JPH11329689A - 高周波加熱装置の出力変成器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】出力変成器の結合係数を高め得て小型化及び軽
量化が図れると共に、外部ノイズの発生等を防止し得る
高周波加熱装置の出力変成器を提供する。 【解決手段】外周面の軸方向にスリットを有する略筒状
の少なくとも一対の二次導体と、該二次導体の前記スリ
ットを利用して二次導体の内部間に所定回数巻回された
一次導体と、前記二次導体の外側に配置されたコアと、
該コアの外側を覆うカバーと、を具備することを特徴と
する。前記コアは、例えば二次導体の外周面形状に対応
した凹部を有する一対のコアで形成されたり、分割され
たリングコアで形成される。また、前記二次導体は、例
えば断面略Ｃ字状の一対の銅パイプを並設することによ
って形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波誘導加熱装
置、高周波焼入れ装置等の高周波加熱装置に使用して好
適な出力変成器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高周波加熱装置に使用する出力変
成器としては、例えば特開平６−１５１２１２号公報に
開示のものが知られている。この出力変成器は、複数個
のＥ型フェライトコアを組み合わせて形成されたコア部
と、銅製のパイプを屈曲させることによりコア部を複数
回巻回するように配設されたコイル部と、このコイル部
の始端部及び後端部にそれぞれ接続された第１の導電部
材と、コイル部の第１の導電部材間に接続された一対の
第２の導電部材とを備えたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この出
力変成器にあっては、Ｅ型コアの中脚部にコイル部を巻
回するため、コイル部の巻回数が多い場合に、大きな形
状のＥ型コアを使用しなければならず、出力変成器自体
の小型化が困難で、例えば出力変成器を容易に移動させ
ることができず、その使用範囲が限定されるという問題
点があった。また、コイル部の一次コイルと二次コイル
が単に巻回されているためのみであるため、両コイルの
結合係数を所定値以上に高めることが難しく、出力変成
器自体の小型化が一層困難であるという問題点があっ
た。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、請求項１ないし３記載の発明の目的は、出力
変成器の結合係数を高めて小型化及び軽量化が図れると
共に、外部ノイズの発生等を防止し得る高周波加熱装置
の出力変成器を提供することにある。また、請求項４記
載の発明の目的は、請求項１ないし３記載の発明の目的
に加え、二次導体の構成を簡略化して出力変成器自体を
より安価に形成し得る高周波加熱装置の出力変成器を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、請求項１記載の発明は、外周面の軸方向にスリット
を有する略筒状の少なくとも一対の二次導体と、該二次
導体の前記スリットを利用して二次導体の内部間に所定
回数巻回された一次導体と、前記二次導体の外側に配置
されたコアと、該コアの外側を覆うカバーと、を具備す
ることを特徴とする。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、前記コアが
二次導体の外周面形状に対応した凹部を有する一対のコ
アで形成されていることを特徴とし、請求項３記載の発
明は、前記コアがリングコアで形成され、該リングコア
が分割された状態で二次導体の外側に配置されているこ
とを特徴とする。

【０００７】このように構成することにより、一次導体
は、筒状の少なくとも一対の二次導体のスリットを利用
して二次導体の内部間に所定回数巻回され、一次コイル
が二次コイルで包囲された状態になるとも共に、この二
次導体の外側に配置される一対のコアもしくは分割され
たリングコアによって、磁束の外部への漏れが防止され
るため、一次導体と二次導体の結合係数が高められると
共に、外部ノイズの発生が抑えられる。

【０００８】また、請求項４記載の発明は、前記二次導
体が断面略Ｃ字状の一対の銅パイプを並設することによ
って形成され、この一対の銅パイプの内部間に一次導体
が巻回されていることを特徴とする。このように構成す
ることにより、二次導体の構成が簡略化され、出力変成
器自体を安価に形成し得る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は、本発明に係
わる高周波加熱装置の出力変成器の一実施例を示し、図
１がその断面図、図２が図１のＡ−Ａ断面図、図３が図
２のＢ−Ｂ断面図である。

【００１０】出力変成器１は、一対の銅パイプ２Ａ、２
Ｂからなる二次コイル２と、この二次コイル２に巻回さ
れた一次コイル３と、二次コイル２の外周面側に配置さ
れたコア４と、このコア４の外周面側を覆うカバー５を
有している。

【００１１】二次コイル２の銅パイプ２Ａ、２Ｂは、そ
の外周面に所定幅のスリット６が軸方向全域に亘って形
成され、外周面のスリット６と対向する部分には、冷却
水が循環供給される角パイプからなる冷却水パイプ７が
それぞれロウ付け固定されている。この一対の銅パイプ
２Ａ、２Ｂは、冷却水パイプ７間に絶縁板８が介装され
た状態で一体化されている。また、図２に示すように、
冷却水パイプ７の端部は、軸方向外側に所定長さ延出さ
れて冷却水供給部９をそれぞれ形成し、銅パイプ２Ａ、
２Ｂの一方の端部の一部は所定長さ延出されて端子板１
０をそれぞれ形成している。

【００１２】前記一次コイル３は、外周面が絶縁被膜１
１ａで被覆された電線１１で形成され、二次コイル２の
各銅パイプ２Ａ、２Ｂのスリット６から内部に挿入され
ることにより、銅パイプ２Ａ、２Ｂの内面に介装された
絶縁シート１２を介して、一対の銅パイプ２Ａ、２Ｂの
内部間に所定回数巻回されている。この一次コイル３の
両端部は、図３に示すように、軸方向に引き出されれた
一対の端子板１３にそれぞれ接続されている。

【００１３】そして、このようにして一次コイル３が巻
回された二次コイル２の銅パイプ２Ａ、２Ｂの外周面に
は、略Ｅ型形状の一対のフェライトコアからなるコア４
が配置されている。このコア４は、二次コイル２の銅パ
イプ２Ａ、２Ｂの外周面形状に対応した半円弧形状の一
対の凹部４ａ、４ｂを有すると共に、冷却水孔１４（図
１参照）がそれぞれ穿設されている。このコア４の外周
面が樹脂板、樹脂シート等からなるカバー５で覆われる
と共に、このカバー５の軸方向両端の開口部にはケーブ
ル接続板１５及びコイルホルダー１６が配設されてい
る。

【００１４】カバー５の一方側（一次側）の開口部に配
置されるケーブル接続板１５は、開口部を閉塞する絶縁
板１７と、この絶縁板１７に固定された接続板１８を有
している。接続板１８には、前記冷却水パイプ７の冷却
水供給部９にそれぞれロウ付け固定された一対のジョイ
ント１９と、一次コイル３の前記端子板１３が突出した
状態で配設されている。そして、この接続板１８に例え
ば可撓性の接続ケーブル２０の先端部が接続されること
により、図示しないトランジスタインバータ（高周波加
熱装置）の出力端子と端子板１３とが電気的に接続され
ると共に、トランジスタインバータに設けられた冷却水
供給装置（図示せず）と前記ジョイント１９が機械的に
接続されることになる。

【００１５】また、カバー５の他方側（二次側）の開口
部に配置されるコイルホルダー１６は、開口部を閉塞す
る絶縁板２１と、この絶縁板２１に固定され互いに絶縁
された一対の銅板からなるホルダー２２とを有してい
る。コイルホルダー１６のホルダー２２には前記端子板
１０がそれぞれ接続されている。そして、コイルホルダ
ー１６に、加熱コイル２３のホルダー２４が固定される
ことにより、二次コイル２の両端部に加熱コイル２３が
接続される。

【００１６】なお、加熱コイル２３は一般的に銅パイプ
で形成されており、この銅パイプに冷却水ホースを適宜
に接続することにより、接続ケーブル２０を介して冷却
水が循環供給され、加熱コイル２３の通電時の発熱が抑
えられる。また、この例では、銅パイプ２Ａ、２Ｂの一
部を延出して端子板１０としたが、例えば冷却水パイプ
７に平板状の銅板をロウ付け固定することにより端子板
１０を形成する等、適宜の端子構造を採用することがで
きるし、ケーブル接続板１５及びコイルホルダー１６自
体の構造も、本例に限定されるものでもなく、適宜に設
定変更することができる。

【００１７】この出力変成器１によれば、図示しないト
ランジスタインバータから、接続ケーブル２０及び端子
板１３を介して一次コイル５に所定の高周波電流が供給
されると、誘導結合によって略１ターンの二次コイル２
に巻数比に応じた大電流が流れる。この大電流が端子板
１０を介して加熱コイル２３に供給されて、加熱コイル
２３に近接配置されているワーク（図示せず）が誘導加
熱される。

【００１８】また、高周波電流の供給と同時に、トラン
ジスタインバータに一体的（もしくは別体）に設けられ
ている冷却水供給装置が作動して、接続ケーブル２０内
及び前記冷却水供給部９から、二次コイル２の冷却水パ
イプ７内に冷却水が循環供給されると共に、図示しない
ホースを介して加熱コイル２３の銅パイプ内やコア４の
冷却水孔１４に冷却水が循環供給され、大電流による二
次コイル２や加熱コイル２３等の発熱が抑えられる。

【００１９】このように、上記実施例の出力変成器１に
よれば、断面略Ｃ字状の一対の銅パイプ２Ａ、２Ｂの内
部間に一次コイル３を所定回数巻回するため、一次コイ
ル３を二次コイル２で略包むことができると共に、二次
コイル２の外側に銅パイプ２Ａ、２Ｂの外周面に対応し
た形状の凹部４ａ、４ｂを有するコア４を配置している
ため、磁束の外部への漏れを確実に防止することができ
る。

【００２０】これらのことから、一次コイル３と二次コ
イル２の結合係数を高めることができて、出力変成器１
自体を小型かつ軽量に形成することができ、その移動や
運搬等を容易に行うことが可能になる。その結果、特
に、加熱コイル２３をワークのセット位置迄まで移動さ
せて誘導加熱する場合等に、トランジスタインバータを
移動させることなく、可撓性の接続ケーブル２０及び出
力変成器１を介して接続されている加熱コイル２３のみ
を移動させて行うことができるため、誘導加熱の使用範
囲における汎用性を大幅に向上させることが可能にな
る。

【００２１】また、二次コイル２の外周面側がコア４で
完全に覆われているため、磁束の外部への漏れがなくな
り、誘導加熱時の外部ノイズの発生を抑えることがで
き、出力変成器１を使用する箇所での、外部ノイズによ
る他の機器等への悪影響を防止することができる。

【００２２】さらに、二次コイル２のＣ字状の銅パイプ
２Ａ、２Ｂのスリット６を利用して、二次コイル２に一
次コイル３を巻回することができるため、銅パイプ２
Ａ、２Ｂが巻き治具として機能し、一次コイル３の巻回
作業の作業性を向上させることができると共に、巻回さ
れた一次コイル３を二次コイル２の銅パイプ２Ａ、２Ｂ
内に確実に保持することができ、一次コイル３の長期に
亘る安定した巻回状態を得ることができる。

【００２３】また、二次コイル２が、例えば円形の銅パ
イプ２Ａ、２Ｂの外周面を軸方向に所定幅切り欠くこと
によって形成することができるため、その製造（加工）
が容易になると共に二次コイル２自体の構成を簡略化さ
せることができる。これらの組付性の向上や構成の簡略
化等により、出力変成器１をより安価に形成することが
可能になる。

【００２４】図４は、本発明に係わる出力変成器の他の
実施例を示す図１と同様の断面図である。なお、上記実
施例と同一部位には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。この実施例の出力変成器１の特徴は、コアと
してリングコア２５を使用すると共に、二次コイル２の
銅パイプ２Ａ、２Ｂ内に丸パイプからなる冷却水パイプ
２６を配設した点にある。

【００２５】すなわち、断面略Ｃ字状の銅パイプ２Ａ、
２Ｂの内面に冷却水パイプ２６をロウ付け固定すると共
に、この冷却水パイプ２６の内側に絶縁シート１２を介
して、電線１１からなる一次コイル３を所定回数回数す
る。また、銅パイプ２Ａ、２Ｂの外周面には、リングコ
ア２５を直径方向に切断して二分割したコア２５ａ、２
５ｂをそれぞれ配置すると共に、このコア２５ａ、２５
ｂ間に絶縁板８を介装させ、リングコア２５の外側にカ
バー５を配置する。このように構成しても、上記実施例
と同様の作用効果が得られる他に、リングコア２５の採
用により、出力変成器１自体をより小型かつ安価に形成
することができるという作用効果が得られる。

【００２６】なお、上記各実施例においては、一次コイ
ル３として絶縁被膜１１ａで被覆された電線１１を使用
する場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものでもなく、例えば一次コイル３として所定径の円
形の銅パイプを使用しても良く、この場合は、銅パイプ
の外周面に絶縁チューブを嵌挿したり絶縁塗料を塗布す
ることにより銅パイプ間を絶縁させると共に、銅パイプ
内に冷却水を循環供給して一次コイル３の発熱を抑える
ようにする。

【００２７】また、上記実施例においては、二次コイル
２を断面略Ｃ字形状の一対の銅パイプ２Ａ、２Ｂで形成
したが、例えば外周面に適宜幅のスリット６を有する四
角及び多角形の角筒形状の銅パイプを使用しても良い
し、銅パイプを３本以上並設することもできる。さら
に、上記実施例における二次コイル２の冷却水用パイプ
７、２６の配設位置やカバー５の形状等は一例であっ
て、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可
能であることはいうまでもない。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１ないし３
記載の発明によれば、一次導体を、筒状の少なくとも一
対の二次導体のスリットを利用して、二次導体の内部間
に所定回数巻回し、二次導体の外側に一対のコアもしく
は分割されたリングコアを配置しているため、二次導体
の内部に一次導体を巻回して一次導体を包囲することが
できると共に、磁束の外部への漏れが防止されるため、
一次導体と二次導体の結合係数が高められて出力変成器
を小型かつ軽量に形成することができると共に、外部ノ
イズの発生を確実に抑えることができる。

【００２９】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１ないし３記載の発明の効果に加え、二次導体の構成
が簡略化されて、出力変成器自体をより安価に形成する
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる高周波加熱装置の出力変成器の
一実施例を示す断面図

【図２】同図１のＡ−Ａ断面図

【図３】同図２のＢ−Ｂ断面図

【図４】本発明に係わる高周波加熱装置の出力変成器の
他の実施例を示す断面図

【符号の説明】

１ 出力変成器 ２ 二次コイル ２Ａ、２Ｂ 銅パイプ ３ 一次コイル ４ コア ５ カバー ６ スリット ７ 冷却水パイプ １１ 電線 １５ ケーブル接続板 １６ コイルホルダー ２０ 接続ケーブル ２３ 加熱コイル ２５ リングコア ２６ 冷却水パイプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外周面の軸方向にスリットを有する略筒状
   の少なくとも一対の二次導体と、該二次導体の前記スリ
   ットを利用して二次導体の内部間に所定回数巻回された
   一次導体と、前記二次導体の外側に配置されたコアと、
   該コアの外側を覆うカバーと、を具備することを特徴と
   する高周波加熱装置の出力変成器。
2. 【請求項２】前記コアが二次導体の外周面形状に対応し
   た凹部を有する一対のコアで形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の高周波加熱装置の出力変成器。
3. 【請求項３】前記コアがリングコアで形成され、該リン
   グコアが分割された状態で二次導体の外側に配置されて
   いることを特徴とする請求項１記載の高周波加熱装置の
   出力変成器。
4. 【請求項４】前記二次導体が断面略Ｃ字状の一対の銅パ
   イプを並設することによって形成され、該一対の銅パイ
   プの内部間に一次導体が巻回されていることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の高周波加熱装置
   の出力変成器。