(57)【要約】【課題】一次巻線が巻回されたコアの発熱を全方位から吸収し、冷却効率を高めることにより高周波誘導加熱用変成器を小型にできる。【解決手段】多巻回導体（一次巻線４）を中空形状のコア２に巻回し、コア２の両端部側に多巻回導体（一次巻線４）の巻回による円環状を形成した一次巻線４を、単巻回導体を中空環状に形成してなる二次巻線６内に封入し、二次巻線６に、一次巻線４及びコア２を浸漬するための冷却水を二次巻線６内へ流入するために冷却水流入口（冷却水用管部３、冷却水用孔部６５ａ）を設け、その冷却水流入口（冷却水用管部３、冷却水用孔部６５ａ）と対向するように、二次巻線６内の冷却水を流出するために冷却水流出口（冷却水用管部５、冷却水用孔部６７ａ）を二次巻線６に設けた高周波誘導加熱用変成器１を提供する。【選択図】図１
2008210972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多巻回導体を中空形状のコアに巻回することにより、前記コアの両端部側に前記多巻回導体の巻回による円環状を形成した一次巻線を、単巻回導体を中空環状に形成してなる二次巻線内に封入した高周波誘導加熱用変成器において、
前記二次巻線には、前記一次巻線及び前記コアを浸漬するための冷却水を前記二次巻線内へ流入するために設けられた冷却水流入口と、
前記冷却水流入口と対向するように、前記二次巻線内の前記冷却水を流出するために前記二次巻線に設けられた冷却水流出口と、を備えることを特徴とする高周波誘導加熱用変成器。
【請求項２】
前記二次巻線の端部側に設けられた、少なくとも一対の、前記冷却水流入口と前記冷却水流出口とが、前記二次巻線の長手方向の対角線に沿う位置にあることを特徴とする請求項１に記載の高周波誘導加熱用変成器。
【請求項３】
前記二次巻線の端部側で、前記二次巻線の長手方向の前記対角線に沿う位置に設けられた、前記冷却水流入口からの前記冷却水は前記一次巻線及び前記コアに対し斜め方向から流入し、前記一次巻線及び前記コアに対し前記斜め方向より、前記二次巻線の端部側で、前記二次巻線の長手方向の前記対角線に沿う位置に設けられた、前記冷却水流出口から流出することを特徴とする請求項２に記載の高周波誘導加熱用変成器。
【請求項４】
前記コアは、複数のリング状のコアが連結され、連結された各々のリング状のコアには絶縁及び防水のためのコーティングが施されるとともに、各々のリング状のコアは、外径に比べ軸方向の厚さが短いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波誘導加熱用変成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次巻線への通電による一次巻線及びコアの発熱の冷却効率を高めることにより小型にする高周波誘導加熱用変成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波変成器について図６を用いて説明する。図６に示すように、円筒状のリングコア１２３の外周に接してリング状の冷却水管１２４が同心状に配置されており、リングコア１２３と冷却水管１２４に絶縁テープ１２５が巻回されている。リングコア１２３及び冷却水管１２４には、絶縁テープ１２５を介して二次巻線１２２が巻回されている。二次巻線１２２は１列巻きされている。二次巻線１２２の外周には絶縁テープ１２５が巻回され、二次巻線１２２には、絶縁テープ１２５を介して一次巻線１２１が巻回されている。一次巻線１２１は１列巻きされている。
【０００３】
一次巻線１２１には、図示しない一次端子ボルトを介して電源から電圧が印加され、二次巻線１２２に生じた電圧は、図示しない２次端子ボルトを介して負荷に供給される。また、冷却水ニップル１２７を介して冷却水が流される。リングコア１２３に冷却水管１２４を接して配置し、巻線１２１、１２２をリングコア１２３及び冷却水管１２４に巻回したため、冷却水管１２４によりリングコア１２３及び巻線１２１、１２２を直線的に冷却できる（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−１４８３４６（段落００２３から段落００２５、段落００２７、段落００３０  図５）
【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、図６に示すように、リングコア１２３に冷却水管１２４を隣接して配置し、冷却水管１２４に冷却水を流し、間接的にリングコア１２３から熱を吸収しているに過ぎない。そのため、冷却水管１２４が隣接するリングコア１２３の部位の熱のみが冷却され、リングコア１２３だけでも全体を冷却しようとすると冷却水管１２４が大きくなり、高周波変成器の大型化を招く。また、リングコア１２３と一次巻線１２１との間に冷却水管１２４が配置されるので一次巻線１２１とリングコア１２３の磁気結合が悪くなる。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、一次巻線が巻回されたコアの発熱を全方位から吸収し、コアの昇温を小さくし、電力の伝達を効率よく行うことが可能となる小型高周波誘導加熱用変成器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、多巻回導体を中空形状のコアに巻回することにより、前記コアの両端部側に前記多巻回導体の巻回による円環状を形成した一次巻線を、単巻回導体を中空環状に形成してなる二次巻線内に封入した高周波誘導加熱用変成器において、前記二次巻線には、前記一次巻線及び前記コアを浸漬するための冷却水を前記二次巻線内へ流入するために設けられた冷却水流入口と、前記冷却水流入口と対向するように、前記二次巻線内の前記冷却水を流出するために前記二次巻線に設けられた冷却水流出口と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
従って、請求項１に記載の発明によれば、二次巻線に冷却水流入口、冷却水流出口が設けられて、冷却水が二次巻線内に流入し、二次巻線内の一次巻線及びコアを浸漬することで、一次巻線、二次巻線及びコアの全方位からの冷却を可能にし、一次巻線、二次巻線及びコアの冷却に使用した冷却水は、冷却水流出口が冷却水流出口対向するように設けられているため容易に二次巻線から流出することが可能になる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記二次巻線の端部側に設けられた、少なくとも一対の、前記冷却水流入口と前記冷却水流出口とが、前記二次巻線の長手方向の対角線に沿う位置にあることを特徴とする。
【０００９】
従って、請求項２に記載の発明によれば、二次巻線の端部側である環状蓋体に設けられた、冷却水流入口と冷却水流出口とが、二次巻線の長手方向の対角線上の位置に設けられているので、冷却水流入口から冷却水流出口へ向かう冷却水が乱流を起こし易くし、二次巻線内に冷却水を行き渡らせ易くすることを可能にする。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の構成に加え、前記二次巻線の端部側で、前記二次巻線の長手方向の前記対角線に沿う位置に設けられた、前記冷却水流入口からの前記冷却水は前記一次巻線及び前記コアに対し斜め方向から流入し、前記一次巻線及び前記コアに対し前記斜め方向より、前記二次巻線の端部側で、前記二次巻線の長手方向の前記対角線に沿う位置に設けられた、前記冷却水流出口から流出することを特徴とする。
【００１１】
従って、請求項３に記載の発明によれば、冷却水流入口からの冷却水が、一次巻線及び前記コアに対し斜め方向から流入し、冷却水の乱流を起こすため、冷却水の流れ方向以外の一次巻線及びコアの部分にも冷却水が及び、冷却水の流れ方向が一方向であっても一次巻線及びコア全体の浸漬を容易にすることで、二次巻線内全体の冷却を可能にする。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成に加え、前記コアは、複数のリング状のコアが連結され、連結された各々のリング状のコアには絶縁及び防水のためのコーティングが施されるとともに、各々のリング状のコアは、外径に比べ軸方向の厚さが短いことを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項４に記載の発明によれば、コアは二次巻線内で冷却水に浸漬されるので防水のためのコーティングが施されることで防水可能になり、また、一次巻線も絶縁物で覆われているので防水可能である。さらに、各リング状のコアの、外径と軸方向の厚さとを均等にすることで、リング状のコアの表面だけの冷却になるのを防ぎ、リング状のコア全体の均等な冷却が可能になる。また、各リング状のコアは、外径に比べ軸方向の厚さを短くすることでリング状のコア内部の熱の均等を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コア（リング状のコア）からの熱を全方位から吸収するため、コア（リング状のコア）からの熱の放出が向上し、コア（リング状のコア）の温度上昇が抑えられ、伝達する電力量の増加を図ることができる。また、コア（リング状のコア）を冷却するための冷却水管が不必要となり、多巻回巻線（一次巻線）も冷却されるので多巻回巻線（一次巻線）を冷却するための冷却水管等も不必要となり、変成器全体の小型化を実現することができる。さらに、コア（リング状のコア）を冷却するための冷却水管等が不必要となるため、コアと多巻回巻線（一次巻線）の磁気結合がよくなる。そして、コア（リング状のコア）と多巻回巻線（一次巻線）とを直接的に連結することが可能となり、コア（リング状のコア）と多巻回巻線（一次巻線）との配置が崩れることなく連結することができる。また、コアはコーティングされることから、コアの材料としては、フェライト、硅素鋼板、或いはアモルファスを用いても錆の発生を抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に本発明である高周波誘導加熱用変成器１が示されている。本発明である高周波誘導加熱用変成器１は、図１及び図２に示すように、基本的に円筒状の形状をなしている。高周波誘導加熱用変成器１の二次巻線６は単巻回導体を中空環状に形成し、環状容器体６１と環状蓋体６２、６６とにより構成されている。環状容器体６１は一次巻線４を収納し得る長さを有し、さらに、環状容器体６１の環状蓋体６６には、図１及び図２に示すように、環状容器体６１に通じる冷却水用管部３、５が設けられており、環状蓋体６２側には、図１及び図２に示すように、環状容器体６１に通じる冷却水用孔部６５ａ、６７ａが設けられている。
【００１７】
環状蓋体６６に対向する環状蓋体６２には、環状蓋体６２の中央部に貫通孔６４が設けられている。そして、環状蓋体６６の中央より伸びる二次巻線６の導管部６３が環状蓋体６２の貫通孔６４を貫いて伸びている。伸びた導管部６３の端部には、図１及び図２に示すように、二次巻線６の出力端子電極６５が形成されている。出力端子電極６５には、図４に示すように、この導管部６３へ冷却水の流通可能となるように、冷却水用孔部６５ａ（冷却水流入口）が設けられている。冷却水用孔部６５ａから流入し導管部６３を流入する冷却水は、冷却水用孔部６５ａ（冷却水流入口）に対向する、環状蓋体６６に設けられた冷却水用管部５（冷却水流出口）から流出するようになっている。
【００１８】
また、導管部６３と貫通孔６４との間の隙間を埋めて水密性を確保するために、導管部６３と貫通孔６４との間には、図１及び図２に示すように、環状のパッキン６８が組み込まれている。そして、この導管部６３と隣接するように、図１及び図４に示すように、出力端子電極６７が設けられている。出力端子電極６７は、図１に示すように、出力端子６５と並ぶように環状蓋体６２から突出して形成されている。そして、出力端子電極６５と出力端子電極６７との間には絶縁性を確保するために絶縁材６９が組み込まれている（図４参照）。また、出力端子電極６７にも、出力端子電極６５と同様に、図１及び図４に示すように、冷却水用孔部６７ａ（冷却水流出口）が設けられ、冷却水用孔部６７ａ（冷却水流出口）は環状容器体６１内に通じている。
【００１９】
この冷却水用孔部６７ａ（冷却水流出口）は、冷却水用孔部６７ａ（冷却水流入口）に対向する、環状蓋体６６に設けられた冷却水用管部３（冷却水流入口）から流入する冷却水を流出することになる。この冷却水用管部３（冷却水流入口）と冷却水用孔部６７ａ（冷却水流出口）とが、図１に示すように、二次巻線６の端部側（である環状蓋体６２、６６）で、二次巻線６の長手方向の対角線に沿う位置に設けられているため、冷却水用管部３（冷却水流入口）から流入された冷却水を二次巻線６内に行き渡らせ易くなり、二次巻線６内の一次巻線４及びコア２の浸漬を容易にすることを可能にしている。
【００２０】
二次巻線６に封入された一次巻線４は、図１に示すように、多巻回導体である一次巻線４をコア２に巻き付けて構成されている。具体的には、コア２に一次巻線４が、図１に示すように、巻回して一次巻線４の端相互が近接する円環状に形成されて二次巻線６に封入されている。この一次巻線４の一次巻線４の一方の端部４２及び他方の端部４３は、図２に示すように、環状容器体６１の開口端６３と反対側にある環状蓋体６６の引出部６６ａ、６６ａに組み込まれ、その引出部６６ａ、６６ａに取り付けられた入力端子７、８と連結されている。
【００２１】
コア２は、複数のリング状のコア２１を連結し、連結された各々のリング状のコア２１には絶縁及び防水のためのコーティングを施されている。そして、連結された各々のリング状のコア２１の、外径より軸方向の厚さを小さくし、具体的には、連結された各々のリング状のコア２１の、軸方向の厚さを薄く表面積を多くすることでリング状のコア２１の内部の熱の均等を図ることも可能である。また、本例では、コア２の表面にコーティングを施しているので、コア２の材料として、フェライト、硅素鋼板、或いはアモルファスのいずれをも用いることが可能である。
【００２２】
なお、一次巻線（一次導体）４と二次巻線（二次導体）６との絶縁は一次巻線４の被覆であるフッ素樹脂と冷却水とで絶縁されている。また、入力端子７、８は環状蓋体６６と図示しない絶縁材より絶縁されている。
【００２３】
つぎに、本発明である高周波誘導加熱用変成器１の作動について説明する。
【００２４】
まず、環状容器体６１の底板部６６の冷却水流入口（冷却水用管路３）から、図５に示すように、矢印Ａ方向より冷却水を二次巻線６内へ流入するとともに、環状蓋体６２の出力端子板部６５の冷却水流入口（冷却水用孔部６５ａ）から、図５に示すように、矢印Ｂ方向より冷却水を二次巻線６内へ流入する。その後、高周波誘導加熱用変成器１の入力端子７、８を交流電源に接続して一次巻線４に一次電流を通じる。その一次電流による磁束Φは、閉ループを形成して環流する。他方、二次巻線６は、その閉ループを包む中空円環状をなしているから、磁束Φが閉ループ全長で二次巻線６と鎖交し、その結果、鎖交数に応じた二次電圧が二次巻線６に生起し、出力端子電極６５、６７間に巻数比で変圧された電圧が現れる。
【００２５】
このとき、高周波誘導加熱用変成器１の入力端子７、８へを交流電源から一次電流を通じ続けると一次巻線４及びコア２に熱が発生する。冷却水流入口（冷却水用管路３）からの冷却水は、二次巻線６内に流入していき、冷却水流出口（冷却水用孔部６７ａ、）へ向かい、一次巻線４及びコア２を浸漬するように二次巻線６内に満たされていき、冷却水流入口（冷却水用孔部６５ａ）からの冷却水は、導管部６３を流入し、冷却水流出口（冷却水用管路５）に向かう。
【００２６】
具体的には、冷却水用管路３から矢印Ａ方向に沿って流入された冷却水は、図３及び図５に示すように、環状に流れ、二次巻線６内で、環状蓋体６６側から冷却水を満たし始める。冷却水用管部３から矢印Ａ方向に沿って冷却水が流入され続けると、環状蓋体６６側から満たされた冷却水が環状蓋部６２に向かって満たされていく。そして、冷却水が環状蓋部６２に到達すると、冷却水は、図４及び図５に示すように、冷却水用孔部６７ｂから流出する。このように、冷却水の流れは、矢印Ｅ方向である二次巻線６内の対角線に沿っているため、矢印Ｅ方向に流れる冷却水は冷却水用孔部６７ｂに向かう際に、結果として乱流を生じたことと同じになる。
【００２７】
つまり、冷却水用管部３からの冷却水は、乱流を生じながら一次巻線４及びコア２に対して斜め方向（矢印Ｅ方向）から流入する。そして、流入した冷却水は一次巻線４及びコア２に対し斜め方向（矢印Ｅ方向）より冷却水用孔部６７ａに向かう。また、冷却水用孔部６５ａからの冷却水は、二次巻線６の導管部６３に沿って流れ、二次巻線６の中央から二次巻線６を冷却しつつ、冷却水用管部５に向かう。
【００２８】
このようにして、二次巻線６内の隅々まで冷却水が行き渡る。その結果、二次巻線６が冷却されるとともに、冷却水に浸漬した一次巻線４及びコア２は、冷却水により全方位から熱が吸収される。このように、冷却水に一次巻線４及びコア２を浸漬すると、一次巻線４及びコア２の表面だけの冷却ではなく、一次巻線４及びコア２全体を均等に冷却する。そのため、特に、コア２からの熱が放出し易くなり、一次巻線４及びコア２の温度上昇が抑えられる。その結果、一次巻線４に大電流を流せることが出来、大容量で小型の高周波誘導加熱用変成器１が可能となる。
【００２９】
そして、冷却水用管路３から矢印Ａ方向より流入し、二次巻線６内を矢印Ｅ方向へ流れた冷却水は、冷却水用孔部６７ｂから矢印Ｃ方向に沿って流出する。また、冷却水用孔部６５ｂから矢印Ｂ方向より流入した冷却水は、導管部６３に沿って流れ、冷却水用管部５から矢印Ｄ方向に沿って流出する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明である高周波誘導加熱用変成器の側面方向の内部を示す説明図である。
【図２】本発明である高周波誘導加熱用変成器の正面方向の内部を示す説明図である。
【図３】本発明である高周波誘導加熱用変成器の環状蓋体側を示す説明図である。
【図４】本発明である高周波誘導加熱用変成器の環状蓋体側を示す説明図である。
【図５】冷却水の流れを示す説明図である。
【図６】従来の変成器本体の断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…高周波誘導加熱用変成器、２…コア、２１…リング状のコア、３、５…冷却水用管部４…一次巻線（多巻回導体）、４２…一方の端部、４３…他方の端部、６…二次巻線（二次導体）、６１…環状容器体、６２、６６…環状蓋体、６３…導管部、６４…貫通孔、６５、６７…出力端子電極、６５ａ、６７ａ…冷却水用孔部、６６ａ…引出部、６８…パッキン、６９…絶縁材
７、８…入力端子
【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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【図６】
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