JP3216785B2 - 飲料缶誘導加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、購入者が一定の硬
貨を入れると、自動的に飲料缶が出てくる飲料缶用自動
販売機に係り、特に、この自動販売機に収納されている
飲料缶を、その飲料液の賞味を損なわないように販売時
に加熱するための飲料缶誘導加熱装置と、この誘導加熱
装置における加熱コイル及び加熱コイルに交流電力を供
給するインバータの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の飲料缶用の自動販売機は、通常、
飲料缶を収納する４つ乃至６つのコラムを有し、各コラ
ム毎に４列のコラムシュートが設けられている。このコ
ラム単位別に販売する飲料缶の温度はコントロールさ
れ、例えばコールド用の飲料缶を収納するコラムでは５
〜１０℃、ホット用の飲料缶を収納するコラムでは５０
〜６０℃に温度コントロールされている。したがって、
購入者が一定の硬貨をコイン口に入れ、選択ボタンを押
すと、購入者が選択した飲料缶が、コラムシュートから
取出口に排出される仕組みになっている。しかしなが
ら、ホット用の飲料缶は、上記のように高温に維持され
ているコラムに収納されるため、高温で貯蔵すると変質
したり細菌が増殖したりし易い飲料液、例えば牛乳、乳
飲料、柑橘系飲料等のような飲料液を封入した飲料缶を
販売することができなかった。近年、ホット用の飲料缶
を販売する場合、上記のように飲料缶をコラム内で高温
に収納しておく自動販売機に代えて、コラム内の飲料缶
を高温収納せず、常温に近い温度（約３５℃）に収納し
ておき、購入者が押す選択ボタンの販売信号に基づき、
選択された飲料缶をコラムシュートから誘導加熱装置に
搬送させ、この飲料缶を加熱して販売する方式の誘導加
熱装置付き自動販売機が知られるようになった。この自
動販売機では、コラム内の飲料缶を高温収納せず、常温
に近い温度に収納しておき、販売時に高温に加熱するた
め、収納時における飲料缶の内容液の品質劣化を防ぎ、
品質の良いホットな飲料液を購入者に提供できる機能を
有している。

【０００３】この種の自動販売機に使用される飲料缶誘
導加熱装置は、加熱コイルと、この加熱コイルに所定周
波数の交流電力を供給するインバータと、飲料缶を収納
するコラムシュートから誘導加熱装置に搬送する搬送機
構と、加熱時に飲料缶を長尺軸線を中心に回動させる回
転機構とを備えている。一般に、飲料缶は、有底筒状缶
体に飲料液を封入した後、蓋で巻締められている。加熱
コイルは、この飲料缶の外側壁全体を包囲する数巻きさ
れた円筒状コイル、あるいは飲料缶の外側壁の一部を覆
う形状のものが使用されている。また、通常、加熱コイ
ル及びインバータは、狭い自動販売機の中、特に飲料缶
を収納したコラムと飲料缶の取出口との間の狭いスペー
スに設置される。このため、例えば特公昭５７−１６３
９４号公報の自動販売機の缶加熱装置に示されているよ
うに、インバータで生成する交流電力の周波数は、内部
共振回路の構成及び加熱コイルの形状を小型化し得る、
約２０ｋＨｚから約３０ｋＨｚの周波数のものが殆どで
あった。

【０００４】ところで、誘導加熱にかかる被加熱物の加
熱電力は、その被加熱物の実効透磁率（μ）の１／２乗
に比例することが知られている。したがって、実効透磁
率μが１００を超えるスチール製飲料缶（以下、スチー
ル缶）の加熱効率は、比較的良いが、アルミニウム製飲
料缶（以下、アルミ缶）のような非磁性材缶の加熱効率
は、実効透磁率がほぼ１となるため極めて悪い。加え
て、前述のように加熱コイル及びインバータの設置スペ
ースは、狭いスペースに設置しなければならないため、
加熱コイル形状及びインバータから供給される電力の容
量（通電し得る電流容量）をむやみに大きくすることが
できない。そのため、従来、自動販売機においてアルミ
缶を誘導加熱することは実質的に困難であり、加熱対象
となる飲料缶は、スチール缶に限られていた。一方、近
年の飲料缶の市場においては、ウーロン茶，紅茶，煎
茶，コーヒー飲料等の飲料液を封入した飲料缶を自動販
売機で加熱販売されるケースが多くなってきており、使
用される飲料缶もスチール缶だけでなく、アルミ缶も多
く使用されるようになってきた。そこで、誘導加熱装置
付き自動販売機でも、販売商品の拡大のために、アルミ
缶をスチール缶と同等な効率で加熱することが求められ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
通り、非磁性体であるアルミ缶は、従来の誘導加熱装置
では加熱効率が悪く、商業化に難点があった。また、従
来構造の加熱コイルでは、飲料缶の中に生ずる磁束が、
飲料缶の蓋部に集中してしまい、そのため、飲料液への
熱伝導がされにくい缶体の蓋部と側壁部との接合部（蓋
巻締部）が局部的に過加熱される。特に、スチール缶の
中でも、缶胴壁にシーム部を有するスリーピース缶（溶
接缶、接着缶等）においては、磁束が蓋巻締部及びシー
ム部の金属端部に集中する傾向があり、蓋巻締部とシー
ム部の接合部分が局部的に高温になり、接合部分が剥離
して液漏れが生じたり、あるいは購入者が飲料缶を手に
持つ際に熱すぎるという不快感を与えたり、高温になっ
ている蓋巻締部の接合部分で唇や皮膚を火傷させたりす
る危険がある、という問題があった。

【０００６】本発明は、かかる背景のもとに創案したも
ので、その主たる課題は、磁性材缶であるスチール缶は
もとより、非磁性材缶であるアルミ缶をも効率良く誘導
加熱装置で加熱することができ、且つ上述のような局部
的に過加熱となる部分を発生させない構造の飲料缶誘導
加熱装置を提供することにある。本発明の他の課題は、
スチール缶のような磁性材缶とアルミ缶のような非磁性
材缶とをほぼ同一の周波数条件にて高効率で加熱ならし
める、異質缶併用の飲料缶誘導加熱装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の飲料缶誘導加熱
装置は、有底筒状缶体に飲料液が封入された飲料缶を当
該飲料缶の自動販売機内で誘導加熱する装置であって、
自動販売機の所定位置で一時保持される前記飲料缶の長
尺軸線及びその外側壁の特定部位を非接触状態で指向す
る複数の突出端部とこれら突出端部間に形成された一つ
以上の凹部とを有するフェライトコアと、前記フェライ
トコアの複数の突出端部のうち少なくとも一つが中央部
に貫装した状態で装備されるとともに、該フェライトコ
アの凹部に一部が収容保持され、そのコイル面が前記飲
料缶の外側壁の一部を非接触で囲む樋形の加熱コイル
と、所定周波数の交流電力を生成して前記加熱コイルに
供給するインバータと、を有し、前記加熱コイルに前記
交流電力が供給されたときに前記加熱コイルに装備させ
た前記フェライトコアの突出端部と当該突出端部に対向
する外側壁の間に一つ以上の磁気回路が形成される構成
であることを特徴とする。ここに樋形の加熱コイルと
は、例えば家屋の屋根等に設けられる雨受け用樋のよう
な形状、あるいは乗馬の際に用いる鞍のような形状の加
熱コイルをいう。

【０００８】なお、前記フェライトコアは、長軸方向で
最も隔置された突出端部が当該飲料缶の両側に位置する
蓋巻締部よりも中央側に存在する外側壁を指向して、前
記加熱コイルに装備されて構成されている。

【０００９】また、前記インバータは、前記飲料缶が非
磁性材から成るときにその側壁厚の５倍の電流浸透深さ
となる周波数以下の交流電力、あるいは５ｋＨｚ乃至１
５ｋＨｚの共振周波数のいずれか一波であって、前記有
底筒状缶体に用いられる非磁性材と磁性材との等価抵抗
値がほぼ等しくなる周波数の交流電力を生成する共振回
路を含んで成り、これら共振回路は、例えば、所定キャ
パシタンスの共振コンデンサと前記加熱コイルとを電気
的に接続して構成される。

【００１０】加熱対象となる飲料缶の材質及び壁厚にバ
ラツキがある場合には、上記共振コンデンサを可変にし
ても良く、あるいはインバータ内部の調整用リアクタン
スを上記共振回路に含ませるようにしても良い。

【００１１】上記のように構成された本発明の飲料缶誘
導加熱装置では、加熱コイルが飲料缶の外側壁の一部を
非接触で覆う樋形であることから、搬送機構により搬送
され加熱コイルの所定位置に保持される飲料缶の径寸法
や高さ寸法に拘束されることなく、飲料缶の外側壁周辺
に交番磁界を作用させることができる。また、加熱コイ
ルには、フェライトコアの複数の突出端部のうち少なく
とも一つを中央部に貫装した状態で装備されるととも
に、加熱コイルの一部がフェライトコアの突出端部間に
形成された凹部に収容保持され、そのコイル面が非接触
状態で前記飲料缶の外側壁の一部を囲むように湾曲した
樋形になっていることから、交番磁界により生じる磁束
は、フェライトコアの長軸方向より外側へ漏れなくな
る。しかもフェライトコアの突出端部が飲料缶の長尺軸
線及び外側壁の特定部位を非接触状態で指向しているの
で、この突出端部に集中した磁束が飲料缶の当該外側壁
を高密度で透過する。これにより渦電流が当該部位に集
中的に発生するので加熱効率が高まる。さらに、フェラ
イトコアの長軸方向で最も隔置された突出端部が、当該
飲料缶の両端の蓋巻締部よりも中央側に存在する外側壁
を指向することにより、従来のように蓋巻締部や、蓋部
と側壁部との接合部付近が、局部的に過加熱状態になる
ことがなくなる。

【００１２】次に、本発明の飲料缶誘導加熱装置におけ
る、インバータから加熱コイルへ供給される電力と飲料
缶の加熱効率との関係を説明する。図４は、上記構成の
加熱コイルに、側壁厚０．２２ｍｍのスチール缶Ａ、
側壁厚０．０７ｍｍのスチール缶Ｂ、側壁厚０．１２ｍ
ｍのアルミ缶をそれぞれ所定位置に配置し、１ｋＨｚか
ら１００ｋＨｚの周波数Ｆに対する等価抵抗値Ｒ及び無
負荷時における加熱コイルのみの等価抵抗値Ｒoの関係
をインピーダンスアナライザを用いて実測した図であ
る。

【００１３】図４によれば、スチール缶Ａにおいては、
約１０ｋＨｚを境に周波数の高い領域で等価抵抗値Ｒが
周波数の約１／２乗に比例する領域と、周波数の低い方
で等価抵抗値Ｒが周波数の約３／２乗に比例する領域と
に分かれ、スチール缶Ｂでは約２０ｋＨｚを境にして同
様の変化が起こることがわかる。ところが、アルミ缶の
場合は、２０ｋＨｚ以上の周波数領域では等価抵抗値Ｒ
が各スチール缶Ａ，Ｂの場合に比べて非常に小さく、２
０ｋＨｚ以下になると約５ｋＨｚまで等価抵抗値Ｒの低
下が殆どない周波数領域が存在し、約５ｋＨｚ以下にな
って初めて各スチール缶の場合と同様に等価抵抗値Ｒが
周波数の約３／２乗で低下する。以上より、約５〜２０
ｋＨｚの周波数領域内でアルミ缶の等価抵抗値Ｒがスチ
ール缶Ａ，Ｂの等価抵抗値Ｒに漸近してほぼ同じ値とな
る。

【００１４】被加熱物がアルミ缶である場合の１０ｋＨ
ｚ付近の電流浸透深さは０．８３ｍｍであり、１５ｋＨ
ｚ付近では０．６８ｍｍとなることは知られているの
で、例えば側壁厚が０．１２ｍｍのアルミ缶を誘導加熱
する場合に、その側壁厚の５倍の電流浸透深さ（０．６
８ｍｍ）となる周波数以下の交流電力をインバータで生
成し、これを上記構成の加熱コイルに供給するようにす
れば、アルミ缶における渦電流の密度がより大きくな
り、実質的に加熱効率が高まる。また、このときの周波
数をスチール缶Ａ，Ｂの等価抵抗値に漸近する周波数に
すれば、アルミ缶のような非磁性材缶であってもこれを
高効率に誘導加熱することが可能となる。通常のスチー
ル缶の側壁厚が０．０５〜０．２５ｍｍ、アルミ缶の側
壁厚が０．１〜０．１５ｍｍなので、図４から明らかな
ように、このような側壁厚では、５〜１５ｋＨｚの周波
数範囲にそれぞれの缶の等価抵抗値が同程度となる領域
が確実に存在する。従って、本発明のように、インバー
タ内に共振回路を設け、５〜１５ｋＨｚの共振周波数の
いずれか一波であって例えばアルミ缶の非磁性材缶とス
チール缶の等価抵抗値が漸近する周波数の交流電力を生
成するとともに、この交流電力を本発明の加熱コイルに
供給するようにすれば、加熱効率が格段に向上した異質
缶併用の飲料缶誘導加熱装置を得ることができる。

【００１５】上記スチール缶Ａ、スチール缶Ｂ、アルミ
缶の各々の加熱効率ηと本発明の加熱コイルに供給され
る交流電力の周波数との関係数値を実際に導出した例を
図５に示す。これら関係数値は、図４に示した各缶の等
価抵抗値Ｒと加熱コイルの無負荷時の等価抵抗値Ｒoと
に基づき、下記の算出式より導出したものである。 加熱効率η＝｛１−（Ｒo／Ｒ）｝×１００（％） 図５から明らかなように、アルミ缶の加熱効率ηは、５
ｋＨｚ〜１５ｋＨｚの周波数範囲では確実に９０％以上
になり、極めて良好となることがわかる。また、この周
波数範囲では、スチール缶Ａ及びスチール缶Ｂの加熱効
率ηも共に９０％以上になっており、ほぼ同一の周波数
条件にてこれら異質の缶の誘導加熱が可能となることが
裏付けられる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。まず、本発明の飲料缶誘導
加熱装置の構成について説明する。図１（ａ）はこの飲
料缶誘導加熱装置に使用する加熱コイルの一例を示す正
面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は飲料缶誘
導加熱装置における加熱コイルと電力供給系統との接続
関係を示す図である。図中、符号Ｈは飲料缶誘導加熱装
置、１は加熱コイル、２は加熱コイル１と組み合わされ
る断面Ｅ字状のフェライトコア、３は加熱コイル１とイ
ンバータ４との間に直列して接続される共振コンデン
サ、４は所定周波数の交流電力を生成して前記加熱コイ
ル１に供給するインバータ、５は加熱対象となる有底円
柱状の飲料缶を表す。

【００１７】加熱コイル１は、例えば渦巻状に巻いたリ
ッツ線（Litz Wire）を任意の段数、例えば３段に積み
重ねて飲料缶５の缶胴壁の周方向に湾曲させた樋形コイ
ルであり、同一形状の複数のフェライトコア２を装備し
て構成されている。この組合せ構造について詳細に説明
すると、各フェライトコア２は、長軸方向に切断した断
面形状において、その長軸方向の両端に突出端部２１
ａ，２１ａが形成され、その中央部に一つの突出端部２
１ｂが形成されており、両端の突出端部２１ａと中央部
の突出端部２１ｂとの間に、凹部２２，２２が形成され
ている。そして、この加熱コイル１とフェライトコア２
とは、フェライトコア２の中央部の突出端部２１ｂが、
加熱コイル１の渦巻きの中心部に貫装され、他方のフェ
ライトコア２の両端の突出端部２１ａ，２１ａが加熱コ
イル１の長軸方向の両外側を挟持された状態で組み合わ
されている。そして加熱コイル１は、その表面を各突出
端部２１ａ，２１ｂの表面とほぼ同じ高さにして、フェ
ライトコア２の凹部２２に嵌合されている。なお、図示
を省略してあるが、上記加熱コイル１とフェライトコア
２の凹部表面との間には絶縁部材が介在している。

【００１８】各フェライトコア２は、その長軸方向を加
熱コイル１の長軸方向、すなわち飲料缶５の長尺軸線方
向（缶軸方向）に沿わせて配置されており、しかも各フ
ェライトコア２の突出端部２１ａ，２１ａ，２１ｂは、
飲料缶５の蓋巻締部以外の中央側に位置する缶胴壁を経
て、飲料缶５の長手方向の長尺軸線を指向している。つ
まり、各フェライトコア２の各々の突出端部の表面（磁
束通路面）は、飲料缶５の缶胴壁面とほぼ平行に対向し
ている。したがって、前記加熱コイル１に前記交流電力
が供給されたとき、前記フェライトコア２の突出端部と
前記飲料缶５の缶胴壁との間に一つ以上の磁気回路が形
成される構成である。なお、本発明で用いるフェライト
コアは、複数の突出端部とこれら突出端部間に形成され
た一つ以上の凹部とを有し、突出端部のうち少なくとも
一つに加熱コイル１の中央部が貫装可能な構造であれば
良いので、例えば断面Ｕ字状フェライトコアを二つ直列
に組み合わせて断面Ｅ字状のフェライトコアに成形した
ものであっても良い。

【００１９】また、図２下部に示すように、所定の厚み
をもつ同一形状の三つの扇状フェライトコア３１，３
２，３３を飲料缶の保持空間を確保しつつ缶軸３０方向
に所定間隔で平行に配置するとともに、各扇状フェライ
トコア３１，３２，３３の外側厚み面同士を複数の接続
用フェライトコア３４，３５，３６で缶軸３０方向に接
続固定し、隣設の扇状フェライトコア３１，３２，３３
間に樋形の加熱コイル１を収容するための凹部が形成さ
れる構造にすることもできる。各扇状フェライトコア３
１，３２，３３は、例えば中心部に円形穴を有する所定
の厚みの環状板を該中心部から放射状に切断して形成す
る。このような構造のフェライトコアでは、三つの扇状
フェライトコア３１，３２，３３の内側厚み面部が各々
上述の突出端部（２１ａ，２１ｂ，２１ａ）と同様に作
用し、その凹部に加熱コイル１が装着されて前記交流電
力が供給されたときに、対向する飲料缶の外側壁の間に
一つ以上の磁気回路が形成される。

【００２０】フェライトコアを図２のような構造にする
ことの利点は、第１に、加熱コイル１と切り離してフェ
ライトコアだけを高密度且つ高精度に製作できる点にあ
る。特に、上記磁気回路の磁力密度を増加させる上で重
要となる、各扇形フェライトコア３１，３２，３３の内
側厚み面部３１ａ，３２ａ，３３ａの配置精度を、複数
の断面Ｅ字状のフェライトコアを組み合わせて使用する
場合に比べて格段に高めることができる。また、第２の
利点は、加熱コイル１及びフェライトコアから成る加熱
コイル部の量産が可能になる点にある。すなわち、加熱
コイル１については、フェライトコアの凹部形状に沿っ
て樋形に巻回して中空部１ａと接続端子１ｂとを予め形
成しておき、加熱コイル部の組立時には、図２で矢示す
るように、加熱コイル１の中空部１ａに中央の扇形フェ
ライト３２が貫通するようにはめ込むだけで足りる。し
たがって、加熱コイル１とフェライトコアの組立作業が
単純化されるので、加熱コイル部のひいては飲料缶誘導
加熱装置の量産性が高まり、コスト的にも有利となる。

【００２１】なお、図示していないが、加熱コイル１の
表面には、飲料缶５の缶胴壁を突出端部及びコイル面と
非接触にさせるために、非磁性材から成る半円筒状の飲
料缶の受け台が配置されている。そして、本実施形態の
飲料缶誘導加熱装置Ｈには、飲料缶の加熱時間を短縮さ
せるために、加熱時に飲料缶を回転させて内容物（飲料
液）を撹拌させる公知の飲料缶回転装置、例えば、モー
タで起動する摩擦ローラを上記受け台の上面側に突出さ
せ、該摩擦ローラと飲料缶との間の摩擦によって摩擦ロ
ーラから飲料缶にトルクを伝達させ、飲料缶を回転させ
る機構が設けられている。

【００２２】インバータ４は、共振コンデンサ３のキャ
パシタンスと加熱コイル１のインダクタンスとを少なく
とも構成要素とする共振回路を有し、その共振周波数を
５ｋＨｚ〜１５ｋＨｚのいずれか一波に設定してある。
この設定する共振周波数は、例えば缶壁厚が０．１２ｍ
ｍのアルミ缶を加熱する場合は、その電流浸透深さが缶
壁厚の５倍（０．６８ｍｍ）となる周波数以下、すなわ
ち１５ｋＨｚ以下とし、缶壁厚が０．０５〜０．２５ｍ
ｍのスチール缶をも加熱する場合は、両者の等価抵抗値
が漸近する周波数、例えば７ｋＨｚ前後とする。

【００２３】なお、共振周波数の設定は固定的であって
も良く、また、加熱対象の飲料缶の材質を、磁性材から
非磁性材へ変更する場合、あるいは非磁性材から磁性材
へ変更する場合や、飲料缶の缶胴厚を変更する必要がで
てきた場合に、上記共振周波数の範囲内で、共振周波数
の設定を変更しても良い。その場合は、例えば共振コン
デンサ３として可変コンデンサを用いるか、あるいは上
記共振回路にインバータ４内部に含ませた調整用リアク
タンスを用いて変更する。

【００２４】次に、上述した飲料缶誘導加熱装置の作用
について説明する。ホット用の飲料缶５は、コラムに常
温で収納されている。この状態で、購入者が硬貨をコイ
ン口に投入し、購入者の好みに応じて選択ボタンを押す
と、コラムから選択された飲料缶５がコラムシュートの
上を滑って、誘導加熱装置Ｈの樋形の加熱コイル１上に
向けて移動する。そして、図示しないストッパローラ等
に当接して移動が止められ、受け台の所定位置に一時保
持される。なお、コールド用の飲料缶の場合には、その
飲料缶は、誘導加熱装置Ｈを素通りして、加熱されずに
取出口へ排出される。

【００２５】ホット用の飲料缶５が、所定位置に保持さ
れた時点で、受け台から摩擦ローラが受け台の上面側に
突出する。これにより、飲料缶５は、受け台上面から僅
かに浮き上がった状態で、摩擦ローラにより保持され
る。飲料缶５がこのように保持された状態でモータが起
動され、摩擦ローラが回転すると、該摩擦ローラのトル
クが飲料缶５に伝達され、飲料缶５がその長尺軸線を中
心に回動させられる。また、これと相前後して上記共振
周波数の交流電力をインバータ４で生成して加熱コイル
１に供給される。すると、加熱コイル１のコイル面中心
部から外周方向に向かって交番磁界が発生する。

【００２６】ところが、加熱コイル１は複数のフェライ
トコア２により囲まれているため、磁束はフェライトコ
ア２の中央部の突出端部２１ｂとフェライトコア２の長
軸方向の両端の突出端部２１ａ，２１ａに集中する。こ
の結果、フェライトコア２の長軸方向の外側へ漏れる磁
束が抑制される。しかもフェライトコア２の各突出端部
２１ａ，２１ｂは、飲料缶５の長尺軸線及び缶胴壁を指
向しているので、フェライトコア２の突出端部近傍の缶
胴壁に集中的に発生し、飲料缶５の缶胴壁に渦電流が発
生する。この渦電流に起因するジュール熱によって飲料
缶５が発熱し、缶内の飲料液が加熱される。

【００２７】図３は、このときの飲料缶５（缶内の飲料
液）の加熱状態説明図であり、符号６は加熱分布を表
す。この図３に示すように、本実施形態の加熱コイル１
によれば、フェライトコア２の中央部の突出端部２１ｂ
が飲料缶５の缶胴壁の長尺軸線方向の中央部を指向し、
両端の突出端部２１ａ，２１ａが飲料缶５の蓋巻締部付
近の缶胴壁を指向しているので、各フェライトコア２と
飲料缶５の缶胴壁との間に二つの磁気回路Ｍ1，Ｍ2が形
成される。この結果、飲料缶５の缶胴壁の加熱分布６
は、中央の突出端部２１ｂを中心とする略ドーナツ状に
形成され、加熱分布が集中するので、極めて効率良く飲
料缶５を加熱することができる。しかも、フェライトコ
ア２の長軸方向の両端より外側への磁束の漏れが抑制さ
れる結果、渦電流が蓋５１及びその蓋巻締部５２近傍で
は弱いものとなるため、従来の誘導加熱で過加熱となり
易く、問題となった箇所（すなわち飲料液との接触部分
が少なく飲料液への熱伝達が悪い蓋巻締部、あるいは缶
胴壁にシーム部が存在するスリーピース缶では、それら
の箇所に加えて蓋巻締部と缶胴壁のシーム部が存在する
交点部分）での過加熱が生じなく、誘導加熱した飲料缶
５の購入者は、飲料缶表面が部分的に熱すぎる感じをも
つことがない。

【００２８】また、インバータ４より供給される交流電
力の周波数が、本実施形態の場合は約７ｋＨｚなので、
一般的な缶壁厚の場合、アルミ缶とスチール缶の等価抵
抗値が漸近してほぼ同程度となり、これら異質の飲料缶
をほぼ同程度の加熱効率で誘導加熱することができる。
なお、その加熱時間は、飲料缶５の容量などによって予
めコラム毎に決められており、その加熱時間が経過する
と、加熱コイル１への電力の供給が止められるととも
に、上述の回転機構のモータが止められる。そして摩擦
ローラが受け台の上面よりも下方に下がり、飲料缶５が
受け台の上に載せられる。さらに、ストッパローラ等の
停止機構が飲料缶５の搬送通路から退避させられる。し
たがって、傾斜配置した加熱コイル１の受け台に載せら
れている飲料缶５は、自重によってコラムシュートを通
って所定の取出口に排出される。

【００２９】また、本実施形態では、加熱対象となる飲
料缶５をアルミ缶とスチール缶とした場合について説明
したが、アルミ缶以外の非磁性材缶とスチール缶以外の
磁性材缶との等価抵抗値が漸近する周波数を共振回路で
生成するようにすれば、ほぼ同様の効率で誘導加熱を行
うことができるので、本発明は、必ずしも上記実施形態
の構成に限定されるものではない。また、フェライトコ
ア２は、同一の機能やコストが確保できる他の強磁性体
で代用することもできる。

【００３０】また、本実施形態の加熱コイル１は、飲料
缶５の外側壁にほぼ沿わせて樋形に形成されているが、
缶胴径が異なる複数の飲料缶や、缶高が異なる複数の飲
料缶を併用して販売する場合は、該加熱コイル１の樋形
半径、すなわち湾曲半径を最も太い缶胴径の飲料缶の外
側壁に対応して形成させ、また、フェライトコアの長軸
方向で最も隔置された突出端部が、長さの短い飲料缶の
蓋巻締部よりも短くなるように形成しておけば、缶型や
その形状，寸法に拘束されることなく、同一の飲料缶誘
導加熱装置（自動販売機）で誘導加熱することが誘導加
熱することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
飲料缶誘導加熱装置によれば、飲料缶を誘導加熱する際
に、蓋部付近に到達する磁束の密度が弱まるとともに缶
胴壁に磁束が高密度に集中する結果、飲料缶にとって好
ましくない部位の過加熱が抑制され、購入者に不快感を
与えることなく、飲料缶の加熱効率を格段に高めること
ができる効果がある。さらに、上記効果に加え、スチー
ル缶のような磁性材缶とアルミ缶のような非磁性材缶の
等価抵抗値が漸近する周波数の交流電力をインバータか
ら加熱コイルへ供給することができるので、磁性材缶は
もとより、非磁性材缶をも一つの誘導加熱装置でほぼ同
一の条件で加熱することが可能となり、異質缶併用の飲
料缶誘導加熱装置を提供することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の飲料缶誘導加熱装置に使用す
る加熱コイルの一例を示す正面図、（ｂ）はそのＡ−
Ａ’断面図、（ｃ）は加熱コイルと電力供給系統との接
続関係を示す図である。

【図２】他の実施形態のフェライトコアの構造を説明す
るための分解斜視図である。

【図３】本実施形態の加熱コイルによる飲料缶の加熱分
布を示す説明図である。

【図４】壁厚０．２２ｍｍのスチール缶Ａ、 壁厚０．
０７ｍｍのスチール缶Ｂ、壁厚０．１２ｍｍのアルミ缶
をそれぞれ所定位置に配置して１ｋＨｚから１００ｋＨ
ｚの周波数Ｆに対する等価抵抗値Ｒの関係をインピーダ
ンスアナライザを用いて実測した図である。

【図５】上記スチール缶Ａ、スチール缶Ｂ、アルミ缶の
各々の加熱効率ηと加熱コイルに供給される交流電力の
周波数との関係数値を実際に導出した図である。

【符号の説明】

１ 樋形の加熱コイル ２，３１〜３６ フェライトコア ３ 共振コンデンサ ４ インバータ ５ 加熱対象となる飲料缶 ６ 加熱分布 ２１ａ，２１ｂ フェライトコアの突出端部 ２２ フェライトコアの凹部 ３１ａ，３２ａ，３３ａ 扇形フェライトコアの内側厚
み面 ５１ 飲料缶の蓋 ５２ 飲料缶の蓋巻締部 Ｈ 飲料缶誘導加熱装置 Ｍ１，Ｍ２ 磁気回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金井 秀夫 東京都調布市柴崎２丁目１番地３ 島田 理化工業株式会社内 (72)発明者 石間 勉 東京都調布市柴崎２丁目１番地３ 島田 理化工業株式会社内 (72)発明者 吉田 隆司 東京都調布市柴崎２丁目１番地３ 島田 理化工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−120529（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−75992（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−249098（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−54095（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−4479（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−282742（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−275373（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−172866（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−164017（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121085（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−239790（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−51288（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−127692（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−47595（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G07F 9/10 101 G07F 11/70 H05B 6/10 371

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有底筒状缶体に飲料液が封入された飲料
   缶を当該飲料缶の自動販売機内で誘導加熱する装置であ
   って、 自動販売機の所定位置で一時保持される前記飲料缶の長
   尺軸線及びその外側壁の特定部位を非接触状態で指向す
   る複数の突出端部とこれら突出端部間に形成された一つ
   以上の凹部とを有するフェライトコアと、 前記フェライトコアの複数の突出端部のうち少なくとも
   一つが中央部に貫装された状態で装備されるとともに、
   該フェライトコアの凹部に一部が収容保持され、そのコ
   イル面が前記飲料缶の外側壁の一部を非接触で囲む樋形
   の加熱コイルと、 所定周波数の交流電力を生成して前記加熱コイルに供給
   するインバータと、 を有し、前記加熱コイルに前記交流電力が供給されたと
   きに前記加熱コイルに装備させた前記フェライトコアの
   突出端部と当該突出端部に対向する外側壁の間に一つ以
   上の磁気回路が形成されることを特徴とする飲料缶誘導
   加熱装置。
2. 【請求項２】 前記フェライトコアは、長軸方向で最も
   隔置された突出端部が当該飲料缶の両側に位置する蓋巻
   締部よりも中央側に存在する外側壁を指向することを特
   徴とする請求項１記載の飲料缶誘導加熱装置。
3. 【請求項３】 前記インバータは、前記飲料缶がアルミ
   ニウム等の非磁性材から成るときにその側壁厚の５倍の
   電流浸透深さとなる周波数以下の交流電力を生成する共
   振回路を含むことを特徴とする請求項１記載の飲料缶誘
   導加熱装置。
4. 【請求項４】 前記インバータは、５ｋＨｚ乃至１５ｋ
   Ｈｚの共振周波数のいずれか一波であって、前記有底筒
   状缶体に用いられる非磁性材と磁性材との等価抵抗値が
   漸近する周波数の交流電力を生成する共振回路を含むこ
   とを特徴とする請求項１記載の飲料缶誘導加熱装置。
5. 【請求項５】 前記共振回路は、所定キャパシタンスの
   共振コンデンサと前記加熱コイルとを電気的に直列又は
   並列に接続して構成されることを特徴とする請求項３又
   は４記載の飲料缶誘導加熱装置。