JP2013233937A - ウォーターサーバ - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータの電力消費量が少なくて済み、また、より短い期間内に加熱殺菌処理を完了させることが可能なウォーターサーバを提供する。
【解決手段】容器１に詰められた飲料水を供給する配管系統中に、温水タンク３と冷水タンク６とが介装され、温水タンク３の飲料水を加熱する加熱手段４と、殺菌処理のために高温水を温水タンク３からタンク導管部Ｃ２に向けて逆流させるポンプ１０と、タンク導管部Ｃ２から冷水タンク６に進入した高温水を温水タンク３に戻す循環路Ｃ８，Ｃ９とを備え、温水タンク３の冷水タンク６に対する容積倍率をａとし、温水タンク３の保持温度をＴ_H以上とし、冷水タンク６の保持温度をＴ_L以上とし、殺菌処理に必要な最低温度をＴ_Pとしたときに、容積倍率ａは不等式：ａ≧（Ｔ_P−Ｔ_L）／（Ｔ_H−Ｔ_P）が満足されるように決められている。
【選択図】図２

Description

本発明は、容器に詰められた飲料水を配管系統を介して供給するウォーターサーバであって、容器に詰められた飲料水を配管系統を介して供給するウォーターサーバであって、前記配管系統中に、飲料水を温水状態で貯留する温水タンクと、飲料水を冷水状態で貯留する冷水タンクとが介装されており、前記温水タンクの飲料水を加熱して高温水にする加熱手段と、前記高温水を前記温水タンクから、少なくとも前記配管系統における前記容器から前記温水タンクまでを含むタンク導管部に向けて逆流させるポンプと、前記タンク導管部に向けて逆流され、前記冷水タンクに進入した前記高温水を再び前記温水タンクに戻すための循環路と、少なくとも前記加熱手段と前記ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記ポンプによって前記高温水を所定期間に亘って逆流させて、少なくとも前記タンク導管部と前記冷水タンクと前記循環路内とを殺菌する殺菌処理を行うウォーターサーバに関する。

この種のウォーターサーバに関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記されたウォーターサーバでは、自然循環（対流）やポンプによって高温水を配管系統に逆流させる形態の殺菌処理を定期的に実施させることで、配管系統を微生物の繁殖していない状態に維持することができる。

特開２００６−１９９３５２号公報（００１４段落、図５）

特許文献１に記されたウォーターサーバでは、自然循環（対流）やポンプによって高温水を配管系統に逆流させる操作によって、配管系統内の加熱殺菌が行われる。しかし、比較的容積の大きな冷水タンクの飲料水を温水タンクに逆流させては温水タンクのヒータで加熱し、再びタンク導管部に向けて逆流させるという循環を、冷水タンクを含む配管系統の飲料水の全体が、加熱殺菌処理に必要な温度（例えば５５℃以上）に達するまで継続する必要があった。その結果、ヒータの電力消費量が加熱殺菌時には通常の運転時よりも増大するという問題や加熱殺菌に長い時間を要するという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術が与える課題に鑑み、ヒータの電力消費量が少なくて済み、また、より短い期間内に加熱殺菌処理を完了させることが可能なウォーターサーバを提供することにある。

本発明の特徴構成は、
容器に詰められた飲料水を配管系統を介して供給するウォーターサーバであって、
前記配管系統中に、飲料水を温水状態で貯留する温水タンクと、飲料水を冷水状態で貯留する冷水タンクとが介装されており、
前記温水タンクの飲料水を加熱して高温水にする加熱手段と、
前記高温水を前記温水タンクから、少なくとも前記配管系統における前記容器から前記温水タンクまでを含むタンク導管部に向けて逆流させるポンプと、
前記タンク導管部に向けて逆流され、前記冷水タンクに進入した前記高温水を再び前記タンクに戻すための循環路と、
少なくとも前記加熱手段と前記ポンプを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記ポンプによって前記高温水を所定期間に亘って逆流させて、少なくとも前記タンク導管部と前記冷水タンクと前記循環路内とを殺菌する殺菌処理を行い、
前記温水タンクの前記冷水タンクに対する容積倍率をａとし、前記温水タンクにおける飲料水の設定保持温度をＴ_H以上とし、前記冷水タンクにおける飲料水の設定保持温度をＴ_L以上とし、前記配管系統または前記冷水タンクの内側に潜在的に存在する微生物の加熱殺菌処理に必要な最低温度をＴ_Pとしたとき、
不等式：ａ≧（Ｔ_P−Ｔ_L）／（Ｔ_H−Ｔ_P）が満足されるように前記容積倍率：ａが決められている点にある。

上記の特徴構成によるウォーターサーバでは、温水タンクの冷水タンクに対する容積比が、上述の不等式が満足されるように決められているため、配管系統内を加熱殺菌する際には、ポンプによる逆流によって各々現状の温度の温水タンクの飲料水と冷水タンクの飲料水とが混ぜられると、冷水タンクを含む配管系統の飲料水の全体が、加熱殺菌処理に必要な最低温度：Ｔ_Pに達する。したがって、温水タンクのヒータを新たに駆動する必要がないので電力消費量が少なくて済み、また、ポンプによって温水タンクの飲料水と冷水タンクの飲料水とを混ぜるだけでよいため、短い期間内に冷水タンクを含む配管系統の飲料水の全体を加熱殺菌処理できる。

すなわち、温水タンクの冷水タンクに対する容積倍率はａなので、仮に冷水タンクの容積をＶ（ｃｃ）とすれば、温水タンクの容積はａＶ（ｃｃ）となる。そこで、仮に温水タンクの飲料水の温度がＴ_H（℃）で冷水タンクの飲料水の温度がＴ_L（℃）とすると、温水タンクの飲料水と冷水タンクの飲料水とを系内で均等に混合したときの全飲料水の温度Ｔ_A（℃）は、等式：Ｔ_A＝（Ｔ_H・ａＶ＋Ｔ_L・Ｖ）／（ａＶ＋Ｖ） ―――（１）によって与えられる。

したがって、不等式：Ｔ_A≧Ｔ_P ―――――（２）、すなわち、
（Ｔ_H・ａＶ＋Ｔ_L・Ｖ）／（ａＶ＋Ｖ）≧Ｔ_P ―――（３）が満足されれば、各々現状の温度の温水タンクの飲料水と冷水タンクの飲料水とが混ぜられると、冷水タンクを含む配管系統の飲料水の全体が加熱殺菌処理に必要な温度：Ｔ_Pに達する。

上記の不等式（３）を変形していくと、
（ａＴ_H＋Ｔ_L）／（ａ＋１）≧Ｔ_P ――（４）
ａＴ_H＋Ｔ_L≧（ａ＋１）Ｔ_P ―――――（５）
ａＴ_H＋Ｔ_L≧ａＴ_P＋Ｔ_P ――――――（６）
ａ（Ｔ_H−Ｔ_P）≧Ｔ_P−Ｔ_L ―――――（７）
ａ≧（Ｔ_P−Ｔ_L）／（Ｔ_H−Ｔ_P） ――（８）

したがって、不等式（８）：ａ≧（Ｔ_P−Ｔ_L）／（Ｔ_H−Ｔ_P）が満足されるように容積倍率：ａを決めておけば、各々現状の温度の温水タンクの飲料水と冷水タンクの飲料水とが混ぜられると、冷水タンクを含む配管系統の飲料水の全体が加熱殺菌処理に必要な温度：Ｔ_Pに達することになる。

本発明の他の特徴構成は、前記温水タンクと前記冷水タンクの少なくともいずれか一方にタンク内の容積を変更する容積調節手段が設けられている点にある。

本構成であれば、例えば、殺菌対象とする微生物の特性などに応じて、微生物の加熱殺菌処理に必要な最低温度：Ｔ_Pが変更された場合でも、その温度Ｔ_Pの設定変更に際して、前記不等式が満足されるように容積倍率ａを変更することが可能となるため、例えば微生物生息環境の異なる様々な地域への適用などが容易となる。

給水モードにおけるウォーターサーバを示す略図である。 殺菌処理中のウォーターサーバを示す略図である。

以下に本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
（ウォーターサーバの概略構成）
図１に例示された本発明に係るウォーターサーバは、飲料水が充填された容器１を設置するための容器収納部２と、容器１から供給される飲料水を貯留するための温水タンク３及び冷水タンク６とを有する。

ここでは、容器１は樹脂製のタンクが段ボール製などの箱状のケースに収納されたバッグインボックス型とされているが、これに限る必要はなく、十分な密封性があればよい。
容器収納部２は、容器１内の飲料水を外側から温度調節する冷却装置などを装備しており、容器１内の飲料水を微生物の繁殖しにくい約４〜１０℃などに保持することもできる。

容器１は容器収納部２の内部にて飲料水の出入りを許すスパウト１Ａが下方を向いた反転姿勢で支持されており、容器１の飲料水は自重によって導管Ｃ１を介して下方に供給される。導管Ｃ１の下端には左右に分岐した分岐部Ｘによって２つの導管Ｃ２、Ｃ６が接続されており、飲料水の一部は導管Ｃ２を介して温水タンク３に充填され、飲料水の他の一部は導管Ｃ６を介して冷水タンク６に充填される。

温水タンク３は内部の飲料水を後述する所定の温度範囲の温水状態に保持するためのヒータ４（加熱手段の一例）を底部付近に備え、冷水タンク６は内部の飲料水を所定の温度範囲（ここでは４〜１０℃）の冷水状態に保持するための冷却機７を備えている。

温水タンク３の上面には、給水用の導管Ｃ３と蒸気抜き用の導管Ｃ４とが接続されており、冷水タンク６の上面には給水用の導管Ｃ７が接続されている。ユーザーが給水用導管Ｃ３に設けられた温水コックＶ１を開けると給水用の導管Ｃ３の端部から温水が供給され、給水用の導管Ｃ７に設けられた冷水コックＶ４を開けると給水用の導管Ｃ７の端部から冷水が供給される。

温水タンク３と冷水タンク６には貯留中の飲料水の温度を検出する温度センサ（不図示）が設けられており、ウォーターサーバには、これらの温度センサの検出値に基づいて、温水タンク３と冷水タンク６に貯留中の飲料水を設定された温度に調節する制御装置２０が設けられている。容器収納部２にも冷却機能が備えられた構成とする場合、制御装置２０は容器収納部２のための冷却装置の制御も行う。

ウォーターサーバの外表面などには、温水タンク３の飲料水の温度を設定変更するための温水調節ボタン（不図示）が設置されている。温水調節ボタンは、「通常」と「省エネ」と「高温」の３つのボタンからなる。

制御装置２０は、「通常」ボタンが操作されている状態ではヒータ４を温水タンク３の飲料水が例えば約８５℃前後に保持されるように制御し、「省エネ」ボタンが操作されている状態ではヒータ４を温水タンク３の飲料水が例えば約６８〜７５℃に保持されるように制御し、「高温」ボタンが操作されると温水タンク３の飲料水を例えば９３℃に一旦昇温させ、その後は約８５℃前後（または約６８〜７５℃）に保持するように制御する。 また、ここでは、基本的にウォーターサーバの使用頻度が少ない深夜は自動的に上述の「省エネ」モードに切り換えられるものとする。

（殺菌処理機構の構成）
前述した導管Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ７はいずれも飲料水を供給する配管系統を構成するが、ウォーターサーバは、これらの配管系統の一部（主として導管Ｃ２，Ｃ６，Ｃ７）と冷水タンク６の内部とを定期的に、特にウォーターサーバの使用頻度が少ない深夜を中心に殺菌処理する殺菌処理機構を備えている。

殺菌処理機構は、ヒータ４によって温水タンク３内に形成されている高温水を、導管Ｃ２，Ｃ６、冷水タンク６、導管Ｃ７の一部などに向けて逆流させるポンプ１０と、ポンプ１０によってこれらの箇所に送られた飲料水を再び温水タンク３に戻すための導管Ｃ８，Ｃ９（いずれも循環路の一例）とを備えている。

導管Ｃ８は給水用の導管Ｃ７の冷水注出バルブＶ４よりも上流側からポンプ１０の入力部まで延設されており、導管Ｃ９はポンプ１０の出力部から温水タンク３のドレン用の導管Ｃ５に介装された開閉バルブＶ３よりも上流側の部位まで延設されている。冷水タンク６のドレン用の導管Ｃ１０にも開閉バルブＶ５が介装されている。

制御装置２０の殺菌処理手段は、殺菌処理を終了するためにポンプ１０の運転を停止した時点では開閉バルブＶ６を再び閉鎖状態に切り換える。

制御装置２０の殺菌処理手段は、ポンプ１０を深夜などウォーターサーバの使用頻度の少ない時間帯に例えば約２時間に亘って運転させる殺菌処理を１日に１回の周期で実施する。殺菌処理の期間及び周期やポンプ１０の運転パターンは適用地域の気候や季節によって変更可能である。

（２つのタンクの容積比）
本発明に係るウォーターサーバでは、温水タンク３の冷水タンク６に対する容積比：ａが所定の基準に基づいて決定されている。
すなわち、温水タンク３の冷水タンク６に対する容積比：ａは、ヒータ４による温水タンク３の再加熱を行うことなく、各々現状の温度の温水タンク３と冷水タンク６の飲料水とが混ぜられると、冷水タンク６を含む配管系統の飲料水の全体が加熱殺菌処理に必要な温度：Ｔ_Pに達するように決定されている。

そのために、一般式で表すと、温水タンク３における飲料水の設定保持温度をＴ_H以上とし、冷水タンク６における飲料水の設定保持温度をＴ_L以上とし、微生物の加熱殺菌処理に必要な最低加熱温度をＴ_Pとしたとき、図２に付記するように、温水タンク３の冷水タンク６に対する容積倍率：ａは、不等式：（Ｔ_P−Ｔ_L）／（Ｔ_H−Ｔ_P）≦ａが満足されるように決められている。

具体的な数値例を挙げると、前述したように、冷水タンク６の飲料水は約４〜１０℃に保持されており、殺菌処理が実施される深夜の時間帯は、原則的に温水タンク３の飲料水は約６８〜７５℃に保持されているので、温水タンク３における飲料水の設定保持温度：Ｔ_Hを６８℃とし、冷水タンク６における飲料水の設定保持温度：Ｔ_Lを４℃と考えることができる。

そこで、微生物の加熱殺菌処理に必要な最低加熱温度：Ｔ_Pを５５℃とすると、
ａ≧（Ｔ_P−Ｔ_L）／（Ｔ_H−Ｔ_P） ――（８）から
ａ≧（５５−４）／（６８−５５） ――（９）
ａ≧５１／１３≒３．９ ―――――――（１０）が得られ、
温水タンク３の冷水タンク６に対する容積倍率：ａが約３．９以上、例えば４であれば、すなわち温水タンク３の容積が冷水タンク６の容積の４倍あれば、ヒータ４による温水タンク３の再加熱を行うことなく、各々現状の温度の温水タンク３と冷水タンク６の飲料水とが混ぜられると、冷水タンク６を含む配管系統の飲料水の全体が加熱殺菌処理に必要な５５℃に達することになる。

（邪魔板の構成）
ところで、ポンプ１０の運転による飲料水の循環では、ポンプ１０の下流側に位置する導管Ｃ８とＣ９の飲料水が温水タンク３に進入するが、この導管Ｃ８とＣ９内は室温に近い温度で保持され易いので、微生物が繁殖する虞がある。

そこで、温水タンク３の内部には、導管Ｃ９から温水タンク３に進入した飲料水が導管Ｃ２の下端から分岐点Ｘへと直接逆流する可能性を排除するために、同飲料水を温水タンク３内で積極的に拡散させるための邪魔板５が設けられている。

ここでは、邪魔板５は、温水タンク３の底部における、ドレン用の導管Ｃ５の始点と導管Ｃ２の下端とを隔離する位置に立設され、温水タンク３の天井部に向かって延出されている。

温水タンク３の図１の紙面の厚さ方向で互いに対向する一対の側面と邪魔板５との間にも間隙は設けられていないため（温水タンク３の排水のための小さな間隙は残されている）、導管Ｃ９から温水タンク３の邪魔板５よりも図で左側の領域に進入した飲料水は、邪魔板５の上端と温水タンク３の天井部の下面との間に残された唯一の間隙を介して邪魔板５の右側の領域に進入することができる。
尚、例えば導管Ｃ９から温水タンク３への流入部に、導管Ｃ９の上端から温水タンク３内の上端付近まで延びた流入管（不図示）を設けることで、水流制御手段としての邪魔板５と同様の効果を得ることも可能であり、この場合は邪魔板５を省略してもよい。

〔別実施形態〕
対象とする微生物の特性などに応じて、微生物の加熱殺菌処理に必要な最低温度：Ｔ_Pが変更されても、上述の不等式（１０）が満足されるように、温水タンク３と冷水タンク６の容積比：ａを調節可能な形態で実施してもよい。容積比：ａを調節するための手段としては、例えば、温水タンク３または冷水タンク６の一部をタンク本体に対してスライド自在に設けておいてもよく、或いは、タンクの容積を実質的に縮小するための、スペーサ状の排水手段をタンク内に装入してもよい。

容器に詰められた飲料水を配管系統を介して供給するウォーターサーバに従来見られた課題を解決するための技術として利用可能な発明である。

１ 容器
２ 容器収納部
３ 温水タンク
４ ヒータ（加熱手段）
６ 冷水タンク
１０ ポンプ
２０ 制御装置
Ｃ１ 導管
Ｃ２ 導管（配管系統）
Ｃ３ 給水用の導管（配管系統、温水）
Ｃ６ 導管（配管系統）
Ｃ７ 給水用の導管（配管系統、冷水）
Ｃ８ 導管（循環路）
Ｃ９ 導管（循環路）
Ｘ 分岐部（配管系統の始点付近）

Claims (2)

1. 容器に詰められた飲料水を配管系統を介して供給するウォーターサーバであって、
   前記配管系統中に、飲料水を温水状態で貯留する温水タンクと、飲料水を冷水状態で貯留する冷水タンクとが介装されており、
   前記温水タンクの飲料水を加熱して高温水にする加熱手段と、
   前記高温水を前記温水タンクから、少なくとも前記配管系統における前記容器から前記温水タンクまでを含むタンク導管部に向けて逆流させるポンプと、
   前記タンク導管部に向けて逆流され、前記冷水タンクに進入した前記高温水を再び前記温水タンクに戻すための循環路と、
   少なくとも前記加熱手段と前記ポンプを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記ポンプによって前記高温水を所定期間に亘って逆流させて、少なくとも前記タンク導管部と前記冷水タンクと前記循環路内とを殺菌する殺菌処理を行い、
   前記温水タンクの前記冷水タンクに対する容積倍率をａとし、前記温水タンクにおける飲料水の設定保持温度をＴ_H以上とし、前記冷水タンクにおける飲料水の設定保持温度をＴ_L以上とし、前記配管系統または前記冷水タンクの内側に潜在的に存在する微生物の加熱殺菌処理に必要な最低温度をＴ_Pとしたとき、
   不等式：ａ≧（Ｔ_P−Ｔ_L）／（Ｔ_H−Ｔ_P）が満足されるように前記容積倍率：ａが決められていることを特徴とするウォーターサーバ。
2. 前記温水タンクと前記冷水タンクの少なくともいずれか一方にタンク内の容積を変更する容積調節手段が設けられている請求項１に記載のウォーターサーバ。

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