JPH1026455A - 飲料冷却機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンク内に注入された高温の飲料を急速に冷
却する機能と、タンク内に貯蔵された飲料を均等に冷却
する機能とを備えた飲料冷却機を提供する。 【解決手段】 圧縮式冷凍機１０は、圧縮機１２、凝縮
器１３、膨張器１４、蒸発管２で構成され、冷媒循環経
路の途中に四方弁１１を備える。冷却タンク１は、段付
形状の縦型の容器であり、胴部３１、大径の口部３２及
び段部３３を備え、胴部３１の外周には蒸発管２が螺旋
状に巻付けられている。受け容器９は、段部３３に支持
され、底部の周縁部に多数の細孔１７を備え、高温の飲
料は細孔１７を介して少量ずつ段部３３の上面に注がれ
る。段部３３には温度検出器７が取付けられている。圧
縮式冷凍機１０は、温度検出器７による検出温度が所定
温度以上の時は、その上端側から蒸発管２へ冷媒を供給
し、温度検出器７による検知温度が所定温度以下の時
は、その下端側から蒸発管２へ冷媒を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は飲料冷却機に係り、
高温で抽出された飲料を急速に冷却して貯蔵する機能を
備えた飲料冷却機に関する。

【０００２】

【従来の技術】コーヒー、紅茶、麦茶等の飲料は、高温
（５０℃ないし９５℃）で抽出が行われる。これらの飲
料は、夏期には冷却されて清涼飲料として供されること
が多い。このため、飲食店等では飲料冷却機が使用され
ているが、従来の飲料冷却機は、以下に述べる様に、冷
却性能について必ずしも満足すべき性能を備えていなか
った。

【０００３】従来の飲料冷却機の一例を図５を用いて説
明する。図中、１は冷却タンク、３は温度検出器、５は
サーモスタット、１０は圧縮式冷凍機、１２は圧縮機、
１３は凝縮器、１４は膨張器、２は蒸発管を表す。

【０００４】圧縮機１２、凝縮器１３、膨張器１４、蒸
発管２及びこれらを結合する冷媒循環経路によって圧縮
式冷凍機１０が構成される。冷却タンク１は、段付形状
の縦形の容器であって、胴部３１、胴部３１と比較して
大径の口部３２、及び胴部３１と口部３２とを接続する
段部３３を備える。冷却タンクの胴部３１には上記の蒸
発管２が螺旋状に密着して巻付けられ、圧縮式冷凍機１
０は、この蒸発管２に、冷却タンク１の底部側から冷媒
を流入させる。螺旋状の蒸発管２の外周部を含む冷却タ
ンク１の側面及び底面は、全て断熱材６で覆われてい
る。

【０００５】冷却タンクの胴部３１の上端付近には、温
度検出器３が蒸発管２及び胴部３１の双方に対して伝熱
的に固定されている。この温度検出器３は配線４を介し
てサーモスタット５に接続され、このサーモスタット５
によって圧縮式冷凍機１０の運転が制御される。

【０００６】冷却タンクの段部３３の上には、その底部
の周縁部付近に複数の細孔１７を備えた受け容器９が、
小さな隙間を介して支持されている（図２（ｂ）参
照）。また、装置本体の側面には注出コック１５が取付
けられ、この注出コック１５は、断熱材６の中を貫通す
る注出管３７を介して、冷却タンク１の底部に接続され
ている。

【０００７】次に、上記の飲料冷却機の動作を、高温の
コーヒー液を冷却する場合を例に取って説明する。コー
ヒー粉末から熱湯抽出された高温のコーヒー液を受け容
器９に注入すると、高温のコーヒー液は、受け容器９の
底部の周縁部付近に設けられた多数の細孔１７を通っ
て、少量ずつ冷却タンクの段部３３の上に注がれ、段部
３３で面状に広がり、更に冷却タンクの胴部３１の側壁
の内面に沿って膜状に流れ落ちる。高温のコーヒー液の
注入によって胴部３１の側壁の温度が上昇し、これが温
度検出器３によって検知されると、サーモスタット５が
作動して圧縮式冷凍機１０の運転が開始される。これに
より、冷媒が下端側（冷却タンク１の底部側）から蒸発
管２へ流入し、冷却タンクの胴部３１の側壁を冷却しな
がら上昇し、蒸発して冷却能力を失った冷媒蒸気は、蒸
発管２の上端側（胴部３１の上端側）から圧縮式冷凍機
１０の圧縮機１２へ戻る。

【０００８】冷却タンクの胴部３１の側壁の内面を膜状
に流れ落ちるコーヒー液は、蒸発管２によって冷却され
た側壁との接触によって急速に冷却された後、冷却タン
ク１の底に溜る。冷却タンク１内のコーヒー液は、更に
冷却タンク１の壁面を介して冷却され、温度検出器３及
びサーモスタット５により所定の温度に維持される。

【０００９】ところで、冷却タンク１に注入された高温
のコーヒー液が、冷却タンク１の壁面を流れ落ちながら
冷却される状態に着目すると、下端側から蒸発管２の中
に流入した冷媒は、蒸発しながら、冷却タンク１の側壁
を下部から上部に向けて次第に冷却して行くが、膜状に
流れ落ちる高温のコーヒー液との熱交換によって加熱さ
れて、冷却タンク１の中程の高さに至る前に完全に蒸発
してしまい、それ以上の高さに位置する冷却タンク１の
側壁は冷却されずに残る。この結果、冷却タンク１の壁
面を流れ落ちるコーヒー液は、冷却タンク１の上半部で
は、余り冷却されない。

【００１０】冷却タンク１内のコーヒー液の液位が徐々
に上昇して行くに従って、壁面を流れ落ちるコーヒー液
が、冷却タンク１の壁面の内の冷却された部分と接触す
る距離が次第に短かくなり、従って、冷却されにくくな
る。この様にして、冷却タンク１内のコーヒー液の液位
が蒸発管２の中の冷媒の蒸発終了レベルを越えると、壁
面を流れ落ちるコーヒー液は冷却されることなく、高温
のまま、冷却タンク１内に溜ったコーヒー液の上に注が
れることになる。

【００１１】この結果、冷却タンク１内の上層部分と下
層部分との間で、コーヒー液の温度に大きな差が生ず
る。この様な温度差は、冷却タンク１内での対流及び壁
面からの冷却によって徐々に緩和されるが、全体が均一
の温度に冷却されるまでには長時間を要する。ところ
で、飲料の香りや味などの品質を良好に維持するために
は、一般に、高温の状態から短時間で冷却することが重
要とされているが、上記の様に冷却タンク１の内部に大
きな温度差があると、上層部分に注がれた飲料が冷却さ
れるまでに長時間を要し、例えばアイスコーヒーなどに
ついては酸化あるいは劣化などが促進され、良好な品質
が得られないという問題がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上の様な問題点に鑑
み、本発明の目的は、冷却タンク内に注入された高温の
飲料を急速に冷却する機能と、冷却タンク内に貯蔵され
た飲料を均等に冷却する機能とを共に備え、飲料の良好
な品質を確保することが可能な飲料冷却機を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の飲料冷却機は、
圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発管及びこれらを結合する
冷媒循環経路を備えた圧縮式冷凍機と、外周に前記蒸発
管が螺旋状に巻付けられた胴部、胴部と比較して大径の
口部、及び胴部と口部とを接続する段部を備えた縦形の
冷却タンクと、前記冷却タンクの段部の上面に細孔を介
して流量を調整しつつ飲料を注ぐ飲料注入手段と、前記
冷却タンクの段部の温度を検出する温度検出器と、を備
えた飲料冷却機において、前記圧縮式冷凍機は、冷媒循
環経路の途中に四方弁を備え、この四方弁は、前記温度
検出器による検出温度が所定温度以上の時は、前記蒸発
管へその上端側から冷媒を供給し、前記温度検出器によ
る検知温度が所定温度以下の時は、前記蒸発管へその下
端側から冷媒を供給する様に、前記冷媒循環経路を切替
えることを特徴とする。

【００１４】本発明の飲料冷却機によれば、高温の飲料
は、飲料注入手段を介して少量ずつ冷却タンクの段部の
上面に注がれ、冷却タンクの胴部の内面を流れ落ちる。
冷却タンクの段部の温度が、高温の飲料との接触によっ
て上昇すると、それが温度検出器により検知されて冷媒
循環経路の四方弁が切り替り、冷媒が上側端から蒸発管
へ流入する結果、冷却タンクの胴部の側壁は上側端から
冷却されることになる。冷却タンクに注入された飲料
は、全て、この冷却された側壁の内面を膜状に流れ落ち
る間に急速冷却される。従って、冷却タンク内の上層部
分と下層部分との間で、飲料の温度に大きな差は生じな
い。

【００１５】冷却タンクへの高温の飲料の注入が終了す
ると、冷却タンクの段部の温度が次第に低下して、それ
が温度検出器により検出され冷媒循環経路の四方弁が切
り替り、冷媒が下端側から蒸発管へ流入する様になる。
これによって、冷却タンク内の飲料は周囲の壁面から効
率的に冷却されて、所定の温度に維持される。

【００１６】以上の様に、冷却タンク内に注入された高
温の飲料は、急速に冷却された後、均一な温度で維持さ
れる。従って、飲料が高温状態に曝される時間が短く、
香りの逸失や味の劣化が防止され、良好な品質を維持す
ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を図１
に示す、（ａ）は飲料の注入開始時の状態を示し、
（ｂ）は飲料の注入終了後の状態を示す。図中、１は冷
却タンク、３及び７は温度検出器、５はサーモスタッ
ト、８は温度スイッチ、１０は圧縮式冷凍機、１１は電
磁四方弁、１２は圧縮機、１３は凝縮器、１４は膨張
器、２は蒸発管を表す。

【００１８】圧縮機１２、凝縮器１３、膨張器１４、蒸
発管２及びこれらを結合する冷媒循環経路によって圧縮
式冷凍機１０が構成される。冷却タンク１は、段付形状
の縦形の容器であって、胴部３１、胴部３１と比較して
大径の口部３２、及び胴部３１と口部３２とを接続する
段部３３を備える。冷却タンクの胴部３１には上記の圧
縮式冷凍機の蒸発管２が螺旋状に密着して巻付けられて
いる。螺旋状の蒸発管２の外周部を含む冷却タンク１の
側面及び底面は、全て断熱材６で覆われている。

【００１９】圧縮式冷凍機１０は、冷媒循環経路の途中
に電磁四方弁１１を備え、この電磁四方弁１１は、膨張
器１４及び圧縮機１２に対して、それぞれ蒸発管２の上
端及び下端、あるいは、それぞれ蒸発管２の下端及び上
端を、切替え可能に接続する。即ち、圧縮機１２は吐出
管２６を介して凝縮器１３の一端に接続され、凝縮器１
３の他端は膨張器１４の一端に接続され、膨張器１４の
他端は電磁四方弁１１を介して蒸発管２の上端あるいは
下端に切替え可能に接続され、圧縮機１２の吸入管２７
は電磁四方弁１１を介して蒸発管２の下端あるいは上端
に切替え可能に接続され、全体で圧縮式の冷凍サイクル
構成している。

【００２０】冷却タンクの段部３３には、温度検出器７
が固定されている。温度検出器７は温度スイッチ８に接
続され、この温度スイッチ８によって電磁四方弁１１の
作動及び圧縮機１２の運転が制御される。

【００２１】更に、冷却タンクの胴部３１の上端付近に
は温度検出器３が蒸発管２及び胴部３１の双方に対して
ロウ付により伝熱的に固定されている。この温度検出器
３は、図２（ａ）のＹ−Ｙ部断面図で示す様に、金属製
の鞘管４３の中に熱緩衝材であるゴムチューブ４２を介
して、サーミスタ４１が差し込まれているもので、この
温度検出器３は配線４を介してサーモスタット５に接続
され、このサーモスタット５によっても、後述の様に、
圧縮式冷凍機１０の運転が制御される。

【００２２】冷却タンクの段部３３の上には受け容器９
が支持される。図２（ｂ）の部分拡大図に示す様に、受
け容器９の底面の周縁部付近には多数の細孔１７が設け
られている。また、装置本体の側面には注出コック１５
が取付けられ、この注出コック１５は、断熱材６の中を
貫通する注出管３７を介して冷却タンク１の底部に接続
されている。

【００２３】次に、上記の飲料冷却機の動作を、高温の
コーヒー液を冷却する場合を例に取って説明する。高温
のコーヒー液を受け容器９に注入すると、高温のコーヒ
ー液は、受け容器９の底部の周縁部付近に設けられた多
数の細孔１７を通って、少量ずつ冷却タンクの段部３３
の上に注がれ、段部３３で面状に広がり、更に冷却タン
クの胴部３１の側壁の内面に沿って膜状に流れ落ちる。

【００２４】高温のコーヒー液の注入による段部３３の
温度上昇が温度検出器７によって検知されると、温度ス
イッチ８が作動する。温度スイッチ８が作動すると、図
３の電気回路図に示す様に、接点８ａが閉じられ、圧縮
機１２のモーター１２ａ及び電磁四方弁１１の電磁コイ
ル１１ａが交流電源５０に接続され、圧縮機１２の運転
が開始されるとともに、蒸発管２の上端側が膨張器１４
に接続される様に電磁四方弁１１を切り替える。

【００２５】これにより、図１（ａ）示す様に、圧縮機
１２から吐出された冷媒は、凝縮器１３で液化されて、
膨張器１４、電磁四方弁１１を経て蒸発管２の上端側
（冷却タンクの胴部３１の上側端）から流入し始め、蒸
発しながら冷却タンクの胴部３１の側壁を上部から下部
へ向かって冷却し、気体となって蒸発管２の下端部から
電磁四方弁１１を介して圧縮機１２へ戻る。これによ
り、胴部３１の側壁の内面を膜状に流れ落ちる飲料は、
胴部３１の側壁の上部の冷却された部分を流れる間に急
冷されて冷却タンク１の底に溜まる。

【００２６】蒸発管２内の冷媒は、胴部３１の側壁の上
部で高温の飲料との熱交換が行われるので、側壁の上部
で冷媒の蒸発が終了し、それ以下の領域ではほとんど冷
却に寄与しない。受け容器９から注入された高温の飲料
は、全て胴部３１の上部の壁面を流れる間に同等の条件
で冷却されるので、冷却タンク１の底に溜った飲料２１
は、上層部分から下層部分までほぼ同一の温度となる。
なお、受け容器９の細孔１７の径及び数を変えることに
より、飲料の急冷の速度を調整することができる。

【００２７】受け容器９からの高温の飲料２０の注入が
完了すると、冷却タンクの段部３３の温度が下降し始め
る。これが温度検出器７により検知されると、図３に示
す様に、温度スイッチの接点８ａが開き、電磁コイル１
１ａの励磁が解かれ、電磁四方弁１１が図１（ｂ）に示
す冷媒循環経路に切り替わる。なお、温度スイッチの接
点８ａは開くが、既に、もう一方の温度検出器３によ
り、冷却タンク１の中に溜った飲料２１の温度が胴部の
側壁３１を介して検知され、サーモスタットの接点５ａ
が閉じられているので、モータ１２ａへの通電は継続さ
れ、圧縮機１２の運転は継続される。

【００２８】電磁四方弁１１が切り替った後は、図１
（ｂ）に示す様に、冷媒は蒸発管２の下端側（冷却タン
ク１の底部側）から流入し、冷却タンクの胴部３１を下
部から上部に向かって冷却し、冷却タンク１内の飲料２
１を更に冷却する。この冷却の過程では、当初、ほぼ均
一であった冷却タンク１内の飲料２１の温度は、一時的
に上下で差が生じ、下層部分の方が若干低くはなるが、
全体がある程度以下の温度に冷却されると、蒸発管２の
下部における冷媒の蒸発量が減少する結果、冷媒の蒸発
領域が飲料２１の液位以上の領域に拡大して、飲料２１
の上層部分も側壁を介して冷却され、その結果、再び上
下の温度差は縮小して、時間の経過と共にほぼ均一の温
度となる。冷却タンク１内の飲料２１の温度と、それが
胴部３１の側壁を介して温度検出器３に伝わる温度との
相関に基づいて、所定の飲料温度に対応する様にサーモ
スタット５が設定されており、飲料２１の温度が所定の
温度を下回るとサーモスタットの接点５ａが開いて、圧
縮機１２が停止する。

【００２９】なお、飲料２１が所定の温度に達する前
に、冷媒の蒸発領域が蒸発管２の上端部に到達した場合
には、この冷媒温度が蒸発管２を介して温度検出器３に
より検知され、サーモスタット５により一旦、圧縮機１
２を停止させて、冷媒の循環を停止させる。その結果、
蒸発管２の温度が上昇し、この昇温がゴムチューブ４２
（図２（ａ））の熱緩衝作用による時間遅れの後、温度
検出器３により検知され、圧縮機１２の運転が再開され
て、冷却タンク１内の飲料２１を再び冷却することにな
る。

【００３０】なお、図１に示した受け容器９に代って、
図４に示す様に、冷却タンクの段部３３で液密に支持さ
れる構造の仕切り板４６を使用してもよい。この仕切り
板４６は、底部の周縁部に多数の細孔４９を備えるとと
もに、中央部にこの仕切り板４６を上下に貫通する通気
管４７を備え、且つ周縁部にシール片４８を備え、飲料
は、これらの多数の細孔４９を介して冷却タンク１内に
供給される。

【００３１】

【発明の効果】本発明の飲料冷却機では、冷却タンクに
注入された飲料は全て、冷媒により低温に保たれている
上部壁面の上を流れ落ちる間に急速に且つ均等に冷却さ
れて、冷却タンク内に貯蔵されるので、冷却タンク内の
上層部分と下層部分との間で飲料の温度に差が生じにく
く、且つ初期から飲料全体の温度レベルを低く保てるこ
とから、香りの散逸や、酸化に伴う味の劣化が抑えら
れ、良好な品質の飲料を提供することができる。

【００３２】また、本発明の飲料冷却機は、飲料の注入
が終った後には冷媒を冷却タンクの底部側から供給する
様に冷媒循環経路を切り換えるように構成されているの
で、接液しない冷却タンク上部壁面を冷却せず、冷却タ
ンク内に貯蔵されている飲料を下方から集中的、効果的
に冷却できるので、冷却エネルギーのロスも少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の飲料冷却機の概略構成の一例を示す
図、（ａ）は飲料の注入開始時の状態を示し、（ｂ）は
飲料の注入終了後の状態を示す。

【図２】図１の飲料冷却機の細部を示す図、（ａ）はＹ
−Ｙ断面図、（ｂ）はＺ部の部分拡大図を表す。

【図３】図１の飲料冷却機の圧縮機及び電磁四方弁の電
気回路図。

【図４】本発明の飲料冷却機の他の例を示す図。

【図５】従来の飲料冷却機の概略構成の一例を示す図。

【符号の説明】

１・・・冷却タンク、２・・・蒸発管、３・・・温度検
出器、５・・・サーモスタット、６・・・断熱材、７・
・・温度検出器、８・・・温度スイッチ、９・・・受け
容器、１０・・・圧縮式冷凍機、１１・・・四方弁、１
２・・・圧縮機、１３・・・凝縮機、１４・・・膨張
器、１５・・・注出コック、１７・・・細孔、２０・・
・高温飲料、２１・・・飲料、３１・・・胴部、３２・
・・口部、３３・・・段部、４１・・・サーミスタ、４
２・・・ゴムチューブ、４３・・・鞘管、４６・・・仕
切り板、４７・・・通気管、４８・・・シール片、４９
・・・細孔。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張器、蒸発管及びこ
   れらを結合する冷媒循環経路を備えた圧縮式冷凍機と、 外周に前記蒸発管が螺旋状に巻付けられた胴部、胴部と
   比較して大径の口部、及び胴部と口部とを接続する段部
   を備えた縦形の冷却タンクと、 前記冷却タンクの段部の上面に細孔を介して流量を調整
   しつつ飲料を注ぐ飲料注入手段と、 前記冷却タンクの段部の温度を検出する温度検出器と、 を備えた飲料冷却機において、 前記圧縮式冷凍機は、冷媒循環経路の途中に四方弁を備
   え、 この四方弁は、前記温度検出器による検出温度が所定温
   度以上の時は、前記蒸発管へその上端側から冷媒を供給
   し、前記温度検出器による検知温度が所定温度以下の時
   は、前記蒸発管へその下端側から冷媒を供給する様に、
   前記冷媒循環経路を切替えることを特徴とする飲料冷却
   機。
2. 【請求項２】 前記飲料注入手段は、前記冷却タンクの
   段部に支持される受け容器であって、その底部の周縁部
   付近に複数の細孔を備え、飲料は、当該複数の細孔を介
   して前記段部の上面へ注がれることを特徴とする請求項
   １に記載の飲料冷却機。
3. 【請求項３】 前記飲料注入手段は、前記冷却タンクの
   段部に液密に支持される仕切り板であって、当該仕切り
   板を上下に貫通する通気管を備えるとともに、その底部
   の周縁部付近に複数の細孔を備え、飲料は、当該複数の
   細孔を介して前記段部の上面へ注がれることを特徴とす
   る請求項１に記載の飲料冷却機。