JP2017165445A - 飲料ディスペンサ - Google Patents

Abstract

【課題】コールドタンクを備えた飲料ディスペンサにおいて、冷却管内を流通する飲料水が過冷却状態になってシャーベット状の氷が発生し、冷却管内が詰まることを防止することができる、飲料ディスペンサを提供する。【解決手段】飲料ディスペンサは、冷却パイプの周囲に形成される氷層Ｆの厚さを検知する氷層センサ１４と、冷却用水Ｗの温度を検知する水温センサ１３と、氷層センサ１４によって検知される氷層Ｆの厚さに基いて冷凍回路の動作を制御する制御ユニット７０とを備えている。制御ユニット７０は、水温センサ１３によって検知される冷却用水Ｗの温度が所定温度（５℃）以上になると、水温センサ１３によって検知される冷却用水Ｗの温度が３℃〜６℃の間（０℃以上）になるように冷凍回路の動作を制御する。【選択図】図２

Description

この発明は飲料ディスペンサに係り、特にコールドタンクを備えた飲料ディスペンサに関する。

従来から、冷飲料水を注出するためのコールドタンクを備えた飲料ディスペンサが知られている。このような飲料ディスペンサでは、コールドタンク内に冷却用水が貯留されると共に冷凍回路の一部を構成する冷却器と飲料水が流通する冷却管とが配置され、冷却器によって冷却用水が冷却されてその周囲に氷層が形成されると共に冷却管内を流通する飲料水が冷却され、冷飲料水となって注出される。特許文献１には、そのような飲料ディスペンサの一例が記載されている。

特開２００３−１８５３１９号公報

上記のような構成の飲料ディスペンサにおいて連続的に冷飲料水を注出する際には、冷却器の周囲に氷層が形成されるスピードよりも、氷層が溶けるスピードの方が速くなり、氷層がすべて溶けてしまう場合がある。そして、冷却器の周囲の氷層がすべて溶けた後に再度氷層が形成される過程においては、冷却管内に残っている飲料水が過冷却状態になってシャーベット状の氷が発生し、この際に冷飲料水の注出が行われると管内の氷が移動して冷却管内が詰まってしまうことがある。

この発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、コールドタンクを備えた飲料ディスペンサにおいて、冷却管内を流通する飲料水が過冷却状態になってシャーベット状の氷が発生し、冷却管内が詰まることを防止することができる、飲料ディスペンサを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明に係る飲料ディスペンサは、冷却用水が貯留されるコールドタンク内に冷凍回路の一部を構成する冷却器と飲料水が流通する冷却管とが配置され、冷却器によって冷却用水が冷却されて当該冷却器の周囲に氷層が形成されると共に冷却管内を流通する飲料水が冷却されて冷飲料水となって注出される、飲料ディスペンサであって、冷却器の周囲に形成される氷層の厚さを検知する氷層検知手段と、冷却用水の温度を検知する水温検知手段と、氷層検知手段によって検知される氷層の厚さに基いて冷凍回路の動作を制御する制御手段とを備え、制御手段は、水温検知手段によって検知される冷却用水の温度が所定温度以上になると、水温検知手段によって検知される冷却用水の温度が０℃以上になるように冷凍回路の動作を制御する。

最後に冷飲料水が注出されてからの経過時間を計測する時間計測手段をさらに備え、制御手段は、水温検知手段によって検知される冷却用水の温度が０℃以上になるように冷凍回路の動作を制御している際に、時間計測手段によって計測される経過時間が所定時間以上になると、再び氷層検知手段によって検知される氷層の厚さに基いて冷凍回路の動作を制御するようにしてもよい。

この発明に係る飲料ディスペンサによれば、冷却管内を流通する飲料水が過冷却状態になってシャーベット状の氷が発生し、冷却管内が詰まることを防止することができる。

この発明の実施の形態１に係る飲料ディスペンサの内部構成を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る飲料ディスペンサの制御ユニットの構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る飲料ディスペンサの冷凍回路の制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る飲料ディスペンサの冷凍回路の制御を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態２に係る飲料ディスペンサの制御ユニットの構成を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る飲料ディスペンサの冷凍回路の制御を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る飲料ディスペンサの冷凍回路の制御を示すタイムチャートである。

以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る飲料ディスペンサ１について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示されるように、飲料ディスペンサ１は、円筒形状のコールドタンク１０と、同じく円筒形状のホットタンク２０とを備えている。また、飲料ディスペンサ１は、外部の水道から水道水（飲料水）が供給される給水パイプ３０を備えている。

給水パイプ３０は、その途中で第１給水パイプ３１と第２給水パイプ３２とに分岐している。第１給水パイプ３１の下流側は、コールドタンク１０の上部に接続されており、第２給水パイプ３２の下流側は、ホットタンク２０の側面上部に接続されている。また、第１給水パイプ３１の途中には第１給水ウォータバルブ３３が取り付けられており、第２給水パイプ３２の途中には第２給水ウォータバルブ３４が取り付けられている。

コールドタンク１０の底部には、Ｕ字形状に延びる冷却水給排水パイプ１１が接続されており、コールドタンク１０の内部には、冷却水給排水パイプ１１を通って供給された冷却用水Ｗが貯留されている。また、コールドタンク１０の内部には、内壁に沿うようにして冷却器としての冷却パイプ１２が螺旋状に巻かれており、冷却パイプ１２は図示しない冷凍回路の一部を構成している。図示しない冷凍回路は、圧縮機、凝縮器、膨張器、冷却器（蒸発器）から構成されて内部を冷媒が流通する周知のものである。

冷却パイプ１２の内部を流通する冷媒によって冷却パイプ１２周辺の冷却用水Ｗが冷却されると、冷却パイプ１２の周囲に氷層Ｆが形成される。この氷層Ｆの潜熱によって冷却用水Ｗは全体的に冷却される。冷却パイプ１２の内側には、冷却用水Ｗの温度を検知する水温センサ１３と、冷却パイプ１２の周囲に形成される氷層Ｆの厚さを検知する氷層センサ１４とが配置されている。

氷層センサ１４は、上限センサ１４ａと下限センサ１４ｂとから構成されている。上限センサ１４ａは氷層Ｆの厚みの上限値を検知するものであり、下限センサ１４ｂよりも冷却パイプ１２から遠い位置に配置されている。一方、下限センサ１４ｂは氷層Ｆの厚みの下限値を検知するものであり、上限センサ１４ａよりも冷却パイプ１２に近い位置に配置されている。

また、冷却パイプ１２のさらに内側には、螺旋状に巻かれた冷却管としての冷却コイル１５が配置されている。冷却コイル１５の下端は第１給水パイプ３１に連通しており、冷却コイル１５の上端は冷水注出パイプ１６に連通している。冷水注出パイプ１６は、その下流側において後述する第２注出パイプ４２と合流し、湯水注出パイプ４６に連通している。また、冷水注出パイプ１６の途中には第３ウォータバルブ１７が設けられている。

また、コールドタンク１０の側面上部には、冷水オーバーフローパイプ１８が接続されている。冷水オーバーフローパイプ１８は、コールドタンク１０内の水量が過剰となった場合にこれを外部に排出するものであり、その下流側において後述する熱水オーバーフローパイプ２２と合流し、オーバーフローパイプ５０に連通している。オーバーフローパイプ５０は、途中でカップステージ４７の底部と連通し、オーバーフローパイプ５０の下流側は排水用ホース５１に接続されている。

次に、ホットタンク２０の底面には、タンク２０内の水を加熱するためのヒータ２１が取り付けられている。また、ホットタンク２０の側面上部には、熱水オーバーフローパイプ２２が接続されている。熱水オーバーフローパイプ２２は、タンク２０内の水量が過剰になった場合にこれを外部に排出するものであり、その下流側において先述した冷水オーバーフローパイプ１８と合流し、オーバーフローパイプ５０に連通している。また、ホットタンク２０の底部には、先述した排水用ホース５１が接続されている。排水用ホース５１の途中には、手動によって開閉可能な排水コック５２が取り付けられている。

さらに、ホットタンク２０の側面下部には、熱水注出パイプ２３が接続されており、熱水注出パイプ２３の下流側は、２連式ウォータバルブ４０に接続されている。２連式ウォータバルブ４０の第１の出口４０ａには、第１注出パイプ４１が接続されており、２連式ウォータバルブ４０の第２の出口４０ｂには、第２注出パイプ４２が接続されている。

第１注出パイプ４１の下流側の端部は、茶こし４４を取り付け可能な漏斗形状のドリンクガイド４５の上方に位置している。茶こし４４内には茶葉が置かれ、茶葉の上から熱水をかけて通過させることで茶の成分を抽出させて飲料が生成される。ドリンクガイド４５の底部には飲料注出口４５ａが形成されている。なお、茶こし４４の代わりにミキシングケースを設け、ケース内で粉末飲料を溶かすことで飲料を生成するようにしてもよい。

一方、第２注出パイプ４２は、その下流側において先述した冷水注出パイプ１６と合流し、湯水注出パイプ４６に連通している。湯水注出パイプ４６の下流側の端部４６ａは、飲料注出口４５ａに隣接する湯水注出口４６ａとなる。また、飲料注出口４５ａと湯水注出口４６ａの真下には、すのこ状のカップステージ４７が設けられており、カップステージ４７上に湯のみ６０を置くことができる。

また、図２に示されるように、飲料ディスペンサ１は、マイクロコンピュータによって構成される制御ユニット７０を備えている。制御ユニット７０は、水温センサ１３によって検知されるコールドタンク１０内の冷却用水Ｗの温度と、氷層センサ１４によって検知される冷却パイプ１２の周囲に形成される氷層Ｆの厚みの情報とを取得し、これらに基いて冷凍回路の動作、より正確には冷凍回路を構成する圧縮機ＣＭの動作を制御する。

また、制御ユニット７０は、温かいお茶の注出スイッチ８０、湯の注出スイッチ８１、冷水の注出スイッチ８２、ぬるいお茶スイッチ８３のＯＮ／ＯＦＦ状態を取得する。これらのスイッチは飲料ディスペンサ１の筐体表面に取り付けられており、ユーザによって操作される。また、制御ユニット７０は、第１給水ウォータバルブ３３、第２給水ウォータバルブ３４、第３ウォータバルブ１７および２連式ウォータバルブ４０の開閉状態を制御する。

次に、この実施の形態１に係る飲料ディスペンサ１における飲料注出時の動作について、図１を再度参照して説明する。

まず、制御ユニット７０は、温かいお茶の注出スイッチ８０がＯＮにされたことを検知すると、２連式ウォータバルブ４０の第１の出口４０ａを開く。これにより、ホットタンク２０内の熱水が熱水注出パイプ２３、第１注出パイプ４１を流通して茶こし４４に供給される。そして、茶こし４４内で茶の成分が抽出されて飲料が生成され、ドリンクガイド４５の飲料注出口４５ａから湯のみ６０に注ぎ出される。なお、ホットタンク２０内の熱水を熱水注出パイプ２３に送水する手段としては、ポンプを利用してもよいし、ホットタンク２０の水頭圧を利用してもよい。

また、制御ユニット７０は、湯の注出スイッチ８１がＯＮにされたことを検知すると、２連式ウォータバルブ４０の第２の出口４０ｂを開く。これにより、ホットタンク２０内の熱水が熱水注出パイプ２３、第２注出パイプ４２、湯水注出パイプ４６を流通し、湯水出口４６ａから湯のみ６０に注ぎ出される。

また、制御ユニット７０は、冷水の注出スイッチ８２がＯＮにされたことを検知すると、第１給水ウォータバルブ３３と第３ウォータバルブ１７を開く。これにより、外部の水道から給水パイプ３０に供給された水道水（飲料水）が第１給水パイプ３１に流入し、水道の水圧によってコールドタンク１０の内部の冷却コイル１５内に送水される。この冷却コイル１５内に送水された水道水は、冷却用水Ｗによって冷却されて冷飲料水となり、冷水注出パイプ１６、湯水注出パイプ４６を流通し、湯水注出口４６ａから湯のみ６０に注ぎ出される。

また、制御ユニット７０は、ぬるいお茶スイッチ８３がＯＮにされたことを検知すると、２連式ウォータバルブ４０の第１の出口４０ａを開くと共に、第１給水ウォータバルブ３３および第３ウォータバルブ１７を開く。これにより、ホットタンク２０内の熱水が熱水注出パイプ２３、第１注出パイプ４１を流通して茶こし４４に供給され、茶こし４４内で茶の成分が抽出されて飲料が生成され、飲料注出口４５ａから湯のみ６０に注ぎ出される。また、外部の水道から給水パイプ３０に供給された水道水（飲料水）は、第１給水パイプ３１に流入し、コールドタンク１０の内部の冷却コイル１５、冷水注出パイプ１６、湯水注出パイプ４６を流通し、湯水注出口４６ａから湯のみ６０に注ぎ出される。この際、２連式ウォータバルブ４０の第１の出口４０ａの開時間と、第１給水ウォータバルブ３３および第３ウォータバルブ１７の開時間とを調整することによって、お茶のぬるさ（温度）を調整する。

次に、この実施の形態１に係る飲料ディスペンサ１における冷凍回路の制御について、図３、図４を参照して説明する。

飲料ディスペンサ１は、氷層センサ１４によって検知される冷凍パイプ１２の周囲の氷層Ｆの厚さに基いて冷凍回路を制御する「氷層センサモード」と、水温センサ１３によって検知される冷却用水Ｗの温度に基いて冷凍回路を制御する「水温センサモード」という２つの制御モードを有している。図３、図４の初期状態において、制御モードは「氷層センサモード」である。

まず、制御ユニット７０は、現在の制御モードが「氷層センサモード」であるか、「水温センサモード」であるかを判定する（Ｓ１０１）。そして、上述したように初期状態では「氷層センサモード」であるため、氷層センサ１４による制御を行うステップＳ１０２〜Ｓ１０７に進む。

氷層センサ１４による制御において、制御ユニット７０は、冷却パイプ１２の周囲の氷層Ｆの厚さが下限センサ１４ｂの位置を下回っているか否かを判定し（Ｓ１０２）、下回っている場合には圧縮機ＣＭをＯＮにして冷凍回路の運転を開始する（Ｓ１０３）。次に、制御ユニット７０は、冷却パイプ１２の周囲の氷層Ｆの厚さが上限センサ１４ａの位置を上回っているか否かを判定し（Ｓ１０４）、上回っている場合には圧縮機ＣＭをＯＦＦにして冷凍回路の運転を停止する（Ｓ１０５）。この間、冷却用水Ｗの温度は０℃近く（０．５〜１．０℃くらい）を推移する。また、飲料ディスペンサ１から単発的に冷飲料水を注出する場合には、冷却用水Ｗの温度はほとんど上昇しない。

これに対して、飲料ディスペンサ１から連続的に冷飲料水を注出すると、冷却パイプ１２の周囲に氷層Ｆが形成されるスピードよりも、氷層Ｆが溶けるスピードの方が速くなる。そのため、やがて氷層Ｆがすべて溶けてしまい、冷却用水Ｗの温度が上昇していく（図４参照）。

制御ユニット７０は、水温センサ１３によって検知される冷却用水Ｗの温度が所定温度（５℃）以上であるか否かを判定し（Ｓ１０６）、５℃未満である場合には「氷層センサモード」のままステップＳ１０１に戻る。一方、５℃以上である場合には、冷却パイプ１２の周囲の氷層Ｆがすべて溶けたと判断し、制御モードを「氷層センサモード」から「水温センサモード」に変更する（Ｓ１０７、図４のＴ１）。その後、制御ユニット７０は、ステップＳ１０１に戻り、現在の動作モードが「水温センサモード」であるため、水温センサ１３による制御を行うステップＳ１０８〜Ｓ１１１に進む。

水温センサ１３による制御において、制御ユニット７０は、冷却用水Ｗの温度が上限温度６℃以上であるか否かを判定し（Ｓ１０８）、６℃以上である場合には圧縮機ＣＭをＯＮにして冷凍回路の運転を開始する（Ｓ１０９）。次に、制御ユニット７０は、冷却用水Ｗの温度が下限温度３℃以下であるか否かを判定し（Ｓ１１０）、３℃以下である場合には圧縮機ＣＭをＯＦＦにして冷凍回路の運転を停止する（Ｓ１１１）。その後、制御ユニットは、ステップＳ１０１に戻る。

上記ステップＳ１０８〜Ｓ１１１の水温センサ１３による制御においては、冷却用水Ｗの温度は３℃〜６℃の間（０℃以上）になるように制御される。そのため、冷却パイプ１２の周囲に氷層Ｆが形成されることはなく、冷却コイル１５内を流通する飲料水が過冷却状態になってシャーベット状の氷が発生することもない。これにより、冷却コイル１５内が詰まることが防止される。

以上説明したように、この実施の形態１に係る飲料ディスペンサ１では、冷却パイプ１２の周囲に形成される氷層Ｆの厚さを検知する氷層センサ１４と、冷却用水Ｗの温度を検知する水温センサ１３と、氷層センサ１４によって検知される氷層Ｆの厚さに基いて冷凍回路の動作を制御する制御ユニット７０とを備えている。制御ユニット７０は、水温センサ１３によって検知される冷却用水Ｗの温度が所定温度（５℃）以上になると、水温センサ１３によって検知される冷却用水Ｗの温度が３℃〜６℃の間（０℃以上）になるように冷凍回路の動作を制御する。これにより、冷却コイル１５内を流通する飲料水が過冷却状態になってシャーベット状の氷が発生することがなくなり、冷却コイル１５内が詰まることが防止される。

なお、「氷層センサモード」から「水温センサモード」に変更する際の判断基準となる所定温度は５℃に限定されるものではなく、飲料ディスペンサの置かれる環境等にあわせて適宜調整することができる。また、水温センサ１３による制御においては、冷却用水Ｗの温度が３℃〜６℃の間になるように制御したが、温度範囲はこれに限定されるものではなく、０℃以上の範囲であればよい。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る飲料ディスペンサについて、図５〜図７を参照して説明する。なお、以降の説明において、実施の形態１の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。

実施の形態１では、「氷層センサモード」において連続的に冷飲料水を注出する場合には、冷却コイル１２の周囲に氷層Ｆが存在する間は冷却用水Ｗの温度上昇はごく僅かであるため、冷却コイル１５内を流通する飲料水を十分に冷やすことができる。これに対して、氷層Ｆがすべて溶けて「水温センサモード」に変更した後に連続的に冷飲料水を注出する場合には、冷却用水Ｗの温度を常に３℃〜６℃の間に保つことが難しく、冷却用水Ｗの温度が６℃よりも高くなってしまう場合がある。その結果、冷却コイル１５内を流通する飲料水を常時十分に冷やすことができない場合がある。

上記の問題を解決するために、実施の形態２に係るディスペンサ２０１では、水温センサ１３による制御に変更した後に、最後に冷飲料水を注出してから所定時間（２時間）経過した場合には、当分の間、冷飲料水の注出は行われないと判断し、再び氷層センサ１４による制御に戻すようにしたものである。

図５に示されるように、実施の形態２に係る制御ユニット２７０は、最後に冷飲料水を注出してからの経過時間を計測する内蔵タイマ２７１を備えている。そして、図６に示されるように、制御ユニット２７０は、水温センサ１３による制御において、ステップＳ１０８からＳ１１１を実行した後、内蔵タイマ２７１によって計測される時間に基いて最後に冷飲料水を注出してから所定時間（２時間）が経過しているか否かを判定し（Ｓ２１２）、経過している場合には制御モードを「水温センサモード」から「氷層センサモード」に戻す（Ｓ２１３、図７のＴ２）。

氷層センサ１４による制御に戻してから１〜２時間経過すると、冷却コイル１２の周囲に再び氷層Ｆが形成される。この際、氷層Ｆが形成される過程において、注出コイル１５内に残っている飲料水が過冷却状態になって一時的にシャーベット状の氷が発生したとしても、冷飲料水の注出が行われない状態ではコイル１５内の氷が移動することはないため、冷却コイル１５内が詰まることはなく、氷層Ｆが形成されてから十分時間が経過した後には、冷却コイル１５内のシャーベット状態の氷は消失する。そしてその後、氷層センサ１４による制御において連続的に冷飲料水を注出する場合には、氷層Ｆが存在することによって冷却用水Ｗの温度上昇はごく僅かとなるため、冷却コイル１５内を流通する飲料水を十分に冷やすことができる。

以上説明したように、この実施の形態２に係る飲料ディスペンサ１では、最後に冷飲料水が注出されてからの経過時間を計測する内蔵タイマ２７１をさらに備えている。制御ユニット２７０は、水温センサ１３によって検知される冷却用水Ｗの温度が３℃〜６℃の間（０℃以上）になるように冷凍回路の動作を制御している際に、内蔵タイマ２７１によって計測される経過時間が所定時間（２時間）以上になると、再び氷層センサ１４によって検知される氷層Ｆの厚さに基いて冷凍回路の動作を制御する。これにより、連続的に冷飲料水を注出する場合でも、冷却コイル１５内を流通する飲料水を十分に冷やすことができる。なお、「水温センサモード」から「氷層センサモード」に戻す際の判断基準となる所定時間は２時間に限定されるものではなく、飲料ディスペンサの使用方法等にあわせて適宜調整することができる。また、ユーザによって操作可能な設定パネル上で任意の時間に設定できるようにしてもよい。

また、飲料ディスペンサの種類によっては、省エネを目的としたタイマ運転機能を搭載しており、タイマによるＯＦＦの時間帯には温飲料、冷飲料ともに注出できない設定になっているものがある。そのような飲料ディスペンサの場合には、（タイマによるＯＦＦの時間帯でも圧縮機ＣＭの運転は行われるので、）飲料が確実に注出されないタイマＯＦＦの時間帯に入ったタイミングで「水温センサモード」から「氷層センサモード」に戻すようにしてもよい。

１ 飲料ディスペンサ、１０ コールドタンク、１２ 冷却パイプ（冷却器）、１３ 温度センサ（温度検知手段）、１４ 氷層センサ（氷層検知手段）、１５ 冷却コイル（冷却管）、７０，２７０ 制御ユニット（制御手段）、２７１ 内蔵タイマ（時間計測手段）、Ｆ 氷層、Ｗ 冷却用水。

Claims (2)

1. 冷却用水が貯留されるコールドタンク内に冷凍回路の一部を構成する冷却器と飲料水が流通する冷却管とが配置され、前記冷却器によって冷却用水が冷却されて該冷却器の周囲に氷層が形成されると共に前記冷却管内を流通する飲料水が冷却されて冷飲料水となって注出される、飲料ディスペンサであって、
   前記冷却器の周囲に形成される氷層の厚さを検知する氷層検知手段と、
   前記冷却用水の温度を検知する水温検知手段と、
   前記氷層検知手段によって検知される前記氷層の厚さに基いて前記冷凍回路の動作を制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記水温検知手段によって検知される前記冷却用水の温度が所定温度以上になると、前記水温検知手段によって検知される前記冷却用水の温度が０℃以上になるように前記冷凍回路の動作を制御する、飲料ディスペンサ。
2. 最後に冷飲料水が注出されてからの経過時間を計測する時間計測手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記水温検知手段によって検知される前記冷却用水の温度が０℃以上になるように前記冷凍回路の動作を制御している際に、前記時間計測手段によって計測される経過時間が所定時間以上になると、再び前記氷層検知手段によって検知される前記氷層の厚さに基いて前記冷凍回路の動作を制御する、請求項１に記載の飲料ディスペンサ。

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