(57)【要約】【課題】品質を維持可能な温度で保存した容器入り飲料を急速に加熱することができ、かつ、保守点検作業の低減化を図る【解決手段】飲料容器６に向けて温水を噴射するノズル部を有する温水噴射装置４と、飲料容器を保持するとともに該飲料容器を回転させる攪拌手段５と、温水タンク２に貯留された温水を温水噴射装置４に導くポンプ３とを備え、ポンプ３の駆動により攪拌手段５により回転中の飲料容器６に温水を噴射して飲料を過熱するものであって、温水噴射装置４のノズル部は飲料容器６の外壁に衝突噴流を形成するよう構成し、また、温水噴射装置４からの排水を浄化する浄水器９を設けて温水タンク２とポンプ３と温水噴射装置４と浄水器９からなる温水循環経路を構成するよう配管する。【選択図】　　　　図１
2004054569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飲料容器に向けて温水を噴射するノズル部とこのノズル部に温水を導く導水管と前記ノズル部から噴射された温水を排水する排水口からなる温水噴射装置と、
飲料容器を保持する容器保持手段とこの容器保持手段に保持された飲料容器を温水噴射装置内で回転させる回転手段とからなる攪拌手段と、
高温の温水を貯留する温水タンクと、
この温水タンクに貯留された温水を前記温水噴射装置に導くポンプと、
前記温水噴射装置の排水管からの排水を浄化する浄水器とを備え、
前記温水タンクとポンプと温水噴射装置と浄水器を閉回路とする温水循環経路を構成し、
前記温水噴射装置の空洞内に収納されて回転する飲料容器にノズル部から温水を噴射して該容器外壁に衝突噴流を形成して容器内の飲料を急速加熱することを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置において、ノズル部は容器外壁に衝突噴流を形成し、その際自由噴流領域が円柱状を形成するように構成したことを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の加熱装置において、ノズル部は容器外壁に衝突噴流を形成し、その際自由噴流領域が扇状を形成するように構成したことを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【請求項４】
請求項１記載の加熱装置において、ノズル部は容器外壁に衝突噴流を形成し、その際自由噴流領域が円錐状を形成するように構成したことを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【請求項５】
請求項１記載の加熱装置において、ノズル部は容器外壁に衝突噴流を形成し、その際自由噴流領域が直方体状を形成するように構成したことを特徴とする容器入り飲料の加熱装置
【請求項６】
請求項１記載の加熱装置において、ノズル部は導水管を２重管構造とし、該２重管構造の内側の壁面に形成したスリットであることを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【請求項７】
請求項１記載の加熱装置において、回転手段は容器を任意の一方向または交互に正逆転方向に回転させることを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【請求項８】
請求項１記載の加熱装置において、回転手段は回転数を可変とすることを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８記載のいずれかに記載の容器入り飲料の加熱装置を備えた自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶，　びん，　ペットボトルなどの容器入り飲料を急速に加熱する加熱装置及びその加熱装置を用いて容器入り飲料（商品）を販売する自動販売機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
缶，　びん，　ペットボトルなどの容器入り飲料を加熱する装置としては容器入り飲料（商品）を庫内に収納して販売する自動販売機が知られており、一般的な前記飲料商品を販売する自動販売機の従来構成を図１２に示す。図において、１００は前面が開口した断熱筐体としてなる本体キャビネット、１０１は本体キャビネット１００に開閉可能に取付けられ、本体キャビネット１００の前面開口を覆う片開き式の外扉、１０２は本体キャビネット１００の庫内前面を開閉し、上下に二分割された断熱内扉である。前記本体キャビネット１００の商品収納庫内には仕切壁１０４により左右に並ぶ複数の商品収納室が形成され、各商品収納室には商品投入口１０３ａから投入された商品を貯蔵する商品収納ラック（サーペンタイン式商品収納ラック）１０３、冷却／加熱ユニット１０５および商品収納ラック１０３から搬出した商品を商品取出口１０１ａに送出する搬出シュータ１０６が装備されている。本体キャビネット１００の下部における機械室には冷凍機のコンデンシングユニット１０７を装備している。
【０００３】
前記冷却／加熱ユニット１０５は冷凍機コンデンシングユニット１０７のエバポレータである冷却器１０５ａと電熱ヒータ１０５ｂとファン１０５ｃとの組合せからなり、ホット／コールドの運転モードに合わせて冷却器１０５ａで冷却した冷気，もしくは電熱ヒータ１０５ｂで加熱した暖気をファン１０５ｃにより庫内に循環送風して商品収納ラック１０３に収納した商品を販売適温（コールド商品：５℃前後，ホット商品：５５℃前後）に冷却，もしくは加熱する。
【０００４】
図１３は異なる従来の自動販売機の全体構成を示す。図１３において、２００は自動販売機の本体キャビネットである。この本体キャビネット２００の庫内には商品を収納した商品収納ラック２０４が配備されている。一般的に、商品を冷却／加熱して販売する自動販売機においては、庫内外を断熱するため、本体キャビネットは断熱構造として形成されている。一方、前記本体キャビネット２００は断熱構造をとらない筐体として構成されている。したがって、本体キャビネット２００の庫内の商品は常温状態で保存されている。これにより、長時間にわたって加熱状態で保存されると品質や香味が損なわれる商品も安心して販売することができる。そして、商品収納ラック２０４から商品取出口２０１ａに通じる商品搬出シュータ２０７の途中には商品冷却／加熱装置２１０が設置されている。
【０００５】
前記商品冷却／加熱装置２１０は、商品を取り込み、該商品の壁面に低温，もしくは高温の熱媒体を吹き付けるノズル（図では省略）を有する密閉形のケース２１１と、熱媒体の冷却／加熱源２１２と、前記ケース２１１と冷却／加熱源２１２との間で熱媒体を循環送流する配管系２１３との組合せからなる。この商品冷却／加熱装置２１０は、商品販売時、すなわち、コールド飲料またはホット飲料の商品選択ボタンの操作による販売指令に基づき商品収納ラック２０４から搬出した商品を前記ケース２１１に取り込む。そして、コールド飲料またはホット飲料の商品選択ボタンの操作に合わせて低温，もしくは高温の熱媒体を飲料容器の壁面に吹き付けて販売温度に冷却，もしくは加熱した後、ケース２１１から取出して商品取出口２０１ａに送り出す。
【０００６】
前記商品冷却／加熱装置２１０におけるケース２１１の構造を図１４　（ａ）　，（ｂ）に示す。図に示すように、ケース２１１は内外二重の円筒構造として形成され、スライド式の開閉蓋２１４と組合せて基台２１５に載置されている。開閉蓋２１４は基台２１５に敷設したスライダ（送りねじ機構）２１５ａに連繋して矢印Ａ方向へ移動可能に案内支持されている。前記ケース２１１には周方向に熱媒体の導入室２１１ａと回収室２１１ｂが交互に並んで仕切られている。前記導入室２１１ａには、内筒を貫通して軸方向に並ぶ複数の熱媒体噴射用のノズル２１６が設けられ、回収室２１１ｂの内筒には前記ノズル２１６に対応して軸方向に並ぶ熱媒体の回収口２１７が開口している。また、開閉蓋２１４の内面側にはケース２１１の内方に向け延在し、商品を横置姿勢に支える左右一対の支持ローラ２１８を備えている。該支持ローラ２１８は、開閉蓋２１４の外面側に取付けられた駆動モータ２１９で駆動されて回転する。
【０００７】
また、前記商品冷却／加熱装置２１０の系統図を図１５に示す。図に示すように、冷却／加熱源２１２は、冷凍機２２０と組合せた熱媒体の冷却槽２２１と、電熱ヒータ２２２と組合せた加熱槽２２３を備えている。冷却槽２２１，加熱槽２２３にはブラインとして粘性が小さく、かつ食品衛生面で使用可能な水，あるいはエチルアルコールなどの熱媒体２２４が貯留されている。一方、前記冷却槽２２１，加熱槽２２３とケース２１１との間で熱媒体を循環送流させる配管系２１３は、ケース２１１の熱媒体導入室２１１ａに通じる送り管２１３ａと、熱媒体回収室２１１ｂに通じる戻り管２１３ｂと、送り管路２１３ａに接続したポンプ２１３ｃと、送り管２１３ａ，戻り管２１３ｂを冷却槽２２１，加熱槽２２３のいずれかに切換える切換弁２１３ｄとにより構成されている。
【０００８】
かかる構成において、販売待機状態では前記ケース２１１の開閉蓋２１４が開放し、またポンプ２１３ｃは停止している。一方、熱媒体の冷却／加熱源２１２では、冷凍機２２０，ヒータ２２２により冷却槽２２１，加熱槽２２３に貯留している熱媒体２２４が冷却，加熱されて低温，高温状態に維持されている。ここで、商品販売時にホット飲料が選択されると、常温状態で商品収納ラック２０４から搬出された商品２０５は、商品取出口２０１ａの手前で商品冷却／加熱装置２１０に取り込まれる。すなわち、商品搬出シュータ２０７を転動もしくは滑動して送出される商品２０５は、該商品搬出シュータ２０７を転動もしくは滑動中に商品冷却／加熱装置２１０に取り込まれ、支持ローラ２１８の上に横置姿勢に載置される。支持ローラ２１８の上に商品が載置されると、引き続いて駆動モータ２２０を作動させる。駆動モータ２２０の回転によりスライダ（送りねじ機構）２１５ａが回転し、スライダ２１５ａに連繋した開閉蓋２１４を閉位置に移動させる。これにより商品２０５はケース２１１の中に収容される（図１４参照）。また、配管系２１３の切換弁２１３ｄを加熱槽２２３側に切換えた上でポンプ２１３ｃを始動し、加熱槽２２３に貯留されている高温の熱媒体２２４をケース２１１に送流する。これにより、高温の熱媒体２２４がノズル２１６の先端から噴出して商品２０５の飲料容器の壁面に吹き付けられる。前記ポンプ２１３ｃは商品２０５の品温が所定の販売温度（５５℃前後）に加熱される所定の加熱時間（数十秒程度）の間継続して駆動される。そして、所定の加熱時間（数十秒程度）が経過すると、ポンプ２１３ｃを停止して熱媒体の送液を止め、続いてケース２１１の開閉蓋２１４を開いて商品２０５を取出し、自動販売機の商品取出口２０１ａに送り出して１回の販売動作を終了する。なお、前記支持ローラ２１８は所定の加熱時間の間、駆動モータ２１９により駆動されて回転しており、これにより支持ローラ２１８に載置された商品が回転して中身飲料を攪拌している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来装置のうち、本体キャビネット１０１の庫内に冷気，もしくは暖気を循環送風して商品収納ラック１０４に収納した商品を販売適温に保冷，もしくは保温するようにした前者の自動販売機では、消費電力，商品の品温管理面などで次のような課題がある。
【００１０】
（１）　本体キャビネット１０１は断熱筐体として製作されているものの、庫内温度と外気温度との温度差から断熱壁を伝熱して外部に逃げる熱ロス分がかなり大きく、また、庫内の商品を適温に保持するためには常時冷凍機による冷却あるいは電熱ヒータによる加熱を行う必要があり、消費電力が大きい。
（２）　前述したように、庫内の商品は常時冷却あるいは加熱されており、冷却保存の場合には問題がないが、加熱保存の際には、例えばコーヒー飲料などの商品は長時間高温にさらされると品質が低下したり香味が低下する。
【００１１】
一方、商品を常温で保存し、販売時点において高温の熱媒体を商品容器の周囲に吹き付ける後者の従来装置においては、前述した前者の従来装置における課題を解決することができる。しかしながら、後者の従来装置においては、商品に吹き付けられる熱媒体は閉回路を循環するように構成されており、雑菌については加熱槽で殺菌することができるものの、熱媒体の汚れは避けることができず、熱媒体の定期的な交換が必要となり、複数の自動販売機を管理するサービスマンの手間が増加するとともに交換する熱媒体や交換した熱媒体を持ち運ばねばならず、また、熱媒体内に異物が混入するとノズルが詰まったり、ポンプが故障した場合には自動販売機の稼動を停止しなければならないという課題を有する。
【００１２】
そこで、本発明の目的は前記課題を解決し、品質を維持可能な温度で保存した容器入り飲料を急速に加熱することができ、かつ、保守点検作業の低減化を図ることが可能な容器入り飲料の加熱装置およびこの加熱装置を装備した自動販売機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、飲料容器に向けて温水を噴射するノズル部とこのノズル部に温水を導く導水管と前記ノズル部から噴射された温水を排水する排水口からなる温水噴射装置と、飲料容器を保持する容器保持手段とこの容器保持手段に保持された飲料容器を前記温水噴射装置内で回転させる回転手段とからなる攪拌手段と、高温の温水を貯留する温水タンクと、この温水タンクに貯留された温水を前記温水噴射装置に導くポンプと、前記温水噴射装置の排水管からの排水を浄化する浄水器とを備え、前記温水タンクとポンプと温水噴射装置と浄水器を閉回路とする温水循環経路を構成し、前記温水噴射装置内に収納されて回転する飲料容器にノズル部から温水を噴射して該容器外壁に衝突噴流を形成して容器内の飲料を急速に加熱することを特徴とする（請求項１）。
【００１４】
また、本発明は、ノズル部は容器外壁に衝突噴流を形成し、その際自由噴流領域が円柱状を形成するように構成したり（請求項２）、自由噴流領域が扇状を形成するように構成したり（請求項３）、自由噴流領域が円錐状を形成するように構成したり（請求項４）、自由噴流領域が直方体状を形成するように構成（請求項５）することができ、さらに、ノズル部は導水管を２重管構造とし、該２重管構造の内側の壁面に形成したスリットとすることができる（請求項６）。
【００１５】
さらに、本発明は、回転手段は容器を任意の一方向または交互に正逆転方向に回転させることができ（請求項７）、さらにまた、回転手段は回転数を可変とすることもできる（請求項８）。
そして、本発明は、自動販売機の加熱手段として前述した容器入り飲料の加熱装置を備えるものとする（請求項９）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る請求項１に記載した発明は、温水タンク，ポンプ，温水噴射装置の導水管，温水噴射装置の配水口，浄水器および温水タンクからなる温水循環経路が構成されるように配管し、温水タンク内に配備、または温水タンクの外周に巻回した電熱ヒータにより温水タンク内に入れられた水を加熱して温水とし、該温水を高温（例えば９５℃）に維持する。容器入り飲料を加熱する際、まず飲料が入った飲料容器を容器保持手段に保持させて温水噴射装置の空洞内に入れ、次いで該飲料容器を回転手段により回転させて容器内の飲料を攪拌させる。これと同時にポンプを駆動することにより、温水タンク内の高温の温水が温水噴射装置の導水管を介してノズル部に導かれ、ノズル部から噴流として飲料容器の壁面に直角に近い角度で衝突する。ノズル部からの噴流が飲料容器の壁面に直角に近い角度で衝突すると衝突噴流となり、衝突噴流による高い熱伝達率により飲料容器内の飲料が急速に加熱される。一方、温水噴射装置の配水管からの排水は浄水器に導かれ、ここで塵の除去や殺菌が施された後温水タンクに戻されて再び高温に加熱される。
【００１７】
本発明に係る請求項２に記載した発明のように、ノズル部を衝突噴流における自由噴流領域が円柱状を形成するように構成することにより、ノズル部からの噴流を飲料容器の壁面に直角に近い角度で衝突させることができ、衝突噴流による高い効率の熱伝達を利用して容器内の飲料を加熱できる。
本発明に係る請求項３に記載した発明のように、衝突噴流における自由噴流領域が扇状を形成するよう構成することにより、ノズル部からの噴流による衝突噴流領域が広がる。また、本発明に係る請求項４に記載した発明のように、衝突噴流における衝突自由噴流領域が円錐状を形成するよう構成しても、ノズル部からの噴流による衝突噴流領域が広がる。さらに、本発明に係る請求項５に記載した発明のように、ノズル部からの衝突噴流における自由噴流領域が長方体状を形成するように構成しても、温水の噴流による衝突噴流領域が広がる。このように、ノズル部からの噴流による衝突噴流領域が広がることによって衝突噴流における自由噴流領域が円柱状を形成するものに対してノズルの数を低減できる。そして、本発明に係る請求項６に記載した発明のように、ノズル部は導水管を２重管構造とし、該２重管構造の内側の壁面に形成したスリットとするよう構成することにより、ノズルを使用せずに衝突噴流を形成することが可能となる。
【００１８】
本発明に係る請求項７に記載した発明のように、回転手段により飲料容器を回転させると、容器内の飲料が容器壁面との摩擦力により飲料容器の回転方向と同一方向に流動して攪拌され、この攪拌による乱流熱伝達が生じて飲料の加熱が促進され、また、飲料容器の回転速度と飲料の流動速度との速度差により強制対流熱伝達が生じて飲料の加熱が促進され、また、飲料容器を任意の一方向に回転させるよりも飲料容器を交互に正転，逆転させることによって容器内の飲料の攪拌を促進し、飲料を急速に加熱することができる。さらに、飲料容器の回転数と容器内部の熱伝達率とは飲料容器の大きさや形状により異なることから、請求項８に記載した発明のように回転手段による飲料容器の回転数を可変とし、容器形状に最適な回転数に設定することにより飲料の温度が所定の適温に達するまでの時間を短縮できる。
【００１９】
そして、本発明に係る請求項９に記載した発明は、自動販売機の加熱手段として請求項１ないし請求項８記載のいずれかに記載の容器入り飲料の加熱装置を装備する。この場合、庫内の商品収納ラックから搬出された商品が外扉の商品取出口に搬出されるまでの経路において温水噴射装置に導かれ、温水噴射装置で急速加熱された後商品取出口に送出される。このように庫内の商品収納ラックに収納された商品は販売時点において急速加熱されて販売されるため、庫内では常温で商品を保存することが可能となり、自動販売機を断熱構造とする必要がなくなるとともに常時高温で保存する場合に比して商品の品質劣化を防止することができ、商品の香味を長期間維持することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に示す実施例により説明する。
図１は本発明の容器入り飲料の加熱装置を示すブロック図であり、１は加熱装置を示し、この加熱装置１は、温水タンク２，ポンプ３，温水噴射装置４，浄水器９からなる温水循環経路が構成されるように配管される。温水タンク２はその内部に配備、または温水タンク２の外周に巻回した電熱ヒータにより温水タンク２内に入れられた水を加熱して温水とし、該温水を高温（例えば９５℃）に維持する。ポンプ３は温水タンク２内の温水を温水噴射装置４に送る。温水噴射装置４は、詳しくは後述するが、攪拌手段５にセットされた飲料容器６に温水を噴射して飲料容器６内の飲料を加熱する。攪拌手段５は、飲料容器６を保持する容器保持手段としての支持ローラ７と飲料容器６を回転させる回転手段としてのモータ８とからなり、モータ８の始動により飲料容器６を回転させて容器内の飲料を攪拌させる。浄水器９は、温水噴射装置４において飲料容器６に噴射された温水が導かれ、該温水中から塵の除去，殺菌等を施こす。浄水器９により塵の除去，殺菌等が施こされた温水は再び温水タンク２に戻される。このように、温水タンク２内の温水は温水タンク２，ポンプ３，温水噴射装置４，浄水器９からなる温水循環経路中を循環する。
【００２１】
前記温水噴射装置４は、基台４１に載置された円筒状のケース４２と、ポンプ３の出口配管に接続された導水管体４３とからなる。導水管体４３は環状の導水管路４３１と、この導水管路４３１から枝状に伸びる導水管４３２からなる。環状の導水管路４３１の周縁は円筒状ケース４２の一方の周縁に固定され、環状の導水管路４３１が円筒状ケース４２の底部を形成している。環状の導水管路４３１から枝状に伸びる導水管４３２は、一端が導水管路４３１に共通に接続され、他端が閉塞された有底円筒状に形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、導水管４３２はこの実施例では６本の導水管が用いられ、それぞれの導水管４３２を結ぶと正六角形が形成されるように均等間隔に配置されている。なお、図２では要部である導水管体４３のみを図示している。そして、それぞれの導水管４３２には内部に向けて温水を噴射する複数のノズル部４４が設けられている。このノズル部４４はこの実施例では図２（ｃ）に示すように噴射される温水の形状が円柱状を形成する直進ノズル４４１として構成されている。そして、前記ノズル部４４はポンプ３により循環する温水が導水管体４３に満たされ、導水管４３２内の圧力が一定の圧力を超えると勢いよく温水を噴射する。なお、ノズル部４４から噴射された温水を排水するためケース４２には排水口４２１（図１参照）が形成されている。
【００２２】
図１に戻り、一方の開口部が環状の導水管路４３１で密閉されたケース４２における他方の開口部はスライド式の開閉蓋１０により開閉される。スライド式の開閉蓋１０は基台４１に敷設したスライダ（送りねじ機構）１１に案内支持されている。スライダ１１は基台４１に固定されたモータ１２（スライダ用回転手段）に連結されている。したがって、開閉蓋１０はモータ１２の回転により回動するスライダ１１に連繋して案内され矢印Ａ方向へ往復移動する。ここで、開閉蓋１０は、図１に示す状態では円筒状ケース４２の開口部を閉塞しており、この状態からモータ１２を起動させると左方向に移動して左端の停止位置で停止する。開閉蓋１０が左端の停止位置および円筒状ケース４２の開口部を閉塞位置で停止する制御は、それぞれの位置に配設された位置検知スイッチ（不図示）の動作に基づいて実行され、それぞれの位置検知スイッチが開閉蓋１０を検出することによりモータ１２の運転指令を停止する。また、スライド式の開閉蓋１０における一方の面にはモータ８が固定されている。さらに、開閉蓋１０の他方の面にはケース４２の内方に向けて延在し、飲料容器６を横置姿勢に支える左右一対の支持ローラ７を備え、該支持ローラ７をモータ８で回転駆動するようにしている。
【００２３】
次に、かかる構成からなる加熱装置１の動作について説明する。加熱装置１は待機状態では開閉蓋１０が前記ケース４２の開口部を開放し、またポンプ３は停止している。一方、温水タンク２では、電熱ヒータによりタンク内に貯留している水を加熱して高温状態に保持している。この待機状態において、開閉蓋１０は図３に示すように左端の停止位置に移動しており、一対の支持ローラ７がケース４２の外側に位置して露出し、その支持ローラ７の上に飲料容器を載置可能な状態となっている。飲料容器内の飲料を加熱するためには、先ず、飲料容器６を支持ローラ７の上に載置して、不図示の加熱開始ボタンを押圧操作する。この加熱開始ボタンの押圧操作によりモータ１２が起動して開閉蓋１０が、図１において右方向へ移動する。開閉蓋１０がケース４２の開口部を閉塞する位置まで移動すると、開閉蓋１０の右端停止位置を検知する位置検知スイッチ（不図示）が作動してモータ１２が停止する。これによりケース４２の開口部が開閉蓋１０により閉塞される。
【００２４】
前記開閉蓋１０の右端停止位置を検知する位置検知スイッチ（不図示）の信号はポンプ３およびモータ８の運転指令としても使用される。前記位置検知スイッチの作動によりポンプ３が駆動されると温水タンク２内の加熱された温水は温水噴射装置４の導水管体４３に送水され、一方、モータ８の起動により支持ローラ７が回転して飲料容器６を自転させる。ポンプ３の駆動により導水管体４３内が温水で満たされ、導水管４３２内の圧力が一定の圧力を超えるとノズル部４４から勢いよく温水が噴射される。ノズル部４４からの噴流が飲料容器６の壁面に直角に衝突すると衝突噴流となり、衝突噴流による高い熱伝達率により飲料容器内の飲料が急速に加熱される。
【００２５】
ここで、衝突噴流について図４を用いて説明する。図４に示すように、一般的に衝突噴流の流れの様相は、自由噴流領域Ｊ１、衝突噴流領域Ｊ２、壁噴流領域Ｊ３の３領域に大別される。自由噴流領域Ｊ１は、衝突物体の影響を受けない流れの領域であり、流れの場の構造は一般的な自由噴流のものとほぼ同一である。衝突噴流領域Ｊ２は、噴流が自由噴流から壁噴流に移行する領域で、流れの方向が急激に変化するので、大きな圧力勾配ができる。従って、流れの様相は非常に複雑である。また、壁噴流領域Ｊ３は、乱流強度の極めて高い流れを形成する。このとき、衝突噴流による熱伝達特性は、衝突噴流領域Ｊ２のよどみ点近傍Ｊ４において最も高い熱伝達率が得られる。
【００２６】
一方、飲料容器６内の飲料は攪拌手段５によって飲料容器６が回転することにより攪拌されている。このように飲料容器６内の飲料を攪拌させると、温水の衝突噴流により加熱された飲料容器６の壁面から、飲料容器６の飲料に熱を効率良く伝えることができる。その理由は次のとおりである。すなわち、図５に示すように、飲料容器６を回転させると、飲料Ｄと飲料容器６壁面との間に相対速度が生じ、極めて強い強制対流熱伝達を生じさせることができる。また、飲料容器６壁面との摩擦力により、飲料Ｄが飲料容器６壁面の回転方向と同一方向に流動するため、攪拌による乱流熱伝達が促進される。
【００２７】
また、温水噴射装置４のノズル部４４から噴射された温水は飲料容器６を加熱した後、ケース４２の底部に落下し、ケース４２の底部に形成された配水口４２１から排水される。排水口４２１から排水された温水は浄水器９に導かれ、ここで塵の除去や殺菌が施された後、温水タンク２に戻されて再び高温に加熱される。前述した構成において、衝突噴流による高い熱伝達率を利用して容器入り飲料を急速に加熱すること、および浄水器９により温水循環経路を循環する温水の塵の除去や殺菌を施こして循環する温水を常に清浄に保つことは本発明の特徴の一つである。
【００２８】
このように、温水の噴射および飲料容器内の飲料の攪拌により飲料は急速に加熱され、所定の加熱時間（数十秒）が経過して飲料容器６内の飲料が所定の温度（５５℃前後）に加熱されると、ポンプ３およびモータ８の駆動を停止して温水の送水を止めるとともに飲料容器６の回転を停止する。引き続いてモータ１２を起動してケース４２の開口部を閉塞していた開閉蓋１０を左方向へ移動させる。開閉蓋１０が左端の停止位置まで移動するとモータ１２が停止する。この位置において支持ローラ７に載置された飲料容器６がケース４２の外部に露出するので、飲料容器６を支持ローラ７から取出して１回の加熱動作を終了する。
【００２９】
次に、温水噴射装置４におけるノズル部の変形例について説明する。図６ないし図８はそれぞれ温水噴射装置４におけるノズル部の変形例を示す。各図において図２に示すものと同一の機能を有するものには同一の符号を付している。図６において、４４２は導水管４３２に形成された扇形ノズルであり、該扇形ノズル４４２から噴射される噴流の形状が末広がりの扇形を形成するようにしたものである。そして、扇形ノズル４４２の噴流領域は図６（ｃ）に示すように飲料容器６の長手方向に延在するように配置される。したがって、扇形ノズル４４２の場合には、その噴流領域が飲料容器６の長手方向に広がるため、図２に示した直進ノズル４４１のノズル数に比べて飲料容器６の長手方向のノズル数を低減することができる。
【００３０】
図７は温水噴射装置４のノズル部の変形例としての円錐ノズル４４３を示す。この円錐ノズル４４３は噴射される噴流の形状が末広がりの円錐を形成するようにしたものである。そして、円錐ノズル４４３の噴流領域は図７に示すように飲料容器６の長手方向および幅方向に広がる。したがって、円錐形ノズル４４３の場合には、その噴流領域が飲料容器６の長手方向および幅方向に広がるため、図２に示した直進ノズル４４１のノズル数に比べて飲料容器の長手方向および幅方向のノズル数を低減することができる。
【００３１】
図８は温水噴射装置４のノズル部の変形例として衝突噴流における際自由噴流領域が直方体状を形成するようにしたものである。すなわち、この変形例では導水管４３２を同心円の内筒４３３と外筒４３４とからなる２重管構造とし、内筒４３３に長手方向のスリット４３５を形成している。この変形例では、ポンプ３により循環する温水が導水管４３２に満たされ、導水管４３２内の圧力が一定の圧力を超えるとスリット４３５から勢いよく温水が噴射される。このスリット４３５から噴射される噴流は直方体状に形成され、飲料容器６の長手方向の広い範囲で衝突噴流が生じる。したがって、この変形例の場合も、図２に示した直進ノズル４４１のノズル数に比べて飲料容器６の長手方向のノズル数を低減することができる。
【００３２】
次に、飲料容器６内の飲料の攪拌を促進させる変形例について説明する。前記実施例では飲料容器６を任意の一方向に回転させることにより容器内飲料を攪拌させるものについて説明したが、変形例として飲料容器６の回転方向を一定時間毎（例えば１秒毎）に交互に変えて容器内飲料の攪拌を更に促進させる方法もある。図９および図１０は、飲料容器（コーヒー飲料）６として３４０ｍｌのスチール缶を試料として用い、図９では回転方向を一定とした場合、図１０では回転方向を一定時間毎（１秒毎）に交互に変えた場合におけるそれぞれ飲料容器６壁面から飲料Ｄ（図５参照）までの内部熱伝達率を測定した実験結果である。図１０に示すように、回転方向を一定時間毎（１秒毎）に交互に変えた場合には回転数とともに熱伝達率が増加する傾向があるのに対し、図９に示すように、回転方向を一定とした場合には回転数とともに熱伝達率が低下する傾向がある。この実験結果から分かることは、回転方向を一定時間毎（１秒毎）に交互に変えた場合の方が、内部熱伝達率が高くなるということである。飲料容器６の大きさや形状が異なる複数の試料について実験した結果、前記回転数と内部熱伝達率の関係は、飲料容器６の大きさや形状により異なることが判明した。このため、攪拌手段５に、種類の異なる飲料容器毎に回転数を可変設定可能な機能を付加し、飲料容器に最適な回転数を設定して攪拌するのが好ましい。
【００３３】
次に、本発明に係る加熱装置は自動販売機に搭載して使用することができる。その一例として図１１に示し、　（ａ）は側断面図、（ｂ）は外扉を外した状態の正面図である。図において、５１は自動販売機の本体キャビネットであり、この本体キャビネット５１は断熱構造をとらない筐体として構成されている。５２は自動販売機の外扉、５３は外扉５２の中段位置に開口した商品取出口、５４は外扉５２の背後に設けた内扉であり、この内扉５４も断熱構造をとらない扉として形成されている。５５は内扉５４の下部に開口した商品搬出口の開閉フラッパ、５６は庫内に設置して缶商品５７を収納する例えばサーペンタイン式の商品収納ラックであり、商品収納ラック５６に収納した商品５７は常温状態で保存されている。５８は商品収納ラック５６の下方に設けたシュータ、５９は本体キャビネット５１の下部に形成した機械室であり、この機械室５９に図１に示した温水タンク２，ポンプ３が配設されている。
【００３４】
ここで、庫内には複数基、この実施例では３基の商品収納ラック５６が左右に並べられて収設されており、各基の商品収納ラック５６と個々に対応してシュータ５８，内扉５４の開閉フラッパ５５などが左右に並んで配列されている。また、商品取出口５３は、庫内に収設した３基の前記商品収納ラック５６に共用のものである。そして、外扉５２と内扉５４との間のスペースには、各商品収納ラック５６から搬出した缶商品５７を受け取って上方に持ち上げ搬送し、その上昇終端から放出して前記商品取出口５３に投入させる商品リフタ６０を装備しており、さらに商品リフタ６０の終端と商品取出口５３との間の商品放出経路の中間には、本発明による加熱装置１における温水噴射装置４が設置されている。
【００３５】
この実施例における自動販売機の場合、商品選択ボタンの操作により商品収納ラック５６から搬出された商品５７はシュータ５８を転動し、開閉フラッパ５５を押し開いて商品リフタ６０を構成する搬送ベルト６１の上に投出される。前記商品５７が商品搬出口を通過する際に開閉する開閉フラッパ５５の開閉を検知して搬送ベルト６１が駆動され、搬送ベルト６１により商品５７が横搬送を経由して縦搬送される。搬送ベルト６１により搬送される商品５７はその縦搬送終端において方向転換されて本発明における温水噴射装置４の機構部、具体的には、図３に示す一対の支持ローラ７の上に載るように放出される。一対の支持ローラ７の上に商品が載置されると加熱装置１の一連の動作が開始され、そして、温水噴射装置４のケース４２内に収納されて加熱された後、図１に示す開閉蓋１０が左端の停止位置に戻ると支持ローラ７から商品取出口５３に放出される。ここで、支持ローラ７に載置された商品を商品取出口５３に放出するには、一対の支持ローラ７の下方に位置する湾曲状の受け皿を有するリフトアップ機構を上昇させ、支持ローラ７に載っている商品を受け皿に受容して持ち上げ、その後受け皿を回動させて商品を商品取出口５３に放出する。この場合、リフトアップ機構はラック・ピニオン機構を使用することができる。
【００３６】
また、本発明に係る加熱装置は図１３に示した自動販売機に搭載して使用することができる。この場合、図１３に示した自動販売機における商品冷却／加熱装置２１０に代えて本発明の加熱装置１を設ける。そして、図１３に示した自動販売機に本発明を適用した場合、商品収納ラックから搬出された商品はシュータ２０７を転動する途中において自由落下により一対の支持ローラ７の上に載る。一対の支持ローラ７の上に商品が載ると加熱装置１の一連の動作が開始され、商品は温水噴射装置４のケース４２内に収納されて加熱された後、再び元の位置に戻ってシュータ２０７の上に放出される。ここで、支持ローラ７に載置された商品をシュータ２０７に戻すには、前記実施例と同様に、一対の支持ローラ７の下方に位置する湾曲状の受け皿を有するリフトアップ機構を上昇させ、支持ローラ７に載っている商品を受け皿に受容してシュータ２０７の位置まで持ち上げ、その後受け皿を回動させて商品をシュータ２０７に放出する。この場合、リフトアップ機構はラック・ピニオン機構を使用することができる。
【００３７】
以上、この発明の好適な実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、温水の衝突噴流により加熱を行うため、金属容器以外の容器収納飲料にも適用可能で、また、局部加熱による品質低下を生じず、短時間で加熱を行うことができ、さらに、販売時のみ加熱を行うため、飲料は長時間高温に曝されることなく品質も低下せず、しかも大幅な低消費電力化が実現できることは勿論のこと、温水循環経路により温水を循環させて使用することと浄水器９により温水循環経路を循環する温水の塵の除去や殺菌を施こして循環する温水を常に清浄に保つこととにより、サービスマンによる温水の保守作業を削減することできるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わる加熱装置の主要部のブロック図
【図２】図１の温水噴射装置の構成図を示し、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）はノズル部を示す拡大図
【図３】図１の飲料保持手段の概略構成図を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）は支持ローラを表す側面図
【図４】衝突噴流の様相を示す説明図
【図５】容器内飲料の攪拌の様相を示す説明図
【図６】図２の温水噴射装置におけるノズル部の変形例を示し、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）はノズル部を示す拡大図
【図７】図２の温水噴射装置におけるノズル部の異なる変形例を示し、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）はノズル部を示す拡大図
【図８】図２の温水噴射装置におけるノズル部の異なる変形例を示し、（ａ）はその正面断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、（ｃ）はノズル部を示す拡大図
【図９】飲料容器の回転方向を一定とした場合における回転数と内部熱伝達率を表す特性図
【図１０】飲料容器の回転方向を一定時間毎（１秒毎）に交互に変えた場合における回転数と内部熱伝達率を表す特性図
【図１１】本発明を自動販売機に適用した場合の実施例を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は外扉を外した状態の正面図
【図１２】従来の自動販売機を示し、（ａ）はその全体構成を示す斜視図、（ｂ）は側面図
【図１３】従来の異なる自動販売機を示す外略側面図
【図１４】図１３における冷却／加熱装置を示し、（ａ）は縦断断面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図
【図１５】図１３における冷却／加熱装置の系統図
【符号の説明】
１　　加熱装置
２　　温水タンク
３　　ポンプ
４　　温水噴射装置
５　　攪拌手段
６　　飲料容器
７　　容器支持手段
８　　回転手段
９　　浄水器
１０　　開閉蓋
４２　　ケース
４３　　導水管体
４３１　　　導水管路
４３２導水管
４３３外筒
４３４内筒
４３５　　スリット
４４　　ノズル部
４４１　　直進ノズル
４４２　　　扇形ノズル
４４３　　円錐ノズル
【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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