JP4160993B2 - 蒸気によって液体を加熱する装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気によって液体を加熱する装置に関する。

例えば、暖かい飲料、スープ、牛乳製品などの液体食品を供給する飲料供給装置（drink dispensing device）、特に自動飲料装置（automatic drink machine）においては、液体食品が、液体食品の中に取り込まれる蒸気によって加熱されることがしばしばある。この場合、液体に大量の水分が入ることなく、凝縮する蒸気が、加熱する液体にエネルギを放散する。蒸気を使用すると、加熱する液体に比較的大量のエネルギを極めて短時間に効率的にもたらすことができる。従って、蒸気を使用しての加熱は、要求時に部分単位で加熱する液体食品に特に適している。

公知の飲料供給装置では、加熱は、液体および蒸気が取り込まれる加熱室において、蒸気を使用して行われる。しかしながら、望ましくない細菌の成長、もしくは以降に準備する飲料の汚染、またはその両方を防止するため、加熱室を定期的に浄化しなければならず、これには大きなコストがかかる。

従って、本発明の目的は、蒸気によって液体を加熱する改良された装置を提供することである。

この目的は、請求項１に記載されている特徴によって解決される。

本発明による、蒸気管と液体管との連結装置と、穿孔針の使用とによって、液体は管の中ですでに加熱され、この場合、液体と蒸気の十分な混合が達成され、従って、液体の加熱を極めて短時間で行うことができる。さらに、これにより、浄化する領域および要素の数が減少し、従って、浄化作業が容易になる。本連結装置は、その設計により、例えば、液体管が使い捨てタイプのホースである、または使い捨てタイプのパッケージの一部であるときにも使用することができる。

本発明のさらなる有利な発展形態を、従属請求項から構築することができる。

穿孔針は、ハウジングに収容されているため、汚れから保護されており、その一方で、使用者が２本の管を連結または分離するときに使用者に怪我をさせることがない。

壁セクションに穿孔針を貫通させる移動装置を設けることが好ましく、なぜなら、その場合、より高い精度が達成され、何よりも、手操作によって穿孔針を挿入する場合のように、管を完全に貫通させてしまうことが防止されるためである。

実際には、壁セクションを貫通する位置に穿孔針を固定する固定装置を設ける。これにより、例えば、供給圧力によって、または意図しない引張り動作によって、穿孔針が連結位置から引っ張られてはずれることが防止される。

きれいな貫通を確保するため、穿孔可能な壁セクションを有する管の位置決め面を設けることが好ましい。

さらに、穿孔針における残留物を除去するため、穿孔針の浄化装置を設けることが有利であり、この除去は、拭き取り装置もしくはパルス状蒸気、またはその両方を使用して行われることが好ましい。

連結装置の特に好ましい実施形態は、穿孔針がホルダに収納されるハウジングを含んでおり、さらに、このハウジングは、穿孔針を挿入するときに対応する管を受け入れて支持する位置決め面も含んでいる。これにより、２本の管の連結が、汚れから保護されている囲まれた領域において行われる。

２本の管の連結は、管の一方についてはクランプホルダによって行われることが好ましく、なぜなら、連結を問題なく単純に行うことができるためである。

管の一方が、第１の位置決め面と、穿孔針が通る開口を備えているさらなる位置決め面との間に配置されているならば、管が極めてしっかりと保持され、その一方で、穿孔針が、貫通時に案内され、引き抜き時に、外面が拭かれることによって浄化される。

穿孔針による貫通は、カムによって制御されるスラスト部材によって行われることが好ましく、スラスト部材は、それと同時に、貫通する位置に穿孔針を固定するように構成されていることが好ましい。

穿孔針は、蒸気管に連結されていることが好ましく、なぜなら、その場合、大量の液体と少量の蒸気との特に良好な混合が達成されるためである。

本発明は、飲料供給装置、特に、最小限の補充・保守作業によって動作しなくてはならず、かつ特に液体用の使い捨てタイプの管を使用して動作する自動飲料装置、に特に適している。本発明による連結装置は、保管容器を交換した後、蒸気管を調整することなしに、新しい保管容器の供給ホースに問題なく連結することができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいてさらに詳しく説明する。

図１は、本発明に従って構成されている飲料供給装置１の最も重要な構成要素の概略図を示しており、この装置１は、例えば、自動飲料装置、あるいはさまざまな飲料装置（例：コーヒーマシン）の構成要素、あるいは類似する機器とすることができる。以下では説明を簡潔にするため、用語「飲料」を使用しているが、本発明による飲料供給装置１は、それ以外の液体食品（例：スープなど）の供給にも適している。

飲料供給装置１は、出口２を含んでおり、この出口２の下には、液体食品を充填するための好適な部分、または消費用容器３を配置することができる。

出口２は、連結装置４の下流に位置しており、連結装置４は、保管容器６または準備装置または類似する装置から延びている第１の管５と、媒体源８から延びている、加熱媒体（好ましくは蒸気）用の管とを一緒に連結する。装置１は、多くの保管容器６を備えていることができ、これらの保管容器６は、それぞれが自身の出口２に連結されているか、または切替器（switch）を介して共通の出口２に連結されており、この場合、加熱する液体を含んでいる保管容器６のそれぞれに専用の連結装置４が割り当てられているか、または、連結装置が出口２のわずか手前に（すなわち切替器の後ろに）配置されている。

図示した実施形態においては、保管容器６は、いわゆるバッグインボックス（bag-in-box）システムであり、すなわち、保管容器６は、中に液体が収容されている柔軟で自由に変形する袋６ａと、一定形状のハウジング６ｂとを含んでいる。管５に連結されている出口開口以外には、袋６ａは閉じており、従って、液体が流れ出るときに空気が引き込まれない。管５は、袋６ａと一体に製造されて、袋６ａとともに使い捨てタイプの製品として形成されていることが好ましい。管５は、柔軟なプラスチックホースであることが好ましく、ただし、連結装置４の領域内で貫通または穿孔することのできる壁セクション５ａを必ず含んでいる。管５には、必要時に使用者が制御装置（図示していない）を通じて作動させる送りポンプまたは供給ポンプ９（ホースポンプ）、または、保管容器６から液体を供給するための別の装置を、必要であれば設けることができる。

蒸気発生器８から延びている管７には、供給・遮断装置１０が配置されており、この装置も、使用者が暖かい液体食品を要求するときに制御装置を通じて作動する。この遮断装置は、ソレノイドバルブを含んでいることが好ましい。蒸気発生器８は、従来の蒸気ボイラまたは従来のフローヒータ（flow heater）、あるいは類似する装置とすることができる。

連結装置４は、図２〜図４から明らかであるように、加熱媒体、特に蒸気の細流を管５の中の液体の流れに注入する注入装置である。この目的のため、この連結装置は、蒸気発生器８に連結されている少なくとも１本の針１１を含んでいる。針１１は、穿孔針または中空の針として形成されており、管５の穿孔可能な壁セクション５ａを貫通することのできる先端部１１ａを含んでいる。図示した実施形態においては、管５の中の液体の流れの方向に一列に整列している３本の穿孔針１１が設けられている。穿孔針１１の数は、穿孔針の流れの断面積（flow cross-section）と、管５の流れの断面積と、管５および管７における流速とに従って決定され、液体が連結装置４の中を流れるときに液体を望ましい温度まで加熱することができるように構成する必要がある。

穿孔針１１はホルダ１２に保持されており、ホルダ１２は、管７を好ましくは取り外し可能に連結するための連結部１３を含んでいる。何本かの穿孔針１１を設ける場合、ホルダ１２は、すべての穿孔針１１に加熱媒体が均一に分散するように、シールされた分散室１４を含んでいる。

穿孔針１１は、ハウジング１５に収容されている。ハウジング１５は、中空であり、穿孔針１１が汚れから保護されるように、また、使用者も先端部１１ａによる怪我から保護されるように形成されている。キャリア１２は、ハウジング１５の側壁を形成しており、ハウジング１５の内部において両側矢印Ａの方向に動かすことができる。

ハウジング１５は、連結装置４を管５にしっかりと固定することができるホルダ１６をさらに含んでいる。ホルダ１６は、第１の位置決め面１６ａを含んでおり、この位置決め面１６ａは、ホルダ１２とは反対側のハウジング１５の側壁を形成しており、管５の外形に合致している、すなわち、円形断面を持つ管と同じ直径に丸く成形されていることが好ましい。位置決め面１６ａは、母体（matrix）として形成されており、穿孔針１１が通過することができ穿孔針１１を案内する開口１７を含んでいる。開口１７が穿孔針の外周を拭き取ることによって浄化する浄化装置として作用するように、開口１７の直径は穿孔針１１の外径に合致している（すなわち同じ大きさである、またはわずかに大きい）ことが好ましい。

ホルダ１６は、第１の位置決め面１６ａの反対側に位置している第２の位置決め面１６ｂも含んでおり、この位置決め面１６ｂは、穿孔力を受け止める対向面を形成している。第２の位置決め面１６ｂはフラップ１８に配置されており、フラップ１８は、ハウジング５上で可動状態に支持されており、図示した実施形態においては、軸線１８’を中心に旋回することができる。また、第２の位置決め面１６ｂも、管５の外形に合致している、すなわち、図示した実施形態においては丸く成形されている。しかしながら、位置決め面１６ａ，１６ｂの両方によって連結空間が形成され、この連結空間は、連結装置４を管５にクランプ式に着座させる（clamp seating）ことを可能にする、すなわち、管５の外形寸法と同じ大きさ、または好ましくは小さい。

ホルダ１２は、管５における液体の流れと同じ方向または逆方向に面している少なくとも一方の側面、好ましくは両側面に、カム２０の摺動支持部１９を備えている。１つ以上のカム２０がスラスト部材２２に動かないように配置されており、スラスト部材２２は、軸線２２’を中心に旋回できるようにハウジング１５に支持されている。ハウジング１５には、カム２０に面している側面にカム２０の案内部２１が設けられている。案内部２１と摺動支持部１９は、スラスト部材２２が、管７のホルダ１２を両側矢印Ａの方向に動かすための移動装置として機能するように配置されている。この場合、カム２０は、案内部２１を貫いて摺動支持部１９に達しており、管７を管５に連結するときに第２の位置決め面１６ｂの方向にホルダ１２を引っ張る。

さらに、スラスト部材２２は、管５が２つの位置決め面１６ａ，１６ｂの間に囲まれている位置において、フラップ１８をハウジング１５に固定する固定装置として機能する。図示した実施形態においては、この固定機能は、フラップ１８を介してスラスト部材２２をトグルクランプ式に固定する（toggle clamping）ことによって行われる。これを達成するため、軸線１８’を中心とするフラップ１８の移動円と、軸線２２’を中心とするスラスト部材２２の移動円が、管５および／またはフラップ１８および／またはスラスト部材２２の材料の弾性によって手操作で固定できるように重なっている。従って、スラスト部材２２は、穿孔針１１の移動装置として、また、ホルダ１６を閉じるときにフラップ１８を固定する固定装置として機能する。

装置１を最初に動作させるとき、保管容器６に液体食品を充填する。これは、例えば、保管容器に充填し、好ましくは使い捨てタイプの管である管５（例：プラスチックホース）を連結することによって行うことができる。さらには、上述した一体型の管５を有する使い捨てタイプの袋を採用する、あるいは、使用済みの袋を、いっぱいに満たされた袋と交換することによっても行うことができる。管５をポンプ９に連結し、飲料供給装置１に組み込まれている出口２に連結する。蒸気管７が連結装置４に一体化されていない場合、または永久的に連結されていない場合、蒸気管７を連結するため、蒸気管７を連結装置４の連結部１３に連結する。次いで、フラップ１８を開くことができ、かつ、穿孔針１１が開口１７の後ろに引き抜かれる位置まで穿孔針１１のキャリア１２がカム２０によって動かされる位置まで、スラスト部材２２を動かす。この状態は、図３Ａおよび図３Ｂに示してある。次いで、穿孔可能な壁セクション５ａが第１の位置決め面１６ａに密着した状態に管５を配置し、フラップ１８を閉じる。次いで、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、スラスト部材２２を軸線２２’を中心に穿孔・固定位置まで動かす。フラップ１８を介してのスラスト部材２２の動きの間、案内部２１を貫いて摺動支持部１９と係合しているカム２０によって、位置決め面１６ａの方向に、また、面１６ａに位置している管５の穿孔可能な壁セクションの方向に、キャリア１２が動く。このとき、穿孔針１１がその先端部１１ａによって開口１７を通過し、穿孔針１１の完全な開口断面が管５の内側に達する深さまで管５を貫通する。回転軸線２２’に対するカム２０の位置と、案内部２１の配置は、図４Ａおよび図４Ｂに示した固定位置においてスラスト部材２２がフラップ１８に重なるまで動いたときに、第２の位置決め面１６ｂに接触している側の管５の壁を穿孔針１１が貫くことがなく、かつ、この固定によって、フラップおよびその位置決め面１６ｂが管５に密着した状態に保持され、従って、管７が管５に連結され、かつ穿孔針１１が管５の内部に保持された状態で連結装置４が固定されるように、合わせる必要がある。管５の壁セクション５ａを貫通する直前、または貫通中に、壁セクション５ａの穿孔位置と、穿孔針１１の外側（可能な場合）とを殺菌する短パルス状蒸気を、穿孔針１１を通じて供給することができる。

穿孔針１１が管５の内側に位置すると、液体食品が連結装置４を流れるときに、以前に設定された望ましい温度まで加熱することができる。

管５と管７との連結を外すときには、スラスト部材２２を後ろに旋回させ、これにより、穿孔針１１が開口１７を通じて管５から引き抜かれる位置まで、キャリア１２および穿孔針１１がカム２０によって押し戻される。開口１７を通じて引かれるとき、残留液体が穿孔針１１から拭き取られ、これにより穿孔針１１が浄化される。次いで、フラップ１８を開き、連結装置４を管５から分離する。次いで、管５を廃棄し、保管容器が使い捨てタイプである場合は保管容器も廃棄し、装置に再び液体を充填する。上述した方法において連結装置４を再び操作し、新しい管５に連結する。

図示および説明した実施形態の変形形態においては、管５は、穿孔可能な材料を部分的に備えていることができ、その場合、完全な浄化作業時、製品の交換時、製品の再充填時のうちの少なくとも１つにおいて、その部分のみを交換すればよい。連結装置は、デザインの異なる管用ホルダを備えていることができ、ただし、貫通時に管がその全領域にわたって支持されるように、穿孔針の完全配置部とは反対側に位置する、管に対する位置決め面を備えていることが好ましい。さらに、特に強い加熱が望ましい場合、連結装置を液体管に連結し、穿孔針を蒸気管に挿入することが可能である。移動機能、固定機能、および穿孔機能についても、別の要素によって実現することができる。従って、ハウジングのフラップをラッチ機構によって閉じた状態に保持する一方で、穿孔針を手動で押し込んでラッチ式に固定することができる。

本発明による装置を備えた飲料供給装置の斜視図である。 本発明による連結装置の分解斜視図である。 図３Ａは、本発明による連結装置の、連結の第１のステップ時の斜視図であり、図３Ｂは、図３Ａの断面図である。 図４Ａは、本発明による連結装置の、完全に連結された状態における斜視図であり、図４Ｂは、図４Ａの断面図である。

Claims (15)

1. 液体を運ぶ管および蒸気を運ぶ管（５，７）を備えている、蒸気によって液体食品を加熱する装置において、
   前記管（５，７）を連結する連結装置（４）が設けられており、前記連結装置（４）が少なくとも１本の穿孔針（１１）を含んでおり、前記穿孔針（１１）が、前記管（５，７）の一方に連結されており、かつ、他方の管（５，７）の穿孔可能な壁セクション（５ａ）を貫通することができる、
   ことを特徴とする、装置。
2. 前記穿孔針（１１）がハウジング（１５）に収容されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記連結装置（４）が、前記穿孔針（１１）を前記壁セクション（５ａ）に貫通させる移動装置（２２）、を備えていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記連結装置（４）が、前記壁セクション（５ａ）を貫通している位置において前記穿孔針（１１）を固定する固定装置（２２）、を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の装置。
5. 前記連結装置（４）が、前記壁セクション（５ａ）が設けられている管（５）に対する位置決め面（１６ｂ）を含んでいることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の装置。
6. 前記穿孔針（１１）の浄化装置が設けられていることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれかに記載の装置。
7. 殺菌のため、前記穿孔針（１１）を機械的に浄化する拭き取り装置（１７）と、前記壁セクション（５ａ）もしくは前記穿孔針（１１）、またはその両方に蒸気を吹き付ける装置、の少なくとも一方が設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 前記連結装置（４）が、
   前記一方の管（５）を受け入れて支持する位置決め面（１６ｂ）を有するハウジング（１５）と、
   前記穿孔針（１１）のホルダ（１２）であって、前記他方の管（７）が連結されている、前記ホルダ（１２）と、
   を含んでおり、
   前記位置決め面（１６ｂ）および前記ホルダ（１２）を互いに対して動かして、前記穿孔針（１１）を前記壁セクション（５ａ）に貫通させることができる、
   ことを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の装置。
9. 前記連結装置（４）が、前記穿孔可能な壁セクション（５ａ）に対する位置決め面（１６ｂ）が設けられているホルダ（１６）、を備えていることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 前記位置決め面（１６ｂ）に接触している前記管（５）と前記穿孔針（１１）との間に、開口（１７）が設けられているさらなる位置決め面（１６ａ）が配置されており、前記開口（１７）が前記穿孔針（１１）の拭き取り装置として機能するように、前記開口（１７）の直径が、前記穿孔針（１１）の外径に等しい、またはわずかに大きいことを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の装置。
11. 前記連結装置（４）が、前記穿孔針（１１）と前記穿孔可能な壁セクション（５ａ）とを互いに対して動かすカム制御部（１９，２０，２１）、を備えていることを特徴とする、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記連結装置（４）が、
    前記穿孔針（１１）と前記穿孔可能な壁セクション（５ａ）とを互いに対して動かすカム制御部（１９，２０，２１）を含んでいるスラスト部材（２２）と、
    前記壁セクション（５ａ）を貫通している状態に前記穿孔針（１１）を固定する固定装置と、
    を含んでいることを特徴とする、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記穿孔針（１１）が前記蒸気管（７）に連結されていることを特徴とする、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれかに記載の装置を特徴とする、飲料供給装置（１）。
15. 前記柔軟な壁セクション（５ａ）が、使い捨てタイプの供給ホース（５）の一部であることを特徴とする、請求項１４に記載の飲料供給装置。

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