(57)【要約】【課題】圧力形の温水タンクで加熱した高温高圧水を、その高い温度を保ったまま噴射ノズルより飲料容器に吹きつけて短時間で加熱できるようする。【解決手段】加熱室１に搬入した飲料容器６に対し、圧力形の温水タンク２から供給した高温高圧水を噴射ノズル９を通じて容器周面に吹きつけるようにした飲料の加熱装置において、加熱室を密閉，耐圧構造として構成し、加熱室を密閉した状態で噴射ノズルより高温高圧水の噴流を飲料容器に吹きつけるようする。また、加熱室と温水タンクとの間に開閉弁１３を備えた蒸気管路１４を配管するととも、加熱室には放圧弁１５を設け、飲料容器の加熱終了後は温水タンクから高圧蒸気を加熱室に導入して室内に残留している熱媒体をタンクに還流させ、さらに放圧弁を開いて加熱室を大気圧に戻して加熱済み飲料容器が安全に取り出せるようにする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室内に搬入，  保持した飲料容器に対し、その容器周面に噴射ノズルを通じて熱媒体を加熱，  貯留する温水タンクから供給した高温の熱媒体を吹きつけて中身飲料を加熱するようにした容器入り飲料の加熱装置であり、前記温水タンクを圧力形とし、かつ該タンクと加熱室との間に配管した熱媒体循環管路の往路，  復路側にそれぞれ開閉弁を設けた上で、前記温水タンクに熱媒体としてその飽和圧力が大気圧以上となるよう加熱した高温高圧水を貯留し、指令に基づき前記往路側の開閉弁を開いて温水タンクから高温高圧水を加熱室の噴射ノズルに加圧供給するようにしたものにおいて、
前記加熱室を密閉，耐圧構造となし、飲料容器を搬入して加熱室を密閉した状態で噴射ノズルを通じて高温高圧水を飲料容器に吹きつけるようにした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に記載の加熱装置において、熱媒体循環管路と別に加熱室と温水タンクとの間に開閉弁付きの蒸気管路を配管し、飲料容器の加熱終了後に熱媒体循環管路の往路側開閉弁を閉とした上で、前記蒸気管路を通じてタンク内の飽和蒸気を加熱室内に導入し、さらに復路側開閉弁を開として加熱室内に残留している熱媒体を圧力タンクへ還流させるように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に記載の加熱装置において、加熱室に大気側に通じる放圧弁を設けたことを特徴とする容器入り飲料の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶，びん，ペットボトル商品などの飲料商品を対象に、その飲料容器の周面に高温の熱媒体を吹きつけて中身飲料を加熱する容器入り飲料の加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動販売機に適用する頭記の容器入り飲料の加熱装置としては、電磁誘導加熱方式，飲料容器を高温水に浸漬する加熱する方式，飲料容器に高温の過熱蒸気を吹きつけて加熱する方式などのほかに、販売時に庫内の商品収納ラックから払い出した缶，びん，ペットボトルなどの容器入り飲料商品を加熱室に搬入し、噴射ノズルを通じて飲料容器に高温の熱媒体（例えば、９５℃程度に加熱した高温水）を吹きつけて中身飲料をホット飲料の温度（５５℃程度）まで加熱する方式のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の特許文献１に開示されている加熱装置は、商品販売時に機内の商品搬出経路から取り込んだ飲料容器を横置姿勢で加熱室内に搬入し、この搬入位置で保持した飲料容器を回転（自転）して中身飲料を攪拌させつつ、その周域に配した噴射ノズルを通じて高温の熱媒体を衝突噴流として飲料容器の周面に吹きつけて加熱するようにしたものであり、その構成概要を図２に示す。
【０００４】
図２において、１は加熱室、２は加熱ヒータ２ａを内蔵した温水タンク（大気圧開放形）、３は送水ポンプ、４は浄水器、５は熱媒体の循環管路であり、加熱室１には室内に搬入した飲料容器６の中身飲料を攪拌する手段として飲料容器を横置姿勢に支える回転式の保持機構（回転ローラ）７，その駆動モータ８、および飲料容器６の周域に４ないし６箇所に分けて分散配備した噴射ノズル９を備え、これらで容器入り飲料の加熱装置を構成している。
【０００５】
この飲料加熱装置においては、温水タンク２に熱媒体として貯留した水を９５℃程度にヒータ２ａで加熱しておく。そして、飲料容器の加熱指令が与えられると、加熱室１に搬入，保持した飲料容器６を例えば１０００ｒｐｍで回転しつつ、送水ポンプ３を始動して温水タンク２から循環管路５を経由して加熱室１の噴射ノズル９に加圧送水した高温水を衝突噴流として飲料容器６の周面に吹きつけて中身飲料を加熱する。また、噴射水は加熱室１から浄水器４を経て温水タンク２に戻し、再び高温に加熱して循環送水するようにしている。
【０００６】
上記の衝突噴流による加熱方式は熱伝達効率が高く、頭記した電磁誘導加熱，浸漬加熱，過熱蒸気加熱などの加熱方式などに比べて、短い加熱時間で中身飲料をホット飲料の適温（５５℃程度）に加熱できる。
【０００７】
ここで、噴射ノズル９から飲料容器６の周面に高温水を吹きつけて加熱する衝突噴流の様相を図４（ａ），（ｂ）  で説明する。図において、Ｊがノズル９から飲料容器６に向けて噴出する衝突噴流であり、その衝突噴流Ｊの場を自由噴流領域Ｊ１  ，  衝突噴流領域Ｊ２  ，壁噴流領域Ｊ３  の領域に分けると、自由噴流領域Ｊ１  は衝突壁（飲料容器）の影響を受けない流れの領域で、その流れの場は自由噴流とほぼ同じである。これに対して、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、衝突壁に当たって流れの方向が急激に変化するために大きな圧力勾配が生じる。さらに、衝突噴流領域Ｊ２  から周域に広がる壁噴流領域Ｊ３  は衝突壁に沿って乱流強度の高い流れを形成する。そして、衝突噴流Ｊと衝突壁（飲料容器６）との間の熱伝達は衝突噴流領域Ｊ２  および壁噴流領域Ｊ３  で行われ、特に衝突噴流領域Ｊ２  のよどみ点Ｊ４  の近傍で熱伝達が最も高くなる。
【０００８】
また、前記のように飲料容器６の周面に衝突噴流を吹きつけて加熱しつつ、図４（ａ）  のように飲料容器６を矢印Ｑ方向に回転すると、飲料容器６と中身飲料６ａとの相対的な回転速度差により中身飲料６ａが攪拌され、その強制対流および乱流による熱伝達も働いて中身飲料６ａへの熱伝達が促進される。
【０００９】
一方、前記した衝突噴流加熱方式の飲料加熱装置について、飲料容器に吹きつける熱媒体の温度をさらに高めて加熱能力を高め、併せて送水ポンプを使わずに温水タンクから噴射ノズルに熱媒体を加圧供給できるようにした加熱装置が、本発明と同一出願人より特願２００２−２１２２７４号として提案されており、その構成概要を図３に示す。
【００１０】
図３において、図２の構成と異なる点は温水タンク２が圧力形（密閉構造の圧力タンク）であり、この温水タンク２を挟んで熱媒体循環管路５の往路および復路側管路にはそれぞれ開閉弁１０，１１を接続し、さらに加熱室１の排水側（下流側）と温水タンク２との間には加熱室１から排出した熱媒体を回収して一時的に貯留する排水回収容器１２を備えており、図２における送水ポンプ３は備えてない。なお、２ｂは温水タンクの内圧が所定圧力以上に上昇した際に弁を開いて放圧する安全弁である。
【００１１】
上記の構成で、加熱室１に飲料容器６を搬入してない待機時は循環管路５の開閉弁１０，１１を閉じておく。また、この状態で温水タンク２に貯留した熱媒体としての水をヒータ２ａで加熱することにより、貯留水はヒータ加熱に伴い水の飽和温度が１００℃以上に上昇し、その飽和圧力も大気圧（０．１０１３ＭＰａ）以上に高まる。この状態から加熱室１に搬入した飲料容器６の加熱指令に基づき往路側の開閉制御弁１０を開くと、温水タンク２に貯留されていた高温高圧水（例えば、水温１３０℃，飽和蒸気圧０．３ＭＰａ）がタンクの内圧を受けて循環管路５に圧送され、加熱室１の噴射ノズル９より飲料容器６の周面に噴出してこれを加熱する。なお、加熱室１の室内に放出した排水は加熱室の下流側に配した排水回収容器１２に流出してここに一時的に貯留される。そして、所定の加熱時間（十数秒程度）が経過した後に往路側の開閉弁１０を閉じ、復路側の開閉弁１１を開くことにより、回収容器１２に溜まっていた排水が温水タンク２に還流する。この加熱方式により、熱媒体として圧力形の温水タンク２で１００℃以上に加熱した高温高圧水を、ポンプを使わずに噴射ノズル９を通じて飲料容器６に吹きつけることができる。なお、前記開閉弁１０，１１は図示してない制御部からの指令で飲料容器の加熱動作に合わせて自動的に開閉制御するものとする。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−３０７２１３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記提案になる加熱装置では次記のような問題点が残る。
【００１４】
すなわち、図３の加熱装置における加熱室１は大気圧に開放されていることから、圧力形の温水タンク２で加熱，貯留した高温高圧水を、噴射ノズル９を通じて加熱室（大気圧）１の室内に噴出すると、温水タンク２に比べて低い加熱室１の内圧（大気圧）との関係から高温高圧水の蒸発が促進され、その噴流温度が急速に低下してしまうようになる。このために、飲料容器６への伝熱量が減少して高温高圧水の衝突噴流による加熱能力が十分に発揮できなくなる。
【００１５】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、圧力形の温水タンクで高温高圧状態に加熱，貯留した熱媒体の温度を高温状態に保ったまま噴射ノズルより飲料容器に吹きつけて中身飲料を短時間で加熱できるように改良した容器入り飲料の加熱装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、加熱室内に搬入，  保持した飲料容器に対し、その容器周面に噴射ノズルを通じて熱媒体を加熱貯留する温水タンクから供給した高温の熱媒体を吹きつけて中身飲料を加熱するようにした容器入り飲料の加熱装置で、前記温水タンクを圧力形とし、かつ該タンクと加熱室との間に配管した熱媒体循環管路の往路，  復路側にそれぞれ開閉弁を設けた上で、前記温水タンクに熱媒体としてその飽和圧力が大気圧以上となるよう加熱した高温高圧水を貯留し、指令に基づき前記往路側の開閉弁を開いて温水タンクから高温高圧水を加熱室の噴射ノズルに加圧供給するようにしたものにおいて、
前記加熱室を密閉，耐圧構造となし、飲料容器を搬入して加熱室を密閉した状態で噴射ノズルを通じて高温高圧水を飲料容器に吹きつけるようにする（請求項１）。
【００１７】
上記のように加熱室を密閉，耐圧構造とし、飲料容器の加熱時に加熱室を密閉した状態で噴射ノズルを通じて高温高圧水（熱媒体）を噴射すると、当初は大気圧であった加熱室の室内圧力が高温高圧水の蒸気化により急速に上昇する。これにより、圧力形の温水タンクから噴射ノズルを通じて加圧室内に噴射される高温高圧水（例えば、１３０℃の温水）は、その高い温度を保ったまま飲料容器に衝突噴流として吹きつけられるようになり、その結果して飲料容器の中身飲料を短時間でホット飲料の適温まで加熱できるようになる。
【００１８】
また、前記の加熱動作で加熱室内に放出した熱媒体を温水タンクへ排出，還流させた上で、加熱済みの飲料容器を加熱室から安全に取り出せるようにするために、本発明では加熱装置に次記のような手段を付設するようにしている。
【００１９】
（１）  前記の熱媒体循環管路と別に、加熱室と温水タンクとの間に開閉弁付きの蒸気管路を配管し、飲料容器の加熱終了後に熱媒体循環管路の往路側開閉弁を閉とした上で、前記蒸気管路を通じてタンク内の飽和蒸気を加熱室内に導入し、さらに復路側開閉弁を開として加熱室内に残留している熱媒体を圧力タンクへ還流させるようにする（請求項２）。
【００２０】
すなわち、飲料容器の加熱終了後に前記循環管路の復路側開閉弁を開くと、この状態では加熱室の室内圧力よりも温水タンク内の飽和圧力が高く、このために加熱室内の底部に残留している熱媒体を、復路側管路を通じて温水タンクへ流下還流させること困難である。そこで、前記のように熱媒体循環管路と別に設けた蒸気管路を通じて温水タンク側から高圧の飽和蒸気を加熱室内に導入することで加熱室と温水タンクとが圧力的にバランスする。これにより、加熱室内に残留していた熱媒体が循環管路の復路を通じてスムーズに温水タンクに流下還流するようになる。
【００２１】
（２）  また、前項（１）  により加熱室から残留水を排出した後に、加熱済みの飲料容器を取り出すために加熱室を開くと、室内に充満していた高圧の蒸気が急に吹き出して危険である。そこで、本発明では、加熱室には大気側に通じる放圧弁を設けておき（請求項３）、加熱室から残留水を排出した後に蒸気管路の開閉弁を閉じた上で放圧弁を開くようにする。これにより、加熱室の室内圧力が大気圧に戻るので、安全に加熱室を開いて加熱済み飲料容器を取り出すことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。すなわち、図示実施例では加熱室１が密閉，耐圧構造の容器で構成されている。なお、１ａは飲料容器を出し入れする扉である。
【００２３】
また、前記の密閉，耐圧構造の加熱室に加えて、図３に示した従来の加熱装置と比べて新たに次記手段が追加装備されている。まず、圧力形の温水タンク２の上部と加熱室１との間には、熱媒体循環管路５とは別に開閉弁１３を備えた蒸気管路１４が配管されている。さらに、加熱室１には大気側に通じる放圧弁１５を装備している。なお、放圧弁１５には管路１６を接続し、その管路１６を例えば自動販売機の背面側に引き出して大気中に放圧するようにしておく。
【００２４】
次に、前記構成になる加熱装置により飲料容器６を加熱する一連の動作を説明する。まず、待機状態では開閉弁１０，１１，１４および放圧弁１５は全て閉じておき、この状態で圧力形の温水タンク２ではヒータ２ａで加熱昇温した高温高圧水（例えば、水温１３０°，飽和圧力０．３ＭＰａ）を蓄えておく。
【００２５】
ここで、自動販売機の販売時にホット飲料を選択して払い出した飲料商品を加熱室１に取り込んで扉１ａを閉じると、続いて制御部からの指令により熱媒体循環管路５の往路側開閉弁１０が開き、温水タンク２からタンク内圧（飽和蒸気圧）を利用して高温高圧水を加熱室１の噴射ノズル９に加圧送水し、該ノズルより飲料容器６の周面に吹きつけて加熱する。
【００２６】
この加熱工程では、当初は大気圧であった加熱室１の室内圧力は高温高圧水の蒸気化に伴い急速に上昇することから、引き続いて噴射ノズル９より噴出した高温高圧水の噴流はその高い温度を保ったまま飲料容器６に衝突して伝熱する。その結果として飲料容器の中身飲料は短時間でホット飲料の適温まで昇温するようになる。
【００２７】
そして、所定の加熱時間が経過すると往路側の開閉弁１０が閉じる。続いて蒸気管路１４の開閉弁１３を開いて温水タンク２の上部空間に封じ込められている高圧の飽和蒸気を加熱室１の室内に導入し、加熱室１を温水タンク２と圧力的にバランスさせた後、復路側の開閉弁１１を開く。これにより、加熱室１の底部に残留していた熱媒体は温水タンク２の内圧に阻害されることなく、循環管路５の復路側管路を通じて温水タンク２へスムーズに流下還流する。なお、この排水過程で水は浄水器４により浄化されて温水タンク２に戻る。
【００２８】
また、加熱室１からの排水動作が済むと、続いて放圧弁１５を開いて加熱室１を大気圧に戻した上で、加熱室１の扉１ａを開いて加熱済みの飲料容器６を取り出し、自動販売機の商品取出口に送出して一連の加熱動作が完了する。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、加熱室に搬入した飲料容器に対し、飽和圧力が大気圧以上となるように加熱した高温高圧水を圧力形の温水タンクから加圧供給し、噴射ノズルを通じて容器周面に吹きつけるようにした容器入り飲料の加熱装置において、前記加熱室を密閉，耐圧構造となし、飲料容器を搬入して加熱室を密閉した状態で噴射ノズルを通じて高温高圧水を飲料容器に吹きつけるようにしたことにより、
加熱室の内圧は噴射ノズルから室内に放出した高温高圧水の蒸気化によって急速に上昇し、これにより温水タンクから供給した高温高圧水はその高い温度を保ったまま噴射ノズルから室内の飲料容器に吹きつけられようになり、その結果として衝突噴流の熱伝達効率が向上して飲料容器の中身飲料をホット飲料に加温するに要する加熱時間を大幅な短縮できる。
【００３０】
また、前記密閉，耐圧構造の加熱室に加えて、請求項２の開閉弁付きの蒸気管路，および請求項３の放圧弁を併設することにより、飲料容器の加熱終了後に加熱室内に残留している加熱室から熱媒体を圧力タンクへ円滑に還流させた上で、加熱室を大気圧に戻して加熱済みの飲料容器を安全に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による加熱装置の系統図
【図２】ポンプ送水方式による従来例の加熱装置の系統図
【図３】圧力タンク形の温水タンクを用いて加圧送水する従来例の加熱装置の系統図
【図４】加熱装置おける衝突噴流加熱の説明図で、（ａ）  は飲料容器と熱媒体噴出ノズルとの相対配置図、（ｂ）  は（ａ）  における衝突噴流の様相を表す模式図
【符号の説明】
１    加熱室
２    温水タンク
２ａ  ヒータ
５    循環管路
６    飲料容器
７    回転式の容器保持機構
９    熱媒体噴射ノズル
１０，１１，１３    開閉弁
１４    蒸気管路
１５    放圧弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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