(57)【要約】【課題】必要な磁束量と電流耐量を有する小型で高性能な誘導加熱コイルを提供する。【解決手段】帯状の絶縁体１に金属蒸着を施し、帯状の導電体２を形成する。帯状絶縁体１の厚さは、数μｍ程度、また、帯状導電体２の厚さは、数千〜数百Å程度とする。この蒸着帯を、必要な層数が得られるように巻回して巻回体を形成する。次いで、巻回体の両側面部において、メタリコン電極部４、４を構成すると共に、このメタリコン電極部４、４の中央部において、巻回体を切断する。メタリコン電極部４、４に一対の引出電極５、５を接続することにより、Ｕ字型のコイルベースＢを構成し、コイルベースＢをさらに渦巻き状に巻き取ることにより、誘導加熱コイルを形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状絶縁体（１）と帯状導電体（２）とを交互に複数層だけ積層して積層体（３）を構成し、この積層体（３）を巻回したことを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】
帯状絶縁体（１）と帯状導電体（２）とを交互に複数層だけ積層して積層体（３）を構成し、複数の積層体（３）を同軸周りに巻回し、複数の積層体（３）のそれぞれに一対の引出電極（５）（５）を設けたことを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項３】
帯状絶縁体（１１）と帯状導電体（１２）とを巻回して単位コイル（１６）を形成し、複数の単位コイル（１６）を基板（１７）に装着したことを特徴する誘導加熱コイル。
【請求項４】
帯状導電体（２）（１２）は、長手方向に延びる複数本の帯状導電体（１）（１２）となるように分割構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの誘導加熱コイル。
【請求項５】
シート状絶縁体（２１）とシート状導電体（２２）とを重ね合わせて巻回し、さらに、その巻回体を巻回してその両端部に電極部（２４）（２４）を形成したことを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項６】
シート状絶縁体（２１）とシート状導電体（２２）とを重ね合わせて巻回することで単位コイル（２６）を形成し、複数の単位コイル（２６）を同軸周りに巻回し、複数の単位コイル（２６）のそれぞれに一対の電極部（２４）（２４）を設けたことを特徴とする誘導加熱コイル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、誘導加熱装置に用いられる誘導加熱コイルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器などにおいて用いられる誘導加熱コイルは、表面が絶縁された銅細線を複数本だけ撚り合わせてなるリッツ線を加熱コイル台上に渦巻き状に巻回することによって構成されている。そして、この誘導加熱コイルにインバータから高周波電流を供給することによって磁界を生じさせる。この誘導コイル上に載置された金属製鍋などに渦電流を誘起させ、その際に流れる渦電流のジュール熱によって金属製鍋の誘導加熱を行う（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６１−２４０５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、誘導加熱コイルによって、抵抗率が低い金属体や非磁性金属体を発熱させるためには、誘導加熱コイルに流れる電流の周波数、誘導加熱コイルの巻数、誘導加熱コイルに供給する電流を増加する必要があるが、従来の誘導加熱コイルでは損失が大きいため、これ以上の増加には自ずと制限がある、これらを増加するためには、コイル損失を低減する必要が生じる。
【０００４】
コイル損失を低減するためには、従来よりも銅細線を細径とし、より一層多くの本数を撚り束ねて断面積を大きくし、表皮効果を低減すると共に、銅細線間の相互作用から電流の偏りとなる近接効果を抑制する必要がある。また、コイルは発熱を生じるため、銅細線間の空気層で生じる熱のこもりを排除する必要がある。さらに、銅細線を被覆する絶縁体は、高温に耐用可能な絶縁種のものである必要もある。このように、磁束量が多く、また磁束密度の高い誘導加熱コイルを得ようとすれば、細線化、絶縁材の薄層化、強度及び絶縁性の確保、耐熱化、表皮効果・近接効果の低減を同時に行える誘導加熱コイルが必要となるが、このような誘導加熱コイルは加工が非常に困難で、かつ著しく高価なものとなってしまう。
【０００５】
この発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、必要な磁束量と電流耐量を有する小型で高性能な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】
【０００６】
そこで、請求項１の誘導加熱コイルは、帯状絶縁体１と帯状導電体２とを交互に複数層だけ積層して積層体３を構成し、この積層体３を巻回したことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の誘導加熱コイルは、帯状絶縁体１と帯状導電体２とを交互に複数層だけ積層して積層体３を構成し、複数の積層体３を重ね合わせて、あるいは間隔を置いて同軸周りに巻回し、複数の積層体３のそれぞれに一対の引出電極５、５を設けたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項３の誘導加熱コイルは、帯状絶縁体１１と帯状導電体１２とを巻回して単位コイル１６を形成し、複数の単位コイル１６を基板１７に装着したことを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１〜請求項３の誘導加熱コイルにおいては、帯状導電体２、１２は、長手方向に延びる複数本の帯状導電体１、１２となるように分割構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の誘導加熱コイルは、シート状絶縁体２１とシート状導電体２２とを重ね合わせて巻回し、さらに、その巻回体を巻回してその両端部に電極部２４、２４を形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の誘導加熱コイルは、シート状絶縁体２１とシート状導電体２２とを重ね合わせて巻回することで単位コイル２６を形成し、複数の単位コイル２６を重ね合わせて、あるいは間隔を置いて同軸周りに巻回し、複数の単位コイル２６のそれぞれに一対の電極部２４、２４を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上記請求項１〜請求項６の誘導加熱コイルによれば、複数の銅細線を撚り束ねるのではなく、複数の金属導電体を帯状絶縁体を介して積層して、これを巻回した構造となされていることから、金属導電体を薄く構成でき、その結果、表皮効果、近接効果を低減することができる。また、帯状導電体と帯状絶縁体の幅、積層数、積層長さ（巻回長）を必要に応じて増加することが可能となり、この結果、必要な磁束量や電流耐量を有する誘導加熱コイルを容易に提供できる。また、帯状導電体の近傍において、空気層の発生を抑制できることから、空気層内への熱の閉じこもりに起因する温度上昇を防止できる。
【００１３】
さらに、請求項２〜請求項４、請求項６の誘導加熱コイルによれば、コイルの加熱部分を分割制御でき、加熱効率の向上、加熱の均一化などが可能となり、一段と小形・安価・高性能な誘導加熱コイルを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、この発明の誘導加熱コイルの具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず、図１〜図３に基づいて第１実施形態について説明する。図１のように、帯状の絶縁体１に金属蒸着を施し、帯状の導電体２を形成する。この場合、帯状絶縁体１の厚さは、数μｍ程度とし、また、帯状導電体２の厚さは、数千〜数百Å程度とするのが好ましい。そして、このように形成された蒸着帯を、所定径の巻芯に、必要な層数が得られるように巻回して、これを巻芯から取り外して巻回体を形成する。次いで、図２に示すように、巻回体の両側面部において、周方向の一部分に金属溶射を施し、メタリコン電極部４、４を構成すると共に、このメタリコン電極部４、４の中央部において、巻回体を切断する。このように巻回体を切断した結果、切断両端部間には、複数の蒸着体が積層された形態の積層体３が構成される。そして、積層体３の切断端部に位置するメタリコン電極部４、４に一対の引出電極５、５をロウ付けによって接続することにより、図２に示すようなＵ字型のコイルベースＢを構成する。この場合、上記一対の引出電極５、５は、互いに積層体３の反対側の側面部に位置するように取り付けておく。その後、図３に示すように、Ｕ字型（一部切欠きリング状）のコイルベースＢをさらに渦巻き状に巻き取ることにより、複数層の帯状導電体２を有する複数巻きの誘導加熱コイルを形成することができる。
【００１５】
上記誘導加熱コイルによれば、帯状導電体２に高周波電流を流すことにより磁束が発生し、誘導加熱コイルの上部に配置した金属製鍋などを加熱できる。この場合、帯状導電体２の厚さを数百〜数千Åとすることによって、表皮効果が低減できるのに加えて、数μｍの帯状絶縁体１を用いることによって、小型化が可能となる。また、誘導加熱コイルの形成作業が容易であることから低コストに提供できる。さらに、帯状導電体２の巻回数、蒸着体の幅、及びＵ字型のコイルベースＢの渦巻き数を変更することによって、必要な磁束量や電流耐量に合わせた誘導加熱コイルを容易に形成することができ、小形・安価・高性能な誘導加熱コイルを実現できる。
【００１６】
図４には、第１実施形態の変更例を示している。これは、上記実施形態と同様な所定径の巻芯に、必要な層数が得られるように蒸着体を巻回して第１巻回体を形成し、その上に、絶縁材７ａを所定回数だけ巻回し、さらにその上に、必要な層数が得られるように蒸着体を巻回して第２巻回体を形成するというように、さらにその上に、絶縁材７ｂ、第３巻回体、絶縁材７ｃ、第４巻回体を順に形成していく。そして各巻回体の両側面部において、周方向の一部分に金属溶射を施し、メタリコン電極部４、４を構成すると共に、このメタリコン電極部４、４の中央部において、各巻回体を切断することによって複数の積層体３・・を構成する。そして、各積層体３・・の切断端部近傍に位置するメタリコン電極部４、４に一対の引出電極５、５をロウ付けによって接続することにより、誘導加熱コイルを形成する。このような構造の誘導加熱コイルは、図２に示すようなＵ字型コイルベースＢを、各径ごとに複数種類準備しておき、径小なコイルベースＢの外側に絶縁材７を介して径大なコイルベースＢを外嵌していく作業を順に繰り返すことによっても形成可能である。この誘導加熱コイルにおいては、上記実施形態と全く同様な作用効果が得られるのに加えて、各コイルベースＢを独立して動作させることが可能になる。このように各コイルベースＢを分割制御できる結果、加熱効率の向上、加熱の均一化などが可能となり、一段と小形・安価・高性能な誘導加熱コイルを実現できる。
【００１７】
図５〜図７には、誘導加熱コイルの第２実施形態を示している。図５に示すように、帯状絶縁体１１上に複数本（図の例では、５本）の帯状導電体１２を平行に配置し、帯状導電体１２の両端部にそれぞれ引出電極１５、１５をロウ付け接続する。この場合、帯状導電体１２の両端部においては、引出電極１５、１５によって５本の帯状電極体１２が共通接続されている。上記帯状絶縁体１１の厚さは、数μｍ程度とし、また、帯状導電体１２は、銅又はアルミニウムの金属箔とし、その厚さは、数μｍ程度とするのが好ましい。そして、このように形成された蒸着帯１３を、所定径の巻芯に、必要な層数が得られるように巻回して、これを巻芯から取り外すことによって、図６に示すような、空芯の単位コイル１６を構成する。そして、図７に示すように、複数の単位コイル１６を、上下に重ねて配置した上下一対の円盤状の基板１７、１７に対して、同心円状に内外２重に配置する。そして、各単位コイル１６の各引出電極１５、１５を各基板１７、１７に電気的に接続することによって誘導加熱コイルを構成する。
【００１８】
そして、各基板１７、１７の電極引出部１８、１８から各単位コイル１６に高周波電流を供給して、各単位コイル１６に、図７に破線で示すように電流を流すことによって、同図中に実線で示すような磁束が発生し、誘導加熱コイルの上側に配置した金属製鍋などを加熱できる。この場合、帯状導電体１２の厚さを数μｍとすることによって、表皮効果が低減できるのに加えて、数μｍの帯状絶縁体１１を用いることによって、小型化が可能となる。また、誘導加熱コイルの形成作業が容易であることから低コストに提供できる。さらに、単位コイル１６における帯状導電体１２の本数や巻き上げ長を増減したり、基板１７に結線する際の直列・並列の組み合わせを変更したりすることによって、必要な磁束量や電流耐量に合わせた誘導加熱コイルを容易に形成することができる。また、単位コイル１６の個々に対しての通電が可能になり、多様なコイル制御を行うことが可能となる。この結果、小形・安価・高性能な誘導加熱コイルを実現できる。まお、この実施形態では、帯状導電体１２を金属箔で構成した例を示しているが、帯状導電体１２は第１実施形態と同様に、金属蒸着によって形成することも可能である。
【００１９】
図８、図９には、誘導加熱コイルの第３実施形態を示している。これは、厚さ数μｍのフィルムからなるシート状絶縁体２１と、厚さ数μｍの金属箔からなるシート状導電体２２とを重ねて扁平形状に巻取り、その両端部にメタリコン電極部２４を溶射によって形成することにより、コイルベースＣを構成する。この場合、金属箔に代えて、シート状絶縁体２１の上に、数百〜数千Åの厚さで金属を蒸着してシート状導電体２２を形成してもよい。そして、図９に示すように、このようなコイルベースＣを渦巻き状に巻き取ることによって、誘導加熱コイルを形成する。この誘導加熱コイルに高周波電流を流すことにより磁束が発生し、誘導加熱コイルの上部に配置した金属製鍋などを加熱できる。この場合、金属箔導電体２２の厚さを数μｍとすることによって、表皮効果が低減できるのに加えて、数μｍの帯状絶縁体１を用いることによって、小型化が可能となる。さらに、金属箔導電体２２に代えて、数百〜数千Åの金属蒸着を施すことによって、一段とコンパクトに構成可能である。また、この他、第１及び第２実施形態の説明から明らかな他の作用効果を奏することも可能である。
【００２０】
図１０には、上記実施形態の変更例を示している。これは、大きさの異なる複数のＵ字型（一部切欠きリング状）のコイルベースＣを同心状に配置して、複数の単位コイル２６を分割制御可能に構成したものである。この結果、単位コイル２６の個々に対しての通電が可能になり、多様なコイル制御を行うことが可能となる。
【００２１】
以上にこの発明の誘導加熱コイルの具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の誘導加熱コイルの第１実施形態おいて用いる蒸着帯を示す斜視図である。
【図２】上記実施形態おいて用いるＵ字型コイルベースを示す斜視図である。
【図３】上記実施形態の誘導加熱コイル示す斜視図である。
【図４】上記誘導加熱コイルの変更例を示す斜視図である。
【図５】この発明の第２実施形態おいて用いる帯状絶縁体、帯状導電体、引出電極を示す斜視図である。
【図６】上記実施形態の誘導加熱コイルおいて用いる単位コイルを示す斜視図である。
【図７】上記第２実施形態の誘導加熱コイルを示す斜視である。
【図８】誘導加熱コイルの第３実施形態において用いる単位コイルを示す斜視図である。
【図９】上記第３実施形態の誘導加熱コイルを示す斜視図である。
【図１０】上記誘導加熱コイルの変更例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２３】
１、１１・・帯状絶縁体、２、１２・・帯状導電体、３・・積層体、４・・メタリコン電極部、５、１５・・引出電極、１６、２６・・単位コイル、１７・・基板、２１・・シート状絶縁体、２２・・シート状導電体、２４・・メタリコン電極部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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