(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
販売時に、温水と原料を用いて飲料を生成し、その飲料をカップにて提供する自動販売機において、飲料水供給手段と、前記飲料水供給手段から送出された水を加熱し出湯する加熱手段と、前記加熱手段に給水する給水口と、前記加熱手段から加熱された温水を吐出する吐出口と、前記温水原料混合手段に至る経路中に設置された出湯バルブと、前記吐出口と前記給水口とを接続してなる循環経路と、前記循環経路中に設置され、気泡と水とを分離する気液分離手段と、分離された気泡を前記循環経路外部に逃がす空気排出口と、循環時や出湯時に前記加熱手段に水または温水を送り込むポンプとを備えたことを特徴とする飲料加熱装置。
【請求項２】
販売時に、温水と原料を用いて飲料を生成し、その飲料をカップにて提供する自動販売機において、飲料水供給手段と、前記飲料水供給手段から送出された水を加熱し出湯する加熱手段と、前記加熱手段に給水する給水口と、前記加熱手段から加熱された温水を吐出する吐出口と、前記温水原料混合手段に至る経路中に設置された出湯バルブと、前記加熱手段内部に設置された心棒と、前記心棒内部を通り前記吐出口と前記給水口を接続してなる内部循環経路と、循環時や出湯時に前記加熱手段に水または温水を送り込むポンプとを備えたことを特徴とする飲料加熱装置。
【請求項３】
内部循環経路の循環吸い込み口を心棒の天面に設け、前記循環吸い込み口よりも高い位置に気泡を外部に逃がす空気排出口を設けたことを特徴とする請求項２記載の飲料加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カップ容器等の飲料を加熱する自動販売機等に用いられる飲料加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の飲料加熱装置は、サーミスタで検出した温度に基づき温水タンク内の水をヒータにより一定温度に加熱制御されており、販売時、タンク内の温水を原料のシロップ等とともにミキシングボウルもしくは直接カップへ吐出している。
【０００３】
この場合に、前記したヒータ内蔵の温水タンクは、ヒータの通電開始から水を販売温度の湯に昇温させるまでの立ち上がり時間がかかること、及び連続販売に対応させるために、通常は１０ｌ程度の湯を貯える比較的容量の大きな温水タンクを装備しており、かつ次の販売に備えて湯を常時販売温度に保温するようにヒータを通電制御している。このため、温水タンクは大型で、かつヒータの電力消費量もかなりな量となって、運転コストが嵩む。また、ヒータが直接水中に浸漬しているために漏電などの可能性があり、安全性の面で特別な配慮が必要となる。
【０００４】
上記課題を解決するために、特開平２−２６７６９５号公報で示された方法が公開されている。
【０００５】
特開平２−２６７６９５号公報に示されたものは、温水タンクを用いず、給湯ラインの途中に小容量の加熱容器を介装し、誘導加熱手段を用いて販売ごとに容器内の水を販売温度まで昇温させるというものである。
【０００６】
図５に上記従来例のカップ飲料加熱装置の飲料回路図を示す。販売待機状態で水リザーバ１より誘導加熱手段２に補給された水を加熱制御手段２０で設定した予熱温度まで加熱保温しておき、販売指令がかかると加熱制御手段２０で設定した販売温度まで加熱昇温し、粉末原料箱１５の中の粉末原料とともにミキシングボウル１６に供給され、撹拌調合された後にカップ１８に注がれるため、タンクが不要になるというものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開平２−２６７６９５号公報で示された方法では、販売指令がかかってから加熱容器の中の保温水を加熱昇温し、販売温度に達した後にミキシングボウル１６への出湯がなされるため、出湯までに時間がかかる。
【０００８】
また、予熱温度まで加熱した後長い時間が経過すると、水の対流の作用により誘導加熱手段２内の水に温度分布が生じ、上部の水は熱く、下部の水はぬるいという状態になり、そのまま再加熱しても全体の水温が上昇するだけで、温度分布自体に変化は生じない。そのためミキシングボウル１６への安定した出湯ができない。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、安定した流量かつ安定した温度の飲料を素早く出湯することができる自動販売機の飲料加熱装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、販売時に、温水と原料を用いて飲料を生成し、その飲料をカップにて提供する自動販売機において、飲料水供給手段と、前記飲料水供給手段から送出された水を加熱し出湯する加熱手段と、前記加熱手段に給水する給水口と、前記加熱手段から加熱された温水を吐出する吐出口と、前記温水原料混合手段に至る経路中に設置された出湯バルブと、前記吐出口と前記給水口とを接続してなる循環経路と、前記循環経路中に設置され、気泡と水とを分離する気液分離手段と、分離された気泡を前記循環経路外部に逃がす空気排出口と、循環時や出湯時に前記加熱手段に水または温水を送り込むポンプとを備えたものである。
【００１１】
この本発明によれば、安定した流量かつ安定した温度の飲料を素早く出湯することができる自動販売機の飲料加熱装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、販売時に、温水と原料を用いて飲料を生成し、その飲料をカップにて提供する自動販売機において、飲料水供給手段と、前記飲料水供給手段から送出された水を加熱し出湯する加熱手段と、前記加熱手段に給水する給水口と、前記加熱手段から加熱された温水を吐出する吐出口と、前記温水原料混合手段に至る経路中に設置された出湯バルブと、前記吐出口と前記給水口とを接続してなる循環経路と、前記循環経路中に設置され、気泡と水とを分離する気液分離手段と、分離された気泡を前記循環経路外部に逃がす空気排出口と、循環時や出湯時に前記加熱手段に水または温水を送り込むポンプとを備えたものであり、ポンプに気泡が咬み込むことがなく安定した流量で温水を吐出することができるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、販売時に、温水と原料を用いて飲料を生成し、その飲料をカップにて提供する自動販売機において、飲料水供給手段と、前記飲料水供給手段から送出された水を加熱し出湯する加熱手段と、前記加熱手段に給水する給水口と、前記加熱手段から加熱された温水を吐出する吐出口と、前記温水原料混合手段に至る経路中に設置された出湯バルブと、前記加熱手段内部に設置された心棒と、前記心棒内部を通り前記吐出口と前記給水口を接続してなる内部循環経路と、循環時や出湯時に前記加熱手段に水または温水を送り込むポンプとを備えたものであり、放熱ロスが少なく、安定した流量を得ることができるシステムを少ない設置体積で構成できるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、さらに、内部循環経路の循環吸い込み口を前記心棒の天面に設け、前記循環吸い込み口よりも高い位置に気泡を外部に逃がす空気排出口を設けたものであり、ポンプに気泡が咬み込むことがなく安定した流量で温水を吐出することができるという作用を有する。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明による飲料加熱装置の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００１８】
（実施例１）
図１は本実施例の飲料回路図である。
【００１９】
図１において、１は飲料水を貯留する水リザーバ（飲料水供給手段）であり、水道（図示せず）より随時給水され、例えばフロートスイッチのような水位制御手段（図示せず）により一定の水位に保たれる。２は加熱手段であり、カップ一杯から数杯程度の小容量の加熱容器を介装し、加熱手段２の下部に設けた給水口３から給水した水を加熱し、加熱手段２の上部に設けた吐出口４より吐出する。２０は加熱制御手段であり、加熱手段２の近傍に配置した温度検知手段１９によって検知された水の温度が入力され、加熱手段２を制御する。
【００２０】
待機時は、加熱手段２とポンプ９を制御して加熱手段２内の水温を保温温度まで上昇させ、保温する。販売時は、加熱手段２と給水バルブ２１と出湯バルブ６とポンプ９を制御して加熱手段２で出湯温度まで加熱された温水を出湯し、同時に水リザーバ１からの給水を行う。出湯経路５の先には温水原料混合手段であるミキシングボウル１６（図５を参照）があり、このミキシングボウル１６で湯水と混合された飲料が図示しないカップに注がれる。
【００２１】
７は循環経路であり、加熱手段２の吐出口４と給水口３とをポンプ９を介して接続し、加熱手段２とポンプ９を環状に接続した経路となっている。８は流量絞り手段であり、流路面積を小さくすることにより、循環経路７中を流れる温水の流量を絞るものである。
【００２２】
次に、実施例１の動作について説明する。
【００２３】
まず、待機時には、加熱手段２と循環経路７は温水で満たされており、加熱手段２、温度検知手段１９、加熱制御手段２０により、設定された保温温度を下回ると加熱動作を行い、上回ると停止する。また、その際に水の対流により循環経路内上部の水温が高く、下部の水温が低くなる温度分布が生じる。これを解消するため、給水バルブ２１と出湯バルブ６を閉じた状態にてポンプ９を作動させ循環経路７と加熱手段２内の温水を循環させる。
【００２４】
温度検知手段１９は上下に離れた複数箇所の温度を検知できるようになっており、検知した複数箇所間の温度差があらかじめ設定した温度差以下になるまで循環を続ける。待機時には、以上の加熱・停止・循環という動作を繰り返す。なお、加熱動作と循環動作は同時に行っても構わない。
【００２５】
次に販売時の動作について説明する。
【００２６】
販売時には、まず消費者により自動販売機の前面に設けられた飲料選択ボタン（図示せず）が押される。その時、ホット飲料が選択されると、上記加熱動作と循環動作を同時に行い、吐出口４を通過する温水の温度が出湯温度に到達した時点で、加熱手段２とポンプ９を動作させた状態のまま、給水バルブ１６と出湯バルブ６を開き、温水を加熱しながらミキシングボウル１６へ出湯し、ミキシングボウル１６からカップへの飲料吐出が終了した時点で販売を終了する。販売が終了したときには、加熱手段２の中は水リザーバ１から給水された水で満たされている。
【００２７】
具体的には、加熱手段２に容量１５０ｃｃ（カップ１杯分）で、出力３．２ｋＷの誘導加熱装置を用いた場合、流量３０ｃｃ／秒では、水が加熱手段２を通過する間（５秒間）におよそ２０ｄｅｇ上昇する。標準的な出湯温度は９０℃であるので、待機時には循環経路７全体の温水が７０℃になるように保温しておき、販売時にはまず加熱動作と循環動作を同時に行い、加熱動作を開始した時点で給水口３を通過した温水が吐出口４を通過する時点（加熱開始から５秒後）に出湯バルブ６を開く。その時点で、吐出口４を通過する温水の温度は、７０℃＋２０ｄｅｇ＝９０℃となっている。出湯に要する時間も５秒であるので、合計１０秒で出湯を終える。
【００２８】
上述のように、このような飲料加熱装置において流量は吐出する温水の温度と量を決定する重要な要素であるが、出湯時に加熱手段２を通過して出湯経路５側に流れる温水の量は、循環経路７と出湯経路５の流路抵抗比によって決定される。従って、あらかじめ所望の吐出温度と吐出量から最適な流路抵抗比を算出し、その結果にあわせて循環経路７の途中に流量しぼり手段８を挿入することにより、所望の吐出温度と吐出量にて出湯することが可能になる。
【００２９】
以上のように本実施例は、流量しぼり手段８を設けることにより、温水の吐出量と温度を任意に設定でき、安定した流量かつ安定した温度の飲料を素早く出湯することができる。
【００３０】
（実施例２）
図２は本実施例の飲料回路図である。なお、実施例１と同一構成については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３１】
動作については実施例１と全く同様であり、販売時の動作についても実施例１と全く同様である。
【００３２】
実施例１でも述べたように、出湯時に加熱手段２を通過して出湯経路５側に流れる温水の量は、循環経路７と出湯経路５の流路抵抗比によって決定される。ところが、商品の開発段階において複数の流路抵抗を設定したい場合や、受注生産品などで消費者の要求に応じて流路抵抗を設計したりするような場合では、流量しぼり手段８の流路抵抗があらかじめ設定されていると変更することが困難である。
【００３３】
そこで、流量しぼり手段８に、流路断面積調整手段１０を取り付けることにより、自由に流路抵抗を変更する事ができるようになる。この流路断面積調整手段１０の調整方法は例えばねじによる手動調整も考えられるが、モーターなどを用いて電気的に調整できるようにしておくと、例えば外気温などの変化に合わせてに自動的に流路面積を変えて、飲料の品質を一定に保つなどの用途が考えられる。
【００３４】
以上のように本実施例は、流量しぼり手段８に流路断面積調整手段１０を設けることにより、循環経路７の流路抵抗を容易に変更することができ、安定した流量かつ安定した温度の飲料を素早く出湯することができる。
【００３５】
（実施例３）
図３は本実施例の加熱装置の断面図である。なお、上述の実施例と同一構成には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００３６】
待機時の動作及び販売時の動作は、実施例１と同様である。
【００３７】
待機時・販売時に関わらず、加熱手段２を用いて加熱手段２内部の水を加熱すると、水蒸気や水に溶け込んでいた空気が気泡となって発生する場合がある。その状態で循環動作を行うと、気泡は循環経路７を伝ってポンプ９に入り込み、ポンプ９を空回りさせることによりポンプ９の能力を低下させてしまう。これを防ぐものが循環経路７中に取り付けられた気液分離手段１１である。
【００３８】
例えば、図３に示すように、加熱手段２の中央部に心棒１３を設置し、それを取り巻くように層状の発熱体２２を設置した場合、水は発熱体２２の間を上向きに流れていく。この時、発熱体２２により水が熱せられ、気泡が発生する。発生した気泡は、水よりもはるかに軽いため、水の流れよりも速い速度で加熱手段２内の外周付近を真上に上っていき、加熱手段２の天面に設けられた空気排出口１２より加熱手段２の外部に排出される。
【００３９】
気液分離手段１１は心棒１３の上部に配置され、加熱された温水を吸い込み循環経路７に流し込むために上向きに開口しており、その開口面は細かなメッシュ構造になっている。この上向きに開口したメッシュ構造の吸い込み口により、温水は吸い込まれるが、気泡は吸い込まれにくく空気排出口１２により排出される。
【００４０】
以上のように、気液分離手段１１を設置することにより、加熱により発生した気泡が循環経路７へ入り込むことを防ぎ、空気排出口１２により気泡を外部へ排出することにより、ポンプ９に気泡が咬み込むことがなく安定した流量で温水を吐出することができる。
【００４１】
なお、実施例１や実施例で述べた構成に適用すると、より効果的であることは言うまでもない。
【００４２】
（実施例４）
図４は本実施例の飲料回路図である。なお、上述の実施例と同一構成には同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図１や図２では、加熱手段２の外部に循環経路７を設けた。この方式では、加熱手段２自体の構造が単純になるという利点がある一方で、温水の表面積が広くなることによる放熱ロスの増加や、循環経路７の設置スペースが必要である等の欠点がある。
【００４４】
そこで、加熱手段２の内部に実施例３と同様に発熱体２２と心棒１３を設け、さらに心棒１３の内部に内部循環経路１４を設置する。そうすることにより、放熱ロス・設置スペース共に加熱手段単体とほとんど変わらないものとすることができる。
【００４５】
待機時の動作及び販売時の動作については、実施例１とほぼ同様であり、流量しぼり手段８により出湯経路５と内部循環経路１４の流路抵抗の比を設定して所望の吐出量・吐出温度の温水を出湯経路５より出湯する。
【００４６】
以上のように、加熱手段２の内部に発熱体２２と心棒１３を設け、さらに心棒１３の内部に内部循環経路１４を設置することにより、放熱ロスが少なく、安定した流量を得ることができるシステムを少ない設置体積で構成できる。
【００４７】
なお、本実施例においては、内部循環経路１４とポンプ９の間に循環流量しぼり手段８を挿入することにより流路抵抗比を設計するとしたが、これに流路断面積調整手段１０を適用すれば自在に流路抵抗比を設定・変更することが可能になることは言うまでもない。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、ポンプに気泡が咬み込むことがなく安定した流量を得ることができる。
【００５１】
また請求項２に記載の発明は、放熱ロスが少なく、安定した流量を得ることができるシステムを少ない設置体積で構成できる。
【００５２】
また請求項３に記載の発明は、内部循環経路の循環吸い込み口を心棒の天面に設け、循環吸い込み口よりも高い位置に気泡を外部に逃がす空気排出口を設けたことを特徴とするので、ポンプに気泡が咬み込むことがなく、安定した流量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による飲料加熱装置の実施例１の飲料回路図
【図２】本発明による飲料加熱装置の実施例２の飲料回路図
【図３】本発明による飲料加熱装置の実施例３の加熱装置の断面図
【図４】本発明による飲料加熱装置の実施例４の飲料回路図
【図５】従来の飲料加熱装置の飲料回路図
【符号の説明】
１    水リザーバ（飲料供給手段）
２    加熱手段
３    給水口
４    吐出口
５    出湯経路
６    出湯バルブ
７    循環経路
８    流量しぼり手段
９    ポンプ
１０  流路断面積調整手段
１１  気液分離手段
１２  空気排出口
１３  心棒
１４  内部循環経路
１６  ミキシングボウル（温水原料混合手段）
２３  循環吸い込み口
２４  空気排出口
【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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