CN105562864A - 高频感应加热用线圈、配管的钎焊装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高频感应加热用线圈、配管的钎焊装置及方法，高频感应加热用线圈具有一对开放端部(110a、110b)，开放端部(110a)与开放端部(110b)之间具有近似C字型的圆弧形状，第2线圈部(120)具有配置在与第1线圈部(110)的开放端部(110a、11Ob)相对应的位置上的一对开放端部(120a、120b)，且经由连接部(130、140)与第1线圈部(110)相连。连接部(130、140)的横截面积被设定小于第1线圈部(110)、第2线圈部(120)的横截面积，从而在通电时，连接部(130、140)中的电流密度大于第l线圈部(110)、第2线圈部(120)中的电流密度。

Description

高频感应加热用线圈、配管的钎焊装置及方法

技术领域

本发明涉及一种高频感应加热用线圈，特别涉及用于钎焊至少一侧为铝制的配管之间时使用的高频感应加热用线圈。而且，涉及使用该线圈的配管钎焊装置及钎焊方法。

背景技术

一直以来，在制造空调装置时，将铝合金制成或铜合金制成的制冷剂配管与从铝合金制成的热交换器延伸的铝合金制成的制冷剂配管接合时，进行使用钎料的钎焊作业，其中，所述钎料的熔点比作为基材的各制冷剂配管的熔点低。

为了钎焊铝合金制成的制冷剂配管，作为钎料通常使用Al-Si系合金的钎料。但是，作为制冷剂配管的基材的铝或铝合金的熔点为650℃左右，Al-Si系合金的钎料熔点为570℃～590℃，基材和钎料之间的熔点相差较小。因此，进行手工作业的钎焊时，要求操作者具有熟练的温度管理技术水平。于是，就有了实现高频感应加热技术的自动化的必要。

而且，由于空调装置的制冷剂配管与已设置在装置内的部件或热交换器相连，限制了钎焊作业的空间。为了进行钎焊，则有必要使用如马蹄形的非圆对称形加热线圈，从制冷剂配管等被加热体的侧方接近，从而进行钎焊。但是，如马蹄形那样具有开放部的非圆对称形加热线圈中，由于开放部侧没有线圈，因此磁场变弱，从而导致被加热物的温度上升变得不均匀。

因此，专利文献1(专利第4996341号)中，公开了用马蹄形线圈加热工件(轴)时，使工件旋转实现均热化的方法。但是，专利文献1公开的发明中，由于有必要使被加热物旋转，当被加热物与装置内的其他部件相连时无法使用该方法。

此外，专利文献2(专利第4023801号)、专利文献3(专利3676898号)中，公开了通过将分成两个或分成多个的高频感应加热线圈横跨被加热物外周面的几乎全周相向放置，用高频感应加热线圈大致均匀地加热整个被加热物外周面的方法。但是，这些专利文献2、专利文献3所公开的发明中，需要用驱动部来将进行拆装多个线圈的作业，以将分成多个部分的线圈进行相向放置或分离这些多个线圈，就会增加高频感应加热线圈自身的成本。而且，由于拆装作业会产生驱动部的磨损，需要进行维修，提高了生产成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高频感应加热线圈，在钎焊工件时，使用非圆对称形的加热线圈，在不需使工件旋转的情况下也能够降低工件内的热分布不均衡的问题。

本发明提供高频感应加热用线圈，包括多个线圈部和一对连接部。每个线圈部分别具有一对开放端部，由一对开放端部形成从侧面能够容纳被加热部件的空间，一对连接部连接在多个线圈部对应的开放端部之间，由线圈部和连接部形成闭路电路。当电路中通电时，连接部中的电流密度高于线圈部中的电流密度。在这里，能够从被加热部件的侧面容纳是指能够从垂直于被加热部件的长度方向容纳。

使用在圆周方向上具有开放部的非圆对称形加热线圈，对被加热物进行高频感应加热时，通过线圈产生的磁场或感应加热在被加热物的外周不均匀。通常在与线圈相对应的部位磁场更强，在开放部磁场更弱，从而会导致在被加热物的线圈附近形成热点，被加热物的开放部附近则形成冷点。

本发明的高频感应加热用线圈包括具有开放端部的线圈部、设置在开放端部上的连接部，连接部中的电流密度高于线圈部中的电流密度。

由于设置在开放端部上的连接部中的电流密度高于线圈部中的电流密度，开放端部中的磁场变得比线圈部中的磁场更强。从而在连接部周围的开放部中也产生较强磁场，在被加热物的外周不易出现热点或冷点。

作为优选的实施方式，连接部的通电横截面积小于线圈部的通电横截面积。

作为更加优选的实施方式，连接部的通电横截面积为所述线圈部的通电横截面积的33％～60％。

作为更加优选的实施方式，连接部的通电横截面积是所述线圈部的通电横截面积的40％。

通过将连接部的通电横截面积设置成小于线圈部的通电横截面积，可以简单的结构，将连接部中的电流密度设定成高于线圈部中的电流密度。

作为优选的实施方式，在线圈部所在平面观察时，线圈部为圆弧状，且分别连接圆弧状线圈的圆心与开放端部时，开放侧的圆弧角度小于180°。

开放侧的圆弧角度大于180°时，由于被加热物的外周上不与线圈部相向的外周部的长度变长，有必要增大电流值，以使连接部的横截面积缩小，且提高开放部分的磁场。

但是，通过使开放侧的圆弧角度小于180°，不需增大电流值，可实现被加热物的外周整体的均热化。

作为更加优选的实施方式，在线圈部所在平面观察时，线圈部为C字形状、U字形状、コ字形状。

在这里，以简单的结构可选择在圆周方向上具有开放部的非圆对称形加热线圈。

在高频感应加热用线圈中，线圈部及连接部为冷却介质可在其内部流通的管状，线圈部包括冷却介质的入口部和出口部。一旦向由线圈部和连接部形成的电路提供电力，因线圈部及连接部的电阻发热，感应加热的效率变低。

在这里，通过使线圈部及连接部成冷却介质在其内部可流通的管状，以简单的结构可冷却加热线圈。

本发明的另一个目的是提供一种钎焊装置，包括高频感应加热用线圈、电极部、冷却管。在这里，高频感应加热用线圈是涉及第九方面的高频感应加热用线圈。电极部，向高频感应加热用线圈提供交流电流。冷却管与线圈部的冷却介质入口部及出口部相连，形成冷却介质的循环回路。

本发明的第三个目的是提供配管的钎焊方法，准备至少一侧为铝制配管的第1配管和第2配管，在第1配管和第2配管的连接部上配置本发明第一至第九方面的任意一项所述的高频感应加热用线圈，向高频感应加热用线圈通电进行钎焊。

在这里，通过使用连接部中的电流密度设定成高于线圈部中的电流密度的高频感应加热用线圈，钎焊至少一侧为铝制配管的第1配管和第2配管，在连接部周围的开放部中也产生强磁场，抑制在被加热物，即、配管的外周产生热点或冷点，可实现配管外周的均热化。

与现有技术相比，本发明的高频感应加热用线圈中，即使使用在圆周方向上具有开放部的非圆对称形加热线圈对被加热物进行高频感应加热时，也很难在被加热物的外周产生热点或冷点。

而且，使用本发明的高频感应加热用线圈钎焊至少一侧为铝制品的配管之间时，不需使配管旋转，可实现配管外周的均热化，即使配管与钎焊部的熔点之差小时，钎焊部的温度控制变的容易，可提高钎焊的质量。

附图说明

图1为空调装置的结构所需的电路图；

图2为表示热交换器侧气体制冷剂配管与气体侧连接制冷剂配管的接合状态图；

图3为表示图2中的气体侧铝连接部的扩大图；

图4为高频感应加热用线圈的模式图；

图5为表示使用高频感应加热用线圈进行钎焊状态的图；

图6为高频感应加热用线圈的平面模式图；

图7为配管的钎焊装置的示意图；

图8A～图8C为表示钎焊配管时钎焊部的温度分布图；

图9A～图9D为表示高频感应加热用线圈的平面状态模式图；

图10A～图10B为表示被加热用配管的剖面形状模式图。

图中，1-空调装置、2-空调室外机、3-空调室内机、20-室外热交换器、21-热交换部、22-集管、23-集管、24-连接配管、25-连接配管、30A-气体制冷剂配管接合体、30B-液体制冷剂配管接合体、31-热交换器侧气体制冷剂配管、311-相向部、312-开放部、32-气体侧连接制冷剂配管、33-气体侧铝连接部、34-气体侧铜连接部、35-热交换器侧液体制冷剂配管、36-液体侧连接制冷剂配管、37-液体侧铝连接部、38-气体侧铜连接部、40-膨胀阀；

100-高频感应加热用线圈、110-第1线圈部、110a-第1线圈部的开放端部、110b-第1线圈部的开放端部、120-第2线圈部、120a-第2线圈部的开放端部、120b-第2线圈部的开放端部、130-连接部、140-连接部、150-冷却介质的入口部、160-冷却介质的出口部、200-冷却管、300-电源部、500-高频感应加热装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

(1)空调装置的整体结构

图1表示空调装置1的制冷剂回路。该空调装置中，采用了使用本发明一实施例的高频感应加热用线圈进行钎焊的制冷剂配管。

空调装置1包括作为热源单元的空调室外机2、作为利用单元的空调室内机3、连接空调室外机2和空调室内机3的制冷剂连接管6、制冷剂连接管7。该空调装置1是用于对设置有空调室内机3的室内空间进行制冷-供暖的装置。由连接空调室外机2、空调室内机3和制冷剂连接管6、制冷剂连接管7而形成的制冷回路中，压缩机91、四通转换阀92、室外热交换器20、膨胀阀40、室内热交换器4及收集器93等通过制冷剂配管相连。

室外热交换器20与膨胀阀40之间的制冷剂配管，由铝制的热交换器侧液体制冷剂配管35、铝制的液体侧连接制冷剂配管36、铜制的液体制冷剂配管42所构成。而且，室外热交换器20与四通转换阀92之间的制冷剂配管，由铝制的气体侧连接制冷剂配管32、铝制的热交换器侧气体制冷剂配管31、铜制的气体制冷剂配管41构成。

热交换器侧气体制冷剂配管31及气体侧液体制冷剂配管32，采用铜或是由铜合金构成，例如，也可以是由含有作为主要成分的铜的铜合金、含有95重量％以上的铜的铜合金、含有99重量％以上的铜的铜合金构成。另外也可以由铝或是铝合金构成，例如，也可以是由含有作为主要成分的铝的铝合金、含有95重量％以上的铝的铝合金、含有99重量％以上的铝的铝合金构成。

(2)室外热交换器及配管的配置

接下来，利用图2对室外热交换器20的结构及与室外热交换器20相连的配管等进行详细说明。

室外热交换器20被容纳在空调室外机2的略长方形状的装置外壳(图中未示出)内。室外热交换器20使用铝或铝合金，其包括使室外空气与制冷剂进行热交换的铝制热交换部21、分别设置在热交换部21的两端上的一根铝制集管22、集管23。集管22具有被隔墙相互分割的内部空间22a、22b。铝制的热交换器侧气体制冷剂配管3I与上部的内部空间22a相连，铝制的热交换器侧液体制冷剂配管35与下部的内部空间22b相连。

如图2所示，铝制热交换器侧气体制冷剂配管31的位于室外热交换器20的相反侧端部向上方延伸，且经由气体侧铝连接部33与铝制的气体侧连接制冷剂配管32相连，以使制冷剂在装置外壳的内部导向期望的位置。铝制的气体侧连接制冷剂配管32，向上方延伸之后折向下方延伸，朝向气体侧铝连接部33侧的相反侧下方的端部，经由气体侧铜连接部34与铜制的气体制冷剂配管41相连。这些铝制的热交换器侧气体制冷剂配管31、铝制的气体侧连接制冷剂配管32、气体侧铝连接部33、气体侧铜连接部34、铜制的气体制冷剂配管41构成气体制冷剂配管接合体30A。

而且，铝制热交换器侧液体制冷剂配管35的位于室外热交换器20的相反侧端部向上方延伸，且经由液体侧铝连接部37与铝制的液体侧连接制冷剂配管36相连，以使制冷剂在装置外壳的内部导向期望的位置。铝制的液体侧连接制冷剂配管36，向上方延伸之后折向下方延伸，朝向液体侧铝连接部37侧端部的相反侧下方的端部经由液体侧铜连接部38与铜制的液体制冷剂配管42相连。铝制的热交换器侧液体制冷剂配管35、铝制的液体侧连接制冷剂配管36、液体侧铝连接部37、液体侧铜连接部38、铜制的液体制冷剂配管42构成液体制冷剂管接合体30B。

在这里，热交换部21、集管22、集管23、连接配管24、连接配管25、热交换器侧气体制冷剂配管31及热交换器侧液体制冷剂配管35在具有温度管理的炉内进行钎焊而被一体化形成。

通过利用后述的高频感应加热用线圈进行钎焊，铝制的气体侧连接制冷剂配管32的一端与被该一体化的热交换器侧气体制冷剂配管31相连。通过进行相同的高频钎焊，铝制的气体侧连接制冷剂配管32的另一端与铜制的气体制冷剂配管41相连。通过高频钎焊，铝制的液体侧连接制冷剂配管36的一端与被一体化的热交换器侧液体制冷剂配管35相连，而且，通过进行相同的高频钎焊，液体侧连接制冷剂配管36的另一端与铜制的液体制冷剂配管42相连。

如图3所示，铝制的气体侧连接制冷剂配管32与铝制的热交换器侧气体制冷剂配管31的连接部中，热交换器侧气体制冷剂配管31一端的局部被扩管，铝制的气体侧连接制冷剂配管32的一端侧插入该扩管部分的内侧。另外，铝制的热交换器侧气体制冷剂配管31及气体侧连接制冷剂配管32的外径及内径相同，且使热交换器侧气体制冷剂配管31的扩管部分的内径，只比气体侧连接制冷剂配管32的外径粗一点。

在这里，气体侧连接制冷剂配管32前端的外周面上涂抹铝浆，且插入热交换器侧气体制冷剂配管31的扩管部分内侧的状态下，通过高频感应加热用线圈进行配管的钎焊。

(3)高频感应加热用线圈

图4表示高频感应加热用线圈的一个示例的模式图。高频感应加热用线圈100包含第1线圈部110、第2线圈部120、连接第1线圈部110和第2线圈部120的连接部130。图5为表示进行配管的钎焊时的高频感应加热用线圈100的状态的立体图。高频感应加热用线圈100的第1线圈部110具有一对开放端部110a、开放端部110b，开放端部110a与开放端部110b之间具有近似C字型的圆弧形状。而且，第2线圈部120具有配置在与第1线圈部110的开放端部110a、开放端部110b相对应的位置上的一对开放端部120a、开放端部120b，且经由连接部130、连接部140与第1线圈部110相连。另外，第2线圈部120具有与第1线圈部110相对应的C字型圆弧形状的同时，在C字型圆弧的底部中被分叉成两个直线部，分别与后述的冷却管200相连(参照图7)。电源部300的正极、负极分别与第2线圈部120的两个直线部相连，用于向高频感应加热用线圈100提供交流电流。

作为被加热物的一例的热交换器侧气体制冷剂配管31与气体侧连接制冷剂配管32的钎焊部位33是从侧面(即、垂直于热交换器侧气体制冷剂配管31、气体侧连接制冷剂配管32的轴向的方向)被引入第1线圈部110的一对开放端部110a、开放端部110b及第2线圈部120的一对开放端部120a、开放端部120b之间，并配置在第1线圈部110及第2线圈部120的近似C字型圆弧状的空间。此时，钎焊部位外周的局部被第1线圈部110及第2线圈部120的线圈包围。在此，高频感应加热用线圈100的第1线圈部110，第2线圈部120的圆弧部分以及被钎焊的配管最好配置成同心状。

图6为表示从第1线圈部110所在平面观察时，高频感应加热用线圈100与热交换器侧气体制冷剂配管31的钎焊部位33的位置关系的模式图。在这里，热交换器侧气体制冷剂配管31的焊接部位33外周被分为与第1线圈部110相向的相向部311和不与高频感应加热用线圈100相向的开放部312。在这里，连接一对连接部130、连接部140和第1线圈部110的圆心O的开放角度α小于180°。而且，由于高频感应加热用线圈110与被钎焊的配管配置成同心状，被一对连接部130、连接部140夹持的钎焊部位33的开放部312的圆心角也小于180°。

(4)使用高频感应加热装置进行配管的钎焊

图7为高频感应加热装置500的模式图。高频感应加热装置500包括高频感应加热用线圈100、与高频感应加热用线圈100的第2线圈部120相连的电源部300、向高频感应加热用线圈100提供冷却介质以形成制冷剂回路的冷却管200。在这里，高频感应加热用线圈100的第1线圈部110、第2线圈部120及连接部130、连接部140为冷却介质可在其内部流通的管状。第2线圈部120上设置有冷却介质的入口部150与出口部160，冷却管200与冷却介质的入口部150和出口部160相连。

图8A～图8C表示通过电源300向高频感应加热用线圈100提供高频电力，并使用高频感应加热用线圈100加热热交换器侧气体制冷剂配管31的钎焊部位33时所测定的配管31的钎焊部位33的温度状态结果。

在这里所使用的具有开放端部的C型线圈，由于没有如螺旋管型线圈的圆柱对称性，通过C型线圈产生的磁场会出现不均匀，通过C型线圈产生的感应加热在配管的圆周上也会不均匀。由于C字状开放部中磁场变弱，C字状开放部附近形成冷点。另一方面，在与线圈相向的部分趋于形成热点。于是，调查了位于开放部的高频感应加热用线圈100的连接部130、连接部140的厚度与第1线圈部110、第2线圈部120的厚度之比给钎焊部位的温度状态带来的影响。

图8A为表示连接高频感应加热用线圈100的一对连接部130、连接部140和第1线圈部110的圆心O的开放角度α为120°，热交换器侧气体制冷剂配管31的直径为17.6mm、厚度为4.8mm，热交换器侧气体制冷剂配管31与线圈部110的间隔为4.7mm，第1线圈部110、第2线圈部120的横截面积与连接部130、连接部140的横截面积相同的状态下，加热热交换器侧气体制冷剂配管31的钎焊部位的外周时，热交换器侧气体制冷剂配管31的钎焊部位管壁的温度上升情况。

向高频感应加热用线圈100提供高频电力，且热交换器侧气体制冷剂配管31的钎焊部位中相向部311的温度上升至620℃时，热交换器侧气体制冷剂配管31的开放部312的温度为580℃。由于作为热交换器侧气体制冷剂配管31基材的铝或铝合金的熔点为大致650℃，一旦加热至超过该温度，配管基材在热交换器侧气体制冷剂配管31钎焊部位的相向部311中有可能熔融。但是，Al-Si系合金的钎料熔点为570℃～590℃，此时配置在热交换器侧气体制冷剂配管31开放部312的钎料无法充分熔融，有可能在配管31的开放部312中不能充分地进行钎焊。

图8B为表示连接部130、连接部140的横截面积为第1线圈部110、第2线圈部120的横截面积的40％的状态下，加热配管31的钎焊部位33外周时，热交换器侧气体制冷剂配管31的钎焊部位管壁的温度上升情况。

向高频感应加热用线圈100提供高频电力，且将热交换器侧气体制冷剂配管31钎焊部位的相向部311温度加热至620℃时，热交换器侧气体制冷剂配管31开放部312的温度也大致均匀地达到620℃。此时，可实现热交换器侧气体制冷剂配管31钎焊部位33的圆周整体的均热化。

图8C为表示连接部130、连接部140的横截面积为第1线圈部110、第2线圈部120的横截面积的33.3％的状态下，加热配管31的钎焊部位33外周时，配管31的钎焊部位33管壁的温度上升情况。

向高频感应加热用线圈100提供高频电力，且将钎焊部位33的相向部311温度加热至620℃时，配管31开放部312的温度为620℃。接近开放端部的部位中，配管31的温度变成630℃。由于作为配管3I基材的铝或铝合金的熔点为大致650℃，配管31的温度上升至超过该温度时，在配管31钎焊部位的相向部311中配管31的基材有可能熔融。

(5)其他实施例

上述实施例中说明了本发明实施例的示例，但上述实施例并不限定本发明的宗旨，也不局限于上述实施例。本发明当然还包含，在不脱离上述宗旨范围内进行的适当的变更。

上述实施例中，列举了如图9A所示的形状为C字型的线圈为例进行了说明。但是，本发明不限于这种方式，例如，也可使用如图9B所示的切掉椭圆形的一端部的形状或如图9C所示的U字型、及如图9D所示的コ字型线圈。

另外，在上述实施例中，作为被加热物的形状列举如图10A所示的圆筒状配管为例进行了说明，但本发明不限于这种方式，被加热物的形状也可以是如图10B所示的四角形。

上述实施例中，列举如图3所示的将一侧配管扩管，使另一侧配管插入且接合的状态为例进行了说明。但是，本发明不限于这种方式，例如，也可经由气体侧铝接合部33使垂直于热交换器侧气体制冷剂配管31的轴向的截面与垂直于气体侧连接制冷剂配管32的轴向的截面相接合。此时，通过按压热交换器侧气体制冷剂配管31与气体侧连接制冷剂配管32，以使其在轴向上相互靠近，可进一步提高密封性。

Claims (11)

1.高频感应加热用线圈，用于高频感应加热，包括：

多个线圈部(110、120)，每个线圈部分别具有一对开放端部(110a、110b；120a、120b)，由一对开放端部(110a、110b；120a、120b)形成从侧面可容纳被加热部件的空间；

一对连接部(130、140)，连接在所述多个线圈部的相对应的开放端部之间，所述的线圈部和所述的连接部形成电路，

其特征在于，当所述的电路中通电时，所述的连接部(130、140)中的电流密度高于所述线圈部(110、120)中的电流密度。

2.根据权利要求1所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的连接部(130、140)的通电横截面积小于所述的线圈部(110、120)的通电横截面积。

3.根据权利要求2所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的连接部(130、140)的通电横截面积为所述的线圈部(110、120)的通电横截面积的33％～60％。

4.根据权利要求3所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的连接部(130、140)的通电横截面积为所述的线圈部(110、120)的通电横截面积的40％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的线圈部在其所在平面上为圆弧状结构，该线圈部与连接部连接的开放端的圆弧角度小于180°。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的线圈部在其所在平面上为C形结构。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的线圈部在其所在平面上为U形结构。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的线圈部在其所在平面上为コ字形结构。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的高频感应加热用线圈，其特征在于，所述的线圈部(110、120)及所述的连接部(130、140)内部流通冷却介质的管状结构，所述的线圈部包括冷却介质的入口部(150)和出口部(160)。

10.一种配管的钎焊装置，其特征在于，包括：

权利要求1-9中任一项所述的高频感应加热用线圈(100)；

向所述的高频感应加热用线圈(100)提供交流电流的电源部(300)；

与所述线圈部的冷却介质的入口部及出口部相连，形成冷却介质的循环回路的冷却管(200)。

11.一种配管的钎焊方法，其特征在于，

准备至少一侧为铝制配管的第1配管(31)和第2配管(32)；

在所述第1配管(31)与第2配管(32)的连接部上配置权利要求1-9的任意一项所述的高频感应加热用线圈(100)；

向所述的高频感应加热用线圈(100)通电进行钎焊。