JP4603932B2 - Heating device - Google Patents
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Description
本発明は流動性を有する飲食物を被加熱物としてこれを連続的に搬送しながら加熱する加熱装置に関する。 The present invention relates to a heating apparatus that heats a food or drink having fluidity as an object to be heated while continuously conveying it.
ジュースやスープなどのように粘性の低い飲食物、並びに蜂蜜、ジャムおよび味噌などのように粘性の高いペースト状の食品のように流動性を有する飲食物を連続的に搬送しながら加熱するために、例えば、特許文献1および2に記載されるように、飲食物自体に通電してジュール熱により飲食物を加熱するようにしたジュール加熱装置が開発されている。 To heat foods and drinks with low viscosity such as juice and soup, and fluid foods and drinks such as pasty foods with high viscosity such as honey, jam and miso For example, as described in Patent Documents 1 and 2, a joule heating device has been developed that energizes food and drink itself and heats the food and drink with Joule heat.
飲食物を連続的に流しながら通電加熱するジュール加熱装置は、上記公報に記載されるように、飲食物を連続的に案内する管状部材つまり加熱パイプを有し、この加熱パイプの中に飲食物を流しながら加熱パイプに対となって設けられた電極から飲食物に電流を流すようにしている。1本の加熱パイプには通常複数の電極が設けられており、加熱装置は、1本の加熱パイプにより構成されるタイプと、飲食物を複数段階で所定の殺菌温度まで加熱するため複数の加熱パイプにより構成されるタイプとがある。
飲食物をジュール加熱する場合には、電極間に一定の電圧を供給しても飲食物の導電率つまり電気抵抗によって電流値が相違するので、導電率によって通電電力が相違することになる。このため、飲食物の最終加熱温度に基づいて電極に印加する電圧は実験によって予め求めておき、通電加熱時に基準となる印加電圧を電極に加えるようにしており、1つの加熱装置によって複数種類の飲食物を加熱する場合には、飲食物の種類毎に基準となる印加電圧を設定するようにしている。 When the food or drink is joule-heated, even if a constant voltage is supplied between the electrodes, the current value differs depending on the conductivity of the food or drink, that is, the electrical resistance. For this reason, the voltage to be applied to the electrode based on the final heating temperature of the food and drink is obtained in advance by experiments, and a reference applied voltage is applied to the electrode during energization heating. When heating food or drink, a reference applied voltage is set for each type of food or drink.
流動性を有する飲食物を搬送しながら通電加熱する加熱装置においては、加熱後の飲食物の温度を温度センサにより検出し、検出された温度と設定温度との偏差に基づいて電極に対して電源ユニットから供給される電力をフィードバック制御するようにしている。このような制御方式は、1本のパイプからなる加熱装置においても複数本のパイプからなる加熱装置においても同様であり、加熱後の飲食物の温度を検出して電力をフィードバック制御するようにすると、加熱終了後の温度に基づいて電力を制御するので、電力が制御されるまでの時間の遅れにより最終的な加熱温度にバラツキが発生するおそれがあり、飲食物を殺菌加熱する場合には所望の殺菌温度にまで加熱できるようにするために加熱温度に余裕を持たせる必要がある。 In a heating device that energizes and heats while transporting food and drink having fluidity, the temperature of the heated food and drink is detected by a temperature sensor, and power is supplied to the electrodes based on the deviation between the detected temperature and the set temperature. The power supplied from the unit is feedback controlled. Such a control method is the same for both a heating device consisting of a single pipe and a heating device consisting of a plurality of pipes. When the temperature of the heated food and drink is detected, the power is feedback controlled. Since the electric power is controlled based on the temperature after the heating is finished, there is a possibility that the final heating temperature may vary due to a delay in the time until the electric power is controlled. In order to be able to heat to the sterilization temperature, it is necessary to allow a sufficient heating temperature.
加熱装置にはホッパからポンプにより連続的に飲食物を供給するようにしており、ホッパ内の飲食物の残量が少なくなると、新たに同種の飲食物がホッパ内に投入されることになる。ホッパ内には、例えば、イチゴジャムを加熱殺菌する場合にはイチゴを調味料等とともにニーダなどによりすり潰して流動状態の食品素材とした後に投入するようにしており、食品素材は1回のホッパへの投入量がバッチ処理されることから、1回分の投入量毎に導電率が相違する場合がある。したがって、新たにホッパ内に投入された食品素材と既に投入されている食品素材とで導電率が相違していると、連続的に搬送しながら通電加熱する場合には、導電率の変化によっても最終的な加熱温度にバラツキが発生することがある。 Food and drink are continuously supplied from the hopper to the heating device by a pump. When the remaining amount of food and drink in the hopper decreases, the same kind of food and drink is newly put into the hopper. In the hopper, for example, when strawberry jam is sterilized by heating, the strawberry is crushed with a kneader together with a seasoning and the like to be put into a fluid food material, and the food material is put into one hopper. Since the input amount is batch-processed, the conductivity may be different for each input amount. Therefore, if the electrical conductivity is different between the food material that has been newly added to the hopper and the food material that has already been input, if the current is heated while being continuously conveyed, the change in the electrical conductivity will also occur. There may be variations in the final heating temperature.
本発明の目的は、流動性を有する飲食物を搬送しながら高い精度で所望の温度まで通電加熱し得るようにすることにある。 An object of the present invention is to enable energization heating to a desired temperature with high accuracy while transporting fluid food and drink.
本発明の加熱装置は、流動性を有する飲食物を被加熱物として流路内に連続的に搬送しつつジュール熱により加熱する加熱装置であって、絶縁性材料からなり前記流路を形成する管状部材および当該管状部材に対をなして設けられる電極をそれぞれ有する上流側と下流側の通電加熱部と、前記上流側の通電加熱部に設けられた前記電極に電力を供給する上流側の電源ユニットと、前記下流側の通電加熱部に設けられた前記電極に電力を供給する下流側の電源ユニットと、前記上流側の通電加熱部に流入する前記被加熱物の温度を検出する第1の温度センサと、前記上流側の通電加熱部から流出する前記被加熱物の温度を検出する第2の温度センサと、前記下流側の通電加熱部から流出する前記被加熱物の加熱終了温度を検出する第3の温度センサと、前記第1の温度センサの検出値と前記第2の温度センサの検出値との上流側偏差に基づいて前記下流側の通電加熱部に設けられた電極に前記下流側の電源ユニットから供給される電力をフィードフォワード制御し、前記上流側偏差が所定値以下のときには、加熱目標温度と前記第3の温度センサの検出温度との下流側偏差に基づいて前記下流側の通電加熱部に設けられた電極に前記下流側の電源ユニットから供給される電力をフィードフォワード制御に優先してフィードバック制御する制御手段とを有することを特徴とする。
The heating device of the present invention is a heating device that heats food and drink having fluidity by Joule heat while continuously transporting food and drinks as heated objects in the flow channel, and is formed of an insulating material and forms the flow channel. An upstream and downstream energization heating unit each having a tubular member and an electrode provided in a pair with the tubular member, and an upstream power supply for supplying electric power to the electrode provided in the upstream energization heating unit A unit, a downstream power supply unit that supplies power to the electrode provided in the downstream energization heating unit, and a first temperature that detects the temperature of the object to be heated flowing into the upstream energization heating unit A temperature sensor, a second temperature sensor for detecting the temperature of the heated object flowing out from the upstream energization heating unit , and a heating end temperature of the heated object flowing out of the downstream energization heating unit The third temperature Sa and, from the downstream side of the power supply unit to the electrode provided on the electrical heating unit of the downstream side based on the upstream side deviation between the detection value of the first and the second temperature sensor and the detection value of the temperature sensor When the supplied power is feedforward controlled and the upstream deviation is less than or equal to a predetermined value, the downstream energization heating unit is controlled based on the downstream deviation between the target heating temperature and the temperature detected by the third temperature sensor. Control means for performing feedback control on power provided from the downstream power supply unit to the provided electrode in preference to feedforward control .
本発明の加熱装置は、前記上流側の電源ユニットは、前記上流側の通電加熱部に設けられた前記電極に一定電圧の電力を供給することを特徴とする。 The heating apparatus according to the present invention is characterized in that the upstream power supply unit supplies power of a constant voltage to the electrodes provided in the upstream heating unit.
本発明の加熱装置は、前記上流側と下流側の通電加熱部を、複数のリング状の電極とそれぞれの電極の間に配置される絶縁性の複数の円筒体とを有する加熱ユニットによりそれぞれ形成することを特徴とする。 In the heating device of the present invention, the upstream and downstream energization heating sections are each formed by a heating unit having a plurality of ring-shaped electrodes and a plurality of insulating cylindrical bodies disposed between the electrodes. It is characterized by doing.
本発明の加熱装置は、前記下流側の通電加熱部を、絶縁性材料からなり前記流路を形成する管状部材および当該管状部材に対をなして設けられる電極をそれぞれ有する複数の加熱ユニットにより形成し、前記下流側の通電加熱部を構成するこれらの加熱ユニットのうち最下流側の加熱ユニットにおける電極に供給される最大電圧を、これよりも上流側の加熱ユニットにおける電極に供給される最大電圧よりも低くすることを特徴とする。 In the heating device of the present invention, the downstream energization heating unit is formed by a plurality of heating units each having a tubular member made of an insulating material and forming the flow path and electrodes provided in pairs with the tubular member. The maximum voltage supplied to the electrode in the most downstream heating unit among these heating units constituting the downstream heating unit is the maximum voltage supplied to the electrode in the upstream heating unit. It is characterized by lower than.
本発明によれば、加熱装置は上流側の通電加熱部と下流側の通電加熱部とを有し、上流側の通電加熱部における温度上昇値つまり上流側偏差に基づいて下流側の通電加熱部の電極に供給される電力を制御するようにしたので、下流側の通電加熱部は上流側偏差に基づいてフィードフォワード制御されることになり、加熱装置により加熱される被加熱物である飲食物を高精度で加熱目標温度にまで加熱することができるとともに、特に立ち上げ時に急速に加熱目標温度に設定することができる。 According to the present invention, the heating device has an upstream energization heating unit and a downstream energization heating unit, and the downstream energization heating unit based on the temperature rise value in the upstream energization heating unit, that is, the upstream deviation. Since the electric power supplied to the electrodes of the first and second electrodes is controlled, the downstream energization heating unit is feedforward-controlled based on the upstream deviation, and the food or drink that is heated by the heating device Can be heated to the heating target temperature with high accuracy, and can be rapidly set to the heating target temperature particularly at the time of start-up.
本発明によれば、フィードフォワード制御に加えて、加熱装置から流出する加熱最終温度と加熱目標温度との下流側偏差に基づいて下流側の通電加熱部の電極に供給される電力をフィードバック制御するので被加熱物を目標加熱温度に高精度で設定することができる。 According to the present invention, in addition to feedforward control, feedback control is performed on the power supplied to the electrode of the downstream heating unit based on the downstream deviation between the final heating temperature flowing out of the heating device and the target heating temperature. Therefore, the object to be heated can be set to the target heating temperature with high accuracy.
本発明によれば、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを状況に応じて切り換えることにより被加熱物の温度状況に応じて通電加熱することができる。 According to the present invention, it is possible to perform energization heating according to the temperature state of the object to be heated by switching between feedback control and feedforward control according to the state.
上流側の通電加熱部における電極に一定電圧を印加すると、上流側の通電加熱部における温度上昇値は被加熱物の導電率ないし抵抗値つまり電気的な物性に相当し、被加熱物を導電率に応じて通電加熱することができる。したがって、例えば、ホッパ内から連続的に供給される飲食物を加熱する場合においては、ホッパ内に投入された飲食物に対する加熱終了後にホッパ内に新たに投入された同種の飲食物を加熱するときに、新たな飲食物の電気的物性の変化を上流側偏差に基づいて検出し、下流側の通電加熱部に対する電力をフィードフォワード制御することによって加熱温度のバラツキを事前に抑制することができる。 When a constant voltage is applied to the electrode in the upstream energization heating section, the temperature rise value in the upstream energization heating section corresponds to the conductivity or resistance value of the heated object, that is, the electrical property, and the heated object is Depending on the condition, it can be energized and heated. Therefore, for example, in the case of heating food or drink continuously supplied from within the hopper, when heating the same kind of food or drink newly introduced into the hopper after the heating of the food or drink introduced into the hopper is completed. Furthermore, the variation in the heating temperature can be suppressed in advance by detecting the change in the electrical properties of the new food or drink based on the upstream side deviation and feed-forward controlling the power to the downstream energization heating unit.
下流側の通電加熱部を複数の加熱ユニットにより構成し、下流側の通電加熱部における最下流側の加熱ユニットの電極に供給される電力値の最大値を、これよりも上流側の加熱ユニットにおける電極に供給される電力値の最大値よりも小さくすると、加熱最終温度に近づいている被加熱物を加熱する最下流側の加熱ユニットにおける通電量をより高精度で制御することができる。 The downstream heating unit is composed of a plurality of heating units, and the maximum value of the power value supplied to the electrode of the most downstream heating unit in the downstream heating unit is determined in the upstream heating unit. When the electric power value supplied to the electrode is smaller than the maximum value, the energization amount in the most downstream heating unit that heats the object to be heated that is approaching the final heating temperature can be controlled with higher accuracy.
図1は本発明の加熱装置を備えた飲食物の製造システム全体構成を示す概略図であり、この製造システムはイチゴジャム等の流動性を有する飲食物を被加熱物としてこれを加熱処理して飲食物を製造するために使用され、予め流動状態に調合された飲食物が投入されて飲食物を所定量収容するホッパ11と、ホッパ11から連続的に供給される被加熱物を予備加熱する予熱装置12と、この予熱装置12から連続的に供給される被加熱物を所定の殺菌温度まで加熱するジュール加熱装置13とを有している。ジュール加熱装置13により所定の殺菌加熱温度まで加熱された被加熱物は、冷却装置14に連続的に供給されて冷却された後、回収タンク15に供給されてその中で貯留され、回収タンク15から包装袋等に充填するための図示しない充填機に搬送される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a food and beverage production system equipped with the heating device of the present invention. This production system heats food and beverage having fluidity such as strawberry jam as a heated object. A
予熱装置12は、内部に流路が形成され相互に接続管21により直列に接続された複数本の予熱パイプ22を有し、ポンプ16aが設けられた配管17aによりホッパ11に接続されており、ポンプ16aによりホッパ11内の被加熱物はそれぞれの予熱パイプ22内の流路に一定の流速で搬送される。それぞれの予熱パイプ22の外側には外側パイプ23が取り付けられ予熱パイプ22と外側パイプ23との間には加熱媒体が供給される加熱室24が形成され、それぞれの加熱室24には熱水発生機25により加熱された熱水が加熱媒体として配管26を介して供給されるようになっている。予熱パイプ22内を連続的に流れる被加熱物は加熱媒体により加熱される予熱パイプ22により間接的に加熱され、例えばイチゴジャムを被加熱物とする場合には、40〜60℃程度の加熱温度まで予熱される。
The
予熱装置12に配管17bにより接続されるジュール加熱装置13は、内部に流路が形成され相互に接続管27により直列に接続された第1段目から第4段目までの4つの加熱ユニット28を有しており、予熱装置12により所定の温度まで予熱された被加熱物はジュール加熱装置13により殺菌温度まで加熱される。例えば、イチゴジャムを被加熱物である飲食物とする場合には、85〜98℃程度の温度まで加熱される。図1に示すジュール加熱装置13は4つの加熱ユニット28を有し、最終段の加熱ユニット28を通過した被加熱物は保温機としてのホールド管29において最終の加熱終了温度に所定時間保持された後に冷却装置14に配管17cにより搬送される。なお、ジュール加熱装置13は、図示するように4つの加熱ユニット28により構成することなく、被加熱物である飲食物の種類や搬送流量等に応じて任意の数の加熱ユニット28により構成することができる。
The Joule
冷却装置14は、内部に流路が形成され相互に接続管31により直列に接続された複数本の冷却パイプ32を有し、配管17cによりジュール加熱装置13に接続され、加熱終了後の被加熱物はそれぞれの冷却パイプ32内の流路に搬送される。それぞれの冷却パイプ32の外側には外側パイプ33が取り付けられ冷却パイプ32と外側パイプ33との間には冷却媒体が供給される冷却室34が形成され、それぞれの冷却室34には冷水発生機35により生成された冷却水つまりチラーが冷却媒体として配管36を介して供給されるようになっている。冷却パイプ32内を連続的に流れる被加熱物は冷却媒体により冷却される冷却パイプ32により間接的に冷却され、回収タンク15に配管17dを介して搬送される。冷却装置14内を流れる飲食物の圧力を調整するために、接続管31にはポンプ16bが取り付けられている。回収タンク15に接続された排出管37には、充填機に被加熱物を供給するためのポンプ16cが設けられている。
The
ジュール加熱装置13は、図1に示す場合には、予熱装置12および冷却装置14を含めて飲食物を殺菌加熱してこれを製造する製造システムに組み込まれている。ただし、予熱装置12が使用されない場合にはジュール加熱装置13はホッパ11に配管により直接接続されることになり、冷却装置14が使用されない場合には配管により直接回収タンク15に接続されることになる。なお、ジュール加熱装置13により加熱されて冷却装置14により冷却された後の飲食物を回収タンク15に回収することなく、直接充填機などに向けて搬出する場合もある。
In the case shown in FIG. 1, the
図2はジュール加熱装置13を構成する4つの加熱ユニット28の1つを示す拡大断面図であり、加熱ユニット28は被加熱物を案内する流路41が形成された断面円形の加熱パイプつまり管状部材42を有している。管状部材42は複数のリング状の電極43とこれらの間に配置される複数の円筒体44とにより構成されており、加熱ユニット28は電極43と円筒体44とにより構成される管状部材42を有し、管状部材42にはこれに対をなして電極43が設けられている。それぞれの電極43はチタンやステンレス等の導体により形成され、それぞれの円筒体44は樹脂等の絶縁体により形成されている。管状部材42の両端部には流入側と流出側のジョイント部45,46が取り付けられている。それぞれの電極43には電源ユニット47がケーブルを介して接続されており、被加熱物の流れる方向に隣り合って対をなす電極43が相互に逆極性となるように電源ユニット47から高周波電流が供給される。なお、図1に示されたそれぞれの加熱ユニット28に設けられる電極43の数は加熱温度等に応じて任意に設定される。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing one of the four
図3はジュール加熱装置13の電極に対する通電を制御する制御回路を示すブロック図であり、図3においては図1に示された4つの加熱ユニット28に下流側から上流側に向けて符号a〜dが付されており、最上流側の加熱ユニット28aは上流側の通電加熱部48を構成し、これよりも下流側の3つの加熱ユニット28b〜28dはそれぞれ下流側の通電加熱部49を構成している。配管17bには上流側の通電加熱部48としての加熱ユニット28aに流入する被加熱物の温度を検出する第1の温度センサ51が設けられ、加熱ユニット28aの出口に接続された接続管27には加熱ユニット28aから流出する被加熱物の温度を検出する第2の温度センサ52が設けられている。さらに、最終段の加熱ユニット28dの出口に接続された接続管27には全ての加熱ユニット28a〜28dにおいて加熱されて加熱ユニット28dから流出する被加熱物の加熱終了温度を検出する第3の温度センサ53が設けられている。なお、第1の温度センサ51は加熱ユニット28aにより被加熱物が加熱される前の温度を検出するのであれば、第1の温度センサ51を加熱ユニット28aの入口側端部に取り付けるようにしても良い。また、加熱ユニット28aにより加熱された後の被加熱物の温度を検出するのであれば、第2の温度センサ52を加熱ユニット28aの出口側端部に取り付けるようにしても良く、同様に、第3の温度センサ53を加熱ユニット28dの出口側端部に取り付けるようにしても良い。
FIG. 3 is a block diagram showing a control circuit for controlling energization to the electrodes of the
上流側の通電加熱部48としての加熱ユニット28aに設けられた電極43には、上流側の電源ユニットとしての電源ユニット47aが接続されており、この電源ユニット47aからは、被加熱物の流れる方向に相互に隣り合って対をなす電極43に電極間の電圧が一定となるように電力が供給される。一方、下流側の通電加熱部49としての3つの加熱ユニット28b〜28dに設けられた電極43には、下流側の電源ユニットとしての電源ユニット47bが接続されており、この電源ユニット47bから被加熱物の流れる方向に相互に隣り合って対をなす電極43に対して供給される電力は、温度センサ51〜53の検出温度に応じて制御される。
A
それぞれの電源ユニット47a,47bは制御手段としてのコントロールユニット54からの制御信号により電極43に供給される電力が制御される。上述のように電源ユニット47aから電極43には一定電圧となるように電力が供給されるのに対して、電源ユニット47bにはそれぞれの温度センサ51〜53の検出値に基づいて電圧が制御される。例えば、加熱ユニット28aにおける対をなす電極43には電極間電圧が900Vとなるように一定電圧の電力が供給される。これに対して、加熱ユニット28b〜28dには電極間電圧の最大値を例えば800Vとする任意の電圧の電力を供給するようにしたり、加熱ユニット28b〜28dについて相互に電圧の最大値が相違する任意の電圧を供給するようにする。それぞれの加熱ユニット28b〜28dで最大電圧値を相違させる場合としては、最上流側の加熱ユニット28aには最大値を例えば800Vとし、加熱ユニット28cには最大値を例えば700Vとし、加熱ユニット28dには最大値を例えば600Vとする。
In each of the
このように、下流側の通電加熱部49を構成する複数の加熱ユニット28b〜28dについては相互に供給電力を相違させるようにするとともに下流側の通電加熱部49の電極43にはそれぞれ任意の電圧とすることができる。それぞれの最大電圧値を設定する値をMV値とし、最大電圧値に対応するMV値を1とすると、下流側の通電加熱部49の電極43には最大電圧値つまり100%の電圧値である800V,700V,600Vの電力が供給される。また、MV値を0.5とすると、それぞれの最大値の50%の電圧値である400V,350V,300Vの電力が電極43に供給される。
As described above, the plurality of
このように、下流側の通電加熱部49を複数の加熱ユニット28b〜28dにより構成し、これらの加熱ユニット28b〜28dのうち最上流側における加熱ユニット28bから最下流側の加熱ユニット28dに向かうに従って電極43に供給される電圧を800V,700V,600Vと順次低くすると、下流側の加熱ユニット28dにおける単位MV値に対する電圧変化量を上流側の加熱ユニット28a,28bにおける電圧変化量よりも小さくすることができるので、最終的に加熱目標温度に近い温度状態のもとで加熱する最下流の加熱ユニット28dでは高い精度で被加熱物の加熱温度を制御することができる。これにより、被加熱物を高精度で加熱目標温度に加熱することができる。
In this way, the downstream
コントロールユニット54には、制御信号を演算するマイクロプロセッサCPUと、制御プログラム、演算式およびデータが格納されるROMと、一時的にデータを格納するRAMとが設けられており、コントロールユニット54には、第1の温度センサ51により検出された流入温度T1に対応する信号と、第2の温度センサ52により検出された流出温度T2に対応する信号と、第3の温度センサ53により検出された加熱終了温度T3に対応する信号とが送られるようなっている。流入温度T1と流出温度T2の温度偏差つまり上流側偏差ΔT1(T2−T1)を算出すると、上流側の通電加熱部48における電極43には一定電圧の電力が供給されるので、上流側偏差ΔT1は被加熱物の導電率や抵抗値に対応した値となる。この上流側偏差ΔT1に基づいて下流側の通電加熱部49としての3つの加熱ユニット28b〜28dの電極43に対して供給される電力を制御するように、コントロールユニット54は電源ユニット47bをフィードフォワード制御する。このようにコントロールユニット54から上流側の電源ユニット47aには、上流側の通電加熱部48における電圧が一定となるように電力(電流と電圧の積)制御の基準信号が送られるようになっている。また、コントロールユニット54から下流側の電源ユニット47bには、下流側の通電加熱部49に供給される電力が上流側偏差ΔT1に基づいて制御されるように制御信号が送られる。
The
コントロールユニット54には、被加熱物に対する加熱目標温度Taを設定する入力キーなどが設けられた操作パネル55が接続されており、第3の温度センサ53により検出された加熱終了温度T3と加熱目標温度Taとの温度偏差つまり下流側偏差ΔT2(TaとT3の温度差の絶対値)が算出される。この下流側偏差ΔT2に基づいて下流側の通電加熱部49としての3つの加熱ユニット28b〜28dの電極43に対して供給される電力を制御するように、コントロールユニット54は電源ユニット47bをフィードバック制御する。
The
このように、下流側の通電加熱部49を構成する加熱ユニット28b〜28dの電極43に供給される電力は、それぞれMV値を変化させることにより、上流側偏差ΔT1に基づいてフィードフォワード制御されるとともに下流側偏差ΔT2に基づいてフィードバック制御されるので、フィードバック制御のみを行う場合よりも、加熱装置の立ち上がり時と定常時とのいずれにおいても、高い精度で加熱目標温度Taに被加熱物を加熱することができる。特に、加熱装置13の立ち上げ時にフィードフォワード制御を行うことにより、迅速に定常状態に移行させることができる。
As described above, the power supplied to the
したがって、例えば、ホッパ11内から連続的に供給される飲食物を加熱する場合においては、ホッパ11内に投入された飲食物に対する加熱が終了した後に、ホッパ11内に新たに同種の飲食物を投入して新たなバッチの飲食物を加熱するときに、新たな飲食物の電気的物性がそれよりも前に加熱処理した飲食部の電気的物性と相違していても、つまりバッチが相違することにより導電率が前のバッチと変化しても、切替時その変化を上流側偏差ΔT1に基づいて検出し、下流側の通電加熱部に対する電力をフィードフォワード制御することによって飲食物の加熱温度のバラツキを事前に抑制することができる。
Therefore, for example, in the case of heating food or drink continuously supplied from within the
図4は上述した加熱装置における通電制御手順の一例を示すアルゴリズムであり、ステップS1では第1〜第3のそれぞれの温度センサ51〜53からの検出値が読み込まれ、読み込んだ検出値に基づいて上流側偏差ΔT1が算出される(ステップS2)とともに下流側偏差ΔT2が算出される(ステップS3)。ステップS4では上流側偏差ΔT1が設定値Aよりも大きいか否かが判定され、設定値Aよりも大きいときには、ステップS5が実行されて上流側偏差ΔT1に基づいて算出されるMV値によりステップS6によりフィードフォワード制御により電力が制御される。一方、ステップS4により上流側偏差ΔT1が設定値Aよりも小さいと判定されたときには、ステップS7が実行されて下流側偏差ΔT2に基づいて算出されるMV値によりステップS8によりフィードバック制御により電力が制御される。
FIG. 4 is an algorithm showing an example of the energization control procedure in the heating device described above. In step S1, detection values from the first to
なお、フィードバック制御するかフィードフォワード制御するかを判定するための設定値Aとしては、一定値としても良く、加熱装置のライン特性に応じた設定式をメモリに格納しておき、制御時に設定式を演算することによって設定値Aを求めるようにしても良い。 The setting value A for determining whether to perform feedback control or feedforward control may be a constant value, and a setting formula corresponding to the line characteristics of the heating device is stored in the memory, and the setting formula at the time of control The set value A may be obtained by calculating.
図5(A)は加熱ユニットの他の具体例を示す縦断面図であり、図5(B)は図5(A)の横断面図である。この加熱ユニット28は被加熱物を案内する流路41が形成された断面四角形の管状部材61を有している。この管状部材61は樹脂等の絶縁材料により形成され、この内面には2枚の板状の電極43が相互に対向して取り付けられており、それぞれの電極43には電源ユニット47がケーブルにより接続されている。管状部材61の両端には流入側と流出側のジョイント部45,46が取り付けられている。
5A is a longitudinal sectional view showing another specific example of the heating unit, and FIG. 5B is a transverse sectional view of FIG. 5A. The
図6は加熱ユニット28の更に他の具体例を示す縦断面図である。この加熱ユニット28は被加熱物を案内する流路41が形成された断面円形の管状部材71を有し、管状部材71は樹脂等の絶縁材料により形成されている。管状部材71の両端面には相互に対向するように板状の電極43が取り付けられており、それぞれの電極43には電源ユニット47がケーブルにより接続されている。管状部材71の両端部には流入側と流出側のジョイント部45,46が設けられている。なお、このタイプの加熱ユニット28においては、管状部材71を断面四角形としても良い。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing still another specific example of the
図7は加熱ユニット28の更に他の具体例を示す縦断面図である。この加熱ユニット28は被加熱物を案内する流路41が形成された断面円形の管状部材81を有し、管状部材81の両端は端板部82により閉塞されており、この管状部材81は端板部82を含めて樹脂等の絶縁材料により形成されている。管状部材81の内面には円筒形状の電極43aが固定され、管状部材81の中心部に配置される棒状の電極43bはその両端が端板部82により固定されている。円筒形状と棒状の両方の電極43a,43bには電源ユニット47がケーブルにより接続されており、管状部材81の両端部には流入側と流出側のジョイント部45,46が設けられている。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing still another specific example of the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、ジュール加熱装置13は複数の加熱ユニット28を有しているが、1つの加熱ユニットでジュール加熱装置13を形成し、その上流側半分の領域を上流側の通電加熱部48とし、下流側半分の領域を下流側の通電加熱部49としても良い。また、下流側の通電加熱部49を1つの加熱ユニット28により形成するようにしても良く、上流側の通電加熱部48を複数の加熱ユニット28により形成するようにしても良い。さらに、本発明のジュール加熱装置13は図1に示すように間接加熱式の予熱装置12とともに使用することなく、単独でも使用することができ、予熱装置12としても本発明の加熱装置を使用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the
11 ホッパ
12 予熱装置
13 ジュール加熱装置
14 冷却装置
15 回収タンク
28,28a〜28d 加熱ユニット
42 管状部材
43 電極
44 円筒体
47a 電源ユニット(上流側の電源ユニット)
47b 電源ユニット(下流側の電源ユニット)
51 第1の温度センサ
52 第2の温度センサ
53 第3の温度センサ
54 コントロールユニット(制御手段)
11
47b Power supply unit (downstream power supply unit)
51
Claims (4)
絶縁性材料からなり前記流路を形成する管状部材および当該管状部材に対をなして設けられる電極をそれぞれ有する上流側と下流側の通電加熱部と、
前記上流側の通電加熱部に設けられた前記電極に電力を供給する上流側の電源ユニットと、
前記下流側の通電加熱部に設けられた前記電極に電力を供給する下流側の電源ユニットと、
前記上流側の通電加熱部に流入する前記被加熱物の温度を検出する第1の温度センサと、
前記上流側の通電加熱部から流出する前記被加熱物の温度を検出する第2の温度センサと、
前記下流側の通電加熱部から流出する前記被加熱物の加熱終了温度を検出する第3の温度センサと、
前記第1の温度センサの検出値と前記第2の温度センサの検出値との上流側偏差に基づいて前記下流側の通電加熱部に設けられた電極に前記下流側の電源ユニットから供給される電力をフィードフォワード制御し、前記上流側偏差が所定値以下のときには、加熱目標温度と前記第3の温度センサの検出温度との下流側偏差に基づいて前記下流側の通電加熱部に設けられた電極に前記下流側の電源ユニットから供給される電力をフィードフォワード制御に優先してフィードバック制御する制御手段とを有することを特徴とする加熱装置。 A heating device that heats by Joule heat while continuously transporting food and drink having fluidity as a heated object in a flow path,
A tubular member made of an insulating material that forms the flow path, and an upstream and downstream energization heating unit each having an electrode provided in a pair with the tubular member;
An upstream power supply unit that supplies power to the electrode provided in the upstream energization heating unit;
A downstream power supply unit that supplies power to the electrodes provided in the downstream energization heating unit;
A first temperature sensor for detecting a temperature of the heated object flowing into the upstream energization heating unit;
A second temperature sensor for detecting the temperature of the object to be heated flowing out from the upstream heating section;
A third temperature sensor for detecting a heating end temperature of the object to be heated flowing out from the downstream heating unit;
Based on the upstream deviation between the detection value of the first temperature sensor and the detection value of the second temperature sensor, an electrode provided in the downstream energization heating unit is supplied from the downstream power supply unit. When electric power is feedforward controlled and the upstream side deviation is less than or equal to a predetermined value, the downstream side electric heating unit is provided based on the downstream side deviation between the heating target temperature and the detected temperature of the third temperature sensor. And a control unit that feedback-controls the power supplied from the downstream power supply unit to the electrode in preference to the feedforward control .
The heating apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the downstream energization heating unit is provided in a pair with a tubular member made of an insulating material and forming the flow path, and the tubular member. The maximum voltage supplied to the electrode in the most downstream heating unit among these heating units, which are formed by a plurality of heating units each having an electrode and constitute the downstream energization heating unit, is more upstream than this. A heating apparatus characterized by being lower than a maximum voltage supplied to an electrode in a heating unit.
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