JP2667254B2 - 自動販売機の誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コーヒー等の缶入り飲料商品を誘導加熱し
て加温販売（以後HOT販売と呼ぶ）する自動販売機の誘
導加熱装置に関するものである。

従来の技術 近年、特開昭64−76398号公報に見られるように誘導
加熱技術を応用し、缶入り飲料商品を販売時に瞬時加熱
してHOT販売する自動販売機が提案されている。これら
の自動販売機の誘導加熱装置の加熱制御方式は誘導加熱
中の缶入り飲料商品の直接温度検出が困難なことから、
ほとんどがタイマー等による定時間制御方式であった。

第６図に従来の自動販売機の誘導加熱装置の構成図を
示す。１は冷蔵あるいは常温にて保存された缶入り飲料
商品２を誘導加熱する加熱コイル、３は加熱コイル１に
並列に接続された共振コンデンサ、４は加熱コイル１及
び共振コンデンサ３に直列に接続されたパワースイッチ
ング半導体、５はパワースイッチング半導体４に逆並列
に接続された逆導通動作のためのダイオードで、これら
が電圧型共振インバータ回路６を構成する。リアクタ７
及びコンデンサ８はフィルタを構成する。電圧型共振イ
ンバータ回路６は、整流ブリッジダイオード９にて全波
整流された商用電源10を入力とし、この商用電源電力を
高周波電力に変換し、加熱コイル１に高周波電力を供給
することで加熱コイル１内の缶入り飲料商品２を誘導加
熱する。11は電圧型共振インバータ回路６に流れる入力
電流を検出する入力電流検出回路で、差動増幅器12の反
転入力端子に接続されている。差動増幅器12の非反転入
力端子には、抵抗器13、14で構成され、一定電圧を供給
する基準電圧回路15が接続されている。差動増幅器12
は、反転入力端子と非反転入力端子との電圧が等しい時
出力は０ボルトとなるように構成されており、その出力
端子はパルス幅可変発振器16に接続されている。パルス
幅可変発振器16は差動増幅器12からの出力信号が０ボル
トとなるようにパワースイッチング半導体４の導通角を
制御する。すなわち、パワースイッチング半導体４をス
イッチングするパルス幅を可変制御する。これは基準電
圧回路15で設定された電圧で、電圧型共振インバータ回
路６への入力電流を規定する、いわゆる電流リミッタ回
路を構成する。パルス幅可変発振器16の出力はパワース
イッチング半導体４をスイッチングする駆動回路17に接
続されている。差動増幅器12、パルス幅可変発振器16及
び駆動回路17が発振制御回路18を構成する。19は自動販
売機（図示せず）の制御回路で、商品販売スイッチ20か
らの販売信号を受けて発振制御回路18を一定時間動作さ
せる。

以上のように構成された自動販売機の誘導加熱装置の
動作を説明する。まず、商品販売スイッチ20が押され販
売信号が制御回路19に入力されると、制御回路19は予め
決められた時間缶入り飲料商品２を誘導加熱するべく発
振制御回路18に一定時間制御信号を出力する。発振制御
回路18はこの制御信号を受けてパルス幅可変発振器16を
起動し、駆動回路17を介してパワースイッチング半導体
４をスイッチングする。これにより電圧型共振インバー
タ回路６が起動され、缶入り飲料商品２の誘導加熱が開
始される。誘導加熱が開始されると、電圧型共振インバ
ータ回路６には電流が流れ、入力電流検出回路11からこ
の入力電流に比例した電圧信号が出力される。差動増幅
器12はこの電圧信号と、基準電圧回路15で設定された基
準電圧との差を出力する。そして、パルス幅可変発振器
16は差動増幅器12からの出力信号が０ボルトになるよう
にパルス幅（導通角）を可変する。すなわち、入力電流
検出回路11からの出力信号が基準電圧回路15で設定され
た基準電圧値に等しくなるようにパルス幅（導通角）を
可変するもので、電圧型共振インバータ回路６の入力電
流が一定値になるように制御している。これにより、入
力電流で規定された加熱出力で制御回路19で設定された
時間缶入り飲料商品２を誘導加熱してHOT販売するもの
である。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、電圧型共振イン
バータ回路６の入力電圧が変動した場合、誘導加熱後の
缶入り飲料商品２の最終到達温度が変動する。第７図に
電圧型共振インバータ回路６の入力電流を一定とし、入
力電圧を200V±15％変動させた時（自動販売機の使用電
圧範囲）の加熱出力の特性を示す。図において、ａが入
力電流、ｂが加熱出力の特性を示す。電力（加熱出力）
は入力電流と入力電圧の積に力率（効率）をかけたもの
で求まるから、入力電流を一定とすれば当然第７図に示
すような加熱出力は入力電圧に比例した特性となる。従
来の自動販売機の誘導加熱装置では、たとえば第７図に
示すように、定格200Vの時に加熱出力が2.0KW得られる
ように入力電流を約12Aに設定、すなわち入力電流が約1
2Aになるように基準電圧回路15の電圧を設定すると、入
力電圧が±15％変動した時加熱出力は約1.7KW〜2.3KW変
動し、加熱効率はほぼ一定であるから缶入り飲料商品２
の温度上昇が±15％変動することになる。例えば、30℃
で保存した缶入り飲料商品２を一定時間加熱し、30℃上
昇させ、60℃（HOT販売温度）で販売すると±4.5℃のば
らつきが生じることになる。実際には、30℃の保存温度
も約±3.0℃のばらつきがあり、自動販売機全体で±7.5
℃のばらつきとなり、常に安定した温度で缶入り飲料商
品２を販売できないという課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、入力電圧の変化の影響によ
る加熱出力の変化を小さくし、販売時の缶入り飲料の温
度のばらつきが少なくする自動販売機の誘導加熱装置を
提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の自動販売機の誘導
加熱装置は、缶入り飲料商品を誘導加熱する加熱コイル
と、加熱コイル及び共振コンデンサ及びパワースイッチ
ング半導体より成る電圧型共振インバータ回路と、電圧
型共振インバータ回路の入力電流を検出する入力電流検
出回路と、電圧型共振インバータ回路の入力電圧を検出
する入力電圧検出回路と、入力電圧検出回路の出力を補
正する少なくとも２つの補正回路と、補正回路のいずれ
かを選択する選択回路と、入力電流検出回路と選択回路
の出力をたし合わせる加算器と、加熱出力を規定する基
準電圧回路と、加算器と基準電圧回路からの出力信号を
受けて前記電圧型共振インバータ回路の発振を制御する
発振制御回路と、商品販売スイッチからの販売信号を受
けて前記発振制御回路を一定時間動作させる制御回路と
を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成により、入力電圧検出回路で検
出した電圧型共振インバータ回路の入力電圧を特性の異
なる複数の補正回路で補正し、その補正した特性を選択
回路で選択し、選択回路の出力と入力電流検出回路の出
力を加算器により足し算を行ない、発振制御回路で加算
器の出力が基準電圧回路の出力と同じになるように入力
電流を制御することで、入力電圧が高い時には入力電流
を少なく、入力電圧が低い時には入力電流を多く制御し
加熱出力が一定となる入力電流特性に近似できるように
なり、入力電圧の変化の影響による加熱出力の変化をな
くすことができ、販売時の缶入り飲料の温度のばらつき
を少なくすることが可能となる。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。尚、
従来例と同一部分についてはその詳細な説明を省略す
る。21は電圧型共振インバータ回路６の入力電圧を検出
する入力電圧検出回路で、その出力は第１の補正回路22
a、第２の補正回路22b、第Ｎの補正回路22nに接続され
ている。これらＮ個の補正回路の出力は選択回路23に入
力されている。選択回路23はこれら補正回路の出力のい
ずれかを選択し加算器24に入力するように構成されてい
る。加算器24の入力は２つあり他方の入力は入力電流検
出回路11に接続されており、出力は発振制御回路18に入
力するように構成されている。

次に第２図にて加熱出力の変化を小さくする方法につ
いて説明する。第２図は電圧型共振インバータ回路６に
おいて、加熱出力を2.0KW一定とした時の入力電圧の変
動に対する入力電流の変化を示す（ａ）。図に示すよう
に入力電流は加熱出力を一定ととすれば入力電圧に反比
例した特性となる。入力電流は加熱出力を一定とすれば
図中（ａ）のように電圧変動範囲において変化するはず
であり、よってこの第２図（ａ）に示す特性になるよう
に入力電流を制御すれば、加熱出力は一定となる。ここ
で第２図（ａ）の入力電流特性を２本の直線（ｂ）、直
線（ｃ）で近似することにより精度良く一定の加熱出力
を得ることができる。尚この近似直接を増やせばより精
度よい加熱出力が得られるのは明らかである。そこで第
３図に示すように基準電圧回路15の出力を一定とし第４
図は要部の具体的な回路の一例を示す。入力電流検出回
路11は電圧型共振インバータ回路６に流れる電流を電圧
値として取り出すためのカレントトランス25と、カレン
トトランス25に並列に接続されカレントトランス25の出
力電圧を決める負荷抵抗26と、整流ブッリジダイオード
27と、抵抗器28と、コンデンサ29で構成され出力は加算
器24に接続されている。入力電流検出回路11の出力特性
は入力電流に比例して出力が大きくなるものである。入
力電圧検出回路21は電圧型共振インバータ回路６の入力
電圧を低電圧に分圧する抵抗器30、抵抗器31と、その分
圧された電圧をトランジスタ32のベースに入力し、入力
電圧のピーク値を保持するためのトランジスタ32と抵抗
器33とコンデンサ34から成るエミッタフォロワ型のピー
クホールド回路35で構成される。ピークホールド回路35
の出力は第１の補正回路22a、第２の補正回路22bに接続
されている。第１の補正回路22aはオペアンプ36、抵抗
器37、38で構成される同相増幅器で、出力は選択回路23
に接続されている。また第２の補正回路22bも同様にオ
ペアンプ39、抵抗器40、41で構成される同相増幅器で、
出力は選択回路23に接続されている。選択回路23はアノ
ードコモンに接続された２つのダイオード42、43とその
アノードをプルアップする抵抗器44で構成されダイオー
ド42、43のカソードは第１の補正回路22a、第２の補正
回路22bに接続されている。そしてアノードは加算器24
に接続されている。加算器24は選択回路23、入力電流検
知回路11からの出力を受けるボルテージフォロア回路4
6、47とオペアンプ48、抵抗器49、50、51、52で構成さ
れ同相加算回路53で構成されている。ボルテージフォロ
ア回路46、47は加算器24の入力を高インピーダンスにす
るものであり同相加算回路53選択回路23と入力電流検出
回路11の出力を足し算し出力する。加算器24の出力は発
振制御回路18内の差動増幅器12の反転入力端子に接続さ
れている。制御回路19はマイクロコンピュータ54及び周
辺回路から構成される。ここに示すマイクロコンピュー
タ43は、CPU、ROM、RAM及び入出力部を有する、いわゆ
るワンチップマイコンである。商品販売スイッチ20は押
されたかどうか判断するようにマイクロコンピュータ54
に入力される。また、マイクロコンピュータ54は商品販
売スイッチ20からの販売信号を受けて、一定時間パルス
幅可変発振器16を発振させるための出力が発振制御回路
18内のパルス幅可変発振器16に接続されている。

以上のように構成された自動販売機の誘導加熱装置の
動作を説明する。

商品選択スイッチ20のいずれかが押され販売信号がマ
イクロコンピュータ54に入力されると、マイクロコンピ
ュータ54は内部のROMに記憶している予め決められた時
間、缶入り飲料商品２を誘導加熱すべく発振制御回路18
に制御信号を出力する。発振制御回路18はこの制御信号
を受けてパルス幅可変発振器16を起動し、駆動回路17を
介してパワースイッチング半導体４をスイッチングす
る。これにより電圧型共振インバータ回路６が起動さ
れ、缶入り飲料商品２の誘導加熱が開始される。誘導加
熱が開始されると、電圧型共振インバータ回路６に電流
が流れ、カレントトランス25を含む入力電流のピーク値
を保持する入力電流検出回路11からこの入力電流に比例
した電圧信号が出力される。一方、エミッタフォロワ型
のピークホールド回路35で構成される入力電圧検出回路
21は電圧型共振インバータ回路６の入力電圧の変化に比
例した第４図に示す電圧特性を出力する。この電圧特性
を補正回路22は補正し加算器23に出力する。この出力は
発振制御回路18内の差動増幅器12の反転入力端子に入力
される。パルス幅可変発振器16は差動増幅器12からの出
力信号が０ボルトになるようにパルス幅（導通角）を可
変する。すなわち、入力電流検出回路11からの出力信号
が加算器23の出力電圧に等しくなるようにパルス幅（導
通角）を可変する。ここで第２図（ｂ）に示す加熱出力
を一定（2.0kw）にするための入力電流特性を入力電流
検出回路11の出力で置き換えると、第５図に示すように
入力電流検出回路11の出力特性は入力電流に比例して出
力が大きくなるものであるから入力電圧が高ければ低
く、入力電圧が低ければ高くなる。入力電圧が170vのと
きの加熱出力を一定にするための検出電圧をV170、入力
電圧が230vのときの加熱出力を一定にするための検出電
圧をV230、たとえば入力電圧が170vのときには入力電流
検出回路11の出力がV170となれば加熱出力が2.0kwにな
るものだある。また、基準電圧回路15の出力電圧をV1と
するとパルス幅可変発振器16は加算器23の出力を基準電
圧回路15の出力電圧をV1と同じ値までパルス幅（導通
角）を可変することになる。ここで加算器23は補正回路
22と入力電流検出回路11の出力の和であり、補正回路22
の出力をVhとすれば入力電流検出回路11の出力はV1−Vh
となる。よって入力電圧が170vのときにはV1−Vh＝V17
0、入力電圧が230vのときにはV1−Vh＝V230となるよう
にVhを定めれば加熱出力が2.0kwになる。

よって電圧型共振インバータ回路６の入力電流は加熱
出力を一定（2.0KW）とした時の入力電流を近似した電
流特性となり、入力電圧の変動に対してほぼ一定の加熱
出力（2.0KW）となる。これにより、常に一定の加熱出
力でマイクロコンピュータ43で設定された一定時間缶入
り飲料商品２を誘導加熱してHOT販売するものである。

上記実施例の構成によれば、入力電圧の変動に対して
加熱出力の変化を小さくすることができ一定時間加熱し
た後の缶入り飲料商品２の温度のばらつきが低減でき、
常に安定した温度で缶入り飲料商品２を販売することが
できる。

発明の効果 以上、実施例からも明らかなように本発明の自動販売
機の誘導加熱装置は、缶入り飲料商品を誘導加熱する加
熱コイル及び共振コンデンサ及びパワースイッチング半
導体より成る電圧型共振インバータ回路の入力電圧を入
力電圧検出回路で検出し、その電圧型共振インバータ回
路の入力電圧特性を補正回路で入力電圧が高い時には補
正回路の出力を高く、入力電圧が低い時には補正回路の
出力を低く入力電圧の特性を補正し、その補正した出力
と入力電流検出回路の出力を加算器により足し算を行な
い、発振制御回路で加算器の出力が基準電圧回路の出力
と同じになるように入力電流を制御することで、入力電
圧が高い時には入力電流を少なく、入力電圧が低い時に
は入力電流を多く制御し制御回路で一定時間発振制御回
路を動作させるように構成したものであるから、加熱出
力の変化が小さくなり、入力電圧の変化の影響による加
熱出力の変化を小さくし、販売時の缶入り飲料の温度の
ばらつきを少なくし、常に安定した温度で缶入り飲料商
品を販売することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す自動販売機の誘導加熱
装置の制御回路図、第２図は加熱出力を一定とした時の
電圧型共振インバータ回路の入力電流特性図、第３図は
本実施例の要部の回路図、第４図は本実施例の入力電圧
検出回路の検出電圧特性図、第５図は加熱出力を一定と
近似した時の入力電流検出回路の特性図、第６図は従来
の自動販売機の誘導加熱装置の構成図、第７図は入力電
流を一定とした時の電圧型共振インバータ回路の加熱出
力特性図である。 １……加熱コイル、２……缶入り飲料商品、３……共振
コンデンサ、４……パワースイッチング半導体、６……
電圧型共振インバータ回路、11……入力電流検出回路、
18……発振制御回路、19……制御回路、20……販売スイ
ッチ、21……入力電圧検出回路、22……補正回路、23…
…加算器。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】缶入り飲料商品を誘導加熱する加熱コイル
   と、前記加熱コイル及び共振コンデンサ及びパワースイ
   ッチング半導体より成る電圧型共振インバータ回路と、
   前記電圧型共振インバータ回路の入力電流を検出する入
   力電流検出回路と、前記電圧型共振インバータ回路の入
   力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検
   出回路の出力を補正する少なくとも２つの補正回路と、
   前記補正回路のいずれかを選択する選択回路と、前記入
   力電流検出回路と前記選択回路の出力をたし合わせる加
   算器と、加熱出力を規定する基準電圧回路と、前記加算
   器と前記基準電圧回路からの出力信号を受けて前記電圧
   型共振インバータ回路の発振を制御する発振制御回路
   と、商品販売スイッチからの販売信号を受けて前記発振
   制御回路を一定時間動作させる制御回路とを備えたこと
   を特徴とする自動販売機の誘導加熱装置。