JP2000292004A - 液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した流量で、かつ安定した温度に液体を
加熱することができる液体加熱装置を提供する。 【解決手段】 液体を加熱する加熱手段２と、前記加熱
手段２に液体を取り込む取り込み口３と、前記加熱手段
２から加熱された液体を外部に放出する放出口４と、前
記放出口４から分岐し前記取り込み口３とを接続してな
る循環経路７と、前記循環経路７の中に設置され、気体
と液体とを分離する気液分離手段１１と、分離された気
体を前記循環経路７の外部に逃がす気体排出口１２と、
循環時や放出時に前記加熱手段２に液体を送り込むポン
プ９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飲料等の液体を加
熱する液体加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のカップ容器の飲料加熱装置は、サ
ーミスタで検出した温度に基づき温水タンク内の水をヒ
ータにより一定温度に加熱制御されており、販売時、タ
ンク内の温水を原料のシロップ等とともにミキシングボ
ウルもしくは直接カップへ吐出している。

【０００３】この場合に、前記したヒータ内蔵の温水タ
ンクは、ヒータの通電開始から水を販売温度の湯に昇温
させるまでの立ち上がり時間がかかること、及び連続販
売に対応させるために、通常は１０Ｌ程度の湯を貯える
比較的容量の大きな温水タンクを装備しており、かつ次
の販売に備えて湯を常時販売温度に保温するようにヒー
タを通電制御している。このため、温水タンクは大型
で、かつヒータの電力消費量もかなりな量となって、運
転コストが嵩む。また、ヒータが直接水中に浸漬してい
るために漏電などの可能性があり、安全性の面で特別な
配慮が必要となる。

【０００４】上記課題を解決するために、特開平２−２
６７６９５号公報で示された方法が公開されている。

【０００５】特開平２−２６７６９５号公報に示された
ものは、温水タンクを用いず、給湯ラインの途中に小容
量の加熱容器を介装し、誘導加熱手段を用いて販売ごと
に容器内の水を販売温度まで昇温させるというものであ
る。

【０００６】図７に上記従来例のカップ飲料加熱装置の
構成図を示す。販売待機状態で水リザーバ１より加熱手
段２に補給された水を加熱制御手段２０で設定した予熱
温度まで加熱保温しておき、販売指令がかかると加熱制
御手段２０で設定した販売温度まで加熱昇温し、粉末原
料箱１５の中の粉末原料とともにミキシングボウル１６
に供給され、撹拌調合された後にカップ１８に注がれる
ため、タンクが不要になるというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平２
−２６７６９５号公報で示された方法では、販売指令が
かかってから加熱容器の中の保温水を加熱昇温し、販売
温度に達した後にミキシングボウル１６への出湯がなさ
れるため、出湯までに時間がかかる。

【０００８】また、予熱温度まで加熱した後長い時間が
経過すると、水の対流の作用により誘導加熱手段２内の
水に温度分布が生じ、上部の水は熱く、下部の水はぬる
いという状態になり、そのまま再加熱しても全体の水温
が上昇するだけで、温度分布自体に変化は生じない。そ
のためミキシングボウル１６への安定した出湯ができな
い。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、安定した流量かつ安定した温度の液体を素早く吐出
することができる液体加熱装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、液体を加熱する加熱手段と、前記加熱手
段に液体を取り込む取り込み口と、前記加熱手段から加
熱された液体を外部に吐出する吐出口と、前記吐出口か
ら分岐し前記取り込み口とを接続してなる循環経路と、
前記循環経路の中に設置され、気体と液体とを分離する
気液分離手段と、分離された気体を前記循環経路外部に
逃がす気体排出口と、循環時や吐出時に前記加熱手段に
液体を送り込むポンプとを備えている。

【００１１】この本発明によれば、安定した流量で、か
つ安定した温度に液体を加熱することができる液体加熱
装置を提供することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、液体を加熱する加熱手段と、前記加熱手段に液体を
取り込む取り込み口と、前記加熱手段から加熱された液
体を外部に吐出する吐出口と、前記吐出口から分岐し前
記取り込み口とを接続してなる循環経路と、前記循環経
路の中に設置され、気体と液体とを分離する気液分離手
段と、分離された気体を前記循環経路外部に逃がす気体
排出口と、循環時や吐出時に前記加熱手段に液体を送り
込むポンプとを備えているので、ポンプに気体が咬み込
むことがなく安定した流量で液体を吐出する事ができる
という作用を有する。

【００１３】本発明の請求項２に記載の発明は、液体を
加熱する加熱手段と、前記加熱手段に液体を取り込む取
り込み口と、前記加熱手段から加熱された液体を外部に
吐出する吐出口と、前記加熱手段内部に設置された心棒
と、前記心棒内部を通り前記加熱手段内部の液体を再び
前記取り込み口へ送り込む内部循環経路と、循環時や吐
出時に前記加熱手段に液体を送り込むポンプとを備えて
いるので、放熱ロスが少なく、安定した流量を得ること
ができる液体加熱装置を少ない設置体積で構成できると
いう作用を有する。

【００１４】本発明の請求項３に記載の発明は、前記内
部循環経路の天面に循環吸い込み口を備え、前記循環吸
い込み口よりも高い位置に前記気体排出口を設けている
ので、放熱ロスが少なく、かつポンプに気体が咬み込む
ことのなく安定した流量を得ることができる液体加熱装
置を少ない設置体積で構成できるという作用を有する。

【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、液体を
加熱する加熱手段と、前記加熱手段に液体を取り込む取
り込み口と、前記加熱手段から加熱された液体を外部に
吐出する吐出口と、前記吐出口から分岐し前記取り込み
口とを接続してなる循環経路と、前記循環経路中に配置
され、流路断面積を小さくし循環流量を減少させる流量
しぼり手段と、循環時や吐出時に前記加熱手段に液体を
送り込むポンプを備えているので、加熱手段内の液体の
温度を均一にすることができ、かつ吐出時に出湯経路側
に流れる温水の量と循環経路側に流れる温水の量の割合
を任意に設定でき、安定した流量かつ安定した温度の飲
料を素早く吐出することができるという作用を有する。

【００１６】本発明の請求項５に記載の発明は、前記流
量しぼり手段は、流路断面積調整手段を有し、循環流量
の減少度合いを可変できるので、加熱手段内の液体の温
度を均一にすることができ、かつ吐出時に出湯経路側に
流れる温水の量と循環経路側に流れる液体の量の割合を
任意に設定・変更することができ、安定した流量かつ安
定した温度の液体を素早く吐出することができるという
作用を有する。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。

【００１８】（実施の形態１）以下、カップ式自動販売
機の飲料加熱装置を例として説明する。

【００１９】図１は本実施例の概要図である。図１にお
いて１は飲料水を貯留する水リザーバであり、図示しな
い水道より随時給水され、図示しない水位制御手段によ
り一定の水位に保たれる。２は加熱手段であり、カップ
１杯〜数杯程度の小容量の加熱容器を介装し、加熱手段
２の下部に設けた取り込み口３から給水した水を加熱
し、加熱手段２の上部に設けた吐出口４より吐出する。

【００２０】２０は加熱制御手段であり、加熱手段２の
近傍に配置した温度検知手段１９によって検知された水
の温度が入力され、加熱手段２を制御する。待機時は加
熱手段２とポンプ９を制御して加熱手段２内の水温を保
温温度まで上昇させ、保温する。販売時は、加熱手段２
と給水バルブ２１と出湯バルブ６とポンプ９を制御して
加熱手段２で出湯温度まで加熱された温水を出湯し、同
時に水リザーバ１からの給水を行う。

【００２１】出湯経路５の先には図示しないミキシング
ボウル（温水と原料の混合手段）があり、ミキシングボ
ウルで湯水と混合された飲料が図示しないカップに注が
れる。７は循環経路で、加熱手段２の吐出口４と取り込
み口３とをポンプ９を介して接続し、加熱手段２とポン
プ９を環状に接続した経路となっている。

【００２２】次に、第１の実施の形態の動作例について
説明する。

【００２３】まず、待機時には、加熱手段２と循環経路
７は温水で満たされており、加熱手段２，温度検知手段
１９，加熱制御手段２０により、設定された保温温度を
下回ると加熱動作を行い、上回ると停止する。また、そ
の際に水の対流により循環経路内上部の水温が高く、下
部の水温が低くなる温度分布が生じる。

【００２４】これを解消するため、給水バルブ２１と出
湯バルブ６を閉じた状態にてポンプ９を作動させ循環経
路７と加熱手段２内の温水を循環させる。温度検知手段
１９は上下に離れた複数箇所の温度を検知できるように
なっており、検知した複数箇所間の温度差があらかじめ
設定した温度差以下になるまで循環を続ける。

【００２５】待機時には、以上の加熱・停止・循環とい
う動作を繰り返す。なお、加熱動作と循環動作は同時に
行っても構わない。

【００２６】次に販売時の動作について説明する。販売
時には、まず消費者により図示しない飲料選択ボタンが
押される。そこでホット飲料が選択されると、上記加熱
動作と循環動作を同時に行い、吐出口４を通過する温水
の温度が出湯温度に到達した時点で、加熱手段２とポン
プ９を動作させた状態のまま、給水バルブ１６と出湯バ
ルブ６を開き、温水を加熱しながらミキシングボウルへ
出湯し、ミキシングボウルからカップへの飲料吐出が終
了した時点で販売を終了する。販売が終了したときに
は、加熱手段の中は水リザーバから給水された水で満た
されている。

【００２７】具体的には、加熱手段に容量１５０ｃｃ
（カップ１杯分）で、出力３．２ｋWの誘導加熱装置を
用いた場合、流量３０ｃｃ／秒では、水が加熱手段２を
通過する間（５秒間）におよそ２０ｄｅｇ上昇する。標
準的な出湯温度は９０℃であるので、待機時には循環経
路全体の温水が７０℃になるように保温しておき、販売
時にはまず加熱動作と循環動作を同時に行い、加熱動作
を開始した時点で取り込み口３を通過した温水が吐出口
４を通過する時点（加熱開始から５秒後）に出湯バルブ
６を開く。その時点で、吐出口４を通過する温水の温度
は、７０℃＋２０ｄｅｇ＝９０℃となっている。出湯に
要する時間も５秒であるので、合計１０秒で出湯を終え
る。

【００２８】待機時・販売時に関わらず、加熱手段２を
用いて加熱手段２内部の水を加熱すると、水蒸気や水に
溶け込んでいた空気が気泡となって発生する場合があ
る。その状態で循環動作を行うと、気泡は循環経路７を
伝って循環ポンプに入り込み、ポンプを空回りさせるこ
とによりポンプの能力を低下させてしまう。

【００２９】これを防ぐものが循環経路７中に取り付け
られた気液分離手段１１である。例えば、図２のように
加熱手段２の中央部に心棒１３を設置し、それを取り巻
くように層状の発熱体２２を設置した場合、水は発熱体
２２の間を上向きに流れていく。

【００３０】発熱体２２は加熱手段２の外周に巻かれた
図示しない誘導コイルにより誘導加熱される。

【００３１】この時、発熱体２２により水が熱せられ、
気泡が発生する。発生した気泡は、水よりもはるかに軽
いため、水の流れよりも速い速度で加熱手段２内の外周
付近を真上に上っていき、加熱手段２の天面に設けられ
た気体排出口１２より加熱手段２の外部に排出される。

【００３２】気液分離手段は心棒１３の上部に配置さ
れ、加熱された温水を吸い込み循環経路７に流し込むた
めに上向きに開口しており、その開口面は細かなメッシ
ュ構造になっている。この上向きに開口したメッシュ構
造の吸い込み口により温水は吸い込まれるが、気泡は吸
い込まれにくいため気体排出口より排出される。

【００３３】以上のように、気液分離手段１１を設置す
ることにより、加熱により発生した気体が循環経路７へ
入り込むことを防ぎ、気体排出口１２により気泡を外部
へ排出することにより、ポンプに気体が咬み込むことが
なく安定した流量で温水を吐出する事ができる。

【００３４】（実施の形態２）図３は本実施例の概要図
である。実施の形態１と同様の物については同符号を付
け、説明を割愛する。

【００３５】実施の形態１では、加熱手段２の外部に循
環経路を設けた。この方式では、加熱手段２自体の構造
が単純になるという利点がある一方で、温水の表面積が
広くなることによる放熱ロスの増加や、循環経路の設置
スペースが必要である等の欠点がある。そこで、加熱手
段２の内部に実施の形態１と同様に発熱体２２と心棒１
３を設け、さらに心棒１３の内部に内部循環経路１４を
設置する。そうすることにより、放熱ロス・設置スペー
ス共に加熱手段単体とほとんど変わらないものとするこ
とができる。

【００３６】動作については実施の形態１と全く同様で
ある。

【００３７】販売時の動作についても実施の形態１と同
様である。

【００３８】以上のように、加熱手段２の内部に発熱体
２２と心棒１３を設け、さらに心棒１３の内部に内部循
環経路１４を設置することにより、放熱ロスが少なく、
安定した流量を得ることができるシステムを少ない設置
体積で構成できる。

【００３９】（実施の形態３）図４は本実施例の概要図
である。実施の形態１と同様の物については同符号を付
け、説明を割愛する。

【００４０】実施の形態２で述べた構成においても、実
施の形態１に述べたような、気泡がポンプに咬み込み能
力を低下させるという問題が起こり得る。これを防ぐた
めに、心棒１３の天面に循環吸い込み口２３を配置した
内部循環経路１４を設け、さらに循環吸い込み口２３よ
りも高い位置に気泡を外部に逃がす気体排出口１２を配
置する。加熱中に発生した気泡は液体よりも軽いため、
内部の液体を循環させても内部循環経路には流入せず、
気体排出口１２付近に滞留する。この状態で給水動作を
行うと、流入した水により気泡は気体排出口１２から外
部に排出され、加熱手段２内は再び温水で満たされた状
態になる。

【００４１】待機時の動作は実施の形態１と同様であ
る。

【００４２】販売時の動作についても実施の形態１と同
様である。

【００４３】以上のように、心棒１３の天面に循環吸い
込み口２３を配置し、この循環吸い込み口２３よりも高
い位置に気泡を外部に逃がす気体排出口１２を配置する
ことにより、気泡が内部循環経路１４に入り込むのを防
止し、ポンプの出力を安定させることができる。

【００４４】（実施の形態４）図５は本実施例の概要図
である。実施の形態１と同様の物については同符号を付
け、説明を割愛する。

【００４５】待機時の動作は実施の形態１と同様であ
る。

【００４６】販売時の動作についても実施の形態１と同
様である。

【００４７】実施の形態１で述べたように、このような
給湯装置において流量は吐出する温水の温度と量を決定
する重要な要素であるが、出湯時に加熱手段２を通過し
て出湯経路５側に流れる温水の量は、循環経路７と出湯
経路５の流路抵抗比によって決定される。従って、あら
かじめ所望の吐出温度と吐出量から最適な流路抵抗比を
算出し、その結果にあわせて循環経路７の途中に流量し
ぼり手段８を挿入することにより、所望の吐出温度と吐
出量にて出湯することが可能になる。

【００４８】以上のように、流量しぼり手段８を設ける
ことにより、温水の吐出量と温度を任意に設定でき、安
定した流量かつ安定した温度の飲料を素早く出湯するこ
とができる。

【００４９】なお、請求項１や請求項２，請求項３で述
べた構造と同時に用いるとより効果的であることはいう
までもない。

【００５０】（実施の形態５）図６は本実施例の概要図
である。実施の形態１と同様の物については同符号を付
け、説明を割愛する。

【００５１】待機時の動作は実施の形態１と同様であ
る。

【００５２】販売時の動作についても実施の形態１と全
く同様である。

【００５３】実施の形態４でも述べたように、出湯時に
加熱手段２を通過して出湯経路５側に流れる温水の量
は、循環経路７と出湯経路５の流路抵抗比によって決定
される。ところが、商品の開発段階において複数の流路
抵抗を設定したい場合や、受注生産品などで消費者の要
求に応じて流路抵抗を設計したりするような場合では、
流量しぼり手段８の流路抵抗があらかじめ設定されてい
ると変更することが困難である。

【００５４】そこで、流量しぼり手段８に、流路断面積
調整手段１０を取り付けることにより、自由に流路抵抗
を変更する事ができるようになる。

【００５５】この流路断面積調整手段１０の調整方法は
例えばねじによる手動調整も考えられるが、モーターな
どを用いて電気的に調整できるようにしておくと、例え
ば外気温などの変化に合わせて自動的に流路面積を変え
て、飲料の品質を一定に保つなどの用途が考えられる。

【００５６】また、この流路断面積調整手段１０を用い
て、出湯時は流量しぼり手段８を全閉にして循環経路７
に温水が流れ込まないようにし、循環時は流量しぼり手
段８を全開にして循環経路７に温水を流し込むようにす
るような制御をすることも可能である。

【００５７】以上のように、流量しぼり手段８に流路断
面積調整手段１０を設けることにより、循環経路の流路
抵抗を容易に変更することができ、安定した流量かつ安
定した温度の飲料を素早く出湯することができる。

【００５８】なお、請求項１や請求項２や請求項３，請
求項４で述べた構造と同時に用いるとより効果的である
ことはいうまでもない。

【００５９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、液体を加
熱する加熱手段と、前記加熱手段に液体を取り込む取り
込み口と、前記加熱手段から加熱された液体を外部に吐
出する吐出口と、前記吐出口から分岐し前記取り込み口
とを接続してなる循環経路と、前記循環経路の中に設置
され、気体と液体とを分離する気液分離手段と、分離さ
れた気体を前記循環経路外部に逃がす気体排出口と、循
環時や吐出時に前記加熱手段に液体を送り込むポンプと
を備えているので、ポンプに気泡が咬み込むことがなく
安定した流量を得ることができる。

【００６０】また、液体を加熱する加熱手段と、前記加
熱手段に液体を取り込む取り込み口と、前記加熱手段か
ら加熱された液体を外部に吐出する吐出口と、前記加熱
手段内部に配置された心棒と、前記心棒内部を通り前記
加熱手段内部の液体を再び前記取り込み口へ送り込む内
部循環経路と、循環時や吐出時に前記加熱手段に液体を
送り込むポンプとを備えているので、放熱ロスが少な
く、安定した流量を得ることができるシステムを少ない
設置体積で構成できる。

【００６１】また、前記内部循環経路の天面に循環吸い
込み口を備え、前記循環吸い込み口よりも高い位置に前
記気体排出口を設けているので、放熱ロスが少なく、か
つポンプに気体が咬み込むことのなく安定した流量を得
ることができる液体加熱装置を少ない設置体積で構成で
きる。

【００６２】また、液体を加熱する加熱手段と、前記加
熱手段に液体を取り込む取り込み口と、前記加熱手段か
ら加熱された液体を外部に吐出する吐出口と、前記吐出
口から分岐し前記取り込み口とを接続してなる循環経路
と、前記循環経路中に配置され、流路断面積を小さくし
循環流量を減少させる流量しぼり手段と、循環時や吐出
時に前記加熱手段に液体を送り込むポンプを備えている
ので、加熱手段内の液体の温度を均一にすることがで
き、かつ出湯時に出湯経路側に流れる温水の量と循環経
路側に流れる温水の量の割合を任意に設定でき、安定し
た流量かつ安定した温度の飲料を素早く出湯することが
できる。

【００６３】また、前記流量しぼり手段は、流路断面積
調整手段を有し、しぼり量を可変できるので、加熱手段
内の液体の温度を均一にすることができ、かつ出湯時に
出湯経路側に流れる温水の量と循環経路側に流れる液体
の量の割合を任意に設定・変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を示すカップ式自動販売機
の飲料加熱装置の概要図

【図２】図１中の加熱手段２の断面図

【図３】本発明の実施形態２を示すカップ式自動販売機
の飲料加熱装置の概要図

【図４】本発明の実施形態３を示すカップ式自動販売機
の飲料加熱装置の概要図

【図５】本発明の実施形態４を示すカップ式自動販売機
の飲料加熱装置の概要図

【図６】本発明の実施形態４を示すカップ式自動販売機
の飲料加熱装置の概要図

【図７】従来のカップ式自動販売機の飲料加熱装置の概
要図

【符号の説明】

２ 加熱手段 ３ 取り込み口 ４ 吐出口 ７ 循環経路 ８ 流量しぼり手段 ９ ポンプ １０ 流路断面積調整手段 １１ 気液分離手段 １２ 気体排出口 １３ 心棒 １４ 内部循環経路 ２３ 循環吸い込み口

フロントページの続き (72)発明者 辻井 康浩 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 田中 繁 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 山中 正史 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 田村 隆行 大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号 松下冷機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を加熱する加熱手段と、前記加熱手
   段に液体を取り込む取り込み口と、前記加熱手段から加
   熱された液体を外部に吐出する吐出口と、前記吐出口か
   ら分岐し前記取り込み口とを接続してなる循環経路と、
   前記循環経路の中に設置され、気体と液体とを分離する
   気液分離手段と、分離された気体を前記循環経路外部に
   逃がす気体排出口と、循環時や吐出時に前記加熱手段に
   液体を送り込むポンプとを備えたことを特徴とする液体
   加熱装置。
2. 【請求項２】 液体を加熱する加熱手段と、前記加熱手
   段に液体を取り込む取り込み口と、前記加熱手段から加
   熱された液体を外部に吐出する吐出口と、前記加熱手段
   内部に設置された心棒と、前記心棒内部を通り前記加熱
   手段内部の液体を再び前記取り込み口へ送り込む内部循
   環経路と、循環時や吐出時に前記加熱手段に液体を送り
   込むポンプとを備えたことを特徴とする液体加熱装置。
3. 【請求項３】 前記内部循環経路の天面に循環吸い込み
   口を備え、前記循環吸い込み口よりも高い位置に前記気
   体排出口を設けたことを特徴とする請求項２記載の液体
   加熱装置。
4. 【請求項４】 液体を加熱する加熱手段と、前記加熱手
   段に液体を取り込む取り込み口と、前記加熱手段から加
   熱された液体を外部に吐出する吐出口と、前記吐出口か
   ら分岐し前記取り込み口とを接続してなる循環経路と、
   前記循環経路中に配置され、流路断面積を小さくし循環
   流量を減少させる流量しぼり手段と、循環時や吐出時に
   前記加熱手段に液体を送り込むポンプを備えたことを特
   徴とする液体加熱装置。
5. 【請求項５】 流量しぼり手段は、流路断面積調整手段
   を有し、循環流量の減少度合いを可変できることを特徴
   とした請求項４記載の液体加熱装置。