WO2016063568A1 - 液体加熱器 - Google Patents

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WO2016063568A1
WO2016063568A1 PCT/JP2015/067349 JP2015067349W WO2016063568A1 WO 2016063568 A1 WO2016063568 A1 WO 2016063568A1 JP 2015067349 W JP2015067349 W JP 2015067349W WO 2016063568 A1 WO2016063568 A1 WO 2016063568A1
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WO
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liquid
heater
temperature
flow rate
heating
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PCT/JP2015/067349
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Inventor
慎二 長井
源基 田中
俊範 岡田
基也寿 芳井
惇 後藤
木路　仁
高橋　大輔
正明 児玉
Original Assignee
シャープ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F24H1/12—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium
    • F24H1/14—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form
    • F24H1/16—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium in which the water is kept separate from the heating medium by tubes, e.g. bent in serpentine form helically or spirally coiled

Definitions

  • the present invention relates to a liquid heater that heats a liquid being transported by a transport unit from a supply unit by a heating unit using electric power. Specifically, it relates to accurate heating temperature control.
  • Patent Document 1 As a device capable of boiling hot water in a short time with respect to the above-mentioned problem, Patent Document 1 is provided with a tank that holds liquid, a pump that conveys liquid, and a heater that heats a pipe that conveys liquid. Liquid heaters are known. In this configuration, since the liquid is supplied while being heated, the output of the pump and the heater can be controlled, and hot water having a necessary amount and temperature can be supplied.
  • the flow path pipe through which the fluid passes is formed in a spiral shape, and the U-shaped portion of the electric heater is disposed inside the flow path pipe.
  • size reduction of the whole fluid heater can be implement
  • steam and hot water at a predetermined temperature can be stably generated in a short time.
  • steam and hot water can be generated by controlling the heat storage member heated by the electric heater and the flow rate sent from the electromagnetic pump to the inlet of the flow pipe. ing.
  • the conventional liquid heater has the following problems.
  • the heater output is controlled by switching the resistance to be energized or switching the combination of the resistances in the heater electric circuit.
  • the water transport speed of the pump is controlled by ON / OFF control of energization to the coil that drives the plunger of the pump.
  • the heater output control and the pump water transport speed control are both stepwise control, hot water whose hot water temperature cannot be precisely controlled is supplied to the set temperature.
  • the heater in order to precisely control the hot water temperature by controlling the heater, it is necessary to turn it ON / OFF a plurality of times during heating.
  • Patent Document 1 proposes hot water temperature control only by controlling the pump, pressure fluctuations due to the heating state of the heater and fluctuations in flow rate due to individual differences of the pumps themselves occur. For this reason, in the structure which is not provided with the means to detect the actual flow volume supplied, precise hot water temperature control only by control of a pump cannot be performed.
  • the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to accurately control the hot water temperature by controlling the liquid conveyance flow rate in consideration of fluctuations in the supply liquid temperature and the heating temperature. It is to provide a liquid heater to obtain.
  • the liquid heater in one embodiment of the present invention is the above-described supply in the liquid heater that heats the liquid being transported by the transport unit from the supply unit by the heating unit using electric power.
  • Supply liquid temperature detection unit for detecting the supply liquid temperature in the unit
  • liquid transfer flow rate detection unit for detecting the liquid transfer flow rate by the transfer unit
  • heating temperature detection unit for detecting the heating temperature of the heating unit
  • necessary heating An input unit for setting and inputting a liquid amount and a desired heating liquid temperature, and the liquid transport flow rate so as to obtain the necessary heating liquid amount and the desired heating liquid temperature that are set and input based on the supply liquid temperature and the heating temperature.
  • a control unit for controlling the operation.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the liquid heater in Embodiment 1 of this invention.
  • A is a perspective view which shows the external appearance of the casting heater as a heating part used for the said liquid heater
  • (b) is a perspective view which sees through and shows the internal structure of the said casting heater.
  • the structure of the liquid heater in Embodiment 2 of this invention is shown, Comprising: It is a block diagram which shows the structure of the liquid heater at the time of using a diaphragm pump as a conveyance part. It is a block diagram which shows the structure of the liquid heater in Embodiment 3 of this invention, Comprising: The structure of a liquid heater at the time of using a diaphragm pump and another pump control system as a conveyance part is shown.
  • the structure of the liquid heater in Embodiment 4 of this invention is shown, Comprising: It is a block diagram which shows the structure of the liquid heater at the time of using a plunger pump as a conveyance part.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the liquid heater according to the present embodiment.
  • the liquid heater 1A includes an apparatus main body 10 that performs each unit operation and a control device 20 that controls each unit operation.
  • the apparatus main body 10 includes a power supply unit 11 to which power is supplied, a water supply unit 12 as a supply unit to which supply water as a liquid is supplied, a pump 13 as a transfer unit that transfers the supply liquid, A heater 14 as a heating unit for heating the liquid, a discharge unit 15 for discharging the supply liquid heated by the heater 14, a pump control element 16 for controlling the pump 13, and a heater control element 17 for controlling the heater 14. And.
  • the apparatus main body 10 includes a voltage detection unit VS that detects a power supply voltage, a supply water temperature detection unit TLS that detects the temperature of supply water, a heater temperature detection unit THS that detects the temperature of the heater 14, and supply water. And a flow rate detection unit FLS for detecting the flow rate of.
  • the flow rate detection unit FLS has a function as a liquid conveyance flow rate detection unit that detects the liquid conveyance flow rate by the conveyance unit of the present invention.
  • the water supply unit 12, the pump 13, the flow rate detection unit FLS, the heater 14, and the discharge unit 15 are connected in series. As a result, the heater 14 is always energized during liquid heating, and the temperature of the supplied water is controlled only by controlling the pump 13.
  • control device 20 includes a controller 21 as a control unit that performs various control processes, and an input unit 22 that sets a water amount and a temperature.
  • the temperature control of the feed water is performed by controlling the pump 13 based on the flow velocity calculated from the flow rate detected by the flow rate detector FLS.
  • control of the pump 13 is based on the temperature change data of the hot water discharged after a heat
  • the output of the pump 13 is changed to the target flow velocity value with the temperature set and input at the target value.
  • the target flow velocity value is changed at any time corresponding to the detection result by the supply water temperature detection unit TLS and the heater temperature detection unit THS, the detection result by the voltage detection unit VS, and the detection result by the flow rate detection unit FLS. ing.
  • the heater 14 is a cast-in heater.
  • This cast-in heater is a heater in which both a three-dimensional heated portion such as a pipe and a sheathed heater are placed in a mold, and a conductive material such as aluminum, brass, iron, or AL bronze is cast into the mold.
  • a conductive material such as aluminum, brass, iron, or AL bronze is cast into the mold.
  • the sheathed heater is a heater having a structure in which a nichrome wire is wrapped with a metal pipe, and the nichrome wire is insulated from the heater pipe by an insulating powder.
  • FIGS. (A) of FIG. 2 is a perspective view which shows the external appearance of the cast-in heater of this Embodiment.
  • FIG. 2B is a perspective view showing the internal structure of the cast-in heater through.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the internal structure of the cast-in heater.
  • the cast-in heater 40 which is the heater 14 of the present embodiment includes a spiral flow path 41 through which a liquid flows in a casting 43 made of a heat conductive material, A heater electrode 42 for heating the spiral channel 41 is integrally formed.
  • the casting 43 is made of a heat conductive material such as aluminum, brass, iron, or AL bronze.
  • the heater electrode 42 is spirally provided inside the casting 43 inside the spiral flow path 41, and the electrode terminals 42a and 42b are exposed to the outside.
  • the spiral channel 41 is provided in a spiral shape, and the channel inlet 41a and the channel outlet 41b are exposed to the outside.
  • the above-described heater temperature detection unit THS is attached to the upper part of the casting heater 40, and the temperature of the casting heater 40 can be detected by the heater temperature detection unit THS.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a control operation when the liquid is heated by the liquid heater 1A.
  • control when the liquid is heated by the liquid heater 1A is performed by the target setting unit 21a, the heater control unit 21b, and the pump control unit 21c in the controller 21.
  • the target setting unit 21a determines the initial target flow velocity from the input data 31, the power supply voltage value 32, the supply water temperature data 33 as the supply liquid temperature, and the heater temperature data 34 as the heating temperature (S2).
  • the heater control unit 21b instructs the heater 14 to turn on the heater 14 (S3).
  • the controller 21 determines whether or not the water supply amount is equal to the set amount (S4). At this time, when the supply amount of water is equal to the set amount, the process ends (S4).
  • the process proceeds to control of the pump control unit 21c. That is, the pump control unit 21c first instructs to drive the pump 13 (S6). Thereafter, the controller 21 determines whether or not the detected flow rate is equal to the target flow rate (S7). At this time, when the detected flow velocity is not equal to the target flow velocity, after performing the difference correction (S8), the process returns to S6 again.
  • the current state from each detection means is determined, and whether or not bumping has occurred in the heater 14 from the detection result of the current flow velocity. It is determined whether or not the flow velocity is too fast with respect to the current state and the target hot water temperature, and the target flow velocity is adjusted to the state and reset as needed (S9).
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the water heating time and the flow rate in an experiment using, for example, a cast-in heater 40 as the heating unit.
  • FIG. 5 shows the change in the arrival time to the predetermined temperature when the flow velocity is changed, that the arrival time to the predetermined temperature can be shortened by suppressing the flow velocity.
  • the heater 14 is already at a high temperature, such as when used continuously, the liquid may be in a bumping state simply by reducing the flow rate.
  • the state changes depending on whether or not liquid is already present in the heater 14. Therefore, it can be understood how important it is to make the target flow rate variable while detecting the state from the heater temperature and the flow rate.
  • the liquid being transported by the pump 13 as the transport unit from the water supply unit 12 as the supply unit is transferred to the heater 14 as the heating unit using electric power.
  • the supply water temperature detection part TLS as a supply liquid temperature detection part which detects the supply water temperature data 33 as the supply liquid temperature in the water supply part 12, and the liquid conveyance flow rate detection part which detects the liquid conveyance flow rate by the pump 13
  • a controller 21 is provided as a control unit that controls the liquid transport flow rate so as to obtain the necessary heating liquid amount and the desired heating liquid temperature that are set and input.
  • the output of the heating unit which is a large electric power
  • the liquid transport flow rate is changed.
  • the temperature of the hot water is controlled by setting the output of the heating unit, which is high power, for example, to a three-stage output of large, medium, and small, or the liquid conveyance flow rate, for example, a three-stage output of high speed, medium speed, and low speed.
  • the flow rate detection unit FLS that detects the liquid conveyance flow rate by the supply water temperature detection unit TLS that detects the supply water temperature data 33 in the water supply unit 12, and the heater temperature that detects the heater temperature data 34.
  • a detection unit THS is provided.
  • the controller 21 sets and inputs the required heating liquid amount and the setting input based on the supply water temperature data 33 and the heater temperature data 34.
  • the liquid transport flow rate is controlled to obtain the desired heated liquid temperature.
  • the heater temperature data 34 can be freely and accurately controlled. Therefore, the temperature of delicate hot water can be adjusted. Therefore, it is possible to provide the liquid heater 1 ⁇ / b> A that can control the hot water temperature with high accuracy by controlling the liquid transport flow rate in consideration of the fluctuations in the supply water temperature data 33 and the heater temperature data 34.
  • the supply temperature can be controlled to a small amount and a high temperature without on / off control of the heater 14 and without depending on fluctuations in the power supply voltage and the liquid temperature of the water supply unit 12.
  • the heater 14 since it is not necessary to control the heater 14 which is a large electric power, it is not necessary to use a semiconductor element that requires a heat sink or a heat sink, and it is possible to suppress the member cost and not depend on the environment. It is possible to quickly supply hot water heated to a target hot water temperature and supply amount up to a high temperature and a small amount.
  • the liquid heater 1A of the present embodiment does not employ a mechanism that frequently turns the heater control element 17 on and off, so this problem is solved.
  • the water supply amount is set by a valve that limits the water supply amount provided in the water supply pipe.
  • the temperature may be controlled to a limit value that can be achieved. This makes it possible to supply hot water at the set hot water temperature at the maximum flow rate.
  • the liquid heater 1A according to the present embodiment is a liquid heater 1A that can be supplied stably and quickly even with a small amount of high-temperature liquid in the vicinity of boiling, while suppressing member costs. Yes.
  • the controller 21 detects the necessary heating liquid amount and the desired heating liquid temperature set and input by the input unit 22, and the detected supply water temperature data 33.
  • the target liquid transport flow rate is set by the heater temperature data 34, and the target liquid transport flow rate can be changed by comparing the target liquid transport flow rate with the detected liquid transport flow rate.
  • the controller 21 controls the liquid transport flow rate so as to obtain the set input required heating liquid amount and the desired heating liquid temperature
  • the controller 21 sets the input required heating liquid amount and the desired heating liquid temperature.
  • the target liquid transport flow rate is set based on the detected supply water temperature data 33 and the detected heater temperature data 34. Further, when the controller 21 compares the target liquid transfer flow rate with the detected liquid transfer flow rate, for example, if the target liquid transfer flow rate is different from the detected liquid transfer flow rate, the target liquid transfer flow rate To change.
  • the controller 21 can further change the target liquid transport flow rate based on the detected heater temperature data 34.
  • the heater temperature data 34 varies depending on the input electric power. Therefore, in the present embodiment, the target liquid transport flow rate is set and changed in consideration of the detected heater temperature data 34, so that the hot water temperature can be controlled more reliably and accurately.
  • a voltage detection unit VS as a voltage detection unit that detects a power supply voltage of electric power is further provided, and the controller 21 further provides a detected power supply voltage as Based on the power supply voltage value 32, the target liquid transfer flow rate can be changed.
  • the heater temperature data 34 varies depending on the electric power input to the heater 14 and the pump 13.
  • the input power is affected by the power supply voltage.
  • the voltage detection unit VS that detects the power supply voltage of power is provided, and the target liquid transport flow rate is changed based on the detected power supply voltage value 32. Variations in hot water temperature can be suppressed. As a result, the hot water temperature can be controlled more accurately and accurately.
  • the heater 14 is a cast-in heater 40 including a spiral channel 41 through which a liquid flows and a heater electrode 42 for heating the spiral channel 41. It has become. Therefore, it is preferable to provide the liquid heater 1A capable of accurately controlling the hot water temperature by using the cast heater 40 as the heater 14 of the liquid heater 1A of the present embodiment.
  • the pump 13 is not particularly limited.
  • a diaphragm pump 51 is used as the pump 13
  • a MOSFET Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Eeffect-Transistor: MOS field effect transistor
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a liquid heater 1B using the diaphragm pump 51 of the present embodiment.
  • the liquid heater 1B using the diaphragm pump 51 in the present embodiment includes a diaphragm pump 51, a MOSFET 52, and a pump control unit 21c as shown in FIG. Then, the pump control unit 21c sends a PWM (Pulse Width Modulation) signal 53 as a pump drive signal set for the target according to the flowchart shown in FIG.
  • the voltage value input to 51 is variable between the DC power supply voltage values Vcc [V] to 0 [V], and the flow rate of the supply liquid is controlled in accordance with the target.
  • the pump 13 is the diaphragm pump 51.
  • the diaphragm pump 51 transfers fluid by combining the reciprocating motion of the diaphragm and an appropriate check valve, and is also called a membrane pump. For this reason, for example, when a rotary pump is used for a long period of time, internal parts may leak or leak due to wear, but the diaphragm pump 51 may be damaged. That's not the case until you do it.
  • a PWM signal 53 is used as a pump drive signal.
  • This PWM signal 53 has a constant cycle, and changes the duty cycle of the pulse width (ratio of H to L of the pulse width) according to the magnitude of the input signal (DC level) to control the motor. It is.
  • the power transistor since the power transistor is used in the saturation region, power loss is reduced and the transistor does not generate much heat.
  • the efficiency of the entire motor drive circuit is increased and the burden of voltage is reduced.
  • Embodiment 3 The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG.
  • the configurations other than those described in the present embodiment are the same as those in the first embodiment and the second embodiment.
  • members having the same functions as those shown in the drawings of Embodiment 1 and Embodiment 2 are given the same reference numerals, and explanation thereof is omitted.
  • the diaphragm pump 51 is used as the pump 13 as in the liquid heater 1B of the embodiment.
  • a regulator that is further different from the pump control element 16 and the MOSFET 52 as a pump drive mechanism. 62 and the relay 63 are used.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a liquid heater 1C using the diaphragm pump 51 of the present embodiment.
  • the liquid heater 1C using the diaphragm pump 51 in the present embodiment includes a diaphragm pump 51, a pump control unit 21c, a regulator 62, and a relay 63. Then, the pump controller 21c sends the voltage value to be supplied to the diaphragm pump 51 to the regulator 62 as a pump drive signal set for the target by the configuration of the flowchart shown in FIG. Send driving instructions. Thereby, the flow rate of the supply liquid is controlled according to the target.
  • the pump 13 is the diaphragm pump 51. Therefore, by using the diaphragm pump 51 as the pump 13, the durable pump 13 can be provided.
  • a regulator 62 and a relay 63 are used.
  • the regulator 62 can constitute a constant voltage circuit.
  • the diaphragm pump 51 can be driven with a constant voltage controlled to a constant value, there is an advantage that the load applied to the diaphragm pump 51 itself can be reduced.
  • the diaphragm pump 51 as a transport unit is used in the liquid heater 1B according to the second embodiment and the liquid heater 1C according to the third embodiment.
  • the liquid heater 1 ⁇ / b> D of the present embodiment is different in that a plunger pump 71 is used as a transport unit.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a liquid heater 1D using the plunger pump 71 of the present embodiment.
  • the liquid heater 1 ⁇ / b> D using the plunger pump 71 in this embodiment includes a plunger pump 71, a pump control unit 21 c, an AC power source 72, a diode 73, and a triac 74.
  • the pump control unit 21c the AC voltage in the AC power source 72 supplied to the plunger pump 71 is thinned out as a pump drive signal set for the target by the above-described flowchart configuration shown in FIG. An ON / OFF signal is sent. Further, the electric power input to the plunger pump 71 is controlled by the switching operation of the triac 74.
  • the hot water temperature of the supply liquid can be controlled without controlling the heater 14.
  • the pump 13 is the plunger pump 71.
  • the plunger pump 71 is a pump that uses an electromagnet as power, and the electromagnet attracts the plunger when energized, thereby creating a reciprocating motion of the plunger and transferring the liquid quantitatively. Therefore, it is suitable for transferring a liquid at a high pressure.
  • the liquid heaters 1A to 1D heat the liquid being transported by the transport unit (pump 13) from the supply unit (water supply unit 12) by the heating unit (heater 14) using electric power.
  • the supply liquid temperature detection unit (supply water temperature detection unit TLS) that detects the supply liquid temperature (supply water temperature data 33) in the supply unit (water supply unit 12)
  • the transport unit (pump 13) a liquid transfer flow rate detection unit (flow rate detection unit FLS) for detecting the liquid transfer flow rate
  • a heating temperature detection unit for detecting the heating temperature (heater temperature data 34) of the heating unit (heater 14).
  • TTS heating liquid temperature
  • control unit for controlling the liquid conveying velocity and (controller 21) is provided.
  • the supply liquid temperature detection part which detects the supply liquid temperature in a supply part
  • the liquid conveyance flow rate detection part which detects the liquid conveyance flow rate by a conveyance part
  • the heating temperature detection part which detects the heating temperature of a heating part
  • the control unit sets the necessary heating liquid amount and the desired heating liquid temperature that are set and input based on the supply liquid temperature and the heating temperature.
  • the liquid transport flow rate is controlled so as to obtain
  • the heating liquid temperature can be freely and accurately controlled. Therefore, the temperature of delicate hot water can be adjusted.
  • the liquid heaters 1A to 1D according to the second aspect of the present invention are the liquid heaters according to the first aspect, in which the control unit (controller 21) detects the set required heating liquid amount and the desired heating liquid temperature.
  • the target liquid transport flow rate is set according to the supplied liquid temperature (supply water temperature data 33) and the detected heating temperature (heater temperature data 34), and the detected liquid is detected. It is preferable that the target liquid transfer flow rate can be changed by comparison with the transfer flow rate.
  • the control unit when controlling the liquid conveyance flow rate so as to obtain the set required heating liquid amount and the desired heating liquid temperature, the control unit first sets the required heating liquid amount and the desired heating liquid temperature that are set and input.
  • the target liquid transport flow rate is set based on the detected supply liquid temperature and the detected heating temperature. Furthermore, when the control unit compares the target liquid transport flow rate with the detected liquid transport flow rate, for example, if the target liquid transport flow rate is different from the detected liquid transport flow rate, the target liquid transport flow rate Change the flow rate.
  • the liquid heater 1A according to the third aspect of the present invention is the liquid heater according to the second aspect, in which the control unit (the controller 21) further controls the target liquid based on the detected heating temperature (heater temperature data 34). It is preferable that the conveyance flow rate can be changed.
  • the heating temperature of the heating unit varies depending on the input power. Therefore, in the present invention, since the target liquid transport flow rate is set and changed in consideration of the detected heating temperature, the hot water temperature can be controlled more reliably and accurately.
  • the liquid heater 1A according to aspect 4 of the present invention is the liquid heater according to aspect 2 or 3, further including a voltage detection unit (voltage detection unit VS) for detecting the power supply voltage of the electric power, and the control unit. It is preferable that the (controller 21) can further change the target liquid transport flow rate based on the detected power supply voltage (power supply voltage value 32).
  • the heating temperature of the heating unit varies depending on the electric power input to the heating unit and the transport unit.
  • a voltage detector that detects the power supply voltage of electric power is provided, and the target liquid transfer flow rate is changed based on the detected power supply voltage. Can be suppressed. As a result, the hot water temperature can be reliably controlled with high accuracy.
  • the liquid heaters 1B and 1C according to the fifth aspect of the present invention are the liquid heaters according to any one of the first to fourth aspects, in which the transport unit (pump 13) is a diaphragm pump 51. .
  • the diaphragm pump transfers fluid by combining the reciprocating motion of the diaphragm and an appropriate check valve. For this reason, for example, when a rotary pump is used for a long period of time, internal parts may leak due to wear or leak, resulting in insufficient capacity. However, the diaphragm pump breaks the diaphragm. Until then.
  • the liquid heater 1D according to the sixth aspect of the present invention may be the liquid heater according to any one of the first to fourth aspects, in which the transport unit (pump 13) is a plunger pump 71.
  • the plunger pump is a pump that uses an electromagnet as power, and the electromagnet sucks the plunger when energized, thereby creating a reciprocating motion of the plunger and transferring the liquid quantitatively. Therefore, it is suitable for transferring a liquid at a high pressure.
  • a liquid heater 1A according to Aspect 7 of the present invention is the liquid heater according to any one of Aspects 1 to 6, wherein the heating section (heater 14) includes a spiral channel 41 through which a liquid flows and the spiral channel. It can be assumed that the casting heater 40 includes a heater electrode 42 for heating 41.
  • the cast-in heater is a heater in which both a three-dimensional heated portion such as a pipe and a sheathed heater are placed in a mold, and a conductive material such as aluminum, brass, iron, or AL bronze is cast into the mold.
  • This cast-in heater has good heating efficiency, can be uniformly overheated, and has a long life.
  • liquid heater capable of accurately controlling the hot water temperature by using a cast-in heater as the heating portion of the liquid heater of the present invention.
  • the present invention relates to a liquid heater for a beverage generator that produces milk, produces coffee, mixes with tea leaves including tea packs to create tea, or mixes with powdered juice to create juice. Can be applied.

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Abstract

　液体搬送流速を制御することにより、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器を提供する。液体加熱器（１Ａ）は、供給水温度検知部（ＴＬＳ）と、ポンプ（１３）による液体搬送流速を検出する流量検知部（ＦＬＳ）と、ヒータ温度検知部（ＴＨＳ）と、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部（２２）と、供給水温度データ（３３）及びヒータ温度データ（３４）に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御するコントローラ（２１）とを備える。

Description

液体加熱器
　本発明は、供給部から搬送部にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部にて加熱する液体加熱器に関するものである。詳しくは、精度のよい加熱温度制御に関する。
　茶やコーヒー等の飲料を提供する用途として、電気の熱で湯を沸かす製品がある。電気式のケトルやポットのように、貯水部を持ち、該貯水部に収容された水を貯水部の底部や側面部に配置されたヒータで加熱する製品が広範に知られている。
　これらの製品においては、貯水部に収容された状態の水を加熱するため、湯が沸くまで時間がかかることや、随時供給させるためには貯水部にて保温しておく必要があるという課題があった。
　上記の課題に対し、短時間で湯を沸かすことができる装置として、液体を保有するタンクと液体を搬送するポンプと液体を搬送する配管を加熱するヒータとを備えた特許文献１に開示された液体加熱器が知られている。本構成においては、液体を加熱しつつ供給するため、ポンプ及びヒータの出力を制御し、必要な量及び温度の湯を供給することができる。
　具体的には、例えば特許文献１に開示された流体加熱器では、流体が通る流路パイプを螺旋状に形成すると共に、電熱ヒータのＵ字形部分を流路パイプの内側に配置する。これにより、大きな熱交換面積を確保した状態で流体加熱器全体の小型化を実現できるようになっている。また、大きな熱交換面積が確保された流路パイプを流体との熱交換に適した温度に保つことにより、所定温度の蒸気や湯を短時間に安定して生成することができるようになっている。さらに、流体加熱器の制御装置によれば、電熱ヒータによる蓄熱部材の加熱や電磁ポンプから流路パイプの入口に送り込まれる流量を制御することにより、蒸気及び湯を生成することができるようになっている。
日本国公開特許公報「特開２００７－３１５６４７号公報（２００７年１２月６日公開）」
　しかしながら、上記従来の液体加熱器では、以下の問題点を有している。
　すなわち、特許文献１の流体加熱器の構成では、ヒータの電気回路において、通電する抵抗を切り替えたり、該抵抗の組み合わせを切り替えたりすることにより、ヒータの出力を制御する。また、ポンプのプランジャーを駆動するコイルへの通電をＯＮ／ＯＦＦ制御することによって、ポンプの水の輸送速度を制御する。
　しかしながら、ヒータの出力制御及びポンプの水の輸送速度制御はいずれも段階的な制御であるため、設定された温度に対して、湯温を精密に制御できていない湯が供給されてしまう。ここで、ヒータの制御によって湯温を精密に制御するためには、加熱中に複数回ＯＮ／ＯＦＦする必要がある。
　さらに、特許文献１の流体加熱器では、ポンプの制御のみによる湯温制御も提案しているが、ヒータの加熱状態による圧力の変動や、ポンプ自体の個体差による流量の変動が起こる。このため、供給される実流量を検知する手段を備えていない構成では、ポンプの制御のみによる精密な湯温の制御はできない。
　本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、供給液体温度及び加熱温度の変動を考慮して液体搬送流速を制御することにより、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器を提供することにある。
　本発明の一態様における液体加熱器は、上記の課題を解決するために、供給部から搬送部にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部にて加熱する液体加熱器において、上記供給部での供給液体温度を検知する供給液体温度検知部と、上記搬送部による液体搬送流速を検出する液体搬送流速検出部と、上記加熱部の加熱温度を検知する加熱温度検知部と、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部と、上記供給液体温度及び加熱温度に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、上記液体搬送流速を制御する制御部とが設けられていることを特徴としている。
　本発明の一態様によれば、供給液体温度及び加熱温度の変動を考慮して液体搬送流速を制御することにより、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器を提供するという効果を奏する。
本発明の実施形態１における液体加熱器の構成を示すブロック図である。 （ａ）は上記液体加熱器に使用される加熱部としての鋳込みヒータの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は上記鋳込みヒータの内部構造を透視して示す斜視図である。 上記鋳込みヒータの内部構造を示す断面図である。 上記液体加熱器にて液体を加熱するときの制御動作を示すフローチャートである。 上記液体加熱器における加熱部として例えば鋳込みヒータを用いた実験での水の昇温時間と流速との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態２における液体加熱器の構成を示すものであって、搬送部としてダイヤフラムポンプを用いた場合の液体加熱器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態３における液体加熱器の構成を示すものであって、搬送部としてダイヤフラムポンプ及び他のポンプ制御系を用いた場合の液体加熱器の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態４における液体加熱器の構成を示すものであって、搬送部としてプランジャーポンプを用いた場合の液体加熱器の構成を示すブロック図である。
　　〔実施の形態１〕
　本発明の一実施形態について図１～図５に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
　本実施の形態の液体加熱器の構成について、図１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態の液体加熱器の構成を示すブロック図である。
　本実施の形態の液体加熱器１Ａは、図１に示すように、各単位操作を行う装置本体部１０と、各単位操作の制御を行う制御装置２０とによって構成されている。
　装置本体部１０は、電源が供給される電源部１１と、液体としての供給水が供給される供給部としての水供給部１２と、供給液体を搬送する搬送部としてのポンプ１３と、搬送中の液体を加熱する加熱部としてのヒータ１４と、ヒータ１４にて加熱された供給液体を吐出する吐出部１５と、ポンプ１３を制御するポンプ制御素子１６と、ヒータ１４を制御するヒータ制御素子１７とを備えている。
　また、装置本体部１０は、電源電圧を検知する電圧検知部ＶＳと、供給水の温度を検知する供給水温度検知部ＴＬＳと、ヒータ１４の温度を検知するヒータ温度検知部ＴＨＳと、供給水の流量を検知する流量検知部ＦＬＳとをさらに備えている。尚、本実施の形態では、流量検知部ＦＬＳにて、単位時間の供給水の流量を検知することにより、ポンプ１３にて搬送される水の搬送速度が演算により直ちに算出できるものとなっている。したがって、流量検知部ＦＬＳは、本発明の搬送部による液体搬送流速を検出する液体搬送流速検出部としての機能を有している。
　上記水供給部１２、ポンプ１３、流量検知部ＦＬＳ、ヒータ１４及び吐出部１５は直列に接続されている。この結果、液体加熱時にはヒータ１４を常時通電すると共に、ポンプ１３の制御のみで供給水の温度制御を行うようになっている。
　一方、制御装置２０は、各種制御処理を行う制御部としてのコントローラ２１と、水量と温度とを設定する入力部２２とで構成されている。
　本実施の形態では、供給水の温度制御は、流量検知部ＦＬＳにより検知された流量から計算される流速に基づき、ポンプ１３の制御を行うようになっている。
　また、本実施の形態では、ポンプ１３の制御は、ヒータ１４を常時通電した場合の、供給水の流速変化に対して、加熱後、吐出される湯の温度変化データに基づいて、入力部２２にて設定入力された温度を目標値として、ポンプ１３の出力を目標流速値に変化させるようになっている。
　さらに、目標流速値は、供給水温度検知部ＴＬＳ及びヒータ温度検知部ＴＨＳによる検知結果と、電圧検知部ＶＳによる検知結果と、流量検知部ＦＬＳによる検知結果に対応して随時変化させるようになっている。
　また、本実施の形態では、ヒータ１４は、鋳込みヒータにてなっている。この鋳込みヒータは、配管等の立体形状の被加熱部とシーズヒータとの両方を鋳型に納め、この鋳型にアルミや真鍮、鉄、ＡＬ青銅等の導電性材料を鋳込んだヒータである。この鋳込みヒータは、導電性材料に内部に配管とシーズヒータとが一体化されているので、加熱の効率が良く、均一な過熱が可能であり、かつ長寿命が期待できる。尚、シーズヒータとは、ニクロム線が金属パイプで包まれた構造のヒータであり、ニクロム線は絶縁粉末によりヒーターパイプから絶縁されている。
　本実施の形態の鋳込みヒータの具体的な構成について、図２の（ａ）（ｂ）及び図３に基づいて説明する。図２の（ａ）は、本実施の形態の鋳込みヒータの外観を示す斜視図である。図２の（ｂ）は、鋳込みヒータの内部構造を透視して示す斜視図である。図３は、鋳込みヒータの内部構造を示す断面図である。
　本実施の形態のヒータ１４である鋳込みヒータ４０は、図２の（ａ）（ｂ）及び図３に示すように、熱伝導材料からなる鋳物４３に、液体が流れる螺旋状流路４１と、該螺旋状流路４１を加熱するためのヒータ電極４２とが一体に構成されたものからなっている。
　鋳物４３は、アルミや真鍮、鉄、ＡＬ青銅等の熱伝導材料からなっている。ヒータ電極４２は、鋳物４３の内部において、螺旋状流路４１よりも内側において螺旋状に設けられており、外部に電極端子４２ａ・４２ｂが露出している。
　また、螺旋状流路４１は、螺旋状に設けられており、外部に流路入口４１ａと流路出口４１ｂとが露出している。
　本実施の形態では、鋳込みヒータ４０の上部に前述したヒータ温度検知部ＴＨＳが取り付けられており、このヒータ温度検知部ＴＨＳにて鋳込みヒータ４０の温度を検知できるようになっている。
　上記構成の液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときの制御動作について、図４に基づいて説明する。図４は、液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときの制御動作を示すフローチャートである。
　図２に示すように、液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときの制御は、コントローラ２１における目標設定部２１ａとヒータ制御部２１ｂとポンプ制御部２１ｃとによって行われる。
　したがって、液体加熱器１Ａにて液体を加熱するときには、図４に示すように、入力部２２にて湯の温度及び量を設定入力する（Ｓ１）。これにより、目標設定部２１ａは、入力データ３１と電源電圧値３２と供給液体温度としての供給水温度データ３３と加熱温度としてのヒータ温度データ３４とから初期目標流速を決定する（Ｓ２）。
　次いで、ヒータ制御部２１ｂは、ヒータ１４をオンするようにヒータ１４の駆動を指示する（Ｓ３）。
　これにより、コントローラ２１は、水の供給量と設定量とが等しいか否か判断する（Ｓ４）。このとき、水の供給量と設定量とが等しい場合には、終了する（Ｓ４）。
　一方、水の供給量と設定量とが等しくない場合には、ポンプ制御部２１ｃの制御に遷る。すなわち、ポンプ制御部２１ｃは、まず、ポンプ１３を駆動するように指示する（Ｓ６）。その後、コントローラ２１は、検知流速が目標流速に等しいか否を判断する（Ｓ７）。このとき、検知流速が目標流速に等しくない場合には、差分補正を行った後（Ｓ８）、再びＳ６に戻る。
　一方、Ｓ７において、検知流速が目標流速に等しいと判断されたときには、各検知手段からの現状の状態を判断し、さらに現状の流速の検知結果から、ヒータ１４での突沸が発生していないかどうかと、現状の状態と目標湯温とに対して流速が早すぎないかどうかとを判断し、目標流速を状態に合わせ、随時再設定する（Ｓ９）。
　上記構成の液体加熱器１Ａの作用効果について、図５に基づいて説明する。図５は、加熱部として例えば鋳込みヒータ４０を用いた実験での水の昇温時間と流速との関係を示すグラフである。
　流速を変化させた場合の、所定温度までの到達時間の変化を示す図５によって、流速を抑えることによって、所定温度までの到達時間を早くすることができることが分かる。しかし、連続で使用した場合等の、ヒータ１４が既に高温である場合は、単純に流速を落とすだけでは、液体が突沸状態になる場合がある。また、ヒータ１４内に既に液体が存在するかどうかでも状態は変化する。そのために、ヒータ温度と流速とから状態を検知しつつ、目標流速を可変とすることが如何に重要であるかが理解できる。
　このように、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、供給部としての水供給部１２から搬送部としてのポンプ１３にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部としてのヒータ１４にて加熱する。そして、水供給部１２での供給液体温度としての供給水温度データ３３を検知する供給液体温度検知部としての供給水温度検知部ＴＬＳと、ポンプ１３による液体搬送流速を検出する液体搬送流速検出部としての流量検知部ＦＬＳと、ヒータ温度データ３４を検知する加熱温度検知部としてのヒータ温度検知部ＴＨＳと、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部２２と、供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する制御部としてのコントローラ２１とが設けられている。
　従来の液体加熱器では、生成される湯の温度を調整するために、例えば、大電力である加熱部の出力を変化させたり、液体搬送流速を変化させたりしていた。しかし、このような調整は、通常、段階的に行われており、湯の温度を精密に制御することはできなかった。具体的には、大電力である加熱部の出力を例えば大、中、小の３段階出力としたり、液体搬送流速を例えば高速、中速、低速の３段階出力としたりして湯の温度を調整していたが、繊細な湯の温度の調整は困難であった。
　そこで、本実施の形態では、水供給部１２での供給水温度データ３３を検知する供給水温度検知部ＴＬＳによる液体搬送流速を検出する流量検知部ＦＬＳと、ヒータ温度データ３４を検知するヒータ温度検知部ＴＨＳとを設けている。
　このため、入力部２２にて必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力すると、コントローラ２１は、供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する。
　この結果、本実施の形態では、実測による供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４に基づいて、液体搬送流速を制御するので、ヒータ温度データ３４を自在に精度良くコントロールできる。したがって、繊細な湯の温度の調整を行うことができる。それゆえ、供給水温度データ３３及びヒータ温度データ３４の変動を考慮して液体搬送流速を制御することにより、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器１Ａを提供することができる。
　また、このような構成では、ヒータ１４のオン・オフ制御なしで、かつ電源電圧や水供給部１２の液体温度の変動に依存することなく、少量かつ高温まで供給温度を制御することができる。換言すれば、大電力であるヒータ１４を制御する必要が無いため、放熱板や放熱ファンが必要な半導体素子を使用する必要が無く、部材費を抑えることができる上、環境に依存せず、高温かつ少量まで、目標通りの湯温・供給量に加熱された湯を早く供給することが可能である。
　ここで、例えば、電熱ヒータ用ドライバと電磁ポンプ用ドライバとを備え、コントローラからの制御信号に基づいて通電を制御する構成を採用した場合には、とりあえず、精密な制御が可能と言える。しかし、大電流であるヒータの通電を制御する場合、ドライバとして機械接点のリレーを用いた場合には、接点部の機械的寿命から精密な制御を求めた動作は困難である。また、半導体素子をドライバとした場合は、精密な制御が可能であるが、高電力対応の半導体素子と放熱部品とが必要となり、部材費の増加が懸念される。この点、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、ヒータ制御素子１７を頻繁にオン・オフする機構を採用していないので、この問題は解消される。
　また、例えば、ガス瞬間式湯沸かし器においては、加熱手段の能力限界を越えた範囲の湯温が設定された場合に、給水配管内に備えられた給水量を制限するバルブによって、給水量を設定湯温が実現できる限界値へ制御する場合がある。これによって、設定湯温の湯を、最大限の流速で供給することが可能となっている。
　しかしながら、本実施の形態の液体加熱器１Ａのような飲料用途のような少量の湯を供給しようとした場合、このような方法では、設定された湯温への立ち上がりが遅くなってしまう。このため、仕上がりの湯温として、安定的に供給できないことが懸念される。
　この課題に対して、他のガス瞬間湯沸かし器の構成では、水の供給が開始されたことを検知し、供給水を数秒絞ることによって湯温の立ち上がり時間を早くする方法も提案されている。
　しかしながら、沸騰付近の高温を供給する場合に、単純に給水量を絞ってしまうと、連続使用等の加熱手段の状態によっては、容易に加熱手段内での突沸が発生する。このため、供給口からの湯の飛び散り等、前記課題と同様に安定的に供給できない。
　これに対して、本実施の形態の液体加熱器１Ａでは、少量かつ沸騰付近の高温の液体でも、部材コストを抑えた上で、安定的でかつ早く、供給可能な液体加熱器１Ａとなっている。
　また、本実施の形態における液体加熱器１Ａでは、コントローラ２１は、入力部２２にて設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された供給水温度データ３３と、検知されたヒータ温度データ３４とによって、目標液体搬送流速を設定すると共に、目標液体搬送流速と、検出された液体搬送流速との比較により、該目標液体搬送流速を変更可能となっている。
　すなわち、コントローラ２１は、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように液体搬送流速を制御する際に、まず、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された供給水温度データ３３と、検知されたヒータ温度データ３４とによって、目標液体搬送流速を設定する。さらに、コントローラ２１は、目標液体搬送流速と、検出された液体搬送流速とを比較したときに、例えば、目標液体搬送流速と検出された液体搬送流速とが異なっていれば、該目標液体搬送流速を変更する。
　この結果、検出された液体搬送流速が目標液体搬送流速と異なっている場合には、直ちにフィードバックして、目標液体搬送流速を設定し直すので、迅速かつ確実に精度良く湯温を制御することができる。
　したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
　また、本実施の形態における液体加熱器１Ａでは、コントローラ２１は、さらに、検知されたヒータ温度データ３４に基づいて、目標液体搬送流速を変更可能となっている。
　すなわち、ヒータ温度データ３４は、入力される電力によって変動する。したがって、本実施の形態では、検知されたヒータ温度データ３４をも考慮して目標液体搬送流速を設定及び変更するので、さらに確実に精度良く湯温を制御することができる。
　したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
　また、本実施の形態における液体加熱器１Ａでは、電力の電源電圧を検知する電圧検知部としての電圧検知部ＶＳがさらに設けられていると共に、コントローラ２１は、さらに、検知された電源電圧としての電源電圧値３２に基づいて、目標液体搬送流速を変更可能となっている。
　すなわち、ヒータ温度データ３４は、ヒータ１４やポンプ１３に入力される電力によって変動する。そして、この入力される電力は、電源電圧に影響される。これに対して、本実施の形態では、電力の電源電圧を検知する電圧検知部ＶＳを設け、検知された電源電圧値３２に基づいて、目標液体搬送流速を変更するので、電源電圧の変動による湯温の変動を抑制することができる。この結果、さらに確実に精度良く湯温を制御することができる。
　したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
　また、本実施の形態の液体加熱器１Ｄでは、ヒータ１４は、液体が流れる螺旋状流路４１と、該螺旋状流路４１を加熱するためのヒータ電極４２とを備えた鋳込みヒータ４０にてなっている。したがって、本実施の形態の液体加熱器１Ａのヒータ１４として鋳込みヒータ４０を使用することによって、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器１Ａを提供するのに好ましい。
　　〔実施の形態２〕
　本発明の他の実施の形態について図６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　前記実施の形態１の液体加熱器１Ａでは、ポンプ１３は特に限定しなかった。これに対して、本実施の形態の液体加熱器１Ｂでは、ポンプ１３としてダイヤフラムポンプ５１を用いており、ポンプ制御素子１６に代えてＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Eeffect Transistor：ＭＯＳ電界効果トランジスタ）５２を用いている点が異なっている。
　本実施の形態のダイヤフラムポンプ５１を用いた液体加熱器１Ｂについて、図６に基づいて説明する。図６は、本実施の形態のダイヤフラムポンプ５１を用いた液体加熱器１Ｂの構成を示すブロック図である。
　本実施の形態におけるダイヤフラムポンプ５１を用いた液体加熱器１Ｂは、図６に示すように、ダイヤフラムポンプ５１と、ＭＯＳＦＥＴ５２と、ポンプ制御部２１ｃとを備える。そして、ポンプ制御部２１ｃからは、前述した図４に示すフローチャートにより、目標に対して設定されたポンプ駆動信号として、ＰＷＭ（Ｐulse Ｗidth Ｍodulation）信号５３が送られ、ＭＯＳＦＥＴ５２のスイッチング動作により、ダイヤフラムポンプ５１に入力される電圧値をＤＣ電源の電圧値Ｖｃｃ［Ｖ］～０［Ｖ］間で可変とし、供給液体の流速を、目標に合わせ制御する。
　このように、本実施の形態の液体加熱器１Ｃでは、ポンプ１３は、ダイヤフラムポンプ５１にてなっている。
　すなわち、ダイヤフラムポンプ５１は、ダイヤフラムの往復運動と適当な逆止弁を組み合わせて流体を移送するものであり、膜ポンプとも呼ばれる。このため、例えば、回転式ポンプ等では、長期間使用していると内部部品が摩耗により液漏れを起こしたり、リークしたりして能力不足となることがあるが、ダイヤフラムポンプ５１はダイヤフラムが破損するまでは、そのようなことない。
　したがって、搬送部としてダイヤフラムポンプ５１を使用することにより、耐久性を有するポンプを提供することができる。
　特に、本実施の形態では、ポンプ駆動信号として、ＰＷＭ信号５３を使用する。このＰＷＭ信号５３は、周期は一定で、入力信号（ＤＣレベル）の大きさに応じて、パルス幅のデュ－ティ・サイクル（パルス幅のＨとＬの比）を変え、モーターを制御する回路である。この結果、パワー・トランジスタを飽和領域で使用するので、電力ロスが軽減され、トランジスタもそれ程発熱しない。また、必要な時間だけ通電するので、モーター・ドライブ回路全体の効率が上がり、電圧の負担も軽くなる。
　　〔実施の形態３〕
　本発明の他の実施の形態について図７に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１及び実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１及び実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　本実施の形態の液体加熱器１Ｃでは、実施の形態の液体加熱器１Ｂと同様にポンプ１３としてダイヤフラムポンプ５１を用いているが、ポンプ駆動機構として、ポンプ制御素子１６及びＭＯＳＦＥＴ５２とはさらに異なるレギュレータ６２及びリレー６３を用いている点が異なっている。
　本実施の形態のダイヤフラムポンプ５１を用いた液体加熱器１Ｂについて、図４に基づいて説明する。図５は、本実施の形態のダイヤフラムポンプ５１を用いた液体加熱器１Ｃの構成を示すブロック図である。
　本実施の形態におけるダイヤフラムポンプ５１を用いた液体加熱器１Ｃは、ダイヤフラムポンプ５１と、ポンプ制御部２１ｃと、レギュレータ６２と、リレー６３とを備えている。そして、ポンプ制御部２１ｃからは、前述した図４に示すフローチャートの構成により、目標に対して設定されたポンプ駆動信号として、ダイヤフラムポンプ５１に供給する電圧値がレギュレータ６２に送られ、リレー６３に駆動指示を送る。これにより、供給液体の流速を、目標に合わせ制御するようになっている。
　このように、本実施の形態における液体加熱器１Ｃは、ポンプ１３は、ダイヤフラムポンプ５１にてなっている。したがって、ポンプ１３としてダイヤフラムポンプ５１を使用することにより、耐久性を有するポンプ１３を提供することができる。
　特に、本実施の形態では、レギュレータ６２及びリレー６３を使用している。レギュレータ６２は、定電圧回路を構成することができる。この結果、ダイヤフラムポンプ５１を一定値に制御された定電圧で駆動することができるため、ダイヤフラムポンプ５１自体にかかる負荷を少なくできるというメリットがある。
　　〔実施の形態４〕
　本発明の他の実施の形態について図８に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１～実施の形態３と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１～実施の形態３の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
　前記実施の形態２の液体加熱器１Ｂ及び実施の形態３の液体加熱器１Ｃでは、搬送部としてのダイヤフラムポンプ５１を使用していた。しかし、図８に示すように、本実施の形態の液体加熱器１Ｄでは、搬送部としてのプランジャーポンプ７１を使用している点が異なっている。
　本実施の形態のプランジャーポンプ７１を用いた液体加熱器１Ｄについて、図６に基づいて説明する。図６は、本実施の形態のプランジャーポンプ７１を用いた液体加熱器１Ｄの構成を示すブロック図である。
　本実施の形態におけるプランジャーポンプ７１を用いた液体加熱器１Ｄは、図６に示すように、プランジャーポンプ７１と、ポンプ制御部２１ｃと、ＡＣ電源７２と、ダイオード７３と、トライアック７４とを備えている。そして、ポンプ制御部２１ｃからは、前述した図４に示すフローチャート構成により、目標に対して設定されたポンプ駆動信号として、プランジャーポンプ７１に供給されるＡＣ電源７２におけるＡＣ電圧を間引くための、ＯＮ／ＯＦＦ信号が送られる。また、トライアック７４のスイッチング動作により、プランジャーポンプ７１に入力される電力を制御する。
　本制御により供給液体の流速を、目標に合わせ制御することによって、ヒータ１４を制御することなく、供給液体の湯温をコントロールすることが可能となる。
　このように本実施の形態の液体加熱器１Ｄでは、ポンプ１３は、プランジャーポンプ７１にてなっている。
　すなわち、プランジャーポンプ７１は、電磁石を動力に用いたポンプであり、通電時に電磁石がプランジャーを吸い寄せることによってプランジャーの往復運動を作り出し、液体を定量移送する。したがって、高い圧力で液体を移送したい場合に適している。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１における液体加熱器１Ａ～１Ｄは、供給部（水供給部１２）から搬送部（ポンプ１３）にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部（ヒータ１４）にて加熱する液体加熱器において、上記供給部（水供給部１２）での供給液体温度（供給水温度データ３３）を検知する供給液体温度検知部（供給水温度検知部ＴＬＳ）と、上記搬送部（ポンプ１３）による液体搬送流速を検出する液体搬送流速検出部（流量検知部ＦＬＳ）と、上記加熱部（ヒータ１４）の加熱温度（ヒータ温度データ３４）を検知する加熱温度検知部（ヒータ温度検知部ＴＨＳ）と、必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部２２と、上記供給液体温度（供給水温度データ３３）及び加熱温度（ヒータ温度データ３４）に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、上記液体搬送流速を制御する制御部（コントローラ２１）とが設けられていることを特徴としている。
　本願発明では、供給部での供給液体温度を検知する供給液体温度検知部と、搬送部による液体搬送流速を検出する液体搬送流速検出部と、加熱部の加熱温度を検知する加熱温度検知部とを設けている。
　このため、入力部にて必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力すると、制御部は、供給液体温度及び加熱温度に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、液体搬送流速を制御する。
　この結果、本発明では、実測による供給液体温度及び加熱温度に基づいて、液体搬送流速を制御するので、加熱液体温度を自在に精度良くコントロールできる。したがって、繊細な湯の温度の調整を行うことができる。
　それゆえ、供給液体温度及び加熱温度の変動を考慮して液体搬送流速を制御することにより、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器を提供することができる。
　本発明の態様２における液体加熱器１Ａ～１Ｄは、態様１における液体加熱器において、前記制御部（コントローラ２１）は、前記設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された前記供給液体温度（供給水温度データ３３）と、検知された前記加熱温度（ヒータ温度データ３４）とによって、目標液体搬送流速を設定すると共に、上記目標液体搬送流速と、検出された前記液体搬送流速との比較により、該目標液体搬送流速を変更可能となっていることが好ましい。
　すなわち、制御部は、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように液体搬送流速を制御する際に、まず、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された前記供給液体温度と、検知された前記加熱温度とによって、目標液体搬送流速を設定する。さらに、制御部は、目標液体搬送流速と、検出された前記液体搬送流速とを比較したときに、例えば、目標液体搬送流速と検出された液体搬送流速とが異なっていれば、該目標液体搬送流速を変更する。
　この結果、検出された液体搬送流速が目標液体搬送流速と異なっている場合には、直ちにフィードバックして、目標液体搬送流速を設定し直すので、迅速かつ確実に精度良く湯温を制御することができる。
　したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
　本発明の態様３における液体加熱器１Ａは、態様２における液体加熱器において、前記制御部（コントローラ２１）は、さらに、検知された前記加熱温度（ヒータ温度データ３４）に基づいて、前記目標液体搬送流速を変更可能となっていることが好ましい。
　すなわち、加熱部の加熱温度は、入力される電力によって変動する。したがって、本発明では、検知された前記加熱温度をも考慮して目標液体搬送流速を設定及び変更するので、さらに確実に精度良く湯温を制御することができる。
　したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
　本発明の態様４における液体加熱器１Ａは、態様２又は３における液体加熱器において、前記電力の電源電圧を検知する電圧検知部（電圧検知部ＶＳ）がさらに設けられていると共に、前記制御部（コントローラ２１）は、さらに、検知された上記電源電圧（電源電圧値３２）に基づいて、前記目標液体搬送流速を変更可能となっていることが好ましい。
　すなわち、加熱部の加熱温度は、加熱部や搬送部に入力される電力によって変動する。これに対して、本発明では、電力の電源電圧を検知する電圧検知部を設け、検知された上記電源電圧に基づいて、目標液体搬送流速を変更するので、電源電圧の変動による湯温の変動を抑制することができる。この結果、確実に精度良く湯温を制御することができる。
　したがって、目標通りの加熱温度に加熱された所望量の液体を早く供給することが可能となる。
　本発明の態様５における液体加熱器１Ｂ・１Ｃは、態様１～４のいずれか１における液体加熱器において、前記搬送部（ポンプ１３）は、ダイヤフラムポンプ５１にてなっているとすることができる。
　すなわち、ダイヤフラムポンプは、ダイヤフラムの往復運動と適当な逆止弁を組み合わせて流体を移送するものである。このため、例えば、回転式ポンプ等では、長期間使用していると内部部品が摩耗により液漏れを起こしたり、リークしたりして能力不足となることがあるが、ダイヤフラムポンプはダイヤフラムが破損するまでは、そのようなことない。
　したがって、搬送部としてダイヤフラムポンプを使用することにより、耐久性を有するポンプを提供することができる。
　本発明の態様６における液体加熱器１Ｄは、態様１～４のいずれか１における液体加熱器において、前記搬送部（ポンプ１３）は、プランジャーポンプ７１にてなっているとすることができる。
　すなわち、プランジャーポンプは、電磁石を動力に用いたポンプであり、通電時に電磁石がプランジャーを吸い寄せることによってプランジャーの往復運動を作り出し、液体を定量移送する。したがって、高い圧力で液体を移送したい場合に適している。
　本発明の態様７における液体加熱器１Ａは、態様１～６のいずれか１における液体加熱器において、前記加熱部（ヒータ１４）は、液体が流れる螺旋状流路４１と、該螺旋状流路４１を加熱するためのヒータ電極４２とを備えた鋳込みヒータ４０にてなっているとすることができる。
　すなわち、鋳込みヒータは、配管等の立体形状の被加熱部とシーズヒータとの両方を鋳型に納め、この鋳型にアルミや真鍮、鉄、ＡＬ青銅等の導電性材料を鋳込んだヒータである。この鋳込みヒータは、加熱効率が良く、均一な過熱が可能で、かつ長寿命である。
　したがって、本発明の液体加熱器の加熱部として鋳込みヒータを使用することによって、湯温を精度良く制御し得る液体加熱器を提供するのに好ましい。
　尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、ミルクを生成したり、コーヒーを生成したり、ティーパックを含む茶葉と混ぜて茶を作成したり、又は粉末ジュースと混ぜてジュースを作成したりする飲料生成器の液体加熱器に適用することができる。
　１Ａ　　　　液体加熱器
　１Ｂ　　　　液体加熱器
　１Ｃ　　　　液体加熱器
　１Ｄ　　　　液体加熱器
１０　　　　　装置本体部
１１　　　　　電源部
１２　　　　　水供給部（供給部）
１３　　　　　ポンプ（搬送部）
１４　　　　　ヒータ（加熱部）
１５　　　　　吐出部
１６　　　　　ポンプ制御素子
１７　　　　　ヒータ制御素子
２０　　　　　制御装置
２１　　　　　コントローラ（制御部）
２１ａ　　　　目標設定部
２１ｂ　　　　ヒータ制御部
２１ｃ　　　　ポンプ制御部
２２　　　　　入力部
３１　　　　　入力データ
３２　　　　　電源電圧値（電源電圧）
３３　　　　　供給水温度データ（供給液体温度）
３４　　　　　ヒータ温度データ（加熱温度）
４０　　　　　鋳込みヒータ（加熱部）
４１　　　　　螺旋状流路
４２　　　　　ヒータ電極
５１　　　　　ダイヤフラムポンプ
５２　　　　　ＭＯＳＦＥＴ
５３　　　　　ＰＷＭ信号
６２　　　　　レギュレータ
６３　　　　　リレー
７１　　　　　プランジャーポンプ
７２　　　　　ＡＣ電源
７３　　　　　ダイオード
７４　　　　　トライアック
 
ＦＬＳ　　　　流量検知部（液体搬送流速検出部）
ＴＨＳ　　　　ヒータ温度検知部（加熱温度検知部）
ＴＬＳ　　　　供給水温度検知部（供給液体温度検知部）
ＶＳ　　　　　電圧検知部

Claims (7)

  1. 　供給部から搬送部にて搬送される搬送中の液体を電力による加熱部にて加熱する液体加熱器において、
    　上記供給部での供給液体温度を検知する供給液体温度検知部と、
    　上記搬送部による液体搬送流速を検出する液体搬送流速検出部と、
    　上記加熱部の加熱温度を検知する加熱温度検知部と、
    　必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を設定入力する入力部と、
    　上記供給液体温度及び加熱温度に基づいて、設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度を得るように、上記液体搬送流速を制御する制御部とが設けられていることを特徴とする液体加熱器。
  2. 　前記制御部は、
    　前記設定入力された必要加熱液体量及び所望の加熱液体温度と、検知された前記供給液体温度と、検知された前記加熱温度とによって、目標液体搬送流速を設定すると共に、
    　上記目標液体搬送流速と、検出された前記液体搬送流速との比較により、該目標液体搬送流速を変更可能となっていることを特徴とする請求項１記載の液体加熱器。
  3. 　前記制御部は、
    　さらに、検知された前記加熱温度に基づいて、前記目標液体搬送流速を変更可能となっていることを特徴とする請求項２記載の液体加熱器。
  4. 　前記電力の電源電圧を検知する電圧検知部がさらに設けられていると共に、
    　前記制御部は、
    　さらに、検知された上記電源電圧に基づいて、前記目標液体搬送流速を変更可能となっていることを特徴とする請求項２又は３記載の液体加熱器。
  5. 　前記搬送部は、ダイヤフラムポンプにてなっていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の液体加熱器。
  6. 　前記搬送部は、プランジャーポンプにてなっていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の液体加熱器。
  7. 　前記加熱部は、液体が流れる螺旋状流路と、該螺旋状流路を加熱するためのヒータ電極とを備えた鋳込みヒータにてなっていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の液体加熱器。
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