JPH08315972A

JPH08315972A - 誘導加熱コイル

Info

Publication number: JPH08315972A
Application number: JP11560595A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sasaki; 稔典佐々木; Yoshiharu Sato; 義治佐藤
Original assignee: Zojirushi Corp
Current assignee: Zojirushi Corp
Priority date: 1995-05-15
Filing date: 1995-05-15
Publication date: 1996-11-29
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: JP3165778B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コイルの中心付近の発熱を押さえて温度の上
昇を防止する。【構成】基板２表面上に帯状の導体３を渦巻き状に配
設してなる誘導加熱コイル１において、前記基板２表面
上の帯状導体３を渦巻き方向に複数のレーン５，６，７
に細線化して、該細線化したレーン５，６，７のうち最
内周側のレーン７又は最外周側のレーン５のいずれかを
途中で断って他側に配設するとともに互いに導通させ、
全てのレーン５，６，７の長さを同一にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炊飯器、電磁調理器等の
調理器に用いられる誘導加熱コイルに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、調理器に用いられる誘導加熱コイ
ルとして、数十本のエナメル線をより合わせたリッツ線
が用いられてきた。このリッツ線は製造コストが高いう
え、渦巻き状に配設する作業が煩雑であったため、近
年、このようなリッツ線に代えて、図１９に示すよう
に、基板３２の表面に帯状の銅板又は箔からなる導体３
３を渦巻き状態に配設した誘導加熱コイル３１が提案さ
れ実用化されている（実開昭５５−５７９９７号公報、
特開平６−３０２３７７号公報等参照）。この誘導加熱
コイル３１に高周波電流を流すと、図２０に示すよう
に、コイルの渦巻き方向に直交する方向に交番磁界が形
成され、この磁界内に鍋３４が置かれると鍋３４に渦電
流が生じて、ジュール熱により発熱する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２１
に示すように、誘導加熱コイル３１の中心付近は磁束密
度が大きいため、コイルの中心付近の帯状導体３３を貫
通する磁力線回りの渦電流が集中して生じる。この結
果、コイルの中心付近の温度が高温（約２００℃）にな
り、基板３２やその周辺の部材を劣化させるという問題
があった。そこで、図２２に示すように、コイルの幅を
渦巻き方向に複数のレーン３５，３６，３７に細線化し
てコイルを貫通する磁力線による渦電流を微小にするこ
とによって発熱を押さえることが考えられるが、これで
は内周側のレーン３７が外周側のレーン３５に比べて長
さが短く抵抗が小さくなるため、内周側のレーン３７に
電流が集中し、かえって温度が上昇するという欠点があ
る。本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、コ
イルの中心付近の発熱を押さえて温度の上昇を防止する
ことができる誘導加熱コイルを提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１の発明は、基板表面上に帯状の導体を渦巻き状
に配設してなる誘導加熱コイルにおいて、前記基板表面
上の少なくとも中心付近の帯状導体を渦巻き方向に複数
のレーンに細線化して、該細線化したレーンを途中で配
置替えすることにより全てのレーンの長さを同一にした
ものである。ここで、レーンの配置替えとしては次の２
つの態様が好ましい。第１に、最内周側レーン又は最外
周側レーンのいずれかを途中で断って他側に配設して互
いに導通させる。第２に、内周側のレーンと外周側のレ
ーンをそれぞれ途中で断って互いに導通させる。また、
帯状導体を細線化する範囲は、渦巻きの少なくとも中心
付近の数ターンにする。もちろん、全ターンにわたって
細線化してもよい。

【０００５】第２の発明は、基板表面上の少なくとも中
心付近の帯状導体を渦巻き方向に複数のレーンに細線化
して、該細線化したレーンのうち内周側のレーンの幅を
外周側のレーンの幅に対して相対的に小さくすることに
より全てのレーンの電気抵抗を同一にしたものである。
第３の発明は、基板表面上の少なくとも中心付近の帯状
導体を渦巻き方向に複数のレーンに細線化して、該細線
化した少なくとも内周側のレーンを含む各レーンを途中
で断って抵抗を介して互いに導通させることにより全て
のレーンの電気抵抗を同一にしたものである。第４の発
明は、前記基板表面上の少なくとも中心付近の帯状導体
を渦巻き方向に複数のレーンに細線化して、該細線化し
た少なくとも外周側のレーンを含む各レーンの途中の所
定長さ間に並列抵抗を接続することにより全てのレーン
の電気抵抗を同一にしたものである。

【０００６】

【作用】第１、第２、第３及び第４の発明では、基板表
面上の帯状導体が渦巻き方向に複数のレーンに細線化さ
れているので、各レーンを貫通する磁力線によって当該
レーンに生じる渦電流が小さくなり、コイル中心付近に
おける発熱が押さえられる。第１の発明では、内周側の
レーンが途中で外周側を通り、あるいは外周側のレーン
が途中で内周側を通ることによって全てのレーンの長さ
が同一であるので、各レーンに均一に電流が流れる。第
２の発明では、内周側のレーンの幅が外周側より小さ
く、全てのレーンの電気抵抗が同一であるので、各レー
ンに均一に電流が流れる。第３及び第４の発明では、各
レーンに設けた抵抗によって全てのレーンの電気抵抗が
同一であるので、各レーンに均一の電流が流れる。この
ように、いずれの発明においても、細線化された各レー
ンに均一な電流が流れるので、内周側のレーンが集中的
に発熱することがない。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。図１は、第１の発明の実施例にかかる誘導加熱
コイル１を示す。基板２の表面には、銅、銀、金、アル
ミニウムその他固有抵抗の小さい導電性材料からなる帯
状導体３が渦巻き状態に配設されている。この帯状導体
３は、両端部４（一端のみ図示）を除いて同一幅の３つ
のレーン５，６，７に渦巻き方向に細線化されている。
これらのうち外周側の第１レーン５は、図２に示すよう
に、中心側端部４から渦巻き方向に沿って外側に向かう
途中のＡ点で寸断されている。中間の第２レーン６及び
内周側の第３レーン７は、第１レーン５が寸断されたＡ
点で外側に向かって屈曲し、それぞれ外周側レーン、中
間レーンの延長線上に移動している。さらに、この移動
した第３レーン７の内側で、かつ、内周側レーンの延長
線上には、新たな第１レーン５ａが配設されている。

【０００８】当初の第１レーン５の終端部と新たな第１
レーン５ａの始端部は図３に示すように、基板２の裏側
においてジャンパ線８によって電気的に導通されてい
る。なお、このジャンパ線８を使用する変わりに、図４
に示すように、予め基板２の裏面に形成したプリント配
線パターン９によって導通させてもよい。あるいは、図
５に示すように、基板２の表面で耐熱被覆線８ａにより
導通させてもよい。同様にして、誘導加熱コイル１の渦
が１ターンする間にＢ点及びＣ点の２つの地点において
レーンが移動されている。このようなレーンの移動は、
渦巻き方向の全長にわたって行われている。この結果、
第１レーン５，５ａ，…と、第２レーン６，６ａ，…
と、第３レーン７，７ａ，…とは、全て同一の長さで、
同一の電気抵抗となっている。

【０００９】前記構成の誘導加熱コイル１の両端部４
（他方は図示せず）に高周波電圧を印加すると、各レー
ン５，５ａ，…、６，６ａ，…、７，７ａ，…の電気抵
抗は同一であるために、各レーン５，５ａ，…、６，６
ａ，…、７，７ａ，…には高周波電流が均一に流れ、誘
導加熱コイル１の渦巻き方向と直交する方向に交番磁界
が形成される。そして、この磁界内に置かれた図示しな
い鍋が渦電流によるジュール熱によって発熱し、調理が
行われる。

【００１０】誘導加熱コイル１回りの交番磁界を形成す
る磁力線のうち帯状導体３を貫通する磁力線によって帯
状導体３に渦電流が発生するが、該帯状導体３は複数の
レーン５，５ａ，…、６，６ａ，…、７，７ａ，…に細
線化されているので、図２に示すように、磁力線回りの
渦電流は細線化されていない従来の誘導加熱コイル（図
１７参照）に比べて小さくなっている。したがって、こ
の渦電流による発熱は少ない。また、細線化された各レ
ーン５，５ａ，…、６，６ａ，…、７，７ａ，…は同一
の長さで、同一の電気抵抗となっているため、いずれか
のレーンに電流が集中して流れることはなく、したがっ
て局部的な発熱が生じない。この結果、誘導加熱コイル
１の中心付近の温度は、従来の２００℃から１１０℃程
度に押さえられることが本発明者らにより確認されてい
る。

【００１１】図６は、第１の発明の他の実施例にかかる
誘導加熱コイル１を示す。基板２に渦巻き状態に配設さ
れた帯状導体３は、その渦巻き方向に幅の等しい５つの
レーン５，５′，６，７′，７に細線化されている。中
間レーン６を除く外周レーン５，５′、内周レーン
７′，７は渦巻き方向のある１つの点Ａにおいて分断さ
れている。そして、図７に示すように、最外周レーン５
は最内周レーン７と導通されている。また、最外周レー
ン５の内側に隣接する外周レーン５′も、最内周レーン
７の外側に隣接する内周レーン７′と導通されている。
導通の方法は、図３から図５のいずれかに示す方法で行
われる。この結果、各レーン５，５′，６，７′，７は
全て同一の電気抵抗となり、その作用効果は前記図１の
実施例と同様である。なお、この実施例では、レーンの
屈曲がなく、またレーンの分断位置も１カ所でよいの
で、渦巻きの形状が単純になるという利点がある。

【００１２】図８は、第２発明の実施例にかかる誘導加
熱コイル１を示す。基板２に渦巻き状態に配設された帯
状導体３は、その渦巻き方向に３つのレーン５，６，７
に細線化されている。この実施例ではレーン５，６，７
の移動はないが、図９に示すように、レーン幅が内周レ
ーン７で最も小さく、中間レーン６、外周レーン５の順
で大きくなっている。この結果、各レーン５，６，７は
全て同一の電気抵抗となっている。したがって、この実
施例においても、レーン５，６，７を貫通する磁力線に
よる渦電流が小さくなるとともに、各レーン５，６，７
の電流が均一になるので、誘導加熱コイル１の発熱が押
さえられる。

【００１３】図１０は、第３発明の実施例にかかる誘導
加熱コイル１を示す。基板２に渦巻き状態に配設された
帯状導体３は、その渦巻き方向に３つのレーン５，６，
７に細線化されている。各レーン５，６，７の幅は図１
１に示すように同一であり、渦巻き方向の長さは内周レ
ーン７が最も短く、外周レーン５が最も長くなってい
る。しかし、各レーン５，６，７は１カ所で分断され、
裏面側において抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７によって電気的に
導通されている。各レーン５，６，７の抵抗Ｒ５，Ｒ
６，Ｒ７の抵抗値は、内周レーン７が最も大きく、外周
レーン５が最も小さくなっている。この結果、各レーン
５，６，７の電気抵抗が同一になっている。したがっ
て、この実施例においても、レーン５，６，７を貫通す
る磁力線による渦電流が小さくなるとともに、各レーン
５，６，７の電流が均一になるので、誘導加熱コイル１
の発熱が押さえられる。なお、外周レーン５は途中で寸
断しなくてもよいが、この場合は外周レーン５の抵抗を
基準にして他のレーンの抵抗Ｒ６，Ｒ７を定める。

【００１４】図１２は、第４発明の実施例にかかる誘導
加熱コイルの帯状導体３を示す。渦巻き方向に細線化さ
れた３つのレーン５，６，７の各幅は同一であり、渦巻
き方向の長さは内周レーン７が最も短く、外周レーン５
が最も長くなっている。しかし、各レーン５，６，７は
所定長さ間に、裏面側において抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７が
並列に接続されている。各レーン５，６，７の所定長さ
の導体と抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７の合成抵抗値は、内周レ
ーン７が最も大きく、外周レーン５が最も小さくなって
いる。この結果、各レーン５，６，７の電気抵抗が同一
になっている。したがって、この実施例においても、レ
ーン５，６，７を貫通する磁力線による渦電流が小さく
なるとともに、各レーン５，６，７の電流が均一になる
ので、誘導加熱コイル１の発熱が押さえられる。なお、
内周レーン７の電気抵抗Ｒ７を設けずに、外周レーン５
及び中間レーン６の抵抗Ｒ５，Ｒ６を調整して各レーン
の抵抗が同一になるようにしてもよい。前記図１、図
６、図８、図１０及び図１２の誘導加熱コイル１におい
ては、渦巻きの全ターンにわたって複数にレーンに細線
化したが、磁束密度の高い渦巻きの中心付近の数ターン
についてのみ細線化するようにしてもよい。

【００１５】図１３は、以上説明した誘導加熱コイル１
を用いた炊飯器を示す。この炊飯器では、蓋体１１が開
閉可能に取り付けられた本体１２に有底容器状の保護枠
１３が収容固定され、この保護枠１３の中に鍋１４が収
容されるようになっている。保護枠１３には、底外面中
央に第１の誘導加熱コイル１が配設され、外周丸角部に
は第２の誘導加熱コイル１ａが配設されている。これら
のコイル１，１ａの下方には複数のフェライト１５が放
射状に配設されている。前記第１の誘導加熱コイル１と
しては、図１、図６、図８、図１０又は図１２に示すい
ずれかの誘導加熱コイルが使用される。また、前記第２
の誘導加熱コイル１ａとしては、図１５に示すように、
環状のフレキシブル基板１６に帯状導体１７を渦巻き状
態に配設したものが使用されている。

【００１６】前記環状のフレキシブル基板１６は、図１
４に示すように、矩形のフレキシブル基板１６′より扇
形に無駄なく板取りすることによって歩留まりを向上さ
せることができる。扇形のフレキシブル基板１６には、
予め帯状導体１７が形成されている。この帯状導体１７
は、図１６に示すようにフレキシブル基板１６の両端を
合わせたときに帯状導体１７が渦巻き状態で連続するよ
うに、予め帯状導体１７の両端の位置がずらせてある。
この代わり、図１７に示すように、帯状導体１７の両端
を同じ位置にしておいて、フレキシブル基板１６の両端
をずらせて合わせた場合に帯状導体１７が渦巻き状態に
連続するようにしてもよい。いずれにしても、帯状導体
１７の突合わせ部は図中点線で示すようにハンダ付けか
ハトメ等の他の手段によって電気的に導通される。な
お、本突合わせ部分は経済的材料取りとの関係から３カ
所ぐらいになってもよい。

【００１７】前述のようにして環状に接続されたフレキ
シブル基板１６からなる第２の誘導加熱コイル１ａは、
図１５に示すように保護枠１３の底の外周丸角部に配設
され、接着剤等によって適宜保持される。一方、矩形の
第１の誘導加熱コイル１は、保護枠１３の底中央に配設
され保持される。第１の誘導加熱コイル１の中心側の一
端は後述する電気回路のインバータ回路２２に接続さ
れ、他端は第２の誘導加熱コイル１ａの一端に接続され
る。また、第２の誘導加熱コイル１ａの他端は直流電源
回路２１に接続される。

【００１８】図１８は、前記炊飯器の電磁誘導加熱装置
の回路図を示す。この装置は、直流電源回路２１と、イ
ンバータ回路２２と、共振回路２３とからなっている。
直流電源回路２１は、交流電源２４からの交流電圧を整
流回路２５によって整流し、コイル２６及びコンデンサ
２７によって平滑して直流電圧を得るものである。イン
バータ回路２２は、直流電源回路２１で得た直流電圧を
トランジスタ等のスイッチング半導体２８によって高周
波電圧に変換するようになっている。スイッチング半導
体２８は発振制御回路２９によってスイッチング制御さ
れる。共振回路２３は、前記インバータ回路２２のスイ
ッチング半導体２８に対して直列に接続され、かつ、互
いに直列接続された第１の誘導加熱コイル１及び第２の
誘導加熱コイル１ａと、これらの２つの誘導加熱コイル
１，１ａに対して並列に接続された共振用コンデンサ３
０とからなっている。

【００１９】前記構成の誘導加熱装置において、交流電
源２４の交流電圧は整流回路２５により整流され、コイ
ル２６及びコンデンサ２７により平滑されて直流電圧と
なる。この直流電圧は、スイッチング半導体２８のスイ
ッチングによって高周波電圧に変換される。そして、こ
の高周波電圧は第１の誘導加熱コイル１及び第２の誘導
加熱コイル１ａとコンデンサ２７とからなるＬＣ共振回
路に印加される。これにより、第１の誘導加熱コイル１
及び第２の誘導加熱コイル１ｂに生じる交番磁界によっ
て鍋１４（図１３参照）に渦電流が発生し、この結果ジ
ュール熱によって鍋１４が発熱し、炊飯が行われる。第
１の誘導加熱コイル１は、前述のように、３つのレーン
に細線化されて発熱が押さえられているので、基板２や
その他の周辺の部品が劣化することがない。また、コイ
ル１の中心部が従来ほど高温にならないので、コイルの
近辺に遮熱板や放熱板を配置する必要がなく、炊飯器の
構造が単純化、小型化される。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、第１、
第２、第３及び第４の発明によれば、いずれも基板表面
上の帯状導体を渦巻き方向に複数のレーンに細線化し、
各レーンの電気抵抗を同一にしたので、コイルの中心付
近において各レーンを貫通する磁力線による渦電流が小
さくなるとともに、各レーンに均一な電流が流れる。こ
の結果、各レーンを貫通する磁力線による渦電流が小さ
くなるとともに、内周側のレーンに電流が集中すること
がなく、コイル中心付近の発熱が押さえられ、コイル周
辺の部材の劣化を防止できるうえ、遮熱や放熱措置を採
る必要がなくなり装置の構造の単純化、小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の誘導加熱コイルの実施例を示す平
面図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】図２のＩ−Ｉ線断面図である。

【図４】図３の変形例を示す断面図である。

【図５】図３の他の変形例を示す断面図である。

【図６】第１発明の誘導加熱コイルの他の実施例を示
す平面図である。

【図７】図６の部分拡大図である。

【図８】第２発明の誘導加熱コイルの実施例を示す平
面図である。

【図９】図８の部分拡大図である。

【図１０】第３発明の誘導加熱コイルの実施例を示す
平面図である。

【図１１】図１０の部分拡大図である。

【図１２】第４発明の誘導加熱コイルの実施例を示す
部分拡大平面図である。

【図１３】本発明の誘導加熱コイルを備えた炊飯器の
概略断面図である。

【図１４】フレキシブル基板の板取り図である。

【図１５】図１３に示す炊飯器の誘導加熱コイルの分
解斜視図である。

【図１６】フレキシブル基板の接続部を示す正面図で
ある。

【図１７】図１６の変形例を示す正面図である。

【図１８】本発明の誘導加熱コイルを備えた炊飯器の
電気回路図である。

【図１９】従来の誘導加熱コイルの平面図である。

【図２０】従来の誘導加熱コイル回りの磁力線を示す
断面図である。

【図２１】従来の誘導加熱コイルを示す平面図であ
る。

【図２２】細線化された従来の誘導加熱コイルの平面
図である。

【符号の説明】

１…誘導加熱コイル、２…基板、３…帯状導体、５…外
周側レーン、６…中間レーン、７…内周側レーン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板表面上に帯状の導体を渦巻き状に配
設してなる誘導加熱コイルにおいて、前記基板表面上の
少なくとも中心付近の帯状導体を渦巻き方向に複数のレ
ーンに細線化して、該細線化したレーンを途中で配置替
えすることにより全てのレーンの長さを同一にしたこと
を特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項２】基板表面上に帯状の導体を渦巻き状に配
設してなる誘導加熱コイルにおいて、前記基板表面上の
少なくとも中心付近の帯状導体を渦巻き方向に複数のレ
ーンに細線化して、該細線化したレーンのうち内周側の
レーンの幅を外周側のレーンの幅に対して相対的に小さ
くすることにより全てのレーンの電気抵抗を同一にした
ことを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項３】基板表面上に帯状の導体を渦巻き状に配
設してなる誘導加熱コイルにおいて、前記基板表面上の
少なくとも中心付近の帯状導体を渦巻き方向に複数のレ
ーンに細線化して、該細線化した少なくとも内周側のレ
ーンを含む各レーンを途中で断って抵抗を介して互いに
導通させることにより全てのレーンの電気抵抗を同一に
したことを特徴とする誘導加熱コイル。
【請求項４】基板表面上に帯状の導体を渦巻き状に配
設してなる誘導加熱コイルにおいて、前記基板表面上の
少なくとも中心付近の帯状導体を渦巻き方向に複数のレ
ーンに細線化して、該細線化した少なくとも外周側のレ
ーンを含む各レーンの途中の所定長さ間に並列抵抗を接
続することにより全てのレーンの電気抵抗を同一にした
ことを特徴とする誘導加熱コイル。