JP2007085635A

JP2007085635A - 液体冷却装置

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Publication number: JP2007085635A
Application number: JP2005274629A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Saito; 良助斎藤
Original assignee: Twinbird Corp
Current assignee: Twinbird Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-04-05

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

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。

本発明の第一の実施形態を示す冷水器の正面図である。同上、側面図である。同上、Ａ−Ａ断面図である。同上、要部の拡大断面図である。本発明の第二の実施形態を示す冷水器の断面図である。同上、要部の拡大断面図である。

符号の説明

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）

Claims

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。