JP4794909B2

JP4794909B2 - 飲料水ディスペンサー

Info

Publication number: JP4794909B2
Application number: JP2005154485A
Authority: JP
Inventors: 修治嘉戸; 俊成平川; 祐志米倉
Original assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Current assignee: Hoshizaki Electric Co Ltd
Priority date: 2005-05-26
Filing date: 2005-05-26
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: JP2006329538A

Description

この発明は、飲料水ディスペンサーに関する。

従来のアイスバンク方式の飲料水ディスペンサーの構造が、例えば特許文献１等に記載されている。このような飲料水ディスペンサーのうち、冷水を提供するためのディスペンサーの構造を図７に示す。飲料水ディスペンサー１４０は冷却水槽１４１を備え、冷却水槽１４１の内周面には、冷却水槽１４１中の冷却水を冷却するために、管状のエバポレータ（冷却器）１４２が巻回されている。エバポレータ１４２には、それぞれ図示しない圧縮機、凝縮器及び膨張弁（またはキャピラリーチューブ）が順次接続されて冷凍装置を構成する。この冷凍装置に、ガス等の冷媒が循環すると、エバポレータ１４２において、冷媒と冷却水との間で熱交換が行われて冷却水が冷却され、冷却水槽１４１中に氷が形成される。
氷は、エバポレータ１４２の周りに、徐々に厚さが増すように板状に成長していく。この際、氷の厚さが均一に成長するように、攪拌モータ１４６が冷却水を攪拌する。
一方、冷却コイル１４３は水道に連結されている。冷水を注出するために注出コックを操作すると、水道から飲料水が冷却コイル１４３に給水される。飲料水は、冷却コイル１４３内を流通する際、冷却水と熱交換を行うことによって冷却される。冷却された飲料水は、注出コックから冷水として注出される。

特開２００３−１６５６００号公報

このような飲料水ディスペンサー１４０の動作を図８に示す。
時刻Ｔ８００において飲料水ディスペンサー１４０の電源が投入される。冷凍装置の運転に伴って冷却水の温度が低下し、時刻Ｔ８０２に０℃に達する。冷却水は攪拌モータ１４６によって攪拌され均一に冷却されるため、時刻Ｔ８０２直後は冷却水の氷結は発生せず、そのまま水温が低下し続けて過冷却の状態となる。これが図８に示す過冷却水温帯である。このとき、冷却水によって冷却される冷却コイル１４３内の飲料水も過冷却状態となる。
その後、たとえば時刻Ｔ８０４においてエバポレータ１４２への氷結が発生し、氷が成長するにつれて冷却水温が上昇し、過冷却の状態が解消される。

しかしながら、上記のような従来の飲料水ディスペンサーにおいては、冷却コイル１４３内の飲料水が過冷却となる時間帯において、注出時の衝撃によって冷却コイル１４３内に綿氷が発生するという問題があった。
このため、たとえば、綿氷が注出時の水圧によって圧縮されて結晶化し、氷の塊として成長し、冷却コイル１４３内が詰まり、飲料水の提供が正常にできなくなる場合がある。また、たとえば、飲料水が氷結する際には体積が約１０％増大するので、これによって冷却コイル１４３内の圧力が上昇し、冷却コイル１４３またはその周辺の飲料径路を破損させ、水漏れを起こしてしまう場合がある。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、冷却コイル内における綿氷の発生を防止する飲料水ディスペンサーを提供することを目的とする。

上述の問題を解決するため、この発明に係る飲料水ディスペンサーは、飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置とを備え、冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度を制御することにより、より均一にエバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的にエバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段をさらに備え、冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が、冷却水の融点以下に設定される所定の設定水温以下である場合は、電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、所定時間が経過した時点で、電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる。
また、この発明に係る飲料水ディスペンサーは、飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置とを備え、冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度を制御することにより、より均一にエバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的にエバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段と、エバポレータの膨張弁側の所定部分近傍に、冷却水が氷結しているかどうかを検出する、着氷検出手段とをさらに備え、冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が、冷却水の融点以下に設定される所定の設定水温以下である場合、電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、着氷検出手段が冷却水の氷結を検出した時点で、電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる。
また、この発明に係る飲料水ディスペンサーは、飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置とを備え、冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度を制御することにより、より均一にエバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的にエバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段と、エバポレータの膨張弁側の所定部分近傍に、冷却水が氷結しているかどうかを検出する、着氷検出手段とをさらに備え、冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が所定の設定水温以下であり、かつ、着氷検出手段が冷却水の氷結がないことを検出した場合、電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、所定時間が経過した時点で、電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる。
また、この発明に係る飲料水ディスペンサーは、飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置とを備え、冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、電子リニア膨張弁は、電子リニア膨張弁の開度を制御することにより、より均一にエバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的にエバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段と、エバポレータの膨張弁側の所定部分近傍に、冷却水が氷結しているかどうかを検出する、着氷検出手段とをさらに備え、冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が所定の設定水温以下であり、かつ、着氷検出手段が冷却水の氷結がないことを検出した場合、電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、着氷検出手段が冷却水の氷結を検出した時点で、電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる。

この発明によれば、飲料水ディスペンサーは、エバポレータの所定部分を局部的に冷却するので、早期に冷却水の氷結を発生させて過冷却状態を解消し、冷却コイル内における綿氷の発生を防止する。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この発明に係る飲料水ディスペンサー１の構成を示す。飲料水ディスペンサー１は給水管２を備え、給水管２の一端には飲料供給口４が設けられる。飲料供給口４は、図示しない飲料供給手段、たとえば水道等に連結されている。
飲料水ディスペンサー１は、飲料水を冷却する冷却水を貯留する冷却水槽６を備える。冷却水槽６は、天板を除く部分が断熱材によって覆われ、内部と外部とを断熱する。冷却水槽６内には、飲料水を貯留または輸送しつつ冷却する冷却コイル８が設けられ、給水管２に連結されている。冷却コイル８は、熱伝導性および耐食性の高い材質をコイル状のチューブに形成したものであり、たとえばステンレスパイプが用いられる。
冷却コイル８の下流端部には、注出管３２の一端が接続されている。注出管３２の他端には、水圧を利用して冷水を注出する注出コック３４が設けられている。

冷却水槽６内に、冷却水槽６内の冷却水を冷却するためのエバポレータ１０が設けられている。エバポレータ１０は、冷却コイル８を取り巻くコイル状の形状を有する。冷却水の水位は、たとえば冷却水位６ａであり、エバポレータ１０の少なくともコイル状部分が冷却水中に水没する位置になっている。
エバポレータ１０、圧縮機１２、凝縮器１４、ドライヤ１３、および電子リニア膨張弁１６が順次接続されて冷凍装置が構成され、冷凍装置内を冷媒が矢印ａの方向に循環するようになっている。また、凝縮器１４を冷却するためのファンモータ３６が設けられている。この冷凍装置は、冷媒であるガスを、圧縮機１２において圧縮し、凝縮器１４においてファンモータ３６で強制冷却して凝縮させ、ドライヤ１３において水分等を取り除き、電子リニア膨張弁１６において膨張させ、エバポレータ１０において蒸発させ、圧縮機１２に戻す。
電子リニア膨張弁１６はパルスモーターを備え、電気的に制御されることにより、冷媒の循環量を変動させる。

電子リニア膨張弁１６を通って膨張した冷媒がエバポレータ１０の内部で気化することにより、冷却水槽６内の冷却水が冷却され、エバポレータ１０の周囲１１に氷結するようになっている。この氷は蓄熱材として、大量の冷水を連続して注出する能力を確保するために用いられる。
なお、本実施の形態において凝縮器１４はファンモータ３６による強制空冷であるが、これは水冷式凝縮器であってもよい。

この冷凍装置において、圧縮機１２の両端には、冷媒の圧力を検出する圧力センサが設けられている。すなわち、圧縮機１２の吸入側に設けられた低圧側圧力センサ２８、および、圧縮機１２の吐出側に設けられた高圧側圧力センサ２９である。
電子リニア膨張弁１６の吐出側（低圧側）において、エバポレータ１０が冷却水に水没しない位置（すなわち冷却水位６ａより上の位置）に、冷媒入口温度センサ２０が取り付けられ、エバポレータ入口１０ａにおける冷媒の温度を検出する。また、この冷媒入口温度センサ２０は、外温度に影響されないよう断熱材４０で覆われている。断熱材４０の先端は冷却水に水没しない位置であり、また、断熱材４０の先端から内部に冷却水が浸入しないように、断熱材４０の先端は結束されている。
エバポレータ出口１０ｂにおいて、エバポレータ１０が冷却水に水没しない位置に、冷媒出口温度センサ２２が取り付けられ、エバポレータ出口１０ｂにおける冷媒の温度を検出する。また、この冷媒出口温度センサ２２は、外温度に影響されないよう断熱材４２で覆われている。断熱材４０と同様に、断熱材４２の先端は冷却水に水没しない位置であり、先端は結束されている。

また、エバポレータ入口１０ａの近傍、エバポレータ１０が冷却水内に入り込んだ直後の部分である水面直下部分１０ｃには、エバポレータ１０に氷が付着しているかどうかを検出する着氷検出手段である、氷有無センサ２３が設けられる。
また、冷却水槽６内には、冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段である冷却水温度センサ２４と、冷却水槽６内の氷量を検出する蓄氷センサ２６とが設けられている。蓄氷センサ２６は、エバポレータ１０の周辺に蓄えられた氷の量（蓄氷量）が、第一蓄氷量未満か、第一蓄氷量以上第二蓄氷量未満か、あるいは第二蓄氷量以上かを検出する。ここで、第二蓄氷量は、第一蓄氷量より大きい量であり、たとえば満氷である。

冷却水槽６の中央付近には、冷却コイル８内の飲料水を効率良く冷却するために、冷却水槽６内の冷却水を攪拌する攪拌手段である、攪拌モータ３０が設けられている。攪拌モータ３０は、その先端にプロペラを有し、これを回転させることによって冷却水を攪拌して冷却能力を良くしている。冷却水は、矢印ｂの方向に循環する。
攪拌モータ３０は、飲料水ディスペンサー１の運転中は常に連続運転され、冷却水槽６内の冷却水を常に攪拌し、これによって冷却コイル８内の飲料水を効率良く冷却する。また、攪拌によって、強制的に冷却水を循環させて冷却水温を均一化し、エバポレータ１０に氷結し蓄氷された氷（蓄熱材）を均一に使用して熱交換の効率を良くする。

飲料水ディスペンサー１は、電子リニア膨張弁１６を制御する、図示されない制御装置を含む。この制御装置には、電子リニア膨張弁１６の他に、冷媒入口温度センサ２０、冷媒出口温度センサ２２、冷却水温度センサ２４、蓄氷センサ２６、低圧側圧力センサ２８、高圧側圧力センサ２９、ファンモータ３６、および圧縮機１２が電気的に接続されている。
制御装置は、冷媒入口温度センサ２０、冷媒出口温度センサ２２、氷有無センサ２３、冷却水温度センサ２４、および蓄氷センサ２６の出力を受け取り、これに応じて電子リニア膨張弁１６にパルスを送信することによって、電子リニア膨張弁１６の膨張弁制御を行う。電子リニア膨張弁１６は２段階の開度で制御される。すなわち、開度が比較的大きく、エバポレータ１０全体が比較的均一に冷却される状態（以降、「全体冷却状態」と称する）と、開度が比較的小さく、エバポレータ入口１０ａのみが局部的かつ集中的に冷却され、その他の部分たとえばエバポレータ出口１０ｂはそれほど冷却されない状態（以降、「局部冷却状態」と称する）とである。制御装置は、電子リニア膨張弁１６をそれぞれの状態に制御するために発するパルス数をあらかじめ記憶している。

また、制御装置は、蓄氷センサ２６の出力に応じて、冷凍装置の運転を制御する。蓄氷量が第一蓄氷量未満である場合、第二蓄氷量に達するまで冷凍装置を運転させる。蓄氷量が第二蓄氷量に達すると、その後第一蓄氷量未満となるまで冷凍装置を停止させる。
さらに、制御装置は、冷凍装置を制御する基準となる温度および時間に関する値を、変更可能に記憶する。温度に関する値は、冷却水の温度の基準である設定水温、エバポレータ入口１０ａの温度の基準である入口設定温度、および、エバポレータ出口１０ｂの温度の基準である出口設定温度である。時間に関する値は、後述する各実施の形態において説明される時間パラメータＰ１〜Ｐ６である。

以上のように構成される飲料水ディスペンサー１の動作を以下に説明する。
図２は、時間を横軸に、飲料水ディスペンサー１の状態を縦軸に表すグラフである。グラフ（１）は冷凍装置および攪拌モータ３０の運転状態を示す。グラフ（２）は蓄氷センサ２６によって検出されるエバポレータ１０の蓄氷量を示す。グラフ（３）は冷媒入口温度センサ２０、冷媒出口温度センサ２２、および冷却水温度センサ２４によって検出される、エバポレータ入口１０ａの温度、エバポレータ出口１０ｂの温度、および冷却水の温度を示す。グラフ（１）〜（３）において横軸は共通である。

時刻Ｔ１００において、それまで運転していなかった飲料水ディスペンサー１の電源が投入される。蓄氷センサ２６によって検出されるグラフ（２）の蓄氷量が第一蓄氷量未満であるので、冷凍装置が運転される。また、攪拌モータ３０は常に連続運転であり、冷却水槽６内の冷却水は、エバポレータ１０に均一に接触するよう攪拌されながら冷却される。電子リニア膨張弁１６は全体冷却状態である。
グラフ（３）に示すように、冷凍装置の運転に伴って冷却水温が低下し、０℃（冷却水の融点）未満の過冷却温度域に入る。冷却水温はさらに低下し、時刻Ｔ１０２で設定水温に到達する。設定水温は冷却水の融点より低い値であれば良いが、約−０．５℃以上が好ましい。この例では−０．５℃である。なお、グラフ（３）では見やすさのため設定水温を示す線を実際より低めに示してある。

冷却水温が設定水温以下となると、制御装置は、電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態から局部冷却状態に切り替える。これによって冷媒の循環量が減少し、エバポレータ入口１０ａが局部的に冷却される。すると、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃ近傍に氷が形成されはじめ、過冷却状態の冷却水中で成長して冷却水に熱を与えるので、冷却水温が上昇して過冷却状態が解消され、冷却水温が０℃に保たれた状態で蓄氷運転ができる。このため、飲料水の過冷却も発生せず、綿氷の発生が防止される。

制御装置は、電子リニア膨張弁１６を、冷却水温が設定水温に達した時刻Ｔ１０２から所定の冷却時間Ｐ１（たとえば１０分）だけ局部冷却状態に保持して、冷却時間Ｐ１が経過した時刻Ｔ１０４に全体冷却状態に戻す。時刻Ｔ１０４より後では、エバポレータ１０の全体がほぼ均一に冷却される。冷却時間Ｐ１の長さを変えることで、飲料水ディスペンサー１が運転を開始した直後の初期氷塊量が制御可能である。

その後、時刻Ｔ１２０において蓄氷量が第二蓄氷量に達するので、制御装置は冷凍装置の運転を停止する。また、たとえば時刻Ｔ１２２において、利用者の操作によって飲料の注出が開始される。この飲料注出は、たとえば時刻Ｔ１２６まで継続される。飲料の注出に伴い、補充される飲料水から熱を奪って、冷却水温が上昇する。また、蓄熱手段である氷が融解し、このため蓄氷されていた氷が減少する。時刻Ｔ１２４において、蓄氷量が第一蓄氷量未満となるので、制御装置は冷凍装置の運転を再開する。
時刻Ｔ１２４においては、氷がすべて融けてしまっているわけではなく、一部が蓄氷されたままであるので、冷凍装置が運転を再開しても過冷却状態は発生しない。もし、利用者による連続注水が長時間続いて氷がすべて融けてしまう等の原因により、過冷却状態が発生した場合は、上述の時刻Ｔ１０２以降と同様の制御が行われる。
その後、時刻Ｔ１２８において、蓄氷量が第二蓄氷量に達するので、時刻Ｔ１２０と同様にして冷凍装置の運転が停止される。

以上のように、実施の形態１によれば、飲料水ディスペンサー１は、電子リニア膨張弁１６を備え、冷却水が過冷却状態となった場合に、エバポレータ１０の所定部分（エバポレータ入口１０ａ）を局部的に冷却するので、早期に冷却水の氷結を発生させ、これによって早期に過冷却状態を解消する。このため、飲料水が過冷却状態とならないので、綿氷が発生せず、冷却コイル８内の氷結を防止できる。これによって、飲料の注出ができなくなるという重大な欠陥を回避できる。
また、冷却コイル８内の異常圧による飲料回路の破損や、それに伴う水漏れが回避できる。
一般に、アイスバンク方式の飲料水ディスペンサーは、水槽内の冷却水によって冷却を行うものであり、氷は蓄熱材として集中的大量抽出ができるようにするためのものである。このため、氷がなくとも、冷凍装置によって冷却水が冷却されれば、飲料冷却注出は可能である。しかし、従来の飲料水ディスペンサーでは、集中的大量抽出によって蓄氷された氷がなくなれば、過冷却状態が繰り返し発生することになる。この結果として綿氷が発生して飲料回路が詰まり、飲料注出ができなくなる。すなわち、連続的に冷水を提供できない。これに対し、上述の実施の形態１によれば、過冷却状態を早期に解消するので綿氷が発生せず、飲料回路が詰まらないので、連続的に冷水を供給することができる。

上述の実施の形態１において、以下のような変形を施すことができる。
制御装置は、冷媒出口温度センサ２２によって検出されるエバポレータ出口１０ｂの温度を監視し、この温度が所定の限界値以上になった場合には電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態とする保護制御を行ってもよい。
この保護制御により、エバポレータ出口１０ｂの異常加熱が防止でき、過熱による事故および飲料水ディスペンサー１の損傷を防止できる。

また、制御装置は、低圧側圧力センサ２８によって検出される圧縮機１２の吸入側圧力を監視し、この圧力が所定の限界値以下になった場合には電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態とする保護制御を行ってもよい。
この保護制御により、冷凍装置内の冷媒が真空状態となることが防止でき、真空運転による冷却効率の低下および飲料水ディスペンサー１の損傷を防止できる。

さらに、飲料水ディスペンサー１において、圧縮機１２にはインバーター制御による駆動方式が用いられてもよい。この場合、電子リニア膨張弁１６の状態を変動させなくとも、圧縮機１２の回転数を変動させることによって冷媒の循環流量を制御できるので、冷凍装置を局部冷却状態と全体冷却状態とに切り替えることができる。こうして上記と同様の効果を得ることができるので、膨張弁として電子リニア膨張弁１６を用いる必要はなく、膨張弁の構成を簡素にすることができる。

実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において、電子リニア膨張弁１６の制御方法を変更するものである。以下、実施の形態１との相違点を説明する。
時刻Ｔ１０２において電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態となった後、制御装置は、冷媒入口温度センサ２０によって検出されるエバポレータ入口１０ａの温度を監視し、所定の入口温度保持時間Ｐ２（たとえば１０分）だけその温度を所定の入口設定温度に維持する。
たとえば、図２に示すように、時刻Ｔ１０６において、エバポレータ入口１０ａの温度が、入口設定温度たとえば−１０℃より低くなると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態から全体冷却状態にリニア（段階的、調整的）に切り替える。これによって、エバポレータ入口１０ａが局部的に冷却される状態が解消されるので、エバポレータ入口１０ａの温度は上昇して入口設定温度を超える。入口設定温度を超えると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を再び局部冷却状態にリニアに切り替えてエバポレータ入口１０ａの温度を低下させる。このように、電子リニア膨張弁１６を繰り返しリニアに切り替えることにより、制御装置は、所定の入口温度保持時間Ｐ２だけエバポレータ入口１０ａの温度を入口設定温度に維持する。

エバポレータ入口１０ａの温度が入口設定温度に達した時刻Ｔ１０６から、所定の入口温度保持時間Ｐ２が経過した時刻Ｔ１０８において、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態に最終的に切り替え、その状態を維持する。入口温度保持時間Ｐ２の長さを変えることで、飲料水ディスペンサー１が運転を開始した直後の初期氷塊量が制御可能である。
以降の動作は実施の形態１における時刻Ｔ１０４以降と同様である。

実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１において、電子リニア膨張弁１６の制御方法を変更するものである。以下、実施の形態１との相違点を説明する。
時刻Ｔ１０２において電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態となった後、制御装置は、冷媒出口温度センサ２２によって検出されるエバポレータ出口１０ｂの温度を監視し、所定の出口温度保持時間Ｐ３（たとえば１０分）だけその温度を所定の入口設定温度に維持する。
たとえば、図２に示すように、時刻Ｔ１１０において、エバポレータ出口１０ｂの温度が、出口設定温度たとえば１０℃より高くなると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態にリニアに切り替える。これによって、エバポレータ入口１０ａが局部的に冷却される状態が解消されるので、エバポレータ出口１０ｂを含むエバポレータ１０全体が冷却され、エバポレータ出口１０ｂの温度は低下して出口設定温度未満となる。出口設定温度未満となると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を再び局部冷却状態にリニアに切り替えて、エバポレータ入口１０ａを局部的に冷却し、結果としてエバポレータ出口１０ｂの温度は上昇する。このように、電子リニア膨張弁１６を繰り返し切り替えることにより、制御装置は、所定の出口温度保持時間Ｐ３だけエバポレータ出口１０ｂの温度を出口設定温度に維持する。

エバポレータ出口１０ｂの温度が出口設定温度に達した時刻Ｔ１１０から、所定の出口温度保持時間Ｐ３が経過した時刻Ｔ１１２において、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態に最終的に切り替え、その状態を維持する。出口温度保持時間Ｐ３の長さを変えることで、飲料水ディスペンサー１が運転を開始した直後の初期氷塊量が制御可能である。
以降の動作は実施の形態１における時刻Ｔ１０４以降と同様である。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１において、電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態から全体冷却状態に戻すタイミングの制御方法を変更するものである。
図３に示すように、時刻Ｔ２００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始され、時刻Ｔ２０２において冷却水温に達し、電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態に切り替えられる。ここまでは実施の形態１と同様である。
制御装置は、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける冷却水の氷結を氷有無センサ２３が検出するまで、電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態で運転する。たとえば時刻Ｔ２０４において氷有無センサ２３が氷結を検出すると、制御装置はその時点で電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態に切り替える。
以降の動作は実施の形態１における時刻Ｔ１０４以降と同様である。

実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態２において、電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態から全体冷却状態に戻すタイミングの制御方法を、実施の形態４と同様にするものである。
図３に示すように、時刻Ｔ２００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始され、時刻Ｔ２０２において冷却水温に達し、電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態に切り替えられる。ここまでは実施の形態２と同様である。
制御装置は、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける氷結を氷有無センサ２３が検出するまで、実施の形態２と同様にして電子リニア膨張弁１６を繰り返し切り替え、エバポレータ入口１０ａの温度を入口設定温度に維持する。その後、たとえば時刻Ｔ２０６において氷有無センサ２３が氷結を検出すると、その時点で電子リニア膨張弁１６は全体冷却状態に最終的に切り替えられ、そのまま全体冷却状態が維持される。

実施の形態６．
実施の形態６は、実施の形態３において、電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態から全体冷却状態に戻すタイミングの制御方法を、実施の形態４と同様にするものである。
図３に示すように、時刻Ｔ２００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始され、時刻Ｔ２０２において冷却水温に達し、電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態に切り替えられる。ここまでは実施の形態３と同様である。
制御装置は、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける氷結を氷有無センサ２３が検出するまで、実施の形態２と同様にして電子リニア膨張弁１６を繰り返し切り替え、エバポレータ出口１０ｂの温度を出口設定温度に維持する。たとえば時刻Ｔ２０８において氷有無センサ２３が氷結を検出すると、その時点で電子リニア膨張弁１６は全体冷却状態に最終的に切り替えられ、そのまま全体冷却状態が維持される。

実施の形態７．
実施の形態７は、実施の形態１において、電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態から局部冷却状態に切り替えるタイミングの制御方法を変更するものである。
図４に示すように、時刻Ｔ３００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始される。制御装置は、氷有無センサ２３によって検出される、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃの氷結の有無と、冷却水温度センサ２４によって検出される冷却水温とを監視し、氷結がなく、かつ、冷却水温が設定水温以下となったかどうかを判定する。設定水温は冷却水の融点より高い値であれば良いが、約２℃程度が好ましい。この例では２℃である。
例えば時刻Ｔ３０２において、氷結がなく、かつ、冷却水温が設定水温以下となった場合、制御装置は、その時点で電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態に切り替える。これによってエバポレータ入口１０ａ近傍が局部的に冷却され、その後時刻Ｔ３０４において水面直下部分１０ｃの氷結が発生する。

制御装置は、電子リニア膨張弁１６を、冷却水温が設定水温に達した時刻Ｔ３０２から所定の冷却時間Ｐ４（たとえば２０分）だけ局部冷却状態に保持して、冷却時間Ｐ４が経過した時刻Ｔ３０６に全体冷却状態に戻す。時刻Ｔ３０６より後では、エバポレータ１０の全体がほぼ均一に冷却される。冷却時間Ｐ４は、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃに氷結を発生させ得る時間であれば良い。冷却時間Ｐ４の長さを変えることで、飲料水ディスペンサー１が運転を開始した直後の初期氷塊量が制御可能である。
以降の動作は実施の形態１における時刻Ｔ１０４以降と同様である。

なお、時刻Ｔ３０６以降においては、氷がすべて融けてしまっているわけではなく、氷有無センサ２３は常にエバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける氷結を検出しているので、冷却水温にかかわらず、電子リニア膨張弁１６は全体冷却状態のままである。もし、利用者による連続注水が長時間続く等の原因により、氷がすべて融けて氷有無センサ２３が氷結なしの状態を検出し、かつ冷却水温が設定水温以下となった場合は、上述の時刻Ｔ３０２以降と同様の制御が行われる。
このように、実施の形態７によれば、飲料水ディスペンサー１は、冷却水が過冷却状態となる前からエバポレータ入口１０ａを局部的に冷却するので、水面直下部分１０ｃの氷結を早期に発生させる。このため、冷却水が過冷却となる状態をより確実に回避できる。

なお、実施の形態７においては、電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態から全体冷却状態に切り替えられるタイミングは冷却時間Ｐ４に基づくが、このタイミングは、実施の形態４と同様に、氷有無センサ２３の出力に基づいてもよい。この制御はたとえば図５に示すように行われる。図５において、時刻Ｔ４００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始され、時刻Ｔ４０２において電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態に切り替えられる。その後、時刻Ｔ４０４において、氷有無センサ２３がエバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける氷結を検出すると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態に切り替える。

実施の形態８．
実施の形態８は、実施の形態７において、電子リニア膨張弁１６の制御方法を変更するものである。以下、実施の形態７との相違点を説明する。
図４に示すように、時刻Ｔ３０２において電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態となった後、制御装置は、冷媒入口温度センサ２０によって検出されるエバポレータ入口１０ａの温度を監視し、所定の入口温度保持時間Ｐ５（たとえば１５分）だけその温度を所定の入口設定温度に維持する。この制御は実施の形態２の時刻Ｔ１０６〜Ｔ１０８における制御と同様にして行われる。

エバポレータ入口１０ａの温度が入口設定温度に達した時刻Ｔ３０８から、所定の入口温度保持時間Ｐ５が経過した時刻Ｔ３１０において、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態とする。入口温度保持時間Ｐ５は、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃに氷結を発生させ得る時間であれば良い。入口温度保持時間Ｐ５の長さを変えることで、飲料水ディスペンサー１が運転を開始した直後の初期氷塊量が制御可能である。

なお、実施の形態８においては、電子リニア膨張弁１６が最終的に全体冷却状態に切り替えられるタイミングは入口温度保持時間Ｐ５に基づくが、このタイミングは、実施の形態５と同様に、氷有無センサ２３の出力に基づいてもよい。たとえば図５に示すように、時刻Ｔ４００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始され、時刻Ｔ４０２において電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態に切り替えられ、エバポレータ入口１０ａの温度が入口設定温度に保持される。その後、時刻Ｔ４０６において、氷有無センサ２３がエバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける氷結を検出すると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を最終的に全体冷却状態に切り替える。

実施の形態９．
実施の形態９は、実施の形態７において、電子リニア膨張弁１６の制御方法を変更するものである。以下、実施の形態７との相違点を説明する。
図４に示すように、時刻Ｔ３０２において電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態となった後、制御装置は、冷媒出口温度センサ２２によって検出されるエバポレータ出口１０ｂの温度を監視し、所定の出口温度保持時間Ｐ６（たとえば１５分）だけその温度を所定の入口設定温度に維持する。この制御は実施の形態３の時刻Ｔ１１０〜Ｔ１１２における制御と同様にして行われる。

エバポレータ出口１０ｂの温度が出口設定温度に達した時刻Ｔ３１２から、所定の出口温度保持時間Ｐ６が経過した時刻Ｔ３１４において、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態とする。出口温度保持時間Ｐ６は、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃに氷結を発生させ得る時間であれば良い。出口温度保持時間Ｐ６の長さを変えることで、飲料水ディスペンサー１が運転を開始した直後の初期氷塊量が制御可能である。

なお、実施の形態９においては、電子リニア膨張弁１６が最終的に全体冷却状態に切り替えられるタイミングは出口温度保持時間Ｐ６に基づくが、このタイミングは、実施の形態６と同様に、氷有無センサ２３の出力に基づいてもよい。たとえば図５に示すように、時刻Ｔ４００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始され、時刻Ｔ４０２において電子リニア膨張弁１６が局部冷却状態に切り替えられ、エバポレータ出口１０ｂの温度が出口設定温度に保持される。その後、時刻Ｔ４０８において、氷有無センサ２３がエバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける氷結を検出すると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を最終的に全体冷却状態に切り替える。

実施の形態１０．
実施の形態１０は、実施の形態１において、電子リニア膨張弁１６の制御方法を変更するものである。以下、実施の形態１との相違点を説明する。
制御装置は、氷有無センサ２３の出力に基づいて電子リニア膨張弁１６を制御する。氷有無センサ２３が、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃが氷結していない状態を検出している場合、制御装置は電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態とする。また、氷有無センサ２３が、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃが氷結した状態を検出している場合、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態とする。

たとえば図６に示すように、時刻Ｔ５００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始された直後は、氷有無センサ２３が、氷結していない状態を検出するので、制御装置は電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態とする。
その後、時刻Ｔ５０２において氷有無センサ２３が氷結を検出すると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態に切り替える。
以降の動作は実施の形態１における時刻Ｔ１０４以降と同様である。

なお、時刻Ｔ５０２以降においては、氷がすべて融けてしまっているわけではなく、氷有無センサ２３は常にエバポレータ１０の水面直下部分１０ｃにおける氷結を検出しているので、電子リニア膨張弁１６は全体冷却状態のままである。もし、利用者による連続注水が長時間続く等の原因により、氷がすべて融けて氷有無センサ２３が氷結なしの状態を検出した場合は、上述の時刻Ｔ５００以降と同様の制御が行われる。

実施の形態１１．
実施の形態１１は、実施の形態１０において、電子リニア膨張弁１６の制御方法を変更するものである。以下、実施の形態１０との相違点を説明する。
制御装置は、氷有無センサ２３の出力に基づいて電子リニア膨張弁１６を制御する。氷有無センサ２３が、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃが氷結していない状態を検出している場合、制御装置はエバポレータ入口１０ａの温度を入口設定温度に維持するよう電子リニア膨張弁１６を制御する。また、氷有無センサ２３が、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃが氷結した状態を検出している場合、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態とする。

たとえば図６に示すように、時刻Ｔ５００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始された直後は、氷有無センサ２３が、氷結していない状態を検出するので、制御装置は電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態とする。
その後、エバポレータ入口１０ａの温度が入口設定温度に達すると、制御装置は、実施の形態２と同様にして、その温度を維持する。
その後、時刻Ｔ５０４において氷有無センサ２３が氷結を検出すると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態に最終的に切り替える。

実施の形態１２．
実施の形態１２は、実施の形態１０において、電子リニア膨張弁１６の制御方法を変更するものである。以下、実施の形態１０との相違点を説明する。
制御装置は、氷有無センサ２３の出力に基づいて電子リニア膨張弁１６を制御する。氷有無センサ２３が、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃが氷結していない状態を検出している場合、制御装置はエバポレータ出口１０ｂの温度を出口設定温度に維持するよう電子リニア膨張弁１６を制御する。また、氷有無センサ２３が、エバポレータ１０の水面直下部分１０ｃが氷結した状態を検出している場合、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態とする。

たとえば図６に示すように、時刻Ｔ５００において飲料水ディスペンサー１の運転が開始された直後は、氷有無センサ２３が、氷結していない状態を検出するので、制御装置は電子リニア膨張弁１６を局部冷却状態とする。
その後、エバポレータ出口１０ｂの温度が出口設定温度に達すると、制御装置は、実施の形態３と同様にして、その温度を維持する。
その後、時刻Ｔ５０６において氷有無センサ２３が氷結を検出すると、制御装置は電子リニア膨張弁１６を全体冷却状態に最終的に切り替える。

この発明に係る飲料水ディスペンサー１の構成を示す図である。この発明に係る飲料水ディスペンサー１の、実施の形態１〜３に係る動作を示す図である。この発明に係る飲料水ディスペンサー１の、実施の形態４〜６に係る動作を示す図である。この発明に係る飲料水ディスペンサー１の、実施の形態７〜９に係る動作を示す図である。この発明に係る飲料水ディスペンサー１の、実施の形態７〜９それぞれの変形例に係る動作を示す図である。この発明に係る飲料水ディスペンサー１の、実施の形態１０〜１２に係る動作を示す図である。従来の飲料水ディスペンサー１４０の構成を示す図である。従来の飲料水ディスペンサー１４０の動作を示す図である。

符号の説明

１飲料水ディスペンサー、６冷却水槽、１０エバポレータ、１０ａ所定部分（エバポレータ入口）、２３着氷検出手段（氷有無センサ）、２４冷却水温検出手段（冷却水温度センサ）。

Claims

飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、
前記冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置と
を備え、
前記冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、
前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の前記開度を制御することにより、より均一に前記エバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的に前記エバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、
前記冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段をさらに備え、
前記冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が、前記冷却水の融点以下に設定される所定の設定水温以下である場合は、前記電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、所定時間が経過した時点で、前記電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる
飲料水ディスペンサー。
飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、
前記冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置と
を備え、
前記冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、
前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の前記開度を制御することにより、より均一に前記エバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的に前記エバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、
前記冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段と、
前記エバポレータの膨張弁側の前記所定部分近傍に、前記冷却水が氷結しているかどうかを検出する、着氷検出手段と
をさらに備え、
前記冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が、前記冷却水の融点以下に設定される所定の設定水温以下である場合、前記電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、前記着氷検出手段が前記冷却水の氷結を検出した時点で、前記電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる
飲料水ディスペンサー。
飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、
前記冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置と
を備え、
前記冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、
前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の前記開度を制御することにより、より均一に前記エバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的に前記エバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、
前記冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段と、
前記エバポレータの膨張弁側の前記所定部分近傍に、前記冷却水が氷結しているかどうかを検出する、着氷検出手段と
をさらに備え、
前記冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が所定の設定水温以下であり、かつ、前記着氷検出手段が前記冷却水の氷結がないことを検出した場合、前記電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、所定時間が経過した時点で、前記電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる
飲料水ディスペンサー。
飲料水を冷却する冷却水を貯水する冷却水槽と、
前記冷却水を冷却するエバポレータを含む冷凍装置と
を備え、
前記冷凍装置は、冷媒を膨張させる電子リニア膨張弁を含み、前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の開度に応じて冷媒の循環量を変動させ、
前記電子リニア膨張弁は、前記電子リニア膨張弁の前記開度を制御することにより、より均一に前記エバポレータの全体を冷却する、全体冷却状態と、より局部的に前記エバポレータの膨張弁側の所定部分を冷却する、局部冷却状態とに切り替え可能であり、
前記冷却水の水温を検出する冷却水温検出手段と、
前記エバポレータの膨張弁側の前記所定部分近傍に、前記冷却水が氷結しているかどうかを検出する、着氷検出手段と
をさらに備え、
前記冷却水温検出手段によって検出される冷却水の水温が所定の設定水温以下であり、かつ、前記着氷検出手段が前記冷却水の氷結がないことを検出した場合、前記電子リニア膨張弁は局部冷却状態に切り替えられ、その後、前記着氷検出手段が前記冷却水の氷結を検出した時点で、前記電子リニア膨張弁は全体冷却状態に切り替えられる
飲料水ディスペンサー。