JP2012180959A - 飲料冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飲料の温度を、より低温まで精度よく冷却することが可能な飲料冷却装置を提供する。
【解決手段】ビール冷却装置１００は、ビール冷却部１１０と、冷却液冷却部１２０とを備える。ビール冷却部１１０は、外部から供給されるビールの冷却を行うものであり、飲料路形成部１１３と、熱電変換ユニット１１４とを備える。注入口１１１を介して飲料路形成部１１３内に導入されたビールは、熱電変換ユニット１１４によって所定の温度（例えば、−２℃）にまで冷却されて、注出口１１２を介して外部に導出される。冷却液冷却部１２０は、熱電変換ユニット１１４が備える熱電変換モジュールの放熱側を冷却するための冷却液（不凍液）を所定の温度（例えば、−５℃）にまで冷却するものであり、その内部に、冷却液を収容するための液槽１２１と、液槽１２１に収容された冷却液を冷却するための圧縮式冷凍機を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、飲料（例えば、ビール）を冷却する飲料冷却装置に関する。

従来、飲食店等において、ビールサーバーを用いて、ビールをジョッキやグラスに注いで客に提供する場合、ビールの冷却には、氷冷却式の冷却装置が一般に利用されている。氷冷却式の冷却装置は、例えば、冷却装置内に設けられた水槽内に収容された水を、圧縮式冷凍機で冷却して、水槽内に氷を形成させることで蓄熱を行うと共に、当該水槽内に、ビールを通過させる配管を設けておいて、当該配管内を、ビール樽から導かれるビールを通過させることで、ビールを飲み頃の温度（例えば、５℃程度）まで冷却している。

一方、飲料の種類によっては、このような氷冷却式の冷却装置で冷却可能な温度より低い温度（例えば、−２℃程度）が飲み頃のものも存在する。

このような飲料を飲み頃の温度まで冷却する装置としては、水の代わりに、水より低い温度で凍結する不凍液を利用して、当該不凍液を圧縮式冷凍機で冷却することで、氷冷却式の冷却装置より低い温度までの飲料の冷却を実現するものが知られている。

しかしながら、このような圧縮式冷凍機を利用した従来の装置では、飲料の温度の精密な制御が困難であり、例えば、飲料の飲み頃の温度と飲料の凍結温度とが近い場合には、実際上、そのような飲料を、（凍結させることなく）飲み頃の温度まで冷却することはできなかった。

なお、特開２００３−２８５５２号公報には、液槽の内部に、ビール等を冷却するための冷却蛇管と、圧縮式冷凍機の冷媒を蒸発させる冷媒蒸発管とを設け、液槽内に張り込む不凍液の温度を、圧縮式冷凍機の作動によって、−３℃程度に保持することによって、０℃以下に冷えたビール等の提供を可能とするディスペンサーが記載されている。

特開２００３−２８５５２号公報（段落００１２〜００１３、図５）

本発明の目的は、飲料の温度を、より低温まで精度よく冷却することが可能な飲料冷却装置を提供することにある。

本発明に係る飲料冷却装置は、冷却対象となる飲料を流すための飲料路を形成する飲料路形成部と、前記飲料路形成部の冷却を行うための熱電変換モジュールと、前記熱電変換モジュールの放熱を行うための冷却液の冷却を行う冷却液冷却部とを備えることを特徴とする。

この場合において、前記冷却液冷却部は、前記冷却液の冷却を行うための圧縮式冷凍機を備えるようにしてもよい。また、前記冷却液は、不凍液であるようにしてもよい。この場合、前記冷却液冷却部は、前記不凍液を、氷点下（例えば、−５℃）まで冷却するようにしてもよい。

また、以上の場合において、前記飲料を氷点下（例えば、−２℃）まで冷却するようにしてもよい。

本発明によれば、飲料の温度を、より低温まで精度よく冷却することが可能な飲料冷却装置を提供することができる。

本発明によるビール冷却装置の構造を説明するための正面図である。 本発明によるビール冷却装置の構造を説明するための平面図である。 本発明によるビール冷却装置の構造を説明するための側面図である。 熱電変換ユニット１１４の構造を説明するための平面図及び正面図である。 熱電変換ユニット１１４の構造を説明するための断面図である。 熱電変換モジュール４３０の構造を説明するための図である。 飲料路形成部１１３の構造を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下では、飲料としてのビールの冷却を行うビール冷却装置について説明する。本ビール冷却装置は、外部から供給されるビールを冷却するために利用される。より具体的には、本ビール冷却装置は、外部（例えば、ビール樽）から連続的に供給される所定の温度（例えば、２５℃）のビールを、所定の飲み頃の温度（例えば、−２℃程度）にまで冷却して外部（例えば、ディスペンサ）に連続的に供給するものである。

図１〜図３は、本発明によるビール冷却装置の構造を説明するための図である。図１は正面図を示し、図２は平面図を示し、図３は側面図を示している。

図１〜図３に示すように、本発明によるビール冷却装置１００は、ビール冷却部１１０と、冷却液冷却部１２０とを備える。本実施形態においては、ビール冷却部１１０と冷却液冷却部１２０とは上下に重なるように配置されている。

ビール冷却部１１０は、外部から供給されるビールの冷却を行うものである。ビール冷却部１１０は、その内部へビールを注入するための注入口１１１と、その内部からビールを注出するための注出口１１２とを、その上面に備える。注入口１１１を介して導入されたビールは、ビール冷却部１１０の内部において、所定の温度（例えば、−２℃）にまで冷却されて、注出口１１２を介して外部に導出される。

図１〜図３に示すように、ビール冷却部１１０は、その外形を形成する直方体状の筐体の内部に、飲料路形成部１１３と、熱電変換ユニット（ペルチェユニット）１１４とを備える。本実施形態では、ビール冷却部１１０は、複数（具体的には、２つ）の熱電変換ユニット１１４（１１４ａ，１１４ｂ）を備える。但し、簡単のため、図１では、一つの熱電変換ユニット１１４のみを示し、図３では、熱電変換ユニット１１４の図示を省略している。飲料路形成部１１３及び熱電変換ユニット１１４は、筐体内に設けられた断熱用ケース１１５に収容されており、断熱用ケース１１５の内部の空間は、断熱材（例えば、ウレタンフォーム）が充填される。なお、図示は省略してるが、筐体内には、断熱用ケース１１５以外に、熱電変換ユニット１１４を動作させるための電源や制御基板等が設けられている。

熱電変換ユニット１１４は、熱電変換モジュール（ペルチェモジュール）を備えており、当該熱電変換モジュールに一定方向の電流を流すことによって、飲料路形成部１１３及び当該飲料路形成部１１３内を流れるビールが冷却されることになる。なお、図１〜図３においては、簡単のため、熱電変換ユニット１１４へ電力を供給するための配線等は省略してある。また、熱電変換ユニット１１４は、熱電変換モジュールの放熱を行うための液冷ジャケットを備えており、ビール冷却部１１０は、その側面に、熱電変換ユニット１１４の液冷ジャケットへ冷却液を供給するための冷却液供給口１１６と、熱電変換ユニット１１４の液冷ジャケットからの冷却液を排出するための冷却液排出口１１７とを備える。前述したように、本実施形態においては、複数（具体的には、２つ）の熱電変換ユニット１１４を備えているが、各熱電変換ユニット１１４の液冷ジャケットは、ビール冷却部１１０内部において、一本の冷却液経路を形成するように、チューブを介して、直列に接続されている。熱電変換ユニット１１４の構造の詳細については後述する。

飲料路形成部１１３は、その内部に、飲料であるビールを流すための飲料路が形成されているものであって、ビールを導入するための注入口と、ビールを導出するための注出口を有するものである。本実施形態においては、飲料路形成部１１３が備える注入口及び注出口がそれぞれ、ビール冷却部１１０の筐体及び断熱用ケース１１５に設けられた孔を介して外部に露出することによって、ビール冷却部１１０の注入口１１１及び注出口１１２を構成する。注入口から飲料路形成部１１３内に導入されたビールは、注出口から外部に導出されるまでの間に、熱電変換ユニット１１４によって所望の温度（例えば、−２℃）まで冷却される。飲料路形成部１１３の構造の詳細については後述する。

一方、冷却液冷却部１２０は、熱電変換ユニット１１４が備える熱電変換モジュールの放熱側を冷却するための冷却液を所定の温度に冷却するためのものである。本実施形態においては、冷却液として不凍液を利用して、冷却液を氷点下（例えば、−５℃）まで冷却する。ビール冷却部１１０と冷却液冷却部１２０とは、チューブ及び冷却液循環用ポンプ１３０を介して適宜接続されており、冷却液冷却部１２０によって冷却された冷却液は、冷却液循環用ポンプ１３０を動作させることによって、ビール冷却部１１０（の熱電変換ユニット１１４）に供給されて、熱電変換ユニット１１４の熱電変換モジュールの放熱側の冷却（放熱）を行う。熱電変換モジュールの放熱側で温められた冷却液は、冷却液冷却部１２０に戻されて、再度、所定の温度まで冷却される。

冷却液冷却部１２０は、その外形を形成する直方体状の筐体の内部に、冷却液を収容するための液槽１２１を備える。また、冷却液冷却部１２０は、液槽１２１に収容された冷却液を所定の温度にまで冷却するため、圧縮機、凝縮器、蒸発器等により構成される圧縮式冷凍機（不図示）を備える。例えば、蒸発器を構成する冷媒管が、液槽１２１内に設けて、当該冷媒管内で冷媒が蒸発することによって、液槽１２１に収容された冷却液が冷却される。

また、冷却液冷却部１２０は、筐体の側面に、液槽１２１と連通する吸入口１２２及び排出口１２３を備えており、冷却液冷却部１２０の排出口１２３が、冷却液循環用ポンプ１３０を介して、チューブによって、ビール冷却部１１０の冷却液供給口１１６と接続されると共に、冷却液冷却部１２０の吸入口１２２が、チューブによって、ビール冷却部１１０の冷却液排出口１１７と接続されて、冷却液の循環経路を形成される。このようにビール冷却部１１０と冷却液冷却部１２０とを接続した状態で、冷却液循環用ポンプ１３０を動作させると、冷却液冷却部１２０の液槽１２１で冷却された冷却液が、ビール冷却部１１０に供給されると共に、ビール冷却部１１０から排出された冷却液が、冷却液冷却部１２０の液槽１２１へ戻されて、改めて冷却されることとなる。

次に、熱電変換ユニット１１４の構造について説明する。

図４及び図５は、熱電変換ユニット１１４の構造を説明するための図である。図４（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示し、図５（ａ）は、図４のＡ−Ａ断面図を示し、図５（ｂ）は、図４のＢ−Ｂ断面図を示す。なお、図５に示した断面図においては、ハッチングは説明に必要な範囲でのみ付してある。

図４に示すように、熱電変換ユニット１１４は、伝熱ブロック４１０と、液冷ジャケット４２０と、ケース４３０とを備える。更に、図５（ａ）に示すように、伝熱ブロック４１０と、液冷ジャケット４２０との間には、熱電変換モジュール４４０が挟持されている。

伝熱ブロック４１０は、熱電変換モジュール４４０の一方の面（本実施形態では、吸熱面）に接触して熱を伝達する伝熱部材であって、例えば、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）によって構成される。伝熱ブロック４１０は、概ね四角柱状の形状を有しており、その上面に飲料路形成部１１３が適宜固定される。

液冷ジャケット４２０は、熱電変換モジュール４４０の他方の面（本実施形態では、放熱面）に接触して熱を伝達（放熱）する伝熱部材（放熱部材）であって、本実施形態では、本体部４２１と、一対のパッキン部４２２と、一対のエンドブロック４２３と、一対の継手４２４によって構成されている。

本体部４２１は、冷却液を流すための液路を形成する主要な部材であって、例えば、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）によって構成される。本体部は、概ね矩形平板状の外形を有し、図５（ｂ）における左右の端面の一方から他方の端面に向かって延びる複数（本実施形態では、１２個）の貫通孔４２１１が形成されている。更に、蛇行する液路が形成されるよう、複数の貫通孔４２１１は、同図（ｂ）における左右の端部において交互に、隣接する貫通孔４２１１と連通するように、隔壁が切り欠かれている。

パッキン部４２２は、本体部４２１の貫通孔４２１１が形成された端面に取り付けられて、本体部４２１と一体となって、冷却液が流れる液路を形成する部材であって、例えば、シリコンゴムで構成される。エンドブロック４２３は、パッキン部４２２を本体部４２１に固定するための部材であって、パッキン部４２２を間に挟んだ状態で、本体部４２１に固定（ねじ留め）されるものである。

継手４２４は、本体部４２１内に形成される液路へ冷却液を供給するための供給口及び液路から冷却液を排出する排出口を構成する部材であって、図５（ｂ）における右端面において、上下端に位置する貫通孔４２１１にねじ込まれることで、本体部４２１に取り付けられる。

液冷ジャケット４２０は、以上のような構成要素４２１〜４２４によって構成されているので、その内部に、冷却液を流すための液路が、一方の継手４２１から他方の継手４２１に向かって、図５（ｂ）における左右方向に蛇行しながら進むように形成されることになる。このように形成された液路内に、供給口となる一方の継手４２４から冷却液を供給すると、当該冷却液は、排出口となる他方の継手４２４に向かって、熱電変換モジュール４４０の放熱面と平行に蛇行しながら流れることとなり、熱電変換モジュール４４０の放熱面の熱が効果的に奪われることになる。

ケース４３０は、伝熱ブロック４１０及び液冷ジャケット４２０によって挟持される熱電変換モジュール４４０の周囲（側方）を間隔をあけて覆い密閉空間を形成するものであって、例えば、熱伝導性が低く、耐水性を有し、ガス透過性が低い合成樹脂（例えば、ポリフェニレンスルフィド）で構成される。ケース４３０は、伝熱ブロック４１０の側面の大部分を覆うように、伝熱ブロック４１０の側面に沿って延びる側壁部４３１と、液冷ジャケット４２０の上面の大部分を覆うよう、液冷ジャケット４２０の上面に沿って外向きに延びる張出部４３２とによって構成されており、断面が概ねＬ字状になるように形成される。ケース４３０は、例えば、伝熱ブロック４１０と一体をなすように、インサート成形によって形成され、張出部４３２が液冷ジャケット４２０に固定（ねじ留め）される。また、図４、図５等では簡単のため省略してあるが、ケース４３０の張出部４３２の一辺には、熱電変換モジュール４４０に直流電流を供給するためのタブ端子が一組設けられている。

なお、前述したように、本実施形態では、ビール冷却部１１０の内部に、２つの熱電変換ユニット１１４ａ，１１４ｂを備えており、これら２つの熱電変換ユニット１１４ａ，１１４ｂの液冷ジャケット４２０は、ビール冷却部１１０内において、一本の冷却液経路を形成するようにチューブを介して接続される。すなわち、図２に示すように、冷却液供給口１１６と、一方の熱電変換ユニット１１４ａの液冷ジャケット４２０の供給口２０１とがチューブを介して接続され、当該一方の熱電変換ユニット１１４ａの液冷ジャケット４２０の排出口２０２と、他方の熱電変換ユニット１１４ｂの液冷ジャケット４２０の供給口２０３とがチューブを介して接続され、当該他方の熱電変換ユニット１１４ｂの液冷ジャケット４２０の排出口２０４と、冷却液排出口１１７とがチューブを介して接続される。その結果、冷却液供給口１１６を介して、ビール冷却部１１０の内部に供給された冷却液は、まず、一方の熱電変換ユニット１１４ａの液冷ジャケット４２０に供給されて、当該一方の熱電変換ユニット１１４ａ内の熱電変換モジュール４４０の放熱側の冷却を行った後に、当該一方の熱電変換ユニット１１４ａの液冷ジャケット４２０から排出される。当該一方の熱電変換ユニット１１４ａの液冷ジャケット４２０から排出された冷却液は、他方の熱電変換ユニット１１４ｂの液冷ジャケット４２０に供給されて、当該他方の熱電変換ユニット１１４ｂ内の熱電変換モジュール４４０の放熱側の冷却を行った後に、当該他方の熱電変換ユニット１１４ｂの液冷ジャケット４２０から排出される。当該他方の熱電変換ユニット１１４ｂの液冷ジャケット４２０から排出された冷却液は、冷却液排出口１１７を介して、ビール冷却部１１０の外部に排出される。

図６は、熱電変換モジュール４４０の構造を説明するための図である。

同図に示すように、熱電変換モジュール４４０は、板状に並べられた複数のπ型熱電素子６１０（ｎ型半導体素子６１１及びｐ型半導体素子６１２の一端を金属電極６１３で接合したもの）によって構成されており、複数のπ型熱電素子６１０は、金属電極６２０によって、電気的には直列に、熱的には並列に接続されている。同図に示した例では、矢印の方向（π型熱電素子のｎ側からｐ側へ向かう方向）に直流電流を流すと、上面側（π型熱電素子のｎｐ接合側）で吸熱が行われ、底面側で放熱が行われることになる。また、一般に、上面及び底面には、それぞれ、絶縁基板６３０（例えば、セラミック基板）が接合されており、吸熱面及び放熱面を形成している。なお、同図では、上面側の絶縁基板は省略してある。

次に、飲料路形成部１１３の構造について説明する。

図７は、飲料路形成部１１３の構造を説明するための図である。同図（ａ）は平面図を示し、同図（ｂ）は正面図を示し、同図（ｃ）は側面図を示している。

同図に示すように、飲料路形成部１１３は、概ね矩形平板状の形状を有しており、その内部に、飲料を流すための飲料路１１３１が形成されている。また、内部に形成された飲料路１１３１に対して、飲料を導入又は導出するための一対の飲料入出口１１３２が、同図（ａ）における右上端部及び右下端部に形成されている。本実施形態においては、飲料路１１３１は、一方の飲料入出口１１３２から他方の飲料入出口１１３２に向かって、飲料路形成部１１３内を、同図（ａ）における左右方向に蛇行しながら進むように形成されている。なお、飲料路の寸法や形状は、実装条件に応じて、適当なものを選択することができる。飲料路形成部１１３は、例えば、熱伝導性の高い金属（例えば、アルミニウム）によって構成される。

次に、以上のような構成を有するビール冷却装置１００の動作について説明する。

ビール冷却装置１００の電源が投入されると、冷却液冷却部１２０が動作を開始して、冷却液冷却部１２０内の液槽１２１に収容された冷却液が、予め設定された温度（例えば、−５℃）になるように、冷却液の冷却が行われる。冷却液冷却部１２０は、液槽１２１に収容された冷却液が予め設定された温度に達した後は、当該温度が維持されるような制御を行う。

また、冷却液循環用ポンプ１３０についても動作を開始して、冷却液冷却部１２０内の液槽１２１で冷却された冷却液が、ビール冷却部１１０に供給される。

また、ビール冷却部１１０についても適宜動作を開始し、飲料路形成部１１３の温度が、予め設定された温度（例えば、−４℃）になるよう、飲料路形成部１１３の冷却が行われる。飲料路形成部１１３が予め設定された温度に達したかどうかは、例えば、飲料路形成部１１３に適宜設けられた温度センサによって検知される。ビール冷却部１１０は、飲料路形成部１１３が予め設定された温度に達した後は、当該温度が維持されるような制御を行う。

飲料路形成部１１３が予め設定された温度（例えば、−４℃）に冷却された状態において、ビール冷却部１１０の注入口１１１を介して、飲料路形成部１１３にビールが導入されると、当該ビールは、飲料路形成部１１３の内部に形成された飲料路１１３１を通っている間に、所望の温度（例えば、−２℃）にまで冷却されて、ビール冷却部１１０の注出口１１２から出てくることになる。

上述したビール冷却装置１００によれば、飲料路形成部１１３の冷却を、熱電変換モジュール４４０によって行っているので、熱電変換モジュール４４０へ供給する電流を制御することによって、飲料路形成部１１３の温度を精度良く制御することができる。その結果、例えば、飲料の飲み頃の温度と飲料の凍結温度とが近い場合であっても、飲料を凍結させることなく、飲み頃の温度まで冷却することが可能となる。

また、熱電変換モジュール４４０の放熱側を冷却する冷却液として、不凍液を圧縮式冷凍機で冷却したものを利用しているので、熱電変換モジュール４４０の吸熱側と放熱側との温度差を非常に小さくすることができ、熱電変換モジュール４４０を効率よく動作させることができる。

１００ ビール冷却装置
１１０ ビール冷却部
１１１ 注入口
１１２ 注出口
１１３ 飲料路形成部
１１３１ 飲料路
１１３２ 飲料入出口
１１４，１１４ａ，１１４ｂ 熱電変換ユニット
１１５ 断熱用ケース
１１６ 冷却液供給口
１１７ 冷却液排出口
１２０ 冷却液冷却部
１２１ 液槽
１２２ 吸入口
１２３ 排出口
２０１，２０３ 供給口
２０２，２０４ 排出口
１３０ 冷却液循環用ポンプ
４１０ 伝熱ブロック
４２０ 液冷ジャケット
４２１ 本体部
４２１１ 貫通孔
４２２ パッキン部
４２３ エンドブロック
４２４ 継手
４３０ ケース
４３１ 側壁部
４３２ 張出部
４４０ 熱電変換モジュール
６１０ π型熱電素子
６１１ ｎ型半導体素子
６１２ ｐ型半導体素子
６１３，６２０ 金属電極
６３０ 絶縁基板

Claims (5)

1. 冷却対象となる飲料を流すための飲料路を形成する飲料路形成部と、
   前記飲料路形成部の冷却を行うための熱電変換モジュールと、
   前記熱電変換モジュールの放熱を行うための冷却液の冷却を行う冷却液冷却部と
   を備えたことを特徴とする飲料冷却装置。
2. 前記冷却液冷却部は、前記冷却液の冷却を行うための圧縮式冷凍機を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の飲料冷却装置。
3. 前記冷却液は、不凍液である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の飲料冷却装置。
4. 前記冷却液冷却部は、前記不凍液を、氷点下まで冷却する
   ことを特徴とする請求項３に記載の飲料冷却装置。
5. 前記飲料を氷点下まで冷却する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の飲料冷却装置。

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