電磁誘導コイルおよび誘導加熱装置
【課題】コイル導線として、多数本の素線を束ねた集合線いわゆるリッツ線を用いるものにおいて、２段の渦巻き状にしながらも、厚さをできるだけ薄くでき、しかも平坦度も出し易く、クロスポイントの発生もなく、引出し線の配線処理も容易に行うことができる電磁誘導コイルを提供する。
【解決手段】誘導加熱コイル（電磁誘導コイル）２４は、リッツ線からなる１本のコイル導線３０により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態で有する構成とされるとともに、一対の渦巻き状部４７，４８のそれぞれの最内周部同士が繋がった構成とする。
【解決手段】誘導加熱コイル（電磁誘導コイル）２４は、リッツ線からなる１本のコイル導線３０により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態で有する構成とされるとともに、一対の渦巻き状部４７，４８のそれぞれの最内周部同士が繋がった構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数本の素線を束ねた集合線（いわゆるリッツ線）を用いた電磁誘導コイル、およびこの電磁誘導コイルを誘導加熱コイルに用いた誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導加熱装置で加熱できる金属は透磁率が高い鉄系のものに限られていたが、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（電磁調理器）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、実効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）に代えて、それよりも細い導線（直径が０．１ｍｍ以下の導線）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１，２参照）。
【０００３】
例えば直径が０．０５ｍｍの断面が円形の素線（導体の外周部に絶縁層が設けられたもの）を多数本束ねて形成された小集合線を複数本撚り合わせて、断面がほぼ円形の集合線（リッツ線）とし、この集合線をコイル導線として、渦巻き状に巻回して誘導加熱コイルを形成していた。図１１には、このような誘導加熱コイルを用いた誘導加熱調理器の一例が示されている。
【０００４】
図１１において、調理器のケース１の上面に、被加熱物となる鍋２が載置されるトッププレート１ａが設けられ、このトッププレート１ａの下方に、誘導加熱コイル３は配設されている。誘導加熱コイル３は、リッツ線から構成されたコイル導線４を渦巻き状に形成してコイルベース５にセットされている。コイル導線４の巻き始めと巻き終わりとなる引出し線４ａ、４ｂは、高周波発生回路を有する制御回路６が実装されたプリント配線基板７に接続されている。
【０００５】
この場合、誘導加熱コイル３としては、被加熱物となる鍋２の大きさや、当該誘導加熱コイル３の外径寸法の制約などの理由で、コイル導線４を複数段の段巻きにする必要がある場合がある。図１１、図１２、および図１３（ｂ）には、コイル導線４を２段巻き（２−２−２段巻き）にしたものが示されている。図１３（ｃ）は、コイル導線４を３段巻き（３−２−３段巻き）にしたものが示されている。
【０００６】
図１４には、２段巻きをする場合の巻線治具８の一例が示されている。この巻線治具８を用いて２段巻きをする場合について説明する。まず、コイル導線４の直径に合わせた誘導加熱コイル３の２段巻きの厚さを決めるため、回転軸９に、左端面固定板１０をセットし、次に、誘導加熱コイル３の内径寸法に応じた内径固定板１１をセットする。そして、その内径固定板１１の右横に右端面固定板１２をセットする。そして、コイル導線４の巻き始め側の引出し線４ａを内径固定板１１付近に位置決めした状態で、コイル導線４を、左右の端面固定板１０，１２間に位置させた状態で、内径固定板１１の外周部に巻回していく。図１４には、コイル導線４を巻く順番を数字で示している。この場合、コイル導線４は、内径固定板１１の外周面に接触した部分から径方向の外側に向けて渦巻き状に巻いていくが、内周部から２層目以降のコイル導線４は、前層のコイル導線４の隙間に落ち込んで巻かれていく。なお、コイルの段巻きをする場合、内径固定板１１の軸方向（図１４において左右方向）の並び数を段、この軸方向と直交する径方向（図１４において上下方向）の並び数を層と呼ぶのが一般的である。図１４の巻き方は、２段多層巻きと呼ばれる。
【０００７】
このような２段多層巻きの場合、例えば２層目に注目してみると、２層目のコイル導線４は、内側の１層目と外側の３層目に対して軸方向（図１４では左右方向）にずれており、いわゆる千鳥状に並んでいる。このような巻き方を、ここでは、２段多層千鳥状巻きと称することとする。なお、コイル導線を複数段、例えば３段多層巻き（３−２−３段巻き）した例は、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６０１５３３号公報
【特許文献２】特許第４０４８９２７号公報
【特許文献３】特開２００５−５７３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した２段多層千鳥状巻きをした誘導加熱コイル３においては、次のような問題点がある。
１．誘導加熱コイル３は、図１３（ｂ）に示すように、高さ方向の厚さ寸法Ｈ１が厚くなる。このため、図１１に示すように、最下段のコイル導線４と被加熱物（鍋２）との間の距離Ｌ１が遠くなり、加熱効率が悪くなる。また、誘導加熱コイル３の厚さ寸法Ｈ１が大きくなることに伴い、ケース１の高さ寸法も大きくなってしまう。
【００１０】
２．誘導加熱コイル３は、径方向の層ごとにコイル導線４が上下にジグザグした形態（千鳥状）となっているため、面（径方向）の平坦度が出難い。また、特に、コイル導線４の外周部に融着層を設け、その融着層を融着して隣り合ったコイル導線４同士を固着して誘導加熱コイル３の形状を安定化させる場合には、上下方向に飛び出した状態のコイル導線４の融着性が低下し、剥がれやすくなる。
【００１１】
３．誘導加熱コイル３には、コイル導線４を巻回する際にクロスポイント（外側のコイル導線４が内側のコイル導線４を斜めに横切るときに発生する段差）が発生するため、真円度が出難くなる。
【００１２】
４．誘導加熱コイル３において、コイル導線４の巻き始めの引出し線４ａは誘導加熱コイル３の内周部側にあり、巻き終わりの引出し線４ｂは誘導加熱コイル３の外周部側にあり、引出し線４ａと引出し線４ｂの引出し位置が分かれているため、配線処理がし難くなる。特に、誘導加熱調理器において、図１１に示すように、制御回路６が誘導加熱コイル３の外側に配置されるような場合には、誘導加熱コイル３の内側の引出し線４ａは誘導加熱コイル３を径方向に横切るようになるため、誘導加熱コイル３の駆動時に、その引出し線４ａにノイズが入り易くなってしまう。
【００１３】
なお、特許文献３には、金属箔線をコイルの素線とし、この素線により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻かれた一対の渦巻き状部を対向状態で有する構成とされるとともに、前記一対の渦巻き状部のそれぞれの最内周部の素線同士が繋がった構成のアルファ巻きコイルが開示されている。
【００１４】
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、コイル導線として、多数本の素線を束ねた集合線いわゆるリッツ線を用いるものにおいて、２段の渦巻き状にしながらも、厚さをできるだけ薄くでき、しかも平坦度も出し易く、クロスポイントの発生もなく、引出し線の配線処理も容易に行うことができる電磁誘導コイル、およびこのような電磁誘導コイルを誘導加熱コイルに用いた誘導加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成するために、本発明の電磁誘導コイルは、
導体の外周部に絶縁層が設けられた断面が円形の素線を多数本撚り合わせて構成もしくは前記素線を多数本束ねた小集合線を複数本撚り合わせて構成された１本の集合線をコイル導線とし、この１本のコイル導線により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部を対向状態で有する構成とされるとともに、前記一対の渦巻き状部のそれぞれの最内周部同士が繋がった構成とされており、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの前記渦巻き状部の径方向に隣り合う前記コイル導線同士が前記径方向で密着し、かつ、前記一対の渦巻き状部の重ね合わせ方向に対向した前記コイル導線同士が前記重ね合わせ方向で密着していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電磁誘導コイルは、コイル導線として、多数本の素線を束ねた集合線いわゆるリッツ線を用いている。そして、電磁誘導コイルは、対向する一対の渦巻き状部を有していて、これら一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの渦巻き状部の径方向に隣り合うコイル導線同士が径方向で密着し、しかも、一対の渦巻き状部の重ね合わせ方向に対向したコイル導線同士が重ね合わせ方向で密着しているので、重ね合わせ方向の厚さ寸法をできるだけ薄くすることができる。各渦巻き状部は、径方向に隣り合うコイル導線同士が径方向で密着しているから、平坦度も出し易い。また、コイル導線が他のコイル導線を斜めに横切ることがないので、クロスポイントの発生もない。さらに、一対の渦巻き状部はそれぞれの最内周部のコイル導線同士が繋がった形態となっており、各渦巻き状部の引出し線は、それぞれの渦巻き状部の外周部となり、引出し線の配線処理も容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す誘導加熱調理器（誘導加熱装置）の縦断側面図
【図２】コイルユニットの断面図
【図３】誘導加熱コイルを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図
【図４】コイルの巻き方（アルファ巻き）を説明するための説明図
【図５】コイル導線を示すもので、（ａ）は素線、（ｂ）は集合線の縦断面図、（ｃ）はコイル導線の斜視図
【図６】本発明の第２実施形態を示す図５相当図
【図７】本発明の第３実施形態を示す図５相当図
【図８】本発明を両面ヒータに適用した第４実施形態を示すもので、（ａ）は両面ヒータの正面図、（ｂ）は縦断側面図
【図９】比較例を示す図８相当図
【図１０】本発明の第５実施形態を示す給電システムの電気的構成を示す概略図
【図１１】従来例を示す図１相当図
【図１２】図２相当図
【図１３】誘導加熱コイルを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は２段多層巻き（２−２−２段巻き）の縦断面図、（ｃ）は３段多層巻き（３−２−３段巻き）の縦断面図
【図１４】２段多層巻きをする場合の巻線治具の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。この第１実施形態は、本発明の電磁誘導コイルを誘導加熱装置のひとつである誘導加熱調理器の誘導加熱コイルに適用した実施形態を示している。まず、誘導加熱調理器の概略構成について図１および図２を参照して説明する。誘導加熱調理器２１のケース２２の上面に、当該ケース２２の上面開口部を塞ぐようにトッププレート２３が装着されている。ケース２２の内部には、誘導加熱コイル２４（電磁誘導コイル）を備えたコイルユニット２５が配設されているとともに、誘導加熱コイル２４を制御する制御回路２６が配設されている。制御回路２６は、プリント配線基板２７に複数の電子部品２８や放熱部材２８ａを実装して構成されている。トッププレート２３上には、被加熱物を構成する金属製の調理用鍋２９が載置される。誘導加熱コイル２４は、後述するコイル導線３０を、図２にも示すように、２段の渦巻き状に巻回して構成され、コイルベース３１に装着した状態でトッププレート２３の下面近くに配置されている。なお、ケース２２の前面部には、操作スイッチや表示部などが設けられた操作パネル１８が設けられ、ケース２２内の後部には、前記制御回路２６の電子部品２８や放熱部材２８ａなどを冷却する冷却ファン１９が設けられている。
【００１９】
次に、上記誘導加熱コイル２４のコイル導線３０の構造について、図５を参照して説明する。コイル導線３０の断面図を示す図５（ｂ）において、小集合線３３は、素線３４（図５（ａ）参照）を多数本撚り合わせて構成されている。各素線３４は、断面が円形で直径が例えば０．０５ｍｍの細い銅の導体３４ａの外周部に、電気絶縁性を有する絶縁層３４ｂを被覆して構成されたものである。絶縁層３４ｂとしては、ワニス（例えば、ポリエステルイミド）である。前記小集合線３３を複数本例えば７本束ねてこれらを撚り合わせることにより、集合線３５を形成している。集合線３５としては、小集合線３３を形成せずに、多数本の素線３４を一度にまとめて撚り合わせて構成したものとしてもよい。
【００２０】
そして、この集合線３５の外周部に絶縁体３６（図５（ｃ）参照）を設けている。この場合、絶縁体３６は、帯状の絶縁テープを巻き付けることによって形成している。絶縁テープとしては、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）のものを用い、この絶縁テープを、一部が重なるようにして螺旋状に巻き付けている。絶縁テープの厚さとしては、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、絶縁テープを螺旋状に巻く際のラップ幅は、内部の集合線３５の素線３４が露出しないようにするため、絶縁テープの幅の１／２〜１／５が好ましい。
【００２１】
絶縁体３６（絶縁テープ）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、絶縁体３６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。
【００２２】
上記絶縁体３６の外周部には、当該絶縁体３６を覆うように固着性絶縁体３７を設けている。この固着性絶縁体３７は、絶縁体３６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。固着性絶縁体３７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３０が形成されている。
【００２３】
次に、このような構成のコイル導線３０を用いて、図１および図２に示すような誘導加熱コイル２４を製造する方法について説明する。
ここで、図４は、一般的なアルファ巻き４０の巻き方を説明するための説明図である。このアルファ巻き４０は、一本のコイル導線４１により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部４２，４３を対向状態で有する構成とされるとともに、これら一対の渦巻き状部４２，４３の最内周部同士が繋がった構成とされていて、その最内周部同士が繋がった部分を巻き始め部４４としている。アルファ巻き４０は、その巻き始め部４４を起点として、２本に分岐したコイル導線４１を同時に渦巻き状に巻いていくことにより、一対の渦巻き状部４２，４３を巻く方法である。各渦巻き状部４２，４３の巻き終わり部４２ａ，４３ａは、対応する渦巻き状部４２，４３の外周部となる。そして、アルファ巻き４０は、渦巻き状に巻いた一対の渦巻き状部４２，４３を対向状態で重ね合わせて貼り合わせることによって構成される。なお、図４では、巻き始め部４４の長さは、説明のために誇張して長く示されているが、実質的な長さは、一対の渦巻き状部４２，４３を重ね合わせた厚み分の長さとなる。
【００２４】
本実施形態の上記誘導加熱コイル２４も、１本のコイル導線３０を、上記アルファ巻き４０と同様の巻き方で巻くことにより、図３に示すように、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態で有する構成とされるとともに、これら一対の渦巻き状部４７，４８の最内周部同士が繋がった構成とされる。各渦巻き状部４７，４８の巻き終わりとなる引出し線４７ａ，４８ａは、対応する渦巻き状部４７，４８の外周部となる。そして、図３（ｂ）に示すように、一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態に重ね合わせた状態で、コイル導線３０の両端部となる引出し線４７ａ，４８ａ間に短時間電流を流しコイル導線３０（各素線３４）を発熱させて固着性絶縁体３７を溶融させ、これを固化させることにより隣り合った固着性絶縁体３７同士が固着し、コイル導線３０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２４が形成されている。
【００２５】
ここで、誘導加熱コイル２４は、図３（ｂ）に示すように、一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態に重ね合わせた状態で、それぞれの渦巻き状部４７，４８の径方向（図３（ｂ）で左右方向）に隣り合うコイル導線３０同士が径方向で密着し、かつ、一対の渦巻き状部４７，４８の重ね合わせ方向（図３（ｂ）で上下方向）で対向したコイル導線３０同士が重ね合わせ方向で密着している。このような巻き方を、ここでは２段多層均等巻きと称する。
【００２６】
このように構成された誘導加熱コイル２４は、図１に示すように、前記コイルベース３１に装着した状態で前記誘導加熱調理器２１のケース２２内に配設され、外周部側の２本の引出し線４７ａ，４８ａが、プリント配線基板２７に接続される。
【００２７】
上記構成において、トッププレート２３上に金属製の調理用鍋２９を載置した状態で、誘導加熱コイル２４のコイル導線３０に高周波電流を流すと磁束が発生し、その磁束によって調理用鍋２９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２９が発熱し、この熱により調理用鍋２９内の被調理物が加熱される。
【００２８】
上記した実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
誘導加熱コイル２４は、コイル導線３０として、多数本の素線を束ねた集合線いわゆるリッツ線を用いている。そして、この誘導加熱コイル２４は、一対の渦巻き状部４７，４８を有していて、これら一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの渦巻き状部４７，４８の径方向に隣り合うコイル導線３０同士が径方向で密着し、しかも、一対の渦巻き状部４７，４８の重ね合わせ方向に対向したコイル導線３０同士が重ね合わせ方向で密着しているので、従来の２段多層千鳥状巻きの場合に比べ、重ね合わせ方向の厚さ寸法Ｈ２（図３（ｂ）参照）をできるだけ薄くすることができる（Ｈ２＜Ｈ１）。これに伴い、図１に示すように、誘導加熱コイル２４における最下段のコイル導線３０と被加熱物（調理用鍋２９）との間の距離Ｌ２をできるだけ近づけることが可能になり、従来の誘導加熱コイル３よりも加熱効率を向上できる。また、誘導加熱コイル２４の厚さ寸法Ｈ２を小さくできることに伴い、ケース２２の高さ寸法が大きくなることも防止できる。
【００２９】
誘導加熱コイル２４における各渦巻き状部４７，４８は、径方向に隣り合うコイル導線３０同士が径方向で密着しているから、従来の２段多層千鳥状巻きの場合に比べ、各渦巻き状部４７，４８の面の平坦度も出し易い。また、特に、コイル導線３０の外周部に固着性絶縁体３７を設け、その固着性絶縁体３７を融着して隣り合ったコイル導線３０同士を固着して誘導加熱コイル２４の形状を安定化させた場合でも、径方向および重ね合わせ方向に隣り合ったコイル導線３０同士は整列状態で密着しているので、従来の２段多層千鳥状巻きの場合に比べ、コイル導線３０が剥がれ難くできる。また、本実施形態の２段多層均等巻きの場合、コイル導線３０が他のコイル導線を斜めに横切ることがないので、クロスポイントの発生がなく、各渦巻き状部４７，４８、ひいては誘導加熱コイル２４の真円度が出し易くなる。
【００３０】
さらに、一対の渦巻き状部４７，４８はそれぞれの最内周部のコイル導線３０同士が繋がった形態となっており、各渦巻き状部４７，４８の引出し線４７ａ，４８ａは、それぞれの渦巻き状部４７，４８の外周部となり、引出し線４ａ，４ｂが内周部側と外周部側とに分かれていた従来の場合とは違い、引出し線４７ａ，４８ａの配線処理を容易に行うことができるようになる。特に、誘導加熱調理器２１において、図１に示すように、制御回路２６が誘導加熱コイル２４の外側に配置されるような場合でも、誘導加熱コイル２４の両引出し線４７ａ，４８ａを、これらが誘導加熱コイル２４を径方向に横切るようなことなく、プリント配線基板２７に接続することが可能になる。これにより、誘導加熱コイル２４の駆動時に、引出し線４７ａ，４８ａにノイズが入り易くなることを防止できる。
【００３１】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態を示す。この第２実施形態は、誘導加熱コイル２４に使用するコイル導線５０の構成が第１実施形態と異なっている。すなわち、素線３４、小集合線３３および集合線３５の形成の仕方は第１実施形態と同じであるが、集合線３５の外周部に設けた絶縁体５１が、第１実施形態の絶縁体３６とは異なっている。この絶縁体５１は、珪素樹脂（シリコーン）によりチューブ状に形成されていて、厚さは０．５ｍｍ以下が好ましい。なお、素線３４の太さは、直径を０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。素線３４が、直径０．３ｍｍを超える太さであると、珪素樹脂の加工時に絶縁体５１が破れるおそれがある。この絶縁体５１の外周部には、第１実施形態と同様な固着性絶縁体３７を設けている。固着性絶縁体３７は、破れ易い絶縁体５１の保護と、融着機能とを兼ねている。
【００３２】
このような構成のコイル導線５０を、第１実施形態と同様に２段多層均等巻きし、前記固着性絶縁体３７を溶融固化させることにより、誘導加熱コイル２４を構成する。このような構成の誘導加熱コイル２４は防水性に優れていて、水がかかり易い場所で使用される場合にも対応できる。
【００３３】
（第３実施形態）
図７は第３実施形態を示す。この第３実施形態は、誘導加熱コイル２４に使用するコイル導線５３の構成が第１および第２実施形態と異なっている。すなわち、素線３４は、絶縁層３４ｂの外周部に、融着層３４ｃを設けた構成としている。融着層３４ｃとしては、例えば、ポリエステル系の融着用ワニスを用いる。このような構成の素線３４を多数本束ねて撚り合わせることにより小集合線３３を形成し、この小集合線３３を複数本束ねて撚り合わせることにより集合線３５を形成し、この集合線３５をコイル導線５３とする。この場合、集合線３５全体を覆うような絶縁体や固着性絶縁体は設けていない。このような構成のコイル導線５３を、第１実施形態と同様に２段多層均等巻きし、前記素線３４の融着層３４ｃを溶融固化させることにより、誘導加熱コイル２４を構成する。
【００３４】
（第４実施形態）
図８は第４実施形態を示す。この第４実施形態は、第１実施形態で示した２段多層均等巻きした誘導加熱コイル２４を、両面加熱ヒータ５５に用いた例である。この場合、誘導加熱コイル２４のコイル導線５０は、第２実施形態のものを用いる。両面加熱ヒータ５５は、２段多層均等巻きした前記誘導加熱コイル２４を、対向する一対の加熱板５６，５６で挟み込んだ構成とする。加熱板５６，５６としては、例えばステンレス板を用いる。誘導加熱コイル２４の引出し線４７ａ，４８ａは、誘導加熱コイル２４の外側へ引き出している。
【００３５】
この構成において、誘導加熱コイル２４のコイル導線５０に高周波電流を流すと磁束が発生し、その磁束によって両加熱板５６，５６に誘導電流（渦電流）が流れ、その際の渦電流損により加熱板５６，５６が発熱する。この場合、特にコイル導線５０として、防水性に優れたものを用いることにより、両面加熱ヒータ５５を水中でも使用することが可能となる。
【００３６】
図９は、この第４実施形態に対する比較例を示した両面加熱ヒータ５８を示している。この両面加熱ヒータ５８は、従来の２段多層千鳥状巻きした前記誘導加熱コイル３を、対向する一対の加熱板５６，５６で挟み込んだ構成としている。この場合、誘導加熱コイル３の内周部側の引出し線４ａは、一方の加熱板５６に形成した孔から外側へ引き出し、外周側の引出し線４ｂは、両加熱板５６，５６間から外側へ引出している。
【００３７】
図８の本発明の第４実施形態と図９の比較例を比較すると、第４実施形態の両面加熱ヒータ５５の厚さＡ１は、比較例の両面加熱ヒータ５８の厚さＡ２よりも薄くすることができる（Ａ１＜Ａ２）。また、第４実施形態においては、誘導加熱コイル２４の２本の引出し線４７ａ，４８ａを、２枚の加熱板５６，５６の間から外側へ容易に引き出すことができる。さらに、２段多層均等巻きした誘導加熱コイル２４は平坦度が出ているため、加熱板５６との密着性がよく、加熱効率もよくなる。
【００３８】
（第５実施形態）
図１０は第５実施形態を示す。この第５実施形態は、本発明の電磁誘導コイルを、非接触給電システム６１にける一次側の給電コイル６２と二次側の受電コイル６３に適用したものである。非接触給電システム６１は、電磁誘導作用により一次側の給電コイル６２から、二次側の受電コイル６３に非接触で電力を供給するものである。給電コイル６２および受電コイル６３に、第１実施形態の誘導加熱コイル２４と同様の構成のコイルを用いる。
【００３９】
非接触給電システム６１は、給電装置６４と受電装置６５とから構成される。給電装置６４は、例えば給電施設に設けられ、商用交流電源６６を電源とし、整流回路６７およびコイル駆動回路６８を備えた給電回路６９と、給電コイル６２を備えている。受電装置６５は、例えば自動車などの車両に搭載され、受電コイル６３と、平滑回路などを備えた受電回路７０と、負荷駆動回路７１と、モータなどの負荷７２を備えている。
【００４０】
受電装置６５を給電装置６４に近づけた状態で、給電装置６４の給電コイル６２に電流を流すと、これの周りに磁束が発生し、この磁束が受電装置６５の受電コイル６３を貫く。この磁束が変化すると、受電コイル６３に電圧が発生する。この現象を利用することで、非接触で受電装置６５側に電力を供給することができる。通常、給電回路６９は、励磁電流を小さくするため、インバータ回路にて数十ｋＨｚの高周波が用いられる。高周波電流は、表皮効果によって、高周波になればなるほど、導線の表面付近だけを流れようとし、実効抵抗は著しく増大する。このため、上記給電コイル６２、受電コイル６３共に、素線を多数本束ねた集合線（リッツ線）が必要となる。
【００４１】
これら給電コイル６２、受電コイル６３に、第１実施形態の誘導加熱コイル２４と同様なリッツ線の２段多層均等巻きの電磁誘導コイルを用いることで、これら給電コイル６２、受電コイル６３の厚さ寸法を抑えることができ、また、引出し線の配線処理も容易にできるなど、基本的に第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。また、給電コイル６２、受電コイル６３のコイル導線に、第２実施形態の防水性に優れたコイル導線５０を用いることで、水を使用する場所でも使用することが可能になる。
【００４２】
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、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、２１は誘導加熱調理器（誘導加熱装置）、２４は誘導加熱コイル（電磁誘導コイル）、２９は調理用鍋（被加熱物）、３０はコイル導線、３３は小集合線、３４は素線、３４ａは導体、３４ｂは絶縁層、３４ｃは融着層、３５は集合線、３６は絶縁体、３７は固着性絶縁体、４７，４８は渦巻き状部、４７ａ，４８ａは引出し線、５０はコイル導線、５１は絶縁体（珪素樹脂）、５３はコイル導線、５５は両面加熱ヒータ、６１は非接触給電システム、６２は給電コイル（電磁誘導コイル）、６３は受電コイル（電磁誘導コイル）を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数本の素線を束ねた集合線（いわゆるリッツ線）を用いた電磁誘導コイル、およびこの電磁誘導コイルを誘導加熱コイルに用いた誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、誘導加熱装置で加熱できる金属は透磁率が高い鉄系のものに限られていたが、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（電磁調理器）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、実効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）に代えて、それよりも細い導線（直径が０．１ｍｍ以下の導線）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１，２参照）。
【０００３】
例えば直径が０．０５ｍｍの断面が円形の素線（導体の外周部に絶縁層が設けられたもの）を多数本束ねて形成された小集合線を複数本撚り合わせて、断面がほぼ円形の集合線（リッツ線）とし、この集合線をコイル導線として、渦巻き状に巻回して誘導加熱コイルを形成していた。図１１には、このような誘導加熱コイルを用いた誘導加熱調理器の一例が示されている。
【０００４】
図１１において、調理器のケース１の上面に、被加熱物となる鍋２が載置されるトッププレート１ａが設けられ、このトッププレート１ａの下方に、誘導加熱コイル３は配設されている。誘導加熱コイル３は、リッツ線から構成されたコイル導線４を渦巻き状に形成してコイルベース５にセットされている。コイル導線４の巻き始めと巻き終わりとなる引出し線４ａ、４ｂは、高周波発生回路を有する制御回路６が実装されたプリント配線基板７に接続されている。
【０００５】
この場合、誘導加熱コイル３としては、被加熱物となる鍋２の大きさや、当該誘導加熱コイル３の外径寸法の制約などの理由で、コイル導線４を複数段の段巻きにする必要がある場合がある。図１１、図１２、および図１３（ｂ）には、コイル導線４を２段巻き（２−２−２段巻き）にしたものが示されている。図１３（ｃ）は、コイル導線４を３段巻き（３−２−３段巻き）にしたものが示されている。
【０００６】
図１４には、２段巻きをする場合の巻線治具８の一例が示されている。この巻線治具８を用いて２段巻きをする場合について説明する。まず、コイル導線４の直径に合わせた誘導加熱コイル３の２段巻きの厚さを決めるため、回転軸９に、左端面固定板１０をセットし、次に、誘導加熱コイル３の内径寸法に応じた内径固定板１１をセットする。そして、その内径固定板１１の右横に右端面固定板１２をセットする。そして、コイル導線４の巻き始め側の引出し線４ａを内径固定板１１付近に位置決めした状態で、コイル導線４を、左右の端面固定板１０，１２間に位置させた状態で、内径固定板１１の外周部に巻回していく。図１４には、コイル導線４を巻く順番を数字で示している。この場合、コイル導線４は、内径固定板１１の外周面に接触した部分から径方向の外側に向けて渦巻き状に巻いていくが、内周部から２層目以降のコイル導線４は、前層のコイル導線４の隙間に落ち込んで巻かれていく。なお、コイルの段巻きをする場合、内径固定板１１の軸方向（図１４において左右方向）の並び数を段、この軸方向と直交する径方向（図１４において上下方向）の並び数を層と呼ぶのが一般的である。図１４の巻き方は、２段多層巻きと呼ばれる。
【０００７】
このような２段多層巻きの場合、例えば２層目に注目してみると、２層目のコイル導線４は、内側の１層目と外側の３層目に対して軸方向（図１４では左右方向）にずれており、いわゆる千鳥状に並んでいる。このような巻き方を、ここでは、２段多層千鳥状巻きと称することとする。なお、コイル導線を複数段、例えば３段多層巻き（３−２−３段巻き）した例は、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６０１５３３号公報
【特許文献２】特許第４０４８９２７号公報
【特許文献３】特開２００５−５７３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した２段多層千鳥状巻きをした誘導加熱コイル３においては、次のような問題点がある。
１．誘導加熱コイル３は、図１３（ｂ）に示すように、高さ方向の厚さ寸法Ｈ１が厚くなる。このため、図１１に示すように、最下段のコイル導線４と被加熱物（鍋２）との間の距離Ｌ１が遠くなり、加熱効率が悪くなる。また、誘導加熱コイル３の厚さ寸法Ｈ１が大きくなることに伴い、ケース１の高さ寸法も大きくなってしまう。
【００１０】
２．誘導加熱コイル３は、径方向の層ごとにコイル導線４が上下にジグザグした形態（千鳥状）となっているため、面（径方向）の平坦度が出難い。また、特に、コイル導線４の外周部に融着層を設け、その融着層を融着して隣り合ったコイル導線４同士を固着して誘導加熱コイル３の形状を安定化させる場合には、上下方向に飛び出した状態のコイル導線４の融着性が低下し、剥がれやすくなる。
【００１１】
３．誘導加熱コイル３には、コイル導線４を巻回する際にクロスポイント（外側のコイル導線４が内側のコイル導線４を斜めに横切るときに発生する段差）が発生するため、真円度が出難くなる。
【００１２】
４．誘導加熱コイル３において、コイル導線４の巻き始めの引出し線４ａは誘導加熱コイル３の内周部側にあり、巻き終わりの引出し線４ｂは誘導加熱コイル３の外周部側にあり、引出し線４ａと引出し線４ｂの引出し位置が分かれているため、配線処理がし難くなる。特に、誘導加熱調理器において、図１１に示すように、制御回路６が誘導加熱コイル３の外側に配置されるような場合には、誘導加熱コイル３の内側の引出し線４ａは誘導加熱コイル３を径方向に横切るようになるため、誘導加熱コイル３の駆動時に、その引出し線４ａにノイズが入り易くなってしまう。
【００１３】
なお、特許文献３には、金属箔線をコイルの素線とし、この素線により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻かれた一対の渦巻き状部を対向状態で有する構成とされるとともに、前記一対の渦巻き状部のそれぞれの最内周部の素線同士が繋がった構成のアルファ巻きコイルが開示されている。
【００１４】
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、コイル導線として、多数本の素線を束ねた集合線いわゆるリッツ線を用いるものにおいて、２段の渦巻き状にしながらも、厚さをできるだけ薄くでき、しかも平坦度も出し易く、クロスポイントの発生もなく、引出し線の配線処理も容易に行うことができる電磁誘導コイル、およびこのような電磁誘導コイルを誘導加熱コイルに用いた誘導加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記した目的を達成するために、本発明の電磁誘導コイルは、
導体の外周部に絶縁層が設けられた断面が円形の素線を多数本撚り合わせて構成もしくは前記素線を多数本束ねた小集合線を複数本撚り合わせて構成された１本の集合線をコイル導線とし、この１本のコイル導線により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部を対向状態で有する構成とされるとともに、前記一対の渦巻き状部のそれぞれの最内周部同士が繋がった構成とされており、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの前記渦巻き状部の径方向に隣り合う前記コイル導線同士が前記径方向で密着し、かつ、前記一対の渦巻き状部の重ね合わせ方向に対向した前記コイル導線同士が前記重ね合わせ方向で密着していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電磁誘導コイルは、コイル導線として、多数本の素線を束ねた集合線いわゆるリッツ線を用いている。そして、電磁誘導コイルは、対向する一対の渦巻き状部を有していて、これら一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの渦巻き状部の径方向に隣り合うコイル導線同士が径方向で密着し、しかも、一対の渦巻き状部の重ね合わせ方向に対向したコイル導線同士が重ね合わせ方向で密着しているので、重ね合わせ方向の厚さ寸法をできるだけ薄くすることができる。各渦巻き状部は、径方向に隣り合うコイル導線同士が径方向で密着しているから、平坦度も出し易い。また、コイル導線が他のコイル導線を斜めに横切ることがないので、クロスポイントの発生もない。さらに、一対の渦巻き状部はそれぞれの最内周部のコイル導線同士が繋がった形態となっており、各渦巻き状部の引出し線は、それぞれの渦巻き状部の外周部となり、引出し線の配線処理も容易に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す誘導加熱調理器（誘導加熱装置）の縦断側面図
【図２】コイルユニットの断面図
【図３】誘導加熱コイルを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図
【図４】コイルの巻き方（アルファ巻き）を説明するための説明図
【図５】コイル導線を示すもので、（ａ）は素線、（ｂ）は集合線の縦断面図、（ｃ）はコイル導線の斜視図
【図６】本発明の第２実施形態を示す図５相当図
【図７】本発明の第３実施形態を示す図５相当図
【図８】本発明を両面ヒータに適用した第４実施形態を示すもので、（ａ）は両面ヒータの正面図、（ｂ）は縦断側面図
【図９】比較例を示す図８相当図
【図１０】本発明の第５実施形態を示す給電システムの電気的構成を示す概略図
【図１１】従来例を示す図１相当図
【図１２】図２相当図
【図１３】誘導加熱コイルを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は２段多層巻き（２−２−２段巻き）の縦断面図、（ｃ）は３段多層巻き（３−２−３段巻き）の縦断面図
【図１４】２段多層巻きをする場合の巻線治具の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
第１実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。この第１実施形態は、本発明の電磁誘導コイルを誘導加熱装置のひとつである誘導加熱調理器の誘導加熱コイルに適用した実施形態を示している。まず、誘導加熱調理器の概略構成について図１および図２を参照して説明する。誘導加熱調理器２１のケース２２の上面に、当該ケース２２の上面開口部を塞ぐようにトッププレート２３が装着されている。ケース２２の内部には、誘導加熱コイル２４（電磁誘導コイル）を備えたコイルユニット２５が配設されているとともに、誘導加熱コイル２４を制御する制御回路２６が配設されている。制御回路２６は、プリント配線基板２７に複数の電子部品２８や放熱部材２８ａを実装して構成されている。トッププレート２３上には、被加熱物を構成する金属製の調理用鍋２９が載置される。誘導加熱コイル２４は、後述するコイル導線３０を、図２にも示すように、２段の渦巻き状に巻回して構成され、コイルベース３１に装着した状態でトッププレート２３の下面近くに配置されている。なお、ケース２２の前面部には、操作スイッチや表示部などが設けられた操作パネル１８が設けられ、ケース２２内の後部には、前記制御回路２６の電子部品２８や放熱部材２８ａなどを冷却する冷却ファン１９が設けられている。
【００１９】
次に、上記誘導加熱コイル２４のコイル導線３０の構造について、図５を参照して説明する。コイル導線３０の断面図を示す図５（ｂ）において、小集合線３３は、素線３４（図５（ａ）参照）を多数本撚り合わせて構成されている。各素線３４は、断面が円形で直径が例えば０．０５ｍｍの細い銅の導体３４ａの外周部に、電気絶縁性を有する絶縁層３４ｂを被覆して構成されたものである。絶縁層３４ｂとしては、ワニス（例えば、ポリエステルイミド）である。前記小集合線３３を複数本例えば７本束ねてこれらを撚り合わせることにより、集合線３５を形成している。集合線３５としては、小集合線３３を形成せずに、多数本の素線３４を一度にまとめて撚り合わせて構成したものとしてもよい。
【００２０】
そして、この集合線３５の外周部に絶縁体３６（図５（ｃ）参照）を設けている。この場合、絶縁体３６は、帯状の絶縁テープを巻き付けることによって形成している。絶縁テープとしては、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）のものを用い、この絶縁テープを、一部が重なるようにして螺旋状に巻き付けている。絶縁テープの厚さとしては、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、絶縁テープを螺旋状に巻く際のラップ幅は、内部の集合線３５の素線３４が露出しないようにするため、絶縁テープの幅の１／２〜１／５が好ましい。
【００２１】
絶縁体３６（絶縁テープ）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、絶縁体３６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。
【００２２】
上記絶縁体３６の外周部には、当該絶縁体３６を覆うように固着性絶縁体３７を設けている。この固着性絶縁体３７は、絶縁体３６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。固着性絶縁体３７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３０が形成されている。
【００２３】
次に、このような構成のコイル導線３０を用いて、図１および図２に示すような誘導加熱コイル２４を製造する方法について説明する。
ここで、図４は、一般的なアルファ巻き４０の巻き方を説明するための説明図である。このアルファ巻き４０は、一本のコイル導線４１により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部４２，４３を対向状態で有する構成とされるとともに、これら一対の渦巻き状部４２，４３の最内周部同士が繋がった構成とされていて、その最内周部同士が繋がった部分を巻き始め部４４としている。アルファ巻き４０は、その巻き始め部４４を起点として、２本に分岐したコイル導線４１を同時に渦巻き状に巻いていくことにより、一対の渦巻き状部４２，４３を巻く方法である。各渦巻き状部４２，４３の巻き終わり部４２ａ，４３ａは、対応する渦巻き状部４２，４３の外周部となる。そして、アルファ巻き４０は、渦巻き状に巻いた一対の渦巻き状部４２，４３を対向状態で重ね合わせて貼り合わせることによって構成される。なお、図４では、巻き始め部４４の長さは、説明のために誇張して長く示されているが、実質的な長さは、一対の渦巻き状部４２，４３を重ね合わせた厚み分の長さとなる。
【００２４】
本実施形態の上記誘導加熱コイル２４も、１本のコイル導線３０を、上記アルファ巻き４０と同様の巻き方で巻くことにより、図３に示すように、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態で有する構成とされるとともに、これら一対の渦巻き状部４７，４８の最内周部同士が繋がった構成とされる。各渦巻き状部４７，４８の巻き終わりとなる引出し線４７ａ，４８ａは、対応する渦巻き状部４７，４８の外周部となる。そして、図３（ｂ）に示すように、一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態に重ね合わせた状態で、コイル導線３０の両端部となる引出し線４７ａ，４８ａ間に短時間電流を流しコイル導線３０（各素線３４）を発熱させて固着性絶縁体３７を溶融させ、これを固化させることにより隣り合った固着性絶縁体３７同士が固着し、コイル導線３０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２４が形成されている。
【００２５】
ここで、誘導加熱コイル２４は、図３（ｂ）に示すように、一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態に重ね合わせた状態で、それぞれの渦巻き状部４７，４８の径方向（図３（ｂ）で左右方向）に隣り合うコイル導線３０同士が径方向で密着し、かつ、一対の渦巻き状部４７，４８の重ね合わせ方向（図３（ｂ）で上下方向）で対向したコイル導線３０同士が重ね合わせ方向で密着している。このような巻き方を、ここでは２段多層均等巻きと称する。
【００２６】
このように構成された誘導加熱コイル２４は、図１に示すように、前記コイルベース３１に装着した状態で前記誘導加熱調理器２１のケース２２内に配設され、外周部側の２本の引出し線４７ａ，４８ａが、プリント配線基板２７に接続される。
【００２７】
上記構成において、トッププレート２３上に金属製の調理用鍋２９を載置した状態で、誘導加熱コイル２４のコイル導線３０に高周波電流を流すと磁束が発生し、その磁束によって調理用鍋２９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２９が発熱し、この熱により調理用鍋２９内の被調理物が加熱される。
【００２８】
上記した実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
誘導加熱コイル２４は、コイル導線３０として、多数本の素線を束ねた集合線いわゆるリッツ線を用いている。そして、この誘導加熱コイル２４は、一対の渦巻き状部４７，４８を有していて、これら一対の渦巻き状部４７，４８を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの渦巻き状部４７，４８の径方向に隣り合うコイル導線３０同士が径方向で密着し、しかも、一対の渦巻き状部４７，４８の重ね合わせ方向に対向したコイル導線３０同士が重ね合わせ方向で密着しているので、従来の２段多層千鳥状巻きの場合に比べ、重ね合わせ方向の厚さ寸法Ｈ２（図３（ｂ）参照）をできるだけ薄くすることができる（Ｈ２＜Ｈ１）。これに伴い、図１に示すように、誘導加熱コイル２４における最下段のコイル導線３０と被加熱物（調理用鍋２９）との間の距離Ｌ２をできるだけ近づけることが可能になり、従来の誘導加熱コイル３よりも加熱効率を向上できる。また、誘導加熱コイル２４の厚さ寸法Ｈ２を小さくできることに伴い、ケース２２の高さ寸法が大きくなることも防止できる。
【００２９】
誘導加熱コイル２４における各渦巻き状部４７，４８は、径方向に隣り合うコイル導線３０同士が径方向で密着しているから、従来の２段多層千鳥状巻きの場合に比べ、各渦巻き状部４７，４８の面の平坦度も出し易い。また、特に、コイル導線３０の外周部に固着性絶縁体３７を設け、その固着性絶縁体３７を融着して隣り合ったコイル導線３０同士を固着して誘導加熱コイル２４の形状を安定化させた場合でも、径方向および重ね合わせ方向に隣り合ったコイル導線３０同士は整列状態で密着しているので、従来の２段多層千鳥状巻きの場合に比べ、コイル導線３０が剥がれ難くできる。また、本実施形態の２段多層均等巻きの場合、コイル導線３０が他のコイル導線を斜めに横切ることがないので、クロスポイントの発生がなく、各渦巻き状部４７，４８、ひいては誘導加熱コイル２４の真円度が出し易くなる。
【００３０】
さらに、一対の渦巻き状部４７，４８はそれぞれの最内周部のコイル導線３０同士が繋がった形態となっており、各渦巻き状部４７，４８の引出し線４７ａ，４８ａは、それぞれの渦巻き状部４７，４８の外周部となり、引出し線４ａ，４ｂが内周部側と外周部側とに分かれていた従来の場合とは違い、引出し線４７ａ，４８ａの配線処理を容易に行うことができるようになる。特に、誘導加熱調理器２１において、図１に示すように、制御回路２６が誘導加熱コイル２４の外側に配置されるような場合でも、誘導加熱コイル２４の両引出し線４７ａ，４８ａを、これらが誘導加熱コイル２４を径方向に横切るようなことなく、プリント配線基板２７に接続することが可能になる。これにより、誘導加熱コイル２４の駆動時に、引出し線４７ａ，４８ａにノイズが入り易くなることを防止できる。
【００３１】
（第２実施形態）
図６は第２実施形態を示す。この第２実施形態は、誘導加熱コイル２４に使用するコイル導線５０の構成が第１実施形態と異なっている。すなわち、素線３４、小集合線３３および集合線３５の形成の仕方は第１実施形態と同じであるが、集合線３５の外周部に設けた絶縁体５１が、第１実施形態の絶縁体３６とは異なっている。この絶縁体５１は、珪素樹脂（シリコーン）によりチューブ状に形成されていて、厚さは０．５ｍｍ以下が好ましい。なお、素線３４の太さは、直径を０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。素線３４が、直径０．３ｍｍを超える太さであると、珪素樹脂の加工時に絶縁体５１が破れるおそれがある。この絶縁体５１の外周部には、第１実施形態と同様な固着性絶縁体３７を設けている。固着性絶縁体３７は、破れ易い絶縁体５１の保護と、融着機能とを兼ねている。
【００３２】
このような構成のコイル導線５０を、第１実施形態と同様に２段多層均等巻きし、前記固着性絶縁体３７を溶融固化させることにより、誘導加熱コイル２４を構成する。このような構成の誘導加熱コイル２４は防水性に優れていて、水がかかり易い場所で使用される場合にも対応できる。
【００３３】
（第３実施形態）
図７は第３実施形態を示す。この第３実施形態は、誘導加熱コイル２４に使用するコイル導線５３の構成が第１および第２実施形態と異なっている。すなわち、素線３４は、絶縁層３４ｂの外周部に、融着層３４ｃを設けた構成としている。融着層３４ｃとしては、例えば、ポリエステル系の融着用ワニスを用いる。このような構成の素線３４を多数本束ねて撚り合わせることにより小集合線３３を形成し、この小集合線３３を複数本束ねて撚り合わせることにより集合線３５を形成し、この集合線３５をコイル導線５３とする。この場合、集合線３５全体を覆うような絶縁体や固着性絶縁体は設けていない。このような構成のコイル導線５３を、第１実施形態と同様に２段多層均等巻きし、前記素線３４の融着層３４ｃを溶融固化させることにより、誘導加熱コイル２４を構成する。
【００３４】
（第４実施形態）
図８は第４実施形態を示す。この第４実施形態は、第１実施形態で示した２段多層均等巻きした誘導加熱コイル２４を、両面加熱ヒータ５５に用いた例である。この場合、誘導加熱コイル２４のコイル導線５０は、第２実施形態のものを用いる。両面加熱ヒータ５５は、２段多層均等巻きした前記誘導加熱コイル２４を、対向する一対の加熱板５６，５６で挟み込んだ構成とする。加熱板５６，５６としては、例えばステンレス板を用いる。誘導加熱コイル２４の引出し線４７ａ，４８ａは、誘導加熱コイル２４の外側へ引き出している。
【００３５】
この構成において、誘導加熱コイル２４のコイル導線５０に高周波電流を流すと磁束が発生し、その磁束によって両加熱板５６，５６に誘導電流（渦電流）が流れ、その際の渦電流損により加熱板５６，５６が発熱する。この場合、特にコイル導線５０として、防水性に優れたものを用いることにより、両面加熱ヒータ５５を水中でも使用することが可能となる。
【００３６】
図９は、この第４実施形態に対する比較例を示した両面加熱ヒータ５８を示している。この両面加熱ヒータ５８は、従来の２段多層千鳥状巻きした前記誘導加熱コイル３を、対向する一対の加熱板５６，５６で挟み込んだ構成としている。この場合、誘導加熱コイル３の内周部側の引出し線４ａは、一方の加熱板５６に形成した孔から外側へ引き出し、外周側の引出し線４ｂは、両加熱板５６，５６間から外側へ引出している。
【００３７】
図８の本発明の第４実施形態と図９の比較例を比較すると、第４実施形態の両面加熱ヒータ５５の厚さＡ１は、比較例の両面加熱ヒータ５８の厚さＡ２よりも薄くすることができる（Ａ１＜Ａ２）。また、第４実施形態においては、誘導加熱コイル２４の２本の引出し線４７ａ，４８ａを、２枚の加熱板５６，５６の間から外側へ容易に引き出すことができる。さらに、２段多層均等巻きした誘導加熱コイル２４は平坦度が出ているため、加熱板５６との密着性がよく、加熱効率もよくなる。
【００３８】
（第５実施形態）
図１０は第５実施形態を示す。この第５実施形態は、本発明の電磁誘導コイルを、非接触給電システム６１にける一次側の給電コイル６２と二次側の受電コイル６３に適用したものである。非接触給電システム６１は、電磁誘導作用により一次側の給電コイル６２から、二次側の受電コイル６３に非接触で電力を供給するものである。給電コイル６２および受電コイル６３に、第１実施形態の誘導加熱コイル２４と同様の構成のコイルを用いる。
【００３９】
非接触給電システム６１は、給電装置６４と受電装置６５とから構成される。給電装置６４は、例えば給電施設に設けられ、商用交流電源６６を電源とし、整流回路６７およびコイル駆動回路６８を備えた給電回路６９と、給電コイル６２を備えている。受電装置６５は、例えば自動車などの車両に搭載され、受電コイル６３と、平滑回路などを備えた受電回路７０と、負荷駆動回路７１と、モータなどの負荷７２を備えている。
【００４０】
受電装置６５を給電装置６４に近づけた状態で、給電装置６４の給電コイル６２に電流を流すと、これの周りに磁束が発生し、この磁束が受電装置６５の受電コイル６３を貫く。この磁束が変化すると、受電コイル６３に電圧が発生する。この現象を利用することで、非接触で受電装置６５側に電力を供給することができる。通常、給電回路６９は、励磁電流を小さくするため、インバータ回路にて数十ｋＨｚの高周波が用いられる。高周波電流は、表皮効果によって、高周波になればなるほど、導線の表面付近だけを流れようとし、実効抵抗は著しく増大する。このため、上記給電コイル６２、受電コイル６３共に、素線を多数本束ねた集合線（リッツ線）が必要となる。
【００４１】
これら給電コイル６２、受電コイル６３に、第１実施形態の誘導加熱コイル２４と同様なリッツ線の２段多層均等巻きの電磁誘導コイルを用いることで、これら給電コイル６２、受電コイル６３の厚さ寸法を抑えることができ、また、引出し線の配線処理も容易にできるなど、基本的に第１実施形態と同様な作用効果を得ることができる。また、給電コイル６２、受電コイル６３のコイル導線に、第２実施形態の防水性に優れたコイル導線５０を用いることで、水を使用する場所でも使用することが可能になる。
【００４２】
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、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、２１は誘導加熱調理器（誘導加熱装置）、２４は誘導加熱コイル（電磁誘導コイル）、２９は調理用鍋（被加熱物）、３０はコイル導線、３３は小集合線、３４は素線、３４ａは導体、３４ｂは絶縁層、３４ｃは融着層、３５は集合線、３６は絶縁体、３７は固着性絶縁体、４７，４８は渦巻き状部、４７ａ，４８ａは引出し線、５０はコイル導線、５１は絶縁体（珪素樹脂）、５３はコイル導線、５５は両面加熱ヒータ、６１は非接触給電システム、６２は給電コイル（電磁誘導コイル）、６３は受電コイル（電磁誘導コイル）を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周部に絶縁層が設けられた断面が円形の素線を多数本撚り合わせて構成もしくは前記素線を多数本束ねた小集合線を複数本撚り合わせて構成された１本の集合線をコイル導線とし、この１本のコイル導線により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部を対向状態で有する構成とされるとともに、前記一対の渦巻き状部のそれぞれの最内周部同士が繋がった構成とされており、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの前記渦巻き状部の径方向に隣り合う前記コイル導線同士が前記径方向で密着し、かつ、前記一対の渦巻き状部の重ね合わせ方向に対向した前記コイル導線同士が前記重ね合わせ方向で密着していることを特徴とする電磁誘導コイル。
【請求項２】
前記コイル導線は、前記集合線の外周部を覆うように設けられた絶縁体を備えていることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導コイル。
【請求項３】
前記コイル導線は、前記集合線の外周部に設けられた前記絶縁体の外周部に固着性絶縁体を備えていて、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、前記固着性絶縁体を溶融固化させることにより隣り合った前記固着性絶縁体同士を固着して前記コイル導線の形状を安定化させたことを特徴とする請求項２記載の電磁誘導コイル。
【請求項４】
前記素線は、前記絶縁層の外周部に融着層を備えていて、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、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たことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導コイル。
【請求項５】
前記集合線の外周部に設けられた絶縁体は、珪素樹脂であることを特徴とする請求項２または３記載の電磁誘導コイル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁誘導コイルを誘導加熱コイルとして用いたことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項１】
導体の外周部に絶縁層が設けられた断面が円形の素線を多数本撚り合わせて構成もしくは前記素線を多数本束ねた小集合線を複数本撚り合わせて構成された１本の集合線をコイル導線とし、この１本のコイル導線により、それぞれ径方向に渦巻き状に巻回された一対の渦巻き状部を対向状態で有する構成とされるとともに、前記一対の渦巻き状部のそれぞれの最内周部同士が繋がった構成とされており、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、それぞれの前記渦巻き状部の径方向に隣り合う前記コイル導線同士が前記径方向で密着し、かつ、前記一対の渦巻き状部の重ね合わせ方向に対向した前記コイル導線同士が前記重ね合わせ方向で密着していることを特徴とする電磁誘導コイル。
【請求項２】
前記コイル導線は、前記集合線の外周部を覆うように設けられた絶縁体を備えていることを特徴とする請求項１記載の電磁誘導コイル。
【請求項３】
前記コイル導線は、前記集合線の外周部に設けられた前記絶縁体の外周部に固着性絶縁体を備えていて、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、前記固着性絶縁体を溶融固化させることにより隣り合った前記固着性絶縁体同士を固着して前記コイル導線の形状を安定化させたことを特徴とする請求項２記載の電磁誘導コイル。
【請求項４】
前記素線は、前記絶縁層の外周部に融着層を備えていて、
前記一対の渦巻き状部を対向状態で重ね合わせた状態で、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たことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導コイル。
【請求項５】
前記集合線の外周部に設けられた絶縁体は、珪素樹脂であることを特徴とする請求項２または３記載の電磁誘導コイル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の電磁誘導コイルを誘導加熱コイルとして用いたことを特徴とする誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−９９３８９（Ｐ２０１２−９９３８９Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７３９１（Ｐ２０１０−２４７３９１）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５０３４３３１７６）鈴木工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（５０３４３３１７６）鈴木工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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