JPH03121591A - 自動販売機の誘導加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コーヒー等の誘導加熱可能な缶飲料を販売時
に誘導加熱してＨＯＴ販売する自動販売機の誘導加熱装
置に関するものである。

従来の技術 ］−ヒー等の缶飲料のＨＯＴ販売において、缶飲料を高
温で長時間保存すると雑菌の繁殖が常温保存時に比べて
幅大することから、近年、誘導加熱技術を応用して、缶
飲料を低温あるいは常温で保存しておいて、販売時、瞬
時に誘導加熱してＨＯＴ販売する自動販売機が提案され
ている。

この種の自動販売機の誘導加熱装置としては特開昭５３
−７６０９７号公報にみられるように、サーミスタ等の
温度検出器で加熱中の缶飲料の缶壁温度を検出して、そ
の缶壁温度と缶飲料の相関から所定の販売温度まで加熱
して販売しようとするものがある。

発明が解決しようとする課題 誘導加熱装置を搭載した自動販売機は、缶飲料を販売に
備えてあらかじめ販売温度で保温するヒーター式の自動
販売機に比べて、販売時、缶飲料が選択されてから誘導
加熱するため、この誘導加熱に必要な時間、缶飲料の購
入者を待たせてしまうことになる。このため、この時間
を短くするために加熱出力を可能な限り大きくするが、
加熱出力を上げ過ぎると缶飲料の缶壁が焼けるので、加
熱出力には上限がある。実験では加熱出力を２．８認に
した時、缶壁の焼けが数１０本に１本の割合で発生した
ので、加熱出力の上限を２．６誌とし、加熱中の缶壁温
度を温度検出器（本実験では、特開昭５３−７６０９７
号公報にあるサーミスタによ堵 る接触式の温度検出器では換触の度合いで缶壁温度が同
じでも温度検出値が異なってしまうので、この機械的な
誤差を受けないように非接触式の焦電型赤外線センサー
を用いた。）で測定した結果、所定の販売温度（６８℃
とする）の検出精度は５８℃±６℃程度で、ヒータ式の
自動販売機の販売温度６８℃±３℃に対して全く実用に
たえないものである。

このばらつきの原因は、加熱中の缶飲料内の液の対流（
沸騰の度合い）にある。高加熱出力（２，５ｆｆ）で加
熱した場合、沸騰の度合いが激しく検出される缶壁温度
も第４図ａに示すように小刻みに上昇、下降しながら上
がってゆく。この沸騰による缶壁温度の小刻みな変化が
検出誤差の原因となっている。一方、加熱出力を２．Ｏ
ｌｉに下げた場合、第４図すに示すように缶壁温度の小
刻みな変化幅は小さくなると共に、温度勾配も小さくな
るので検出精度は２６認時の６８℃±６℃に対して、６
８℃±３℃に向上する。

このばらつきの原因を第４図を用いて説明する。

缶飲料の温度は加熱時間に比例して上昇し、その勾配は
加熱出力に比例する（図中、点線で示す）。

缶飲料の初期温度（保存温度）を３Ｃ１、販売温度を６
８℃として、その時の缶壁温度をそれぞれＴｏ、Ｔ１と
する。そして、この缶飲料を加熱出力２．５　Ｋｌｔ、
　２．０露で加熱した時の缶壁温度の上昇の様子が図中
ａ、ｂである。加熱中の缶飲料内の液の対流の影響がな
いとすれば、図中点線で示したようにほぼ直線的に上昇
する。この場合販売温度を検出するための缶壁温度Ｔ１
に達するまでの時間は内容量２６０９の缶飲料に対して
、加熱出力２５認の場合ｔ　＝１６秒、２ｏ瞑の場合ｔ
　ｂ＝　１８．８秒であった。しかし実際には、図中実
線で示すように加熱出力が大きいほど液の沸騰による影
響を受け、缶壁温度は小刻みに上下する。

このため、例えば、図に示すように加熱出力２．６認の
場合、販売温度６８℃に達するにはｔａ＝＝１５秒加熱
する必要があるのに、缶壁温度の小刻みな上下動のため
に加熱時間がｔａ’（ｔ＆’＜ｔａ）で缶壁温度がＴ、
に達してしまい、加熱を終了してしまうので適切な販売
温度に達することができない。

一方、加熱出力２．０認の場合、液の沸騰による影響は
小さくなるので前述したように検出精度に５８℃±６℃
と５８℃±３℃の差が生じる。

このように加熱時間を短くするには加熱出力を可能な限
り（缶が焼けない程度に）大きくする必要があシ、加熱
終了温度（販売温度）を精度よく検出するには加熱出力
を下げる必要があるという相反する課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、缶飲料を可能な限り短い時間
で適切な販売温度まで加熱する自動販売機の誘導加熱装
置を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の自動販売機の誘導加
熱装置は、誘導加熱可能な缶飲料を誘導加熱するための
加熱コイルと、商用電源、あるいは直流電源からの入力
電力を誘導加熱のための高周波電力に変換し加熱コイル
に供給する高周波電力変換装置と、高周波電力変換装置
への入力電力を積算する入力電力積算手段と、缶の初期
温度を検出する温度検出器と、缶飲料の販売信号で高周
波電力変換装置を動作させ、入力電力積算手段からの出
力信号と温度検出器からの出力信号により高周波電力変
換装置を停止させる制御手段とを備えたものである。

作　　用 本発明は上記した構成により、加熱前の缶飲料の温度を
温度検出器で検出し、加熱中は高周波電力変換装置への
入力電力を入力電力積算手段で積算し、制御手段で温度
検出器にて検出された缶飲料の初期温度と入力電力積算
手段からの電力積算信号に基づいて高周波電力変換装置
を運転制御することで、缶飲料を可能な限り短い加熱時
間で、適切な温度まで加熱して販売することを可能とし
ている。

実施例 第１図は本発明の一実施例を示す自動販売機の誘導加熱
装置の構成図である。１は缶飲料２を誘導加熱する加熱
コイルである。３は商用電源４を高周波電力に変換して
加熱コイ／ｌ／１に供給する高周波電力変換装置である
。５は加熱前の缶飲料２の缶壁温度を検出する温度検出
器、６は高周波電力変換装置３への入力電力を積算する
入力電力積算手段で共に制御手段７に接続されている。

制御手段７は販売スイッチ８からの販売信号を受けて高
周波電力変換装置３を動作させ、温度検出器５で検出し
た温度に応じた高周波電力変換装置３への入力電力積算
量で高周波電力変換装置３を停止させるものである。

第２図は要部の具体的な回路の一例を示す。第１図と同
一のものについては詳細な説明を省略する。制御手段７
はマイクロコンピュータ９及び周辺回路から構成される
。マイクコンピュータ９はＣＰＵ　、ＲＯＭ、ＲＡＭ及
び入出力部を有するいわゆるワンチップマイコンである
。８は押されたかどうか判断するようにマイクロコンピ
ュータ９に接続された販売スイッチである。１ｏは缶飲
料２の缶壁温度を検出する温度検出器６からの検出信号
（アナログ信号）を二進符号化（デジタル信号）してマ
イクロコンピュータ９に出力するＡ／Ｄ変換器である。

高周波電力変換装置３への入力電力を積算する入力電力
積算手段６は以下の回路で構成される。１１は高周波電
力変換装置３０入力電流を検出するためのカレンｌ−）
ラン７．１２はカレントトランス１１に並列に接続され
、カレントトランス１１の出力特性を決めるための負荷
抵抗器、１３，１４．１５はカレントトランス１１から
の出力をピークホールドするための整流ブリッジダイオ
ード、抵抗器、コンデンサで以上が高周波電力変換装置
３への入力電流を検出するための回路を構成する。１６
．１７は高周波電力変換装置３への入力電圧を低電圧に
分圧する抵抗器、１８．１９は分圧された交流電圧を平
滑するための整流ブリッジダイオード、コンデンサで以
上が高周波電力変換装置３への入力電圧を検出するため
の回路を構成する。これら２つの検出回路は掛は算器２
ｏにそれぞれ入力され、入力電流と入力電圧の積（皮相
電力）が出力として得られる。この掛は算器２ｏの出力
は電圧を高周波に変換するＶ／Ｆ変換器２１に入力され
る。このＶ／Ｆ変換器２１は入力された電圧値に応じた
パルス数（周波数）を出力するものである。Ｖ／Ｆ変換
器２１の出力はカウンタ２２に入力され、そのＶ／Ｆ変
換器２１から出力されるパルス数がカウントされ、その
カウント値がマイクロコンピュータ９に出力される。こ
のことは、高周波電力変換装置３への入力電力（皮相電
力）を積算していることにほかならない。マイクロコン
ピュータ９の出方端子０１は高周波電力変換装置３に接
続されており、運転／停止信号を出力する。出力端子ｏ
２はカウンタ２２のリセット端子に接続されている。

次に、以上のように構成された自動販売機の誘導加熱装
置の動作を第３図のフローチャートを用いて説明する。

まず、販売スイッチ８からの販売開始信号入力があると
（ステップ１ｏ１）、マイクロコンピュータ９は加熱コ
イ／ｌ／１内に導入された缶飲料２の缶壁温度を温度検
出器５にて検出する（ステップ１０２）。（このときの
缶壁温度は安定しており、焦電型赤外線センサーを用い
た実験で、検出精度±０６℃以下を満足している。） ここで一般に、物体を昇温させるのに必要な電力は、 Ｐ　＝　Ｑ　（Ｔ１−Ｔｏ）　Ｔ／ｌ　、　　　　・・
・・・・・・・・・・・・・（１）Ｐ　：　所要電力 Ｑ　：　被加熱物の熱容量 Ｔ１：　加熱終了後の温度 Ｔ　°　初期温度 ０　。

工　：　エネルギー当量 ｔ　：　加熱時間 η　：　加熱効率 で与えられる。

電力積算量はｐｘｔであるから（１）式を変形して、ｐ
ｔ＝Ｑ（Ｔ　−Ｔ　　）１／η　　　・・・・・・・・
・・・・（匂　　　０ となる。

ここで、内容量２６（ｌの缶飲料の缶ごとの熱容量はＱ
＝２５６ｇであり、加熱終了後の温度（販売温度）Ｔ１
＝ｓａ℃、実験から加熱効率η＝０．８２、これらのこ
とから缶飲料の初期温度Ｔ０がわかれば缶飲料を販売温
度５８℃まで加熱するのに必要な電力積算量がわかるこ
とになる。

マイクロコンピュータ９は検出した初期温度から（２）
式に基づいて必要な電力積算量を算出する（ステップ１
ｏ３）。この電力積算量は有効電力積算量であシ、外部
の入力電力積算手段６から入力さ皮 れる電力積算量は上相電力の積算量であるので、あらか
じめ実験で求めた高周波電力変換装置３を含めた回路全
体の力率で、求めた有効電力積算量睨 を捲絹電力積算量に変換する（ステップ１０４）。

そして、電力積算のためのカウンタ２２をリセットすべ
く出力端子Ｑ２からリセット信号を出力する（ステップ
１０６）。

次ニ、マイクロコンピュータ９は出力端子Ｑ１から運転
信号（Ｈレベ）ｖ　）を出力し、高周波電力変換装置３
を動作させる（ステップ１ｏ６）。これにより、高周波
電力変換装置３はあらかじめ設定された上限の加熱出力
（２，５ｍ＠）で缶飲料２の誘導加熱を開始する。誘導
加熱が開始されると、高周波電力変換装置３に入力され
る電力（皮相電力）は入力電力積算手段６によって積算
され、マイクロコンピュータ９に入力される（ステップ
１ｏ了）。そして、カウンタ２２からのカウント値（皮
相電力積算量）と缶飲料２の初期温度に応じて算出され
た皮相電力積算量と比較して（ステップ１ｏｅ）、カウ
ント値（皮相電力積算量）が必要とされる積算量に達す
ると、マイクロコンピュータ９は出力端子０１　　から
停止信号（Ｌレベル）を出力し、高周波電力変換装置３
を停止させ（ステップ１０９）、誘導加熱を終了する。

図示はしていないが販売温度まで加熱された缶飲料２は
加熱コイ／１／１から搬出され、販売動作は終了する。

実験では、缶飲料２の初期温度の検出誤差上０．５℃を
含めても、販売温度の精度は６８℃±３℃以内を満足す
ることができた。

上記実施例の構成によれば、缶飲料２を可能な限り大き
い加熱出力（缶が焼けない程度に）で加熱することがで
き、短い時間で、しかも精度良く販売温度まで加熱する
ことができる。また、上昇させる缶飲料２の熱容量、初
期温度及び加熱効率が決まれば販売温度（５８℃）まで
高めるための電力積算量は決まるから、例えば、高周波
電力変換装置３の加熱出力量が入力電圧の変動等で変化
しても、販売温度の精度には影響を受けないなど実用上
の効果は極めて大きい。

尚、本実施例では入力電力積算を掛は算２０゜Ｖ／Ｆ変
換器２１及びカウンタ２２にて構成したが、入力電流及
び入力電圧値をこれらの回路を介さずに、Ａ／Ｄ変換に
て直接制御手段７を構成するマイクロコンピュータ９に
入力して入力電力積算量を算出しても同等の効果が得ら
れることは明らかである。

発明の効果 以上、実施例からも明らかなように本発明は、加熱前の
缶飲料の温度を温度検出器で検出し、加熱中は高周波電
力変換装置への入力電力を入力電力積算手段で積算し、
制御手段で温度検出器にて検出された缶飲料の初期温度
と入力電力積算手段からの電力積算信号に基づいて高周
波電力変換装置を運転制御することで、缶飲料を可能な
限り大きい加熱出力（缶が焼けない程度に）で加熱する
ことができ、短い時間で、しかも精度良く販売温度まで
加熱することができる。また、上昇させる缶飲料の熱容
量、初期温度及び加熱効率が決まれば販売温度まで高め
るための電力積算量は決まるから、例えば、高周波電力
変換装置の加熱出力量が入力電圧の変動等で変化しても
、販売温度の精度には影響を受けないなど実用上の効果
は極めて大きい。

４、留酷そＮ西ｅ穫明 第１図は本発明の一実施例を示す自動販売機の誘導加熱
装置の構成図、第２図は本実施例の要部の回路図、第３
図は本実施例の誘導加熱装置の制御プログラムの一例を
示すフローチャート、第４図は異なる加熱出力で加熱し
た場合の缶壁温度の上昇のようすを示す特性図である。

１・・・・・・加熱コイル、２・・・・・・缶飲料、３
・・・・・・高周波電力変換装置、４・・・・・・商用
電源、６・・・・・・温度検出器、６・・・・・・入力
電力積算手段、７・・・・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘導加熱可能な缶飲料を誘導加熱するための加熱コイル
   と、商用電源、あるいは直流電源からの入力電力を誘導
   加熱のための高周波電力に変換し前記加熱コイルに供給
   する高周波電力変換装置と、前記高周波電力変換装置へ
   の入力電力を積算する入力電力積算手段と、缶の初期温
   度を検出する温度検出器と、前記缶飲料の販売信号で前
   記高周波電力変換装置を動作させ、前記入力電力積算手
   段からの出力信号と前記温度検出器からの出力信号によ
   り前記高周波電力変換装置を停止させる制御手段とを備
   えたことを特徴とする自動販売機の誘導加熱装置。