(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料ディスペンサにおける液体送出装置であって、
希釈水供給ラインに設けられ、前記希釈水供給ラインを介して送出される希釈水の流量に応じたパルス数を発生する希釈水流量調整器と、
シロップ供給ラインに設けられ、前記シロップ供給ラインを介して送出されるシロップの流量に応じたパルス数を発生するシロップ流量調整器と、
前記希釈水および前記シロップのそれぞれの流量に応じたパルス数に基づいて前記シロップ流量調整器の送出動作を制御する制御部とを備えてなり、
前記制御部は、前記希釈水流量調整器からのパルス数および前記シロップ流量調整器からのパルス数を、基準となるパルス数とサンプリング周期でそれぞれ比較し、前記基準となるパルス数とのずれを生じている場合は、基準となる希釈比率となるように前記シロップ流量調整器を通電制御し、かつ、前記シロップ流量調整器からのパルス数が前記シロップの総量に応じて設定されたパルス数に満たない場合は、サンプリング開始から一定の時間が経過したときサンプリング周期を更新し、新たなサンプリング周期において前記希釈比率のずれを監視することを特徴とする液体送出装置。
【請求項２】
前記希釈水流量調整器または前記シロップ流量調整器のいずれかは、液体が流入する流入部および前記液体が流出する流出部を有する本体と、
前記本体内で回転することによって、前記流入部から流入する前記液体を一定容積量ずつ前記本体の内壁に沿って移動させて前記流出部から前記液体送出ラインに連続して送出させる回転子と、
前記回転子を回転駆動するモータと、
前記回転子の回転速度に基づく周波数のパルスを前記液体の流量信号として出力する流量計を有してなることを特徴とする請求項第１項に記載の液体送出装置。
【請求項３】
前記シロップ流量調整器は、前記流量信号に応じて前記シロップ供給ラインの圧力損失を可変させるフローレギュレータを含むことを特徴とする請求項第１項または第２項に記載の液体送出装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記シロップの粘性に基づいて設定された送出条件に基づいて前記シロップ流量調整器を制御することを特徴とする請求項第１項に記載の液体送出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記シロップの比重に基づいて設定された送出条件に基づいて前記シロップ流量調整器を制御することを特徴とする請求項第１項に記載の液体送出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体送出装置に関し、特に、一定容積量の液体の連続した送出性に優れ、送出された液体の状態を乱すことのない送出制御を可能にする液体送出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体送出装置として、供給源から流入側の管路を介してケーシング内に流入する液体を回転子の回転に基づいて流出側の管路に送出するものがある。この液体送出装置では、希望する流量に応じて回転子を回転駆動することにより、ケーシングと回転子との間に収容される液量と回転子の回転速度に基づく一定容積量の液体を流出側に送出させることができる。
【０００３】
回転子の駆動源としてモータを使用する場合、例えば、送出させる液体について、希望する流量で予め送出テストを実施して得られるモータの回転特性データに基づいてモータへの通電量を設定することで、設定時と実動時の流量の誤差を小にできる。また、実動時にはメモリに格納した直前の液体送出動作におけるモータの回転特性データに基づいてモータへの通電量を設定することで、液体の物性変動（例えば、粘性変動）による流量変動を防げる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液体送出制御によると、機器の特性や送出する液体の物性に応じて管路における送出動作の最適化を行っているため、管路から送出された液体に生じる現象を制御することができない。管路内で適切な流量に管理されて送出されたとしても、例えば、液体を受容する容器の形状、送出形態、又は容器内での流動による液体の乱れが生じて好ましくない泡立ちや白濁が生じることがある。また、複数の液体を同時に送出して定められた希釈比率で混合する場合において、液体の比重や溶解性によって希釈不良が生じる恐れもある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、送出する液体について、送出中だけでなく送出後についても不具合を生じることのないように送出動作の最適化を図ることのできる液体送出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、飲料ディスペンサにおける液体送出装置であって、希釈水供給ラインに設けられ、前記希釈水供給ラインを介して送出される希釈水の流量に応じたパルス数を発生する希釈水流量調整器と、シロップ供給ラインに設けられ、前記シロップ供給ラインを介して送出されるシロップの流量に応じたパルス数を発生するシロップ流量調整器と、前記希釈水および前記シロップのそれぞれの流量に応じたパルス数に基づいて前記シロップ流量調整器の送出動作を制御する制御部とを備えてなり、前記制御部は、前記希釈水流量調整器からのパルス数および前記シロップ流量調整器からのパルス数を、基準となるパルス数とサンプリング周期でそれぞれ比較し、前記基準となるパルス数とのずれを生じている場合は、基準となる希釈比率となるように前記シロップ流量調整器を通電制御し、かつ、前記シロップ流量調整器からのパルス数が前記シロップの総量に応じて設定されたパルス数に満たない場合は、サンプリング開始から一定の時間が経過したときサンプリング周期を更新し、新たなサンプリング周期において前記希釈比率のずれを監視することを特徴とする液体送出装置を提供する。
【０００９】
上記した液体送出装置によると、液体の送出開始から送出終了にかけて、一送出動作について定めた送出条件を満たすように流量を変化させることにより、送出対象の液体に固有の粘性や比重による乱れの発生を抑制し、送出中から送出後にかけての液体の状態を安定化させる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体送出装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液体送出装置の主要部を概略的に示す。
この液体送出装置は、カップ式飲料を販売飲料として製造する飲料ディスペンサの希釈水供給ライン２０および炭酸水供給ライン２５に羽根車２１Ａ、２６Ａの回転に基づいて流量を検出する流量計２１、２６を設け、シロップ供給ライン１３に一定容積量の液体を連続して送出可能な定容積型のシロップ流量調整器１を設けて販売飲料の希釈比率に基づいて流量調整器１の送出動作を制御するものであり、本体１０の内部に収容されて互いに噛合して回転することにより一定容積量のシロップを連続的にシロップ供給ライン１３に送出する一組の回転子１１と、回転子１１の一方の軸１１Ａに接続されて一組の回転子１１を回転駆動する直流モータである回転子駆動モータ１Ｍと、回転子駆動モータ１Ｍの回転速度に応じた周波数のパルスを発生するパルスエンコーダ１Ｓからなるシロップ流量調整器１と、希釈水ＷAの流量に応じた周波数のパルスを発生する希釈水流量計２１と、希釈水流量計２１と同様に形成されて炭酸水Ｗｃの流量に応じた周波数のパルスを発生する炭酸水流量計２６と、販売飲料毎の希釈比率等の制御データ、および販売単位の一送出動作における希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃ、シロップの送出パターンを送出条件として格納する送出条件格納部３と、予め定められたパルスのサンプリング周期においてパルスエンコーダ１Ｓ、希釈水流量計２１、および炭酸水流量計２６から入力する各液体の流量に応じたパルスに基づいて希釈比率とのずれを監視する流量監視部４と、流量の監視状態を表示する液晶ディスプレイ等の表示器（図示せず）を設けた表示部５と、供給制御部２から入力する通電補正命令に基づいて回転子駆動モータ１Ｍの通電制御を行う通電部４４を有する。
【００１２】
シロップ流量調整器１は、円形歯車状に形成される回転子１１の軸１１Ａおよび軸１１Ｂを本体１０に回転自在に支持しており、回転子１１の歯間と本体１０の内壁との間に収容した液体を回転子１１の回転に基づいて移動させる。
【００１３】
回転子駆動モータ１Ｍは、直流モータを使用し、通電部４４から供給される電流に基づいて通電制御される。
【００１４】
パルスエンコーダ１Ｓは、図示しない構成として、軸１１Ａに接続される軸部材と、軸部材に固定されてスリットを形成された円盤部材と、円盤部材を介して対向配置された発光素子と受光素子を有しており、スリットを通過した光を受光素子で受光することによって回転子１１の回転速度に応じた周波数のパルスを出力する。
【００１５】
送出条件格納部３は、上記した希釈比率および送出条件の他に、パルスのサンプリング周期、販売飲料毎に定められるシロップ、希釈水、および炭酸水の流量、総量に応じたパルスエンコーダおよび流量計のパルス数、および送出時間を格納している。希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃ、シロップの送出パターンは、シロップの粘性、比重、水溶性、および販売量に基づいて、最終的な形態である販売飲料において飲料全体の希釈比率が確保され、かつ、販売飲料にシロップの濃度むらが生じることのないように送出中の希釈比率を可変させるように設定される。
【００１６】
流量監視部４は、予め定められたパルスのサンプリング周期において、パルスエンコーダ１Ｓ、希釈水流量計２１、および炭酸水流量計２６から入力するパルスをカウントするカウンタ４１と、カウンタ４１から入力するパルスカウント値を基準値（基準パルス数）と比較する比較部４２と、比較部４２から出力されるパルス値の差分に基づいてサンプリング周期における流量変動量を演算する演算部４３を有する。
【００１７】
供給制御部２は、流量監視部４のサンプリング動作を制御するとともに、カウンタ４１から入力するシロップ、希釈水、および炭酸水の流量に応じたパルスカウント値に基づいて販売飲料の希釈比率をリアルタイムで演算する。
【００１８】
図２は、飲料ディスペンサの配管を概略的に示し、高圧の炭酸を収容した炭酸ガスボンベＢと、液体原料としてのシロップＳを収容したシロップタンク６と、炭酸ガスをシロップタンク６に供給する炭酸ガス供給ライン７Ａと、炭酸ガス供給ライン７Ａに設けられる炭酸ガス制御弁８Ａと、シロップＳを冷却水Ｗによって冷却するシロップ冷却コイル１５と、シロップ冷却コイル１５を浸漬される冷却水Ｗを満たした冷却水槽１５Ａと、図示しない冷却ユニットから供給される冷媒の気化に基づいて冷却水Ｗを冷却するエバポレータ１５Ｂと、エバポレータ１５Ｂに冷媒を循環させる冷媒管路１５Ｃと、シロップＳを送出するシロップ供給ライン１３と、シロップＳを一定容積量で連続的に送出させるとともにパルスエンコーダ１Ｓで流量に応じた流量信号を出力するシロップ流量調整器１と、シロップ供給ライン１３を開閉するシロップ電磁弁１４と、シロップＳ、希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃ等の液体を混合して販売飲料としてカップ５０に排出するマルチバルブ２９と、希釈水ＷAの取水管１６と、取水管１６を開閉する水電磁弁１７と、希釈水ＷAを圧送する水ポンプ１８と、希釈水ＷAを冷却水（図示せず）によって冷却する希釈水冷却コイル１９と、希釈水ＷAを送出する希釈水供給ライン２０と、希釈水ＷAの流量に応じた流量信号を出力する希釈水流量計２１と、希釈水供給ライン２０を開閉する希釈水電磁弁２２Ａと、希釈水供給ライン２０から分岐して設けられる水分岐ライン２３と、水分岐ライン２３を開閉する電磁弁２２Ｂと、水分岐ライン２３を介して供給される希釈水ＷAと炭酸ガス供給ライン７Ｂを介して供給される炭酸ガスとを混合して炭酸水Ｗｃを形成するカーボネータ２４と、炭酸ガス供給ライン７Ｂに設けられる炭酸ガス制御弁８Ｂと、カーボネータ２４で形成された炭酸水Ｗｃを送出する炭酸水供給ライン２５と、炭酸水Ｗｃの流量に応じた流量信号を出力する炭酸水流量計２６と、炭酸水Ｗｃを冷却水（図示せず）によって冷却する炭酸水冷却コイル２７と、炭酸水供給ライン２５を開閉する炭酸水電磁弁２８を有する。
【００１９】
また、図示しない構成として、シロップ冷却コイル１５と同様に希釈水冷却コイル１９および炭酸水冷却コイル２７を冷却水によって冷却する冷却水槽、カップ５０を供給するカップ供給装置、カップ５０に氷を供給する製氷機を有している。
【００２０】
エバポレータ１５Ｂは、冷媒管路１５Ｃを介して供給される液冷媒を気化させることによって表面に氷１５Ｄを形成し、この氷１５Ｄに基づいて冷却水槽１５Ａの冷却水Ｗを冷却する。
【００２１】
マルチバルブ２９は、各供給ラインを介して送出される上記したシロップＳ、希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃ等の液体を内部で混合した販売飲料をカップ５０に送出する。また、マルチバルブ２９を用いずに複数のノズルからカップ５０に送出させるようにしても良い。
【００２２】
図３は、シロップ流量調整器１を示し、図３（ａ）は平面方向から見た状態、図３（ｂ）は側面方向から見た状態、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ部における断面を矢印方向に見た状態である。シロップ流量調整器１は、本体１０に炭酸ガスで加圧されたシロップＳを流入させる流入部１０ａ、シロップＳを流出させる流出部１０ｂを有し、本体１０の上部にビス等により固定されて回転子駆動モータ１Ｍで発生する回転トルクをシロップの粘性に基づいて定まる減速比に減速する減速機１０Ａと、本体１０の下部に固定される蓋部１０Ｂを有し、回転子１１は、回転子駆動モータ１Ｍで発生した回転トルクを減速機１０Ａを介して伝達されることにより、本体１０の内部で矢印方向に回転する。回転子駆動モータ１Ｍは、回転軸の回転速度に応じたパルスを出力するパルスエンコーダ（図示せず）を有している。
【００２３】
シロップ流量調整器１は、流入部１０ａから本体１０内に炭酸ガスで加圧されたシロップＳが流入する。回転子駆動モータ１Ｍを駆動して回転子１１を図示する矢印の方向に回転させると、本体１０内に流入したシロップＳは回転子１１の歯と本体１０の内壁との間の歯間Ｃに収容されて移動し、流出部１０ｂから連続的に送出する。このことにより、回転子駆動モータ１Ｍは通電量と加圧されたシロップＳの粘性に基づく回転速度で回転し、パルスエンコーダ１Ｓは、回転子駆動モータ１Ｍの回転速度に応じたパルスを供給制御部（図示せず）に出力する。
【００２４】
また、シロップ流量調整器１は、回転子駆動モータ１Ｍに通電していないときは、回転子駆動モータ１Ｍに駆動力は生じず、回転子１１にはシロップＳを加圧している炭酸ガスの圧力が付与される。このことにより、回転子駆動モータ１Ｍは自らの回転抵抗と加圧されたシロップＳの粘性に基づく回転速度で回転し、パルスエンコーダ１Ｓは、回転子駆動モータ１Ｍの回転速度に応じたパルスを供給制御部２に出力する。例えば、温度が低下してシロップＳの粘性が大になった場合、回転子駆動モータ１Ｍの回転速度が低下してパルスエンコーダ１Ｓから出力される単位時間あたりのパルス数が減少する。このような場合に、パルスエンコーダ１Ｓの出力パルスに基づいて回転子駆動モータ１Ｍの通電を制御することによって希望する流量でシロップＳを連続的に送出させる。
【００２５】
図４は、飲料ディスペンサの制御ブロックを示し、販売飲料毎に使用するシロップ、希釈水、炭酸水の流量、各液体の総量に応じたパルスエンコーダおよび流量計のパルス数、後述する送出制御の単位時間であるサンプリング周期、販売飲料毎の希釈比率、送出パターンに応じた希釈比率、各液体の送出時間のデータを入力するキー入力部を備えた入力装置３０と、オペレータに操作されることによって供給制御部２に販売要求信号を出力する販売スイッチ３１と、基準クロック発生部（図示せず）で発生するクロックをカウントすることにより、シロップＳ、希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃの送出時間を計数するタイマー３２と、供給制御部２で演算された希釈比率を格納するメモリ３３を有する。
【００２６】
図５（ａ）は、希釈水ＷAとシロップＳとを希釈比率Ａで混合して無炭酸飲料を製造するときの一販売動作（一送出動作）における希釈比率の変化を示し、ある販売飲料を供給する場合に飲料全体として予め定められた希釈比率Ａに対し、時間の経過に伴って希釈比率を送出パターンに応じてＢに示すように可変させている。
【００２７】
同図においては、送出開始から送出初期にかけての希釈比率Ｂが希釈比率Ａより大であり、送出中期において希釈比率Ｂが小になって送出後期で再び希釈比率Ｂが大になる送出パターンを形成している。ここでは、希釈水ＷAに対してシロップＳの比重が大であり、送出初期の希釈比率Ｂを大にすることでシロップＳがカップ５０の底に溜まることを防いでいる。送出中期では希釈比率Ｂを小にして、送出初期にカップ５０に供給された飲料との混合により均一な飲料を形成させる。送出後期では再び希釈比率Ｂを大にして、送出後のマルチバルブ２９に余分なシロップ分が残留しないようにしている。
【００２８】
図５（ｂ）は、（ａ）に示す送出パターンにおけるパルスエンコーダ１Ｓの出力パルスと時間の関係を示し、実線は、理想的なシロップ送出状態におけるパルスエンコーダ１Ｓの出力パルスの変化（基準値）であり、破線は、シロップＳを実際に送出して得られた出力パルスの実測値である。各サンプリング周期ｔ1…ｔnにおける流量変動量は、斜線で示される部分の面積に相当することから、流量監視部４は、各サンプリング周期において、パルスエンコーダ１Ｓからカウンタ４１に入力する実測値としてのパルスに基づいて基準値に対する流量の変化量を演算部４３で演算することにより通電部４４の通電補正量を決定する。
【００２９】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る飲料ディスペンサの動作を、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。以下の説明では、希釈水ＷAとシロップＳとを混合して無炭酸飲料を製造する動作について説明する。
【００３０】
オペレータは、入力装置３０のキー入力部を操作して販売飲料毎に送出条件を設定する。ここでは、送出条件にかかる項目として、販売飲料を構成する液体の種類、一送出動作における希釈比率、送出時間、各サンプリング周期における希釈比率、および販売量を入力する（Ｓ１）。入力された送出条件は送出条件格納部３に格納される。
【００３１】
次に、オペレータは販売スイッチ３１を押して供給制御部２に販売要求信号を入力する。供給制御部２は、送出条件格納部３に記憶しているパルスエンコーダおよび流量計のサンプリング周期ｔ、シロップＳおよび希釈水ＷAの流量、総量に応じたパルスエンコーダおよび流量計のパルス数、送出時間、および希釈比率のデータを基準値として読み込む。ここで、供給制御部２は、サンプリング周期ｔをＸ秒に設定する。また、水電磁弁１７、水ポンプ１８、希釈水電磁弁２２Ａに通電する（Ｓ２）。
【００３２】
希釈水流量計２１は、希釈水供給ライン２０を介して流入する希釈水ＷAの流量に応じた周波数のパルスを流量監視部４のカウンタ４１に出力する。送出された希釈水ＷAは、希釈水電磁弁２２Ａを通過してマルチバルブ２９に供給される。次に、供給制御部２は、希釈水ＷAの送出開始から一定の時間が経過した後に、シロップ電磁弁１４に通電する。また、シロップ流量調整器１の回転子駆動モータ１Ｍに通電する。このようにして送出動作を開始する（Ｓ３）。
【００３３】
シロップ流量調整器１は、送出条件に基づいて駆動されてシロップ供給ライン１３を介して流入部１０ａから本体１０内部に流入する加圧されたシロップＳを、回転子１１の歯間と本体１０の内壁間で形成する歯間Ｃに保持し、回転子１１の回転に基づいて本体１０の内壁に沿って送ることにより一定容積量で流出部１０ｂから連続して流出させる。パルスエンコーダ１Ｓは、シロップＳの送出時に流量に応じた周波数のパルスを流量監視部４のカウンタ４１に出力する。カウンタ４１は、サンプリング周期ｔにおけるパルス数をカウントすることによってサンプリングを行う（Ｓ４）。送出されたシロップＳは、シロップ電磁弁１４を通過してマルチバルブ２９に供給される。マルチバルブ２９は、シロップＳと希釈水ＷAとを混合した販売飲料をカップ５０に送出する。
【００３４】
カウンタ４１は、サンプリング周期ｔにおいて、希釈水流量計２１およびパルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスのパルスカウント値を供給制御部２および比較部４２に出力する。供給制御部２は、入力したパルスカウント値に基づいて送出中の販売飲料の希釈比率をリアルタイムで演算し、メモリ３３に一時格納する（Ｓ５）。ここで、演算された希釈比率が当該販売飲料について予め設定された希釈比率と異なるとき（Ｓ６）、供給制御部２は、比較部４２に希釈水ＷAおよびシロップＳのそれぞれのパルスカウント値について基準パルス値との比較を行わせる。比較部４２は、基準パルス値に対する流量の変化量に応じた比較結果を演算部４３に出力する。演算部４３は、シロップＳについて、上記した比較結果に基づいて販売飲料の希釈比率が予め設定された値となるように回転子駆動モータ１Ｍの通電補正量を演算し、供給制御部２を介して通電部４４に通電補正命令を出力する。通電部４４は、通電補正命令に基づいて回転子駆動モータ１Ｍの通電制御を行う（Ｓ７）。
【００３５】
供給制御部２は、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスがシロップＳの総量に応じて設定されたパルス数に満たないときは（Ｓ８）、サンプリング開始から一定の時間（Ｘ秒）が経過したとき（Ｓ９）、カウンタ４１にトリガ信号を出力してサンプリング周期ｔを更新し（Ｓ１０）、新たなサンプリング周期ｔにおいて上記した希釈水ＷAおよびシロップＳについての流量監視を行い、サンプリング周期ｔにおける希釈比率が変動したときは回転子駆動モータ１Ｍの通電制御を行う。
【００３６】
供給制御部２は、希釈水流量計２１およびパルスエンコーダ１Ｓから入力する送出開始からの累積パルス数が総量に応じて設定されたパルス数に達したとき（Ｓ８）に回転子駆動モータ１Ｍへの通電を停止し、その後にシロップ電磁弁１４および希釈水電磁弁２２Ａへの通電を停止して送出動作を終了する（Ｓ１１）。
【００３７】
上記した第１の実施の形態によると、同時に送出される希釈水ＷAおよびシロップＳの流量に応じたパルスに基づいて送出中の販売飲料についての希釈比率をリアルタイムで演算し、希釈比率の変動が生じたときには予め設定した希釈比率となるように回転子駆動モータ１Ｍの逐次駆動制御を行うようにしたので、販売飲料の送出中に希釈水ＷAの水圧変動や、シロップＳの送出不良、その他の不測の原因による流量変動が生じたとしても、一送出動作について指定された送出条件を維持するとともに一定容積量の液体を連続して精度良く送出させることが可能となる。また、販売飲料の送出動作は、予め定められた送出条件に基づいて一送出動作としての希釈比率を維持しながらサンプリング周期単位で希釈比率の可変制御を行っているので、マルチバルブ２９から送出され、カップ５０に供給された販売飲料に泡立ちや濃度むら等の不具合が生じることを防ぐことができる。
【００３８】
また、上記した第１の実施の形態では、目標とする希釈比率となるように制御対象の回転子駆動モータの逐次駆動制御を行っているが、例えば、希釈水ＷAとの混合時に水溶性および拡散性が良好な物性を有するシロップＳを用いたときは、シロップＳの量が若干変動したとしても味覚に与える影響が小であることがある。このようなシロップＳの物性が明らかであるときは希釈比率の許容範囲を設定し、その許容範囲に収まるように逐次駆動制御を行うようにしても良い。
【００３９】
また、第１の実施の形態で説明した送出制御は、上記した無炭酸飲料の送出制御に限定されることなく、炭酸飲料や、炭酸水Ｗｃと希釈水ＷAとをある一定の割合で混合した液体とシロップＳとの混合に基づく弱炭酸飲料に適用できる。
【００４０】
また、シロップについても、上記した単一の種類のシロップＳを用いる以外に、図示しないシロップ供給ラインを介して送出される他の種類のシロップとシロップＳとを混合して混合シロップとして用いることも可能であり、上記した送出制御に基づいて混合率の常に一定な混合シロップをマルチバルブ２９に供給することも可能である。例えば、濃縮果汁のシロップと果肉入りシロップを別々のシロップ供給ラインを介してマルチバルブ２９に供給する場合に、両シロップの混合率が常に一定となるように各シロップ供給ラインに設けられるシロップ流量調整器の逐次駆動制御を行うことで、果肉分の過不足が生じることを防げる。また、果肉分の沈殿を防ぐために一送出動作における混合率を維持するように混合率の可変制御を行っても良い。
【００４１】
上記した実施の形態では、飲料ディスペンサにシロップ流量調整器１、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６を設けた液体送出装置を説明したが、他の飲料供給装置としてカップ式飲料の自動販売機にシロップ流量調整器１、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６を設けることも可能である。その他、複数の液体を精度良く同期させて連続して送出させる機器に適用することができる。
【００４２】
また、シロップ流量調整器１は、送出する液体の流量に応じた流量信号をパルスエンコーダ１Ｓより出力しているので、送出された液体の流量が送出制御量に対して適切であるか否かを監視することができる。このことから、図５（ｂ）で説明した各サンプリング周期ｔにおけるシロップＳの流量変動量に対する逐次制御は単独の液体送出ラインで行うことも可能である。以下に、液体送出ラインが１本の液体送出装置における液体送出動作の逐次制御について説明する。
【００４３】
図７は、液体送出装置としてのシロップ送出器の主要部を概略的に示す。
このシロップ送出器は、シロップ供給ライン１３に一定容積量の液体を連続して送出可能な定容積型のシロップ流量調整器１を設けて送出開始から一定容積量のシロップを連続的に送出させるものであり、シロップＳの流量に応じた周波数のパルスを出力するパルスエンコーダ１Ｓと、シロップＳの流量に応じた出力パルスに基づいて通電を制御される回転子駆動モータ１Ｍを有する。回転子駆動モータ１Ｍは、送出条件格納部３に予め格納されているシロップＳの総量と、サンプリング周期ｔにおける流量に応じた基準パルス値に基づいて通電部４４によって通電制御される。その他の構成および機能については図１に示す構成と同一であるので重複する説明を省略する。
【００４４】
図８は、シロップ送出器の液体送出動作についてのフローチャートを示す。
オペレータは、入力装置３０のキー入力部を操作して送出する液体についての送出条件を設定する。ここでは、送出条件にかかる項目として、液体の種類、送出量、各サンプリング周期における流量を入力する（Ｓ１）。入力された送出条件は送出条件格納部３に格納される。
【００４５】
次に、オペレータは販売スイッチ３１を押して供給制御部２に販売要求信号を入力する。供給制御部２は、送出条件格納部３に記憶しているパルスエンコーダのサンプリング周期ｔ、シロップＳの流量、総量に応じたパルスエンコーダ１Ｓのパルス数、および送出時間のデータを基準値として読み込む。ここで、供給制御部２は、サンプリング周期ｔをＸ秒に設定する（Ｓ２）。また、シロップ電磁弁１４およびシロップ流量調整器１の回転子駆動モータ１Ｍに通電する。このようにして送出動作を開始する（Ｓ３）。
【００４６】
シロップ流量調整器１は、送出条件に基づいて駆動されてシロップ供給ライン１３を介して流入部１０ａから本体１０内部に流入する加圧されたシロップＳを、回転子１１の歯間と本体１０の内壁間で形成する歯間Ｃに保持し、回転子１１の回転に基づいて本体１０の内壁に沿って送ることにより一定容積量で流出部１０ｂから連続して流出させる。パルスエンコーダ１Ｓは、シロップＳの送出時に流量に応じた周波数のパルスを流量監視部４のカウンタ４１に出力する。カウンタ４１は、サンプリング周期ｔにおけるパルス数をカウントすることによってサンプリングを行う（Ｓ４）。送出されたシロップＳは、シロップ電磁弁１４を通過してマルチバルブ２９に供給される。マルチバルブ２９は、シロップＳをカップ５０に送出する。
【００４７】
カウンタ４１は、サンプリング周期ｔにおいて、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスのパルスカウント値を比較部４２に出力する。比較部４２は、パルスカウント値に基づいてシロップＳの実測値と基準パルス値とを比較した比較結果を演算部４３に出力する。ここで、基準パルス値に対して実測値のパルスカウント値のずれが生じているとき（Ｓ５）、演算部４３は、当該サンプリング周期における実測値の基準パルス値に対するエンコーダパルスの変化量を求め（Ｓ６）、シロップＳの流量を基準パルス数に補正する回転子駆動モータ１Ｍの通電補正量を演算し、供給制御部２を介して通電部４４に通電補正命令を出力する。通電部４４は、通電補正命令に基づいて回転子駆動モータ１Ｍの通電制御を行う（Ｓ７）。
【００４８】
供給制御部２は、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスがシロップＳの総量に応じて設定されたパルス数に満たないときは（Ｓ８）、サンプリング開始から一定の時間（Ｘ秒）が経過したとき（Ｓ９）、カウンタ４１にトリガ信号を出力してサンプリング周期ｔを更新し（Ｓ１０）、新たなサンプリング周期ｔにおいて上記したシロップＳについての流量監視を行い、サンプリング周期ｔにおける流量変動を生じているときは回転子駆動モータ１Ｍの通電制御を行う。
【００４９】
供給制御部２は、パルスエンコーダ１Ｓから入力する送出開始からの累積パルス数が総量に応じて設定されたパルス数に達したとき（Ｓ８）に回転子駆動モータ１Ｍへの通電を停止し、その後にシロップ電磁弁１４への通電を停止して送出動作を終了する（Ｓ１１）。
【００５０】
上記した液体送出動作によると、送出する液体に応じて予め定められた送出条件に基づいて一送出動作を実行させるとともに、送出させる液体についての送出制御量に対して適切な流量が得られるか否かを監視できるので、一定容積量の連続した液体送出動作を精度良く実行させることができ、送出された液体に泡立ちや白濁等の不具合が生じることを防げる。例えば、このシロップ送出器をかき氷用のシロップ送出器として用いることにより、送出開始から送出初期にかけては流量を小にして送出し、送出中期では流量を大にし、送出後期では流量を小にすることで決められた送出量のシロップを氷に対してむらなくかけることが可能になる。
【００５１】
このような送出制御は、上記したようにシロップＳの飲料製造用途のほかに、自動車用のオイルといった粘性の変動を生じうる液体の送出後の乱れを防ぎながら一定時間で決められた送出量を送出させる送出制御に適用できる。
【００５２】
図９は、本発明の第１の実施の形態に係る他の液体送出装置の主要部を概略的に示す。
この液体送出装置は、カップ式飲料を販売飲料として製造する飲料ディスペンサの希釈水供給ライン２０、炭酸水供給ライン２５、およびシロップ供給ライン１３に設けられて一定容積量の液体を連続して送出可能な定容積型の流量調整器２１Ｂ、２６Ｂ、および１を販売飲料の希釈比率に基づいて制御するものであり、先に述べたようにシロップＳ、希釈水ＷA、および炭酸水Ｗｃについての流量を一組の回転子１１の回転駆動に基づいて制御することを可能にする。図１と同一の構成および機能を有する部分については同一の引用数字を付しているので、重複する説明を省略する。
【００５３】
上記した他の液体送出装置によると、シロップＳ、希釈水ＷA、および炭酸水Ｗｃについて個別に一定容積量の連続した送出制御が行えるので、３液を同時に送出する場合であっても送出時間および総流量を一定に維持して送出させることができる。また、一送出動作について定められた送出時間と飲料全体の希釈比率を維持するように送出中の希釈比率を任意に可変させることができる。また、送出制御の基準となる液体を送出条件に基づいて任意に選択することも可能である。また、同様に構成される流量調整器２１Ｂ、２６Ｂ、および１を用いて流量の監視を行うことにより、流量検出精度のばらつきを抑えることができる。このことによって、複数の液体を同時に送出させる送出制御において、単一の液体の送出制御では精度の確保が困難な送出動作を実現することができる。
【００５４】
回転子駆動モータとして用いるモータは、直流モータに限定されることなく交流モータであっても良い。また、直流モータの通電制御についても電流制御によるもののほかに、パルス幅のＨｉとＬｏｗの比（デューティサイクル）を変化させることにより回転数を可変させるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御に基づいて通電部４４により通電制御することも可能である。
【００５５】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る液体送出装置の主要部を概略的に示す。
この液体送出装置は、カップ式飲料を販売飲料として製造する飲料ディスペンサの希釈水供給ライン２０、炭酸水供給ライン２５、およびシロップ供給ライン１３に液体の流量を計測する希釈水流量計２１Ｃ、炭酸水流量計２６Ｃ、およびシロップ流量計１Ａを設けたものであり、シロップ供給ライン１３に希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃの流量変動に応じてシロップＳの送出圧力を可変させる電動式のフローレギュレータ１Ｒを設けている。希釈水流量計２１Ｃ、炭酸水流量計２６Ｃ、およびシロップ流量計１Ａは、本体１０の内部にオーバル型歯車からなる一組の回転子１１を収容し、回転子の軸１１Ａに接続されて回転速度に応じた周波数のパルスを出力するパルスエンコーダ２１ＷA、２６Ｗｃ、および１Ｓを有する。その他の構成については第１の実施の形態で説明した液体送出装置と同一であるので重複する説明を省略する。
【００５６】
図１１は、フローレギュレータ１Ｒの流路を切断して示し、シロップ供給ライン１３から炭酸ガスで加圧されたシロップＳが流入する弁室５１、シロップＳを流出させる弁口５２と、弁口５２に設けられる弁座５３と、弁室５１に配置されて弁座５３に密接するテーパー形状の先端部を有するニードル弁５４と、弁室５１，弁口５２，弁座５３を有する弁本体５５と、ニードル弁５４を弁本体５５にねじ係合するねじ部５６と、ニードル弁５４を回転させるステッピングモータ５７を有し、ステッピングモータ５７は、相反する方向に通電励磁するリング状のステータコイル５８および５９と、筒状の永久磁石６０を固定されてニードル弁５４とともに回転するロータ６１と、ロータ６１を回転自在に収容するとともに外周にステータコイル５８および５９を固定されるケース６２を有し、ロータ６１は、ケース６２との間に挿入されているスプリング６３によってニードル弁５４のがたつきを防止している。
【００５７】
フローレギュレータ１Ｒは、ステータコイル５８および５９に通電することによってロータ６１を回転させると、ねじ部５６によって弁本体５５にねじ係合しているニードル弁５４が上下方向に移動する。ニードル弁５４は、弁座５３との間に形成される弁口５２の隙間寸法に応じた流量のシロップＳを通過させてシロップ供給ライン１３に送出する。ステータコイル５８および５９の通電は図１０に示す供給制御部２により行われる。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る飲料ディスペンサの動作を説明する。以下の説明では、希釈水ＷAとシロップＳとを混合して無炭酸飲料を製造する動作について説明する。
【００５９】
オペレータは、入力装置３０のキー入力部を操作して販売飲料毎に送出条件を設定する。ここでは、送出条件にかかる項目として、販売飲料を構成する液体の種類、送出量、各サンプリング周期における希釈比率、および販売量を入力する。入力された送出条件は送出条件格納部３に格納される。
【００６０】
次に、オペレータは販売スイッチ３１を押して供給制御部２に販売要求信号を入力する。供給制御部２は、送出条件格納部３に記憶しているパルスエンコーダのサンプリング周期ｔ、シロップＳの流量、総量に応じたパルスエンコーダ１Ｓのパルス数、希釈水ＷAの流量、総量に応じたパルスエンコーダ２１ＷAのパルス数のデータ、および希釈比率を読み込み、シロップ電磁弁１４に通電する。また、供給制御部２は、希釈水供給ライン２０に設けられている希釈水電磁弁２２Ａに通電する。
【００６１】
シロップ流量計１Ａは、シロップ電磁弁１４の開動作に基づいてシロップ供給ライン１３を介して流入部１０ａから本体１０内部に流入する加圧されたシロップＳを、回転子１１と本体１０の内壁間で形成する歯間Ｃに保持し、回転子１１の回転に基づいて本体１０の内壁に沿って移動させて流出部１０ｂから流出させる。パルスエンコーダ１Ｓは、回転子１１の回転に基づく周波数のパルスを供給制御部２に出力する。送出されたシロップＳは、フローレギュレータ１Ｒ、シロップ電磁弁１４を通過してシロップ供給ライン１３の末端に設けられるマルチバルブ２９に供給される。
【００６２】
希釈水流量計２１Ｃは、希釈水電磁弁２２Ａの開動作に基づいて希釈水供給ライン２０を介して流入部１０ａから本体１０内部に流入するた希釈水ＷAを、回転子１１と本体１０の内壁間で形成する歯間Ｃに保持し、回転子１１の回転に基づいて本体１０の内壁に沿って移動させて流出部１０ｂから流出させる。パルスエンコーダ２１ＷAは、回転子１１の回転に基づく周波数のパルスを供給制御部２に出力する。送出された希釈水ＷAは、希釈水電磁弁２２Ａを通過して希釈水供給ライン２０の末端に設けられるマルチバルブ２９に供給されてシロップ供給ライン１３を介して供給されるシロップＳと混合されることによって販売飲料となり、カップ５０に注がれる。
【００６３】
カウンタ４１は、サンプリング周期ｔにおいて、パルスエンコーダ２１ＷAおよび１Ｓから入力するパルスのパルスカウント値を供給制御部２および比較部４２に出力する。供給制御部２は、入力したパルスカウント値に基づいて送出中の販売飲料の希釈比率をリアルタイムで演算する。また、サンプリング開始から一定の時間が経過したとき、カウンタ４１にトリガ信号を出力してサンプリング周期ｔを更新し、新たなサンプリング周期ｔにおいて希釈水ＷAおよびシロップＳについての流量監視を行う。
【００６４】
この送出中に希釈水ＷAに不測の水圧降下が生じると希釈比率が変化してシロップ濃度が大になった販売飲料が送出される。供給制御部２は、当該サンプリング周期ｔにおいて演算された希釈比率が当該販売飲料について予め設定された希釈比率と異なるとき、比較部４２に希釈水ＷAのパルスカウント値について基準パルス値との比較を行わせる。比較部４２は、基準パルス値に対する流量の変化量に応じた比較結果を演算部４３に出力する。演算部４３は、上記した比較結果に基づいて販売飲料の希釈比率が予め設定された値となるようにフローレギュレータ１Ｒの通電量を演算し、供給制御部２を介して通電部４４に通電命令を出力する。通電部４４は、通電命令に基づいてフローレギュレータ１Ｒのステータコイル５８および５９に対して通電制御を行う。フローレギュレータ１Ｒは、ステータコイル５８および５９への通電に基づいてロータ４１を回転させることにより、ニードル弁３４を移動させて弁口３２の隙間寸法を通電量に応じた間隔に設定する。このようにしてシロップＳの送出圧力を変化させることにより、シロップ流量が希望する流量となるように補正する。
【００６５】
供給制御部２は、パルスエンコーダ２１ＷAから出力されるパルスが設定されたパルス数となったときに希釈水電磁弁２２Ａへの通電を停止する。このことにより希釈水供給ライン２０が閉じられて希釈水ＷAの送出動作が停止する。
【００６６】
また、供給制御部２は、パルスエンコーダ１Ｓから出力されるパルスが設定されたパルス数となったときにシロップ電磁弁１４への通電を停止する。このことによりシロップ供給ライン１３が閉じられてシロップＳの送出動作が停止する。
【００６７】
上記した第２の実施の形態によると、サンプリング周期ｔにおける希釈水ＷAおよびシロップＳの希釈比率を監視して送出条件に応じた送出制御を行わせるとともに、希釈比率の変動を生じたときはシロップ供給ライン１３に設けられるフローレギュレータ１Ｒの開閉量を制御してシロップＳの送出圧力を変化させることにより流量を調整するようにしたので、モータ等のアクチュエータで回転子１１を積極的に駆動する方式と比べてパルスエンコーダの出力するパルスに駆動負荷や回転変動のノイズが重畳しにくく、流量の計量精度が向上するとともに粘性変動等の液体の物性に起因する計量誤差を生じにくい流量計とすることができ、一定容積量を精度良く送出させることができる。
【００６８】
第２の実施の形態では、フローレギュレータ１Ｒの開閉量をモータによって電気的に制御する構成を説明したが、必要に応じてオペレータが手操作により開閉量を調整する構成としても良い。
【００６９】
また、第２の実施の形態では、本体内に一組の回転子を収容した流量計を用いて流量を計測しているが、流量の検出精度を確保できれば本体内に羽根車を収容し、この羽根車の回転を検出する流量計を用いても良く、この場合には装置コストを安価なものとすることができる。
【００７０】
また、流量に基づいて希釈水ＷAおよびシロップＳの送出状態を監視する他に、希釈水ＷAおよびシロップＳの流速を送出条件に基づいて監視するようにしても良い。
【００７１】
図１２は、上記した流量調整器および流量計に内蔵される他の回転子の構成を示し、上記した回転子１１の他に、（ａ）に示す三角おむすび型歯車１１Ｄ、（ｂ）に示すまゆ型回転子１１Ｆ、（ｃ）に示すクローバ型回転子１１Ｈであっても良い。まゆ型回転子１１Ｆおよびクローバ型回転子１１Ｈは、外周が平滑面で形成されており、まゆ型回転子１１Ｆは軸１１Ａおよび１１Ｂに取り付けられたギヤ１１Ｇの噛合に基づいて相対回転する。このように、本体１０に収容される一組の回転子の形状によって液体の送出性を可変させることが可能である。この場合、液配管内の圧力損失は回転子の形状によって変化することから、送出する液体の密度、粘性等の物性に応じた一組の回転子を用いることが好ましい。また、三角おむすび型歯車１１Ｄや第２の実施の形態で説明したオーバル型歯車１１Ｅでは、液体を介して伝わる圧力が回転子の回転を促す外力として効果的に作用することから、液体の粘度が大である場合でも圧力損失の低減を図れる。
【００７２】
また、上記した流量調整器では、楕円形状、もしくは８の字形状の本体１０に２つの回転子を収容した構成を説明したが、一組の回転子は、２つ以外の回転子を組み合わせて形成されても良く、また、回転子の数に応じた形状を有する本体に収容するようにしても良い。
【００７３】
なお、上記した液体送出装置では、液体を連続して送出させる送出制御について説明したが、連続した送出は、液体の連続した送出中に極めて短い送出停止動作を含む送出であっても良い。この場合、極めて短い送出停止動作は、管路内を送出される液体の慣性および粘性によって送出中の液体の流動が停止せず、送出された液体の乱れを生じることのない時間で実施されることが好ましい。また、複数の液体を希釈比率に基づいて送出させる場合、実流量に基づく希釈比率が送出条件に基づいて可変的に設定される値を維持できるように送出動作を制御することが好ましい。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の液体送出装置によると、一送出動作について定めた送出条件を維持するように液体送出ラインにおける流量を連続的に変化させるようにしたため、送出する液体について、送出中だけでなく送出後についても不具合を生じることのないように送出動作の最適化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る液体送出装置の主要部を示す概略構成図
【図２】第１の実施の形態に係る飲料ディスペンサの配管を示す概略構成図
【図３】第１の実施の形態に係るシロップ流量調整器を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ部における断面図
【図４】第１の実施の形態に係る飲料ディスペンサの制御ブロック図
【図５】（ａ）は、一販売動作における希釈比率の変化を示す動作図
（ｂ）は、シロップＳに流量変動が生じたときの出力パルスの変化を示す特性図
【図６】第１の実施の形態に係る飲料ディスペンサの動作のフローチャート
【図７】液体送出装置としてのシロップ送出器の主要部を示す概略構成図
【図８】シロップ送出器の液体送出動作についてのフローチャート
【図９】第１の実施の形態に係る他の液体送出装置の主要部を示す概略構成図
【図１０】第２の実施の形態に係る液体送出装置の主要部を示す概略構成図
【図１１】第２の実施の形態に係るフローレギュレータの断面図
【図１２】流量調整器および流量計に内蔵される他の回転子の構成を示す断面図
【符号の説明】
１，流量調整器  １Ａ，シロップ流量計  １Ｍ，回転子駆動モータ
１Ｒ，フローレギュレータ  １Ｓ，パルスエンコーダ  ２，供給制御部
３，送出条件格納部  ４，流量監視部  ５，表示部  ６，シロップタンク
７Ａ，炭酸ガス供給ライン  ７Ｂ，炭酸ガス供給ライン
８Ａ，炭酸ガス制御弁  ８Ｂ，炭酸ガス制御弁  １０，本体
１０Ａ，減速機  １０Ｂ，蓋部  １０ａ，流入部  １０ｂ，流出部
１１，回転子  １１Ａ，軸  １１Ｂ，軸  １１Ｄ，三角おむすび型歯車
１１Ｅ，オーバル型歯車  １１Ｆ，まゆ型回転子  １１Ｇ，ギヤ
１１Ｈ，クローバ型回転子  １３，シロップ供給ライン
１４，シロップ電磁弁  １５，シロップ冷却コイル
１５Ａ，冷却水槽  １５Ｂ，エバポレータ  １５Ｃ，冷媒管路  １５Ｄ，氷
１６，取水管  ７，水電磁弁  １８，水ポンプ  １９，希釈水冷却コイル
２０，希釈水供給ライン  ２１，希釈水流量計  ２１ＷA，パルスエンコーダ
２１Ａ，羽根車  ２１Ｂ，流量調整器  ２１Ｃ，希釈水流量計
２２Ａ，希釈水電磁弁  ２２Ｂ，電磁弁  ２３，水分岐ライン
２４，カーボネータ  ２５，炭酸水供給ライン  ２６，炭酸水流量計
２６Ａ，炭酸水流量計  ２６Ｂ，流量調整器  ２６Ｃ，炭酸水流量計
２７，炭酸水冷却コイル  ２８，炭酸水電磁弁  ２９，マルチバルブ
３０，入力装置  ３１，販売スイッチ  ３２，タイマー
３２，弁口  ３３，メモリ  ３４，ニードル弁  ４１，カウンタ
４１，ロータ  ４２，比較部  ４３，演算部  ４４，通電部
５０，カップ  ５１，弁室  ５２，弁口  ５３，弁座
５４，ニードル弁  ５５，弁本体  ５６，ねじ部  ５７，ステッピングモータ
５８，ステータコイル  ６０，永久磁石  ６１，ロータ  ６２，ケース
６３，スプリング
【図１】
0004093760.tif 000002
【図２】
0004093760.tif 000003
【図３】
0004093760.tif 000004
【図４】
0004093760.tif 000005
【図５】
0004093760.tif 000006
【図６】
0004093760.tif 000007
【図７】
0004093760.tif 000008
【図８】
0004093760.tif 000009
【図９】
0004093760.tif 000010
【図１０】
0004093760.tif 000011
【図１１】
0004093760.tif 000012
【図１２】
0004093760.tif 000013