JP2012530920A - 飲料調製装置用の流量計の構造 - Google Patents

Abstract

流量計（１）は、計測隔室（１０）の境界を定める成形された筐体（２、４）と、計測隔室を横切って延びる回転可能なシャフト（３２）を有する回転可能な計測体（３）と、回転可能なシャフトの互いに対向する端部（３２´、３２´´）を筐体内に位置決めして取り付けるための複数の点支承（１１、３７）とを備える。各点支承は、筐体と回転可能なシャフトの端部、または端部と筐体にそれぞれ関連付けられた、凸部（１１）と、対面して協働する対応部（３７）、特に凹部で形成される。この凸部とその対応部は、それらの関連付けられた、成形された筐体および回転可能なシャフトと一体形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、流量計に関し、特に飲料調製装置用の流量計の構造に関する。

本説明の目的において、「飲料」は、茶、コーヒー、ホットまたはコールドチョコレート、ミルク、スープ、ベビーフードなどの液状食品を含むものである。

ある飲料調製装置では、抽出される原料または溶解される原料を収容するカプセルが使用され、他の装置では、原料が格納されて自動的に装置に計量供給され、飲料の調製時に他の物質が加えられる。

コーヒーマシンなどの様々な飲料装置は、冷たい水源または加熱手段により加熱された水源から、混合隔室または注入隔室へ液体、通常は水を循環するように構成される。この隔室では、例えばカプセル内で、バルク状またはパッケージ状の原料を循環液に晒すことにより飲料が実際に調製される。この隔室から、調製された飲料は、通常、例えば、飲料装置を構成し、または飲料装置に関連付けられるカップまたはマグ支持領域の上方に配置された飲料出口などの飲料注出領域へ案内される。調製工程中または工程後に、使用された原料および／またはそれらのパッケージは、収集容器へ排出される。

大半のコーヒーマシンは、冷たい水源、または加熱レジスタ、サーモブロックまたは同様のものなどの加熱手段を通じて加熱された水源から液体を圧送する、液体用、通常は水用のポンプを含む充填手段を有する。例えば、米国特許第５９４３４７２号明細書は、エスプレッソマシン用として、水リザーバと温水分配隔室または蒸気分配隔室との間の水循環システムを開示する。循環システムは、弁、金属加熱管およびポンプを含み、それらはクランプ環により相互接合される複数のシリコンホースを通じて、相互接続されてリザーバに接続される。

混合隔室または注入隔室へ循環する液体の量および／または速度などの特性を制御するために、このような装置は、一般に流量計を含む。このような飲料装置で使用される流量計は、少なくとも循環液に晒される部分が食品に対して安全な材料で作られ、このような装置での使用に適した値段であるべきである。

例えば、欧州特許第０８４１５４７号明細書は、ＤＩＧＭＥＳＡ社により商用化され、飲料調製装置に適した流量計を開示する。この流量計は、バヨネット接続を伴う２つの部品からなる筐体を有し、筐体は、内部計測隔室を収容する。この隔室は、流路に配置され、シャフトにより駆動されるフィンを伴う回転可能な内部計測体を取り付けるために、それを貫通して延びる中央固定シャフトを伴う。計測隔室を通過する液体の流量は、ホールセンサを用いて、回転可能な計測体の回転速度を計測することにより求められる。この装置の欠点は、流量計の配置に応じて変化し、隔室を通じた流量の計測精度にも影響を及ぼす、固定シャフトと回転計測体の間の大きな摩擦面にある。

米国特許第４６６６０６１号明細書は、洗浄のために容易に分解および再組立てできる、ワイン、ミネラルウォータまたはビール用の飲料注出系用の同様な流量計を開示する。流量計は、バヨネットコネクタにより組立てられる２つの部品からなり計測隔室を包囲する筐体を有する。隔室は、回転可能なシャフトを有する、中央に配置された回転可能な計測体を収容する。シャフトは、筐体内に取り付けられて隔室内に延びる対面する一対のダイヤモンド点支承により所定位置に保持される。この装置の欠点は、ダイヤモンド点支承の価格と、流量計の筐体に点支承を取り付ける組立工程が必要となる点にある。

このため、特に飲料調製装置での使用のために、高精度で廉価な流量計を提供する必要性が依然としてある。

よって、本発明は、流量計に関し、特に飲料調製装置用の流量計に関する。

本発明の流量計は、計測隔室の境界を定める成形された筐体と、フィンまたはブレード、典型的にインペラなどの流量遮断部品を伴うロータまたは同様の要素など、計測隔室を横切って延びる回転可能なシャフトを有する回転可能な計測体と、回転可能なシャフトの互いに対向する端部を筐体内に位置決めして取り付けるための複数の点支承とを備える。各点支承は、筐体と回転可能なシャフトの端部、または端部と筐体にそれぞれ関連付けられた、凸部と、対面して協働する対応部、特に凹部で形成される。この凸部とこの対応部は、それらの関連付けられた、この成形された筐体および回転可能なシャフトと一体形成される

よって、支承用のダイヤモンド要素を不要とするこのような流量計では、製造コストが著しく低減される。２つの支承部を、それらがそれぞれに関連付けられる部品の成形工程中に形成することができる。これらの支承部を、固定された支持部品と、移動する計測部品とそれぞれ一体形成し、そのための他の組立て工程を不要とし、製造コストを制限する。流量計の精度は、流量計の配置に殆ど影響されない。各点支承の凸部および／または対応部を、通常、これらの材料の成形により、材料の注入／硬化および／または重合で作ることができる。

流量計を飲料調製装置で使用する限りにおいて、隔室と、シャフトを伴う回転可能な計測体とを形成する材料は、食品に対して安全であるべきである。また、それらは、摩擦係数および磨耗率が低くあるべきであり、高い寸法精度を実現して限られたコストで高品質の流量計を提供するために、製造／成形工程で管理可能であるべきである。さらに、これらの材料は、小型で高信頼性の部品の形成によって、使用時に流量計が統合される装置のサイズを低減することができるように、成形などの製造工程で管理可能であるべきである。これらの全ての要求は、前述した材料を、特に組合せて使用することにより満たされる。

これにより、各点支承の凸部および対応部は、湿潤状態で０．１〜０．８の範囲、特に０．２〜０．４の摩擦係数を有してもよい。各点支承の凸部および対応部は、０．０５〜１０μｍ／ｋｍの範囲、特に０．１〜１．５μｍ／ｋｍの磨耗率を有することができる。

ある実施形態では、各点支承の凸部および／または対応部、または対応部および／または凸部のそれぞれは、Ｓｃｈｕｌａｆｏｒｍ（登録商標）９ＡなどのＰＯＭ（ポリオキシメチレン、ポリホルムアルデヒドなど）とＴｅｃｄｕｒ（登録商標）ＧＫ３０などのＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレートなど）で作られる。このような材料の組合せの摩擦係数は、一般に湿潤状態で０．４５である。ＰＢＴ材料に対するＰＯＭ材料の磨耗率は、約０．２μｍ／ｋｍに達する。ＰＯＭ材料に対するＰＢＴ材料の磨耗率は、一般に約０．７μｍ／ｋｍである。また、ＰＯＭおよびＰＢＴ材料は、食品に対して安全である。

筐体および／またはシャフトは、結合材とビーズ、特にガラス玉などの安定充填材とを含む複合材料で作られる。複合材料は、その体積の１０〜７０％、特に２０〜４０％または１５〜５０％の充填材を含んでもよい。ビーズなどの充填材の使用は、複合材料が成形工程中に硬化するときに、その収縮を制御し易くする。このことは、相対的に移動可能な部品の寸法精度を高く保つため、および部品を適切に組立てるために望ましい。また、充填材としてガラス繊維などの繊維に代わるビーズの使用は、特に高い精度の支承を伴って製造可能な清浄な面をもたらす。さらに、充填材としてのビーズの使用は、充填材としての繊維材料の使用に比べて、摩擦係数および磨耗率を低下させる。このような複合材料から製造された部品は、以下で説明するように、特に接続部品のための高い安定性ももたらす。

筐体を２つの組立て成形体で作ることができる。例えば、筐体は、カップ状体およびカバー体から組み立てられる。一般に、回転可能なシャフトは、カバー体に配置された点支承と、カップ状体に配置された対面する点支承との間に延びる回転軸を有する。カップ状体は、シャフトの回転軸に垂直な基準面を形成するリムを有し、カバー体は、点支承の間でシャフトの自由回転を保持および許容するために点支承同士の間隔を正確に定めるように基準面に対して圧迫される内面を有することができる。

また、カップ状体は、リムを有することができ、カバー体は、シールリップを有し、シールリップは、カップ状体をカバー体で密封するようにリムに圧入され、またはシールリップにリムが圧入される。２つの組立て成形体の間には、密封のためにＯリングなどのシールリングを設けることができる。

スナップ、ラッチ、クランプまたはフック機構、特にバヨネット接続により、筐体を互いに機械的に固定することができる。

各成形体は、当該流量計を通じて液体を循環するように計測隔室と連通する貫通孔を有してもよい。あるいは、流量計の液体入口および出口を同一の成形体に配置してもよい。

ある実施形態では、筐体は、点支承を形成するように計測隔室に延びる対面する複数の凸部を備える。あるいは、凸部は、計測体のシャフトに配置されてもよい。また、シャフト上の凸部を伴う第１の支承と、筐体上の凸部を伴う第２の（対向する）支承との混合配置を取ることもできる。

筐体は、センサ装置を筐体に離脱可能に接続するための接続機構を備えてもよい。

本発明の他の態様は、液体循環回路、特に水循環回路を有し、前述した流量計を備える飲料調製装置に関する。

例えば、装置は、コーヒー、茶またはスープマシンであり、特に、コーヒー挽豆、茶、チョコレート、カカオまたはミルク粉末など、調製される飲料の原料を収容するカプセルまたはポッドに温水、冷水または他の液体を通過させることにより抽出ユニット内で飲料を調製するための装置である。装置は、この原料を収容するための淹出ユニットを備えてもよい。一般に、装置は、１以上のポンプ、ヒータ、ドリップトレイ、材料コレクタ、液体タンク、および液体タンクと淹出ユニットの間に流体接続をもたらす流体接続システムなどを含む。このような装置のための、液体リザーバとヒータの間の流体回路の構成は、例えば同時係属中のＰＣＴ／ＥＰ０８／０６７０７２に詳細に記載される。

本発明は、以下の概念図を参照して説明される。

本発明に係る流量計の分解状態を示す図である。 本発明に係る流量計の組立て状態を示す図である。 流量計用の電気コネクタの一部を説明する図である。 流量計の筐体の一部を説明する図である。

図１および図２は、典型的にコーヒーマシンなどの飲料調製装置用の流量計１を説明する。この流量計を例えばＰＣＴ／ＥＰ０９／０５３３６８に詳細に記載された飲料調製装置の流体回路に取り付けることができる。

流量計１は、ほぼ円筒状の内部計測隔室１０の境界を定める２つの組立て成形体２、４で形成された筐体を有する。例えば、筐体は、射出成形により形成される。

筐体２、４は、ロータまたはインペラの形式の回転可能な計測体３を収容する。計測体３は、計測隔室１０を横切って中央に延びる回転可能なシャフト３２上に、フィンまたはブレードなど一連の放射状部材３１を有する。シャフト３２は、放射状部材３１が延びる下部３３と、上部３４とを有する。上部３４には、２つの空洞３５が設けられ、そこには対応する形状をなす一対の磁石が収容される。

流量計１は、筐体２、４内に回転可能なシャフト３２の互いに対向する端部３２´、３２´´を取り付けるための上部および下部の点支承を有する。これらの点支承は、筐体２、４から計測隔室１０に延びる凸部と、回転可能なシャフト３２の端部３２´、３２´´に設けられて凸部に対する位置決め対応部を形成する凹部とを有する。図１では、下部および上部の支承の一部を形成する、ピン１１の形式の下凸部と上凹部３７とを見ることができる。下部および上部の支承は、同一であり、考えられる全ての配置で同様の性能を保証する。

本発明によれば、凸部１１と対応部３７のそれぞれは、成形された筐体２、４と回転可能なシャフト３２と一体形成される。換言すれば、流量計の支承部を形成するために追加の部品が不要となる。これらを、それぞれの部品、つまり筐体２、４およびシャフト３２と直接に成形することができる。シャフトまたはインペラ３（磁石３６を除く）の全体さえもＰＯＭで作ってもよく、筐体２、４を、充填材としてのガラス玉をその体積の３０％含むＰＢＴで作ってもよい。

図１で説明するように、下部筐体４は、全体的にカップの形状をなし、上部筐体２は、全体的にカバーの形状をなす。上部および下部の配置は、図で説明された流量計の特定の配置を単に参照するものであると理解されたい。使用中、流量計１は、任意の配置を取り、配置を変更されてもよい。

回転可能なシャフト３２は、カバー体２に配置された点支承（不図示）と、カップ状体４に配置された対面する点支承１１との間に延びる回転軸３´を有する。

カップ状体４は、回転軸に垂直な基準面４２を形成するリム４１を有し、カバー体２は、点支承の間でシャフト３２の自由回転を保持および許容するために点支承１１同士の間の間隔を正確に定めるように基準面４２に圧迫される内面２２を有する。

また、リム４１は、リム４１へのリップ２３の圧入によりカップ状体４をカバー体２で密封するためにカバー体２の対応するシールリップ２３と協働する直立内面４３を有する。この組立ては、同じ要素を同じ参照番号で示す図４の断面に詳細に示されている。網掛け部２３´は、圧入によるリップ２３の変形を説明する。ある変形例では、リップ２３とリム４１は、超音波溶接などにより溶接されてもよく、この場合、網掛け部２３´は、溶接部を説明することになる。

カップ状体４は、互いに離間した４つのフック４５を有し、それらは、リム４１上に均等に分布し、カバー体２の周囲で対応する通路２５およびフック保持部２６と協働してバヨネット接続を形成する。カップ体４にカバー体２を固定する動作は、シャフト３２および回転軸３´に垂直な平面上で生じるので、点支承同士の間の間隔は、この固定により影響されない。この間隔は、基準面４２の形状（および配置）により完全に決定されるので、これらがダイヤモンドの追加なしに成形により形成されても、高い精度の支承を提供することができる。

各成形体２、４は、流量計を通じて液体を循環するために計測隔室１０と連通する貫通孔を有する。カップ状体４には、管状入口４７が設けられ、カバー体２には、管状出口２７が設けられる。、もちろん、入口と出口を交換することができる。また、入口および出口は、同じ成形体に配置されてもよい。

また、カバー体２は、図２に示すように、センサプラグ５を受容するための空洞２９を伴うソケット２８を有する。プラグ自体は、同じ要素を同じ参照番号で示す図３で詳細に説明される。

センサプラグ５は、蓋で閉鎖され、さもなければ密封されてもよい（不図示）筐体５１を有する。筐体５１は、空洞２９にプラグ５を固定するための一対の前面フック５２を有し、内部隔室５３の境界を定める。

隔室５３は、ＰＣＢ５４上のホールセンサを収容し、ＰＣＢは、例えば、コーヒーマシンなどの飲料調製装置の制御ユニット（不図示）に接続するためのケーブル５５を伴う。隔室１０を介して循環する液体からＰＣＢを安全に絶縁するために、カバー体２内のソケット２８の壁と、プラグ５の筐体５１と、ＰＣＢ５４の周りのカプトン（登録商標）または他のポリイミドホイルとからなる三重のバリアが設けられ、それによりホールセンサを伴うＰＣＢ５４が安全に密封される。

ホールセンサ、ＰＣＢ５４、筐体５１および空洞２９は、プラグ５がソケット２８に固定されると、ホールセンサが磁石３６を伴う端部３２´´の上方に位置するように、構成されて配置される。

ＰＣＢ５４を、ケーブル５５がそこに接続される制御ユニットのメイン基板の一部として形成することができる。これにより、ＰＣＢ５４を、制御ユニットと共に製造し、プラグ５の組立ての前後、ケーブル５５の接続の前後に、弱線に沿う切り取りまたは折り取りなどにより、そこから分離し、プラグ５と共にソケット２８に固定することができる。これにより、センサ装置およびその制御ユニットの製造を簡略化および最適化することができる。ある実施形態では、例えば国際公開第２００９／０４３８６５号パンフレットおよびＰＣＴ／ＥＰ０９／０５３３６８で詳細に説明されるように、流量計は、メイン基板に直接取り付けられてもよく、これによりＰＣＢ５４は、メイン基板の一体部をなし、制御ユニットのメイン基板の一体部に留まる。

流量計１の使用中、液体は、隔室１０を介して入口４７から出口２７に循環する。液体の流れは、ブレード４１により妨害され、よってシャフト３２の端部３２´、３２´´で点支承の間の軸３´周りの回転によりシャフト３２を駆動する。シャフト３２の回転速度は、隔室１０内の液体の流量に比例し、計測体３を駆動する。シャフト３２の回転により、ＰＣＢ５４上のホールセンサに近接して磁石３６が回転し、ホールセンサは、磁石により形成された回転磁場を検出し、それをシャフト３２の回転速度に対応する周波数を伴う対応する電気信号に変換する。液体の流量情報は、ケーブル５５を介して制御ユニットに伝達される。

Claims (15)

1. 流量計（１）、特に飲料調製装置用の流量計であって、
   計測隔室（１０）の境界を定める成形された筐体（２、４）と、
   前記計測隔室を横切って延びる回転可能なシャフト（３２）を有する回転可能な計測体（３）と、
   回転可能な前記シャフトの互いに対向する端部（３２´、３２´´）を前記筐体内に位置決めして取り付けるための複数の点支承（１１、３７）と、
   を備え、
   前記各点支承が、前記筐体と回転可能な前記シャフトの端部、または前記端部と前記筐体にそれぞれ関連付けられた、凸部（１１）と、対面して協働する対応部（３７）、特に凹部で形成され、
   前記凸部と前記対応部が、それらの関連付けられた、成形された前記筐体および回転可能な前記シャフトと一体形成されることを特徴とする流量計。
2. 前記各点支承の前記凸部（１１）および前記対応部（３７）が湿潤状態で０．１〜０．８の範囲、特に０．２〜０．４の摩擦係数を有する、請求項１に記載の流量計。
3. 前記各点支承の前記凸部（１１）および前記対応部（３７）が０．０５〜１０μｍ／ｋｍの範囲、特に０．１〜１．５μｍ／ｋｍの磨耗率を有する、請求項１または２に記載の流量計。
4. 前記各点支承の前記凸部（１１）と前記対応部（３７）、または前記対応部と前記凸部のそれぞれがＳｃｈｕｌａｆｏｒｍ９ＡなどのＰＯＭとＴｅｃｄｕｒＧＫ３０などのＰＢＴで作られる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の流量計。
5. 前記筐体（２、４）および／または前記シャフト（３）が結合材とビーズ、特にガラス玉などの安定充填材とを含む複合材料で作られ、前記複合材料が典型的にその体積の１０〜７０％、特に２０〜４０％または１５〜５０％の充填材を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流量計。
6. 前記筐体が２つの組立て成形体（２、４）で作られる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の流量計。
7. 前記筐体がカップ状体（４）およびカバー体（２）を有する、請求項６に記載の流量計。
8. 回転可能な前記シャフト（３２）が、前記カバー体（２）に配置された点支承と、前記カップ状体（４）に配置された対面する点支承（１１）との間に延びる回転軸（３´）を有する、請求項７に記載の流量計。
9. 前記カップ状体（４）が、前記シャフトの回転軸（３´）に垂直な基準面（４２）を形成するリム（４１）を有し、前記カバー体（２）が、前記点支承の間で前記シャフト（３２）の自由回転を保持および許容するために前記点支承同士の間隔を正確に定めるように前記基準面に対して圧迫される内面（２２）を有する、請求項８に記載の流量計。
10. 前記カップ状体（４）がリム（４１）を有し、前記カバー体（２）がシールリップ（２３）を有し、前記シールリップが、前記カップ状体を前記カバー体で密封するように前記リムに圧入され、または前記シールリップに前記リムが圧入される、請求項７〜９のいずれか一項に記載の流量計。
11. 前記筐体（２、４）がスナップ、ラッチ、クランプまたはフック機構（２５、２６、４５）、特にバヨネット接続により組立てられる、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の流量計。
12. 前記各成形体（２、４）が、当該流量計（１）を通じて液体を循環するように前記計測隔室（１０）と連通する貫通孔（２７、４７）を有する、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の流量計。
13. 前記筐体（２、４）が、前記点支承を形成するように前記計測隔室（１０）に延びる対面する複数の凸部（１１）を備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の流量計。
14. 前記筐体（２、４）が、センサ装置（５）を筐体に離脱可能に接続するための接続機構（２８）を備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の流量計。
15. 液体循環回路、特に水循環回路を有し、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の流量計（１）を備える飲料調製装置。

Images