(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却体外表面に水粒子を付着させる噴霧機構と、付着水を蒸発させる乾燥冷却空気を送り込む送風機でなる冷気送風乾燥機構と被冷却体を収納する冷却容器とで構成され、水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を急速に冷却する急速冷却装置であって、前記乾燥冷却空気は、氷点下以下の表面温度をもつ冷却器と強制対流ファンにより各室を冷却する冷凍冷蔵庫の各室冷却に使用される冷蔵用冷却空気を利用したことを特徴とする急速冷却装置。
【請求項２】
水粒子を付着させる噴霧機構として超音波加湿器を用いることを特徴とする請求項１記載の急速冷却装置。
【請求項３】
噴霧機構用の水として冷凍冷蔵庫用冷却器のデフロスト水を利用した請求項１記載の急速冷却装置。
【請求項４】
冷却容器内に温度検知器を設け、冷却容器内の温度が所定の温度以上では噴霧器のみを運転させ、所定の温度以下になったとき水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を冷却する請求項１記載の急速冷却装置。
【請求項５】
冷気送風乾燥機構の冷却容器より排気される加湿空気は冷凍冷蔵庫の蒸発器へ直に戻り空気として戻り口に循環されるように風路設計された請求項１記載の急速冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、缶、瓶のビ−ル、清涼飲料水、及び麦茶等を急速に冷却する急速冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビ−ル等を冷蔵庫で冷却する場合、３０℃の外気温から１０℃以下の適温にまで冷やすには２〜３時間は必要である。家庭ですぐ飲みたい時に冷やし忘れていた場合は、氷水の中に缶ビ−ル等を放り込み冷却する方法が速いとされ一般家庭では多くこの方法が取られている。
【０００３】
しかし水と多くの氷を必要とするばかりか、比較的手間がかかる。そこで氷のない場合には冷凍冷蔵庫の冷凍室にビ−ルを放り込み、少しでも早く冷やそうとするが思うように早くは冷えず、つい忘れてしまうと冷えすぎとなる場合が多々ある。また最悪の場合には凍結による瓶や缶の破損が発生する。
【０００４】
この対策として冷蔵庫の中に急速冷却コ−ナを設け、強制冷風でもって冷却するものが商品化されてはいるが空気での冷却は被冷却体である瓶や缶の表面と気体である冷風との熱伝達係数が小さいために冷却スピ−ドに限度があり冷却時間がどうしても長くなる。
【０００５】
この解決方法として、特開平４−１３１６７４号公報のように真空を利用して食品表面の水分を蒸発させ蒸発熱を奪い冷却する方法が提案されている。
【０００６】
その従来提言されていた手段は冷蔵庫または冷凍室全体、あるいはその一部を真空容器にし、この真空容器内を真空に排気できるように真空ポンプを接続したものである。この真空容器内を真空ポンプで排気すると、内部の圧力が下がるとともに水の沸点も下がり、前記真空容器内に入れた食品の表面に付着した水分は急激に蒸発する。このとき蒸発熱を奪われるため、被冷却体の温度は急激に低下し冷却または冷凍されるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、真空にするには真空容器の厳密なシ−ル性が要求され、また減圧による変形に対応するため真空容器の剛性が重要となり真空容器の構造面から大幅なコストアップが必要となる。
【０００８】
また真空ポンプや耐久性の面から水分が真空ポンプに侵入しないように凍結トラップを必要とするなど装置が大がかりとなる。
【０００９】
さらに水分の付いていない缶瓶類については蒸発する水分が無く急速冷却の効果は無い、また予め水を外表面に塗布しておいても十分な冷却に必要な水分量は確保できないなどの課題があった。
【００１０】
本発明は上記課題に鑑み、表面に水分が付着していない缶瓶類でも比較的容易に急速冷却が確実にできる急速冷却装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の急速冷却装置は、被冷却体外表面に水粒子を付着させる超音波加湿器等を利用した噴霧機構と、付着水を蒸発させる乾燥冷却空気を送り込む送風機で構成される冷気送風乾燥機構と、被冷却体を収納する冷却容器とからなり、その冷却容器に被冷却体を収納した時、水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返すことにより被冷却体を急速に冷却するものである。
【００１２】
また、氷点より低い表面温度をもつ冷却器と強制対流ファンで各室を冷却する冷凍冷蔵庫に前記噴霧機構と冷気送風乾燥機構と冷却容器とを備え、乾燥冷却空気は冷凍冷蔵庫の冷却に使用される冷蔵用冷却空気を利用し、噴霧機構用の水としては冷凍冷蔵庫用蒸発器のデフロスト水を利用するものである。
【００１３】
また冷却容器内に温度検知器を設け、冷却容器内の温度が所定の温度以上になった時、噴霧器のみを運転させ所定の温度以下になって初めて水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を冷却するものである。
【００１４】
さらに冷気送風乾燥機構の冷却容器より排気される加湿空気は冷凍冷蔵庫の蒸発器へ直に戻り空気として戻り口に循環されるように風路設計されたものである。
【００１５】
【作用】
本発明の急速冷却装置は、上記構成により、冷却容器内に被冷却体を収納した時、予め給水タンクに確保した水やデフロストで生じる水を超音波加湿器等の噴霧機構で霧化状態とし水粒子状で被冷却体の外表面に飛ばし付着させる。次に乾燥した冷却空気を送風機により被冷却体収納室に送り込まれると被冷却体の外表面に付いた水分子の蒸発を促進させることとなる。
【００１６】
この時蒸発した水は蒸発熱を奪い冷却されるが、水粒子は被冷却体外表面に密着している為、被冷却体より効率よく熱を奪い取ることとなり被冷却体が急速に冷却される。
【００１７】
尚、氷点より低い表面温度をもつ冷却器面で熱交換された冷風は、露点以上の余分な水分を前記冷却面に結露水または霜として奪われるために比較的乾燥しており、特に乾燥空気を得るには乾燥剤を必要としない。
【００１８】
また、冷凍冷蔵庫を利用する場合は冷却容器内の温度検知器で被冷却体の温度を検知し高温時には噴霧機構のみ運転させることにより冷蔵庫庫内の温度上昇を防止することができ、まず予め冷却された水だけで被冷却体の荒熱を取ることができ、その他の食品への影響を防止できる。また冷気送風乾燥機構から出る加湿空気は直に蒸発器に送り込まれるために常に冷蔵庫内は乾燥冷気となり他の食品への影響はない。
【００１９】
【実施例】
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施例１）
図３は、本発明の急速冷却装置１を搭載した冷凍冷蔵庫２の横断面図を示すもので、コンプレッサ−３と蒸発器４等で構成される冷凍システムと強制対流ファン５により冷凍室６と冷蔵室Ａ７と冷蔵室Ｂ８と野菜室９が所定の温度に矢印Ｃの風路設計により冷却されている。
【００２１】
急速冷却装置１は取りつけ自在とした給水タンク１０と、この給水タンク１０から所定の水位まで水が流れ込む貯水槽１１を持つ超音波加湿器１２で形成される噴霧機構１３と、吸入口１４より乾燥冷却空気１５を被冷却体１６の収納部となる冷却容器１７に送り込む送風機１８とを持つ冷気送風乾燥機構１９とで構成されている。
【００２２】
超音波加湿器１２は圧電素子であるセラミック振動板２０と約２ＭＨｚの高周波発生回路２１とからなるものである。また、乾燥冷却空気１５は氷点より低い表面温度をもつ蒸発器４表面上を強制対流ファン５で通過させることにより乾燥し冷却された空気である。
【００２３】
また開閉ふた２２により自動的に閉鎖状態となる冷却容器１７内には温度検知器２３を設け、冷却容器１７内の温度を検知している。この温度検知器２３が所定の温度（例えば２５℃）以上の場合には急速冷却スイッチ（図示せず）をスタ−トさせても噴霧機構１３のみを随時運転させる。
【００２４】
温度検知器２３の温度が２５℃以下になった時点で、噴霧機構１３の運転を停止し送風機１８が運転するように制御されている。
【００２５】
送風機１８の運転は２分間とし運転が停止した時の温度検知器２３が６℃以上である場合には噴霧機構１３が再度運転するよう制御されている。
【００２６】
この時の噴霧機構１３の運転は３０秒間で停止され、再び送風機１８が２分間始動する。温度検知器２３が６℃以下になるまで噴霧機構１３と送風機１８の運転と停止が繰り返される様に設定されている。
【００２７】
（実施例２）
図４は本実施例の急速冷却装置１の要部横断面図である。蒸発器４の下部には所定方向に傾斜をもつドレンパン２４があり、その傾斜部最下部には排水口２５をもち、その排水口２５から貯水槽１１につながるドレン水配管２６が形成されている。
【００２８】
尚、ドレンパン２４の裏面、及び排水口２５とドレン水配管２６にはデフロストヒ−タ２７が多数配置されている。貯水槽１１の背面には外溝２８が形成され、貯水槽１１を溢れた水が導入するように構成され、さらに外部に通じるドレンチュ−ブ２９を有するものである。
【００２９】
その他の超音波加湿器１２で形成される噴霧機構１３や、吸入口１４より乾燥冷却空気１５を被冷却体１６の収納部となる冷却容器１７に送り込む送風機１８とを持つ冷気送風乾燥機構１９とは実施例１と全く同じ構造をもつものである。
【００３０】
さらに、実施例１及び実施例２とも送風機１８で冷却容器１７より排気される加湿空気３０は冷凍冷蔵庫２の蒸発器４への戻り空気として戻り口３１に流れるように風路設計されている。
【００３１】
また、噴霧機構１３と冷気送風乾燥機構１９との間には仕切り板３２があり、その上部位置にスリット状の開口部３３が設けてある。
【００３２】
以上のように構成された急速冷却装置１について、図１から図４を用いてその動作を説明する。
【００３３】
まず、冷凍冷蔵庫２は圧縮機３で冷媒を圧縮し凝縮器での凝縮と膨脹弁から蒸発器４にかけての膨脹と蒸発により蒸発器４が冷却される。通常冷凍冷蔵庫の場合蒸発温度は−３０℃で行われる。
【００３４】
強制冷却ファン５が回転すると前記蒸発器４外表面には戻り口３１から吸い込んだ風を冷凍室６と冷蔵室Ａ７と冷蔵室Ｂ８と野菜室９に送られる図３中の矢印Ｃの風路が形成する。
【００３５】
通常、冷凍室６は−２５℃に、冷蔵室Ａ７と冷蔵室Ｂ８とは約２〜５℃に野菜室９は４〜６℃に冷却され安定している。
【００３６】
矢印Ｃを循環する空気は一旦−３０℃の蒸発温度で冷やされる蒸発器の表面を通過するために循環空気の中の余分な湿気は蒸発器表面にて露点に達し結露および霜として除去されるために相対湿度が１０〜２０％である非常に乾燥した空気となっている。
【００３７】
次に取りつけ自在とした給水タンク１０を冷凍冷蔵庫１の冷蔵庫Ａ７内より取り出し、給水タンク１０内に水を入れ元の急速冷却装置１内の所定位置にセットする。給水タンク１０をセットすると給水タンク１０から流れ出る水は貯水槽１１を満たし、フロ−ト機構（図示せず）により貯水槽１１の水位が一定の高さになると流れが止まる。
【００３８】
そこで急速冷却装置１の冷却容器１７の前面開口部に位置する開閉ふた２２を開け、被冷却体１６を冷却容器１７に収納した後、急速冷却ボタンを押すと、まず温度検知器２３が働き収納部の冷却容器１７内部の温度を検知する。
【００３９】
もしその時の温度が被冷却体の余熱により温度上昇し２５℃以上の場合は噴霧機構１３の超音波加湿器１２の振動板２０が高周波発生回路２１からの高周波を受けて振動する。
【００４０】
その振動により貯水槽１１の水が霧状に弾き飛ばされ水滴が噴霧機構１３の仕切り板３２のスリット状の開口部３３より冷却容器１７内に侵入し被冷却体１６表面に付着する。被冷却体１６に余熱があれば付着した霧状の水は容易に蒸発するが連続に霧状の水滴を散布すると次第に被冷却体１６表面が濡れ状態となる。
【００４１】
霧状の水はもともと冷却されている上に表面積の大きい水滴になることで回りの熱を素早く奪う。約３０秒間の超音波加湿機の運転により庫内が冷却されると、再び温度検知機２３により冷却容器１７内の温度を感知する。
【００４２】
その時まだ冷却容器１７庫内温度が２５℃以上の場合はさらに約３０秒間加湿器を運転し冷却する。
【００４３】
この運転停止を収納部の温度が２５℃以下になるまで繰り返す。２５℃以下になると噴霧機構１３の運転を一旦停止し、送風機１８を２分間運転させる。
【００４４】
送風機１８が運転されると吸入口１４から冷蔵庫Ａ７庫内にある乾燥冷却空気１５が吸入口１４を通り冷却容器１７内に導入され被冷却体１６の表面に付着した水を乾燥させるように働く。
【００４５】
単に冷風で被冷却体１６を冷却する場合は空気の熱伝導率が低い分、被冷却体１６表面と空気との熱伝達率が悪く冷却スピ−ドが非常に遅くなる。しかし水の熱伝導率は空気の熱伝導率より一桁高いことより、被冷却体１６表面と水との熱伝達係数は空気に比べ１０倍以上大きくなり、水が蒸発するとき必要となる２．３ＫＪ／ｇの蒸発潜熱は缶表面から奪われることとなる。
【００４６】
２分間の送風機１８の運転が終わると再度温度検知器２３で冷却容器１７庫内の温度を感知し、６℃以上であれば噴霧機構１３が再度３０秒間運転される。この時も噴霧機構１３の運転は３０秒間で停止され、再び送風機１８が２分間始動する。温度検知器２３が６℃以下になるまで噴霧機構１３と冷気送風乾燥機構１９の運転と停止が繰り返される。
【００４７】
冷却容器１７庫内の検知温度が６℃となると噴霧機構１３と冷気送風乾燥機構１９の運転は停止し、通常の矢印Ｃの風路設計での冷却風で冷却容器１７内は冷却されるようになり、急速冷却運転は終了する。
【００４８】
送風機１８により侵入する冷風と、冷却された水の水滴による冷却に加え水の蒸発潜熱を利用することで冷却スピ−ドは単なる冷風による冷却よりも１０倍早く冷却される。通常冷蔵庫に放置された状態での冷却の場合、３５０ｍｌの缶ビ−ルで２５℃から１０℃に冷えるのに２時間かかるのに対して、今回の実施例による冷却においては１２分で冷却が可能であった。
【００４９】
また実施例１では給水タンク１０による噴霧機構１３の運転で必要とする水の補給を行っているが、実施例２で示すように蒸発器４の表面についた霜をデフロストヒ−タ２７で溶かした水を排水口２５とドレン水配管２６を通し超音波加湿機１２の貯水槽１１に導き、噴霧機構１３の加湿用水として利用することで貯水タンク１０に水を補給する必要もなく自動的に補給ができる。
【００５０】
この場合の水位の調整は貯水槽１１の壁面の高さとなり、壁面高さ以上にデフロスト水が流れてきた場合には外溝２８に溢れた分が流れドレンチュ−ブ２９から冷凍冷蔵庫１の外に放出される。デフロスト水は元から冷却されているので冷却する必要もなく省エネルギ−の面からも効率的である。
【００５１】
今回の実施例では効率的な面より乾燥した冷却空気が得られやすい冷凍冷蔵庫２に急速冷却装置１を取りつけた仕様のもので説明したが、急速冷却装置専用庫としての仕様でもなんら問題はなく、冷風の乾燥方法として乾燥剤による除湿機構を用いても同等の効果は得られるものである。
【００５２】
しかし、表面温度が−３０℃以下の蒸発器表面を通過させることにより循環空気内から湿気を取る方法がメンテナンスの面から有利であり容易にできる。
【００５３】
また、実施例１及び実施例２とも送風機１８で冷却容器１７より排気される加湿空気３０は冷凍冷蔵庫２の蒸発器４への戻り空気として戻り口３１に流れるように風路設計されているため、高湿の加湿空気３０は冷蔵庫Ａ７庫内を循環するのでなく直に戻り口３１から蒸発器４に導かれ、露点以上の湿気は除去される。よって常に冷凍冷蔵庫２内の空気は乾燥冷却空気１５となる。
【００５４】
また今回の実施例では温度検知器２３により噴霧機構１３と冷気送風乾燥機構１９の運転制御を行ったが、経験値で時間制御により設定することも可能である。しかし冷却容器１７内の温度制御でもって運転をコントロ−ルする方がより確実に急速冷却が可能である。
【００５５】
また、噴霧機構１３として超音波加湿器１２を応用したが圧縮空気を利用し霧吹きの構成で噴霧器を形成しても冷却スピ−ドは同じものが得られるが、コンパクト化、低コスト、低騒音を考慮すると超音波加湿器の利用が有利である。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように本発明の急速冷却装置は、被冷却体外表面に水粒子を付着させる超音波加湿器等を利用した噴霧機構と、付着水を蒸発させる乾燥冷却空気を送り込む送風機で構成する冷気送風乾燥機構と被冷却体を収納する冷却容器とからなるもので、その冷却容器に被冷却体を収納した時、水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返すことにより被冷却体を急速に冷却する。単に冷風で被冷却体を冷却する場合に比べ、被冷却体表面と水との熱伝達係数は空気に比べ１０倍以上大きく、冷却された水の水滴による冷却に加え水の蒸発潜熱を利用することで冷却スピ−ドは単なる冷風による冷却よりも１０倍早く冷却される。通常冷蔵庫に放置された状態での冷却の場合、３５０ｍｌの缶ビ−ルで２５℃から１０℃に冷えるのに２時間かかるのに対して、今回の実施例による冷却においては１２分で冷却が可能となる。
【００５７】
また、氷点より低い表面温度をもつ冷却器と強制対流ファンで各室を冷却する冷凍冷蔵庫に前記噴霧機構と冷気送風乾燥機構と冷却容器とを備え、乾燥冷却空気は冷凍冷蔵庫の冷却に使用される冷蔵用冷却空気を利用し、噴霧器用の水としては冷凍冷蔵庫用冷却器のデフロスト水を利用することにより、急速冷却装置を新たに作る必要もなく省スペ−スの面から有効であり、デフロスト水の再利用を進めることにより水の交換の手間が省け、エネルギ−消費面から有利な急速冷却装置が得られる。
【００５８】
また冷却容器内に温度検知器を設け、冷却容器内の温度が所定の温度以上になった時、噴霧器のみを運転させ所定の温度以下になって初めて水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を冷却することにより、冷凍冷蔵庫のその他庫内の温度上昇による食品の劣化への影響が少なくて済むものである。
【００５９】
また、冷気送風乾燥機構の冷却容器より排気される加湿空気は冷凍冷蔵庫の蒸発器への戻り空気として戻り口に直に流れるように風路設計されているため、高湿の加湿空気は冷蔵庫内を循環するのでなく蒸発器に導かれ、露点以上の湿気は除去され、よって常に冷凍冷蔵庫２内の空気は乾燥冷却空気となり食品への影響が少ないものである。
【００６０】
よって、従来例の様に真空容器と真空ポンプを使用する事なく急速冷却ができるので、構造面から大幅なコストアップを必要とせず、コンパクトで信頼性のおける冷却が可能である。また水粒子の付着を行うことより缶、瓶等の様に水分が付着していない被冷却体でも蒸発潜熱を利用することができ急速冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の急速冷却装置の噴霧機構運転時を示す縦断面図
【図２】本発明の第１の実施例の急速冷却装置の冷気送風乾燥機構運転時を示す縦断面図
【図３】本発明の第１の実施例における冷凍冷蔵庫の横断面図
【図４】本発明の第２の実施例における急速冷却器の要部横断面図
【符号の説明】
１    急速冷却装置
２    冷凍冷蔵庫
４    蒸発器
１２  超音波加湿器
１３    噴霧機構
１４    吸入口
１５    乾燥冷却空気
１６    被冷却体
１７    冷却容器
１８    送風機
１９    冷気送風乾燥機構
２３    温度検知器
３０    加湿空気
３１    戻り口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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