JP2019018138A - 炭酸水の製造装置、炭酸水の製造方法及び水に高濃度で炭酸ガスを溶解させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高濃度の炭酸水を製造できる小型の炭酸水の製造装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】 炭酸ガス供給源を有する炭酸ガス供給ラインと、水供給源を有する水供給ラインと、前記炭酸ガス供給ライン及び水供給ラインに接続され、前記炭酸ガス供給ラインからの炭酸ガスと前記水供給ラインからの水を混合して炭酸水とする混合タンクと、該混合タンクの下部にその一端部が接続され、その他端部が混合タンクの上部に接続された循環ラインと、該循環ラインに設けられた冷却手段と、該循環ラインに仕切弁を介して接続され、前記炭酸水を外部へ供給する炭酸水供給ラインと、該炭酸水供給ラインに接続された供給ノズルとで構成され、前記炭酸ガス供給ラインは、前記混合タンクに常時炭酸ガスを供給するものであり、前記循環ラインは、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させることにより、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、炭酸水を用いた清涼飲料水やアルコール飲料を作る際に使用できる小型の炭酸水の製造装置、炭酸水の製造方法及び水に高濃度で炭酸ガスを溶解させる方法に関する。

特許文献１には、「機枠と、この機枠に取付けられた比較的小容量で容量の異なる大・小のカーボネートタンクと、この大・小のカーボネートタンク内に水あるいは調合糖液と水とを混合した炭酸飲料の原液をそれぞれ選択的に供給する原液等の供給装置と、前記大・小のカーボネートタンク内の原液等をそれぞれ選択的に冷却することのできる前記機枠に取付けられた冷却装置と、前記大・小のカーボネートタンク内の原液等に炭酸ガスを吸収させる前記機枠に取付けられたカーボネーション装置と、前記大・小のカーボネートタンク内のカーボネーションを終えた製品液等を選択的に充填ポンプを備える充填通路を介してノズルを備える充填弁よりびん等の容器に充填する前記機枠に取付けられた充填装置とを備えることを特徴とする試作用炭酸飲料製造装置」が開示されている。

上記特許文献１は非常に大型の試作用装置であり、また、この試作用炭酸飲料製造装置では循環路を有してはいるものの、炭酸水に炭酸ガスをより高濃度で溶解させるためではなく、単に冷却するために循環するものであり、常時又は断続的にカーボネーションタンク内の液体を循環させ、その炭酸水の炭酸ガス濃度を高濃度にするものではなかった。
そのため、このような装置は非常に高額・大型となるため、飲食店等の店舗等へ設置することができないという問題点があった。

特許第２７７２４３６号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、高濃度の炭酸水を製造できる小型の炭酸水の製造装置及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の炭酸水の製造装置は、炭酸ガス供給源を有する炭酸ガス供給ラインと、水供給源を有する水供給ラインと、前記炭酸ガス供給ライン及び水供給ラインに接続され、前記炭酸ガス供給ラインからの炭酸ガスと前記水供給ラインからの水を混合して炭酸水とする混合タンクと、該混合タンクの下部にその一端部が接続され、その他端部が混合タンクの上部に接続された循環ラインと、該循環ラインに設けられた冷却手段と、該循環ラインに仕切弁を介して接続され、前記炭酸水を外部へ供給する炭酸水供給ラインと、該炭酸水供給ラインに接続された供給ノズルとで構成され、前記炭酸ガス供給ラインは、前記混合タンクに常時炭酸ガスを供給するものであり、前記循環ラインは、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させることにより、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させることを特徴とする。

また、本発明の炭酸水の製造装置は、炭酸ガス供給源を有する炭酸ガス供給ラインと、水供給源を有する水供給ラインと、前記炭酸ガス供給ライン及び水供給ラインに接続され、前記炭酸ガス供給ラインからの炭酸ガスと前記水供給ラインからの水を混合して炭酸水とする混合タンクと、該混合タンクの下部にその一端部が接続され、その他端部が混合タンクの上部に接続された循環ラインと、該循環ラインに設けられた冷却手段と、該循環ラインに仕切弁を介して接続され、前記炭酸水を外部へ供給する炭酸水供給ラインと、該炭酸水供給ラインに接続された供給ノズルと、前記炭酸水と混合して提供される飲料を供給する飲料供給源と、該飲料供給源と飲料用仕切弁を介して接続され、前記供給ノズルに前記飲料を供給する飲料供給ラインとで構成され、前記炭酸ガス供給ラインは、前記混合タンクに常時炭酸ガスを供給するものであり、前記循環ラインは、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させることにより、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させることを特徴とする。

さらに、本発明の炭酸水の製造方法は、混合タンクに炭酸ガスを常時供給する炭酸ガス供給工程と、前記混合タンクに水を供給する水供給工程と、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させ、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させた炭酸水とする炭酸ガス溶解工程と、前記混合タンク内の前記炭酸水を供給する炭酸水供給工程とで構成されることを特徴とする。

本発明の水に高濃度で炭酸ガスを溶解させる方法は、混合タンクに炭酸ガスを常時供給する炭酸ガス供給工程と、前記混合タンクに水を供給する水供給工程と、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させ、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させた炭酸水とする炭酸ガス溶解工程とで構成される。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）請求項１、請求項６及び請求項９に記載の各発明においては、混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させることで、炭酸水の中に溶解する炭酸ガスの濃度を高めることができる。したがって、高濃度の炭酸水を得ることができる。
（２）混合タンク内の液体を循環させることで、炭酸水の中に溶解する炭酸ガスの濃度を高めるので、低圧力の炭酸ガスでも高濃度の炭酸水を得ることができる。したがって、装置を小型化することができる。
（３）請求項２及び請求項７に記載の各発明も前記（１）〜（２）と同様な効果が得られるとともに、飲料を混合した状態で提供することができる。
（４）請求項３及び請求項８に記載の各発明も前記（１）〜（３）と同様な効果が得られるとともに、炭酸ガスの供給圧力を０．７５ＭＰａ以下にすることにより、装置に流れる流体の圧力を１ＭＰａ未満にすることができるので、高圧ガス保安法を適用しない設備とすることができる。したがって、設備に用いる容器等をより簡易なもの等にすることができ、装置を簡易化・小型化することができる。
（５）請求項４に記載の発明も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られるとともに、循環ラインから戻った液体を噴霧することで、炭酸ガスとの接触面積及び接触時間が増大し、より炭酸ガスの溶解を促進することができる。
（６）請求項５に記載の発明も前記（１）〜（４）と同様な効果が得られるとともに、プレート式熱交換器を用いることにより、より小型化をすることができる。

図１乃至図６は本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
図７及び図８は本発明の第２の実施形態示す説明図である。
第１の実施形態の炭酸水の製造装置の概略説明図。 炭酸ガス供給ラインの概略説明図。 水供給ラインの概略説明図。 循環ラインの概略説明図。 炭酸水供給ラインの概略説明図。 第１の実施形態の炭酸水の製造方法の工程図。 第２の実施形態の概略説明図。 第２の実施形態の炭酸水の製造方法の工程図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態により、本発明を詳細に説明する。
図１乃至図６に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は本発明の炭酸水の製造装置である。

この炭酸水の製造装置１は、主に飲食店等の店舗に設置される小型のものである。
この炭酸水の製造装置１は、図１に示すように、炭酸ガス供給源２を有する炭酸ガス供給ライン３と、水供給源４を有する水供給ライン５と、前記炭酸ガス供給ライン３及び水供給ライン５に接続され、炭酸ガス供給源２から炭酸ガス供給ライン３を介して供給される炭酸ガス７と、水供給源４から水供給ライン５を介して供給される水６を混合して炭酸水８とする縦長の混合タンク９と、該混合タンク９の下部にその一端部１０ａが接続され、その他端部１０ｂが混合タンクの上部に接続された循環ライン１０と、該循環ライン１０に設けられた冷却手段１１と、該循環ライン１０に仕切弁１２を介して接続され、炭酸水８を外部へ供給する炭酸水供給ライン１３と、該炭酸水供給ライン１３に接続された供給ノズル１４と、前記炭酸水８と混合して提供される飲料１５を供給する飲料供給源１６と、該飲料供給源１６と飲料用仕切弁１７を介して接続され、前記供給ノズル１４に飲料１５を供給する飲料供給ライン１８とで構成されている。

炭酸ガス供給ライン３は、図２に示すように、炭酸ガス供給源２として炭酸ガスボンベを用いており、該炭酸ガス供給源２に接続された減圧弁１９とで構成されている。この減圧弁１９は、炭酸ガス供給源２から供給される炭酸ガス７の圧力を調整している。本実施形態においては、炭酸ガス７の圧力は０．７ＭＰａとなるように減圧されており、その圧力は最大でも０．７５ＭＰａ以下となることが望ましい。このような圧力にすることにより、後述する水供給ライン５から供給される水の圧力を本実施形態では０．９５ＭＰａ以下にすることができ、高圧ガス保安法の適用を受けない炭酸水の製造装置１とすることができるとともに、装置を小型化することができる。

この炭酸ガス供給ライン３は、常時炭酸ガス７を混合タンク９へ供給している。
水供給ライン５は、図３に示すように、本実施形態では水道水を用いた水供給源４と、該水供給源４に接続された水処理フィルター２０と、該水処理フィルター２０の下流に設けられた給水弁２１と、この給水弁２１の下流に設けられた給水ポンプ２２と、該給水ポンプ２２と混合タンク９の間に設けられた逆止弁２３とで構成されている。

この水供給ライン５は、本実施形態では混合タンク９の上部に接続されており、混合タンク９へ水６を供給する場合には、そのまま混合タンク９内へ水６自然に落下する形態となっているが、この水供給ライン５の終端部に、噴射ノズルを設けて、水供給ライン５から混合タンク９へ水６を供給する際に、噴霧して供給してもよい。

前記給水ポンプ２２は、本実施形態では水供給源４である水道管４から０．３ＭＰａで供給された水道水６を０．９５ＭＰａで圧送しており、この給水ポンプ２２の２次側の圧力は、最大でも混合タンク９内部の圧力が高圧ガス保安法の適用がない圧力値（１ＭＰａ未満）で、かつ、炭酸ガス７の圧力よりも０．２ＭＰａ程度高圧となるように調整することが望ましい。

この水供給ライン５に設けられた給水弁２１は、混合タンク９の内部に設けられた上部レベルセンサー２４と制御部２５を介して接続されており、この上部レベルセンサー２４の位置に常時水面（液面）が位置するように制御部２５により開閉制御される。

前記混合タンク９は、本実施形態では直径１００ｍｍ、高さ３００ｍｍの円筒状のタンクであり、その上面に前記水供給ライン５及び循環ラインの他端部１０ｂが接続されており、その上部よりの側面には、炭酸ガス供給ライン３が接続されている。この炭酸ガス供給ライン３は、本実施形態では上面から７５ｍｍの位置に接続されている。

また、この混合タンク９の上面には、混合タンク９の内部と連通し、混合タンク９内の圧力が高くなった場合に、炭酸ガス７を大気へ自動で排出するリリーフ弁２６と、炭酸ガス７を手動で大気へ排出するブロー弁２７が設けられている。

この混合タンク９の上部よりの側面には、前記炭酸ガス供給ライン３が接続されている。
この混合タンク９の内部には、液面の位置を検知する上部レベルセンサー２４及び下部レベルセンサー２８が設けられており、上部レベルセンサー２４で検知した信号により制御部２５で給水弁２１を開閉する。なお、給水ポンプ２２はこの給水弁２１と連動して運転するように制御部２５で制御するとよい。

また、下部レベルセンサー２８は制御部２５を介して後述する循環ポンプ２９と接続されている。この下部レベルセンサー２８の位置まで何らかの理由で液面が低下した場合には、循環ポンプ２９の空運転を防止するために循環ポンプ２９を緊急停止させる。
この上部レベルセンサー２４は本実施形態では、底面から１６０ｍｍの位置に設けられており、下部レベルセンサー２８は上部レベルセンサーから１２０ｍｍ下方に設けられている。

循環ライン１０は、図４に示すように、混合タンク９の下部にその一端部１０ａが接続され、その他端部１０ｂが混合タンクの上部に接続されており、この循環ライン１０には冷却手段１１としてのプレート式熱交換器１１と、循環ポンプ２９が設けられている。

この循環ライン１０の他端部１０ｂには噴射ノズル３０が設けられており、循環ライン１０を循環した炭酸水８は、噴射ノズル３０から霧状に混合タンク８の内部に噴霧され、前記炭酸ガス供給ライン３から混合タンク８の内部に供給された炭酸ガス７と接触する面積を最大化している。また、噴霧された炭酸水８は、混合タンク９の内壁面に付着し、下方へ流れていくので、炭酸水８と炭酸ガス７の接触時間も大幅に増加させることができる。このような作用により、低圧の炭酸ガス７及び極低温（１℃程度）ではない水６、例えば１℃から１０℃、望ましくは１℃から５℃程度の温度の水６を用いても、高濃度の炭酸水８とすることができる。なお、循環ライン１０の他端部１０ｂに噴射ノズル３０を設けない形態としてもよい。

プレート式熱交換器１１は、炭酸水８よりも低温の流体と熱交換するものであり、本実施形態では、低温の流体として飲食店等の店舗に本発明の炭酸水の製造装置１と併設されるビールサーバー等のチラー水を用いている。このようにビールサーバーのチラー水程度の温度の流体を用いた場合であっても、炭酸水８を循環ライン１０で循環させることにより、高濃度の炭酸水８とすることができる。このような冷却手段１１を用いることにより、本発明の炭酸水の製造装置１をより小型化することができる。

ところで、本実施形態では冷却手段１１としてプレート式の熱交換器を用いているが、その他の公知の冷却手段（熱交換器等）を用いることができる。

循環ライン１０は本実施形態では、常時混合タンク９内の液体（炭酸水８）を循環させており、高濃度の炭酸水となるように炭酸ガスを溶解させるものである。

炭酸水供給ライン１３は、図５に示すように、循環ライン１０に仕切弁１２を介して接続されており、この炭酸水供給ライン１３の終端部には、供給ノズル１４が接続されている。前記仕切弁１２を開状態とすると、循環ライン１０を循環している炭酸水８が炭酸水供給ライン１３へ流入し、供給ノズル１４から炭酸水８が外部へと供給される。本実施形態では、この供給ノズル１４は飲料供給ライン１８から供給された飲料１５も外部へと供給している。この飲料１５は飲料用ポンプ３１により飲料供給源１６から圧送され、飲料用仕切弁１７の開閉操作により供給ノズル１４から供給される。この飲料用仕切弁１７は、本実施形態では常時開のボール弁が用いられており、前記仕切弁１２が開となった場合には、前記飲料用ポンプ３１が運転するように制御部２５によって制御されており、任意の濃度となるように飲料１５と炭酸水８が供給ノズル１４から供給され、外部に配置されたグラス等の中で混合される。

ところで、飲料用仕切弁１７に電磁弁を用いて、仕切弁１２と連動して開閉するように制御してもよいし、この供給ノズル１４の内部で飲料１５と炭酸水８とを混合できるようなノズルを用いてもよい。

飲料供給ライン１８は、前述のように飲料供給源１６と、該飲料供給源１６の下流に設けられた飲料用ポンプ３１と、該飲料用ポンプ３１と供給ノズル１４の間に介装された飲料用仕切弁１７とで構成されている。

飲料供給ライン１８から供給される飲料１５としては、例えば清涼飲料水の原液（シロップ）や、焼酎、ウイスキー、果実酒、スピリッツ、ブランデー、清酒等のアルコール類等がある。

また、本発明の炭酸水の製造方法３２としては、図６に示すように、混合タンク９に炭酸ガス７を常時供給する炭酸ガス供給工程３３と、前記混合タンク９に水６を供給する水供給工程３４と、混合タンク９内の液体（炭酸水８）を連続的又は断続的のいずれか、本実施形態では好ましくは連続的に循環させ、水に高濃度で炭酸ガスを溶解させて高濃度の炭酸水とする炭酸ガス溶解工程３５と、混合タンク９内で製造された炭酸水８を供給する炭酸水供給工程３６とで構成されている。

炭酸ガス供給工程３３では、前述のように、炭酸ガス供給源２から炭酸ガス供給ライン３を通じて常時炭酸ガス７を混合タンク９に供給する工程である。
水供給工程３４では、水供給源４から水供給ライン５を通じて水６を混合タンク９へ供給する工程で、水６は、前記上部レベルセンサー２４の信号により給水弁２１の開閉により供給量や供給時期が決定される。

炭酸ガス溶解工程３５は、前述のように、本実施形態では常時混合タンク９内の炭酸水８を循環ライン１０に循環させ、高濃度の炭酸水８を製造する工程である。
このようにして製造された炭酸水８は炭酸水供給工程３６により、炭酸水供給ライン１３を通じて供給ノズル１４から外部に供給される。

なお、炭酸水供給工程３６を行わず、水に高濃度で炭酸ガスを溶解させる方法３７としてもよい。

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図７及び図８に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
図７及び図８に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、混合タンク９の内部の液体（炭酸水８）を断続的に循環ライン１０に循環させるように制御する炭酸水の製造装置１Ａとし、このように循環させる炭酸ガス溶解工程３５Ａを用いた炭酸水の製造方法３２Ａ及び水に高濃度で炭酸ガスを溶解させる方法３７Ａにしても、前記本発明を実施するための第１の形態と同様な作用効果が得られる。

この炭酸ガス溶解工程３５Ａでは、例えば５分間混合タンク９の内部の液体を循環させた後、５分間は循環を停止させ、その後５分間循環させる等を繰り返す制御が行われる。ところで、この循環・停止させる時間は、適宜変更できるものである。
なお、本発明の実施形態では飲料供給源や飲料供給路等を有し、これらを炭酸水と混合して提供する形態について説明したが、これらの構成を有さず、炭酸水のみを提供する炭酸水の製造装置や炭酸水の製造方法としてもよい。

本発明は炭酸水を製造する産業及び、飲食店等の店舗等に利用される。

１、１Ａ：炭酸水の製造装置、 ２：炭酸ガス供給源、
３、３Ａ：炭酸ガス供給ライン、 ４：水供給源、
５：水供給ライン、 ６：水、
７：炭酸ガス、 ８：炭酸水、
９：混合タンク、 １０：循環ライン、
１１：冷却手段、 １２：仕切弁、
１３：炭酸水供給ライン、 １４：供給ノズル、
１５：飲料、 １６：飲料供給源、
１７：飲料用仕切弁、 １８：飲料供給ライン、
１９：減圧弁、 ２０：水処理フィルター、
２１：給水弁、 ２２：給水ポンプ、
２３：逆止弁、 ２４：上部レベルセンサー、
２５：制御部、 ２６：リリーフ弁、
２７：ブロー弁、 ２８：下部レベルセンサー、
２９：循環ポンプ、 ３０：噴射ノズル、
３１：飲料用ポンプ、 ３２：炭酸水の製造方法、
３３：炭酸ガス供給工程、 ３４：水供給工程、
３５、３５Ａ：炭酸ガス溶解工程、 ３６：炭酸水供給工程、
３７、３７Ａ：水に高濃度で炭酸ガスを溶解させる方法。

Claims (9)

1. 炭酸ガス供給源を有する炭酸ガス供給ラインと、水供給源を有する水供給ラインと、前記炭酸ガス供給ライン及び水供給ラインに接続され、前記炭酸ガス供給ラインからの炭酸ガスと前記水供給ラインからの水を混合して炭酸水とする混合タンクと、該混合タンクの下部にその一端部が接続され、その他端部が混合タンクの上部に接続された循環ラインと、該循環ラインに設けられた冷却手段と、該循環ラインに仕切弁を介して接続され、前記炭酸水を外部へ供給する炭酸水供給ラインと、該炭酸水供給ラインに接続された供給ノズルとで構成され、前記炭酸ガス供給ラインは、前記混合タンクに常時炭酸ガスを供給するものであり、前記循環ラインは、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させることにより、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させる炭酸水の製造装置。
2. 炭酸ガス供給源を有する炭酸ガス供給ラインと、水供給源を有する水供給ラインと、前記炭酸ガス供給ライン及び水供給ラインに接続され、前記炭酸ガス供給ラインからの炭酸ガスと前記水供給ラインからの水を混合して炭酸水とする混合タンクと、該混合タンクの下部にその一端部が接続され、その他端部が混合タンクの上部に接続された循環ラインと、該循環ラインに設けられた冷却手段と、該循環ラインに仕切弁を介して接続され、前記炭酸水を外部へ供給する炭酸水供給ラインと、該炭酸水供給ラインに接続された供給ノズルと、前記炭酸水と混合して提供される飲料を供給する飲料供給源と、該飲料供給源と飲料用仕切弁を介して接続され、前記供給ノズルに前記飲料を供給する飲料供給ラインとで構成され、前記炭酸ガス供給ラインは、前記混合タンクに常時炭酸ガスを供給するものであり、前記循環ラインは、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させることにより、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させる炭酸水の製造装置。
3. 前記炭酸ガス供給源から供給される炭酸ガスの圧力は０．７５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の炭酸水の製造装置。
4. 前記循環路の他端部には、循環路を循環した液体を霧状に前記混合タンク内に噴霧する噴射ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の炭酸水の製造装置。
5. 前記冷却手段は、プレート式熱交換器であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の炭酸水の製造装置。
6. 混合タンクに炭酸ガスを常時供給する炭酸ガス供給工程と、前記混合タンクに水を供給する水供給工程と、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させ、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させた炭酸水とする炭酸ガス溶解工程と、前記混合タンク内の前記炭酸水を供給する炭酸水供給工程とで構成される炭酸水の製造方法。
7. 前記炭酸ガス供給工程では、炭酸水と飲料を混合して提供することを特徴とする請求項６に記載の炭酸水の製造方法。
8. 前記炭酸ガス供給工程で供給される炭酸ガスの圧力は０．７５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項６又は請求項７のいずれかに記載の炭酸水の製造方法。
9. 混合タンクに炭酸ガスを常時供給する炭酸ガス供給工程と、前記混合タンクに水を供給する水供給工程と、前記混合タンク内の液体を連続的又は断続的に循環させ、前記水に高濃度で前記炭酸ガスを溶解させた炭酸水とする炭酸ガス溶解工程とで構成される水に高濃度で炭酸ガスを溶解させる方法。

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