CN105009688A - 感应加热线圈以及使用了该感应加热线圈的感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明的感应加热线圈是将长条状的层叠导体沿着线圈轴的周围旋涡状地卷绕而成的，所述层叠导体由在所述层叠导体的长条方向上延伸的多个导体层叠而成的导电层、和在多个导电层之间所形成的绝缘层构成，所述各导电层在所述层叠导体的两端处电气地并联连接，所述层叠导体被卷绕为所述多个导体被层叠的方向相对所述线圈轴垂直，所述层叠导体的与所述线圈轴垂直的方向的宽度(W)比与所述线圈轴平行的方向的高度(H)长。根据本发明，能够实现改善感应加热线圈的冷却功能、易于以高的尺寸精度制造、廉价且重量轻的感应加热线圈。

Description

感应加热线圈以及使用了该感应加热线圈的感应加热装置

技术领域

本发明涉及感应加热线圈以及使用了该感应加热线圈的感应加热装置。

背景技术

在以往的IH烹饪加热器等感应加热装置中使用的感应加热线圈是将使利用树脂等包覆例如直径为0.3mm的铜线而成的结构成为19根扭绞线的所谓绞合线沿着线圈轴的周围旋涡状地卷绕构成的。

在专利文献1中，为了降低加热线圈的损失，提出了如下的感应加热线圈：将把多束线径更细的线材扭绞而成的绞合线作为一次扭绞，将多束该一次扭绞的绞合线扭绞而作为二次扭绞，将多束该二次扭绞进一步扭绞而作为三次扭绞，从而构成为多阶段重叠扭绞构造。

另外，在专利文献2中，提出了如下的感应加热线圈：代替绞合线，将使剖面为大致长方形形状或者大致椭圆形形状的多个电导体分别与其它电导体电绝缘，并且在线圈径向上层叠的集合线旋涡状地卷绕而成。特别是，专利文献2记载的感应加热线圈为了使邻近效应所致的集合线内的向内周侧电导体的电流分布的偏集中均匀化，降低损失，构成为在卷绕中以在线圈外周侧和线圈内周侧调换集合线内的电导体的位置的方式被卷绕(一般将其称为集合线的卷绕位置的“转移”)。即，在专利文献2的层叠集合线中，将相对线圈径向(水平方向)的宽度增大了与其垂直的高度的感应加热线圈在上下方向上层叠两层或者3层，调换(转移)一部分的层叠集合线的位置，从而降低邻近效应所致的损失。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-321358号公报

专利文献2：日本专利第4491983号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在将如专利文献1那样使用绞合线而构成的感应加热线圈用作特别是IH烹饪加热器的感应加热装置的加热源的情况下，一般而言，需要尽可能缩短载置锅等被加热体的顶板与感应加热线圈之间的间隔，改善针对锅的加热效率。因此，以往的感应加热装置通常构成为通过从感应加热线圈的下侧表面(与面对顶板的表面相反的一侧的表面)提供冷却风，从而使成为高温的感应加热线圈整体冷却，但将冷却风引导到顶板与感应加热线圈之间并不容易，存在感应加热线圈的上侧表面的温度上升变大的倾向。

另外，通过对感应加热线圈施加高频电压而产生的高频电流存在虽然还依赖于其频率，但由于趋肤效应而集中流向导体的表面附近的倾向，所以在感应加热线圈的上侧表面附近产生的焦耳热所致的发热量大于在感应加热线圈的下侧表面附近产生的发热量，特别是难以高效地冷却感应加热线圈的上侧表面。

另一方面，使用绞合线而构成的感应加热线圈的垂直方向的厚度相当于绞合线的扭绞束的直径所需的最小线圈高度，为了确保足够的高频电流，需要设为实质的厚度，所以阻碍感应加热线圈的从上侧表面向下侧表面的高效的冷却。进而，绞合线是用树脂等包覆了金属导电线的结构，树脂等绝缘体的热传导性相比金属导电线显著劣化，在感应加热线圈的上侧表面与下侧表面之间，将绝缘体、导电线、绝缘体、导电线、绝缘体、导电线层叠几层，阻碍高效的冷却。

因此，在专利文献1中，想要通过在绞合线的扭绞束中引入扭绞，调换导电线的配置位置，改善感应加热线圈的上侧表面和下侧表面的冷却性、电流均匀性。但是，由于使用引入了扭绞的束线，所以在形成感应加热线圈时，难以管理或者控制束线的偏移、间隙，所卷绕的感应加热线圈的尺寸产生偏差，存在无法将作为完成品的尺寸精度维持得较高这样的问题。

进而，专利文献2的感应加热线圈由集合线构成，该集合线构成为将在与线圈轴平行的方向上长长地延伸的大致长方形形状或者大致椭圆形形状的电导体用绝缘层夹住，所以相比于由复杂地夹着绝缘体的绞合线所构成的感应加热线圈，促进了从该感应加热线圈上侧表面向下侧表面的热传导。但是，即使在使用了在线圈径向上层叠的集合线的情况下，由于趋肤效应，感应加热线圈的上侧表面的发热量大于下侧表面的发热量，在尤其在上下方向上层叠了两段或者3段感应加热线圈时，从上侧表面向下侧表面的热传导被阻碍，存在难以将感应加热线圈维持为规定的驱动温度范围以下这样的问题。

另外，与绞合线类似，在上下方向上层叠两层以上集合线之后，在将它们扭转或者调换时，感应加热线圈的旋涡形状的一部分崩溃，难以依照规格制作作为完成品的尺寸精度，存在抬高生产成本这样的课题。

因此，本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种改善感应加热线圈整体的冷却功能、并且使生产工序变得简便、易于制造的感应加热线圈。另外，本发明的感应加热线圈的目的在于，将作为完成品的尺寸精度维持得较高，降低其阻抗的偏差，并且实现廉价且重量轻的感应加热线圈。

解决技术问题的技术方案

本发明提供一种感应加热线圈，将长条状的层叠导体沿着线圈轴的周围旋涡状地卷绕而成，其特征在于，所述层叠导体由在所述层叠导体的长条方向上延伸的多个导体层叠而成的导电层、和在多个导电层之间所形成的绝缘层构成，所述各导电层在所述层叠导体的两端处电气地并联连接，所述层叠导体被卷绕为所述多个导体被层叠的方向相对所述线圈轴垂直，所述层叠导体的与所述线圈轴垂直的方向的宽度(W)比与所述线圈轴平行的方向的高度(H)长。

发明效果

根据本发明，通过使层叠导体的与线圈轴垂直的方向的宽度(W)构成为比与线圈轴平行的方向的高度(H)长，能够改善感应加热线圈的冷却功能，易于以高的尺寸精度制造，降低其阻抗的偏差，实现廉价且重量轻的感应加热线圈。

附图说明

图1是内置了本发明的感应加热线圈的IH烹饪加热器等感应加热装置的整体的立体图。

图2是从图1的II-II线所观察的感应加热装置的剖面图。

图3是从上方观察了实施方式1的感应加热线圈的平面图。

图4是示出构成感应加热线圈之前的层叠导体的立体图。

图5(a)是以半径方向的垂直平面切断了层叠导体时的剖面图，(b)是构成层叠导体的单个导电层以及绝缘层的剖面图。

图6是从图3的VI-VI线所观察的感应加热线圈的剖面图。

图7是示出感应加热线圈的高度和电流密度的关系的曲线图。

图8是示出感应加热线圈的高度和发热量的关系的曲线图。

图9是示出感应加热线圈的高度和上侧表面的温度的关系的曲线图。

图10是示出在层叠导体中流过的电流集中的部分的剖面图。

图11是将层叠导体卷绕8匝而成的感应加热线圈的剖面图。

图12是实施方式3的感应加热线圈的剖面图。

图13是实施方式1的变形例的感应加热线圈的平面图。

图14是实施方式4的感应加热线圈的平面图。

图15是实施方式4的感应加热装置的与图2同样的剖面图。

图16是实施方式4的变形例的感应加热线圈的平面图。

图17是实施方式5的感应加热线圈的平面图。

(符号说明)

1：感应加热装置；5：外壳；6：顶板；7：感应加热部；8：操作部；10：感应加热线圈；12：铁素体部件(高导磁率部件)；14：线圈台；16：驱动部(逆变器电路)；18：控制部(控制器)；17：温度传感器；20：层叠导体；21：内侧端子；22：外侧端子；24：导电层；25：绝缘层；26：内侧加热部；27：中央加热部；28：外侧加热部；30：间隙；40：中央加热线圈；42：周边加热线圈；K：锅。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的感应加热线圈的实施方式。在各实施方式的说明中，为了易于理解，恰当地使用表示方向的用语(例如，“上侧”、“下侧”、“X方向”、“Y方向”以及“Z方向”等)，但这仅用于说明，这些用语并不限定本发明。另外，在本申请说明书中，将感应加热线圈的线圈轴方向设为Z方向。

实施方式1.

本发明的实施方式1的感应加热线圈10能够采用于任意的加热装置，在本申请说明书中，作为典型例子，以下对在IH烹饪加热器等感应加热装置1中所采用的感应加热线圈10进行详细说明。

图1是内置了本发明的感应加热线圈10的IH烹饪加热器等感应加热装置1的整体立体图，图2是从图1的II-II线所观察的感应加热装置1的剖面图。图3是从上方观察了的感应加热线圈10的平面图。图1所示的感应加热装置1大体上具有外壳5、在该外壳5的最上部配设的由强化玻璃等构成的顶板6、感应加热部7、以及用户用于调整加热能力的操作部8。

实施方式1的感应加热部7如图2所示，具有：感应加热线圈10(图3)，在外壳5内配设于顶板6的下方；多个铁素体部件(高导磁率部件)12，放射状或者在半径方向上延伸；线圈台14，稳定地支撑感应加热线圈10以及铁素体部件12；和温度传感器17，用于测定顶板6的下表面的温度。进而，感应加热装置1具有：驱动部(例如逆变器电路)16，对感应加热线圈10的两个端子21、22之间施加高频电压，对感应加热线圈10供给高频电流；和控制部(例如控制器)18，控制驱动部16以根据由操作部8所设定的加热能力以及由温度传感器17所测定的实测温度，对感应加热线圈10施加适合的高频电压。

进而，在图2中，简略地图示了在顶板6上所载置的磁性体金属制锅(被加热体、以下简称为“锅”)K，在锅K内容纳了食材。感应加热装置1在高频电流流入感应加热线圈10时，在其周围形成通过锅K以及铁素体部件12(图2的虚线所示)的连续的闭环高频磁场，通过该高频磁场在锅K中形成涡电流，对锅K高效地进行加热。

一般而言，为了提高对锅K的加热效率，需要使锅K与感应加热线圈10的间隔尽可能窄，所以优选为感应加热线圈10与顶板6的间隔也极力减小。

另一方面，在对感应加热线圈10供给高频电流而对锅K进行加热时，形成基于感应加热线圈10自身的绕组电阻的焦耳热(铜损)、来自被加热的锅K的经由顶板6的辐射热、以及高频磁场，起因于来自由于电阻所致的焦耳热(铁损)而变为高温的铁素体部件12的辐射热，感应加热线圈10被加热至实质的温度。因此，在一般的感应加热装置1中，需要通过如图2的实线箭头所示从感应加热线圈10(包括铁素体部件12)的下方送出另行设置的冷却风扇(未图示)发出的冷却风而进行冷却，将感应加热线圈10的温度维持在容许工作温度以下。

但是，如上所述，为了提高锅K的加热效率，将感应加热线圈10和顶板6的间隔设计得极窄，冷却风扇发出的冷却风不易流入到感应加热线圈10的上侧表面，所以有时感应加热线圈10的温度会显著上升，期望进一步改善针对感应加热线圈10的冷却效果。

此处，以下对本发明的感应加热线圈10的构造进行详细说明。图3是从上方观察了从感应加热装置1去掉了顶板6之后的感应加热线圈10的平面图。感应加热线圈10是沿着线圈轴(Z轴)的周围旋涡状地卷绕细长状的层叠导体20而构成的，在细长状的层叠导体20的两端具有端子21、22。

图4是示出旋涡状地卷绕层叠导体20而构成感应加热线圈10之前的细长状的层叠导体20的图，图5是以垂直平面(图4的XZ平面)切断了图4所示的层叠导体20时的剖面图。图4所示的层叠导体20由铜、铝、或者它们的合金等电导率高且比较廉价的金属构成，由在层叠导体20的长度方向上延伸的多个导体层叠而成的导电层24、和在多个导电层24之间所形成的电绝缘层25构成。即，各导电层24构成为通过绝缘层25而相互绝缘，优选为由绝缘层25包围，在线圈轴的周围卷绕层叠导体20而构成的感应加热线圈10的除了卷绕起点和卷绕终点的两个端子21、22(图3)以外都不露出。另外，图5所示的各导电层24具有矩形的剖面形状，但不限于此，也可以是具有长椭圆形形状的例子。

图5(a)是以半径方向的垂直平面切断了层叠导体20时的剖面图，图5(b)是构成层叠导体20的单个导电层24以及绝缘层25的剖面图。在图5(a)以及(b)所示的层叠导体20中，关于各导电层24，与线圈轴垂直的方向(X方向)的宽度是0.1mm，与线圈轴平行的方向(Z方向)的高度是1.36mm，关于各绝缘层25，X方向的宽度以及Z方向的高度是0.02mm，包围了14层导电层24，也可以是层叠导体20整体的X方向的宽度W是1.96mm，Z方向的高度H是1.40mm。由于各导电层24沿着线圈轴(Z轴方向)延伸，所以在将图4所示的细长状的层叠导体20沿着线圈轴(Z轴)的周围旋涡状地卷绕而构成的感应加热线圈10的上侧表面附近所产生的热经由各导电层24被迅速地传递到下侧表面，通过对下侧表面供给冷却风，能够使感应加热线圈10整体高效地冷却。另外，图6是从图3的VI-VI线所观察的感应加热线圈10的概略剖面图，该感应加热线圈10是将层叠导体20在线圈轴的周围卷绕8匝而构成的。

另外，各导电层24以及各绝缘层25的X方向的宽度W、Z方向的高度H以及匝数不限于上述数值，根据本发明，构成为通过使图5所示的层叠导体20的X方向的宽度W大于Z方向的高度H(W>H)、即通过使在感应加热线圈10的上侧表面附近所产生的热更为迅速地传递到下侧表面而使下侧表面冷却，从而改善感应加热线圈10的冷却效率。

但是，关于层叠导体20的X方向的宽度W，在将感应加热线圈10的绕组部分的最大直径设为D，将感应加热线圈10的卷绕数设为N匝时，关于层叠导体20的X方向的宽度W，D/2(加热线圈10的半径)÷N成为最大值。作为一个例子，在匝数N是22匝、感应加热线圈10的直径D是180mm的情况下，层叠导体20的X方向的宽度W成为180/2÷22＝约4mm。另外，层叠导体20的各导电层24的宽度W₀如后所述优选为导体24的Z方向的高度H的二十分之一以上，所以在层叠导体20的Z方向的线圈高度H是2mm的情况下，关于各导电层24的宽度W₀，0.1mm成为最小。

但是，在实际的感应加热线圈10中，如图14或者图16所示，根据确保配置温度传感器17的空间、以及避免成为加热不均等的原因的磁通集中等理由，有时设置空隙，卷绕了层叠导体20的部分占据感应加热线圈10的整体的约三分之二的情况较多。例如，在感应加热线圈10的半径为90mm，在其约三分之二即60mm的范围内将层叠导体20卷绕了22匝时，层叠导体20的X方向的宽度W成为约2.7mm(＝60÷22)。

另外，层叠导体20也可以是如上所述将各导电层24和电绝缘层25接合的例子，但也可以通过利用金属蒸镀或者溅射等交替层叠由导电材料构成的薄膜(相当于导电层24)、和由绝缘材料构成的薄膜(相当于绝缘层25)来制作。

另外，上述专利文献1记载的绞合线包含大量绝缘体，所以高度方向的热传导性不良，而且难以从感应加热线圈10的上侧表面以最短路径引导冷却风，所以无法充分获得冷却效果。但是，根据本发明，如上所述，为了提高锅K的加热效率，感应加热线圈10和顶板6被接近地配置，虽然从线圈台14的下方供给冷却风而进行冷却，但通过使层叠导体20整体的X方向的宽度W大于Z方向的高度H，能够使感应加热线圈10整体高效地冷却。

实施方式2.

参照图7～图9，以下对本发明的感应加热线圈10的实施方式2进行详细说明。实施方式2的感应加热线圈10大体上除了构成为层叠导体20的高度H为表皮深度δ的4倍以下这点以外，具有与实施方式1的感应加热线圈10同样的结构，所以对于重复的内容省略说明。

一般而言，将在高频电流流入到导体时电流密度在导体的表面高、越远离表面变得越低的现象称为趋肤效应。另外，导体的电流密度J对于深度δ，被表示为如下式。

[式1]

J＝J₀·exp(δ/d)

d是距导体表面的深度，表皮深度δ是指高频电流为表面电流J0的1/e(约36.8％)的深度。具体而言，如果将导电层24的电阻设为ρ、将高频电压(高频电流)的频率设为f、将导电层24的导磁率设为μ、将导电层24的导电率设为σ，则表皮深度δ通过下式求出。

[式2]

$\mathrm{\δ}=\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π}\·f\·\mathrm{\μ}}}=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\π}\·f\·\mathrm{\μ}\·\mathrm{\σ}}}$

如上所述，导电层24优选由导电率σ高、且廉价的铜、铝、或者它们的合金来形成。

例如，在导电层24由铜构成时，其导电率σ为约58.1×10⁶S/m，所以表皮深度δ在高频电流的频率f是20kHz的情况下成为0.467mm，在高频电流的频率f是25kHz的情况下成为0.418mm。

即，关于在感应加热线圈10的导电层24中流过的电流，电流在高度H方向上大致按照指数函数分布，在高频电流的频率f为20kHz时，在距感应加热线圈10的上侧表面为表皮深度δ量的下方处，流过表面电流的1/e(约36.8％)的电流，在2倍的表皮深度δ量的下方处，流过表面电流的1/e²(约13.5％)的电流，在3倍的表皮深度δ量的下方处，流过表面电流的1/e³(约5.0％)的电流。图7是在横轴上描绘了感应加热线圈10的高度H、即距感应加热线圈10的上侧表面的距离(线圈高度H)，在纵轴上描绘了电流密度J时的曲线图。

关于图7，对于导电层24的高度H不同的多个感应加热线圈10，在同一条件下驱动时，测定并描绘感应加热线圈10的绕组电阻所致的发热量(焦耳热或者铜损)时，得到图8那样的曲线图。即，使导电层24的高度H越大，导电层24的电阻ρ越小，所以在感应加热线圈10中产生的发热量减少，但如果导电层24的高度H成为表皮深度δ的3倍以上，则高频电流的电流密度变得极其小，所以在感应加热线圈10中产生的发热量成为大致恒定。换言之，为了将来自感应加热线圈10的发热量维持于一定值以下，导电层24的高度H是表皮深度δ的3倍左右就足够，使导电层24的高度H变大到其以上会产生使感应加热线圈10的构成材料所需的成本以及重量增大这样的缺点。

另一方面，在制作层叠导体20的Z轴方向的高度H不同的多个种类的感应加热线圈10，测定并描绘其上侧表面的温度时，得到图9那样的曲线图。与图8的曲线图同样地，使导电层24的高度H越大，其电阻越小，在感应加热线圈10产生的发热量减少，但如上所述，感应加热线圈10被从其下侧表面提供冷却风而被冷却，所以随着导电层24的高度H的增大，针对感应加热线圈10的上侧表面的冷却效果变小，如果导电层24的高度H超过表皮深度δ的3倍，则感应加热线圈10的上侧表面的温度上升。即，示出感应加热线圈10的上侧表面的温度的曲线图在导电层24的高度H是表皮深度δ的大致3倍时具有极小点，所以可知为了将感应加热线圈10的上侧表面的温度维持得较低并且削减感应加热线圈10的构成材料、廉价地实现重量轻/薄型的感应加热线圈10，导电层24的高度H是表皮深度δ的大致3倍左右即可。

但是，在图5所示的各导电层24具有在X方向上延伸的宽度W₀以及Z轴方向(与线圈轴平行的方向)的高度H时，期望宽度W₀是高度H的二十分之一以上(W₀/H≥1/20)。这期望在通过对例如具有圆形剖面的金属材料进行压延来形成1片矩形的导电层24的情况下，压延比例(压延前后的材料的厚度之比)在使用以铜为主成分的金属材料时是1/10～1/20左右，在使用以铝为主成分的金属材料时是1/3～1/6左右。如果压延比例超过上述范围，则不仅变得难以获得金属材料，而且利用压延的导电层24的制造成本增大，层叠导体20会变得非常昂贵。因此，通过使导电层24的宽度W₀成为导电层24的高度H的二十分之一以上、反过来说、使导电层24的高度H成为导电层24的宽度W₀的20倍以下，会具有削减形成层叠导体20时的制造成本的效果。

因此，构成为在导电层24的X方向的宽度W₀为例如0.2mm时，Z方向的高度H构成为4mm为最大即可。另一方面，在高频电流的频率f为20kHz时，在由铜构成的导电层24的表皮深度δ如上所述是0.467mm的情形下，在各导电层24的宽度W₀为0.2mm时，各导电层24的Z方向的高度H最大成为4mm(＝0.2mm×20倍)，成为表皮深度δ的约8.5倍(＝4/0.467)。另外，导电层24的高度H在构成为成为其宽度W₀的3倍的情况下，高度H成为0.6mm，成为表皮深度的约1.3倍(＝0.6/0.467)。

但是，如果如图8所示，使导电层24(加热线圈)的高度H成为表皮深度的4倍以上，则感应加热线圈10的绕组电阻所致的发热量收敛于一定值，如果考虑通过增大构成导电层24的铜的容积(特别是高度H)而感应加热线圈10的制造成本增大，则考虑为将导电层24的高度H设计为表皮深度的4倍左右就足够。

此处，考虑将感应加热线圈10应用于图1的感应加热烹调器1的情况。在感应加热烹调器中应用的感应加热线圈10中流过的高频电流的频率f在日本的法律上被限制在20kHz～100kHz的范围。在构成导电层24的导电材料为铜的情况下，高频电流的频率f的上述范围下的表皮深度δ如上述说明成为0.209mm(100kHz)～0.467mm(20kHz)。即，在由铜构成的导电层24中流过频率f是20kHz～100kHz的高频电流时，在设计为导电层24的高度H成为表皮深度的4倍的情况下，导电层24的高度H根据上述表皮深度δ的范围而成为0.836mm～1.868mm。

因此，根据本发明，如上所述，为了改善感应加热线圈10的冷却效率，构成为使层叠导体20的X方向的宽度W大于Z方向的高度H(W>H)，但导电层24的宽度W被设计为在高频电流的频率f为20kHz时大于1.868mm，在频率f为100kHz时大于0.836mm。即，根据本发明，层叠导体20的X方向的宽度W构成为大于例如约1.9mm(在高频电流的最低频率f为20kHz时)、小于等于将感应加热线圈10的半径除以匝数N而得到的值(D/(2N)、D：感应加热线圈10的直径)。

另外，在导电材料是铜的情况下，在表皮深度δ在0.209mm(100kHz)～0.467mm(20kHz)的情形下，如上所述，如果为了抑制层叠导体20的制造成本而将导电层24的宽度W₀与高度H之比(W₀/H)设定于规定的范围(1/20≤(W₀/H)<1/10)，则导电层24的宽度W₀成为0.042mm～0.093mm(在上述比为1/20时)，成为0.083mm～0.187mm(在上述比为1/10时)。即，如果考虑实际使用的高频电流f的频率范围，则导电层24的宽度W₀优选为约0.08～0.2mm左右。但是，在导电层24的宽度W₀过小的情况下，以图4的导电层24的XZ平面切断了的剖面积变小，其电阻值增大而成为电力损失的原因，所以优选增大导电层24的层叠数。更优选为可以考虑导电层24的构成材料的使用量、层叠工序的削减，选择导电层24的宽度W₀。

这样，根据实施方式2，通过将导电层24的高度H设计为用上述[式2]所示的表皮深度δ的4倍以下，能够实质上改善感应加热线圈10的冷却效果，并且将制造成本抑制为最小限度，实现重量轻化以及薄型化。

实施方式3.

参照图10～图12，以下对本发明的感应加热线圈10的实施方式3进行详细说明。实施方式3的感应加热线圈10大体上除了构成为构成层叠导体20的至少1个导电层24的高度H比其它导电层24更高这点以外，具有与实施方式1或者2的感应加热线圈10同样的结构，所以对于重复的内容省略说明。

图10是最接近线圈中心的层叠导体20的与图5同样的剖面图，对在导电层24中流过的电流集中的部分附加了阴影。即，图10是示出在附加了阴影的导电层24的区域中流过一定值以上的电流的图。另外，图11是将层叠导体20卷绕8匝而构成的感应加热线圈10的与图6同样的剖面图，示出在各层叠导体20中电流集中流过的部分。如图10以及图11所示，在感应加热线圈10的最内侧所卷绕的层叠导体20中，电流集中流入到接近线圈轴(线圈中心)的导电层24，另一方面，在感应加热线圈10的最外侧所卷绕的层叠导体20中，电流集中流入到与周缘侧相邻的导电层24。

总之，在各层叠导体20的最内侧或者最外侧配置的导电层24中，流过更多的电流，产生更多的焦耳热(铜损)。因此，实施方式3的感应加热线圈10通过如图12(a)以及图12(b)所示构成为在最内侧所配置的至少1个导电层24(以及包括夹持它的绝缘层25)比其它导电层24突出而向下方延伸，从而能够使突出的导电层24作为散热器发挥功能，通过从感应加热线圈10的下方提供的冷却风而高效地进行冷却。即，根据实施方式3，通过使发热量多的导电层24突出而对其侧面也提供冷却风，来改善感应加热线圈10的冷却效果。

具体而言，通过在感应加热线圈10的上侧表面，使各导电层24对齐为一定水平，将内侧的导电层24的高度H₁设定为表皮深度δ的4倍以下，同时使其它导电层24的高度H₀比高度H₁短，从而能够实现冷却效果好、节约材料成本、廉价且重量轻的感应加热线圈10。能够根据期望的冷却效果、材料成本降低、以及重量轻化，酌情决定高度H₀、高度H₁的具体尺寸。

另外，通过如图12(c)以及图12(d)所示，构成为在最内侧以及最外侧配置的导电层24(以及包括夹持它的绝缘层25)比其它导电层24突出而向下方延伸，能够使突出的导电层24作为散热器发挥功能，通过从感应加热线圈10的下方提供的冷却风而高效地进行冷却。

进而，通过如图12(e)所示构成为在最内侧配置的导电层24的高度H₀最长，朝向在更内侧配置的导电层24阶段性地(逐渐)变短，朝向外侧配置的导电层24再阶段性地(逐渐)变长，从而仅在电流集中的部分形成导电层24，从而能够进一步改善感应加热线圈10的冷却效果，并且进一步降低材料成本，实现重量轻化。

实施方式4.

参照图13～图16，以下对本发明的感应加热线圈10的实施方式4进行详细说明。实施方式4的感应加热线圈10除了对层叠导体20相互间设置间隙30而卷绕这点以外，具有与实施方式1～3的感应加热线圈10同样的结构，所以对于重复的内容省略说明。

图3所示的感应加热线圈10是将层叠导体20卷绕8匝而构成的，但图13所示的感应加热线圈10是卷绕15匝而构成的，基本结构与实施方式1相同，是实施方式1的变形例。即，图13的感应加热线圈10是将层叠导体20沿着线圈轴(Z轴)的周围旋涡状地卷绕而构成的，具有内侧端子21以及外侧端子22。同样地，测定顶板6的下侧表面的温度的温度传感器17配置于感应加热线圈10的中央。

图14是实施方式4的感应加热线圈10的平面图。该感应加热线圈10具有将一连串的层叠导体20沿着线圈轴(Z轴)的周围旋涡状地卷绕而构成的内侧加热部26和外侧加热部28，在它们之间设置了间隙30。另外，与上述实施方式1～3同样地，感应加热线圈10具有内侧端子21以及外侧端子22，感应加热装置1在内侧加热部26与外侧加热部28之间、且在顶板6的下方，设置了热敏电阻、红外线传感器等一对温度传感器17。另外，虽然未图示，但可以在内侧加热部26的中央还配置其它温度传感器17。通过配设多个温度传感器17，控制部18能够提高温度检测精度，提高作为感应加热装置1的安全性，高精度地控制驱动部16对感应加热线圈10供给的高频电流。

根据包括这样构成的感应加热线圈10的感应加热装置1，能够改善锅K的温度检测精度。另外，从感应加热线圈10的下方提供冷却风，所以能够通过经由内侧加热部26与外侧加热部28之间的间隙30而流过的冷却风，使内侧加热部26和外侧加热部28高效地冷却。另外，通过设置内侧加热部26与外侧加热部28之间的间隙30，能够使由感应加热线圈10整体形成的磁场分布在半径方向上均匀化，能够对锅K均匀地加热。

图15是实施方式4的感应加热装置1的与图2同样的剖面图。图15所示的感应加热线圈10具有将在内侧加热部26与外侧加热部28之间的间隙30流过的冷却风引导至外侧加热部28的上侧表面的导风部32。通过该导风部32，能够将冷却风直接供给到外侧加热部28的上侧表面，所以能够大幅改善感应加热线圈10的冷却效果。

另外，构成实施方式4的感应加热线圈10的层叠导体20优选同样地设计为其高度H比宽度W短(W>H)。

可选地，感应加热线圈10可以具有将一连串的层叠导体20沿着线圈轴(Z轴)的周围旋涡状地卷绕而构成的内侧加热部26及中央加热部27、以及外侧加热部28(图16参照)。由此，能够进一步改善感应加热线圈10的冷却功能，使半径方向的磁场分布进一步均匀化，能够对锅K更加均匀地加热。另外，如果间隙是狭缝，也可得到类似的效果。

同样地，构成图16所示的感应加热线圈10的层叠导体20也可以设计为其高度H比宽度W短(W>H)，使内侧线圈26和外侧线圈28的高度不同。这样，能够实现改善了感应加热线圈10的冷却效果的廉价且轻便的感应加热线圈10。

实施方式5.

参照图17，以下对本发明的感应加热线圈10的实施方式5进行详细说明。实施方式4的感应加热线圈10由同心圆状地旋涡状地卷绕的内侧加热部26以及外侧加热部28等多个加热部构成，相对于此，实施方式5的感应加热线圈10除了使用未按照同心圆状卷绕的多个加热线圈来构成这点以外，具有与实施方式1～4的感应加热线圈10同样的结构，所以对于重复的内容省略说明。

图17是实施方式5的感应加热装置1的与图3同样的平面图。实施方式5的感应加热装置1具有单个中央加热线圈40、和4个周边加热线圈42a～42d。中央加热线圈40以及各周边加热线圈42a～42d分别具有一对输入输出端子21、22。另外，感应加热装置1在中央加热线圈40与周边加热线圈42a～42d之间且在顶板6的下方配设有一对温度传感器17。另外，虽然图示，但可以在中央加热线圈40的中央还配置其它温度传感器17。通过配设多个温度传感器17，控制部18能够提高温度检测精度，提高作为感应加热装置1的安全性，高精度地控制驱动部16对中央加热线圈40以及各周边加热线圈42a～42d供给的高频电流。另外，中央加热线圈40和各周边加热线圈42a～42d的形状是同心圆以外的形状即可，即使各周边加热线圈42a～42d具有扇形、三角形形状的形状，也得到同样的效果。

在实施方式5的中央加热线圈40与各周边加热线圈42a～42d之间，与实施方式4类似地，设置了间隙30。根据这样构成的包括中央加热线圈40和各周边加热线圈42a～42d的感应加热装置1，从这些加热线圈40、42a～42d的下方提供冷却风，所以能够通过经由中央加热线圈40与各周边加热线圈42a～42d之间的间隙30流过的冷却风，使它们高效地冷却。另外，通过设置中央加热线圈40与各周边加热线圈42a～42d之间的间隙30，能够使由感应加热线圈10整体形成的磁场分布在半径方向上均匀化，能够对锅K均匀地加热。

另外，根据实施方式5，感应加热装置1的驱动部16也可以是对中央加热线圈40以及各周边加热线圈42a～42d供给高频电流的结构，也可以是将对置的周边加热线圈42a、42c以及周边加热线圈42b、42d串联或者并联地连接而对中央加热线圈40、周边加热线圈42a、42c、以及周边加热线圈42b、42d供给高频电流的结构。由此，能够部分性地变更加热区域。例如，能够使对各周边加热线圈42a～42d供给的高频电流大于对中央加热线圈40供给的高频电流，对平底锅的锅边(锅侧面)强力加热，减少与锅底的温度差。相反地，控制部18还能够控制驱动部16，以调整对各个加热线圈供给的高频电流，使来自中央加热线圈40以及各周边加热线圈42a～42d的加热被维持为恒定。

另外，构成实施方式5的中央加热线圈40以及各周边加热线圈42a～42d的层叠导体20同样地优选设计为其高度H比宽度W短(W>H)。也可以构成为构成各周边加热线圈42a～42d的层叠导体20的高度H_P、和构成中央加热线圈40的层叠导体20的高度H_C为不同的长度。由此，能够与实施方式3同样地，降低材料成本，实现重量轻化。

Claims (13)

1.一种感应加热线圈，将长条状的层叠导体沿着线圈轴的周围旋涡状地卷绕而成，其特征在于，

所述层叠导体由在所述层叠导体的长条方向上延伸的多个导体层叠而成的导电层、和在多个导电层之间所形成的绝缘层构成，

所述各导体在所述层叠导电层的两端处电气地并联连接，

所述层叠导体被卷绕为所述多个导体被层叠的方向相对所述线圈轴垂直，

所述层叠导体的与所述线圈轴垂直的方向的宽度(W)比与所述线圈轴平行的方向的高度(H)长。

2.根据权利要求1所述的感应加热线圈，其特征在于，

所述层叠导体的与所述线圈轴平行的方向的高度(H)为由下式决定的表皮深度(δ)的4倍以下，

[式1]

$\mathrm{\&delta;}=\sqrt{\frac{\mathrm{\&rho;}}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;f\&CenterDot;\mathrm{\&mu;}}}=\sqrt{\frac{1}{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;f\&CenterDot;\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\mathrm{\&sigma;}}}$

在上式中，ρ是所述导电层的电阻，f是所述高频电压的频率，μ是所述导电层的导磁率，σ是所述导电层的导电率。

3.根据权利要求1或者2所述的感应加热线圈，其特征在于，

所述层叠导体的所述各导电层的与所述线圈轴垂直的方向的宽度(W₀)在与所述线圈轴平行的方向的高度(H)的二十分之一以上且三分之一以下。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的感应加热线圈，其特征在于，

所述层叠导体被形成为在半径方向的最内侧配置的至少一个所述导电层在与所述线圈轴平行的方向的高度(H)上比其它所述导电层更长地突出。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的感应加热线圈，其特征在于，

所述层叠导体被形成为在半径方向的最外侧配置的至少一个所述导电层在与所述线圈轴平行的方向的高度(H)上比其它所述导电层更长地突出。

6.根据权利要求4所述的感应加热线圈，其特征在于，

所述层叠导体被形成为在半径方向的最外侧配置的至少一个所述导电层在与所述线圈轴平行的方向的高度(H)上比除了在半径方向的最内侧配置的高度不同的导电层以外的其它所述导电层更长地突出。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的感应加热线圈，其特征在于，

所述层叠导体被形成为所述各导电层的与所述线圈轴平行的方向的高度(H)朝向比在半径方向的内侧配置的所述导电层更靠近中央配置的所述导电层逐渐变短，朝向比在中央配置的所述导电层更靠近外侧配置的所述导电层逐渐变长。

8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的感应加热线圈，其特征在于，

具有将一连串的所述层叠导体沿着所述线圈轴的周围旋涡状地卷绕而成的内侧感应加热部以及外侧感应加热部，

在所述内侧感应加热部以及所述外侧感应加热部之间设置了间隙。

9.根据权利要求8所述的感应加热线圈，其特征在于，

在所述内侧感应加热部以及所述外侧感应加热部之间的间隙中，具有将冷却风引导至外侧加热部的上侧表面的导风部。

10.根据权利要求9所述的感应加热线圈，其特征在于，

构成所述内侧感应加热部的所述层叠导体的与所述线圈轴平行的方向的高度(H₁)、和构成所述外侧感应加热部的所述层叠导体的高度(H₂)不同。

11.一种感应加热线圈，是具有中央感应加热线圈以及多个周边感应加热线圈的感应加热装置，其特征在于，

中央感应加热线圈以及各周边感应加热线圈是将层叠导体沿着各自的线圈轴的周围卷绕而成的，

层叠导体具有在与所述各线圈轴大致平行的方向上延伸的多个导电层、和夹着所述各导电层的多个绝缘层，

所述各导电层在所述层叠导体的内侧端子以及外侧端子处并联地连接，在对所述内侧端子以及所述外侧端子施加高频电压时形成高频磁场，

所述层叠导体的与所述线圈轴垂直的方向的宽度(W)比与所述线圈轴平行的方向的高度(H)长。

12.根据权利要求11所述的感应加热线圈，其特征在于，

构成所述中央感应加热线圈的所述层叠导体的与所述线圈轴平行的方向的高度(H_C)、和构成所述各周边感应加热线圈的所述层叠导体的高度(H_P)不同。

13.一种感应加热装置，其特征在于，

使用了权利要求1～12中的任意一项所述的感应加热线圈。