(57)【要約】【課題】  多様化するカップに対応することができ、且つ、カップ周辺の物体による誤検出を低減し、高精度なカップ検出を実現することができる飲料ディスペンサを提供する。【解決手段】  飲料をカップに供給する飲料ディスペンサ１において、カップＣを検出するためのカップセンサと、当該カップセンサの出力に基づいてカップＣへの飲料供給を制御する制御装置２０とを備え、カップセンサは、送信側トランデューサ１７Ａと受信側トランデューサ１７Ｂ間にカップＣが置かれる透過型の超音波センサであり、制御装置２０は、送信側トランデューサ１７Ａから送信された信号と受信側トランデューサ１７Ｂにて受信された信号との位相差に基づいてカップＣの有無を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料をカップに供給する飲料ディスペンサにおいて、
前記カップを検出するためのカップ検出手段と、該カップ検出手段の出力に基づいて前記カップへの飲料供給を制御する制御手段とを備え、
前記カップ検出手段は、送信側と受信側間に前記カップが置かれる透過型の超音波センサであり、前記制御手段は、前記送信側から送信された信号と前記受信側にて受信された信号との位相差に基づいて前記カップの有無を判定することを特徴とする飲料ディスペンサ。
【請求項２】
前記制御手段は、前記位相差の単位時間当たりの変化率が規定値以内である場合に当該位相差のデータを有効として扱うことを特徴とする請求項１の飲料ディスペンサ。
【請求項３】
前記カップ検出手段付近の温度を検出する温度検出手段を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段の出力に基づき、温度補正制御を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２の飲料ディスペンサ。
【請求項４】
前記制御手段は、前記送信側と受信側との距離による誤差を補正するためのトリミング制御を実行することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の飲料ディスペンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサにより検出されたカップに飲料を供給する飲料ディスペンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、飲料をカップに供給する飲料ディスペンサでは、本体上部に飲料の吐出を行うポストミックスバルブが設けられ、本体前面などにカップを検出するセンサが設けられていた。そして、センサによりカップの存在が検出されていることを条件に、本体上部前面などに設けられる飲料選択ボタンを操作することで、規定量の飲料の供給が行われている（特許文献１参照。）。
【０００３】
カップを検出するセンサには、例えば光の発光部と受光部を備えた光透過型センサ（光センサ）が用いられる。この光センサは、発光部からの光に対して受光部が光の遮断を検出することでカップ検出の信号を出力するものであった。
【特許文献１】特開２００３−２６２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今では、飲料の供給を行う飲料ディスペンサにおいて使用されるカップが多様化している。しかしながら、従来の飲料ディスペンサでは、上述したようにカップの検出に光センサが用いられていたため、ガラスコップなど光を透過してしまう透明カップを検出できないという問題がある。そのため、透明カップに飲料の供給を行う場合には、センサによるカップの検出を行い規定量の飲料の供給を行う方法ではなく、飲料選択ボタンの操作時間により飲料の供給量を調整する方法が採用される。
【０００５】
しかしながら、最近では、レストランなどのサービスで来店した顧客が当該飲料ディスペンサを自由に操作して飲料を吐出できる、所謂、フリードリンクサービスに用いられる使用法が増加したため、飲料吐出時の安全性の向上、悪戯防止などの観点からカップセンサを搭載した飲料ディスペンサの要求がある。
【０００６】
そこで、透明カップでもカップの存在を検出することができるカップセンサとして超音波センサを用いることが考えられる。一般に、超音波センサには反射型センサと透過型センサがあり、反射型センサは検知距離が０．５〜５０ｍ程度と近距離の検出ができないことから、飲料ディスペンサにおけるカップの検出には透過型の超音波センサが適している。
【０００７】
透過型の超音波センサは、送信側と受信側の間に存在する物体により送信側から受信側に送信された超音波が遮断され、受信側の信号レベルが低下することによって、物体の存在及び通過を検出するものである。しかしながら、超音波の特性上、送信側から放射される超音波は指向性が鈍く、検出対象となるカップ以外の方向にも超音波が放出されることから、送受信間にカップがある状態でも飲料ディスペンサの前に人が立つことで、人の体、若しくは荷物等に反射した超音波が受信側に到達し誤検出が発生する問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の飲料ディスペンサは、飲料をカップに供給するものであって、カップを検出するためのカップ検出手段と、該カップ検出手段の出力に基づいてカップへの飲料供給を制御する制御手段とを備え、カップ検出手段は、送信側と受信側間にカップが置かれる透過型の超音波センサであり、制御手段は、送信側から送信された信号と受信側にて受信された信号との位相差に基づいてカップの有無を判定するものである。
【０００９】
請求項２の発明の飲料ディスペンサは、上記発明において、制御手段は、位相差の単位時間当たりの変化率が規定値以内である場合に当該位相差のデータを有効として扱うものである。
【００１０】
請求項３の発明の飲料ディスペンサは、上記各発明において、カップ検出手段付近の温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、温度補正制御を実行するものである。
【００１１】
請求項４の発明の飲料ディスペンサは、上記各発明において、制御手段は、送信側と受信側との距離による誤差を補正するためのトリミング制御を実行するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、飲料をカップに供給する飲料ディスペンサにおいて、カップを検出するためのカップ検出手段と、このカップ検出手段の出力に基づいてカップへの飲料供給を制御する制御手段とを備え、カップ検出手段を、送信側と受信側間にカップが置かれる透過型の超音波センサとしたので、光を透過する透明なカップであっても支障無くカップの有無を検出できる。また、反射型超音波センサの如く近距離においてカップの検出が困難となる問題も無い。
【００１３】
特に、制御手段は、送信側から送信された信号と受信側にて受信された信号との位相差に基づいてカップの有無を判定するので、反射波による誤動作を極力抑えることができるようになり、高精度なカップ検出が可能となる。
【００１４】
請求項２の発明では、上記において制御手段は、位相差の単位時間当たりの変化率が規定値以内である場合に当該位相差のデータを有効として扱うので、人体などに反射した超音波による影響を防止し、より精度の高いカップ検出を実現できるようになる。
【００１５】
請求項３の発明では、上記各発明においてカップ検出手段付近の温度を検出する温度検出手段を備え、制御手段は、温度検出手段の出力に基づき、温度補正制御を実行するので、温度による超音波の伝播速度の変化を補正し、周囲温度に影響されないカップ検出を実現できるようになる。
【００１６】
請求項４の発明では、上記各発明において制御手段は、送信側と受信側との距離による誤差を補正するためのトリミング制御を実行するので、カップ検出手段の送信側と受信側の取り付け誤差による超音波の伝播距離の変化を補正してより安定したカップ検出を実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、多様化するカップに対応することができ、且つ、カップ周辺の物体による誤検出を低減し、高精度なカップ検出を実現することができる飲料ディスペンサを提供することを目的とする。以下、本実施例の飲料ディスペンサ１について図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施例の飲料ディスペンサ１の正面構成図、図２は同じく飲料ディスペンサ１の側面構成図を示している。
【００１８】
本実施例の飲料ディスペンサ１は、液体原料タンク８に充填された液体原料を送出して希釈水や炭酸水などの希釈液と混合して飲料としてカップＣに供給するものであり、断面略コ字状を呈する本体２により構成されている。本体２内には、保冷庫３、保冷庫３の前扉４、保冷庫３内を冷却する保冷庫冷却コイル５、保冷庫冷却コイル５に冷媒を送る冷却器６、保冷庫冷却コイル５で冷却された冷気を保冷室３内に循環させる冷気送風装置７が設けられている。
【００１９】
また、この本体２には、液体原料タンク８に接続されたシロップ流路９が構成される。このシロップ流路９には流量を調節するフローレギュレータ１０及び後述する制御装置２０からの信号で液体原料供給をオン、オフする働きをするポストミックスバルブ１１が連通されると共に、希釈液流路１５が連通され、ポストミックスバルブ１１に供給された液体原料と希釈液はノズルで混合されて飲料となりカップＣに供給される。
【００２０】
更に、本体２内には冷却水槽１２が設けられる。この冷却水槽１２は、水槽内の冷却水でカーボネータ（炭酸水製造装置）１３内の炭酸水や水冷却コイル１４内の希釈水等の希釈液を冷却するものであり、水槽内の冷却水は、前記冷却器６により冷却されている。カーボネータ１３に接続された炭酸水流路１５及び水冷却コイル１４出口側には流量を調節するフローレギュレータ１０が接続され、ポストミックスバルブ１１が連通され、ポストミックスバルブ１１で液体原料と希釈液は混合されて飲料となりカップＣに供給される。
【００２１】
更に、ポストミックスバルブ１１の下方には、当該ポストミックスバルブ１１から供給された飲料を受容するためのカップＣを置くためのカップ設置台１６が設けられており、これらポストミックスバルブ１１とカップ設置台１６との間には、カップ設置台１６上に置かれたカップＣの左右側方に位置してカップセンサを構成するトランデューサ１７Ａ、１７Ｂが設けられている。また、トランデューサ１７Ａ、１７Ｂの何れかの周辺には、センサ周辺温度を検出するための温度センサ１８が設けられている。
【００２２】
カップセンサは透過型の超音波センサにより構成されている。以下、図３の制御ブロック図を参照して前記制御装置２０への当該カップセンサ及びカップセンサに関する出力構成を説明する。カップセンサは、パルス発生回路２１と、トランデューサ１７Ａ、１７Ｂと、増幅器２２と、位相比較器２３と、積分回路２４と、Ａ／Ｄ変換器２５とを備えている。これにより、パルス発生回路２１で発生した電気信号を送信側トランデューサ１７Ａに出力することで、当該送信側トランデューサ１７Ａは係る電気信号を超音波へ変換し、受信側トランデューサ１７Ｂに伝播する。受信側トランデューサ１７Ｂは、送信側トランデューサ１７Ａより伝播された超音波を電気信号に戻し、該電気信号を増幅器２２にて増幅させ、トランデューサでの変換ロスを補正した後、当該信号を位相比較器２３に出力する。
【００２３】
位相比較器２３には、パルス発生回路２１から送信側トランデューサ１７Ａへ送信する前の電気信号も出力されており、これにより、位相比較器２３は送信側トランデューサ１７Ａへ送信する前の電気信号と受信側トランデューサ１７Ｂを通した後の電気信号の位相比較を行い、両信号の位相差をパルス幅として積分回路２４に出力する。
【００２４】
積分回路２４は、ＬＰＦから構成されており、位相比較器２３から出力された両信号の位相差を積分し直流電圧に変換した後、積分された位相比較器２３の出力信号をＡ／Ｄ変換器２５に出力する。Ａ／Ｄ変換器２５は、上述の如く積分された位相比較器２３からの出力信号をデジタルデータへ変換し、当該位相差のデータを位相データとして制御装置２０に出力する。
【００２５】
また、制御装置２０には、カップセンサ周辺の温度を検出する温度センサ１８の電気信号がＡ／Ｄ変換器２６においてデジタルデータへ変換された後、温度データとして出力されている。
【００２６】
尚、制御装置２０には、上述した如きカップセンサの出力及び温度センサ１８の出力以外にも、当該飲料ディスペンサ１の電源信号の出力、図示しない飲料供給ボタンの操作による飲料供給信号の出力などが入力されており、これに基づき飲料の供給を行うポストミックスバルブ１１などが制御される。
【００２７】
次に、上述した如きカップセンサによるカップＣの検出動作について図４乃至図７のフローチャート図を参照して説明する。図４は制御全体を示すフローチャート図であり、図５乃至図７は各処理のフローチャート図である。先ずはじめに、制御装置２０はステップＳ１において、トリミング開始信号が入力されたか否かを判断する。このトリミング開始信号は、当該飲料ディスペンサ１が設置され、電源が投入されることにより出力される信号である。尚、本実施例では、電源投入によりトリミング開始信号の入力としているが、格別に販売可ボタンなどを設けている場合には、当該ボタンの操作によりトリミング開始信号の出力を行ってもよいものとする。
【００２８】
トリミング開始信号の入力があった場合には、制御装置２０は、ステップＳ２に進み、カップＣなどが置かれていない状態でセンサ取付バラツキ補正処理を行う。このセンサ取付バラツキ補正処理は、同様の仕様により構成される装置であっても、トランデューサ１７Ａ、１７Ｂの取付位置の微妙なバラツキによって超音波の伝播距離が変化することから、電源投入時などトリミング開始信号の入力があった場合に限り、送信側トランデューサ１７Ａと受信側トランデューサ１７Ｂとの距離による誤差を補正するトリミング制御である。
【００２９】
即ち、超音波の波長は次式により表すことができ、例えば、＋１５℃の環境下で周波数４０ｋＨｚのトランデューサを使用した場合には、波長は８．５ｍｍとなる。
λ＝Ｃ／ｆ  （式１）
但し、Ｃ＝音波の伝播速度、λ＝波長、ｆ＝周波数であるものとする。
これにより、トランデューサ１７Ａ、１７Ｂの取付位置のバラツキが微妙に影響することから、後段のセンサ判定処理において基準として用いる基準位相データを装置ごとに決定する必要がある。
【００３０】
センサ取付バラツキ補正処理において、制御装置２０は、先ず、ステップＳ２１において、上述した如く送信側トランデューサ１７Ａへ送信する前の電気信号と受信側トランデューサ１７Ｂを通した後の電気信号の位相比較により得られる位相データをＡ／Ｄ変換器２５から入力する。入力後、ステップＳ２２において所定の遅延時間を経過させた後、ステップＳ２３に進み、ステップＳ２１にて入力された位相データの入力が規定回数、本実施例では５回行われたか否かを判断する。規定回数に満たない場合は、再びステップＳ２１に戻り、一定間隔ごとに位相データを規定回数だけ入力し、内部の記憶手段に記憶する。
【００３１】
次に、制御装置２０は、ステップＳ２４において、入力された各位相データ間の変化率を算出し、当該変化率が予め定められた規定値以内である場合には、ステップＳ２６に進み、上述した如く温度センサ１８から得られる温度データをＡ／Ｄ変換器２６から入力し、後段の温度補正処理にて温度偏差の基準となる基準温度データとして内部の記憶手段に記憶する。
【００３２】
ここで、制御装置２０が温度データの入力を行うのは、超音波の音速は、簡易的に次式で表されるように、周囲の温度によって超音波は位相変化するため、後段の温度補正処理にて周辺温度の変化に基づく補正を行うのに必要となるからである。
Ｃ＝３３１．５√（Ｔ／２７３）＝３３１．５＋０．６０７ｔ  （ｍ／ｓ）  （式２）
但し、Ｃ＝音波の伝播速度、Ｔ＝絶対温度、ｔ＝摂氏温度である。尚、√（Ｔ／２７３）は（Ｔ／２７３）の平方根を示す。
【００３３】
その後、制御装置２０は、ステップＳ２７に進み、各位相データの平均値を基準位相データとして記憶手段に記憶し、センサ取付バラツキ補正処理を終了する。
【００３４】
他方、ステップＳ２４において、算出された変化率が予め定められた規定値以外である場合には、送信側トランデューサ１７Ａから放射された直接波が何らかの物体に遮られ、装置の周辺の人など移動する物体に反射した反射波が回り込んだ状態で受信側トランデューサ１７Ｂに受信されたものとみなされるため、基準位相データとして有効ではないことから、ステップＳ２５において、入力された各位相データをクリアし再びステップＳ２１に戻る。
【００３５】
尚、通常もトランデューサの指向性が鈍いことから、受信側トランデューサ１７Ｂには直接波以外の反射波もマルチパスで入力されるが、上述した如き反射波に比べ直接波の信号強度が強く反射波は抑制されるため、各位相データ間に大きな変化は現れず安定している。
【００３６】
上述した如きセンサ取付バラツキ補正処理後、制御装置２０は、ステップＳ２からステップＳ３に進み、温度補正処理（温度補正制御）を行う。温度補正処理は、各センサ判定処理の前に必ず行われる処理であり、センサ取付バラツキ補正処理にて取得された基準位相データを温度変化に応じて補正するものである。
【００３７】
先ず、制御装置２０は、ステップＳ３１において温度センサ１８により検出された温度データをＡ／Ｄ変換器２６から入力する。次に、ステップＳ３２に進み、前段のセンサ取付バラツキ補正処理にて取得された基準温度データとステップＳ３１において入力された現在温度データとから温度偏差を算出し、温度補正データとする。その後、制御装置２０は、ステップＳ３３に進み、上述した如く内部の記憶手段に記憶された基準位相データをステップＳ３２において取得された温度補正データで補正し、新たな基準位相データとして記憶手段に上書きする。尚、基準位相データの温度補正データによる補正は、前記式２の温度に対する音波の伝播速度と、前記式１の音速に対する波長で算出される補正係数を基準位相データに反映させることで行うものとする。
【００３８】
上述した如き温度補正処理後、制御装置２０は、ステップＳ３からステップＳ４に進み、カップＣの有無を検出するセンサ判定処理を行う。センサ判定処理において、制御装置２０は、先ず、ステップＳ４１において、上述した如く送信側トランデューサ１７Ａへ送信する前の電気信号と受信側トランデューサ１７Ｂを通した後の電気信号の位相比較により得られる位相データをＡ／Ｄ変換器２５から入力する。入力後、ステップＳ４２において所定の遅延時間を経過させた後、ステップＳ４３に進み、ステップＳ４１にて入力された位相データの入力が規定回数、本実施例では５回行われたか否かを判断する。規定回数に満たない場合は、再びステップＳ４１に戻り、一定間隔ごとに位相データを規定回数だけ入力し、内部の記憶手段に記憶する。
【００３９】
次に、制御装置２０は、ステップＳ４４において、入力された各位相データ間の単位時間当たりの変化率を算出し、当該変化率が規定値以外である場合には、人などの移動する物体に反射した反射波が回り込んだ状態で入力された信号や、ノイズによるデータが含まれており、安定した有効なデータとして用いることができないと判断し、ステップＳ４１に戻る。入力された位相データ間で変化率が予め定められた規定値以内である場合には、超音波の直接波の有効な位相データが得られたものと判断しステップＳ４６に進む。
【００４０】
そして、制御装置２０は、ステップＳ４６において各位相データの平均値を算出し、有効データＡとする。その後、ステップＳ４７において、有効データＡと上記温度補正処理にて補正された後の基準位相データを比較し、規定値以内であればステップＳ４８に進み、カップなしを出力すると共に、規定値以外であればステップＳ４９に進み、カップ有りを出力する。
【００４１】
そして、カップ有りの出力があった場合には、制御装置２０は、図示しない飲料供給ボタンの操作による飲料供給信号の出力に基づき、所定の供給時間だけポストミックスバルブ１１を開放する。これにより、液体原料タンク８に収納している液体原料とカーボネータ１３からの炭酸水又は希釈水が供給されポストミックスバルブ１１内で混合された飲料をカップに所定量だけ供給される。
【００４２】
センサ判定処理を行った後は、図４に示す如くスタートに戻り、以降ループ動作を行うものとする。尚、トリミング開始信号の入力は、装置の設置時など、超音波の伝播距離のバラツキ・変化を補正する必要があるときのみに実行され、温度補正処理はセンサ判定処理のループの中で毎回行われるものとする。
【００４３】
以上の構成により、本実施例では、カップＣを検出する手段として、送信側トランデューサ１７Ａと受信側トランデューサ１７Ｂ間にカップＣが置かれる透過型の超音波センサを用いているので、光を透過する透明なカップであっても支障無くカップＣの有無を検出することができる。また、反射型超音波センサの如く近距離においてカップＣの検出が困難となる問題も無い。
【００４４】
特に、本実施例のカップセンサによれば、制御装置２０によって、送信側トランデューサ１７Ａから送信された信号と受信側トランデューサ１７Ｂにて受信された信号との位相差に基づいてカップＣの有無を判定するので、反射波による誤動作を極力抑えることができるようになり、高精度なカップ検出が可能となる。
【００４５】
また、本実施例では、制御装置２０は、上述した如く位相差の単位時間当たりの変化率を算出し、当該変化率が規定値以内である場合にのみ有効な位相差のデータとして扱うので、人体などに反射した超音波による影響を防止し、より精度の高いカップ検出を実現できるようになる。
【００４６】
更にまた、本実施例では、温度センサ１８によりカップセンサ周囲の温度を検出し、当該温度センサの出力に基づき、温度補正処理を実行することにより、温度による超音波の伝播速度の変化を補正することが可能となり、周囲温度に影響されないカップ検出を実現することができる。
【００４７】
また、上述した如く本実施例では、当該装置の設置時などに送信側トランデューサ１７Ａと受信側トランデューサ１７Ｂとの距離による誤差を補正するセンサ取付バラツキ補正処理を行うので、各装置ごとにカップセンサの送信側トランデューサ１７Ａと受信側トランデューサ１７Ｂの取り付け誤差による超音波の伝播距離の変化を補正することが可能となる。これにより、より安定したカップ検出を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施例の飲料ディスペンサの正面構成図である。
【図２】同じく飲料ディスペンサの側面構成図である。
【図３】制御ブロック図である。
【図４】カップ検出動作全体のフローチャート図である。
【図５】センサ取付バラツキ補正処理のフローチャート図である。
【図６】温度補正処理のフローチャート図である。
【図７】センサ判定処理のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ    カップ
１    飲料ディスペンサ
２    本体
１１  ポストミックスバルブ
１６  カップ設置台
１７Ａ、１７Ｂ  トランデューサ（カップセンサ）
１８  温度センサ
２０  制御装置（マイクロコンピュータ）
２１  パルス発生回路
２２  増幅器
２３  位相比較器
２４  積分回路
２５、２６  Ａ／Ｄ変換器
【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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