(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線をコイル開口部の周囲に巻回し面状に形成してなり、その上面に対向して配設される被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記被加熱物の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記加熱コイルは、前記巻線の内周側の一部を外側に湾曲させて前記コイル開口部を部分的に広くした部分である湾曲部を少なくとも１つ設け、前記温度検知手段は、前記湾曲部に対向する前記被加熱物の部分の温度を直接的又は間接的に測定し、前記温度検知手段の検知結果に基づき前記被加熱物の温度を所定の温度に制御すべく前記加熱コイルに供給する電力を可変制御する誘導加熱装置。
【請求項２】
加熱コイルの被加熱物と反対側に高透磁率の磁性体を設け、前記磁性体は前記加熱コイルの内周側で被加熱物方向に立ち上がる立ち上がり部を設け、前記立ち上がり部の外側に温度検知手段を設けた請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
湾曲部を有する加熱コイルを少なくとも１つ有する隣接した少なくとも２つの加熱コイルを備え、前記湾曲部を有する加熱コイルの巻軸中心と隣接した加熱コイルの巻軸中心とを相互に結ぶ直線に対して、前記湾曲部が前記湾曲部を有する加熱コイル巻軸中心からみて略直角＋４５度〜略直角−４５度の範囲に向かうように配置される請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
湾曲部が前記湾曲部を有する加熱コイル巻軸中心からみて直角に配置される請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
湾曲部を有する加熱コイルは、アルミニウムと略同等又はそれ以上の導電率を有する非磁性体を誘導加熱するために使用される請求項１〜４のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
湾曲部を有する加熱コイルは、撚り線の外面を気密性のある絶縁材で覆って形成した巻線で巻き回してなる請求項１〜５のいずれかに記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
絶縁材はフッ素樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物の温度を所定の温度に制御する温度検知手段を有する誘導加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の誘導加熱装置は、被加熱物の温度を所定の温度に制御する温度検知手段を有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図４に示すように、本体１の上面には被加熱物２を載置するトッププレート３が配設され、トッププレート３の下部には被加熱物２を誘導加熱する加熱コイル４が配設されている。加熱コイル４は、内コイル４ａと外コイル４ｂに分割されており、内コイル４ａと外コイル４ｂは電気的に接続されている。センサ５は、サーミスタなどの感熱素子で、加熱コイル４の中央部と、内コイル４ａと外コイル４ｂの間に配設されており、被加熱物２の下部に該当するトッププレート３の裏面に圧接され、検知した温度に応じた信号を出力する。このような構成を用いる理由は、加熱コイル４を分割することによる均一加熱性の向上と、被加熱物２の温度過昇防止の観点で、加熱コイル４の略幅中心部（一般的に磁束の最も強いところ）に該当する位置にセンサ５を配置するのが有効ということにある。被加熱物２の温度算出手段６は感熱素子５の出力から温度状態を算出し、制御手段７は温度算出手段６から得た情報をもとに加熱コイル４への電力供給を制御する。
【特許文献１】特開２００３−２３４１６８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、加熱コイル４が、内コイル４ａと外コイル４ｂに分割されているため、被加熱物２との結合が悪くなり、熱効率が低下するという課題を有していた。
【０００５】
また、この課題を解決するために、図５のように、必要最小限の空隙を設け、その空隙にセンサを配する方法が考えられる。この場合、加熱コイルの製造時において、加熱コイルは内側から巻き回すが、空隙を形成するときに、一旦、巻き回すのを停止し、空隙を形成するためのジグを挿入し、その後、そのジグに巻き回して空隙を形成することになる。従って、空隙を形成するための時間が余計にかかり、加工速度が落ちるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、熱効率の低下しない、加熱コイルの加工速度も低下しない、被加熱物の温度を所定の温度に制御できる誘導加熱装置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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱装置は、加熱コイルの巻線の内周側の一部を外側に湾曲させて前記コイル開口部を部分的に広くした部分である湾曲部を設け、温度検知手段により前記湾曲部に対向する前記被加熱物の部分の温度を直接的又は間接的に測定することとしたものである。
【０００８】
これによって、加熱コイルが分割されておらず被加熱物との結合が悪化しないので、熱効率が低下しない。また、空隙もないので加工速度の低下もなくなる。かつ、被加熱物の部分の温度を測定する位置は、加熱コイルにより３方向から囲まれているので（従来例の内コイル、外コイルの場合は２方向）、測定部位の磁束が多く、被加熱物の温度を所定の温度に制御し易くなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の誘導加熱装置は、熱効率の低下させず、また、加熱コイルの加工速度を低下させない、被加熱物の温度を所定の温度に制御し易くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、巻線をコイル開口部の周囲に巻回し面状に形成してなり、その上面に対向して配設される被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記被加熱物の温度を検知する温度検知手段とを備え、前記加熱コイルは、前記巻線の内周側の一部を外側に湾曲させて前記コイル開口部を部分的に広くした部分である湾曲部を少なくとも１つ設け、前記温度検知手段は、前記湾曲部に対向する前記被加熱物の部分の温度を直接的又は間接的に測定し、前記温度検知手段の検知結果に基づき前記被加熱物の温度を所定の温度に制御すべく前記加熱コイルに供給する電力を可変制御することにより、被加熱物との結合が悪化しないので、熱効率が低下しない。また、空隙もないので加工速度の低下もなくなる。かつ、被加熱物の部分の温度を測定する位置は、加熱コイルにより３方向から囲まれているので、測定部位の磁束が多く、被加熱物の温度を所定の温度に制御し易くなる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明に加え、加熱コイルの被加熱物と反対側に高透磁率の磁性体を設け、前記磁性体は前記加熱コイルの内周側で被加熱物方向に立ち上がる立ち上がり部を設け、前記立ち上がり部の外側に温度検知手段を設けることにより、被加熱物の部分の温度を測定する位置は、加熱コイルにより３方向と磁性体の立ち上がり部に囲まれているので、さらに測定部位の磁束が多くなり、被加熱物の温度を所定の温度に制御し易くなる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の湾曲部を有する加熱コイルを少なくとも１つ有する隣接した少なくとも２つの加熱コイルを備え、前記湾曲部を有する加熱コイルの巻軸中心と隣接した加熱コイルの巻軸中心とを相互に結ぶ直線に対して、前記湾曲部が前記湾曲部を有する加熱コイル巻軸中心からみて略直角＋４５度〜略直角−４５度の範囲に向かうように配置することにより、加熱コイルのピッチ方向の加熱コイルの寸法を小さくすることができるので、加熱コイルのピッチを最大限大きくすることが可能になり、結果、被加熱物を並べて使用するときの被加熱物のサイズを大きくすることができるので、使い勝手が向上する。
【００１３】
第４の発明は、特に、第３の発明の湾曲部を有する加熱コイルの巻軸中心と隣接した加熱コイルの巻軸中心とを相互に結ぶ直線に対して、前記湾曲部が前記湾曲部を有する加熱コイル巻軸中心からみて直角に配置することにより、被加熱物の温度を所定の温度に制御する温度検知手段が、加熱コイル巻軸中心を通り、加熱コイルの巻軸中心と隣接した加熱コイルの巻軸中心とを相互に結ぶ直線に対して垂直な中心線上に存在するので、被加熱物が左右にずれておかれても被加熱物の温度を検知できる確率が最も高くなるので、結果として、被加熱物の置くことができる許容範囲が向上し、使い勝手が向上する。
【００１４】
第５の発明は、特に第１〜第４の発明の湾曲部を有する加熱コイルは、アルミニウムと略同等又はそれ以上の導電率を有する非磁性体を誘導加熱するために使用される誘導加熱装置として使用される場合、被加熱物との結合が悪化しないので、熱効率が低下しないだけでなく、被加熱物が非磁性体の場合に特有の被加熱物を動かそうとする（浮かそうとする）力、すなわち、浮力が悪化（増大）しない。
【００１５】
第６の発明は、特に第１〜第５の発明の湾曲部を有する加熱コイルは、撚り線の外面を気密性のある絶縁材で覆って形成した巻線で巻き回してなることによる加熱コイルとした場合、内コイル、外コイルで形成される加熱コイルや、空隙を設ける加熱コイルに比べ、自己融着時にコイル線から発生する揮発成分による破裂が生じにくく、ものづくりの歩留りが向上し、かつ、絶縁材の信頼性が向上する。
【００１６】
第７の発明は、特に第６の発明の絶縁材をフッ素樹脂とすることにより、耐熱性が高く、柔軟性に富むので、絶縁性が向上するとともに、巻線の巻回し作業が容易になる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１〜３は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱装置を示すものである。
【００１９】
図１〜３において、本体１１の上面には被加熱物１２を載置するトッププレート１３が配設され、トッププレート１３の下部には被加熱物１２を誘導加熱する加熱コイル１４が配設されている。加熱コイル１４は、巻線をコイル開口部１５の周囲に巻回し面状に形成してなり、巻線の内周側の一部を外側に湾曲させてコイル開口部１５を部分的に広くした部分である湾曲部１６を少なくとも１つ設けてある。温度検知手段１７は、サーミスタなどの感熱素子で、加熱コイル１４の中央部と、湾曲部１６に対向する被加熱物１２の温度を測定できる位置に配設されており、被加熱物１２の下部に該当するトッププレート１３の裏面に圧接され、検知した温度に応じた信号を出力し、その情報をもとに加熱コイル１４への電力供給を制御する。
【００２０】
また、温度検知手段１７の上方の被加熱物１２の有無を判定する被加熱物判定手段１８を備えており、温度検知手段１７の上方に被加熱物１２があると判定した場合にのみ加熱できるようになっている。被加熱物判定手段１８は、たとえば、サーミスタのような接触式の場合は、初期温度と温度上昇の傾きで判定する、あるいは、赤外線センサのような非接触式の場合は、被加熱物１２が温度検知手段１７の上にあるときの、基準出力電圧を設定しておけばよく、要は、被加熱物１２の有無を判定できれば、その手段はどのような方法をとってもよい。
【００２１】
本実施の形態では、湾曲部１６に対向する被加熱物１２の温度を測定できる位置に配設された温度検知手段１７にのみその機能を持たせている。これは、加熱コイル１４の磁束が比較的強く、被加熱物１２の温度の上がりやすい箇所のセンサにその機能を持たせたほうが有効だからである。もちろん、中央の温度検知手段１７にその機能を持たせてもよい。
【００２２】
加熱コイル１４はＰＰＳなどの耐熱樹脂製の支持体１９の上に載置されており、支持体１９の下側にフェライトなどの磁性体２１が固定されている。その磁性体２０は、加熱コイル１４の内周側で被加熱物１２方向に立ち上がる立ち上がり部２１が形成されており、温度検知手段１７は立ち上がり部２１の外側に位置している。
【００２３】
上記のような加熱コイル１４は少なくとも２つあり、巻軸中心２２を相互に結ぶ直線に対して、湾曲部１６は巻軸中心２２からみて直角に配置されている。
【００２４】
また、上記のような加熱コイル１４は、アルミニウムと略同等又はそれ以上の導電率を有する非磁性体を加熱することができるようになっている。
【００２５】
また、加熱コイル１４は、絶縁性を向上するため、撚り線２３の外面をＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなどの気密性があり、絶縁性が高く、比較的柔らかいフッソ樹脂等の絶縁材２４で覆って形成した巻き線で巻き回してできている。撚り線２３は数十〜１００本程度の孫撚りを十個以下程度撚り合わせて子撚りとし、その子撚りを十個以下程度撚り合わせて親撚りとしてできている。絶縁材２４は、外側を内側より融点の低いフッソ樹脂とし、融点の低いフッソ樹脂を融着層として加熱コイル１４の巻き線を固め形成している。
【００２６】
また、温度検知手段１７は被加熱物１２から放射される赤外線を検知する赤外線センサでもよい。温度検知手段１７を赤外線センサとすることにより、被加熱物１２の有無の判定精度が向上するので、より精度の高い検知が可能になる。ただし、赤外線センサの場合は、トッププレート１３に接触させるのではなく、加熱コイル１４の下面以下くらいまで離して非接触で検知することになる。
【００２７】
以上のように構成された誘導加熱装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２８】
加熱コイル１４は、巻線の内周側の一部を外側に湾曲させてコイル開口部１５を部分的に広くした部分である湾曲部１６を少なくとも１つ設け、温度検知手段１７は、湾曲部１６に対向する被加熱物１２の部分の温度を直接的又は間接的に測定することにより、加熱コイル１４を分割しておらず、被加熱物１２との結合が悪化しないので、熱効率が低下しない。また、空隙もないので加工速度の低下もなくなる。かつ、被加熱物１２の部分の温度を測定する位置は、加熱コイル１４により３方向から囲まれているので、測定部位の磁束が比較的多く、被加熱物１２の温度を所定の温度に制御し易くなる。
【００２９】
また、加熱コイル１４の被加熱物１２と反対側に高透磁率の磁性体２０を設け、磁性体は加熱コイル１４の内周側で被加熱物１２方向に立ち上がる立ち上がり部２１を設け、立ち上がり部２１の外側に温度検知手段１７を設けることにより、被加熱物１２の部分の温度を測定する位置は、加熱コイル１４により３方向と磁性体２０の立ち上がり部２１に囲まれているので、さらに測定部位の磁束が多くなり、被加熱物１２の温度を所定の温度に制御し易くなる。
【００３０】
また、加熱コイル１４を少なくとも１つ有する隣接した少なくとも２つの加熱コイルを、巻軸中心２２と隣接した加熱コイル１４の巻軸中心２２とを相互に結ぶ直線に対して、湾曲部１６が巻軸中心２２からみて略直角＋４５度〜略直角−４５度の範囲に向かうように配置することにより、加熱コイル１４のピッチ方向の加熱コイル１４の寸法を小さくすることができるので、加熱コイル１４のピッチを最大限大きくすることが可能になり、結果、被加熱物１２を並べて使用するときの被加熱物１２のサイズを大きくすることができるので、使い勝手が向上する。
【００３１】
また、特に巻軸中心２２からみて直角に向かうように配置することにより、被加熱物１２が左右にずれておかれても被加熱物１２の温度を検知できる確率が最も高くなるので、結果として、被加熱物１２の置くことができる許容範囲が向上し、使い勝手が向上する。
【００３２】
また、加熱コイル１４は、アルミニウムと略同等又はそれ以上の導電率を有する非磁性体を誘導加熱するために使用される誘導加熱装置として使用される場合、被加熱物１２との結合が悪化しないので、熱効率が低下しないだけでなく、被加熱物１２が非磁性体の場合に特有の被加熱物１２を動かそうとする（浮かそうとする）力、すなわち、浮力が悪化（増大）しない。
【００３３】
また、加熱コイル１４は、撚り線２３の外面を気密性のある絶縁材で覆って形成した巻線で巻き回してなることによる加熱コイル１４とした場合、空隙を設ける加熱コイル１４に比べ、自己融着時にコイル線から発生する揮発成分による破裂が生じにくく（空隙があると、局所的に絶縁材が膨れやすいところができるため）、ものづくりの歩留りが向上し、かつ、絶縁材２４の信頼性が向上する。
【００３４】
また、絶縁材２４をフッ素樹脂とすることにより、耐熱性が高く、柔軟性に富むので、絶縁性が向上するとともに、巻線の巻回し作業が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱装置は、被加熱物の正確な温度検知が可能で、ユーザの使い勝手をよくすることができるので、センサを用いる類似の構成をとる全ての用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態１におけ要部平面図
【図３】本発明の実施の形態１における加熱コイルの断面図
【図４】従来の誘導加熱装置の断面図
【図５】従来の誘導加熱装置を示す図
【符号の説明】
【００３７】
１２  被加熱物
１４  加熱コイル
１５  コイル開口部
１６  湾曲部
１７  温度検知手段
２０  磁性体
２１  立ち上がり部
２２  巻軸中心
２３  撚り線
２４  絶縁体
【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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