JP2003185319A - 冷水供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流通管内での凍結を防止する。 【解決手段】 冷却器１２の回りに着氷し始める際に、
冷却用水Ｗが過冷却域に至る手前の所定の水温になった
ことがサーミスタ３１で検知されると、撹拌モータ２５
が停止されるとともに、給水弁２１と排水弁３４とが所
定時間開放される。それにより水供給源２２から常温の
飲用水が注出管２０に向けて圧送され、注出管２０内の
冷水が押し出されるようにして排水口３３から排水され
る。これにより注出管２０内が常温の水と入れ替わり、
引き続いて冷却用水Ｗの水温が過冷却域にまで下がった
としても、注出管２０内は過冷却前の水温に留められ
る。その結果、注出管２０内でシャーベット状の氷が生
成されること、すなわち凍結する可能性が大幅に抑えら
れ、もって注出管２０が詰まることが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷水タンク内に浸
漬した注出管に飲用水を流通させることで冷水を供給す
る形式の冷水供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の冷水供給装置としては、図５に
示すものが知られている。このものは、冷却用水Ｗが貯
留される冷水タンク１内に、冷凍回路の一部を構成する
冷却器２（蒸発パイプ）が周壁に沿うように螺旋巻きし
て配設される一方、この冷却器２の内側に注出管３が配
設されており、貯氷センサ４による氷の有無の検知に基
づいて冷凍回路の停止と運転とを制御することで、冷却
器２の回りに所定厚さの氷層Ｉを形成し、また撹拌部材
５で撹拌しつつ冷却用水Ｗを冷却し、係る状態で給水バ
ルブ６Ａ及び注出バルブ６Ｂを開放して水供給源７から
注出管３に常温の飲用水を流通させると、冷却用水Ｗと
の間の熱交換により冷水が生成されて注出口８から注出
されるようになっている。

【０００３】ここで、冷却器２の回りに氷層Ｉができる
過程、特に初めて氷ができる場合や、冷水を大量に連続
して注出した結果冷却器２の回りにあった氷層Ｉが全て
融けて、改めて氷ができる場合を見ると、以下のような
現象を呈する。図６に示すように、冷却器２の温度が低
下することに伴い冷水タンク１内の冷却用水Ｗの温度が
次第に低下し、それが０℃以下の過冷却域に入った後、
衝撃等が誘因となって冷却器２に着氷が始まる。このと
き、過冷却域にあった冷却用水Ｗの水温はほとんど瞬時
に０℃付近まで上昇し、それとともに冷水タンク１内で
シャーベット状の氷が生成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方、上記のような現
象は注出管３内でも発生する。すなわち注出管３内の水
温は周囲の冷却用水Ｗの水温とほぼ等しい温度になって
いるため、冷却用水Ｗの水温が過冷却域にあれば、注出
管３内も過冷却状態となる。この状態で少量（１０〜５
０cm3 程度）の注出を行うと、注出時の衝撃や圧力変化
等の状態の変化に起因して、注出管３内にもシャーベッ
ト状の氷が生成され、注出管３内が詰まるおそれがあ
る。注出管３が一旦詰まると、シャーベット状の氷が融
けるまで、数十分間にもわたって注出ができない場合が
あった。このような注出管３の詰まりの現象は、過冷却
時の冷却用水Ｗの温度が低いほど発生しやい。本発明は
上記のような事情に基づいて完成されたものであって、
その目的は、注出管内での凍結を防止するところにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、冷却用水の貯留さ
れた冷水タンク内には冷凍装置と接続された冷却手段が
装備され、この冷却手段の回りに氷層を形成しつつ前記
冷却用水を冷却する一方、この冷却用水中に、飲用水の
供給源と接続された注出管が浸漬され、この注出管に飲
用水を流通させる間に冷水を生成して注出するようにし
た冷水供給装置において、前記冷水タンク内の冷却用水
の温度を検知する水温検知手段と、前記冷却用水が冷却
される過程で過冷却域に至る手前の所定温度に低下した
ことが前記水温検知手段で検知された場合に、前記注出
管に向けて新たな飲用水を供給することでこの注出管内
に残っている水を排水する排水制御手段を備えた構成と
したところに特徴を有する。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のもの
において、前記排水制御手段には、前記注出管における
冷却用水中に浸漬した部分の内容積に相当する量に排水
量を制御する排水量制御部が設けられているところに特
徴を有する。請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載のものにおいて、前記排水制御手段は、初めの
排水動作が行われたのちなお同排水動作を複数回間欠的
に繰り返して行わせる機能を備えているところに特徴を
有する。請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の
いずれかに記載のものにおいて、前記注出管の出口側に
は、注出口とは別に排水口が分岐して設けられており、
前記排水動作時には弁の開放によって前記排水口から排
水可能となっているところに特徴を有する。

【０００７】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞冷却用水が
冷却されて過冷却域に至る手前の所定の水温になると、
常温の新たな飲用水が注出管に向けて供給され、それに
伴い注出管内に残っている水が排水される。すなわち注
出管内が常温の水と入れ替わるから、引き続いて冷却用
水の水温が過冷却域にまで下がったとしても、注出管内
は過冷却前の水温に留められる。その結果、注出管内で
シャーベット状の氷が生成されること、すなわち凍結す
る可能性が大幅に抑えられ、もって注出管が詰まること
が防止される。 ＜請求項２の発明＞入れ替えを要するのは、最小限冷却
用水中に浸漬した注出管内の水のみで足り、同量のみを
排水するように制御することで、入れ替えに際しての無
駄な飲用水の消費を防止できる。

【０００８】＜請求項３の発明＞着氷が開始されても注
出管内が過冷却域に入るおそれがあるため、念のために
さらに排水動作を行うことで、注出管内を確実に過冷却
前の水温に留めることができる。また、１回の排水動作
が終わった時点でも着氷が開始されず、冷却用水が過冷
却域にある時間が長くなると、折角入れ替えた水も過冷
却域の水温に下がるおそれがあるが、さらに排水動作を
行うことで、冷却用水が過冷却域にあったとしても注出
管内は過冷却前の水温に留められる。 ＜請求項４の発明＞注出管内の水を入れ替えるべく排水
が行われるときは、注出口とは別に設けられた排水口か
ら排水される。注出口から排水が突然出て来るといった
ことがないから、利用者が違和感を抱くことがない。排
水動作中にも、注出口を利用して冷水の注出を併せて行
うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図４に基づいて説明する。この実施形態では、給
茶機に設けられた冷水の供給部分を例示している。図１
において、符号１０は冷水タンクであって、回りを断熱
材で囲われており、その内部には、オーバフローパイプ
等を装備することで所定水位まで冷却用水Ｗが貯留可能
とされている。冷水タンク１０内には、蒸発パイプを螺
旋状の円筒形に回曲してなる冷却器１２が、内周面の内
側に沿うように配されている。この冷却器１２には、冷
凍装置１３である圧縮機１４、凝縮器１５及びキャピラ
リチューブ１６（膨張弁）が冷媒配管１７により循環接
続され、周知の冷凍回路が構成されている。

【００１０】冷却器１２のさらに内側には、注出管２０
が配されている。この注出管２０は、熱伝導性に優れた
素材からなるパイプを小径の円筒形に螺旋巻きすること
で形成されており、流入口２０Ａ側は給水弁２１を介し
て水道水等の水供給源２２に接続され、また流出口２０
Ｂ側は、各注出口２４と対応した注出弁２３に分岐して
接続されている。冷水タンク１０内の中心には、モータ
２５により回転駆動されるシャフト２６が垂下して支持
され、その下端に撹拌用のインペラ２７が設けられて、
注出管２０の内側に浸漬されている。また、冷却器１２
の内側の面には、一対の電極を備えた貯氷センサ２９が
設けられている。

【００１１】通常の運転時には、冷水タンク１０内に冷
却用水Ｗを貯留して冷凍装置１３（圧縮機１４）を作動
させると、冷媒配管１７内を循環される冷媒は冷却器１
２内で気化され、そのときに生じる吸熱作用により冷却
器１２付近の冷却用水Ｗが冷却されて氷層Ｉが生成さ
れ、この氷層Ｉの潜熱により冷却用水Ｗが冷却される。
同時に、モータ２５が駆動されてインペラ２７が回転す
ることによって冷却用水Ｗが撹拌され、冷却用水Ｗを万
遍なく冷却し、また冷却器１２に対して一様に氷層Ｉが
できることを図っている。また、貯氷センサ２９を氷が
覆ってこれが検知されたところで冷凍装置１３を停止
し、逆に氷が融けて貯氷センサ２９が露出したところで
冷凍装置１３の運転を再開するように制御されること
で、氷層Ｉの量もほぼ一定に保持される。この間、冷水
または冷茶の注出スイッチが操作されると、給水弁２１
と対応する注出弁２３とが開放され、水道水が注出管２
０に導入されてその中を流通する間に冷却用水Ｗと熱交
換して冷却され、冷水となって注出口２４に向けて吐出
される。

【００１２】さてこの実施形態では、冷却器１２の回り
に初めて氷ができる場合等に、注出管２０内が凍結する
ことを防止する手段が講じられている。そのため図１に
示すように、冷水タンク１０内には、冷却用水Ｗの温度
を検知するサーミスタ３１が設けられている。また、注
出管２０の流出口２０Ｂ側には、注出口２４とは別に排
水口３３が分岐して設けられており、排水弁３４により
開閉されるようになっている。また、図２に示すよう
に、排水制御用の制御手段４０が設けられており、この
制御手段４０にはタイマ４１が付設されているととも
に、入力側にはサーミスタ３１が接続され、一方出力側
には、給水弁２１、排水弁３４及びインペラ２７の回転
用の撹拌モータ２５が接続されている。

【００１３】続いて本実施形態の作用を、図３のフロー
チャート並びに図４のタイミングチャートを参照しつつ
説明する。稼働を開始すべく電源を入れたとき、若しく
は稼働途中でも冷水を大量に連続して注出した場合には
冷却器１２への着氷はなく、冷却器１２の回りに新たに
若しくは改めて氷層Ｉが形成されることになる。そこで
サーミスタ３１で検知された冷却用水Ｗの温度が０℃前
後のときは、冷却器１２に既に着氷があると判断され、
排水制御は行われない。

【００１４】一方、冷却用水Ｗの温度が例えば５℃以上
である場合は、冷却器１２に着氷していないと判断さ
れ、図３に示す排水制御が実行される。まず、ステップ
Ｓ１によって、冷却用水Ｗの温度が過冷却域に入る直前
の所定温度ｔ℃（例えば０．５℃）に低下したか否かが
判断される。冷却用水Ｗの温度がｔ℃まで下がったこと
が検知されると（ステップＳ１が「ＹＥＳ」）、ステッ
プＳ２により撹拌モータ２５が停止され、またステップ
Ｓ３で排水動作が実行される。

【００１５】具体的には、図４に示すように、まず排水
弁３４が開放されたのち短時間（例えば０．５秒）遅れ
て給水弁２１が開放され、所定時間経過後に給水弁２１
が閉鎖され、そののち短時間（同０．５秒）遅れて排水
弁３４が閉鎖される。これにより、給水弁２１が開放し
ている間に実質的な排水時間が取られ、水供給源２２か
ら常温の飲用水が注出管２０に向けて圧送され、それに
伴って、注出管２０内にあった冷水が押し出されるよう
にして排水口３３から排水される。ここで給水弁２１の
開放時間（排水時間）は、注出管２０における冷却用水
Ｗ中に浸漬した部分の内容積に相当する量（例えば１６
０ml）を排水し得る時間に設定されている。この排水動
作に伴い、注出管２０内で冷却状態にあった水が常温の
飲用水と入れ替わり、図４に示すように、冷却用水Ｗが
引き続いて過冷却域に突入するにも拘わらず、注出管２
０内は逆に温度上昇して、過冷却域に入る手前の温度に
留められる。

【００１６】上記の排水動作が３回目でない限りは（ス
テップＳ４が「ＮＯ」）、所定の待機時間を経たのち
（ステップＳ５が「ＹＥＳ」）、ステップＳ３に戻って
２回目の排水動作が行われ、さらに所定の待機時間を経
たのち３回目の排水動作が行われる。３回目の排水動作
が終了したら（ステップＳ４が「ＹＥＳ」）、ステップ
Ｓ６によって撹拌モータ２５が再駆動され、排水制御が
終了する。端的には、５分の間に間欠的な排水動作が３
回繰り返し行われる。その間に、衝撃等が誘因となって
冷却器１２に着氷が始まり、過冷却域にあった冷却用水
Ｗの水温はほとんど瞬時に０℃付近まで上昇する。

【００１７】以上説明したように本実施形態によれば、
冷却器１２の回りに着氷し始める際において、冷却用水
Ｗが過冷却域に至る手前の所定の水温になると、常温の
新たな飲用水が注出管２０に向けて供給され、それに伴
い注出管２０内に残っている水が排水される。すなわち
注出管２０内が常温の水と入れ替わるから、引き続いて
冷却用水Ｗの水温が過冷却域にまで下がったとしても、
注出管２０内は過冷却前の水温に留められる。その結
果、注出管２０内でシャーベット状の氷が生成されるこ
と、すなわち凍結する可能性が大幅に抑えられ、もって
注出管２０が詰まることが防止される。その際入れ替え
を要するのは、最小限冷却用水Ｗ中に浸漬した注出管２
０内の水のみで良いから、同量のみを排水するように制
御することで、入れ替えに際しての無駄な飲用水の消費
が防止される。

【００１８】なおこの実施形態では、排水動作を間欠的
に３回行っており、その意義は以下のようである。通常
は図４に示すように、１回の排水動作が終わった時点で
着氷が開始される場合が多く、それに伴い冷却用水Ｗの
水温は０℃付近まで上昇するため、それ以降注出管２０
内が過冷却域に入ることがなく、従って排水動作は１回
行えば足りる。しかし、着氷が開始されて冷却用水Ｗの
水温が０℃付近まで上昇したとしても、それまでに注出
管２０内が再冷却されて過冷却域に入るおそれもあるた
め、念のためにさらに排水動作を行って、注出管２０内
を確実に過冷却前の水温に留めるようにしている。ま
た、１回の排水動作が終わった時点でも着氷が開始され
ず、冷却用水Ｗが過冷却域にある時間が長くなると、折
角入れ替えた水も過冷却域の水温に下がるおそれがあ
る。その点、後２回の排水動作を行うことで、冷却用水
Ｗが過冷却域にあったとしても注出管２０内は過冷却前
の水温に留められ、もって注出管２０内での凍結が継続
して防がれる。

【００１９】注出管２０内の水を入れ替えるべく排水
は、注出口２４とは別に設けられた排水口３３で行うよ
うにしたから、注出口２４から排水が突然出て来るとい
ったことがなくて、利用者に違和感を抱かせることがな
い。また排水動作中にも、注出口２４を利用して冷水の
注出を併せて行うことができる。また、排水口３３は、
注出管２０内を自動洗浄する場合の排水口３３として利
用することもできる。

【００２０】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。 （１）排水動作に入る冷却用水の温度は、上記実施形態
に例示した０．５℃に限らず、過冷却域に入る手前の適
当な温度であってよい。 （２）上記実施形態では、定量排水を制御する手段とし
て、タイマにより給水弁と排水弁の開放時間を制御する
ようにしたが、図１及び図２の鎖線に示すように、排水
口３３に流量を検知する流量センサ３５を備え、その検
知量が設定量に達したら排水動作を停止することで定量
排水を行うようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る概略断面図及びブ
ロック図

【図２】 排水制御機構のブロック図

【図３】 動作を示すフローチャート

【図４】 給水弁、排水弁及び撹拌モータの駆動のタイ
ミングチャート

【図５】 従来例の概略断面図

【図６】 その冷水タンク内の水温変化を示すグラフ

【符号の説明】 Ｗ…冷却用水 Ｉ…氷層 １０…冷水タンク １２…冷
却器（冷却手段） １３…冷凍装置 ２０…注出管 ２
１…給水弁 ２２…水供給源 ２３…注出弁 ２４…注出口 ２５…撹拌モータ ２７…インペラ ３
１…サーミスタ（水温検知手段） ３３…排水口 ３４
…排水弁 ３５…流量センサ ４０…制御手段 ４１…タイマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島 剛史 愛知県豊明市栄町南館３番の16 ホシザキ 電機株式会社内 (72)発明者 小早川 伸正 愛知県豊明市栄町南館３番の16 ホシザキ 電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3E082 AA02 BB04 DD20 EE02 3L045 AA04 BA01 CA01 FA02 LA01 MA01 NA09 PA01 PA02 PA03 PA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却用水の貯留された冷水タンク内には
   冷凍装置と接続された冷却手段が装備され、この冷却手
   段の回りに氷層を形成しつつ前記冷却用水を冷却する一
   方、この冷却用水中に、飲用水の供給源と接続された注
   出管が浸漬され、この注出管に飲用水を流通させる間に
   冷水を生成して注出するようにした冷水供給装置におい
   て、 前記冷水タンク内の冷却用水の温度を検知する水温検知
   手段と、 前記冷却用水が冷却される過程で過冷却域に至る手前の
   所定温度に低下したことが前記水温検知手段で検知され
   た場合に、前記注出管に向けて新たな飲用水を供給する
   ことでこの注出管内に残っている水を排水する排水制御
   手段を備えたことを特徴とする冷水供給装置。
2. 【請求項２】 前記排水制御手段には、前記注出管にお
   ける冷却用水中に浸漬した部分の内容積に相当する量に
   排水量を制御する排水量制御部が設けられていることを
   特徴とする請求項１記載の冷水供給装置。
3. 【請求項３】 前記排水制御手段は、初めの排水動作が
   行われたのちなお同排水動作を複数回間欠的に繰り返し
   て行わせる機能を備えていることを特徴とする請求項１
   または請求項２記載の冷水供給装置。
4. 【請求項４】 前記注出管の出口側には、注出口とは別
   に排水口が分岐して設けられており、前記排水動作時に
   は弁の開放によって前記排水口から排水可能となってい
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
   に記載の冷水供給装置。