JP2007085635A - 液体冷却装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 小型の液体冷却装置を提供すること。
【解決手段】 冷却槽20内に、ヒートシンク28と、冷却管35を設け、前記ヒートシンク28に対して吸熱部12Cが伝熱的に接するようにスターリング冷凍機12を設け、前記冷却槽20内に冷却液としての冷却水Wを貯留し、この冷却水Wを前記スターリング冷凍機12によって冷却すると共に、前記冷却管35内に飲料としての飲料水を流通させることでこの飲料水を冷却するものであり、前記冷却槽20内の配管が飲料水を流通させるための冷却管35だけとなるので、前記冷却槽20を小型化することが可能となり、これによって、液体冷却装置としての冷水器1全体を小型化することができる。
【選択図】図3
【解決手段】 冷却槽20内に、ヒートシンク28と、冷却管35を設け、前記ヒートシンク28に対して吸熱部12Cが伝熱的に接するようにスターリング冷凍機12を設け、前記冷却槽20内に冷却液としての冷却水Wを貯留し、この冷却水Wを前記スターリング冷凍機12によって冷却すると共に、前記冷却管35内に飲料としての飲料水を流通させることでこの飲料水を冷却するものであり、前記冷却槽20内の配管が飲料水を流通させるための冷却管35だけとなるので、前記冷却槽20を小型化することが可能となり、これによって、液体冷却装置としての冷水器1全体を小型化することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、水等の液体を冷却する液体冷却装置に関するものであり、特に、低温の冷却槽内の冷却管に常温の液体を流通させることで、低温の液体を得ることができる液体冷却装置に関するものである。
従来、この種の液体冷却装置としては、冷却液が貯えられた液槽(本発明の冷却槽に相当する)内に冷凍機に接続された蒸発管と飲料を冷却する飲料冷却管(本発明の冷却管に相当する)とを配設し、前記冷凍機に接続された蒸発管によって前記液槽内の冷却液を冷却すると共に、飲料を前記飲料冷却管に通すことで、この飲料冷却管を通った飲料が冷却される飲料冷却注出装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。そして、このような飲料冷却注出装置を用いて常温の水道水等を前記飲料冷却管に通すことで、冷水等を得ることができる。
実開昭60−79679号公報
しかしながら、このような液体冷却装置においては、一般的に熱を奪って冷媒を蒸発させるための蒸発管と蒸発した冷媒を凝縮させて排熱するための凝縮管とが必要なコンプレッサ式の冷凍機が用いられているため、液体冷却装置全体が大型化してしまうという問題があった。特に、前記液槽内の構造に着目すると、この種の飲料冷却注出装置は、蒸発管及び飲料冷却管をそれぞれ螺旋状に形成し、これら螺旋状の蒸発管及び飲料冷却管を前記液槽内において内外に配する構造になっているため、前記液槽が大型化してしまうという問題があった。
本発明は以上の問題点を解決し、小型の液体冷却装置を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に記載の液体冷却装置は、冷却液を貯留する冷却槽と、この冷却槽内に配されると共に液体を流通させる冷却管とを有する液体冷却装置において、前記冷却槽内にヒートシンクを設けると共に、このヒートシンクに対して吸熱部が伝熱的に接するようにスターリング冷凍機を設けたものである。
また、本発明の請求項2に記載の液体冷却装置は、請求項1において、前記冷却槽を略有底筒状に形成し、前記スターリング冷凍機をフリーピストン型とすると共に、これら冷却槽、スターリング冷凍機及び前記ヒートシンクを略同軸的に配したものである。
また、本発明の請求項3に記載の液体冷却装置は、冷却液を貯留する冷却槽と、この冷却槽内に配されると共に液体を流通させる冷却管とを有する液体冷却装置において、前記冷却槽を高熱伝導材料で形成すると共に、この冷却槽に対して吸熱部が伝熱的に接するようにスターリング冷凍機を設けたものである。
更に、本発明の請求項4に記載の液体冷却装置は、請求項3において、前記冷却槽を略有底筒状に形成し、前記スターリング冷凍機をフリーピストン型とすると共に、これら冷却槽及びスターリング冷凍機を略同軸的に配したものである。
本発明の請求項1に記載の液体冷却装置は、以上のように構成することにより、固体を直接冷却することが容易な前記スターリング冷凍機によって前記ヒートシンクを介して前記冷却槽内に貯留された冷却液が冷却されることで、前記冷却槽内の配管が液体を流通させるための冷却管だけとなるので、前記冷却槽を小型化することが可能となり、これによって、前記液体冷却装置全体を小型化することができる。
また、本発明の請求項2に記載の液体冷却装置は、以上のように構成することにより、略有底筒状の前記冷却槽とフリーピストン型の前記スターリング冷凍機と前記ヒートシンクとが略同軸的となることで、水平方向の寸法が最小となり、これによって、前記液体冷却装置の設置面積を小さくすることができる。
また、本発明の請求項3に記載の液体冷却装置は、以上のように構成することにより、固体を直接冷却することが容易な前記スターリング冷凍機によって高熱伝導材料で形成された前記冷却槽を介してこの冷却槽内に貯留された冷却液が冷却されることで、前記冷却槽内の配管が液体を流通させるための冷却管だけとなるので、前記冷却槽を小型化することが可能となり、これによって、前記液体冷却装置全体を小型化することができる。
更に、本発明の請求項4に記載の液体冷却装置は、以上のように構成することにより、略有底筒状の前記冷却槽とフリーピストン型の前記スターリング冷凍機とが略同軸的となることで、水平方向の寸法が最小となり、これによって、前記液体冷却装置の設置面積を小さくすることができる。
以下、本発明の第一の実施形態について、図1乃至図4に基づいて説明する。1は液体冷却装置としての冷水器である。この冷水器1は、外殻体2と、この外殻体2内に設けられる冷凍機ユニット3及び冷却部4と、この冷却部4内に後述する冷却管35が収容された冷却経路管5とを有して構成されている。前記外殻体2の前方には、前記冷却経路5の後述する注出操作部39及び注出口40を露出させるための開口部6が形成されていると共に、前記外殻体2の後方には、前記冷却経路5の後述する導入管33の入口を露出させるための開口部7、吸気口8及び前記冷凍機ユニット3の後述する排熱ファン13に対応する排気口9が形成されている。また、前記外殻体2の底部には、前記冷凍機ユニット3を位置決めして固定させるための固定部2Aが設けられている。更に、前記外殻体の底面には、設置面に当接して前記冷水器1を起立させるための複数の足部10が設けられている。
前記冷凍機ユニット3は、略筒状のケーシング11と、このケーシング11内に略同軸状に収容されているフリーピストン型のスターリング冷凍機12と、排熱ファン13とを有して構成されている。前記ケーシング11は、その上端に入口開口部14が形成されており、下部側面に出口開口部15が形成されていると共に、下部が前記固定部2Aに対して位置決めして固定される。そして、前記入口開口部14から前記スターリング冷凍機12の筒状部12Aが突出すると共に、前記スターリング冷凍機12の筒状部12Aの基端側に位置する排熱部12Bに伝熱的に設けられた排熱フィン16が前記入口開口部14に位置するように、前記スターリング冷凍機12が前記ケーシング11内に配置されている。そして、前記排熱フィン16の外周部と前記入口開口部14の内面との隙間には、これらの隙間を封止するための封止部材17が設けられている。また、前記スターリング冷凍機12の筒状部12Aの先端側に位置する吸熱部12C近傍には、略円筒状の伝熱ブロック18が伝熱的に取り付けられており、この伝熱ブロック18が、後述する冷却槽20内に露出したヒートシンク28に対して伝熱的に接している。更に、前記出口開口部15には、前記排熱ファン13が取り付けられていると共に、前記冷凍機ユニット3を前記固定部2Aに取り付けた状態において、前記排熱ファン13が前記排気口9に臨んで設けられている。なお、前記筒状部12Aにおける吸熱部12Cから中間部12Dにかけて、前記筒状部12Aと後述する断熱材24に形成された貫通孔24Aとの隙間を塞いで外気の持つ熱が前記貫通孔24Aから後述する冷却槽20に移動したり、外気の持つ熱が前記中間部12Dから前記吸熱部12Cに移動したりすることを防止するための断熱封止部材19が設けられている。
前記冷却部4は、底部20Aの略中央に貫通孔20Bが形成された有底略円筒状の冷却槽20と、この冷却槽20の上部開口の外周側を塞ぐと共に略中央に開口部21Aが形成された外蓋体21と、この外蓋体21の開口部21Aを塞ぐと共に略中央に挿通孔22Aが形成された内蓋体22と、この内蓋体22の挿通孔22Aに取り付けられた軸シール23と、前記冷却槽20の外側を覆う断熱材24と、前記外蓋体21の外側を覆う断熱材25と、前記内蓋体22の外側を覆う断熱材26と、前記内蓋体22に設けられた攪拌手段27と、前記冷却槽20の内底部に、この冷却槽20と略同軸状に設けられたヒートシンク28とで構成されている。なお、このヒートシンク28は、アルミニウムや銅等、熱伝導性の良好な金属によって構成されていると共に、前記冷却槽20の略中央に略同軸的に配されている。そして、前記冷却槽20の貫通孔20Bは、前記冷凍機ユニット3の伝熱ブロック18と同じかやや径大に形成されていると共に、前記ヒートシンク28の基部28Aによって塞がれており、止水パッキン29によってシールされている。そして、前記冷凍機ユニット3の伝熱ブロック18の先端部が、前記貫通孔20Bを通って、前記ヒートシンク28の基部28Aに対して伝熱的に接している。なお、前記スターリング冷凍機12が前記冷却槽20に対して同軸的となるように、前記伝熱ブロック18とヒートシンク28の基部28Aが接している。また、前記外蓋体21には、一対の挿通孔21Bが形成されていると共に、これらの挿通孔21Bを通して前記冷却経路5を構成する後述する冷却管35が前記冷却槽20内に配されている。また、前記断熱材24の底部には、前記断熱封止部材19の外径とほぼ等しい内径の貫通孔24Aが形成されており、前記断熱封止部材19と断熱材24との間に隙間を形成しないようにしている。また、前記断熱材25には、前記開口部21Aに対応して開口部25Aが形成されていると共に、前記挿通孔21Bに対応して、挿通孔25Bが形成されている。更に、前記断熱材26には、前記挿通孔22Aに対応して、挿通孔26Aが形成されている。そして、前記断熱材26の上部には取付板30が設けられていると共に、この取付板30に前記攪拌手段27を構成する電動機31が取り付けられている。なお、この電動機31の回転軸31Aは、前記挿通孔26A及び軸シール23を通って前記冷却槽20内に延びていると共に、前記回転軸31Aの先端部にインペラ32が取り付けられている。また、前記回転軸31Aは、前記冷却槽20と同軸的に配されている。そして、このように構成された冷却部4内には、冷却液としての冷却水Wが貯められる。また、前記冷却部4の冷却槽20内には、図示しない凍結センサが設けられており、前記冷却水Wの凍結を検知可能に構成されている。
前記冷却経路5について詳述する。この冷却経路5は、導入管33と、この導入管33に対して接続部34を介して接続された冷却管35と、この冷却管35に対して接続部36を介して接続された注出管37とを有して構成されている。前記導入管33の一端側は、水道の蛇口等に接続されたホースHに接続されており、他端側は前述したように前記接続部34に接続されている。また、前記冷却管35は、銅等の熱伝導性の良好な金属によって構成されており、その導入側35A及び注出側35Bが略垂直に延びており、これらの端部が前記外蓋体21の挿通孔21B及び前記断熱材25の挿通孔25Bを通してそれぞれ前記冷却部4の外部に突出すると共に、前記接続部34,36にそれぞれ接続されている。また、前記冷却管35は、その中間部35Cが一重の螺旋状に形成されている。なお、前記冷却管35の中間部35Cは、その螺旋状部分の中心軸が前記冷却槽20の中心軸と略一致するように、即ち前記冷却槽20と前記冷却管35の中間部35Cとが略同軸状となるように配されている。また、前記冷却管35の中間部35Cの螺旋状部分は、前記ヒートシンク28の外側に同軸的に配されている。従って、前記スターリング冷凍機12と、冷却槽20と、攪拌手段27と、ヒートシンク28と、冷却管35の中間部35Cの螺旋状部分は、それぞれ同軸的に配されている。更に、前記注出管37の一端側は、前述したように前記接続部36に接続されており、他端側は、止水弁38に接続されている。そして、この止水弁38には、この止水弁38を開閉操作するための注出操作部39が設けられていると共に、前記止水弁38から水を注出させるための注出口40が設けられている。なお、前記注出操作部39と注出口40は、前記開口部6から前記外殻体2の外部に露出している。
次に、本実施形態の作用について説明する。まず、使用者は予め前記冷却部4から内蓋体22及び攪拌手段27を取り外し、前記外蓋体21の開口部21Aから前記冷却槽20内に冷却液としての冷却水Wを注入する。なお、本例では前記外蓋体21の開口部21Aから前記冷却槽20内に冷却水Wを注入するが、前記冷却部4に別途注入口を設け、この注入口から冷却水Wを注入できるようにしても良い。そして、前記冷却槽20内に所定量の冷却水Wを注入した後、前記内蓋体22及び攪拌手段27を再び取り付ける、また、前記導入管33の一端側を、水道の蛇口等に接続されたホースHに接続する。更に、前記冷水器1の図示しない電源プラグを、同じく図示しない電源に接続する。
そして、図示しない操作部を操作することで、前記冷凍機ユニット3のフリーピストン型スターリング冷凍機12及び排熱ファン13を作動させる。このように、前記スターリング冷凍機12を作動させることで、前記冷却槽20内の冷却水Wの有する熱が奪われ、前記ヒートシンク28から前記伝熱ブロック18を介して前記スターリング冷凍機12の吸熱部12Cに移動し、この移動した熱が前記スターリング冷凍機12の排熱部12Bから前記排熱フィン16に移動する。そして、このように前記冷却水Wから熱が奪われることで、冷却水Wの温度が低下する。なお、前記冷却水Wは、前記攪拌手段27のインペラ32によって攪拌され続けているので、前記冷却槽20内において、前記冷却水Wの温度にムラが生じないようにすることができる。また、前記冷却部4では、前記ヒートシンク28が、従来のコンプレッサー式の冷凍機を用いた場合に必要な冷媒を通すための蒸発管の役割を果たすことで、前記冷却部4の冷却槽20内に内外二重の螺旋状の配管を設ける必要がなくなる。これによって、前記冷却槽20の直径、即ち水平方向の寸法を小さくすることができるので、前記冷水器1全体を小型化することができる。また、前記冷却槽20の上部開口が前記外蓋体21及び内蓋体22によって閉塞されていると共に、これらの周囲が前記断熱材24,25,26及び断熱封止部材19によって覆われていることで、前記冷却槽20外から冷却槽20内に熱が流入することがある程度防止される。更に、前記スターリング冷凍機12が、前記冷却槽20の底部20Aの中央に形成された貫通孔20Bを介して前記ヒートシンク28と伝熱的に接続されていることで、前記スターリング冷凍機12が前記冷却槽20及びヒートシンク28と略同軸になっており、これによって、前記外殻体2内における前記冷却槽20とスターリング冷凍機12、ひいてはこれらを包含する前記冷却部4と冷凍機ユニット11を組んだ状態の水平方向の寸法が最小となり、これによって、前記冷水器1の水平方向の寸法、即ち設置面積を小さくすることができる。
なお、前記冷却槽20内の冷却水Wは、前記攪拌手段27によって攪拌されているとは言え、前記ヒートシンク28の周囲で凍結してしまうことになる。しかしながら、前記ヒートシンク28と前記冷却管35の中間部35Cが略同軸状に配されているため、前記ヒートシンク28から前記冷却管35の中間部35Cまでの最低距離を長くすることができ、これによって、発生した氷が前記冷却管35の中間部35Cに触れにくくすることができるばかりでなく、前記ヒートシンク28の周囲で発生した氷が成長して前記冷却管35の中間部35Cに触れる前に、図示しない前記凍結センサによって氷の成長が検知されて前記スターリング冷凍機12が制御されるので、氷が前記冷却管35に触れないようにすることができる。そして、前記冷却水Wは、水の状態では0℃以上であるが、氷の状態では0℃以下であるので、氷が前記冷却管35に触れてしまうと、この冷却管35内が0℃以下になってしまい、この冷却管35内を通過する飲料水が凍結してしまう虞があるが、前述したように氷が成長して前記冷却管35に触れないように前記スターリング冷凍機12が制御されるので、前記冷却管35内の飲料水を凍結させないようにすることができる。
なお、前記排熱フィン16に移動した熱は、前記排熱ファン13によって発生させられた気流によって排出される。即ち、前記排熱ファン13を作動させると、前記吸気口18等から前記外殻体2内部に外気が気流となって流入し、この気流が前記冷凍機ユニット3のケーシング11の入口開口部14から前記ケーシング11内に流入し、更に前記出口開口部15から前記排熱ファン13を経て前記排気口9から前記外殻体2外に排出される。そして、前記気流が前記入口開口部14から前記ケーシング11内に流入する際に、前記気流が前記排熱フィン16から熱を奪い、更に前記ケーシング11内において前記スターリング冷凍機12の胴部からも熱を奪い、この熱を前記排気口9から外殻体2外に排出する。なお、前記気流が前記入口開口部14を通過する際、前記入口開口部14の内面と排熱フィン16の外周部との隙間が前記封止部材17によって封止されていることで、前記気流が確実に前記排熱フィン16を通過するので、効率的に排熱することができる。
そして、前記冷却槽20内の冷却水Wが0℃よりも僅かに高い所定の温度(例えば0.5℃)まで低下すると共に、前記冷却管35に触れない範囲で氷が形成されると、飲料水の冷却が可能となる。詳述すると、まず使用者は水道等から前記ホースHを介して飲料水を前記冷却経路管5に流入させる。この飲料水は、前記導入管33から接続管34を経て導入側35Aから前記冷却管35に入り、螺旋状の中間部35Cを通って注出側35Bから接続部を経て注出管37に至る。そして、前記飲料水は、前記注出管37の他端側に接続された止水弁38によって止水される。この状態で、前記止水弁38の注出操作部39を操作すると、前記水道等からの水圧によって、前記飲料水が前記冷却経路管5を通った後、前記止水弁38の注出口40からコップ等の器に注がれる。そして、前記飲料水が前記冷却経路管5の冷却管35を通過する際、前記冷却水Wによって熱を奪われて冷却されるので、前記注出口40から注出される飲料水は充分に冷却されている。そして、前述したように、前記冷却水Wの氷が前記冷却管35に触れないようになっているので、前記冷却管35内の飲料水を凍結させないようにすることができる。なお、前記冷却管35には常温の飲料水が流れるので、この飲料水から奪われた大量の熱は、前記冷却水Wの氷の融解熱となり、前記冷却槽20内における氷量が減少する。そして、前記冷却槽20内において氷が消滅した後は、前記飲料水から奪われた熱によって、前記冷却水Wが温度上昇する。更に、このように氷が融解したり温度が上昇したりした冷却水Wは、前記ヒートシンク28及び伝熱ブロック18を介して前記スターリング冷凍機12によって再び冷却されると共に、氷が形成される。
以上のように本発明は、冷却槽20内に、ヒートシンク28と、冷却管35を設け、前記ヒートシンク28に対して吸熱部12Cが伝熱的に接するようにスターリング冷凍機12を設け、前記冷却槽20内に冷却液としての冷却水Wを貯留し、この冷却水Wを前記スターリング冷凍機12によって冷却すると共に、前記冷却管35内に飲料としての飲料水を流通させることでこの飲料水を冷却するものであり、前記冷却槽20内の配管が飲料水を流通させるための冷却管35だけとなるので、前記冷却槽20を小型化することが可能となり、これによって、前記冷水器1全体を小型化することができるものである。
また、本発明は、略有底円筒状の前記冷却槽20と、フリーピストン型の前記スターリング冷凍機12と、前記ヒートシンク28とを略同軸的に配したことで、前記冷却槽20とスターリング冷凍機12とが組まれた状態において、水平方向の寸法が最小となり、これによって、前記冷水器1の水平方向の寸法、即ち設置面積を小さくすることができる。また、螺旋状に形成された前記冷却管35の中間部35Cと前記ヒートシンク28とを略同軸にしやすくなるので、前記ヒートシンク28の周囲に形成された前記冷却水Wの氷が前記冷却管35に触れにくくすることができる。
次に、本発明の第二の実施形態について、図5及び図6に基づいて説明する。なお、上記実施形態と共通する部分については同一の符号を付し、その説明を省略する。41は液体冷却装置としての冷水器である。この冷水器41は、外殻体2と、この外殻体2内に設けられる冷凍機ユニット3及び冷却部42と、この冷却部42内に冷却管35が収容された冷却経路管5とを有して構成されている。
前記冷却部42は、アルミニウムや銅等、熱伝導性の良好な金属によって構成された有底略円筒状の冷却槽43と、この冷却槽43の上部開口の外周側を塞ぐと共に略中央に開口部21Aが形成された外蓋体21と、この外蓋体21の開口部21Aを塞ぐと共に略中央に挿通孔22Aが形成された内蓋体22と、この内蓋体22の挿通孔22Aに取り付けられた軸シール23と、前記冷却槽43の外側を覆う断熱材24と、前記外蓋体21の外側を覆う断熱材25と、前記内蓋体22の外側を覆う断熱材26と、前記内蓋体22に設けられた攪拌手段27とで構成されている。そして、前記冷却槽43の底部43Aの略中央には、前記冷凍機ユニット3を構成するフリーピストン型のスターリング冷凍機12の吸熱部12Cに伝熱的に取り付けられた伝熱ブロック18が、伝熱的に接している。これによって、前記冷却槽43とスターリング冷凍機12とが略同軸的に配されている。また、前記外蓋体21には、一対の挿通孔21Bが形成されていると共に、前記断熱材25には、前記挿通孔21Bに対応して一対の挿通孔25Bが形成されており、これらの挿通孔21B,25Bを通して前記冷却経路5を構成する冷却管35が前記冷却槽43内に配されている。更に、前記断熱材26には、前記挿通孔22Aに対応して、挿通孔26Aが形成されており、前記断熱材26の上部に取付板30が設けられており、この取付板30に取り付けられた前記攪拌手段27を構成する電動機31の回転軸31Aが、前記挿通孔26A及び軸シール23を通って前記冷却槽43内に延びていると共に、前記回転軸31Aの先端部にインペラ32が取り付けられている。また、前記回転軸31Aは、前記冷却槽43と同軸的に配されている。そして、このように構成された冷却部42内には、冷却液としての冷却水Wが貯められる。また、前記冷却部42の冷却槽43内には、図示しない凍結センサが設けられており、前記冷却水Wの凍結を検知可能に構成されている。
前記冷却経路5を構成する前記冷却管35は、銅等の熱伝導性の良好な金属によって構成されており、その導入側35A及び注出側35Bが略垂直に延びており、これらの端部が前記外蓋体21の挿通孔21B及び前記断熱材25の挿通孔25Bを通してそれぞれ前記冷却部43の外部に突出すると共に、前記接続部34,36にそれぞれ接続されている。なお、前記冷却管35の中間部35Cは、その螺旋状部分の中心軸が前記冷却槽43の中心軸と略一致するように、即ち前記冷却槽43と前記冷却管35の中間部35Cとが略同軸状となるように配されている。従って、前記スターリング冷凍機12と、冷却槽43と、攪拌手段27と、冷却管35の中間部35Cの螺旋状部分は、それぞれ同軸的に配されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。なお、上記第一の実施形態と共通する作用については、その説明を省略する。まず、使用者は予め前記冷却部42から内蓋体22及び攪拌手段27を取り外し、前記外蓋体21の開口部21Aから前記冷却槽42内に冷却液としての冷却水Wを注入する。そして、前記冷却槽43内に所定量の冷却水Wを注入した後、前記内蓋体22及び攪拌手段27を再び取り付ける、また、前記導入管33の一端側を、水道の蛇口等に接続されたホースHに接続する。更に、前記冷水器41の図示しない電源プラグを、同じく図示しない電源に接続する。
そして、図示しない操作部を操作することで、前記冷凍機ユニット3のフリーピストン型スターリング冷凍機12及び排熱ファン13を作動させる。このように、前記スターリング冷凍機12を作動させることで、前記冷却槽43内の冷却水Wの有する熱が奪われ、前記冷却槽43から前記伝熱ブロック18を介して前記スターリング冷凍機12の吸熱部12Cに移動し、この移動した熱が前記スターリング冷凍機12の排熱部12Bから前記排熱フィン16に移動する。そして、このように前記冷却水Wから熱が奪われることで、冷却水Wの温度が低下する。なお、前記冷却水Wは、前記攪拌手段27のインペラ32によって攪拌され続けているので、前記冷却槽43内において、前記冷却水Wの温度にムラが生じないようにすることができる。また、前記冷却部42では、前記冷却槽43自体が、従来のコンプレッサー式の冷凍機を用いた場合に必要な冷媒を通すための蒸発管の役割を果たすことで、前記冷却部42の冷却槽43内に内外二重の螺旋状の配管を設ける必要がなく、更に、第一の実施形態のように、ヒートシンク28を設ける必要もなくなる。これによって、前記冷却槽43の直径、即ち水平方向の寸法を小さくすることができるので、前記冷水器41全体を小型化することができる。また、前記冷却槽43の上部開口が前記外蓋体21及び内蓋体22によって閉塞されていると共に、これらの周囲が前記断熱材24,25,26及び断熱封止部材19によって覆われていることで、前記冷却槽43外から冷却槽43内に熱が流入することがある程度防止される。更に、前記スターリング冷凍機12が、前記冷却槽43の底部43Aの中央に伝熱的に接続されていることで、前記スターリング冷凍機12が前記冷却槽43と略同軸になっており、これによって、前記外殻体2内における前記冷却槽43とスターリング冷凍機12、ひいてはこれらを包含する前記冷却部42と冷凍機ユニット11を組んだ状態の水平方向の寸法が最小となり、これによって、前記冷水器41の水平方向の寸法、即ち設置面積を小さくすることができる。
なお、前記冷却槽43内の冷却水Wは、前記攪拌手段27によって攪拌されているとは言え、前記冷却槽43の内壁で凍結してしまうことになる。しかしながら、前記冷却槽43と前記冷却管35の中間部35Cが略同軸状に配されているため、前記冷却槽43から前記冷却管35の中間部35Cまでの最低距離を長くすることができ、これによって、発生した氷が前記冷却管35の中間部35Cに触れにくくすることができるばかりでなく、前記冷却槽43の内壁で発生した氷が成長して前記冷却管35の中間部35Cに触れる前に、図示しない前記凍結センサによって氷の成長が検知されて前記スターリング冷凍機12が制御されるので、氷が前記冷却管35に触れないようにすることができる。これによって、前記冷却管35内の飲料水を凍結させないようにすることができる。
そして、前記冷却槽43内の冷却水Wが0℃よりも僅かに高い所定の温度(例えば0.5℃)まで低下すると共に、前記冷却管35に触れない範囲で氷が形成されると、飲料水の冷却が可能となる。なお、前記冷却管35には常温の飲料水が流れるので、この飲料水から奪われた大量の熱は、前記冷却水Wの氷の融解熱となり、前記冷却槽43内における氷量が減少する。そして、前記冷却槽43内において氷が消滅した後は、前記飲料水から奪われた熱によって、前記冷却水Wが温度上昇する。更に、このように氷が融解したり温度が上昇したりした冷却水Wは、前記冷却槽43及び伝熱ブロック18を介して前記スターリング冷凍機12によって再び冷却されると共に、氷が形成される。
以上のように本発明は、アルミニウムや銅等の高熱伝導材料で形成された冷却槽43内に冷却管35を設け、前記冷却槽43に対して吸熱部12Cが伝熱的に接するようにスターリング冷凍機12を設け、前記冷却槽43内に冷却液としての冷却水Wを貯留し、この冷却水Wを前記スターリング冷凍機12によって冷却すると共に、前記冷却管35内に飲料としての飲料水を流通させることでこの飲料水を冷却するものであり、前記冷却槽43内の配管が飲料水を流通させるための冷却管35だけとなるので、前記冷却槽43を小型化することが可能となり、これによって、冷水器41全体を小型化することができるものである。
また、本発明は、略有底円筒状の前記冷却槽43と、フリーピストン型の前記スターリング冷凍機12とを略同軸的に配したことで、前記冷却槽43とスターリング冷凍機12とが組まれた状態において、水平方向の寸法が最小となり、これによって、前記冷水器41の水平方向の寸法、即ち設置面積を小さくすることができる。また、螺旋状に形成された前記冷却管35の中間部35Cと前記冷却槽43とを略同軸にしやすくなるので、前記冷却槽43の内壁に形成された前記冷却水Wの氷が前記冷却管35に触れにくくすることができる。
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上記第一の実施形態では、ヒートシンクが冷却管の中間部の内側に設けられているが、前記ヒートシンクが冷却管の中間部の外側に設けられていても良い。また、上記第一の実施形態と第二の実施形態の中間的な構造、即ち、冷却槽に対してヒートシンクを伝熱的に接触させて設けたり、或いは冷却槽とヒートシンクとを一体的に設けたりしても良い。
上記実施形態では、液体冷却装置として、飲料水を冷却する冷水器について述べたが、この構造は冷水器以外の装置、例えばビールサーバ等に適用することが可能である。また、飲料以外の液体を冷却する装置に適用することも可能である。
1,41 冷水器(液体冷却装置)
12 スターリング冷凍機
12C 吸熱部
20,43 冷却槽
28 ヒートシンク
35 冷却管
W 冷却水(冷却液)
12 スターリング冷凍機
12C 吸熱部
20,43 冷却槽
28 ヒートシンク
35 冷却管
W 冷却水(冷却液)
Claims (4)
- 冷却液を貯留する冷却槽と、この冷却槽内に配されると共に液体を流通させる冷却管とを有する液体冷却装置において、
前記冷却槽内にヒートシンクを設けると共に、このヒートシンクに対して吸熱部が伝熱的に接するようにスターリング冷凍機を設けたことを特徴とする液体冷却装置。 - 前記冷却槽を略有底筒状に形成し、前記スターリング冷凍機をフリーピストン型とすると共に、これら冷却槽、スターリング冷凍機及び前記ヒートシンクを略同軸的に配したことを特徴とする請求項1記載の液体冷却装置。
- 冷却液を貯留する冷却槽と、この冷却槽内に配されると共に液体を流通させる冷却管とを有する液体冷却装置において、
前記冷却槽を高熱伝導材料で形成すると共に、この冷却槽に対して吸熱部が伝熱的に接するようにスターリング冷凍機を設けたことを特徴とする液体冷却装置。 - 前記冷却槽を略有底筒状に形成し、前記スターリング冷凍機をフリーピストン型とすると共に、これら冷却槽及びスターリング冷凍機を略同軸的に配したことを特徴とする請求項3記載の液体冷却装置。
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JP2005274629A JP2007085635A (ja) | 2005-09-21 | 2005-09-21 | 液体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2005-09-21 JP JP2005274629A patent/JP2007085635A/ja active Pending
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