JP3753386B2 - ポスト・ミックス型飲料水自動販売機 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、飲料水自動販売機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポスト・ミックス型飲料水自動販売機は、予め調節自在な割合でシロップに飲料用水を混ぜて飲料水を製造し、オレンジジュースやフルーツポンチ等の飲料水を要求に応じて提供する。米国再発行特許第３３９４３号に示したような典型的なポスト・ミックス型飲料水自動販売機は、シロップを保存する少なくとも一個の容器を備えている。容器は、冷媒を主とする冷却システムにより冷たく保たれた濃縮液貯蔵領域に保管されている。飲料用水は、アイスタンクに沈められた飲料用水コイルを通過することにより、混合前に冷却される。シロップと飲料用水は冷やされているので、製造された飲料水は冷たく、爽やかである。
【０００３】
典型的な自動販売機においては、同一の蒸気圧縮冷凍サイクルが、アイスタンクと濃縮液貯蔵領域を冷却する。アイスタンクは、このアイスタンクに配設された冷却コイルにより冷却された浴槽水で満たされている。アイスタンクは、濃縮液貯蔵領域の背後の自動販売機上部に位置する。アイスタンクに配設された冷却コイルは、圧縮冷凍サイクルの蒸発器の要素であり、自動販売機の作動中、氷が冷却コイル回りのアイスタンクに形成される。
【０００４】
シロップを入れた容器を取り囲む濃縮液貯蔵領域は、主として対流により冷却される。フィン付管状コイルは、濃縮液貯蔵領域に配設され、アイスタンクの冷却コイルに連結される。圧縮冷凍サイクルがアイスタンクを冷却するために冷媒を供給するよう作動する時、濃縮液貯蔵領域も冷却される。ファンは、コイルの冷却効果を高めるために、濃縮液貯蔵領域のフィン付管状コイルに空気を絶え間無く循環させる。濃縮液貯蔵領域もまた、アイスタンクと濃縮液貯蔵領域との間の非断熱壁における熱伝達により冷却される。
【０００５】
浴槽水は、アイスタンク内下向きへ延びる軸に取り付けたインペラを備えた撹拌器により絶えず撹拌される。軸は、アイスタンクに据え付けられたモータに連結している。モータは、自動販売機が作動中、連続的に作動する。インペラは、浴槽水に乱流を起こすために、アイスタンクの中央で浴槽水を撹拌する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
濃縮液貯蔵領域の温度は、大部分、圧縮冷凍サイクルに左右される。冷媒がフィン付管状コイルを通って流れていない時は、濃縮液貯蔵領域の温度は５．５５〜６．６６度（４２〜４４°Ｆ）に上昇する。圧縮冷凍サイクルが「オン」すなわち冷媒がフィン付管状コイルを通って流れている時は、圧縮液貯蔵領域の温度は低下する。オン状態の圧縮冷凍サイクルが終了する直前には、濃縮液貯蔵領域は１．１１度（３４°Ｆ）くらいまで低くなる。結果として、濃縮液貯蔵領域の温度は、最高で約５．５５度の変動が生じる。
【０００７】
この発明によれば、飲料水自動販売機は、濃縮液貯蔵領域を冷却する冷却回路を備えており、典型的な飲料水自動販売機より変動の少ない一定した温度に濃縮液貯蔵領域を保つことができるものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る飲料水自動販売機は、第一容器（シロップ容器）を保持するコンパートメントと、液体を保持する冷却された第二容器と、第二容器へ流体的に連結すると共にコンパートメント内部に一部分配設された液体導管とを備えている。循環ポンプは、液体導管と流体的に連結しており、液体を第二容器からコンパートメントの液体導管へ循環させる。
【０００９】
冷却された第二容器は、蒸発器コイルすなわち冷却コイルの冷媒により冷却されるアイスタンクであるのが好ましい。コンパートメントは、冷却された液体を送り込むことにより冷却される濃縮液貯蔵領域であるのが好ましく、この冷却された液体は、アイスタンクから濃縮液貯蔵領域の液体導管の一部としての冷却液コイルを通り再びアイスタンクへ返却される。循環ポンプは、自動販売機が作動中連続的に稼働するのが好ましい。ファンは、濃縮液貯蔵領域の回りの空気を冷やし、シロップを冷却するために冷却液コイルを横切るように空気を吹き付ける。
【００１０】
冷却液コイルを循環した液体は、アイスタンク内へ延びた第二導管すなわち液体導管を通してアイスタンクへ返却される。この配置によれば、返却される液体の力がアイスタンクの液体を撹拌する。したがって、アイスタンクに乱流を造り出す撹拌器のインペラとモータとが不必要になる。アイスタンクの液体は約零度（３２°Ｆ）で一定しており、冷却液コイルを通って常に流れているので、濃縮液貯蔵領域は一定して冷えた温度、すなわち周囲の約２１．１１度（７０°Ｆ）に対して基本的に約２．７８度（３７°Ｆ）に保たれる。液体をアイスタンクから冷却液コイルへ移送する循環ポンプは、洗浄するためにアイスタンクを容易に空にできるバルブと連結させることもできる。冷却コイルの長さは典型的な自動販売機と比較して短くなるので、この発明に係る自動販売機は、冷媒が漏れる機会が減少するため使用と操作がより安全になる。
【００１１】
この発明は、ブリックスの安定性とカジュアルドリンク温度の安定性を含む、飲料水自動販売機の少なくとも二つの性能尺度を改良する。ブリックスは、ドリンクの砂糖含有量の尺度である。ブリックスは、異なるタイプのドリンクのために異ならせることが可能である。例えば、オレンジジュース用では約１１．８が好ましく、アップルジュースやクランベリジュース用では異なる値を持っている。ブリックスは、ドリンクを作るために使用する特別なシロップの砂糖含有量の関数とシロップと水の比率の関数とにもなっている。この比率は、シロップの温度により変わるため、より高い温度のシロップは冷たいシロップより粘性が小さくなり、そのため、もしシロップが暖かければ、同じ時間内により多くのシロップが放出される。一貫した味のドリンクを維持するために、ブリックスは安定していて、最小の変化でなければならない。この発明によれば、シロップが従来の冷却システムより一定した温度、すなわち約２．７８度±０．５６度（３７±１°Ｆ）に保たれるので、ブリックスは従来型の自動販売機より変動が小さくなり、目標値の約０．５以内に収まる。
【００１２】
カジュアルドリンク温度は、自動販売機が約２１．１１度（７０°Ｆ）の周囲環境において長い間使用されていなかった後で測定したドリンク温度である。ドリンク温度は、飲料用水とシロップのために高くなる。バルブとアイスタンクの間の飲料用水管の飲料用水は、アイスタンクの飲料用水管の飲料用水より温かくなる。アイスタンクを冷却するのと同一のシステムによりシロップを冷却する従来型の冷却システムにおいては、シロップは自動販売機が使用されない後は相対的に暖かくなり、例えば冷却システムがアイスタンクを冷却するために激しく使用されない間は、約７．２２度（４５°Ｆ）になる。カジュアルドリンク温度の典型的な値は、温度が高くなる自動販売機においては約７．２２度（４５°Ｆ）である。しかしながら、この発明によれば、カジュアルドリンクの温度は約５度（４１°Ｆ）以下にできる。
その他の特徴と利点は、以下の詳細な説明と添付図面から明らかになるであろう。
【００１３】
【実施例】
図１を参照すると、ポスト・ミックス型飲料水自動販売機１は、コイル状の飲料用水管すなわち飲料用水コイル３０を冷却するためのアイスタンク１０を取り囲むハウジング２と、アイスタンクを冷却する冷却システム２０と、シロップを入れたシロップ容器５２を保持する濃縮液貯蔵領域５０と、濃縮液貯蔵領域５０を冷却する冷却液流体回路４０とを備えている。
【００１４】
自動販売機から飲料水を得るには、利用者はコップ８９で押しハンドル８５を押し込むと、総括的に符号８０で示したディスペンサ装置が混合区画８３で飲料用水とシロップとを混合し、流出口８８を通してジュースを放出する。ディスペンサ装置は、導管（飲料用水管）８７に連結した飲料用水コイル３０を通過する飲料用水を引き入れる。飲料用水は、導管８７に取り付けた電磁弁８６を作動させる押しハンドル８５を押し込むことにより混合区画へ供給される。ディスペンサ装置は、導管（シロップ管）８２により第一容器としてのシロップ容器５２へ流体的に接続されている。濃縮液ポンプ８１は、混合区画へ導管８２を通してシロップを注入する。濃縮液ポンプ８１は、押しハンドル８５を押し込んだ時に作動するモーター８４により駆動する。したがって、押しハンドルを押し込むことは、電磁弁８６と濃縮液ポンプのモーター８４との両方が飲料用水とシロップを混合区画８３へ所定量づつ流入させるように作動する。二種類の液体は、混合区画で混合され、流出口を通りコップに放出される。
【００１５】
図１及び２を参照すると、第二容器としてのアイスタンク１０には、アイスタンク１０の内側境界線の回りに配置され螺旋状に巻かれた銅製の冷却コイル２１により冷却された浴槽水１１が満たされている。冷却コイル２１は、浴槽水１１を十分冷却するため、氷１２が冷却コイル２１の回りに形成される。そのため、アイスタンクの浴槽水の温度は、一貫して約零度（３２°Ｆ）になる。氷１２は、アイスタンクの内側壁から内向きに生成される。
【００１６】
飲料用水コイル３０は、都市水道システムのような遠隔水供給装置から水を引き入れると共に、アイスタンク１０に沈められている。飲料用水コイル３０を通る飲料用水は、浴槽水により冷却される。ディスペンサ装置が長く使用された時、アイスタンク１０に形成した氷は、飲料用水から取り除かれた熱を吸収することのより予備冷却容量を提供する。
【００１７】
オーバーフロー管１７（図２参照）は、アイスタンクから浴槽水が溢れ出すのを防ぐために、アイスタンク１０の底から希望の満水レベルの所まで垂直に延びている。オーバーフロー管１７の底は、下水管（図示せず）に接続している。もし浴槽水１１がオーバーフロー管１７の頂部に到達したら、浴槽水はオーバーフロー管１７に溢れ出し排水される。
【００１８】
センサー１３（図２参照）は、冷却システムを作動及び停止させるためにアイスタンク１０の内部に備えられている。冷却コイルの氷が所定限度成長すると、センサー１３が浴槽水の電気伝導率の変化を検出する。そして、氷が所定限度に到達した時、センサーが冷却システム２０を停止させることにより氷の生成を制御して、浴槽水が完全に凍らないようにする。飲料用水コイルの飲料用水が凍ってはならないので、浴槽水が完全に凍らないことは重要なことである。
【００１９】
図１を参照すると、冷却システム２０は、コンプレッサ２２、コンデンサコイル２３そしてフィルタドライヤ２４を有する冷媒供給装置と、冷却コイル（蒸発器）２１とを備えている。冷媒は、コンプレッサからコンデンサコイル２３へ導管２６を通り移送される。ファン２５は、冷媒を凝縮させるために、コンデンサコイル２３に空気を吹き付ける。冷媒が気体から液体に凝縮されると、液体は冷却コイル２１へ導管２７を通り移動する。フィルタドライヤは、導管の流体を制御するために導管２７に配設されている。冷媒が蒸発する際、冷却コイル２１は冷却コイルを取り囲む熱を吸収し、したがって浴槽水が凍らない程度に冷却コイルを取り囲む浴槽水を冷却する。冷媒が冷却コイルで蒸発すると、冷媒は導管２８を通りコンプレッサへ、そしてコンデンサコイルへと移動する。冷凍サイクルは、センサー１３（図２参照）が冷却システムを停止させるまで続く。
【００２０】
アイスタンクに隣接して、ハウジングはまたコンパートメントとしての濃縮液貯蔵領域５０を取り囲んでおり、この濃縮液貯蔵領域は、アイスタンクと濃縮液貯蔵領域の間の壁５６を除いて総ての側面を断熱材５５で断熱してある。濃縮液貯蔵領域５０には、断熱開き戸５７を通して利用者が接近できる。
【００２１】
図１及び３に示すように、冷却液流体回路４０は、濃縮液貯蔵領域そして順々にシロップを冷却し、液体導管の一部としての冷却液コイル４３で希望の温度にシロップを維持する。冷却液コイル４３とアイスタンク１０は、循環ポンプ４５により浴槽水をアイスタンク１０から冷却液コイル４３に移送する第一導管としての液体導管４１，４２及び４４により流体的に連結している。「流体的に連結する」や「流体的に結合する」という用語は、ここでは流体が連結された要素間を流れることが可能であるいかなる連結も当てはまるように使用される。冷却液コイル４３は、蛇行形状をしており、濃縮液貯蔵領域と冷却液コイル４３との間の熱伝達を高める細長形状のフィン４３ａを備えている。ファン５１は、シロップ容器の下の濃縮液貯蔵領域に取り付けられている。ファンは、冷却液コイル４３と濃縮液貯蔵領域５０間の熱伝達を高めるために冷却液コイルの回りを矢印５３で示されるように空気を循環させる。ファンは、濃縮液貯蔵領域５０の温度が約１．６７度（３５°Ｆ）以下に下がったらファンを止めるサーモスタット（図示せず）を有している。第二導管としての返却用液体導管４７は、冷却液コイルからアイスタンクへ浴槽水を送り返す。導管４１，４２，４４及び４７と冷却液コイル４３は、冷却液流体回路を形成する。
【００２２】
浴槽水をアイスタンクから冷却液コイルを通り再びアイスタンクへ循環させる循環ポンプは、導管４１及び４２に連結している。循環ポンプは、冷却液流体回路の別の場所に配置することもできる。循環ポンプ、好ましくはテキサス州ダラス市にあるベケット・コープ（Beckett Corp. ）から入手可能なモデルG-100 A5は、自動販売機が作動中、絶えず水を循環させる。
【００２３】
自動販売機が作動中、常にほぼ零度（３２°Ｆ）の浴槽水が絶えず冷却液コイル４３を通って流れるので、濃縮液貯蔵領域は、冷たい温度に維持される。この絶え間無い流れのため、濃縮液貯蔵領域５０の温度は、ほぼ一定に維持される。典型的な従来型自動販売機は、対照的に、アイスタンクのセンサーがアイスタンクにより多くの氷を製造するために冷凍サイクルを作動させるときのみ冷媒が濃縮液貯蔵領域を冷却するため、濃縮液貯蔵領域５０の温度が変動していた。したがってこの発明によれば、冷却液コイルは濃縮液貯蔵領域を冷たく保ち、シロップは長い期間冷たく新鮮に保たれる。さらに、より冷たい一定した温度は、粘度の変化をより小さくするため、従来のシステムよりブリックスを一定に保つのに役立ち、ブリックスが約０．５の範囲内になるようなる。また、より冷たい一定した温度は、カジュアルドリンクを低い温度、好ましくは約５度（４１°Ｆ）以下に保つのに役立つ。
【００２４】
返却用の液体導管４７は、アイスタンク内に下向きに延びると共にアイスタンクの中央に配置された放出口を備えている。返却導管４７からアイスタンクへ流れる返却水は、矢印１４（図２参照）で示したように浴槽水を撹拌するため、冷却コイルの氷は均等に形成され、浴槽水と飲料用水コイルの飲料用水との間の熱伝達を高める。返却水は、アイスタンクに氷を均等に形成するのに十分な乱流を造り出すので、典型的な従来型自動販売機に備えてあった撹拌装置が不要になる。
【００２５】
図３を参照すると、循環ポンプは、アイスタンクを洗浄や点検のために定期的に空にする際に、浴槽水をアイスタンクの外へ汲み出すために都合よく使用することもできる。バルブ４６は、循環ポンプの下流側の導管４２と導管４４の間に備えられている。バルブ４６は、循環ポンプ４６が冷却液コイル４３と流体的に連結する第一位置（図３に示した位置）にある。アイスタンク１０を空にするためには、バルブ４６は、循環ポンプ４５が浴槽水を下水管（図示せず）に導く排水管４８へ移送する第二位置へ切り替えられる。バルブ４６は、循環ポンプの吐き出し側にあるべきであるが、流体回路に沿ったどんな場所にも配設することができる。もしバルブと循環ポンプが導管４７で連結していたら、循環ポンプは冷却液コイル４３から返却水を汲み出すために役立つ。
【００２６】
この発明の詳細を記述と図解したが、この記述を読む当業者は、この発明の精神から逸脱しないで色々な改良ができることを認識するであろう。それゆえ、この発明の範囲は、記述した特別の実施例に限定されるものではない。例えば、所定のコイルは、数字の８の字形状や蛇行形状を含む異なる形状に組み立てることもできる。記載した導管は、複数の部品から形成することができ、流体的に一緒に連結する異なる材料から組み立てることもできる。飲料水自動販売機は、ピボットスイッチではなく、押し込み型の一つ以上の制御ボタンにより作動させることができる。センサーは、氷の中に位置すると共に水の存在を検出する毛管センサーにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るポスト・ミックス型飲料水販売機の概要を示した一部断面の側面図である。
【図２】図１の線分２−２における断面図である。
【図３】この発明に係る実施例に用いた冷却回路の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ ポスト・ミックス型飲料水自動販売機
２ ハウジング
１０ アイスタンク（第二容器）
１１ 浴槽水
１２ 氷
２０ 冷却システム
２１ 冷却コイル（蒸発器）
２２ コンプレッサ
２３ コンデンサコイル
２４ フィルタドライヤ
３０ 飲料用水コイル（飲料用水管）
４０ 冷却液流体回路
４１，４２，４４ 液体導管（第一導管）
４３ 冷却液コイル
４３ａ フィン
４５ 循環ポンプ
４６ バルブ
４７ 液体導管（第二導管）
４８ 排水管
５０ 濃縮液貯蔵領域（コンパートメント）
５１ ファン
５２ シロップ容器（第一容器）
８０ ディスペンサ装置
８１ 濃縮液ポンプ
８２ 導管（シロップ管）
８５ 押しハンドル
８６ 電磁弁
８７ 導管（飲料用水管）

Claims (18)

1. ハウジングと、
   液体を収納するためにハウジングに配設されたタンクと、
   前記液体を冷却するためにタンク内に延びている冷媒を循環させるための冷却コイルと、
   シロップ容器を保持するためにハウジングに配設されたコンパートメントと、
   コンパートメントに配設された冷却液コイルと、
   タンクを冷却液コイルに流体的に接続する第一導管と、
   冷却液コイルからタンクへ通じる第二導管であって、第一及び第二導管と冷却液コイルとが流体回路を形成し、さらに、タンクのほぼ中央の位置で、このタンク内下向きに延びていて液体が流出した時にタンク内の液体を攪拌するような第二導管と、
   液体をタンクから冷却液コイルへ循環させるために流体回路内に配設される循環ポンプと、
   飲料用水を受け入れるためにタンクに配設された飲料用水管であって、タンク内の液体がコイル状の飲料用水管の飲料用水を冷却するような飲料用水管と、
   シロップ容器に流体的に接続されたシロップ管と、
   飲料水を製造するために所定量の飲料用水を所定量のシロップに混合させるために、飲料用水管とシロップ管とに流体的に接続したディスペンサ装置とを備えたポスト・ミックス型飲料水自動販売機。
2. 冷却コイルが、タンク内へ延びており、作動中冷却コイルの回りで液体が凍ることを特徴とする請求項１に記載されたポスト・ミックス型飲料水自動販売機。
3. さらに、流体回路に配設されたバルブと、排出管とを備え、バルブが、循環ポンプが冷却液コイルと流体的に接続する第一位置と循環ポンプの出口が排出管と流体的に連結する第二位置とを有し、液体を循環させたり排出させたりするために選択的に切り替えられることを特徴とする請求項１に記載されたポスト・ミックス型飲料水自動販売機。
4. さらに、フィンが、冷却液コイルとコンパートメントとの間の熱伝達を高めるために冷却液コイルに配設されたことを特徴とする請求項２に記載されたポスト・ミックス型飲料水自動販売機。
5. さらに、ファンが、冷却液コイルのフィンに空気を循環させるためにコンパートメントに配設されたことを特徴とする請求項４に記載されたポスト・ミックス型飲料水自動販売機。
6. 飲料水自動販売機がほぼ室温の周囲温度で作動中、流体回路がシロップを約２．７８度（３７°Ｆ）に維持することを特徴とする請求項１に記載されたポスト・ミックス型飲料水自動販売機。
7. 第一容器を保持するコンパートメントを備えた飲料水自動販売機において、
   液体を保持するための冷却された第二容器と、
   第二容器と流体的に連結すると共にコンパートメント内部に少なくとも一部分配置された液体導管と、
   液体を第二容器から液体導管を通して循環させるために液体導管へ流体的に連結した循環ポンプとを備え、
   液体導管が第二容器のほぼ中央の位置で、この第二容器内下向きに延びていて、液体が液体導管から流出した時に第二容器内の液体を攪拌することを特徴とする飲料水自動販売機。
8. さらに、第二容器に配設された冷却コイルと、冷却コイルを冷却する手段とを備えたことを特徴とする請求項７に記載された飲料水自動販売機。
9. 飲料水自動販売機がポスト・ミックス型飲料水自動販売機であると共に、
   飲料用水を冷却するために第二容器に配設された飲料用水管と、
   飲料用水管に流体的に接続するディスペンサ装置と、
   シロップを保持する第一容器をディスペンサ装置に流体的に連結する導管とを備え、
   ディスペンサ装置が作動している時、所定量の飲料用水が飲料水を製造するために第一容器からの所定量のシロップとディスペンサ装置で混合されることを特徴とする請求項７に記載された飲料水自動販売機。
10. さらに、液体導管に配置されたバルブと、排出管とを備え、バルブが、循環ポンプが液体導管と流体的に接続する第一位置と循環ポンプの出口が排出管と流体的に連結する第二位置とを有し、液体を循環させたり排出させたりするために選択的に切り替えられることを特徴とする請求項７に記載された飲料水自動販売機。
11. 冷却液コイルが液体導管とコンパートメントとの間の熱伝達を高めるためにコンパートメントに配設されると共に液体導管が冷却液コイルと流体的に接続したことを特徴とする請求項７に記載された飲料水自動販売機。
12. ファンが冷却液コイルへ空気を循環させるためにコンパートメントに配設されたことを特徴とする請求項１１に記載された飲料水自動販売機。
13. 飲料水自動販売機がほぼ室温の周囲温度で作動中、第一容器が約２．７８度（３７°Ｆ）の一定温度に維持されることを特徴とする請求項７に記載された飲料水自動販売機。
14. 液体を含むタンクと、
    タンクに配設された冷却コイルと、
    冷却コイルに冷媒を供給する手段と、
    液体を運ぶためにタンクへ流体的に接続された液体導管であって、タンクから液体を引き入れる入口とタンクへ液体を戻す放出口とを有する液体導管とを備え、
    液体導管がタンクのほぼ中央の位置で、このタンク内下向きに延びていて、液体が液体導管から流出した時にタンク内の液体を攪拌する飲料水自動販売機用冷却システム。
15. 冷媒供給手段が、コンプレッサと、コンデンサと、流体的に中途連結したフィルタドライヤとを備え、液体が冷却コイルの回りで凍るように、作動中冷却コイルが十分に冷却されていることを特徴とする請求項１４に記載された飲料水自動販売機用冷却システム。
16. さらに、シロップ容器を保持するコンパートメントと液体導管とがコンパートメントに配設されたことを特徴とする請求項１４に記載された飲料水自動販売機用冷却システム。
17. さらに、ファンが液体導管に空気を送るためにコンパートメントに配設されたことを特徴とする請求項１６に記載された飲料水自動販売機用冷却システム。
18. さらに、液体導管に配置されたバルブと、排出管とを備え、バルブが、循環ポンプが液体導管と流体的に接続する第一位置と循環ポンプの出口が排出管と流体的に連結する第二位置とを有し、液体を循環させたり排出させたりするために選択的に切り替えられることを特徴とする請求項１４に記載された飲料水自動販売機用冷却コイル。

Images