(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性を有する飲食物を被加熱物としてジュール熱により加熱する加熱装置であって、
電極が設けられるとともに前記被加熱物を案内する管路と、
前記管路により加熱終了後の被加熱物を所定量収容する収容タンクと、
前記収容タンク内の被加熱物の量を検出するレベルセンサと、
前記電極に電力を供給する電力供給部と、
前記管路内を流れる被加熱物の流量と前記電極に供給する通電条件との関係を記憶する記憶手段と、
前記レベルセンサからの信号に基づいて前記記憶手段から通電条件を読み取って、読み取った通電条件により前記電極に電力を供給するように前記電力供給部に制御信号を送る制御手段とを有する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、前記通電条件は前記レベルセンサからの信号に応じて複数段階あるいは無段階であ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粘性の低い飲食物や、プリンおよびゼリーなどのように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 号公報および特開平7-250760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。
【０００３】
流動性を有する飲食物をジュール熱により加熱する場合には、所定の間隔毎に電極が配置された加熱パイプを用いて、加熱パイプの中に飲食物を流しながら加熱するようにしており、加熱パイプの中に連続的に飲食物を供給するために、飲食物はポンプによってホッパーから取り出されて加熱パイプに送り込まれることになる。
【０００４】
加熱パイプの中で飲食物を所望の温度に設定するために、飲食物の温度を検出し、その温度に応じて電圧値を変化させるようにフィードバック制御しており、電力値と加熱温度との関係つまり制御動作としては、比例動作と積分動作と微分動作とを組み合わせたＰＩＤ動作を行わせるようにしたＰＩＤ制御が採用されている。
【０００５】
一方、飲食物の種類によっては、加熱パイプにより加熱された後の飲食物を収容タンクの中に搬入し、収容タンクから容器や袋などの商品包装材の中に自動的に充填する場合がある。この場合には飲食物が充填された包装材は、搬送装置によって梱包工程などの後の工程にまで搬送されることなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、飲食物を包装材に充填する工程を含めて加熱パイプによる加熱後の工程における処理が円滑に行われなかったり、不具合やトラブルが発生すると、飲食物の加熱操作を停止させる必要があり、トラブルや不具合が回避された後には加熱操作を再起動させることになる。
【０００７】
加熱操作を再起動させたときや、加熱操作が開始されたときつまり加熱操作の立ち上げ時には、飲食物が所定の温度まで加熱されない状態で加熱パイプから吐出されることがある。この理由は前述したＰＩＤ制御による加熱温度の制御は、加熱操作条件が定常状態となった状態を基準に設定されているので、加熱操作の開始時や再起動時には所定の通電時間が確保されずに、設定温度まで加熱されないで加熱パイプから吐出されることがある。
【０００８】
このため、加熱後の飲食物の温度を測定し、所定の温度まで加熱されていない飲食物は廃棄処分しなければならない。このように、加熱操作の開始時つまり朝一番の作業開始時などのように加熱装置の起動を開始させる立ち上げ時のみならず、加熱装置が作動している状態のもとで、加熱操作が頻繁に停止されて頻繁に再起動操作が行われると、廃棄しなければならない飲食物も増加することになり、加熱製品の歩留りを低下させることになる。
【０００９】
また、包装用の容器や袋などの包装材に対して収容タンクから所定のタイミングで充填動作が行われないと、収容タンクの中に加熱後の飲食物が比較的長い時間に渡って滞留することになる。飲食物の種類によっては、加熱された後に収容タンクの中に滞留した時間が１５分程度を超えた場合には、製品化することができなくなるものがあり、その場合には飲食物を廃棄せざらを得ないので、加熱製品の歩留りを低下させることになる。
【００１０】
本発明の目的は、加熱操作の開始時および再起動時にも飲食物を短時間で所望の温度まで加熱し得るようにして製品歩留りを向上することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、収容タンク内における飲食物の量に応じて加熱条件を変化させることにより収容タンク内で飲食物が長時間滞留しないようにして製品歩留りを向上することにある。
【００１３】
【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被加熱物としてジュール熱により加熱する加熱装置であって、電極が設けられるとともに前記被加熱物を案内する管路と、前記管路により加熱終了後の被加熱物を所定量収容する収容タンクと、前記収容タンク内の被加熱物の量を検出するレベルセンサと、前記電極に電力を供給する電力供給部と、前記管路内を流れる被加熱物の流量と前記電極に供給する通電条件との関係を記憶する記憶手段と、前記レベルセンサからの信号に基づいて前記記憶手段から通電条件を読み取って、読み取った通電条件により前記電極に電力を供給するように前記電力供給部に制御信号を送る制御手段とを有することを特徴とする。本発明の加熱装置は、前記通電条件が前記レベルセンサからの信号に応じて複数段階あるいは無段階であることを特徴とする。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態である加熱装置を示す図であり、この加熱装置は被加熱物である流動性を有する飲食物を収容するホッパー１１と、飲食物を加熱する加熱ユニット１２とを有している。ホッパー１１内の被加熱物は、ホッパー１１の吐出口と加熱ユニット１２の流入口とを接続する流路１３に設けられたポンプ１４によって加熱ユニット１２内に供給されるようになっている。加熱ユニット１２は上下方向に傾斜して配置され、下側が流入口となり、上側が流出口となっており、加熱処理後の飲食物は加熱ユニット１２の上端部に設けられた案内パイプ１５により収容タンク１６に供給される。
【００１６】
収容タンク１６は所定量の飲食物を収容し、下端に設けられた吐出ノズル１７から飲食物を吐出するようになっている。案内パイプ１５には流路切換弁１８が設けられており、この流路切換弁１８は流路を開閉して加熱ユニット１２により加熱された飲食物を収容タンク１６に案内する供給位置と、廃棄口１９から飲食物を排出させる廃棄位置とに作動するようになっている。
【００１７】
吐出ノズル１７の下方には容器２１を搬送する搬送装置２２が配置されており、搬送装置２２の上流側に載置されて収容タンク１６の真下にまで搬送された容器２１には吐出ノズル１７から飲食物が所定量注入されるようになっている。
【００１８】
この搬送装置２２の下流側あるいは搬送装置２２の次の工程には、図示しない蓋取付装置が設けられており、所定量の食品が注入された容器２１には蓋が取り付けられることになる。なお、食品の収容を容器２１とすることなく、袋など他の包装材を用いるようにし、その中に食品を注入するようにしても良い。
【００１９】
図２（Ａ）は加熱ユニット１２の一部を拡大して示す一部切り欠き斜視図であり、筒状の補強部材２３の内部には加熱用の管路２４が組み込まれている。この管路２４は樹脂などの絶縁材料からなる円筒形状のスペーサ２５とリング状の電極２６とを交互に取り付けることにより形成され、管路２４内に飲食物が案内されて搬送されるようになっており、飲食物が流れる方向に隣り合う２つの電極２６が相互に電極対となっている。
【００２０】
スペーサ２５の形状としては角形の筒体としても良く、内周面が円形で外周面が矩形となった筒体を用いても良く、その場合には、リング状の電極２６の断面形状もスペーサ２５の断面形状に対応させた形状にすることになる。スペーサ２５と電極２６との間にはシール材２７が組み込まれて、管路２４の外部に飲食物が漏出するのを防止している。
【００２１】
それぞれのリング状の電極２６に、前述した特開平7-39320 号公報に開示されるように、冷却液循環用の空洞ないし流路を形成し、冷却液によって電極２６を冷却するようにしても良い。
【００２２】
図２（Ｂ）は加熱ユニット１２の変形例の一部を拡大して示す一部切り欠き斜視図であり、この場合には管路２４は断面四角形となり、管路２４内の流路は４つの壁面により囲まれており、全体が合成樹脂などの絶縁材料により形成されている。管路２４の相互に対向し合う内壁面には、相互に対となって板状の電極２６が配置されており、飲食物が流れる方向に所定の間隔置きに複数対の電極２６が配置されている。
【００２３】
図３は加熱ユニット１２の補強部材２３内に組み込まれた管路２４の全体を示す断面図であり、管路２４は図２（Ａ）に示された形状となっている。この管路２４は６つの円筒形状のスペーサ２５と、７つのリング状の電極２６とを有し、両端部には継手２８ａ，２８ｂが取り付けられている。
【００２４】
継手２８ａは管路２４の流入側となっており、継手２８ｂは流出側となっており、被加熱物である飲食物は矢印で示す方向に管路２４内を流れることになる。管路２４は前述したように傾斜して配置されているが、図３においては便宜的に水平として示されている。ただし、管路２４を垂直方向あるいは水平方向に配置するようにしても良い。また、加熱ユニット１２としては、複数対の管路２４を連結して形成するようにしても良い。
【００２５】
図４は図１に示す加熱装置の作動を制御する制御回路を示すブロック図であり、制御手段としてのコントロールユニット３１からはそれぞれの電極２６に対して電力を供給するための電力供給部３２に制御信号が送られるようになっている。この電力供給部３２は商用電源を直流電流に変換する直流発生部、直流電流から高周波電流を生成する高周波発生部および高周波トランスなどを有している。さらに、ポンプ１４の作動と流路切換弁１８の作動はコントロールユニット３１からの制御信号によって制御されるようになっている。
【００２６】
加熱ユニット１２の管路内には温度センサ３３が設けられ、収容タンク１６にはその内部に供給された飲食物の収容量を検出するレベルセンサ３４が設けられ、さらに、加熱ユニット１２内を流れる飲食物の流量を検出するために流量センサ３５がポンプ１４や流路１３など所定の位置に設けられている。それぞれの温度センサ３３、レベルセンサ３４および流量センサ３５からの検出信号はコントロールユニット３１に送られるようになっている。
【００２７】
コントロールユニット３１は操作況判別部３６を有し、この操作状況判別部３６では、温度センサ３３からの信号に基づいて、加熱操作が立ち上げ状態ないし再起動状態であるか、または定常状態であるかを判断する。加熱操作が立ち上げ状態ないし再起動状態であると判断された場合には、急速加熱モードが設定されてその急速加熱モードで電力供給部３２に対する通電制御が行われ、定常状態であると判断された場合には、ＰＩＤ制御モードが設定されそのＰＩＤ制御モードで電力供給部３２に対する通電制御が行われる。
【００２８】
図５は急速加熱モードとＰＩＤ制御モードの制御条件を示す線図であり、温度センサ３３によって検出された加熱後の飲食物の温度つまり出力温度が定常状態温度Ｔa よりも低い場合には急速加熱モードが設定され、定常状態温度Ｔa よりも低い場合にはＰＩＤ制御モードが設定される。
【００２９】
図５において、二点鎖線Ａは加熱操作の立ち上げ時ないし再起動時から電極に対する通電制御をＰＩＤ制御した場合の飲食物の温度の変化を示しており、一点鎖線Ｍ1 は急速加熱モードとした場合の温度変化を示し、実線Ｍ2 は急速加熱モードによって定常状態温度Ｔa を超えた場合にＰＩＤ制御モードとした場合の温度変化を示している。
【００３０】
ＰＩＤモードでは、温度センサ３３からの信号に基づいて設定温度Ｔb と出力温度とに差が存在しているときには、その差に応じて電圧が比例動作で制御される。比例動作は比例偏差ｅと出力ｍとが、ｍ＝Ｋ・ｅ＋ｍ0 の関係となっており、Ｋは比例ゲインであり、ｍ0 は偏差ゼロのときの操作量であり、ｍおよびｍ0 を出力の全変化範囲に対する割合で表したときの比例ゲインの逆数を比例帯といい、％で表示する。図示する加熱装置にあっては、比例帯が７０％となるように比例ゲインＫが設定されており、電極に対する電圧は７０％程度の範囲で制御されることになる。
【００３１】
急速加熱を行わずに、ＰＩＤ制御のみによって加熱温度を制御すると、飲食物の熱容量を加味して定常状態における偏差が所定の範囲となるようにしなければならないので、加熱開始から設定温度Ｔb となるまでには、ｔｂ時間かかることになる。これに対して、加熱温度がＴa 以下の場合には、一点鎖線で示すように、急速加熱モードＭ1 として、供給電圧をＰＩＤ制御の場合よりも高く設定するとともに、その電圧を変化させないようにすると、時間ｔb よりも極めて早い時間ｔa で定常状態温度Ｔa にまで加熱することができる。この定常状態温度Ｔa を超えたときに、操作状況判別部３６からの信号によってＰＩＤ制御モードＭ2 が設定され、飲食物は図５において実線Ｍ2 で示すように温度制御されることになる。
【００３２】
このように、急速加熱モードＭ1 とＰＩＤ制御モードＭ2 とを組み合わせることによって、加熱操作の立ち上げ時および再起動時には、短時間で定常状態に設定することが可能となり、定常状態となった後には設定温度Ｔb を高精度で維持して飲食物を加熱することができる。
【００３３】
収容タンク１６からは容器２１に対して加熱後の飲食物が注入されることになり、容器２１内への注入操作が円滑に行われれば、収容タンク１６内の飲食物のレベルはほぼ一定に維持されることになるが、搬送装置２２やその下流側の工程において円滑に処理が行われなかったり、トラブルや故障などが発生した場合には、収容タンク１６内のレベルが変動することになる。
【００３４】
そこで、収容タンク１６内の飲食物の量をレベルセンサ３４により検出し、その検出結果に基づいて、収容タンク１６内のレベルが基準レベルとなるように、ポンプ１４の吐出量を制御する。ポンプ１４の吐出量を変化させるようにすると、飲食物を被加熱物とする場合には、電極２６に加えられる電圧、ＰＩＤ制御の比例ゲインＫなどの制御パターンを変化させる必要がある。
【００３５】
そのため、コントロールユニット３１に設けられた記憶手段つまりＲＯＭなどのメモリー３７には、ポンプ１４の吐出量つまり加熱ユニット１２内の飲食物の流速と電極に対する通電条件との対応関係に関する演算式あるいはマップデータが格納されている。これにより、レベルセンサ３４からの検出信号に基づいて、ポンプ１４の吐出量と電極２６に対する通電条件が設定される。
【００３６】
吐出量および通電条件はレベルに応じて複数段階に設定するようにしても良く、無段階つまり連続的に変化させるようにしても良い。
【００３７】
被加熱物である飲食物がたとえばフルーツジュースである場合には、前記設定温度Ｔa は約４０℃に設定され、定常温度Ｔb は約５０℃に設定されている。
【００３８】
図６は加熱装置の制御手順を示すフローチャートであり、ステップＳ１では温度センサ３３からの検出信号を読み取って加熱装置が定常状態であるか否かが判断される。つまり、加熱ユニット１２から吐出された飲食物の温度が定常状態温度Ｔa 以下であるか以上であるかが判断される。
【００３９】
定常状態となっていないと判断されたときには、ステップＳ２で急速加熱モードが実行され、図４において一点鎖線Ｍ1 で示されるように飲食物が加熱され、定常状態となっていると判断されたときにはＰＩＤ制御モードが実行されて、図４において実線Ｍ2 で示すように加熱される。
【００４０】
ステップＳ４では加熱ユニット１２から吐出された飲食物が設定温度Ｔb となっているか否かが判断され、設定温度Ｔb に達していないときには、ステップＳ５が実行され、達しているときにはステップＳ６が実行される。ステップＳ５ではコントロールユニット３１から流路切換弁１８が廃棄口１９を開放させる廃棄位置となるように流路切換弁１８に制御信号が送られ、ステップＳ６では流路切換弁１８が供給位置となるように制御信号が送られる。したがって、加熱ユニット１２から流出した飲食物が所定の温度にまで達していない場合には、飲食物は廃棄されることになるが、急速加熱モードを有しているので、廃棄される量は少なくなり、加熱製品の歩留りを向上させることができる。
【００４１】
ステップＳ７ではレベルセンサ３４からの信号を取り込んで、収容タンク１６内に収容されている飲食物の量を検出して、収容タンク１６内が満杯状態つまり所定のレベルを超えているか否かが判断され、所定のレベルを超えているときには加熱装置の作動がステップＳ８で停止される。
【００４２】
一方、レベルが調整範囲内となっていると判断された場合には、ステップＳ９が実行されてポンプ１４からの飲食物の流量に応じて通電条件が調整される。これにより、容器２１内に対する充填操作や充填操作後の搬送操作などが一定の速度で達成されずに、収容タンク１６内からの吐出量に変動が発生しても、加熱ユニット１２により加熱された後に収容タンク１６内に搬送された飲食物は、常にほぼ一定の時間だけ収容タンク１６内に留まった後に吐出させることが可能となり、飲食物の加熱品質を高めることができる。
【００４３】
また、加熱した後に収容タンク１６内に所定時間以上、飲食物が滞留した場合にはそれを廃棄される必要があるが、そのような廃棄処分の量を低減することができるので、製品の歩留りを向上させることが可能となる。
【００４４】
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ことはいうまでもない。
【００４５】
たとえば、図示する管路２４には複数対の電極２６が設けられているが、１対の電極が設けられた管路を連結することにより加熱ユニットを形成するようにしても良い。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱装置の立ち上げ時や再起動時に加熱処理後の飲食物は確実に所定の温度まで加熱することができ、再起動動作が発生しても、加熱製品の歩留りを向上させることができる。
【００４７】
収容タンク内の飲食物の量に応じてポンプによる流量と通電条件とを変化させるようにしたので、収容タンクから飲食物が所定のタイミングで吐出されなくなっても、収容タンク内の飲食物を所定の時間内に吐出させることができ、製品歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である加熱装置を示す概略図である。
【図２】（Ａ）は図１に示された加熱ユニットの一部を拡大して示す一部切り欠き斜視図であり、（Ｂ）は加熱ユニットの変形例を示す一部切り欠き斜視図である。
【図３】加熱ユニット内に組み込まれた管路を示す断面図である。
【図４】図１に示す加熱装置の作動を制御する制御回路を示すブロック図である。
【図５】急速加熱モードとＰＩＤ制御モードの制御条件を示す特性線図である。
【図６】加熱装置の制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１      ホッパー
１２      加熱ユニット
１４      ポンプ
１６      収容タンク
１７      吐出ノズル
１８      流路切換弁
１９      廃棄口
２１      容器
２２      搬送装置
２４      管路
２６      電極
３１      コントロールユニット
３２      電力供給部
３３      温度センサ
３４      レベルセンサ
３５      流量センサ
３６      操作状況判別部
３７      メモリー
Ｔa       定常状態温度
Ｔb       設定温度
【図１】
0004548908.tif 000002
【図２】
0004548908.tif 000003
【図３】
0004548908.tif 000004
【図４】
0004548908.tif 000005
【図５】
0004548908.tif 000006
【図６】
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