JP5529174B2 - ウォーターサーバー - Google Patents

Description

この発明は、タンク内の貯留水を冷やして飲料用に供給し得るウォーターサーバーに関する。

この種のウォーターサーバーは、貯留水を冷却する冷水タンク内の水量が減ると、自動的に水導入路からタンク内に水が送られ、冷水タンクに付設の熱交換器でタンク内の貯留水を冷却し、ユーザのレバー操作やコック操作によって弁が開き、冷水タンクで冷やされた水が冷水注出路を経て大気に注出されるようになっている。冷水タンク内の貯留水は、タンク底部に近い程、冷たくなる。水導入路から冷水タンクに流入した水がタンク底部までそのまま下降することを許すと、よく冷えたタンク底部近傍の水と早々に混ざり、好ましくない。これを防ぐため、冷水タンク内には、流入した水の下降を邪魔するバッフルが設けられている（例えば、特許文献１〜３）。

冷水タンクの底部からバッフルの最大外周部までの高さになる冷水タンク下部内には、バッフル上の水温より低い低水温層が底部側から生じる。冷水注出路は、低水温層の水を注出するように設けられている。バッフルの最大外周部と冷水タンクの内周とを嵌合、又はこれらの間の隙間を水平方向に狭くする程、冷水タンク内を上下に隔てるバッフル面積を増やし、前記の邪魔性能を高めることは可能だが、バッフル上から冷水タンク下部への通水性が不足し易くなる。このような場合、バッフルのうち、最大外周部より内側に、水導入路から流入した水をバッフル上から冷水タンク下部へ通す移流路が設けられている。

特開２０１０−５２７５２号公報（特に図１） 特開２０１１−１０２１５４号公報（特に図１） 特開２００３−１２０９２号公報（特に図１、図２）

移流路の終端口は、冷水タンクの内周とバッフルの最大外周部間の隙間同様、上下方向に真直ぐ向いており、その終端口から冷水タンク下部へ放つ水の流線方向は、実質的に下向きになっている。バッフル上面に露出する移流路の始端口の流路断面積を小さくすれば、移流路を通過する水の勢いを弱めることが可能なため、移流路の終端口から水を下向きへ放つことは、特に問題視されていない。

しかしながら、バッフルの取り付け、形状単純化等のため、冷水タンクの内周とバッフルの最大外周部間の隙間を無くし、又は狭くし、少ない数の移流路で通水性を確保しようとする程、移流路の流路断面積を全長において大きくしなければならず、移流路の終端口から冷水タンク下部へ下向きに放つ水の勢いが増し、低水温層に早く混ざり易くなる、という懸念が生じる。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、バッフルの移流路から冷水タンク下部へ放つ水が低水温層に混ざり難くすることにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、要するに、移流路を、上下方向に非貫通であって、水平方向に近い向きで冷水タンク下部に水を放つ流路から構成した。上下方向に非貫通の移流路なので、水導入路から流入した水が下降しても、上下方向に真直ぐにバッフルを通過することはできず、移流路の始端口の流路断面積を大きくしても、バッフルが冷水タンク内を上下方向に隔てる面積は減少しない。また、上下方向に非貫通の移流路を採用すれば、下降する水の流線を水平方向に近い向きに曲げてから、移流路の終端口まで導くことができ、その終端口も、バッフルの側面に開放させることができる。したがって、移流路の終端口からは、水平方向に近い向きで冷水タンク下部へ水を放つことが可能である。ここで、「水平方向に近い向き」とは、水平方向、及び水平方向に対して上方又は下方に４５°未満の方向の双方を含む意味である。移流路から水平方向に近い向きの流線で放たれた水は、冷水タンク下部を真直ぐ下降せず、水平方向にも流れるので、冷水タンク下部の底部側から生じる低水温層と混ざるまでの移流距離が延び、したがって、低水温層に混ざり難くなる。

前記バッフルに複数の前記移流路が設けられていると、個々の移流路の流路断面積を小さくし、冷水タンク下部に放つ水の勢いを弱めることができる。

これら移流路の全ての終端口が、上下方向の共通軸を中心とする同一回り方向に向いていると、各移流路から冷水タンク下部に放たれた水が正面衝突せず、冷水タンク下部内を穏やかに旋回しながら下降し易くなるので、より低水温層に混ざり難くすることができる。

前記移流路は、例えば、バッフルの上面で部分的に下側へ凹んだ凹面と、この凹面の先端縁部の上方に重なる厚み縁部とからなる流路にすることができる。上下方向に非貫通の凹面によって、下降する水の流線を水平方向に近い向きに曲げてから、凹面の先端縁部とバッフルの厚み縁部とによってバッフル側面に開放するように形成された終端口から冷水タンク下部へ水平方向に近い向きで放つことができる。

上述のように、この発明は、貯留水を冷却する冷水タンクと、前記冷水タンクに補給する水が通る水導入路と、前記冷水タンクから大気まで通じる冷水注出路と、前記水導入路から前記冷水タンクに流入した水の下降を邪魔するバッフルとを備え、前記冷水タンクの底部から前記バッフルの最大外周部までの高さになる冷水タンク下部内に、前記バッフル上の水温より低い低水温層が生じ、前記冷水注出路が前記低水温層の水を注出するように設けられており、前記バッフルのうち、最大外周部より内側に、前記流入した水をバッフル上から前記冷水タンク下部へ通す移流路が設けられているウォーターサーバーにおいて、前記移流路が、上下方向に真直ぐ非貫通であって、水平方向に近い向きで前記冷水タンク下部に水を放つ流路からなる構成を採用したので、バッフルの移流路から冷水タンク下部へ放つ水が低水温層に混ざり難くすることができる。

この発明の実施形態に係るウォーターサーバーの全体構成を示す模式図 図１の冷水タンクの拡大図 この実施形態に係るバッフルの正面図 図３のバッフルの上面図 図３のバッフルの側面図 この実施形態に係る冷水タンクの内周の水平断面と共に、図３のバッフルの下面を描いた部分断面図 図４のＡ−Ａ線の断面図 図４のＢ−Ｂ線の断面図 図３の移流路で得られる流線をある鉛直断面上で模式的に描いた作用図

この発明に係るウォーターサーバーの一例である実施形態（以下、単に「このウォーターサーバー」と呼ぶ）を添付図面に基づいて説明する。図１、図２に示すように、このウォーターサーバーは、貯留水を冷却する冷水タンク１と、原水容器２から冷水タンク１に補給する水が通る水導入路３と、冷水タンク１から大気まで通じる冷水注出路４と、水導入路３から冷水タンク１に流入した水の下降を邪魔するバッフル５とを備えている。原水容器２の水は、水導入路３を経て冷水タンク１へ送られ、冷水タンク１に付設の熱交換器６で冷水タンク１内の貯留水が冷却され、ユーザの操作によって弁（図示省略）が開き、冷水タンク１で冷やされた水が冷水注出路４を経て大気に注出されるようになっている。

冷水タンク１は、内側に貯留水を蓄えるタンク壁を外側の熱交換器６との間の熱交換で冷やすことにより、貯留水を冷却するようになっている。

原水容器２は、交換式の容器からなる。この原水容器２は、ウォーターサーバーの筐体の下部引き出しに着脱可能になっている。冷水タンク１に補給する水は、上水道から供給するようにしてもよい。

水導入路３は、原水容器２と接続され、ポンプ７によって原水容器２内の水を吸い上げ、冷水タンク１の所定の満水位よりも高い位置にある終端部３ａから、冷水タンク１へシャワー状、又は液滴状で水を流入させるようになっている。原水容器２からの送水は、冷水タンク１内の水位が所定以下になったことを水位センサが検出した場合に実施されるようになっている。原水容器２は、筐体下部でなく、冷水タンク１の上方に配置し、水導入路３を短くして冷水タンク１へ重力送水するようにしてもよい。

冷水注出路４は、ユーザ操作で開閉切り換え可能な弁（図２中に隠れ線の公差で弁を模式的に示した）を含み、この弁の下流に、大気への注出口をもった流路からなる。

バッフル５は、冷水タンク１に着脱される部材になっている。バッフル５は、冷水タンク１の底面に対する固定箇所とされた縦軸部５ａをもっている。バッフル５を外せば、冷水タンク下部ｈの内側を清掃することができる。水の下降を邪魔するバッフル５本来の機能部分は、縦軸部５ａから最大外周部５ｂを成すように水平方向へ張り出た仕切板部５ｃのところのみである。ここで、「周」の概念は、水平面に対して同一高さ（同一地上高）となる一周を意味する。冷水タンク１の底面にバッフル５を固定しない場合、縦軸部５ａを省略することもできる。仕切板部５ｃは、上下方向に貫通した部分をもたない板状になっている。最大外周部５ｂは、このウォーターサーバーの使用中において冷水タンク１の内周に最も近い部分を含む周囲であって、最大の周長を成しており、水の下降を邪魔する水平方向の限界位置となる。最大外周部５ｂは、このウォーターサーバーの使用中、冷水タンク１の内周に嵌合された状態を保てる耐水圧性をもっている。最大外周部５ｂと冷水タンク１の内周の嵌合構造に代えて、最大外周部５ｂと冷水タンク１の内周との間に全周に亘る隙間を設けてもよい。この隙間は、水導入路３から流入した水が真直ぐに達することができない狭い隙間にすればよい。この場合、その隙間からバッフル５上の水が穏やかに下降するようにし、熱交換器６に沿った冷水タンク１の内周部分に達するようにすることができる。

熱交換器６は、冷水タンク１の底部１ａからバッフル５の最大外周部５ｂまでの高さになる冷水タンク下部に設けられている。ここで、「高さ」の概念は、水面高さを決める地上高をいう。冷水タンク１の底部１ａは、冷水タンク１の中で高さの最も低い内壁部分のことをいう。図示例だと、冷水タンク１の底部１ａは、冷水タンク１と冷水注出路４の境界になる弁が閉弁した状態における弁体の上流側表面といえる。冷水タンク下部になる高さ範囲ｈを、図２中に上下方向の両端矢線で示した。以下、冷水タンク１の高さ範囲ｈの部分を、「冷水タンク下部ｈ」と呼ぶ。冷水タンク下部ｈ内には、熱交換器６による冷却と、バッフル５の邪魔板性能とにより、バッフル５上の水温より低い低水温層が底部１ａ側から生じる。なお、図１、図２中においては、冷水タンク１の貯留水の水温が低いところ程に濃くなるドット模様を描いた。

冷水注出路４は、冷水タンク下部ｈの最下部となる底部１ａに接続されているので、低水温層の水を注出することができる。冷水注出路４は、底部１ａと同高さで冷水タンク１と接続する必要性はないが、低水温層の水を無駄なく供給するため、冷水タンク下部ｈの底部１ａに近い側の高さで接続することが好ましい。

なお、このウォーターサーバーは、冷水タンク１から供給された水を加熱する温水タンク８と、バッフル５上から冷水タンク１内の貯留水を温水タンク８に供給する接続路９と、温水タンク８から大気まで通じる温水注出路１０とを備えている。縦軸部５ａの内部は、接続路９と冷水タンク１との境界になる弁９ａ（図２中に実線の公差で弁を模式的に示した）の組み込み部分になっている。低水温層より高温であるバッフル５上の水を接続路９から温水タンク８に供給するため、原水容器２からの送水系統を一系統にしつつ、温水タンク８による加熱を軽減することができる。熱交換器６をバッフル５の最大外周部５ｂより低い位置のみに設けることにより、温水タンク８に供給されるバッフル５上の水の冷却を避け、省エネルギー化を図ることができる。

バッフル５の縦軸部５ａの外周下部は、冷水タンク１の底面に形成された雌ねじにねじ込む雄ねじになっている。仕切板部５ｃの上面には、バッフル５のねじ回し作業用に掴み部５ｄが突き出ている。縦軸部５ａは、温飲料の供給機能をもたないウォーターサーバーとしたり、別途のチューブ等で接続路９と仕切板部５ｃを連結可能としたりする場合、冷水タンク１の段部にバッフル５を載置したり、引っ掛けたりする着脱構造の採用により、バッフル５から省略することができる。

バッフル５のうち、最大外周部５ｂより内側に、水導入路３から流入した水をバッフル５上から冷水タンク下部ｈへ通す移流路５ｅが設けられている。図３〜図８に示すように、移流路５ｅは、上下方向に非貫通であって、水平方向に近い向きで冷水タンク下部ｈに水を放つ流路からなる。ここで、「放つ」とは、低水温層側へ向う流動を自由にすることを意味し、より具体的には、移流路５ｅによる水平方向及び下方向についての流線制御が以後不可能になることをいう。

この移流路５ｅは、バッフル５の仕切板部５ｃの上面で部分的に下側へ凹む凹面５ｆと、この凹面５ｆの先端縁部ｅの上方に重なる厚み縁部５ｇとからなる。先端縁部ｅは、移流路５ｅを形成する流路内面の最先端部からなり、冷水タンク下部ｈ内に水平方向及び下向きに臨んでいる。厚み縁部５ｇは、凹面５ｆを部分的に凹ませるために上面に生じた分断部分での厚み（上下方向）を成している縁部からなる。移流路５ｅの終端口は、凹面５ｆの先端縁部ｅと、厚み縁部５ｇとで形成され、バッフル５の側面のみに開放している。この凹面５ｆは、複数の曲面で構成され、先端縁部ｅから上流側に向って、水平面に対し上方に４５°よりも小さい勾配部分を含んでいる。この勾配部分には、上方から下降する水を凹面５ｆの先端縁部ｅの凹底に向けて集める勾配も与えられている。バッフル５上から移流路５ｅへ下降した水は、図５、図９中に流線を矢線で模式的に示すように、上下方向に非貫通の凹面５ｆによって流線を水平方向に近い向きに曲げられてから、先端縁部ｅと厚み縁部５ｇとで形成された終端口に至り、水平方向に近い向きの流線で終端口から冷水タンク下部ｈへ放たれる。移流路５ｅから放たれた水の流線制御が以後不可能になるので、放たれた水の流線をできるだけ保つことが好ましい。このため、バッフル５は、移流路５ｅの終端口と同高さで対面する部分をもたない。凹面５ｆは、曲面からなるものに限定されず、上記の流線で放つことができる限り、テーパ面、平面、鉛直面等から適宜に構成することができる。

移流路５ｅから水平方向に近い向きで放たれた水は、下方向の速度成分に対して優性な水平方向の速度成分をもつので、図２に示す冷水タンク下部ｈを真直ぐに下降することはなく、下方向よりも水平方向に大きく流れる。このため、冷水タンク下部ｈの底部１ａ側から生じている低水温層と、移流路５ｅから放たれた水とが混ざるまでの移流距離は、下方向の流線で冷水タンク下部に放つ場合と比して延びる。したがって、このウォーターサーバーによれば、移流路５ｅから放たれた水が低水温層に混ざり難くすることができる。なお、この移流路５ｅは、移流路５ｅから放れた水の水平方向の速度成分を最大化するため、移流路５ｅの終端口が実質的に水平方向を向くように設定されている。

移流路５ｅは、仕切板部５ｃと、ここに装着するバッフル構成部品とを組み合わせて形成することもできる。この場合、移流路５ｅ内で複雑に屈曲する流路とすることができるので、移流路５ｅの終端口に至る水の勢いを弱めるのに好適である。

図３〜図８に示すように、バッフル５には、複数の移流路５ｅが設けられている。これら移流路５ｅの全ての終端口は、上下方向の共通軸を中心とする同一回り方向に向いている。図示例だと、縦軸部５ａを前記共通軸に定めた同一の回り方向に向いている。各移流路５ｅから冷水タンク下部ｈに放たれた水は、互いに同一高さで正面衝突し得ず、特に図６中に流線を矢線で模式的に示すように、冷水タンク下部ｈ内を穏やかに旋回しながら、図２に示す冷水タンク下部ｈ内を下降し易くなるので、低水温層までの移流距離がより長くなり、低水温層により混ざり難くすることができる。

前記の旋回流を促進するため、これら移流路５ｅの全ての終端口は、同高さで冷水タンク１の円筒状の内周に臨むように設け、この円筒状の中心軸と前記の共通軸とを同軸にすることが好ましい。

図３〜図８に示すバッフル５は、移流路５ｅを二本だけ有し、共通軸回りに１８０°の回転対称性をもつ形状となっている（ただし、縦軸部５ａの雄ねじを除く）。また、バッフル５は、一体に成型された単一部品になっている。凹面５ｆ及び厚み縁部５ｇからなる移流路５ｅは、バッフル５を一体成型する場合に、バッフル５の上面を成型する上面側金型と、バッフル５の下面を成型する水平方向に分割された下面側金型とで、アンダーカットを作ることなく形成することができる。厚み縁部５ｇの下方に重なる凹面５ｆの先端縁部ｅは、二本の移流路５ｅの平行方向に分割された下面側金型で形成され、この下面側金型により、外周に雄ねじをもった縦軸部５ａも成型することができる。バッフル５を形成する材料は、射出成型可能な合成樹脂になっているが、金属製や、プレス加工品のバッフルにしてもよい。なお、図４のＡ−Ａ線は、バッフル５の最大外周部５ｂの直径線を含む。図４のＢ−Ｂ線は、移流路５ｅを鏡面対称に分割する鉛直平面を含む。

移流路５ｅの数や配置は、図示例に限定されない。例えば、冷水タンク１の内周とバッフル５の最大外周部５ｂとを嵌合する場合、移流路５ｅの数を増やし、所要の通水性を確保することができる。なお、旋回流の形成に伴う移流距離の延長に期待して、移流路５ｅの数を二本に留めつつ、各移流路５ｅの流路断面を大きくして所要の通水性を確保してもよい。この発明の技術的範囲は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基く技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。

１ 冷水タンク
１ａ 底部
ｈ 冷水タンク下部
２ 原水容器
３ 水導入路
４ 冷水注出路
５ バッフル
５ａ 縦軸部
５ｂ 最大外周部
５ｃ 仕切板部
５ｄ 掴み部
５ｅ 移流路
５ｆ 凹面
５ｇ 厚み縁部
ｅ 先端縁部
６ 熱交換器

Claims (3)

1. 貯留水を冷却する冷水タンク（１）と、前記冷水タンク（１）に補給する水が通る水導入路（３）と、前記冷水タンク（１）から大気まで通じる冷水注出路（４）と、前記水導入路（３）から前記冷水タンク（１）に流入した水の下降を邪魔するバッフル（５）とを備え、
   前記冷水タンク（１）の底部（１ａ）から前記バッフル（５）の最大外周部（５ｂ）までの高さになる冷水タンク下部（ｈ）内に、前記バッフル（５）上の水温より低い低水温層が生じ、前記冷水注出路（４）が前記低水温層の水を注出するように設けられており、
   前記バッフル（５）のうち、最大外周部（５ｂ）より内側に、前記流入した水をバッフル（５）上から前記冷水タンク下部（ｈ）へ通す移流路（５ｅ）が設けられているウォーターサーバーにおいて、
   前記移流路（５ｅ）が、上下方向に非貫通であって、水平方向に近い向きで前記冷水タンク下部（ｈ）に水を放つ流路からなることを特徴とするウォーターサーバー。
2. 前記バッフル（５）に複数の前記移流路（５ｅ）が設けられており、これら移流路（５ｅ）の全ての終端口（ｅ、５ｇ）が、上下方向の共通軸（５ａ）を中心とする同一回り方向に向いている請求項１に記載のウォーターサーバー。
3. 前記移流路（５ｅ）が、バッフル（５）上面で部分的に下側へ凹む凹面（５ｆ）と、前記凹面（５ｆ）の先端縁部（ｅ）の上方に重なる厚み縁部（５ｇ）とからなる請求項１又は２に記載のウォーターサーバー。

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