(57)【要約】【課題】コイル保持部材への保持が確実であり、且つ、２００℃程度の環境においてもコイル形状を保持できる誘導加熱用のコイル線及び誘導加熱用コイルを提供すること。【解決手段】導体線上に、絶縁層が押出被覆により形成され、該絶縁層上に融着層が押出被覆により形成されてなるコイル線であって、上記絶縁層がフッ素樹脂からなり、上記融着層がポリフェニレンサルファイド樹脂とエラストマー成分からなる組成物からなり、上記絶縁層を構成するフッ素樹脂の融点が、上記融着層を構成する組成物の融点より高い誘導加熱用のコイル線。上記絶縁層の外周面に放電処理による接着処理が施されているコイル線。上記のコイル線が渦巻状又は円筒状に巻回された状態で、該コイル線の融着層が溶融固化されて、上記コイル線相互が融着一体化された誘導加熱用コイル。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体線上に、絶縁層が押出被覆により形成され、該絶縁層上に融着層が押出被覆により形成されてなるコイル線であって、
上記絶縁層がフッ素樹脂からなり、上記融着層がポリフェニレンサルファイド樹脂とエラストマー成分からなる組成物からなり、上記絶縁層を構成するフッ素樹脂の融点が、上記融着層を構成する組成物の融点より高いことを特徴とする誘導加熱用のコイル線。
【請求項２】
上記絶縁層の外周面に放電処理による接着処理が施されていることを特徴とする請求項１記載のコイル線。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のコイル線が渦巻状又は円筒状に巻回された状態で、該コイル線の融着層が溶融固化されて、上記コイル線相互が融着一体化されたことを特徴とする誘導加熱用コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電磁誘導加熱方式を利用した加熱調理器等のコイルなどとして好適に使用することが可能な誘導加熱用のコイル線と誘導加熱用コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電磁誘導加熱方式を利用した加熱調理器が一般家庭などに普及している。このような誘導加熱調理器用のコイル線として、例えば、絶縁被膜が形成された導体素線を複数本束ねて集合線とし、この集合線を撚り合せて導体線とし、この導体線上に絶縁層が形成され、この絶縁層上に各種の融着層が形成されたものが知られている。絶縁層としては、加熱調理器のような高温環境に耐え得るような優れた耐熱性を有していることが必要であるため、主に、フッ素樹脂が使用されている。また、昨今の家庭用誘導加熱調理器では、透磁率の低い銅鍋やアルミニウム鍋にも対応するためにコイル線に４０〜１００ｋＨｚの高周波を流していることから、耐コロナ性が必要となっており、この点からも誘電率の低いフッ素樹脂が好適に使用されている。このようなコイル線は、渦巻状に巻回されて高出力のコイルとされているが、この際、コイルの形状を安定させるため、融着層を溶融固化してコイル線相互を融着一体化することがなされている（例えば、特許文献１〜４）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６０１５３３号公報：松下電器産業
【特許文献２】特許第４０９６７１２号公報：松下電器産業
【特許文献３】特開２０００−５８２５１公報：クラベ
【特許文献４】特開２０１０−１３５１５７公報：日立ＡＰ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
昨今の高出力化の要求によってコイルの加熱効率を向上する必要が生じているとともに、発熱量は増加に伴って、コイルの耐熱性も向上する必要が生じている。ここで、特許文献１及び２によるコイル線は、融着層が融点の低いフッ素樹脂からなるものである。コイルは、コイル保持部材に保持した後に加熱調理器等に設置されることになるが、フッ素樹脂は接着しにくい材料であるため、特許文献１及び２によるコイル線の場合、接着剤によってコイル保持部材に保持することができない。そのため、固定部材とネジ止め等によってコイル保持部材に保持することになるが、部品点数が増加するとともに作業効率が悪化してしまうことになる。また、コイルをコイル保持部材に保持させるときの作業のバラツキによりコイルとコイル保持部材が完全に固定されないと、コイルの位置ズレが生じることになり、加熱効率の悪化や振動による異音が発生することになってしまう。また、特許文献３によるコイル線は、融着層がポリエステルエラストマー、ポリアミド樹脂またはポリウレタン樹脂のいずれかから構成されたものである。上記の通り、昨今の高出力化により発熱量が増加し、コイル線も２００℃程度の高温化に晒されることになっている。上記のような材料は、いずれも融点が２００℃以下であるため、高出力化された加熱調理器に適用すると、加熱中に融着層が溶融してしまう。それにより、渦巻状に巻回されたコイルの形状が崩れてしまうことになるとともに、溶融した熱融着層が流動して、加熱調理器の内部または周辺を汚染してしまうことになる。また、上記特許文献４によるコイル線は、融着層がポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、ＰＰＳ樹脂と記すことがある）のテープを巻回して構成されたものである。このようなテープ巻きの場合、重ね合わせによる段差かギャップ（テープが存在しない間隔）が必ず生じるため、融着できない部分が発生することになり、しっかりと融着一体化がなされなくなってしまう。これにより、渦巻状に巻回されたコイルの形状が崩れてしまい、加熱効率が悪化してしまうことが起こる。また、テープ巻きの場合には、熱劣化による剥がれや組立加工時の剥がれも起き易いことも経験的に明らかである。なお、引用文献４には、ＰＰＳ樹脂を押出被覆することも示唆されているが、詳細については全く記載がなく、実態的にはＰＰＳ樹脂の押出被覆はできていない状態であった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の欠点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、コイル保持部材への保持が確実であり、且つ、２００℃程度の環境においてもコイル形状を保持できる誘導加熱用のコイル線及び誘導加熱用コイルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するべく、本発明による誘導加熱用のコイル線は、導体線上に、絶縁層が押出被覆により形成され、該絶縁層上に融着層が押出被覆により形成されてなるコイル線であって、上記絶縁層がフッ素樹脂からなり、上記融着層がポリフェニレンサルファイド樹脂とエラストマー成分からなる組成物からなり、上記絶縁層を構成するフッ素樹脂の融点が、上記融着層を構成する組成物の融点より高いことを特徴とするものである。
また、上記絶縁層の外周面に放電処理による接着処理が施されていることが考えられる。
また、本発明による誘導加熱用コイルは、上記のコイル線が渦巻状又は円筒状に巻回された状態で、該コイル線の融着層が溶融固化されて、上記コイル線相互が融着一体化されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、融着層として、融点が高いＰＰＳ樹脂とエラストマー成分からなる組成物（以下、ＰＰＳ組成物と記すことがある）を使用しているため、２００℃程度の環境においても融着層が溶融しなくなり、コイル形状を保持することができる。また、ＰＰＳ組成物は接着性が高いものであるため、接着剤によってコイル保持部材へ固定することができ、確実且つ容易に保持をすることができる。また、ＰＰＳ組成物は十分に硬い材料であるため、融着一体化後にコイル線の位置が動いてしまうことを防止できる。
【０００８】
また、従来から公知のＰＰＳ樹脂は、耐熱性をはじめとした種々の特性に優れたものであったが、靭性が低く、溶融時の流動性も良いものではなかった。そのため、成形は主に射出成形によるものであり、押出成形で被覆をした場合、ひび割れ、剥離が生じるのみでなく、押出成形機内での管壁抵抗が大きいために押出成形自体ができない状態であった。これに対して、本発明においては、ＰＰＳ樹脂のみでなくエラストマー成分も有するＰＰＳ組成物を使用しているため、靭性が向上し、溶融時の流動性も良好となり、押出成形が可能になったものである。また、靭性が向上し柔軟性も単独のＰＰＳ樹脂より向上しているため、屈曲時に融着層のひび割れ等が発生せず、コイル形状への加工が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例を示した図であり、誘導加熱用コイル線の構成を示す一部切欠斜視図である。
【図２】本発明の実施例を示した図であり、誘導加熱用コイルの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１を参照して、本発明の実施の形態に係るコイル線１０について説明をする。外径０．０５ｍｍの軟銅線にポリエステルアミド−ポリイミドアミド絶縁被膜を形成して導体素線とし、この導体素線３０本をＳ撚りして集合線とした後、この集合線４０本をＺ撚りして直径２．５ｍｍφの導体線１とした。この導体線１の外周に、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）を押出成形によって被覆し、肉厚０．２５ｍｍの絶縁層２を形成した。このＰＦＡの融点は、３１０℃である。この絶縁層２の外周に、ポリフェニレンサルファイド樹脂とエラストマー成分からなるＰＰＳ組成物を押出成形によって被覆し、肉厚０．２０ｍｍの融着層３を形成した。このＰＰＳ組成物の融点は、２８０℃である。
【００１１】
このようにして得られたコイル線１０は、図２に示すように渦巻状又は円筒状に巻回した後、融着層３を溶融固化してコイル線１０相互が融着一体化を融着一体化することにより誘導加熱用コイル２０となる。このような誘導加熱用コイル２０は、接着剤によってコイル保持部材に保持され、また、コイル線１０の両端にはヒュージング接続等の手法によって接続端子が接続され、誘導加熱調理器等に設置されることになる。
【００１２】
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。導体線１は、通常コイルとして使用されるような導体線であれば何でもよく、導体素線の構成も目的に応じて適宜設定すれば良い。導体素線に形成される絶縁被膜についても、従来公知の材料を適宜選択すれば良く、場合によっては絶縁被膜を形成しなくても良い。また、導体素線を撚って導体線１とする場合、撚りピッチや撚りの向きは適宜設定すれば良いし、撚った線を更に撚るというような多段撚りを繰り返しても良い。また、素線集合体の形態も同芯円形態に限らず、楕円、扇形、扁平形態でもよい。
【００１３】
絶縁層２を構成する材料は、フッ素樹脂であり、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）などが挙げられる。これらの内の何れのフッ素樹脂を使用しても良いが、耐熱性を考慮した場合には、融点の高いＰＴＦＥやＰＦＡを使用することが好ましく、これらの内でも押出成形が可能なＰＦＡを使用することが好ましい。
【００１４】
又、絶縁層２の外周面には、融着層３と接着を強固にすることを目的として、接着処理を施してもよい。接着処理の方法としては、例えば、表面粗面化などの物理的改質、コロナ放電やプラズマ放電による放電処理、放射線処理、ＵＶ処理、レーザー処理、火炎放射処理、サンドブラスト処理、ナトリウム処理、プライマーなどの親和層形成などの方法が挙げられる。これらの中でも、コロナ放電による放電処理が、設備工程の煩雑さがなく、接着強固の効果が大きいため好ましい。
【００１５】
融着層３を構成する材料は、ＰＰＳ樹脂とエラストマー成分からなるＰＰＳ組成物が使用される。ＰＰＳ樹脂としては、一般的なベンゼン環と硫黄の繰り返しからなるものだけでなく、例えば、エーテル結合、スルホン結合、ビフェニル結合等を含む種々のポリアリーレンサルファイド樹脂が含まれる。
【００１６】
エラストマー成分としては、例えば、ブタジエン系共重合体、アクリル重合体、ブチルゴム、脂肪族ポリエステルエラストマー、アクリロニトリル−スチレングラフト共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、オレフィン共重合体、フッ素ゴム、シリコンゴムなどが挙げられる。これらの中でも、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、ビニル基、酸無水基及びエステル基からなる群から選ばれる少なくとも１種の官能基を有するエラストマー成分であることが好ましく、更にこれらの中でも、エポキシ基或いは酸無水物、酸、エステル等のカルボン酸に起因する官能基がポリフェニレンサルファイド樹脂との親和性が大きくなるため特に好ましい。エラストマー成分としては、例えば、α−オレフィン類と前記官能基を有するビニル重合性化合物類との共重合で得ることが出来る。前記α−オレフィン類としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン−１、等の炭素数２〜８のα−オレフィン類等が挙げられる。前記官能基を有するビニル重合性化合物類としては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル等のα、β−不飽和カルボン酸類及びそのアルキルエステル類、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、その他の炭素数４〜１０の不飽和ジカルボン酸類とそのモノ及びジエステル類、その酸無水物等のα、β−不飽和ジカルボン酸及びその誘導体、或いはグリシジル（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらの中でも、カルボキシル基を有するエチレン−プロピレン共重合体或いはエチレン−ブテン共重合体が好ましく用いられる。
【００１７】
ＰＰＳ樹脂とエラストマー成分との混合比は、ＰＰＳ樹脂９９〜５０重量部に対し、エラストマー成分１〜５０重量部であることが好ましい。
【００１８】
又、本発明のＰＰＳ組成物は、各成分の親和性および機械的性質をより高めるためにエポキシ化合物を添加することも有効である。エポキシ化合物としては分子内に１個又は２個のエポキシ基を有するものであり、β，γ−エポキシプロピルエーテル、１，４−ビス（β，γ−エポキシプロポキシ）ブタン、１，６−ビス（エポキシエチル）ヘキサン、２，２−ビス〔ｐ−（β，γ−エポキシプロポキシ）フェニル〕プロパン、１−エポキシエチル−３，４−エポキシシクロヘキサン、１−（β，γ−エポキシプロポキシ）−２−ベンジルオキシエタン、１−（β，γ−エポキシプロポキシ）−２−エトキシエタン、１，４−ビス（β，γ−エポキシプロポキシ）ベンゼンなどが挙げられる。さらに、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロカテコール、ビスフェノールＦ、サリゲニン、１，３，５−トリヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシ−ジフェニルジメチルメタン、４，４´−ジヒドロキシビフェニル、１，５−ジヒドロキシナフタレン、カシューフェノール、２，２，５，５−テトラキス（４−ヒドロキシフェニル）ヘキサンなどのビスフェノールのグリシジルエーテル、ビスフェノールの代りにハロゲン化ビスフェノール、ブタンジオールのジグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル系、フタル酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル系、Ｎ−グリシジルアニリン等のグリシジルアミン系等々のグリシジルエポキシ樹脂、エポキシ化ポリオレフィン、エポキシ化大豆油等の線状系及びビニルシクロヘキセンジオキサイド、ジシクロペンタジエンジオキサイド等の環状系の非グリシジルポキシ樹脂が挙げられる。又、エポキシ化合物としてノボラック型エポキシ樹脂も使用できる。ノボラック型エポキシ樹脂は、エポキシ基を２個以上含有し、通常ノボラック型フェノール樹脂にエピクロルヒドリンを反応させて得られるものである。ノボラック型フェノール樹脂はフェノール類とホルムアルデヒドとの縮合反応により得られる。この原料のフェノール類として制限はないが、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、レゾルシノール、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノールおよびこれらの混合物が特に好適に用いられる。更に、ポリ−ｐ−ビニルフェノールのエポキシ化物もエポキシ化合物として用いることができる。尚、エポキシ化合物はハロゲン、水酸基等を有していてもよく、単独又は２種以上の混合物として使用してもよい。
【００１９】
また、本発明によるＰＰＳ組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、機械的特性の向上や成形加工性の向上を図る等の目的で、各種の充填剤を添加しても良い。本発明に使用することができる充填材としては、例えばチタン酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、カオリン、クレー、ベントナイト、セリサイト、ゼオライト、マイカ、雲母、タルク、ウオラストナイト、フェライト、珪酸アルミニウム、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、ドロマイト、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、酸化チタン、酸化鉄、ミルドガラス、ガラスビーズ、ガラスバルーン、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、セラミック繊維、金属繊維等が挙げられる。但し、これらの充填剤は、融着層としての接着強度を低下させることがあるため、可能であるならば添加しない方が好ましい。
【００２０】
又、本発明によるＰＰＳ組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防錆剤、滑剤、離型剤、着色剤等を添加することができる。
【００２１】
更に本発明によるＰＰＳ組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で下記の重合体を混合して使用できる。前記重合体としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアセタール、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、シリコーン樹脂、液晶ポリマーなどを挙げることができる。
【００２２】
ＰＰＳ組成物の混合方法としては、例えばＰＰＳ樹脂、エラストマー成分、及び、必要に応じてエポキシ化合物、充填剤、添加剤等を予めヘンシェルミキサー又はタンブラー等で混合した後、１軸押出混練機又は２軸押出混練機などに供給して２００〜３６０℃で混練した後、ペレット化することにより得る方法が挙げられる。
【００２３】
上記絶縁層２及び上記融着層３は、公知の押出成形によって形成することができる。絶縁層２と融着層３は、個別に押出成形して積層しても良いし、共押出成形によって２層同時に形成しても良い。
【００２４】
上記絶縁層２を構成するフッ素樹脂の融点は、上記融着層３を構成するＰＰＳ組成物の融点より高いことが必要である。これは、絶縁層２上に融着層３を押出被覆する際に、押出成形の熱によって絶縁層２が溶融してしまうことを防止するとともに、融着層３を溶融固化する際に、絶縁層２が溶融してしまうことを防止するためである。
【００２５】
本発明においては、上記構成のコイル線１０を渦巻状又は円筒状に巻回した後、該コイル線１０を融着一体化することにより誘導加熱用コイル２０とする。コイル線１０を融着一体化させる手段としては、従来公知の方法をいずれも採用することができ、特に限定されない。例えば、渦巻状又は円筒状に巻回したコイル線１０を、所定の温度に保持された槽内に所定時間放置して加熱融着により一体化させる方法や、コイル線１０の導体線１に所定の電流を流すことによって生じる抵抗熱によって融着層３を内部から加熱溶融させて一体化させる方法などが挙げられる。尚、コイル線１０を巻回する形状については、渦巻状又は円筒状のような円を基調とした形状のみでなく、他の形状でも良い。例えば、角形筒状や星形状、種々の平面形状や立体形状でも良く、加熱対象物の形状や必要な磁力線強度分布等に応じて適宜設計すれば良い。
【実施例】
【００２６】
上記実施の形態のようにして得られた誘電加熱用コイル２０について、耐熱性の試験を行った。誘電加熱用コイル２０に通電をして温度上昇させ、コイル表面の温度を２００℃で１時間保持した後、表面状態やコイル線１０の位置ズレ等を確認した。本実施の形態による誘電加熱用コイル２０は、耐熱性試験後においても、表面状態に変化はなく、コイル線１０の位置ズレ等も生じていなかった。
【００２７】
また、市販の接着剤によって誘導加熱用コイル２０をコイル保持部材に保持したが、十分な接着力によって保持されていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によるコイル線と誘導加熱用コイルは、コイル保持部材への保持が確実であり、且つ、２００℃程度の環境においてもコイル形状を保持できるものである。従って例えば、トッププレートにナベ等を配置して加熱する誘導加熱調理器、電機炊飯器、電気ポットなどに好適に使用することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  導体線
２  絶縁層
３  融着層
１０  コイル線
２０  誘電加熱用コイル
【図１】
2012109061.tif 000003
【図２】
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