JP6704338B2 - 炭酸水コック - Google Patents

Description

本発明は、飲料用炭酸水を注出する炭酸水コックに関する。

炭酸水に焼酎やウイスキー等の蒸留酒あるいはシロップやコーラを混合した発泡性アルコール飲料あるいは発泡性ソフトドリンクを提供する炭酸水サーバが飲食店等で用いられている。炭酸水サーバは、炭酸ガスボンベ、炭酸水を加圧して貯留するカーボネーションタンク、蒸留酒やシロップ等（以下「飲料原液」と呼ぶ）のボトル、飲料原液送液ポンプ、及び炭酸水と飲料原液とを混合してグラスに注出する炭酸水コックを通常は備えている。カーボネーションタンクには、水に炭酸ガスを溶解させて炭酸水を生み出すために比較的高い圧力の炭酸ガスが供給される。炭酸水の炭酸ガスボリュームは、カーボネーションタンクに作用する炭酸ガス圧力に応じて増減し、また、カーボネーションタンクにおいて最も高く、炭酸水コック等を通過する際に低下してグラス内においてもっとも低い。

特許文献１には、レストラン等において、炭酸水と複数種類の飲料原液とを混合して、発泡性のソフトドリンクを提供するためのハンドドラフト型飲料供給装置が記載されている。

特開２００９−５７０５３号公報

カーボネーションタンクに加える炭酸ガスの圧力を低下させることは、炭酸ガスの消費量を低減させるとともにカーボネーションタンクの設備費用の低減にもつながる。このため、グラスに注出される飲料の炭酸ガスボリュームを低下させることなく、カーボネーションタンクに加える炭酸ガスの圧力を低下させることが望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炭酸ガスボリュームの低下が抑制される炭酸水コックを提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明によれば、加圧された炭酸水を受け入れてノズルから吐出する炭酸水コックであって、第１炭酸水流路と、第１炭酸水流路の下流側に接続されて第１炭酸水流路とは異なる方向に延びる流路横断面が円環状を呈する第２炭酸水流路であって、流路の外径が第１炭酸水流路より大であるものの、流路断面積が第１炭酸水流路よりも小である第２炭酸水流路と、円環状の第２炭酸水流路の内周面を形成するシャフトであって、第１炭酸水流路に接続する第２炭酸水流路の部分における該シャフトの外周を巡って形成された環状溝を有するシャフトと、を具備しており、第１炭酸水流路の長手中心軸線は、第２炭酸水流路の長手中心軸線に対して非平行でありかつ交差しない炭酸水コックが提供される。

本発明による炭酸水コックの構成により、第１炭酸水流路から第２炭酸水流路に流入する炭酸水は、流路を急激に縮小されることなく、またシャフトに強く衝突することなく方向変換される。その結果、炭酸水コックを通過する炭酸水の炭酸ガスボリュームの低下が抑制され、したがってその抑制分に相当する分だけカーボネーションタンクの圧力を低下させることが可能になる。

本発明の実施形態による炭酸水コックを備える炭酸水サーバの構成を模式的に示す図である。 本発明の実施形態による炭酸水コックのコック本体部の外観図であり、（ａ）が正面図で、（ｂ）が右側面図である。 図２のコック本体部の側面断面図である。 図２のコック本体部の横断面図であって、図２の（ａ）のＡ〜Ａ断面図である。 図３におけるシャフトの環状溝の部分の拡大図である。 炭酸ガスボリュームの実測値を示す図である。 炭酸ガスボリュームの実測値を示す図である。

図１〜図７を参照して、本発明の実施形態による炭酸水コック１０について以下に説明する。最初に、図１を参照して、本発明の実施形態による炭酸水コック１０を備える炭酸水サーバ１００について説明する。

図１の炭酸水サーバ１００は、焼酎やウイスキー等の飲料原液と炭酸水との混合された発泡性アルコール飲料を提供するための装置である。炭酸水サーバ１００は、シロップやコーラ等を飲料原液として発泡性ソフトドリンクを提供するものであってもよい。図１の炭酸水サーバ１００は、飲料原液の貯留されたボトル１０１、飲料原液を圧送する送液ポンプ１０２、圧力調整弁１０３の付属した炭酸ガスボンベ１０４、炭酸ガスを水に溶解させて炭酸水を生み出すカーボネーションタンク１０５、カーボネーションタンク１０５を冷却する冷却水槽１０６、浄水フィルタ１０７で濾過された水道水をカーボネーションタンク１０５へ供給する高圧ポンプ１０８、炭酸水と飲料原液とを混合してグラス等へ注出する炭酸水コック１０、及び冷媒圧縮機１０９を備える冷却装置１１０等を具備する。水、飲料原液、及び炭酸水のそれぞれの供給管路１１１、１１２、１１３は、冷却水槽１０６において冷却されるが、その冷却効率を高めるためにコイル状部分１１１ａ、１１２ａ、１１３ａを有する。

図１の炭酸水サーバ１００において、炭酸水は、カーボネーションタンク１０５内に作用する圧力に基づいて炭酸水コック１０へ圧送される。一方、飲料原液は、送液ポンプ１０２によって炭酸水コック１０へ圧送される。炭酸水と飲料原液との混合比率の調整は、送液ポンプ１０２の吐出圧力を調整することにより行なわれる。また、炭酸水の炭酸ガスボリュームは、カーボネーションタンク１０５において最も高く、炭酸水コック１０から注出されたグラス（図示せず）内において最も低い。

炭酸水コック１０は、炭酸水の流路及び飲料原液の流路をそれぞれ独立に手動で開閉する弁ユニット２０と、弁ユニット２０の下流に配置されるコック本体部３０とを具備する。コック本体部３０は炭酸ガスボリュームの低下を抑えられる新規で特徴的な構成を有するのに対して、弁ユニット２０は前述した機能を有する公知のものである。そのため、本明細書では弁ユニット２０についてのこれ以上の説明は省略し、コック本体部３０について以下に詳しく説明する。

図２はコック本体部３０の外観を示す図であって、図２の（ａ）が正面図であり、（ｂ）が右側面図である。また、説明を判りやすくするために直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向を図２及び図３のとおり定める。図３は、後述する第１炭酸水流路４５及び第２炭酸水流路４６が表現されるように切断した側面断面図である。図４は、図２の（ａ）のＡ〜Ａ断面図である。コック本体部３０は、略直方体ブロック状の本体４０と、本体４０内部に配置されたシャフト５０と、シャフト５０の下端に取り付けられた整流部材６０と、本体４０の下面に取り付けられたノズル７０とを有する。本体４０は、図２の（ａ）に示されるように、そのＺ方向に延びる中心線Ｌ_Ｚに対してほぼ対称に設けられた比較的小径の炭酸水入口４１と飲料原液入口４２とを有する。炭酸水入口４１と飲料原液入口４２のそれぞれの周囲には大径の段付き凹部４３が同軸に形成され、また段付き凹部４３の周囲には、合計６個の穴４４が形成されている。これら段付き凹部４３や穴４４は、弁ユニット２０との接続のために設けられている。

本体４０は、炭酸水入口４１から内部へ水平に延びる第１炭酸水流路４５と、第１炭酸水流路４５の下流側に接続されて鉛直下方に延びる第２炭酸水流路４６と、飲料原液入口４２から内部へ斜め上方へ延びる第１原液流路４７を有する。第２炭酸水流路４６は、本体４０の中心線Ｌ_Ｚに同軸に底部から上方へあけられた止まり穴である中心穴４８の周壁面と、中心穴４８よりも小径のシャフト５０であって中心穴４８に同軸にねじ込まれて固定されたシャフト５０の外周面とにより形成されている。換言すると、第２炭酸水流路４６は、シャフト５０の外周面と中心穴４８の周壁面との間の円環状の隙間ｇとして形成される。本実施形態では、第１炭酸水流路４５の直径は３．５ｍｍであるのに対して第２炭酸水流路４６の外径は１１．１ｍｍと約３倍に拡大している。ただし、流路断面積については逆に第２炭酸水流路４６が第１炭酸水流路４５の約４０％に縮小している。

ところで、ガスを溶解した流体の流れが乱流になるとガスボリュームの低下を招くことが知られている。このため、上述した、本実施形態における第１炭酸水流路４５及び第２炭酸水流路４６の形状及び流路断面積は、所定の供給流量を維持しつつそれら流路内の流れが層流を維持することを一つの条件として定められている。

第１原液流路４７は、飲料原液入口４２と、本体４０のシャフト用ねじ穴の上端部近くの内周面に形成された第１原液流路４７の出口とを結ぶように、前記入口４２から斜め上方へ延びている。一方、シャフト５０はその中心軸線に沿って形成された穴として第２原液流路５１を有している。第２原液流路５１の入口はシャフト５０の上端面に設けられている。第２原液流路５１はシャフト５０の中心軸線に沿って上端から下方へ延びて、下端部近くの外周面に放射状に分岐した４つの出口を有する。なお、シャフト５０の中心軸線と、本体４０の中心軸線Ｌ_Ｚと、第２炭酸水流路４６の長手中心軸線Ｃ_２は本実施形態では一致している。

シャフト５０の下端部には整流部材６０がねじ込まれて固定されている。整流部材６０は半球状の先端を有する円柱状に形成されており、その上端部の内側に円形凹部６１が形成されている。円形凹部６１は、その径が第２炭酸水流路４６の外径よりも大きいので、第２炭酸水流路４６を流れ落ちる炭酸水を受け止めて、シャフト５０に設けられた第２原液流路５１の出口から流出する飲料原液と混合させることができる。

ノズル７０は、整流部材６０を収容できる空間を内部に有しており、整流部材６０を取り囲んだ状態で本体４０の底面にねじ込まれて固定されている。整流部材６０の中で混合された炭酸水と飲料原液は、整流部材６０の上端面と本体４０の底面との間の隙間を通ってノズル７０の中の空間に流れ、そこから下方に吐出される。

次に、第１炭酸水流路４５と第２炭酸水流路４６との接続の様態についてより詳しく説明する。第１炭酸水流路４５の長手中心軸線Ｃ_１と第２炭酸水流路４６の長手中心軸線Ｃ_２は、Ｘ方向で見たときは垂直に交差している（図３）が、Ｚ方向で見ると交差していない（図４）。特に本実施形態においては、図４に示されるように、第１炭酸水流路４５の輪郭を示す２本の直線のうちの、第２炭酸水流路４６の長手中心軸線Ｃ_２から遠い方の直線が、第２炭酸水流路４６の外径を示す円に対する接線であるように、第１炭酸水流路４５と第２炭酸水流路４６とが接続されている。

シャフト５０は、第１炭酸水流路４５に接続する第２炭酸水流路４６の部分において、換言すると、横からＸ方向で見たときに第１炭酸水流路４５の長手中心軸線Ｃ_１が交差する部分において、該シャフト５０の外周を巡って形成された環状溝５２を有する。環状溝５２は弓形の断面を有している。本実施形態では、弓形の寸法は、その半径ｒが２．５ｍｍ、弦ｓが４ｍｍ、弧の高さｈが１ｍｍに設定されている。また、シャフト５０の外周面と本体４０の中心穴４８の内周面との間の隙間ｇ、即ち第２炭酸水流路４６の幅ｇは０．１ｍｍである。図５のように横から見たときの環状溝５２の弓形の面積に弓形の弦ｓと第２炭酸水流路の幅ｇとで形成される矩形の面積を加えた、クロスハッチングを施した領域Ａの面積は、本実施形態では３．２ｍｍ^２であり、これは第１炭酸水流路４５の流路断面積の３３％である。

上述のように、第１炭酸水流路４５が第２炭酸水流路４６に対して接線の方向で接続していること、及び第１炭酸水流路４５の延長線上のシャフト５０に環状溝５２が形成されていることにより、水平に延びる第１炭酸水流路４５から鉛直下方に延びる第２炭酸水流路４６に流入する炭酸水は、流路を急激に縮小されることなく、またシャフト５０に強く衝突することなく水平方向から下方へ方向変換される。その結果、炭酸水の炭酸ガスボリュームの低下が抑えられる。

実際、吐出された炭酸水の炭酸ガスボリュームに関して、本実施形態の第１炭酸水流路４５が第２炭酸水流路４６に対して接線の方向で接続する炭酸水コック１０と、シャフト５０が環状溝５２を有するものの第１炭酸水流路４５と第２炭酸水流路４６の長手中心軸線Ｃ_１、Ｃ_２がＺ方向で見たときにも交差している第１の比較用炭酸水コック（図示せず）とを実測値で比較すると、図６に示されるように、第１の比較用炭酸水コックの場合４．５Ｖ／Ｖであるのに対して、本実施形態の炭酸水コック１０では４．８Ｖ／Ｖであり、約７％向上することがわかった。

また、第１炭酸水流路４５が第２炭酸水流路４６に対して接線の方向で接続するものの弓形の環状溝５２を有しない第２の比較用炭酸水コック（図示せず）と本実施形態の炭酸水コック１０とを比較した結果（実測値）が図７に示される。図７に示されるように、炭酸水の炭酸ガスボリュームは、第２の比較用炭酸水コックの場合約４．６Ｖ／Ｖであるのに対して、本実施形態の炭酸水コック１０は４．８Ｖ／Ｖであり、約４％向上することがわかった。

弓形の環状溝５２の深さあるいは弧の高さｈは、図５に示される実施形態では１ｍｍに設定されているが、深すぎても自由空間が増えることにより乱流が発生してガスボリュームの低下を招くこととなる。乱流を発生させない環状溝５２の深さの上限値は、コンピュータシミュレーションから求めることができ、その結果は１．５ｍｍであった。環状溝５２の深さが１．５ｍｍのときの図５の領域Ａの面積は第１炭酸水流路４５の流路断面積の５０％である。

一方、環状溝５２の深さが最適値から浅くなるにしたがって、炭酸水の炭酸ガスボリュームは次第に低下するものの、環状溝５２が全くない場合に比較すると、浅い環状溝５２にも効果が存在するであろうことは図７に示される実測結果から理解できる。

本実施形態では、図４に示されるように、Ｚ軸方向で見たとき、第１炭酸水流路４５は第２炭酸水流路４６に対してその接線方向で接続されていたが、第１炭酸水流路４５の長手中心軸線Ｃ_１が第２炭酸水流路４６の長手中心軸線Ｃ_２に対して接近するものの交差しない限りにおいて、上記実施形態の場合ほどではないが、本発明の効果が存在するであろうことは図６に示される実測結果から理解できる。

本実施形態では、第１炭酸水流路４５の長手中心軸線Ｃ_１と第２炭酸水流路４６の長手中心軸線Ｃ_２は横から見たとき直角に交差しているが、交差の角度が直角以外の実施形態も本発明において可能である。

上述した長手中心軸線Ｃ_１及びＣ_２の関係を総括すると、本発明においては、第１炭酸水流路４５と第２炭酸水流路４６のそれぞれの長手中心軸線Ｃ_１、Ｃ_２が互いに非平行でありかつ交差していない実施形態が可能ということになる。

前述の実施形態では、炭酸水コック１０に供給される飲料原液は一種類だけであったが、複数種類の飲料原液が供給される炭酸水コックの実施形態も本発明において可能である。また、反対に飲料原液の供給されない、炭酸水だけが供給される炭酸水コックの実施形態も本発明において可能である。

１０ 炭酸水コック
３０ コック本体部
４０ 本体
４１ 炭酸水入口
４２ 飲料原液入口
４５ 第１炭酸水流路
４６ 第２炭酸水流路
５０ シャフト
５２ 環状溝
６０ 整流部材
７０ ノズル
Ｃ_１ 第１炭酸水流路の長手中心軸線
Ｃ_２ 第２炭酸水流路の長手中心軸線

Claims (4)

1. 加圧された炭酸水を受け入れてノズルから吐出する炭酸水コックであって、
   第１炭酸水流路と、
   前記第１炭酸水流路の下流側に接続されて前記第１炭酸水流路とは異なる方向に延びる流路横断面が円環状を呈する第２炭酸水流路であって、流路の外径が前記第１炭酸水流路より大であるものの、流路断面積が前記第１炭酸水流路よりも小である第２炭酸水流路と、
   円環状の前記第２炭酸水流路の内周面を形成するシャフトであって、前記第１炭酸水流路に接続する前記第２炭酸水流路の部分における該シャフトの外周を巡って形成された環状溝を有するシャフトと、を具備しており、
   前記第１炭酸水流路の長手中心軸線は、前記第２炭酸水流路の長手中心軸線に対して非平行でありかつ交差しないことを特徴とする炭酸水コック。
2. 前記第１炭酸水流路の輪郭を示す２本の直線のうちの、前記第２炭酸水流路の中心軸線から遠い方の直線が、円環状の前記第２炭酸水流路の外側の輪郭を示す円に対する接線であるように、前記第１炭酸水流路と前記第２炭酸水流路とが接続されている、請求項１に記載の炭酸水コック。
3. 前記シャフトの前記環状溝の断面形状が弓形であり、前記弓形の面積と、前記弓形の弦と前記第２炭酸水流路の幅とで形成される矩形の面積とを合計した面積が、前記第１炭酸水流路の流路断面積の５０％未満である、請求項１又は２に記載の炭酸水コック。
4. 前記弓形の面積と、前記弓形の弦と前記第２炭酸水流路の幅とで形成される矩形の面積とを合計した面積が、前記第１炭酸水流路の流路断面積の３３％である、請求項３に記載の炭酸水コック。

Images