JP3626786B2 - 急速冷却装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、缶、瓶のビ−ル、清涼飲料水、及び麦茶等を急速に冷却する急速冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ビ−ル等を冷蔵庫で冷却する場合、30℃の外気温から10℃以下の適温にまで冷やすには2〜3時間は必要である。家庭ですぐ飲みたい時に冷やし忘れていた場合は、氷水の中に缶ビ−ル等を放り込み冷却する方法が速いとされ一般家庭では多くこの方法が取られている。
【0003】
しかし水と多くの氷を必要とするばかりか、比較的手間がかかる。そこで氷のない場合には冷凍冷蔵庫の冷凍室にビ−ルを放り込み、少しでも早く冷やそうとするが思うように早くは冷えず、つい忘れてしまうと冷えすぎとなる場合が多々ある。また最悪の場合には凍結による瓶や缶の破損が発生する。
【0004】
この対策として冷蔵庫の中に急速冷却コ−ナを設け、強制冷風でもって冷却するものが商品化されてはいるが空気での冷却は被冷却体である瓶や缶の表面と気体である冷風との熱伝達係数が小さいために冷却スピ−ドに限度があり冷却時間がどうしても長くなる。
【0005】
この解決方法として、特開平4−131674号公報のように真空を利用して食品表面の水分を蒸発させ蒸発熱を奪い冷却する方法が提案されている。
【0006】
その従来提言されていた手段は冷蔵庫または冷凍室全体、あるいはその一部を真空容器にし、この真空容器内を真空に排気できるように真空ポンプを接続したものである。この真空容器内を真空ポンプで排気すると、内部の圧力が下がるとともに水の沸点も下がり、前記真空容器内に入れた食品の表面に付着した水分は急激に蒸発する。このとき蒸発熱を奪われるため、被冷却体の温度は急激に低下し冷却または冷凍されるものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような構成では、真空にするには真空容器の厳密なシ−ル性が要求され、また減圧による変形に対応するため真空容器の剛性が重要となり真空容器の構造面から大幅なコストアップが必要となる。
【0008】
また真空ポンプや耐久性の面から水分が真空ポンプに侵入しないように凍結トラップを必要とするなど装置が大がかりとなる。
【0009】
さらに水分の付いていない缶瓶類については蒸発する水分が無く急速冷却の効果は無い、また予め水を外表面に塗布しておいても十分な冷却に必要な水分量は確保できないなどの課題があった。
【0010】
本発明は上記課題に鑑み、表面に水分が付着していない缶瓶類でも比較的容易に急速冷却が確実にできる急速冷却装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の急速冷却装置は、被冷却体外表面に水粒子を付着させる超音波加湿器等を利用した噴霧機構と、付着水を蒸発させる乾燥冷却空気を送り込む送風機で構成される冷気送風乾燥機構と、被冷却体を収納する冷却容器とからなり、その冷却容器に被冷却体を収納した時、水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返すことにより被冷却体を急速に冷却するものである。
【0012】
また、氷点より低い表面温度をもつ冷却器と強制対流ファンで各室を冷却する冷凍冷蔵庫に前記噴霧機構と冷気送風乾燥機構と冷却容器とを備え、乾燥冷却空気は冷凍冷蔵庫の冷却に使用される冷蔵用冷却空気を利用し、噴霧機構用の水としては冷凍冷蔵庫用蒸発器のデフロスト水を利用するものである。
【0013】
また冷却容器内に温度検知器を設け、冷却容器内の温度が所定の温度以上になった時、噴霧器のみを運転させ所定の温度以下になって初めて水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を冷却するものである。
【0014】
さらに冷気送風乾燥機構の冷却容器より排気される加湿空気は冷凍冷蔵庫の蒸発器へ直に戻り空気として戻り口に循環されるように風路設計されたものである。
【0015】
【作用】
本発明の急速冷却装置は、上記構成により、冷却容器内に被冷却体を収納した時、予め給水タンクに確保した水やデフロストで生じる水を超音波加湿器等の噴霧機構で霧化状態とし水粒子状で被冷却体の外表面に飛ばし付着させる。次に乾燥した冷却空気を送風機により被冷却体収納室に送り込まれると被冷却体の外表面に付いた水分子の蒸発を促進させることとなる。
【0016】
この時蒸発した水は蒸発熱を奪い冷却されるが、水粒子は被冷却体外表面に密着している為、被冷却体より効率よく熱を奪い取ることとなり被冷却体が急速に冷却される。
【0017】
尚、氷点より低い表面温度をもつ冷却器面で熱交換された冷風は、露点以上の余分な水分を前記冷却面に結露水または霜として奪われるために比較的乾燥しており、特に乾燥空気を得るには乾燥剤を必要としない。
【0018】
また、冷凍冷蔵庫を利用する場合は冷却容器内の温度検知器で被冷却体の温度を検知し高温時には噴霧機構のみ運転させることにより冷蔵庫庫内の温度上昇を防止することができ、まず予め冷却された水だけで被冷却体の荒熱を取ることができ、その他の食品への影響を防止できる。また冷気送風乾燥機構から出る加湿空気は直に蒸発器に送り込まれるために常に冷蔵庫内は乾燥冷気となり他の食品への影響はない。
【0019】
【実施例】
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0020】
(実施例1)
図3は、本発明の急速冷却装置1を搭載した冷凍冷蔵庫2の横断面図を示すもので、コンプレッサ−3と蒸発器4等で構成される冷凍システムと強制対流ファン5により冷凍室6と冷蔵室A7と冷蔵室B8と野菜室9が所定の温度に矢印Cの風路設計により冷却されている。
【0021】
急速冷却装置1は取りつけ自在とした給水タンク10と、この給水タンク10から所定の水位まで水が流れ込む貯水槽11を持つ超音波加湿器12で形成される噴霧機構13と、吸入口14より乾燥冷却空気15を被冷却体16の収納部となる冷却容器17に送り込む送風機18とを持つ冷気送風乾燥機構19とで構成されている。
【0022】
超音波加湿器12は圧電素子であるセラミック振動板20と約2MHzの高周波発生回路21とからなるものである。また、乾燥冷却空気15は氷点より低い表面温度をもつ蒸発器4表面上を強制対流ファン5で通過させることにより乾燥し冷却された空気である。
【0023】
また開閉ふた22により自動的に閉鎖状態となる冷却容器17内には温度検知器23を設け、冷却容器17内の温度を検知している。この温度検知器23が所定の温度(例えば25℃)以上の場合には急速冷却スイッチ(図示せず)をスタ−トさせても噴霧機構13のみを随時運転させる。
【0024】
温度検知器23の温度が25℃以下になった時点で、噴霧機構13の運転を停止し送風機18が運転するように制御されている。
【0025】
送風機18の運転は2分間とし運転が停止した時の温度検知器23が6℃以上である場合には噴霧機構13が再度運転するよう制御されている。
【0026】
この時の噴霧機構13の運転は30秒間で停止され、再び送風機18が2分間始動する。温度検知器23が6℃以下になるまで噴霧機構13と送風機18の運転と停止が繰り返される様に設定されている。
【0027】
(実施例2)
図4は本実施例の急速冷却装置1の要部横断面図である。蒸発器4の下部には所定方向に傾斜をもつドレンパン24があり、その傾斜部最下部には排水口25をもち、その排水口25から貯水槽11につながるドレン水配管26が形成されている。
【0028】
尚、ドレンパン24の裏面、及び排水口25とドレン水配管26にはデフロストヒ−タ27が多数配置されている。貯水槽11の背面には外溝28が形成され、貯水槽11を溢れた水が導入するように構成され、さらに外部に通じるドレンチュ−ブ29を有するものである。
【0029】
その他の超音波加湿器12で形成される噴霧機構13や、吸入口14より乾燥冷却空気15を被冷却体16の収納部となる冷却容器17に送り込む送風機18とを持つ冷気送風乾燥機構19とは実施例1と全く同じ構造をもつものである。
【0030】
さらに、実施例1及び実施例2とも送風機18で冷却容器17より排気される加湿空気30は冷凍冷蔵庫2の蒸発器4への戻り空気として戻り口31に流れるように風路設計されている。
【0031】
また、噴霧機構13と冷気送風乾燥機構19との間には仕切り板32があり、その上部位置にスリット状の開口部33が設けてある。
【0032】
以上のように構成された急速冷却装置1について、図1から図4を用いてその動作を説明する。
【0033】
まず、冷凍冷蔵庫2は圧縮機3で冷媒を圧縮し凝縮器での凝縮と膨脹弁から蒸発器4にかけての膨脹と蒸発により蒸発器4が冷却される。通常冷凍冷蔵庫の場合蒸発温度は−30℃で行われる。
【0034】
強制冷却ファン5が回転すると前記蒸発器4外表面には戻り口31から吸い込んだ風を冷凍室6と冷蔵室A7と冷蔵室B8と野菜室9に送られる図3中の矢印Cの風路が形成する。
【0035】
通常、冷凍室6は−25℃に、冷蔵室A7と冷蔵室B8とは約2〜5℃に野菜室9は4〜6℃に冷却され安定している。
【0036】
矢印Cを循環する空気は一旦−30℃の蒸発温度で冷やされる蒸発器の表面を通過するために循環空気の中の余分な湿気は蒸発器表面にて露点に達し結露および霜として除去されるために相対湿度が10〜20%である非常に乾燥した空気となっている。
【0037】
次に取りつけ自在とした給水タンク10を冷凍冷蔵庫1の冷蔵庫A7内より取り出し、給水タンク10内に水を入れ元の急速冷却装置1内の所定位置にセットする。給水タンク10をセットすると給水タンク10から流れ出る水は貯水槽11を満たし、フロ−ト機構(図示せず)により貯水槽11の水位が一定の高さになると流れが止まる。
【0038】
そこで急速冷却装置1の冷却容器17の前面開口部に位置する開閉ふた22を開け、被冷却体16を冷却容器17に収納した後、急速冷却ボタンを押すと、まず温度検知器23が働き収納部の冷却容器17内部の温度を検知する。
【0039】
もしその時の温度が被冷却体の余熱により温度上昇し25℃以上の場合は噴霧機構13の超音波加湿器12の振動板20が高周波発生回路21からの高周波を受けて振動する。
【0040】
その振動により貯水槽11の水が霧状に弾き飛ばされ水滴が噴霧機構13の仕切り板32のスリット状の開口部33より冷却容器17内に侵入し被冷却体16表面に付着する。被冷却体16に余熱があれば付着した霧状の水は容易に蒸発するが連続に霧状の水滴を散布すると次第に被冷却体16表面が濡れ状態となる。
【0041】
霧状の水はもともと冷却されている上に表面積の大きい水滴になることで回りの熱を素早く奪う。約30秒間の超音波加湿機の運転により庫内が冷却されると、再び温度検知機23により冷却容器17内の温度を感知する。
【0042】
その時まだ冷却容器17庫内温度が25℃以上の場合はさらに約30秒間加湿器を運転し冷却する。
【0043】
この運転停止を収納部の温度が25℃以下になるまで繰り返す。25℃以下になると噴霧機構13の運転を一旦停止し、送風機18を2分間運転させる。
【0044】
送風機18が運転されると吸入口14から冷蔵庫A7庫内にある乾燥冷却空気15が吸入口14を通り冷却容器17内に導入され被冷却体16の表面に付着した水を乾燥させるように働く。
【0045】
単に冷風で被冷却体16を冷却する場合は空気の熱伝導率が低い分、被冷却体16表面と空気との熱伝達率が悪く冷却スピ−ドが非常に遅くなる。しかし水の熱伝導率は空気の熱伝導率より一桁高いことより、被冷却体16表面と水との熱伝達係数は空気に比べ10倍以上大きくなり、水が蒸発するとき必要となる2.3KJ/gの蒸発潜熱は缶表面から奪われることとなる。
【0046】
2分間の送風機18の運転が終わると再度温度検知器23で冷却容器17庫内の温度を感知し、6℃以上であれば噴霧機構13が再度30秒間運転される。この時も噴霧機構13の運転は30秒間で停止され、再び送風機18が2分間始動する。温度検知器23が6℃以下になるまで噴霧機構13と冷気送風乾燥機構19の運転と停止が繰り返される。
【0047】
冷却容器17庫内の検知温度が6℃となると噴霧機構13と冷気送風乾燥機構19の運転は停止し、通常の矢印Cの風路設計での冷却風で冷却容器17内は冷却されるようになり、急速冷却運転は終了する。
【0048】
送風機18により侵入する冷風と、冷却された水の水滴による冷却に加え水の蒸発潜熱を利用することで冷却スピ−ドは単なる冷風による冷却よりも10倍早く冷却される。通常冷蔵庫に放置された状態での冷却の場合、350mlの缶ビ−ルで25℃から10℃に冷えるのに2時間かかるのに対して、今回の実施例による冷却においては12分で冷却が可能であった。
【0049】
また実施例1では給水タンク10による噴霧機構13の運転で必要とする水の補給を行っているが、実施例2で示すように蒸発器4の表面についた霜をデフロストヒ−タ27で溶かした水を排水口25とドレン水配管26を通し超音波加湿機12の貯水槽11に導き、噴霧機構13の加湿用水として利用することで貯水タンク10に水を補給する必要もなく自動的に補給ができる。
【0050】
この場合の水位の調整は貯水槽11の壁面の高さとなり、壁面高さ以上にデフロスト水が流れてきた場合には外溝28に溢れた分が流れドレンチュ−ブ29から冷凍冷蔵庫1の外に放出される。デフロスト水は元から冷却されているので冷却する必要もなく省エネルギ−の面からも効率的である。
【0051】
今回の実施例では効率的な面より乾燥した冷却空気が得られやすい冷凍冷蔵庫2に急速冷却装置1を取りつけた仕様のもので説明したが、急速冷却装置専用庫としての仕様でもなんら問題はなく、冷風の乾燥方法として乾燥剤による除湿機構を用いても同等の効果は得られるものである。
【0052】
しかし、表面温度が−30℃以下の蒸発器表面を通過させることにより循環空気内から湿気を取る方法がメンテナンスの面から有利であり容易にできる。
【0053】
また、実施例1及び実施例2とも送風機18で冷却容器17より排気される加湿空気30は冷凍冷蔵庫2の蒸発器4への戻り空気として戻り口31に流れるように風路設計されているため、高湿の加湿空気30は冷蔵庫A7庫内を循環するのでなく直に戻り口31から蒸発器4に導かれ、露点以上の湿気は除去される。よって常に冷凍冷蔵庫2内の空気は乾燥冷却空気15となる。
【0054】
また今回の実施例では温度検知器23により噴霧機構13と冷気送風乾燥機構19の運転制御を行ったが、経験値で時間制御により設定することも可能である。しかし冷却容器17内の温度制御でもって運転をコントロ−ルする方がより確実に急速冷却が可能である。
【0055】
また、噴霧機構13として超音波加湿器12を応用したが圧縮空気を利用し霧吹きの構成で噴霧器を形成しても冷却スピ−ドは同じものが得られるが、コンパクト化、低コスト、低騒音を考慮すると超音波加湿器の利用が有利である。
【0056】
【発明の効果】
以上のように本発明の急速冷却装置は、被冷却体外表面に水粒子を付着させる超音波加湿器等を利用した噴霧機構と、付着水を蒸発させる乾燥冷却空気を送り込む送風機で構成する冷気送風乾燥機構と被冷却体を収納する冷却容器とからなるもので、その冷却容器に被冷却体を収納した時、水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返すことにより被冷却体を急速に冷却する。単に冷風で被冷却体を冷却する場合に比べ、被冷却体表面と水との熱伝達係数は空気に比べ10倍以上大きく、冷却された水の水滴による冷却に加え水の蒸発潜熱を利用することで冷却スピ−ドは単なる冷風による冷却よりも10倍早く冷却される。通常冷蔵庫に放置された状態での冷却の場合、350mlの缶ビ−ルで25℃から10℃に冷えるのに2時間かかるのに対して、今回の実施例による冷却においては12分で冷却が可能となる。
【0057】
また、氷点より低い表面温度をもつ冷却器と強制対流ファンで各室を冷却する冷凍冷蔵庫に前記噴霧機構と冷気送風乾燥機構と冷却容器とを備え、乾燥冷却空気は冷凍冷蔵庫の冷却に使用される冷蔵用冷却空気を利用し、噴霧器用の水としては冷凍冷蔵庫用冷却器のデフロスト水を利用することにより、急速冷却装置を新たに作る必要もなく省スペ−スの面から有効であり、デフロスト水の再利用を進めることにより水の交換の手間が省け、エネルギ−消費面から有利な急速冷却装置が得られる。
【0058】
また冷却容器内に温度検知器を設け、冷却容器内の温度が所定の温度以上になった時、噴霧器のみを運転させ所定の温度以下になって初めて水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を冷却することにより、冷凍冷蔵庫のその他庫内の温度上昇による食品の劣化への影響が少なくて済むものである。
【0059】
また、冷気送風乾燥機構の冷却容器より排気される加湿空気は冷凍冷蔵庫の蒸発器への戻り空気として戻り口に直に流れるように風路設計されているため、高湿の加湿空気は冷蔵庫内を循環するのでなく蒸発器に導かれ、露点以上の湿気は除去され、よって常に冷凍冷蔵庫2内の空気は乾燥冷却空気となり食品への影響が少ないものである。
【0060】
よって、従来例の様に真空容器と真空ポンプを使用する事なく急速冷却ができるので、構造面から大幅なコストアップを必要とせず、コンパクトで信頼性のおける冷却が可能である。また水粒子の付着を行うことより缶、瓶等の様に水分が付着していない被冷却体でも蒸発潜熱を利用することができ急速冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の急速冷却装置の噴霧機構運転時を示す縦断面図
【図2】本発明の第1の実施例の急速冷却装置の冷気送風乾燥機構運転時を示す縦断面図
【図3】本発明の第1の実施例における冷凍冷蔵庫の横断面図
【図4】本発明の第2の実施例における急速冷却器の要部横断面図
【符号の説明】
1 急速冷却装置
2 冷凍冷蔵庫
4 蒸発器
12 超音波加湿器
13 噴霧機構
14 吸入口
15 乾燥冷却空気
16 被冷却体
17 冷却容器
18 送風機
19 冷気送風乾燥機構
23 温度検知器
30 加湿空気
31 戻り口
Claims (5)
- 被冷却体外表面に水粒子を付着させる噴霧機構と、付着水を蒸発させる乾燥冷却空気を送り込む送風機でなる冷気送風乾燥機構と被冷却体を収納する冷却容器とで構成され、水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を急速に冷却する急速冷却装置であって、前記乾燥冷却空気は、氷点下以下の表面温度をもつ冷却器と強制対流ファンにより各室を冷却する冷凍冷蔵庫の各室冷却に使用される冷蔵用冷却空気を利用したことを特徴とする急速冷却装置。
- 水粒子を付着させる噴霧機構として超音波加湿器を用いることを特徴とする請求項1記載の急速冷却装置。
- 噴霧機構用の水として冷凍冷蔵庫用冷却器のデフロスト水を利用した請求項1記載の急速冷却装置。
- 冷却容器内に温度検知器を設け、冷却容器内の温度が所定の温度以上では噴霧器のみを運転させ、所定の温度以下になったとき水粒子の付着と乾燥冷却空気による蒸発とを交互に繰り返し被冷却体を冷却する請求項1記載の急速冷却装置。
- 冷気送風乾燥機構の冷却容器より排気される加湿空気は冷凍冷蔵庫の蒸発器へ直に戻り空気として戻り口に循環されるように風路設計された請求項1記載の急速冷却装置。
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