(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧容器と、貯水を冷却可能な貯氷部を備えた貯水容器と、この貯水容器と前記耐圧容器を接続する給水管と、この給水管の前記耐圧容器側に設けた定水位弁と、前記給水管の前記貯水容器側に設けた給水方向に開弁する逆止弁と、前記耐圧容器に設けた排気方向に開弁する遮断弁と、前記耐圧容器を圧縮炭酸ガスのガス源と接続する導ガス管と、この導ガス管の配管途中から分岐して、前記貯水容器内に開口した排気管と、この排気管の分岐部に設けられ、前記耐圧容器を前記ガス源と連通させるガス導入位置と、前記耐圧容器を前記排気管を介して前記貯水容器と連通させる排気位置とに切り替えられる切替弁を備え、
前記逆止弁および遮断弁は、前記切替弁をガス導入位置として前記耐圧容器の内圧が大気圧よりも大きい締め切り圧以上となったとき閉弁して前記耐圧容器を密閉する一方、前記切替弁を排気位置として前記耐圧容器に導入されたガスが前記排気管から前記貯水容器に排出されることにより当該耐圧容器の内圧が大気圧と等圧となったとき開弁して前記耐圧容器への給水を許容することを特徴とした炭酸水製造装置。
【請求項２】
定水位弁は、浮力により給水管を閉止可能なボール状の弁体と、この弁体を昇降可能に収容するガイド筒とを備えたフロート弁である請求項１記載の炭酸水製造装置。
【請求項３】
定水位弁に代えて電気的に駆動する閉止弁を設けると共に、耐圧容器には設定水位に対応して前記閉止弁を開閉する水位センサを設けた請求項１記載の炭酸水製造装置。
【請求項４】
切替弁として電気的に駆動する切替弁を採用すると共に、耐圧容器には上限水位および下限水位を検知して前記切替弁を切替駆動する水位センサを設け、当該水位センサは下限水位検出時に前記切替弁を排気位置に駆動する一方、上限水位検出時に前記切替弁をガス導入位置に切り替える請求項３記載の炭酸水製造装置。
【請求項５】
耐圧容器に内圧によって炭酸水を外部に排出する注出管を設けると共に、この注出管の注出口に開閉弁を設けた請求項１から４のうち何れか一項記載の炭酸水製造装置。
【請求項６】
注出管の配管途中を貯水容器内に導入した請求項５記載の炭酸水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、給水した冷水に耐圧容器内で圧力によって炭酸ガスを溶解させて炭酸水を生成する装置に係り、耐圧容器への給水から炭酸水の注出まで炭酸ガスのガス圧によって制御する構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐圧容器に冷水を供給した後、炭酸ガスを加圧することにより炭酸水を生成する装置としては、例えば特許文献１や特許文献２に開示された技術が公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８８５７７号公報
【特許文献２】特開２００７−７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記例示した従来の炭酸水製造装置は、耐圧容器に給水する際や生成した炭酸水を注出する際にポンプを使用するため、装置全体が大型化し、設置に場所をとった。従って、家庭で簡易な装置で炭酸水を造りたいという要望に応えられなかったばかりか、小さな飲食店でも導入が困難であった。
【０００５】
本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、設置場所をとらず、しかも簡単な操作で手軽に炭酸水を生成することができる炭酸水製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では上述した目的を達成するために、耐圧容器に給水した水に圧力によって炭酸ガスを溶解させることにより炭酸水を生成する装置であって、前記耐圧容器を給水源と接続する給水管と、この給水管の前記耐圧容器側に設けた定水位弁と、前記耐圧容器を圧縮炭酸ガスのガス源と接続する導ガス管と、この導ガス管の配管中途から分岐する排気管と、この排気管の分岐部に設けられ、前記耐圧容器を前記ガス源および前記排気管と連通させるガス導入位置および排気位置に切り替えられる切替弁とを備え、前記給水管の前記給水源側には給水方向に開弁する逆止弁を設けると共に、前記耐圧容器には排気方向に開弁する遮断弁を設け、これら逆止弁および遮断弁は、前記切替弁を排気位置として前記耐圧容器の内圧が大気圧と等圧のとき開弁して前記耐圧容器への給水を許容する一方、前記切替弁をガス導入位置として前記耐圧容器の内圧が大気圧よりも大きい締め切り圧以上となったとき閉弁して前記耐圧容器を密閉するという手段を用いた。
【０００７】
本発明においては、先ず大気開放の状態で耐圧容器に給水を行い、その後、この耐圧容器を密閉して炭酸ガスを加圧供給することにより、水に炭酸ガスを溶解させて炭酸水を生成する。このため、先ず、切替弁を排気位置として耐圧容器を大気開放の状態としておく。即ち、切替弁を排気位置とした場合、耐圧容器が導ガス管および排気管を通じて大気と連通し、耐圧容器の内圧が大気圧と等圧となることにより、給水管に設けた逆止弁および耐圧容器に設けた遮断弁が開弁して給水可能な状態となる。その後、耐圧容器内が所定水位となったとき定水位弁が閉弁して給水が停止する。
【０００８】
給水完了後に、切替弁をガス導入位置に切り替えると、今度は、耐圧容器が導ガス管を介してガス源と連通し、耐圧容器に炭酸ガスが加圧供給される。そして、炭酸ガスの加圧供給により耐圧容器の内圧が大気圧よりも大きい締め切り圧以上となったとき遮断弁が閉弁する。このとき給水管の定水位弁も閉弁しているため、耐圧容器は密閉状態となる。ただし、その後、継続的に炭酸ガスを加圧供給すると、定水位弁の設定水位によっては該定水位弁が開弁することもある。即ち、密閉状態にある耐圧容器に継続的に炭酸ガスを加圧供給すると、そのガス圧によって水面が押圧されて水位が下がり、定水位弁が開弁することもある。このように、仮に、炭酸ガスの加圧供給中に定水位弁が開弁したとしても、このとき耐圧容器の内圧は既に締め切り圧以上となっているため、給水管の給水源側に設けた逆止弁が閉弁し、耐圧容器の密閉状態は維持される。そして、密閉された耐圧容器内でガス圧により炭酸ガスが水に溶解し、炭酸水が生成される。
【０００９】
給水源としては既存の水道設備を採用し、その水栓や蛇口に給水管を接続することも可能であるが、より構造を簡易にし、省スペース化するために、貯水容器を耐圧容器の上方に設けて給水源とすることが好ましい。このように貯水容器を耐圧容器の上方に設けることで、貯水容器の貯水を自重（水頭圧）により耐圧容器に自然給水することができる。なお、貯水容器は蓋を備えるものが好ましいが、前記自然給水を可能とするために、内部を外気と連通させた構成とする。
【００１０】
また、貯水容器の貯水は、より炭酸ガスを溶解させやすくするために、冷水であることが好ましく、そのため、貯水容器は貯水を冷却可能な貯氷部を備えるものを採用する。なお、貯氷部は氷が給水管を詰まらせないように、氷を載置可能な容器で構成し、これを貯水に浸漬させることとが好ましく、より好ましくは、貯水に直接接触する網かごによって貯氷部を構成する。
【００１１】
さらに、貯水容器に貯氷部を設けた構成において、排気管を貯水容器内に開口させることにより耐圧容器の排気が貯水容器に導入され、この排気によって貯水と氷とを撹拌させて、より迅速に冷水を生成することができる。
【００１２】
一方、定水位弁は、耐圧容器への給水量を一定とすることで、炭酸水のガス濃度を一定にする作用を行うもので、もっとも簡便にはフロート弁によって構成することができる。より具体的には、浮力により給水管を閉止可能なボール状の弁体と、この弁体を昇降可能に収容するガイド筒とを備えたフロート弁であることが好ましい。
【００１３】
なお、定水位弁は耐圧容器内の水位に応じて機械的に給水管の開閉を行うもので、耐水性を有し、また圧力や温度についても耐久性を有する利点があるが、特に、フロート弁を採用した場合、所望の水位で正確に作動するように設計することや、給水管への組み付けに手間が生じ、量産性は必ずしも良好といえない。そこで、本発明では定水位弁に代えて電気的に駆動する閉止弁を設けると共に、耐圧容器には設定水位に対応して前記閉止弁を開閉可能な水位センサを設けるという手段を用いる。この代替手段によれば、耐圧容器の水位が設定値未満のとき水位センサが前記閉止弁を開弁して給水を可能とする一方、給水によって耐圧容器の水位が設定値に達すれば前記水位センサが閉止弁を閉弁して給水動作を停止する。
【００１４】
また、ここまでの手段では、切替弁は手動式を予定しているが、より好ましくは、電気的に駆動する切替弁を採用する。そして、電気駆動式の切替弁を採用すると共に、耐圧容器には上限水位および下限水位を検知して前記切替弁を切替駆動する水位センサを設け、当該水位センサは下限水位検出時に前記切替弁を排気位置に駆動する一方、上限水位検出時に前記切替弁をガス導入位置に切り替えるようにする。この手段によれば、水位の上下限に対応して給水状態と加圧状態とを自動的に切り替えることができる。
【００１５】
さらに、耐圧容器に内圧によって炭酸水を外部に排出する注出管を設けると共に、この注出管の注出口に開閉弁を設けることが好ましい。この構成では、開閉弁（例えば、コック）を操作することにより、耐圧容器の内圧によって炭酸水の液面が押されて、炭酸水を注出することができる。
【００１６】
さらに、注出管を設けた構成において、その配管途中を貯水容器内に導入することによって、当該導入部が貯水容器の冷水との熱交換部として機能し、より冷たい炭酸水を注出することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、切替弁を操作することで炭酸ガスの流路を変更して、耐圧容器を給水可能な状態と加圧可能な状態とに切り替えることができるため、給水圧や注出圧の確保にポンプを用いる必要がなく、構造を簡易とすると共に、装置を小型化することができた。特に、給水源としての貯水容器と耐圧容器とを上下二段に構成することで、より省スペース化を図ることができ、貯水容器に貯氷部を備えたものにあっては、冷水を耐圧容器に給水することができる。さらに、この貯水容器内の冷水と注出管内の炭酸水とを熱交換するようにしたので、より冷えた炭酸水を注出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る炭酸水製造装置の概略説明図
【図２】同装置の給水状態を示した概略説明図
【図３】同装置の給水終了状態を示した概略説明図
【図４】同装置の炭酸水生成状態を示した概略説明図
【図５】同装置の炭酸水注出状態を示した概略説明図
【図６】定水位弁に代えて給水管を電気的に開閉する別実施形態を示した概略説明図
【図７】電気的に駆動する切替弁を採用した更なる別実施形態の概略説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明の第一実施形態を示したもので、給水源である貯水容器１と炭酸水の生成部（カーボネータ）である耐圧容器２をスペーサ３を介して上下二段に設けることによって、省スペースなタワー型の炭酸水製造装置を構成している。
【００２０】
貯水容器１は、所望の容積を有し、上面開口に開閉蓋１ａを備えると共に、内部に貯氷部１ｂを備える。なお、この貯水容器１は、貯水を自重（水頭圧）によって自然給水するために、蓋１ａを閉めた状態でも内部が密閉されず、外部と連通する息継ぎ口（図示せず）を有する。また、貯氷部１ｂは、本実施形態の場合、貯水に浸漬する網かごによって構成し、網かごに乗せた氷を直接貯水に接触させるようにしている。そして、耐圧容器２とはスペーサ３を貫通する給水管４と接続され、この給水管４を通じて貯水を耐圧容器２に給水する。
【００２１】
この実施形態において給水管４は、上述のように貯水を自然給水するために上下に真っ直ぐな直管で構成している。また、この給水管４の貯水容器１側の開口部には給水方向に開弁する逆止弁５を設けると共に、耐圧容器２側の開口部には定水位弁６を設けている。
【００２２】
逆止弁５の締め切り圧は、大気圧よりも大きく設定される。即ち、耐圧容器２の内圧が大気圧よりも大きくなったとき逆止弁５は閉弁する。なお、この実施形態では、ボール逆止弁を採用している。
【００２３】
一方、定水位弁６は、耐圧容器２が所定の給水位となったところで給水管４を閉止して、給水を停止するもので、この実施形態の場合、給水管４の下端開口４ａを弁座として、浮力により着座するボール状の弁体６ａをガイド筒６ｂに昇降可能に収容した構成としている。
【００２４】
これに対して耐圧容器２は、導ガス管７を介して圧縮炭酸ガスのガス源である炭酸ガスボンベＢと接続し、該ボンベＢからレギュレタＲによって適当なガス圧に調整された炭酸ガスが供給される。また、前記導ガス管７の中途から排気管８を分岐しており、分岐部には切替弁９を設けると共に、その一端８ａは貯水容器１内に開口している。切替弁９は、この実施形態の場合、直角のＬ字形流路９ａを形成したボール弁９ｂをレバー９ｃによって回転操作可能に設け、耐圧容器２をガス源に連通させるガス導入位置と排気管８に連通させる排気位置の二つの位置を選択的に切り替えるようにしている。
【００２５】
さらに、この耐圧容器２には内部空気を外部に排出する遮断弁１０を設けている。この遮断弁１０は、耐圧容器２の内圧が大気圧と等圧のとき開弁する一方、耐圧容器２の内圧が大気圧より大きい締め切り圧以上となったとき閉弁する。
【００２６】
さらにまた、耐圧容器２には炭酸水を注出する注出管１１を設けている。この注出管１１の注出口側には手動で開閉可能なコック（開閉弁）１１ａを設けている。また、本実施形態の場合、注出管１１の途中を貯水容器１に導入し、炭酸水と冷水との熱交換部１１ｂを構成している。なお、炭酸水の冷却効率を高めるためには、熱交換部１１ｂの長さを十分に確保することが好ましく、そのため本実施形態では注出管１１の導入部分を蛇行状としている。
【００２７】
次に、図２〜５に従って、上記構成からなる炭酸水製造装置の使用方法および動作を説明する。先ず、図２に示したように、貯氷部１ｂに氷を入れておき、その上から貯水容器１に水を入れる。このとき、切替弁９を排気位置とし、耐圧容器２の内圧を大気圧と等圧としておくことで、給水管４の逆止弁５が開弁し、また、耐圧容器２の遮断弁１０も開弁するため、貯水容器１で水を貯留することなく、即座に耐圧容器２への給水が始まる。
【００２８】
そして、耐圧容器２への給水量が一定に達すれば、図３に示すように、定水位弁６が給水管４を閉止して、給水を終了する。
【００２９】
その後、図４に示したように、切替弁９を手動でガス導入位置に切り替え、耐圧容器２に炭酸ガスボンベＢから導ガス管７を通じて所定圧の炭酸ガスを導入する。このとき、注出管１１のコック１１ａは閉めておく。そして、炭酸ガスの導入によって耐圧容器２の内圧が遮断弁１０の締め切り圧以上となったとき、当該遮断弁１０が閉弁する。また、定水位弁６も閉弁しているため、耐圧容器２は密閉状態となる。従って、密閉された耐圧容器２内で炭酸ガスが加圧され、水に溶解することで炭酸水が生成される。
【００３０】
なお、炭酸ガスの加圧によって、仮に、耐圧容器２の水位が定水位弁６の開弁位置まで下がったとしても、このときのガス圧によって給水管４の逆止弁５が閉弁するため、耐圧容器２の密閉状態が維持され、炭酸水の生成を継続することができる。
【００３１】
そして、図５に示すように、耐圧容器２内を炭酸ガスによる加圧状態のまま、コック１１ａを開くことで、炭酸水の液面がガス圧に押されて、注出管１１から炭酸水を注出することができる。この注出中、炭酸水は熱交換部１１ｂを通過して、貯水容器１の冷水により冷却されるため、より冷えた炭酸水を注出することができる。
【００３２】
このように、本実施形態の炭酸水製造装置によれば、切替弁９を切り替えるだけで、給水から炭酸水の注出に至る一連の動作を、一切ポンプを使用することなく行うことができる。また、本実施形態では、貯水容器１と耐圧容器２を上下二段に積み上げた構成であるため、その設置スペースが小さく、卓上で使用することも可能なため、家庭や小規模の飲食店でも導入が容易である。
【００３３】
ところで、上記実施形態では、貯水容器１に水を貯留することなく、即座に給水するようにしたが、そうすると、水と貯氷部１ｂの氷の接触時間が十分に確保されず、冷水を得ることが困難となる。そこで、より好ましい操作方法としては、貯水容器１に水を入れる前に、切替弁９をガス導入位置にして、耐圧容器２に炭酸ガスを導入する。そうすれば、図４で説明した炭酸水の生成工程と同様に、ガス圧によって耐圧容器２の遮断弁１０が閉弁し、また、このガス圧が開弁している定水位弁６を通じて給水管４に導入されても、逆止弁５が閉弁して、給水管４を閉止することができる。従って、給水管４を閉止した状態で貯水容器１に水を溜めることができ、氷と十分に接触させることができる。
【００３４】
この後、切替弁９を排気位置にすれば、上述のように給水が開始されるのであるが、本実施形態の場合、貯水容器１内に排気管の一端を開口しているため、耐圧容器２のガス圧は排気管８から貯水容器１に排出され、この排圧により水と氷が撹拌されて、効率よく冷水を生成することができる。従って、給水前に導入した耐圧容器２の炭酸ガスを冷水生成のために有効利用することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態では、給水源として貯水容器１を採用したが、水道水を給水源とすることも可能であり、この場合、給水管４を水道蛇口や水道の分岐管に接続する。
【００３６】
図６は、本発明の別の実施形態に関するもので、給水管４の耐圧容器２側には上述した定水位弁に代えて、電磁弁２０を設けている。また、耐圧容器２の内部には予め設定した水位を検知して、前記電磁弁２０に開閉信号を送信する水位センサ２１を設けている。さらに、この別実施形態の場合、水位センサ２１等の電源（図示せず）が必要である。その他の構成は上述した実施形態と同じである。
【００３７】
電磁弁２０と水位センサ２１とは有線または無線によって電気信号を送受信するように接続され、耐圧容器２の水位が設定値未満であれば、水位センサ２１から開信号を送信して電磁弁２０を開弁する一方、耐圧容器２の水位が設定値以上となれば、水位センサ２１は閉信号を送信して電磁弁２０を閉弁させる。このように、別実施形態によれば、耐圧容器２の水位と給水管の開閉を電気的に監視・制御するようにしている。従って、応答性に優れる。また、電磁弁２０や水位センサ２１は汎用品を使用でき、上述したフロート式定水位弁に比べて、部品の調達から組み付けまでが容易であるため、本装置の量産化が可能であり、しかも、これらは小型部品であるため、コンパクトな状態で装置することができる。なお、電磁弁２０は電動弁であってもく、その他、電気的に駆動する閉止弁であれば、従来公知の構成を採用することができる。
【００３８】
図７は、本発明の更なる別実施形態を示したもので、切替弁として電気的に駆動する切替弁３０を採用している。なお、この切替弁３０は、その弁体を電気的に駆動する動力源を構成する他、内部の流路や弁体の回転方向は上述した実施形態と同じとする。そして、この更なる別実施形態では、耐圧容器２内には予め設定した上限水位と下限水位の二箇所に水位センサ３１・３２を設けている。また、水位センサ３１・３２等の電源（図示なし）を必要とするが、その他の構成は上述した実施形態と同じである。
【００３９】
切替弁３０と水位センサ３１・３２とは有線または無線によって電気信号を送受信するように接続され、耐圧容器２の水位が下限値未満でなれば、下方の水位センサ３１が信号を送信して切替弁３０を排気位置となるように駆動する一方、容器水位が上限値に達すれば上方の水位センサ３２が信号を送信して切替弁３０をガス導入位置に自動的に切り替える。従って、この態様では、手動で切替弁を一々操作する手間がなく、耐圧容器２の水位に応じて自動的に給水状態と加圧状態とに切り替えることができる。ただし、この場合でも、切替弁３０はレバー３０ａを備えて手動操作できる構成としておくことが好ましい。なぜなら、空の耐圧容器に炭酸ガスを導入し、その後、この炭酸ガスを貯水容器に排出して、その勢いで水と氷を撹拌させる冷水生成をマニュアル操作により適宜行うことができるからである。
【符号の説明】
【００４０】
１  貯水容器（給水源）
２  耐圧容器
３  スペーサ
４  給水管
５  逆止弁
６  定水位弁
７  導ガス管
８  排気管
９  切替弁
１０  遮断弁
１１  注出管
２０  電気駆動式の閉止弁
２１  水位センサ
３０  電気駆動式の切替弁
３１・３２  上下限水位の水位センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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