熱水生成装置ならびにそれを用いた冷温水サーバー
【課題】取水効率を高め、消費電力の少ない熱水生成装置を提供する。
【解決手段】熱水タンク5の底部に隙間をおいてほぼ平行に配置されて、外周部に複数の通水部31を等間隔に形成し、給水口と対向する中央部には通水部31形成されていない熱水用整流板２９を有し、熱水タンク5の底部と熱水用整流板２９の間に分散空間部30が形成されていることを特徴とする。
【解決手段】熱水タンク5の底部に隙間をおいてほぼ平行に配置されて、外周部に複数の通水部31を等間隔に形成し、給水口と対向する中央部には通水部31形成されていない熱水用整流板２９を有し、熱水タンク5の底部と熱水用整流板２９の間に分散空間部30が形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば飲料用の電子冷温水サーバーなどに適用する熱水（温水）生成装置に係り、特に効率良く水温調整ができて、消費電力の少ない熱水生成装置ならびにそれを用いた冷温水サーバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より会社やオフィスなどに冷温水サーバーが設置されて、そのサーバーから所望の冷水あるいは熱水（温水）を飲料用として取水していた。この冷温水サーバーからは、５℃〜１０℃程度の冷水と８５℃以上の熱水（温水）が取水できるようになっている。前記冷温水サーバーにはコンプレッサーを使用して冷水を生成するタイプのものと、ペルチェ素子を使用して冷水を生成するタイプのものとがあり、両方のタイプとも熱水は電気ヒーターを使用して生成するのが一般的である。
【０００３】
前記コンプレッサータイプのものは、コンプレッサー、冷媒、冷媒用配管ならびに熱交換器などが必要で、装置が大型化し重量が重く、組立てが複雑であり、コンプレッサーの作動により騒音が発生し、消費電力が多くランニングコストが高いなどの欠点を有している。
【０００４】
これに対してペルチェ素子を使用した電子冷温水サーバーは、コンプレッサー、冷媒、冷媒用配管ならびに熱交換器などが不要で、装置がコンパクトで軽量化でき、組立てが容易で、騒音発生を小さくすることができ、消費電力が少なくランニングコストが低いなどの特長を有している。
【０００５】
図１６は、従来の前記電子冷温水サーバーの概略構成図である。同図に示すようにケーシング１の上部には、飲料水２を貯留したウォーターボトル３が交換可能に装着されている。
【０００６】
ケーシング１内部の上方には冷水を生成する例えばアルミニウムなどからなる熱伝導性の良い冷水タンク４が、ケーシング１内部の下方には熱水を生成する熱水タンク５がそれぞれ設置され、その冷水タンク４から熱水タンク５に向けて送水管６が延びている。
【０００７】
前記冷水タンク４の外周面には、ペルチェ素子７、熱導体８、放熱フィン９などからなる電子冷却ユニット１０が取り付けられており、前記放熱フィン９に対向するように放熱ファン１１が設置されている。冷水タンク４、ペルチェ素子７ならびに熱導体８の外周は断熱材１２で覆われている。前記ペルチェ素子７は電源基板１３に接続され、図示しないコントローラによって通電制御がなされている。冷水タンク４の底部には冷水取水管１４が接続され、それの先端部は冷水取水口１５に接続されている。
【０００８】
前記熱水タンク５の内部にはコイル状に巻かれた電気ヒーター１６が設置され、熱水タンク５の外周は断熱材１７で覆われている。この図では熱水タンク５の内部に電気ヒーター１６を設置した場合を示したが、熱水タンクの外周にバンドヒーターを巻装する構造のもの、あるいは熱水タンクの底面に面状ヒーターを貼り付ける構造のものもある。熱水タンク５の上部には熱水取水管１８が接続され、それの先端部は熱水取水口１９に接続されている。
【０００９】
前記送水管６の上端部には皿状のセパレータ２０が取り付けられ、セパレータ２０は図に示すように冷水タンク４の比較的上位置に配置され、ケーシング１にセットしたウォーターボトル３の開口部と対向している。
【００１０】
ウォーターボトル３をケーシング１の上部にセットすると、ウォーターボトル３内の飲料水２（常温水）は前記セパレータ２０上に落下し、そのセパレータ２０から溢れた飲料水２は冷水タンク４内に溜まるとともに、セパレータ２０から送水管６を通り熱水タンク５内にも溜まる。
【００１１】
そして前記放熱ファン９を回転駆動しながら前記ペルチェ素子７に通電することにより、その熱電変換機能（ペルチェ効果）により熱伝導性の良い冷水タンク４を介して飲料水２が冷却され、５℃〜１０℃程度になった冷水２１が冷水取水管１４を通して冷水取水口１５から取り出される。
【００１２】
一方、電気ヒーター１６に通電することにより、熱水タンク５中の飲料水２が加熱され、高温になった水が密度差により熱水タンク５の上部に上昇し、例えば８５℃以上になった熱水２２が熱水取水管１８を通して熱水取水口１９から取り出される仕組みになっている。符号２３は温度センサーで、熱水タンク５の外周面上部に取り付けられているか、タンク内部に設置される場合は前記電気ヒーター１６とほぼ同じ位置かそれよりも低い位置に設置されている。
【００１３】
なお取水口１５，１９からの取水速度が所定以上に確保できるよう、取水口１５，１９に対してウォーターボトル３が高位置にセットされて、水頭圧差を利用している。
【００１４】
前記セパレータ２０は、冷水タンク４内で温度の下がった水が送水管６を通して熱水タンク５中に混入するのを防止するために設置されている同時に、熱水タンク５の熱水が冷水タンク４に戻った時に冷水を攪拌しないように設けられている。
【００１５】
なお、この種の冷温水サーバーの公知技術として、例えば下記のものを挙げることができる。
【００１６】
【特許文献１】特開平０８−０５３１９６号公報
【特許文献２】特開平１０−０２６４５４号公報
【特許文献３】特開平１１−２５５２９４号公報
【特許文献４】特開平１１−３１４６９９号公報
【特許文献５】特開２００３−１２８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここでコンプレッサー式タイプのものについて少し説明する。コンプレッサー式冷温水サーバーの場合、配置上、発熱体であるコンプレッサーが最下位置に配置される設計になっている。そのためにコンプレッサーの上方に設置されている冷水タンクの環境温度がコンプレッサーからの発熱により上昇して、冷水タンクの冷却効率が下がる。
【００１８】
またコンプレッサー式の冷水タンクの場合、冷熱が−２３℃の冷媒を使用しているため、冷水タンクの断熱性を上げると、冷水タンク内の水が凍結してしまい、通水不良や漏水などの原因となる。そのため発泡スチロールを使用した程度の断熱しかできず、熱漏れが大きく、また外気温度上昇の影響も受けやすいことから、効率の良い冷却ができない。
【００１９】
ところで従来の冷温水サーバーでは、熱水タンク５の上部に熱水２２などの高温水が溜まっている状態（上部熱水層が形成されている状態）で、送水管６から低温の飲料水２が補給された際、その補給水の勢いにより熱水タンク５内で攪拌流が生じて拡散現象が起こり、それによって上部熱水層に低温の水が混ざり込み、上部熱水層の状態が崩れて、連続取水量（所定温度以上の熱水を熱水取水口１９から連続して取り出せる量）が減少し、サーバーの経済性に問題がある。
【００２０】
これらの影響で、通常のコンプレッサー式冷温水サーバーのタンクの容量は３リットル程度あるにもかかわらず、連続取水量は前記容量の３０％〜４０％程度でしかない。
【００２１】
また、熱水タンク５内に電気ヒーター１６への通電制御のために温度センサー２３が設置されているが、その設置位置が従来は電気ヒーター１６とほぼ同じ位置かあるいはそれよりも低い位置であった。タンク外周部の上面で温度検知する場合、ヒーターにより加熱された実際の水温と検知温度との温度差が大きくなるため、沸騰などの現象が起き易く、蒸発潜熱としてエネルギーを損失する。そのため熱水タンク容量の約５５％〜６０％程度しか熱水として取水できない。
【００２２】
タンク内のヒーターと同等の位置かそれより下に温度センサーを設置した場合、飲料水２の補給で熱水タンク５内の水温が下がったことを温度センサー２３で検出すると、電気ヒーター１６へ通電して再加熱されるが、その際に熱水タンク５の上部に形成されている上部熱水層で拡散現象が発生して、連続取水量が減少して、この点からもサーバーの経済性に問題がある。
【００２３】
さらに従来の冷温水サーバーは、冷水タンク４の下方に熱水タンク５が配置されて、両者が送水管６で連通しているため、熱水タンク５で発生した熱エネルギーが送水管６を介して冷水タンク４に伝わるから、ペルチェ素子７に所定の電力を供給しても十分な冷却効果が得られない。
【００２４】
本発明の目的は、効率良く水温調整ができて、取水効率を高め、消費電力の少ない熱水生成装置ならびにそれを用いた冷温水サーバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の第１の手段は、熱水を生成して収容する熱水タンクと、
その熱水タンクの底部のほぼ中央部から水を供給する例えば後述の熱水用受水管からなる給水管と、
その給水管から供給された水を加熱する電気ヒーターと、
前記熱水タンク内の底部付近に隙間をおいて底部とほぼ平行に配置されて、外周部に複数の例えば後述の通水孔あるいは通水スリットなどの通水部を周方向に沿って等間隔に形成して、前記給水管の給水口と対向する中央部には通水部が形成されていない熱水用整流板とを備え、
前記熱水タンクの底部と熱水用整流板の間に、前記給水管から供給された水が前記熱水用整流板の中央部に衝突して熱水用整流板の外周部側に分散する分散空間部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記熱水タンク内の水の温度を検出する温度センサーの検出端が、前記電気ヒーターよりも上位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第３の手段は、ケーシングの上部に設置されて飲料水を収容したウォーターボトルを交換可能に装着できる受水ユニットと、
その受水ユニットを通して前記ウォーターボトル内の水を供給して、熱水を生成する熱水タンクユニットと冷水を生成する冷水タンクユニットとを備えた冷温水サーバーにおいて、
前記熱水タンクユニットが前記第１または第２の手段の熱水生成装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、給水口から供給された水は、熱水用整流板への衝突、流れの方向転換、分散空間部内での分散などにより水の勢いが急激に減衰し、熱水用整流板の上にある熱水を全体的に押し上げるようにして各通水部から均等に熱水タンク内に導入される。
【００２９】
このような状態で補給されるから、熱水タンクの上部に形成されている上部熱水層の層状態が崩れることなく、所定の温度に維持された上部熱水層が確保でき、そのために熱水の連続取水量を従来のものよりも増し、効率良く水温調整ができて、消費電力の少ない熱水生成装置ならびにそれを用いた冷温水サーバーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は実施形態に係る電子冷温水サーバーに用いる熱水タンクユニットの一部を断面にした概略構成図、図２はその熱水タンクユニットに装着する熱水用整流板の平面図、図３は実施形態に係る電子冷温水サーバーの概略構成図である。
【００３１】
まず図３を用いて本発明の実施形態に係る電子冷温水サーバーの概略構成を説明する。同図に示すようにケーシング１の上部には受水ユニット２４が設置され、飲料水２を貯留したウォーターボトル３が前記受水ユニット２４に対して交換可能に装着されている。
【００３２】
ボトルを下置きにしてポンプアップして供給する場合もあるが、この場合も後述するタンク内の構造等は同様である。また、バグインボツクスと称される水を入れたポリ袋を紙箱に収容して、その紙箱をセットする場合もあるが、この場合も後述するタンク内の構造は同様である。さらにコンプレッサーを使用した系にも有効である。
【００３３】
ケーシング１の内部には従来と反対に、ケーシング１の下側に冷水タンクユニット２５が、上側に熱水タンクユニット２６が、それぞれ設置されている。また冷水タンクユニット２５と熱水タンクユニット２６は、並列位置に設置してもよい。前記受水ユニット２４からは冷水用受水管２７と熱水用受水管２８が分岐しており、それぞれ冷水タンクユニット２５と熱水タンクユニット２６に接続されている。また冷水タンクユニット２５と熱水タンクユニット２６からは冷水取水管１４と熱水取水管１８が延びており、冷水取水口１５と熱水取水口１９にそれぞれ接続されている。
【００３４】
次に熱水タンクユニット２６について図１とともに説明する。同図において熱水タンク５は円筒形をしており、上下分離タイプで、接合部はＯリング（図示せず）が介在されて液密にシールされている。熱水タンク５の材質としてはポリフェ二レンスルフィド（ＰＰＳ）食品グレードのものが使用される。タンク形状は正方形に近い四角形でもよいが、タンク内の通水が均等にできるように通水口の分散配置を検討することが必要である。
【００３５】
熱水タンク５の底板５ａの中央部に、前記受水ユニット２４から延びた熱水用受水管２８が接続されている。前記底板５ａの若干上方には、隙間をおいて底板５ａと平行に熱水用整流板２９が設置され、熱水用整流板２９の外周部は熱水タンク５の内周面に接合して、底板５ａと熱水用整流板２９の間に薄い分散空間部３０が形成されている。
【００３６】
熱水用整流板２９は図２に示すように熱水タンク５の内周と同じように外形が円板状をしており、その外周付近に円周方向に沿って等間隔に同径の通水孔３１が複数個形成されており、前記熱水用受水管２８の給水口３２（図１参照）と対向する熱水用整流板２９の中央部分には前記通水孔３１は形成されていない。熱水用整流板２９もＰＰＳ食品グレードのもので成形されている。
【００３７】
前記底板５ａならびに熱水用整流板２９の中央部を貫通して熱水タンク５の内側にコイル状に巻回された電気ヒーター（シーズドヒーター）１６が設けられ、電気ヒーター１６よりも上側に温度センサー３４の検出端３４ａが配置されている。電気ヒーター１６の入力端ならびに温度センサー３４の出力端は、それぞれ制御基板３５の端子に接続されている。
【００３８】
熱水タンク５の上側中央部から熱水取水管１８の一端が差し込まれており、また熱水タンク５の上部に形成される空間部３６には熱水側空気抜き管３７の一端が臨んでおり、熱水側空気抜き管３７は途中に熱水側空気抜き逆止弁３８を設けて前記受水ユニット２４に接続されている。
【００３９】
熱水タンク５の上部と下部は例えば発泡ポリウレタン樹脂等の断熱材３９で覆われており、熱水タンク５の周囲はＶＩＰ方式の真空断熱部材による真空断熱部４０で覆われている。
【００４０】
図３に示すようにウォーターボトル３から受水ユニット２４を通して熱水用受水管２８で補給された飲料水２は、図１に示すように熱水タンク５の底部中央に形成されている給水口３２から供給される。この給水は、ウォーターボトル３からの飲料水２の自重によってなされる。本実施形態では飲料水２の自重によって給水を行なう構成になっているが、ポンプで給水する場合にも本発明は適用できる。
【００４１】
給水口３２から出た飲料水２は熱水用整流板２９の中央部に衝突し、矢印で示すように流れの向きを変えて分散空間部３０を内側から外側に向かってほぼ水平方向に拡がって分散してから、各通水孔３１から均等に熱水タンク５内に導かれる。このように給水口３２から供給された飲料水２は、熱水用整流板２９への衝突、流れの方向転換、分散空間部３０内での分散などにより水の勢い（拡散エネルギー）が急激に減衰し、熱水用整流板２９の上にある熱水を全体的に押し上げるようにして各通水孔３１から均等に熱水タンク５内に導入される。
【００４２】
従って、従来のように熱水タンク５内で低温水が拡散して熱水と混ざり合うような現象が抑制され、飲料水２は熱水タンク５の下部からほぽ層状になって補給される。このような状態で補給されるから、熱水タンク５の上部に形成されている上部熱水層４１の層状態が崩れることなく、所定の温度（本実施形態では８５℃以上）に維持された上部熱水層４１が確保でき、そのために熱水の連続取水量が従来のものよりも多い。
【００４３】
また、本実施形態のように温度センサー３４の検出端３４ａの位置を電気ヒーター１６よりも上側にすることにより、温度センサー３４が冷水を検知して電気ヒーター１６に通電して水を再加熱し始めた時点では、冷水は電気ヒーター１６の上部まできており再加熱が始まっても上部熱水層と冷水層の密度差により拡散はほとんど生じず、冷水層が６５℃程度の熱水となるまで前記上部熱水層４１での攪拌現象はほとんど発生しないことが諸種の実験によって判明した。逆に、電気ヒーター１６が熱水層にかかった状態で再加熱を始めた場合、ヒーター上面での加熱対流により熱水層への冷水の対流が発生することが判明した。このためセンサー位置を電気ヒーター１６よりも上部に設置することで熱水の連続取水量を増加することができる。
【００４４】
例えば８５℃の熱水を連続して取り出せる量が、従来の標準的なサーバーの場合は熱水タンク容量の約５５％〜６５％であったが、本実施形態の場合は同じ熱水タンク容量の約８５％〜９０％の取水が可能となり、連続取水量が増加し、待たなくてもサーバーから多量の熱水を取り出すことができる。また同一熱水量を取り出す場合には、従来のものに比較して電力消費量を約３０％削減することができる。
【００４５】
また本実施形態の熱水タンクユニット２６では、衛生環境維持のために熱水タンク５内の熱水を最低６０℃以上に保温する保温モードが設けられており、例えば夜間などの保温モード時での熱の漏れを有効に防止するため、熱水タンク５の上部と下部は断熱材３９で覆い、熱水タンク５の周囲は１０ｍｍ厚みの真空断熱部４０で覆う構造にする。これにより夜間６時間程度の通電なしでの６０℃保温が可能となっている。これにより、待機電力の２５％を衛生管理した除隊で低減できる。
【００４６】
図４は冷水タンクユニット２５の断面図、図５はその冷水タンクユニットに用いる拡散防止壁部材の斜視図である。
【００４７】
冷水タンクユニット２５は冷水タンク４を備え、その冷水タンク４は角型のタンク本体４ａと、それの上側開口部を閉塞する蓋４ｂとで構成され、これらは例えばアルミニウムなどの熱伝導性の高い金属で形成されている。冷水タンク４の内面には、抗菌塗装が施されている。
【００４８】
前記蓋４ｂの一方の端部付近には前記冷水用受水管２７の一端が固定され、それの先端部には流れガイド部材４２が取り付けられている。この流れガイド部材４２は全体が筒状をしており、底部４３が塞がれて、周壁に複数の長孔状の排出口４４が形成されている。
【００４９】
冷水タンク４の内側で前記流れガイド部材４２の付近に、拡散防止壁部材４５が設置されている。この拡散防止壁部材４５は図５に示すように入口側壁４６と、その入口側壁４６と対向する出口側壁４７と、前記入口側壁４６と出口側壁４７の端縁どうしを連結する端壁４８，４８とを有し、全体が四角形の筒状をしている。前記入口側壁４６の下端部に流入口４９を有し、前記出口側壁４７の上端部に流出口５０を有しており、この流入口４９ならびに流出口５０は拡散防止壁部材４５の内側空間５１（図４参照）と連通している。本実施形態ではこの拡散防止壁部材４５は、抗菌性のポリプロピレンで成形されている。
【００５０】
この拡散防止壁部材４５を冷水タンク４の内側に装着することにより、拡散防止壁部材４５の下端開口部はタンク本体４ａの底部４ｃで塞がれ、拡散防止壁部材４５の上端開口部は蓋４ｂで塞がれる。
【００５１】
冷水取水管１４の先端はタンク本体４ａの底部４ｃ近くまで延びており、その先端に斜めに切断した開口５２が形成され、開口５２は前記拡散防止壁部材４５側に向けてある。
【００５２】
冷水タンク４内に規定量の水を満たしたとき、冷水タンク４の上部に空間部５３が形成されるが、前記冷水取水管１４の空間部５３と対応する位置に空気抜き口５４が形成されている。また前記空間部５３には冷水側空気抜き管５５の一端が臨んでおり、冷水側空気抜き管５５は途中に熱水側空気抜き逆止弁５６を設けて前記受水ユニット２４に接続されている。
【００５３】
冷水を生成する電子冷却ユニット10はペルチェ素子７、熱導体８、放熱フィン９などからなり、前記放熱フィン９に対向するように放熱ファン１１が設置されている。本実施形態の場合、前記電子冷却ユニット10はタンク本体４ａの底部４ｃならびにタンク本体４ａの前記流れガイド部材４２と対向する側壁４ｅまたは側壁４ｅと底面４ｃにそれぞれ取り付けられている。
【００５４】
このように本実施形態は電子冷却ユニット10がタンク本体４ａの底部４ｃと側壁４ｅにそれぞれ取り付けられているから、冷水タンク４内の水温を検出する温度センサー５７はそれら電子冷却ユニット10から遠い位置、すなわち電子冷却ユニット10とほぼ反対側のタンク本体４ａの前記側壁４ｄの上端部付近に設置されている。
【００５５】
図４に示すように冷水タンク４内に拡散防止壁部材４５を設置することにより、タンク本体４ａの側壁４ｄと拡散防止壁部材４５の入口側壁４６との間に受水エリア（容積Ｖ１）が形成され、拡散防止壁部材４５の入口側壁４６と出口側壁４７との間に流通エリア（容積Ｖ２）が形成され、拡散防止壁部材４５の出口側壁４７とタンク本体４ａの側壁４ｅとの間に取水エリア（容積Ｖ３）が形成される。このように拡散防止壁部材４５の介在により、飲料水２を補給する受水エリアと、冷水を生成して下部冷水層５８を形成しその冷水を取水する取水エリアとを確実に隔離（分離）することができる。
【００５６】
この受水エリアと取水エリアの隔離（分離）により、取水エリアで形成される下部冷水層５８に対する受水エリア内での水の流れの影響が実質的に抑制されるとともに、受水エリアから取水エリアへの熱の移動も抑制されて、取水エリアでの冷却効率を高めることができる。
【００５７】
前記各エリアの容積Ｖの関係はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３またはＶ１＝Ｖ２＜Ｖ３のようになっており、取水エリアの容積Ｖ３を最も大きくしている。このようにすることにより、取水エリア内の水の流れが最も緩やかになり、しかも多量の冷水を保留することができる。
【００５８】
ウォーターボトル３から受水ユニット２４を通して冷水用受水管２７で補給された飲料水２は、直交方向への拡散板である流れガイド部材４２の底部４３に衝突して、水平方向に流れ排出口４４から出る。図４に示すように流れガイド部材４２の両側近くにはタンク本体４ａの側壁４ｄと拡散防止壁部材４５の入口側壁４６とがあるから、飲料水２は矢印で示すように前記側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って静かに流下する。このように飲料水２を側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って流下する構造は、水の流れが乱れるのを抑制し、後述する下部冷水層５８の拡散防止に役立つ。
【００５９】
取水ならびに補水による冷水タンク４内の水の流れは矢印で示すように、側壁４ｄならびに入口側壁４に沿って流下し、拡散防止壁部材４５の下側の流入口４９から入り、拡散防止壁部材４５の内側空間５１を徐々に上昇して流出口５０から出る。最も大きい容積Ｖ３を有する取水エリアに出た水は、電子冷却ユニット10により十分に冷却され、冷水タンク４の下部に溜まった５℃以下の冷水は開口５２から冷水取水管１４内を通って冷水取水口１５（図３参照）に至る。
【００６０】
前述のように冷水取水管１４の先端に形成された開口５２は拡散防止壁部材４５側に向けてある。所定温度以下（本実施形態では５℃以下）に冷却された冷水は最終的には、取水エリアの特に冷水タンク４の底部４ｃの拡散防止壁部材４５付近に溜まるから、開口５２の位置を前述のようにすれば確実に所定温度以下に冷却された冷水を取り出すことができる。この給水もウォーターボトル３内の飲料水２の自重によるものである。前述の所定温度以下に冷却した冷水を確実に取り出すことができるという効果は、ポンプで給水する構成のものでも同様に得ることができる。
【００６１】
前述のように冷水タンク４内の補水の経路上に、その補水を下側の流入口４９から入れて、内側空間５１内を徐々に上昇させて上側の材４５の流出口５０から出すようになっている拡散防止壁部材４５を配置すれば、補給水の注入による下部冷水層５８の拡散が防止でき、冷水の連続取水量が従来のものよりも多くなる。
【００６２】
拡散防止壁部材４５における流入口４９の流通断面積（流入口４９の開口面積に等しい）をＳ１、内側空間５１の流通断面積（内側空間５１の開口面積に等しい）をＳ２、流出口５０の流通断面積（水面が下がっているため流出口５０の開口面積よりも狭い）をＳ３とした場合、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３またはＳ１＝Ｓ２＜Ｓ３の関係にある。このようにすることにより、拡散防止壁部材４５の流出口５における水の流れの勢いが緩やかになる。
【００６３】
５℃以下の冷水を連続して取水する量が、従来の標準的なサーバーの場合は冷水タンクの容量の約３０％〜４０％であったが、本実施形態の場合は同じ冷水タンクの容量の約７０％以上となり、連続取水量が増加し、待たなくてもサーバーから多くの冷水を取り出すことができる。また同一冷水量を取り出す場合には、従来のものに比較して電力消費量を大幅に削減することができる。
【００６４】
ペルチェ素子を使用した電子冷却の効率の良い冷却方法は、オン／オフ制御ではなく、制御温度に合わせてペルチェ素子への出力を調整するリニア制御である。ところが冷水を生成する段階では可能な限り冷却速度を速くする必要があリ、そのためには制御温度近くになってもペルチェ素子への出力を１００％で動作させ、設定温度になってから制御に入る方法がある。しかしこの方法は、外気温度や水温の影響を受けるため予め冷却時間を予測することは困難である。
【００６５】
そこで本実施形態では、冷水タンク４の電子冷却ユニット１０を設置した近傍よりも冷水となるのが遅い、電子冷却ユニット１０からできるだけ離れた冷水タンク４の位置、すなわち給水口近くに温度センサー５７を設置して、その付近の水温を測定して電子冷却ユニット１０への通電制御をしている。このようにすることにより、取水温度が設定温度にほぼ近づくまで１００％出力で冷却ができて、冷却の高速化が可能となると同時に、冷水を取水した後の再冷却が直ちに開始できる。
【００６６】
また取水時ならびにその後の補水時に水温が最も速く上昇するが、前述のような温度センサー５７の設置になっておれば、素早く冷却動作に入ることができる。
【００６７】
本実施形態では、冷水タンク４の底部４ｃと側壁４ｅの両方に電子冷却ユニット１０を設置したため、これらから離すために温度センサー５７を反対側の側壁４ｄの上端部付近に設置しが、電子冷却ユニット１０を冷水タンク４の底部４ｃのみに設置する場合は、冷水タンク４の上端開口部の補水給水口に近い位置に温度センサー５７を設置すればよい。また電子冷却ユニット１０を冷水タンク４の側壁４ｅのみに設置する場合は、それと反対側の側壁４ｄのいずれかに温度センサー５７を設置すればよい。
【００６８】
本実施形態に係る冷温水サーバーの場合、熱水取水効率アップによる電力低減と、冷水取水効率のアップと、タンク断熱効果のアップと、保温モードの導入による相乗効果により総合消費電力の４０％以上低減することができる。
【００６９】
図６は、前記熱水用整流板２９の変形例を示す平面図である。この例では熱水用整流板２９の外周部に沿って等間隔に同一のスリット面積を有する通水スリット５９を複数形成している。
【００７０】
図７は前記熱水用整流板２９のさらに変形例を示す平面図、図８はその熱水用整流板２９の一部を断面した正面図である。この熱水用整流板２９の外周部には所定の高さを有する外周壁６３が設けられ、その外周壁６３の径方向内側に周方向に沿って等間隔に同一のスリット面積を有する通水スリット５９を複数形成している。この熱水用整流板２９を熱水タンク５の底板５ａ（図１参照）上に設置することにより、この熱水用整流板２９の外周壁６３により分散空間部３０（図１参照）が確保される。
【００７１】
図中の６４は電気ヒーター１６を固定するために使用されるフランジ部（図示せず）を嵌合するための嵌合穴、６５は電気ヒーター１６の両端部を挿通するための挿通孔であり、これら嵌合穴６４ならびに挿通孔６５は電気ヒーター１６を設置することにより塞がれる。
【００７２】
図９は、拡散防止壁部材４５の変形例を示す縦断面図である。この例では拡散防止壁部材４５の入口側壁４６と出口側壁４７の間隔が下部から上部に行くに従って徐々に広がっている。本変形例では入口側壁４６と出口側壁４７の両方に角度θの傾斜を設けたが入口側壁４６または出口側壁４７の何れか一方に傾斜を設けてもよい。このように傾斜を付けた場合、前記内部空間５１の流通断面積Ｓ２は、拡散防止壁部材４５の下端の開口面積とする。
【００７３】
図１０は冷水タンクユニット２５の変形例を示す断面図、図１１はその冷水タンクユニットに用いる冷水用整流板の平面図である。
【００７４】
この変形例では、流れガイド部材４２の下方で、冷水タンク４の側壁４ｄと拡散防止壁部材４５の入口側壁４６の間に冷水用整流板６０がほぼ水平方向に設置されている。図１１に示す冷水用整流板６０の横幅Ｗは前記側壁４ｄと入口側壁４６の間隔とほぼ等しく、冷水用整流板６０の奥行きＬは冷水タンク４の奥行きとほぼ等しくなっている。
【００７５】
冷水用整流板６０の両側端近傍には、冷水用整流板６０の奥行き方向に沿って等間隔に孔状あるいはスリット状の通水部６１が複数形成されている。
【００７６】
流れガイド部材４２の排出口４４から出た飲料水２は側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って流下することにより、流れの乱れが解消される。そしてさらにこの冷水用整流板６０に衝突して、冷水用整流板６０の平面に沿って水平方向に拡散されることにより、水の流れの勢いが大幅に減衰されて、各通水部６１からまた側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って静かに流下する。このことにより下部冷水層５８の拡散がより確実に防止できる。
【００７７】
この変形例では流れガイド部材４２と冷水用整流板６０を併用したが、流れガイド部材４２を省略して冷水用整流板６０のみを設置することもできる。
【００７８】
図１２は本発明の実施形態に係る受水ユニット２４を説明するための断面図、図１３は従来の受水ユニットを説明するための断面図である。受水ユニットは、ウォーターボトル3の給水口をセットして、サーバー本体への通水と外部空気のウォーターボトル3への導入を同時に行なう機能を有している。
【００７９】
まず、図１３を用いて従来の受水ユニットについて説明する。ウォーターボトル3の先端部分をウォーターガード７０と呼ばれる上部ボトル固定部品に逆さまに挿入してセットする。これによりウォーターボトル3の先端部は、ウォーターガード７０内に固定されているボトルプラグ７１に差し込まれる。
【００８０】
冷水タンク４内に飲料水２が入ってない場合、ウォーターボトル３内の飲料水２は自重で冷水タンク４内に落下するとともに、それと入れ替わりに外部の空気７２が空気逆止弁７３ならびにボトルプラグ７１を通ってウォーターボトル3内に入る。図中の７４は、空気７２の導入時に生成する水中の気泡である。
【００８１】
同図に示すように冷水タンク４内の水面７５がボトルプラグ７１の下端開口まで到達すると、冷水タンク４内は陽圧となり前記空気逆止弁７３が働いて密封される。図示しない冷水取水口より取水すると、冷水タンク４内の水面７５がボトルプラグ７１の下端開口より下がり、それによって空気７２が再び空気逆止弁７３ならびにボトルプラグ７１を通ってウォーターボトル3内に入ることにより、それと入れ替わりにウォーターボトル3内の飲料水がボトルプラグ７１を通って冷水タンク４に補給される。
【００８２】
従来の受水ユニットではボトルプラグ７１の内部が1本の配管となっており、ボトルプラグ７１の内側には仕切板７６が設けてあるが途中までしか延びておらず、ボトルプラグ７１内での空気７２（気泡７４）と水２の分離がなされていない。
【００８３】
そのためボトルプラグ７１内で気泡７４が滞留して通水に支障をきたし、通水がスムーズに行なわれなかったり、場合によっては冷水タンク４への通水が停止することがある。また冷水タンク４への通水が大きく脈動することがあり、この大きな流量変動に伴う給水の影響で、タンク内で冷水や熱水が攪拌され、その結果取水温度が上昇したり、取水量が少なくなったりする問題がある。
【００８４】
本実施形態ではこのような問題点を解消したものであり、図１２を用いて説明する。同図に示すように給気系の空気逆止弁７３からボトルプラグ７１内に給気専用配管７７を設け、これによってボトルプラグ７１内を空気流路と水流路とに完全に分離した。これにより前述の問題点が解消され、ウォーターボトル３への空気の導入とウォーターボトル３からの通水がともにスムーズになり、冷水タンクや熱水タンクへの給水において脈流が少なくなることから、通水不良のトラブルがなくなり、さらにタンク内での攪拌がさらに抑制でき、取水効率をさらに高めることができる。
【００８５】
ボトルプラグ７１内の給気専用配管７７の上側には、ボトルプラグ７１側から水２が給気専用配管７７内に侵入するのを阻止するためのプラグ内逆止弁７８が設けられている。
【００８６】
この逆止弁７８が設けられていないと給気専用配管７７内に水２が入り、次の通水時には、配管７７内の水２が排出されるまで給気抵抗となり、結果的には通水量が少なくなる。ウォーターボトル3内へのスムーズな給気のためには、前記プラグ内逆止弁７８が必要である。
【００８７】
なお、外部に設置した吸気フィルターユニット内に逆止弁を設ける場合でも吸気配管を独立して前述のような効果を得ることができるが、前述のようにボトルプラグ７１内に逆止弁７８を設置する構造の方が良好である。
【００８８】
外気と接する給気口側には、給気に同伴して塵埃類が給気専用配管７７内に侵入するのを阻止するためにフィルター７９が設けられている。このフィルター７９にカテキンフィルターなどの抗菌フィルターを用いたり、除菌用の気体例えばクラスターイオンなどのガスやオゾンなどを滞留させることで、ボトル内に流入する空気による雑菌汚染を防ぐことができる。
【００８９】
図１２の実施形態では給気専用配管７７の上側にプラグ内逆止弁７８を設けたが、プラグ内逆止弁７８を設けないで、その代わりに図１２における前記フィルター７９の下方にフロート式の逆止弁を設けることもできる。
【００９０】
図１２はボトルプラグ７１の下に直接冷水タンク４が配置されている例を示しているが、図１４は前述の図３に示す実施形態に適用可能な受水ユニットの構造を示している。同図に示すように受水ユニットの下部に冷水用受水管２７と熱水用受水管２８が接続されて、ウォーターボトル３からの飲料水２が前記ボトルプラグ７１を通して前記冷水用受水管２７と熱水用受水管２８に分岐供給される。この実施形態においても給気専用配管７７ならびにプラグ内逆止弁７８の機能は前述と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００９１】
図１５は、冷水タンク４への給水の他の例を示す断面図である。同図に示すようにボトルプラグ７１の下方にはセパレータ２０が設置され、セパレータ２０の中央下部には送水管６が接続され、送水管６は冷水タンク４を通って熱水タンク５側に延びている。
【００９２】
前記セパレータ２０の下方にはそれよりも広い受け面積を有する皿状の受け部材６６が配置されている。受け部材６６の中央部には前記送水管６が貫通する摺動部６７が設けられ、外周部には比較的浅い周壁６８が設けられ、底部には周方向に等間隔に複数の流入口６９が形成されている。受け部材６６はポリプロピレンなどの水よりも軽い材料で構成され、冷水タンク４内の水面上に浮いた状態になっている。
【００９３】
ウォーターボトル３内の飲料水２は前述のボトルプラグ７１を通り、セパレータ２０で水平方向に分散され、セパレータ２０の外周壁から溢れ出た水２は一旦前記受け部材６６内に受け止められ、その受け部材６６に設けられている各流入口６９から分散されて冷水タンク４内に導入される。熱水タンク５へは、セパレータ２０から送水管６を通って供給される。
【００９４】
この受け部材６６が無いと、セパレータ２０から溢れ出た水２が直接冷水タンク４内に落下することになり、その落下時の力により補給した常温水が折角冷やした冷水と混ざり込み、冷水の取水ができないことがある。
【００９５】
これに対して受け部材６６を設置することにより、水２の補給時に仮に大きな水圧が瞬間的にかかった場合、受け部材６６自体が沈み込むことで落下の衝撃が吸収される。そのため各流入口６９から流速の速い水２が冷水タンク４内に流れ込むことがなく、常温水と冷水の攪拌が抑制され、補給時でも冷水の取水が可能である。受け部材６６内の水２が冷水タンク４内に移動すると、受け部材６６はその浮力でまた元の位置に戻り、次の補給に対応することができる。
【００９６】
前記実施形態ではペルチェ素子を用いた電子冷温水サーバーの場合について説明したが、本発明はコンプレッサー式の冷温水サーバーにも適用可能である。また本発明は熱水のみあるいは冷水のみを取水するサーバーにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係る電子冷温水サーバーに用いる熱水タンクユニットの一部を断面にした概略構成図である。
【図２】その熱水タンクユニットに装着する熱水用整流板の平面図である。
【図３】実施形態に係る電子冷温水サーバーの概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電子冷温水サーバーに用いる冷水タンクユニットの断面図である。
【図５】その冷水タンクユニットに用いる拡散防止壁部材の斜視図である。
【図６】熱水用整流板の変形例を示す平面図である。
【図７】熱水用整流板のさらに変形例を示す平面図である。
【図８】その熱水用整流板の一部を断面した正面図である。
【図９】拡散防止壁部材の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】冷水タンクユニットの変形例を示す断面図である。
【図１１】その冷水タンクユニットに用いる整流板の平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る受水ユニットの断面図である。
【図１３】従来の受水ユニットの断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る受水ユニットの断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態における冷水タンクへの給水の他の例を示す断面図である。
【図１６】従来の電子冷温水サーバーの概略構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…ケーシング、２…飲料水、３…ウォーターボトル、４…冷水タンク、５…熱水タンク、５ａ…熱水タンクの底板、６…送水管、７…ペルチェ素子、８…熱導体、９…放熱フィン、１０…電子冷却ユニット、１１…放熱ファン、１２…断熱材、１３…電源基板、１４…冷水取水管、１５…冷水取水口、１６…電気ヒーター、１７…断熱材、１８…温水取水口、１９…温水取水管、２０…セパレータ、２１…冷水、２２…熱水、２３…温度センサー、２４…受水ユニット、２５…冷水タンクユニット、２６…熱水タンクユニット、２７…冷水用受水管、２８…熱水用受水管、２９…熱水用整流板、３０…分散空間、３１…通水孔、３２…給水口、３３…シーズドヒーター、３４…温度センサー、３４ａ…温度センサーの検出端、３５…制御基板、３６…空間部、３７…熱水側空気抜き管、３８…熱水側空気抜き逆止弁、３９…断熱材、４０…真空断熱部、４１…上部熱水層、４２…流れガイド部材、４３…底部、４４…排出口、４５…拡散防止壁部材、４６…入口側壁、４７…出口側壁、４８…端壁、４９…流入口、５０…流出口、５１…内側空間、５２…開口、５３…空間部、５４…空気抜き口、５５…冷水側空気抜き管、５６…冷水側空気抜き逆止管、５７…温度センサー、５８…下部冷水層、５９…通水スリット、６０…冷水用整流板、６１…通水部、６３…外周壁、６４…嵌合穴、６５…挿入孔、６６…受け部材、６７…摺動部、６８…周壁、６９…流入口、７０…ウォーターガイド、７１…ボトルプラグ、７２…空気、７３…空気逆止弁、７４…気泡、７５…水面、７６…仕切板、７７…空気専用配管、７８…プラグ内逆止弁、７９…フィルター。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば飲料用の電子冷温水サーバーなどに適用する熱水（温水）生成装置に係り、特に効率良く水温調整ができて、消費電力の少ない熱水生成装置ならびにそれを用いた冷温水サーバーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より会社やオフィスなどに冷温水サーバーが設置されて、そのサーバーから所望の冷水あるいは熱水（温水）を飲料用として取水していた。この冷温水サーバーからは、５℃〜１０℃程度の冷水と８５℃以上の熱水（温水）が取水できるようになっている。前記冷温水サーバーにはコンプレッサーを使用して冷水を生成するタイプのものと、ペルチェ素子を使用して冷水を生成するタイプのものとがあり、両方のタイプとも熱水は電気ヒーターを使用して生成するのが一般的である。
【０００３】
前記コンプレッサータイプのものは、コンプレッサー、冷媒、冷媒用配管ならびに熱交換器などが必要で、装置が大型化し重量が重く、組立てが複雑であり、コンプレッサーの作動により騒音が発生し、消費電力が多くランニングコストが高いなどの欠点を有している。
【０００４】
これに対してペルチェ素子を使用した電子冷温水サーバーは、コンプレッサー、冷媒、冷媒用配管ならびに熱交換器などが不要で、装置がコンパクトで軽量化でき、組立てが容易で、騒音発生を小さくすることができ、消費電力が少なくランニングコストが低いなどの特長を有している。
【０００５】
図１６は、従来の前記電子冷温水サーバーの概略構成図である。同図に示すようにケーシング１の上部には、飲料水２を貯留したウォーターボトル３が交換可能に装着されている。
【０００６】
ケーシング１内部の上方には冷水を生成する例えばアルミニウムなどからなる熱伝導性の良い冷水タンク４が、ケーシング１内部の下方には熱水を生成する熱水タンク５がそれぞれ設置され、その冷水タンク４から熱水タンク５に向けて送水管６が延びている。
【０００７】
前記冷水タンク４の外周面には、ペルチェ素子７、熱導体８、放熱フィン９などからなる電子冷却ユニット１０が取り付けられており、前記放熱フィン９に対向するように放熱ファン１１が設置されている。冷水タンク４、ペルチェ素子７ならびに熱導体８の外周は断熱材１２で覆われている。前記ペルチェ素子７は電源基板１３に接続され、図示しないコントローラによって通電制御がなされている。冷水タンク４の底部には冷水取水管１４が接続され、それの先端部は冷水取水口１５に接続されている。
【０００８】
前記熱水タンク５の内部にはコイル状に巻かれた電気ヒーター１６が設置され、熱水タンク５の外周は断熱材１７で覆われている。この図では熱水タンク５の内部に電気ヒーター１６を設置した場合を示したが、熱水タンクの外周にバンドヒーターを巻装する構造のもの、あるいは熱水タンクの底面に面状ヒーターを貼り付ける構造のものもある。熱水タンク５の上部には熱水取水管１８が接続され、それの先端部は熱水取水口１９に接続されている。
【０００９】
前記送水管６の上端部には皿状のセパレータ２０が取り付けられ、セパレータ２０は図に示すように冷水タンク４の比較的上位置に配置され、ケーシング１にセットしたウォーターボトル３の開口部と対向している。
【００１０】
ウォーターボトル３をケーシング１の上部にセットすると、ウォーターボトル３内の飲料水２（常温水）は前記セパレータ２０上に落下し、そのセパレータ２０から溢れた飲料水２は冷水タンク４内に溜まるとともに、セパレータ２０から送水管６を通り熱水タンク５内にも溜まる。
【００１１】
そして前記放熱ファン９を回転駆動しながら前記ペルチェ素子７に通電することにより、その熱電変換機能（ペルチェ効果）により熱伝導性の良い冷水タンク４を介して飲料水２が冷却され、５℃〜１０℃程度になった冷水２１が冷水取水管１４を通して冷水取水口１５から取り出される。
【００１２】
一方、電気ヒーター１６に通電することにより、熱水タンク５中の飲料水２が加熱され、高温になった水が密度差により熱水タンク５の上部に上昇し、例えば８５℃以上になった熱水２２が熱水取水管１８を通して熱水取水口１９から取り出される仕組みになっている。符号２３は温度センサーで、熱水タンク５の外周面上部に取り付けられているか、タンク内部に設置される場合は前記電気ヒーター１６とほぼ同じ位置かそれよりも低い位置に設置されている。
【００１３】
なお取水口１５，１９からの取水速度が所定以上に確保できるよう、取水口１５，１９に対してウォーターボトル３が高位置にセットされて、水頭圧差を利用している。
【００１４】
前記セパレータ２０は、冷水タンク４内で温度の下がった水が送水管６を通して熱水タンク５中に混入するのを防止するために設置されている同時に、熱水タンク５の熱水が冷水タンク４に戻った時に冷水を攪拌しないように設けられている。
【００１５】
なお、この種の冷温水サーバーの公知技術として、例えば下記のものを挙げることができる。
【００１６】
【特許文献１】特開平０８−０５３１９６号公報
【特許文献２】特開平１０−０２６４５４号公報
【特許文献３】特開平１１−２５５２９４号公報
【特許文献４】特開平１１−３１４６９９号公報
【特許文献５】特開２００３−１２８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ここでコンプレッサー式タイプのものについて少し説明する。コンプレッサー式冷温水サーバーの場合、配置上、発熱体であるコンプレッサーが最下位置に配置される設計になっている。そのためにコンプレッサーの上方に設置されている冷水タンクの環境温度がコンプレッサーからの発熱により上昇して、冷水タンクの冷却効率が下がる。
【００１８】
またコンプレッサー式の冷水タンクの場合、冷熱が−２３℃の冷媒を使用しているため、冷水タンクの断熱性を上げると、冷水タンク内の水が凍結してしまい、通水不良や漏水などの原因となる。そのため発泡スチロールを使用した程度の断熱しかできず、熱漏れが大きく、また外気温度上昇の影響も受けやすいことから、効率の良い冷却ができない。
【００１９】
ところで従来の冷温水サーバーでは、熱水タンク５の上部に熱水２２などの高温水が溜まっている状態（上部熱水層が形成されている状態）で、送水管６から低温の飲料水２が補給された際、その補給水の勢いにより熱水タンク５内で攪拌流が生じて拡散現象が起こり、それによって上部熱水層に低温の水が混ざり込み、上部熱水層の状態が崩れて、連続取水量（所定温度以上の熱水を熱水取水口１９から連続して取り出せる量）が減少し、サーバーの経済性に問題がある。
【００２０】
これらの影響で、通常のコンプレッサー式冷温水サーバーのタンクの容量は３リットル程度あるにもかかわらず、連続取水量は前記容量の３０％〜４０％程度でしかない。
【００２１】
また、熱水タンク５内に電気ヒーター１６への通電制御のために温度センサー２３が設置されているが、その設置位置が従来は電気ヒーター１６とほぼ同じ位置かあるいはそれよりも低い位置であった。タンク外周部の上面で温度検知する場合、ヒーターにより加熱された実際の水温と検知温度との温度差が大きくなるため、沸騰などの現象が起き易く、蒸発潜熱としてエネルギーを損失する。そのため熱水タンク容量の約５５％〜６０％程度しか熱水として取水できない。
【００２２】
タンク内のヒーターと同等の位置かそれより下に温度センサーを設置した場合、飲料水２の補給で熱水タンク５内の水温が下がったことを温度センサー２３で検出すると、電気ヒーター１６へ通電して再加熱されるが、その際に熱水タンク５の上部に形成されている上部熱水層で拡散現象が発生して、連続取水量が減少して、この点からもサーバーの経済性に問題がある。
【００２３】
さらに従来の冷温水サーバーは、冷水タンク４の下方に熱水タンク５が配置されて、両者が送水管６で連通しているため、熱水タンク５で発生した熱エネルギーが送水管６を介して冷水タンク４に伝わるから、ペルチェ素子７に所定の電力を供給しても十分な冷却効果が得られない。
【００２４】
本発明の目的は、効率良く水温調整ができて、取水効率を高め、消費電力の少ない熱水生成装置ならびにそれを用いた冷温水サーバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明の第１の手段は、熱水を生成して収容する熱水タンクと、
その熱水タンクの底部のほぼ中央部から水を供給する例えば後述の熱水用受水管からなる給水管と、
その給水管から供給された水を加熱する電気ヒーターと、
前記熱水タンク内の底部付近に隙間をおいて底部とほぼ平行に配置されて、外周部に複数の例えば後述の通水孔あるいは通水スリットなどの通水部を周方向に沿って等間隔に形成して、前記給水管の給水口と対向する中央部には通水部が形成されていない熱水用整流板とを備え、
前記熱水タンクの底部と熱水用整流板の間に、前記給水管から供給された水が前記熱水用整流板の中央部に衝突して熱水用整流板の外周部側に分散する分散空間部が形成されていることを特徴とするものである。
【００２６】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記熱水タンク内の水の温度を検出する温度センサーの検出端が、前記電気ヒーターよりも上位置に配置されていることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明の第３の手段は、ケーシングの上部に設置されて飲料水を収容したウォーターボトルを交換可能に装着できる受水ユニットと、
その受水ユニットを通して前記ウォーターボトル内の水を供給して、熱水を生成する熱水タンクユニットと冷水を生成する冷水タンクユニットとを備えた冷温水サーバーにおいて、
前記熱水タンクユニットが前記第１または第２の手段の熱水生成装置であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、給水口から供給された水は、熱水用整流板への衝突、流れの方向転換、分散空間部内での分散などにより水の勢いが急激に減衰し、熱水用整流板の上にある熱水を全体的に押し上げるようにして各通水部から均等に熱水タンク内に導入される。
【００２９】
このような状態で補給されるから、熱水タンクの上部に形成されている上部熱水層の層状態が崩れることなく、所定の温度に維持された上部熱水層が確保でき、そのために熱水の連続取水量を従来のものよりも増し、効率良く水温調整ができて、消費電力の少ない熱水生成装置ならびにそれを用いた冷温水サーバーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は実施形態に係る電子冷温水サーバーに用いる熱水タンクユニットの一部を断面にした概略構成図、図２はその熱水タンクユニットに装着する熱水用整流板の平面図、図３は実施形態に係る電子冷温水サーバーの概略構成図である。
【００３１】
まず図３を用いて本発明の実施形態に係る電子冷温水サーバーの概略構成を説明する。同図に示すようにケーシング１の上部には受水ユニット２４が設置され、飲料水２を貯留したウォーターボトル３が前記受水ユニット２４に対して交換可能に装着されている。
【００３２】
ボトルを下置きにしてポンプアップして供給する場合もあるが、この場合も後述するタンク内の構造等は同様である。また、バグインボツクスと称される水を入れたポリ袋を紙箱に収容して、その紙箱をセットする場合もあるが、この場合も後述するタンク内の構造は同様である。さらにコンプレッサーを使用した系にも有効である。
【００３３】
ケーシング１の内部には従来と反対に、ケーシング１の下側に冷水タンクユニット２５が、上側に熱水タンクユニット２６が、それぞれ設置されている。また冷水タンクユニット２５と熱水タンクユニット２６は、並列位置に設置してもよい。前記受水ユニット２４からは冷水用受水管２７と熱水用受水管２８が分岐しており、それぞれ冷水タンクユニット２５と熱水タンクユニット２６に接続されている。また冷水タンクユニット２５と熱水タンクユニット２６からは冷水取水管１４と熱水取水管１８が延びており、冷水取水口１５と熱水取水口１９にそれぞれ接続されている。
【００３４】
次に熱水タンクユニット２６について図１とともに説明する。同図において熱水タンク５は円筒形をしており、上下分離タイプで、接合部はＯリング（図示せず）が介在されて液密にシールされている。熱水タンク５の材質としてはポリフェ二レンスルフィド（ＰＰＳ）食品グレードのものが使用される。タンク形状は正方形に近い四角形でもよいが、タンク内の通水が均等にできるように通水口の分散配置を検討することが必要である。
【００３５】
熱水タンク５の底板５ａの中央部に、前記受水ユニット２４から延びた熱水用受水管２８が接続されている。前記底板５ａの若干上方には、隙間をおいて底板５ａと平行に熱水用整流板２９が設置され、熱水用整流板２９の外周部は熱水タンク５の内周面に接合して、底板５ａと熱水用整流板２９の間に薄い分散空間部３０が形成されている。
【００３６】
熱水用整流板２９は図２に示すように熱水タンク５の内周と同じように外形が円板状をしており、その外周付近に円周方向に沿って等間隔に同径の通水孔３１が複数個形成されており、前記熱水用受水管２８の給水口３２（図１参照）と対向する熱水用整流板２９の中央部分には前記通水孔３１は形成されていない。熱水用整流板２９もＰＰＳ食品グレードのもので成形されている。
【００３７】
前記底板５ａならびに熱水用整流板２９の中央部を貫通して熱水タンク５の内側にコイル状に巻回された電気ヒーター（シーズドヒーター）１６が設けられ、電気ヒーター１６よりも上側に温度センサー３４の検出端３４ａが配置されている。電気ヒーター１６の入力端ならびに温度センサー３４の出力端は、それぞれ制御基板３５の端子に接続されている。
【００３８】
熱水タンク５の上側中央部から熱水取水管１８の一端が差し込まれており、また熱水タンク５の上部に形成される空間部３６には熱水側空気抜き管３７の一端が臨んでおり、熱水側空気抜き管３７は途中に熱水側空気抜き逆止弁３８を設けて前記受水ユニット２４に接続されている。
【００３９】
熱水タンク５の上部と下部は例えば発泡ポリウレタン樹脂等の断熱材３９で覆われており、熱水タンク５の周囲はＶＩＰ方式の真空断熱部材による真空断熱部４０で覆われている。
【００４０】
図３に示すようにウォーターボトル３から受水ユニット２４を通して熱水用受水管２８で補給された飲料水２は、図１に示すように熱水タンク５の底部中央に形成されている給水口３２から供給される。この給水は、ウォーターボトル３からの飲料水２の自重によってなされる。本実施形態では飲料水２の自重によって給水を行なう構成になっているが、ポンプで給水する場合にも本発明は適用できる。
【００４１】
給水口３２から出た飲料水２は熱水用整流板２９の中央部に衝突し、矢印で示すように流れの向きを変えて分散空間部３０を内側から外側に向かってほぼ水平方向に拡がって分散してから、各通水孔３１から均等に熱水タンク５内に導かれる。このように給水口３２から供給された飲料水２は、熱水用整流板２９への衝突、流れの方向転換、分散空間部３０内での分散などにより水の勢い（拡散エネルギー）が急激に減衰し、熱水用整流板２９の上にある熱水を全体的に押し上げるようにして各通水孔３１から均等に熱水タンク５内に導入される。
【００４２】
従って、従来のように熱水タンク５内で低温水が拡散して熱水と混ざり合うような現象が抑制され、飲料水２は熱水タンク５の下部からほぽ層状になって補給される。このような状態で補給されるから、熱水タンク５の上部に形成されている上部熱水層４１の層状態が崩れることなく、所定の温度（本実施形態では８５℃以上）に維持された上部熱水層４１が確保でき、そのために熱水の連続取水量が従来のものよりも多い。
【００４３】
また、本実施形態のように温度センサー３４の検出端３４ａの位置を電気ヒーター１６よりも上側にすることにより、温度センサー３４が冷水を検知して電気ヒーター１６に通電して水を再加熱し始めた時点では、冷水は電気ヒーター１６の上部まできており再加熱が始まっても上部熱水層と冷水層の密度差により拡散はほとんど生じず、冷水層が６５℃程度の熱水となるまで前記上部熱水層４１での攪拌現象はほとんど発生しないことが諸種の実験によって判明した。逆に、電気ヒーター１６が熱水層にかかった状態で再加熱を始めた場合、ヒーター上面での加熱対流により熱水層への冷水の対流が発生することが判明した。このためセンサー位置を電気ヒーター１６よりも上部に設置することで熱水の連続取水量を増加することができる。
【００４４】
例えば８５℃の熱水を連続して取り出せる量が、従来の標準的なサーバーの場合は熱水タンク容量の約５５％〜６５％であったが、本実施形態の場合は同じ熱水タンク容量の約８５％〜９０％の取水が可能となり、連続取水量が増加し、待たなくてもサーバーから多量の熱水を取り出すことができる。また同一熱水量を取り出す場合には、従来のものに比較して電力消費量を約３０％削減することができる。
【００４５】
また本実施形態の熱水タンクユニット２６では、衛生環境維持のために熱水タンク５内の熱水を最低６０℃以上に保温する保温モードが設けられており、例えば夜間などの保温モード時での熱の漏れを有効に防止するため、熱水タンク５の上部と下部は断熱材３９で覆い、熱水タンク５の周囲は１０ｍｍ厚みの真空断熱部４０で覆う構造にする。これにより夜間６時間程度の通電なしでの６０℃保温が可能となっている。これにより、待機電力の２５％を衛生管理した除隊で低減できる。
【００４６】
図４は冷水タンクユニット２５の断面図、図５はその冷水タンクユニットに用いる拡散防止壁部材の斜視図である。
【００４７】
冷水タンクユニット２５は冷水タンク４を備え、その冷水タンク４は角型のタンク本体４ａと、それの上側開口部を閉塞する蓋４ｂとで構成され、これらは例えばアルミニウムなどの熱伝導性の高い金属で形成されている。冷水タンク４の内面には、抗菌塗装が施されている。
【００４８】
前記蓋４ｂの一方の端部付近には前記冷水用受水管２７の一端が固定され、それの先端部には流れガイド部材４２が取り付けられている。この流れガイド部材４２は全体が筒状をしており、底部４３が塞がれて、周壁に複数の長孔状の排出口４４が形成されている。
【００４９】
冷水タンク４の内側で前記流れガイド部材４２の付近に、拡散防止壁部材４５が設置されている。この拡散防止壁部材４５は図５に示すように入口側壁４６と、その入口側壁４６と対向する出口側壁４７と、前記入口側壁４６と出口側壁４７の端縁どうしを連結する端壁４８，４８とを有し、全体が四角形の筒状をしている。前記入口側壁４６の下端部に流入口４９を有し、前記出口側壁４７の上端部に流出口５０を有しており、この流入口４９ならびに流出口５０は拡散防止壁部材４５の内側空間５１（図４参照）と連通している。本実施形態ではこの拡散防止壁部材４５は、抗菌性のポリプロピレンで成形されている。
【００５０】
この拡散防止壁部材４５を冷水タンク４の内側に装着することにより、拡散防止壁部材４５の下端開口部はタンク本体４ａの底部４ｃで塞がれ、拡散防止壁部材４５の上端開口部は蓋４ｂで塞がれる。
【００５１】
冷水取水管１４の先端はタンク本体４ａの底部４ｃ近くまで延びており、その先端に斜めに切断した開口５２が形成され、開口５２は前記拡散防止壁部材４５側に向けてある。
【００５２】
冷水タンク４内に規定量の水を満たしたとき、冷水タンク４の上部に空間部５３が形成されるが、前記冷水取水管１４の空間部５３と対応する位置に空気抜き口５４が形成されている。また前記空間部５３には冷水側空気抜き管５５の一端が臨んでおり、冷水側空気抜き管５５は途中に熱水側空気抜き逆止弁５６を設けて前記受水ユニット２４に接続されている。
【００５３】
冷水を生成する電子冷却ユニット10はペルチェ素子７、熱導体８、放熱フィン９などからなり、前記放熱フィン９に対向するように放熱ファン１１が設置されている。本実施形態の場合、前記電子冷却ユニット10はタンク本体４ａの底部４ｃならびにタンク本体４ａの前記流れガイド部材４２と対向する側壁４ｅまたは側壁４ｅと底面４ｃにそれぞれ取り付けられている。
【００５４】
このように本実施形態は電子冷却ユニット10がタンク本体４ａの底部４ｃと側壁４ｅにそれぞれ取り付けられているから、冷水タンク４内の水温を検出する温度センサー５７はそれら電子冷却ユニット10から遠い位置、すなわち電子冷却ユニット10とほぼ反対側のタンク本体４ａの前記側壁４ｄの上端部付近に設置されている。
【００５５】
図４に示すように冷水タンク４内に拡散防止壁部材４５を設置することにより、タンク本体４ａの側壁４ｄと拡散防止壁部材４５の入口側壁４６との間に受水エリア（容積Ｖ１）が形成され、拡散防止壁部材４５の入口側壁４６と出口側壁４７との間に流通エリア（容積Ｖ２）が形成され、拡散防止壁部材４５の出口側壁４７とタンク本体４ａの側壁４ｅとの間に取水エリア（容積Ｖ３）が形成される。このように拡散防止壁部材４５の介在により、飲料水２を補給する受水エリアと、冷水を生成して下部冷水層５８を形成しその冷水を取水する取水エリアとを確実に隔離（分離）することができる。
【００５６】
この受水エリアと取水エリアの隔離（分離）により、取水エリアで形成される下部冷水層５８に対する受水エリア内での水の流れの影響が実質的に抑制されるとともに、受水エリアから取水エリアへの熱の移動も抑制されて、取水エリアでの冷却効率を高めることができる。
【００５７】
前記各エリアの容積Ｖの関係はＶ１＜Ｖ２＜Ｖ３またはＶ１＝Ｖ２＜Ｖ３のようになっており、取水エリアの容積Ｖ３を最も大きくしている。このようにすることにより、取水エリア内の水の流れが最も緩やかになり、しかも多量の冷水を保留することができる。
【００５８】
ウォーターボトル３から受水ユニット２４を通して冷水用受水管２７で補給された飲料水２は、直交方向への拡散板である流れガイド部材４２の底部４３に衝突して、水平方向に流れ排出口４４から出る。図４に示すように流れガイド部材４２の両側近くにはタンク本体４ａの側壁４ｄと拡散防止壁部材４５の入口側壁４６とがあるから、飲料水２は矢印で示すように前記側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って静かに流下する。このように飲料水２を側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って流下する構造は、水の流れが乱れるのを抑制し、後述する下部冷水層５８の拡散防止に役立つ。
【００５９】
取水ならびに補水による冷水タンク４内の水の流れは矢印で示すように、側壁４ｄならびに入口側壁４に沿って流下し、拡散防止壁部材４５の下側の流入口４９から入り、拡散防止壁部材４５の内側空間５１を徐々に上昇して流出口５０から出る。最も大きい容積Ｖ３を有する取水エリアに出た水は、電子冷却ユニット10により十分に冷却され、冷水タンク４の下部に溜まった５℃以下の冷水は開口５２から冷水取水管１４内を通って冷水取水口１５（図３参照）に至る。
【００６０】
前述のように冷水取水管１４の先端に形成された開口５２は拡散防止壁部材４５側に向けてある。所定温度以下（本実施形態では５℃以下）に冷却された冷水は最終的には、取水エリアの特に冷水タンク４の底部４ｃの拡散防止壁部材４５付近に溜まるから、開口５２の位置を前述のようにすれば確実に所定温度以下に冷却された冷水を取り出すことができる。この給水もウォーターボトル３内の飲料水２の自重によるものである。前述の所定温度以下に冷却した冷水を確実に取り出すことができるという効果は、ポンプで給水する構成のものでも同様に得ることができる。
【００６１】
前述のように冷水タンク４内の補水の経路上に、その補水を下側の流入口４９から入れて、内側空間５１内を徐々に上昇させて上側の材４５の流出口５０から出すようになっている拡散防止壁部材４５を配置すれば、補給水の注入による下部冷水層５８の拡散が防止でき、冷水の連続取水量が従来のものよりも多くなる。
【００６２】
拡散防止壁部材４５における流入口４９の流通断面積（流入口４９の開口面積に等しい）をＳ１、内側空間５１の流通断面積（内側空間５１の開口面積に等しい）をＳ２、流出口５０の流通断面積（水面が下がっているため流出口５０の開口面積よりも狭い）をＳ３とした場合、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３またはＳ１＝Ｓ２＜Ｓ３の関係にある。このようにすることにより、拡散防止壁部材４５の流出口５における水の流れの勢いが緩やかになる。
【００６３】
５℃以下の冷水を連続して取水する量が、従来の標準的なサーバーの場合は冷水タンクの容量の約３０％〜４０％であったが、本実施形態の場合は同じ冷水タンクの容量の約７０％以上となり、連続取水量が増加し、待たなくてもサーバーから多くの冷水を取り出すことができる。また同一冷水量を取り出す場合には、従来のものに比較して電力消費量を大幅に削減することができる。
【００６４】
ペルチェ素子を使用した電子冷却の効率の良い冷却方法は、オン／オフ制御ではなく、制御温度に合わせてペルチェ素子への出力を調整するリニア制御である。ところが冷水を生成する段階では可能な限り冷却速度を速くする必要があリ、そのためには制御温度近くになってもペルチェ素子への出力を１００％で動作させ、設定温度になってから制御に入る方法がある。しかしこの方法は、外気温度や水温の影響を受けるため予め冷却時間を予測することは困難である。
【００６５】
そこで本実施形態では、冷水タンク４の電子冷却ユニット１０を設置した近傍よりも冷水となるのが遅い、電子冷却ユニット１０からできるだけ離れた冷水タンク４の位置、すなわち給水口近くに温度センサー５７を設置して、その付近の水温を測定して電子冷却ユニット１０への通電制御をしている。このようにすることにより、取水温度が設定温度にほぼ近づくまで１００％出力で冷却ができて、冷却の高速化が可能となると同時に、冷水を取水した後の再冷却が直ちに開始できる。
【００６６】
また取水時ならびにその後の補水時に水温が最も速く上昇するが、前述のような温度センサー５７の設置になっておれば、素早く冷却動作に入ることができる。
【００６７】
本実施形態では、冷水タンク４の底部４ｃと側壁４ｅの両方に電子冷却ユニット１０を設置したため、これらから離すために温度センサー５７を反対側の側壁４ｄの上端部付近に設置しが、電子冷却ユニット１０を冷水タンク４の底部４ｃのみに設置する場合は、冷水タンク４の上端開口部の補水給水口に近い位置に温度センサー５７を設置すればよい。また電子冷却ユニット１０を冷水タンク４の側壁４ｅのみに設置する場合は、それと反対側の側壁４ｄのいずれかに温度センサー５７を設置すればよい。
【００６８】
本実施形態に係る冷温水サーバーの場合、熱水取水効率アップによる電力低減と、冷水取水効率のアップと、タンク断熱効果のアップと、保温モードの導入による相乗効果により総合消費電力の４０％以上低減することができる。
【００６９】
図６は、前記熱水用整流板２９の変形例を示す平面図である。この例では熱水用整流板２９の外周部に沿って等間隔に同一のスリット面積を有する通水スリット５９を複数形成している。
【００７０】
図７は前記熱水用整流板２９のさらに変形例を示す平面図、図８はその熱水用整流板２９の一部を断面した正面図である。この熱水用整流板２９の外周部には所定の高さを有する外周壁６３が設けられ、その外周壁６３の径方向内側に周方向に沿って等間隔に同一のスリット面積を有する通水スリット５９を複数形成している。この熱水用整流板２９を熱水タンク５の底板５ａ（図１参照）上に設置することにより、この熱水用整流板２９の外周壁６３により分散空間部３０（図１参照）が確保される。
【００７１】
図中の６４は電気ヒーター１６を固定するために使用されるフランジ部（図示せず）を嵌合するための嵌合穴、６５は電気ヒーター１６の両端部を挿通するための挿通孔であり、これら嵌合穴６４ならびに挿通孔６５は電気ヒーター１６を設置することにより塞がれる。
【００７２】
図９は、拡散防止壁部材４５の変形例を示す縦断面図である。この例では拡散防止壁部材４５の入口側壁４６と出口側壁４７の間隔が下部から上部に行くに従って徐々に広がっている。本変形例では入口側壁４６と出口側壁４７の両方に角度θの傾斜を設けたが入口側壁４６または出口側壁４７の何れか一方に傾斜を設けてもよい。このように傾斜を付けた場合、前記内部空間５１の流通断面積Ｓ２は、拡散防止壁部材４５の下端の開口面積とする。
【００７３】
図１０は冷水タンクユニット２５の変形例を示す断面図、図１１はその冷水タンクユニットに用いる冷水用整流板の平面図である。
【００７４】
この変形例では、流れガイド部材４２の下方で、冷水タンク４の側壁４ｄと拡散防止壁部材４５の入口側壁４６の間に冷水用整流板６０がほぼ水平方向に設置されている。図１１に示す冷水用整流板６０の横幅Ｗは前記側壁４ｄと入口側壁４６の間隔とほぼ等しく、冷水用整流板６０の奥行きＬは冷水タンク４の奥行きとほぼ等しくなっている。
【００７５】
冷水用整流板６０の両側端近傍には、冷水用整流板６０の奥行き方向に沿って等間隔に孔状あるいはスリット状の通水部６１が複数形成されている。
【００７６】
流れガイド部材４２の排出口４４から出た飲料水２は側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って流下することにより、流れの乱れが解消される。そしてさらにこの冷水用整流板６０に衝突して、冷水用整流板６０の平面に沿って水平方向に拡散されることにより、水の流れの勢いが大幅に減衰されて、各通水部６１からまた側壁４ｄならびに入口側壁４６の平面に沿って静かに流下する。このことにより下部冷水層５８の拡散がより確実に防止できる。
【００７７】
この変形例では流れガイド部材４２と冷水用整流板６０を併用したが、流れガイド部材４２を省略して冷水用整流板６０のみを設置することもできる。
【００７８】
図１２は本発明の実施形態に係る受水ユニット２４を説明するための断面図、図１３は従来の受水ユニットを説明するための断面図である。受水ユニットは、ウォーターボトル3の給水口をセットして、サーバー本体への通水と外部空気のウォーターボトル3への導入を同時に行なう機能を有している。
【００７９】
まず、図１３を用いて従来の受水ユニットについて説明する。ウォーターボトル3の先端部分をウォーターガード７０と呼ばれる上部ボトル固定部品に逆さまに挿入してセットする。これによりウォーターボトル3の先端部は、ウォーターガード７０内に固定されているボトルプラグ７１に差し込まれる。
【００８０】
冷水タンク４内に飲料水２が入ってない場合、ウォーターボトル３内の飲料水２は自重で冷水タンク４内に落下するとともに、それと入れ替わりに外部の空気７２が空気逆止弁７３ならびにボトルプラグ７１を通ってウォーターボトル3内に入る。図中の７４は、空気７２の導入時に生成する水中の気泡である。
【００８１】
同図に示すように冷水タンク４内の水面７５がボトルプラグ７１の下端開口まで到達すると、冷水タンク４内は陽圧となり前記空気逆止弁７３が働いて密封される。図示しない冷水取水口より取水すると、冷水タンク４内の水面７５がボトルプラグ７１の下端開口より下がり、それによって空気７２が再び空気逆止弁７３ならびにボトルプラグ７１を通ってウォーターボトル3内に入ることにより、それと入れ替わりにウォーターボトル3内の飲料水がボトルプラグ７１を通って冷水タンク４に補給される。
【００８２】
従来の受水ユニットではボトルプラグ７１の内部が1本の配管となっており、ボトルプラグ７１の内側には仕切板７６が設けてあるが途中までしか延びておらず、ボトルプラグ７１内での空気７２（気泡７４）と水２の分離がなされていない。
【００８３】
そのためボトルプラグ７１内で気泡７４が滞留して通水に支障をきたし、通水がスムーズに行なわれなかったり、場合によっては冷水タンク４への通水が停止することがある。また冷水タンク４への通水が大きく脈動することがあり、この大きな流量変動に伴う給水の影響で、タンク内で冷水や熱水が攪拌され、その結果取水温度が上昇したり、取水量が少なくなったりする問題がある。
【００８４】
本実施形態ではこのような問題点を解消したものであり、図１２を用いて説明する。同図に示すように給気系の空気逆止弁７３からボトルプラグ７１内に給気専用配管７７を設け、これによってボトルプラグ７１内を空気流路と水流路とに完全に分離した。これにより前述の問題点が解消され、ウォーターボトル３への空気の導入とウォーターボトル３からの通水がともにスムーズになり、冷水タンクや熱水タンクへの給水において脈流が少なくなることから、通水不良のトラブルがなくなり、さらにタンク内での攪拌がさらに抑制でき、取水効率をさらに高めることができる。
【００８５】
ボトルプラグ７１内の給気専用配管７７の上側には、ボトルプラグ７１側から水２が給気専用配管７７内に侵入するのを阻止するためのプラグ内逆止弁７８が設けられている。
【００８６】
この逆止弁７８が設けられていないと給気専用配管７７内に水２が入り、次の通水時には、配管７７内の水２が排出されるまで給気抵抗となり、結果的には通水量が少なくなる。ウォーターボトル3内へのスムーズな給気のためには、前記プラグ内逆止弁７８が必要である。
【００８７】
なお、外部に設置した吸気フィルターユニット内に逆止弁を設ける場合でも吸気配管を独立して前述のような効果を得ることができるが、前述のようにボトルプラグ７１内に逆止弁７８を設置する構造の方が良好である。
【００８８】
外気と接する給気口側には、給気に同伴して塵埃類が給気専用配管７７内に侵入するのを阻止するためにフィルター７９が設けられている。このフィルター７９にカテキンフィルターなどの抗菌フィルターを用いたり、除菌用の気体例えばクラスターイオンなどのガスやオゾンなどを滞留させることで、ボトル内に流入する空気による雑菌汚染を防ぐことができる。
【００８９】
図１２の実施形態では給気専用配管７７の上側にプラグ内逆止弁７８を設けたが、プラグ内逆止弁７８を設けないで、その代わりに図１２における前記フィルター７９の下方にフロート式の逆止弁を設けることもできる。
【００９０】
図１２はボトルプラグ７１の下に直接冷水タンク４が配置されている例を示しているが、図１４は前述の図３に示す実施形態に適用可能な受水ユニットの構造を示している。同図に示すように受水ユニットの下部に冷水用受水管２７と熱水用受水管２８が接続されて、ウォーターボトル３からの飲料水２が前記ボトルプラグ７１を通して前記冷水用受水管２７と熱水用受水管２８に分岐供給される。この実施形態においても給気専用配管７７ならびにプラグ内逆止弁７８の機能は前述と同様であるから、重複する説明は省略する。
【００９１】
図１５は、冷水タンク４への給水の他の例を示す断面図である。同図に示すようにボトルプラグ７１の下方にはセパレータ２０が設置され、セパレータ２０の中央下部には送水管６が接続され、送水管６は冷水タンク４を通って熱水タンク５側に延びている。
【００９２】
前記セパレータ２０の下方にはそれよりも広い受け面積を有する皿状の受け部材６６が配置されている。受け部材６６の中央部には前記送水管６が貫通する摺動部６７が設けられ、外周部には比較的浅い周壁６８が設けられ、底部には周方向に等間隔に複数の流入口６９が形成されている。受け部材６６はポリプロピレンなどの水よりも軽い材料で構成され、冷水タンク４内の水面上に浮いた状態になっている。
【００９３】
ウォーターボトル３内の飲料水２は前述のボトルプラグ７１を通り、セパレータ２０で水平方向に分散され、セパレータ２０の外周壁から溢れ出た水２は一旦前記受け部材６６内に受け止められ、その受け部材６６に設けられている各流入口６９から分散されて冷水タンク４内に導入される。熱水タンク５へは、セパレータ２０から送水管６を通って供給される。
【００９４】
この受け部材６６が無いと、セパレータ２０から溢れ出た水２が直接冷水タンク４内に落下することになり、その落下時の力により補給した常温水が折角冷やした冷水と混ざり込み、冷水の取水ができないことがある。
【００９５】
これに対して受け部材６６を設置することにより、水２の補給時に仮に大きな水圧が瞬間的にかかった場合、受け部材６６自体が沈み込むことで落下の衝撃が吸収される。そのため各流入口６９から流速の速い水２が冷水タンク４内に流れ込むことがなく、常温水と冷水の攪拌が抑制され、補給時でも冷水の取水が可能である。受け部材６６内の水２が冷水タンク４内に移動すると、受け部材６６はその浮力でまた元の位置に戻り、次の補給に対応することができる。
【００９６】
前記実施形態ではペルチェ素子を用いた電子冷温水サーバーの場合について説明したが、本発明はコンプレッサー式の冷温水サーバーにも適用可能である。また本発明は熱水のみあるいは冷水のみを取水するサーバーにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施形態に係る電子冷温水サーバーに用いる熱水タンクユニットの一部を断面にした概略構成図である。
【図２】その熱水タンクユニットに装着する熱水用整流板の平面図である。
【図３】実施形態に係る電子冷温水サーバーの概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電子冷温水サーバーに用いる冷水タンクユニットの断面図である。
【図５】その冷水タンクユニットに用いる拡散防止壁部材の斜視図である。
【図６】熱水用整流板の変形例を示す平面図である。
【図７】熱水用整流板のさらに変形例を示す平面図である。
【図８】その熱水用整流板の一部を断面した正面図である。
【図９】拡散防止壁部材の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】冷水タンクユニットの変形例を示す断面図である。
【図１１】その冷水タンクユニットに用いる整流板の平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る受水ユニットの断面図である。
【図１３】従来の受水ユニットの断面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係る受水ユニットの断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施形態における冷水タンクへの給水の他の例を示す断面図である。
【図１６】従来の電子冷温水サーバーの概略構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
１…ケーシング、２…飲料水、３…ウォーターボトル、４…冷水タンク、５…熱水タンク、５ａ…熱水タンクの底板、６…送水管、７…ペルチェ素子、８…熱導体、９…放熱フィン、１０…電子冷却ユニット、１１…放熱ファン、１２…断熱材、１３…電源基板、１４…冷水取水管、１５…冷水取水口、１６…電気ヒーター、１７…断熱材、１８…温水取水口、１９…温水取水管、２０…セパレータ、２１…冷水、２２…熱水、２３…温度センサー、２４…受水ユニット、２５…冷水タンクユニット、２６…熱水タンクユニット、２７…冷水用受水管、２８…熱水用受水管、２９…熱水用整流板、３０…分散空間、３１…通水孔、３２…給水口、３３…シーズドヒーター、３４…温度センサー、３４ａ…温度センサーの検出端、３５…制御基板、３６…空間部、３７…熱水側空気抜き管、３８…熱水側空気抜き逆止弁、３９…断熱材、４０…真空断熱部、４１…上部熱水層、４２…流れガイド部材、４３…底部、４４…排出口、４５…拡散防止壁部材、４６…入口側壁、４７…出口側壁、４８…端壁、４９…流入口、５０…流出口、５１…内側空間、５２…開口、５３…空間部、５４…空気抜き口、５５…冷水側空気抜き管、５６…冷水側空気抜き逆止管、５７…温度センサー、５８…下部冷水層、５９…通水スリット、６０…冷水用整流板、６１…通水部、６３…外周壁、６４…嵌合穴、６５…挿入孔、６６…受け部材、６７…摺動部、６８…周壁、６９…流入口、７０…ウォーターガイド、７１…ボトルプラグ、７２…空気、７３…空気逆止弁、７４…気泡、７５…水面、７６…仕切板、７７…空気専用配管、７８…プラグ内逆止弁、７９…フィルター。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱水を生成して収容する熱水タンクと、
その熱水タンクの底部のほぼ中央部から水を供給する給水管と、
その給水管から供給された水を加熱する電気ヒーターと、
前記熱水タンク内の底部付近に隙間をおいて底部とほぼ平行に配置されて、外周部に複数の通水部を周方向に沿って等間隔に形成して、前記給水管の給水口と対向する中央部には通水部が形成されていない熱水用整流板とを備え、
前記熱水タンクの底部と熱水用整流板の間に、前記給水管から供給された水が前記熱水用整流板の中央部に衝突して熱水用整流板の外周部側に分散する分散空間部が形成されていることを特徴とする熱水生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱水生成装置において、前記熱水タンク内の水の温度を検出する温度センサーの検出端が、前記電気ヒーターよりも上位置に配置されていることを特徴とする熱水生成装置。
【請求項３】
ケーシングの上部に設置されて飲料水を収容したウォーターボトルを交換可能に装着できる受水ユニットと、
その受水ユニットを通して前記ウォーターボトル内の水を供給して、熱水を生成する熱水タンクユニットと冷水を生成する冷水タンクユニットとを備えた冷温水サーバーにおいて、
前記熱水タンクユニットが請求項１または２記載の熱水生成装置であることを特徴とする冷温水サーバー。
【請求項１】
熱水を生成して収容する熱水タンクと、
その熱水タンクの底部のほぼ中央部から水を供給する給水管と、
その給水管から供給された水を加熱する電気ヒーターと、
前記熱水タンク内の底部付近に隙間をおいて底部とほぼ平行に配置されて、外周部に複数の通水部を周方向に沿って等間隔に形成して、前記給水管の給水口と対向する中央部には通水部が形成されていない熱水用整流板とを備え、
前記熱水タンクの底部と熱水用整流板の間に、前記給水管から供給された水が前記熱水用整流板の中央部に衝突して熱水用整流板の外周部側に分散する分散空間部が形成されていることを特徴とする熱水生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の熱水生成装置において、前記熱水タンク内の水の温度を検出する温度センサーの検出端が、前記電気ヒーターよりも上位置に配置されていることを特徴とする熱水生成装置。
【請求項３】
ケーシングの上部に設置されて飲料水を収容したウォーターボトルを交換可能に装着できる受水ユニットと、
その受水ユニットを通して前記ウォーターボトル内の水を供給して、熱水を生成する熱水タンクユニットと冷水を生成する冷水タンクユニットとを備えた冷温水サーバーにおいて、
前記熱水タンクユニットが請求項１または２記載の熱水生成装置であることを特徴とする冷温水サーバー。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００７−２４０１１６（Ｐ２００７−２４０１１６Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−６６４０３（Ｐ２００６−６６４０３）
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【出願人】（５０６０８４７７１）株式会社 エスト (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月１０日（２００６．３．１０）
【出願人】（５０６０８４７７１）株式会社 エスト (7)
【Ｆターム（参考）】
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