特許 7037293 流体を連続加熱するための装置

(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】

(24)【登録日】2022-03-08

(45)【発行日】2022-03-16

(54)【発明の名称】流体を連続加熱するための装置

(51)【国際特許分類】

   A47J 27/57 20060101AFI20220309BHJP

   A23G 1/04 20060101ALI20220309BHJP

   A47J 27/17 20060101ALI20220309BHJP

   A47J 31/44 20060101ALI20220309BHJP

【ＦＩ】

A47J27/57

A23G1/04

A47J27/17

A47J31/44 130

A47J31/44 410

【請求項の数】 17

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017141525

(22)【出願日】2017-07-21

(65)【公開番号】P2018029952

(43)【公開日】2018-03-01

【審査請求日】2020-07-01

(31)【優先権主張番号】102016000077849

(32)【優先日】2016-07-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(73)【特許権者】

【識別番号】506353563

【氏名又は名称】グルッポ チンバリ ソチエタ ペル アツィオニ

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100120112

【氏名又は名称】中西 基晴

(74)【代理人】

【識別番号】100117640

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 達己

(74)【代理人】

【識別番号】100172041

【弁理士】

【氏名又は名称】小畑 統照

(72)【発明者】

【氏名】パオロ・ロニョーニ

(72)【発明者】

【氏名】ミケーレ・トレソルディ

(72)【発明者】

【氏名】クラウディオ・モスコーニ

【審査官】石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第００４８５３５０（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開平０８－０９４２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１９５９２７７（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許第０４９０７４１８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０００－０４６４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３７４３２６５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ４７Ｊ ２７／００－２７／６４

Ａ４７Ｊ ３１／００－３１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱蒸気を使用して流体を連続加熱するための装置であって、被加熱流体を源からその使用地点まで循環させる、１つの入口及び１つの出口を有する第１の管状回路と、加熱蒸気を循環させる第２の管状回路と、を備えている装置において、前記第１の管状回路は、両端（５、１４）を閉じられた第１の中空円筒体（１）の軸方向長さの少なくとも１つの区分の周りに螺旋状に巻かれている区分（２）を備えており、両端（８、１６）を閉じられた第２の中空円筒体（３）が前記第１の中空円筒体（１）と前記第１の回路の前記螺旋状に巻かれている区分（２）の両方を収納しており、半径方向通路（２１）が前記第１の中空円筒体（１）の空洞部と前記第２の中空円筒体（３）の空洞部の間を連通させており、前記第１の中空円筒体（１）と前記第２の中空円筒体（３）と前記半径方向通路（２１）は前記第２の管状回路の部分を形成しており、第１の接続手段（７）が前記第１の中空円筒体（１）を前記加熱蒸気の源と接続し、第２の接続手段（２０）が前記第２の中空円筒体（３）をその外部と接続しており、前記第１の中空円筒体（１）と前記第２の中空円筒体（３）の間を連通させる前記半径方向通路（２１）の幾つかは、軸方向には、前記第１の管状回路の前記の円筒状螺旋へと巻かれている区分（２）に配列されている、ことを特徴とする装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置において、前記第１の中空円筒体（１）は、前記第２の中空円筒体（３）の空洞部と連通していて前記第１の管状回路の前記区分（２）の外の前記中空円筒体（１）の軸方向部分に設けられている開口部（２８）、を備えている、ことを特徴とする装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の装置において、前記第１の中空円筒体（１）の周りに螺旋状に巻かれている前記区分（２）は、内径が前記第１の中空円筒体（１）の外径より大きい円筒状螺旋を形成するように巻かれている、ことを特徴とする装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の装置において、前記被加熱流体は液体である、装置。

【請求項5】

請求項４に記載の装置において、前記液体はミルクである、装置。

【請求項6】

請求項４に記載の装置において、前記液体はチョコレートである、装置。

【請求項7】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の装置において、前記被加熱流体は液体と気体の混合物である、装置。

【請求項8】

請求項７に記載の装置において、前記混合物はミルクと空気から成る、装置。

【請求項9】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の装置において、前記第１の管状回路の前記螺旋状に巻かれている区分（２）の直線長さは７００ｍｍから１７００ｍｍの範囲にある、ということを特徴とする装置。

【請求項10】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の装置において、前記第１の管状回路の少なくとも前記の円筒状螺旋へと巻かれている区分（２）の内径は２ｍｍから３．６ｍｍの範囲にある、ということを特徴とする装置。

【請求項11】

請求項１から請求項３の何れか一項に記載の装置において、前記第１の管状回路の少なくとも前記の円筒状螺旋へと巻かれている区分（２）の外径は２．４ｍｍから４．０ｍｍの範囲にある、ということを特徴とする装置。

【請求項12】

請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の装置において、当該装置は前記加熱蒸気の流れを調整するための手段を備えている、ということを特徴とする装置。

【請求項13】

請求項１２に記載の装置において、前記加熱蒸気の流れを調整するための前記手段は前記第１の接続手段（７）に設置されている可変流量弁を備えている、装置。

【請求項14】

請求項１２に記載の装置において、前記加熱蒸気の流れを調整するための前記手段は前記半径方向通路（２１、２１ｂ）の少なくとも１つの群を閉じるための手段（２９、３３）を備えている、装置。

【請求項15】

請求項１４に記載の装置において、前記半径方向通路（２１）の少なくとも１つの群（２１ａ）を閉じるための前記手段は、前記第１の中空円筒体（１）をその閉鎖端（５）に形成されている専用開口部を貫いて通り抜けている第３の中空円筒体（２９）を備えており、前記第３の中空円筒体（２９）は、前記第１の中空円筒体（１）の外部に位置する閉鎖端（３０）と前記第１の中空円筒体（１）の内部に位置していてその空洞部と連通している開口端（３１）を有し、前記第３の中空円筒体（２９）は、前記第１の中空円筒体（１）の空洞部に対して半径方向のシール（３２）と一体に伸縮式に滑動し、前記半径方向シール（３２）と前記第３の円筒体が貫いて通り抜けている前記第１の中空円筒体（１）の前記閉鎖端（５）との間で前記の閉じられたままにされるべき半径方向通路（２１ａ）の数に従って軸方向位置を取ることができ、前記第１の中空円筒体（１）を前記加熱蒸気の源と接続するための前記第１の接続手段（７）は前記第３の中空円筒体（２９）の前記閉鎖端（３０）によって担持されていて当該第３の中空円筒体（２９）の中へ開口している、ということを特徴とする装置。

【請求項16】

請求項１２に記載の装置において、前記加熱蒸気の流れを調整するための前記手段は、前記加熱蒸気流れを通過搬送させなくてはならない開口部（２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、２１ｂ４）の群（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を選択するための手段を備えている、装置。

【請求項17】

請求項１６に記載の装置において、前記加熱蒸気流れを通過搬送させなくてはならない開口部（２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、２１ｂ４）の群（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を選択するための前記手段は、前記中空円筒体（１）の壁に形成されている開口部（２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、２１ｂ４）の複数の群（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）であって、当該開口部は各群内でそれぞれの螺旋分散に従って配列されている、開口部の複数の群、前記円筒体１内に同軸に収納されていてその中で角変位を被る第３の管状円筒体（３３）、前記第３の管状体の壁に形成されている一連の窓（３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３、及び３５ｂ４）であって角度が互いから９０°オフセットされていて開口部（２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、２１ｂ４）のそれぞれの群（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）と同じ高さに位置決めできるように軸方向に離間されている一連の窓、を備えている、ということを特徴とする装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体を又は液体と気体の混合物を、蒸気を使用して連続加熱するための装置であって、被加熱流体を又は液体と気体の被加熱混合物を循環させる、１つの入口及び１つの出口を有する第１の管状回路と、加熱蒸気を循環させる第２の管状回路と、を備えている装置に関する。

【0002】

具体的には、被加熱液体はミルク又はチョコレートであってもよく、気体との混合物は、好適には、空気を含んで泡立てられたミルクである。

【0003】

ここでの使用に際し、連続加熱するという用語は、被加熱流体と加熱流体という２つの流体が装置を通ってそれぞれ各自の回路を並流して又は向流して流れている間に加熱が実施される、ということを言い表すものとする。

【背景技術】

【0004】

先行技術では、例えば、欧州特許第０４８５３５０号に開示されている様に、被加熱流体を循環させる管状導管の形態をしている回路が、蒸気を循環させる同じく管状導管の形態をしている回路の内側に設置されており、熱交換が対流によって、主にはそれら流体の流れる回路を形成している管状要素の壁同士の間の対流によって起こる。

【0005】

しかしながら、この技術的な解には導管に沿って形成される蒸気凝縮物を蒸気流れから簡単に除去することができないという機能的な欠点があり、というのも、この技術的な解でのその様な流れは、凝縮物を被加熱液体の流れる導管の外側周囲に沿って動くように仕向け、凝縮物を導管の上部に向かって蓄積させてしまうきらいがあるからだ。

【0006】

凝縮物の存在は、熱交換を低下させる熱絶縁効果を生じさせ、加熱中に液体が一定した温度を維持することを確約できない。

【0007】

更には、凝縮物が重力によって落下すると蒸気流れの入口が塞がれ流れを不規則にさせてしまうかもしれない。

【0008】

加熱流体即ち蒸気の部分を被加熱流体の中へ導入させることをなおも必要とするのではあるが異なった配列が米国特許第２０１４／０２９９００１Ａ１号に開示されている。この配列によれば、蒸気の流れのための管状導管は被加熱流体の流れのための管状導管の内側に同心に設置されており、蒸気導管の壁には複数の半径方向の孔がその軸方向の広がりに沿って配列され被加熱流体のための導管の中へ開口して配置されている。

【0009】

この既知の技術の加熱配列は、水が被加熱液体へ加えられてしまいそれにより液体が希釈されるという欠点を伴う。

【0010】

この欠点は、加熱される液体がミルクであるか又は泡立てられたミルクを提供するミルクと空気の混合物である場合にとりわけ重大である。

【0011】

実際に、加熱中の空気含有ミルク流に当たる蒸気の衝撃は、抑えられているとはいえ、冷温泡立てに典型的とされる極めて緻密な泡がミルクと空気の混合物中の空気分子に及ぼす蒸気分子の運動学的効果のせいで実現不能となることの原因であると思われる。

【0012】

また、ミルク中のタンパク質分の希釈はミルクの泡形成能を低下させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【文献】欧州特許第０４８５３５０号

【文献】米国特許第２０１４／０２９９００１Ａ１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

本発明の目的は、蒸気を使用して流体を連続加熱するための装置において、蒸気が被加熱流体と混合するのを許容せず、それにより蒸気中の水分子と関連付けられる運動学的効果及びミルクと空気の混合物に及ぼすその様な効果の影響を回避する装置を提供することである。

【0015】

更なる目的は、装置を分解すること無く凝縮液の除去を可能にさせ、それにより装置の諸部分の洗浄が容易になり効率的規則的な加熱が確約されるようにすることである。

【0016】

更に、装置の或る代わりの実施形態によれば、本発明の更なる目的は、加熱強度を必要に応じ被加熱流体の流量並びに流体そのものの性質や組成に基づき調節できるようにすることである。

【課題を解決するための手段】

【0017】

これら及び他の目的は、以下により詳しく解説されている様に、付随の特許請求の範囲の請求項１に定義されている本発明の連続加熱装置によって成就される。

【0018】

これより本発明を添付図面に示されている限定ではなく例示として与えられているその特定の好適な実施形態を参照しながら更に詳細に説明してゆく。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】加熱装置の外側の構造の斜視図を示している。

【図2】図１の装置の長手方向断面図を示している。

【図3】装置内の加熱流体導管の、加熱流体流れの調節を可能にさせる部分の或る代わりの実施形態を概略的に示している。

【図4】装置内の加熱流体導管の、加熱流体流れの調節を可能にさせる部分の更なる実施形態を概略的に示している。

【発明を実施するための形態】

【0020】

上記の図を参照して、加熱装置は、図２の長手方向断面図に示されているその実施形態によれば、第１の中空円筒体１と、当該第１の中空円筒体の軸方向長さの少なくとも１つの区分の周りに螺旋状に巻かれている管状区分２と、を備えている。

【0021】

螺旋状に巻かれている区分は、外径が２．４ｍｍから４．０ｍｍの範囲で内径が２．０ｍｍから３．６ｍｍの範囲にある鋼管又は銅管から成るのが好適である。

【0022】

円筒状螺旋へと巻かれている区分は、加熱流体の流れ、具体的には空気を加えられた又は加えられていないミルクの流れのための第１の管状回路の部分であり、限定するわけではないが７００ｍｍから１７００ｍｍの範囲の長さを延びているのが好適である。

【0023】

第１の中空円筒体１の周りに巻かれた区分２を画定している円筒形状は、前記第１の中空円筒体１の外径より大きい内径を有していて、当該円筒体１を相手にギャップ２ａを形成しているのが好適である。

【0024】

装置は、更に、加熱流体の流れ具体的には蒸気の流れのための管状回路の部分である３と符号の付けられた第２の中空円筒体を備えている。当該第２の円筒体３は、前記第１の中空円筒体１と前記螺旋状に巻かれている区分２の両方を同軸に収納している。中空体１の端４は、示されていないがそれ自体は既知である蒸気源との接続部７へ接続されている孔６を有するフランジ様の閉鎖用の壁５を具備している。

【0025】

中空円筒体３へ堅く接合されている端８は、フランジ様の壁５と中空体１の端４をそれらとの間にシール９を挟んで囲んでいる。その様なフランジ様の壁５は、円筒体１のフランジ様の壁の縁１２の上方に個々の座金１１を用いてねじ１０を係合させることによって端８へ締結されている。

【0026】

図１及び図２に符号１０と付されている様なねじは、縁１２の周りに配列され、円筒体３の端８に形成されている対応する孔１０ａに係合している。

【0027】

円筒体１の反対側の端１３は、軸方向に円筒体１の空洞部の中へ環状シール１５を介在させて嵌っているシャンク１４によって閉じられている。

【0028】

シャンク１５は、第２の中空円筒体３の端１８を閉じているフランジ１６へ環状シール１７を介在させて堅く接合されている。

【0029】

フランジ１６は開口部１９を有しており、当該開口部１９には接続部２０が封止式に接続されて、加熱流体及び以下に更に明快に解説されている様に凝縮物が、それを流れ出てゆけるように及び第１の円筒体１の壁に形成されている複数の半径方向通路２１を通って第２の円筒体３の空洞部の中へ流れ込めるようにしている。

【0030】

これらの半径方向通路は、０．５ｍｍから２．０ｍｍの範囲にある直径を有する円形の孔を円筒体１の壁に軸方向及び円周方向に配列させて成るのが好適であり、孔の数は装置が満たすべき加熱要件及び結果としての蒸気の分注量に依存する。

【0031】

フランジ１６は、更に、螺旋状に巻かれた管状区分２の端２４がシール２３によって封止式に嵌め通されている更なる通路２２を有しており、当該区分の他端２５は円筒体３から端８に形成されているシール２７付き開口部２６を通って外へ出ている。

【0032】

端２４と端２５は、源から入ってきて図面には示されていないその使用地点へ方向付けられる被加熱流体の流れ、具体的には空気を含んで泡立てられている又は泡立てられていないミルクの流れのための第１の管状回路の入口と出口を或いは反対に出口と入口をそれぞれ形成している。

【0033】

前記第１の中空円筒体１と前記第２の中空円筒体３と前記半径方向通路２１は前記第２の管状回路の部分を形成している。

【0034】

本発明によれば、中空円筒体１の壁は更に貫通孔２８を有しており、当該貫通孔２８は、円筒状螺旋へと巻かれている区分２の外の第２の中空円筒体３の中へ開口しており、従って蒸気流れの出口接続部２０へ接続されている開口部１９に近接して開口している

【0035】

貫通孔２８は、通路２１の直径に等しいか又はそれより小さい直径を有していて、円筒体１の壁に沿って形成され重力のみならず加熱流体回路の上流部分と下流部分の間の圧力差によっても捕集される凝集物を排出させるという目的を有している。

【0036】

排出は前記円筒体１内で出口接続部２０と同じ高さで起こり、螺旋状に巻かれた管状導管２の周りに形成される凝縮物もまた、通路２１から出てきてその様な螺旋状に巻かれた導管２の壁に半径方向にぶつかる蒸気流れによってはがされた後に、当該出口接続部２０に近く流れる。

【0037】

表面に凝縮物の無い壁は熱交換効率を高める。加熱流体の流量、具体的には蒸気の流量は、様々なやり方で調節することができる。これらのやり方の１つは、当技術で知られている様に蒸気給送導管に挿入されていて従来式の制御処理ユニット（ＣＰＵ）によって管理される電気制御式比例可変流量型又は形状記憶型の弁を提供することにある。

【0038】

可変流量型の弁の使用の或る代替として、円筒体１と円筒体３の間の開いたままにさせたい通路２１の数を機械式に変えることによって加熱蒸気の流れを調節することもできる。

【0039】

装置内の加熱流体導管の加熱流体の流れを調節するための部分の或る代わりの実施形態を示している図３を参照すると、着目されることとして中空円筒体１は前記半径方向通路２１の少なくとも１つの群を閉じるための手段を有しており、当然ながら残りの通路は開いたままにされる。

【0040】

なおも図３を参照して、装置は、第１の中空円筒体１をそのプレートで閉じられている端８を貫いて通り抜けている第３の中空円筒体２９を備えている。

【0041】

前記第３の円筒体２９はというと、前記第１の中空円筒体１の外部に位置するその閉鎖端３０と、前記第１の中空円筒体１の内部に位置しその空洞部と連通している反対側の開口端３１と、を備えている。

【0042】

前記第３の円筒体２９は、前記第１の円筒体１の空洞部に対する半径方向封止効果を例えばＯリング３２によって提供させながら両方向矢印Ｆによって示されている様に伸縮式に滑動する様式に取り付けられていて、前記半径方向シール３２と円筒体１のフランジ５の閉鎖端の間で、２１ａの符号の付された前記の閉じたままにされるべき半径方向通路２１の数に従って所与の位置にて軸方向にロックできるようになっている。

【0043】

言うまでもなく、蒸気源との接続部７は、第３の中空円筒体２９の閉鎖端３０へ取り付けられていて当該円筒体２９の中へ開口しているものと考えるべきであり、前記第３の円筒体２９の軸方向運動を許容するように両者の間に可撓性要素を挟んで取り付けることも可能である。

【0044】

装置内の加熱流体導管の、加熱流体流れの調節を可能にさせる部分の更なる実施形態が図４に概略的に示されている。

【0045】

本図を参照して、中空円筒体１の壁が、互いから分離されていて図４のＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤの符号が付されたそれぞれの螺旋配列で円筒体１の壁に配置されている半径方向開口部の群２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、及び２１ｂ４を有していることに着目されたい。異なった第３の円筒管状体３３が円筒体１内に同軸に収容されるように設計されている。

【0046】

蒸気は円筒体３３のその端３４へ図示されていない可撓性接続要素を介して搬送される。底３４ａの閉じられた前記円筒体３３には、一連の窓３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３、及び３５ｂ４が互いから９０°の角度でオフセットされ軸方向には通路２１ｂの同じ数だけの螺旋配列Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＣに対応するように離間して形成されている。円筒体３を角変位させると、窓３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３、及び３５ｂ４の各々が孔配列２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、及び２１ｂ４の孔を漸進的に開いてゆくので、それにより被加熱流体の流れのための導管２に向けた半径方向及び軸方向の両方向への蒸気の均一分配が可能になる。

【0047】

各増分的調節間隔は、各窓につき、開口通路２１ｂの増加同等数に対応する。

【0048】

結果として、蒸気の流れは通路のうちそれぞれが面している窓と連通する通路にのみ搬送されることになるのに対し、残りの通路はみな閉じられている。

【0049】

窓３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３、及び３５ｂ４の角度位置、ひいては円筒体１内の蒸気拡散の角度位置のより容易な選択のために、管状体３３の端３４に番号付きリングナット３６が提供されている。円筒体３３の角変位は、手動で得られるようになっていてもよいし、又は代わりにモータを用いて得られるようになっていて、変位量がＣＰＵのプログラムされた制御によって選択されるようになっていてもよい。

【0050】

以上より、本発明の加熱装置は被加熱流体のプログラムされた加熱を提供することができ、しかも凝縮物を効果的に除去するという目的を、被加熱流体のための導管に沿って流れる蒸気そのものの流れを利用して実現させ、それにより装置の高い機能性を確保することができる、ということが理解されるであろう。

【符号の説明】

【0051】

１ 第１の中空円筒体
２ 螺旋状に巻かれている管状区分
２ａ ギャップ
３ 第２の中空円筒体
４ 端
５ フランジ様の閉鎖用の壁
６ 孔
７ 蒸気源との接続部
８ 端
９ シール
１０ ねじ
１０ａ 孔
１１ 座金
１２ 縁
１３ 端
１４ シャンク
１５ 環状シール
１６ フランジ
１７ 環状シール
１８ 端
１９ 開口部
２０ 出口接続部
２１ 半径方向通路
２１ａ 閉じたままにされる通路
２１ｂ 開いている通路
２１ｂ１、２１ｂ２、２１ｂ３、２１ｂ４ 半径方向開口部の群
２２ 通路
２３ シール
２４、２５ 端
２６ 開口部
２７ シール
２８ 貫通孔
２９ 第３の中空円筒体
３０ 閉鎖端
３１ 開口端
３２ Ｏリング（半径方向シール）
３３ 異なった第３の円筒形管状体
３４ 端
３４ａ 底
３５ｂ１、３５ｂ２、３５ｂ３、３５ｂ４ 窓
３６ 番号付きリングナット
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 通路２１ｂの螺旋配列
Ｆ 滑動方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】