JP3641670B2 - 冷却器 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、冷蔵庫内の大型タンクなどと配管で繋がれ、該配管内を通る間に温度上昇したビールなどの飲料を、適温に冷却して供する際などに使用される、電子冷却素子を用いたコンパクトな冷却器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ビール等の飲料を大型タンクに冷蔵しておき、離れた位置に設けたサーバーから注出して飲用に供する際、タンクからサーバーまでの配管を通る間に温度上昇した飲料を冷却して注出する。例えば、図7に示すように、冷蔵庫21内の大型タンク22とサーバー25を飲料配管23で繋ぎ、サーバー25の直前に冷却器24を設けて適温に冷却し、注出コック26から注出している。冷却器24としては、例えば図8に示すように、チューブ14を蛇行させて内蔵するジャケット13の上に氷27を置いたもの等が使用されている。17は注入口、18は注出口である。
【0003】
このような、従来の冷却器により、例えば大型タンク22から10〜20m離れた飲料配管23内の約15℃になったビールを、注出流量約50ml/sec、注出間隔約5秒の条件で注出し、約5℃の適温に冷却することができる。しかし、氷を使用するため、溶けた水の始末や氷の補充等の保守に関する煩わしさがある。
【0004】
近年、氷等の冷却媒体を使用せず、電子冷却素子を用いた冷却装置や保冷装置が実用化されている。この技術は、異種の導体や半導体を接触させて直流電流を流したとき、ジュール熱以外に、接触面で熱の吸収や発生が起こり、電流の向きを逆にすると熱の吸収は発生に、発生は吸収に変わるというペルチエ効果を利用したものである。本発明者等も、電子冷却素子を利用した液体冷却保冷装置を開発実用化し、実開平5−29973号公報に開示している。該装置は、電子冷却素子を組み込んだ保冷ボックスに、ビールやジュース等の液体を収容した容器を、一部を露出して、取り出し可能にかつ気密に収容し、液体収容容器の露出部を断熱構造としたものである。
【0005】
このような従来の電子冷却素子を用いた冷却装置は、小型化でき、かつ冷媒の補充や交換といった保守が不要となり、省スペースおよび省力化の効果をもたらしているが、冷却速度が遅いため適用範囲が限定されており、冷却器への適用は達成されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、冷蔵庫内の大型タンク等と配管で繋がれ、該配管内を通る間に温度上昇したビールなどの飲料を、適温に冷却して供する際などに使用される冷却器において、氷を使用せず、電子冷却素子を用いて急速冷却を行うことで、コンパクトかつ保守の容易な、省スペース省力化を達成できる装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、飲料を通すチューブを内蔵し、該チューブに通じる該飲料の注入口および注出口を有するジャケットと、該ジャケットに密接して設けられた冷却ユニットと、該冷却ユニットの前記ジャケットと反対側に設けられた放熱器とを具備し、該冷却ユニットは、複数枚の電子冷却素子と、隣り合う電子冷却素子間に設けた該素子よりも厚い断熱材と、これら素子と断熱材を挟持する凹所を備えた2枚の伝熱板とからなり、該2枚の伝熱板はそれぞれ一方の面に断熱材充填用の複数の凹所を備えて前記電子冷却素子を挟持すると共に、前記凹所に断熱材が充填されるよう伝熱板同士を当接して冷却ユニットが構成されていることを特徴とする冷却器である。
【0008】
そして、ジャケットと冷却ユニットとの間に、冷媒が収容された蓄冷ボックスが設けられていることが好ましく、また、冷却ユニットを構成する複数枚の電子冷却素子に直流電流を供給するための直流電源と、該直流電源より前記電子冷却素子に与えられる直流電流の極性を反転する極性反転手段を備えたものであることが好ましい。
【0009】
【作用】
以下、具体例により本発明を説明する。本発明の冷却器の例を図1〜図3に示す。図1は正面の断面図(図2のB−B矢視図)であり、図2は図1のA−A矢視断面図、図3は本発明で使用する冷却ユニット1の一部断面斜視図である。本発明の冷却器は、図1および図2のように、飲料を通すチューブ14を内蔵するジャケット13と、ジャケット13に密着して設けた冷却ユニット1と、該ユニット1のジャケット13と反対側に設けた放熱器からなる。放熱器は放熱フィン11およびファン12で構成され、ジャケット13には飲料の注入口17および注出口18が設けてある。また、チューブ14は、ジャケット13内に、蛇行あるいはスパイラル状に設けてある。
【0010】
そして、冷却ユニット1は、図1および図2に示すように、複数枚の電子冷却素子2と、該素子2よりも厚い断熱材4と、一方の面に断熱材4が配設される凹所を備えた2枚の伝熱板3とからなり、該2枚の伝熱板3により、該凹所に断熱材4が充填されて挟持され、断熱材4に隣接して電子冷却素子2が挟持されて構成されている。
【0011】
伝熱板3を電子冷却素子2に密着させる手段としては、たとえば図3に示すように、2枚の伝熱板3を、断熱材4を挟む部位にてボルト8で締め付けることができる。このとき、ジャケット13と密着させる側(図3では上側)の伝熱板3にボルト穴5を穿け、放熱フィン11側(図3では下側)の伝熱板3にネジ穴6を穿け、断熱ワッシャ7を挟んでボルト8で締め、ボルト8の頭部が伝熱板3の上面より下方に位置するよう、すなわちボルト8がジャケット13に接触しないようにする。また、電子冷却素子2の端面には、防水用に、シリコン系のコーキング材9を付設する。
【0012】
本例における冷却ユニット1は、電子冷却素子2を、図1および図2のように2枚並べ、図3のように断熱材4とともに伝熱板3で挟持している。このような冷却ユニット1を、図2のように2列配設し、各ユニット1の間および両端に断熱材15を配し、下面にジャケット13を密着させ、さらに、外側を図1および図2のように断熱材15で囲み、外板16で覆い、冷却ユニット1の上面に密着させた放熱フィン11は露出して、冷却器を構成している。伝熱板3には、熱伝導率が高くかつ軽量の金属、たとえばAlを採用することができる。断熱材4および15には、スポンジゴムやウレタン等を採用することができる。
【0013】
本発明の冷却器において、電子冷却素子2に直流電流を流して吸熱作用をさせると、図1の例では、チューブ14内の飲料の熱が、ジャケット13および伝熱板3を経て電子冷却素子2に吸収され、反対側の伝熱板3を経て放熱フィン11に放出され、さらにファン12により大気中に放出される。ジャケット13には、伝熱板3と同様、導熱伝導率が高くかつ軽量の金属、例えばAlを、チューブ14には、耐食性の優れた金属管、たとえばステンレス管を採用することができる。
【0014】
ここで、本発明の冷却器は、上記のような冷却ユニット1を使用するので、冷却効果が従来装置に比べて著しく向上する。図2に示すように、電子冷却素子2を平面上に複数枚配設した場合、従来のユニットでは、各素子2の一方の側の伝熱板3に放出された熱が、素子間の断熱材4を通して他方の側の伝熱板3に逆流する、いわゆる熱干渉現象が生じる。これに対して、本発明における冷却ユニット1においては、各電子冷却素子2の間の断熱材4は、該素子1より厚く、図1のように、該素子2の上面より高い位置と該素子2の下面より低い位置の間を占めているので、上記のような熱干渉現象が生じない。
【0015】
なお、通常使用されている電子冷却素子のサイズは、一辺の長さ30mm程度の正方形で厚さが3mm程度であるが、これを平面上に互いに接触させて並べること、あるいは一体物の大きいサイズの素子とすることも考えられる。しかし、その場合は、熱干渉現象は生じないが、素子に密着させて伝熱板を設けるのが困難となるため、冷却効果の向上は期待できない。
本発明の冷却器は、上記のように、熱干渉現象が起こらず、しかも電子冷却素子が伝熱板に密着して挟持された冷却ユニットを有しているので、冷却効果が優れ、従来実用化できなかった冷却器に利用可能となった。
【0016】
つぎに、本発明の別の例を図4および図5に示す。図4は上断面を示し、図5のB−B矢視断面図であり、図5は縦断面を示し、図4のA−A矢視断面図である。図4のように、ジャケット13に飲料を通すチューブ14が内蔵され、注入口17および注出口18が設けられている。ジャケット13の一方の側(図4では右側)には、冷却ユニット1との間に蓄冷ボックス19が密着して設けられている。ジャケット13の他方の側(図4では左側)は、冷却ユニット1が密着して設けられているのが望ましく、あるいは、断熱材で覆われていてもよい。そして、両冷却ユニット1には放熱器として、放熱フィン11およびファン12が設けられている。15は断熱材、16は外板、20は温度センサーである。
【0017】
この例では、ジャケット13内の飲料の冷却を、ジャケット13の一方の面に密接させた蓄冷ボックス19で行う。蓄冷ボックス19には、飲料の所要冷却温度や注出流量、注出ピッチ等に応じて、水、不凍液などの液体、あるいは気体や固体の冷媒が収容され、図4の右側の面から冷却ユニット1で冷却されている。蓄冷ボックス19は熱容量が大きいので、これを過冷状態にしておくなどにより、ジャケット13内を通る飲料が所望の温度に冷却される。図4の例では、ジャケット13の他方の面(左側)に冷却ユニット1を直接接触させているので、チューブ14内の飲料は、ジャケット13の両面から、より急速に冷却される。
【0018】
この他方の面(図4の左側)の冷却ユニット1は、注出ピッチが短い場合などに、必要に応じて設ければよい。また、注出ピッチが長い場合などにおいて、ジャケット13内の飲料が過冷され、あるいは凍結するのを防止し、常に適温の飲料を注出できるよう、ジャケット13および蓄冷ボックス19に温度センサー20を設けて、冷却ユニット1の通電を制御することもできる。
本発明の冷却器は、冷却対象に応じて種々の設計ができるので、図7のように飲料配管23で温度上昇した飲料を冷却する場合の補助的な冷却器に限らず、室温の飲料等の液体を通して冷却するサーバー、あるいは缶入り飲料、さらに各種固体等を冷却する通常の冷却器としても、十分に機能することができる。
【0019】
さらに、本発明の冷却器は、蓄冷ボックス19を有しない場合、有する場合とも、ジャケット13のチューブ14内を容易に洗浄することができる。すなわち、注入口17あるいは注出口18から洗浄液を導入するとともに、ジャケット13に直接接触する冷却ユニット1の電子冷却素子2の通電を、+−逆転して、ジャケット13を加熱することで、チューブ14内が効果的に洗浄される。
【0020】
通電の極性反転は、図6の例に示すような直流電源と極性反転手段31により行うことができる。本例では、直流電源は、商用の交流電源28と、電源トランス29と、整流・平滑回路30で構成されている。商用の交流が、電源トランス29を介して必要な電圧に調整され、整流・平滑回路30で直流化される。得られた直流電流は、極性反転手段31で所要の極性にされ、出力端子c1 ,c2 から電子冷却素子2に通電される。この例では、スイッチs1 ,s2 を、実線のように端子a1 ,a2 に接続したときは、出力端子c1 が+、c2 が−となり、破線のように端子b1 ,b2 に接続したときは、出力端子c1 が−、c2 が+となる。なお、この場合、冷却ユニット1の放熱側は逆に吸熱側となるので、ファン12は不作動にしたほうが好ましい。
【0021】
【実施例】
図1および図2に示す本発明の冷却器を、図7のように、サーバー25の直前にセットし、約10m離れた冷蔵庫21内の大型タンク22と飲料配管23で繋ぎ、タンク22に貯蔵されたビールを注出した。外気温度25℃、冷却器24直前の配管23内のビール温度19.5℃、注出流量70ml/sec、注出ピッチ15秒で、350mlずつ注出した結果、4〜9.8℃の適温のビールを注出することができた。
【0022】
つぎに、図4および図5に示す本発明の冷却において、蓄冷ボックス19に冷媒として蒸留水を収容し、この水を冷却ユニット1で冷却することにより間接的にチューブ14内を流通するビールを冷却した。冷媒としての蒸留水は2.4リッター用い、ビール350mlを15秒間隔で注出したところ、30℃のビールでも10℃以下で12杯注出することができた。さらに、15分の休止を挟んで同様の注出を繰り返したところ、4杯づつの注出を繰り返すことができた。
【0023】
また、図1〜図5の冷却器において、図6のような電源を使用して通電の極性を反転させ、チューブ14内を洗浄した。すなわち、注入口から30℃の洗浄水を導入し、流量35ml/secで流した場合、洗浄水の温度は80℃となり、洗浄とともに殺菌も可能であった。
【0024】
【発明の効果】
本発明の冷却器は、電子冷却素子表裏の熱干渉がなく、かつ各素子が伝熱板と密着した冷却ユニットを使用しているので、冷却効率が優れている。したがって、冷蔵庫内の大型タンクなどと配管で繋がれ、該配管内を通る間に温度上昇したビールなどの飲料を、適温に冷却して供することのできる電子冷却冷却器が実現でき、従来のような氷を使用せず、コンパクトかつ保守の容易な、省スペース省力化が達成できる。
【0025】
また、熱容量の大きい冷媒を収容した蓄冷ボックスを使用することにより、室温の各種液体や固体等を冷却する通常の冷却器としても十分に機能する。さらに、電子冷却素子の極性を反転させることで、ジャケットを加熱洗浄することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明例の縦断面を示し、図2のB−B矢視断面図である。
【図2】本発明例の上断面を示し、図1のA−A矢視断面図である。
【図3】本発明における冷却ユニットの例を示す一部断面斜視図である。
【図4】本発明の別の例の上断面を示し、図5のB−B矢視断面図である。
【図5】本発明の別の例の縦断面を示し、図4のA−A矢視断面図である。
【図6】本発明における極性反転手段の例を示す回路図である。
【図7】本発明の冷却器の適用例を示す説明図である。
【図8】従来の冷却器の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
1:冷却ユニット
2:電子冷却素子
3:伝熱板
4:断熱材
5:ボルト穴
6:ネジ穴
7:断熱ワッシャ
8:ボルト
9:コーキング材
11:放熱フィン
12:ファン
13:ジャケット
14:チューブ
15:断熱材
16:外板
17:注入口
18:注出口
19:蓄冷ボックス
20:温度センサー
21:冷蔵庫
22:大型タンク
23:飲料配管
24:冷却器
25:サーバー
26:注出コック
27:氷
28:交流電源
29:電源トランス
30:整流・平滑回路
31:極性反転スイッチ
Claims (3)
- 飲料を通すチューブを内蔵し、該チューブに通じる該飲料の注入口および注出口を有するジャケットと、該ジャケットに密接して設けられた冷却ユニットと、該冷却ユニットの前記ジャケットと反対側に設けられた放熱器とを具備し、該冷却ユニットは、複数枚の電子冷却素子と、隣り合う電子冷却素子間に設けた該素子よりも厚い断熱材と、これら素子と断熱材を挟持する凹所を備えた2枚の伝熱板とからなり、該2枚の伝熱板はそれぞれ一方の面に前記断熱材充填用の複数の凹所を備えて前記電子冷却素子を挟持すると共に、前記凹所に断熱材が充填されるよう伝熱板同士を当接して冷却ユニットが構成されていることを特徴とする冷却器。
- ジャケットと冷却ユニットとの間に、冷媒が収容された蓄冷ボックスが設けられていることを特徴とする請求項1記載の冷却器。
- 冷却ユニットを構成する複数枚の電子冷却素子に直流電流を供給するための直流電源と、該直流電源より前記電子冷却素子に与えられる直流電流の極性を反転する極性反転手段を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の冷却器。
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1995
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