JP6235889B2 - 飲料水供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、装置内に貯蔵した飲料水を冷却して供給する飲料水供給装置に関する。

飲料水を貯蔵し、加熱・冷却して、あるいは常温で供給する飲料水供給装置が広く用いられている。例えば、特許文献１には、飲料水バッグを冷却プレートの上にセットして冷却し、冷水を供給するウォーターサーバーが記載されている。このような飲料水バッグは、可撓性の材料で構成され、内部の飲料水が排出されるに従って変形し、バッグ内に空気が入らないように構成されている。

特許文献２には、庫内の上部空間にセットしたボトルをエバポレーター等により冷却して供給するウォーターディスペンサーが記載されている。この、ウォーターディスペンサーでは、下部空間に予備ボトルを収容し、予備ボトルもあらかじめ冷却しておくことが記載されている。

特許文献３には、箱状のケース（ボックス）内に収容した可撓性袋体（バッグ）を本体内の載置面にセットし、これを冷却手段により冷却して供給する飲料水供給機が記載されている。この飲料水供給機では、冷却手段は載置面からドーム状に突出し、バッグと接触して冷却するように構成されている。

特開２００３−２０６０００号公報 特開２００６−３２７５９３号公報 特開２００９−２７５９３３号公報

供給する飲料水を適温に保つためには、配管内等に設けた温度センサーの測定結果に応じて冷却手段を制御する。冷却手段の作動・停止だけでなく、冷却能力を増減させて装置内の飲料水をほぼ恒温に保つのが理想的であるが、このような制御を行うためには冷却機構が複雑となり製造コストが増大してしまう。そのため、冷却能力は一定とし作動・停止のみによる簡単な制御とすることが行われている。

しかし、上記の作動・停止のみの簡単な制御を行った場合、バッグ等の内部の飲料水が少なくなったときに冷却手段が作動すると、冷却が強すぎて飲料水が凍ってしまうという問題があった。

そこで、本発明では簡単な構成で飲料水の凍結を防止することができる飲料水供給装置を提供することを目的とする。

本発明の飲料水供給装置は、
水タンクを置く載置台と、
水タンクとの接触面積が載置台との上下方向の位置関係により変動するように水タンクの外壁に接触し水タンク内の飲料水を冷却する冷却手段と、
水タンク内の飲料水の量に応じて載置台を冷却手段に対して上下方向に移動させる移動手段とを備えている。

本発明によれば、載置台を移動手段により上下に移動させることにより、水タンクと冷却手段との接触面積を変動させてている。水タンク内の水が少なくなった際は、接触面積が減少するため、冷却能力が減少し水タンク内の飲料水の凍結を防止することができる。

（ａ）は飲料水供給装置の上面図、（ｂ）は飲料水供給装置の正面図、（ｃ）は飲料水供給装置の側面図である。 （ａ）はバッグインボックスの構造を説明する図、（ｂ）はボックスの底面の構造を説明する図である。 （ａ）は飲料水供給装置の内部構造を説明する図、（ｂ）は移動手段の構造を説明する図である。 載置台の動作を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は移動手段の構成例を示す図である。 （ａ）は飲料水供給装置の内部構造を説明する図、（ｂ）は移動手段の構造を説明する図である。 載置台の動作を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は移動手段の構成例を示す図である。

以下、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。なお、本明細書においては、「飲料水」には、水、ミネラルウォーターのほか人が飲用する飲み物全般を含むものとする。

本発明の実施例として、冷却された飲料水（以下「冷水」という）を供給するように構成された飲料水供給装置１について説明する。図１（ａ）は飲料水供給装置１の上面図、（ｂ）は飲料水供給装置１の正面図、（ｃ）は飲料水供給装置１の側面図である。図２（ａ）、（ｂ）はバッグインボックス型の飲料水貯蔵容器３（以下「ＢｉＢ」という）の構造を説明する図、図３（ａ）、（ｂ）は飲料水供給装置１の内部構造を説明する図である。

飲料水供給装置１は、外形が略直方体で箱状の筐体１１を備えている。筐体１１の上部は着脱可能なカバー１２となっていて、使用者は、このカバー１２をはずして図２（ａ）、（ｂ）に示すＢｉＢ３の交換を行う。

ＢｉＢ３は、段ボール等で構成され外形が略直方体のボックス４の中にビニール等の可撓性材料で構成され飲料水を収容するバッグ５（水タンクの一例）が、周囲にやや余裕を持って封入された構造となっている。余裕を持たせているのは、冷却手段２１による体積増加分を吸収できるようにするためである。

バッグ５の下面５ａの筐体１１前面側の一端には飲料水供給装置１の給水口１４と接続される筒状の排出口５ｂが設けられている。この排出口５ｂにはサーバのコック部に接続するための不図示のスパウトが設けれていて、バッグ５から水が不用意に流出しないようになっている。また、排出口５ｂは、バッグ５内の飲料水が流出しても空気が入らない構造となっているため、バッグ５は流出した飲料水の分の体積が減少するように変形する。

ボックス４の下面４ａには、冷却手段２１とバッグ５の下面５ａが接触できるようにするための開口部４ｂと、排出口５ｂを通すための開口部４ｃが設けられている。

筐体１１の前面には給水口１４が設けられている。この実施例では、ポンプ等は設けず、使用者がレバー１５を操作することにより給水口１４が開閉し、給水口１４が開くとバッグ５内の飲料水が自然流下するように構成されている。

筐体１１の前面下部には給水口１４から流下した飲料水を受ける容器２を置くためのホルダー１３が設けられている。ホルダー１３は略長方形の板状部材である。

筐体１１の前面には、例えばＬＥＤにより構成されるインジケーター１６が設けられている。インジケーター１６は、後述する水量検知手段４０によりバッグ５内の飲料水が残り少ないことが検知された際に点灯し、使用者にＢｉＢ３の交換を促す。

筐体１１の上部には、ＢｉＢ３を置くための載置台３２と、載置台３２を支持するための支持部材３１が設けられている。載置台３２は、それぞれ一端が載置台３２に他端が支持部材３１に結合された４個のバネ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ（以下、これらのバネの総称として「バネ３３」という）により、支持部材３１の上に支持されている。バネ３３は移動手段の一例であり、また、弾性部材の一例でもある。

支持部材３１は、筐体１１の天板１１ａとほぼ同じ大きさの板状部材で、天板１１ａに上下方向に動かないように固定されている。支持部材３１は、板状とするほか、フレーム状部材などバネ３３を介して載置台３２を支持できる構造であれば任意の構造で良い。また、天板１１ａが支持部材３１を兼ねる構造とすることもできる。

載置台３２は、奥行き方向（図３（ａ）の左右方向）の寸法が支持部材３１よりもやや大きい板状の部材であり、筐体１１の前面側（図３（ａ）では左側）に突出するように、支持部材３１の上に配置される。載置台３２の前面側の端部には、ボックス４を当接させて位置決めするための壁部３２ａが設けられている。

載置台３２には、図３（ｂ）に示すように冷却手段２１を貫通させるための開口部３２ｂと、バッグ５の口部５ｂを貫通させるための開口部３２ｃが設けられている。載置台３２も、冷却手段２１をバッグ５の底部５ａに接触させることができ、口部５ｂを配置することができる構造であれば、フレーム状等の板状以外の部材としてもよい。

バネ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄはバネ定数が同一のコイルバネで、各バネに作用する荷重がほぼ等しくなるような位置に配置されている。そのため、バッグ５内の飲料水が少なくなり荷重が減少すると載置台３２とその上に載置されたＢｉＢ３は、水平な状態を保ったまま上方に移動する。バネ３３としては板バネ等コイルバネ以外の形式のバネを用いることができ、また、バッグ５内の飲料水の量に応じて載置台３２を冷却手段２１に対して上下方向に移動させることができれば、配置位置と個数も任意である。また、弾性部材としてバネ３３の代わりに、エアーダンパー等、作用する荷重の増減によって上下方向の寸法が変化する部材を用いることもできる。

支持部材３１の上面には、外形がドーム状でバッグ５内の飲料水を冷却するための冷却手段２１が固定されている。冷却手段２１は液体の気化熱を利用し熱交換を行うもので、筐体１１内に設けられた圧縮機２２と液体を循環させる配管２３で接続されている。冷却手段２１は、載置台３２の開口部３２ｂとボックス４の開口部４ｂを貫通して上方に突出し、バッグ５の下面５ａ（外壁の一例）に接触する。バッグ５は可撓性の材料で構成されているので、下面５ａの冷却手段２１と接触する部分５ｃは図３（ａ）のように冷却手段２１の外形に沿って変形し上方にたわむ。冷却手段２１の外形は、載置台３２とボックス４を貫通して上方に突出する形状であればドーム以外の形状としても良いが、バッグ５を傷つけないように角のないなめらかな形状とするのが好ましい。

載置台３１の背面側端部に設けられた磁石４１と、筐体１１の背面内側に設けられた磁気センサー４２、４３を含んで、載置台３２の上下方向の位置を検知することにより間接的にバッグ５内の飲料水の量を検知する水量検知手段４０が構成されている。磁気センサー４２、４３は、例えばホールＩＣにより構成される。

電源部２４は、外部から入力された交流電流を変圧・整流して圧縮機２２に必要な電気を供給する。

制御部２５は、マイクロコンピュータとメモリその他の電子回路素子によって構成され、冷却手段２１の内部に設けた温度センサー（図示せず）により測定した温度から相対的に求めた水バッグ５内の飲料水の温度に応じて冷却手段２１を制御しバッグ５内部の飲料水の温度を所定の範囲に保つ。この実施例では、冷却手段２１を簡単な構成とするために冷却手段２１の冷却能力は変動させずに、飲料水の温度が上限値以上になったら冷却手段２１を作動させ、下限値以下となったら冷却手段２１を停止させるという単純な制御を行うものとする。そのため、従来の構造だとバッグ５内の飲料水が少なくなった際に冷却手段２１が作動すると、単位重量あたりの飲料水から奪われる熱量が大きくなりすぎ、冷却が過剰となり極端な場合飲料水が凍ってしまうことがある。本発明では、載置台３２をバネ３３の作用により上下に移動させることにより過冷却を回避している。

制御部２５は、水量検知手段４０の検知結果に基づいて、バッグ５内の飲料水が残り少ないことを検知した際には、インジケーター１６を点灯させる。

図４は、載置台３２の動作を説明する図である。図４の左側は、バッグ５が飲料水で満杯な状態である。バネ３３にはボックス４とバッグ５とバッグ５内の飲料水と載置台３２との合計重量に相当する圧縮力が作用して自然な長さよりも短くなり、支持部材３１と載置台３２との距離はｄ１となっている。

この状態から徐々にバッグ５内の飲料水が減少し、残りが僅かとなった状態を図４の右側に示す。飲料水が減少した分バネ３３に作用する荷重は減少してバネ３３は図４の左側の状態よりも伸び、支持部材３１と載置台３２との距離はｄ１よりも大きいｄ２となる。冷却手段２１と支持部材３１は、上下方向の移動が拘束されているので、載置台３２とその上に載置されているＢｉＢ３は、図４の右側の状態では図４の左側の状態に比べてｄ２とｄ１の差（図４のｈ）だけ上方に移動する。その結果、バッグ５のうち冷却手段２１と接触する部分５ｃの面積は、図４の右側の状態では図４の左側の状態に比べて減少する。

このように、冷却手段２１は、バッグ５との接触面積が載置台３２との上下方向の位置関係により変動するようにバッグ５の下面５ａに接触しており、また、バネ３３によって構成される移動手段は、バッグ５内の飲料水の量に応じて載置台３２を冷却手段２１に対して上下方向に、すなわちバッグ５内の飲料水が少なくなるほど上へ移動させる。その結果、バッグ５のうち冷却手段２１と接触する部分５ｃの面積は、バッグ５内の飲料水が少なくなるほど減少する。そのため、冷却手段２１自体の冷却能力を一定とし、バッグ５内の飲料水が少なくなったときに作動させても、接触面積が減少した分だけ飲料水から奪われる熱量が減少し、凍結を防ぐことができる。

水量検知手段４０は、載置台３１の上下方向の位置を検知して間接的にバッグ５内に残っている飲料水の量を検知する。磁気センサー４２は、バッグ５が満杯な状態での磁石４１の位置とほぼ同じ高さ、磁気センサー４３は磁気センサー４２の約ｈ上方に設けられている。

図４の左側の状態では、磁気センサー４２は磁石４１により生じた磁界を検知するが、磁気センサー４３は磁界を検知しない。そのため、制御部２５は載置台３２の高さが磁気センサー４２の高さとほぼ等しい状態、すなわち、水バッグ５が満杯状態であると判定し、インジケーター１６は点灯させない。

図４の右側の状態では、磁気センサー４３は磁石４１により生じた磁界を検知するが、磁気センサー４２は磁界を検知しない。そのため、制御部２５は載置台３２の高さが磁気センサー４３の高さとほぼ等しい状態、すなわち、水バッグ５内の飲料水が残り少ないと判定し、インジケーター１６を点灯させ、使用者にＢｉＢ３の交換を促す。ここでは、磁気センサー４２と磁気センサー４３との距離を約ｈとしたが、この距離は、残りの水量がどの程度となったらインジケーター１６を点灯させるか、磁気センサー４２、４３の感度等によって適宜定めれば良い。

また、水量検知手段４０を、バネ３３と支持部材３１との結合部に設けられ、バネ３３に作用する荷重を検知する重量センサーによって構成しても良い。

飲料水供給装置１は、このような水量検知手段４０を備えているので、ＢｉＢ３の交換時期を適時に使用者に通知することができる。このことは、本実施例のように、筐体に対して着脱可能で使用者が交換を行うＢｉＢ等から直接給水口に飲料水を流出させる構造となっているために水量を直接検知するセンサー等を設けることが困難な場合に特に有用である。

載置台３２を冷却手段２１に対して上下させる移動手段の別の例を図５（ａ）、（ｂ）に示す。図５（ａ）は載置台３２を吊り部材５１で上方から吊り下げる例である。吊り部材５１の中間にバネ５０を設け荷重の変動により伸縮し、載置台３２が上下に動く構造である。吊り部材５１の上端は、例えば筐体１１の天板１１ａに立設した固定部材に結合する。また、この場合は、バネ５０は設けずに、吊り部材５１自体をゴム等の伸縮性のある部材としても、十分な移動量を確保することができる。

図５（ｂ）は、滑車５２と、おもり５３と、一端を載置台３２に接続し他端をおもり５３に接続したワイヤー５４を用いて載置台３２を上下させるように構成した例である。

なお、図４、図５（ａ）、（ｂ）に示した例はすべて載置台３２が水平な状態で上下するようにしてあるが、傾いた状態で上下したり、上下動に伴って傾きが変化するようにしても良い。

実施例２では、載置台３２とその上に置かれたＢｉＢ３を傾けることにより、バッグ５と冷却手段２１との接触面積を増減させるように構成した飲料水供給装置６について説明する。なお、飲料水供給装置１と同一の構成要素には図面に同じ符号を付して説明を省略する。

図６（ａ）、（ｂ）は、飲料水供給装置６の内部構造を説明する図である。飲料水供給装置６の基本的な構造は飲料水供給装置１と同じであるが、移動手段がバネ３３ｅ、３３ｆとヒンジ３６（結合手段の一例）を含んで構成されている点が異なる。載置台３２は、筐体１１の前面付近で、筐体１１の幅方向（図の紙面直角方向）に水平に配置されたヒンジ３６により、支持部材３１に対し上下方向の移動が拘束されかつ回転可能に結合されている。載置台３２の背面側の端部は、それぞれ一端が載置台３２に他端が支持部材３１に結合された二つのバネ３３ｅ、３３ｆ（弾性部材の一例）を介して上下方向に移動可能なように支持されている。

図７の左側は、バッグ５が飲料水で満杯なときの載置台３２の状態である。バネ３３ｅ、３３ｆにはボックス４とバッグ５とその中の飲料水と載置台３２との合計重量に相当する圧縮力が作用して支持部材３１と載置台３２との距離はｄ３となっている。このとき、載置台が水平になるようにバネ３３ｅ、３３ｆのバネ定数、自然な長さ、取り付け位置等を調整する。

この状態から徐々にバッグ５内の飲料水が減少し、残りが僅かとなった状態を図７の右側に示す。飲料水が減少した分バネ３３ｅ、３３ｆに作用する荷重は減少してバネ３３ｅ、３３ｆが伸びる。その結果、載置台３２の背面側の端部は押し上げられ、端部での支持部材３１との距離はｄ３よりも大きいｄ４となる。載置板３２のヒンジ３６で支持部材３１と結合された部分は上下動できないため、載置台３２はヒンジ３６の回転軸を中心に反時計回りに回転し、前面側が下、背面側が上（図７では右上がり）となるように傾斜する。

載置台３２の貫通穴３２ｂの位置もヒンジ３６から十分離れているので、このような回転に伴って、冷却手段２１に対して相対的に上方に（左方にも僅かに）移動し、バッグ５の冷却手段２１と接触する部分５ｃの面積は図７の左側の場合に比べて減少する。そのため、飲料水供給装置１と同様に、バッグ５内の飲料水の凍結を防止することができる。

また、バネ３３ｅ、３３ｆとヒンジ３６を含んで構成される移動手段は、バッグ５内の飲料水が少なくなったとき、排出口５ｂが位置するバッグ５の下面５ａの前面側の端部（一端）が背面側の端部（他端）よりも低くなるように載置台３２を傾斜させる。そのため、バッグ５内に残っている飲料水が排出口５ｂに集まり、全量を使い切りやすくなる。

図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、載置台３２を傾斜させる場合の移動手段の他の構成例である。

図８（ａ）は、載置台３２の前面側をヒンジ３６で支持部材３１と回転可能に結合し、背面側を図５（ａ）と同様にバネ５５を設けた吊り部材５６で吊り下げた例である。

図８（ｂ）は、載置台３２の前面側をトーションバネ５７で支持部材３１と回転可能に結合し、背面側はフリーとした例である。

図８（ｃ）は、図４と同様の構造であるが、前面側のバネ５８のバネ定数を背面側のバネ５９のバネ定数よりも大きくした例である。同じ荷重の減少があった場合にバネ５９の伸び量の方がバネ５８の伸び量よりも大きくなり、その結果、載置台３２は、バッグ５内の飲料水が少なくなったとき、傾きながら上方へ移動する。

１、６ 飲料水供給装置
２ 容器
３ バッグインボックス（ＢｉＢ）
４ ボックス
４ａ 下面
４ｂ、４ｃ 開口部
５ バッグ
５ａ 下面
５ｂ 排出口
５ｃ 接触する部分
１１ 筐体
１２ カバー
１３ ホルダー
１４ 給水口
１５ レバー
１６ インジケーター
２１ 冷却手段
２２ 圧縮機
２３ 配管
２４ 電源部
２５ 制御部
３１ 支持部材
３２ 載置台
３２ａ 壁部
３２ｂ、３２ｃ 開口部
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ バネ
３６ ヒンジ
４０ 水量検知手段
４１ 磁石
４２、４３ 磁気センサー
５０ バネ
５１ 吊り部材
５２ 滑車
５３ おもり
５４ ワイヤー
５５ バネ
５６ 吊り部材
５７ トーションバネ
５８、５９ バネ

Claims (6)

1. 飲料水を貯留する水タンクと、
   水タンクを置く載置台と、
   水タンクとの接触面積が載置台との上下方向の位置関係により変動するように水タンクの外壁に接触し水タンク内の飲料水を冷却する冷却手段と、
   水タンク内の飲料水の量に応じて載置台を冷却手段に対して上下方向に移動させる移動手段と、を備えた飲料水供給装置。
2. 移動手段は、一端が載置台に結合され他端が支持部材に結合された弾性部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の飲料水供給装置。
3. 水タンクはその下面の一端に飲料水を排出する排出口を備え、
   移動手段は、水タンク内の飲料水が少なくなったとき、水タンクの一端が他端よりも低くなるように載置台を傾斜させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飲料水供給装置。
4. 移動手段は、水タンクの一端付近で支持部材に対して上下方向の移動を拘束しかつ水平な回転軸の周りに回転可能に結合する結合手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の飲料水供給装置。
5. 水タンクは可撓性の材料で構成され、
   冷却手段は載置台の上方に突出し水タンクの下面を冷却手段の外形に沿って変形させて接触することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の飲料水供給装置。
6. 載置台の高さを検知することにより、間接的に水タンク内の飲料水の量を検知する水量検知手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の飲料水供給装置。

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