JP2013251169A - 誘導加熱用コイル - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁皮膜で覆われた融点が１０００℃以下の金属で形成されたコイル導線とする加熱コイルと、コイル導線と異なる金属で形成される接続端子を電気的に接続すること。
【解決手段】加熱コイル１のコイル導線２は絶縁皮膜１３で覆われた融点が１０００℃以下の金属１２で形成され、接続端子３は、コイル導線２と異なる金属で形成されるとともに、接続端子３はコイル導線２の端部を保持して位置決めを行う収納部２１を備え、収納部２１は、接続端子３の一部を折り曲げてコイル導線を囲むように形成され、折り曲げた部分の先端部２２は収納部の外側に存在する構成とし、接続端子３を加圧した後、外部からの熱を加え、絶縁皮膜１３を溶融し、絶縁を破壊することで、コイル導線２の端部と接続端子３を、収納部２１を介して電気的に接続することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱調理器に用いられる誘導加熱用コイルに関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器の誘導加熱用コイルの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ものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−０７９３１８号公報

しかしながら、前記従来の構成では、図９に示すように、リード線８３と端子部８５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８３の端部と端子部８５が十分に加熱されてリード線８３の絶縁皮膜が溶融してリード線８３の導体が端子部８５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８３と端子部８５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。

しかし、リード線を例えば、アルミニウムのような融点が１０００℃以下の金属を主体とするリード線にした場合には、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、従来の構成では、接続前は図９のようになっており、接続時に加圧しながら接続部に電流を流すため、熱的に分断された部分があるため、接続部からリード線への熱の分布が均一ではないため、一部が高温となり、すべての絶縁皮膜が溶融して絶縁が破壊される前に、一部のアルミニウムが溶融してしまうという課題を有していた。

さらに、端子部を加圧した後の断面形状は図１０のようになるため、板金が３枚重なった部分ができてしまい、熱が伝わり難くなり、接続部からリード線への熱の分布が均一ではないため、一部が高温となり、すべての絶縁皮膜が溶融して絶縁が破壊される前に、一部のアルミニウムが溶融してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、例えばアルミニウムのような融点が１０００℃以下の金属を主成分とするリード線と、例えば銅系材料で構成する接続端子とを電気的に接続した誘導加熱用コイル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、本発明の誘導加熱用コイルは、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、接続端子を備え、加熱コイルのコイル導線は絶縁皮膜で覆われた融点が１０００℃以下の金属で形成され、接続端子は、コイル導線と異なる金属で形成されるとともに、接続端子はコイル導線の端部を保持して位置決めを行う収納部を備え、収納部は、接続端子の一部を折り曲げてコイル導線を囲むように形成され、折り曲げた部分の先
端部は収納部の外側に存在する構成とし、接続端子を加圧した後、外部からの熱を加え、絶縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊することで、コイル導線の端部と接続端子を、収納部を介して電気的に接続する構成としたものである。

これによって、接続端子とコイル導線が収納部を介して、均一に接触している状態で、外部からの熱を加えるため、均一に熱を伝えることができ、コイル導線と接続端子との接続を電気的に安定した状態にすることができる。

本発明の誘導加熱用コイルは、絶縁皮膜で覆われた融点が１０００℃以下の金属で形成されたコイル導線を、コイル導線とは異なる金属で形成された接続端子に電気的に接続することができる。

さらに、接続端子を加圧した後、外部からの熱を加えて縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊することで、コイル導線の端部と接続端子を、収納部を介して電気的に接続する構成であるため、従来に比べて、安定した電気的接続を行うことができるため、信頼性が高く品質の安定した誘導加熱用コイルを提供することができる。

本発明の実施の形態１における誘導加熱用コイルの斜視図 本発明の実施の形態１における誘導加熱用コイルのコイル導線の素線の断面図 本発明の実施の形態１における誘導加熱用コイルの接続端子の斜視図 本発明の実施の形態１における誘導加熱用コイルの接続端子の断面図 本発明の実施の形態１における誘導加熱用コイルのコイル導線と接続端子を接続する前の状態の斜視図 本発明の実施の形態１における誘導加熱用コイルの接続端子を加圧した状態の斜視図 本発明の実施の形態２における誘導加熱用コイルの接続端子の斜視図 本発明の実施の形態３における誘導加熱用コイルの接続端子の斜視図 特許文献１に記載された従来のリード線と端子部を接続する前の状態の斜視図 従来の加圧した後の端子部の斜視図

第１の発明は、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、接続端子を備え、前記加熱コイルのコイル導線は絶縁皮膜で覆われた融点が１０００℃以下の金属で形成され、前記接続端子は、前記コイル導線と異なる金属で形成されるとともに、前記接続端子は前記コイル導線の端部を保持して位置決めを行う収納部を備え、前記収納部は、前記接続端子の一部を折り曲げて前記コイル導線を囲むように形成され、折り曲げた部分の先端部は前記収納部の外側に存在する構成とし、前記接続端子を加圧した後、外部からの熱を加え、絶縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊することで、前記コイル導線の端部と前記接続端子を、前記収納部を介して電気的に接続する構成としたものである。

これにより、本発明の誘導加熱用コイルは、絶縁皮膜で覆われた融点が１０００℃以下の金属で形成されたコイル導線を、コイル導線とは異なる金属で形成された接続端子に電気的に接続することができる。

さらに、接続端子を加圧した後、外部からの熱を加えて縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊することで、コイル導線の端部と接続端子を、収納部を介して電気的に接続する構成である
ため、従来に比べて、安定した電気的接続を行うことができるため、信頼性が高く品質の安定した誘導加熱用コイルを提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前記接続端子は、前記収納部につながる平面部を有し、前記平面部と前記先端部が重なるように加圧される構成としたものである。

これにより、従来のように板金が３枚重なった部分ができてしまい、熱が伝わり難くなり、接続部からリード線への熱の分布が均一ではないため、一部が高温となり、すべての絶縁皮膜が溶融して絶縁が破壊される前に、一部のアルミニウムが溶融してしまうことなく、収納部からコイル導線へと熱を均一に伝えることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記接続端子は、前記加熱コイルに電源を供給する制御基板と前記加熱コイルとを接続するリード線のリード線端子部を取り付けた際に、前記リード線端子部と前記先端部の間に隙間を設ける構成としたものである。

これにより、リード線の端子部が、先端部に乗り上げることがないため、加熱コイルとリード線の接続が安定するため、本発明の誘導加熱用コイルを用いた誘導加熱調理器などの品質を向上させることができる。

第４の発明は、特に、第１から３のいずれか１つの発明において、前記収納部の上面を構成する折り曲げ部の上面と、前記先端部の上面が同一平面である構成としたものである。

これにより、収納部の上面が１つの平面となるため、加圧する際に均等に圧力がかけられるため、加圧後の形状が安定するため、熱を加える際に熱の伝わり方が安定し品質が向上する。さらに、外部からの熱を加え、絶縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊する際にも、熱を加えるための電極が平面で形成されるため、電極の加工性も容易であり、熱を均一に伝えられるため、コイル導線と接続端子との電気的な接続の精度が安定し、品質の向上を図ることができる。

第５の発明は、特に、第１から４のいずれか１つ発明において、前記収納部の前記コイル導線方向の長さが１０ｍｍ以上である構成としたものである。

これにより、外部からの熱を加え、絶縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊する際に、接続端子の収納部の熱容量が大きくなり、より広域に均一に、収納部からコイル導線へと熱が伝わるため、コイル導線と接続端子との電気的な接続の精度が安定し、品質の向上を図ることができる。

第６の発明は、特に、第１から５のいずれか１つの発明において、加圧した後の前記収納部の断面積と、前記コイル導線の断面積が等しい構成としたものである。

これにより、外部からの熱を加え、絶縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊する際に、収納部とコイル導線の間に空間がなく、均一に熱が伝わるため、コイル導線と接続端子との電気的な接続の精度が安定し、品質の向上を図ることができる。

第７の発明は、特に、第１から６のいずれか１つの発明において、前記コイル導線は主成分をアルミニウムとしたものである。

これにより、コイル導線を銅で形成する場合にくらべて加熱コイルの軽量化を図ること
ができる。よって、加熱コイルを保持する部品などの軽量化を図ることができる。また、同じ重量で比較した際に、銅に対し、アルミニウムのほうが低価格であるため、コストダウンを図ることができる。

第８の発明は、特に、第１から７のいずれか１つの発明において、前記接続端子は主成分を銅または銅合金としたものである。

これにより、銅は電気抵抗が小さいため、コイル導線と接続端子との接触抵抗を抑制することができるとともに、加工性がよいため、形状作成が容易である。さらに融点が１０００℃を越えているため、耐熱性も高い接続端子を提供することができる。

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誘導加熱用コイルの斜視図を示すものである。
図１において、被加熱物を誘導加熱する加熱コイル１のコイル導線２は絶縁皮膜１３（図２）で覆われた融点が１０００℃以下の金属１２（図２）で構成されており、本実施の形態ではアルミニウムとする。

加熱コイル１は、水平方向に渦巻き状に形成されている。内側コイルと外側コイル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。

本実施の形態では内側コイルと外側コイルを形成し、電気的に直列に接続したひとつの加熱コイル１としている。

接続端子３は、加熱コイル１の両端に各１個接続される。接続端子３には加熱コイル１の内側コイルの内側端と、外側コイルの外側端をそれぞれ接続する。

加熱コイル１は、コイルベース４に載置されるとともに接着によりコイルベース４に固定される。コイルベース４には接続端子３を取り付けるための端子台５がコイルベース４外周に設けている。コイルベース４と端子台５はＰＰＳ樹脂やＰＢＴ樹脂等のモールド加工により一体的に形成されている。

接続端子３は、コイル導線２とは異なる金属で形成され、例えば、黄銅やリン青銅をプレス加工により形成されているものとする。

これにより、銅は電気抵抗が小さいため、コイル導線２と接続端子３との接触抵抗を抑制することができるとともに、加工性がよいため、形状作成が容易である。さらに融点が１０００℃を越えているため、耐熱性も高い接続端子３を提供することができる。

図２は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱用コイルのコイル導線２の素線１１の断面図である。

コイル導線２は、素線１１を数十本から数百本程度撚り合わせて形成されており、本実施の形態ではアルミニウムを主成分とする金属１２で形成されている。素線１１の直径は０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度の太さである。

絶縁皮膜１３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１３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、誘導加熱調理器などでは加熱コイル１に用いられる材質は、加熱コイル１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。

コイル導線２は、アルミニウムの融点に近い６６０℃で溶融する。絶縁皮膜１３の外周には自己融着皮膜１４が焼き付けられている。自己融着皮膜１４は溶融温度が絶縁皮膜１３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１３の絶縁性能破壊温度についてまとめると、自己融着皮膜１４の溶融温度が約２３０℃で一番低く、次に絶縁皮膜１３の絶縁性能破壊温度が２３０℃から４００℃である。コイル導線２の溶融温度は約６６０℃である。

図３は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱用コイルの接続端子３の斜視図、図４は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱用コイルの接続端子３の断面図を示すものである。
図３、図４において、接続端子３はコイル導線２の端部を保持して位置決めを行う収納部２１を備え、収納部２１は、接続端子３の一部を折り曲げてコイル導線２を囲むように形成され、折り曲げた部分の先端部２２は収納部２１の外側に存在する構成としている。

図５は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱用コイルのコイル導線２と接続端子３を接続する前の状態の斜視図を示すものである。

図６は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱用コイルのあ接続端子３を加圧した状態の斜視図を示すものである。

本実施の形態において、図５の状態のように接続端子３にコイル導線２を挟み込むように収納部２１に保持する。このときコイル導線２は収納部２１に位置決めされた状態で保持される。この状態から接続端子３を加圧し図６のような状態とする。そして、接続端子３を加圧した後、外部からの熱を加え、絶縁皮膜１３を溶融し、絶縁を破壊することで、コイル導線２の端部と接続端子３を、収納部２１を介して電気的に接続する。

電気的に接続するために、外部からの熱を加え、絶縁皮膜１３を溶融し、絶縁を破壊する際に、従来の構成では、コイル導線２と接続端子３が同じ銅系金属であり、融点が約１０００℃であり、抵抗熱によるコイル導線２と接続端子３の温度上昇が、上記の、絶縁皮膜１３が溶融し絶縁性能が破壊される数百℃以上で１０００℃以下の範囲であれば電気的接続は構成できた。

しかし、コイル導線２を例えば、アルミニウムのような融点が１０００℃以下の金属１２を主体とした場合には、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。

つまり、接続端子３とコイル導線２が接続する部分である収納部２１の、抵抗熱による温度上昇が４００℃程度から６００℃程度までと、従来に比べ温度域が狭い範囲で、温度を制御して電気的な接続を行わなければならない。

絶縁皮膜１３をすべて溶融するために必要な熱量は加えなければならないが、一部に熱が集中してしまい一部でもアルミニウムが溶融する温度を越えるとアルミニウムが溶融してしまうため、温度域が狭い範囲で、安定して電気的に接続を行うためには、収納部２１を介して、コイル導線２に均一に熱を伝えることが必要である。

従来の構成では、接続時に加圧しながら、それと同時に接続端子３に電流を流し外部から熱を加えるため、熱的に分断された部分があり、接続端子３からコイル導線２への熱の分布が均一ではないため、コイル導線２がアルミニウムの場合には、アルミニウムが溶融してしまうという課題があった。

本実施の形態において、上記のように、接続端子３を加圧した後、電流を流し外部からの熱を加えるので、接続端子３とコイル導線２が収納部２１を介し、均一に接触している状態で、外部からの熱を加えるため、均一に熱を伝えることができ、アルミニウムを溶融させることなく、コイル導線２と接続端子３を電気的に接続することができる。

さらに、従来の構成では、端子部を加圧した後の断面形状は図１０のようになるため、板金が３枚重なった部分ができてしまい、熱が伝わり難くなり、接続部からリード線への熱の分布が均一ではないため、一部が高温となり、すべての絶縁皮膜１３が溶融して絶縁が破壊される前に、一部のアルミニウムが溶融してしまうという課題があった。

本実施の形態において、収納部２１は、接続端子３の一部を折り曲げてコイル導線２を囲むように形成され、折り曲げた部分の先端部２２は収納部２１の外側に存在する構成としている。

さらに、接続端子３は、図３、図４のように、収納部２１につながる平面部２３を有し、平面部２３と先端部２２が重なるように加圧される構成となっている。これにより、従来の構成のように、板金が３枚重なる部分もなく、均一に熱を伝えることができ、アルミニウムを溶融させることなく、コイル導線２と接続端子３を電気的に接続することができる。
また、本実施の形態において、接続端子３は、図３のように、収納部２１の上面を構成する折り曲げ部２４の上面と、先端部２２上面が同一平面である構成となっている。

これにより、収納部２１の上面が１つの平面となるため、加圧する際に均等に圧力がかけられるため、加圧後の形状が安定するため、熱を加える際に熱の伝わり方が安定し品質が向上する。

さらに、外部からの熱を加え、絶縁皮膜１３を溶融し、絶縁を破壊する際にも、熱を加えるための電極が平面で形成されるため、電極の加工性も容易であり、熱を均一に伝えられるため、コイル導線２と接続端子３との電気的な接続の精度が安定し、品質の向上を図ることができる。

以上のように、本発明の誘導加熱用コイルは、絶縁皮膜１３で覆われた融点が１０００℃以下の金属１２で形成されたコイル導線２を、コイル導線２とは異なる金属で形成された接続端子３に電気的に接続することができる。

さらに、接続端子３を加圧した後、外部からの熱を加えて縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊することで、コイル導線２の端部と接続端子３を、収納部２１を介して電気的に接続する構成であるため、従来に比べて、安定した電気的接続を行うことができるため、信頼性が高く品質の安定した誘導加熱用コイルを提供することができる。

本実施の形態のように、コイル導線２の主成分がアルミニウムであった場合、コイル導線２を銅で形成する場合にくらべて加熱コイル１の軽量化を図ることができる。よって、加熱コイル１を保持する部品などの軽量化を図ることができる。また、同じ重量で比較した際に、銅に対し、アルミニウムのほうが低価格であるため、コストダウンを図ることができる。

（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱用コイルの接続端子３の斜視図を示すものである。なお、本実施の形態の基本構成は実施の形態１と同じなので、異なる点を中心に説明する。また、実施の形態１と同じ要素には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図７において、接続端子３は、加熱コイル１に電源を供給する制御基板（図示せず）と加熱コイル１とを接続するリード線のリード線端子部３１を取り付けた際に、リード線端子部３１と接続端子３の先端部２２の間に隙間を設ける構成としたものである。

以上のように、リード線のリード線端子部３１が、先端部２２に乗り上げることがないため、加熱コイル１とリード線の接続が安定するため、誘導加熱用コイルを用いた誘導加熱調理器などの品質を向上させることができる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態における誘導加熱用コイルの接続端子３の斜視図を示すものである。なお、本実施の形態の基本構成は実施の形態１と同じなので、異なる点を中心に説明する。また、実施の形態１と同じ要素には同じ符号を付し、その説明は省略する。

図８において、接続端子３は、収納部２１のコイル導線２方向の長さａ４１が１０ｍｍ以上である構成としたものである。

これにより、外部からの熱を加え、絶縁皮膜１３を溶融し、絶縁を破壊する際に、接続端子３の収納部２１の熱容量が大きくなり、より広域に均一に、収納部２１からコイル導線２へと熱が伝わるため、コイル導線２と接続端子３との電気的な接続の精度が安定し、品質の向上を図ることができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱用コイルの接続端子は、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のコイル導線を接続端子に電気的に接続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、電磁誘導加熱調理器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、誘導加熱調理器の軽量化が可能になる。また、誘導加熱調理器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端子を電気的に接続する際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。

１ 加熱コイル
２ コイル導線
３ 接続端子
４ コイルベース
５ 端子台
１１ 素線
１２ 金属
１３ 絶縁皮膜
１４ 自己融着皮膜
２１ 収納部
２２ 先端部
２３ 平面部
２４ 折り曲げ部
３１ リード線端子部
４１ 長さａ

Claims (8)

1. 被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、接続端子を備え、前記加熱コイルのコイル導線は絶縁皮膜で覆われた融点が１０００℃以下の金属で形成され、前記接続端子は、前記コイル導線と異なる金属で形成されるとともに、前記接続端子は前記コイル導線の端部を保持して位置決めを行う収納部を備え、前記収納部は、前記接続端子の一部を折り曲げて前記コイル導線を囲むように形成され、折り曲げた部分の先端部は前記収納部の外側に存在する構成とし、前記接続端子を加圧した後、外部からの熱を加え、絶縁皮膜を溶融し、絶縁を破壊することで、前記コイル導線の端部と前記接続端子を、前記収納部を介して電気的に接続する誘導加熱用コイル。
2. 前記接続端子は、前記収納部につながる平面部を有し、前記平面部と前記先端部が重なるように加圧される請求項１に記載の誘導加熱用コイル。
3. 前記接続端子は、前記加熱コイルに電源を供給する制御基板と前記加熱コイルとを接続するリード線のリード線端子部を取り付けた際に、前記リード線端子部と前記先端部の間に隙間を設ける請求項１または２に記載の誘導加熱用コイル。
4. 前記収納部の上面を構成する折り曲げ部の上面と、前記先端部の上面が同一平面である請求項１から３のいずれか１項に記載の誘導加熱用コイル。
5. 前記収納部の前記コイル導線方向の長さが１０ｍｍ以上である請求項１から４のいずれか１項に記載の誘導加熱用コイル。
6. 加圧した後の前記収納部の断面積と、前記コイル導線の断面積が等しい請求項１から５のいずれか１項に記載の誘導加熱用コイル。
7. 前記コイル導線は主成分をアルミニウムとした請求項１から６のいずれか１項に記載の誘導加熱用コイル。
8. 前記接続端子は主成分を銅または銅合金とした請求項１から７のいずれか１項に記載の誘導加熱用コイル。