(57)【要約】暖房運転の起動直後にラインフローファンから迅速な温風吹出しを行うことができる空気調和装置を得るために、室内ユニット１の内部に、熱交換器３と、熱交換器３を通過した空気を送風する円筒状で導電性のラインフローファン２と、ラインフローファンの円筒軸方向と略平行に配置され、ラインフローファン２を誘導加熱するコイル５とを備えた。コイル５は、ラインフローファン２の下流側、上流側、下流と上流との境界部のいずれかの位置に配置される。
2010064375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、前記熱交換器を通過した空気を送風する円筒状で導電性のラインフローファンと、前記ラインフローファンの円筒軸方向と略平行に配置され、前記ラインフローファンを誘導加熱するコイルとを内部に有する室内ユニットを備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記ラインフローファンは、前記ラインフローファンの円筒軸に略直交し、外形が円形である複数の板と、前記複数の板に略直交するように前記複数の板の間に設けられ、前記複数の板と電気的に接続された複数の短冊状の羽根とによって構成され、
前記コイルは、誘導加熱によって流れる渦電流が前記板及び前記羽根においてループ状の経路を形成するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記コイルは、外形が略長方形あるいは長円形であって、前記コイルの長軸が前記ラインフローファンの円筒軸に対して略平行となるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記ラインフローファンの排気側に非磁性金属板が配置され、前記コイルは、前記非磁性金属板に接して配置されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記非磁性金属板は、前記コイルの導線を横切るように設けられたスリットを有することを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記コイルは、外形が平面状あるいは曲面状に形成され、前記ラインフローファンの排気側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記コイルは、リング状に形成され、前記ラインフローファンの吸気側に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記コイルは、リング状に形成され、前記ラインフローファンの吸気側と排気側との境界に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記ラインフローファンは、金属で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記ラインフローファンは、絶縁材料で形成され、前記絶縁材料の表面に導電膜が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記導電膜は、銅めっきあるいはアルミめっきによって形成されたことを特徴とする請求項１０に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記ラインフローファンとの間に前記コイルが位置するように配置された磁性体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプによる暖房を行う空気調和装置に係り、特に空気調和装置の室内ユニットに用いられる気流発生手段であるラインフローファンを誘導加熱により加熱して温風を得る空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコンディショナとして知られている空気調和装置は冷凍サイクルを使用して室内外で熱を移動させて冷暖房を行う装置である。冷凍サイクルは低温側から高温側に熱を移動させることができるためヒートポンプと呼ばれることがある。特にヒートポンプを利用した暖房運転では外気の熱を利用して室内を暖房できるため、石油やガスなどの燃料を使用する暖房装置に比べ、ＣＯ２排出量を削減でき地球温暖化防止に貢献できるといったメリットがある。しかしながら、冷凍サイクルを利用したヒートポンプによる暖房運転では、空気調和装置のスイッチを入れてから温風が得られるまでに数分間の時間を要する。これは空気調和装置のスイッチを入れてすぐに、冷媒を圧縮するためのヒートポンプの圧縮機を急速に高回転させることができないといった要因によるものである。このため、空気調和装置の起動直後には入力電力容量に余裕があり、この起動直後の入力電力容量の余裕を利用して暖気を得るまでの時間を短縮しようとする試みが為されている。【０００３】
従来の空気調和装置では、誘導加熱コイルを圧縮機や室内熱交換器に設置し、誘導磁界によって生じた渦電流によって冷媒が接触する金属を誘導加熱して冷媒を加熱するものがある。このような構成により、空気調和装置の起動時における入力電力容量の余裕を利用して冷媒が接触する金属を誘導加熱し、暖かい空気を迅速に吹出している（例えば、特許文献１参照）。【０００４】
一方、空気調和装置の室内ユニットにはラインフローファンが多く用いられている。ラインフローファンはクロスフローファンと呼ばれることもある。ラインフローファンは概略軸方向に長い円筒形状をしており、円筒形状の円周に沿って複数の羽根を有し、これらの羽根を固定するための円板あるいはドーナツ板を羽根と垂直に複数設けて中空の概略円筒形状を形成したものである。ラインフローファンでは円筒形状の側面から空気が流入し且つ流出する。【０００５】
他方、従来から気流発生手段であるファンを誘導加熱により加熱して温風を得る温風暖房機が知られている。従来の温風暖房機では、抵抗率が大きく比透磁率の高い磁性材料、即ち、電磁誘導作用によって発熱する材料からなる円板と、円板の表面に放射状に固定された例えばアルミニウムの如き軽金属材料からなる複数の羽根板によって構成された送風ターボファンの円板に面して渦巻状のコイルが配置されている。コイルに２０〜５０ｋＨｚ程度の高周波電流を流すと、コイルの励磁により磁束が発生し、電磁誘導作用により送風ターボファンの円板に交番的な渦電流が発生し、円板は急速に発熱すると共にこれに取付けられた羽根板を加熱する。送風ターボファンが回転すると温風暖房機の後方及び前方の空気は、空気取入口から導かれ、円板及び加熱板に沿って移動する間に、円板及び加熱板を冷却すると共に円板及び加熱板の熱を吸収して加熱され温風となって温風吹出口から外部に吹き出される。つまり、電磁誘導作用によりファン自体を発熱させるようにしたので、暖房機を小型軽量かつ薄型化することができ、熱の放散効率の高い温風暖房機を実現することができる（例えば、特許文献２参照）。【０００６】
また、従来の空気清浄形暖房装置では、セラミックスの如く非磁性体の材料で形成された断面丸形のパイプの周囲にリッツ線を撚り合わせたコイルを巻いて、パイプの内部に円筒形の金属フィルターが円筒軸に回転可能な状態で配置されている。金属フィルターの材質は電磁誘導が生じやすい程度の透磁率を有した材料であり、マルテンサイト系ステンレス、ニッケル合金、クロム合金などであり、金属フィルターの断面構造は軸方向に延びる板部材又は小径パイプ部材の多数を規則的に配列したものであり、これらの部材は電気的導通が可能なように溶接又は金属ろう付けで接合されている。これらの部材が電気的に独立することなく、金属フィルターが配置されるパイプの半径方向に導通しやすい構造になっているため、パイプの周囲に巻いたコイルに高周波電流を流したときの電磁誘導による渦電流の発生が金属フィルターの断面の略全域にわたって生じ、断面での発熱ムラが少なくなる。金属フィルターは送風手段（ファン）を兼ね備えており、送風手段は金属フィルターの両端側に形成された翼形状部と送風軸を回動させる送風用モータから構成されている。このような構造で送風用モータを動かすと、翼形状部により空気が連続的に金属フィルターに送込まれ、空気が加熱されて排出される（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３４１８１３号公報（段落［００３７］、［００４６］、［００５７］、第４図）
【特許文献２】特開平４−３２０７５９号公報（段落［００１１］〜［００１４］、［００１７］〜［００２１］、第１図、第２図）
【特許文献３】特開平９−１８４６３１号公報（段落［０００９］〜［００１３］、第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された従来の空気調和装置では、圧縮機や室内熱交換器を誘導加熱して空気調和装置の起動直後に迅速に温風を得ようとした場合には、以下のような問題点があった。空気調和装置の起動直後に圧縮機や室内熱交喚器を誘導加熱して冷媒を加熱することにより温風の吹出し時間を短縮することができるが、それでも数分間の時間を要し、燃料を使用する暖房装置に比べ大幅に時間を要していた。また、誘導加熱される室内熱交喚器からの放熱により迅速に温風を得ることを期待しても、室内熱交換器の熱容量が大きいため、温風を得るためには、十分に室内熱交換器の温度を高くするまでに時間を要し、やはり燃料を使用する暖房装置に比べ温風が吹出すまでに長い時間を要するといった問題点があった。【０００９】
特許文献２に記載された誘導加熱によりファンを加熱して温風を得る温風暖房機を空気調和装置のラインフローファンに適用する場合には、以下のような問題点があった。この温風暖房機では、磁性材料からなる円板に面してコイルを配置し、円板を誘導加熱して発熱させ、円板の表面に対して垂直に設けた羽根板を円板からの熱伝導によって加熱している。これをラインフローファンに適用すると、ラインフローファンは円筒軸方向に長いため、円筒形状の両端に設けられた円板を誘導加熱で発熱させても中央付近の羽根までの距離が長いため熱伝導では十分に加熱されない。また、ラインフローファンでは円筒形状の両端面の円板に沿って気流が発生しないので、円板が気流によって冷却されず高温になるため十分な電力を入力することができず、羽根の部分は十分に加熱されない。従って、このような方法でラインフローファンを誘導加熱しても迅速に十分な温風を得ることはできないといった問題点があった。【００１０】
特許文献３に記載された暖房装置では、円筒形状の送風手段を兼ねた金属フィルターの側面を取巻くようにコイルを配置し、円筒形状の軸方向に空気を流して加熱しているが、ラインフローファンでは円筒形状の側面から空気の流入出を行うので、円筒形状の側面を取巻くようにコイルを配置すると空気流が妨げられる。このため、コイルを密に巻いた場合には気流が得られず、コイルを疎に巻いた場合でも、ラインフローファンは空気の流入部と流出部の圧力差によって気流を発生しているため、圧力差に乱れが生じファン性能が大幅に低下するといった問題点があった。また、ファン性能の低下を許容するとしても、ラインフローファンは中空の円筒形状であるので、誘導加熱によって渦電流が流れるのは円板やドーナツ板の部分であり、羽根の部分には渦電流がほとんど流れないため、羽根が誘導加熱により十分発熱せず温風を得ることができないといった問題点があった。【００１１】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、室内ユニット内部のラインフローファンの外周面側を誘導加熱により発熱させて温風を得ることができ、これにより暖房運転の起動直後に迅速な温風吹出しを可能にする空気調和装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る空気調和装置は、熱交換器と、熱交換器を通過した空気を送風する円筒状で導電性のラインフローファンと、ラインフローファンの円筒軸方向と略平行に配置され、ラインフローファンを誘導加熱するコイルとを内部に有する室内ユニットを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係る空気調和装置は、ラインフローファンの円筒軸方向と略平行に配置され、ラインフローファンを誘導加熱するコイルを室内ユニット内部に有するので、ラインフローファンの外周面側を発熱させて温風を得ることができ、暖房運転の起動直後にラインフローファンから迅速な温風吹出しを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１における空気調和装置の室内ユニットを示す一部分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１における空気調和装置の室内ユニットの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるラインフローファンとコイルとの相対的な位置関係を示した斜視図であり、ラインフローファンに流れる渦電流の様子を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態１における別のラインフローファンとコイルとの相対的な位置関係を示した斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１における空気調和装置を暖房運転する場合の起動時における電力パターンの一例を模式的に示した図である。
【図６】この発明の実施の形態１における空気調和装置の室内ユニットの吹出し空気の温度上昇の立ち上がり特性を示した図である。
【図７】ラインフローファンを誘導加熱する場合の等価回路である。
【図８】インピーダンス測定結果から算出した効率と実測値とを比較した図である。
【図９】この発明の実施の形態１におけるインピーダンス測定結果から見積もった誘導加熱の効率を示した図である。
【図１０】この発明の実施の形態１におけるインピーダンス測定結果から見積もった誘導加熱の効率を示した図である。
【図１１】この発明の実施の形態１における数種類の材質のラインフローファンを適用した場合の室内ユニットの吹出し空気の温度上昇の立ち上がり特性を示した図である。
【図１２】この発明の実施の形態１における非磁性金属で形成された難燃性板材及びコイルの斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態１における吹出し風速とコイルの表面からの熱伝達率との関係を示した図である。
【図１４】この発明の実施の形態２における空気調和装置の室内ユニットを示す一部分解斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態２における空気調和装置の室内ユニットの断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態２における空気調和装置のコイルの構造を示す斜視図及び断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態２における空気調和装置の別のコイルの構造を示す斜視図である。
【図１８】この発明の実施の形態２における空気調和装置の室内ユニットの吹出し空気の温度上昇の立ち上がり特性を示した図である。
【図１９】この発明の実施の形態３における空気調和装置の室内ユニットを示す一部分解斜視図である。
【図２０】この発明の実施の形態３における空気調和装置の室内ユニットの断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態４における空気調和装置の室内ユニットの断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態４における空気調和装置の別の室内ユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における空気調和装置の室内ユニットを示す一部分解斜視図であり、図２は、図１の面Ａにおける空気調和装置の室内ユニットの断面図である。図１及び図２において、空気調和装置の室内ユニット１の内部には、円筒状で導電性を有するラインフローファン２と、ラインフローファン２の空気流（Ｆ）の流入側に配置されたフィンチューブ型の熱交換器３と、ラインフローファン２の空気流（Ｆ）の流出側に配置されたリアケーシング４と、ラインフローファン２の側面に対向して配置されたコイル５とが設けられている。
【００１６】
図１において、構成を分かりやすくするためにラインフローファン２、熱交換器３、リアケーシング４などを離して示しているが、実際には図２に示すような位置関係で構成される。また、図１において、ラインフローファン２とコイル５の位置関係をわかりやすくするために、コイル５がリアケーシング４の内側（ラインフローファン２と対向する側）に配置されているように記載されているが、実際には図２に示すように、コイル５はリアケーシング４の外側に配置されている。なお、図１及び図２では、空気調和装置として本来備わっているものの、本発明とは直接関係ないフラップ、ルーバー、フィルター、制御回路、室外ユニットなどを省略している。
【００１７】
ラインフローファン２は、室内ユニット１の外側から熱交換器３を通過させて空気を取り込み、室内ユニット１の外部に空気を送風するものである。ラインフローファン２は、鉄やアルミなどの金属材料で形成されたものや、絶縁材料である樹脂で形成された後、樹脂表面にニッケルめっき、銅めっき、スズめっき、アルミめっきなどのめっき膜を形成し導電性を有するようにしたものであり、略円筒形状である。ラインフローファン２を金属材料で形成した場合には、ラインフローファン２の熱容量を小さくして温風を急峻に吹出すことができる。ラインフローファン２を絶縁材料で形成し、絶縁材料の表面に導電膜を設けた場合には、空力を容易に最適にすることができるとともに、ラインフローファン２を安価に作製することができる。さらに、導電膜を銅めっきあるいはアルミめっきにより形成することによって、電気抵抗が小さい導電膜を薄く形成することができるので、空力を良好に保ったままラインフローファン２を効率良く誘導加熱することができる。
【００１８】
熱交換器３は、一般的に空気調和装置の室内ユニットに用いられているフィンチューブ型の熱交換器であって、厚さ０．１ｍｍ前後の穴あきアルミプレートを１．０〜１．５ｍｍ程度の間隔を設けて多数積層し、アルミプレートの穴に銅やアルミなどのパイプを通した構造をしており、各アルミプレート間を通る空気とパイプを通る冷媒との間で熱交換を行うものである。なお、図１及び図２においては、熱交換器３の数を３個としているが、熱交換器の数は任意であってよい。
【００１９】
コイル５は、長円形あるいは長方形の形状であり、後述するラインフローファン２の羽根１０の長手方向（つまり、ラインフローファン２の円筒軸の方向）と略平行な方向が長手方向となるようにリアケーシング４に配置されている。つまり、コイル５は、ラインフローファン２の下流側（排気側）に配置されている。このような配置によって、コイル５の長手方向の導線とラインフローファン２の羽根１０とが略平行になるので、羽根１０に渦電流が誘起されやすくなり、ラインフローファン２を誘導加熱する効率を高くすることができる。さらに、ラインフローファン２からの吹出し風によってコイル５を冷却することができる。
【００２０】
コイル５は、ラインフローファン２の排気側に位置するリアケーシング４の一部に設けた難燃性板材６の裏面あるいは表面に接して配置されることが望ましい。難燃性板材６は、難燃性樹脂、ガラス、セラミックスなどの難燃性絶縁物、あるいはアルミや銅などの非磁性金属で形成される。非磁性金属板が難燃性板材６として用いられた場合には、非磁性金属板が放熱フィンの役割をしてコイル５を効率的に冷却することができる。
【００２１】
コイル５の両端子は、駆動回路８に接続される。駆動回路８は、２０〜１００ｋＨｚの高周波電流をコイル５へ供給する。コイル５に高周波電流が供給されると、コイル５から交番磁界が発生するため、この交番磁界によって導電性を有するラインフローファン２には渦電流が流れ、この渦電流によってラインフローファン２が誘導加熱される。駆動回路８は、室内ユニット１の制御回路と同一基板上に形成してもよいし、別基板上に形成してもよいが、放射ノイズを低減するために室内ユニット１内に配置されることが望ましい。そして、カバー９が熱交換器３の外側に設けられて空気調和装置の室内ユニット１が構成される。
【００２２】
図３は、ラインフローファン２とコイル５との相対的な位置関係を示した斜視図で、コイル５に高周波電流を供給されたときにラインフローファン２に流れる渦電流（Ｅ）の様子を示した図である。ラインフローファン２は、空気調和装置の室内ユニットに一般的に用いられているものと同一の形状である。ラインフローファン２は、円筒形状の円周に沿って複数の短冊状の羽根１０を有し、外形が円形である複数の板に短冊状の羽根１０が挟まれて固定され全体として概略円筒形状をしており、円筒軸を中心にして回転するものである。外形が円形である複数の板は、ラインフローファン２の円筒軸に略直交している。複数の板は、全て円板であってもよいし、全てドーナツ板であってもよいし、円板とドーナツ板とを組合せてもよい。なお、本実施の形態においては、両端に円板１１を配置し、それ以外の中間部にはドーナツ板１２を配置している。短冊状の羽根１０は、複数であり、円板１１やドーナツ板１２に略直交するように円板１１やドーナツ板１２の間に設けられている。複数の短冊状の羽根１０は、円板１１やドーナツ板１２と電気的に接続されている。
【００２３】
ここで、図３に示すように、羽根１０が円板１１とドーナツ板１２、あるいはドーナツ板１２同士で挟まれて構成される円筒形状部分を区画（ＳＧ）と称する。羽根１０の長手方向は、ラインフローファン２の円筒軸に対して平行ではなく、少し角度を持っている場合や、ラインフローファン２の円筒軸に平行であるが、隣り合った区画では羽根１０の位置がずれている場合などがある。しかしながら、このような場合であっても、複数の短冊状の羽根１０が円板１１やドーナツ板１２の円周方向に並んで、円板１１やドーナツ板１２で挟まれて固定された構造であれば、本発明が適用できるラインフローファンである。
【００２４】
次に、ラインフローファン２の誘導加熱について説明する。駆動回路８を用いて、ラインフローファン２の円筒側面に対向して配置されたコイル５に高周波電流を流すと、コイル５の長手方向の導線に流れる高周波電流によって発生する磁束がラインフローファン２の羽根１０と略直交して鎖交し、羽根１０にはこの磁束を打ち消す向きに渦電流が誘起される。
【００２５】
ラインフローファン２は、鉄やアルミなどの金属で形成されていたり、樹脂で形成された後、樹脂表面にニッケルめっき、銅めっき、スズめっき、アルミめっきなどの導電膜が形成されていたりするので、羽根１０と円板１１やドーナツ板１２とは電気的に接続されている。このため、図３に示した矢印のように、誘起された渦電流は、羽根１０から円板１１やドーナツ板１２を通り、別の羽根１０を通り、別の円板１１やドーナツ板１２を通って、元の羽根１０にたどり着くといったループ状の導電性経路を形成して流れる。この渦電流が流れるループは、ラインフローファン２の１つの区画で形成されたり、複数の区画で形成されたり、ラインフローファン２の長手方向の全長に渡る大きなループで形成されたりする。本実施の形態では、コイル５の長手方向の導線の方向がラインフローファン２の羽根１０の長手方向と略平行になるようにコイル５が配置されているので、高周波電流によって発生した磁束が羽根１０と略直交して鎖交することによって羽根１０に誘起される渦電流はほぼ最大となり、ラインフローファン２に大きな渦電流を流すことができる。この渦電流によって、ラインフローファン２を誘導加熱する効率を高くすることができる。
【００２６】
なお、図３においては、１個のラインフローファン２に対して１個のコイル５をラインフローファン２の円筒形状側面に配置した場合について示した。しかしながら、ラインフローファン２を導電性にして羽根１０と円板１１やドーナツ板１２を電気的に接続し、ラインフローファン２の区画単位で渦電流が流れる経路も形成しているので、図４に示すように区画（ＳＧ）に合せて、コイル５が２個以上であってもよい。コイル５の数は、ラインフローファン２の区画の数以上であってもよいが、区画の数より多くあってもコイル５の端子が増加し煩雑になるので、区画の数と同数以下であることが望ましい。また、コイル５を複数とした場合、図４のようにコイル５ａ、５ｂの巻き方向は同じである必要はなく、異なる方向であっても良い。さらに、図４のように１個のラインフローファン２に対して左右２個のコイル５ａ、５ｂを配置した場合、例えば左側のコイル５ａだけに高周波電流を流してラインフローファン２の左側だけを誘導加熱することによって、左側に集中して電力を投入して左側からだけ高温風を得たりすることができる。つまり、半分の電力の投入で左側からだけ高温風を得たりするといったことができる。このようにラインフローファン２の一部を選択的に加熱したり、全部を加熱したりするということが切り替えられることは、利用者の人数変化や趣向に応じて最適な空気調和ができるといった利点がある。
【００２７】
なお、図２に示すように、ラインフローファン２との間にコイル５が位置するように、フェライトコアやフェライトシートなど絶縁物の磁性体７が配置されることが望ましい。ラインフローファン２の反対側には磁性体７が配置されることによって、コイル５から発生する磁束のうちラインフローファン２と反対側に発生する磁束は磁性体７を通る。このため、磁性体７より外側に、つまり、室内ユニット１の外側に磁束が漏れることを防ぐことができ、室内ユニット１の裏側に通常存在する住宅などの壁に鉄などの誘導加熱されやすい金属が利用されていても、このような金属が加熱されることを防ぐことができる。
【００２８】
次に、空気調和装置の動作について説明する。特許文献１にも記載されているように冷凍サイクルを利用した空気調和装置の暖房運転では、スイッチを入れてすぐに圧縮機を高回転させることができず、圧縮機が高回転になるまでには数分間要し、この期間中、入力電力容量に余裕が生じる。図５は、空気調和装置を暖房運転する場合の起動時における電力パターンの一例を模式的に示した図である。
【００２９】
図５において、縦軸は電力、横軸は空気調和装置が暖房運転の起動を開始してからの経過時間である。ここで、ＩＨ電力（Ｐｉｈ）とは空気調和装置のコイル５に高周波電流を供給しラインフローファン２を誘導加熱するための電力である。圧縮機電力（Ｐｃ）とは圧縮機に供給される電力であり、圧縮機電力が大きいほど圧縮機は高回転である。全電力（Ｐａ）はＩＨ電力と圧縮機電力を合計したものである。図５から分かるように、一例として示したこの空気調和装置の最大電力は２ｋＷであるから入力電力容量は２ｋＷである。ＩＨ電力の最大は１．５ｋＷであり、起動直後に圧縮機で利用されない余裕電力２ｋＷの全てを使用していないが、全てを使用してもよい。また、電力パターンはこれに限るものではない。
【００３０】
利用者が空気調和装置のスイッチを入れて、空気調和装置が暖房運転の起動を開始すると、ラインフローファン２が回転し、駆動回路８からコイル５へ高周波電流が供給され、ラインフローファン２が誘導加熱される。ラインフローファン２の回転数に比べて、高周波電流の周波数が桁違いに高いため、ラインフローファン２が回転していてもラインフローファン２を誘導加熱することができる。ラインフローファン２が回転すると室内ユニット１の吹出し口から空気が吹出されるが、この空気は図２に示すようにラインフローファン２を通過するため、誘導加熱により高温となったラインフローファン２によって加熱され温風となって吹出される。ラインフローファン２は熱交換器３に比べて熱容量が小さいので、ラインフローファン２が誘導加熱されると急速にラインフローファン２の温度が上昇する。また、ラインフローファン２は、室内ユニット１の吹出し口に近いので、ラインフローファン２によって加熱された空気が室内ユニット１内の他の部品によって熱を奪われることなく吹出される。このようにして利用者が空気調和装置のスイッチを入れてから短時間のうちに温風が吹出されるため、利用者はすぐに暖を得ることができる。
【００３１】
その後、圧縮機電力が徐々に増加し圧縮機の回転数が高くなってくると、冷凍サイクルが動作し始め外気から熱を取り入れ、熱交換器３から熱を放出するようになってくる。そして、全電力が空気調和装置の入力電力容量に近づき、入力電力容量に達すると、ＩＨ電力が減少するように制御して、全電力が入力電力容量を超えないように運転する。圧縮機電力が最大となって冷凍サイクルが定常動作になると、ＩＨ電力がゼロになるように制御する。
【００３２】
図６は、空気調和装置の室内ユニット１の吹出し空気の温度上昇の立ち上がり特性を示した図である。本発明のようにラインフローファン２を誘導加熱して温風を得る場合の温度上昇の経時変化（ＬＦＦ）と、特許文献１のように熱交換器３を誘導加熱して温風を得る場合の温度上昇の経時変化（ＨＥ）とを比較した実験結果である。図６において、縦軸は室内ユニットの吹出し口での空気の温度上昇値、横軸は空気調和装置が暖房運転の起動を開始してからの経過時間である。実験に使用した空気調和装置の室内ユニット１は、図１及び図２に示すように、熱交換器３が３個ある構造のものであり、ラインフローファン２を誘導加熱する場合は、ラインフローファン２には鉄製（実験に使用したものは磁性ステンレス）のラインフローファンを用いた。熱交換器を誘導加熱する場合は、３個の熱交換器のうち１個を誘導加熱し、樹脂製のラインフローファンを用いた。実験では、あらかじめ室内ユニット１の吹出し口での風速（ＦＳ）を２ｍ／ｓに設定して回転させておき、いきなり誘導加熱のための電力（Ｐ）を投入し、電力を投入してからの吹出し口での空気の温度上昇を測定した。誘導加熱のためにコイル５に入力した電力は１．５ｋＷであり、ラインフローファン２を誘導加熱した場合と熱交換器を誘導加熱した場合とで、どちらの方が短時間に高温の温風を吹出すことができるか調べるために、図５のように時間の経過とともに入力電力は変化させることはしていない。コイル５に流した高周波電流の周波数は２６ｋＨｚである。
【００３３】
図６から分かるように、ラインフローファン２を誘導加熱した場合には、吹出し空気の温度上昇は、電力投入直後から０．２５分程度まで急峻であり、その後緩やかに上昇した。この理由は、ラインフローファン２は誘導加熱により急速に温度上昇し、空気への熱伝達率が高いために急峻に空気温度上昇を大きくするが、入力した電力のうち一部はコイル５の損失として消費され、コイル５の熱容量が大きいためにコイル５の温度上昇は遅く、コイル５によって加熱される空気の温度上昇が遅いためである。一方、熱交換器を誘導加熱した場合には、空気温度上昇は緩やかである。この理由は、熱交換器の熱容量が大きいためである。なお、この実験では３個のうち１個の熱交換器を誘導加熱したが、３個とも誘導加熱した場合は、熱交換器の熱容量がさらに大きくなるので空気の温度上昇はさらに遅くなる。０．５分後の吹出し空気の温度上昇を比較すると、ラインフローファン２を誘導加熱した場合は１８Ｋであるが、熱交換器を誘導加熱した場合は８Ｋであり、本発明の空気調和装置の方が短時間に温風を得ることができることが分かる。つまり、ラインフローファン２を誘導加熱する場合は、ラインフローファン２の熱容量が熱交換器３の熱容量に比べて小さいため、ラインフローファン２の温度上昇が急峻であり、ラインフローファン２は吹出し口に近く、ラインフローファン２によって加熱された空気は室内ユニット１の他の部分に熱を奪われることが非常に少ないため短時間に高温の温風を吹出すことができる。
【００３４】
次に、ラインフローファン２を誘導加熱するためのラインフローファン２の材質について検討を行った。はじめに数種類のラインフローファン２について誘導加熱の効率を見積もった。誘導加熱の効率とは、本実施の形態の場合、入力した電力のうちラインフローファン２で消費される電力の割合であると定義する。入力した電力は主としてラインフローファン２及びコイル５によって熱に変換され消費される。厳密に言えば、磁性体７で消費される電力や、電磁波として放射される電力も存在すると考えられるが、これらは非常に小さいものと考えられるので無視する。誘導加熱の効率はインピーダンス測定によって見積もった。
【００３５】
まず、インピーダンス測定による誘導加熱の効率を見積もる方法について述べる。図７は、ラインフローファン２を誘導加熱するときの等価回路である。図７に示した各パラメータを次のように定義する。
Ｌ（ｆ）  ：ラインフローファン近傍にコイルを配置したときのインダクタンス
Ｒｔ（ｆ）：ラインフローファン近傍にコイルを配置したときの抵抗
Ｒｃ（ｆ）：コイルの抵抗
Ｒｆ（ｆ）：ラインフローファンの抵抗
Ｒｔ（ｆ）、Ｒｃ（ｆ）及びＲｆ（ｆ）の関係は、式（１）のとおりである。
Ｒｔ（ｆ）＝Ｒｃ（ｆ）＋Ｒｆ（ｆ）  −（１）
【００３６】
この等価回路は、変圧器の等価回路とほぼ同じであり、コイル５は変圧器の１次側、ラインフローファン２は変圧器の２次側に相当する。ラインフローファン２の抵抗Ｒｆ（ｆ）とコイル５の抵抗Ｒｃ（ｆ）は、コイル５を流れる高周波電流の周波数によって変化する。コイル５に高周波電流を流したときの全消費電力は、コイル５の抵抗Ｒｃ（ｆ）とラインフローファン２の抵抗Ｒｆ（ｆ）によって消費されるから、全消費電力のうちラインフローファン２の抵抗Ｒｆ（ｆ）で消費される電力の割合が高いほど誘導加熱の効率が高いといえる。インピーダンスアナライザなどの測定器を用いることによって、コイル５の抵抗Ｒｃ（ｆ）とラインフローファン２にコイル５を配置したときの抵抗Ｒｔ（ｆ）は測定できる。つまり、コイル５の抵抗Ｒｃ（ｆ）はコイル単体をインピーダンスアナライザに接続して測定すればよく、ラインフローファン２にコイル５を配置したときの抵抗Ｒｔ（ｆ）は、ラインフローファン２にコイル５を配置してコイル両端をインピーダンスアナライザに接続して測定すればよい。
【００３７】
このようにして測定したＲｃ（ｆ）とＲｔ（ｆ）から、全消費電力のうちラインフローファン２で消費される電力の割合、つまり、効率η（ｆ）を見積もることができる。コイル電流をＩとして、ラインフローファン２にコイル５を配置したときの消費電力はＩ２×Ｒｔ（ｆ）であり、ラインフローファン２の消費電力はＩ２×Ｒｆ（ｆ）である。従って、入力電力のうち熱交換器３に入力される電力の割合（効率）は、式（２）のとおりである。
η（ｆ）＝｛Ｉ２×Ｒｆ（ｆ）｝／｛Ｉ２×Ｒｔ（ｆ）｝＝Ｒｆ（ｆ）／Ｒｔ（ｆ）            ＝｛Ｒｔ（ｆ）−Ｒｃ（ｆ）｝／Ｒｔ（ｆ）×１００  （％）  −（２）
【００３８】
図８は、インピーダンス測定結果から算出した効率と実測値とを比較した図であり、上記の方法によって誘導加熱の効率見積りの妥当性を検証した結果である。図８において、縦軸は誘導加熱の効率、横軸はコイルを流れる高周波電流の周波数である。樹脂製のラインフローファン２にスズめっき（非磁性めっき膜）、あるいはニッケルめっき（磁性めっき膜）を施した２種類の室内ユニット１を作製し、インピーダンス測定から効率を計算した後、実際に室内ユニット１を動作させたときの効率を測定した。スズめっきファン（ＳＮ）の室温での計算値（Ｃａｌ（Ｒｔ））を実線で示し、ニッケルめっきファン（ＮＩ）の室温での計算値（Ｃａｌ（Ｒｔ））を破線で示した。インピーダンス測定は室温で実施した。しかしながら、室内ユニット１を実際に動作させると、ラインフローファン２とコイル５は温度上昇するため各々の電気抵抗が変化するので、ラインフローファン２の温度とコイル５の温度を測定し、インピーダンス測定から得たラインフローファン２とコイル５の抵抗値を動作中の温度で補正した。このため、図８には温度補正をした計算値を「○（Ｃａｌ（Ｃｒ））」又は「△（Ｃａｌ（Ｃｒ））」として示した。また、効率の実測値は、動作中のコイル５の温度上昇からコイル５の消費電力を測定し、入力電力とコイル５の消費電力の差がラインフローファン２で消費される電力であるとして求めたものである。図８には実測値を「●（Ｍｅａ）」又は「▲（Ｍｅａ）」として示した。
【００３９】
図８に示すように、スズめっきを施したラインフローファンにおいても、ニッケルめっきを施したラインフローファンにおいても、”計算値（温度補正）”と”実測値”は極めてよく一致しており、上記の方法によって誘導加熱の効率を見積もることは極めて妥当であることが確認できた。
【００４０】
図９及び図１０は、数種類のラインフローファン２についてインピーダンス測定結果から見積もった誘導加熱の効率を示した図である。図９及び図１０において、縦軸は誘導加熱の効率、横軸はコイルを流れる高周波電流の周波数である。図１及び図２に示したような室内ユニット１にラインフローファン２とコイル５を組み込んだ状態でインピーダンス測定を行った。測定に用いたラインフローファン２は、鉄製ファン、アルミ製ファン、樹脂製ファンをめっきしたものである。樹脂製ファンのめっきは、ニッケルめっき、銅めっき、スズめっきで行い、いずれも電気めっきで作製した。樹脂製ファンへの電気めっきは、はじめに無電解ニッケルめっきなどで導電膜を形成した後、各金属の電気めっきを行うことによって作製することができる。作製したニッケルめっきは、電気めっきなので磁性膜である。めっき膜の厚みは、ニッケルめっきでは１０μｍ、２０μｍ、４０μｍの３種類を作製し、銅めっきでは１０μｍ、スズめっきでは６２μｍを作製した。めっきに用いた各金属の導電率（単位：×１０６／ｍΩ）は、ニッケルが１４．３、銅が５９．６、スズが９．１７であるので、ニッケルめっきの４０μｍ、銅めっきの１０μｍ、スズめっきの６２μｍは、電気抵抗がほぼ同じである。なお、各図において、「ＦＥ」は鉄製ファン、「ＡＬ」はアルミ製ファン、「ＮＩ」はニッケルめっきファン、「ＣＵ」は銅めっきファン、「ＳＮ」はスズめっきファンのそれぞれの効率特性を示している。「ＮＩ−１０」、「ＮＩ−２０」、「ＮＩ−４０」は、めっき膜の厚みがそれぞれ１０μｍ、２０μｍ、４０μｍであることを示している。
【００４１】
また、鉄製ファンとアルミ製ファンは、羽根１０、円板１１、ドーナツ板１２が鉄やアルミで作製されたラインフローファン２である。アルミ製ファンは、電車の空気調和装置に広く用いられているものと同じものである。なお、各ファンの円筒形状の直径は１０５ｍｍである。なお、誘導加熱の効率はラインフローファン２の種類によって一義的に決定されるものではなく、ラインフローファン２とコイル５との間の距離や、コイル５の大きさや形状、コイル５に用いる導線の種類などによって異なる。
【００４２】
図９より、誘導加熱の効率は、例えば、鉄製ファンの場合、コイル５を流れる高周波電流の周波数を２０〜４０ｋＨｚとすることによって９０％以上の誘導加熱の効率が得られた。鉄製ファン、アルミ製ファンなどの金属製ファンだけでなく、樹脂製ファンの表面にめっき膜を形成したラインフローファン２であっても高い効率が得られ、ラインフローファン２を誘導加熱することができることが分かる。しかしながら、測定したニッケルめっきファンでは、めっき膜厚が薄いほど効率は低く、効率良く誘導加熱を行うためには、ある程度の膜厚のめっき膜を形成する必要があることが分かる。めっき膜の膜厚が厚いということは、言い換えれば電気抵抗が小さいということであり、電気抵抗がある程度小さいことが必要であると言える。
【００４３】
誘導加熱するための高周波電流は、概ね２０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであれば容易にコイル５へ流すことができるが、周波数が高いほど駆動回路８のスイッチング損失が増大するため回路効率が低下する。従って、好ましくは２０〜５０ｋＨｚの高周波電流を流すことが望ましい。また、５０ｋＨｚ以下の周波数であれば駆動回路８のスイッチング素子にＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いることができるため、誘導加熱のための入力電力を容易に大きくすることができる。また、誘導加熱の効率が低いとコイルの発熱が大きくなり、コイル冷却のための冷却手段などのコストアップが必要になる。従って、誘導加熱の効率は８０％以上得られることが望ましい。
【００４４】
図９より、高周波電流の周波数が２０〜５０ｋＨｚの範囲の或る周波数で誘導加熱の効率８０％以上を得るためにはニッケルめっきの膜厚は２０μｍ以上であればよいことが分かる。これは電気抵抗で表すと、１ｃｍ２あたり３．５ｍΩ以下のめっき膜であればよいということになる。一方、膜厚の上限値は誘導加熱の効率よりもめっき膜の形成しやすさやラインフローファン２の空力特性から決定される要因の方が大きく、概ね１００μｍ以下が望ましい。なお、空力とはファンの性能を表す指標で、空力が良いとは、同一風量を出すための空気力学的な騒音が小さい、あるいは空気抵抗が小さく同一エネルギーでより多くの風量を出せるということである。
【００４５】
図１０は、めっき膜厚４０μｍのニッケルめっきファン、めっき膜厚１０μｍの銅めっきファン、めっき膜厚６２μｍのスズめっきファンの効率を各々示したものである。先述のとおり、めっき膜の電気抵抗がほぼ等しくなるようにめっき膜の厚みを調整して作製したものである。高周波電流の周波数２０〜５０ｋＨｚの範囲の或る周波数での誘導加熱の効率はいずれも９０％以上得られており、効率良くラインフローファン２を誘導加熱することができることが分かる。つまり、磁性膜のニッケルめっきファンだけでなく、非磁性膜の銅めっきファンやスズめっきファンであっても同様に誘導加熱できることが分かる。特にニッケルめっきファンと銅めっきファンは極めて酷似した特性が得られている。従って、先述しためっき膜の電気抵抗は１ｃｍ２あたり３．５ｍΩ以下が望ましいということは、磁性膜のニッケルめっき膜のみに適用されるのではなく、銅めっきやスズめっきあるいは無電解めっきで形成した非磁性のニッケルめっき膜などあらゆる金属めっき膜についていえる。
【００４６】
なお、めっきだけでなく、導電性塗料により樹脂製ファンの表面に導電膜を形成する手段も考えられるが、発明者らの実験では導電膜の電気抵抗を１ｃｍ２あたり３．５ｍΩ以下にすることができる導電塗料は得られなかった。しかしながら、１ｃｍ２あたり３．５ｍΩ以下の導電膜が得られる導電塗料が得られれば、導電塗料により樹脂製ラインフローファンの表面に導電膜を形成してもよい。また、樹脂製ファンに導電膜を形成する手段としてはスパッタや蒸着などの成膜方法を用いることもでき、これらの方法によって電気抵抗が１ｃｍ２あたり３．５ｍΩ以下の導電膜を得られれば、スパッタや蒸着により樹脂製ラインフローファンの表面に導電膜を形成してもよい。
【００４７】
また、図１０より、めっき膜厚１０μｍの銅めっきとめっき膜厚４０μｍのニッケルめっきとでは、ほぼ同じ誘導加熱の効率が得られている。めっき膜厚が薄くてよいということは、めっき膜を形成するコストを下げることができ、ラインフローファン２の空力特性を低下させにくいので望ましい。つまり、樹脂製ラインフローファンの表面に導電膜を形成する場合には、導電率が大きい金属材料を用いることが望ましい。金めっきや銀めっきも誘導加熱の特性からすると望ましいが高価であるので、銅めっきやアルミめっきの方が安価で薄い膜厚でも電気抵抗を小さくすることができるので望ましい。なお、めっき膜などの導電膜を保護する目的で、導電膜表面に樹脂コーティングなどにより保護膜を形成してもよい。また、樹脂製ラインフローファンは一般的に多く用いられているため、導電膜を形成するラインフローファンを樹脂製として述べたが、絶縁物で形成されたラインフローファンであれば樹脂製に限るものではなく、例えばガラスファイバーなどの無機絶縁物材料で形成されたラインフローファンであっても同様の効果が得られる。
【００４８】
図１１は、上述の数種類の材質のラインフローファンを適用した場合の室内ユニットの吹出し空気の温度上昇の立ち上がり特性を示した図である。図１１において、縦軸は室内ユニットの吹出し口での空気の温度上昇値、横軸は空気調和装置が暖房運転の起動を開始してからの経過時間である。図６に結果を示した実験と同様に、予めラインフローファン２を回転させており、いきなり電力を入力してからの吹出し空気の温度上昇を測定した。ただし、図６に結果を示した実験とは異なり、図４に示すようにラインフローファン２の半分を誘導加熱することが可能なようにコイル５ａ、５ｂを配置して、ラインフローファン２の半分を誘導加熱している。吹出し空気の風速は３ｍ／ｓとし、入力電力は１．５ｋＷとした。
【００４９】
図１１に示すように、鉄製ファンが最も吹出し空気の温度上昇は急峻である。一方、めっきファンは３種類ともほぼ同じ傾向を示し、金属製のファンより吹出し空気の温度上昇が緩やかであった。０．５分後の温度上昇は、鉄製ファンが３３Ｋ、アルミ製ファンが３１Ｋ、３種類のめっきファンはほぼ同じで２３Ｋであった。めっきファンでの吹出し空気の温度上昇が緩やかな理由は、めっきファンは樹脂製ファンの表面にめっきにより導電膜を形成しているため、樹脂製ファンの熱容量が鉄製ファンやアルミ製ファンよりも大きいためである。しかし、めっきファンであっても６分後の飽和した吹出し空気温度上昇が４０Ｋであるのに対して、０．５分後に２３Ｋ温度上昇しているから、０．５分後で５７．５％の温度上昇が得られていることが分かる。
【００５０】
一方、図６に示したように、熱交換器を誘導加熱した場合は、６分後の飽和した吹出し空気温度上昇が２３Ｋであるのに対して、０．５分後には８Ｋしか得られていないから、０．５分後には３４．８％の温度上昇しか得られていないことが分かる。つまり、実施の形態１で示したようにラインフローファン２を誘導加熱して温風を得ることにより、ラインフローファン２が熱容量の大きな樹脂製のファンの表面に導電膜を形成したものであっても、特許文献１に記載された熱交換器を誘導加熱して温風を得る場合に比べて、吹出し空気の温度上昇を急峻にすることができる。
【００５１】
なお、鉄製ファンやアルミ製ファンなどの金属製ファンであれば、吹出し空気の温度上昇をさらに急峻にできることは図１１より明らかであり、これは金属製ファンの材質が鉄のように磁性体であるか、アルミのように非磁性体であるかによるものではないことも明らかである。当然のことながら銅など他の金属材料で作製された金属製ファンであってもよい。また、金属製ファンの表面に保護膜や防錆膜などの絶縁物材料からなる皮膜を設けてもよい。
【００５２】
一方、樹脂製ファンの表面に導電膜を形成したラインフローファン２では、金属製ファンに比べ熱容量が大きいため吹出し空気の温度上昇は緩やかになるが、樹脂製ファンは金属製ファンに比べて安価で作製可能であり、羽根の肉厚などを最適な空力で作製することが容易である。従って、空力を重視したい場合であれば樹脂製ファンに導電膜を形成したラインフローファン２が適しており、吹出し空気の温度上昇を重視する場合は金属製のラインフローファン２が適している。
【００５３】
ところで、図１の説明においてコイル５を難燃性板材６の表面あるいは裏面に配置されるとし、難燃性板材６はアルミや銅などの非磁性金属でもよいとしたが、ここでは、難燃性板材６が金属の場合について述べる。図１２は、非磁性金属で形成された難燃性板材及びコイルの斜視図である。コイル５が配置される難燃性板材１６には、コイル５の導線を横切るようにスリット１３が、コイル５の長手方向に複数設けられている。
【００５４】
スリット１３の幅は極めて細くてもよく、例えば０．１ｍｍや１ｍｍでもよい。コイル５に高周波電流が流れると磁束が発生し、その磁束は非磁性金属からなる難燃性板材１６とも鎖交する。この磁束は難燃性板材１６にコイル５に沿って渦電流を流そうと働く。しかしながら、難燃性板材１６上のコイルに沿った渦電流の経路はスリット１３によって切断されているので、コイル５に沿って難燃性板材１６に渦電流が流れることはできない。渦電流はスリット１３を迂回して流れようとするが十分な大きさで流れることはできず、難燃性板材１６は殆ど誘導加熱されなくなる。
【００５５】
難燃性板材１６は金属であるので熱伝導率が高く、コイル５と接することによりコイル５から熱を吸収し、コイル５と反対側の面から効率良く放熱することができる。例えば、図１２に示すように、コイル５を配置すると、スリット１３を設けた非磁性金属からなる難燃性板材１６の放熱面は室内ユニット１の吹出し風路に接することになるので、コイル５の発熱を暖房に利用可能な温風として放熱することができる。さらに非磁性金属からなる難燃性板材１６の表面積をコイル５の外形面積より大きくすることによって放熱面積を大きくすることができ、コイル５を効率良く冷却することができる。つまり、難燃性板材１６をコイル５の放熱フィンとして働かせることができる。さらに難燃性板材１６の表面に凹凸を設ければ放熱面積をより大きくすることができる。
【００５６】
一方、リアケーシング４の裏面側（ラインフローファン２と対向しない側）にコイル５を配置し、リアケーシング４の裏面側からコイル５の熱を放熱する場合には、室内ユニット１の裏側に別途コイル冷却用の空冷ファンを設けてもよい。しかしながら、コイル５の放熱によって得られる熱エネルギーも暖房に利用した方が、エネルギー効率が高いので、リアケーシング４の表面側からコイル５の熱を放熱する構成にすることが望ましい。
【００５７】
図１３は、図１に示したようにリアケーシング４の表面側にコイル５を配置したときの、室内ユニット１の吹出し口での吹出し風速とコイル５の表面からの熱伝達率との関係を示した図である。図１３において、縦軸はコイル５の表面からの熱伝達率、横軸は室内ユニット１の吹出し口での空気の吹出し風速である。熱伝達率が風速に依存していることからラインフローファン２を通って吹出される風によってコイル５を冷却できることが分かる。ラインフローファン２を通った風はラインフローファン２によって加熱された温風であるが、コイル５を冷却することは可能である。
【００５８】
例えば、誘導加熱の効率を９０％とし入力電力が１．５ｋＷとすると、コイル５の消費電力は１５０Ｗとなる。吹出し風速３ｍ／ｓでラインフローファン２を通った温風の温度が４０℃とし、コイルの温度を１００℃以下に抑えるためには、風速３ｍ／ｓでの熱伝達率が７６Ｗ／ｍ２Ｋであるから、コイルの外形面積は０．０３３ｍ２以上あればよい。この外形面積は、例えば横３３ｃｍ×縦１０ｃｍ程度の面積を占めるコイルで対応することができ、室内ユニット１のリアケーシング４の一部に余裕をもって配置できる大きさである。つまり、リアケーシング４の近傍にコイル５を設けることによって、吹出し空気によりコイル５を冷却することができるため、別途コイル５の冷却手段を設ける必要がない。また、コイル５の発熱を暖房に利用し、エネルギー効率を高くすることができる。
【００５９】
以上のように、ラインフローファン２を誘導加熱するコイル５を室内ユニット１の内部に設けたので、熱容量は小さいが、熱伝達率は高く、吹き出し口に最も近い位置に設置されたラインフローファン２の外周面側を誘導加熱させることによって温風を得ることができ、暖房運転の起動直後に迅速な温風吹出しを行うことができる。
【００６０】
実施の形態２．
図１４は、この発明を実施するための実施の形態２における空気調和装置の室内ユニットを示す一部分解斜視図であり、図１５は、図１４の面Ａにおける空気調和装置の室内ユニットの断面図である。図１４及び図１５において、図１及び図２と同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の態様は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００６１】
実施の形態１では、ラインフローファン２を誘導加熱するためのコイル５をラインフローファン２の下流側、つまり、リアケーシング４に配置した場合について説明したが、本実施の形態における室内ユニット２１の内部には、コイル２５をラインフローファン２の空気流（Ｆ）の上流側（吸気側）、つまり、ラインフローファン２と熱交換器３との間に配置した場合について説明する。図１４において、熱交換器３の一部を切り裂いて示し、熱交換器３の内側の様子が分かるように示した。
【００６２】
また、実施の形態１では、コイル５は導線を平板状に巻いて形成した場合について示したが、実施の形態２では、コイル２５をラインフローファン２の上流側に配置するために、導線をリング状に巻いたコイルであり、リング状のコイル２５の内側に空気流を通すことができる。図１６は、コイル２５の構造をより詳しく示した斜視図及び断面図である。図１６（ａ）は斜視図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の面Ｂにおける断面図である。
【００６３】
コイル２５は、導線をリング状に長方形状あるいは長円形状に巻いたものであり、コイル２５の長辺の導線の間隔Ｗを熱交換器３のパイプの間隔の整数倍とほぼ同じにしている。このような構成によって、コイル２５は熱交換器３の内側に、熱交換器３のパイプとコイル２５の長辺の導線とが対向する位置に配置されて、コイル２５を配置したことによる空気流の圧損を大きくすることなく、コイル２５をラインフローファン２の円筒形状側面に対向して配置することができる。なお、図１６に示したリング状に巻いたコイル２５を、実施の形態１のリアケーシング４にコイルを配置する構成に適用し、平板状のコイル５の代わりにリング形状のコイル２５をリアケーシング４に配置して用いてもよい。
【００６４】
コイル２５は、熱交換器３のパイプにアルミなどの金属や樹脂で形成されたアタッチメントによって取り付けられてもよいし、針金などの細い金属でコイル２５と熱交換器３のパイプとを固定するように取り付けられてもよい。なお、コイル２５と熱交換器３との間にはコイル２５に沿ってフェライトコアなどの磁性体１７が配置されることが望ましい。つまり、ラインフローファン２との間にコイル２５が位置するように、磁性体１７が配置されることが望ましい。この理由は次のとおりである。
【００６５】
コイル２５に高周波電流を流すとコイルの導線の周囲に磁束が発生するが、この磁束はラインフローファン２と鎖交するだけでなく熱交換器３とも鎖交する。磁束が熱交換器３と鎖交することによって、熱交換器３も誘導加熱されて温度上昇する。熱交換器３が温度上昇すれば、最終的には温風として使用されるためエネルギー損失にはならないが、実施の形態１で述べたように熱交換器３は熱容量が大きいためラインフローファン２と比較して温度上昇が遅く、急峻な吹出し空気の温度上昇を得ようとすれば、ラインフローファンでできるだけ多くの電力が消費されることが望ましいためである。つまり、コイル２５と熱交換器３との間に磁性体１７を配置することにより、熱交換器３側に発生する磁束の多くは磁性体１７を通り熱交換器３と鎖交する磁束が減少するので、熱交換器３で消費される電力が低減し、ラインフローファン２で消費される電力が増加する。
【００６６】
ラインフローファン２には、実施の形態１で述べたものと同じ鉄製ファン、アルミ製ファンなどの金属ファンや、樹脂製ファンにめっきなどの方法で導電膜を形成したラインフローファンが用いられる。実施の形態１で説明したように、コイル２５に駆動回路８から高周波電流を流すと、ラインフローファン２のコイル２５に面した位置に、羽根１０と円板１１あるいはドーナツ板１２とでループ経路を作って渦電流が流れる。これによって、ラインフローファン２は誘導加熱され、ラインフローファン２が回転することによって室内ユニット２１の吹出し口から温風が得られる。
【００６７】
なお、図１６（ｂ）の断面図では、コイル２５の導線の断面を気流の方向に長い長方形として示している。このようにコイル２５の導線の断面を気流の方向に長い長方形（あるいは長円）とすることによって、コイル２５による気流を妨げる圧損を小さくすることができるだけでなく、コイル２５の表面積を増大させて放熱面積を増加し、コイルの温度上昇を抑制することができる。コイル２５は、例えば直径０．３ｍｍ程度の被覆銅線１９本を緩やかに撚ったリッツ線などで形成されるから、コイル２５の断面形状は容易に変形させて任意の形状とすることができる。なお、リッツ線などの導線をリング状に巻いてコイルを形成した後、コイル２５の表面を樹脂などの絶縁物で覆い、導線を固定してコイル２５の保護に役立ててもよい。なお、図１７に示すように、コイル２６の巻き方を二重リングあるいは複数のリング状としてもよい。ただし、複数のリング状とする場合であっても、コイル２６の導線の位置と熱交換器３のパイプの位置が重なるように配置することが望ましい。
【００６８】
また、図１４に示したような室内ユニット２１の前面側に配置された熱交換器３にのみコイル２５を配置するだけではなく、どの熱交換器３にコイル２５を配置してもよく、全ての熱交換器３にコイル２５を配置してもよい。また、実施の形態１で示したように、ラインフローファン２の長手方向に複数のコイルを配置してラインフローファン２を部分的に制御して加熱したり、ラインフローファン２の右半分あるいは左半分というように、ラインフローファン２の一部分に対向する位置にコイルを配置してラインフローファン２を部分的に誘導加熱したりしてもよい。
【００６９】
なお、熱交換器３の外側にはカバー９が設けられるが、カバー９の内側にはコイル２５から外部に放射される電磁波を抑制するためのフェライトシートなどの磁性体シート１４が設けられていることが望ましい。
【００７０】
図１８は、本実施の形態における空気調和装置の室内ユニット２１の吹出し空気の温度上昇の立ち上がり特性を示した図である。本実施の形態のようにラインフローファン２を誘導加熱して温風を得る場合の温度上昇の経時変化（ＬＦＦ）と、特許文献１のように熱交換器３を誘導加熱して温風を得る場合の温度上昇の経時変化（ＨＥ）とを比較した実験結果である。図１８において、縦軸は室内ユニットの吹出し口での空気の温度上昇値、横軸は空気調和装置が暖房運転の起動を開始してからの経過時間である。吹出し空気の温度の測定は、実施の形態１で説明した実験と同じように行った。予めラインフローファン２を回転させて風速（ＦＳ）２ｍ／ｓの空気を吹出させておき、１．５ｋＷの電力（Ｐ）をいきなり入力して吹出し空気の温度上昇を測定した。ラインフローファン２には鉄製のラインフローファンを用いた。図１８において、比較のために熱交換器３を誘導加熱した場合の吹出し空気温度上昇も示した。
【００７１】
図１８に示すように、本実施の形態の室内ユニット２１においてラインフローファン２を誘導加熱した場合には、０．５分後の温度上昇は１５Ｋであり、熱交換器３を誘導加熱した場合の８Ｋに比べて吹出し空気の温度上昇が急峻であることが分かる。実施の形態１の室内ユニット１でラインフローファン２を誘導加熱した場合の吹出し空気の温度上昇は０．５分後で１８Ｋであったから、実施の形態２の室内ユニット２１の方が０．５分後の吹出し空気の温度上昇は３Ｋ低くなっている。これは先述したように、入力した電力の一部が熱交換器３を誘導加熱するのに使用されており、ラインフローファン２の誘導加熱に使用される電力が実施の形態１に比べて小さくなっているためである。しかしながら、熱交換器３を誘導加熱する場合に比べると吹出し空気の温度上昇が急峻になっており、短時間に温風を得ることができている。
【００７２】
以上のように、ラインフローファン２を誘導加熱するためのコイル２５をラインフローファン２の上流側（吸気側）に配置したので、熱容量は小さいが、熱伝達率は高く、吹き出し口に最も近い位置に設置されたラインフローファン２の外周面側を誘導加熱させて温風を得ることができ、暖房運転の起動直後に迅速な温風吹出しを行うことができる。さらに、ラインフローファン２の吸気のための空気流の圧損を小さくすることができる。
【００７３】
実施の形態３．
図１９は、この発明を実施するための実施の形態３における空気調和装置の室内ユニットを示す一部分解斜視図であり、図２０は、図１９の面Ａにおける空気調和装置の室内ユニットの断面図である。コイル３５がラインフローファン２の空気流（Ｆ）の吸い込み部と吹出し部との境界部に配置される点が実施の形態２とは異なる。本実施の形態におけるコイルは、実施の形態２で示したコイルと同様、長方形のリング状コイルである。
【００７４】
ラインフローファン２は軸対称の円筒形状をしているため、空間に配置されたラインフローファン２を回転させただけでは空気流が得られない。このため、一般にラインフローファンの円筒形状側面の一部に障害物を設け、円筒軸に対する円周方向に空気圧差を発生させることによって高圧側から低圧側へ空気流を発生させる。一般に空気調和装置の室内ユニットでは、この障害物は２箇所ある。障害物が設置される位置は、ラインフローファンの吸気側と排気側との境界に相当する。この障害物が設置される位置にコイル３５を設置し、コイル３５がラインフローファン２を誘導加熱するため機能と、障害物としての機能とを兼ねたものが本実施の形態の空気調和装置である。
【００７５】
図１９及び図２０に示すように、長方形のリング状に導線を巻いて形成したコイル３５が、ラインフローファン２の直径方向からやや傾いた位置に、コイル３５の長辺方向の導線がラインフローファン２の円筒形状側面に沿った状態になるように設けられる。このような構成によって、コイル３５は空気流を発生させるための障害物を兼ねてラインフローファン２を誘導加熱することができる。つまり、コイル３５に高周波電流を流すと、実施の形態１で説明したように、ラインフローファン２の羽根１０と円板１１あるいはドーナツ板１２でループ状の経路を作って渦電流が流れ、ラインフローファン２が誘導加熱される。
【００７６】
通常、障害物はラインフローファン２と数ｍｍの位置に配置されるため、本実施の形態のように、障害物を兼ねることにより、コイル３５をラインフローファン２に接近させて配置することができる。このため、コイル３５に高周波電流を流すことにより発生した磁束はラインフローファン２と効率よく鎖交し、ラインフローファン２を誘導加熱する効率を高くすることができる。さらに、障害物は元々必要であるため、コイル３５を配置することによって室内ユニット３１の空力が悪化することがないといったメリットがある。なお、ラインフローファン２には実施の形態１で述べたものを使用することができる。熱交換器３は誘導加熱されないので、誘導加熱のための電力は全てラインフローファンで消費され、実施の形態１で説明した場合と同様に、急峻な吹出し空気温度上昇が得られる。
【００７７】
以上のように、ラインフローファン２を誘導加熱するコイル３５をラインフローファン２の障害物が設置される位置（ラインフローファン２の吸気側と排気側との境界）に配置したので、コイル３５がラインフローファン２に近づけて配置され、ラインフローファン２を効率的に誘導加熱することができる。さらに、コイル配置による空力低下を抑制することができる。
【００７８】
実施の形態４．
図２１及び図２２は、この発明を実施するための実施の形態４における空気調和装置の室内ユニットの断面図である。実施の形態１〜３では、コイルがラインフローファンの下流側、上流側、下流と上流の境界部に配置される場合について示したが、コイルの配置はこれに限るものではない。つまり、実施の形態１で詳細に述べたように、導電性を有するラインフローファン２の羽根１０と円板１１やドーナツ板１２でループ状の渦電流の経路を形成するようにコイルを配置すればラインフローファン２を効率良く誘導加熱することができるのであって、具体的には実施の形態１〜３で述べたようなラインフローファン２の羽根１０に沿ってコイルの導線が配置されるような長方形状あるいは長円形状の平板状あるいはリング状コイルが、ラインフローファン２に沿って配置されていればよい。
【００７９】
例えば、図２１に示すように、コイル４５の導線が、一部はリアケーシング４に設けられ、一部が熱交換器３とラインフローファン２との間に配置されていてもよい。あるいは図２２のようにコイル４５が２個の熱交換器３にまたがって配置されていてもよい。このような構成によって、コイル４５がラインフローファン２に近づけて配置され、ラインフローファン２を効率的に誘導加熱することができる。
【００８０】
実施の形態１〜４においては、主に家庭用に用いられる壁掛け型のルームエアコンと呼ばれる空気調和装置の室内ユニットについて述べたが、本発明が適用される空気調和装置はこれに限るものではなく、ラインフローファンを用いた空気調和装置であれば、天井埋め込み型の空気調和装置、床置き型の空気調和装置、あるいは電車などの移動体に用いられる空気調和装置であってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１，２１，３１  室内ユニット、２  ラインフローファン、３  熱交換器、４  リアケーシング、５，２５，２６，３５，４５  コイル、６，１６  難燃性板材、７，１７  磁性体、８  駆動回路、９  カバー、１０  羽根、１１  円板、１２  ドーナツ板、１３  スリット、１４  磁性体シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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