(57)【要約】【課題】装置規模の大型化や製造コストの増大を招来することなく、飲料の液切れ状態を確実に検出することが可能な飲料自動定量注出装置を提供すること。【解決手段】飲料を流通するための流路管２を伝搬した超音波の伝搬時間を計測し、この計測した伝播時間に基づいて、流路管２を流通する飲料の流量を検出する流量検出装置４と、流量検出装置４が有する超音波送受信部４１，４２に検出された超音波の受信レベルＶ［Ｖ］に対応する伝搬レベル信号Ｓ４を取得し、その後、前記受信レベルＶ［Ｖ］と予め設定した信号レベルＶｔｈ［Ｖ］との比較演算処理を行うことで流路管２を流通する飲料の液切れ状態を検出する液切れ検出部６ｂを有する制御装置６を備える。【選択図】      図１
2004268996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料を流通するための流路を伝搬した超音波の伝搬時間を計測し、この計測した伝播時間に基づいて、前記流路を流通する飲料の流量を検出する流量検出手段を備えた飲料自動定量注出装置において、
前記流量検出手段によって受信された前記超音波の信号レベルを取得し、前記信号レベルと予め設定した飲料液切れ検出用信号レベルとの比較演算処理を行うことで前記流路内を流通する飲料の液切れ状態を検出する演算処理手段を備えたことを特徴とする飲料自動定量注出装置。
【請求項２】
前記飲料の定量注出処理を行う駆動の開始を指示する指示信号を入力する入力手段と、
前記入力手段から入力された指示信号をもとに、前記定量注出処理を開始するための駆動を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の飲料自動定量注出装置。
【請求項３】
前記飲料の液切れ状態を示す液切れ表示の出力処理を行う出力手段を備え、
前記制御手段は、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに、前記出力手段による出力処理を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の飲料自動定量注出装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに、前記指示信号に基づく前記定量注出処理の開始指示を取り消すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の飲料自動定量注出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、清涼飲料や発泡性飲料等の各種飲料を定量注出する飲料自動定量注出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飲料タンクに貯留される発泡性飲料や清涼飲料等の各種飲料を定量注出する飲料自動定量注出装置として、たとえば図５に示すものが知られている。図５において、飲料自動定量注出装置１００は、飲料タンク（図示せず）に貯留された飲料を飲料吐出弁１０２まで導く流路管１０１を有し、流路管１０１には、飲料の流通方向に順次、飲料の流量を検出する流量検出装置１０３、流路管１０１における飲料の液切れ状態を検出する液切れ検出装置１０４、および飲料を冷却する冷却装置１０５が配置される。制御装置１０６は、流量検出装置１０３および入力装置１０８から入力された各信号をもとに弁駆動装置１０７の駆動制御を行い、飲料吐出弁１０２からコップ１０９に飲料を定量注出する。また、制御装置１０６は、液切れ検出装置１０４から入力された液切れ状態に対応する信号をもとに弁駆動装置１０７の駆動制御を行い、飲料の注出動作を抑制する。
【０００３】
たとえば、上述した飲料の液切れ状態を検出する液切れ検出装置として、流路管内に二つの電極を有し、この電極間の電気抵抗値または導電率を検出することで、流路管を流通する飲料の液切れ状態を検出する電極式飲料センサを用いたものもある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３０１７９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の飲料自動定量注出装置１００は、上述した飲料の流量を検出する機能と液切れ状態を検出する機能とを同時に保有するために、流路管１０１に流量検出装置１０３および液切れ検出装置１０４をともに設ける必要がある。したがって、流量検出装置１０３および液切れ検出装置１０４をそれぞれ設ける設置スペースを流路管１０１に確保しなければならず、装置の大型化およびシステムの複雑化を招来し、これによって、この装置実現に多大な時間と労力がかかるという問題点があった。
【０００６】
また、上述した特許文献１に記載された電極式飲料センサでは、流路管内に配置された電極間の電気抵抗値を検出し、この電気抵抗値をもとに飲料の液切れ状態を検出するようにしている。このため、飲料の残渣が電極面を被覆するように付着すると、電極間の電気抵抗や導電率が変化してしまい、飲料の液切れ状態を確実に検出することが困難であるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、装置規模の大型化や製造コストの増大を招来することなく、飲料の液切れ状態を確実に検出することが可能な飲料自動定量注出装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる飲料自動定量注出装置は、飲料を流通するための流路を伝搬した超音波の伝搬時間を計測し、この計測した伝播時間に基づいて、前記流路を流通する飲料の流量を検出する流量検出手段を備えた飲料自動定量注出装置において、前記流量検出手段によって受信された前記超音波の信号レベルを取得し、前記信号レベルと予め設定した飲料液切れ検出用信号レベルとの比較演算処理を行うことで前記流路内を流通する飲料の液切れ状態を検出する演算処理手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この請求項１の発明によれば、演算処理手段が、前記流量検出手段によって受信された前記超音波の信号レベルを取得し、その後、前記演算処理手段が、前記信号レベルと予め設定した飲料液切れ検出用信号レベルとの比較演算処理を行うことで前記流路内を流通する飲料の液切れ状態を検出するようにし、前記流路上に前記飲料の液切れ状態を検出する液切れ検出手段を新規に設けることなく前記飲料の液切れ状態を確実に検出することができ、さらに、システムを簡略化するとともに装置規模の小型化を促進した飲料自動定量注出装置を容易に実現している。
【００１０】
また、請求項２にかかる飲料自動定量注出装置は、上記発明において、前記飲料の定量注出処理を行う駆動の開始を指示する指示信号を入力する入力手段と、前記入力手段から入力された指示信号をもとに、前記定量注出処理を開始するための駆動を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この請求項２の発明によれば、入力手段が、前記飲料を定量注出する定量注出処理の開始を指示する指示信号を入力し、制御手段が、前記入力手段から入力された指示信号をもとに前記定量注出処理を開始する駆動を制御するようにし、前記定量注出処理を容易に開始することができ、前記定量注出処理における操作性を一層向上させた飲料自動定量注出装置を実現できる。
【００１２】
また、請求項３にかかる飲料自動定量注出装置は、上記発明において、前記飲料の液切れ状態を示す液切れ表示の出力処理を行う出力手段を備え、前記制御手段は、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに、前記出力手段による出力処理を制御することを特徴とする。
【００１３】
この請求項３の発明によれば、出力手段が、前記飲料の液切れ状態を示す液切れ表示の出力処理を行い、前記制御手段が、前記出力手段に対して、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに前記出力処理を制御するようにし、前記飲料の液切れ状態を容易に認識することができ、前記定量注出処理における操作性を一層向上させた飲料自動定量注出装置を実現できる。
【００１４】
また、請求項４の発明にかかる飲料自動定量注出装置は、上記発明において、前記制御手段は、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに、前記指示信号に基づく前記定量注出処理の開始指示を取り消すことを特徴とする。
【００１５】
この請求項４の発明によれば、前記制御手段が、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに、前記指示信号に基づく前記定量注出処理の開始指示を取り消すようにし、前記飲料の液切れ状態が検出された場合に前記飲料の定量注出処理を開始しないように制御することができ、前記飲料の定量注出処理を確実に行うようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる飲料自動定量注出装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態である飲料自動定量注出装置の構成を示すブロック図である。図１において、飲料自動定量注出装置１は、飲料タンク１０に連通接続され、飲料タンク１０に貯留された飲料を流通する流路管２を有する。流路管２の出力端には、飲料吐出弁３が連通接続され、飲料自動定量注出装置１のベンドステージ１ａ側に配置される。また、飲料吐出弁３には、弁駆動装置７が配置される。流路管２には、飲料の流通方向に順次、流量検出装置４および冷却装置５が配置される。ベンドステージ１ａの近傍には、入力装置８および出力装置９が配置される。制御装置６は、弁駆動装置７、入力装置８、および出力装置９を制御し、流量検出装置４に接続される。
【００１７】
流路管２は、ポリプロピレンやポリサルフォン等の水系溶液やアルコール等に耐性があり、かつ無毒性である各種樹脂を用いて実現され、飲料吐出弁３が開口状態である場合、飲料タンク１０に貯留された飲料を流量検出装置４および冷却装置５を経て飲料吐出弁３まで流通する。この飲料の流通は、飲料タンク１０に連通接続された炭酸ガスボンベ１１から供給される炭酸ガスの圧力によって、飲料タンク１０内の飲料を押し出すことで達成される。なお、飲料自動定量注出装置１が飲料を注出可能な状態（注出待機状態）である場合、飲料タンク１０から供給された飲料は、流路管２を流通して、流量検出装置４から飲料吐出弁３に亘る範囲に充填されている。
【００１８】
飲料自動定量注出装置１が上述した注出待機状態になった場合、流量検出装置４は、流路管２を流通する飲料の流量を常時検出するように設定される。流量検出装置４は、流体に対する超音波の送受信によって、この流体の流量を計測する超音波式流量計である。図２は、流量検出装置４の構成を示すブロック図であり、流量検出装置４が配置された流路管２の縦断面図を含む。図２において、流量検出装置４は、流路管２内部に対する超音波の送受信を行う超音波送受信部４１，４２と変換器４３とを有する。超音波送受信部４１は、流量検出処理対象の飲料が流通する流路管２に配置され、超音波送受信部４２は、この流路管２における超音波送受信部４１の下流側近傍に配置される。変換器４３は、超音波送受信部４１，４２を制御し、図１に示す制御装置６に接続される。
【００１９】
超音波送受信部４１は、超音波を送受信する超音波振動子４１ａと、超音波振動子４１ａを支持する楔部４１ｂとを有し、楔部４１ｂは、超音波振動子４１ａから送信された超音波を流路管２内部に伝搬させ、また、流路管２内部から伝搬された超音波を超音波振動子４１ａに受信させる。同様に、超音波送受信部４２は、超音波を送受信する超音波振動子４２ａと、超音波振動子４２ａを支持する楔部４２ｂとを有し、楔部４２ｂは、超音波振動子４２ａから送信された超音波を流路管２内部に伝搬させ、また、流路管２内部から伝搬された超音波を超音波振動子４２ａに受信させる。なお、超音波振動子４１ａ，４２ａとして、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミック（ＰＺＴ）等の圧電セラミック等によって構成される圧電体による電気／機械エネルギー変換効果を利用して超音波を送受信する素子を用いることができる。また、楔部４１ｂ，４２ｂとして、ポリプロピレンやポリサルフォン等の水系溶液やアルコール等に耐性があり、かつ無毒性である各種樹脂を用いることができる。
【００２０】
ここで、変換器４３が超音波振動子４１ａに対して超音波を送信する指示信号を送出した場合、超音波振動子４１ａは、楔部４１ｂに超音波を送信する。送信された超音波は、図２に示す伝搬経路Ｈ１〜Ｈ４を通って、楔部４１ｂ、流体Ｆ、反射部Ｄ、流体Ｆ、楔部４２ｂを順次伝搬し、超音波振動子４２ａに受信される。この場合、楔部４１ｂから流体Ｆに伝搬される超音波の入射角および屈折角は、それぞれ角度θ１［ｄｅｇ．］および角度θ２［ｄｅｇ．］であり、流体Ｆから流路管２に透過する超音波の入射角および屈折角は、それぞれ角度θ３［ｄｅｇ．］および角度θ４［ｄｅｇ．］であり、流路管２の反射部Ｄにおいて反射する超音波の反射角は、角度θ５［ｄｅｇ．］であり、流体Ｆから楔部４２ｂに伝搬される超音波の入射角および屈折角は、それぞれ角度θ６［ｄｅｇ．］および角度θ７［ｄｅｇ．］である。
【００２１】
なお、上述した角度θ１，θ２は、楔部４１ｂを通過し、流路管２の軸方向に垂直な直線Ａ−Ａと伝搬経路Ｈ１，Ｈ２とが、それぞれなす角度である。また、上述した角度θ３，θ５は、反射部Ｄを通過し、流路管２の軸方向に垂直な直線Ｂ−Ｂと伝搬経路Ｈ２，Ｈ３とが、それぞれなす角度である。さらに、上述した角度θ６，θ７は、楔部４２ｂを通過し、流路管２の軸方向に垂直な直線Ｃ−Ｃと伝搬経路Ｈ３，Ｈ４とが、それぞれなす角度である。
【００２２】
この場合、上述した角度θ１〜θ７は、ｓｎｅｌｌの法則および幾何学的関係から、次式（１）〜（３）によって示すことができる。
θ２＝θ３＝θ５＝θ６＝ｓｉｎ−１（ＣＦ／Ｃｐ×ｓｉｎθ１）・・・（１）
θ４＝ｓｉｎ−１（ＣＲ／ＣＦ×ｓｉｎθ３）                    ・・・（２）
θ７＝ｓｉｎ−１（Ｃｐ／ＣＦ×ｓｉｎθ６）＝θ１            ・・・（３）
【００２３】
ただし、上式（１）〜（３）において、速度Ｃｐ［ｍ／ｓ］は、楔部４１ｂ，４２ｂを伝搬する超音波の速度であり、速度ＣＲ［ｍ／ｓ］は、反射部Ｄにおける超音波の速度であり、速度ＣＦ［ｍ／ｓ］は、流体Ｆを伝搬する超音波の速度である。
【００２４】
すなわち、各媒体を伝搬する超音波の速度および角度θ１を決定すれば、その他の角度θ２〜θ７を導出することができる。さらに、楔部４１ｂ，４２ｂから流体Ｆに伝搬する超音波の透過率Ｔ１［％］、反射部Ｄにおける超音波の反射率Ｒ［％］、流体Ｆから楔部４１ｂ，４２ｂに伝搬する超音波の透過率Ｔ２［％］は、次式（４）〜（６）によって、それぞれ示すことができる。
Ｔ１＝（２×ＺＦ×ｃｏｓθ１）／（ＺＦ×ｃｏｓθ１＋Ｚｐ×ｃｏｓθ２）  ・・・（４）
Ｒ＝（ＺＲ×ｃｏｓθ３−ＺＦ×ｃｏｓθ４）／（ＺＲ×ｃｏｓθ３＋ＺＦ×ｃｏｓθ４）                                ・・・（５）
Ｔ２＝（２×Ｚｐ×ｃｏｓθ６）／（Ｚｐ×ｃｏｓθ６＋ＺＦ×ｃｏｓθ７）・・・（６）
【００２５】
ただし、上式（４）〜（６）において、音響インピーダンスＺｐ，ＺＲ，ＺＦ［ｋｇ／ｍ２ｓ］は、それぞれ楔部４１ｂ，４２ｂ、反射部Ｄ、および流体Ｆにおける音響インピーダンスである。なお、音響インピーダンスＺｐ，ＺＲ，ＺＦは、楔部４１ｂ，４２ｂ、反射部Ｄ、および流体Ｆの各密度ρｐ，ρＲ，ρＦ［ｋｇ／ｍ３］と、上述した速度Ｃｐ，ＣＲ，ＣＦ［ｍ／ｓ］とを用いて、それぞれ次式（７）〜（９）によって示すことができる。
Ｚｐ＝Ｃｐ×ρｐ                                        ・・・（７）
ＺＲ＝ＣＲ×ρＲ                                              ・・・（８）
ＺＦ＝ＣＦ×ρＦ                                              ・・・（９）
【００２６】
したがって、超音波振動子４１ａから送信され、楔部４１ｂ、流体Ｆ、反射部Ｄ、流体Ｆ、楔部４２ｂを順次伝搬し、超音波振動子４２ａに受信される超音波の伝搬率ＴＡ［％］は、上述した透過率Ｔ１，Ｔ２および反射率Ｒの積によって導出され、次式（１０）で示すことができる。
ＴＡ＝Ｔ１×Ｒ×Ｔ２                                    ・・・（１０）
【００２７】
超音波振動子４２ａが伝搬率ＴＡの超音波を受信した場合、超音波送受信部４２は、この伝搬率ＴＡの超音波に対応する信号Ｓ４２を変換器４３に送出する。一方、変換器４３が超音波振動子４２ａに対して超音波を送信する指示信号を送出した場合、超音波振動子４２ａは、楔部４２ｂに超音波を送信する。送信された超音波は、図２に示す伝搬経路Ｈ４〜Ｈ１を通って、楔部４２ｂ、流体Ｆ、反射部Ｄ、流体Ｆ、楔部４１ｂを順次伝搬し、超音波振動子４１ａに受信される。この場合、超音波振動子４１ａは、上述した超音波振動子４２ａと同様に、式（１０）によって示される伝搬率ＴＡの超音波を受信し、この伝搬率ＴＡの超音波に対応する信号Ｓ４１を変換器４３に送出する。ただし、変換器４３は、超音波振動子４１ａ，４２ａに対して、上述した超音波の送受信処理を所定の間隔で交互に行うように制御し、これによって、超音波送受信部４１，４２から送出される各信号Ｓ４１，Ｓ４２が、変換器４３に対して交互に入力される。
【００２８】
つぎに、変換器４３は、超音波送受信部４１，４２から入力された各信号Ｓ４１，Ｓ４２をもとに、超音波振動子４１ａから超音波振動子４２ａに送信された超音波の伝播時間ｔ１［ｓ］と、超音波振動子４２ａから超音波振動子４１ａに送信された超音波の伝播時間ｔ２［ｓ］とを測定する。変換器４３は、測定した伝播時間ｔ１と伝播時間ｔ２の時間差Δｔをもとに、流路管２を流通する飲料の流速を導出し、この流速に既知の流路管２の断面積を乗じて、この飲料の流量を検出する。その後、変換器４３は、検出された流量に対応する流量信号Ｓ３を制御装置６に送出する。
【００２９】
また、変換器４３は、超音波送受信部４１，４２から入力された各信号Ｓ４１，Ｓ４２をもとに、上述した伝搬率ＴＡで伝搬した超音波の受信レベルＶ［Ｖ］を検出し、検出された受信レベルＶに対応する伝搬レベル信号Ｓ４を制御装置６に送出する。
【００３０】
一方、図１に示す冷却装置５は、流路管２に連通接続された飲料冷却配管と、この飲料冷却配管を内在するとともに飲料自動定量注出装置１の外部から供給される冷却水を貯留する冷却槽とを有することで実現される。冷却装置５による飲料の冷却処理は、この飲料冷却配管を通過する飲料と、この冷却槽に貯留された冷却水との間において熱交換することで達成され、これによって、この飲料が所望の温度に冷却される。なお、冷却装置５に対する飲料冷却配管の配置態様は、上述した飲料と冷却水との間における熱交換処理を効率よく行えるものであればよく、たとえば飲料冷却配管をコイル状に巻回してもよい。
【００３１】
弁駆動装置７は、制御装置６から入力された開駆動指示信号Ｓ２をもとに飲料吐出弁３を開口状態にする駆動を行い、これによって、飲料吐出弁３は開口状態になり、ベンドステージ１ａに置かれたコップ１２に飲料を注出する。また、弁駆動装置７は、上述した流量信号Ｓ３をもとに制御装置６から送出された閉駆動指示信号Ｓ５を入力し、この閉駆動指示信号Ｓ５をもとに飲料吐出弁３を閉塞状態にする駆動を行い、これによって、飲料吐出弁３は、コップ１２に対する飲料の注出を停止する。この場合、飲料自動定量注出装置１は、飲料吐出弁３が開駆動指示信号Ｓ２による開口状態から閉駆動指示信号Ｓ５による閉塞状態に切り替わる間に、冷却装置５によって冷却された飲料を飲料吐出弁３からコップ１２に定量注出することができる。なお、冷却装置５から飲料吐出弁３に飲料を流通する流路管２は、可能な限り短くすることが望ましく、これによって、注出される飲料の温度が、所望の設定温度に対して大きく変化することを抑制できる。
【００３２】
入力装置８は、押しボタン、トグル、またはレバー等の各種態様の入力スイッチまたはタッチパネル等によって実現され、常時入力依頼状態に設定される。ベンドステージ１ａに置かれたコップ１２に対して上述した冷却装置５に冷却された飲料を定量注出する場合は、入力装置８をオン状態にし、これによって、入力装置８から注出指示信号Ｓ１を出力する。この注出指示信号Ｓ１は制御装置６に入力され、これによって、制御装置６が上述した開駆動指示信号Ｓ２を弁駆動装置７に送出する。なお、入力装置８は、オフ状態に切り換えた場合に注出指示信号Ｓ１を送出するようにしてもよい。
【００３３】
一方、出力装置９は、制御装置６が上述した伝搬レベル信号Ｓ４をもとに飲料の液切れ状態を検出した場合、制御装置６から入力された液切れ表示信号Ｓ６をもとに飲料の液切れ状態を示す表示を出力する。この出力装置９による表示出力は、ＬＥＤや液晶等を用いて実現される。この表示の出力によって、飲料自動定量注出装置１内の飲料が液切れ状態であることを容易に認識できる。
【００３４】
なお、流量検出装置４および冷却装置５は、流量検出装置４から飲料吐出弁３に亘る範囲に充填される飲料の貯留量が、設定された所望量の定量注出を１回以上行うことができる程度であるように、流路管２に配置することが望ましく、これによって、飲料が、定量注出の途中で液切れ状態になったとしても、設定された所望量の飲料を確実に注出することができる。
【００３５】
制御装置６は、弁駆動制御部６ａ、液切れ検出部６ｂ、および記憶部６ｃを有する。記憶部６ｃは、飲料の注出量を設定する情報として注出基準情報６ｃ−１を予め有し、制御装置６は、この注出基準情報６ｃ−１と、入力装置８から入力された注出指示信号Ｓ１および流量検出装置４から入力された流量信号Ｓ３とをもとに弁駆動装置７に対して駆動制御を行い、これによって、飲料吐出弁３から設定量の飲料を定量注出するようにしている。また、記憶部６ｃは、流路管２における飲料の液切れ状態を検出するための判定基準となる信号レベルＶｔｈ［Ｖ］に対応する情報として液切れ基準情報６ｃ−１を予め有し、制御装置６は、この液切れ基準情報６ｃ−１と流量検出装置４から入力された伝搬レベル信号Ｓ４とをもとに、流路管２における飲料の液切れ状態を検出する。飲料の液切れ状態が検出された場合、制御装置６は、出力装置９に対して液切れ表示信号Ｓ６を送出し、これによって、飲料の液切れ状態を示す表示を出力する制御を行う。また、制御装置６は、飲料の液切れ状態を検出した場合、入力装置８から入力された注出指示信号Ｓ１を取り消すようにしてもよい。
【００３６】
ここで、上述した信号レベルＶｔｈの設定方法について説明する。まず流路管２に飲料が十分充填されている状態（正常状態）である場合に伝搬される超音波の受信レベルを設定する。流路管２を流通する流体Ｆが水であり、また、流路管２および楔部４１ｂ，４２ｂが全てポリサルファンによって構成される場合、水を伝搬する超音波の速度ＣＦが約１５００［ｍ／ｓ］であり、水の密度ρＦが約１０００［ｋｇ／ｍ３］であるため、水の音響インピーダンスＺＦは、上述した式（９）より、約１．５×１０６［ｋｇ／ｍ２ｓ］である。また、ポリサルフォンを伝搬する超音波の速度Ｃｐが約２２００［ｍ／ｓ］であり、ポリサルフォンの密度ρｐが約１２４０［ｋｇ／ｍ３］であるため、楔部４１ｂ，４２ｂの音響インピーダンスＺｐは、上述した式（７）より、約２．７×１０６［ｋｇ／ｍ２ｓ］である。なお、流路管２における反射部Ｄは、楔部４１ｂ，４２ｂと同様にポリサルフォンによって構成されているので、反射部Ｄにおける音響インピーダンスＺＲは、楔部４１ｂ，４２ｂの音響インピーダンスＺｐと同値である。この場合、超音波送受信部４１，４２によって受信される超音波の伝搬率ＴＡは、上述した式（１）〜（６）および式（１０）より、角度θ１，θ７が約６０［ｄｅｇ．］の場合に最大値約３７［％］をとる。また、この場合の伝搬率Ｔ１および反射率Ｒは、それぞれ約５１［％］、約４９［％］である。したがって、伝搬率ＴＡ＝約３７［％］の超音波の受信レベルＶ１［Ｖ］は、上述した正常状態に対応する信号レベルとして設定される。なお、この正常状態に対応する信号レベルは、流体Ｆが水である場合を例示したが、流体Ｆがビールや炭酸飲料等の発泡性飲料である場合においても、水の場合と同様の伝搬率ＴＡが導出され、上述した受信レベルＶ１［Ｖ］を設定することができる。
【００３７】
つぎに、飲料が液切れ状態である場合に伝搬される超音波の受信レベルを設定する。飲料が液切れ状態である場合、上述した流体Ｆは空気である。また、流路管２および楔部４１ｂ，４２ｂは、上述した流体Ｆが水の場合と同様に、全てポリサルファンによって構成され、さらに、流路管２、超音波振動子４１ａ，４２ａ、および楔部４１ｂ，４２ｂは、上述した流体Ｆが水の場合と同様に配置される。ここで、空気を伝搬する超音波の速度ＣＦが約３４０［ｍ／ｓ］であり、空気の密度ρＦが約１．２［ｋｇ／ｍ３］であるため、空気の音響インピーダンスＺＦは、上述した式（９）より、約４０８［ｋｇ／ｍ２ｓ］である。また、楔部４１ｂ，４２ｂの音響インピーダンスＺｐおよび反射部Ｄにおける音響インピーダンスＺＲは、上述したように、約２．７×１０６［ｋｇ／ｍ２ｓ］である。この場合、角度θ１，θ７は、約６０［ｄｅｇ．］であるので、上述した式（１）より、角度θ２は約８［ｄｅｇ．］になり、さらに、上述した式（１）〜（６）および式（１０）より、超音波送受信部４１，４２によって受信される超音波の伝搬率ＴＡは、約０．０３０［％］になる。また、この場合の伝搬率Ｔ１および反射率Ｒは、それぞれ約０．０１５［％］、約１．０［％］である。すなわち、飲料が液切れ状態になり、流路管２内部が空気で満たされた場合、超音波の伝搬率ＴＡは著しく低下し、超音波送受信部４１，４２は、流路管２内部を伝搬する超音波をほとんど受信できない。したがって、伝搬率ＴＡ＝約０．０３０［％］の超音波の受信レベルＶ２［Ｖ］は、上述した受信レベルＶ１より低値であり、飲料の液切れ状態に対応する信号レベルとして設定される。
【００３８】
なお、超音波送受信部４１，４２は、超音波振動子４１ａ，４２ａから送信される各超音波の流体Ｆにおける屈折角を考慮して、流路管２に配置されることが望ましいが、さらには、超音波振動子４１ａ，４２ａから送信される各超音波の流体Ｆに対する入射角が６０［ｄｅｇ．］程度になるように配置されることが望ましい。
【００３９】
図３は、液切れ検出処理における液切れ状態の判定基準として設定した信号レベルＶｔｈ［Ｖ］の一例を示す図である。図３において、正常領域が、飲料の正常状態における超音波の受信レベルに対応する信号レベル範囲として設定され、液切れ領域が、飲料の液切れ状態における超音波の受信レベルに対応する信号レベル範囲として設定される。たとえば、この正常領域および液切れ領域には、上述した受信レベルＶ１，Ｖ２が、それぞれ含まれる。この場合、液切れ状態の判定基準になる信号レベルＶｔｈは、この正常領域と液切れ領域との間に位置する基準領域の任意の信号レベルとして設定される。この判定基準として設定された信号レベルＶｔｈと、流量検出装置４から入力された伝搬レベル信号Ｓ４に対応する超音波の受信レベルＶとを比較することによって、飲料の液切れ状態を漏れなく検出することができる。
【００４０】
弁駆動制御部６ａは、入力装置８から入力された注出指示信号Ｓ１をもとに開駆動指示信号Ｓ２を弁駆動装置７に送出し、これによって、飲料吐出弁３を開口状態にする駆動を制御する。また、弁駆動制御部６ａは、流量検出装置４から入力された流量信号Ｓ３と、記憶部６ｃに格納された注出基準情報６ｃ−１とをもとに、閉駆動指示信号Ｓ５を弁駆動装置７に送出し、これによって、飲料吐出弁３を閉塞状態にする駆動を制御する。ただし、この閉駆動指示信号Ｓ５の送出処理は、入力された流量信号Ｓ３に含まれる飲料の流量と注出基準情報６ｃ−１に含まれる注出量の設定値とをもとに、この送出処理の開始時間が計時され、これによって、閉駆動指示信号Ｓ５の送出処理タイミングが制御される。すなわち、弁駆動制御部６ａは、流量信号Ｓ３および注出基準情報６ｃ−１をもとに、飲料吐出弁３を閉塞状態にする駆動を制御するとともに、この駆動を行うタイミングも制御する。
【００４１】
液切れ検出部６ｂは、入力された信号レベルと予め設定された信号レベルとの比較演算処理を行う演算回路を有することで実現され、流量検出装置４から入力された伝搬レベル信号Ｓ４に対応する超音波の受信レベルＶと、記憶部６ｃに格納された液切れ基準情報６ｃ−２に対応する信号レベルＶｔｈとを比較し、この比較結果をもとに流路管２を流通する飲料の液切れ状態を検出する。図４は、液切れ検出部６ｂが流量検出装置４から入力された伝搬レベル情報Ｓ４をもとに飲料の液切れ状態または正常状態を検出するまでの処理手順を示すフローチャートである。図４において、液切れ検出部６ｂは、流量検出装置４が送出した伝搬レベル信号Ｓ４を受信し（ステップＳ１０１）、受信した伝搬レベル信号Ｓ４に対応する超音波の受信レベルＶを検出する。
【００４２】
つぎに、液切れ検出部６ｂは、記憶部６ｃに格納された液切れ基準情報６ｃ−２から、液切れ状態の判定基準として予め設定された信号レベルＶｔｈを読み出し、この信号レベルＶｔｈと伝搬レベル信号Ｓ４から検出した受信レベルＶとを比較する（ステップＳ１０２）。この信号レベルＶｔｈと受信レベルＶとの比較の結果、受信レベルＶが信号レベルＶｔｈ以下の値である場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、液切れ検出部６ｂは、流路管２を流通する飲料が液切れ状態であると判定する（ステップＳ１０４）。一方、受信レベルＶが信号レベルＶｔｈを超える値である場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、液切れ検出部６ｂは、流路管２を流通する飲料が正常状態であると判定する（ステップＳ１０５）。その後、液切れ検出部６ｂは、流量検出装置４が送出する伝搬レベル信号Ｓ４の受信待機状態になり、上述した処理手順を繰り返す。これによって、液切れ検出部６ｂは、流路管２を流通する飲料の液切れ状態を確実に検出することができる。
【００４３】
なお、この発明の実施の形態では、超音波送受信部４１，４２を流路管２に直接配置した場合を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、流量検出装置４に流路管２と連通接続される配管を設け、この配管に超音波送受信部４１，４２を配置してもよい。これによって、流路管２を構成する材質と流量検出装置４の配管を構成する材質とを異なるものにすることができ、流路管２および流量検出装置４の配管に対して、最適な材質をそれぞれ用いることができる。
【００４４】
また、流量検出装置４は、流路管２上において、冷却装置５の上流に配置するのが望ましい。これは、冷却装置５によって冷却された飲料は、流通過程で温度変化を生じ易く、この温度変化によって、飲料に対する超音波の伝搬率が変化する場合が多く、該飲料の液切れ状態を確実に検出することが困難になるからである。
【００４５】
さらに、この発明の実施の形態では、冷却装置５によって冷却された飲料を定量注出する場合を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、冷却装置５の代わりに飲料を加熱する加熱装置を設け、加熱された飲料を定量注出するようにしてもよい。
【００４６】
この発明の実施の形態では、流路管に配置された流量検出装置を用いて、定量注出される飲料の流量を検出するとともに、流路管内に伝搬される超音波の受信レベルを検出するようにし、この受信レベルと、飲料の液切れ状態の判定基準値として設定した信号レベルとを比較することで飲料の液切れ状態を判定しているので、飲料の液切れ状態を確実に検出することができる。また、飲料の液切れ状態を検出する液切れ検出装置を流路管に新規に設ける必要がないので、飲料自動定量注出装置のシステム構成を簡略化するとともに装置規模の小型化を促進することができ、これによって、飲料の液切れ状態を確実に検出可能な飲料自動定量注出装置を容易に、かつ安価で実現できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この請求項１の発明によれば、演算処理手段が、前記流量検出手段によって受信された前記超音波の信号レベルを取得し、その後、前記演算処理手段が、前記信号レベルと予め設定した飲料液切れ検出用信号レベルとの比較演算処理を行うことで前記流路内を流通する飲料の液切れ状態を検出するようにしているので、前記流路上に前記飲料の液切れ状態を検出する液切れ検出手段を新規に設けることなく前記飲料の液切れ状態を確実に検出することができ、さらに、システムを簡略化するとともに装置規模の小型化を促進した飲料自動定量注出装置を容易にかつ安価で実現できるという効果を奏する。
【００４８】
また、請求項２の発明によれば、入力手段が、前記飲料を定量注出する定量注出処理の開始を指示する指示信号を入力し、制御手段が、前記入力手段から入力された指示信号をもとに前記定量注出処理を開始する駆動を制御するので、前記定量注出処理を容易に開始することができ、前記定量注出処理における操作性を一層向上させた飲料自動定量注出装置を実現できるという効果を奏する。
【００４９】
また、請求項３の発明によれば、出力手段が、前記飲料の液切れ状態を示す液切れ表示の出力処理を行い、前記制御手段が、前記出力手段に対して、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに前記出力処理を制御するので、前記飲料の液切れ状態を容易に認識することができ、前記定量注出処理における操作性を一層向上させた飲料自動定量注出装置を実現できるという効果を奏する。
【００５０】
また、請求項４の発明によれば、前記制御手段が、前記演算処理手段から入力された前記飲料の液切れ状態に対応する信号をもとに、前記指示信号に基づく前記定量注出処理の開始指示を取り消すようにしているので、前記飲料の液切れ状態が検出された場合に前記飲料の定量注出処理を開始しないように制御することができ、前記飲料の定量注出処理を確実に行うことが可能な飲料自動定量注出装置を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態である飲料自動定量注出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】流量検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】飲料の液切れ状態を検出する判定基準としての信号レベルの設定方法の一例を説明する図である。
【図４】飲料の液切れ状態を検出する処理手順を示すフローチャートである。
【図５】従来の飲料自動定量注出装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，１００    飲料自動定量注出装置
１ａ    ベンドステージ
２，１０１    流路管
３，１０２    飲料吐出弁
４，１０３    流量検出装置
５，１０５    冷却装置
６，１０６    制御装置
６ａ    弁駆動制御部
６ｂ    液切れ検出部
６ｃ    記憶部
６ｃ−１    注出基準情報
６ｃ−２    液切れ基準情報
７，１０７    弁駆動装置
８，１０８    入力装置
９    出力装置
１０    飲料タンク
１１    炭酸ガスボンベ
１２，１０９    コップ
４１，４２    超音波送受信部
４１ａ，４２ａ    超音波振動子
４１ｂ，４２ｂ    楔部
４３    変換器
１０４    液切れ検出装置
Ｈ１〜Ｈ４    伝搬経路
Ｓ１    注出指示信号
Ｓ２    開駆動指示信号
Ｓ３    流量信号
Ｓ４    伝搬レベル信号
Ｓ５    閉駆動指示信号
Ｓ６    液切れ表示信号
Ｓ４１，Ｓ４２    信号
【図１】
2004268996.tif 000003
【図２】
2004268996.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004268996.tif 000007