JP6442269B2

JP6442269B2 - 炭酸水注出バルブ及びこのバルブを用いた飲料水供給装置

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Publication number: JP6442269B2
Application number: JP2014256808A
Authority: JP
Inventors: 竹内　佐紀; 佐紀竹内
Original assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: HOSHIZAKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2014-12-19
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: JP2016117502A

Description

この発明は、炭酸水注出バルブ及びこのバルブを用いた飲料水供給装置に関する。

炭酸飲料水を供給する飲料水供給装置のポストミックスバルブ、すなわち、炭酸水注出バルブは、バルブ本体内の炭酸水の通路及びシロップ等の飲料原液の通路と、バルブ本体の先端下部に設けられたノズルに炭酸水の通路からの炭酸水と飲料原液の通路からの飲料原液とを混合して注出する炭酸飲料水吐出口とを備え、該炭酸飲料水吐出口から炭酸水飲料を注出する構成のものが一般的である。該炭酸水注出バルブにおいて炭酸水と飲料原液とを混合する際に、炭酸水を炭酸水の通路から減圧機構に通さず、直接炭酸飲料水吐出口の手前に吐き出して飲料原液と混合すると、炭酸水の圧力降下に伴い炭酸水に与えられる動揺が激しく炭酸ガスと水との結合が緩くなり、且つ乱され、水に溶けていた炭酸ガスが一気に大量に逃げてしまい、炭酸水中の炭酸ガス濃度の低下、即ち炭酸ガスボリュームのロスが大きくなる。そのため、飲料水供給装置には炭酸水を減圧するための減圧装置が必要となる。

従来の炭酸水注出バルブ及びこのバルブを用いた飲料水供給装置が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された炭酸水注出バルブは、円筒の中心軸の向きがバルブ本体の上下の向きと一致するように設けられた円筒状空間部に、外周壁面に網目状の細溝を設けた円筒状コーンを挿入し、円筒状空間部の内周壁面と円筒状コーンの外周壁面との間に形成された環状の間隙を減圧通路とする減圧装置を設けている。そして、炭酸水を減圧装置に流すことにより、炭酸ガスボリュームを高濃度に保って下方の炭酸飲料水吐出口へ流すことができる。

特許第３４６９０２４号公報

円筒状空間部は樹脂成型品であり、炭酸飲料水吐出口に近づくにつれて、断面積が広くなる。それゆえに、円筒状空間部の内周壁面と円筒状コーンとは、円筒状空間部の内周壁面と円筒状コーンの上端付近の外周壁面とが環状且つ略接線状に接触しており、炭酸水は円筒状空間部の内周壁面と円筒状コーンの外周壁面上端の円弧部及び網目状の細溝とが形成するわずかな隙間を通って環状の間隙に流れる。しかしながら、円筒状空間部の成形状態が悪いと、円筒状空間部の軸方向に対して垂直な断面が略楕円形状になる場合がある。この場合、円筒状空間部と円筒状コーンとの断面形状の違いにより円筒状空間部の内周壁面と円筒状コーンの外周壁面との間に、わずかな隙間よりも大きな間隙が生じるので、炭酸水がこの間隙を通りわずかな隙間を通らないため、炭酸水の減圧が十分にできず、炭酸ガスボリュームの低下を防止できないという問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、確実に炭酸水を減圧して炭酸ガスボリュームの低下を防止し、炭酸水の流量を安定させることのできる炭酸水注出バルブ及びこのバルブを用いた飲料水供給装置を提供することを目的とする。

この発明に係る炭酸水注出バルブは、炭酸水通路を開閉する炭酸水の供給弁及び飲料原液通路を開閉する飲料原液の供給弁を備えたバルブ本体と、炭酸水通路を開閉する供給弁及び飲料原液通路を開閉する供給弁を開閉するバルブレバーと、炭酸水通路から供給される炭酸水と飲料原液通路から供給される飲料原液とを炭酸飲料水吐出口において混合して注出するノズルと、バルブ本体に設けられ、炭酸水通路と連通する円筒状空間部と、炭酸飲料水吐出口の直上の円筒状空間部に挿入された円筒状コーンと、円筒状コーンの直上に形成され、炭酸水通路の一端が開口している炭酸水導入空間部と、円筒状空間部内において円筒状コーンの下方に設けられた整流部とを有する炭酸水注出バルブにおいて、円筒状コーンはその内部に、炭酸水導入空間部から炭酸飲料水吐出口までの間を連通する減圧通路を備える減圧装置を備え、減圧通路の壁面に細溝が設けられ、円筒状コーンの下端には、整流部と円筒状コーンとが接触した状態でそれらの間に開口部を構成するスリットが形成されており、円筒状コーンは、円筒状の外コーンと、外コーンの内側に位置する円筒状の内コーンとから構成され、内コーンの外周壁面と外コーンの内周壁面との間に形成された間隙を減圧通路として備え、外コーンの外周壁面と外コーンの内周壁面とは平行である。

この発明に係る飲料水供給装置は、カーボネータから炭酸水を供給する炭酸水供給配管を複数の支管に分岐し、上記いずれかの炭酸水注出バルブを用い、これら炭酸水注出バルブの円筒状コーンを異ならしめるかまたは取り外すことにより注出炭酸水の濃度を異ならしめるとともに、各炭酸水注出バルブに飲料原液供給配管を接続し複数の炭酸水濃度の飲料を注出可能ならしめる。

この発明によれば、円筒状コーンの内部に炭酸水導入空間部から炭酸飲料水吐出口までの間を連通する減圧通路を備える減圧装置を備え、減圧通路の壁面に細溝を備えることで、減圧通路の表面積が大きくなり、表面積の大きい減圧通路に炭酸水を流すことで、炭酸水がゆっくり静かに減圧されながら流出して確実に炭酸水を減圧することができるので、炭酸ガスボリュームの低下を防止することができる。また、円筒状コーンの下端には、整流部と円筒状コーンとが接触した状態でそれらの間に開口部を構成するスリットが形成されていることにより、円筒状コーンと整流部との間で炭酸水の流路が塞がれることがないので、炭酸水の流量を安定させることができる。

この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブの正面断面図である。この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブの側面断面図である。この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブの部分拡大断面図である。この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブに設けられた整流部の正面図である。この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブに設けられた整流部の底面図である。この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブに設けられた円筒状コーンの正面断面図である。この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブに設けられた内コーンの正面図である。この発明の実施の形態に係る飲料水供給装置の概略図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブを図１に示す。バルブ本体１は飲料水供給装置の炭酸水注出バルブのバルブ本体であり、内部には炭酸水通路３及びシロップ、リカー等の飲料原液通路４を有している。また、炭酸水通路３及び飲料原液通路４の途中にはこれら通路を開閉する図示しない供給弁を備えている。これら供給弁は、バルブレバー２の操作により、例えば図２において手に持ったコップでバルブレバー２を右方へ押し付けることにより、開放するように構成されている。図１においてバルブ本体１に対してバルブレバー２の設けられている側が、飲料水供給装置及び炭酸水注出バルブにおける下方である。

バルブ本体１には、軸方向が飲料水供給装置及び炭酸水注出バルブの上下の向きと一致する円筒形状の円筒状空間部１０が形成され、その内部には、前記供給弁に連通する直管状の飲料原液供給管５が下方に向かって伸びている。また、この円筒状空間部１０の天面１０ａは、図１において右方から左方に向かって傾斜している。また、この円筒状空間部１０の上方において、円筒状空間部１０の接線方向から炭酸水通路３が開口されて、炭酸水導入空間部１１が構成されている。炭酸水導入空間部１１はこのように構成されているため、炭酸水がこの炭酸水導入空間部１１に導かれると円を描くように供給される。円筒状空間部１０を構成する部分の外周壁の下部は、バルブ本体１から下方に向かって突出した形状であり、バルブ本体１の下方に設けられたノズル２２に係合する口金部７として構成されている。ノズル２２は、略円筒状の形状をしており、その内周面の上端付近には、口金部７に嵌合する嵌合孔２３が形成されている。ノズル２２は、嵌合孔２３の下方に曲線段状部２４を備えており、曲線段状部２４では、円筒状空間部１０の軸方向に沿ったノズル２２の断面を見たときに、ノズル２２の内周壁面の直径が双曲線を描くようにノズル２２の下端に近づくに従い小さくなって全体として曲線状の段状部を形成している。曲線段状部２４の下方には炭酸飲料水吐出口２５が形成されている。

円筒状空間部１０を構成する壁部分が樹脂成型品であるため、円筒状空間部１０の内周壁面６の断面は、図３に示すように円筒状空間部１０の軸線Ｌに対し下方に向かって角度αを有するテーパ面とされている。また、図１に示すように円筒状空間部１０には、飲料原液供給管５を軸心とするように円筒状コーン１４が挿入されている。この円筒状コーン１４は、円筒状の内コーン１４ａと円筒状の外コーン１４ｂとを組み合わせて構成されている。つまり、外コーン１４ｂの内側に、内コーン１４ａが同心円状に設けられている。そして、外コーン外周部１４ｃと円筒状空間部１０の内周壁面６とが接触している。外コーン１４ｂは、内コーン１４ａよりも、軸方向の長さが長く形成されている。

円筒状空間部１０において円筒状コーン１４の下方に、整流部１５が設けられている。整流部１５は略円盤状の形状であり、図４に示すように、整流部１５の外周には複数の半円状溝１８が形成されており、中央に飲料原液供給管５を挿入して通すための整流部孔１５ａが設けられている。また、この整流部１５の下面には外周縁から中心部に向かって放射状に伸びる複数の突起１７が設けられている。図５に示すように、整流部上部１６の中心部が双曲線を描いて上向きに隆起するように形成されており、整流部下部１２は中心部が双曲線を描いて下向きに隆起するように形成されている。図１に示すように、整流部１５の直径は円筒状空間部１０の直径に略等しく、整流部１５の外周は内周壁面６に接触している。そして、整流部上部１６の中心部が内コーン１４ａの下端１４ｊに接触し、整流部上部１６の周縁部が外コーン１４ｂの下端１４ｄに接触している。さらに、突起１７は曲線段状部２４と接触している。つまり、内コーン１４ａと外コーン１４ｂとから構成されている円筒状コーン１４は、整流部１５に支持されており、整流部１５は、曲線段状部２４に支持されることで円筒状コーン１４が下方に抜け落ちないようになっている。

内コーン１４ａには、中心に直管状の飲料原液供給管５を挿入して通すための内コーン孔１４ｅが設けられている。内コーン孔１４ｅと飲料原液供給管５との間に内コーンＯリング８が設けられている。外コーン１４ｂと内周壁面６との間には外コーンＯリング９が設けられている。内コーン１４ａの上端１４ｋ付近の内コーン孔１４ｅに面する場所には、内コーンＯリング８を設けるための内コーンＯリング収容部１４ｇが設けられている。外コーン１４ｂは、内コーン１４ａよりも直径の大きい円筒形状を有し、内コーン１４ａを収容できる直径の外コーン孔１４ｆが設けられている。外コーン１４ｂの下端１４ｄ付近の外コーン外周部１４ｃには、外コーンＯリング９を設けるための外コーンＯリング収容部１４ｈが設けられている。

図６に示すように、外コーン孔１４ｆの直径は内コーン１４ａの外周の直径よりも多少大きく形成されている。これにより、内コーン１４ａの外周壁面と外コーン１４ｂの内周壁面との間に円筒形状の間隙２０が形成される。内コーン１４ａの外周壁面と外コーン１４ｂの内周壁面とは互いに平行であり、間隙２０の断面形状すなわち断面積は、内コーン１４ａの上端１４ｋから下端１４ｊまで一定である。間隙２０をこのように構成することにより、炭酸水注出バルブごとの間隙２０のバラつきが小さくなるので、飲料水供給装置ごとの炭酸水の流量のバラつきが抑えられる。また、外コーン１４ｂの下端１４ｄの一部には、外コーン１４ｂの上端１４ｍに向かって窪んだスリット３０が形成されている。図１に示すように、整流部上部１６の周縁部が外コーン１４ｂの下端１４ｄに接触するが、各部品同士の寸法誤差や外コーン１４ｂの遊び等によって、外コーン１４ｂの下端１４ｄと整流部上部１６との間に炭酸水が流れることのできる流路が確保できなくなる場合があるが、このような場合でも、外コーン１４ｂの下端１４ｄの一部にスリット３０が形成されていることにより、外コーン１４ｂと整流部上部１６との間に開口部４０が構成され、この開口部４０を炭酸水が流れることができるので、炭酸水の流量が安定する。

図７に示すように、内コーン１４ａの外周壁面には、網目状の細溝１４ｉが設けられている。図１に示すように、間隙２０と、細溝１４ｉとは、炭酸水注出バルブにおける減圧装置を構成している。

次に、この発明の実施の形態に係る炭酸水注出バルブの動作について説明する。
図１に示すように、バルブレバー２が押されてバルブ本体１内の炭酸水通路３及び飲料原液通路４を開閉する供給弁がそれぞれ開放されると、炭酸水通路３が炭酸水導入空間部１１に対し接線方向に開口しているので、炭酸水が炭酸水導入空間部１１内に円を描きながら静かに導入される。従って、この炭酸水の導入に際しては、炭酸水における炭酸ガスと水との結び付きを乱す動揺が抑制される。そして、炭酸水導入空間部１１内に導入された炭酸水は、外コーンＯリング９が設けられていることにより、円筒状コーン１４の外コーン１４ｂと円筒状空間部１０の内周壁面６との間から漏出することはなく、また、内コーンＯリング８が設けられていることにより、円筒状コーン１４の内コーン１４ａと飲料原液供給管５との間から漏出することはない。したがって、炭酸水は炭酸水導入空間部１１から間隙２０へと導入される。

炭酸水は、間隙２０と、内コーン１４ａに設けられ間隙２０に対向している細溝１４ｉとを下方へ流動する。この環状の間隙２０と細溝１４ｉとからなる減圧通路を有する減圧装置では、図６に示すように、間隙２０が円環状で且つ飲料水供給装置及び炭酸水注出バルブの上下方向にある程度の長さを有する形状をしており、細溝１４ｉにより減圧通路の表面積が大きくなっているので、図１に示すように、減圧装置における炭酸水は、流速が遅くなり、長い時間をかけて流下し、ゆっくり静かに減圧されながら整流部１５に流出する。従って、減圧装置における炭酸水の動揺は少なく、炭酸水における炭酸ガスと水との結び付きの乱れが軽減される。次いで、炭酸水は、開口部４０を通り抜け、円盤状の整流部１５の半円状溝１８に案内されてノズル２２の嵌合孔２３の内周壁面に沿って静かに炭酸飲料水吐出口２５へ流下される。従って、減圧装置から炭酸飲料水吐出口２５へ流下する炭酸水に与えられる動揺が抑制され、炭酸水における炭酸ガスと水との結び付きの乱れが軽減される。また、整流部１５の下面は、直線状の突起１７によりノズル２２内の曲線段状部２４の上面との間に流路としての間隙が形成されるとともに、曲線段状部２４の上面が円弧面とされていることにより、減圧装置から炭酸飲料水吐出口２５への流れがより一層円滑に行われ、減圧装置から炭酸飲料水吐出口２５へ流下する炭酸水に与えられる動揺がより一層抑制され、炭酸水における炭酸ガスと水との結び付きの乱れがより一層軽減される。

こうして炭酸水は、バルブ本体１の炭酸水側の供給弁から、減圧されて炭酸ガスボリュームの低下を防止されつつ炭酸飲料水吐出口２５に供給される。一方、バルブ本体１の飲料原液側の供給弁からは、飲料原液供給管５を介して飲料原液が炭酸飲料水吐出口２５に供給される。炭酸飲料水吐出口２５の空間内で、前記減圧された炭酸水と飲料原液とが混合して強濃度の炭酸飲料水が生成され、炭酸飲料水吐出口２５から注出される。

このように、円筒状コーン１４の内部に炭酸水導入空間部１１から炭酸飲料水吐出口２５までの間を連通する減圧通路を備える減圧装置を備え、減圧通路の壁面に細溝１４ｉを備えることで、減圧通路の表面積が大きくなり、表面積の大きい減圧通路に炭酸水を流すことで、炭酸水がゆっくり静かに減圧されながら流出して確実に炭酸水を減圧することができるので、炭酸ガスボリュームの低下を防止することができる。また、外コーン１４ｂの下端１４ｄには、整流部１５と円筒状コーン１４の外コーン１４ｂとが接触した状態でそれらの間に開口部４０を構成するスリット３０が形成されていることにより、円筒状コーン１４と整流部１５との間で炭酸水の流路が塞がれることがないので、炭酸水の流量を安定させることができる。

この実施の形態では、内コーンＯリング収容部１４ｇに収容された内コーンＯリング８が内コーン１４ａの上端１４ｋ付近に設けられていたが、内コーン１４ａと飲料原液供給管５との間から炭酸水が漏出しないのであれば内コーンＯリング８の上下方向の位置は適宜に決めた他の位置であってもよい。同様に、外コーンＯリング収容部１４ｈに収容された外コーンＯリング９が外コーン１４ｂの下端１４ｄ付近に設けられていたが、外コーン１４ｂと円筒状空間部１０の内周壁面６との間から炭酸水が漏出しないのであれば外コーンＯリング９の上下方向の位置が適宜に決めた他の位置であってもよい。

この実施の形態では、内コーン１４ａの外周壁面に、細溝１４ｉが設けられていたが、外コーン１４ｂの内周壁面に、細溝１４ｉを設けてもよいし、内コーン１４ａの外周壁面及び外コーン１４ｂの内周壁面の両方に細溝１４ｉを設けてもよい。

この実施の形態の外コーン１４ｂの外周壁面の形状は、円筒状空間部１０に合わせた形状に形成されていたが、他の機種の飲料水供給装置のポストミクスバルブに合わせた形状に形成してもよい。これにより、円筒状コーン１４を他の機種にも使用することができる。また、この時、内コーン１４ａと、間隙２０とを他の機種でも共通に使用することで、減圧装置の形状が同じになるので、円筒状コーン１４を他の機種にも使用しつつ、減圧装置の性能の確認をポストミクスバルブ毎に行う手間を無くすことができる。

この実施の形態の円筒状コーン１４の材料は、吸水性が低く、熱伝導性が低い材料が好ましい。なぜならば、円筒状コーン１４に吸水性の高い材料を使用すると、炭酸水中の水が円筒状コーン１４の中の空気と入れ替わり円筒状コーン１４に吸収されることにより、炭酸水に動揺が与えられ、安定した濃度の炭酸水を得られない可能性があるし、また、円筒状コーン１４に熱伝導性の高い材料を使用すると、円筒状コーン１４にて炭酸水が加熱され、炭酸ガスと水との結合が弱められて安定した濃度の炭酸水を得られない可能性がある。

この実施の形態では、バルブレバー２を操作することで炭酸水通路３及び飲料原液通路４を開閉する供給弁をそれぞれ開放して炭酸水通路３及び飲料原液通路４を開放していたが、他の手段で炭酸水通路３及び飲料原液通路４を開放してもよい。例えば、押下して操作するスイッチと、電磁弁を組み合わせたものであってもよい。

この実施の形態の炭酸水注出バルブにおいて間隙２０の形状を変更することによって、強濃度炭酸水用及び弱濃度炭酸水用の２種類の炭酸水注出バルブを用意し、この炭酸水注出バルブを用いることにより２種類の炭酸ガスボリュームの飲料水を供給できるようにしてもよい。例えば、図８に示す例では、飲料水供給装置には水道水コック５１、送水ポンプ５２、開閉弁５３、逆止弁５４、カーボネータ５５を設けている。カーボネータ５５には、送水ポンプ５２の加圧水と、炭酸ガスボンベ５６からの所定圧力の炭酸ガスとが導入され、所定濃度の炭酸水が生成される。冷却槽５７は冷却管５７ａを有し、炭酸水供給配管５８には支管５８ａ，５８ｂが設けられている。また、炭酸水流量制御弁６０、６１と、飲料原液供給配管６２，６３と、強濃度用の炭酸水注出バルブ６４と、弱濃度用の炭酸水注出バルブ６５とが飲料水供給装置に設けられている。カーボネータ５５で生成された炭酸水は、冷却槽５７で冷却され、且つ流量制御弁６０，６１で流量制御されて、所定流量の炭酸水が炭酸水注出バルブ６４，６５に供給される。さらに、炭酸水注出バルブ６４，６５には所定圧力の飲料原液が飲料原液供給配管６２，６３を介して供給される。炭酸水注出バルブ６４，６５では、所定濃度に調整されて供給された炭酸水が減圧され、炭酸ガスのボリュームロスが調整されて飲料原液と混合される。こうして強濃度用の炭酸水注出バルブ６４の炭酸飲料水吐出口２５からは強濃度炭酸水が、また、弱濃度用の炭酸水注出バルブ６５の炭酸飲料水吐出口２５からは弱濃度炭酸水が供給される。こうして、炭酸水供給配管５８に支管５８ａ，５８ｂを設け、その先端に接続された炭酸水注出バルブを変更することで、容易に２種類の炭酸ガスボリュームの炭酸飲料水を得ることができる。尚、この例では２種類の炭酸ガスボリューム用の炭酸水注出バルブ６４、６５を接続していたが、３種類以上の炭酸ガスボリューム用の炭酸水注出バルブを設けてもよい。

１バルブ本体、２バルブレバー、３炭酸水通路、４飲料原液通路、１０円筒状空間部、１１炭酸水導入空間部、１４円筒状コーン、１４ａ内コーン、１４ｂ外コーン、１４ｄ（外コーンの）下端、１４ｉ細溝、１５整流部、２０間隙、２２ノズル、２５炭酸飲料水吐出口、３０スリット、４０開口部、５５カーボネータ、５８炭酸水供給配管、５８ａ，５８ｂ支管、６２，６３飲料原液供給配管、６４，６５炭酸水注出バルブ。

Claims

炭酸水通路を開閉する炭酸水の供給弁及び飲料原液通路を開閉する飲料原液の供給弁を備えたバルブ本体と、
前記炭酸水通路を開閉する供給弁及び飲料原液通路を開閉する供給弁を開閉するバルブレバーと、
前記炭酸水通路から供給される炭酸水と前記飲料原液通路から供給される飲料原液とを炭酸飲料水吐出口において混合して注出するノズルと、
前記バルブ本体に設けられ、前記炭酸水通路と連通する円筒状空間部と、
前記炭酸飲料水吐出口の直上の前記円筒状空間部に挿入された円筒状コーンと、
前記円筒状コーンの直上に形成され、前記炭酸水通路の一端が開口している炭酸水導入空間部と、
前記円筒状空間部内において前記円筒状コーンの下方に設けられた整流部と
を有する炭酸水注出バルブにおいて、
前記円筒状コーンはその内部に、前記炭酸水導入空間部から前記炭酸飲料水吐出口までの間を連通する減圧通路を備える減圧装置を備え、前記減圧通路の壁面に細溝が設けられ、
前記円筒状コーンの下端には、前記整流部と前記円筒状コーンとが接触した状態でそれらの間に開口部を構成するスリットが形成されており、
前記円筒状コーンは、円筒状の外コーンと、外コーンの内側に位置する円筒状の内コーンとから構成され、前記内コーンの外周壁面と前記外コーンの内周壁面との間に形成された間隙を前記減圧通路として備え、
前記外コーンの前記外周壁面と前記外コーンの前記内周壁面とは平行である、炭酸水注出バルブ。
カーボネータから炭酸水を供給する炭酸水供給配管を複数の支管に分岐し、それぞれに請求項１に記載の前記炭酸水注出バルブを用い、これら前記炭酸水注出バルブの円筒状コーンを異ならしめるかまたは取り外すことにより注出炭酸水の濃度を異ならしめるとともに、各前記炭酸水注出バルブに飲料原液供給配管を接続し複数の炭酸水濃度の飲料を注出可能ならしめる飲料水供給装置。