(57)【要約】　　　（修正有）【課題】搬送管内を搬送案内しながらジュール熱により加熱される飲食物を搬送管内の中心部と内周面近傍とで温度差を小さくする。【解決手段】この加熱装置は流動性を有する飲食物を搬送管２１内で搬送案内しつつジュール熱により加熱する。加熱装置は複数の加熱ユニット２４により形成されており、加熱ユニット２４は飲食物を案内する流路２７が形成された絶縁性の案内筒２２と、流路と連通する貫通孔３１が形成されて案内筒２２の両端に取り付けられる環状電極２３とを有している。貫通孔３１の内周面を案内筒２２の内周面２８よりも径方向内方に隆起させる隆起部３６が環状電極２３に形成され、隣り合う環状電極に対して相互に角度をなすかあるいは平行に対向し合う対向面３７が隆起部３６に形成されている。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性を有する飲食物を搬送管内で搬送しつつ前記搬送管内でジュール熱により加熱する加熱装置であって、
前記飲食物を案内する流路が形成された絶縁性の案内筒と、
前記流路と連通する貫通孔が形成され、前記案内筒の両端に取り付けられて前記案内筒とにより加熱ユニットを形成する環状電極とを有し、
前記貫通孔の内周面を前記案内筒の内周面よりも径方向内方に隆起させる隆起部を前記環状電極に形成すると共に隣り合う環状電極に対して相互に対向し合う対向面を前記隆起部に形成したことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置において、前記環状電極の内周面の幅方向中央部に平坦面を設け、当該平坦面から前記環状電極の端面に向けて内径が大きくなるテーパ面を前記環状電極の端部に設け、前記テーパ面により前記対向面を形成したことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の加熱装置において、前記環状電極の内周面の幅方向中央部に最小径部を設け、当該最小径部から前記環状電極の端部に向かうに従って内径が大きくなる湾曲面を前記環状電極に形成し、前記湾曲面により前記対向面を形成したことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１記載の加熱装置において、前記流路を横切って設けられた隆起部に複数の貫通孔を形成し、前記隆起部の両端面を対向面とすることを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流動性を有する飲食物を加熱する加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ジュースやスープなどの液状の飲食物や、蜂蜜、ジャムおよび味噌などの粘性の高いペースト状の食品などのように流動性を有する飲食物を加熱するために、たとえば、特開平７−３９３２０号公報および特開２００１−２９１５７４号公報に開示されるように、飲食物自体に通電してジュール熱により加熱するようにした技術が開発されている。このタイプの加熱装置は、絶縁性材料からなる案内筒とこの案内筒の両端に配置されるリング電極つまり環状電極とにより形成される加熱ユニットを有しており、通常は複数の加熱ユニットを連結することによって飲食物を搬送する管路つまり搬送管が形成される。
【０００３】
ジュール熱により飲食物を加熱する方式は、飲食物を容器の中に収容した状態のもとで、蒸気、ガスあるいは熱湯を熱源として加熱することにより容器自体を加熱して熱伝達により飲食物を加熱する場合に比して、飲食物をジュール熱により発熱させて加熱するので、飲食物を全体的に同時に短時間で加熱できるという利点がある。短時間で飲食物全体を均一温度で加熱することができれば、飲食物の風味や食感を損なうことなく加熱することができることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、環状電極が組み込まれた搬送方式の加熱装置において、搬送管の中心部の飲食物温度と内周面近傍の飲食物温度とを測定したところ、搬送管の内径や、飲食物の種類、飲食物の流速そして通電条件などによっては相違するが、搬送管の中心部は内周面近傍よりも低い温度となっており、両方の温度には差があることが判明した。この理由を推測すると、環状電極と案内筒とにより形成される搬送管により飲食物を流すと、飲食物は搬送管の内周面に接触することから、周辺部の飲食物は粘性で流速が遅くなる傾向がある。その結果、中心部の流速が周辺部の流速よりも早くなり、中心部が周辺部に比して十分に加熱されなくなるからであると考えられる。
【０００５】
環状電極を用いたタイプの従来の加熱装置にあっては、飲食物が搬送管内を確実に流れるようにすることを考慮して案内筒の内径と環状電極の内径とをほぼ同一に設定し、搬送管の内周面が全体的にフラットとなるようにしていた。このため、環状電極の内周面全体から飲食物に電流が流れることなく、主として環状電極端面の内周エッジから電流が流れてしまい、搬送管の中心部と内周面近傍とでは温度差が発生するのではないかと推測した。そこで、搬送管内の飲食物が中心部と周辺部とで温度差が少なくなるように、環状電極の内周面の形状を種々変更して実験を行った。その結果、環状電極の内周面の形状によっては、前述した温度差を小さくすることができることが判明した。
【０００６】
本発明は上述した実験結果によりなされたものであり、その目的は、搬送管内を搬送案内しながらジュール熱により加熱される飲食物を搬送管内の中心部と内周面近傍とで温度差を小さくすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱装置は、流動性を有する飲食物を搬送管内で搬送しつつ前記搬送管内でジュール熱により加熱する加熱装置であって、前記飲食物を案内する流路が形成された絶縁性の案内筒と、前記流路と連通する貫通孔が形成され、前記案内筒の両端に取り付けられて前記案内筒とにより加熱ユニットを形成する環状電極とを有し、前記貫通孔の内周面を前記案内筒の内周面よりも径方向内方に隆起させる隆起部を前記環状電極に形成すると共に隣り合う環状電極に対して相互に対向し合う対向面を前記隆起部に形成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の加熱装置は、前記環状電極の内周面の幅方向中央部に平坦面を設け、当該平坦面から前記環状電極の端面に向けて内径が大きくなるテーパ面を前記環状電極の端部に設け、前記テーパ面により前記対向面を形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の加熱装置は、前記環状電極の内周面の幅方向中央部に最小径部を設け、当該最小径部から前記環状電極の端部に向かうに従って内径が大きくなる湾曲面を前記環状電極に形成し、前記湾曲面により前記対向面を形成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の加熱装置は、前記流路を横切って設けられた隆起部に複数の貫通孔を形成し、前記隆起部の両端面を対向面としたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の加熱装置にあっては、環状電極の内周面を案内筒の内周面よりも小径となった隆起部を環状電極に設け、隆起部に対向面を形成したので、相互に隣り合う環状電極の対向面から飲食物に電力が供給され、流路内の中心部と周辺部とで飲食物の加熱温度の差が小さくなる。しかも、対向面はテーパ面や湾曲面によって形成されているので、隆起部を流れる飲食物は環状電極の部分で捕捉されることなく、確実に搬送管内を流れることになる。
【００１２】
また、本発明の加熱装置にあっては、流路を横切って隆起部を設け、複数の貫通孔を隆起部に形成することによって、相互に隣り合う環状電極の対向面は相互にほぼ平行となって対向することになり、流路内の中心部と周辺部とで飲食物の加熱温度の差が小さくなる。また、複数の貫通孔を隆起部に形成することによって、隆起部を流れる飲食物は環状電極の部分で捕捉されることなく、確実に搬送管内を流れることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）は本発明の一実施の形態である加熱装置の全体を示す概略正面図であり、図１（Ｂ）は本発明の他の実施の形態である加熱装置の全体を示す概略正面図である。
【００１４】
図１（Ａ）に示すように、被加熱物である流動性の飲食物を収容するホッパー１１が加熱装置１２に接続されており、ホッパー１１内の飲食物は、ホッパー１１の吐出口と加熱装置１２の流入口とを接続する連結パイプ１３に設けられたポンプ１４によって加熱装置１２に送られるようになっている。加熱装置１２は上下方向を向いて設置されており、下側が流入口となり、上側が吐出口となっており、加熱処理後の被加熱物は加熱装置１２の上端部に設けられた案内パイプ１５により次の処理工程や製品タンクなどに搬送される。
【００１５】
図１（Ｂ）に示す加熱装置は、図１（Ａ）に示す加熱装置１２を３台配置したタイプであり、加熱装置１２は相互に配管１６によって直列に接続されている。ただし、加熱装置１２の連結台数は図示する場合に限られず、任意の台数を連結することができる。図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す加熱装置１２は、いずれも飲食物を搬送案内する管路つまり搬送管２１を有しており、その外側には補強部材２０が取り付けられ、垂直方向つまり上下方向に配置されている。ただし、加熱装置１２を傾斜させて配置したり、水平に配置するようにしても良い。
【００１６】
図２は図１に示された加熱装置１２の搬送管２１を示す拡大正面図であり、図３は図２の一部を示す拡大断面図であり、図４は図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２に示すように、加熱装置１２は符号ａ〜ｈが付された８つの案内筒２２と、それぞれの案内筒２２の両端に取り付けられる９つのリング電極つまり環状電極２３とを有しており、それぞれの案内筒２２は合成樹脂などの絶縁材料により形成され、環状電極２３はチタンなどの金属により形成されている。符号ａが付された案内筒２２とその両端に取り付けられる環状電極２３とにより１組の加熱ユニット２４が形成されており、符号ｂが付された案内筒２２とその両端に取り付けられる環状電極２３とによりさらに他の加熱ユニット２４が形成されている。
【００１７】
したがって、１つの環状電極２３はその両側の加熱ユニット２４を構成しており、図示する加熱装置１２は８組の加熱ユニット２４を有しているが、加熱ユニット２４の数は、加熱能率や飲食物の種類などに応じて任意の数に設定することができる。８つの加熱ユニット２４からなる搬送管の両端部にはスペーサ２５が取り付けられており、スペーサ２５の端部には図示しないアース電極が取り付けられることになる。それぞれの環状電極２３には、高周波電流を供給する電源ユニット２６が接続されるようになっており、この電源ユニット２６からはそれぞれの環状電極２３に対して、たとえば、２０ＫＨｚ程度の周波数の電力が供給される。
【００１８】
図３および図４に示すように、それぞれの案内筒２２は中空となっており、中空部により飲食物を案内する案内路つまり流路２７が形成され、内径がＤとなった内周面２８を有している。それぞれの環状電極２３には流路２７と連通する貫通孔３１が形成され、環状電極２３の両端面には案内筒２２の端面が当接する当接面３２が形成され、当接面３２にはシール部材３３を収容する凹溝３４が形成されている。また、環状電極２３には電源ユニット２６の接続端子が取り付けられるねじ孔３５が形成されている。
【００１９】
環状電極２３には、貫通孔３１の内周面を案内筒２２の内周面２８よりも径方向内方に隆起させる隆起部３６が形成されており、この隆起部３６には飲食物が流れる方向つまり案内方向に隣り合う他の環状電極に対して相互に対向し合う対向面３７が形成されている。隆起部３６は環状電極２３の幅方向中央部分にストレートに形成された内径ｄ（ｄ＜Ｄ）の平坦面３８を有し、対向面３７は平坦面３８から環状電極２３の端面に向けて内径が大きくなったテーパ面により形成されている。したがって、それぞれの案内筒２２の両端に取り付けられる２つの環状電極２３の対向面３７は所定の傾斜角度で相互に対向つまり向き合うことになる。なお、図３に示す環状電極２３はストレート部の軸方向寸法Ｌが１０ｍｍで、内径ｄが２１ｍｍであり、内周面のエッジから２ｍｍ内側の位置から３ｍｍの長さＴに渡ってテーパ面が形成されており、案内筒２２の内径Ｄは２３ｍｍである。
【００２０】
図３に示すように対向面３７は、隣り合う他の環状電極２３の対向面３７と所定の角度で相互に対向しており、その傾斜角度θは図示する場合には約２０度であるが、この傾斜角度は２０度に限られることなく、飲食物が捕捉されることなく、確実に流れることができれば、それよりも大きい角度、たとえば４５度〜６０度程度に設定しても良い。
【００２１】
図５は他の実施の形態である環状電極２３を示す断面図であり、この場合には対向面３７を形成するテーパ面が図３に示した場合と相違して環状電極２３の端面エッジまで達している。
【００２２】
図６はさらに他の実施の形態である環状電極２３を示す断面図であり、この場合には隆起部３６の内周面は円弧状となっており、環状電極２３の幅方向中央部が最小径部となり、この最小径部から環状電極２３の端部に向かうに従って内径が大きくなる湾曲面によって対向面３７が形成されている。このように、対向面３７はテーパ面のみならず、湾曲面としても良く、湾曲面とした場合には対向面の対向角度は湾曲面の位置によって変化することになる。図７において、実線で示す場合には、湾曲面は環状電極２３の端面エッジまで形成されているが、二点鎖線で示すように、端面エッジから離れた位置にまで湾曲面を形成し、端面エッジと湾曲面との間にストレート部を設けるようにしても良い。
【００２３】
図７はそれぞれ内径Ｄが２３ｍｍであり、長さが１００ｍｍの案内筒２２を用いて４種類の電極と比較例の電極とについて行った中心部と周辺部との温度差の測定結果を示す表である。この表では、相互に隣り合う２つの電極間の距離が１００ｍｍであることから、上流側の電極から下流側の電極に向けて、３０ｍｍから１０ｍｍ置きに中心部と周辺部との温度差を測定した結果を示す。
【００２４】
図７において、電極１と電極２は図３に示すように、隆起部３６の両端にテーパ面が形成されたタイプの電極であり、電極１は図５に示す形状の環状電極２３であり、電極２は図３に示す形状の環状電極２３である。一方、電極３と電極４は図６に示すように、隆起部３６の内周面が湾曲面となった電極であり、電極３は図６に実線で示す形状の環状電極２３であり、電極４は図３において２点鎖線で示す形状の環状電極２３である。比較例の電極は隆起部が設けられておらず、電極の貫通孔の内周面と案内筒の内周面に一致させている。
【００２５】
この測定結果から分かるように、隆起部３６に対向面３７を形成すると、隣り合う環状電極の対向面３７相互間で流れる電流の密度が高くなることから、流路の中心部と周辺部との電流密度の差が小さくなって飲食物の流路内における温度差が中心部と周辺部とで少なくなったと考えられる。貫通孔３１の内周面全体を案内筒２２の内周面２８よりも小径としてストレートに形成すると、貫通孔３１の端面には相互に平行となって対向する面が形成されることになり、そのような対向面を形成すると、温度差はより小さくなると推測されるが、その場合には飲食物が確実に流れることなく、対向面で飲食物が捕捉されてしまうことになる。
【００２６】
このように、本発明の加熱装置は環状電極２３の内面に隆起部３６を形成し、その隆起部３６に相互に隣り合う他の環状電極の対向面３７と所定の角度で相互に対向する対向面３７を形成したので、環状電極２３から案内筒２２内の飲食物に流れる電流は、流路の中心部と周辺部とで差が小さくなり、中心部と周辺部とにおける飲食物の加熱温度の差が小さくなる。これにより、飲食物の風味を損なうことなく、飲食物の加熱品質を高めることができる。また、対向面３７を所定の角度で対向させることによって、搬送管２１内を流れる飲食物は環状電極２３の部分で捕捉ないし停留されることなく、円滑に搬送されることになる。
【００２７】
図８は本発明の他の実施の形態である加熱装置の一部を示す断面図であり、図９は図８におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、これらの図においては前述した実施の形態におる部材と共通する部材には同一の符号が付されている。
【００２８】
図８および図９に示すように、環状電極２３には流路２７を横切るように隆起部３６が形成されており、隆起部３６には貫通孔３１が４つ設けられている。隆起部３６の幅寸法Ｌは環状電極２３の当接面３２間の幅寸法と同一であり、隆起部３６の端面は当接面３２と同一面となっている。つまり、隆起部３６は当接面３２間の幅寸法と同一の幅寸法の板状の部分によって形成されている。したがって、隆起部３６の対向面３７は隆起部３６の両端面により形成されており、相互に隣り合う２つの環状電極２３の対向面３７は、相互にほぼ平行となって対向することになる。つまり、対向面３７の流路２７の中心軸に対する角度θはほぼ９０度となっている。
【００２９】
４つの貫通孔３１の内周面は案内筒２２の内周面にほぼ接するようにそれぞれの貫通孔３１が隆起部３６に形成されており、隆起部３６の端面により形成される対向面３７の面積は、４つの貫通孔３１の合計面積よりも小さくなっている。したがって、搬送管２１内を流れる飲食物は対向面３７によって捕捉されることなく、貫通孔３１内を流れることになる。図示する場合には、案内筒２３の内径Ｄが２３ｍｍであり、貫通孔３１の内径ｄは９ｍｍに設定されている。
【００３０】
隆起部３６に形成される貫通孔３１の数は図示する４つに限られず、複数個であれば、任意の数に設定することができるが、貫通孔３１をそれぞれの内周面が案内筒２２の内周面にほぼ接するように隆起部３６に形成すると、搬送管２１内を流れる飲食物は対向面３７に捕捉されることなく、貫通孔３１内を流れることになる。しかも、隆起部３６の両端面は貫通孔３１を除いた部分が対向面３７になり、対向面３７の面積は案内筒２２の内周面に近い部分と中心部分とが比較的大きくなり、流路の中心部と周辺部との電流密度の差が小さくなって飲食物の流路内における温度差が中心部と周辺部とで少なくなる。
【００３１】
図１０は図８および図９に示した形状の環状電極２３と比較例の電極とについて行った案内筒２２の中心部と周辺部との温度差の測定結果を示す表である。電極５は図８および図９に示す環状電極２３を示し、比較例は隆起部が設けられていない環状電極である。それぞれの案内筒２２の入口温度と出口温度の温度差は本発明の環状電極２３と比較例の環状電極とで大きな差は無かったが、中心と周辺との温度差は比較例よりも小さくなった。特に、入口温度差が２．５度と４．５度の場合には、中心温度が周辺温度よりも高くなり、飲食物の加熱に際して好ましい結果が得られた。
【００３２】
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。図示する場合には案内筒２２は全体が絶縁材料により形成されているが、金属製の筒体の内面や端面に絶縁材料を被覆することにより案内筒２２を形成するようにしても良い。また、前述した特開平７−３９３２０号公報に示すように、環状電極２３内に冷却水を循環させて環状電極を冷却するようにしても良い。各々の環状電極２３はスペーサ２５が取り付けられる環状電極を除いて両側に案内筒２２が取り付けられるので、２つの加熱ユニット２４を形成しているが、環状電極２３を図３の幅方向中央部で２分割した形状の環状電極とし、各加熱ユニット２４を環状電極の部分で接続するようにしても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、搬送管内を流しながらジュール熱により飲食物を加熱する際に搬送管内の流路の中心部における飲食物と周辺部における飲食物の加熱温度の差を小さくすることにより飲食物の加熱品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態である加熱装置の全体を示す概略正面図であり、（Ｂ）は本発明の他の実施の形態である加熱装置の全体を示す概略正面図である。
【図２】図１に示された加熱装置の搬送管を示す拡大正面図である。
【図３】図２の一部を示す拡大断面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である加熱装置の一部を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態である加熱装置の一部を示す断面図である。
【図７】本発明の４種類の電極と比較例の電極とについて行った中心部と周辺部との温度差の測定結果を示す表である。
【図８】本発明の他の実施の形態である加熱装置の一部を示す断面図である。
【図９】図８におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１０】図８および図９に示した形状の環状電極と比較例の電極とについて行った案内筒の中心部と周辺部との温度差の測定結果を示す表である。
【符号の説明】
１１　　　ホッパー
１２　　　加熱装置
１３　　　連結パイプ
１４　　　ポンプ
１５　　　案内パイプ
１６　　　配管
２０　　　補強部材
２１　　　搬送管
２２　　　案内筒
２３　　　環状電極
２４　　　加熱ユニット
２５　　　スペーサ
２６　　　電源ユニット
２７　　　流路
２８　　　内周面
３１　　　貫通孔
３２　　　当接面
３３　　　シール部材
３４　　　凹溝
３５　　　ねじ孔
３６　　　隆起部
３７　　　対向面
３８　　　平坦面
【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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