(57)【要約】【課題】法規制となる冷媒を用いることなく、適切な水槽の冷却水の冷却を実行することができる飲料供給装置を提供する。【解決手段】本発明の飲料供給装置１は、水槽１４内を冷却して水槽１４内に冷却水を生成し、該冷却水により飲料を冷却して供給するものであって、スターリング冷凍機１５を備え、該スターリング冷凍機１５のコールドヘッド２０に圧接されると共に、内部に炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガスを充填したヒートパイプ３１を介して水槽１４内の冷却水を冷却する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水槽内を冷却して当該水槽内に冷却水を生成し、該冷却水により飲料を冷却して供給する飲料供給装置において、
スターリング冷凍機を備え、該スターリング冷凍機のコールドヘッドを用いて前記水槽内を冷却することを特徴とする飲料供給装置。
【請求項２】
前記スターリング冷凍機のコールドヘッドに交熱的にヒートパイプを設け、該ヒートパイプの一部を前記水槽内に配設したことを特徴とする請求項１の飲料供給装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプ内に冷媒として炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガスを充填したことを特徴とする請求項２の飲料供給装置。
【請求項４】
前記ヒートパイプを複数設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３の飲料供給装置。
【請求項５】
前記スターリング冷凍機のコールドヘッドは前記水槽より上方若しくは該水槽の側方に配置したことを特徴とする請求項２、請求項３又は請求項４の飲料供給装置。
【請求項６】
前記スターリング冷凍機の放熱部における放熱を、水冷、又は、空冷、若しくは、ヒートパイプ方式により行うことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の飲料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水槽内を冷却して水槽内に冷却水を生成し、該冷却水により飲料を冷却して供給する飲料供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の飲料供給装置は、例えば、冷媒の圧縮、凝縮、蒸発のサイクルを繰り返すことにより、水槽内の飲料冷却用の冷却水を生成するものがある（特許文献１参照）。この飲料供給装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機によって圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器と、凝縮器に冷却風を供給する凝縮器用送風機と、水槽内に設けられ、凝縮器によって凝縮された冷媒を蒸発させ、この蒸発の際に得られる冷熱によって周囲に氷を形成して水槽内の水（冷却水）を冷却する蒸発管とにより構成される冷却ユニットを備える。また、飲料供給装置は、水槽内の冷却水を撹拌する撹拌モータと、蒸発管の周囲に形成される氷を検出するＩＢＣ（Ｉｃｅ  Ｂａｎｋ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）センサと、ＩＢＣセンサの検出信号に基づいて圧縮機及び凝縮器用送風機のＯＮ／ＯＦＦを制御する制御部とを備える。
【０００３】
そして、ＩＢＣセンサの出力に応じて圧縮機及び凝縮器用送風機を制御し、水槽内に一定量の氷を形成し、連続して飲料を供給しても、氷が有する冷熱によって冷却水を低温（例えば、＋４℃以下）に維持していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２０７６３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の飲料供給装置では、冷却ユニットに、特定フロン（ＣＦＣ）を冷媒として使用したが、この冷媒は、地球のオゾン層を破壊し、温暖化係数が高いことから、法によりフロン規制され、生産が不可能となった。そこで、この特定フロン以外にも、ＨＣＦＣ冷媒やＨＦＣ冷媒などが当該冷却ユニットに冷媒として使用していたが、係る冷媒も法規制がなされ、使用後の冷媒の回収などが義務づけられ、回収作業が煩雑化する問題があった。
【０００６】
また、従来の飲料供給装置の冷却ユニットでは、冷凍システムの特性によりエネルギー効率が芳しくないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、法規制となる冷媒を用いることなく、適切な水槽の冷却水の冷却を実行することができる飲料供給装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の飲料供給装置は、水槽内を冷却して当該水槽内に冷却水を生成し、該冷却水により飲料を冷却して供給するものであって、スターリング冷凍機を備え、該スターリング冷凍機のコールドヘッドを用いて水槽内を冷却することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、水槽内を冷却して当該水槽内に冷却水を生成し、該冷却水により飲料を冷却して供給する飲料供給装置において、スターリング冷凍機を備え、該スターリング冷凍機のコールドヘッドを用いて水槽内を冷却するので、適切なエネルギー効率にて飲料の冷却を行うことができるようになる。
【００１０】
請求項２の発明の飲料供給装置は、上記発明において、スターリング冷凍機のコールドヘッドに交熱的にヒートパイプを設け、該ヒートパイプの一部を水槽内に配設したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明によれば、上記発明において、スターリング冷凍機のコールドヘッドに交熱的にヒートパイプを設け、該ヒートパイプの一部を水槽内に配設したので、スターリング冷凍機のコールドヘッドの吸熱による冷却作用をヒートパイプを介して水槽内の冷却水の冷却に効率的に用いることができるようになる。
【００１２】
請求項３の発明の飲料供給装置は、上記発明において、ヒートパイプ内に冷媒として炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガスを充填したことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明によれば、上記発明において、ヒートパイプ内に冷媒として炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガスを充填したので、コールドヘッドと水槽内の冷却水との熱交換を効率的に行うことができるようになる。
【００１４】
特に、炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガスは、地球のオゾン層を破壊せず、温暖化係数も非常に低い自然冷媒であるため、環境に適していると共に、格別に冷媒を回収する煩雑な作業を行う必要がない。
【００１５】
請求項４の発明の飲料供給装置は、請求項２又は請求項３の発明に加えて、ヒートパイプを複数設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、請求項２又は請求項３の発明に加えて、ヒートパイプを複数設けたので、水槽内の冷却水の冷却、即ち、着氷を効率的に行うことができるようになる。
【００１７】
請求項５の発明の飲料供給装置は、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加えて、スターリング冷凍機のコールドヘッドは水槽より上方若しくは該水槽の側方に配置したことを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加えて、スターリング冷凍機のコールドヘッドは水槽より上方若しくは該水槽の側方に配置したので、コールドヘッドにより冷却され液化したヒートパイプ内の冷媒は、自重により水槽側に移動することができると共に、水槽にて蒸発し気化した冷媒は、ヒートパイプ内を自然に上昇してコールドヘッド側に移動することができるようになる。これにより、格別にヒートパイプ内の冷媒を強制搬送する手段を設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができるようになる。
【００１９】
請求項６の発明の飲料供給装置は、上記各発明において、スターリング冷凍機の放熱部における放熱を、水冷、又は、空冷、若しくは、ヒートパイプ方式により行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、スターリング冷凍機の放熱部における放熱を、水冷、又は、空冷、若しくは、ヒートパイプ方式により行うので、効率的にスターリング冷凍機を運転することができ、より一層エネルギー効率の向上を図ることができるようになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施の形態を詳述する。図１は本発明の飲料供給装置１の側面図である。本実施例の飲料供給装置１は、略箱形状の本体１Ａを有し、本体１Ａの前面に、複数のカップＣを載置可能なドリップトレイ３が設けられている。
【００２２】
また、飲料供給装置１の本体１Ａの前面には、シロップと炭酸水、冷水等の希釈水とを混合してカップＣに吐出するバルブ６が設けられている。図示しないシロップタンクからシロップを炭酸ガスにより圧送するように構成されている。
【００２３】
また、本体１Ａの下部には、詳細は後述する水槽１４が配設されていると共に、本体１Ａの上部には、スターリング冷凍機１５が配設されている。ここで、図２を参照して、スターリング冷凍機１５の構造について説明する。図２は、スターリング冷凍機１５の略断面図である。
【００２４】
スターリング冷凍機１５は、所謂、逆スターリングサイクルとして既知の熱力学的サイクルによって極低温の冷熱を発生させる小型の冷凍機の一種である。このスターリング冷凍機１５は、シリンダ部１６と本体１７とにより構成される。シリンダ部１６の内部には、本体１７にまで延出した内部シリンダ１８が設けられ、この内部シリンダ１８には、ディスプレイサー１９が軸方向に摺動可能に収容されている。また、内部シリンダ１８の先端とシリンダ部１６の先端を構成するコールドヘッド２０との間には低温部（膨張室）２１が形成されており、この低温部２１において、内部シリンダ１８の内外が連通されている。
【００２５】
また、シリンダ部１６の略中央には、内部シリンダ１８の外周を被覆する再生器２２が設けられている。再生器２２と本体１７との間に位置する内部シリンダ１８の外周には、放熱フィン２３（放熱部）が設けられ、更に、この放熱フィン２３は、高温側熱交換器２４（放熱部）に囲繞されている。
【００２６】
尚、この高温側熱交換器２４には、図１に示す如く風向板２６が設けられ、高温側熱交換器２４からの廃熱を熱交換器用送風機２７にて外部に排出可能とされている。これにより、高温側熱交換器２４による廃熱処理を効率的に行うことができるようになるため、効率的なスターリング冷凍機１５の運転を実現することができ、エネルギー効率の向上を図る。
【００２７】
尚、本実施例では、スターリング冷凍機１５の高温側熱交換器２４の放熱を空冷により行っているが、これ以外にも、水冷又は、ヒートパイプ方式により行っても、同様の効果を奏する。
【００２８】
そして、内部シリンダ１８内には、高温部（圧縮室）２５が形成され、この高温部２５は、図示しない連通孔を介して、前記低温部２１と連通されているものとする。
【００２９】
また、本体１７内において、内部シリンダ１８内には、ピストン２８が軸方向に摺動可能に収容されている。このピストン１５の端部は、駆動機構２９に同軸的に連結されており、当該駆動機構２９により、ピストン２８が内部シリンダ１８内を軸方向に往復動可能とされている。
【００３０】
以上の構成により、駆動機構２９が運転されると、ピストン２８が内部シリンダ１８内を軸方向に往復動する。これにより、ピストン２８が、ディスプレイサー１９の方向に移動すると、ピストン２８とディスプレイサー１９との間に形成された高温部２５内の気体は圧縮された後、前記連通孔を介して内部シリンダ１８の先端とコールドヘッド２０との間に形成された低温部２１内に至ると共に、ディスプレイサー１９を押し下げる。一方、ピストン２８がディスプレイサー１９と反対方向に移動すると、高温部２５の内部が負圧となり、気体は、前記連通孔を介して低温部２１から内部シリンダ１８内の高温部２５に環流し、これにより、ディスプレイサー１９を押し上げる。
【００３１】
これにより、二つの等温変化と等体積変化とからなる可逆サイクルが行われて、内部シリンダ１８の先端に設けられたコールドヘッド２０は極低温（例えば−５０℃）となり、一方、シリンダ部１６の外周に取り付けられた放熱フィン２３は高温となる。尚、このスターリング冷凍機１５の駆動機構２９は、図示しない制御装置により制御されるものとする。
【００３２】
そして、本発明の飲料供給装置１に設けられるスターリング冷凍機１５のコールドヘッド２０には、内部に炭酸ガス又はヘリウム、若しくは炭化水素ガスなどの冷媒を充填したヒートパイプ３１が圧接して設けられている。尚、このヒートパイプ３１は、溶接接合によりコールドヘッド２０に設けられてもよいものとする。このヒートパイプ３１は、当該スターリング冷凍機１５よりも下方に配設された水槽１４に引き出されている。
【００３３】
水槽１４内には、水道水と炭酸ガスとを混合して炭酸水を生成する図示しないカーボネータと、撹拌プロペラ３２により冷却水を撹拌する撹拌モータ３３と、ＢＩＢから導出される飲料原料導出チューブを介して供給されるシロップを通過させるシロップコイル、炭酸水を通過させる炭酸水コイル及び水道水を通過させる水道水コイルから成るコイルユニット３４と、コイル状に折曲形成された前記ヒートパイプ３１とが配設されている。
【００３４】
また、水槽１４内には、ヒートパイプ３１の内側に位置する一対の導線から構成された第１のＩＢＣセンサ３５と、ヒートパイプ３１の外側に位置する一対の導線から構成された第２のＩＢＣセンサ３６とを備えている。尚、これらＩＢＣセンサ３５、３６はそれぞれ図示しない氷検出回路に接続されている。この氷検出回路は、前記制御装置に接続されているものとする。
【００３５】
氷検出回路は、図示しない切換スイッチによって選択された第１のＩＢＣセンサ３５又は第２のＩＢＣセンサ３６の前記導線間に氷が介在して抵抗値が所定値以上になると、氷検出信号を出力するものである。
【００３６】
次に、本発明の飲料供給装置１の動作について説明する。先ず初めに、制御装置は、第１のＩＢＣセンサ３５に基づく氷検出信号に基づき水槽１４内の冷却水が十分に着氷しているか否かを判断する。これに基づき、制御装置は、スターリング冷凍機１５の駆動機構２９を運転し、上述した如くコールドヘッド２０を極低温とする。尚、このとき、熱交換器用送風機２７は、制御装置により運転されていることから、高温部２５からの廃熱は、放熱フィン２３及び熱交換器２４を介して外部に排出されるものとする。
【００３７】
極低温にまで冷却されたコールドヘッド２０は、ヒートパイプ３１が圧接されていることから、ヒートパイプ３１内の冷媒は、コールドヘッド２０により冷却され液化した状態で、自重により、ヒートパイプ３１内を降下し、水槽１４内において、冷却水から気化熱を吸熱し、当該冷却水を冷却し、着氷させる。
【００３８】
これにより、液冷媒は、蒸発して気体となり、ヒートパイプ３１内を自然に上昇して再びコールドヘッド２０に移動し、再度液化する。係る動作を繰り返すことにより、水槽１４内の冷却水は、徐々に着氷量を増加させる。
【００３９】
ここで、制御装置は、第１のＩＢＣセンサ３５及び第２のＩＢＣセンサ３６により、随時水槽１４内の着氷の氷厚を検出しているおり、第２のＩＢＣセンサ３６による着氷が検出されると、制御装置は、水槽１４内の着氷は、十分であると判断し、スターリング冷凍機１５の駆動機構２９を停止する。
【００４０】
その後、制御装置は、第１のＩＢＣセンサ３５及び第２のＩＢＣセンサ３６による水槽１４内の着氷の氷厚を随時検出し、第１のＩＢＣセンサ３５が着氷を検出しなくなった時点（抵抗が著しく減少した時点）で再びスターリング冷凍機１５の駆動機構２９を運転し、水槽１４内の着氷を維持する動作を繰り返すものとする。
【００４１】
そして、水槽１４内に配設されたコイルユニット３４は、当該水槽１４内の冷却水により冷却され、前記バルブ６の開閉により、所定の温度に冷却され、炭酸水と混合された飲料又は冷却水と混合された飲料がカップＣに供給されることとなる。
【００４２】
以上の構成により、本発明の飲料供給装置１は、スターリング冷凍機１のコールドヘッド２０を用いて水槽１４内を冷却するので、適切なエネルギー効率にて飲料の冷却を行うことができ、これにより、適切な温度の飲料を提供することができるようになる。
【００４３】
また、本実施例の飲料供給装置１は、スターリング冷凍機１５のコールドヘッド２０は水槽１４より上方に配置しているため、コールドヘッド２０により冷却され液化したヒートパイプ３１内の冷媒は、自重により水槽１４側に移動することができると共に、水槽１４にて蒸発し気化した冷媒は、ヒートパイプ３１内を自然に上昇してコールドヘッド２０側に移動することができるようになる。これにより、格別にヒートパイプ３１内の冷媒を強制搬送する手段を設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができるようになる。
【００４４】
尚、上記実施例では、スターリング冷凍機１５のコールドヘッド２０を水槽１４より上方に配置しているが、これ以外にも、コールドヘッド２０を水槽１４の側方に配置してもよいものとする。
【００４５】
また、本実施例におけるヒートパイプ３１は、内部に炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガス等の地球のオゾン層を破壊せず、温暖化係数も非常に低い自然冷媒を充填しているため、環境に適応することができると共に、格別に冷媒を回収する煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００４６】
尚、本実施例では、ヒートパイプ３１を一本設けた例として示しているが、これ以外に、ヒートパイプ３１を複数設けることにより、より一層水槽１４内の冷却水の冷却、即ち、着氷を効率的に行うことができるようになる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、水槽内を冷却して当該水槽内に冷却水を生成し、該冷却水により飲料を冷却して供給する飲料供給装置において、スターリング冷凍機を備え、該スターリング冷凍機のコールドヘッドを用いて水槽内を冷却するので、適切なエネルギー効率にて飲料の冷却を行うことができるようになる。
【００４８】
請求項２の発明によれば、上記発明において、スターリング冷凍機のコールドヘッドに交熱的にヒートパイプを設け、該ヒートパイプの一部を水槽内に配設したので、スターリング冷凍機のコールドヘッドの吸熱による冷却作用をヒートパイプを介して水槽内の冷却水の冷却に効率的に用いることができるようになる。
【００４９】
請求項３の発明によれば、上記発明において、ヒートパイプ内に冷媒として炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガスを充填したので、コールドヘッドと水槽内の冷却水との熱交換を効率的に行うことができるようになる。
【００５０】
特に、炭酸ガス、又は、ヘリウム、若しくは、炭化水素ガスは、地球のオゾン層を破壊せず、温暖化係数も非常に低い自然冷媒であるため、環境に適していると共に、格別に冷媒を回収する煩雑な作業を行う必要がない。
【００５１】
請求項４の発明によれば、請求項２又は請求項３の発明に加えて、ヒートパイプを複数設けたので、水槽内の冷却水の冷却、即ち、着氷を効率的に行うことができるようになる。
【００５２】
請求項５の発明によれば、請求項２、請求項３又は請求項４の発明に加えて、スターリング冷凍機のコールドヘッドは水槽より上方若しくは該水槽の側方に配置したので、コールドヘッドにより冷却され液化したヒートパイプ内の冷媒は、自重により水槽側に移動することができると共に、水槽にて蒸発し気化した冷媒は、ヒートパイプ内を自然に上昇してコールドヘッド側に移動することができるようになる。これにより、格別にヒートパイプ内の冷媒を強制搬送する手段を設ける必要がなく、構造の簡素化を図ることができるようになる。
【００５３】
請求項６の発明によれば、上記各発明において、スターリング冷凍機の放熱部における放熱を、水冷、又は、空冷、若しくは、ヒートパイプ方式により行うので、効率的にスターリング冷凍機を運転することができ、より一層エネルギー効率の向上を図ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の飲料供給装置の側面図である。
【図２】スターリング冷凍機の概略断面図である。
【符号の説明】
１  飲料供給装置
１Ａ  本体
２  扉
３  ドリップトレイ
６  バルブ
７  カバー
１４  水槽
１５  スターリング冷凍機
２１  低温部（膨張室）
２５  高温部（圧縮室）
２６  風向板
２７  熱交換器用送風機
３１  ヒートパイプ
３２  撹拌プロペラ
３３  撹拌モータ
３４  コイルユニット
３５、３６  ＩＢＣセンサ
Ｃ  カップ
【図１】
2004237986.tif 000003
【図２】
2004237986.tif 000004