JP6054661B2 - 冷却装置、冷却システム、及び冷却加熱システム - Google Patents

Description

本発明は、飲料容器を冷却する冷却装置及び冷却システムに関し、より詳細には容器中の飲料を使用時に急速に冷却可能な冷却装置及び冷却システムに関する。

自動販売機では、缶等の飲料容器は常時冷却されており、販売時に冷却状態で購入者に提供される。同様に、冷蔵庫では、飲料容器は常時冷却されており、飲用時に冷却状態で飲用者に提供される。これに対して、特許文献１では、常温状態の缶飲料等を急速に冷却する急速冷却装置が提案されている。この冷却装置は、その図１０及び図１１に示されるように、断熱性のキャビティ内で蓄冷パック６１、６５を冷凍サイクルにより冷却し、飲料水容器１をこれらの蓄冷パックと接触させつつ振動させることにより、容器を急速冷却するものである。

また、飲料容器を冷却する手段として、ペルチェ素子を用いることも提案されている。例えば、特許文献２には、ペルチェ素子により缶等の容器を冷却する容器保持装置が記載されている。この容器保持装置１１は、その図１に示されるように、容器２を保持するホルダ５と、このホルダ５の底面の内側１７に配置された第１の熱交換部２１と、ホルダ５の底面の外側１８に配置された第２の熱交換部２２と、第１の熱交換部２１と第２の熱交換部２２の間に設けられたペルチェユニット２３とを備えている。このペルチェユニット２３によって、容器の保冷又は保温が行われる。

特開２００４−２２６０６０号公報 特開２００３−１０６７２８号公報

しかしながら、特許文献１では、蓄冷パックを冷凍サイクルを用いて常に冷却する必要があるため、缶を冷却していない時も電力を消費し冷却効率が悪い。また、特許文献２では、急速冷却を意図するものではなく、円筒形状の缶の平坦な底面をペルチェユニット２３で冷却しており、ペルチェユニットと缶との間の熱交換面積を大きくとることができず、急速冷却するには不十分となっていた。

急速冷却により飲料容器を冷却することは、容器を常時冷却保持する電力を低減するために有効であるが、引用文献１に記載されるように、常時冷凍サイクルを使用して冷熱媒を低温に維持しておく方法では冷却効率が悪い。また、ペルチェ素子は急速冷却に適しているが、ペルチェ素子により飲料容器を急速に冷却するための熱交換効率が高い冷却構造は知られていなかった。

そこで、本発明は、冷却効率が高く飲料容器を急速冷却することができる冷却システムを提供することを目的とする。より具体的に、本発明は、飲料容器に対する熱交換効率の高い冷却システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明の冷却システムは、冷却素子と、前記冷却素子及び被冷却体の間で熱を伝達する熱伝達部材とを備える一対の冷却装置を有する冷却システムであって、前記それぞれの熱伝達部材は、前記被冷却体を熱交換可能かつ出し入れ可能に保持する第１端部と、前記冷却素子を熱交換可能に支持する第２端部とを備え、前記一対の冷却装置が備える前記熱伝達部材のそれぞれの前記第１端部の間に前記被冷却体が保持されものである。また、本発明の冷却システムは、前記第１端部は、前記一対の冷却装置に備えられた一対の第１端部が共働することにより、前記被冷却体の全周囲を取り囲んで密着保持する形状をなしているものとすることができる。

前記被冷却体は液体入り容器であり、前記冷却装置は、前記容器の長手方向をほぼ水平に配置した状態で、前記容器を所定方向に振動する振動装置を備える。前記所定方向は、前記長手方向、円周方向、前記容器の短手方向、上下方向、斜め上下方向のいずれか１つ、又はこれらの任意の組合せである。前記熱伝達部材の前記第１端部は湾曲又は屈曲される。前記熱伝達部材の前記第１端部は、前記被冷却体と接触する。前記熱伝達部材の前記第１端部は、前記被冷却体の外周を取り囲む。前記熱伝達部材の前記第１端部の外側面は、断熱部材で覆われる。前記熱伝達部材の前記第２端部の両面に、それぞれ前記冷却素子が固定される。前記冷却素子はペルチェ素子である。前記熱伝達部材が潜熱の移動により熱交換を行うものであり、前記第２端部が、前記第１端部より上方に位置する。前記熱伝達部材が潜熱の移動により熱交換を行うものであり、前記第１端部及び前記第２端部が、ほぼ水平に位置する。前記熱伝達部材は、蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプである。前記冷却素子の排熱を冷却する冷却部材を備える。前記冷却部材は、液冷ジャケット、又は空冷ヒートシンクである。

本発明の冷却システムは、前記複数の冷却装置の少なくとも１つを移動する移動装置を備える。また、本発明の冷却システムは、前記一対の冷却装置の間を開閉する開閉装置を備える。本発明の冷却加熱システムは、前記冷却装置又は前記冷却システムと、前記冷却素子に流れる電流の方向を切り替える切替手段とを備える。前記切替手段により、前記冷却加熱装置の冷却と加熱を切り替える。

本発明の冷却装置及びシステムは、熱伝達部材の第１端部で被冷却体を保持しつつ冷却し、熱伝達部材の第２端部で冷却素子に放熱することにより、効率良く被冷却体を冷却できる。また、第２端部が第１端部より上方に位置することにより、熱伝達部材に含まれる作動液の第２端部から第１端部への移動が促進されて熱交換効率が向上する。さらに、振動装置により振動することにより、容器内の液体の対流が促進されて熱交換効率がより向上する。

本発明の冷却加熱装置及びシステムは、熱伝達部材の第１端部で被冷却加熱体を保持しつつ冷却又は加熱し、熱伝達部材の第２端部で冷却加熱素子に放熱又は吸熱することにより、効率良く被冷却加熱体を冷却又は加熱できる。

本発明の第１実施形態に係る冷却システムを示す斜視図である。 図１の冷却システムに関する（ａ）全体の断面図、（ｂ）要部の拡大断面図である。 図２の冷却システムにおける飲料容器の保持状態を示す断面図である。 図１の冷却装置に関する（ａ）分解斜視図、（ｂ）組立斜視図である。 図１の冷却装置に用いる熱伝達部材を示す斜視図である。 図５の熱伝達部材の加工前の平板状部材を示す斜視図である。 図６の平板状部材のＡＡ線に沿う断面図である。 図６の平板状部材の平面に並行な断面図である。 図１の冷却システムが開いた状態の一例を示す断面図である。 図１の冷却システムによる冷却状態を示す側面図である。 本発明の第１実施形態の冷却システムに係るブロック図である。 本発明の第１実施形態の冷却システムに係るフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る冷却システムが閉じた状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る冷却システムが開いた状態を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る冷却システムの振動装置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る冷却システムの振動装置を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係る冷却システムの振動装置を示す断面図である。 本発明の第６実施形態に係る冷却システムの振動装置を示す断面図である。 本発明の第７実施形態の冷却加熱システムに係るフローチャートである。

初めに本発明の前提として、ペルチェ素子（電子冷却素子）による冷却と、圧縮機（冷凍サイクル）による冷却とに関して説明する。ペルチェ素子とは、電流を素子に流すことで、電極と半導体の接合面で瞬時に熱の吸収・放出現象が生じ、この現象を用いて冷却と加熱を行うものである。なお、ペルチェ素子は、流れる電流の方向を切り替える切替手段を備えることにより、冷却側と加熱側を切り替えることができる。

初めに、圧縮機を使用した冷却の速度について、既存の冷却機構と急冷機構とについて冷却速度を測定した。冷却機構のウォーターサーバーでは、冷却部の冷却が始まるのには２分以上かかる。急冷機構のウォーターサーバーでは、冷却伝熱部はコーン状となっていて、冷媒が噴出される天面近傍とコーンの側面と２箇所の温度変化を測定した。この場合でも、コーンの天面が冷却始まるのに２５秒程度かかり、十分な低温となるには３０秒以上かかる。またコーン全体が冷却温度になるには５０秒程度かかる。これは、急冷機構においても圧縮機が十分に配管内の圧力を上げて安定的な蒸発吸熱が行えるようになるための時間がどうしても必要であり、配管の長さが長くなるほどその立ち上がり時間が長くなることが原因である。その為、常温から動作させて１分以内で冷却することは非常に困難である。

一方、ペルチェ素子は、電極や絶縁基板などから構成されている、硬い剛直な平板体であり、缶などの飲料容器に密着状態で接触させるためには、何らかの熱伝達部材が必要となる。例えば、アルミニウムなどの熱伝導の高い金属を加工して、飲料容器に密着しやすいように加工して用いることができる。しかしながら、この方法では、アルミニウム製の熱伝達部材はある程度の容積を必要とするため、それに応じた熱容量を有する。そのため、最初にアルミニウムそのものを冷却するための時間が必要となり、飲料容器が冷却可能になるまでに時間が必要となる。アルミニウムを熱伝達部材とした場合に、飲料容器及び接触面の冷却温度の温度降下を測定した。通電と同時に冷却は始まるが、アルミニウムの熱容量がほぼ缶の容量の液体の熱容量に等しいため、飲料容器を十分に冷却できる温度までは６０秒以上かかった。そこで、本発明者は、飲料容器との接触面積を十分にとれ、かつ熱容量の小さな熱伝達部材を備える冷却システム及び冷却装置を開発した。

次に、本発明の冷却システム及び冷却装置の各実施形態を図面を参照して説明する。各実施形態において同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る冷却システムを説明する。この冷却システムは、図１から図４に示すように、同一構造の一対の冷却装置１０、１０を含む。各冷却装置１０は、平板状の電子冷却素子（ペルチェ素子）１と、電子冷却素子１の一方の面側に接続される水冷ジャケット３と、電子冷却素子１の他方の面側に接続される熱伝達部材５と、電子冷却素子１及び熱伝達部材５を一体的に固定する枠部材６と、熱伝達部材５に接続され、発泡ウレタン等から形成される断熱部材７とから構成される。なお、電子冷却素子１はその通電極性を切り替える機構を備えることにより加温も可能となる。

水冷ジャケット３（水冷ヒートシンク）は、熱伝導性が高い金属で構成されており、冷却水が流入する流入管路を接続する流入口３ａと、冷却水が流出する流出管路を接続する流出口３ｂと、これらに接続され熱交換を行う図示しない内部管路とを備える。さらに、流出管路及び流入管路には、外部管路が接続され、外部管路には冷却水循環ポンプが接続され、外部管路の放熱部には冷却水冷却ファンが設けられる。なお、水冷ジャケット３に替えて、空冷ヒートシンク等の任意の冷却手段を用いることもできる。また、図２の右側の冷却装置１０に示すように、水冷ジャケット３と電子冷却素子１との間には、電子冷却素子１からの放熱を促進する放熱部材４が設けられる。放熱部材４は、それぞれの水冷ジャケット３と電子冷却素子１の間に設けられるが、図２（ａ）及び（ｂ）の中にのみ示した。また、放熱部材４の形状を明確に理解するために、図２（ｂ）の拡大断面図に、放熱部材４の断面形状をハッチングで示した。

図５に示すように、熱伝達部材５は、缶やペットボトルといった円筒状の液体容器９の外形に沿う曲面を有する第１端部５ａと、平坦な板状の第２端部５ｂとを備える。第１端部５ａの外側面５ａ１には断熱部材７が固定され（図２）、第１端部５ａの内側面５ａ２は、液体容器９を収容且つ保持する（図３及び図４（ｂ））。第２端部５ｂの両平面には、それぞれ電子冷却素子１が固定される（図１、図３、及び図４（ａ））。図１〜図４（ａ）から明らかなように、熱伝達部材５の第２端部５ｂの両平面は、一対の電子冷却素子１の吸熱面と密着して挟まれた構造となる。したがって、熱伝達部材５は、第１端部５ａが電子冷却素子１により冷却される部分として、第２端部５ｂが飲料容器を冷却する部分として機能する。また、それぞれの電子冷却素子１の放熱部分１は、水冷ジャケット３と密着して冷却される。なお、冷却装置１０は、複数の熱伝達部材５を備え（図４（ａ）では３個）、複数の熱伝達部材５のそれぞれに対応する電子冷却素子１を備える（図４（ａ）では６個）。

さらに、冷却装置１０の上部において、熱伝達部材５の第２端部５ｂと、これを両面から挟む電子冷却素子１と、これらの電子冷却素子１を挟む冷却ジャケット３とから、上部分が一体的に構成される。図３に示すように、一対の冷却装置１０、１０が互いに当接する垂直面Ｈに対して、冷却装置１０、１０の上部分のそれぞれが、外側に傾斜して配置される。このような配置により、電子冷却素子１を上部に配置しつつ、一対の冷却装置１０、１０が飲料容器９を収容する際に、これらの上部分が互いに干渉することを回避できる。

断熱部材７の側面には、図４（ｂ）に示すように、半筒状に窪んだ収容部７ａが形成され、収容部７ａ内面は、熱伝達部材５の第１端部５ａを受け入れて固定する。さらに、図４（ａ）に示すように、断熱部材７の上側傾斜面には、収容部７ａに接続されるスリット７ｂが形成され、スリット７ｂは断熱部材７を貫通して収容部７ａと接続される。熱伝達部材５は、スリット７ｂを介して断熱部材７に挿入されて固定される。

次に、図５に示した熱伝達部材５に用いる平板状部材５’の構造を図６から図８を参照して説明する。平板状部材５’は、アルミニウム又は銅等の熱伝達性の高い金属から形成される。図７は、図６の平板状部材５’のＡＡ線断面である。図７に示されるように、平板状部材５’（熱伝達部材５）の内部には、矩形状断面の複数の流路５ｃが形成される。さらに、図８は、図６の平板状部材５’の平面に並行な断面図である。図８に示すように、複数の流路５ｃは、閉ループを形成し、平板状部材５’の長手方向に平行に延びて上下端で折り返されている。また、平板状部材５’には、熱伝達用の作動流体を封入する封入口５ｄが形成される。

次に平板状部材５’の製造法を説明する。初めに、金属材料を矩形の空間が平行に並ぶように押し出して押出材を形成する。次に、この押出材を切断し、切断された両端を密閉加工し、最後に、作動液を充填密封して平板状部材５’が完成する。さらに、図６の平板状部材５’を屈曲加工して、図５の熱伝達部材５が成形される。本実施形態では、熱伝達部材５として「蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプ」（ヒートレーン（登録商標））を用いる。「蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプ」内では、熱輸送媒体の顕熱による熱輸送（熱輸送媒体の振動および循環による熱輸送）と、熱輸送媒体の潜熱による熱輸送（熱輸送媒体の蒸発及び凝縮による熱輸送）とができる。そのため一般的なヒートパイプと違い、設置状態によらず熱輸送が可能である。なお、本実施形態では熱伝達部材５として、他にヒートパイプや熱伝達性の高い銅やアルミニウム等の金属を用いてもいい。

図９は、第１の実施形態における冷却装置１０の開閉状態の一例を示す断面図である。図９に示すように、右側の冷却装置１０と、左側の冷却装置１０とは、開閉軸１７により接続されている。右側の冷却装置１０及び開閉軸１７は、図示しない支持部材により固定されており、左側の冷却部材１０は、開閉軸１７を中心として、図示しない開閉モータ等により、図示しない回転ガイドに沿って回転することができる。飲料容器９は、両冷却装置１０が開いた状態（図９）で、上方から搬送されて、左側の冷却装置１０に収容されると、左側の冷却装置１０が矢印方向に回転して、両冷却装置１０の間が閉じた状態（図３）となる。

図１０は、第１の実施形態の冷却システムによる飲料容器９の冷却状態を示す側面図である。一対の冷却装置１０は閉じた状態で、一対の第１端部５ａの間で飲料容器９を筒状に取り囲んで密着保持している。飲料容器９は、その長手方向Ｌがほぼ水平な状態で寝かされている。冷却装置１０には、振動装置１３が接続されており、振動装置１３は、両冷却装置１０全体を水平方向に振動させることにより、その内部に保持される飲料容器９を長手方向Ｌ（水平方向）に振動させる。また、振動装置１３は、飲料容器９の平坦面に直接接触して飲料容器９を振動させもよい。振動装置１３としては、カム、クランク、シリンダ、圧電素子（ピエゾ素子）、又はソレノイド、のいずれか一つを用いることができる。

なお、図１０では、飲料容器９はほぼ水平な状態に寝かせた場合を説明した。ここで、「ほぼ水平」とは、飲料容器９等を完全に水平に寝かせる必要はなく、飲料容器９の長手方向Ｌが水平方向に対して所定角度傾いた状態で寝かされてもよい。所定角度とは、振動時に飲料容器９内の飲料と空気が長手方向Ｌに沿って撹拌可能な角度である。具体的には、所定角度としては、例えば０から１５°の範囲の角度とすることもできる。

図１０に示したような振動装置１３を選択するにあたって、以下の検討を行った。冷却時に缶等の飲料容器に加える運動として、（１）飲料容器を水平に寝かせた状態で、飲料容器の長手方向Ｈ（水平方向）を回転軸とする回転運動、（２）飲料容器の長手方向Ｈに平行な水平振動運動、（３）飲料容器の長手方向Ｈに垂直な垂直振動運動、を検討した。これらの運動により飲料容器内部の対流が促進され温度低下が早くなるが、飲料容器は一般に内部に飲料と少量の気体を含むため、内部で飲料と気体がかきまぜられるような運動が好ましいことがわかった。回転運動は、層流を形成し、飲料と気体がかきまぜられないので効率は高くなかった。これに対して、円筒形の飲料容器の場合、その長手方向を水平に横に寝かして、その長手方向に平行に振動させること（水平振動運動）で効率よく撹拌できることが判明した。また、振幅が大きくなると撹拌効果は大きくなるが、振動装置が大型化してしまうので、３０ｍｍ以下が望ましい。振動数は、大きくなれば効果は大きくなるが、やはり振動装置が大型化するため、８Ｈｚ以下が望ましい。超音波では内部の対流は大きく起こらないため、振動数の下限としては０．８Ｈｚ以上が望ましい。なお、飲料容器の長手方向を垂直に立てて容器を振動させると、容器内部では円筒に沿った層流が発生するためあまり有効ではない。水平振動運動で振幅３０ｍｍ、振動数５Ｈｚ以上で冷却速度が最も早くなった。その結果、後述の図１８に示すような水平振動運動が好ましいことが判明したが、これに限定されず、図１０、図１５から図１７のいずれかの振動運動を加えてもよい。

図１１は、本実施形態に係る冷却システムに係るブロック図である。マイクロコンピュータ等の制御部２０には、熱伝達部材５の第１端部５ａに設けられる第１端部温度センサ２１と、冷却装置１０を開閉させる開閉装置２３と、飲料容器９又は冷却装置１０を振動させる振動装置１３と、電子冷却素子１と、水冷ジャケット３から流出する冷却水を放熱するための冷却水放熱ファン２７と、水冷ジャケット３に冷却水を循環させるための冷却水循環モータ２９とが接続される。

図１２は、第１の実施形態に係る冷却システムのフローチャートである。図１２の冷却システムは、待機時には飲料容器の温度を管理せず（即ち、加熱も冷却もせず）、利用時に飲料容器を急速に冷却するものである。制御部２０により飲料容器９が飲用時にあると判断されると、制御部２０は、ステップＳ１２０で電子冷却素子１に所定方向の電流を流して、電子冷却素子１による冷却を開始する。ステップＳ１２１で飲料容器９が常温の保管部から搬送されて冷却システムの一対の冷却装置１０に収容される。飲料容器９が冷却装置１０に収容されると、ステップＳ１２２で制御部２０は、開閉装置２３を駆動して冷却装置１０を閉じることにより、飲料容器９は熱伝達部材５の第１端部５ａと密着して保持される。ステップＳ１２３で、飲料容器９が冷却又は加熱される。ステップＳ１２４で、制御部２０は、振動装置１３を駆動して飲料容器９を振動する。

ステップＳ１２５で、制御部２０は、第１端部温度センサ２１が測定する温度が、冷却用に設定される所定温度範囲になったかを判断する。所定温度範囲でない場合には、ステップＳ１２３に戻り、所定温度範囲になっていた場合には、ステップＳ１２６に移行する。ステップＳ１２６で、制御部２０は開閉装置２３を駆動して冷却装置１０を開き、ステップＳ１２７で冷却された飲料容器９を放出する。

本実施形態では、熱伝達部材５は、熱伝達だけでなく、支持部材又は構造材としても機能する。即ち、熱伝達部材５は、その第１端部５ａにおいて、断熱部材７を固定かつ支持すると共に、飲料容器９を保持かつ冷却するための空間を形成する。また、熱伝達部材５は、その第２端部５ｂにおいて、電子冷却素子１、水冷ジャケット３、枠部材６を固定かつ支持する。

さらに、図３から明らかなように、「蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプ」である熱伝達部材５は、飲料容器９を冷却する第１端部５ａを下方に配置し、放熱する第２端部５ｂを上方に配置する構造となっており、この配置構造は、以下説明するように冷却効率が高いものである。一般的に、このようなヒートパイプは取付角度や向きにかかわらず熱輸送ができるとされているが、実際には、設置状態により伝熱が停止する場合がある。ヒートパイプの作動液の移動を考慮すると効率よく伝熱させるには上方で放熱し下方で吸熱する配置を維持して設置することが好ましい。そこで、電子冷却素子１の取り付け位置を、熱伝達部材５の第１端部５ａ（飲料容器冷却部）よりも上部に設置することで、効率の良い冷却が可能となる。なお、第１端部５ａ及び第２端部５ｂの配置は、図３の状態に限定されず、第１端部５ａ及び第２端部５ｂをほぼ水平に配置してもよい。ここで、「ほぼ水平」とは、第１端部５ａ及び第２端部５ｂを完全に水平に寝かせる必要はなく、第１端部５ａ又は第２端部５ｂの一方が他方に対して、所定角度で斜め上方に配置してもよい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る冷却システムを図１３及び図１４を用いて説明する。図１３は、冷却システムに含まれる一対の冷却装置１０が閉じた状態である。冷却装置１０の断熱部材７の下端側に切欠部１５が形成され、熱伝達部材５の第１端部５ａの末端に開閉軸１７が設けられる。

第２の実施形態において、飲料容器９を収容する際に図示しない開閉装置により、図１３の矢印で示す方向に冷却装置１０がそれぞれ回転して、両冷却装置１０の間が開かれて、図１４の状態になる。さらに、図１４に状態で、飲料容器９が上方から落下搬送されて一対の冷却装置１０の間に収容される。飲料容器９が収容されると、開閉装置により図１４に矢印で示す方向に回転して両冷却装置の間を閉じて飲料容器９を保持する。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る冷却システムの振動装置を図１５を用いて説明する。第３の実施形態の振動装置３０は、冷却システムに振り子様振動を与えるものである。図１５に示すように、冷却装置１０の一方の上部には、回転シャフト３１を有する支持部材３２が固定される。回転シャフト３１は、図示しないステッピングモータにより駆動され、冷却システム全体を一定振幅と周期で反転動作を繰り返すように円周方向に振動させることができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る冷却システムの振動装置を図１６を用いて説明する。第４の実施形態の振動装置４０は、冷却システムに上下振動を与えるものである。図１６に示すように、冷却装置１０の一方の上部は、支持部材４２を介して上下方向に振動するリニアモータ式などの電磁アクチエータ４１に固定される。電磁アクチエータ４１は、垂直固定枠４３に固定される。電磁アクチエータ４１は、電源コントローラ４４により制御され、一定振幅と周期で冷却システム全体を上下（垂直）方向に振動させる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る冷却システムの振動装置を図１７を用いて説明する。第５の実施形態の振動装置５０は、冷却システムに斜め上下振動を与えるものである。図１７に示すように、冷却装置１０の一方の上部は、支持部材５２を介して斜め上下方向に振動するリニアモータ式などの電磁アクチエータ５１に固定される。電磁アクチエータ５１は、傾斜固定枠５３に固定される。電磁アクチエータ５１は、電源コントローラ５４により制御され、一定振幅と周期で冷却システム全体を斜め上下方向に振動させる。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態に係る冷却システムの振動装置を図１８を用いて説明する。第６の実施形態の振動装置６０は、冷却システム全体に左右振動を与えるものである。図１８に示すように、冷却装置１０の一方の上部は、支持部材６２を介して左右方向に振動するリニアモータ式などの電磁アクチエータ６１に固定される。電磁アクチエータ６１は、水平固定枠６３に固定される。電磁アクチエータ６１は、電源コントローラ６４により制御され、一定振幅と周期で冷却システム全体を水平（短手）方向に振動させる。

（第７の実施形態）
第７の実施形態に係る冷却加熱システムは、第１から第６の実施形態に係る冷却システムにさらに、電子冷却素子１に流れる電流の方向を切り替える切替手段を備えたものである。これにより、冷却と加熱を切り替えることができる冷却加熱システムが提供される。

図１９は、第７の実施形態に係る冷却加熱システムのフローチャートである。図１９の冷却加熱システムは、待機時には飲料容器の温度を管理せず（即ち、加熱も冷却もせず）、利用時に飲料容器を急速に冷却又は加熱するものである。制御部２０により飲料容器９が飲用時にあると判断されると、制御部２０は、ステップＳ１９０で電子冷却素子１に所定方向の電流を流して、電子冷却素子１による冷却又は加熱を開始する。ステップＳ１９１で飲料容器９が常温の保管部から搬送されて冷却システムの一対の冷却装置１０に収容される。飲料容器９が冷却装置１０に収容されると、ステップＳ１９２で制御部２０は、開閉装置２３を駆動して冷却装置１０を閉じることにより、飲料容器９は熱伝達部材５の第１端部５ａと密着して保持される。ステップＳ１９３で、飲料容器９が冷却又は加熱される。ステップＳ１９４で、制御部２０は、振動装置１３を駆動して飲料容器９を振動する。

ステップＳ１９５で、制御部２０は、第１端部温度センサ２１が測定する温度が、冷却又は加熱に応じて決まる所定温度範囲になったかを判断する。所定温度範囲でない場合には、ステップＳ１９３に戻り、所定温度範囲になっていた場合には、ステップＳ１９６に移行する。ステップＳ１９６で、制御部２０は開閉装置２３を駆動して冷却装置１０を開き、ステップＳ１９７で冷却または加熱された飲料容器９を放出する。

本発明は、上述の第１から第７の実施形態の記載に限定されず、種々の変形が可能である。即ち、一対の冷却システムまたは冷却加熱システムの開閉状態は、第１及び第２の実施形態で説明したものに限定されない。例えば、冷却システムまたは冷却加熱システムの一方を平行移動可能にして、開閉する移動機構を備えてもよい。さらに、各実施形態において、飲料容器９と熱伝達部材５の間の間隙をうめる柔軟な補助熱伝導体を設けてよい。補助熱伝導体は柔軟な外皮を備え、その内部には、圧縮冷却空気、熱伝導性ゲル、又は水が充填される。なお、振動装置による振動方向は、各実施形態に示したものに限定されず任意の方向に飲料容器を振動させることができる。さらに、第３から第６の実施形態において、飲料容器はその長手方向をほぼ水平に寝かせた状態で振動させたが、飲料容器の配置状態は、これに限定されず、任意の配置状態で振動させることができる。

１ 電子冷却素子
３ 水冷ジャケット
５ 熱伝達部材
５ａ 第１端部
５ｂ 第２端部
５’ 平板状部材
６ 枠部材
７ 断熱部材
９ 飲料容器
１０ 冷却装置
１３ 振動装置
１７ 開閉軸
２０ 制御部
２１ 第１端部温度センサ
２３ 開閉装置
２５ 振動装置
２７ 冷却水放熱ファン
２９ 冷却水循環モータ
Ｈ 垂直面
Ｌ 長手方向

Claims (19)

1. 冷却素子と、前記冷却素子及び被冷却体の間で熱を伝達する熱伝達部材とをそれぞれが備える一対の冷却装置を有する冷却システムであって、
   前記それぞれの熱伝達部材は、前記被冷却体を熱交換可能かつ出し入れ可能に保持する第１端部と、前記冷却素子を熱交換可能に支持する第２端部とを備え、
   前記一対の冷却装置が備える前記熱伝達部材のそれぞれの前記第１端部の間に前記被冷却体が保持されることを特徴とする、冷却システム。
2. 前記第１端部は、前記一対の冷却装置に備えられた一対の第１端部が共働することにより、前記被冷却体の全周囲を取り囲んで密着保持する形状をなしていることを特徴とする、請求項１に記載の冷却システム。
3. 前記被冷却体は液体入り容器であり、前記冷却装置は、前記容器の長手方向をほぼ水平に配置した状態で、前記容器を所定方向に振動する振動装置を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却システム。
4. 前記所定方向は、前記長手方向、円周方向、前記容器の短手方向、上下方向、斜め上下方向のいずれか１つ、又はこれらの任意の組合せであることを特徴とする請求項３に記載の冷却システム。
5. 前記熱伝達部材の前記第１端部は湾曲又は屈曲されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却システム。
6. 前記熱伝達部材の前記第１端部は、前記被冷却体と接触することを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却システム。
7. 前記熱伝達部材の前記第１端部は、前記被冷却体の外周を取り囲むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却システム。
8. 前記熱伝達部材の前記第１端部の外側面は、断熱部材で覆われることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却システム。
9. 冷却素子と、前記冷却素子及び被冷却体の間で熱を伝達する熱伝達部材とをそれぞれが備える一対の冷却装置を有する冷却システムであって、
   前記それぞれの熱伝達部材は、前記被冷却体を熱交換可能かつ出し入れ可能に保持するための第１端部と、前記冷却素子をその両面において熱交換可能に支持する第２端部とを備え、
   前記一対の冷却装置が備える前記熱伝達部材のそれぞれの前記第１端部の間に前記被冷却体が保持可能となっていることを特徴とする、冷却システム。
10. 前記冷却素子はペルチェ素子であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の冷却システム。
11. 前記熱伝達部材が潜熱の移動により熱交換を行うものであり、前記第２端部が、前記第１端部より上方に位置することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の冷却システム。
12. 前記熱伝達部材が潜熱の移動により熱交換を行うものであり、前記第１端部及び前記第２端部が、ほぼ水平に位置することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の冷却システム。
13. 前記熱伝達部材は、蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプであることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の冷却システム。
14. 前記冷却素子の排熱を冷却する冷却部材を備えることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の冷却システム。
15. 前記冷却部材は、液冷ジャケット、又は空冷ヒートシンクであることを特徴とする、請求項１４に記載の冷却システム。
16. 請求項１から１５のいずれか１項に記載の冷却システムが有する冷却装置の少なくとも１つを移動する移動装置を備えることを特徴とする、冷却システム。
17. 前記一対の冷却装置の間を開閉する開閉装置を備えることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか１項に記載の冷却システム。
18. 請求項１から１７のいずれか一項に記載の冷却システムと、前記冷却素子に流れる電流の方向を切り替える切替手段とを備えることを特徴とする、冷却加熱システム。
19. 前記切替手段により、前記冷却加熱装置の冷却と加熱を切り替えることを特徴とする、請求項１８に記載の冷却加熱システム。