特許 5732416 加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5732416

(24)【登録日】2015年4月17日

(45)【発行日】2015年6月10日

(54)【発明の名称】加熱装置

(51)【国際特許分類】

   A47J 27/14 20060101AFI20150521BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20150521BHJP

【ＦＩ】

   A47J27/14 H

   H05B3/00 340

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-30252(P2012-30252)

(22)【出願日】2012年2月15日

(65)【公開番号】特開2013-165799(P2013-165799A)

(43)【公開日】2013年8月29日

【審査請求日】2013年9月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000136642

【氏名又は名称】株式会社フロンティアエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100080001

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 大和

(74)【代理人】

【識別番号】100093023

【弁理士】

【氏名又は名称】小塚 善高

(74)【代理人】

【識別番号】100117008

【弁理士】

【氏名又は名称】筒井 章子

(72)【発明者】

【氏名】星野 弘

【審査官】 宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−０９０６２９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００８−０４３３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０３１４３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４７Ｊ ２７／１４

Ａ２３Ｌ ３／００５

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流動性飲食物を被加熱物としてこれを収容する収納容器の流出口と流入口との間に設けられた循環流路と、
絶縁材料からなり前記循環流路に連通する加熱流路を形成する管状部材、および当該管状部材に対となって設けられる電極対を備えた加熱ユニットと、
前記循環流路を介して収納容器に循環される被加熱物の物性を検出する物性検出センサと、
前記電極対に最大電圧を給電する最大電圧給電タップ、および前記電極対に前記最大電圧よりも低い低電圧を給電するときに前記最大電圧が給電されるときの最大電力に対応する電流を前記電極対に給電する低電圧給電タップを備え、前記電極対に電力を供給する電源ユニットと、
前記電極対とそれぞれの前記タップとを接続する給電ケーブルに設けられ、前記最大電圧給電タップおよび前記低電圧給電タップと前記電極対との間に電力を供給する状態と供給を停止する状態とに切り換えるタップスイッチと、
前記物性検出センサからの信号に基づいて前記タップスイッチを作動して前記電極対に供給される電圧を設定する制御手段とを有し、
前記低電圧を前記電極対に給電するときにおける電力を前記最大電圧を前記電極対に給電するときの電力にまで高め得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、相互に給電電圧が相違する複数の前記低電圧給電タップを前記電源ユニットに設け、前記最大電力に対応する電流をそれぞれの低電圧給電タップから前記電極対に給電することを特徴とする加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は流動性を有する飲食物を被加熱物としてこれを連続的に搬送しながら通電加熱する加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ジュースやスープなどのように粘性の低い飲食物、並びに蜂蜜、ジャムおよび味噌などのように粘性の高いペースト状の食品のように流動性を有する飲食物を被加熱物としてこれを連続的に搬送しながら加熱するために、被加熱物自体に通電してジュール熱により被加熱物を加熱するようにしたジュール加熱装置が開発されている。

【0003】

被加熱物を連続的に流しながら通電加熱するジュール加熱装置は、被加熱物を連続的に案内する管状部材からなる複数の加熱ユニットを有し、それぞれの加熱ユニットの中に被加熱物を流しながら加熱ユニットに対となって設けられた電極から被加熱物に電流を流すようにしている。

【0004】

このような加熱装置としては、飲食物を収容するホッパつまり収納容器に循環流路を接続し、循環路に設けられた加熱ユニットにより飲食物を収納容器を介して複数回循環させて通電加熱するようにした加熱装置が特許文献１に記載されている。この加熱装置は薬草や茶葉を抽出するために用いられているが、このような循環式の加熱装置としては、薬草等の抽出のみならず、流動性を有する飲食物を循環して加熱する場合に用いられている。

【0005】

加熱ユニットの形態としては、特許文献１に記載されるように、複数のリング状の電極とそれぞれの電極の間に配置される絶縁性の複数の筒体とを有するタイプと、絶縁性材料からなる管状部材の両端部に相互に対向させて一対の円板状の電極を配置するようにしたタイプと、絶縁性材料からなる断面四角形の管状部材を有し、管状部材の内面に相互に対向させて一対の板状の電極を配置するようにしたタイプ等がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−２２３５３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

循環式の加熱装置においては、収納容器内の飲食物が所望の加熱温度に高まるまで、繰り返して循環流路内を循環させることになり、収納容器内の飲食物が所望の温度まで加熱されたら、収納容器内の飲食物を加熱装置の外部に排出するようにしている。循環式の加熱装置は、１台または直列に接続された複数台の加熱ユニットを有し、加熱ユニットに対となって設けられた電極間に同一の電圧を供給するようにしている。

【0008】

同種の飲食物であってもその温度によって導電率が変化する。通常は温度が高まると導電率が高く、つまり電気抵抗が小さくなるので、電極間に一定の電圧を供給すると、温度の上昇とともに電流値が増大することになる。

【0009】

飲食物の温度によって導電率が相違するので、循環加熱される飲食物のうち最も導電率が低いつまり電気抵抗が最も大きい飲食物の常温での導電率を基準として、電極に供給される最大電圧を設定するようにしている。このため、温度の上昇に伴って導電率が高くなって電気抵抗が小さくなると、加熱ユニットにおける電極間に供給する電圧が低下してしまうことになる。なぜならば、加熱ユニットに対し電力を供給するための電源ユニットからの出力電流は、最大電流値が一定値を超えない値に制限制御されているので、電気抵抗が小さい飲食物に対しては、最大電流値を超えないように電圧を低下する制御をしているからである。例えば、最大５０ｋＷの出力能力を有し、最大出力電流が１００Ａに設定された電源ユニットを用いて加熱ユニットに電力を供給する場合には、最大電圧が５００Ｖであるが、温度上昇に伴って導電率が高く電気抵抗が小さくなると、飲食物によっては４００Ｖまたはそれよりも低い電圧でも通電電流が１００Ａを超えることがある。その場合には最大出力電流値が１００Ａを超えないように、自動的に印加電圧が低下するように制御されることになる。

【0010】

このように、飲食物の温度上昇によって電圧が低下すると、加熱ユニットをその最大能力を下げた状態で使用することになる。例えば、飲食物の温度上昇によっては、５０ｋＷの電源であっても印加電圧が４００Ｖに低下されると、最大４０ｋＷの電力が加熱ユニットに供給され、印加電圧が１００Ｖに低下されると、１０ｋＷの電力が加熱ユニットに供給されることになる。したがって、加熱能率を低下させて加熱装置を作動させることになり、加熱装置の作動効率が低下することになる。

【0011】

一方、１台の循環式の加熱装置を用いて複数種類の飲食物を通電加熱することが行われており、飲食物はその種類によって導電率つまり電気抵抗が相違することから、最も導電率が低いつまり電気抵抗が最も大きい飲食物を所望の温度に加熱することができるように最大電圧を設定するようにしている。このため、導電率が高く電気抵抗が小さい飲食物を通電加熱する場合には、加熱ユニットにおける電極間に供給する電圧が上述した場合と同様に低下することになり、加熱装置の作動効率が低下することになる。

【0012】

本発明の目的は、循環式の加熱装置により被加熱物を効率的に加熱し得るようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の加熱装置は、流動性飲食物を被加熱物としてこれを収容する収納容器の流出口と流入口との間に設けられた循環流路と、絶縁材料からなり前記循環流路に連通する加熱流路を形成する管状部材、および当該管状部材に対となって設けられる電極対を備えた加熱ユニットと、前記循環流路を介して収納容器に循環される被加熱物の物性を検出する物性検出センサと、前記電極対に最大電圧を給電する最大電圧給電タップ、および前記電極対に前記最大電圧よりも低い低電圧を給電するときに前記最大電圧が給電されるときの最大電力に対応する電流を前記電極対に給電する低電圧給電タップを備え、前記電極対に電力を供給する電源ユニットと、前記電極対とそれぞれの前記タップとを接続する給電ケーブルに設けられ、前記最大電圧給電タップおよび前記低電圧給電タップと前記電極対との間に電力を供給する状態と供給を停止する状態とに切り換えるタップスイッチと、前記物性検出センサからの信号に基づいて前記タップスイッチを作動して前記電極対に供給される電圧を設定する制御手段とを有し、前記低電圧を前記電極対に給電するときにおける電力を前記最大電圧を前記電極対に給電するときの電力にまで高め得ることを特徴とする。本発明の加熱装置は、相互に給電電圧が相違する複数の前記低電圧給電タップを前記電源ユニットに設け、前記最大電力に対応する電流をそれぞれの低電圧給電タップから前記電極対に給電することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、被加熱物の導電率が温度上昇に伴って高くなると、導電率に応じて電圧が低下されるとともに電流が最大電圧時よりも高められるので、電源ユニットの持つ最大出力電力を被加熱物に供給することができる。これにより、循環式の加熱装置により被加熱物を循環移動させながら加熱温度を高めるようにした加熱装置における被加熱物の加熱を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】循環式の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拡大縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における２Ｂ−２Ｂ線断面図である。

【図3】加熱装置の制御回路を示すブロック図である。

【図4】（Ａ）は変形例の加熱ユニットの縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における４Ｂ−４Ｂ線断面図である。

【図5】さらに他の変形例である加熱ユニットの縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

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に示されるように、加熱装置１０は被加熱物である流動性を有する飲食物Ｗが投入されるホッパつまり収納容器１１を有している。薬草を液体に抽出するために加熱装置１０が使用されるときには、液体と薬草が被加熱物Ｗとして収納容器１１内に投入され、イチゴジャム等の飲食物を循環して加熱する場合には予め流動状態に調合された被加熱物Ｗが収納容器１１内に投入される。

【0017】

収納容器１１の下端部に設けられた流出口１１ａと、上端部に設けられた流入口１１ｂとの間には、循環流路を形成する循環配管１２がループ状に接続されている。循環配管１２の上流側部１２ａと下流側部１２ｂとの間には、加熱ユニット１３が設けられている。循環配管１２の上流側部１２ａにはポンプ１４が設けられており、収納容器１１内の被加熱物Ｗはポンプ１４により加熱ユニット１３に供給される。

【0018】

循環配管１２の上流側部１２ａのうち流出口１１ａとポンプ１４との間には、三方弁１５が設けられている。この三方弁１５は収納容器１１内の被加熱物Ｗを加熱ユニット１３に案内する状態と、回収容器１６に案内する状態とに切り換えられ、所定の加熱温度まで加熱されていない被加熱物Ｗは加熱ユニット１３に送られ、所定の加熱温度まで加熱された被加熱物Ｗは回収容器１６に供給される。

【0019】

循環配管１２の上流側部１２ａには、加熱ユニット１３に供給される被加熱物の導電率を検出するための導電率センサ１７と、上流側部１２ａ内を流れる被加熱物の流量を検出するための流量センサ１８とが設けられ、下流側部１２ｂには加熱ユニット１３から流出した被加熱物の温度を検出するための温度センサ１９が設けられている。

【0020】

収納容器１１の蓋部材１１ｃには撹拌部材２０が設けられており、この撹拌部材２０を回転駆動するために蓋部材１１ｃには電動モータ２０ａが取り付けられている。撹拌部材２０により収納容器１１内の被加熱物Ｗが撹拌されて被加熱物Ｗは全体的に均一な温度になる。収納容器１１内の被加熱物Ｗを保温するために、収納容器１１の外側は断熱材１１ｄにより覆われている。収納容器１１としては、蓋部材１１ｃに撹拌部材２０が設けられたタイプの収納容器１１のみならず、撹拌機構を有するニーダーを収納容器としても良い。

【0021】

図２は図１に示された加熱ユニット１３の拡大断面図である。この加熱ユニット１３は被加熱物Ｗを案内する流路２１が形成された横断面円形の加熱パイプつまり管状部材２２を有している。管状部材２２は複数のリング状の電極２３ａ，２３ｂとこれらの間に配置される複数の円筒体２４とにより形成されている。流路２１の流れ方向に隣り合って配置される電極２３ａと電極２３ｂは対となって電極対を構成しており、複数の電極２３ａ，２３ｂと複数の円筒体２４とにより形成される管状部材２２は複数の電極対を備えている。それぞれの電極２３ａ，２３ｂはチタンや白金などの導体により形成され、それぞれの円筒体２４は樹脂等の絶縁性材料により形成されている。図２に示される加熱ユニット１３は６つの電極２３ａ，２３ｂを有しているが、加熱ユニット１３に設けられる電極の数は図示される６つに限定されることはなく、任意の数とすることができる。

【0022】

管状部材２２の流入側には入口側のジョイント２５が設けられ、流出側には出口側のジョイント２６が設けられており、ジョイント２５には循環配管１２の上流側部１２ａが接続され、ジョイント２６には下流側部１２ｂが接続される。図１に示される加熱装置１０は１台の加熱ユニット１３を有しているが、複数台の加熱ユニット１３を直列に接続した加熱装置１０の形態とすることも可能である。

【0023】

図１に示されるように、加熱ユニット１３における電極対に電力を供給するために、加熱装置１０は電源ユニット２７を有している。この電源ユニット２７は、低電位側の給電タップ２８と、それぞれ高電位側となった４つの給電タップ２９ａ〜２９ｄとを有している。給電タップ２９ａは給電タップ２８に対して５００Ｖの電位差を有し、給電タップ２９ｂは４００Ｖの電位差を有し、給電タップ２９ｃは３００Ｖの電位差を有し、給電タップ２９ｄは１００Ｖの電位差を有している。給電タップ２９ａは電極対に最大電圧である５００Ｖの電圧を給電する最大電圧給電タップとなっており、他の３つの給電タップ２９ｂ〜２９ｄは、それぞれ最大電圧よりも低い低電圧を電極対に給電する低電圧給電タップとなっている。

【0024】

加熱ユニット１３における電極２３ａは共通の給電ケーブル３１ａにより相互に接続され、この給電ケーブル３１ａは給電タップ２８に接続されている。加熱ユニット１３における電極２３ｂは共通の給電ケーブル３１ｂにより相互に接続されており、この給電ケーブル３１ｂはそれぞれ給電タップ２９ａ〜２９ｄに接続された４本の分岐された給電ケーブル３２ａ〜３２ｄに接続されている。

【0025】

それぞれの給電ケーブル３２ａ〜３２ｄには、加熱ユニット１３の電極対に電力を供給する状態と供給を停止する状態とに切り換えるために、タップスイッチ３５ａ〜３５ｄが設けられている。これにより、１つのタップスイッチをオン操作し、他のタップスイッチをオフ操作することによって、加熱ユニット１３における電極対に対して電源ユニット２７から供給される電圧を変化させることができる。

【0026】

最大電圧を出力する給電タップ２９ａよりもそれぞれ低い電圧を出力する他の給電タップ２９ｂ〜２９ｄから電極対に供給される電流値は、給電タップ２９ａからの最大電圧が給電されるときにおける電力に対応する値に設定されている。例えば、電源ユニット２７の最大出力電力が５０ｋＷであるとすると、最大電圧である５００Ｖを出力する給電タップ２９ａからは１００Ａの最大電流が電極対に給電される。一方、４００Ｖの電圧を出力する給電タップ２９ｂを流れる最大電流値は１２５Ａに設定され、３００Ｖの電圧を出力する給電タップ２９ｃを流れる最大電流値は１６６Ａに設定され、１００Ｖの電圧を出力する給電タップ２９ｄを流れる最大電流値は５００Ａに設定される。

【0027】

このように、最大電圧の給電タップ２９ａよりもそれぞれ低い電圧の３つの給電タップ２９ｂ〜２９ｄから電力が供給されるときには、電源ユニット２７の最大電力となる電流が電極対に給電されるので、電源ユニット２７の有する給電能力を最大能力の状態として使用することができる。

【0028】

したがって、例えば、被加熱物の温度上昇によって導電率が低下したときには、電極対に対する印加電圧を４００Ｖに低下させて１２５Ａの電流を流すと、最大電力である５０ｋＷの電力を電極対に給電することができ、給電能力を最大能力の状態として電源ユニット２７を使用することができる。同様に、導電率がさらに低下し、電極対に対する印加電圧を３００Ｖ、２００Ｖおよび１００Ｖに低下させても、常に最大電力である５０ｋＷの電力を電極対に給電することができる。これにより、収納容器１１と循環配管１２を循環させる被加熱物の循環時間を大幅に低下させることができる。

【0029】

図１に示される電源ユニット２７は、最大電圧である５００Ｖを出力する給電タップ２９ａと、これよりも低い低電圧を出力するとともに相互に電圧が相違した３つの低電圧給電タップ２９ａ〜２９ｄを有しており、電極対に対して４種類の電圧を印加させることができるが、低電圧給電タップを１つのみとした形態においては、それぞれの電極対に対して２種類の電圧を印加させることになる。電極対に対する給電電圧は任意の複数種類に設定することができる。

【0030】

図３は循環配管１２内を流れる被加熱物の導電率に応じてそれぞれのタップスイッチ３５ａ〜３５ｄを開閉作動させるための制御回路を示すブロック図である。

【0031】

図１に示された導電率センサ１７と流量センサ１８と温度センサ１９からは制御手段としてのコントローラ４０に検出信号が送られる。コントローラ４０からはそれぞれのタップスイッチ３５ａ〜３５ｄをオンオフ作動させる駆動信号が送られる。導電率センサ１７は循環配管１２内を流れる被加熱物の導電率を検出し、流量センサ１８は被加熱物の流量ないし流速を検出する。被加熱物の電流値は導電率つまり電気抵抗によって相違するので、電気抵抗に応じた電流値を検出することよっても電流値に対応した導電率を検出することができる。

【0032】

コントローラ４０はそれぞれのセンサからの検出信号に基づいてタップスイッチ３５ａ〜３５ｄに対する駆動信号を演算するマイクロプロセッサと、制御プログラム、演算式およびマップデータ等が格納されるＲＯＭと、一時的にデータを格納するＲＡＭ等を有している。

【0033】

コントローラ４０には操作盤４１が接続されており、この操作盤４１に設けられたキー操作によって、加熱装置１０によって加熱処理される被加熱物の種類に応じた最終加熱温度等が入力される。また、操作盤４１のキー操作によって、被加熱物の種類に応じた導電率ないし電気抵抗の値、および被加熱物の温度に応じた導電率ないし電気抵抗の値がコントローラ４０に入力される。

【0034】

温度センサ１９からの検出信号に基づいて被加熱物の温度が設定温度にまで到達したことが検出されたときには、オン状態となっているタップスイッチがオフ状態に切り換えられ、加熱ユニット１３に対する電力供給が停止される。

【0035】

図４は加熱ユニット１３の変形例を示す。この加熱ユニットは横断面が図４（Ｂ）に示されるように、四角形の絶縁性材料からなる管状部材２２を有しており、内部は被加熱物が搬送される流路２１となっている。管状部材２２の内面には相互に対向して板状の電極２３ａ，２３ｂが配置されており、両方の電極２３ａ，２３ｂは電極対を構成している。

【0036】

図５は加熱ユニットのさらに他の変形例を示す。この加熱ユニットは絶縁性材料からなる横断面が円形の管状部材２２を有し、両端部は閉塞されている。管状部材２２の両端部には相互に対向して板状の電極２３ａ，２３ｂが配置されており、管状部材２２の一端部には流入口４６が設けられ、他端部には流出口４７が設けられている。なお、管状部材２２の横断面形状が図４に示されるように四角形となった管状部材としても良い。

【0037】

このように、加熱ユニット１３の構造としては、リング状の電極を設けた形態、流路２１の搬送方向に沿って板状の電極を設けた形態、および管状部材の両端に電極を設けた形態等がある。さらに、１つの加熱ユニットに配置される電極対の数も一対の形態と複数の形態とがある。

【0038】

従来のように、例えば、５０ｋＷの最大出力電力を有する電源ユニット２７から最大電圧である５００Ｖを電極対に給電するようにすると、最大電流値が１００Ａに制限されるようになっているので、循環配管１２内を流れる被加熱物の温度が上昇して導電率が高くなり、電気抵抗が低下すると、最大電流値である１００Ａを超えないように電圧が低下することになり、電源ユニット２７が具備する最大電力を使用することができなくなる。

【0039】

これに対して、上述のように、相互に出力電圧が相違する複数の給電タップを電源ユニット２７に設け、それぞれの電圧に応じて最大出力電力となる電流を各給電タップから出力させるようにしたので、被加熱物の温度に応じて最大電力を被加熱物に供給することができる。これにより、電源ユニット２７を常に最大出力電力の状態で使用することができ、被加熱物を所定の加熱温度に加熱するまでの加熱時間を短縮することができる。

【0040】

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。電源ユニット２７の最大出力電力としては、５０ｋＷに限られず、任意の出力電力とすることができ、最大電圧についても５００Ｖに限られず任意の電圧とすることができる。

【符号の説明】

【0041】

１０ 加熱装置
１１ 収納容器
１１ａ 流出口
１１ｂ 流入口
１２ 循環配管
１３ 加熱ユニット
１４ ポンプ
１５ 三方弁
１６ 回収容器
１７ 導電率センサ
１８ 流量センサ
１９ 温度センサ
２１ 流路
２２ 管状部材
２３ａ 電極
２３ｂ 電極
２７ 電源ユニット
２８ 給電タップ
２９ａ〜２９ｄ 給電タップ
３１ａ，３１ｂ 給電ケーブル
３５ａ〜３５ｄ タップスイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】