(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物を、保管、運搬等のために収容した金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱する金属缶内収容物の加熱方法であって、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御し、その電力値を、あらかじめ実験によって求めている、前記設定温度を維持した場合の投入電力と内部の加熱状態との関係に対比させることによって内部の加熱状態を推定し、加熱終了時点を判断することを特徴とする金属缶内収容物の加熱方法。
【請求項２】
融解可能な又は加熱により流動性が向上する固形状の物を、保管、運搬等のために収容した金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱して融解或いは流動化させる金属缶内収容物の加熱方法であって、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御し、その電力値を、あらかじめ実験によって求めている、前記設定温度を維持した場合の投入電力と内部の融解状態又は流動化状態との関係に対比させることによって内部の融解状態又は流動化状態を推定し、加熱終了時点を判断することを特徴とする金属缶内収容物の加熱方法。
【請求項３】
物を、保管、運搬等のために収容した金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱する金属缶内収容物の加熱方法であって、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連するファクターを測定し、その測定値を、あらかじめ実験によって求めている前記ファクターと内部の加熱状態との関係に対比させることによって内部の加熱状態を推定し、加熱終了時点を判断することを特徴とする金属缶内収容物の加熱方法。
【請求項４】
融解可能な又は加熱により流動性が向上する固形状の物を、保管、運搬等のために収容した金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱して融解或いは流動化させる金属缶内収容物の加熱方法であって、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連するファクターを測定し、その測定値を、あらかじめ実験によって求めている前記ファクターと内部の融解状態又は流動化状態との関係に対比させることによって内部の融解状態又は流動化状態を推定し、加熱終了時点を判断することを特徴とする金属缶内収容物の加熱方法。
【請求項５】
物を、保管、運搬等のために収容した金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱する金属缶内収容物の加熱方法であって、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連するファクターを測定する動作を、間隔をあけて複数回繰り返し、複数の測定値を、あらかじめ実験によって求めている前記ファクターと経過時間との関係に対比させることによって収容物の異常を検出することを特徴とする金属缶内収容物の加熱方法。
【請求項６】
融解可能な又は加熱により流動性が向上する固形状の物を、保管、運搬等のために収容した金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱して融解或いは流動化させる金属缶内収容物の加熱方法であって、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連するファクターを測定する動作を、間隔をあけて複数回繰り返し、複数の測定値を、あらかじめ実験によって求めている前記ファクターと経過時間との関係に対比させることによって収容物の異常を検出することを特徴とする金属缶内収容物の加熱方法。
【請求項７】
加熱すべき物を収容した金属缶を取り囲むサイズのらせん状に形成された可撓性の誘導コイルと、該らせん状の誘導コイルが伸縮することは許容するが、最も伸ばした時に前記らせんのピッチが加熱操作のための、予め定めた長さとなるように拘束するコイル保持手段と、該コイル保持手段を金属缶に取り付けるための取付具を有する誘導コイル組立体。
【請求項８】
前記誘導コイルが、多数の絶縁材コーティング銅線を撚り合わせ、全体を絶縁性チューブで覆った構成のリッツ線、または導電性のストリップで構成されていることを特徴とする請求項７記載の誘導コイル組立体。
【請求項９】
前記コイル保持手段が筒状に形成された布状物又は網状物であることを特徴とする請求項７又は８記載の誘導コイル組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドラム缶等の金属缶内に、保管、搬送等のために収容されている物を、例えば取り扱い性を良くするために、加熱するための方法並びにその方法に用いる誘導コイル組立体に関し、特に、氷結状態で収容されている果汁、スープ、コーヒーエキス等の固形状の収容物を、融解して液状とするとか、ラード、ゼラチン、ゼリーなどの固形状の流動体（厳密には高粘性の液体ではあるが、固体に似た挙動を示すもの）を加熱して流動性を増すために用いるのに好適な加熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
果汁やスープ等の飲料をドラム缶に氷結状態で収容し、保管や運搬を行うことが広く行われている。かかる氷結体は、商品化のための小分けの際或いは成分調整の際に、そのままでは取り扱えないので、取り扱い性を良くするために融解即ち解凍されるが、その解凍の際、品質劣化を回避するために、解凍後の液温が所定の上限（例えば、果汁の場合には１５〜２０°Ｃ程度）を越えないように加熱する必要がある。そこで、従来は、室温放置、或いは、湯煎法（温湯中に浸して加熱する方法）による加熱、解凍が行われてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、室温放置による解凍を行う場合、ドラム缶一本分の解凍に１００時間前後の時間を要し、このため、スペースの占拠、工程待ちといった生産上好ましくない問題を孕んでいた。一方、湯煎法では、ドラム缶を浸すための大きい温湯浴を必要とし、このため設備費が大きくなり、且つランニングコストも高くなるという問題があった。また、湯煎法でも、解凍後の液温が所定の上限を越えないようにするには、湯温をその上限温度に近い温度に設定する必要があり、この場合には解凍速度をあまり早くできない。解凍速度を早くするには湯温を高くすればよい。しかしながら、その場合には、缶壁温度が上がりすぎた時に急いで湯温を下げる必要があるが、温湯浴は大量の温湯を有しているため、冷水を注入しても直ぐには温度が下がらず、温度コントロールが難しく、このため缶壁温度が上がりすぎて内容物を劣化させることがないよう多大な注力が必要になり、又、この事態を改善するような設備にするには更に多大なコストを要するといった問題もあった。更に、果汁等の解凍の際には、氷結体が５％程度残った状態で解凍を終了するが、従来の室温放置、湯煎法ともに、解凍終了の判断は作業者がドラム缶の中を覗いて行っており、自動化が難しいといった問題もあった。これらの問題点は解凍の場合に限らず、ドラム缶に収容したラード、ゼラチン、ゼリーなどの固形状の流動体を、流動性を増して取り扱い性を良くするために加熱する際にもあった。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、ドラム缶等の金属缶に収容した収容物の取り扱い性をよくするための加熱、例えば融解或いは流動化等のための加熱を、室温放置による加熱に比べて短時間で実施可能な、また、湯煎法に比べて低いイニシャルコスト、ランニングコストで、敏速に且つ品質劣化をもたらすことなく実施可能な、しかも加熱終了時の判断を目視等によらず自動化可能な、或いは内容物の異常を検出可能な加熱方法を提供することを目的とする。また、本発明はその加熱に使用する誘導コイル組立体を提供することも目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記問題を解決すべく検討の結果、金属缶を誘導加熱することにより、金属缶自体を発熱させ、広い面積から内部の収容物を効率よく加熱することができ、しかも金属缶の温度は誘導加熱のための投入電力の制御によって容易に制御可能であるので、その温度制御によって金属缶内の液温を品質低下を生じない温度以下に保持することができ、良好な融解、或いは流動化を行うことができるということ、並びに、誘導コイルへの投入電力の監視により、或いは通電を一時的に停止して温度降下を測定することにより、金属缶内の加熱状態を監視することができるということを知得し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明の金属缶内収容物の加熱方法は、物を、保管、運搬等のために収容した金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱することを構成とするものである。本発明のこの構成によれば、金属缶自体が誘導加熱により発熱し、その熱で内部の収容物を加熱するものであるので、広い面積から熱が収容物に伝えられ、金属缶の温度を低く保持しても伝熱量を大きくでき、従って敏速な加熱が可能となる。しかも、温度制御が容易であるので缶壁温度を所望温度とでき、収容物の品質低下を招くことがない。このため、氷結体の解凍或いは固形状流動体の流動性向上に好適に利用できる。また、誘導加熱に使用する誘導コイル及びその電源装置は、湯煎法を実施するための装置に比べてイニシャルコストが低く、またランニングコストも低く、従って本発明方法は湯煎法に比べて経済的である。
本発明は上記の構成に加えて、更に、加熱中、金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように誘導コイルに投入する電力を制御し、その電力値を、あらかじめ実験によって求めている、前記設定温度を維持した場合の投入電力と内部の加熱状態との関係に対比させることによって内部の加熱状態を推定し、加熱終了時点を判断することも構成としている。この構成によって、金属缶内の融解状態などの加熱状態を監視することができ、加熱終了を自動的に判断することが可能となる。
また、この構成に代えて、加熱中、金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連するファクターを測定し、その測定値を、あらかじめ実験によって求めている前記ファクターと内部の加熱状態との関係に対比させることによって内部の加熱状態を推定し、加熱終了時点を判断することを構成とすることができ、これによっても、金属缶内の融解状態などの加熱状態を監視することができ、加熱終了を自動的に判断することが可能となる。
更に、この構成に代えて、加熱中、金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連するファクターを測定する動作を、間隔をあけて複数回繰り返し、複数の測定値を、あらかじめ実験によって求めている前記ファクターと経過時間との関係に対比させることによって収容物の異常を検出する構成とすることもでき、これによって、金属缶を開くことなく内容物の異常を検出することができる。
【０００７】
また、本発明は、金属缶を誘導加熱するために、該金属缶に簡単に取り付けることの可能な誘導コイル組立体をも提供する。すなわち、本発明の誘導コイル組立体は、氷結体等を収容した金属缶を取り囲むサイズのらせん状に形成された可撓性の誘導コイルと、該らせん状の誘導コイルが伸縮することは許容するが、最も伸ばした時に前記らせんのピッチが前記金属缶を加熱するのに適した値となるように拘束するコイル保持手段と、該コイル保持手段を金属缶に取り付けるための取付具を有する構成としたものである。この構成によれば、誘導コイル組立体の保管時には全体を短く縮ませておくことで保管スペースを小さくでき、又、使用時には、適当な位置に置かれている金属缶に誘導コイル組立体をかぶせ、誘導コイルのらせんのピッチが加熱に適した長さとなるように全体を引き伸ばし、取付具によって金属缶に保持させることにより、金属缶の外周に誘導コイルを簡単に適正配置して誘導加熱することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の金属缶内収容物の加熱方法は、金属缶を取り囲むように誘導コイルを配置し、該誘導コイルに通電して金属缶を発熱させ、該金属缶内の収容物を加熱することを特徴とする。この加熱方法の対象とする金属缶は、加熱専用に用いるものではなく、収容物の保管、運搬等に用いられるものであり、当然誘導加熱可能な材料で作られている。その代表例としては、汎用されているドラム缶を挙げることができる。
【０００９】
金属缶内の加熱対象となる収容物及びその加熱目的は、特に限定されるものではないが、金属缶内収容物を小出しするとか、成分調整を行うといった操作を容易に行うことができるよう、金属缶内収容物の取り扱い性を良くするための加熱に本発明を適用することが好ましい。更に具体的には、融解可能な又は加熱により流動化が向上する固形状の物を収容物とし、それを融解或いは流動化させるために本発明の加熱方法を適用することが好ましい。このような固形状の物は熱伝導が悪く、加熱しにくいため、本発明適用の効果が大きい。また、本発明の加熱方法は金属缶壁面の温度制御を精密に実施できることから、収容物の加熱温度の上限を容易に制御でき、従って、加熱温度の上限を規制されるような収容物に対して本発明を適用することが好ましい。更に具体的には、氷結状態で収容されている果汁、スープ、コーヒーエキス等の固形状の収容物の融解（解凍）、或いは、ラード、ゼラチン、ゼリーなどの固形状の流動体の流動化のための加熱に、本発明の加熱方法は好適である。
【００１０】
以下、果汁等の氷結体の解凍を例にとって、且つ、図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を示したものであって、１はドラム缶等の金属缶、２はその内部に収容された果汁等の収容物、２ａはその収容物の氷結状態の部分即ち氷結体、２ｂは氷結体が溶けて生じる液体である。本発明はこの氷結体２ａの解凍のために誘導加熱を利用することを特徴とするものであり、解凍時には、金属缶１を取り囲むように誘導コイル３を配置し、電源装置４に接続する。また、誘導コイル３への投入電力を制御するため、金属缶１の壁面に温度検出端５を取り付け、その信号を電源装置４の制御装置６に入力させる。ここで、誘導コイル３は、金属缶１の缶壁を誘導加熱することができるものであればその構成は任意であり、例えば、金属缶１を取り囲むらせん状のもの、金属缶１を取り囲むリング状のもの（この場合には複数のリング状のコイルを直列或いは並列に接続して使用する）、金属缶１の周方向の一部領域のみを加熱する構成のコイルを複数個、金属缶１を取り囲むように配置したもの等を適宜使用でき、図１では１本のらせん状の誘導コイルを用いた場合を示している。また、誘導コイル３は、適当な位置に置かれている金属缶１自体に適当な取付手段を介して保持させることにより、図示したように金属缶１を取り囲む状態に取り付ける構成のものでもよいし、金属缶１とは関係のない保持機構に保持させて図示したように金属缶１を取り囲む状態に配置する構成のものでもよい。
【００１１】
次に、上記構成の装置を用いた解凍方法を説明する。図１（ａ）に示すように、金属缶１の周囲に誘導コイル３を配置し且つ金属缶１の外面に温度検出端５を取り付けた後、電源装置４で誘導コイル３に通電し、金属缶１の外周壁を誘導加熱し、金属缶１自体を発熱させる。これにより缶壁が昇温し、缶壁の熱が内部の氷結体２ａに伝達され、氷結体２ａが徐々に解凍される。そして、大部分の氷結体２ａが解凍され、図１（ｂ）に示すように、わずかな氷結体２ａ（例えば、全体の約５％程度の氷結体）が残った時点で（この時点の判断方法は後述する）、誘導コイル３の通電を停止し、解凍作業を終了する。なお、わずかな氷結体２ａが残った時点で解凍を終了するのは、その後の工程において液体２ｂの温度が上昇するのを氷結体２ａで防止するためである。
【００１２】
以上の解凍動作において、液体２ｂの温度があまり高くなると、加熱臭又は変色が生じることがある（例えば、柑橘果汁の場合は１５°〜２０°Ｃ超に長時間さらすと問題が生じる）。そこで、液温の上昇を抑えるため、缶壁外面の温度を温度検出端５で検出し、その温度を、液体の許容最高温度を考慮してあらかじめ設定した設定温度となるように、誘導コイル３への投入電力Ｐを制御する。これにより、液温を一定値以下に抑制しながら解凍を行うことができ、収容物２に加熱臭が生じるといった問題を回避できる。
【００１３】
ここで、缶壁外面の設定温度は、液温が許容最高温度を越えないように定めるものであり、解凍期間を通して一定値に設定してもよいし、時間経過と共に段階的或いは連続的に変化するように設定してもよい。一般に、液温は缶壁外面温度よりも低く且つその差は解凍が進むにつれて小さくなる傾向があり、氷結体の約９５％が溶けた時点（通常、解凍を終了する時点）においても、３〜５°Ｃ程度の温度差は生じている。従って、缶壁外面の設定温度の１例としては、解凍の全期間を通じて液体の許容最高温度よりも３〜５°Ｃ程度高い一定値、例えば柑橘果汁に対しては１８〜２５°Ｃ程度の一定値とすることができ、解凍期間中缶壁外面をその一定の設定温度に保つように制御することで、内部の液体が許容最高温度を越えることが避けられる。なお、このような缶壁の温度設定では温度勾配が小さいため単位面積当たりの伝熱量をあまり大きくできないが、金属缶１の外周面のほとんどが伝熱に寄与し、伝熱面積が広いため、全体としての伝熱量をかなり大きくとることができ、例えば２００リットルのドラム缶を１５時間程度で解凍することができる。しかし、いわば常温迄緩速で到達させればよいので誘導コイル３に投入する電力は一般的な誘導加熱に比べてかなり小さく、例えば、１〜２ｋＷ程度でよいため、誘導コイル３を流れる電流値も小さく、このため、誘導コイル３の水冷は必要ない。即ち、電力損失の極めて小さい、効率の極めて高い加熱が行なえる。因に、金属缶１の壁面加熱を電熱ヒーターを用いて行った場合には、ヒーターが最高温部となり、しかもその温度が上記誘導コイルに比べてはるかに高いため、桁違いに大きい放熱損失が、ひいては電力損失が生じることになり、上記本発明方法のような効率の高い加熱は到底望めない。缶壁外面の設定温度の他の例としては、解凍開始時には、液温が許容最高温度を越えない範囲で高くしておき、時間経過と共に、液温が許容最高温度を越えないように、段階的に或いは連続的に低下させ、解凍終了時の前には液体の許容最高温度よりも３〜５°Ｃ程度高い温度以下とするというように、設定温度を変化させるものを挙げることができる。このような設定温度を採用すると、上記した一定値を採用した場合に比べて加熱熱量を多くでき、敏速な解凍が可能となる。
【００１４】
次に、解凍終了時の判断方法を説明する。解凍終了時の判断方法には、投入電力値を利用するものと、誘導コイルへの通電を一時的に停止し、その時の缶壁外面の温度降下を利用するものの２方法がある。まず、投入電力値を利用する方法を説明する。
【００１５】
図１において、電源装置４によって誘導コイル３に通電し、金属缶１の缶壁を発熱させて金属缶１内の氷結体２ａの解凍を行う。この時、缶壁の外面温度があらかじめ設定した一定の設定温度になるように誘導コイル３への投入電力Ｐを制御する。この解凍中における金属缶１の缶壁及びそれに隣接する部分の温度分布は概略的には図２に示すようになっている。すなわち、缶壁１ａの外面が所定の設定温度Ｔに昇温した直後には、内部にかなりの量の低温の氷結体２ａが存在しているため液体２ｂの量が少なく且つその温度も低く、このため、図２の曲線１１で示す温度分布を有しているが、時間経過と共に解凍が進み氷結体２ａがきわめて小さくなり、液体２ｂが多くなると、温度分布は曲線１２で示すようになる。従って、缶壁１ａ内における温度勾配は、缶壁外面が設定温度に達した直後は大きいが、その後の解凍の進行に伴って小さくなる。缶壁１ａ内における温度勾配は缶壁１ａを通って内部に伝達される伝熱量に比例しており、その伝熱量は誘導コイル３による缶壁への入熱量にほぼ等しく（金属缶１の壁温が常温に近いので、外部への放熱量が小さく、無視しうるため）、この入熱量は誘導コイル３への投入電力Ｐに比例しているので、結局誘導コイル３への投入熱量Ｐは解凍の進行に伴って減少する。
【００１６】
従って、解凍開始から解凍終了までの時間経過に対する缶壁１ａの外面温度及び誘導コイル３への投入電力Ｐは図３のグラフに示す曲線１５、１６のようになる。すなわち、曲線１５で示す外面温度は解凍開始から上昇し、所定温度Ｔに達するとその温度に維持される。一方、投入電力Ｐは解凍開始時には一定に保持されるが、解凍が或る程度進んでゆくと徐々に低下してゆく。そして、その時の投入電力Ｐの大きさは、図２で説明したように缶壁の温度勾配、即ち、入熱量に比例しており、その入熱量は金属缶１内の氷結体２ａの残量割合に応じたものとなっている。従って、あらかじめ実験によって投入電力Ｐと氷結体２ａの残量割合との関係を測定しておけば、投入電力Ｐの値から氷結体２ａの解凍状態（残量割合）を推定でき、また、解凍を終了すべき時の氷結体残量割合（例えば、５％）に対する投入電力値Ｐ1 を求めることができる。
【００１７】
図１において、制御装置６には、あらかじめ実験によって求めた投入電力Ｐと氷結体２ａの残量割合との関係から求めた、解凍終了とする時の氷結体残量割合（例えば、５％）に対応した投入電力値Ｐ1 が入力されている。そして、制御装置６は、解凍動作中、缶壁温度があらかじめ定めた設定温度Ｔとなるように誘導コイル３への投入電力Ｐを制御すると共に、その投入電力値を監視しており、投入電力値が、設定した投入電力値Ｐ1 にまで低下した時点で、所望の解凍状態に達したと判断して誘導コイル３への通電を止め、解凍動作を終了する。以上のようにして、金属缶１内を目視等によって監視することなく、内部の解凍状態を投入電力値から監視でき、所定の解凍状態に達した時に自動的に解凍動作を終了できる。
【００１８】
なお、上記した実施形態では、解凍中における缶壁外面温度をあらかじめ設定した一定の設定温度Ｔになるように制御した場合のものであるが、本発明はこの場合に限らず、缶壁外面の設定温度を時間経過と共に変えてもよい。例えば、解凍初期には液温はあまり上がらないので缶壁温度を高く設定し、投入熱量を大きくし、解凍がある程度進んだ後は、缶壁温度を低く設定して液温の上昇を抑えるようにするとか、缶壁温度を解凍の進行と共に徐々に低下させるように設定するといった変更を加えてもよい。請求項で述べている所定の設定温度とは、単に一定値を意味するのみならず、このように数値（温度設定値）を可変とする場合も含むものである。設定温度を経時的に変化させた場合においても、解凍終了時点では缶壁外面の設定温度は図３に示す一定の設定温度Ｔとなっているので、その時の投入電力値から氷結体２ａの残量割合を監視でき、解凍終了を判断できる。
【００１９】
次に、誘導コイルへの通電を一時的に停止し、その時の缶壁温度の降下速度を把握し、これに基づいて解凍終了時を判断する方法を説明する。この方法の実施に当たっても、図１において、電源装置４によって誘導コイル３に通電し且つ缶壁の外面温度があらかじめ設定した一定の設定温度になるように誘導コイル３への投入電力Ｐを制御しながら金属缶１の缶壁を発熱させて金属缶１内の氷結体２ａの解凍を行う。この場合にも、解凍開始から解凍終了までの時間経過に対する缶壁１ａの外面温度は、図４の曲線１５Ａに示すように、解凍開始から上昇し、所定の設定温度Ｔに達するとその温度に維持される。
【００２０】
この解凍途中で且つ設定温度Ｔに達した後の適当な時刻ｔ1 において、誘導コイル３への通電を一時的に停止すると、缶壁１ａが缶内収容物２で冷却されることにより外面温度は曲線１５ａで示すように降下する。この時の温度降下速度と金属缶１内の氷結体２ａの残量には相関関係があり、氷結体２ａの残量が少なくなる程、温度降下が遅くなることが判明した。すなわち、誘導コイルへの通電を一時的に停止する時刻を、ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 、ｔ4 、ｔ5 等のように異ならせて複数回実施すると、それぞれに曲線１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ等で示す温度降下が生じており、時刻が遅くなるにつれて、すなわち氷結体２ａの残量が少なくなるにつれて、温度降下が緩慢になる。ここで、各通電停止時における温度降下を定量的に比較するために使用するファクターとしては、通電停止直後の温度降下速度、通電停止から適当な時間が経過した時点における温度降下速度、通電停止から一定時間経過する間の平均温度降下速度、通電停止から一定時間経過する間の温度降下量等を挙げることができ、いずれを採用してもよいが、なかでも、通電停止から一定時間（図４のΔｔ）経過する間の温度降下量（図４のΔＴ）を採用することが、検出が容易で且つ精度が高いので好ましい。その場合、通電停止から温度降下量を測定するまでの一定時間Δｔとしては、２〜５分程度に設定しておけば、大抵の場合、必要な温度検出精度、再現性、安定性等を得ることができる。
【００２１】
上記したように通電開始から計測した時刻ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 、ｔ4 、ｔ5 等において誘導コイルへの通電を一時的に停止し、その時の温度降下量ΔＴを測定してグラフ化すると、図５に示す曲線１７が得られる。そして同種の解凍対象に対して同様な測定を行うと、曲線１７′、１７″のように曲線１７と同様な曲線が得られる。この曲線１７′、１７″は曲線１７に比べて時間軸方向にずれているが、これを時間軸方向にずらせ、例えば、曲線１７′、１７″において温度降下量が、曲線１７の測定時刻ｔ1 における温度降下量ΔＴ1 になる時刻を、曲線１７の測定時刻ｔ1 に合わせると、曲線１７′、１７″は曲線１７にほぼ重なる特性を持っていた。このことは、一定の温度降下量（例えば、ΔＴ1 ）に達した時点からカウントした解凍時間と温度降下量ΔＴの間には常に一定の関係が成り立っていることを意味している。なお、図５において、曲線１７、１７′、１７″が時間軸方向にずれているのは、測定対象とする収容物２の初期状態（氷結体割合や温度等）が異なるため、一定の氷結体残量に達するまでに要する時間が異なったためである。
【００２２】
次に、曲線１７に対する各測定時刻（ｔ1 〜ｔ5 ）における氷結体残量割合を測定して求めた値をＣ1 、Ｃ2 、Ｃ3 、Ｃ4 、Ｃ5 とし、その氷結体残量割合と温度降下量ΔＴとの関係をグラフ化すると、図６に示す曲線１８が得られる。この曲線１８は、同一ロットの氷結体で同様の実験を繰り返しても氷結体残量１０％以上の領域においては、ほぼ同じ形で得られ、十分な再現性を持った特性曲線と見なせる。なお、氷結体残量が５％程度に少なくなると、測定値のばらつきが大きくなり特性曲線１８の再現性が低くなるが、その理由は、氷結体が割れて分散し、温度検出位置の近くに漂ってきたり、遠ざかったりするためであり、温度測定個所を増加させて、測定温度の平均値を採用することで、再現性を高めることができる。
【００２３】
図５、図６に示す特性曲線１７、１８から明らかなように、金属缶１の外面温度が一定の設定温度Ｔに保持されるように制御しながら金属缶１を誘導加熱して内部の氷結体２ａの解凍を行う時には、一時的に一定時間Δｔだけ通電を停止した時の温度降下量ΔＴと氷結体残量割合とは、一定の関係を持っており（曲線１８）、また、その温度降下量ΔＴと解凍時間とも一定の関係を持っている（曲線１７）。従って、あらかじめ、解凍対象について解凍実験を行って、曲線１７、１８で示す特性を求めておけば、解凍中の適当な時期に誘導コイルへの通電を一時的に止めて、一定時間Δｔ経過後の缶壁外面温度の温度降下量ΔＴを測定し、その測定値をあらかじめ求めておいた曲線１８と対比することで、氷結体２ａの解凍状態（残量割合）を推定でき、それを基に解凍終了時を求めることができる。
【００２４】
次に、上記した温度降下量ΔＴを測定し、その測定値から解凍終了時を検出する具体的な方法を説明する。なお、解凍終了は、氷結体残量が５％になった時点とする。あらかじめ、解凍実験を行って図５、図６に示す曲線１７、１８を求めておき、氷結体残量が１０％に対応する温度降下量ΔＴ10に適当な許容範囲（±α）を加えた値を、判定基準値として、図１に示す制御装置６に入力しておく。また、氷結体残量が１０％から５％にまで減少するのに要する時間ｔ（例えば、グレープフルーツジュースでは１時間程度）も図５の曲線１７から求め、継続設定時間として入力しておく。そして、制御装置６は、解凍動作中、缶壁外面が設定温度Ｔとなるように誘導コイル３への投入電力Ｐを制御すると共に、解凍中に一定の時間経過毎に、誘導コイル３への通電を一定時間Δｔだけ一時的に停止し、一定時間Δｔ経過する間の温度降下量ΔＴを検出し、それを予め入力している判定基準値と対比する。そして、検出値が判定基準値に達した場合（この時、残量が１０％程度となっている）には、通電を再開した後、予め設定している継続設定時間だけ通電を続け、その後、通電を終了する。これにより、残量がほぼ５％の状態で通電を停止し、解凍を終了でき、金属缶１内を目視等によって監視することなく、所定の解凍状態に達した時に自動的に解凍動作を終了できる。ここで、判定基準値の設定に使用する許容範囲並びに温度降下量を測定する時間間隔は、それぞれ小さくする程、解凍終了時の氷結体残量を目的の５％に近づけることができるので、所望の精度に応じて適宜設定すればよい。また、温度降下量を測定する時間間隔は、解凍期間中、常に一定とする必要はなく、例えば、解凍初期には間隔を大きく設定し、温度降下量が判定基準値に接近した時点で間隔を小さく変更してもよい。
【００２５】
なお、以上の操作において判定基準値として、残量１０％の温度降下量を採用したのは、解凍終了の残量５％に近づいており且つ温度降下量の再現性が未だ高いため（検出した温度降下量のばらつきが小さいため）であり、判定基準値の対象とする残量は必要に応じ適宜変更可能である。また、温度検出位置を多くすることで、残量５％での温度降下量のばらつきを小さくした場合には、判定基準値として、残量５％に対する温度降下量を採用し、検出した温度降下量がその判定基準値に達した時点で直ちに、解凍を終了するようにしてもよい。
【００２６】
上記した実施形態では、測定した温度降下量が判定基準値（ΔＴ10±α）に達した時点を基にして解凍終了時を判断しているが、解凍終了の判断方法はこれに限らず、適宜変更可能である。例えば、あらかじめ、缶壁外面をあらかじめ定めた設定温度Ｔに制御しながら解凍する実験を行って、図５、図６に示すように、温度降下量ΔＴと解凍時間との関係（曲線１７）、温度降下量ΔＴと氷結体２ａの残量割合との関係（曲線１８）を求め、更に、氷結体の残量割合と、その時の残量割合が５％にまで低下するまでに要する必要通電時間との関係（図７の曲線１９）も求め、得た特性曲線１８、１９（図７）を図１に示す制御装置６に入力しておく。そして、制御装置６は、解凍動作中、缶壁外面が設定温度Ｔとなるように誘導コイル３への投入電力Ｐを制御すると共に、解凍中に一定の時間経過毎に、誘導コイル３への通電を一定時間Δｔだけ一時的に停止し、一定時間Δｔ経過時点での温度降下量ΔＴを検出し、それを予め入力している特性曲線１８と対比してゆく。そして、図７に示すように、測定した温度降下量ΔＴN が、残量１０％に対する温度降下量ΔＴ10に接近した値（点Ｐ参照）となり、次回の測定時にはその温度降下量ΔＴ10よりも低くなると推定された時に、その時の氷結体残量割合ＣN を求め且つその氷結体残量割合ＣN に対する必要通電時間を特性曲線１９から求め（点Ｑ参照）、その後、求めた必要通電時間ｔN だけ通電を続け、通電を終了する。これにより、残量がほぼ５％の状態で通電を停止し、解凍を終了でき、金属缶１内を目視等によって監視することなく、所定の解凍状態に達した時に自動的に解凍動作を終了できる。
【００２７】
以上に温度降下量ΔＴを用いて解凍終了時を求める方法を説明したが、この温度降下量ΔＴの測定は解凍終了時の判断のために使用するのみならず、金属缶１内の収容物２の異常判断にも使用可能である。すなわち、金属缶１の外壁温度を所定の設定温度Ｔに保つように制御しながら誘導加熱して解凍した場合、図５で説明したように、温度降下量ΔＴは、一定の温度降下量に達した時点からカウントした解凍時間に対して一定の関係がある。従って、あらかじめ解凍実験を行って、図８に示す温度降下量ΔＴと経過時間との関係を示す特性曲線１７Ａを求めておくと、もし、解凍時の特性がこの特性曲線１７Ａを外れていると、缶内の収容物に異常がある（例えば、濃度が異なる）と判断できる。本発明はこの原理を用いた異常の判断方法も提供する。すなわち、本発明の異常の判断方法は、適当な時間間隔で温度降下量ΔＴを検出し、その検出値を、予め実験等で求めておいた特性曲線１７Ａに対比し、その特性からのずれが異常に大きい場合に内容物異常と判断するものである。
【００２８】
更に具体的には、解凍中の適当な時点で、通電を一時的に止めて温度降下量ΔＴを測定し、その測定値を図８の特性曲線１７Ａ上にプロットし（例えば、図８のＡ点）、次に、一定時間ｔM 経過後に通電を再び一時的に止めて温度降下量ΔＴを測定し、その測定値（例えば、図８のＢ点）と特性曲線１７Ａとの偏位を検出する。そして、この変位が異常に大きい場合に、内容物異常と判断する。解凍中にこのような異常検出操作を１回或いは複数回行うことで、金属缶１を開くことなく、収容物異常を検出できる。
【００２９】
以上の実施形態では、金属缶１の缶壁外面温度を一定の設定温度Ｔに保って解凍を行う場合について求めた図４〜図８に示す特性曲線を用いて解凍終了時期判断並びに異常検出を行っている。ところで、これらの特性は収容物によって異なるものであるが、本発明者等が確認したところ、収容物の種類に関係なく収容物のＢｒｉｘ値（糖度＝可溶性固形分）に大きく依存していることが判明した。従って、これらの特性を、複数のＢｒｉｘ値についてあらかじめ求めておけば、種々な収容物に対応できる。一般に、金属缶１の収容物については、内容物の名称のみならず、Ｂｒｉｘ値が表示されているので、解凍に際しては、そのＢｒｉｘ値に対応する特性を利用することで、上記した方法を直ちに実施できる。
【００３０】
以上に説明した諸実施形態では、金属缶１の外周のほぼ全体に一本のらせん状の誘導コイル３を配置して解凍を行っているが、必要に応じ複数の誘導コイルを用いることも可能であり、図９はその場合の実施の形態を示している。この実施の形態では、二本のらせん状の誘導コイル３Ａ、３Ｂが金属缶１の外周に、上下に分けて配置されており、それぞれに電源装置４Ａ、４Ｂが接続されている。この実施の形態では、解凍初期には両誘導コイル３Ａ、３Ｂに通電して解凍を行い、氷結体２ａが小さくなり、金属缶１の上方部分に浮かんだ状態となった時には、下部の誘導コイル３Ｂの通電を停止し、上部の誘導コイル３Ａのみで解凍を行う。これにより、液体２ｂの余計な加熱を回避し、液温上昇を抑えると共にエネルギーロスを削減できる。更に、解凍に使用する誘導コイルは、図１或いは図９に示すような、金属缶１の周囲を取り囲む形態のらせん状或いはリング状のものに限らず、図１０（ａ）に示すように、金属缶１の軸線方向に延びる複数のコイル３Ｃを金属缶１を取り囲むように配置した形態とするとか、図１０（ｂ）に示すように、円弧状のコイル３Ｄを金属缶１を取り囲むように、且つ軸線方向に多段に配置した形態とするとか、種々変更可能である。
【００３１】
次に、本発明方法の実施に使用するのに好適な誘導コイル組立体を説明する。図１１は誘導コイル組立体の１実施形態を示すものである。誘導コイル組立体２０は、金属缶１を取り囲むサイズのらせん状に形成された可撓性の誘導コイル２１と、該らせん状の誘導コイル２１が伸縮することは許容するが、最も伸ばした時に前記らせんのピッチが前記金属缶１を加熱するのに適した値となるように拘束するコイル保持手段２２と、該コイル保持手段２２の一端に設けられ、金属缶１に取り付けるためのフック等の取付具２３と、反対端に設けられたマグネット２４等を有している。
【００３２】
可撓性の誘導コイル２１としては、可撓性を有する任意の導体、例えば、銅線を使用できるが、特に、多数の絶縁材コーティング銅線（例えばエナメル銅線）を撚り合わせ、全体を絶縁性チューブで覆った構成のリッツ線を用いることが好ましい。このリッツ線は多数の銅線を撚り合わせた構成であるので可撓性が大きく、また各銅線が互いに絶縁されているので、電流は各銅線に均等に流れ、表皮側に集中することもない。このため、高周波通電時にも大電流を流すことができ、更に全体が絶縁性チューブで覆われているので金属缶１に接触してもショートすることがなく安全である等の利点を有している。上記可撓性の誘導コイル２１として、この他、銅製などの導電性の薄手のストリップ（帯板）も、放熱が良いため自身が過熱されることがなく、また、広い面積を有するため均一加熱が可能である等の利点を有しているので好適である。このストリップにも絶縁コーティングを施しておくことが好ましい。コイル保持手段２２としては、筒状に形成した布状物、網状物等を挙げることができ、その布状物、網状物等に対して誘導コイル２１を縫い付けるとか縛りつける等の方法によって取り付けておけばよい。また、この代わりに、誘導コイル２１を円周方向の複数箇所で、例えば、らせんの中心軸線に平行方向にひも、糸、テープ等で一定ピッチとなるように連結した構成としてもよい。これらの構成のコイル保持手段２２を用いると、軽量で且つ柔らかいので、取り扱い易いという利点が得られる。筒状の布状物の上端を封じれば、冬期などにも放熱損失を僅少に維持できる。
【００３３】
上記構成の誘導コイル組立体２０は、保管時には図１１（ｃ）に示すように、全体を短く縮ませておくことで保管スペースを小さくでき、且つ容易に持ち運ぶことができる。そして、使用時には、適当な位置に置かれている金属缶１の上に誘導コイル組立体２０を運んでゆき、その上からかぶせ、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、上端の取付具２３を金属缶１の上端外周に取り付け、下端を引っ張って、誘導コイル２１のらせんのピッチが加熱に適した長さとなるようにし、下端のマグネット２４を金属缶１の外周面に吸着させる。これにより、簡単に金属缶１の外周にらせん状の誘導コイル２１を所定ピッチで配置することができ、上記した解凍動作に使用できる。なお、マグネット２４の代わりに適当な重りを付けることで誘導コイル２１を所定のピッチに引き伸ばす構成としてもよい。また、誘導コイル２１を自重のみで所定のピッチに引き伸ばすことができる場合には、マグネット２４や重りは省略してもよい。
【００３４】
【実施例】
次に、２００リットルドラム缶に収容した柑橘果汁の解凍を実際に行い、且つその時のドラム缶の各部の温度を測定したので、その結果を示す。図１２は使用したドラム缶３１及びそのドラム缶３１に対して取り付けた誘導コイル３３及び温度検出端（熱電対）３５ａ〜３５ｆの配置状況等を示す概略断面図である。誘導コイル３３は一本のらせん状のものである。温度検出端３５ａ〜３５ｄはドラム缶３１の外面に取り付け、上から二番目の温度検出端３５ｃを誘導コイル投入電力制御用に使用した。また、温度検出端３５ｅ、３５ｆはドラム缶３１内の果汁を収容したプラスチック袋の内面に取り付け、果汁温度を測定するようにした。
【００３５】
この条件で、温度検出端３５ｃでの検出位置の温度が２５°Ｃになるように制御を行って解凍を行ったところ、解凍開始より１５時間経過後に氷結体残量が５％に達したので、解凍を終了した。この解凍動作時における各部の温度変化を図１３のグラフに示す。なお、図１３の曲線に付した符号は、対応する温度検出端を示している。図１３より分かるように、解凍開始より１時間程度経過後に、温度検出端３５ｃの取付位置の缶壁温度が２５°Ｃ程度に上昇し、その後はその温度に保持されて内部の果汁に対する加熱が行われており、これによって比較的短期間で解凍が進んでいた。また、加熱時の缶壁温度は位置によって異なっているが、温度検出端３５ｃの取り付け位置が最も温度が高くなっているので、この位置の温度を制御することで、内部の液温の上限を抑制できることが確認できた。更に、温度検出端３５ｅ、３５ｆによって測定した果汁温度は、最高が１５°Ｃ程度であり、果汁の品質低下をもたらすものではなかった。
【００３６】
〔比較例〕
実施例で解凍したものと同じドラム缶を約２５°Ｃに保持された室内に放置し、自然解凍を行った。この時も、図１２に示すものと同じ場所の温度を測定した。その結果を図１４のグラフに示す。なお、缶壁温度は測定場所による差はあまり見られなかったので、温度検出端３５ｂ、３５ｃの測定値のみをグラフに示した。図１４に示すように、室温放置の場合には缶壁温度は極めてゆっくりと上昇しており、且つ果汁温度との差もあまり見られない。このため、加熱速度がきわめて遅い。その結果、氷結体残量が５％に達する解凍終了までに、約１００時間を費やしていた。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明の加熱方法は、誘導コイルで金属缶を発熱させ、収容物を加熱する構成であるので、室温放置する場合や、低い湯温を用いた湯煎法に比べて短時間で加熱でき、加熱のための広い専用スぺースを必要とせず且つ工程管理が容易となる。また、金属缶の温度を制御して所定温度以下に保持することで、収容物の加熱温度を所定値以下に保持でき、収容物の品質低下を招くことがない。更に、誘導加熱に使用する誘導コイル及びその電源装置は、湯煎法を実施するための装置に比べてイニシャルコストが低く、またランニングコストも低く、従って本発明方法は湯煎法に比べて経済的である。かくして、本発明の加熱方法は、金属缶内収容物の取り扱い性を良くするための加熱、例えば、氷結状態で収容されている果汁、スープ、コーヒーエキス等の固形状の収容物の解凍や、ラード、ゼラチン、ゼリーなどの固形状の流動体の加熱、流動化等に用いるのにきわめて好適である。
【００３８】
また、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御し、その電力値によって内部の収容物の加熱状態、例えば解凍状態を推定し、加熱終了時点を判断する構成とすることで、作業者による目視による監視を行うことなく、金属缶内の状態、例えば、解凍時に所定割合の氷結体が残った状態を識別して解凍終了を行うことができ、無人運転が可能となる。
【００３９】
また、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連したファクターを測定し、その測定値によって内部の加熱状態を推定し、加熱終了時点を判断する構成とすることでも、作業者による目視による監視を行うことなく、金属缶内の状態、例えば、解凍時に所定割合の氷結体が残った状態を識別して解凍終了を行うことができ、無人運転が可能となる。
【００４０】
また、前記金属缶の外面温度をあらかじめ定めた設定温度に維持するように前記誘導コイルに投入する電力を制御して通電を行い、その途中に一時的に通電を止めて缶壁外面の温度降下に関連したファクターを測定する動作を、間隔をあけて複数回繰り返し、得られた複数の測定値から収容物の異常を検出する構成とすることで、金属缶内の収容物を直接検査することなく濃度異常等の異常を検出することができる。
【００４１】
本発明の誘導コイル組立体は、可撓性の誘導コイルを伸縮可能となるようにコイル保持手段に保持させ、且つそのコイル保持手段に金属缶に取り付けるための取付具を設けた構成であるので、保管時には全体を短く縮ませておくことで保管スペースを小さくでき、使用時には、適当な位置に置かれている金属缶に誘導コイル組立体をかぶせ、取付具を利用してその金属缶に保持させることで簡単に金属缶の外周に誘導コイルを取り付けることができ、簡単な作業で且つ場所を選ばず金属缶に収容された内容物の加熱、例えば氷結体の解凍などを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、（ａ）は金属缶に誘導コイルを取り付け、解凍を開始する前の状態を示す概略断面図、（ｂ）は解凍終了時の状態を示す概略断面図
【図２】解凍中における缶壁及びその近傍内部の温度分布を説明するグラフ
【図３】解凍中における缶壁温度と投入電力の経時変化を示すグラフ
【図４】一時的な通電停止を適当な間隔で繰り返しながら解凍を行う時の、缶壁外面温度の経時変化を示すグラフ
【図５】一時的な通電停止を適当な間隔で繰り返しながら解凍を行う時の、温度降下量と解凍時間との関係を示すグラフ
【図６】一時的な通電停止を適当な間隔で繰り返しながら解凍を行う時の、温度降下量と氷結体残量割合との関係を示すグラフ
【図７】一時的な通電停止を適当な間隔で繰り返しながら解凍を行う時の、温度降下量と氷結体残量割合との関係、及び氷結体残量割合の必要通電時間との関係を示すグラフ
【図８】一時的な通電停止を適当な間隔で繰り返しながら解凍を行う時の、温度降下量と解凍時間との関係を示すグラフ
【図９】本発明の他の実施形態を示す概略断面図
【図１０】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の更に他の実施形態を示す概略斜視図
【図１１】（ａ）は金属缶に誘導コイル組立体を取り付けた状態を示す概略断面図
（ｂ）はその概略側面図
（ｃ）は金属缶に誘導コイル組立体を取り付ける前の状態を示す概略断面図
【図１２】ドラム缶内の氷結した果汁を実際に解凍した実施例における誘導コイル、温度検出端の配置状況を示す概略断面図
【図１３】図１２に示す状態で解凍した時の各部の温度変化を示すグラフ
【図１４】図１２に示すドラム缶を室温放置した時の各部の温度変化を示すグラフ
【符号の説明】
１  金属缶
１ａ  缶壁
２ａ  氷結体
２ｂ  液体
３  誘導コイル
４  電源装置
５  温度検出端
６  制御装置
２０  誘導コイル組立体
２１  誘導コイル
２２  コイル保持手段
２３  取付具
２４  マグネット
３１  ドラム缶
３３  誘導コイル
３５ａ〜３５ｆ  温度検出端
【図１】
0004097359.tif 000002
【図２】
0004097359.tif 000003
【図３】
0004097359.tif 000004
【図４】
0004097359.tif 000005
【図５】
0004097359.tif 000006
【図６】
0004097359.tif 000007
【図７】
0004097359.tif 000008
【図８】
0004097359.tif 000009
【図９】
0004097359.tif 000010
【図１０】
0004097359.tif 000011
【図１１】
0004097359.tif 000012
【図１２】
0004097359.tif 000013
【図１３】
0004097359.tif 000014
【図１４】
0004097359.tif 000015