飲料ディスペンサ
【課題】炭酸飲料を適宜円滑に過冷却飲料として供給することを可能とする飲料ディスペンサを提供する。
【解決手段】本発明は、炭酸水を製造するためのカーボネータ５１と、該カーボネータ５１にて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路７と、過冷却用熱交換器１６と、一次冷却装置１３とを備え、カーボネータ５１において、加圧された炭酸ガスを供給するガスレギュレータ５４から供給される炭酸ガスと、シロップと、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造すると共に、過冷却用熱交換器１６により、飲料供給回路７を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却し、外部で過冷却状態を解除させる。
【解決手段】本発明は、炭酸水を製造するためのカーボネータ５１と、該カーボネータ５１にて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路７と、過冷却用熱交換器１６と、一次冷却装置１３とを備え、カーボネータ５１において、加圧された炭酸ガスを供給するガスレギュレータ５４から供給される炭酸ガスと、シロップと、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造すると共に、過冷却用熱交換器１６により、飲料供給回路７を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却し、外部で過冷却状態を解除させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝固点以下の過冷却状態とされた炭酸飲料を供給し、外部で過冷却状態を解除させることにより、シャーベット状の炭酸飲料を製造する飲料ディスペンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カップ等に飲料を供給する飲料ディスペンサでは、飲料原料としてのシロップが充填されたタンクからシロップ供給ラインが引き出されると共に、当該シロップを所定の割合にて希釈する希釈水供給ラインも設けられている。これらシロップ供給ライン及び希釈水供給ラインは、それぞれシロップ冷却コイル及び希釈水冷却コイルが介設されており、これらは、冷却水を貯留する水槽に浸漬されることにより、当該コイル内を流入するシロップや希釈水を所定の温度に冷却するものである。これにより、所定の冷却温度に冷却されたシロップ及び希釈水は、それぞれノズルにて混合されて目的飲料としてカップに排出される。
【０００３】
上記構成により供給される飲料は、全て液体の状態でカップ内に貯留されるものであるため、別途氷片をカップ内に投入することによって、ある程度の時間、一定の冷却温度を維持することができる状態で顧客に飲料が提供されていた。
【０００４】
しかしながら、カップに供給された氷片では、当該浮遊する氷片付近の飲料のみが融解熱によって冷却されることになるため、カップ内全体の飲料を均一に冷却することは困難である。また、氷片が融解するに従って飲料の濃度が薄まってしまうため、適切な冷却状態で飲料を供給することは困難であった。
【０００５】
そこで、従来では、供給する飲料を当該飲料の凝固点以下の温度まで冷却し、過冷却状態のままカップに飲料を吐出することにより、その衝撃によって当該飲料を一瞬に氷へと相変化させ、シャーベット状の飲料を提供する装置が開発されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３２５６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した如き装置を用いて炭酸飲料の過冷却飲料を製造する場合には、炭酸飲料の原料であるシロップ等の被希釈原料と、希釈水とをそれぞれ別の供給回路に設けられる過冷却用熱交換器において、過冷却状態とし、炭酸飲料供給口となるノズルにて混合し、外部に配置されるカップ等の容器内に当該炭酸飲料を供給することが考えられる。
【０００７】
この場合、シロップ等の被希釈原料は、低温になると極端に粘性が増加してしまうため、ノズルにて過冷却状態の希釈水と混合することは困難であった。また、シロップ等の被希釈原料は、その凝固点以下という極低温にするとガラス化して固化状態となってしまうため、飲料の供給を実現することができないという問題が生じる場合もある。
【０００８】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、炭酸飲料を適宜円滑に過冷却飲料として供給することを可能とする飲料ディスペンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の飲料ディスペンサは、炭酸水を製造するためのカーボネータと、該カーボネータにて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路と、冷却手段とを備え、カーボネータにおいて、加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガス源から供給される炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造すると共に、冷却手段により、飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却し、外部で過冷却状態を解除させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の飲料ディスペンサは、上記発明において、冷却手段は、飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却するための過冷却用熱交換器と、一次冷却装置とを備え、該一次冷却装置によりカーボネータを氷点付近まで冷却することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の飲料ディスペンサは、上記発明において、被希釈原料をカーボネータに供給する被希釈原料供給回路と、希釈水をカーボネータに供給する希釈水供給回路とを備え、一次冷却装置により被希釈原料供給回路内の被希釈原料と希釈水供給回路内の希釈水を、氷点付近まで冷却することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の飲料ディスペンサは、上記発明において、炭酸ガス源からカーボネータへの供給圧力を変更可能とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の飲料ディスペンサによれば、炭酸水を製造するためのカーボネータと、該カーボネータにて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路と、冷却手段とを備え、カーボネータにおいて、加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガス源から供給される炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造するので、カーボネータにより、これら炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水との混合に必要とされる空間を確保することができ、効率的に所定の被希釈原料濃度、ガスボリューム値にて炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００１４】
また、炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水との混合は、同時にカーボネータにて行うため、格別に被希釈原料と希釈水との混合を行うための手段を設ける必要がなく、精度よく所定濃度の炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００１５】
また、上述の如く製造され、飲料供給回路を流れる炭酸飲料は、冷却手段によりその温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却され、外部で過冷却状態を解除させることで、当該過冷却状態とされた炭酸飲料が外部におけるカップ等の容器内に注入される衝撃によって、該飲料を瞬間的に氷へと相変化させることができ、最終供給状態をシャーベット状態として飲料を供給することが可能となる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、上記発明に加えて、冷却手段は、飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却するための過冷却用熱交換器と、一次冷却装置とを備え、該一次冷却装置によりカーボネータを氷点付近まで冷却することにより、カーボネータにおいて氷点付近まで冷却された炭酸飲料を、過冷却用熱交換器においてその凝固点以下に冷却させることにより、効率的に炭酸飲料を凝固点以下の過冷却の状態にまで冷却することが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、上記発明に加えて、被希釈原料をカーボネータに供給する被希釈原料供給回路と、希釈水をカーボネータに供給する希釈水供給回路とを備え、一次冷却装置により被希釈原料供給回路内の被希釈原料と希釈水供給回路内の希釈水を、氷点付近まで冷却するので、カーボネータに供給される被希釈原料と希釈水の温度を氷点付近とすることができ、カーボネータにおける温度条件を一定とすることができる。従って、炭酸ガス源からカーボネータへの供給圧力を一定とすることで、所定のガスボリュームの炭酸飲料を適切に製造することが可能となる。
【００１８】
これにより、当該炭酸飲料のガスボリュームを一定とすることが可能となるため、過冷却用熱交換器にてその凝固点以下の温度にまで冷却される過程において、炭酸飲料中に気泡が発生し、当該気泡が氷核となり当該過冷却用熱交換器内にて過冷却状態が解除されてしまい、凍結を生じる不都合を未然に回避することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、上記発明において、炭酸ガス源からカーボネータへの供給圧力を変更可能とされるので、任意にカーボネータにて製造される炭酸飲料のガスボリューム値を変更することが可能となる。
【００２０】
従って、最終供給状態であるシャーベット状態の炭酸飲料のガスボリューム値を変更することができ、供給飲料の多様化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】
【００２１】
次に、図面に基づき本発明の実施形態としての飲料ディスペンサ１について詳述する。本実施例における飲料ディスペンサ１は、レストランや喫茶店などで使用されるディスペンサであって、強弱炭酸系の目的飲料を過冷却状態にて供給し、カップ等の容器内にてシャーベット状の飲料として提供する装置である。
【００２２】
図１乃至図３を参照して飲料ディスペンサ１について詳述する。図１は本発明を利用した飲料ディスペンサ１の本体２の正面図、図２は飲料ディスペンサ１の本体２の側面図、図３は飲料ディスペンサ１の概略構成図を示している。
【００２３】
実施例の飲料ディスペンサ１により供給される炭酸飲料の原料は、炭酸ガスと、被希釈原料、例えば有糖被希釈原料であるシロップ（又は、粉末状原料を溶解用液にて希釈された被希釈原料）と、希釈水である。なお、被希釈原料と希釈水とをあわせて飲料原料とする。
【００２４】
本体２の開閉扉２８の前面には、詳細は後述する飲料供給ユニット３からの飲料供給を操作する操作部２７が設けられており、飲料供給ユニット３から供給される飲料毎に飲料供給量又は飲料供給方法を選択する操作ボタンが設けられている。当該操作部２７は、詳細は後述する制御装置Ｃに接続されているものとする。
【００２５】
そして、この開閉扉２８の下部後方には、飲料供給ユニット３からの飲料を吐出するためのノズル１２（図３に図示する。）が設けられており、当該ノズル１２の下方には、テーブル１４が設けられ、該テーブル１４には、後述する飲料供給回路７からノズル１２より外部に吐出された飲料を受容する容器としてカップ５を配置することができる。なお、本実施例では、容器としてカップを挙げているが、これに限定されるものではなく、例えば、グラスや皿、バケツなど飲料を受容可能とするものであればよい。
【００２６】
本実施例において、飲料供給ユニット３は、被希釈原料をカーボネータ５１に供給するシロップ供給回路（被希釈原料供給回路）７２と、希釈水をカーボネータ５１に供給する希釈水供給回路７４と、カーボネータ５１と、飲料過冷却用熱交換器１６と、飲料電磁弁１０等から成る飲料供給ユニット３を有している。
【００２７】
シロップ供給回路７２は、被希釈原料としてのシロップを貯留するシロップタンク（被希釈原料タンク）７１と、シロップ流量調整器７５と、シロップ冷却コイル９とが配管接続されており、シロップ冷却コイル９から出た配管は、制御装置Ｃにより開閉制御されるシロップ電磁弁７６を介してカーボネータ５１に接続されている。なお、シロップタンク７１内のシロップは、ガスレギュレータ７３によりシロップ供給回路７２内に送出される。
【００２８】
希釈水供給回路７４は、上記シロップを目的飲料（目的炭酸飲料）の供給に適した濃度に希釈するための飲料原料としての原水（例えば、水道水）を脱気及び／又は逆浸透膜処理するフィルタ等の原水処理装置７０と、水ポンプ７７と、希釈水流量調整器７８と、希釈水冷却コイル７９とが配管接続されており、希釈水冷却コイル７９から出た配管は、制御装置Ｃにより開閉制御される希釈水電磁弁８０を介してカーボネータ５１に接続されている。
【００２９】
各流量調整器７５、７８は、所定の流量を設定可能で、また何らかの原因により供給回路の圧力が変動した場合でも吐出流量変動を生じさせない機能を有している。これにより、シロップ又は希釈水がシロップタンク７１又は水ポンプ７７からカーボネータ５１に送出され、これらシロップ及び希釈水の供給が制御される。
【００３０】
そして、このカーボネータ５１には、ガス供給ライン５２を介して加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガスボンベ５３が接続されている。ガス供給ライン５２には、ガスレギュレータ５４が介設されている。
【００３１】
当該ガスレギュレータ５４は、炭酸ガスボンベ５３から供給される加圧された炭酸ガスのカーボネータ５１への供給圧力を変更可能とする手段であり、本発明における炭酸ガス源を構成する。なお、当該炭酸ガスボンベ５３は、市場において流通されるものであり、一般に、設置箇所において別途、当該飲料ディスペンサ１に接続されるものである。ただし、当該炭酸ガスボンベ５３は、ガスレギュレータ５４を介してカーボネータ５１に加圧された炭酸ガスを供給するものであり、当該ガスレギュレータ５４と共に、炭酸ガス源を構成するものとしてもよい。
【００３２】
カーボネータ５１は、カーボネータタンク５６により構成されており、当該タンク５６内に炭酸ガスを導入するための前記ガス供給ライン５２が接続されている。タンク５６内の下部から上方に延在して、タンク５６内で製造された炭酸飲料を導出するためのサイフォンチューブ５７が当該タンク５６内に連通して設けられていると共に、タンク５６内で製造された炭酸飲料の水位を検出するための水位センサ５８が設けられている。なお、当該サイフォンチューブ５７は、後述する飲料供給回路７の一部を構成している。
【００３３】
前記シロップ供給回路７２の出口端部及び希釈水供給回路７４の出口端部は、タンク５６の上面を貫通してタンク５６内に延出し、その先端にはスプレーノズル又は小穴を有するノズル部７２Ａ、７４Ａがそれぞれ形成されている。これにより、ノズル部７２Ａからシロップ供給回路７２より供給されたシロップが噴霧又は噴射され、ノズル部７４Ａから希釈水供給回路７４より供給された希釈水が噴霧又は噴射される。
【００３４】
タンク５６内上部には、上面から前記シロップ供給回路７２及び希釈水供給回路７４のそれぞれの出口端部を挿通し、かつ、当該タンク５６内と連通可能とされて内部に炭酸ガスを充満可能とする容器５９が設けられている。そして、この容器５９の側面及び底面には、内部で生成された炭酸飲料を流出させる複数の流出孔６０が形成されている。また、このタンク５６上部には、タンク５６内の空気やタンク５６内に溜まった窒素や酸素などのガスをタンク５６外に排出するための排気弁５５が設けられている。
【００３５】
上記シロップ冷却コイル９は、シロップタンク７１から送出されるシロップを氷点付近の温度にまで冷却するものであり、希釈水冷却コイル７９は、原水処理装置７０を経て供給される希釈水を氷点付近の温度にまで冷却するものである。本実施例において、当該シロップ冷却コイル９と、希釈水冷却コイル７９と、前記カーボネータ５１、更に、詳細は後述する再冷却用熱交換器６１とは、一次冷却装置（冷却手段）１３を構成する同一の水槽１７内に交熱的に配設される。
【００３６】
即ち、一次冷却装置１３は、冷却水を貯留する水槽１７と、該水槽１７内の冷却水を冷却し、一定割合の冷却水を冷却器２２に着氷させる冷媒回路１８により構成される。冷媒回路１８は、本体２内に配設される圧縮機１９と、凝縮器２０と、減圧手段としての膨張弁２１と、水槽１７内の冷却水と交熱的に配設される冷却器２２とを冷媒配管２３によって環状に接続することに構成される。
【００３７】
また、水槽１７内には、撹拌モータの駆動により水槽内の冷却水を撹拌する撹拌プロペラ４が設けられていると共に、冷却器２２の内側に位置する一対の導線から構成された第１の氷センサ２６Ａと、冷却器２２の外側に位置する一対の導線から構成された第２の氷センサ２６Ｂとを備えている。これら氷センサ２６Ａ、２６Ｂは、前記導線間に氷が介在して抵抗値が所定値以上になると氷検出信号を出力するものである。
【００３８】
一方、前記カーボネータ５１に接続される飲料供給回路７（実際には、当該回路７の一部を構成するサイフォンチューブ５７）には、カーボネータ５１と後述する過冷却用熱交換器１６との間に位置して飲料供給回路７の一部を構成する再冷却用熱交換器６１が接続されている。
【００３９】
本実施例において、当該再冷却用熱交換器６１は、所定の容量（例えば、少なくとも本装置により供給される一杯分の量、本実施例では、管長１０ｍ程度）を有する冷却コイルにより構成されている。
【００４０】
他方、再冷却用熱交換器６１の下流側の飲料供給回路７には、過冷却用熱交換器（冷却手段）１６が設けられている。この過冷却用熱交換器１６は、二次冷却装置３０により炭酸飲料を凝固点以下の過冷却温度にまで冷却するものであり、本実施例では、二重配管により構成されている。当該二重配管は、断熱材３４などにより囲繞され、容易には冷熱が外部に漏出されない構成とされている。
【００４１】
そして、この二重配管の内側の配管内にカーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１を経た炭酸飲料が流入される構成とされている。なお、本実施例において、この二重配管の内側の配管内部は、カップ５の約一杯分、例えば約２００ｃｃ程度の炭酸飲料によって満たされる容量とされている。
【００４２】
本実施例において、二次冷却装置３０は、不凍液が循環されるブライン回路３１と、当該ブライン回路３１内の不凍液を、炭酸飲料の凝固点以下の過冷却温度、例えば−５℃乃至−１０℃にまで冷却する冷媒回路３５により構成される。
【００４３】
ブライン回路３１は、不凍液循環ポンプ３２と、過冷却用熱交換器１６と、不凍液タンク３３とを環状に接続して、内部に所定量の不凍液を充填して成る。本実施例では、ブライン回路３１を流れる不凍液が、過冷却用熱交換器１６を構成する二重配管の外側の配管と内側の配管との間に流入する構成とされる。また、本実施例では、炭酸飲料の流通方向に対し、不凍液の流通方向が対向して流れるように配管接続されている。これにより、不凍液は、過冷却用熱交換器１６の飲料供給回路７下流側から流入し、当該熱交換器１６の飲料供給回路７上流側から流出する構成とされる。
【００４４】
冷媒回路３５は、本体２内に配設される圧縮機３６と、凝縮器３７と、減圧手段としての膨張弁３８と、不凍液タンク３３内の不凍液と交熱的に配設される冷却器３９とを冷媒配管４０によって環状に接続することで構成される。
【００４５】
また、過冷却用不凍液タンク３３内には、当該タンク３３内に貯留される不凍液の温度を検出するための温度センサ４２及び、当該タンク３３内の不凍液の温度を均一とするための撹拌プロペラ２９が設けられている。
【００４６】
なお、図３では、シロップタンク７１と、シロップ冷却コイル９と、カーボネータ５１から構成されるシロップ供給回路７２と、カーボネータ５１と、再冷却用熱交換器６１と、過冷却用熱交換器１６、飲料電磁弁１０とから構成される飲料供給回路７は、それぞれ一ラインのみ図示しているが、これに限定されるものではなく、操作部２７に設けられる飲料の種類ごとにシロップ供給回路７２及び飲料供給回路７が設けられているものとする。なお、この場合において、一次冷却装置１３を構成する水槽１７は、それぞれのシロップ冷却コイル９、希釈水冷却コイル７９、カーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１を冷却するものとして使用し、また、二次冷却装置３０を構成する不凍液タンク３３も同様に、それぞれの飲料供給回路７を冷却するものとして使用しても良いものとする。ただし、ブライン回路３１は、それぞれの飲料供給回路７の過冷却用熱交換器１６ごとに設けることが望ましい。
【００４７】
次に、図４の電気ブロック図を参照して制御装置Ｃについて説明する。当該制御装置Ｃは、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、入力側には、操作部２７と、第１、第２の氷センサ２６Ａ、２６Ｂと、水位センサ５８と、温度センサ４２が接続されている。また、出力側には、各シロップ電磁弁７６と、希釈水電磁弁８０と、飲料電磁弁１０と、水ポンプ７７と、一次冷却装置１３を構成する圧縮機１９と、膨張弁２１と、二次冷却装置３０を構成する不凍液循環ポンプ３２と、冷媒回路３５を構成する圧縮機３６と、膨張弁３８とが接続されている。
【００４８】
以上の構成により、当該飲料ディスペンサ１の動作について説明する。
（１）飲料供給準備（冷却）
まず、制御装置Ｃは、飲料の供給待機状態とし、一次冷却装置１３の水槽１７内の冷却水の冷却及び、二次冷却装置３０の不凍液タンク３３内の不凍液の冷却を行う。
【００４９】
水槽１７内の冷却水の冷却は、まず、制御装置Ｃにより一次冷却装置１３の圧縮機１９等を運転し、冷却器２２によって冷却作用を発揮させる。これにより、当該冷却器２２を構成する冷媒配管により水槽１７内の冷却水を冷却し、更に冷却器２２の表面に氷を形成する。そして、氷センサ２６Ａ、２６Ｂによる氷検出信号に基づき水槽１７内の冷却水が十分に着氷しているか否かを判断し、これに基づき一次冷却装置１３の圧縮機１９等の運転を制御する。従って、当該水槽１７内の冷却水に浸漬される各シロップ冷却コイル９、希釈水冷却コイル７９、カーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１は、氷点付近の温度に冷却され、これらを流通する飲料も氷点付近の温度に冷却される。
【００５０】
不凍液タンク３３内の不凍液の冷却は、まず、制御装置Ｃにより二次冷却装置３０圧縮機３６等を運転し、冷却器３９によって冷却作用を発揮させる。これにより、不凍液タンク３３内の不凍液が冷却される。そして、温度センサ４２の検出温度に基づき不凍液タンク３３内の不凍液が所定の冷却温度、本実施例では、−５℃〜−８℃程度となるように、二次冷却装置３０の圧縮機３６等の運転を制御する。従って、不凍液タンク３３内の不凍液は、常時−５℃〜−８℃程度の冷却温度に冷却される。
（２）飲料供給準備（カーボネーション）
上述した如き冷却動作を行っている間に、制御装置Ｃは、カーボネータ５１における水位センサ５８によりカーボネータ５１内の飲料原料の水位を検出し、所定の水位に満たない場合には、希釈水及びシロップの供給動作を行い、炭酸飲料の製造を実行する。
【００５１】
まず、希釈水電磁弁８０を開放し、水ポンプ７７により原水処理装置７０にて処理された水道水を希釈水流量調整器７８、希釈水冷却コイル７９が設けられる希釈水供給回路７４を介してカーボネータ５１に流入させる。
【００５２】
これと同時に、制御装置Ｃは、シロップ電磁弁７６を開放する。これにより、ガスレギュレータ７３は常に開放されていることから、シロップ供給回路７２の下流側に位置するシロップ電磁弁７６が開放されることで、炭酸ガスボンベ５３から所定の圧力の炭酸ガスが供給され、シロップ供給回路７２にシロップが送出される。これにより、シロップタンク７１から供給されるシロップをシロップ流量調整器７５、シロップ冷却コイル９が設けられるシロップ供給回路７２を介してカーボネータ５１に流入させる。
【００５３】
このとき、制御装置Ｃは、希釈水電磁弁８０及びシロップ電磁弁７６を開閉制御することにより、カーボネータ５１に供給されるシロップは、希釈水により所定割合にて希釈され、所定濃度の飲料原料とすることができる。
【００５４】
なお、この場合、カーボネータ５１内には、ガスレギュレータ５４が介設されるガス供給ライン５２より、所定の加圧圧力（例えば、０．１５ＭＰａ）の炭酸ガスが供給されており、当該加圧圧力の炭酸ガスが充満されているものとする。
【００５５】
そのため、この状態で、シロップ電磁弁７６及び希釈水電磁弁８０が開放されることにより、シロップ供給回路７２から供給されるシロップは、タンク５６内にて開放されるノズル部７２Ａより噴霧又は噴射され、希釈水供給回路７４から供給される希釈水は、タンク５６内にて開放されるノズル部７４Ａより噴霧又は噴射される。
【００５６】
これにより、当該噴霧又は噴射されたシロップ及び希釈水は、タンク５６内に充満していた炭酸ガスと混合され、当該炭酸ガスが希釈水によって希釈されたシロップに溶解される。このとき、シロップ及び希釈水は、容器５９内に噴霧又は噴射されるため、当該容器５９内をこれらシロップ及び希釈水が混合されて循環し、この過程にて、十分に炭酸ガスがこれらにより形成される飲料原料に溶解され、当該圧力にて飽和状態の炭酸飲料が製造される。
【００５７】
この際、カーボネータ５１（カーボネータタンク５６）により、これら炭酸ガスと、被希釈原料であるシロップと、希釈水との混合に必要とされる空間を確保することができ、効率的に所定のシロップ濃度、ガスボリューム値にて炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００５８】
また、炭酸ガスと、シロップと、希釈水との混合は、同時にカーボネータ５１にて行うため、格別にシロップと希釈水との混合を行うための手段（例えば、混合用のタンク）を設ける必要がなく、精度よく所定濃度の炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００５９】
特に、本実施例では、カーボネータ５１に供給されるシロップは、シロップ冷却コイル９を経る過程において一次冷却装置１３の水槽１７より氷点付近まで冷却されていると共に、同様にカーボネータ５１に供給される希釈水も、希釈水冷却コイル７９を経る過程において、同様の水槽１７により氷点付近まで冷却されているので、カーボネータ５１における温度条件を一定とすることができる。
【００６０】
従って、炭酸ガス源を構成するガスレギュレータ５４からカーボネータ５１への炭酸ガスの加圧圧力（供給圧力）を一定とすることで、所定のガスボリュームの炭酸飲料を適切に製造することが可能となる。
【００６１】
そして、容器５９内にて炭酸ガスが溶け込まれた飲料原料（カーボネーションされた飲料原料。炭酸飲料）は、容器５９の側面及び底面に形成された流出孔６０から流出し、タンク５６内に貯留される。これにより、タンク５６内には、所定の高ガスボリュームの炭酸飲料が貯留される。なお、このとき、カーボネーションされた飲料原料は、一旦容器５９にて受容された後、徐々に流出孔６０からタンク５６内下部に貯留される構成とされているため、タンク５６内下部において安定化されている炭酸飲料が、再び、噴霧又は噴射されるシロップ等によって活性化される不都合を抑制することができる。
【００６２】
その後、制御装置Ｃは、前記水位センサ５８が満水位を検出すると、シロップ電磁弁７５及び希釈水電磁弁８０を閉鎖し、カーボネーションを終了する。
（３）飲料供給待機
ここで、カーボネータ５１は、一次冷却装置１３により冷却される水槽１７内に配設されているため、カーボネータ５１にて製造された炭酸飲料は、所定の冷却温度、本実施例では、氷点付近の温度にまで冷却されている。
【００６３】
上記カーボネーションが終了し、且つ、水槽１７内の冷却水が氷点付近の温度に冷却され、不凍液タンク３３内の不凍液が所定の冷却温度にまで冷却されたことを検出した後、制御装置Ｃは、炭酸飲料の販売が可能な状態、即ち、操作部２７に設けられる各飲料の供給を行う操作ボタンによる操作が可能な状態とする。
（４）飲料供給
係る状態において、操作部２７に設けられるいずれかの操作ボタンが操作されると、制御装置Ｃは、対応する飲料供給回路７を冷却するブライン回路３１の不凍液循環ポンプ３２を駆動する。当該循環ポンプ３２が駆動されてから所定時間（熱交換器冷却待機時間）、例えば５秒程度遅延させて、対応する飲料電磁弁１０を開放する。
【００６４】
このとき、飲料電磁弁１０が開放されることで、炭酸ガスボンベ５３内の炭酸ガスがガスレギュレータ５４より所定の圧力とされてカーボネータ５１に供給されているため、カーボネータ５１内に貯留されていた炭酸飲料は、再冷却用熱交換器６１が介設される飲料供給回路７に送出される。
【００６５】
そのため、カーボネータ５１内の炭酸飲料は、再冷却用熱交換器６１内へと流入し、当該熱交換器６１を経る過程において、炭酸飲料が安定化される。このとき、再冷却用熱交換器６１内に充填されていた炭酸飲料は、カーボネータ５１から再冷却用熱交換器６１への炭酸飲料の流入によって、過冷却用熱交換器１６に押し出され、次回の炭酸飲料の供給に備え待機状態とされる。
【００６６】
このようにして過冷却用熱交換器１６の二重配管の内側の配管内に流入した炭酸飲料は、ブライン回路３１内を循環する−５℃〜−８℃の過冷却温度に冷却された不凍液と熱交換することにより、当該炭酸飲料の過冷却温度にまで冷却される。
【００６７】
なお、本実施例の如く飲料供給の指示が行われた後、熱交換器冷却待機時間が経過するまで、不凍液循環ポンプ３２を先に駆動し、遅延させて飲料電磁弁１０を開放することで、過冷却用熱交換器１６における飲料供給回路７内に充填される炭酸飲料を適切に−５℃〜−８℃の炭酸飲料の過冷却温度にまで冷却することが可能となる。
【００６８】
このように、一次冷却装置１３の水槽１７に配設されるカーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１にて氷点付近まで冷却された炭酸飲料を、過冷却用熱交換器１６において当該飲料の凝固点以下に冷却された不凍液と熱交換させることにより、当該炭酸飲料を短時間で効率的にその凝固点以下の過冷却の状態にまで冷却することが可能となる。
【００６９】
過冷却用熱交換器１６において当該炭酸飲料の過冷却温度にまで冷却された炭酸飲料は、過冷却状態とされているので、ノズル１２から外部に吐出されカップ５等の容器に注入される衝撃によって、該炭酸飲料を瞬間的に氷へと相変化させることができ、最終供給状態をシャーベット状態として炭酸飲料を供給することが可能となる。
【００７０】
なお、本実施例では、シロップ及び希釈水は、温度を一定、実際には、シロップ冷却コイル９及び希釈水冷却コイル７９において、一次冷却装置１３の水槽１７により氷点付近にまで冷却された状態で、カーボネータ５１に供給されて炭酸飲料を製造しているため、上述したように、当該炭酸飲料のガスボリュームを一定とすることが可能となる。
【００７１】
そのため、過冷却用熱交換器１６にてその凝固点以下の温度にまで冷却される過程において、炭酸飲料中に気泡が発生し、当該気泡が氷核となり当該過冷却用熱交換器１６内にて過冷却状態が解除されてしまい、凍結を生じる不都合を未然に回避することが可能となる。
【００７２】
なお、本実施例におけるカーボネータ５１への炭酸ガスの供給圧力は、ガスレギュレータ５４によって、任意に変更可能とされている。そのため、カーボネータ５１において炭酸飲料を製造する際に、タンク５６内に充填する炭酸ガスの供給圧力を変更することで、製造される炭酸飲料のガスボリューム値（ガス吸収割合）を変更することが可能となる。
【００７３】
図５は、カーボネータタンク５６の圧力に対する製造炭酸飲料のガスボリューム値を示している。シロップと希釈水を所定割合にて混合して構成される飲料原料から炭酸飲料を製造した実験値と、０℃の水に炭酸ガスが溶解する割合を（株）光琳書院発行の書籍「ソフト・ドリンクス」の表１．４炭酸ガス吸収係数表を用いて示している。
【００７４】
これによると、タンク５６内の圧力が０．１ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は２．９ｖｏｌであり、炭酸水は３．３７ｖｏｌであった。タンク５６内の圧力が０．１５ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は３．７７ｖｏｌ、炭酸水は、４．２０ｖｏｌであった。タンク５６内の圧力が０．２ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は４．５ｖｏｌであり、炭酸水は５．０３ｖｏｌであった。タンク５６内の圧力が０．２５ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は５．０３ｖｏｌ、炭酸水は、５．８６ｖｏｌであった。
【００７５】
このように、カーボネーションを行う際におけるカーボネータタンク５６への供給圧力を上昇させることにより、製造される炭酸水／炭酸飲料のガスボリューム値を上昇させることができる。
【００７６】
そのため、カーボネータ５１への供給圧力を変更することで、最終供給状態であるシャーベット状態の炭酸飲料のガスボリューム値を変更することができ、供給飲料の多様化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る飲料ディスペンサの本体の正面図である。
【図２】飲料ディスペンサの本体の側面図である。
【図３】飲料ディスペンサの概略構成図である。
【図４】制御装置の電気ブロック図である。
【図５】供給圧力に対する製造炭酸飲料のガスボリューム値を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｃ 制御装置
１ 飲料ディスペンサ
５ カップ（容器等）
７ 飲料供給回路
９ シロップ冷却コイル
１０ 飲料電磁弁
１２ ノズル
１３ 一次冷却装置（冷却手段）
１６ 過冷却用熱交換器（冷却手段）
１７ 水槽
３０ 二次冷却装置
３１ ブライン回路
３２ 不凍液循環ポンプ
３３ 不凍液タンク
５１ カーボネータ
５２ ガス供給ライン
５３ 炭酸ガスボンベ
５４ ガスレギュレータ（炭酸ガス源）
５９ 容器
７１ 被希釈原料タンク
７２ シロップ供給回路（被希釈原料供給回路）
７２Ａ、７４Ａ ノズル部
７３ ガスレギュレータ
７４ 希釈水供給回路
７５ シロップ流量調整器
７６ シロップ電磁弁
７８ 希釈水流量調整器
７９ 希釈水冷却コイル
８０ 希釈水電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝固点以下の過冷却状態とされた炭酸飲料を供給し、外部で過冷却状態を解除させることにより、シャーベット状の炭酸飲料を製造する飲料ディスペンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カップ等に飲料を供給する飲料ディスペンサでは、飲料原料としてのシロップが充填されたタンクからシロップ供給ラインが引き出されると共に、当該シロップを所定の割合にて希釈する希釈水供給ラインも設けられている。これらシロップ供給ライン及び希釈水供給ラインは、それぞれシロップ冷却コイル及び希釈水冷却コイルが介設されており、これらは、冷却水を貯留する水槽に浸漬されることにより、当該コイル内を流入するシロップや希釈水を所定の温度に冷却するものである。これにより、所定の冷却温度に冷却されたシロップ及び希釈水は、それぞれノズルにて混合されて目的飲料としてカップに排出される。
【０００３】
上記構成により供給される飲料は、全て液体の状態でカップ内に貯留されるものであるため、別途氷片をカップ内に投入することによって、ある程度の時間、一定の冷却温度を維持することができる状態で顧客に飲料が提供されていた。
【０００４】
しかしながら、カップに供給された氷片では、当該浮遊する氷片付近の飲料のみが融解熱によって冷却されることになるため、カップ内全体の飲料を均一に冷却することは困難である。また、氷片が融解するに従って飲料の濃度が薄まってしまうため、適切な冷却状態で飲料を供給することは困難であった。
【０００５】
そこで、従来では、供給する飲料を当該飲料の凝固点以下の温度まで冷却し、過冷却状態のままカップに飲料を吐出することにより、その衝撃によって当該飲料を一瞬に氷へと相変化させ、シャーベット状の飲料を提供する装置が開発されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−３２５６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した如き装置を用いて炭酸飲料の過冷却飲料を製造する場合には、炭酸飲料の原料であるシロップ等の被希釈原料と、希釈水とをそれぞれ別の供給回路に設けられる過冷却用熱交換器において、過冷却状態とし、炭酸飲料供給口となるノズルにて混合し、外部に配置されるカップ等の容器内に当該炭酸飲料を供給することが考えられる。
【０００７】
この場合、シロップ等の被希釈原料は、低温になると極端に粘性が増加してしまうため、ノズルにて過冷却状態の希釈水と混合することは困難であった。また、シロップ等の被希釈原料は、その凝固点以下という極低温にするとガラス化して固化状態となってしまうため、飲料の供給を実現することができないという問題が生じる場合もある。
【０００８】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、炭酸飲料を適宜円滑に過冷却飲料として供給することを可能とする飲料ディスペンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の飲料ディスペンサは、炭酸水を製造するためのカーボネータと、該カーボネータにて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路と、冷却手段とを備え、カーボネータにおいて、加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガス源から供給される炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造すると共に、冷却手段により、飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却し、外部で過冷却状態を解除させることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の飲料ディスペンサは、上記発明において、冷却手段は、飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却するための過冷却用熱交換器と、一次冷却装置とを備え、該一次冷却装置によりカーボネータを氷点付近まで冷却することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の飲料ディスペンサは、上記発明において、被希釈原料をカーボネータに供給する被希釈原料供給回路と、希釈水をカーボネータに供給する希釈水供給回路とを備え、一次冷却装置により被希釈原料供給回路内の被希釈原料と希釈水供給回路内の希釈水を、氷点付近まで冷却することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の飲料ディスペンサは、上記発明において、炭酸ガス源からカーボネータへの供給圧力を変更可能とされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の飲料ディスペンサによれば、炭酸水を製造するためのカーボネータと、該カーボネータにて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路と、冷却手段とを備え、カーボネータにおいて、加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガス源から供給される炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造するので、カーボネータにより、これら炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水との混合に必要とされる空間を確保することができ、効率的に所定の被希釈原料濃度、ガスボリューム値にて炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００１４】
また、炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水との混合は、同時にカーボネータにて行うため、格別に被希釈原料と希釈水との混合を行うための手段を設ける必要がなく、精度よく所定濃度の炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００１５】
また、上述の如く製造され、飲料供給回路を流れる炭酸飲料は、冷却手段によりその温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却され、外部で過冷却状態を解除させることで、当該過冷却状態とされた炭酸飲料が外部におけるカップ等の容器内に注入される衝撃によって、該飲料を瞬間的に氷へと相変化させることができ、最終供給状態をシャーベット状態として飲料を供給することが可能となる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、上記発明に加えて、冷却手段は、飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却するための過冷却用熱交換器と、一次冷却装置とを備え、該一次冷却装置によりカーボネータを氷点付近まで冷却することにより、カーボネータにおいて氷点付近まで冷却された炭酸飲料を、過冷却用熱交換器においてその凝固点以下に冷却させることにより、効率的に炭酸飲料を凝固点以下の過冷却の状態にまで冷却することが可能となる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、上記発明に加えて、被希釈原料をカーボネータに供給する被希釈原料供給回路と、希釈水をカーボネータに供給する希釈水供給回路とを備え、一次冷却装置により被希釈原料供給回路内の被希釈原料と希釈水供給回路内の希釈水を、氷点付近まで冷却するので、カーボネータに供給される被希釈原料と希釈水の温度を氷点付近とすることができ、カーボネータにおける温度条件を一定とすることができる。従って、炭酸ガス源からカーボネータへの供給圧力を一定とすることで、所定のガスボリュームの炭酸飲料を適切に製造することが可能となる。
【００１８】
これにより、当該炭酸飲料のガスボリュームを一定とすることが可能となるため、過冷却用熱交換器にてその凝固点以下の温度にまで冷却される過程において、炭酸飲料中に気泡が発生し、当該気泡が氷核となり当該過冷却用熱交換器内にて過冷却状態が解除されてしまい、凍結を生じる不都合を未然に回避することが可能となる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、上記発明において、炭酸ガス源からカーボネータへの供給圧力を変更可能とされるので、任意にカーボネータにて製造される炭酸飲料のガスボリューム値を変更することが可能となる。
【００２０】
従って、最終供給状態であるシャーベット状態の炭酸飲料のガスボリューム値を変更することができ、供給飲料の多様化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】
【００２１】
次に、図面に基づき本発明の実施形態としての飲料ディスペンサ１について詳述する。本実施例における飲料ディスペンサ１は、レストランや喫茶店などで使用されるディスペンサであって、強弱炭酸系の目的飲料を過冷却状態にて供給し、カップ等の容器内にてシャーベット状の飲料として提供する装置である。
【００２２】
図１乃至図３を参照して飲料ディスペンサ１について詳述する。図１は本発明を利用した飲料ディスペンサ１の本体２の正面図、図２は飲料ディスペンサ１の本体２の側面図、図３は飲料ディスペンサ１の概略構成図を示している。
【００２３】
実施例の飲料ディスペンサ１により供給される炭酸飲料の原料は、炭酸ガスと、被希釈原料、例えば有糖被希釈原料であるシロップ（又は、粉末状原料を溶解用液にて希釈された被希釈原料）と、希釈水である。なお、被希釈原料と希釈水とをあわせて飲料原料とする。
【００２４】
本体２の開閉扉２８の前面には、詳細は後述する飲料供給ユニット３からの飲料供給を操作する操作部２７が設けられており、飲料供給ユニット３から供給される飲料毎に飲料供給量又は飲料供給方法を選択する操作ボタンが設けられている。当該操作部２７は、詳細は後述する制御装置Ｃに接続されているものとする。
【００２５】
そして、この開閉扉２８の下部後方には、飲料供給ユニット３からの飲料を吐出するためのノズル１２（図３に図示する。）が設けられており、当該ノズル１２の下方には、テーブル１４が設けられ、該テーブル１４には、後述する飲料供給回路７からノズル１２より外部に吐出された飲料を受容する容器としてカップ５を配置することができる。なお、本実施例では、容器としてカップを挙げているが、これに限定されるものではなく、例えば、グラスや皿、バケツなど飲料を受容可能とするものであればよい。
【００２６】
本実施例において、飲料供給ユニット３は、被希釈原料をカーボネータ５１に供給するシロップ供給回路（被希釈原料供給回路）７２と、希釈水をカーボネータ５１に供給する希釈水供給回路７４と、カーボネータ５１と、飲料過冷却用熱交換器１６と、飲料電磁弁１０等から成る飲料供給ユニット３を有している。
【００２７】
シロップ供給回路７２は、被希釈原料としてのシロップを貯留するシロップタンク（被希釈原料タンク）７１と、シロップ流量調整器７５と、シロップ冷却コイル９とが配管接続されており、シロップ冷却コイル９から出た配管は、制御装置Ｃにより開閉制御されるシロップ電磁弁７６を介してカーボネータ５１に接続されている。なお、シロップタンク７１内のシロップは、ガスレギュレータ７３によりシロップ供給回路７２内に送出される。
【００２８】
希釈水供給回路７４は、上記シロップを目的飲料（目的炭酸飲料）の供給に適した濃度に希釈するための飲料原料としての原水（例えば、水道水）を脱気及び／又は逆浸透膜処理するフィルタ等の原水処理装置７０と、水ポンプ７７と、希釈水流量調整器７８と、希釈水冷却コイル７９とが配管接続されており、希釈水冷却コイル７９から出た配管は、制御装置Ｃにより開閉制御される希釈水電磁弁８０を介してカーボネータ５１に接続されている。
【００２９】
各流量調整器７５、７８は、所定の流量を設定可能で、また何らかの原因により供給回路の圧力が変動した場合でも吐出流量変動を生じさせない機能を有している。これにより、シロップ又は希釈水がシロップタンク７１又は水ポンプ７７からカーボネータ５１に送出され、これらシロップ及び希釈水の供給が制御される。
【００３０】
そして、このカーボネータ５１には、ガス供給ライン５２を介して加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガスボンベ５３が接続されている。ガス供給ライン５２には、ガスレギュレータ５４が介設されている。
【００３１】
当該ガスレギュレータ５４は、炭酸ガスボンベ５３から供給される加圧された炭酸ガスのカーボネータ５１への供給圧力を変更可能とする手段であり、本発明における炭酸ガス源を構成する。なお、当該炭酸ガスボンベ５３は、市場において流通されるものであり、一般に、設置箇所において別途、当該飲料ディスペンサ１に接続されるものである。ただし、当該炭酸ガスボンベ５３は、ガスレギュレータ５４を介してカーボネータ５１に加圧された炭酸ガスを供給するものであり、当該ガスレギュレータ５４と共に、炭酸ガス源を構成するものとしてもよい。
【００３２】
カーボネータ５１は、カーボネータタンク５６により構成されており、当該タンク５６内に炭酸ガスを導入するための前記ガス供給ライン５２が接続されている。タンク５６内の下部から上方に延在して、タンク５６内で製造された炭酸飲料を導出するためのサイフォンチューブ５７が当該タンク５６内に連通して設けられていると共に、タンク５６内で製造された炭酸飲料の水位を検出するための水位センサ５８が設けられている。なお、当該サイフォンチューブ５７は、後述する飲料供給回路７の一部を構成している。
【００３３】
前記シロップ供給回路７２の出口端部及び希釈水供給回路７４の出口端部は、タンク５６の上面を貫通してタンク５６内に延出し、その先端にはスプレーノズル又は小穴を有するノズル部７２Ａ、７４Ａがそれぞれ形成されている。これにより、ノズル部７２Ａからシロップ供給回路７２より供給されたシロップが噴霧又は噴射され、ノズル部７４Ａから希釈水供給回路７４より供給された希釈水が噴霧又は噴射される。
【００３４】
タンク５６内上部には、上面から前記シロップ供給回路７２及び希釈水供給回路７４のそれぞれの出口端部を挿通し、かつ、当該タンク５６内と連通可能とされて内部に炭酸ガスを充満可能とする容器５９が設けられている。そして、この容器５９の側面及び底面には、内部で生成された炭酸飲料を流出させる複数の流出孔６０が形成されている。また、このタンク５６上部には、タンク５６内の空気やタンク５６内に溜まった窒素や酸素などのガスをタンク５６外に排出するための排気弁５５が設けられている。
【００３５】
上記シロップ冷却コイル９は、シロップタンク７１から送出されるシロップを氷点付近の温度にまで冷却するものであり、希釈水冷却コイル７９は、原水処理装置７０を経て供給される希釈水を氷点付近の温度にまで冷却するものである。本実施例において、当該シロップ冷却コイル９と、希釈水冷却コイル７９と、前記カーボネータ５１、更に、詳細は後述する再冷却用熱交換器６１とは、一次冷却装置（冷却手段）１３を構成する同一の水槽１７内に交熱的に配設される。
【００３６】
即ち、一次冷却装置１３は、冷却水を貯留する水槽１７と、該水槽１７内の冷却水を冷却し、一定割合の冷却水を冷却器２２に着氷させる冷媒回路１８により構成される。冷媒回路１８は、本体２内に配設される圧縮機１９と、凝縮器２０と、減圧手段としての膨張弁２１と、水槽１７内の冷却水と交熱的に配設される冷却器２２とを冷媒配管２３によって環状に接続することに構成される。
【００３７】
また、水槽１７内には、撹拌モータの駆動により水槽内の冷却水を撹拌する撹拌プロペラ４が設けられていると共に、冷却器２２の内側に位置する一対の導線から構成された第１の氷センサ２６Ａと、冷却器２２の外側に位置する一対の導線から構成された第２の氷センサ２６Ｂとを備えている。これら氷センサ２６Ａ、２６Ｂは、前記導線間に氷が介在して抵抗値が所定値以上になると氷検出信号を出力するものである。
【００３８】
一方、前記カーボネータ５１に接続される飲料供給回路７（実際には、当該回路７の一部を構成するサイフォンチューブ５７）には、カーボネータ５１と後述する過冷却用熱交換器１６との間に位置して飲料供給回路７の一部を構成する再冷却用熱交換器６１が接続されている。
【００３９】
本実施例において、当該再冷却用熱交換器６１は、所定の容量（例えば、少なくとも本装置により供給される一杯分の量、本実施例では、管長１０ｍ程度）を有する冷却コイルにより構成されている。
【００４０】
他方、再冷却用熱交換器６１の下流側の飲料供給回路７には、過冷却用熱交換器（冷却手段）１６が設けられている。この過冷却用熱交換器１６は、二次冷却装置３０により炭酸飲料を凝固点以下の過冷却温度にまで冷却するものであり、本実施例では、二重配管により構成されている。当該二重配管は、断熱材３４などにより囲繞され、容易には冷熱が外部に漏出されない構成とされている。
【００４１】
そして、この二重配管の内側の配管内にカーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１を経た炭酸飲料が流入される構成とされている。なお、本実施例において、この二重配管の内側の配管内部は、カップ５の約一杯分、例えば約２００ｃｃ程度の炭酸飲料によって満たされる容量とされている。
【００４２】
本実施例において、二次冷却装置３０は、不凍液が循環されるブライン回路３１と、当該ブライン回路３１内の不凍液を、炭酸飲料の凝固点以下の過冷却温度、例えば−５℃乃至−１０℃にまで冷却する冷媒回路３５により構成される。
【００４３】
ブライン回路３１は、不凍液循環ポンプ３２と、過冷却用熱交換器１６と、不凍液タンク３３とを環状に接続して、内部に所定量の不凍液を充填して成る。本実施例では、ブライン回路３１を流れる不凍液が、過冷却用熱交換器１６を構成する二重配管の外側の配管と内側の配管との間に流入する構成とされる。また、本実施例では、炭酸飲料の流通方向に対し、不凍液の流通方向が対向して流れるように配管接続されている。これにより、不凍液は、過冷却用熱交換器１６の飲料供給回路７下流側から流入し、当該熱交換器１６の飲料供給回路７上流側から流出する構成とされる。
【００４４】
冷媒回路３５は、本体２内に配設される圧縮機３６と、凝縮器３７と、減圧手段としての膨張弁３８と、不凍液タンク３３内の不凍液と交熱的に配設される冷却器３９とを冷媒配管４０によって環状に接続することで構成される。
【００４５】
また、過冷却用不凍液タンク３３内には、当該タンク３３内に貯留される不凍液の温度を検出するための温度センサ４２及び、当該タンク３３内の不凍液の温度を均一とするための撹拌プロペラ２９が設けられている。
【００４６】
なお、図３では、シロップタンク７１と、シロップ冷却コイル９と、カーボネータ５１から構成されるシロップ供給回路７２と、カーボネータ５１と、再冷却用熱交換器６１と、過冷却用熱交換器１６、飲料電磁弁１０とから構成される飲料供給回路７は、それぞれ一ラインのみ図示しているが、これに限定されるものではなく、操作部２７に設けられる飲料の種類ごとにシロップ供給回路７２及び飲料供給回路７が設けられているものとする。なお、この場合において、一次冷却装置１３を構成する水槽１７は、それぞれのシロップ冷却コイル９、希釈水冷却コイル７９、カーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１を冷却するものとして使用し、また、二次冷却装置３０を構成する不凍液タンク３３も同様に、それぞれの飲料供給回路７を冷却するものとして使用しても良いものとする。ただし、ブライン回路３１は、それぞれの飲料供給回路７の過冷却用熱交換器１６ごとに設けることが望ましい。
【００４７】
次に、図４の電気ブロック図を参照して制御装置Ｃについて説明する。当該制御装置Ｃは、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、入力側には、操作部２７と、第１、第２の氷センサ２６Ａ、２６Ｂと、水位センサ５８と、温度センサ４２が接続されている。また、出力側には、各シロップ電磁弁７６と、希釈水電磁弁８０と、飲料電磁弁１０と、水ポンプ７７と、一次冷却装置１３を構成する圧縮機１９と、膨張弁２１と、二次冷却装置３０を構成する不凍液循環ポンプ３２と、冷媒回路３５を構成する圧縮機３６と、膨張弁３８とが接続されている。
【００４８】
以上の構成により、当該飲料ディスペンサ１の動作について説明する。
（１）飲料供給準備（冷却）
まず、制御装置Ｃは、飲料の供給待機状態とし、一次冷却装置１３の水槽１７内の冷却水の冷却及び、二次冷却装置３０の不凍液タンク３３内の不凍液の冷却を行う。
【００４９】
水槽１７内の冷却水の冷却は、まず、制御装置Ｃにより一次冷却装置１３の圧縮機１９等を運転し、冷却器２２によって冷却作用を発揮させる。これにより、当該冷却器２２を構成する冷媒配管により水槽１７内の冷却水を冷却し、更に冷却器２２の表面に氷を形成する。そして、氷センサ２６Ａ、２６Ｂによる氷検出信号に基づき水槽１７内の冷却水が十分に着氷しているか否かを判断し、これに基づき一次冷却装置１３の圧縮機１９等の運転を制御する。従って、当該水槽１７内の冷却水に浸漬される各シロップ冷却コイル９、希釈水冷却コイル７９、カーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１は、氷点付近の温度に冷却され、これらを流通する飲料も氷点付近の温度に冷却される。
【００５０】
不凍液タンク３３内の不凍液の冷却は、まず、制御装置Ｃにより二次冷却装置３０圧縮機３６等を運転し、冷却器３９によって冷却作用を発揮させる。これにより、不凍液タンク３３内の不凍液が冷却される。そして、温度センサ４２の検出温度に基づき不凍液タンク３３内の不凍液が所定の冷却温度、本実施例では、−５℃〜−８℃程度となるように、二次冷却装置３０の圧縮機３６等の運転を制御する。従って、不凍液タンク３３内の不凍液は、常時−５℃〜−８℃程度の冷却温度に冷却される。
（２）飲料供給準備（カーボネーション）
上述した如き冷却動作を行っている間に、制御装置Ｃは、カーボネータ５１における水位センサ５８によりカーボネータ５１内の飲料原料の水位を検出し、所定の水位に満たない場合には、希釈水及びシロップの供給動作を行い、炭酸飲料の製造を実行する。
【００５１】
まず、希釈水電磁弁８０を開放し、水ポンプ７７により原水処理装置７０にて処理された水道水を希釈水流量調整器７８、希釈水冷却コイル７９が設けられる希釈水供給回路７４を介してカーボネータ５１に流入させる。
【００５２】
これと同時に、制御装置Ｃは、シロップ電磁弁７６を開放する。これにより、ガスレギュレータ７３は常に開放されていることから、シロップ供給回路７２の下流側に位置するシロップ電磁弁７６が開放されることで、炭酸ガスボンベ５３から所定の圧力の炭酸ガスが供給され、シロップ供給回路７２にシロップが送出される。これにより、シロップタンク７１から供給されるシロップをシロップ流量調整器７５、シロップ冷却コイル９が設けられるシロップ供給回路７２を介してカーボネータ５１に流入させる。
【００５３】
このとき、制御装置Ｃは、希釈水電磁弁８０及びシロップ電磁弁７６を開閉制御することにより、カーボネータ５１に供給されるシロップは、希釈水により所定割合にて希釈され、所定濃度の飲料原料とすることができる。
【００５４】
なお、この場合、カーボネータ５１内には、ガスレギュレータ５４が介設されるガス供給ライン５２より、所定の加圧圧力（例えば、０．１５ＭＰａ）の炭酸ガスが供給されており、当該加圧圧力の炭酸ガスが充満されているものとする。
【００５５】
そのため、この状態で、シロップ電磁弁７６及び希釈水電磁弁８０が開放されることにより、シロップ供給回路７２から供給されるシロップは、タンク５６内にて開放されるノズル部７２Ａより噴霧又は噴射され、希釈水供給回路７４から供給される希釈水は、タンク５６内にて開放されるノズル部７４Ａより噴霧又は噴射される。
【００５６】
これにより、当該噴霧又は噴射されたシロップ及び希釈水は、タンク５６内に充満していた炭酸ガスと混合され、当該炭酸ガスが希釈水によって希釈されたシロップに溶解される。このとき、シロップ及び希釈水は、容器５９内に噴霧又は噴射されるため、当該容器５９内をこれらシロップ及び希釈水が混合されて循環し、この過程にて、十分に炭酸ガスがこれらにより形成される飲料原料に溶解され、当該圧力にて飽和状態の炭酸飲料が製造される。
【００５７】
この際、カーボネータ５１（カーボネータタンク５６）により、これら炭酸ガスと、被希釈原料であるシロップと、希釈水との混合に必要とされる空間を確保することができ、効率的に所定のシロップ濃度、ガスボリューム値にて炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００５８】
また、炭酸ガスと、シロップと、希釈水との混合は、同時にカーボネータ５１にて行うため、格別にシロップと希釈水との混合を行うための手段（例えば、混合用のタンク）を設ける必要がなく、精度よく所定濃度の炭酸飲料を製造することが可能となる。
【００５９】
特に、本実施例では、カーボネータ５１に供給されるシロップは、シロップ冷却コイル９を経る過程において一次冷却装置１３の水槽１７より氷点付近まで冷却されていると共に、同様にカーボネータ５１に供給される希釈水も、希釈水冷却コイル７９を経る過程において、同様の水槽１７により氷点付近まで冷却されているので、カーボネータ５１における温度条件を一定とすることができる。
【００６０】
従って、炭酸ガス源を構成するガスレギュレータ５４からカーボネータ５１への炭酸ガスの加圧圧力（供給圧力）を一定とすることで、所定のガスボリュームの炭酸飲料を適切に製造することが可能となる。
【００６１】
そして、容器５９内にて炭酸ガスが溶け込まれた飲料原料（カーボネーションされた飲料原料。炭酸飲料）は、容器５９の側面及び底面に形成された流出孔６０から流出し、タンク５６内に貯留される。これにより、タンク５６内には、所定の高ガスボリュームの炭酸飲料が貯留される。なお、このとき、カーボネーションされた飲料原料は、一旦容器５９にて受容された後、徐々に流出孔６０からタンク５６内下部に貯留される構成とされているため、タンク５６内下部において安定化されている炭酸飲料が、再び、噴霧又は噴射されるシロップ等によって活性化される不都合を抑制することができる。
【００６２】
その後、制御装置Ｃは、前記水位センサ５８が満水位を検出すると、シロップ電磁弁７５及び希釈水電磁弁８０を閉鎖し、カーボネーションを終了する。
（３）飲料供給待機
ここで、カーボネータ５１は、一次冷却装置１３により冷却される水槽１７内に配設されているため、カーボネータ５１にて製造された炭酸飲料は、所定の冷却温度、本実施例では、氷点付近の温度にまで冷却されている。
【００６３】
上記カーボネーションが終了し、且つ、水槽１７内の冷却水が氷点付近の温度に冷却され、不凍液タンク３３内の不凍液が所定の冷却温度にまで冷却されたことを検出した後、制御装置Ｃは、炭酸飲料の販売が可能な状態、即ち、操作部２７に設けられる各飲料の供給を行う操作ボタンによる操作が可能な状態とする。
（４）飲料供給
係る状態において、操作部２７に設けられるいずれかの操作ボタンが操作されると、制御装置Ｃは、対応する飲料供給回路７を冷却するブライン回路３１の不凍液循環ポンプ３２を駆動する。当該循環ポンプ３２が駆動されてから所定時間（熱交換器冷却待機時間）、例えば５秒程度遅延させて、対応する飲料電磁弁１０を開放する。
【００６４】
このとき、飲料電磁弁１０が開放されることで、炭酸ガスボンベ５３内の炭酸ガスがガスレギュレータ５４より所定の圧力とされてカーボネータ５１に供給されているため、カーボネータ５１内に貯留されていた炭酸飲料は、再冷却用熱交換器６１が介設される飲料供給回路７に送出される。
【００６５】
そのため、カーボネータ５１内の炭酸飲料は、再冷却用熱交換器６１内へと流入し、当該熱交換器６１を経る過程において、炭酸飲料が安定化される。このとき、再冷却用熱交換器６１内に充填されていた炭酸飲料は、カーボネータ５１から再冷却用熱交換器６１への炭酸飲料の流入によって、過冷却用熱交換器１６に押し出され、次回の炭酸飲料の供給に備え待機状態とされる。
【００６６】
このようにして過冷却用熱交換器１６の二重配管の内側の配管内に流入した炭酸飲料は、ブライン回路３１内を循環する−５℃〜−８℃の過冷却温度に冷却された不凍液と熱交換することにより、当該炭酸飲料の過冷却温度にまで冷却される。
【００６７】
なお、本実施例の如く飲料供給の指示が行われた後、熱交換器冷却待機時間が経過するまで、不凍液循環ポンプ３２を先に駆動し、遅延させて飲料電磁弁１０を開放することで、過冷却用熱交換器１６における飲料供給回路７内に充填される炭酸飲料を適切に−５℃〜−８℃の炭酸飲料の過冷却温度にまで冷却することが可能となる。
【００６８】
このように、一次冷却装置１３の水槽１７に配設されるカーボネータ５１、再冷却用熱交換器６１にて氷点付近まで冷却された炭酸飲料を、過冷却用熱交換器１６において当該飲料の凝固点以下に冷却された不凍液と熱交換させることにより、当該炭酸飲料を短時間で効率的にその凝固点以下の過冷却の状態にまで冷却することが可能となる。
【００６９】
過冷却用熱交換器１６において当該炭酸飲料の過冷却温度にまで冷却された炭酸飲料は、過冷却状態とされているので、ノズル１２から外部に吐出されカップ５等の容器に注入される衝撃によって、該炭酸飲料を瞬間的に氷へと相変化させることができ、最終供給状態をシャーベット状態として炭酸飲料を供給することが可能となる。
【００７０】
なお、本実施例では、シロップ及び希釈水は、温度を一定、実際には、シロップ冷却コイル９及び希釈水冷却コイル７９において、一次冷却装置１３の水槽１７により氷点付近にまで冷却された状態で、カーボネータ５１に供給されて炭酸飲料を製造しているため、上述したように、当該炭酸飲料のガスボリュームを一定とすることが可能となる。
【００７１】
そのため、過冷却用熱交換器１６にてその凝固点以下の温度にまで冷却される過程において、炭酸飲料中に気泡が発生し、当該気泡が氷核となり当該過冷却用熱交換器１６内にて過冷却状態が解除されてしまい、凍結を生じる不都合を未然に回避することが可能となる。
【００７２】
なお、本実施例におけるカーボネータ５１への炭酸ガスの供給圧力は、ガスレギュレータ５４によって、任意に変更可能とされている。そのため、カーボネータ５１において炭酸飲料を製造する際に、タンク５６内に充填する炭酸ガスの供給圧力を変更することで、製造される炭酸飲料のガスボリューム値（ガス吸収割合）を変更することが可能となる。
【００７３】
図５は、カーボネータタンク５６の圧力に対する製造炭酸飲料のガスボリューム値を示している。シロップと希釈水を所定割合にて混合して構成される飲料原料から炭酸飲料を製造した実験値と、０℃の水に炭酸ガスが溶解する割合を（株）光琳書院発行の書籍「ソフト・ドリンクス」の表１．４炭酸ガス吸収係数表を用いて示している。
【００７４】
これによると、タンク５６内の圧力が０．１ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は２．９ｖｏｌであり、炭酸水は３．３７ｖｏｌであった。タンク５６内の圧力が０．１５ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は３．７７ｖｏｌ、炭酸水は、４．２０ｖｏｌであった。タンク５６内の圧力が０．２ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は４．５ｖｏｌであり、炭酸水は５．０３ｖｏｌであった。タンク５６内の圧力が０．２５ＭＰａでは、炭酸飲料のガスボリューム値は５．０３ｖｏｌ、炭酸水は、５．８６ｖｏｌであった。
【００７５】
このように、カーボネーションを行う際におけるカーボネータタンク５６への供給圧力を上昇させることにより、製造される炭酸水／炭酸飲料のガスボリューム値を上昇させることができる。
【００７６】
そのため、カーボネータ５１への供給圧力を変更することで、最終供給状態であるシャーベット状態の炭酸飲料のガスボリューム値を変更することができ、供給飲料の多様化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明に係る飲料ディスペンサの本体の正面図である。
【図２】飲料ディスペンサの本体の側面図である。
【図３】飲料ディスペンサの概略構成図である。
【図４】制御装置の電気ブロック図である。
【図５】供給圧力に対する製造炭酸飲料のガスボリューム値を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｃ 制御装置
１ 飲料ディスペンサ
５ カップ（容器等）
７ 飲料供給回路
９ シロップ冷却コイル
１０ 飲料電磁弁
１２ ノズル
１３ 一次冷却装置（冷却手段）
１６ 過冷却用熱交換器（冷却手段）
１７ 水槽
３０ 二次冷却装置
３１ ブライン回路
３２ 不凍液循環ポンプ
３３ 不凍液タンク
５１ カーボネータ
５２ ガス供給ライン
５３ 炭酸ガスボンベ
５４ ガスレギュレータ（炭酸ガス源）
５９ 容器
７１ 被希釈原料タンク
７２ シロップ供給回路（被希釈原料供給回路）
７２Ａ、７４Ａ ノズル部
７３ ガスレギュレータ
７４ 希釈水供給回路
７５ シロップ流量調整器
７６ シロップ電磁弁
７８ 希釈水流量調整器
７９ 希釈水冷却コイル
８０ 希釈水電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸水を製造するためのカーボネータと、
該カーボネータにて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路と、
冷却手段とを備え、
前記カーボネータにおいて、加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガス源から供給される炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造すると共に、
前記冷却手段により、前記飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却し、外部で過冷却状態を解除させることを特徴とする飲料ディスペンサ。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却するための過冷却用熱交換器と、一次冷却装置とを備え、
該一次冷却装置により前記カーボネータを氷点付近まで冷却することを特徴とする請求項１に記載の飲料ディスペンサ。
【請求項３】
前記被希釈原料を前記カーボネータに供給する被希釈原料供給回路と、
前記希釈水を前記カーボネータに供給する希釈水供給回路とを備え、
前記一次冷却装置により前記液体原料供給回路内の被希釈原料と前記希釈水供給回路内の希釈水を、氷点付近まで冷却することを特徴とする請求項２に記載の飲料ディスペンサ。
【請求項４】
前記炭酸ガス源から前記カーボネータへの供給圧力を変更可能とされることを特徴とする請求項３に記載の飲料ディスペンサ。
【請求項１】
炭酸水を製造するためのカーボネータと、
該カーボネータにて製造された炭酸飲料を外部に供給するための飲料供給回路と、
冷却手段とを備え、
前記カーボネータにおいて、加圧された炭酸ガスを供給する炭酸ガス源から供給される炭酸ガスと、被希釈原料と、希釈水とを混合して炭酸飲料を製造すると共に、
前記冷却手段により、前記飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却し、外部で過冷却状態を解除させることを特徴とする飲料ディスペンサ。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記飲料供給回路を流れる炭酸飲料の温度を凝固点以下の過冷却状態まで冷却するための過冷却用熱交換器と、一次冷却装置とを備え、
該一次冷却装置により前記カーボネータを氷点付近まで冷却することを特徴とする請求項１に記載の飲料ディスペンサ。
【請求項３】
前記被希釈原料を前記カーボネータに供給する被希釈原料供給回路と、
前記希釈水を前記カーボネータに供給する希釈水供給回路とを備え、
前記一次冷却装置により前記液体原料供給回路内の被希釈原料と前記希釈水供給回路内の希釈水を、氷点付近まで冷却することを特徴とする請求項２に記載の飲料ディスペンサ。
【請求項４】
前記炭酸ガス源から前記カーボネータへの供給圧力を変更可能とされることを特徴とする請求項３に記載の飲料ディスペンサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２７０７９４（Ｐ２００９−２７０７９４Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２３２７０（Ｐ２００８−１２３２７０）
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（３９１０２６０５８）ザ・コカ−コーラ・カンパニー (238)
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＣＯＣＡ−ＣＯＬＡ ＣＯＭＰＡＮＹ
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月９日（２００８．５．９）
【出願人】（３９１０２６０５８）ザ・コカ−コーラ・カンパニー (238)
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＣＯＣＡ−ＣＯＬＡ ＣＯＭＰＡＮＹ
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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