている。

さらに、カップ式自動販売機の前扉に設けられた湯温度表示部（図示せず）に表示する湯の温度や飲料売り切れ表示制御用の湯の温度、電気ヒータ６３に通電させるヒータ通電制御用の湯の温度を検知する温度センサ６５が湯吐出口２４水位近傍に配設され、電気ヒータ６３に通電させるヒータ通電制御用の湯の温度を検知する温度センサ６６が給水口２３上方に配設されている。

そして、ホット飲料の販売時に湯弁２５を開いて湯吐出口２４から湯を吐出すると、この湯吐出口２４から吐出した湯量に対応する飲用水（冷水）が給水口２３から供給される。この給水口２３からの飲用水の供給はタンク本体６２の底部６２ａに放水することが一般的に行われている。これは、水は湯よりも比重が大きいことで、タンク本体６２の底部６２ａに放水された飲用水はそのまま底部６２ａに留まるので、ホット飲料の販売時に温水タンク６１の湯吐出口２４から吐出した湯量に相当する飲用水が温水タンク６１に供給されても、湯吐出口２４周辺に貯留されている湯の温度が急激に低下することを防ぐためである。

さらに、カップ式自動販売機では、ホット飲料の調理に使用する湯の温度が低下すると販売する飲料の品質（味や香）を保てなくなるため、温水タンク６１に設けた温度センサ６５、６６で湯の温度を検知して温度信号を制御部７０に出力し、制御部７０は温度センサ６５、６６が出力する温度信号に基づいて電気ヒータ６３に通電して湯の温度を所定温度（例えば、９５℃〜９７℃）に常時保持し、温水タンク６１からコーヒーブリュアやミキシングボウルに供給する湯を高温に保つようにしている。

そして、カップ式自動販売機のホット飲料の選択ボタンが押され、湯弁２５が開かれて温水タンク６１に貯留されている高温の湯が湯吐出口２４から吐出されると、フロート３１の降下に連動して動作する低水位スイッチ３３が制御部７０に低水位信号を出力する。制御部７０は低水位スイッチ３３から低水位信号を受けると飲用水弁１４を開き、飲用水が給水口２３からタンク本体６２の底部６２ａに放水される態様で供給される。

このようにして、湯吐出口２４から吐出した湯吐出量に対応する量の飲用水が給水口２３からタンク本体６２の底部６２ａに供給されると、湯より比重の大きい飲用水は底部６２ａに留まり、先ず温度センサ６６周囲の湯の温度が低下し、次に温度センサ６５周囲の湯の温度が低下することとなる。

湯吐出口２４から吐出した湯吐出量に対応する量の飲用水が給水口２３からタンク本体６２の底部６２ａに供給され、温水タンク６１に貯留している湯の温度が低下すると、図５の電気ヒータ６３の通電制御パラメータ図に示すように、温度センサ６６が９３℃以下の温度を検知すると制御部７０は電気ヒータ６３に通電する制御を行い、温度が下がった湯を加熱する。

このように、給水口２３からタンク本体６２の底部６２ａに飲用水が供給されると、タンク本体６２の底部６２ａに貯留している湯の温度が低下したことを先ず温度センサ６６が早期に検知し、９３℃以下の温度に低下したことを検知すると、タンク本体６２の天板６２ｂに取り付けられて底部６２ａ近傍にまで吊り下げられて配設され、その発熱部６３ａが湯吐出口２４水位近傍から底部６２ａ近傍まで連続して設けられている電気ヒータ６３に通電して温度の低下した湯を早期に加熱するようにしている。

そして、電気ヒータ６３に通電されて加熱された湯の温度が上昇し、温度センサ６５と温度センサ６６の何れもが９５℃以上の温度を検知すると電気ヒータ６３への通電が停止され、所定の温度に加熱された湯は温水タンク６１に貯留される。

特開平８−３１５２４４号公報

このように、電気ヒータ６３はタンク本体６２の天板６２ｂに取り付けられて底部６２ａ近傍にまで吊り下げられて配設され、その発熱部６３ａは湯吐出口２４水位近傍から底部６２ａ近傍まで設けられ、温度センサ６６が９３℃以下の温度を検知することにより電気ヒータ６３に通電されることで発熱部６３ａが発熱して湯を加熱し、温度センサ６５と温度センサ６６の何れもが９５℃以上の温度を検知すると制御部７０は電気ヒータ６３への通電を停止させる。

しかしながら、給水口２３から飲用水が供給されて底部６２ａに貯留している湯の温度が低下して電気ヒータ６３に通電されて発熱部６３ａが発熱すると、給水口２３から飲用水が供給されて温度が低下している底部６２ａに貯留されている湯と、底部６２ａに貯留されている湯に比べて温度の低下が少ない湯吐出口２４水位近傍に貯留されている湯とが同時に加熱される。そして湯吐出口２４水位近傍に貯留されている湯の温度が上昇して温度センサ６５が９５℃以上の温度を検知しても、底部６２ａに貯留されている湯の温度上昇が遅れて温度センサ６６が９５℃以上の温度を検知するまで電気ヒータ６３への通電が継続され、湯吐出口２４水位近傍に貯留されている湯はさらに加熱され続け、温度センサ６６が９５℃以上の温度を検知する時間が遅れると湯吐出口２４水位近傍に貯留されている湯は沸騰する虞がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、飲料の調理に適した高温の湯を吐出することができ、かつ、異常加熱を防止することができる給湯装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る給湯装置は、温度センサが検知している湯温度に基づいて電気ヒータに通電して温水タンクに貯留している湯を所定の温度に制御する制御手段を備え、前記温水タンクに設けられた湯吐出口から湯を吐出し、この吐出した湯に対応する量の飲用水を前記温水タンクの底部に放水する給水口を設けた給湯装置において、
前記温度センサは、前記湯吐出口水位近傍に設けられた第１温度センサと、この第１温度センサより下側の前記給水口近傍に設けられた第２温度センサとからなり、
前記制御手段は、前記第１温度センサまたは前記第２温度センサの何れかが第１所定温度を検知するか、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサが前記第１所定温度より低い第２所定温度を検知すると前記電気ヒータへの通電を停止させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、温度センサが検知している湯温度に基づいて電気ヒータに通電して温水タンクに貯留している湯を所定の温度に制御する制御手段を備え、前記温水タンクに設けられた湯吐出口から湯を吐出し、この吐出した湯に対応する量の飲用水を前記温水タンクの底部に放水する給水口を設けた給湯装置において、前記温度センサは、前記湯吐出口水位近傍に設けられた第１温度センサと、この第１温度センサより下側の前記給水口近傍に設けられた第２温度センサとからなり、前記制御手段は、前記第１温度センサまたは前記第２温度センサの何れかが第１所定温度を検知するか、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサが前記第１所定温度より低い第２所定温度を検知すると前記電気ヒータへの通電を停止させることにより、温水タンクの底部に貯留している湯の温度が低下したことを第２温度センサが検知して電気ヒータに通電されて発熱部が発熱し、温度が低下している底部に貯留されている湯と、底部に貯留されている湯に比べて温度低下が少ない湯吐出口水位近傍に貯留されている湯とが同時に加熱されても、湯吐出口水位近傍に貯留されている湯の温度を検知する第１温度センサが第１所定温度を検知すると電気ヒータへの通電が停止するので、湯吐出口水位近傍に貯留されている湯が加熱され続けることがなくなり、また、この発熱により加熱された湯の対流が生じて均等に上昇した湯の温度を検知して電気ヒータへの通電を早期に停止させることができるので、省エネルギーを図りながら、飲料の調理に適した高温の湯を吐出することができ、かつ、異常加熱を防止することができる給湯装置を提供することが可能となる。

本発明に係る給湯装置を備えたカップ式自動販売機の概要図である。 本発明に係る給湯装置を示す概要図である。 図２に示した給湯装置の電気ヒータ通電制御パラメータ図である。 従来の給湯装置を示す概要図である。 図４に示した給湯装置の電気ヒータ通電制御パラメータ図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る給湯装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１は本発明の実施の形態に係る給湯装置を備えたカップ式自動販売機の概要図であり、図２は本発明の実施の形態に係る給湯装置を示す概要図である。ここで例示するカップ式自動販売機１は、貨幣の投入後に利用者の選択に応じてホット飲料もしくはコールド飲料を調理し、これをベンドステージ４７に載置されたカップＣに注ぎ入れるものである。その機内には、水リザーバ１２、冷却水槽１５、カーボネータ１８、オーガ式製氷機１９、給湯装置２０、温水タンク２１、コーヒー豆キャニスタ４１、ミル４２、コーヒーブリュア（レギュラーコーヒー抽出装置）４３、粉末原料キャニスタ４４、ミキシングボウル４５、などを備えている。

水リザーバ１２は、カーボネータ１８やオーガ式製氷機１９、温水タンク２１に飲用水（水道水）を供給するためのもので、給水弁１１を開くと飲用水が水リザーバ１２に貯えられ、水ポンプ１３を運転して飲用水弁１４を開くと飲用水が温水タンク２１に供給される。

冷却水槽１５の冷却水には蒸発器（図示せず）が浸漬してあり、冷却装置（図示せず）から冷却用冷媒が供給されると、この冷媒の蒸発熱で蒸発器周囲にアイスバンク（氷塊）が生成され、このアイスバンクの融解熱で冷却水が略０℃に保たれている。

カーボネータ１８は、冷却水槽１５の冷却水に浸漬してあり、水リザーバ１２から供給された飲用水に炭酸ガスボンベ１６から供給された炭酸ガスを溶解して炭酸水とする。シロップタンク１７はシロップを貯留し、炭酸ガスボンベ１６から供給される炭酸ガスの圧力でシロップが押し出され、冷却水槽１５で冷やされてノズル４６からカップＣに注がれる。

オーガ式製氷機１９は、製氷部と貯氷庫とを有し、冷却装置から製氷部に供給された冷却用冷媒で水リザーバ１２から供給された飲用水を製氷して貯氷庫で貯蔵し、アイス飲料を販売するときに貯氷庫に貯蔵している氷をカップＣに供給する。

給湯装置２０は、図２に示すように、温水タンク２１と制御部（制御手段）５０とから構成されている。温水タンク２１は、湯を貯留するタンク本体２２、タンク本体２２の底板２２ｄに取り付けられ、水ポンプ１３を運転して飲用水弁１４を開くと水リザーバ１２から供給される飲用水をタンク本体２２の底部２２ａに放水して供給する給水口２３、タンク本体２２の側板２２ｃ上部に設けられて湯弁２５を開くと貯留している高温の湯を吐出して湯管路２６を介してコーヒーブリュア４３やミキシングボウル４５に供給する湯吐出口２４が設けられている。

また、タンク本体２２の天板２２ｂに取り付けられて底部２２ａ近傍にまで吊り下げられて配設された電気ヒータ（例えばシーズヒータ）２７は、通電されると発熱して湯を加熱する発熱部２７ａが湯吐出口２４水位近傍から底部２２ａ近傍に設けられたヒータ先端部まで連続して設けられている。

さらに、湯吐出口２４が設けられている水位近傍には、カップ式自動販売機１の前扉に設けられた湯温度表示部（図示せず）に表示する湯の温度やホット飲料選択ボタンに飲料売り切れ表示制御用の湯の温度（例えば、８５℃以下）、電気ヒータ２７に通電させる電気ヒータ通電制御に用いる湯の温度を検知する温度センサ２９（第１温度センサ）、この温度センサ２９より下側のタンク本体２２の底部２２ａに放水する給水口２３近傍には、電気ヒータ２７に通電させる電気ヒータ通電制御に用いる湯の温度を検知する温度センサ３０（第２温度センサ）を設けている。

また、タンク本体２２の天板２２ｂには、湯量の変化に連動して昇降するフロート３１、フロート３１の昇降に連動して動作する高水位スイッチ３２、低水位スイッチ３３を設けている。

制御部５０は、温度センサ２９、３０が出力する温度信号、高水位スイッチ３２、低水位スイッチ３３が出力する水位信号などの各種信号に基づいて、水ポンプ１３、飲用水弁１４、湯弁２５、電気ヒータ２７、図示しない冷却装置などの通電制御を行う。

コーヒーブリュア４３は、コーヒー豆キャニスタ４１から供給されたコーヒー豆をミル４２で挽いたコーヒー挽き豆に温水タンク２１から供給された高温の湯を注ぐことによりコーヒー液を抽出する。

コーヒーブリュア４３にはミキシングボウル４５が接続してあり、コーヒーブリュア４３で抽出したコーヒー液に粉末原料キャニスタ４４から供給された砂糖やクリームを混合したコーヒー飲料をノズル４６からカップＣに注ぎ入れる。

以上説明したカップ式自動販売機１において、利用者により貨幣が投入され、ホット飲料の選択ボタン、例えば、ホットコーヒー飲料の選択ボタンが押されると、制御部５０がホットコーヒー飲料を調理するための信号を出力する。この制御部５０が出力する信号により、先ず、コーヒー豆キャニスタ４１がコーヒー豆をミル４２に供給し、ミル４２で挽かれたコーヒー挽き豆がコーヒーブリュア４３に供給される。そして温水タンク２１の湯弁２５が開かれると、高温に加熱されて温水タンク２１で保温されている湯が湯吐出口２４から吐出されて湯管路２６を介してコーヒーブリュア４３内のコーヒー挽き豆に供給される。

コーヒーブリュア４３内ではコーヒー挽き豆から高温の湯にコーヒー成分が溶解した混合液となり、この混合液をペーパーフィルタで濾過するとコーヒー成分を含むコーヒー液が抽出される。コーヒーブリュア４３で抽出されたコーヒー液はミキシングボウル４５に供給され、ミキシングボウル４５内では粉末原料キャニスタ４４から供給された砂糖やクリームと混合されてコーヒー飲料となり、ベンドステージ４７に載置されたカップＣにノズル４６から注がれ、カップ式自動販売機１の利用者に引き渡される。

このようにしてカップ式自動販売機１のホット飲料の選択ボタンが押され、湯弁２５が開かれて温水タンク２１に貯留されている高温の湯が湯吐出口２４から吐出されると、フロート３１が降下し、フロート３１の降下に連動して動作する低水位スイッチ３３が制御部５０に低水位信号を出力する。制御部５０は低水位スイッチ３３から低水位信号を受けると、水ポンプ１３を運転して飲用水弁１４を開き、水リザーバ１２に貯留している飲用水を温水タンク２１に供給する。水リザーバ１２から供給された飲用水は、タンク本体２２の底板２２ｄに取り付けられている給水口２３からタンク本体２２の底部２２ａに放水される態様で供給される。このようにして、湯吐出口２４から吐出した湯吐出量に対応する量の飲用水が給水口２３からタンク本体２２の底部２２ａに供給される。

飲用水が温水タンク２１に供給されて低下した湯の温度を温度センサ２９、３０が検知して温度信号を制御部５０に出力すると、この温度信号に基づいて制御部５０が電気ヒータ２７に通電制御して飲用水の供給で温度が低下した湯を加熱して高温の湯（例えば、９５℃〜９７℃）として保温する制御を、図３に示す給湯装置２０の電気ヒータ２７通電制御パラメータ図を用いて説明する。

利用者によりホット飲料の選択ボタンが押され、湯弁２５が開かれて温水タンク２１に貯留されている高温の湯が湯吐出口２４から吐出され、湯吐出口２４から吐出した湯吐出量に対応する量の飲用水（冷水）が給水口２３からタンク本体２２の底部２２ａに供給されると、湯より比重の大きい飲用水は底部２２ａに留まり、先ず温度センサ３０周囲の湯の温度が低下し、次に温度センサ２９周囲の湯の温度が低下するようになる。

温度センサ３０周囲の湯の温度が低下し、次に温度センサ２９周囲の湯の温度が低下すると、図３の電気ヒータ２７通電制御パラメータ図に示すように、温度センサ２９が９５℃以下の温度を検知するとともに温度センサ３０が９３℃以下の温度を検知すると制御部５０は電気ヒータ２７に通電する制御を行う。

このように、給水口２３からタンク本体２２の底部２２ａに飲用水が供給されると、先ず、タンク本体２２の底部２２ａに貯留している湯の温度が低下するので、温度センサ２９が９５℃以下の温度を検知するとともに温度センサ３０が９３℃以下の温度を検知すると電気ヒータ２７に通電することにより、温度の低下した湯を早期に加熱することができる。

また、温水タンク２１に貯留されている湯は温度が高くなるほど上昇する性質があり、湯の供給がない待機時には温水タンク２１の下部から温度が低下しているので、温度センサ３０が９３℃以下の温度を検知するとともに、温度センサ２９が９５℃以下の温度を検知すると電気ヒータ２７に通電するようにしているので、温水タンク２１の上部に貯留している湯が沸騰するなどの不都合が発生する虞をなくすることができる。

そして、電気ヒータ２７に通電されると発熱部２７ａが発熱して湯が加熱されて温度が上昇し、温度センサ２９と温度センサ３０の何れかが９７℃以上の温度を検知するか、温度センサ２９と温度センサ３０の何れもが９５℃以上の温度を検知すると、制御部５０は電気ヒータ２７への通電を停止する。

以上のように、温度センサ２９、３０が検知している湯温度に基づいて電気ヒータ２７に通電して温水タンク２１に貯留している湯を所定の温度に制御する制御部（制御手段）５０を備え、温水タンク２１に設けられた湯吐出口２４から湯を吐出し、この吐出した湯に対応する量の飲用水を温水タンク２１の底部２２ａに放水する給水口２３を設けた給湯装置２０において、温度センサは、湯吐出口２４水位近傍に設けられた温度センサ（第１温度センサ）２９と、この温度センサ２９より下側の給水口２３近傍に設けられた温度センサ（第２温度センサ）３０とからなり、制御部５０は、温度センサ２９または温度センサ３０の何れかが９７℃以上の温度（第１所定温度）を検知すると電気ヒータ２７への通電を停止させることにより、温水タンク２１の底部２２ａに貯留している湯の温度が低下したことを温度センサ３０が検知して電気ヒータ２７に通電されて発熱部２７ａが発熱し、温度が低下している底部２２ａに貯留されている湯と、底部２２ａに貯留されている湯に比べて温度低下が少ない湯吐出口２４水位近傍に貯留されている湯とが同時に加熱されても、湯吐出口２４水位近傍に貯留されている湯の温度を検知する温度センサ２９が９７℃以上の温度を検知すると電気ヒータ２７への通電が停止されるので、湯吐出口２４水位近傍に貯留されている湯が加熱され続けることがなくなり、飲料の調理に適した高温の湯を吐出することができ、かつ、異常加熱を防止することができる給湯装置２０を提供することができる。

また、制御部５０は、温度センサ２９および温度センサ３０が９７℃より低い９５℃以上の温度（第２所定温度）を検知すると電気ヒータ２７への通電を停止させることにより、温水タンク２１の底部２２ａに貯留している湯の温度が低下したことを温度センサ３０が検知して電気ヒータ２７に通電されて発熱部２７ａが発熱し、この発熱により加熱された湯の対流が生じて均等に上昇した湯の温度を検知して電気ヒータ２７への通電を早期に停止させることができるので、飲料の調理に適した高温の湯を吐出することができ、かつ、異常加熱を防止することができる給湯装置２０を提供することができる。

さらに、湯弁２５が開かれて湯吐出口２４から吐出した湯吐出量に対応する量の飲用水が給水口２３からタンク本体２２の底部２２ａに供給され、温度センサ２９が９５℃以下の温度を検知するとともに温度センサ３０が９３℃以下の温度を検知すると制御部５０は電気ヒータ２７に通電する制御を行うことにより、タンク本体２２に飲用水が供給されて温度の低下した湯を早期に加熱することができるようになるので、タンク本体２２に貯留しておく湯量を少なくしても連続販売に対応することが可能になるので、タンク本体２２を小さくして放熱を少なくすることができ、省エネルギーを図ることができる。

なお、温度センサを２個設けた実施例で説明しているが、温度センサと電気ヒータを複数個それぞれの最適位置に最適個数設けることにより、さらに精度の良い温度制御が可能となり、飲料の調理に適した高温の湯を吐出することができ、かつ、異常加熱を防止することができる給湯装置を提供することができる。

１ カップ式自動販売機
１２ 水リザーバ
１４ 飲用水弁
２０ 給湯装置
２１ 温水タンク
２２ タンク本体
２２ａ 底部
２３ 給水口
２４ 湯吐出口
２５ 湯弁
２６ 湯管路
２７ 電気ヒータ
２７ａ 発熱部
２９ 温度センサ（第１温度センサ）
３０ 温度センサ（第２温度センサ）
５０ 制御部（制御手段）

Claims (1)

1. 温度センサが検知している湯温度に基づいて電気ヒータに通電して温水タンクに貯留している湯を所定の温度に制御する制御手段を備え、前記温水タンクに設けられた湯吐出口から湯を吐出し、この吐出した湯に対応する量の飲用水を前記温水タンクの底部に放水する給水口を設けた給湯装置において、
   前記温度センサは、前記湯吐出口水位近傍に設けられた第１温度センサと、この第１温度センサより下側の前記給水口近傍に設けられた第２温度センサとからなり、
   前記制御手段は、前記第１温度センサまたは前記第２温度センサの何れかが第１所定温度を検知するか、前記第１温度センサおよび前記第２温度センサが前記第１所定温度より低い第２所定温度を検知すると前記電気ヒータへの通電を停止させることを特徴とする給湯装置。

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