(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル導線に高周波電流を流すことに基づき被加熱体を誘導加熱するための誘導加熱コイルであって、
前記コイル導線は、
導体の外周部に絶縁層を有する素線もしくは前記素線を束ねた小集合線を撚り合わせて構成された集合線と、
耐熱性および電気絶縁性を有する無機材料、または有機材料の非溶融性の熱硬化性樹脂あるいは溶融し難い熱可塑性樹脂により形成された絶縁テープを前記集合線の外周部に巻き付けることにより当該集合線の外周部を覆うように設けられた絶縁層と、
この絶縁層の外周部に当該外周部を覆うように設けられ、前記絶縁テープより融点が低い熱可塑性樹脂により形成された融着層とを備え、
前記コイル導線を所定の形状に巻回した状態で前記コイル導線に電流を流して当該コイル導線を発熱させ、その熱で前記融着層を溶融固化させることにより隣り合った前記融着層同士を固着して前記コイル導線の形状を安定化させる構成としたことを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】
前記絶縁層は、前記絶縁テープを当該絶縁テープの一部が重なるように螺旋状に巻き付けたことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱コイル。
【請求項３】
前記絶縁テープの厚さが０．２ｍｍ〜０．０１ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル導線に高周波電流を流すことに基づき被加熱体を誘導加熱するための誘導加熱コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導加熱コイルで加熱できる金属は透磁率が高い鉄系のものだけであったが、近年、鉄以外の銅やアルミニウムといった金属の加熱も望まれている。特に、誘導加熱コイルを調理器に応用した誘導加熱調理器においては、鉄鍋以外に銅鍋やアルミニウム鍋なども使いたいという要望が高くなっている。銅鍋やアルミニウム鍋を誘導加熱するには、それらの透磁率が鉄鍋に比べて低いため、鉄鍋に適した２０〜３０ｋＨｚよりも高い４０〜１００ｋＨｚの高周波電流を誘導加熱コイルに流す必要がある。周波数が高くなればなるほど、いわゆる表皮効果により高周波電流が導線の表面付近だけを流れるようになるため、実行抵抗がはなはだしく増大する。そのため、表面積を増やし実効的に抵抗を減少する方法として、従来用いられていた導線（直径が０．３〜０．５ｍｍの導線）に変えて、それよりも細い導線（直径が０．１ｍｍ以下、例えば直径が０．０５ｍｍの導線）を多数本用いるようにすることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
具体的には、図７に示すような構造のものが考えられている。このものは、例えば、直径が０．０５ｍｍの素線（導体の表面に絶縁層が設けられたもの）を６０本束ねて形成された小集合線１を７本撚り合わせてこれを中集合線２とし、さらにこの中集合線２を３本撚り合わせて集合線３とする。そして、この集合線３の周りを、融点の異なるフッ素樹脂からなる絶縁層４と融着層５の２層で覆った構成とする。このうち、内側の絶縁層４は融点が高いフッ素樹脂としてＰＦＡ（融点が３００℃〜３１０℃）を用い、外側の融着層５は融点が絶縁層４よりも低いフッ素樹脂であるＥＴＦＥまたはＦＥＰ（融点が２５０℃〜２７０℃）を用いる。このようにして構成された長尺なものをコイル導線６とする。そして、このコイル導線６を、所定の形状（例えば多段の渦巻状）に巻回した状態で、加熱して外側の融着層５を溶融固化させることにより、隣り合った融着層５同士を固着してコイル導線６の形状を安定化させた構成とする。このようにして構成されたものを誘導加熱コイルとして用いる。このような構成の誘導加熱コイルに４０〜１００ｋＨｚの高周波電流を流すことにより、銅鍋やアルミニウム鍋を誘導加熱することが可能となる。
【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、上記した図７の構成のものでは、次のような欠点がある。
１．コイル導線６の外層は、内側に融点の高いフッ素樹脂（ＰＦＡ）からなる絶縁層４を設け、外側にそれより融点の低いフッ素樹脂（ＥＴＦＥまたはＦＥＰ）からなる融着層５を設けた二層構造となっているが、二層とも融点が比較的近いフッ素樹脂（熱可塑性樹脂）である。このため、コイル導線６を所定の形状に固化させるために融着層５を溶融固化させる際に、外側の融着層５のみを溶かす必要があるが、その際の温度管理が難しい（絶縁層４も溶けるおそれがある）。
【０００５】
２．フッ素樹脂は温度に対する収縮率が大きく、溶融固化時に破れや膨らみが発生し易く、品質管理が難しい。
３．絶縁層４と融着層５は、共にフッ素樹脂で、熱可塑性樹脂同士の組み合わせのため、融着層５の溶融固化時に融着層５だけでなく絶縁層４も破れるおそれがある。絶縁層４が破れると、内部の集合線３の素線が露出し、使用時に、その素線の絶縁層が耐えきれず絶縁破壊（耐圧不良）を起こすおそれがある。
【０００６】
４．フッ素樹脂にて絶縁層４と融着層５を形成する場合には、溶融押出等にてチューブ状に形成するが、その場合、融着層５の溶融固化時に、コイル導線６に熱を加えると、素線が動いたり、素線間や集合線３内の空気が膨張したりすることにより絶縁層４の内部から膨らみが発生するため、絶縁層４や融着層５が膨らみ、破れるおそれがある。
【０００７】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイル導線の外側に絶縁層と融着層を備えたものにおいて、前記融着層を溶融固化させる際に、絶縁層が膨れたり、破れたりすることを極力防止できて、品質が安定した誘導加熱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】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明は、コイル導線に高周波電流を流すことに基づき被加熱体を誘導加熱するための誘導加熱コイルであって、前記コイル導線は、導体の外周部に絶縁層を有する素線もしくは前記素線を束ねた小集合線を撚り合わせて構成された集合線と、耐熱性および電気絶縁性を有する無機材料、または有機材料の非溶融性の熱硬化性樹脂あるいは溶融し難い熱可塑性樹脂により形成された絶縁テープを前記集合線の外周部に巻き付けることにより当該集合線の外周部を覆うように設けられた絶縁層と、この絶縁層の外周部に当該外周部を覆うように設けられ、前記絶縁テープより融点が低い熱可塑性樹脂により形成された融着層とを備え、前記コイル導線を所定の形状に巻回した状態で前記コイル導線に電流を流して当該コイル導線を発熱させ、その熱で前記融着層を溶融固化させることにより隣り合った前記融着層同士を固着して前記コイル導線の形状を安定化させる構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
コイル導線の外側に設けた絶縁層と融着層のうち内側の絶縁層は、耐熱性および電気絶縁性を有する無機材料、または非溶融性の熱硬化性樹脂あるいは溶融し難い熱可塑性樹脂により形成された絶縁テープにより構成しているから、熱に対して強く、溶融しないか、あるいは溶融し難い。このため、コイル導線を所定の形状に固化させるために融着層を溶融固化させる際に、外側の融着層のみを溶かす際の温度管理が容易にできる。また、前記絶縁テープにより形成された絶縁層は、熱により変形し難く、破れ難いため、仮に融着層が破れたとしても、内部の集合線の素線が露出するようなことを極力防止することができる。さらに、集合線を絶縁テープにより締め付けているので、融着層の溶融固化時に、コイル導線に熱を加えても、素線が動くことを防止できるとともに、内部空気の膨張で絶縁層が膨らむことを防止でき、ひいては融着層の膨らみも極力抑えることができ、絶縁層および融着層の破れを防止できる。これに伴い、それら絶縁層および融着層の膨らみを防ぐ治具の構造を簡素化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を、誘導加熱調理器に適用した一実施形態について図１〜図６を参照して説明する。
まず、誘導加熱調理器の概略構成について図５を参照して説明する。誘導加熱調理器１１の筐体１２の上面に、当該筐体１２の上面開口部を塞ぐようにトッププレート１３が装着されている。筐体１２の内部には、本発明の誘導加熱コイル１４を備えたコイルユニット１５（図６参照）が配設されているとともに、誘導加熱コイル１４を制御する制御装置１６が配設されている。制御装置１６は、プリント配線基板１７に複数の電子部品１８を実装して構成されている。トッププレート１３上には、被加熱体を構成する金属製の調理用鍋１９が載置される。誘導加熱コイル１４は、後述するコイル導線２０を、図６に示すように、渦巻状に巻回して構成され、トッププレート１３の下面近くに配置されている。
【００１１】
この構成において、トッププレート１３上に調理用鍋１９を載置した状態で、誘導加熱コイル１４のコイル導線２０に高周波電流を流すと磁束が発生し、その磁束によって金属製の調理用鍋１９に誘導電流（渦電流）が流れ、その際の渦電流損により調理用鍋１９が発熱し、この熱により調理用鍋１９内の被調理物が加熱される。
【００１２】
次に、上記誘導加熱コイル１４を構成するコイル導線２０の構造について、図１〜図４を参照して説明する。コイル導線２０の断面図を示す図３において、小集合線２１は、素線２２（図４参照）を例えば２０本撚り合わせて構成されている。各素線２２は、図４に示すように、直径が例えば０．０５ｍｍの細い銅の導体２２ａの外周部に、電気絶縁性を有する絶縁層２２ｂを被覆して構成されたものである。なお、絶縁層２２ｂを二重の層にしている場合もある。前記小集合線２１を例えば５０本束ねてこれらを撚り合わせることにより、集合線２３を形成している。したがって、集合線２３は、素線２２を約１０００本撚り合わせた構成となっている。
【００１３】
そして、この集合線２３の外周部に絶縁テープ２４（図１、図２参照）を巻き付けることにより、集合線２３の外周部に絶縁層２５を設けている。絶縁テープ２４としては、この場合、耐熱性および電気絶縁性に優れた有機材料のうち、非溶融性の樹脂である熱硬化性樹脂のポリイミド樹脂製で、厚さが０．０２５ｍｍ（２５μｍ）、幅Ｗ１（図２参照）が７ｍｍのものを用い、この絶縁テープ２４を、一部が重なるようにして（ラップ幅Ｗ２（図２参照）が約２ｍｍ）螺旋状に巻き付けている。絶縁テープ２４の厚さとしては、取り扱い性や品質を考慮すると、０．２ｍｍ〜０．０１ｍｍのものが好ましい。また、絶縁テープ２４を螺旋状に巻く際のラップ幅Ｗ２は、内部の集合線２３の素線２２が露出しないようにするため、絶縁テープ２４の幅Ｗ１の１／２〜１／５が好ましい。
【００１４】
絶縁テープ２４の材料としては、有機材料のうち耐熱性および電気絶縁性に優れた非溶融性を有する熱硬化性樹脂であればポリアミドイミド樹脂でも良く、また、熱可塑性樹脂であっても溶融し難い熱可塑性樹脂であれば、例えば熱可塑性ポリイミド樹脂（融点が３８８℃）、あるいはＰＴＦＥ（融点が３２７℃）でも良い。さらに、絶縁テープ２４の材料としては、耐熱性および電気絶縁性に優れた無機材料、例えばマイカでも良い。
【００１５】
上記絶縁層２５の外周部には、絶縁層２５を覆うように融着層２６を設けている。この融着層２６は、絶縁層２５の絶縁テープ２４よりも融点が低い熱可塑性樹脂のフッ素樹脂であるＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）（融点が２５０℃〜２７０℃）を溶融押出成形することによってチューブ状に設けている。融着層２６の厚さは０．２〜０．３ｍｍである。このような構成により、長尺なコイル導線２０が形成されている。
【００１６】
このような構成のコイル導線２０を、図５および図６に示すように、前記コイルユニット１５のコイルベース２７上に、所定の形状、この場合複数段の渦巻状に巻回して配設している。コイル導線２０の両端部には端子２８を熱かしめにより固着し、これら両端子２７間に短時間電流を流しコイル導線２０（各素線２２）を発熱させて融着層２６を溶融させ、これを固化させることにより隣り合った融着層２６同士が固着し、コイル導線２０は形状が安定した状態で固化されるようになる。このようにして誘導加熱コイル１４が形成されている。誘導加熱コイル１４を前記誘導加熱調理器１に配設した状態では、図５に示すようにコイル導線２０の両端部の端子２８が、プリント配線基板１７に設けられた端子接続部２９に接続される。
【００１７】
上記した構成によれば次のような作用効果を得ることができる。
トッププレート１３上に調理用鍋１９を載置した状態で、誘導加熱コイル１４に高周波電流を流すことに基づき調理用鍋１９が発熱し、この熱により調理用鍋１９内の被調理物が加熱される。このとき、調理用鍋１９が鉄系以外の銅鍋やアルミニウム鍋であっても、誘導加熱コイル１４に４０〜１００ｋＨｚの高周波電流を流すことによりその調理用鍋１９内の被調理物を加熱調理することができる。
【００１８】
誘導加熱コイル１４におけるコイル導線２０の外側に設けた絶縁層２５と融着層２６のうち内側の絶縁層２５は、耐熱性および電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂であるポリイミド樹脂により形成された絶縁テープ２４により構成しているから、熱に対して強く、溶融しない。このため、コイル導線２０を所定の形状に固化させるために融着層２６を溶融固化させる際に、外側の融着層２６のみを溶かす際の温度管理が容易にできる。
【００１９】
前記絶縁テープ２４により形成された絶縁層２５は、熱により変形し難く、破れ難いため、仮に融着層２６が破れたとしても、内部の集合線２３の素線２２が露出するようなことを極力防止することができ、絶縁破壊（耐圧不良）が発生することを防止できる。
【００２０】
集合線２３を絶縁テープ２４により締め付けているので、融着層２６の溶融固化時に、コイル導線２０（各素線２２）に電流を流して加熱しても、素線２２が動くことを防止できるとともに、内部空気の膨張で絶縁層２５が膨らむことを防止でき、ひいては融着層２６の膨らみも極力抑えることができ、絶縁層２５および融着層２６の破れを防止できる。これに伴い、それら絶縁層２５および融着層２６の膨らみを防ぐ治具の構造を簡素化することが可能となる。
【００２１】
ここで、前記絶縁層２５は、絶縁テープ２４を巻き付けることに変えて、融着層２６と同様に長尺な円筒状（チューブ状）に形成することが考えられる。しかしながら、絶縁層２５を構成するポリイミド樹脂を単純な円筒状に形成した場合には、柔軟性がなく、コイル導線２０を渦巻状に巻回しようとしても巻回できず、所定の形状に巻回することができないという問題があった。これに対して、本実施形態のように、ポリイミド樹脂製の絶縁テープ２４を用い、この絶縁テープ２４を、集合線２３の外周部に螺旋状に巻き付ける構成としたことにより、柔軟性を得ることが可能になり、コイル導線２０を所定の形状に巻回することが可能となる。そして、絶縁層２５の外周部に設けた融着層２６を溶融固化させることにより、コイル導線２０を巻回した形状に保持することができる。絶縁テープにマイカを用いた場合でも、同様な効果を得ることができる。
【００２２】
絶縁層２５は、絶縁テープ２４をこれの一部が重なるように螺旋状に巻き付ける構成としたことにより、絶縁層２５から内部の集合線２３の素線２２が露出することを防止でき、ひいては絶縁破壊が発生することも防止できる。
絶縁テープ２４として、厚さが０．２ｍｍ〜０．０１ｍｍのものを使用することで、取り扱い性が良く、また、絶縁層２５としての品質も確保することができる。
【００２３】
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
コイル導線２０の集合線２３は、素線２２を多数本拠り合わせることで形成することもできる。また、従来の図７と同様に、複数本の素線２２を拠り合わせた小集合線を複数本拠り合わせて中集合線とし、この中集合線を複数本拠り合わせることで形成することもできる。
本発明の誘導加熱コイル１４は、誘導加熱装置として誘導加熱調理器に適用した例を例示したが、誘導加熱調理器以外の誘導加熱装置の誘導加熱コイルにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を示すコイル導線の構造を説明するための斜視図
【図２】絶縁テープを巻き付けた部分の拡大斜視図
【図３】コイル導線の断面図
【図４】素線の断面図
【図５】誘導加熱調理器の縦断面図
【図６】コイルユニットの斜視図
【図７】従来例を示す図３相当図
【符号の説明】
【００２５】
図面中、１１は誘導加熱調理器、１４は誘導加熱コイル、１５はコイルユニット、１９は調理用鍋（被加熱体）、２０はコイル導線、２１は小集合線、２２は素線、２２ａは導体、２２ｂは絶縁層、２３は集合線、２４は絶縁テープ、２５は絶縁層、２６は融着層を示す。
【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】
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