JP7101558B2

JP7101558B2 - 過冷却状態解除装置

Info

Publication number: JP7101558B2
Application number: JP2018143706A
Authority: JP
Inventors: 大輔品川
Original assignee: Sanden Retail Systems Corp
Current assignee: Sanden Retail Systems Corp
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2038-07-31
Also published as: JP2020018199A; WO2020026679A1

Description

本発明は、過冷却状態の飲料をフローズン状態に変化させる過冷却状態解除装置に関する。

近年、過冷却状態の炭酸飲料が販売されている。この過冷却状態の炭酸飲料は、飲料容器を開栓して一口飲んだ後に再度閉栓し、飲料容器をゆっくりと天地返しすることで、過冷却状態が解除されてフローズン状態に変化させていた。しかし、過冷却状態の炭酸飲料の購入者が上記手順を必ずしも行うとは限らず、炭酸飲料がフローズン状態に変化しないことがあった。そこで、特表２０１７－５３１１５１号公報（特許文献１）に記載されるように、過冷却状態の炭酸飲料が充填された飲料容器の底面に超音波振動を印加することで、過冷却状態を解除してフローズン状態に変化させる技術が提案されている。

特表２０１７－５３１１５１号公報

上記提案技術においては、飲料容器の底面に超音波振動を印加しているが、飲料容器の底面は中央部分が凹となっているため、底面の周縁部に超音波振動を印加することとなるので振動が分散し、また、上記提案技術において、超音波振動を発生させるために多く用いられているランジュバン型振動子の振動は、その中心部に比して周縁部が弱いことから、過冷却状態の飲料に強い振動を与えることができず、過冷却状態を解除できないおそれがあった。また、過冷却状態の飲料に強い振動を与えることができないため、炭酸飲料よりもフローズン状態になり難い無炭酸飲料に適用することが困難でもあった。

そこで、本発明は、無炭酸飲料を含む飲料の過冷却状態を解除してフローズン状態に変化させる過冷却状態解除装置を提供することを目的とする。

このため、胴部より細い口部を有する容器本体と、容器本体の口部の開口を密閉するキャップと、を備えた飲料容器に充填された飲料の過冷却状態を解除してフローズン状態に変化させる過冷却状態解除装置は、飲料容器を受容する容器受け部材と、容器受け部材によって受容された飲料容器の口部又はキャップに超音波振動を印加する振動子と、を有している。

本発明によれば、無炭酸飲料を含む飲料の過冷却状態を解除してフローズン状態に変化させることができる。

飲料容器を挿入する前の過冷却状態解除装置の一例を示す斜視図である。飲料容器を挿入した後の過冷却状態解除装置の一例を示す斜視図である。過冷却状態解除装置の一例を示す縦断面図である。容器受け部材の一例を示す縦断面図である。振動子受け部材の一例を示す斜視図である。振動子ケースの一例を示す縦断面図である。振動子に凸部を形成する方法の一例を示す縦断面図である。振動子に凸部を形成する方法の他の例を示す縦断面図である。販売機に組み込まれて過冷却状態を解除する第１の機構の説明図である。販売機に組み込まれて過冷却状態を解除する第２の機構の説明図である。販売機に組み込まれて過冷却状態を解除する第３の機構の説明図である。販売機に組み込まれて過冷却状態を解除する第４の機構の説明図である。

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１及び図２は、飲料容器１００に充填された過冷却状態の飲料をフローズン状態に変化させる、過冷却状態解除装置２００の一例を示している。以下においては、飲料容器１００の一例としてペットボトルについて説明するが、飲料容器１００としては、ペットボトルに限らず、キャップによって閉塞される公知の容器とすることができる。

飲料容器１００は、合成樹脂の一種であるポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）を材料として作られた容器本体１２０と、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロピエン（ＰＰ）を材料として作られたキャップ１４０と、を有している。

容器本体１２０は、有底筒形状の胴部１２０Ａと、外周面にネックリング及び雄ねじが形成された円筒形状の口部１２０Ｂと、胴部１２０Ａの開口端と口部１２０Ｂのネックリング側の一端とを接続するテーパ形状の肩部１２０Ｃと、が一体成型されたものである。なお、筒形状、円筒形状及びテーパ形状とは、一見して主要部が筒形状、円筒形状及びテーパ形状であると認識できる程度でよく、例えば、その外周面に凹凸、模様などが形成されていてもよい（形状については以下同様）。

キャップ１４０は、内周面に雌ねじが形成された円筒形状の円筒部１４０Ａと、円筒部１４０Ａの軸方向の一端を閉塞する円板形状の天面部１４０Ｂと、が一体成型されたものである。キャップ１４０は、円筒部１４０Ａの雌ねじが容器本体１２０の口部１２０Ｂの雄ねじに着脱可能に螺合することによって、容器本体１２０の開口（飲み口）を開閉可能に閉塞する。

そして、飲料容器１００には、過冷却状態の飲料、即ち、凝固点（氷点）より低温まで冷却された飲料が充填されている。ここで、過冷却状態としては、例えば、凝固点より４℃ほど低温の状態とすることができる。

過冷却状態解除装置２００は、図３に示すように、倒立状態の飲料容器１００を受容する容器受け部材２２０と、倒立状態の飲料容器１００に超音波振動を印加する振動子２４０と、振動子２４０を受容する振動子受け部材２６０と、振動子２４０及び振動子受け部材２６０を収納する振動子ケース２８０と、作動スイッチ３００と、電子基板３２０と、電源基板３４０と、ケーシング３６０と、を有している。ここで、倒立状態とは、容器本体１２０の口部１２０Ｂが下方に位置する状態、即ち、過冷却状態の飲料が口部１２０Ｂに満たされた姿勢を維持した状態を意味する。

容器受け部材２２０は、図４に示すように、円筒形状の小径部２２０Ａと、円筒形状の大径部２２０Ｂと、小径部２２０Ａの軸方向の一端と大径部２２０Ｂの軸方向の一端とを接続するテーパ形状の肩部２２０Ｃと、が一体成型されたものである。小径部２２０Ａは、各種の飲料容器１００について容器本体１２０のネックリング１２０Ｄの外径が一定（φ３３ｍｍ）であることに着目し、ネックリング１２０Ｄを挿入して固定可能な内径を有している。大径部２２０Ｂは、倒立状態の飲料容器１００の下部、即ち、キャップ１４０が螺合された口部１２０Ｂ及び肩部１２０Ｃを挿入可能な内径を有している。肩部２２０Ｃは、大径部２２０Ｂに挿入された倒立状態の飲料容器１００の下部を小径部２２０Ａへと導くガイド機能を発揮する。そして、容器受け部材２２０は、小径部２２０Ａが下方に位置すると共に大径部２２０Ｂが上方に位置した状態で配置される。

振動子２４０は、例えば、リング状の圧電素子をボルト及びナットで締め付けて一体化したものであって、人間には聞き取れないほど高い周波数の超音波振動を発生させる。振動子２４０としては、例えば、ランジュバン型振動子を使用することができる。

振動子受け部材２６０は、図５に示すように、円筒形状の円筒部２６０Ａと、円筒部２６０Ａの軸方向の一端を閉塞する円板形状の円板部２６０Ｂと、円筒部２６０Ａの外周面と円板部２６０Ｂの上面との間に位置する４つの補強リブ２６０Ｃと、が一体成型されたものである。円筒部２６０Ａは、振動子２４０のナットを収納しつつその下面を相対変位可能に支持可能な寸法（内径及び外径）を有している。円筒部２６０Ａは、振動子２４０が所定周波数で振動しているとき、振動子２４０の振動が伝達されて減衰しないように、振動振幅の節、即ち、振動が弱い部分を支持することが好ましい。円板部２６０Ｂは、円筒部２６０Ａより大きな外径を有し、その板面に、振動子２４０に電力を供給する配線を通すための２つの配線孔２６０Ｄが形成されている。補強リブ２６０Ｃは、円筒部２６０Ａの中心軸の周りに９０°ごとに設けられ、円筒部２６０Ａと円板部２６０Ｂとの接合強度を向上させる。また、補強リブ２６０Ｃの上端の一部が上方に向かって突出しており、この部分で振動子２４０の半径方向への変位を抑制している。

振動子ケース２８０は、図６に示すように、有底円筒形状の円筒部２８０Ａと、円筒部２８０Ａの開口に接合される円板形状の円板部２８０Ｂと、が一体成型されたものである。円筒部２８０Ａは、開口から所定距離を隔てた状態で振動子２４０及び振動子受け部材２６０を軸方向に収納可能な全長及び内径を有している。また、円筒部２８０Ａの内周面の上部には、振動子２４０の上部外周を弾性支持する弾性リング２８０Ｄが取り付けられている。弾性リング２８０Ｄとしては、例えば、クロロプレンゴム（ＣＲ）を使用することができる。円板部２８０Ｂの板面には、その中心軸と同心に、飲料容器１００の少なくともキャップ１４０が貫通可能な貫通孔２８０Ｃが形成されている。なお、振動子ケース２８０は、その内部への振動子２４０及び振動子受け部材２６０の収納を可能にすべく、例えば、中心軸を通る面で縦方向に二分割可能になっている。

そして、振動子受け部材２６０に対して振動子２４０の下面を相対変位可能に支持させ、これを二分割した振動子ケース２８０に収納させる。このとき、振動子受け部材２６０は、振動子ケース２８０の底面に載置されるが、必要に応じてねじ、接着剤などで部分的に固定してもよい。その後、二分割した振動子ケース２８０を閉じ、例えば、ねじなどで容易に開かないように固定する。

作動スイッチ３００は、例えば、防水機能を有する押しボタンスイッチである。電子基板３２０は、各種の電子素子が表面実装された基板であって、作動スイッチ３００が押し下げられたときに、振動子２４０を作動させる。なお、電子基板３２０は、作動スイッチ３００が押し下げられている間だけ振動子２４０を作動させるか、又は、作動スイッチ３００が押し下げられると所定時間だけ振動子２４０を作動させるように構成されている。電源基板３４０は、商用電源から電力を受け、これを安定化させて振動子２４０を作動させるための電力を生成する。

ケーシング３６０は、飲料容器１００の販売機などに取り付けられるケース本体３６２と、ケース本体３６２の前面に着脱可能に取り付けられるカバー３６４と、を有している。ここで、ケース本体３６２に対するカバー３６４の固定は、例えば、図示しないねじで行うことができる。

ケース本体３６２には、その上方から下方にかけて、倒立状態の飲料容器１００の下半分を収納可能な第１の凹部３６２Ａと、容器受け部材２２０を収納可能な第２の凹部３６２Ｂと、振動子ケース２８０を収納可能な第３の凹部３６２Ｃと、電源基板３４０を収納可能な第４の凹部３６２Ｄと、が形成されている。ここで、第１の凹部３６２Ａ、第２の凹部３６２Ｂ、第３の凹部３６２Ｃ及び第４の凹部３６２Ｄは、ケース本体３６２の前面から背面に向けて夫々形成されている。

第１の凹部３６２Ａは、例えば、倒立状態の飲料容器１００の下半分を収納可能な半円形状の横断面をなし、ケース本体３６２の上面から所定長さに亘って形成されている。第２の凹部３６２Ｂは、容器受け部材２２０小径部２２０Ａ、大径部２２０Ｂ及び肩部２２０Ｃの外周面に倣った横断面をなし、第１の凹部３６２Ａの下端から容器受け部材２２０の高さに応じた長さに亘って形成されている。第３の凹部３６２Ｃは、振動子ケース２８０の円筒部２８０Ａの外周面に倣った横断面をなし、第２の凹部３６２Ｂの下端から振動子ケース２８０の円筒部２８０Ａの全長に応じた長さに亘って形成されている。第４の凹部３６２Ｄは、平面視で電源基板３４０を収納可能な大きさを有し、その底面に電源基板３４０を固定するための複数のボス（図示せず）が突出形成されている。

カバー３６４は、ケース本体３６２を向く裏面の上方から下方にかけて、倒立状態の飲料容器１００の下半分を収納可能な第１の凹部３６４Ａと、電子基板３２０を収容可能な第２の凹部３６４Ｂと、が形成されている。第１の凹部３６４Ａは、ケース本体３６２の第１の凹部３６２Ａと協働して、倒立状態の飲料容器１００の下半分を収納可能にする。第２の凹部３６４Ｂは、平面視で電子基板３２０を収納可能な大きさを有し、その底面に電子基板３２０を固定するための複数のボス（図示せず）が突出形成されている。

また、カバー３６４の裏面の所定箇所には、容器受け部材２２０及び振動子ケース２８０をケース本体３６２に向けて押圧して固定する、例えば、弾性部材からなる押圧材（図示せず）が取り付けられている。さらに、カバー３６４の下部には、その外方から操作可能な状態で、作動スイッチ３００が取り付けられている。

そして、ケーシング３６０のケース本体３６２の所定箇所に、容器受け部材２２０、振動子２４０及び振動子受け部材２６０が収納された振動子ケース２８０、電源基板３４０などを取り付ける。また、カバー３６４の所定箇所に、作動スイッチ３００、電子基板３２０などを取り付ける。その後、ケーシング３６０のケース本体３６２とカバー３６４とを接合し、過冷却状態解除装置２００の組立が完了する。

かかる過冷却状態解除装置２００によれば、過冷却状態の飲料が充填された飲料容器１００を倒立状態にし、その下半分を過冷却状態解除装置２００に挿入する。過冷却状態解除装置２００に対して飲料容器１００を挿入する過程では、容器受け部材２２０の肩部２２０Ｃが下方に向かうにつれて徐々に縮径するテーパ形状をなしているため、飲料容器１００のキャップ１４０が小径部２２０Ａへとガイドされる。そして、飲料容器１００のキャップ１４０が小径部２２０Ａに挿入された状態では、図４に示すように、飲料容器１００のネックリング１２０Ｄの外周面が小径部２２０Ａの内周面と当接し、容器受け部材２２０に対する飲料容器１００の固定が行われる。なお、飲料容器１００のキャップ１４０の天面部１４０Ｂは、容器受け部材２２０の小径部２２０Ａの下端より下方へと突出し、振動子ケース２８０に収納された振動子２４０に接触する。

この状態で作動スイッチ３００を押し下げると、これを検知した電子基板３２０は、電源基板３４０を介して電力を振動子２４０へと供給する。すると、振動子２４０は、飲料容器１００のキャップ１４０を介して、その口部１２０Ｂに満たされた過冷却状態の飲料に超音波振動を印加する。振動子２４０から飲料に伝達される超音波振動は、キャップ１４０という限られた面積を介して伝達されるため、単位面積当たりの振動強度が大きくなり、開栓しなくとも飲料の過冷却状態を解除してフローズン状態に変化させることができる。また、単位面積当たりの振動強度が大きくなることから、従来技術ではフローズン状態に変化させることが困難であった、過冷却状態の無炭酸飲料をフローズン状態に変化させることもできる。ここで、ランジュバン型振動子の特性として、振動強度は周縁部から中心に向かって強くなることから、飲料容器１００の底部に比して中心部に存するキャップ１４０に対して大きな振動強度を有する超音波振動を印加することができる。

振動子２４０をケーシング３６０に取り付ける工夫として、振動子２４０を強固にケーシング３６０に固定せず、図６に示すように、振動子２４０の下端を相対変位可能に受容する振動子受け部材２６０と、振動子２４０の上部を相対変位可能に受容する弾性リング２８０Ｄと、を使用した。即ち、振動子２４０を強固にケーシング３６０に固定すると、振動子２４０によって生成された超音波振動の一部は、固定箇所を介してケーシング３６０に伝達されてしまい、飲料容器１００に印加される超音波振動が弱くなってしまう。そこで、上記のような工夫をすることで、ケーシング３６０に対する振動子２４０の変位をある程度許容し、ケーシング３６０に伝達される超音波振動を低減することで、飲料容器１００に印加される超音波振動を極力大きくすることができる。また、振動子２４０の振幅調整が不要となり、過冷却状態解除装置２００の生産性を向上させることもできる。

振動子２４０の上面、即ち、飲料容器１００のキャップ１４０と接触する部分に、上方へと向かって突出する、少なくとも１つの凸部を形成するようにしてもよい。この凸部は、キャップ１４０の天面部１４０Ｂより大幅に小さい横断面積を有し、飲料容器１００に印加する超音波振動の単位面積当たりの振動強度が大きくなる。この場合、単位面積当たりの振動強度を最大にするには、凸部は１つであることが望ましい。

振動子２４０の上面に凸部を形成する場合、例えば、凸部を接着剤や両面粘着剤などで固定すると、振動子２４０の振動や飲料容器１００を挿入する衝撃などで、凸部が取れてしまう可能性がある。振動子２４０の上面の中心に雌ねじを設け、凸部の下方に雄ねじを設けて、これらを螺合させることが考えられるが、ねじの緩みや、振動によって振動子２４０と凸部とが相対変位して摩擦による発熱が起こり得る。そこで、図７に示すように、平面視で円形又は多角形をなす板材Ａの一面（上面）に凸部Ｂを一体化した部材ＭＢを、振動子２４０の上面と振動子ケース２８０の円板部２８０Ｂとの間に配置するようにしてもよい。この場合、振動子２４０によって部材ＭＢの全体が振動し、振動子２４０と部材ＭＢとが接触して高音が発生する可能性がある。このため、図８に示すように、部材ＭＢの他面（下面）に中心を通る直線状又は中心に位置する点状の凸部Ｃを更に形成し、振動子２４０と部材ＭＢとの接触を線接触又は点接触とすることで、この高音が発生することを抑制できる。なお、振動子２４０の上面に形成する凸部Ｂとしては、例えば、球、円錐、円柱を切断した形状が考えられる。

過冷却状態の飲料が充填された飲料容器１００は、完全な倒立状態に限らず、飲料容器１００の口部１２０Ｂに飲料が満たされた姿勢、例えば、キャップ１４０が下方に位置する傾斜状態、飲料容器１００の軸線が水平面上に延びる横転状態であってもよい。この場合、過冷却状態解除装置２００の容器受け部材２２０は、傾斜状態又は横転状態の飲料容器１００を受容するようにすればよい。また、振動子２４０による超音波振動は、飲料容器１００の口部１２０Ｂの外周面に形成されたネックリング１２０Ｄに印加するようにしてもよい。

本実施形態においては、過冷却状態解除装置２００に対して飲料容器１００を倒立状態で挿入し、キャップ１４０の天面部１４０Ｂに超音波振動を印加する構成としたが、キャップ１４０の円筒部１４０Ａの周面に超音波振動を印加するようにしてもよい。また、飲料容器１００を傾斜状態又は横転状態にして超音波振動を印加する場合、構造的にキャップ１４０の天面部１４０Ｂに超音波振動を印加し難ければ、キャップ１４０の円筒部１４０Ａの周面に超音波振動を印加するようにしてもよい。このような構成を採用する場合、振動子２４０の振動印加面は、図示したような平面ではなく、徐々に縮径する先細り形状であってもよい。

飲料容器１００に充填された飲料の過冷却状態を解除してフローズン状態に変化させる方法として、飲料の販売機に次のような機構を組み込むこともできる。

第１の機構として、図９に示すように、飲料容器１００の収容室から取り出し口までの通路４００を鉛直方向に延びる直線状に形成し、取り出し口から所定高さにおいて飲料容器１００の落下を一時的に停止する一時停止装置４２０を取り付ける。一時停止装置４２０は、飲料容器１００の落下を一時的に停止したとき、飲料容器１００の自重によって一時停止機能を解除するように構成する。そして、一時停止機能が解除されると、過冷却状態の飲料が充填された飲料容器１００は、直線状の通路４００を落下して取り出し口へと送り出され、このときの衝撃を飲料に伝え、過冷却状態の飲料をフローズン状態へと変化させる。

第２の機構として、図１０に示すように、飲料容器１００の収容室から取り出し口までの通路４４０を蛇行形状、即ち、通路４４０が延びる方向が左右に屈曲や蛇行する形状に形成する。そして、飲料容器１００が屈曲や蛇行する形状の通路４４０を通過して取り出し口へと送り出されるとき、飲料容器１００が通路４４０を形成する壁に衝突することによって発生する衝撃を飲料に伝え、過冷却状態の飲料をフローズン状態へと変化させる。

第３の機構として、図１１に示すように、飲料容器１００の収容室から取り出し口までの通路の途中において、例えば、通路形状などを工夫して、飲料容器１００を倒立状態から正立状態へと回転させる。そして、飲料容器１００が倒立状態から正立状態へと回転するときの攪拌と正立状態で落下したときの衝撃を飲料に伝え、過冷却状態の飲料をフローズン状態へと変化させる。

第４の機構として、図１２に示すように、飲料容器１００の収容室から取り出し口までの通路の途中に、例えば、飲料容器１００の自重を利用して作動するハンマー４６０を取り付ける。そして、飲料容器１００が取り出し口に送り出されるとき、ハンマー４６０によって飲料容器１００の外面を叩いて衝撃を与え、過冷却状態の飲料をフローズン状態に変化させる。

第１の機構～第４の機構は、電力を必要としないため、過冷却状態解除装置２００が取り付けられる販売機に容易に組み込むことができる。このようにすれば、第１の機構～第４の機構によって飲料がフローズン状態に変化しなくとも、過冷却状態解除装置２００によって飲料に超音波振動が印加されるので、これらの相乗効果によってフローズン状態への変化を促進することができる。

１００飲料容器
１２０容器本体
１２０Ａ胴部
１２０Ｂ口部
１２０Ｄネックリング
１４０キャップ
２００過冷却状態解除装置
２２０容器受け部材
２４０振動子
２６０振動子受け部材

Claims

胴部より細い口部を有する容器本体と、当該容器本体の前記口部の開口を密閉するキャップと、を備えた飲料容器に充填された飲料の過冷却状態を解除してフローズン状態に変化させる過冷却状態解除装置であって、
前記飲料容器を受容する容器受け部材と、
前記容器受け部材によって受容された前記飲料容器の前記口部又は前記キャップに超音波振動を印加する振動子と、
を有する、過冷却状態解除装置。
前記容器受け部材は、前記飲料容器の前記口部が飲料で満たされた姿勢を維持する、
請求項１に記載の過冷却状態解除装置。
前記容器受け部材は、前記飲料容器を横転状態、傾斜状態又は倒立状態に維持する、
請求項２に記載の過冷却状態解除装置。
前記振動子は、前記飲料容器の前記口部又は前記キャップに超音波振動を印加する部分に少なくとも１つの凸部を有する、
請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の過冷却状態解除装置。
前記容器受け部材は、倒立状態の前記飲料容器の前記口部の外周面に形成されたネックリングを受容する、
請求項１～請求項４のいずれか１つに記載の過冷却状態解除装置。
前記振動子は、当該振動子の下方に配置された振動子受け部材によって相対変位可能に支持される、
請求項１～請求項５のいずれか１つに記載の過冷却状態解除装置。