(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波発振装置と、この高周波発振装置からの電流が流れる加熱コイルとを備えた高周波誘導加熱装置において、
前記加熱コイルが、前記高周波発振装置が出力する所定の電流が流れる第一コイル、並びに、
高周波変流器によって、前記所定の電流と異なる電流が流れる第二コイル  及び／又は  並列回路によって、前記所定の電流と異なる電流が流れる第三コイル  を有し、
前記第一コイルが、被加熱体の第一部分を加熱し、かつ、
前記第二コイルが前記被加熱体の第二部分を加熱し  及び／又は  前記第三コイルが前記被加熱体の第三部分を加熱し、
前記被加熱体は、マンドレルによって自転しながら移動する缶体であり、
前記缶体がスチール缶であり、
前記加熱コイルを収容するとともに前記マンドレルの移動経路を囲うフェライト製のケースを備え、
前記マンドレルが、前記缶体の装着部に隣設してフェライト製のリングを有し、
前記ケースの底部と前記マンドレルのリングとを近接させた
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
高周波発振装置と、この高周波発振装置からの電流が流れる加熱コイルとを備えた高周波誘導加熱装置において、
前記加熱コイルが、前記高周波発振装置が出力する所定の電流が流れる第一コイル、並びに、
高周波変流器によって、前記所定の電流と異なる電流が流れる第二コイル  及び／又は  並列回路によって、前記所定の電流と異なる電流が流れる第三コイル  を有し、
前記第一コイルが、被加熱体の第一部分を加熱し、かつ、
前記第二コイルが前記被加熱体の第二部分を加熱し  及び／又は  前記第三コイルが前記被加熱体の第三部分を加熱し、
前記被加熱体は、マンドレルによって自転しながら移動する缶体であり、
前記缶体がアルミ缶であり、
前記加熱コイルを収容するとともに前記マンドレルの移動経路を囲うフェライト製のケースを備え、
前記マンドレルが、前記缶体の装着部に隣設して非磁性の筒状部材を有する
ことを特徴とする高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
前記加熱コイルは、搬送される前記被加熱体の移動方向の左右両側に沿って延びるチューブ状巻き線を有し、該チューブ状巻き線に冷却媒体が循環されることを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項４】
自転可能な複数のマンドレルを有し、前記マンドレルに嵌入された缶体を搬送する搬送手段と、前記マンドレルに嵌入された前記缶体を誘導加熱する加熱手段と、この加熱手段の下流側で、搬送中の前記缶体にフィルムラベルを貼着させる貼着手段とを備えたフィルムラベル貼着装置において、
前記加熱手段が、上記の請求項１〜３のいずれか一項に記載の高周波誘導加熱装置であることを特徴とするフィルムラベル貼着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置に関し、特に、缶体を均一に加熱することができる高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波誘導加熱装置は、高速加熱が可能である、また、温度制御が容易であるといった特徴を有しており、様々な被加熱体を加熱するのに用いられてきた。
また、缶体製造の分野においては、成形された缶胴に予めグラビア印刷等がなされたポリエステルフィルム等の熱可塑性合成樹脂フィルム（適宜、フィルムラベルと略称する。）を貼着して２ピース缶体を製造する技術が実用化されている。この技術は、高周波誘導加熱装置によって缶体を加熱する缶体加熱工程を有している。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、缶胴成形された２ピース缶体をマンドレルに嵌合して該マンドレルで搬送中に缶胴外周面にフィルムラベルを貼着するフィルムラベル貼着２ピース缶体製造装置において、マンドレルの公転経路に沿って、缶体を所定温度に加熱する加熱手段、貼着ロールに続いて、フィルムラベルが貼着された缶体を冷却する冷却手段を配置してなることを特徴とするフィルムラベル貼着２ピース缶体の製造装置（フィルムラベル貼着装置とも呼ばれる。）の技術が開示され、缶体加熱手段に高周波誘導加熱コイルが採用されている。
【０００４】
また、特許文献２には、特許文献１と同様な缶体に加飾フィルムの貼着を行うフィルム貼着装置（フィルムラベル貼着装置とも呼ばれる。）の技術が開示されている。
この技術は、缶体加熱手段の他に、マンドレルの外皮部材を誘導加熱するマンドレル加熱手段が配置されていることを特徴とし、その両者に高周波誘導加熱コイルが採用されている。また、図５に概略的な高周波誘導加熱コイルの形状斜視図が示されている。
【０００５】
また、高周波誘導加熱装置に関連する様々な技術が提案されている。
たとえば、特許文献３には、金属体の被加熱部を高周波加熱する装置であって、渦巻き状に形成され、互いに所定の間隔をおいて配列固定された複数の加熱用コイルと、被加熱部が各加熱用コイルの上方を順次通過するように金属体を搬送する搬送手段と、を備え、各加熱コイルの誘導磁界で被加熱部を順次高周波加熱することを特徴とする高周波加熱装置の技術が開示されている。なお、各加熱コイルは、直列又は並列に接続されている。
【０００６】
また、特許文献４には、一台の高周波電源に複数個の加熱コイルを並列に接続し、しかも各加熱コイルに対応してＡＣリアクトルを各々直列に接続した誘導加熱装置の技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献５には、被加熱物を加熱する誘導加熱コイルを有する共振回路と、共振回路に高周波電流を供給するスイッチング回路とを備える電磁誘導加熱装置において、誘導加熱コイルは、相互に並列接続される複数の第１のコイルと、各第１のコイルに直列接続される第２のコイルとを備え、各コイルが略同一平面上に略同心で配置され、共振回路は、各第１のコイルおよび第２のコイルを組として分割され、共振回路毎に、独立するスイッチング回路が接続されることを特徴とする電磁誘導加熱装置の技術が開示されている。
【０００８】
（従来例）
次に、従来例にかかる高周波誘導加熱装置について、図面を参照して説明する。
図７は、従来例にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略断面図を示している。
図７に示すように、従来例の高周波誘導加熱装置１０１は、複数巻き（この例では、７巻き）の加熱コイル１０３、加熱コイル１０３を収容するフェライト製のケース１３３、及び、加熱コイル１０３に交流電流を流すための高周波発振装置（図示せず）などを備えており、フィルムラベル貼着装置（図示せず）に設けられている。この高周波誘導加熱装置１０１は、高周波発振装置が出力する所定の電流が加熱コイル１０３に流れ、マンドレル１０５によって搬送される缶体１０（ここでは、従来のスチール缶）を誘導加熱する。
【０００９】
なお、フィルムラベル貼着装置は、自転可能な複数のマンドレル１０５を有し、マンドレル１０５に嵌入された缶体１０を搬送する搬送手段、マンドレル１０５に嵌入された缶体１０を誘導加熱する高周波誘導加熱装置１０１、及び、この高周波誘導加熱装置１０１の下流側で、搬送中の缶体１０にフィルムラベルを貼着させる貼着手段などを備えており、搬送手段及び貼着手段などは、たとえば、上述した特許文献１のフィルムラベル貼着装置とほぼ同様な構成としてある。
【００１０】
（缶体）
缶体１０は、スチール製であり、胴部分１１、トリム側部分１２及びボトム側部分１３を有する２ピース缶である。また、缶体１０は、トリム側部分１２及びボトム側部分１３の板厚が、胴部分１１の板厚より厚くなっている。したがって、外表面温度が均一な温度分布となるように、缶体１０を加熱するには、トリム側部分１２、ボトム側部分１３及び胴部分１１にそれぞれ応じた加熱条件が、適宜設定されている。
【００１１】
（マンドレル）
マンドレル１０５は、フィルムラベル貼着装置の搬送手段の回転体に回転可能に配設されており、フェライト板１５１などを有している。また、マンドレル１０５は、缶体１０を確実に装着でき、かつ、排出時には確実に排出できるように、缶体１０を吸引又は排出するためのエア流通孔が形成されている。
また、フェライト製の筒状部及びフランジ部を有するフェライト板１５１は、缶体１０の装着部の下方に隣設され、フランジ部が、ケース１３３の側板の底部に近接するように形成されている。これにより、缶体１０のトリム側部分１２の磁束を整え、効率的に加熱されるようにしている。
【００１２】
また、マンドレル１０５に嵌入された缶体１０は、マンドレル１０５の回転及び回転体の回転によって、自転しながら公転しており、この状態で、ケース１３３の内部を通過する。
【００１３】
（ケース）
ケース１３３は、通常、フェライト製であり、上板及び一対の側板を有している。また、ケース１３３は、缶体１０の搬送方向に沿って湾曲した形状を有している。このケース１３３は、磁界が外部に漏れることを防止したり、磁束を整える機能を有している。したがって、ケース１３３やフェライト板１５１の構造は、適宜変更されるもののほぼ図７に示す構造に設定されている。
【００１４】
（加熱コイル）  
加熱コイル１０３は、通常、巻き線として銅製のチューブを有しており、チューブ内部に冷却媒体（通常、冷却水）が循環される。この例では、７巻きとしてある。
また、加熱コイル１０３は、缶体１０に対する距離及びコイル間のピッチなどが、マンドレル１０５に嵌着される缶体１０の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、適宜に設定されている。
【００１５】
上記の高周波誘導加熱装置１０１は、加熱コイル１０３の缶体１０に対する距離及びピッチなどが、適宜に設定されており、これにより、高速に（短時間で）、かつ、外表面温度が均一な温度分布となるように、缶体１０を誘導加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−１７９８３０号公報
【特許文献２】特開平１０−０００６８３号公報
【特許文献３】特開２００２−１８０１３０号公報
【特許文献４】特開平１０−１８９２３４号公報
【特許文献５】特開２００９−１５８３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
缶体においては、薄板化が強く要望されているが、トリム側部分は後段の加工（ネッキング、フランジ成形、巻き締めなど）の都合で薄くし難いため、薄板化を図ると、通常、板厚分布が大きく、あるいは、急激に変化する構造となる。
たとえば、図８に示すように、従来の（板厚の厚い）スチール缶は、トリム側部分の板厚（＝Ｔｆ）と、胴部分の中央部の板厚（＝Ｔｗ）の板厚比（＝Ｔｆ／Ｔｗ）が約１．１４であった。
これに対し、薄板化されたスチール缶は、胴部分の中央部の板厚（＝Ｔｗ）は半分近くまで薄肉化されているが、トリム側部分は比較的厚肉に残されており、板厚比（＝Ｔｆ／Ｔｗ）が約１．８３であった。
【００１８】
そして、高周波誘導加熱装置１０１で従来のスチール缶を加熱すると、温度ムラ（＝ΔＴ）が約３５℃（ほぼ許容できる温度ムラ）であった。これに対し、高周波誘導加熱装置１０１で薄肉化されたスチール缶を加熱すると、加熱コイル１０３の缶体（薄肉化されたスチール缶）に対する距離及びピッチなどを調整しても温度ムラ（＝ΔＴ）が約５０℃と、許容できないレベルであり、たとえば、温度ムラ（＝ΔＴ）を３０℃以下となるように調整することは、不可能、あるいは、ほぼ現実的に不可能であった（後述する比較例１参照）。
また、アルミニウム製の缶体を加熱対象とした場合でも、スチールとは誘電加熱効率、熱伝導率が大きく異なることから、薄肉化されたスチール缶と同様に温度ムラ（＝ΔＴ）が約６０℃と大きく、調整が困難であった（後述する比較例２）。
【００１９】
すなわち、上述した高周波誘導加熱装置１０１は、たとえば、板厚の厚いトリム側部分を加熱するために、複数の加熱コイル１０３をまとめて、トリム側部分に接近した状態で配置すると、トリム側部分は良好に加熱されるが、トリム側部分に近い板厚の薄い胴部分が過加熱されてしまい、缶体の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、加熱することができないといった問題があった。
【００２０】
また、フィルムラベル貼着装置においては、缶体の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、加熱することができないと、フィルムラベルの貼着強度にばらつきが生じ、ひいてはフィルムラベルの剥離が後工程で生じたり、あるいは、ネックイン加工時にフィルムラベルにシワが発生するなどのおそれがあるといった問題があった。
なお、特許文献３〜５の技術は、本発明に関連する技術ではあるものの、上記の課題を解決することはできない技術であった。
【００２１】
本発明は、以上のような問題を解決するために提案されたものであり、被加熱体の板厚分布が大きく、あるいは、急激に変化する場合であっても、被加熱体を均一に加熱することができる高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の第１の高周波誘導加熱装置は、高周波発振装置と、この高周波発振装置からの電流が流れる加熱コイルとを備えた高周波誘導加熱装置において、加熱コイルが、高周波発振装置が出力する所定の電流が流れる第一コイル、並びに、高周波変流器によって、所定の電流と異なる電流が流れる第二コイル  及び／又は  並列回路によって、所定の電流と異なる電流が流れる第三コイル  を有し、第一コイルが、被加熱体の第一部分を加熱し、かつ、第二コイルが被加熱体の第二部分を加熱し  及び／又は  第三コイルが被加熱体の第三部分を加熱し、被加熱体は、マンドレルによって自転しながら移動する缶体であり、缶体がスチール缶であり、加熱コイルを収容するとともにマンドレルの移動経路を囲うフェライト製のケースを備え、マンドレルが、前記缶体の装着部に隣設してフェライト製のリングを有し、ケースの底部とマンドレルのリングとを近接させた構成としてある。
また、本発明の第２の高周波誘導加熱装置は、高周波発振装置と、この高周波発振装置からの電流が流れる加熱コイルとを備えた高周波誘導加熱装置において、加熱コイルが、高周波発振装置が出力する所定の電流が流れる第一コイル、並びに、高周波変流器によって、所定の電流と異なる電流が流れる第二コイル  及び／又は  並列回路によって、前記所定の電流と異なる電流が流れる第三コイル  を有し、第一コイルが、被加熱体の第一部分を加熱し、かつ、第二コイルが被加熱体の第二部分を加熱し  及び／又は  第三コイルが被加熱体の第三部分を加熱し、被加熱体は、マンドレルによって自転しながら移動する缶体であり、缶体がアルミ缶であり、加熱コイルを収容するとともにマンドレルの移動経路を囲うフェライト製のケースを備え、マンドレルが、缶体の装着部に隣設して非磁性の筒状部材を有する構成としてある。
【００２３】
また、本発明のフィルムラベル貼着装置は、自転可能な複数のマンドレルを有し、マンドレルに嵌入された缶体を搬送する搬送手段と、マンドレルに嵌入された缶体を誘導加熱する加熱手段と、この加熱手段の下流側で、搬送中の缶体にフィルムラベルを貼着させる貼着手段とを備えたフィルムラベル貼着装置において、加熱手段が、上記の高周波誘導加熱装置である構成としてある。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置によれば、被加熱体（たとえば、薄板化された缶体）の板厚分布が大きく、あるいは、急激に変化する場合であっても、被加熱体を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図を示している。
【図２】図２は、本発明の第一実施形態にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図であり、（ａ）は斜視図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。
【図３】図３は、本発明の第一実施形態の応用例にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図を示している。
【図４】図４は、本発明の第一実施形態の応用例にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略断面図を示している。
【図５】図５は、実施例１と比較例１のボトムからの距離に対する缶温度を説明するためのグラフを示している。
【図６】図６は、本発明の第二実施形態にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図を示している。
【図７】図７は、従来例にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略断面図を示している。
【図８】図８は、従来のスチール缶と薄板化されたスチール缶のボトムからの距離に対する板厚を説明するためのグラフを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［高周波誘導加熱装置の第一実施形態］
以下、フィルムラベル貼着装置の缶体加熱手段として使用される例に沿って、本発明の高周波誘導加熱装置の第一実施形態を説明する。
図１は、本発明の第一実施形態にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図を示している。
また、図２は、本発明の第一実施形態にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図であり、（ａ）は斜視図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。
図１、２において、本実施形態の高周波誘導加熱装置１は、高周波発振装置２、この高周波発振装置２からの電流が流れる加熱コイル３及び高周波変流器４などを備えた構成としてある。この高周波誘導加熱装置１は、フィルムラベル貼着装置（図示せず）に設けられており、被加熱体として、マンドレル５によって搬送される缶体１０を加熱する。
なお、高周波誘導加熱装置１が設けられるフィルムラベル貼着装置は、たとえば、上述した特許文献１のフィルムラベル貼着装置とほぼ同様な構成としてある。
【００２８】
（缶体）
缶体１０は、金属製、例えば薄板化されたスチール製やアルミ製であり、胴部分１１、トリム側部分１２及びボトム側部分１３を有する２ピース缶である。また、缶体１０は、トリム側部分１２及びボトム側部分１３の板厚が、胴部分１１の板厚より厚くなっている。この缶体１０は、一例として、図８に示す板厚分布を有している。また、被加熱体としての缶体１０は、マンドレル５によって自転しながら移動（公転）する。
なお、特に限定されるものではないが、缶体１０は、たとえば、毎分数百回転で自転しており、約１秒の加熱時間で、常温から約１６０℃まで加熱される。
【００２９】
（高周波発振装置）
高周波発振装置２は、電源部２１、発振部２２、整合トランス２３、及び、共振コンデンサ２４などを有し、出力端子から所定の交流電流（Ｉ１）を出力する。この高周波発振装置２の出力端子には、加熱コイル３の第一コイル３１、および高周波変流器４の一次端子が直列に接続されている。
なお、高周波とは、誘導加熱を行うことができる周波数であればよく、通常、数ｋＨｚ以上である。
【００３０】
（加熱コイル）
加熱コイル３は、第一コイル３１及び第二コイル３２などを有している。
第一コイル３１及び第二コイル３２の巻き線は、通常、銅製のチューブ状巻き線などを有しており、チューブ状巻き線内部に冷却媒体（通常、冷却水）が循環される。また、第一コイル３１及び第二コイル３２は、巻き線の主要部分が缶体１０の移動方向に沿って、通過する缶体１０の左右両側に延びており、入口側と出口側で移動経路を跨ぐように巻かれている。かつ、複数段に巻かれた巻き線の各段は、缶体１０の軸線方向に所定の間隔（ピッチ）を開けて配設されている。
【００３１】
第一コイル３１及び第二コイル３２は一体として加熱コイル３を構成するので、缶体１０の移動方向断面から巻き線の配列だけを見た場合（図２（ｂ））には、単一のコイルで構成される従来の加熱コイル１０３（図７）と大きな違いはなく、既存のフィルムラベル貼着装置への適用が容易である。
なお、加熱コイル３（第一コイル３１および第二コイル３２）は、巻き数、巻き線と缶体１０との距離、巻き線間のピッチなどが、マンドレル５に嵌着される缶体１０の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、適宜に設定されている。
【００３２】
本実施形態では、第一コイル３１は、６巻きとしてある（図２（ａ）参照）。また、第一コイル３１は、高周波発振装置２の出力端子と高周波変流器４の一次端子との間に直列に接続されている。この第一コイル３１は、高周波発振装置２が出力する所定の交流電流（Ｉ１）が流れ、主として被加熱体の第一部分（本実施形態では、缶体１０のボトム側部分１３及び胴部分１１）を誘導加熱するように配設されている。
【００３３】
本実施形態では、第二コイル３２は、１巻きとしてある（図２（ａ）参照）。また、第二コイル３２は、高周波変流器４の二次端子と接続されている。この第二コイル３２は、高周波変流器４の変流比に応じて、高周波発振装置２が出力する所定の交流電流（Ｉ１）と異なる交流電流（Ｉ２）が流れ、主に被加熱体の第二部分（本実施形態では、缶体１０のトリム側部分１２）を集中的に誘導加熱するように配設されている。
このようにすると、加熱能力の向上した第二コイル３２は、トリム側部分１２に近い板厚の薄い胴部分１１を過加熱することなく、トリム側部分１２を良好に加熱することができ、缶体１０の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、加熱することができる。
【００３４】
また、所定の電流と異なる電流とは、所定の電流より大きい電流又は所定の電流より小さい電流をいい、たとえば、所定の電流より大きい電流が流れると、第二コイル３２の加熱能力が向上し、所定の電流より小さい電流が流れると、第二コイル３２の加熱能力が低下する。
【００３５】
（高周波変流器）
高周波変流器４は、整合トランス、一次端子及び二次端子などを有している。一次端子は、第一コイル３１と高周波発振装置２の出力端子の間に直列に接続され、二次端子は、第二コイル３２と接続されている。この高周波変流器４は、変流比Ｋ（＝Ｉ２／Ｉ１）＝約２．５としてある。なお、変流比Ｋは、上記に限定されるものではなく、被加熱体に応じて、適宜設定される（たとえば、被加熱体によっては、変流比Ｋ<１でもよい。）。
【００３６】
（ケース）
ケース３３は、通常、フェライト製であり、この実施形態では上板３３１、一対の側板３３２、及び、マンドレル５を挟むように配設された一対の底板３３３を有しており、加熱コイル３を収容する。なお、ケース３３は、ほぼ直方体状に図示してあるが、これに限定されるものではなく、通常、缶体１０の搬送方向に沿って湾曲した形状を有していてもよい。このケース３３は、磁界が外部に漏れることを防止したり、磁束を整える機能を有している。
なお、ケース３３は、缶体１０あるいは加熱コイル３との距離、各板の具体的構成や形状などが、マンドレル５に嵌着される缶体１０の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、適宜に設定されている。
【００３７】
（マンドレル）
マンドレル５は、フィルムラベル貼着装置の搬送手段の回転体に回転可能に配設されている。また、マンドレル５は、缶体１０を確実に装着でき、かつ、排出時には確実に排出できるように、缶体１０を吸引又は排出するためのエア流通孔が形成されている。
また、好ましくは、缶体１０がスチール缶であるとき、マンドレル５は、缶体１０の装着部の下方に隣設してフェライト製のリング５１を有しているとよい。本形態においては、ケース３３に底板３３３を配設することにより、ケース３３の底部（底板３３３）とマンドレル５のリング５１とを近接させている。これにより、缶体１０のトリム側部分１２の磁束を整え、効率的に加熱されるようにしている。
【００３８】
また、マンドレル５に嵌入された缶体１０は、マンドレル５の回転及び回転体の回転によって、自転しながら公転しており、この状態で、ケース３３の内部を通過する。
また、缶体１０は、図８に示すように、トリム側部分１２と胴部分１１の間で、板厚分布が大きく、かつ、急激に変化しているが、本実施形態では、トリム側部分１２の下方に第二コイル３２を設けることにより、温度ムラを低減することができる。
なお、高周波誘導加熱装置１は、後述する実施例１及び比較例１において説明するように、缶体１０として薄肉化されたスチール缶を加熱した際の温度ムラ（＝ΔＴ）が約２９℃（許容できる温度ムラ）であった。
【００３９】
以上説明したように、高周波誘導加熱装置１によれば、被加熱体である薄板化された缶体１０の板厚分布が大きく、あるいは、急激に変化する場合であっても、缶体１０を均一に（許容できる温度ムラに収まる状態で）加熱することができ、また缶体１０の材質が従来のスチールと異なるアルミニウムの場合にも好適に利用することができる。
また、本実施形態は、様々な応用例を有している。
次に、本実施形態の応用例について、図面を参照して説明する。
【００４０】
＜高周波誘導加熱装置の応用例＞
図３は、本発明の第一実施形態の応用例にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図を示している。
また、図４は、本発明の第一実施形態の応用例にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略断面図を示している。
図３、４において、応用例の高周波誘導加熱装置１ａは、上述した高周波誘導加熱装置１と比べると、高周波変流器４の代わりに、並列回路６を備えている点などが相違する。なお、本応用例の他の構成は、高周波誘導加熱装置１とほぼ同様としてある。
したがって、図３、４において、図１、２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
（加熱コイル）
加熱コイル３ａは、第一コイル３１ａ及び第三コイル３２ａなどを有している。
本応用例では、第一コイル３１ａは、上方から１段目の１巻き、及び、４段目から９段目の６巻きとしてあり、１段目の第一コイル３１ａ、並列回路の一次端子、及び４段目から９段目の第一コイル３１ａは、高周波発振装置２の出力端子に直列に接続されている（図２（ａ）参照）。これらの第一コイル３１ａは、高周波発振装置２が出力する所定の交流電流（Ｉ１）が流れ、主として被加熱体の第一部分（本応用例では、缶体１０のボトム側部分１３の上部、胴部分１１ａ及びトリム側部分１２）を誘導加熱するように配設される。
【００４２】
本応用例では、第三コイル３２ａは、上方から２段目と３段目の各１巻きとしてあり、２段目と３段目の各第三コイル３２ａは、並列回路の二次端子に並列に接続されている。これらの第三コイル３２ａは、高周波発振装置２が出力する所定の交流電流（Ｉ１）と異なる交流電流（Ｉ２ａ（Ｉ２ａ≒０．５×Ｉ１））が流れ、主として被加熱体の第三部分（本応用例では、缶体１０のボトム側部分１３の下部及び胴部分１１の上部）を誘導加熱するように配設される。
【００４３】
このようにすると、加熱能力の低下した第三コイル３２ａは、ボトム側部分１３に近い板厚の薄い胴部分１１を過加熱することなく、ボトム側部分１３の下部及び胴部分１１の上部を良好に加熱することができ、缶体１０の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、加熱することができる。
【００４４】
（並列回路）
並列回路６は、上述したように一次端子を、高周波発振装置２の出力端子に対して第一コイル３１ａと直列となるように接続し、二次端子に２段目及び３段目の各第三コイル３２ａを並列に接続する。なお、本応用例では、二つの第三コイル３２ａを並列に接続してあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、被加熱体に応じて、三つ以上の第三コイル３２ａを並列に接続してもよい。
一次端子に流れる所定の交流電流（Ｉ１）に対して、二次端子に接続した各第三コイル３２ａに流れる交流電流（Ｉ２ａ（図示せず））は、接続した第三コイル３２ａの個数が多いほど低下する。
【００４５】
図４のマンドレル５は、缶体１０としてアルミ缶を加熱するのに好適な応用例を示している。すなわち、本応用例のマンドレル５は、前記の実施形態と同様にフィルムラベル貼着装置の搬送手段の回転体に回転可能に配設されている。また、マンドレル５は、缶体１０を確実に装着でき、かつ、排出時には確実に排出できるように、缶体１０を吸引又は排出するためのエア流通孔が形成されている点も同様である。
なお、上述したように、スチール缶においては、マンドレル５のフェライト製のリング５１とケース底部（底板３３３）とを近接させることにより、トリム側部分１２に磁束を集めて、効率的に加熱できる（図２（ｂ）参照）。
しかしながら、スチールとは誘電加熱効率及び熱伝導率が大きく異なるアルミニウム製の缶体を同様の構成で加熱した場合、缶体の開口端部のみが強く加熱され、トリム側部分の肉厚が変化する部分は十分加熱されないという現象が見られた。
そのため、図４のマンドレル５では、缶体１０の装着部の下方に隣設して、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの耐熱性樹脂やセラミックなどの非磁性材料からなる筒状部材５２を有している。これにより、缶体１０の開口端部へ過度に磁束が集中しないようにしている。
また、先の装置１においても、アルミ缶を加熱する場合には、このような構成のマンドレルを使用するのが好ましい。また、本応用例において、マンドレル５、およびフェライト製ケース３３は、缶体１０としてスチール缶を加熱する場合には、図２あるいは図７で示したものと同様のものを使用できる。
なお、高周波誘導加熱装置１ａは、後述する実施例２及び比較例２において説明するように、缶体１０としてアルミ缶を加熱した際の温度ムラ（＝ΔＴ）が約３０℃（許容できる温度ムラ）であった。
【００４６】
以上説明したように、高周波誘導加熱装置１ａによれば、被加熱体である缶体１０の板厚分布が大きく、あるいは、急激に変化する場合、材質がアルミニウムの場合であっても、缶体１０を均一に（許容できる温度ムラに収まる状態で）加熱することができる。
【００４７】
なお、本応用例では、加熱コイル３ａが第一コイル３１ａ及び第三コイル３２ａを有する構成としてあるが、これに限定されるものではない。たとえば、図示してないが、加熱コイルが、高周波発振装置２が出力する所定の電流が流れる第一コイル、高周波変流器４によって所定の電流と異なる電流が流れる第二コイル、及び、並列回路６によって所定の電流と異なる電流が流れる第三コイルを有し、第一コイルが、被加熱体の第一部分を加熱し、第二コイルが被加熱体の第二部分を加熱し、第三コイルが被加熱体の第三部分を加熱する構成としてもよい。また、高周波変流器４や並列回路６は、一つに限定されるものではなく、二つ以上であってもよい。
【００４８】
［フィルムラベル貼着装置の一実施形態］
また、本発明は、フィルムラベル貼着装置の発明としても有効である。
本実施形態のフィルムラベル貼着装置は、図示してないが、自転可能な複数のマンドレル５を有し、マンドレル５に嵌入された缶体１０を搬送する搬送手段と、マンドレル５に嵌入された缶体１０を誘導加熱する加熱手段（上述した高周波誘導加熱装置１）と、この加熱手段の下流側で、搬送中の缶体１０にフィルムラベルを貼着させる貼着手段とを備えた構成としてある。
なお、本実施形態のフィルムラベル貼着装置は、上述した特許文献１のフィルムラベル貼着装置とほぼ同様な構成としてある
また、加熱手段は、高周波誘導加熱装置１に限定されるものではなく、たとえば、高周波誘導加熱装置１ａや後述する高周波誘導加熱装置１ｂなどでもよい。
【００４９】
本実施形態のフィルムラベル貼着装置は、高周波誘導加熱装置１が、上述したように、薄板化された缶体１０の板厚分布が大きく、あるいは、急激に変化する場合であっても、缶体１０を均一に（許容できる温度ムラに収まる状態で）加熱することができる。これにより、フィルムラベル貼着装置は、フィルムラベルの貼着強度にばらつきが生じ、ひいてはフィルムラベルの剥離が後工程で生じたり、あるいは、ネックイン加工時にフィルムラベルにシワが発生するなどの不具合を効果的に防止することができる。
次に、高周波誘導加熱装置の実施例及び比較例などについて説明する。
【００５０】
「高周波誘導加熱装置の実施例１」
実施例１の高周波誘導加熱装置は、上述した高周波誘導加熱装置１とほぼ同様な構成とし（図１、２参照）、缶体１０を誘導加熱した。
缶体１０は、薄板化されたスチール缶であり、図８に示すように、トリム側部分１２の板厚（＝Ｔｆ）が約０．１７ｍｍであり、胴部分１１の中央部の板厚（＝Ｔｗ）が約０．０９ｍｍであり、板厚比（＝Ｔｆ／Ｔｗ）が約１．８３であった。この缶体１０には、サーモビジョンで各部位の温度を測定できるように、黒色スプレーを施した。また、缶体１０を、ケース３３のほぼ中央に位置するマンドレル５に取り付けた（嵌着した）。
【００５１】
高周波誘導加熱装置１は、高周波発振装置２の定格出力を約３５ｋＷとし、ケース３３のほぼ中央に位置した状態で、毎分５４０回転で自転する缶体１０に対し、１秒間の誘導加熱を行った。
加熱コイル３の位置などは、ほぼ図２に示すとおりであり、７巻きの加熱コイル３のうち、トリム側部分１２に最も近い最下段の１巻きを第二コイル３２とし、ほかを第一コイル３１とした。
【００５２】
高周波誘導加熱装置１が缶体１０に対し１秒間の誘導加熱を行った直後に、サーモビジョンで缶体１０の温度を測定したところ、トリム側部分１２の肉厚が変化する部位で最高温度が観測され、開口端部で最低温度が観測され、温度ムラ（＝ΔＴ）が約２９℃（ほぼ許容できる温度ムラ）であった（図５参照）。
なお、第一コイル３１に流れた電流Ｉ１は約８８Ａであり、第二コイル３２に流れた電流Ｉ２は約２２０Ａであった。
【００５３】
「高周波誘導加熱装置の比較例１」
比較例１として、図７に示す高周波誘導加熱装置１０１を用いて、缶体１０（薄板化されたスチール缶）を誘導加熱した。この高周波誘導加熱装置１０１は、加熱コイル１０３を単一のコイルで構成する点を除くと、実施例１の高周波誘導加熱装置１とほぼ同様の装置である。
【００５４】
高周波誘導加熱装置１０１が缶体１０に対し１秒間の誘導加熱を行った直後に、サーモビジョンで缶体１０の温度を測定したところ、図５に示すように、温度ムラ（＝ΔＴ）が約５０℃（許容できない温度ムラ）であった。
すなわち、温度ムラを減少させるべく、加熱コイル１０３の缶体との距離や缶軸方向のピッチ、ケース１３３の位置関係などを変更したが、これら従来の調整方法では、対応することができなかった。
【００５５】
「高周波誘導加熱装置の実施例２」
実施例２の高周波誘導加熱装置は、上述した高周波誘導加熱装置１ａとほぼ同様な構成とし（図３、４参照）、缶体１０を誘導加熱した。
缶体１０は、アルミ缶であり、上述したように、トリム側部分１２及びボトム側部分１３の板厚が、胴部分１１の板厚より厚い分布となっており、トリム側部分１２の板厚（＝Ｔｆ）が約０．１７ｍｍであり、胴部分１１の中央部の板厚（＝Ｔｗ）が約０．１２ｍｍであり、板厚比（＝Ｔｆ／Ｔｗ）が約１．４７であった。
【００５６】
高周波誘導加熱装置１ａは、加熱コイル３ａをほぼ図４に示すとおりとし、９巻きの加熱コイル３ａのうち、最上段を第一コイル３１ａ、２段目、３段目を第三コイル３２ａ、残りを第一コイル３１ａとした。そのほかは実施例１の高周波誘導加熱装置１と同様であり、毎分５４０回転で自転する缶体１０に対し、１秒間の誘導加熱を行った。
【００５７】
高周波誘導加熱装置１ａが缶体１０に対し１秒間の誘導加熱を行った直後に、サーモビジョンで缶体１０の温度を測定したところ、胴部中央からトリム側部分寄りの薄肉部位で最高温度が観測され、トリム側部分の厚肉部位で最低温度が観測され、温度ムラ（＝ΔＴ）が約３０℃（ほぼ許容できる温度ムラ）であった。
【００５８】
「高周波誘導加熱装置の比較例２」
従来の高周波誘導加熱装置１０１を用い、図４で示した筒状部材を有するマンドレルを使用したほかは、実施例２と同様にアルミ製缶体１０を誘導加熱した。
【００５９】
高周波誘導加熱装置１０１が缶体１０に対し１秒間の誘導加熱を行った直後に、サーモビジョンで缶体１０の温度を測定したところ、ボトム側部分寄りの胴部で最高温度が観測され、トリム側部分の厚肉部位で最低温度が観測され、温度ムラ（＝ΔＴ）が約６０℃（許容できない温度ムラ）であった。加熱コイル１０３の缶体との距離や缶軸方向のピッチ、ケース１３３との位置関係などを調整しても、温度ムラを縮小することはできなかった。
【００６０】
以上説明したように、各実施例及び比較例から、高周波誘導加熱装置１、高周波誘導加熱装置１ａなどは、缶体の板厚比（＝Ｔｆ／Ｔｗ）が１．２以上、好ましくは、１．４以上、さらに好ましくは、１．８以上である場合、また缶体の材質が従来と異なる場合であっても、缶体を均一に（許容できる温度ムラに収まる状態で）誘導加熱することができた。
【００６１】
［高周波誘導加熱装置の第二実施形態］
図６は、本発明の第二実施形態にかかる高周波誘導加熱装置を説明するための要部の概略図を示している。
図６において、本実施形態の高周波誘導加熱装置１ｂは、高周波発振装置２、この高周波発振装置２と直列に接続された複数の高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎ、及び、複数の高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎからの電流が流れる複数の第二コイル３０１、３０２、…３０ｎなどを備え、複数の第二コイル３０１、３０２、…３０ｎが一体的に加熱コイル３ｂを構成して、被加熱体としての缶体（図示せず）の部分をそれぞれ加熱する構成としてある。
なお、図６において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００６２】
（高周波変流器）
複数の高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎのそれぞれは、先の実施形態の高周波変流器４と同様であり、各々の一次側が高周波発振装置２と直列に接続されている。また、各高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎの変流比Ｋは、被加熱体に応じて適宜設定され、また、複数の高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎ数量なども特に限定されるものではない。
【００６３】
（加熱コイル）
複数の第二コイル３０１、３０２、…３０ｎを有する加熱コイル３ｂの全体的な構成は先の実施形態とほぼ同様である。
本実施形態では、第二コイル３０１は、１巻きとしてあり、高周波変流器４０１の二次側と接続されている。この第二コイル３０１は、接続した高周波変流器４０１の変流比Ｋに応じた交流電流（Ｉ０１）が流れ、缶体の所定の部分を誘導加熱する。
なお、交流電流（Ｉ０１）は、通常、高周波発振装置２が出力する所定の交流電流（Ｉ１）と異なるが、これに限定されるものではなく、たとえば、同じでもよい。
また、第二コイル３０１は、巻数が１巻きであるが、これに限定されるものではなく、たとえば、２巻き以上でもよい。
さらに、第二コイル３０２、…３０ｎは、第二コイル３０１とほぼ同様な構成としてある。
【００６４】
上記の第二コイル３０１、３０２、…３０ｎは、高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎによって、加熱能力が適宜設定されるので、たとえば、缶体に対する距離及びコイル間のピッチなどを調整する代わりに、各高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎの変流比Ｋを適宜設定することにより、缶体の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、加熱することができる。この際、ケース３３に収容された加熱コイル３ｂの缶体に対する距離及びコイル間のピッチなどを調整するより、ケース３３の外側に設置された高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎの変流比Ｋを適宜設定する方が、容易な作業であり、生産性などを向上させることができる。
なお、第二コイル３０１、３０２、…３０ｎに対して、缶体に対する距離及びコイル間のピッチなどを調整してもよい。
【００６５】
また、缶体の型換えでは、たとえば、高周波誘導加熱装置１においては、フィルムラベル貼着装置に設置した加熱コイル３及びケース３３などを交換する必要があるが、高周波誘導加熱装置１ｂは、各高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎの変流比Ｋを適宜設定することにより、缶体の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、加熱することも可能である。
【００６６】
以上説明したように、高周波誘導加熱装置１ｂは、高周波変流器４０１、４０２、…４０ｎによって第二コイル３０１、３０２、…３０ｎの加熱能力が適宜設定されるので、被加熱体の板厚分布が大きく、あるいは、急激に変化する場合、または缶体の材質が異なる場合であっても、第一実施形態とほぼ同様に、缶体の軸線方向の外表面温度が均一な温度分布となるように、誘導加熱することができる。
【００６７】
以上、本発明の高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置について、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明に係る高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置は、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した高周波誘導加熱装置１などは、フィルムラベル貼着装置に用いられているが、高周波誘導加熱装置の用途はこれに限定されるものではない。
たとえば、缶体の成形加工時に生じる歪みを緩和するための加熱処理に適用することができる。また、温度分布を均一にしたい場合に限らず、特定の温度分布を形成したい場合にも適用できる。さらに、缶体を直接加熱する場合に限らず、高周波誘導加熱装置で伝熱媒体（たとえば特許文献２のマンドレル外皮部材）を加熱し、この媒体を経て間接的に缶体を加熱する場合にも適用できる。また、伝熱媒体を用いる場合、加熱対象は缶体のような金属製品に限らず、プラスチック製品にも応用できる、すなわち、例えば特公平０５−０７１０２８号には、ブロー成形される熱可塑性プラスチックびんのプリフォーム加熱方法として、有底筒状のプリフォームに（伝熱媒体である）金属棒を挿入して内部から加熱する技術が記載されており、この金属棒を加熱する場合にも適用できる。
また、本発明の高周波誘導加熱装置及びフィルムラベル貼着装置は、高周波誘導加熱方法及びフィルムラベル貼着方法の発明としても有効である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１ａ、１ｂ、１０１  高周波誘導加熱装置
２  高周波発振装置  
３、３ａ、３ｂ、１０３  加熱コイル  
４、４０１、４０２、４０ｎ、  高周波変流器  
５、１０５  マンドレル  
６  並列回路
１０  缶体
１１  胴部分  
１２  トリム側部分  
１３  ボトム側部分  
２１  電源部  
２２  発振部  
２３  整合トランス  
２４  共振コンデンサ  
３１、３１ａ  第一コイル  
３２  第二コイル  
３２ａ  第三コイル
３３、１３３  ケース  
５１  リング
５２  筒状部材
１５１  フェライト板
３０１、３０２、３０ｎ  第二コイル
３３１  上板
３３２  側板
３３３  底板
【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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【図８】
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