JP2016112544A - カーボネータータンク - Google Patents

Abstract

【課題】炭酸水の製造能力を損なうことなく、より小型のカーボネータータンクを提供する。【解決手段】上部を開口した所定容量の有底筒状のタンク本体と、該タンク本体の前記開口を密閉する所定厚みを有した平板状の蓋とを備え、前記蓋には、側面から内方に向かって横穴を三つ穿設すると共に、裏面には前記横穴と一対一で連通する縦穴を三つ穿設し、前記横穴それぞれに、給水パイプを接続する継手と、炭酸ガスの供給パイプを接続する継手と、炭酸水の送出パイプを接続する継手とを取付けると共に、前記縦穴のうち、前記給水パイプの継手を取付ける横穴に対応する縦穴には、前記タンク本体の炭酸ガスが充満する高圧炭酸ガス雰囲気に水を噴射する噴射ノズルを取付け、炭酸水の送出パイプの継手を取付ける横穴に対応する縦穴には、前記タンク本体に貯留される炭酸水に浸漬する炭酸水取出しパイプを取付ける。【選択図】図４

Description

この発明は、タンク内を高圧ガス雰囲気として、水を霧状に噴射して炭酸水を製造するスプレーノズル式に好適なカーボネータータンクに係り、タンクを小型化する技術に関する。

従来、カーボネータには、密閉された耐圧性タンク（圧力容器）に７ｋｇ／ｃｍ^２前後の高圧の炭酸ガスを供給して高圧ガス雰囲気とし、水を給水ポンプによってノズルから霧状に噴射することで、炭酸水を製造するスプレーノズル式のものがある（特許文献１）。これによれば、水が霧状である分、炭酸ガスとの接触面積が大きなり、効率よく炭酸ガスを水に溶け込ませることができる。そして、炭酸ガスが溶け込んだ霧状の水は、炭酸水として同タンク内に貯留され、必要時に注出コックを開けば、炭酸ガスの圧力により外部に注出されるようになっている。

図８は、本願の発明者が本願発明をする前に試作したスプレーノズル式カーボネータータンクの概略を示したものである。

このカーボネータータンクは、所定容量のタンク本体２０と、その上部開口２１に装着される蓋３０とからなり、蓋３０には水の供給手段、炭酸ガスの供給手段、炭酸水の取出し手段を設けている。即ち、蓋３０の上面には給水パイプや炭酸ガスの給気パイプを接続する継手３１・３２、及び炭酸水の送出パイプを接続する継手３３を突出して設けると共に、蓋３０の裏面には、これら継手３１〜３３と連通してタンク本体２０内に突出する水噴射ノズル４１、炭酸ガスの放出穴４２、炭酸水を取り出すサイフォン管４３を設けている。

なお、図示のものと特許文献１のものはスプレーノズル式のカーボネータである点で共通するが、図示のものは、蓋３０の上面に設ける継手３１〜３３が、そのパイプ等接続部を水平としたエルボ形であるのに対して、特許文献１のものは、接続部を上向きとした単管形である点で異なる。これは、図示のものであれば、エルボ形の継手を採用することにより、カーボネータータンクの全高を抑制でき、これを収容するサーバーも小型化することができるという利点につながる。また、図示のものは蓋３０の裏面に設けた水噴射ノズル４１を上向きとしている点で特許文献１のものとは異なる。これは、図示のものでは、噴射された水が蓋に衝突して更に微細化し、炭酸ガスとの接触面積が拡大するが、特許文献１のものであると、タンク本体に貯留されている炭酸水にノズルから噴射された水が直接衝突して、せっかく溶け込んだ炭酸ガスが水から解離するおそれがあることによる。

このようなカーボネータは、焼酎やウイスキー等を割るための炭酸水の供給源として、近年では居酒屋等の飲食店に設置される炭酸水サーバ（の筐体）に内蔵されるようになっている。そして、予め工場で炭酸水を瓶やペットボトルに詰めたものよりも、極めて安価に炭酸水を得ることができるため、今後さらに、その導入が進むことが見込まれる。

特開２０００−２６２８７５号公報

新規であれ、既存のものとの置き換えであれ、炭酸水サーバを設置するスペースは限られており、特に、小さな店舗や家庭などでは、より小型化が要求される。しかしながら、図示したものや特許文献１のものは、蓋の上面から各種の継手が突起物として存在しているため、これに見合う高さの筐体が必要となり、同じ製造能力を維持する場合、サーバの小型化には限界があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、炭酸水の製造能力を損なうことなく、より小型のカーボネータータンクを提供することである。

上述した目的を達成するために本発明では、上部を開口した所定容量の有底筒状のタンク本体と、該タンク本体の前記開口を密閉する所定厚みを有した平板状の蓋とを備え、前記蓋には、側面から内方に向かって横穴を三つ穿設すると共に、裏面には前記横穴と一対一で連通する縦穴を三つ穿設し、前記横穴それぞれに、給水パイプを接続する継手と、炭酸ガスの供給パイプを接続する継手と、炭酸水の送出パイプを接続する継手とを取付けると共に、前記縦穴のうち、前記給水パイプの継手を取付ける横穴に対応する縦穴には、前記タンク本体の炭酸ガスが充満する高圧炭酸ガス雰囲気に水を噴射する噴射ノズルを取付け、炭酸水の送出パイプの継手を取付ける横穴に対応する縦穴には、前記タンク本体に貯留される炭酸水に浸漬する炭酸水取出しパイプを取付けるという手段を用いた。

本発明は、高圧炭酸ガス雰囲気に水を噴射することで炭酸水を製造するスプレーノズル式のカーボネータを構成するもので、蓋に対して横穴を複数穿設し、これら横穴に各種継手を取付けるようにしたから、蓋の上面は平坦なままとなり、タンク全体の高さが抑制される。

噴射ノズルは、好ましくは、その縦穴から下方に伸び、タンク本体に貯留される炭酸水の最大液位近傍で上方に折り返されるＪ字状パイプの先端に取付ける。水を蓋に向かって噴射することで、水をさらに微細化して、炭酸ガスとの接触面積を拡大できるからである。また、タンク本体に貯留される炭酸水に水が直接噴射されないので、炭酸水に溶け込んでいる炭酸ガスが解離することも回避される。

なお、安全上、蓋には、リリーフ弁を取付ける第四の横穴と、これに対応する第四の縦穴を設けることが好ましい。営業終了時やメンテナンス時に、リリーフ弁によってタンクの内圧を解放することができるからである。

リリーフ弁は、上述のように蓋の側面（横手）に設けることも可能であるが、リリーフ弁として押しボタン式のものを採用する場合は、蓋に上面から裏面に貫通して前記リリーフ弁を取付ける貫通孔を設け、さらに、前記貫通孔は、蓋の上面を前記リリーフ弁のボタン部が上方に突出する厚みだけ肉厚を盗んだ肉薄部に設けることが好ましい。押しボタン式のリリーフ弁では、ボタン部を押すと、その取付部周辺からタンク内のガスが噴き出すが、本タンクを炭酸水サーバの冷却槽（筐体）に内蔵した場合、噴き出したガスで冷却槽内の水が水はねする恐れがあるが、蓋の上面に設けることによって、これを回避することができるからである。また、段落ちした肉薄部に押しボタン式のリリーフ弁を設けることによって、そのボタン部の突出量を吸収して、タンクの全高を抑制することができるからである。

さらに、炭酸水の貯留量を計測するために蓋に水位計を取付ける場合は、蓋の上面から裏面に貫通して水位計の基盤を取付ける貫通孔を設けることができる。ただし、この場合、前記貫通孔は、蓋の上面を前記基盤が上方に突出する厚みだけ肉厚を盗んだ肉薄部に設けることが好ましい。前記基盤の突出量を吸収して、タンクの全高を抑制するためである。なお、この場合、他の横穴や縦穴は肉薄部以外の肉厚部に設けることが好ましい。継手等を取付けるのに必要十分な大きさの穴を設けるためである。

本発明によれば、各種継手の取付穴を蓋の側面に設けたので、蓋の上面は平坦となり、従来、蓋の上面にこれら継手を設けていたカーボネータータンクよりも、タンクの全高を低く抑えても、従来と同等の製造能力を発揮することができる。言い換えれば、従来タンクと同じ全高とすれば、高さに余裕ができた分だけ、炭酸水の製造能力を高めることができる。

本発明の一実施形態に係るカーボネータータンクの分解斜視図 同タンクの蓋の裏面図 同蓋を図２のＡ−Ａ線で断面したときの同タンクの縦断面図 同タンクと図６に示したカーボネータータンクの高さを比較した説明図 同タンクの全高を図６に示したカーボネータータンクと一致させたときの説明図 蓋の形状のバリエーションを例示した平面図 本発明の別実施形態に係る蓋を示す斜視図 本発明の前段階で本発明者が試作したカーボネータータンクの概略図

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るカーボネータータンクについて、タンク本体１と蓋２とを分解した状態の斜視図である。

タンク本体１は、有底円筒状であり、上部の開口（雌ネジ）１ａに蓋２を螺合してタンク本体１を密閉する。蓋２は、主体となる所定厚みの天板部２ａの下面にタンク本体１の開口１ａに螺合する雄ねじ部２ｂを設けている。なお、これらタンク本体１や蓋２の素材は防錆性を有するステンレスを例示できるが、これに限定されない。また、その成形方法や下述する横穴や縦穴の穿設方法も公知の方法を採用するなど、特に限定するものではない。

蓋２は、天板部２ａが肉厚部２ｃと肉薄部２ｄとの二段構成である。この実施形態では、肉厚部２ｃを天板部２ａ全体の１／３円弧として、素材の使用量を軽減している。そして、肉厚部２ｃには、図２に示すように、その側面から内方に向かって第一から第四までの横穴３ａ〜３ｄを設けている。また、肉厚部２ｃの裏面には、横穴３ａ〜３ｄそれぞれと連通する第一から第四までの縦穴４ａ〜４ｄを設けている。

四つの横穴のうち、第一の横穴３ａには、これを下穴として、炭酸水の原料となる水をタンク内に供給する給水パイプを接続する継手５ａを取付ける。この横穴３ａと隣接する第二の横穴３ｂには、これを下穴として、炭酸ガスのタンク内に供給する供給パイプを接続する継手５ｂを取付ける。そして、残る二つの第三・第四の横穴３ｃ・３ｄには、タンク内の炭酸水を送出する送出パイプを接続する継手５ｃと、リリーフ弁６を取付ける。

一方、第一から第四までの四つの縦穴に関しては、図３に示すように、給水パイプ接続用の継手５ａを取付ける第一の横穴３ａに対応する第一の縦穴４ａには、Ｊ字状パイプ７を取付ける。そして、該Ｊ字状パイプ７のＪ字状に曲がった先端に噴射ノズル８を取付けることによって、水を上方、即ち蓋２に向かって噴射するようにしている。また、炭酸水の送出パイプ接続用の継手５ｃを取付ける第二の横穴３ｃに対応する第二の縦穴４ｃには、直管状の炭酸水取出しパイプ９を取付ける。なお、残る第三・第四の縦穴４ｂ・４ｄは、何も取付けず、そのままタンク内で開口の状態としている。

一方、蓋２の肉薄部２ｄには、水位計１０の基盤を取付けるために、上下に貫通する貫通孔２ｅを設けている。この肉薄部２ｄは、肉厚部２ｃから水位計の基盤が上方に突出する厚みだけ肉厚を盗んでなる。これにより、貫通孔２ｅに取付けられる水位計１０の基盤の突出長は肉厚部２ｃと肉薄部２ｄの段差に吸収され、水位計１０の基盤の上面は、肉厚部２ｃの上面と同じか、それ以下となる。この結果、蓋２の実質的な厚みは肉厚部２ｃによって規定されることになり、この肉厚部２ｃの上面は平坦なままであるから、タンク全体の高さ（全高）を低く抑制することができる。

上記実施形態のカーボネータータンクの作用効果を図３に従って説明すると、まず、炭酸ガスをタンク内に供給することで、タンク本体１に貯留された炭酸水の液面と蓋２の裏面間の空間が高圧炭酸ガス雰囲気となる。この状態でタンク内に給水を開始することで、水が噴射ノズル８から噴射され、この霧状の水に炭酸ガスが溶け込み、炭酸水が製造される。このとき水は霧状であるため、炭酸ガスとの接触面積が大きく、炭酸ガスが溶け込みやすい。特に、本実施形態では、噴射ノズル８を上向きとして、噴射される水を蓋２の裏面に衝突させるようにしているため、この衝突時に水はさらに微細化され、炭酸ガスの溶解効率が高まる。また、水が落下する際も炭酸ガスが溶け込む時間が確保されるため、より高い炭酸ガスの溶解効率が得られる。

そして、蓋２の裏面に取付けた炭酸水取出しパイプ９は、タンク本体１の底部近傍まで伸びており、炭酸ガスの供給を維持した状態では炭酸水の液面が押圧されているから、外部の注出コック等を開くことによって、炭酸ガスの供給圧に見合った圧力でタンク本体１に貯留された炭酸水を取出しパイプ９を介して注出することができる。

なお、水位計１０をマイコン等の制御回路に接続することで、タンク本体１の炭酸水貯留量が規定以下となれば、自動的に給水を開始して炭酸水を製造すると共に、当該貯留量が最大水位に達すれば給水を停止することができる。ここで、噴射ノズル８は炭酸水の貯留量が最大水位にある液面から露出するように、予めＪ字状パイプ７等の長さを調整することはもちろんである。

図４は、上記実施形態のカーボネータータンク（左）と、図８に示した本発明の前段階に係るカーボネータータンク（右）のタンク全高Ｈ１・Ｈ２を比較したものである。これらカーボネータータンクにおける炭酸水の製造能力は、タンク本体１の大きさや径が同じであり、給水量や水温、炭酸ガスの供給圧等の製造条件が同じであるとすれば、タンク本体１に貯留された炭酸水の液面と蓋２の裏面間の空間の高さ（距離）ｈを有効高さとして決まる。そこで、図４では、この有効高さｈを同じものとして対比している。図示のとおり、本発明の実施形態に係るカーボネータータンクは、図６に示したカーボネータータンクよりも蓋２の上面に各種継手による突起物がない分、タンク全体の高さＨ１が低くなる。したがって、同じ製造能力を有する炭酸水サーバを小型化することができるのである。

これを言い換えると、タンク全体の高さＨを同じとした場合は、図５に示すように、上記実施形態のカーボネータータンクのほうが図８のものよりも有効高さｈ１が大きくなるため、炭酸水の製造能力が高まる。本発明者による試作では、有効高さが図８のものの１８０ｍｍ（ｈ２）から上記実施形態の２２０ｍｍ（ｈ２）に拡大した場合、炭酸ガスの溶解度が少なくとも１０〜１５％程度向上することが確認された。

ちなみに、タンク本体１の内径が１１３ｍｍである場合、これに水位２０ｍｍの炭酸水を貯留するとすれば、タンク本体１に約２００ｃｃの炭酸水を溜め込むことができる。そして、炭酸水の製造能力は、上述のように、貯留した炭酸水の液面と蓋２の裏面との間に形成される空間によって決定されるのであるから、より炭酸水の製造能力を高めるには、前記空間の有効高さｈをできるだけ大きくとること好ましい。この点、噴射ノズル８の先端開口が最大水位時の炭酸水の液面から僅かでも露出していれば水を噴射することが可能であるから、Ｊ字状パイプ７の長さは、図４や図５に示すとおり、炭酸水取出しパイプ９と同じとし、その折り曲げ部がタンク本体１の底部に近接する長さとすることで、タンク本体１の内部に、最大限、炭酸水の製造空間を確保でき、より高い炭酸水製造能力を発揮することができる。このように、噴射ノズル８の位置は、所望する炭酸水の貯留量に応じて、その最大水位から僅かに高い程度とすることが好ましい。

なお、横穴４ａ〜４ｄや縦穴５ａ〜５ｄの配置は上記実施形態に限定されない。また、リリーフ弁６はサーバ回路中に設けることで、これに対応する横穴４ｄ・縦穴５ｄを省略することも可能である。さらに、噴射ノズル８を下向きに取付けて、水を下向きに噴射するようにしてもよい。この場合、噴射する水が直接炭酸水に衝突しないように、タンク本体１には特許文献１のように噴射先に網を設けておくことが好ましい。さらにまた、蓋２の形状は、上記実施形態のように円形とすれば、タンク全体の投影面積を最も小さくすることができるが、図６に示すように、四角形（ａ）や六角形（ｂ）その他の多角形としてもよい。

図７は、本発明の別実施形態に係る蓋２’を示したものである。この別実施形態では、リリーフ弁６’として、ボタン部６’ａを押し込むことによってタンク内のガスを抜くボタン式のものを採用している。そして、このリリーフ弁６’を、上記実施形態と同様に、蓋２’における水位計１０の基盤を設けた肉薄部２ｄに、ボタン部６’ａが上下動するように設けている。これによって、

また、閉弁状態にあるリリーフ弁６’のボタン部６’ａの突出長は、肉厚部２ｃと肉薄部２ｄの段差に吸収され、肉厚部２ｃを蓋２’の実質厚みとして、タンク全体の高さを抑制することができることは、水位計１０の基盤を肉薄部２ｄに設けた貫通孔２ｅに取付けた場合と同じである。

ｈ、ｈ１、ｈ２ 炭酸水を製造する有効高さ
Ｈ、Ｈ１、Ｈ２ タンク全体の高さ
１ タンク本体
２ 蓋
２ａ 天板部
２ｃ 肉厚部
２ｄ 肉薄部
３ａ〜３ｄ 横穴
４ａ〜４ｄ 縦穴
５ａ〜５ｃ 継手
６、６’ リリーフ弁
７ Ｊ字状パイプ
８ 水噴射ノズル
９ 炭酸水取出しパイプ
１０ 水位計

Claims (5)

1. 上部を開口した所定容量の有底筒状のタンク本体と、該タンク本体の前記開口を密閉する所定厚みを有した平板状の蓋とを備え、
   前記蓋には、側面から内方に向かって横穴を三つ穿設すると共に、裏面には前記横穴と一対一で連通する縦穴を三つ穿設し、
   前記横穴それぞれに、給水パイプを接続する継手と、炭酸ガスの供給パイプを接続する継手と、炭酸水の送出パイプを接続する継手とを取付けると共に、
   前記縦穴のうち、前記給水パイプの継手を取付ける横穴に対応する縦穴には、前記タンク本体の炭酸ガスが充満する高圧炭酸ガス雰囲気に水を噴射する噴射ノズルを取付け、炭酸水の送出管の継手を取付ける横穴に対応する縦穴には、前記タンク本体に貯留される炭酸水に浸漬する炭酸水取出し管を取付けることを特徴としたカーボネータータンク。
2. 噴射ノズルは、その縦穴から下方に伸び、その先端がタンク本体に貯留される炭酸水の最大液位近傍で上方に折り返されるＪ字状パイプの前記先端に取付ける請求項１記載のカーボネータータンク。
3. 蓋には、さらに、リリーフ弁を取付ける第四の横穴と、これに対応する第四の縦穴を設けた請求項１または２記載のカーボネータータンク。
4. 蓋には押しボタン式のリリーフ弁を設け、前記蓋には、その上面を前記リリーフ弁のボタン部が上方に突出する厚みだけ肉厚を盗んだ肉薄部を形成すると共に、この肉薄部に前記ボタン部が上下動するように前記リリーフ弁を設けた請求項１または２記載のカーボネータータンク。
5. 蓋には、上面から裏面に貫通して水位計の基盤を取付ける貫通孔を設け、さらに、前記貫通孔は、蓋の上面を前記基盤が上方に突出する厚みだけ肉厚を盗んだ肉薄部に設けた請求項１から４のうち何れか一項記載のカーボネータータンク。

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