JP4288550B2

JP4288550B2 - 蓄氷式飲料冷却装置の運転方法

Info

Publication number: JP4288550B2
Application number: JP2000181570A
Authority: JP
Inventors: 大輔杉本; 学上野
Original assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Retail Systems Co Ltd
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: JP2002008118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カップ式飲料自動販売機，もしくは飲料ディスペンサに搭載した蓄氷式飲料冷却装置の運転方法，および当該装置に組み込んだアジテータの組立構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のようにカップ式飲料自動販売機，飲料ディスペンサには機内に飲料冷却装置を装備し、コールド飲料の販売時には飲料供給ラインから飲料冷却装置を通じてカップに供給する飲料を冷却するようにしており、一般には蓄氷式飲料冷却装置が採用されている。
【０００３】
次に蓄氷式飲料冷却装置の構成を図５に示す。図において１は水を満たした冷却水槽であり、水槽内には飲料供給ラインに介挿した飲料冷却コイル２，冷凍機の蒸発コイル３，および冷却水を攪拌するアジテータ４が組み込まれている。
ここで、飲料供給ラインはシロップコンテナ，あるいは飲料水リザーバから前記の飲料冷却コイル２，および飲料供給バルブ５を経てベンドステージ６との間に配管されている。また、冷凍機は蒸発コイル３を圧縮機７ａ，凝縮器７ｂからなる冷凍機のコンデンシングユニット７に接続して冷凍サイクルを構成している。一方、アジテータ４はプロペラ形の攪拌羽根４ａを水中に浸漬し、そのシャフト４ｂを水槽の上方に引出して駆動モータ４ｃと直結した構成になる。
【０００４】
かかる構成で、冷凍機を運転すると、時間の経過とともに蒸発コイル３の周域に着氷した氷が成長してアイスバンク９を形成する。なお、図示してないが、蒸発コイル３の外周には着氷検知センサを備えており、アイスバンク９が所定の厚さに成長すると圧縮機７ａの運転を停止し、逆に着氷量が減少すると再運転するように制御している。また、同時にアジテータ４を運転すると、図示矢印のように水がアイスバンク９の表面を洗流しながら循環して槽内全域で水温を０℃近くに維持し、これにより飲料冷却コイル２に流れる飲料が高い熱貫流率で冷却される。なお、冷凍機の運転を停止した後は、時間の経過とともに氷が融解してアイスバンク９の蓄氷量が減少する。また、飲料販売指令が入って飲料供給バルブ５を開くと、飲料が冷却コイル２を通流する過程で冷却水との熱交換により冷却され、ベンドステージ６にセットしたカップ８に吐出供給される。
【０００５】
また、前記の蓄氷式飲料冷却装置の運転方法に関して、従来の自動販売機では飲料冷却コイル２に対して常時高い熱貫流効率を維持し、飲料販売時に十分に冷えたコールド飲料を提供できるようにするために、一般にはアジテータ４を連続運転していたが、最近になり消費電力の節減化を狙いに、飲料販売頻度の少ない夜間の時間帯などでは、「省エネ運転」と称してアイスバンクを生成して冷凍機の運転停止と同時にアジテータも運転停止し、アイスバンク９の融解を遅らして冷凍機の運転回数を減らすようにした方法も採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来の「省エネ運転」法では、次に記すような問題点がある。すなわち、
(1) アジテータの運転を停止すると飲料冷却コイルに対する熱貫流率が低くなるために、この状態で飲料販売が行われると冷却コイルを通流する飲料が十分に冷えずにそのままカップに供給される。
【０００７】
(2) アジテータの停止中は、水槽内の水が攪拌されないためにアイスバンクの融解が平均的に進まず（放熱量の多い水面近い部分の融解が早く進行する）、このために着氷検知センサが適正に作動しなくなって冷凍機の運転制御に支障を来すことがある。
(3) また前項(2) と同じように、冷凍機の運転停止と同時にアジテータも停止した場合に、アジテータの停止期間が長いと水槽内の水流がなくなって氷の成長がアジテータの攪拌羽根の周囲域まで進んでアジテータがロックしたり、さらに氷の成長が飲料冷却コイルまで進むと飲料冷却コイル内の飲料が凍結して販売できなくなるなどの異常凍結が発生する。
【０００８】
(4) また、アジテータの攪拌羽根と駆動モータがシャフトを介して直結された従来構造では、アジテータの停止中に低温の水中に浸っているるシャフトからの伝熱で駆動モータに結露が発生し、これが原因で軸受のベアリングに錆が発生したり、モータコイルの絶縁が劣化して故障発生を引き起こすことがある。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、第１の目的はトータル的に消費電力量を節減化を図りつつ飲料販売時には十分に冷えたコールド飲料が供給でき、また冷凍機の運転停止直後の異常凍結も防げるようにした蓄氷式飲料冷却装置の「省エネ」の運転方法を提供し、第２の目的は「省エネ」運転に伴ってアジテータの駆動モータに生じる結露現象を防止できるように改良したアジテータの組立構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するために、本発明によれば、カップ式飲料自動販売機, もしくは飲料ディスペンサに搭載した蓄氷式飲料冷却装置であって、水を満たした冷却水槽に冷凍機の蒸発コイル, 飲料供給ラインに介挿した飲料冷却コイル, および水攪拌用のアジテータを配備し、冷凍機の運転によりその蒸発コイルの周囲に着氷した氷の蓄熱を利用して水槽内の冷却水を低温に維持し、かつアジテータの運転により水槽内の冷却水を攪拌して飲料冷却コイルに通流する飲料を冷却するようにしたものにおいて、
(1) 冷凍機の運転時と運転停止直後の一定時間、および飲料販売時はアジテータを定常運転し、前記時間帯を除く販売待機の時間帯はアジテータを周期的に運転と停止を交互に繰り返すデュアルサイクル運転に切り換える（請求項１）。
【００１０】
上記の運転方法によれば、冷凍機の蒸発コイル周域に着氷したアイスバンクの販売待機時における融解進行を低く抑えて冷凍機の運転回数を減らし、またアジテータの運転による消費電力量を低減してトータル的な省エネ化を図りつつ、販売待機中は水槽内の水を低温状態に維持し、飲料販売時には飲料冷却コイルに対する熱貫流効率を高めて十分に冷えたコールド飲料が供給でき、しかもアジテータの停止に伴う冷却水槽内での異常凍結も回避できる。なお、この場合にデュアルサイクル運転の周期，アジテータの停止，運転時間の設定は、冷却水槽の容積，冷凍機の着氷能力，飲料の販売頻度，周囲温度などを勘案して飲料冷却コイルを通流する飲料の冷却性能を低下させることなく、かつ十分な省エネ効果が発揮できるように決定するものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示実施例に基づいて説明する。
〔実施例１〕
図１は本発明の請求項１，２に対応する運転方法を表すタイムチャートであり、図５に示した蒸発コイル３の周域にアイスバンク９を生成する冷凍機の運転時と運転停止直後の一定時間、および飲料販売時はアジテータ４を運転し、前記時間帯を除く販売待機の時間帯にはアジテータを周期的に運転と停止を交互に繰り返すデュアルサイクル運転に切り換えて運転制御するものとする。
【００１４】
すなわち、アイスバンクの着氷量が減少して冷凍機が運転開始すると、同時にアジテータモータも運転し、運転時間Ｔ0 が経過して冷凍機が停止した後は蒸発コイル内の冷媒による異常と凍結を防止するために引き続きアジテータを所定時間Ｔ1 （５分程度）継続運転した後、タイマ制御により５分程度の時間周期で停止（Ｔ2)と運転（Ｔ3)を交互に繰り返すようなデュアルサイクルで運転制御する。また、アジテータの停止期間中に販売信号が入ると、前記のデュアルサイクルに優先してアジテータ４を飲料販売の動作時間Ｔ4 だけ運転し、飲料冷却コイル２を通流する飲料の冷却性能を高めるようにする。
【００１５】
〔実施例２〕
図２は本発明の先記実施例１の応用例である請求項３に対応した運転方法を表すタイムチャートであり、この実施例ではアジテータのデュアルサイクル運転において、停止時間Ｔ2 を３０分〜２時間，例えば６０分に、続く運転時間Ｔ3 を停止時間よりも短い時間，例えば５分に設定している。
【００１６】
この実施例２によれば、先述した実施例１と比べてより高い省エネ効果が得られ、またアジテータ４の停止時間を長く設定したことで、冷却水槽１内の冷却水の流動が少なくなってアイスバンク９の融解が遅れるので冷凍機の運転効率がよくなる。さらに、アジテータ４の運転時間が短いのでアジテータの駆動モータ４ｃの寿命も長くなる。
【００１７】
〔実施例３〕
図３は先記実施例２とは異なる運転方法を表すタイムチャートである。この実施例においては、冷凍機の運転停止中（時間Ｔ0)，および飲料販売時 (時間Ｔ4)にはアジテータを通常回転数で運転し、それ以外の販売待機中はアジテータを低速に切り換えて運転する。このために、アジテータの駆動モータには例えば定格ＤＣ２４Ｖの直流モータを採用し、前記の低速運転時には電源電圧を２４Ｖから１４Ｖに切換えて「省エネ」運転する。
【００１８】
これにより、定速運転（ＤＣ２４Ｖ）状態に比べて低速運転（ＤＣ１４Ｖ）状態では、冷却水槽内での攪拌水流が弱まるものの水が完全に静止することがないので、アイスバンクの融解潜熱を有効に活かして槽内全域での水温を０℃近く維持して飲料販売に即応させることかでき、またアイスバンクの融解が平均的に進行するようになる。
【００１９】
〔実施例４〕
図４(a),(b) はアジテータの構成図であり、この実施例では攪拌羽根４ａのシャフト４ｂと駆動モータ４ｃの出力軸４ｃ-1との間を切り離し、シャフト４ｂの上端と出力軸４ｃ-1の先端との間に５mm程度の隙間ｇを確保した上で、両者の間を樹脂などの低伝熱性の熱絶縁材で作られた軸継手４ｄで連結する。そして、冷却水槽内に設置するに際しては、攪拌羽根４ａを水中に浸漬し、駆動モータ４ｃおよび軸継手４ｄが水面Ｈの上方に位置するように取付金具４ｅを介して冷却水槽（図５参照）の上部に設置する。なお、４ｄ-1は軸継手４ｄから鍔状に張り出した水撥ね防止板であり、アジテータ４の回転時に水面から飛び散った水滴が駆動モータ４ｃに振り掛かるのを防ぐ。
【００２０】
上記の構成によれば、槽内の冷水に浸った攪拌羽根４ａのシャフト４ｂと駆動モータ４ｃとの間が遮熱されることになる。したがって、先記した実施例１，２の運転方法のようにアジテータ４を運転停止した場合（モータは運転中に発熱して昇温するので結露現象の生じることはないが、運転停止時には発熱がなくなって温度が低下する）でも、冷水からの伝熱により駆動モータ４ｃが露点以下になって結露が発生し、これが原因でモータのベアリングが錆びついたり、モータコイルの絶縁が劣化するのを未然に防ぐことができて駆動モータ４ｃの信頼性が向上する。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の運転方法によれば、冷凍機の蒸発コイル周域に着氷したアイスバンクの販売待機時における融解進行を低く抑えて冷凍機の運転回数を減らし、またアジテータの運転による消費電力量を低減してトータル的な省エネ化を図りつつ、販売待機中は水槽内の水を低温状態に維持し、飲料販売時には飲料冷却コイルに対する熱貫流効率を高めて十分に冷えたコールド飲料が供給でき、しかもアジテータの運転停止に伴う冷却水槽内での異常凍結も回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る飲料冷却装置の運転方法のタイムチャートを表す図
【図２】本発明の実施例２に係る飲料冷却装置の運転方法のタイムチャートを表す図
【図３】本発明の実施例３に係る飲料冷却装置の運転方法のタイムチャートを表す図
【図４】本発明の実施例４に係るアジテータの構成図であり、(a) は側面図、(b) は(a) 図における軸継手部分の拡大断面図
【図５】蓄氷式飲料冷却装置の従来例の構成概要図
【符号の説明】
１冷却水槽
２飲料冷却コイル
３冷凍機の蒸発コイル
４アジテータ
４ａ攪拌羽根
４ｂシャフト
４ｃ駆動モータ
４ｃ-1 モータ出力軸
７冷凍機のコンデンシングユニット
９アイスバンク

Claims

カップ式飲料自動販売機, もしくは飲料ディスペンサに搭載した蓄氷式飲料冷却装置であって、水を満たした冷却水槽に冷凍機の蒸発コイル, 飲料供給ラインに介挿した飲料冷却コイル, および水攪拌用のアジテータを配備し、冷凍機の運転によりその蒸発コイルの周囲に着氷した氷の蓄熱を利用して水槽内の冷却水を低温に維持し、かつアジテータの運転により水槽内の冷却水を攪拌して飲料冷却コイルに通流する飲料を冷却するようにしたものにおいて、冷凍機の運転時と運転停止直後の一定時間、および飲料販売時はアジテータを定常運転し、前記時間帯を除く販売待機の時間帯にはアジテータを周期的に運転と停止を交互に繰り返すデュアルサイクル運転に切り換えて運転することを特徴とする蓄氷式飲料冷却装置の運転方法。
請求項１記載の運転方法において、デュアルサイクル運転時におけるアジテータの運転時間と停止時間を同一に設定することを特徴とする蓄氷式飲料冷却装置の運転方法。
請求項１記載の運転方法において、デュアルサイクル運転時におけるアジテータの運転時間を停止時間よりも長く設定することを特徴とする蓄氷式飲料冷却装置の運転方法。