CN102144135A - 制冷剂加热装置组装体及其安装结构 - Google Patents

Abstract

一种制冷剂加热装置组装体及其安装结构，该制冷剂加热装置组装体能提高加热配管的作业性、可靠性，且能提高制冷剂加热装置的强度。在制冷剂加热装置组装体(30)中，构成制冷剂回路(11)的制冷剂配管的一部分的铜制内管(31)插入由磁性体构成的外管(32)的内部，且内管(31)通过朝其外径扩大的方向扩大而与外管(32)的内部嵌合，此外，还在外管(32)的外周安装有感应加热线圈(33)。

Description

制冷剂加热装置组装体及其安装结构

技术领域

本发明涉及一种制冷剂加热装置组装体及其安装结构。

背景技术

以往，为了对制冷剂回路中的制冷剂进行加热而存在各种方法，但感应加热加热器(以下，称为IH加热器)在利用感应加热能迅速地加热制冷剂这点上是便利的。

上述制冷剂加热用的IH加热器是通过利用感应加热线圈对制冷剂流过的配管或配管内外的磁性体进行励磁来产生感应加热的，藉此，能加热配管中的制冷剂。

在此，构成制冷剂回路的配管的材质通常因考虑热传导性、加工性或材料费等方面而采用铜。然而，为了有效地进行电磁感应加热，较为理想的是采用不锈钢等磁性体作为被IH加热器加热的配管的材质。

因此，如专利文献1(日本专利特开2001-174054号公报)中记载的IH加热器那样，将磁性体涂料或粉末涂覆于铜管外周，藉此，即使是铜管，也能有效地进行感应加热。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在此，为了进一步提高感应加热的效率，可考虑采用不锈管作为供IH加热器内部的制冷剂流动的管，但在该情况下，由于被IH加热器加热的不锈管和其他构成制冷剂回路的铜管在材质上不同，因此，会产生如下所述的技术问题。

首先，由于为了将不同的配管彼此相钎焊而需使用特殊的焊料，因此要由具有相当技能的操作者来进行钎焊(焊接)，从而存在制造成本升高这样的问题。

另外，由于是将线热膨胀系数不同的不同种类的金属彼此连接，因此，因温度变化时伸缩率的不同而可能在钎焊部分产生缺陷(裂纹等)。

而且，在不锈管的外周直接卷绕配置线圈的情况下，很难维持IH加热器的强度。

本发明的技术问题在于提供一种能提高加热配管的作业性、可靠性，且能提高制冷剂加热装置的强度的制冷剂加热装置组装体及其安装结构。

解决技术问题所采用的技术方案

第一发明的制冷剂加热装置组装体构成如下：构成制冷剂回路的制冷剂配管的一部分的铜制内管插入由磁性体构成的外管的内部，且内管通过朝其外径扩大的方向扩大而与外管的内部嵌合，此外，还在外管的外周安装有感应加热线圈。

在此，由于铜制的内管插入由磁性体构成的外管的内部，且通过将内管扩管来使其与外管的内部嵌合，此外，还在外管的外周安装有感应加热线圈，因此，因内管是与其他制冷剂配管同类的铜制构件而使配管的接合变得容易。由于形成为将同类金属彼此连接，因此不存在因温度变化引起的伸缩率而产生钎焊部的裂纹的危险性，从而能提高可靠性。其结果是，空调机的制造变得容易，从而能提高配管的作业性、可靠性。而且，能利用由磁性体构成的外管进行有效的感应加热。另外，由于采用在具有厚度的外管上安装有感应加热线圈的结构，因此，能提高制冷剂加热装置组装体整体的强度。

第二发明的制冷剂加热装置组装体是在第一发明的制冷剂加热装置组装体中，外管是用不锈钢制造的。

在此，由于外管是用不锈钢制造的，因此，能高效地进行感应加热，而且，强度高且寿命长。

第三发明的制冷剂加热装置组装体是在第一发明或第二发明的空调机中，外管的壁厚为1～1.2mm。

在此，由于外管的壁厚为1～1.2mm，因此，能利用集肤效应获得有效的感应加热。

第四发明的制冷剂加热装置组装体的安装结构是在将第一发明～第三发明的制冷剂加热装置组装体安装于制冷剂回路的安装结构中，制冷剂加热装置组装体通过将制冷剂加热装置组装体的内管的两端钎焊于上述制冷剂回路的铜制制冷剂配管而安装于制冷剂回路。

在此，由于制冷剂加热装置组装体通过将其内管的两端钎焊于制冷剂回路的铜制制冷剂配管而安装于制冷剂回路，因此，因内管是与其他制冷剂配管同类的铜制构件而能使配管的接合变得容易。由于形成为将同类金属彼此连接，因此不存在因温度变化引起的伸缩率而产生钎焊部的裂纹的危险性，从而能提高可靠性。其结果是，空调机的制造变得容易，从而能提高配管的作业性、可靠性。

第五发明的制冷剂加热装置组装体的安装结构是在第四发明的安装结构中，制冷剂回路包括：压缩机；与压缩机的吸入侧连接的制冷剂气液分离用的储罐；四通切换阀；室内热交换器；膨胀阀；以及室外热交换器。制冷剂加热装置组装体与储罐的吸入侧连接。

在此，由于制冷剂加热装置组装体与制冷剂回路内部的储罐的吸入侧连接，因此，能将制冷剂加热装置组装体分离地配置于较重且容量大的储罐、压缩机的上方，这在室外机的布置上是较为理想的。

发明效果

根据第一发明，配管的接合变得容易，其结果是，空调机的制造变得容易，从而能提高配管的作业性、可靠性。而且，能利用由磁性体构成的外管进行有效的感应加热。另外，可提高制冷剂加热制造组装体整体的强度。

根据第二发明，能高效地进行感应加热，而且，强度高且寿命长。

根据第三发明，能利用集肤效应获得有效的感应加热。

根据第四发明，配管的接合变得容易，其结果是，空调机的制造变得容易，从而能提高配管的作业性、可靠性。

根据第五发明，能将制冷剂加热装置组装体分离地配置于较重且容量大的储罐、压缩机的上方，这在室外机的布置上是较为理想的。

附图说明

图1是安装有本发明实施方式的IH加热器组装体(induction heating heater assembly)的空调机的回路图。

图2是图1的室外机的机械室部分的放大立体图。

图3是图1的IH加热器组装体的主视图。

图4是图1的IH加热器组装体的剖视图。

图5是表示图1的IH加热器组装体的制造方法中的插入工序的剖视说明图。

图6是表示图1的IH加热器组装体的制造方法中的扩管工序的剖视说明图。

图7是表示图1的IH加热器组装体的制造方法中的绕线管安装工序的剖视说明图。

图8是表示图1的IH加热器组装体的钎焊的剖视说明图。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的制冷剂加热装置组装体及其安装结构的实施方式进行说明。

(实施方式)

(基本结构)

如图1所示，在图1所示的包括制冷剂加热装置组装体30(以下，称为IH加热器组装体30)的空调机1中，包括使用液体制冷剂连通配管6及气体制冷剂连通配管7将室外机2与室内机4连接而构成的制冷剂回路11。通常，制冷剂回路11的各制冷剂配管由铜构成。

如图1和图2所示，制冷剂回路11在室外机2内部包括压缩机21、四通切换阀22、室外热交换器23、由能调节节流的电子膨胀阀构成的膨胀阀24、IH加热器组装体30及储罐25等。另外，如图1所示，制冷剂回路11在室内机4内部包括室内热交换器26等。在图1中，四通切换阀22表示进行制热运转的情况下的切换连接状态。

在此，在制冷剂回路11内流动的制冷剂在本发明中并不被特别地限定，例如，能采用HFC(R410A等)、二氧化碳制冷剂等。

如图1所示，制冷剂回路11具有喷出管A、室内侧气体管B、室内侧液体管C、室外侧液体管D、室外侧气体管E、储罐管F及吸入管G。

以下，按从压缩机21喷出的制冷剂流出并再次被吸入压缩机21的流路的顺序，对各制冷剂配管的连接状态进行说明。

喷出管A将压缩机21的喷出侧与四通切换阀22连接。

室内侧气体管B将四通切换阀22与室内热交换器26的气体侧连接。

室内侧液体管C将室内热交换器26的液体侧与膨胀阀24连接。在此，室内侧液体管C采用包括将室外机2与室内机4连通的液体制冷剂连通配管6的结构。

室外侧液体管D将膨胀阀24与室外热交换器23的液体侧连接。

室外侧气体管E将室外热交换器23的气体侧与四通切换阀22连接。

储罐管F将四通切换阀22与储罐25连接。

吸入管G将储罐25与压缩机21的吸入侧连接。

这样，就构成了制冷回路11，通过使制冷剂朝上述方向循环流动，能进行制热运转。另外，通过切换四通切换阀22的连接状态，还能进行制冷运转。

在储罐管F的中途利用钎焊连接有后述IH加热器组装体30。

(IH加热器组装体30的结构)

如图3及图4所示，IH加热器组装体30是由双重管构成的IH加热器，包括内管31、外管32、感应加热线圈33、绕线管34、一对盖35、一对螺母36、多个铁氧体块(ferrite block)37、铁氧体保持件(ferrite holder)38及金属板盖39。

内管31是用与制冷剂配管5的材料相同的材料即铜制造的，制冷剂在其内部流动。

外管32是用磁性体即不锈钢制造的，并以包围内管31周围的方式配置。具体而言，通过将内管31扩管来使内管31的外周面与外管的内周面紧贴。外管32的壁厚为1～1.2mm，以能利用集肤效应(当高频电流在导体中流动时，电流密度在导体的表面较高，离开表面则变低的现象)获得有效的感应加热，

外管32的材质并不限定于不锈钢，例如，能采用铁、铜、铝、铬、镍等导体及含有其中的至少两种以上金属的合金等。另外，作为不锈钢，例如，能例举出铁氧体类、马氏体类中的至少一种或这些材料的组合。

感应加热线圈33包围外管32的周围，对外管32进行感应加热。感应加热线圈33在卷绕于与外管32分体构成的绕线管34的状态下以包围外管32外周的方式配置。

绕线管34是两端开放的圆筒状构件，在其侧周面卷绕有感应加热线圈33。

一对盖35在其中央开设有开口35a，并与外管32的外周嵌合。另外，一对盖35在安装于绕线管34的状态下，从上下两侧被后述C字状的铁氧体保持件38固定。

通过使一对螺母36与形成在外管32两端附近的外周上的阳螺纹部32a螺合，来将事先组合IH加热器组装体30的绕线管34、盖35、铁氧体保持件38及螺母36而形成的构件固定于外管32的外周。

为了降低IH加热器组装体30的朝金属板盖39外侧的漏磁通，多个铁氧体块37排列安装于C字状的铁氧体保持件38。铁氧体保持件38从绕线管34的四周安装于感应加热线圈33的外侧。

金属板盖39是由金属薄板构成的盖，利用螺钉固定于铁氧体保持件38的外侧。金属板盖39以包围圆筒状螺线管34的方式形成圆筒形或多边形，并呈一体形状，或者是呈分割成两部分或两部分以上的形状。

藉此，由于内管31是与其他制冷剂配管F同类的铜制构件，因此内管31与制冷剂配管F的接合变得容易(制造容易)。而且，能利用由不锈钢等磁性体构成的外管32进行有效的感应加热。

另外，由于采用使卷绕有感应加热线圈33的绕线管34支承于具有厚度的外管32的结构，因此能提高IH加热器组装体30整体的强度。

如上所述，IH加热器组装体30设于将四通切换阀22与储罐25连接的储罐管F的部分的中途，藉此，如图1所示，能利用经由电源线71从高频电源60接收到高频交流电的IH加热器组装体30来加热从四通切换阀22朝向储罐管25的吸入气体制冷剂，进而提高制热能力。

另外，在启动制热运转时，也存在压缩机21未充分变热的情况，但在此，能通过使IH加热器组装体30发热来对从四通切换阀22朝向储罐25的气体制冷剂进行加热，从而能弥补启动时的能力不足。

此外，在将四通切换阀22切换至制冷运转用的状态，以进行将附着于室外热交换器23的霜去除的除霜运转的情况下，由于能使用压缩机21进一步压缩通过IH加热器组装体30而被加热的气体制冷剂，因此，能提高从压缩机21喷出的热气的温度。藉此，能缩短利用除霜运转使霜解冻所需的时间。藉此，即使是需要在制热运转中适时地进行除霜运转的情况，也能尽快复原至制热运转，从而能提高用户的舒适性。

(IH加热器组装体30的制造方法)

在制造本实施方式的IH加热器组装体30的情况下，首先，如图5所示，将构成制冷剂回路11的制冷剂配管的一部分的铜制内管31插入由磁性体构成的不锈钢制外管32的内部(插入工序)。

然后，如图6所示，将具有比内管31的内径稍大的外径的扩管钢坯41压入内管31的内部，藉此，内管31通过朝其外径扩大的方向扩大而与外管32的内部嵌合(扩管工序)。

然后，如图7所示，将事先组合IH加热器组装体30的绕线管34、盖35、铁氧体保持件38及螺母36而形成的构件在使螺母36松开的状态下套于外管32的外周，随后，将螺母36旋紧于外管32，使该螺母36朝内径方向按压于C字形环43，从而安装绕线管34等主要部分(绕线管安装工序)。藉此，IH加热器组装体30的制造完成。

(IH加热器组装体30的安装结构)

如图8所示，IH加热器组装体30通过利用金属焊料42将其内管31的上下两端钎焊于制冷剂回路11的铜制制冷剂配管A～G中的储罐管F的中途而安装于制冷剂回路11。在图8中未表示，但内管31的下端也被同样地钎焊。

藉此，由于是将同类材料彼此钎焊，因此内管31与储罐管F的接合变得容易(制造容易)，而且，能进行有效的感应加热。

另外，由于IH加热器组装体30经由储罐管F而与储罐25上端的吸入侧连接，因此，能将IH加热器组装体30配置于储罐25的上方。

(实施方式的特征)

(1)

在实施方式的IH加热器组装体30中，构成制冷剂回路11的制冷剂配管A～G的一部分的铜制内管31插入由磁性体构成的不锈钢制外管32的内部，内管31通过朝其外径扩大的方向扩大而与外管32的内部嵌合，且在外管32的外周安装有卷绕于绕线管34的感应加热线圈33。

藉此，由于内管31是与其他制冷剂配管A～G同类的铜制构件，因此内管31与制冷剂配管A～G中的储罐管F的接合变得容易。由于形成为将同类金属彼此连接，因此不存在因温度变化引起的伸缩率而产生钎焊部的裂纹的危险性，从而能提高可靠性。其结果是，空调机1的制造变得容易，从而能提高配管的作业性、可靠性。

而且，能利用由磁性体的不锈钢制外管32来进行有效的感应加热。

另外，在本实施方式中，由于采用在外管32的外周安装有感应加热线圈33的结构，具体而言，采用使卷绕有感应加热线圈33的绕线管34支承于具有厚度的外管32的结构，因此能提高IH加热器组装体30整体的强度。

(2)

此外，在实施方式的IH加热器组装体30中，由于外管32是用不锈钢制造的，因此，与其他磁性体材料的管、例如铁管等比较，能有效地进行感应加热，而且，具有强度较高、寿命也较长等优点。

(3)

另外，在实施方式的IH加热器组装体30中，由于外管32的壁厚为1～1.2mm，因此能利用集肤效应获得有效的感应加热。

(4)

此外，在实施方式的IH加热器组装体30的安装结构中，如图8所示，IH加热器组装体30通过利用金属焊料42将其内管31的上下两端钎焊于制冷剂回路11的铜制制冷剂配管A～G中的储罐管F的中途而安装于制冷剂回路11。藉此，由于是将同类材料彼此钎焊，因此内管31与储罐管F的接合变得容易，其结果是，空调机1的制造变得容易，而且，能进行有效的感应加热。

(5)

另外，在实施方式的IH加热器组装体30的安装结构中，由于IH加热器组装体30经由储罐管F而与储罐25上端的吸入侧连接，因此，能将IH加热器组装体30分离地配置于较重且容量大的储罐、压缩机的上方，这在室外机的布置上是较为理想的。

(变形例)

(A)

在上述实施方式中，作为在外管32的外周安装有感应加热线圈33的结构的例子，表示了感应加热线圈33在绕线管34的全周上卷绕成螺旋状的结构，但本发明并不限定于此，也可使感应加热线圈33的绕线在绕线管34的外周面的一部分(例如，圆筒面的一半区域等)或全部的区域内配置成螺旋状。在该情况下，能对外管32的一部分或全部的规定区域进行感应加热。另外，即使在感应加热线圈33这样安装于外管32外周的情况下，也能提高IH加热器组装体30整体的强度。

工业上的可利用性

本发明能适用于各种制冷剂加热装置组装体及其安装结构的领域。

符号说明

1空调机

2室外机

4室内机

6液体制冷剂连通配管

7气体制冷剂连通配管

11制冷剂回路

21压缩机

22四通切换阀

23室外热交换器

24膨胀阀

25储罐

26室内热交换器

30IH加热器组装体(制冷剂加热装置组装体)

31内管

32外管

33感应加热线圈

34绕线管

35盖

36螺母

37铁氧体块

38铁氧体保持件

39金属板盖

41扩管钢坯

A喷出管

B室内侧气体管

C室内侧液体管

D室外侧液体管

E室外侧气体管

F储罐管

G吸入管

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001-174054号公报

Claims (5)

1.一种制冷剂加热装置组装体(30)，其特征在于，

构成制冷剂回路(11)的制冷剂配管的一部分的铜制内管(31)插入由磁性体构成的外管(32)的内部，

所述内管(31)通过朝其外径扩大的方向扩大而与所述外管(32)的内部嵌合，

在所述外管(32)的外周安装有感应加热线圈(33)。

2.如权利要求1所述的制冷剂加热装置组装体(30)，其特征在于，

所述外管(32)是用不锈钢制造的。

3.如权利要求1或2所述的制冷剂加热装置组装体(30)，其特征在于，

所述外管(32)的壁厚为1～1.2mm。

4.一种制冷剂加热装置组装体(30)的安装结构，将权利要求1至3所述的制冷剂加热装置组装体(30)安装于制冷剂回路(11)，其特征在于，

所述制冷剂加热装置组装体(30)通过将所述制冷剂加热装置组装体(30)的所述内管(31)的两端钎焊于所述制冷剂回路(11)的铜制制冷剂配管(F)而安装于所述制冷剂回路(11)。

5.如权利要求4所述的制冷剂加热装置组装体(30)的安装结构，其特征在于，

所述制冷剂回路(11)包括：压缩机(21)；与所述压缩机(21)的吸入侧连接的制冷剂气液分离用的储罐(25)；四通切换阀(22)；室内热交换器(26)；膨胀阀(24)；以及室外热交换器(23)，

所述制冷剂加热装置组装体(30)与所述储罐(25)的吸入侧连接。

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