JPH05254597A

JPH05254597A - 炭酸飲料分注装置

Info

Publication number: JPH05254597A
Application number: JP5370792A
Authority: JP
Inventors: Brown John; ブラウンジョン; L Rogara Alan; エル．ロガラアラン
Original assignee: Wilshire Partners
Current assignee: Wilshire Partners
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】後混合飲料分注装置で使用される炭酸化装置
において炭酸化の過程で使用される水の温度の変化に拘
わらず炭酸化のレベルを制御する。【構成】分注弁を備えた炭酸飲料分注装置で、二酸化
炭素が、分注弁を通し分注される液体に導入され、温度
検知器が、液体の温度を検知すべく、炭酸化槽内、また
は炭酸化槽に液体を供給する流路内に配置されている。
制御装置によって、温度検知器に応答して、液体に二酸
化炭素を導入する圧力を調整する弁が制御される。液温
が上昇するにしたがって二酸化炭素の圧力が上昇するの
で、分注弁を通して分注される液体の炭酸化のレベル
が、実質的に一定のレベルに維持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に炭酸化装置に関す
るものであり、より詳細には、後混合飲料分注装置で使
用される炭酸化装置に関するものである。本発明は特
に、過度の炭酸化によって生じる種々の問題を防止すべ
く炭酸化のレベルを制御した炭酸化装置に関するもので
ある。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】二酸化炭素ガスの水へ
の溶解は、温度が低いほど、そして圧力が高いほど増大
する。気体圧力の調整は困難ではない。しかし、周囲温
度や炭酸化装置に供給される水の供給源の温度は変化す
ることが多い。こうした温度変化のため、炭酸化装置に
供給される水の温度を制御することは、商業的な炭酸化
装置では困難であったし、特に後混合飲料分注装置で
は、往々にして経済的に実施が不可能であった。結果的
に、分注された飲料中のＣＯ₂含量の制御は困難であっ
た。

【０００３】これまでは、炭酸化室に流入するＣＯ₂の
圧力を、通常予測される最も高い水温で適当な炭酸化レ
ベルを得るのに十分な高さのレベルに設定することが行
われてきた。この場合、その日の、季節の、あるいは地
理的な事情で水源温度が低下すると、炭酸化のレベルが
過度に上昇することになり、以下に説明するような種々
の望ましくない状態が生じてしまう。

【０００４】水供給温度が制御不能であることによって
生じる問題の一つは、大気圧に開放される地点（通常、
飲料混合分注弁の出口）で過度に炭酸化された飲料から
のガス発生が生じる結果、ＣＯ₂が浪費されることであ
る。

【０００５】別の問題としては、分注時の過度の炭酸化
の結果、流体流れ制御装置の変則的で非定常的な操作が
必要となることが挙げられる。さらに、分注時に過度の
炭酸化が行われると、飲料容器での泡レベルが上昇し、
溢流や何回もの注ぎ足しにより製品が無駄になるという
不都合も生じる。こうした飲料分注機器での過度の炭酸
化による望ましくない結果は、最近の飲料分注機器にみ
られるような迅速な飲料分注速度ではさらに助長されて
しまう。

【０００６】したがって、本発明の主要な目的は、炭酸
化の過程で使用される水の温度が広範囲にわたって変化
しても、炭酸化のレベルを制御しうる装置を提供するこ
とにある。

【０００７】本発明の別の目的は、ＣＯ₂レベルが制御
された炭酸水が要求される、後混合飲料分注装置等の機
器で水の炭酸化を行う優れた装置を提供することにあ
る。

【０００８】本発明のさらに別の目的は、炭酸化のレベ
ルを所定の範囲に限定することによって二酸化炭素を保
全し、それによって運転費用を削減し、また、大気圧へ
の開放地点でのガス発生によるＣＯ₂の浪費を防止する
ことにある。

【０００９】本発明のさらに別の目的としては、飲料分
注機器、特に飲料混合弁の性能の改善、ならびに流体流
れ制御装置の変則的な操作、飲料容器での高い泡レベ
ル、製品の浪費といった問題を防止することが挙げられ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらの目的をはじめと
する本発明の種々の目的を解決すべく、本発明では、温
度検知器が水の温度を検知すべく配置され、制御手段が
温度検知手段に応答して、水に二酸化炭素を導入する圧
力を制御しており、水温の上昇にしたがって圧力が上昇
する制御装置を提供する。制御手段によって決定される
水温とＣＯ₂圧力との関係は、分注される炭酸飲料の炭
酸化レベルが、限定された範囲内、好ましくは実質的に
一定のレベルに維持されるようなものとするのが好適で
ある。

【００１１】温度検知器は、炭酸化槽に供給される供給
水の温度、あるいは槽自体内部の炭酸水の温度を検知す
る。ＣＯ₂圧力は、温度検知気体調整装置、あるいは温
度トランスジューサに応答する電子制御調整装置によっ
て制御することができる。所望の炭酸化レベル、あるい
は炭酸化レベルの範囲を選択することができ、所望の炭
酸化レベルに設定した装置を用いると、炭酸化槽に供給
される水、あるいは炭酸化槽の水の温度が変化しても、
炭酸化レベルが自動的に維持される。

【００１２】

【実施例】清涼飲料を分注するにあたっての炭酸化のレ
ベルは、二酸化炭素の容積対水の容積の比によって定義
される。図１に示すように、所定の炭酸化のレベルを維
持するには、温度が上昇するにしたがって、ＣＯ₂圧力
を上昇させる必要がある。

【００１３】逆に、温度が低ければ、所定の炭酸化のレ
ベルを維持するのに必要なＣＯ₂の圧力は低くてすむ。
温度と圧力の間の関係はほぼ一次関数的である。図１
は、炭酸化レベルが後述する、5.２５の場合について
の、気体圧力と水温との間の代表的な関係を示す。実際
には、種々の理由、たとえば装置内での損失のために、
気体圧力と水温との間の関係は、図１のグラフとずれる
こともある。

【００１４】通常、気体圧力が１気圧である場合には、
水温が６８°Ｆでは、１００ｍｌの水は９０ｍｌのＣＯ
₂ガスを溶解することができる。ＣＯ₂を5.２５気圧、
すなわち７7.１７５ＰＳＩＧ（Pound-force per square
inch gauge ）＝5.４３kgf／cm²に加圧した場合に
は、同じ温度でも、5.２５倍ものＣＯ₂が水に溶解す
る。すなわち、圧力を5.２５気圧まで上昇すると一気圧
下で４７2.５ｍｌのＣＯ₂が１００ｍｌの水に溶解す
る。ＣＯ₂の溶解度は水温が上昇するにつれて低下し、
同量のＣＯ₂を溶液に溶解させるのに、さらに高い圧力
が必要とされる。

【００１５】図２の装置を用いると、炭酸化槽１０中の
炭酸水を、任意の所望の炭酸化レベルに維持することが
可能となる。水は、水供給管路１２から、モータ駆動ポ
ンプ１４および逆止弁１６を通って、槽１０に供給され
る。逆止弁は、槽１０内のＣＯ₂圧力を保持することが
要求される。管路１２を通って液体あるいは気体が水供
給源に逆流するのを確実に防止するには、複式逆止弁を
使用するのが好ましい。モータ駆動ポンプ１４のモータ
は、レベル検知器１８によって制御され、このレベル検
知器は、槽中の液体のレベルが第一所定レベルより下が
るとモータを始動させ、液体のレベルが第一所定レベル
より上側の第二所定レベルに達すると、モータを停止さ
せる。二酸化炭素は、供給槽２０から、圧力調整装置２
２、温度制御弁２４、および逆止弁２６を通って、槽１
０に供給される。炭酸水は、管路３０を経て分注弁２８
まで送り出される。

【００１６】槽１０内の液体３４に浸漬された温度検知
器３２によって、弁２４が管路３５を介して操作され、
温度が上昇すると弁を通過するＣＯ₂の流量規制の程度
が低下するよう、弁での圧力調整が制御される。弁で
は、検知器付勢ばね５２（図２には図示せず）によって
槽１０へのＣＯ₂の流れが制御され、液温の上昇につれ
てＣＯ₂の圧力が所定の方式で上昇して、ほぼ一定の炭
酸化のレベルが維持される。温度検知器３２は、膨張性
の流体が管３４を流下して弁２４中のダイヤフラムを作
動させる球型のものとすることができる。膨張性の流体
は、液体、たとえばアルコールまたはグリコール、また
はフルオロカーボンの一種とすることができる。また、
膨張性液体を気体、たとえば窒素あるいは二酸化炭素と
することもできる。

【００１７】温度検知器３２および弁２４の詳細を、図
６に示す。弁２４は、管路３５を介して検知器３２に連
結された流体室３６を有する。流体室は、可撓性のダイ
ヤフラム３８によって閉じられている。ダイヤフラム３
８と第二ダイヤフラム５４との間には、ばね５２（さき
に検知器付勢ばねと称したもの）が配置されており、第
二ダイヤフラム５４は、出口４２と連通する出口室の境
界の一部を画定している。ダイヤフラム５４の下側の中
心リベット５６に、弁体４４が機械的に連結され、この
弁体４４が弁座４６と協働することによって、入口４０
と出口４２の間に、規制された、閉鎖可能な流路が形成
されている。弁体４４は、弁体と調整可能なプレート５
０との間に圧縮挟持された弱いばね４８によって、閉鎖
状態に保持されている。プレート５０には開口部５１が
設けられているので、ＣＯ₂が入口４０から弁オリフィ
スへと流下することができる。ＣＯ₂は入口４０から出
口４２へと弁２４を通過し、弁体４４と弁座４６の間で
の規制によって制御されている。ＣＯ₂が消費される結
果、出口４２での圧力が低下すると、ばね５２によって
ダイヤフラム５４が下向きに移動する。そしてダイヤフ
ラムの下側のリベット５６によって弁体４４が開放状態
まで押し下げられ、ＣＯ₂が入口４０から出口４２に向
かって流下して、弁２４の出口側の圧力が回復し、この
状態では、ダイヤフラム５４は、ばね４８の付勢により
弁体４４が閉鎖状態に戻ることを妨げない。ばね５２
は、流体室３６内の流体によって付勢され、ダイヤフラ
ム３８に対して作用する。検知器３２によって検知され
る水温が上昇すると、流体室３６内の検知用流体の圧力
によって、ばね５２にかかる下向きの力が増大する。こ
のようにして下向きの力が増大する結果、炭酸化装置中
のＣＯ₂圧力が上昇する。

【００１８】検知器３２によって検知される温度が低下
すると逆の効果が生じ、炭酸化装置内のＣＯ₂圧力が低
下することになる。

【００１９】図３の炭酸化装置は図２の装置に類似して
いるが、この装置では、槽１０中の炭酸水３４の温度を
検知するかわりに、モータ駆動ポンプ１４と複式逆止弁
１６の間の管路６０に設けた温度検知器５８によって、
槽に供給する水の温度を検知している。この温度検知器
５８も膨張性流体型のものである。図３の炭酸化装置の
操作は、炭酸化槽に加えるＣＯ₂圧力を水温に応じて調
整するという点で、図２の装置の操作と本質的に同一で
ある。

【００２０】図４の炭酸化装置は、槽１０中の炭酸水３
４に浸漬した電子式の温度検知器６０を使用するもので
ある。検知器６０はサーミスタ型のものとするのが好ま
しい。検知器からの電子信号は、電気的配線６２を介し
て電子制御装置６４に送出され、この電子制御装置６４
が、電気制御弁６６に作動用電流を送出する。電子制御
装置６４は、出力を送出することができ、この出力の電
圧あるいは電流が入力信号のレベルと所定の関係を有す
る、種々、周知で市販のサーボ増幅器等の制御装置のう
ちの任意の一種とすることができる。また、電子制御装
置を、もっと精巧なアナログあるいはデジタルサーボ制
御装置とすることもできる。電子制御装置に本質的に要
求されているのは、槽１０中のＣＯ₂圧力が検知された
液温と所望の関係を有するものとなるよう、ＣＯ₂圧力
を弁６６での規制により調整しうるような出力信号を、
電子制御装置が送出することである。電子制御装置を用
いることによって、温度と圧力との間の所望の関係を容
易に形成することができる。さらに、弁ばねの圧縮率を
調整することによって炭酸化レベルを機械的に設定する
のではなく、制御装置自体の内部で炭酸化レベルを電子
的に設定することも可能である。

【００２１】図７に示すように、弁６６は、弁座７２に
向かってコイルばね７０によって付勢された弁体６８を
弁６６が有しているという点で、弁２４に類似してい
る。この弁によって、入口７４から出口７６に向かうＣ
Ｏ₂の流れを可変的に規制することが可能となる。ばね
７０の力に対抗する弁体６８の動きは、比例動作性ソレ
ノイド７８によって制御され、このソレノイド７８の電
機子が、中心リベット８０ならびにダイヤフラム８４を
押圧しているばね８２を介して、弁体６８に機械的に連
結されている。

【００２２】図５の炭酸化装置は、図４の装置と類似し
ているが、この装置では、槽１０中の炭酸水３４の温度
を検知するかわりに、モータ駆動ポンプ１４と複式逆弁
１６の間の管路８８に設けた電子式温度検知器８６によ
って、槽１０に供給する水の温度を検知している。この
温度検知器８６はサーミスタ型のものとするのが好まし
い。図５の炭酸化装置の操作は、炭酸化槽に加えるＣＯ
₂圧力を水温に応じて調整するという点で、図４の装置
の操作と本質的に同一である。

【００２３】図８の弁は、図２の温度制御弁２４および
逆止弁２６の役目を果たす。この弁の構造は図６の弁の
構造と似ているが、図８の弁はＣＯ₂の逆流を防止する
よう配置された逆流防止球を備えている。図４に示すよ
うに、弁９０は、検知器９２に向かって、そして検知器
９２から管９４を通って流れる流体によって制御され
る。弁はＣＯ₂入口９６とＣＯ₂出口９８とを備えてお
り、入口は気体供給源と連結することができ、出口は炭
酸化槽と連結されている。入口は通常、小型ばね１０４
で弁座１０２に向かって押しつけられた球１００を含む
逆止弁によって閉鎖されている。ばね１０４は、弁座要
素１０６を包含する室の中に保持され、弁体１０８と逆
流防止球１００との間に挟持されている。ばね１０４は
ばね１１４より弱いので、逆流防止球１００と弁体１０
８とが両方同時に開放することが可能である。したがっ
て、ばね１１４に加わる力が増大してダイヤフラム１１
６が中心リベット１１８に対して押しつけられることに
より弁体１０８が開放された際に、ＣＯ₂が入口９６か
ら出口９８に向かって弁を通過することが可能となる。

【００２４】図９の電気制御弁は図８の弁と似ている
が、この弁では、比例動作性ソレノイド１２０を使用し
てダイヤフラム１２２をばね１２４を介して下向きに押
圧することによって、弁体１２６を開放している。

【００２５】上述の炭酸化装置には種々の変更を加える
ことが可能である。たとえば、図２、図３、および図７
ではそれぞれ膨張性流体型の検知器３２、５８、および
９２が図示してあるが、他の手段、たとえば固体による
機械的連結手段を用いて温度検知器を圧力調整弁と連結
することも可能である。調整弁で液温とＣＯ₂圧力との
間の所望の関係を実現するにあたっては、種々の方法を
用いることができ、たとえば、弁体および弁座に適当な
形状を選択したり、弁体とダイヤフラムとの間に特定の
機械的連結部材を使用したりすることができる。ＣＯ
₂逆止弁および流入水の逆止弁は、ＣＯ₂流路の温度応
答弁ならびに水の流路の温度検知器とともに、単一のハ
ウジング内にまとめて収納することもできる。本発明の
装置のさらに別の原価効果の高い改変としては、炭酸化
槽中の圧力および温度トランスジューサに応答するマイ
クロプロセッサ回路によって開放・閉鎖される、単純な
電子作動遮断弁が挙げられる。もちろん、これらの改変
をはじめとする種々の改変は、請求の範囲において定義
する本発明の範囲から逸脱することなく行うことが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】特定の炭酸化レベルについての、ＣＯ₂圧力と
水温との関係を示すグラフである。

【図２】本発明の第一の態様の飲料分注装置の略図で、
この分注装置では、炭酸化槽中の液体の温度に応答し
て、ＣＯ₂圧力調整装置が機械的に制御される。

【図３】本発明の第二の態様の飲料分注装置の略図で、
この分注装置では、炭酸化槽に供給される水の温度に応
答して、ＣＯ₂圧力調整装置が機械的に制御される。

【図４】本発明の第三の態様の飲料分注装置の略図で、
この分注装置では、炭酸化槽中の液体の温度に応答し
て、ＣＯ₂圧力調整装置が電子的に制御される。

【図５】本発明の第四の態様の飲料分注装置の略図で、
この分注装置では、炭酸化槽中の液体の温度に応答し
て、ＣＯ₂圧力調整装置が電子的に制御される。

【図６】温度検知器の正面図、ならびに第一機械制御Ｃ
Ｏ₂圧力調整弁の断面図である。

【図７】電子制御ＣＯ₂圧力調整弁の断面図である。

【図８】別の機械制御弁の断面図である。

【図９】別の電子制御弁の断面図である。

【符号の説明】

１０…炭酸化槽、１２…水供給管路、１４…モータ駆動
ポンプ、１６…逆止弁、１８…レベル検知器、２０…供
給槽、２２…圧力調整装置、２４…温度制御弁、２６…
逆止弁、２８…分注弁、３０…管路、３２…温度検知
器、３４…液体、３５…管路、３６…流体室、３８…ダ
イヤフラム、４０…入口、４２…出口、４４…弁体、４
６…弁座、４８…ばね、５０…プレート、５１…開口
部、５２…ばね、５４…ダイヤフラム、５６…リベッ
ト、５８…温度検知器、６０…管路、６２…電気的配
線、６４…電気制御装置、６６…電気制御弁、６８…弁
体、７０…ばね、７２…弁座、７４…入口、７６…出
口、７８…ソレノイド、８０…リベット、８２…ばね、
８４…ダイヤフラム、８６…温度検知器、８８…管路、
９０…弁、９２…検知器、９４…管路、９６…入口、９
８…出口、１００…逆流防止球、１０２…弁座、１０４
…ばね、１０６…弁座要素、１０８…弁体、１１４…ば
ね、１１６…ダイヤフラム、１１８…中心リベット、１
２０…比例動作性ソレノイド、１２２…ダイヤフラム、
１２４…ばね、１２６…弁体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体に二酸化炭素ガスを導入する炭酸化
装置で、液体の温度を検知すべく配置された温度検知手
段と、二酸化炭素を上記液体に導入する圧力を制御す
る、上記温度検知手段に応答する制御手段とを有し、上
記圧力が、上記液温が上昇するにつれて上昇することを
特徴とする炭酸化装置。
【請求項２】上記圧力が、液温の上昇につれてほぼ一
次関数的に上昇する請求項１の炭酸化装置。
【請求項３】炭酸化槽を備え、上記温度検知手段が上
記炭酸化槽中の液体の温度を検知すべく配置されている
請求項１の炭酸化装置。
【請求項４】炭酸化槽と、この槽に水を誘導する供給
管路とを備え、上記温度検知手段が上記供給管路中の液
体の温度を検知すべく配置されている請求項１の炭酸化
装置。
【請求項５】上記温度検知手段が、検知した温度を表
わす電気信号を生成するトランスジューサであり、上記
制御手段が、上記液体中に導入される二酸化炭素の流路
を可変的に規制する、電気的に作動される弁手段と、上
記電気信号に応答し、上記電気作動弁手段を制御する電
子制御手段とから構成される請求項１の炭酸化装置。
【請求項６】上記制御手段が、上記液体への二酸化炭
素の導入を調整すべく連結された弁手段から構成され、
上記弁手段が、入口と、出口と、上記入口と出口の間の
流路と、上記流路中に位置する弁座と、上記弁座と協働
すべく配置された弁体と、一方の側が上記出口の流体圧
力に暴露されている可動ダイヤフラムと、上記ダイヤフ
ラムと上記弁体との間に位置し、上記出口の流体圧力の
減少に応答して上記ダイヤフラムが移動すると、上記弁
体を上記弁座からひき離して開放状態とする手段と、上
記弁体を上記弁座に押しつける第一ばね手段と、上記温
度検知手段に応答して移動しうる手段と、上記可動手段
と上記ダイヤフラムとの間に位置し、上記可動手段から
上記ダイヤフラムに力を伝達する第二ばね手段とを有す
ることにより、上記出口での圧力が上記ダイヤフラムの
動きに応答して調整され、そして上記ダイヤフラムの動
きが、上記出口の圧力と上記温度検知手段によって検知
された温度の両方の影響を受ける請求項１の炭酸化装
置。
【請求項７】上記出口から上記入口への流れを防止す
る、上記入口に位置する逆止弁手段を備えた請求項６の
炭酸化装置。
【請求項８】上記温度検知手段に応答して移動しうる
上記手段が、第二ダイヤフラムである請求項６の炭酸化
装置。
【請求項９】上記温度検知手段に応答して移動しうる
上記手段が、電気的に作動される比例動作ソレノイドで
ある請求項６の炭酸化装置。
【請求項１０】上記第一ばねにかかる応力を調整する
手段を備えた請求項６の炭酸化装置。
【請求項１１】分注弁と、上記弁を通して分注される
液体に二酸化炭素ガスを導入する手段とを備えた炭酸飲
料分注装置で、液体の温度を検知すべく配置された温度
検知手段と、二酸化炭素を上記液体に導入する圧力を制
御する、上記温度検知手段に応答する制御手段とを有
し、上記圧力が、上記液温が上昇するにつれて上昇する
ことにより、上記弁を通して分注される液体の炭酸化レ
ベルが実質的に一定のレベルに保たれることを特徴とす
る炭酸飲料分注装置。