(57)【要約】【課題】外管から内管への伝熱を向上させることが可能な冷媒加熱装置を提供する。【解決手段】冷媒加熱装置３０は、冷媒が流れる内管３１と、外管３２と、誘導加熱コイル３３とを備えている。外管３２は、内管３１の周囲を取り巻き、磁性体からなる。誘導加熱コイル３３は、外管３２の周囲を取り巻き、外管３２を誘導加熱する。内管３１の外周面３１ａと外管３２の内周面３２ｂとの間には、空気よりも熱伝導率が高い伝熱剤４３が配設されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れる内管（３１）と、
前記内管（３１）の周囲を取り巻き、磁性体からなる外管（３２）と、
前記外管（３２）の周囲を取り巻き、前記外管（３２）を誘導加熱する誘導加熱コイル（３３）と
を備えており、
前記内管（３１）の外周面と前記外管（３２）の内周面との間には、空気よりも熱伝導率が高い伝熱剤（４３）が配設されている、
冷媒加熱装置（３０）。
【請求項２】
前記伝熱剤（４３）は、ゲル状である、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（３０）。
【請求項３】
前記伝熱剤（４３）は、シリコンである、
請求項１または２に記載の冷媒加熱装置（３０）。
【請求項４】
前記外管（３２）の内周面および／または前記内管（３１）の外周面には、凹凸が形成されている、
請求項１に記載の冷媒加熱装置（３０）。
【請求項５】
請求項１に記載の冷媒加熱装置（３０）の製造方法であって、
前記内管（３１）の外周面に前記伝熱剤（４３）を被覆する被覆工程と、
前記内管（３１）を前記外管（３２）の内部に挿入する挿入工程と、
前記内管（３１）を所定の外径まで拡管する拡管工程と
を含む冷媒加熱装置（３０）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒配管を流れる冷媒を加熱する冷媒加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒回路中の冷媒を加熱するために種々の方法があるが、誘導加熱ヒータ（以下、ＩＨヒータという）は、誘導加熱を利用して冷媒を迅速に加熱できる点で便利である。
【０００３】
このような冷媒加熱用のＩＨヒータは、冷媒が流れる配管または配管内外の磁性体を誘導加熱コイルによって励磁することにより、誘導加熱を生じさせ、これにより、配管中の冷媒を加熱することが可能である。
【０００４】
ここで、冷媒回路を構成する配管の材質は、通常、熱伝導性、加工性、または材料費等の面を考慮して銅が採用されている。しかし、ＩＨヒータによって加熱される配管の材質としては、電磁誘導加熱を効率的に行うためステンレスなどの磁性体を採用するのが好ましい。
【０００５】
そこで、特許文献１記載のＩＨヒータのように、銅管外周に磁性体塗料または粉末をコーティングすることにより、銅管であっても誘導加熱を効率よくできるようにしている。
【特許文献１】特開２００１―１７４０５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、誘導加熱の効率をさらに向上させるために、ＩＨヒータ内部における冷媒が流れる管としてステンレス管を採用することが考えられるが、この場合、ＩＨヒータによって加熱されるステンレス管とその他の冷媒回路を構成する銅管とでは材質が異なるため、異なる配管同士をろう付けする作業をしなければならず、製造コストやろう付け部分に欠陥（クラックなど）が発生する可能性ある。
【０００７】
また、ステンレス管内部に銅管を挿入して二重管にすることも考えられるが、ステンレス管の内径にほぼ同じ外径を有する銅管を挿入しても、ステンレス管と銅管との良好な接触状態を得ることが難しいという問題がある。このため、誘導加熱されるステンレス管から銅管への伝熱を向上させることも困難である。
【０００８】
本発明の課題は、外管から内管への伝熱を向上させることが可能な冷媒加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明の冷媒加熱装置は、冷媒が流れる内管と、外管と、誘導加熱コイルとを備えている。外管は、内管の周囲を取り巻き、磁性体からなる。誘導加熱コイルは、外管の周囲を取り巻き、外管を誘導加熱する。内管の外周面と外管の内周面との間には、空気よりも熱伝導率が高い伝熱剤が配設されている。
【００１０】
ここでは、内管の外周面と外管の内周面との間には、空気よりも熱伝導率が高い伝熱剤が配設されているので、誘導加熱される外管から内管への伝熱性が向上し、その結果、冷媒への伝熱が良くなる。
【００１１】
第２発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、伝熱剤は、ゲル状である。
【００１２】
ここでは、伝熱剤がゲル状であるので、ゲル状の伝熱剤を内管の外周面または外管の内周面に塗布するだけで、所望の膜厚の伝熱剤の層を容易に確保できる。
【００１３】
第３発明の冷媒加熱装置は、第１発明または第２発明の冷媒加熱装置であって、伝熱剤は、シリコンである。
ここでは、伝熱剤としてシリコンを用いることにより、内管と外管との間における熱伝導性および付着性が良い。
【００１４】
第４発明の冷媒加熱装置は、第１発明の冷媒加熱装置であって、外管の内周面および／または内管の外周面には、凹凸が形成されている。
【００１５】
ここでは、外管の内周面および／または内管の外周面には、凹凸が形成されているので、両管の接触面積が増え、誘導加熱される外管から内管への伝熱、ひいては冷媒への伝熱が良くなる。
【００１６】
第５発明の冷媒加熱装置の製造方法は、内管の外周面に伝熱剤を被覆する被覆工程と、内管を外管の内部に挿入する挿入工程と、内管を所定の外径まで拡管する拡管工程とを含む。
【００１７】
ここでは、内管の外周面に伝熱剤を被覆した後、外管に挿入して拡管するので、誘導加熱される外管から内管への伝熱性が向上し、その結果、冷媒への伝熱が良くなる。しかも、製造が容易である。
【発明の効果】
【００１８】
第１発明によれば、内管の外周面と外管の内周面との間には、空気よりも熱伝導率が高い伝熱剤が配設されているので、誘導加熱される外管から内管への伝熱性が向上し、その結果、冷媒への伝熱が良くなる。
【００１９】
第２発明によれば、所望の膜厚の伝熱剤の層を容易に確保できる。
【００２０】
第３発明によれば、内管と外管との間における熱伝導性および付着性が向上する。
【００２１】
第４発明によれば、両管の接触面積が増え、誘導加熱される外管から内管への伝熱、ひいては冷媒への伝熱が良くなる。
【００２２】
第５発明によれば、誘導加熱される外管から内管への伝熱性が向上し、その結果、冷媒への伝熱が良くなる。しかも、製造が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
つぎに本発明の冷媒加熱装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２４】
〔実施形態〕
＜基本構成＞
図１に示される冷媒加熱装置３０（以下、ＩＨヒータアセンブリ３０という）を含む空気調和機１では、図１に示すように、室外機２と室内機４とを液冷媒連絡配管６およびガス冷媒連絡配管７で接続して構成される冷媒回路１１を備えている。冷媒回路１１の各冷媒配管は、通常、銅によって構成されている。
【００２５】
冷媒回路１１は、図１〜２に示されるように、室外機２内部に、圧縮機２１、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、絞り調整可能な電子膨張弁からなる膨張弁２４、ＩＨヒータアセンブリ３０およびアキュームレータ２５等を備えている。また、冷媒回路１１は、室内機４内部には、図１に示されるように、室内熱交換器２６等を備えている。なお、四路切換弁２２は、図１では、暖房運転を行う場合の切換接続状態を示している。
【００２６】
ここで、冷媒回路１１内を流れる冷媒は、本発明ではとくに限定するものではないが、例えば、ＨＦＣ（Ｒ４１０Ａ等）や二酸化炭素冷媒等である。
【００２７】
冷媒回路１１は、図１に示すように、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および吸入管Ｇを有している。
【００２８】
以下、圧縮機２１から吐出された冷媒が流れ出て再び圧縮機２１に吸入される流路の順に、各冷媒配管の接続状態を説明する。
【００２９】
吐出管Ａは、圧縮機２１の吐出側と四路切換弁２２とを接続している。
【００３０】
室内側ガス管Ｂは、四路切換弁２２と室内熱交換器２６のガス側とを接続している。
【００３１】
室内側液管Ｃは、室内熱交換器２６の液側と膨張弁２４とを接続している。ここで、室内側液管Ｃには、室外機２と室内機４とを連絡する液連絡配管６を含んで構成されている。
【００３２】
室外側液管Ｄは、膨張弁２４と室外熱交換器２３の液側とを接続している。
【００３３】
室外側ガス管Ｅは、室外熱交換器２３のガス側と四路切換弁２２とを接続している。
【００３４】
アキューム管Ｆは、四路切換弁２２とアキュームレータ２５とを接続している。
【００３５】
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。
【００３６】
このようにして、冷媒回路１１は構成されており、上述した向きに冷媒が循環して流れることで、暖房運転を行うことができる。なお、四路切換弁２２の接続状態を切り換えることで、冷房運転を行うこともできる。
【００３７】
アキューム管Ｆの途中には、後述するＩＨヒータアセンブリ３０がろう付けによって接続されている。
【００３８】
＜ＩＨヒータアセンブリ３０の構成＞
図３〜４および図８に示されるように、ＩＨヒータアセンブリ３０は、二重管からなるＩＨヒータであり、内管３１と、外管３２と、シリコン４３と、誘導加熱コイル３３と、ボビン３４と、一対の蓋３５と、一対のナット３６と、複数のフェライトブロック３７と、フェライトホルダ３８と、板金カバー３９とを備えている。
【００３９】
内管３１は、冷媒配管５と同じ材料である銅で製造されており、その内部を冷媒が流れる。
【００４０】
外管３２は、磁性体であるステンレスで製造されており、内管３１の周囲に取り巻いて配置されている。具体的には、内管３１を拡管することにより、内管３１の外周面と外管の内周面とが密着している。
【００４１】
図８に示されるように、シリコン４３は、内管３１の外周面３１ａと外管３２の内周面３２ｂとの間に配設されている。シリコン４３は、本発明の伝熱剤であり、空気よりも熱伝導率が高い。そのため、誘導加熱される外管３２から内管３１への伝熱性が向上し、その結果、冷媒Ｈへの伝熱が良くなる。
【００４２】
また、図８のシリコン４３は、密着性のよいゲル状のシリコンである。したがって、ゲル状のシリコン４３を内管３１の外周面３１ａまたは外管３２の内周面３２ｂに塗布するだけで、所望の膜厚のシリコン４３の層を容易に確保できる。ゲル状のシリコン４３は、種々の方法で塗布可能であるが、例えば刷毛やローラなどで塗布される。
【００４３】
さらに、伝熱剤としてシリコン４３を用いることにより、内管３１と外管３２との間における熱伝導性および付着性が良い。
【００４４】
また、外管３２の内周面３２ｂおよび内管３１の外周面３１ａには、凹部３２ｃおよび凸部３１ｂがそれぞれ形成されているので、両管の接触面積が増え、誘導加熱される外管３２から内管３１への伝熱、ひいては冷媒への伝熱が良くなる。
【００４５】
誘導加熱コイル３３は、外管３２の周囲を取り巻き、外管３２を誘導加熱する。誘導加熱コイル３３は、外管３２と別部材のボビン３４に巻き付けられた状態で、外管３２の外周を取り巻くように配置されている。
【００４６】
ボビン３４は、両端が開放された円筒状の部材であり、その側周面に誘導加熱コイル３３が巻き付けられている。
【００４７】
一対の蓋３５は、中央に開口３５ａが開口され、外管３２の外周に嵌合している。また、一対の蓋３５は、ボビン３４に取り付けられた状態で、後述するＣ字状のフェライトホルダ３８によって上下両側から固定されている。
【００４８】
一対のナット３６は、外管３２の両端付近の外周に形成された雄ねじ部３２ａに螺合することにより、ＩＨヒータアセンブリ３０のボビン３４、蓋３５、フェライトホルダ３８およびナット３６をあらかじめ組み合わせたものを、外管３２の外周に固定している。
【００４９】
複数のフェライトブロック３７は、ＩＨヒータアセンブリ３０の板金カバー３９の外側への漏れ磁束の低減のために、Ｃ字状のフェライトホルダ３８に並べて取り付けられている。フェライトホルダ３８は、ボビン３４の四方から誘導加熱コイル３３の外方から取り付けられている。
【００５０】
板金カバー３９は、図２および図４に示されるように、金属薄板からなるカバーであり、フェライトホルダ３８の外側にネジ止めされている。板金カバー３９は、円筒状のボビン３４を取り巻くように、円筒形または多角形状をしており、一体形状であったり、２分割またはそれ以上に分割された形状をしている。
【００５１】
これにより、内管３１が他の冷媒配管Ｆと同種の銅製なので、内管３１と冷媒配管Ｆとの接合が容易（製造容易）となる。しかも、ステンレスなどの磁性体からなる外管３２により効率的な誘導加熱が可能である。
【００５２】
また、厚みのある外管３２に誘導加熱コイル３３が巻き付いたボビン３４を支持させる構造を採用しているので、ＩＨヒータアセンブリ３０の全体の強度が向上する。
【００５３】
以上のように、ＩＨヒータアセンブリ３０が四路切換弁２２とアキュームレータ２５とを接続しているアキューム管Ｆの部分の途中に設けられていることにより、図１に示されるように、電源線７１を介して高周波電源６０から高周波交流電流を受けたＩＨヒータアセンブリ３０によって、四路切換弁２２からアキュームレータ２５に向かう吸入ガス冷媒を暖めることができ、暖房能力を向上させることができる。
【００５４】
また、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状態の場合もあるが、ここでは、ＩＨヒータアセンブリ３０が発熱することで、四路切換弁２２からアキュームレータ２５に向かうガス冷媒を加熱することができ、起動時の能力不足を補うことができる。
【００５５】
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、ＩＨヒータアセンブリ３０を通過して暖められたガス冷媒を圧縮機２１でさらに圧縮することができるため、圧縮機２１から吐出するホットガスの温度を上げることができる。これにより、デフロスト運転によって霜を解凍させるのに必要とされる時間を短縮化させることができる。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。
【００５６】
＜ＩＨヒータアセンブリ３０の製造方法＞
本実施形態のＩＨヒータアセンブリ３０を製造する場合、まず図９に示されるように、内管３１の外周面３１ａにゲル状のシリコン４３を塗布する（被覆工程）。なお、内管３１の外周面３１ａのうち、シリコン４３が塗布される領域には、凸部３１があらかじめ形成されている。
【００５７】
ついで、図５および図１０に示されるように、冷媒回路１１の冷媒配管の一部を構成する銅製の内管３１が、磁性体からなるステンレス製の外管３２の内部に挿入される（挿入工程）。なお、外管３２の内径は、内管３１との間で、内管３１の凸部３１ｂおよびシリコン４３の層を破損しない程度のクリアランスが得られるように、設定される。
【００５８】
そして、図６および図１１に示されるように、内管３１の内部にその内径より少し大きい外径を有する拡管ビレット４１を圧入することによって、内管３１が、その外径が拡大する方向へ拡大されることにより、外管３２の内部に嵌合する（拡管工程）。このとき、内管３１を拡管するときに、あらかじめ内周面３２ｂに凹部３２ｃが形成された外管３２の内周面３２ｂに押しつけられることにより、シリコン４３が外管３２の凹部３２ｃに入り込むので、シリコン４３は、凹部３２ｃが形成された外管３２の内周面３２ｂと凸部３１ｂが形成された内管３１の外周面３１ａに完全に密着でき、凹凸がない場合と比較して広い接触面積が得られる。したがって、広い接触面積に対応して、伝熱性能も大幅に向上する。
【００５９】
その後、図７に示されるように、ＩＨヒータアセンブリ３０のボビン３４、蓋３５、フェライトホルダ３８およびナット３６をあらかじめ組み合わせたものを、ナット３６を緩めた状態で外管３２の外周に挿入し、その後、ナット３６を外管３２に締め付けることにより、Ｃ字型リング４３に内径方向に押し付けられることにより、ボビン３４その他の主要部が装着される（ボビン装着工程）。これにより、ＩＨヒータアセンブリ３０の製造が完了する。
【００６０】
＜実施形態の特徴＞
（１）
実施形態のＩＨヒータアセンブリ３０では、空気よりも熱伝導率が高い伝熱剤として、シリコン４３が内管３１の外周面３１ａと外管３２の内周面３２ｂとの間に配設されているので、誘導加熱される外管３２から内管３１への伝熱性が向上し、その結果、冷媒Ｈへの伝熱が良くなる。
【００６１】
（２）
また、本実施形態では、ゲル状のシリコン４３を採用することにより、ゲル状のシリコン４３を内管３１の外周面３１ａまたは外管３２の内周面３２ｂに塗布するだけで、所望の膜厚のシリコン４３の層を容易に確保できる。
【００６２】
（３）
また、実施形態のＩＨヒータアセンブリ３０では、伝熱剤としてシリコン４３を用いることにより、内管３１と外管３２との間における熱伝導性および付着性が良い。
【００６３】
（４）
また、実施形態のＩＨヒータアセンブリ３０では、外管３２の内周面３２ｂおよび内管３１の外周面３１ａには、凹部３２ｃおよび凸部３１ｂがそれぞれ形成されているので、両管の接触面積が増え、誘導加熱される外管３２から内管３１への伝熱、ひいては冷媒への伝熱が良くなる。
【００６４】
（５）
また、実施形態のＩＨヒータアセンブリ３０の製造方法では、内管３１の外周面３１ａにシリコン４３を被覆する被覆工程と、内管３１を外管３２の内部に挿入する挿入工程と、内管３１を所定の外径まで拡管する拡管工程とを含んでいる。
【００６５】
したがって、内管３１の外周面３１ａにシリコン４３を被覆した後、外管３２に挿入して拡管するので、誘導加熱される外管３２から内管３１への伝熱性が向上し、その結果、冷媒への伝熱が良くなる。しかも、内管３１を外管３２に挿入して拡管するだけで両管を密着性よく強固に結合できるので、拡管後に両管同士のろう付けなどの固定のための工程が不要になり、製造が非常に容易である。
【００６６】
＜変形例＞
（Ａ）
上記の実施形態では、伝熱剤として、ゲル状のシリコン４３を採用しているのが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の伝熱剤を採用することが可能である。例えば、シリコンスプレーなどのように、液状のシリコン剤を噴霧できるようなものでもよく、この場合、内管３１の外周面３１ａにシリコン剤を容易に吹き付けることができ、しかも、薄い膜厚を容易に得られる。
【００６７】
（Ｂ）
なお、外管３２の内周面３２ｂおよび内管３１の外周面３１ａにそれぞれ形成された凹部３２ｃおよび凸部３１ｂについては、シリコン４３との接触面積が拡大できる形状であれば、種々の形態を採用することが可能であり、本発明はとくに限定するものではない。したがって、例えば、複数の点状の凹部および凸部でもよいし、直線状または螺旋状に連続して延びる複数の溝および突条でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、誘導加熱するための冷媒加熱装置の分野に種々適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係わるＩＨヒータアセンブリが取り付けられた空気調和機の回路図。
【図２】図１の室外機の機械室部分の拡大斜視図。
【図３】図１のＩＨヒータアセンブリの正面図。
【図４】図１のＩＨヒータアセンブリの断面図。
【図５】図１のＩＨヒータアセンブリの製造方法における挿入工程を示す断面説明図。
【図６】図１のＩＨヒータアセンブリの製造方法における拡管工程を示す断面説明図。
【図７】図１のＩＨヒータアセンブリの製造方法におけるボビン装着工程を示す断面説明図。
【図８】図１の内管と外管との接触面の拡大断面図。
【図９】図１のＩＨヒータアセンブリの製造方法における被覆工程を示す拡大断面図。
【図１０】図１のＩＨヒータアセンブリの製造方法における挿入工程を示す拡大断面図。
【図１１】図１のＩＨヒータアセンブリの製造方法における拡管工程を示す拡大断面図。
【符号の説明】
【００７０】
１ 空気調和機
２  室外機
４  室内機
６  液冷媒連絡配管
７  ガス冷媒連絡配管
１１  冷媒回路
２１  圧縮機
２２  四路切換弁
２３  室外熱交換器
２４  膨張弁
２５  アキュームレータ
２６  室内熱交換器
３０  ＩＨヒータアセンブリ（冷媒加熱装置）
３１  内管
３１ａ  外周面
３１ｂ  凸部
３２  外管
３２ａ  雄ねじ部
３２ｂ  内周面
３２ｃ  凹部
３３  誘導加熱コイル
３４  ボビン
３５  蓋
３６  ナット
３７  フェライトブロック、
３８  フェライトホルダ
３９  板金カバー
４１  拡管ビレット
４３  シリコン（伝熱剤）
Ａ  吐出管
Ｂ  室内側ガス管
Ｃ  室内側液管
Ｄ  室外側液管
Ｅ  室外側ガス管
Ｆ  アキューム管
Ｇ  吸入管
【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】
2011247428.tif 000008
【図７】
2011247428.tif 000009
【図８】
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【図９】
2011247428.tif 000011
【図１０】
2011247428.tif 000012
【図１１】
2011247428.tif 000013