JP2006126978A

JP2006126978A - 飲料供給装置

Info

Publication number: JP2006126978A
Application number: JP2004311631A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Minezaki; 秀之峯崎
Original assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【目的】飲料供給装置の使用開始時に、ポンプに湯が導入されていない状態からポンプを駆動した場合にも、ポンプに不具合を生じさせることなくコーヒー飲料を供給可能な飲料供給装置を提供することを目的とする。
【構成】外部から取り込んだ水道水を所定量以上常時貯留するリザーバ１１と、このリザーバ１１に給水チューブＴ１を介して接続され、制御装置８０が出力する信号で、リザーバ１１内の水をボイラ４０に圧送する電磁ポンプ２０と、給水チューブＴ１に接続され、リザーバ１１から流出した水をろ過するストレーナ１２と、給水チューブＴ１の電磁ポンプ２０とボイラ４０との間に接続され、電磁ポンプ２０からボイラ４０に流れた水量を計測して計測信号を制御装置８０に出力する流量計１３と、電磁ポンプ２０が圧送した給水チューブＴ１内の水圧がボイラ４０の所定圧を上回ったときに弁を開放するリリーフ弁１４とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばカップ式飲料自動販売機や飲料ディスペンサなどに適用され、コーヒー豆および水を用いて、コーヒー飲料を調理し、供給する飲料供給装置に関する。

従来、この種の飲料供給装置として、カップ式飲料自動販売機に適用した特許文献１に記載のものが知られている。この飲料供給装置は、コーヒー飲料を供給するものであり、コーヒー飲料を抽出する抽出機と、この抽出機に所定量のコーヒー豆および湯をそれぞれ供給する原料供給装置および給湯装置とを備えており、抽出機と給湯装置の間には、給湯装置からの湯を抽出機に供給する給湯用配管が接続され、抽出機には、抽出されたコーヒー飲料をカップに供給する飲料用配管が接続されている。抽出機は、上方に開口した原料投入口を有するシリンダと、このシリンダ内で往復動自在に設けられるとともに、飲料用配管の一端部が接続されたピストンと、シリンダの原料投入口を開閉するとともに、給湯用配管の一端部が接続されたキャップとを有している。給湯装置は、湯を貯留し、供給された水を加熱するヒータ付きの湯タンクと、この湯タンク内の湯を所定の高圧（例えば、８気圧）にして送り出す湯ポンプとを有している。

この飲料供給装置では、次のようにして、コーヒー飲料を調理し、カップに供給する。まず、原料供給装置から抽出機のシリンダに原料投入口を介して所定量のコーヒー豆を供給する。次いで、原料投入口をキャップで閉鎖した後、シリンダ内のピストンを原料投入口側へ移動し、コーヒー豆を圧縮する。そして、湯ポンプを所定時間駆動して湯タンク内の湯を給湯用配管に送り出して、所定量の湯を所定の高圧で抽出機のシリンダ内に供給する。このようにして、シリンダ内で圧縮されているコーヒー豆に高圧の湯を供給することにより、シリンダ内でコーヒー成分が湯に抽出されたコーヒー飲料が調理され、飲料用配管を介してカップに供給される。
以上のようにコーヒー飲料の調理は、所定の高圧の湯を抽出機のシリンダ内に供給して圧縮されているコーヒー豆から湯にコーヒー成分を抽出してコーヒー飲料とする。このような高圧の湯を供給するには、一対のギヤを回転させて高圧の湯を供給するギヤポンプ、また、吸入弁と吐出弁を有し、電磁コイルの電磁力により電磁プランジャと共に往復動するピストンがポンプ作用をする、特許文献２に記載の電磁ポンプで高圧の湯を供給する、などの方法がある。
特開２００１−２３０３２号公報特開昭５４−１１７９１１号公報

しかしながら、飲料供給装置を設置して最初に使用を開始する時は、湯ポンプには湯が導入されていないために空運転となり、湯ポンプがギヤポンプである場合には潤滑の働きをする湯がない状態でギヤを高速回転してギヤの歯面に異常磨耗を生じる虞がある。また、電磁ポンプの場合にはピストンにかかる負荷が小さいために、電磁プランジャおよびピストンがフルストロークで往復動をおこし、電磁プランジャと共に往復動するピストンを支持する上ばねと下ばねに無理な伸縮が要求されることとなり、ばねに異常衝撃荷重が加わり破損を招く虞がある。このように、ギヤポンプのギヤ歯面の異常磨耗、また、電磁ポンプの電磁プランジャと共に往復動するピストンを支持する上ばねまた下ばねの破損が生じると、抽出機のシリンダ内に高圧の湯を供給することができなくなり、飲料供給装置がコーヒー飲料を調理して供給することができなくなる。

本発明は、上記実情に鑑みて、飲料供給装置の使用開始時に、ポンプに湯が導入されていない状態からポンプを駆動した場合にも、ポンプに不具合を生じさせることなくコーヒー飲料を供給可能な飲料供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る飲料供給装置は、原料および水を用いて飲料を調理し、該飲料を供給する飲料供給装置であって、
前記原料および水を用いて飲料を調理する飲料調理機と、
電流が流される電磁コイルと、該電磁コイルの中心部に上ばねと下ばねとで支えられて配設された電磁プランジャと、前記電磁コイルの一方側に配された磁気ロッドと、前記電磁プランジャと共に往復動し、吸入弁と吐出弁と協働してポンプ作用を行なうピストンとから成り、前記飲料を供給する時に前記水を圧送する電磁ポンプと、
前記電磁ポンプが圧送した水を加熱して前記飲料調理機に供給するボイラと、
前記電磁ポンプを駆動するポンプ電源と、
前記ポンプ電源を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る飲料供給装置は、上述した請求項１において、前記制御手段は、前記電磁ポンプを駆動開始時に、その駆動定格値より小さい駆動力で所定時間駆動後、駆動定格値で駆動するように前記ポンプ電源を制御することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、飲料供給装置に、原料および水を用いて飲料を調理する飲料調理機と、飲料を供給する時に水を圧送する電磁ポンプと、電磁ポンプが圧送した水を加熱して飲料調理機に供給するボイラと、電磁ポンプを駆動するポンプ電源と、ポンプ電源を制御する制御手段と、を備えたので、飲料供給装置の使用開始時に、ポンプに湯が導入されていない状態からポンプを駆動した場合にも、ポンプに不具合を生じさせることなくコーヒー飲料を供給可能な飲料供給装置を実現することができる。
請求項２の発明によれば、制御手段が、電磁ポンプを駆動開始時にその駆動定格値より小さい駆動力で所定時間駆動後、駆動定格値で駆動するように前記ポンプ電源を制御すると、駆動開始時の電磁コイルの励磁力が小さくなり、電磁プランジャがピストンと共に磁気吸引力で磁気ロッドへ吸引される吸引力が弱くなる。これにより、電磁ポンプ空運転時の電磁プランジャおよびピストンのフルストローク往復動による上ばねと下ばねが急激な伸縮を要求されることがなく、ばねに異常衝撃荷重が加わることもなくなり、ばね破損をなくすることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る飲料供給装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態による飲料供給装置１の概略構成を示すブロック図である。この飲料供給装置１は、カップ式飲料自動販売機や飲料ディスペンサなどに適用され、コーヒーの挽き豆（以下、単に「コーヒー豆」という）を原料とするとともに、水としての湯水を用いて、飲料としてのレギュラーコーヒーやエスプレッソコーヒー（以下、単に「コーヒー」という）を抽出し、カップＣに供給するものである。
同図に示すように、この飲料供給装置１は、高圧の湯水を供給する給湯装置と、この給湯装置から供給された湯水、および図示しない原料供給装置から供給されたコーヒー豆を用いて、コーヒーを抽出するコーヒー抽出機（飲料調理機）と、これらを制御するマイクロコンピュータからなる制御装置（制御手段）とを備えている。

給湯装置は、外部から取り込んだ水道水を所定量（例えば、８００ｃｃ）以上常時貯留するリザーバ１１と、このリザーバ１１に給水チューブＴ１を介して接続され、後述する制御装置８０が出力する信号で、リザーバ１１内の水をボイラ４０に圧送する電磁ポンプ２０と、給水チューブＴ１に接続され、リザーバ１１から流出した水をろ過するストレーナ１２と、給水チューブＴ１の電磁ポンプ２０とボイラ４０との間に接続され、電磁ポンプ２０からボイラ４０に流れた水量を計測して計測信号を制御装置８０に出力する流量計１３と、電磁ポンプ２０が圧送した給水チューブＴ１内の水圧がボイラ４０の所定圧（例えば、８気圧）を上回ったときに弁を開放するリリーフ弁１４とを有している。このリリーフ弁１４には排水チューブＴ４が接続されており、リリーフ弁１４が開放したときに排水チューブＴ４を介してリリーフ弁１４から流出した水が廃水バケツ１７に廃棄される。

電磁ポンプ２０は、飲料供給時に１杯のコーヒーを調理するのに要する所定量（例えば、５０ｃｃ）の水を給水チューブＴ１を介してボイラ４０に供給する。また、この電磁ポンプ２０は、ボイラ４０の内圧を保持するように構成されており、その内圧が所定圧（例えば、８気圧）を上回ったときにリリーフ弁１４が開放するように設定されている。
ボイラ４０は、ボイラ本体４１と、このボイラ本体４１内の水を加熱するヒータ４２と、ボイラ本体４１内の湯の温度を検出するボイラ湯温センサ４３とを有している。ボイラ本体４１は、ステンレス鋼板などの金属板からなり、耐圧性（例えば、１０気圧）を有する所定容量（例えば、３００ｃｃ）の円筒状の密閉容器で構成されている。ヒータ４２は、電源９２からの通電によってボイラ本体４１内の水を加熱するものであり、制御装置８０によって制御される。また、ボイラ湯温センサ４３は、ボイラ本体４１内の湯の温度を検出し、その検出信号を制御装置８０に出力する。

このように構成されたボイラ４０には、ボイラ本体４１の下端部に上記給水チューブＴ１が接続されており、飲料供給装置の使用開始時にこの給水チューブＴ１を介して、ボイラ４０内を満水状態にする所定の満水処理が実行されるとともに、飲料の調理に使用する分の所定量の水がボイラ４０に供給される。ボイラ本体４１の上端部には、エア抜きチューブＴ５を介してエア抜き弁（電磁弁）１５が連結され、飲料供給装置使用開始時のボイラ４０の満水処理時には弁を開放してボイラ本体４１内にたまっている空気を供給された水とともに抜いて廃水バケツ１７に水を廃棄する。また、ボイラ本体４１の上端部には、給湯チューブＴ２を介してコーヒー抽出機５０が連結され、給湯チューブＴ２には抽出弁（電磁弁）１６が接続され、飲料を供給する給湯時に弁が開放されてボイラ４０で加熱された高圧の湯がコーヒー抽出機５０に供給されるようになっている。

コーヒー抽出機５０は、上方に開口した原料投入口を有するシリンダと、このシリンダ内で往復動自在に設けられるとともに、飲料チューブＴ３の一端部が接続されたピストンと、シリンダの原料投入口を開閉するとともに、給湯チューブＴ２の一端部が接続されたキャップとを有し、飲料チューブＴ３の他端部からコーヒー飲料がカップＣに注がれる。
図２は、本発明の一実施形態による飲料供給装置１の電磁ポンプ２０の断面側面図を示している。電磁ポンプ２０は、鉄などの磁性材で形成されたケース２１内に電流が印加される電磁コイル２２が配設されている。電磁コイル２２は、その上方に磁気ロッド２３が嵌合されると共に、その下方にはポンプ本体２４が固着されている。
磁気ロッド２３は、鉄などの磁性材で製造され、ケース２１の上端にカシメ止めされた吐出ロッド２５および電磁コイル２２に嵌挿され、その中心に縦方向の貫通孔２３ａが形成されている。

電磁プランジャ２６は、鉄などの磁性材によって略円筒状に形成され、その下部にはピストン２７がフリーシリンダ２８内に挿入されている。そして、電磁プランジャ２６と磁気ロッド２３との間に設けた上ばね２９と、ピストン２７とフリーシリンダ２８との間に設けた下ばね３０とによって、電磁プランジャ２６と共にピストン２７は往復動自在に支持される。このピストン２７が電磁プランジャ２６と共に往復動すると、吸入弁３１と吐出弁３２の協働にてポンプ作用が行なわれる。
上記構成における電磁ポンプ２０は、電磁コイル２２に所定のパルス数（例えば、５０ＨＺ）のパルス電流が印加されると、電磁コイル２２が励磁され、電磁プランジャ２６、電磁ロッド２３、ケース２１で磁気回路が構成され、電磁プランジャ２６の上端がＮ極、下端がＳ極となって、電磁プランジャ２６は磁気吸引力にて磁気ロッド２３へ上ばね２９に抗して吸引される。そして、電磁コイル２２が消磁されると、吸磁力が消滅して上ばね２９の反発力で下方へ戻される。このような繰り返しにより電磁プランジャ２６は往復動されることになる。

この電磁プランジャ２６の上昇と共にピストン２７が上昇すると、ポンプ室３３内の圧力が低下して吸入弁３１を開いて吸入ロッド３４の吸入口３４ａから水を吸入し、ピストン２７が下降するとポンプ室３３内の圧力が上昇して吐出弁３２を開いて水を吐出させ、水は流出孔３５から電磁プランジャの中心を縦方向に貫通する貫通孔２６ａ、貫通孔２３ａを介して吐出側の流路となる吐出ロッド２５の吐出口２５ａへ送り出される。
図３は、本発明の一実施形態による飲料供給装置１の制御ブロック図を示す。電磁ポンプ２０からボイラ４０に流れた水量を計測して計測信号を出力する流量計１３と、ボイラ本体４１内の湯の温度を検出し、その検出信号を出力するボイラ湯温センサ４３と、飲料を供給するための制御を行う制御装置８０（制御手段）と、制御装置８０が出力する信号で各々動作する、制御装置８０によって制御されるポンプ電源９０からの通電によって水をボイラ４０に供給する電磁ポンプ２０と、電源９２からの通電によってボイラ本体４１内の水を加熱するヒータ４２と、弁を開放してボイラ本体４１内にたまっている空気を抜くエア抜き弁１５と、飲料を供給する給湯時に弁を開放してボイラ４０で加熱された高圧の湯をコーヒー抽出機５０に供給する抽出弁１６と、供給されたコーヒー豆および湯を用いてコーヒーを抽出するコーヒー抽出機５０と、飲料供給装置１各部の制御データを記憶するメモリ（記憶手段）８１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して時間を計測するタイマー８２を有する。

図４は、本発明の一実施形態による飲料供給装置１を設置して最初に使用を開始する時の電磁ポンプ２０に印可するパルス電流の電圧値を示し、電磁ポンプ２０駆動開始時のパルス電流は、電磁ポンプ２０の駆動定格値より小さい駆動力（例えば、定格パルス電圧の５０％の電圧値）で所定時間（例えば、１５秒間）パルス電流を印可して電磁ポンプ２０内に水を導入し、その後定格パルス電圧を印可して駆動するようにしている。このように、飲料供給装置１を設置しての電磁ポンプ２０に水が導入されていない駆動開始時の空運転の状態では、電磁コイル２２に供給するパルス電流の電圧値を駆動定格値より小さくして、電磁コイル２２の励磁力を小さくすると、電磁プランジャ２６、電磁ロッド２３、ケース２１で構成する磁気回路の磁気吸引力が小さくなり、電磁プランジャ２６がピストン２７と共に磁気吸引力で磁気ロッド２３へ吸引される吸引力が弱くなる。これにより、電磁ポンプ２０空運転時の電磁プランジャ２６およびピストン２７のフルストローク往復動による上ばね２９と下ばね３０が急激な伸縮を要求されることがなく、ばねに異常衝撃荷重が加わることもなくなり、ばね破損を招くようなこともなくなる。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る飲料供給装置によれば、飲料供給装置使用開始時のポンプに湯水が導入されていない空運転の状態からポンプを駆動した場合にも、ポンプに不具合を生じさせることなくコーヒー飲料を供給可能な飲料供給装置を提供することができる。

本発明の実施形態による飲料供給装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示した飲料供給装置の電磁ポンプの断面側面図である。図１に示した飲料供給装置の制御ブロック図である。図１に示した飲料供給装置の電磁ポンプに印可するパルス電流を示す図である。

符号の説明

１飲料供給装置
１１リザーバ
１３流量計
１４リリーフ弁
１５エア抜き弁
１６抽出弁
２０電磁ポンプ
２１ケース
２２電磁コイル
２３磁気ロッド
２４ポンプ本体
２６電磁プランジャ
２７ピストン
２８フリーシリンダ
２９上ばね
３０下ばね
３１吸入弁
３２吐出弁
３３ポンプ室
４０ボイラ
４１ボイラ本体
４２ヒータ
４３ボイラ湯温センサ
５０コーヒー抽出機
８０制御装置
８１メモリ
８２タイマー
９０ポンプ電源
９２電源
Ｃカップ

Claims

原料および水を用いて飲料を調理し、該飲料を供給する飲料供給装置であって、
前記原料および水を用いて飲料を調理する飲料調理機と、
電流が流される電磁コイルと、該電磁コイルの中心部に上ばねと下ばねとで支えられて配設された電磁プランジャと、前記電磁コイルの一方側に配された磁気ロッドと、前記電磁プランジャと共に往復動し、吸入弁と吐出弁と協働してポンプ作用を行なうピストンとから成り、前記飲料を供給する時に前記水を圧送する電磁ポンプと、
前記電磁ポンプが圧送した水を加熱して前記飲料調理機に供給するボイラと、
前記電磁ポンプを駆動するポンプ電源と、
前記ポンプ電源を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする飲料供給装置。
前記制御手段は、前記電磁ポンプを駆動開始時に、その駆動定格値より小さい駆動力で所定時間駆動後、駆動定格値で駆動するように前記ポンプ電源を制御することを特徴とする請求項１に記載の飲料供給装置。