(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液類が入った容器を加温する加温装置であって、
前記容器の底面の少なくとも一部を支持する床面と、該床面から立設する壁面とを形成する部材によって形成される、該容器を収容する収容部と、
前記収容部を形成する部材の一部を構成する磁性材料を誘導加熱する加熱コイルと、
前記加熱コイルによって誘導加熱された前記磁性材料の熱を前記床面および前記壁面に広げる、前記収容部を形成する部材に埋設されるヒートパイプと、
前記容器が前記収容部に収容された状態で、前記収容部を形成する壁面部材を該容器に対し相対移動させて前記壁面を該容器の側面に当接させる可動機構部と、を備え、
前記収容部は、前記床面を形成する床面部材と、該床面から立設する壁面を形成する前記壁面部材とによって形成されており、
前記加熱コイルは、前記壁面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料と前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料とによって構成される発熱部に磁界を形成して該発熱部を誘導加熱し、
前記ヒートパイプは、少なくとも前記壁面部材に埋設されている、
加温装置。
【請求項２】
前記加熱コイルは、前記収容部よりも下側に配置されており、該収容部の下部を形成する磁性材料を誘導加熱する、
請求項１に記載の加温装置。
【請求項３】
前記ヒートパイプは、前記床面を形成する部材と前記壁面を形成する部材にそれぞれ埋設されている、
請求項１または２に記載の加温装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加温装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
業務用に供される各種の溶液類は、例えば金属製の１８リットル缶（一斗缶とも呼ばれる）などに入れられて輸送や保管が行われることが多い。このような容器に入っている内容物を加温する技術としては、例えば、特許文献１に挙げられているように誘導加熱によるものがある。また、熱を伝導させるものとしては、例えば、特許文献２に挙げられているようなヒートパイプがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８１８５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３５９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
透磁率の低い非磁性体や弱磁性体で構成される容器の内容物を誘導加熱する方法として、誘導加熱された強磁性体の熱を容器に伝熱する方法が考えられる。この場合、容器を早く温めるには容器の底面や側面など、あらゆる面から加温することが望ましい。しかしながら、このようにあらゆる面からの加温に対応すべく、各面に対応する加熱コイルを配することは機器構成を複雑にする。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、容器の内容物を効率的に誘導加熱できる加温装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、収容部を形成する部材にヒートパイプを埋設し、該部材の一部を構成する磁性材料を加熱コイルで誘導加熱することにした。
【０００７】
詳細には、溶液類が入った容器を加温する加温装置であって、前記容器の底面の少なくとも一部を支持する床面と、該床面から立設する壁面とを形成する部材によって形成される、該容器を収容する収容部と、前記収容部を形成する部材の一部を構成する磁性材料を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルによって誘導加熱された前記磁性材料の熱を前記床面および前記壁面に広げる、前記収容部を形成する部材に埋設されるヒートパイプと、を備える。
【０００８】
上記加温装置であれば、収容部を形成する部材にヒートパイプが埋設されている。このヒートパイプは加熱コイルによって誘導加熱された磁性材料の熱を床面および壁面に広げる。このため、加熱コイルで磁性材料を加熱すれば、収容部に収容された容器の底面側および側面側の両方に熱が加わる。よって、磁性材料の熱が容器の底面や側面に伝わり、容器の内容物が効率的に誘導加熱される。
【０００９】
ここで、前記加熱コイルは、前記収容部よりも下側に配置されており、該収容部の下部を形成する磁性材料を誘導加熱するものであってもよい。このように構成される加温装置であれば、磁性材料が収容部の下部に構成されることとなるので、加熱コイルと磁性材料を近接させて機器全体を小型化できる。
【００１０】
また、前記ヒートパイプは、前記床面を形成する部材と前記壁面を形成する部材にそれぞれ埋設されていてもよい。このように構成される加温装置であれば、床面と壁面の全体に熱が略均等に伝わるので、その熱が容器の底面や側面に伝わり、容器の内容物を効率的に誘導加熱できる。
【００１１】
ここで、前記収容部は、前記床面を形成する床面部材と、該床面から立設する壁面を形成する壁面部材とによって形成されており、前記加温装置は、前記容器が前記収容部に収容された状態で、前記壁面部材を該容器に対し相対移動させて前記壁面を該容器の側面に当接させる可動機構部を更に備え、前記加熱コイルは、前記壁面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料と前記床面部材の少なくとも一部を構成する磁性材料とによって構成される発熱部に磁界を形成して該発熱部を誘導加熱し、前記ヒートパイプは、少なくとも前記壁面部材に埋設されていてもよい。
【００１２】
床面部材と壁面部材は、加熱コイルによって誘導加熱される発熱部の熱を容器の底面や側面へ伝熱するためにヒートパイプが埋設されている。そして、床面部材と壁面部材は、形状や大きさが相違する容器であっても収容部から容器へ直接的に熱伝達されるよう、可動機構部によって相対的に動くようになっている。収容部に容器が収容されれば容器の底面が床面部材に接触するので、壁面が容器の側面に当接するように可動機構部が壁面部材を床面部材に対して相対移動させることで、容器の床面部材および壁面部材の両方に接触する状態となる。
【００１３】
ここで、可動機構部によって相対的に動く床面部材や壁面部材はそれぞれ少なくとも一部が磁性材料で構成されているため、加熱コイルが形成する磁界の中にこれらの磁性材料が晒されるような範囲内であれば、床面部材と壁面部材との相対的な位置関係を変えても両部材を加熱することができる。
【００１４】
以上のように構成される加温装置であれば、少なくとも一部が磁性材料で構成されている壁面部材と床面部材が容器の側面と底面に接触するようになっているため、形状や大きさの相違する容器であっても容器の内容物を効率的に誘導加熱できる。
【発明の効果】
【００１５】
容器の内容物を効率的に誘導加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第一実施形態に係る加温装置の外観図である。
【図２】第一実施形態に係る加温装置の内部構造を示す図である。
【図３】本体と加熱コイルの位置関係を示した図である。
【図４】側面部材や床面部材の内部構造を示す図である。
【図５】温度上昇を比較して示したグラフである。
【図６】第二実施形態に係る加温装置の外観図である。
【図７】第二実施形態に係る加温装置の内部構造を示す図である。
【図８】可動機構部の機構を示す図である。
【図９】加熱コイル、床面部材、及び各壁面部材の位置関係を示した図である。
【図１０】加温する際の手順を示した図である。
【図１１】床面部材および側面部材と容器、及び加熱コイルの位置関係を示した図である。
【図１２】側面部材や床面部材の内部構造を示す図である。
【図１３】変形例に係る加温装置の側面部材や床面部材の内部構造を示す図である。
【図１４】変形例に係る加温装置の側面部材や床面部材の内部構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本願発明の実施態様を例示的に示すものであり、本願発明はこのような実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
本願発明の実施形態に係る加温装置１の外観図を図１に示す。加温装置１は、図１に示すように、１８リットル缶の容器２を収容する収容部３を有しており、この収容部３内で容器２を加温する。容器２には、例えば、化粧料の原料等の溶液類が充填されている。また、加温装置１には、収容部３の他に操作パネル４や脚５が設けられている。
【００１９】
図２は、加温装置１の内部構造を示す図である。加温装置１は、図２に示すように、収容部３の壁面と床面を形成する本体６と、本体６を電磁誘導で加熱する加熱コイル７、加熱コイル７に流す電流を制御する制御装置８を備える。また、本体６は、図２に示すように、床面を形成する部材と壁面を構成する部材にそれぞれヒートパイプ９が埋設されている。なお、本体６は、図示しない断熱材及びカバーによって外側が覆われている。
【００２０】
図３は、本体６の構造や本体６と加熱コイル７の位置関係を詳細に示した図である。本体６は、収容部３の床面を形成する床面部材１０と、収容部３の壁面を形成する４つの壁面部材１１で構成されている。壁面部材１１は、磁性の極めて低い非磁性なアルミニウムで構成されており、一方、床面部材１０は磁性の高いＳＵＳ４３０（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）で構成されている。そして、制御装置８によって電流が流された加熱コイル７によって形成される誘導磁界に、磁性の高いＳＵＳ４３０で構成される床面部材１０が晒されると誘導加熱によって発熱する。
【００２１】
ここで、強磁性体材料で構成される床面部材１０は、加熱コイル７によって発熱するものの、各壁面部材１１は非磁性体で構成されているので電磁誘導で発熱しない。よって、床面部材１０と各壁面部材１１とによって形成される収容部３は、強磁性体材料で構成される下部だけが発熱してしまい得るが、この加温装置１では、床面部材１０および壁面部材１１の内部にヒートパイプ９を埋設することで、局部的な発熱による容器２への不均一な加熱を防止している。図４は、壁面部材１１や床面部材１０の内部構造を示す図である。図４（ａ）が壁面部材１１の内部構造を示し、図４（ｂ）が床面部材１０の内部構造を示している。図４に示すように、床面部材１０には３本のヒートパイプ９が並んで横たわるように埋設されており、また、各壁面部材１１にも４本のヒートパイプ９が並んで直立するように埋設されている。ヒートパイプ９は、壁面部材１１や床面部材１０の温度分布が概ね均一になるように、壁面部材１１や床面部材１０の熱伝導性を補う目的で内蔵されている。ヒートパイプ９は、周知のように、パイプ中に揮発性の作動液を封入したものであり、パイプ中の一方が加熱されると作動液が蒸発し、パイプ中の他方で作動液の凝縮というサイクルが発生することで、熱を移動させる。壁面部材１１や床面部材１０がこのように構成されていることにより、床面部材１０を構成する強磁性体材料で発生した熱が床面部材１０や各壁面部材１１に均等に伝わり、温度分布が概ね均一になって容器２の効率的な加温を実現する。
【００２２】
以上のように構成される加温装置１であれば、底面側からのみならず側面側からも伝熱されるので容器の内容物を効率的に誘導加熱することができる。ヒートパイプ９の有無による効果の違いを以下に検証する。図５は、ヒートパイプを埋設した本実施形態に係る加温装置１（以下、実施例という）と、本実施形態と同様の加温装置でヒートパイプを埋設しない加温装置（以下、比較例という）の温度上昇を比較して示したグラフである。図５のグラフにおいて「パイプ有り」が実施例であり、「パイプ無し」が比較例である。「上」は壁面部材の上部の温度、「中」は中部の温度、「下」は下部の温度を示す。図５のグ
ラフが示すように、ヒートパイプを埋設しない比較例に比べると、ヒートパイプを埋設した実施例の方が加熱開始当初に急速に温度が上昇し、温度上昇差を保ったまま昇温が続くことが判る。よって、ヒートパイプを埋設しない場合に比べると、容器の内容物を効率的に誘導加熱できることが判る。
【００２３】
なお、上記加温装置１では、制御装置８による温度制御について特筆しなかったが、例えば、温度センサを設置し、この温度センサの計測値が所望の値になるように制御装置８が加熱コイル７の電流調整を行うようにしてもよい。この場合、温度センサの設置箇所は、容器２の中、壁面部材１１、あるいは床面部材１０等のあらゆる箇所に設置することを想定し得るが、より好ましくは、加熱コイル７によって発熱する強磁性体材料の温度変化の影響を受けにくく、加温対象である内容物の温度をより検出しやすい箇所、例えば、容器２の中や壁面部材１１がよい。温度センサを壁面部材１１に設ける場合は、容器２の温度が精密に検出されるようにするため、温度センサが容器２に接触するよう壁面から突出させることが好ましい。温度センサを容器２の中以外の箇所、例えば壁面部材１１や床面部材１０に設置する際は、当該温度センサが示す値が容器２の内容物の目標温度となるように加熱コイル７の電流を制御してもよいが、当該温度センサが示す値は内容物そのものの温度ではないため、より好ましくは、当該温度センサが示す値と内容物の温度との相関関係を定義したマップを予め用意しておき、当該温度センサが示す値とマップとを比較して内容物の温度を推定し、推定される温度が目標温度になるように加熱コイル７の電流を制御するのがよい。ここで、マップは、実験によって同定した値で構成してもよいし、熱挙動をシミュレーションした値で構成してもよい。なお、マップは、開始時の温度や外気温、内容物の種類等の外的条件に応じて複数のパターンを用意しておき、何れのパターンを採用するか否かを温度センサの示す値等に応じて自動的に取捨選択したり、あるいはユーザが手動で取捨選択したりして参照されるようにしてもよい。
【００２４】
また、上記加温装置１では、ヒートパイプ９を、各壁面部材１１に４本ずつ埋設し、床面部材１０に３本埋設していたが、本発明はこのような態様に限定されるものではない。例えば、各壁面部材１１や床面部材１０に１〜３本ずつ埋設されるような構成としてもよいし、４本以上埋設されるような構成であってもよい。
【００２５】
また、上記加温装置１では、加熱コイル７を角型としていたが、この加熱コイル７は少なくとも床面部材１０に誘導磁界を形成可能であればよく、そのようなものであれば例えば丸型としてもよい。
【００２６】
また、上記加温装置１は、方形の容器２を加温していたが、その他の形をした容器、例えば円柱形や三角形、六角形や八角形の形をした容器を収容部３に入れて加温してもよい。この場合、収容部３は上記加温装置１のように方形のままでも良いが、例えば、上面視円柱形、三角形、六角形、八角形の壁面を構成するような壁面部材としてもよい。
【００２７】
また、上記加温装置１では、壁面部材１１が非磁性体材料で構成されていたが、本発明はこのようなものに限定されるものではない。壁面部材１１は、例えば、非磁性体あるいは弱磁性体の板の下縁付近に強磁性体材料を配置し或いは埋設させた構造であってもよい。床面部材１０についても同様であり、全体を強磁性体材料で構成するのではなく例えば非磁性体あるいは弱磁性体の板と強磁性体の板とを張り合わせた合板構造、あるいは非磁性体あるいは弱磁性体の板の中に強磁性体が埋め込まれるような構成であってもよい。
【００２８】
以下、本願発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態に係る加温装置５１の外観図を図６に示す。加温装置５１は、図６に示すように容器２を収容する収容部５３を有しており、この収容部５３内で容器２を加温する。加温装置５１には、図６に示すように、収容部５３の他に操作パネル５４やハンドル６２、加温装置５１を動かすためのキャ
スター６３が設けられている。
【００２９】
ここで、容器２を構成する１８リットル缶は、溶液類を取引する際に一般的に用いられる規格品であり、市場で流通しているこれらの１８リットル缶は概ね同じ形状および大きさとなっている。しかしながら、その形状や大きさには若干のバラつきがあり、概ね５〜１０ｍｍ程度の公差がある。
【００３０】
図７は、加温装置５１の内部構造を示す図である。加温装置５１は、図７に示すように、収容部５３の壁面を形成する４つの壁面部材６１、収容部５３の床面を形成する床面部材６０、壁面部材６１を床面部材６０に対して相対的に動かす可動機構部６４、容器２を電磁誘導で加熱する加熱コイル５７、加熱コイル５７に流す電流を制御する制御装置５８を備える。
【００３１】
図８は、可動機構部６４の機構を示す図である。可動機構部６４は、図８に示すように、４つの壁面部材６１を取り囲むように配置される４つの駆動シャフト６５と、各駆動シャフト６５に設けられているウォームギア６６と咬みあって該駆動シャフト６５と共に回転する４つの作動シャフト６７を備えている。各駆動シャフト６５は、かさ歯車６８を介して互いに連結されており、駆動力が伝達されるようになっている。４つの駆動シャフト６５のうち一つの軸上には既述したハンドル６２が取り付けられており、ユーザがこのハンドル６２を回転操作することで各駆動シャフト６５が回転するようになっている。作動シャフト６７は、壁面部材６１とネジで係合しており、例えば、ハンドル６２が右に回転操作されて作動シャフト６７が回ると、各壁面部材６１が図３の矢印に示す方向に動く。ハンドル６２を左に回転操作すれば、各壁面部材６１も図８の矢印と逆の方向に動く。
【００３２】
図９は、加熱コイル５７、床面部材６０、及び各壁面部材６１の位置関係を示した図である。ハンドル６２が回転操作されると、各壁面部材６１は、加熱コイル５７の上に配置された床面部材６０に対して相対的に動く。互いに対峙する２つの壁面部材６１は、ハンドル６２が操作されると互いに近接し或いは離間する方向へ動く。従って、収容部５３内に容器２が内置されている場合は対峙する２つの壁面部材６１で容器２を挟む状態になる。
【００３３】
図１０は、加温装置５１に容器２を入れて加温する際の手順を示した図である。加温装置５１は、図１０（ａ）に示すように収容部５３に容器２を入れた後、ハンドル６２を回転操作して各壁面部材６１を動かし、図１０（ｃ）に示すように各壁面部材６１が容器２の側面に当接した状態にする。これにより、容器２は、底面が床面部材６０によって支持され、側面が各壁面部材６１によって支持された状態となる。この状態で操作パネル５４を操作して加温を開始すると、制御装置５８が加熱コイル５７に電流を流して高周波磁界を形成し、容器２が温まり始める。
【００３４】
なお、この加温装置５１は、床面部材６０や各壁面部材６１の熱を容器２に伝熱することで容器２を加温する構成を採っているため、本実施形態では容器２の底面や側面が床面部材６０や壁面部材６１に全面的に接触しているが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、容器２の底面および壁面のそれぞれについて少なくとも一部が支持されるものであってもよい。
【００３５】
図１１は、床面部材６０および壁面部材６１と容器２、及び加熱コイル５７の位置関係を示した図である。壁面部材６１の上部７０は磁性の極めて低い非磁性なＳＵＳ３１６（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）で構成されており、一方、床面部材６０および各壁面部材６１の下部７１は磁性の高いＳＵＳ４３０で構成されている。そして、制御装置５８によって電流が流された加熱コイル５７によって形成される誘導磁界に、磁性の高いＳＵＳ
４３０で構成される床面部材６０や各壁面部材６１の下部７１で構成される発熱部６９が晒されることで、発熱部６９が発熱する。床面部材６０と各壁面部材６１との相対的な位置関係は、規格品である容器２の公差の範囲内で相違し得るが、各壁面部材６１の下部７１がこの誘導磁界に晒される範囲内であれば、下部７１は発熱する。
【００３６】
ここで、強磁性体材料で構成される発熱部６９は加熱コイル５７によって発熱するものの、各壁面部材６１の上部７０は加熱コイル５７による発熱は行なわれない。よって、床面部材６０と各壁面部材６１とによって形成される収容部５３は、発熱部６９がある下の方だけが発熱してしまい得るが、この加温装置５１では、床面部材６０および壁面部材６１の内部を以下のように構成することで、局部的な発熱による容器２への不均一な加熱を防止している。図１２は、壁面部材６１や床面部材６０の内部構造を示す図である。図１２（ａ）が壁面部材６１の内部構造を示し、図１２（ｂ）が床面部材６０の内部構造を示している。壁面部材６１や床面部材６０には、図１２に示すように、内部にヒートパイプ５９を配設している。ヒートパイプ５９は、壁面部材６１や床面部材６０の温度分布が概ね均一になるように、壁面部材６１や床面部材６０の熱伝導性を補う目的で内蔵されている。壁面部材６１や床面部材６０がこのように構成されていることにより、発熱部６９で発生した熱が床面部材６０や各壁面部材６１に均等に伝わり、温度分布が概ね均一になって容器２の効率的な加温を実現する。
【００３７】
以上のように構成される加温装置５１であれば、規格品であっても公差によって大きさが若干相違する容器や、形状の互いに異なる容器等についても底面側からのみならず側面側からも伝熱することで加温することが可能である。
【００３８】
なお、上記加温装置５１では、４つの壁面部材６１が全て動くようにしていたが、例えば、図１３に示すように２つの壁面部材６１だけが可動機構部６４によって動くようにしたり、或いは１つ或いは３の壁面部材６１だけが可動機構部６４によって動くようにしたりしてもよい。また、各壁面部材６１は、１枚板状にしていたが、例えば、図１４に示すように上面視Ｌ字形をした２枚板状の部材で容器２を互いに挟み合うようにしてもよい。
【００３９】
また、上記加温装置５１では、作動シャフト６７や駆動シャフト６５等の歯車機構で構成される可動機構部６４によって各壁面部材６１が動く構成を採っていたが、例えば、バネやリンク等で構成される機構でユーザがレバーを上げ下げ等することにより各壁面部材６１が動くようにしてもよいし、或いは制御装置５８等によって伸縮が制御される油圧シリンダあるいは空気圧シリンダ等により各壁面部材６１が動くようにしたりしてもよい。
【００４０】
また、第一実施形態に係る加温装置１の説明でも述べたが、本実施形態に係る加温装置５１も加温装置１と同様、例えば、温度センサを設置し、この温度センサの計測値が所望の値になるように制御装置５８が加熱コイル５７の電流調整を行うようにしてもよい。本実施形態に係る加温装置５１の壁面部材６１が形成する壁面から突出するように温度センサを設けた場合、壁面部材６１が可動機構部６４によって容器２の側面に当接させられるので、温度センサが容器２に確実に接触してより精密に温度が検出される。
【符号の説明】
【００４１】
１，５１・・加温装置
２・・容器
３，５３・・収容部
６・・本体
７，５７・・加熱コイル
９，５９・・ヒートパイプ
１０，６０・・床面部材
１１，６１・・壁面部材
【図１】
0005496640.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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