JP2022043697A - コイル及び加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】更なる軽量化及び薄型化と、ＩＨクッキングヒータとしての伝送効率の向上及び動作温度の上昇の防止と、を両立させることが可能なコイル等を提供する。【解決手段】誘導加熱による加熱に用いられる加熱用コイルＣにおいて、加熱用コイルＣの外周側から内周側に向けて銅薄膜線Ｌ１が巻回されてなるコイルＣ１と、内周側から外周側に向けて銅薄膜線が巻回されてなり且つ絶縁層ＢＦを挟んでコイルＣ１に積層されたコイルと、を備え、銅薄膜線Ｌ１の各巻回の加熱用コイルＣの中心から見た位置と、絶縁層ＢＦを挟んでコイルＣ１に積層されたコイルの各巻回の当該中心から見た位置と、が、平面視において一致している。【選択図】図２

Description

本発明は、コイル及び加熱装置の技術分野に属する。より詳細には、金属製の鍋等の被加熱体を誘導加熱して当該被加熱体内に収容された例えば食材等を加熱する加熱装置及び当該加熱装置用のコイルの技術分野に属する。

いわゆるＩＨ（Induction Heating）クッキングヒータ等の誘導加熱型の調理器は、平面状に巻回された誘導加熱用のコイルに略２０キロヘルツ乃至１００キロヘルツの高周波電流を供給し、当該コイルに生じる高周波磁界により上記被加熱体に渦電流を形成し、その渦電流によりジュール熱を発生させて当該被加熱体自体を加熱するものである。上記ＩＨクッキングヒータ等の調理器は、典型的には、被覆導線を複数本撚り合わせたいわゆるリッツ線等を平面状に巻回して構成された上記コイル（即ち調理加熱口）を有し、同時に複数の食材を調理できるように複数の上記コイルを有する場合が多い。

このようなＩＨクッキングヒータは、キッチンへの設置方法の観点から、いわゆるビルトインタイプと据置タイプに大別される。このうちビルトインタイプのＩＨクッキングヒータは、例えばシステムキッチンに設けられた収納部（取り付け穴）にＩＨクッキングヒータを含む調理器本体（筐体）を挿入し、その調理器本体の上面から張り出したトッププレートの周縁部を収納部周囲の端部（ワークトップ）の上に載せることにより設置される。このようなＩＨクッキングヒータに関する従来技術を示す先行技術文献としては、例えば下記特許文献１が挙げられる。

このとき、特許文献１に開示されている従来技術では、本体部と、被加熱体が載置されるトッププレートと、本体部に固定され、トッププレートの周縁部を支持する支持部材と、被加熱体を誘導加熱する複数の加熱部と、各加熱部に高周波電流を供給する複数の給電部と、給電部を制御する制御部とを備え、少なくとも一つの加熱部が、トッププレートと支持部材との間で少なくとも部分的に水平方向に本体部を超えて延び、垂直方向の厚みが表皮深さの４倍以下であるように構成される。

特許第６３８３１８０号公報

しかしながら、近年におけるＩＨクッキングヒータの普及に伴い、軽量化及び薄型化への要請が高まっている。

そこで本発明は、上記の要請に鑑みて為されたもので、その課題の一例は、更なる軽量化及び薄型化と、ＩＨクッキングヒータとしての伝送効率の向上及び動作温度の上昇の防止と、を両立させることが可能なコイル及び当該コイルを用いた加熱装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、誘導加熱による被加熱体の加熱に用いられるコイルにおいて、当該コイルの外周側から内周側に向けて巻回され且つ薄膜導体からなる外内巻回線と、前記内周側から前記外周側に向けて巻回され且つ薄膜導体からなり、絶縁層を挟んで前記外内巻回線に積層された内外巻回線と、を備え、前記外内巻回線の各巻回の前記コイルの中心から見た位置と、前記内外巻回線の各巻回の当該中心から見た位置と、が、平面視において一致している。

上記の課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコイルと、前記被加熱体が載置され且つ当該被加熱体と前記コイルとの間に配置された載置板と、前記加熱用の電力を前記コイルに供給する電力供給手段と、を備える。

請求項１又は請求項５に記載の発明によれば、薄膜導体からなる外内巻回線と、薄膜導体からなり且つ絶縁層を挟んで外内巻回線に積層された内外巻回線と、を備え、外内巻回線の各巻回のコイルの中心から見た位置と、内外巻回線の各巻回の当該中心から見た位置と、が、平面視において一致している。よって、軽量化及び薄型化を目的としてコイルの巻回線を薄膜導体により形成することに起因する、いわゆる表皮効果又は近接効果によるコイルとしての交流抵抗を低減することができ、当該軽量化及び薄型化と、コイル自体としての伝送効率の向上及び動作温度の上昇の防止と、を両立させることができる。

ここで、上記表皮効果とは、一般に、高周波の電流を薄膜導体に流すと、その電流密度が、薄膜導体の表面で高く、表面からその中心に向かうほど低くなり、更に、電流の周波数が高くなるほど電流が表面へ集中することとなり、これらの結果として、その薄膜導体の交流抵抗が高くなる現象を言う。また上記近接効果とは、コイルとしての巻回において薄膜導体同士が近接することに起因して、上記表皮効果と同様にコイルとしての効率を低下させてしまう電気的な現象である。

上記の課題を解決するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコイルにおいて、前記コイルの半径方向における前記外内巻回線の各前記巻回の遷移部分と、前記内外巻回線の巻回における当該遷移部分と、が、前記コイルにおける一の半径に沿った位置に形成されている。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線の巻回における遷移部分と、内外巻回線の巻回における遷移部分と、が、コイルにおける一の半径に沿った位置に形成されている。よって、コイルの中心から見た位置が平面視において一致する内外巻回線の巻回の部分と外内巻回線の巻回の部分とを増やすことで、伝送効率をより向上させると共に動作温度の上昇をより防止することができる。

上記の課題を解決するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のコイルにおいて、前記外内巻回線及び前記内外巻回線を備える当該コイルの平面視全体形状が円形とされている。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線及び内外巻回線を備えるコイルの平面視全体形状が円形とされているので、鍋等の被加熱体の一般的な平面視形状に適合させて、効率的に被加熱体を加熱することができる。

上記の課題を解決するために、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコイルにおいて、前記外内巻回線における巻回の一部及び前記内外巻回線における巻回の一部が、前記中心から見て前記コイルの周縁側に形成されており、前記外内巻回線における巻回の他の一部及び前記内外巻回線における巻回の他の一部が、前記中心から見て前記コイルの当該中心側に形成されている。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、外内巻回線における巻回の一部及び内外巻回線における巻回の一部がコイルの中心から見てコイルの周縁側に形成されており、外内巻回線における巻回の他の一部及び内外巻回線における巻回の他の一部が当該中心から見てコイルの中心側に形成されている。よって、周縁側と中心側の巻回線により、被加熱体を効率的に加熱することができる。

本発明によれば、薄膜導体からなる外内巻回線と、薄膜導体からなり且つ絶縁層を挟んで外内巻回線に積層された内外巻回線と、を備え、外内巻回線の各巻回のコイルの中心から見た位置と、内外巻回線の各巻回の当該中心から見た位置と、が、平面視において一致している。

従って、軽量化及び薄型化を目的としてコイルの巻回線を薄膜導体により形成することに起因する表皮効果又は近接効果によるコイルとしての交流抵抗を低減することができ、当該軽量化及び薄型化と、コイル自体としての伝送効率の向上及び動作温度の上昇の防止と、を両立させることができる。

実施形態の誘導加熱型の調理器の全体を概略的に示す斜視図等であり、（ａ）は当該斜視図であり、（ｂ）は当該調理器を構成する加熱部の構成を示す側視概念図である。 実施形態の加熱用コイルの構造を示す平面図（ｉ）である。 実施形態の加熱用コイルの構造を示す平面図（ii）である。 実施形態の加熱用コイルの構造を示す平面図（iii）である。 従来例の加熱用コイルの構造を示す平面図（ｉ）である。 従来例の加熱用コイルの構造を示す平面図（ii）である。 従来例の加熱用コイルの構造を示す平面図（iii）である。 実施形態の加熱用コイルの構造による効果としての周波数とインダクタンスとの関係を示す図である。 実施形態の加熱用コイルの構造による効果としての周波数とＱ値との関係を示す図である。

次に、本発明を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、誘導加熱型のＩＨクッキングヒータを含む調理器に対して本発明を適用した場合の実施形態である。なお、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「上」、「右」及び「左」等）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。

（Ｉ）実施形態の調理器の全体構成及び動作について
始めに、実施形態の調理器の全体構成及び動作について、図１を用いて説明する。なお、図１は実施形態の誘導加熱型の調理器の全体を概略的に示す斜視図等である。

図１（ａ）にその全体外観の斜視図を示すように、実施形態の調理器１は、台所のワークトップに設けられた収納部に据え付けられる、いわゆるビルトインタイプのＩＨクッキングヒータを備えている。そして実施形態の調理器１は、概略、主に板金などで構成された本体部２と、その上側表面のほぼ全体を覆う、耐熱ガラス等により形成された耐熱性の天板（以下、「トッププレート」という。）３と、加熱部１０並びに加熱部２０ａ及び加熱部２０ｂと、調理用グリル４と、を備える。このトッププレート３が本発明の「載置板」の一例に相当する。また実施形態の調理器１は、トッププレート３の奥手側に設けられた吸気窓５並びに一対の排気窓６ａ及び排気窓６ｂを備える。

なお以下の実施形態では、本体部２のほぼ中央に調理用グリル４が配置された、いわゆるセンターグリル構造を有する調理器１を用いて例示的に本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、調理用グリル４がいずれか一方の側面に偏ったもの（いわゆるサイドグリル構造を有する調理器）又は調理用グリル４を具備しない調理器にも同様に適用することが可能である。

また、実施形態の調理器１は、ユーザが加熱部１０、加熱部２０ａ及び加熱部２０ｂ並びに調理用グリル４を操作するために用いられる操作パネル７と、火力（出力電力）を調整する火力調節ダイヤル８ａ及び火力調節ダイヤル８ｂと、を備える。なお、操作パネル７並びに火力調節ダイヤル８ａ及び火力調節ダイヤル８ｂの構成及び配置位置等は、図示したものに限定されるものではなく、例えばサイドグリル構造を有する調理器では、火力調節ダイヤル８ａ及び火力調節ダイヤル８ｂと調理用グリル４とは反対側にまとめて配置してもよい。

次に、実施形態の調理器１における加熱機能の中核を担う加熱部１０、加熱部２０ａ及び加熱部２０ｂの構成について、具体的に図１（ｂ）乃至図４を用いて説明する。なお、実施形態の加熱部１０、加熱部２０ａ及び加熱部２０ｂは基本的に同一の構成を備える。よって以下の説明では、これらを代表して加熱部１０の構成について説明する。

図１（ｂ）にその側視概念図を示すように、実施形態の加熱部１０は、トッププレート３の下方の本体部２内に配置された誘導加熱体たる加熱用コイルＣと、当該加熱用コイルＣに高周波電流を供給する電力供給部９と、加熱用コイルＣ下方の本体部２内に配置されたフェライトＦと、を備えて構成されている。以上の構成において、加熱部１０を用いた加熱時には、操作パネル７並びに火力調節ダイヤル８ａ及び火力調節ダイヤル８ｂにおける火力の調整操作に対応した大きさの高周波電流が、電力供給部９から加熱用コイルＣに供給される。このときに供給される高周波電流の周波数は、例えば２０キロヘルツ乃至１００キロヘルツとされる。この場合に、トッププレート３上に載置されている上記鍋等の材質が、例えば当該鍋等が載置された際の誘導磁界の発生状況等を電力供給部９において検出することにより判定される。そして、当該判定結果に基づいて上記高周波電流の周波数を切り換えるように構成するのが好適である。ここで、上記電力供給部９が本発明の「電力供給手段」の一例に相当する。

一方、詳細を後述するように、実施形態の加熱用コイルＣは、それぞれが銅薄膜線の巻回により構成されているコイルが、絶縁層を挟んで多層に積層されて構成されている。なお以下の説明では、当該コイルが二層積層されて加熱用コイルＣが形成されている場合について説明するが、積層されるコイルの数は、偶数であれば四層以上のコイルが積層されて加熱用コイルＣが形成されてもよい。

他方、加熱用コイルＣの下方に配置されたフェライトＦは、例えば透磁率が高い材料により形成されており、加熱用コイルＣと、隣接して配置されている加熱部２０ａ及び加熱部２０ｂにそれぞれ対応した図示しない加熱用コイルと磁気的に結合することにより、トッププレート３上に載置される上記鍋等に形成される渦電流を増大させる機能を有する。

（II）加熱用コイルＣの構成について
次に、実施形態の加熱用コイルＣの構成について、図２乃至図４を用いて説明する。なお、図２乃至図４は実施形態の加熱用コイルの構造を示す平面図であり、調理器１において、トッププレート３側から加熱用コイルＣを見た場合（図１（ｂ）参照）の平面図である。

図２にその平面図を示すように、実施形態の加熱用コイルＣは、一本の例えば銅薄膜線Ｌ１の巻回により構成されているコイルＣ１と、図２において図示されないコイルＣ２と、が、耐熱性の絶縁層ＢＦを介して図２の紙面に垂直な方向に積層されて構成される。このとき、絶縁層ＢＦの材料等は周知の耐熱絶縁材料を用いることができる。また、コイルＣ１を構成する銅薄膜線Ｌ１の巻回の中心と、コイルＣ２を構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心とは、相互に同一又は略同一とされている。以上の構成において、銅薄膜線Ｌ１が、本発明の「外内巻回線」の一例に相当する。

そして図２に示すように、実施形態のコイルＣ１は、加熱用コイルＣの同じ層内（図２に例示する絶縁層ＢＦの表面）を巻回されている銅薄膜線Ｌ１により構成されており、その最外周部の一部（図２に示すコイルＣ１の場合は最上部）に、銅薄膜線Ｌ１（換言すればコイルＣ１）を電力供給部９に接続するための外部接続端子Ｏ１を有している。そしてコイルＣ１は、銅薄膜線Ｌ１が、加熱部１０の中心を中心として、図２におけるその最外周部から反時計方向に八回転半（８．５ターン）円形渦巻き状に巻回されて構成されており、銅薄膜線Ｌ１の外周端部（図２に示す場合は最上部）が上記外部接続端子Ｏ１に接続されている。これにより、コイルＣ１の全体形状としては円形となっている。また、銅薄膜線Ｌ１の内周端部（図２に示す場合はコイルＣ１の中心側端部）は、絶縁層ＢＦを貫通するビアＶにより、絶縁層ＢＦの裏面に形成されているコイルＣ２を構成する銅薄膜線に接続されている。更に、銅薄膜線Ｌ１の巻回は、コイルＣ１の一部である周縁部コイルＣ１outが加熱部１０の平面視における周縁部で巻回され、コイルＣ１の他の一部である中心部コイルＣ１inが加熱部１０の平面視における中心部で巻回されている。

以上のコイルＣ１の構成において、銅薄膜線Ｌ１は、コイルＣ１の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。また、コイルＣ１としての銅薄膜線Ｌ１の巻回の外周側から内周側への切り換え（即ち巻回の遷移）は、コイルＣ１全体を時計に見立てた場合の「１２時」の位置に設けられた巻回遷移領域ＣＲ１内においてそれぞれ一巻回ずつ行われている。

次に、上記絶縁層ＢＦを介して上記コイルＣ１の直下に積層されているコイルＣ２の構成について、図３を用いて説明する。なお図３は、当該コイルＣ２のみを取り出して示す平面図である。

図３にその平面図を示すように、絶縁層ＢＦを間に挟んで上記コイルＣ１に積層されるコイルＣ２は、一本の例えば銅薄膜線Ｌ２の巻回により構成されている。この構成において、銅薄膜線Ｌ２が本発明の「内外巻回線」の一例に相当する。このとき上述したように、コイルＣ２を構成する銅薄膜線Ｌ２の巻回の中心と、上記コイルＣ１を構成する銅薄膜線Ｌ１の巻回の中心とは、相互に同一又は略同一とされている。更に、コイルＣ２の全体形状は、コイルＣ１の全体形状と同一の円形とされている。

そして図３に示すように、実施形態のコイルＣ２は、加熱用コイルＣの同じ層内（図２に例示する絶縁層ＢＦの裏面）を巻回されている上記銅薄膜線Ｌ２により構成されており、その最外周部の一部（図３に示すコイルＣ２の場合は最上部）に、銅薄膜線Ｌ２（換言すればコイルＣ２）を電力供給部９に接続するための外部接続端子Ｏ２を有している。そしてコイルＣ２は、銅薄膜線Ｌ２が、加熱部１０の中心を中心として、図３におけるその最内周部から反時計方向に八回転半（８．５ターン）円形渦巻き状に巻回されて構成されており、銅薄膜線Ｌ２の外周端部（図３に示す場合は最上部）が上記外部接続端子Ｏ２に接続されている。これにより、コイルＣ２の全体形状も円形となっている。また、銅薄膜線Ｌ２の内周端部（図３に示す場合はコイルＣ２の中心側端部）は、上記ビアＶによりコイルＣ１の銅薄膜線Ｌ１に接続されている。更に、銅薄膜線Ｌ２の巻回は、コイルＣ２の一部である周縁部コイルＣ２outが加熱部１０の平面視における周縁部で巻回され、コイルＣ２の他の一部である中心部コイルＣ２inが加熱部１０の平面視における中心部で巻回されている。

以上のコイルＣ２の構成において、銅薄膜線Ｌ２は、コイルＣ２の全周に渡って同一幅及び同一厚さとされている。また、コイルＣ２としての銅薄膜線Ｌ２の巻回の内周側から外周側への巻回の遷移は、コイルＣ２全体を時計に見立てた場合の「１２時」の位置に設けられた巻回遷移領域ＣＲ２内においてそれぞれ一巻回ずつ行われている。

次に、上記銅薄膜線Ｌ１からなる上記コイルＣ１と、上記銅薄膜線Ｌ２からなる上記コイルＣ２と、の位置関係について、図４を用いて説明する。なお図４は、コイルＣ１とコイルＣ２との重なり状況を示す平面図であり、コイルＣ１を実線で、その直下に絶縁層ＢＦ（図４において図示を省略している）を介して積層されているコイルＣ２を破線で、それぞれ示している。

図４に実線で示すように、外周から内周に向けて巻回された銅薄膜線Ｌ１からなり、且つその最内周部で、コイルＣ２を構成する銅薄膜線Ｌ２と銅薄膜線Ｌ１とがビアＶにより接続されるコイルＣ１では、上記巻回遷移領域ＣＲ１のみにおいて、銅薄膜線Ｌ１の巻回における一のピッチ（即ち、各巻回において隣り合う銅薄膜線Ｌ１の、各巻回における加熱用コイルＣの径方向の距離。以下、同様。）ずつその巻回の位置が内周側にずれるように（即ち巻回が内周側に遷移するように）、銅薄膜線Ｌ１が反時計回りに巻回されている。

これに対し、コイルＣ１を構成する銅薄膜線Ｌ１とビアＶによりその最内周部で接続される銅薄膜線Ｌ２が内周から外周に向けて巻回されてなるコイルＣ２では、図４に破線で示すように、上記巻回遷移領域ＣＲ２のみにおいて、銅薄膜線Ｌ２の巻回における一ピッチずつその巻回の位置が外周側にずれるように（即ち巻回が外周側に遷移するように）、銅薄膜線Ｌ２が反時計回り（即ちコイルＣ１における銅薄膜線Ｌ１と同方向）に巻回されている。そして、コイルＣ１の図４中最上部が、外側に突出した形状の外部接続端子Ｏ１に接続され、コイルＣ２の図４中最上部が、外側に突出した形状の外部接続端子Ｏ２に接続された形状とされている。

以上のような形状をそれぞれ備えるコイルＣ１とコイルＣ２が図４に示すように積層されていることで、加熱用コイルＣの中心から見た銅薄膜線Ｌ１の位置と銅薄膜線Ｌ２の位置は、それぞれの巻回が遷移する巻回遷移領域ＣＲ１及び巻回遷移領域ＣＲ２を除いて同一となっている。よって、加熱用コイルＣとしては、コイルＣ１の巻回遷移領域ＣＲ１を除く部分と、コイルＣ２の巻回遷移領域ＣＲ２を除く部分と、が重なった状態で、コイルＣ１とコイルＣ２とが絶縁層ＢＦを挟んで積層されている。これにより、コイルＣ１の最外周部（外部接続端子Ｏ１）から最内周部への反時計方向の巻回に対して、同じ巻回方向となるように当該最内周部でコイルＣ２が接続され、その巻回方向を維持したまま、コイルＣ２が最内周部から最外周部へ巻回されている。この構造により、実施形態の加熱用コイルＣとしては、コイルＣ１において最外周部から最内周部に向けて反時計方向に電流が流れ、その電流が、コイルＣ２において最内周部から最外周部に向けて同じ反時計方向に流れる。

次に、図２乃至図４に示す構成を有する実施形態の加熱用コイルＣに対して電力供給部９から供給される高周波電力の周波数を変更して加熱用コイルＣのインダクタンス及びＱ値を計測した結果（シミュレーション結果）について、従来例の加熱用コイルとの比較において、実施例として図５乃至図９を用いて説明する。なお、図５乃至図７は従来例の加熱用コイルの構造を示す平面図であり、図８は実施形態の加熱用コイルＣの構造による効果としての周波数とインダクタンスとの関係を示す図であり、図９は当該効果としての周波数とＱ値との関係を示す図である。

ここで、上記実施例を説明する前に、その比較対象たる従来例の加熱用コイルの構成について、図５乃至図７を用いて、その概要を説明する。なお、図５乃至図７は、実施形態の加熱用コイルＣと同じ視点から見た場合（図１参照）の、従来例の加熱用コイルの構造を示す平面図である。このとき、図５乃至図７において、実施形態の加熱用コイルＣと同一の部材については、同一の部材番号を付して、細部の説明を省略する。

図５にその平面図を示すように、従来例の加熱用コイルＸは、一本の銅薄膜線ＸＬ１の巻回により構成されているコイルＸ１と、図５において図示されないコイルＸ２と、が、実施形態の加熱用コイルＣと同様の絶縁層ＢＦを介して図５の紙面に垂直な方向に積層されて構成されている。このとき、コイルＸ１を構成する銅薄膜線ＸＬ１の巻回の中心と、コイルＸ２を構成する後述の銅薄膜線の巻回の中心とは、相互に同一又は略同一とされている。

そして図５に示すように、コイルＸ１は、加熱用コイルＸの同じ層内（図５に例示する絶縁層ＢＦの表面）を巻回されている銅薄膜線ＸＬ１により構成されており、その最外周部の一部（図５に示すコイルＸ１の場合は最上部）に、銅薄膜線ＸＬ１（換言すればコイルＸ１）を図示しない従来例の電力供給部に接続するための外部接続端子Ｏ１を有している。そしてコイルＸ１は、銅薄膜線ＸＬ１が、加熱用コイルＸを備える図示しない加熱部の中心を中心として、図５におけるその最外周部から反時計方向に並行して八回転半（８．５ターン）円形渦巻き状に巻回されて構成されており、銅薄膜線ＸＬ１の外周端部（図５に示す場合は最上部）が上記外部接続端子Ｏ１に接続されている。これにより、コイルＸ１の全体形状としては円形となっている。また、銅薄膜線ＸＬ１の内周端部（図５に示す場合はコイルＸ１の中心側端部）は、絶縁層ＢＦを貫通するビアＶにより、絶縁層ＢＦの裏面に形成されているコイルＸ２を構成する銅薄膜線に接続されている。更に、銅薄膜線ＸＬ１の巻回は、コイルＸ１の一部である周縁部コイルＸ１outがコイルＸ１の平面視における周縁部で巻回され、コイルＸ１の他の一部である中心部コイルＸ１inがコイルＸ１の平面視における中心部で巻回されている。

以上のコイルＸ１の構成において、銅薄膜線ＸＬ１は、コイルＸ１の全周に渡って同一幅及び同一厚さ且つコイルＣ１の銅薄膜線Ｌ１と同一幅及び同一厚さとされている。また、コイルＸ１としての銅薄膜線ＸＬ１の巻回の外周側から内周側への巻回の遷移は、コイルＸ１の一巻回全体に渡って徐々に内周側へ遷移する構成とされている。

次に、上記絶縁層ＢＦを介してコイルＸ１の直下に積層されているコイルＸ２の構成について、図６を用いて説明する。なお図６は、当該コイルＸ２のみを取り出して示す平面図である。

図６にその平面図を示すように、絶縁層ＢＦを間に挟んで上記コイルＸ１に積層されるコイルＸ２は、一本の銅薄膜線ＸＬ２の巻回により構成されている。このとき、コイルＸ２を構成する銅薄膜線ＸＬ２の巻回の中心と、上記コイルＸ１を構成する銅薄膜線ＸＬ１の巻回の中心とは、上述したように相互に同一又は略同一とされている。更に、コイルＸ２の全体形状は、コイルＸ１の全体形状と同一の円形とされている。

そして図６に示すように、コイルＸ２は、加熱用コイルＸの同じ層内（図５に例示する絶縁層ＢＦの裏面）を巻回されている上記銅薄膜線ＸＬ２により構成されており、その最外周部の一部（図６に示すコイルＸ２の場合は最上部）に、銅薄膜線ＸＬ２（換言すればコイルＸ２）を上記図示しない電力供給部に接続するための外部接続端子Ｏ２を有している。そしてコイルＸ２は、銅薄膜線ＸＬ２が、上記図示しない加熱部の中心を中心として、図６におけるその最内周部から反時計方向に並行して八回転半（８．５ターン）円形渦巻き状に巻回されて構成されており、銅薄膜線ＸＬ２の外周端部（図６に示す場合は最上部）が上記外部接続端子Ｏ２に接続されている。これにより、コイルＸ２の全体形状としては円形となっている。また、銅薄膜線ＸＬ２の内周端部（図６に示す場合はコイルＸ２の中心側端部）は、上記ビアＶによりコイルＸ１の銅薄膜線ＸＬ１に接続されている。更に、銅薄膜線ＸＬ２の巻回は、コイルＸ２の一部である周縁部コイルＸ２outがコイルＸ２の平面視における周縁部で巻回され、コイルＸ２の他の一部である中心部コイルＸ２inがコイルＸ２の平面視における中心部で巻回されている。

以上のコイルＸ２の構成において、銅薄膜線ＸＬ２は、コイルＸ２の全周に渡って同一幅及び同一厚さ且つコイルＣ２の銅薄膜線Ｌ２と同一幅及び同一厚さとされている。また、コイルＸ２としての銅薄膜線ＸＬ２の巻回の内周側から外周側への巻回の遷移は、コイルＸ２の一巻回全体に渡って徐々に外周側へ遷移する構成とされている。

次に、上記銅薄膜線ＸＬ１からなる上記コイルＸ１と、上記銅薄膜線ＸＬ２からなる上記コイルＸ２と、の位置関係について、図７を用いて説明する。なお図７は、コイルＸ１とコイルＸ２との重なり状況を示す平面図であり、コイルＸ１を実線で、その直下に絶縁層ＢＦ（図７において図示を省略している）を介して積層されているコイルＸ２を破線で、それぞれ示している。

図７に実線で示すように、外周から内周に向けて巻回された銅薄膜線ＸＬ１からなり、且つその最内周部で、コイルＸ２を構成する銅薄膜線ＸＬ２と銅薄膜線ＸＬ１とがビアＶにより接続されるコイルＸ１では、その巻回における一周全体に渡って徐々に、一ピッチ分ずつその巻回が内周側にずれるように（即ち巻回が内周側に遷移するように）、銅薄膜線ＸＬ１が反時計回りに巻回されている。

これに対し、コイルＸ１を構成する銅薄膜線ＸＬ１とビアＶによりその最内周部でそれぞれ接続される銅薄膜線ＸＬ２が内周から外周に向けて巻回されてなるコイルＸ２では、図７に破線で示すように、その巻回における一周全体に渡って徐々に、一ピッチ分ずつその巻回が外周側にずれるように（即ち巻回が外周側に遷移するように）、銅薄膜線ＸＬ２が反時計回り（即ちコイルＸ１における銅薄膜線ＸＬ１と同方向）に巻回されている。そして、コイルＸ１の図７中最上部が、外側に突出した形状の外部接続端子Ｏ１に接続され、コイルＸ２の図７中最上部が、外側に突出した形状の外部接続端子Ｏ２に接続された形状とされている。

以上のような形状をそれぞれ備えるコイルＸ１とコイルＸ２が図７に示すように積層されていることで、加熱用コイルＸの中心から見た銅薄膜線ＸＬ１の位置と銅薄膜線ＸＬ２の位置は、図７に示すように異なっている。即ち、実施形態のコイルＣのように、銅薄膜線ＸＬ１の大部分と銅薄膜線ＸＬ２の大部分とが加熱用コイルＸの中心から見て重なることはない（図４及び図７参照）。よって、加熱用コイルＸとしては、コイルＸ１とコイルＸ２とが重ならない状態で、コイルＸ１とコイルＸ２とが絶縁層ＢＦを挟んで積層されている。これにより、コイルＸ１の最外周部（外部接続端子Ｏ１）から最内周部への反時計方向の巻回に対して、同じ巻回方向となるように当該最内周部でコイルＸ２が接続され、その巻回方向を維持したまま、コイルＸ２が最内周部から最外周部へ巻回されている。この構造により、従来例の加熱用コイルＸとしては、コイルＸ１において最外周部から最内周部に向けて反時計方向に電流が流れ、その電流が、コイルＸ２において最内周部から最外周部に向けて同じ反時計方向に流れる。

そして、実施例の実験に供される実施形態の加熱用コイルＣ及び従来例の加熱用コイルＸそれぞれのその他の諸元は、以下の通りである。

・加熱用コイルＣ及び加熱用コイルＸの大きさ：外径（直径）１７０ミリメートルの円形
・加熱用コイルＣの銅薄膜線Ｌ１及び銅薄膜線Ｌ２並びに加熱用コイルＸの銅薄膜線ＸＬ１及び銅薄膜線ＸＬ２の幅：３．０ミリメートル
・加熱用コイルＣ及び加熱用コイルＸそれぞれにおけるピッチ：６．０ミリメートル
・銅薄膜線Ｌ１及び銅薄膜線Ｌ２並びに銅薄膜線ＸＬ１及び銅薄膜線ＸＬ２それぞれの厚さ：０．４ミリメートル

そして図８に示すように、実施形態の電力供給部９及び従来例における上記図示しない電力供給部からそれぞれ供給される高周波電力の周波数の帯域（１０キロヘルツ乃至１００キロヘルツ）では、実施形態の加熱用コイルＣを用いた方が、従来例の加熱用コイルＸを用いる場合よりもインダクタンスが高いことが判る。また、図９に示すように、上記周波数の帯域では、実施形態の加熱用コイルＣを用いた方が、従来例の加熱用コイルＸを用いる場合よりもＱ値が高い（即ち損失が少ない）ことが判る。以上のように、本発明の発明者による実験により、実施形態の加熱用コイルＣの構成の有用性及び優位性が確認された。

以上それぞれ説明したように、実施形態の加熱用コイルＣを含む実施形態の調理器１の構成によれば、銅薄膜線Ｌ１の巻回からなるコイルＣ１と、銅薄膜線Ｌ２の巻回からなり且つ絶縁層ＢＦを挟んでコイルＣ１に積層されたコイルＣ２と、を備え、銅薄膜線Ｌ１の各巻回の加熱用コイルＣの中心から見た位置と、銅薄膜線Ｌ２の各巻回の当該中心から見た位置と、が、巻回遷移領域ＣＲ１及び巻回遷移領域ＣＲ２を除き、加熱用コイルＣの平面視において一致している（図４参照）。よって、軽量化及び薄型化を目的として加熱用コイルＣの巻回線を銅薄膜線Ｌ１により形成することに起因する表皮効果又は近接効果による加熱用コイルＣとしての交流抵抗を低減することができ、当該軽量化及び薄型化と、加熱用コイルＣ自体としての伝送効率の向上及び動作温度の上昇の防止と、を両立させることができる。

また、巻回遷移領域ＣＲ１と巻回遷移領域ＣＲ２とが、加熱用コイルＣにおける一の半径に沿った位置に形成されている（図２乃至図４参照）。よって、加熱用コイルＣの中心から見た位置が平面視において一致する銅薄膜線Ｌ１の巻回の部分と銅薄膜線Ｌ２の巻回の部分とを増やすことで、伝送効率をより向上させると共に動作温度の上昇をより防止することができる。

更に、銅薄膜線Ｌ１及び銅薄膜線Ｌ２を備えるコイルＣ１の平面視全体形状が円形とされているので、鍋等の被加熱体の一般的な平面視形状に適合させて、効率的に被加熱体を加熱することができる。

更にまた、周縁部コイルＣ１out及び周縁部コイルＣ２outが加熱部１０の平面視における周縁部で巻回され、中心部コイルＣ１in及び中心部コイルＣ２inが加熱部１０の平面視における中心部で巻回されているので、周縁側と中心側の銅薄膜線Ｌ１及び銅薄膜線Ｌ２により、被加熱体を効率的に加熱することができる。

以上説明したように、本発明は誘導加熱型調理器の分野に利用することが可能であり、特に軽量化及び薄型化が求められる例えば家庭用の誘導加熱型調理器の分野に適用すれば特に顕著な効果が得られる。

１ 調理器
２ 本体部
３ 天板（トッププレート）
４ 調理用グリル
５ 吸気窓
６ａ、６ｂ 排気窓
７ 操作パネル
８ａ、８ｂ 火力調節ダイヤル
９ 電力供給部
１０、２０ａ、２０ｂ 加熱部
Ｃ、Ｘ 加熱用コイル
Ｆ フェライト
Ｖ ビア
Ｌ１、Ｌ２、ＸＬ１、ＸＬ２ 銅薄膜線
Ｃ１、Ｃ２、Ｘ１、Ｘ２ コイル
ＢＦ 絶縁層
Ｏ１、Ｏ２ 外部接続端子
Ｃ１out、Ｃ２out、Ｘ１out、Ｘ２out 周縁部コイル
Ｃ１in、Ｃ２in、Ｘ１in、Ｘ２in 中心部コイル
ＣＲ１、ＣＲ２ 巻回遷移領域

Claims (5)

1. 誘導加熱による被加熱体の加熱に用いられるコイルにおいて、
   当該コイルの外周側から内周側に向けて巻回され且つ薄膜導体からなる外内巻回線と、
   前記内周側から前記外周側に向けて巻回され且つ薄膜導体からなり、絶縁層を挟んで前記外内巻回線に積層された内外巻回線と、
   を備え、
   前記外内巻回線の各巻回の前記コイルの中心から見た位置と、前記内外巻回線の各巻回の当該中心から見た位置と、が、平面視において一致していることを特徴とするコイル。
2. 請求項１に記載のコイルにおいて、
   前記コイルの半径方向における前記外内巻回線の各前記巻回の遷移部分と、前記内外巻回線の巻回における当該遷移部分と、が、前記コイルにおける一の半径に沿った位置に形成されていることを特徴とするコイル。
3. 請求項１又は請求項２に記載のコイルにおいて、
   前記外内巻回線及び前記内外巻回線を備える当該コイルの平面視全体形状が円形とされていることを特徴とするコイル。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のコイルにおいて、
   前記外内巻回線における巻回の一部及び前記内外巻回線における巻回の一部が、前記中心から見て前記コイルの周縁側に形成されており、
   前記外内巻回線における巻回の他の一部及び前記内外巻回線における巻回の他の一部が、前記中心から見て前記コイルの当該中心側に形成されていることを特徴とするコイル。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のコイルと、
   前記被加熱体が載置され且つ当該被加熱体と前記コイルとの間に配置された載置板と、
   前記加熱用の電力を前記コイルに供給する電力供給手段と、
   を備えることを特徴とする加熱装置。

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