(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却用水の貯留された冷水タンク内には、冷凍装置と接続された冷却器と、飲料の流通管と、撹拌部材とが浸漬され、前記冷却器の回りに氷層を形成しかつ撹拌部材で撹拌しつつ冷却用水を冷却し、その中で前記流通管に飲料を流通させることにより冷飲料を供給するようにした冷飲料供給装置において、
前記冷水タンク内の冷却用水の温度を検知する水温検知手段と、
前記冷却用水が冷却される過程で過冷却域に至る手前の所定温度に低下したことが前記水温検知手段で検知された場合に前記撹拌部材の駆動を停止し、かつその後、前記冷却器に着氷が生ずるときまでに必要な時間が経過したときに前記撹拌部材の駆動を再開する撹拌部材駆動制御手段とを設けたことを特徴とする冷飲料供給装置。
【請求項２】
冷却用水の貯留された冷水タンク内には、冷凍装置と接続された冷却器と、飲料の流通管と、撹拌部材とが浸漬され、前記冷却器の回りに氷層を形成しかつ撹拌部材で撹拌しつつ冷却用水を冷却し、その中で前記流通管に飲料を流通させることにより冷飲料を供給するようにした冷飲料供給装置において、
前記冷水タンク内の冷却用水の温度を検知する水温検知手段と、
前記冷却用水が冷却される過程で過冷却域に至る手前の所定温度に低下したことが前記水温検知手段で検知された場合に前記撹拌部材の駆動を停止し、かつその後に過冷却状態にあった前記冷却用水の水温が０℃付近に上昇したことが前記水温検知手段を介して検知された場合に前記撹拌部材の駆動を再開させる撹拌部材駆動制御手段と、
前記撹拌部材が停止したのち前記冷却器に着氷が生ずるときまでに必要な時間が経過しても未だ撹拌部材が駆動されていない場合に、この撹拌部材の駆動を強制的に再開させる駆動補償手段とを設けたことを特徴とする冷飲料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷水タンク内に浸漬した流通管に飲料を流通させることで冷飲料を供給する形式の冷飲料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の冷飲料供給装置の一例である冷水機として、特開２００１−１３３１０９公報に記載されたものが知られている。これは図９に示すように、冷水タンク１内に、冷凍サイクルの一部を構成する冷却器２（蒸発パイプ）を周壁に沿うように螺旋巻きして配設する一方、この冷却器２の内側に流通管３を配設し、さらに流通管３の内側にモータ４で駆動される撹拌部材５（インペラ）を突入させた構造となっている。そして、貯氷センサ６の検知に基づいて冷凍サイクルを入り切りし、またその間撹拌部材５で撹拌することにより、冷却器２の回りに所定量の氷層を生成しつつ冷水タンク１内に貯留された冷却用水Ｗを冷却し、係る状態で流通管３に常温の飲用水を流通させることで冷水が注出されるようになっている。
【０００３】
ここで、冷却器２の回りに氷層ができる過程、特に初めて氷ができる場合や、冷水を大量に連続して注出した結果冷却器２の回りにあった氷層が全て融けて、改めて氷ができる場合を見ると、以下のような現象を呈する。
図１０に示すように、冷却器２の温度が次第に低下し、かつ撹拌モータ４が駆動されている状態で、冷水タンク１内の冷却用水Ｗの温度が次第に低下して過冷却域に入り、例えば−５℃程度になったところで衝撃等が誘因となって冷却器２に着氷が始まる。このとき、上記の−５℃に低下していた水温はほとんど瞬時に０℃付近まで上昇し、それとともに冷水タンク１内でシャーベット状の氷が生成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記のような現象は流通管３内でも発生する。流通管３内の水温は周囲の冷却用水Ｗの水温とほぼ等しい温度になっている。例えば、−１．５℃程度の過冷却域に冷却された状態で少量（１０〜５０cm3 程度）の注出を行うと、注出時の衝撃や圧力変化等の状態の変化に起因して、流通管３内にもシャーベット状の氷が生成され、流通管３内が詰まるおそれがある。流通管３が一旦詰まると、シャーベット状の氷が融けるまで、数十分間にもわたって注出ができない場合があった。
このような流通管３の詰まりの現象は、過冷却時の冷却用水Ｗの温度が低いほど発生しやすくなっている。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、流通管内での凍結を防止するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、冷却用水の貯留された冷水タンク内には、冷凍装置と接続された冷却器と、飲料の流通管と、撹拌部材とが浸漬され、前記冷却器の回りに氷層を形成しかつ撹拌部材で撹拌しつつ冷却用水を冷却し、その中で前記流通管に飲料を流通させることにより冷飲料を供給するようにした冷飲料供給装置において、前記冷水タンク内の冷却用水の温度を検知する水温検知手段と、前記冷却用水が冷却される過程で過冷却域に至る手前の所定温度に低下したことが前記水温検知手段で検知された場合に前記撹拌部材の駆動を停止し、かつその後、前記冷却器に着氷が生ずるときまでに必要な時間が経過したときに前記撹拌部材の駆動を再開する撹拌部材駆動制御手段とを設けた構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
また請求項２の発明は、冷却用水の貯留された冷水タンク内には、冷凍装置と接続された冷却器と、飲料の流通管と、撹拌部材とが浸漬され、前記冷却器の回りに氷層を形成しかつ撹拌部材で撹拌しつつ冷却用水を冷却し、その中で前記流通管に飲料を流通させることにより冷飲料を供給するようにした冷飲料供給装置において、前記冷水タンク内の冷却用水の温度を検知する水温検知手段と、前記冷却用水が冷却される過程で過冷却域に至る手前の所定温度に低下したことが前記水温検知手段で検知された場合に前記撹拌部材の駆動を停止し、かつその後に過冷却状態にあった前記冷却用水の水温が０℃付近に上昇したことが前記水温検知手段を介して検知された場合に前記撹拌部材の駆動を再開させる撹拌部材駆動制御手段と、前記撹拌部材が停止したのち前記冷却器に着氷が生ずるときまでに必要な時間が経過しても未だ撹拌部材が駆動されていない場合に、この撹拌部材の駆動を強制的に再開させる駆動補償手段とを設けた構成としたところに特徴を有する。
【０００７】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
冷却用水が冷却されて過冷却域に至る手前の所定の水温になると、撹拌部材の駆動が一旦停止され、定められた時間経過後に再駆動される。この撹拌部材の停止に伴い、冷却用水が過冷却域ではあっても比較的高い温度で着氷が開始される。その結果、着氷開始時にあっても流通管の回りの冷却用水の温度は、比較的高い温度に留められ、また過冷却域にある時間も短いから、流通管内でシャーベット状の氷が生成されること、すなわち凍結する可能性は大幅に抑えられる。もって、流通管の詰まりを防止することができる。
【０００８】
＜請求項２の発明＞
冷却用水が冷却されて過冷却域に至る手前の所定の水温になると、撹拌部材の駆動が停止される。そののち着氷があって冷却用水の温度上昇が検知されると、撹拌部材は再駆動される。仮に、着氷時における冷却用水の温度上昇が小さくてそれが検知できなかったとしても、撹拌部材の停止から定められた時間が経過すると、駆動補償手段の機能により、強制的に撹拌部材が再駆動される。
撹拌部材の停止に伴い、冷却用水が過冷却域ではあっても比較的高い温度で着氷が開始される。その結果、着氷開始時にあっても流通管の回りの冷却用水の温度は、比較的高い温度に留められ、また過冷却域にある時間も短いから、流通管内でシャーベット状の氷が生成されること、すなわち凍結する可能性は大幅に抑えられる。もって、流通管の詰まりを防止することができる。
それに加え、着氷後の撹拌部材の再駆動を確実に行うことができ、安定した冷却能力を担保し、また部分的に氷が成長することが未然に防止される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を図１ないし図４によって説明する。この実施形態では、給茶機に設けられた冷水の供給部分を例示している。
図１において、符号１０は冷水タンクであって、周囲を断熱材１１により覆われており、オーバフローパイプ等を装備することで、所定水位まで冷却用水Ｗが貯留可能とされているとともに、底面の中心には開閉機能を有する排水管１２が設けられている。
【００１０】
冷水タンク１０内には、蒸発パイプを疎巻きの螺旋形に回曲してなる冷却器１４が、内周面の内側に沿うように配されている。この冷却器１４は、図示しない冷凍装置と冷媒配管により循環接続され、周知の冷凍サイクルが構成されている。冷却器１４のさらに内側には、流通管１５が配されている。この流通管１５は、熱伝導性に優れた素材からなるパイプを小径の円筒形に密着巻きすることで形成されており、流入口１５Ａ側は給水バルブ１６を介して水道水等の水供給源１７に接続され、また流出口１５Ｂ側は、各注出口と対応した注水バルブ１８に分岐して接続されている。
流通管１５内の中心には、下端にインペラ２０（撹拌部材）を備えたシャフト２１が上方から挿入されている。シャフト２１の上端にはモータ２２が連結され、モータ２２の駆動力によりインペラ２０が回転駆動されるようになっている。また、冷却器１４の内側の面には、一対の電極を備えた貯氷センサ２４が設けられている。
【００１１】
通常の運転時には、冷水タンク１０内に冷却用水Ｗを貯留して冷凍装置を作動させると、冷媒配管内を循環される冷媒は冷却器１４内で気化され、そのときに生じる吸熱作用により冷却器１４付近の冷却用水Ｗが冷却されて氷層が生成され、この氷層の潜熱により冷却用水Ｗが冷却される。同時に、モータ２２が駆動されてインペラ２０が回転することによって冷却用水Ｗが撹拌され、冷却用水Ｗを万遍なく冷却し、また冷却器１４に対して一様に氷層ができることを図っている。また、貯氷センサ２４を氷が覆ってこれが検知されたところで冷凍装置を停止し、逆に氷が融けて貯氷センサ２４が露出したところで冷凍装置の運転を再開するように制御されることで、氷層の量もほぼ一定に保持される。
この間、冷水または冷茶の注出スイッチが操作されると、給水バルブ１６と対応する注出バルブ１８とが開放され、水道水が流通管１５に導入されてその中を流通する間に冷却用水Ｗと熱交換して冷却され、冷水となって注出口に向けて吐出される。
【００１２】
さてこの実施形態では、冷却器１４の回りに初めて氷ができる場合等に、流通管１５内が凍結することを防止する手段が講じられている。
そのため図１に示すように、流通管１５の上端付近における冷却器１４との間の位置に、冷却用水Ｗの温度を検知するサーミスタ３０が設けられている。
また、図２に示すように、このサーミスタ３０からの検知温度に基づいて、インペラ２０を回転駆動する撹拌モータ２２の駆動を制御する制御手段３１が装備されている。この制御手段３１にはタイマ３２が付設されている。
【００１３】
続いて本実施形態の作用を、図３のフローチャート並びに図４のタイミングチャートを参照しつつ説明する。
稼働を開始すべく電源を入れたとき、若しくは稼働途中でも冷水を大量に連続して注出した場合には冷却器１４への着氷はなく、冷却器１４の回りに新たに若しくは改めて氷層が形成されることになる。
まず、サーミスタ３０で検知された冷却用水Ｗの温度が０℃前後のときは、冷却器１４に着氷があると判断されて、撹拌モータ２２は連続駆動される。
一方、冷却用水Ｗの温度が例えば５℃以上である場合は、冷却器１４に着氷していないと判断され、このときは冷却用水Ｗの温度が１℃に低下するまでは、同様に撹拌モータ２２が連続駆動される。そして、冷却用水Ｗの温度が１℃となったところで、撹拌モータ２２が停止される。それとともにタイマ３２がスタートし、撹拌モータ２２の停止後に１０分が経過したら、撹拌モータ２２は再駆動される。
【００１４】
上記において、撹拌モータ２２が停止し、すなわちインペラ２０による撹拌動作が停止すると、冷却器１４と冷却用水Ｗとの間の熱交換が減少し、冷却器１４の温度が急激に低下する。また、それまでほぼ均一であった冷却用水Ｗの温度は、冷却器１４の入口１４Ａ付近で特に冷却が促進される。例えば図４に示すように、冷水タンク１０の上部側の水温が急激に過冷却域まで下がるのに対して、冷水タンク１０の下部側の水温は、引き続き１℃程度に留められる。
【００１５】
冷却用水Ｗが過冷却域に入ると、所定の環境が整ったところで冷却器１４に対して着氷が開始されるが、特に撹拌動作が停止されていて冷却用水Ｗが動いていないから、着氷しやすい環境にあると言える。そのため例えば、過冷却域ではあっても−１℃程度の比較的高い温度で着氷が開始され、それとともに冷水タンク１０内でシャーベット状の氷が生成される。一方着氷開始に伴い、過冷却状態にあった冷水タンク１０の上部側の水温は、０℃付近に急激に上昇する。
【００１６】
ここで流通管１５内でも、特に回りの冷却用水Ｗが過冷却域に至る上部側では、その内部の水温も過冷却域になる可能性があることから、例えば少量（１０〜５０cm3 程度）の注出が行われる等に起因して、内部にシャーベット状の氷が生成される可能性を孕んでいる。
しかしながら上記したように、着氷開始に至るまでに最も低温となり得る冷水タンク１０の上部側でも、過冷却域のうちの比較的高い温度に低下するに留められ、また過冷却域にある時間も短いことから、流通管１５内の最も低温となり得る上部側でも、シャーベット状の氷が生成される可能性は小さくなる。また、仮にシャーベット状の氷が生成されたとしても、それは流通管１５内の上部側に限られて量も少ない。その結果、流通管１５が詰まることは回避される。
撹拌モータ２２が再度駆動されると、インペラ２０による撹拌が再開されることで、冷却用水Ｗは冷水タンク１０内の全域にわたりほぼ０℃に維持される。
【００１７】
以上説明したように本実施形態によれば、冷却用水Ｗが冷却されて過冷却域の手前の１℃程度の水温になったところで、１０分の間撹拌モータ２２を停止させ、すなわち撹拌動作を停止させるようにしたから、冷却用水Ｗが過冷却域ではあっても比較的高い温度で着氷が開始される。その結果、着氷開始時にあっても流通管１５の回りの冷却用水Ｗの温度は、比較的高い温度に留められ、また過冷却域にある時間も短いから、流通管１５内でシャーベット状の氷が生成される可能性は大幅に小さくなる。もって、流通管１５の詰まりが防止される。
また、撹拌モータ２２の停止時間を設けたことで、その耐用寿命を延ばすことができ、またランニングコストの削減にも寄与できる。
【００１８】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を図５ないし図８によって説明する。この第２実施形態では、撹拌モータ２２の駆動制御に変更が加えられている。
まず、基本的な駆動制御を図６と図７とを参照して説明する。冷却器１４に着氷していないと判断されると、冷却用水Ｗの温度が１℃に低下するまでは引き続いて撹拌モータ２２が駆動される。そして、冷却用水Ｗの温度が１℃となったところで撹拌モータ２２が停止される。
こうすることにより、上記第１実施形態で説明したとおり、特に冷水タンク１０内の上部側において、冷却用水Ｗが過冷却域に入ったのちの−１℃程度といった比較的高い温度で着氷が開始され、それとともに冷水タンク１０内でシャーベット状の氷が生成される。
【００１９】
一方着氷開始に伴い、過冷却状態にあった冷水タンク１０の上部側の水温は、０℃付近に急激に上昇する。この水温の急激な上昇がサーミスタ３０を介して検知されると、着氷があった判断されて（図７の「着氷検知？」が「ＹＥＳ」）、撹拌モータ２２が再駆動される。
係る制御によっても、第１実施形態と同様に、着氷開始時でも流通管１５の回りの冷却用水Ｗの温度は、比較的高い温度に留められ、また過冷却域にある時間も短いから、流通管１５内でシャーベット状の氷が生成されるのを極力避けることができる。
【００２０】
上記の制御において、例えば外気温度が低い場合等では、図８に示すように、撹拌モータ２２の停止後に、冷水タンク１０内の上部側の冷却用水Ｗが過冷却域に入って直ぐに着氷が開始されることがある。そうすると、着氷時の温度上昇はごく僅かに留められるために、サーミスタ３０がこれを検知できない可能性がある。そうすると、着氷があったにも拘わらず撹拌モータ２２が停止したままとなる。すなわち、冷水タンク１０内で撹拌がなされないため、着氷量並びに冷却用水Ｗの温度も場所によってばらつきができ、冷却能力が安定しない嫌いがある。また例えば、貯氷センサ２４で検知されることなく冷水タンク１０内の下部側から氷が成長する場合、インペラ２０が凍り付くおそれもある。
【００２１】
そこでこの第２実施形態では、図５に示すように、撹拌モータ２２の駆動を制御する制御手段４１に対して、タイマ４２とともに、駆動補償手段４３が付設されている。
この駆動補償手段４３を含めた駆動制御の作用は、以下のようである。冷却器１４に着氷がない場合には、冷却用水Ｗの温度が１℃に下がったところで、これまで駆動されていた撹拌モータ２２が停止される。それとともにタイマ４２がカウントを開始する。
そののち、冷却用水Ｗが過冷却域に入って着氷が開始されるが、そのときの水温の急激な上昇がサーミスタ３０を介して検知されると、上記したように着氷があった判断されて（図７の「着氷検知？」が「ＹＥＳ」）、撹拌モータ２２が再駆動される。
【００２２】
一方、着氷時の温度上昇が小さ過ぎて、着氷が検知されなかったとしても（図７の「着氷検知？」が「ＮＯ」）、撹拌モータ２２の停止時から１０分が経過すると、タイマ４２からの信号を受けて撹拌モータ２２が再駆動される。すなわちそれ以降は、冷水タンク１０内が撹拌されることで、着氷量が一様となり、また冷却用水Ｗも全域にわたってほぼ０℃に維持される。
その結果、安定した冷却能力を発揮でき、また部分的に氷が成長することが防がれる。
【００２３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）撹拌モータの停止制御を行う温度は、上記実施形態に例示した１℃に限らず、過冷却域に入る手前の適当な温度であってよい。
（２）撹拌モータを停止する時間は、上記各実施形態に示した１０分間に限らず、使用条件等に応じて適正な時間を選択すればよい。
（３）本発明は、冷水に限らず、ジュース、コーヒ等の他の飲料を冷却して供給する冷飲料冷却装置全般に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る縦断面図及びブロック図
【図２】  撹拌部材の駆動制御機構のブロック図
【図３】  動作を示すフローチャート
【図４】  各部温度と撹拌モータの駆動の関係を示すタイミングチャート
【図５】  第２実施形態に係る撹拌部材の駆動制御機構のブロック図
【図６】  基本制御における冷水タンク内水温と撹拌モータの駆動の関係を示すタイミングチャート
【図７】  動作を示すフローチャート
【図８】  補償制御された場合の冷水タンク内水温と撹拌モータの駆動の関係を示すタイミングチャート
【図９】  従来例の概略断面図
【図１０】  その各部温度と撹拌モータの駆動の関係を示すタイミングチャート
【符号の説明】
Ｗ…冷却用水  １０…冷水タンク  １４…冷却器  １５…流通管  ２０…インペラ（撹拌手段）  ２２…モータ  ３０…サーミスタ（水温検知手段）  ３１…制御手段  ３２…タイマ  ４１…制御手段  ４２…タイマ  ４３…駆動補償手段
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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