WO2012073517A1

WO2012073517A1 - 誘導加熱コイルおよび誘導加熱装置

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Publication number: WO2012073517A1
Application number: PCT/JP2011/006743
Authority: WO
Inventors: 重岡　武彦; 片岡　章; 北泉　武; 土師　雅代
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-06-07
Also published as: CN103250465A; EP2648477A1; JPWO2012073517A1; EP2648477A4; US20130270260A1; CN103250465B

Abstract

　本発明の誘導加熱コイルは、簡単な構成で、熱損失を低減して熱効率を上げると共に、耐熱性を向上して安全性の確保を図るために、被加熱物（２２）を誘導加熱する略円形状のコイル部（４０）は、金属製導体で形成され、略同一平面上において渦巻き状に巻回された複数の導体線（２９，３７ａ，３７ｂ）と、渦巻き状に巻回した複数の導体線における隣り合う導体線を所定の間隔を有して一体的な円板状となるように接着固定し、少なくとも接着性と絶縁性を有するスペース部（３０，３１，３５，３６）と、により構成されている。

Description

誘導加熱コイルおよび誘導加熱装置

　本発明は、誘導加熱装置に関し、特に、損失を低減し、熱効率を向上させる誘導加熱コイルを容易に製造できる構成を持つ誘導加熱装置に関するものである。

　近年、火を使わない、燃焼ガスの出ない安全でクリーンな熱源として誘導加熱を用いた装置として誘導加熱調理器が一般家庭に普及してきている。誘導加熱装置である誘導加熱調理器は、誘導加熱のための誘導加熱コイル、誘導加熱コイルに高周波電流を供給する電源回路、および誘導加熱コイルに高周波電流を制御する制御回路等により構成されており、制御回路には様々な電子部品が設けられている。

　誘導加熱装置における誘導加熱の加熱原理は、以下のように説明できます。導線に交流電流を流すと、その導線の周りに方向および強度が変化する磁力線が発生する。その導線の近くに電気を通す物質（通常は金属）を配置すると、この変化する磁力線の影響を受けて、金属の中に渦電流が流れる。金属には通常電気抵抗があるため、金属に電流が流れると、電力＝電流の２乗×抵抗で表される電力分のジュール熱が発生し、当該金属が加熱される。

　実際の誘導加熱調理器は、電源回路のインバータ部が誘導加熱コイルに高周波電流を供給すると、誘導加熱コイルで高周波磁界が発生する。この高周波磁界が、被加熱物である、例えば金属製の鍋に加わり、当該鍋が直接発熱する仕組みである。

　誘導加熱調理器は、上記のように誘導加熱を用いているため、被加熱物である金属製の鍋をガス加熱に比べて高い熱効率で加熱できる。しかし、鍋の材質による被透磁率や抵抗率によって加熱効率が異なるため、相対的に熱効率の低い条件下では熱損失が増大し、その分誘導加熱コイル等の部品の発熱が増大するという問題がある。したがって、誘導加熱調理器においては、安定した加熱調理を行うために、誘導加熱コイルの構造が重要となっており、種々の改良がなされている。

　この種の誘導加熱調理器の誘導加熱コイルの構成としては、簡便な方法で放熱板の所定位置に誘導加熱コイルおよびコイルベースを固定する構成を開示したものがある（例えば、日本の特開２００５－３０２４０６号公報（特許文献１）参照）。

　特許文献１に示された図１１に示す従来の誘導加熱調理器においては、被加熱物である鍋（図示せず）が載置されるトップレート１０１の下方に配置されるコイルユニット１０２は、誘導加熱コイル１０３と、誘導加熱コイル１０３が載置されるフェライト１０４と、フェライト１０４を保持するコイルベース１０５で構成されている。

　コイルベース１０５の上面側に設けられ、放射状に複数本配置された棒状のフェライト１０４は、誘導加熱コイル１０３の下面に直接接触するようにコイルベース１０５に保持されている。図１１に示す従来の誘導加熱調理器において、誘導加熱コイル１０３の発熱が、熱伝導によって、フェライト１０４に積極的に伝熱される構造となっている。

　図１１に示す従来の誘導加熱調理器は、誘導加熱コイル１０３とフェライト１０４の間隙に熱伝導性の高い熱伝導部材を充填して、誘導加熱コイル１０３からの熱拡散を良好にして、誘導加熱コイル１０３を冷却する構造を有している。

　また、誘導加熱調理器においては、高周波電流が誘導加熱コイルを構成する導体を流れる時、電流密度が導体の表面においては高く、表面から離れると低くなる現象、即ち、表皮効果が生じている。この結果、従来の誘導加熱調理器は、誘導加熱コイルにおける抵抗が増加して、温度上昇が大きくなり、加熱効率が低下するという課題を有していた。

　そこで、簡素かつ容易な工法により、加熱損失の少ない誘導加熱コイルを実現して、冷却性能等に余裕を持たせ、その結果、安価な誘導加熱装置を提供するために、誘導加熱コイルの渦巻き状の電気導体の間に磁性体を挿入する構成が提案されている（例えば、日本の特開２００２－０４３０４４号公報（特許文献２）参照）。

　図１２は、特許文献２に記載された従来の誘導加熱装置における誘導加熱コイルの断面図を示すものである。図１２に示すように、電気導体１０６は渦巻き状に形成されており、電気導体１０６における内周側部分には、磁性体１０７が電気導体１０６の間に挿入されている。なお、渦巻き状の電気導体１０６における中間部分および外周側部分の電気導体１０６の間は、空間をなっており、何も設けられていない構造である。

　一般的に、近接した電気導体に平行に電流が流れると互いの電気導体から発生する磁界の影響で電流が流れにくくなるという近接効果が発生する。この近接効果について、電気導体としてリッツ線を用いたもので詳述する。

　図１３は近接するコイル周辺の電磁環境摸式的に示した断面図である。図１３においては、電気導体のコイル線１０８およびこのコイル線１０８から生じる磁束１０９を示している。図１３において、コイル線１０８には紙面手前から向こう側に電流が流れるものとする。

　コイル線１０８に流れる電流は、近接する互いのコイル線１０８から生じる磁束１０９の影響を受けて、近接するコイル線１０８より遠ざかる方向へ電流密度の分布が偏っている。

　図１３において、コイル線１０８の色の濃淡は、電流密度の高低を表しており、濃い部分は電流密度が高いことを示している。図１３に示すように、近接するコイル線１０８においては、互いのコイル線１０８から遠ざかるほど電流密度が高くなっている。このような電流分布の偏りを生じさせる一連の現象を一般的に近接効果と呼ぶ。この近接効果により、誘導加熱コイルの抵抗（特に、高周波電流を流したときの高周波抵抗）が大きくなり、誘導加熱コイルの発熱損失が増加する。

　従来の誘導加熱調理器においては、上記のような誘導加熱コイルにおける発熱損失が増加するという問題を解決するために、図１２に示したように電気導体１０６の間に磁性体１０７を挿入する構造を有するものがあった。このような構造とすることにより、電気導体１０６に電流が流れているときに磁界が発生して、その磁束が電気導体１０６に影響を与えようとするが、電気導体１０６の間に設けられた磁性体１０７に磁束が作用することで、近接効果が低減されている。その結果として、誘導加熱コイルの抵抗が低減し、誘導加熱コイルの発熱損失が低減している。

特開２００５－３０２４０６号公報特開２００２－０４３０４４号公報

　前述の図１１に示した従来の誘導加熱調理器の構成では、発熱した誘導加熱コイル１０３の熱をフェライト１０４に熱伝導して広く拡散させることにより、誘導加熱コイル１０３を冷却して、熱損失の低減が図られていた。このため、さらに、熱損失を低減して熱効率を上げようとすると、ファン等による冷却能力を高めることや、誘導加熱コイル１０３の配置変更等を行う必要があった。しかしながら、従来の誘導加熱調理器の構成では、ファン等による冷却能力を高めるためには装置が大型化すると共に、ファン等による騒音が発生するという問題がある。さらに、誘導加熱コイル３の配置変更においても空間的に限界があり、大幅な改善はできないという課題を有していた。

　また、図１２に示した従来の誘導加熱コイルの構成では、渦巻き状の電気導体１０６の間の一部の領域にのみ磁性体１０７を挿入し、その他の領域は空間とするという構成であるため、製造が難しいという課題を有していた。

　特に、磁性体１０７を渦巻き状に加工して渦巻き状の電気導体１０６の間に磁性体１０７を挿入することは、難しい加工であった。また、粉状の磁性体１０７を用いて、渦巻き状の電気導体１０６の間に挿入して誘導加熱コイルを製造する場合には、磁性体１０７が粉状であるため、その性質上、均等に形成することは難しかった。もし磁性体１０７を均等に形成できたとしても、その均等状態を維持することが困難であり、極めて製作しにくい誘導加熱コイルであった。

　また、電気導体１０６の間に磁性体１０７が配置されていない構造、即ち、電気導体１０６の間が空間で構成された構造において、その空間の寸法を所定の値に維持することも困難であった。さらに、磁性体１０７は基本的に導電性があり、電気導体１０６の間の絶縁性を確保することも難しかった。

　本発明は、従来の誘導加熱装置における課題を解決するものであり、簡単な構成で、熱損失を低減して熱効率を向上させることができると共に、加工性を大幅に向上させることができ、製造コストを低減することができる誘導加熱コイル、および効率の高い誘導加熱を行うことができる誘導加熱装置を提供することを目的とする。

　本発明の誘導加熱装置に用いられる誘導加熱コイルは、被加熱物を誘導加熱する略円形状のコイル部と、
　前記コイル部を保持するコイルベースと、を備え、
　前記コイル部は、金属製導体で形成され、略同一平面上において渦巻き状に巻回された複数の導体線と、渦巻き状に巻回した前記複数の導体線における隣り合う導体線を所定の間隔を有して一体的な円板状となるように接着固定し、少なくとも接着性と絶縁性を有するスペース部と、により構成されている。また、コイル部において隣り合う導体線の間を接着固定するスペース部は、磁性材料により構成された磁性体層を有しており、渦巻き状に巻回された隣り合う導体線の間に磁性体層が一体的に確実に配設されている。

　上記のように構成された本発明の誘導加熱コイルは、渦巻き状に巻回された隣り合う導体線の間に絶縁性を有するスペース部を配設することにより確実に所定の間隔を確保することができる。また、隣り合う導体線の間に磁性材料の磁性体層が形成されているため、スペース部による導体線間の隙間形成（絶縁層）の作用と、磁性体層による磁束の作用との相乗効果で、近接効果で生じる導体線の高周波抵抗を低減することができる。

　また、本発明の誘導加熱装置は、本体の上面に設けたトッププレートと、
　前記トッププレートの下方に設けられ、前記トッププレート上の被加熱物を誘導加熱する略円形状のコイル部と、
　前記コイル部を保持するコイルベースと、
　前記コイル部に所望の電力を供給するインバータ部と、
　前記インバータ部を制御する制御部と、を備え、
　前記コイル部は、金属製導体で形成され、略同一平面上において渦巻き状に巻回された複数の導体線と、渦巻き状に巻回した前記複数の導体線における隣り合う導体線を所定の間隔を有して一体的な円板状となるように接着固定し、少なくとも接着性と絶縁性を有するスペース部と、により構成され、前記トッププレートと前記コイル部は、略密着するように配置されている。

　上記のように構成された本発明の誘導加熱装置は、トッププレートとコイル部が略密着して配置されているため、トッププレート上の被加熱物とコイル部との距離が近くなり、被加熱物とコイル部との結合が強くなる。その結果、本発明の誘導加熱装置は、効率高く加熱できると共に、コイル部とコイルベースで構成された誘導加熱コイルからの電磁界漏れを大幅に低減することができる。さらに、誘導加熱コイルの発熱がトッププレートに直接的に伝熱されるため、トッププレートがある程度加熱されて、被加熱物からの熱がトッププレートにより吸熱される量を低減することができる。これらの相乗効果により、本発明の誘導加熱装置においては、誘導加熱コイルの加熱効率を大幅に向上させて、装置全体としての効率を上昇させることができる。

　本発明によれば、簡単な構成で、熱損失を低減して加熱効率を向上させることができると共に、加工性を大幅に向上させて、製造コストが低減された安価な誘導加熱コイルを提供することができると共に、その誘導加熱コイルを用いた効率の高い誘導加熱を行うことができる誘導加熱装置を提供することができる。

本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器における要部構成を示す断面図本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器に用いる誘導加熱コイルの要部拡大断面図本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器の平面図本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器における制御ブロック図本発明に係る実施の形態２の誘導加熱調理器に用いる誘導加熱コイルの要部拡大断面図本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器の要部構成を示す断面図本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器に用いる誘導加熱コイルの要部拡大断面図本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器における誘導加熱コイルのコイル部の平面図本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器の平面図本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器における制御ブロック図従来の誘導加熱調理器の構成を示す要部断面図従来の誘導加熱装置における誘導加熱コイルを示す断面図従来の誘導加熱装置において、近接するコイル周辺の電磁環境を摸式的に示した断面図

　第１の発明の誘導加熱コイルは、被加熱物を誘導加熱する略円形状のコイル部と、
　前記コイル部を保持するコイルベースと、を備え、
　前記コイル部は、金属製導体で形成され、略同一平面上において渦巻き状に巻回された複数の導体線と、渦巻き状に巻回した前記複数の導体線における隣り合う導体線を所定の間隔を有して一体的な円板状となるように接着固定し、少なくとも接着性と絶縁性を有するスペース部と、により構成されている。上記のように構成された第１の発明の誘導加熱コイルは、渦巻き状に巻回された隣り合う導体線の間に絶縁性を有するスペース部を配設することにより、隣り合う導体線の間が所定の間隔が確実に確保されており、導体線の高周波抵抗を低減することができる。

　第２の発明の誘導加熱コイルにおいては、特に、第１の発明における前記コイル部は、前記スペース部が磁性材料により構成された磁性体層を有して、渦巻き状に巻回した隣り合う前記導体線の間に磁性体層が配設されている。このように構成された第２の発明の誘導加熱コイルは、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線間に絶縁性を有するスペース部を配設すると共に、隣り合う導体線間に、例えばフェライト等の磁性材料の磁性体層が形成されているため、スペース部による導体線間の隙間形成（絶縁層）の作用と、磁性体層による磁束の作用との相乗効果により、近接効果で生じる導体線の高周波抵抗を低減することができる。

　特に、近接効果で生じる高周波抵抗の低減は、スペース部による隙間形成と磁性体層の相乗効果により、隣り合う導体線間の間隔を大きく設定する必要がなく、また、フェライト等の磁性材料の磁性体層も厚く形成する必要がない。結果的に本発明は、誘導加熱コイルをコンパクトに形成することができると共に、誘導加熱コイルの抵抗を低減して、誘導加熱コイルの発熱損失を低減することができる構成となる。

　第３の発明の誘導加熱コイルにおいては、特に、第２の発明における前記コイル部が、前記複数の導体線を略同一平面上において渦巻き状に巻回して構成され、且つ前記導体線の複数のターン（巻き数）を持つ領域を１つのブロックとして複数のブロックに分割され、複数のブロックが空間部を介して配置されており、
　前記複数のブロックの間の空間部において、略同一平面上に配置された前記複数のブロックを電気的に接続する前記複数の導体線における内外の順番が入れ替えられている。このように構成された第３の発明の誘導加熱コイルは、径方向に複数のブロックに分割されて、前記複数のブロックの間に空間部が形成されているため、複数の導体線の内外の順番の入れ替えをブロック間の空間部で行うことにより、導体線の巻きムラ、特に、コイル部における厚さ方向の飛び出しを防止することができる。この結果、コイル部がコイルベースから浮き上がる等の不良品の発生を防止することができると共に、組み立て性が大幅に向上して、信頼性の高い誘導加熱コイルを容易に且つ確実に製造することができる。また、第３の発明の誘導加熱コイルにおいては、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線間に生じる磁場の向きを入れ変えることができ、近接効果によって生じる損失を低減することができる。

　第４の発明の誘導加熱コイルは、特に、第１乃至第３のいずれか１つの発明の前記複数のブロックの間の空間部において、前記被加熱物の加熱状態を測定するセンサーを配設している。このように構成された第４の発明の誘導加熱コイルは、ブロック間に設けた空間部を、被加熱物の温度を測定する温度検出部等の各種センサーを配置する位置とすることが可能となり、センサーを配設する場所を別途確保する必要がない。したがって、第４の発明は、誘導加熱コイルの外径寸法を大きくすることなく、センサーを有する誘導加熱コイルをコンパクトに構成することができる。

　第５の発明の誘導加熱コイルは、特に、第１乃至第３のいずれか１つの発明の前記導体線が、断面が丸形状の素線をプレス（押し潰し）して形成されており、プレスされた断面が扁平形状である前記導体線の扁平面が隣り合うように、前記導体線が渦巻き状に巻回されている。このように構成された第５の発明の誘導加熱コイルにおいては、導体線が捻れて傷付くことがなく、導体線が断線しにくく、取り扱いが容易な構成となる。また、導体線の断面が扁平状であるため、渦巻き状に巻回してコイル状に形成しやすく、加工性が大幅に向上している。さらに、導体線は、断面が丸形状の素線をプレス（押し潰し）して形成されているため、導体線の外面にエッジ部分がないため、渦巻き状に巻回してコイル状に形成するとき、導体線はスムーズに巻き易く、この点においても加工性が向上している。もし、導体線として角線を用いた場合には、そのエッジ部分に電流が集中して損失を生じるエッジ効果が生じるが、第５の発明においては、導体線の断面が扁平状でありエッジがないため、上記のようなエッジ効果の心配がない。

　さらに、断面が丸形状の素線をプレスして、その断面が扁平形状となった素線の断面積は、リッツ線の細いエナメル線を複数本撚り合せたものの断面積に相当しており、第５の発明における導体線は、シンプルな構成であると共に、加工が容易であるため加工性が大幅に向上している。

　第６の発明の誘導加熱コイルは、特に、第１乃至第３のいずれか１つの発明における前記導体線の外面には絶縁処理が施されている。このように構成された第６の発明の誘導加熱コイルにおいては、導体線の外面に、例えば耐熱ワニス等によって絶縁処理が施されているため、導体線の外面が滑らかであり滑り易く、導体線をスムーズに巻き易く、加工性が向上している。また、第６の発明の誘導加熱コイルは、導体線の表面が傷の付きに処理加工であるため、導体線が擦れたときに生じる導体線の粉の発生がほとんどなく、他の部分の電気部品に悪影響を及ぼす心配がない。

　第７の発明の誘導加熱コイルは、特に、第１乃至第３のいずれか１つの発明における前記磁性体層が、耐熱性基材に磁性材料を塗布、印刷または転写により、前記耐熱性基材の表面に形成するように構成されている。このように構成された第７の発明の誘導加熱コイルにおいては、スペース部の磁性体層が、例えばガラステープ、マイカ等の耐熱性基材に、フェライト等の磁性材料を塗布、印刷、転写により、耐熱性基材の表面に薄膜として形成されている。このため、スペース部における絶縁層と磁性体層は一体的に形成されており、位置ずれ等の心配がない。また、第７の発明の誘導加熱コイルにおいては、経年的にも磁性体層においてひび割れ等を生じたとしても、磁性体層のみの脱落が起こりにくい構成であり、絶縁層と磁性体層との相乗効果が安定して発揮される構成である。さらに、第７の発明の誘導加熱コイルにおいては、磁性体層がスペース部に一体化されて柔軟性を有して構成されているため、取り扱いが容易であり、渦巻き状に巻回してコイル状に形成しやすく、加工性が大幅に向上している。

　第８の発明の誘導加熱装置は、
　本体の上面に設けたトッププレートと、
　前記トッププレートの下方に設けられ、前記トッププレート上の被加熱物を誘導加熱する略円形状のコイル部と、
　前記コイル部を保持するコイルベースと、
　前記コイル部に所望の電力を供給するインバータ部と、
　前記インバータ部を制御する制御部と、を備え、
　前記コイル部は、金属製導体で形成され、略同一平面上において渦巻き状に巻回された複数の導体線と、渦巻き状に巻回した前記複数の導体線における隣り合う導体線を所定の間隔を有して一体的な円板状となるように接着固定し、少なくとも接着性と絶縁性を有するスペース部と、により構成されている。

　第８の誘導加熱装置においては、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線間に間隔を設ける絶縁性を有するスペース部が配設されているため、電位差を生じる渦巻き状に巻回した隣り合う導体線間において短絡が発生する心配がなく、短絡による発熱に対する安全性を確保することができる。さらに、コイル部においてはスペース部により隣り合う導体線間を接着固定して、導体線と一緒にスペース部を渦巻き状に巻回して円板状に形成することにより、一体的なコイル部を持つ誘導加熱コイルを構成することができ、組み立て性の大幅な向上が図られている。

　第９の発明の誘導加熱装置においては、特に、第８の発明における前記トッププレートと前記コイル部が、略密着するように配置されている。このように構成された第９の誘導加熱装置においては、トッププレートとコイル部が略密着するように配置されているので、トッププレート上の被加熱物とコイル部との距離が近くなり、被加熱物とコイル部の結合が強くなる。この結果、加熱効率が高くなると共に、コイル部とコイルベースで構成された誘導加熱コイルからの電磁界漏れを大幅に低減することができる。さらに、誘導加熱コイルの発熱がトッププレートに伝熱されるため、トッププレートがある程度加熱されて、被加熱物からの熱がトッププレートにより奪われる吸熱量を低減することができる。これらの相乗効果により、本発明の誘導加熱装置においては、誘導加熱コイルの熱効率を大幅に向上させることができ、装置全体として効率の高い誘導加熱装置となる。

　第１０の発明の誘導加熱装置においては、特に、第９の発明における前記スペース部が、絶縁性を有する熱硬化性樹脂をバインダとして、耐熱性テープ状の基材に塗布して半硬化状態に形成し、当該半硬化状態のスペース部を前記複数の導体線に隣接して配置して、略同一平面上において渦巻き状に巻回した後、加熱することにより、当該スペース部が前記導体線に対して接着硬化されて、熱自己融着性を有するよう構成されている。このように第１０の誘導加熱装置は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂をバインダとして、例えばガラスやマイカ等の耐熱性テープ状の基材に前記バインダを塗布して半硬化状態に形成したものを、被接着物である耐熱性テープ状の基材に貼付した後、加熱して接着硬化させる熱自己融着性を有したものである。

　上記のように構成された第１０の発明の誘導加熱装置においては、スペース部が半硬化状態で被接着物である耐熱性テープ状の基材に貼付した後、加熱して接着硬化させる熱自己融着性を有している。このため、第１０の誘導加熱装置は、スペース部を導体線と一緒に巻き込んでコイル形状とした後、加熱手段により加熱して完全硬化させて、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線間を確実に固定して、信頼性の高い誘導加熱コイルを形成することができる。この結果、第１０の発明の誘導加熱装置の構成によれば、組み立て性を大幅に向上させることができる。

　また、スペース部のバインダとして熱硬化性樹脂を用いているため、誘導加熱コイルが自己発熱、或いは被加熱物からの熱を受けて温度上昇しても溶融することがなく、確実に形状を維持することができると共に、熱硬化性樹脂の硬化時の収縮・膨張率を添加剤等で調整することにより、誘導加熱コイルの形状（直径）を微調整することができる。

　第１１の発明の誘導加熱装置においては、特に、第９又は第１０の発明における前記スペース部が、接着性を有するバインダに磁性材料を添加し、磁性材料を接着成分で包み込むように形成して、磁性と絶縁性が付与されている。このように構成された第１１の発明の誘導加熱装置においては、スペース部が磁性材料を接着成分で包み込むように形成されており、スペース部に磁性と絶縁性を付与するよう構成されている。このため、第１１の発明の誘導加熱装置は、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線間に磁性体層を確実に形成することができ、スペース部による導体線間の隙間形成（絶縁層）の作用と磁性体層の作用との相乗効果により、近接効果で生じる高周波抵抗を低減することができる。

　特に、近接効果で生じる高周波抵抗の低減は、スペース部における絶縁性と磁性体層の相乗効果により、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線間の間隔を大きく設定する必要がなくなり、例えばフェライト等の磁性材料により形成される磁性体層を厚くする必要がなくなる。結果的に、第１１の発明の誘導加熱装置は、誘導加熱装置における誘導加熱コイルをコンパクトに形成することができ、誘導加熱コイルの抵抗を低減して、誘導加熱コイルの発熱損失を低減することができる。

　第１２の発明の誘導加熱装置においては、特に、第３乃至第７のいずれか１つの発明の誘導加熱コイルと
　本体の上面に設けたトッププレートと、
　前記誘導加熱コイルに所望の電力を供給するインバータ部と、
　前記インバータ部を制御する制御部と、を備えている。
　このように構成された第１２の発明の誘導加熱装置においては、簡単な構成で、熱損失を低減して熱効率を向上させることができると共に、加工性を大幅に向上させることができ、製造コストが低減された安価な誘導加熱コイルを用いることにより、効率の高い誘導加熱を行うことができる。

　以下、本発明の誘導加熱装置に係る好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態の誘導加熱装置においては、誘導加熱調理器について説明するが、この誘導加熱調理器は例示であり、本発明の誘導加熱装置としてはこのような誘導加熱調理器に限定されるものではなく、誘導加熱を利用した各種加熱装置を含むものである。以下の実施の形態においては、誘導加熱調理器の具体的な構成について説明するが、本発明は実施の形態の構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成を含む。

　（実施の形態１）
　図１は本発明に係る実施の形態１の誘導加熱装置である誘導加熱調理器における要部構成を示す断面図である。図２は本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器に用いる誘導加熱コイルの要部拡大断面図である。図３は本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器の平面図である。図４は本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器における制御ブロック図である。

　図１～図４に示すように、実施の形態１の誘導加熱調理器において、本体２１の天面は、鍋等の被加熱調理容器２２（図４参照）を載置するトッププレート２３で形成されている。トッププレート２３は被加熱調理容器２２を載置する位置を特定する加熱領域３３（図３参照）を有する。また、トッププレート２３の一部には、操作部２１ａが設けられている。トッププレート２３の直下には被加熱調理容器２２を加熱するための略円形状の誘導加熱コイル２４と、誘導加熱コイル２４の運転と電源供給を行うインバータ部２５を制御する制御部２６が配置されている。制御部２６は、インバータ部２５のスイッチング半導体をオン・オフ制御してインバータ部２５の高周波発振を制御すると共に、発振動作の起動、停止の制御を行っている。

　インバータ部２５は、周波数変換装置の一つであり、電源整流器、フィルタコンデンサ、共振コンデンサ、スイッチング半導体等を含んで構成されている。インバータ部２５においては、商用電源２７を高周波電流に変換し、この高周波電流を誘導加熱コイル２４に供給している。高周波電流が供給された誘導加熱コイル２４は、トッププレート２３上の被加熱調理容器２２の近傍で高周波磁界を発生し、被加熱調理容器２２の底部を加熱する。

　誘導加熱コイル２４は、耐熱樹脂性のコイルベース２８上に載置されている（図１参照）。コイルベース２８には誘導加熱コイル２４からの熱を伝導する熱伝導部材、放射状に配置された複数のフェライト、熱伝導部材およびフェライトからの熱を下方へ放熱する放熱板等が設けられている。

　誘導加熱コイル２４は、耐熱ワニス等によって絶縁処理（図示せず）が施された複数の細線を撚ったリッツ線を用いて構成された導体線２９と、隣り合う導体線２９の間に設けたスペース部３０とにより構成されている。スペース部３０は、隣り合う導体線２９の間に間隔を形成するものであり、絶縁性と接着性とを有する材料により渦巻き状に巻回して円板状に形成されている。

　スペース部３０は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂の耐熱シリコンワニスをバインダ３０ｂとして、耐熱性のガラステープの基材３０ａに塗布して半硬化状態に形成して、屈曲可能な状態である半硬化状態において、被接着物である導体線２９に貼付後に、加熱することにより、接着硬化して導体線２９に確実に接着固定されるように熱自己融着性を有している。

　なお、実施の形態１においては耐熱性を持つガラス製のテープ状のガラステープを基材３０ａとして用いた例で説明したが、基材３０ａの材料としては絶縁性を有する材料であれば良く、例えば基材３０ａとしてはマイカ製の材料を用いても良い。

　誘導加熱コイル２４の作成方法としては、スペース部３０を導体線２９と一緒に円板状になるように渦巻き状に巻き込んで加熱コイル形状とした後、加熱手段により加熱して完全硬化させる。このようにスペース部３０が硬化することにより、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線２９の間が確実に接着固定されており、誘導加熱コイル２４が一体化されている。一体化された誘導加熱コイル２４は、単独で取り扱えるよう構成されており、コイルベース２８上に載置されている。

　なお、スペース部３０を加熱するための加熱手段としては、誘導加熱コイル２４に通電することにより生じる誘導加熱コイル２４自身の発熱を用いても良い。また、所定の温度に昇温して、その温度に保持することができる電気炉等に所定形状の誘導加熱コイル材を投入して所定温度に加熱し、誘導加熱コイル２４を形成しても良い。

　実施の形態１の誘導加熱調理器においては、誘導加熱コイル２４コイル部４０（導体線２９）がトッププレート２３に略密着するように配置されて構成されている。このように構成することにより、トッププレート２３上に載置した被加熱調理容器２２と誘導加熱コイル２４との距離をできるだけ近づけることにより、誘導加熱コイル２４と被加熱調理容器２２との結合が強い構成となっている。

　次に、以上のように構成された実施の形態１の誘導加熱調理器における動作、作用について説明する。

　実施の形態１の誘導加熱調理器において、本体２１の天面に配置されたトッププレート２３上に鍋等の被加熱調理容器２２が載置されて、使用者が操作部２１ａを操作して、所望の加熱条件が設定される。加熱条件が設定されて加熱開始の操作が行われると、加熱動作が開始する。加熱動作が開始すると、制御部２６はインバータ部２５を稼働させて高周波電流を誘導加熱コイル２４に供給し、誘導加熱コイル２４が被加熱調理容器２２の近傍で高周波磁界を発生して、被加熱調理容器２２の底部が加熱される。

　実施の形態１の誘導加熱調理器においては、トッププレート２３と誘導加熱コイル２４が略密着するように配置されているため、トッププレート２３上の被加熱調理容器２２と誘導加熱コイル２４との間が近く、被加熱調理容器２２と誘導加熱コイル２４の結合が強くなっている。このように構成された実施の形態１の誘導加熱調理器は、加熱効率が高くなると共に、誘導加熱コイル２４からの電磁界の漏れを大幅に低減することができる。さらに、誘導加熱コイル２４の発熱がトッププレート２３に伝熱されてトッププレート２３を加熱するので、被加熱調理容器２２からの熱がトッププレート２３により奪われる吸熱量を低減することができる。これらの相乗効果により、実施の形態１の誘導加熱調理器においては、誘導加熱コイル２４の加熱効率を大幅に向上させることができる。

　また、実施の形態１の誘導加熱調理器においては、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線２９の間に間隔を形成する絶縁性を有するスペース部３０が配設されているので、電位差を生じる隣り合う導体線２９の間で短絡する心配がなく、短絡による発熱に対する安全性が確保されている。

　さらに、実施の形態１の誘導加熱調理器においては、誘導加熱コイル２４はスペース部３０により隣り合う導体線２９の間が確実に固定されている。このため、導体線２９とスペース部３０を一緒に渦巻き状に巻回して、円板状に形成することにより、一体化された誘導加熱コイル２４の所望の形状を容易に、且つ確実に形成することができ、組み立て性を大幅に向上させることができる。

　また、実施の形態１の誘導加熱調理器においては、スペース部３０として半硬化状態で被接着物に貼付後に加熱して、接着硬化させる熱自己融着性を有する材料を用いている。このため、スペース部３０を導体線２９と一緒に巻き込んで誘導加熱コイル２４の形状とした後、加熱手段により加熱して完全硬化させることにより、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線２９の間が所定間隔を有して確実に固定されており、所望の形状および構成を有する誘導加熱コイル２４を容易に形成することができる。この結果、実施の形態１の誘導加熱調理器における誘導加熱コイル２４は、組み立て性が大幅に向上している。

　また、スペース部３０のバインダ３０ｂとして熱硬化性樹脂を用いているため、誘導加熱コイル２４が自己発熱、あるいは被加熱調理容器２２からの熱を受けて温度上昇しても溶融することがなく、信頼性が高く確実に所望の形状を維持することができる構成である。さらに、バインダ３０ｂの熱硬化性樹脂の硬化時の収縮・膨張率を添加剤等で調整することにより、誘導加熱コイル２４の形状、例えば直径を微調整することも可能な構成である。

　また、実施の形態１の誘導加熱調理器においては、導体線２９の外面を耐熱ワニス等によって絶縁処理を施しても良い。このように導体線２９の外面を絶縁処理することにより、導体線２９の外面が滑らかとなり、導体線２９をスムーズに巻回しやすく、優れた加工性を有する構成となる。さらに、導体線２９の表面が傷つきにくい構成となるため、導体線２９が擦れることにより導体線２９の粉が生じることがなく、他の部分の電気部品に対して悪影響を及ぼさず、信頼性の高い誘導加熱コイル２４となる。

　上記のように、本発明に係る実施の形態１の誘導加熱調理器においては、簡単な構成で、熱損失を低減して熱効率を上げるとともに、誘導加熱コイルの耐熱性を向上して安全性の確保することが可能な構成となる。

　（実施の形態２）
　以下、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱装置である誘導加熱調理器について説明する。実施の形態２の誘導加熱調理器において、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と異なる点は、スペース部の構成であり、その他の構成は実施の形態１の誘導加熱調理器と同じである。

　以下の実施の形態２の誘導加熱調理器の説明においては、実施の形態１の誘導加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。図５は本発明に係る実施の形態２の誘導加熱調理器に用いる誘導加熱コイルの要部拡大断面図である。

　実施の形態２の誘導加熱調理器におけるスペース部３１は、耐熱性のガラステープの基材３１ａに、接着性を有する熱硬化樹脂の耐熱シリコンワニスに磁性材料を添加したバインダ３１ｂを塗布して構成されている。バインダ３１ｂは、磁性材料が接着成分の熱硬化樹脂の耐熱シリコンワニスで包み込まれるように形成されており、磁性と絶縁性が付与されている。

　なお、実施の形態２においては耐熱性を持つガラス製のテープ状のガラステープを基材３１ａとして用いた例で説明したが、基材３１ａとしてはマイカ製の材料を用いても良い。

　このように、スペース部３１のバインダ３１ｂには、磁性材料が接着成分で包み込むように形成して、磁性と絶縁性が付与されているので、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線２９の間に所定間隔（絶縁層）と磁性体層が形成される構成となる。このように、誘導加熱コイル２４にスペース部３１が設けられているため、導体線２９の間の隙間に絶縁体層と磁性体層が形成されており、これらの相乗効果により、近接効果で生じる高周波抵抗を低減することができる。

　特に、近接効果で生じる高周波抵抗の低減は、スペース部３１における絶縁体層と磁性体層の相乗効果により、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線２９の間の間隔を大きく設定する必要がなくなり、また、磁性体層を形成するためのフェライト等の磁性材料を含む磁性体層も厚く形成する必要がなくなる。結果的に、誘導加熱コイル２４をコンパクトに形成することができる。このように構成された実施の形態２においては、結果として誘導加熱コイル２４の抵抗を低減することができ、誘導加熱コイル２４の発熱損失を低減することができる。

　尚、実施の形態２においては、スペース部３１のバインダ３１ｂは、熱硬化性樹脂に磁性材料を混ぜ込んで、磁性と熱自己融着性と絶縁性を同時に付与するように製造した例で説明したが、本発明はこのような例に限定されるものではなく、例えば熱自己融着性と絶縁性を後から別の手段で付与するように製造しても良い。

　このように、スペース部３１のバインダ３１ｂが熱自己融着性と絶縁性を後から別の手段で付与するように製造された場合には、工程数は増えるが加工工程が簡単になると共に、熱自己融着性と絶縁性を確実に付与するための管理等が簡素化できるという効果を有する。

　また、誘導加熱コイル２４に用いる金属製の導体としては、複数の細線からなるリッツ線で説明したが、銅箔やアルミ箔等の金属製の導体箔をリボン状に形成したリボン状導線でも良い。また、金属製の導体としては、直径の大きな丸形状の素線や。このような素線を潰してその断面が扁平形状を有する素線を用いても良い。

　このような素線を金属製の導体として誘導加熱コイル２４に用いた場合には、素線の一つの断面積が、リッツ線の細いエナメル線を複数本撚り合せたものの断面積に相当し、複数の細線が引っ掛かったり切れたりする心配もなくなる。また、このような素線を誘導加熱コイル２４に用いた場合には、簡単な構成で、加工性を大幅に向上させることができると共に、素線が太くなるので素線の加工費も大幅に安くなりコスト低減を図ることができる。

　実施の形態２の構成において、スペース部３１は、接着性と絶縁性を有する熱硬化性樹脂の耐熱シリコンワニスに磁性材料を混ぜ込んだバインダ３１ｂを、ガラス製の耐熱性テープ状の基材３１ａに塗布して構成した例で説明したが他の構成でも良い。例えば、金属製の導体が、銅箔やアルミ箔等の金属製の導体箔をリボン状に形成したリボン状導線、若しくは、直径の大きい丸形状の素線や、このような丸形状の素線を潰してその断面が扁平形状を有する素線を用いて、この線材の表面に、直接、接着性と絶縁性を有する熱硬化性樹脂の耐熱シリコンワニスに磁性材料を混ぜ込んだバインダを塗布することにより、スペース部の基材を不要な構成としても良い。このような構成とすることにより、誘導加熱コイル２４は、スペース部の基材が不要となるので、安価に構成できると共に、加工工程が簡素化でき、生産性が大幅に向上する。

　上記のように、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱調理器においては、簡単な構成で、熱損失を低減して熱効率を上げるとともに、誘導加熱コイルの耐熱性を向上して安全性の確保することが可能な構成となる。

　したがって、本発明に係る実施の形態２の誘導加熱調理器は、トッププレートと誘導加熱コイルが略密着するように配置されており、電磁界漏れが大幅に低減される構成であると共に、誘導加熱コイルの熱効率を大幅に向上させることができる。さらに、本発明の誘導加熱調理器は、誘導加熱コイルにおける導体間に絶縁性と接着性を有するスペース部を配設しているため、隣り合う導体間の短絡が確実に防止されており、且つ組み立て性が大幅に向上した構成を有する。

（実施の形態３）
　以下、本発明に係る実施の形態３の誘導加熱装置である誘導加熱調理器について説明する。実施の形態３の誘導加熱調理器において、前述の実施の形態１の誘導加熱調理器と異なる点は、誘導加熱コイルの構成であり、その他の構成は実施の形態１の誘導加熱調理器と同じである。

　以下の実施の形態３の誘導加熱調理器の説明においては、実施の形態１の誘導加熱調理器における構成要素と同じ機能、構成を有するものには同じ符号を付し、その詳細な説明は実施の形態１の説明を適用する。

　前述の背景技術の欄で説明したように、高周波電流が誘導加熱コイルを構成する導体を流れる時、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる現象、即ち、表皮効果が生じ、抵抗が増加して、温度上昇が大きくなり、誘導加熱調理器における効率が低下するという問題がある。

　この問題を解決する防止策としては、誘導加熱コイルにおける導体の細分化によって導体の表面積を大きくする方法がある。したがって、導体表面積を大きくするために、細いエナメル線を複数本撚り合せたリッツ線を渦巻き状に巻回して誘導加熱コイルを形成している。

　しかしながら、リッツ線は、形成するそれぞれの線が細いため、誘導加熱コイルの製作時に、引っかかり等の理由で、捻れて傷ついたり、断線したりする等の損傷を受けやすく、取り扱いに注意を要するという問題を有する。また、リッツ線を形成するそれぞれの線に絶縁のためのエナメル処理が施されているため、コストアップに繋がっていた。

　そこで、本発明に係る実施の形態３の誘導加熱装置においては、誘導加熱コイルの導体をリッツ線の代わりに素線を用いた構成である。以下、実施の形態３の誘導加熱装置として誘導加熱調理器について説明し、特に、他の実施の形態と構成が異なる素線により導体が構成された誘導加熱コイルについて説明する。

　図６は本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器の要部構成を示す断面図である。図７は本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器に用いる誘導加熱コイルの要部拡大断面図である。図８は本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器における誘導加熱コイルのコイル部の平面図である。図９は本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器の平面図である。図１０は本発明に係る実施の形態３の誘導加熱調理器における制御ブロック図である。

　図６～図１０に示すように、実施の形態３の誘導加熱調理器において、本体２１の天面は、鍋等の被加熱調理容器２２を載置するトッププレート２３で形成されている。トッププレート２３は被加熱調理容器２２を載置する位置を特定する加熱領域３３（図９参照）を有している。また、トッププレート２３の一部には、操作部２１ａが設けられている。トッププレート２３の直下には被加熱調理容器２２を加熱するための略円形状の誘導加熱コイル３４と、誘導加熱コイル３４の運転と電源供給を行うインバータ部２５を制御する制御部２６が配置されている。制御部２６は、インバータ部２５のスイッチング半導体をオン・オフ制御してインバータ部２５の高周波発振を制御すると共に、発振動作の起動、停止の制御を行っている。

　実施の形態３の誘導加熱調理器においては、トッププレート２３上の被加熱調理容器２２の調理時の温度を検出して、制御部２６に検出温度を示す信号を出力する温度検出部（温度センサ）３２が設けられている。温度検出部３２は、被加熱調理容器２２における底部分の温度を検出するために、後述するように、誘導加熱コイル３４におけるコイル部４０の内周側である内ブロック４０ａと、コイル部４０の外周側である外ブロック４０ｂとの間に配置されている。

　インバータ部２５は、周波数変換装置の一つであり、電源整流器、フィルタコンデンサ、共振コンデンサ、スイッチング半導体等を含んで構成されている。インバータ部２５においては、商用電源２７を高周波電流に変換し、この高周波電流を誘導加熱コイル３４に供給している。高周波電流が供給された誘導加熱コイル３４は、トッププレート２３上の被加熱調理容器２２の近傍で高周波磁界を発生し、被加熱調理容器２２を加熱する。

　誘導加熱コイル３４は、耐熱樹脂性のコイルベース２８上に載置されている。コイルベース２８には誘導加熱コイル３４からの熱を伝導する熱伝導部材、放射状に配置された複数のフェライト、およびフェライトからの熱を下方へ放熱する放熱版等が設けられている。

　また、実施の形態３における誘導加熱コイル３４は、丸形状の素線をプレスして（潰して）その断面が扁平形状となった２本の素線を一対とした導体線３７ａ，３７ｂとして用いている。誘導加熱コイル３４においては、２本の導体線３７ａ，３７ｂを用いて、その扁平面が隣り合うように渦巻き状に巻回してコイル部４０が形成されている。さらに、誘導加熱コイル３４のコイル部４０においては、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線３７ａ，３７ｂと対となるように、誘電損失が低く耐熱性の高いスペース部３５，３６がそれぞれに隣接して配設されている。したがって、誘導加熱コイル３４のコイル部４０は、２枚の導体線３７ａ，３７ｂとスペース部３５，３６が共に巻き合わされており、隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間には間隔を設けるようにスペース部３５，３６がそれぞれ挿入されて形成されている。

　実施の形態３におけるスペース部３５，３６は、基材３５ａ，３６ａにバインダ３５ｂ，３６ｂを塗布して構成されている。バインダ３５ｂ，３６ｂは、接着成分を持ち、絶縁性を有する、例えば熱硬化性樹脂の耐熱シリコンワニス（図示せず）に、フェライト等の磁性材料（図示せず）を混ぜて構成されている。このように構成されたバインダ３５ｂ，３６ｂを、耐熱性を持つガラス製のテープ状の基材３５ａ，３６ａに塗布して構成されたスペース部３５，３６は、半硬化状態であり、取り扱い易い屈曲可能な状態である。このような屈曲可能な半硬化状態のスペース部３５，３６は、被接着物に貼付後に加熱すると接着硬化して被接着物が固定されるように熱自己融着性を有している。したがって、実施の形態３における誘導加熱コイル３４においては、導体線３７ａ，３７ｂとスペース部３５，３６を共に巻き合わせて渦巻き状に形成し、隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間にスペース部３５，３６を配置することにより絶縁層と磁性体層が形成されている。

　なお、実施の形態３においては耐熱性を持つガラス製のテープ状の基材３５ａ，３６ａを用いた例で説明したが、基材３５ａ，３６ａとしてはマイカ製の材料を用いることも可能である。

　また、実施の形態３における誘導加熱コイル３４のコイル部４０においては、図８に示すように、渦巻き状に巻回して一体化された複数のターン（巻き数）を持つ領域を１つのブロックとし、径方向に分割された内ブロック４０ａと外ブロック４０ｂの２つのフロックに分かれてコイル部４０が構成されている。コイル部４０における内ブロック４０ａと外ブロック４０ｂとの間には、所定距離を有する空間部４０ｃが形成されている。

　図８において、（ａ）はコイル部４０の要部拡大図であり、（ｂ）は内ブロック４０ａと外ブロック４０ｂで構成されたコイル部４０を示す平面図である。なお、図８の（ａ）は、図８の（ｂ）において四角で囲んだコイル部４０を拡大して示した模式図である。図８に示すように、水平方向に巻回されて並設された内ブロック４０ａと外ブロック４０ｂとの間の空間部４０ｃにおいて、導体線３７ａ，３７ｂおよびスペース部３５，３６の内外の順番が入れ替えられている。

　また、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、内ブロック４０ａと外ブロック４０ｂとの間の空間部４０ｃには、トッププレート２３を介して、被加熱調理容器２２等の温度を測定する温度検出部３２が配設されている。

　誘導加熱コイル３４のコイル部４０において磁性体層を形成するバインダ３５ｂ，３６ｂは、フェライト等の磁性材料と接着成分を有しており、磁性材料を接着成分が包み込むように形成して（図示せず）、絶縁性が付与されている。また、誘導加熱コイル３４における導体線３７ａ，３７ｂの表面には耐熱ワニス等によって絶縁処理が施されている。

　次に、以上のように構成された誘導加熱コイル３４と、その誘導加熱コイル３４を使用した誘導加熱調理器の動作、作用について説明する。

　実施の形態３の誘導加熱調理器において、本体２１の天面に配置されたトッププレート２３上に鍋等の被加熱調理容器２２が載置されて、使用者が操作部２１ａを操作して、所望の加熱条件が設定される。加熱条件が設定されて加熱開始の操作が行われると、加熱動作が開始する。加熱動作が開始すると、制御部２６はインバータ部２５を稼働させて高周波電流を誘導加熱コイル３４に供給し、誘導加熱コイル３４が被加熱調理容器２２の近傍で高周波磁界を発生して、被加熱調理容器２２の底部が加熱される。

　実施の形態３の誘導加熱調理器における誘導加熱コイル３４のコイル部４０においては、渦巻き状に巻回されて隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間に、絶縁性を有するスペース部３５，３６が配設されているため、隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間は所定間隔を有して絶縁性が確実に保持されている。また、誘導加熱コイル３４のコイル部４０においては、スペース部３５，３６のバインダ３５ｂ，３６ｂを用いて、渦巻き状に巻回されて隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間に、フェライト等の磁性材料の磁性体層が形成されている。このため、実施の形態３における誘導加熱コイル３４のコイル部４０の構成は、スペース部３５，３６を設けることにより、導体線３７ａ，３７ｂの間に形成される隙間（絶縁層）の作用と共に、スペース部３５，３６における磁性体層に対する磁束の作用との相乗効果で、近接効果で生じる高周波抵抗を確実に低減できるという効果を有する。

　特に、近接効果で生じる高周波抵抗の低減は、スペース部３５，３６により導体線３７ａ，３７ｂの間に所定間隙と磁性体層が形成され、これらの相乗効果により、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間の間隔を大きく設定する必要がなく、また、磁性体層を形成するためのフェライト等の磁性材料を含む磁性体層も厚く形成する必要がない。実験によれば、スペース部３５，３６による間隙を０．２～０．５ｍｍ程度にすれば絶縁性は十分に確保され、良い結果が得られた。また、フェライト等の磁性材料の磁性体層も厚く形成する必要がなく、実験によれば、磁性体層の厚さが１００μｍ程度あれば、良い結果が得られた。実施の形態３の構成においてスペース部３５，３６を用いることにより、結果的に、誘導加熱コイル３４をコンパクトに形成することが可能となった。このように構成された実施の形態３においては、結果として誘導加熱コイル３４のコイル部４０の抵抗を低減することができ、誘導加熱コイル３４の発熱損失を低減することができる。

　上記のように、スペース部３５，３６における磁性体層は厚く形成する必要がないため、フェライト等の磁性材料を塗布、印刷、転写等によって容易に基材等の表面に形成することができる。また、磁性体層の厚さが薄いため、屈曲可能に構成することができ、渦巻き状に巻回してコイル状に形成しやすく、加工性が大幅に向上している。

　さらに、実施の形態３の誘導加熱調理器における誘導加熱コイル３４のコイル部４０は、内ブロック４０ａと外ブロック４０ｂとの間の空間部４０ｃにおいて、水平方向に並べた複数の導体線３７ａ，３７ｂの内外の順番を入れ替えるよう構成されている。このため、誘導加熱コイル３４のコイル部４０においては、渦巻き状に巻回した隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間に生じる磁場の向きを入れ変えることができ、近接効果によって生じる損失を低減することができる。

　また、誘導加熱コイル３４のコイル部４０は、径方向に２分割して内ブロック４０ａと外ブロック４０ｂを構成し、ブロック間に空間部４０ｃを設けた構成としている。このため、複数の導体線３７ａ，３７ｂの内外の順番の入れ替えをブロック間の空間部４０ｃにおいて行うことが可能となる。このように構成された誘導加熱コイル３４のコイル部４０においては、巻きムラ、特に導体線３７ａ，３７ｂの厚さ方向（上下方向）の飛び出しを防止することができ、誘導加熱コイル３４のコイル部４０のコイルベース２８からの浮き上がり等を防止することができる。この結果、実施の形態３の誘導加熱調理器においては、組み立て性が向上するという効果を有する。

　さらに、誘導加熱コイル３４においては、被加熱調理容器２２の温度を測定する温度検出部３２等のセンサーをブロック間に設けた空間部４０ｃに設ける構成であるため、センサーとなる温度検出部３２の配設場所を確保することができ、センサーのための配設場所を別途に確保する必要がなく、加熱コイル２４の外径を大きくすることなく、コンパクトに構成することができる。

　また、誘導加熱コイル３４においては、誘導加熱コイル３４における導体線３７ａ，３７ｂは、丸形状の素線を潰して（プレス）、その断面が扁平形状となった素線を用いると共に、導体線３７ａ，３７ｂの扁平面が隣り合うように対向して配置されて、渦巻き状に巻回されている。このように形成された導体線３７ａ，３７ｂは、リッツ線のように、捻れて傷が付くことがなく、断線しにくく構成である。このため、誘導加熱コイル３４は、誘導加熱コイル３４の取り扱いが容易であり、また、断面形状が扁平状の長方形であるため、渦巻き状に巻回してコイル状に形成しやすく、加工性が大幅に向上している。

　さらに、導体線３７ａ，３７ｂは、丸形状の素線を潰して形成されているため、導体線３７ａ，３７ｂの外表面に角部分がなく、渦巻き状に巻回してコイル状に形成するときに、スムーズに巻き易く、優れた加工性を有する。導体線として断面に角を有する角線を用いた場合には、そのエッジ部において電流が集中して損失を生じるエッジ効果が現れるが、丸形状の素線を潰して形成された導体線３７ａ，３７ｂの場合には、このようなエッジ効果の心配がない。

　丸形状の素線を潰して（プレスして）、その断面が扁平形状となった導体線３７ａ，３７ｂの１つの断面積は、リッツ線の細いエナメル線を複数本撚り合せたものの断面積と同等であり、リッツ線に比べて取り扱いが極めて容易な素材となる。１本の素線で形成された導体線３７ａ，３７ｂをコイル部４０として用いることにより、複数の細線が引っ掛かったり切れたりする心配がなく、簡単な構成で、加工性を大幅に向上させることができると共に、導体線としての加工費が大幅に安くなりコストの低減を図ることができる。

　例えば、リッツ線では、直径０．３ｍｍの素線を３４芯に束ねたものであれば、その断面積は２．４０平方ｍｍとなり、丸形状の素線であれば直径１．８ｍｍで面積が２．５４平方ｍｍとなり、計算上その断面積が同等以上となる。この丸形状の素線を扁平形状、例えば厚さ０．８ｍｍに潰すことにより、コイル部４０の直径を大きくすることなく、容易に導体線の断面積を大きくすることができる。

　上記のように、実施の形態３における誘導加熱コイル３４の構成においては、導体線３７ａ，３７ｂとして用いる丸形状の素線の直径を大きくすることにより、導体線３７ａ，３７ｂの断面積を大きくすることができる。このように構成することにより、導体線３７ａ，３７ｂ自身が有する直流抵抗値を低減することができる。但し、導体線３７ａ，３７ｂ自身が有する実際の直流抵抗値は、変形量や加工条件等によっても変わるが、扁平形状に潰したときに素線が１～２割程度伸び、断面積が小さくなるので、その分、導体線３７ａ，３７ｂに用いる丸形状の素線の直径は大きいものを選択するように考慮した方が良い。

　一般的な誘導加熱調理器において使われる周波数は２５ｋＨｚ前後（例えば、２４．５ｋＨｚ）である。周波数２０ｋＨｚ～１００ｋＨｚにおける表皮効果による電流の流れの深さを示す表皮深さは、材質が銅の場合には、２０ｋＨｚで０．４６７ｍｍ、１００ｋＨｚで０．２０９ｍｍである。また、実施の形態３における導体線３７ａ，３７ｂとして用いた扁平形状に潰した素線の厚さは、０．４２～０．９３ｍｍ以下である。したがって、導体線３７ａ，３７ｂにおいては表皮効果の影響を受け難い形状となっている。

　上記のように、使われる周波数における表皮効果による電流の流れの深さを示す表皮深さに応じて、導体線３７ａ，３７ｂの材質や、扁平形状に潰したときの厚さが設定される。同時に、近接効果による高周波抵抗の増加分を考慮して、導体線３７ａ，３７ｂにおける必要な抵抗成分、即ち必要な導体線３７ａ，３７ｂの断面積から、導体線３７ａ，３７ｂの幅や本数を設定すれば良い。

　実施の形態３における誘導加熱コイル３４の構成においては、導体線３７ａ，３７ｂの外面には耐熱ワニス等により絶縁処理が施されているため、導体線３７ａ，３７ｂの外周面が滑りやすく、スムーズに巻けるため、優れた加工性を有している。また、導体線３７ａ，３７ｂの表面は傷が付きにくい構成であるため、導体線３７ａ，３７ｂが擦れて導体線３７ａ，３７ｂの粉が生じることが殆どなく、導体線３７ａ，３７ｂの粉が他の部分、例えば制御部２６の電気部品に悪影響を及ぼす心配もない。

　また、実施の形態３における誘導加熱コイル３４の構成においては、スペース部３５，３６が接着成分を持ち、絶縁性を有する熱硬化性樹脂の耐熱シリコンワニスにフェライト等の磁性材料を混ぜ込んだバインダ３５ｂ，３６ｂと、耐熱性のガラステープの基材３５ａ，３６ａと、により形成されている。スペース部３５，３６において、バインダ３５ｂ，３６ｂを基材３５ａ，３６ａに塗布することにより、基材３５ａ，３６ａの表面に磁性層が形成されている。

　したがって、誘導加熱コイル３４は、スペース部３５，３６の基材３５ａ，３６ａと磁性体層となるバインダ３５ｂ，３６ｂが導体線３７ａ，３７ｂと一体的に形成され、位置ずれ等の心配がない構成である。経年的にも、磁性体層においてひび割れ等が生じたとしても、スペース部３５，３６が脱落しなければ、性能への影響が少なく、導体線３７ａ，３７ｂの間のスペース部３５，３６における絶縁性の作用と磁性体層による磁束の作用の相乗効果は安定したものとなっている。

　実施の形態３の誘導加熱コイル３４においては、磁性体層がスペース部３５，３６と一体化されて構成されているため、取り扱いが容易であり、渦巻き状に巻回してコイル状に形成しやすく、加工性が大幅に向上している。

　また、実施の形態３の構成においては、誘導加熱コイル３４における導体線３７ａ，３７ｂの耐熱ワニス等によって施された絶縁処理（図示せず）の被膜が、組み立て時の引っかかり等の理由により傷が付いたとしても、問題のない安全性の高い構成となっている。実施の形態３におけるスペース部３５，３６においては、磁性材料が接着成分により包み込むように形成されて、磁性体層が絶縁層により覆われるように形成されている。このため、隣り合う導体線３７ａ，３７ｂの間に短絡が生じたとしても、安全性が損なわれるという心配がなく、安全性が確保された、信頼性の高い誘導加熱コイルとなっている。

　尚、実施の形態３における誘導加熱コイル３４においては、導体線３７ａ，３７ｂの外面に耐熱ワニス等により絶縁処理を施した例で説明したが、本発明の構成においては、スペース部３５，３６が設けられているため、このような耐熱ワニス等によって導体線３７ａ，３７ｂの外面を絶縁処理しなくても良い。このように導体線３７ａ，３７ｂの外面を絶縁処理しない場合には、加工工程を簡素化することができ、加工性が大幅に向上すると共に、製造コストをさらに低減することができる。

　また、実施の形態３の構成においては、加熱コイル３４のスペース部３５，３６にフェライト等の磁性材料の磁性体層を形成する構成で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば複数の導体線３７ａ，３７ｂのそれぞれにフェライト等の磁性材料の磁性体層を形成するよう構成しても良い。

　このように構成することにより、複数の導体線３７ａ，３７ｂの間にフェライト等の磁性材料の磁性体層が形成されるため、表皮効果で生じる高周波抵抗を低減することができることに加えて、さらに素線間の近接効果で生じる高周波抵抗の低減をはかることができる。

　さらに、実施の形態３の構成において、図６および図７に示したトッププレート２３と加熱コイル３４との間には、隙間が形成された構成を示したが、トッププレート２３と加熱コイル３４を密着するように配設しても良い。

　このようにトッププレート２３と加熱コイル３４を密着するように配設した場合には、加熱コイル３４と被加熱調理容器２２の結合が強くなるため、加熱しやすく、加熱コイル２４の電磁界漏れを大幅に低減することができると共に、それらの相乗効果により加熱コイル３４による加熱効率を大幅に向上させることができる。

　また、トッププレート２３と加熱コイル３４との間に断熱材等を配設する構成としても良い。このようにトッププレート２３と加熱コイル３４との間に断熱材等を配設することにより、トッププレート２３が加熱コイル３４により傷が付くことを防止することができると共に、空焼き時等の被加熱調理容器２２からの熱の影響を受け難い構成となり、加熱コイル３４を保護することができる。

　以上のように、本発明の誘導加熱装置は、各実施の形態において説明したように、高周波抵抗を低減しつつ、簡単な構成で、加工性を大幅に向上させて、安価に生産できる誘導加熱コイルと、それを使用した誘導加熱調理器を提供することができる。

　本発明の誘導加熱コイルは、スペース部による隙間形成と磁性体層による相乗効果と共に、水平方向に並設された複数の導体線のブロック間において、導体線の内外の順番を入れ替えることによって、近接効果で生じる高周波抵抗の低減を図ることができる。

　また、本発明によれば、コンパクトな誘導加熱コイルを形成することができ、引いては小型の誘導加熱装置を提供することができる。

　さらに、本発明によれば、磁性体層を薄く構成できるため、塗布、印刷、転写等によって容易に形成することができる。また、本発明によれば、磁性材料が曲がりやすい構成とすることができ、渦巻き状に巻回してコイル状に形成しやすく、高周波抵抗を低減しつつ、簡単な構成で加工性を大幅に向上させ、安価な誘導加熱コイルを提供することができる。

　以上のように、本発明に係る誘導加熱コイルは、高周波抵抗を低減しつつ、簡単な構成で、加工性を大幅に向上させて、安価に生産できるため、誘導加熱を利用したあらゆる産業分野等の用途において適用できる。

　２２　被加熱調理容器
　２３　トッププレート
　２４，３４　誘導加熱コイル
　２６　制御部
　２８　コイルベース
　２９，３７ａ，３７ｂ　導体線
　３０，３１，３５，３６　スペース部
　３０ａ，３１ａ，３５ａ，３６ａ　基材
　３０ｂ，３１ｂ，３５ｂ，３６ｂ　バインダ
　３２　温度検出部
　３３　加熱領域
　４０　コイル部
　４０ａ　内ブロック
　４０ｂ　外ブロック
　４０ｃ　空間部

Claims

　被加熱物を誘導加熱する略円形状のコイル部と、
　前記コイル部を保持するコイルベースと、を備え、
　前記コイル部は、金属製導体で形成され、略同一平面上において渦巻き状に巻回された複数の導体線と、渦巻き状に巻回した前記複数の導体線における隣り合う導体線を所定の間隔を有して一体的な円板状となるように接着固定し、少なくとも接着性と絶縁性を有するスペース部と、により構成された誘導加熱コイル。
　前記コイル部は、前記スペース部が磁性材料により構成された磁性体層を有して、渦巻き状に巻回した隣り合う前記導体線の間に磁性体層が配設された請求項１に記載の誘導加熱コイル。
　前記コイル部は、前記複数の導体線を略同一平面上において渦巻き状に巻回して構成され、且つ前記導体線の複数のターンを持つ領域を１つのブロックとして複数のブロックに分割され、複数のブロックが空間部を介して配置されており、
　前記複数のブロックの間の空間部において、略同一平面上に配置された前記複数のブロックを電気的に接続する前記複数の導体線における内外の順番が入れ替えられている請求項２に記載の誘導加熱コイル。
[規則91に基づく訂正 25.01.2012]　
　前記複数のブロックの間の空間部において、前記被加熱物の加熱状態を測定するセンサーを配設した請求項３に記載の誘導加熱コイル。
　前記導体線は、断面が丸形状の素線をプレスして形成されており、プレスされた断面が扁平形状である前記導体線の扁平面が隣り合うように、前記導体線が渦巻き状に巻回された請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘導加熱コイル。
　前記導体線の外面には絶縁処理が施された請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘導加熱コイル。
[規則91に基づく訂正 25.01.2012]　
　前記磁性体層は、耐熱性基材に磁性材料を塗布、印刷または転写により、前記耐熱性基材の表面に形成するように構成された請求項２又は３のいずれか一項に記載の誘導加熱コイル。
　本体の上面に設けたトッププレートと、
　前記トッププレートの下方に設けられ、前記トッププレート上の被加熱物を誘導加熱する略円形状のコイル部と、
　前記コイル部を保持するコイルベースと、
　前記コイル部に所望の電力を供給するインバータ部と、
　前記インバータ部を制御する制御部と、を備え、
　前記コイル部は、金属製導体で形成され、略同一平面上において渦巻き状に巻回された複数の導体線と、渦巻き状に巻回した前記複数の導体線における隣り合う導体線を所定の間隔を有して一体的な円板状となるように接着固定し、少なくとも接着性と絶縁性を有するスペース部と、により構成された誘導加熱装置。
　前記トッププレートと前記コイル部は、略密着するように配置された請求項８に記載の誘導加熱装置。
　前記スペース部は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂をバインダとして、耐熱性テープ状の基材に塗布して半硬化状態に形成し、当該半硬化状態のスペース部を前記複数の導体線に隣接して配置して、略同一平面上において渦巻き状に巻回した後、加熱することにより、当該スペース部が前記導体線に対して接着硬化されて、熱自己融着性を有するよう構成されている請求項９に記載の誘導加熱装置。
　前記スペース部は、接着性を有するバインダに磁性材料を添加し、磁性材料を接着成分で包み込むように形成して、磁性と絶縁性が付与された請求項９又は１０に記載の誘導加熱装置。
　請求項３乃至７のいずれか一項に記載の誘導加熱コイルと
　本体の上面に設けたトッププレートと、
　前記誘導加熱コイルに所望の電力を供給するインバータ部と、
　前記インバータ部を制御する制御部と、
を備えた誘導加熱装置。