JP2009110789A - 誘導加熱装置および誘導加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、パチンコ玉などの数多くの金属片を水洗した後、これらの金属片の表面に付着した水をより効率的かつ迅速に蒸発させることができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る誘導加熱装置は、所定平面に沿って捲回された加熱コイルと、加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、金属片を加熱コイル上で移動させる移動手段とを備え、加熱コイルによる高周波磁場の磁束方向が、移動手段による金属片の移動方向とは実質的に異なることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属片を加熱する誘導加熱装置および誘導加熱方法に関し、とりわけ遊技装置で利用されるパチンコ玉やベアリング球などの球状金属片、コイン（硬貨）やメダルなどの円板状金属片、またはボルトやナットなど他の形状を有する金属片を加熱するための誘導加熱装置および誘導加熱方法に関する。

一般に、遊戯装置として知られるパチンコ台において、パチンコ玉がパチンコ台に数多く設けられた釘に衝突した後、当たり穴に入ると規定数のパチンコ玉を獲得することができるが、釘の状態によりパチンコ玉の軌跡が変化し、入賞確率が変化し得ることが知られている。具体的には、パチンコ台の釘に汚れや異物が付着していると、予定した入賞確率が変化することがある。入賞確率が予定したものより大きくなるとパチンコ店の損害が増大し、入賞確率が期待されるものに及ばないとき顧客の不満が拡大する。すなわち入賞確率は、所定の範囲で制御する必要がある。そこで、パチンコ台の釘への汚れや異物の付着を防止するために、パチンコ玉を洗浄し汚れを取り除くことが強く望まれている。

例えば特許文献１は、パチンコ玉の研磨装置に関し、いわゆる乾式のパチンコ玉の洗浄装置を開示している。具体的には、特許文献１には、吸水性および吸油性を有するベルト状の研磨布の上に多数のパチンコ玉を配置し、押送部により研磨布上を移動させることにより、押送部およびパチンコ玉同士の衝突によって複雑に転動する間に、研磨布の表面でパチンコ玉の汚れを取り除くことが記載されている。

また、特許文献２は、ベアリング鋼球などの小球を水で洗浄した後に乾燥させるための（すなわち湿式の洗浄装置で用いられる）乾燥装置を開示している。特許文献２には、水で洗浄した後の小球が小球の５〜１０倍の直径を有する球体で充填された乾燥槽に投入され、乾燥槽の下方から送り込まれた熱風により、あるいは小球と球体との接触により、小球を乾燥させることが記載されている。

さらに、特許文献３は、パチンコ玉を乾燥する目的ではないが、誘導加熱を利用してパチンコ玉を１２００℃の高温に加熱した後、ステンレススチールの金属粉をその外周面に付着させて、外径を大きくすることにより、磨り減って直径が減少した使用済みパチンコ玉の再生装置を開示している。

特開平１−２３２９８７号公報 特開平８−２６１６５１号公報 特開平１１−４７４３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来式のパチンコ玉の研磨装置においては、研磨布が長いほどにパチンコ玉の洗浄効率は高くなるが、一般に、パチンコ店内の限られたスペースに設置可能なベルト長を有する研磨布を用いた場合、パチンコ玉の汚れを十分に拭い取ることはできないといった問題点があった。また、研磨布を定期的に交換、洗浄しなければならずメンテナンスに多くの労力を有するといった問題点があった。

また、パチンコ玉を水で洗浄した後、特許文献２に記載の乾燥装置を用いた場合、乾燥槽および球体などのパチンコ玉以外のものを加熱する必要があり、多くのエネルギを浪費するといった問題点があった。

さらに、特許文献３に記載のように誘導加熱コイルを用いてパチンコ玉を加熱することにより、パチンコ玉の表面に付着した水を蒸発させることも考えられるが、パチンコ玉を水の蒸発に適した１００℃以下（キュリー温度以下）の温度に加熱させるとき、加熱コイルにより生じる磁場の向きが案内筒内のパチンコ玉の移動方向と一致するためパチンコ玉が案内筒内で互いに引力を及ぼし（くっついて）案内筒から排出されず、数多くのパチンコ玉を効率よく乾燥処理できないといった問題点があった。

そこで本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、パチンコ玉などの球状金属片やメダルなどの円板状金属片を水洗した後、これらの金属片の表面に付着した水を効率よく蒸発させることを目的とする。

本発明に係る誘導加熱装置は、所定平面に沿って捲回された加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、金属片を加熱コイル上で移動させる移動手段とを備え、前記加熱コイルによる高周波磁場の磁束方向が、前記移動手段による金属片の移動方向とは実質的に異なることを特徴とするものである。

本発明に係る誘導加熱装置によれば、金属片を水洗した後、これらの金属片の表面に付着した水をより効率的かつ迅速に蒸発させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態を説明する。実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「上方」、「下方」、「水平方向」および「鉛直方向」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。なお、各実施の形態において同様の構成部品は、同様の符号をもって示す。

実施の形態１．
図１〜図１１を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態１について以下に説明する。図１、図２および図３はそれぞれ、実施の形態１に係る誘導加熱装置１を模式的に示す分解斜視図、垂直断面図、および平面図である。なお、本発明に係る誘導加熱装置は、上述のように、パチンコ玉やベアリング球などの球状金属片、コイン（硬貨）やメダルなどの円板状金属片、またはボルトやナットなど他の形状を有する金属片を加熱するものであるが、実施の形態１では、一例として金属球を加熱するための誘導加熱装置１について説明する。

図１に示す誘導加熱装置１は、概略、金属球Ｓを支持する円盤状トレイ１０と、金属球Ｓを円周方向に回転させる回転機（移動手段）３０と、円盤状トレイ１０に沿って捲回された加熱コイル５０と、加熱コイル５０に高周波電流を供給する高周波電源７０とを備える。

円盤状トレイ１０は、通常、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて構成されている。また円盤状トレイ１０は、底板１１と、その周縁から上方に延びる（金属球Ｓの直径より高い）周囲壁１２と、金属球Ｓを挿入する挿入口１４と、金属球Ｓを排出する排出口１５とを有する。
また図２に示すように、円盤状トレイ１０はこれを覆う天板１３を有していてもよい。さらに円盤状トレイ１０は、排出口１５付近で周囲壁１２に接続された排出壁１６を有する。なお、円盤状トレイ１０の上方には、金属球Ｓを円盤状トレイ１０の挿入口１４に供給する金属球ホッパ（供給部）１７が取り付けられ（図２参照）、円盤状トレイ１０の下方には、排出口１５から排出された金属球Ｓを受容するための容器１８が配設されている。

回転機３０は、中心軸Ｃの周りを図１では反時計方向に回転駆動する電気モータ（回転駆動部）３１と、同軸上に配置されたシャフト３２と、シャフト３２に接続された中央部３３と、中央部３３に接続され半径方向に延びる少なくとも１つ（好適には複数）の回転壁３４とを有する。中央部３３および回転壁３４は、好適には、絶縁材料からなり、円盤状トレイ１０の底板１１からわずかに離間している。

金属球ホッパ１７に蓄積された金属球Ｓは、挿入口１４を介して円盤状トレイ１０に随時供給され、周囲壁１２と中央部３３の間で円盤状トレイ１０に支持された金属球Ｓは、電気モータ３１の回転に伴い、回転壁３４に押されて円周方向（図３の矢印５１）に移動する。そして円盤状トレイ１０の排出口１５まで移動した金属球Ｓは、排出壁１６に衝突して排出口１５から排出される。なお、図２に示すように、円盤状トレイ１０の排出壁１６および回転機３０の回転壁３４は、高さ（垂直）方向において重ならない位置に配置されているので、回転壁３４は排出壁１６に衝突することなく円周方向に移動することができる。

加熱コイル５０は、上述のように、円盤状トレイ１０の平坦な底板１１などの所定平面に沿って円板状に捲回されている。加熱コイル５０は、高周波電源７０から高周波交流電流が供給されると、その上方に配置された円盤状トレイ１０の半径方向（図３の破線矢印５２）の磁束を有する高周波交流磁場を形成する。こうして形成された高周波磁場により、円盤状トレイ１０上で支持された金属球Ｓが、その表面近傍で渦電流が形成され、誘導加熱される。このとき金属球Ｓは、回転壁３４により押されて円周方向に転がる間に誘導加熱されるので、金属球Ｓの表面全体が均一に加熱される。すなわち、この実施の形態に係る誘導加熱装置によれば、金属球Ｓ表面上の水を加熱して蒸発させるために、金属球Ｓ表面を直接的に加熱するので（他のものを媒体として加熱する必要がないので）、金属球Ｓを極めて効率よくかつ迅速に乾燥させることができる。

一例として、円盤状トレイ１０の外径を２００ｍｍ、内径１００ｍｍとし、その下方にドーナツ状の加熱コイル５０を配置して、約１１ｍｍの直径を有する金属球Ｓを誘導加熱するとき、単純に面積で計算すると、円盤状トレイ１０上に２４７個の金属球Ｓを載置して、誘導加熱することができる。すなわち、回転壁３４が４秒間で１回転するように回転機３０を制御すると、４秒間に２４７個、１時間で２２万個以上の極めて多量の金属球Ｓを効率よく誘導加熱して乾燥処理することができる。ただし、実際には隣接する金属球Ｓ間に隙間が生じたり、回転壁３４や排出壁１６付近にデッドスペースが生じるため、円盤状トレイ１０に載置できる金属球Ｓ数は２４７個より少なくなるが、それでも円盤状トレイ１０の外径を大きくするなどして、１時間に２０万個以上の相当数の金属球Ｓを容易に誘導加熱して乾燥させることができる。金属球Ｓを水洗後、約８５％の脱水（残留水分量２〜３ｍｇ）を行った金属球Ｓを、本願発明の誘導加熱装置を用いて誘導加熱したところ、１．５ｋＷの入力電力で１時間に２０万個の金属球Ｓを完全に乾燥させることができた。

上記したように、前掲の特許文献３に記載の構成において、加熱コイルに高周波電流を流して誘導加熱を行うと、案内筒の内部で複数のパチンコ玉が互いにくっつき転がらなくなるため案内筒から排出されないことがある。すなわち、案内筒を取り巻くように導線を巻いて加熱コイルを形成したとき、加熱コイルによって生じる磁束の向きが右ねじの法則により案内筒の軸方向になり、パチンコ玉が移動する方向と一致し、強磁性を有するパチンコ玉は瞬時に磁化されて互いにくっついて自転回転が妨げられ案内筒から排出されなくなる。なお特許文献３で、上記問題点が指摘されていないのは、パチンコ玉が鉄のキュリー温度７７０℃をはるかに超える１２００℃の高温になるまで加熱され、もはや強磁性体としての性質を失っているためと考えられる。

これに対し、本願発明に係る誘導加熱装置は、金属球Ｓの表面に付着した水分を蒸発させるためのものであるから、せいぜい１００℃にまで加熱すれば十分である。ただし、上述のように、金属球Ｓは、とりわけ強磁性体材料で作製されている場合、半径方向の磁束を有する高周波交流磁場により誘導加熱されるとき、磁束方向（半径方向）に瞬時に磁化され、互いに引力を及ぼす（くっつく）ことになる。しかしながら、実施の形態１に係る誘導加熱装置１によれば、金属球Ｓが磁化される方向（磁束方向）とは実質的に直交する円周方向に金属球Ｓを転がすので、金属球Ｓの移動が半径方向の引力により妨げられることはなく（滞ることなく）、小さい回転駆動力で金属球を移動させることができる。なお、図３に示すように、排出壁１６を半径方向に対して傾斜する方向（図３の矢印５３）に配設して、金属球Ｓを排出口１５から（排出方向５３に沿って）排出しやすくすることが好ましい。

さらに金属球Ｓは、残留磁化を有することがあり、とりわけパチンコ玉として使用される場合、これを用いてパチンコ台の入賞確率を変化させるといった不正行為が行われ得ることが知られている。しかしながら、実施の形態１に係る誘導加熱装置１によれば、金属球Ｓは、交流磁場に曝されるので、たとえ誘導加熱（乾燥処理）する前に残留磁化を有していても確実に消磁され、処理済みのパチンコ玉による不正行為の可能性を排除することができる。

なお図１では、加熱コイル５０を円盤状トレイ１０から離間して図示されているが、後述するように、より効率的な誘導加熱を実現するためには、両者をできるだけ接近させて配置することが好ましい。

また、加熱コイル５０の下方には、磁気抵抗を低減するために、半径方向に延びる複数の棒状のフェライトコア５４を配設してもよい。フェライトコア５４は、磁気抵抗を低減するものであれば、これに限定されるものではなく、扇状または円板状のものであってもよい。

加えて、加熱コイル５０およびフェライトコア５４の下方には、これらを冷却するための空冷ファン９０を配置することが好ましい。とりわけ加熱コイル５０は、これを構成する導線の抵抗値が動作温度とともに増大するので、加熱コイル５０自体で消費される電力を抑制するために動作保証温度以下に冷却することが好ましい。同様に、加熱コイル５０を冷却するものであれば、他の冷却装置を用いてもよい。

図１には図示されないが、実施の形態１に係る誘導加熱装置１は、回転機３０（および回転壁３４）ならびに高周波電源７０を制御するための制御部７１を備え、高周波電源７０および制御部７１の回路図が図４に図示されている。高周波電源７０は、概略、２０ｋＨｚ程度の高周波電流を加熱コイル５０に供給するものであって、その実効値または平均値が常に一定になるように制御するものである。

具体的には、高周波電源７０は、商用の交流電源から直流電流を得る直流電源７２と、直流電源７２に接続され所定の電圧波形を出力するハーフブリッジ回路７３と、ハーフブリッジ回路７３と加熱コイル５０の間で直列に接続された共振コンデンサ７４とを有する。直流電源７２は、ダイオードブリッジ７５と、これに並列に接続された平滑コンデンサ７６とを有し、商用の交流電源７７からの交流電圧を全波整流する。なお、平滑コンデンサ７６は必須のものではなく、省略してもよい。また、ハーフブリッジ回路７３は、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子７８ａ，７８ｂと、これらをスイッチング駆動するハーフブリッジドライバ７９とを有する。
なお、平滑コンデンサ７６はダイオードブリッジ７５の出力を平滑してリプルの無い安定な直流電圧にする必要は必ずしもなく、加熱コイル５０と共振コンデンサ７４に十分な電流が供給できれば、交流電圧を全波整流しただけの電圧波形がハーフブリッジ回路７３に供給されるような小さな静電容量であってもよい。またノイズ低減のためにインダクタンスなどからなるフィルタを適宜挿入してもよい。さらに、実施の形態では、誘導加熱装置の駆動回路としてハーフブリッジ回路について説明したが、フルブリッジ回路や、加熱コイルと共振コンデンサを並列に接続した並列共振回路など他の形態の共振回路を用いた駆動回路であってもよい。

また実施の形態１に係る高周波電源７０は、加熱コイル５０に流れる電流を検出するためのカレントトランスなどからなる電流センサ８０と、加熱コイル５０の両端の電圧を検出するための分圧抵抗などからなる電圧センサ８１とを有し、加熱コイル５０に流れる電流とその両端の電圧に関する情報が制御部７１に入力されている。制御部７１は、これらの情報から、動作時における加熱コイル５０のインピーダンス（すなわちインダクタンスと抵抗値）を検出することができる。

ここで、外径が１６０ｍｍ、内径が４８ｍｍのドーナツ状に形成された加熱コイル５０の上に、０．１ｍｍだけ離間させた金属球Ｓ（０〜１５５個）を載置して、２０ｋＨｚ（インピーダンスアナライザで測定）で誘導加熱したときの金属球Ｓの数と加熱コイル５０のインダクタンスおよび抵抗値との関係について実験し、その測定結果から図５のグラフを得た。
図５から明らかなように、加熱コイル５０のインダクタンスおよび抵抗値は、加熱コイル５０上で支持される金属球Ｓの数に依存し、とりわけ加熱コイル５０の抵抗値は金属球Ｓの数にほぼ比例する。このときの比例定数は、加熱コイル５０の巻数や大きさ、金属球Ｓと加熱コイル５０との間隔によって変化するが、比例傾向は同様である。したがって、制御部７１は、加熱コイル５０の両端の電圧と加熱コイル５０に流れる電流とから加熱コイル５０の抵抗値を求め、抵抗値と金属球Ｓの数の間の既知の関係式から金属球Ｓの数を正確に検出することができる。

特に金属球Ｓがパチンコ玉として利用される場合、客数の増減により、洗浄乾燥されるパチンコ玉の数量（すなわち円盤状トレイ１０上で支持される金属球Ｓの数）が大きく変動する。したがって、円盤状トレイ１０に支持される金属球Ｓの数に依存して、加熱コイル５０に供給される電力を制御することが好ましい。このとき、実施の形態１に係る誘導加熱装置１によれば、制御部７１は、上述のように、電流センサ８０と電圧センサ８１からの情報により、加熱コイル５０の抵抗値を求め、金属球Ｓの数を正確に検出できるので、１個当たりの金属球Ｓが消費する電力（発熱量）が一定となるように加熱コイル５０に供給される電流を制御することができる。これにより、円盤状トレイ１０上で支持される金属球Ｓの数によらず、常に適正な電力で金属球を加熱することができる。さらに、本発明に係る誘導加熱装置は、加熱コイル５０で生じた高周波磁場を用いて金属球Ｓを直接的に加熱するので（中間的な熱媒体を介して加熱しないので）、金属球Ｓの数の変動に迅速に応答して電流を調整することにより、増減する金属球Ｓを極めて応答性よく加熱することができる。

金属球Ｓの数を検出する手法について、より具体的に以下に説明する。
金属球Ｓが円盤状トレイ１０上に載置されていないときに、高周波電源７０を制御して、ある所定の間隔、例えば１秒間隔あるいは４秒間隔などでハーフブリッジ７３の出力段から電圧パルスを１パルスあるいは数パルス出力すると、高周波電流が加熱コイル５０に流れ、加熱コイル５０の両端に電圧が発生する。このときの電流と電圧を電流センサ８０および電圧センサ８１で検出し、制御部７１で加熱コイル５０のインピーダンスを求める。同様に、円盤状トレイ１０上に載置されている金属球Ｓの数を増やして、インピーダンスの変化を求める。すなわち、円盤状トレイ１０上に金属球Ｓが無い場合には、加熱コイル５０両端の抵抗は小さく、インダクタンスも小さいため、ハーフブリッジ回路７３から電圧パルスを出力すると、加熱コイル５０には大きな電流が流れ、電圧および電流の共振周波数は高くなる。一方、円盤状トレイ１０上に多数の金属球Ｓが載っている場合、電流は小さくなり、共振周波数も低くなる。従って、電流の大きさあるいは共振周波数の変化またはその両方を検出して演算することにより金属球Ｓの有無あるいは数を検出することができる。例えば、円盤状トレイ１０上に金属球Ｓが無い場合、加熱コイル５０および回転機３０に電力を供給する必要が無いが、金属球Ｓが円盤状トレイ１０上に載ったことを検出すると、加熱コイル５０と回転機３０に電力を供給し、また金属球Ｓが無くなると加熱コイル５０と回転機３０への電力供給を停止することで無駄な電力を省くことができる。

円盤状トレイ１０上の金属球Ｓの数は、誘導加熱装置による加熱、乾燥工程の前の洗浄工程によって常に変化する。すなわち、パチンコ店の客の数などによって使用される金属球Ｓの数は時々刻々と変化するため、洗浄される金属球Ｓの数も時々刻々と変化する。従って、誘導加熱装置で加熱、乾燥される金属球Ｓの数も時々刻々と変化する。円盤状トレイ１０上の金属球Ｓの数が変化すると、図５に示したように加熱コイル５０のインピーダンスも変化するから、常に最適な状態で金属球Ｓを加熱するためには加熱コイル５０に投入する電力を制御する必要がある。加熱コイル５０への電力の制御は、加熱コイル５０に流れる電流の実効値あるいは平均値が常に一定となるように制御することで、円盤状トレイ１０上の金属球Ｓの加熱状態を常に一定にできる。これは円盤状トレイ１０上に金属球Ｓが有ると判断した場合、電流センサ８０によって検出される電流の実効値または平均値が常に一定になるように、制御部７１がハーフブリッジドライバ７３を制御すればよい。

上記のように、制御部７１は、加熱コイル５０に流れる電流の実効値（または平均値）が常に一定となるように制御することで、常に適正な電力で金属球Ｓを加熱することができる。制御部７１は、金属球Ｓが増えた場合、たとえば高電位側のスイッチング素子７８ａのオン時間を長く（低電位側のスイッチング素子７８ｂのオフ時間を短く）するようにハーフブリッジドライバ７９を制御することにより、加熱コイル５０に流れる電流の実効値を大きくして、１個当たりの金属球Ｓが消費する電力（発熱量）が一定となるように制御することができる。
また、スイッチング素子７８ａ、７８ｂのオン時間とオフ時間の比率は１周期の中で制御してもよいが、例えば１００周期中、１０周期がオン時間５０％、オフ時間５０％、残りの９０周期がオフ時間１００％というように複数周期の中で制御してもよい。

なお、実施の形態１では、円盤状トレイ１０上の金属球Ｓの数を検出するために、加熱コイル５０の抵抗値を求めたが、これに限定されるものではなく、挿入口１４および排出口１５に設けた機械式／光学式カウンタ（図示せず）や、加熱コイル５０に設置した重量計を用いて金属球Ｓの数を計数してもよい。

また、上述の実施の形態では、金属球Ｓの数の変動に応答して、加熱コイル５０に流れる電流を調整することにより、１個当たりの金属球Ｓが消費する電力（発熱量）が一定となるように制御したが、回転機３０（および回転壁３４）の回転速度、すなわち金属球Ｓを加熱コイル上で移動させる移動速度を調整することにより、増減する金属球Ｓの数に対応して効率よく加熱することができる。たとえば、加熱コイル５０の消費電力を一定にして、金属球Ｓの数が増えると回転機３０の回転速度を遅くし、金属球Ｓの数が少ないときには回転機３０を速く回転させてもよい。

ところで、高周波電源７０が加熱コイルに供給する電力（電気エネルギ）は、加熱コイル５０、フェライトコア５４、および金属球Ｓ全体で消費されてジュール熱として熱エネルギに変換されるが、高周波電源７０から投入される電力に対する、金属球Ｓで消費される電力（熱エネルギ）の割合が大きいほどエネルギ効率の良好な誘導加熱装置１を実現できることは明らかである。ここで、高周波電源７０から投入される電力をＷ_Ｔ、金属球Ｓ全体で消費される電力をＷ_Ｍとして、エネルギ変換効率（σ＝Ｗ_Ｍ／Ｗ_Ｔ）を定義する。エネルギ変換効率（σ）は、金属球Ｓの径・材質・数量、フェライトコア５４の構成、加熱コイル５０の巻線・材質・巻き方などにより大きく変化する。中でも、図６は、外径が１６０ｍｍ、内径が４８ｍｍのドーナツ状に形成された加熱コイル５０と、その上に１５５個の金属球Ｓを載置したときの両者間の距離と、エネルギ変換効率（σ）の関係を示すグラフであり、両者は比例関係を有する（ただし比例係数は負の値）。すなわち図６から明らかなように、金属球Ｓが加熱コイル５０により接近して配置されるほど、エネルギ変換効率（σ）は高くなる。換言すると、エネルギ変換効率（σ）を改善するためには、加熱コイル５０と金属球Ｓの間の距離を小さく、すなわち円盤状トレイ１０の底板１１を極力薄く形成することが好ましい。
そこでエネルギ変換効率を改善するためには、円盤状トレイ１０の底板１１を省略して、金属球Ｓが加熱コイル５０の上に直接支持されるように構成することが好ましい。ただし、この場合、加熱コイル５０は、絶縁被膜された導線を所定の平面に沿って捲回してなり、金属球Ｓとの摩擦により絶縁被膜が摩滅して絶縁破壊する可能性があるので、加熱コイル５０の上に樹脂、ガラス、セラミックなどの絶縁材料からなるコーティングフィルム（図示せず）を配設することがより好ましい。
上述のように、エネルギ変換効率（σ）は、加熱コイル５０と金属球Ｓの間の距離のみならず、金属球Ｓの数量、フェライトコアの配置方法、加熱コイル５０を形成する導線の巻数の種類や巻き方によっても変化する。特に導線の種類はエネルギ変換効率（σ）に大きく影響し、絶縁された細い銅線を複数本拠り線にしたリッツ線を用いることにより、エネルギ変換効率を改善することができる。

また、実施の形態１に係る円盤状トレイ１０は、金属球Ｓをその上方にある金属球ホッパ１７から供給され、円盤状トレイ１０の挿入口１４は落下する金属球Ｓから衝撃を受ける。すなわち、円盤状トレイ１０の挿入口１４は、特に底板１１を省略して、絶縁コーティングフィルムを配置したとき、金属球Ｓによる衝撃で破損しやすくなる。
そこで、円盤状トレイ１０の上方にある金属球ホッパ１７から金属球Ｓを供給する代わりに、図７に示すように、円盤状トレイ１０の側面に設けた挿入口１４から水平方向（図７の矢印５５）に金属球Ｓを供給するように構成してもよい。
択一的には、図８に示すように、ゴムなどの弾性材料、絶縁材料、または金属材料からなる衝撃緩衝部１９を円盤状トレイ１０の挿入口１４に設けて、金属球Ｓによる衝撃を緩衝するようにしてもよい。なお、金属材料を用いて衝撃緩衝部１９を形成する場合は、その消費電力を小さくするためにアルミニウムや銅などの非磁性金属で形成することが好ましい。
このように、衝撃緩衝部１９においては加熱コイル５０と金属球Ｓの間の距離が大きくなるが、加熱コイル５０のその他の領域では加熱コイル５０と金属球Ｓの間の距離を極力小さく維持することにより、エネルギ変換効率（σ）を高く維持することができる。

上記説明において、円盤状トレイ１０は、通常、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて構成されるものとしたが、機械的強度を確保するために、金属材料を用いて形成することもできる。ただし強磁性を有する金属材料は、一般に、加熱コイル５０による高周波磁場を吸収しやすい（エネルギ損失が大きい）ので、アルミニウムや銅などの非磁性金属を用いて円盤状トレイ１０を構成することが好ましい。さらに高周波磁場が非磁性円盤状トレイ１０を貫通して、金属球Ｓを誘導加熱しやすくするために、図９に示すように、複数の貫通スリット２０を円盤状トレイ１０に配設することがより好ましい。貫通スリット２０は、半径方向に磁束方向を有する高周波磁場が通り抜けやすくするものであるから、半径方向に延びていることが望ましい。また、貫通スリット２０により、金属球Ｓの円盤状トレイ１０上の移動が妨げられないように、円盤状トレイ１０上に絶縁材料からなるラミネートフィルムなどを形成しておくことがなお望ましい。しかしながら、こうした貫通スリット２０を有する非磁性金属材料からなる円盤状トレイ１０に比べたとき、絶縁性材料からなる円盤状トレイ１０を用いたときのエネルギ変換効率（σ）はより高いので、構成材料の観点から見れば、やはり絶縁性材料を用いて円盤状トレイ１０を作製することが最も好ましい。

ここで、円盤状トレイ１０上で支持された金属球Ｓの位置と、金属球Ｓの上昇温度（発熱量・消費電力）との関係について検討する。
通常の加熱コイル５０は、図１０（ａ）の半径方向の断面図に示すように、導線５５を半径方向に並べて捲回することにより構成され、これに電流を流すと、矢印で示すように、加熱コイル５０の中心部から、上方部、最外周部、および下方部を包囲するような閉ループ５６の磁力線が形成され、この磁力線に直交する単位面積あたりの磁束（磁束密度、図１０（ｂ）に示すφ_１，φ_２）は、中心から遠ざかるにつれて小さくなる。すなわち磁束密度は、中心からの距離（半径）に反比例し、金属球Ｓで熱エネルギに変換される磁場エネルギは、磁束密度の２乗に比例すると考えられる。したがって、金属球Ｓの上昇温度（発熱量・消費電力）は、中心からの距離（半径）の２乗に反比例すると推定される。

ところが実際に、寸法の異なる２種類の加熱コイルＡ，Ｂを用意して、金属球Ｓの位置と上昇温度について実測したところ、図１１のグラフが得られ、上記推定とは異なる結果が得られた。すなわち一方の加熱コイルＡは、外径を１６０ｍｍ、内径を４８ｍｍとし、他方の加熱コイルＢは、外径を２００ｍｍ、内径を１３０ｍｍとしてドーナツ状に捲回した。図１１から明らかなように、金属球Ｓの上昇温度は、上記推論のように中心からの距離の２乗に反比例するのではなく、中心からの距離に依存してほぼ直線的に減少することが実証された。なお、加熱コイルＢの中心からの距離６５ｍｍにおける測定値が直線から逸脱しているが、これは金属球Ｓの位置が加熱コイルＢの内径側端部にあまりに隣接しており、磁力線がさまざまな方向に発散していることに起因するものと考えられる。

このように、金属球Ｓの上昇温度は、金属球Ｓの配置位置が中心から遠ざかるにつれて１次関数的に小さくなる（金属球Ｓの配置位置により上昇温度にばらつきが生じる）。すなわち、円盤状トレイ１０の外周部に配置される金属球Ｓを十分に加熱するように加熱コイル５０を設計するとき、内周部に配置される金属球Ｓは必要以上に加熱されることになる。このとき、円盤状トレイ１０上に載置された金属球Ｓの上昇温度のばらつきが２倍以下であれば問題ないので、加熱コイル５０の外径を内径の２倍以下とすることが好ましい。また、円盤状トレイ１０の内径を加熱コイル５０の内径より小さく設定しても、内周部に配置される金属球Ｓは十分に加熱されることが期待されるので、円盤状トレイ１０の内径をより小さくして載置可能な金属球の数を増大させるか、あるいは加熱コイル５０の内径を円盤状トレイ１０の内径より大きくして消費電力を低減することができる。

実施の形態２．
図１２を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態２について以下に説明する。実施の形態２の誘導加熱装置２は、回転機（移動手段）３０以外は実施の形態１の誘導加熱装置１と同様の構成を有するので、円盤状トレイ１０、加熱コイル５０、および高周波電源７０に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。

図１２は、誘導加熱装置２を模式的に示す分解斜視図であって、図１と同様のものである。図１２に示すように、実施の形態２に係る回転機３０は、中心軸Ｃの周りを反時計方向に回転駆動する電気モータ３１と、同軸上に配置されたシャフト３２と、シャフト３２に接続された中央開口部（挿入口）３５を有する天板１３と、螺旋状に形成された螺旋ガイド部３６とを有する。螺旋ガイド部３６および天板１３は、好適には絶縁材料からなり、互いに接合され、あるいは一体に形成されている。

また実施の形態２に係る円盤状トレイ１０は、同様に絶縁材料からなり、周囲壁１２を有さず、単なる円板（底板のみ）１１であってもよい。また、この円盤状トレイ１０は、螺旋ガイド部３６および天板１３に互いに接合され、あるいは一体に形成してもよい。

このとき、電気モータ３１が回転すると、螺旋ガイド部３６内にある金属球Ｓは、半径方向外向きの遠心力を受け、実質的に円周方向に移動し、排出口１５から排出される。
なお、螺旋ガイド部３６は、図１２では螺旋状に形成された壁として図示したが、中央開口部（挿入口）３５から排出口１５に至るまで金属球Ｓを案内するための螺旋状の通路を構成するものであれば任意のものを採用することができ、螺旋状の壁以外のものとして、たとえば円盤状トレイ１０の底板１１に形成された螺旋ガイド溝として構成することができる。

また上述のように、金属球Ｓの上昇温度（発熱量・消費電力）は、金属球Ｓの半径方向の位置により変動するが、実施の形態２に係る誘導加熱装置２によれば、すべての金属球Ｓは中央開口部３５から排出口１５に至るまで螺旋ガイド部３６で形成された同じ螺旋ガイド部３６を通過するので、各金属球Ｓが加熱コイル５０から受ける磁場エネルギを一定に維持することができる。

なお、金属球Ｓの数が変動した場合であっても、実施の形態１と同様、制御部７１を用いて、リアルタイムで加熱コイル５０の抵抗値を求め金属球Ｓの数を正確に検出して、加熱コイル５０に適正な電流を供給するか、あるいは回転機３０の回転速度を調整することにより、常に適正な電力で金属球Ｓを応答性よく加熱することができる。

実施の形態３．
図１３〜図１４を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態３について以下に説明する。実施の形態３の誘導加熱装置３は、加熱コイル５０以外は実施の形態１の誘導加熱装置１と同様の構成を有するので、円盤状トレイ１０、回転機３０、および高周波電源７０に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。

図１３は、誘導加熱装置３を模式的に示す垂直断面図であって、図２と同様のものである。実施の形態３によれば、図１３に示すように、半径方向の内側および外側に同軸上に配置された２つの加熱コイル５０ａ，５０ｂが設けられており、これらは互いに独立して制御することができる。

上述のように、とりわけ金属球Ｓがパチンコ玉として利用される場合、円盤状トレイ１０上で加熱すべき金属球Ｓの数が変動することがある。すなわち、図１４に示すように、円盤状トレイ１０が金属球Ｓで満杯とならない場合がある。このとき、金属球Ｓは、回転壁に押されて円周方向に移動するが、遠心力が働いて円盤状トレイ１０の外側に偏って配置され、円盤状トレイ１０の内側には載置されない。こうした状態は、加熱コイル５０の抵抗値や機械式／光学式カウンタなどを用いて金属球Ｓの数を計数することにより容易に検出することができる。そして、実施の形態３に係る誘導加熱装置３によれば、金属球Ｓが円盤状トレイ１０の外側に偏って配置されているとき、一方の外側の加熱コイル５０ａだけに高周波電源９０ａから高周波電流を供給して、円盤状トレイ１０の外側にある金属球Ｓを効率的に加熱するとともに、他方の高周波電源９０ｂからの内側の加熱コイル５０ｂへの高周波電流の供給を停止して、無駄な電力消費を回避することができる。

択一的には、図１５に示すように、加熱コイル５０を、直列に接続された第１および第２のコイル部５０ｃ，５０ｄを用いて構成し、第２のコイル部５０ｄは半径方向外側にのみ配設され、第１のコイル部５０ｃに重畳されている。すなわち、この加熱コイル５０は、半径方向の外側領域におけるコイル巻数を内側領域よりも多くして、外側領域の磁束密度を増大させるように構成されている。上述のように、金属球Ｓの上昇温度は、金属球Ｓの配置位置が中心から遠ざかるにつれて比例的に小さくなるが、この加熱コイル５０によれば、半径方向の内側領域においては第１のコイル部５０ｃのみにより金属球Ｓを加熱し、内側領域より磁束密度が小さくなる外側領域にあっては第１および第２のコイル部５０ｃ，５０ｄの両方により金属球Ｓを加熱することにより、金属球Ｓの配置位置によらず均一に加熱することかできる。あるいは、加熱コイル５０を構成する隣接する導線の間隔が半径に比例して密となるように構成することにより、半径方向の外側領域での磁束密度を内側領域より強化してもよい。こうして、金属球Ｓ１個当たりの消費電力が半径方向の配置位置に無関係に均一となるように制御することができる。なお、実施の形態３では、内側および外側に配設された２つの加熱コイル５０ａ，５０ｂが設けられるものとして説明したが、互いに独立して制御される（電気的に並列接続された）３つ以上の加熱コイル５０を用いて、同様にすべての金属球Ｓの上昇温度がその配置位置によらず一定となるように制御することができる。

実施の形態４．
図１６を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態４について以下に説明する。実施の形態４の誘導加熱装置４は、高周波電源７０を制御する制御部７１以外は、実施の形態１の誘導加熱装置１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。

図１６は、制御部７１の制御に基づいて、高周波電源７０が加熱コイル５０に高周波電流を供給するタイミングまたは期間と、電気モータ（好適にはステッピングモータ）３１を駆動するために電力供給するタイミングまたは期間とを示すタイムチャートである。

実施の形態１による制御部７１は、金属球Ｓが円盤状トレイ１０に載置される（金属球Ｓの数がゼロでない）限り、間断なく、その数に応じて調整された電流を供給するように高周波電源７０を制御するものであった。これに対し、実施の形態４に係る制御部７１は、加熱コイル５０および電気モータ３１に電力を所定のタイミングまたは期間で供給するように高周波電源７０を制御する。より具体的には、図１６に示すように、加熱コイル５０は、所定のオン期間で高周波磁場を形成して金属球Ｓを加熱し、オフ期間で高周波磁場を解除するように制御される。また、電気モータ３１は、高周波磁場が解除されたオフ期間において電力供給され、高周波磁場が形成されるオン期間で電力供給を停止するように制御される。

先に説明したように、円盤状トレイ１０上の金属球Ｓは、半径方向の磁束により瞬時に磁化され、半径方向に隣接する他の金属球Ｓに引力を及ぼす（くっつく）ことになるが、回転機３０は、金属球Ｓを実質的に円周方向に移動させるので、金属球Ｓの移動が半径方向の引力により妨げられることはなく、小さい回転駆動力で円滑に（詰まることなく）金属球を移動させることができる。
実施の形態４に係る誘導加熱装置４は、金属球Ｓの移動に必要な回転駆動力をよりいっそう低減しようとするものであって、高周波磁場が解除されたオフ期間、すなわち隣接する金属球Ｓの間に引力が働かないときに、電気モータ３１を駆動して、金属球Ｓを移動させるものである。こうして、電気モータ３１の負荷（消費電力）をさらに抑制し、あるいは電気モータ３１を小型化することができる。
なお、図１６のタイムチャートでは、加熱コイル５０および電気モータ３１の１周期を１００ミリ秒〜１秒としたが、任意の時間を１周期として設定してもよい。また加熱コイル５０のオン期間の始期／終期と電気モータ３１のオン期間の終期／始期が一致するように図示したが、加熱コイル５０のオフ期間に電気モータ３１が駆動される限り、これに限定されるものではなく、任意のタイミングで加熱コイル５０と電気モータ３１に電力供給してもよい。

実施の形態５．
図１７を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態５について以下に説明する。実施の形態５の誘導加熱装置５は、円盤状トレイ１０以外は、実施の形態１の誘導加熱装置１と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関連する詳細な説明を省略する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。

実施の形態５に係る円盤状トレイ１０は、排出口１５付近の底板１１の一部領域においてアルミニウムや銅などの非磁性金属材料からなる金属板（磁場遮蔽板）２１を有する。加熱コイル５０で生じた磁束は、排出口１５付近においては非磁性金属板２１により遮蔽されて、金属球Ｓを通ることはない。したがって、排出口１５付近にある金属球Ｓの半径方向の引力を弱め、金属球Ｓを排出口１５から排出しやすくすることができる。したがって、電気モータ３１の負荷（消費電力）を低減するか、あるいは電気モータ３１を小型化することができる。

実施の形態６．
図１８〜図１９を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態６について以下に説明する。図１８は、実施の形態６による誘導加熱装置６を模式的に示す分解斜視図である。なお、本発明に係る誘導加熱装置は、上述のように、パチンコ玉やベアリング球などの球状金属片、コイン（硬貨）やメダルなどの円板状金属片、またはボルトやナットなど他の形状を有する金属片を加熱するものであるが、実施の形態６では、一例として金属球Ｓを加熱するための誘導加熱装置について説明する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。

図１８に示す誘導加熱装置６は、概略、金属球Ｓを支持する矩形状トレイ４０と、金属球Ｓを長手方向に移動させるコンベヤ（移動手段または並進駆動部）６０と、矩形状トレイ４０に沿って捲回された加熱コイル５０と、加熱コイル５０に高周波電流を供給する高周波電源７０とを備える。

矩形状トレイ４０は、通常、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて構成されている。また矩形状トレイ４０は、長手方向に延びる一対の側壁４１と、金属球Ｓを挿入する挿入口４２と、金属球Ｓを排出する排出口４３とを有する。また図示しないが、加熱コイル５０の下方には、実施の形態１と同様、磁気抵抗を低減するために、磁束方向に沿った棒状のフェライトコアや、平板状のフェライトコアを配置してもよい。さらに、加熱コイル５０およびフェライトコアの下方には、これらを冷却するための空冷ファンなどの冷却装置を配置してもよい。

コンベヤ６０は、概略、駆動ローラ６１、従動ローラ６２、これらの間に掛け渡された無端状ベルト６３、およびベルト６３の上に複数の押出壁６４を備える。図１８では、押出壁６４と矩形状トレイ４０に支持された金属球Ｓは離間しているように図示されているが、実際には押出壁６４は金属球Ｓに当接している。このように構成されたコンベヤ６０において、駆動ローラ６１が図示しない電気モータなどで駆動されて回転すると、従動ローラ６２およびベルト６３が図中の矢印６５の方向に回転し、複数の押出壁６４が金属球Ｓを長手方向６６に押す。こうして金属球Ｓを挿入口４２から排出口４３まで移動させることができる。

加熱コイル５０は、図１８に示すように、矩形状トレイ４０の平坦な底板４４に沿って平板状に捲回され、長手方向に４００ｍｍ、これと直交する方向に６０ｍｍの大きさを有する矩形状コイルである。加熱コイル５０は、高周波電源７０から高周波交流電流が供給されると、図中の破線矢印５２で示す方向の磁束を有する高周波交流磁場を形成する。すなわち、金属球Ｓの移動する上流側および下流側領域において長手方向、その中間領域において長手方向と直交する方向に磁束が形成される。こうして形成された高周波磁場により、洗浄された金属球Ｓの表面に渦電流を形成して直接的に加熱するので（中間的な熱媒体を介して加熱しないので）、その表面に付着した水を迅速かつ効率的に蒸発させることができる。

なお、矩形状トレイ４０の上流側および下流側領域においては、磁束が長手方向に形成されて、金属球Ｓが長手方向の磁気引力により互いにくっつく場合があるが、加熱コイル５０を矩形状トレイ４０より長手方向において長くなるように構成するか、あるいは実施の形態５と同様、矩形状トレイ４０の挿入口４２および排出口４３付近にアルミニウムや銅などの非磁性金属材料からなる金属板（磁場遮蔽板）を設けて、金属球Ｓの長手方向の移動を支援することが好ましい。

こうして金属球Ｓは、長手方向と直交する方向に磁束が形成される矩形状トレイ４０の中央領域のみならず、長手方向の磁束による影響を低減することにより上流側および下流側領域においても、金属球Ｓの長手方向の移動を妨害することなく、電気モータ３１の負荷（消費電力）を極力抑え、電気モータ３１を小さくすることができる。
また、実施の形態１と同様、加熱コイル５０と電気モータ３１を駆動するタイミング（オン期間）をずらして、加熱コイル５０のオフ期間に電気モータ３１を駆動して、電気モータ３１の負荷を低減するように構成してもよい。

金属球Ｓは、交流磁場に曝されるので、たとえ誘導加熱（乾燥処理）する前に残留磁化を有していても消磁され、処理済みのパチンコ玉による不正行為の可能性を排除することができる。また、矩形状トレイ４０に載置された金属球Ｓの数を制御部７１にてリアルタイムで検出することにより、金属球Ｓの数の変動に迅速に応答して効率的に加熱することができる。

択一的に、コンベヤ６０を設ける代わりに、矩形状トレイ４０を水平方向に対して傾斜させて、金属球Ｓを重力により長手方向に移動させるようにしてもよい。このとき、加熱コイル５０は、連続的に電源供給するのではなく、所定の周期で電源供給しないオフ期間を設定して、金属球Ｓの重力による移動を支援するように構成することが好ましい。

さらに択一的には、金属球Ｓが導電性を有する場合、図１９に示すように、金属球Ｓに電磁力を直接的に作用させて、金属球Ｓを長手方向に推進する装置を設けてもよい。具体的には、この装置は、図示しないコイルを用いて図中紙面方向に直流磁場Ｂを形成し、矩形状トレイ４０の挿入口４２において底板４４の一部に電極板４５を設けるとともに、その上方に電極ブラシ４６を設け、電極板４５上にある金属球Ｓに直流電流ｉを流す。すると、直流磁場Ｂと直流電流ｉの方向から、図中右方向の電磁力ｆが金属球Ｓに生じ、金属球Ｓを右方向へ推進する。

実施の形態７．
図２０を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態７について以下に説明する。図２０は、実施の形態７による誘導加熱装置を模式的に示す正面断面図である。なお、本発明に係る誘導加熱装置７は、上述のように、パチンコ玉やベアリング球などの球状金属片、コイン（硬貨）やメダルなどの円板状金属片、またはボルトやナットなど他の形状を有する金属片を加熱するものであるが、実施の形態７では、一例として金属円板を加熱するための誘導加熱装置について説明する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。

図２０に示す誘導加熱装置７は、概略、実質的に鉛直方向に延びる支持板１０１を有し、挿入口１０２および排出口１０３を含む筐体１００と、鉛直方向に対して傾斜して支持板１０１に配設された少なくとも１つ（好適には複数）の傾斜ガイド部１０４と、支持板１０１に沿って捲回され、かつこれに隣接して配置された加熱コイル５０とを備える。また実施の形態７に係る誘導加熱装置７は、加熱コイル５０に高周波電流を供給する高周波電源７０を備え、図示しないが、好適には、磁気抵抗を低減するためフェライトコアや、冷却装置を配置してもよい。筐体１００、支持板１０１、および傾斜ガイド部１０４は、樹脂やセラミックなどの絶縁材料を用いて構成されることが好ましい。

金属円板Ｄは、筐体１００の挿入口１０２から挿入され、支持板１０１と傾斜ガイド部１０４により支持され、そして重力の作用により、傾斜ガイド部１０４に沿って図中の矢印１０６で示すように転がって移動し、１つの傾斜ガイド部１０４の終端１０７から別の傾斜ガイド部１０４の始端１０８に落下して、最終的には排出口１０３から排出される。なお、筐体１００は、支持板１０１に対向して、傾斜ガイド部１０４を挟持する別の支持板（図示せず）を有していてもよい。

すなわち実施の形態７によれば、加熱コイル５０は、その中央領域（加熱コイル５０を構成する導線が水平方向に延びている領域）においては鉛直方向に磁束方向を有する高周波磁場を形成し、左右の側部領域（導線が鉛直方向に延びている領域）では水平方向の磁束を形成する。一方、金属円板Ｄは、支持板１０１の中央領域で傾斜ガイド部１０４に沿って、斜め右下方向および斜め左下方向に転がる。したがって、支持板１０１の中央領域においては金属円板Ｄの移動方向が磁束方向とは実質的に異なるので、複数の金属円板Ｄが連なって転がる場合であっても、隣接する金属円板Ｄの間に生じる引力は小さく、移動が阻害されることはない。

なお、加熱コイル５０の左右の側部領域においては水平方向の磁束が形成されるが、金属円板Ｄが落下する傾斜ガイド部１０４の始端１０８および終端１０７を、加熱コイル５０の側部領域より十分に内側に配置するか、あるいは実施の形態５と同様の磁場遮蔽板２１を支持板１０１に設けることにより、側部領域での水平方向の磁束の影響を抑制することができる。
択一的には、傾斜ガイド部１０４の始端１０８および終端１０７において、加熱コイル５０の側部領域に配置し、金属円板Ｄが１つずつ落下するように傾斜ガイド部１０４を構成してもよい。こうして、側部領域における磁束方向が金属円板Ｄの落下方向に対して直交するようにして、金属円板Ｄの落下（移動）が妨害されて、金属円板Ｄが傾斜ガイド部１０４上で詰まらないようにすることができる。

実施の形態８．
図２１を参照しながら、本発明に係る誘導加熱装置の実施の形態８について以下に説明する。図２１は、実施の形態８の誘導加熱装置を模式的に示す斜視図である。なお、本発明に係る誘導加熱装置は、これまでの実施の形態と同様、任意の形状を有する金属片を加熱することができるが、実施の形態８では、一例として金属球を加熱するための誘導加熱装置について説明する。なお図中、同一構成部品については同一の符号を用いて示す。

図２１に示す誘導加熱装置８は、概略、実質的に鉛直方向に延びるリフト（移動手段）１１０と、支持板１０１に沿って捲回され、かつこれに隣接して配置された加熱コイル５０とを備える。図２１では、加熱コイル５０は、支持板１０１の手前側に配設されているように図示されているが、リフト１１０と加熱コイル５０の間の距離はできるだけ短い方が好ましいので、支持板１０１のリフト１１０に対向する面に配置することが好ましい。また、支持板１０１は必須のものではなく、加熱コイル５０が独立して支持される場合には省略することができる。

リフト１１０は、駆動ローラ１１１、従動ローラ１１２、これらの間に掛け渡された無端状ベルト１１３、およびベルト１１３の上に複数の水平ガイド部１１４を備える。各水平ガイド部１１４には、金属球Ｓを安定して載置できるような複数の凹みまたは穴（図示せず）を設けてある。実施の形態８に係る誘導加熱装置８は、加熱コイル５０に高周波電流を供給する高周波電源７０を備え、詳細図示しないが、好適には、磁気抵抗を低減するためフェライトコアや、冷却装置を配置してもよい。このように構成されたリフト１１０において、駆動ローラ１１１が図示しない電気モータなどで駆動されて回転すると、従動ローラ１１２およびベルト１１３が図中の矢印１１５の方向に回転し、複数の水平ガイド部１１４が金属球Ｓを垂直上方向に搬送する。

こうして、複数の金属球Ｓがリフト１１０により搬送されるとき、加熱コイル５０による高周波磁場により誘導加熱される。このとき好適には、加熱コイル５０は、図２１に示すように、鉛直方向の中央領域の大部分において水平方向の磁束が形成されて、水平ガイド部１１４上に載置された金属球Ｓが互いにくっついて水平方向に転がることなく安定して垂直上方向に搬送される。
なお、実施の形態８は、これまでの実施の形態と同様、金属球Ｓの代わりに金属円板Ｄを用いる場合にも有用である。この場合、金属円板Ｄの主面を支持板１０１または加熱コイル５０に対して平行に配向することが好ましい。

なお、以上の実施の形態では、金属球Ｓは強磁性を有する金属材料からなるものとして説明したが、加熱コイル５０の発振周波数を調整することにより、黄銅や白銅あるいは銅、アルミニウムなどの非磁性金属であっても誘導加熱することができるので、これらの非磁性金属からなる金属片を加熱するために本発明を同様に適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱装置の分解斜視図である。 実施の形態１に係る誘導加熱装置の垂直断面図である。 実施の形態１に係る円盤状トレイの平面図である。 実施の形態１に係る高周波電源および制御部の回路図である。 円盤状トレイに載置された金属球の数と、加熱コイルのインダクタンスおよび抵抗値との間の関係を示すグラフである。 加熱コイルと金属球の間の距離と、エネルギ変換効率の関係を示すグラフである。 実施の形態１の変形例に係る円盤状トレイの平面図である。 実施の形態１の別の変形例に係る円盤状トレイの平面図である。 実施の形態１の別の変形例に係る円盤状トレイの平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、円盤状トレイの概略的な断面図および平面図であって、加熱コイルによる閉ループの磁力線と磁束密度とを示すものである。 （ａ）は、（ｂ）および（ｃ）に示す加熱コイルで加熱された金属球の上昇温度と、加熱コイルの中心からの距離との関係を示すグラフである。 実施の形態２に係る誘導加熱装置の分解斜視図である。 実施の形態３に係る誘導加熱装置の垂直断面図である。 実施の形態３に係る円盤状トレイの平面図である。 実施の形態３の変形例に係る加熱コイルの断面図である。 実施の形態４において、加熱コイルおよび電気モータが電力供給されるタイミングまたは期間を示すタイムチャートである。 実施の形態５に係る円盤状トレイの平面図である。 実施の形態６に係る誘導加熱装置の分解斜視図である。 実施の形態６の変形例に係る移動手段の側面図である。 実施の形態７に係る誘導加熱装置の正面断面図である 実施の形態８に係る誘導加熱装置の斜視図である。

符号の説明

１〜８：誘導加熱装置、Ｓ：金属球、Ｄ：金属円板、１０：円盤状トレイ、１１：底板、１２：周囲壁、１３：天板、１４：挿入口、１５：排出口、１６：排出壁、１７：金属球ホッパ（供給部）、１８：容器、１９：衝撃緩衝部、２０：貫通スリット、２１：磁場遮蔽板、３０：回転機（移動手段）、３１：電気モータ、３２：シャフト、３３：中央部、３４：回転壁、３５：中央開口部、３６：螺旋ガイド部、４４：底板、４５：電極板、４６：電極ブラシ、５０，５０ａ，５０ｂ：加熱コイル、５４：フェライトコア、６０：コンベヤ（移動手段）、６１：駆動ローラ、６２：従動ローラ、６３：無端状ベルト、６４：押出壁、７０：高周波電源、７１：制御部、７２：直流電源、７３：ハーフブリッジ回路、７４：共振コンデンサ、７５：ダイオードブリッジ、７６：平滑コンデンサ、７７：交流電源、７８ａ，７８ｂ：スイッチング素子、７９：ハーフブリッジドライバ、８０：電流センサ、８１：電圧センサ、９０：空冷ファン、１０１：支持板、１０２：挿入口、１０３：排出口、１０４：傾斜ガイド部、１０７：終端、１０８：始端、１１０：リフト、１１１：駆動ローラ、１１２：従動ローラ、１１３：無端状ベルト１１４：水平ガイド部。

Claims (23)

1. 所定平面に沿って捲回された加熱コイルと、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電源と、
   金属片を前記加熱コイル上で移動させる移動手段とを備え、
   前記加熱コイルによる高周波磁場の磁束方向が、前記移動手段による金属片の移動方向とは実質的に異なることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 加熱コイルに隣接して配置された、金属片を支持するための円盤状トレイを備え、
   前記加熱コイルは、前記円盤状トレイの半径方向の磁束を有する高周波磁場を形成し、
   前記金属片は、前記円盤状トレイ上で支持されて実質的に円周方向に移動する間、前記加熱コイルによる高周波磁場により誘導加熱されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 移動手段は、円盤状トレイの半径方向に延びる少なくとも１つの回転壁を円周方向に回転させる回転駆動部を有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
4. 移動手段は、円盤状トレイの中心軸の周りに螺旋状に形成された螺旋ガイド部を円周方向に回転させる回転駆動部を有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
5. 円盤状トレイの上方に配置された、金属片を該円盤状トレイに投入する供給部を備え、
   前記円盤状トレイは、供給部の直下において衝撃緩衝部を有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
6. 円盤状トレイは、金属片を挿入する挿入口と、該金属片を排出する排出口とを有し、さらに、前記挿入口および前記排出口の一方または両方において、非磁性材料からなる磁場遮蔽部を有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
7. 円盤状トレイは、金属片を排出する排出口において、前記円盤状トレイに対して固定された位置に半径方向とは異なる方向に延びる排出壁を有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
8. 円盤状トレイは、半径方向に延びる複数のスリットを有することを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
9. 加熱コイルは、円盤状トレイに沿ってその中心軸の周りに捲回された互いに独立した複数のコイル部からなることを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
10. 加熱コイルは、円盤状トレイに沿ってその中心軸の周りに捲回された導線からなり、
    半径方向において隣接する前記導線の間隔が、半径方向の外側より内側の方が広いことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
11. 高周波電源が加熱コイルに高周波電流を供給する加熱期間と、移動手段が金属片を前記加熱コイル上で移動させる移動期間とが異なるように、前記高周波電源および前記移動手段を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
12. 加熱コイル上の金属片の数量を検出して、前記加熱コイルに供給される高周波電流、または前記金属片を前記加熱コイル上で移動させる移動速度を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
13. 制御部は、加熱コイルに供給される高周波電流および該加熱コイルの両端に印加される電圧の一方または両方を検出することにより、前記加熱コイル上の金属片の数量を検出することを特徴とする請求項１２に記載の誘導加熱装置。
14. 加熱コイルに隣接して配置された、金属片を支持する矩形状トレイを備え、
    前記加熱コイルは、前記矩形状トレイの長手方向に対して直交する磁束を有する高周波磁場を形成し、
    前記金属片は、前記矩形状トレイ上で支持されて長手方向に移動する間、前記加熱コイルによる高周波磁場により誘導加熱されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
15. 移動手段は、一対の回転駆動可能なローラと、これに掛け渡された無端状ベルトと、該無端状ベルト上に配設された少なくとも１つの押出壁とを有する並進駆動部を有することを特徴とする請求項１４に記載の誘導加熱装置。
16. 矩形状トレイは、金属片を挿入する挿入口と、該金属片を排出する排出口とを有し、さらに、前記挿入口および前記排出口の少なくとも一方において、非磁性材料からなる磁場遮蔽部を有することを特徴とする請求項１４に記載の誘導加熱装置。
17. 移動手段は、水平方向に対して傾斜した支持面上で金属片を支持して重力により長手方向に移動させる矩形状トレイであることを特徴とする請求項１４に記載の誘導加熱装置。
18. 移動手段は、加熱コイルに隣接して配置された、実質的に鉛直方向に延びる支持板と、鉛直方向に対して傾斜して前記支持板に配設された少なくとも１つの傾斜ガイド部とを有し、
    前記加熱コイルは、前記支持板に沿った実質的に鉛直方向の磁束を有する高周波磁場を形成し、
    金属片は、重力により前記傾斜ガイド部に沿って移動する間、前記加熱コイルによる高周波磁場により誘導加熱されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
19. 移動手段は、始端および終端を有する少なくとも２つの傾斜ガイド部を有し、
    前記傾斜ガイド部は、一方の傾斜ガイド部の終端で落下した金属片が他方の傾斜ガイド部の始端で受容されるように構成され、
    加熱コイルは、傾斜ガイド部の始端および終端において、実質的に水平方向の磁束を有する高周波磁場を形成することを特徴とする請求項１８に記載の誘導加熱装置。
20. 移動手段は、一対の回転駆動可能なローラと、これに支持された無端状ベルトと、該無端状ベルト上に配設された複数の水平ガイド部とを有し、
    加熱コイルは、前記複数の水平ガイド部に対向するように配設され、
    前記ローラおよび前記無端状ベルトが回転することにより、前記水平ガイド部上で支持された金属片を移動させることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
21. 遊技機で用いられる遊技機用金属片を水洗するステップと、
    誘導加熱により乾燥するステップとを有することを特徴とする遊技機用金属片の誘導加熱方法。
22. 遊戯機用金属片を誘導加熱するステップを有することを特徴とする請求項２１に記載の誘導加熱方法。
23. 請求項１〜２０のいずれか一に記載の誘導加熱装置を用いて、遊戯機用金属片を誘導加熱することを特徴とする誘導加熱方法。

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