(57)【要約】【課題】コイルに発生する磁束の乱れを防止し、被加熱物を均一に加熱でき、かつ高効率の電磁誘導加熱コイル及び電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。【解決手段】外周から内周に向かって巻線が渦巻き状に巻かれる第１層コイルと、前記第１層コイルの最内周から続けて同じ方向かつ外周に向かって渦巻き状に巻線が巻かれる第２層コイルと、前記第１層コイル及び前記第２層コイルの最外周から引き出され、前記第１層コイル及び前記第２層コイルに電力を供給する一対の引出線とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周から内周に向かって巻線が渦巻き状に巻かれる第１層コイルと、
前記第１層コイルの最内周から続けて同じ方向かつ外周に向かって渦巻き状に巻線が巻かれる第２層コイルと、
前記第１層コイル及び前記第２層コイルの最外周から引き出され、前記第１層コイル及び前記第２層コイルに電力を供給する一対の引出線と、
を備えることを特徴とする電磁誘導加熱コイル。
【請求項２】
前記第１層コイルの巻線と前記第２層コイルの個々の巻線が、前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面と直交する方向に重ねられた一組の巻線をなしていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項３】
隣接する前記一組の巻線同士の間に隙間が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項４】
隣接する前記一組の巻線同士の離間距離が、前記巻線の軸間距離で前記巻線の径の１倍を超えて１．５倍以下であることを特徴とする請求項３に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項５】
前記一組の巻線が、内周側に傾斜されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項６】
傾斜の角度が、前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面方向に対して６０度以上９０度未満であることを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項７】
傾斜の角度が前記一組の巻線の外周側より内周側が大きく構成され、
最外周の前記一組の巻線の傾斜の角度が前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面方向に対して６０度以上であり、
最内周の前記一組の巻線の傾斜の角度が前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面方向に対して９０度以下であることを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項８】
前記第１層コイル又は前記第２層コイルの最外周から続けて同じ方向に巻かれるとともに、前記第１層コイル又は前記第２層コイルの最外周のみに巻線が重ね巻きされる第３層コイルをさらに備え、
前記引出線の一方が前記第１層コイル又は前記第２層コイルの最外周から、前記引出線の他方が前記第３層コイルから引き出されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイル。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱コイルと、
前記電磁誘導加熱コイルに電力を供給するための電源部と、
前記電磁誘導加熱コイルの上方に設けられ、被加熱物を載置させるための天板と、
を備えることを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルに流した電流により磁束を発生させ、この磁束によって被加熱物を電磁誘導加熱させる電磁誘導加熱コイル及び該電磁誘導加熱コイルを用いた電磁誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁誘導加熱コイル（以下、単に「コイル」と称することがある。）には、同一平面上に渦巻き状に巻線を巻いたコイルが広く採用されている。このようなコイルでは、コイルの内径側の空間（コイルが巻かれていない箇所）は、磁束の通路となるので適正な空間、すなわちコイルの内径が必要となる。この空間を確保するためのコイルの最外周長と最内周長の比率は、最外周長／最内周長＝３以下であり、好ましくは２．５以下である。
【０００３】
ところが、コイルの外径は被加熱物体の外径に制約され、また、コイルの内径は巻き数や高周波電源との負荷整合性の関係から大きくすることができない。このため、最外周長／最内周長の比率が３を超えることが多く、係る場合、コイルの内径側の空間における磁束密度が、被加熱物体近傍の磁束密度に比べて異常に高くなる。そして、通過しきれない磁束はコイル内径空間に近接する渦巻きコイルを通過せざるを得なくなり、コイルの温度上昇や加熱効率の低下を招いていた。
【０００４】
このため、コイルの温度上昇を抑制し、負荷の電磁誘導加熱に適したインダクタンスを得ることを目的として、特開２０００−３４０３５２号公報に、複数のコイルを積層させ、これらのコイルを直列接続させてコイル全体の巻き数を増加させる、又は並列接続させて必要な巻き数を細い線径のコイルで作ることができる電磁誘導加熱装置が開示されている。そして、これらのコイルに電力を供給するため、コイルの両端部には一対の引出線が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４０３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来採用されている電磁誘導加熱コイル及び特許文献１に記載されているコイルでは、図１０に示すように、一方の引出線１１６ａはコイル７０１の最外周に設けられ、そのままコイル７０１の外側に引き出されるが、他方の引出線１１６ｂはコイル７０１の最内周に設けられ、コイルの近傍を、巻線を横切る様にして引き出されている。このため、引出線に発生する磁界によって、コイルから発生される磁界が錯乱され、加熱の効率が低下するとともに、被加熱物の均一な加熱が難しくなるという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、一対の引出線をコイルの最外周に設けることで、引出線がコイルの巻線を横切らないように構成し、これによりコイルに発生する磁束の乱れを防止し、高効率、かつ被加熱物を均一に加熱できる電磁誘導加熱コイル及び電磁誘導加熱調理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】
【０００８】
本発明の電磁誘導加熱コイルは、
外周から内周に向かって巻線が渦巻き状に巻かれる第１層コイルと、
前記第１層コイルの最内周から続けて同じ方向かつ外周に向かって渦巻き状に巻線が巻かれる第２層コイルと、
前記第１層コイル及び前記第２層コイルの最外周から引き出され、前記第１層コイル及び前記第２層コイルに電力を供給する一対の引出線と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電磁誘導加熱コイルによれば、外周から内周に向かって巻線が渦巻き状に巻かれる第１層コイルと、第１層コイルの最内周から続けて同じ方向かつ外周に向かって渦巻き状に巻線が巻かれる第２層コイルとを備えるため、第１層コイルと第２層コイルが直列に接続されるとともに、これらのコイルの両端が、コイルの最外周に設けられる構成となる。これにより、第１層コイル及び第２層コイルに電力を供給する引出線が、これらのコイルの最外周から引き出される。このため、引出線が巻線を横切ることがなく、コイルに発生する磁束を、引出線で乱すことがなくなる。また、コイルが２層となっているため、最外周長と最内周長の比率を３以下にすることが容易となる。なお、第２層コイルの巻線を第１層コイルの巻線と同じ方向に巻くとは、第２層コイルの巻線と第１層コイルの巻線とで、電流の向きが同じになるように巻くことを意図する。
【００１０】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例は、
前記第１層コイルの巻線と前記第２層コイルの個々の巻線が、前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面と直交する方向に重ねられた一組の巻線をなしていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例によれば、第１層コイルの巻線と第２層コイルの個々の巻線が重ねられ、一組の巻線をなしているため、個々の巻線に発生する磁力が合わされ、巻線が重ねられた方向に磁束が延びるように放射される。これにより、被加熱物に磁束が到達しやすくなり、被加熱物をより効率的に加熱することができる。
【００１２】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例は、
隣接する前記一組の巻線同士の間に隙間が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例は、
隣接する前記一組の巻線同士の離間距離が、前記巻線の軸間距離で前記巻線の径の１倍を超えて１．５倍以下であることを特徴とする。
【００１４】
これらの本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例によれば、コイルが、一組の巻線と、隣接する他の一組の巻線との間に隙間を有する粗巻きとされているため、広範囲を加熱することができる。また、隣接する他の巻線の磁束の影響を受けにくくなるため、巻線が重ねられた方向に磁束がより延びるように放射される。また、最外周長と最内周長の比率の自由度を増すことができる。これらにより、より効率的に被加熱物を加熱することができる。
【００１５】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例は、
前記一組の巻線が、内周側に傾斜されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例は、
前記傾斜の角度が、前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面方向に対して６０度以上９０度未満であることを特徴とする。
【００１７】
これらの本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例によれば、一組の巻線が、コイルの内周側に向かって傾斜されているため、磁束の放射される向きもコイルの内周側に傾斜させることができる。これにより、巻線が存在しないコイルの中心部においても被加熱物を加熱することができる。また、被加熱物の電磁誘導加熱コイルに対向する面が、電磁誘導加熱コイルに向かって凸状をなし、コイルの外周側においてコイルと被加熱物との距離が離れる場合であっても、磁束が被加熱物に届きやすくなり、被加熱物を効率的に加熱することができる。
【００１８】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例は、
傾斜の角度が前記一組の巻線の外周側より内周側が大きく構成され、
最外周の前記一組の巻線の傾斜の角度が前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面方向に対して６０度以上であり、
最内周の前記一組の巻線の傾斜の角度が前記第１層コイル及び前記第２層コイルの面方向に対して９０度以下であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例によれば、外周側にある一組の巻線は傾斜が強くされ、内周側にある一組の巻線は直立又は直立に近くなる。このため、磁束の放射される向きを一組の巻線毎に変えることができ、設計の自由度が増す。また、コイルに対向する面が凸状に構成されている被加熱物においても、被加熱物の面の略全域で該面に対して一組の巻線が略直角になり、磁束が効率よく被加熱物に作用する。
【００２０】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例は、
前記第１層コイル又は前記第２層コイルの最外周から続けて同じ方向に巻かれるとともに、前記第１層コイル又は前記第２層コイルの最外周のみに巻線が重ね巻きされる第３層コイルをさらに備え、
前記引出線の一方が前記第１層コイル又は前記第２層コイルの最外周から、前記引出線の他方が前記第３層コイルから引き出されることを特徴とする。
【００２１】
本発明の電磁誘導加熱コイルの好ましい例によれば、コイルの最外周にて第３層コイルが設けられているため、当該部分における磁束がより強力な物となるとともに、重ねられた方向により強く磁束を放射させることができる。これにより、被加熱物との距離が離れやすい外周部において、被加熱物をより効率的に加熱することができる
【００２２】
本発明の電磁誘導加熱調理器は、
上述のいずれかの電磁誘導加熱コイルと、
前記電磁誘導加熱コイルに電力を供給するための電源部と、
前記電磁誘導加熱コイルの上方に設けられ、被加熱物を載置させるための天板と、
を備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明の電磁誘導加熱調理器によれば、上述した電磁誘導加熱コイルと同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明の電磁誘導加熱コイル及び電磁誘導加熱調理器によれば、一対の引出線をコイルの最外周に設けることで、引出線がコイルの巻線を横切らないように構成し、これによりコイルに発生する磁束の乱れを防止し、高効率、かつ被加熱物を均一に加熱できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを模式的に説明する図である。
【図２】本発明の電磁誘導加熱コイルの他の例を模式的に説明する図である。
【図３】図２に示す電磁誘導加熱コイルのＢ−Ｂ線端面図である。
【図４】本発明の電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する図である。
【図５】本発明の電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する図である。
【図６】本発明の電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する図である。
【図７】本発明の電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する図である。
【図８】本発明の電磁誘導加熱調理器で被加熱物を加熱している状態を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱調理器の外観の一例を説明する図である。
【図１０】従来の電磁誘導加熱コイルを模式的に説明する図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルの加熱実験に使用した機器の仕様を示す図である。
【図１２】電磁誘導加熱コイルのコイル特性と加熱特性に係るデータを示す図である。
【図１３】図１２に示すデータから電磁誘導加熱コイルの特性を検討するデータを示す図である。
【図１４】図１２に示すデータから電磁誘導加熱コイルの特性を検討するデータを示す他の図である。
【図１５】図１２に示すデータから電磁誘導加熱コイルの特性を検討するデータを示す他の図である。
【図１６】従来の電磁誘導加熱コイルによる加熱痕と本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルによる加熱痕とを比較する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイル及び電磁誘導加熱調理器について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の電磁誘導加熱コイルは、本発明の電磁誘導加熱調理器に内蔵され使用されるものである。
【００２７】
先ず、図９を参照して、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱調理器について説明する。図９は本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱調理器の外観の一例を説明する図である。
【００２８】
図９に示すように、本実施形態の電磁誘導加熱調理器２０は、他の調理設備に備え付けられるビルトイン型であり、本体部２１と、操作部３１とを備える。本体部２１は、被加熱物を載置させるための天板２２と、冷却のための通気孔が設けられた筐体２３と、前記筐体２３内部に本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルと、前記電磁誘導加熱コイルに高周波電流を供給する図示しない電源部、冷却ファン、さらには電磁誘導加熱コイルの下側に配置されるフェライト、電磁誘導加熱コイルを保持するコイルベース等を備える。
【００２９】
操作部３１は、電磁誘導加熱調理器２０を操作するためのもので、本体部２１とケーブル３２で接続されており、電源スイッチ３３、出力調整つまみ３４、インジケータ３５等を備える。また、本体部２１には、商用電源から電力を供給するための電源線２５が備えられている。
【００３０】
電源部は、一般に電磁誘導加熱調理器に使用される公知のものが採用され、商用電源の交流を直流に整流する整流回路、整流された直流を断続させるとともに、電磁誘導コイルに流れる電流の向きを変化させるスイッチング素子、及びスイッチング素子を制御する制御部（いずれも図示せず。）を備える。なお、電磁誘導加熱調理器としては、ビルトイン型に限られず、据置型、ポータブル型等の様々な態様とすることができる。
【００３１】
次に、図１〜図７を参照して、本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施形態に係る電磁誘導加熱コイルを説明するためにコイルを模式的に示した図であり、図１（Ａ）は第１層コイル、図１（Ｂ）は第２層コイル、図１（Ｃ）は第１層コイルと第２層コイルを重ね合わせた図である。また、図２（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の電磁誘導加熱コイルの他の例を説明するために、図１同様にコイルを模式的に示した図である。図３は図２（Ｃ）に示す電磁誘導加熱コイルのＢ−Ｂ線端面図、図４は本発明の電磁誘導加熱コイルの他の例を図３と同様の断面から説明する図、図５〜図７は本発明の電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する図である。
【００３２】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本実施形態の電磁誘導加熱コイル１０１は、第１層コイル１１１と、第２層コイル１１２とを備える。第１層コイル１１１は、外周から内周に向かって巻線が渦巻き状に巻かれる渦巻きコイルである。また、第２層コイル１１２は内周から外周に向かって第１層コイル１１１と同じ向きに巻線が渦巻き状に巻かれる渦巻きコイルである。そして、図１（Ｃ）に示すように、第１層コイル１１１の最内周の終端１５ａと、第２層コイル１１２の最内周の始端１４ｂとが接続されて、双方のコイルが重ね合わされ、直列に接続された２層のコイル１０１を構成する。また、第１層コイル１１１の最外周にある始端１４ａと、第２層コイル１１２の最外周にある終端１５ｂには、これらのコイルに電力を供給する一対の引出線１６ａ，１６ｂが接続される。このように構成することで、引出線１６ａ，１６ｂがコイルの巻線を横切ることがなく、引出線１６ａ，１６ｂによる磁力によって、コイルが発生する磁束を乱すことがなくなる。また、引出線１６ａ，１６ｂは、互いに撚化させることにより、コイルに与える悪影響を略無視できる状態にすることができる。
【００３３】
なお、電流は図中の矢印で示すように、第１層コイル１１１と第２層コイル１１２とで同じ向きに流れる。また、第１層コイル１１１、第２層コイル１１２、及び一対の引出線１６ａ，１６ｂは、細径のエナメル線を複数本撚り合わせたリッツ線が用いられ、それぞれを１本のリッツ線で連続的に構成することができる。また、図１（Ａ）〜（Ｃ）は、第１層コイル１１１と第２層コイル１１２を模式的に表した図であり、図中では、第１層コイル１１１と第２層コイル１１２の構成をわかりやすくするために、隣接する巻線同士が隙間を有するように粗く描いているが、実際の製品においては、ターン数及び巻線同士の隙間は種々の態様をとることができる。
【００３４】
また、図１（Ｃ）に示す電磁誘導加熱コイル１０１では、第１層コイル１１１と第２層コイル１１２とが、面としては重なっているが、個々の巻線同士がコイルの面に直交する方向に重ねられ、一組の巻線をなしているのは、図中のＡ−Ａ線の近傍のみである。
【００３５】
次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、電磁誘導加熱コイル２０１の他の例を説明する。図２（Ａ）に示す第１層コイル２１１は、外周から内周に向かって巻線が渦巻き状に巻かれる渦巻きコイルであり、図２（Ｂ）に示す第２層コイル２１２は、内周から外周に向かって第１層コイル２１１と同じ向きに巻線が渦巻き状に巻かれる渦巻きコイルである。そして、第１層コイル２１１及び第２層コイル２１２は、図２（Ｃ）に示すように、コイル同士を重ね合わせ２層の電磁誘導加熱コイル２０１としたとき、互いのコイルの巻線の軌跡が合わない部分を渡り部Ｐとして、直線状にして折り曲げている。この渡り部Ｐは図中において、第１層コイル２１１は左下から右上に向かって折り曲げられ、第２層コイルは右下から左上に向かって折り曲げられる。このような渡り部Ｐを設けることで、第１層コイル２１１及び第２層コイル２１２は、個々の巻線同士をコイルの面に直交する方向に重ね、一組の巻線をなすようにすることができるとともに、渡り部Ｐにおいては、第１層コイル２１１の巻線と第２層コイル２１２の巻線とが、Ｘ字状に交差し、渡り部Ｐにおける磁束の錯乱を防止することができる。
【００３６】
この、個々の巻線をコイルの面と直交する方向に重ねた電磁誘導加熱コイル２０１を、図３を参照してさらに説明する。図３は、図２（Ｃ）のＢ−Ｂ線端面図と、その一部分を拡大した図である。既に述べたように、この電磁誘導加熱コイル２０１では、個々の巻線がコイルの面と直交する方向に重ねられ、それぞれの重ねられた巻線が一組の巻線ＯＳ１をなしている。これは、図中の円内の拡大図に示すように、被加熱物側の巻線（上側の巻線）と、被加熱物と反対側の巻線（下側の巻線）の中心軸同士がコイルの面と直交する方向の概念上の線Ｌ１上にあるということである。このようにすることで、個々の巻線同士の磁束が合わさり、コイルの面と直交する方向、すなわち被加熱物がある方向に磁束が長く延びるように放射され、被加熱物を効率的に加熱することができる。なお、当該電磁誘導加熱コイル２０１において、隣接する一組の巻線ＯＳ１同士の中心軸の離間距離、すなわち巻線ピッチＰ１は、巻線の径（２ｒ）と略同じに構成されている。
【００３７】
次に、図４を参照して、電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する。図４は、図３と同じ位置及び角度で切断した、電磁誘導加熱コイル３０１の端面図及びその一部の拡大図である。図４に示すように、この電磁誘導加熱コイル３０１は、渦巻き状に構成され重ねられた第１層コイル３１１と第２層コイル３１２からなる一組の巻線ＯＳ２が、隣接する他の一組の巻線ＯＳ２との間に隙間Ｓ１を有する粗巻きとされている。このように粗巻きとすることで、重ねられた一組の巻線ＯＳ２に発生する磁束φが、隣接する他の巻線の磁束の影響を受けにくくなり、磁束φがより巻線が重ねられた方向に放射され、被加熱物をより効率的に加熱することができる。また、巻線の長さを同じとしながらコイル自体の面を大きくすることができ、広範囲を加熱することができるとともに、コイルの最外周長と最内周長の比率の調整の自由度を増すことができ、効率のよい加熱をすることができる。
【００３８】
なお、隣接する一組の巻線ＯＳ２同士の離間距離は、巻線の軸間距離で巻線の径の１倍（２ｒ）を超えて１．５倍（３ｒ）以下であることが好ましく、当該電磁誘導加熱コイル３０１の隣接する一組の巻線ＯＳ２同士の離間距離は、巻線の径の１．５倍（３ｒ）に構成されている。これは、一組の巻線ＯＳ２同士の離間距離が広すぎると、被加熱物に対する磁束の密度が低下し、コイルの加熱効率が悪くなる傾向があるためである。
【００３９】
次に、図５を参照して、電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する。図５は、図３と同じ位置及び角度で切断した、電磁誘導加熱コイル４０１の端面図及びその一部の拡大図である。図５に示すように、この電磁誘導加熱コイル４０１は、重ねられた第１層コイル４１１と第２層コイル４１２からなる一組の巻線ＯＳ３が、その軸間距離において巻線の径の１．５倍（３ｒ）に離間されるとともに、内周にむかって傾斜され断面略ハの字となっている。このように、一組の巻線ＯＳ３を離間させるとともに、コイルの内周に向かって傾斜させることにより、拡大図に示すように、一組の巻線ＯＳ３に発生する磁束φが、被加熱物に近い側（上側）かつ内周側に向かって放射され、コイルの中心部のように巻線が存在しない場所においても、被加熱物を加熱することができる。また、被加熱物の電磁誘導加熱コイル４０１に対向する面（底面）が、電磁誘導加熱コイル４０１に向かって凸状となっていて、被加熱物の外周においてコイルと被加熱物との距離が離れていても、磁束が被加熱物の底面の中心に向かって放射されるため、被加熱物に磁束が届きやすくなる。
【００４０】
なお、一組の巻線ＯＳ３を傾斜させる角度α１であるが、第１層コイル４１１及び第２層コイル４１２の面方向に対して６０度以上９０度未満であることが好ましく、７０度以上８０度未満がより好ましい。これは、傾斜が強すぎると（角度が小さいと）、一組の巻線ＯＳ３のうち上側の巻線が、内側に隣接する他の一組の巻線ＯＳ３のうち下側の巻線と接触し、隣接する他の巻線の磁束の影響を受け、磁束が上側かつ内周側に向かって放射され難くなってしまうためである。なお、上記の傾斜の角度であるが、一組の巻線ＯＳ３同士の隙間Ｓ２が狭い場合は、６０度以上９０度未満、かつ、隣接する巻線同士が接触しない範囲とすることが望ましい。
【００４１】
また、図６に示すように、一組の巻線ＯＳ４を傾斜させる角度α２，α３を、コイルの外周側と内周側で変化させる電磁誘導加熱コイル４０１１とすることもできる。この電磁誘導加熱コイル４０１１は、一組の巻線ＯＳ４の傾斜の角度が内周側になるほど漸次大きく構成され、最内周の一組の巻線ＯＳ４の角度α２が第１層コイル４１１１及び第２層コイル４１２１の面方向に対して９０度とされている。なお、当該コイルにおいて、最外周における一組の巻線ＯＳ４の傾斜の角度α３は６０度以上が好ましい。このように、一組の巻線ＯＳ４を傾斜させる角度を変化させることにより、コイルの最外周に設けられた一組の巻線ＯＳ４から放射される磁束はコイルの内周側に向けられ、最内周に設けられた一組の巻線ＯＳ４から放射される磁束はコイルの面に対して略直角に放射される。これにより、被加熱物の外周においてコイルと被加熱物との距離が離れていても被加熱物に磁束が届きやすくなるとともに、コイルの内周側においてコイルの面と被加熱物の面とが平行となる場所では、一組の巻線ＯＳ４が被加熱物に対して直角又は直角に近い角度となり、被加熱物に効率よく磁束を放射することができる。また、コイルの最外周長と最内周長の比率が比較的大きく、コイルの内径側の空間があまりないコイルにおいても、コイルの内径側の空間における磁束密度が必要以上に高くなることがない。なお、この電磁誘導加熱コイル４０１１は、一組の巻線ＯＳ４の傾斜の角度が内周側になるほど漸次大きく構成されているが、コイルの外周側から数巻分の一組の巻線は傾斜させ、それより内周側の一組の巻線は全て９０度の角度とすることもできる。
【００４２】
次に、図７（Ａ）（Ｂ）を参照して、電磁誘導加熱コイルのさらに他の例を説明する。図７（Ａ）（Ｂ）は、図３と同じ位置及び角度で電磁誘導加熱コイル５０１，６０１を切断した端面図である。図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、これらの電磁誘導加熱コイル５０１，６０１は、最外周に第３層コイル５１３，６１３を備える。これは、第２層コイル５１２，６１２の最外周から続けて同じ方向に巻かれるとともに、第２層コイル５１２，６１２の最外周のみにさらに巻線が重ね巻きされることで実現される。また、これらの電磁誘導加熱コイル５０１，６０１は、コイルに電力を供給する一方の引出線１６ａが第１層コイル５１１，６１１の最外周に接続され、他方の引出線１６ｂが第３層コイル５１３，６１３に接続される。このようにすることで、コイルの最外周でさらに上下方向に磁束が強く放射され、被加熱物の外周においてコイルと被加熱物との距離が離れている場合にも被加熱物を有効に加熱することができる。
【００４３】
次に、図１１〜１５を参照して、従来の電磁誘導加熱コイルと、本実施形態の電磁誘導加熱コイルとの比較実験のデータを説明する。図１１は実験に使用した測定機器及びインバータ電源の仕様等を記載した表、図１２（Ａ）は電磁誘導加熱コイルの構造と無負荷時のコイル特性を記載した表、図１２（Ｂ）は電磁誘導加熱コイルに通電させたときのコイル特性と加熱特性を記載した表である。また、図１３〜１５は図１２（Ｂ）に示された値から電磁誘導加熱コイルの特性を検討した表である。
【００４４】
なお、これらの表に示す電磁誘導加熱コイルであるが、Ｎｏ．１は従来の引出線の片方がコイルの最内周からコイルの巻線を横切る様に引き出されたもの、Ｎｏ．２は本実施形態に係る電磁誘導加熱コイルのうち図３に示す巻線ピッチが２ｒのもの、Ｎｏ．３は本実施形態に係る電磁誘導加熱コイルのうち図４に示すコイルの巻線ピッチを４ｒとしたもの、Ｎｏ．４は本実施形態に係る電磁誘導加熱コイルのうち図５に示すコイルの巻線ピッチを４ｒとし、一組の巻線の傾斜の角度を７５度としたものである。
【００４５】
この実験であるが、木の台の上に電磁誘導加熱コイルを載置し、コイルの上にセラミック製のスペーサを置き、さらにその上に１リットルの水を入れたＳＵＳ４３０製の平底鍋を置き、図１１に示すインバータ電源を用い水を加熱した。そして、加熱する際に水を撹拌しながら、図１１に示す温度計で温度を測定し、約１５℃の水温が５０℃まで上昇する時間を、図１１に示すストップウォッチで測定した。その結果、図１２（Ｂ）に示す値が得られた。
【００４６】
次に、図１２（Ｂ）に示された値から、これらの電磁誘導加熱コイルの特性を検討する。先ず、図１３の表の「コイル特性」の行で、ＮＯ．２のコイルを基準として、それぞれの実測インピーダンス（値１（の行））の比率（値１’）、及び実測インダクタンス（値２）の比率を求める（値２’）。すると、それぞれのコイルにおける実測インピーダンスと実測インダクタンスの比率は略同じであり、また、コイル巻きピッチが２ｒのコイルと４ｒのコイルとは略一定の比率であることがわかる。
【００４７】
次に、図１３の表の「加熱特性」の行で、実測のインバータ電源（ＩＮＶ）入力電圧（値３）と、実測のインバータ電源入力電流（値４）から、計算上のインバータ電源入力電力を求める（値５）。さらに、実測インバータ電源出力電流（値６）と、実測インピーダンス（値１）から、計算上のインバータ電源出力電力（値７）を求める。なお、これらの値を求めるとき、特段の記載がない限りは、図中の表の各欄に記載された式を用いる。
【００４８】
次に、図１４の表の「コイル特性」の行で、Ｎｏ．３とＮｏ．４のコイルの巻線ピッチを実際に実験を行なった４ｒから、仮想寸法である３ｒに縮小したときのコイル特性を検討する。インピーダンスの比率（値１’）から、コイル巻線ピッチの寸法とインピーダンスには相関関係があることがわかるため、Ｎｏ．３及びＮｏ．４のコイルの巻線ピッチが３ｒのときの計算インピーダンス（値１’’）を、下記式
【数１】
2016157590.tif 000003
（但し、Ｚｃは計算インピーダンス、Ｚは実測インピーダンス）で求める。
また、上記式で得られた計算インピーダンス（値１’’）を基に、ＮＯ．２のコイルの実測インピーダンス（値１）を基準として、計算インピーダンス（値１’’）の比率を求める（値１’’’）。
【００４９】
次に、図１４の表の「加熱特性」の行で、Ｎｏ．３とＮｏ．４のコイルの巻線ピッチを３ｒにしたときの、インバータ電源出力電力の計算と、計算したインバータ電源出力電力をコイルに流れる電流が同じになるよう換算した値を計算する。先ず、実測インバータ電源出力電流（値６）と、Ｎｏ．１とＮｏ．２のコイルは実測インピーダンス（値１）で、Ｎｏ．３とＮｏ．４のコイルは計算インピーダンス（値１’’）で、計算インバータ電源出力電力（値７’）を求める。
【００５０】
次に、実測インバータ電源出力電流（値６）を全て１６アンペアにした換算インバータ電源出力電流（値６’）での計算インバータ電源出力電力（値７’’）を、Ｎｏ．１とＮｏ．２のコイルは実測インピーダンス（値１）で、Ｎｏ．３とＮｏ．４のコイルは計算インピーダンス（値１’’）で求める。
【００５１】
次に、図１５の表で、計算インバータ電源出力電力（値７’’）から、水を加熱したときの昇温時間を求める。先ず、１リットル昇温量（図１２（Ｂ）値８）にバラツキがあるため、全てのコイルの水１リットル昇温量をΔ３５℃に統一する（図１５値８’）。次に、水１リットル昇温量をΔ３５℃に統一したことによる水１リットル昇温時間（図１２（Ｂ）値９）の調整値（図１５値９’）を、下記式
【数２】
2016157590.tif 000004
（但し、ｔ’は値９’、ΔＴ’は３５℃、ΔＴは値８、ｔは値９）で求める。
【００５２】
次に、昇温量を３５℃に統一したときの水１リットル昇温時間（値９’）と、実測インバータ電源出力電流（値６）での計算インバータ電源出力電力（値７）と、電流を全て１６アンペアにした換算インバータ電源出力電流（値６’）での計算インバータ電源出力電力（値７’’）とで、全てのコイルに流れる電流を１６アンペアにしたときの水１リットル昇温時間（値９’’’）を、下記式
【数３】
2016157590.tif 000005
（但し、ｔ’’’は値９’’’）で求める。
【００５３】
すると、値６’と値７’’から、同じ１６アンペアの電流ながら、Ｎｏ．１のコイルに比べてＮｏ．２のコイルが飛び抜けて高い出力を得ることができ、Ｎｏ．３及びＮｏ．４のコイルが若干高い出力を得ることができることがわかる。また、水１リットル昇温時間も値９’’’から、Ｎｏ．２のコイルが飛び抜けて早く、Ｎｏ．３及びＮｏ．４のコイルがＮｏ．１のコイルと同等である。これらのことから、本実施形態に係る電磁誘導加熱コイルのうち、巻線ピッチが２ｒ〜３ｒの間にあるコイルが出力が高く高効率であることがわかる。
【００５４】
なお、Ｎｏ．３のコイルとＮｏ．４のコイルの巻線ピッチがｒ４の効率を検討すると、電流値を１６アンペアとした場合、計算インバータ電源出力電力は、１６×１６×インピーダンスで求められ、それぞれ０．９６ｋＷと０．９３ｋＷとなる。この値から水１リットル昇温時間（値９’’）を、下記式
【数４】
2016157590.tif 000006
（但し、ｔ’’は値９’’、ｐはｒ４の計算インバータ電源出力電力）で求める。
結果、それぞれの水１リットル昇温時間（値９’’）は１９６秒と１９４秒となり、Ｎｏ．１のコイルと比べても遅くなる。
【００５５】
次に、図８（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、本実施形態の電磁誘導加熱コイルの例を組み込んだ電磁誘導加熱調理器において、被加熱物を加熱するときの作用について説明する。図８（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の電磁誘導加熱調理器で被加熱物を加熱している状態を説明する図であり、電磁誘導加熱調理器及び被加熱物の端面図である。なお、本図に記載される被加熱物は、底面が下側に凸状に膨らみ底外縁部が湾曲している鍋を想定している。また、図中の矢印は、磁束が放射される向きを示している。
【００５６】
図８（Ａ）は、図５に示す電磁誘導加熱コイル４０１を組み込んだ電磁誘導加熱調理器２０であり、電磁誘導加熱コイル４０１と、フェライト２４と、天板２２とを備え、さらに図示しない電源部等を備える。ここで、電磁誘導加熱コイル４０１に高周波電流が流されると、それぞれの巻線には磁束が発生する。そして、引出線がコイルの巻線を横切らないため、コイルに発生する磁束に乱れがなく、被加熱物４０を均一かつ高効率に加熱することができる。また、この磁束は上述の通り、コイルの上側かつ内周側にむかって放射されるため、巻線のないコイルの中心部や、被加熱部４０と巻線との距離が離れている外周側においても、磁束が被加熱物４０に届き、被加熱物４０を効率的に加熱することができる。
【００５７】
また、図８（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す電磁誘導加熱コイル５０１を組み込んだ電磁誘導加熱調理器２０であり、電磁誘導加熱調理器２０の構成は上記同様である。ここでも、引出線がコイルの巻線を横切らないことによる有利な作用効果が発揮される。また、それぞれの巻線が上下に重ねられているため、重ねられた巻線の磁束が合わさり、磁束が上側に向かって放射される。これにより、被加熱物４０に磁束が届きやすくなり、被加熱物４０を効率的に加熱することができる。また、最外周は巻線が３層に重ねられているため、当該場所においてはより強く磁束が上側に向かって放射される。これにより、被加熱部と巻線との距離が離れている外周側においても、磁束が被加熱物４０に届き、被加熱物４０を効率的に加熱することができる。
【００５８】
また、図８（Ｃ）は、図７（Ｂ）に示す電磁誘導加熱コイル６０１を組み込んだ電磁誘導加熱調理器２０であり、電磁誘導加熱調理器２０の構成は上記同様である。ここでも、引出線がコイルの巻線を横切らないことによる有利な作用効果が発揮される。また、この電磁誘導加熱調理器では、上記図８（Ａ）と（Ｂ）との利点を合わせ持っており、磁束がコイルの上側かつ内周側に向かって放射されるとともに、最外周においてはより強く磁束を放射することができる。これにより、コイルの中心側及び外周側の双方においても、被加熱物４０をより効率的に加熱することができる。
【００５９】
なお、図８において、図１〜図３に示す電磁誘導加熱コイルの作用を説明していないが、既に述べたように、加熱効率に優れたコイルであるため、通常の使用において優れた性能を発揮することは明らかである。
【００６０】
また、上述の実験に使用した鍋とは異なるが、図１６（Ａ）に示すように、従来の電磁誘導加熱コイルで加熱すると加熱ムラが発生し、特に出力が高い場合において異常加熱痕が鍋に残ることがあった。これは、既に述べているように従来の電磁誘導加熱コイルでは、引出線がコイルの巻線を横切るため、コイルが発生する磁束を引出線が乱し、加熱ムラの原因となるためである。一方、図１６（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る電磁誘導加熱コイルでは、引出線がコイルから発生する磁束を乱すことはなく、略均一に加熱されている。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態の電磁誘導加熱コイル及び電磁誘導加熱調理器によれば、引出線をコイルの最外周に設けているため、引出線がコイルの巻線を横切ることがなく、引出線によってコイルに発生する磁束を乱すことがなく、被加熱物を均一に加熱できる。また、従来の電磁誘導加熱コイルと同じ電流ながら、高出力を得ることができ、コイル損失及び回路損失を低減させることができる。また、コイルを２層とすることで、必要な巻き数を得ながらコイルの最外周長と最内周長の比率を適正なものにすることができ、コイルの内周側において、磁束がコイルの巻線自体を加熱することもない。さらに、２本の引出線を撚化することで、引出線によるコイルへの悪影響を略無視できる状態にすることができる。
【００６２】
また、隣接する巻線同士に隙間を持たせる粗巻きとすることで、磁束が上下に強く放射され、被加熱物をより効率的に加熱することができるとともに、前記隙間の広さを調整することでコイルの最外周長と最内周長の比率の調整が容易となる。
【００６３】
また、重ねた第１層コイルと第２層コイルからなる一組の巻線をコイルの内周にむかって傾斜させる構成とすることで、磁束をコイルの内周側に向かって放射させることができる。これによって、コイル外周側の磁束の拡散が抑制され、底外縁部が湾曲し、底部が下に向かって凸状となっている被加熱物においても、効率よく加熱することができる。
【００６４】
また、コイルの外周側の一組の巻線を内周側に傾斜させ、内周側の一組の巻線を直立に近くさせることで、底外縁部が湾曲し、底部が下に向かって凸状となっている被加熱物において、底外縁部及び中心部の双方の面に対し、一組の巻線が略直角となるため、被加熱物全体を効率よく加熱することができる。
【００６５】
また、コイルの最外周に第３層コイルを備える構成とすることで、最外周において磁束をより強力に発生させることができる。
【００６６】
なお、上述の電磁誘導加熱コイル及び電磁誘導加熱調理器は、本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、その構成を適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０１，２０１，３０１，４０１，４０１１，５０１，６０１・・電磁誘導加熱コイル、
１１１，２１１，３１１，４１１，４１１１，５１１，６１１，・・第１層コイル、
１１２，２１２，３１２，４１２，４１２１，５１２，６１２，・・第２層コイル、
５１３，６１３・・第３層コイル、
１４ａ，１４ｂ・・始端、
１５ａ，１５ｂ・・終端、
１６ａ，１６ｂ・・引出線、
２０・・電磁誘導加熱調理器、
２１・・本体部、２２・・天板、２３・・筐体、２４・・フェライト、２５・・電源線、
３１・・操作部、３２・・ケーブル、３３・・電源スイッチ、３４・・出力調整つまみ、３５・・インジケータ、
４０・・被加熱物
ＯＳ１，ＯＳ２，ＯＳ３，ＯＳ４・・一組の巻線
【図１】
2016157590.tif 000007
【図２】
2016157590.tif 000008
【図３】
2016157590.tif 000009
【図４】
2016157590.tif 000010
【図５】
2016157590.tif 000011
【図６】
2016157590.tif 000012
【図７】
2016157590.tif 000013
【図８】
2016157590.tif 000014
【図９】
2016157590.tif 000015
【図１０】
2016157590.tif 000016
【図１１】
2016157590.tif 000017
【図１２】
2016157590.tif 000018
【図１３】
2016157590.tif 000019
【図１４】
2016157590.tif 000020
【図１５】
2016157590.tif 000021
【図１６】
2016157590.tif 000022