JP2012033513A - 誘導加熱コイルおよび誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造でありながら、誘導加熱コイルの内部の巻線の冷却を可能にし、もって、通電時の冷却性能を向上させることができる誘導加熱コイルと、かかる誘導加熱コイルを装備した誘導加熱調理器を得る。
【解決手段】コイル導線１が軸方向に複数段および径方向に複数層巻かれて筒状に形成された誘導加熱コイル３００であって、複数段の１段毎または所定の数の段毎で、１段同士の間に、径方向に通風自在な通気体通気孔３０３ｗを具備する平板状通気体３０３が、配置されている。
【選択図】図４

Description

本発明は誘導加熱コイルおよび誘導加熱調理器、特に、巻き数の多い誘導加熱コイル、および該誘導加熱コイルを装備した誘導加熱調理器に関する。

従来の誘導加熱装置は、被加熱体（鍋等）を電磁誘導による誘導電流によって加熱するものであって、被加熱体が載置される天板と、天板の直下に配置された誘導加熱コイルとを有し、誘導加熱コイルに供給された高周波電流によって磁界を発生させている。
このとき、誘導加熱コイルは、グリル部（魚等を焼くためのロースターに同じ）との間の制約された空間内に配置され、巻き数を多く積層したものになっている。そして、被加熱体の底面の温度分布を均一にするため、渦巻き型の加熱コイルを、断面略Ｕ字状のドーナツ型の磁性体で保持する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、誘導加熱調理器において加熱可能な金属は、透磁率が高い鉄系のものだけであったため、銅やアルミなどの非磁性かつ低抵抗率の金属（以下、「非鉄」と称す）によって製造された調理器具材料（鍋等）を加熱することができなかった。このため、誘導加熱調理器の今後の更なる普及のためには、調理器具材料（鍋等）を製造する金属の制約を大幅に減らす必要があり、その対策として、誘導加熱コイルに流れる電流の周波数を高くし、且つ誘導加熱コイルの巻き数を増やせばよいことが、過去から知られていた。
このとき、周波数が高くなればなるほど、表皮効果によって高周波電流が、誘導加熱コイルの表面付近だけに集中して流れ、その表面自体の温度が上昇する。そこで、かかる表面温度の上昇を防止して、より高い周波数領域においても、電磁誘導加熱コイルの損失改善を実現するため、素線を互いに撚り合わせた複合導体を被覆管で被覆して、複合導体と被覆管との間に冷却媒体が流れる通路を形成する発明が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−７１９５１号公報（第５頁、図３） 特開２００４−４７４８３号公報（第３頁、図２）

しかしながら、特許文献１に開示された電磁誘導加熱コイルは、制約された空間内に収納され、巻き数を多くする必要があるために巻線密度が高くなり、結果的に冷却風が積層内部の巻線へ到達しづらくなるという問題があった。このため、冷却風による誘導加熱コイルの冷却が効果的に実行されないで、巻線の温度が非常に高くなったり、一般的な巻線の皮膜の融点温度である１５０℃程度に達したりして、皮膜劣化が早くなる等の不都合があった。

また、特許文献２に開示された誘導加熱コイルは、複合導体と被覆管との間に冷媒を流すものであって、複合導体と被覆管との隙間が狭いため、長尺になると、冷媒の流通が困難になると共に、冷媒を流すための装置が大がかりになるという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、簡素な構造でありながら、誘導加熱コイルの内部の巻線の冷却を可能にし、もって、通電時の冷却性能を向上させることができる誘導加熱コイルと、かかる誘導加熱コイルを装備した誘導加熱調理器を得るものである。

本発明に係る誘導加熱コイルは、コイル導線が軸方向に複数段および径方向に複数層巻かれて筒状に形成された誘導加熱コイルであって、複数段の１段毎または所定の数の段毎で、１段同士の間に、径方向に通風自在な通気体通気孔を具備する平板状通気体が、配置されているものである。

本発明に係る誘導加熱コイルは、捲回されたコイル導線（以下、「巻線」と称する）の間に、通気性を具備する通気体が配置されるから、誘導加熱コイルの内部の巻線まで冷却風が到達可能となる。したがって、誘導加熱コイルの巻き数が多くなった場合に問題となる内部における過度の温度上昇を防止することができる。
なお、本発明において、巻線（コイル導線）は軸方向（高さ方向）に複数段および径方向（水平方向）に複数層巻かれた（捲回された）ものであって、軸方向の「段数」または径方向の「層数」のそれぞれ、または両方の積を「巻き数」と称している。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱コイルを模式的に示す断面図等。 本発明の実施の形態２に係る誘導加熱コイルを説明する斜視図等。 図２に示す誘導加熱コイルを説明する部分断面図等。 本発明の実施の形態３に係る誘導加熱コイルを説明する断面図。 本発明の実施の形態４に係る誘導加熱コイルを説明する部分断面図。 本発明の実施の形態５に係る誘導加熱コイルを説明する断面図。 本発明の実施の形態６に係る誘導加熱コイルを説明する部分断面図。 本発明の実施の形態７に係る誘導加熱コイルを説明する部分断面図。 本発明の実施の形態８に係る誘導加熱コイルを説明する部分断面図。 本発明の実施の形態９に係る誘導加熱調理器の一例を示す斜視図。 本発明の実施の形態９に係る誘導加熱調理器の一例を示す側面視。

［実施の形態１：筒状通気体]
図１は本発明の実施の形態１に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、（ａ）は全体を模式的に示す側面視の断面図である。（ｂ）は捲回部を模式的に示す側面視の断面図である。なお、以下の説明において同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図１において、誘導加熱コイル１００は、巻線１が巻かれた（捲回された）捲回部と、該捲回部を保持するコイルベース６と、を有している。
誘導加熱コイル１００の捲回部は、巻線（コイル導線に同じ）１が軸方向に複数段および径方向に複数層、筒状に巻かれている。このとき、巻線１の層間（１層目と２層目、２層目と３層目等）には、筒状通気体３が配置されている。筒状通気体３は複数であって、それぞれ、軸方向（高さ方向）に通風自在な通気体通気孔３ｗを具備する筒状である。
また、コイルベース６は、中心孔６１を具備する環状の底面６３と、底面６３の内周に沿って形成され、底面６３に垂直な内面６２と、底面６３の外周に沿って形成され、底面６３に垂直な外面６４と、を具備し、底面６３には通風自在なコイルベース通気孔６ｗが形成されている。さらに、底面６３の下方には風路ダクト７が形成されている。

したがって、風路ダクト７に供給された冷却風は、コイルベース通気孔６ｗを通過して通気体通気孔３ｗに流入し、誘導加熱コイル１００の捲回部の内部に流入する。すなわち、軸方向（高さ方向に同じ）の風路が形成され、巻線１を冷却した後、上方から流出する。このとき、筒状通気体３は、巻線１が発熱して高温となるため耐熱性に優れた材料から製造されている。
なお、誘導加熱コイル１００の巻き数（巻線１が捲回される段数や層数）は、限定されるものではなく、要求される発熱量に応じて変更されるものである。また、図１では、全ての層間に筒状通気体３を配置しているが、本発明はこれに限定するものではなく、筒状通気体３を配置しない層間が存在してもよい。

以上より、誘導加熱コイル１００（実施の形態１）によれば、捲回部の内部を冷却するための冷却風を流す目的として、通気体通気孔３ｗを具備する筒状通気体３を使用して、捲回部の内部に到達する風路を形成したので、巻き数が多い捲回部でも外周の冷却と共に、内部を高効率かつ確実に冷却することができる。
さらに、通気体通気孔３ｗを具備する筒状通気体３を使用することにより、高寿命で確実な風路を形成することが可能となる。また、筒状通気体３が所定の硬さ（対変形性）を具備するから、巻き上げ作業が容易になり、誘導加熱コイル１００の製作コストの上昇が抑えられる。

［実施の形態２：筒状通気体]
図２および図３は本発明の実施の形態２に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、図２の（ａ）は全体を模式的に示す斜視図、図２の（ｂ）は捲回部の内径寄りを模式的に示す斜視図、図２の（ｃ）は捲回部の内径寄りを模式的に示す側面視の断面図、図３の（ａ）は捲回部の内径寄りを模式的に示す平面視の部分断面図、図３の（ｂ）は風流れを模式的に示す側面視の部分断面図である。

図２において、誘導加熱コイル２００は、３層毎に筒状通気体２０３が配置されている。すなわち、巻線１はコイルベース６の内面６２に１層目が下段から上段にむかって巻かれ、その後、相互に直接当接しながら２層目が上段から下段に向かって、３層目が下段から上段に向かって巻かれる。そこで、筒状通気体２０３が配置され、巻線１は筒状通気体２０３の巻線孔２０３ｃを貫通して、筒状通気体２０３に４層目が上段から下段に向かって巻かれるものである。そして、同様に、６層目と７層目との間に筒状通気体２０３が配置されるものである。

このとき、筒状通気体２０３には、軸方向（高さ方向）に通風自在な通気体通気孔２０３ｗが形成されている。また、誘導加熱コイル２００を保持するコイルベース６に形成されたコイルベース通気孔６ｗと筒状通気体２０３との位相が一致している。
したがって、風路ダクト７に供給された冷却風は、コイルベース通気孔６ｗを通過して筒状通気体２０３の通気体通気孔２０３ｗに流入し、誘導加熱コイル２００の内部の巻線１を冷却することになる（図３の（ｂ）参照）。
なお、誘導加熱コイル２００は、３層毎に筒状通気体２０３が配置されるものであるが、本発明はこれに限定するものではなく、要求される冷却性能に応じて、筒状通気体２０３が配置される間隔（筒状通気体２０３によって挟まれる層数）は適宜決定されるものである。また、筒状通気体２０３が配置される間隔は、内径寄りと外径寄りで相違してもよい。

［実施の形態３：平面状通気体]
図４は本発明の実施の形態３に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、捲回部を模式的に示す側面視の断面図である。
図４において、誘導加熱コイル３００の捲回部には、巻線（コイル導線に同じ）１が軸方向（高さ方向）に複数段および径方向（水平方向）に複数層巻かれ、筒状に形成されている。このとき、巻線１の段間（１段目と２段目、２段目と３段目等）には、平面状通気体３０３が配置されている。平面状通気体３０３は複数枚であって、それぞれ面と平行な方向（水平方向）に通風自在な通気体通気孔３０３ｗを具備する平板状である。

したがって、通気体通気孔３０３ｗによって径方向（水平方向に同じ）の風路が形成され、冷却風は、捲回部の内径側から通気体通気孔３０３ｗに流入して、誘導加熱コイル３００の捲回部の内部の巻線１を冷却した後、外径側から流出する。このとき、平面状通気体３０３は、巻線１が発熱して高温となるため耐熱性に優れた材料から製造されている。
なお、誘導加熱コイル３００の巻き数は限定されるものではなく、巻き数は要求される発熱量に応じて変更されるものである。また、図４では、全ての段間に平面状通気体３０３を配置しているが、本発明はこれに限定するものではなく、平面状通気体３０３を配置しない段間が存在してもよい。

［実施の形態４：棒状通気体]
図５は本発明の実施の形態４に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、（ａ）は製造途中の捲回部を模式的に示す側面視の部分断面図、（ｂ）は完成した捲回部を模式的に示す側面視の部分断面図、（ｃ）は完成した捲回部を模式的に示す平面視の部分断面図である。
図５において、誘導加熱コイル４００の巻線（コイル導線に同じ）１の外周は、被覆体４によって覆われている。そして、被覆体４で覆われた巻線１を巻き上げる際、風路を形成したい位置に、棒状通気体４０３を挟み込んで捲回している（図５の（ａ）参照）。そして、巻線１を捲回した後、加熱することによって、被覆体４の当接部を溶融して、相互に固着させている。

このとき、棒状通気体４０３には、軸方向（高さ方向）に通風自在な通気体通気孔４０３ｗが形成されている。したがって、冷却風は棒状通気体４０３の通気体通気孔４０３ｗに流入し、誘導加熱コイル４００の内部の巻線１を冷却することになるから、誘導加熱コイル１００、２００（実施の形態１、２）と同様の効果が得られる。
なお、棒状通気体４０３の形状（径あるいは、厚さや幅）、間隔（数量）等は、誘導加熱コイル４００の発熱量や冷却風量に応じて、冷却性能を補償するように決定されるものである。
さらに、以上は、棒状通気体４０３を軸方向（高さ方向）に配置しているが、これを径方向（平面方向）に配置してもよい。棒状通気体４０３を径方向（平面方向）に配置することによって、誘導加熱コイル３００（実施の形態３）と同様の効果が得られる。

［実施の形態５：コイルベース筒状リブ]
図６は本発明の実施の形態５に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、部分を模式的に示す側面視の断面図である。
図６において、誘導加熱コイル５００はコイルベース５０６に収納されている。コイルベース５０６の底面５６３には、所定間隔で、筒状の筒状リブ５０３（例えば、厚さ数ｍｍ程度）が形成され、筒状リブ５０３には軸方向に通風自在なリブ通気孔５０３ｗが形成されている。
したがって、筒状リブ５０３を巻き込むように巻線１を巻いておけば、コイルベース５０６の下面に到達した冷却風は、リブ通気孔５０３ｗに流入して、誘導加熱コイル５００の内部の巻線１を冷却し、さらに、筒状リブ５０３の先端から内部へ流出して、広い範囲に冷却風が到達することになる。なお、コイルベース５０６の底面５６３には、コイルベース通気孔５６３ｗが形成されている。

誘導加熱コイル５００（実施の形態５）によれば、これを冷却するための冷却風を流す目的として、コイルベース５０６に設けた筒状リブ５０３を使用して巻線１同士の間に風路を形成したので、巻き数が多い誘導加熱コイル５００では外周の冷却と共に、内部を高効率かつ確実に冷却することができる。
なお、筒状リブ５０３に挟まれた範囲の捲回部（巻線１が直接当接している範囲）に、実施の形態１〜４に説明した通気体（筒状、平面状、棒状）を配置してもよい。

［実施の形態６：棒状スペーサ]
図７は本発明の実施の形態６に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、（ａ）は捲回部の内径寄りを模式的に示す平面視の部分断面図、（ｂ）は風流れを模式的に示す側面視の部分断面図である。

図７において、誘導加熱コイル６００は、３層毎に棒状スペーサ６０３が配置されている。すなわち、誘導加熱コイル６００は誘導加熱コイル２００（実施の形態２）における筒状通気体２０３に代えて棒状スペーサ６０３を有するものである。
棒状スペーサ６０３は軸方向（高さ方向）に平行であって、円周方向に所定の間隔を空けて配置されている、したがって、巻線１は棒状スペーサ６０３を介して互いに当接し、巻線１同士の棒状スペーサ６０３に当接しない範囲では、隙間２ｗが形成されている。

このとき、誘導加熱コイル６００を保持するコイルベース６に形成されたコイルベース通気孔６ｗと隙間２ｗとは、少なくとも何れかの位相において一致している。
したがって、コイルベース通気孔６ｗを通過した冷却風は、隙間２ｗに流入し、誘導加熱コイル６００の内部の巻線１を冷却することになる。したがって、誘導加熱コイル２００（実施の形態２）と同様の効果が得られる。

なお、誘導加熱コイル６００における棒状スペーサ６０３の大きさや形状、さらに配置形態（段方向および層方向の配置間隔等）は限定するものではなく、要求される冷却性能に応じて適宜決定されるものである。
さらに、誘導加熱コイル３００（実施の形態３）における平面状通気体３０３に代えて、棒状スペーサ６０３を径方向（水平方向）に配置してもよい。このとき、誘導加熱コイル３００（実施の形態３）と同様の効果が得られる。

［実施の形態７：コイルベース棒状リブ]
図８は本発明の実施の形態７に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、（ａ）は捲回部の内径寄りを模式的に示す平面視の部分断面図、（ｂ）は風流れを模式的に示す側面視の部分断面図である。

図８において、誘導加熱コイル７００は、３層毎に棒状リブ７０５が配置されている。すなわち、誘導加熱コイル７００は誘導加熱コイル５００（実施の形態５）における筒状リブ５０３に代えて棒状リブ７０５を有するものである。
棒状リブ７０５はコイルベース７０６の底面７６３に設けられたものであって、軸方向（高さ方向）に平行であって、円周方向に所定の間隔を空けて配置されている。したがって、巻線１は棒状リブ７０５を介して互いに当接し、巻線１同士の棒状リブ７０５に当接しない範囲では、隙間２ｗが形成されている。

このとき、誘導加熱コイル７００を保持するコイルベース７０６に形成されたコイルベース通気孔６ｗと隙間２ｗとは、少なくとも何れかの位相において一致している。
したがって、コイルベース通気孔６ｗを通過した冷却風は、隙間２ｗに流入し、誘導加熱コイル７００の内部の巻線１を冷却することになる。したがって、誘導加熱コイル５００（実施の形態５）と同様の効果が得られる。

なお、誘導加熱コイル６００における棒状スペーサ６０３の大きさや形状、さらに配置形態（段方向および層方向の配置間隔等）は限定するものではなく、要求される冷却性能に応じて適宜決定されるものである。

［実施の形態８：棒状スペーサ]
図９は本発明の実施の形態８に係る誘導加熱コイルを説明するものであって、捲回部の内径寄りを模式的に示す平面視の部分断面図である。
図９において、前記した誘導加熱コイル４００（実施の形態４）においては、巻線１の間（層間）に棒状通気体４０３が配置されているのに対し、実施の形態８に係る誘導加熱コイル８００では、棒状通気体４０３に相当する位置に通風自在な隙間が形成されるものである。
すなわち、巻線１を風路形成部材（図示しない）と共に筒状に捲回し、被覆体４を溶着して互いに固定した後、前記風路形成部材を撤去し、該撤去した跡に形成される隙間を、通風自在な隙間２ｗとするものである（図５の（ｃ）において、棒状通気体４０３を削除して、通気体通気孔４０３ｗを通風自在な隙間と読み替えたものに同じ）。
したがって、誘導加熱コイル８００において、誘導加熱コイル４００（実施の形態４）と同様の効果が得られる。

［実施の形態９：誘導加熱調理器]
図１０および図１１は本発明の実施の形態９に係る誘導加熱調理器の一例を示すものであって、図１０は斜視図、図１１は部分を示す側面視の断面図である。
図１０および図１１において、誘導加熱調理器９００は、上面及び前面が開口する箱状の本体ケース１０と、本体ケース１０の上面開口部に装着された天板（トッププレート）１２と、天板１２の周囲を保持する保持枠１１と、天板１２の直下に配置された誘導加熱コイル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ（実施の形態１参照）と、誘導加熱コイル１００等を冷却するための冷却手段（図示しない）と、保持枠１１の後部側に設けられた外気導入口１５と、を有している。

天板１２は、例えば板ガラスの如き非磁性材からなる。誘導加熱コイル１００の直上（相当する位置）には、被加熱物１４の載置位置を表示する載置部表示１３ａ、１３ｂ、１３ｃが天板１２の上面に印刷されている。
また、本体ケース１０の前面には前面パネル２１が設けられており、前面パネル２１には操作部２２が、前面開口部には引出し式のロースタ２３が設けられている。

なお、以下において、共通の内容の説明については、符号の添え字「ａ、ｂ、ｃ」の記載を省略する。
図１０および図１１において、本体ケース１０の内部には、天板１２と平行して中位平面８が設けられ、中位平面８にコイルベース６が設置されている。そして、中位平面８とコイルベース６の底面６３との間に、風路ダクト７が形成され、捲回部と天板１２との間に所定の間隔が形成されている。

したがって、前記のように、誘導加熱コイル１００では外周の冷却と共に、内部を高効率かつ確実に冷却することができるから、誘導加熱調理器９００の信頼性を向上させることができる。

なお、誘導加熱調理器９００に設置される誘導加熱コイルは、３台の誘導加熱コイル１００（実施の形態１）に限定されるものではなく、誘導加熱コイル１００〜８００（実施の形態１〜８）を選択的に所定の台数だけ設置してもよい。また、従来の誘導加熱コイル（前記風路が形成されていない）を混在させててもよい。

以上のように、本発明の誘導加熱コイルは、外周の冷却と共に、内部を高効率かつ確実に冷却することができるから、冷却信頼性に優れ、低周波および高周波が供給される各種誘導加熱コイルとして広く利用することができる。
また、本発明の誘導加熱調理器は、装備する誘導加熱コイルの冷却信頼性が優れているから、信頼性の高い家庭用および事業用の各種誘導加熱調理器、さらに調理に限定されない各種誘導加熱装置として広く利用することができる。

１ 巻線（コイル導線）、２ｗ 隙間、３ 筒状通気体、３ｗ 通気体通気孔、４ 被覆体、６ コイルベース、６ｗ コイルベース通気孔、７ 風路ダクト、８ 中位平面、１０ 本体ケース、１１ 保持枠、１２ 天板、１３ａ 載置部表示、１３ｂ 載置部表示、１３ｃ 載置部表示、１４ 被加熱物、１５ 外気導入口、２１ 前面パネル、２２ 操作部、２３ ロースタ、６１ 中心孔、６２ 内面、６３ 底面、６４ 外面、１００ 誘導加熱コイル（実施の形態１）、２００ 誘導加熱コイル（実施の形態２）、２０３ 筒状通気体、２０３ｃ 巻線孔、２０３ｗ 通気体通気孔、３００ 誘導加熱コイル（実施の形態３）、３０３ 平面状通気体、３０３ｗ 通気体通気孔、４００ 誘導加熱コイル（実施の形態４）、４０３ 棒状通気体、４０３ｗ 通気体通気孔、５００ 誘導加熱コイル（実施の形態５）、５０３ 筒状リブ、５０３ｗ リブ通気孔、５０６ コイルベース、５６３ 底面、５６３ｗ コイルベース通気孔、６００ 誘導加熱コイル（実施の形態６）、６０３ 棒状スペーサ、７００ 誘導加熱コイル（実施の形態７）、７０５ 棒状リブ、７０６ コイルベース、７６３ 底面、８００ 誘導加熱コイル（実施の形態８）、９００ 誘導加熱調理器（実施の形態９）。

Claims (6)

1. コイル導線が軸方向に複数段および径方向に複数層巻かれて筒状に形成された誘導加熱コイルであって、
   前記複数段の１段毎または所定の数の段毎で、前記１段同士の間に、径方向に通風自在な通気体通気孔を具備する平板状通気体が、配置されている
   ことを特徴とする誘導加熱コイル。
2. コイル導線が軸方向に複数段および径方向に複数層巻かれて筒状に形成された誘導加熱コイルであって、
   前記コイル導線は、前記複数段の１段毎または所定の数の段毎で、前記１段同士の間に、径方向に配置された棒状スペーサを介して互いに当接するとともに、前記棒状スペーサを除く互いに対峙する範囲に通風自在な隙間が形成されている
   ことを特徴とする誘導加熱コイル。
3. 環状の底面と、前記底面の内周に沿って形成された前記底面に垂直な内面と、前記底面の外周に沿って形成された前記底面に垂直な外面と、を具備するコイルベースに収納され、
   前記底面、前記内面または前記外面の少なくとも何れかに、前記通風自在なコイルベース通風孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱コイル。
4. 前記コイルベースに形成された通風孔に空気を供給する風路ダクトを有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱コイル。
5. 調理容器が置載される天板と、
   該天板の直下に配置された請求項１乃至４の何れかに記載の誘導加熱用コイルと、
   該誘導加熱用コイルに供給する高周波電流を制御する加熱制御部と、
   を有する
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
6. 前記誘導加熱用コイルに空気を供給する冷却手段を有する
   ことを特徴とする請求項５記載の誘導加熱調理器。

Images