(57)【要約】【目的】圧力容器で炭酸水を製造する際、従来のような加圧能力の大きなポンプを必要としない炭酸水製造装置を提供する。【構成】圧力容器２には、水弁４を開放すると水冷却コイル５を通流した水が水導入管６から供給され、炭酸ガスボンベ７から減圧弁８で所定の圧力に減圧された炭酸ガスは炭酸ガス弁９を開放すると炭酸ガス導入管１１から加圧供給される。炭酸水流出管１３は炭酸水の流出口として圧力容器２の底部２ａに臨んで開口し、炭酸水弁１４を開放すると注出ノズル１６から炭酸水が注出される。ガス放出管１７には弁を開放すると圧力容器２のガスを放出するガス放出弁２０を連通している。さらに、攪拌羽根２３を回転させると水が外側方向への水流となり、炭酸ガス気泡と接触して生成された炭酸水は圧力容器２内壁を下側方向への水流となり底部２ａへと環流する。【選択図】        図１
2007000770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入された水と炭酸ガスとの接触により炭酸水を生成する圧力容器を備えた炭酸水製造装置において、
前記水を導入する水導入管と、前記炭酸ガスの導入孔としての複数の孔を上面に穿設した炭酸ガス放出部を有する炭酸ガス導入管と、前記生成された炭酸水を流出させる炭酸水流出管と、を前記圧力容器に設け、
前記水導入管から前記圧力容器に導入した水中に前記炭酸ガス放出部から炭酸ガスを気泡の様態で放出し、該炭酸ガス気泡を水に接触させて生成した炭酸水を前記炭酸水流出管から流出させることを特徴とする炭酸水製造装置。
【請求項２】
天面を金網で覆い下部を開口した円筒状金網を前記炭酸ガス放出部の上方に配設したことを特徴とする請求項１に記載の炭酸水製造装置。
【請求項３】
上部を閉塞して下部を開口した円筒の天面に複数の孔を設けた炭酸ガス受け容器を前記炭酸ガス放出部の上方に配設したことを特徴とする請求項１に記載の炭酸水製造装置。
【請求項４】
上部を閉塞して下部を開口した円筒の炭酸ガス滞留容器を前記炭酸ガス放出部の上方に棚状に複数配設し、前記水と炭酸ガスとの接触面積を増大させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の炭酸水製造装置。
【請求項５】
前記炭酸ガス放出部から放出された炭酸ガス気泡を攪拌する攪拌手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の炭酸水製造装置。
【請求項６】
弁を開放して水を導入する水弁を介在させた水導入管と、炭酸ガスの導入孔としての複数の孔を上面に穿設した炭酸ガス放出部を有し、弁を開放して炭酸ガスを導入する炭酸ガス弁を介在させた炭酸ガス導入管と、弁を開放してガスを放出するガス放出弁を介在させたガス放出管と、弁を開放して生成された炭酸水を流出させる炭酸水弁を介在させた炭酸水流出管と、を設けた圧力容器と、
前記ガス放出弁を開放して前記圧力容器からガスを放出後、前記水弁を開放して前記水導入管から導入した水中に前記炭酸ガス弁を開放して前記炭酸ガス放出部から炭酸ガスを気泡の様態で放出し、該炭酸ガス気泡を水に接触させて生成した炭酸水を前記炭酸水弁を開放して前記炭酸水流出管から流出させるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする炭酸水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飲料ディスペンサや自動販売機等で炭酸飲料を調理して供給する場合に必要とする炭酸水の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シロップと炭酸水を混合して調理した炭酸飲料を供給する飲料ディスペンサや自動販売機等は炭酸水を製造する装置を備えている。
炭酸水製造装置は、導入された水と炭酸ガスとを接触させることにより炭酸水を生成する圧力容器を有し、炭酸ガスボンベから供給される炭酸ガスは減圧弁で所定の圧力に減圧されて炭酸ガスノズルから圧力容器に供給される。
一方、水道から供給される水は水ポンプで加圧して送水し、冷却水槽内の冷却水に浸漬されている冷却コイルを通流させ、炭酸ガスが所定の圧力で充填されている圧力容器へ水ノズルから霧状に噴出させる。
圧力容器内では、所定の圧力の炭酸ガスと霧状の水とが接触することにより水に炭酸ガスが溶け込み、炭酸水が製造される。製造された炭酸水は炭酸水弁が開放されると炭酸ガスボンベから供給される炭酸ガス圧力によって圧力容器から押し出されて飲料ノズルから注出される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−３２３１７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、炭酸ガス溶解度の高い（炭酸ガス溶け込み量の多い）炭酸水を製造するには、圧力容器内の炭酸ガス圧力を高くする（例えば、０．５５ＭＰａ）必要があり、その高い圧力の圧力容器内に水を霧状にして噴出させるには、圧力容器内の圧力より高い加圧能力（例えば、１ＭＰａ）を有する水ポンプを用いる必要がある。その結果、水ポンプは必然的に大きくなり、その専有スペースも大きくなる。また、水配管内圧力が高いと配管から水漏れをおこす虞があった。
本発明は、上記実情に鑑みて、圧力容器で炭酸水を製造する際、従来のような加圧能力の大きなポンプを必要としない炭酸水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る炭酸水製造装置は、導入された水と炭酸ガスとの接触により炭酸水を生成する圧力容器を備えた炭酸水製造装置において、
前記水を導入する水導入管と、前記炭酸ガスの導入孔としての複数の孔を上面に穿設した炭酸ガス放出部を有する炭酸ガス導入管と、前記生成された炭酸水を流出させる炭酸水流出管と、を前記圧力容器に設け、
前記水導入管から前記圧力容器に導入した水中に前記炭酸ガス放出部から炭酸ガスを気泡の様態で放出し、該炭酸ガス気泡を水に接触させて生成した炭酸水を前記炭酸水流出管から流出させることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る炭酸水製造装置は、上述した請求項１において、天面を金網で覆い下部を開口した円筒状金網を前記炭酸ガス放出部の上方に配設したことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明の請求項３に係る炭酸水製造装置は、上述した請求項１において、上部を閉塞して下部を開口した円筒の天面に複数の孔を設けた炭酸ガス受け容器を前記炭酸ガス放出部の上方に配設したことを特徴とする。
また、本発明の請求項４に係る炭酸水製造装置は、上述した請求項１において、上部を閉塞して下部を開口した円筒の炭酸ガス滞留容器を前記炭酸ガス放出部の上方に棚状に複数配設し、前記水と炭酸ガスとの接触面積を増大させるようにしたことを特徴とする。
また、本発明の請求項５に係る炭酸水製造装置は、上述した請求項１乃至４の何れかにおいて、前記炭酸ガス放出部から放出された炭酸ガス気泡を攪拌する攪拌手段を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項６に係る炭酸水製造装置は、弁を開放して水を導入する水弁を介在させた水導入管と、炭酸ガスの導入孔としての複数の孔を上面に穿設した炭酸ガス放出部を有し、弁を開放して炭酸ガスを導入する炭酸ガス弁を介在させた炭酸ガス導入管と、弁を開放してガスを放出するガス放出弁を介在させたガス放出管と、弁を開放して生成された炭酸水を流出させる炭酸水弁を介在させた炭酸水流出管と、を設けた圧力容器と、
前記ガス放出弁を開放して前記圧力容器からガスを放出後、前記水弁を開放して前記水導入管から導入した水中に前記炭酸ガス弁を開放して前記炭酸ガス放出部から炭酸ガスを気泡の様態で放出し、該炭酸ガス気泡を水に接触させて生成した炭酸水を前記炭酸水弁を開放して前記炭酸水流出管から流出させるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１の発明によれば、圧力容器に導入した水中に炭酸ガスを炭酸ガス放出部から無数の微小な炭酸ガス気泡の様態で放出するので、この無数の微小な炭酸ガス気泡が効率よく水に吸収されて炭酸ガスの溶け込み量の多い炭酸水を生成することができる。
また、請求項２の発明によれば、水中を浮遊している無数の炭酸ガス気泡の浮上を抑制して水中での滞留時間を長くすることにより良好な炭酸水を生成することができる。
また、請求項３の発明によれば、無数の微小な炭酸ガス気泡が浮遊しながら上昇して炭酸ガス受け容器で滞留する時間が長くなり、この間に水が炭酸ガスを吸収して炭酸水を生成することができる。
また、請求項４の発明によれば、炭酸ガスが水中に滞留している時間を長くすることができ、さらに、炭酸ガスが水に接触する面積を増やすことができるの、効率よく炭酸ガスを水に吸収させて炭酸水を生成することができる。
【０００７】
また、請求項５の発明によれば、無数の微小な炭酸ガス気泡を含んでいる水を外側方向への水流として混合するのでより良好な炭酸水を生成することができる。
また、請求項６の発明によれば、圧力容器で炭酸水を製造する際、従来のような加圧能力の大きなポンプを必要としない炭酸水製造装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る炭酸水製造装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１である炭酸水製造装置を示す回路構成図、図２は圧力容器の拡大説明図である。炭酸水製造装置１において、圧力容器２は冷却水槽３０に貯留され、図示しない冷凍サイクルで略０℃に保持されている冷却水に浸漬され保冷されている。この圧力容器２には、水道３からの水が水弁４を開放すると水冷却コイル５を通流して冷やされ水導入管６から供給される。また、炭酸ガスボンベ７から減圧弁８で所定の圧力（例えば、０．５５ＭＰａ）に減圧された炭酸ガスが、炭酸ガス弁９が開放されるとガス管１０を介して炭酸ガス導入管１１から圧力容器２に加圧供給される。
【０００９】
炭酸水流出管１３は炭酸水の流出口として圧力容器２の底部２ａに臨んで開口し、炭酸水弁１４を開放すると炭酸ガスの圧力で押し出された炭酸水が炭酸水管１５を介して注出ノズル１６から注出される。また、ガス放出管１７には、圧力容器２内の圧力が一定以上になると弁を開放して圧力を下げる安全弁１８と、弁を開放すると圧力容器２のガスを逆止弁１９を介して放出するガス放出弁２０と、を連通している。さらに、攪拌手段を構成する攪拌モータ２１を駆動すると駆動シャフト２２先端に取り付けた攪拌羽根２３が回転して水を外側方向への水流とし、炭酸ガス気泡と接触して生成（製造）された炭酸水は圧力容器２内壁を下側方向への水流となり底部２ａへと炭酸水が環流する。
図３は炭酸ガス導入管１１を示し、炭酸ガスの導入孔としての複数の孔（突き抜けた小さい穴、例えば、穴径０．３ｍｍ〜１ｍｍ）１２ａを上面に穿設した炭酸ガス放出部１２を有している。炭酸ガス弁９を解放すると所定の圧力で炭酸ガスボンベ８から供給される炭酸ガスが炭酸ガス放出部１２の複数の孔１２ａから無数の微小な炭酸ガス気泡の様態で放出されて水中を浮遊する。圧力容器２に貯留されている水がこの無数の微小な浮遊している気泡の様態の炭酸ガスを効率よく吸収することにより炭酸水が生成される。
【００１０】
図４は円筒状金網２５を示し、炭酸ガス放出部１２の上方に配設してある（図２参照）。円筒状金網２５は天面を金網で覆い下部を開口するように金網を円筒状に形成したもので、炭酸ガス放出部１２の複数の孔１２ａから放出されて水中を浮遊している無数の炭酸ガス気泡の浮上を抑制して水中での滞留時間を長くする働きをするもので、円筒状金網２５で滞留している間に炭酸ガスが水に吸収され、また、円筒状金網２５から遊離して浮遊する間にも炭酸ガスが水に吸収される。このとき、回転している攪拌羽根２３が無数の微小な炭酸ガス気泡を含んでいる水を外側方向への水流として混合するのでより良好な炭酸水を生成することができる。
図５は、炭酸水製造装置１の制御ブロック図を示し、水と炭酸ガスを導入して炭酸水を製造する制御を行う制御部（制御手段）９０と、圧力容器２の炭酸水が予め設定してある水量よりも減少したことを検出すると下限水位信号を、給水により予め設定してある水量に達したことを検出すると上限水位信号を制御部９０に出力する炭酸水量検出器９１と、制御部９０が出力する信号で各々動作する、弁を開放すると水道３からの水が水導入管６から圧力容器２に供給される水弁４、弁を開放すると炭酸ガスボンベ７から減圧弁８で所定の圧力に減圧された炭酸ガスが炭酸ガス導入管１１から圧力容器２に供給される炭酸ガス弁９、同じく弁を開放すると炭酸水流出管１３から炭酸水を流出させる炭酸水弁１４、弁を開放すると圧力容器２のガスを逆止弁１９を介して放出するガス放出弁２０、攪拌羽根２３を回転させて炭酸ガスを水に接触させて生成した炭酸水を圧力容器２内壁の下側方向への水流として底部２ａへと環流する攪拌モータ２１、炭酸水製造装置１の制御データを記憶するメモリ９２と、基準クロック発生部（図示せず）で発生するクロックをカウントして時間を計測してこれらの弁を所定時間開閉動作させるためのタイマー９３を有している。
【００１１】
図６は、炭酸水製造装置１で炭酸水を製造するタイミングチャートを示し、炭酸飲料の調理指示が出され、炭酸水弁１４を開放して炭酸水流出管１３から炭酸水を流出させ炭酸水が減少すると、炭酸水量検出器９１が圧力容器２の炭酸水が予め設定してある水量よりも減少したことを検出して制御部９０に下限水位信号を出力する（Ｔ１）と、炭酸ガス弁９を閉鎖して（Ｔ２）ガス放出弁２０を開放して（Ｔ３）圧力容器２のガスを放出する。所定時間経過後（Ｔ４）水弁４を開放すると水道３からの水が水冷却コイル５を通流して水導入管６から圧力容器２に供給され、炭酸水量検出器９１が予め設定してある水量に達したことを検出して上限水位信号を出力する（Ｔ５）と水弁４を閉鎖する。次に、ガス放出弁２０を閉鎖し（Ｔ６）、炭酸ガス弁９を開放して（Ｔ７）炭酸ガスボンベ７から減圧弁８で所定の圧力に減圧された炭酸ガスを炭酸ガス導入管１１の炭酸ガス放出部１２上面に穿設した複数の孔１２ａから無数の微小な炭酸ガス気泡の様態で水中に放出する（Ｔ７）。この複数の孔１２ａから水中に放出された無数の微小な気泡の炭酸ガスは圧力容器２に貯留されている水に効率よく吸収されて炭酸水が生成される。さらに、水中を浮遊している無数の炭酸ガス気泡が浮上して円筒状金網２５で滞留している間に炭酸ガスが水に吸収され、また、円筒状金網２５から遊離して浮遊している間にも炭酸ガスが水に吸収される。さらに、回転している攪拌羽根２３により、無数の微小な炭酸ガス気泡と水とが外側方向へと流れながら混合してより良好な炭酸水が生成される。このようにして炭酸ガス濃度の高い（炭酸ガス溶け込み量の多い）炭酸水を生成することができる。圧力容器２の炭酸ガス圧が減圧弁８で減圧され供給されている圧力と同じ圧力（例えば、０．５５ＭＰａ）となると炭酸ガス放出部１２から炭酸ガスが放出されなくなる。そして、炭酸飲料の調理指示が出され、炭酸水弁１４を開放する（Ｔ８）と炭酸ガスの圧力で圧力容器２から炭酸水が押し出され、炭酸水流出管１３から炭酸水管１５を介して注出ノズル１６から注出される。このように、炭酸ガス弁９を閉鎖し、ガス放出弁２０を開放して圧力容器２のガスを放出してから圧力容器２に水を供給するようにしたので、圧力容器２で炭酸水を製造する際、従来のような加圧能力の大きなポンプを必要としない炭酸水製造装置１を実現することができる。
【００１２】
尚、上述した実施の形態では、圧力容器２の炭酸ガス圧が減圧弁８で減圧されて供給されている圧力と同じ圧力となると炭酸ガス放出部１２から炭酸ガスが放出されなくなるが、ここで、ガス放出弁２０を所定時間（例えば、１秒間）開放するようにしてもよい。圧力容器２内の炭酸ガス圧が供給される炭酸ガス圧より下がると再度炭酸ガス放出部１２からの炭酸ガス放出が開始され、炭酸ガス濃度の高い炭酸水を生成する事ができる。また、ガス放出弁２０開放を所定間隔で行うようにしてもよい。これにより、さらに炭酸ガスの溶け込み量を多くした炭酸水を生成する事ができる。
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について図７を参照して説明する。実施の形態１では、炭酸ガス放出部１２の上方に天面を金網で覆い下部を開口した円筒状金網２５を配設していたが、この実施の形態２では、上部を閉塞して下部を開口した円筒の天面２６ａに複数の孔（例えば、穴径１ｍｍ）２６ｂを設けた炭酸ガス受け容器２６を炭酸ガス放出部１２の上方に配設している。このように、円筒の天面２６ａに複数の孔２６ｂを設けた炭酸ガス受け容器２６を炭酸ガス放出部１２の上方に配設しても、炭酸ガス放出部１２の複数の孔１２ａから放出された無数の微小な炭酸ガス気泡は浮遊しながら上昇して炭酸ガス受け容器２６で滞留時間が長くなり、この間に炭酸ガスが水に吸収され、炭酸ガス受け容器２６の複数の孔２６ｂから遊離した気泡は浮遊しながら炭酸ガスが水に吸収されて炭酸水が生成される。
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について図８を参照して説明する。実施の形態１では、炭酸ガス放出部１２の上方に天面を金網で覆い下部を開口した円筒状金網２５を配設していたが、この実施の形態３では、上部を閉塞して下部を開口した円筒の炭酸ガス滞留容器２８を炭酸ガス放出部１２の上方に棚状に複数配設している。このように、炭酸ガス滞留容器２８を炭酸ガス放出部１２の上方に棚状に複数配設しているので、炭酸ガス放出部１２の複数の孔１２ａから放出された無数の微小な炭酸ガス気泡は浮遊しながら上昇して複数の棚状に配設されている炭酸ガス滞留容器２８で滞留して炭酸ガスが水に吸収され、炭酸ガス滞留容器２８から遊離した炭酸ガス気泡はさらに上段の炭酸ガス滞留容器２８で炭酸ガスが水に吸収されて炭酸水が生成される。このように炭酸ガス滞留容器２８を棚状に複数配設すると炭酸ガスが水中に滞留している時間を長くすることができ、さらに、炭酸ガスが水に接触する面積を増やすことができるので、効率よく炭酸ガスを水に吸収させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１である炭酸水製造装置の回路構成図である。
【図２】図１に示した炭酸水製造装置の圧力容器の拡大図である。
【図３】図１に示した炭酸水製造装置の炭酸ガス導入管図である。
【図４】図１に示した炭酸水製造装置の円筒状金網図である。
【図５】図１に示した炭酸水製造装置の制御ブロック図である。
【図６】図１に示した炭酸水製造装置のタイミングチャート図である。
【図７】本発明の実施の形態２である炭酸水製造装置の炭酸ガス受け容器図である。
【図８】本発明の実施の形態３である炭酸水製造装置の圧力容器の拡大図である。
【符号の説明】
【００１４】
１      炭酸水製造装置
２      圧力容器
４      水弁
６      水導入管
９      炭酸ガス弁
１１      炭酸ガス導入管
１２      炭酸ガス放出部
１２ａ    複数の孔
１３      炭酸水流出管
１４      炭酸水弁
１７      ガス放出管
２０      ガス放出弁
２１      攪拌モータ
２３      攪拌羽根
２５      円筒状金網
２６      炭酸ガス受け容器
２８      炭酸ガス滞留容器
３０      冷却水槽
９０      制御部
９１      炭酸水量検出器
【図１】
2007000770.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007000770.tif 000007
【図６】
2007000770.tif 000008
【図７】
2007000770.tif 000009
【図８】
2007000770.tif 000010