(57)【要約】【課題】安価な構成で、精度の高い給湯量制御ができるコーヒー沸かし器を提供する。【解決手段】水を収容する水容器１と、前記水容器１から導出する前記水を加熱する加熱手段４と、前記加熱手段４により加熱された湯を送湯する送湯手段３と、コーヒー等を抽出する抽出室６と、前記送湯手段３から送湯された湯を貯湯しサイフォン現象により前記抽出室６に間欠的に給湯する貯湯タンク５ａを備え、前記貯湯タンク５ａから前記抽出室６への間欠給湯回数を検知して、前記抽出室６に供給される総給湯量を制御するようにしたもので、１回の給湯量が既知であるために正確に総給湯量が制御でき、安価で単純な検知方法で精度の高い給水量制御を行なうことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を収容する水容器と、前記水容器から導出する前記水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された湯を送湯する送湯手段と、コーヒー等を抽出する抽出室と、前記送湯手段から送湯された湯を貯湯しサイフォン現象により前記抽出室に間欠的に給湯する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクから前記抽出室への間欠給湯回数を検知して、前記抽出室に供給される総給湯量を制御するようにしたコーヒー沸かし器。
【請求項２】
貯湯タンクから抽出室に給湯される湯の温度を検知する給湯温度検知手段を設け、前記給湯温度検知手段で検知される温度の変化により間欠給湯回数を検知するようにした請求項１記載のコーヒー沸かし器。
【請求項３】
貯湯タンクから抽出室に給湯される湯で回転する羽根車を設け、前記羽根車の回転変化により間欠給湯回数を検知するようにした請求項１記載のコーヒー沸かし器。
【請求項４】
本体に回動自在に取り付けられ一端で貯湯タンクから流出する湯を受けるてこと、前記てこの他端の動きに応じて動作する近接スイッチを備え、前記近接スイッチのオンオフ信号によって間欠給湯回数を検知するようにした請求項１記載のコーヒー沸かし器。
【請求項５】
本体に回動自在に取り付けられ一端が貯湯タンクから流出する湯を受け、他端にマグネットを有するてこと、前記マグネットの磁力により動作するリードスイッチを備え、前記リードスイッチのオンオフ信号により間欠給湯回数を検知するようにした請求項１記載のコーヒー沸かし器。
【請求項６】
貯湯タンクから抽出室への間欠給湯の１サイクルの動作において、サイフォン現象による給湯中は送湯手段から前記貯湯タンクへの送湯を停止するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載のコーヒー沸かし器。
【請求項７】
サイフォン現象による給湯開始の直前に、送湯手段による送湯スピードを低下させるようにした請求項６記載のコーヒー沸かし器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーヒー粉に湯を供給してコーヒー液を抽出するコーヒー沸かし器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種のコーヒー沸かし器は、図１０のように構成され、水量検知装置２１により水タンク２２の水量を検知するようにしている。水量検知装置２１としては、超音波や赤外線による方式や光の透過や反射等の利用、液体の導電率や誘電率の利用、また重さや浮力などを利用するようにしている。これにより、水タンク２２内に予めある量以上の水を入れておいて、使用者が希望するカップ数を入力すれば、水量検知装置２１が抽出部２３に供給する水量を検知し、この情報を受けた制御手段（図示せず）が抽出部２３への水の供給を停止するものである。即ち、カップ数に応じた適切な量の水が自動的に抽出部２３に供給できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−２５９４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、超音波式や赤外線式による水タンクの液面検知などは水温やセンサー周囲温度の変化に応じて補正を掛けなければ精度の高い水量検知は困難であり補正制御が複雑となる。また、導電率や誘電率による方式は駆動電源の絶縁や水質や水温による精度補正制御など構成が複雑となる。また、重さや浮力による検知方式は、水あかなどによる浮力の経年変化による精度低下や水タンク内の構成が複雑となり清掃などの手入れが困難となる。
【０００４】
水量検知の精度は直接コーヒーの味に大きく影響するため、特に精度向上に注意を払う必要があり、上記のような構成で高い水量検知精度を達成しようとすると非常に高価なものとなってしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安価な構成で、使用者が水容器への給水量に特に注意を払わなくても、安定した味のコーヒー液を希望する量だけ自動的に給湯することができるコーヒー沸かし器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】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、本発明のコーヒー沸かし器は、水を収容する水容器と、前記水容器から導出する前記水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された湯を送湯する送湯手段と、コーヒー等を抽出する抽出室と、前記送湯手段から送湯された湯を貯湯しサイフォン現象により前記抽出室に間欠的に給湯する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクから前記抽出室への間欠給湯回数を検知して、前記抽出室に供給される総給湯量を制御するようにしたもので、１回の給湯量が既知であるために正確に総給湯量が制御でき、安価で単純な検知方法で精度の高い給水量制御を行なうことができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のコーヒー沸かし器は、使用者が水容器への給水量に注意を払わなくても、安定した味のコーヒー液を希望する量だけ自動的に給湯するために必要な精度の高い給湯量制御を安価で簡単な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、水を収容する水容器と、前記水容器から導出する前記水を加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された湯を送湯する送湯手段と、コーヒー等を抽出する抽出室と、前記送湯手段から送湯された湯を貯湯しサイフォン現象により前記抽出室に間欠的に給湯する貯湯タンクを備え、前記貯湯タンクから前記抽出室への間欠給湯回数を検知して、前記抽出室に供給される総給湯量を制御するようにしたもので、１回の給湯量が既知であるために正確に総給湯量が制御でき、安価で単純な検知方法で精度の高い給水量制御を行なうことができる。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明の貯湯タンクから抽出室に給湯される湯の温度を検知する給湯温度検知手段を設け、前記給湯温度検知手段で検知される温度の変化により間欠給湯回数を検知するようにしたもので、間欠給湯の１サイクルにおける給湯時の温度上昇と給湯停止時の温度下降が明確に出力されるため検知方法が単純化された信頼性の高い検知構成により給湯回数を制御することができる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１の発明の貯湯タンクから抽出室に給湯される湯で回転する羽根車を設け、前記羽根車の回転変化により間欠給湯回数を検知するようにしたもので、単純な構成で間欠給湯の１サイクルにおける給湯時と給湯停止時の状態変化が給湯の湯温の変動に影響されることなく確実に出力され、正確に給湯回数を検知することができる。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１の発明のコーヒー沸かし器の本体に回動自在に取り付けられ一端で貯湯タンクから流出する湯を受けるてこと、前記てこの他端の動きに応じて動作する近接スイッチを備え、前記近接スイッチのオンオフ信号によって間欠給湯回数を検知するようにしたもので、単純な構成で、間欠給湯の１サイクルにおける給湯時と給湯停止時の状態変化が給湯温度や給湯スピードの変動等に影響されることなく確実に出力されるため、正確に給湯回数を検知することができる。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１の発明のコーヒー沸かし器の本体に回動自在に取り付けられ一端が貯湯タンクから流出する湯を受け、他端にマグネットを有するてこと、前記マグネットの磁力により動作するリードスイッチを備え、前記リードスイッチのオンオフ信号により間欠給湯回数を検知するようにしたもので、間欠給湯の１サイクルにおける給湯時と給湯停止時の状態変化が給湯温度や給湯スピード等の変動に影響されることなく確実に出力されるため検知方法が単純化され、かつ、てこのマグネットとリードスイッチは磁力結合を利用しているため、水あかやコーヒー液による汚れで検知感度が低下することがない信頼性の高い検知構成とすることができる。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の貯湯タンクから抽出室への間欠給湯の１サイクルの動作において、サイフォン現象による給湯中は送湯手段から前記貯湯タンクへの送湯を停止するようにしたもので、給湯中に湯が追加されることがないため、毎回の給湯量が安定し総給湯量の精度が向上する。
【００１４】
第７の発明は、特に、第６の発明のサイフォン現象による給湯開始の直前に、送湯手段による送湯スピードを低下させるようにしたもので、サイフォン現象が開始する直前の貯湯タンク内の液面レベルが安定し、そのため、毎回の給湯量の変動が抑えられるため、総給湯量の精度が更に向上する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるコーヒー沸かし器の断面図である。
【００１７】
図１において、水容器１に収容された水が底部に配設された逆止弁２を介して水管からなる送湯手段３の一端に導入される。送湯手段３は、ヒータなどからなる加熱手段４に当接しており他端は貯湯タンク５ａに接続されている。抽出室６は、ペーパーフィルター６ａを装着してコーヒー粉（図示せず）を収容するものであり、貯湯タンク５ａの給湯口５ｂの直下に配置されている。ガラス製の容器である保温容器７は、抽出室６から滴下するコーヒー液を収容する。給湯口５ｂの近傍にはサーミスタ等からなり、供給される湯の温度を検知する給湯温度検知手段８が設置されている。
【００１８】
コーヒー沸かし器の本体９の外郭９ａには、操作スイッチである加熱開始手段１０とコーヒーの抽出量を設定するカップ数設定手段１１が配置されている。
【００１９】
以上のように構成されたコーヒー沸かし器について、以下その動作、作用を説明する。
【００２０】
水容器１には満水目盛り（図示せず）が表示されており、使用者は目盛りを目安に水容器１に水を注水する。抽出室６にペーパーフィルター６ａをセットし、必要カップ数に応じたコーヒー粉を収容する。そして、カップ数設定手段１１で必要カップ数を設定し、加熱開始手段１０を操作するとマイクロコンピュータからなる制御手段１２が、加熱手段４に電力を供給し加熱を開始する。
【００２１】
水容器１内の水は、逆止弁２を経て送湯手段３内に流入し、加熱手段４により加熱されて熱湯を生成する。また、この時発生する気泡が送湯手段３内の湯を逆止弁２による逆止効果により送湯手段３を上昇し、貯湯タンク５ａに供給される。貯湯タンク５ａ内に流入した熱湯は、図２に示すように管体５ｃと蓋体５ｄとの間の空間スペースに侵入しながらその水位を上昇する。やがて貯湯水位が管体５ｃの最頂部５ｅを超える程度（貯湯タンク５ａの最大貯湯量）になると、サイフォン現象により貯湯タンク５ａ内の熱湯が矢印Ａで示すように管体５ｃの内側を通じて給湯口５ｂに流れ出す。このサイフォン現象により貯湯タンク５ａから流れ出す熱湯の速度は、送湯手段３より供給される流速よりも早いため最大貯湯量をほぼ流出した時点で管体５ｃの流速は減少し、その時点で給湯口５ｂから空気が進入し、サイフォン現象が停止され１回の給湯が終了する。
【００２２】
以後、送湯手段３からの熱湯の供給量が最大貯湯量を超える都度サイフォン現象が発生し、ほぼ最大貯湯量を給湯した時点で給湯を停止するサイクルを繰り返すことで間欠給湯が行なわれる。
【００２３】
本実施の形態では、最大貯湯量を７２ｍｌとなるよう設定しており、貯湯タンク５ａの１回当たりの給湯量は最大貯湯量にサイフォン現象中に送湯手段３より供給される湯量約５ｍｌを加えた約７７ｍｌとなる。給湯温度検知手段８は給湯口５ｂの直下に設置されており、間欠給湯中に検知する検知温度のタイムチャートは図３のようになる。
【００２４】
図３において、給湯温度検知手段８の検知温度は、給湯口５ｂからの給湯開始によりその湯温を検知し上昇を始め約９０℃となる。給湯が停止すると室温により冷やされて約５０℃まで下降した時点で次の給湯により再度約９０℃まで上昇する。制御手段１２は、給湯温度検知手段８の検知温度が閾値７０℃以上となる期間を給湯中、閾値７０℃未満となる期間を給湯停止中と判断するようにしている。給湯中の数をカウントすれば正確な給湯回数が計測されることとなる。本実施例では、レギュラーサイズ１カップの給湯量の目安を１４０ｍｌとしているため、制御手段１２は、カップ数設定手段１１の設定数が３カップの場合は、給湯回数６回が検知された時点で加熱手段４の電力を遮断する。
【００２５】
また、マグカップサイズ１カップの給湯量の目安を２１０ｍｌとしているため、３カップの場合は給湯回数９回となるよう制御している。
【００２６】
次に、図４を用いて、本実施の形態のコーヒー沸かし器の間欠給湯１サイクルの動作を説明する。
【００２７】
同図において、加熱手段４により送湯手段３の加熱が開始すると、貯湯タンク５ａへの送湯が開始される。送湯手段３による送湯スピードは１秒当たり約１．６ｍｌであり、加熱開始から４５秒経過したＡ点で送湯量は約７２ｍｌとなり貯湯タンク５ａの最大貯湯量となるためサイフォン現象による給湯が開始する。制御手段１２はＡ点で給湯中を検知する。そして、加熱開始から４８秒経過したＢ点でサイフォン現象が停止されるため制御手段１２は給湯停止を検知する。
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、貯湯タンク５ａから抽出室６に給湯される間欠給湯回数を、給湯温度検知手段８の検知温度で制御手段１２により検知するようにしたことにより、１回の給湯量が既知であるために正確に総給湯量を制御することができる。また、検知方法が単純化された信頼性の高い検知構成とすることができる。
【００２９】
また、上記実施の形態では、給湯温度検知手段８で検知する温度の変化から給湯回数を検知するようにしたが、図５のように、給湯口５ｂの直下に羽根車１３を配し、さらに羽根車１３に向けて赤外線を発光する赤外線発光部（図示せず）と羽根車１３からの反射光を受ける受光部（図示せず）を有する近接スイッチ１４を設け、給湯中に流れ出す湯により羽根車１３が回転し、羽根車１３の羽根１３ａが近接スイッチ１４の赤外線発光部の正面に移動したとき羽根１３ａによる反射光を受光するようにしても良い。これにより近接スイッチ１４は羽根車１３の回転中にオンオフ信号を出力することとなる。給湯停止中は羽根車１３の停止位置によりオン信号またはオフ信号のどちらかを継続して出力することとなり、その状態変化を処理して制御手段１２は給湯回数を検知するようにしても良い。
【００３０】
以上のように、本実施の形態では貯湯タンク５ａから抽出室６に給湯される間欠給湯回数を、羽根車１３と近接スイッチ１４の状態変化で制御手段１２により検知するようにしたことにより、給湯時と給湯停止時の状態変化が給湯温度の変動に影響されることがない信頼性の高い検知構成とすることができる。
【００３１】
さらに、給湯回数を検知する他の例として、図６に示すように、回動自在に支持されたこ１５と、近接スイッチ１４を組み合わせてもよい。給湯中に流れ出す湯がてこ１５の一端（力点）に当たるようにしているため他端（作用点）が上昇し、他端の壁面が近接スイッチ１４の赤外線発光部の正面に移動したとき壁面による反射光を受光する。これにより近接スイッチ１４は給湯中にオン信号を出力することとなる。給湯停止中は自重により作用点は下降しているためオフ信号を継続することとなる。以上の状態変化を処理して制御手段１２は給湯回数を検知することができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態では貯湯タンク５ａから抽出室６に給湯される間欠給湯回数を、てこ１５と近接スイッチ１４の状態変化で制御手段１２により検知するようにしたことにより、給湯時と給湯停止時の状態変化が給湯温度や給湯スピードの変動に影響されることがない信頼性の高い検知構成とすることができる。
【００３３】
また、給湯回数を検知する、他の例として図７のように、一端（作用点）側にマグネット１６を設けたてこ１５と、そのマグネット１６に対向するように設けたリードスイッチ１７を組み合わせてもよい。給湯中に流れ出す湯が、てこ１５の他端（力点、マグネット１６を設けた側と反対側）に当たり、他端が下降すると、マグネット１６側が上昇し、マグネット１６がリードスイッチ１７と近接したとき磁力によりその接点をオンする。
【００３４】
給湯停止中は自重によりマグネット１６側は下降しているため、リードスイッチ１７は接点をオフすることとなる。以上の状態変化を処理して制御手段１２は給湯回数を検知することができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態では貯湯タンク５ａから抽出室６に給湯される間欠給湯回数を、てこ１５とマグネット１６とリードスイッチ１７の状態変化で制御手段１２により検知するようにしたことにより、給湯時と給湯停止時の状態変化が給湯温度や給湯スピードの変動に影響されることがなく、かつ磁力結合を利用しているため、水あかやコーヒー液による汚れで検知感度が低下することがない信頼性の高い検知構成とすることができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態におけるコーヒー沸かし器の間欠給湯１サイクルの動作を示すタイムチャートである。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
上記第１の実施の形態では、図４に示すように、サイフォン現象による給湯が開始するＡ点とサイフォン現象による給湯が停止するＢ点との間も加熱手段４をオンしているため送湯手段３による送湯は継続されており、給湯中の３秒間で約５ｍｌが送湯されるため１回の給湯量は約７７ｍｌとなる。送湯手段３による送湯スピードは電源電圧や部品バラツキによる加熱手段４の出力変動により変動するため１回の給湯量も影響を受けることとなる。
【００３８】
これに対し、本実施の形態では、図８に示すように、Ａ点からＢ点の間の給湯中に加熱手段４の出力をオフして送湯手段３による送湯を停止するものである。
【００３９】
これにより、間欠給湯１サイクルにおける貯湯タンク５ａへの積算送湯量は最大貯湯量の７２ｍｌとほぼ等しくなるため、１回の給湯量が電源電圧や部品バラツキの影響を受けずに安定化する。
【００４０】
以上のように、本実施の形態では、貯湯タンク５ａから抽出室６への間欠給湯の１サイクルの動作において、サイフォン現象による給湯中は送湯手段３から前記貯湯タンク５ａへの送湯を停止することにより、給湯中に湯が追加されることがなく、毎回の給湯量が安定化し総給湯量の精度が向上する。
【００４１】
また、図９に示すように間欠給湯の１サイクルにおいて加熱手段４の加熱開始から２７秒経過したＣ点で３秒オフ／３秒オンのデューティ出力にすれば、加熱手段４の電力は約１／２となるため、送湯手段３による送湯スピードも約１／２の０．８ｍｌ／秒となる。これにより、貯湯タンク５ａのサイフォン現象開始直前の液面レベルの上昇スピードが低下し、液面の揺らぎが押さえられた安定化した状態にすることができる。液面レベルの揺らぎが激しい場合、最大貯湯量の直前で偶発的にサイフォン現象が発生することがあるため、１回の給湯量が変動することとなる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、貯湯タンク５ａから抽出室６への間欠給湯の１サイクルの動作において、サイフォン現象による給湯開始直前の送湯手段３による送湯スピードを、給湯終了直後の送湯スピードより低下させる構成としたことにより、サイフォン現象が開始する時点の貯湯タンク５ａ内の液面レベルが安定し、毎回の給湯量の変動が抑えられ、総給湯量の精度が更に向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかるコーヒー沸かし器は、精度の高い自動給湯を行なうことができるため、給湯器や電気湯沸かし器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるコーヒー沸かし器の断面図
【図２】同コーヒー沸かし器の貯湯タンク近傍の要部断面図
【図３】同コーヒー沸かし器の給湯温度検知手段の検知温度のタイムチャート
【図４】同コーヒー沸かし器の間欠給湯のタイムチャート
【図５】他の例を示すコーヒー沸かし器の貯湯タンク近傍の要部断面図
【図６】他の例を示すコーヒー沸かし器の貯湯タンク近傍の要部断面図
【図７】他の例を示すコーヒー沸かし器の貯湯タンク近傍の要部断面図
【図８】本発明の実施の形態２におけるコーヒー沸かし器の間欠給湯のタイムチャート
【図９】他の例を示すコーヒー沸かし器の他の間欠給湯のタイムチャート
【図１０】従来のコーヒー沸かし器の断面図
【符号の説明】
【００４５】
１  水容器
３  送湯手段
４  加熱手段
５ａ  貯湯タンク
５ｂ  給湯口
６  抽出室
８  給湯温度検知手段
１２  制御手段
１３  羽根車
１４  近接スイッチ
１５  てこ
１６  マグネット
１７  リードスイッチ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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