JP3806636B2 - 液体送出方法および液体送出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体送出方法および液体送出装置に関し、特に、管路を送出される液体の粘性等の物性による計測精度の低下を防ぎ、一定容積量の液体を精度良く安定して連続的に送出させることのできる液体送出方法および液体送出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飲料ディスペンサやカップ式自動販売機では、飲料の原料を濃縮した種々の液体原料（シロップ）を希釈水、炭酸水、又はこれらを混合した液体で希釈することにより飲料を調理して販売している。このような飲料の調理においては、販売毎の飲料品質のばらつきを防いで安定した品質の飲料を提供するためにシロップと上記した液体について流量の調整を行うことが知られており、例えば、シロップ、希釈水、炭酸水の供給ラインに流量計を設けて流量を監視し、流量変動が生じた液体について送出量が適正量となるように送出制御を行っている。
【０００３】
このような送出制御を行う液体送出装置として、例えば、特開２００１−２０２５６１号公報に開示されるものがある。この液体送出装置は、飲料供給動作の開始から希釈水を継続的に送出するとともに炭酸ガスで加圧されたシロップを断続的に供給して混合させることによって飲料を調理する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液体送出装置によると、シロップを送出開始から断続的に送出させているため、温度変化等の要因によってシロップの粘性が変動すると、シロップの種類や管路形状によって気泡を生じる等の流動状態の乱れを生じて送出性が不安定となり、希望する流量を連続的に送出させることが難しい。特に、シロップはその種類によって粘性が異なり、温度変化等の要因により生じる粘性変動はシロップ毎に異なることから、断続的な送出では希望する量のシロップを常に精度良く送出させることが難しいという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、管路内での安定した流動状態を確保しながら液体を一定容積量で連続して送出させることのできる液体送出方法および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、飲料を構成する加圧液体を管路に送出し、
前記加圧液体の単位時間における流量を監視し、
前記流量が連続して一定容積量で送出されるように、
前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする液体送出方法を提供する。
【０００７】
また、本発明は上記した目的を達成するため、飲料を構成する複数の加圧液体をそれぞれの管路に送出し、
前記複数の加圧液体の少なくとも１つの加圧液体の単位時間における流量を監視し、
前記流量に基づく連続した一定容積量の送出および前記飲料の希釈比率を満足するように前記少なくとも１つの加圧液体を送出する管路の圧力損失を設定し、
前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して前記設定した圧力損失に調整し、
前記圧力損失を設定された管路を含む前記それぞれの管路を介して前記複数の加圧液体を送出させる液体送出方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は上記した目的を達成するため、飲料を構成する加圧液体を送出する管路と、
前記管路に設けられて前記加圧液体の流量を計測する流量計と、
前記流量が連続して一定容積量で送出されるように、前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする圧力制御部を有する液体送出装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は上記した目的を達成するため、飲料を構成する複数の加圧液体をそれぞれ送出する複数の管路と、
前記複数の管路の少なくとも１つに設けられて前記加圧液体の流量を計測する流量計と、
前記流量に基づく連続した一定容積量の送出および前記飲料の希釈比率を満足するように、前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする圧力制御部を有する液体送出装置を提供する。
【００１０】
上記した液体送出方法および液体送出装置によると、管路を送出される液体の流動を監視して連続した一定容積量の送出となるように管路の圧力損失を制御することで、流量の計測値に管路の物理的要因や液体の物性要因が誤差として含まれることを防止する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体送出方法および液体送出装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
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にシロップＳの流量を計測して一定容積量で送出する定容積型のシロップ流量計１を設けて販売飲料に応じた希釈比率で複数の液体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シロップＳを一定容積量で連続的にシロップ供給ライン１３に送出するオーバル型歯車からなる一組の回転子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を備えたシロップ流量計１と、シロップ供給ライン１３の圧力損失を可変させる電動式のフローレギュレータ（流量制御弁）１Ｒ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、基準流量等の制御データを格納するメモリ３と、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シロップＳの流動状態および希釈比率とのずれを監視する流量監視部４と、流量の監視状態およびシロップＳが一定容積量で連続して送出されていないときに警告情報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、フローレギュレータ１Ｒに設けられるモータの通電制御を行う通電部４４と、流量監視部４で演算された通電量に基づいて通電部４４に通電命令を出力する供給制御部２を有する。
【００１３】
シロップ流量計１は、オーバル型歯車で形成される回転子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一定容積量のシロップＳを回転子１１の回転に基づいて移動させる。
【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】
メモリ３は、上記した希釈比率の他に、販売飲料毎に定められるシロップＳ、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、送出時間、およびシロップＳの流量とシロップ供給ライン１３の圧力損失とを換算する流量圧力換算テーブルを格納しており、流量圧力換算テーブルはシロップＳの流量とシロップ供給ライン１３の圧力損失とを実測することにより得られたデータを近似化して作成されており、シロップの種類毎に設けられる。
【００１６】
流量監視部４は、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の連続性を監視するパルス監視部４０と、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シロップ供給ライン１３の圧力損失補正量を演算する演算部４３を有する。
【００１７】
供給制御部２は、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の一定容積量の流量を計測してパルスエンコーダ１Ｓから流量に応じた流量信号を出力するシロップ流量計１と、シロップ供給ライン１３の圧力損失を可変させるフローレギュレータ１Ｒ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、各液体送出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。
【００２２】
図３は、シロップ流量計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。シロップ流量計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１１の回転をパルスエンコーダ１Ｓに伝達する伝達ギヤ（図示せず）を収容した伝達部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、流入部１０ａから本体１０内に流入する加圧されたシロップの圧力によって回転し、本体１０と回転子１１との間に形成される空間Ｃに収容した一定容積量のシロップＳを移動させる。また、軸１１Ａを介して伝達ギヤに接続されているパルスエンコーダ１Ｓに回転量を伝達する。パルスエンコーダ１Ｓは、図示しない構成として伝達ギヤ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。
【００２３】
図４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。
【００２４】
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が上下方向に移動して弁口５２の隙間寸法が変化する。この弁口５２の隙間寸法の変化に基づいてシロップ供給ライン１３の圧力損失が変化する。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１に示す通電部４４により行われる。
【００２５】
図５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、販売飲料毎の希釈比率、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を有する。また、供給制御部２は、図示しないインターフェース部を有しており、パーソナルコンピュータや通信機器等の端末装置と接続することによってメモリ３の格納データの追加、更新、消去が可能である。
【００２６】
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送出制御を、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とを混合した無炭酸飲料について、圧力損失の調整および販売動作の流れを説明する。
【００２７】
（１）圧力損失の調整
オペレータが販売スイッチ３１を押すことによって、供給制御部２に販売要求信号が入力する。供給制御部２は、メモリ３に記憶しているシロップＳおよび希釈水ＷAについてのデータを基準値として読み込み、水電磁弁１７、水ポンプ１８、および希釈水電磁弁２２Ａに通電する。
【００２８】
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のパルス監視部４０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。
【００２９】
次に、供給制御部２は、希釈水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。このようにして販売飲料の送出動作を開始する（Ｓ１）。
【００３０】
シロップ流量計１は、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空間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一定容積量で流出部１０ｂから連続して流出させる。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。
【００３１】
パルスエンコーダ１Ｓは、シロップＳの流量に応じた周波数のパルスを流量監視部４のパルス監視部４０に出力する。パルス監視部４０は、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６、およびパルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスが基準流量のパルスと一致するか否かを監視し（Ｓ２）、管路内への気泡の混入や流量計内における部材間のもれ等によって基準流量とのずれを生じているとき（Ｓ３）はシロップＳが一定容積量で連続して送出されていないと判断して供給制御部２に警告信号を出力する（Ｓ４）。供給制御部２は、警告信号の入力に基づいて表示部５の表示器に液体の種類（炭酸水、希釈水、シロップＳ）と不連続の文字表示を行わせる。
【００３２】
パルス監視部４０は、カウンタ４１に上記したパルスを出力する。カウンタ４１は、それぞれのパルスを予め定めた周期においてカウントして供給制御部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（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流量の補正量を演算し（Ｓ７）、流量圧力換算テーブルで流量の補正量をシロップ供給ライン１３の圧力損失に換算することによって圧力損失補正量を演算し（Ｓ８）、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ステッピングモータ５７の通電制御を行う（Ｓ９）。ステッピングモータ５７は、回転駆動に基づいて弁座５３との間に形成される弁口５２がシロップ供給ライン１３の設定すべき圧力損失に応じた隙間寸法となる位置までニードル弁５４を移動させる。このようにして販売飲料の希釈比率に応じたシロップ供給ライン１３の圧力損失となるように調整を行う。
【００３３】
次に、オペレータは再度販売スイッチ３１を押して飲料ディスペンサに上記した販売飲料の送出動作を実行させる（Ｓ１０）。ここで、販売飲料の希釈比率が得られず、また、シロップＳが希望した流量で連続して送出されない送出異常のとき（Ｓ１１）は、上記したシロップ供給ライン１３の圧力損失を再度調整する（Ｓ１２）。このようにして各液体送出ラインに希望した流量の液体が一定容積量で連続して送出され、販売飲料について与えられた希釈比率を満たすことを確認した後、販売待機状態となる（Ｓ１３）。
【００３４】
また、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６、およびパルスエンコーダ１Ｓからパルスが連続的に入力していても、シロップＳの粘性変動等によって希釈比率の変動が生じている場合には、上記したシロップ供給ライン１３の圧力損失調整を行う。
【００３５】
また、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６、およびパルスエンコーダ１Ｓからパルスが連続的に入力しており、かつ、希釈比率に変動がないときは販売待機状態となる。
【００３６】
（２）販売動作
オペレータが販売スイッチ３１を押すことによって、供給制御部２に販売要求信号が入力する。供給制御部２は、メモリ３に記憶しているシロップＳおよび希釈水ＷAについてのデータを基準値として読み込み、希釈水ＷAおよびシロップＳの送出動作を実行する。供給制御部２は、流量監視部４で希釈水流量計２１およびシロップ流量計１のパルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスに基づいて各液体送出ラインを送出される液体の流動状態および希釈比率を監視し、希釈水ＷAの送出終了時間となったときに希釈水電磁弁２２Ａを閉じて希釈水ＷAの送出動作を停止し、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスがシロップＳの総量に応じた累積パルス数となったときにシロップ電磁弁１４を閉じてシロップＳの送出動作を停止する。
【００３７】
上記した第１の実施の形態によると、シロップＳおよび希釈水ＷAの流量に応じたパルスに基づいて各液体送出ラインにおける液体の流動状態を監視し、シロップＳが連続して一定容積量で送出され、かつ、その送出中の希釈比率を満たすようにシロップ供給ライン１３の圧力損失を設定するようにしたので、シロップＳの粘性に応じてシロップ供給ライン１３の圧力損失が適切なものとなり、販売飲料全体としての希釈比率を確保しつつシロップＳの飲料販売中における流動状態が安定して希望する流量を精度良く送出させることができる。また、本体１０と回転子１１との間に一定容積量のシロップＳを収容し、回転子１１の回転に基づいてシロップＳを送出させるので、シロップ粘度が大になってもシロップ供給ライン１３の圧力損失に基づく回転子１１の回転が得られることにより流量計測精度を安定させることができる。
【００３８】
また、液体原料としてのシロップＳを炭酸ガスで加圧してシロップ供給ライン１３に供給しているが、ポンプ等で圧搾した空気によって加圧したシロップＳをシロップ供給ライン１３に送出するようにしても良い。また、シロップの自重に基づく重力落下型であっても良い。
【００３９】
また、第１の実施の形態で説明した送出制御は、上記した飲料製造用途以外にも適用することが可能であり、例えば、自動車用オイルや血液等の粘性の大なる液体を送出する装置に適用することも可能である。
【００４０】
第１の実施の形態では、シロップ供給ライン１３の圧力損失を電動式のフローレギュレータ１Ｒで調整する構成を説明したが、駆動源を備えた遠隔調整機構によらない手動のフローレギュレータで行うようにしても良い。この場合、供給制御部２は、演算部４３から入力する圧力損失補正量に基づいてフローレギュレータの手操作量を表示部５の表示器に表示させるようにすることで、オペレータによるフローレギュレータの手操作性を向上させることができる。
【００４１】
また、販売飲料全体としてのシロップＳの総量および希釈比率を確保できれば良い場合には、フローレギュレータによるシロップ供給ライン１３の圧力損失の調整を行わず、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスの累積値が販売飲料の希釈比率に応じた値となったところでシロップ電磁弁１４を閉じるように供給制御部２で制御するようにしても良い。この場合には希釈水ＷAとシロップＳの送出終了タイミングにずれを生じることがあるが、飲料の品質に影響を与えない程度の時間差であれば圧力損失補正量の演算やステッピングモータ５７の通電制御を不要にして簡易な送出制御とすることができる。
【００４２】
また、シロップ供給ライン１３の圧力損失を調整する構成については管路側の設定を変更せずに加圧液体の送出圧力を可変させることでも同等の効果を奏することができる。例えば、シロップＳを加圧供給するための炭酸ガスの加圧量を炭酸ガス制御弁８Ａの開度調整に基づいて変更して希望する流量となるように制御しても良い。
【００４３】
また、第１の実施の形態では、シロップ供給ライン１３の圧力損失の調整をパルスエンコーダ１Ｓのパルスに基づいて行う構成を説明したが、例えば、フローレギュレータ１Ｒの流入側および流出側にシロップ供給ライン１３の圧力を計測する一組の圧力計を設け、この一組の圧力計が出力する圧力計測信号に基づいてフローレギュレータ１Ｒを調整することによりシロップ供給ライン１３の圧力損失の調整を行うようにしても良い。
【００４４】
また、シロップ供給ライン１３では、シロップ流量計１で加圧されたシロップＳの流量をパルスエンコーダ１Ｓで監視し、パルスエンコーダ１Ｓの出力パルスと希釈比率の関係に基づいて圧力損失を可変させることで流量の調整を可能にしている。このことから、流量の調整は単独の液体送出ラインで行うことも可能であり、更に、上記した希釈比率以外の他の送出条件に基づいて圧力損失の調整を行うことでシロップＳの流量を設定することが可能である。
【００４５】
図７は、１回路の液体送出ラインからなる液体送出装置として、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にシロップＳの流量を計測して一定容積量で送出する定容積型のシロップ流量計１を設けてシロップＳを連続的に送出させるものであり、シロップ流量計１は、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を有する。また、シロップ供給ライン１３にはパルスエンコーダ１Ｓの出力するパルスに応じてシロップ供給ライン１３の圧力損失を調整するフローレギュレータ１Ｒが設けられている。その他、図１に示す構成と同一である部分については共通の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。
【００４６】
供給制御部２は、シロップ送出器の送出開始からパルスエンコーダ１Ｓの出力するパルスに基づいてシロップ供給ライン１３を送出されるシロップＳの流動状態を監視し、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスが基準流量とのずれを生じているときはシロップＳが一定容積量で連続して送出されていないと判断して供給制御部２に警告信号を出力する。供給制御部２は、警告信号の入力に基づいて表示部５の表示器にシロップ不連続の文字表示を行わせるとともにフローレギュレータ１Ｒの調整を行い、再度シロップＳの送出動作を行って送出状態を確認する。
【００４７】
上記した１回路の液体送出ラインからなる液体送出装置によると、一定容積量のシロップ送出動作をパルスエンコーダ１Ｓのパルスに基づいて監視できるとともに単位時間におけるシロップＳの流量が連続した一定容積量とならないときは上記したパルスに基づいてシロップ供給ライン１３の圧力損失を調整することで、シロップＳを連続して精度良く送出させることができる。例えば、かき氷用のシロップ送出器として用いることにより適量のシロップを氷に対してむらなくかけることができる。その送出動作についても、上記したようにオペレータが販売スイッチ３１を押すことによる一定時間での送出のほかに、オペレータが販売スイッチ３１を押し続けている間は時間の制約を受けずに連続して送出させる連続送出モードを設けることも可能であり、シロップＳの総量を時間で正確に換算することが可能になる。
【００４８】
図８は、第２の実施の形態として、シロップ供給ライン１３、希釈水供給ライン２０、および炭酸水供給ライン２５のそれぞれの液体送出ラインに定容積型の流量計１、２１、および２６とフローレギュレータ１Ｒ，２１Ｒ、および２６Ｒを設けて販売飲料に応じた希釈比率で複数の液体の送出動作を制御するものであり、図１に示す構成と同一である部分については共通の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。
【００４９】
上記した構成によると、シロップＳ、希釈水ＷA、および炭酸水Ｗｃの流量がそれぞれ変動した場合であっても、予め定めた送出時間で希釈比率を保って各液体を送出させることができる。また、各液体送出ラインについてそれぞれ圧力損失を調整できるので、希望する送出時間で希釈比率を保って各液体を送出させることもできる。このように、管路内での液体の流動状態に対応して管路の圧力損失を調整することで、各液体を一定容積量で精度良く送出できるとともに希釈比率を適切に設定することができる。また、飲料販売動作における各液体の送出開始と送出終了のタイミングを一致させることも可能である。また、各液体送出ラインに共通の構成を有する流量計１、２１、および２６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、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。
【００５０】
また、水のように流量や流動状態の変化が経験的に予測可能な液体については、パルスエンコーダから出力されるパルスの累積値に基づいて送出終了を決定する送出制御に加えて、送出開始からの時間に基づいて送出終了を決定する送出制御を選択することもでき、液体の種類や環境条件に応じて送出制御の自由度が向上する。
【００５１】
また、第２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、炭酸飲料の送出制御に適用することが可能である。また、シロップＳ、希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃ毎に管路の圧力損失を調整できるので、炭酸水Ｗｃと希釈水ＷAとの混合率を任意に設定した弱炭酸水の送出が可能になり、これをシロップＳと混合した弱炭酸飲料を製造することができる。
【００５２】
図９は、流量計に内蔵される他の回転子の構成を示し、上記したオーバル型歯車の回転子１１の他に、（ａ）に示す円形歯車１１Ｄ、（ｂ）に示す三角おむすび型歯車１１Ｅ、（ｃ）に示すまゆ型回転子１１Ｆ、（ｄ）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を液体の種類に応じて選択することによって、管路を通過する液体の摩擦損失を低減させることができる。
【００５３】
また、上記した流量計では、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。また、複数のベーンを有する回転子を本体内に収容し、隣接するベーンと本体との間に流入するシロップを回転子の回転に基づいて本体から流出させるベーン型の流量計であっても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の液体送出方法および液体送出装置によると、管路を送出される液体が連続して一定容積量で送出されるように管路の圧力損失を制御するようにしたため、管路内で安定した流動状態を確保しながら液体を一定容積量で連続して送出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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流量計を示し、（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】流量制御弁を示す断面図
【図５】第１の実施の形態に係る流量計を設けた飲料ディスペンサの制御ブロック図
【図６】第１の実施の形態に係る飲料ディスペンサの送出制御を示すフローチャート
【図７】１回路の液体送出ラインからなる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】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示す概略構成図
【図９】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，シロップ流量計 １Ｓ，パルスエンコーダ １Ｒ，フローレギュレータ
２，供給制御部 ３，メモリ 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，伝達部 １０Ｂ，蓋部 １０ａ，流入部 １０ｂ，流出部
１１，回転子 １１Ａ，軸 １１Ｂ，軸 １１Ｄ，円形歯車
１１Ｅ，三角おむすび型歯車 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
１７，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 ２１Ａ，羽根車
２１Ｒ，フローレギュレータ 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 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 ４０，パルス監視部 ４１，カウンタ
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
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体送出方法および液体送出装置に関し、特に、管路を送出される液体の粘性等の物性による計測精度の低下を防ぎ、一定容積量の液体を精度良く安定して連続的に送出させることのできる液体送出方法および液体送出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飲料ディスペンサやカップ式自動販売機では、飲料の原料を濃縮した種々の液体原料（シロップ）を希釈水、炭酸水、又はこれらを混合した液体で希釈することにより飲料を調理して販売している。このような飲料の調理においては、販売毎の飲料品質のばらつきを防いで安定した品質の飲料を提供するためにシロップと上記した液体について流量の調整を行うことが知られており、例えば、シロップ、希釈水、炭酸水の供給ラインに流量計を設けて流量を監視し、流量変動が生じた液体について送出量が適正量となるように送出制御を行っている。
【０００３】
このような送出制御を行う液体送出装置として、例えば、特開２００１−２０２５６１号公報に開示されるものがある。この液体送出装置は、飲料供給動作の開始から希釈水を継続的に送出するとともに炭酸ガスで加圧されたシロップを断続的に供給して混合させることによって飲料を調理する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の液体送出装置によると、シロップを送出開始から断続的に送出させているため、温度変化等の要因によってシロップの粘性が変動すると、シロップの種類や管路形状によって気泡を生じる等の流動状態の乱れを生じて送出性が不安定となり、希望する流量を連続的に送出させることが難しい。特に、シロップはその種類によって粘性が異なり、温度変化等の要因により生じる粘性変動はシロップ毎に異なることから、断続的な送出では希望する量のシロップを常に精度良く送出させることが難しいという問題がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、管路内での安定した流動状態を確保しながら液体を一定容積量で連続して送出させることのできる液体送出方法および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、飲料を構成する加圧液体を管路に送出し、
前記加圧液体の単位時間における流量を監視し、
前記流量が連続して一定容積量で送出されるように、
前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする液体送出方法を提供する。
【０００７】
また、本発明は上記した目的を達成するため、飲料を構成する複数の加圧液体をそれぞれの管路に送出し、
前記複数の加圧液体の少なくとも１つの加圧液体の単位時間における流量を監視し、
前記流量に基づく連続した一定容積量の送出および前記飲料の希釈比率を満足するように前記少なくとも１つの加圧液体を送出する管路の圧力損失を設定し、
前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して前記設定した圧力損失に調整し、
前記圧力損失を設定された管路を含む前記それぞれの管路を介して前記複数の加圧液体を送出させる液体送出方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は上記した目的を達成するため、飲料を構成する加圧液体を送出する管路と、
前記管路に設けられて前記加圧液体の流量を計測する流量計と、
前記流量が連続して一定容積量で送出されるように、前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする圧力制御部を有する液体送出装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は上記した目的を達成するため、飲料を構成する複数の加圧液体をそれぞれ送出する複数の管路と、
前記複数の管路の少なくとも１つに設けられて前記加圧液体の流量を計測する流量計と、
前記流量に基づく連続した一定容積量の送出および前記飲料の希釈比率を満足するように、前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする圧力制御部を有する液体送出装置を提供する。
【００１０】
上記した液体送出方法および液体送出装置によると、管路を送出される液体の流動を監視して連続した一定容積量の送出となるように管路の圧力損失を制御することで、流量の計測値に管路の物理的要因や液体の物性要因が誤差として含まれることを防止する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の液体送出方法および液体送出装置を図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
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にシロップＳの流量を計測して一定容積量で送出する定容積型のシロップ流量計１を設けて販売飲料に応じた希釈比率で複数の液体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シロップＳを一定容積量で連続的にシロップ供給ライン１３に送出するオーバル型歯車からなる一組の回転子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を備えたシロップ流量計１と、シロップ供給ライン１３の圧力損失を可変させる電動式のフローレギュレータ（流量制御弁）１Ｒ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、基準流量等の制御データを格納するメモリ３と、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シロップＳの流動状態および希釈比率とのずれを監視する流量監視部４と、流量の監視状態およびシロップＳが一定容積量で連続して送出されていないときに警告情報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、フローレギュレータ１Ｒに設けられるモータの通電制御を行う通電部４４と、流量監視部４で演算された通電量に基づいて通電部４４に通電命令を出力する供給制御部２を有する。
【００１３】
シロップ流量計１は、オーバル型歯車で形成される回転子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一定容積量のシロップＳを回転子１１の回転に基づいて移動させる。
【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】
メモリ３は、上記した希釈比率の他に、販売飲料毎に定められるシロップＳ、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、送出時間、およびシロップＳの流量とシロップ供給ライン１３の圧力損失とを換算する流量圧力換算テーブルを格納しており、流量圧力換算テーブルはシロップＳの流量とシロップ供給ライン１３の圧力損失とを実測することにより得られたデータを近似化して作成されており、シロップの種類毎に設けられる。
【００１６】
流量監視部４は、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の連続性を監視するパルス監視部４０と、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シロップ供給ライン１３の圧力損失補正量を演算する演算部４３を有する。
【００１７】
供給制御部２は、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の一定容積量の流量を計測してパルスエンコーダ１Ｓから流量に応じた流量信号を出力するシロップ流量計１と、シロップ供給ライン１３の圧力損失を可変させるフローレギュレータ１Ｒ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、各液体送出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。
【００２２】
図３は、シロップ流量計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。シロップ流量計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１１の回転をパルスエンコーダ１Ｓに伝達する伝達ギヤ（図示せず）を収容した伝達部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、流入部１０ａから本体１０内に流入する加圧されたシロップの圧力によって回転し、本体１０と回転子１１との間に形成される空間Ｃに収容した一定容積量のシロップＳを移動させる。また、軸１１Ａを介して伝達ギヤに接続されているパルスエンコーダ１Ｓに回転量を伝達する。パルスエンコーダ１Ｓは、図示しない構成として伝達ギヤ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。
【００２３】
図４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。
【００２４】
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が上下方向に移動して弁口５２の隙間寸法が変化する。この弁口５２の隙間寸法の変化に基づいてシロップ供給ライン１３の圧力損失が変化する。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１に示す通電部４４により行われる。
【００２５】
図５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、販売飲料毎の希釈比率、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を有する。また、供給制御部２は、図示しないインターフェース部を有しており、パーソナルコンピュータや通信機器等の端末装置と接続することによってメモリ３の格納データの追加、更新、消去が可能である。
【００２６】
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送出制御を、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とを混合した無炭酸飲料について、圧力損失の調整および販売動作の流れを説明する。
【００２７】
（１）圧力損失の調整
オペレータが販売スイッチ３１を押すことによって、供給制御部２に販売要求信号が入力する。供給制御部２は、メモリ３に記憶しているシロップＳおよび希釈水ＷAについてのデータを基準値として読み込み、水電磁弁１７、水ポンプ１８、および希釈水電磁弁２２Ａに通電する。
【００２８】
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のパルス監視部４０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。
【００２９】
次に、供給制御部２は、希釈水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。このようにして販売飲料の送出動作を開始する（Ｓ１）。
【００３０】
シロップ流量計１は、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空間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一定容積量で流出部１０ｂから連続して流出させる。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。
【００３１】
パルスエンコーダ１Ｓは、シロップＳの流量に応じた周波数のパルスを流量監視部４のパルス監視部４０に出力する。パルス監視部４０は、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６、およびパルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスが基準流量のパルスと一致するか否かを監視し（Ｓ２）、管路内への気泡の混入や流量計内における部材間のもれ等によって基準流量とのずれを生じているとき（Ｓ３）はシロップＳが一定容積量で連続して送出されていないと判断して供給制御部２に警告信号を出力する（Ｓ４）。供給制御部２は、警告信号の入力に基づいて表示部５の表示器に液体の種類（炭酸水、希釈水、シロップＳ）と不連続の文字表示を行わせる。
【００３２】
パルス監視部４０は、カウンタ４１に上記したパルスを出力する。カウンタ４１は、それぞれのパルスを予め定めた周期においてカウントして供給制御部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（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流量の補正量を演算し（Ｓ７）、流量圧力換算テーブルで流量の補正量をシロップ供給ライン１３の圧力損失に換算することによって圧力損失補正量を演算し（Ｓ８）、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ステッピングモータ５７の通電制御を行う（Ｓ９）。ステッピングモータ５７は、回転駆動に基づいて弁座５３との間に形成される弁口５２がシロップ供給ライン１３の設定すべき圧力損失に応じた隙間寸法となる位置までニードル弁５４を移動させる。このようにして販売飲料の希釈比率に応じたシロップ供給ライン１３の圧力損失となるように調整を行う。
【００３３】
次に、オペレータは再度販売スイッチ３１を押して飲料ディスペンサに上記した販売飲料の送出動作を実行させる（Ｓ１０）。ここで、販売飲料の希釈比率が得られず、また、シロップＳが希望した流量で連続して送出されない送出異常のとき（Ｓ１１）は、上記したシロップ供給ライン１３の圧力損失を再度調整する（Ｓ１２）。このようにして各液体送出ラインに希望した流量の液体が一定容積量で連続して送出され、販売飲料について与えられた希釈比率を満たすことを確認した後、販売待機状態となる（Ｓ１３）。
【００３４】
また、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６、およびパルスエンコーダ１Ｓからパルスが連続的に入力していても、シロップＳの粘性変動等によって希釈比率の変動が生じている場合には、上記したシロップ供給ライン１３の圧力損失調整を行う。
【００３５】
また、希釈水流量計２１、炭酸水流量計２６、およびパルスエンコーダ１Ｓからパルスが連続的に入力しており、かつ、希釈比率に変動がないときは販売待機状態となる。
【００３６】
（２）販売動作
オペレータが販売スイッチ３１を押すことによって、供給制御部２に販売要求信号が入力する。供給制御部２は、メモリ３に記憶しているシロップＳおよび希釈水ＷAについてのデータを基準値として読み込み、希釈水ＷAおよびシロップＳの送出動作を実行する。供給制御部２は、流量監視部４で希釈水流量計２１およびシロップ流量計１のパルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスに基づいて各液体送出ラインを送出される液体の流動状態および希釈比率を監視し、希釈水ＷAの送出終了時間となったときに希釈水電磁弁２２Ａを閉じて希釈水ＷAの送出動作を停止し、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスがシロップＳの総量に応じた累積パルス数となったときにシロップ電磁弁１４を閉じてシロップＳの送出動作を停止する。
【００３７】
上記した第１の実施の形態によると、シロップＳおよび希釈水ＷAの流量に応じたパルスに基づいて各液体送出ラインにおける液体の流動状態を監視し、シロップＳが連続して一定容積量で送出され、かつ、その送出中の希釈比率を満たすようにシロップ供給ライン１３の圧力損失を設定するようにしたので、シロップＳの粘性に応じてシロップ供給ライン１３の圧力損失が適切なものとなり、販売飲料全体としての希釈比率を確保しつつシロップＳの飲料販売中における流動状態が安定して希望する流量を精度良く送出させることができる。また、本体１０と回転子１１との間に一定容積量のシロップＳを収容し、回転子１１の回転に基づいてシロップＳを送出させるので、シロップ粘度が大になってもシロップ供給ライン１３の圧力損失に基づく回転子１１の回転が得られることにより流量計測精度を安定させることができる。
【００３８】
また、液体原料としてのシロップＳを炭酸ガスで加圧してシロップ供給ライン１３に供給しているが、ポンプ等で圧搾した空気によって加圧したシロップＳをシロップ供給ライン１３に送出するようにしても良い。また、シロップの自重に基づく重力落下型であっても良い。
【００３９】
また、第１の実施の形態で説明した送出制御は、上記した飲料製造用途以外にも適用することが可能であり、例えば、自動車用オイルや血液等の粘性の大なる液体を送出する装置に適用することも可能である。
【００４０】
第１の実施の形態では、シロップ供給ライン１３の圧力損失を電動式のフローレギュレータ１Ｒで調整する構成を説明したが、駆動源を備えた遠隔調整機構によらない手動のフローレギュレータで行うようにしても良い。この場合、供給制御部２は、演算部４３から入力する圧力損失補正量に基づいてフローレギュレータの手操作量を表示部５の表示器に表示させるようにすることで、オペレータによるフローレギュレータの手操作性を向上させることができる。
【００４１】
また、販売飲料全体としてのシロップＳの総量および希釈比率を確保できれば良い場合には、フローレギュレータによるシロップ供給ライン１３の圧力損失の調整を行わず、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスの累積値が販売飲料の希釈比率に応じた値となったところでシロップ電磁弁１４を閉じるように供給制御部２で制御するようにしても良い。この場合には希釈水ＷAとシロップＳの送出終了タイミングにずれを生じることがあるが、飲料の品質に影響を与えない程度の時間差であれば圧力損失補正量の演算やステッピングモータ５７の通電制御を不要にして簡易な送出制御とすることができる。
【００４２】
また、シロップ供給ライン１３の圧力損失を調整する構成については管路側の設定を変更せずに加圧液体の送出圧力を可変させることでも同等の効果を奏することができる。例えば、シロップＳを加圧供給するための炭酸ガスの加圧量を炭酸ガス制御弁８Ａの開度調整に基づいて変更して希望する流量となるように制御しても良い。
【００４３】
また、第１の実施の形態では、シロップ供給ライン１３の圧力損失の調整をパルスエンコーダ１Ｓのパルスに基づいて行う構成を説明したが、例えば、フローレギュレータ１Ｒの流入側および流出側にシロップ供給ライン１３の圧力を計測する一組の圧力計を設け、この一組の圧力計が出力する圧力計測信号に基づいてフローレギュレータ１Ｒを調整することによりシロップ供給ライン１３の圧力損失の調整を行うようにしても良い。
【００４４】
また、シロップ供給ライン１３では、シロップ流量計１で加圧されたシロップＳの流量をパルスエンコーダ１Ｓで監視し、パルスエンコーダ１Ｓの出力パルスと希釈比率の関係に基づいて圧力損失を可変させることで流量の調整を可能にしている。このことから、流量の調整は単独の液体送出ラインで行うことも可能であり、更に、上記した希釈比率以外の他の送出条件に基づいて圧力損失の調整を行うことでシロップＳの流量を設定することが可能である。
【００４５】
図７は、１回路の液体送出ラインからなる液体送出装置として、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にシロップＳの流量を計測して一定容積量で送出する定容積型のシロップ流量計１を設けてシロップＳを連続的に送出させるものであり、シロップ流量計１は、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を有する。また、シロップ供給ライン１３にはパルスエンコーダ１Ｓの出力するパルスに応じてシロップ供給ライン１３の圧力損失を調整するフローレギュレータ１Ｒが設けられている。その他、図１に示す構成と同一である部分については共通の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。
【００４６】
供給制御部２は、シロップ送出器の送出開始からパルスエンコーダ１Ｓの出力するパルスに基づいてシロップ供給ライン１３を送出されるシロップＳの流動状態を監視し、パルスエンコーダ１Ｓから入力するパルスが基準流量とのずれを生じているときはシロップＳが一定容積量で連続して送出されていないと判断して供給制御部２に警告信号を出力する。供給制御部２は、警告信号の入力に基づいて表示部５の表示器にシロップ不連続の文字表示を行わせるとともにフローレギュレータ１Ｒの調整を行い、再度シロップＳの送出動作を行って送出状態を確認する。
【００４７】
上記した１回路の液体送出ラインからなる液体送出装置によると、一定容積量のシロップ送出動作をパルスエンコーダ１Ｓのパルスに基づいて監視できるとともに単位時間におけるシロップＳの流量が連続した一定容積量とならないときは上記したパルスに基づいてシロップ供給ライン１３の圧力損失を調整することで、シロップＳを連続して精度良く送出させることができる。例えば、かき氷用のシロップ送出器として用いることにより適量のシロップを氷に対してむらなくかけることができる。その送出動作についても、上記したようにオペレータが販売スイッチ３１を押すことによる一定時間での送出のほかに、オペレータが販売スイッチ３１を押し続けている間は時間の制約を受けずに連続して送出させる連続送出モードを設けることも可能であり、シロップＳの総量を時間で正確に換算することが可能になる。
【００４８】
図８は、第２の実施の形態として、シロップ供給ライン１３、希釈水供給ライン２０、および炭酸水供給ライン２５のそれぞれの液体送出ラインに定容積型の流量計１、２１、および２６とフローレギュレータ１Ｒ，２１Ｒ、および２６Ｒを設けて販売飲料に応じた希釈比率で複数の液体の送出動作を制御するものであり、図１に示す構成と同一である部分については共通の引用数字を付しているので重複する説明を省略する。
【００４９】
上記した構成によると、シロップＳ、希釈水ＷA、および炭酸水Ｗｃの流量がそれぞれ変動した場合であっても、予め定めた送出時間で希釈比率を保って各液体を送出させることができる。また、各液体送出ラインについてそれぞれ圧力損失を調整できるので、希望する送出時間で希釈比率を保って各液体を送出させることもできる。このように、管路内での液体の流動状態に対応して管路の圧力損失を調整することで、各液体を一定容積量で精度良く送出できるとともに希釈比率を適切に設定することができる。また、飲料販売動作における各液体の送出開始と送出終了のタイミングを一致させることも可能である。また、各液体送出ラインに共通の構成を有する流量計１、２１、および２６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、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。
【００５０】
また、水のように流量や流動状態の変化が経験的に予測可能な液体については、パルスエンコーダから出力されるパルスの累積値に基づいて送出終了を決定する送出制御に加えて、送出開始からの時間に基づいて送出終了を決定する送出制御を選択することもでき、液体の種類や環境条件に応じて送出制御の自由度が向上する。
【００５１】
また、第２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、炭酸飲料の送出制御に適用することが可能である。また、シロップＳ、希釈水ＷA、炭酸水Ｗｃ毎に管路の圧力損失を調整できるので、炭酸水Ｗｃと希釈水ＷAとの混合率を任意に設定した弱炭酸水の送出が可能になり、これをシロップＳと混合した弱炭酸飲料を製造することができる。
【００５２】
図９は、流量計に内蔵される他の回転子の構成を示し、上記したオーバル型歯車の回転子１１の他に、（ａ）に示す円形歯車１１Ｄ、（ｂ）に示す三角おむすび型歯車１１Ｅ、（ｃ）に示すまゆ型回転子１１Ｆ、（ｄ）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を液体の種類に応じて選択することによって、管路を通過する液体の摩擦損失を低減させることができる。
【００５３】
また、上記した流量計では、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。また、複数のベーンを有する回転子を本体内に収容し、隣接するベーンと本体との間に流入するシロップを回転子の回転に基づいて本体から流出させるベーン型の流量計であっても良い。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の液体送出方法および液体送出装置によると、管路を送出される液体が連続して一定容積量で送出されるように管路の圧力損失を制御するようにしたため、管路内で安定した流動状態を確保しながら液体を一定容積量で連続して送出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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流量計を示し、（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】流量制御弁を示す断面図
【図５】第１の実施の形態に係る流量計を設けた飲料ディスペンサの制御ブロック図
【図６】第１の実施の形態に係る飲料ディスペンサの送出制御を示すフローチャート
【図７】１回路の液体送出ラインからなる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】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示す概略構成図
【図９】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，シロップ流量計 １Ｓ，パルスエンコーダ １Ｒ，フローレギュレータ
２，供給制御部 ３，メモリ 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，伝達部 １０Ｂ，蓋部 １０ａ，流入部 １０ｂ，流出部
１１，回転子 １１Ａ，軸 １１Ｂ，軸 １１Ｄ，円形歯車
１１Ｅ，三角おむすび型歯車 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
１７，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 ２１Ａ，羽根車
２１Ｒ，フローレギュレータ 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 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 ４０，パルス監視部 ４１，カウンタ
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
Claims (12)
- 飲料を構成する加圧液体を管路に送出し、
前記加圧液体の単位時間における流量を監視し、
前記流量が連続して一定容積量で送出されるように、
前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とすることを特徴とする液体送出方法。 - 飲料を構成する複数の加圧液体をそれぞれの管路に送出し、
前記複数の加圧液体の少なくとも１つの加圧液体の単位時間における流量を監視し、
前記流量に基づく連続した一定容積量の送出および前記飲料の希釈比率を満足するように前記少なくとも１つの加圧液体を送出する管路の圧力損失を設定し、
前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して前記設定した圧力損失に調整し、
前記圧力損失を設定された管路を含む前記それぞれの管路を介して前記複数の加圧液体を送出させることを特徴とする液体送出方法。 - 前記一定容積量での連続した送出と前記飲料の希釈比率が予め定めた送出時間で実現するように前記管路の圧力損失を設定することを特徴とする請求項第２項に記載の液体送出方法。
- 飲料を構成する加圧液体を送出する管路と、
前記管路に設けられて前記加圧液体の流量を計測する流量計と、
前記流量が連続して一定容積量で送出されるように、前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする圧力制御部を有することを特徴とする液体送出装置。 - 飲料を構成する複数の加圧液体をそれぞれ送出する複数の管路と、
前記複数の管路の少なくとも１つに設けられて前記加圧液体の流量を計測する流量計と、
前記流量に基づく連続した一定容積量の送出および前記飲料の希釈比率を満足するように、前記流量の変化量から流量の補正量を演算し、管路の圧力損失に換算し、前記加圧液体の粘性変動によって生じる希釈比率の変動を制御するため圧力損失調整を行い、圧力損失補正量を演算して一定の圧力損失とする圧力制御部を有することを特徴とする液体送出装置。 - 前記流量計は、前記加圧液体が流入する流入部および前記加圧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、前記流入部から前記流出部へ前記加圧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る回転子と、前記回転子の回転に基づいて前記流量に応じた流量信号を前記検出量として出力するパルスエンコーダを有することを特徴とする請求項第４項又は第５項に記載の液体送出装置。
- 前記圧力制御部は、ニードル弁と弁座によって形成される隙間寸法に応じた通過量で前記加圧液体を通過させる弁本体と、
前記ニードル弁を駆動して前記隙間寸法を可変させるモータと、
前記加圧液体の流量に基づいて前記モータへの通電を制御する供給制御部を有する流量制御弁であることを特徴とする請求項第４項又は第５項に記載の液体送出装置。 - 前記供給制御部は、前記一定容積量での連続した送出と前記飲料の希釈比率が予め定めた送出時間で実現するように前記モータへの通電制御を行って前記隙間寸法を可変させることを特徴とする請求項第７項に記載の液体送出装置。
- 前記圧力制御部は、前記加圧液体の加圧源として炭酸ガスを貯蔵する炭酸ガス貯蔵部と、
前記炭酸ガスの供給量を可変させる弁を有することを特徴とする請求項第４項又は第５項に記載の液体送出装置。 - 前記圧力制御部は、前記加圧液体について予め測定された流量を基準流量として比較することにより前記管路の圧力損失を制御することを特徴とする請求項第４項又は第５項に記載の液体送出装置。
- 前記回転子は、複数の回転子を組み合わせて形成される一組の回転子であることを特徴とする請求項第６項に記載の液体送出装置。
- 前記一組の回転子は、噛合する２つの円型歯車、各々が少なくとも３辺を有して噛合する２つの多辺型歯車、噛合する２つのオーバル型歯車、同軸結合された歯車と噛合する２つのまゆ型回転子、又は、連結回転する２つのクローバ型回転子であることを特徴とする請求項第１１項に記載の液体送出装置。
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