(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶飲料を缶の円周方向に回転させながら加熱する誘導加熱コイルに高周波電流を流す高周波発生手段の入力電流の脈動の大きさに基づいて接着缶の判別を行うことを特徴とする缶判別装置。
【請求項２】
缶飲料を缶の円周方向に回転させながら誘導加熱コイルで加熱する缶加熱手段と、前記誘導加熱コイルに高周波電流を流す高周波発生手段と、該高周波発生手段の入力電流に対応した電圧を出力する入力電流検出手段と、前記高周波発生手段の出力を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記入力電流検出手段の出力電圧の脈動の大きさが所定以上になったとき、前記高周波発生手段の出力を低下させることを特徴とする缶飲料誘導加熱装置。
【請求項３】
缶飲料を缶の円周方向に回転させながら誘導加熱コイルで加熱する缶加熱手段と、前記誘導加熱コイルに高周波電流を流す高周波発生手段と、該高周波発生手段の入力電流に対応した電圧を出力する入力電流検出手段と、前記高周波発生手段の出力を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記入力電流検出手段の出力電圧の脈動の大きさが所定以上になったとき、前記高周波発生手段の出力を停止させることを特徴とする缶飲料誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、販売時に缶飲料を瞬時に加熱して販売する自動販売機の缶判別装置及び缶飲料誘導加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、低温，常温または予備加熱した状態で保管しておいた缶飲料を、販売時に誘導加熱装置により瞬時に加熱して販売するようにした自動販売機が提案されている。
図５は、缶飲料誘導加熱装置を内蔵する自動販売機内部を示す図である。図５において、１は自動販売機、２はラック、３はシュート、４は誘導加熱部、５は飲料が入っている缶、６は誘導加熱コイル、７は誘導加熱制御部、８は商品取出口、９は商品投入口、１０は商品表示ラベルである。
【０００３】
各ラック２は、４つの商品コラムＡ〜Ｄを有しており、それら各商品コラムには、商品投入口９から缶飲料を入れてそれらを保管する。各商品コラムに保管していた缶５は、最下部からシュート３を通して誘導加熱部４に落下させ、誘導加熱コイル６の位置に置く。そして、誘導加熱制御部７により誘導加熱コイル６を励磁して缶５を加熱する。
【０００４】
図６は、従来の缶飲料誘導加熱装置の誘導加熱制御部のブロック図である。図６において、缶５，誘導加熱コイル６は、図５のものに対応している。
交流電源１１は、整流回路１２に接続され、整流回路１２の２次側には、平滑コンデンサＣ0 が接続される。そして、平滑コンデンサＣ0 には、共振コンデンサＣ1 ，Ｃ2 との直列回路及びスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の直列回路が並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 としては、例えば、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor) が用いられる。
【０００５】
スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のエミッタ，コレクタ間には、それぞれ帰還ダイオードＤ1 ，Ｄ2 が接続される。また、２つの共振コンデンサＣ1 ，Ｃ2 の接続点とスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の接続点との間には、誘導加熱コイル６が接続される。
【０００６】
この回路では、上下２段になったスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 を含む電流共振型ハーフブリッジインバータにより誘導加熱コイル６を励磁するようにしている。そこでまず、図７を使って、このインバータの発振原理を説明する。この電流共振型ハーフブリッジインバータは、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 を交互にオンさせることにより、誘導加熱コイル６と共振コンデンサＣ1 ，Ｃ2 とよりなる共振系を発振させる方式である。
【０００７】
スイッチング素子Ｑ1 がオンしている間、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 の接続点Ｏにおける電位は電源電圧と等しくなり、誘導加熱コイル６には、図７（イ）に実線矢印で示す電流Ｉ1 が流れ、共振エネルギーが蓄えられる。そして、その後スイッチング素子Ｑ1 がオフしても、誘導加熱コイル６には、慣性により電流が流れ続け、ダイオードＤ2 を通って帰還される（図７（イ）に点線矢印で示す電流Ｉ2 ）。また、その時、接続点Ｏにおける電位は０Ｖになる。
【０００８】
このダイオードＤ2 の導通期間中に、スイッチング素子Ｑ2 をオンさせると、ダイオードＤ2 に流れる電流が減少していき、向きが逆になると、誘導加熱コイル６には、図７（ロ）に実線矢印で示す電流Ｉ3 が流れ、上記とは逆向きの共振電流となって蓄積したエネルギーを放出する。その後、スイッチング素子Ｑ2 がオフすると、電流はダイオードＤ1 を流れ（図７（ロ）に点線矢印で示す電流Ｉ4 ）、接続点Ｏにおける電位は電源電圧になる。
【０００９】
ダイオードＤ1 の導通期間中にスイッチング素子Ｑ1 をオンさせると、電流の向きが逆になっても電流が流れ続ける。このような動作を繰り返すことにより、誘導加熱コイル６に高周波電流が流れて缶５が加熱される。その場合、高周波電流の周波数を高くする程、誘導加熱コイル６のインピーダンスが高くなって、誘導加熱コイル６に流れる電流が小さくなる。したがって、その周波数を調整することにより誘導加熱コイル６の出力を制御することができる。
【００１０】
次に、図６の回路の全体的な動作を説明する。
整流回路１２の１次側の電流をカレントトランスＣＴ1 で検出し、それを入力電流検出部１４で電圧に変換してから比較器Ａの一方の入力とする。また、比較器Ａのもう一方の入力としては、マイクロコンピュータ１７から缶５の形状に応じた出力設定電圧ＶP が与えられる。そこで、比較器Ａは、入力電流検出部１４の出力電圧、すなわち、整流回路１２の１次側の入力が出力設定電圧ＶP より小さいとき、誘導加熱コイル６の出力をアップさせるように、入力設定部１５に対して信号を出力する。入力設定部１５は、その信号を受けたら、動作周波数設定部１６に対して、周波数を低下させるような信号を出力し、その結果、駆動回路１３の、スイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のスイッチング周波数が低下して、誘導加熱コイル６の出力が上昇する。そして、その結果、整流回路１２の１次側の入力が出力設定電圧ＶP まで上昇したら、誘導加熱コイル６の出力上昇を停止させる。そのようにして、誘導加熱コイル６の出力が一定になるように制御する。
【００１１】
なお、このような缶飲料誘導加熱装置に関連する従来の文献としては、例えば、特開平1-103797号公報(G07F 11/70)がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の技術では、タルク缶や溶接缶と接着缶との判別ができず、接着缶であることを知らずに加熱してしまうと缶の接着部がはがれて、中身が漏れだすことがあるため、タルク缶や溶接缶を含む全ての缶の加熱を低出力で長時間かけて行わなければならないという問題点があった。
【００１３】
その点について更に説明すると、現在、飲料用缶の種類として、タルク缶と呼ばれている２ピース缶と、３ピース缶とがあり、さらに、３ピース缶には、缶の円筒部分の縦方向接合部を溶接した溶接缶と、縦方向接合部を樹脂製の接着剤で接着した接着缶とがある。そして、同じ銘柄の飲料でも複数種類の缶が用いられることがあり、その内特に、溶接缶と接着缶とは見分けが付きにくいため、１つの自動販売機にそれらが混ざって入れられることがある。
【００１４】
そこで、同じ形状で複数種類の缶がある場合、従来の自動販売機では、缶飲料を誘導加熱するとき、接着缶の接着部が変形しない程度の低い出力で、全ての缶を加熱するするようにしていた。その結果、本来なら高出力で短時間で加熱することができるタルク缶や溶接缶でも、低出力で長時間かけて加熱することになっていた。
【００１５】
本発明は、そのような問題点を解決し、接着缶を自動的に判別できるようにして、接着缶を加熱するときのみ、低出力で長時間かけて加熱するようにして缶の接着部がはがれないようにし、タルク缶や溶接缶は、高出力で短時間に加熱ができるようにすることを課題とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の缶判別装置では、缶飲料を缶の円周方向に回転させながら加熱する誘導加熱コイルに高周波電流を流す高周波発生手段の入力電流の脈動の大きさに基づいて接着缶の判別を行うこととした。
【００１７】
また、本発明の缶飲料誘導加熱装置では、缶飲料を缶の円周方向に回転させながら誘導加熱コイルで加熱する缶加熱手段と、前記誘導加熱コイルに高周波電流を流す高周波発生手段と、該高周波発生手段の入力電流に対応した電圧を出力する入力電流検出手段と、前記高周波発生手段の出力を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記入力電流検出手段の出力電圧の脈動の大きさが所定以上になったとき、前記高周波発生手段の出力を低下させることとした。
【００１８】
また、缶飲料を缶の円周方向に回転させながら誘導加熱コイルで加熱する缶加熱手段と、前記誘導加熱コイルに高周波電流を流す高周波発生手段と、該高周波発生手段の入力電流に対応した電圧を出力する入力電流検出手段と、前記高周波発生手段の出力を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記入力電流検出手段の出力電圧の脈動の大きさが所定以上になったとき、前記高周波発生手段の出力を停止させることとした。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の缶飲料誘導加熱装置の誘導加熱制御部のブロック図である。この回路は、図６のものに比較器Ｂを付加している。比較器Ｂは、入力電流検出部１４の出力と入力設定部１５の出力を分圧した電圧とを比較し、入力設定部１５の出力レベルと入力電流検出部１４の出力レベルとが反転したことに基づいて、加熱中の缶が接着缶であることを検知する。
【００２０】
図２は、接着缶判別回路の一例を示す回路図である。図２において、入力電流検出部１４，入力設定部１５及び比較器Ａ，Ｂは、図１のものに対応している。図２中のＤ点の電圧ＶD は、整流回路１２（図１）の入力電流を検出するカレントトランスＣＴの出力を整流した電圧に、直流電源電圧ＶCCを分圧するＡ点の電圧を加えた値となる。比較器Ａは、その電圧ＶD とマイクロコンピュータ１７（図１）から出力される出力設定電圧ＶP とを比較し、Ｄ点の電圧ＶD が出力設定電圧ＶP より低いとき出力がハイレベルになって、誘導加熱コイル６（図１）の出力を上昇させる。その後、Ｄ点の電圧ＶD が出力設定電圧ＶP まで上昇したら、比較器Ａの出力はローレベルになって、誘導加熱コイル６の出力上昇を停止させる。そのようにして、誘導加熱コイル６の出力が一定になるように制御する。
【００２１】
比較器Ｂは、Ｄ点の電圧ＶD と入力設定部１５の出力電圧を分圧したＣ点の電圧ＶC とを比較する。その内、Ｄ点の電圧ＶD が、溶接缶やタルク缶を加熱する場合と、接着缶を加熱する場合とでどのように変わるのかを説明する。溶接缶やタルク缶の円筒部分は電気的に切れ目がないので、それらの缶を加熱する際、誘導加熱コイル６との結合は、缶の円筒部分の全周でほぼ均一になる。一方、接着缶の場合は接着部が絶縁層となるため、その部分で誘導加熱コイル６との結合が悪くなる。そして、缶飲料誘導加熱装置では、撹拌のため缶を高速で回転させながら加熱するので、加熱コイルとの結合は周期的に悪くなる。
【００２２】
この誘導加熱制御部では、本来、結合が悪くなると出力が低下するため、それを補うように動作周波数を下げて同一出力になるように働くのであるが、缶を高速で回転させているため動作周波数設定部１６（図１）は、それに追従できない。その結果、加熱コイルの出力は、接着部の箇所で低下し、それに伴って入力レベルが下がってしまい、Ｄ点の電圧ＶD は、図３に実線ＶD で示すように、脈動となって現れる。それに対して、溶接缶やタルク缶を加熱する際は、誘導加熱コイル６との結合が缶の全周でほぼ均一になって、図３に点線で示すように、Ｄ点の電圧ＶD にそのような脈動は現れない。
【００２３】
一方、Ｃ点の電圧ＶC は、加熱開始時の０Ｖから出力設定電圧ＶP で設定された出力に相当する電圧まで、図３に曲線ＶC で示すように、回路の時定数で決まる割合で徐々に上昇していく。
【００２４】
比較器Ｂは、そのように変化するＤ点の電圧ＶD とＣ点の電圧ＶC とを比較することになる。そこで、入力設定部１５の出力電圧の分圧比を適当な値に設定することによりＣ点の電圧レベルを調整し、Ｄ点の電圧ＶD に脈動が生じたときには、Ｄ点の電圧ＶD とＣ点の電圧ＶC とが反転する期間が生じ、Ｄ点の電圧ＶD に脈動が生じないときには、常にＤ点の電圧ＶD がＣ点の電圧ＶC より大きくなるようにしておけば、比較器Ｂの出力により接着缶と溶接缶やタルク缶との判別が可能となる。そして、接着缶と溶接缶やタルク缶との判別が可能となることにより、接着缶を加熱する際は、誘導加熱コイル６の出力を接着部のはがれがおきない範囲に設定することが可能となり、接着部がない溶接缶やタルク缶は最大出力で加熱することで、従来より短時間で加熱することが可能となる。
【００２５】
その際の誘導加熱コイル６の出力の変更は、マイクロコンピュータ１７から比較器Ａに与える出力設定電圧ＶP を変化させることにより行う。その場合、出力設定電圧ＶP の変化のさせ方としては、図４（イ）に示すような方法を採ることができる。すなわち、比較器Ａに与える出力設定電圧ＶP として加熱開始時からフルパワーの出力設定電圧ＶP1を与え、Ｃ点の電圧ＶC が上昇していって、脈動するＤ点の電圧ＶD を時点Ｔ1 で一時的にでも上回った時、あるいは、所定回数以上上回った時、接着缶の接着部のはがれがおきない範囲の設定値ＶP2に変える。その切り換えは、Ｃ点の電圧ＶC がＤ点の電圧ＶD を上回った時、比較器Ｂから出力される接着缶判定信号に基づいて、マイクロコンピュータ１７により行う。その結果、誘導加熱コイル６の加熱出力の上昇が止まって、フルパワーより低い出力での加熱が継続される。そして、その場合の加熱時間は、加熱を充分に行わせるために時点Ｔ3 まで延長される。
【００２６】
一方、加熱開始後、Ｄ点の電圧ＶD に脈動が発生せず、Ｃ点の電圧ＶC がＤ点の電圧ＶD を越えることがなかった場合は、その缶は溶接缶またはタルク缶ということになるので、そのままフルパワーで加熱を継続し、時点Ｔ3 より早い時点Ｔ2 で加熱を停止させる。
【００２７】
誘導加熱コイル６の出力の変更の仕方としては、それ以外に、図４（ロ）に示すような方法も採りうる。すなわち、比較器Ａに与える出力設定電圧ＶP として加熱開始時は、フルパワーと接着缶加熱時の加熱出力の中間の加熱出力に相当する出力設定電圧ＶP3を与え、Ｃ点の電圧ＶC が上昇していって、脈動するＤ点の電圧ＶD を時点Ｔ4 で一時的にでも上回った時、あるいは、所定回数以上上回った時、接着缶の接着部のはがれがおきない範囲の設定値ＶP2に変える。その切り換えは、上記のものと同様に比較器Ｂから出力される接着缶判定信号に基づいて、マイクロコンピュータ１７により行う。その結果、誘導加熱コイル６の加熱出力の上昇が止まって、フルパワーより低い出力で加熱が継続される。そして、その場合の加熱時間は、時点Ｔ7 まで延長される。このようにすれば、加熱開始時も加熱出力が抑制されるので、より一層確実に接着缶の接着部のはがれを防止することができる。
【００２８】
一方、加熱開始後所定の時点Ｔ5 になっても、Ｃ点の電圧ＶC がＤ点の電圧ＶD を越えることがなかった場合は、その缶は溶接缶またはタルク缶であるとみなして、そのままフルパワーで加熱を継続し、時点Ｔ7 より早い時点Ｔ6 で加熱を停止させる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、Ｃ点の電圧レベルを定常状態になった時のＣ点の電圧ＶC が、脈動が生じない時のＤ点の電圧ＶD より下回るように設定したが、それとは逆に、定常状態になった時のＣ点の電圧ＶC が、脈動が生じない時のＤ点の電圧ＶD を常に上回るように設定してもよい。その場合は、Ｄ点の電圧ＶD に脈動が生じて、Ｄ点の電圧ＶD がＣ点の電圧ＶC を上回ったことに基づいて接着缶の判別を行う。
【００３０】
また、上記実施形態では、接着缶と判定したとき、加熱出力を低く抑えて加熱を継続するようにしたが、炭酸入り飲料の缶のように、加熱すると破裂するおそれのある接着缶が誤って混入される可能性があるような場合は、接着缶と判定した時点で加熱を停止させるようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、入力電流検出部１４の出力電圧が、入力設定部１５から出力される周波数設定電圧を所定の分圧比で分圧した電圧以下になったことに基づいて接着缶の判別を行ったが、入力電流検出部１４の出力電圧が、予め設定された基準電圧以下になったことに基づいて接着缶の判別を行うこともできる。ただし、その場合は、加熱する缶のサイズに応じて入力電流検出部１４の出力電圧が変化するため、缶のサイズに応じて予め設定された基準電圧を変える必要がある。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の缶判別装置及び缶飲料誘導加熱装置によれば、接着缶を自動的に判別できるようにして、接着缶を加熱するときは、低出力で長時間かけて加熱するようにしたり、あるいは、加熱を停止させるようにしたので、接着部のはがれを防止することができる。一方、タルク缶や溶接缶の場合は、高出力で加熱することにより、短時間で加熱を完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の缶飲料誘導加熱装置の誘導加熱制御部のブロック図
【図２】  接着缶判別回路の一例を示す回路図
【図３】  比較器Ｂの入力電圧の変化を示す図
【図４】  加熱出力と出力設定電圧の時間的な変化を示す図
【図５】  缶飲料誘導加熱装置を内蔵する自動販売機内部を示す図
【図６】  従来の缶飲料誘導加熱装置のブロック図
【図７】  スイッチング動作説明図
【符号の説明】
１  自動販売機
２  ラック
３  シュート
４  誘導加熱部
５  缶
６  誘導加熱コイル
７  誘導加熱制御部
８  商品取出口
９  商品投入口
１０  商品表示ラベル
１１  交流電源
１２  整流回路
１３  駆動回路
１４  入力電流検出部
１５  入力設定部
１６  動作周波数設定部
１７  マイクロコンピュータ
【図１】
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【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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