JP2001325656A - カップ式自動販売機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給する氷の量を確保するために製氷装置が
大きくなり、装置の小型化が困難となっている。また、
販売できる飲料の種類が限られていた。 【解決手段】 ヒートポンプ回路１と、飲料過冷却熱交
換器１４を備え、飲料を過冷却状態まで冷却したのちに
カップ１２へ放出することにより、カップ１２にシャー
ベット状の飲料を生成することができるので、新しい味
覚の飲料の提供と、製氷装置９を小型化することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却したジュース
等の飲料をカップなどの容器に入れて販売するカップ式
自動販売機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カップ式自動販売機としては、例
えば、特開平５−８１５４１号公報に記載されているよ
うなものがあった。図８は、前記公報に記載された従来
のカップ式自動販売機を示すものである。

【０００３】図８において、１は圧縮機、凝縮器、減圧
手段から構成されるヒートポンプ回路、２はヒートポン
プ回路の冷媒が循環する冷媒回路、３は冷媒で貯水され
た水を冷却する水槽冷却熱交換器、４は飲料の原料とな
るシロップ、炭酸ガス、希釈液などをカップ１２へと導
く飲料回路、５は水槽に浸された飲料を冷却する飲料冷
却熱交換器、８は氷を造るための水を給水する給水回
路、９はカップ１２に入れるチップ状の氷を造る製氷装
置、１０は製氷装置９で生成したチップ状の氷をカップ
１２へと供給する氷回路、１１は飲料を冷却する冷水を
貯水した水槽、１１ａは水槽１１に貯められている水で
ある。ヒートポンプ回路１へ入るエンタルピーの高い冷
媒は、ヒートポンプ回路１の圧縮、凝縮、減圧作用によ
ってエンタルピーの低い冷媒となり、水槽冷却熱交換器
３へと流れる。水槽１１に貯水されている水１１ａは、
水槽冷却熱交換器３で冷媒が蒸発する際に冷却されて冷
水となる。水槽冷却熱交換器４、ならびに飲料冷却熱交
換器５はチューブ状の配管をＵ字形、あるいはコイル状
に連続的に配した満液式の熱交換器である。販売するジ
ュース等の飲料は、飲料の原料であるシロップなどの濃
縮液と、機内に収納設置さらた高圧ガスボンベに充填さ
れる炭酸ガスと、飲料水などの希釈水を、それぞれ別々
に水槽１１に浸されている飲料冷却熱交換器５で冷却し
て直接カップ１２内に注ぎ、攪拌混合して生成される。
また、これらの飲料の原料を機内で攪拌混合した後に、
水槽１１に浸されている飲料冷却熱交換器５で冷却して
カップに注ぐ方式もある。何れの製造方式でも、販売の
都度、所定量の飲料、もしくは飲料の原料であるシロッ
プ、希釈水などは機内に設置された水槽１１で冷却され
てカップ１２に供給される。また、販売する飲料が氷入
りであれば、製氷装置９で生成された氷を氷回路１０を
通してカップ１２の飲料に供給添加する。従来より使用
されている製氷装置９はオーガー式製氷装置であり、ヒ
ートポンプ回路１と冷媒回路７によって接続され、冷媒
の蒸発熱を利用して供給される水よりチップ状の氷片を
生成する。

【０００４】カップ式自動販売機は、限られた設置空間
に設置できるように装置の小型化を図る一方で、顧客の
嗜好にあった飲料を幅広く選択できるように、数多い種
類の飲料が搭載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成では、夏場に大量の需要があるときは、ヒート
ポンプ回路１を水槽１１の冷却と共用していることもあ
り、製氷装置９の氷の生成が間に合わず、カップ１２に
チップ状の氷片を供給できない問題が生じていた。ま
た、製氷装置９で製氷できる量には限界があり、また氷
を製氷するまでに時間を要すため、大量の冷飲料の販売
に備えて氷を貯蔵する貯氷槽は大型化し、機内の空間の
多くを製氷装置９が占有するようになり、販売できる飲
料数を増やすことや、カップ式自動販売機の小型化には
限界が生じていた。

【０００６】さらに、カップ１２に供給されたチップ状
の氷片は、氷の浮力によって飲料の上層部に停留し、カ
ップ１２の下層部の飲料が冷却できないばかりでなく、
上層部の氷が溶けて飲料の味覚が低下し、顧客に十分に
満足してもらる飲料が提供できない問題があった。

【０００７】また、新しい味覚の冷飲料として飲料がシ
ャーベット状となったものが注目されており、カップ式
自動販売機でもシャーベット状の冷飲料の販売を望まれ
ているが、従来のカップ式自動販売機の構成ではこの冷
飲料の製造は不可能である。

【０００８】本発明は、前記従来の課題を解決するもの
で、装置がコンパクトで、シャーベット状の冷飲料を製
造できるカップ式自動販売機を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、圧縮機と凝縮器と減圧手段を冷媒回路で順
に接続したヒートポンプ回路と、減圧手段の出口に設け
て、飲料をヒートポンプ回路の冷媒と熱交換させて過冷
却状態まで冷却する飲料過冷却熱交換器と、過冷却状態
まで冷却した飲料をカップへと注ぐ飲料過冷却回路を備
えたカップ式自動販売機としたものである。

【００１０】これによって、飲料過冷却熱交換器で生成
された過冷却状態の飲料を、カップへと注ぐことによっ
てシャーベット状の飲料が生成されるので、カップ式自
動販売機の小型化を実現することができるとともに、新
しい味覚の飲料を提供することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載した構成
とすることにより、本発明の目的を達成した実施形態の
カップ式自動販売機を実現することができる。

【００１２】すなわち、請求項１記載のように、機体内
で調理された飲料をカップに入れて販売するカップ式自
動販売機において、圧縮機と凝縮器と減圧手段を冷媒回
路で順に接続したヒートポンプ回路と、減圧手段の出口
に設けて、飲料をヒートポンプ回路の冷媒と熱交換させ
て過冷却状態まで冷却する飲料過冷却熱交換器と、過冷
却状態まで冷却した飲料をカップへと注ぐ飲料過冷却回
路を備えたことを特徴とするカップ式自動販売機とする
ことにより、飲料過冷却熱交換器で生成された過冷却状
態の飲料を、カップへと注ぐことによってシャーベット
状の飲料が生成されるので、装置の小型化の実現と、新
しい味覚の飲料を提供することができる。

【００１３】また、請求項２記載のように、飲料過冷却
回路の途中に、過冷却状態の飲料を貯水する飲料タンク
を備えたカップ式自動販売機とすることにより、飲料過
冷却熱交換器で生成された過冷却状態の飲料を、カップ
へと注ぐことによって、装置の小型化と高効率化を実現
することができると共に、夏場の冷飲料の販売量が多い
ときでも、安定して冷飲料を販売することができる。

【００１４】また、請求項３記載のように、飲料タンク
に接続される飲料過冷却回路は、飲料タンクの水面へ向
けて飲料が放出するように設置されているカップ式自動
販売機とすることにより、飲料過冷却熱交換器で生成さ
れた過冷却状態の飲料を、カップへと注ぐことによっ
て、装置と小型化と高効率化を実現することができると
共に、夏場の冷飲料の販売量が多いときでも、安定して
冷飲料を販売することができる。

【００１５】また、請求項４記載のように、水を貯水す
る水槽と、飲料冷却熱交換器と、飲料を飲料冷却熱交換
器で前記水槽の水と熱交換してカップへと注ぐ飲料回路
を備え、飲料タンクは、水槽に浸されるように設置され
ているカップ式自動販売機とすることにより、水槽と飲
料タンクが一体化することができるので、カップ式自動
販売機の小型化と高効率化、および低コスト化を実現す
ることができる。

【００１６】また、請求項５記載のように、飲料過冷却
熱交換器の入口の飲料過冷却回路に、飲料浄化手段を設
置したカップ式自動販売機とすることにより、飲料過冷
却熱交換器に入る前の飲料を浄化することによって、長
期にわたり安定して過冷却状態の飲料を生成することが
できる。

【００１７】また、請求項６記載のように、飲料過冷却
熱交換器は、スリット状の穴を有する複数の冷媒プレー
トと、スリット状の穴を有する複数の飲料プレートと、
この複数の冷媒プレートと飲料プレートの間に設けられ
ていて冷媒と飲料の隔壁をなす複数の隔壁プレートとか
ら冷媒流路と水流路を形成した積層式熱交換器であるカ
ップ式自動販売機とすることにより、安定して過冷却状
態の飲料を生成することができるので、カップ式自動販
売機の耐久性が向上するとともに、装置の小型化と低コ
スト化を実現することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１９】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例におけるカップ式自動販売機の構成図を模式的に示す
ものである。図１において、１３はヒートポンプ回路の
冷媒が流れる冷媒回路、１４は飲料回路６から導いた飲
料を冷媒回路１３の冷媒と熱交換して過冷却状態まで冷
却する飲料過冷却熱交換器、１５、１６は飲料回路６よ
り飲料を飲料過冷却熱交換器１４へ供給し、過冷却状態
の飲料を飲料回路６へと戻す飲料過冷却回路、１７、１
８は飲料回路６を流れる飲料を飲料回路１５へ流すか否
かを切り替える三方弁、１９は飲料過冷却回路１５を流
れる飲料の流量を制御する流量制御手段、２０は飲料過
冷却熱交換器１４から流出して飲料過冷却１６を流れる
飲料の温度を検知する温度センサー２０は飲料過冷却回
路１６を流れる飲料の温度が所定の温度Ｔ１となるよう
に、温度センサー２０から受ける信号を基に流量制御手
段１９を介して飲料過冷却回路１６を流れる流量を制御
し、さらに三方弁１８、１９の動作を制御する制御ユニ
ットである。飲料過冷却熱交換器１４は、プレート式熱
交換器や二重管式熱交換器などの満液式熱交換器以外の
熱交換器を用いた。温度センサー２０にはサーミスター
を用いたが、熱電対、あるいは測温抵抗体とすることも
できる。

【００２０】以上のように構成されたカップ式自動販売
機について、以下その動作と作用について説明する。冷
飲料の販売を行うときは、以下のような動作を行う。飲
料、または飲料の原料となるシロップ、あるいは希釈水
は、水槽１１の冷水中に浸されている飲料冷却熱交換器
５で冷却したあと、カップ１２へと導くための飲料回路
６を流れる。飲料は、飲料回路６に設置した三方弁１７
によって飲料過冷却回路１５を通じて飲料過冷却熱交換
器１４へ入り、ヒートポンプ回路１の冷媒と熱交換して
冷却された後、飲料過冷却回路１６と三方弁１８を経由
してカップ１２へと注入される。このとき、所定の温度
Ｔ１を飲料の氷点以下の温度とし、温度センサー２０で
検出される温度がＴ１となるように、制御ユニット２１
によって流量制御手段１９を介して飲料の流量を制御す
ると、飲料過冷却熱交換器１４を流出する飲料は、氷点
以下の温度でも液相である過冷却状態の飲料となる。飲
料は氷点以下の温度まで冷却しても氷核が無い場合は、
氷へと相変化できない過冷却状態の液体となる。しか
し、過冷却状態の飲料の中に氷核が生成されるか、流れ
の乱れが生じるか、または衝撃を受けると一瞬に氷へと
相変化し、過冷却される温度が大きくなるほど僅かな乱
れでも氷へと相変化する。従って、過冷却状態となった
飲料は、カップ１２へ注入されたときに受ける衝撃によ
って瞬間に氷へと相変化し、このとき、生成される氷は
流動性のあるシャーベット状となる。従って、飲料を飲
料過冷却熱交換器１４で過冷却状態となるまで冷却する
ことによって、カップ１２にシャーベット状の飲料を供
給することができる。

【００２１】以上のように、本実施例においては、飲料
過冷却熱交換器１４、飲料過冷却回路１５、１６、三方
弁１７、１８、制御ユニット２１などを設置し、飲料冷
却熱交換器５で冷却された飲料を過冷却状態まで冷却し
た後、カップへ供給する構成としたことから、シャーベ
ット状の新しい味覚の冷飲料を製造することができる。
また、シャーベット状の冷飲料を販売するときは、チッ
プ状の氷片を供給する必要がないので、冷飲料の販売に
備えて氷を貯蔵する製氷装置９の貯氷槽を小型化するこ
とができる。さらに、飲料過冷却熱交換器１４で冷却す
る飲料の温度を、飲料の氷点以上の温度とした場合は、
従来の冷飲料の販売と同等することができる。従って、
飲料熱交換器５での飲料の冷却熱量を減らすことができ
るから、飲料冷却熱交換器５、水槽冷却熱交換器３、お
よび水槽１１の小型化を図ることができる。また、製氷
装置９、飲料冷却熱交換器５、水槽冷却熱交換器３、お
よび水槽１１の小型化によって空く空間を利用し、販売
できる飲料の種類を増やすことができる。

【００２２】また、本実施例においては、過冷却状態の
なった飲料は三方弁１８と飲料回路６を通じてカップ１
２へと供給する構成であるが、飲料過冷却熱交換器１４
より直接カップ１２へ注入する構成としても、シャーベ
ット状の飲料を製造することができる。

【００２３】また、本実施例においては、飲料過冷却熱
交換器１４で冷却する飲料は、飲料冷却熱交換器５で一
旦冷却された後の飲料を利用したが、飲料を飲料回路４
より直接飲料過冷却熱交換器１４へ供給して冷却して
も、過冷却状態の飲料を製造することができる。

【００２４】また、本実施例においては、水槽１１で冷
却された飲料の温度が、飲料回路４に供給される飲料の
温度に左右されず、水槽１１の水の温度の関数となるよ
うに飲料冷却熱交換器５の伝熱面積を大型化するとき、
温度センサー２０と流量制御手段１９は不要となり、飲
料を過冷却状態まで冷却する手段を簡素化することがで
きる。

【００２５】また、本実施例においては、飲料の氷点温
度をＴ０とするとき所定の温度Ｔ１はＴ０−３℃とした
が、Ｔ１を低く設定しすぎると過冷却状態の飲料はカッ
プ１２へ注入する前に、飲料過冷却熱交換器１４や飲料
過冷却回路１６で氷へと相変化して流路を閉塞してしま
うので、Ｔ１＞Ｔ０−７℃の範囲で設定する。

【００２６】また、本実施例の温度センサー２０は飲料
過冷却回路１６に設置したが、ヒートポンプ回路１の冷
却能力が特性が把握できているとき温度センサー２０を
飲料過冷却回路１５に設置し、検知した温度と冷却能力
特性から飲料の流量の演算を行い、演算した流量となる
ように流量制御手段１９を制御すると、同様の効果を得
ることができる。

【００２７】また、飲料過冷却回路１６を流れる飲料の
流量の調節は、流量制御手段１９の制御のほかに、飲料
過冷却回路１６に飲料ポンプを設置して制御することも
可能である。また、ヒートポンプ回路１にインバーター
回路を設け、冷却される飲料の温度が所定の温度Ｔ１と
なるように圧縮機の出力を制御しても同様の効果を得る
ことが出来る。

【００２８】また、本実施例においては、ヒートポンプ
回路１は圧縮機を用いて冷媒を循環させるサイクルで構
成しているが、冷媒を吸収器で吸収剤に吸収させて再生
器で冷媒を発生させるような、吸収式サイクルで構成し
ても同様の効果を得ることができる。

【００２９】また、本実施例の飲料過冷却熱交換器１４
は、平向流となるようにしたが、直交流、あるいは対向
流となるような構成としても同様な効果を得ることがで
きる。

【００３０】また、本実施例においては、ヒートポンプ
回路１より冷媒回路２、７、１３をそれぞれを分岐設置
した形態となっているが、例えば、冷媒回路２と１３を
統合し冷媒回路２より飲料過冷却熱交換器１４へ冷媒を
導く冷媒回路を設置しても良い。

【００３１】（実施例２）図２は、本発明の第２の実施
例のカップ式自動販売機の構成図を模式的に示すもので
ある。図２において、２２は飲料過冷却熱交換器１４か
ら流出する過冷却状態の飲料を貯水する飲料タンクであ
る。

【００３２】以上のように構成されたカップ式自動販売
機について、以下その動作と作用について説明する。シ
ャーベット状の冷飲料の販売を行うときは、実施例１と
同様に、飲料、または飲料の原料となるシロップ、ある
いは希釈水は、水槽１１の冷水中に浸されている飲料冷
却熱交換器５で冷却したあと、飲料過冷却回路１５を通
じて飲料過冷却熱交換器１４へ供給され、氷点以下の温
度でも液相である過冷却状態の飲料となるまで冷却され
る。そのあと、飲料は飲料過冷却回路１６に設置した飲
料タンク２２に貯水され、シャーベット状の冷飲料の販
売と同時に三方弁１８と飲料回路６を経由してカップ１
２へと注入される。注入された飲料は、カップ１２に注
入される際に受ける衝撃によってシャーベット氷へと相
変化する。過冷却状態の飲料は、飲料過冷却熱交換器１
４から飲料タンク２２へ放出されたときに氷へと相変化
する場合もあるが、このときは飲料タンク２２にはシャ
ーベット状の飲料が蓄積され、飲料過冷却回路１６を通
じてカップ１２へ注入することができる。

【００３３】水槽１１の冷却を行う水槽冷却熱交換器３
と飲料過冷却熱交換器１４と製氷装置９は、ヒートポン
プ回路１を共有しているので、水槽１１の冷却運転、ま
たは製氷装置９の製氷運転を行っているときは、飲料過
冷却熱交換器１４で過冷却状態の飲料を生成することが
不可能であるか、または、生成できる量が少なくなる。
従って、水槽１１の冷却運転を行っているときにシャー
ベット状の飲料の販売を行う場合は、水槽１１の水を冷
却する運転を停止して、過冷却状態の飲料を生成する必
要があり、瞬時にカップ１２に飲料を供給することがで
きない。しかし、本実施例においては飲料タンク２２を
設置し、過冷却状態の飲料、あるいは過冷却状態の飲料
から生成されたシャーベット状の飲料を貯めているの
で、瞬時にカップ１２に飲料を供給することができる。

【００３４】以上のように、本実施例においては、飲料
過冷却熱交換器１４の飲料過冷却回路１６の出口に飲料
タンク２２を設置し、飲料過冷却回路１５から供給され
る飲料を過冷却状態まで冷却した後、飲料タンク２２に
貯水する構成としたことから、水槽１１の冷却運転を行
っているときでも、瞬時にシャーベット状の飲料の販売
を行うことができる。また、シャーベット状の飲料の販
売を行わないときに、飲料タンク２２に過冷却状態の飲
料、あるいはシャーベット状の飲料を蓄えておき、販売
するときに飲料タンク２２からカップ１２へ供給する構
成とすることによって、ヒートポンプ回路１の小型化と
小電力化を図るためヒートポンプ回路１の冷却能力を小
さくしても、カップ１２へ供給できる飲料の量が減るこ
とはない。従って、販売できるシャーベット状の飲料の
量を減らすことなくヒートポンプ回路の小型化が可能と
なる。

【００３５】（実施例３）図３は、本発明の第３の実施
例のカップ式自動販売機の構成図を模式的に示すもので
ある。図３において、２３は飲料過冷却熱交換器１４か
ら流出する過冷却状態の飲料を飲料タンク２２の上方よ
り水面に向けて放出するように設置されている飲料過冷
却回路である。

【００３６】以上のように構成されたカップ式自動販売
機について、以下その動作と作用について説明する。シ
ャーベット状の飲料の販売を行うときは、実施例１、お
よび実施例２と同様に、飲料、または飲料の原料となる
シロップ、あるいは希釈水は、水槽１１の冷水中に浸さ
れている飲料冷却熱交換器５で冷却したあと、飲料過冷
却回路１５を通じて飲料過冷却熱交換器１４へ供給さ
れ、氷点以下の温度でも液相である過冷却状態の飲料と
なるまで冷却される。そのあと、飲料は飲料過冷却回路
１６に設置した飲料タンク２２に貯水され、シャーベッ
ト状の冷飲料の販売と同時に三方弁１８と飲料回路６を
経由してカップ１２へと注入される。ここで、過冷却状
態の飲料がカップ１２へ注入されたときに受ける衝撃が
小さい場合は、カップ１２にシャーベット状の飲料が生
成できないばかりでなく、販売する冷飲料の味覚が損な
われてしまう。そこで、本実施例のように、過冷却状態
である飲料を飲料タンク２２の上方より水面へ向けて放
出するように飲料過冷却回路２３を設置すると、過冷却
状態の飲料は飲料タンク２２の水面に勢い良く着水し、
そのときの衝撃によって氷へと相変化しする。従って、
生成した過冷却状態の飲料を確実にシャーベット状の飲
料へと相変化させて飲料タンク２２に蓄積することがで
きる。

【００３７】以上のように、本実施例においては、飲料
過冷却回路２３を過冷却状態の飲料が飲料タンク２２の
上方より水面に向けて放出するように設置する構成とし
たことから、生成した過冷却状態の飲料を確実にシャー
ベット状の飲料へと相変化させて飲料タンク２２に蓄積
することができるので、氷入り飲料の販売と同時にカッ
プ１２に氷を供給することができる。

【００３８】また、本実施例においては、図３に示すよ
うに過冷却状態の飲料が飲料過冷却回路２３より放出さ
れる飲料タンク２２の水面からの高さｈは、０．１Ｈ＜
ｈ（飲料タンク２２の高さをＨとする）とするとき過冷
却状態の飲料は確実にシャーベット状の飲料へと相変化
した。放出する高さｈは、機内の設置スペースに左右さ
れるのが、できるだけ高くした方が効果的にシャーベッ
ト状の飲料を生成することができる。

【００３９】また、本実施例においては、過冷却状態の
飲料が飲料タンク２２の水面に着水するように飲料過冷
却回路２３を設置したが、飲料タンク２２の壁面に当た
るように飲料過冷却回路２３を構成してもシャーベット
状の飲料を生成することができる。

【００４０】（実施例４）図４は、本発明の第４の実施
例のカップ式自動販売機の構成図を模式的に示すもので
ある。図４において、２４は飲料過冷却熱交換器１４か
ら流出する過冷却状態の飲料を貯水するため飲料タンク
であり、水槽１１の水１１ａに浸されるように水槽１１
と一体化されている。

【００４１】以上のように構成されたカップ式自動販売
機について、以下その動作と作用について説明する。シ
ャーベット状の飲料の販売を行うときは、実施例１、実
施例２、および実施例３と同様に、飲料、または飲料の
原料となるシロップ、あるいは希釈水は、水槽１１の冷
水中に浸されている飲料冷却熱交換器５で冷却したあ
と、飲料過冷却回路１５を通じて飲料過冷却熱交換器１
４へ供給され、氷点以下の温度でも液相である過冷却状
態の飲料となるまで冷却される。そのあと、飲料は飲料
過冷却回路１６に設置した飲料タンク２４に貯水され、
シャーベット状の冷飲料の販売と同時に三方弁１８と飲
料回路６を経由してカップ１２へと注入される。飲料タ
ンク２４は水槽１１の温度の低い水１１ａに浸されてい
るから、機体内の空気の温度によらず、絶えず飲料タン
ク２４庫内の温度を一定に保つことができる。また、水
槽１１の水１１ａの温度が上昇しても、飲料タンク２４
は過冷却状態の飲料、あるいはシャーベット状の飲料が
蓄積されているので、水槽１１の水１１ａを冷却するこ
とができる。

【００４２】以上のように、本実施例においては、飲料
タンク２４が水槽１１の水に浸されるように水槽１１と
一体化する構成としたことから、飲料タンク２４を断熱
材で覆うことなく、効率よく飲料を保冷することができ
るので、装置の高効率化と低コスト化を実現することが
できる。また、冷飲料の販売量が水槽冷却熱交換器３が
水槽１１を冷却できる能力を超えても、飲料タンク２４
によって水槽１１を冷却することができるので、夏場の
冷飲料の販売量が多いときでも、安定して冷飲料の供給
を行うことができる。また、水槽１１と飲料タンク２４
の一体化によって空く空間を利用し、販売できる飲料の
種類を増やすことができる。

【００４３】（実施例５）図５は、本発明の第５の実施
例のカップ式自動販売機の構成図を模式的に示すもので
ある。図５において、２５は飲料浄化手段であり、飲料
過冷却熱交換器１４に入る前の飲料を浄化する目的で飲
料過冷却回路１５に設置した。飲料浄化手段２５はカー
トリッジ式のフィルターで構成され、取り替え可能構造
としている。また、飲料浄化手段２５に自浄作用する構
造であものを用いることもできる。

【００４４】以上のように構成されたカップ式自動販売
機について、以下その動作と作用について説明する。長
期にわたって飲料の販売を継続すると、飲料が通過する
飲料回路４、６、飲料冷却熱交換器５などには、腐食生
成物、あるいは、飲料固着物が生成するようになり、こ
れらは剥離して飲料過冷却熱交換器１４を通じてカップ
１２へ流出する。また希に、飲料、または飲料の原料と
なるシロップ、あるいは希釈水に、不純物が含まれるこ
とがある。過冷却状態の飲料は液中に氷核が無い場合
は、氷へと相変化できない液体であるが、過冷却状態の
飲料の中に氷核が存在する場合は、一瞬に氷へと相変化
する。従って、飲料過冷却熱交換器１４に入る飲料の中
に腐食生成物、飲料固着物、あるいは不純物等の氷核と
なるような物質が存在する場合は、飲料が飲料過冷却熱
交換器１４で過冷却状態となった瞬間に氷へと相変化し
飲料流路を閉塞してしまう。飲料流路が閉塞されると装
置の運転を停止しなければならないばかりでなく、瞬時
に飲料の販売ができない。そこで、飲料過冷却回路１５
に飲料浄化手段２５を設置し、氷核となる物質を除去す
ることによって、安定して過冷却状態の飲料を生成する
ことができる。

【００４５】以上のように、本実施例においては、飲料
過冷却回路１５に飲料を浄化する飲料浄化手段２５を設
置したことから、飲料中の氷核となる物質を除去するこ
とによって、長期にわたって安定して過冷却状態の飲料
を生成することができる。従って、カップ式自動販売機
の耐久性が向上する。

【００４６】（実施例６）図６は、本発明の第６の実施
例のカップ式自動販売機の構成図を模式的に示すもので
ある。図６において、２６は積層式熱交換器であり、飲
料過冷却熱交換器１４と置き換えたものである。図７は
積層式熱交換器２６の分解斜視図であり、積層式熱交換
器２６は冷媒プレート２８、飲料プレート３０、これら
のプレート２８、３０の間に挿入する隔壁プレート２９
を順に積層して形成される。冷媒プレート２８は、スリ
ット状の穴である冷媒流路スリット２８ａと飲料通路ス
リット２８ｂが形成されている。飲料プレート３０は、
スリット状の穴である冷媒通路スリット３０ａ、飲料流
路スリット３０ｂが形成されている。隔壁プレート２９
は、スリット状の穴である冷媒通路スリット２９ａと飲
料通路スリット２９ｂが形成されている。冷媒流路スリ
ット２８ａは、トッププレート２７と隔壁プレート２９
と、あるいは両面の隔壁プレート２９から挟まれること
により冷媒流路を形成する。飲料流路スリット３０ａ
は、両面の隔壁プレート２９から挟まれることにより飲
料流路を形成する。冷媒プレート２８の飲料通路スリッ
ト２８ｂ、および隔壁プレート２９の冷媒通路スリット
２９ａと飲料通路スリット２９ｂ、および飲料プレート
３０の冷媒通路スリット３０ａは、順に積層されること
によって貫通した空間を形成し、冷媒と飲料を各々のプ
レートの流路に送る流入通路３２ａ、３３ａ、また各々
の流路で熱交換した冷媒あるいは飲料を合流させて積層
式熱交換器２６から流出させるための流出通路３２ｂ、
３３ｂとなる。順に積層したプレートの最上面にはトッ
ププレート２７、最低面にはエンドプレート３１を配し
各々のスリットを密閉空間とする。

【００４７】積層式熱交換器２６の冷媒流路の高さ、お
よび飲料流路の流路高さは、冷媒プレート２８、および
飲料プレート３０のプレートの厚みであり、流路の幅は
冷媒流路スリット２８ａ、飲料流路スリット３０ａの幅
となる。本実施例では、飲料プレート３０の厚みを０．
１〜２．０mmの範囲とし、飲料流路の飲料の流れが層流
となるように（レイノルズ数が１０００以下）プレート
３０の厚みとスリット３０ａの幅、および積層するプレ
ートの枚数を設計した。飲料流路を流れる飲料の流れは
層流となり、一般的に層流の熱伝達は低いとされている
が、本発明のように流路高さを０．１〜２．０mmの範囲
とすると温度境界層が薄膜化され、伝熱が促進される。

【００４８】以上のように構成されたカップ式自動販売
機について、以下その動作と作用について説明する。飲
料過冷却熱交換器１４で生成される過冷却状態の飲料
は、僅かなでも衝撃を受けると液相から氷へと相変化す
る特性があり、過冷却される温度幅が大きいほど極僅か
な流れの乱れでも氷へと相変化してしまう。飲料過冷却
熱交換器１４を、飲料の熱伝達が乱流であるプレート式
熱交換器、あるいは二重管式熱交換器で構成した場合、
過冷却状態の飲料が氷点温度以下のある温度まで冷却さ
れると、流れの乱れ等の影響を受けて氷へと相変化して
流路を閉塞する場合があり、装置の運転を停止する必要
がある。装置を度々停止させるとヒートポンプ回路１の
圧縮機の耐久性が低下する。そこで、本実施例のよう
に、飲料過冷却熱交換器１４を積層式熱交換器２６で構
成すると、飲料流路の飲料の流れは層流であり、乱れを
伴わない流れであることから、過冷却状態となった飲料
は氷へ相変化することなく流路を通過することができ
る。過冷却状態となった飲料は、実施例１、あるいは実
施例２と同じくカップ１２、または飲料タンク２２内へ
放出されたときに受けた衝撃で、液相から氷へと相変化
する。

【００４９】以上のように、本実施例においては飲料を
過冷却状態まで冷却する熱交換器を積層式熱交換器２６
とした構成であることから、生成した過冷却状態の飲料
が熱交換器の飲料流路で氷へと相変化することなくカッ
プ１２、または飲料タンク２２内へ注入することができ
るから、装置の運転を停止することなく連続的に過冷却
状態の飲料を生成することができる。従って、カップ式
自動販売機の効率と耐久性が向上する。

【００５０】また、積層式熱交換器２６は流路の高さが
プレート式熱交換器や二重管式熱交換器よりも小さいた
め、同一伝熱面積であっても内容積が小さくなる。従っ
て、本実施例の構成により、ヒートポンプ回路１に充填
する冷媒の量を削減することができるとともに、カップ
式自動販売機の小型化を実現することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、本発明のような構成のカ
ップ式自動販売機において、次のような効果が得られ
る。

【００５２】請求項１記載の発明によれば、飲料冷却熱
交換器で冷却された飲料を過冷却状態まで冷却したのち
に、カップへ供給することができるので、シャーベット
状の新しい味覚の冷飲料を販売することができる。ま
た、シャーベット状の飲料を販売するときは、チップ状
の氷片を供給する必要がないので、冷飲料の販売に備え
て氷を貯蔵する製氷装置を小型化することができる。さ
らに、飲料過冷却熱交換器で冷却する飲料の温度を、飲
料の氷点以上の温度とした場合は、従来の冷飲料の販売
と同等することができるので、飲料冷却熱交換器、水槽
冷却熱交換器、および水槽の小型化を図ることができ
る。また、製氷装置、飲料冷却熱交換器、水槽冷却熱交
換器、および水槽の小型化によって空く空間を利用し、
販売できる飲料の種類を増やすことができる。

【００５３】また、請求項２記載の発明によれば、過冷
却状態の飲料を飲料タンクに貯水する構成としたことか
ら、水槽の冷却運転を行っているときでも、瞬時にシャ
ーベット状の飲料の販売を行うことができる。また、供
給できるシャーベット状の飲料の量を減らすことなくヒ
ートポンプ回路の小型化、小電力化を図ることが出来
る。また、夏場の冷飲料の販売量が多いときでも、絶え
ずカップにシャーベット状の鈴量を供給することができ
る。

【００５４】また、請求項３記載の発明によれば、過冷
却状態の飲料を確実にシャーベット状の飲料へと相変化
させて飲料タンク蓄積する構成としたことから、販売す
る飲料の味覚を損なうことなくシャーベット状の飲料を
販売することができる。

【００５５】また、請求項４記載の発明によれば、飲料
タンクを水槽と一体化したことから、飲料タンクを覆う
断熱材が不要となり、且つ、効率よく飲料を保冷するこ
とができるので、装置の高効率化と低コスト化を実現す
ることができる。また、冷飲料の販売量が水槽冷却熱交
換器が水槽を冷却できる能力を超えても、飲料タンクに
よって水槽を冷却することができるので、夏場の冷飲料
の販売量が多いときでも、安定して冷飲料の供給を行う
ことができる。また、水槽と飲料タンクの一体化によっ
て空く空間を利用し、販売できる飲料の種類を増やすこ
とができる。

【００５６】また、請求項５記載の発明によれば、飲料
を浄化する飲料浄化手段を設置したことから、飲料中の
氷核となる物質を除去することによって、長期にわたっ
て安定して過冷却状態の飲料を生成することができる。
従って、カップ式自動販売機の耐久性が向上する。

【００５７】また、請求項６記載の発明によれば、飲料
過冷却熱交換器を積層式熱交換器としたことから、安定
して過冷却状態の飲料を生成することができるので、カ
ップ式自動販売機の耐久性が向上するとともに、飲料過
冷却熱交換器がコンパクトとなる構成であるから装置の
小型化を実現することができる。また、熱交換器の内容
積がプレート式熱交換器よりも小さいので装置に充填す
る冷媒の量を削減することができるので、カップ式自動
販売機の低コスト化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるカップ式自動販売機
の構成図

【図２】本発明の実施例２におけるカップ式自動販売機
の構成図

【図３】本発明の実施例３におけるカップ式自動販売機
の構成図

【図４】本発明の実施例４におけるカップ式自動販売機
の構成図

【図５】本発明の実施例５におけるカップ式自動販売機
の構成図

【図６】本発明の実施例６におけるカップ式自動販売機
の構成図

【図７】同カップ式自動販売機の積層式熱交換器の分解
斜視図

【図８】従来のカップ式自動販売機の構成図

【符号の説明】 １ ヒートポンプ回路 ２、７、１３ 冷媒回路 ３ 水槽冷却熱交換器 ４、６ 飲料回路 ５ 飲料冷却熱交換器 １２ カップ １４ 飲料過冷却熱交換器 １５、１６、２３ 飲料過冷却回路 ２２、２４ 飲料タンク ２５ 飲料浄化手段 ２６ 積層式熱交換器 ２８ 冷媒プレート ２８ａ 冷媒流路スリット ２８ｂ 水通路スリット ２９ 隔壁プレート ２９ａ 冷媒通路スリット ２９ｂ 水通路スリット ３０ 飲料プレート ３０ａ 冷媒通路スリット ３０ｂ 水流路スリット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機体内で調理された飲料をカップに入れて
   販売するカップ式自動販売機において、圧縮機と凝縮器
   と減圧手段を冷媒回路で順に接続したヒートポンプ回路
   と、減圧手段の出口に設けて、飲料をヒートポンプ回路
   の冷媒と熱交換させて過冷却状態まで冷却する飲料過冷
   却熱交換器と、過冷却状態まで冷却した飲料をカップへ
   と注ぐ飲料過冷却回路を備えたことを特徴とするカップ
   式自動販売機。
2. 【請求項２】飲料過冷却回路の途中に、過冷却状態の飲
   料を貯水する飲料タンクを備えたことを特徴とする請求
   項１記載のカップ式自動販売機。
3. 【請求項３】飲料タンクに接続される飲料過冷却回路
   は、飲料タンクの水面へ向けて飲料が放出するように設
   置されていることを特徴とする請求項２記載のカップ式
   自動販売機。
4. 【請求項４】水を貯水する水槽と、飲料冷却熱交換器
   と、飲料を飲料冷却熱交換器で前記水槽の水と熱交換し
   てカップへと注ぐ飲料回路を備え、飲料タンクは、水槽
   に浸されるように設置されていることを特徴とする請求
   項２〜３のいずれか１項に記載のカップ式自動販売機。
5. 【請求項５】飲料過冷却熱交換器の入口の飲料過冷却回
   路に、飲料浄化手段を設置したことを特徴とする請求項
   １〜４のいずれか１項に記載のカップ式自動販売機。
6. 【請求項６】飲料過冷却熱交換器は、スリット状の穴を
   有する複数の冷媒プレートと、スリット状の穴を有する
   複数の飲料プレートと、この複数の冷媒プレートと飲料
   プレートの間に設けられていて冷媒と飲料の隔壁をなす
   複数の隔壁プレートとから冷媒流路と飲料流路を形成し
   た積層式熱交換器であることを特徴とする請求項１〜５
   のいずれか１項に記載のカップ式自動販売機。