JP2006336980A - 飲料冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水槽内の冷却水の温度に対する電気伝導度の変化特性に影響を受けることなく、蒸発器の周囲に形成される氷の厚さを正確に制御する飲料冷却装置を提供する。
【解決手段】 飲料冷却装置の氷厚制御装置５０は、蒸発器２１から設定氷厚位置に配置された密閉部材５１と、所定の電気伝導度に調整され密封部材５１に封入されて蒸発器２１の周囲に形成された氷Ｉにより凍結される電導水５３と、密閉部材５１に封入された電導水５３を介して離間された一対の電極５２とを備えている。飲料冷却装置は、密閉部材５１内で電導水５３における一対の電極５２間のインピーダンスの変化に基づいて冷凍装置２０を運転及び停止をして、蒸発器２１の周囲に形成される氷Ｉの厚さを制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、飲料冷却装置に関し、特に、水槽内の冷却水を冷却する過程で蒸発器の周囲に形成される氷の厚さを制御する飲料冷却装置に関する。

常に冷たい飲料等を供給する飲料冷却装置では、冷却水が貯留された水槽内に配置した蒸発管（蒸発器）の周囲に所望厚さの氷塊を生成して、この氷塊の潜熱を利用するアイスバンク式のものが知られている。この飲料冷却装置は、所定量の冷却水が貯留された水槽の内部に、飲料が流通するコイル状の飲料冷却管と、冷凍装置から導出されたコイル状の蒸発管とが同軸的に配置されて、両管が冷却水に浸漬される。この状態で、冷凍装置を運転して蒸発管に冷媒を循環供給して冷却させることで、冷却水の一部を蒸発管の周囲に氷結させて氷塊を生成し、該氷塊の潜熱によって冷却水を冷却する。更に、この冷却された冷却水で、前記飲料冷却管を流通する飲料を間接的に冷却するようになっている。

前記飲料冷却装置は、水槽内に生成される氷塊の氷厚を制御する氷厚制御装置を備え、該制御装置により冷凍装置をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、常に所定厚みの氷塊を維持するよう構成される。この氷厚制御装置は、少なくとも一方を所望の氷厚位置に位置決めした一対の電極を備え、両電極間のインピーダンスが、予め設定された閾値より低ければ、蒸発管に氷結した氷塊の厚みが所望の氷厚以下であると判断して冷凍装置の運転を継続し、該インピーダンスが閾値より高くなったときに、一方の電極が氷塊で覆われて氷塊の厚みが所望の氷厚に達したと判断して冷凍装置を停止するよう設定されている。その後、時間が経過すると、冷却水の温度上昇に伴って氷塊が融け始め、該氷塊の厚さが所望の氷厚を下回ると前記電極が水中に露呈するに至る。この電極の露呈により、再び両電極間のインピーダンスが閾値より低くなるので、前記氷厚制御装置が冷凍装置の運転再開を指示する。このように、予め設定された閾値に対する両電極間の変化するインピーダンスの高低を基に冷凍装置のＯＮ／ＯＦＦ制御を行なうことで、常に氷塊の厚さを所望の氷厚に維持するようになっている。
特許第３６００８１２号公報。

上記のような飲料冷却装置の冷却水としては一般に水道水が用いられ、この水道水の水質は地域や季節によって異なる場合があり、その水質の違いにより冷却水の温度に対する電気電導度の変化特性も変わることがある。さらに、飲料冷却装置の運転をすると、水槽内の冷却水は、空気中の水蒸気を吸収することにより増加したり、蒸発して減少することがある。水槽内の冷却水は、増加または減少すると、冷却水の温度に対する電気伝導度の変化特性が変わることがあり、その結果、冷却水中の各電極間のインピーダンスの変化特性も変わることがある。しかるに、前述した氷厚制御を行なうための閾値は、冷却水の電気電導度に応じてインピーダンスが変化するにも拘らず、予め設定された固定値であるため、冷却水の温度に対する電気電導度の変化特性の違いによっては、正常な氷厚制御を行な得なくなる。すなわち、冷却水の温度に対する電気電導度の変化特性が極度に高い場合には、電極が氷塊で覆われても前記インピーダンスが閾値を越えて高くならないときがあり、この場合は冷凍装置が停止しないために、氷塊が成長し過ぎて飲料冷却管が氷塊で覆われてしまい、飲料自体が氷結して注出できなくなる問題を招く。また逆に、冷却水の温度に対する電気電導度の変化特性が極度に低い場合は、氷塊がなくても前記インピーダンスが閾値を下回らないときがあり、この場合は冷凍装置が運転を開始しないために、飲料を冷却できなくなってしまう。

さらに、各電極は冷却水中に配置されているので、各電極にスケールなどの汚れが付着することがある。このようなときにも、氷厚制御装置は、各インピーダンスを正確に測定できなくなって正常な氷厚制御をできないことがある。

よって、本発明は、水槽内の冷却水の温度に対する電気伝導度の変化特性に影響を受けることなく、蒸発管の周囲に形成される氷の厚さを正確に制御する飲料冷却装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、飲料を冷却する冷却水を貯える水槽と、水槽内に設けられた蒸発器により冷却水を冷却する冷凍装置と、冷却の過程で蒸発器の周囲に形成される氷の厚さを制御する氷厚制御手段とを備える飲料冷却装置において、氷厚制御手段は、蒸発器から所定位置に配置された密閉部材と、所定の電気伝導度を有し密封部材に封入されて蒸発器の周囲に形成された氷により凍結される液体と、密閉部材に封入された液体を介して離間された一対の電極とを備え、一対の電極間のインピーダンスの変化に基づいて冷凍装置を運転及び停止するようにして蒸発器の周囲に形成される氷の厚さを制御するようにしたことを特徴とする飲料冷却装置を提供するものである。

上記のように構成した飲料冷却装置においては、所定の電気伝導度を有する液体は、密閉部材に封入されているので、液体の電気伝導度の変化特性がほとんど変わることがない。よって、一対の電極間のインピーダンスの変化特性もほとんど変わることがないので、飲料冷却装置は、氷厚制御手段により正確に氷厚制御されるようになる。

上記のように構成した飲料冷却装置においては、密閉部材は、熱伝導性の高い素材よりなるようにするのが好ましく、このようにすれば、密閉部材内の液体は、蒸発器の周囲に形成される氷ととともに凍結しやすくなり、飲料冷却装置は、氷厚制御手段により正確に氷厚制御されるようになる。

また、上記のように構成した飲料冷却装置においては、密閉部材には、液体とともに気体が封入されるようにするのが好ましく、このようにすれば、密閉部材内の液体は、凍結することによる体積の膨張を気体を圧縮することにより緩衝することができるので、密閉部材は、液体の体積の膨張により破損することはない。

また、上記のように構成した飲料冷却装置においては、液体には、過冷却防止剤を含むようにするのが好ましく、このようにすれば、液体は、過冷却状態になることなく凍結されるようになり、飲料冷却装置は、氷厚制御手段により正確に氷厚制御されるようになる。

さらに、上記のように構成した飲料冷却装置においては、密閉部材は導電性部材よりなり、 一対の電極の何れか一方は、密閉部材であるようにしてもよく、このようにすれば、氷厚制御手段を小型化できるとともに部品点数を減らすことができ、氷厚制御手段の製造コストを下げることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図３は、本発明に係る飲料冷却装置が採用された飲料ディスペンサの第１実施形態を示しており、この飲料ディスペンサは、装置本体Ｂと、炭酸ガスの封入されたガスボンベＧと、飲料を蓄えた飲料供給源Ｔと、注出コックＰとにより構成されている。

装置本体Ｂは、図１に示すように、下側ハウジングＢ１と、この下側ハウジングＢ１上に載置固定した上側ハウジングＢ２とを備えている。

上側ハウジングＢ２は、図２に示すように、水槽１０と、コイル状の蒸発器２１と、飲料冷却管３０と、撹拌装置４０と、氷厚制御装置５０を備えている。水槽１０は、飲料冷却管３０内の飲料を冷却する冷却水Ｗを貯える。

蒸発器２１は、冷凍装置２０（図示しない）の一構成部品であり、この蒸発器２１は、水槽１０の周壁近傍に蒸発管をコイル状に形成して構成されて、水槽１０内に収容支持されている。冷凍装置２０は、圧縮機により圧縮した冷媒ガスを凝縮器により冷却して液化させ、この液化冷媒を膨張弁若しくはキャピラリを通して水槽１０内に設けた蒸発器２１に導き蒸発器２１で気化させ、蒸発器２１の周囲の冷却水Ｗを凍結させて氷Ｉを形成して水槽１０内の冷却水Ｗを冷却する。

飲料冷却管３０は、図２に示すように、コイル状に形成されており、蒸発器２１の内側に立設して水槽１０内の冷却水Ｗ内に収容支持されている。飲料供給源ＴからガスボンベＧの炭酸ガス圧により圧送される飲料は、飲料冷却管３０内を流通して冷却され、注出コックＰから飲料容器に注出される。

撹拌装置４０は、図２に示すように、モータ４１と、プロペラ４２とを備えている。モータ４１は、水槽４１開口部上方の支持板上に固定されており、モータ４１の出力軸と同軸的に連結されて水槽１０内に垂下する回転軸の先端には、プロペラ４２が連結されている。撹拌装置４０は、モータ４１により回転されるプロペラ４２により、水槽１０内に貯留されている冷却水Ｗを撹拌して、冷却水Ｗの全体を蒸発器の周囲に形成される氷Ｉに接触させて全体が均一に冷却されるようにする。

氷厚制御装置（氷厚制御手段）５０は、蒸発器２１の周囲に形成される氷Ｉの厚さを制御するものであり、図２に示すように、水槽１０内の上下方向の任意の位置（本実施形態では中間位置）で蒸発器２１に当接しない設定氷厚位置近傍に設けられている。氷厚制御装置５０は、図３に示すように、密閉部材５１と、密閉部材５１中に挿入された一対の電極５２と、密閉部材５１中に封入された電導水５３と、密閉部材５１中に封入された緩衝気体５４とを備えている。

密閉部材５１は、一対の電極５２と電導水５３と緩衝気体を５４を水槽１０内の冷却水Ｗから遮断するものであり、本体５１ａと、蓋５１ｂと、電極保持部材５１ｃとを備えている。なお、本体５１ａ、蓋５１ｂ及び電極保持部材５１ｃは、冷却水Ｗ及び氷Ｉからの熱伝導性が高くなるような素材で、例えばステンレス等の金属材料からなる。本体５１ａの上部には、電極保持部材５１ｃが配設されており、電極保持部材５１ｃは、本体５１ａ上部で一対の電極５２が電導水５３に浸漬されるように保持する。本体５１ａの上面開口部は、蓋５１ｂにより塞がれており、蓋５１ｂの周囲は溶接によりシールされて密閉されている。

ステンレス製の一対の電極５２は、図３に示すように、蓋５１ｂと電極保持部材５１ｃの貫通孔から本体５１ａ内に挿入されており、その先端は、本体５１ａ内の電導水５３に浸漬されている。一対の電極５２は、中間部から上部にかけて蓋５１ｂと電極保持部材５１ｃに接触しないように絶縁部材により被覆されている。また、電極５２が挿入されている蓋５１ｂの貫通孔の周囲には、Ｏリングが介装されているので電導水５３が密閉部材５１内から漏れることがない。なお、一対の電極５２は、後述する制御回路Ｅに導線で接続されている。

電導水５３は、氷厚制御装置の周囲の冷却水Ｗとともに凍結するものであり、純水に重曹を加えて所定の電気伝導度（例えば電気伝導度３００μＳ／ｃｍ）となるように調整されている。また、電導水５３は、過冷却防止剤として、ヨウ化銀を添加されており、電導水５３は、密閉部材５１内で過冷却になることなく凍結されるようになる。なお、過冷却防止剤は、ヨウ化銀の代わりに氷核細菌を採用してもよい。

緩衝気体５４は、電導水５３が凍結されるときの体積膨張により密閉部材５１の破損を防ぐためのものであり、空気や窒素ガスなどが採用される。

装置本体Ｂは、氷厚制御装置５０と、冷凍装置２０に接続された制御回路Ｅを備えており、この制御回路Ｅは、マイクロコンピュータ６０を備えている。マイクロコンピュータ６０は、氷厚制御装置５０の一対の電極５２間のインピーダンスの測定値に基づいて冷凍装置２０の圧縮機のオンオフを制御する。すなわち、氷厚制御装置５０内の電導水５３が凍結してないときには、一対の電極５２間のインピーダンスの測定値は、所定値以下となり、マイクロコンピュータ６０は、冷凍装置２０を運転させる。一方、氷厚制御装置５０内の電導水５３が凍結すると、一対の電極５２間のインピーダンスの測定値は、所定値以上となり、マイクロコンピュータ６０は、冷凍装置２０を停止させる。

上記のように構成した飲料ディスペンサの運転を開始すると、冷凍装置２０の運転が開始される。冷凍装置２０は、圧縮機により圧縮した冷媒ガスを凝縮器により冷却して液化させ、この液化冷媒を膨張弁を通して水槽１０内に設けた蒸発器２１で気化させる。これにより、冷凍装置２０は、蒸発器２１の周囲の冷却水Ｗと熱交換して冷却水Ｗを徐々に冷却させることで凍結させて氷Ｉを形成させていく。同時に撹拌装置４０のモータ４１の駆動によりプロペラ４２が回転することによって冷却水Ｗが撹拌され、冷却水Ｗを均一に冷却するとともに、蒸発器２１の周囲に形成される氷Ｉの厚さをほぼ均一にする。

蒸発器２１の周囲に形成された氷Ｉが、氷厚制御装置５０に接する位置まで成長すると、密閉部材５１内の電導水５３は、蒸発器２１の周囲に形成された氷Ｉにより冷却されて凍結される。密閉部材５１内の電導水５３が凍結すると、一対の電極５２間のインピーダンスの測定値は上昇して所定値以上となる。測定値が所定値以上となると、マイクロコンピュータ６０は、蒸発器２１の周囲に形成された氷Ｉの厚みが所望の氷厚（設定氷厚位置）になったと判断して、冷凍装置２０の運転を停止させる。

冷凍装置２０が運転を停止すると、蒸発器２１の周囲に形成された氷Ｉは徐々に融け始めて氷厚が減少する。密閉部材５１内の電導水５３が蒸発器２１の周囲に形成された氷Ｉと接しなくなると、密閉部材５１内の電導水５３は融けて、一対の電極５２間のインピーダンスの測定値は減少して所定値以下となる。測定値が所定値以下となると、マイクロコンピュータ６０は、蒸発器２１の周囲に形成された氷Ｉの厚みが減少したと判断して、冷凍装置２０の運転をさせる。

以上のように構成した飲料ディスペンサにおいては、所定の電気伝導度（例えば３００μＳ／ｃｍ）に調整された電導水５３は、密閉部材５１に封入されているので、電導水５３の電気伝導度の変化特性がほとんど変わることがなくなり、一対の電極５２間のインピーダンスの変化特性もほとんど変わることがない。よって、氷厚制御装置５０は、冷却水Ｗの水質（電気伝導度）に影響を受けることなく、常に正確に氷厚制御をすることができる。

また、密閉部材５１は、ステンレス製で熱伝導性が高いので、密閉部材５１内の電導水５３は、蒸発器２１の周囲に形成される氷Ｉが密閉部材５１に接するとともに凍結することになる。よって、氷厚制御装置５０は、蒸発器２１の周囲に形成される氷Ｉが設定氷厚位置に形成されるとともに冷凍装置２０を運転停止させることができるので、正確な氷厚制御をすることができる。さらに、密閉部材５１には、電導水５３とともに緩衝気体５４が封入されているので、密閉部材５１内の電導水５３は、凍結することによって体積が膨張しても、緩衝気体５４が圧縮されることにより緩衝されることとなり、密閉部材５１は、電導水５３が凍結することによって体積の膨張により破損することはない。

また、電導水５３には、過冷却防止剤としてヨウ化銀が含まれているので、電導水５３が、過冷却状態になることなく凍結されるようになり、飲料ディスペンサは、正確に氷厚制御される。
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態の要部を示している。この実施形態では、図４にて示す氷厚制御装置５０Ａが、上記第１実施形態において述べた氷厚制御装置５０（図３にて示す）に代えて採用されている。その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

氷厚制御装置５０Ａは、図４に示すように、密閉部材５１Ａと、密閉部材５１Ａ中に挿入された電極５２Ａと、密閉部材５１Ａ中に封入された電導水５３Ａと、密閉部材５１Ａ中に封入された緩衝気体５４Ａとを備えている。密閉部材５１Ａは、電極５２Ａと電導水５３Ａと緩衝気体を５４Ａを水槽１０内の冷却水Ｗから遮断するものであり、本体５１Ａａと、蓋５１Ａｂと、電極保持部材５１Ａｃとを備えている。なお、本体５１Ａａ、蓋５１Ａｂ及び電極保持部材５１Ａｃは、冷却水Ｗ及び氷Ｉからの熱の伝導性が高くなる素材で、例えばステンレスからなる。なお、密閉部材５１Ａは、電極５２Ａと対になる電極も兼ねている。本体５１Ａａの上部には、電極保持部材５１Ａｃが配設されており、電極保持部材５１Ａｃは、本体５１Ａａ上部で電極５２Ａが電導水５３Ａに浸漬されるように保持する。本体５１Ａａの上面開口部は、蓋５１Ａｂにより塞がれており、蓋５１Ａｂの周囲は溶接によりシールされて密閉されている。

ステンレス製の電極５２Ａは、図４に示すように、蓋５１Ａｂと電極保持部材５１Ａｃの貫通孔から本体５１Ａａ内に挿入されており、その先端は、本体５１Ａａの電導水５３Ａに浸漬されている。電極５２Ａは、前述の電極として機能する密閉部材５１Ａと対をなして電導水５３Ａにおけるインピーダンスを測定される。電極５２Ａは、中間部から上部にかけて蓋５１Ａｂと電極保持部材５１Ａｃに接触しないように絶縁部材により被覆されている。また、電極５２Ａが挿入されている蓋５１Ａｂの貫通孔の周囲には、Ｏリングが介装されているので電導水５３Ａが密閉部材５１内から漏れることがない。

電導水５３Ａは、氷厚制御装置の周囲の冷却水Ｗとともに凍結するものであり、純水に重曹を加えて所定の電気伝導度（例えば３００μＳ／ｃｍ）となるように調整されている。また、電導水５３Ａは、過冷却防止剤として、ヨウ化銀を添加されており、電導水５３Ａは、密閉部材５１Ａ内で過冷却になることなく凍結されるようになる。なお、過冷却防止剤は、ヨウ化銀の代わりに氷核細菌を採用してもよい。

緩衝気体５４Ａは、電導水５３Ａが凍結するときに体積増加して密閉部材５１Ａの破損を防ぐためのものであり、空気や窒素ガスなどが採用される。

上記のように構成した飲料ディスペンサにおいては、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができるとともに、氷厚制御装置５０Ａを上記第１実施形態よりさらに小型化できるとともに、氷厚制御装置５０Ａの部品点数を減らすことができ、氷厚制御装置５０Ａの製造コストを下げることができる。

なお、上記各実施形態においては、電導水５３、５３Ａは、純水に重曹を加えて所定の電気伝導度（例えば３００μＳ／ｃｍ）となるように調整されているが、本発明はこれに限られるものでなく、他の物質を溶解させて所定の電気伝導度となるように調整してもよい。

本発明に係る飲料冷却装置の一実施形態である飲料ディスペンサの概略構成図である。 図１の装置本体の要部の断面図である。 第１実施形態における氷厚制御装置の断面図である。 第２実施形態における氷厚制御装置の断面図である。

符号の説明

１０…水槽、２０…冷凍装置、２１…蒸発器、５０…氷厚制御手段（氷厚制御装置）、５１…密閉部材、５２…電極、５３…液体（電導水）、５４…気体（緩衝気体）。

Claims (5)

1. 飲料を冷却する冷却水を貯える水槽と、
   前記水槽内に設けられた蒸発器により前記冷却水を冷却する冷凍装置と、
   前記冷却の過程で前記蒸発器の周囲に形成される氷の厚さを制御する氷厚制御手段とを備える飲料冷却装置において、
   前記氷厚制御手段は、前記蒸発器から所定位置に配置された密閉部材と、
   所定の電気伝導度を有し前記密封部材に封入されて前記蒸発器の周囲に形成された氷により凍結される液体と、
   前記密閉部材に封入された液体を介して離間された一対の電極とを備え、
   前記一対の電極間のインピーダンスの変化に基づいて前記冷凍装置を運転及び停止するようにして前記蒸発器の周囲に形成される氷の厚さを制御するようにしたことを特徴とする飲料冷却装置。
2. 前記密閉部材は、熱伝導性の高い素材よりなることを特徴とする請求項１に記載の飲料冷却装置。
3. 前記密閉部材には、前記液体とともに気体が封入されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の飲料冷却装置。
4. 前記液体には、過冷却防止剤を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の飲料冷却装置。
5. 前記密閉部材は導電性部材よりなり、
   前記一対の電極の何れか一方は、前記密閉部材であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の飲料冷却装置。
   

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