(57)【要約】【課題】誘導加熱コイルの成形性を向上させるともに、加熱効率をも向上させることができる加熱機器を提供することを目的とする。【解決手段】被加熱物を誘導加熱するための誘導加熱コイルは、導体上に絶縁層を有する素線３９ａを複数撚り合わせた第１のリッツ線３９ｂと、第１のリッツ線３９ｂを複数撚り合わせた第２のリッツ線３９とにより形成され、第２のリッツ線３９を形成する第１のリッツ線３９ｂ数よりも第１のリッツ線３９ｂを構成する素線３９ａ数を多くしたものである。これによって、第１のリッツ線３９ｂを形成する際の素線３９ａの断線を防止でき、誘導加熱コイルの成形性を向上させることができるとともに、機器としての加熱効率を向上することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を誘導加熱するための誘導加熱コイルを備え、前記誘導加熱コイルは、導体上に絶縁層を有する素線を複数撚り合わせた第１のリッツ線と、第１のリッツ線を複数撚り合わせた第２のリッツ線とにより形成され、前記第２のリッツ線を形成する第１のリッツ線数よりも第１のリッツ線を構成する素線数を多くした加熱機器。
【請求項２】
誘導加熱コイルは、渦巻形状とし、被加熱物である鍋の底部および鍋底側面部に対向するように配設した請求項１に記載の加熱機器。
【請求項３】
誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの巻き数よりも、鍋底側面部に対向する誘導加熱コイルの巻き数を少なくした請求項２に記載の加熱機器。
【請求項４】
誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの厚さよりも、鍋底側面部に対向する誘導加熱コイルの厚さを薄くした請求項２または３に記載の加熱機器。
【請求項５】
誘導加熱コイルは、複数段重ねて渦巻形状とした請求項２〜４のいずれか１項に記載の加熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭あるいは業務用に使用する炊飯器などの誘導加熱コイルを備えた加熱機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種、加熱機器における誘導加熱コイルとしては、導体上に絶縁層を持つ素線を複数本撚り合わせて形成した第１のリッツ線と、この第１のリッツ線を２本以上撚り合わせて形成した第２のリッツ線とより構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、素線の導体部分の直径を０．４ｍｍ以下にすることにより、導体部分の表面から中心までの距離が短くなる。導体に高周波電流が流れる際、導体の表面層に集中して電流が流れるという表皮効果により、素線導体部分の直径を小さく且つ素線の本数を増加し所定の表面積を得て、誘導加熱コイルの自己発熱を抑え且つ被加熱物である鍋への加熱効率を向上させている。
【特許文献１】特開平６−２６０２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、誘導加熱コイルの表皮効果を最大限引き出すために、第１のリッツ線を構成する素線の線径を小さくし、素線数を増やすことが必要である。しかし、素線の線径を小さくすれば表皮効果を効率よく得ることはできるが、第１および第２のリッツ線の形成は、素線および第１のリッツ線を撚り合わせて形成するため、素線が細すぎると、断線してしまうことがあった。
【０００５】
また、高周波電流を電線に通電した際には表皮効果が発生するとともに、電線同士が撚り合わさった場合には表皮効果とは相反する近接効果という効果があることも知られている。第１のリッツ線を形成する素線の線径を小さくすることで、第１のリッツ線の隙間を減らし、更に、第２のリッツ線を構成する第１のリッツ線間の隙間を減少させすぎると、表皮効果を得ることができるが、逆に近接効果の影響も大きく出てしまい、誘導加熱コイルとしての実効抵抗値が増加してしまい、加熱効率の低下に繋がっていた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、誘導加熱コイルの成形性を向上させるともに、加熱効率をも向上させることができる加熱機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱機器は、被加熱物を誘導加熱するための誘導加熱コイルを備え、前記誘導加熱コイルは、導体上に絶縁層を有する素線を複数撚り合わせた第１のリッツ線と、第１のリッツ線を複数撚り合わせた第２のリッツ線とにより形成され、前記第２のリッツ線を形成する第１のリッツ線数よりも第１のリッツ線を構成する素線数を多くしたものである。
【０００８】
これによって、第１のリッツ線を形成する際の素線の断線を防止でき、誘導加熱コイルの成形性を向上させることができるとともに、機器としての加熱効率を向上することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の加熱機器は、誘導加熱コイルの成形性を向上させることができるとともに、機器としての加熱効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、被加熱物を誘導加熱するための誘導加熱コイルを備え、前記誘導加熱コイルは、導体上に絶縁層を有する素線を複数撚り合わせた第１のリッツ線と、第１のリッツ線を複数撚り合わせた第２のリッツ線とにより形成され、前記第２のリッツ線を形成する第１のリッツ線数よりも第１のリッツ線を構成する素線数を多くした加熱機器とすることにより、第１のリッツ線を形成する際の素線の断線を防止でき、誘導加熱コイルの成形性を向上させることができるとともに、機器としての加熱効率を向上することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、誘導加熱コイルは、渦巻形状とし、被加熱物である鍋の底部および鍋底側面部に対向するように配設したことにより、加熱調理時に調理物の対流が鍋内の全体で効率よく行うことができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第２の発明において、誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの巻き数よりも、鍋底側面部に対向する誘導加熱コイルの巻き数を少なくしたことにより、鍋底面中心側の加熱を増加させることができる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第２または第３の発明において、誘導加熱コイルは、鍋の底部に対向する誘導加熱コイルの厚さよりも、鍋底側面部に対向する誘導加熱コイルの厚さを薄くしたことにより、誘導加熱コイルは一定の幅に対し鍋底側面部の誘導加熱コイルよりも、鍋底部中心側の誘導加熱コイルが多く巻くことができ、鍋中心側の加熱を増加させることができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第２〜第４のいずれか１つの発明において、誘導加熱コイルは、複数段重ねて渦巻形状としたことにより、リッツ線の芯線構成を変化させることなく、誘導加熱コイルは一定の幅に自在にコイル巻数を決定することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態）
図は、本発明の実施の形態における加熱機器として炊飯器を例示したものである。
【００１７】
図１において、機器本体３１は上面が開口する略円筒形をしており、この機器本体３１の開口部には上枠３２を嵌着している。前記機器本体３１内部には上枠３２とコイルベース３３とで被加熱物である鍋３４の収納部を形成している。コイルベース３３は有底円筒状に形成され、コイルベース３３上端部は上枠３２に固定されている。コイルベース３３には鍋３４を誘導加熱するための誘導加熱コイル３５が設置されており、鍋３４を誘導加熱しているのである。誘導加熱コイル３５は鍋３４底部に底誘導加熱コイル３５ａを設置し、鍋３４の鍋底側面部には側面誘導コイル３５ｂが設置されている。また、鍋３４底面中心には鍋３４温度を検知する底センサー３６がセンサーバネ（図示しない）により付勢されており、炊飯および保温時の鍋温度を検知し、鍋３４内の調理物（米＋水）が最適な温度状態になるよう、制御されているのである。
【００１８】
外蓋３７は合成樹脂製で、この外蓋３７は外蓋カバー３８に嵌着されており、この外蓋カバー３８に設置されたヒンジ軸を上枠３２の後部に一体形成されたヒンジ部材３２ａにピンを介して回動自在に支持されている。
【００１９】
ここで、図２に基づき誘導加熱コイル３５について詳しく説明する。
【００２０】
誘導加熱コイル３５は、導体上に絶縁層を有する外径φ０．１ｍｍの２４本の素線３９ａをピッチ３０ｍｍで撚り合わせた第１のリッツ線３９ｂと、１６本の第１のリッツ線３９ｂをピッチ１００ｍｍで撚り合わせた第２のリッツ線３９とにより形成している。また、この第２のリッツ線３９を渦巻状に巻き上げることで、誘導加熱コイル３５を渦巻形成している。また、この誘導加熱コイル３５は鍋３４の底部形状に沿った形状をしており、底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂは鍋３４に対向した位置に設置されているのである。
【００２１】
また、この誘導加熱コイル３５の底誘導加熱コイル３５ａは、幅３９ｍｍ、厚さ３．３ｍｍ、巻き数１７ターン、側面誘導加熱コイル３５ｂは、幅２８ｍｍ、厚さ２．４ｍｍ、巻き数１０ターンで構成されている。
【００２２】
注目すべき点は底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂのそれぞれの厚さと、ターン数である。コイル厚さを見てみると、図４に示すように、底誘導加熱コイル３５ａの厚さＡよりも、側面誘導加熱コイル３５ｂの厚さＢの方が薄くなっている。コイル厚が厚いということは、一定の幅で多くの巻き数が確保できると言うことである。底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂを直列でつないだ場合、鍋３４の発熱は、鍋３４と誘導加熱コイル３５との距離と、誘導加熱コイル３５の巻き数に比例する。底誘導加熱コイル３５ａの厚さを厚くし、一定の幅に多くの巻き数を確保することで、鍋３４の底中心部分は側面部よりも多く発熱することが可能になる。
【００２３】
炊飯は鍋３４内の温度を均一にすればするほど炊きむらを減少させることができ、炊飯性能が向上する。但し、鍋３４が発熱する誘導加熱でも、加熱は鍋３４面しか発熱しない。このため、鍋３４内の温度を一定に保つためには、調理物の対流を起こすことで、鍋３４内の温度を均一に保つことが炊飯の基本とされている。ここで鍋３４内に起きる対流を見てみると、鍋３４は誘導加熱コイル３５が設置されている部分が発熱するため、その部分で加熱された調理物の温度が上昇し、調理物は上方に上がっていき、低温の調理物が下方に下がってくるが、調理物は鍋３４の形状に沿って加熱されるため、鍋３４の側面は鍋３４の側面形状に沿って上方に移動しやすい。
【００２４】
しかし、鍋底面中心部は鍋３４底面が略水平であるため、鍋３４底面から離れて上方に移動することが困難である。これは鍋３４の沸騰初期の泡（水蒸気）の発生の仕方を見れば明らかであり、発生する泡は鍋３４の側面側の泡は鍋３４の側面を沿って容易に上昇するが、中央部の泡は鍋３４面から離れて、上方に移動することは側面部と比較すると少量である。このため、鍋３４底面部と側面部が同じ発熱量であった場合、鍋３４側面の対流は促進され、鍋３４中心部の対流が発生しにくいことになる。このため、鍋３４側面と鍋３４中心で調理物の温度差ができてしまい。炊きむらの原因になってしまう。このため、鍋３４底面と鍋３４側面の発熱量を変え、鍋３４底面側の発熱を増やす必要がある。
【００２５】
このように誘導加熱コイル３５の形状を自在に出すために、誘導加熱コイル３５の素線３９ａは伝導部の外周に絶縁層を設け、その絶縁層の外側に融着層を設けており、この素線３９ａを複数本撚り合わせることで第１のリッツ線３９ｂを形成し、この第１のリッツ線３９ｂを更に複数本撚り合わせることで第２のリッツ線３９を形成しているが、誘導加熱コイル３５の形状を安定させるために、融着層同士を接着させ、形状の安定化を行っている。
【００２６】
このため、素線３９ａ間、第１のリッツ線３９ｂ間の隙間はできる限り小さくすることで、融着層の接着部分が多くなり、形状はより安定する。また、素線３９ａ間の隙間を小さくするということは、誘導加熱コイル３５の形状を安定化させるだけでなく、第２のリッツ線３９の表面積が増えることになる。
【００２７】
素線に高周波電流を流した場合、素線の表皮効果により、素線の表面に電流が流れ、実効抵抗値が増加してしまうため、誘導加熱コイルはできる限り素線を細くし、複数本の素線で形成することで、誘導加熱コイルの断面積を増加させ機器の効率を向上させている。しかし、素線を撚り合わせて誘導加熱コイル３５を形成した場合の効果として前述したが、表皮効果と近接効果がある。そのうち近接効果は素線を複数撚り合わせて、高周波電流を流した場合、素線の表面を流れる電流の影響で、素線同心の結合が高まり、誘導加熱コイル３５の実効抵抗値の増加を促進してしまう効果である。このため、誘導加熱コイル３５は、表皮効果と近接効果の両方を考慮に入れた構成にする必要がある。
【００２８】
ここで、誘導加熱コイル３５を見てみると、第１のリッツ線３９ｂは２４本の素線３９ａを撚り合わせて構成し、この第１のリッツ線３９ｂを１６本撚り合わせることで第２のリッツ線３９を構成している。このように、第１のリッツ線３９ｂを構成する素線３９ａ数を多くすることで、第１のリッツ線自身の表皮効果を促進させ、第１のリッツ線３９ｂ数よりも素線３９ａ数を多くしたことで、第１のリッツ線同士の隙間が若干確保できるため、近接効果の促進を防止することで、表皮効果と近接効果の両効果のバランスをとっているのである。
【００２９】
また、素線３９ａの線径をできる限り小さくした方が、誘導加熱コイル３５の表面積を増加させることができるが、あまり細すぎると、素線３９ａの断線に繋がってしまう。第１のリッツ線３９ｂは複数の素線３９ａを一定のピッチで撚り合わせて形成しているが、撚りピッチは小さければ小さいほど素線３９ａのバラケなどは発生しないものの、小さすぎると素線３９ａが断線してしまう。このため、できるだけ小さい撚りピッチで構成するためには、素線３９ａを増やし、素線３９ａの断線を防ぎながらより小さいピッチで撚る必要がある。このように、第１のリッツ線３９ｂを構成する素線３９ａの数を多くすることで、より線径の細い素線３９ａの断線を防止することができ、誘導加熱コイル３５の表面積の増加ができるとともに誘導加熱コイル３５の素線３９ａバラケも防止でき、誘導加熱コイル３５の形状の安定化も図ることができる。
【００３０】
また、素線３９ａの線径を小さくすればするほど高周波電流の発振周波数を上げる必要もある。発振周波数を上げることは、高周波電流を発振するための、制御部品のスイッチイングロスなども発生する。以上の点を考慮に入れると、外径がφ０．１程度の素線３９ａを用いることで、素線３９ａ自身の断線を防止しながら、誘導加熱コイル３５の表面積を確保しつつ、形状の安定性、寸法精度の向上を図っているのである。
【００３１】
また、図３に示すように、誘導加熱コイル３５の外側の対向部にはフェライト４０が設置されている。このフェライト４０は誘導加熱コイル３５の中心部から放射状に設置されており、形状も鍋３４および誘導加熱コイル３５にほぼ沿った形状をしており、鍋３４と誘導加熱コイル３５との距離は若干の違いはあるものの、ほぼ一定に保つようにしている。また、フェライト４０の端面の一方は底誘導加熱コイル３５ａの内径よりも内側に位置し、もう一端は側面誘導加熱コイル３５ｂの外径よりも外側の位置になるように設置されている。
【００３２】
このフェライト４０は８本設置されており、鍋３４の加熱を均一になるように、お互いほぼ均等に、設置されている。
【００３３】
なお、上記説明では第２のリッツ線３９を構成する素線３９ａの外径、芯線数および、第１のリッツ線３９ｂの数は値を限定し説明しているが、これらの数値に限定するものではなく、素線３９ａ、第１のリッツ線３９ｂの構成が、本発明の条件を満たすものであれば、同じ効果を得ることができる。
【００３４】
また、素線３９ａの外形もφ０．１ｍｍに限定しているが、この値に限定するものではなく、φ０．１〜０．３ｍｍの外径であれば、同じ効果を得ることができる。また、誘導加熱コイル３５の巻き線数も上記説明に限定するものではない。
【００３５】
また、フェライト４０は底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂの両方を一体のフェライト４０で覆っているが、一体である必要は無く、各々の底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂを別々のフェライトで覆うことでも、一体のフェライトとほぼ同様の効果を得ることができる。また、フェライト４０の形状も誘導加熱コイル３５の形状に沿った形状に限定するものではなく、例えば直線状のフェライトを設置してもよい。
【００３６】
また、誘導加熱コイル３５は渦巻状に第２のリッツ線３９を巻いているが、渦巻状に巻く際、一層に巻くだけではなく、例えば、図５に示すように、２層に巻いて誘導加熱コイル３５を構成すれば、同一コイル幅に対して１層に巻くよりも多くの巻数を確保できる。このように、誘導加熱コイル３５の幅に限定条件がある場合、コイルを単層に巻くのではなく、多層に巻くことで、コイル幅条件によらず、自在にコイル巻数を決定できることになる。また、誘導加熱コイル３５を多層巻きにすることで、鍋３４の発熱させたい部分の面積を自在に決定できるだけでなく、その部分の発熱量をも自在に決定することができ、炊飯性能向上が容易に実現することができるのである。
【００３７】
なお、多層に巻く際、１層目の第２のリッツ線３９線間に２層目の第２のリッツ線３９を設置した方が、１層目の第２のリッツ線３９真上に２層目の第２のリッツ線３９を設置するよりも、線間の隙間を少なくすることができることは、言うまでもない。よって多層に誘導加熱コイル３５を巻いていく場合、一層目の第２のリッツ線３９線間に次の層のリッツ線３９を巻くことで、隙間を減少させることができるのである。
【００３８】
なお、誘導加熱コイル３５を多層に巻く場合、誘導加熱コイル３５を構成した第２のリッツ線３９の断面形状は略６角形になるようにすることで、隙間を最小限にすることができる。
【００３９】
なお、誘導加熱コイル３５は、底誘導加熱コイル３５ａと側面誘導加熱コイル３５ｂで構成されているが、多層に巻く場合、両方とも多層巻きにする必要は無く、どちらか一方側のみを多層に巻くことでも、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、炊飯器を例にあげて説明したが、これに限られるものではなく、ＩＨ調理器などの機器としても適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる加熱機器は、誘導加熱コイルの成形性を向上させることができるとともに、機器としての加熱効率を向上することができるので、炊飯器としてはもちろんのことＩＨ調理器など電磁誘導加熱機器全般の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態における加熱機器の断面図
【図２】同加熱機器の誘導加熱コイルを形成する第２のリッツ線を示す断面図
【図３】同加熱機器の誘導加熱コイル部分を示す下面図
【図４】同加熱機器の誘導加熱コイル構成の一例を示す断面図
【図５】同加熱機器の誘導加熱コイル構成の他例を示す断面図
【符号の説明】
【００４３】
３１  機器本体
３４  被加熱物（鍋）
３５  誘導加熱コイル
３５ａ  底誘導加熱コイル
３５ｂ  側面誘導加熱コイル
３９  第２のリッツ線
３９ａ  素線
３９ｂ  第１のリッツ線
【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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