コイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニット
【課題】耐熱性が高く、製造時にバリが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、吸湿し難い、電磁調理器用加熱コイルユニットを提供する。
【解決手段】導線１２１を渦巻き状に巻いてなるコイルと該コイルが装着されるコイルベース１１０とを備える加熱コイルユニット１２０において、コイルベース１１０を、液晶ポリエステル、或いは、該液晶ポリエステルに任意の充填剤を充填してなる組成物を用いて構成する。コイルベース１１０の成形方法としては、例えば射出成形を使用することができるが、他の方法でもよい。
【解決手段】導線１２１を渦巻き状に巻いてなるコイルと該コイルが装着されるコイルベース１１０とを備える加熱コイルユニット１２０において、コイルベース１１０を、液晶ポリエステル、或いは、該液晶ポリエステルに任意の充填剤を充填してなる組成物を用いて構成する。コイルベース１１０の成形方法としては、例えば射出成形を使用することができるが、他の方法でもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電磁調理器等に使用されるコイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニットに関し、より詳細には、コイルベースの材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱コイルが発生させた誘導電流によって加熱を行う装置が知られている。例えば電磁調理器では、加熱コイルが調理鍋等に誘導電流を発生させることにより、かかる調理鍋等の加熱を行う。
【０００３】
電磁調理器用の加熱コイルを開示する文献としては、例えば下記特許文献１が知られている。特許文献１の電磁調理器では、リッツ線を中空の渦巻き状に巻くことによってコイルを作製し、このコイルをコイルベース上に載置・固定することによって、加熱コイルユニットを作製している（特許文献１の段落［０００９］〜［００１２］参照）。また、特許文献１は、コイルベースを耐熱樹脂で構成できることを開示している（特許文献１の段落［０００２］参照）。
【０００４】
また、引用文献２には、電磁調理器のコイルベースを、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）組成物で構成できることが開示されている（特許文献２の段落［００１６］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９３５５６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５９２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、コイルベースは、ＰＥＴ組成物から構成することができる。しかしながら、本発明者の検討によれば、ＰＥＴ組成物で構成したコイルベースには、耐熱性が低いという欠点がある。また、コイルベースをポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で構成した場合にも、同様の欠点がある。
【０００７】
一方、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）でコイルベースを構成した場合には、ＰＥＴ等のコイルベースと比較して、優れた耐熱性を得ることができる。しかしながら、ＰＰＳは、射出成形時に金型の隙間に入り込みやすく、このため、成形品にバリができやすいという欠点がある。また、ＰＰＳの射出成形では、金型の腐食や摩耗が大きいという欠点もある。
【０００８】
また、ポリアミドを用いた場合には、ＰＥＴと比較して耐熱性に優れるコイルベースを得ることができ、且つ、製造時にはＰＰＳよりもバリができにくい。しかしながら、ポリアミドで構成したコイルベースは、吸湿しやすいため、吸湿によって機械的強度が低下しやすいこと、吸湿によって寸法が変化しやすいこと等の欠点がある。
【０００９】
本発明は、耐熱性が高く、製造時にバリが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、吸湿し難い、コイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニット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】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明者は、コイルベースの材料について検討し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、請求項１に係る発明は、導線を渦巻き状に巻いてなるコイルが装着されるコイルベースであって、液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、導線を渦巻き状に巻いてなるコイルと、該コイルが装着されるコイルベースとを備える加熱コイルユニットであって、前記コイルベースが液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液晶ポリエステルを用いてコイルベースを構成するので、耐熱性が高く、製造時にバリが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、吸湿し難い、コイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施の形態に係るコイルベースを概略的に示す斜視図、（ｂ）は実施の形態に係る加熱コイルユニットを概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［発明の実施の形態１］
【００１６】
以下、本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。
【００１７】
図１において、（ａ）は実施の形態に係るコイルベースを概略的に示す斜視図、（ｂ）は実施の形態に係る加熱コイルユニットを概略的に示す斜視図である。
【００１８】
図１（ａ）に示したように、本実施の形態のコイルベース１１０は、外枠部１１１と、スポーク部１１２と、ボビン部１１３とを備えている。外枠部１１１には、コイル用導線（後述）の両側端子を引き出すための切り欠き溝１１１ａ，１１１ｂが設けられる。スポーク部１１２の裏面には、磁束漏れを防止するためのフェライトコア（図示せず）が、固定される。ボビン部１１３は、コイル用導線を巻き付けるために使用される。ボビン部１１３の中央部分には、貫通穴が設けられている。
【００１９】
図１（ｂ）に示したように、本実施の形態の加熱コイルユニット１２０は、ボビン部１１３に導線（例えばリッツ線）１２１を巻き付けて、接着剤等で固定することによって、作製される。この導線１２１が、加熱用コイルとなる。導線１２１の両端には、圧着端子１２１ａ，１２２ｂが設けられている。導線１２１の両端部分は、切り欠き溝１１１ａ，１１１ｂを介して、外枠部１１１の外部に引き出される。
【００２０】
ここで、ボビン部１１３に導線１２１を巻き付けた後で、この導線１２１全体を樹脂（図示せず）で封止することとしてもよい。樹脂封止を行うことにより、導線１２１（すなわち、加熱用コイル）の放熱性を高めることができる。封止用樹脂の種類は、特に限定されないが、熱伝導性の高いものが好ましい。また、封止材として、高熱伝導率の材料を添加した樹脂組成物を使用してもよい。
【００２１】
本実施の形態では、コイルベース１１０の外枠部１１１、スポーク部１１２およびボビン部１１３を、液晶ポリエステルで構成する。コイルベース１１０の成形方法としては、例えば射出成形法を使用することができる。
【００２２】
以下、本実施の形態で使用する液晶ポリエステルについて説明する。
【００２３】
液晶ポリエステルは、サーモトロピック液晶ポリマーと呼ばれるポリエステルであり、好適には、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジオールを重合させて得られ、４００℃以下の温度で異方性溶融体を形成する。
【００２４】
なお、より容易に液晶ポリエステルを製造するために、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジオールといった原料モノマーの一部をエステル形成性誘導体にしてから重合させることもできる。
【００２５】
このエステル形成性誘導体としては、例えば、次のようなものがある。分子内にカルボキシル基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸としては、このカルボキシル基を高反応性の酸ハロゲン基や酸無水物などの基に転化したエステル形成性誘導体、このカルボキシル基をエステル交換反応によりポリエステルを生成するようなエステルに転化したエステル形成性誘導体などを挙げることができる。また、分子内にフェノール性ヒドロキシル基（フェノール性水酸基）を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジオールとしては、このフェノール性ヒドロキシル基を、エステル交換反応によりポリエステルを生成するようにエステルに転化したエステル形成性誘導体などが挙げられる。このようなエステル形成性誘導体を用いて好適な液晶ポリエステルを製造する方法については、後述する。
【００２６】
液晶ポリエステルを構成している構造単位の具体例を、以下に示す。
【００２７】
芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位：
【００２８】
これらの構造単位は、芳香環にある水素原子の一部が、ハロゲン原子、アルキル基およびアリール基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００２９】
芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位：
【００３０】
これらの構造単位は、芳香環にある水素原子の一部が、ハロゲン原子、アルキル基およびアリール基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００３１】
芳香族ジオールに由来する構造単位：
【００３２】
これらの構造単位は、芳香環にある水素原子の一部が、ハロゲン原子、アルキル基およびアリール基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００３３】
前記の構造単位に任意に有していてもよい置換基について、簡単に説明する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子または臭素原子が挙げられる。また、アルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基などの炭素数１〜４程度の低級アルキル基が挙げられる。さらに、アリール基としては、典型的にはフェニル基が挙げられる。但し、液晶ポリエステルは、後述するように、流動開始温度が３６０℃以上であることが好ましいが、このような流動開始温度の液晶ポリエステルを得るためにはこれらの置換基を有しないことが望ましい。
【００３４】
次に、先に例示した液晶ポリエステルの構造単位の好適な組み合わせについて詳述する。
【００３５】
液晶ポリエステルの構造単位の組み合わせとしては、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）または（ｆ）に示すもの（以下、「（ａ）〜（ｆ）」ということがある）が好ましい。
（ａ）：（Ａ1 ）と、（Ｂ1 ）および／または（Ｂ2 ）と、（Ｃ1 ）との組み合わせ
（ｂ）：（Ａ1 ）および（Ａ2 ）の組み合わせ。
（ｃ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ａ1 ）の一部を（Ａ2 ）で置き換えた組み合わせ
（ｄ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ｂ1 ）の一部を（Ｂ1 ）で置き換えた組み合わせ
（ｅ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ｃ1 ）の一部を（Ｃ3 ）で置き換えた組み合わせ
（ｆ）：（ｂ）の構造単位の組み合わせに（Ｂ1 ）と（Ｃ1 ）の構造単位を加えた組み合わせ
【００３６】
前記（ａ）〜（ｆ）に示した組み合わせにおいて、ｐ−ヒドロキシ安息香酸から誘導される（Ａ1 ）の構造単位は、全構造単位の合計に対して３０モル％以上が好ましく、４５モル％以上がさらに好ましい。（Ａ1 ）のモル比率をこのようにすれば、得られる液晶ポリエステルは、耐熱性、機械的強度などの特性においてバランスの優れたものとなる。
【００３７】
また、前記（ａ）〜（ｆ）に示す構造単位の組み合わせにおいて、液晶ポリエステルの分子鎖の直線性を向上させると、その流動開始温度が上がることを利用して、好適な流動開始温度、すなわち３６０℃以上の流動開始温度の液晶ポリエステルを製造することができる。より具体的には、前記の（Ｂ1 ）と（Ｂ2 ）において、（Ｂ1 ）は液晶ポリエステル分子の直線性を向上させ、（Ｂ2 ）は液晶ポリエステル分子の屈曲性を向上させる（直線性を低下させる）ので、この（Ｂ1 ）と（Ｂ2 ）の共重合比を増減することにより、流動開始温度を調整することができる。
【００３８】
先ほど例示した中でも、液晶ポリエステルとしては、前記（ａ）の液晶ポリエステル、すなわち、ｐ−ヒドロキシ安息香酸から誘導される構造単位［（Ａ1 ）］と、４，４−ジヒドロキシビフェニルから誘導される構造単位［（Ｃ1 ）］と、テレフタル酸から誘導される構造単位および／またはイソフタルから誘導される構造単位［（Ｂ1 ）および／または（Ｂ2 ）］とを有する液晶ポリエステルが好ましい。
【００３９】
また、この場合、（Ｃ1 ）／（Ａ1 ）のモル比率は、０．２以上１以下であることが好ましく、［（Ｂ1 ）＋（Ｂ2 ）］／（Ｃ1 ）のモル比率は、０．９以上１．１以下であることが好ましく、（Ｂ2 ）／（Ｂ1 ）のモル比率は、０より大きく１以下であると好ましく、０より大きく０．３以下であるとさらに好ましい。
【００４０】
上述したように、液晶ポリエステルは、その流動開始温度が３６０℃以上が好ましく、３６０〜４１０℃であることがより好ましく、３７０〜４００℃であることが特に好ましい。液晶ポリエステルの流動開始温度が、このような範囲である場合、液晶ポリエステル自体の耐熱性が十分に発現され、液晶ポリエステルを用いて得られる成形体の耐はんだ性が極めて良好となり、実用的な成形温度で成形体を得ることが可能である。なお、ここでいう流動開始温度とは、内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのダイスを取付けた毛細管型レオメーターを用い、９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の荷重下において昇温速度４℃／分で液晶ポリエステルをノズルから押出すときに、溶融粘度が４８００Ｐａ・ｓ（４８０００ポアズ）を示す温度を意味し、こうした流動開始温度は、当分野で周知の液晶ポリエステルの分子量を表す指標である（例えば、小出直之編「液晶ポリマー−合成・成形・応用−」第９５〜１０５頁、シーエムシー、１９８７年６月５日発行を参照）。
【００４１】
次に、この液晶ポリエステルの製造方法について説明する。
【００４２】
液晶ポリエステルは、芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸のフェノール性ヒドロキシル基を脂肪酸無水物（無水酢酸など）によりアシル化してアシル化物（芳香族ジオールアシル化物および芳香族ヒドロキシカルボン酸アシル化物）を得るアシル化工程と、得られたアシル化物のアシル基と、芳香族ジカルボン酸および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物のカルボキシル基とが、エステル交換を起こすようにして重合して液晶ポリエステルを得る重合工程とを有する製造方法により製造されることが好ましい。
【００４３】
無水酢酸などの脂肪酸無水物の使用量は、芳香族ジオールおよび／または芳香族ヒドロキシカルボン酸の使用量を考慮し、これらの原料モノマーにあるフェノール性ヒドロキシル基の合計モル量に対して、１〜１．２モル倍が好ましく、１〜１．１５モル倍がより好ましく、１．０３〜１．１２モル倍がさらに好ましく、１．０５〜１．１モル倍が特に好ましい。
【００４４】
アシル化工程における芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化反応は、１３０〜１８０℃で３０分〜２０時間行うことが好ましく、１４０〜１６０℃で１〜５時間行うことがより好ましい。
【００４５】
次に、前記アシル化工程によって得られたアシル化物（芳香族ジオールアシル化物および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物）のアシル基と、芳香族ジカルボン酸および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物のカルボキシル基とをエステル交換させて（エステル交換反応）重合させる重合工程について説明する。なお、この芳香族ジカルボン酸は、アシル化工程の際に、反応系中に存在させていてもよく、換言すれば、アシル化工程において、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸を同一反応系中に存在させていてもよい。これは、芳香族ジカルボン酸にあるカルボキシル基および任意に置換されていてもよい置換基は、いずれも脂肪酸無水物によって何ら影響を受けないためである。よって、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸を同一の反応器に仕込んで、脂肪酸無水物によってアシル化する形式でもよく、先に、芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応器に仕込んで、脂肪酸無水物によってこれらをアシル化した後に、芳香族ジカルボン酸を反応器に仕込む形式でもよい。操作上の簡便さから前者の形式がより好ましい。
【００４６】
前記エステル交換反応による重合は、１３０〜４００℃の範囲で０．１〜５０℃／分の割合で昇温させながら反応させることが好ましく、１５０〜３５０℃の範囲で０．３〜５℃／分の割合で昇温させながら反応させることがより好ましい。
【００４７】
また、前記エステル交換反応を行う際には、ル・シャトリエ‐ブラウンの法則（平衡移動の原理）により平衡を移動させるため、副生する脂肪酸（酢酸など）と未反応の脂肪酸無水物（無水酢酸など）は、蒸発させて系外へ留去させることが好ましい。また、留出する脂肪酸の一部を還流させて反応器に戻すことによって、脂肪酸と同伴して蒸発または昇華する原料モノマーなどを凝縮または逆昇華し、反応器に戻すこともできる。
【００４８】
アシル化反応およびエステル交換反応は、回分装置を用いて行っても、連続装置を用いて行ってもよい。いずれの反応装置（反応器）を用いても、本発明に適用する液晶ポリエステルを得ることができる。
【００４９】
また、前記重合工程の後に、得られた液晶ポリエステルを冷却して取り出し、この液晶ポリエステルを粉砕によって粉体状としたり、粉体状にした液晶ポリエステルを造粒してペレット状としたりして、得られる固体状（粉体状またはペレット状）の液晶ポリエステルをさらに加熱して高分子量化することもできる。このような液晶ポリエステルの高分子量化は、当分野で固相重合と呼ばれている。この固相重合は、液晶ポリエステルの高分子量化に特に有効であり、この高分子量化により、上述したような好適な流動開始温度を有する液晶ポリエステルを得ることが容易になる。この固相重合の反応条件としては、固体状の液晶ポリエステルを不活性気体（窒素など）雰囲気下または減圧下で１〜２０時間熱処理する方法などが採用される。この場合、熱処理に使用される装置としては、既知の乾燥機、反応機、イナートオーブン、混合機、電気炉などが挙げられる。
【００５０】
上述のように、本実施の形態のコイルベース１１０を構成する成形体の成形手段としては、薄肉部を有する成形体が得られやすい点で射出成形が特に好ましい。
【００５１】
この射出成形について、さらに詳しく説明する。成形温度は、液晶ポリエステルの流動開始温度を基準として、この流動開始温度より１０〜８０℃ほど高い温度とすることが好ましい。成形温度がこの範囲内であれば、液晶ポリエステルが優れた溶融流動性を発現し、良好な成形性を発現することができる。また、液晶ポリエステルによれば、成形体を薄くすることも容易である。
［発明のその他の実施の形態］
【００５２】
なお、上述の実施の形態１では、コイルベース１１０にボビン部１１３を設け、このボビン部１１３に導線１２１を巻き付ける場合を説明したが、コイルベース１１０にボビン部１１３を設けずに、別途用意したボビンに導線を巻き付けて作製したコイルや、ボビンを使用せずに導線を巻いて作製した中空コイルを、コイルベース上に載置してもよく、さらに樹脂で封止してもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態１では、液晶ポリエステルのみを使用してコイルベース１１０を構成する場合を説明したが、本発明の目的を損なわない範囲内で、液晶ポリエステル以外の樹脂、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドなどの熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂の１種または２種以上を任意成分として配合することもできる。
【００５４】
また、本発明に係る液晶ポリエステルには、本発明の目的を損なわない範囲内で、充填剤や添加剤を任意成分として配合することもできる。
【００５５】
充填剤としては、例えば、板状のもの、中空のもの、繊維状のもの、球状のものがある。
【００５６】
板状の充填剤としては、タルク、マイカ（雲母）、ガラスフレーク、モンモリロナイト、スメクタイト、黒鉛、窒化ホウ素、二硫化モリブデンなどを、配合することができる。これらは、単独で使用してもよく、２種類以上を同時に使用しても構わない。これらの中では、マイカが最も好ましく用いられる。
【００５７】
中空の充填剤としては、シラスバルーン、ガラスバルーン、セラミックバルーン、有機樹脂バルーン、フラーレンなどを、配合することができる。これらの中でも、入手の容易さおよびより破損し難いという点で、ガラスバルーンが特に好ましい。
【００５８】
繊維状の充填剤としては、ガラス繊維、炭素繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウイスカ、チタン酸カリウムウイスカ、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維などを、配合することができる。これらは、単独で使用してもよく、２種類以上を使用しても構わない。
【００５９】
球状の充填剤としては、ガラスビーズ、シリカビーズなどを、配合することができる。
【００６０】
一方、添加剤としては、離型改良剤（例えばフッ素樹脂、金属石鹸類など）、着色剤（例えば染料、顔料など）、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤など、当分野で通常使用されているような添加剤を配合してもよい。
【００６１】
加えて、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩、フルオロカーボン系界面活性剤などの外部滑剤効果を有する添加剤を用いてもよい。
【００６２】
本実施の形態の液晶ポリエステルには、フェライト等の高透磁率材料やアルミナ等の高熱伝導率材料を含有させることが望ましい。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、液晶ポリエステルを用いてコイルベース１１０を構成したので、耐熱性が高く、製造時にバリが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、吸湿し難い、コイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニットを得ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１０ コイルベース
１１１ 外枠部
１１１ａ，１１１ｂ 切り欠き溝
１１２ スポーク部
１１３ ボビン部
１２０ 加熱コイルユニット
１２１ 導線
１２１ａ，１２２ｂ 圧着端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電磁調理器等に使用されるコイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニットに関し、より詳細には、コイルベースの材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加熱コイルが発生させた誘導電流によって加熱を行う装置が知られている。例えば電磁調理器では、加熱コイルが調理鍋等に誘導電流を発生させることにより、かかる調理鍋等の加熱を行う。
【０００３】
電磁調理器用の加熱コイルを開示する文献としては、例えば下記特許文献１が知られている。特許文献１の電磁調理器では、リッツ線を中空の渦巻き状に巻くことによってコイルを作製し、このコイルをコイルベース上に載置・固定することによって、加熱コイルユニットを作製している（特許文献１の段落［０００９］〜［００１２］参照）。また、特許文献１は、コイルベースを耐熱樹脂で構成できることを開示している（特許文献１の段落［０００２］参照）。
【０００４】
また、引用文献２には、電磁調理器のコイルベースを、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）組成物で構成できることが開示されている（特許文献２の段落［００１６］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９３５５６号公報
【特許文献２】特開平１０−２５９２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、コイルベースは、ＰＥＴ組成物から構成することができる。しかしながら、本発明者の検討によれば、ＰＥＴ組成物で構成したコイルベースには、耐熱性が低いという欠点がある。また、コイルベースをポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で構成した場合にも、同様の欠点がある。
【０００７】
一方、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）でコイルベースを構成した場合には、ＰＥＴ等のコイルベースと比較して、優れた耐熱性を得ることができる。しかしながら、ＰＰＳは、射出成形時に金型の隙間に入り込みやすく、このため、成形品にバリができやすいという欠点がある。また、ＰＰＳの射出成形では、金型の腐食や摩耗が大きいという欠点もある。
【０００８】
また、ポリアミドを用いた場合には、ＰＥＴと比較して耐熱性に優れるコイルベースを得ることができ、且つ、製造時にはＰＰＳよりもバリができにくい。しかしながら、ポリアミドで構成したコイルベースは、吸湿しやすいため、吸湿によって機械的強度が低下しやすいこと、吸湿によって寸法が変化しやすいこと等の欠点がある。
【０００９】
本発明は、耐熱性が高く、製造時にバリが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、吸湿し難い、コイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニット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】
【００１０】
かかる目的を達成するため、本発明者は、コイルベースの材料について検討し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、請求項１に係る発明は、導線を渦巻き状に巻いてなるコイルが装着されるコイルベースであって、液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、導線を渦巻き状に巻いてなるコイルと、該コイルが装着されるコイルベースとを備える加熱コイルユニットであって、前記コイルベースが液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液晶ポリエステルを用いてコイルベースを構成するので、耐熱性が高く、製造時にバリが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、吸湿し難い、コイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は実施の形態に係るコイルベースを概略的に示す斜視図、（ｂ）は実施の形態に係る加熱コイルユニットを概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［発明の実施の形態１］
【００１６】
以下、本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。
【００１７】
図１において、（ａ）は実施の形態に係るコイルベースを概略的に示す斜視図、（ｂ）は実施の形態に係る加熱コイルユニットを概略的に示す斜視図である。
【００１８】
図１（ａ）に示したように、本実施の形態のコイルベース１１０は、外枠部１１１と、スポーク部１１２と、ボビン部１１３とを備えている。外枠部１１１には、コイル用導線（後述）の両側端子を引き出すための切り欠き溝１１１ａ，１１１ｂが設けられる。スポーク部１１２の裏面には、磁束漏れを防止するためのフェライトコア（図示せず）が、固定される。ボビン部１１３は、コイル用導線を巻き付けるために使用される。ボビン部１１３の中央部分には、貫通穴が設けられている。
【００１９】
図１（ｂ）に示したように、本実施の形態の加熱コイルユニット１２０は、ボビン部１１３に導線（例えばリッツ線）１２１を巻き付けて、接着剤等で固定することによって、作製される。この導線１２１が、加熱用コイルとなる。導線１２１の両端には、圧着端子１２１ａ，１２２ｂが設けられている。導線１２１の両端部分は、切り欠き溝１１１ａ，１１１ｂを介して、外枠部１１１の外部に引き出される。
【００２０】
ここで、ボビン部１１３に導線１２１を巻き付けた後で、この導線１２１全体を樹脂（図示せず）で封止することとしてもよい。樹脂封止を行うことにより、導線１２１（すなわち、加熱用コイル）の放熱性を高めることができる。封止用樹脂の種類は、特に限定されないが、熱伝導性の高いものが好ましい。また、封止材として、高熱伝導率の材料を添加した樹脂組成物を使用してもよい。
【００２１】
本実施の形態では、コイルベース１１０の外枠部１１１、スポーク部１１２およびボビン部１１３を、液晶ポリエステルで構成する。コイルベース１１０の成形方法としては、例えば射出成形法を使用することができる。
【００２２】
以下、本実施の形態で使用する液晶ポリエステルについて説明する。
【００２３】
液晶ポリエステルは、サーモトロピック液晶ポリマーと呼ばれるポリエステルであり、好適には、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジオールを重合させて得られ、４００℃以下の温度で異方性溶融体を形成する。
【００２４】
なお、より容易に液晶ポリエステルを製造するために、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジオールといった原料モノマーの一部をエステル形成性誘導体にしてから重合させることもできる。
【００２５】
このエステル形成性誘導体としては、例えば、次のようなものがある。分子内にカルボキシル基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸としては、このカルボキシル基を高反応性の酸ハロゲン基や酸無水物などの基に転化したエステル形成性誘導体、このカルボキシル基をエステル交換反応によりポリエステルを生成するようなエステルに転化したエステル形成性誘導体などを挙げることができる。また、分子内にフェノール性ヒドロキシル基（フェノール性水酸基）を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジオールとしては、このフェノール性ヒドロキシル基を、エステル交換反応によりポリエステルを生成するようにエステルに転化したエステル形成性誘導体などが挙げられる。このようなエステル形成性誘導体を用いて好適な液晶ポリエステルを製造する方法については、後述する。
【００２６】
液晶ポリエステルを構成している構造単位の具体例を、以下に示す。
【００２７】
芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位：
【００２８】
これらの構造単位は、芳香環にある水素原子の一部が、ハロゲン原子、アルキル基およびアリール基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００２９】
芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位：
【００３０】
これらの構造単位は、芳香環にある水素原子の一部が、ハロゲン原子、アルキル基およびアリール基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００３１】
芳香族ジオールに由来する構造単位：
【００３２】
これらの構造単位は、芳香環にある水素原子の一部が、ハロゲン原子、アルキル基およびアリール基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。
【００３３】
前記の構造単位に任意に有していてもよい置換基について、簡単に説明する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子または臭素原子が挙げられる。また、アルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基などの炭素数１〜４程度の低級アルキル基が挙げられる。さらに、アリール基としては、典型的にはフェニル基が挙げられる。但し、液晶ポリエステルは、後述するように、流動開始温度が３６０℃以上であることが好ましいが、このような流動開始温度の液晶ポリエステルを得るためにはこれらの置換基を有しないことが望ましい。
【００３４】
次に、先に例示した液晶ポリエステルの構造単位の好適な組み合わせについて詳述する。
【００３５】
液晶ポリエステルの構造単位の組み合わせとしては、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）または（ｆ）に示すもの（以下、「（ａ）〜（ｆ）」ということがある）が好ましい。
（ａ）：（Ａ1 ）と、（Ｂ1 ）および／または（Ｂ2 ）と、（Ｃ1 ）との組み合わせ
（ｂ）：（Ａ1 ）および（Ａ2 ）の組み合わせ。
（ｃ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ａ1 ）の一部を（Ａ2 ）で置き換えた組み合わせ
（ｄ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ｂ1 ）の一部を（Ｂ1 ）で置き換えた組み合わせ
（ｅ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ｃ1 ）の一部を（Ｃ3 ）で置き換えた組み合わせ
（ｆ）：（ｂ）の構造単位の組み合わせに（Ｂ1 ）と（Ｃ1 ）の構造単位を加えた組み合わせ
【００３６】
前記（ａ）〜（ｆ）に示した組み合わせにおいて、ｐ−ヒドロキシ安息香酸から誘導される（Ａ1 ）の構造単位は、全構造単位の合計に対して３０モル％以上が好ましく、４５モル％以上がさらに好ましい。（Ａ1 ）のモル比率をこのようにすれば、得られる液晶ポリエステルは、耐熱性、機械的強度などの特性においてバランスの優れたものとなる。
【００３７】
また、前記（ａ）〜（ｆ）に示す構造単位の組み合わせにおいて、液晶ポリエステルの分子鎖の直線性を向上させると、その流動開始温度が上がることを利用して、好適な流動開始温度、すなわち３６０℃以上の流動開始温度の液晶ポリエステルを製造することができる。より具体的には、前記の（Ｂ1 ）と（Ｂ2 ）において、（Ｂ1 ）は液晶ポリエステル分子の直線性を向上させ、（Ｂ2 ）は液晶ポリエステル分子の屈曲性を向上させる（直線性を低下させる）ので、この（Ｂ1 ）と（Ｂ2 ）の共重合比を増減することにより、流動開始温度を調整することができる。
【００３８】
先ほど例示した中でも、液晶ポリエステルとしては、前記（ａ）の液晶ポリエステル、すなわち、ｐ−ヒドロキシ安息香酸から誘導される構造単位［（Ａ1 ）］と、４，４−ジヒドロキシビフェニルから誘導される構造単位［（Ｃ1 ）］と、テレフタル酸から誘導される構造単位および／またはイソフタルから誘導される構造単位［（Ｂ1 ）および／または（Ｂ2 ）］とを有する液晶ポリエステルが好ましい。
【００３９】
また、この場合、（Ｃ1 ）／（Ａ1 ）のモル比率は、０．２以上１以下であることが好ましく、［（Ｂ1 ）＋（Ｂ2 ）］／（Ｃ1 ）のモル比率は、０．９以上１．１以下であることが好ましく、（Ｂ2 ）／（Ｂ1 ）のモル比率は、０より大きく１以下であると好ましく、０より大きく０．３以下であるとさらに好ましい。
【００４０】
上述したように、液晶ポリエステルは、その流動開始温度が３６０℃以上が好ましく、３６０〜４１０℃であることがより好ましく、３７０〜４００℃であることが特に好ましい。液晶ポリエステルの流動開始温度が、このような範囲である場合、液晶ポリエステル自体の耐熱性が十分に発現され、液晶ポリエステルを用いて得られる成形体の耐はんだ性が極めて良好となり、実用的な成形温度で成形体を得ることが可能である。なお、ここでいう流動開始温度とは、内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのダイスを取付けた毛細管型レオメーターを用い、９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2 ）の荷重下において昇温速度４℃／分で液晶ポリエステルをノズルから押出すときに、溶融粘度が４８００Ｐａ・ｓ（４８０００ポアズ）を示す温度を意味し、こうした流動開始温度は、当分野で周知の液晶ポリエステルの分子量を表す指標である（例えば、小出直之編「液晶ポリマー−合成・成形・応用−」第９５〜１０５頁、シーエムシー、１９８７年６月５日発行を参照）。
【００４１】
次に、この液晶ポリエステルの製造方法について説明する。
【００４２】
液晶ポリエステルは、芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸のフェノール性ヒドロキシル基を脂肪酸無水物（無水酢酸など）によりアシル化してアシル化物（芳香族ジオールアシル化物および芳香族ヒドロキシカルボン酸アシル化物）を得るアシル化工程と、得られたアシル化物のアシル基と、芳香族ジカルボン酸および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物のカルボキシル基とが、エステル交換を起こすようにして重合して液晶ポリエステルを得る重合工程とを有する製造方法により製造されることが好ましい。
【００４３】
無水酢酸などの脂肪酸無水物の使用量は、芳香族ジオールおよび／または芳香族ヒドロキシカルボン酸の使用量を考慮し、これらの原料モノマーにあるフェノール性ヒドロキシル基の合計モル量に対して、１〜１．２モル倍が好ましく、１〜１．１５モル倍がより好ましく、１．０３〜１．１２モル倍がさらに好ましく、１．０５〜１．１モル倍が特に好ましい。
【００４４】
アシル化工程における芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化反応は、１３０〜１８０℃で３０分〜２０時間行うことが好ましく、１４０〜１６０℃で１〜５時間行うことがより好ましい。
【００４５】
次に、前記アシル化工程によって得られたアシル化物（芳香族ジオールアシル化物および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物）のアシル基と、芳香族ジカルボン酸および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物のカルボキシル基とをエステル交換させて（エステル交換反応）重合させる重合工程について説明する。なお、この芳香族ジカルボン酸は、アシル化工程の際に、反応系中に存在させていてもよく、換言すれば、アシル化工程において、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸を同一反応系中に存在させていてもよい。これは、芳香族ジカルボン酸にあるカルボキシル基および任意に置換されていてもよい置換基は、いずれも脂肪酸無水物によって何ら影響を受けないためである。よって、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸を同一の反応器に仕込んで、脂肪酸無水物によってアシル化する形式でもよく、先に、芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応器に仕込んで、脂肪酸無水物によってこれらをアシル化した後に、芳香族ジカルボン酸を反応器に仕込む形式でもよい。操作上の簡便さから前者の形式がより好ましい。
【００４６】
前記エステル交換反応による重合は、１３０〜４００℃の範囲で０．１〜５０℃／分の割合で昇温させながら反応させることが好ましく、１５０〜３５０℃の範囲で０．３〜５℃／分の割合で昇温させながら反応させることがより好ましい。
【００４７】
また、前記エステル交換反応を行う際には、ル・シャトリエ‐ブラウンの法則（平衡移動の原理）により平衡を移動させるため、副生する脂肪酸（酢酸など）と未反応の脂肪酸無水物（無水酢酸など）は、蒸発させて系外へ留去させることが好ましい。また、留出する脂肪酸の一部を還流させて反応器に戻すことによって、脂肪酸と同伴して蒸発または昇華する原料モノマーなどを凝縮または逆昇華し、反応器に戻すこともできる。
【００４８】
アシル化反応およびエステル交換反応は、回分装置を用いて行っても、連続装置を用いて行ってもよい。いずれの反応装置（反応器）を用いても、本発明に適用する液晶ポリエステルを得ることができる。
【００４９】
また、前記重合工程の後に、得られた液晶ポリエステルを冷却して取り出し、この液晶ポリエステルを粉砕によって粉体状としたり、粉体状にした液晶ポリエステルを造粒してペレット状としたりして、得られる固体状（粉体状またはペレット状）の液晶ポリエステルをさらに加熱して高分子量化することもできる。このような液晶ポリエステルの高分子量化は、当分野で固相重合と呼ばれている。この固相重合は、液晶ポリエステルの高分子量化に特に有効であり、この高分子量化により、上述したような好適な流動開始温度を有する液晶ポリエステルを得ることが容易になる。この固相重合の反応条件としては、固体状の液晶ポリエステルを不活性気体（窒素など）雰囲気下または減圧下で１〜２０時間熱処理する方法などが採用される。この場合、熱処理に使用される装置としては、既知の乾燥機、反応機、イナートオーブン、混合機、電気炉などが挙げられる。
【００５０】
上述のように、本実施の形態のコイルベース１１０を構成する成形体の成形手段としては、薄肉部を有する成形体が得られやすい点で射出成形が特に好ましい。
【００５１】
この射出成形について、さらに詳しく説明する。成形温度は、液晶ポリエステルの流動開始温度を基準として、この流動開始温度より１０〜８０℃ほど高い温度とすることが好ましい。成形温度がこの範囲内であれば、液晶ポリエステルが優れた溶融流動性を発現し、良好な成形性を発現することができる。また、液晶ポリエステルによれば、成形体を薄くすることも容易である。
［発明のその他の実施の形態］
【００５２】
なお、上述の実施の形態１では、コイルベース１１０にボビン部１１３を設け、このボビン部１１３に導線１２１を巻き付ける場合を説明したが、コイルベース１１０にボビン部１１３を設けずに、別途用意したボビンに導線を巻き付けて作製したコイルや、ボビンを使用せずに導線を巻いて作製した中空コイルを、コイルベース上に載置してもよく、さらに樹脂で封止してもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態１では、液晶ポリエステルのみを使用してコイルベース１１０を構成する場合を説明したが、本発明の目的を損なわない範囲内で、液晶ポリエステル以外の樹脂、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドなどの熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂の１種または２種以上を任意成分として配合することもできる。
【００５４】
また、本発明に係る液晶ポリエステルには、本発明の目的を損なわない範囲内で、充填剤や添加剤を任意成分として配合することもできる。
【００５５】
充填剤としては、例えば、板状のもの、中空のもの、繊維状のもの、球状のものがある。
【００５６】
板状の充填剤としては、タルク、マイカ（雲母）、ガラスフレーク、モンモリロナイト、スメクタイト、黒鉛、窒化ホウ素、二硫化モリブデンなどを、配合することができる。これらは、単独で使用してもよく、２種類以上を同時に使用しても構わない。これらの中では、マイカが最も好ましく用いられる。
【００５７】
中空の充填剤としては、シラスバルーン、ガラスバルーン、セラミックバルーン、有機樹脂バルーン、フラーレンなどを、配合することができる。これらの中でも、入手の容易さおよびより破損し難いという点で、ガラスバルーンが特に好ましい。
【００５８】
繊維状の充填剤としては、ガラス繊維、炭素繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウイスカ、チタン酸カリウムウイスカ、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維などを、配合することができる。これらは、単独で使用してもよく、２種類以上を使用しても構わない。
【００５９】
球状の充填剤としては、ガラスビーズ、シリカビーズなどを、配合することができる。
【００６０】
一方、添加剤としては、離型改良剤（例えばフッ素樹脂、金属石鹸類など）、着色剤（例えば染料、顔料など）、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、界面活性剤など、当分野で通常使用されているような添加剤を配合してもよい。
【００６１】
加えて、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩、フルオロカーボン系界面活性剤などの外部滑剤効果を有する添加剤を用いてもよい。
【００６２】
本実施の形態の液晶ポリエステルには、フェライト等の高透磁率材料やアルミナ等の高熱伝導率材料を含有させることが望ましい。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、液晶ポリエステルを用いてコイルベース１１０を構成したので、耐熱性が高く、製造時にバリが発生し難く、機械的強度が高く、且つ、吸湿し難い、コイルベースおよびこれを用いた加熱コイルユニットを得ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１０ コイルベース
１１１ 外枠部
１１１ａ，１１１ｂ 切り欠き溝
１１２ スポーク部
１１３ ボビン部
１２０ 加熱コイルユニット
１２１ 導線
１２１ａ，１２２ｂ 圧着端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線を渦巻き状に巻いてなるコイルが装着されるコイルベースであって、
液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とするコイルベース。
【請求項２】
導線を渦巻き状に巻いてなるコイルと、該コイルが装着されるコイルベースとを備える加熱コイルユニットであって、
前記コイルベースが液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とする加熱コイルユニット。
【請求項１】
導線を渦巻き状に巻いてなるコイルが装着されるコイルベースであって、
液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とするコイルベース。
【請求項２】
導線を渦巻き状に巻いてなるコイルと、該コイルが装着されるコイルベースとを備える加熱コイルユニットであって、
前記コイルベースが液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とする加熱コイルユニット。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１１３８４６（Ｐ２０１１−１１３８４６Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６９７３１（Ｐ２００９−２６９７３１）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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