(57)【要約】【課題】タンク内底部の残液による不具合を解消して味や風味を損なうことなく熱い飲料などの液体を効率良く急速に冷却することができる液体冷却装置を提供すること。【解決手段】飲料を投入する投入口１０ａが上面に開口する有底筒状のタンク１０と、該タンク１０の下方に連結配置され、冷却された飲料が排出される排出口２０ａが下面に開口する有底筒状のケース２０と、該ケース２０内に収容された熱交換パイプ３０と、を備える流下液膜式の液体冷却装置１において、タンク１０内の底面中央部に、上方に向かって山形に隆起する円錐状の隆起部１０Ａを一体に突設し、該隆起部１０Ａの周囲の最下部に位置する平面部１０Ｂに複数の流下孔１２を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象の液体を投入する投入口が上面に開口する有底筒状のタンクと、
該タンクの下方に連結配置され、冷却された前記液体が排出される排出口が下面に開口する有底筒状のケースと、
該ケース内に収容された熱交換パイプと、
を備える流下液膜式の液体冷却装置であって、
前記タンク内の底面中央部に、上方に向かって山形に隆起する円錐状の隆起部を一体に突設し、該隆起部の周囲の最下部に位置する平面部に複数の流下孔を形成したことを特徴とする液体冷却装置。
【請求項２】
前記流下孔は、下方に向かって広がることを特徴とする請求項１に記載の液体冷却装置。
【請求項３】
前記タンクの外周に放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の液体冷却装置。
【請求項４】
前記タンクは、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体冷却装置。
【請求項５】
前記ケースは、合成樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体冷却装置。
【請求項６】
前記熱交換パイプは、スパイラル状に多層に巻装されてループ状又は筒状を成し、その一端は、前記ケース外へと延びて冷却媒体流入口として開口し、他端は、前記ケース外へと延びて冷却媒体流出口として開口しており、該熱交換パイプに前記冷却媒体が下側から上側に向かって流れることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液体冷却装置。
【請求項７】
前記熱交換パイプは、ガラス、ステンレス、銅、銅合金のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の液体冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を滴下させながら水等の冷却媒体との熱交換によってこれを冷却する流下液膜式の液体冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱湯など高温の湯で抽出した茶やコーヒーなどの飲料を冷やして飲む場合、高温の飲料を大量の氷に注いで急速に冷却することが行われている。一例として、熱いコーヒーからアイスコーヒーを作る場合、コーヒーメーカー等によって熱湯で抽出した熱いコーヒー（以下、「ホットコーヒー」と称する。）の中に氷の塊を投入することによって作られている。しかしながら、この方法では、コーヒーが氷水によって希釈されるため、コーヒー独特の味や風味が損なわれるという問題がある。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１には、被処理流体貯留槽（タンク）に投入されたホットコーヒー等の被処理流体を滴下孔から滴下させ、下方に配置された熱交換パイプの表面に沿って液膜を形成しながら流下する被処理流体の液滴を、熱交換パイプを流れる水等の冷却媒体との熱交換によって冷却するようにした流下液膜式熱交換装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１５８２３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１において提案された流下液膜式熱交換装置においては、被処理流体貯留槽（タンク）に投入される被処理流体の液面が高いときには、該被処理流体が圧力（自重）によって滴下孔からスムーズに落下するが、残量が少なくなって液面が低くなると、表面張力によって被処理流体が残液として被処理流体貯留槽（タンク）の底に残ってしまう。
【０００６】
例えば、被処理流体がホットコーヒーである場合には、被処理流体貯留槽（タンク）の底に残ったコーヒーが空気に触れて酸化し、この酸化したコーヒーが次に投入されるホットコーヒーに混入し、冷やされたコーヒーの味や風味が損なわれる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、タンク内底部の残液による不具合を解消して味や風味を損なうことなく熱い飲料などの液体を効率良く急速に冷却することができる液体冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、冷却対象の液体を投入する投入口（１０ａ）が上面に開口する有底筒状のタンク（１０）と、該タンク（１０）の下方に連結配置され、冷却された前記液体が排出される排出口（２０ａ）が下面に開口する有底筒状のケース（２０）と、該ケース（２０）内に収容された熱交換パイプ（３０）と、を備える流下液膜式の液体冷却装置（１）であって、前記タンク（１０）内の底面中央部に、上方に向かって山形に隆起する円錐状の隆起部（１０Ａ）を一体に突設し、該隆起部（１０Ａ）の周囲の最下部に位置する平面部（１０Ｂ）に複数の流下孔（１２）を形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る液体冷却装置によれば、タンク内に投入された熱い飲料（例えば、コーヒー・紅茶・緑茶・中国茶等）など冷却対象の液体は、タンク内の底面に開口する複数の流下孔から滴下し、下方に配置された熱交換パイプの表面に沿って液膜を形成しながら流下する過程で、熱交換パイプを流れる冷却媒体との熱交換によって冷却され、効率良く急速に冷却される。この場合、タンク内の底面中央部には、中心に向かって円錐状に隆起する隆起部が一体に突設されているため、タンク内の冷却対象の液体の残量が少なくなって液面が低くなっても、当該液体の全てが隆起部の斜面に沿って平面部へと流れ、該平面に形成された複数の流下孔から熱交換パイプへと落下して冷却に供される。このため、タンク内の底部に冷却対象の液体が残液として残ることがなく、酸化した残液が次に投入される液体に混入することがなく、次に冷却された飲料の味や風味が損なわれるという不具合が解消される。
【００１０】
また、この液体冷却装置（１）においては、前記流下孔（１２）は、下方に向かって広がるものであっても良い。
【００１１】
上記構成によれば、冷却対象の液体は、流下孔の内周面に接触したり付着することなく熱交換パイプに向かってスムーズに落下することができる。
【００１２】
又、この液体冷却装置（１）においては、前記タンク（１０）の外周に放熱フィン（１１）を設けても良い。
【００１３】
この構成によれば、タンクの放熱面積がフィンによって増大し、タンク内に投入された冷却対象の液体からタンクへと伝導する熱が放熱フィンの放熱効果によって周囲に散逸するため、液体が熱交換パイプへと滴下する以前に予め冷却され、その冷却効率が高められる。
【００１４】
また、この液体冷却装置（１）においては、前記タンク（１０）は、アルミニウム又はアルミニウム合金で構成されても良い。
【００１５】
上記構成によれば、タンクが他の金属よりも熱伝導率の高いアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているため、冷却対象の液体の熱がタンクへと効率良く伝導して周囲に散逸し、該液体が効率良く冷却されてその温度が低下する。また、アルミニウム又はアルミニウム合金は、他の金属に比して表面張力が小さいため、タンク内の底面上に冷却対象の液体が表面張力によって付着しづらく、該液体がタンク内の底面上に残液として残ることがない。
【００１６】
また、この液体冷却装置（１）においては、前記ケース（２０）は、合成樹脂で構成されていても良い。
【００１７】
上記構成によれば、金属よりも断熱効果の高い合成樹脂で構成されたケースによって外気からケース内への熱伝導が抑えられ、ケース内の温度上昇が抑えられるため、冷却された飲料の温度上昇が抑えられる。また、合成樹脂製のケースの成形が容易であるため、該ケースの製造コストが低く抑えられる。
【００１８】
また、この液体冷却装置（１）においては、前記熱交換パイプ（３０）は、スパイラル状に多層に巻装されてループ状又は筒状を成し、その一端（３０Ａ）は、前記ケース（２０）外へと延びて冷却媒体流入口（３０ａ）として開口し、他端（３０Ｂ）は、前記ケース（２０）外へと延びて冷却媒体流出口（３０ｂ）として開口しており、該熱交換パイプ（３０）に前記冷却媒体が下側から上側に向かって流れるようにしても良い。
【００１９】
この構成によれば、スパイラル状に多層に巻装された熱交換パイプにおける冷却媒体の流れ経路が長くなるため、この熱交換パイプを流れる冷却媒体との熱交換時間も長くなり、冷却対象の液体が冷却媒体によって効率良く急速に冷却される。
【００２０】
また、前記液体冷却装置（１）においては、前記熱交換パイプ（３０）は、ガラス、ステンレス、銅、銅合金のいずれかで構成されていても良い。
【００２１】
上記構成によれば、熱伝導率の高い銅又は銅合金製の熱交換パイプを介して冷却対象の液体と冷却媒体との熱交換が効率良くなされるため、液体が効果的且つ急速に冷却される。又、銅及び銅合金は、高い殺菌能力を備えているため、熱交換パイプの表面に液膜を形成しながら流下する液体と熱交換パイプ内を流れる冷却媒体が殺菌される、という効果もある。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る液体冷却装置によれば、タンク内底部の残液による不具合を解消できるので、冷却対象の液体が熱いコーヒーなどの飲料である場合に、その味や風味を損なうことなく当該飲料を効率良く急速に冷却することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る液体冷却装置を斜め下方から見た斜視図である。
【図２】本発明に係る液体冷却装置を斜め上方から見た斜視図である。
【図３】本発明に係る液体冷却装置の縦断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大詳細図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は流下孔の他の形態を示す部分縦断面図である。
【図６】本発明に係る液体冷却装置のタンクを半裁して示す斜視図である。
【図７】本発明に係る液体冷却装置の熱交換パイプの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る液体冷却装置を斜め下方から見た斜視図、図２は同液体冷却装置を斜め上方から見た斜視図、図３は同液体冷却装置の縦断面図、図４は図３のＡ部拡大詳細図、図５（ａ），（ｂ）は流下孔の他の形態を示す部分縦断面図、図６は本発明に係る液体冷却装置のタンクを半裁して示す斜視図、図７は同液体冷却装置の熱交換パイプの斜視図である。
【００２６】
本実施の形態に係る液体冷却装置１は、冷却方式として流下液膜式を採用するものであって、冷却対象の液体である熱湯などで抽出した茶やコーヒーなどの熱い飲料（以下、「ホット飲料」という。）の一例として、熱湯で抽出した熱いコーヒー（ホットコーヒー）を冷却して冷たいコーヒー（以下、「アイスコーヒー」という。）を作るものである。この液体冷却装置１は、図１〜図３に示すように、ホットコーヒーを投入する投入口１０ａが上面に開口する有底円筒状のタンク１０と、該タンク１０の下方に連結配置された有底円筒状のケース２０と、該ケース２０内に収容された熱交換パイプ３０とによって構成されている。
【００２７】
以下、各構成要素であるタンク１０とケース２０及び熱交換パイプ３０の詳細について説明する。
【００２８】
＜タンク＞
タンク１０は、他の金属よりも熱伝導率が高いアルミニウム又はアルミニウム合金によって有底円筒状に一体成形されており、その上部外周には、図３及び図６に示すように、リングプレート状の複数（図示例では、５枚）の放熱フィン１１が上下方向に適当な間隔で一体に形成されている。また、このタンク１０の下端部外周には、一定幅の嵌合溝１０ｂが全周に亘って形成されている。なお、便宜上、図１及び図２においては、放熱フィン１１の図示を省略している。
【００２９】
そして、図３及び図６に示すように、タンク１０内の底面中央部には、上方に向かって山形に隆起する円錐状の隆起部１０Ａが一体に突設されており、この隆起部１０Ａの周囲の最下部に位置するリング状の平面部１０Ｂには、複数（図示例では、８つ）の流下孔１２が周方向に等角度ピッチ（４５°ピッチ）で上下方向に貫設されている。ここで、図４に詳細に示すように、各流下孔１２は、下方に向かって広がっている。具体的には、各流下孔１２は、タンク１０内の底面の平面部１０Ｂ上に開口するストレートな円孔１２ａと、該円孔１２ａの下方に形成された半球面状孔１２ｂとを連通させて構成されており、半球面状孔１２ｂの径は、円孔１２ａの径よりも大きく設定されている。
【００３０】
ところで、下方に向かって広がる流下孔としては、図５（ａ），（ｂ）に示すようなものであっても良い。即ち、図５（ａ）に示す流下孔１２’は、同一径のストレートな円孔１２ａ’と該円孔１２ａ’の途中から下方に向かって広がるテーパ孔１２ｂ’とを連通させて構成されており、図５（ｂ）に示す流下孔１２”は、その全体が下方に向かって広がるテーパ孔として構成されている。
【００３１】
＜ケース＞
ケース２０は、合成樹脂によって有底円筒状に一体成形されており、その下端部は下方に向かって縮径する漏斗状の案内部２０Ａが一体に形成されており、この案内部２０Ａの中央には、冷却されたコーヒーが排出される円孔状の排出口２０ａが開口している。また、図１に示すように、ケース２０の底面には、当該液体冷却装置１を不図示の台等の上に載置するための３枚の矩形プレート状の脚部２０Ｂが周方向に等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で一体に突設されている。
【００３２】
以上のように構成されたケース２０は、図３に示すように、その上端部がタンク１０の下端外周に全周に亘って形成された嵌合溝１０ｂに下方から嵌合することによって、タンク１０の下端部に連結される。換言すると、タンク１０は、その下端部外周に形成された嵌合溝１０ｂをケース２０の上端部外周に嵌合させることによって、ケース２０の上部に載置された状態で連結される。
【００３３】
＜熱交換パイプ＞
熱交換パイプ３０は、図７に示すように、熱伝導率の高い銅パイプをスパイラル状に多層に巻装して円筒状、あるいはループ状又は筒状に構成されており、その一端３０Ａは、当該熱交換パイプ３０の下端から垂直に立ち上がった後に直角に折り曲げられており、その端面は、冷却媒体である水道水Ｗが流入するための冷却媒体流入口３０ａとして開口している。また、この熱交換パイプ３０の他端３０Ｂは、当該熱交換パイプ３０の上端から接線方向に真っ直ぐ水平に延び、その端面は、冷却媒体である水道水Ｗが流出するための冷却媒体流出口３０ｂとして開口している。
【００３４】
以上のように構成された熱交換パイプ３０は、図３に示すように、ケース２０の内部に垂直に起立した状態で収容されており、その下端部から垂直に立ち上がって水平に延びる一端３０Ａは、図２に示すように、ケース２０の上部に形成された切欠き２０ｂを貫通して該ケース２０の外へと延び、その端面は、前述のように冷却媒体流入口３０ａとして開口している。また、熱交換パイプ３０の上端から接線方向に水平に延びる他端３０Ｂは、図２に示すように、ケース２０の上部に形成された切欠き２０ｃを貫通して該ケース２０の外へと延び、その端面は、前述のように冷却媒体流出口３０ｂとして開口している。なお、本実施の形態では、冷却媒体として水道水Ｗを用いているため、熱交換パイプ３０の冷却媒体流入口３０ａは、不図示の水道の蛇口に接続されている。
【００３５】
次に、以上のように構成された液体冷却装置１の作用効果について説明する。
【００３６】
本発明に係る液体冷却装置１において、タンク１０の上面に開口する投入口１０ａから当該タンク１０内にホットコーヒーが投入されると、このホットコーヒーは、タンク１０内の底面に開口する複数の流下孔１２から滴下し、下方に配置された熱交換パイプ３０の表面に沿って液膜を形成しながら流下する。
【００３７】
ここで、熱交換パイプ３０には冷却媒体としての水道水Ｗが流れている。即ち、水道水Ｗは、図１、図２及び図７に矢印にて示すように、熱交換パイプ３０の冷却媒体流入口３０ａから当該熱交換パイプ３０へと流入し、該熱交換パイプ３０内をループを描いて旋回しながら下方（下側）から上方（上側）へと流れ、その過程でホットコーヒーとの熱交換によって該ホットコーヒーを効率良く急速に冷却する。そして、ホットコーヒーの冷却に供されて温度の高くなった水道水Ｗは、熱交換パイプ３０の冷却媒体流出口３０ｂから当該熱交換パイプ３０外へと排出され、例えば、次のホットコーヒーの抽出において予熱された水として使用され、或いは厨房での洗い水として利用される。
【００３８】
ところで、本実施の形態では、タンク１０内の底面中央部には、中心に向かって円錐状に隆起する隆起部１０Ａが一体に突設されているため、タンク１０内のホットコーヒーの残量が少なくなって液面が低くなっても、ホットコーヒーの全てが隆起部１０Ａの斜面に沿って平面部１０Ｂへと流れ、該平面１０Ｂに形成された複数の流下孔１２から熱交換パイプ３０へと落下してホットコーヒーの冷却に供される。このため、タンク１０内の底部にホットコーヒーが残液として残ることがなく、酸化した残液が次にタンク１０に投入されるホットコーヒーに混入することがなく、次に冷却されたアイスコーヒーの味や風味が損なわれるという不具合が解消される。
【００３９】
また、本実施の形態では、図４に示すように、各流下孔１２は、下方に向かって広がっているため、各流下孔１２から落下するホットコーヒーは、流下孔１２の内周面に接触したり付着することなく熱交換パイプ３０に向かってスムーズに落下することができる。ここで、各流下孔１２の大きさと数は、ホットコーヒーの量や冷却時間を考慮して最適に設定される。また、熱交換パイプ３０を流れる水道水Ｗの流量も同様に設定されるが、本実施の形態では、ホットコーヒーの量と水道水Ｗの量の比率は、１：２に設定されている。
【００４０】
そして、本実施の形態では、タンク１０の外周に複数（５枚）の放熱フィン１１を一体に形成したため、タンク１０の放熱面積が放熱フィン１１によって増大し、タンク１０内に投入されたホットコーヒーからタンク１０へと伝導する熱が放熱フィン１１の放熱効果によって周囲に散逸する。このため、ホットコーヒーが熱交換パイプ３０へと滴下する以前に予め冷却され、その冷却効率が高められるという効果が得られる。
【００４１】
そして、以上の過程を経て冷却されたコーヒーは、ケース２０の下面に開口する排出口２０ａからケース２０外へと排出される。
【００４２】
また、本実施の形態では、タンク１０が他の金属よりも熱伝導率が高いアルミニウム又はアルミニウム合金で構成されているため、ホットコーヒーの熱がタンク１０へと効率良く伝導して放熱フィン１１から周囲に散逸し、該ホットコーヒーが効率良く冷却されてその温度が低下する。更に、アルミニウム又はアルミニウム合金は、他の金属に比して表面張力が小さいため、タンク１０内の底面上にホットコーヒーが表面張力によって付着しづらく、該ホットコーヒーがタンク１０内の底面上に残液として残ることがない。
【００４３】
そして、本実施の形態に係る液体冷却装置１においては、ケース２０は、合成樹脂で構成されており、合成樹脂は金属よりも断熱効果が高い（熱伝導率が低い）ため、合成樹脂で構成されたケース２０によって外気からケース２０内への熱伝導が抑えられ、ケース２０内の温度上昇が抑えられる。この結、冷却されたコーヒーの温度上昇が防がれる。また、合成樹脂製のケース２０の成形が容易化し、その製造コストが低く抑えられる。
【００４４】
また、本実施の形態に係る液体冷却装置１においては、熱交換パイプ３０は、スパイラル状に多層に巻装されて円筒状を成し、その一端３０Ａは、ケース２０外へと延びて冷却媒体流入口３０ａとして開口し、他端３０Ｂは、ケース２０外へと延びて冷却媒体流出口３０ｂとして開口している。このため、スパイラル状に多層に巻装された熱交換パイプ３０における水道水Ｗの流れ経路が長くなり、この熱交換パイプ３０を流れる水道水Ｗとの熱交換時間も長くなり、結果的にホットコーヒーが水道水Ｗによって効率良く急速に冷却される。
【００４５】
ここで、熱交換パイプ３０は、銅又は銅合金で構成されており、銅又は銅合金の熱伝導率は他の金属よりも高いため、該熱交換パイプ３０を介してホットコーヒーと水道水Ｗとの熱交換が効率良くなされ、結果的にホットコーヒーが効果的且つ急速に冷却される。また、銅及び銅合金は、高い殺菌能力を備えているため、熱交換パイプ３０の表面に液膜を形成しながら流下するホットコーヒーと熱交換パイプ３０内を流れる水道水Ｗが殺菌されるという効果も得られる。なお、上記以外にも、熱交換パイプ３０は、ガラス製又はステンレス製とすることもできる。
【００４６】
その他、本実施の形態に係る液体冷却装置１は、タンク１０とケース２０及び熱交換パイプ３０の３点で構成され、これらは容易に分解可能であるため、当該液体冷却装置１の分解清掃を簡単に行うことができるとともに、分解したタンク１０とケース２０及び熱交換パイプ３０を容易に組み立てることができる。
【００４７】
以上説明した実施の形態から明らかなように、本発明に係る液体冷却装置１によれば、タンク１０内の底部の残液による不具合を解消して味や風味を損なうことなくホット飲料としてのホットコーヒーを効率良く急速に冷却することができるという効果が得られる。
【００４８】
なお、本実施の形態においては、液体冷却装置１による冷却対象の液体であるホット飲料がホットコーヒーである場合を例として説明したが、ホット飲料は、緑茶や抹茶等を含む他の任意のものであっても良い。
【００４９】
また、以上の実施の形態では、冷却媒体として水道水Ｗを用いたが、冷却媒体としては、水道水Ｗ以外の水や冷媒を含む他の任意のものを使用することができる。
【００５０】
その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１        液体冷却装置
１０      タンク
１０Ａ    タンクの隆起部
１０Ｂ    タンクの平面部
１０ａ    タンクの投入口
１１      放熱フィン
１２      流下孔
２０      ケース
２０ａ    ケースの排出口
３０      熱交換パイプ
３０Ａ    熱交換パイプの一端
３０Ｂ    熱交換パイプの他端
３０ａ    熱交換パイプの冷却媒体流入口
３０ｂ    熱交換パイプの冷却媒体流出口
【図１】
2020109332.tif 000003
【図２】
2020109332.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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