JP6084484B2 - ウォーターサーバー - Google Patents

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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。このようなウォーターサーバーとして、交換式の原水容器を筐体の上面にセットし、その原水容器に充填された飲料水を筐体内に収容した冷水タンクに重力落下させて冷却し、さらに冷水タンク内の飲料水を冷水タンクの下方に配置した温水タンクに重力落下させて加熱し、冷水タンクから冷水を、温水タンクから温水をそれぞれ外部に注出できるようにしたものが一般に知られている(例えば、特許文献1)。
そして、この温水注出機能を有するタイプのものでは、通常、温水タンク内の高温の飲料水を外部に注出する温水注出管を温水タンクの上面に接続し、その温水タンク側の端部を温水タンクの上面付近に開口させることにより、温水タンク内のヒーターで十分に加熱されて高温となった飲料水の上層部分が注出されるようにしている。
特開2013−18500号公報(図1)
ところで、上記のような温水注出機能を有するウォーターサーバーでは、温水注出管の注出口側に取り付けられたコックを開くと、冷水タンク内の飲料水の自重により、温水タンク内の飲料水が温水注出管から注出され、注出された飲料水と同量の飲料水が冷水タンクから温水タンクに流入するので、温水注出管の温水タンク側の端部の開口が温水タンクの上面付近にあっても、温水タンクは常に満水状態に保たれるとされる。
しかしながら、実際には、温水タンク内の飲料水をヒーターが加熱したときに、飲料水の温度が上昇するに伴って飲料水に溶け込んでいた空気が析出し、温水タンク内の上部に溜まることがある。そして、この温水タンク内の上部に溜まった高温の空気が、温水タンク内の飲料水を注出するときに、温水注出管から噴き出すことがある。
そこで、この発明は、温水注出機能を有するウォーターサーバーにおいて、温水注出時に温水注出管から高温の空気が噴き出すのを防止することを課題とする。
上記課題を解決するために、この発明は、高温の飲料水を収容する温水タンクと、この温水タンクの上方に配置され、温水タンクに補給するための飲料水を収容する上部タンクと、この上部タンクと前記温水タンクの間を連通し、上部タンク内の飲料水をその自重で温水タンク内に導入する温水タンク給水管と、前記温水タンク内の飲料水を加熱するヒーターと、前記温水タンク内の高温の飲料水を外部に注出する温水注出管とを有するウォーターサーバーについて、
前記温水注出管の温水タンク側の端部を、前記温水タンクの上面から下方に間隔をあけた位置で開口させ、
前記温水タンク給水管に、前記温水タンクの上面から温水タンクの内部を下方に延びるタンク内配管を設け、このタンク内配管の途中に、前記温水注出管の温水タンク側の端部の開口位置よりも上方の位置で開口する小穴を設けた構成を採用した。
すなわち、温水注出管の温水タンク側の端部を、温水タンクの上面から下方に間隔をあけた位置で開口させ、この開口位置よりも上方の位置に温水タンク給水管のタンク内配管の小穴を設けることにより、温水タンク内の飲料水の温度上昇に伴って飲料水から析出した空気はタンク内配管の小穴よりも上方に溜まるだけで、それ以上に析出した分はタンク内配管の小穴から温水タンク給水管を通って上部タンクへ排出されてしまい、温水注出管には高温の空気が導入されないようにしたのである。
この発明のウォーターサーバーは、上述したように、温水タンク内の空気が温水タンク給水管のタンク内配管の小穴よりも上方に溜まるのみで、その小穴よりも下方の位置で開口する温水注出管には導入されないようにしたものであるから、ユーザーが温水タンク内の高温の飲料水を注出するときに、温水注出管から高温の空気が噴き出すのを確実に防止することができる。
この発明の第1実施形態のウォーターサーバーの通常運転時の状態を示す断面図 図1のウォーターサーバーの殺菌運転時の状態を示す断面図 図1の容器ホルダーを筐体から引き出した状態を示す要部の断面図 a、bは、それぞれ図1の温水タンク上部での空気滞留状態を示す要部の断面図 この発明の第2実施形態のウォーターサーバーの断面図
図1に、この発明の第1の実施形態のウォーターサーバーを示す。このウォーターサーバーは、筐体1と、筐体1の外部に注出するための低温の飲料水を収容する冷水タンク2と、冷水タンク2に補給するための飲料水が充填された交換式の原水容器3と、原水容器3を支持する容器ホルダー4と、原水容器3と冷水タンク2の間を連通する原水汲出し管5と、原水汲出し管5の途中に設けられたポンプ6と、冷水タンク2の側方に配置されたバッファタンク7と、冷水タンク2内の飲料水をバッファタンク7内に導入するバッファタンク給水管8と、筐体1の外部に注出するための高温の飲料水を収容する温水タンク9と、バッファタンク7と温水タンク9の間を連通する温水タンク給水管10とを有する。
原水汲出し管5の上流側の端部には、原水容器3の水出口11に着脱可能に接続されるジョイント部5aが設けられている。原水汲出し管5の下流側の端部は冷水タンク2に接続されている。この原水汲出し管5は、ジョイント部5aよりも低い位置を通るように、ジョイント部5aから下方に延び出した後、上方に向きを変えるように設けられている。そして、原水汲出し管5のジョイント部5aよりも低い部分にポンプ6が配置されている。
ポンプ6は、原水汲出し管5内の飲料水を原水容器3側から冷水タンク2側に移送し、この原水汲出し管5を通じて原水容器3から飲料水を汲み出す。ポンプ6としては、例えばダイヤフラムポンプやギヤポンプを用いることができる。
原水汲出し管5のポンプ6の吐出側には、流量センサ12が設けられている。流量センサ12は、ポンプ6の駆動時に原水汲出し管5内の飲料水の流れが無くなると、その状態を検知する。このとき、筐体1の正面に配置された図示しない容器交換ランプが点灯し、原水容器3の交換時期であることをユーザーに知らせる。
原水汲出し管5のうちポンプ6と冷水タンク2の間の部分(好ましくは原水汲出し管5の冷水タンク2側の端部)には、第1の三方弁13が設けられている。図では、冷水タンク2から離れた位置に第1の三方弁13を配置しているが、第1の三方弁13は、冷水タンク2に直接接続してもよい。この第1の三方弁13には、第1の三方弁13とバッファタンク7の間を連通する第1の殺菌用配管14が接続されている。第1の殺菌用配管14のバッファタンク7側の端部は、バッファタンク7の上面7aに接続されている。
第1の三方弁13は、ポンプ6と冷水タンク2の間を連通しかつポンプ6と第1の殺菌用配管14の間を遮断する通常流路(図1参照)と、ポンプ6と冷水タンク2の間を遮断しかつポンプ6と第1の殺菌用配管14の間を連通する殺菌流路(図2参照)との間で流路を切り替えることができるように構成されている。ここで、第1の三方弁13は、通電することで通常流路から殺菌流路に切り替わり、通電を解除することで殺菌流路から通常流路に切り替わる電磁弁を採用している。
原水汲出し管5のうちのポンプ6と原水容器3の間の部分(好ましくは原水汲出し管5の原水容器3側の端部)には、第2の三方弁15が設けられている。図では、ジョイント部5aから離れた位置に第2の三方弁15を配置しているが、第2の三方弁15は、ジョイント部5aに直接接続してもよい。この第2の三方弁15には、第2の三方弁15と温水タンク9の間を連通する第2の殺菌用配管16が接続されている。第2の殺菌用配管16の温水タンク9側の端部は、温水タンク9の上面9aに接続されている。
第2の三方弁15は、ポンプ6と原水容器3の間を連通しかつポンプ6と第2の殺菌用配管16の間を遮断する通常流路(図1参照)と、ポンプ6と原水容器3の間を遮断しかつポンプ6と第2の殺菌用配管16の間を連通する殺菌流路(図2参照)との間で流路を切り換え可能に構成されている。ここで、第2の三方弁15は、第1の三方弁13と同様に、通電することで通常流路から殺菌流路に切り替わり、通電を解除することで殺菌流路から通常流路に切り替わる電磁弁を採用している。
図では、第1の三方弁13と第2の三方弁15をそれぞれ単一の弁で構成した例を示しているが、複数の二方弁を組み合わせて同一の作用をもつ三方弁を構成してもよい。
冷水タンク2は、空気と飲料水を上下二層に収容している。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17が取り付けられている。冷却装置17は、冷水タンク2の下部外周に配置され、冷水タンク2内の飲料水を低温(5℃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18が取り付けられている。この水位センサ18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6が作動し、原水容器3から冷水タンク2に飲料水が汲み上げられる。
冷水タンク2の内部には、原水容器3から冷水タンク2に飲料水が汲み上げられるときに、原水汲出し管5から冷水タンク2内に流れ込む鉛直方向の飲料水の流れを水平方向の流れに変える案内板19が設けられている。案内板19は、冷水タンク2の下部に溜まった低温の飲料水が、原水汲出し管5から冷水タンク2内に流れ込む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内の低温の飲料水を外部に注出する冷水注出管20が接続されている。冷水注出管20には、筐体1の外部から操作可能な冷水コック21が設けられ、この冷水コック21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の飲料水の容量は、原水容器3の容量よりも小さく、2〜4リットル程度である。
冷水タンク2には、空気導入路22を介して空気殺菌チャンバ23が接続されている。空気殺菌チャンバ23は、空気取り入れ口24が形成された中空のケース25と、ケース25内に設けられたオゾン発生体26とからなる。オゾン発生体26としては、例えば、低圧水銀灯や無声放電装置などを使用することができる。この空気殺菌チャンバ23は、一定時間ごとにオゾン発生体26に通電してオゾンを発生することにより、常時、ケース25内にオゾンが溜まった状態となっている。
空気導入路22は、冷水タンク2内の水位の低下に応じて冷水タンク2内に空気を導入して冷水タンク2内を大気圧に保つ。また、このとき冷水タンク2内に導入される空気が、空気殺菌チャンバ23を通過してオゾン殺菌された空気なので、冷水タンク2内の空気は清浄に保たれる。
バッファタンク7は、温水タンク9の上方に配置されて温水タンク9に対する上部タンクとなっており、空気と飲料水を上下二層に収容している。バッファタンク7の上面7aには通気管27が接続されている。通気管27は、バッファタンク7内の空気層と冷水タンク2内の空気層の間を連通することで、バッファタンク7内を大気圧に保っている。
バッファタンク給水管8は、バッファタンク7の空気層と冷水タンク2の間を連通している。バッファタンク給水管8の冷水タンク2側の端部は、冷水タンク2内の飲料水の上層部分からバッファタンク給水管8内に飲料水を導入するように、冷水タンク2内の飲料水の上層部分に開口している。これにより、バッファタンク7への給水用の飲料水として、冷水タンク2内の飲料水の上層部分が使用されるので、冷水タンク2内の下部に溜まった低温の飲料水がバッファタンク7に流出するのが防止され、冷水タンク2内の飲料水が効果的に低温に保たれるようになっている。
バッファタンク給水管8のバッファタンク7側の端部は、バッファタンク7の上面7aに接続されている。また、バッファタンク給水管8のバッファタンク7側の端部には、バッファタンク7内の水位に応じて開閉するフロートバルブ28が設けられている。このフロートバルブ28は、バッファタンク7内の水位が一定水位よりも下がったときに流路を開き、バッファタンク7内の水位が一定水位に達したときに流路を閉じる。
バッファタンク7の飲料水の容量は、温水タンク9の容量よりも小さく、0.2〜0.5リットル程度である。バッファタンク7の底面7bは、中心に向かって次第に低くなる円錐状に形成され、この底面7bの中心に温水タンク給水管10が接続されている。温水タンク給水管10は、バッファタンク7の下方に配置された温水タンク9に接続している。
温水タンク9には、温水タンク9内の飲料水の温度を検知する温度センサ29と、温水タンク9内の飲料水を加熱するヒーター30が取り付けられている。温度センサ29で検知される温度に応じてヒーター30のON・OFFが切り換えられ、温水タンク9内の飲料水が高温(90℃程度)に保たれる。図では、ヒーター30にシースヒーターを採用した例を示しているが、バンドヒーターを採用することもできる。
温水タンク9の上面9aには、温水タンク9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管31が接続されている。温水注出管31には、筐体1の外部から操作可能な温水コック32が設けられ、この温水コック32を開くことによって温水タンク9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9から飲料水を注出すると、バッファタンク7内の飲料水がその自重で温水タンク給水管10を通って温水タンク9内に導入される。温水タンク9の飲料水の容量は1〜2リットル程度である。
温水タンク給水管10は、温水タンク9の上面9aから温水タンク9の内部を下方に延びるタンク内配管33を有する。タンク内配管33の下端は、温水タンク9の底面近傍で開口している。タンク内配管33の温水タンク9の上面9a近傍には、タンク内配管33の内外を連通する小穴34が設けられている。
温水注出管31の温水タンク9側の端部31aは、温水タンク9の上面9aを貫通して温水タンク9内を下方に延び、温水タンク9の上面9aから下方に間隔をあけた位置(例えば、温水タンク9の上面9aから下方に5〜15mm程度の位置)に開口している。温水タンク給水管10のタンク内配管33の小穴34は、温水注出管31の温水タンク9側の端部31aの開口位置より上方位置で開口している。また、第2の殺菌用配管16の温水タンク9側の端部16aは、温水タンク給水管10のタンク内配管33の小穴34よりも上方位置で開口している。
温水タンク9の底面には、筐体1の外部に延びるドレン管35が接続されている。ドレン管35の出口はプラグ36で閉鎖されている。プラグ36にかえて開閉弁を設けてもよい。
図3に示すように、原水容器3は、中空筒状の胴部37と、その胴部37の一端に設けられた底部38と、胴部37の他端に肩部39を介して設けられた首部40とを有し、この首部40に水出口11が設けられている。原水容器3の胴部37は、残水量の減少に伴って収縮するように柔軟性をもたせて形成されている。原水容器3は、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)のブロー成形によって形成されている。原水容器3の容量は、満水状態で10〜20リットル程度である。
原水容器3として、水出口11を有する接続具を熱溶着などで接着した樹脂フィルム製の袋を段ボール箱等の箱体に収容したもの(いわゆるバッグインボックス)を採用してもよい。
容器ホルダー4は、筐体1内に原水容器3が収容される収容位置(図1の位置)と、筐体1から原水容器3が出る引出位置(図3の位置)との間を水平に移動可能に支持されている。ジョイント部5aは、図3に示すように、容器ホルダー4を引出位置に移動させたときに原水容器3の水出口11から切り離され、図1に示すように、容器ホルダー4を収容位置に移動させたときに原水容器3の水出口11に接続するように筐体1内に固定されている。
次に、このウォーターサーバーの動作について説明する。
通常運転時には、図1に示すように、第1の三方弁13および第2の三方弁15の流路が通常流路に切り換えられた状態で、冷水タンク2内の水位を一定範囲内に保つ水位制御と、温水タンク9内の飲料水の温度を高温に保つヒーター制御とが行なわれる。
すなわち、ユーザーが冷水コック21を操作すると、冷水タンク2内の低温の飲料水がその自重で冷水注出管20を通って外部に注出され、冷水タンク2内の飲料水が減少する。そして、水位センサ18で検出される冷水タンク2内の水位が下限水位を下回ると、上述した水位制御によりポンプ6が駆動され、原水容器3の飲料水が原水汲出し管5を通って冷水タンク2に汲み上げられる。
また、ユーザーが温水コック32を操作すると、温水タンク9内の高温の飲料水が温水注出管31を通って外部に注出され、バッファタンク7内の飲料水がその自重によって温水タンク給水管10を通って温水タンク9内に導入される。ここで、バッファタンク7内の飲料水は、温水タンク9内の飲料水を外部に押し出す役割を果たしている。また、バッファタンク7内の飲料水が温水タンク9内に導入されると、バッファタンク7内の水位が下がるので、フロートバルブ28が開き、冷水タンク2内の飲料水の上層部分からバッファタンク給水管8を通ってバッファタンク7内に飲料水が導入される。
バッファタンク7から温水タンク9に飲料水が導入されると、温水タンク9内の飲料水の温度が下がる。そして、温度センサ29で検出される温水タンク9内の温度が、ヒーター制御で設定された下限温度(例えば85℃)よりも低くなったとき、ヒーター30がONになり、温水タンク9内の飲料水が加熱される。
一方、殺菌運転時は、図2に示すように、前記水位制御を中止して、第1の三方弁13および第2の三方弁15の流路を殺菌流路に切り換えた状態でポンプ6を駆動する水循環制御と、前記ヒーター制御とを並行して行なう。これにより、温水タンク9の高温の飲料水が、第2の殺菌用配管16、第2の三方弁15、原水汲出し管5、第1の三方弁13、第1の殺菌用配管14、バッファタンク7、温水タンク給水管10を順に通って循環し、その循環経路が殺菌される。このとき、高温の飲料水は冷水タンク2を通らないので、ユーザーは殺菌運転時にも冷水タンク2内の低温の飲料水を注出することができる。
ところで、通常運転開始時には、温水タンク9は飲料水で完全に満たされた状態となっているが、通常運転中に温水タンク9内の飲料水がヒーター30で加熱されると、飲料水の温度が上昇するに伴って飲料水に溶け込んでいた空気が析出して気泡となり、その気泡が温水タンク9内を上昇し、温水タンク9の上部に溜まって空気層を形成する。
これに対し、このウォーターサーバーは、前述のように、温水注出管31の温水タンク9側の端部31aを、温水タンク9の上面9aから下方に間隔をあけた位置に開口させ、この開口位置よりも上方の位置に温水タンク給水管10のタンク内配管33の小穴34を設けている。これにより、飲料水から析出した空気は、図4(a)に示すように、タンク内配管33の小穴34よりも上方に溜まっていき、その析出量が温水タンク9の小穴34の位置よりも上方の容積を超えると、図4(b)に示すように、その容積を超えた分の空気がタンク内配管33の小穴34から温水タンク給水管10を通ってバッファタンク7へ排出されるようになっている。すなわち、温水タンク9の小穴34の位置よりも下方には空気が溜まらず、小穴34よりも下方の位置で開口する温水注出管31に高温の空気が導入されることはない。
また、温水タンク給水管10のタンク内配管33の小穴34よりも上方に溜まった空気は、殺菌運転時に、その小穴34よりも上方位置で開口している第2の殺菌用配管16を通って排出される。
したがって、このウォーターサーバーは、ユーザーが温水タンク9内の高温の飲料水を注出するときに、温水注出管31から高温の空気が噴き出すのを確実に防止することができる。このため、従来のものよりも安全性に優れるだけでなく、温水コック32を操作したときに時間遅れなく温水が注出されるので、快適に使用できる。
なお、この発明は、実施形態のようなバッファタンクを用いた殺菌運転が可能なウォーターサーバーに限らず、冷水タンクを温水タンクに補給するための飲料水を収容する上部タンクとし、殺菌運転機能を持たない一般的な構造のウォーターサーバーにも、もちろん適用できる。
図5は、上記のような一般的な構造のウォーターサーバーにこの発明を適用した実施形態(第2の実施形態)を示す。なお、第1実施形態と同じ機能を有する部材については、同じ符号をつけて以下の説明を簡略化している。このウォーターサーバーは、筐体1の上面に下向きの原水容器3の水出口11に接続する容器接続部41を設けて、その下方に原水汲出し管5で容器接続部41に接続された冷水タンク(上部タンク)2’を設け、冷水タンク2’の下方に温水タンク給水管10で冷水タンク2’に接続された温水タンク9を設けている。そして、冷水タンク2’の底面に接続した冷水注出管20に冷水コック21を設け、温水タンク9の上面9aに接続した温水注出管31に温水コック32を設けている。
筐体1の容器接続部41は、原水容器3の首部40が嵌め込まれる凹部42と、この凹部42の中心から突出し、原水容器3の水出口11に挿入される筒状突出部43(第1実施形態のジョイント部5aに相当)とからなり、筒状突出部43に注水孔44が設けられている。
冷水タンク2’は、その内部にフロート弁45が設けられ、内部の飲料水の水位の低下によってフロート弁45が作動すると、原水容器3内の飲料水を原水汲出し管5から補給されるようになっている。なお、図示は省略するが、冷水タンク2’の上面には、飲料水の水位の低下に伴ってエアチャンバーから殺菌された空気を取り入れるための空気導入路が接続されている。また、冷水タンク2’内では、温水タンク給水管10の上端が冷水タンク2’の下部外周に設けた冷却装置17よりも上方で開口し、冷却装置17で冷却された底部の冷水が冷水注出管20で注出され、比較的温かい飲料水が温水タンク給水管10から温水タンク9へ供給されるようになっている。
温水タンク9内の構造は第1実施形態とほぼ同じである。すなわち、温水タンク9は、温度センサ29とヒーター30を有し、ヒーター30で加熱された温水を注出すると、冷水タンク2’内の飲料水がその自重で温水タンク給水管10を通って温水タンク9内に導入される。温水タンク給水管10は、温水タンク9の上面9aから下方に延びて底面近傍で開口するタンク内配管33を有しており、そのタンク内配管33の温水タンク上面9a近傍位置に小穴34が設けられている。そして、温水注出管31の端部31aは、温水タンク9の上面9aを貫通して下方に延び、タンク内配管33の小穴34より下方位置で開口している。
この第2実施形態のウォーターサーバーは、上記の構成であり、第1実施形態と同様、温水タンク9内の飲料水の温度上昇に伴って飲料水から析出した空気はタンク内配管33の小穴34よりも上方に溜まるだけで、それ以上に析出した分はタンク内配管33の小穴34から温水タンク給水管10を通って上部タンクである冷水タンク2’へ排出されてしまい、温水注出管31には高温の空気が導入されない。したがって、温水注出時に温水注出管31から高温の空気が噴き出すのを確実に防止でき、安全かつ快適に使用することができる。
2 冷水タンク
2’ 冷水タンク(上部タンク)
3 原水容器
5 原水汲出し管
6 ポンプ
7 バッファタンク(上部タンク)
8 バッファタンク給水管
9 温水タンク
9a 上面
10 温水タンク給水管
30 ヒーター
31 温水注出管
31a 端部
33 タンク内配管
34 小穴

Claims (1)

  1. 低温の飲料水を収容する冷水タンク(2)と、高温の飲料水を収容する温水タンク(9)と、前記冷水タンク(2)の側方で前記温水タンク(9)の上方に配置され、温水タンク(9)に補給するための飲料水を収容するバッファタンク(7)と、前記冷水タンク(2)内の飲料水を前記バッファタンク(7)内に導入するバッファタンク給水管(8)と、前記バッファタンク(7)と前記温水タンク(9)の間を連通し、バッファタンク(7)内の飲料水をその自重で温水タンク(9)内に導入する温水タンク給水管(10)と、前記温水タンク(9)内の飲料水を加熱するヒーター(30)と、前記温水タンク(9)内の高温の飲料水を外部に注出する温水注出管(31)とを有するウォーターサーバーであって、
    前記温水注出管(31)の温水タンク(9)側の端部(31a)を、前記温水タンク(9)の上面(9a)から下方に間隔をあけた位置で開口させ、
    前記温水タンク給水管(10)に、前記温水タンク(9)の上面(9a)から温水タンク(9)の内部を下方に延びるタンク内配管(33)を設け、このタンク内配管(33)の途中に、前記温水注出管(31)の温水タンク(9)側の端部(31a)の開口位置よりも上方の位置で開口する小穴(34)を設けたことを特徴とするウォーターサーバー。
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