(57)【要約】【課題】加熱コイルを軽量化することによって、加熱コイルの慣性を小さくして、製品の落下時の衝撃を小さくすることによって、天板の損傷を防止することを目的とする。【解決手段】加熱コイル３４に銅クラッドアルミ導線３９を用いることにより、加熱コイル３４の重量が半減し、製品重量が軽くなると共に、誤って製品の落下した時に、加熱コイル３４の衝撃による天板の損傷を防止することができるようになる。また、加熱コイル３４の材料コストも大幅に低減できると共に、なんらかに理由で局部的に異常加熱した場合、加熱コイル３４を早く溶断させて、通電を停止することができ、安全性の向上を図ることができるようになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体の上面に設けた天板と、前記天板の下方に設けられ前記天板上の被加熱調理容器を加熱する略円形状の加熱コイルと、前記加熱コイルを保持するコイルベースと、前記加熱コイルを駆動するインバータ駆動部等を有する制御部とを備え、前記加熱コイルは、アルミ単体あるいはアルミ導線の周囲に異種金属を配設した複合アルミ導線を円板状になるようにうず巻状に巻回し形成した加熱コイル。
【請求項２】
本体の上面に設けた天板と、前記天板の下方に設けられ前記天板上の被加熱調理容器を加熱する略円形状の加熱コイルと、前記加熱コイルを保持するコイルベースと、前記加熱コイルを駆動するインバータ駆動部等を有する制御部とを備え、前記加熱コイルは、銅クラッドアルミ導線を円板状になるようにうず巻状に巻回し形成した加熱コイル。
【請求項３】
前記銅クラッドアルミ導線は外周に耐熱ワニス等によって絶縁処理を施した請求項２に記載の加熱コイル。
【請求項４】
請求項１または２に記載の加熱コイルを用いた誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱調理容器を載置する天板の損傷を防止する構成の加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、火を使わない、燃焼ガスの出ない安全でクリーンな熱源として誘導加熱調理器が普及してきている。この誘導加熱調理器は誘導加熱のための加熱コイルと、加熱コイルに高周波電流を制御可能に供給する制御回路上に様々な電子部品とを備えている。
【０００３】
前記の誘導加熱の原理は、導線に交流電流を流すと、その周りに磁力線が発生する。その近くに電気を通す物質（通常は金属）を置くとこの変化する磁力線の影響を受けて、金属の中に渦電流が流れる。
【０００４】
金属には通常電気抵抗があるため、金属に電流が流れると電力＝電流の２乗×抵抗分のジュール熱が発生して金属が加熱されることを利用する。
【０００５】
実際の誘導加熱調理器は、高周波インバータ電源が加熱コイルに高周波電流を供給すると、加熱コイルで高周波磁界が発生し、これが鍋に加わり、鍋（金属製）が直接発熱する仕組みを用いている。
【０００６】
ここで、高周波電流が加熱コイルを構成する導体を流れる時、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象、即ち、表皮効果が生じ、抵抗が増加して、温度上昇が大きくなり効率が低下する等の課題がある。
【０００７】
この防止策として、導体の細分化によって導体表面積を大きくする方法があり、細いエナメル銅線を複数本撚り合せたリッツ線をうず巻状に巻回して加熱コイルを形成したものが主流となっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
図６（ａ）は特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器の構造を示す部分破断斜視図、図６（ｂ）は要部断面図である。
【０００９】
図６（ａ）において、被加熱体である鉄鍋５の下側に設けられた加熱コイル２に高周波インバータ１から高周波電流を流すと、加熱コイル２から高周波磁界３が発生し、高周波磁界３により鉄鍋５の底に誘導電流９が流れ、そのジュール熱により鉄鍋５が加熱されるものである。前記加熱コイル２はスパイラル状に巻かれ、リッツ線で構成されている。
【００１０】
リッツ線は、図６（ｂ）に示すように、０．５ｍｍの銅素線を複数本撚り合わせて構成されているものである。
【００１１】
従来の誘導加熱調理器は、高周波領域での抵抗を抑えるために、加熱コイルとして上述したように直径が０．５ｍｍの銅素線を１９本撚り合わせたリッツ線を使用している。そして、このリッツ線からなる加熱コイルを２０ターン巻いたものに周波数２０ｋＨｚの高周波電流を流して、例えば鉄鍋などの被加熱調理容器を加熱する。
【００１２】
また、誘導加熱調理器の加熱コイルの保持構成としては、簡便な方法で加熱コイルを支持する構成としたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【００１３】
図７は、特許文献２に記載された他の従来の誘導加熱調理器の要部断面図である。図７に示すように、他の従来の誘導加熱調理器は、鍋等を載置する天板１１はセラミックプレート等で構成されている。
【００１４】
天板１１の下方には、鍋を誘導加熱するための磁力線を発生させるコイル１２が配置されている。コイル１２は支持体１３上に固定されている。支持体１３の下方には、コイル１２に高周波電流を供給し、駆動させるインバータ基板１４が配設されている。インバータ基板１４は基板支持体１５上に保持されている。
【００１５】
基板支持体１５は、支持体１３を保持するための支持ボス１６を複数個有している。支持ボス１６の中央に形成された柱にはスプリングで構成された弾性体１７が挿入されている。保持部１８は、支持体１３の外周部に一体に形成され下方に開口した筒状であり、弾性体１７にかぶせられている。支持体１３はこれらによって保持されている。
【００１６】
また、支持体１３には、保持部１８の上方に押し当てボス１９が複数個設けられている。押し当てボス１９は弾性体１７に押し上げられ、天板１１裏面に当たる。この構成によりコイル１２と天板１１との距離は常に一定に保たれている。
【００１７】
また、支持体１３の摺動距離Ａは、弾性体１７の形状と付勢力とに依存し、支持体下面２０と電子部品の天面との隙間Ｂの最小値より小さくならないようにする必要がある。
【００１８】
このような構成とすることで、天板とコイル１２との距離を組み立てばらつき等なく一定にすることができる。即ち、天板に載置される被加熱調理容器とコイル１２との距離を一定にすることができ、被加熱調理容器を誘導加熱する条件が安定し、加熱時のコイル１２への電力供給制御等の電気性能を安定させることができる。
【００１９】
しかしながら、従来の構成では、例えば梱包状態において誤って落下すると本体に衝撃が加わる。ここで、コイル１２を支持する支持体１３は弾性体１７により保持されている。そのため、弾性体１７は下方に圧縮され、支持体１３も同時に下方に押し下げられ摺動する。
【００２０】
その際、押し下げられた支持体１３はインバータ基板１４上に載っている電子部品の天面に当たるまで押し下げられる。そのため、電子部品に応力がかかり、電子部品と共にインバータ基板１４も破壊される。
【００２１】
このため、従来の構成においては、支持体下面２０と電子部品の天面との隙間Ｂの最小値を大きくするか、弾性体１７の付勢力を強くして電子部品に応力がかからないようにされている。隙間Ｂの最小値を大きくする場合には、本体内の空間に高密度に部品を実装できず製品高さが高くなり、本体のコンパクト化、薄型化の要望に対応することができない。
【００２２】
一方、弾性体１７の材質あるいは形状を変えて付勢力を大きくすると、押し当てボス１９から天板１１に加わる圧力が高くなる。そのため、製品の落下時に天板１１に与えられる衝撃が大きくなり天板１１が破壊される恐れが大きくなる。
【００２３】
そのため、簡便な方法で加熱コイルを支持して落下等の衝撃を受けても、壊れにくく信頼性が高くなるように構成したものがある（例えば、特許文献３参照）。
【００２４】
図８は、特許文献３に記載された他の従来の誘導加熱調理器の要部断面図である。図８に示すように、他の従来の誘導加熱調理器は、調理容器を載置する天板２１と、加熱コイ
ル２２と、インバータ基板２３と、支持体２４と、基板支持体２５と弾性体２６とを有する。
【００２５】
加熱コイル２２は調理容器を誘導加熱する。インバータ基板２３は部品を搭載し、加熱コイル２２を駆動させる。支持体２４はインバータ基板２３上方に配置され、加熱コイル２２を支持する。
【００２６】
また、支持体２４は、上方に押し当てボス２７が設けられ、この押し当てボス２７を介在させて天板２１に押し当てられる。基板支持体２５は、支持体２４を保持する３個以上の支持ボス２８を有するとともに、インバータ基板２３を保持する。
【００２７】
弾性体２６は支持体２４と支持ボス２８との間に介在する。支持体２４には第１摺動規制部２４ａが設けられ、支持ボス２８には第２摺動規制部２８ａが設けられている。第１摺動規制部２４ａと第２摺動規制部２８ａとは、互いに当接して、支持体２４下面２４ｂと部品の天面２３ａとの隙間の最小値より、支持体２４の摺動距離の方が小であるように制限する。
【００２８】
これにより、弾性体２６が圧縮され支持体２４が押下げられても、インバータ基板２３上の部品に支持体２４が当たることがないため、落下等の衝撃を受けても、壊れにくく信頼性が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】特開平１０−３２１３５８号公報
【特許文献２】特開平０９−３１２１９５号公報
【特許文献３】国際公開第２００６／０２２２７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかしながら、前記従来の構成では、支持体２４と支持ボス２８との間に介在させた弾性体２６によって、加熱コイル２２を載置した支持体２４を天板２１に押し当てるようになっていて、落下高さが高くなったりするなど何らかの理由で、製品の落下時の衝撃が大きいと、やはり、加熱コイル２２が上下動して天板２１に与えられる衝撃が大きくなり天板１１が破壊される恐れが大きくなる。
【００３１】
特に、加熱コイル２２はエナメル銅線を複数本撚り合せたリッツ線を使用しているため、どうしても、加熱コイル２２の重量が重くなって慣性が大きくなってしまい、製品の落下時に、天板２１に与えられる衝撃が大きくなり、天板２１が破壊される恐れが大きくなってしまう心配があった。
【００３２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、加熱コイルを軽量化することによって、加熱コイルの慣性を小さくして、梱包状態での製品の落下時の衝撃を小さくすることによって、天板の損傷を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器は、本体の上面に設けた天板と、前記天板の下方に設けられ前記天板上の被加熱調理容器を加熱する略円形状の加熱コイルと、前記加熱コイルを保持するコイルベースと、前記加熱コイルを駆動するインバータ駆動部等を有する制御部とを備えたものである。
【００３４】
この中で、前記加熱コイルは、アルミ単体あるいはアルミ導線の周囲に異種金属を配設した複合アルミ導線を円板状になるようにうず巻状に巻回し形成した構成としている。
【００３５】
また、本体の上面に設けた天板と、前記天板の下方に設けられ前記天板上の被加熱調理容器を加熱する略円形状の加熱コイルと、前記加熱コイルを保持するコイルベースと、前記加熱コイルを駆動するインバータ駆動部等を有する制御部とを備え、前記加熱コイルは、銅クラッドアルミ導線を円板状になるようにうず巻状に巻回し形成した構成としてある。
【００３６】
上記した構成により、加熱コイルはアルミ単体あるいはアルミ導線の周囲に異種金属を配設した複合アルミ導線または銅クラッドアルミ導線で形成してあるので、重量は銅線に比べおよそ半減させることができ、加熱コイルの慣性を小さくして、製品の落下時の衝撃を小さくすることによって、天板の損傷を防止することができるようになる。
【００３７】
また、製品重量も軽くできるとともに、大幅にコスト低減をすることができるようになる。さらに、誘導加熱調理器は、被加熱調理容器を加熱するときに異常高温にならないように温度センサなどの安全装置が設けられている。
【００３８】
万一この安全装置が故障した場合に、被加熱調理容器の温度上昇に伴って、加熱コイルも温度上昇するようになり、この場合、アルミは銅よりも溶融温度が低く、アルミ単体あるいはアルミ導線の周囲に異種金属を配設した複合アルミ導線または銅クラッドアルミ導線は銅導線よりも、低い温度で溶断するため、通電が遮断され、被加熱調理容器の加熱が停止するため、安全性が向上する。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器は、加熱コイルにアルミ単体あるいはアルミ導線の周囲に異種金属を配設した複合アルミ導線または銅クラッドアルミ導線を用いることにより、加熱コイルの重量が半減し、製品重量が軽くなると共に、誤って製品の落下した時に、加熱コイルの衝撃による天板の損傷を防止することができるようになる。
【００４０】
また、加熱コイルの材料コストも大幅に低減できると共に、なんらかに理由で局部的に異常加熱した場合、加熱コイルを銅導線より低い温度で早く溶断させて、通電を停止することができ、安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルを使用した誘導加熱調理器の要部断面図
【図２】本発明の実施の形態１における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルの要部拡大断面図
【図３】本発明の実施の形態１における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルの要部拡大断面図
【図４】本発明の実施の形態１における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルを使用した誘導加熱調理器の要部平面図
【図５】本発明の実施の形態１における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルを使用した誘導加熱調理器の制御ブロック図
【図６】（ａ）特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器の構造を示す部分破断斜視図（ｂ）特許文献１に記載された従来の誘導加熱調理器の要部断面図
【図７】特許文献２に記載された他の従来の誘導加熱調理器の要部断面図
【図８】特許文献３に記載された他の従来の誘導加熱調理器の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００４２】
第１の発明は、本体の上面に設けた天板と、前記天板の下方に設けられ前記天板上の被加熱調理容器を加熱する略円形状の加熱コイルと、前記加熱コイルを保持するコイルベースと、前記加熱コイルを駆動するインバータ駆動部等を有する制御部とを備え、前記加熱コイルは、アルミ単体あるいはアルミ導線の周囲に異種金属を配設した複合アルミ導線を円板状になるようにうず巻状に巻回し形成したものである。
【００４３】
これによって、重量は銅線に比べおよそ半減させることができ、加熱コイルの慣性を小さくして、製品の落下時の衝撃を小さくすることによって、天板の損傷を防止することができるようになる。
【００４４】
第２の発明は、本体の上面に設けた天板と、前記天板の下方に設けられ前記天板上の被加熱調理容器を加熱する略円形状の加熱コイルと、前記加熱コイルを保持するコイルベースと、前記加熱コイルを駆動するインバータ駆動部等を有する制御部とを備え、前記加熱コイルは、銅クラッドアルミ導線を円板状になるようにうず巻状に巻回し形成したものである。
【００４５】
これによって、加熱コイルはアルミ単体あるいはアルミ導線の周囲に異種金属を配設した複合アルミ導線または銅クラッドアルミ導線で形成してあるので、重量は銅線に比べおよそ半減させることができ、加熱コイルの慣性を小さくして、製品の落下時の衝撃を小さくすることによって、天板の損傷を防止することができるようになる。
【００４６】
また、製品重量も軽くできるとともに、１ｋｇ当たりの価格は時期によって異なるが、およそ、アルミは銅の１／４から１／３程度であるため、大幅にコスト低減をすることができるようになる。
【００４７】
さらに、加熱コイルがなんらかに理由で局部的に異常加熱した場合、アルミが銅より融点が低く早く溶断するため、安全性が向上する。
【００４８】
第３の発明は、特に、第２の発明において、銅クラッドアルミ導線が外周に耐熱ワニス等によって絶縁処理を施したものである。
【００４９】
これによって、銅クラッドアルミ導線の外周に耐熱ワニス等によって絶縁処理を施してあるので、その周囲がすべりやすく、スムーズに巻きやすくなり、加工性が向上するとともに、銅クラッドアルミ導線の表面に傷つきにくいため、導体線が擦れて導体線の粉が生じて、他の部分の電気部品に悪影響を及ぼす心配もなくなる。
【００５０】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明の加熱コイルを用いた誘導加熱調理器としたものである。
【００５１】
これによって、前記した第１または第２の発明の作用効果が得られ、製品重量が軽くなると共に、誤って製品の落下した時に、加熱コイルの衝撃による天板の損傷を防止することができるようになる。
【００５２】
また、加熱コイルの材料コストも大幅に低減できると共に、なんらかに理由で局部的に異常加熱した場合、加熱コイルを早く溶断させて、通電を停止することができ、安全性の向上を図ることができるようになる。
【００５３】
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。
【００５４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の要部断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルの要部拡大断面図、図３は本発明の第１の実施の形態における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルの要部拡大断面図である。
【００５５】
図４は本発明の第１の実施の形態における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の加熱コイルを使用した誘導加熱調理器の要部平面図、図５は本発明の第１の実施の形態における加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器の誘導加熱調理器の制御ブロック図である。
【００５６】
図１〜図５に示すように、本体３１の天面は鍋などの被加熱調理容器３２を載置する天板３３で形成され、その一部に操作部３３ａ（図４）が設けられる。
【００５７】
天板３３の内側には被加熱調理容器３２を加熱する略円形状の加熱コイル３４と、前記加熱コイル３４の運転や電源供給するインバータ部３５を制御する制御部３６が配置されていて、制御部３６が、インバータ部３５のスイッチング半導体をオン、オフしてインバータ部３５の高周波発振を制御するとともに発振動作の起動、停止も制御している。
【００５８】
上記インバータ部３５は、周波数変換装置の一つで、電源整流器、フィルタコンデンサ、共振コンデンサ、スイッチング半導体などを含み、商用電源３７を高周波電流に変換し、この高周波電流を加熱コイル３４に供給して、加熱コイル３４は被加熱調理容器３２の近傍で高周波磁界を発生し被加熱調理容器３２の底を加熱するようになっている。
【００５９】
また、加熱コイル３４は、図２に示すように、耐熱樹脂性のコイルベース３８上に載置されており、加熱コイル３４を形成する素線は、図３に示すように、中心がアルミ３９ａで周囲が薄い層の銅３９ｂで形成された複数の細い銅クラッドアルミ導線３９からなり、それぞれの外周に耐熱ワニス等によって絶縁処理３９ｃを施し、撚り合わせたものをうず巻状に巻回して形成してある。
【００６０】
以上のように構成された加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。
【００６１】
本体３１の天面に位置する天板３３に鍋などの被加熱調理容器３２を載置して、使用者が操作部３３ａを操作して、所定の条件で加熱を開始すると、制御部３６が、インバータ部３５を稼働させて高周波電流を加熱コイル３４に供給し、加熱コイル３４は被加熱調理容器３２の近傍で高周波磁界を発生して、被加熱調理容器３２の底を加熱するようになっている。
【００６２】
そして、加熱コイル３４は銅クラッドアルミ導線３９であるので、殆どがアルミ部分で占められており重量は銅線のリッツ線に比べおよそ半減させることができ、加熱コイル３４の慣性を小さくして、製品の落下時の衝撃を小さくすることによって、天板等の損傷を防止することができるようになる。
【００６３】
ここで、銅とアルミの比較について詳述すると、導電率は、銅を１００とするとアルミは６１と若干アルミの方が抵抗値は高めとなってしまい、単位長さ当たりの直流抵抗値を同じに設定するには、アルミは銅の１．６４倍の断面積が必要となるが、密度は銅が８．９６ｇ／ｃｍ３に対してアルミは２．７０ｇ／ｃｍ３であるため、単位長さ当たりの重量
は、アルミは銅のおよそ１／２となる。  また、１ｋｇ当たりの価格は時期によって異なるが、およそ、アルミは銅の１／４から１／３程度であるため、大幅にコスト低減をすることができるようになる。
【００６４】
また、融点はアルミが６６０℃に対し銅が１０８３℃であり、溶解熱はアルミが３９７Ｊ／ｇに対し銅が２０９Ｊ／ｇでこれを体積換算すると、アルミが１０７１．９Ｊ／ｇに対し銅が１８７２．６４Ｊ／ｇとなる。
【００６５】
これによって、万一、誘導加熱調理器の安全装置（図示せず）この安全装置が故障した場合に、被加熱調理容器３２の温度上昇に伴って、加熱コイル３４も温度上昇するようになり、この場合、アルミは銅よりも溶融温度が低く、銅クラッドアルミ導線３９は銅導線よりも、低い温度で溶断するため、通電が遮断され、被加熱調理容器３２の加熱が停止するため、安全性が向上する。
【００６６】
そして、銅クラッドアルミ導線３９の外周に耐熱ワニス等によって絶縁処理３９ｃを施してあるので、その周囲がすべりやすく、スムーズに巻きやすくなり、加工性が向上するとともに、銅クラッドアルミ導線３９の表面に傷つきにくいため、導体線が擦れて導体線の粉が生じて、他の部分の電気部品に悪影響を及ぼす心配もなくなる。
【００６７】
さらに、アルミ単体では、半田性が悪く、端子処理が困難であるが、アルミ導線の外周に銅をクラッドしてあるので、半田付けが可能で、経年的にも安定した品質が得られるようになる。また、ヒュージング等の半田以外の端子処理においても、銅クラッドアルミ導線３９は、アルミ単体より、端子との電気接続が銅導線と同様に安定した品質を得ることができる。
【００６８】
尚、銅クラッドアルミ導線３９を用いた加熱コイル３４で説明したが、これは、アルミ単体の導線あるいは、銅以外の異種金属クラッドアルミ導線、または、金属メッキアルミ導線でもほぼ同じような性能が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上のように、本発明にかかる加熱コイルとそれを使用した誘導加熱調理器は、加熱コイルに銅クラッドアルミ導線を用いることにより、加熱コイルの重量が半減し、製品重量が軽くなると共に、誤って製品の落下した時に、加熱コイルの衝撃による天板の損傷を防止することができる。
【００７０】
また、加熱コイルの材料コストも大幅に低減できると共に、なんらかに理由で局部的に異常加熱した場合、加熱コイルを早く溶断させて、通電を停止することができ、安全性の向上を図ることができるので、誘導加熱を利用した調理分野等の用途に有効である。
【符号の説明】
【００７１】
２、２２、３４  加熱コイル
１１、２１、３３  天板
１４、２３  インバータ基板
３２  被加熱調理容器
３５  インバータ部
３６  制御部
３８  コイルベース
３９  銅クラッドアルミ導線
３９ｃ  絶縁処理
【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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【図７】
2012195059.tif 000009
【図８】
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