WO2022264306A1 - コーヒー飲料製造装置 - Google Patents

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WO2022264306A1
WO2022264306A1 PCT/JP2021/022841 JP2021022841W WO2022264306A1 WO 2022264306 A1 WO2022264306 A1 WO 2022264306A1 JP 2021022841 W JP2021022841 W JP 2021022841W WO 2022264306 A1 WO2022264306 A1 WO 2022264306A1
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WO
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flow
hot water
flow path
pump
extraction
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/022841
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛平 太田
Original Assignee
バルミューダ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by バルミューダ株式会社 filed Critical バルミューダ株式会社
Priority to PCT/JP2021/022841 priority Critical patent/WO2022264306A1/ja
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00Apparatus for making beverages
    • A47J31/04Coffee-making apparatus with rising pipes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A47FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47JKITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00Apparatus for making beverages
    • A47J31/44Parts or details or accessories of beverage-making apparatus
    • A47J31/46Dispensing spouts, pumps, drain valves or like liquid transporting devices

Definitions

  • the present invention relates to a coffee beverage manufacturing device, and more particularly to a drip coffee beverage manufacturing device.
  • a drip-type coffee beverage manufacturing device extracts coffee beverages from coffee ingredients such as coffee powder by discharging hot water to the extraction unit (dripper) where a filter (paper filter or flannel filter) containing coffee ingredients such as coffee powder is set. method.
  • the user simply puts water in the water tank of the coffee beverage manufacturing apparatus, sets the filter containing the coffee raw material in the dripper, and presses the start switch for starting the processing. Coffee beverages can be extracted.
  • Patent Document 1 discloses a coffee beverage manufacturing apparatus that extracts a coffee beverage by discharging hot water into an extractor in which coffee grounds are set.
  • a coffee beverage maker is disclosed that senses and dispenses a predetermined amount of hot water into an extractor.
  • Patent Document 2 also describes a coffee beverage manufacturing apparatus that extracts a coffee beverage by discharging hot water to an extraction unit in which coffee powder is set, and the amount of hot water discharged to the extraction unit by a flow sensor. is detected and a predetermined amount of hot water is discharged to an extraction unit.
  • the current means the flow rate of hot water per unit time (especially unit minute time (millisecond order to several seconds)).
  • unit minute time millisecond order to several seconds.
  • water is pressure-fed into a flow channel by a pump, heated by a heating unit provided in the flow channel, and then discharged from the outlet of the flow channel to the extraction unit.
  • a structure is adopted in which the temperature of the hot water is controlled during the extraction process, and the water pressure-fed by the pump is heated by a heating unit provided in the middle of the flow path to produce hot water.
  • control is performed to change the temperature of the hot water during the extraction process, and when the temperature of the hot water flowing through the flow path changes, the flow path resistance in the flow path changes due to the change in the temperature of the hot water.
  • the temperature of the hot water is increased to nearly 100° in the heating unit, water vapor is generated, and the water vapor may flow backward in the flow path, which increases the flow path resistance.
  • the water vapor may move forward in the channel, and in this case, the channel resistance is reduced.
  • the pump when the flow path resistance in the flow path changes due to changes in the temperature of the hot water flowing through the flow path, the pump is simply applied with a constant pumping force (herein, the force that the pump produces to pump water or hot water). is described as "pumping force"), the hot water flowing through the flow path, that is, the hot water discharged to the extraction part cannot be kept constant. . This creates a problem that it becomes difficult to extract a coffee beverage with a moderate concentration.
  • An object of the present invention is to provide a coffee beverage manufacturing apparatus that extracts a coffee beverage by discharging hot water into an extraction unit in which coffee raw materials are set, in which the flow path resistance in the flow path caused by the temperature change of the hot water flowing through the flow path is reduced. To suppress a change in flow of hot water discharged to an extraction part caused by a change in temperature.
  • the present invention comprises a pump for pumping water into a flow path, a heating unit provided in the middle of the flow path to heat the water pressure-fed by the pump into hot water, and a heater for heating the hot water to a target temperature.
  • a temperature control unit that controls the heating unit
  • a discharge control unit that controls the pump to discharge hot water from the outlet of the flow path to the extraction unit in which the coffee ingredients are set
  • a flow rate sensor for detecting the current flow of water or hot water flowing through the flow path, wherein the target The temperature is lowered, and the discharge control unit detects the change in the flow force caused by the change in flow resistance in the flow channel caused by the change in temperature of the hot water detected by the flow sensor.
  • the coffee beverage making apparatus is characterized in that the pump is controlled to achieve a target flow.
  • the discharge control unit preferably detects failure of at least one of the pump and the flow sensor by acquiring the flow force detected by the flow sensor even during the stop period.
  • the flow path includes a first flow path extending to the extraction section and a second flow path extending to a coffee storage section that stores the coffee beverage, and the coffee beverage production apparatus includes the first flow path and the second flow path.
  • a solenoid valve for selecting one of the two flow paths through which the hot water flows; By controlling the pump, it is possible to absorb variations in the flow force caused by individual differences in the diameter of the flow path in the electromagnetic valve.
  • the electromagnetic valve Before or after the extraction step executed when the electromagnetic valve selects the first flow path, the electromagnetic valve selects the second flow path to discharge the hot water into the coffee storage unit. Also in the hot water heating process, the discharge control unit controls the pump so that the flow becomes the target flow based on the change in the flow detected by the flow sensor. should be controlled.
  • a steaming step of steaming the coffee raw material set in the extraction unit is executed, and the discharge control unit controls the flow rate detected by the flow rate sensor during the steaming step as well. It is preferable to control the pump so that the flow force becomes the target flow force.
  • the flow path resistance in the flow path caused by the temperature change of the hot water flowing through the flow path It is possible to suppress the change in the flow of hot water discharged to the extraction part caused by the change in the temperature.
  • FIG. 4 is a graph showing changes over time in target temperature, hot water temperature, heater control signal, pump control signal, and selected flow path in each process included in the coffee beverage manufacturing process.
  • 5 is a graph showing temporal changes in hot water temperature, pump control signal value, flow path resistance, and flow rate sensor value when flow control according to the present embodiment is not performed.
  • 5 is a graph showing temporal changes in hot water temperature, pump control signal value, flow path resistance, and flow rate sensor value when the flow control according to the present embodiment is performed.
  • 4 is an enlarged graph showing temporal changes in the pump control signal value and the flow rate sensor value during the discharge period Pf.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a coffee beverage manufacturing apparatus 10 according to this embodiment.
  • the coffee beverage-producing apparatus 10 is an apparatus for extracting a coffee beverage by a drip method (especially a permeation method).
  • the user can operate the coffee beverage making apparatus 10 by performing only the minimum operations such as specifying the operation mode and the amount of coffee beverage to be brewed (for example, the number of cups).
  • the actual brewing operation is automatically performed according to the coffee beverage making program stored in the coffee beverage making apparatus 10 .
  • the coffee beverage manufacturing apparatus 10 may be a relatively small one installed in a home or workplace, or a relatively large one installed in a coffee shop or the like.
  • the water tank 12 is a tank that stores water and is made of, for example, resin.
  • the water tank 12 can also be detachable from the device body. Water supplied by the user is stored in the water tank 12 .
  • the pump 14 is, for example, a rotary pump that pumps water by rotating a motor, or an electric pump such as a vibration pump that is driven by electromagnetic force. In this embodiment, a rotary pump is used as the pump 14 .
  • the pump 14 is controlled by a pump control unit 42, which will be described later, and pressure-feeds the water stored in the water tank 12 to the channel. In this embodiment, the pump 14 pumps water from the water tank 12 to the upstream channel 16 .
  • the upstream channel 16 constitutes a part of the channel through which water or hot water flows.
  • the upstream flow path 16 extends from the water tank 12 through the pump 14 to an electromagnetic valve 20 which will be described later.
  • the electromagnetic valve 20 includes an internal electromagnetic valve flow path, a solenoid section having a coil, and a valve section provided in the middle of the electromagnetic valve internal flow path.
  • the flow path in the electromagnetic valve is a T-shaped or three-forked path that communicates with the upstream flow path 16, the main flow path 22 described below, and the bypass flow path 24 described below.
  • the electromagnetic valve 20 operates under the control of an electromagnetic valve control section 46, which will be described later.
  • the solenoid valve 20 allows hot water to flow from the upstream flow path 16 to the main flow path 22 and prohibits hot water from flowing from the upstream flow path 16 to the bypass flow path 24.
  • a path selection state a bypass flow path selection state in which hot water is prohibited from flowing into the main flow path 22 from the upstream flow path 16 and hot water is permitted to flow from the upstream flow path 16 to the bypass flow path 24; can be in either state.
  • the solenoid valve 20 when the solenoid valve 20 is in the main channel selection state, hot water from the upstream channel 16 flows into the main channel 22 and does not flow into the bypass channel 24 .
  • the electromagnetic valve 20 is in the bypass channel selection state, the hot water from the upstream channel 16 flows into the bypass channel 24 without flowing into the main channel 22 .
  • a bypass flow path 24 as a second flow path forming part of the flow path is a flow path through which hot water flows, extending from the electromagnetic valve 20 to the server 28 as a coffee reservoir.
  • an opening which is an exit of the bypass channel 24 on the side of the server 28 , is positioned above the server 28 placed on the server table 30 .
  • the hot water that has flowed through the upstream channel 16 and the bypass channel 24 is discharged from the openings to the server 28 . That is, the hot water from the bypass channel 24 is discharged to the server 28 without passing through the dripper 26 .
  • the dripper 26 has a funnel shape with a large upper opening and a small lower opening.
  • the dripper 26 has a conical shape, which is also called a "Hario type”.
  • the conical dripper is contrasted with the trapezoidal dripper, also called “Melita type” or “Kalita type”.
  • the trapezoidal dripper makes it easy to maintain a constant coffee extraction speed, and it is possible to stably extract a coffee beverage with a certain degree of flavor without strictly controlling the flow of hot water discharged to the dripper.
  • the brewing speed of the coffee beverage is easily affected by the flow of hot water discharged to the dripper.
  • a filter such as a paper filter or flannel filter is set in the dripper 26 by the user.
  • the filter is open at the top in line with the shape of the dripper 26 .
  • a coffee raw material such as coffee powder is set by the user through an opening at the top of the filter.
  • the server 28 stores the coffee beverage extracted by the dripper 26.
  • the server 28 is detachably mounted on the server stand 30 .
  • the server table 30 is positioned below the dripper 26 . Therefore, by placing the server 28 on the server table 30, the coffee beverage extracted by the dripper 26 and dripped from the dripper 26 is stored inside the server 28 through the inlet provided on the upper side of the server 28. .
  • the server platform 30 is also positioned below the opening of the bypass channel 24 on the server 28 side. That is, by placing the server 28 on the server table 30 , the hot water discharged from the opening of the bypass channel 24 on the server 28 side is also stored inside the server 28 .
  • the storage unit 32 includes, for example, ROM and RAM.
  • the storage unit 32 stores a coffee beverage production program for operating a controller 40, which will be described later.
  • the coffee beverage production program may be updateable via a communication medium or storage medium.
  • the flow rate sensor 38 can be said to detect the flow of hot water discharged from the main channel 22 to the dripper 26 or the flow of hot water discharged from the bypass channel 24 to the server 28 .
  • the flow sensor 38 may be provided anywhere in the flow path.
  • the upstream side of the electromagnetic valve 20 is arranged so that the single flow rate sensor 38 can detect the flow of hot water discharged from the main flow path 22 to the dripper 26 and the flow of hot water discharged from the bypass flow path 24 to the server 28 . That is, it is preferable that the flow rate sensor 38 is provided in the upstream channel 16 .
  • the flow sensor 38 is provided in the upstream flow path 16 , particularly between the water tank 12 and the pump 14 .
  • the controller 40 includes, for example, a microcomputer.
  • the controller 40 functions as a pump control section 42, a temperature control section 44, an electromagnetic valve control section 46, and an operation mode selection section 48, as shown in FIG.
  • the pump control unit 42 as a discharge control unit controls the pumping force of the pump 14 to control the pumping of water or hot water in the flow path.
  • the pump control unit 42 controls the flow of water or hot water in the flow path by controlling the pump 14 .
  • the pump control unit 42 controls the pumping force of the pump 14 by controlling the rotation speed of the motor of the pump 14 .
  • the higher the number of revolutions of the motor the greater the pumping force of the pump 14 .
  • the flow of water or hot water flowing through the flow path is the flow of hot water discharged from the main flow path 22 to the dripper 26 or the flow of hot water discharged from the bypass flow path 24 to the server 28 . Since they are equivalent, the pump control unit 42 controls the pump 14 to control the flow of hot water discharged from the main channel 22 to the dripper 26 or the flow of hot water discharged from the bypass channel 24 to the server 28. It can be said to control power.
  • the temperature control unit 44 controls the heater 18 to control the temperature of the hot water. Specifically, the temperature control unit 44 controls the heater 18 based on the temperature detected by the temperature sensor 36 so that the temperature of the hot water reaches the target temperature set by the coffee beverage production program. In this embodiment, the operation of the temperature control unit 44 will be described assuming that the heater 18 can only be ON (heats water) or OFF (does not heat water). The temperature control unit 44 controls the temperature of the hot water to the target temperature by adjusting the time during which the heater 18 is ON or OFF.
  • control method of the heater 18 of the temperature control unit 44 in the present embodiment is an example, and various temperature control methods can be adopted depending on the type of the heater 18 as long as the temperature of the hot water is controlled so as to reach the target temperature. be able to.
  • the temperature of the hot water flowing through the upstream channel 16 is detected. Strictly speaking, this detected temperature is the temperature of the hot water discharged from the main channel 22 to the dripper 26, or It does not match the temperature of the hot water discharged from the bypass channel 24 to the server 28 .
  • the solenoid valve control unit 46 switches the state of the solenoid valve 20 between the main channel selection state and the bypass channel selection state, thereby selecting the main channel 22 and the bypass as channels through which the hot water from the upstream channel 16 flows. Select one of the channels 24 .
  • the electromagnetic valve control unit 46 selects the main flow path 22 as the hot water flow path. Both of the bypass flow paths 24 are selectable. In this case, it is desirable that the electromagnetic valve control unit 46 can adjust the amount of hot water flowing through the main flow path 22 and the amount of hot water flowing through the bypass flow path 24 . Further, the electromagnetic valve control unit 46 can also select a non-selected state in which neither the main flow path 22 nor the bypass flow path 24 is selected as the hot water flow path.
  • the operation mode selection unit 48 selects the operation mode of the coffee beverage production device 10 from among a plurality of operation modes predetermined by the coffee beverage production program. Depending on the operating mode, the type of coffee beverage to be brewed is changed. In this embodiment, three modes are prepared in advance: a normal mode for extracting a coffee beverage with a normal concentration, an American mode for extracting a coffee beverage that is thinner than the normal mode, and an iced coffee mode for extracting a coffee beverage for iced coffee. , and the operation mode selection unit 48 selects an operation mode from among these in accordance with an instruction from the user prior to the coffee beverage manufacturing process. Of course, the operation mode is not limited to this, and other operation modes may be prepared.
  • the outline of the configuration of the coffee beverage manufacturing apparatus 10 is as described above. Next, the flow of the coffee beverage manufacturing process in the coffee beverage manufacturing apparatus 10 and the details of the processing of each part of the coffee beverage manufacturing apparatus 10 will be described with reference to FIG. 2 .
  • FIG. 2 shows the case of two cups extraction in the normal mode as an example, and in each process included in the coffee beverage production process, the target temperature, the hot water temperature that is the temperature detected by the temperature sensor 36, and the temperature controller 44 sends to the heater 18 4 is a graph showing temporal changes in a heater control signal transmitted from a pump control unit 42, a pump control signal value transmitted from a pump control unit 42 to a pump 14, and a selected flow path selected by an electromagnetic valve control unit 46;
  • the horizontal axis of each graph included in FIG. 2 represents time, and the vertical axis represents each value.
  • the control timing and control amount of each control unit are stored as parameters in the storage unit 32 in advance so that the optimum control can be performed according to the operation mode and the number of cups to be brewed. It is set appropriately according to the number.
  • the target temperatures and selected flow paths at the individual timings of each step shown in FIG. 2 are set in advance in the coffee beverage manufacturing processing program.
  • the heater control signal output by the temperature control unit 44 is determined based on the temperature detected by the temperature sensor 36 (that is, the hot water temperature) and the target temperature. Therefore, even if the target temperature is the same, the graph of the heater control signal may change according to the hot water temperature, which may fluctuate depending on the outside temperature. Also, the pump control signal value in each step is determined according to the detection value of the flow rate sensor 38 as will be described later.
  • the pump control signal value is a control signal transmitted from the pump control unit 42 to the pump 14, and indicates the value of the pumping force of the pump 14 (in this embodiment, the number of revolutions of the motor of the pump 14). It is.
  • the coffee beverage manufacturing process includes a heater preheating process, a main channel preheating process, a steaming process, an extraction process, a bypass channel preheating process, and a hot water heating process.
  • each step is sequentially executed in the above-described order in accordance with the operation of the coffee beverage production processing program.
  • the user fills the water tank 12 with water, sets the filter and coffee ingredients in the dripper 26, places the server 28 on the server table 30, and inputs the extraction conditions such as the operation mode from the input unit 34. , the coffee beverage manufacturing apparatus 10 is instructed to start processing.
  • the instruction to start the process can be said to be an instruction to discharge hot water to the dripper 26 (instruction to extract coffee beverage) and an instruction to discharge hot water to the server 28 (instruction to add hot water, which will be described later).
  • the coffee beverage making apparatus 10 In response to the input of the start instruction from the user, the coffee beverage making apparatus 10 automatically performs a series of steps from the heater preheating step to the hot water heating step (that is, without requiring user's operation in the middle). Execute sequentially.
  • the heater preheating step is a step of preheating the heater 18 .
  • the temperature control unit 44 controls the heater 18 to maintain the "ON" state for a predetermined time. Thereby, the heater 18 is preheated.
  • the pump control unit 42 controls the pumping force (rotational speed) of the pump 14 to "0". Preheating the heater 18 may cause water remaining in the upstream flow path 16 to turn into hot water and move downstream.
  • the electromagnetic valve control unit 46 controls the electromagnetic valve 20 to prevent the hot water from being discharged from the main flow path 22 to the dripper 26 and splashing unnecessary hot water on the coffee raw material set in the dripper 26. Inflow of hot water into the main flow path 22 is prohibited.
  • the electromagnetic valve control unit 46 controls the electromagnetic valve 20 to take the bypass flow path selection state. As a result, water (hot water) remaining in the upstream channel 16 is discharged to the server 28 . If it is desired not to discharge water (hot water) remaining in the upstream channel 16 to the server 28 as well, the solenoid valve control unit 46 controls the solenoid valve 20 to take the channel non-selected state. can be
  • the main channel preheating step is a step of preheating the main channel 22 prior to the subsequent steaming step or extraction step.
  • a very small amount of water pressure-fed by the pump 14 is turned into steam by the heater 18, and the steam is circulated through the main channel 22, thereby preheating the main channel 22.
  • by preheating the main flow path 22 with steam unnecessary hot water is prevented from being discharged to the dripper 26 .
  • the temperature control unit 44 controls the heater 18 so that the water pumped by the pump 14 becomes steam. As shown in the graph of hot water temperature in FIG. 2, in the main flow path preheating step, the hot water temperature exceeds "100° C.”, that is, it is water vapor. In the present embodiment, preheating in the heater preheating process enables the heater 18 to apply enough heat to turn water into steam. is "OFF". If the heating amount of the heater 18 for turning water into steam is insufficient after the heater preheating process, the temperature control unit 44 keeps the heater 18 in the "ON" state even during the main flow path preheating process. be done.
  • the temperature control unit 44 controls the heater 18 so that the temperature of the hot water is suitable for steaming.
  • the target temperature of the temperature control unit 44 in the steaming process is slightly lower than the target temperature (target temperature TTa in FIG. 2) in the initial extraction period, which is the preceding period of the subsequent extraction process.
  • the target temperature in the steaming process is a temperature in the lower half of 90°C.
  • the extraction step in the present embodiment is a step of extracting a coffee beverage by discharging hot water onto the coffee raw material set in the dripper 26 over a predetermined period of time.
  • the extraction process is divided into multiple periods.
  • the extraction process is divided into three periods: an early extraction period, an intermediate extraction period, and a late extraction period.
  • the extraction process may consist of two periods, or may consist of four or more periods.
  • the target temperature of the temperature control unit 44 is lowered during the extraction process. Specifically, in the extraction step, the target temperature of the temperature control unit 44 becomes a lower temperature as time passes from the start of extraction. That is, the temperature control unit 44 controls the heater 18 so that the temperature of the hot water becomes lower as time passes from the start of extraction. Therefore, the ON/OFF control of the heater 18 is performed even in the process of temperature decrease.
  • the target temperature TTb in the middle period of extraction is lower than the target temperature TTa in the first period of extraction.
  • the target temperature TTc in the late extraction period is lower than the target temperature TTb in the middle period of extraction.
  • the target temperature TTa in the early stage of extraction is about 95°C
  • the target temperature TTb in the middle stage of extraction is about 90°C
  • the target temperature TTc in the late stage of extraction is about 80°C. It has become.
  • the target temperature may fluctuate during each period of the extraction process, and the fact that the target temperature in the middle part of the extraction is lower than the target temperature in the first part of the extraction does not necessarily mean that the target temperature at all times in the middle part of the extraction is lower than the target temperature in the first part of the extraction. does not have to be low. That is, the target temperature may be set so that the temperature of hot water in the middle period of extraction is substantially lower than the temperature of hot water in the first period of extraction.
  • the target temperature in the early extraction period is TTa
  • the target temperature is lower than TTa in other periods in the middle period of extraction, and substantially Furthermore, if the hot water temperature in the middle period of extraction is lower than the temperature of hot water in the first period of extraction, it can be said that the target temperature TTb in the middle period of extraction is lower than the target temperature TTa in the first period of extraction. This is the same for the relationship between other periods (or the hot water heating process to be described later).
  • the pump 14 Controls the pump 14; It should be noted that the length of the discharge period and the length of the stop period are set in advance in the coffee beverage production processing program.
  • the pump control signal value within each ejection period is determined according to the detection value of the flow sensor 38 as will be described later.
  • the solenoid valve control unit 46 selects the main flow path 22 during the discharge period (while the pump 14 is driven) in the extraction process, ) selects the bypass flow path 24, but it is also possible to adopt a simple control method in which the solenoid valve control section 46 selects the main flow path 22 throughout the extraction process. is.
  • the bypass channel preheating step is a step of preheating the bypass channel 24 prior to the subsequent hot water heating step.
  • the target temperature that has been lowered for extraction is raised to a temperature suitable for preheating, and the flow path is switched from the main flow path 22 to the bypass flow path 24. Control is performed by the electromagnetic valve control section 46 .
  • the electromagnetic valve control unit 46 selects the bypass flow path 24 in order to allow steam to flow into the bypass flow path 24 .
  • the electromagnetic valve control unit 46 controls the electromagnetic valve 20 to take the bypass flow path selection state.
  • water vapor from the upstream channel 16 flows into the bypass channel 24 and does not flow into the main channel 22 .
  • the bypass flow path 24 is preheated.
  • the electromagnetic valve control section 46 may select both the main flow path 22 and the bypass flow path 24 at this time. Further, in the present embodiment, in the bypass flow path preheating process, water remaining in the upstream flow path 16 in the extraction process is turned into steam and flowed into the bypass flow path 24.
  • pump control is performed.
  • Unit 42 is not driving pump 14 .
  • the pump 14 is controlled to rotate slightly, and water is supplied to the upstream flow path to obtain a sufficient amount of steam to preheat the bypass flow path 24. 16 may be pumped.
  • the target temperature TTd of the temperature control unit 44 in the heating process is higher than the target temperature in the extraction process.
  • the target temperature TTd in the hot water heating process is at least higher than the target temperature TTc in the late extraction period, which is the last period of the extraction process.
  • the target temperature TTd in the heating process is higher than the target temperature TTb in the middle stage of extraction in the extraction process.
  • the target temperature TTd in the hot water heating process is higher than the target temperature TTa in the first half of the extraction process, which is the beginning period of the extraction process, and this is the case in this embodiment.
  • the target temperature TTd in the heating process is 100°C.
  • the electromagnetic valve control section 46 selects the bypass flow path 24 and then the pump control section 42 controls the pump 14 so that hot water is discharged from the bypass flow path 24 to the server 28 . If a large amount of hot water is discharged to the server 28 at one time in the hot water heating process, the temperature of the discharged hot water drops. is desirable.
  • the temperature control unit 44 lowers the temperature of the hot water discharged to the dripper 26 during the middle and final stages of extraction in order to extract a clearer coffee beverage with less astringency and harshness. ing.
  • such control may cause the temperature of the coffee beverage stored in the server 28 to become lower than the appropriate temperature.
  • the target temperature in the hot water heating process is set higher than at least the late extraction period, that is, at least compared to the late extraction period. By increasing the temperature of the hot water in the hot water heating process, the temperature of the coffee beverage stored in the server 28 is raised to approach the proper temperature. As a result, the user can enjoy the coffee beverage at a suitable temperature.
  • the coffee beverage manufacturing process in the coffee beverage manufacturing apparatus 10 is completed by a series of steps from the heater preheating process to the hot water heating process described above.
  • the hot water heating process is performed after the extraction process, but the hot water heating process may be performed before the extraction process.
  • the bypass flow path preheating process is performed before the hot water heating process, so the bypass flow path preheating process is performed before the extraction process.
  • the boiling process may be performed before and after the extraction process.
  • the hot water heating process may be omitted.
  • the coffee beverage making apparatus 10 has the normal mode, the American mode, and the iced coffee mode. It has become so. Specifically, when the operation mode selection unit 48 selects the normal mode or the American mode as the first operation mode, the hot water heating process is executed, and the operation mode selection unit 48 selects the iced coffee as the second operation mode. When the mode is selected, the heating process is not executed. When the hot water heating process is not executed, at least the control for switching the flow path from the main flow path 22 to the bypass flow path 24 need not be performed by the electromagnetic valve control section 46 . Also, the concentration may be adjusted by increasing the amount of hot water discharged in the hot water heating process in the American mode as compared to the normal mode.
  • FIG. 3 shows the hot water temperature, which is the temperature detected by the temperature sensor 36, the flow path resistance of the flow path, the pump control signal value, and the flow sensor value (flow sensor 38), and
  • FIG. 4 is a graph showing hot water temperature, flow path resistance, pump control signal value, and flow rate sensor value when the flow control according to the present embodiment is performed. be.
  • FIGS. 3 and 4 show enlarged flow path resistances, pump control signal values, and flow sensor values during a plurality of discharge periods in the extraction process.
  • the first ejection period of the extraction period is called an ejection period Pf
  • the last ejection period of the extraction period is called an ejection period Pl.
  • the horizontal axis of each graph included in FIGS. 3 and 4 represents time, and the vertical axis represents each value.
  • FIGS. 3 and 4 show temporal fluctuations in flow path resistance during each ejection period. 3 and 4 are for reference only, and are not directly measured by the coffee beverage making apparatus 10.
  • the target temperature of the temperature control unit 44 is lowered with the passage of time, and the temperature of hot water is lowered with the passage of time. Due to the temperature change of the hot water, the flow path resistance in the flow path changes. Specifically, during the first ejection period Pf in the extraction period, the temperature of the hot water is the highest in the extraction period, and the flow path resistance is the highest due to the influence of water vapor generated in the flow path. As the hot water temperature decreases, the flow path resistance decreases, and in the last discharge period Pl in the extraction period, the hot water temperature is the lowest in the extraction period, and the flow path resistance is the lowest. . In addition, in this description, in order to facilitate understanding, it is assumed that water vapor flows back through the flow path (increases the flow path resistance).
  • the pump 14 is controlled so as to generate a constant pumping force (the pump control signal value is kept constant) in each ejection period of the extraction period, the flow path resistance will change.
  • the flow of water fluctuates. Specifically, in the ejection period Pf, the flow resistance indicated by the flow rate sensor value is the lowest during the extraction period because the flow path resistance is the highest. In the ejection period Pl, since the flow path resistance is the smallest in the extraction period, the flow rate is the largest. That is, the flow of hot water output from the main flow path 22 to the dripper 26 fluctuates during the extraction period. In other words, the flow is not constant, and there is a portion that deviates from the target flow, which is an appropriate flow. This creates a problem that it becomes difficult to extract a coffee beverage with a moderate concentration.
  • the pump control unit 42 adjusts the flow to the target flow based on the change in the flow of hot water in the flow path detected by the flow sensor 38. to control the pump 14.
  • the change in hot water flow here is caused by a change in the flow path resistance in the flow path caused by a change in the temperature of the hot water.
  • FIG. 5 is an enlarged graph showing temporal changes in the pump control signal value and the flow rate sensor value during the discharge period Pf.
  • one ejection period is conceptually divided into N minute periods.
  • the length of one minute period is about several hundred milliseconds (eg, 300 milliseconds).
  • one ejection period Pf is divided into 10 minute periods indicated by (1) to (10).
  • the number of minute periods included in one ejection period is not limited to this.
  • the difference between the detection value of the flow rate sensor 38 and the target flow force in the nth minute period is the detection value of the flow rate sensor 38 at the transition timing from the nth minute period to the (n+1)th minute period. It may be the difference from the target flow force, or the integrated value of the difference between the detection value of the flow sensor 38 and the target flow force in the n-th minute period.
  • the flow rate sensor value detects a flow rate lower than the target flow rate.
  • the difference between the actual flow force and the target flow force is greater than that in the micro-period (1). Therefore, the pump control unit 42 makes the pump control signal value of the minute period (3) larger than that of the minute period (2). , greater than the difference between the pump control signal values of the minute period (2) and the minute period (1). In this manner, the pump control unit 42 may determine the pump control signal value for the (n+1)th minute period according to the magnitude of the difference between the flow force and the target flow force in the nth minute period.
  • the pump control signal value for the next minute period is determined based on the detection value of the flow sensor 38 in one minute period. may be used to determine the pump control signal value in the micro-periods following the plurality of micro-periods. For example, based on the integrated value of the difference between the detected value of the flow rate sensor 38 and the target flow force in a plurality of minute periods, the pump control signal value in the minute period following the plurality of minute periods may be determined.
  • the ejection period and the stop period are alternately repeated in the extraction period.
  • the pump control unit 42 controls the pump 14 based on the change in the flow detected by the flow rate sensor 38 so that the flow reaches the target flow in each of the plurality of discharge periods, as described above. As a result, fluctuations in the flow of hot water are suppressed in each discharge period, and fluctuations in the flow of hot water discharged to the dripper 26 are suppressed throughout the extraction period.
  • the pump control unit 42 By performing the above-described control by the pump control unit 42, even if the channel resistance of the channel changes due to the temperature change of the hot water flowing through the channel, the flow force of the hot water flowing through the channel, that is, Fluctuations in the flow of hot water discharged to the dripper 26 can be suppressed. This makes it possible to extract a coffee beverage with an appropriate concentration. Further, in the coffee beverage production program, when the length of each discharge period in the extraction period is determined, the flow of hot water discharged to the dripper 26 is set to the target flow by the above-described control by the pump control unit 42. , the amount of hot water discharged to the dripper 26 (flow force x time) can be brought close to the target amount (fluctuations in the amount of hot water discharged to the dripper 26 can be suppressed). also demonstrate.
  • the pump control unit 42 may acquire the detection value of the flow sensor 38 even during the stop period.
  • the pump control unit 42 controls the pump 14 so that the pumping force (rotation amount of the motor) of the pump 14 becomes "0". Therefore, the detected value of the flow rate sensor 38 during the stop period should also be approximately "0". Therefore, if the detected value of the flow rate sensor 38 during the stop period is not substantially "0" (specifically, the flow is equal to or greater than a predetermined threshold near 0), the failure of the pump 14 or the flow rate sensor 38 will occur. Suspected. Therefore, the failure of at least one of the pump 14 and the flow sensor 38 can be detected by the pump control unit 42 acquiring the detection value of the flow sensor 38 during the stop period.
  • the pump control unit 42 controls the pump 14 so that the flow of hot water in the flow path becomes the target flow during the extraction period.
  • the pump 14 may be controlled based on changes in the hot water flow detected by the flow rate sensor 38 so that the flow reaches the target flow.
  • the pump control unit 42 performs the flow control described above also in the hot water heating process.
  • the amount of hot water to be discharged can be brought close to the target amount (fluctuations in the amount of hot water to be discharged to the server 28 can be suppressed).
  • the outlet of the bypass channel 24 and the upper portion of the server 28 may be located at positions visible to the user.
  • the pump control unit 42 also performs the above-described flow control in the hot water heating process, thereby suppressing fluctuations in the flow of hot water discharged to the server 28 and supplying hot water to the server 28 so as to make the server 28 look beautiful. can be discharged.
  • the pump control unit 42 may control the pump 14 so that the flow becomes the target flow based on the change in the hot water flow detected by the flow sensor 38 also in the steaming process.
  • the pump control unit 42 performs the flow control described above also in the steaming process, thereby controlling the dripper for steaming.
  • the amount of hot water discharged to 26 can be brought close to the target amount (variation in the amount of hot water discharged to dripper 26 for steaming can be suppressed).
  • the pump 14 may have individual differences in the pumping force with respect to the pump control signal value. Due to the individual difference, even if a constant pump control signal value is input from the pump control unit 42 , the pumping force differs depending on the pump 14 , and the flow of hot water may vary depending on the pump 14 . However, in this embodiment, the pump control unit 42 controls the pump 14 based on the detected value of the flow rate sensor 38 so that the flow of hot water becomes the target flow. Ability to absorb fluctuations in currents.

Abstract

水タンク(12)からの水は、ポンプ(14)により上流側流路(16)に圧送され、ヒータ(18)にて加熱されて湯となり、主流路(22)を通ってドリッパ(26)に吐出される。ドリッパ(26)にセットされたコーヒー原料に湯を吐出してコーヒー飲料を抽出する抽出工程の途中において、温度制御部(44)の目標温度が下げられ、これにより流路を流れる湯の温度が変化する。ポンプ制御部(42)は、上流側流路(16)に設けられた流量センサ(38)が検出した、湯の温度変化に起因する流路における流路抵抗の変化により生じる湯の流勢の変化に基づいて、流勢が目標流勢となるようにポンプ(14)を制御する。

Description

コーヒー飲料製造装置
 本発明は、コーヒー飲料製造装置に関し、特に、ドリップ式のコーヒー飲料製造装置に関する。
 従来、ドリップ式のコーヒー飲料製造装置が知られている。ドリップ式とは、コーヒー粉末などのコーヒー原料が入ったフィルタ(ペーパーフィルタやネルフィルタ)がセットされた抽出部(ドリッパ)に対して湯を吐出することで、当該コーヒー原料からコーヒー飲料を抽出する方式である。このようなコーヒー飲料製造装置によれば、ユーザは、コーヒー飲料製造装置の水タンクに水を入れ、コーヒー原料が入ったフィルタをドリッパにセットし、処理開始のためのスタートスイッチを押すだけで、コーヒー飲料を抽出することができる。
 特に、従来、抽出するコーヒー飲料の量(杯数)に応じた適量の湯を抽出部に吐出すべく、抽出部に吐出される湯の流量を検出する流量センサを備えるコーヒー飲料製造装置が知られている。
 例えば、特許文献1には、コーヒー粉がセットされた抽出器に対して湯を吐出することでコーヒー飲料を抽出するコーヒー飲料製造装置であって、流量検出器によって抽出器に吐出される湯量を検出し、所定量の湯を抽出器に吐出させるコーヒー飲料製造装置が開示されている。また、特許文献2にも同様に、コーヒー粉末がセットされた抽出部に対して湯を吐出することでコーヒー飲料を抽出するコーヒー飲料製造装置であって、流量センサによって抽出部に吐出される湯量を検出し、所定量の湯を抽出部に吐出させるコーヒー飲料製造装置が開示されている。
特開平7-289438号公報 特開2014-212987号公報
 ドリップ式(特に透過式と呼ばれるもの)におけるコーヒー飲料の抽出においては、最適な湯の流勢がある。ここで、本明細書おいて流勢とは、単位時間(特に単位微小時間(ミリ秒オーダー~数秒位))当たりの湯の流量を意味する。例えば、コーヒー原料がセットされた抽出部へ吐出される湯の流勢が強すぎると抽出されるコーヒー飲料が薄味になり、湯の流勢が弱すぎると抽出されるコーヒー飲料が濃味になってしまう。すなわち、薄すぎず、濃すぎず、適度な濃度のコーヒー飲料を抽出するには、抽出部へ吐出される湯の流勢をコーヒー飲料抽出に適した所定流勢に維持するのが望ましい。
 一方、ドリップ式においては、一般に、コーヒー飲料の抽出を開始した直後である抽出初期において、甘みや酸味を含む成分がより多く抽出され、抽出開始から時間が経つ程、抽出初期に比べ渋みやえぐみを含む成分がより多く抽出されるようになる。このことを鑑み、ドリップ式のコーヒー飲料製造装置において、抽出部に対して湯が吐出されてコーヒー飲料が抽出される抽出工程の途中で、当該湯の温度を下げる制御を行うことが考えられる。
 また、コーヒー飲料製造装置において、ポンプによって水を流路に圧送し、当該流路の途中に設けられた加熱部によって水を湯にした上で、当該流路の出口から抽出部へ湯を吐出する構造を採用する場合がある。
 上記したように、抽出工程の途中で湯の温度を変化させる制御を行い、且つ、ポンプによって圧送された水を流路の途中に設けられた加熱部で加熱して湯にするという構造を採用したドリップ式のコーヒー飲料製造装置において、抽出工程の途中で湯の温度を変化させる制御を行い、流路を流れる湯の温度が変化すると、それに起因して当該流路における流路抵抗が変化する場合がある。例えば、加熱部内において湯の温度を100°近くまで高くすると水蒸気が発生し、当該水蒸気が流路を逆流する方向に進む場合があり、これが流路抵抗を増大させる。また、当該水蒸気が流路を前進する方向へ進む場合もあり、この場合は流路抵抗を減少させる。
 このように、流路を流れる湯の温度変化に起因して流路における流路抵抗が変化すると、単にポンプを一定の圧送力(本明細書では、ポンプが生じる、水又は湯を圧送する力を「圧送力」と記載する)で水又は湯を圧送するように動作させただけでは、流路を流れる湯、すなわち、抽出部に吐出される湯の流勢を一定に保つことができなくなる。これにより、適度な濃度のコーヒー飲料を抽出することが困難になるという問題が生じる。
 本発明の目的は、コーヒー原料がセットされた抽出部に湯を吐出させることでコーヒー飲料を抽出するコーヒー飲料製造装置において、流路を流れる湯の温度変化に起因する当該流路における流路抵抗の変化により生じる、抽出部へ吐出される湯の流勢の変化を抑制することにある。
 本発明は、水を流路に圧送するポンプと、前記流路の途中に設けられ、前記ポンプにより圧送された水を加熱して湯にする加熱部と、前記湯が目標温度となるように前記加熱部を制御する温度制御部と、前記ポンプを制御して、コーヒー原料がセットされた抽出部に対して前記流路の出口から湯を吐出させる吐出制御部と、前記流路の途中に設けられ、前記流路を流れる水又は湯の流勢を検出する流量センサと、を備え、前記抽出部に対して前記湯が吐出されてコーヒー飲料が抽出される抽出工程の途中において、前記目標温度が下げられ、前記吐出制御部は、前記流量センサが検出した、前記湯の温度変化に起因する前記流路における流路抵抗の変化により生じる前記流勢の変化に基づいて、前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御する、ことを特徴とするコーヒー飲料製造装置である。
 前記吐出制御部は、前記抽出工程において、前記抽出部に対して前記湯が吐出される吐出期間と、前記抽出部に対する前記湯の吐出を停止する停止期間とが繰り返されるように前記ポンプを制御し、複数の前記吐出期間それぞれにおいて、前記流量センサが検出した前記流勢の変化に基づいて前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御するとよい。
 前記吐出制御部は、前記停止期間においても、前記流量センサが検出した前記流勢を取得することで、前記ポンプ又は前記流量センサの少なくとも一方の故障を検出するとよい。
 前記吐出制御部は、前記流量センサの検出値に基づいて前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御することで、ポンプ制御信号値に対する前記ポンプの圧送力の個体差により生じる前記流勢のばらつきを吸収することができる。
 前記流路は、前記抽出部まで延びる第1流路、及び、前記コーヒー飲料を貯留するコーヒー貯留部まで延びる第2流路を含み、前記コーヒー飲料製造装置は、前記第1流路及び前記第2流路の内、前記湯が流通する流路を選択する電磁弁と、をさらに含み、前記吐出制御部は、前記流量センサの検出値に基づいて前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御することで、前記電磁弁内の流路径の個体差により生じる前記流勢のばらつきを吸収することができる。
 前記電磁弁が前記第1流路を選択したときに実行される前記抽出工程の前又は後において、前記電磁弁が前記第2流路を選択することで、前記湯が前記コーヒー貯留部に吐出される加湯工程を実行し、前記吐出制御部は、前記加湯工程においても、前記流量センサが検出した前記流勢の変化に基づいて、前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御するとよい。
 前記抽出工程に先立って、前記抽出部にセットされた前記コーヒー原料を蒸らす蒸らし工程を実行し、前記吐出制御部は、前記蒸らし工程においても、前記流量センサが検出した前記流勢の変化に基づいて、前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御するとよい。
 本発明によれば、コーヒー原料がセットされた抽出部に湯を吐出させることでコーヒー飲料を抽出するコーヒー飲料製造装置において、流路を流れる湯の温度変化に起因する当該流路における流路抵抗の変化により生じる、抽出部へ吐出される湯の流勢の変化を抑制することができる。
本実施形態に係るコーヒー飲料製造装置の機能ブロック図である。 コーヒー飲料製造処理に含まれる各工程における、目標温度、湯温、ヒータ制御信号、ポンプ制御信号、及び、選択流路の時間変化を示すグラフである。 本実施形態に係る流勢制御を行わなかった場合おける、湯温、ポンプ制御信号値、流路抵抗、及び、流量センサ値の時間変化を示すグラフである。 本実施形態に係る流勢制御を行った場合おける、湯温、ポンプ制御信号値、流路抵抗、及び、流量センサ値の時間変化を示すグラフである。 吐出期間Pfにおけるポンプ制御信号値及び流量センサ値の時間変化を示す拡大グラフである。
<コーヒー飲料製造装置の構成>
 図1は、本実施形態に係るコーヒー飲料製造装置10の機能ブロック図である。コーヒー飲料製造装置10は、ドリップ式(特に透過式)でコーヒー飲料を抽出する装置である。本実施形態の装置においては、使用者は、動作モード、抽出するコーヒー飲料の量(例えば杯数)の指定操作などの最小限の操作のみを行うことでコーヒー飲料製造装置10を動かすことができるように、実際の抽出動作はコーヒー飲料製造装置10内に記憶されたコーヒー飲料製造プログラムに従って自動で行われる。また、コーヒー飲料製造装置10は、家庭や職場などに設置される比較的小型のものであってもよいし、喫茶店などに設置される比較的大型のものであってもよい。
 水タンク12は、例えば樹脂などで形成された、水を貯留するタンクである。水タンク12は装置本体に対して脱着可能とすることもできる。水タンク12には、ユーザによって供給された水が貯留される。
 ポンプ14は、例えばモータの回転により水を圧送するロータリーポンプ、あるいは、電磁力により駆動するバイブレーションポンプなどの電動ポンプである。本実施形態では、ポンプ14としてロータリーポンプを使用している。ポンプ14は、後述するポンプ制御部42により制御され、水タンク12に貯留された水を流路に圧送する。本実施形態では、ポンプ14は、水タンク12から上流側流路16に水を圧送する。
 上流側流路16は、水又は湯が流れる流路の一部を構成するものである。上流側流路16は、水タンク12からポンプ14を介して後述の電磁弁20まで延びている。
 加熱部としてのヒータ18は、上流側流路16の途中であってポンプ14の下流側に設けられ、ポンプ14により圧送された水を加熱して湯又は水蒸気にするものである。本明細書においては、その温度に関わらず、ヒータ18による加熱前のものを水と記載し、ヒータ18によって加熱された水を湯と記載する。ヒータ18は、後述する温度制御部44の制御により動作する。
 電磁弁20は、電磁弁内流路と、コイルを有するソレノイド部と、電磁弁内流路の途中に設けられた弁部とを含んで構成される。電磁弁内流路は、上流側流路16と、後述の主流路22と、後述のバイパス流路24とに連通する丁字路又は三叉路となっている。コイルに電流が流れることで弁部が駆動することにより、上流側流路16を流れてきた湯の電磁弁20以降の流路が切り替えられる。電磁弁20は、後述の電磁弁制御部46の制御により動作する。
 本実施形態においては、電磁弁20は、上流側流路16から主流路22への湯の流入を許容し、且つ、上流側流路16からバイパス流路24への湯の流入を禁止した主流路選択状態と、上流側流路16から主流路22への湯の流入を禁止し、且つ、上流側流路16からバイパス流路24への湯の流入を許容したバイパス流路選択状態と、のいずれかの状態を取ることができる。言うまでもないが、電磁弁20が主流路選択状態である場合、上流側流路16からの湯は主流路22に流入しバイパス流路24には流入しない。電磁弁20がバイパス流路選択状態である場合、上流側流路16からの湯は主流路22には流入せずにバイパス流路24に流入する。
 なお、電磁弁20は、上記の状態をとることに加え、上流側流路16から主流路22及びバイパス流路24の両方への湯の流入を許容可能な両流路選択状態を取ることが可能となっていてもよい。このような両流路選択状態においては、主流路22へ流れる湯の量とバイパス流路24を流れる湯の量とが調節できるようにすることが望ましい。さらに、電磁弁20は、上流側流路16から主流路22及びバイパス流路24の両方への湯の流入を禁止する流路非選択状態を取ることが可能となっていてもよい。
 流路の一部を構成する第1流路としての主流路22は、電磁弁20から抽出部としてのドリッパ26まで延びる、湯が流通する流路である。主流路22のドリッパ26側の出口である開口部は、ドリッパ26の上側に位置している。これにより、上流側流路16及び主流路22を流通してきた湯が、当該開口部からドリッパ26に吐出される。
 流路の一部を構成する第2流路としてのバイパス流路24は、電磁弁20からコーヒー貯留部としてのサーバ28まで延びる、湯が流通する流路である。後述するように、バイパス流路24のサーバ28側の出口である開口部は、サーバ台30に載置されたサーバ28の上側に位置している。これにより、上流側流路16及びバイパス流路24を流通してきた湯が当該開口部からサーバ28に吐出される。すなわち、バイパス流路24からの湯は、ドリッパ26を通らずにサーバ28に吐出される。
 ドリッパ26は、上部が大きく開口し下部が小さく開口した漏斗状の形状を有している。特に、本実施形態においては、ドリッパ26は、「ハリオ式」とも呼ばれる円錐型となっている。なお、円錐型のドリッパは、「メリタ式」あるいは「カリタ式」とも呼ばれる台形型のドリッパと対比されるものである。台形型のドリッパは、コーヒー飲料の抽出速度を一定にし易く、ドリッパに吐出する湯の流勢を厳格に制御しなくても、ある程度の味のコーヒー飲料を安定的に抽出することができるという特徴がある。一方、円錐型のドリッパは、コーヒー飲料の抽出速度がドリッパへ吐出する湯の流勢の影響を受けやすいが、湯の流勢を適切に保てるならば、台形型のドリッパに比して、よりよい風味のコーヒー飲料を抽出することができるという特徴がある。本実施形態では、後述するように、ドリッパ26へ吐出する湯の流勢の変動を抑制することができることに鑑み、よりよい風味のコーヒー飲料を抽出する観点から、円錐型のドリッパ26を採用している。逆に言えば、本実施形態では、ドリッパ26へ吐出する湯の流勢の変動を抑制可能であるから、円錐形のドリッパ26の使用が可能となっている。
 ドリッパ26には、ペーパーフィルタやネルフィルタのようなフィルタがユーザによりセットされる。当該フィルタは、ドリッパ26の形状に即して上部が開口している。さらに、当該フィルタの上部の開口よりコーヒー粉末などのコーヒー原料がユーザによりセットされる。ドリッパ26にフィルタ及びコーヒー原料がセットされた状態で主流路22から湯が吐出されると、湯がコーヒー原料に注がれてコーヒー飲料が抽出される。抽出されたコーヒー飲料は、図示しないドリッパ26の下部開口から滴下する。
 サーバ28は、ドリッパ26により抽出されたコーヒー飲料を貯留する。サーバ28はサーバ台30に脱着可能に載置される。サーバ台30はドリッパ26の下側に位置している。したがって、サーバ台30にサーバ28が載置されることで、ドリッパ26にて抽出されドリッパ26から滴下されるコーヒー飲料がサーバ28の上側に設けられた導入口よりサーバ28の内部に貯留される。また、サーバ台30は、バイパス流路24のサーバ28側の開口部の下側にも位置している。すなわち、サーバ台30にサーバ28が載置されることで、バイパス流路24のサーバ28側の開口部から吐出された湯もサーバ28の内部に貯留される。
 記憶部32は、例えばROMやRAMを含んで構成される。記憶部32には、後述のコントローラ40を動作させるためのコーヒー飲料製造プログラムが記憶される。なお、コーヒー飲料製造プログラムは、通信媒体又は記憶媒体を介して更新可能であってもよい。
 入力部34は、例えばボタンやタッチパネルなどを含んで構成される。入力部34は、ユーザの指示をコーヒー飲料製造装置10に入力するために用いられる。入力部34はコーヒー飲料製造装置10表面に操作可能に設けてもよいし、リモコンなどによる遠隔操作によるものであってもよい。特に、ユーザは、入力部34を用いて、コーヒー飲料製造装置10の動作モード、コーヒー飲料の抽出量(例えば杯数)、及び、コーヒー飲料製造処理の開始を指示する。
 温度センサ36は、例えばサーミスタなどを含んで構成される。温度センサ36は、直接的に又は間接的に、流路を流れる湯の温度を検出するために設けられている。本実施形態では、温度センサ36は、上流側流路16を流れる湯の温度を検出する。具体的には、温度センサ36は、ヒータ18により加熱された直後の湯の温度を検出する。
 流量センサ38は、流路の途中に設けられ、流路を流れる水又は湯の流勢を検出するセンサである。本実施形態では、上述のように電磁弁20が主流路選択状態又はバイパス流路選択状態とのいずれかの状態を取ることから、水又は湯は、水タンク12から上流側流路16を介して主流路22の出口までの流路、あるいは、水タンク12から上流側流路16を介してバイパス流路24の出口までの流路に沿って、一方向に流れることになる。したがって、流路を流れる水又は湯の流勢は、主流路22からドリッパ26に吐出される湯の流勢、又は、バイパス流路24からサーバ28に吐出される湯の流勢と同等となる。つまり、流量センサ38は、主流路22からドリッパ26に吐出される湯の流勢、又は、バイパス流路24からサーバ28に吐出される湯の流勢を検出するものであると言える。流量センサ38は流路のどこに設けられてもよい。1つの流量センサ38で主流路22からドリッパ26に吐出される湯の流勢、及び、バイパス流路24からサーバ28に吐出される湯の流勢を検出できるように、電磁弁20の上流側、すなわち上流側流路16に流量センサ38が設けられるとよい。本実施形態では、流量センサ38は、上流側流路16、特に、水タンク12とポンプ14との間に設けられている。
 流量センサ38としては、流路の流勢を検出可能な限りにおいてどのようなタイプのセンサを用いてもよい。例えば、所定の水量(例えば1~数ミリリットル)が流量センサ38を通過する度にパルスを出力するタイプの流量センサ38を用いることができる。流量センサ38が検出した流勢を示す信号は後述のコントローラ40(特にポンプ制御部42)に送られる。例えば、ポンプ制御部42は、流量センサ38から出力される単位時間当たりのパルス数をカウントする、又は、パルスとパルスの間の経過時間をカウントすることで、流路の流勢を検出することができる。
 コントローラ40は、例えばマイクロコンピュータなどを含んで構成される。コントローラ40は、記憶部32に記憶されたコーヒー飲料製造プログラムによって、図1に示すように、ポンプ制御部42、温度制御部44、電磁弁制御部46、及び動作モード選択部48として機能する。
 吐出制御部としてのポンプ制御部42は、ポンプ14の圧送力を制御して、流路における水又は湯の圧送を制御する。詳しくは、ポンプ制御部42は、ポンプ14を制御することで、流路における水又は湯の流勢を制御する。本実施形態では、ポンプ制御部42は、ポンプ14のモータの回転数を制御することで、ポンプ14の圧送力を制御する。ちなみに、モータの回転数が大きい程、ポンプ14の圧送力が大きくなる。上述のように、流路を流れる水又は湯の流勢は、主流路22からドリッパ26に吐出される湯の流勢、又は、バイパス流路24からサーバ28に吐出される湯の流勢と同等であるから、ポンプ制御部42は、ポンプ14を制御することで、主流路22からドリッパ26に吐出される湯の流勢、又は、バイパス流路24からサーバ28に吐出される湯の流勢を制御すると言える。
 特に、ポンプ制御部42は、流量センサ38が検出した流路を流れる水又は湯の流勢に基づいて、流路における流勢(つまり主流路22からドリッパ26に吐出される湯の流勢、又は、バイパス流路24からサーバ28に吐出される湯の流勢)が、予めコーヒー飲料製造プログラムにて定められた所定の目標流勢となるようにポンプ14を制御する。流量センサ38の検出値に基づくポンプ制御部42による流勢の制御については後述する。
 温度制御部44は、ヒータ18を制御して湯の温度を制御する。具体的には、温度制御部44は、温度センサ36の検出温度に基づいて、湯の温度が、コーヒー飲料製造プログラムによって設定される目標温度となるようにヒータ18を制御する。本実施形態では、ヒータ18はON(水を加熱)又はOFF(水を加熱しない)のいずれかの状態のみを取ることができるものとして温度制御部44の動作を説明する。温度制御部44は、ヒータ18がONである時間又はOFFである時間を調整することで、湯の温度が目標温度となるように制御する。もちろん、本実施形態における温度制御部44のヒータ18の制御方法は一例であり、湯の温度が目標温度となるように制御する限りにおいて、ヒータ18の種類などによって種々の温度制御方法を採用することができる。なお、本実施形態では、上流側流路16を流れる湯の温度を検出するようにしているところ、厳密には、この検出温度は主流路22からドリッパ26へ吐出される湯の温度、又は、バイパス流路24からサーバ28へ吐出される湯の温度とは一致しない。よって、主流路22からドリッパ26へ吐出される湯の温度、又は、バイパス流路24からサーバ28へ吐出される湯の温度が目標温度となるように、所定の外部環境(温度、気圧など)を考慮して目標温度が設定されるとよい。
 電磁弁制御部46は、電磁弁20の状態を主流路選択状態とバイパス流路選択状態との間で切り替えることで、上流側流路16からの湯が流通する流路として主流路22とバイパス流路24のいずれかを選択する。なお、前述の2つの選択状態に加え、電磁弁20が両流路選択状態を取ることが可能となっている場合においては、電磁弁制御部46は、湯が流れる流路として主流路22とバイパス流路24の両方が選択可能となる。この場合、電磁弁制御部46は、主流路22へ流れる湯の量とバイパス流路24を流れる湯の量とが調節可能であることが望ましい。さらに、電磁弁制御部46は、湯が流れる流路として主流路22とバイパス流路24のいずれも選択しない両流路非選択状態を選択可能とすることもできる。
 動作モード選択部48は、コーヒー飲料製造プログラムにより予め定められている複数の動作モードの中から、コーヒー飲料製造装置10の動作モードを選択する。動作モードに応じて、抽出されるコーヒー飲料の種類が変更される。本実施形態では、通常濃度のコーヒー飲料を抽出する通常モード、通常モードよりも薄いコーヒー飲料を抽出するアメリカンモード、及び、アイスコーヒー用のコーヒー飲料を抽出するアイスコーヒーモードの3モードが予め用意されており、動作モード選択部48は、コーヒー飲料製造処理に先立って、ユーザからの指示に従ってこれらの中から動作モードを選択する。もちろん、動作モードはこれに限られるものではなく、その他の動作モードが用意されていてもよい。
 コーヒー飲料製造装置10の構成概要は以上の通りである。続いて、図2を参照しながら、コーヒー飲料製造装置10におけるコーヒー飲料製造処理の流れと共に、コーヒー飲料製造装置10の各部の処理の詳細について説明する。
<コーヒー飲料製造処理の流れ>
 図2は、通常モードの2杯抽出の場合を例にとり、コーヒー飲料製造処理に含まれる各工程における、目標温度、温度センサ36の検出温度である湯温、温度制御部44からヒータ18に送信されるヒータ制御信号、ポンプ制御部42からポンプ14に送信されるポンプ制御信号値、及び、電磁弁制御部46により選択された選択流路の時間変化を示すグラフである。図2に含まれる各グラフの横軸は時間を表しており、縦軸はそれぞれの値を示している。なお、動作モード、抽出杯数に応じて最適な制御となるように、各制御部の制御タイミング、制御量は、予めパラメータとして記憶部32に記憶され、コーヒー飲料製造プログラムにより、動作モード、杯数に応じて、適宜設定されるようになっている。
 図2に示す各工程の個々のタイミングにおける目標温度及び選択流路は、コーヒー飲料製造処理プログラムにおいて予め設定されている。温度制御部44により出力されるヒータ制御信号は、温度センサ36の検出温度(すなわち湯温)と目標温度に基づいて決定される。したがって、目標温度が同じであっても、外気温などによって変動し得る湯温に応じて、ヒータ制御信号のグラフは変化し得る。また、各工程におけるポンプ制御信号値は、後述するように流量センサ38の検出値に応じて決定される。
 ここで、ポンプ制御信号値とは、ポンプ制御部42からポンプ14に送信される制御信号であって、ポンプ14の圧送力(本実施形態ではポンプ14のモータの回転数)の値を指示するものである。
 図2に示されるように、コーヒー飲料製造処理は、ヒータ予熱工程、主流路予熱工程、蒸らし工程、抽出工程、バイパス流路予熱工程、及び、加湯工程を含んでいる。本実施形態では、各工程はコーヒー飲料製造処理プログラムの動作に伴い、上記の順番で順次実行される。実行にあたって、ユーザは、水タンク12に水を入れ、ドリッパ26にフィルタ及びコーヒー原料をセットし、サーバ台30にサーバ28を載置し、入力部34から動作モード等の抽出条件を入力した上で、コーヒー飲料製造装置10に対して処理の開始を指示する。当該処理の開始指示は、換言すれば、ドリッパ26への湯の吐出指示(コーヒー飲料の抽出指示)、及び、サーバ28への湯の吐出指示(後述する加湯処理の指示)であると言える。ユーザからの開始指示の入力に応じて、コーヒー飲料製造装置10は、ヒータ予熱工程から加湯工程までの一連の工程を、自動的に(すなわち途中でユーザの操作を必要とすることなく)、順次、連続して実行する。
 ヒータ予熱工程は、ヒータ18の予熱を行う工程である。ヒータ予熱工程においては、温度制御部44は、ヒータ18が所定時間「ON」状態を維持するように制御する。これにより、ヒータ18が予熱される。ヒータ予熱工程においては、水を圧送する必要はないため、ポンプ制御部42は、ポンプ14の圧送力(回転数)を「0」に制御する。ヒータ18が予熱されることで、上流側流路16に残留した水が湯となって下流側に移動する場合が考えられる。当該湯が主流路22からドリッパ26に吐出されて、ドリッパ26にセットされたコーヒー原料に不要な湯が掛かってしまうことを防止するため、電磁弁制御部46は、電磁弁20を制御して主流路22への湯の流入を禁止する。本実施形態では、電磁弁制御部46は、電磁弁20がバイパス流路選択状態を取るように制御する。これにより、上流側流路16に残留した水(湯)は、サーバ28に吐出される。なお、上流側流路16に残留した水(湯)をサーバ28にも吐出させたくない場合には、電磁弁制御部46は、電磁弁20を流路非選択状態を取るように制御するようにしてもよい。
 主流路予熱工程は、後続の蒸らし工程又は抽出工程に先立って、主流路22の予熱を行う工程である。本実施形態では、主流路予熱工程においては、ポンプ14により圧送されたごく少量の水をヒータ18により水蒸気とし、当該水蒸気を主流路22に流通させることで、主流路22の予熱を行う。湯を主流路22に流入させることで主流路22を予熱することも可能ではあるが、そのようにすると、主流路予熱工程において、湯がドリッパ26に吐出されドリッパ26に不要な湯が吐出され得る。本実施形態では、水蒸気により主流路22の予熱を行うことで、ドリッパ26に不要な湯が吐出されることが抑制される。
 主流路予熱工程においては、温度制御部44は、ポンプ14により圧送された水が水蒸気となるようにヒータ18の制御を行う。図2の湯温を示すグラフが示す通り、主流路予熱工程においては、湯温が「100℃」を超え、すなわち水蒸気となっている。本実施形態では、ヒータ予熱工程による予熱により、ヒータ18が水を水蒸気とすることが十分にできる程度の熱を加えることが可能となっているため、主流路予熱工程においては一旦ヒータ18の制御は「OFF」となっている。仮に、ヒータ予熱工程後において、水を水蒸気とするためのヒータ18の加熱量が不足している場合には、温度制御部44は、主流路予熱工程においてもヒータ18の「ON」状態が維持される。
 主流路予熱工程においては、水蒸気を主流路22に流入させるため、電磁弁制御部46は、主流路22を選択する。本実施形態では、電磁弁制御部46は、電磁弁20が主流路選択状態を取るように制御する。これにより、上流側流路16からの水蒸気は主流路22に流入しバイパス流路24には流入しない。なお、別の実施形態として電磁弁制御部46は、このとき、主流路22及びバイパス流路24の両方を選択するように制御してもよい。また、図2に示すように、主流路予熱工程においては、水蒸気を主流路22に流入させるべく、ポンプ14を後続する他の工程に比べて低い圧送力となるように制御し、主流路22を予熱するのに十分な量の水蒸気を得るための水を上流側流路16に圧送する。
 蒸らし工程は、ドリッパ26にセットされたコーヒー原料に所定量の湯を注ぎ、抽出工程に移る前に一定の待機時間をとる工程である。
 蒸らし工程においては、温度制御部44は、湯の温度が蒸らしに適した温度となるようにヒータ18を制御する。本実施形態では、蒸らし工程における温度制御部44の目標温度は、後続する抽出工程の前側期間である抽出前期における目標温度(図2の目標温度TTa)よりも少し低くなっている。具体的には、本実施形態では、蒸らし工程における目標温度は90℃前半の温度としている。
 蒸らし工程においては、電磁弁制御部46が主流路22を選択した上で、蒸らしに必要な所定量の湯が所定時間で主流路22からドリッパ26に吐出されるように、ポンプ制御部42がポンプ14の圧送力を制御する。その後、ポンプ制御部42はポンプ14の圧送力を「0」としてポンプ14からの湯の吐出を停止させる。この状態で数十秒(例えば20~60秒)待機してコーヒー原料の蒸らしを実行する。その間も上流側流路16の湯温は余熱により温度を維持している。
 次に抽出工程について説明する。本実施形態における抽出工程は、ドリッパ26にセットされたコーヒー原料に所定時間に亘って湯を吐出することで、コーヒー飲料を抽出する工程である。
 コーヒー飲料製造装置10においては、抽出工程は複数の期間に区分されている。本実施形態では、抽出工程は、抽出前期、抽出中期、及び抽出後期の3つの期間に区分されている。なお、抽出工程は、2つの期間から構成されてもよく、また、4つ以上の期間から構成されてもよい。
 本実施形態では、抽出工程の途中において、温度制御部44の目標温度が下げられる。詳しくは、抽出工程において、温度制御部44の目標温度は、抽出開始から時間が経つ程低い温度となっている。すなわち、温度制御部44は、抽出開始から時間が経つ程、湯の温度が低くなるようにヒータ18を制御する。よって、温度低下の過程においてもヒータ18のON、OFFの制御は行われる。図2より分かるように、抽出前期の目標温度TTaに比して、抽出中期の目標温度TTbが低い温度となっている。さらに、抽出中期の目標温度TTbに比して、抽出後期の目標温度TTcが低い温度となっている。具体的には、本実施形態では、抽出前期の目標温度TTaは95℃程度となっており、抽出中期の目標温度TTbは90℃程度となっており、抽出後期の目標温度TTcは80℃程度となっている。
 なお、抽出工程の各期間内において目標温度が変動し得るところ、抽出前期の目標温度よりも抽出中期の目標温度が低いとは、必ずしも抽出中期の全時刻における目標温度が抽出前期の目標温度よりも低くなくてもよい。すなわち、抽出前期における湯の温度に比して、抽出中期における湯の温度が実質的に低くなるように目標温度が設定されればよい。例えば、抽出前期の目標温度がTTaである場合、抽出中期内の短い一時期において目標温度がTTaを上回っていたとしても、抽出中期内のその他の時期において目標温度がTTaを下回っており、実質的に、抽出前期における湯の温度に比して抽出中期における湯の温度が低くなるのであれば、それは、抽出前期の目標温度TTaよりも抽出中期の目標温度TTbが低いといえる。これは、他の期間(又は後述する加湯工程)間の関係においても同様である。
 また、各期間(又は加湯工程)の目標温度を、期間内又は加湯工程内の目標温度、又は、これを反映している湯温の時間平均値と定義してもよい。その場合、例えば、抽出前期内の目標温度又は湯温の時間平均値に比して、抽出中期内の目標温度又は湯温の時間平均値とを比較することになる。他の定義としては、抽出前期の抽出量と抽出中期の抽出量との観点でみることができる。抽出前期の抽出量における個々の目標温度又は湯温の時間平均値と、抽出中期の抽出量における個々の目標温度又は湯温の時間平均値とを比較することになる。
 図2に戻り、抽出工程においては、電磁弁制御部46が主流路22を選択した上で、ポンプ制御部42がポンプ14を駆動することで、ドリッパ26に湯が吐出される。本実施形態では、細かく温度、湯量の制御をするために、抽出工程において、ポンプ制御部42が断続的にポンプ14を駆動して(つまりポンプ14の駆動と停止を繰り返して)、ドリッパ26に断続的に湯が吐出される。換言すれば、抽出工程において、ポンプ制御部42は、ドリッパ26に対して主流路22からの湯が吐出される吐出期間と、ドリッパ26に対する湯の吐出を停止する停止期間とが繰り返されるようにポンプ14を制御する。なお、吐出期間と停止期間の長さは、コーヒー飲料製造処理プログラムにおいて予め設定されている。各吐出期間内におけるポンプ制御信号値が、後述するように流量センサ38の検出値に応じて決定される。
 なお、図2の例では、電磁弁制御部46は、抽出工程において、吐出期間(ポンプ14が駆動している間)については主流路22を選択し、停止期間(ポンプ14が停止している間)は、バイパス流路24を選択するようにしているが、電磁弁制御部46が、抽出工程の間はずっと主流路22を選択するように制御する簡易な制御方法を採用することも可能である。
 なお、抽出における基本動作は図2と同じなので、詳細な説明は割愛するが、動作モード、杯数に応じ最適な制御となるように、各制御部の制御タイミング、制御量は、予め記憶部32に記憶され、コーヒー飲料製造プログラムにより、動作モード、杯数に応じて、適宜設定されるようになっている。この結果、例えば、複数回に分けて断続的に湯がドリッパ26に吐出される際に、通常モードと、アメリカンモードとで、各回の湯の吐出量を異ならせるような制御が可能となる。
 上述の通り、コーヒー飲料の抽出を開始した直後においては、甘みや酸味を含む成分がより多く抽出され、抽出開始から時間が経つ程、渋みやえぐみを含む成分がより多く抽出されるようになる。また、湯の温度が高い程、抽出されたコーヒー飲料の濃度が濃くなり(つまりコーヒー原料から成分がより多く抽出され)、湯の温度が低い程、抽出されたコーヒー飲料の濃度が薄くなる(つまりコーヒー原料から成分がより少なく抽出される)。
 したがって、本実施形態では、抽出工程の抽出前期において目標温度を高くしてドリッパ26に吐出する湯の温度を高くすることで、甘みや酸味を含む成分をより多く抽出し、且つ、前側期間に後続する抽出中期及び抽出後期において目標温度を低くしてドリッパ26に吐出する湯の温度を低くすることで、温度一定の制御に比較して、渋み、えぐみが少ないよりクリアなコーヒー飲料の抽出を行う。
 バイパス流路予熱工程は、後続の加湯工程に先立って、バイパス流路24の予熱を行う工程である。本実施形態では、主流路予熱工程同様、バイパス流路予熱工程においては、抽出のために下げてきた目標温度を予熱に適した温度に上げ、流路を主流路22からバイパス流路24に切り替える制御を電磁弁制御部46により行う。
 バイパス流路予熱工程においては、温度制御部44は、抽出工程にてポンプ14により圧送され、上流側流路16に残留した水が水蒸気となるようにヒータ18の制御を行う。温度制御部44は、ヒータ18を「ON」状態にし、上流側流路16に残留した水が水蒸気となるまで加熱する。
 バイパス流路予熱工程においては、水蒸気をバイパス流路24に流入させるため、電磁弁制御部46は、バイパス流路24を選択する。本実施形態では、電磁弁制御部46は、電磁弁20がバイパス流路選択状態を取るように制御する。これにより、上流側流路16からの水蒸気はバイパス流路24に流入し主流路22には流入しない。当該水蒸気をバイパス流路24に流通させることで、バイパス流路24の予熱を行う。なお、他の実施の形態としては、電磁弁制御部46が、このとき、主流路22及びバイパス流路24の両方を選択するようにしてもよい。また、本実施形態では、バイパス流路予熱工程においては、抽出工程によって上流側流路16に残留した水を水蒸気にしてバイパス流路24に流入させているため、バイパス流路予熱工程ではポンプ制御部42はポンプ14を駆動していない。しかしながら、主流路予熱工程同様、バイパス流路予熱工程においてもポンプ14を少し回転させるように制御し、バイパス流路24を予熱するのに十分な量の水蒸気を得るための水を上流側流路16に圧送するようにしてもよい。
 加湯工程は、バイパス流路24からの湯をサーバ28に吐出する工程である。
 本実施形態では、加湯工程における温度制御部44の目標温度TTdは、抽出工程における目標温度よりも高くなっている。具体的には、加湯工程における目標温度TTdは、少なくとも、抽出工程の最後尾の期間である抽出後期の目標温度TTcよりも高くなっている。好適には、加湯工程における目標温度TTdは、抽出工程の抽出中期の目標温度TTbよりも高くなっている。さらに好適には、加湯工程における目標温度TTdは、抽出工程の先頭期間である抽出前期の目標温度TTaよりも高くなっているのがよく、本実施形態ではそのようになっている。具体的には、本実施形態では、加湯工程における目標温度TTdは100℃となっている。
 加湯工程においては、電磁弁制御部46がバイパス流路24を選択した上で、バイパス流路24からサーバ28に湯が吐出されるように、ポンプ制御部42がポンプ14を制御する。なお、加湯工程において一度に多量の湯をサーバ28に吐出すると、吐出される湯の温度が下がってしまう場合には、ポンプ制御部42は小休止を挟みながらポンプ14に水を圧送させることが望ましい。
 上述のように、抽出工程においては、渋み、えぐみが少ないよりクリアなコーヒー飲料を抽出するために、温度制御部44が、抽出中期及び抽出後期においてドリッパ26に吐出する湯の温度を低下させている。一方で、このような制御をとることで、サーバ28に貯留されるコーヒー飲料の温度が適温に対して低くなってしまう場合がある。本実施形態では、サーバ台30に加熱手段を設けで温度を適温に維持する構成をとるのではなく、少なくとも抽出後期に比して加湯工程における目標温度を高くし、すなわち少なくとも抽出後期に比して加湯工程における湯の温度を高くすることで、サーバ28に貯留されたコーヒー飲料の温度を適温に近づくように上昇させている。これにより使用者は適温のコーヒー飲料を味わうことができる効果が得られる。
 また、湯を足すだけなので、抽出工程で抽出したコーヒー飲料のクリアな味わいを維持できる。
 以上説明したヒータ予熱工程から加湯工程までの一連の工程によってコーヒー飲料製造装置10におけるコーヒー飲料製造処理が完了する。
 本実施形態においては、加湯工程を抽出工程の後に実行するようにしているが、加湯工程は抽出工程の前に実行されてもよい。言うまでもないが、その場合もバイパス流路予熱工程は加湯工程の前に実行されるから、バイパス流路予熱工程が抽出工程の前に実行されることとなる。また、加湯工程を抽出工程の前後で実行するようにしてもよい。
 また、加湯工程は省略可能であってもよい。本実施形態では、上述のように、コーヒー飲料製造装置10は、通常モード、アメリカンモード、及びアイスコーヒーモードの動作モードを有しているところ、動作モードによって加湯工程の実行の有無が決定されるようになっている。具体的には、動作モード選択部48が、第1動作モードである通常モード又はアメリカンモードを選択した場合は加湯工程が実行され、動作モード選択部48が、第2動作モードであるアイスコーヒーモードを選択した場合は加湯工程が実行されない。加湯工程を実行しない場合、少なくとも、流路を主流路22からバイパス流路24に切り替える制御を電磁弁制御部46により行う必要はなくなる。また、通常モードに比して、アメリカンモードの方が加湯工程により吐出される湯の量を多くするようにして濃度を調整するようにしてもよい。
 さらに、加湯工程及びバイパス流路予熱工程の他、主流路予熱工程及び蒸らし工程も省略可能とし、コーヒー飲料製造処理の所要時間が短縮された動作モードをさらに設けることも可能である。主流路予熱工程及び蒸らし工程の実行の有無も、コーヒー飲料製造装置10の動作モードに応じて決定されてよい。
<流量センサの検出値に基づく流勢制御>
 以下、図3~図5を参照しつつ、ポンプ制御部42による、流量センサ38の検出値に基づく、流路における水又は湯の流勢の制御について説明する。図3は、本実施形態に係る流勢制御を行わなかった場合おける、温度センサ36の検出温度である湯温、流路の流路抵抗、ポンプ制御信号値、及び、流量センサ値(流量センサ38の検出値)を示すグラフであり、図4は、本実施形態に係る流勢制御を行った場合おける、湯温、流路抵抗、ポンプ制御信号値、及び、流量センサ値を示すグラフである。特に、図3及び図4においては、抽出工程のうちの複数の吐出期間における流路抵抗、ポンプ制御信号値、及び流量センサ値が拡大されて示されている。なお、図3及び4に示されている通り、抽出期間の最初の吐出期間を吐出期間Pfと呼び、抽出期間の最後の吐出期間を吐出期間Plと呼ぶ。図3及び図4に含まれる各グラフの横軸は時間を表しており、縦軸はそれぞれの値を示している。
 図3及び図4には、各吐出期間における流路抵抗の時間変動が示されている。なお、図3及び図4に示されている流路抵抗は、参考のために示されているに過ぎず、コーヒー飲料製造装置10によって直接計測されるものではない。流路抵抗とは、流路における流体(つまり水又は湯)の流れ難さを表す指標である。一般に、流路抵抗は、流路長に比例し、流路径に反比例する値を取る。図3に示す通り、ポンプ14の圧送力(=ポンプ制御信号値)が一定の場合、流路抵抗が大きい程、流路における水又は湯の流勢が小さくなり、流路抵抗が小さい程、流路における水又は湯の流勢が大きくなる。
 上述のように、本実施形態では、抽出工程において、時間の経過に伴って温度制御部44の目標温度が下げられており、時間の経過に伴って湯の温度が下がっている。この湯の温度変化に起因して、流路における流路抵抗が変化している。具体的には、抽出期間における最初の吐出期間Pfにおいては、抽出期間において湯の温度が一番高く、流路において発生する水蒸気などの影響により流路抵抗が一番大きくなっており、抽出期間において湯の温度が下がっていくにつれ流路抵抗が小さくなっていき、抽出期間における最後の吐出期間Plにおいては、抽出期間において湯の温度が一番低く、流路抵抗が一番小さくなっている。なお、本説明では、理解を容易にするために、水蒸気が流路を逆流する(流路抵抗を増大させる)ものとして説明している。
 したがって、仮に、抽出期間の各吐出期間において、一定の圧送力を生じさせるようにポンプ14を制御する(ポンプ制御信号値を一定とする)と、流路抵抗の変動に伴って、流路における湯の流勢が変動してしまう。詳しくは、吐出期間Pfにおいては、抽出期間において流路抵抗が一番大きいため流量センサ値が示す流勢が一番小さくなっており、抽出期間において流路抵抗が小さくなっていくにつれ流勢が大きくなっていき、吐出期間Plにおいては、抽出期間において流路抵抗が一番小さいため、流量が一番大きくなっている。すなわち、抽出期間内において、主流路22からドリッパ26に出力される湯の流勢が変動してしまっている。つまり、流勢が一定でなく、適切な流勢である目標流勢から逸脱してしまう部分が生じてしまう。これにより、適度な濃度のコーヒー飲料を抽出することが困難になるという問題が生じる。
 そこで、本実施形態では、図4及び図5に示す通り、ポンプ制御部42は、流量センサ38が検出した流路における湯の流勢の変化に基づいて、流勢が目標流勢となるようにポンプ14を制御する。上述の通り、ここでの湯の流勢の変化とは、湯の温度変化に起因する流路における流路抵抗の変化により生じるものである。
 図5は、吐出期間Pfにおけるポンプ制御信号値及び流量センサ値の時間変化を示す拡大グラフである。本実施形態では、まず、1つの吐出期間をN個の微小期間に概念上分割する。1つの微小期間の長さは、数百ミリ秒(例えば300ミリ秒)程度である。図5の例では、1つの吐出期間Pfが(1)~(10)で示される10個の微小期間に分割されている。もちろん、1つの吐出期間に含まれる微小期間の数はこれに限られるものではない。
 詳しくは、本実施形態では、ポンプ制御部42は、1つの吐出期間におけるn個目(1≦n≦(N-1))の微小期間における流量センサ38の検出値に基づいて、(n+1)個目の微小期間におけるポンプ制御信号値を決定している。特に、ポンプ制御部42は、n個目の微小期間における流量センサ38の検出値と目標流勢との差分に基づいて、(n+1)個目の微小期間におけるポンプ制御信号値を決定している。なお、1つの吐出期間における最初の微小期間(n=1)については、ポンプ制御部42は、目標流勢に応じた所定の回転数でポンプ14を回転させるように所定のポンプ制御信号値でポンプ14を制御する。n個目の微小期間における流量センサ38の検出値と目標流勢との差分とは、n個目の微小期間から(n+1)個目の微小期間への移行タイミングにおける流量センサ38の検出値と目標流勢との差分であってもよいし、n個目の微小期間における流量センサ38の検出値と目標流勢との差分の積分値であってもよい。
 例えば、図5の例では、微小期間(1)において、流量センサ値は、目標流勢よりも低い流勢を検出している。したがって、ポンプ制御部42は、微小期間(2)のポンプ制御信号値を微小期間(1)よりも大きくして、微小期間(1)よりもポンプ14の回転数を上げるように制御する。
 次いで、微小期間(2)においても、流量センサ値は、目標流勢よりも低い流勢を検出している。特に、微小期間(2)においては、微小期間(1)に比して、目標流勢に対する実際の流勢の差分が大きい。したがって、ポンプ制御部42は、微小期間(3)のポンプ制御信号値を微小期間(2)よりも大きくし、特に、微小期間(3)と微小期間(2)のポンプ制御信号値の差を、微小期間(2)と微小期間(1)のポンプ制御信号値の差よりも大きくする。このように、ポンプ制御部42は、n個目の微小期間における流勢と目標流勢の差異の大きさに応じて、(n+1)個目の微小期間のポンプ制御信号値を決定するとよい。例えば、n個目の微小期間における流勢が目標流勢に対して小さい程、(n+1)個目の微小期間のポンプ制御信号値をより大きくし、n個目の微小期間における流勢が目標流勢に対して大きい程、(n+1)個目の微小期間のポンプ制御信号値をより小さくするとよい。
 なお、本実施形態では、1つの微小期間における流量センサ38の検出値に基づいて、その次の微小期間におけるポンプ制御信号値を決定しているが、複数の微小期間における流量センサ38の検出値に基づいて、当該複数の微小期間に続く微小期間におけるポンプ制御信号値を決定するようにしてもよい。例えば、複数の微小期間における流量センサ38の検出値と目標流勢との差分の積分値に基づいて、当該複数の微小期間に続く微小期間におけるポンプ制御信号値を決定するようにしてもよい。
 図4に示す通り、本実施形態では、抽出期間において、吐出期間と停止期間とが交互に繰り返される。ポンプ制御部42は、複数の吐出期間それぞれにおいて、上述したように、流量センサ38が検出した流勢の変化に基づいて、流勢が目標流勢となるようにポンプ14を制御する。これにより、各吐出期間において湯の流勢の変動が抑制され、抽出期間全体において、ドリッパ26に吐出される湯の流勢の変動が抑制される。
 ポンプ制御部42が上述のような制御をすることで、流路を流れる湯の温度変化に起因して流路の流路抵抗が変化したとしても、流路を流れる湯の流勢、つまり、ドリッパ26に吐出される湯の流勢の変動を抑制することができる。これにより、適度な濃度のコーヒー飲料を抽出することが可能となる。また、コーヒー飲料製造プログラムにおいて、抽出期間における各吐出期間の長さが定められている場合には、ポンプ制御部42による上述の制御によって、ドリッパ26に吐出される湯の流勢が目標流勢に近づけられるから、ドリッパ26に吐出される湯の量(流勢×時間)を目標の量に近づけることができる(ドリッパ26に吐出される湯の量の変動を抑制することができる)という効果も発揮する。
 また、ポンプ制御部42は、停止期間においても、流量センサ38の検出値を取得するようにしてもよい。停止期間において、ポンプ制御部42は、ポンプ14の圧送力(モータの回転量)が「0」となるようにポンプ14を制御する。したがって、停止期間における流量センサ38の検出値もほぼ「0」となるはずである。したがって、仮に、停止期間における流量センサ38の検出値がほぼ「0」でない(具体的には流勢が0近傍の所定の閾値以上である)場合には、ポンプ14又は流量センサ38の故障が疑われる。したがって、停止期間においてポンプ制御部42が流量センサ38の検出値を取得することで、ポンプ14又は流量センサ38の少なくとも一方の故障を検出することができる。
 本実施形態では、ポンプ制御部42は、抽出期間において、流路における湯の流勢が目標流勢となるようにポンプ14を制御していたが、ポンプ制御部42は、加湯工程においても、流量センサ38が検出した湯の流勢の変化に基づいて、流勢が目標流勢となるようにポンプ14を制御するようにしてもよい。
 コーヒー飲料製造プログラムにおいて、加湯工程におけるサーバ28への湯の吐出時間が定められている場合には、加湯工程においてもポンプ制御部42が上述の流勢制御を行うことによって、サーバ28に吐出される湯の量を目標の量に近づけることができる(サーバ28に吐出される湯の量の変動を抑制することができる)。また、バイパス流路24の出口及びサーバ28の上部は、ユーザから視認可能な位置にある場合がある。その場合、加湯工程においてもポンプ制御部42が上述の流勢制御を行うことによって、サーバ28に吐出される湯の流勢の変動が抑制され、見た目に美しくなるようにサーバ28に湯を吐出することができる。
 さらに、ポンプ制御部42は、蒸らし工程においても、流量センサ38が検出した湯の流勢の変化に基づいて、流勢が目標流勢となるようにポンプ14を制御するようにしてもよい。
 コーヒー飲料製造プログラムにおいて、蒸らし工程におけるサーバ28への湯の吐出時間が定められている場合には、蒸らし工程においてもポンプ制御部42が上述の流勢制御を行うことによって、蒸らしのためにドリッパ26に吐出される湯の量を目標の量に近づけることができる(蒸らしのためにドリッパ26に吐出される湯の量の変動を抑制することができる)。
 ポンプ14は、ポンプ制御信号値に対する圧送力に個体差がある場合がある。そして、当該個体差によって、ポンプ制御部42から一定のポンプ制御信号値を入力したとしても、ポンプ14によって圧送力が異なるため、ポンプ14によって湯の流勢にばらつきが生じてしまう場合がある。しかしながら、本実施形態では、ポンプ制御部42は、流量センサ38の検出値に基づいて、湯の流勢が目標流勢となるようにポンプ14を制御するから、ポンプ14の個体差による湯の流勢のばらつきを吸収することができる。
 また、電磁弁20は、電磁弁20内の流路(電磁弁内流路)の流路径に個体差がある場合がある。そして、当該個体差によって、ポンプ14が一定の圧送力にて湯を圧送したとしても、電磁弁20によって電磁弁内流路の流路径が異なり、流路の流路抵抗が異なるため、電磁弁20によって湯の流勢にばらつきが生じてしまう場合がある。しかしながら、本実施形態では、ポンプ制御部42は、流量センサ38の検出値に基づいて、湯の流勢が目標流勢となるようにポンプ14を制御するから、電磁弁内流路の流路径の個体差による湯の流勢のばらつきを吸収することができる。
 以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
 10 コーヒー飲料製造装置、12 水タンク、14 ポンプ、16 上流側流路、18 ヒータ、20 電磁弁、22 主流路、24 バイパス流路、26 ドリッパ、28 サーバ、30 サーバ台、32 記憶部、34 入力部、36 温度センサ、38 流量センサ、40 コントローラ、42 ポンプ制御部、44 温度制御部、46 電磁弁制御部、48 動作モード選択部。

Claims (7)

  1.  水を流路に圧送するポンプと、
     前記流路の途中に設けられ、前記ポンプにより圧送された水を加熱して湯にする加熱部と、
     前記湯が目標温度となるように前記加熱部を制御する温度制御部と、
     前記ポンプを制御して、コーヒー原料がセットされた抽出部に対して前記流路の出口から湯を吐出させる吐出制御部と、
     前記流路の途中に設けられ、前記流路を流れる水又は湯の流勢を検出する流量センサと、
     を備え、
     前記抽出部に対して前記湯が吐出されてコーヒー飲料が抽出される抽出工程の途中において、前記目標温度が下げられ、
     前記吐出制御部は、前記流量センサが検出した、前記湯の温度変化に起因する前記流路における流路抵抗の変化により生じる前記流勢の変化に基づいて、前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御する、
     ことを特徴とするコーヒー飲料製造装置。
  2.  前記吐出制御部は、前記抽出工程において、前記抽出部に対して前記湯が吐出される吐出期間と、前記抽出部に対する前記湯の吐出を停止する停止期間とが繰り返されるように前記ポンプを制御し、複数の前記吐出期間それぞれにおいて、前記流量センサが検出した前記流勢の変化に基づいて前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御する、
     ことを特徴とする請求項1に記載のコーヒー飲料製造装置。
  3.  前記吐出制御部は、前記停止期間においても、前記流量センサが検出した前記流勢を取得することで、前記ポンプ又は前記流量センサの少なくとも一方の故障を検出する、
     ことを特徴とする請求項2に記載のコーヒー飲料製造装置。
  4.  前記吐出制御部は、前記流量センサの検出値に基づいて前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御することで、ポンプ制御信号値に対する前記ポンプの圧送力の個体差により生じる前記流勢のばらつきを吸収する、
     ことを特徴とする請求項1に記載のコーヒー飲料製造装置。
  5.  前記流路は、前記抽出部まで延びる第1流路、及び、前記コーヒー飲料を貯留するコーヒー貯留部まで延びる第2流路を含み、
     前記コーヒー飲料製造装置は、
     前記第1流路及び前記第2流路の内、前記湯が流通する流路を選択する電磁弁と、
     をさらに含み、
     前記吐出制御部は、前記流量センサの検出値に基づいて前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御することで、前記電磁弁内の流路径の個体差により生じる前記流勢のばらつきを吸収する、
     ことを特徴とする請求項1に記載のコーヒー飲料製造装置。
  6.  前記電磁弁が前記第1流路を選択したときに実行される前記抽出工程の前又は後において、前記電磁弁が前記第2流路を選択することで、前記湯が前記コーヒー貯留部に吐出される加湯工程を実行し、
     前記吐出制御部は、前記加湯工程においても、前記流量センサが検出した前記流勢の変化に基づいて、前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御する、
     ことを特徴とする請求項5に記載のコーヒー飲料製造装置。
  7.  前記抽出工程に先立って、前記抽出部にセットされた前記コーヒー原料を蒸らす蒸らし工程を実行し、
     前記吐出制御部は、前記蒸らし工程においても、前記流量センサが検出した前記流勢の変化に基づいて、前記流勢が目標流勢となるように前記ポンプを制御する、
     ことを特徴とする請求項1に記載のコーヒー飲料製造装置。
     
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