(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクに貯えられた水を利用して飲料水を注出する際の注出量と前記飲料水の注出後に前記タンクへ給水する際の給水量とに基づいて前記タンク内の水位を算出し、前記算出された水位に基づいて前記飲料水の注出量を一定に調整する飲料水供給装置において、
前記飲料水供給装置は、
前記タンクへの給水を制御する給水弁と、
前記タンク内の水位の下限及び上限を検知する水位検知手段と、
前記タンクへの給水開始時に、前記水位が前記下限から前記上限に至るまでに要する時間を測定して前記タンクへの給水速度を算出する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記給水速度に基づいて、前記給水弁の開時間を決定することを特徴とする飲料水供給装置。
【請求項２】
タンクに貯えられた水を利用して飲料水を注出する際の注出量と前記飲料水の注出後に前記タンクへ給水する際の給水量とに基づいて前記タンク内の水位を算出し、前記算出された水位に基づいて前記飲料水の注出量を一定に調整する飲料水供給装置において、
前記飲料水供給装置は、
前記タンクへの給水を制御する給水弁と、
前記タンク内の水位の上限を検知する水位検知手段と、
前記飲料水の注出終了後、前記タンクへの給水開始から、前記水位が前記上限に至るまでに要する時間を測定して前記タンクへの給水速度を算出し、前記飲料水の注出ごとに、前記給水速度を更新する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記給水速度に基づいて、前記給水弁の開時間を決定することを特徴とする飲料水供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は飲料水供給装置に係り、特に飲料水供給装置の給水制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の飲料水供給装置が、特許文献１に記載されている。この飲料水供給装置は水を溜めた貯湯タンクを備えており、貯湯タンク下に取り付けられたヒータで水を加熱してお湯にし、このお湯を茶葉に注ぐことによってお茶を注出するものである。貯湯タンクには、お湯の水位を検知する水位センサと、お湯の温度を測定する温度センサが設けられている。
【０００３】
飲料水供給装置の前面に開閉可能に設けられた扉を閉めると、扉に取り付けられたドアスイッチの信号を制御部が検知して給水ウォーターバルブを開くことにより、貯湯タンクへの給水が開始される。水位センサの内部には、上下方向に位置の異なる２箇所のリードスイッチが内蔵されており、それぞれが貯湯タンク内のお湯の水位の上限及び下限を検知するようになっている。貯湯タンク内のお湯の水位が下限以下の間は、お茶の注出をしないと共にお湯の温度に関係なくヒータが作動しないようにしている。お湯の水位が上限に達すると、制御部が給水ウォーターバルブを閉じることにより、貯湯タンクへの給水が停止される。
【０００４】
貯湯タンクへの給水が停止した後、ユーザーが注出スイッチを押すと、貯湯タンク内のお湯の水頭圧によって注出ウォーターバルブが一定時間開くことにより、設定量のお茶が注出される。注出が終了すると注出ウォーターバルブが閉じ、制御部が給水ウォーターバルブを開いて、注出されたお茶の量と同量の給水が行われる。制御部には単位時間当たりの給水量（給水速度）が設定されており、この給水速度を基に給水ウォーターバルブの開く時間を調整することにより、貯湯タンクへの給水量が制御される。
貯湯タンク内のお湯の温度がある温度より低い場合には、お茶の注出があった後も貯湯タンク内への給水を行わずに、ヒータによってお湯を加熱する。この場合、お茶の注出を行う度に貯湯タンク内のお湯の水位は低下するため、お湯の水頭圧も低下する。そこで、制御部が注出量と給水量とから貯湯タンク内のお湯の水位を計算し、貯湯タンク内のお湯の水位に応じて注出ウォーターバルブの開時間を調整することにより、お茶の注出量が一定量となるように補正する。お湯がある温度以上になったら、お茶の注出後に貯湯タンクへ給水する動作を再び行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３７２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、制御部が注出量と給水量とに基づいて貯湯タンク内のお湯の水位を計算する場合、給水速度を固定して計算を行うと、給水圧の変化があった場合にお湯の実際の水位と計算による水位との間に違いが生じてしまうことがある。お湯の水位が違うと、飲料水を注出する時のお湯の水頭圧に違いが生じるために、一定量の注出ができなくなってしまうという問題点があった。また、給水量あるいは注出量を測定する流量センサを設ける方法もあるが、この場合には、流量センサ設置のコストが上昇するという問題点もあった。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、飲料水の注出量が正確な飲料水供給装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
タンクに貯えられた水を利用して飲料水を注出する際の注出量と飲料水の注出後にタンクへ給水する際の給水量とに基づいてタンク内の水位を算出し、算出された水位に基づいて飲料水の注出量を一定に調整する飲料水供給装置において、飲料水供給装置は、タンクへの給水を制御する給水弁と、タンク内の水位の下限及び上限を検知する水位検知手段と、タンクへの給水開始時に、水位が下限から上限に至るまでに要する時間を測定してタンクへの給水速度を算出する制御部とを備え、制御部は、給水速度に基づいて、給水弁の開時間を決定することを特徴とする。
また、飲料水供給装置は、タンクへの給水を制御する給水弁と、タンク内の水位の上限を検知する水位検知手段と、飲料水の注出終了後、タンクへの給水開始から、水位が上限に至るまでに要する時間を測定してタンクへの給水速度を算出し、飲料水の注出ごとに、給水速度を更新する制御部とを備え、制御部は、給水速度に基づいて、給水弁の開時間を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、飲料水供給装置は、タンクへの給水を制御する給水弁と、タンク内の水位変化の下限及び上限を検知する水位検知手段と、タンクへの給水開始時に、水位が下限から上限に至るまでに要する時間を測定してタンクへの給水速度を算出する制御部とを備え、制御部は、給水速度に基づいて、給水弁の開時間を決定することにより、タンク内の実際の水位と制御部によって算出された水位との間に違いがなくなるので、飲料水の注出量を正確にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る飲料水供給装置を給茶機に基づいて説明する。図１に示されるように、給茶機１は、上部が張り出した縦長の箱形の形状を有する本体２を備えている。本体２の上部の前面には張り出した部分が形成されており、その前面には、扉３がヒンジ４（図２参照）を介して開閉可能に取り付けられている。また、その上面にも、開閉可能な扉１７が取り付けられている。扉３の前面には、お湯またはお茶を注出するための注出スイッチ１６が設けられている。扉３，１７を開いた状態の図２を参照すると、張り出した部分の内部の奥にはパネル５が設けられ、パネル５により張り出した部分と本体１の内部とが隔離されている。パネル５には茶葉を貯蔵するキャニスタ６が設けられている。キャニスタ６の下部には、茶葉を所定量ずつ落下させることのできる定量ドラムを内蔵した茶葉供給部７が設けられ、その下端の茶葉供給口８は開閉可能なシャッタ９で覆われている。茶葉供給口８の隣には、貯湯タンク２０（図３参照）と連通するシャワー式の給湯口１０が設けられている。茶葉供給口８及び給湯口１０の下方には、茶葉供給口８から供給される茶葉を収容すると共に給湯口１０から供給されるお湯が注がれる茶漉し１１が、ファンネル１２に取り付けられている。ファンネル１２の右側には、貯湯タンク２０に連通する補助給湯管１８が設けられている。ファンネル１２は、軸１３を中心として反時計回りに回転可能になっている。ファンネル１２の左側下方には茶捨て容器１４が設けられ、ファンネル１２が反転したときに、茶漉し１１が茶捨て容器１４の開口１４ａに対向するようになっている。ファンネル１２の下方には、湯呑み等を載置する載置台１５が設けられている。
【００１１】
次に、本体１の内部の構成を、図３に示される模式図に基づいて説明する。
本体１の内部には、お湯を貯溜する貯湯タンク２０が設けられている。貯湯タンク２０の周面上部には、一端が図示しない水道等の取水部に接続された給水管２１の端部が、貯湯タンク２０の外部から内部へ貫通するように設けられている。給水管２１には、取水部と貯湯タンク２０の内部とを連通または遮断する開閉弁である給水弁２２が設けられている。貯湯タンク２０の周面下部には、一端が貯湯タンク２０と連通すると共に他端がパネル５を貫通して給湯口１０と連通する注出管２３が設けられている。注出管２３には、貯湯タンク２０の内部と給湯口１０とを連通または遮断する開閉弁である注出弁２４が設けられている。図３には図示されていないが、注出弁２４は注出スイッチ１６（図１参照）と電気的に接続されている。貯湯タンク２０の下には、ヒータ２５が設けられている。
【００１２】
貯湯タンク２０の上部には蓋２６が設けられ、蓋２６を貫通して貯湯タンク２０の内部を下方に向かって延びるフロートスイッチ２７が設けられている。フロートスイッチ２７のステム２８には、上限ストッパー２９及び下限ストッパー３０が上下に離れて固定して設けられており、磁石を内蔵すると共に貯湯タンク２０内の水面に浮かぶフロート３１が、ステム２８に沿って上限ストッパー２９及び下限ストッパー３０間を水位に応じて上下に移動可能に設けられている。ここで、フロート３１が下限ストッパー３０に接する状態にあるときが下限の水位であり、フロート３１が上限ストッパー２９に接する状態にあるときが上限の水位である。
図４に示されるように、ステム２８の内部には基板３５が設けられており、基盤３５上には上下方向の異なる位置に設けられた２つのリードスイッチ３２，３３と、貯湯タンク２０内のお湯の温度を測定するサーミスタ３４とが設けられている。上側のリードスイッチ３２は、フロート３１が上限ストッパー２９に接する状態にあるときにフロート３１が対向する位置に設けられ、下側のリードスイッチ３３は、フロート３１が下限ストッパー３０に接する状態にあるときにフロート３１が対向する位置に設けられている。リードスイッチ３２，３３はそれぞれ、フロート３１に内蔵された磁石に励磁されてオンとなる。ここで、フロートスイッチ２７は、水位検知手段を構成する。
【００１３】
また、図３に示されるように、本体１の内部には制御部４０が設けられている。制御部４０は、給水弁２２、注出弁２４、及びヒータ２５に電気的に接続している。また、制御部４０はリードスイッチ３２，３３（図４参照）及びサーミスタ３４（図４参照）にも電気的に接続している。
【００１４】
次に、この実施の形態に係る飲料水供給装置の動作を、図１〜４に基づいて説明する。
ユーザーが給茶機１の電源を投入すると、制御部４０が給水弁２２を開くことにより、図示しない取水部から水が給水管２１を流通して貯湯タンク２０内に給水される。貯湯タンク２０内の水位が上昇し、フロート３１が水面と共に上昇して下限ストッパー３０から離れると、フロート３１に内蔵された磁石による励磁がなくなることにより、リードスイッチ３３がオフになる。すると、これを制御部４０が検知することにより経過時間の測定を開始する。また、これと同時に制御部４０はヒータ２５を作動させ、貯湯タンク２０内の水を加熱する。貯湯タンク２０内の水位がさらに上昇し、水面と共にフロート３１が上昇して上限ストッパー２９に接する状態になると、フロート３１に内蔵された磁石による励磁によりリードスイッチ３２がオンになる。すると、これを制御部４０が検知することにより、制御部４０は給水弁２２を閉じる。これにより貯湯タンク２０への給水が終了する。また、制御部４０は経過時間の測定を終了する。これにより、貯湯タンク２０内の水位が下限から上限に至るまでに要する時間が測定される。制御部４０は、下限から上限に至るまでの貯湯タンク２０の水位変化に相当する水量を、測定した時間で割る計算を行うことにより、貯湯タンク２０への給水速度を算出して記憶する。
【００１５】
貯湯タンク２０内の水温をサーミスタ３４が測定し、その測定値が制御部４０に予め設定された水温（設定温度）以上となるように、制御部４０はヒータ２５を制御する。サーミスタ３４による測定値が設定温度以上となると、図示しない適温ランプが点灯して、適温でお茶を注出することができることをユーザーに知らせるようになっている。また、制御部４０は、貯湯タンク２０内の水位が下限以下になると、注出弁２４が開かないようにして、お茶の注出ができないようにする。
【００１６】
ユーザーは扉３，１７を開けて茶葉をキャニスタ６内に投入する。扉３，１７を閉めると、茶葉供給部７に内蔵された定量ドラムが回転すると共にシャッタ９が開くことにより、茶葉供給口８から所定量の茶葉が茶漉し１１に供給される。その後、ユーザーは湯飲みを載置台１５上に置いて注出スイッチ１６を操作する。注出スイッチ１６の操作により注出弁２４が一定時間開き、貯湯タンク２０内のお湯の水頭圧によりお湯が注出管２３を流通し、給湯口１０から茶漉し１１内に供給され、お茶となって湯飲みに注がれる。尚、お湯を注出する場合には、貯湯タンク２０から補助給湯管１８を介して湯飲みに注がれる。
お茶の注出終了後、お茶の注出量と同じ量の水を貯湯タンク２０へ給水するようにしているが、設定温度以上のお茶を注出するために、貯湯タンク２０内の水温が設定温度より下がると注出後の給水を行わないようになっている。よって、お茶の注出頻度が頻繁な場合には、頻繁な給水によりヒータ２５による加熱が間に合わずに貯湯タンク２０内のお湯の温度が設定温度以下となってしまうことがないように、お茶の注出終了後に貯湯タンク２０への給水が行われない。これにより、注出のたびに貯湯タンク２０内の水位が低下してしまう。ヒータ２５により水温が設定温度以上に上昇すると、再び給水が行われるようになる。貯湯タンク２０内の水位が変化すると、貯湯タンク２０内のお湯の水頭圧が変化するため、注出弁２４の開時間が一定のままであると、お茶の注出量が変化してしまう。このため、制御部４０は、お茶の注出量と貯湯タンク２０への給水量との関係から、貯湯タンク２０内の水位を算出する。お茶の注出量を一定にするためには、貯湯タンク２０内の水位が低くなると注出弁２４の開時間を長くしなければならない。すなわち、貯湯タンク２０内の水位と注出弁２４の開時間とは逆比例の関係となる。制御部４０には、図５のように、貯湯タンク２０内の水位と注出弁２４の開時間との関係を示すマップが組み込まれており、制御部４０はこのマップに基づいて、貯湯タンク２０内の水位から注出弁２４の開時間を決定する。これにより、お茶の注出量は一定になる。しかしながら、給水圧の変化などに起因する給水量の変化により貯湯タンク２０への給水量がお茶の注出量と異なると、制御部４０が算出した水位と実際の水位との間に違いが生じてしまい、お茶の注出量が一定でなくなってしまう。そこで、制御部４０は、下限から上限に至るまでの貯湯タンク２０の水位変化に相当する水量を、記憶した給水速度で割る計算を行うことにより、給水弁２２の開時間を算出し、算出した時間だけ給水弁２２を開いて貯湯タンク２０へ給水を行う。これにより、貯湯タンク２０へ一定量の給水が行われるので、算出した水位と実際の水位との間に違いがなくなり、お茶の注出量が一定となる。
【００１７】
このように、制御部４０は、貯湯タンク２０への給水時において、貯湯タンク２０内のお湯の水位が下限から上限に至るのに要する時間を測定して貯湯タンク２０への給水速度を算出し、下限から上限に至るまでの貯湯タンク２０の水位変化に相当する水量をこの給水速度で割る計算を行うことにより給水弁２２の開時間を算出するようにしたので、貯湯タンク２０内の算出した水位と実際の水位との間に違いがなくなり、お茶の注出量を正確にすることができる。
【００１８】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る飲料水供給装置を説明する。実施の形態２に係る飲料水供給装置は、実施の形態１に対して、お茶の注出終了後の給水時に貯湯タンク２０内の水位が上限に達するまでの時間を測定し、お茶の注出量を測定した時間で割る計算を行うことにより給水速度を算出するようにしたものである。飲料水供給装置の構造は、実施の形態１と同様である。
【００１９】
お茶の注出終了後、制御部４０は給水弁２２を開くことにより、貯湯タンク２０への給水が開始される。これと同時に制御部４０は経過時間の測定を開始する。貯湯タンク２０内の水位が上限に達し、フロートスイッチ２７のリードスイッチ３２がオンとなることを制御部４０が検知したら、制御部４０は経過時間の測定を終了する。これにより、お茶の注出量と同じ量の給水を行うのに要する時間が測定される。制御部４０は、お茶の注出量を測定した時間で割る計算を行うことにより、貯湯タンク２０への給水速度を算出して記憶する。これにより、給水速度はお茶の注出ごとに毎回更新される。
お茶の注出頻度が少なくてお茶の注出後に必ず給水が行われる場合には、記憶した給水速度を用いて給水弁２２の開時間を計算することはない。しかし、お茶の注出頻度が多くて給水が間に合わずに水位が低下した場合や、お湯の温度が設定温度以下のために給水が行われずに水位が低下してしまった場合には、制御部４０に記憶された給水速度を用いて給水弁２２の開時間を計算する。
【００２０】
このように、給水速度はお茶の注出ごとに毎回更新されることにより、常に最新の給水速度が制御部４０に記憶されているので、一時的に取水部の給水圧が変化した場合でも対応することができ、注出量をさらに正確にすることができる。
【００２１】
実施の形態１及び２では、飲料水供給装置として、茶葉にお湯を注ぐことによりお茶を注出する給茶機を例にして説明したが、これに限定するものではない。お茶、紅茶、烏龍茶、コーヒー等の粉末をお湯で溶かして飲料水を注出する装置でもよい。また、暖かい飲料水に限定されるものではなく、タンクに水を溜めて冷却し、冷水を注出する方式の冷水機であってもよい。すなわち、タンクに水（お湯）や飲料水を溜め、その水頭圧を利用して飲料水を注出する方式の装置であれば、どのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る給茶機の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る給茶機の扉を開いた状態の斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る給茶機の本体内部の構成を示す模式図である。
【図４】フロートスイッチの内部の一部分を示す図である。
【図５】貯湯タンク内の水位と注出弁の開時間との関係を示すマップである。
【符号の説明】
【００２３】
１  給茶機（飲料水供給装置）、２０  貯湯タンク（タンク）、２２  給水弁、２７  フロートスイッチ（水位検知手段）、４０  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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