JPH10307957A - 缶飲料の誘導加熱装置 - Google Patents
缶飲料の誘導加熱装置Info
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- JPH10307957A JPH10307957A JP9117672A JP11767297A JPH10307957A JP H10307957 A JPH10307957 A JP H10307957A JP 9117672 A JP9117672 A JP 9117672A JP 11767297 A JP11767297 A JP 11767297A JP H10307957 A JPH10307957 A JP H10307957A
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Abstract
にも流れるため、缶の側面が接着剤などの電気抵抗の大
きなもので接合されている場合には、その接合部に渦電
流52が集中する。これにより、缶飲料を異常加熱して
しまったり、ひいては、発熱による缶焦げや中身飲料が
漏れてしまうという不都合を生じていた。これらの問題
を解決することを課題とする。 【解決手段】 本発明の誘導加熱装置は、缶の周方向に
沿って湾曲した楕円又は長方形のリング状加熱コイル1
を備え、加熱コイル1の長手方向の長さL1、L2を缶
50の軸方向の長さL0より長くすることを特徴とす
る。
Description
飲料を電磁誘導加熱してHOT販売する自動販売機の誘
導加熱装置に関する。
熱コイル51の外観図である。従来の加熱コイル51
は、缶50の円筒状の缶壁に沿うような樋形状に巻設さ
れ、加熱コイル51の缶軸方向の長さが缶50の軸方向
の長さ以下であった。図26は、加熱コイル51の電磁
誘導作用により缶50の表面に発生する渦電流52を示
したものである。図27は、前記渦電流52により発熱
する缶表面部分を斜線で図示したものである。
面温度が所定温度に達するまで前記加熱コイル51によ
り加熱していた。
熱コイル51による加熱時間を短時間で済ませるため、
缶50を倒置姿勢のまま保持し、自転的に転動させる回
転駆動手段を備えていた。そして、前記回転駆動手段
は、加熱コイル51による加熱時に、缶50を一定の回
転数により回転させていた。
加熱コイル51では、渦電流52が缶50の周方向にも
流れるため、缶の側面が接着剤などの電気抵抗の大きな
もので接合されている場合には、その接合部53(図2
6参照)に前記渦電流52が集中し、缶50を異常加熱
してしまったり、ひいては、発熱による缶焦げや中身飲
料が漏れてしまうという不都合を生じていた。なお、図
26に示す斜線部分は異常加熱部分である。このため、
加熱コイル51に電力を供給するインバータのパワーを
大きくすることができず、缶飲料の加熱に時間がかかる
という不都合も生じていた。
都合を有していた。 1.加熱しながら缶表面温度を測定するため、缶表面と
中身飲料との熱伝導の違いにより、缶表面温度と中身飲
料の温度との間に差を生じていた。このため、缶表面温
度が所定温度に達した時に加熱を停止すると、中身飲料
の温度が低い(ぬるい)という不都合を生じていた。 2.上記所定温度を予め中身飲料の粘度、熱伝導率等を
考慮して設定しても、商品である缶飲料を自動販売機の
間違ったコラムに投入した場合には、加熱後の中身飲料
の温度が高すぎたり、低すぎたりする不都合があった。 3.中身飲料の温度を精度良く測定するためには、温度
測定を頻繁にしなければならず、加熱時間が長時間にな
ってしまう不都合があった。 4.温度センサが壊れている場合には、缶飲料を加熱し
すぎて火災を起こす恐れがあった。
駆動手段は、缶を加熱時に一定回転数で回転させている
ため、中身飲料の攪拌効果が小さく、局部的に加熱する
こともあり、缶を焦がす恐れがあった。また、缶の回転
方向を加熱中に切り替える方法もあるが、そのための機
構が複雑化したり、回転方向のスムーズな切り替えがで
きず、騒音が発生する不都合があった。
缶飲料の誘導加熱装置を提供しようとするものである。
め、請求項1記載の発明は、飲料入りの缶を、電磁誘導
加熱を利用して加熱する缶の誘導加熱装置において、缶
の外周面に沿って湾曲させた楕円形または長方形のリン
グ状加熱コイルを備えたことを特徴とする。
電磁誘導加熱を利用して加熱する缶の誘導加熱装置にお
いて、缶の外周面に沿って湾曲させ、かつ、上下方向を
缶の周方向と一致させたほぼ8の字状の加熱コイルを備
えたことを特徴とする。
記載の缶の誘導加熱装置において、前記加熱コイルの長
手方向の長さを缶の軸方向長さよりも長くしたことを特
徴とする。
の誘導加熱装置において、前記加熱コイルの長手方向の
両端を、缶の中心軸から遠ざかる方向に曲げたことを特
徴とする。
の誘導加熱装置において、前記加熱コイルの長手方向の
両端を、缶の中心軸に近付く方向に曲げたことを特徴と
する。
3,4または5記載の缶の誘導加熱装置において、加熱
コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータと、
缶の表面温度測定手段とを備え、前記インバータをOF
Fした後の一定時間経過ごとに、前記表面温度測定手段
による測定温度と設定温度とを比較し、その結果に応じ
てインバータの運転の継続を判断することを特徴とす
る。
3,4または5記載の缶の誘導加熱装置において、加熱
コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータと、
缶の表面温度測定手段とを備え、前記インバータを所定
時間ONした後に前記表面温度測定手段により求めた温
度上昇値と前記インバータのON時間とから加熱能力を
求め、この加熱能力に基づいて缶を設定温度まで加熱す
るのに必要な運転時間を予測して前記インバータを運転
することを特徴とする。
3,4または5記載の缶の誘導加熱装置において、加熱
コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータと、
缶の表面温度測定手段とを備え、前記インバータを所定
時間ONした後に前記表面温度測定手段により求めた温
度上昇値と前記インバータのON時間とから温度勾配を
求め、この温度勾配と予め設定された温度勾配の上下限
値との比較結果に応じて前記インバータをOFFするこ
とを特徴とする。
3,4または5記載の缶の誘導加熱装置において、加熱
コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータと、
缶の表面温度測定手段と,缶を回転させる回転駆動手段
とを備え、前記回転駆動手段は、前記インバータがON
している時間内で缶の回転数を変化させることを特徴と
する。
態を説明する。図1は実施形態の外観図、図2は側面断
面図である。飲料入りの缶50は倒置姿勢のまま、ロー
ラ2、3により保持される。ローラ2には、モータ4が
カップリングされており、当該モータ4の作用により、
缶50を加熱中に缶軸を中心として回転させ、中身飲料
5を攪拌する。なお、ローラ2は、図2に示すように2
個設けられている。缶50の下部には、缶飲料を電磁誘
導加熱により加熱するための加熱コイル1が配置され
る。インバータ6は、加熱コイル1に電力を供給するた
めのものである。缶50の上部に配置される温度センサ
7は、缶50の表面温度を測定するためのものである。
加熱コイル1の下部(図2参照)に配置されたフェライ
ト8は、加熱コイル1により発生する下方向に向かう磁
束を遮断するためのものである。
熱コイル1の外観図である。加熱コイル1は、楕円(又
は長方形)のリング状コイルを缶50の円筒缶壁に沿っ
て、樋形状になるように形成する。さらに、加熱コイル
1の長手方向(楕円の長軸方向)の長さL1(外径)、
L2(内径)を缶50の軸方向の長さL0より長くす
る。
生じる渦電流10を示したものである。図5は、前記渦
電流10の作用による缶50の発熱領域を斜線で示した
ものである。図4、図5から明らかなように、加熱コイ
ル1の長円の長軸方向の長さL1、L2をL0より長く
することにより、渦電流10が缶50の両端部(両底
面)に集中することがなくなり、渦電流10は主として
缶軸に平行な缶壁にそって発生することになる。したが
って、缶50の両端部の発熱は少なくなり、前記両端部
に缶の接合部53(図4参照)があっても異常加熱する
ことはなくなる。
いて、加熱コイル1Aの長軸方向の両端を下方向(缶5
0の中心軸から遠ざかる方向)に曲げた実施例を示した
外観図である。加熱コイル1Aの両端から発生する磁束
11は、図示したように、缶50の両端部から離れた方
向に向かうため、缶50の両端部に発生する渦電流は、
さらに少なくなる。図7は、上記実施例による缶50の
発熱領域を斜線で示したものである。このように、缶5
0の両端部に発生する熱はより少なくなる。
いて、加熱コイル1Bの長軸方向の両端を上方向(缶5
0の中心軸に近付く方向)に曲げた実施例を示した外観
図である。このように、加熱コイル1Bの両端を上方向
に曲げることにより磁束の漏れを減らし、加熱効率を高
めることができる。図9は、上記実施例による缶50の
発熱領域を斜線で示したものである。缶50の両底面に
も熱が発生するため、中身飲料を効率良く加熱すること
ができる。
加熱コイル12の外観図である。加熱コイル12は、8
の字状のコイル(図11参照)の上下が缶50の周方向
に沿うように湾曲させ、樋形状としたものである。さら
に、加熱コイル12の長手方向の長さを缶50の軸方向
の長さL0より長くすることにより、渦電流が缶50の
両端部(両底面)に集中することがなくなり、渦電流は
主として缶軸に平行な缶壁にそって発生することは、前
述した第1の実施形態と同様である。図11は、前記8
の字状のコイルの巻線方向を示した図である。図12
は、前記加熱コイル12により缶50に発生する渦電流
13を示した図である。8の字状のコイルを使用するこ
とにより、渦電流13の密度が高まり、缶50を短時間
で加熱することができる。
の両端を下方向に曲げた実施例(図示せず)による缶5
0の発熱領域を斜線で示した図である。
の両端を上方向に曲げた実施例(図示せず)による缶5
0の発熱領域を斜線で示した図である。この実施例によ
れば、図9と同様に缶50の両底面も十分に加熱するこ
とができる。
加熱コイル14の外観図である。加熱コイル14は、楕
円(又は長方形)のリング状コイルを缶50の円筒缶壁
に沿って樋形状をしたものを2個以上、周方向に並べて
配置したものである。加熱コイル14は、第2の実施形
態と同様に、缶飲料の加熱効率を高めることができる。
この実施形態においても、加熱コイル14の長手方向の
長さを缶50の軸方向の長さL0より長くする実施例、
加熱コイル14の長手方向の両端を下方向(缶軸から放
射方向)に向けて曲げた実施例、加熱コイル14の長手
方向の両端を上方向(缶軸の方向)に向けて曲げた実施
例が考えられる。その場合の作用、効果については、前
述したのと同様である。
誘導加熱方法について述べる。図16は、以後の説明で
使用する制御ブロック図である。
たときの缶表面温度と中身飲料の温度との関係を示した
グラフである。インバータをONすると、缶50の表面
温度は上昇する。このとき、中身飲料5の温度の上昇
は、缶表面と中身飲料5との熱伝導率の違いにより、缶
表面の温度上昇の傾きと比べて小さい。このため、イン
バータ6がONしてからtk時間経過後、缶表面と中身
飲料との間の温度差ΔTが生じる。その後、インバータ
6をOFFし、一定時間経過後には、缶表面温度と中身
飲料の温度は同じになる。これは、缶表面の熱容量が小
さいためである。本実施形態では、前記一定時間経過後
に缶表面温度と中身飲料の温度は同じになるという特性
を利用する。
ーチャートである。以下、このフローチャートを図16
を参照しつつ説明する。ステップs1において、モータ
4を駆動し、当該モータ4にカップリングされたローラ
2を介して、缶50を当該缶軸を中心に回転させる。こ
れは、中身飲料を攪拌し、温度を均一にするためであ
る。ステップs2において、インバータ間欠運転制御部
20(図16参照)は、インバータ制御部31及びイン
バータ駆動部36を介しインバータ6をONする。ステ
ップs3、s4において、インバータ間欠運転制御部2
0は一定時間経過後にインバータ6をOFFする。ステ
ップs5において、前述した缶表面温度と中身飲料の温
度が同じになるのに必要な時間待ちを行う。ステップs
6において、温度センサ7は、缶表面温度(中身飲料の
温度と同じ値)を測定し、缶温度センサ入力部37を介
し缶表面温度記憶部21Bに記憶する。ステップs7に
おいて、前記缶表面温度と、予め目標温度記憶部22に
記憶された設定温度T1とを比較する。ステップs7に
おいて前記缶表面温度が設定温度T1以上の場合には、
インバータ制御部31は加熱を終了し、ステップs8に
おいてモータ回転数制御部38、モータ駆動部39を介
しモータ4を停止する。ステップs7において前記缶表
面温度が設定温度T1未満の場合には、インバータ制御
部31は、インバータの間欠運転を継続し、ステップs
2からステップs6を繰り返す。
度Tmおよび中身飲料5の温度Tnを示した図である。イ
ンバータのON/OFFを間欠的に繰り返すことによ
り、缶飲料の温度を予め設定した温度T1以上にする様
子が示されている。
精度良くするためには、インバータのON/0FFの回
数を多くしなければならず、加熱に要する時間が長くな
ってしまう。そこで、第5の実施形態では、加熱開始直
後に加熱能力を計算し、当該加熱能力と、予め設定され
た目標温度と、現在の中身飲料の温度とから加熱に必要
な時間を図16の加熱時間計算部30で予測し、当該時
間加熱し続けることで、加熱時間の短縮を図る。
ーチャートである。図21は、第5の実施形態による缶
表面温度および中身飲料5の温度を示した図である。図
20のステップs10において、モータ4を駆動し、当
該モータ4にカップリングされたローラ2を介して、缶
50を当該缶軸を中心に回転させる。ステップs11に
おいて、温度センサ7は缶の表面温度Tk(中身飲料の
温度と同じ値)を測定する。ステップs12〜s14に
おいて、インバータ制御部31は、インバータを一定時
間Δt運転して缶50を加熱する。ステップs15にお
いて、缶表面温度と中身飲料の温度が同じになるのに必
要な時間待ちを行う。ステップs16において、温度セ
ンサ7は缶の表面温度Tk+1(中身飲料の温度と同じ
値)を測定する。ステップs17において、加熱時間計
算部30は、加熱前の缶表面温度Tk、加熱後の缶表面
温度Tk+1、加熱時間Δtとから下記の数式1に基づい
て、加熱能力Pをもとめる。
30は、缶飲料の目標温度をT1としたときに必要な加
熱時間tを下記の数式2に基づいて計算する。
タ制御部31は、前記加熱時間計算部30が求めた加熱
時間tだけインバータ6をONし、缶50を加熱する。
ステップs22において、モータ4を停止し、終了す
る。
tより少し短い時間t’だけ加熱し、加熱時間計算部3
0が必要な加熱時間t”を再度計算し、当該時間t”加
熱する方法は、缶飲料の温度の精度を高める上で有効で
ある。
明する。この実施形態は、異常加熱の検知方法に特徴を
有する。図23は、第6の実施形態の制御フローチャー
トである。ステップs25において、インバータ6のO
N/OFF状態を判断する。インバータ6がONの場
合、ステップs26において、温度センサ7は、缶表面
の温度を測定し、缶表面温度記憶部21Aに記憶する。
ステップs27において、加熱異常判断部32は、上記
測定温度と予め異常温度記憶部33に記憶されている上
限温度値a3とを比較する。もし、上記測定温度が、上
限温度値a3以上であれば、加熱異常であると判断し、
ステップs31においてインバータをOFFし、加熱を
中止する。上記測定温度が上限温度値a3未満であれ
ば、ステップs28に移行する。
34は、下記の数式3に基づいて温度勾配aを計算す
る。ここで、Δt(tm〜tm+1)は加熱時間である。T
m、Tm+1は、それぞれ上記加熱時間Δtの始期tm、及
び終期tm+1における缶表面温度値である。
常判断部32は上記温度勾配aと、予め異常温度勾配記
憶部35に記憶されている下限勾配a1、上限勾配a2
とを比較する。そして、温度勾配aの値が、下限勾配a
1と上限勾配a2との間にあるときは、正常であると判
断し、加熱を継続する。一方、温度勾配aの値が、下限
勾配a1以下、または上限勾配a2以上の場合には、加
熱異常または温度センサの異常であると判断し、ステッ
プs31においてインバータ6をOFFし、加熱を中止
する。
説明する。図1に示した構成において、加熱コイルによ
る缶50の加熱時に、缶50をローラ2、3により缶軸
を中心として回転させているが、第7の実施形態は、そ
の回転制御装置に関するものである。図24は、インバ
ータ6のON/OFF時に前記ローラ2を駆動するモー
タ4の回転数を時系列に示した例である。インバータ6
がONした状態では、図16のモータ回転数制御部38
は、回転数記憶部40に記憶されている2つの回転数R
1、R2(R1>R2とする)の間の範囲内で、モータ
4の回転数を時系列に変化させる。インバータ6がOF
Fした状態では、モータ4の回転数がR1になるように
制御する。本実施形態の要旨は、インバータ6がONし
た状態において、缶50の回転数を変化させることによ
り、中身飲料の攪拌効果を高めて均一に加熱することに
ある。したがって、インバータ6がOFFした状態で
は、モータ4の回転数は任意で(一定でも変化させて
も)かまわない。なお、モータ4の回転数をR1〜R2
の範囲内で時分割で制御してもよい。
よれば、接着缶のような接合部が電気的に絶縁されてい
る缶を局部加熱することがなく、缶飲料を短時間で所定
の温度に加熱することができる。
温度と中身飲料の温度が同じになった後に温度を測定す
るため、缶飲料の種類(コラム毎)に応じて、加熱温度
を設定する必要がなく、簡便である。請求項7記載の発
明によれば、加熱能力により加熱時間を設定するため、
インバータのOFF時間を減らし、缶飲料短時間で所定
の温度に加熱することができ、きわめて経済的である。
および温度勾配を監視するため、インバータの異常や、
温度センサの異常、故障を判断することができ、缶飲料
の異常加熱、缶の焦げ、さらに火災を未然に防止するこ
とができる。
攪拌作用を大きくできるため、缶飲料の異常加熱、缶の
焦げを防止することができる。また、複雑な機構を不要
とし、コストを低減することができる。
る。
る。
る。
温度と中身飲料の温度との関係を示したグラフである。
ある。
飲料の温度を示した図である。
ある。
飲料の温度を示した図である。
の温度を示した図である。
る。
数を時系列に示した例である。
Claims (9)
- 【請求項1】 飲料入りの缶を、電磁誘導加熱を利用し
て加熱する缶飲料の誘導加熱装置において、 缶の外周面に沿って湾曲させた楕円形または長方形のリ
ング状加熱コイルを備えたことを特徴とする缶飲料の誘
導加熱装置。 - 【請求項2】 飲料入りの缶を、電磁誘導加熱を利用し
て加熱する缶飲料の誘導加熱装置において、 缶の外周面に沿って湾曲させ、かつ、上下方向を缶の周
方向と一致させたほぼ8の字状の加熱コイルを備えたこ
とを特徴とする缶飲料の誘導加熱装置。 - 【請求項3】 請求項1または2記載の缶飲料の誘導加
熱装置において、 前記加熱コイルの長手方向の長さを缶の軸方向長さより
も長くしたことを特徴とする缶飲料の誘導加熱装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の缶飲料の誘導加熱装置に
おいて、 前記加熱コイルの長手方向の両端を、缶の中心軸から遠
ざかる方向に曲げたことを特徴とする缶飲料の誘導加熱
装置。 - 【請求項5】 請求項3記載の缶飲料の誘導加熱装置に
おいて、 前記加熱コイルの長手方向の両端を、缶の中心軸に近付
く方向に曲げたことを特徴とする缶飲料の誘導加熱装
置。 - 【請求項6】 請求項1,2,3,4または5記載の缶
飲料の誘導加熱装置において、 加熱コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータ
と、缶の表面温度測定手段とを備え、 前記インバータをOFFした後の一定時間経過ごとに、
前記表面温度測定手段による測定温度と設定温度とを比
較し、その結果に応じてインバータの運転の継続を判断
することを特徴とする缶飲料の誘導加熱装置。 - 【請求項7】 請求項1,2,3,4または5記載の缶
飲料の誘導加熱装置において、 加熱コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータ
と、缶の表面温度測定手段とを備え、 前記インバータを所定時間ONした後に前記表面温度測
定手段により求めた温度上昇値と前記インバータのON
時間とから加熱能力を求め、この加熱能力に基づいて缶
飲料を設定温度まで加熱するのに必要な運転時間を予測
して前記インバータを運転することを特徴とする缶飲料
の誘導加熱装置。 - 【請求項8】 請求項1,2,3,4または5記載の缶
飲料の誘導加熱装置において、 加熱コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータ
と、缶の表面温度測定手段とを備え、 前記インバータを所定時間ONした後に前記表面温度測
定手段により求めた温度上昇値と前記インバータのON
時間とから温度勾配を求め、この温度勾配と予め設定さ
れた温度勾配の上下限値との比較結果に応じて前記イン
バータをOFFすることを特徴とする缶飲料の誘導加熱
装置。 - 【請求項9】 請求項1,2,3,4または5記載の缶
飲料の誘導加熱装置において、 加熱コイルに電力を供給する間欠運転可能なインバータ
と、缶の表面温度測定手段と,缶を回転させる回転駆動
手段とを備え、 前記回転駆動手段は、前記インバータがONしている時
間内で缶の回転数を変化させることを特徴とする缶飲料
の誘導加熱装置。
Priority Applications (2)
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