金属製缶の加熱装置
【課題】永久磁石を用いて渦電流を発生させて金属製容器を加熱するための加熱装置を提供する。
【解決手段】本発明の磁石装置１は、液体と液体を内蔵した導電性の材料からできている容器とからなる被加熱物９を加熱するためのものである。加熱装置１を静磁界を発生させるための磁界発生手段１２と、磁界発生手段１２と被加熱物９を相対的に回転運動させるための回転駆動手段１５，１６を備え、静磁界の中に被加熱物９を配置している。回転運動により被加熱物９と交差する静磁界の磁束が変化して容器に渦電流が発生し、その熱損失によって被加熱物９を加熱させる。
【解決手段】本発明の磁石装置１は、液体と液体を内蔵した導電性の材料からできている容器とからなる被加熱物９を加熱するためのものである。加熱装置１を静磁界を発生させるための磁界発生手段１２と、磁界発生手段１２と被加熱物９を相対的に回転運動させるための回転駆動手段１５，１６を備え、静磁界の中に被加熱物９を配置している。回転運動により被加熱物９と交差する静磁界の磁束が変化して容器に渦電流が発生し、その熱損失によって被加熱物９を加熱させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム、スチールなどの金属製容器に封印されている液体を加熱するための加熱装置に関する。詳しくは、飲料が入っている金属製缶を加熱するための加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
我々は、アルミニウムやスチール等の金属製缶に封印されているコーヒーや紅茶等の飲料を日常的に飲用している。この飲料の加熱方法は、この容器である金属製缶に渦電流を発生させると、渦電流の熱損失が発生し金属製缶が加熱される。よって、金属製缶から金属製缶内の飲料に熱伝達が行われ、飲料が加温される。金属製缶に渦電流を発生させるための従来の誘導加熱方法を図１２と図１３に図示している。
【０００３】
図１２に示すものは、金属製缶２００をコイル２０１の中に配置し、コイル２０１に交流電流２０２を印加してコイル２０１内に交番磁界２０３を発生させている（特許文献１）。図１３には、金属製缶２００を受台２０５の上に配置し、その側面にサーチコイル２０６を設け、サーチコイル２０６に交流電流（図示せず）を印加して交番磁界を発生させている（特許文献２、３）。交番磁界の磁力線が金属製缶と交錯し、金属製缶に渦電流を発生させて加熱する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平０３−０７５９９２号
【特許文献２】特開平１０−３０７９５６号
【特許文献３】特開平０６−２８２７４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２に示すようにコイル２０１で加熱する場合は、磁力線は金属製缶２００の蓋に集中する欠点がある。図１３に示すようにサーチコイル２０６で加熱する場合は、サーチコイル２０６と金属製缶が固定位置で変わらないために金属製缶の一部だけ誘導加熱することになる。このために、金属製缶を回転させるための回転駆動部を設けて、金属製缶を回転させながら加熱し加熱効率を上げている。
【０００５】
これらの誘導加熱の方法では、コイル２０１又はサーチコイル２０６に数ｋHzから数MHｚ程度の高周波の交流電流を印加する必要があり、そのための高周波の電源回路が必要である。また、金属製缶を回転させたりするためには、回転駆動機構が必要である。
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、永久磁石を用いて渦電流を発生させて金属製容器を加熱するための加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１の加熱装置は、容器である被加熱物を、前記被加熱物に渦電流を発生させて、加熱するための加熱装置において、
静磁界を発生させるための磁界発生手段と、
前記静磁界の中に前記被加熱物を配置し、この被加熱物を把持するための把持手段と、
前記磁界発生手段と前記把持手段を相対的に回転運動させ、前記回転運動により前記被加熱物と交差する前記静磁界の磁束を変化させて前記容器に前記渦電流を生じさせて、前記渦電流の熱損失によって前記被加熱物を加熱するための回転駆動手段とからなることを特徴とする。
【０００７】
本発明２の加熱装置は、本発明１に記載の加熱装置において、
前記磁界発生手段は、同心状に配置された複数の磁石と継鉄からなり、
前記複数の磁石は、一方の磁極を前記被加熱物へ向け、かつ、隣り合う前記磁石の磁極が反対になるように前記被加熱物の周囲に配置され、
前記複数の磁石の他方の磁極は継鉄に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明３の加熱装置は、本発明１に記載の加熱装置において、
前記複数の磁石は前記回転の回転軸に対して縦に１以上の層にして配置されていることを特徴とする。
本発明４の加熱装置は、本発明１又は本発明２に記載の加熱装置において、
前記回転駆動手段は、前記磁界発生手段と前記把持手段を互いに逆方向に回転させる歯車機構である逆回転歯車機構を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加熱装置は、次の効果を奏する。即ち、本発明は、永久磁石が作る磁界中に導電性の容器と永久磁石と相対的に回転運動させて、容器に発生する渦電流によって、容器に内臓された液体を加熱することが可能になった。これにより、誘導コイルを駆動する交流電源を必要とせず、又この誘導コイルが発生する漏洩電磁波を低減させることが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の加熱装置は、導電性材料からなる被加熱物に流れている渦電流が熱損失を起こして被加熱物を加熱する加熱装置である。この渦電流は、被加熱物の周りに配置された永久磁石と被加熱物が相対的に回転駆動されると発生する。以下、最初に加熱するときの熱エネルギーの理論式、及び、加熱装置の構造、その動作を説明する。
【００１１】
〔理論式について〕
電磁気学の理論によると、磁界内に置かれている金属の導体と交錯する磁束の磁束密度が変化すると、導体に渦電流が流れる。導体に渦電流が流れると、導体の固有抵抗によって熱損失が発生し導体が加熱される。この加熱するときの熱エネルギーの量は、次式で表される。
【数１】
【００１２】
〔第１の実施の形態〕
（加熱装置の構造）
図１には、本発明の第１の実施の形態の加熱装置の外観を示す斜視図、図２にはその加熱装置の断面図である。本実施の形態の加熱装置１の外観は、円筒状の形をしたものであり、加熱しようとする飲用缶である被加熱物９がその内部に収納される。加熱装置１の外殻を形成する外枠（機体）２は、内部が空洞の筒状で形成されている。この外枠２の上部には、この上端面の開口部を覆うように配置された蓋３が配置されている。後述するように、蓋３は、外枠２内に被加熱物９を収納して外枠２の上部から蓋をして固定するためのものである。
【００１３】
蓋３は、外枠２の上部に周知構造の固定金具である２個のロック手段４で固定されている。円筒状の外枠２の外周面の下部には、温度設定手段５が配置されている。この温度設定手段５は、被加熱物９（図２を参照）を加熱するときの温度を設定するための設定手段である。正確には飲用缶の場合、その飲料が最適な加熱温度となるように加温するときの目的とする温度を設定するのための温度設定手段である。外枠２内には温度センサ２６（図５参照）が配置されており、この温度センサーの出力値により設定温度に達すると後述するモータ１５の電源をコントローラ１６の制御により切断する。
【００１４】
この温度設定手段５の上部の外枠２には、被加熱物９を加熱するときの後述する磁界発生部１２の回転速度を設定するための回転速度設定手段６が配置されている。更に、回転速度設定手段６の上部の外枠２には、電源スイッチ７が配置されている。電源スイッチ７は、加熱装置１の電源を入れるための電源スイッチである。電源コード（以下、コードという。）８は、加熱装置１を商用電源に接続するためのものである。
【００１５】
図２に図示している被加熱物９は飲用缶の例である。この飲用缶は、下方が開口されたコップ状のホルダー１０内に収納される。ホルダー１０は、この内部に飲用缶を把持するための手段である。ホルダー１０の外周には、これを取り囲むように回転部材である磁界発生部１２が配置されている。磁界発生部１２は、多角形ヨーク（継鉄）１３、及び磁石１４からなる。多角形ヨーク１３は、本例では１６角形をしたヨーク（継鉄）である。
【００１６】
この辺部の一つ置きに永久磁石１４が配置固定されている。被加熱物９は、飲用缶の場合は円筒状の形状をしている。被加熱物９は、アルミニウム、鋼板等の導電性の材料からなる容器であり、その内部に飲用の液体が収納されている。以下の説明では、被加熱物９として、容器だけを対象に説明したものと、容器とそれに内蔵された液体とを対象に説明したが、容器の内部に収納された種々のものが知られており、本実施の形態のように液体の飲用物に限定されるものではない。
【００１７】
ホルダー１０は、容器の外形と合致するように円筒状の構造をしている。ホルダー１０は、蝶ネジ１１によって蓋３に固定されている。ホルダー１０と被加熱物９の外周には、これらの回りで回転する磁界発生部１２が設けられている。磁界発生部１２は、多角形ヨーク１３と、多角形ヨーク１３の内面に配置された複数の磁石１４から構成される。この中央部にはホルダー１０と被加熱物９を配置するための円筒状の空間が配置されている。これらの磁石１４の一方の磁極は被加熱物９へ向くように配置され、磁石１４の他方の磁極は、多角形ヨーク１３の内面に固定されている。
【００１８】
外枠２の底部には、磁界発生部１２を回転駆動させるための回転駆動部が固定設置されている。この回転駆動部は、磁界発生部１２を回転駆動させるための動力源であるモータ１５と、このモータ１５の回転速度、回転の有無等を制御するためのコントローラ１６から構成される。回転駆動部は電源コード８を介して電源に接続されている。電源は、商用交流電源又はバッテリーである。電源は、商用交流電源の場合は、交流直流変換器（図示せず）が必要である。
【００１９】
被加熱物９は、スラスト軸受１７の上に置かれ、その上からホルダー１０で覆い被される。スラスト軸受１７は、モータ１５が回転して磁界発生部１２を回転させるとき、スラスト軸受１７の上に被加熱物９が載せられても、磁界発生部１２が回転運動をスムーズにするためのものである。被加熱物９は液体を内蔵した缶である。この缶は、アルミニウム、スチール等の金属製の板材料からなり、均等な加熱という意味では円筒状の形状をしているものが好ましいが、多角柱形状等であっても良い。この内部の液体としては、例えば飲料の水、コーヒー、茶、ミネラルウォータや各種のジュース等である。
【００２０】
更に、ホルダー１０は、被加熱物９を保持して、回転運動する磁界発生部１２の中に保持し固定し、磁界発生部１２から発生される磁界に影響を与えないものであればどのような形状、材質のものでも良い。ホルダー１０は、例えば、蓋３と一体化されたもので、被加熱物９を覆い被せる円筒状のものでも良い。また、図１及び２に示すように、蓋３に蝶ネジ１１によって固定されたもので、被加熱物９を保持し固定するものでも良い。ホルダー１０の材料としては、プラスチック等の非磁性材料が好ましい。
【００２１】
（磁界発生部の構造）
図３は、磁界発生部１２の構造を図示したものである。図３（ａ）は、磁界発生部１２の水平断面図である。図３（ａ）に図示するように、被加熱物９の外周に８個の磁石１４が等角度間隔で、かつ被加工物９の中心から半径方向（放射方向）になるように配置固定されている。１個の磁石１４は、それに隣り合う磁石１４と反対の磁極が被加熱物９へ向くように配置されている。例えば、１個の磁石１４は磁極のＮ極が被加熱物９へ向くように配置されていれば、それの両側の磁石はＳ極が被加熱物９へ向くように配置されている。
【００２２】
図３（ｂ）は、磁界発生部１２の垂直断面図である。図３（ｂ）に図示するように、磁石１４は、複数の磁石層１４−１、１４−２から構成される。ここでは、２層だけを例示しているが、１層又は３層以上であっても良い。磁石１４を製造するときにコスト、品質によって多様な構成が可能である。磁石１４は、ネオジウム磁石等の永久磁石からなる。永久磁石であるので、磁石１４は常に静磁界を作る。磁石１４の磁極の内、被加熱物９へ向いている磁極のＮ極とＳ極の数が等しい。
【００２３】
被加熱物９へ向いているこれらの磁極から発生する磁束は互いに打ち消しあうので磁界は磁界発生部１２から外側へ漏洩することは無い。磁石１４の磁極の内、多角形ヨーク１３に固定されている磁極から発生する磁束は、多角形ヨーク１３から外側へ漏洩することはない。よって、磁界発生部１２からの磁界が外側へ漏洩することはほとんど無くその内部だけにとどまる。
【００２４】
この静磁界の磁束１８は、図４に図示したように概念的に示すことができる。被加熱物９へ向いている磁石１４の磁極側から発生した磁束は、それに隣り合う磁石に入るようになっている。磁石１４の表面に近い部分、被加熱物９の外周周辺付近では磁束密度が高くなっている。本実施の形態では磁界発生部１２を回転駆動させるモータ１５の回転速度は、概ね毎分５００〜５０００／ｒｐｍで回転させる。ただし、このモータ１５の回転速度は、磁石の種類、設定温度、被加熱物等の種類によって異なる。
【００２５】
図５には、コントローラ１６の構成の例を示している。コントローラ１６は、中央処理装置２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、インターフェース手段２４、表示手段２５、温度センサ２６、モータ制御部２７、クロック発振手段２８、判別手段２９等から構成される。中央処理装置２１は、コントローラ１６全体を動作させるためのプログラムである制御プログラムを動作させて、加熱装置１全体を制御するための中央処理装置である。ＲＯＭ２２は、制御プログラム、その初期化に必要なデータを格納した読取専用のメモリである。
【００２６】
ＲＡＭ２３は、上記の制御プログラムの動作時のデータを格納するためのメモリである。インターフェース手段２４は、温度設定手段５、回転速度設定手段６、電源スイッチ７と接続を提供するためのインターフェースである。又、外部装置から加熱装置１を遠隔制御するためのインターフェースとしても利用することができる。表示手段２５は、コントローラ１６の動作状態を示すためのもので、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤ等が使用できる。
【００２７】
温度センサ２６は、被加熱物９の温度を検知するためのセンサである。モータ制御部２７は、モータ１５の回転開始、その停止、回転速度の制御を行うためのものである。クロック発振手段２８は、中央処理装置２１用又は、モータ１６の回転時間の計算等のために必要なクロックを発振させるためのものである。判別手段２９は、被加熱物９の大きさ、その材料の種類等を判別するためのセンサである。
【００２８】
〔動作〕
以下、液体が入っている被加熱物９を利用者が暖める手順を図６のフローチャート参照しながら説明する。利用者は、被加熱物９を加熱するときの加熱装置１の蓋３を開けて、被加熱物９をその中に入れる（ステップ１）。そして、加熱装置１の上面開口部に蓋３を蓋して閉じてロック手段４でロックを掛ける。蝶ネジ１１を回しながらホルダー１０に被加熱物９を保持する。（ステップ２）。利用者は、コード８が電源に接続されていることを確認する。接続されていない場合は電源に接続する（ステップ３）。
【００２９】
その後は、温度設定手段５によって被加熱物９を加熱する温度を設定する（ステップ４）。回転速度設定手段６によって、モータ１５の回転速度を設定する（ステップ５）。利用者が電源スイッチ７を押して加熱動作を開始させる（ステップ６）。加熱装置１は被加熱物９内の液体を設定温度に加熱するまで動作して自動的に停止する。利用者は、加熱装置１が動作停止したら蓋３を開けて、加熱装置１内から被加熱物９を取り出し（ステップ７）、それを利用する（ステップ８）。
【００３０】
被加熱物９を加熱する温度は、被加熱物９に内蔵されている飲料の種類によって、または、それを飲む人の好みによって変化する。被加熱物９の温度は、加熱装置１に内蔵されている温度センサ２６（図５を参照）によって測定することができる。モータ１５の回転速度は、被加熱物９を加熱する速度であると考えることができる。モータ１５の回転速度は被加熱物９ができている材料、その大きさ、加熱温度に大きく依存する。モータ１５の回転速度を大きくすれば被加熱物９を速く加熱する。モータ１５の回転速度を遅くすればその逆になる。
【００３１】
このように被加熱物９を加熱するときは、モータ１５の回転速度が重要なファクターになるが、磁石１４の種類、磁石１４から発生する磁界の強さも重要なファクターである。現在、市販されているアルミニウム製の缶（３５０ミリリットル）に入っているコーヒーの場合を考える。この場合は、毎分５００〜１２００回転の回転速度でモータ１５を動作させることが好ましい。この値より大きく又は遅くして加熱時間の短縮又は増加を図ることもできることもできる。
【００３２】
回転速度設定手段６、温度設定手段５、温度センサ２６は、公知技術でありその詳しい構造、動作の説明は省略する。回転速度設定手段６、温度設定手段５、温度センサ２６は、上述した又はこれから説明するような機能を有するものであればどのような形状、動作原理、構造のものであっても良い。
【００３３】
次に、コントローラ１６によって加熱装置１の動作を制御する手順を図７を参照して説明する。図７は、制御プログラムの動作手順を示したフローチャートである。電源スイッチ７が押されると、中央処理装置２１によって、ＲＯＭ２２から制御プログラムが呼び出されて動作する。制御プログラムは、ＲＯＭ２２に格納されている初期データで初期化処理を行う（ステップ１１）。
【００３４】
制御プログラムは、温度設定手段５によって設定された温度の値Ｔwを取り込む（ステップ１２）。制御プログラムは、回転速度設定手段６によって設定されたモータ１５の回転速度Ｖの値を取り込む（ステップ１３）。制御プログラムは、モータ１５を駆動するための命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ１４）。モータ制御部２７は、モータ１５を駆動させる。モータ１５が回転し、磁界発生部１２を回転させる。
【００３５】
磁界発生部１２が回転すると、その磁石１４から発生する磁束が被加熱物９の周りを回転し、被加熱物９と交錯する磁束が変化する。被加熱物９と交錯する磁束の密度が変化すると、被加熱物９に渦電流が流れる。この渦電流は熱損失を発生させ、被加熱物９を加熱する。被加熱物９からそれに内蔵されている液体へ熱伝達が行われ、液体が暖まる。この加熱は、数式１で表される熱エネルギーの量に熱伝達時の損失係数、保温材などによる損失係数を乗じた熱量になる。
【００３６】
また、モータ１５が駆動しているときに、温度センサ２６で被加熱物９の温度を常時測定している。制御プログラムは、温度センサ２６で測定した温度の値Ｔsを取り込む（ステップ１５）。そして、制御プログラムは、温度の値Ｔsと設定温度の値Ｔwとの比較を行いながら被加熱物９の加熱を制御する（ステップ１６、１８、１５）。温度の値Ｔsが設定温度の値Ｔw以上になると、モータ１５を停止する命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ１６、１７）。モータ制御部２７は、モータ１５を停止させる。
【００３７】
このように磁石１４を回転させて交番磁界を作り、その磁界を被加熱物９と交錯させて渦電流を発生させている。従来から渦電流を発生させるために必要であった誘導電流用の高周波電源を必要としなくなり、かつ、このときに発生する高周波の電磁波の発生を低減することが可能になった。
【００３８】
〔第２の実施の形態〕
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は、第２の実施の形態の加熱装置１０１の断面図である。以下、第２の実施の形態の加熱装置１０１の構造を説明するとき、第１の実施の形態の加熱装置１と同一の機能と構造を有する部分については同じ符号を用いる。また、同様な構造、機能を説明するときはその内容を省略し、異なっている部分だけの説明をする。本発明の第２の実施の形態の加熱装置１０１は、第１の実施の形態と基本的な加熱原理は同一である。被加熱物と磁界発生手段とも回転駆動されるが、両者が異なる点は、この第２の実施の形態の加熱装置１０１は両者を相対的に逆回転方向に回転させるための逆回転駆動歯車機構を有している点である。
【００３９】
加熱装置１０１は、加熱装置１（図１を参照）と同様の外枠（機体）２、コード８、モータ１５、コントローラ１６を有している。モータ１５の出力軸には、被加熱物９を保持するためのホルダー１１０が連結して固定されている。モータ１５が起動されると、ホルダー１１０が回転するような構造になっている。ホルダー１１０の外周には、ヨーク１１３と、ヨーク１１３の内面に配置された複数の磁石１１４がある。以下は、ヨーク１１３と複数の磁石１１４と合わせたものを磁界発生部として説明する。
【００４０】
これらの磁石１１４は、加熱装置１と同様に、一方の磁極は被加熱物９へ向くように配置され、磁石１１４の他方の磁極は、ヨーク１１３の内面に固定されている。ヨーク１１３は、スペーサ１２０を介してインターナルギヤ１２１に固定されている。スペーサ１２０の材質は、非磁性材から作られている。インターナルギヤ１２１は、環状で内周面に歯が形成されたものであり、このインターナルギヤ１２１にモータ１５の出力軸に固定されたギヤ１２２と、中間ギヤ１２３を介して噛み合っている。図９には、インターナルギヤ１２１、ギヤ１２２、中間ギヤ１２３の回転動作の関係を模式的に図示している。
【００４１】
モータ１５が回転するとギヤ１２２がそれと一緒に回転し、その回転は中間ギヤ１２３を介してインターナルギヤ１２１に伝わる。図９に図示したように、インターナルギヤ１２１とギヤ１２２が相対的に反対方向に回転駆動される。結局、ギヤ１２２、中間ギヤ１２３、インターナルギヤ１２１は、磁界発生手段と被加熱物９を把持している把持手段を互いに逆方向に回転させる逆回転歯車機構を構成する。インターナルギヤ１２１には、スペーサ１２０、ヨーク１１３を介して磁石１１４が一体に固定されている。ギヤ１２２には、出力軸、ホルダー１１０を介して被加熱物９が固定されている。よって、磁石１１４と被加熱物９が相対的に反対方向に回転駆動されることになる。固定円板１２５は、外枠２の内面に固定されているものである。
【００４２】
固定円板１２５には、中間ギヤ１２３を軸受（図示せず）を介して回転可能に支持している軸１２４の下端が固定されている。また、固定円板１２５の上には、スラスト軸受１１７が設けられ、それにはインターナルギヤ１２１が設置されている。インターナルギヤ１２１は、スラスト軸受１１７の上に載せられており、スムーズに回転することができる。蓋１０３は、外枠２と、ホルダー１１０の上部を蓋するものである。蓋１０３には、軸受が配置固定されており、蓋１０３で被加熱物９を蓋したとき、この軸受には被加工物９が接する。このために蓋１０３は、ホルダー１１０に保持された被加熱物９が回転するとき、その回転がスムーズにできるような構造である。ホルダー１０の材料としては、プラスチック等の非磁性材料であることが望ましい。
【００４３】
加熱装置１０１のモータ１５、コントローラ１６の動作は、加熱装置１のものと同様である。磁界発生部と被加熱物９は両方が互いに逆方向に回転する。そのため、加熱装置１と比べモータ１５の回転速度が２倍少ない場合でも同様な効果が得られる。言い換えると、同じ回転速度で回転している場合は、２倍の効果がある。また、被加熱物９は回転しているので、内容物（内蔵された液体）が振動攪拌されて金属製の容器からの熱が効率的に伝達される。
【００４４】
図１０は、磁界発生部の構造を図示したものである。被加熱物９の周りに一層８個の磁石１１４が等間隔で設けられている。１個の磁石１１４は、それに隣り合う磁石１１４と反対の磁極を被加熱物９へ向くように配置されている。各磁石１１４は、ほぼ台形の形状をしている。各磁石１１４は、円筒形のヨーク１１３と一体に固定するために各磁石１１４の外周面は、ヨーク１１３の内周面に接着されている。磁石１１４と磁石１１４との間のスペースは非磁性材でできたスペーサである。磁石１１４は、図３（ｂ）に図示したように、複数の層から構成される。
【００４５】
〔その他の実施の形態〕
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。本第３の実施の形態は、制御プログラムの動作の手順を説明したものである。この制御プログラムの動作の手順は、本発明の第１又は２の実施の形態に応用できるものである。加熱装置の構造については、第１又は２の実施の形態で詳しく説明しているのでここでは省略する。
【００４６】
前述した加熱装置１、及び加熱装置１０１は、判別手段２９（図５を参照）を有し、ホルダー１０にどの種類の材質からできている容器が保持されているかを判別する。渦電流を移用して、被加熱物９がどの金属製であるか否かを判別する。例えば、容器がアルミニウム製かスチール製かを判別する。この容器の材料を判別する技術は公知なものであり、その詳細な説明は省略する。制御プログラムは、判別手段２９からの値を読み取り、モータ１５の回転速度の制御のために利用することができる。
【００４７】
この判別するときの手順をを図１１のフローチャートに図示している。電源スイッチ７が押されると、中央処理装置２１によって、ＲＯＭ２２から制御プログラムが呼び出されて動作する。制御プログラムは、ＲＯＭ２２に格納されている初期データで初期化処理を行う（ステップ２１）。制御プログラムは、温度設定手段５によって設定された温度の値Ｔwを取り込む（ステップ２２）。制御プログラムは、回転速度設定手段６によって設定された加熱希望時間ｔの値を取り込む（ステップ２３）。
【００４８】
制御プログラムは、判別手段２９によって設定された判別値を取り込む（ステップ２４）。判別値は、被加熱物９の容器ができている材質によって予め設定された値である。制御プログラムによって、加熱希望時間ｔ、温度の値Ｔw、判別値を利用してモータ１５の回転速度を計算する（ステップ２５）。制御プログラムによって、容器の種類を示す判別値と、温度の値Ｔwを用いて被加熱物９を所定の温度、例えば摂氏８０度までに暖めるためのモータの回転速度、回転時間を計算する。
【００４９】
モータ１５を駆動するための命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ２６）。モータ制御部２７は、モータ１５を駆動させる。モータ１５が回転し、磁界発生部１２を回転させる。制御プログラムは、温度センサ２６で測定した温度の値Ｔsを取り込む（ステップ２７）。そして、制御プログラムは、温度の値Ｔsと温度の値Ｔwとの比較を行いながら被加熱物９の加熱を制御する（ステップ２８、２９、２７）。温度の値Ｔsが設定温度の値Ｔw以上になると、モータ１５を停止させる命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ２８、３０）。モータ制御部２７は、モータ１５を停止させる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、加熱した飲料品等の販売、サービスを行う業界で利用すると良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の加熱装置１の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態の加熱装置１の断面図である。
【図３】図３は、加熱装置１の磁界発生部１２の構造を図示した断面図である
【図４】図４は、図３の磁界発生部１２内の静磁界の磁束を示す概念図である
【図５】図５は、加熱装置１のコントローラ１６の構成を図示した図である。
【図６】図６は、被加熱物９を加熱する手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、コントローラ１６によって加熱装置１の動作を制御する手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態の加熱装置１０１の概要を示す断面図である。
【図９】図９は、ギヤ１２１〜１２３の回転駆動方向を様式的に図示した図である。
【図１０】図１０は、加熱装置１０１の磁界発生部の構造を図示して図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施の形態の加熱装置の動作を制御する手順（判別手段を有する）を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、従来の誘導加熱方法（コイル）を示す概念図である。
【図１３】図１３は、従来の誘導加熱方法（サーチコイル）を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０１…加熱装置
２…外枠
３…蓋
４…ロック手段
５…温度設定手段
６…回転速度設定手段
７…電源スイッチ
９…被加熱物
１０…ホルダー
１２…磁界発生部
１３多角形ヨーク（継鉄）
１４…磁石
１５…モータ
１６…コントローラ
２６…温度センサ
２７…モータ制御部
２８…クロック発振手段
１１０…ホルダー
１１３…ヨーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム、スチールなどの金属製容器に封印されている液体を加熱するための加熱装置に関する。詳しくは、飲料が入っている金属製缶を加熱するための加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
我々は、アルミニウムやスチール等の金属製缶に封印されているコーヒーや紅茶等の飲料を日常的に飲用している。この飲料の加熱方法は、この容器である金属製缶に渦電流を発生させると、渦電流の熱損失が発生し金属製缶が加熱される。よって、金属製缶から金属製缶内の飲料に熱伝達が行われ、飲料が加温される。金属製缶に渦電流を発生させるための従来の誘導加熱方法を図１２と図１３に図示している。
【０００３】
図１２に示すものは、金属製缶２００をコイル２０１の中に配置し、コイル２０１に交流電流２０２を印加してコイル２０１内に交番磁界２０３を発生させている（特許文献１）。図１３には、金属製缶２００を受台２０５の上に配置し、その側面にサーチコイル２０６を設け、サーチコイル２０６に交流電流（図示せず）を印加して交番磁界を発生させている（特許文献２、３）。交番磁界の磁力線が金属製缶と交錯し、金属製缶に渦電流を発生させて加熱する方法が開示されている。
【特許文献１】特開平０３−０７５９９２号
【特許文献２】特開平１０−３０７９５６号
【特許文献３】特開平０６−２８２７４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２に示すようにコイル２０１で加熱する場合は、磁力線は金属製缶２００の蓋に集中する欠点がある。図１３に示すようにサーチコイル２０６で加熱する場合は、サーチコイル２０６と金属製缶が固定位置で変わらないために金属製缶の一部だけ誘導加熱することになる。このために、金属製缶を回転させるための回転駆動部を設けて、金属製缶を回転させながら加熱し加熱効率を上げている。
【０００５】
これらの誘導加熱の方法では、コイル２０１又はサーチコイル２０６に数ｋHzから数MHｚ程度の高周波の交流電流を印加する必要があり、そのための高周波の電源回路が必要である。また、金属製缶を回転させたりするためには、回転駆動機構が必要である。
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、永久磁石を用いて渦電流を発生させて金属製容器を加熱するための加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明１の加熱装置は、容器である被加熱物を、前記被加熱物に渦電流を発生させて、加熱するための加熱装置において、
静磁界を発生させるための磁界発生手段と、
前記静磁界の中に前記被加熱物を配置し、この被加熱物を把持するための把持手段と、
前記磁界発生手段と前記把持手段を相対的に回転運動させ、前記回転運動により前記被加熱物と交差する前記静磁界の磁束を変化させて前記容器に前記渦電流を生じさせて、前記渦電流の熱損失によって前記被加熱物を加熱するための回転駆動手段とからなることを特徴とする。
【０００７】
本発明２の加熱装置は、本発明１に記載の加熱装置において、
前記磁界発生手段は、同心状に配置された複数の磁石と継鉄からなり、
前記複数の磁石は、一方の磁極を前記被加熱物へ向け、かつ、隣り合う前記磁石の磁極が反対になるように前記被加熱物の周囲に配置され、
前記複数の磁石の他方の磁極は継鉄に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明３の加熱装置は、本発明１に記載の加熱装置において、
前記複数の磁石は前記回転の回転軸に対して縦に１以上の層にして配置されていることを特徴とする。
本発明４の加熱装置は、本発明１又は本発明２に記載の加熱装置において、
前記回転駆動手段は、前記磁界発生手段と前記把持手段を互いに逆方向に回転させる歯車機構である逆回転歯車機構を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加熱装置は、次の効果を奏する。即ち、本発明は、永久磁石が作る磁界中に導電性の容器と永久磁石と相対的に回転運動させて、容器に発生する渦電流によって、容器に内臓された液体を加熱することが可能になった。これにより、誘導コイルを駆動する交流電源を必要とせず、又この誘導コイルが発生する漏洩電磁波を低減させることが可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の加熱装置は、導電性材料からなる被加熱物に流れている渦電流が熱損失を起こして被加熱物を加熱する加熱装置である。この渦電流は、被加熱物の周りに配置された永久磁石と被加熱物が相対的に回転駆動されると発生する。以下、最初に加熱するときの熱エネルギーの理論式、及び、加熱装置の構造、その動作を説明する。
【００１１】
〔理論式について〕
電磁気学の理論によると、磁界内に置かれている金属の導体と交錯する磁束の磁束密度が変化すると、導体に渦電流が流れる。導体に渦電流が流れると、導体の固有抵抗によって熱損失が発生し導体が加熱される。この加熱するときの熱エネルギーの量は、次式で表される。
【数１】
【００１２】
〔第１の実施の形態〕
（加熱装置の構造）
図１には、本発明の第１の実施の形態の加熱装置の外観を示す斜視図、図２にはその加熱装置の断面図である。本実施の形態の加熱装置１の外観は、円筒状の形をしたものであり、加熱しようとする飲用缶である被加熱物９がその内部に収納される。加熱装置１の外殻を形成する外枠（機体）２は、内部が空洞の筒状で形成されている。この外枠２の上部には、この上端面の開口部を覆うように配置された蓋３が配置されている。後述するように、蓋３は、外枠２内に被加熱物９を収納して外枠２の上部から蓋をして固定するためのものである。
【００１３】
蓋３は、外枠２の上部に周知構造の固定金具である２個のロック手段４で固定されている。円筒状の外枠２の外周面の下部には、温度設定手段５が配置されている。この温度設定手段５は、被加熱物９（図２を参照）を加熱するときの温度を設定するための設定手段である。正確には飲用缶の場合、その飲料が最適な加熱温度となるように加温するときの目的とする温度を設定するのための温度設定手段である。外枠２内には温度センサ２６（図５参照）が配置されており、この温度センサーの出力値により設定温度に達すると後述するモータ１５の電源をコントローラ１６の制御により切断する。
【００１４】
この温度設定手段５の上部の外枠２には、被加熱物９を加熱するときの後述する磁界発生部１２の回転速度を設定するための回転速度設定手段６が配置されている。更に、回転速度設定手段６の上部の外枠２には、電源スイッチ７が配置されている。電源スイッチ７は、加熱装置１の電源を入れるための電源スイッチである。電源コード（以下、コードという。）８は、加熱装置１を商用電源に接続するためのものである。
【００１５】
図２に図示している被加熱物９は飲用缶の例である。この飲用缶は、下方が開口されたコップ状のホルダー１０内に収納される。ホルダー１０は、この内部に飲用缶を把持するための手段である。ホルダー１０の外周には、これを取り囲むように回転部材である磁界発生部１２が配置されている。磁界発生部１２は、多角形ヨーク（継鉄）１３、及び磁石１４からなる。多角形ヨーク１３は、本例では１６角形をしたヨーク（継鉄）である。
【００１６】
この辺部の一つ置きに永久磁石１４が配置固定されている。被加熱物９は、飲用缶の場合は円筒状の形状をしている。被加熱物９は、アルミニウム、鋼板等の導電性の材料からなる容器であり、その内部に飲用の液体が収納されている。以下の説明では、被加熱物９として、容器だけを対象に説明したものと、容器とそれに内蔵された液体とを対象に説明したが、容器の内部に収納された種々のものが知られており、本実施の形態のように液体の飲用物に限定されるものではない。
【００１７】
ホルダー１０は、容器の外形と合致するように円筒状の構造をしている。ホルダー１０は、蝶ネジ１１によって蓋３に固定されている。ホルダー１０と被加熱物９の外周には、これらの回りで回転する磁界発生部１２が設けられている。磁界発生部１２は、多角形ヨーク１３と、多角形ヨーク１３の内面に配置された複数の磁石１４から構成される。この中央部にはホルダー１０と被加熱物９を配置するための円筒状の空間が配置されている。これらの磁石１４の一方の磁極は被加熱物９へ向くように配置され、磁石１４の他方の磁極は、多角形ヨーク１３の内面に固定されている。
【００１８】
外枠２の底部には、磁界発生部１２を回転駆動させるための回転駆動部が固定設置されている。この回転駆動部は、磁界発生部１２を回転駆動させるための動力源であるモータ１５と、このモータ１５の回転速度、回転の有無等を制御するためのコントローラ１６から構成される。回転駆動部は電源コード８を介して電源に接続されている。電源は、商用交流電源又はバッテリーである。電源は、商用交流電源の場合は、交流直流変換器（図示せず）が必要である。
【００１９】
被加熱物９は、スラスト軸受１７の上に置かれ、その上からホルダー１０で覆い被される。スラスト軸受１７は、モータ１５が回転して磁界発生部１２を回転させるとき、スラスト軸受１７の上に被加熱物９が載せられても、磁界発生部１２が回転運動をスムーズにするためのものである。被加熱物９は液体を内蔵した缶である。この缶は、アルミニウム、スチール等の金属製の板材料からなり、均等な加熱という意味では円筒状の形状をしているものが好ましいが、多角柱形状等であっても良い。この内部の液体としては、例えば飲料の水、コーヒー、茶、ミネラルウォータや各種のジュース等である。
【００２０】
更に、ホルダー１０は、被加熱物９を保持して、回転運動する磁界発生部１２の中に保持し固定し、磁界発生部１２から発生される磁界に影響を与えないものであればどのような形状、材質のものでも良い。ホルダー１０は、例えば、蓋３と一体化されたもので、被加熱物９を覆い被せる円筒状のものでも良い。また、図１及び２に示すように、蓋３に蝶ネジ１１によって固定されたもので、被加熱物９を保持し固定するものでも良い。ホルダー１０の材料としては、プラスチック等の非磁性材料が好ましい。
【００２１】
（磁界発生部の構造）
図３は、磁界発生部１２の構造を図示したものである。図３（ａ）は、磁界発生部１２の水平断面図である。図３（ａ）に図示するように、被加熱物９の外周に８個の磁石１４が等角度間隔で、かつ被加工物９の中心から半径方向（放射方向）になるように配置固定されている。１個の磁石１４は、それに隣り合う磁石１４と反対の磁極が被加熱物９へ向くように配置されている。例えば、１個の磁石１４は磁極のＮ極が被加熱物９へ向くように配置されていれば、それの両側の磁石はＳ極が被加熱物９へ向くように配置されている。
【００２２】
図３（ｂ）は、磁界発生部１２の垂直断面図である。図３（ｂ）に図示するように、磁石１４は、複数の磁石層１４−１、１４−２から構成される。ここでは、２層だけを例示しているが、１層又は３層以上であっても良い。磁石１４を製造するときにコスト、品質によって多様な構成が可能である。磁石１４は、ネオジウム磁石等の永久磁石からなる。永久磁石であるので、磁石１４は常に静磁界を作る。磁石１４の磁極の内、被加熱物９へ向いている磁極のＮ極とＳ極の数が等しい。
【００２３】
被加熱物９へ向いているこれらの磁極から発生する磁束は互いに打ち消しあうので磁界は磁界発生部１２から外側へ漏洩することは無い。磁石１４の磁極の内、多角形ヨーク１３に固定されている磁極から発生する磁束は、多角形ヨーク１３から外側へ漏洩することはない。よって、磁界発生部１２からの磁界が外側へ漏洩することはほとんど無くその内部だけにとどまる。
【００２４】
この静磁界の磁束１８は、図４に図示したように概念的に示すことができる。被加熱物９へ向いている磁石１４の磁極側から発生した磁束は、それに隣り合う磁石に入るようになっている。磁石１４の表面に近い部分、被加熱物９の外周周辺付近では磁束密度が高くなっている。本実施の形態では磁界発生部１２を回転駆動させるモータ１５の回転速度は、概ね毎分５００〜５０００／ｒｐｍで回転させる。ただし、このモータ１５の回転速度は、磁石の種類、設定温度、被加熱物等の種類によって異なる。
【００２５】
図５には、コントローラ１６の構成の例を示している。コントローラ１６は、中央処理装置２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、インターフェース手段２４、表示手段２５、温度センサ２６、モータ制御部２７、クロック発振手段２８、判別手段２９等から構成される。中央処理装置２１は、コントローラ１６全体を動作させるためのプログラムである制御プログラムを動作させて、加熱装置１全体を制御するための中央処理装置である。ＲＯＭ２２は、制御プログラム、その初期化に必要なデータを格納した読取専用のメモリである。
【００２６】
ＲＡＭ２３は、上記の制御プログラムの動作時のデータを格納するためのメモリである。インターフェース手段２４は、温度設定手段５、回転速度設定手段６、電源スイッチ７と接続を提供するためのインターフェースである。又、外部装置から加熱装置１を遠隔制御するためのインターフェースとしても利用することができる。表示手段２５は、コントローラ１６の動作状態を示すためのもので、ＬＣＤディスプレイ、ＬＥＤ等が使用できる。
【００２７】
温度センサ２６は、被加熱物９の温度を検知するためのセンサである。モータ制御部２７は、モータ１５の回転開始、その停止、回転速度の制御を行うためのものである。クロック発振手段２８は、中央処理装置２１用又は、モータ１６の回転時間の計算等のために必要なクロックを発振させるためのものである。判別手段２９は、被加熱物９の大きさ、その材料の種類等を判別するためのセンサである。
【００２８】
〔動作〕
以下、液体が入っている被加熱物９を利用者が暖める手順を図６のフローチャート参照しながら説明する。利用者は、被加熱物９を加熱するときの加熱装置１の蓋３を開けて、被加熱物９をその中に入れる（ステップ１）。そして、加熱装置１の上面開口部に蓋３を蓋して閉じてロック手段４でロックを掛ける。蝶ネジ１１を回しながらホルダー１０に被加熱物９を保持する。（ステップ２）。利用者は、コード８が電源に接続されていることを確認する。接続されていない場合は電源に接続する（ステップ３）。
【００２９】
その後は、温度設定手段５によって被加熱物９を加熱する温度を設定する（ステップ４）。回転速度設定手段６によって、モータ１５の回転速度を設定する（ステップ５）。利用者が電源スイッチ７を押して加熱動作を開始させる（ステップ６）。加熱装置１は被加熱物９内の液体を設定温度に加熱するまで動作して自動的に停止する。利用者は、加熱装置１が動作停止したら蓋３を開けて、加熱装置１内から被加熱物９を取り出し（ステップ７）、それを利用する（ステップ８）。
【００３０】
被加熱物９を加熱する温度は、被加熱物９に内蔵されている飲料の種類によって、または、それを飲む人の好みによって変化する。被加熱物９の温度は、加熱装置１に内蔵されている温度センサ２６（図５を参照）によって測定することができる。モータ１５の回転速度は、被加熱物９を加熱する速度であると考えることができる。モータ１５の回転速度は被加熱物９ができている材料、その大きさ、加熱温度に大きく依存する。モータ１５の回転速度を大きくすれば被加熱物９を速く加熱する。モータ１５の回転速度を遅くすればその逆になる。
【００３１】
このように被加熱物９を加熱するときは、モータ１５の回転速度が重要なファクターになるが、磁石１４の種類、磁石１４から発生する磁界の強さも重要なファクターである。現在、市販されているアルミニウム製の缶（３５０ミリリットル）に入っているコーヒーの場合を考える。この場合は、毎分５００〜１２００回転の回転速度でモータ１５を動作させることが好ましい。この値より大きく又は遅くして加熱時間の短縮又は増加を図ることもできることもできる。
【００３２】
回転速度設定手段６、温度設定手段５、温度センサ２６は、公知技術でありその詳しい構造、動作の説明は省略する。回転速度設定手段６、温度設定手段５、温度センサ２６は、上述した又はこれから説明するような機能を有するものであればどのような形状、動作原理、構造のものであっても良い。
【００３３】
次に、コントローラ１６によって加熱装置１の動作を制御する手順を図７を参照して説明する。図７は、制御プログラムの動作手順を示したフローチャートである。電源スイッチ７が押されると、中央処理装置２１によって、ＲＯＭ２２から制御プログラムが呼び出されて動作する。制御プログラムは、ＲＯＭ２２に格納されている初期データで初期化処理を行う（ステップ１１）。
【００３４】
制御プログラムは、温度設定手段５によって設定された温度の値Ｔwを取り込む（ステップ１２）。制御プログラムは、回転速度設定手段６によって設定されたモータ１５の回転速度Ｖの値を取り込む（ステップ１３）。制御プログラムは、モータ１５を駆動するための命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ１４）。モータ制御部２７は、モータ１５を駆動させる。モータ１５が回転し、磁界発生部１２を回転させる。
【００３５】
磁界発生部１２が回転すると、その磁石１４から発生する磁束が被加熱物９の周りを回転し、被加熱物９と交錯する磁束が変化する。被加熱物９と交錯する磁束の密度が変化すると、被加熱物９に渦電流が流れる。この渦電流は熱損失を発生させ、被加熱物９を加熱する。被加熱物９からそれに内蔵されている液体へ熱伝達が行われ、液体が暖まる。この加熱は、数式１で表される熱エネルギーの量に熱伝達時の損失係数、保温材などによる損失係数を乗じた熱量になる。
【００３６】
また、モータ１５が駆動しているときに、温度センサ２６で被加熱物９の温度を常時測定している。制御プログラムは、温度センサ２６で測定した温度の値Ｔsを取り込む（ステップ１５）。そして、制御プログラムは、温度の値Ｔsと設定温度の値Ｔwとの比較を行いながら被加熱物９の加熱を制御する（ステップ１６、１８、１５）。温度の値Ｔsが設定温度の値Ｔw以上になると、モータ１５を停止する命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ１６、１７）。モータ制御部２７は、モータ１５を停止させる。
【００３７】
このように磁石１４を回転させて交番磁界を作り、その磁界を被加熱物９と交錯させて渦電流を発生させている。従来から渦電流を発生させるために必要であった誘導電流用の高周波電源を必要としなくなり、かつ、このときに発生する高周波の電磁波の発生を低減することが可能になった。
【００３８】
〔第２の実施の形態〕
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は、第２の実施の形態の加熱装置１０１の断面図である。以下、第２の実施の形態の加熱装置１０１の構造を説明するとき、第１の実施の形態の加熱装置１と同一の機能と構造を有する部分については同じ符号を用いる。また、同様な構造、機能を説明するときはその内容を省略し、異なっている部分だけの説明をする。本発明の第２の実施の形態の加熱装置１０１は、第１の実施の形態と基本的な加熱原理は同一である。被加熱物と磁界発生手段とも回転駆動されるが、両者が異なる点は、この第２の実施の形態の加熱装置１０１は両者を相対的に逆回転方向に回転させるための逆回転駆動歯車機構を有している点である。
【００３９】
加熱装置１０１は、加熱装置１（図１を参照）と同様の外枠（機体）２、コード８、モータ１５、コントローラ１６を有している。モータ１５の出力軸には、被加熱物９を保持するためのホルダー１１０が連結して固定されている。モータ１５が起動されると、ホルダー１１０が回転するような構造になっている。ホルダー１１０の外周には、ヨーク１１３と、ヨーク１１３の内面に配置された複数の磁石１１４がある。以下は、ヨーク１１３と複数の磁石１１４と合わせたものを磁界発生部として説明する。
【００４０】
これらの磁石１１４は、加熱装置１と同様に、一方の磁極は被加熱物９へ向くように配置され、磁石１１４の他方の磁極は、ヨーク１１３の内面に固定されている。ヨーク１１３は、スペーサ１２０を介してインターナルギヤ１２１に固定されている。スペーサ１２０の材質は、非磁性材から作られている。インターナルギヤ１２１は、環状で内周面に歯が形成されたものであり、このインターナルギヤ１２１にモータ１５の出力軸に固定されたギヤ１２２と、中間ギヤ１２３を介して噛み合っている。図９には、インターナルギヤ１２１、ギヤ１２２、中間ギヤ１２３の回転動作の関係を模式的に図示している。
【００４１】
モータ１５が回転するとギヤ１２２がそれと一緒に回転し、その回転は中間ギヤ１２３を介してインターナルギヤ１２１に伝わる。図９に図示したように、インターナルギヤ１２１とギヤ１２２が相対的に反対方向に回転駆動される。結局、ギヤ１２２、中間ギヤ１２３、インターナルギヤ１２１は、磁界発生手段と被加熱物９を把持している把持手段を互いに逆方向に回転させる逆回転歯車機構を構成する。インターナルギヤ１２１には、スペーサ１２０、ヨーク１１３を介して磁石１１４が一体に固定されている。ギヤ１２２には、出力軸、ホルダー１１０を介して被加熱物９が固定されている。よって、磁石１１４と被加熱物９が相対的に反対方向に回転駆動されることになる。固定円板１２５は、外枠２の内面に固定されているものである。
【００４２】
固定円板１２５には、中間ギヤ１２３を軸受（図示せず）を介して回転可能に支持している軸１２４の下端が固定されている。また、固定円板１２５の上には、スラスト軸受１１７が設けられ、それにはインターナルギヤ１２１が設置されている。インターナルギヤ１２１は、スラスト軸受１１７の上に載せられており、スムーズに回転することができる。蓋１０３は、外枠２と、ホルダー１１０の上部を蓋するものである。蓋１０３には、軸受が配置固定されており、蓋１０３で被加熱物９を蓋したとき、この軸受には被加工物９が接する。このために蓋１０３は、ホルダー１１０に保持された被加熱物９が回転するとき、その回転がスムーズにできるような構造である。ホルダー１０の材料としては、プラスチック等の非磁性材料であることが望ましい。
【００４３】
加熱装置１０１のモータ１５、コントローラ１６の動作は、加熱装置１のものと同様である。磁界発生部と被加熱物９は両方が互いに逆方向に回転する。そのため、加熱装置１と比べモータ１５の回転速度が２倍少ない場合でも同様な効果が得られる。言い換えると、同じ回転速度で回転している場合は、２倍の効果がある。また、被加熱物９は回転しているので、内容物（内蔵された液体）が振動攪拌されて金属製の容器からの熱が効率的に伝達される。
【００４４】
図１０は、磁界発生部の構造を図示したものである。被加熱物９の周りに一層８個の磁石１１４が等間隔で設けられている。１個の磁石１１４は、それに隣り合う磁石１１４と反対の磁極を被加熱物９へ向くように配置されている。各磁石１１４は、ほぼ台形の形状をしている。各磁石１１４は、円筒形のヨーク１１３と一体に固定するために各磁石１１４の外周面は、ヨーク１１３の内周面に接着されている。磁石１１４と磁石１１４との間のスペースは非磁性材でできたスペーサである。磁石１１４は、図３（ｂ）に図示したように、複数の層から構成される。
【００４５】
〔その他の実施の形態〕
次に本発明の第３の実施の形態について説明する。本第３の実施の形態は、制御プログラムの動作の手順を説明したものである。この制御プログラムの動作の手順は、本発明の第１又は２の実施の形態に応用できるものである。加熱装置の構造については、第１又は２の実施の形態で詳しく説明しているのでここでは省略する。
【００４６】
前述した加熱装置１、及び加熱装置１０１は、判別手段２９（図５を参照）を有し、ホルダー１０にどの種類の材質からできている容器が保持されているかを判別する。渦電流を移用して、被加熱物９がどの金属製であるか否かを判別する。例えば、容器がアルミニウム製かスチール製かを判別する。この容器の材料を判別する技術は公知なものであり、その詳細な説明は省略する。制御プログラムは、判別手段２９からの値を読み取り、モータ１５の回転速度の制御のために利用することができる。
【００４７】
この判別するときの手順をを図１１のフローチャートに図示している。電源スイッチ７が押されると、中央処理装置２１によって、ＲＯＭ２２から制御プログラムが呼び出されて動作する。制御プログラムは、ＲＯＭ２２に格納されている初期データで初期化処理を行う（ステップ２１）。制御プログラムは、温度設定手段５によって設定された温度の値Ｔwを取り込む（ステップ２２）。制御プログラムは、回転速度設定手段６によって設定された加熱希望時間ｔの値を取り込む（ステップ２３）。
【００４８】
制御プログラムは、判別手段２９によって設定された判別値を取り込む（ステップ２４）。判別値は、被加熱物９の容器ができている材質によって予め設定された値である。制御プログラムによって、加熱希望時間ｔ、温度の値Ｔw、判別値を利用してモータ１５の回転速度を計算する（ステップ２５）。制御プログラムによって、容器の種類を示す判別値と、温度の値Ｔwを用いて被加熱物９を所定の温度、例えば摂氏８０度までに暖めるためのモータの回転速度、回転時間を計算する。
【００４９】
モータ１５を駆動するための命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ２６）。モータ制御部２７は、モータ１５を駆動させる。モータ１５が回転し、磁界発生部１２を回転させる。制御プログラムは、温度センサ２６で測定した温度の値Ｔsを取り込む（ステップ２７）。そして、制御プログラムは、温度の値Ｔsと温度の値Ｔwとの比較を行いながら被加熱物９の加熱を制御する（ステップ２８、２９、２７）。温度の値Ｔsが設定温度の値Ｔw以上になると、モータ１５を停止させる命令をモータ制御部２７に送信する（ステップ２８、３０）。モータ制御部２７は、モータ１５を停止させる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、加熱した飲料品等の販売、サービスを行う業界で利用すると良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の加熱装置１の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態の加熱装置１の断面図である。
【図３】図３は、加熱装置１の磁界発生部１２の構造を図示した断面図である
【図４】図４は、図３の磁界発生部１２内の静磁界の磁束を示す概念図である
【図５】図５は、加熱装置１のコントローラ１６の構成を図示した図である。
【図６】図６は、被加熱物９を加熱する手順を示したフローチャートである。
【図７】図７は、コントローラ１６によって加熱装置１の動作を制御する手順を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態の加熱装置１０１の概要を示す断面図である。
【図９】図９は、ギヤ１２１〜１２３の回転駆動方向を様式的に図示した図である。
【図１０】図１０は、加熱装置１０１の磁界発生部の構造を図示して図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施の形態の加熱装置の動作を制御する手順（判別手段を有する）を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、従来の誘導加熱方法（コイル）を示す概念図である。
【図１３】図１３は、従来の誘導加熱方法（サーチコイル）を示す概念図である。
【符号の説明】
【００５２】
１、１０１…加熱装置
２…外枠
３…蓋
４…ロック手段
５…温度設定手段
６…回転速度設定手段
７…電源スイッチ
９…被加熱物
１０…ホルダー
１２…磁界発生部
１３多角形ヨーク（継鉄）
１４…磁石
１５…モータ
１６…コントローラ
２６…温度センサ
２７…モータ制御部
２８…クロック発振手段
１１０…ホルダー
１１３…ヨーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を内蔵し導電性の材料からできている容器である被加熱物を、前記被加熱物に渦電流を発生させて、加熱するための加熱装置において、
静磁界を発生させるための磁界発生手段と、
前記静磁界の中に前記被加熱物を配置し、この被加熱物を把持するための把持手段と、
前記磁界発生手段と前記把持手段を相対的に回転運動させ、前記回転運動により前記被加熱物と交差する前記静磁界の磁束を変化させて前記容器に前記渦電流を生じさせて、前記渦電流の熱損失によって前記被加熱物を加熱するための回転駆動手段と
からなることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記磁界発生手段は、同心状に配置された複数の磁石と継鉄からなり、
前記複数の磁石は、一方の磁極を前記被加熱物へ向け、かつ、隣り合う前記磁石の磁極が反対になるように前記被加熱物の周囲に配置され、
前記複数の磁石の他方の磁極は継鉄に固定されている
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の加熱装置において、
前記複数の磁石は前記回転の回転軸に対して縦に１以上の層にして配置されている
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の加熱装置において、
前記回転駆動手段は、前記磁界発生手段と前記把持手段を互いに逆方向に回転させる歯車機構である逆回転歯車機構を備えている
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項１】
液体を内蔵し導電性の材料からできている容器である被加熱物を、前記被加熱物に渦電流を発生させて、加熱するための加熱装置において、
静磁界を発生させるための磁界発生手段と、
前記静磁界の中に前記被加熱物を配置し、この被加熱物を把持するための把持手段と、
前記磁界発生手段と前記把持手段を相対的に回転運動させ、前記回転運動により前記被加熱物と交差する前記静磁界の磁束を変化させて前記容器に前記渦電流を生じさせて、前記渦電流の熱損失によって前記被加熱物を加熱するための回転駆動手段と
からなることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱装置において、
前記磁界発生手段は、同心状に配置された複数の磁石と継鉄からなり、
前記複数の磁石は、一方の磁極を前記被加熱物へ向け、かつ、隣り合う前記磁石の磁極が反対になるように前記被加熱物の周囲に配置され、
前記複数の磁石の他方の磁極は継鉄に固定されている
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項２に記載の加熱装置において、
前記複数の磁石は前記回転の回転軸に対して縦に１以上の層にして配置されている
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の加熱装置において、
前記回転駆動手段は、前記磁界発生手段と前記把持手段を互いに逆方向に回転させる歯車機構である逆回転歯車機構を備えている
ことを特徴とする加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２３６８５６（Ｐ２００６−２３６８５６Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１８１７（Ｐ２００５−５１８１７）
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（５９９０５８８６６）トック・エンジニアリング株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（５９９０５８８６６）トック・エンジニアリング株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
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