JP5529200B2 - ウォーターサーバー - Google Patents

Description

この発明は、ミネラルウォーター等の飲料水を充填した交換式の原水容器から飲料水を供給するウォーターサーバーに関する。

従来、主にオフィスや病院などでウォーターサーバーが利用されてきたが、近年、水の安全や健康への関心の高まりから、一般家庭にもウォーターサーバーが普及しつつある。一般に、この種のウォーターサーバーは、原水容器の飲料水を冷水タンクへ供給し、冷水タンク内の飲料水を冷却装置で冷やすことができるようになっている。

冷水タンク内には、タンク底に近い程、低い水温の飲料水が溜まる。このため、冷水タンクには、タンク下部の冷水を外部に注出する冷水注出路が接続され、ユーザのレバー操作やコック操作によって冷水タンクと冷水注出路の境界となる弁が開き、冷水をコップ等へ注ぐことができるようになっている。冷水タンク内の水量が減ると、自動的に原水供給路からタンク上部に飲料水が供給される。タンク上部に供給された飲料水がそのままタンク底面まで下降することを許すと、よく冷えた飲料水と早々に混ざって温度上昇を招き、冷却装置の省エネルギー運転が阻害される。このため、冷水タンク内には、供給された飲料水の下降を邪魔するバッフルが設けられている。冷水タンク内のバッフル下方には、バッフル上方の飲料水より水温の低い冷水が生じ、この冷水を外部に注出するようになっている（例えば、特許文献１〜３）。

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）

しかしながら、最近では、家庭等での節電意識が高まり、ウォーターサーバーの普及には、一層の省エネルギー運転が求められるようになってきた。

そこで、この発明が解決しようとする課題は、ウォーターサーバーの冷水タンク内の冷水の不必要な温度上昇を防止することである。

上記の課題を達成するため、この発明は、要するに、バッフルの下面に、空気を留める凹所を形成し、この凹所内の空気がバッフルと冷水間で断熱効果を生じるようにした。すなわち、バッフル下面の凹所内に留められた空気が、バッフル下方の冷水とバッフル間に介在するため、比較的常温に近い飲料水と接触しているバッフルと、冷水との接触による伝熱を抑え、これにより、冷水の不必要な温度上昇を防ぐことができる。

前記凹所の配置、バッフルの下面に占める面積、深さは、凹所内の空気の存在によってバッフル下方の冷水の温度上昇を抑える断熱効果を得られる限り、適宜に設定すればよいが、当該面積は、断熱性能を高めるために可及的に大きく確保することが好ましい。

前記バッフルは、バッフル上方の飲料水をバッフル内部に導いてバッフル下方へ放つ複数の移流路を有することが好ましい。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、移流路でバッフル上方の飲料水をバッフル下方に導くことができる。複数の移流路を設けることにより、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飲料水の勢いを弱め、放たれた飲料水をゆっくり下降させることができる。

前記移流路の終端口と同高さのところには、空気を留めることができない。移流路の終端口より高い位置に限れば、移流路を取り囲むように凹所を形成することができ、バッフル下面に占める凹所の面積確保が容易になる。

前記バッフルは、熱伝導性を抑え、成形を容易にするため、合成樹脂によって形成することが好ましい。この場合、バッフル、冷水タンクの寸法誤差、組立て誤差等を許し、バッフルと冷水タンクの内周間をパッキン等の柔軟部で密封するコスト上昇を避けるため、バッフルと冷水タンクの内周間に水平方向の隙間を許容することが好ましい。当該隙間は、前記移流路を採用すれば、誤差吸収程度に狭くすることができ、当該隙間を通じた飲料水の下降は無視できるが、空気が当該隙間を通り得る。バッフルが、冷水タンクの内周に水平方向の隙間をもって沿い、かつ全周に亘って下方に突き出た鍔部を有する形状であれば、この鍔部によってバッフル下方に抱いた空気が当該隙間へ逃げないようにし、前記凹所を鍔部から形成することができる。凹所を鍔部から形成すれば、バッフルの周長を効率よく活用して、バッフルの下面に占める凹所の面積を確保することができる。

前記バッフルを前記冷水タンク内に配置する組立て構造として、バッフルを冷水タンク内に立てる構造を採用することができる。バッフルを立てるための脚部を１本だけとすれば、バッフルの下面に占める凹所の面積が脚部によって制限されることを抑えることができる。凹所を前記鍔部から脚部まで形成すれば、バッフルの周長及び脚部と鍔部間のスペースを無駄なく活用して、バッフルの下面に占める凹所の面積を確保することができる。

上述のように、この発明は、原水容器から原水供給路によって供給された飲料水を冷やす冷水タンクと、前記供給された飲料水の下降を邪魔するバッフルとを備え、前記冷水タンク内の前記バッフルの下方に、当該バッフルの上方の飲料水より水温の低い冷水が生じ、この冷水が注出されるように設けられているウォーターサーバーにおいて、前記バッフルの下面に、空気を留める凹所が形成されており、前記凹所内の空気が前記バッフルと冷水間で断熱効果を生じる構成を採用することにより、比較的常温に近い飲料水と接触しているバッフルと、冷水との接触による伝熱を抑え、ウォーターサーバーの冷水タンク内の冷水の不必要な温度上昇を防止することができる。

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概念図 図１の冷水タンクの拡大図 実施形態に係るバッフルの下面図 図３のバッフルの正面図 図３のバッフルの上面図

この発明の実施形態のウォーターサーバーを図１に示す。このウォーターサーバーは、筐体１と、筐体１の内部に組み込まれた冷水タンク２および温水タンク３と、交換式の原水容器４が載置される容器ホルダ５と、容器ホルダ５に載置した原水容器４と冷水タンク２との間を連通する原水供給路６と、冷水タンク２と温水タンク３を接続するタンク接続路７とを有する。冷水タンク２と温水タンク３は、温水タンク３が冷水タンク２の下方に位置するよう上下に並べて配置されている。

原水容器４の容量は、満水状態で８〜２０リットル程度となっている。容器ホルダ５は、原水容器４の交換作業をしやすくするために、筐体１で水平にスライド可能に支持されたスライド台８に取り付けられ、筐体１から出し入れ可能となっている。原水容器４は、水出口を下向きにした姿勢で容器ホルダ５に載置されるようになっている。容器ホルダ５には、原水容器４の水出口に着脱自在に接続されるジョイント部材９が設けられている。ジョイント部材９は、原水供給路６の原水容器４側の端部と、原水容器４内に空気を導入する吸気路１２の原水容器４側の端部とが設けられている。なお、原水容器４は、残水量の減少に伴って大気圧で潰れる軟質容器、又は潰れない剛性容器のいずれでもよい。

原水供給路６の途中には、ポンプ１０と流量センサ１１が組み付けられている。ポンプ１０を作動させると、原水供給路６内の飲料水が原水容器４側から冷水タンク２側に移送され、原水容器４の飲料水が冷水タンク２に供給されるようになっている。また、ポンプ１０は、原水供給路６内の飲料水が無くなったときは、原水供給路６内の空気（オゾン含有空気を含む）を原水容器４側から冷水タンク２側に移送する。流量センサ１１は、ポンプ１０が作動しているときに原水供給路６内の飲料水が無くなると、その状態を検知可能となっている。

冷水タンク２は、空気と飲料水を上下二層に収容した状態となっている。冷水タンク２には、冷水タンク２内に収容された飲料水を冷却する冷却装置１２が取り付けられている。また、冷水タンク２内には、冷水タンク２の内部を上下に仕切るバッフル１３が設けられている。冷却装置１２は、冷水タンク２の下部外周に配置され、冷水タンク２内のバッフル１３よりも下方の飲料水を、バッフル１３よりも上方の比較的常温に近い飲料水（１５〜２５℃程度）よりも水温の低い低温の冷水（０〜１０℃程度）に保つようになっている。

冷水タンク２には、冷水タンク２内に溜まった飲料水の水位を検知する水位センサ１４が取り付けられている。この水位センサ１４で検知される水位が下がると、その水位の低下に応じてポンプ１０が作動し、原水容器４から冷水タンク２に飲料水が供給される。バッフル１３は、原水容器４から冷水タンク２に飲料水が供給されるときに、冷却装置１２で冷却されて冷水タンク２の下部に溜まった冷水が、原水容器４から冷水タンク２内に供給される略常温の飲料水で攪拌されるのを防止する。

冷水タンク２の底面には、冷水タンク２内の下部に溜まった冷水を外部に注出する冷水注出路１５が接続されている。冷水注出路１５には、筐体１の外部から操作可能な冷水コック１６が設けられ、この冷水コック１６を開くことによって冷水タンク２から低温の飲料水をカップ等に注出できるようになっている。冷水タンク２の容量は、原水容器４の容量よりも小さく、２〜４リットル程度である。

バッフル１３の中央には、冷水タンク２と温水タンク３を接続するタンク接続路７の上端が開口している。タンク接続路７は、冷水タンク２の底面と温水タンク３の上面の間を上下方向に真っ直ぐに延びている。タンク接続路７の冷水タンク２側の端部は、冷水タンク２の底面を貫通して冷水タンク２の内側を上方に延び、バッフル１３に接続している。また、タンク接続路７の冷水タンク２側の端部には、冷水タンク２側から温水タンク３側への飲料水の流れを許容し、かつ、温水タンク３側から冷水タンク２側への飲料水の流れを規制するチェックバルブ１７が設けられている。

図１に示すように、温水タンク３は、飲料水で満たされた状態となっている。温水タンク３には、温水タンク３内の飲料水を加熱する加熱装置１８が取り付けられており、温水タンク３内の飲料水を高温（９０℃程度）に保つようになっている。加熱装置１８には、シースヒーター、バンドヒーター等の適宜のものを採用することができる。

温水タンク３の上面には、温水タンク３内の上部に溜まった高温の飲料水を外部に注出する温水注出路１９が接続されている。温水注出路１９には、筐体１の外部から操作可能な温水コック２０が設けられ、この温水コック２０を開くことによって温水タンク３から高温の飲料水をカップ等に注出できるようになっている。温水タンク３から飲料水を注出すると、その飲料水と同量の飲料水が、タンク接続路７を通って冷水タンク２から温水タンク３に流入するので、温水タンク３は常に満水状態に保たれる。温水タンク３の容量は１〜２リットル程度である。

タンク接続路７は、温水タンク３の上面から温水タンク３の内側を下方に延びるタンク内配管を有する。タンク内配管の下端は、温水タンク３の底面の近傍（具体的には、温水タンク３の内側の底面から上方に３０ｍｍ以内の位置）で開口している。これにより、加熱装置１８で加熱された高温の飲料水の上昇流が、タンク内配管の下端開口に直接流入するのを防止している。

冷水タンク２内の水位が低下しても冷水タンク２内を大気圧に保つため、冷水タンク２内と大気に連通する空気管路２１が設けられている。空気管路２１は、空気取入口２２から空気殺菌チャンバ２３を通過し、この間にオゾン殺菌された空気を冷水タンク２内に導入するようになっている。このため、冷水タンク２内の空気は清浄に保たれる。

冷水タンク２内には、原水供給路６から流出した飲料水が、冷水タンク２内に溜まった飲料水の水面に到達するまでの飲料水の流れを拡散させる拡散板２４が設けられている。拡散板２４を設けることによって、原水供給路６から流出した飲料水が、冷水タンク２内の空気中のオゾン（空気殺菌チャンバ２３から冷水タンク２内に流入したもの）と広い面積で触れるようにし、冷水タンク２内に流入する飲料水の衛生を高めている。

図２に示すように、拡散板２４から落下した飲料水の下降を邪魔するバッフル１３の下面には、冷水タンク２内にバッフル１３を立てるための脚部２５が１本だけ設けられている。脚部２５の内部は、タンク接続路７の一部を兼ねている。脚部２５の下部をタンク接続路７の冷水タンク２側の端部と螺合してバッフル１３を冷水タンク２内に立てることができるようになっている。

バッフル１３本来の邪魔板としての機能部分は、タンク接続路７の開口から最大外周部まで水平方向へ板状に張り出たところのみである。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。バッフル１３の最大外周部は、このウォーターサーバーの使用中において冷水タンク２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。図２〜図４に示すように、バッフル１３は、前記の最大外周部から鍔部２６を有する。鍔部２６は、冷水タンク２の内周に水平方向の隙間ｇをもって沿い、かつ全周に亘って下方に突き出ている。この隙間ｇは、バッフル１３と冷水タンク２の寸法誤差、組立て誤差等の誤差吸収のためのものであり、図中では誇張して描いている。

バッフル１３の下面には、鍔部２６、脚部２５の倒れを防止するためのリブ２７が形成されている。リブ２７は、前記の倒れを周方向に均等に防止するため、周方向等配の複数個所で脚部２５と鍔部２６間に亘っている。

図２、図３、図５に示すように、バッフル１３は、バッフル１３上方の飲料水をバッフル１３内部に導いてバッフル１３下方へ放つ複数の移流路２８を有する。バッフル１３内部とは、前記の最大外周部から離間したところという意味である。このような位置に移流路２８を配置したため、隙間ｇを可及的に狭くすることができる。

移流路２８は、バッフル１３の上面において下方に凹む流路壁によって形成されている。この流路壁は、水平方向から下方向に亘って開口する切欠状になっており、この切欠状の縁によって移流路２８の終端口２８ａが形成されている。移流路２８は、凹壁面でバッフル１３上方の飲料水を終端口２８ａへ導き、終端口２８ａからバッフル１３下方へ放つ。ここで、「放つ」とは、下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２８による流線制御が以後不可能になることをいう。移流路２８は、図示のような略円形に凹んだものに限定されず、一端下降後に上昇し、再下降してから終端口に達する屈曲路等、適宜の流路形態を採用することができる。また、移流路２８は、バッフル本体と、別部品とを組み合わせて形成することもできる。

複数の終端口２８ａのそれぞれは、互いに向き合わないように設けられている。ある終端口２８ａからバッフル１３下方に放たれた飲料水は、他の終端口２８ａから放たれた飲料水と正面衝突し得ず、穏やかに下降する。図示例は、バッフル１３の形状を周方向の回転対称性をもった単純なものとするため、１８０°回転対称に移流路２８を設けているが、移流路２８の数や配置は特に限定されず、任意の水平位置に３個以上の移流路２８を分散させて各終端口２８ａから飲料水をより穏やかに放てるようにしてもよい。

バッフル１３の下面には、空気を留めることができるように上方に凹んだ凹所２９が形成されている。凹所２９内に留められた空気は、バッフル１３下方の冷水とバッフル１３間に介在し、バッフル１３と冷水の接触を防ぐ。ここで、凹所２９内の空気は、バッフル１３と、バッフル１３の下方の冷水との間で断熱効果を生じる構成となっている。これにより、比較的常温に近い飲料水と接触しているバッフル１３と、バッフル１３の下方の冷水との接触による伝熱を抑え、ウォーターサーバーの冷水タンク２内の冷水の不必要な温度上昇を防止している。

移流路２８を成す流路壁は、バッフル１３の下面に膨出しているが、終端口２８ａ以外に開口していない。凹所２９は、終端口２８ａの最高点の高度ｈより高い位置で上方へ凹み、移流路２８の高度ｈより高い部分を水平方向から取り囲むように形成されている。凹所２９内の空気は、終端口２８ａからバッフル１３上方へ逃げない。凹所２９は、バッフル１３の下面視で、移流路２８を成す流路壁を囲む大きな範囲に形成することができるので、同下面に占める凹所２９の面積確保が容易である。

また、凹所２９は、鍔部２６から脚部２５まで形成されている。リブ２７は、移流路２８を取り囲む凹所２９と、移流路２８を取り囲まない凹所２９との間仕切りとなっており、バッフル１３下方での空気流動を抑えるのに貢献する。脚部２５が１本だけなので、バッフル１３の下面に占める凹所２９の面積確保が容易である。また、凹所２９は、鍔部２６から形成されているので、バッフル１３の周長及び脚部２５と鍔部２６間のスペースを無駄なく活用して、バッフル１３の下面に占める凹所２９の面積を確保することができる。鍔部２６の先端は、全周に亘って同高度になっており、その高度は終端口２８ａの最高点以下となっている。これは、鍔部２６の突出量を無駄なく利用して凹所２９の空気蓄積容量を確保するためである。鍔部２６の最低点は、凹所２９の空気蓄積容量に貢献しない無駄な突出を避けるため、終端口２８ａの最高点と同高度に設定することが好ましい。

図示のバッフル１３は、金属より熱伝導性の劣った合成樹脂によって形成されている。この合成樹脂には、人体に対する安全性に優れていることは勿論、バッフル１３の形成を容易とするため、射出成形可能なプラスチックを採用することが好ましく、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられる。

上述したウォーターサーバーの使用について説明する（適宜、図１を参照のこと）。ウォーターサーバーを使用場所（一般家庭、オフィス、病院等）に設置するまでは、冷水タンク２と温水タンク３がいずれも空の状態となっている。このとき、チェックバルブ１７は、弁体が自重で下方に移動して弁孔が開いた状態となっており、これにより、空気がチェックバルブ１７を下側（すなわち温水タンク３側）から上側（すなわち冷水タンク２側）に通過できるようになっている。

ウォーターサーバーを使用場所に設置した後、ウォーターサーバーに交換式の原水容器４を接続する。その後、ウォーターサーバーの電源を入れると、ポンプ１０が作動し、原水容器４から冷水タンク２に飲料水が導入され、冷水タンク２内の水位が上昇する。冷水タンク２内の水位の上昇に伴い、冷水タンク２内で余剰となる空気は空気管路２１と空気殺菌チャンバ２３とを順に介して外部に排出される。このとき、冷水タンク２内のバッフル１３の下方に存在している空気の一部は、凹所２９内に留められる。

そして、冷水タンク２内の水位がバッフル１３の高さ（すなわち、タンク接続路７の冷水タンク２側の端部の高さ）を上回ると、冷水タンク２内の飲料水がタンク接続路７を通って温水タンク３に導入される。このとき、温水タンク３内の空気が、タンク接続路７を通って冷水タンク２に排出される。すなわち、冷水タンク２内の飲料水がタンク接続路７を通って温水タンク３内の空気と入れ替わることにより、空の温水タンク３に飲料水が導入される。

その後、図１に示すように、冷水タンク２内の水位があらかじめ設定された上限水位に達すると、ポンプ１０が停止する。続いて、冷水タンク２内の飲料水が、冷却装置１２で冷却されて低温に保持される。また、温水タンク３内の飲料水が、加熱装置１８で加熱されて高温に保持される。

冷水タンク２の下方に配置された温水タンク３内の飲料水の温度は、冷水タンク内の飲料水の温度よりも高い。そのため、冷水タンク２と温水タンク３の間を接続するタンク接続路７内で飲料水の対流が生じる。チェックバルブ１７は、タンク接続路７内の飲料水の対流によって、温水タンク３内の飲料水が冷水タンク２に流入することを防ぐ。

図２に示すように、バッフル１３の下方には、バッフル１３の下面の大部分を占める複数の凹所２９に空気が留められているので、バッフル１３下方の冷水と接触するバッフル１３の表面部分は、脚部２５、鍔部２６、移流路２８を成す流路壁の底部等、高度ｈ以下の部分に限られている。その他のバッフル１３の下面部分では、バッフル下方の冷水との接触による伝熱が生じない。このため、このウォーターサーバーは、冷水の不必要な温度上昇をよく防ぐことができる。

その後、ウォーターサーバーの使用者が、図１に示す冷水コック１６を操作して、冷水タンク２内の低温の飲料水をカップ等に注出すると、冷水タンク２内の水位が下がる。また、温水コック２０を操作して、温水タンク３内の高温の飲料水をカップ等に注出しても、その飲料水と同量の飲料水が、タンク接続路７を通って冷水タンク２から温水タンク３に導入されるので、冷水タンク２内の水位が下がる。そして、冷水タンク２内の水位があらかじめ設定された下限水位を下回ったことを水位センサ１４が検出すると、ポンプ１０が作動して、原水容器４の飲料水を冷水タンク２に供給する。このとき、下限水位は、バッフル１３の最高点より十分に高く設定されているので、凹所２９の空気が入れ替わることはなく、凹所２９内の空気を低温に保つことができる。

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。例えば、この発明は、常温の飲料水を貯留する原水タンクを冷水タンク２の上方に設けたウォーターサーバーにも適用可能である。また、常温の飲料水を貯留する原水タンクと、その原水タンクの下方に左右に並んで設けられた冷水タンク２および温水タンク３と、原水タンクと冷水タンク２を接続する冷水側のタンク接続路と、原水タンクと温水タンク３を接続する温水側のタンク接続路７とを有するウォーターサーバーにも適用可能である。また、原水容器４を冷水タンク２の上方に配置し、原水容器４から短い原水供給路で冷水タンク２へ落水させるウォーターサーバーにも適用可能である。

２ 冷水タンク
４ 原水容器
６ 原水供給路
１３ バッフル
２５ 脚部
２６ 鍔部
２８ 移流路
２８ａ 終端口
２９ 凹所

Claims (4)

1. 原水容器（４）から原水供給路（６）によって供給された飲料水を冷やす冷水タンク（２）と、前記供給された飲料水の下降を邪魔するバッフル（１３）とを備え、
   前記冷水タンク（２）内の前記バッフル（１３）の下方に、当該バッフル（１３）の上方の飲料水より水温の低い冷水が生じ、この冷水が注出されるように設けられているウォーターサーバーにおいて、
   前記バッフル（１３）の下面に、空気を留める凹所（２９）が形成されており、前記凹所（２９）内の空気が前記バッフル（１３）と冷水間で断熱効果を生じ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（１３）は、バッフル（１３）上方の飲料水をバッフル（１３）内部に導いてバッフル（１３）下方へ放つ複数の移流路（２８）を有し、
   前記凹所（２９）は、前記移流路（２８）の終端口（２８ａ）より高い位置で当該移流路（２８）を取り囲むように形成されている請求項１に記載のウォーターサーバー。
3. 前記バッフル（１３）は、合成樹脂によって形成されており、
   前記バッフル（１３）は、前記冷水タンク（２）の内周に水平方向の隙間（ｇ）をもって沿い、かつ全周に亘って下方に突き出た鍔部（２６）を有し、
   前記凹所（２９）は、前記鍔部（２６）から形成されている請求項２に記載のウォーターサーバー。
4. 前記バッフル（１３）の下面に、前記冷水タンク（２）内に当該バッフル（１３）を立てるための脚部（２５）が１本だけ設けられており、
   前記凹所（２９）は、前記鍔部（２６）から前記脚部（２５）まで形成されている請求項３に記載のウォーターサーバー。

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