JPH06243960A - 低放射誘導加熱コイル - Google Patents

低放射誘導加熱コイル

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JPH06243960A
JPH06243960A JP5308668A JP30866893A JPH06243960A JP H06243960 A JPH06243960 A JP H06243960A JP 5308668 A JP5308668 A JP 5308668A JP 30866893 A JP30866893 A JP 30866893A JP H06243960 A JPH06243960 A JP H06243960A
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JP
Japan
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coils
coil
conductor
flat
coil structure
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Withdrawn
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JP5308668A
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English (en)
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H Mcguffygan Thomas
トーマス・エイチ・マクガフィガン
A Dorjack Frank
フランク・エー・ドルジャック
C Filimon Christian
クリスチャン・シー・フィリモン
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Metcal Inc
Original Assignee
Metcal Inc
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/36—Coil arrangements
    • H05B6/362—Coil arrangements with flat coil conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1245—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁束の外部放射を低減することができるよう
にし、該外部放射によって起きる損害を防止するように
する。 【構成】 ほぼ平らな強磁性プレートと、前記強磁性プ
レートとほぼ平行で前記強磁性プレートから電気的に絶
縁されていると共に、並行配置された少なくとも２つの
平螺旋コイルを含む平コイル構造体と、前記コイルの電
流が反対方向に流れるように前記コイルを互いに接続す
る手段と、から成るグリドル。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、外部放射が低い中空の
弓状誘導コイルの組立方法およびそのコイルを含む構造
体に関し、特に、平螺旋巻きコイルから形成されたその
種のコイルおよび内部コイルからの放射を減少させる端
部コイルを含むコイル構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この出願は、１９９２年１１月１３日提
出の米国特許出願第０７／９７４７３４号の分割出願を
基礎とすると共に、１９９１年２月２０日提出の「プラ
スチック材料の接合方法および装置」と題する米国特許
出願第０７／６５７９９６号、１９９２年１月２４日提
出の「電気溶融接合」と題する米国特許出願第０７／７
７６３７８号および１９９２年７月２９日提出の「電気
溶融接合」と題する米国特許第０７／９１５８４９号に
関連する。
【０００３】種々の誘導コイル構造体が、誘導加熱の分
野および焼き物料理の分野ならびに、上記の関連出願に
加え、米国特許出願第５１２５６９０号、国際公開第Ｗ
Ｏ８１／０２４０５号、同第ＷＯ８２／０２５９３号お
よび同第ＷＯ８２／０２１２４号に開示されるようなプ
ラスチックパイプの溶融分野に存在する。これらの全出
願および特許の基本テーマは、接合されるプラスチック
部材に挟まれた要素を誘導加熱するコイルを組込むこと
である。その要素は、金属材料で成り、好ましくは、限
界温度を越える温度上昇の関数として透磁率が大きく減
少する強磁性体などの材料から成る。限界温度とは、そ
の材料の有効キュリー温度に極めて近い温度をいう。上
述の文献における強磁性体はいずれの場合も接合される
部材の間に配置されている。
【０００４】上記文献のコイルは意図した結果を得るの
にある程度有効であるが、磁束の外部放射が問題視され
ており、そのような外部放射によって起きる損害に対す
る知識が高まってきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、コ
イルの外部への磁界の放射が少ないコイル構造対を提供
することを目的とする。
【０００６】本発明の別の目的は、供給された交流電流
によって誘導された磁界をコイルの内部に集中させると
共に、外部への磁界の放射が比較的少なくなる実質的に
中空で円筒形のコイル構造体を提供することである。
【０００７】本発明の更に別の目的は、誘導加熱式調理
装置によって生成される総体的な放射レベルを遠方磁界
および近傍磁界の双方について改善することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本発明によるコイルは、同軸であるも互いに離隔し
た２つの群の導体リングを含む。このリングは、中空で
概ね円筒形であり、一方の群の各リングの第２の端部
は、シリンダの軸に対して平行に延びる第２の導体を介
して軸に沿って同列の他の群の第１のリングの第２端部
に接続されており、他の群のリングの第１の端部は、上
記のような導体群の第１の導体を介して第１の群の第２
のリングの第１端部に接続されている。導体リングを互
いに接続する導体は、互いの磁界を打消合うように重ね
合わせアレイに配置されており、これらと交差する平面
はシリンダの軸から遠く離れている。リングの接続部は
結合された最外側リングであり、残りのリングが同じ順
位で順番に並んでいる。
【０００９】こうして、２つの直列リング構造によって
生成された磁界は、円筒リングの内部において互いに位
相がズレている。コイル間のスペースにより、外部放射
に関するソレノイドの従来の利点を維持する一方、リン
グ内の磁界は強くなる。また、２つの直列リングを相互
に接続する２組の導体によって生成された磁界は、その
中で電流が逆方向に流れるので、相互に抵抗してこれら
の導体からの放射を実質的に減少させる。
【００１０】上述したコイル構造は、交流電源の第１の
端子に接続可能な最外側導体の非接続端部および２組の
導体と交流電源の第２の端子に接続される部材との間に
スペースを提供するため接続端部が外方に向けられた最
内側導体の非接続端部が提供されるように矩形パンケー
キ螺旋導体を巻上げることによって形成される。上記の
コイルを形成するため、旋回部の端部は円筒形旋回部が
形成される最に重ねられて円筒形導体を互いに接続する
導体が提供される。
【００１１】本発明の別の実施例において、上述の装置
と同じ重要効果が円筒形コイルの同一基本構成で達成で
きる。この場合、２つの群の導体リングの相互連結は、
２つのリング群の各端部に位置するも、これから離隔す
る２つのコイルによって行われる。１の群の導体リング
間の全ての接続部は、１対１の関係における隣接コイル
の旋回部を介する接続の影響を受ける。所望の結果は３
乗降下から得られる、つまり、磁界はコイルの端部から
の距離の３乗のレベルで降下する。
【００１２】４矩形コイル装置の平パンケーキコイル構
造は、例えばファーストフードの店の業務用グリドル
（griddle）に使用されている。円形型におけるよう
に、偶数個のコイルがあり、隣接するコイルはこれらを
流れる電流が反対方向になるような向きになっており、
コイルは２×２列のアレイにおいて互いに概ね接してい
る。特定のデザインにおける個々のセルの形状縦横比は
変えてもよい。具体的に、個々のコイルは、同じ形状
で、同一又は異なる縦横比を有していても、異なる形状
で異なる縦横比を有していてもよい。
【００１３】
【実施例】添付図面中、図１を参照するに、コイル構造
体２は、第１の導体リング群４、６、８および１０と第
２の導体リング群４’、６’、８’および１０’とで構
成されている。図示した導体リングの数および導体幅は
単なる例示であり、リング数および各々の具体的用途に
おける幅は、処理される部材の長さおよび使用する電流
の関数である。
【００１４】導体リング４および４’は導体１２によっ
て連結されており、導体リング６および６’は導体１４
によって連結されており、導体リング８および８’は導
体１６により、そして導体リング１０および１０’は導
体１８によって連結されている。これらの全連結部は、
図１に見られる導体リングの端部である。図１で見えな
い導体リングの端部は図２に示される導体１２’、１
４’および１６’によって連結されている。
【００１５】導体リング４の図１に示される下端部は交
流電源（図示せず）の一方の端子に導体２０を介して接
続されている。導体リング１０’の端部は上記交流電源
の他方の端子に導体２２を介して接続されている。
【００１６】導体リングおよび導体における電流方向は
図１に矢印で示されている。この流れは図２に示される
構造体の基本形状から明白である。
【００１７】図２を参照するに、図１の構造体は、部材
４に始まる平螺旋（パンケーキコイル）を巻き、中央導
体２２で終わる矩形螺旋を巻くことによって形成され
る。中央導体は、リード部２２を提供すると共に、導体
部材を２つのグループに分割して図１のエアギャップ２
４を形成するため導体４、４’等の長手方向に対して９
０゜折り曲げられている。導体４の接続部を形成する導
体２０は図２に示される折り曲げ位置において導体２２
と平行となっている。
【００１８】図２の構造体から図１の構造体を形成する
ため、導体１２、１４、１６および１８は、導体１
２’、１４’、１６’および１８’の先端に折り重ねら
れる。同時に、導体４、６、８、１０、４’、６’、
８’および１０’は対応する導体リングに形成される。
【００１９】リングの全位置において、リングを流れる
電流はその内側にズレ位相磁界（OUT-OF-PHASE FIELD）
を生成する。エアギャップ、即ち、スペース２４は、２
つのコイルによって生成された磁界を実質的に分離して
２つの位相がズレた低放射ソレノイドを形成し、クロス
オーバー部材１２、１４、１６、および１８が、クロス
オーバー部材（図示せず）によって生成された磁界を打
消し合い、部材２０および２２の磁界同士も消し合う。
リング外部の磁界は多くのソレノイドにおけると同様に
極めて弱い。
【００２０】添付図面の図３を参照すれば、図１のコイ
ル構造体を包含するクラムシェルが示されている。図１
のコイル構造体２は、ヒンジ２９を介して互いに軸支さ
れた２つの半片（あご部）２５および２７から成るクラ
ムシェル２３の内部に取付けられている。図示のごと
く、導体部材４、６、８および１０で表わされるコイル
構造２は、クラムシェルの内部に固定されている。導体
部材は、極めて薄いため、部材２５および２７が、開い
たあご部への横からのヒータ（負荷）の挿入を許容すべ
くクラムシェルを開放するためヒンジ２９を中心として
回転した際に撓む。
【００２１】あご部２５および２７は、外方に平行に延
びる平坦面、即ち、リップ部３１および３３を有する。
これらのリップ部は、基本コイル構造における部材１
２、１４、１６、１８、１２’、１４’、１６’および
１８’に被覆（包囲）するように配設されている。リッ
プ部３１および３３は、負荷が挿入されてあご部が閉じ
られた後にラッチ３５によって挟持され閉じられる。
【００２２】図４を参照すれば、コイルの外部への磁気
放射が低い代替コイル構造体が示されている。コイル構
造体２６は、４つのコイル２８、３０、３２および３４
を含み、コイル２８および３０は、線３８によって連結
されたコイル３２および３４並びに線３６を介して互い
に連結されている。コイル３０の旋回部４０は、線３６
のリード線４２を介してコイル２８の旋回部４４に連結
された一端を有する。線４６は、交流電源（図示せず）
に接続可能であり、リード線４２に接続されていない旋
回部４０の端部に接続されている。旋回部４８、５０お
よび５２は、それぞれリード線６０、６２および６４を
介して旋回部５４、５６および５８の一端に接続されて
おり、旋回部４４、５４および５６の他端は、線３６の
束のリード線によて旋回部４８、５０および５２に接続
されている。旋回部５８の他端は、コイル３２の旋回部
６６と交差してこれに連なる旋回部５２の下側弓状部の
一端に接続されている。コイル３２および３４の接続部
のパターンは、コイル２８および３０の間の接続部と全
く同一であり、コイル３４に最も近い旋回部６８の一端
は電源の第２の端子に接続されている。
【００２３】コイル２８および３４がある場合とない場
合のこのコイル構造体からの電磁放射のパターンが図５
に示されている。コイル２８および３４がない場合、コ
イルから外部に伝えられた放射レベルがコイル２８およ
び３４がある場合の放射を次第に上回ってゆくことが分
る。レベル変化は、コイル構造体の中央から０．３イン
チのところで顕著になり始め、０．５インチの位置でコ
イル２８および３４がある場合の放射がコイル２８およ
び３４が成い構造体より１００Ｈ／Ｉ低くなる。この急
降下は、「３乗」降下が原因している。図５から分るよ
うに、コイル２８および３４は、コイル３０および３２
の接続部、構造体の中央から０．５インチのところに位
置している。
【００２４】使用時、コイル３０および３２は、通常、
加熱される強磁性体、つまりヒータ上に配置され、好ま
しくは、コイルによって生成された磁界は、キュリー温
度調節が必要とされる場合に強磁性体をそのキュリー温
度近くまで加熱するのに十分なものである。必要によ
り、コイル２８および３４は、そのヒータおよび他のヒ
ータの励磁にも用いられる。
【００２５】次に図６および７を参照すれば、例えばフ
ァーストフード業界で用いられるグリドル（griddle）
に使用する図４のコイル構造の平坦版が示されている。
【００２６】この構造は、加熱されたグリドルの表面を
形成する強磁性プレート６０を含む。本発明のコイル構
造は要素６２であり、中間層は種々の要素を一体に保持
する構造要素である。
【００２７】このコイル構造体の詳細が図７に示されて
いる。磁界を強磁性負荷に結合するコイルを、隣接する
セルが反対方向の磁界を生成するような方向で偶数個の
セルをアレイに並べれば、誘導加熱装置によって生成さ
れた不必要な放射を極端に減少させることができると分
った。
【００２８】４個セル装置が図７に示されている。４個
セル、即ち、矩形パンケーキコイル６４、６６、６８お
よび７０は、図４の円筒形コイルと同様な方法で相互連
結されている。コイル６４は、コイル６６の最外側旋回
部７４に接続された最外側旋回部７２を有する。電源８
０はコイル６４および７０の最内側旋回部の端部８２お
よび８４を横切るように接続されている。コイル６６お
よび６８の最内旋回部の端部８６および８８は、リード
線６９を介して相互に連結されている。従って、各コイ
ルに流れる電流はこれに隣接する２つのコイルのものと
は反対に向いている。よって、この装置は、電流の流れ
に関する限り図４のコイル構造と同じである。
【００２９】図４のパンケーキ版の２コイル装置が図８
に示されている。２つの平コイル９０および９２は互い
に連結された最外コイル９４および９６、並びに、交流
電源１０６を横切って接続された最内旋回部１０２およ
び１０４の端部９８および１００を有する。隣接するコ
イルを流れる電流は同じように反対向きである。
【００３０】以下のチャートにおいて、磁界の強さは図
示した２および４コイルアレイから１５インチおよび３
０インチ離れて測定する。「矩形」コイルは、従来の単
コイルである。
【００３１】 コイルの種類 コイルプレートアレイからのループアンテナの距離 距離１５インチ 距離３０インチ 直 角 平 行 直 角 平 行 矩形 20mV 200mV 4mV 38mV ２セル付矩形（図８） 9mV 43mV 1.6mV 3.2mV ４セル付矩形（図７） 2mV 1.8mV 1mV 1mV
【００３２】このように、図７および８のコイル装置、
特に４個コイルアレイは磁気放射を減らすのに有効であ
る。
【００３３】電流の周波数は好ましくは１３．５６ＭＨ
ｚであるが、他の周波数を用いても良好な結果が得られ
る。「有効キュリー温度」という表現は、ヒータが冷え
始めて再び強磁性となるよう加熱を減少させるに十分な
透磁率の目立った減少が起きる温度を意味する。この温
度は使用する強磁性体の絶対キュリー温度より低い１℃
乃至１００℃とすればよい。キュリー点温度調節を実施
する場合、有効キュリー温度に達して要素Ｒが減少した
時に加熱が減少して標準Ｐ＝Ｉ2ＲがＰ＝ＫＲとなるよ
うに定電流を供給することが望ましい。上記したよう
に、「強磁性」なる言葉は、抵抗が温度とともに実質的
に減少するいかなる材料をも含むものとして使用されて
おり、非限定的に強磁性体、フェリ磁性体およびフェラ
イトを含む。
【００３４】
【発明の効果】以上のごとく構成したことにより、問題
視されている磁束の外部放射が低減でき、そのような外
部放射によって起きる損害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好適実施例によるコイル構造
体の斜視図である。
【図２】図２は、図１のコイル構造体が組立られる平螺
旋の概略図である。
【図３】図３は、クラムシェルにおける本発明のコイル
構造体の斜視図である。
【図４】図４は、本発明による代替コイル構造体の斜視
図である。
【図５】図５は、図４のコイル構造体の中央からの位置
の関数としての１メートル当たりのヘンリー／アンペア
のグラフ図である。
【図６】図６は、図７に示される強磁性加熱面およびパ
ンケーキコイル装置を含むグリドルの側面図である。
【図７】図７は、図６の装置に用いられるコイル構造体
の平面図である。
【図８】図８は、図７のコイルの２コイル変形例であ
る。
【符号の説明】
２ コイル構造体 ４ 導体リング ６ 導体リング ８ 導体リング １０ 導体リング ４’ 導体リング ６’ 導体リング ８’ 導体リング １０’ 導体リング １２ 導体 １４ 導体 １６ 導体 １８ 導体 １２’ 導体 １４’ 導体 １６’ 導体 １８’ 導体 ２４ エアギャップ ２３ クラムシェル ２５ あご部 ２７ あご部 ２８ コイル ３０ コイル ３２ コイル ３４ コイル ２９ ヒンジ ３１ リップ ３３ リップ ４０ 巻線 ４４ 巻線 ４８ 巻線 ５０ 巻線 ５２ 巻線 ５４ 巻線 ５６ 巻線 ５８ 巻線 ６６ 巻線 ６８ 巻線 ４２ リード線 ６０ リード線 ３６ ワイヤ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月２０日
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】 この出願は、１９９２年１１月１３日
提出の米国特許出願第０７／９７４７３４号を基礎とす
ると共に、１９９１年２月２０日提出の「プラスチック
材料の接合方法および装置」と題する米国特許出願第０
７／６５７９９６号、１９９２年１月２４日提出の「電
気溶融接合」と題する米国特許出願第０７／７７６３７
８号および１９９年７月２９日提出の「電気溶融接合」
と題する米国特許出願第０７／９１５８４９号に関連す
る。
フロントページの続き (72)発明者 クリスチャン・シー・フィリモン アメリカ合衆国 94080 カリフォルニア、 サニーヴェール、エスカロン・アヴェニュ 1055、ナンバー304

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ほぼ平らな強磁性プレートと、 前記強磁性プレートとほぼ平行で前記強磁性プレートか
    ら電気的に絶縁されていると共に、並行配置された少な
    くとも２つの平螺旋コイルを含む平コイル構造体と、 前記コイルの電流が反対方向に流れるように前記コイル
    を互いに接続する手段と、から成るグリドル。
  2. 【請求項２】 前記コイル構造体は、２掛ける２のアレ
    イに配設された４つのコイルを含み、前記コイルは、そ
    の各々の電流が両隣のコイルの電流と反対方向に流れる
    ように互いに接続されている請求項１に記載のグリド
    ル。
  3. 【請求項３】 等しい数の旋回部を有する偶数の平矩形
    パンケーキコイルから成り、 前記コイルは互いに当接しており、 前記旋回部は矩形螺旋状になっていると共に、２つの当
    接するコイルの各々の最外側旋回部の長さ部分が前記当
    接コイルの双方に共通となっており、 前記共通最外側長さ部分が、電流が前記コイルを反対方
    向に流れるように前記コイルを互いに接続している平パ
    ンケーキコイル構造体。
  4. 【請求項４】 前記コイルが四角形に４つ配されて成る
    請求項３に記載の平パンケーキコイル構造体。
  5. 【請求項５】 隣接するコイルの最内側端部に電源を接
    続する手段を更に含んで成る請求項３に記載の平パンケ
    ーキコイル構造体。
  6. 【請求項６】 等しい数の旋回部を有する偶数の平矩形
    パンケーキコイルから成り、 前記旋回部は矩形の螺旋形状とされており、 前記コイルの各々は長さ部分において互いに当接すると
    共に、電流が同一方向に流れるように電気的に接続され
    た各コイルの螺旋部の外側旋回部を有して成る平パンケ
    ーキコイル構造体。
  7. 【請求項７】 ほぼ四角形に配された４つの矩形コイル
    から成り、 前記四角形は全当接旋回部に電流が同じ方向に流れるよ
    うに互いに当接して接続された２つの２コイル群から成
    り、 前記各群の１のコイルの最内側旋回部が互いに接続され
    ており、 各群の別のコイルの最内側旋回部が前記コイルを交流電
    源を横切るように接続する手段を有して成る平パンケー
    キコイル構造体。
JP5308668A 1992-11-13 1993-11-15 低放射誘導加熱コイル Withdrawn JPH06243960A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/001,616 1992-11-13
US07/974,734 US5304767A (en) 1992-11-13 1992-11-13 Low emission induction heating coil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06243960A true JPH06243960A (ja) 1994-09-02

Family

ID=25522385

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5308668A Withdrawn JPH06243960A (ja) 1992-11-13 1993-11-15 低放射誘導加熱コイル
JP5308667A Pending JPH06243961A (ja) 1992-11-13 1993-11-15 低放射誘導加熱コイル及びその形成方法

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