(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状で略コ字状凹部を有する二次導体と、該二次導体のコ字状凹部内に配設された略直方体形状の第１コアと、該第１コアの外側に配設されたリング形状の第２コアと、前記第１コアの二次導体の上下面から突出する突出部と第２コアとの間に巻回された一次導体と、前記二次導体のコ字状凹部の開口側端部に接続された加熱コイルと、を具備することを特徴とする高周波加熱装置の出力変成器。
【請求項２】
前記第１コアの厚さが第２コアの板厚の略２倍に設定されていることを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置の出力変成器。
【請求項３】
前記第２コアがその幅方向に複数個積層されていることを特徴とする請求項１または２記載の高周波加熱装置の出力変成器。
【請求項４】
前記一次導体に可撓性の接続ケーブルが接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の高周波加熱装置の出力変成器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波誘導加熱装置、高周波焼入れ装置等の高周波加熱装置に使用して好適な出力変成器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波加熱装置に使用する出力変成器としては、例えば特開平６−１５１２１２号公報に開示のものが知られている。この出力変成器は、複数個のＥ型フェライトコアを組み合わせて形成されたコア部と、銅製のパイプを屈曲させることによりコア部を複数回巻回するように配設されたコイル部と、このコイル部の始端部及び後端部にそれぞれ接続された第１の導電部材と、コイル部の第１の導電部材間に接続された一対の第２の導電部材とを備えたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この出力変成器にあっては、Ｅ型コアの中脚部にコイル部を巻回するため、コイル部の巻回数が多い場合に、大きな形状のＥ型コアを使用しなければならず、出力変成器自体の小型化が困難で、例えば出力変成器を容易に移動させることができず、その使用範囲が限定されるという問題点があった。また、コアとして比較的高価なＥ型コアを使用する必要があるため、出力変成器自体が高価になり易いという問題点もあった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、請求項１または２記載の発明の目的は、出力変成器の小型化及び軽量化が図れると共に安価に構成し得、かつ外部ノイズの発生等を防止し得る高周波加熱装置の出力変成器を提供することにある。また、請求項３記載の発明の目的は、請求項１または２記載の発明の目的に加え、出力変成器の特性を容易に設定し得て設計自由度を向上させ得る高周波加熱装置の出力変成器を提供することにある。また、請求項４記載の発明の目的は、請求項１ないし３記載の発明の目的に加え、出力変成器の移動等が容易になってその使い勝手を向上させ得る高周波加熱装置の出力変成器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく、請求項１記載の発明は、板状で略コ字状凹部を有する二次導体と、該二次導体のコ字状凹部内に配設された略直方体形状の第１コアと、該第１コアの外側に配置されたリング状の第２コアと、前記第１コアの二次導体の上下面から突出する突出部と前記第２コアとの間に巻回された一次導体と、前記二次導体のコ字状凹部の開口側端部に接続された加熱コイルと、を具備することを特徴とする。
【０００６】
このように構成することにより、一次導体から供給される所定の電流が、板状の二次導体に大電流として誘起され、この大電流が加熱コイルに供給されて、加熱コイルの近傍に配置されたワークが例えば誘導加熱される。一次導体は、二次導体のコ字状凹部内に配設された略直方体形状の第１コアの突出部と、第１コアの外側に配設されたリング状の第２コアとの間に巻回されるため、例えば第１コアの大きさに対してその巻数を多くすることができて、出力変成器自体の小型化及び軽量化が図れる。
【０００７】
また、第１コアは略直方体形状のコアで第２コアはリング状のコアで良く、共に安価なコアを使用することができて、出力変成器自体を安価に構成し得る。さらに、第２コアは、第１コアの外側に配設されることにより、第１コア内に誘起される磁束を第２コアを介して流すことができ、磁束の外部への漏れが防止され、出力変成器自体の結合係数が向上して、より小型化が図れると共に外部ノイズの発生が抑えられる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、第１コアの厚さが第２コアの板厚の略２倍に設定されていることを特徴とする。このように構成することにより、第１コアにより誘起される磁束を、第１コアの外側に配置されその板厚が略二分の一に設定されたリング状の第２コアに分散して流すことができ、第１コアと第２コアの板厚等を薄くすることができて、出力変成器のより一層の小型化及び軽量化等が図れる。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、第２コアがその幅方向に複数個積層されていることを特徴とする。このように構成することにより、第２コアの積層枚数の増減によって、出力変成器の出力特性を容易に設定することができ、出力変成器の設計自由度を向上させることができる。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、一次導体に可撓性の接続ケーブルが接続されていることを特徴とする。このように構成することにより、出力変成器を所定の場所に容易に移動することができて、その使い勝手を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図４は、本発明に係わる高周波加熱装置の出力変成器の一実施例を示し、図１がその断面図、図２が図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３が図１のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４が図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【００１２】
出力変成器１は、平板状の二次コイル２と、直方体形状の方形コア３と、リングコア４と、一次コイル５及び加熱コイル６を有している。二次コイル２は、コ字状の銅板７の外側にＬ字形状の一対の銅の角パイプ８がそれぞれロウ付けされることによって平板状に形成され、その中央部分にはコ字状凹部９が形成されている。
【００１３】
二次コイル２の角パイプ８は、その内部に孔８ａを有し、一端側８ｂ（コ字状凹部９の開口９ａ側）がそれぞれ開口し、その他端側８ｃにはホースコネクタ１０がそれぞれロウ付け固定されている。二次コイル２のコ字状凹部９の開口９ａ部には、円盤状の銅板１１がロウ付け固定され、この銅板１１には、角パイプ８の孔８ａに連通する孔１１ａがそれぞれ穿設されると共に、４個のネジ孔１１ｂ（図４参照）が形成されている。
【００１４】
加熱コイル６は、銅の角パイプからなる固定部１２と、銅の角パイプからなるストレート部１４及びこのストレート部１４の先端部分に形成された例えば略リング状のコイル部１５を有している。固定部１２は平板状の銅板からなる固定板１３にロウ付け固定され、この固定板１３には銅板１１の孔１１ａに連通する孔１３ａが穿設されると共に、４個の取付孔１３ｂ（図４参照）が形成されている。そして、この取付孔１３ｂからボルト１６を銅板１１のネジ孔１１ｂに螺合させることにより、固定板１３すなわち加熱コイル６が銅板１１に取り付けられている。
【００１５】
これにより、加熱コイル６と銅板１１すなわち二次コイル２が電気的に接続されると共に、角パイプ８の孔８ａと加熱コイル６のストレート部１４の孔１４ａ及びコイル部１５の孔１５ａとが、銅板１１の孔１１ａ、固定板１３の孔１３ａ及び固定部１２の孔１２ａを介して連通される。なお、固定板１３の孔１３ａの銅板１１との対向面には、冷却水の漏れ防止用のＯリング１７がそれぞれ嵌装され、また、一対のストレート部１４間には、絶縁板１８が介装されている。
【００１６】
方形コア３は、直方体形状で厚さｔ１で幅ｗ１を有するフェライトコアで形成され、二次コイル２のコ字状凹部９内に、二次コイル２の上面２ａ及び下面２ｂから所定長さ突出するようにして配設されている。また、方形コア３の外側に配設されるリングコア４は、板厚ｔ２で幅ｗ２のフェライトコアで形成され、その幅ｗ２方向に所定個数積層することによって形成されている。このリングコア４の略対角線位置に方形コア３の角部が略当接するか若干の隙間を有して配置されている。
【００１７】
そして、方形コア３の二次コイル２の上下面２ａ、２ｂから突出する突出部３ａ、３ｂの外面とリングコア４の内面との間に、突出部３ａ、３ｂの外面側に配置された薄い絶縁板１９を介して一次コイル５が所定回数巻回されている。この一次コイル５は、銅の丸パイプで形成され、その外周面に絶縁チューブ（図示せず）を嵌装させた状態で、方形コア３の突出部３ａ、３ｂの外周にそれぞれ直列的に、二次コイル２と略平行になるように所定回数巻回されている。
【００１８】
また、一次コイル５の両端部には、ホースコネクタ２０（図４参照）と端子板２１がそれぞれ固定され、端子板２１には、可撓性の接続ケーブル２２（図１参照）の一端が接続されている。この接続ケーブル２２の他端は図示しない例えば高周波加熱装置（トランジスタインバータ）の出力端子が接続されており、この接続ケーブル２２によって、出力変成器１と高周波加熱装置が電気的に接続されると共に、後述する冷却水の循環流路が形成されることになる。
【００１９】
なお、所定数積層されたリングコア４の外周面には、絶縁テープ２３が巻回されるか、リングコア４が絶縁性の樹脂ケース内に嵌挿されることにより、各リングコア４の分離・移動が防止されている。また、リングコア４の積層方向の反加熱コイル６側に設けられる開口部は、円形の絶縁板２４で閉塞されている。
【００２０】
これにより、出力変成器１は、絶縁板２４が配設される一次側に、上記ホースコネクタ１０、２０と端子板２１が露出し、この露出部分に接続ケーブル２２の一端側が接続されると共に、二次側に加熱コイル６が突出した状態で、その全体の外形形状が略円筒形状に形成されている。なお、一次コイル５と二次コイル２の巻数比は、出力変成器１の出力特性等に応じてｎ：１に予め設定されており、また、リングコア４の外径、板厚ｔ２、幅ｗ２等の形状及びその積層個数も出力特性に応じて予め設定されている。
【００２１】
この出力変成器１によれば、図示しない高周波加熱装置から、接続ケーブル２２及び端子板２１を介して一次コイル５に所定の高周波電流が供給されると、誘導結合によって二次コイル２に巻数比に応じた大電流が流れる。この大電流が加熱コイル６に供給されて、加熱コイル６に近接配置されているワーク（図示せず）が誘導加熱される。
【００２２】
また、高周波電流の供給と同時に、図示しない高周波加熱装置に設けられている冷却水供給装置が作動して、接続ケーブル２２内及びホースコネクタ１０から、二次コイル２の角パイプ８、加熱コイル６、ホースコネクタ２０及び接続ケーブル２２を介して冷却水が循環すると共に、一次コイル５内にも冷却水が循環供給され、大電流による一次コイル５や二次コイル２及び加熱コイル６等の発熱が抑えられる。
【００２３】
このように、上記実施例の出力変成器１によれば、板状の二次コイル２のコ字状凹部９内に方形コア３を配置すると共に、この方形コア３の外側にリングコア４を積層状態で配設し、方形コア３の二次コイル２の上下面２ａ、２ｂからの突出部３ａ、３ｂの外周とリングコア４の内面側に一次コイル５を巻回するため、一次コイル５を二次コイル２と略平行状態で多数回巻回することができて、方形コア３に対する一次コイル５の巻数比率を高めることができる。
【００２４】
また、厚さｔ１の方形コア３の外側に厚さｔ１の略半分の板厚ｔ２のリングコア４を配設しているため、方形コア３で誘起される磁束を図２の矢印イ、ロの如く左右に分散させることができて、磁束をリングコア４内に封じ込める、すなわち磁束の外部への漏れがなくなって、一次コイル５と二次コイル２の誘導結合係数が高められる。これらのことから、方形コア３及び一次コイル４等の形状の小型化、すなわち出力変成器１自体の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００２５】
また、出力変成器１の外周部にリングコア４が配設されているため、磁束の外部への漏れによる外部ノイズの発生を抑えることができ、出力変成器１を使用する箇所での、外部ノイズによる他の機器等への悪影響を防止することができる。さらに、出力変成器１が可撓性の接続ケーブル２２で高周波加熱装置に接続されているため、前記小型化及び軽量化と合わせ、出力変成器１の移動を容易に行うことができ、例えば屋外での高周波加熱やロウ付け作業、移動困難な大型ワークのロウ付け及び半田付け作業等に容易に使用することができて、加熱コイル６の使用範囲を大幅に拡大させることが可能になる等、出力変成器１の使い勝手を大幅に向上させることができる。
【００２６】
また、出力変成器１の外形形状がリングコア４（絶縁テープ２３等）によって略円筒形状に形成されているため、外形形状の一層の小型化が図れると共に、その使い勝手を一層向上させることができ、また、フェライトコアからなる形状簡易にして安価な方形コア３とリングコア４を使用するため、コア３、４のコストダウンを図ることができて、出力変成器１自体を安価に構成することが可能になる。
【００２７】
またさらに、リングコア４は、市販されている各種の大きさ（直径や板厚ｔ２及び幅ｗ２）のリングコア４を適宜に選択して使用することができると共に、その積層個数を増減させることによって、出力変成器１の巻数比や結合係数等の特性を適宜に設定することができ、出力変成器１の設計自由度を大幅に向上させることができる。また、一次コイル４を方形コア３とリングコア４間に密に巻回することができるため、従来と略同等もしくはそれ以上の良好な結合係数の出力変成器１が容易に得られる。
【００２８】
なお、上記実施例においては、二次コイル２を一枚（巻数１）の導体で形成したが、本発明はこれに限定されるものでもなく、例えば導体を複数枚間隔を有して積層し、この導体間及びその上下面に一次コイル５を直列的に巻回するようにしても良い。また、上記実施例においては、二次コイル２にコ字状凹部９を有する如く形成したが、本発明における略コ字状凹部とは、Ｕ字状及びＣ字状の凹部も含むものである。さらに、上記実施例における、方形コア３やリングコア４の形状、二次コイル２及び加熱コイル６の形状、一次コイル５への端子板２１の固定位置、端子板２１の形状等は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１記載の発明によれば、二次導体の略コ字状凹部内に方形状の第１コアを配置すると共に、その外側にリング状の第２コアを配置し、第１コアの上下の突出部と第２コア間に一次導体を巻回するため、例えば第１コアの大きさに対して一次導体の巻数を多くすることができて、出力変成器自体の小型化及び軽量化が図れると共に、第１及び第２コアの形状が簡略化されて、出力変成器自体を安価に構成することができ、かつ第２コアによって磁束の外部への漏れが防止され外部ノイズの発生を抑えることができる。
【００３０】
また、請求項２記載の発明によれば、第１コアにより誘起される磁束を、第１コアの外側に配置されその板厚が略二分の一に設定されたリング状の第２コアに分散して流すことができ、第１コアと第２コアの板厚を薄くすることができて、出力変成器のより一層の小型化及び軽量化等を図ることができる。
【００３１】
また、請求項３記載の発明によれば、第２コアの積層枚数の増減によって、出力変成器の特性を容易に変更することができ、出力変成器の設計自由度を向上させることができる。
【００３２】
また、請求項４記載の発明によれば、一次導体に接続された可撓性の接続ケーブルによって、出力変成器を所定の場所に容易に移動することができて、その使い勝手を向上させることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる高周波加熱装置の出力変成器の断面図
【図２】同図１のＡ−Ａ線矢視断面図
【図３】同図１のＢ−Ｂ線矢視断面図
【図４】同図１のＣ−Ｃ線矢視断面図
【符号の説明】
１  出力変成器
２  二次コイル
２ａ  上面
２ｂ  下面
３  方形コア
３ａ、３ｂ  突出部
４  リングコア
５  一次コイル
６  加熱コイル
７  銅板
８  角パイプ
９  コ字状凹部
１１  銅板
１２  固定部
１３  固定板
１４  ストレート部
１５  コイル部
２２  接続ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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