(57)【要約】【課題】ボトル形状の容器における測定温度のばらつきを小さくすることのできる食品加熱装置を提供する。【解決手段】注ぎ口Ｘ２と胴部Ｘ３との間に絞り部Ｘ１を有するボトル形状のペットボトルに収容されたペットボトル飲料Ｘを加熱する食品加熱装置１０において、ペットボトル飲料Ｘが注ぎ口Ｘ２側から格納される保管筒１３と、鉛直軸Ｖに対して角度θをなすように傾斜させたペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１にマイクロ波を照射する加熱器１１及び導波管１２と、マイクロ波が照射されたペットボトル飲料Ｘにおける絞り部Ｘ１の温度を測定する温度測定ユニット１４とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
注ぎ口と胴部との間に絞り部を有するボトル形状の容器に収容された液状の食品を加熱する食品加熱装置において、
前記容器が注ぎ口側を下方に向けて格納される格納部と、
鉛直軸に対して所定角度をなすように傾斜させた容器の絞り部にマイクロ波を照射するマイクロ波照射器と、
マイクロ波照射器によりマイクロ波が照射された容器における絞り部の温度を測定する温度測定手段とを備えた
ことを特徴とする食品加熱装置。
【請求項２】
前記温度測定手段により容器の傾斜方向側の絞り部の温度を測定するように構成した
ことを特徴とする請求項１に食品加熱装置。
【請求項３】
前記マイクロ波照射器がマイクロ波を放出するアンテナを有し、
温度測定手段によりアンテナと容器の中心とを結ぶ直線を含む平面を間にして２箇所以上を測定するように構成した
ことを特徴とする請求項１又は２に食品加熱装置。
【請求項４】
前記温度測定手段による測定位置を変化させる手段を備えた
ことを特徴とする請求項３に食品加熱装置。
【請求項５】
前記温度測定手段による測定位置が容器底面の法線軸方向に対してマイクロ波の照射位置よりも高くなるように構成した
ことを特徴とする請求項１又は２に食品加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビン飲料、ペットボトル飲料等のボトル形状の容器に収容された液状の食品を加熱する食品加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビン飲料、ペットボトル飲料等の容器入りの食品を加熱する場合は、これらの食品をショーケースに収納して加熱したり、自動販売機に貯蔵して加熱したりして、これらの食品を販売するようにしている。
【０００３】
しかし、このようなショーケースや自動販売機では、収納し又は貯蔵する食品を常時加熱して保管するので、エネルギー効率上、必ずしも好ましい加熱手段ではなかった。また、長時間の高温加熱保管は食品の品質劣化を招き、食品を早期に廃棄したり消費期限を短期化させるという問題点もあった。
【０００４】
このような問題点に対し、加熱手段としてマイクロ波加熱装置を搭載した自動販売機であって、加熱食品を販売する際に食品を一旦マイクロ波加熱装置内に搬送して加熱し、食品を加熱した後に販売するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平３−１０９６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、容器内の食品の温度を直接測定することは困難であるため、加熱中の容器の温度を測定し、容器の測定温度に基づいて容器内の食品が所定温度になるように加熱制御している。
【０００６】
しかしながら、マイクロ波を容器に照射しているときに、マイクロ波により加熱された温液はその上昇方向が定まらず不安定な状態であり、一定の対流方向を形成することができないため、容器の同一箇所を測定しても、温液と冷液とが不規則に混濁した状態で測定箇所に対流してくるおそれがあり、測定温度のばらつきが大きいといった問題点があった。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボトル形状の容器における測定温度のばらつきを小さくすることのできる食品加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は前記目的を達成するために、注ぎ口と胴部との間に絞り部を有するボトル形状の容器に収容された液状の食品を加熱する食品加熱装置において、前記容器が注ぎ口側を下方に向けて格納される格納部と、鉛直軸に対して所定角度をなすように傾斜させた容器の絞り部にマイクロ波を照射するマイクロ波照射器と、マイクロ波照射器によりマイクロ波が照射された容器における絞り部の温度を測定する温度測定手段とを備えた食品加熱装置を提案する。
【０００９】
この食品加熱装置によれば、容器を注ぎ口側を下方に向けて格納し、鉛直軸に対して所定角度をなすように傾斜させた容器の絞り部にマイクロ波が照射され、マイクロ波が照射された容器における絞り部の温度が測定される。ここで、容器は注ぎ口側を下方に向けて格納されるので、容器内の空気層は容器の底面に存在し、絞り部には存在しない。また、一般に、絞り部には容器を覆うラベルが存在しないか又は存在しても隙間（空気層）がない。従って、容器の絞り部の温度を測定することにより、他の部分と比較してペットボトルの温度を正確に測定することができる。さらに、傾斜した容器の内部には常に傾斜した方向に戻る一定方向の対流が発生し、絞り部の測定箇所に接する対流の熱は一様である。従って、傾斜した容器の絞り部にマイクロ波を照射するとともに、傾斜した容器の絞り部の温度を測定することにより、測定温度のばらつきを小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る食品加熱装置によれば、容器の絞り部の温度を測定することにより、他の部分と比較してペットボトルの温度を正確に測定することができ、傾斜した容器の絞り部にマイクロ波を照射するとともに、傾斜した容器の絞り部の温度を測定することにより、測定温度のばらつきを小さくすることができるから、例えば測定された温度に基づいて加熱を制御することで、容器内の飲料を正確な温度に加熱することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１乃至図６は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は食品加熱装置にペットボトル飲料を格納する状態を説明する側面図、図２は図１に示した食品加熱装置にペットボトル飲料を格納した状態を説明する断面図、図３は図２に示した食品加熱装置の上面図、図４は図１に示した食品加熱装置の変形例を示す上面図、図５は図１に示したパイプ及び温度測定ユニットの拡大断面図、図６はペットボトル飲料内に発生する対流の方向を説明する図である。なお、以下の説明において、特に明記した場合を除き、注ぎ口と胴部との間に絞り部を有するボトル形状の容器に収容された液状の食品として、ペットボトル飲料Ｘを用いて説明する。
【００１２】
図１、図２、及び図３に示すように、食品加熱装置１０は、マイクロ波照射器である加熱器１１及び導波管１２、格納部である保管筒１３（マイクロ波照射室）、温度測定手段である温度測定ユニット１４、及びパイプ１５を備えており、食品加熱装置１０の底面が水平面Ｈに対して角度θをなすように食品加熱装置１０全体が傾斜している。これにより、保管筒１３に格納されたペットボトル飲料Ｘは鉛直軸Ｖに対して角度θをなすように傾斜する。なお、角度θは１０〜５０度に設定するのがよい。より望ましくは２０〜４０度に設定するのがよく、更に詳しくは２５〜３５度がよい。
【００１３】
加熱器１１は周知のマグネトロンであり、電源（図示せず）から供給された電力によりマイクロ波を発生させ、アンテナ１１ａから放出するようになっている。
【００１４】
導波管１２は、上板面１２ａの一部を開口して保管筒１３と接続しており、加熱器１１から放出されたマイクロ波を筒１３の方向に伝播させている。
【００１５】
保管筒１３は上面及び下面が開口した円筒形状からなり、下面開口部が導波管１２と接続している。また、保管筒１３の上面開口部には上蓋１３ａが開閉自在に設けられており、上蓋１３ａを開閉することにより、ペットボトル飲料Ｘを上面開口部から格納可能とするとともに、保管筒１３からマイクロ波が漏洩するのを防止するようになっている。本実施形態では、ペットボトル飲料Ｘの注ぎ口Ｘ２側から、すなわちペットボトル飲料Ｘの胴部Ｘ３を上にして保管筒１３に格納している。また、本実施形態では保管筒１３を円筒形状としたが、これに限定されず、円筒以外の形状、例えば楕円や多角形であってもよい。
【００１６】
孔１２ｂは、導波管１２の上板面１２ａの一部を開口して設けられており、加熱器１１（マグネトロン）のアンテナ１１ａが挿入されている。
【００１７】
スタブ１２ｃは、上板面１２ａの内側に設けられており、アンテナ１１ａから放出されたマイクロ波を効率良くペットボトル飲料Ｘに入射させるための整合器として機能している。
【００１８】
なお、本実施形態ではあらかじめ食品加熱装置１０の底面が水平面Ｈに対して角度θをなすように傾斜しているが、これに限定されず、例えば図４に示すように、駆動部１６ａ及び回転軸１６ｂを導波管１２の短手方向に設けて、ペットボトル飲料Ｘを保管筒１３に格納後、又はペットボトル飲料Ｘを保管筒１３に格納する前に、駆動部１６ａにより回転軸１６ｂを時計回りに回転し、食品加熱装置１０の底面が水平面Ｈに対して角度θをなすように傾斜させるようにしてもよい。また、保管筒１３に格納されるペットボトル飲料Ｘが鉛直軸Ｖに対して角度θをなすように、保管筒１３のみを傾斜させて設けるようにしてもよい。
【００１９】
図５に示すように、温度測定ユニット１４は周知の赤外線放射温度計１４ａ、ケース１４ｂ、及びネジ１４ｃから構成されており、筒１３に格納されたペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度を測定している。ここで、ペットボトル飲料Ｘは注ぎ口Ｘ２側から保管筒１３に投入されるので、ペットボトル内の空気層はペットボトルの底面に存在し、絞り部Ｘ１には存在しない。また、一般に、絞り部Ｘ１にはペットボトルを覆うラベルが存在しないか又は存在しても隙間（空気層）がない。さらに、絞り部Ｘ１の厚さは他の部分、例えば底面やキャップ等と比較して厚いこともない。従って、ペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度を測定することにより、他の部分と比較してペットボトルの温度を正確に測定することができる。
【００２０】
赤外線放射温度計１４ａは、測定角度φを変化させることが可能であり、絞り部Ｘ１の測定範囲Ａから放射された赤外線を受光して温度信号を制御部（図示せず）に出力している。
【００２１】
ケース１４ｂは赤外線放射温度計１４ａを覆っており、ネジ１４ｃでパイプ１５に取り付けられている。このように、ケース１４ｂによって赤外線放射温度計１４ａを覆うことにより測定範囲Ａ以外の赤外線の影響を低減することができるとともに、ケース１４ｂをパイプ１５にネジ１４ｃで取り付けることにより着脱が容易になる。
【００２２】
また、ケース１４ｂをパイプ１５に取り付けたときに、赤外線放射温度計１４ａはパイプ１５の中心軸Ｃ上に配置されている。これにより、測定角度φを最大にすることができる。
【００２３】
パイプ１５は、保管筒１３に格納されたペットボトル飲料Ｘの水平方向に設けられており、保管筒１３と温度測定ユニット１４とを連通している。これにより、ペットボトル飲料Ｘの水平方向から絞り部Ｘ１の温度が測定されるので、その測定範囲Ａは楕円形状になる。
【００２４】
このように構成された食品加熱装置１０において、ペットボトル飲料Ｘの注ぎ口Ｘ２側から、すなわちペットボトル飲料Ｘの胴部Ｘ３を上にして保管筒１３に格納し、アンテナ１１ａからペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１にマイクロ波を照射することにより、ペットボトル内の飲料の対流を効率良く導くことが可能となり、ペットボトル飲料Ｘを均一に加熱することができる。また、図６に示すように、傾斜したペットボトル飲料Ｘの内部には常に傾斜した方向（図において右側）に戻る一定方向の対流が発生し、絞り部Ｘ１の測定範囲Ａに接する対流の熱は一様である。従って、傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１にマイクロ波を照射するとともに、傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度を測定することにより、測定温度のばらつきを小さくすることができる。
【００２５】
このように、本実施形態によれば、ペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度を測定することにより、他の部分と比較してペットボトルの温度を正確に測定することができるとともに、鉛直軸Ｖと角度θをなすように傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１にマイクロ波を照射するとともに、傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度を測定することにより、測定温度のばらつきを小さくすることができるから、例えば測定された温度に基づいて加熱を制御することで、容器内の飲料を正確な温度に加熱することが可能となる。
【００２６】
図７乃至図１０は本発明の第２実施形態を示すもので、図７は食品加熱装置にペットボトル飲料を格納する状態を説明する側面図、図８は図７に示した食品加熱装置にペットボトル飲料を格納した状態を説明する断面図、図９は図８に示した食品加熱装置の上面図、図１０はペットボトル飲料内に発生する対流の方向を説明する図である。
【００２７】
第２実施形態と第１実施形態との相違点は、赤外線放射温度計１４ａがペットボトル飲料Ｘの傾斜方向側の絞り部Ｘ１の温度を測定するようにしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
【００２８】
すなわち、図７、図８、及び図９に示すように、温度測定ユニット１４は保管筒１３に格納されたペットボトル飲料Ｘに関して加熱器１１（マグネトロン）と対向する位置に設けられ、保管筒１３に格納されたペットボトル飲料Ｘが鉛直軸Ｖに対して角度θをなすように傾斜している側（図において右側）の絞り部Ｘ１の温度を測定している。
【００２９】
図１０に示すように、傾斜したペットボトル飲料Ｘの内部には常に傾斜した方向（図において右側）に戻る一定方向の対流が発生しているので、絞り部Ｘ１の測定範囲Ａには対流の戻り（終わり）の熱が接する。従って、傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１にマイクロ波を照射するとともに、傾斜したペットボトル飲料Ｘの傾斜方向側の絞り部Ｘ１の温度を測定することにより、測定温度のばらつきを更に小さくすることができる。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、傾斜したペットボトル飲料Ｘの傾斜方向側の絞り部Ｘ１の温度を測定することにより、測定温度のばらつきを更に小さくすることができるから、例えば測定された温度に基づいて加熱を制御することで、容器内の飲料を更に正確な温度に加熱することが可能となる。
【００３１】
図１１乃至図１３は本発明の第３実施形態を示すもので、図１１は食品加熱装置の上面図、図１２は図１１に示した食品加熱装置の変形例を示す上面図、図１３は図１２に示した温度測定ユニットの測定位置を説明する正面図である。
【００３２】
第３実施形態と第１実施形態との相違点は、ペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の複数箇所の温度を測定するようにしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
【００３３】
すなわち、図１１に示すように、アンテナ１１ａの中心Ｐ１とペットボトル飲料Ｘの中心Ｐ２とを結ぶ直線を含む平面Ｐを間にして、温度測定ユニット１４Ａが平面Ｐと角度ψ１をなし、温度測定ユニット１４Ｂが角度ψ２をなすように設けられている。なお、角度ψ１，ψ２はともに９０度未満に設定するのがよい。より望ましくは２５〜６５度に設定するのが良く、更に詳しくは４０〜５０度がよい。
【００３４】
加熱器１１（マグネトロン）はアンテナ１１ａからマイクロ波を放出して傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１に照射している。このとき、温度測定ユニット１４Ａ，１４Ｂは同時に傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度を測定し、各温度を平均して平均温度の温度信号を制御部（図示せず）に出力している。これにより、測定温度のばらつきを更に小さくすることができる。
【００３５】
なお、本実施形態では温度測定ユニット１４Ａ，１４Ｂを２つ設けたが、これに限定されず、３つ以上の温度測定ユニットを設けるようにしてもよい。また、測定した各温度を平均する場合に限定されず、測定した各温度のうち高温又は低温の方を採用し制御部（図示せず）に出力するようにしてもよい。さらに、温度測定ユニットを複数設ける場合に限定されず、図１２に示すように、温度測定ユニット１４を保管筒１３に格納されたペットボトル飲料Ｘに関して加熱器１１（マグネトロン）と対向する位置に設け、赤外線放射温度計１４ａが測定位置を水平方向に変化させることにより、図１３に示すように、平面Ｐを間にして測定範囲Ａ及び測定範囲Ａ’の２箇所の絞り部Ｘ１の温度を測定するようにしたり、赤外線放射温度計自身が水平方向に移動して測定位置を変化させるようにしてもよい。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、平面Ｐを間にして設けた温度測定ユニット１４Ａ，１４Ｂが傾斜したペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度をそれぞれ測定しているので、各温度を平均し、又は各温度のうち高温又は低温の方を用いることにより、測定温度のばらつきを更に小さくすることができるから、例えば測定された温度に基づいて加熱を制御することで、容器内の飲料を更に正確な温度に加熱することが可能となる。
【００３７】
図１４及び図１５は本発明の第４実施形態を示すもので、図１４は食品加熱装置に格納されたペットボトル飲料にマイクロ波を照射した状態を説明する断面図、図１５はペットボトル飲料内に発生する対流の方向を説明する図である。
【００３８】
第４実施形態と第１実施形態との相違点は、ペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１の温度の測定位置をマイクロ波の照射位置よりも高くなるようにしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。
【００３９】
すなわち、図１４に示すように、アンテナ１１ａから放出されたマイクロ波は導波管１２や格納部１３内で乱反射してペットボトル内の飲料に吸収される場合もあるが、マイクロ波は強い直進性を有するため、マイクロ波の進行方向の軸とペットボトル飲料Ｘの絞り部Ｘ１との交点である照射位置Ｂにほとんどのマイクロ波が照射される。
【００４０】
また、図１５に示すように、温度測定ユニット１４は測定範囲Ａがペットボトルの底面における法線軸Ｎ方向に対して照射位置Ｂより高さＨだけ高くなるように設けられている。ここで、照射位置Ｂの近傍は対流の熱源となるため最も高温となる。従って、測定範囲Ａを法線軸Ｎ方向に対して照射位置Ｂよりも高くすることにより、高温の熱源の影響が少なくなる。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、測定範囲Ａを法線軸Ｎ方向に対して照射位置Ｂよりも高くしているので、高温の熱源の影響が少なくなり、測定温度のばらつきを更に小さくすることができるから、例えば測定された温度に基づいて加熱を制御することで、容器内の飲料を更に正確な温度に加熱することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明の構成は、前記各実施形態の構成を組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしてもよい。
【００４３】
また、本発明の構成は、前記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】食品加熱装置にペットボトル飲料を格納する状態を説明する側面図
【図２】図１に示した食品加熱装置にペットボトル飲料を格納した状態を説明する断面図
【図３】図２に示した食品加熱装置の上面図
【図４】図１に示した食品加熱装置の変形例を示す上面図
【図５】図１に示したパイプ及び温度測定ユニットの拡大断面図
【図６】ペットボトル飲料内に発生する対流の方向を説明する図
【図７】食品加熱装置にペットボトル飲料を格納する状態を説明する側面図
【図８】図７に示した食品加熱装置にペットボトル飲料を格納した状態を説明する断面図
【図９】図８に示した食品加熱装置の上面図
【図１０】ペットボトル飲料内に発生する対流の方向を説明する図
【図１１】図１１は食品加熱装置の上面図
【図１２】図１１に示した食品加熱装置の変形例を示す上面図
【図１３】図１２に示した温度測定ユニットの測定位置を説明する正面図
【図１４】食品加熱装置に格納されたペットボトル飲料にマイクロ波を照射した状態を説明する断面図
【図１５】ペットボトル飲料内に発生する対流の方向を説明する図
【符号の説明】
【００４５】
１０…食品加熱装置、１１…加熱器（マグネトロン）、１２…導波管、１３…保管筒、１４，１４Ａ，１４Ｂ…温度測定ユニット、Ｘ…ペットボトル飲料、Ｘ１…絞り部、Ｘ２…注ぎ口、Ｘ３…胴部、Ｐ…平面、Ｖ…鉛直軸、Ａ…測定範囲、Ｂ…照射位置、Ｎ…法線軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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