JP2020064722A - 誘導加熱コイルユニット及び誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】磁束の集中による誘導加熱コイルの損失を低減することができる誘導加熱コイルユニット等を提供する。【解決手段】載置面２に載置される被加熱物３を誘導加熱により加熱する誘導加熱コイルユニット１であって、載置面２に直交する線を軸として巻回された誘導加熱コイル１１を有し、被加熱物３に対向して配置されるコイル本体１０と、被加熱物３とコイル本体１０との間に配置された磁性体とを備え、磁性体は、コイル本体１０における被加熱物３と対向する部分を覆っている。【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱コイルユニット及びこれを備える誘導加熱調理器に関する。

従来、誘導加熱コイルユニットを用いた誘導加熱調理器が知られている。この種の誘導加熱コイルユニットは、フライパン又は鍋等の被加熱物を誘導加熱する誘導加熱コイルを備える（例えば特許文献１）。加熱コイルは、例えば渦巻状に巻回されており、高周波電流が通電されることで被加熱物の表面に渦電流を発生させる。これにより、被加熱物を加熱することができる。

特開２０１２−０４３６６９号公報

しかしながら、従来の誘導加熱コイルユニットでは、巻回された誘導加熱コイルの外周端及び内側端における被加熱物側の上端部に磁束が集中し、被加熱物を効率良く加熱することができないという課題がある。

特に、アルミニウム等の非磁性材質によって構成された被加熱物を加熱する場合に、従来の誘導加熱コイルユニットでは、誘導加熱コイルによる起磁力を大きくすることができず、十分な加熱量を得ることができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、磁束の集中による誘導コイルの損失を低減することができる誘導加熱コイルユニット及び加熱調理器等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る誘導加熱コイルユニットの一態様は、載置面に載置される被加熱物を誘導加熱により加熱する誘導加熱コイルユニットであって、前記載置面に直交する線を軸として巻回された誘導加熱コイルを有し、前記被加熱物に対向して配置されるコイル本体と、前記被加熱物と前記コイル本体との間に配置された磁性体とを備え、前記磁性体は、前記コイル本体における前記被加熱物と対向する部分を覆っている。

また、本発明に係る誘導加熱調理器の一態様は、上記誘導加熱コイルユニットを備える。

本発明に係る誘導加熱コイルユニットによれば、磁束の集中による誘導加熱コイルの損失を低減することができるので、被加熱物を効率よく加熱することができる。

実施の形態に係る誘導加熱コイルユニットを模式的に示す断面図である。 誘導加熱コイルユニットの４つのモデルを示す図である。 図２に示される４つのモデルの誘導加熱コイルユニットにおける磁場解析のシミュレーション結果を示す図である。 図２に示される４つのモデルの誘導加熱コイルユニットにおける誘導加熱コイルの交流抵抗値の周波数依存性を示す図である。 変形例１に係る誘導加熱コイルユニットを模式的に示す断面図である。 変形例２に係る誘導加熱コイルユニットを模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。なお、下記の実施の形態において、「略」の表現には、製造誤差や寸法公差等を含むという意味もある。

（実施の形態）
まず、実施の形態に係る誘導加熱コイルユニット１の構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る誘導加熱コイルユニット１を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、誘導加熱コイルユニット１は、載置面２に載置される被加熱物３を誘導加熱により加熱するための誘導加熱装置であり、被加熱物３に対向して配置されるコイル本体１０と、コイル本体１０の周辺に配置された磁性材料からなる第１磁性体２０及び第２磁性体３０とを備える。

誘導加熱コイルユニット１は、例えばキッチン等で使用される誘導加熱調理器等に搭載される。誘導加熱調理器は、被加熱物３が載置される載置面２を有するトッププレート等を有する。載置面２は、例えば平面である。また、図１に示すように、被加熱物３としては、例えばフライパンを用いることができる。ただし、被加熱物３は、フライパンに限るものではなく、鍋又はやかん等の他の被加熱調理容器を用いてもよいし、被加熱調理容器以外のものであってもよい。

コイル本体１０は、被加熱物３を誘導加熱する誘導加熱コイル１１を有する。誘導加熱コイル１１は、載置面２に直交する線である直交線ＰＬを軸として巻回されている。また、誘導加熱コイル１１は、径方向が載置面２に対して略平行となるように巻回されている。本実施の形態において、コイル本体１０における被加熱物３と対向する部分にはコイル本体１０の上面１０ａが含まれており、誘導加熱コイル１１は、コイル本体１０の上面１０ａに直交する線を軸として巻回されている。コイル本体１０の上面１０ａは、載置面２と略平行な平面である。

コイル本体１０は、誘導加熱コイル１１を複数積層することで構成されている。具体的には、４つの誘導加熱コイル１１が上下方向に積層されている。また、コイル本体１０は、隣り合う２つの誘導加熱コイル１１の間に挿入された絶縁シート１２を有する。つまり、上下に積層された２つの誘導加熱コイル１１の間には、絶縁シート１２が配置されている。絶縁シート１２は、絶縁性樹脂材料等の絶縁材料によって構成された基板である。例えば、絶縁シート１２は、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板であるが、これに限るものではない。なお、絶縁シート１２は、リジッド基板であってもよいし、フレキシブル基板であってもよい。また、絶縁シート１２の形状は、一例として、貫通孔を有する円形のリング状であるが、これに限らない。

本実施の形態において、コイル本体１０は、誘導加熱コイル１１とこの誘導加熱コイル１１が形成された絶縁シート１２とを有するコイルシート１３を複数重ねることで構成された積層体である。コイル本体１０の全体の形状は、略肉厚円筒形状であって、円筒の筒を構成する側部の半径方向が肉厚形状である。なお、図１では、４つのコイルシート１３が積層されている。つまり、コイル本体１０は、４層の誘導加熱コイル１１と４層の絶縁シート１２とによって構成されている。

また、本実施の形態では、誘導加熱コイル１１も貫通孔を有する円形のリング状である。誘導加熱コイル１１は、リング状の貫通孔における中心軸を軸として巻き回されている。誘導加熱コイル１１は、被加熱物３に対向する主面を有し、且つ、当該主面に直交する方向を厚み方向とする導体である。具体的には、誘導加熱コイル１１は、銅箔等の金属膜によって構成されている。４つのコイルシート１３の各層において、誘導加熱コイル１１の厚さは、一定である。本実施の形態では、全ての層における誘導加熱コイル１１の厚さが一定になっている。なお、誘導加熱コイル１１の厚さは、誘導加熱コイル１１における表皮深さの２倍以下であるとよい。

また、誘導加熱コイル１１の巻回数は、各層において１ターンである。つまり、各コイルシート１３には、円形のリング状の誘導加熱コイル１１が形成されている。各コイルシート１３の誘導加熱コイル１１同士は、コイルシート１３に形成されたビアホール等によって電気的に接続されており、コイル本体１０全体における誘導加熱コイル１１は、電気的に一続きの１本のコイルをなすように構成されている。このように構成される誘導加熱コイル１１に交流電流が流れると、誘導加熱コイル１１からは磁力線が発生する。本実施の形態では、誘導加熱コイル１１には、高周波電流が流れる。

誘導加熱コイル１１で発生した磁力線は、第１磁性体２０及び第２磁性体３０によって磁束線となって誘導加熱コイル１１の上方の被加熱物３に伝えられる。本実施の形態におおて、第１磁性体２０及び第２磁性体３０は、いずれもフェライトによって構成されたコアである。なお、第１磁性体２０及び第２磁性体３０は、同じ磁性材料によって構成されていてもよいし、異なる磁性材料によって構成されていてもよい。

第１磁性体２０は、誘導加熱コイル１１から発生する磁束を効率よく誘導加熱コイル１１の上方の被加熱物３に伝えるためのコアとして機能する主磁性体である。つまり、第１磁性体２０を配置することで、第１磁性体２０を配置しない場合と比べて、誘導加熱コイル１１から発生する磁束の損失を低減することができる。

第１磁性体２０は、少なくとも誘導加熱コイル１１における被加熱物３側とは反対側に配置された本体部２１を有する。本体部２１は、誘導加熱コイル１１の下方に配置された板状の底部である。具体的には、本体部２１は、コイル本体１０の底面に対面するように配置されている。これにより、コイル本体１０（誘導加熱コイル１１）から下方に向けて発生した磁束が本体部２１に吸収されるので、コイル本体１０から発生した磁束が下方に漏れることを抑制して磁束の損失を低減できる。

第１磁性体２０は、さらに、誘導加熱コイル１１の外側に配置された第１側壁部２２と、誘導加熱コイル１１の内側に配置された第２側壁部２３とを有する。第１側壁部２２及び第２側壁部２３は、本体部２１から立設するように設けられている。第１側壁部２２の高さ及び第２側壁部２３の高さは、互いに同じであるが、これに限らない。

本実施の形態において、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の各々は、円筒形状であり、同心円状に形成されている。コイル本体１０は、第１側壁部２２と第２側壁部２３との間の領域に配置されている。

具体的には、第１側壁部２２は、コイル本体１０の外周側面に沿って形成されている。つまり、第１側壁部２２の内面（コイル本体１０側の面）の形状は、コイル本体１０の外周側面に沿った形状となっている。一方、第２側壁部２３は、コイル本体１０の内周側面に沿って形成されている。つまり、第２側壁部２３の内面（コイル本体１０側の面）の形状は、コイル本体１０の内周側面に沿った形状である。

このように、コイル本体１０を挟むように第１側壁部２２及び第２側壁部２３を設けることで、コイル本体１０（誘導加熱コイル１１）から側方に向けて発生した磁束が第１側壁部２２及び第２側壁部２３に吸収されるので、コイル本体１０から発生した磁束が側方に漏れることを抑制して磁束の損失を低減できる。

本実施の形態において、第１側壁部２２の高さ及び第２側壁部２３の高さは、コイル本体１０の高さよりも高い。つまり、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の先端部は、コイル本体１０の上面１０ａから上方に突出している。

なお、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の各々は、コイル本体１０の外周側面及び内周側面に接していてコイル本体１０との間に隙間がなくてもよいが、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の各々とコイル本体１０との間に隙間（空気層）があってもよい。

また、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３は、互いに連結されている。これにより、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３で吸収したコイル本体１０（誘導加熱コイル１１）からの磁束を効率良く上方に伝えることができる。つまり、上方への磁路を有する磁束線を効率よく形成することができる。

本実施の形態において、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３は、同一の磁性材料によって一体に形成されている。したがって、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の透磁率は、同じである。

なお、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の透磁率を異ならせてもよい。この場合、第１側壁部２２の透磁率及び第２側壁部２３の透磁率は、本体部２１の透磁率よりも低い方がよい。これにより、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３で吸収したコイル本体１０（誘導加熱コイル１１）からの磁束をより効率良く上方に伝えることができる。

このように構成される第１磁性体２０を用いることで、誘導加熱コイル１１は、断面がコの字形状の磁性材に囲まれることになる。具体的には、コイル本体１０の上面１０ａを除いてコイル本体１０の側面及び底面が第１磁性体２０によって囲まれている。したがって、コイル本体１０の上面１０ａは、第１磁性体２０から露出している。

なお、本実施の形態において、第１磁性体２０は、コイル本体１０の底面の全面を覆うように構成されているが、これに限らない。例えば、第１磁性体２０は、断面コの字状の複数の磁性ブロックによって構成されていてもよい。この場合、複数の磁性ブロックは、各々がコイル本体１０の底面側からコイル本体１０に嵌合した状態で、コイル本体１０（誘導加熱コイル１１）の周方向に沿って配列されている。

第１磁性体から露出したコイル本体１０は、第２磁性体３０によって覆われている。つまり、コイル本体１０の上面１０ａは、第２磁性体３０によって覆われている。第２磁性体３０は、シート状の磁性シートである。本実施の形態において、第２磁性体３０の厚さは、第１磁性体２０の第１側壁部２２及び第２側壁部２３の厚みよりも薄い。

第２磁性体３０は、被加熱物３とコイル本体１０との間に配置されており、コイル本体１０における被加熱物３と対向する部分を覆っている。本実施の形態において、第２磁性体３０は、第１磁性体２０から露出したコイル本体１０の上面１０ａを塞ぐようにしてコイル本体１０の上面１０ａの全面を覆っている。つまり、第２磁性体３０は、被加熱物３に最も近い位置に存在する誘導加熱コイル１１の全体を覆っている。

第２磁性体３０は、第１側壁部２２と第２側壁部２３との間に位置している。本実施の形態では、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の高さがコイル本体１０の高さよりも高くなっており、コイル本体１０の上面１０ａは、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の各々の上端面よりも低い位置に存在する。したがって、第２磁性体３０は、第１側壁部２２と第２側壁部２３との間に収納されている。具体的には、第２磁性体３０は、コイル本体１０の上面１０ａと第１側壁部２２及び第２側壁部２３とで構成される凹部に収納されている。なお、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上面と第２磁性体３０の上面とが面一になっている。これにより、誘導加熱コイルユニット１の薄型化を図ることができる。

詳細は後述するが、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上方部分に配置された第２磁性体３０は、第１磁性体２０から放出される磁束の集中を緩和するためのコアとして機能する補助磁性体である。したがって、コイル本体１０の上面１０ａを覆う第２磁性体３０の透磁率は、高くし過ぎない方がよい。具体的には、第２磁性体３０の透磁率は、少なくとも第１磁性体２０の本体部２１の透磁率よりも低い方がよい。より好ましくは、第２磁性体３０の透磁率は、第１磁性体２０の第１側壁部２２の透磁率及び第２側壁部２３の透磁率よりも低い方がよい。つまり、第２磁性体３０の透磁率は、第１磁性体２０の透磁率よりも低い方がよい。

このように構成される誘導加熱コイルユニット１では、誘導加熱コイル１１に高周波電流が流れると、誘導加熱コイル１１から磁束（磁力線）が発生する。誘導加熱コイル１１で発生した磁束の磁路は第１磁性体２０及び第２磁性体３０によって調整されて、誘導加熱コイルユニット１には、図１の破線で示されるような磁束線が生成される。これにより、被加熱物３の表面に渦電流が発生して被加熱物３が加熱される。

このとき、本実施の形態における誘導加熱コイルユニット１では、第１磁性体２０よりも透磁率が低い第２磁性体３０がコイル本体１０の上面１０ａに配置されているので、誘導加熱コイル１１から発生する磁束の集中による損失を低減できるという作用効果を奏する。

以下、誘導加熱コイルユニット１の作用効果について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。図２は、誘導加熱コイルユニットで生成される磁界分布（磁束の振る舞い）について、第１磁性体２０における第１側壁部２２及び第２側壁部２３の高さと第２磁性体３０の有無との影響を検討するための４つのモデルを示す図である。なお、図２では、図１に示される誘導加熱コイルユニット１の右側半分のみに対応する部分を示している。

図２に示すように、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」、「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」、「Ｍｏｄｅｌ Ｃ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｄ」の４つのモデルを用いて検討した。

「Ｍｏｄｅｌ Ａ」は、第２磁性体３０が配置されておらず、かつ、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の高さがコイル本体１０の高さよりも高い場合のモデル図を示している。

「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」は、第２磁性体３０が配置されておらず、かつ、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の高さとコイル本体１０の高さとが同じである場合のモデル図を示している。つまり、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上面とコイル本体１０の上面１０ａとが面一になっている場合である。

「Ｍｏｄｅｌ Ｃ」は、第２磁性体３０が配置されており、かつ、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の高さがコイル本体１０及び第２磁性体３０の合計の高さよりも高い場合のモデル図を示している。

「Ｍｏｄｅｌ Ｄ」は、第２磁性体３０が配置されており、かつ、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の高さとコイル本体１０及び第２磁性体３０の合計の高とが同じである場合のモデル図を示している。つまり、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上面と第２磁性体３０の上面１０ａとが面一になっている場合である。

図２の各モデルにおいて、誘導加熱コイル１１としては、厚さが０．０６ｍｍで巻回数が３０ターンの銅箔（ターン間隔０．０５ｍｍ）を用いた。また、被加熱物３は、アルミニウムプレートとした。第１磁性体２０及び第２磁性体３０は、フェライトである。また、第２磁性体３０の厚さは、０．３ｍｍである。なお、「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」、「Ｍｏｄｅｌ Ｃ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｄ」の寸法については、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」と異なる箇所のみを示しており、それ以外は、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」の寸法と同じである。

図２の４つのモデルについて、磁場解析のシミュレーションを行ったところ、図３に示す結果が得られた。図３は、図２に示される４つのモデルの誘導加熱コイルユニットにおける磁場解析のシミュレーション結果を示す図である。

図３では、図２に示される４つのモデルの各図の破線で示される領域Ｘ、Ｙ、Ｚに対応する部分の周辺の磁界分布を示している。なお、領域Ｘは、コイル本体１０の断面における内側部分の周辺を示しており、領域Ｙは、コイル本体１０の断面における中央部分の周辺を示しており、領域Ｚは、コイル本体１０の断面における外側部分の周辺を示している。

図３に示すように、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」では、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上端部で磁束が集中して磁界が大きくなっていることが分かる。この結果、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」では、磁束の集中による近接効果によって、誘導加熱コイル１１における高周波による交流抵抗値（高周波抵抗）が大きくなる。なお、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」よりも「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」の方が、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上端部で磁束がより集中していることも分かる。

一方、「Ｍｏｄｅｌ Ｃ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｄ」では、第１側壁部２２及び第２側壁部２３から放出する磁束の一部が第２磁性体３０内を鎖交しているので、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上端部での磁束の集中が緩和され、磁束を分散させることができる。これにより、コイル本体１０の上面１０ａにおける磁界を均一にすることができる。この結果、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」では、誘導加熱コイル１１における高周波による交流抵抗値を小さくすることができる。

図４は、図２に示される４つのモデルの誘導加熱コイルユニットにおける周波数と誘導加熱コイルの交流抵抗値との関係（誘導加熱コイルの交流抵抗値の周波数依存性）を示す図である。図４では、各周波数に対する誘導加熱コイル１１の交流抵抗値をプロットしている。

図４に示すように、「Ｍｏｄｅｌ Ａ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｂ」では、上述のように、磁束の集中による近接効果によって高い周波数では交流抵抗値が急激に大きくなっていることが分かる。つまり、誘導加熱コイル１１における高周波による交流抵抗値が大きくなっている。

一方、「Ｍｏｄｅｌ Ｃ」及び「Ｍｏｄｅｌ Ｄ」では、磁束の集中が緩和されているので、周波数の増大に伴う交流抵抗値の増大が抑制されている。つまり、誘導加熱コイル１１における高周波による交流抵抗値が小さくなっている。この結果、誘導加熱コイル１１の発熱損失を低減することができる。

以上、本実施の形態における誘導加熱コイルユニット１によれば、コイル本体１０の誘導加熱コイル１１が、被加熱物３が載置される載置面２に直交する線（直交線ＰＬ）を軸として巻回されており、被加熱物３とコイル本体１０との間に配置された第２磁性体３０が、コイル本体１０における被加熱物３と対向する部分を覆っている。

この構成により、コイル本体１０の上端部における磁束の集中を抑制して磁界を均一化することができるので、誘導加熱コイル１１における高周波による交流抵抗値を小さくすることができる。これにより、誘導加熱コイル１１の発熱損失を低減することができるので、被加熱物３を効率よく加熱することができる。したがって、アルミニウム等の非磁性材質によって構成された被加熱物３を加熱する場合であっても、十分な加熱量を得ることが可能となる。

また、本実施の形態において、第２磁性体３０は、被加熱物３に最も近い位置に存在する誘導加熱コイル１１の全体を覆う磁性シートである。

この構成により、コイル本体１０の上端部における磁束を効率よく第２磁性体３０内へ鎖交させることができるので、コイル本体１０の上端部における磁束の集中を効果的に抑制することができる。さらに、第２磁性体３０を磁性シートにすることで、誘導加熱コイルユニット１の薄型化を図ることができる。

また、本実施の形態において、誘導加熱コイル１１は、被加熱物３に対向する主面を有し、且つ、当該主面に直交する方向を厚み方向とする導体である。つまり、薄くて平坦な形状の誘導加熱コイル１１を用いている。

この構成により、誘導加熱コイルとしてリッツ線を用いる場合と比べて、薄型の誘導加熱コイルユニット１を容易に実現することができる。したがって、薄型化及び高周波による交流抵抗値の低減による低損失化の両立を図ることができる誘導加熱コイルユニット１を実現できる。

また、本実施の形態において、コイル本体１０は、誘導加熱コイル１１を複数積層することで構成されている。

この構成により、誘導加熱コイル１１の起磁力を大きくすることができる。しかも、誘導加熱コイル１１が薄くて平坦な形状にすることで、誘導加熱コイル１１を厚み方向に複数積層してもコイル本体１０が厚くなってしまうことを抑制できる。したがって、薄型のでありながらも、アルミニウム等の非磁性材質によって構成された被加熱物３を加熱する場合であっても十分な加熱量を得ることができる加熱効率の高い誘導加熱コイルユニット１を実現できる。

また、本実施の形態において、コイル本体１０は、隣り合う２つの誘導加熱コイル１１の間に挿入された絶縁シート１２を有する。

この構成により、誘導加熱コイル１１が積層されたコイル本体１０の薄型化を容易に図ることができる。したがって、薄型の誘導加熱コイルユニット１を容易に実現することができる。

また、本実施の形態において、誘導加熱コイル１１の厚さは、一定である。

この構成により、誘導加熱コイル１１を容易に形成することができるとともに、誘導加熱コイル１１が積層されたコイル本体１０の薄型化を容易に図ることができる。したがって、薄型かつ低損失の誘導加熱コイルユニット１を低コストで作製することができる。

また、誘導加熱コイル１１の厚さは、表皮深さの２倍以下であるとよい。

この構成により、誘導加熱コイル１１に交流電流が流れたときの表皮効果を緩和することができる。つまり、周波数の増大に伴う交流抵抗値の増加を効果的に軽減することができる。これにより、誘導加熱コイル１１の発熱損失を一層低減することができる。

また、本実施の形態において、誘導加熱コイル１１は、金属膜によって構成されている。

この構成により、薄くて平坦な形状の誘導加熱コイル１１を容易に形成することができる。

また、本実施の形態では、磁性材として、第２磁性体３０だけではなく、誘導加熱コイル１１における被加熱物３側とは反対側に配置された本体部２１を有する第１磁性体２０も用いている。すなわち、第１磁性体２０を用いてコイル本体１０（誘導加熱コイル１１）の下部に磁性材（本体部２１）を配置して下方の漏れ磁束を抑制した上で、さらに、第１磁性体２０よりも透磁率が低い第２磁性体３０をコイル本体１０の上部に配置してコイル本体１０の上端部における磁束の集中を抑制している。

この構成により、第１磁性体２０によって磁束の損失を低減して全体としての起磁力を大きくした上で、第２磁性体３０によって磁束の集中による誘導加熱コイル１１の損失を低減することができる。したがって、加熱性能に優れた誘導加熱コイルユニット１を実現できる。これにより、アルミニウム等の非磁性材質によって構成された被加熱物３を加熱する場合であっても、十分な加熱量を得ることができる。

また、本実施の形態において、第１磁性体２０は、さらに、誘導加熱コイル１１の外側に配置された第１側壁部２２と、誘導加熱コイル１１の内側に配置された第２側壁部２３とを有し、第２磁性体３０の透磁率は、第１側壁部２２の透磁率及び第２側壁部２３の透磁率より低い。すなわち、第１磁性体２０を用いてコイル本体１０（誘導加熱コイル１１）の下部だけでなくコイル本体１０の内側及び外側にも磁性材を配置して下方及び側方の漏れ磁束を抑制した上で、さらに、第１磁性体２０よりも透磁率が低い第２磁性体３０をコイル本体１０の上部に配置してコイル本体１０の上端部における磁束の集中を抑制している。

この構成により、第１磁性体２０によって磁束の損失を一層低減して全体の起磁力をさらに大きくした上で、第２磁性体３０によって磁束の集中による誘導加熱コイル１１の損失を低減することができる。したがって、さらに加熱性能に優れた誘導加熱コイルユニット１を実現できる。

また、本実施の形態において、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の透磁率は、同じである。

この構成により、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３を同一の磁性材料によって構成することができるので、一体成型等によって、本体部２１、第１側壁部２２及び第２側壁部２３を有する第１磁性体２０を容易に作製することができる。

また、本実施の形態において、第２磁性体３０は、第１磁性体２０における第１側壁部２２と第２側壁部２３との間に収納されている。

この構成により、コイル本体１０の上部に第２磁性体３０を配置した場合であっても、誘導加熱コイルユニット１の全高が高くなることを抑制することができる。したがって、優れた加熱性能を有し且つ薄型の誘導加熱コイルユニット１を容易に実現することができる。

（変形例）
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、誘導加熱コイル１１は、各層において１ターンであったが、これに限らない。具体的には、誘導加熱コイル１１は、各層において複数巻回されていてもよい。これにより、コイル本体１０の厚みを増やすことなく、誘導加熱コイル１１の起磁力を大きくすることができる。例えば、図５に示される誘導加熱コイルユニット１Ａのように、コイル本体１０Ａの誘導加熱コイル１１を、各層において３ターンにすることができる。この場合、各層における誘導加熱コイル１１は、同心円状に形成され、コイル本体１０の上面１０ａを覆う第２磁性体３０Ａも同心円状に複数配置される。

また、上記実施の形態において、第２磁性体３０は、第１磁性体２０の第１側壁部２２及び第２側壁部２３の間に収納されていたが、これに限らない。例えば、図６に示される誘導加熱コイルユニット１Ｂのように、第２磁性体３０Ｂは、第１側壁部２２及び第２側壁部２３における被加熱物３に対向する端面（上端面）も覆っていてもよい。

また、上記実施の形態では、誘導加熱コイル１１を構成する導体として、被加熱物３に対向する主面を有し、且つ、当該主面に直交する方向を厚み方向とする金属膜を用いたが、これに限らない。例えば、誘導加熱コイル１１は、平角線であってもよい。この場合も、誘導加熱コイル１１は、被加熱物３に対向する主面を有し、且つ、当該主面に直交する方向を厚み方向とする導体である。これにより、薄型の誘導加熱コイルユニット１を容易に実現することができる。

また、上記実施の形態では、誘導加熱コイル１１として、被加熱物３に対向する主面を有し、且つ、当該主面に直交する方向を厚み方向とする導体を用いたが、これに限らない。例えば、誘導加熱コイル１１として、導体が絶縁被覆されたリッツ線を用いてもよい。この場合、コイル本体１０は、リッツ線を渦巻状に複数巻回することで作製することができ、巻回したリッツ線を覆うように第２磁性体３０を配置すればよい。ただし、上記実施の形態のように誘導加熱コイル１１を金属膜で構成した方が、誘導加熱コイル１１をリッツ線で構成した場合よりも、第１側壁部２２及び第２側壁部２３の上端部に磁束が集中しやすくなる。つまり、第２磁性体３０を配置することによる磁束集中の緩和の効果は、誘導加熱コイル１１を金属膜で構成した場合の方が、誘導加熱コイル１１をリッツ線で構成した場合よりも高い。

また、上記実施の形態において、誘導加熱コイル１１は、コイル本体１０又は第１磁性体２０が配置されるベース部材を備えていてもよい。ベース部材は、例えば樹脂枠であり、ベース部材には、コイル本体１０又は第１磁性体２０が収納される。

その他、上記実施の形態及び変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

本開示に係る誘導加熱コイルユニットは、ＩＨクッキングヒータ等の誘導加熱調理器をはじめとして、誘導加熱コイルを用いた民生用又は産業用のあらゆる製品に適用することができる。

１、１Ａ、１Ｂ 誘導加熱コイルユニット
２ 載置面
３ 被加熱物
１０、１０Ａ コイル本体
１０ａ 上面
１１ 誘導加熱コイル
１２ 絶縁シート
１３ コイルシート
２０ 第１磁性体
２１ 本体部
２２ 第１側壁部
２３ 第２側壁部
３０、３０Ａ、３０Ｂ 第２磁性体

Claims (16)

1. 載置面に載置される被加熱物を誘導加熱により加熱する誘導加熱コイルユニットであって、
   前記載置面に直交する線を軸として巻回された誘導加熱コイルを有し、前記被加熱物に対向して配置されるコイル本体と、
   前記被加熱物と前記コイル本体との間に配置された磁性体とを備え、
   前記磁性体は、前記コイル本体における前記被加熱物と対向する部分を覆っている、
   誘導加熱コイルユニット。
2. 前記磁性体は、前記被加熱物に最も近い位置に存在する前記誘導加熱コイルの全体を覆う磁性シートである、
   請求項１に記載の誘導加熱コイルユニット。
3. 前記誘導加熱コイルは、前記被加熱物に対向する主面を有し、且つ、当該主面に直交する方向を厚み方向とする導体である、
   請求項１又は２に記載の誘導加熱コイルユニット。
4. 前記コイル本体は、前記誘導加熱コイルを複数積層することで構成されている、
   請求項３に記載の誘導加熱コイルユニット。
5. 前記コイル本体は、隣り合う２つの前記誘導加熱コイルの間に挿入された絶縁シートを有する、
   請求項４に記載の誘導加熱コイルユニット。
6. 前記誘導加熱コイルは、各層において複数巻回されている、
   請求項４又は５に記載の誘導加熱コイルユニット。
7. 前記誘導加熱コイルの厚さは、一定である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱コイルユニット。
8. 前記誘導加熱コイルの厚さは、表皮深さの２倍以下である、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の誘導加熱コイルユニット。
9. 前記誘導加熱コイルは、金属膜又は平角線によって構成されている、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の誘導加熱コイルユニット。
10. 前記誘導加熱コイルにおける前記被加熱物側とは反対側に配置された本体部を有する第１磁性体を備え、
    前記被加熱物と前記コイル本体との間に配置された前記磁性体は、第２磁性体であり、
    前記第２磁性体の透磁率は、前記本体部の磁性率よりも低い、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の誘導加熱コイルユニット。
11. 前記第１磁性体は、さらに、前記誘導加熱コイルの外側に配置された第１側壁部と、前記誘導加熱コイルの内側に配置された第２側壁部とを有し、
    前記第２磁性体の透磁率は、前記第１側壁部の透磁率及び前記第２側壁部の透磁率より低い、
    請求項１０に記載の誘導加熱コイルユニット。
12. 前記第１側壁部の透磁率及び前記第２側壁部の透磁率は、前記本体部の透磁率より低い、
    請求項１１に記載の誘導加熱コイルユニット。
13. 前記本体部、前記第１側壁部及び前記第２側壁部の透磁率は、同じである、
    請求項１１に記載の誘導加熱コイルユニット。
14. 前記第２磁性体は、前記第１側壁部と前記第２側壁部との間に収納されている、
    請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の誘導加熱コイルユニット。
15. 前記第２磁性体は、前記第１側壁部及び前記第２側壁部における前記被加熱物に対向する端面も覆っている、
    請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の誘導加熱コイルユニット。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の誘導加熱コイルユニットを備える、
    誘導加熱調理器。