JP2002147889A - 電子冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ペルチェ素子を用いる電子冷却装置を備えたビ
ールサーバにおいて、冷却能力の要求に応じて効率良く
ビールを冷却できるようにする。 【解決手段】ペルチェ素子１６の放熱側に放熱用水槽１
７を設ける一方、放熱用水槽１７に水を循環させる冷却
水ポンプ１９、及び、放熱用水槽１７から空気を排出さ
せる空冷ファン１８を設ける。乾杯時などの一斉注ぎ出
し時には、冷却水ポンプ１９を稼動させてペルチェ素子
１６の放熱側を水冷し、高い放熱効率により大きな冷却
能力が得られるようにする。一方、ビールの昇温を抑制
できれば充分であるときには、冷却水ポンプ１９を停止
することで水を逆流させ、放熱用水槽１７から水を抜
く。そして、空冷ファン１８を稼動させて、ペルチェ素
子１６の放熱側を空冷する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子冷却装置に関
し、特に、発泡酒やビールなどの炭酸飲料のサーバ用冷
却装置として好適な電子冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ビールタンク内に炭酸ガスを
供給することで圧力をかけてビールを注ぎ出すビールサ
ーバにおいて、ビールタンクからの配管の途中に冷却装
置を備え、該冷却装置によって注ぎ出されるビールを冷
却する構成のものが知られており、前記冷却装置として
は、冷媒の蒸発熱を利用する冷凍機や、氷を用いた熱交
換器などが用いられていた（特開平８−２３０９９１号
公報、特開平８−２７６９９３号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冷却装置とし
て氷を用いた熱交換器を用いる構成では、長時間に渡っ
て安定した冷却が行えず、また、氷の補給や氷が溶けて
生じる水の排水処理が必要であるという問題があった。
また、冷却装置として冷凍機を用いる構成では、装置が
大型化すると共に、振動・騒音が大きいという問題があ
った。

【０００４】これに対し、ペルチェ素子などの電子冷却
素子によって冷却を行う電子冷却装置を用いる構成とす
れば、電源の供給により長時間に渡って安定した冷却が
可能であり、煩雑なメンテナンスが不要で、かつ、装置
を小型化できる。ところで、ビールサーバは、乾杯時な
どにおける一斉注ぎ出しやビールが室温まで上昇したと
きには、急冷するために大きな冷却能力を必要とする
が、通常はビールの昇温を抑えるだけの極小さな冷却能
力で十分であり、前記電子冷却装置では、急冷時には電
子冷却素子の冷却能力を最大限に引き出せるようにする
ことが望まれる一方、ビールの昇温を抑えるだけで良い
徐冷時には、電子冷却装置全体のエネルギー消費を極力
抑制できるようにすることが望まれる。

【０００５】本発明は上記実情に鑑みなされたものであ
り、急冷時には電子冷却素子の冷却能力を最大限に引き
出せ、かつ、徐冷時にはエネルギー消費を極力抑制で
き、例えばビールサーバなどの冷却装置として使用する
ことで効率的にビールを冷却できる電子冷却装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明では、電子冷却素子の放熱を行う手段として空冷手
段及び水冷手段を有すると共に、急冷時に水冷手段を稼
動させ、徐冷時に空冷手段を稼動させる切替え手段を備
える構成とした。かかる構成によると、大きな冷却能力
が要求される急冷時には、放熱効率の良い水冷手段を稼
動させる一方、比較的小さい冷却能力で充分な徐冷時に
は、放熱効率は低下するもののエネルギー（電力）消費
が少ない空冷手段を稼動させる。

【０００７】尚、前記切替え手段は、手動操作の他、温
度条件等に応じた自動切替えを含むものとする。請求項
２記載の発明では、電子冷却素子の放熱側に放熱用水槽
を設け、水冷手段が前記放熱用水槽内に水を循環させる
構成であって、空冷手段が、前記放熱用水槽から水を抜
いた状態でファンによって前記放熱用水槽内に空気流を
生じさせる構成とした。

【０００８】かかる構成によると、電子冷却素子の放熱
側に設けた放熱用水槽に水を循環させることで、電子冷
却素子の放熱側を水冷する一方、前記放熱用水槽から水
を抜いて放熱部（例えば放熱用フィン）が空気に晒され
る状態として、放熱用水槽内にファンにより強制的に空
気流を生じさせることで、電子冷却素子の放熱側を空冷
する。

【０００９】尚、例えば、水を循環させるポンプが放熱
用水槽の底部に水を圧送する構成であれば、ポンプの稼
動を停止させたときに水が逆流して、放熱用水槽から水
が抜き取られるよう構成することが可能である。請求項
３記載の発明では、前記電子冷却素子によって炭酸飲料
を冷却する構成とした。

【００１０】かかる構成によると、例えばビールサーバ
の冷却装置として使用することで、ビールや発泡酒など
の炭酸飲料を、ペルチェ素子などの電子冷却素子で冷却
させる。請求項４記載の発明では、電子冷却素子が冷却
用水槽内に配置された吸熱フィンを介して前記冷却用水
槽内の水を冷却するよう構成されると共に、前記吸熱フ
ィンの間に飲料管を挟持させ、前記飲料管内の炭酸飲料
を冷却するよう構成した。

【００１１】かかる構成によると、電子冷却素子が吸熱
フィンを介して冷却用水槽内の水から吸熱するが、前記
吸熱フィンのフィン間、即ち、最も低温になる部分に飲
料管が挟持され、該飲料管内のビールや発泡酒などの炭
酸飲料が冷却される。請求項５記載の発明では、切替え
手段が、冷却用水槽内の水又は氷の温度に応じて、前記
水冷手段と空冷手段とのいずれか一方を稼動させる構成
とした。

【００１２】かかる構成によると、冷却用水槽内の水又
は凍結部分の氷の温度が高い場合には、水冷手段を稼動
させることで、高い効率で放熱させて冷却能力を高め、
前記水又は氷の温度が低い場合には、比較的小さい冷却
能力で充分であると判断して、空冷手段に自動的に切替
える。請求項６記載の発明では、切替え手段が、冷却用
水槽内で凍結した氷の量に応じて、水冷手段と空冷手段
とのいずれか一方を稼動させる構成とした。

【００１３】かかる構成によると、冷却用水槽内が所定
以上に凍結したときには、比較的小さい冷却能力で充分
であると判断して空冷手段を稼動させ、凍結量が少なく
なると、水冷手段に自動的に切替えて、高い効率で放熱
させて冷却能率を高め、凍結量を増大させるようにす
る。尚、凍結した氷の量は、冷却用水槽の温度分布から
推定することが可能である。

【００１４】請求項７記載の発明では、切替え手段が、
電子冷却装置の入口又は出口における炭酸飲料の温度に
応じて、水冷手段と空冷手段とのいずれか一方を稼動さ
せる構成とした。かかる構成によると、電子冷却装置の
入口又は出口での炭酸飲料の温度が高い場合には、水冷
手段を稼動させることで、高い効率で放熱させて冷却能
力を高め、前記入口又は出口での炭酸飲料の温度が低い
場合には、比較的小さい冷却能力で充分であると判断し
て、空冷手段に自動的に切替える。

【００１５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、急冷時に
は水冷手段を稼動させて放熱効率を高め、電子冷却素子
の冷却能力を高める一方、大きな冷却能力を必要としな
い徐冷時には空冷手段に切替えるので、必要な冷却能力
を確保しつつ、効率的に冷却を行わせることができると
いう効果がある。

【００１６】請求項２記載の発明によると、放熱用水槽
内への水の循環と放熱用水槽からの水の抜き取りによっ
て、空冷・水冷の切替えを簡便に行えるという効果があ
る。請求項３記載の発明によると、例えばビールサーバ
の冷却装置として本発明に係る電子冷却装置を使用する
ことで、ビールや発泡酒などの炭酸飲料を効率良く冷却
できるという効果がある。

【００１７】請求項４記載の発明によると、飲料管内の
ビールや発泡酒などの炭酸飲料から効率良く吸熱させる
ことができるという効果がある。請求項５，６記載の発
明によると、冷却用水槽における炭酸飲料の冷却能力に
応じて水冷と空冷とが切替えられ、急冷時と徐冷時とを
的確に判断して切替えが行われるという効果がある。

【００１８】請求項７記載の発明によると、冷却する炭
酸飲料の温度、又は、冷却後の炭酸飲料の温度から、急
冷時と徐冷時とが的確に判断され、水冷と空冷との切替
えが行われるという効果がある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明に係る電子冷却装置が適用される
ビールサーバを示す。図１に示すビールサーバは、ビー
ルタンク（ビール樽）１内のビール（又は発泡酒）を、
電子冷却装置２を介して注出バルブ３から注ぎ出す構成
である。

【００２０】前記ビールタンク１の口金には、ディスペ
ンスヘッド１１が装着される。前記ディスペンスヘッド
１１には、炭酸ガスボンベ１２が減圧装置１３を介して
付設されており、炭酸ガスボンベ１２内の炭酸ガスが減
圧されてビールタンク１内に供給され、ビールタンク１
内のビールが炭酸ガスによって加圧されるようになって
いる。

【００２１】ビールタンク１から炭酸ガスによって押し
出されるビールは、前記ディスペンスヘッド１１に接続
されるビールホース（飲料管）１４を介して、注出バル
ブ３から注ぎ出されるが、ビールホース１４は、途中、
電子冷却装置２を構成する冷却用水槽１５内を経由し、
この冷却用水槽１５内に配設されるビールホース１４内
でビールが冷却されるようになっている。

【００２２】前記電子冷却装置２は、前記冷却用水槽１
５、ペルチェ素子（電子冷却素子）１６，放熱用水槽１
７，空冷ファン１８，冷却水ポンプ１９から構成され
る。前記冷却用水槽１５は四角柱状の水槽であり、該冷
却用水槽１５の４側壁の外面には、各面毎にそれぞれ２
枚のペルチェ素子１６が、吸熱側がアルミや銅などで形
成される吸熱側伝熱板１６ａを介して前記４側壁の外面
と接するように、熱伝導性両面接着テープにより接着さ
れている。

【００２３】また、前記冷却用水槽１５の４側壁の内面
それぞれには、横方向に延びるフィンを上下方向に複数
並設してなる吸熱フィン２０がそれぞれ溶着されてい
る。そして、前記ビールホース１４は、前記冷却用水槽
１５の上部開放端から冷却用水槽１５内に入り、前記冷
却用水槽１５の底部付近にまで垂下された後、内周壁に
向けて屈曲され、内周壁に設けられた前記吸熱フィン２
０のフィン間に挟持された状態で４側壁の内面に沿って
延設され、挟持されるフィンを順繰りにより上側に切替
えつつ螺旋状になって前記冷却用水槽１５の上部に至
り、前記冷却用水槽１５の上部に固定された前記注出バ
ルブ３に接続される。

【００２４】一方、前記ペルチェ素子１６の放熱側に
は、アルミや銅などで形成される放熱側伝熱板１６ｂが
接着され、該放熱側伝熱板１６ｂの外面に前記冷却用水
槽１５を囲む環状の放熱用水槽１７の内周壁外面が熱伝
導性両面接着テープにより接着されている。また、前記
冷却用水槽１５と放熱用水槽１７との間隙には、発泡ポ
リウレタンや発泡スチロールなど断熱材２９が充填され
ている。

【００２５】すなわち、ペルチェ素子１６の両側に伝熱
板１６ａ，１６ｂを挿入することにより、電子冷却装置
の吸熱部と放熱部との間隔を広げ、断熱材２９を充填す
ることで熱伝導による影響を少なくすると共に、発泡ポ
リウレタンを現場発泡させることにより外気の侵入を阻
止して、結露によるペルチェ素子１６の損傷をなくすこ
とが出来る。

【００２６】前記放熱用水槽１７の内周壁の内面には、
放熱フィン２１がそれぞれ溶着されている。前記冷却水
ポンプ１９は、電動ポンプであって、冷却水タンク２２
内の水を吸い込み、冷却水供給管２３を介して放熱用水
槽１７の底部に水を供給するものである。

【００２７】前記放熱用水槽１７の上部にはリターン配
管２４が接続され、該リターン配管２４の開口部を超え
る水位になると放熱用水槽１７内の水がオーバーフロー
して、リターン配管２４を介して前記冷却水タンク２２
に戻される。前記リターン配管２４を介して前記冷却水
タンク２２に戻される水は、前記冷却水タンク２２の上
部に設けられた蒸発板２５に流れ、ここで一部が蒸発す
ることで気化熱が奪われるよう構成される。

【００２８】また、前記放熱用水槽１７の底部付近に接
続される排気ダクト２６を、前記放熱用水槽１７の水が
オーバーフローする水位よりも上方にまで延設して大気
開放させてあり、該排気ダクト２６の前記オーバーフロ
ー水位よりも上方となる大気開放部付近に空冷ファン
（排気ファン）１８を設けてある。ここで、前記冷却水
ポンプ１９には逆流防止の機能がなく、冷却水ポンプ１
９が停止すると、放熱用水槽１７内の水が冷却水ポンプ
１９を介して逆流して冷却水タンク２２に戻り、放熱用
水槽１７内の水が抜かれるようになっている。

【００２９】従って、冷却水ポンプ１９が停止して放熱
用水槽１７内の水が抜かれた状態で、前記空冷ファン１
８を稼動させると、放熱用水槽１７内から空気が強制的
に排出され、図１において放熱用水槽１７の上方から下
方に向けての空気流が発生して、ペルチェ素子１６の放
熱側が空冷されることになる。従って、本実施形態にお
いては、上記排気ダクト２６及び空冷ファン１８によっ
て空冷手段が構成される。

【００３０】一方、空冷ファン１８を停止させて、代わ
りに冷却水ポンプ１９を稼動させると、放熱用水槽１７
内にオーバーフロー水位まで水が満たされ、更に、継続
的に水が供給されることで、オーバーフローした水が冷
却水タンク２２に戻され、戻された水が再度放熱用水槽
１７内に供給される水の循環が行われ、ペルチェ素子１
６の放熱側が水冷されることになる。

【００３１】従って、本実施形態においては、上記冷却
水ポンプ１９，放熱用水槽１７及び冷却水タンク２２に
よって水冷手段が構成される。前記ペルチェ素子１６
は、放熱側の温度が低いほど吸熱側の温度が下がる特性
を有し、放熱側に熱が蓄積しないように放熱効率を高め
れば、冷却能力を高めることができる。

【００３２】放熱方式として空冷と水冷とを比較する
と、水冷の方が放熱効率が高いので、上記冷却水ポンプ
１９を稼動させて水冷とすれば、高い冷却能力を発揮さ
せることができるが、水の循環させる仕事が必要で、空
冷ファン１８を稼動させる場合に比べてエネルギー消費
（電力消費）が大きい。そこで、本実施形態では、上記
のように、空冷手段と水冷手段との双方を備え、ビール
の一斉注ぎ出しやビールが室温まで上昇したときなどの
急冷が要求されるときには、水冷手段（冷却水ポンプ１
９）を稼動させて冷却能力を高める一方、ビールの注ぎ
出しが殆ど無かったり、ビールタンク１内のビール温度
が充分に低く、高い冷却能力が要求されない徐冷時に
は、空冷手段（空冷ファン１８）を稼動させるようにし
て、効率的にビールの冷却が行われるようにしてある。

【００３３】上記空冷手段と水冷手段との切替えは、切
替え手段を構成するコントロールボックス３１によって
行われる。前記コントロールボックス３１には、前記空
冷手段と水冷手段との切替えを手動で行わせる手動モー
ドと、前記切替えを自動で行わせる自動モードとのモー
ド選択スイッチ３２があり、モード選択スイッチ３２で
手動モードが選択されたときには、空冷・水冷選択スイ
ッチ（徐冷・急冷選択スイッチ）３３で、空冷と水冷と
のいずれかを任意に選択できるようになっている。

【００３４】前記手動モードでは、乾杯のために一斉注
ぎ出しが行われるときや、タンク１内のビール温度が室
温付近にまで高くなっていると推定されたり、注ぎ出さ
れたビールの温度が適温よりも高いと判断したときに、
手動で水冷（急冷）を選択すれば、高い冷却能力が発揮
され、ビールを適温に冷却させることができる。一方、
上記以外の通常時は、手動で空冷（徐冷）を選択すれ
ば、ビールを適温に保持するのに充分な冷却能力が得ら
れると共に、冷却水ポンプ１９が停止されることで、電
力消費を抑制できることになる。

【００３５】尚、手動モードにおいて手動で水冷（急
冷）が選択された後、空冷（徐冷）への切替え操作が行
われないまま放置されて、一定時間以上継続して水冷手
段（冷却水ポンプ１９）が稼動された場合に、自動的に
空冷に戻すようにしても良い。また、前記自動モードで
は、温度条件に従って自動的に空冷（徐冷）・水冷（急
冷）の切替えを行う。

【００３６】具体的には、例えば、前記ビールタンク１
内のビールの温度、又は、注出バルブ３付近でのビール
の温度を温度センサで検出し、該検出したビールの温度
が所定温度以上であれば、急冷が必要と判断して水冷手
段（冷却水ポンプ１９）を自動的に稼動させて冷却能力
を高める一方、ビールタンク１内のビールの温度、又
は、注出バルブ３付近でのビール温度が前記所定温度よ
りも低いときには、徐冷時であると判断して空冷手段
（空冷ファン１８）を稼動させる。

【００３７】また、前記吸熱フィン２０の近傍に温度セ
ンサを配置し、冷却用水槽１５内の水（凍結する部分で
あれば氷）の温度を検出させ、該検出温度が所定温度以
上であれば、水冷手段（冷却水ポンプ１９）を自動的に
稼動させる一方、前記検出温度が前記所定温度よりも低
いときには、空冷手段（空冷ファン１８）を稼動させる
構成とすることができる。

【００３８】更に、吸熱フィン２０の近傍の氷が成長す
る方向に沿って複数の温度センサを配置し、これら複数
の温度センサを、検出温度が０℃未満になっている温度
センサと、検出温度が０℃以上になっている温度センサ
とに判別して、検出温度が０℃未満である温度センサの
位置まで凍結していると判断して、冷却用水槽１５内で
の氷の量を推定させる。そして、氷の量が所定量未満で
あれば、水冷手段（冷却水ポンプ１９）を自動的に稼動
させることで冷却能力を高め、氷の量を増やすようにす
る一方、氷の量が所定量以上であれば、高い冷却能力は
不要であると判断して、空冷手段（空冷ファン１８）を
稼動させるように構成としても良い。

【００３９】尚、氷の量を検出する手段としては、上記
の温度分布を検出する方法の他、冷却用水槽１５内の水
を攪拌する電動ファンを設け、該撹拌機の羽根が氷にあ
たって受ける抵抗を感知して、冷却用水槽１５内の氷の
量が十分であると判断して水冷手段を停止させる構成と
することも可能である。また、前記検出温度又は氷の推
定量と比較させる所定値を、手動で調整できるように構
成したり、外気温度に応じて自動調整されるようにする
ことも可能である。

【００４０】尚、上記実施の形態では、空冷・水冷の切
替えモードとして、手動と自動との双方を備える構成と
したが、手動モードのみ或いは自動モードのみを備える
構成であっても良いことは明らかである。また、上記実
施の形態では、本発明に係る電子冷却装置をビールサー
バの冷却装置として用いる構成を示したが、本発明に係
る電子冷却装置を、ビールや発泡酒以外の炭酸飲料の冷
却に使用することも可能である。

【００４１】また、冷媒として水以外の液体を用いるこ
とも可能であり、更に、電子冷却素子として、ペルチェ
素子以外の電子冷却素子を用いても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態において本発明に係る電子冷却装置
が適用されるビールサーバを示す図。

【符号の説明】

１…ビールタンク ２…電子冷却装置 ３…注出バルブ １１…ディスペンスヘッド １２…炭酸ガスボンベ １３…減圧装置 １４…ビールホース １５…冷却用水槽 １６…ペルチェ素子 １６ａ…吸熱側伝熱板 １６ｂ…放熱側伝熱板 １７…放熱用水槽 １８…空冷ファン １９…冷却水ポンプ ２０…吸熱フィン ２１…放熱フィン ２２…冷却水タンク ２３…冷却水供給管 ２４…リターン配管 ２５…蒸発板 ２６…排気ダクト ２９…断熱材 ３１…コントロールボックス ３２…モード選択スイッチ ３３…空冷・水冷選択スイッチ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子冷却素子を用いて冷却を行う電子冷却
   装置であって、前記電子冷却素子の放熱を行う手段とし
   て空冷手段及び水冷手段を有すると共に、急冷時に前記
   水冷手段を稼動させ、徐冷時に前記空冷手段を稼動させ
   る切替え手段を備えたことを特徴とする電子冷却装置。
2. 【請求項２】前記電子冷却素子の放熱側に放熱用水槽を
   設け、前記水冷手段が前記放熱用水槽内に水を循環させ
   る構成であって、前記空冷手段が、前記放熱用水槽から
   水を抜いた状態でファンによって前記放熱用水槽内に空
   気流を生じさせる構成であることを特徴とする請求項１
   記載の電子冷却装置。
3. 【請求項３】前記電子冷却素子によって炭酸飲料を冷却
   することを特徴とする請求項１又は２記載の電子冷却装
   置。
4. 【請求項４】前記電子冷却素子が冷却用水槽内に配置さ
   れた吸熱フィンを介して前記冷却用水槽内の水を冷却す
   るよう構成されると共に、前記吸熱フィンの間に飲料管
   を挟持させ、前記飲料管内の炭酸飲料を冷却するよう構
   成したことを特徴とする請求項３記載の電子冷却装置。
5. 【請求項５】前記切替え手段が、前記冷却用水槽内の水
   又は氷の温度に応じて、前記水冷手段と空冷手段とのい
   ずれか一方を稼動させることを特徴とする請求項４記載
   の電子冷却装置。
6. 【請求項６】前記切替え手段が、前記冷却用水槽内で凍
   結した氷の量に応じて、前記水冷手段と空冷手段とのい
   ずれか一方を稼動させることを特徴とする請求項４記載
   の電子冷却装置。
7. 【請求項７】前記切替え手段が、前記電子冷却装置の入
   口又は出口における炭酸飲料の温度に応じて、前記水冷
   手段と空冷手段とのいずれか一方を稼動させることを特
   徴とする請求項３又は４記載の電子冷却装置。