KR100975158B1 - 유도가열용 코일 - Google Patents

Abstract

고주파손실 및 자기발열이 적고, 또한 제조가 용이한 유도가열용 코일을 제공하기 위해서, 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선을 복수 묶어 꼬아 합친 꼬임선의 외면을, 제 2 절연재로 덮어 형성한 코일을 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감아 코일부를 구성한다. 코일부의 단말과 접속부에서 줄열로 발열함과 동시에 단말을 가압하여 제 1 절연재 및 제 2 절연재를 용융시켜 도체와 누름 접촉하여, 도체와 전기접속을 유지하여 코일부의 단말외부접속용의 단자부를 고정한다. 이에 따라, 알루미늄과 같은 고도전율 또한 비자성의 피가열체를 유도가열하는 데 적당한, 자기의 고주파손실에 의한 발열을 억제하고 또한 제조를 쉽게 하여 저가격으로 품질의 안정한 유도가열용 코일을 얻을 수 있다.

Description

유도가열용 코일 {INDUCTION HEATING COIL}

본 발명은 유도가열장치에 설치되어, 특히 알루미늄 등의 저저항, 저투자율의 피가열물을 가열하기 위한 유도가열용 코일에 관한 것이다.

종래, 유도가열조리기에 사용하는 냄비로서는 투자율이 높은 철냄비가 사용되고 있었지만, 근년 철냄비 이외에 구리냄비나 알루미늄냄비 등도 사용하고 싶다고 하는 요구가 높아져 왔다. 구리냄비나 알루미늄냄비를 유도가열하는 경우, 구리나 알루미늄은 저항율이 낮고 또한 투자율이 낮기 때문에, 철냄비에 알맞은 약 20∼약 30kHz보다도 높은 약 40∼약 100kHz의 주파수의 고주파전류를 가열코일에 흐르게 해야 한다. 그러나 주파수가 높아지면, 표피효과에 의해 고주파전류가 도체의 표면부근만을 흐른다. 바꿔 말하면 단면 중 중심부를 흐르지 않기 때문에, 실효적으로 도체의 단면이 가는 것과 같은 것이 되어, 가열코일권선 자신의 동작시의 실효저항이 현저히 증대한다. 그래서, 표면적을 늘려 실효적으로 저항을 감소하는 방법으로서, 가는 도체(예를 들면 지름 0.1mm의 구리선)의 표면에 절연피복을 갖는 소선(素線)(element wire)을 몇 개 내지 수십개 묶은 선을 사용하여 가열코일을 만드는 방법이 행하여져 왔다.

또한, 표피효과에 의한 실효적인 저항(실효저항)을 낮추기 위해서, 가열코일용 도체인 코일을, 소선을 묶은 꼬임선을 더욱 꼬아 합치는 다단층집합구조로 하고 있다. 또한 근접효과(이하, 근접작용이라고 한다)에 의한 저항의 증가를 억제하기 위해서, 적어도 제 1 단계의 꼬임선은 엮음에 의해 형성하는 등의 제안이 되고 있다.

근접작용이란, 근접한 도체에 고주파전류가 흐를 때에, 자계를 통해 서로 영향을 주어 전류분포에 기울기가 생기는 현상으로, 도체표면의 실효적인 저항이 증대한다. 근접작용은 고주파전류의 방향이 도체사이에서 일치하게 될수록 도체사이의 간격이 작을수록 커진다. 상기 종래의 구성에서는, 가열코일의 고주파전류에 대한 저항을 어느 정도 감소시킬 수 있다. 그러나, 유도가열의 효율을 더욱 좋게 하기 위해서는, 더욱 코일저항을 저감해야 한다.

상기 종래의 구성에서는, 가열코일의 고주파전류에 대한 코일저항(고주파저항)을 감소시킬 수 있다. 그러나, 이것들의 구성을 채용하여, 구리나 알루미늄제 냄비를 가열하기 위한 가열코일을 만들기 위해서는 소선의 도체지름을 0.1mm 이하로 될 수 있는 한 가늘고 또한 될 수 있는 한 많은 소선을 묶어 코일을 형성해야 한다(예를 들면 1000개∼2000개). 이와 같이 소선의 지름이 가늘어지면, 소선표면의 절연에 상처가 나거나 도체가 파손절단하기 쉬워진다고 하는 문제가 있었다.

또한, 이와 같이 구성된 코일의 단말에 외부접속용(이 가열코일에 고주파전류를 공급하는 인버터로의 접속용)의 단자를 부착할 때는, 코일끝단부의 각각의 소선의 절연피복을 길이 10mm 정도, 소정의 액약에 담거 제거하여, 도체(예를 들면 구리선)를 노출시킨다. 그 후 세정하여, 다시 묶고 나서 단자로 압착과 납땜에 의해 각각의 도체상호와 단자에의 전기접속을 한다.

이와 같이, 코일의 단말에 외부접속용의 단자를 접속하는 작업도 지극히 번거로워진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 알루미늄제의 저저항·저투자율의 재질로 만든 냄비를 충분히 유도가열 가능한 큰 고주파전류를 흐르게 한 경우라도, 그 발열을 충분히 억제할 수 있을 정도로 고주파전력손실이 작고, 또한 도전부를 덮는 절연부재의 절연파괴를 억제하는 효과를 높인, 염가인 유도가열용코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 표피효과 및 근접작용의 영향을 더욱 적게 하고, 가열코일의 고주파전류에 대한 저항을 감소시켜, 가열코일의 자기발열이 작고 가열효율이 좋은 유도가열용 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 유도가열용 코일은, 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선을 여러개 묶어서 꼬아 합친 꼬임선의 외면을 융점이 다른 절연층을 가진 불소수지인 제 2 절연재로 덮는 것과 동시에 상기 제 2 절연재의 가장 바깥쪽의 절연층에 사용하는 불소수지의 융점을 그 안쪽의 절연층에 사용하는 불소수지인 PFA의 융점보다 낮게 형성한 코일용의 도선인 코일을 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감은 코일부를 갖는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의해, 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선을 복수 묶어서 꼬아 합쳐서 꼬임선을 형성한다. 소선의 지름을 매우 가늘고(예를 들면 0.05mm), 또한 소선 각각의 절연두께를 얇게(예를 들면 100㎛) 한다. 이에 따라, 소선의 개수를 많게(1600개 정도) 하더라도, 꼬임선의 지름을 가늘게 (예를 들면 약 3.5mm) 할 수가 있다.

또한, 그 꼬임선의 외면을 제 2 절연재의 피막으로 덮어 코일을 구성하기 때문에, 코일을 두루 감아 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감은 코일부를 형성할 때에, 제 2 절연재가 보호막이 된다. 그 때문에 코일작업시에 각 소선에 불균등한 힘이 작용하여 부분적으로 꼬임이 되돌아가거나 파손절단 하는 일이 없다. 또한 제 1 절연재의 피막에 상처가 나기 어렵고, 품질이 안정함과 동시에 코일의 두루감는 작업도 하기 쉬워진다.
또한, 꼬임선의 외면을 덮는 제 2 절연재가 불소수지인 것을 특징으로 한다. 불소수지는 내열온도가 높고 유연성이 풍부하기 때문에, 절연성이 향상함과 동시에 코일의 두루감기 작업이 용이하게 된다.

또한, 제 2 절연재가 융점이 다른 복수의 불소수지의 층을 갖고, 가장 바깥쪽의 절연층에 사용하는 불소수지의 융점을 그 안쪽의 절연층에 사용하는 불소수지인 PFA의 융점보다 낮게 한 것을 특징으로 한다. 코일을 두루 감아 코일부를 형성한 후, 코일부를, 가장 바깥층의 온도가 가장 바깥층의 융점보다 높고 그 안쪽의 절연층의 온도가 그 절연층의 융점보다 낮은 온도가 되도록 가열한다. 가열에 의해, 적어도 가장 바깥층의 절연층을 녹이고 나서 냉각한다. 이에 따라, 소선을 용융하지 않거나 또는 다소 용융하더라도 용융정도가 작은 안쪽의 절연층으로 보호하면서 서로 이웃하는 코일을 서로 접착하여 코일부의 형상을 고정할 수가 있다. 따라서, 코일부의 형성작업을 쉽게 하고 또한 신뢰성을 높일 수가 있다.
또한, 코일부의 단말의 제 1 절연재 및 제 2 절연재를 전류의 인가에 의해 생기는 줄열에 의해 가열하여 용융시킴과 동시에 가압하여, 코일의 도체와의 전기접속을 유지하여 코일에 고정한 외부접속용의 단자부를 갖는다.

꼬임선의 표면을 덮은 제 2 절연재와 소선 각각의 도체표면의 제 1 절연재가 단자부의 발열에 의해 부분적으로 용융하여 누름접촉부에 이동한다. 따라서 소선의 도체간 상호 및 소선의 도체와 외부접속용의 단자부간의 전기접속을 누름접촉에 의해 확실히 또한 단시간에서 행할 수 있다

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청구항 1에 기재된 발명의 유도가열용 코일은, 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선을 복수 묶어 꼬아 합친 꼬임선의 외면을 융점이 다른 절연층을 가진 불소수지인 제 2 절연재로 덮는 것과 동시에 상기 제 2 절연재의 가장 바깥쪽의 절연층에 사용하는 불소수지의 융점을 그 안쪽의 절연층에 사용하는 불소수지인 PFA의 융점보다 낮게 형성한 코일용의 도선인 코일을 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감은 코일부를 가진 것을 특징으로 한다.

제 1 절연재로 도체를 피복한 소선을 복수 묶어 꼬아 합쳐서 꼬임선을 형성할 때, 소선의 지름을 매우 가늘게 하여(예를 들면 0.05mm), 또한 소선 각각의 절연두께를 얇게(예를 들면 100㎛) 한다. 이것에 의해, 소선의 개수를 많게(1600개 정도) 하더라도, 꼬임선의 지름을 가늘게(예를 들면 약 3.5 mm) 할 수 있다.

꼬임선의 외면을 제 2 절연재의 피막으로 덮어 코일을 구성하기 때문에, 코일을 소정의 형상으로 소정의 감은 회수로 두루 감아 코일부를 형성할 때에, 제 2 절연재가 보호층이 된다. 그 때문에 코일작업시에 각 소선에 불균등한 힘이 작용하여 부분적으로 꼬임이 되돌아가거나 파손절단하는 일이 없어, 제 1 절연재의 피막에 상처가 나기 어렵다. 그 결과 유도가열용 코일의 품질이 안정함과 동시에 코일의 두루감기작업도 행하기 쉬워진다.
또한, 꼬임선의 외면을 덮는 제 2 절연재가 불소수지인 것을 특징으로 한다. 불소수지는 내열온도가 높고 유연성이 풍부하기 때문에, 절연성이 향상함과 동시에 코일의 두루감기 작업이 용이하게 된다. 또한, 청구항 6에 기재된 발명에 관한 단자처리에서는, 불소수지로 코일의 단말부가 덮여진 상태에서 단자부의 접속부에 끼워 넣어, 용융·가압작업을 행한다. 이에 따라 도체와 단자부와의 전기접속을 안정하게 행할 수 있다. 단자처리를 포함하여, 알루미늄 등을 유도가열하는 데에 적합한 유도가열용 코일의 제조가 용이하게 된다.

또한, 제 2 절연재가 융점이 다른 복수의 불소수지의 층을 갖고, 가장 바깥쪽의 절연층에 사용하는 불소수지의 융점을 그 안쪽의 절연층에 사용하는 불소수지인 PFA의 융점보다 낮게 한 것을 특징으로 한다. 코일을 두루 감아 코일부를 형성한 후, 코일부를, 가장 바깥층의 온도가 가장 바깥층의 융점보다 높고 그 안쪽의 절연층의 온도가 그 절연층의 융점보다 낮은 온도가 되도록 가열한다. 가열에 의해, 적어도 가장 바깥층의 절연층을 녹이고 나서 냉각한다. 이에 따라, 소선을 용융하지 않거나 또는 다소 용융하더라도 용융정도가 작은 안쪽의 절연층으로 보호하면서 서로 이웃하는 코일을 서로 접착하여 코일부의 형상을 고정할 수가 있다. 따라서, 코일부의 형성작업을 쉽게 하고 또한 신뢰성을 높일 수가 있다.
청구항 2에 기재된 발명의 유도가열용 코일의 제조방법은, 제 1 절연재로 지름이 0.1mm 이하의 도체를 피복한 소선을, 복수 묶어 꼬아 합친 꼬임선의 외면을 제 2 절연재로 피복하여 형성한 코일을, 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감아 코일부를 형성하는 공정, 및 외부접속용의 단자 접속부를 전류를 흘리는 것에 의한 줄열에 의해 발열시킴과 동시에 상기 코일부의 단말을 상기 접속부로 가압하여 상기 제 1 절연재 및 제 2 절연재를 용융시켜 상기 도체와 누름접촉함에 의해 상기 도체와 전기접속을 유지하여 상기 코일부의 단말에 외부접속용의 단자를 접속하는 공정을 가지고, 상기 제 2 절연재는 융점이 다른 복수의 절연층을 가지는 불소수지로 하는 것과 동시에, 상기 제 2 절연재를 구성하는 가장 바깥쪽의 절연층에 사용하는 불소수지의 융점이 그 안쪽의 절연층에 사용하는 불소수지인 PFA의 융점보다 낮게 형성되어, 상기 코일부를 형성하는 공정은, 열을 가하는 것에 의해 상기 가장 바깥쪽의 절연층을 용융하여 상기 코일을 서로 고착시키는 공정을 가진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 도체의 지름이 0.1mm 이하로 가늘기 때문에, 특히 알루미늄 등의 저저항 또한 저투자율의 재질제의 냄비를 가열하였을 때의 유도가열용 코일의 표피효과에 의한 실효저항의 증가가 억제되어 그 발열이 적어진다. 또한, 소선지름이 0.1mm보다 굵고 소선수가 적은 구성에 비교하여, 소선수가 많아져 코일의 구성이 복잡해진다. 그러나 본 발명을 채용하면, 안정한 코일의 단말처리, 즉 각 소선의 도체와 단자부의 전기적 접속을 할수 있다. 그 결과 소선지름을 가늘게 한 경우의 발열손실저감효과를 충분히 발휘시킬 수 있음과 동시에, 단자처리가 번잡해지는 것을 피할 수 있다.

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청구항 9에 기재된 발명은, 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선 또는 상기 소선을 복수 묶어 꼬아 합친 꼬임선을 가짐과 동시에, 바깥둘레의 일부 또는 전체에 제 2 절연재를 설치하여 구성한 코일용의 도선인 코일을, 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감는 코일부를 구비하고, 제 2 절연재는 소정의 가열처리를 함으로써 생기는 접착기능을 갖고, 또한 미경화 또는 반경화의 고무 또는 열경화수지를 함침한 직포 또는 부직포를 포함한 고착성 절연체이고, 열을 주는 것에 의해 상기 제 2 절연재와 다른 제 2 절연재를 고착하는 구성으로 한다. 이에 따라, 코일을 사용하여 두루 감아 코일부를 제작하였을 때, 코일사이에 절연체가 존재하기 때문에 코일사이의 간격이 넓어진다. 그 결과 코일사이의 근접작용에 의한 고주파저항의 증대를 저감할 수 있음과 동시에, 코일사이의 절연강도가 향상하여, 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 제 2 절연재를 소정의 처리를 하는 것에 의해 접착기능을 갖는 고착성 절연체로 하는 것에 의해, 코일을 두루 감은 후에 코일부의 형상을 안정하게 유지한다.

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또한, 고착성 절연체를 미경화 또는 반경화의 고무 또는 열경화수지를 함침한 직포 또는 부직포를 포함하여, 열을 주는 것에 의해 제 2 절연재와 인접하는 다른 제 2 절연재가 고착하기 때문에, 코일을 두루 감은 후에 코일부의 형상을 안정하게 유지할 수가 있다.

청구항 11에 기재된 발명은, 꼬임선의 바깥둘레에 제 2 절연재를 설치하기 전에, 열을 가하여 휘발성분을 저감한다. 따라서 사용시에 코일부에 열이 가해진 경우나 제 2 절연재사이의 접착시에 코일부에 열을 가하였을 때, 코일부내부에서 발생하는 휘발성분이 꼬임선과 제 2 절연재와의 사이나 코일과 제 2 절연재와의 사이에 쌓이지 않게 되어, 휘발성분이 코일부를 변형시키는 것을 방지할 수 있다.

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청구항 13에 기재된 발명에 있어서는, 꼬임선에 도체의 지름이 0.1mm 이하의 소선을 사용하고 있다. 소선의 도체부의 지름이 0.1mm 이하가 되면 제 1 절연층을 두껍게 칠하는 것이 제조하는 데에 있어서 곤란해져서, 비용도 높아진다. 그러나 꼬임선 또는 코일의 바깥둘레에 절연체를 설치하는 것에 의해 용이하게 꼬임선사이 또는 코일사이의 절연을 강화할 수 있어, 신뢰성향상이나 비용저감을 꾀할 수 있다.

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청구항 26에 기재된 발명의 유도가열코일은, 전류를 흘려 줄열에 의해 자기발열함과 동시에 코일부의 단말을 가압하여 제 1 절연재 및 제 2 절연재를 용융시켜, 도체와 누름접촉함에 의해 전기접속을 유지하여 코일부의 리드선의 단말에 고정한 외부접속용의 단자부를 갖는다. 이에 따라, 꼬임선의 표면을 덮은 제 2 절연재와 개개의 소선의 도체표면에 형성된 제 1 절연재가 단자부의 발열에 의해 부분적으로 용융하여, 가압부주위로 이동한다. 이에 따라 소선의 도체간 상호 및 소선의 도체와 외부접속용의 단자부사이의 전기접속을 누름접촉에 의해 확실하게 또한 단시간에서 행할 수 있다. 청구항 1 또는 13에 기재된 구성에 있어서는 코일의 구성이 복잡해지고, 말단부에서의 제 1 절연재 및 제 2 절연재의 박리작업이 종래의 액약에 의한 방법에서는 복잡해진다. 그러나, 그러나 본 발명의 구성에 의하면, 소선의 피복을 액약처리 등으로 미리 제거할 필요도 없고, 납땜작업도 생략할 수 있다. 또한 청구항 13에 기재된 발명과 같이 소선의 지름이 가늘고, 소선수가 많아지는 경우에 있어서도 마찬가지로 효율적으로 코일과 단자부의 접속을 안정하게 행할 수 있다.

청구항 29에 기재된 발명의 유도가열코일은, 코일부 및 단자부를 유지하기 위한 코일유지부재를 더욱 갖는다. 상기 단자부는, 코일부의 단말을 가열과 동시에 가압하여 도체와 전기접속하기 위한 접속부, 상기 접속부에 연달아 설치된 코일유지부, 및 상기 코일유지부에 비직선적으로 연달아 설치된 구부림부를 갖는다. 상기 구부림부는 암나사부 또는 구멍을 가짐과 동시에, 상기 코일부의 단부의 코일은 상기 접속부에서 상기 코일유지부와 약 같은 방향으로 끌어 내어진다.

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이 구성에 의해, 단자부가 코일유지 부재에 유지되기 때문에, 코일부의 리드부를 짧게 할 수가 있음과 동시에, 인버터 등 코일부에 고주파전류를 공급하는 장치에 접속하는 작업이 용이하게 된다. 단자부는, 코일을 가열과 동시에 가압하여 전기접속하기 위한 접속부, 접속부에 연달아 설치된 코일유지부, 및 코일유지부에 비직선적으로 연달아 설치된 구부림부를 갖는다. 코일부의 단부의 코일은 접속부에서 코일유지부와 약 같은 방향으로 끌어 내어지기 때문에, 조립시 혹은 조립 후, 코일부의 단말부가 코일유지부에 얹어 놓여지는 상태가 된다. 이에 따라 접속부의 코일에 큰 굴곡의 힘이 가해지는 것을 방지한다. 또한, 코일유지부에 비직선적으로 연달아 설치된 구부림부에 암나사부 또는 구멍을 갖는다. 이에 따라 외부배선을 단자부의 암나사부 또는 구멍에 나사, 또는 나사·너트에 의해 접속할 때에 코일단말부가 방해를 하지 않는다고 하는 효과가 있다.

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청구항 30에 기재된 발명의 유도가열용 코일의 제조방법에서는, 코일및 단자를 유지하기 위한 코일유지부재를 더욱 갖는다. 상기 단자는, 코일의 단말을 가열과 동시에 가압하여 도체와 전기접속하기 위한 접속부, 상기접속부에 연달아 설치된 코일유지부, 및 상기 코일유지부에 비직선적으로 연달아 설치된 구부림부를 갖는다. 상기 구부림부는 암나사부 또는 구멍을 가짐과 동시에, 상기 제조방법은 상기 코일의 단부의 코일을 상기 접속부에서 상기 코일유지부와 실질적으로 같은 방향으로 끌어내는 공정을 갖는다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 제 1 예의 코일용의 코일의 단면도이다.

도 2는, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 제 2 예의 코일의 단면이다.

도 3은, 본 발명의 제 1 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 제 3 예의 코일의 단면도이다.

도 4는, 본 발명의 각 실시예에 공통의 유도가열용 코일의 평면도이다.

도 5는, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 유도가열용 코일이 꼬임선의 단면도이다.

도 6은, 도 4에 나타내는 유도가열용 코일을 설치한 유도가열조리기의 예의 단면도이다.

도 7은, 본 발명의 제 2 실시예의 유도가열용 코일의 다른 예에 있어서의 꼬임선의 단면도이다.

도 8은, 본 발명의 제 2 실시예의 유도가열용 코일의 다른 예에 있어서의 꼬 임선의 단면도이다.

도 9는, 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 유도가열용 코일의 코일의 단면도이다.

도 10은, 본 발명의 제 3 실시예의 유도가열용 코일의 다른 예에 있어서의 코일의 단면도이다.

도 11은, 꼬임선을 구성하는 소선의 단면도이다.

도 12는, 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 유도가열용 코일의 다른 예의 코일의 단면도이다.

도 13의 (a)는, 본 발명의 제 4 실시예에 있어서의 유도가열용 코일의 꼬임선의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 13의 (b)는, 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선의 측면도이다.

도 14는, 본 발명의 제 4 실시예의 유도가열용 코일의 꼬임선의 다른 구성을 나타내는 단면도이다.

도 15는, 본 발명의 제 4 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선을 꼬아 합친 구성의 측면도이다.

도 16은, 본 발명의 제 4 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 꼬임선의 다른 예의 단면도이다.

도 17은, 본 발명의 제 5 실시예에 있어서의 유도가열용 코일에 사용하는 꼬임선의 단면도이다.

도 18은, 본 발명의 제 6 실시예에 있어서의 유도가열용 코일부의 평면도이 다.

도 19는, 본 발명의 제 7 실시예에 있어서의 유도가열용 코일에 사용하는 꼬임선의 측면도이다.

도 20은, 도 19에 나타내는 꼬임선의 단면도이다.

도 21은, 본 발명의 제 7 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 꼬임선의 다른 구성을 나타내는 측면도이다.

도 22는, 본 발명의 제 7 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 꼬임선의 다른 구성을 나타내는 측면도이다.

도 23은, 본 발명의 제 7 실시예의 유도가열용 코일의 단면도이다.

도 24의 (a)는, 본 발명의 제 8 실시예의 유도가열용 코일의 단자부와 코일 리드부와의 접속전의 상태를 나타내는 사시도이다.

도 24의 (b)는, 도 1의 b-b 단면도이다.

도 25는, 본 발명의 제 8 실시예의 유도가열용 코일의 단자부와 코일리드부와의 접속후의 상태를 나타내는 사시도이다.

도 26은, 본 발명의 제 8 실시예의 유도가열용 코일의 코일부, 코일유지부재, 단자부, 단자고정부의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 27은 본 발명의 제 8 실시예의 단자부와 코일리드부와의 접속에 사용하는 접속장치의 측면도이다.

도 28의 (a)는, 도 27에 나타내는 접속장치의 상부전극의 사시도이다.

도 28의 (b)는, 동 하부전극의 사시도이다.

도 29는, 본 발명의 제 8 실시예에 있어서의 가열 및 가압공정개시전의 상태를 나타내는 사시도이다.

도 30은, 본 발명의 제 8 실시예에 있어서의 가열 및 가압공정 중의 상태를 나타내는 사시도이다.

이하에 본 발명의 유도가열용코일의 바람직한 실시예를 도 1부터 도 29를 참조하여 설명한다.

이하의 각 실시예의 설명에 있어서, '소선'이란, 1개의 가는 도선의 것으로, 유도가열용 코일을 구성하는 도체의 최소의 구성요소이다. 복수의 소선을 꼬아 합치는 것에 따라, 유도가열코일용의 도체가 구성되어, 이것을 '코일'이라고 부른다. 이 코일을 소용돌이형상으로 두루 감는 것에 의해 유도가열용 코일이 구성된다.

<<실시예 1>>

본 발명의 제 1 실시예의 유도가열용 코일의 각종의 코일에 대해서 도 1부터 도 3을 참조하여 설명한다. 이들의 코일을, 도 4에 나타내는 바와 같이 소용돌이형상으로 두루감음으로써 유도가열용 코일(61)을 얻을 수 있다. 이 유도가열용 코일을 사용하는 유도가열장치(이 실시예에서는 유도가열조리기)를 도 6의 단면도에 나타내지만, 이것에 대해서는 나중에 자세히 설명한다.

도 1은 제 1 예의 코일(30)의 단면도이다. 도면에 있어서, 소선(25)은, 지름이 예를 들면 0.05mm의 구리선으로 이루어지는 도체의 외면이 제 1 절연재인 폴리에스테르이미드 등의 내열성의 절연피막(두께는 3㎛)에 의해 피복되고 형성되어 있다. 소선(25)을 540개 묶어 꼬아 합쳐, 꼬임선을 형성한다. 도 1에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해서 꼬임선(32) 으로서 60개의 소선이 도시되어 있지만, 실제의 꼬임선(32)은 440개의 소선을 갖고 있다. 꼬임선(32)을 형성할 때의 꼬아 합친 것을 '제 1 단계의 꼬아 합침'이라고 부르기로 한다. 다음에 3가지의 꼬임선(32)을 서로 꼬아 합친다. 3가지의 꼬임선(32)의 꼬아 합친 것을 '제 2 단계의 꼬아 합침'이라고 한다. 3가지의 꼬임선(32)을 꼬아 합친 것을 제 2 절연재인 불소수지 등의 내열성의 절연재(31)(두께는 50∼200㎛)로 피복하여 코일(30)이 완성된다. 코일(30)은 1620개의 소선(25)을 갖는다. 코일(30)을 구성하기 위해서, 소선(25)의 제 1 단계의 꼬아 합친 것과, 꼬임선(32)의 제 2 단계의 꼬아 합친 것을 조합하는 것을 '다중꼬아합침'이라고 하고, 그 구조를 '다중꼬아합침구조'라고 한다. 또한 다중꼬아합침으로 형성된 코일을 '다중꼬임선'이라고 한다. 다중꼬아합침은, 제 2 단계의 꼬아합침 이상의 다단층의 꼬아합침을 행할 수도 있다.

도 2는 제 2 예의 코일(40)의 단면도이다. 도면에 있어서, 소선(25) 은 상기 제 1 예의 소선(25)과 동일하다. 소선(25)을 60개 묶음으로 하여 제 1 단계의 꼬아 합침을 하여 꼬임선(42)을 형성한다. 다음에 9개의 꼬임선(42)을 묶음으로 하여 제 2 단계의 꼬아합침을 하여, 꼬임선(43)을 형성한다. 더욱 3개의 꼬임선(43)을 묶음으로 하여 제 3 단계의 꼬아합침을 행하여, 열가소성의 절연재(41)로 피복하여 다중꼬임선의 코일(40)이 완성된다. 코일(40)은 1620개(60 ×9 ×3 = 1620)의 소선(25)을 갖고 있다.

도 3의 단면도에 나타내는 제 3 예의 코일(50)은, 도 2에 나타내는 상기의 코일(40)을 더욱 절연재(51)에 의해 피복한 것으로, 절연재(41, 51)에서 2중으로 피복하고 있다. 절연재(51)는 절연재(41)보다도 저융점의 재료로 구성되어 있다.

도 1에 나타내는 코일(30)에서는 제 1 및 제 2 단계의 꼬아합침이 행하여지고 있다. 또한 도 2 및 도 3의 코일(40 및 50)에서는, 제 1, 제 2 및 제 3 단계의 꼬아합침이 행하여지고 있다. 코일(30 또는 40)의 소선(25)의 총단면적, 즉 각 소선(25)의 도체단면적을 합계한 총단면적이 동일하더라도, 각 소선(25) 의 지름을 가늘게 하고 또한 개수를 많게 하여 꼬아 합쳐서 코일(30 또는 40)을 형성함으로써, 고주파전류 통전시의 표피효과에의한 코일부(61)에 있어서의 손실을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 2단계 또는 3단계의 꼬아합침이 이루어진다. 이에 따라, 소선(25)의 개수와 각 소선(25)의 도체지름이 같고, 즉 도체의 총단면적이 동일하더라도, 1 단계밖에 꼬아합침을 하지 않는 코일에 비교하여, 코일내에서 꼬아합쳐지는 소선(25)의 방향이, 동일하게 않게 되는 정도가 커진다. 그 때문에 고주파전류통전시의 근접효과에 의한 코일부에서의 손실을 억제할 수가 있다. 예를 들면, 코일(30)을 형성하기 위해서 제 2 단계에서 모여 합쳐지는 1개의 꼬임선(32)(제 1 단계에서 꼬아 합쳐진 것)을 구성하는 각 소선(25)의 방향과, 제 2 단계에서 상기 꼬임선(32)과 같이 꼬아 합쳐지는 다른 꼬임선(32)을 구성하는 각 소선(25)의 방향과는, 코일(30)안쪽에서 크게 다르다. 또한, 코일부(61)에 있어서의 코일(30)이 서로 이웃한 부분에 있어서도, 각 소선(25)의 방향이 서로 크게 다르다. 코일(40 및 50)에서는 코일(30)에 비교하여 1단계 많은 다단층의 꼬아합침을 하고 있고, 소선(25)의 수는 코일(30)과 동일하지만, 근접효과에 의한 실효저항의 증가가 더욱 억제된다. 이와 같이 코일(30, 40 및 50)에로서는, 지름 0.05mm가 가는 소선(25) 을 사용하여, 다단층의 꼬아합침을 한다. 이에 따라 표피효과와 근접효과에 의한 실효저항의 증가를 함께 감할 수 있다.

도 1 또는 도 2 에 나타내는 코일(30 또는 40)을 사용하여 유도가열용 코일을 만들 때에는, 도 4의 평면도에 나타내는 바와 같이, 내열수지제의 코일유지부(60)에 코일(30 또는 40)을 소용돌이형상으로 두루 감은 코일부(61)를 얹어 놓고 부착한다. 소용돌이형상이 서로 이웃하는 코일(30)사이는 접착제에 의해 접착되어 있다.

코일부(61) 의 양 끝단부의 코일리드부(63, 83)는, 도 24, 25 및 도 26을 참조하여 뒤에서 자세히 설명하듯이 각각 외부(인버터 등 고주파전류공급장치) 접속용의 단자부(65, 85)에 접속된다.

도 3에 나타내는 코일(50)은, 바깥쪽의 제 2 절연재(51)을 안쪽의 절연재(41)의 융점(1실시예에서는 290℃∼320℃)보다 낮은 융점(1실시예에서는 220℃∼280℃)의 수지로 형성하고 있다. 따라서, 도 4에 나타내는 바와 같이 소용돌이형상으로 형성한 후 제 2 절연재(51)가 소정의 온도(1실시예로서는 285℃)가 되도록 가열함에 의해 절연재(51)만이 녹아 코일(50)이 서로 이웃하는 부분에서 접착된다.

소선(25)의 도체를 피복하는 제 1 절연재인 내열성절연피막을 2층으로 하여(도시하지 않음), 안쪽을 폴리에스테르이미드(두께 3㎛)로 구성하고, 바깥쪽을 폴리아미드이미드(두께 0.5㎛)로 구성하더라도 좋다. 안쪽의 폴리에스테르이미드(두께 3㎛)만이라도 좋지만, 소선(25)의 지름이 0.05 mm로 매우 가늘다. 따라서, 소 선을 묶어 꼬임선으로 할 때에 소선사이의 마찰로 소선이 단선되거나 피막의 손상이 일어나지 않도록 해야 한다. 그래서 소선사이의 미끄러짐을 좋게 하기 위해 바깥쪽에 폴리아미드이미드막(두께 0.5㎛)이 형성되어 있다.

코일(30, 40, 50)을 구성하는 꼬임선을 피복하는 제 2 절연재(31, 41, 51)로서는, 폴리아미드수지, 폴리아미드이미드수지, 폴리에스테르수지, 불소수지 등의 열가소성수지가 적합하다. 또한 도 3에 나타내는 제 2 절연재인 안쪽의 절연재(41)에 융점이 높은 (약 300℃) 불소수지인 PFA를 사용하여, 마찬가지로 제 2 절연재인 바깥쪽의 절연재(51)에 융점이 상기 PFA보다 낮은(약 230℃) 수지를 사용하는 것이, 안정한 절연성과 가열에 의한 접착성의 점에서 바람직하다.

또한, 제 2 절연재(31, 41, 51)로서 미경화 또는 반경화의 고무 또는 열경화성의 수지를 사용한다. 코일부(61)를 제작의 도중단계에서, 즉 코일(50)을 두루 감고 있을 때, 또는 코일(50)을 두루 감기를 끝내고 코일부(61)를 형성후, 수지를 가열고화시킨다. 이에 따라, 절연재와 절연재 혹은 절연재와 소선을 고착시켜, 코일부(61)의 형상을 안정화시킬 수 있다. 또, 고무로서는 실리콘계, 불소계 등의 고무가 사용된다. 또한, 열경화수지로서는 에폭시수지, 불포화폴리에스테르수지, 페놀수지 등이 사용된다.

제 2 절연재로서, 미경화 또는 반경화의 고무 또는 수지, 특히 반경화의 고무 또는 수지를 직포 또는 부직포에 도포 또는 함침한 것을 사용하더라도 좋다. 함침 후 가열경화시킴으로써 코일부의 형상을 안정화시킬 수 있다. 특히 테이프형상의 직포 또는 부직포를 사용한 경우, 꼬임선의 바깥둘레의 일부 또는 전체를 용 이하게 두루 감을 수 있기 때문에 취급이 용이하고, 또한 안정한 절연층을 설치할 수 있다. 또, 고무 또는 수지는 상술의 것과 동종인 것이면 사용할 수 있다.

또한, 미리 열을 가하여, 꼬임선자체가 갖고 있는 휘발성분을 발산시켜 저감한 후, 꼬임선의 바깥둘레에 절연재(41)를 설치하고, 또한 그 바깥쪽에 접착층인 제 2 절연재(51)를 설치하도록 하더라도 좋다. 여기서 말하는 접착층은 융착층을 포함한다. 이 구성의 코일(50)을 두루 감은 후, 가열하는 것에 의해 코일부(61)의 코일(50)이 서로 이웃하는 부분이 고착하여 형상의 안정한 코일부(61)를 얻을 수 있다.

이밖에, 제 2 절연재로서 열수축테이프를 사용하더라도 좋다. 즉, 꼬임선에 열수축 테이프를 두루 감은후, 가열함에 의해 테이프가 수축하여 꼬임선을 조여, 코일부(61)을 안정한 형상으로 할 수 있다.

<<실시예 2>>

본 발명의 제 2 실시예의 유도가열용 코일을 도 5부터 도 8을 참조하여 설명한다. 본 실시예는, 단면적이 다른 소선을 묶어 꼬아 꼬임선을 형성하여, 그 꼬임선표면을, 제 2 절연재로 피복시켜 코일을 제작하여, 이 코일을 두루 감아 유도가열용 코일을 구성하는 것을 특징으로 한다. 구리냄비나 알루미늄냄비와 같이 저저항율로 또한 투자율이 낮은 가열체를 가열하기 위해서, 40∼100kHz의 고주파전류를 유도가열용 코일에 흐르게 하면, 표피효과에 의해 유도가열용 코일의 실효저항이 증대한다. 표피효과의 영향을 저감하기 위해서는 단면적이 작은 소선을 수를 많게 하여 사용하면 좋다. 그러나 단면적이 작은 소선을 사용하면 인접하는 코일이 밀 접하여 소선사이의 실효적인 간격이 작아진다. 그 결과, 근접작용에 의한 저항의 증대가 현저해진다. 본 실시예에서는, 단면적이 작은 소선을 사용하는 것에 의해 표피효과를 저감한다. 또한 단면적이 작은 소선과 단면적이 큰 소선을 혼재시켜서, 단면적이 작은 소선사이의 간격을 실질적으로 크게 한다. 이에 따라 근접작용에 의한 저항의 증대를 억제한다. 그 결과, 가열코일의 고주파저항이 실질적으로 작아져 자기발열을 저감하고, 가열효율을 개선할 수가 있다.

본 실시예의 유도가열용 코일을 사용하는 유도가열조리기의 개요에 대해서 도 6을 사용하여 설명한다. 유도가열조리기의 외곽을 구성하는 본체(101)의 표면에, 탑플레이트(102)가 설치되어 있다. 본체(101) 속에, 코일을 두루 감아 제작한 유도가열용 코일(61)이 설치되어 있다. 유도가열용 코일(61) 은 제어부(104)에 의해 제어된다. 탑플레이트(102)상에 알루미늄제의 냄비 등의 피가열체(105)가 놓여진다. 유도가열용 코일(61)에 고주파전류를 흘리면 자속이 발생하여, 이 자속에 의해서 피가열체(105)에 유도되는 와전류의 와전류손실에 의한 발열에 의해 피가열체(105)가 가열된다.

이하, 본 실시예에 있어서의 코일의 꼬임선의 구성에 관해서 도 5, 도 7, 도 8을 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 코일부(61)의 코일을 구성하는 꼬임선(106)의 단면도이다. 도 5에 있어서 도1∼도 3에 나타내는 제 2 절연체(31, 41, 51)는 도시하는 것을 생략하고 있지만 실제는 존재한다. 도 5에 있어서, 꼬임선(106)은, 단면적이 작은 소선(107) (예를 들면 지름이 0.05mm의 소선)과, 단면적이 큰 소선(108), (예를 들면 지름이 0.1mm의 소선)을 혼재시켜 꼬 아 합친 것이다. 표피효과를 저감하기 위한 단면적이 작은 소선(107)의 근접작용을 저감하기위해서, 단면적이 작은 소선(107)과 단면적이 큰 소선(108)을 랜덤하게 혼재시킨다. 서로 이웃하는 소선(107)사이 및 (108)사이에는, 도면에 나타내는 바와 같이 빈틈이 존재하도록 묶여져 있다. 이에 따라 서로 이웃하는 단면적이 작은 소선(107)사이의 실효적인 간격을 크게 할 수 있다. 또한, 단면적이 큰 소선(108)의 사이에 단면적이 작은 소선(107)을 반드시 개재시키도록 하여 서로 이웃하는 단면적이 작은 소선(107)사이의 간격을 실효적으로 커지도록 하면 근접작용을 저감할 수 있다. 또한, 단면적이 작은 소선(107)끼리 및 단면적이 큰 소선(108)끼리가 접근하지 않고 균일히 분포하 도록 하면 더욱 효과적이다.

이렇게 하여 얻어진 몇 개의 꼬임선(106)에 제 1 단계의 꼬아합침을 하여 상위꼬임선을 만든다. 더욱 필요에 따라서 몇 개의 상위꼬임선에 제 2 단계의 꼬아합침을 하여, 더욱 상위의 꼬임선(고차의 꼬임선이라 한다) 으로 만들어 간다(도시생략). 이와 같이 상위꼬임선을 여러번 꼬아 합치는 다중꼬아합침구조로 하여 도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이 제 2 절연체를 표면에 형성한 코일을 두루 감아 구성한 가열코일부(61)는, 40∼100kHz의 고주파전류를 흐르게 하였을 때의 근접작용에 의한 코일부(61) 의 고주파저항의 증대가 억제된다. 그 결과, 코일부(61) 의 자기발열이 저감하여, 가열효율이 좋은 유도가열용 코일을 얻을 수 있다. 지름 0.05mm의 소선만의 꼬임선과, 지름 0.1mm의 소선만의 꼬임선과의 각각의 총단면적을 같게 한 경우, 고주파저항은, 지름 0.05mm의 소선쪽이 작아진다. 따라서, 지름 0.05mm의 소선과 지름 0.1mm의 소선이 혼재하는 꼬임선에서는, 지름 0.05mm의 소선 을 주로 고주파전류가 흐르고, 지름 0.1mm의 소선에는 그다지 흐르지 않게 된다. 지름 0.1mm의 소선이 지름 0.05 mm의 소선의 사이에 들어감으로써, 지름 0.05mm의 소선과 지름 0.05mm의 소선과의 사이의 공간을 확대하여, 근접작용으로 유도가열용 코일의 고주파저항이 증대한 것을 방지할 수가 있다.

도 7은 본 실시예에 있어서의 유도가열용 코일을 구성하는 꼬임선의 다른 예를 나타내는 단면도이다. 도면에 있어서, 단면적이 작은 소선(107)을, 단면적이 큰 소선(108)의 주위를 둘러싸도록 배치한다. 예를 들면 0.05mm의 소선 9개를 0.1mm의 소선의 주위에 배치하여, 이것을 꼬임선(109) 으로서 꼬아 합치고 있다. 또한 이 꼬임선(109)을 꼬아합쳐 상위꼬임선(110)을 형성하고 있다. 이와 같이 하면, 단면적이 작은 소선(107)사이의 간격을 확대할 수 있기 때문에, 근접작용에 의한 저항의 증대를 효율적으로 억제할 수 있다. 필요에 따라서, 상위꼬임선(110)을 복수 꼬아합쳐, 더욱 상위의 꼬임선으로 하더라도 좋다. 이 공정을 더욱 되풀이하는 것에 의해 다중꼬임구조로 한 코일을 얻을 수 있다.

도 8은 본 실시예에 있어서의 다른 예의 유도가열용 코일의 상위꼬임선(113)을 나타내는 단면도이다. 도 8에 있어서, 단면적이 작은 소선(107)을 꼬아 합쳐 꼬임선(112)으로 하여, 단면적이 큰 소선(108)을 꼬아 합친 꼬임선(111) 의 주위에 배치한다. 0.1mm의 단면적이 큰 소선(108)을 4개로부터 합쳐 꼬임선(111)으로 하고, 그 주위에 0.05 mm의 단면적이 작은 소선(107)을 7개 꼬아 합친 꼬임선(112)을 8묶음 배치하여 꼬아 합쳐 상위꼬임선(113)으로 하고 있다. 이와 같이 하면, 단면적이 작은 소선(107)사이의 간격을 확대할 수 있기 때문에, 근접작용에 의한 고주 파저항의 증대를 안정하게 억제할 수 있다.

또, 본 제 2 실시예에 있어서는 도 7, 도 8에 나타내내는 바와 같이, 단면적이 큰 소선(108)의 주위에 단면적이 작은 소선(107)을 배치하였지만, 반대로 단면적이 작은 소선(107)의 주위에 단면적이 큰 소선(108)을 배치하더라도 좋다.

단면적이 작은 소선과 단면적이 큰 소선을 균형좋게 혼재시켜 배치하면 좋다.

<<실시예 3>>

본 발명의 제 3 실시예의 유도가열용 코일을 도 9부터 도 12를 참조하여 설명한다. 본 실시예는 가는 소선을 꼬아 합친 꼬임선을, 더욱 복수꼬아 합치는 공정을 필요에 따라서 여러번 행하는, 다단층의 꼬아합침을 한 다중꼬아합침구조로 한 코일에 관한 것이다. 특히, 코일 또는 꼬임선이 적어도 일부에 절연체를 배치하여, 선사이의 실효적인 거리를 크게 하여 근접작용에 의한 저항의 증대를 억제하는 것이다.

도 9는, 본 발명의 제 3 실시예에 있어서의 유도가열용의 코일(116)의 단면도이다. 도면에 있어서, 가는 소선, 예를 들면 지름 0.05mm의 도체를 제 1 절연체의 피막으로 덮어 절연하여 구성된 소선 60개를 묶은 꼬임선(114)을 7묶음 꼬아 합쳐서 상위꼬임선(115)을 만든다. 또한 이 상위꼬임선(115)을 3묶음 꼬아 합쳐 바깥둘레를 제 2 절연재(117)로 피복하여 다중꼬아합침구조의 코일(116)로 하고 있다. 제 2 절연재(117)로 피복하기 전에 이 코일(116)에 열을 가하여, 코일(116)자체에 포함되어 있는 휘발성분을 휘발시킨다. 그리고 코일(116)의 바깥둘레의 적어 도 일부에 제 2 절연체(117)을 설치하는 구성으로 하고 있다. 이 코일(116)을 두루 감아 코일부(61)를 제작하면, 인접하는 코일(116) 상호간의 적어도 일부에는 제 2 절연재가 존재한다. 따라서 인접하는 코일(116)사이의 간격이 커져, 결과적으로 소선사이의 간격이 커지기 때문에 근접작용에 의한 고주파저항의 증대를 억제할 수 있다. 코일(116)의 전체에 제 2 절연재(117)를 설치하는 구성으로 하면, 두루 감았을 때 인접하는 코일(116)사이의 전체에서 절연강도가 증가하여, 신뢰성을 높일 수 있다. 구리나 알루미늄제의 냄비 등을 가열하기 위해서 유도가열용 코일에 고주파전류를 흘리고 있을 때의 인접하는 코일(116) 사이의 전압차는 상당히 크기 때문에, 제 2 절연재(117)를 사이에 설치하는 본 구성은 절연의 신뢰성이 높다. 소선의 지름이 0.05mm 정도가 되면 소선자체의 절연층을 두껍게 하는 것이 제조상 곤란해져서 비용도 높아진다. 따라서, 본 실시예의 구성은 특히, 지름(선지름)이 작은 코일소선(0.1mm 이하의 것)을 사용하는 경우에, 절연의 신뢰성을 확보하여, 저비용화를 실현하는 데다가 우수하다.

도 10은 본 실시예에 있어서의 유도가열용 코일을 나타내는 단면도이다. 도 10의 상위꼬임선(115)은, 도 9에 있어서의 상위꼬임선(115)과 같은 것이다. 도 10에서는, 7개의 상위꼬임선(115)을 제 2 절연재(117a)로 피복하고 있다. 상위꼬임선(115)을 제 2 절연재(117a)로 피복하기 전에, 상위꼬임선(115)에 열을 가하여, 상위꼬임선(115) 자체에 포함되어 있는 휘발성분을 휘발시킨 후, 상위꼬임선(115) 바깥둘레의 적어도 일부를 제 2 절연재(117a)로 덮는다. 제 2 절연재(117a)로 덮은 상위꼬임선(115a)을 3묶음 꼬아 합쳐서 코일(118)로 하고 있다. 이 구성에서는 각 상위꼬임선(115a) 사이의 적어도 일부에는 제 2 절연재(117a)가 존재하기 때문에, 그래서는 각 상위꼬임선(115a) 사이의 간격이 커진다. 결과적으로 각 상위꼬임선(115a)의 소선사이의 간격이 커지기 때문에 근접작용에 의한 저항의 증대를 억제할 수가 있다. 또한, 상위꼬임선(115)의 전체를 제 2 절연재로 덮는 구성코일(118)을 제작하면, 두루 감았을 때 서로 이웃하는 코일(118)사이에 제 2 절연재가 존재하기 때문에 전체의 절연강도가 증가하여 신뢰성을 높일 수 있다.

수지함침공정을 생략하여 비용저감을 꾀하는 방법으로서는, 도 11에 나타내는 자기융착선을 사용하는 방법이 일반적으로 행하여지고 있다. 자기융착선이란, 구리선 등의 도체(119)의 주위에 절연층(120)을 설치하여, 더욱 그 바깥쪽에 융착층(121)을 설치한 소선이다. 이 소선(119a)을 복수 꼬아 합쳐서 형성한 코일을 두루 감아 코일부를 제작한다. 두루 감은 후 코일부를 가열함에 의해 융착층(121)이 용융하여 고화한다. 이에 따라, 각 소선(119a) 사이가 고착되어 코일부의 형상이 안정하게 유지된다고 하는 것이었다.

도 9에 나타내는 본 실시예의 코일(116) 의 바깥둘레, 및 도 10에 나타내는 상위꼬임선(115a)의 바깥둘레에는 각각 제 2 절연재(117, 117a)를 설치하고 있다. 따라서 이 제 2 절연재(117, 117a)를 이용함에 의해, 도 11의 소선(119a)과 같은 융착층(121)을 사용하지 않더라도 코일부의 형상을 안정하게 유지할 수가 있다. 이 구성에 있어서는 제 1 실시예에서 말한 것과 같다.

도 9에 나타내는 코일(116)의 바깥둘레에 접착층을 설치한 예에 대해서 도 12를 사용하여 설명한다. 도 9에 나타내는 코일(116)에 미리 열을 가하여 코일 (116) 자체에 포함되어 있는 휘발성분을 휘발시켜 저감한 후, 코일(116) 의 바깥둘레에 도 12에 나타내는 바와 같이, 접착층(122)을 설치하여 코일(116a)을 형성한다. 접착층(122)은 가열에 의해 녹아 인접하는 다른 코일(116a)에 융착하는 융착층이더라도 좋다. 이 구성의 코일(116a)을 두루 감은 코일부를 가열하면, 인접하는 코일(116a)과 코일(116a)이 고착하여 형상의 안정한 코일부를 얻을 수 있다.

코일부를 소정의 형상을 유지하기 위해서, 열수축테이프를 사용하더라도 좋다. 즉, 도 9에 나타내는 상위꼬임선(115) 또는 그 상위꼬임선을 복수 꼬아합친 코일(도시하지 않음)에 열수축테이프를 두루 감은 후, 가열한다. 이에 따라 열수축테이프가 수축하여 상위꼬임선(115) 또는 상기 코일을 조여, 코일부를 소정의 안정한 형상으로 할 수 있다.

이상 서술한 구성에 의해, 도 11에 나타낸 바와 같은 소선의 융착층을 사용하지 않더라도 코일부의 형상을 안정화할 수가 있다. 다만, 융착층을 사용하지 않으면 소선사이의 간격이 작아져서 근접작용에 의해 저항증대가 문제가 될 수가 있다. 이 때는 융착층에 해당하는 분만큼 제 2 절연재의 두께를 증가하면 좋다. 이에 따라 소선의 제조공정이 간략화되어 가격을 저감할 수 있다. 또, 절연재료의 내열성은 설계에 따라서 필요로 하는 내열구분 속에서 선택하면 좋다.

이상 서술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 근접작용에 의한 고주파저항의 증대를 억제할 수가 있음과 동시에, 절연성능이 향상하여 신뢰성을 높일 수가 있다. 더욱 접착성을 갖는 절연구성으로 하는 것에 의해, 코일부형상의 안정성을 꾀할 수가 있다. 또한, 코일이나 상위꼬임선의 휘발성분을 열로 휘발시켜 저감한 후, 코일이나 상위꼬임선의 바깥둘레에 제 2 절연재를 설치하고 있다. 따라서 사용시에 코일부에 열이 가해진 경우나, 제 2 절연체사이의 접착에 있어서 코일부에 열을 가하였을 때, 코일부내부에서 발생하는 휘발성분이 상위꼬임선과 제 2 절연재와의 사이나 코일과 제 2 절연재와의 사이에 쌓이는 일이 없다. 즉 휘발성분이 코일부를 변형시키는 등의 불합리를 방지할 수 있다.

제 2 실시예 및 제 3 실시예에서 서술한 바와 같이, 근접작용에 의한 고주파저항의 증대를 억제하기 위해서는, 소선을 절연하는 제 1 절연재의 두께를 크게 하거나, 상위꼬임선 또는 코일에 제 2 절연재를 설치하거나 하면 효과적이다. 그래서, 소선의 제 1 절연재의 두께를 바꾸거나, 제 2 절연재의 두께 및 양을 바꾸기도 하는 등의 각종 실험에 의해, 코일부 전체에서의 근접작용의 영향을 조사하였다. 그 결과, 바깥둘레에 제 2 절연재(117, 117a)를 형성한 코일(116 및 118)을 두루 감아 코일부를 형성하였을 때, 코일부로서 점유하는 전공간 단면적에 대한 소선(114)의 도체의 총단면적이 50%를 넘지 않은 것과 같은 구성으로 하면 근접작용에 의한 고주파저항의 증대를 양호하게 억제할 수 있다. 이 비율이 50%를 넘으면 근접작용에 의한 고주파저항이 현저히 증대해 온다고 하는 결과를 얻을 수 있었다. 이 비율을 가감하는 것에 의해 근접작용을 고려한 설계가 하여 쉽게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 실시예 1 및 2의 효과는, 구리냄비나 알루미늄냄비와 같은 40∼100kHz의 고주파전류로 피가열체를 유도가열하는 경우에 특히 유효하다.

또, 본 실시예는 유도가열장치의 예로서 유도가열조리기에 대해서 설명하였 지만, 기타 각종 유도가열장치에 있어서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 표피효과 및 근접작용의 영향을 적게 하여, 고주파전류에 대한 코일저항을 감소시킨 유도가열용 코일을 얻을 수 있다.

<<실시예 4>>

본 발명의 제 4 실시예의 유도가열용 코일을 도 13부터 도 16을 참조하여 설명한다. 본 제 4 실시예의 특징은, 소선 또는 꼬임선을 복수개 사용하여 꼬임선을 제작하는 데 있어서, 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선을 형성한다. '오른쪽 꼬임선'이란, 복수개의 소선(또는 꼬임선)의 묶음을 오른쪽으로 돌려 회전시켜 꼰 꼬임선을 말한다. 또한 '왼쪽 꼬임선'이란, 왼쪽으로 돌려 회전시켜 꼰 꼬임선을 말한다. 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선을 꼬아 꼬임선을 만들어 그 주위에 제 2 절연재를 설치하여 코일을 만들 때, 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선이 랜덤하게 혼재하도록 구성한다.

도 13의 (a)는 본 실시예의 코일을 구성하는 꼬임선(209)의 단면도이다.

본 실시예에 있어서의 코일은 구리냄비 또는 알루미늄냄비를 유도가열하는 데 알맞은 약 40kHz∼약 100kHz의 고주파전류를 흘리는 유도가열용 코일에 사용된다. 고주파전류의 주파수가 높을수록 유도가열용 코일에 흘리는 전류가 적어도 되지만, 주파수가 높아지면 같은 전류치라도 유도가열용 코일의 고주파전류에 대한 저항이 증가한다. 전류의 크기와 고주파전류에 대한 저항의 크기를 생각하면 고주파전류의 주파수는 약 60kHz∼약 80kHz가 가장 적당하다. 코일을 구성하는 소선의 수 및 지름은 설계에 따라서 결정된다.

본 실시예에 있어서의 코일을 구성하는 꼬임선은 도체의 선지름 0.1mm의 재질이 구리의 소선을 사용한 3단계의 다중꼬아합침구조를 갖고 있다(제 1 실시예를 참조). 도 13의 (a)에 있어서, 소선 또는 꼬임선을 복수개 묶어, 제 1 단계의 꼬아합침을 하여, 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 형성한다. 오른쪽 꼬임선(206)을 오른쪽으로 내려가는 해칭으로 나타내고, 왼쪽 꼬임선(207)을 왼쪽으로 내려가는 해칭으로 나타낸다. 다음에 상위꼬임선으로서, 왼쪽 꼬임선(207)을 중심으로하여, 그 주위에 오른쪽 꼬임선(206)을 3묶음과, 왼쪽 꼬임선(207)을 3묶음을 교대로 배치하여, 제 2 단계의 꼬아합침을 하여 상위꼬임선(208)을 형성한다. 상위꼬임선(208)은, 오른쪽 꼬임선(206)이 3묶음과, 왼쪽 꼬임선(207)이 4묶음의, 합계 7 묶음의 꼬임선으로 형성된다.

또, 제 2 단계의 꼬아합침을 한 꼬임선의 묶음수는 도 13에 나타내는 묶음수에 한정되는 것이 아니라, 2묶음 이상이면 좋다. 또한, 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)과의 묶음수의 비율도 상기에 한정되는 것이 아니라, 적어도 어느 한쪽이 1묶음 포함되는 구성이면 좋다. 예를 들면, 오른쪽 꼬임선(206)을 중앙에 설치하여, 그 주위에 왼쪽 꼬임선(207)을 6묶음배치하는 구성으로 하더라도 좋다. 본 실시예의 도 13의 (a)에서는, 중심의 꼬임선(207)의 주위에 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 교대로 배치하고 있지만, 반드시 이 구성에 한정되는 것이 아니라 랜덤하게 배치하는 구성이어도 좋다. 그러나, 후술하는 바와 같이 교대로 배치함에 의해, 각 소선사이의 전류의 방향이 일일치하기 어렵기 때문에 근접작용을 작게 하는 효과는 커진다. 상위꼬임선(208)의 제작에서는, 꼬임선(206 또는 207)의 2묶음 또는 그 이상을 1조로 하여 오른쪽 꼬임선 및 왼쪽 꼬임선으로서 꼬아, 이들을 묶도록 하더라도 좋다.

다음에 상위꼬임선(208)의 5묶음을 묶어 제 3 단계의 꼬아합침을 하여 꼬임선으로 한다. 이 때, 상위꼬임선(208)을 그대로 묶더라도 좋다. 상위꼬임선(208)의 몇 개를 오른쪽으로 꼬고, 나머지의 상위꼬임선(208)을왼쪽으로 꼬아, 양자를 묶더라도 좋다. 묶는 묶음수는 먼저 서술한 바와 같이 설계에 따라서 결정된다. 이 제 3 단계의 꼬아합침을 한 결과의 꼬임선(209)의 주위에 제 1 또는 제 3 실시예로 나타낸 바와 같은 제 2 절연재를 설치하여 도 4에 나타내는 코일부(61)의 코일로서 사용한다. 제 3 단계이상의 다단층의 꼬아합침을 한 꼬임선을 제작하여, 그것을 사용하여 코일부(61)의 코일을 구성하더라도 좋다. 상기의 구성의 꼬임선(209)에 고주파전류를 흘리면, 도 13의(b)의 측면도에 나타내는 바와 같이, 인접하는 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 각각 화살표(236, 237)로 나타내는 바와 같이 나선형상으로 전류가 지난다. 이와 같이 인접하는 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)의 각각의 전류의 방향이 다르기 때문에, 근접작용에 의한 저항의 증대가 경감된다. 전류의 방향이 서로 다른 것을 '전류의 방향의 불일치'라고 하는 것으로 한다.

이상과 같이, 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선은 어떤 단계에서 제작하더라도 좋고, 또한, 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선을 묶은 후, 다음 단계에서 더욱 되풀이하여 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선을 형성하여 묶더라도 좋다.

본 실시예의 구체예에 의하면, 지름 0.1mm 이라는 세선을 소선으로서 사용하 고 있기 때문에, 고주파전류를 흘렸을 때의 표피효과에 의한 저항의 증대를 막을 수 있다. 또한, 오른쪽 꼬임선과 왼쪽 꼬임선을 묶어 코일(209)을 구성함에 의해, 오른쪽 꼬임선의 소선과 왼쪽 꼬임선의 소선사이에서 전류의 방향을 불일치하게 할 수 있다. 이에 따라, 인접하는 다른 꼬임선에 근접작용에 의해 생기는 전류(전하)의 기울기를 저감하여 저항의 증대를 막을 수 있다.

도 14에 본 실시예의 코일을 구성하는 꼬임선의 다른 예의 단면도를 나타낸다. 이 예의 꼬임선(211)은, 소선을 각각 제 1 단계의 꼬아합침을 하여 형성한 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 2묶음씩, 합계 4묶음사용하여 제 2 단계의 꼬아합침을 하여 상위꼬임선(210)을 형성하고 있다. 효과를 보다 크게 하기 위해서, 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 교대로 배치하고 있다. 이 구성에 의해, 인접하는 각 꼬임선(206, 207)사이에서 전류의 방향이 일치하게 되어, 근접작용의 영향을 작게 할 수가 있다. 또한, 상위꼬임선(210)을 7묶음 묶어 제 3 단계의 꼬아합침을 하여 꼬임선(211)을 형성하고 있다. 꼬임선(211)의 주위에 제 2 절연재를 설치하여 코일을 형성하여 이 코일을 두루 감아 도 4에 나타내는 코일부(61) 를 형성한다. 이 예로서는 근접작용의 영향의 저감에 의해 코일부(61)의 유도가열효율을 더욱 높일 수 있다.

오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 동수 사용하여 묶는 것은 어떤 단계의 꼬아합침이라도 좋지만, 될 수 있는 한 최초의 단계즉 제 1 단계에서 하는 것이 전류의 흐름의 불일치 부분이 전체에 균등하게 분포하기때문에 효과적이다.

또한, 제 2 단계의 꼬아합침을 할 때, 도 15에 나타내는 바와 같이, 미리 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 1묶음씩 꼬아 합쳐, 기본 꼬임선(212)으로 한다. 이 기본꼬임선(212)을 복수개 사용하여, 꼬아합침하면서 묶여, 도 16에 나타내는 바와 같이 제 2 단계의 꼬아합침을 하여 상위꼬임선의 코일도선(213)으로 하더라도 좋다. 이 구성에 의해, 도 14에서 설명한 바와 같이, 인접하는 각 꼬임선사이의 전류의 방향이 불일치하게 되어, 근접작용의 영향을 작게 할 수가 있다.

또한, 오른쪽 꼬임선(206)과 왼쪽 꼬임선(207)을 묶어 기본꼬임선(212)으로 하는 것은 어떤 단계의 꼬여합침으로 하더라도 좋지만, 될 수 있는 한 최초의 단계 즉 제 1 단계에서 하는 것이 전류의 흐름의 불일치부분이 전체에 균등하게 분포하기 때문에 효과적이다.

<<실시예 5>>

본 발명의 제 5 실시예의 유도가열용 코일에 사용하는 코일을 도 17의 (a) 및 (b)를 사용하여 설명한다. 본 실시예의 특징은, 소선 또는 꼬임선을 복수개 꼬아 꼬임선을 형성할 때, 꼬임의 피치를 바꾼 것을 2가지 이상 준비한다. 꼬임의 피치를 바꾼 꼬임선의 복수의 것을 꼬아 상위꼬임선을 만드는 다중꼬아합침구조로 한 점이다. 꼬임피치란 1개의 꼬임부분으로부터 다음과 같은 상태의 꼬임부분까지의 간격이다.

도 17의 (b)는, 제 1 단계의 꼬아합침에 의하여, 소선 또는 꼬임선의 묶음을 3종의 꼬임피치로 꼰 것의 측면도를 나타낸다. 가장 작은 꼬아합침피치는, 예를 들면 25mm이고, 이 피치의 것을 꼬임선(214)로 한다. 가장 큰 꼬임피치는, 예를 들면 35mm이고, 이 피치의 것을 꼬임선(216)으로 한다. 중간의 꼬임피치는, 예를 들면 30mm이고, 이 피치의 것을 꼬임선(215) 으로 한다. 이들 3종류의 꼬임선(214, 215, 216)을 묶어 제 2 단계의 꼬아 합침을 하여 도 17의 (a)에 단면도로 나타내는 꼬임선(217)을 제작한다. 도 17의 (a)에 있어서, 꼬임선(217)은, 세로의 해칭으로 나타내는 꼬임선(214), 가로의 해칭으로 나타내는 꼬임선(215) 및 기울어진 해칭으로 나타내는 꼬임선(216)을 묶은 것이다. 또한, 꼬임선(217)을 3묶음 사용하여 제 3 단계의 꼬아합침을 하여 꼬임선(218)을 제작한다. 이와 같이 꼬임피치가 서로 다른 꼬임선(214, 215, 216)에서는, 소선의 비틀리는 상태가 각각 다르고, 각 꼬임선(214, 215, 216)의 길이방향에 대한 소선의 경사방향이 다르다. 따라서 꼬임피치가 서로 다른 복수의 꼬임선을 묶었을 때 전류의 흐름방향이 각각 다르다. 그 때문에 전류의 방향이 서로 불일치하게 되기 때문에 근접작용의 영향을 작게 할 수가 있다.

서로 다른 꼬임피치의 꼬임선을 묶는 경우, 꼬임피치의 비가 서로 정수배가 되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 피치가 정수배가 되는 꼬임선을 묶은 경우, 꼬임선의 마디가 일치하여 같은 상태가 반복되기 때문에, 전체로서 전류의 방향이 불일치하게 되는 부분이 적어진다.

상기 실시예에서는 다른 꼬임피치의 꼬임선(214, 215, 216)을 3종류사용한 경우에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니라 2가지이더라도 좋고 또 그 이상이더라도 좋다.

다른 꼬임피치의 꼬임선을 묶는 것은 어떤 단계의 꼬여합침이라도 좋다. 다른 꼬임피치의 꼬임선을 사용하여 전류의 방향이 되도록이면 불일치하게 되는 코일 구성으로 하면 좋다.

제 4 실시예와 본 제 5 실시예와 조합하여 꼬임선을 제작하더라도 좋은 것은 물론이다.

본 실시예에서는 꼬임선(218)으로 하여 3단계의 다중꼬아합침을 한 것에 대해서 설명하였지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 2단계이더라도 그 이상이더라도 좋은 것은 물론이다.

<<실시예 6>>

본 발명의 제 6 실시예는, 도 18에 상면도로 나타내는 유도가열용 코일(203)에 관한 것이다. 본 실시예에서는, 코일(219)로서, 도 17에 나타내는 상기 제 5 실시예의 꼬임선(218)에 제 2 절연재를 피복시킨 것을 사용하고 있다. 꼬임선(219)을 도 18에 나타내는 바와 같이 코일유지부재(250)상에 소용돌이형상으로 두루 감아 유도가열용 코일(203)을 구성한다. 코일(219)은 서로 꼬임피치가 다른 꼬임선(214, 215, 216)을 묶은 것이기 때문에, 유도가열용 코일(203)의 n번째의 코일 n에 인접하는 (n-1)번째의 코일 (n-1)과 (n + 1)번째의 코일(n + 1)의 각각의 코일(219)이, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이 서로 다른 꼬임피치가 꼬임선(214, 215, 216)으로 구성되어 있기 때문에, 인접부분에서 각 꼬임선(214, 215, 216)을 구성하는 각 소선의 방향이 같게 되는 일은 거의 없다. 각 소선의 방향이 같지 않기 때문에, 각 소선을 흐르는 전류의 방향도 같게 되지 않고 일치하지 않게 된다. 전류의 방향이 일치하지 않게 되기 때문에 근접작용이 경감되어 근접작용에 의한 유도가열용 코일(203)의 저항의 증가를 피할 수 있다.

<<실시예 7>>

본 발명의 제 7 실시예의 유도가열용 코일의 꼬임선에 대해서 도 19부터 도 23을 참조하여 설명한다. 도 19는, 본 실시예의 제 7 실시예의 코일을 구성하는 꼬임선(220)의 측면도이고, 도 20은, 도 19의 XX-XX단면도이다. 꼬임선(220)은, 소선 또는 복수의 소선을 묶은 꼬임선(221 및 222)을 이하에 설명하는 바와 같이 조합하여 구성된다. 우선 복수의 꼬임선(221) 을 오른쪽으로 돌려 나선형상으로 형성하여 도 20에 단면을 나타내는 둥근관형상의 오른쪽 나선부(221a)를 형성한다. 다음에 복수의 꼬임선(222)을, 왼쪽으로 돌려 나선형상으로 형성하여, 도 20에 나타내는 바와 같이 상기 오른쪽 나선부(221a)의 지름보다 큰 지름의 둥근관형상의 왼쪽나선부(222a)를 오른쪽 나선부(221a)의 바깥쪽에 형성한다. 도 19는 둥근관형상의 꼬임선(220)을 측면으로부터 본 도면이지만, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 둥근관형상의 꼬임선(220)의 앞쪽에 있는 꼬임선(221 및 222)만을 도시하고, 안쪽에 있는 꼬임선(221, 222)은 도시하지 않는다.

본 실시예의 꼬임선(220)에서는, 꼬임선(221과 222)이 접근하는 교차부(229)에 있어서, 꼬임선(221과 222)을 흐르는 각각의 전류의 방향이 서로 다르기 때문에 각각의 소선 상호간의 근접작용의 영향을 작게 할 수가 있다.

본 실시예의 꼬임선(220)으로 구성한 코일을 두루 감아 형성한 유도가열용 코일에 교류전류를 흘려 냄비 등의 피가열물을 유도가열할 때, 피가열물에 가열코일전류와는 다른 방향으로 와전류가 발생한다. 이 와전류의 근접작용에 의해서 코일부를 흐르는 전류가 피가열물에 끌어 당겨지고, 전류가 꼬임선(220)안을 균일하게 흐르지 않고 한쪽으로 기울어져 흐른다. 본 실시예에서는 오른쪽으로 도는 나선형상의 오른쪽 나선부(221a)와 왼쪽으로 도는 나선형상의 왼쪽 나선부(222a)를 근접시킴으로써, 피가열물과 오른쪽 나선부(221a)와의 거리와, 피가열부와 왼쪽 나선부(222a)와의 거리가 거의 동등하게 되어, 꼬임선(221)을 흐르는 전류와 소선(222)을 흐르는 전류와의 차가 적어진다. 또한 꼬임선(221과 222) 상호간의 근접작용에 의한 각각의 소선내의 전류밀도의 기울기가 없어져, 코일부의 손실이 저감된다.

또, 상기 실시예에서는 왼쪽으로 돌리는 나선형상의 꼬임선(222)과의 안쪽에 우회전의 나선형상의 꼬임선(221)을 설치하는 구성을 나타내었지만, 꼬임선(221)의 안쪽에 꼬임선(222)을 설치하더라도 같은 효과를 얻을 수 있다.

도 21은 본 제 7 실시예의 다른 예의 꼬임선(223)의 측면도이다. 도 21에 나타내는 구성의 꼬임선(223)은, 꼬임선(221과 222)을 엮어 둥근관형상으로 형성되어 있다. 도 21은 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 둥근관형상의 꼬임선(223)의 전방의 꼬임선(221, 222)만을 도시하고, 안쪽의 꼬임선(221, 222)은 도시하지 않는다.

도 21의 구성의 꼬임선(223)에 있어서는, 꼬임선(221)과 꼬임선(222)이 교차하는 부분에서 각각의 전류의 방향이 다르기 때문에, 근접작용의 영향을 작게 할 수가 있다. 또한 도 19에 나타내는 꼬임선(220)과 같이 냄비등의 피가열물을 유도가열할 때는, 피가열물에 가열코일전류와는 반대방향으로 와전류가 발생한다. 이 와전류의 근접작용에 의해서 코일부를 흐르는 전류가 피가열물에 끌어 당겨지고, 전류가 꼬임선(223)안을 균일히 흐르지 않고 한쪽으로 기울어져 흐른다. 본 실시예에서는 우회전의 나선형상의 꼬임선(221)과 왼쪽으로 돌리는 나선형상의 꼬임선(222)을 엮어 근접시킴으로써, 피가열물과 꼬임선(221)과의 거리와, 피가열부와 꼬임선(222)과의 거리와가 거의 동등하게 되어, 꼬임선(221)을 흐르는 전류와 꼬임선(222)을 흐르는 전류와의 차가 적어진다. 또한 꼬임선(221과 222)상호간의 근접작용에의한 각각의 소선내의 전류밀도의 기울기가 없어져, 코일부의 손실이 저감된다.

도 22는 본 제 7 실시예의 다른 예의 코일도선(224)의 측면도이다. 도 22에 나타내는 꼬임선(224)은, 상기 도 19에 나타내는 꼬임선(220)의 꼬임선(221 과 222)의 안팎의 배치를 선(L)의 근방에서 교체한 것이다. 즉, 도 22에 있어서의 꼬임선(222)의 하단(B)에서 선(L)까지는, 꼬임선(221)이 꼬임선(222)의 안쪽에 있다. 선(L)에서 상단(T)까지는 꼬임선(221)이 꼬임선(222)의 바깥쪽에 있다. 이와 같이 꼬임선(221 과 222)의 안팎의 위치관계를 소정의 거리마다 교체한다. 안팎의 위치관계를 교체하는 선(L)의 근방에 일정한 길이의 직선부(225)를 설치하면, 꼬임선(221과 222)의 안팎위치의 교체공정의 가공이 용이하게 된다. 도 22에 나타내는 구성의 꼬임선(224)의 효과는 상기 도 19에 나타내는 구성의 꼬임선(220)과 거의 동일하다. 꼬임선(224)은 상기 도 21의 구성의 꼬임선(223)보다는 가공이 용이하기 때문에 생산성이 뛰어나, 제조비용이 저감한다.

도 23은 제 7 실시예의 각 예의 꼬임선(220, 223 또는 224)에 제 2 절연재를 주위에 설치한 코일을 두루 감아 형성한 유도가열용 코일(226)의 단면도이다. 단 면이 나타나 있는 코일유지부재(250)는 약 원판형상의 부재이고, 코일유지부재(250)의 위에, 예를 들면 꼬임선(220)으로 구성된 코일을 도 18에 나타내는 바와 같이 소용돌이형상으로 두루 감은 코일부(230)가 부착되어 있다. 코일부(230)는, 도 19에 나타내는 둥근관형상의 코일(220)을 찌부러뜨려 편평하게 한 것을 사용하고 있다. 편평하게 함으로써, 소정의 지름의 약 원판형상의 코일유지부(250)위에 두루 감을 수 있는 코일부(230)의 감는 회수를 많게 할 수가 있다. 코일부(230)의 두루감은 수를 많게 할 수 있기 때문에, 두루 감겨지는 꼬임선(220)으로 구성된 코일의 길이가 길어진다. 그 때문에 코일부(230)는 장척의 코일을 많은 감는 회수로 두루 감은 유도가열용 코일이 필요한 용도의 유도가열장치에 적합하다. 이 유도가열용 코일(226)에서는, 코일부(230)를 구성하는 도 19에 나타내는 꼬임선(220)이 오른쪽 나선형상으로 감긴 꼬임선(221)과 왼쪽 나선형상으로 감긴 꼬임선(222)으로 구성되어 있다. 따라서 꼬임선(221과 222) 을 각각 흐르는 전류의 방향이 다르다. 그 때문에 꼬임선(221 및 222) 상호간의 근접작용이 경감되어, 꼬임선(221 및 222)을 각각 흐르는 전류의 기울기가 적어, 전류의 기울기에 의한 저항의 증대를 피할 수 있다. 그 결과, 유도가열용 코일로서의 사용시에 있어서의 열효율의 향상을 꾀할 수 있다.

본 발명의 상기 실시예에 있어서, 유도가열용 코일의 소선에는 도체의 선지름(지름) 0.1mm의 구리선을 사용하였지만 선지름에 의해서 상기의 작용이 크게 다른 것은 없고, 예를 들면 선지름 0.04 mm∼0.06mm의 가는 구리선을 사용하더라도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 표피효과 및 근접작용의 영향이 경감되기 때문에, 유도가열용 코일의 고주파전류에 대한 저항이 감소하여 전력손실이 감소하기때문에 유도가열의 효율을 향상시킬 수 있다.

<<실시예8>>

본 발명의 제 8 실시예의 유도가열용 코일을 도 24부터 도 30을 참조하여 설명한다. 본 제 8실시예의 유도가열용 코일은, 상기 제 1 실시예로부터 제 6 실시예로 설명한 유도가열용 코일의 코일을 소용돌이형상으로 두루 감아 코일부를 형성하여, 이 코일부를 도 4에 나타내는 바와 같이 코일유지부재(60)에 부착한 구성을 갖는다. 도 4에 있어서, 코일부(61)의 단말인 코일리드부(63 및 83)는 코일유지부재(60)로부터 외부로 도출되어 있다.

도 26은, 코일유지부재(60)의 부분사시도이고, 코일리드부(63 및 83) 를 부착하는 단자고정부(62)의 상세한 구성을 나타내고 있다. 단자고정부(62)는 코일유지부재(60)와 같은 내열수지제이고, 코일유지부(60)와 일체로 형성하더라도 좋다. 코일부(61)의 양 끝단부의 코일리드부(63 및 83)는, 각각의 단자부(65 및 85)에 접속되고, 각 단자부(65, 85)는 단자고정부(62) 에 고정된다.

도 24부터 도 30을 참조하여, 예를 들면 코일(30)의 도 4에 나타내는 코일리드부(83)와 단자부(85)와의 접속에 대해서 설명한다. 도 24의 (a)는 단자부(85)의 사시도이다. 도 24의 (b)는 단자부(85)에 형성된 돌출부(99) 를 구비하는 암나사부(87)를 나타내는 단면도이다. 단자부(85)는, 황동 등 전기적 양도체의 판두께가 약 0.8mm의 금속판에 의해 형성되어 있다. 도면에 있어서, 단자부(85)의 오른쪽 끝단부에는, 단자부(85)의 일부분을 구부려 원호형상으로 형성한 접속부(2)가 설치되어 있다. 접속부(2)의 원호형상부의 안지름은, 코일리드부(83)의 바깥지름보다 약간 크게 만들어져 있다. 코일리드부(83)의 앞끝단부 5∼10mm의 코일리드 끝단부(84)를 접속부(2)의 원호형상부내에 삽입하여, 접속부(2)를 도 27에 나타내는 접속장치(20)를 사용하여 접속한다.

접속장치(20)는 에어실린더 등에 의한 가압구동기구(21)를 갖고, 상부전극(22)을 화살표(24)로 나타내는 방향으로 이동시켜, 고정하부전극(23)과의 사이에 둔 피가공물에 소정의 가압력을 가할 수가 있다. 도 28의 (a) 는 상부전극(22)의 형상을 나타내고, 동 (b)는 하부전극(23)의 형상을 나타내는 사시도이다. 구리제의 상부전극(22)은 하면에 돌기부(22a)를 갖고 있다. 마찬가지로 구리제의 하부전극(23)은 상면에 돌기부(23a)를 갖고 있다.

도 24의 (a)에 나타내는 단자부(85)의 접속부(2)를 도 29에 나타내는 바와 같이 상부전극(22)과 하부전극(23)과의 사이에 둔다. 다음에 도 30 에 나타내는 바와 같이 상부전극(22)을 화살표(24)로 나타내는 방향으로 이동시켜 가압한다. 가압을 시작함과 동시에 상부전극(22) 과 하부전극(23) 과의 사이에 교류 또는 직류의 전류를 흘린다. 전류는, 상부전극(22)으로부터 접속부(2)를 지나서 하부전극(23)으로 흐른다. 이 전류에 의해 접속부(2)에 줄열이 발생한다. 접속부(2)에 발생한 열은 코일리드 끝단부(84)에 전해지고, 제 2 절연재(31, 41, 51) 및 모든 소선(25) (도 1∼3)을 가열한다. 제 2 절연재(31) 및 소선(25)의 온도가 상승하면, 제 2 절연재(31) 및 각 소선(25)의 도체를 피복하고 있는 제 1 절연재가 용융하여 액화한다. 이 상태에서 상부전극(22)은 가압을 계속하고 있기 때문에, 용융한 제 2 절연재(31, 41, 51)와 각 소선(25)을 피복하고 있는 제 1 절연재인 수지는 상부전극(22)과 하부전극(23)으로 끼워져 있는 영역으로부터 외부로 밀어내어져서 용융물(83a)이 도 25 에 나타내는 바와 같이 접속부(2)의 단면의 부근에 쌓인다. 그 결과 각 소선(25)은 그 도체가 노출한 상태가 되어, 각 도체는 서로 접촉한다. 동시에 도체의 일부는 접속부(2)에도 접촉한다. 이에 따라 코일리드부(83)에 있어서, 각 소선(25)의 도체는 직접 또는 다른 도체를 통해 단자부(85)에 전기적으로 접속된다. 접속장치(20)에 있어서의 상부전극(22)의 가압력은, 바람직하게는 약 2000N(N: 뉴튼) 또는 그 이상이고, 전류는 바람직하게는 직류의 3500A 이다. 또한, 전류의 인가시간은 1∼3초이다. 상기의 방법으로 접속한 접속부(2)의 형상은 도 25에 나타내는 바와 같이 되어, 상부전극(22)의 돌기부(22a)로 눌러져서 오목형의 누름접촉부(86)가 형성된다.

도 30에 나타내는 바와 같이, 접속장치(20)의 상부전극(22)과 하부전극(23)과의 사이에 낀 금속제의 접속부(2)를 가압하면서 통전할 때, 각각의 돌기부(22a와 23a)가 접속부(2)에 접촉한다. 따라서 상부전극(22)과 하부전극(23)과 접속부(2)와의 접촉면적이, 돌기부(22a, 23a)의 면적에서 규정되는 소정치가 된다. 접촉면적이 소정치이기 때문에, 일정한 전류(3500A) 를 흘렸을 때의 발열량이 설계상 거의 일정해져서, 코일(30)과 접속부(2) 와의 안정한 접속가공을 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선(25)을 복수개 묶어 꼬임선을 형성하는 소선의 도체의 지름을 0.05mm으로 매우 가늘게 하 고, 또한 소선 각각의 절연두께를 100㎛로 얇게 하고 있다. 이에 따라, 소선의 개수를 1600개로 많게 하더라도, 코일의 지름(바깥지름)을 약 3.5mm로 작게 할 수가 있다.

또한, 도 1에 나타내는 코일(30)에서는, 꼬임선의 외면을 제 2 절연재(31)로 덮고 있다. 또한 도 3에 나타내는 코일(50)에서는, 꼬임선의 외면을 제 2 절연재(41 및 51)로 덮고 있다. 따라서 코일(30 또는 50)을 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감아 코일부(61)을 형성할 때에, 제 2 절연재(31, 41, 51)가 보호막이 된다. 그 때문에 코일작업시에 각 소선(25)에 불균등한 힘이 작용하여 부분적으로 꼬임이 되돌아가거나 파손절단하거나 하는 일이 없다. 또한 제 1 절연피막에 상처가 나기 어려워, 품질이 안정한 동시에 두루감기 작업도 행하기 쉬워진다.

또한 도 24의 (a)에 나타내는 바와 같이, 열가소성수지 등의 열에 의해 용융하는 제 1 절연재의 피복을 갖는 가는 소선(25)의 꼬임선을 열가소성수지 등의 제 2 절연재(31)로 피복한 코일(30)의 양 코일리드 끝단부(64, 84)를, 각각의 단자부(65, 85)에 가열과 동시에 누름접촉하여 접속한다. 따라서 사전에 제 2 절연재(31) 및 각 소선(25)의 제 1 절연재인 피복수지를 제거할 필요가 없어, 코일(30)과 단자부(65, 85)와의 접속이 매우 간단히 단시간에서 할 수 있다. 납땜을 필요로 하지 않기 때문에 숙련자를 필요로 하지 않는다. 또한 피복제거를 위한 액약처리를 필요로 하지 않기 때문에, 잔류액약에 의해 도선이 장해를 받는 일은 없다. 도 26에 나타내는 코일리드부(63)와 단자부(65)와의 접속도, 상기 코일리드부(83)와 단자부 (85)와의 접속과 같은 공정에서 행하여진다. 이상의 설명으로서는, 도 1 에 나타내는 코일(30)과 단자부(65, 85)와의 접속에 관해서 설명하였지만, 도 2 및 도 3에 나타내는 코일(40 및 50)과, 단자부(65, 85)와의 접속에 대해서도 마찬가지로 하여 행하여진다.

다음에 단자부(65 및 85)의, 도 26에 나타내는 단자고정부(62)에의 부착에 대해서, 도 25 및 도 26을 참조하여 설명한다. 단자부(65 와 85)는, 단자고정부(62)에 부착하였을 때 중심선(C)에 대하여 대칭인 형상으로 이루어지고 있는 점을 제외하면, 실질적으로 같은 구성을 갖는다. 이하의설명에서는, 도 25 및 도 26에 있어서의 도면의 보기 쉬운 관점에서, 적절히 단자부(65) 또는 단자부(85)에 대해서 설명하지만, 단자부(65)의 설명은 단자부(85)에도 적용되고, 또한 단자부(85)의 설명은 단자부(65)에도 적용된다. 도 25에 있어서, 단자부(85)는, 중앙부에 암나사부(87)를 갖고, 왼쪽 끝단부에 잘라내기부(4)를 갖고 있다. 암나사부(67, 87)는, 도 24의 (b)에 나타내는 바와 같이, 바람직하게는, 나사산을 내면에 설치한 원통형의 돌출부(99)를 갖고 있다. 도 26에 있어서, 단자고정부(62)에는, 단자고정부(62)의 표면(62a)과의 사이에, 단자부(65, 85)의 암나사부(67, 87)의 돌출부(99)를 포함하는 높이(두께)보다 약간 큰 틈을 갖는 갈고리형상부(89, 90, 91)를 설치하고 있다.

예를 들면, 단자부(65)를 단자부(62)에 부착할 때는, 단자부(65)를, 도면의 화살표(94)의 방향으로 상기 갈고리형상부(89, 90)아래 쪽의 틈에 삽입한다. 단자부(85)를 같은 방향으로 더욱 밀어 넣으면, 잘라내기부(4)의 상면은, 갈고리형상부(91)의 하단에 접촉하면서, 잘라내기부(4)가 조금 아래쪽으로 탄성변형하면서 들어 간다. 암나사부(67)의 돌출부(99)가 단자고정부(62)의 상면(62a)에 형성된 구멍(도시하지 않음)에 들어가면, 잘라내기부(4)의 표면은 아래쪽으로 이동하여, 갈고리형상부(91)의 하단에 접촉하지 않게 된다. 이 상태에서, 단자부(65)는, 위쪽방향의 이동이 잘라내기부(4)와 갈고리형상부(91)에 의해 규제되어, 가로방향의 이동은 암나사부(87)의 돌출부(99)와 단자고정부(62)의 상면(62a)의 구멍에 의해 규제된다.

이상과 같이 하여, 단자부(85)는, 단자고정부(62)에 고정되기 때문에, 단자부(85)의 위치를 규제하기 위해서 별도의 부품을 필요로 하지 않는다. 따라서 비용을 삭감할 수가 있음과 동시에 단자부(65)의 부착작업도 용이하게 된다.

도 24의 (a)에 나타내는 바와 같이, 단자부(85)는, 코일(30, 40 또는 50)의 코일리드부(83)를 가열·누름접촉하여 전기접속하기 위한 접속부(2), 접속부(2)에 연달아 설치된 코일유지부(100), 및 코일유지부(100)에 부착되는 코일리드부(83)에 거의 수직인 방향으로 연달아 설치된 구부림부(101)를 갖고 있다. 구부림부(101)에는 암나사부(87)가 형성되어 있다. 코일리드부(83)는 코일유지부(100)와 약 같은 방향에 배치된다.

도 26에 있어서, 단자부(65)에, 외부로 이어지는 배선용의 커넥터(120)를 접속할 때는, 암나사부(67)에 숫나사(96)를 사용하여 조인다. 또, 암나사부(67) 대신으로는 단순한 구멍을 형성한 구성이라도 좋다. 이 경우에는, 암나사부(67)의 나사산 대신에 너트를 사용하여 숫나사(96)를 조여 고정하는 것이 된다. 또한, 숫나사(96) 대신에 셀프탭핑나사를 사용하더라도 좋다.

이와 같이, 단자부(65)가, 코일유지부재(60)에 고정 혹은 일체로 형성된 단자고정부(62)에 의해서 유지되기 때문에, 코일부(61)의 리드부(63, 83)를 짧게 할 수 있다. 커넥터(120)에 의해 인버터 등의, 코일부(61)에 고주파전류를 공급하는 장치에 접속하는 작업이 용이하게 된다. 코일리드부(83)는 코일유지부(100)와 약 같은방향으로 끌어내어지기 때문에, 조립할 때 혹은 조립 후, 코일리드부(83)가 코일유지부(100)에 얹어 놓여지는 상태가 된다. 따라서, 아래로 늘어지거나 하지 않기 때문에 접속부(2)의 근방의 코일리드부(83)의 소선에 큰 굴곡력이 가해지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 코일유지부(100)에 부착되는 코일리드부(83)에 거의 수직인 방향에 연달아 설치된 구부림부(101)에는 암나사부(87)를 갖는다. 따라서, 외부배선용의 커넥터(120)를 단자부(85)의 암나사부(87)에 접속할 때에 코일리드부(83)가 번거롭게 되지 않고 배선작업이 용이하다. 또, 구부림부(101)는 코일유지부(100)에 거의 수직하게, 즉 코일리드부(83)에 거의 수직인 방향에 연달아 설치되어 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 비직선적으로 구부러져서 연달아 설치되어 있으면 동일한 효과를 발생한다.

이상의 실시예로 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 알루미늄과 동등 이상의 도전율을 갖는 고도전율 또한 비자성의 피가열체를 유도가열하는 데 적당한, 고주파손실에 의한 발열이 대폭 억제되어, 제조가 용이하고 저가격 또한 품질이 안정한 유도가열용 코일을 제공할 수가 있다.

본 발명은, 유도가열조리기, 복사기 등에 사용되는 유도가열장치에 있어서, 특히, 알루미늄등의 저저항율 또한 고투자율의 재료를 유도가열하기 위해서, 고주파수의 전류를 흘려 사용하는 유도가열용 코일로서 이용할 수 있다.

Claims (42)

1. 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선을 복수 묶어 꼬아 합친 꼬임선의 외면을 융점이 다른 절연층을 갖는 불소수지인 제 2 절연재로 덮는 것과 동시에 상기 제 2 절연재의 가장 바깥쪽의 절연층에 사용하는 불소수지의 융점을 그 안쪽의 절연층에 사용하는 불소수지인 PFA의 융점보다 낮게 형성한 코일용의 도선인 코일을, 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감고 열을 가하는 것에 의해 상기 가장 바깥쪽의 불소수지의 절연층을 용융하여 고착시키는 코일부를 가지며, 40∼100kHz의 고주파전류를 흘려 동 또는 알루미늄과 같은 재료의 피가열체를 유도가열하는 유도가열장치에 사용하는 유도가열용 코일.
2. 제 1 절연재로 지름이 0.1mm 이하의 도체를 피복한 소선을, 복수 묶어 꼬아 합친 꼬임선의 외면을 제 2 절연재로 피복하여 형성한 코일을, 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감아 코일부를 형성하는 공정, 및

   외부접속용의 단자 접속부를 전류를 흘리는 것에 의한 줄열에 의해 발열시킴과 동시에 상기 코일부의 단말을 상기 접속부로 가압하여 상기 제 1 절연재 및 제 2 절연재를 용융시켜 상기 도체와 누름접촉함에 의해 상기 도체와 전기접속을 유지하여 상기 코일부의 단말에 외부접속용의 단자를 접속하는 공정

   을 가지고, 상기 제 2 절연재는 융점이 다른 복수의 절연층을 가지는 불소수지로 하는 것과 동시에, 상기 제 2 절연재를 구성하는 가장 바깥쪽의 절연층에 사용하는 불소수지의 융점이 그 안쪽의 절연층에 사용하는 불소수지인 PFA의 융점보다 낮게 형성되어, 상기 코일부를 형성하는 공정은, 열을 가하는 것에 의해 상기 가장 바깥쪽의 절연층을 용융하여 상기 코일을 서로 고착시키는 공정을 가진 유도가열용 코일의 제조방법.
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11. 제 1 절연재로 도체를 피복한 소선을 복수 묶어 꼬아 합친 꼬임선의 외면을 융점이 다른 절연층을 갖는 불소수지인 제 2 절연재로 덮는 것과 동시에 상기 제 2 절연재의 가장 바깥쪽의 절연층의 융점을 그 안쪽의 절연층의 융점보다 낮게 형성한 코일용의 도선인 코일을, 소정의 형상으로 소정의 감는 회수로 두루 감고 열을 가하는 것에 의해 상기 가장 바깥쪽의 불소수지의 절연층을 용융하여 고착시키는 코일부를 가지며, 40∼100kHz의 고주파전류를 흘려 동 또는 알루미늄과 같은 재료의 피가열체를 유도가열하는 유도가열장치에 사용하는 유도가열용 코일으로서,

    상기 꼬임선의 바깥둘레에 상기 제 2 절연재를 설치하기 전에, 상기 꼬임선자체에 열을 가하여, 상기 꼬임선자체에 포함되어 있는 휘발성분을 저감한 후에 상기 제 2 절연재를 설치하고,

    상기 제 2 절연재사이의 접착시에 상기 가열 코일부에 열을 가하였을 때, 상기 코일부내부에서 발생하는 휘발성분이 상기 꼬임선과 상기 제 2 절연재사이에 쌓여 상기 가열 코일부를 변형시키는 것을 방지하도록 한 유도가열용 코일.
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13. 제 1 항에 있어서, 꼬임선 또는 코일이 적어도 일부에 상기 도체의 지름이 0.1mm 이하의 소선을 사용한 유도가열용 코일.
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26. 제 1 항에 있어서, 전류를 흘리는 것에 의한 줄열에 의해 발열시킴과 동시에 상기 코일부의 단말을 가압하여, 상기 제 1 절연재 및 제 2 절연재를 용융시키고 또한 상기도체와 누름접촉함에 의해, 상기 도체와 전기접속을 유지하여 상기 코일부의 단말에 고정한 외부접속용의 단자부를 갖는 유도가열용 코일.
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29. 제 26 항에 있어서, 상기 코일부 및 단자부를 유지하기위한 코일유지 부재를 더욱 갖고, 상기단자부는, 코일부의 단말을 가열과 동시에 가압하여 도체와 전기접속하기위한 접속부, 상기접속부에 연달아 설치된 코일유지부, 및 상기 코일유지부에 비직선적으로 연달아 설치된 구부림부를 가지며, 상기 구부림부는 암나사부 또는 구멍부를 가짐과 동시에, 상기 코일부의 단부의 코일은 상기 접속부에서 상기 코일유지부와 실질적으로 같은 방향에 끌어 내여지는 것을 특징으로 하는 유도가열용 코일.
30. 제 2 항에 있어서, 상기 단자는, 상기 코일부의 단말을 가열과 동시에 가압하여 도체와 전기접속하기 위한 접속부, 상기 접속부에 연달아 설치된 코일유지부, 및 상기 코일유지부에 비직선적으로 연달아 설치된 구부림부를 갖고, 상기 구부림부는 암나사부 또는 구멍부를 가짐과 동시에, 상기 코일의 단부의 코일을 상기 접속부에서 상기 코일유지부와 실질적으로 같은 방향으로 끌어 내는 공정을 갖는 유도가열용 코일의 제조방법.
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