(57)【要約】【課題】プレートフィンの端部に突出する伝熱管の突出長さが短くなった場合にも、プレートフィンが損傷することなく、伝熱管と継手管との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して加熱することが可能なロウ付けするための誘導加熱装置を提供する。【解決手段】プレートフィン１０１と、プレートフィンを厚さ方向に貫通させた貫通孔１０２に伝熱管１０３を備えて、プレートフィンの端部に突出した伝熱管の開口端部に、リング状のロウ材１０４と継手管１０５とを配置して、伝熱管と継手管とをリング状のロウ材を介して高周波ロウ付けを行い、リング状のロウ材が配置されたロウ付け部を中心にして、両側に、２巻きのコイル部を備えて構成された誘導加熱コイル１０６をロウ付け部９１に近接配置し、かつ、誘導加熱コイルを中心にプレートフィンと対向する領域に誘導加熱コイルの外周と２箇所で接するようにして直方体の磁性体１０７を配置している。【選択図】図１Ａ
2014229486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレートフィンの厚さ方向に貫通した貫通孔に伝熱管を貫通して配置した状態で、前記プレートフィンの端部に突出した前記伝熱管の開口端部に、前記伝熱管を接続する継手管を配置して、前記伝熱管と前記継手管との接続部分であるロウ付け部を高周波ロウ付けする誘導加熱装置において、
誘導加熱コイルを前記ロウ付け部に近接配置し、
前記誘導加熱コイルを中心に前記プレートフィンと対向する領域に磁性体を配置し、かつ、前記磁性体が前記誘導加熱コイルと接触している、誘導加熱装置。
【請求項２】
前記誘導加熱コイルのパイプ内部に冷却用媒体を供給する、請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記伝熱管と前記継手管との接合部を中心にして、前記誘導加熱コイルが、両側に、少なくともそれぞれ２巻き以上のコイル部を備えて構成されている、請求項１又は２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記伝熱管と前記継手管との前記接合部から離れるほど、前記誘導加熱コイルの１巻き当りの開口面積が小さくなる、請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記磁性体が前記誘導加熱コイルと少なくとも２箇所以上で接触している請求項４に記載の誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアコンなどに使用される熱交換器において、伝熱管と継手管とをロウ付けするための誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点からＣＯ２削減が強く求められる中、一般家庭のエネルギー消費量の約２５％を占める空調機においても、省エネルギー化が大きな課題となっている。特にその中で、熱交換器は空調機の重要な構成要素の一つであり、高性能化の要求は非常に高い。
【０００３】
一般に、空調機用熱交換器は、互いに平行状態に配置されたアルミニウム又は鉄等からなる多数枚のプレートフィンと、これらのプレートフィンを厚さ方向に貫通させ、その貫通孔に複数の伝熱管を備えたものが知られている。このような構造において、冷媒が各伝熱管を流れる間に、プレートフィン部を流れる空気と冷媒とで熱交換が行われる。
【０００４】
このような熱交換器を製造するためには、まず、プレートフィンと伝熱管とを所定配置に組み付けて熱交換器コア部を形成する。その後、熱交換器コア部の端部に突出した伝熱管の開口端部に、これらの伝熱管を連通するＵ字状及びその他の複数個の継手管を接合して、各伝熱管を巡る冷媒経路を形成する必要がある。
【０００５】
従来、上記のような伝熱管と継手管との接合方法としては、火炎バーナーを用いたガスロウ付け法が用いられていた。
【０００６】
この場合、ガスロウ付けは、火炎雰囲気での輻射熱によって伝熱管を加熱している。このため、加熱領域が広くなり、かつ数百度の温度分布を生じ、伝熱管と継手管との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御することが困難になる。よって、例えば、加熱し過ぎによる伝熱管、もしくは近傍のプレートフィンの損傷、あるいは、加熱不足によるロウ材の回り込み不足、といった不良が発生する。
【０００７】
この問題を解決するために、誘導加熱技術によって伝熱管と継手管との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して加熱する高周波ロウ付けの技術開発が行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
ここで、誘導加熱のメカニズムについて説明する。図７Ａ〜図７Ｃはそれぞれ円柱導体を誘導加熱するフローの説明図である。まず、図７Ａに示すように、円柱導体７０１に誘導加熱コイル７０２を近づけて、誘導加熱コイル７０２に交流電流７０３を流す。次に、図７Ｂに示すように、ビオサバールの法則により、誘導加熱コイル７０２に交流電流７０３を流すことによって交流磁場７０４が発生する。そして図７Ｃに示すように、ファラデーの電磁誘導の法則により、発生した交流磁場７０４を打ち消すように円柱導体７０１に誘導電流７０５が発生し、ジュールの法則により、円柱導体７０１の表皮抵抗でジュール熱が発生して、円柱導体７０１が加熱される。
【０００９】
具体的なロウ付け工程を以下に示す。図８Ａ〜図８Ｄは、従来の誘導加熱による伝熱管と継手管の接合方法の各工程を示す一部断面正面図である。まず、図８Ａに示すように、プレートフィン１１０１と、プレートフィン１１０１を厚さ方向に貫通させた貫通孔１１０２に伝熱管１１０３を備えて、プレートフィン１１０１の端部に突出した伝熱管１１０３の開口端部に、リング状のロウ材１１０４と継手管１１０５とを配置する。そして、図８Ｂに示すように、銅管を平面視Ｕ状もしくはＣ状、側面視逆Ｕ状もしくは逆Ｃ状に曲げ加工された誘導加熱コイル１１０６を、その平面視Ｕ状もしくはＣ状のワーク保持空間内に伝熱管１１０３と継手管１１０５との接続部が位置するように近接配置する。そして、図８Ｃに示すように、誘導加熱コイル１１０６に電流を印加することによって、伝熱管１１０３と継手管１１０５とが加熱されてリング状のロウ材１１０４が溶融してフィレットが形成され、伝熱管１１０３と継手管１１０５との隙間にロウ材１１０４が回り込む。そして、図８Ｄに示すように、誘導加熱コイル１１０６への電流の印加を停止して除去することによって、ロウ付け部が冷却されて、伝熱管１１０３と継手管１１０５とを接合することができる。
【００１０】
しかしながら、昨今の熱交換器に対する小型高性能化の要請に伴い、熱交換器コア部は小型になる一方で、熱交換用の伝熱管の数は増えるので、熱交換器コア部の端部に突出する伝熱管の間隔は狭まるとともに、突出長さも短くなる傾向にある。つまり、伝熱管１１０３と継手管１１０５との接合部を加熱するために、適正なコイル径を確保しようとすると、プレートフィン１１０１と誘導加熱コイル１１０６の端部との隙間が狭くなり、図８Ｃに示すように、誘導加熱コイル１１０６からの漏洩磁束Ａによって、プレートフィン１１０１も誘導加熱されてしまい、図８Ｄに示すように、プレートフィン１１０１に損傷部１１１０を生じることになる。
【００１１】
漏洩磁束を抑制する方法としては、図９Ａに示すように、誘導加熱コイル１１０６の内部に磁気コア１１０９を配置することによって、コイル外部への漏洩磁束Ａの広がりを抑制して、プレートフィン１１０１への損傷を抑えることができる（例えば、特許文献２参照。）。
【００１２】
この方法を用いれば、誘導加熱技術によって伝熱管と継手管の接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して加熱することができ、良好な接合が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−２１６９３０号公報
【特許文献２】特許第４１５５５７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前記従来の構成では、誘導加熱コイル１１０６の外部への漏洩磁束Ａは必ず発生し、かつ等方的に広がっているため、図９Ｂに示すように、プレートフィン１１０１と誘導加熱コイル１１０６の端部との隙間が狭くなるほど、プレートフィン１１０１が漏洩磁束Ａの影響を受けやすくなる。つまり、限られた狭い空間においても、漏洩磁束Ａを抑制するコイル構造が必要になる。
【００１５】
従って、本発明が解決しようとする課題は、熱プレートフィンの端部に突出する伝熱管の突出長さが短くなった場合にも、プレートフィンが損傷することなく、伝熱管と継手管との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して加熱することが可能なロウ付けするための誘導加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために本発明の１つの態様によれば、プレートフィンの厚さ方向に貫通した貫通孔に伝熱管を貫通して配置した状態で、前記プレートフィンの端部に突出した前記伝熱管の開口端部に、前記伝熱管を接続する継手管を配置して、前記伝熱管と前記継手管との接続部分であるロウ付け部を高周波ロウ付けする誘導加熱装置において、
誘導加熱コイルを前記ロウ付け部に近接配置し、
前記誘導加熱コイルを中心に前記プレートフィンと対向する領域に磁性体を配置し、かつ、前記磁性体が前記誘導加熱コイルと接触している誘導加熱装置を提供している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の前記態様にかかる誘導加熱装置は、エアコンなどに使用される熱交換器のように、熱交換器コア部の端部に突出した複数の伝熱管の開口端部に、これらの伝熱管を相互に連通する複数の継手管を配置して、ロウ付けして接合された構造において、熱交換器コア部の端部に突出する伝熱管の突出長さが短くなった場合にも、プレートフィンへの漏洩磁束を抑制し、プレートフィンを損傷することがなく、伝熱管と継手管との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して加熱することができるという大きな効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す一部断面正面図
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す一部断面右側面図
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す平面図
【図１Ｄ】図１ＣのＤ−Ｄ線断面図
【図２Ａ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置による伝熱管と継手管の接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置による伝熱管と継手管の接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図２Ｃ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置による伝熱管と継手管の接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図２Ｄ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置による伝熱管と継手管の接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図２Ｅ】本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置による伝熱管と継手管の接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図３Ａ】本発明の第１実施形態にかかる伝熱管と継手管の接合時に発生する磁束を説明するための比較例を示す模式図
【図３Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる伝熱管と継手管の接合時に発生する磁束を示す模式図
【図４Ａ】磁性体の有る場合に発生する磁束密度を計算するための模式図
【図４Ｂ】磁性体が無い場合に発生する磁束密度を計算するための模式図
【図５Ａ】本発明の第２実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す一部断面正面図
【図５Ｂ】本発明の第２実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す一部断面右側面図
【図５Ｃ】本発明の第２実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す平面図
【図５Ｄ】図５ＣのＤ−Ｄ線断面図
【図６Ａ】本発明の第３実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す一部断面正面図
【図６Ｂ】本発明の第３実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す一部断面右側面図
【図６Ｃ】本発明の第３実施形態にかかる誘導加熱装置の構成を示す平面図
【図６Ｄ】図６ＣのＤ−Ｄ線断面図
【図７Ａ】誘導加熱のフローを示す模式図
【図７Ｂ】誘導加熱のフローを示す模式図
【図７Ｃ】誘導加熱のフローを示す模式図
【図８Ａ】従来の誘導加熱による伝熱管と継手管との接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図８Ｂ】従来の誘導加熱による伝熱管と継手管との接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図８Ｃ】従来の誘導加熱による伝熱管と継手管との接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図８Ｄ】従来の誘導加熱による伝熱管と継手管との接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図９Ａ】従来の誘導加熱によって漏洩磁束を軽減する伝熱管と継手管との接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【図９Ｂ】従来の誘導加熱によって漏洩磁束を軽減する伝熱管と継手管との接合方法の各工程を示す一部断面正面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同じ要素については、同じ符号を付しており説明を省略する場合がある。
【００２０】
（第１実施形態）
図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置、すなわち、熱交換器における伝熱管と継手管とをロウ付けするための誘導加熱装置の構成を示す図である。図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の第１実施形態にかかる熱交換器における伝熱管と継手管との接合方法の各工程を示す図である。
第１実施形態の熱交換器における伝熱管と継手管との接合時の構造は、図１Ａに示すように、例えば鉄で形成されかつ厚さ方向に貫通孔１０２を貫通させた複数枚のプレートフィン１０１と、プレートフィン１０１の各貫通孔１０２にそれぞれ貫通させた伝熱管１０３とを備えて、熱交換器コア部９０を形成している。そして、熱交換器コア部９０を形成するプレートフィン１０１の端部に突出した伝熱管１０３の開口端部に、リング状のロウ材１０４と継手管１０５とを配置して、誘導加熱装置９２により、伝熱管１０３と継手管１０５とをリング状のロウ材１０４を介して高周波ロウ付けを行っている。
第１実施形態にかかる誘導加熱装置９２は、誘導加熱コイル１０６と、直方体の磁性体１０７とを備えて構成している。
誘導加熱コイル１０６は、中央に、ロウ付け部９１を挿入するための隙間１０６ｃを有し、隙間１０６ｃを中心にして、両側に、同じ開口面積の少なくとも２巻き以上のコイル部を備えて構成されている。磁性体１０７は、誘導加熱コイル１０６の巻き線の軸方向沿いに、軸方向とは直交する方向の一方の側に、誘導加熱コイル１０６と接触して配置されている。
直方体の磁性体１０７は、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する予定の領域に、誘導加熱コイル１０６の外周部の直管部１０６ａと少なくとも２箇所以上で接するようにして、ロウ付け部９１の両側にそれぞれ配置している。
よって、誘導加熱装置９２を熱交換器コア部９０に対して配置するとき、誘導加熱コイル１０６の隙間１０６ｃ内に、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を挿入して、ロウ付け部９１を中心にして、両側に、同じ開口面積の２巻きのコイル部を備えるように構成された誘導加熱コイル１０６が、ロウ付け部９１に近接するように配置している。また、磁性体１０７は、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域に誘導加熱コイル１０６の外周と接するように配置している。
また、図１Ｂは、図１Ａにおいて、伝熱管１０３の軸方向を中心軸にして９０度回転したところから見た一部断面右側面図であり、磁性体１０７は誘導加熱コイル１０６の直管部分１０６ａで接している。
さらに、図１Ｃは、図１Ａと図１Ｂとを上から見た平面図である。図１Ｄは、図１Ｃにおける破線Ｄ−Ｄでの断面図であり、誘導加熱コイル１０６を形成するパイプ例えば銅管の内部には冷却用媒体の一例として冷却水１０８が流れている。
【００２１】
このような熱交換器における伝熱管１０３と継手管１０５との接合は、図２の工程により行われる。
始めに、図２Ａに示すように、鉄で形成されたプレートフィン１０１の貫通孔１０２に伝熱管１０３を貫通させて、熱交換器コア部を形成する。伝熱管１０３は、プレートフィン１０１の端部から突出した状態となっている。
【００２２】
次いで、図２Ｂに示すように、プレートフィン１０１の端部に突出した伝熱管１０３の開口端部に、伝熱管１０３と接続するように継手管１０５を配置するとともに、伝熱管１０３と継手管１０５との接続部分の周囲にリング状のロウ材１０４を配置する。
【００２３】
次いで、図２Ｃに示すように、伝熱管１０３と継手管１０５とをリング状のロウ材１０４を介して高周波ロウ付けを行う。このため、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を中心にして、両側に同じ開口面積の２巻きのコイル部を備えて構成された誘導加熱コイル１０６をロウ付け部９１に近接して配置し、かつ、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域に誘導加熱コイル１０６の外周と２箇所で接するようにして直方体の磁性体１０７を配置する。
【００２４】
次いで、図２Ｄに示すように、誘導加熱コイル１０６に電流を印加することによって、伝熱管１０３と継手管１０５が加熱されてリング状のロウ材１０４が溶融してフィレットが形成され、伝熱管１０３と継手管１０５との隙間にロウ材１０４が回り込む。
【００２５】
次いで、図２Ｅに示すように、誘導加熱コイル１０６への電流の印加を停止して、誘導加熱装置９２をロウ付け部９１から取り去ることによって、ロウ付け部９１が冷却されて、伝熱管１０３と継手管１０５とをロウ材１０４で接合することができる。
【００２６】
このとき、誘導加熱装置９２の構成の具体的な一例としては、以下のような例が挙げられる。プレートフィン１０１は厚さ１ｍｍの鉄板である。伝熱管１０３は、直径８ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの銅パイプである。継手管１０５は、直径７ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの銅パイプである。リング状のロウ材１０４は、直径１ｍｍのリン銅ロウである。誘導加熱コイル１０６は直径３ｍｍの銅パイプで形成されており、曲管部１０６ｂの半径Ｒは２０ｍｍ、直管部１０６ａの長さは２０ｍｍである。磁性体１０７は１０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍのフェライトで形成されている。
【００２７】
このときに発生する磁束の模式図を図３Ａ及び図３Ｂに示す。図３Ａでは、比較例として、磁性体が配置されておらず、この場合、誘導加熱コイル１０６から漏洩磁束Ａが等方的に発生し、その漏洩磁束Ａによって、プレートフィン１０１が誘導加熱されて損傷されることになる。
【００２８】
このとき、出力等の具体的な一例としては、以下のような例が挙げられる。誘導加熱コイル１０６の誘導加熱電源の出力は５ｋＷであり、誘導加熱コイル１０６の電流値は５００Ａであり、周波数は３００ｋＨｚである。誘導加熱コイル１０６への電流の印加後、７秒でロウ付け部９１が８００℃に加熱されて、リング状のロウ材１０４が溶融して高周波ロウ付けが行われる。このとき、鉄のプレートフィン１０１は磁性体であるために誘導電流を発生しやすく、融点１５３８℃以上の１６００℃にプレートフィン１０１が加熱されて、焼き付きによって損傷する。
【００２９】
これに対し、図３Ｂでは、本発明の第１実施形態にかかる誘導加熱装置９２による、熱交換器における伝熱管１０３と継手管１０５との接合時の構成図である。誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域に、誘導加熱コイル１０６の外周部と２箇所で接するようにしてロウ付け部９１の両側にそれぞれ直方体の磁性体１０７を配置している。このような構成とすることにより、誘導加熱コイル１０６からの漏洩磁束Ｂのように磁性体１０７が吸収し、プレートフィン１０１側に発生する漏洩磁束Ｃが減少し、プレートフィン１０１を損傷することなくロウ付けすることができる。
【００３０】
このとき、出力等の具体的な一例としては、以下のような例が挙げられる。図３Ａと同様に、誘導加熱コイル１０６の誘導加熱電源の出力は５ｋＷであり、誘導加熱コイル１０６の電流値は５００Ａであり、周波数は３００ｋＨｚである。誘導加熱コイル１０６への電流の印加後、７秒でロウ付け部９１が８００℃に加熱されてリング状のロウ材１０４が溶融して高周波ロウ付けが行われる。このとき、鉄のプレートフィン１０１の加熱温度は３００℃以下にまで抑えることができる。このとき、鉄のプレートフィン１０１に防錆処理として、亜鉛めっきを施しても良い。鉄のプレートフィン１０１が４００℃以上に加熱されることがないので、亜鉛めっきが損傷されないためである。
【００３１】
また、図４Ａ及び図４Ｂは、磁性体１０７の有無によって発生する磁束密度を計算するための模式図である。図４Ａは磁性体１０７を配置したときの模式図である。誘導加熱コイル４０６を中心にプレートフィン４０１と対向する領域に誘導加熱コイル４０６の外周部で接するように磁性体４０７を配置している。ここで、磁性体４０７の断面積をＳ１とし、磁性体４０７の比透磁率をμ’とし、誘導加熱コイル４０６の外周部で磁性体４０７以外の領域４１１の断面積をＳ２とし、プレートフィン４０１近傍の領域４１１における磁束密度をＢ２とし、真空での透磁率をμとし、誘導加熱コイル４０６に電流が印加されたときに発生する磁界をＨとすると、誘導加熱コイル４０６の外周部の漏洩磁束Φは、
Φ＝μμ’ＨＳ１＋Ｂ２・Ｓ２
である。
また、図４Ｂは、磁性体４０７を配置しないときの模式図であり、磁性体４０７のあった領域４０７ｂの断面積をＳ１とし、誘導加熱コイル４０６の外周部で領域４０７ｂ以外の領域４１１ｂの断面積をＳ２とし、誘導加熱コイル４０６の外周部の磁束密度をＢ１とし、真空での透磁率をμとし、誘導加熱コイルにパワーが印加されたときに発生する磁界をＨとすると、誘導加熱コイル４０６の外周部の漏洩磁束Φは、
Φ＝Ｂ１（Ｓ１＋Ｓ２）
＝μＨ（Ｓ１＋Ｓ２）
である。
ここで、磁性体４０７の有無に関わらず、発生する磁束の総量が変化しないことを前提条件とすると、誘導加熱コイル４０６の周辺の漏洩磁束Φについて、以下の関係式が成り立つ。
Φ＝μＨ（Ｓ１＋Ｓ２）＝μμ’ＨＳ１＋Ｂ２・Ｓ２
ただし、
Φ：磁束、
Ｈ：磁界、
Ｓ１：磁性体を配置する領域の断面積、
Ｓ２：磁性体を配置しない領域の断面積、
Ｂ２：磁性体を配置したとき、磁性体を配置しない領域の磁束密度、
μ：真空での透磁率、
μ’：磁性体の比透磁率である。
よって、
Ｂ２＝μＨ｛１−（μ’−１）Ｓ１／Ｓ２｝
＝Ｂ１｛１−（μ’−１）Ｓ１／Ｓ２｝
例えば、磁性体４０７の比透磁率をμ’＝１０とし、磁性体４０７を配置する領域と配置しない領域の比率をＳ１／Ｓ２＝１／１５、とすると、
Ｂ２＝Ｂ１｛１−（１０−１）／１５｝
よって、Ｂ２／Ｂ１＝０．４
ここで、誘導加熱によるプレートフィン４０１の温度上昇をΔＴとし、発熱量をＱとし、うず電流をＩとし、磁束密度をＢとすると、
ΔＴ∝Ｑ∝Ｉ２∝Ｂ２
であるから、
磁性体４０７を配置しないときのプレートフィン４０１の温度上昇をΔＴ１とし、磁性体４０７を配置したときのプレートフィン４０１の温度上昇をΔＴ２とすると、
ΔＴ２／ΔＴ１＝（Ｂ２／Ｂ１）２＝０．１６
よって、ΔＴ２＝１６００×０．１６＝２５６
となり、磁性体４０７を配置することによって、プレートフィン４０１は３００℃以下にまで抑えることができる。
【００３２】
このように、第１実施形態によれば、熱交換器コア部９０を形成する鉄のプレートフィン１０１の端部に突出した伝熱管１０３の開口端部に、リング状のロウ材１０４と継手管１０５とを配置して伝熱管１０３と継手管１０５とをリング状のロウ材１０４を介して高周波ロウ付けを行う際、第１実施形態にかかる誘導加熱装置９２を以下のように配置している。すなわち、誘導加熱コイル１０６の隙間１０６ｃ内に、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を挿入する。このようにして、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を中心にして、両側に同じ開口面積の２巻きのコイル部を備えて構成された誘導加熱コイル１０６をロウ付け部９１に近接配置している。さらに、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域に誘導加熱コイル１０６の外周と２箇所で接するようにして直方体の磁性体１０７を配置している。このような構成によって、プレートフィン１０１への漏洩磁束を抑制し、プレートフィン１０１を損傷することなく、伝熱管１０３と継手管１０５との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して、良好なロウ付けが可能となる。
【００３３】
（第２実施形態）
図５Ａ〜図５Ｄは、本発明の第２実施形態にかかる熱交換器における伝熱管と継手管とをロウ付けするための誘導加熱装置の構成を示す図である。第２実施形態の熱交換器における伝熱管と継手管との接合時の構造は、図５Ａに示すように、例えば鉄で形成されかつ厚さ方向に貫通孔１０２を貫通させた複数枚のプレートフィン１０１と、プレートフィン１０１の各貫通孔１０２にそれぞれ貫通させた伝熱管１０３とを備えて、熱交換器コア部９０を形成している。そして、熱交換器コア部９０を形成するプレートフィン１０１の端部に突出した伝熱管１０３の開口端部に、リング状のロウ材１０４と継手管１０５とを配置して、誘導加熱装置９２Ｂにより、伝熱管１０３と継手管１０５とをリング状のロウ材１０４を介して高周波ロウ付けを行っている。
第２実施形態にかかる誘導加熱装置９２Ｂは、第１実施形態にかかる誘導加熱装置９２の構成に加えて、誘導加熱コイル１０６の内部に接する直方体の磁気コア１０９を備えている。
よって、誘導加熱コイル１０６の隙間１０６ｃ内に、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を挿入して、ロウ付け部９１を中心にして、両側に同じ開口面積の２巻きのコイル部を備えて構成された誘導加熱コイル１０６が、ロウ付け部９１に近接するように配置している。また、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域に誘導加熱コイル１０６の外周と少なくとも２箇所以上で接するようにして直方体の磁性体１０７を配置している。さらに、第２実施形態の特徴的な部分として、誘導加熱コイル１０６の内部に接するようにして、直方体の磁気コア１０９を配置している。
また、図５Ｂは、図５Ａにおいて、伝熱管１０３の軸方向を中心軸にして９０度回転したところから見た一部断面右側面図であり、磁性体１０７は誘導加熱コイル１０６の直管部分１０６ａで接している。
さらに、図５Ｃは、図５Ａと図５Ｂとを上から見た平面図である。図５Ｄは、図５Ｃにおける破線Ｄ−Ｄでの断面図であり、誘導加熱コイル１０６を形成するパイプ例えば銅管の内部には冷却用媒体の一例として冷却水１０８が流れている。
【００３４】
このような熱交換器における伝熱管１０３と継手管１０５との接合は、誘導加熱コイル１０６の外周には磁性体１０７を配置するとともに、誘導加熱コイル１０６の内部には磁気コア１０９を配置した誘導加熱コイル１０６を用いて、第１実施形態と同様にして行われる。
【００３５】
このとき、誘導加熱装置９２Ｂの構成の具体的な一例としては、以下のような例が挙げられる。プレートフィン１０１は厚さ１ｍｍの鉄板である。伝熱管１０３は、直径８ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの銅パイプである。継手管１０５は、直径７ｍｍ、肉厚０．８ｍｍの銅パイプである。リング状のロウ材１０４は、直径１ｍｍのリン銅ロウである。誘導加熱コイル１０６は直径３ｍｍの銅パイプで形成されており、曲管部１０６ｂの半径Ｒは２０ｍｍ、直管部の長さは２０ｍｍである。磁性体１０７は１０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍのフェライトである。磁気コア１０９は、コイル内部が１７ｍｍ×１７ｍｍ×２０ｍｍであり、コイル外部が２３ｍｍ×２３ｍｍ×１０ｍｍで形成されている。
【００３６】
このとき、出力等の具体的な一例としては、以下のような例が挙げられる。誘導加熱コイル１０６の誘導加熱電源の出力は５ｋＷであり、誘導加熱コイル１０６の電流値は５００Ａであり、周波数は３００ｋＨｚである。コイル内部に磁気コア１０９が配置されているため、ロウ付け部９１への誘導加熱の効率が向上し、誘導加熱コイル１０６への電流の印加後、３秒でロウ付け部９１が８００℃に加熱されて、リング状のロウ材１０４が溶融して高周波ロウ付けが行われる。このときも、鉄のプレートフィン１０１の加熱温度は４００℃以下にまで抑えることができる。
【００３７】
このように、第２実施形態によれば、熱交換器コア部９０を形成する鉄のプレートフィン１０１の端部に突出した伝熱管１０３の開口端部に、リング状のロウ材１０４と継手管１０５とを配置して伝熱管１０３と継手管１０５とをリング状のロウ材１０４を介して高周波ロウ付けを行う際、第２実施形態にかかる誘導加熱装置９２Ｂを以下のように配置している。すなわち、誘導加熱コイル１０６の隙間１０６ｃ内に、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を挿入する。このようにして、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を中心にして、両側に同じ開口面積の２巻きのコイル部を備えて構成された誘導加熱コイル１０６をロウ付け部９１に近接配置している。さらに、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域に誘導加熱コイル１０６の外周と２箇所で接するようにして直方体の磁性体１０７を配置している。また、誘導加熱コイル１０６の内部に接するようにして直方体の磁気コア１０９を配置している。このような構成によって、プレートフィン１０１への漏洩磁束を抑制し、プレートフィン１０１を損傷することなく、伝熱管１０３と継手管１０５との接合部を短時間で効率良く加熱し、なおかつ、局所的にかつ一定の温度に制御して、良好なロウ付けが可能となる。
【００３８】
（第３実施形態）
図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の第３実施形態にかかる熱交換器における伝熱管と継手管とをロウ付けするための誘導加熱装置の構成を示す図である。第３実施形態の熱交換器における伝熱管と継手管との接合時の構造は、図６Ａに示すように、例えば鉄で形成されかつ厚さ方向に貫通孔１０２を貫通させた複数枚のプレートフィン１０１と、プレートフィン１０１の各貫通孔１０２にそれぞれ貫通させた伝熱管１０３とを備えて、熱交換器コア部９０を形成している。そして、熱交換器コア部９０を形成するプレートフィン１０１の端部に突出した伝熱管１０３の開口端部に、リング状のロウ材１０４と継手管１０５とを配置して誘導加熱装置９２Ｃにより、伝熱管１０３と継手管１０５とをリング状のロウ材１０４を介して高周波ロウ付けを行っている。
よって、誘導加熱コイル１０６の隙間１０６ｃ内に、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を挿入して、ロウ付け部９１を中心にして、両側に異なる開口面積の２巻きのコイル部を備えて構成された誘導加熱コイル１０６が、ロウ付け部９１に近接するように配置している。さらに、第３実施形態の特徴的な部分として、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域において、誘導加熱コイル１０６の異なる開口面積の２巻きのコイル部の外周とそれぞれ接するようにして、直方体の磁性体１０７を配置している。詳細には、誘導加熱コイル１０６は、隙間１０６ｃに近い側（内側）のコイルの開口面積は、外側のコイルの開口面積よりも大きくし、かつ、内側のコイルの外面と外側のコイルの外周上面とに磁性体１０７が接触するように配置されている。このように配置することにより、後述するように誘導加熱コイル１０６を使用して加熱するとき、磁性体１０７に対するロウ付け部９１からの輻射熱を、誘導加熱コイル１０６の内側のコイルにより遮蔽することができて、磁性体１０７の熱による特性劣化を抑制することができる。なお、伝熱管１０３と継手管１０５との接合部から離れるほど、誘導加熱コイル１０６の１巻き当りの開口面積が小さくなるようにするのが好ましい。
また、図６Ｂは、図６Ａにおいて、伝熱管１０３の軸方向を中心軸にして９０度回転したところから見た一部断面右側面図であり、磁性体１０７は誘導加熱コイル１０６の直管部分１０６ａで接している。
さらに、図６Ｃは、図６Ａと図６Ｂとを上から見た平面図である。図６Ｄは、図６Ｃにおける破線Ｄ−Ｄでの断面図であり、誘導加熱コイル１０６を形成するパイプ例えば銅管の内部には冷却用媒体の一例として冷却水１０８が流れている。
【００３９】
このような熱交換器における伝熱管１０３と継手管１０５との接合は、異なる開口面積の２巻きコイル部に磁性体１０７を接触させるように配置した誘導加熱コイル１０６を用いて、第１実施形態と同様にして行われる。
【００４０】
このとき、誘導加熱装置９２Ｃの構成の具体的な一例としては、以下のような例が挙げられる。プレートフィン１０１は厚さ１ｍｍの鉄板である。伝熱管１０３は、直径８ｍｍであり、肉厚０．８ｍｍの銅パイプである。継手管１０５は、直径７ｍｍであり、肉厚０．８ｍｍの銅パイプである。リング状のロウ材１０４は、直径１ｍｍのリン銅ロウである。誘導加熱コイル１０６は、直径３ｍｍの銅パイプで形成されており、２巻きのコイル部のそれぞれが、曲管部１０６ｂの半径Ｒはそれぞれ２０ｍｍ、１５ｍｍであり、直管部１０６ａの長さ２０ｍｍである。磁性体１０７は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×２０ｍｍのフェライトで形成されている。
【００４１】
このとき、出力等の具体的な一例としては、以下のような例が挙げられる。誘導加熱コイル１０６の誘導加熱電源の出力は５ｋＷであり、誘導加熱コイル１０６の電流値は５００Ａであり、周波数は３００ｋＨｚであり、誘導加熱コイル１０６への電流の印加後、７秒でロウ付け部９１が８００℃に加熱されて、リング状のロウ材１０４が溶融して高周波ロウ付けが行われる。このとき、鉄のプレートフィン１０１の加熱温度は４００℃以下にまで抑えることができる。さらに、磁性体１０７に対するロウ付け部９１からの輻射熱を誘導加熱コイル１０６が遮蔽しているので、磁性体１０７は１００℃以下に抑えることができ、熱によって特性劣化することを抑制することができる。
【００４２】
このように、第３実施形態によれば、熱交換器コア部９０を形成する鉄のプレートフィン１０１の端部に突出した伝熱管１０３の開口端部に、リング状のロウ材１０４と継手管１０５とを配置して伝熱管１０３と継手管１０５とをリング状のロウ材１０４を介して高周波ロウ付けを行う際、第３実施形態にかかる誘導加熱装置９２Ｃを以下のように配置している。すなわち、誘導加熱コイル１０６の隙間１０６ｃ内に、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を挿入する。このようにして、リング状のロウ材１０４が配置されたロウ付け部９１を中心にして、両側に、異なる開口面積の２巻きのコイル部を備えて構成された誘導加熱コイル１０６をロウ付け部９１に近接配置している。さらに、誘導加熱コイル１０６を中心にプレートフィン１０１と対向する領域に、誘導加熱コイル１０６の大きな開口面積の内側のコイルの外側側面と小さな開口面積の外側のコイルの外周上面とに直方体の磁性体１０７がそれぞれ接触して、ロウ付け部９１側から見て誘導加熱コイル１０６の内側のコイルに磁性体１０７が隠れるように配置している。このような構成によって、プレートフィン１０１への漏洩磁束を抑制し、プレートフィン１０１が損傷することなく、伝熱管１０３と継手管１０５との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して、良好なロウ付けが可能となり、かつ、ロウ付け部９１からの輻射熱を誘導加熱コイル１０６が遮蔽し、磁性体１０７が熱によって特性劣化することを抑制することが可能となる。
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の誘導加熱装置は、誘導加熱コイルをロウ付け部に近接配置し、かつ、誘導加熱コイルを中心にプレートフィンと対向する領域に磁性体を配置していることを特徴としており、エアコンなどに使用される熱交換器のように、熱交換器コア部の端部に突出した複数の伝熱管の開口端部に、これらの伝熱管を相互に連通する複数の継手管を配置して、ロウ付けして接合された構造において、熱交換器コア部の端部に突出する伝熱管の突出長さが短くなった場合にも、プレートフィンへの漏洩磁束を抑制し、プレートフィンを損傷することなく、伝熱管と継手管との接合部を局所的にかつ一定の温度に制御して、生産性が高く、良好なロウ付け品質の熱交換器を提供することが可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
９０    熱交換器コア部
９１    ロウ付け部
９２，９２Ｂ，９２Ｃ    誘導加熱装置
１０１    プレートフィン
１０２    貫通孔
１０３    伝熱管
１０４    ロウ材
１０５    継手管
１０６    誘導加熱コイル
１０６ａ  直管部
１０６ｂ  曲管部
１０６ｃ  隙間
１０７    磁性体
１０８    冷却媒体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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