JP5388439B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

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。

加えて、特許文献３に記載の内容によれば、ステンレススチールの金属粉をその外周面に付着させるためにパチンコ玉を１２００℃もの高温に加熱するが、これに要する電気エネルギは極めて莫大であり、パチンコ玉を洗浄した後に、その表面に付着した水滴を蒸発・乾燥させるために、上記技術を採用すると、エネルギを浪費するといった問題点もある。

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、投入口および排出口を有し、これらの間で金属片を搬送する通路を有する搬送部と、前記搬送部の長手方向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を備え、前記金属片が重力の作用により前記通路内を搬送されるとき、前記加熱コイルが発生する高周波磁場により前記金属片を誘導加熱して、その表面に付着した水分を蒸発させて乾燥させ、前記搬送部は同軸上に配置された内筒と外筒とからからなり、前記加熱コイルは前記内筒および前記外筒のいずれか一方または両方の上に形成され、前記金属片は球形状に形成され、前記通路は前記内筒および前記外筒の間に形成され、前記球形金属片が前記通路内で螺旋状に搬送されるように、螺旋状ガイドが前記内筒および前記外筒のいずれか一方に形成され、螺旋状ガイドは所定のピッチで捲回された加熱コイルであ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および図２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（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態１に係る誘導加熱装置１を模式的に示す側面図および断面図である。以下の断面図において、加熱コイルは、図１（ｂ）に示すように矩形（箱状）のものに対角線を付したもので簡略化して図示する。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、以下の実施の形態１〜１０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。

実施の形態１に係る誘導加熱装置１は、概略、長手方向に延びる円筒状の案内筒（搬送部）２０と、案内筒２０の周りに長手方向に沿って捲回された加熱コイル４０と、加熱コイル４０に高周波電流を供給する高周波電源６０とを有する。

案内筒２０は、金属球Ｓを投入するための投入口２１と、金属球Ｓを排出するための排出口２２とを有し、その間には金属球Ｓを搬送するための通路２３が形成され、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するように構成されている。すなわち、投入口２１から投入された金属球Ｓは、重力の作用により、通路２３を通って排出口２２から排出される。

一方、加熱コイル４０は、単一、または複数の素線からなる拠り線の絶縁被膜された導線４１を捲回することにより構成され、高周波電源６０からの高周波の交流電流を受けて、長手方向に磁束方向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、通路２３内にある金属球Ｓは、その表面近傍で形成される渦電流により誘導加熱される。このとき、金属球Ｓの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の表面上に付着した水を極めて効率よく加熱して、乾燥させることができる。

なお、金属球Ｓは、とりわけ強磁性体材料で構成されている場合、加熱コイル４０の長手方向の磁束により瞬時に磁化され、金属球Ｓ同士が互いに引力を及ぼし合って（くっついて）、排出されることなく案内筒２０の内部で滞留することがある。しかしながら、案内筒２０は、上述のように、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するように構成されており、この傾斜角度を十分に大きく設定することにより、金属球Ｓを排出口２２から排出することができる。

また、案内筒２０の傾斜角度は、金属球Ｓが通路２３を通過する時間を左右するので、加熱コイル４０を駆動する高周波電源６０の容量が十分に大きい場合には傾斜角度を大きくし、金属球Ｓへの投入電力を抑制したい場合には傾斜角度を小さくすることが好ましい。

このように、実施の形態１に係る誘導加熱装置によれば、従来技術で用いられていた乾燥炉や温風発生装置を必要としないので、装置全体を小型化することができる。また研磨布を用いて汚れを拭き取るといった処理は不要であるので、研磨布などの消耗品の交換などのメンテナンスによる費用や労力を省略することができる。

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、本発明に係る誘導加熱装置によれば、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乾燥処理後においては確実に消磁され、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、案内筒２０は、その内径（φ２）が金属球Ｓの外径（φ１）より大きく、外径（φ１）の２倍より小さくなるように構成し（１＜φ２／φ１＜２）、金属球Ｓが長手方向と直交する方向に２個以上並んで搬送されることを防止することが好ましい。これにより、それぞれの金属球Ｓが加熱コイル４０から受ける電力を均一にすることができる。

次に、図２を参照しながら、本発明に係る高周波電源６０について以下説明する。
高周波電源６０は、概略、商用の交流電源から直流電流を得る直流電源６１と、直流電源６１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からなるインバータ６２と、インバータ６２と加熱コイル４０の間で直列に接続された共振コンデンサ６３とを有する。直流電源６１は、ダイオードブリッジ６４と、これに並列に接続された平滑コンデンサ６５とを有し、商用の交流電源６６からの交流電圧を全波整流する。また、インバータ６２は、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子６７ａ，６７ｂと、これらをスイッチング駆動するドライバ６８とを有する。

また高周波電源６０は、加熱コイル４０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６９と、加熱コイル４０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７０と、電流センサ６９および電圧センサ７０からの信号に応じてドライバ６８を制御する制御部７１とを有する。すなわち制御部７１は、これらの情報から、動作時における加熱コイル４０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。なお、インバータ６２を構成する共振回路は、ハーフブリッジ回路に限定されるものではなく、フルブリッジ回路や一石電圧共振回路であってもよい。

加熱コイル４０のインダクタンスおよび抵抗値は、案内筒２０の内部にある金属球Ｓの数に依存し、とりわけ加熱コイル４０の抵抗値は金属球Ｓの数にほぼ直線的に比例することが知られている。したがって、制御部７１は、加熱コイル４０の両端の電圧と加熱コイル４０に流れる電流とから加熱コイル４０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、洗浄乾燥処理されるパチンコ玉の数量（案内筒２０内の金属球Ｓの数）が大きく変動する。したがって、案内筒２０内の金属球Ｓの数に依存して、金属球Ｓ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６９と電圧センサ７０からの情報により、加熱コイル４０の抵抗値を求め、金属球Ｓの数を検出できるので、１個当たりの金属球Ｓに投入する電力（発熱量）が一定となるように加熱コイル４０に供給される電流を制御することができる。これにより、案内筒２０内の金属球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。このように、本発明に係る誘導加熱装置１は、金属球Ｓの数の変動に迅速に応答して電力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効率的に加熱することができる。

具体的には、制御部７１は、加熱コイル４０に流れる高周波電流の実効値（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６７ａのオン時間を長く（低電位側のスイッチング素子６７ｂのオフ時間を短く）するようにドライバ６８を制御することにより、加熱コイル４０に流れる高周波電流の実効値を大きくして、１個当たりの金属球Ｓに投入する電力（発熱量）が一定となるように制御することができる。

なお、実施の形態１では、案内筒２０内の金属球Ｓの数を検出するために、加熱コイル４０の抵抗値を求めたが、これに限定されるものではなく、加熱コイルのインダクタンス値の変化や、投入口２１および排出口２２に設けた機械式／光学式カウンタ（図示せず）、加熱コイル４０に設置した重量センサを用いて金属球Ｓの数を計数（検出）してもよい。

実施の形態２．
図３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による誘導加熱装置２は、実施の形態１のように加熱コイル４０に流れる高周波電流の大きさを制御するだけでなく、断続的に流れるように制御する点を除いて、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。

すなわち、誘導加熱装置２の制御部７１は、高周波電流が加熱コイル４０に断続的に（周期的にオン・オフして）流れるように高周波電源６０を制御するものである。図３（ａ）および図３（ｂ）はそれぞれ、高周波電流が供給されている状態（オン状態）、および供給されていない状態（オフ状態）にある誘導加熱装置の断面図である。
高周波電流が加熱コイル４０に供給されると、特に強磁性を有する金属球Ｓは、長手方向の磁束により互いにくっついて案内筒２０内で滞留することがあり、これと同時に誘導加熱されて、金属球Ｓの表面に付着した水分が蒸発する。しかしながら、案内筒２０内で滞留した金属球Ｓを誘導加熱し続けると、金属球Ｓは過剰に加熱され、無駄な電力を消費することになる。

そこで実施の形態２によれば、制御部７１は、高周波電流が供給される期間と供給されない期間とを周期的に繰り返すことにより、オン期間中（図３（ａ）参照）に金属球Ｓに必要かつ十分な電力を供給し、オフ期間中（図３（ｂ）参照）に長手方向の磁束を解消して金属球Ｓを重力により直ちに排出することができる。
こうして、実施の形態２に係る誘導加熱装置２は、金属球Ｓを過剰に加熱することなく、適正な電力で、洗浄処理された金属球Ｓを効率的に乾燥させることができる。

実施の形態３．
図４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による誘導加熱装置３は、排出口２２付近に開閉弁２４を設けた点を除いて誘導加熱装置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４に示す誘導加熱装置３においては、開閉制御部７２により選択的に開閉可能な開閉弁（保持手段）２４が案内筒２０の排出口２２付近に配設されている。案内筒２０が空の状態において開閉弁２４は閉じられており、金属球Ｓを投入し始めて案内筒２０が満杯になるまで、加熱コイル４０には高周波電流が供給されない。開閉制御部７２は、案内筒２０が金属球Ｓで満杯になることを電気的に検出し、あるいは機械式／光学式カウンタや重量センサ（図示せず）を用いて検出すると（図４（ａ）参照）、制御部７１は、高周波電源６０が加熱コイル４０に高周波電流を供給するように制御する。そして制御部７１は、金属球Ｓを必要かつ十分に加熱して水分を乾燥させた時点で高周波電流の供給を停止するとともに、開閉制御部７２により開閉弁２４を開いて、金属球Ｓを排出口２２から排出するように制御する（図４（ｂ）参照）。したがって、実施の形態３によれば、案内筒２０内に一時的に保持されたすべての金属球Ｓが一定の時間だけ誘導加熱され、すなわち一定の電力が供給されるので、金属球Ｓの表面の温度上昇を均一にすることができる。

なお、金属球Ｓを案内筒２０内に一時的（選択的に）に保持するものであれば、排出口２２に設けた開閉弁２４に限定されるものではなく、その他の任意の構成を有し得る。また、金属球Ｓを排出口２２から排出するとき、処理済の金属球Ｓが排出口２２から完全に排出されるまで、未処理の金属球Ｓが案内筒２０内に投入されないように、投入口２１に別の開閉弁（図示せず）を設けてもよい。さらに図４では、案内筒２０を鉛直方向に直立するように図示したが、先の実施の形態と同様、鉛直方向に対して傾斜するように配置してもよい。

実施の形態４．
図５〜図７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による誘導加熱装置４は、搬送支援手段を新たに設けて、案内筒２０内に滞留しがちな金属球Ｓを搬送しやすくした点を除いて、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。

上述のように、高周波電流が加熱コイル４０に供給されると、長手方向に磁束が形成されて、強磁性を有する金属球Ｓは互いに引力を及ぼし合って案内筒２０から排出されない（案内筒２０で滞留する）傾向がある。
そこで実施の形態４に係る誘導加熱装置４によれば、図５に示すように、搬送支援手段としてのバイブレータ（加振装置）４２を案内筒２０に取り付け、案内筒２０内に滞留しがちな金属球Ｓを搬送しやすくしている。バイブレータ４２は、案内筒２０に振動を与えるものであれば、任意の構成を有し得るが、たとえば電気モータの回転シャフトに偏心重りを取り付けたものであってもよい。すなわち、このバイブレータ４２は、案内筒２０に振動を与えて、案内筒２０内の金属球Ｓの搬送を促すことにより、金属球Ｓを滞留させることなく均一に加熱することができる。

択一的な搬送支援手段は、誘導加熱装置４は、案内筒２０をその長手方向の周りに機械的に回転させるように配設された回転機構４３（図６参照）であってもよい。このように構成された回転機構４３は、上記バイブレータ４２と同様の効果、すなわち案内筒２０内に滞留しがちな金属球Ｓを搬送しやすくするといった格別の効果を実現することができる。また、この回転機構４３は、正転・逆転の回転方向および回転角度を任意に設定できるものであってもよく、案内筒２０を一定の回転方向に回転させるだけでなく、案内筒２０を長手方向の周りで揺動させるように構成されたものであってもよい。

さらに択一的な搬送支援手段として、誘導加熱装置４は、案内筒２０の鉛直方向に対する傾斜角度を調整する角度調整機構４４（図７参照）を備えていてもよい。この角度調整機構４４は、上述のように電気的に検出し、あるいは機械式／光学式カウンタや重量センサを用いて計数（検出）された案内筒２０内にある金属球Ｓの数に応じて、案内筒２０の傾斜角度を調整するようにしてもよい。すなわち数多くの金属球Ｓが案内筒２０に含まれる場合には、金属球Ｓ同士がくっついて案内筒２０内でより滞留しやすいので、案内筒２０の傾斜角度が大きくなるように制御してもよい。あるいは、金属球Ｓへの投入電力を抑制したい場合（省エネモード）には、金属球Ｓが案内筒２０内で滞留しない範囲で、案内筒２０の傾斜角度が小さくなるように調整することもできる。

実施の形態５．
図８および図９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による誘導加熱装置５は、加熱コイル４０が互いに独立して制御可能な複数のコイル部４０ａ〜４０ｅを有する点を除いて、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８は、誘導加熱装置５を模式的に示す断面図であって、図１（ｂ）と同様のものである。実施の形態１の加熱コイル４０は単一の誘導加熱コイルで構成されていたが、実施の形態５の加熱コイル４０は、互いに独立して制御可能な複数のコイル部４０ａ〜４０ｅを有する。なお、図８ではコイル部４０ａのみが高周波電源６０に接続されるように図示されているが、その他のコイル部４０ｂ〜４０ｅも同様に個別の高周波電源に接続され、独立して制御することができる。

実施の形態５による制御部７１は、さまざまな手法で高周波電源６０を駆動することができる。図９（ａ）〜（ｄ）は駆動条件の一例を示すタイムチャートである。なお図中、各オン期間においては、それより短い周期を有する高周波電流が数多く反復して供給されているものとする。
図９（ａ）に示す駆動条件では、すべてのコイル部４０ａ〜４０ｅは同時に高周波電流が供給された後、同時に高周波電流の供給が停止され、これが反復される。すなわち実施の形態５に係るコイル部４０ａ〜４０ｅは全体として、実施の形態２の加熱コイル４０と同様の効果を得ることができる。すなわち、図９（ａ）の駆動条件の下、誘導加熱装置５は、金属球Ｓの案内筒２０内の滞留を回避して、金属球Ｓを過剰に加熱することなく、洗浄処理された金属球Ｓを効率的に乾燥させることができる。

図９（ｂ）に示す駆動条件では、一部のコイル部４０ｂについてのみ、高周波電流のオン・オフが反復され、他のコイル部４０ａ，４０ｃ〜４０ｅは高周波電流が供給されない。これは金属球Ｓの数が少ないときに利用される駆動条件であり、高周波電源６０の消費電力を抑制しつつ、投入数の少ない金属球Ｓを必要かつ十分に加熱して乾燥することができる。

図９（ｃ）の駆動条件においては、第１および第２のコイル部４０ａ，４０ｂについてのみ、高周波電流のオン・オフが反復され、他のコイル部４０ｃ〜４０ｅは高周波電流が供給されない。また、第１のコイル部４０ａがオン状態のとき第２のコイル部４０ｂはオフ状態であり、第１のコイル部４０ａがオフ状態のとき第２のコイル部４０ｂはオン状態となるように制御されている。したがって、金属球Ｓは、第１のコイル部４０ａにおいて誘導加熱された後、高周波電流供給がオフ状態となり磁束が解除されて第２のコイル部４０ｂまで搬送され、第２のコイル部４０ｂにおいて誘導加熱された後、排出口２２から排出される。こうして、順次投入される金属球Ｓを第１および第２のコイル部４０ａ，４０ｂで滞留させることなく円滑に搬送することができる。

図９（ｄ）の駆動条件では、各コイル部４０ａ〜４０ｅに高周波電流が順次供給され、オン状態となる期間が各コイル部において重なり合わないように制御される。このとき金属球Ｓは、各コイル部４０ａ〜４０ｅに順次搬送され、誘導加熱される。実施の形態５によれば、同時に複数のコイル部に高周波電流を供給しないので、各コイル部に大電力を供給することができ、あるいは電力容量の小さい高周波電源６０を用いて金属球Ｓを誘導加熱して乾燥させることができる。

実施の形態６．
図１０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。実施の形態６による誘導加熱装置６は、案内筒２０の内周面に螺旋溝２５が形成されている点を除いて、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。

誘導加熱装置６は、上述のように、案内筒２０の内周面に螺旋溝２５が形成されている。このとき、案内筒２０に投入された金属球Ｓは、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、螺旋溝２５に沿って長手方向の周りを回転しながら通路２３内を長手方向に移動する。すなわち金属球Ｓは、螺旋状に搬送され、とりわけ長手方向において隣接する金属球Ｓが互いに接触しない（分離される）。より具体的には、金属球Ｓの外径をφ１、案内筒２０の内径をφ２、螺旋溝２５の内径をφ３としたとき、案内筒２０の内径φ２は金属球Ｓの外径φ１より小さく、また螺旋溝２５の内径φ３は金属球Ｓの外径φ１より大きくなるように設定されている（φ２＜φ１＜φ３）。したがって、金属球Ｓのそれぞれは案内筒２０内で長手方向（磁束方向）において分離されているので、上記搬送支援手段を用いることなく、案内筒２０を円滑に搬送することができる。

なお、図１０（ｃ）に示すように、案内筒２０を鉛直方向に対して傾斜させるか、案内筒２０に設けた螺旋溝２５の長手方向の間隔（ピッチ）を調整することにより、案内筒２０における金属球Ｓの搬送速度を制御することができる。

実施の形態７．
図１１および図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７について以下に説明する。実施の形態７による誘導加熱装置７は、金属球Ｓを１つずつ投入口２１に投入する手段をさらに設けた点を除いて、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。

誘導加熱装置７は、図１１に示すように、金属球Ｓを１つずつ投入口２１に投入する送出部４５を備え、金属球Ｓが互いに離間した状態で案内筒２０内を搬送されるように構成されている。この送出部４５は、金属球Ｓを１つずつ投入できるものであれば任意の形態を有することができ、たとえば周期的に開閉するゲートを有する金属球ホッパであってもよい（図示せず）。こうして、各金属球Ｓは、案内筒２０の内部において互いに分離されているので、上記搬送支援手段を用いるまでもなく、金属球Ｓを案内筒２０の内で滞留させることなく円滑に搬送することができる。

必要ならば、図１２に示すように、複数の案内筒２０のそれぞれに個別の送出部４５を設けて、並列的に金属球Ｓを加熱して乾燥することができる。その結果、より数多くの金属球Ｓを乾燥処理することができる。

実施の形態８．
図１３および図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８について以下に説明する。実施の形態８の誘導加熱装置８は、概略、案内筒２０を省略して、加熱コイル４０を用いて投入口２１／排出口２２および金属球Ｓを搬送するための通路２３を構成した点を除いて、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。

誘導加熱装置８による加熱コイル４０は、図１３に示すように、絶縁被膜された導線４１を捲回してなり、投入口２１と排出口２２の間に金属球Ｓを搬送するための通路２３を形成する。換言すると、実施の形態８においては、案内筒２０を省略したので、加熱コイル４０と金属球Ｓとの間の距離を低減することができる。一般に、加熱コイルに供給される電気エネルギ（投入電力）に対する被加熱物で生じる熱エネルギ（消費電力）、すなわち加熱効率は、加熱コイル４０と金属球Ｓとの間の距離が小さいほど大きくなる。したがって、実施の形態８によれば、案内筒２０を省略して、加熱コイル４０を金属球Ｓにより接近させたので、高周波電源６０の加熱効率を改善することができる。

このとき金属球Ｓは、複数の導線４１上の凹凸のある通路２３を長手方向に沿って直線的に搬送される。したがって、金属球Ｓと導線４１の間の摩擦力が大きく、搬送が妨げられる状態が生じやすく、金属球Ｓが長手方向の磁束により互いにくっついて加熱コイル４０内で滞留する傾向がより強くなる。
そこで、図１４に示すように、導線４１の長手方向の間隔（ピッチ）を広げることにより、実施の形態６による螺旋溝２５と同様、金属球Ｓが導線４１に沿って長手方向の周りを回転しながら長手方向に移動する（すなわち螺旋状に搬送される）ように加熱コイル４０を構成することが好ましい。こうして、加熱コイル４０内の各金属球Ｓを互いに分離して、円滑に搬送することができる。
以上のように、誘導加熱装置８による加熱コイル４０は、実施の形態１による案内筒２０、および実施の形態６による螺旋ガイド（螺旋溝）の両方の機能を兼ね備えたものである。

また、金属球Ｓを加熱・乾燥処理するとき、異物（ねじ、ナットなど）Ｅが投入口２１から混入することがあり、通路２３を塞ぐことがある。しかし、誘導加熱装置８の加熱コイル４０を用いた場合、この異物Ｅが導線４１のピッチより小さければ、たとえ投入口２１から誤って投入されたとしても、隣接する導線４１の間から脱落するので（図１４参照）、通路２３の閉塞を回避することができる。

実施の形態９．
図１５〜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９について以下に説明する。実施の形態９による誘導加熱装置９は、同軸上に配置された２つの筒の間に通路２３を形成する点を除いて、先に説明した実施の形態の誘導加熱装置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。

誘導加熱装置９は、概略、同軸上に配置された内筒３０および外筒３１（搬送部）を有し、これらの間に金属球Ｓのための搬送通路２３が形成されている。また誘導加熱装置９は、内筒３０の外周面に捲回された絶縁被膜された導線４１からなる加熱コイル４６が配設されている。さらに、この加熱コイル４６は、実施の形態８と同様に螺旋状に捲回され、図１５（ａ）および（ｂ）に示すように、金属球Ｓが導線４１に沿って内筒３０（長手方向）の周りを回転しながら長手方向に移動する（通路２３内で螺旋状に搬送される）ように構成されている。

こうして構成された誘導加熱装置９において、加熱コイル４６に高周波電流が供給されると、金属球Ｓの表面が直接的に誘導加熱されて、これに付着した水を極めて効率よく蒸発させることができる。また、金属球Ｓが通路２３の周方向に搬送される距離を、上記の実施の形態より長くすることができるので、金属球Ｓの乾燥処理数を増大させることができる。さらに、加熱コイル４６の導線４１の長手方向の間隔（ピッチ）を調整することにより、長手方向（磁束方向）に隣接する金属球Ｓが互いに接触して、金属球Ｓの通路２３内での滞留を防止するとともに、案内筒２０における金属球Ｓの搬送速度を制御することができる。

上述のように、実施の形態９による螺旋ガイドは、加熱コイル４６を用いて構成したが、実施の形態６で説明したような螺旋溝３２を外筒３１の内周面に形成することにより構成してもよい（図１６参照）。あるいは、図示しないが、外筒３１の内周面の上に加熱コイル４０を捲回し、内筒３０の外周面に螺旋溝３２を形成しても同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態４で説明したように、内筒３０または外筒３１、あるいはその両方について、搬送支援手段を設けてもよい。たとえば、図１７（ａ）および（ｂ）に示すように、内筒３０または外筒３１を長手方向の周りに回転させる回転機構４３を設けて、金属球Ｓを通路２３に沿って搬送することを支援してもよい。さらに、内筒３０または外筒３１にバイブレータ（加振装置）４２を設けて、搬送支援手段としてもよい。

さらに、図１８（ａ）および（ｂ）に示すように、加熱コイル４６の内側にフェライトコア５２を配置して、加熱コイル４６の磁気抵抗を低減するようにしてもよい。こうして加熱コイル４６による誘導加熱の加熱効率を高め、より効率的に金属球Ｓを加熱・乾燥処理を行うことができる。

あるいは、図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、外筒３１の外周面上に別の加熱コイル４７を配設して、内側および外側の加熱コイル４６，４７の両方により発生する高周波磁場による大容量の電力で金属球Ｓを誘導加熱・乾燥処理を行うことができる。

その他の変形例として、外筒３１の外周面上に加熱コイル４７を配置し、内筒３０の外周面上に螺旋ガイドとしての螺旋溝３２を設けてもよい。この場合、同様に、内筒３０または外筒３１について、搬送支援手段を設けてもよい。

なお、これまで説明した実施の形態において、案内筒２０、内筒３０、および外筒３１は、洗浄した後の金属球Ｓと直接的に接触し、あるいは蒸発した水分が投入口２１および排出口２２から排出されず凝結して、水分（および汚れ）が付着することがある。そこで、案内筒２０等は、その側壁に図２０に示すように複数の通気孔４８を設け、水分が投入口２１および排出口２２のみならず、通気孔４８からも排出されるように構成することが好ましい。通気孔４８の大きさは金属球Ｓより小さいものであり、その形状は任意である。こうして案内筒２０等自体も乾燥させて、汚れが付着しないようにして、案内筒２０等から金属球Ｓに水分および汚れが転移しないようにすることができる。

実施の形態１０．
図２１〜図２３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１０について以下に説明する。実施の形態１０による誘導加熱装置１０は、基本的には、螺旋ガイドとして、外筒３１の内周面上に設けた２重またはそれ以上の螺旋状のガイド板４９を設けた点を除いて、実施の形態９の誘導加熱装置９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２１に示すように、誘導加熱装置１０は金属球ホッパ５０を有し、金属球Ｓは金属球ホッパ５０から投入口２１に投入される。金属球ホッパ５０は、内壁および外壁を有し、それぞれ内筒３０および外筒３１に接続または一体に成形してもよい。外筒３１は、その内周面上に２重またはそれ以上の螺旋状のガイド板４９を有し、金属球Ｓの複数の通路２３を形成し、より数多くの金属球Ｓを誘導加熱・乾燥処理することができる。

また、図２１に示す誘導加熱装置１０は、内筒３０の内側に加熱コイル４０を配置し、その内側にスリーブ５１、あるいは短冊状または円柱状のフェライトコア５２を有していてもよい。さらに、内筒３０の中に冷却風を形成して、加熱コイル４０を冷却するための冷却装置（図示せず）を設けてもよい。

さらに、誘導加熱装置１０は、搬送支援手段として、外筒３１を回転させるための回転機構４３を有していてもよく、一定の方向の回転動作のみならず、正転および逆転による揺動動作により、金属球Ｓの排出を促進させることができる。このとき、金属球ホッパ５０を内筒３０および外筒３１と一体に成形した場合、金属球ホッパ５０内で金属球が詰まることを防止することができる。なお、このように内筒３０を固定して外筒３１を回転させる代わりに、ガイド板４９を内筒３０の外周面上に設けた上で、外筒３１を固定して内筒３０を回転させるように構成してもよい。さらに、内筒３０または外筒３１に回転機構４３の代わりにバイブレータ（加振装置）４２を設けて、搬送支援手段としてもよい。

また、誘導加熱装置１０の内筒３０および外筒３１は、実質的に円筒形状を有するように形成されているが、図２２に示すように、通路２３の間隔を一定に維持しつつ、内筒３０および外筒３１が鉛直下方に向かって広がる（水平方向の断面が大きくなる）ように構成してもよい。択一的には、図２３に示すように、内筒３０および外筒３１が鉛直下方に向かって狭くなる（水平方向の断面が小さくなる）ように構成してもよい。

こうして構成された図２１〜図２３に示す誘導加熱装置１０は、上記の実施の形態で説明したものと同様の変形を加え、同等の効果を実現することができる。

実施の形態１１．
図２４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１１について以下に説明する。これまでの実施形態では金属球Ｓなどの球状の金属片を誘導加熱乾燥処理するためのものであったが、本発明はその他の形状を有するものに適用可能であり、実施の形態１１では、コイン（硬貨）やメダルなどの円板状の金属片（金属円板Ｄ）を加熱乾燥処理するための誘導加熱装置１１を以下説明する。ただし、基本的な構成（およびその変形例）は実施の形態１〜１０と同様であるので、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１１に係る誘導加熱装置１１は、概略、長手方向に延びる棒状の案内筒（搬送部）２０と、案内筒２０の周りに長手方向に沿って捲回された加熱コイル４０と、加熱コイル４０に高周波電流を供給する高周波電源６０とを有する。
案内筒２０は、金属円板Ｄを投入するための投入口２１と、金属円板Ｄを排出するための排出口２２とを有し、その間には金属円板Ｄを搬送するための通路２３が形成されている。図２４に示す案内筒２０および通路２３は、鉛直方向に延びているが、鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するように配置してもよい。ただし、金属円板Ｄの円周面を下方に配置して、金属円板Ｄが通路２３内で転がるように傾斜させることが好ましい。こうして、投入口２１から投入された金属円板Ｄは、重力の作用により、通路２３を通って排出口２２から排出される。

実施の形態１１の加熱コイル４０は、これまでの実施の形態のものと同様、単一、または複数の素線からなる拠り線の絶縁被膜された導線を捲回することにより構成され、高周波電源６０からの高周波電流を受けて、長手方向に磁束方向を有する高周波磁場を形成する。こうして形成された高周波磁場により、通路２３内にある金属円板Ｄは、その表面近傍で渦電流が形成されて、誘導加熱される。このとき、金属円板Ｄ表面上の水を蒸発させるために、金属円板Ｄの表面温度が上昇するよう、金属円板Ｄ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）、金属円板Ｄを極めて効率よく乾燥させることができる。

なお、実施の形態１１において、金属球Ｓを用いて説明した上記の実施の形態のようにさまざまに変形することができる。
たとえば、加熱コイル４０に高周波電流を断続的に（周期的にオン・オフして）供給することにより、金属円板Ｄが長手方向の磁束により互いにくっついて案内筒２０内で滞留し続けることを防ぎ、金属円板Ｄを過剰に誘導加熱することなく、適正な電力で効率的に乾燥させることができる。
また、排出口２２付近に選択的に開閉可能な開閉弁２４を設けて、金属円板Ｄを案内筒２０内に一時的に保持し、案内筒２０が金属円板Ｄで満杯になったとき、加熱コイル４０により発生する高周波磁場により一括して誘導加熱乾燥処理を行った後、高周波電流の供給を停止するとともに開閉弁２４を開いて金属球Ｄを排出口２２から排出することにより、すべての金属円板Ｄの表面の温度上昇を均一にすることができる。
さらに、バイブレータ４２や角度調整機構４４などの搬送支援手段を設けて、金属円板Ｄの通路２３内の搬送を支援することにより、金属円板Ｄが案内筒２０内で滞留することを防止して、金属円板Ｄを均一に誘導加熱するようにしてもよい。
好適には、加熱コイル４０を互いに独立して制御可能な複数のコイル部により構成することにより、さまざまな手法で各コイル部に高周波電流を供給して、適正な電力で金属円板Ｄを効率的に誘導加熱乾燥させてもよい。

（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置の側面図および断面図である。 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。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態２に係る誘導加熱装置の断面図であって、それぞれ、高周波電流が給されている状態（オン状態）および供給されていない状態（オフ状態）を示す。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態３に係る誘導加熱装置の断面図であって、それぞれ開閉弁を閉じた状態と開いた状態を示す。 実施の形態４に係るバイブレータ（搬送支援手段）を有する誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態４に係る回転機構（搬送支援手段）を有する誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態４に係る角度調整機構（搬送支援手段）を有する誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態５に係る複数のコイル部を有する誘導加熱装置の断面図である。 図８に示す複数のコイル部のためのタイムチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は実施の形態６に係る螺旋溝を有する案内筒の断面図である。 実施の形態７に係る単一の送出部を有する誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態７に係る複数の送出部を有する誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態８に係る案内筒の断面図である。 実施の形態８の変形例に係る案内筒の断面図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態９に係る内筒および外筒を有する搬送部の平面図および断面図である。 実施の形態９の変形例に係る搬送部の断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、実施の形態９の変形例に係る搬送部の断面図である。 実施の形態９の別の変形例に係る搬送部の平面図および断面図である。 実施の形態９の別の変形例に係る搬送部の平面図および断面図である。 上記の実施の形態の変形例による案内筒、内筒、および外筒の斜視図である。 実施の形態１０に係る誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態１０の変形例に係る誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態１０のさらに別の変形例に係る誘導加熱装置の断面図である。 実施の形態１１に係る誘導加熱装置の斜視図である。

符号の説明

１〜１１：誘導加熱装置、Ｓ：金属球、Ｄ：金属円板、Ｅ：異物、２０：案内筒（搬送部）、２１：投入口、２２：排出口、２３：通路、２４：開閉弁、２５：螺旋溝、３０：内筒、３１：外筒、３２：螺旋溝、４０：加熱コイル、４０ａ〜４０ｅ：コイル部、４１：導線、４２：バイブレータ、４３：回転機構、４４：角度調整機構、４５：送出部、４６，４７：加熱コイル、４８：通気孔、４９：ガイド板、５０：金属球ホッパ、５１：スリーブ、５２：フェライトコア、６０：高周波電源、６１：直流電源、６２：インバータ、６３：共振コンデンサ、６４：ダイオードブリッジ、６５：平滑コンデンサ、６６：交流電源、６７ａ，６７ｂ：スイッチング素子、６８：ハーフブリッジドライバ、６９：電流センサ、７０：電圧センサ、７１：制御部、７２：開閉制御部。

Claims (14)

1. 投入口および排出口を有し、これらの間で金属片を搬送する通路を有する搬送部と、
   前記搬送部の長手方向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を備え、
   前記金属片が重力の作用により前記通路内を搬送されるとき、前記加熱コイルが発生する高周波磁場により前記金属片を誘導加熱して、その表面に付着した水分を蒸発させて乾燥させ、
   前記搬送部は同軸上に配置された内筒と外筒とからからなり、
   前記加熱コイルは前記内筒および前記外筒のいずれか一方または両方の上に形成され、
   前記金属片は球形状に形成され、
   前記通路は前記内筒および前記外筒の間に形成され、
   前記球形金属片が前記通路内で螺旋状に搬送されるように、螺旋状ガイドが前記内筒および前記外筒のいずれか一方に形成され、
   螺旋状ガイドは所定のピッチで捲回された加熱コイルであることを特徴とする誘導加熱装置。
2. 内筒の内側にフェライトコアを配置したこと特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
3. 投入口および排出口を有し、これらの間で金属片を搬送する通路を有する搬送部と、
   前記搬送部の長手方向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を備え、
   前記金属片が重力の作用により前記通路内を搬送されるとき、前記加熱コイルが発生する高周波磁場により前記金属片を誘導加熱して、その表面に付着した水分を蒸発させて乾燥させ、
   前記搬送部は同軸上に配置された内筒と外筒とからからなり、
   前記加熱コイルは前記内筒および前記外筒のいずれか一方または両方の上に形成され、
   前記金属片は球形状に形成され、
   前記通路は前記内筒および前記外筒の間に形成され、
   前記球形金属片が前記通路内で螺旋状に搬送されるように、螺旋状ガイドが前記内筒および前記外筒のいずれか一方に形成され、
   内筒の内側にフェライトコアを配置したこと特徴とする誘導加熱装置。
4. 螺旋状ガイドは螺旋状の溝であることを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱装置。
5. 内筒および外筒の水平方向の断面積が長手方向に向かって増大または縮小すること特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
6. 高周波電源は、断続的に加熱コイルに高周波電流を供給することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
7. 金属片を通路内に制御可能に保持する保持手段をさらに備え、
   高周波電源は、前記金属片が前記通路内に保持されているときにのみ加熱コイルに高周波電流を供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
8. 通路内の金属片の搬送を支援する搬送支援手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
9. 加熱コイルは、互いに独立して制御可能な複数のコイル部を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
10. 金属片は球形状に形成され、
    搬送部は、前記金属片が通路内を螺旋状に搬送されるように形成された螺旋状ガイドを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
11. 金属片は球形状に形成され、
    通路の断面は円形に構成され、
    前記通路の円形断面の内径は、前記金属片の外径より大きく、その２倍より小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
12. 加熱コイルは搬送部の外周に捲回されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
13. 通路内にある金属片の数を検出する手段をさらに備え、
    高周波電源は、前記金属片の数量に応じて調整された高周波電流を加熱コイルに供給することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
14. 搬送部は絶縁被膜された加熱コイルを用いて構成されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１に記載の誘導加熱装置。

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