(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮器、凝縮器、膨張弁及び蒸発管を備えた圧縮式の冷凍装置と、
胴部外周に密着して前記蒸発管が巻付けられた飲料タンクと、
前記蒸発管の上端部付近に接触するとともに、前記飲料タンクの胴部側壁の上端部付近に接触してあるいは熱良導体を介して取付けられ、内部に温度センサを収容する感熱パイプと、
前記温度センサの出力信号に基づいて前記冷凍装置の運転を制御する制御装置とを備え、
前記冷凍装置は、前記飲料タンクの外周の下端側から前記蒸発管に冷媒を供給する様に構成され、
前記蒸発管は、前記飲料タンクの上部と下部で、飲料タンク外周面の単位面積当りの飲料タンクと蒸発管との接触面積が異なる複数の部分から構成され、下部での接触面積が上部での接触面積に較べて小さいことを特徴とする飲料冷却機。
【請求項２】
前記蒸発管は、前記飲料タンクの外周面の上部と下部で断面形状が異なる二つの部分から構成され、下部では円形の断面を有し、上部では偏平の断面を有し、その偏平面が飲料タンクの外周に接触するように巻付けられていることを特徴とする請求項１に記載の飲料冷却機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧縮式の冷凍装置を備えたボトル式の飲料冷却機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飲料冷却機としては、例えば、実開昭６２−３８５７１号公報に記載されている様な、圧縮式の冷凍装置を備えたボトル式の飲料冷却機が一般的に知られている。
【０００３】
図３に、従来のボトル式の飲料冷却機の構造の概要を示す。この飲料冷却機の主要部は、圧縮器１１、凝縮器１２、膨張弁（図示せず）及び蒸発管６及を備えた圧縮式の冷凍装置１５と、飲料水５を蓄え、底部に注出弁１０を備えた飲料タンク３とにより構成されている。飲料タンク３の外周には、ほぼ全面にわたって蒸発管６が密着して巻き付けられていて、その外側は更に断熱材２で覆われている。
【０００４】
膨張弁で温度降下した気液混合状態の冷媒は、飲料タンク３の胴部外周の下端側から蒸発管６に供給され、飲料タンク３の胴部側壁を介して内部の飲料水と熱交換して気化した後、飲料タンク３の胴部外周の上端側から圧縮機１１に流入し、凝縮機１２を経て膨張弁に戻る。また、蒸発管６の上端部の近傍の部位には感熱パイプ７が溶接等により取り付けられていて、更に、感熱パイプ７の外側にはアルミニウム製の伝熱板１４の一端が密着して固定され、伝熱板１３の他端は飲料タンク３の胴部外周の上端部付近に密着して固定されている。感熱パイプ７の中には測温抵抗体からなる温度センサ８が収容され、この温度センサ８の出力信号により冷凍装置１５が制御される様になっている。
【０００５】
以下に、この飲料冷却機によって飲料水を冷却する過程について説明する。冷凍装置１５の運転を開始すると、膨張弁で温度降下した気液混合状態の冷媒が飲料タンク３の胴部外周の下端側から蒸発管６に供給され、飲料タンク３の胴部側壁を介して内部の飲料水５と熱交換して気化しながら上端側へ流れて行く。飲料タンク３の内部の飲料水５の温度が高い間は、冷媒は飲料水との熱交換によって飲料タンクの下部で完全に気化し、冷却能力を失って、飲料タンク３の上端部付近から圧縮器１１へ戻る。飲料水５の温度が次第に低下するに従って、冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管６の上方へ拡大して、飲料タンクの胴部の上部の壁面を介しても冷却が行われる様になる。この様にして、冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管６の上端部に達すると、蒸発管６の上端部の近傍に取り付けられた感熱パイプ７が冷却され、これが内部の温度センサ８により検知されて、制御装置９が働いて冷凍装置１５の運転を、一旦、停止する。
【０００６】
冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管６の上端部に達しても、短時間では、飲料タンク３内の飲料水の全てを完全に冷却することはできないので、冷凍装置１５が停止すると、伝熱板１４を介して飲料タンク３の内部の飲料水の温度が感熱パイプ７に伝わって、その温度が上昇する。これが内部の温度センサ８により検知され、制御装置９が働いて冷凍装置１５の運転を再開する。運転の再開後は、既に、飲料タンクの内部の飲料水は、ある程度、冷却されているので、前回と較べて、短い時間で冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管６の上端部に達して、再度、冷凍装置１５が停止する。この様な動作を３〜４回、繰り返すことによって漸く飲料タンク３の中の飲料水の全体が所定の温度まで冷却される。
【０００７】
なお、飲料タンク３の内部の飲料水５の温度のみを検知して、冷凍装置１５を制御する方法も考えられるが、飲料タンク３の内部に温度分布があるため、その方法では、飲料タンク３の上部の飲料水の温度が所定の温度まで降下する前に下部の飲料水の氷結が始まるという不都合がある。従って、上記の様なボトル式の構造の飲料冷却機では、蒸発管の温度を検知して冷凍装置の制御を行うことが不可欠とされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の様な従来型の飲料冷却機では、飲料タンク内の飲料の全体を所定の温度に冷却するまでに、冷凍装置の運転及び停止を短周期で繰り返さざるを得ず、冷却に要する時間が掛かるとともに、冷凍装置の耐久性の面でも好ましくないという問題点があった。
【０００９】
このような問題点に鑑み、本発明の目的は、飲料タンク内の上部の飲料の冷却能力を改善して冷却に要する時間を短縮するともに、冷凍装置の運転周期を延長して、冷凍装置の耐久性の向上を図ることができる飲料冷却機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の飲料冷却機は、
圧縮器、凝縮器、膨張弁及び蒸発管を備えた圧縮式の冷凍装置と、
胴部外周に密着して前記蒸発管が巻付けられた飲料タンクと、
前記蒸発管の上端部付近に接触するとともに、前記飲料タンクの胴部側壁の上端部付近に接触してあるいは熱良導体を介して取付けられ、内部に温度センサを収容する感熱パイプと、
前記温度センサの出力信号に基づいて前記冷凍装置の運転を制御する制御装置とを備え、
前記冷凍装置は、前記飲料タンクの外周の下端側から前記蒸発管に冷媒を供給する様に構成され、
前記蒸発管は、前記飲料タンクの上部と下部で、飲料タンク外周面の単位面積当りの飲料タンクと蒸発管との接触面積が異なる複数の部分から構成され、下部での接触面積が上部での接触面積と比較して小さいことを特徴とする。
【００１１】
また、蒸発管を前記飲料タンクの上部と下部で断面形状が異なる二つの部分から構成して、下部は円形の断面とし、上部は偏平の断面として、その偏平面を飲料タンクの外周に接触する様に巻付ける様にすれば、上記の条件を満足する蒸発管とすることができる。
【００１２】
以下に、この飲料冷却機によって飲料水を冷却する過程について説明する。
【００１３】
冷凍装置の運転を開始すると、膨張弁で温度降下した気液混合状態の冷媒は、飲料タンクの胴部の下端側から蒸発管に供給され、飲料タンクの胴部側壁を介して内部の飲料水と熱交換を行い、次第に気化しながら上端側へ流れて行く。飲料タンクの内部の水温が高い間は、冷媒は、蒸発管の下部で完全に気化し、冷却能力を失って、飲料タンクの上端部から圧縮器へ戻る。飲料タンクの内部の水温が次第に低下するに従って、冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管の上部まで拡大して行き、飲料タンクの上部の胴部側壁を介して冷却が行われる様になる。飲料タンクの上部では、飲料タンク外周面の単位面積当りの飲料タンクと蒸発管との接触面積が下部と較べて大きくなっているので、単位面積当りの冷媒と飲料水との熱交換量が増加する結果、気液混合状態の冷媒の領域が上方へ拡大する速度が緩やかになる。従って、冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管の上端部まで到達するまでの間に、飲料タンクの上部において、十分な時間、冷却が行われる。なお、飲料タンクの下部において蒸発管の接触面積が相対的に小さく設定されている結果、この間、下部において氷結が起こることはない。冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管の上端部まで到達すると、感熱パイプが蒸発管の上端部に接触して取り付けられているので、感熱パイプが冷却され、感熱パイプの中に収容されている温度センサが感熱パイプの温度を検知して、制御装置を作動させて冷凍装置を、一旦、停止させる。
【００１４】
冷凍装置が最初に停止した段階では、冷却タンクの上部の飲料水は、まだ完全には冷却が完了していない。このため、冷凍装置が停止して冷媒の循環が止まると、感熱パイプが飲料タンクの胴部側壁の上端部付近に接触してあるいは熱良導体を介して取付けられているので、冷却タンクの上部の飲料水の温度が取付け部を介して感熱パイプに伝わって温度センサに検知され、制御装置を作動させて冷凍装置の運転が再開される。冷凍装置の運転が再開されると、冷媒の気液混合状態の領域は再び蒸発管の下部から上方へ向かって拡大する。この段階では、飲料タンクの中の水温は既に相当程度、低下しているので、初回と較べてはるかに短い時間で、冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管の上部に拡大する。冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管の上部に拡大すると、飲料タンクの中の水温は上部の方が下部よりも高く、また、飲料タンクと蒸発管との接触面積も上部の方が下部よりも大きいので、冷媒の気液混合状態の領域が上方へ拡大する速度は、やや緩やかになる。これにより、飲料タンクの中部及び上部の飲料水が再度、冷却される。この様にして、冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管の上端部まで到達すると再び制御装置によって冷凍装置が停止される。
【００１５】
以上の様な過程を辿って、内容量３ｌ、内径１６０mm程度の一般的な飲料冷却器の場合、通常、一回の長周期の運転サイクルと、一回の短周期の運転サイクルで、飲料タンクの内部の全体が所定温度以下に冷却される。その結果、短周期の運転サイクルの後、飲料タンクの上部の水温が感熱パイプに伝わっても、もはや、制御装置は作動せず、以降は、飲料水の消費に伴う飲料水の補給、あるいは時間経過に伴って、冷凍装置が断続的に短期間、運転される定常運転状態となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）及び（ｂ）に本発明に基づく飲料冷却機の構造を示す、なお、（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ部断面図である。図中、３は飲料タンク、１５は冷凍装置、１１は圧縮器、１２は凝縮器、１３は膨張弁、６は蒸発管、７は感熱パイプ、８は温度センサ、９は制御装置を表す。
【００１７】
筐体１の中には縦長の金属性の飲料タンク３が設置され、筐体１の側面には注出弁１０が取り付けられ、注出弁１０は飲料タンク３の底部に配管で接続されている。飲料タンク３の胴部外周には蒸発管６が密着して巻き付けられていて、蒸発管６は、筐体１の底部に収容された圧縮器１１、凝縮器１２及び膨張弁１３とともに圧縮式の冷凍装置１５を構成している。感熱パイプ７は、飲料タンク３の胴部の上端部付近に、胴部外周に沿うように溶接により取付けられ、同時に、蒸発管６の上端面にも溶接されている。感熱パイプ７の中には、ゴムチューブ１６が挿入され、このゴムチューブ１６の中には測温抵抗体からなる温度センサ８が収容されている。飲料タンク３及び蒸発管６と筐体１の間には断熱材２が充填されている。このほか、筐体１の内部には、温度センサ８の出力信号に基づいて冷凍装置１５を制御する制御装置９が収容されている。
【００１８】
蒸発管６は、飲料タンク３の胴部外周上の上約半分と下約半分で断面形状が互いに異なる二つの部分６ａ、６ｂにより構成され、下部蒸発管６ａは円形の断面を有し、上部蒸発管６ｂは偏平の断面を有し、その偏平面が飲料タンク３の胴部外周面に接触するように巻付けられている。
【００１９】
次に、この飲料冷却機によって飲料水を冷却する過程について説明する。先ず、飲料タンク３に飲料水５を満たして、冷凍装置１５の運転を開始すると、膨張弁１３で温度降下した気液混合状態の冷媒が飲料タンク３の胴部の下端側から下部蒸発管６ａに供給され、飲料タンク３の胴部側壁を介して内部の飲料水５と熱交換して、気化しながら上端側へ流れて行く。飲料タンク３の内部の水温が高い間は、冷媒は、下部蒸発管６ａの領域で完全に気化し、冷却能力を失って、飲料タンク３の上端部から圧縮器１１へ戻る。飲料水５の温度が次第に低下するに従って、冷媒の気液混合状態の領域が上部蒸発管６ｂの内部まで拡大して行き、飲料タンク３の上部の胴部側壁を介しても冷却が行われる様になる。上部蒸発管６ｂの断面は偏平になっていて、その偏平面が飲料タンク３の胴部外周に接触するように巻付けられているので、飲料タンク３外周面の単位面積当りの蒸発管との接触面積が大きいために、気液混合状態の冷媒の領域が上方へ拡大する速度が緩やかになる。この様にして、飲料タンク３の上部において、十分な時間、冷却が行われた後、冷媒の気液混合状態の領域が蒸発管６ｂの上端部まで到達する。この結果、感熱パイプ７が冷却されると、感熱パイプ７の中にはゴムチューブ１６が挿入されていて、感熱パイプ７から温度センサ８へやや熱が伝わりにくくなっているので、ある程度の時間遅れの後、温度センサ８が感熱パイプ７の温度を検知し、制御装置９を作動させて冷凍装置１５を、一旦、停止させる。
【００２０】
冷凍装置１５が最初に停止した段階では、飲料タンク３の上部の飲料水はまだ完全には冷却されていない。このため、冷凍装置１５が停止して冷媒の循環が止まると、飲料タンク３の上部の飲料水の温度が溶接部を介して感熱パイプ７に伝わり、ある程度の時間遅れの後、温度センサ８が感熱パイプ７の温度を検知し、制御装置９を作動させて冷凍装置１５の運転が再開される。
【００２１】
以下、手段の項の後段で述べた様に、冷凍装置の第二サイクル目の運転が行われた後、定常運転状態に移行する。
【００２２】
図２に、飲料水の冷却の過程と冷凍装置の運転状況（ＯＮ−ＯＦＦ）について本発明に基づく飲料冷却機と従来の飲料冷却機を比較した一例を示す。図中、縦軸は、飲料タンクの中心部で水面からの距離が底面までの深さの３０％相当の位置の水温、横軸は、冷凍装置の運転を開始してからの経過時間を表す。また、Ａは本発明に基づく飲料冷却機による水温の変化、Ｂは従来の飲料冷却機による水温の変化を表す。本発明に基づく飲料冷却機では、最初の長周期の運転サイクルで水温が目標の温度θ近くまで降下して、次の短周期の運転サイクルで目標の温度θまで到達する。これに対して、従来の飲料冷却機では、短周期の運転サイクルを更に３回繰り返した後、Ａよりも時間ΔＴだけ遅れて、目標の温度θまで到達する。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の飲料冷却機では、飲料タンクの上部における蒸発管の接触面積を下部に較べて大きくした結果、飲料タンクの上部における熱交換量が増加して、比較的少ない運転サイクルで飲料水を冷却することが可能となり。最初に飲料水を冷却するために要する時間を短縮することが可能になった。また、冷凍装置の運転の周期が長くなる結果、冷凍装置の耐久性を向上させる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく飲料冷却機の構造の一例を示す図。（ａ）は垂直断面図、（ｂ）はＹ−Ｙ部の水平断面図を表す。
【図２】飲料水の冷却の過程について、本発明に基づく飲料冷却機と従来の飲料冷却機を比較した一例を示す図。
【図３】従来の飲料冷却機の一例を示す図。
【符号の説明】
１・・・筐体、２・・・断熱材、３・・・飲料タンク、５・・・飲料水、６・・・蒸発管、６ａ・・・下部蒸発管、６ｂ・・・上部蒸発管、７・・・感熱パイプ、８・・・温度センサ、９・・・制御装置、１１・・・圧縮器、１２・・・凝縮器、１３・・・膨張弁、１５・・・冷凍装置、１６・・・ゴムチューブ。
【図１】
0003657668.tif 000002
【図２】
0003657668.tif 000003
【図３】
0003657668.tif 000004