Un serpentín de calentamiento por inducción para usarse en un aparato de calentamiento por inducción para calentar por inducción un objeto que tiene que calentarse (105) elaborado de un material tal como cobre o aluminio haciendo que pase una corriente de alta frecuencia de 40 a 100 kHz,

que tiene una porción del serpentín (61) formada de un alambre de serpentín (50) que sirve como un alambre conductivo del serpentín y que comprende alambres trenzados (32), cada uno obtenido amontonando y girando múltiples alambres 25 cuyos conductores se cubren con un primer material aislante, cubriéndose sobre las caras externas de los mismos con un segundo material aislante formado de una resina de fluorocarbono que tiene capas aislantes (41, 51) que tienen diferentes puntos de fusión, el punto de fusión de la resina de fluorocarbono para usarse en la capa aislante más externa (51) de dicho segundo material aislante haciéndose menor que el punto de fusión de PFA que sirve como la resina de fluorocarbono para usarse en la capa aislante interna (41) de los mismos, enrollándose dicho alambre del serpentín (51) un número predeterminado de veces a fin de tener una forma predeterminada y calentarse para fundir dicha capa aislante más externa (51) formada de la resina de fluorocarbono y realizar la unión

Serpentín de calentamiento por inducción.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un serpentín de calentamiento por inducción, provisto en un aparato de calentamiento por inducción, para calentar un objeto que tiene que calentarse teniendo baja resistencia y baja permeabilidad magnética, tal como aluminio, particularmente.

Antecedentes de la técnica

Las capas ferruginosas que tienen alta permeabilidad magnética se han usado de forma convencional como capas para uso en los aparatos de cocina de calentamiento por inducción; sin embargo, en años recientes, ha existido una demanda en incremento para el uso de capas distintas a las capas ferruginosas, tales como capas cúpricas y alumínicas. En el caso de que se caliente por inducción una capa cúprica o una capa alumínica, se requiere una corriente de alta frecuencia que tiene una frecuencia de aproximadamente 40 a aproximadamente 100 kHz, mayor que una frecuencia de aproximadamente 20 a aproximadamente 30 kHz adecuada para una capa ferruginosa, para fluir a través del serpentín de calentamiento ya que el cobre y el aluminio tienen baja resistividad y baja permeabilidad magnética. Sin embargo, cuando la frecuencia se hace mayor, la corriente de alta frecuencia fluye sólo cerca de la superficie de un conductor debido al efecto pelicular. En otras palabras, la corriente no fluye en la porción central del área de sección; esto es lo mismo que el área de sección del conductor sea de hecho menor, por lo que la resistencia eficaz del mismo alambre del serpentín de calentamiento incrementa de forma significante durante el funcionamiento. Por lo tanto, como un método para incrementar el área superficial y, por lo tanto, disminuir de forma eficaz la resistencia, se ha usado un método en el que decenas y decenas de alambres, siendo cada alambre un conductor fino (por ejemplo, un alambre de cobre de 0,1 mm de diámetro) que tiene una cubierta de aislamiento sobre su superficie, se amontonan para producir un serpentín de calentamiento.

Además, el alambre del serpentín sirve como un conductor para el serpentín de calentamiento tiene una estructura colectiva de múltiples etapas en las que los alambres trenzados obtenidos amontonando los alambres se giran además para disminuir la resistencia eficaz (resistencia eficaz) desarrollada de hecho debido al efecto pelicular. Adicionalmente, se propone que el alambre trenzado obtenido al menos en la primera etapa se forme zigzagueando para suprimir el incremento en la resistencia debido al efecto de proximidad (en lo sucesivo en este documento, referido como la acción de proximidad), o similares. La acción de proximidad es un fenómeno en el que cuando las corrientes de alta frecuencia fluyen en conductores adyacentes, las corrientes se afectan mutuamente por medio de campos magnéticos, y ocurre el desvío en la distribución de corriente, por lo que incrementan las resistencias eficaces sobre las superficies de los conductores. La acción de proximidad se hace más significativa a medida que las direcciones de las corrientes de alta frecuencia son más uniformes entre los conductores y en la medida en que las holguras entre los conductores se hacen más pequeñas. En las configuraciones convencionales mencionadas anteriormente, se puede disminuir en alguna medida la resistencia del serpentín de calentamiento con respecto a la corriente de alta frecuencia. Sin embargo, para mejoras adicionales en la eficacia del calentamiento por inducción, es necesario disminuir más la resistencia del serpentín.

En las configuraciones convencionales mencionadas anteriormente, se puede disminuir la resistencia del serpentín (resistencia a alta frecuencia) del serpentín de calentamiento con respecto a la corriente de alta frecuencia. Sin embargo, en el caso de que un serpentín de calentamiento para calentar una cinta elaborada de cobre o aluminio se fabrique adoptando estas configuraciones, es necesario que el diámetro del conductor de un alambre se elabore tan pequeño como sea posible como 0,1 mm o menor y que se amontonen tantos alambres como sea posible (por ejemplo, de 1000 a 2000 alambres) para formar un alambre del serpentín. Cuando el diámetro del alambre es tan pequeño como el descrito, ocurren problemas; por ejemplo, el aislante sobre la superficie del alambre se deteriora y el conductor está propenso a la ruptura.

Adicionalmente, cuando se fija un terminal para una conexión externa (para la conexión con un convertidor para suministrar una corriente de alta frecuencia a este serpentín de calentamiento) a un extremo del alambre del serpentín configurado como se ha descrito anteriormente, la cubierta de aislamiento de cada alambre en la porción final de alambre del serpentín, aproximadamente 10 mm de longitud, se purga en un producto químico predeterminado y se elimina a fin de que su conductor (por ejemplo, un alambre de cobre) quede expuesto. Después, los alambres se limpian y se amontonan nuevamente y después se curvan y se sueldan al terminal, por el que se realiza la conexión eléctrica entre los conductores mutuamente respectivos y el terminal.

Por tanto, se produce un problema de hacer muy complicado el trabajo de conectar los terminales con los extremos del alambre del serpentín para la convección externa.

En el documento JP 06 260270 A se describe un serpentín de calentamiento en el que se reducen más las auto pérdidas en un calentamiento por inducción de alta frecuencia formando de un segundo alambre de litz trenzando dos o más primeros alambres de litz formados trenzando una pluralidad de elementos de alambre que tienen capas de aislamiento sobre los conductores. El diámetro óptimo y el número necesario de un elemento de alambre que tiene una capa aislante se determinan a partir del área de sección obtenida de la profundidad de penetración determinada por la frecuencia por unidad de longitud de un conductor y el área del conductor y la forma externa requerida para transportar toda la corriente. A partir de entonces, un pluralidad del elemento de alambre se trenzan para formar un primer alambre de litz, y se trenzan dos o más alambres de litz para constituir un segundo alambre de litz. De forma sucesiva, los alambres se enrollan en espiral desde el centro de manera que el número del elemento de alambre y la forma externa del alambre 18 se conforman con el número requerido y la forma externa para formar un serpentín de calentamiento. Por tanto, se puede suprimir al mínimo el valor de resistencia eficaz por el efecto de proximidad del efecto pelicular superficial cuando una corriente de alta frecuencia se transporta en un calentamiento por inducción.

En el documento JP 2002 015852 A se describe un serpentín de calentamiento electromagnético, capaz de mantener la forma del serpentín sin tener que usar un marco soporte que fija al serpentín y una bobina devanada de serpentín, que tiene la más grande tasa de área ocupada y una propiedad de encaje a presión superior con respecto a una parte encajada y capaz de miniaturizar una olla para arroz (intervalo electromagnético) a un bajo coste. Este serpentín de calentamiento electromagnético tiene una parte de serpentín, formada enrolando un alambre aislado en la forma prescrita y una parte abierta. La parte de serpentín se forma envolviendo en espiral una cinta de película con una capa adhesiva alrededor de la periferia del un alambre aislado provisto de un revestimiento de fluororesina, de manera que la capa adhesiva se dispone fuera y que de 1/4 - 1/2 de la cinta se devana en lazos a fin de formar una parte superpuesta. Los serpentines adyacentes de la parte de serpentín se unen por fijación mediante la capa adhesiva, mientras que el alambre aislado se forma en una superficie plana, y la parte de serpentín se une directamente con la parte que encaja del serpentín de calentamiento electromagnético para la fijación.

El documento JP 05 298930 A describe un alambre eléctrico aislado colector para prescindir de la impregnación de resina y el endurecimiento de la resina después del embobinado y racionalizar el proceso de fabricación del serpentín formando una capa de fusión sobre una capa de fijación y ajustar el punto de fusión de la resina para la capa de fusión menor que el punto de fusión de la resina para la capa de fijación. En lo que respecta a un alambre eléctrico aislado colectivo, se forma recién una capa de fusión sobre una capa de fijación y el punto de fusión de la resina para la capa se ajusta para ser menor que el punto de fusión de la resina para la capa de fijación. Cuando el alambre eléctrico se calienta después de que se embobina el alambre eléctrico sobre un serpentín a una temperatura mayor...

1. Un serpentín de calentamiento por inducción para usarse en un aparato de calentamiento por inducción para calentar por inducción un objeto que tiene que calentarse (105) elaborado de un material tal como cobre o aluminio haciendo que pase una corriente de alta frecuencia de 40 a 100 kHz, que tiene una porción del serpentín (61) formada de un alambre de serpentín (50) que sirve como un alambre conductivo del serpentín y que comprende alambres trenzados (32), cada uno obtenido amontonando y girando múltiples alambres 25 cuyos conductores se cubren con un primer material aislante, cubriéndose sobre las caras externas de los mismos con un segundo material aislante formado de una resina de fluorocarbono que tiene capas aislantes (41, 51) que tienen diferentes puntos de fusión, el punto de fusión de la resina de fluorocarbono para usarse en la capa aislante más externa (51) de dicho segundo material aislante haciéndose menor que el punto de fusión de PFA que sirve como la resina de fluorocarbono para usarse en la capa aislante interna (41) de los mismos, enrollándose dicho alambre del serpentín (51) un número predeterminado de veces a fin de tener una forma predeterminada y calentarse para fundir dicha capa aislante más externa (51) formada de la resina de fluorocarbono y realizar la unión.

2. Un método de producción del serpentín de calentamiento por inducción que comprende:

3. Un serpentín de calentamiento por inducción de acuerdo con la reivindicación 1, en el que alambres de 0,1 mm o menos de diámetro de dicho conductor se usan para al menos una parte de dichos alambres trenzados (32).

4. Un serpentín de calentamiento por inducción de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende porciones terminales (85) para la conexión externa aseguradas a los extremos de dicha porción del serpentín (61) mientras se mantiene la conexión eléctrica con dichos conductores realizando la generación de calor usando calor Joule generado por la corriente que fluye y al mismo tiempo presurizando los extremos de dicha porción del serpentín (61) para fundir dicho primer material aislante y dicho segundo material aislante y para unir a presión los extremos con dichos conductores.

5. Un serpentín de calentamiento por inducción de acuerdo con la reivindicación 4, comprendiendo además un miembro que sujeta al serpentín (60) para sujetar dicha porción del serpentín (61) y dichas porciones terminales (85), teniendo dicha porción terminal (85) una porción de conexión (2) para conectar eléctricamente dichos conductores calentando y presurizando simultáneamente el extremo de dicha porción del serpentín (61), extendiéndose una porción que sujeta al alambre del serpentín (100) hasta dicha porción de conexión (2) y extendiéndose una porción curvada (101) de forma no lineal hasta dicha porción que sujeta al alambre del serpentín (100), teniendo dicha porción curvada (101) una porción de rosca hembra (87) o un hueco, y sacándose dicho alambre del serpentín (50) en dicho extremo de dicha porción del serpentín (61) fuera de dicha porción de conexión (2) en una dirección sustancialmente idéntica a aquella de dicha porción que sujeta al alambre del serpentín (100).

6. Un método de producir un serpentín de calentamiento por inducción de acuerdo con la reivindicación 2, que comprende una etapa de sacar fuera dicho alambre del serpentín (50) en el extremo de dicho serpentín desde dicha porción de conexión en una dirección sustancialmente idéntica a aquella de dicha porción que sujeta al alambre del serpentín (100), teniendo dicho terminal (85) una porción de conexión para conectar eléctricamente dichos conductores calentando y presurizando simultáneamente el extremo de dicha porción del serpentín (61), extendiéndose una porción que sujeta al alambre del serpentín (100) hasta dicha porción de conexión y extendiéndose una porción curvada (101) de forma no lineal hasta dicha porción que sujeta al alambre del serpentín (100), y teniendo dicha porción curvada (101) una porción de rosca hembra (87) o un hueco.