JP2013120683A - 電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の接続端子 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウムを主成分とする金属を導体とする加熱コイルと黄銅やリン青銅を主成分とする接続子を電気的に接続すること。
【解決手段】アルミニウムを主成分とする導体と接続子１６６に設けた収納部１０５に、はんだまたはロウを収納して受熱部１０８に外部から熱を供給することではんだまたはロウを溶融するとともに、導体を溶融または導体外周の絶縁皮膜の絶縁性能を無くすことで、導体と接続子１６６の接触面１０６を、はんだまたはロウを介在させて電気的に接続するとともに、導体をはんだまたはロウで封止する構成とすることで、酸化による経時変化のない信頼性の高い接続構成を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁誘導加熱装置にアルミニウムを主成分とする導線を用いる加熱コイルの端部の接続端子に関するものである。

従来、この種の電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の接続端子は、加熱コイルには複数のエナメル絶縁銅線を芯線とした撚り線を用い、接続端子は黄銅やリン青銅を主成分とする銅系金属板を使用して、撚り線と接続端子の電気的接続は溶接構成としている（例えば、特許文献１参照）。また、撚り線と接続端子の電気的接続を半田付け構成としている（例えば、特許文献２参照）。また、撚り線の絶縁皮膜であるエナメル層を熱等で絶縁破壊した後に、機械的にカシメ構成にしたものもある（例えば、特許文献３参照）。

特許文献１に記載された従来の電磁誘導加熱装置の加熱コイルの接続端子は、（以下の符号は、特許文献１に記載された図の符号を示す）コイル６１と、リード線６３と、端子部６５と、接続部２と、巻線保持部１００と、曲げ部１０１と、端子固定部６２と（本発明の特徴を表すのに適した範囲で示す）から構成されている。

特許文献２に記載された従来の電線接続用の端子は、（以下の符号は、特許文献２に記載された図の符号を示す）コネクタ部と、電線接続部３と、電線５と、滞留生成部７と、隙間部１５と、ヒュージング溶接電極８と、通電制御部１３と、フラックスＦと、半田Ｓとで構成されている。

特許文献３に記載された従来の電線接続用の端子は、（以下の符号は、特許文献３に記載された図の符号を示す）リード線１３と、回路端子１４と、リード線３と、コイル端子４と、ビス（取付けねじ）２３と、ナット１９と、端子接続部１２とで構成されている。

特開２００４−０７９３１８号公報 特開２０１０−１８２５６６号公報 特開２００４−０３１１６０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、リード線６３と端子部６５は同じ銅系金属であり、電気的接続のために抵抗熱でリード線６３の端部と端子部６５が十分に加熱されてリード線６３の絶縁皮膜が溶融してリード線６３の導体が端子部６５と直接接することで電気的接続が構成できる。つまり、同じ銅系材料であるので融点が約１０００℃であり、抵抗熱によるリード線６３と端子部６５の温度上昇が数百℃以上で１０００℃以下の範囲であれば電気的接続は構成できた。

リード線をアルミニウムを主体とするリード線にした場合には、第一に銅とアルミニウムといった異種金属を直接接合しようとしても、合金が生成しにくいことと、第二にアルミニウムの融点である６６０℃以上になるとアルミニウムを主体とするリード線が溶融してしまい、接合する前に溶けてしまうので接合できないという課題を有していた。

また、特許文献３の構成では、フラックスＦや半田Ｓを投入するために工程が複雑になり、また水平から傾斜させる必要のある専用のヒュージング溶接電極が必要で、さらにヒュージング溶接電極８の温度を３００℃から６５０℃の温度範囲に加熱制御するための高度な制御装置である通電制御部１３が必要であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、アルミニウムを主成分とする融点が約６６０℃のリード線と、銅系材料で構成する接続端子とを電気的に接続するために、雑族端子に半田またはロウを収納する収納部を設ける構成とした電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の接続端子を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの導体は絶縁皮膜で覆われたアルミニウムを主成分とする金属で形成され、両端には端子金具が電気的に接続され、端子金具は、導体の一部を収容する接続部とを備え、接続部には導体と接触する接触面に凹形状の収納部を設けて、導体と接触面の接続時または接続前に導体と接続部の接触面を電気的に接続するはんだ、または、ロウ付け剤を収容し、外部からの熱により絶縁皮膜の絶縁を破壊すると同時に、外力により接続部を変形させて収納部の容積が減じることで収容したはんだ、またはロウを導体と接触面の間に吐出させ、冷却により、はんだ接続またはロウ付け構成としたものである。

これによって、抵抗発熱等の熱により端子金具が高温になり、収納部のはんだまたはロウが溶融すると同時に端子金具がかしめ加工されることで収納部内のはんだまたはロウが、かしめ加工で容積が小さくなった収納部からリード線に吐出して、高温により絶縁皮膜が破壊されているリード線表面に接触することにより、アルミニウムを主成分とするリード線と銅系の端子金具をはんだまたはロウで電気的に接続することとなる。

また、本発明の電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給する制御回路を、少なくとも前記制御回路が前記加熱コイルに電力を供給している間、加熱コイルに冷却風を送る送風装置とを備え、前記加熱コイルの導体は絶縁皮膜で覆われたアルミニウムを主成分とする金属で形成され、両端には端子金具が電気的に接続され、前記導体は単線または複数の撚り線で形成され、前記送風装置から加熱コイルへの送風と加熱コイルの一部の間に風の遮蔽部を設けた構成としたものである。

これによって、電磁誘導加熱装置が異常状態となり連続通電の状態になった場合でも、アルミニウムを主成分とする導体で構成された加熱コイルへの冷却風の一部を遮蔽部を設けることで遮断しているので、加熱コイルの冷却風が遮蔽された部分の温度が上昇して、やがてアルミニウムの融点に達して自己断線することで、連続通電の異常状態を停止することとなる。

本発明の電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部は、アルミニウムを主成分とする導体で構成された加熱コイルを端子金具に電気的に接続することができるとともに、導体表面と端子金具の内面をはんだまたはロウで合金化することで信頼性の高い接続を簡単に構成することができる。

本発明の実施の形態１における電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の接続端子の部分斜視図 本発明の実施の形態１における電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続端子の部分断面図 本発明の実施の形態１における電磁誘導加熱装置の加熱コイルの斜視図 本発明の実施の形態１における電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の部分斜視図 本発明の実施の形態１における電磁誘導加熱装置の加熱コイルの素線の断面図 本発明の実施の形態１における電磁誘導加熱装置の断面図 本発明の実施の形態１における電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の部分断面図と温度分布グラフ 本発明の実施の形態２における電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の部分斜視図 本発明の実施の形態２における電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の部分断面図 本発明の実施の形態３における電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の部分斜視図 本発明の実施の形態３における電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の囲う途中の展開図 本発明の実施の形態３における電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の材料板の断面図 本発明の実施の形態４における電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加熱コイル端部の部分斜視図

第１の発明は被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの導体は絶縁皮膜で覆われたアルミニウムを主成分とする金属で形成され、両端には端子金具が電気的に接続され、端子金具は、導体の一部を収容する接続部とを備え、接続部には導体と接触する接触面に凹形状の収納部を設けて、導体と接触面の接続時または接続前に導体と接続部の接触面を電気的に接続するはんだまたはロウ付け剤を収容し、外部からの熱により絶縁皮膜の絶縁を破壊すると同時に、外力により接続部を変形させて収納部の容積が減じることで収容したはんだまたはロウを導体と接触面の間に吐出させ、冷却によりはんだ接続またはロウ付け構成とし、導体が加熱コイル端子部に電気的に接続されるとしたものである。

これによって、従来のヒュージング加工と同じ加工をすることで、アルミニウムを主成分とする導体と銅系金属で構成された端子金具をはんだまたはロウを介した合金を形成することとなり、アルミニウムを主成分とする導体が表面のはんだまたはロウの被覆により酸化を防止することができるとともに、異種金属との間に合金を形成することで電気的に接続することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の接続部を外部からの熱を受熱する受熱部と、導体を接続部に保持する保持部を備えた構成とすることにより、銅系導体に比べて比較的屈曲に弱いアルミニウム主成分の導体を屈曲から保護することができるとともに、受熱部近傍のアルミニウムを主成分とする導体の絶縁皮膜を溶融して導体を直接端子金具と接触させることとなり、導体と端子金具を電気的に接触させることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の接続部は、受熱部を複数個形成することにより、加熱温度範囲が約２５０℃から６５０℃の狭い範囲で絶縁皮膜を溶融して導体と端子金具を電気的に接触させる上で、一箇所で不完全な絶縁被覆の溶融があっても複数の受熱部を構成することで、他の受熱部で導体と端子金具が電気的に接触することができるので、より確実に導体と端子金具の接触を実現することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給する制御回路を、少なくとも前記制御回路が前記加熱コイルに電力を供給している間、加熱コイルに冷却風を送る送風装置とを備え、前記加熱コイルの導体は絶縁皮膜で覆われたアルミニウムを主成分とする金属で形成され、両端には端子金具が電気的に接続され、前記導体は単線または複数の撚り線で形成され、前記送風装置から加熱コイルへの送風と加熱コイルの一部の間に風の遮蔽部を設けた構成としたものである。

これによって、異常状態になり連続通電等の加熱状態が続き加熱コイルの温度が上昇した場合に、加熱コイルへの冷却風は通常も一部遮蔽されているのであるが、異常加熱状態となり加熱コイル全体の温度が上昇を始めると遮蔽部の風下に位置する加熱コイルの一部のみ温度が周囲よりも上昇し、やがてアルミニウムの融点である６６０℃を超えることとなり、加熱コイルの導体が自己溶断して異常状態を停止することとなり、異常状態が発生して加熱コイルが異常高温になっても自己溶断することで安全に停止して高温による発火等を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子の斜視図を示すものである。

図１において、端子金具を形成する接続子１６６は黄銅やリン青銅をプレス加工により円筒形の接続部１６７を形成するとともに、一端には保持部を形成するコイル線押さえ１０３と螺着部１０４を形成したものである。螺着部１０４は電力を供給するための配線（図示せず）を接続するための構成である。

図２は接続子１６６を長手方向と直角に切断した断面図である。接続部１６７の略中央には収納部１０５が内側から外方向に向かって凹状に形成されている。収納部１０５の方向は上下左右任意ではあるが、本実施の形態では下方に設けている。略円筒状の接続部１６７の内面は接触面１０６を形成している。前記収納部１０５には接続子１６６の形成時または後加工において、はんだまたはロウ１０７を収納することとなる。

また、収納部１０５のはんだまたはロウ１０７を収納する凹状構成の反対面である接続子１６６の外面側の凸形状の部分は受熱部１０８であり、接続子１６６に外部から熱を伝導により受け入れる部位である。外部から受熱部１０８を介して熱を伝導により受け入れると、収納部１０５に最初に熱が伝わり、収納部１０５に収納されたはんだまたはロウ１０７に熱が伝わり、はんだまたはロウ１０７が溶け出すこととなる。

図３は加熱コイル１０９を示す斜視図である。加熱コイル１０９は水平方向に渦巻き状に形成されている。内側コイル１１０と外側コイル１１１は直列に形成されているが、機器の性能のためには別コイルとして電流を通電する構成にしても良い。本実施の形態は形状的には内側コイル１１０と外側コイル１１１を形成したが、電気的には直列に接続したひとつの加熱コイル１０９として構成されている。

接続子１６６は加熱コイル１０９の両端に各１個接続される。接続子Ａ１１２と接続子Ｂ１１３は面対称な形状をしている。接続子Ａ１１２の接続部１６７には加熱コイル１０９の内側コイル１１０の内側端１１４が接続され、接続子Ｂ１１３には加熱コイル１０９
の外側コイル１１１の外側端１１５が接続される。内側端１１４と外側端１１５はそれぞれ加熱コイル端子部を形成している。

接続部１６７の内側の直径は加熱コイル１０９の内側端１１４や外側端１１５の直径よりやや大きい寸法設定で設計されているため、内側端１１４または外側端１１５を接続部１６７に通す場合には簡単に素通りする寸法になっている。

接続子Ａ１１２と接続子Ｂ１１３は面対称な形状であるので、形状説明は接続子Ａ１１２で説明する。加熱コイル１０９はコイル台１１６に載置されるとともに接着によりコイル台１１６に固定される。コイル台１１６には接続子Ａ１１２と接続子Ｂ１１３を取り付けるための接続台１１７がコイル台１１６の外周に設けてある。コイル台１１６と接続台１１７はＰＰＳ樹脂等のモールド加工により一体的に形成されている。

図４は接続台１１７を拡大した斜視図である。接続子Ａ１１２と接続子Ｂ１１３は面対称に配置され、接続台１１７に複数の爪１１８で取り付けられている。加熱コイル１０９は複数の素線１１９（図５）を撚り合わせた撚り線で構成されている。

コイル台１１６の接続子Ｂ１１３近傍には遮蔽壁１２０が一体的に設けてある。遮蔽壁１２０の形状は、冷却風を遮蔽するためにリブ形状をしているが、コイルの一部を被覆する形状でも良い。遮蔽壁１２０は遮蔽部を形成している。一般的に電磁誘導加熱装置の加熱コイル１０９は数十アンペア以上の電流を通電するので、ジュール熱による自己発熱が大きく、空冷による冷却が一般的である。

この空冷の風に対して前記接続子Ｂ１１３近傍の遮蔽壁１２０は加熱コイル１０９の接続子Ｂ１１３から加熱コイル１０９の外側コイル１１１の一部を冷却風から遮蔽する構成としている。遮蔽壁１２０の構成は、内側コイル１１０の一部を遮蔽する構成でも良い。

遮蔽壁１２０によって冷却風の風下に位置する加熱コイル１０９の間の一部を溶断部１２１とする。

図５は素線１１９の断面図である。導体１２２はアルミニウムを主成分とする金属で形成されている。直径は０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度の太さである。絶縁皮膜１２３はエナメル層であり、電気的に絶縁性能を有した数ミクロンの膜である。絶縁皮膜１２３を構成するエナメル層の材質は一般的にはポリウレタンやポリアミドやポリイミド等の組成の材質で形成されるが、電磁誘導加熱装置では加熱コイル１０９に用いられる材質は、加熱コイル１０９の自己発熱に対する耐熱を確保するためにポリアミドやポリイミドが用いられる。耐熱は１５０℃から２００℃程度であると同時に、電気的絶縁が破壊される温度は２５０℃から３００℃程度で、瞬間的に絶縁性能が破壊されるのは約４００℃である。

前記導体１２２はアルミニウムの融点に近い６６０℃で溶融する。絶縁皮膜１２３の外周には自己融着皮膜１２４が焼き付けられている。自己融着皮膜１２４は溶融温度が絶縁皮膜１２３の溶融温度よりも低く約２３０℃程度の融点を持つ材質で形成される。

具体的にはポリアミド等である。融点や絶縁皮膜の絶縁性能破壊温度についてまとめると、自己融着皮膜１２４の溶融温度が約２３０℃で一番低く、次に絶縁皮膜１２３の絶縁性能破壊温度が２３０℃から４００℃である。導体１２２の溶融温度は約６６０℃である。

図６は本発明の電磁誘導加熱装置の断面図である。加熱コイル１０９に電力を供給する制御回路１２５と、送風装置である冷却ファン１２６を内蔵している。冷却ファン１２６
は本体１２７の外部から吸気した冷気を前記制御回路１２５と加熱コイル１０９に送風し、自己発熱した熱を取り除く作用をする。

冷却ファン１２６が作動している間は、制御回路１２５全体と加熱コイル１０９全体に冷気を供給するが、前記遮蔽壁１２０の風下に位置する加熱コイル１０９の溶断部１２１には冷気が供給されないか、または供給されにくい。

図７（ａ）は接続子１６６に内側端１１４または外側端１１５を素通しした後に、外部からの熱を加えるための装置を示している。接続子１６６の接続部１６７を上電極１２８と下電極１２９で挟む。接続部１６７は装置により固定されているものであり、上電極１２８と下電極に挟持されている必要はない。上電極１２８と下電極１２９はジュール熱発生電源１３０に接続されていて、半導体により上電極と下電極の間で消費される電力を制御して、上電極１２８と下電極１２９の間で発生する発熱量を所定の発熱に制御することができる。

上電極１２８と下電極１２９とはプレス装置（図示せず）により所定の隙間を維持する位置まで押し下げられる。所定の隙間を形成する理由は、接続部１６７を押しつぶすことにより、収納部１０５内のはんだまたはロウ１０７を収納部１０５から押し出すことと、さらに接続部１６７を押しつぶすことにより、接続部１６７内面である接触面１０６と加熱コイル１０９の内側端１１４または外側端１１５との間の空間を狭くすることで、収納部から押しだされたはんだまたはロウ１０７を素線１１９間に浸透させながら接続部１６７の長手方向に押し出すためである。

上電極１２８と下電極との隙間を一定の値にすることで、接続部１６７を押しつぶしたときに接続部１６７の内面である接触面１０６と内側端１１４または外側端１１５の間に発生する空間を一定にすることができ、従って、この空間を埋めるはんだまたはロウの必要量を一定に制御することができるからである。

図７（ｂ１）と図７（ｂ２）と図７（ｂ３）は、横軸は距離であり、接続部１６７の寸法と同じ距離を表す尺度であり、接続部１６７の一端からの位置を意味する。図７（ａ）の横方向の寸法と同じ尺度である。縦軸は温度を表す。

ジュール熱発生電源１３０は、上電極１２８と下電極１２９の間に所定の電流を両電極の間の電圧をリアルタイムで測定しながら積算電力を計算して所定のジュール熱を発生したら通電を停止するものである。

図７（ｂ１）は通電を停止した直後の接続部１６７の温度分布を示している。図７（ｂ２）は図７（ｂ１）から約１秒後の接続部１６７の温度分布を示している。図７（ｂ３）は、図７（ｂ２）からさらに１秒後の接続部１６７の温度分布を表しているグラフである。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子について、以下その動作、作用を説明する。

まず、加熱コイル１０９の内側端１１４を接続子Ａ１１２の接続部１６７に通す。接続子１６６の接続部１６７には予めアルミニウム用のはんだまたはロウが収納されているか、または溶融したはんだまたはロウを収納部１０５に注入して固化させた状態で収納されている。

図７（ａ）の状態で収納部１０５外側である受熱部１０８に下電極１２９が当接し、接
続部１６７の上部には上電極１２８が当接している。本実施の形態では受熱部１０８は収納部１０５が下方に位置するので、接続部１６７の下部に位置することになるが、収納部外面が受熱部１０８となる。

上電極端面１３１と下電極端面１３２はほぼ平面な形状をしている。特に、下電極端面１３２は凹形状の収納部１０５を接続部１６７内方に押しつぶす役割があるので、平面形状にしてある。上電極１２８は保守しやすい形状である平面形状にしてある。前記接続部１６７の長手方向の寸法について、上電極端面１３１が当接する寸法または下電極端面１３２が当接する寸法の約６倍としている。

次に、ジュール熱発生電源から電流が上電極１２８を通り接続部１６７を介して下電極１２９へと流れる。ジュール熱発生電源１３０は、上電極１２８と下電極１２９の間の電圧と通電している電流をリアルタイムで積算して、上電極１２８と下電極１２９の間で消費している電力の積算を計算している。

つまり、接続部１６７で消費している電力を積算している。所定の積算電力に達した時点で通電を停止する。この時点で、接続部１６７に所定の電力量（熱量）が供給されたことになる。また、この通電中に上電極１２８と下電極１２９とはプレス装置（図示せず）により機構的な力を上下方向に加えられている。

ジュール熱発生電源１３０により収納部１０５中央付近外部から加熱されるので、収納部１０５近傍のみ約７００℃の高温に達している。ジュール熱発生電源１３０が所定の電力を供給した後に通電を停止するまでに、収納部１０５は下電極１２９に押し上げられ上電極１２８により接続部１６７上部は押し下げられている。

ジュール熱発生電源１３０が通電を停止した時点の接続部１６７の温度分布は図７（ｂ１）の通りである。収納部１０５の上方のみがジュール熱により約７００℃に達していると同時に、収納部１０５は上電極１２８と下電極１２９とで収納部１０５を内側に変形されている。

つまり、約７００℃に加熱された収納部１０５は内側に変形して収納部１０５の容積を著しく小さくしている。７００℃に加熱された収納部１０５内のはんだまたはロウ１０７は溶融して溶け出し、収納部１０５の変形により収納部から押し出されている。

収納部１０５近傍の素線１１９はアルミニウムを主成分とする金属である導体１２２は溶融している。また、絶縁皮膜１２３も瞬間的に７００℃に達するので、溶融すると同時に絶縁性能が無くなり、導体１２２は直接はんだまたはロウ１０７と電気的に接触している。

また、接続子１６６内面の接触面１０６は溶融した導体１２２と、はんだまたはロウ１０７と接触し、はんだまたはロウ１０７の介在により導体１２２と合金を形成している。接続子１６６は融点以下の温度であるので、上電極１２８と下電極１２９により変形された以外は形状を維持し、溶融することは無く、接続部１６７を維持している。

次に、ジュール熱発生電源１３０の通電停止から時間が経過するので、各部の温度分布は図７（ｂ２）に変化する。収納部１０５近傍の熱は接続部１６７と導体１２２の熱伝導により、接続部１６７の長手方向に拡散すると同時に、中央部の温度は低下する。長手方向に熱伝導するために、中央部から近い図７（ｂ２）のＡ点部分では６６０℃以上の範囲でアルミニウムを主成分とする導体１２２は溶融する。

この部分では中央部と同じ状況となり、アルミニウムを主成分とする導体１２２と接触面６とがはんだまたはロウを介在させて合金を形成する。

図７（ｂ２）のＢ点では絶縁皮膜１２３が溶融して絶縁性能が無くなる、導体１２２は絶縁されずに隣接する導体１２２と電気的に接触したり接触面１０６に直接接触することで、接続子１６６と導体１２２とが電気的に接触する。

しかし、Ｂ点では導体１２２は溶融温度以下であるので、導体１２２の形状を維持している。もちろん接続子１６６も融点以下であるので、上電極１２８と下電極１２９による変形以外は形状を維持している。

さらに、図７（ｂ２）のＣ点では、はんだまたはロウ１０７の溶融温度以上の温度であるので、はんだまたはロウ１０７は溶融した状態であり、素線１１９の周囲を流動的に長手方向に押し出されつつある。

素線１１９の絶縁皮膜１２３は絶縁性能が破壊する温度以下であるので、素線１１９の周囲には絶縁皮膜１２３が依然存在する状態で、はんだまたはロウ１０７が溶融して素線１１９の間を流動的に押し出されてくる。

導体１２２は溶融温度以下であるので、溶融することなく原型を維持しているし、接続部１６７も形状を維持している。接続部１６７は溶融した、はんだまたはロウ１０７が合金を形成するので、Ｃ点においては、絶縁皮膜１２３は形状も絶縁性能も維持された状態で、素線１１９の絶縁性能が破壊されること無く、はんだまたはロウ１０７が接続部１６７と合金を形成することになる。

この結果、Ｃ点において、はんだまたはロウ１０７が素線１１９の絶縁皮膜１２３は絶縁性能を維持した状態で封止することとなる。

収納部１０５近傍では導体１２２が溶融し、はんだまたはロウ１０７を介在させて接続部１６７と合金を形成して電気的に接続されることとなり、接続部１６７長手方向のＢ点では素線１１９の絶縁性能が破壊されるが導体１２２は溶融しないので形状を維持したまま、はんだまたはロウを介在して接続部１６７内面の接触面１０６と電気的に接続される。

Ｃ点では素線１１９の絶縁性能は破壊されることなく、絶縁性能を維持したまま、はんだまたはロウ１０７により封止されるとともに、そのはんだまたはロウ１０７は接触面１０６と合金を形成して素線１１９を封止することになる。

これにより、アルミニウムを主成分とする導体１２２は、接続部１６７中央の収納部１０５近傍では絶縁皮膜１２３の破壊とともに導体１２２が溶融して、はんだまたはロウを介在させて接触面１０６と合金を形成し、機械的にも電気的にも接触面１０６と接続され、接続部１６７の長手方向に移動すると、導体１２２は溶融することなく形状を維持する一方で、絶縁性能は破壊されて電気的に接触面１０６と接続され、さらに、接続部１６７の長手方向に移動すると導体１２２の絶縁性能は維持されて、当初の素線１１９の性能と形状を維持したままで、はんだまたはロウ１０７が溶融して、接触面１０６との間に合金を形成して素線１１９を封止することとなる。

以上のように、本実施の形態においては接続部１６７を長手方向に形成することと、収納部１０５にはんだまたはロウ１０７を収納し、外部からの熱により溶融すると同時に導体１２２の融点まで温度を局部的に上昇させることで、熱の伝導による拡散を利用して部
分的に機械的接続と電気的接続を実現すると同時に、機械的または電気的に接続した部分を封止することにより、従来のヒュージング加工と同じ加工方法で、アルミニウムを主成分とする金属で形成された導体１２２と黄銅やリン青銅を主成分とする接続子１６６を電気的に接続するとともに、導体１２２を外気から密封（封止）することで、導体１２２の酸化を防止することが確実に実現することができる。

また、本実施の形態では接続子１６６を黄銅やリン青銅で形成したが、鉄やステンレス鋼や銅のように、アルミニウムよりも融点の高い金属で形成すれば良い。図７（ｂ２）において、６６０℃以上の融点を有する金属で接続子１６６を形成すれば接続部１６７をジュール熱発生電源１３０で加熱する場合に接続子１６６が溶融することなくアルミニウムを主成分とする導体１２２をはんだまたはロウ１０７で封止することができる。

また、本実施の形態のコイル線押さえ１０３は、接続子１６６に一体的に形成する必要はなく、アルミニウムを主成分とする導体１２２を加工時や使用時の折り曲げや振動から保護する構成をしていれば、繰り返し折り曲げに弱いアルミニウムを主成分とする導体１２２を保護することができる。

さらに、接続部１６７の長手方向の寸法について、実施の形態１では上電極端面１３１が当接する寸法または下電極端面１３２が当接する寸法の約６倍としたが、収納部１０５近傍の導体１２２の温度が、導体１２２の絶縁皮膜１２３の絶縁性能が無くなる温度である３００℃以上になる一方で、はんだまたはロウ１０７が素線１１９を封止（密封）する温度である２２０℃から３００℃の間になる温度勾配を維持できる寸法が必要である。

実際には３倍以上が必要になる。この寸法は接続子１６６の形状や材質や上電極端面１３１および下電極端面１３２の寸法により決定される。

（実施の形態２）
図８は、本発明の第２の実施の形態における電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子の斜視図を示すものである。

図８において、接続子１４０に収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２が接続部１４３の内側から外側に向かって凹状に形成されている。収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２は接続部１４３の中心からともに下方に向かって凹状に形成されている。

また、収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２には各々、はんだまたはロウ１４４を収納するとともに、凹状構成の反対面である接続子１４０外面側の凸形状の部分は受熱部Ａ１４５と受熱部Ｂ１４６であり、接続子１４０に外部から熱を伝導により受け入れる部位である。

外部から受熱部Ａ１４５と受熱部Ｂ１４６を介して熱を伝導により受け入れると、収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２に最初に熱が伝わり、収納部Ａ１４１および収納部Ｂ１４２の各々に収納された、はんだまたはロウ１４４に熱が伝わり、はんだまたはロウ１４４が溶け出すこととなる。

上記以外の各部の名称と符号とその形状や作用や機能は実施の形態１と同じであり説明を省略する。

収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２が同一方向に形成されているのは、ジュール熱発生電源１３０に接続された下電極端面１３２が同一平面で形成できるからである。

図９は本実施の形態の接続子１４０の断面図を示すものである。収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２には、はんだまたはロウ１４４が収納されているか、または後加工で収納される。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子について、以下その動作、作用を説明する。

まず、接続部１４３内方に加熱コイル１０９の内側端１１４または外側端１１５を通し、この状態で接続子１４０を上電極１２８と下電極１２９の間に位置させる。上電極端面１３１は接続子１４０上部に接触し、下電極端面１３２は収納部Ａ１４１の下部に位置する受熱部Ａ１４５と収納部Ｂ１４２の下部に位置する受熱部Ｂ１４６に同時に接触する。

下電極端面１３２は受熱部Ａ１４５と受熱部Ｂ１４６とに同時に接触できるだけの面積と平面度を有している。ジュール熱発熱電源１３０から上電極１２８と下電極１２９に通電されると、上電極端面１３１と下電極端面１３２の間の接続子１４０の中央付近でジュール熱が発生すると同時に、収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２がプレス装置（図示せず）により、押し潰されて収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２はほぼ同時にその容積が小さくなる。

収納部Ａ１４１および収納部Ｂ１４２に収納されていた、はんだまたはロウ１４４はジュール熱により溶融状態にあるので、収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２が変形により容積が小さくなると同時に接続部１４３に押し出される。

図９において、収納部Ａ１４１から左側と収納部Ｂ１４２から右側は実施の形態１の収納部１０５の左右の状態と同じ状態に変化する。

すなわち、接続部１４３の中央から両端に向かって導体１２２が溶融する部分と導体１２２は溶融しないが絶縁皮膜１２３の絶縁性能が無くなり、はんだまたはロウ１４４を介在させて接触面１０６と電気的に接続される部分と、素線１１９の絶縁皮膜１２３は破壊されずに絶縁性能を維持した状態で、はんだまたはロウ１４４が溶融して、素線１１９を封止する部分の順に接続部１４３の中央から長手方向の外側に向かって変化する。

収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２の間は近接しているので、導体１２２は比較的高温になり、溶融し、電気的に導体１２２と接触面１０６は導通することとなる。収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２が比較的離れて位置する場合には、収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２の間の導体１２２は、溶融することなく絶縁皮膜１２３の絶縁性能が破壊されて、はんだまたはロウ１４４を介在して接触面１０６との間で電気的に接続されることになる。

いずれにしても接続子１４０中央部は、はんだまたはロウ１４４を介在して加熱コイル１０９と電気的に接続されることになる。

以上のように、本実施の形態においては収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２の複数の収納部構成にすることで、アルミニウムを主成分とする導体１２２と接続子１４０を接続する加工を複数箇所で実施することで、つまり収納部構造を１箇所増加することで接続加工の信頼性を倍増することができる。

また、本実施の形態では収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２の２箇所の収納構造としたが、３箇所以上の構成にしても良く、接続部１４３の長手方向において、収納部構成からの温度勾配が維持できる寸法を維持すれば、収納部構成は何箇所であっても良い。

また、本実施の形態の収納部Ａ１４１と収納部Ｂ１４２を同一平面に位置させたが、互いに上下逆の位置に配置にしても良い。例えば、受熱部Ａ１４５を上電極端面１３１に接触する位置に配置しても良い。この場合は、素線１１９の束の異なる方向から、はんだまたはロウ１４４を押し出すこととなるので、加熱コイル１０９の複数の方向からはんだまたはロウ１４４を拡散することとなり、より均一に、はんだまたはロウ１４４を接続部１４３の長手方向に拡散させることができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の第３の実施の形態における電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子の斜視図を示すものである。

図１０において、収納部１５０は接続部１５１の下方に位置するが、接続部１５１の長手方向全長に亘って設けられ、接続部１５１両端まで凹状が維持されている。

図１１は接続子１５２を展開したプレス加工途中の形状である。このように収納部１５０を連続的に形成することで、はんだまたはロウ１５３を収納部１５０に収納する加工をより簡便にすることが可能になる。

上記以外の各部の名称と符号とその形状や作用や機能は実施の形態１と同じであり説明を省略する。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子について、以下その動作、作用を説明する。

まず、黄銅またはリン青銅等のフープ材から図１１の形状を連続的にプレス加工で形成する。図１１の連続した収納部１５０に、はんだまたはロウ１５３を連続的に収納または溶融して収納し合金化する。

引き続きプレス加工で、図１０の接続子１５２の形状を形成すると、収納部１５０には、はんだまたはロウ１５３がすでに収納されていることになる。

接続子１５２毎に、はんだまたはロウ１５３を収納する工程が著しく簡便になる。また、はんだまたはロウ１５３を溶融すると２００℃近い温度になるので、完成した接続子１５２の収納部１５０に後加工で、はんだまたはロウ１５３を溶融して収納する場合は、すぐに直接人手で触れることができないので、加工上、冷却工程が必要になる。本実施の形態では、事前に図１１の段階で、はんだまたはロウ１５３を収納部１５０に溶融して収納しておくので、冷却工程が不要である。

以上のように、本実施の形態においては、はんだまたはロウ１５３を収納部１５０に収納する加工が連続的に行うことが可能であり、経済的に有利な構成になる。

また、本実施の形態では、はんだまたはロウ１５３を収納する収納部１５０をプレス加工で連続的に形成するとともに、はんだまたはロウ１５３を連続的に収納することができる構成としたが、図１２に示すように、黄銅またはリン青銅等のフープ材に予め、はんだまたはロウ１５３を溶融して、固着した材料をプレス加工することで接続子１５２を形成しても良い。この場合、収納部１５０には収納部１５０形成時点ではんだまたはロウ１５３が収納されていることになる。

（実施の形態４）
図１３は、本発明の第４の実施の形態における電磁誘導加熱装置の加熱コイルおよび加
熱コイル端部の斜視図である。

図１３において、加熱コイル端子部である内側端１６０と外側端１６１を延長した形状にし、接続子Ａ１６２は内側端１６０に電気的に接続し、接続子Ｂ１６３は外側端１６１に電気的に接続されて、制御回路１６４の端子台１６５まで内側端１６０と外側端１６１を延長することで、接続子Ａ１６２と接続子Ｂ１６３を、直接制御回路１６４の端子台１６５に接続することが可能となる。

上記以外の各部の名称と符号とその形状や作用や機能は実施の形態１と同じであり説明を省略する。

以上のように構成された電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子について、以下その動作、作用を説明する。

まず、加熱コイル１０９の内側端１６０と外側端１６１を延長し、内側端１６０には接続子Ａ１６２を電気的に接続する。接続子Ｂ１６３には外側端１６１を電気的に接続する。ジュール熱発熱電源１３０の上電極１２８と下電極１２９により、接続子Ａ１６２と接続子Ｂ１６３にそれぞれ内側端１６０と外側端１６１を接続する加工と、各部位の状態は第１の実施の形態から第３の実施の形態までと同じ形状と同じ作用と機能であり、説明を省略する。

制御回路１６４の端子台１６５と接続子Ａ１６２および接続子Ｂ１６３は、従来は別の接続電線で接続していたものを、加熱コイル１０９の内側端１６０と外側端１６１を延長することで部品点数を削減することが可能になる。また、加熱コイル１０９は素線１１９を撚り加工しているので、電磁誘導加熱装置に用いる高周波の電流を通電することによる表皮効果や近接効果を低減することができ、加熱効率を改善することができる。

接続子は通常プレス加工で連続的に形成される場合がほとんどである。従って接続子の収納部に、はんだまたはロウを収納することはプレス加工の工程の中または延長工程で実施することが経済的である。その点、本願第１の実施の形態から第４の実施の形態はプレス加工を前提とした形状であり、具体的加工がより簡便である。

以上のように、本発明にかかる電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子は、アルミニウムを主成分とする導体で構成された加熱コイルを端子金具に電気的に接続することができるとともに、導体表面と端子金具の内面をはんだまたはロウで合金化することで信頼性の高い接続を簡単に構成することができるので、高価な銅を主成分とする加熱コイルを使用することなく、軽量で安価なアルミニウムを主成分とする導体を用いて、電磁誘導加熱装置を構成し所望の性能を確保することができ、加熱コイルを軽量化することで、加熱コイルを保持する構造部材も保持力を低減することができるので、電磁誘導加熱装置の軽量化が可能になる。また、電磁誘導加熱装置以外の電気回路において、アルミニウムを主成分とする導体を用いる接続子を空気から遮断する接続に用いることができるので、電気配線一般にアルミニウムを主成分とする導体を用いる等の用途にも適用できる。

１６６、１４０、１５２ 接続子（端子金具）
１０３ コイル線押さえ（保持部）
１０５、１５０ 収納部
１０７ はんだまたはロウ
１０８ 受熱部
１０９ 加熱コイル
１１２ 接続子Ａ
１１３ 接続子Ｂ
１１４、１６０ 内側端（加熱コイル端子部）
１１５、１６１ 外側端（加熱コイル端子部）
１２０ 遮蔽壁（遮蔽部）
１２２ 導体
１２３ 絶縁皮膜
１２６ 冷却ファン（冷却装置）
１４１ 収納部Ａ
１４２ 収納部Ｂ
１４３ 接続部
１４４ はんだまたはロウ
１４５ 受熱部Ａ
１４６ 受熱部Ｂ
１５３ はんだまたはロウ
１６２ 接続子Ａ
１６３ 接続子Ｂ
１６５ 端子台
２、１５１、１６７ 接続部

Claims (4)

1. 被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルの導体は絶縁皮膜で覆われたアルミニウムを主成分とする金属で形成され、両端には端子金具が電気的に接続され、端子金具は、導体の一部を収容する接続部とを備え、接続部には導体と接触する接触面に凹形状の収納部を設けて、導体と接触面の接続時または接続前に導体と接続部の接触面を電気的に接続する、はんだまたはロウ付け剤を収容し、外部からの熱により絶縁皮膜の絶縁を破壊すると同時に、外力により接続部を変形させて収納部の容積が減じることで収容したはんだまたはロウを導体と接触面の間に吐出させ、冷却により、はんだ接続またはロウ付け構成とし、導体が加熱コイル端子部に電気的に接続される電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子。
2. 接続部は、外部からの熱を受熱する受熱部と、導体を接続部に保持する保持部を備えた請求項１に記載の電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子。
3. 接続部は、受熱部を複数個形成した請求項１または２に記載の電磁誘導加熱装置の加熱コイル端部の接続子。
4. 被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに電力を供給する制御回路を、少なくとも前記制御回路が前記加熱コイルに電力を供給している間、加熱コイルに冷却風を送る送風装置とを備え、前記加熱コイルの導体は絶縁皮膜で覆われたアルミニウムを主成分とする金属で形成され、両端には端子金具が電気的に接続され、前記導体は単線または複数の撚り線で形成され、前記送風装置から加熱コイルへの送風と加熱コイルの一部の間に風の遮蔽部を設けた構成とした請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱装置の加熱コイル。