JP5105475B2 - Induction heating coil - Google Patents
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Description
本発明は、コイル導線に高周波電流を流すことに基づき被加熱体を誘導加熱するための誘導加熱コイルに関する。 The present invention relates to an induction heating coil for inductively heating an object to be heated based on passing a high-frequency current through a coil conductor.
従来、誘導加熱コイルで加熱できる金属は透磁率が高い鉄系のものだけであったが、近年、鉄以外の銅やアルミニウムといった金属の加熱も望まれている。特に、誘導加熱コイルを調理器に応用した誘導加熱調理器においては、鉄鍋以外に銅鍋やアルミニウム鍋なども使いたいという要望が高くなっている。銅鍋やアルミニウム鍋を誘導加熱するには、それらの透磁率が鉄鍋に比べて低いため、鉄鍋に適した20〜30kHzよりも高い40〜100kHzの高周波電流を誘導加熱コイルに流す必要がある。周波数が高くなればなるほど、いわゆる表皮効果により高周波電流が導線の表面付近だけを流れるようになるため、実行抵抗がはなはだしく増大する。そのため、表面積を増やし実効的に抵抗を減少する方法として、従来用いられていた導線(直径が0.3〜0.5mmの導線)に変えて、それよりも細い導線(直径が0.1mm以下、例えば直径が0.05mmの導線)を多数本用いるようにすることが考えられている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, the only metal that can be heated by the induction heating coil is an iron-based metal having a high magnetic permeability, but in recent years, heating of metals other than iron, such as copper and aluminum, is also desired. In particular, in an induction heating cooker in which an induction heating coil is applied to a cooker, there is a high demand for using a copper pan or an aluminum pan in addition to an iron pan. Inductive heating of copper pans and aluminum pans requires a high-frequency current of 40 to 100 kHz, which is higher than 20 to 30 kHz suitable for iron pans, to flow through the induction heating coil because their permeability is lower than that of iron pans. is there. The higher the frequency, the higher the effective resistance because the so-called skin effect causes a high-frequency current to flow only near the surface of the conductor. Therefore, as a method of increasing the surface area and effectively reducing the resistance, instead of the conventionally used conductor (conductor with a diameter of 0.3 to 0.5 mm), a thinner conductor (diameter of 0.1 mm or less) For example, it is considered to use a large number of conductive wires having a diameter of 0.05 mm (see, for example, Patent Document 1).
具体的には、図7に示すような構造のものが考えられている。このものは、例えば、直径が0.05mmの素線(導体の表面に絶縁層が設けられたもの)を60本束ねて形成された小集合線1を7本撚り合わせてこれを中集合線2とし、さらにこの中集合線2を3本撚り合わせて集合線3とする。そして、この集合線3の周りを、融点の異なるフッ素樹脂からなる絶縁層4と融着層5の2層で覆った構成とする。このうち、内側の絶縁層4は融点が高いフッ素樹脂としてPFA(融点が300℃〜310℃)を用い、外側の融着層5は融点が絶縁層4よりも低いフッ素樹脂であるETFEまたはFEP(融点が250℃〜270℃)を用いる。このようにして構成された長尺なものをコイル導線6とする。そして、このコイル導線6を、所定の形状(例えば多段の渦巻状)に巻回した状態で、加熱して外側の融着層5を溶融固化させることにより、隣り合った融着層5同士を固着してコイル導線6の形状を安定化させた構成とする。このようにして構成されたものを誘導加熱コイルとして用いる。このような構成の誘導加熱コイルに40〜100kHzの高周波電流を流すことにより、銅鍋やアルミニウム鍋を誘導加熱することが可能となる。
Specifically, a structure as shown in FIG. 7 is considered. This is, for example, by twisting seven
しかしながら、上記した図7の構成のものでは、次のような欠点がある。
1.コイル導線6の外層は、内側に融点の高いフッ素樹脂(PFA)からなる絶縁層4を設け、外側にそれより融点の低いフッ素樹脂(ETFEまたはFEP)からなる融着層5を設けた二層構造となっているが、二層とも融点が比較的近いフッ素樹脂(熱可塑性樹脂)である。このため、コイル導線6を所定の形状に固化させるために融着層5を溶融固化させる際に、外側の融着層5のみを溶かす必要があるが、その際の温度管理が難しい(絶縁層4も溶けるおそれがある)。
However, the configuration shown in FIG. 7 has the following drawbacks.
1. The outer layer of the
2.フッ素樹脂は温度に対する収縮率が大きく、溶融固化時に破れや膨らみが発生し易く、品質管理が難しい。
3.絶縁層4と融着層5は、共にフッ素樹脂で、熱可塑性樹脂同士の組み合わせのため、融着層5の溶融固化時に融着層5だけでなく絶縁層4も破れるおそれがある。絶縁層4が破れると、内部の集合線3の素線が露出し、使用時に、その素線の絶縁層が耐えきれず絶縁破壊(耐圧不良)を起こすおそれがある。
2. Fluororesin has a large shrinkage ratio with respect to temperature, and is easily broken or swelled when melted and solidified, making quality control difficult.
3. Since both the
4.フッ素樹脂にて絶縁層4と融着層5を形成する場合には、溶融押出等にてチューブ状に形成するが、その場合、融着層5の溶融固化時に、コイル導線6に熱を加えると、素線が動いたり、素線間や集合線3内の空気が膨張したりすることにより絶縁層4の内部から膨らみが発生するため、絶縁層4や融着層5が膨らみ、破れるおそれがある。
4). When the
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コイル導線の外側に絶縁層と融着層を備えたものにおいて、前記融着層を溶融固化させる際に、絶縁層が膨れたり、破れたりすることを極力防止できて、品質が安定した誘導加熱コイルを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and the object thereof is to provide an insulating layer and a fusion layer on the outside of a coil conductor, and when the fusion layer is melted and solidified, the insulation layer An object of the present invention is to provide an induction heating coil that can prevent swelling and tearing as much as possible and has stable quality.
上記した目的を達成するために、本発明は、コイル導線に高周波電流を流すことに基づき被加熱体を誘導加熱するための誘導加熱コイルであって、前記コイル導線は、導体の外周部に絶縁層を有する素線もしくは前記素線を束ねた小集合線を撚り合わせて構成された集合線と、耐熱性および電気絶縁性を有する無機材料、または有機材料の非溶融性の熱硬化性樹脂あるいは溶融し難い熱可塑性樹脂により形成された絶縁テープを前記集合線の外周部に巻き付けることにより当該集合線の外周部を覆うように設けられた絶縁層と、この絶縁層の外周部に当該外周部を覆うように設けられ、前記絶縁テープより融点が低い熱可塑性樹脂により形成された融着層とを備え、前記コイル導線を所定の形状に巻回した状態で前記コイル導線に電流を流して当該コイル導線を発熱させ、その熱で前記融着層を溶融固化させることにより隣り合った前記融着層同士を固着して前記コイル導線の形状を安定化させる構成としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides an induction heating coil for inductively heating an object to be heated on the basis of flowing a high-frequency current through the coil conductor, and the coil conductor is insulated from the outer periphery of the conductor. An assembly wire formed by twisting together a strand having a layer or a small assembly wire in which the strands are bundled, a heat-resistant and electrically insulating inorganic material, or an organic material non-melting thermosetting resin or An insulating layer provided so as to cover the outer periphery of the assembly line by winding an insulating tape formed of a thermoplastic resin that is difficult to melt around the outer periphery of the assembly line, and the outer periphery of the insulating layer provided so as to cover the insulating tape from a fusion layer having a melting point which is formed by a lower thermoplastic resin, the coil conductors of electric current to the coil conductor in a state wound in a predetermined shape Exothermed the coil conductor, characterized in that a configuration in which by fixing the bonding layer between the adjacent by melting and solidifying the melt adhesive layer in the heat stabilizing the shape of the coil conductor.
コイル導線の外側に設けた絶縁層と融着層のうち内側の絶縁層は、耐熱性および電気絶縁性を有する無機材料、または非溶融性の熱硬化性樹脂あるいは溶融し難い熱可塑性樹脂により形成された絶縁テープにより構成しているから、熱に対して強く、溶融しないか、あるいは溶融し難い。このため、コイル導線を所定の形状に固化させるために融着層を溶融固化させる際に、外側の融着層のみを溶かす際の温度管理が容易にできる。また、前記絶縁テープにより形成された絶縁層は、熱により変形し難く、破れ難いため、仮に融着層が破れたとしても、内部の集合線の素線が露出するようなことを極力防止することができる。さらに、集合線を絶縁テープにより締め付けているので、融着層の溶融固化時に、コイル導線に熱を加えても、素線が動くことを防止できるとともに、内部空気の膨張で絶縁層が膨らむことを防止でき、ひいては融着層の膨らみも極力抑えることができ、絶縁層および融着層の破れを防止できる。これに伴い、それら絶縁層および融着層の膨らみを防ぐ治具の構造を簡素化することが可能となる。 Of the insulating layer and the fusion layer provided outside the coil conductor, the inner insulating layer is formed of an inorganic material having heat resistance and electrical insulation, a non-melting thermosetting resin, or a thermoplastic resin that is difficult to melt. Since the insulating tape is formed, it is strong against heat and does not melt or hardly melts. For this reason, when the fusion layer is melted and solidified in order to solidify the coil conductor into a predetermined shape, temperature control when only the outer fusion layer is melted can be easily performed. In addition, since the insulating layer formed of the insulating tape is hardly deformed by heat and is not easily torn, even if the fusion layer is torn, it is possible to prevent the strands of the inner assembly line from being exposed as much as possible. be able to. Furthermore, since the assembly wires are clamped with insulating tape, when the fused layer is melted and solidified, it is possible to prevent the strands from moving even if heat is applied to the coil conductors, and the insulating layer expands due to the expansion of the internal air. As a result, the swelling of the fusion layer can be suppressed as much as possible, and the insulation layer and the fusion layer can be prevented from being broken. Along with this, it becomes possible to simplify the structure of the jig for preventing the swelling of the insulating layer and the fusion layer.
以下、本発明を、誘導加熱調理器に適用した一実施形態について図1〜図6を参照して説明する。
まず、誘導加熱調理器の概略構成について図5を参照して説明する。誘導加熱調理器11の筐体12の上面に、当該筐体12の上面開口部を塞ぐようにトッププレート13が装着されている。筐体12の内部には、本発明の誘導加熱コイル14を備えたコイルユニット15(図6参照)が配設されているとともに、誘導加熱コイル14を制御する制御装置16が配設されている。制御装置16は、プリント配線基板17に複数の電子部品18を実装して構成されている。トッププレート13上には、被加熱体を構成する金属製の調理用鍋19が載置される。誘導加熱コイル14は、後述するコイル導線20を、図6に示すように、渦巻状に巻回して構成され、トッププレート13の下面近くに配置されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an induction heating cooker will be described with reference to FIGS.
First, a schematic configuration of the induction heating cooker will be described with reference to FIG. A
この構成において、トッププレート13上に調理用鍋19を載置した状態で、誘導加熱コイル14のコイル導線20に高周波電流を流すと磁束が発生し、その磁束によって金属製の調理用鍋19に誘導電流(渦電流)が流れ、その際の渦電流損により調理用鍋19が発熱し、この熱により調理用鍋19内の被調理物が加熱される。
In this configuration, when a
次に、上記誘導加熱コイル14を構成するコイル導線20の構造について、図1〜図4を参照して説明する。コイル導線20の断面図を示す図3において、小集合線21は、素線22(図4参照)を例えば20本撚り合わせて構成されている。各素線22は、図4に示すように、直径が例えば0.05mmの細い銅の導体22aの外周部に、電気絶縁性を有する絶縁層22bを被覆して構成されたものである。なお、絶縁層22bを二重の層にしている場合もある。前記小集合線21を例えば50本束ねてこれらを撚り合わせることにより、集合線23を形成している。したがって、集合線23は、素線22を約1000本撚り合わせた構成となっている。
Next, the structure of the coil conducting
そして、この集合線23の外周部に絶縁テープ24(図1、図2参照)を巻き付けることにより、集合線23の外周部に絶縁層25を設けている。絶縁テープ24としては、この場合、耐熱性および電気絶縁性に優れた有機材料のうち、非溶融性の樹脂である熱硬化性樹脂のポリイミド樹脂製で、厚さが0.025mm(25μm)、幅W1(図2参照)が7mmのものを用い、この絶縁テープ24を、一部が重なるようにして(ラップ幅W2(図2参照)が約2mm)螺旋状に巻き付けている。絶縁テープ24の厚さとしては、取り扱い性や品質を考慮すると、0.2mm〜0.01mmのものが好ましい。また、絶縁テープ24を螺旋状に巻く際のラップ幅W2は、内部の集合線23の素線22が露出しないようにするため、絶縁テープ24の幅W1の1/2〜1/5が好ましい。
Then, an insulating tape 25 (see FIGS. 1 and 2) is wound around the outer periphery of the
絶縁テープ24の材料としては、有機材料のうち耐熱性および電気絶縁性に優れた非溶融性を有する熱硬化性樹脂であればポリアミドイミド樹脂でも良く、また、熱可塑性樹脂であっても溶融し難い熱可塑性樹脂であれば、例えば熱可塑性ポリイミド樹脂(融点が388℃)、あるいはPTFE(融点が327℃)でも良い。さらに、絶縁テープ24の材料としては、耐熱性および電気絶縁性に優れた無機材料、例えばマイカでも良い。
The material of the
上記絶縁層25の外周部には、絶縁層25を覆うように融着層26を設けている。この融着層26は、絶縁層25の絶縁テープ24よりも融点が低い熱可塑性樹脂のフッ素樹脂であるFEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)(融点が250℃〜270℃)を溶融押出成形することによってチューブ状に設けている。融着層26の厚さは0.2〜0.3mmである。このような構成により、長尺なコイル導線20が形成されている。
A
このような構成のコイル導線20を、図5および図6に示すように、前記コイルユニット15のコイルベース27上に、所定の形状、この場合複数段の渦巻状に巻回して配設している。コイル導線20の両端部には端子28を熱かしめにより固着し、これら両端子27間に短時間電流を流しコイル導線20(各素線22)を発熱させて融着層26を溶融させ、これを固化させることにより隣り合った融着層26同士が固着し、コイル導線20は形状が安定した状態で固化されるようになる。このようにして誘導加熱コイル14が形成されている。誘導加熱コイル14を前記誘導加熱調理器1に配設した状態では、図5に示すようにコイル導線20の両端部の端子28が、プリント配線基板17に設けられた端子接続部29に接続される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
上記した構成によれば次のような作用効果を得ることができる。
トッププレート13上に調理用鍋19を載置した状態で、誘導加熱コイル14に高周波電流を流すことに基づき調理用鍋19が発熱し、この熱により調理用鍋19内の被調理物が加熱される。このとき、調理用鍋19が鉄系以外の銅鍋やアルミニウム鍋であっても、誘導加熱コイル14に40〜100kHzの高周波電流を流すことによりその調理用鍋19内の被調理物を加熱調理することができる。
According to the above configuration, the following operational effects can be obtained.
With the
誘導加熱コイル14におけるコイル導線20の外側に設けた絶縁層25と融着層26のうち内側の絶縁層25は、耐熱性および電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂であるポリイミド樹脂により形成された絶縁テープ24により構成しているから、熱に対して強く、溶融しない。このため、コイル導線20を所定の形状に固化させるために融着層26を溶融固化させる際に、外側の融着層26のみを溶かす際の温度管理が容易にできる。
Of the insulating
前記絶縁テープ24により形成された絶縁層25は、熱により変形し難く、破れ難いため、仮に融着層26が破れたとしても、内部の集合線23の素線22が露出するようなことを極力防止することができ、絶縁破壊(耐圧不良)が発生することを防止できる。
The insulating
集合線23を絶縁テープ24により締め付けているので、融着層26の溶融固化時に、コイル導線20(各素線22)に電流を流して加熱しても、素線22が動くことを防止できるとともに、内部空気の膨張で絶縁層25が膨らむことを防止でき、ひいては融着層26の膨らみも極力抑えることができ、絶縁層25および融着層26の破れを防止できる。これに伴い、それら絶縁層25および融着層26の膨らみを防ぐ治具の構造を簡素化することが可能となる。
Since the
ここで、前記絶縁層25は、絶縁テープ24を巻き付けることに変えて、融着層26と同様に長尺な円筒状(チューブ状)に形成することが考えられる。しかしながら、絶縁層25を構成するポリイミド樹脂を単純な円筒状に形成した場合には、柔軟性がなく、コイル導線20を渦巻状に巻回しようとしても巻回できず、所定の形状に巻回することができないという問題があった。これに対して、本実施形態のように、ポリイミド樹脂製の絶縁テープ24を用い、この絶縁テープ24を、集合線23の外周部に螺旋状に巻き付ける構成としたことにより、柔軟性を得ることが可能になり、コイル導線20を所定の形状に巻回することが可能となる。そして、絶縁層25の外周部に設けた融着層26を溶融固化させることにより、コイル導線20を巻回した形状に保持することができる。絶縁テープにマイカを用いた場合でも、同様な効果を得ることができる。
Here, the insulating
絶縁層25は、絶縁テープ24をこれの一部が重なるように螺旋状に巻き付ける構成としたことにより、絶縁層25から内部の集合線23の素線22が露出することを防止でき、ひいては絶縁破壊が発生することも防止できる。
絶縁テープ24として、厚さが0.2mm〜0.01mmのものを使用することで、取り扱い性が良く、また、絶縁層25としての品質も確保することができる。
The insulating
By using a tape having a thickness of 0.2 mm to 0.01 mm as the insulating
本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張できる。
コイル導線20の集合線23は、素線22を多数本拠り合わせることで形成することもできる。また、従来の図7と同様に、複数本の素線22を拠り合わせた小集合線を複数本拠り合わせて中集合線とし、この中集合線を複数本拠り合わせることで形成することもできる。
本発明の誘導加熱コイル14は、誘導加熱装置として誘導加熱調理器に適用した例を例示したが、誘導加熱調理器以外の誘導加熱装置の誘導加熱コイルにも適用することができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The
Although the example which applied the
図面中、11は誘導加熱調理器、14は誘導加熱コイル、15はコイルユニット、19は調理用鍋(被加熱体)、20はコイル導線、21は小集合線、22は素線、22aは導体、22bは絶縁層、23は集合線、24は絶縁テープ、25は絶縁層、26は融着層を示す。 In the drawings, 11 is an induction heating cooker, 14 is an induction heating coil, 15 is a coil unit, 19 is a cooking pan (heated body), 20 is a coil conductor, 21 is a small assembly wire, 22 is a strand, and 22a is Conductor, 22b is an insulating layer, 23 is an assembly line, 24 is an insulating tape, 25 is an insulating layer, and 26 is a fusion layer.
Claims (3)
前記コイル導線は、
導体の外周部に絶縁層を有する素線もしくは前記素線を束ねた小集合線を撚り合わせて構成された集合線と、
耐熱性および電気絶縁性を有する無機材料、または有機材料の非溶融性の熱硬化性樹脂あるいは溶融し難い熱可塑性樹脂により形成された絶縁テープを前記集合線の外周部に巻き付けることにより当該集合線の外周部を覆うように設けられた絶縁層と、
この絶縁層の外周部に当該外周部を覆うように設けられ、前記絶縁テープより融点が低い熱可塑性樹脂により形成された融着層とを備え、
前記コイル導線を所定の形状に巻回した状態で前記コイル導線に電流を流して当該コイル導線を発熱させ、その熱で前記融着層を溶融固化させることにより隣り合った前記融着層同士を固着して前記コイル導線の形状を安定化させる構成としたことを特徴とする誘導加熱コイル。 An induction heating coil for inductively heating an object to be heated based on passing a high-frequency current through a coil conductor,
The coil conductor is
An assembly wire formed by twisting together a strand having an insulating layer on the outer periphery of the conductor or a small assembly wire in which the strands are bundled;
An assembly line is formed by winding an insulating tape formed of an inorganic material having heat resistance and electrical insulation, or a non-melting thermosetting resin of an organic material or a thermoplastic resin that is difficult to melt around the outer periphery of the assembly line. An insulating layer provided to cover the outer periphery of the
The outer peripheral portion of the insulating layer is provided so as to cover the outer peripheral portion, and includes a fusion layer formed of a thermoplastic resin having a lower melting point than the insulating tape,
In the state where the coil conductor is wound into a predetermined shape, an electric current is passed through the coil conductor to heat the coil conductor, and the fusion layers adjacent to each other are melted and solidified by the heat. An induction heating coil characterized by being configured to be fixed to stabilize the shape of the coil conductor.
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