(57)【特許請求の範囲】
【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、
缶加熱時に缶を水平姿勢に保持した状態で回転させ、缶加熱後、所定時間継続して回転させる手段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】
飲料入りの缶の周囲に電磁誘導加熱コイルを配置しこのコイルにインバータから電力を間欠的に供給するとともに、缶の表面温度を測定する温度センサを設けておき前記インバータからの通電を停止した後の一定時間経過ごとに温度センサの測定温度と予め記憶されている目標温度とを比較し、測定温度が目標温度に達した場合にインバータの運転を停止する缶飲料の誘導加熱装置において、
缶加熱後に缶を水平姿勢に保持した状態で回転させる手段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】
飲料入りの缶の周囲に電磁誘導加熱コイルを配置しこのコイルにインバータから電力を間欠的に供給するとともに、缶の表面温度を測定する温度センサを設けておき前記インバータから所定時間通電した後に温度センサの測定温度より求めた温度上昇値と前記インバータの通電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予め記憶されている目標温度まで加熱するのに必要な運転時間を予測してその予測時間を経過した後に前記インバータの運転を停止する缶飲料の誘導加熱装置において、
缶加熱後に缶を水平姿勢に保持した状態で回転させる手段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４】
請求項１，２または３記載の缶飲料の誘導加熱装置において、
缶を回転させる際に回転速度を増減変動させる手段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５】
請求項１，２，３または４記載の缶飲料の誘導加熱装置において、
缶を回転させるとともに回転方向を繰り返し反転させる手段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、
缶を回転させるとともに缶を回転軸方向に往復動させる手段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７】
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、
缶の表面温度を測定する温度センサと、
この温度センサの測定値の時間変化から加熱中の温度上昇値を算出する手段と、
算出された温度上昇値にもとづいて中身飲料の温度を推定する手段と、
温度センサの検出温度が予め記憶されている缶表面の加熱限界温度に達したか否かを判別する手段と、
限界温度に達した場合にそれまでの温度上昇値とその時点で推定されている中身飲料温度と予め記憶されている目標温度とにより加熱時間を算出する手段と、
算出された加熱時間を経過した後に加熱を停止する手段と、
を備えたことを特徴とする缶飲料の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶飲料を電磁誘導加熱して販売する自動販売機の誘導加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の誘導加熱装置として、本出願人による特願平０９−１１７６７２号がある。この装置は回転機構を備えて、加熱中または加熱後に缶を一定の回転速度で回転させて、缶の中身飲料を撹拌することにより中身飲料の温度を均一にしている。また、温度センサを備えて、加熱中に加熱を一旦停止させ缶表面温度が安定してから表面温度を測定し、缶中身飲料温度として、加熱を継続するか否かの判断をする。また、この装置以外にも、回転機構で缶を一定角度傾斜させてから、一定の回転速度で回転させて撹拌するものもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来装置では、次のような問題がある。
（1）缶中身飲料の撹拌効果が小さいため、缶表面に生じた熱を中身飲料に伝達 する効率が低く、缶表面温度が局部的に高い状態になり、缶が焦げるという問題があった。
（2）温度センサを備え、その測定温度により加熱コイルを駆動するインバータ のオン・オフを制御する装置では、所定時間加熱した後に、中身飲料を撹拌しているため、撹拌効果が小さいと缶表面温度と中身飲料温度がなじむまでに時間を要し、加熱時間（販売時間）が長くなるという問題がある。
（3）同じく温度センサを備え、その測定した缶表面温度により中身飲料温度を 予測する場合には、加熱を一旦停止させ、缶表面温度が安定してから缶表面温度を測定しているため、缶表面温度と中身飲料温度がなじむまでに時間を要し、加熱時間（販売時間）が長くなるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで上記課題を解決するために、請求項１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飲料の誘導加熱装置において、缶加熱時に缶を水平姿勢に保持した状態で回転させ、缶加熱後、所定時間継続して回転させる手段を備えたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２の発明は、飲料入りの缶の周囲に電磁誘導加熱コイルを配置しこのコイルにインバータから電力を間欠的に供給するとともに、缶の表面温度を測定する温度センサを設けておき前記インバータからの通電を停止した後の一定時間経過ごとに温度センサの測定温度と予め記憶されている目標温度とを比較し、測定温度が目標温度に達した場合にインバータの運転を停止する缶飲料の誘導加熱装置において、缶加熱後に缶を水平姿勢に保持した状態で回転させる手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項３の発明は、飲料入りの缶の周囲に電磁誘導加熱コイルを配置しこのコイルにインバータから電力を間欠的に供給するとともに、缶の表面温度を測定する温度センサを設けておき前記インバータから所定時間通電した後に温度センサの測定温度より求めた温度上昇値と前記インバータの通電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予め記憶されている目標温度まで加熱するのに必要な運転時間を予測してその予測時間を経過した後に前記インバータの運転を停止する缶飲料の誘導加熱装置において、缶加熱後に缶を水平姿勢に保持した状態で回転させる手段を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１，２または３の発明において、缶を回転させる際に回転速度を増減変動させる手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１，２，３または４の発明において、缶を回転させるとともに回転方向を繰り返し反転させる手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１，２，３，４または５の発明において、缶を回転させるとともに缶を回転軸方向に往復動させる手段を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項７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飲料の誘導加熱装置において、缶の表面温度を測定する温度センサと、この温度センサの測定値の時間変化から加熱中の温度上昇値を算出する手段と、算出された温度上昇値にもとづいて中身飲料の温度を推定する手段と、温度センサの検出温度が予め記憶されている缶表面の加熱限界温度に達したか否かを判別する手段と、限界温度に達した場合にそれまでの温度上昇値とその時点で推定されている中身飲料温度と予め記憶されている目標温度とにより加熱時間を算出する手段と、算出された加熱時間を経過した後に加熱を停止する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は実施形態の外観図であり、図２は図１の要部を取り出して示した斜視図であり、図３は図１の横断面図である。図において、５０は缶であり、内部に中身飲料５が充填されている。この缶５０が、同レベルに平行かつ水平に支持された１対のローラ２，２の上に載置され、その缶５０の上部がローラ２，２と平行なローラ３により押圧されることで、缶５０が全体では３点支持される。ローラ２はモータ４に接続されて、回転駆動されることにより、缶５０は水平姿勢のままで回転する。
【００１３】
さらに、ローラ２は図２に示されるように、その表面に螺旋状の突起または溝２ａが形成されていることで、回転しながら缶５０を軸方向に移動させることができる。また、ローラ２の下方で缶５０の下部を囲むように加熱コイル１が配置されている。この加熱コイル１は図３に示されるように、フェライト８により支持されるとともに、インバータ６に接続されている。
【００１４】
さらに、缶５０の上方には、温度センサ７が配設されており、缶５０の表面温度を測定する。
これらの構成では、インバータ６により加熱コイル１を駆動させる動作と、モータ４によりローラ２を回転させる動作があり、動作のタイミングとしては加熱と回転を同時に開始し同時に終了する場合と、加熱と回転を同時に開始し加熱終了後も一定時間回転を継続させる場合がある。
【００１５】
図４は加熱と回転を同時に実行する場合のタイミングチャートである。ここでは、インバータ６の出力がオンのとき、モータ４の回転数（回転速度）を高速のＲ４と低速のＲ５の間を直線的に繰り返し変化させるものであり、缶５０は回転数が変化することで加速と減速が繰り返されるとともに、往復駆動されることで中身飲料５は効率よく撹拌される。
【００１６】
図５は同じく、加熱と回転を同時に実行する場合のタイミングチャートである。ここでは、インバータ６の出力がオンのとき、モータ４の回転数を正転方向のＲ６から逆転方向のＲ６までの間を直線的に繰り返し変化させるものである。すなわち、缶５０は交互に正転と逆転を繰り返されるとともに、往復駆動されることで中身飲料５は効率よく撹拌される。
【００１７】
図６は加熱終了後も回転を継続する場合のタイミングチャートである。ここでは、インバータ６の出力がオンのときはモータ４を回転数Ｒ１で回転させておき、インバータ６の出力がオフになると、一定時間、モータ４の回転数を高速のＲ１ と低速のＲ２の間を直線的に繰り返し変化させたものである。ここでも、缶５０は回転数が変化することで加速と減速が繰り返されるとともに、往復駆動されることで中身飲料５は効率よく撹拌される。
【００１８】
図７は同じく、加熱終了後も回転を継続する場合のタイミングチャートである。ここでは、インバータ６の出力がオンのときはモータ４を正転方向に回転数Ｒ３で回転させておき、インバータ６の出力がオフになると、一定時間、モータ４の 回転数を、正転方向のＲ３から逆転方向の−Ｒ３までの間を直線的に繰り返し変化させたものである。ここでも、缶５０は交互に正転と逆転を繰り返されるとともに、往復駆動されることで中身飲料５は効率よく撹拌される。
【００１９】
次に、温度センサ７の測定温度にもとづいて、加熱時間を制御する場合について説明する。
図８は、インバータ６の運転状態と缶５０の表面温度と中身飲料５の温度との関係を示す図であり、表面温度の上昇度と中身飲料５の温度上昇度はほぼ等しく、おおよそ右上がりの直線になる。
インバータ６への通電開始後、t0秒経過した時からt1秒間隔で缶表面の温度をサンプリングし、サンプリング毎に表面温度の上昇度を求める。サンプリングを開始してからn＊t1秒経過した時の温度上昇度anは次式により近似的に表される。
【００２０】
【数１】
0003706928.tif 000002
【００２１】
ここでnは１以上の整数であり、特にn ＝1の場合は、数式１は次式のようになる。
【００２２】
【数２】
0003706928.tif 000003
【００２３】
こうして求められた温度上昇度anを用いることで中身飲料の温度Ｔdを求めることができる。すなわち、加熱前の缶表面温度をＴsとすると、温度Ｔd次式のようになる。
【００２４】
【数３】
0003706928.tif 000004
【００２５】
こうして求められた中身飲料の温度Ｔdが、予め記憶しておいた目標温度Ｔaと比較し、Ｔd≧Ｔaとなった時点でインバータ６への通電を停止する。
また、上述したサンプリングの間隔t1を１秒とすると、数式１、２は次式のようになる。
【００２６】
【数４】
0003706928.tif 000005
【００２７】
【数５】
0003706928.tif 000006
【００２８】
ところで、上述した制御では、缶５０の表面温度の上昇度と中身飲料５の温度上昇度が等しい場合に成立するが、缶５０の材質や目標とする加熱温度によっては、加熱中に缶表面温度が上昇してある温度（限界値）を越えると、それ以降の表面温度の上昇度と中身飲料５の温度上昇度は同じにならない特性がある。つまり、表面温度が限界値以上の場合、中身飲料５の温度上昇度は、限界値以下の時とほぼ同じ上昇度になるが、表面温度の上昇度が減少してくる。そのため、表面温度の上昇度から中身飲料５の温度を予測できない。そこで、これらの場合での加熱時間の制御について説明する。
【００２９】
図９は、インバータ６の運転状態と缶５０の表面温度と中身飲料５の温度との関係を示す図である。図９では、図８の場合と同様に、インバータ６への通電開始後、t0秒経過した時からt1秒間隔で缶表面の温度をサンプリングし、サンプリング毎に表面温度の上昇度を求める。サンプリング開始してからn＊t1秒経過した時の温度上昇度anは数式１により近似的に表される。
次に、缶表面温度Tnが限界値Tv以上になったら、前回のサンプリング時に求めた温度上昇度an-1により目標温度Taに達する時間tonを予測し、その時間だけインバータ６の通電を行う。その加熱時間tonは次式により求められる。
【００３０】
【数６】
0003706928.tif 000007
【００３１】
このようにして、温度センサ７により測定された缶５０の表面温度にもとづいて中身飲料５の温度を推定してその推定時間にもとづき加熱時間の制御をすることで、加熱停止後の撹拌時間が不要となり、その分販売時間が短縮される。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、次のような効果が得られる。
（１）缶を水平姿勢に保持した状態で回転させ、またこのとき回転数を変えたり、回転方向を反転したり、さらには缶を往復運動させるようにすることで、缶に発生した熱が速やかに中身飲料に伝達される。その結果、缶表面温度が急激に上昇することがなくなり、缶焦げを防止することができる。
【００３３】
（２）また、所定時間加熱後、缶を水平姿勢に保持した状態で回転させ、またこのとき回転数を変えたり、回転方向を反転させたり、さらには缶を往復運動させるようにすることで、缶に発生した熱が速やかに中身飲料に伝達される。その結果、中身飲料の温度が均一になるまでの時間が短くなり、加熱時間（販売時間）を短くできる。
（３）さらに、加熱時の缶表面温度の上昇度により中身温度を予測して加熱制御をすることで、中身飲料の温度を検知（推測）するためにインバータを停止させる必要がなくなり、その分、加熱時間（販売時間）を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の外観図である。
【図２】図１の要部を取り出して示した斜視図である。
【図３】図１の横断面図である。
【図４】実施形態で加熱と回転を同時に実行する場合のタイミングチャートである。
【図５】実施形態で加熱と回転を同時に実行する場合のタイミングチャートである。
【図６】実施形態で加熱終了後も回転を継続する場合のタイミングチャートである。
【図７】実施形態で加熱終了後も回転を継続する場合のタイミングチャートである。
【図８】インバータの運転状態と缶の表面温度と中身飲料の温度との関係を示す図である。
【図９】インバータの運転状態と缶の表面温度と中身飲料の温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  加熱コイル
２  ローラ
２ａ  突起または溝
３  ローラ
４  モータ
５  中身飲料
６  インバータ
７  温度センサ
８  フェライト
５０  缶
【図１】
0003706928.tif 000008
【図２】
0003706928.tif 000009
【図３】
0003706928.tif 000010
【図４】
0003706928.tif 000011
【図５】
0003706928.tif 000012
【図６】
0003706928.tif 000013
【図７】
0003706928.tif 000014
【図８】
0003706928.tif 000015
【図９】
0003706928.tif 000016