JP5267572B2 - 電磁誘導加熱ユニットおよび空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導加熱ユニットおよび空気調和装置に関する。

冷凍サイクルには、冷媒の熱を放出させる放熱器や、冷媒に対して熱を与える加熱器等が備えられている。冷凍サイクルを循環する冷媒は、例えば、冷房運転サイクルにおいては室内の空気との間で熱交換を行って熱を得ており、暖房運転サイクルにおいては屋外の空気との間で熱交換を行って熱を得ている。

以下に示す特許文献１（特開平８−２１０７２０号公報）に記載の空気調和機の冷凍サイクルによると、上述のような室内の空気や屋外の空気から熱を得るだけでなく、別個に冷媒加熱装置によって冷媒が熱を得るシステムが提案されている。この冷媒加熱装置では、冷媒の流れる熱交換器をバーナで加熱させることにより、熱交換器内部を流れる冷媒に熱を与えている。このように、この空気調和機では冷媒加熱装置を採用しているため、冷媒が熱を必要とする場合において、室内や屋外の気温等の制約を受けることなく、冷媒を加熱することを可能にしている。

上述のような冷媒加熱装置として、バーナ等の火を用いる方式の加熱ではなく、電気的な方式として電磁誘導加熱方式を採用することもできる。例えば、磁性体材料を含んでいる冷媒配管の周りに電磁誘導コイルを巻き、この電磁誘導加熱コイルに対して電流を流すことで生じた磁束に起因して冷媒配管を発熱させることができる。そして、この冷媒配管における発熱を用いて、冷媒を加熱することができる。

しかし、冷媒配管を電磁誘導によって加熱させる場合に磁界を生じさせると、冷媒配管の内部だけでなく、それ以外の部分にも磁界が生じてしまう。

これに対して、冷媒配管の周囲に、磁束を取りこみやすい材料を有する部材を配置することが考えられるが、それでもなお、磁界の漏れ出しを十分に抑えることが困難な場合がある。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、電磁誘導加熱ユニットによって磁界を生じさせて電磁誘導加熱を行う場合であっても、冷媒配管以外の部分に漏れ出す磁界を小さく抑えることが可能な電磁誘導加熱ユニットおよび空気調和装置を提供することにある。

第１発明に係る電磁誘導加熱ユニットは、冷媒配管および／または冷媒配管中を流れる冷媒と熱的接触をする部材を加熱する電磁誘導加熱ユニットであって、コイルと、外部部材と、磁性体部を備えている。コイルは、冷媒配管の近傍に配置されている。外部部材は、冷媒配管の周囲に配置され、磁性体を含んでいる。磁性体部は、コイルの冷媒配管側である内側とは反対側の外側であってかつ外部部材の内側に配置され、外部部材よりも透磁率が高い磁性体材料を含んでいる。冷媒配管の延びる方向において、外部部材の両端部は、磁性体部の両端部よりも内側に位置している。すなわち、外部部材は、磁性体部の冷媒配管の延びる方向における一端側と他端側の間に位置している。なお、ここでの電磁誘導加熱ユニットによる加熱としては、例えば、冷媒配管と熱的接触をしている発熱部材を電磁誘導加熱する場合、冷媒配管中を流れる冷媒と熱的接触をしている発熱部材を電磁誘導加熱する場合、および、冷媒配管の少なくとも一部を構成する発熱部材を電磁誘導加熱する場合、が少なくとも含まれる。

電磁誘導加熱する場合には、発熱させる目的の磁性体だけでなく、その周囲にまで磁界が生じてしまうことがある。

これに対して、この電磁誘導加熱ユニットでは、コイルの外側に外部部材よりも透磁率の高い磁性体材料を含んだ磁性体部が配置されているため、この冷媒配管以外の部分に生じる磁界は、外部部材よりも磁性体部を優先的に通過するようになる。さらに、冷媒配管の延びる方向において、外部部材の両端部が、磁性体部の両端部よりも内側に位置していることで、冷媒配管以外の部分に漏れ出そうとする磁束を外部部材よりもより効率的に捕らえることができる。これにより、電磁誘導加熱を行う場合において、冷媒配管以外の部分に生じる磁界を、効率的に磁性体部に通過させることができるため、磁性体部より外側において磁性体部以外の部分に漏れ出す程度を小さく抑えることができる。

第２発明の電磁誘導加熱ユニットは、第１発明の電磁誘導加熱ユニットにおいて、コイルは、冷媒配管の少なくとも一部の周りを取り巻いている。

この電磁誘導加熱ユニットでは、コイルに電流を流すことで生じる磁束の一部を、冷媒配管が伸びている方向に沿わせることができる。このため、冷媒配管に含まれている磁性体の長手方向と冷媒配管の軸方向とが略同一である場合に、電磁誘導による加熱効率を向上させることができる。

第３発明の電磁誘導加熱ユニットは、第１発明または第２発明の電磁誘導加熱ユニットにおいて、磁性体部の少なくとも一部は、冷媒配管が延びている方向におけるコイルの一方側とコイルに対して一方側とは反対側である他方側との少なくともいずれか一方まで延びている。

この電磁誘導加熱ユニットでは、コイルに電力を供給することで生じ、冷媒配管とは反対側に漏れ出そうとする磁束を、外部部材に導かれる前に磁性体部が取りこむことができる。このため、外部部材よりも磁性体部の方が多くの磁界漏れを抑えることができるようになる。これにより、磁性体部の外側における磁界漏れが低減されるだけでなく、さらに外部部材がこの磁性体部の外側に漏れた磁界を捕らえることで、外部部材の外側における磁界漏れをより効果的に低減させることができる。

第４発明の電磁誘導加熱ユニットは、第１発明から第３発明のいずれかの電磁誘導加熱ユニットにおいて、磁性体部の少なくとも一部は、冷媒配管の軸方向視において、冷媒配管の外側であってコイルの内側まで延びている。

この電磁誘導加熱ユニットでは、コイルが生じさせる磁界が磁性体部以外の部分に漏れ出す程度をより小さく抑えて、より効率的に磁性体部を通過させることができるようになる。

第５発明の電磁誘導加熱ユニットは、第１発明から第４発明のいずれかの電磁誘導加熱ユニットにおいて、磁性体部は、磁束の通過方向に並ぶようにして互いに接触して配置されている複数の磁性体部品を有している。

この電磁誘導加熱ユニットでは、磁性体部を目的の形状に沿った一体部材とするのではなく、複数の部品を組み合わせて目的の形状にすることができる。そして、これらの磁性体部品は互いに接触した状態で配置されているため、磁性体部品の接続部分における透磁率の低下を小さく抑えることができるようになる。

第６発明の電磁誘導加熱ユニットは、第１発明から第５発明のいずれかの電磁誘導加熱ユニットにおいて、磁性体部は、良導体材料を含んでいる。

この電磁誘導加熱ユニットでは、磁性体部より外側における磁力線を小さく抑えるために磁性体部に磁束を通過させる場合であっても、磁性体部が良導体材料を含んでいるため、電気抵抗によって生じるジュール熱を小さく抑えることができる。

第７発明の電磁誘導加熱ユニットは、第１発明から第６発明のいずれかの電磁誘導加熱ユニットにおいて、磁性体部は、フェライトを含んでいる。

この電磁誘導加熱ユニットでは、フェライトを含んでいる磁性体部に積極的に磁束を通過させることができ、磁性体部よりも外側に漏れ出す磁界を小さく抑えることができる。

第８発明の空気調和装置は、第１発明から第７発明のいずれかの電磁誘導加熱ユニットと、冷媒配管に冷媒を流す部分を含む冷凍サイクルと、を備えている。

この空気調和装置では、空気調和装置において電磁誘導加熱を行う場合であっても、電磁誘導加熱ユニットの周囲への影響を小さく抑えることが可能になる。

第１発明の電磁誘導加熱ユニットでは、磁性体部より外側において磁性体部以外の部分に漏れ出す程度を小さく抑えることができる。

第２発明の電磁誘導加熱ユニットでは、電磁誘導による加熱効率を向上させることができる。

第３発明の電磁誘導加熱ユニットでは、磁性体部の外側における磁界漏れが低減されるだけでなく、さらに外部部材がこの磁性体部の外側に漏れた磁界を捕らえることで、外部部材の外側における磁界漏れをより効果的に低減させることができる。

第４発明の電磁誘導加熱ユニットでは、より効率的に磁性体部を通過させることができるようになる。

第５発明の電磁誘導加熱ユニットでは、磁性体部品の接続部分における透磁率の低下を小さく抑えることができるようになる。

第６発明の電磁誘導加熱ユニットでは、電気抵抗によって生じるジュール熱を小さく抑えることができる。

第７発明の電磁誘導加熱ユニットでは、磁性体部よりも外側に漏れ出す磁界を小さく抑えることができる。

第８発明の空気調和装置では、空気調和装置において電磁誘導加熱を行う場合であっても、電磁誘導加熱ユニットの周囲への影響を小さく抑えることが可能になる。

本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の冷媒回路図である。 室外機の正面側を含む外観斜視図である。 室外機の内部配置構成斜視図である。 室外機の内部配置構成の背面側を含む外観斜視図である。 室外機の機械室の内部構造を示す全体前方斜視図である。 室外機の機械室の内部構造を示す斜視図である。 室外機の底板と室外熱交換器との斜視図である。 電磁誘導加熱ユニットの配置関係についての上面図である。 アキューム管に取り付けられた電磁誘導加熱ユニットの概略斜視図である。 電磁誘導加熱ユニットから遮蔽カバーを取り除いた状態の外観斜視図である。 アキューム管に取り付けられた電磁誘導加熱ユニットの断面図である。 サーミスタおよびヒューズの取付状態を示す図である。 電磁誘導加熱ユニットの周囲に磁束が生じている状態の説明図である。 第１フェライトケースの概略斜視図である。 第１フェライトケースの上方側の螺着部近傍の図である。 第１フェライトケースの下方側の螺着部近傍の図である。 遮蔽カバーの上面図である。 遮蔽カバーの正面図である。 フェライトが遮蔽カバーよりも優先して磁束を導く様子を示す図である。 他の実施形態（Ｃ）の冷媒配管の説明図である。 他の実施形態（Ｄ）の冷媒配管の説明図である。 他の実施形態（Ｅ）のコイルと冷媒配管との配置例を示す図である。 他の実施形態（Ｅ）のボビン蓋の配置例を示す図である。 他の実施形態（Ｅ）のフェライトケースの配置例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態における電磁誘導加熱ユニット６を備えた空気調和装置１を例に挙げて説明する。

＜１−１＞空気調和装置１
図１に、空気調和装置１の冷媒回路１０を示す冷媒回路図を示す。

空気調和装置１は、熱源側装置としての室外機２と、利用側装置としての室内機４とが冷媒配管によって接続されて、利用側装置が配置された空間の空気調和を行うものであって、圧縮機２１、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、室外電動膨張弁２４、アキュームレータ２５、室外ファン２６、室内熱交換器４１、室内ファン４２、ホットガスバイパス弁２７、キャピラリーチューブ２８および電磁誘導加熱ユニット６等を備えている。

圧縮機２１、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、室外電動膨張弁２４、アキュームレータ２５、室外ファン２６、ホットガスバイパス弁２７、キャピラリーチューブ２８および電磁誘導加熱ユニット６は、室外機２内に収容されている。室内熱交換器４１および室内ファン４２は、室内機４内に収容されている。

冷媒回路１０は、吐出管Ａ、室内側ガス管Ｂ、室内側液管Ｃ、室外側液管Ｄ、室外側ガス管Ｅ、アキューム管Ｆ、吸入管Ｇ、ホットガスバイパス回路Ｈ、分岐配管Ｋおよび合流配管Ｊを有している。室内側ガス管Ｂおよび室外側ガス管Ｅは、ガス状態の冷媒が多く通過するものではあるが、通過する冷媒をガス冷媒に限定しているものではない。室内側液管Ｃおよび室外側液管Ｄは、液状態の冷媒が多く通過するものではあるが、通過する冷媒を液冷媒に限定しているものではない。

吐出管Ａは、圧縮機２１と四路切換弁２２とを接続している。吐出管Ａには、通過する冷媒温度を検知する吐出温度センサ２９ｄが設けられている。なお、圧縮機２１には、電力供給部２１ｅが電力の供給を行う。この電力供給部２１ｅの供給電力量は、圧縮機電力検知部２９ｆが検知している。

室内側ガス管Ｂは、四路切換弁２２と室内熱交換器４１とを接続している。この室内側ガス管Ｂの途中には、通過する冷媒の圧力を検知する圧力センサ２９ａが設けられている。

室内側液管Ｃは、室内熱交換器４１と室外電動膨張弁２４とを接続している。

室外側液管Ｄは、室外電動膨張弁２４と室外熱交換器２３とを接続している。

室外側ガス管Ｅは、室外熱交換器２３と四路切換弁２２とを接続している。

アキューム管Ｆは、四路切換弁２２とアキュームレータ２５とを接続しており、室外機２の設置状態で鉛直方向に伸びている。アキューム管Ｆの一部に対して、電磁誘導加熱ユニット６が取り付けられている。アキューム管Ｆのうち、少なくとも後述するコイル６８によって周囲を覆われている発熱部分は、内側に冷媒を流している銅管Ｆ１の周囲を覆うように設けられた磁性体管Ｆ２によって構成されている（図１１参照）。この磁性体管Ｆ２は、ＳＵＳ（Stainless Used Steel：ステンレス鋼）４３０によって構成されている。このＳＵＳ４３０は、強磁性体材料であって、磁界に置かれると渦電流を生じつつ、自己の電気抵抗によって生ずるジュール熱により発熱する。冷媒回路１０を構成する配管のうち磁性体管Ｆ２以外の部分は、銅管で構成されている。なお、上記銅管の周囲を覆う管の材質はＳＵＳ４３０に限定されるものではなく、例えば、鉄、銅、アルミ、クロム、および、ニッケルからなる群より選ばれる一種の導体、および、この群から選ばれる少なくとも２種以上の金属を含有する合金等とすることができる。また、ＳＵＳとしては、例えば、フェライト系、マルテンサイト系の２種およびこれらの種類を組み合わせたものが例として挙げられる。なお、強磁性体であって電気抵抗が比較的高いものであり使用温度範囲よりもキュリー温度が高い材料が好ましい。なお、ここでのアキューム管Ｆは、より多くの電力が必要とされるが、磁性体および磁性体を含有する材料を備えていなくてもよく、誘導加熱が行われる対象となる材質を含有するものであってもよい。なお、磁性体材料は、例えば、アキューム管Ｆのすべてを構成していてもよいし、アキューム管Ｆの内側表面のみに形成されていてもよく、アキューム管Ｆを構成する材料中に含有されることで存在していてもよい。このように電磁誘導加熱を行うことで、アキューム管Ｆを電磁誘導によって加熱させることができ、アキュームレータ２５を介して圧縮機２１に吸入される冷媒を暖めることができる。これにより、空気調和装置１の暖房能力を向上させることができる。また、例えば、暖房運転の起動時においては、圧縮機２１が十分に暖まっていない場合であっても、電磁誘導加熱ユニット６による迅速な加熱によって起動時の能力不足を補うことができる。さらに、四路切換弁２２を冷房運転用の状態に切り換えて、室外熱交換器２３等に付着した霜を除去するデフロスト運転を行う場合には、電磁誘導加熱ユニット６がアキューム管Ｆを迅速に加熱することで、圧縮機２１は迅速に暖められた冷媒を対象として圧縮することができる。このため、圧縮機２１から吐出するホットガスの温度を迅速に上げることができる。これにより、デフロスト運転による霜の解凍に要する時間を短縮化できる。これにより、暖房運転中に適時デフロスト運転を行うことが必要となる場合であっても、できるだけ早く暖房運転に復帰させることができ、ユーザの快適性を向上させることができる。

吸入管Ｇは、アキュームレータ２５と圧縮機２１の吸入側とを接続している。

ホットガスバイパス回路Ｈは、吐出管Ａの途中に設けられた分岐点Ａ１と室外側液管Ｄの途中に設けられた分岐点Ｄ１とを接続している。ホットガスバイパス回路Ｈは、冷媒の通過を許容する状態と許容しない状態とを切換可能なホットガスバイバス弁２７が、途中に配置されている。なお、ホットガスバイパス回路Ｈは、ホットガスバイバス弁２７と分岐点Ｄ１との間に、通過する冷媒圧力を下げるキャピラリーチューブ２８が設けられている。このキャピラリーチューブ２８は、暖房運転時の室外電動膨張弁２４による冷媒圧力の低下後の圧力に近づけることができるため、ホットガスバイパス回路Ｈを通じた室外側液管Ｄへのホットガスの供給による室外側液管Ｄの冷媒圧力上昇を抑えることができる。

分岐配管Ｋは、室外熱交換器２３の一部を構成しており、熱交換を行うための有効表面積を増大させるために、室外熱交換器２３のガス側出入口２３ｅから伸びる冷媒配管が後述する分岐合流点２３ｋで複数本に分岐した配管である。この分岐配管Ｋは、分岐合流点２３ｋから合流分岐点２３ｊまでそれぞれ独立して延びている第１分岐配管Ｋ１、第２分岐配管Ｋ２および第３分岐配管Ｋ３を有しており、これらの各分岐配管Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は合流分岐点２３ｊで合流している。なお、合流配管Ｊ側から見ると、合流分岐点２３ｊで分岐して分岐配管Ｋが延びている。

合流配管Ｊは、室外熱交換器２３の一部を構成しており、合流分岐点２３ｊから室外熱交換器２３の液側出入口２３ｄまで伸びている配管である。合流配管Ｊは、冷房運転時に室外熱交換器２３から流れ出る冷媒の過冷却度を統一させることができるとともに、暖房運転時に室外熱交換器２３の下端近傍に着霜した氷を解凍させることができる。合流配管Ｊは、各分岐配管Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の断面積の略３倍の断面積を有しており、通過冷媒量が、各分岐配管Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３の略３倍になっている。

四路切換弁２２は、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切換可能である。図１では、暖房運転を行う際の接続状態を実線で示し、冷房運転を行う際の接続状態を点線で示している。暖房運転時には、室内熱交換器４１が冷媒の冷却器として、室外熱交換器２３が冷媒の加熱器として機能する。冷房運転時には、室外熱交換器２３が冷媒の冷却器として、室内熱交換器４１が冷媒の加熱器として機能する。

室外熱交換器２３は、ガス側出入口２３ｅ、液側出入口２３ｄ、分岐合流点２３ｋ、合流分岐点２３ｊ、分岐配管Ｋ、合流配管Ｊおよび熱交フィン２３ｚを有している。ガス側出入口２３ｅは、室外熱交換器２３の室外側ガス管Ｅ側の端部に位置しており、室外側ガス管Ｅと接続される。液側出入口２３ｄは、室外熱交換器２３の室外側液管Ｄ側の端部に位置しており、室外側液管Ｄと接続される。分岐合流点２３ｋは、ガス側出入口２３ｅから伸びる配管を分岐させており、流れる冷媒の方向に応じて冷媒を分岐もしくは合流させることができる。分岐配管Ｋは、分岐合流点２３ｋにおける各分岐部分から複数本伸びている。合流分岐点２３ｊは、分岐配管Ｋを合流させており、流れる冷媒の方向に応じて冷媒を合流もしくは分岐させることができる。合流配管Ｊは、合流分岐点２３ｊから液側出入口２３ｄまで伸びている。熱交フィン２３ｚは、板状のアルミフィンが板厚方向に複数枚並んで、所定の間隔で配置されて構成されている。分岐配管Ｋおよび合流配管Ｊは、いずれも、熱交フィン２３ｚを共通の貫通対象としている。具体的には、分岐配管Ｋおよび合流配管Ｊは、共通の熱交フィン２３ｚの異なる部分で板圧方向に貫通して配置されている。この室外熱交換器２３に対して、室外ファン２６の空気流れ方向風下側には、室外の気温を検知する室外気温センサ２９ｂが設けられている。また、室外熱交換器２３には、分岐配管Ｋを流れる冷媒温度を検知する室外熱交温度センサ２９ｃが設けられている。

室内機４内には、室内温度を検知する室内温度センサ４３が設けられている。また、室内熱交換器４１には、室外電動膨張弁２４が接続されている室内側液管Ｃ側の冷媒温度を検知する室内熱交温度センサ４４が設けられている。

室外機２内に配置される機器を制御する室外制御部１２と、室内機４内に配置されている機器を制御する室内制御部１３とが、通信線１１ａによって接続されることで、制御部１１を構成している。この制御部１１は、空気調和装置１を対象とした種々の制御を行う。

また、室外制御部１２には、各種制御を行う際に経過時間をカウントするタイマ９５が設けられている。

なお、制御部１１には、ユーザからの設定入力を受け付けるコントローラ９０が接続されている。

＜１−２＞室外機２
図２に、室外機２の正面側の外観斜視図を示す。図３に、室外熱交換器２３および室外ファン２６との位置関係についての斜視図を示す。図４に、室外熱交換器２３の背面側の斜視図を示す。

室外機２は、天板２ａ、底板２ｂ、フロントパネル２ｃ、左側面パネル２ｄ、右側面パネル２ｆおよび背面パネル２ｅによって構成される略直方体形状の室外機ケーシングによって外表面を構成している。

室外機２は、室外熱交換器２３および室外ファン２６等が配置されており左側面パネル２ｄ側である送風機室と、圧縮機２１や電磁誘導加熱ユニット６が配置されており右側面パネル２ｆ側である機械室と、に仕切り板２ｈを介して区切られている。また、室外機２は、底板２ｂに対して螺着されることで固定され、室外機２の最下端部を右側と左側において構成する室外機支持台２ｇを有している。なお、電磁誘導加熱ユニット６は、機械室のうちの左側面パネル２ｄおよび天板２ａの近傍である上方の位置に配置されている。ここで、上述した室外熱交換器２３の熱交フィン２３ｚは、略水平方向に板厚方向が向くようにしつつ、板厚方向に複数並んで配置されている。合流配管Ｊは、室外熱交換器２３の熱交フィン２３ｚのうち最も下の部分において、熱交フィン２３ｚを厚み方向に貫通することで配置されている。ホットガスバイパス回路Ｈは、室外ファン２６および室外熱交換器２３の下方を沿うように配置されている。

図５に、室外機２の機械室の内部構造を示す全体前方斜視図を示す。図６に、室外機２の機械室の内部構造を示す斜視図を示す。図７に、室外熱交換器２３と底板２ｂとの配置関係についての斜視図を示す。図８に、電磁誘導加熱ユニット６の配置関係についての上面図を示す。

室外機２の仕切り板２ｈは、室外熱交換器２３および室外ファン２６等が配置されている送風機室と、電磁誘導加熱ユニット６、圧縮機２１およびアキュームレータ２５等が配置されている機械室と、を区切るように前方から後方に向けて上端から下端に掛けて仕切っている。圧縮機２１およびアキュームレータ２５は、室外機２の機械室の下方の空間に配置されている。そして、電磁誘導加熱ユニット６、四路切換弁２２および室外制御部１２は、室外機２の機械室の上方の空間であって、圧縮機２１やアキュームレータ２５等の上の空間に配置されている。室外機２を構成する機能要素であって機械室に配置されている圧縮機２１、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、室外電動膨張弁２４、アキュームレータ２５、ホットガスバイパス弁２７、キャピラリーチューブ２８および電磁誘導加熱ユニット６は、図１において示した冷媒回路１０による冷凍サイクルを実行するように、吐出管Ａ、室内側ガス管Ｂ、室外側液管Ｄ、室外側ガス管Ｅ、アキューム管Ｆ、ホットガスバイパス回路Ｈ等を介して接続されている。ここで、ホットガスバイパス回路Ｈは、後述するように、第１バイパス部分Ｈ１〜第９バイパス部分Ｈ９の、９つの部分が繋がって構成されており、ホットガスバイパス回路Ｈに冷媒が流れる際は、第１バイパス部分Ｈ１から順番に第９バイパス部分Ｈ９に向かう方向に流れる。

＜１−３＞電磁誘導加熱ユニット６
図９に、アキューム管Ｆに取り付けられた電磁誘導加熱ユニット６概略斜視図を示す。図１０に、電磁誘導加熱ユニット６から遮蔽カバー７５を取り除いた状態の外観斜視図を示す。図１１に、アキューム管Ｆに取り付けられた電磁誘導加熱ユニット６の断面図を示す。

電磁誘導加熱ユニット６は、アキューム管Ｆのうち発熱部分である磁性体管Ｆ２を径方向外側から覆うように配置されており、電磁誘導加熱によって磁性体管Ｆ２を発熱させる。このアキューム管Ｆの発熱部分は、内側の銅管Ｆ１と外側の磁性体管Ｆ２とを有する二重管構造となっている。

電磁誘導加熱ユニット６は、第１六角ナット６１、第２六角ナット６６、第１ボビン蓋６３、第２ボビン蓋６４、ボビン本体６５、第１フェライトケース７１、第２フェライトケース７２、第３フェライトケース７３、第４フェライトケース７４、第１フェライト９８、第２フェライト９９、コイル６８、遮蔽カバー７５、サーミスタ１４およびヒューズ１５等を備えている。

第１六角ナット６１および第２六角ナット６６は、樹脂製であって、図示しないＣ型リングを用いて、電磁誘導加熱ユニット６とアキューム管Ｆとの固定状態を安定させる。第１ボビン蓋６３および第２ボビン蓋６４は、樹脂製であって、アキューム管Ｆをそれぞれ上端位置および下端位置において径方向外側から覆っている。この第１ボビン蓋６３および第２ボビン蓋６４は、後述する第１〜第４フェライトケース７１〜７４をネジ６９を介して螺着させるための、ネジ６９用の螺着孔を４つ有している。さらに、第２ボビン蓋６４は、サーミスタ１４を差し込んで、磁性体管Ｆ２の外表面に取り付けるための電磁誘導サーミスタ差し込み開口６４ｆを有している。また、第２ボビン蓋６４は、図１３に示すヒューズ１５を差し込んで、磁性体管Ｆ２の外表面に取り付けるためのヒューズ差し込み開口６４ｅを有している。サーミスタ１４は、検知温度を信号にして制御部１１まで伝える。ヒューズ１５は、検知結果を信号にして制御部１１まで伝える。ヒューズ１５から所定制限温度を超えた温度検知の知らせを受けた制御部１１は、コイル６８への電力供給を停止させる制御を行って、機器の熱損傷を回避させる。ボビン本体６５は、樹脂製であって、コイル６８が巻き付けられる。コイル６８は、ボビン本体６５の外側においてアキューム管Ｆの延びる方向を軸方向として螺旋状に巻き付けられている。コイル６８は、図示しない制御用プリント基板１８に接続されており、高周波電流の供給を受ける。制御用プリント基板は、制御部１１によって出力制御される。図１２に示すように、ボビン本体６５と第２ボビン蓋６４とが勘合している状態で、サーミスタ１４およびヒューズ１５が取り付けられる。ここで、サーミスタ１４の取り付け状態では、板バネ１６によって磁性体管Ｆ２の径方向内側に押されることで、磁性体管Ｆ２の外表面との良好な圧接状態を維持している。また、ヒューズ１５の取り付け状態も同様に、板バネ１７によって磁性体管Ｆ２の径方向内側に押されることで、磁性体管Ｆ２の外表面との良好な圧接状態を維持している。このように、サーミスタ１４およびヒューズ１５がアキューム管Ｆの外表面との密着性を良好に保たれているために、応答性を向上させ、電磁誘導加熱による急激な温度変化も迅速に検出できるようにしている。第１フェライトケース７１は、第１ボビン蓋６３と第２ボビン蓋６４とをアキューム管Ｆの延びている方向から挟み込み、ネジ６９によって螺着固定されている。第１フェライトケース７１〜第４フェライトケース７４は、透磁率の高い素材であるフェライトによって構成された第１フェライト９８および第２フェライト９９を収容している。第１フェライト９８および第２フェライト９９は、図１３の磁束説明図において示すように、コイル６８によって生じる磁界を取りこんで磁束の通り道を形成することで、磁界が外部に漏れ出しにくいようにしている。遮蔽カバー７５は、電磁誘導加熱ユニット６の最外周部分に配置されており、第１フェライト９８および第２フェライト９９だけでは呼び込みきれない磁束を集める。この遮蔽カバー７５の外側にはほとんど漏れ磁束が生じず、磁束の発生場所について自決することができている。

（フェライトケースおよびフェライト）
以下、フェライトケースの詳細を説明する。

図１４に、第１フェライト９８および第２フェライト９９が収容されつつ固定された第１フェライトケース７１の概略斜視図を示す。図１５に、第１フェライトケース７１の上方側の螺着部近傍の構造を示す。図１６に、第１フェライトケース７１の下方側の螺着部近傍の構造を示す。なお、第１〜第４フェライトケース７１〜７４は、いずれも同様の形状を有している。

第１フェライトケース７１は、樹脂製であって、第１ボビン蓋６３と第２ボビン蓋６４とをアキューム管Ｆの延びている方向から挟み込んで固定する機能と、第１フェライト９８および第２フェライト９９を収容して保持する機能を有している。

第１フェライトケース７１は、底面部７１ｊ、側面部７１ｈ、第１蓋螺着部７１ａ、第１蓋螺着孔７１ｂ、第２蓋螺着部７１ｆ、第２蓋螺着孔７１ｇ、遮蔽カバー螺着部７１ｃおよび遮蔽カバー螺着孔７１ｄを有している。

底面部７１ｊは、第１フェライトケース７１の底面を構成している。この底面部７１ｊには、後述するように、第１フェライト９８および第２フェライト９９が接着される。底面部７１ｊは、電磁誘導加熱ユニット６に固定された状態では、面が径方向を向く位置に設けられ、長手方向がアキューム管Ｆの伸びる方向に沿うように設けられる。この底面部７１ｊは、第１ボビン蓋６３および第２ボビン蓋６４の径方向の外縁のうち４つの対称的に設けられた略直線形状の辺のいずれかに取り付けられる。これにより、底面部７１ｊの背面側と、第１ボビン蓋６３および第２ボビン蓋６４のそれぞれの略直線形状の辺とが当接した状態で固定される。これにより、第１フェライトケース７１は、周方向への移動が規制された構造となっている。

側面部７１ｈは、底面部７１ｊの長手方向と直交する方向の両端それぞれから、底面部７１ｊから離れる方向に伸びている面を有している。

第１蓋螺着部７１ａは、第１フェライトケース７１と第１ボビン蓋６３とを螺着させるために設けられており、２つの側面部７１ｈに挟まれる径方向に広がる仮想空間からはずれた位置に設けられている。これにより、第１フェライト９８を磁性体管Ｆ２の近傍まで配置させることができるようになっており、磁力の漏れを低減させることができている。

第２蓋螺着部７１ｆは、第１フェライトケース７１と第２ボビン蓋６４とを螺着させるために設けられており、２つの側面部７１ｈに挟まれる径方向に広がる仮想空間から、第１蓋螺着部７１ａとは反対側にはずれた位置に設けられている。これにより、第１フェライト９８を磁性体管Ｆ２の近傍まで配置させることができるようになっており、磁力の漏れを低減させることができている。なお、第１蓋螺着部７１ａと第２蓋螺着部７１ｆとが、２つの側面部７１ｈに挟まれており径方向に広がる仮想空間に対して、一方側と、他方側とに配置されているため、単に磁力の漏れを低減させるだけでなく、第１フェライトケース７１と第１ボビン蓋６３および第２ボビン蓋６４との固定をより強固にしている。

第２蓋螺着孔７１ｇは、第１フェライトケース７１と第２ボビン蓋６４とを互いに螺着させて、固定させる。具体的には、上述の第１蓋螺着孔７１ｂと同様に、金属製のネジ６９によって、第１フェライトケース７１の第２蓋螺着孔７１ｇと、第２ボビン蓋６４のネジ６９用の螺着孔（図示せず）と、を合わせて螺着することで固定する。

遮蔽カバー螺着部７１ｃは、側面部７１ｈ同士が向き合っている内側とは反対側である外側に向けて膨出して形成されており、上方に２カ所、下方に２カ所設けられている。

遮蔽カバー螺着孔７１ｄは、各遮蔽カバー螺着部７１ｃに設けられている開口であり、図１１に示すように、遮蔽カバー７５が取り付けられた状態で、ネジによってそれぞれ螺着される。これにより、第１フェライトケース７１と遮蔽カバー７５とが固定される。なお、この遮蔽カバー螺着部７１ｃおよび遮蔽カバー螺着孔７１ｄは、第２〜第４フェライトケース７２〜７４についても設けられているが、実際に遮蔽カバー７５が固定されるのはこれらのうち対向して配置されている２つであり、本実施形態では第１フェライトケース７１および第３フェライトケース７３となっている。

なお、各フェライトケースに収容されている第１フェライト９８と第２フェライト９９とは、互いに面部分同士で接触した状態となるように配置されている。

また、このフェライト９８、９９は、第１フェライト９８と、第２フェライト９９との２種類の形状を組み合わせて磁界を導いている。Ｕ字形状に一体成形されたフェライトを用いるのではなく、このように、同一形状のフェライトを組み合わせて用いることで、コストを低く抑えることができる。なお、各フェライトケースに収容されている第１フェライト９８と第２フェライト９９とは、互いに面部分同士で接触した状態となるように配置されている。

（遮蔽カバー）
以下、遮蔽カバー７５の詳細について説明する。

遮蔽カバー７５は、図１７の上面断面図において示すように、第１ボビン蓋６３および第２ボビン蓋６４に対して第１〜第４フェライトケース７１〜７４が取り付けられた際の平面視外縁形状に沿うように、略８角形状を有しており、磁性体材料を含んだ板金である。

遮蔽カバー７５は、図１７の上面図に示すように、周方向の一端７５ａと他端７５ｂとが、板厚方向に重なった重複部分７５ｄを有している。この重複部分７５ｄでは、一端７５ａの近傍の面と他端７５ｂ近傍の面とが、アキューム管Ｆの延びる方向の上から下にかけて、互いに面接触された状態で溶接されている。これにより、電磁誘導加熱ユニット６によって磁界を生じさせた場合において、遮蔽カバー７５が漏れ磁束を吸入する場合であっても、遮蔽カバー７５の一部同士が部分的に接触している箇所が無いために、渦電流の局所的な発生を防止することができている。これにより、電磁誘導加熱ユニット６の外側を構成している遮蔽カバー７５の発熱を小さく抑え、ユーザが触れた危険に備えた温度で低く維持することができている。また、遮蔽カバー７５を取り付けていない状態を示す図１０と、遮蔽カバー７５が取り付けられた状態を示す図９とを比較すると分かるように、遮蔽カバー７５は、コイル６８に対するユーザの指等のアクセスを拒むように、コイル６８の周囲を覆っている。なお、ここでは、アキューム管Ｆの延びる方向におけるコイル６８の両端は、遮蔽カバー７５の両端の間に位置するように配置されているため、ユーザによるコイル６８へのアクセスを効果的に防ぐことができている。

また、遮蔽カバー７５は、図１８に示すように、長手方向上端近傍にネジ穴７５ｘ、７５ｙがそれぞれ設けられている。これらのネジ穴は、図９に示すように、第１フェライトケース７１に対して遮蔽カバー７５を固定させる場合に、ネジ７０ａ、７０ｂを通す穴としての機能を有している。

図１９に、フェライト９８、９９に対して遮蔽カバー７５よりも優先して磁束が導かれる様子についての断面図を示す。

フェライト９８、９９は、板金によって構成されている遮蔽カバー７５よりも透磁率が高く、コイル６８の上端および下端において径方向に延びるように配置されており、アキューム管Ｆの延びる方向から見た場合にコイル６８をまたぐように配置されている。このため、漏れだそうとする磁束は、遮蔽カバー７５よりもフェライト９８、９９に導かれやすく、コイル６８で生じた磁束は、遮蔽カバー７５に集められる前にフェライト９８、９９によって磁束が集められ、ほとんどの磁束をフェライト９８、９９に導くことができる。さらに、遮蔽カバー７５にかかる磁界漏れ出し防止の負担を軽減させることができ、電磁誘導加熱ユニット６の外部漏れ出す磁界をよりいっそう低減させることができている。

また、第１フェライトケース７１は、樹脂によって形成されているため、遮蔽カバー７５が金属製のネジ７０ａ、７０ｂによって第１フェライトケース７１に螺着されることがあっても、第１フェライト９８および第２フェライト９９と、遮蔽カバー７５と、は直接接触しない。このように、第１フェライト９８および第２フェライト９９と遮蔽カバー７５とが接触しないような配置構造が採用されているため、当然、第１フェライト９８および第２フェライト９９と遮蔽カバー７５との局所的な接触部分が存在しない。このため、電磁誘導のためにコイル６８に電流を流したとしても、第１フェライト９８および第２フェライト９９と遮蔽カバー７５との接触部分が存在することに起因する磁束の集中が生じにくい。これにより、磁束の集中に起因する部分的な温度上昇の発生を抑えることができている。

また、遮蔽カバー７５の隙間部分以外の位置で遮蔽カバー７５によって径方向外側から覆われている第２〜第４フェライトケース７２〜７４のフェライトは、磁性体を含んだ遮蔽カバー７５と第２〜第４フェライトケース７２〜７４に収容された第１フェライト９８および第２フェライト９９とによって、磁束の漏れ出しを抑える二重構造を採用することができている。これにより、磁束の漏れ出しをより効率的に抑えることができている。

なお、遮蔽カバー７５は、図８に示すように、上面視において室外機２の右側面パネル２ｆの近くに位置している部分は、右側面パネル２ｆと面平行となるようにしつつ、右側面パネル２ｆとの間を確保して配置されている。これにより、遮蔽カバー７５に導かれた磁束が、さらに右側面パネル２ｆにまで導かれてしまったり、右側面パネル２ｆと遮蔽カバー７５との局所的な接触部分に渦電流が発生して局所的な発熱が生じてしまうことを防止している。

＜本実施形態の空気調和装置１の特徴＞
電磁誘導加熱する場合には、発熱させる目的の磁性体だけでなく、その周囲にまで磁界が生じてしまうことがある。

これに対して、上記空気調和装置１の電磁誘導加熱ユニット６では、コイル６８の外側に遮蔽カバー７５よりも透磁率の高い磁性体材料を含んだフェライト９８、９９が配置されており、遮蔽カバー７５よりもフェライト９８、９９のほうがコイル６８の近くまで延びるように配置されている。このため、このアキューム管Ｆ以外の部分に生じる磁界は、遮蔽カバー７５よりもフェライト９８、９９を優先的に通過するようになる。このため、フェライト９８、９９が、アキューム管Ｆ以外の部分に漏れ出そうとする磁束を効率的に捕らえることができる。これにより、電磁誘導加熱を行う場合において、アキューム管Ｆ以外の部分に生じる磁界を、効率的にフェライト９８、９９に通過させることができ、さらにフェライト９８、９９に集められなかった磁束も遮蔽カバー７５によって集められる。このため、電磁誘導加熱ユニット６以外の部分に漏れ出す磁束を小さく抑えることができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（Ａ）
上記実施形態では、フェライト９８、９９が磁束を導く場合について例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではない。

例えば、磁束を導くための材料としては、フェライトほどの磁性を有していない良導体材料であってもよい。この場合には、磁界を導いた場合において電気抵抗によって生じるジュール熱を小さく抑えることができる。

（Ｂ）
上記実施形態では、冷媒回路１０のうち、アキューム管Ｆに対して電磁誘導加熱ユニット６が取り付けられる場合について説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではない。

例えば、アキューム管Ｆ以外の他の冷媒配管に設けられていてもよい。この場合には、電磁誘導加熱ユニット６を設ける冷媒配管部分に磁性体管Ｆ２等の磁性体を設ける。

（Ｃ）
上記実施形態では、アキューム管Ｆは、銅管Ｆ１と磁性体管Ｆ２との二重管として構成されている場合を挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではない。

図２０に示すように、例えば、被加熱部材Ｆ２ａと、２つのストッパーＦ１ａと、がアキューム管Ｆや加熱対象となる冷媒配管の内部に配置されていてもよい。ここで、被加熱部材Ｆ２ａは、磁性体材料を含有しており、上記実施形態における電磁誘導加熱によって発熱を生じる部材である。ストッパーＦ１ａは、銅管Ｆ１の内側二カ所において、冷媒の通過を常時許容するが、被加熱部材Ｆ２ａの通過は許容しない。これにより、被加熱部材Ｆ２ａは、冷媒が流れても移動しない。このため、アキューム管Ｆ等の目的の加熱位置を加熱させることができる。さらに、発熱する被加熱部材Ｆ２ａと冷媒とが直接接触するため、熱伝達効率を向上させることができる。

（Ｄ）
上記他の実施形態（Ｃ）で説明した被加熱部材Ｆ２ａは、ストッパーＦ１ａを用いることなく配管に対して位置が定まるようにしてもよい。

図２１に示すように、例えば、銅管Ｆ１に二カ所で曲げ部分ＦＷを設け、当該二カ所の曲げ部分ＦＷの間の銅管Ｆ１の内側に被加熱部材Ｆ２ａを配置させてもよい。このようにしても、冷媒を通過させつつ、被加熱部材Ｆ２ａの移動を抑制させることができる。

（Ｅ）
上記実施形態では、コイル６８がアキューム管Ｆに対して螺旋状に巻き付けられている場合について説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではない。

例えば、図２２に示すように、ボビン本体１６５に巻き付けられたコイル１６８が、アキューム管Ｆに巻き付くことなく、アキューム管Ｆの周囲に配置されていてもよい。ここでは、ボビン本体１６５は、軸方向がアキューム管Ｆの軸方向に対して略垂直となるように配置されている。また、ボビン本体１６５およびコイル１６８は、アキューム管Ｆを挟むように２つに別れて配置されている。

この場合には、例えば、図２３に示すように、アキューム管Ｆを貫通させている第１ボビン蓋１６３および第２ボビン蓋１６４が、ボビン本体１６５に対して勘合した状態で配置されていてもよい。

さらに、図２４に示すように、第１ボビン蓋１６３および第２ボビン蓋１６４が、第１フェライトケース１７１および第２フェライトケース１７２によって挟み込まれて固定されていてもよい。図２４では、２つのフェライトケースがアキューム管Ｆを挟み込むように配置されている場合を例にあげたが、上記実施形態と同様に、４方向に配置されていてもよい。また、上記実施形態と同様に、フェライトを収容させていてもよい。

そして、遮蔽カバー７５は、このようにして固定された電磁誘導加熱ユニット６の最外周部分を覆うように設けられていてもよい。

＜その他＞
以上、本発明の実施形態について、いくつかの例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限られない。例えば、上記記載から当業者が実施可能な範囲で、上述の実施形態の異なる部分を適宜組み合わせて得られる組合せ実施形態も、本発明に含まれる。

本発明を利用すれば、冷媒配管を電磁誘導によって加熱する場合であっても局所的な発熱を抑えつつ周囲への磁界の漏れ出しを抑えることが可能なため、電磁誘導を用いて冷媒を加熱させる電磁誘導加熱ユニットおよび空気調和装置において特に有用である。

１ 空気調和装置
６ 電磁誘導加熱ユニット
１０ 冷媒回路
１４ サーミスタ
１５ ヒューズ
２１ 圧縮機
２２ 四路切換弁
２３ 室外熱交換器
２４ 電動膨張弁
２５ アキュームレータ
４１ 室内熱交換器
６５ ボビン本体
６８ コイル
７１〜７４ 第１フェライトケース〜第４フェライトケース
７５ 遮蔽カバー
９８、９９ 第１フェライト、第２フェライト
Ｆ アキューム管、冷媒配管

特開平８−２１０７２０号公報

Claims (8)

1. 冷媒配管（Ｆ）および／または前記冷媒配管（Ｆ）中を流れる冷媒と熱的接触をする部材を加熱する電磁誘導加熱ユニット（６）であって、
   前記冷媒配管（Ｆ）の近傍に配置されたコイル（６８）と、
   前記冷媒配管（Ｆ）の周囲に配置され、磁性体を含んでいる外部部材（７５）と、
   前記コイル（６８）の前記冷媒配管（Ｆ）側である内側とは反対側の外側であってかつ前記外部部材（７５、１７５）の内側に配置され、前記外部部材よりも透磁率が高い磁性体材料を含んでいる磁性体部（９８、９９）と、
   を備え、
   前記外部部材（７５）は、前記磁性体部（９８、９９）の前記冷媒配管（Ｆ）の延びる方向における一端側と他端側の間に位置している、
   電磁誘導加熱ユニット（６）。
2. 前記コイル（６８）は、前記冷媒配管（Ｆ）の少なくとも一部の周りを取り巻いている、
   請求項１に記載の電磁誘導加熱ユニット（６）。
3. 前記磁性体部（９８、９９）の少なくとも一部は、前記冷媒配管（Ｆ）が延びている方向における前記コイル（６８）の一方側と前記コイル（６８）に対して前記一方側とは反対側である他方側との少なくともいずれか一方まで延びている、
   請求項１または２に記載の電磁誘導加熱ユニット（６）。
4. 前記磁性体部（９８、９９）の少なくとも一部は、前記冷媒配管の軸方向視において、前記冷媒配管（Ｆ）の外側であって前記コイル（６８）の内側まで延びている、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱ユニット（６）。
5. 前記磁性体部（９８、９９）は、磁束の通過方向に並ぶようにして互いに接触して配置されている複数の磁性体部品（９８，９９）を有している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱ユニット（６）。
6. 前記磁性体部（９８、９９）は、良導体材料を含む、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱ユニット（６）。
7. 前記磁性体部（９８、９９）は、フェライトを含む、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱ユニット（６）。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱ユニット（６）と、
   前記冷媒配管（Ｆ）に冷媒を流す部分を含む冷凍サイクル（１０）と、
   を備えた空気調和装置（１）。

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