冷凍装置
【課題】電磁誘導加熱ユニットを備える冷凍装置において冷媒の加熱効率を向上させる。
【解決手段】空気調和装置１は、冷媒回路１０を構成する冷媒配管を備える。ここでは、冷媒配管の戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２が取り付けられている。戻り配管３Ｆは、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１が取り付けられた直管部３Ｆ１と電磁誘導加熱ユニット６Ａ２が取り付けられた直管部３Ｆ３とを有している。さらに、戻り配管３Ｆは、これら２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３の間に、湾曲管部３Ｆ２を有している。そして、直管部３Ｆ１，３Ｆ３において、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により冷媒の加熱が行われる。
【解決手段】空気調和装置１は、冷媒回路１０を構成する冷媒配管を備える。ここでは、冷媒配管の戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２が取り付けられている。戻り配管３Ｆは、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１が取り付けられた直管部３Ｆ１と電磁誘導加熱ユニット６Ａ２が取り付けられた直管部３Ｆ３とを有している。さらに、戻り配管３Ｆは、これら２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３の間に、湾曲管部３Ｆ２を有している。そして、直管部３Ｆ１，３Ｆ３において、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により冷媒の加熱が行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を循環させる冷凍装置に関し、特に循環する冷媒を電磁誘導加熱により加熱する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置には、冷凍サイクルにおいて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などが備えられている。一般的な蒸気圧縮冷凍サイクルでは、冷媒は、例えば暖房のために屋外に設けられた加熱器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おり、冷房のために室内に設けられた加熱器において室内空気との間で熱交換を行って熱を得ている。
【０００３】
ところで、特許文献１（特開平１１‐２１１１９５号公報）には、室内や屋外の空気から熱を得る蒸気圧縮冷凍サイクルの加熱器とは別に設けられた石油冷媒加熱機によって、冷媒が熱を得るシステムが提案されている。この石油冷媒加熱機では、石油を燃焼して、石油冷媒加熱機内に流れる冷媒を加熱する。このような大気中の空気が持つ熱エネルギー以外のエネルギーの供給を受ける石油冷媒加熱機やガスバーナなどの加熱ユニットを採用すると、冷媒が熱を必要とする場合に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が可能になる。また、加熱ユニットとしては、電気的なエネルギーの供給を受ける電磁誘導加熱方式を冷媒の加熱に採用することもできる。このように、大気の熱エネルギー以外のエネルギー供給を受ける加熱ユニットでは、エネルギーの投入量を増やせば急速な加熱も容易になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような電磁誘導加熱方式により加熱する加熱ユニットを、冷凍装置において採用すると、パイプ内を流れる冷媒を加熱しなければならなくなり、例えば特許文献２（特開平８‐３２６９９７号公報）に記載されているように電磁誘導加熱により加熱された部材を加熱対象である冷媒に熱的に接触させて加熱しなければならない。
【０００５】
ところが、冷凍装置の場合には、特許文献２に記載されている化学プラントなどに電磁誘導加熱方式を適用する場合と異なり、冷凍回路における圧力損失などに制限があるため、特許文献２に記載されているような複雑な部材で攪拌しながら冷媒を当該部材に熱的に接触させて加熱するということが難しい。
【０００６】
また、冷凍装置で用いる冷媒の場合には、加熱されることにより液冷媒からガス冷媒に変化することが多いが、一般に液冷媒に比べてガス冷媒の熱伝導率が低いため、加熱されてガス冷媒の割合が多くなるに従って加熱効率が低下する傾向がある。
【０００７】
本発明の課題は、電磁誘導加熱ユニットを備える冷凍装置において冷媒の加熱効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る冷凍装置は、冷媒配管と電磁誘導加熱ユニットとを備えている。冷媒配管は、冷媒の入口と出口とを持っていて入口と出口の間が湾曲している湾曲管部、湾曲管部の入口から伸びる第１延伸部および湾曲管部の出口から伸びる第２延伸部を有している。電磁誘導加熱ユニットは、少なくとも第１延伸部および第２延伸部を通過する冷媒に熱的接触をする部材を電磁誘導により直接的または間接的に加熱する。
【０００９】
本発明によれば、冷媒配管の第１延伸部で加熱されてガス冷媒となって熱的接触をする部材との界面でガス冷媒の含有率が高くなっているものを、ガス冷媒と液冷媒の密度差を利用して湾曲管部の湾曲で攪拌して、冷媒配管の第２延伸部において冷媒と熱的に接触する部材で再び加熱することで第２延伸部において冷媒を効率的に加熱することができる。
【００１０】
第２発明に係る冷凍装置は、第１発明の冷凍装置であって、熱的接触をする部材が冷媒配管である。
【００１１】
本発明によれば、冷媒配管から熱を受けて冷媒がガス化することで、冷媒配管の第１延伸部の管内面周辺の空間に存在するガス冷媒の割合が増加して液冷媒の割合が減少する。湾曲管部で冷媒を攪拌することで、第２延伸部の管内面周辺の空間のガス冷媒の割合と液冷媒の割合について、液冷媒の割合を増す方向に改善され、第２延伸部からの熱伝達の効率が改善される。この場合、第１延伸部および第２延伸部に冷媒の流れを阻害するような圧力損失を生じさせるような部材がないため、冷凍回路の性能の低下を防止できる。
【００１２】
第３発明に係る冷凍装置は、第１発明または第２発明の冷凍装置であって、冷媒配管は、第１延伸部が第１直管部を含み、第２延伸部が第２直管部を含み、湾曲管部が少なくとも一つのＵ字状部分を含む。
【００１３】
本発明によれば、冷媒の流速が遅くならない直線状の第１直管部と第２直管部から、その間の湾曲管部のＵ字状部分に冷媒を導くことで、急激に冷媒の速度と進行方向が変更されることになって効率的に攪拌できる。
【００１４】
第４発明に係る冷凍装置は、第１発明から第３発明のいずれかの冷凍装置であって、湾曲管部は、内部の湾曲している部分に冷媒を攪拌するための攪拌部材を有する。
【００１５】
本発明によれば、湾曲管部におけるガス冷媒と液冷媒の密度差を利用した攪拌効果に加え、攪拌部材による攪拌効果という異質の攪拌効果を組み合わせるため、より高い攪拌効果を得ることができる。
【００１６】
第５発明に係る冷凍装置は、第１発明から第４発明のいずれかの冷凍装置であって、第１延伸部と第２延伸部は並行して延びている。また、電磁誘導加熱ユニットが有する電磁誘導コイルは、第１延伸部および第２延伸部が伸びる方向に沿って引き抜いて冷媒配管から分離可能に取り付けられている。
【００１７】
本発明によれば、一つのコイルで第１延伸部と第２延伸部の加熱ができることによりコイルの数を減らすことができる。また、電磁誘導加熱ユニットを引き抜いて冷媒配管から分離した状態でメンテナンスができるようになる。
【００１８】
第６発明に係る冷凍装置は、第１発明から第４発明のいずれかの冷凍装置であって、電磁誘導加熱ユニットは、少なくとも２つの電磁誘導コイルを有する。少なくとも２つの電磁誘導コイルは、第１延伸部および第２延伸部を含む面を貫く方向に、第１延伸部および第２延伸部を挟んで対向して配置される。
【００１９】
本発明によれば、一組のコイルで第１延伸部と第２延伸部の加熱ができるためコストの上昇を抑えながら、取外しが容易な一組のコイルで電磁誘導加熱ユニットを構成することができる。
【００２０】
第７発明に係る冷凍装置は、第１発明から第６発明のいずれかの冷凍装置であって、冷媒配管は、第２延伸部よりも湾曲管部が下に配置されている。
【００２１】
本発明によれば、冷媒の液体層が気体層よりも密度が高く、第１延伸部から湾曲管部を通って第２延伸部へと冷媒が上方に向かって流れるため液体層が下に溜まり易く、下に溜まった液体層の熱伝導率が高いことから第１延伸部で液体層が加熱されて加熱効率が向上する。同様に、第２延伸部から上方に冷媒が流れる場合には、第２延伸部でも加熱効率が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明に係る冷凍装置では、第２延伸部の加熱効率と第１延伸部の加熱効率の差を改善することで、電磁誘導加熱を安定的に精度よく制御することができる。
【００２３】
第２発明に係る冷凍装置では、冷媒回路の性能を低下させることなく、第２延伸部の加熱効率の改善ができる。
【００２４】
第３発明に係る冷凍装置では、湾曲管部における攪拌機能を改善し、第２延伸部の加熱効率の改善効果を向上させることができる。
【００２５】
第４発明に係る冷凍装置では、湾曲管部と攪拌部材とによる攪拌の相乗効果により攪拌機能を改善し、第２延伸部の加熱効率の改善効果を向上させることができる。
【００２６】
第５発明に係る冷凍装置では、電磁誘導加熱ユニットの構造の簡素化とメンテナンス性の向上によってコストを削減する効果がある。
【００２７】
第６発明に係る冷凍装置では、電磁誘導加熱ユニットのメンテナンス性を向上させることができる。
【００２８】
第７発明に係る冷凍装置では、少なくとも第１延伸部で加熱効率が改善され、加熱に要する消費エネルギーの漏洩を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の冷凍装置を構成する冷媒回路を示す概略図。
【図２】電磁誘導加熱ユニットの一例の外観を示す斜視図。
【図３】図２の電磁誘導加熱ユニットの断面図。
【図４】電磁誘導加熱ユニットへの電力供給を説明するための概念図。
【図５】冷媒回路の制御部の構成を示すブロック図。
【図６】第２実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図７】第３実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図８】第４実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図９】第４実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す断面図。
【図１０】第５実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図１１】（ａ）第６実施形態の湾曲管部の側面断面図。（ｂ）図１１（ａ）のＸ-Ｘ線断面図。（ｃ）湾曲管部の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１実施形態〕
〔空気調和装置の概要〕
本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成の概要について図１を用いて説明する。図１は、空気調和装置１の冷媒回路１０を示す冷媒回路図である。空気調和装置１は、室外機２と室内機４とが冷媒配管によって接続された冷媒回路１０を備えており、熱源側装置の室外機２から供給される熱エネルギーを使って、利用側装置の室内機４が配置された空間の空気調和を行うものである。
【００３１】
空気調和装置１は、室外機２内に収容されている圧縮機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６Ａ１，６Ａ２などや、室内機４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などの各種の機器を備えている。
【００３２】
圧縮機２１は、圧縮機モータ（図示省略）により回転駆動される。圧縮機モータには、インバータを介して商用電源から電力が供給されている。その際、商用電源からインバータによって所望の周波数の交流に変換される。そして、圧縮機２１は、供給する交流の周波数を変更することによって圧縮機モータの回転数が変更され、これによって圧縮機２１の吐出量が変更されるよう構成されている。
【００３３】
図１の空気調和装置１においては、上述の各種の機器を接続するため、吐出管３Ａ、室内側ガス管３Ｂ、室内側液管３Ｃ、室外側液管３Ｄ，室外側ガス管３Ｅ、戻り配管３Ｆ，吸入管３Ｇおよびホットガスバイパス回路３Ｈを冷媒回路１０が有している。冷媒を通過させるこれら配管のうち、室内側ガス管３Ｂおよび室外側ガス管３Ｅは、ガス状態のガス冷媒が多く通過するものであるが、通過する冷媒をガス冷媒に限っているものではない。また、室内側液管３Ｃおよび室外側液管３Ｄは、液状態の液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っているものではない。
【００３４】
上述の配管による冷媒回路１０の各機器の接続について説明する。吐出管３Ａは、圧縮機２１の吐出口と四路切換弁２２の第１ポートを接続する。室内側ガス管３Ｂは、四路切換弁２２の第２ポートと室内熱交換器４１の一端とを接続する。室内側液管３Ｃは、室内熱交換器４１の他端と室外電動膨張弁２４の一端とを接続する。室外側液管３Ｄは、室外電動膨張弁２４の他端と室外熱交換器２３の一端とを接続する。室外側ガス管３Ｅは、室外熱交換器２３の他端と四路切換弁２２の第３ポートを接続する。戻り配管３Ｆは、四路切換弁２２の第４ポートとアキュムレータ２５の流入口とを接続する。吸入管３Ｇは、アキュムレータ２５の流出口と圧縮機２１の吸入口とを接続する。ホットガスバイパス回路３Ｈは、吐出管３Ａの途中に設けられた分岐点Ａ１と室外側液管３Ｄの途中に設けられた分岐点Ｄ１とを接続する。ホットガスバイパス回路３Ｈには、その途中に、冷媒の通過を許容する状態と許容しない状態とを切り換えるためのホットガスバイパス弁２７が配置されている。
【００３５】
戻り配管３Ｆは、直管部３Ｆ１と、直管部３Ｆ１に続くＵ字状の湾曲管部３Ｆ２と、湾曲管部３Ｆ２に続く直管部３Ｆ３とからなる。直管部３Ｆ１には、第１の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１が取り付けられており、直管部３Ｆ３には第２の電磁誘導加熱ユニット６Ａ２が取り付けられている。また、直管部３Ｆ３には、電磁誘導加熱ユニット６Ａ２の下流側に戻り配管温度センサ３９が取り付けられている。
【００３６】
空気調和装置１は、四路切換弁２２により、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えることができる。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。即ち、暖房運転時には、四路切換弁２２の第ポートと第２ポートの間および第３ポートと第４ポートの間に冷媒が通り、室内熱交換器４１が冷媒の冷却器（凝縮器）として機能し、室外熱交換器２３が冷媒の加熱器（蒸発器）として機能する。一方、冷房運転時には、四路切換弁２２の第１ポートと第３ポートの間および第２ポートと第４ポートの間に冷媒が通り、室外熱交換器２３が冷媒の冷却器（凝縮器）として機能し、室内熱交換器４１が冷媒の加熱器（蒸発器）として機能する。
【００３７】
空気調和装置１には、その制御を行うための制御部１１が備わっている。制御部１１は、通信線１１ａによって接続された室外制御部１２と室内制御部１３とで構成され、室外制御部１２が室外機２内に配置される機器を制御し、室内制御部１３が室内機４内に配置される機器を制御する。制御部１１を含む制御系統については後述する。
【００３８】
〔電磁誘導加熱ユニットの構成〕
図２は電磁誘導加熱ユニットの外観を示す斜視図であり、図３は電磁誘導加熱ユニットの構成を示す断面図である。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１と電磁誘導加熱ユニット６Ａ２は同一の構成であるため、以下の説明は電磁誘導加熱ユニット６Ａ１について行う。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１が取り付けられているところの戻り配管３Ｆの直管部３Ｆ１は、内側の銅管３Ｆａと外側の磁性体からなるＳＵＳ（Stainless Used Steel）管Ｃｏ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６Ａ１の電磁誘導コイル６８は、直管部３Ｆ１の部分に巻回され、ＳＵＳ管Ｃｏの部分を径方向外側から覆うように配置されている。ＳＵＳ管Ｃｏは、磁性体であり、電磁誘導加熱の際に磁束がその内部に集中するので、ＳＵＳ管Ｃｏを通過する磁束を包むように渦電流が発生してＳＵＳ管Ｃｏが発熱する。ＳＵＳ管Ｃｏの外側には電流の流れる部材がないため、ＳＵＳ管Ｃｏが被加熱部材になる。ここで、被加熱部材とは、電磁誘導によって流れる電流で直接加熱される部材をいう。このとき、加熱量Ｐ（Ｗ）は、渦電流Ｉ（Ａ）とＳＵＳ管Ｃｏ自体の抵抗値Ｒ（Ω）により、Ｐ＝ＲＩ2で与えられる。磁性を有するＳＵＳ管Ｃｏは、例えばフェライト系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼などで形成される。
【００３９】
電磁誘導加熱ユニット６Ａ１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、電磁誘導コイル６８、遮蔽カバー７５、サーミスタ（図示省略）およびヒューズ（図示省略）を備えている。第１六角ナット６１は、樹脂製であって、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１を直管部３Ｆ１に対して電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の上端近傍で固定する。第２六角ナット６６は、樹脂製であって、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１を直管部３Ｆ１に対して電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の下端近傍で固定する。
【００４０】
第１ボビン蓋６３は、樹脂製であって、電磁誘導加熱ユニット６において直管部３Ｆ１と電磁誘導コイル６８との相対位置を決める部材の１つであり、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の上方でＳＵＳ管Ｃｏを周囲から覆う。第２ボビン蓋６４は、樹脂製であって、第１ボビン蓋６３と同一形状であって、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の下方でＳＵＳ管Ｃｏを周囲から覆う。
【００４１】
第１ボビン蓋６３は、直管部３Ｆ１を貫通させつつ、第１六角ナット６１と協同して直管部３Ｆ１と電磁誘導加熱ユニット６Ａ１とを固定させるための配管用筒状部６３ｃを有している。第１ボビン蓋６３は、コイル第１部分６８ｂおよびコイル第２部分６８ｃを通過させつつ保持するために、外周部分から内側に向けて形成された略Ｔ字状のフック形状部６３ａを有している。第１ボビン蓋６３は、ボビン本体６５とＳＵＳ管Ｃｏとの間に滞留している熱を外部に放出させるために上下方向に貫通した放熱開口６３ｂを複数有している。
【００４２】
第１ボビン蓋６３には、第１〜第４フェライトケース７１〜７４がネジ６９で螺着されている。第１ボビン蓋６３からは、サーミスタおよびヒューズが差し込めるようになっている。サーミスタは、ＳＵＳ管Ｃｏの外表面に対して直接接触するように取り付けられ、ＳＵＳ管Ｃｏの外表面の温度に応じた抵抗値を示す。ヒューズは、ＳＵＳ管Ｃｏの外表面に対して直接接触するように取り付けられ、ＳＵＳ管Ｃｏの表面温度が所定値を超えると電磁誘導加熱を停止させるため導通を遮断する。
【００４３】
第１ボビン蓋６３の下面側には、ボビン本体６５の上端円筒部の内側に位置することでボビン本体６５と嵌り合うボビン用筒上部６３ｇが下方に延びている。このボビン用筒上部６３ｇは、上述した放熱開口６３ｂなど必要な開口の貫通状態を閉ざすことないように、各開口の外縁に沿った部分から貫通方向に延びて形成されている。
【００４４】
なお、第１ボビン蓋６３が有している開口や形状は、第２ボビン蓋６４についても同様であり、第１ボビン蓋６３における６３番台の各部材番号は第２ボビン蓋６４における６４番台の部材番号にそれぞれ対応させて示し、説明は省略する。
【００４５】
ボビン本体６５は、図３に示すように、電磁誘導コイル６８が巻き付けられる円筒状の円筒部６５ａを有している。また、ボビン本体６５は、上端からわずかに下がった部分で径方向に突出して形成される第１巻き止め部６５ｓと、下端からわずかに上がった部分で径方向に突出して形成される第２巻き止め部６５ｔとを有している。第１巻き止め部６５ｓは、コイル第１部分６８ｂを挟み込むために径方向内側に窪んで形成されたコイル保持溝（図示省略）と、コイル第２部分６８ｃを挟み込むために径方向内側に窪んで形成されたコイル保持溝（図示省略）とを有している。ボビン本体６５の内側には、ＳＵＳ管Ｃｏとの間に空間が形成されている。
【００４６】
電磁誘導コイル６８が有しているコイル巻き付け部分６８ａ（図４参照）には、ボビン本体６５の外側において直管部３Ｆ１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。コイル第１部分６８ｂは、コイル巻き付け部分６８ａに対して電磁誘導コイル６８の一端側に延び、コイル第２部分６８ｃは電磁誘導コイル６８の一端側とは反対側である他端側に延びている。
【００４７】
コイル第１部分６８ｂおよびコイル第２部分６８ｃは、図４に示すように、制御用プリント基板１８と接続されている。この制御用プリント基板１８は、例えば周波数が数十ｋＨｚ程度、出力が数ｋＷ程度の高周波電源から供給を受ける。電磁誘導コイル６８は、この制御用プリント基板１８から高周波電流の供給を受ける。そして、制御用プリント基板１８は、制御部１１によって制御されている。
【００４８】
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および第４フェライトケース７４は、平面視において外側４方向から覆う位置に配置されかつＳＵＳ管Ｃｏの延びている方向に沿って延びるように配置され、ＳＵＳ管Ｃｏの延びる方向で第１ボビン蓋６３と第２ボビン蓋６４とを挟み込む。第１フェライトケース７１は、第１フェライト９８および第２フェライト９９を収容する部分を有している。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についても、第１フェライトケース７１と同様である。
【００４９】
この電磁誘導コイル６８は、第１〜第４フェライトケース７１〜７４の内側に位置している。これら第１〜第４フェライトケース７１〜７４の第１フェライト９８は、透磁率の高い素材であるフェライトによって磁束の通り道を形成しており、電磁誘導コイル６８に電流を流した際に、ＳＵＳ管Ｃｏおよび電磁誘導コイル６８の外側を通る磁束が集中する。この第１フェライト９８は、特に、電磁誘導加熱ユニット６の上端近傍および下端近傍の第１〜第４フェライトケース７１〜７４の収容部に収容される。第２フェライト９９についても、配置位置および形状以外は上記第１フェライト９８と同様であり、第１〜第４フェライトケース７１〜７４の収容部のうちボビン本体６５の外側近傍の位置に配置される。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１では、電磁誘導コイル６８の外側に第１フェライト９８および第２フェライト９９が設けられているために、電磁誘導コイル６８の外側を回る磁束の多くが流れので、漏れ磁束を低減させることができている。
【００５０】
電磁誘導コイル６８が制御用プリント基板１８から高周波電流の供給を受けると、コイル巻き付け部分６８ａで磁束を生じる。具体的には、コイル巻き付け部分６８ａの内側においては、磁束の大部分が強磁性体であるＳＵＳ管Ｃｏの中を通り、コイル巻き付け部分６８ａの外側においては、磁束の大部分が第１フェライト９８、第２フェライト９９および遮蔽カバー７５の中を通る。そして、ＳＵＳ管Ｃｏから出て第１フェライト９８、第２フェライト９９および遮蔽カバー７５を通り再びＳＵＳ管Ｃｏに戻る磁束は、ＳＵＳ管Ｃｏと第１フェライト９８および遮蔽カバー７５が近接している空気中を通る。例えば、図３に示すような第１フェライトケース７１および第３フェライトケース７３を含む断面で見ると、ＳＵＳ管Ｃｏから出て左右に広がった磁束は、空気中を横切って先ず第１ボビン蓋６３側の第１フェライト９８に入り、第１フェライト９８から第２フェライト９９を通って第２ボビン蓋６４側の第１フェライト９８から空気中に出る。第２ボビン蓋６４側の第１フェライト９８から空気中に出た磁束の大部分は再びＳＵＳ管Ｃｏの中を通って第１ボビン蓋６３の方に向かう。図３の平面において略楕円形状となるように閉じた磁束が生じる。このようにして生じた磁束によって、ＳＵＳ管Ｃｏには、電磁誘導による電流（渦電流）が生じ、ＳＵＳ管Ｃｏの表面近くで多く発熱が生じ、熱伝導性の高いＳＵＳ管Ｃｏおよび銅管３Ｆｂ１内を流れる冷媒に熱が伝達される。
【００５１】
遮蔽カバー７５は、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１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。図２に示すように、遮蔽カバー７５は、第１フェライトケース７１に対して、ネジ７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを介して螺着されることで固定されている。これにより、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１においては、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、周囲への磁気の影響を防止することができる。
【００５２】
〔制御系統〕
図５は制御系統の構成の概略を示すブロック図である。制御部１１の室外制御部１２と室内制御部１３は、通信線１１ａで接続されており（図１参照）、互いにデータの送受信を行っている。これら室外制御部１２や室内制御部１３は、各種センサの検出結果を受けて空気調和装置１の状態や周囲の状況や設定条件に応じて室外機２や室内機４を構成する機器に対して種々の指令を出力するために、マイクロコンピュータ（図示省略）やメモリ（図示省略）を内蔵している。
【００５３】
制御部１１の室外制御部１２には、吸入側圧力センサ３１、吐出側圧力センサ３２、吸入側温度センサ３３、吐出側温度センサ３４、熱交温度センサ３５、液側温度センサ３６、室外温度センサ３７および戻り配管温度センサ３９など各種のセンサが接続され、各センサにおける検出結果が入力される。
【００５４】
吸入側圧力センサ３１は、圧縮機２１の吸入側の冷媒の圧力を検出する。吐出側圧力センサ３２は、圧縮機２１の吐出側の冷媒の圧力を検出する。吸入側温度センサ３３は、圧縮機２１の吸入側の冷媒の温度を検出する。吐出側温度センサ３４は、圧縮機２１の吐出側の冷媒の温度を検出する。熱交温度センサ３５は、室外熱交換器２３内を流れる冷媒の温度を検出する。液側温度センサ３６は、室外熱交換器２３と室外電動膨張弁２４との間にあって、室外熱交換器２３の液側において冷媒の温度を検出する。室外温度センサ３７は、室外機２のユニットの吸入口側に設けられ、ユニット内に流入した外気の温度を検出する。戻り配管温度センサ３９は、直管部３Ｆ３の電磁誘導加熱ユニット６Ａ２よりも下流側に設けられ、直管部３Ｆ３の冷媒の温度を検出する。
【００５５】
また、室外制御部１２には、２つの制御用プリント基板１８、圧縮機２１、四路切換弁２２、室外電動膨張弁２４、室外ファン２６などの機器あるいは機器の制御端末が接続され、室外機２の各種の機器が室外制御部１２の制御の下で動作する。
【００５６】
室外制御部１２から制御用プリント基板１８には、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の出力を指示する信号が与えられ、室外制御部１２の指示に応じて制御用プリント基板１８から電磁誘導コイル６８に供給される高周波電流が増減する。それにより、ＳＵＳ管Ｃｏで発生する渦電流が増減して直管部３Ｆ１，３Ｆ３に流れる冷媒の加熱量が制御される。このとき、２台の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量を同じにする必要はない。例えば、上流側の直管部３Ｆ１を通る冷媒の方が液冷媒の割合が多いことから加熱され易いため、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の方の加熱量を多くすることができる。また、直管部３Ｆ１，３Ｆ３において電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により加熱される区間長を同じにする必要はない。例えば、下流側の直管部３Ｆ１を通る冷媒の方がガス冷媒の割合が多くなることから加熱され難くなるため、電磁誘導加熱ユニット６Ａ２の加熱区間の方を長く設定することができる。また、冷媒の流速により、湾曲管部３Ｆ２での攪拌効果が異なるため、例えば、冷媒循環量に応じて電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量の割合を変えることができる。これらの制御部１１における設定は予め加熱量を変えながら実機でのデータを取得して、最適な設定を求めておくことにより行うことができる。
【００５７】
室外制御部１２にはインバータ回路（図示省略）が設けられており、インバータ回路の出力の周波数によって圧縮機２１や室外ファン２６の回転数が制御される。四路切換弁２２は駆動部を有しており、室外制御部１２は、暖房運転と冷房運転との切り換えにおいて四路切換弁２２の接続を切り換えるときに四路切換弁２２の駆動部に対して切換の指令を出力する。また、室外制御部１２は、室外電動膨張弁２４の弁の開度を調整するため、開度を指示する制御信号を出力する。
【００５８】
室内制御部１３には、液側温度センサ４３、ガス側温度センサ４４および室内温度センサ４５が接続され、各センサにおける検出結果が入力される。液側温度センサ４３は、室内熱交換器４１の他端側に設けられ、室内熱交換器４１の液側において冷媒の温度を検出する。ガス側温度センサ４４は、室内熱交換器４１の一端側に設けられ、室内熱交換器４１のガス側において冷媒の温度を検出する。室内温度センサ４５は、室内機４のユニットの吸入口側に設けられ、ユニット内に流入した室内空気の温度を検出する。
【００５９】
また、室内制御部１３には、室内ファン４２、風向調節機構４６および表示部４７などが接続され、室内機４の各種の機器が室内制御部１３の制御の下で動作する。室内制御部１３にはインバータ回路（図示省略）が設けられており、インバータ回路の出力の周波数によって室内ファン４２の回転数が制御される。風向調節機構４６が室内機４に設けられたルーバー（図示省略）などの角度を変更することにより室内に吹き出す風の向きを調節することから、室内制御部１３はルーバーの角度や動作などの制御信号を出力する。室内制御部１３は、各種の表示を行うため表示部４７に対して表示を指示する信号を出力する。例えば、表示部４７に電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の状態を表示させることもできる。
【００６０】
〔冷媒回路の動作の概要〕
（暖房運転）
暖房運転時は、四路切換弁２２が図１の実線で示される状態になる。即ち、圧縮機２１の吐出側から吐出された冷媒は、順次、四路切換弁２２、室内熱交換器４１、室外電動膨張弁２４、室外熱交換器２３、四路切換弁２２、アキュムレータ２５を廻り、圧縮機２１の吸入側から吸入される。このとき、戻り配管３Ｆを通る冷媒は、直管部３Ｆ１，３Ｆ３において、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２による加熱を受ける。冷媒回路１０を循環する冷媒は、例えば二酸化炭素やＨＦＣやＨＣＦＣなどである。
【００６１】
まず、圧縮機２１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して、室内熱交換器４１に送られる。このとき、圧縮機２１の吸入側では、吸入側圧力センサ３１により吸入される冷媒の圧力が検知され、吐出側では、吐出側圧力センサ３２により吐出される冷媒の圧力が検知される。このとき同時に、圧縮機２１の吸入側では、吸入側温度センサ３３により吸入される冷媒の温度が検知され、吐出側では、吐出側温度センサ３４により吐出される冷媒の温度が検知される。
【００６２】
効率の良い暖房を行うため、圧縮機２１の回転数は、例えばリモートコントローラなどによる設定温度と室内温度との差を暖房負荷として求め、あるいは圧縮機２１から吐出される冷媒の温度と室内熱交換器４１の冷媒の温度とを用いるなどして暖房負荷を求め、暖房負荷に応じて制御される。また、空気調和装置１の故障などを防ぐために、吸入側圧力センサ３１および吐出側圧力センサ３２の検知結果に基づき、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力は所定低圧圧力よりも高く、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力は所定高圧圧力よりも低い範囲に入るように制御される。所定高圧圧力を超えた場合には、圧縮機２１の回転数を落として圧縮機２１の吐出圧力を低下させる。同様の理由から、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度が所定高温より高くらないよう吐出側温度センサ３４によりモニターされている。このように温度や圧力が十分に管理されなければならないことから、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により精度よく安定して加熱を行うことによって前述の圧力や温度の制御が行い易くなることは、効率の良い暖房や空気調和装置１の故障の防止に良い影響を与える。特に、運転開始時には、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量による温度上昇が主体的になるため、応答速度が速く、安定的で、精度の高い加熱量の制御が可能な電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を用いると有利である。
【００６３】
室内熱交換器４１に入る前に、ガス側温度センサ４４により圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒の入口温度が検出される。そして、室内熱交換器４１で冷媒と室内空気との間の熱交換が行われて冷媒は冷却される。例えば、冷媒がＨＦＣなどの場合、ガス冷媒から気液二相の状態または液冷媒に変化する。このとき室内熱交換器４１は凝縮器として機能しており、室内ファン４２の回転数を制御することで、室内熱交換器４１における冷媒の熱交換の状況が変わる。室内熱交換器４１を出る冷媒の温度は、液側温度センサ４３で検出されている。
【００６４】
室内熱交換器４１を出た冷媒は、室外電動膨張弁２４で減圧される。暖房負荷に応じて室外電動膨張弁２４の開度が調整され、また減圧された冷媒が所定の過熱度を有するように、室外電動膨張弁２４の開度が調整される。冷媒の過熱度は、例えば熱交温度センサ３５により検出される室外熱交換器２３の冷媒の温度と、吸入側温度センサ３３により検出される圧縮機２１に吸入される冷媒の温度との差に基づいて求められる。
【００６５】
室外電動膨張弁２４で減圧されて気液二相状態になった冷媒は、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３では、室外空気との間の熱交換により冷媒が加熱されてガス冷媒となる。このとき室外熱交換器２３が蒸発器として機能しており、室外ファン２６により室外空気の気流を発生して室外空気と冷媒との間の熱交換が促進されるが、室外ファン２６の回転数はＣＯＰが高くなるような熱交換が行えるように制御される。
【００６６】
室外熱交換器２３では、冷媒の蒸発温度が０℃以下になると着霜を生じる可能性があるので、液側温度センサ３６と室外温度センサ３７で検出した室外熱交換器２３の流入冷媒温度と外気温に基づいて着霜の有無を判断する。着霜があると熱交換の効率が低下して消費電力の増加や快適性の低下を招くので、着霜があるときには除霜運転を行う。
【００６７】
室外熱交換器２３で蒸発したガス冷媒は、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２５に送られる。そして、アキュムレータ２５の入る前の戻り配管３Ｆにおいて、冷媒は、順次直管部３Ｆ１、湾曲管部３Ｆ２および直管部３Ｆ３を通過する。直管部３Ｆ１の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１で加熱された冷媒は、ガス冷媒の密度が小さく液冷媒の密度が高いため湾曲管部３Ｆ２で攪拌され、さらに直管部３Ｆ３の電磁誘導加熱ユニット６Ａ２で加熱される。そのため、直管部３Ｆ３において管内面の熱伝達を受ける部分にガス冷媒が集中するのを避けることができ、直管部３Ｆ１に比べて大幅に加熱効率が低下するのを防止できる。この電磁誘導加熱ユニット６Ａ２で加熱された後の冷媒の温度は、戻り配管温度センサ３９により検出される。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２における加熱量の制御は、戻り配管温度センサ３９により検出される温度が目標温度になるように、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の出力によってフィードバック制御される。例えば、冷媒循環量と戻り配管温度センサ３９の検出温度と目標温度について、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の最適な加熱量の組み合わせを制御部１１に予め記憶させておくことによって、エネルギー消費を抑えた効率的な加熱が行える。
【００６８】
戻り配管３Ｆを通過してアキュムレータ２５に流入した冷媒は、アキュムレータ２５において気液分離されて、圧縮機２１に液冷媒が戻らないようになっている。それにより、圧縮機２１で液圧縮が起こって圧縮機２１が故障するのを防いでいる。
【００６９】
（冷房運転）
冷房運転時は、四路切換弁２２が図１の点線で示される状態になる。即ち、圧縮機１の吐出側から吐出された冷媒は、順次、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、室外電動膨張弁２４、室内熱交換器４１、四路切換弁２２、アキュムレータ２５を廻り、圧縮機１の吸入側から吸入される。
【００７０】
冷房運転の場合には、室外熱交換器２３が凝縮器として機能し、室内熱交換器４１が蒸発器として機能する。このように冷房運転の場合は、暖房運転に対して室外熱交換器２３と室内熱交換器４１の機能が入れ替わった状態になる。
【００７１】
まず、圧縮機２１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して、室外熱交換器２３に送られる。このとき、圧縮機２１の吸入側では、吸入側圧力センサ３１により吸入される冷媒の圧力が検知され、吐出側では、吐出側圧力センサ３２により吐出される冷媒の圧力が検知される。このとき同時に、圧縮機２１の吸入側では、吸入側温度センサ３３により吸入される冷媒の温度が検知され、吐出側では、吐出側温度センサ３４により吐出される冷媒の温度が検知される。
【００７２】
例えばリモートコントローラなどによる設定温度と室内温度との差を冷房負荷として求め、あるいは圧縮機２１から吐出される冷媒の温度と室外熱交換器２３の冷媒の温度とを用いるなどして冷房負荷を求め、冷房負荷に応じて圧縮機２１の回転数が制御される。また、空気調和装置１の故障を防止するため、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力や温度が制限されるのは暖房運転の場合と同様である。
【００７３】
室外熱交換器２３において、冷媒と室外空気との間の熱交換が行われて冷媒が冷却される。例えば冷媒がＨＦＣの場合には、ガス冷媒から気液二相の状態または液冷媒に変化する。このとき、熱交温度センサ３５により室外熱交換器２３の内部を流れる冷媒の温度が検出される。また、室外ファン２６の回転数を制御することで、室外熱交換器２３における冷媒の熱交換の状況が変わる。そして、室外熱交換器２３から室外電動膨張弁２４に送られる冷媒の温度が液側温度センサ３６により検出される。
【００７４】
室外熱交換器２３から送られてきた冷媒は、室外電動膨張弁２４で減圧される。このとき、冷房負荷に応じて室外電動膨張弁２４の開度が調整され、また減圧された冷媒が所定の過熱度を有するように、室外電動膨張弁２４の開度が調整される。冷媒の過熱度は、例えば熱交温度センサ３５により検出される室外熱交換器２３の冷媒の温度と、吸入側温度センサ３３により検出される圧縮機２１に吸入される冷媒の温度との差に基づいて求められる。
【００７５】
室外電動膨張弁２４で減圧されて気液二相状態になった冷媒は、室内熱交換器４１に送られる。室内熱交換器４１では、室内空気との間の熱交換により冷媒が加熱されてガス冷媒となる。室内ファン４２により室内空気の気流を発生して室内空気と冷媒との間の熱交換が促進される。
【００７６】
室内熱交換器４１で蒸発したガス冷媒は、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２５に送られる。そして、アキュムレータ２５の入る前の戻り配管３Ｆにおいて、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により加熱されるのは暖房運転の場合と同様である。戻り配管３Ｆを通過してアキュムレータ２５に流入した冷媒は、アキュムレータ２５において気液分離されて、圧縮機２１に液冷媒が戻らないようになっている。それにより、圧縮機２１で液圧縮が起こって圧縮機２１が故障するのを防いでいる。
【００７７】
冷房においては、熱を室外に放出するような運転を行うため、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２から空気調和のための熱を供給する必要はない。しかし、空気調和装置１の故障を防止するなど目的で液バックの防止や冷媒循環量の確保を行うため、正確で安定した加熱が要求される場面がある。
【００７８】
（除霜運転）
暖房運転時において、外気温度が低下すると室外熱交換器２３に着霜を生じる場合が出てくる。室外熱交換器２３に着霜すると、室外熱交換器２３における熱交換の効率が低下するため除霜運転が必要になる。そこで、暖房運転時において、例えば、室外熱交換器２３の温度を熱交温度センサ３５により検出し、検出された温度が所定温度以下になって着霜を生じていると判断されたときには、通常の暖房運転から除霜運転に切り換える。
【００７９】
加熱ユニットを持たない冷凍装置では、例えば室外熱交換器２３を凝縮器として機能させ、圧縮機２１から高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器２３に供給することにより、室外熱交換器２３を加熱して除霜を行う。加熱ユニットを持つ場合にも、同様に、室外熱交換器２３を凝縮器として機能させるように四路切換弁２２を切り換え、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を補助的に用いて室内熱交換器４１において室内空気と冷媒との間の熱交換能力を抑えつつ、凝縮器である室外熱交換器２３を加熱することもできる。
【００８０】
電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を補助的に用いて除霜を行う場合には、冷房運転時と同様に、四路切換弁２２の点線の接続で冷媒が供給される。圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２３に入り、室外熱交換器２３に付着した霜との間で熱交換を行って冷却される。室外電動膨張弁２４で減圧された冷媒が室内熱交換器４１に入るが、暖房運転時に行う除霜運転では、室内を冷却しない方が好ましいため、室内熱交換器４１での熱交換量が小さくなるように、室外電動膨張弁２４の開度と圧縮機２１の回転数が調整され、室内ファン４２の回転数も下げられる。圧縮機２１の吸入側で所定の過熱度を持つように、冷房運転時に比べて室内熱交換器４１における熱交換量が低下した分だけ電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２における加熱量を上げる。このとき、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２が戻り配管３Ｆに分流された冷媒を加熱するため、加熱量の制御性と応答性が高く、室外熱交換器２３を凝縮器として機能させる暖房運転時の除霜運転に十分に対応することができる。
【００８１】
また、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱能力が十分に大きい場合には、暖房運転を行いながら室外熱交換器２３の除霜を行うこともできる。暖房を行いながらの除霜運転の場合には、四路切換弁２２が実線の経路に切り換えられる。また、ホットガスバイパス弁２７を開いてホットガスバイパス回路３Ｈが開通されると共に室外電動膨張弁２４が絞られて、室内熱交換器４１から戻った冷媒と圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒との混合冷媒が室外熱交換器２３に供給される。それにより、室外熱交換器２３についた霜を溶かすことができる。一方、分岐点Ａ１で分岐して室内熱交換器４１に流れた高温高圧のガス冷媒によって、通常の暖房運転と同様に室内機４では暖房が行われる。
【００８２】
このとき、室外熱交換器２３は蒸発器としては機能しないため、室外熱交換器２３および室内熱交換器４１で消費される熱量は電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２から供給される。このときも、戻り配管温度センサ３９が所定温度になるように、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量が調整される。
【００８３】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る空気調和装置も、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と概略同じ構成を有しており、第２実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なる点は、電磁誘導加熱ユニットの構成である。
【００８４】
図６は、第２実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂの構成を説明するための概念図である。図６に示す戻り配管３Ｆは、図１に示す戻り配管３Ｆと同じ構成を有している。そして、第２実施形態でも第１実施形態と同様に、戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ｂが設けられている。しかし、第１実施形態では２台の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を設けたのに対し、第２実施形態では、戻り配管３Ｆに設けられる電磁誘導加熱ユニット６Ｂは一台である。
【００８５】
戻り配管３Ｆの中の２つの直管部３Ｆ１，３Ｆ３とＵ字状の湾曲管部３Ｆ２とからなる部分の全体に対して、電磁誘導加熱ユニット６Ｂが矢印Ｄｉｒ１の方向に抜差し可能に装着されている。そのため、電磁誘導加熱ユニット６Ｂは、平面視で略楕円状の開口部ＣＡを備える磁性体Ｃｏ１と、磁性体Ｃｏ１の周囲に巻回された電磁誘導コイル６８とを備えている。この電磁誘導加熱ユニット６Ｂは高周波電源Ｓｏから電力の供給を受ける。このように、電磁誘導加熱ユニット６Ｂの電磁誘導コイル６８が戻り配管３Ｆに対して抜差し可能に装着できるため、メンテナンスが容易に行える。また、磁性体Ｃｏ１も電磁誘導コイル６８と一緒に抜差しできるため一層メンテナンスし易くなっている。
【００８６】
図６の電磁誘導加熱ユニット６Ｂにおいて、磁性体Ｃｏ１が加熱されることから磁性体Ｃｏ１が戻り配管３Ｆの２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３に熱的に接するように設けられている。熱伝導の効果を上げるには、磁性体Ｃｏ１と直管部３Ｆ１，３Ｆ３の接触面積が大きい方が好ましいため、開口部ＣＡは直管部３Ｆ１，３Ｆ３に外接するように形成されて配置されている。なお、熱伝導の効率を上げるため、磁性体Ｃｏ１の開口部ＣＡに熱伝導率の高い金属などを嵌め込んでもよい。
【００８７】
電磁誘導加熱ユニット６Ｂで加熱された冷媒の温度について、戻り配管温度センサ３９による検知結果が、目標温度範囲に対し、目標温度範囲以下または目標温度範囲以上となった場合には高周波電源Ｓｏの出力を制御部１１により制御するのは、第１実施形態と同様である。第２実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂでは、１台で２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３を加熱するため、第１実施形態のように直管部３Ｆ１，３Ｆ３ごとに加熱量を調整することはできない。しかし、電磁誘導加熱ユニット６Ｂが一つ省けるため、コストを削減することができる。なお、直管部３Ｆ１，３Ｆ３ごとに磁性体Ｃｏ１との接触面積を異ならせることで、２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３の加熱量を異ならせることができる。
【００８８】
この戻り配管３Ｆを流れる冷媒は、矢印Ｆｌに示すように、左から流れてきて直管部３Ｆ１の入口から下に向かって直管部３Ｆ１を流れる。そして、湾曲管部３Ｆ２で急激にＵターンして上に向かって流れる。この湾曲管部３Ｆ２で流れの向きが変わるときに、ガス冷媒と液冷媒の密度差により冷媒の攪拌が起こる。それにより、直管部３Ｆ３の管内面に接触する液冷媒の割合が減少するのを抑制して、直管部３Ｆ３において直管部３Ｆ１よりも熱伝達の効率が低下するのを防止できる。
【００８９】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る空気調和装置も、電磁誘導加熱ユニットの周辺を除いて、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と同じ構成を有している。まず、第３実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なる点は、電磁誘導加熱ユニットの構成であり、第３実施形態の空気調和装置は第２実施形態の空気調和装置と同じ電磁誘導加熱ユニット６Ｂを用いている。また、第３実施形態と第１実施形態とが相違する点は戻り配管３Ｆの形状である。
【００９０】
図７は、第３実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂとその周辺構造を示す概念図である。図７において、図の上方が空気調和装置の上方と一致している。つまり、図７の戻り配管３Ｆは、水平に配置された直管部３Ｆ４，３Ｆ６と、上下に並んだ２本の直管部３Ｆ４，３Ｆ６を上下に繋ぐＵ字状の湾曲管部３Ｆ５とを有している。
【００９１】
戻り配管３Ｆの中の２つの直管部３Ｆ４，３Ｆ６とＵ字状の湾曲管部３Ｆ５とからなる部分の全体に対して、電磁誘導加熱ユニット６Ｂが矢印Ｄｉｒ２の方向（水平方向）に抜差し可能に装着されている。そのため、電磁誘導加熱ユニット６Ｂは、平面視で略楕円状の開口部ＣＡを備える磁性体Ｃｏ１と磁性体Ｃｏ１の周囲に巻回された電磁誘導コイル６８とを備え、高周波電源Ｓｏから電力の供給を受ける点およびそれによる効果も第２実施形態で説明した通りである。
【００９２】
図７の電磁誘導加熱ユニット６Ｂにおいて、磁性体Ｃｏ１が加熱されることから磁性体Ｃｏ１が戻り配管３Ｆの２本の直管部３Ｆ４，３Ｆ６に熱的に接するように設けられているのは第２実施形態と同様である。熱伝導の効果を上げるためには、磁性体Ｃｏ１と直管部３Ｆ４，３Ｆ６の接触面積が大きい方が好ましいため、磁性体Ｃｏ１は直管部３Ｆ４，３Ｆ６に外接するように形成されて取り付けられている。
【００９３】
この戻り配管３Ｆを流れる冷媒は、矢印Ｆｌに示すように、上から下に直管部３Ｆ４の入口に向かって流れ、直管部３Ｆ４で水平方向へ流れの向きを変える。そして、直管部３Ｆ４から湾曲管部３Ｆ５に向かって上向きに冷媒が流れる。このとき、直管部３Ｆ４では液体層（液冷媒）は下に形成され、加熱された気体層（ガス冷媒）は上部に流れるようになり、円滑な流れを構成することができる。また、直管部３Ｆ４の管内面に熱的に接触して加熱されることによりガス化した冷媒は、湾曲管部３Ｆ５で液冷媒と攪拌されるため、直管部３Ｆ６の管内面に熱的に接触する部分にガス冷媒が多く偏在するのを防げ、直管部３Ｆ６における加熱効率が直管部３Ｆ４に比べ大幅に低下するのを防止できる。
【００９４】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係る空気調和装置も、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と概略同じ構成を有しており、第４実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なる点は、電磁誘導加熱ユニットの構成である。
【００９５】
図８および図９は、第４実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｃと戻り配管３Ｆの構成を説明するための概念図である。図８および図９に示す戻り配管３Ｆは、図１に示す配管と同じ配管である。そして、第４実施形態でも第１実施形態と同様に、戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ｃが設けられている。しかし、第１実施形態では２台の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を設けたのに対し、第４実施形態では、戻り配管３Ｆに設けられる電磁誘導加熱ユニット６Ｃは１台である。
【００９６】
電磁誘導加熱ユニット６Ｃは、分割可能な磁性体Ｃｏ２、Ｃｏ３と、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３を挟んで配置された２つの電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２とを備えている。戻り配管３Ｆの中の２つの直管部３Ｆ７，３Ｆ９とＵ字状の湾曲管部３Ｆ８とからなる部分の全体に対して、電磁誘導加熱ユニット６Ｃのコイルが矢印Ｄｉｒ３の方向に抜差し可能に装着されている。矢印Ｄｉｒ３の方向は、直管部３Ｆ７，３Ｆ９と湾曲管部３Ｆ８を含む平面に沿う方向である。一方、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２を引き抜いた後に、矢印Ｄｉｒ４，Ｄｉｒ５の方向に分割して戻り配管３Ｆから取り外すことができる。なお、直管部３Ｆ７，３Ｆ９は支持部材ＳＰで空気調和装置に支持されており、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３を取り外しても空気調和装置における位置は変わらない。高周波電源Ｓｏから電力の供給を受ける点およびそれによる効果も第２実施形態で説明した通りである。
【００９７】
図７および図８の電磁誘導加熱ユニット６Ｃにおいて、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３が加熱されることから磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３が戻り配管３Ｆの２本の直管部３Ｆ７，３Ｆ９に熱的に接するように設けられている。熱伝導の効果を上げるためには、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３と直管部３Ｆ７，３Ｆ９の接触面積が大きい方が好ましいため、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、直管部３Ｆ７，３Ｆ９を覆い接するように形成されて取り付けられている。そのため、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、図８に示すように、平面視において、平行に配置されている直管部３Ｆ７，３Ｆ９の間隔に直管部３Ｆ７，３Ｆ９の直径を加えたよりも大きな幅を有している。また、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、図９に示すように、断面視において、磁束密度が高くなる直管部３Ｆ７，３Ｆ９の間だけでなく、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３の近接部から遠い表面まで延びている。これは、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３を伝わって直管部３Ｆ７，３Ｆ９の表面全体に熱を伝えるのに適した構造である。発熱量が同じであれば、直管部３Ｆ７，３Ｆ９の局部を高熱にするよりも、配管全体を同じ温度にする方が冷媒への熱伝達が行い易くなるからである。
【００９８】
電磁誘導加熱ユニット６Ｃで加熱された冷媒の温度について、戻り配管温度センサ３９による検知結果が、目標温度範囲に対し、目標温度範囲以下または目標温度範囲以上となった場合には高周波電源Ｓｏの出力を制御部１１により制御するのは、第２実施形態と同様である。なお、直管部３Ｆ７，３Ｆ９ごとに磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３との接触面積を異ならせることで、２本の直管部３Ｆ７，３Ｆ９の加熱量を異ならせることができるのは、第２実施形態と同様である。
【００９９】
この戻り配管３Ｆを流れる冷媒が、湾曲管部３Ｆ８で攪拌されるのは第２実施形態と同様である。また、戻り配管３Ｆを第３実施形態のように直管部が水平になるように配置することができ、そのように戻り配管３Ｆを形成した場合の効果は第３実施形態と同様になる。
【０１００】
〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態に係る空気調和装置も、電磁誘導加熱ユニットの周辺を除いて、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と同じ構成を有している。基本的には、第５実施形態では、第４実施形態と同じ構成の電磁誘導加熱ユニット６Ｄを用いている。また、第５実施形態と第１実施形態の相違点には戻り配管３Ｆの形状がある。
【０１０１】
図１０は、第５実施形態の電磁誘導加熱ユニットＤＢとその周辺構造を示す概念図である。図１０に示すように、図１０の戻り配管３Ｆは、３つの直管部３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４と、それらを繋ぐ２つのＵ字状の湾曲管部３Ｆ１１，３Ｆ１３からなっている。そのため、磁性体Ｃｏ４は、図１０に示すように、平面視において、平行な３本の直管部３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４に渡る幅を有している。この磁性体Ｃｏ４は、直管部３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４の３箇所で加熱するため、高温まで加熱し易くなっている。また、２つの湾曲管部３Ｆ１１，３Ｆ１３の２箇所で攪拌されるため、１箇所で攪拌する場合に比べて、冷媒の加熱ムラが少なくなる。また、戻り配管３Ｆを第３実施形態のように直管部が水平になるように配置することができ、そのように戻り配管３Ｆを形成した場合の効果は第３実施形態と同様になる。
【０１０２】
〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態に係る空気調和装置は、戻り配管の湾曲管部の内部構造を除いて、第１実施形態乃至第５実施形態のいずれかの空気調和装置と同様の構成を有している。上記各実施形態では、湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３の内周面は、凹凸のない滑らかな面になっている。第６実施形態では、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、湾曲管部３Ｆ１５に凸部１０１を設けて、凸部１０１を攪拌部材として用いている。図１１（ａ）は湾曲管部３Ｆ１５の側面断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ-Ｘ線断面図である。図１１（ａ）の湾曲管部３Ｆ１５には、攪拌部材として凸部１０１を一箇所設けた場合を示しているが、設ける箇所は複数であってもよい。また、攪拌部材を設ける場所も、曲率半径の大きい湾曲管部３Ｆ１５の外側の中間部分に限られず、例えば曲率半径の小さい側であってもよい。また、複数の攪拌部材を設けうる場合に、例えば凸部を千鳥に配置するなど、内周面に沿って流れる層流がいずれかの場所で攪拌されるように、全体に渡って設けることが好ましい。また、攪拌部材は、凸部に限られず、凹部であってもよく、また、凸部１０１のように湾曲管部３Ｆ１５の内壁と一体をなすものではなく、図１１（ｃ）に示す網１０２のような別部材であってもよいが、網１０２のように、冷媒の圧力損失が少ないものが好ましい。
【０１０３】
＜変形例＞
（ａ）
上記第１実施形態乃至第６実施形態においては、戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが設けられ、戻り配管３Ｆにおいて冷媒を電磁誘導により加熱する場合について説明したが、電磁誘導により過熱する箇所は、冷凍回路の戻り配管３Ｆのある場所に限られるものではなく、他の箇所であってもよい。他の箇所で電磁誘導により加熱する場合には、その箇所に電磁誘導加熱ユニットを取り付けるための湾曲管部や直管部が設けられる。
【０１０４】
（ｂ）第１実施形態乃至第６実施形態においては、湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３がＵ字状の場合について説明した。製造も容易であって攪拌効果も高いのでＵ字管が好ましいが、湾曲管部の形状はＵ字状に限られるものではない。例えばＬ字状でもよく、Ｌ字状を組み合わせてコ字状にしてもよい。また、例えば直管部３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０と、直管部３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４がねじれの位置に配置されるように湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３が湾曲していてもよい。
【０１０５】
＜特徴＞
（１）
空気調和装置１（冷凍装置）は、戻り配管３Ｆ（冷媒配管）に直管部３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０（第１延伸部）、直管部３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４（第２延伸部）および湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３と電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄとを備えている。例えば、湾曲管部３Ｆ２では、直管部３Ｆ１との境界が湾曲管部３Ｆ２の入口になり、直管部３Ｆ３との境界が湾曲管部３Ｆ２の出口になる。ここで境界とは、直管部３Ｆ１，３Ｆ３の終わりであって、管が曲がり始めるところである。
【０１０６】
例えば、第２実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂは、直管部３Ｆ１（第１延伸部）および直管部３Ｆ３（第２延伸部）を通過する冷媒に熱的に接触する部材である直管部３Ｆ１および直管部３Ｆ３を、磁性体Ｃｏ１を介して間接的に加熱している。この場合に、磁性体Ｃｏ１を取り除いて、直管部３Ｆ１，３Ｆ３を磁性体で構成すれば、直管部３Ｆ１，３Ｆ３が電磁誘導加熱ユニットにより直接的に加熱される部材になる。ここで、第１延伸部および第２延伸部は、直管部である場合が示されおり、直線状に延びていることが性能やコストや取り扱いなどの点で好ましいが、必ずしも直線状に延びていることが必須の要件ではない。
【０１０７】
例えば、直管部３Ｆ１（第１延伸部）で加熱されてガス冷媒となった冷媒がそのまま直管部３Ｆ３（第２延伸部）の管壁に沿って流れたのでは、直管部３Ｆ３における熱伝達率が低下して加熱効率が低下することになる。そこで、直管部３Ｆ１で加熱されて、管内周面でガス冷媒の含有率が高くなっている層流を、ガス冷媒と液冷媒の密度差を利用して湾曲管部３Ｆ２の湾曲で攪拌する。それにより、直管部３Ｆ３（第２延伸部）においては、攪拌された冷媒に直管部３Ｆ３を熱的に接触させて再び加熱することで冷媒を効率的に加熱する。
【０１０８】
このように、例えば、直管部３Ｆ１で加熱されてから、湾曲管部３Ｆ２を経由して、再び直管部３Ｆ３で加熱されるのであるが、この間に一度加熱された冷媒が攪拌されてサイド加熱されるという作用を受けている。しかし、この作用を及ぼしているものが、直管部３Ｆ１，３Ｆ２や湾曲管部３Ｆ２などの配管であるため、冷媒の流れを阻害するような圧力損失を生じさせるようなことがないため、冷凍回路の性能の低下を防止できる。
【０１０９】
配管だけで攪拌しようとする場合には、湾曲管部で冷媒の流れが急激な変更を受けることが攪拌効果を高める上で好ましい。そのためには、直管部、湾曲管部、直管部の繋がりにおいて、湾曲管部がＵ字状部分を持つことが好ましい。Ｕ字状部分では、入ってくる冷媒と出て行く冷媒の流れの向きが全く逆になるように変化するからである。
【０１１０】
また、戻り配管３Ｆの上下左右の配置は任意に行いえるが、湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３を直管部３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４（第２延伸部）よりも下に配置する場合には、冷媒の液体層が気体層よりも下に溜まり易いことから、下に溜まった液体層を加熱できるようになるため加熱効率がよい。
【０１１１】
（２）
第６実施形態に示したように、湾曲管部３Ｆ１５は、冷媒を攪拌するための凸部１０１（攪拌部材）を備えている。この凸部１０１（攪拌部材）は、湾曲管部３Ｆ１５の冷媒の流れを乱すことにより冷媒の攪拌を促進するものであるから、ガス冷媒と液冷媒に密度差を使って攪拌する湾曲管部３Ｆ１５の攪拌とは異質のものである。そのため、異質の攪拌効果を組み合わせるため、より高い攪拌効果を得ることができる。
【０１１２】
（３）
第２実施形態及び第３実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂの電磁誘導コイル６８は、並行に延びている直管部３Ｆ１，３Ｆ４（第１延伸部）と、直管部３Ｆ３，３Ｆ６（第２延伸部）とから、これらが伸びる方向に沿って引き抜いて分離することができる。そのため、こられは、一つの電磁誘導コイル６８で直管部３Ｆ１，３Ｆ４（第１延伸部）と、直管部３Ｆ３，３Ｆ６（第２延伸部）の複数個所の加熱ができることによりコイルの数や高周波電源Ｓｏを減らすことができ、コストを削減できる。また、電磁誘導加熱ユニット６Ｂを引き抜いて戻り配管３Ｆから分離した状態でメンテナンスができるようになる。
【０１１３】
また、第４実施形態及び第５実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｃ，６Ｄの電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１などは、直管部３Ｆ７，３Ｆ９，３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４を含む面を挟んで配置される。また、一組の電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２や一組の電磁誘導コイル６８Ｄ１などは、この面を貫く方向に対向している。そのため、取り外しが容易でメンテナンスが容易になる。また、一つの高周波電源Ｓｏで複数個所の加熱を行えるのでコストを削減できる。
【符号の説明】
【０１１４】
２ 室外機
４ 室内機
６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 電磁誘導加熱ユニット
１０ 冷媒回路
１１ 制御部
２１ 圧縮機
３Ｆ 戻り配管
３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０ 直管部（第１延伸部）
３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４ 直管部（第２延伸部）
３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３ 湾曲管部
６８，６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１ 電磁誘導コイル
１０１，１０２ 攪拌部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１５】
【特許文献１】特開平１１‐２１１１９５号公報
【特許文献２】特開平８‐３２６９９７号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を循環させる冷凍装置に関し、特に循環する冷媒を電磁誘導加熱により加熱する冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍装置には、冷凍サイクルにおいて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などが備えられている。一般的な蒸気圧縮冷凍サイクルでは、冷媒は、例えば暖房のために屋外に設けられた加熱器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おり、冷房のために室内に設けられた加熱器において室内空気との間で熱交換を行って熱を得ている。
【０００３】
ところで、特許文献１（特開平１１‐２１１１９５号公報）には、室内や屋外の空気から熱を得る蒸気圧縮冷凍サイクルの加熱器とは別に設けられた石油冷媒加熱機によって、冷媒が熱を得るシステムが提案されている。この石油冷媒加熱機では、石油を燃焼して、石油冷媒加熱機内に流れる冷媒を加熱する。このような大気中の空気が持つ熱エネルギー以外のエネルギーの供給を受ける石油冷媒加熱機やガスバーナなどの加熱ユニットを採用すると、冷媒が熱を必要とする場合に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が可能になる。また、加熱ユニットとしては、電気的なエネルギーの供給を受ける電磁誘導加熱方式を冷媒の加熱に採用することもできる。このように、大気の熱エネルギー以外のエネルギー供給を受ける加熱ユニットでは、エネルギーの投入量を増やせば急速な加熱も容易になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような電磁誘導加熱方式により加熱する加熱ユニットを、冷凍装置において採用すると、パイプ内を流れる冷媒を加熱しなければならなくなり、例えば特許文献２（特開平８‐３２６９９７号公報）に記載されているように電磁誘導加熱により加熱された部材を加熱対象である冷媒に熱的に接触させて加熱しなければならない。
【０００５】
ところが、冷凍装置の場合には、特許文献２に記載されている化学プラントなどに電磁誘導加熱方式を適用する場合と異なり、冷凍回路における圧力損失などに制限があるため、特許文献２に記載されているような複雑な部材で攪拌しながら冷媒を当該部材に熱的に接触させて加熱するということが難しい。
【０００６】
また、冷凍装置で用いる冷媒の場合には、加熱されることにより液冷媒からガス冷媒に変化することが多いが、一般に液冷媒に比べてガス冷媒の熱伝導率が低いため、加熱されてガス冷媒の割合が多くなるに従って加熱効率が低下する傾向がある。
【０００７】
本発明の課題は、電磁誘導加熱ユニットを備える冷凍装置において冷媒の加熱効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係る冷凍装置は、冷媒配管と電磁誘導加熱ユニットとを備えている。冷媒配管は、冷媒の入口と出口とを持っていて入口と出口の間が湾曲している湾曲管部、湾曲管部の入口から伸びる第１延伸部および湾曲管部の出口から伸びる第２延伸部を有している。電磁誘導加熱ユニットは、少なくとも第１延伸部および第２延伸部を通過する冷媒に熱的接触をする部材を電磁誘導により直接的または間接的に加熱する。
【０００９】
本発明によれば、冷媒配管の第１延伸部で加熱されてガス冷媒となって熱的接触をする部材との界面でガス冷媒の含有率が高くなっているものを、ガス冷媒と液冷媒の密度差を利用して湾曲管部の湾曲で攪拌して、冷媒配管の第２延伸部において冷媒と熱的に接触する部材で再び加熱することで第２延伸部において冷媒を効率的に加熱することができる。
【００１０】
第２発明に係る冷凍装置は、第１発明の冷凍装置であって、熱的接触をする部材が冷媒配管である。
【００１１】
本発明によれば、冷媒配管から熱を受けて冷媒がガス化することで、冷媒配管の第１延伸部の管内面周辺の空間に存在するガス冷媒の割合が増加して液冷媒の割合が減少する。湾曲管部で冷媒を攪拌することで、第２延伸部の管内面周辺の空間のガス冷媒の割合と液冷媒の割合について、液冷媒の割合を増す方向に改善され、第２延伸部からの熱伝達の効率が改善される。この場合、第１延伸部および第２延伸部に冷媒の流れを阻害するような圧力損失を生じさせるような部材がないため、冷凍回路の性能の低下を防止できる。
【００１２】
第３発明に係る冷凍装置は、第１発明または第２発明の冷凍装置であって、冷媒配管は、第１延伸部が第１直管部を含み、第２延伸部が第２直管部を含み、湾曲管部が少なくとも一つのＵ字状部分を含む。
【００１３】
本発明によれば、冷媒の流速が遅くならない直線状の第１直管部と第２直管部から、その間の湾曲管部のＵ字状部分に冷媒を導くことで、急激に冷媒の速度と進行方向が変更されることになって効率的に攪拌できる。
【００１４】
第４発明に係る冷凍装置は、第１発明から第３発明のいずれかの冷凍装置であって、湾曲管部は、内部の湾曲している部分に冷媒を攪拌するための攪拌部材を有する。
【００１５】
本発明によれば、湾曲管部におけるガス冷媒と液冷媒の密度差を利用した攪拌効果に加え、攪拌部材による攪拌効果という異質の攪拌効果を組み合わせるため、より高い攪拌効果を得ることができる。
【００１６】
第５発明に係る冷凍装置は、第１発明から第４発明のいずれかの冷凍装置であって、第１延伸部と第２延伸部は並行して延びている。また、電磁誘導加熱ユニットが有する電磁誘導コイルは、第１延伸部および第２延伸部が伸びる方向に沿って引き抜いて冷媒配管から分離可能に取り付けられている。
【００１７】
本発明によれば、一つのコイルで第１延伸部と第２延伸部の加熱ができることによりコイルの数を減らすことができる。また、電磁誘導加熱ユニットを引き抜いて冷媒配管から分離した状態でメンテナンスができるようになる。
【００１８】
第６発明に係る冷凍装置は、第１発明から第４発明のいずれかの冷凍装置であって、電磁誘導加熱ユニットは、少なくとも２つの電磁誘導コイルを有する。少なくとも２つの電磁誘導コイルは、第１延伸部および第２延伸部を含む面を貫く方向に、第１延伸部および第２延伸部を挟んで対向して配置される。
【００１９】
本発明によれば、一組のコイルで第１延伸部と第２延伸部の加熱ができるためコストの上昇を抑えながら、取外しが容易な一組のコイルで電磁誘導加熱ユニットを構成することができる。
【００２０】
第７発明に係る冷凍装置は、第１発明から第６発明のいずれかの冷凍装置であって、冷媒配管は、第２延伸部よりも湾曲管部が下に配置されている。
【００２１】
本発明によれば、冷媒の液体層が気体層よりも密度が高く、第１延伸部から湾曲管部を通って第２延伸部へと冷媒が上方に向かって流れるため液体層が下に溜まり易く、下に溜まった液体層の熱伝導率が高いことから第１延伸部で液体層が加熱されて加熱効率が向上する。同様に、第２延伸部から上方に冷媒が流れる場合には、第２延伸部でも加熱効率が向上する。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明に係る冷凍装置では、第２延伸部の加熱効率と第１延伸部の加熱効率の差を改善することで、電磁誘導加熱を安定的に精度よく制御することができる。
【００２３】
第２発明に係る冷凍装置では、冷媒回路の性能を低下させることなく、第２延伸部の加熱効率の改善ができる。
【００２４】
第３発明に係る冷凍装置では、湾曲管部における攪拌機能を改善し、第２延伸部の加熱効率の改善効果を向上させることができる。
【００２５】
第４発明に係る冷凍装置では、湾曲管部と攪拌部材とによる攪拌の相乗効果により攪拌機能を改善し、第２延伸部の加熱効率の改善効果を向上させることができる。
【００２６】
第５発明に係る冷凍装置では、電磁誘導加熱ユニットの構造の簡素化とメンテナンス性の向上によってコストを削減する効果がある。
【００２７】
第６発明に係る冷凍装置では、電磁誘導加熱ユニットのメンテナンス性を向上させることができる。
【００２８】
第７発明に係る冷凍装置では、少なくとも第１延伸部で加熱効率が改善され、加熱に要する消費エネルギーの漏洩を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態の冷凍装置を構成する冷媒回路を示す概略図。
【図２】電磁誘導加熱ユニットの一例の外観を示す斜視図。
【図３】図２の電磁誘導加熱ユニットの断面図。
【図４】電磁誘導加熱ユニットへの電力供給を説明するための概念図。
【図５】冷媒回路の制御部の構成を示すブロック図。
【図６】第２実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図７】第３実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図８】第４実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図９】第４実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す断面図。
【図１０】第５実施形態の冷凍装置の電磁誘導加熱ユニット周辺を示す概念図。
【図１１】（ａ）第６実施形態の湾曲管部の側面断面図。（ｂ）図１１（ａ）のＸ-Ｘ線断面図。（ｃ）湾曲管部の他の例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１実施形態〕
〔空気調和装置の概要〕
本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の構成の概要について図１を用いて説明する。図１は、空気調和装置１の冷媒回路１０を示す冷媒回路図である。空気調和装置１は、室外機２と室内機４とが冷媒配管によって接続された冷媒回路１０を備えており、熱源側装置の室外機２から供給される熱エネルギーを使って、利用側装置の室内機４が配置された空間の空気調和を行うものである。
【００３１】
空気調和装置１は、室外機２内に収容されている圧縮機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６Ａ１，６Ａ２などや、室内機４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などの各種の機器を備えている。
【００３２】
圧縮機２１は、圧縮機モータ（図示省略）により回転駆動される。圧縮機モータには、インバータを介して商用電源から電力が供給されている。その際、商用電源からインバータによって所望の周波数の交流に変換される。そして、圧縮機２１は、供給する交流の周波数を変更することによって圧縮機モータの回転数が変更され、これによって圧縮機２１の吐出量が変更されるよう構成されている。
【００３３】
図１の空気調和装置１においては、上述の各種の機器を接続するため、吐出管３Ａ、室内側ガス管３Ｂ、室内側液管３Ｃ、室外側液管３Ｄ，室外側ガス管３Ｅ、戻り配管３Ｆ，吸入管３Ｇおよびホットガスバイパス回路３Ｈを冷媒回路１０が有している。冷媒を通過させるこれら配管のうち、室内側ガス管３Ｂおよび室外側ガス管３Ｅは、ガス状態のガス冷媒が多く通過するものであるが、通過する冷媒をガス冷媒に限っているものではない。また、室内側液管３Ｃおよび室外側液管３Ｄは、液状態の液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っているものではない。
【００３４】
上述の配管による冷媒回路１０の各機器の接続について説明する。吐出管３Ａは、圧縮機２１の吐出口と四路切換弁２２の第１ポートを接続する。室内側ガス管３Ｂは、四路切換弁２２の第２ポートと室内熱交換器４１の一端とを接続する。室内側液管３Ｃは、室内熱交換器４１の他端と室外電動膨張弁２４の一端とを接続する。室外側液管３Ｄは、室外電動膨張弁２４の他端と室外熱交換器２３の一端とを接続する。室外側ガス管３Ｅは、室外熱交換器２３の他端と四路切換弁２２の第３ポートを接続する。戻り配管３Ｆは、四路切換弁２２の第４ポートとアキュムレータ２５の流入口とを接続する。吸入管３Ｇは、アキュムレータ２５の流出口と圧縮機２１の吸入口とを接続する。ホットガスバイパス回路３Ｈは、吐出管３Ａの途中に設けられた分岐点Ａ１と室外側液管３Ｄの途中に設けられた分岐点Ｄ１とを接続する。ホットガスバイパス回路３Ｈには、その途中に、冷媒の通過を許容する状態と許容しない状態とを切り換えるためのホットガスバイパス弁２７が配置されている。
【００３５】
戻り配管３Ｆは、直管部３Ｆ１と、直管部３Ｆ１に続くＵ字状の湾曲管部３Ｆ２と、湾曲管部３Ｆ２に続く直管部３Ｆ３とからなる。直管部３Ｆ１には、第１の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１が取り付けられており、直管部３Ｆ３には第２の電磁誘導加熱ユニット６Ａ２が取り付けられている。また、直管部３Ｆ３には、電磁誘導加熱ユニット６Ａ２の下流側に戻り配管温度センサ３９が取り付けられている。
【００３６】
空気調和装置１は、四路切換弁２２により、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えることができる。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。即ち、暖房運転時には、四路切換弁２２の第ポートと第２ポートの間および第３ポートと第４ポートの間に冷媒が通り、室内熱交換器４１が冷媒の冷却器（凝縮器）として機能し、室外熱交換器２３が冷媒の加熱器（蒸発器）として機能する。一方、冷房運転時には、四路切換弁２２の第１ポートと第３ポートの間および第２ポートと第４ポートの間に冷媒が通り、室外熱交換器２３が冷媒の冷却器（凝縮器）として機能し、室内熱交換器４１が冷媒の加熱器（蒸発器）として機能する。
【００３７】
空気調和装置１には、その制御を行うための制御部１１が備わっている。制御部１１は、通信線１１ａによって接続された室外制御部１２と室内制御部１３とで構成され、室外制御部１２が室外機２内に配置される機器を制御し、室内制御部１３が室内機４内に配置される機器を制御する。制御部１１を含む制御系統については後述する。
【００３８】
〔電磁誘導加熱ユニットの構成〕
図２は電磁誘導加熱ユニットの外観を示す斜視図であり、図３は電磁誘導加熱ユニットの構成を示す断面図である。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１と電磁誘導加熱ユニット６Ａ２は同一の構成であるため、以下の説明は電磁誘導加熱ユニット６Ａ１について行う。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１が取り付けられているところの戻り配管３Ｆの直管部３Ｆ１は、内側の銅管３Ｆａと外側の磁性体からなるＳＵＳ（Stainless Used Steel）管Ｃｏ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６Ａ１の電磁誘導コイル６８は、直管部３Ｆ１の部分に巻回され、ＳＵＳ管Ｃｏの部分を径方向外側から覆うように配置されている。ＳＵＳ管Ｃｏは、磁性体であり、電磁誘導加熱の際に磁束がその内部に集中するので、ＳＵＳ管Ｃｏを通過する磁束を包むように渦電流が発生してＳＵＳ管Ｃｏが発熱する。ＳＵＳ管Ｃｏの外側には電流の流れる部材がないため、ＳＵＳ管Ｃｏが被加熱部材になる。ここで、被加熱部材とは、電磁誘導によって流れる電流で直接加熱される部材をいう。このとき、加熱量Ｐ（Ｗ）は、渦電流Ｉ（Ａ）とＳＵＳ管Ｃｏ自体の抵抗値Ｒ（Ω）により、Ｐ＝ＲＩ2で与えられる。磁性を有するＳＵＳ管Ｃｏは、例えばフェライト系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼などで形成される。
【００３９】
電磁誘導加熱ユニット６Ａ１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、電磁誘導コイル６８、遮蔽カバー７５、サーミスタ（図示省略）およびヒューズ（図示省略）を備えている。第１六角ナット６１は、樹脂製であって、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１を直管部３Ｆ１に対して電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の上端近傍で固定する。第２六角ナット６６は、樹脂製であって、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１を直管部３Ｆ１に対して電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の下端近傍で固定する。
【００４０】
第１ボビン蓋６３は、樹脂製であって、電磁誘導加熱ユニット６において直管部３Ｆ１と電磁誘導コイル６８との相対位置を決める部材の１つであり、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の上方でＳＵＳ管Ｃｏを周囲から覆う。第２ボビン蓋６４は、樹脂製であって、第１ボビン蓋６３と同一形状であって、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の下方でＳＵＳ管Ｃｏを周囲から覆う。
【００４１】
第１ボビン蓋６３は、直管部３Ｆ１を貫通させつつ、第１六角ナット６１と協同して直管部３Ｆ１と電磁誘導加熱ユニット６Ａ１とを固定させるための配管用筒状部６３ｃを有している。第１ボビン蓋６３は、コイル第１部分６８ｂおよびコイル第２部分６８ｃを通過させつつ保持するために、外周部分から内側に向けて形成された略Ｔ字状のフック形状部６３ａを有している。第１ボビン蓋６３は、ボビン本体６５とＳＵＳ管Ｃｏとの間に滞留している熱を外部に放出させるために上下方向に貫通した放熱開口６３ｂを複数有している。
【００４２】
第１ボビン蓋６３には、第１〜第４フェライトケース７１〜７４がネジ６９で螺着されている。第１ボビン蓋６３からは、サーミスタおよびヒューズが差し込めるようになっている。サーミスタは、ＳＵＳ管Ｃｏの外表面に対して直接接触するように取り付けられ、ＳＵＳ管Ｃｏの外表面の温度に応じた抵抗値を示す。ヒューズは、ＳＵＳ管Ｃｏの外表面に対して直接接触するように取り付けられ、ＳＵＳ管Ｃｏの表面温度が所定値を超えると電磁誘導加熱を停止させるため導通を遮断する。
【００４３】
第１ボビン蓋６３の下面側には、ボビン本体６５の上端円筒部の内側に位置することでボビン本体６５と嵌り合うボビン用筒上部６３ｇが下方に延びている。このボビン用筒上部６３ｇは、上述した放熱開口６３ｂなど必要な開口の貫通状態を閉ざすことないように、各開口の外縁に沿った部分から貫通方向に延びて形成されている。
【００４４】
なお、第１ボビン蓋６３が有している開口や形状は、第２ボビン蓋６４についても同様であり、第１ボビン蓋６３における６３番台の各部材番号は第２ボビン蓋６４における６４番台の部材番号にそれぞれ対応させて示し、説明は省略する。
【００４５】
ボビン本体６５は、図３に示すように、電磁誘導コイル６８が巻き付けられる円筒状の円筒部６５ａを有している。また、ボビン本体６５は、上端からわずかに下がった部分で径方向に突出して形成される第１巻き止め部６５ｓと、下端からわずかに上がった部分で径方向に突出して形成される第２巻き止め部６５ｔとを有している。第１巻き止め部６５ｓは、コイル第１部分６８ｂを挟み込むために径方向内側に窪んで形成されたコイル保持溝（図示省略）と、コイル第２部分６８ｃを挟み込むために径方向内側に窪んで形成されたコイル保持溝（図示省略）とを有している。ボビン本体６５の内側には、ＳＵＳ管Ｃｏとの間に空間が形成されている。
【００４６】
電磁誘導コイル６８が有しているコイル巻き付け部分６８ａ（図４参照）には、ボビン本体６５の外側において直管部３Ｆ１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。コイル第１部分６８ｂは、コイル巻き付け部分６８ａに対して電磁誘導コイル６８の一端側に延び、コイル第２部分６８ｃは電磁誘導コイル６８の一端側とは反対側である他端側に延びている。
【００４７】
コイル第１部分６８ｂおよびコイル第２部分６８ｃは、図４に示すように、制御用プリント基板１８と接続されている。この制御用プリント基板１８は、例えば周波数が数十ｋＨｚ程度、出力が数ｋＷ程度の高周波電源から供給を受ける。電磁誘導コイル６８は、この制御用プリント基板１８から高周波電流の供給を受ける。そして、制御用プリント基板１８は、制御部１１によって制御されている。
【００４８】
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および第４フェライトケース７４は、平面視において外側４方向から覆う位置に配置されかつＳＵＳ管Ｃｏの延びている方向に沿って延びるように配置され、ＳＵＳ管Ｃｏの延びる方向で第１ボビン蓋６３と第２ボビン蓋６４とを挟み込む。第１フェライトケース７１は、第１フェライト９８および第２フェライト９９を収容する部分を有している。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についても、第１フェライトケース７１と同様である。
【００４９】
この電磁誘導コイル６８は、第１〜第４フェライトケース７１〜７４の内側に位置している。これら第１〜第４フェライトケース７１〜７４の第１フェライト９８は、透磁率の高い素材であるフェライトによって磁束の通り道を形成しており、電磁誘導コイル６８に電流を流した際に、ＳＵＳ管Ｃｏおよび電磁誘導コイル６８の外側を通る磁束が集中する。この第１フェライト９８は、特に、電磁誘導加熱ユニット６の上端近傍および下端近傍の第１〜第４フェライトケース７１〜７４の収容部に収容される。第２フェライト９９についても、配置位置および形状以外は上記第１フェライト９８と同様であり、第１〜第４フェライトケース７１〜７４の収容部のうちボビン本体６５の外側近傍の位置に配置される。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１では、電磁誘導コイル６８の外側に第１フェライト９８および第２フェライト９９が設けられているために、電磁誘導コイル６８の外側を回る磁束の多くが流れので、漏れ磁束を低減させることができている。
【００５０】
電磁誘導コイル６８が制御用プリント基板１８から高周波電流の供給を受けると、コイル巻き付け部分６８ａで磁束を生じる。具体的には、コイル巻き付け部分６８ａの内側においては、磁束の大部分が強磁性体であるＳＵＳ管Ｃｏの中を通り、コイル巻き付け部分６８ａの外側においては、磁束の大部分が第１フェライト９８、第２フェライト９９および遮蔽カバー７５の中を通る。そして、ＳＵＳ管Ｃｏから出て第１フェライト９８、第２フェライト９９および遮蔽カバー７５を通り再びＳＵＳ管Ｃｏに戻る磁束は、ＳＵＳ管Ｃｏと第１フェライト９８および遮蔽カバー７５が近接している空気中を通る。例えば、図３に示すような第１フェライトケース７１および第３フェライトケース７３を含む断面で見ると、ＳＵＳ管Ｃｏから出て左右に広がった磁束は、空気中を横切って先ず第１ボビン蓋６３側の第１フェライト９８に入り、第１フェライト９８から第２フェライト９９を通って第２ボビン蓋６４側の第１フェライト９８から空気中に出る。第２ボビン蓋６４側の第１フェライト９８から空気中に出た磁束の大部分は再びＳＵＳ管Ｃｏの中を通って第１ボビン蓋６３の方に向かう。図３の平面において略楕円形状となるように閉じた磁束が生じる。このようにして生じた磁束によって、ＳＵＳ管Ｃｏには、電磁誘導による電流（渦電流）が生じ、ＳＵＳ管Ｃｏの表面近くで多く発熱が生じ、熱伝導性の高いＳＵＳ管Ｃｏおよび銅管３Ｆｂ１内を流れる冷媒に熱が伝達される。
【００５１】
遮蔽カバー７５は、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１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。図２に示すように、遮蔽カバー７５は、第１フェライトケース７１に対して、ネジ７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄを介して螺着されることで固定されている。これにより、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１においては、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、周囲への磁気の影響を防止することができる。
【００５２】
〔制御系統〕
図５は制御系統の構成の概略を示すブロック図である。制御部１１の室外制御部１２と室内制御部１３は、通信線１１ａで接続されており（図１参照）、互いにデータの送受信を行っている。これら室外制御部１２や室内制御部１３は、各種センサの検出結果を受けて空気調和装置１の状態や周囲の状況や設定条件に応じて室外機２や室内機４を構成する機器に対して種々の指令を出力するために、マイクロコンピュータ（図示省略）やメモリ（図示省略）を内蔵している。
【００５３】
制御部１１の室外制御部１２には、吸入側圧力センサ３１、吐出側圧力センサ３２、吸入側温度センサ３３、吐出側温度センサ３４、熱交温度センサ３５、液側温度センサ３６、室外温度センサ３７および戻り配管温度センサ３９など各種のセンサが接続され、各センサにおける検出結果が入力される。
【００５４】
吸入側圧力センサ３１は、圧縮機２１の吸入側の冷媒の圧力を検出する。吐出側圧力センサ３２は、圧縮機２１の吐出側の冷媒の圧力を検出する。吸入側温度センサ３３は、圧縮機２１の吸入側の冷媒の温度を検出する。吐出側温度センサ３４は、圧縮機２１の吐出側の冷媒の温度を検出する。熱交温度センサ３５は、室外熱交換器２３内を流れる冷媒の温度を検出する。液側温度センサ３６は、室外熱交換器２３と室外電動膨張弁２４との間にあって、室外熱交換器２３の液側において冷媒の温度を検出する。室外温度センサ３７は、室外機２のユニットの吸入口側に設けられ、ユニット内に流入した外気の温度を検出する。戻り配管温度センサ３９は、直管部３Ｆ３の電磁誘導加熱ユニット６Ａ２よりも下流側に設けられ、直管部３Ｆ３の冷媒の温度を検出する。
【００５５】
また、室外制御部１２には、２つの制御用プリント基板１８、圧縮機２１、四路切換弁２２、室外電動膨張弁２４、室外ファン２６などの機器あるいは機器の制御端末が接続され、室外機２の各種の機器が室外制御部１２の制御の下で動作する。
【００５６】
室外制御部１２から制御用プリント基板１８には、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の出力を指示する信号が与えられ、室外制御部１２の指示に応じて制御用プリント基板１８から電磁誘導コイル６８に供給される高周波電流が増減する。それにより、ＳＵＳ管Ｃｏで発生する渦電流が増減して直管部３Ｆ１，３Ｆ３に流れる冷媒の加熱量が制御される。このとき、２台の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量を同じにする必要はない。例えば、上流側の直管部３Ｆ１を通る冷媒の方が液冷媒の割合が多いことから加熱され易いため、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１の方の加熱量を多くすることができる。また、直管部３Ｆ１，３Ｆ３において電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により加熱される区間長を同じにする必要はない。例えば、下流側の直管部３Ｆ１を通る冷媒の方がガス冷媒の割合が多くなることから加熱され難くなるため、電磁誘導加熱ユニット６Ａ２の加熱区間の方を長く設定することができる。また、冷媒の流速により、湾曲管部３Ｆ２での攪拌効果が異なるため、例えば、冷媒循環量に応じて電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量の割合を変えることができる。これらの制御部１１における設定は予め加熱量を変えながら実機でのデータを取得して、最適な設定を求めておくことにより行うことができる。
【００５７】
室外制御部１２にはインバータ回路（図示省略）が設けられており、インバータ回路の出力の周波数によって圧縮機２１や室外ファン２６の回転数が制御される。四路切換弁２２は駆動部を有しており、室外制御部１２は、暖房運転と冷房運転との切り換えにおいて四路切換弁２２の接続を切り換えるときに四路切換弁２２の駆動部に対して切換の指令を出力する。また、室外制御部１２は、室外電動膨張弁２４の弁の開度を調整するため、開度を指示する制御信号を出力する。
【００５８】
室内制御部１３には、液側温度センサ４３、ガス側温度センサ４４および室内温度センサ４５が接続され、各センサにおける検出結果が入力される。液側温度センサ４３は、室内熱交換器４１の他端側に設けられ、室内熱交換器４１の液側において冷媒の温度を検出する。ガス側温度センサ４４は、室内熱交換器４１の一端側に設けられ、室内熱交換器４１のガス側において冷媒の温度を検出する。室内温度センサ４５は、室内機４のユニットの吸入口側に設けられ、ユニット内に流入した室内空気の温度を検出する。
【００５９】
また、室内制御部１３には、室内ファン４２、風向調節機構４６および表示部４７などが接続され、室内機４の各種の機器が室内制御部１３の制御の下で動作する。室内制御部１３にはインバータ回路（図示省略）が設けられており、インバータ回路の出力の周波数によって室内ファン４２の回転数が制御される。風向調節機構４６が室内機４に設けられたルーバー（図示省略）などの角度を変更することにより室内に吹き出す風の向きを調節することから、室内制御部１３はルーバーの角度や動作などの制御信号を出力する。室内制御部１３は、各種の表示を行うため表示部４７に対して表示を指示する信号を出力する。例えば、表示部４７に電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の状態を表示させることもできる。
【００６０】
〔冷媒回路の動作の概要〕
（暖房運転）
暖房運転時は、四路切換弁２２が図１の実線で示される状態になる。即ち、圧縮機２１の吐出側から吐出された冷媒は、順次、四路切換弁２２、室内熱交換器４１、室外電動膨張弁２４、室外熱交換器２３、四路切換弁２２、アキュムレータ２５を廻り、圧縮機２１の吸入側から吸入される。このとき、戻り配管３Ｆを通る冷媒は、直管部３Ｆ１，３Ｆ３において、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２による加熱を受ける。冷媒回路１０を循環する冷媒は、例えば二酸化炭素やＨＦＣやＨＣＦＣなどである。
【００６１】
まず、圧縮機２１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して、室内熱交換器４１に送られる。このとき、圧縮機２１の吸入側では、吸入側圧力センサ３１により吸入される冷媒の圧力が検知され、吐出側では、吐出側圧力センサ３２により吐出される冷媒の圧力が検知される。このとき同時に、圧縮機２１の吸入側では、吸入側温度センサ３３により吸入される冷媒の温度が検知され、吐出側では、吐出側温度センサ３４により吐出される冷媒の温度が検知される。
【００６２】
効率の良い暖房を行うため、圧縮機２１の回転数は、例えばリモートコントローラなどによる設定温度と室内温度との差を暖房負荷として求め、あるいは圧縮機２１から吐出される冷媒の温度と室内熱交換器４１の冷媒の温度とを用いるなどして暖房負荷を求め、暖房負荷に応じて制御される。また、空気調和装置１の故障などを防ぐために、吸入側圧力センサ３１および吐出側圧力センサ３２の検知結果に基づき、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力は所定低圧圧力よりも高く、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力は所定高圧圧力よりも低い範囲に入るように制御される。所定高圧圧力を超えた場合には、圧縮機２１の回転数を落として圧縮機２１の吐出圧力を低下させる。同様の理由から、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度が所定高温より高くらないよう吐出側温度センサ３４によりモニターされている。このように温度や圧力が十分に管理されなければならないことから、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により精度よく安定して加熱を行うことによって前述の圧力や温度の制御が行い易くなることは、効率の良い暖房や空気調和装置１の故障の防止に良い影響を与える。特に、運転開始時には、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量による温度上昇が主体的になるため、応答速度が速く、安定的で、精度の高い加熱量の制御が可能な電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を用いると有利である。
【００６３】
室内熱交換器４１に入る前に、ガス側温度センサ４４により圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒の入口温度が検出される。そして、室内熱交換器４１で冷媒と室内空気との間の熱交換が行われて冷媒は冷却される。例えば、冷媒がＨＦＣなどの場合、ガス冷媒から気液二相の状態または液冷媒に変化する。このとき室内熱交換器４１は凝縮器として機能しており、室内ファン４２の回転数を制御することで、室内熱交換器４１における冷媒の熱交換の状況が変わる。室内熱交換器４１を出る冷媒の温度は、液側温度センサ４３で検出されている。
【００６４】
室内熱交換器４１を出た冷媒は、室外電動膨張弁２４で減圧される。暖房負荷に応じて室外電動膨張弁２４の開度が調整され、また減圧された冷媒が所定の過熱度を有するように、室外電動膨張弁２４の開度が調整される。冷媒の過熱度は、例えば熱交温度センサ３５により検出される室外熱交換器２３の冷媒の温度と、吸入側温度センサ３３により検出される圧縮機２１に吸入される冷媒の温度との差に基づいて求められる。
【００６５】
室外電動膨張弁２４で減圧されて気液二相状態になった冷媒は、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３では、室外空気との間の熱交換により冷媒が加熱されてガス冷媒となる。このとき室外熱交換器２３が蒸発器として機能しており、室外ファン２６により室外空気の気流を発生して室外空気と冷媒との間の熱交換が促進されるが、室外ファン２６の回転数はＣＯＰが高くなるような熱交換が行えるように制御される。
【００６６】
室外熱交換器２３では、冷媒の蒸発温度が０℃以下になると着霜を生じる可能性があるので、液側温度センサ３６と室外温度センサ３７で検出した室外熱交換器２３の流入冷媒温度と外気温に基づいて着霜の有無を判断する。着霜があると熱交換の効率が低下して消費電力の増加や快適性の低下を招くので、着霜があるときには除霜運転を行う。
【００６７】
室外熱交換器２３で蒸発したガス冷媒は、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２５に送られる。そして、アキュムレータ２５の入る前の戻り配管３Ｆにおいて、冷媒は、順次直管部３Ｆ１、湾曲管部３Ｆ２および直管部３Ｆ３を通過する。直管部３Ｆ１の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１で加熱された冷媒は、ガス冷媒の密度が小さく液冷媒の密度が高いため湾曲管部３Ｆ２で攪拌され、さらに直管部３Ｆ３の電磁誘導加熱ユニット６Ａ２で加熱される。そのため、直管部３Ｆ３において管内面の熱伝達を受ける部分にガス冷媒が集中するのを避けることができ、直管部３Ｆ１に比べて大幅に加熱効率が低下するのを防止できる。この電磁誘導加熱ユニット６Ａ２で加熱された後の冷媒の温度は、戻り配管温度センサ３９により検出される。電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２における加熱量の制御は、戻り配管温度センサ３９により検出される温度が目標温度になるように、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の出力によってフィードバック制御される。例えば、冷媒循環量と戻り配管温度センサ３９の検出温度と目標温度について、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の最適な加熱量の組み合わせを制御部１１に予め記憶させておくことによって、エネルギー消費を抑えた効率的な加熱が行える。
【００６８】
戻り配管３Ｆを通過してアキュムレータ２５に流入した冷媒は、アキュムレータ２５において気液分離されて、圧縮機２１に液冷媒が戻らないようになっている。それにより、圧縮機２１で液圧縮が起こって圧縮機２１が故障するのを防いでいる。
【００６９】
（冷房運転）
冷房運転時は、四路切換弁２２が図１の点線で示される状態になる。即ち、圧縮機１の吐出側から吐出された冷媒は、順次、四路切換弁２２、室外熱交換器２３、室外電動膨張弁２４、室内熱交換器４１、四路切換弁２２、アキュムレータ２５を廻り、圧縮機１の吸入側から吸入される。
【００７０】
冷房運転の場合には、室外熱交換器２３が凝縮器として機能し、室内熱交換器４１が蒸発器として機能する。このように冷房運転の場合は、暖房運転に対して室外熱交換器２３と室内熱交換器４１の機能が入れ替わった状態になる。
【００７１】
まず、圧縮機２１で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、四路切換弁２２を経由して、室外熱交換器２３に送られる。このとき、圧縮機２１の吸入側では、吸入側圧力センサ３１により吸入される冷媒の圧力が検知され、吐出側では、吐出側圧力センサ３２により吐出される冷媒の圧力が検知される。このとき同時に、圧縮機２１の吸入側では、吸入側温度センサ３３により吸入される冷媒の温度が検知され、吐出側では、吐出側温度センサ３４により吐出される冷媒の温度が検知される。
【００７２】
例えばリモートコントローラなどによる設定温度と室内温度との差を冷房負荷として求め、あるいは圧縮機２１から吐出される冷媒の温度と室外熱交換器２３の冷媒の温度とを用いるなどして冷房負荷を求め、冷房負荷に応じて圧縮機２１の回転数が制御される。また、空気調和装置１の故障を防止するため、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力や温度が制限されるのは暖房運転の場合と同様である。
【００７３】
室外熱交換器２３において、冷媒と室外空気との間の熱交換が行われて冷媒が冷却される。例えば冷媒がＨＦＣの場合には、ガス冷媒から気液二相の状態または液冷媒に変化する。このとき、熱交温度センサ３５により室外熱交換器２３の内部を流れる冷媒の温度が検出される。また、室外ファン２６の回転数を制御することで、室外熱交換器２３における冷媒の熱交換の状況が変わる。そして、室外熱交換器２３から室外電動膨張弁２４に送られる冷媒の温度が液側温度センサ３６により検出される。
【００７４】
室外熱交換器２３から送られてきた冷媒は、室外電動膨張弁２４で減圧される。このとき、冷房負荷に応じて室外電動膨張弁２４の開度が調整され、また減圧された冷媒が所定の過熱度を有するように、室外電動膨張弁２４の開度が調整される。冷媒の過熱度は、例えば熱交温度センサ３５により検出される室外熱交換器２３の冷媒の温度と、吸入側温度センサ３３により検出される圧縮機２１に吸入される冷媒の温度との差に基づいて求められる。
【００７５】
室外電動膨張弁２４で減圧されて気液二相状態になった冷媒は、室内熱交換器４１に送られる。室内熱交換器４１では、室内空気との間の熱交換により冷媒が加熱されてガス冷媒となる。室内ファン４２により室内空気の気流を発生して室内空気と冷媒との間の熱交換が促進される。
【００７６】
室内熱交換器４１で蒸発したガス冷媒は、四路切換弁２２を経由してアキュムレータ２５に送られる。そして、アキュムレータ２５の入る前の戻り配管３Ｆにおいて、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２により加熱されるのは暖房運転の場合と同様である。戻り配管３Ｆを通過してアキュムレータ２５に流入した冷媒は、アキュムレータ２５において気液分離されて、圧縮機２１に液冷媒が戻らないようになっている。それにより、圧縮機２１で液圧縮が起こって圧縮機２１が故障するのを防いでいる。
【００７７】
冷房においては、熱を室外に放出するような運転を行うため、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２から空気調和のための熱を供給する必要はない。しかし、空気調和装置１の故障を防止するなど目的で液バックの防止や冷媒循環量の確保を行うため、正確で安定した加熱が要求される場面がある。
【００７８】
（除霜運転）
暖房運転時において、外気温度が低下すると室外熱交換器２３に着霜を生じる場合が出てくる。室外熱交換器２３に着霜すると、室外熱交換器２３における熱交換の効率が低下するため除霜運転が必要になる。そこで、暖房運転時において、例えば、室外熱交換器２３の温度を熱交温度センサ３５により検出し、検出された温度が所定温度以下になって着霜を生じていると判断されたときには、通常の暖房運転から除霜運転に切り換える。
【００７９】
加熱ユニットを持たない冷凍装置では、例えば室外熱交換器２３を凝縮器として機能させ、圧縮機２１から高温高圧のガス冷媒を室外熱交換器２３に供給することにより、室外熱交換器２３を加熱して除霜を行う。加熱ユニットを持つ場合にも、同様に、室外熱交換器２３を凝縮器として機能させるように四路切換弁２２を切り換え、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を補助的に用いて室内熱交換器４１において室内空気と冷媒との間の熱交換能力を抑えつつ、凝縮器である室外熱交換器２３を加熱することもできる。
【００８０】
電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を補助的に用いて除霜を行う場合には、冷房運転時と同様に、四路切換弁２２の点線の接続で冷媒が供給される。圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２３に入り、室外熱交換器２３に付着した霜との間で熱交換を行って冷却される。室外電動膨張弁２４で減圧された冷媒が室内熱交換器４１に入るが、暖房運転時に行う除霜運転では、室内を冷却しない方が好ましいため、室内熱交換器４１での熱交換量が小さくなるように、室外電動膨張弁２４の開度と圧縮機２１の回転数が調整され、室内ファン４２の回転数も下げられる。圧縮機２１の吸入側で所定の過熱度を持つように、冷房運転時に比べて室内熱交換器４１における熱交換量が低下した分だけ電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２における加熱量を上げる。このとき、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２が戻り配管３Ｆに分流された冷媒を加熱するため、加熱量の制御性と応答性が高く、室外熱交換器２３を凝縮器として機能させる暖房運転時の除霜運転に十分に対応することができる。
【００８１】
また、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱能力が十分に大きい場合には、暖房運転を行いながら室外熱交換器２３の除霜を行うこともできる。暖房を行いながらの除霜運転の場合には、四路切換弁２２が実線の経路に切り換えられる。また、ホットガスバイパス弁２７を開いてホットガスバイパス回路３Ｈが開通されると共に室外電動膨張弁２４が絞られて、室内熱交換器４１から戻った冷媒と圧縮機２１から吐出された高温高圧のガス冷媒との混合冷媒が室外熱交換器２３に供給される。それにより、室外熱交換器２３についた霜を溶かすことができる。一方、分岐点Ａ１で分岐して室内熱交換器４１に流れた高温高圧のガス冷媒によって、通常の暖房運転と同様に室内機４では暖房が行われる。
【００８２】
このとき、室外熱交換器２３は蒸発器としては機能しないため、室外熱交換器２３および室内熱交換器４１で消費される熱量は電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２から供給される。このときも、戻り配管温度センサ３９が所定温度になるように、電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２の加熱量が調整される。
【００８３】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る空気調和装置も、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と概略同じ構成を有しており、第２実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なる点は、電磁誘導加熱ユニットの構成である。
【００８４】
図６は、第２実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂの構成を説明するための概念図である。図６に示す戻り配管３Ｆは、図１に示す戻り配管３Ｆと同じ構成を有している。そして、第２実施形態でも第１実施形態と同様に、戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ｂが設けられている。しかし、第１実施形態では２台の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を設けたのに対し、第２実施形態では、戻り配管３Ｆに設けられる電磁誘導加熱ユニット６Ｂは一台である。
【００８５】
戻り配管３Ｆの中の２つの直管部３Ｆ１，３Ｆ３とＵ字状の湾曲管部３Ｆ２とからなる部分の全体に対して、電磁誘導加熱ユニット６Ｂが矢印Ｄｉｒ１の方向に抜差し可能に装着されている。そのため、電磁誘導加熱ユニット６Ｂは、平面視で略楕円状の開口部ＣＡを備える磁性体Ｃｏ１と、磁性体Ｃｏ１の周囲に巻回された電磁誘導コイル６８とを備えている。この電磁誘導加熱ユニット６Ｂは高周波電源Ｓｏから電力の供給を受ける。このように、電磁誘導加熱ユニット６Ｂの電磁誘導コイル６８が戻り配管３Ｆに対して抜差し可能に装着できるため、メンテナンスが容易に行える。また、磁性体Ｃｏ１も電磁誘導コイル６８と一緒に抜差しできるため一層メンテナンスし易くなっている。
【００８６】
図６の電磁誘導加熱ユニット６Ｂにおいて、磁性体Ｃｏ１が加熱されることから磁性体Ｃｏ１が戻り配管３Ｆの２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３に熱的に接するように設けられている。熱伝導の効果を上げるには、磁性体Ｃｏ１と直管部３Ｆ１，３Ｆ３の接触面積が大きい方が好ましいため、開口部ＣＡは直管部３Ｆ１，３Ｆ３に外接するように形成されて配置されている。なお、熱伝導の効率を上げるため、磁性体Ｃｏ１の開口部ＣＡに熱伝導率の高い金属などを嵌め込んでもよい。
【００８７】
電磁誘導加熱ユニット６Ｂで加熱された冷媒の温度について、戻り配管温度センサ３９による検知結果が、目標温度範囲に対し、目標温度範囲以下または目標温度範囲以上となった場合には高周波電源Ｓｏの出力を制御部１１により制御するのは、第１実施形態と同様である。第２実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂでは、１台で２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３を加熱するため、第１実施形態のように直管部３Ｆ１，３Ｆ３ごとに加熱量を調整することはできない。しかし、電磁誘導加熱ユニット６Ｂが一つ省けるため、コストを削減することができる。なお、直管部３Ｆ１，３Ｆ３ごとに磁性体Ｃｏ１との接触面積を異ならせることで、２本の直管部３Ｆ１，３Ｆ３の加熱量を異ならせることができる。
【００８８】
この戻り配管３Ｆを流れる冷媒は、矢印Ｆｌに示すように、左から流れてきて直管部３Ｆ１の入口から下に向かって直管部３Ｆ１を流れる。そして、湾曲管部３Ｆ２で急激にＵターンして上に向かって流れる。この湾曲管部３Ｆ２で流れの向きが変わるときに、ガス冷媒と液冷媒の密度差により冷媒の攪拌が起こる。それにより、直管部３Ｆ３の管内面に接触する液冷媒の割合が減少するのを抑制して、直管部３Ｆ３において直管部３Ｆ１よりも熱伝達の効率が低下するのを防止できる。
【００８９】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る空気調和装置も、電磁誘導加熱ユニットの周辺を除いて、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と同じ構成を有している。まず、第３実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なる点は、電磁誘導加熱ユニットの構成であり、第３実施形態の空気調和装置は第２実施形態の空気調和装置と同じ電磁誘導加熱ユニット６Ｂを用いている。また、第３実施形態と第１実施形態とが相違する点は戻り配管３Ｆの形状である。
【００９０】
図７は、第３実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂとその周辺構造を示す概念図である。図７において、図の上方が空気調和装置の上方と一致している。つまり、図７の戻り配管３Ｆは、水平に配置された直管部３Ｆ４，３Ｆ６と、上下に並んだ２本の直管部３Ｆ４，３Ｆ６を上下に繋ぐＵ字状の湾曲管部３Ｆ５とを有している。
【００９１】
戻り配管３Ｆの中の２つの直管部３Ｆ４，３Ｆ６とＵ字状の湾曲管部３Ｆ５とからなる部分の全体に対して、電磁誘導加熱ユニット６Ｂが矢印Ｄｉｒ２の方向（水平方向）に抜差し可能に装着されている。そのため、電磁誘導加熱ユニット６Ｂは、平面視で略楕円状の開口部ＣＡを備える磁性体Ｃｏ１と磁性体Ｃｏ１の周囲に巻回された電磁誘導コイル６８とを備え、高周波電源Ｓｏから電力の供給を受ける点およびそれによる効果も第２実施形態で説明した通りである。
【００９２】
図７の電磁誘導加熱ユニット６Ｂにおいて、磁性体Ｃｏ１が加熱されることから磁性体Ｃｏ１が戻り配管３Ｆの２本の直管部３Ｆ４，３Ｆ６に熱的に接するように設けられているのは第２実施形態と同様である。熱伝導の効果を上げるためには、磁性体Ｃｏ１と直管部３Ｆ４，３Ｆ６の接触面積が大きい方が好ましいため、磁性体Ｃｏ１は直管部３Ｆ４，３Ｆ６に外接するように形成されて取り付けられている。
【００９３】
この戻り配管３Ｆを流れる冷媒は、矢印Ｆｌに示すように、上から下に直管部３Ｆ４の入口に向かって流れ、直管部３Ｆ４で水平方向へ流れの向きを変える。そして、直管部３Ｆ４から湾曲管部３Ｆ５に向かって上向きに冷媒が流れる。このとき、直管部３Ｆ４では液体層（液冷媒）は下に形成され、加熱された気体層（ガス冷媒）は上部に流れるようになり、円滑な流れを構成することができる。また、直管部３Ｆ４の管内面に熱的に接触して加熱されることによりガス化した冷媒は、湾曲管部３Ｆ５で液冷媒と攪拌されるため、直管部３Ｆ６の管内面に熱的に接触する部分にガス冷媒が多く偏在するのを防げ、直管部３Ｆ６における加熱効率が直管部３Ｆ４に比べ大幅に低下するのを防止できる。
【００９４】
〔第４実施形態〕
本発明の第４実施形態に係る空気調和装置も、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と概略同じ構成を有しており、第４実施形態の空気調和装置が第１実施形態の空気調和装置と異なる点は、電磁誘導加熱ユニットの構成である。
【００９５】
図８および図９は、第４実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｃと戻り配管３Ｆの構成を説明するための概念図である。図８および図９に示す戻り配管３Ｆは、図１に示す配管と同じ配管である。そして、第４実施形態でも第１実施形態と同様に、戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ｃが設けられている。しかし、第１実施形態では２台の電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２を設けたのに対し、第４実施形態では、戻り配管３Ｆに設けられる電磁誘導加熱ユニット６Ｃは１台である。
【００９６】
電磁誘導加熱ユニット６Ｃは、分割可能な磁性体Ｃｏ２、Ｃｏ３と、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３を挟んで配置された２つの電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２とを備えている。戻り配管３Ｆの中の２つの直管部３Ｆ７，３Ｆ９とＵ字状の湾曲管部３Ｆ８とからなる部分の全体に対して、電磁誘導加熱ユニット６Ｃのコイルが矢印Ｄｉｒ３の方向に抜差し可能に装着されている。矢印Ｄｉｒ３の方向は、直管部３Ｆ７，３Ｆ９と湾曲管部３Ｆ８を含む平面に沿う方向である。一方、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２を引き抜いた後に、矢印Ｄｉｒ４，Ｄｉｒ５の方向に分割して戻り配管３Ｆから取り外すことができる。なお、直管部３Ｆ７，３Ｆ９は支持部材ＳＰで空気調和装置に支持されており、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３を取り外しても空気調和装置における位置は変わらない。高周波電源Ｓｏから電力の供給を受ける点およびそれによる効果も第２実施形態で説明した通りである。
【００９７】
図７および図８の電磁誘導加熱ユニット６Ｃにおいて、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３が加熱されることから磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３が戻り配管３Ｆの２本の直管部３Ｆ７，３Ｆ９に熱的に接するように設けられている。熱伝導の効果を上げるためには、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３と直管部３Ｆ７，３Ｆ９の接触面積が大きい方が好ましいため、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、直管部３Ｆ７，３Ｆ９を覆い接するように形成されて取り付けられている。そのため、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、図８に示すように、平面視において、平行に配置されている直管部３Ｆ７，３Ｆ９の間隔に直管部３Ｆ７，３Ｆ９の直径を加えたよりも大きな幅を有している。また、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３は、図９に示すように、断面視において、磁束密度が高くなる直管部３Ｆ７，３Ｆ９の間だけでなく、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３の近接部から遠い表面まで延びている。これは、磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３を伝わって直管部３Ｆ７，３Ｆ９の表面全体に熱を伝えるのに適した構造である。発熱量が同じであれば、直管部３Ｆ７，３Ｆ９の局部を高熱にするよりも、配管全体を同じ温度にする方が冷媒への熱伝達が行い易くなるからである。
【００９８】
電磁誘導加熱ユニット６Ｃで加熱された冷媒の温度について、戻り配管温度センサ３９による検知結果が、目標温度範囲に対し、目標温度範囲以下または目標温度範囲以上となった場合には高周波電源Ｓｏの出力を制御部１１により制御するのは、第２実施形態と同様である。なお、直管部３Ｆ７，３Ｆ９ごとに磁性体Ｃｏ２，Ｃｏ３との接触面積を異ならせることで、２本の直管部３Ｆ７，３Ｆ９の加熱量を異ならせることができるのは、第２実施形態と同様である。
【００９９】
この戻り配管３Ｆを流れる冷媒が、湾曲管部３Ｆ８で攪拌されるのは第２実施形態と同様である。また、戻り配管３Ｆを第３実施形態のように直管部が水平になるように配置することができ、そのように戻り配管３Ｆを形成した場合の効果は第３実施形態と同様になる。
【０１００】
〔第５実施形態〕
本発明の第５実施形態に係る空気調和装置も、電磁誘導加熱ユニットの周辺を除いて、図１に示す第１実施形態の空気調和装置１の構成と同じ構成を有している。基本的には、第５実施形態では、第４実施形態と同じ構成の電磁誘導加熱ユニット６Ｄを用いている。また、第５実施形態と第１実施形態の相違点には戻り配管３Ｆの形状がある。
【０１０１】
図１０は、第５実施形態の電磁誘導加熱ユニットＤＢとその周辺構造を示す概念図である。図１０に示すように、図１０の戻り配管３Ｆは、３つの直管部３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４と、それらを繋ぐ２つのＵ字状の湾曲管部３Ｆ１１，３Ｆ１３からなっている。そのため、磁性体Ｃｏ４は、図１０に示すように、平面視において、平行な３本の直管部３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４に渡る幅を有している。この磁性体Ｃｏ４は、直管部３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４の３箇所で加熱するため、高温まで加熱し易くなっている。また、２つの湾曲管部３Ｆ１１，３Ｆ１３の２箇所で攪拌されるため、１箇所で攪拌する場合に比べて、冷媒の加熱ムラが少なくなる。また、戻り配管３Ｆを第３実施形態のように直管部が水平になるように配置することができ、そのように戻り配管３Ｆを形成した場合の効果は第３実施形態と同様になる。
【０１０２】
〔第６実施形態〕
本発明の第６実施形態に係る空気調和装置は、戻り配管の湾曲管部の内部構造を除いて、第１実施形態乃至第５実施形態のいずれかの空気調和装置と同様の構成を有している。上記各実施形態では、湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３の内周面は、凹凸のない滑らかな面になっている。第６実施形態では、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、湾曲管部３Ｆ１５に凸部１０１を設けて、凸部１０１を攪拌部材として用いている。図１１（ａ）は湾曲管部３Ｆ１５の側面断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸ-Ｘ線断面図である。図１１（ａ）の湾曲管部３Ｆ１５には、攪拌部材として凸部１０１を一箇所設けた場合を示しているが、設ける箇所は複数であってもよい。また、攪拌部材を設ける場所も、曲率半径の大きい湾曲管部３Ｆ１５の外側の中間部分に限られず、例えば曲率半径の小さい側であってもよい。また、複数の攪拌部材を設けうる場合に、例えば凸部を千鳥に配置するなど、内周面に沿って流れる層流がいずれかの場所で攪拌されるように、全体に渡って設けることが好ましい。また、攪拌部材は、凸部に限られず、凹部であってもよく、また、凸部１０１のように湾曲管部３Ｆ１５の内壁と一体をなすものではなく、図１１（ｃ）に示す網１０２のような別部材であってもよいが、網１０２のように、冷媒の圧力損失が少ないものが好ましい。
【０１０３】
＜変形例＞
（ａ）
上記第１実施形態乃至第６実施形態においては、戻り配管３Ｆに電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが設けられ、戻り配管３Ｆにおいて冷媒を電磁誘導により加熱する場合について説明したが、電磁誘導により過熱する箇所は、冷凍回路の戻り配管３Ｆのある場所に限られるものではなく、他の箇所であってもよい。他の箇所で電磁誘導により加熱する場合には、その箇所に電磁誘導加熱ユニットを取り付けるための湾曲管部や直管部が設けられる。
【０１０４】
（ｂ）第１実施形態乃至第６実施形態においては、湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３がＵ字状の場合について説明した。製造も容易であって攪拌効果も高いのでＵ字管が好ましいが、湾曲管部の形状はＵ字状に限られるものではない。例えばＬ字状でもよく、Ｌ字状を組み合わせてコ字状にしてもよい。また、例えば直管部３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０と、直管部３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４がねじれの位置に配置されるように湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３が湾曲していてもよい。
【０１０５】
＜特徴＞
（１）
空気調和装置１（冷凍装置）は、戻り配管３Ｆ（冷媒配管）に直管部３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０（第１延伸部）、直管部３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４（第２延伸部）および湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３と電磁誘導加熱ユニット６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄとを備えている。例えば、湾曲管部３Ｆ２では、直管部３Ｆ１との境界が湾曲管部３Ｆ２の入口になり、直管部３Ｆ３との境界が湾曲管部３Ｆ２の出口になる。ここで境界とは、直管部３Ｆ１，３Ｆ３の終わりであって、管が曲がり始めるところである。
【０１０６】
例えば、第２実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂは、直管部３Ｆ１（第１延伸部）および直管部３Ｆ３（第２延伸部）を通過する冷媒に熱的に接触する部材である直管部３Ｆ１および直管部３Ｆ３を、磁性体Ｃｏ１を介して間接的に加熱している。この場合に、磁性体Ｃｏ１を取り除いて、直管部３Ｆ１，３Ｆ３を磁性体で構成すれば、直管部３Ｆ１，３Ｆ３が電磁誘導加熱ユニットにより直接的に加熱される部材になる。ここで、第１延伸部および第２延伸部は、直管部である場合が示されおり、直線状に延びていることが性能やコストや取り扱いなどの点で好ましいが、必ずしも直線状に延びていることが必須の要件ではない。
【０１０７】
例えば、直管部３Ｆ１（第１延伸部）で加熱されてガス冷媒となった冷媒がそのまま直管部３Ｆ３（第２延伸部）の管壁に沿って流れたのでは、直管部３Ｆ３における熱伝達率が低下して加熱効率が低下することになる。そこで、直管部３Ｆ１で加熱されて、管内周面でガス冷媒の含有率が高くなっている層流を、ガス冷媒と液冷媒の密度差を利用して湾曲管部３Ｆ２の湾曲で攪拌する。それにより、直管部３Ｆ３（第２延伸部）においては、攪拌された冷媒に直管部３Ｆ３を熱的に接触させて再び加熱することで冷媒を効率的に加熱する。
【０１０８】
このように、例えば、直管部３Ｆ１で加熱されてから、湾曲管部３Ｆ２を経由して、再び直管部３Ｆ３で加熱されるのであるが、この間に一度加熱された冷媒が攪拌されてサイド加熱されるという作用を受けている。しかし、この作用を及ぼしているものが、直管部３Ｆ１，３Ｆ２や湾曲管部３Ｆ２などの配管であるため、冷媒の流れを阻害するような圧力損失を生じさせるようなことがないため、冷凍回路の性能の低下を防止できる。
【０１０９】
配管だけで攪拌しようとする場合には、湾曲管部で冷媒の流れが急激な変更を受けることが攪拌効果を高める上で好ましい。そのためには、直管部、湾曲管部、直管部の繋がりにおいて、湾曲管部がＵ字状部分を持つことが好ましい。Ｕ字状部分では、入ってくる冷媒と出て行く冷媒の流れの向きが全く逆になるように変化するからである。
【０１１０】
また、戻り配管３Ｆの上下左右の配置は任意に行いえるが、湾曲管部３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３を直管部３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４（第２延伸部）よりも下に配置する場合には、冷媒の液体層が気体層よりも下に溜まり易いことから、下に溜まった液体層を加熱できるようになるため加熱効率がよい。
【０１１１】
（２）
第６実施形態に示したように、湾曲管部３Ｆ１５は、冷媒を攪拌するための凸部１０１（攪拌部材）を備えている。この凸部１０１（攪拌部材）は、湾曲管部３Ｆ１５の冷媒の流れを乱すことにより冷媒の攪拌を促進するものであるから、ガス冷媒と液冷媒に密度差を使って攪拌する湾曲管部３Ｆ１５の攪拌とは異質のものである。そのため、異質の攪拌効果を組み合わせるため、より高い攪拌効果を得ることができる。
【０１１２】
（３）
第２実施形態及び第３実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｂの電磁誘導コイル６８は、並行に延びている直管部３Ｆ１，３Ｆ４（第１延伸部）と、直管部３Ｆ３，３Ｆ６（第２延伸部）とから、これらが伸びる方向に沿って引き抜いて分離することができる。そのため、こられは、一つの電磁誘導コイル６８で直管部３Ｆ１，３Ｆ４（第１延伸部）と、直管部３Ｆ３，３Ｆ６（第２延伸部）の複数個所の加熱ができることによりコイルの数や高周波電源Ｓｏを減らすことができ、コストを削減できる。また、電磁誘導加熱ユニット６Ｂを引き抜いて戻り配管３Ｆから分離した状態でメンテナンスができるようになる。
【０１１３】
また、第４実施形態及び第５実施形態の電磁誘導加熱ユニット６Ｃ，６Ｄの電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１などは、直管部３Ｆ７，３Ｆ９，３Ｆ１０，３Ｆ１２，３Ｆ１４を含む面を挟んで配置される。また、一組の電磁誘導コイル６８Ｃ１，６８Ｃ２や一組の電磁誘導コイル６８Ｄ１などは、この面を貫く方向に対向している。そのため、取り外しが容易でメンテナンスが容易になる。また、一つの高周波電源Ｓｏで複数個所の加熱を行えるのでコストを削減できる。
【符号の説明】
【０１１４】
２ 室外機
４ 室内機
６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 電磁誘導加熱ユニット
１０ 冷媒回路
１１ 制御部
２１ 圧縮機
３Ｆ 戻り配管
３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０ 直管部（第１延伸部）
３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４ 直管部（第２延伸部）
３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３ 湾曲管部
６８，６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１ 電磁誘導コイル
１０１，１０２ 攪拌部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１５】
【特許文献１】特開平１１‐２１１１９５号公報
【特許文献２】特開平８‐３２６９９７号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の入口と出口とを持っていて前記入口と前記出口の間が湾曲している湾曲管部（３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３）、前記湾曲管部の前記入口から伸びる第１延伸部（３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０）および前記湾曲管部の前記出口から伸びる第２延伸部（３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４）を有する冷媒配管（３Ｆ）と、
少なくとも前記第１延伸部および前記第２延伸部を通過する冷媒に熱的接触をする部材を電磁誘導により直接的または間接的に加熱する電磁誘導加熱ユニット（６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ）と
を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記熱的接触をする部材は前記冷媒配管（３Ｆ）である、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記冷媒配管は、前記第１延伸部が第１直管部（３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０）を含み、前記第２延伸部が第２直管部（３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４）を含み、前記湾曲管部が少なくとも一つのＵ字状部分を含む、請求項１または請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記湾曲管部は、内部の湾曲している部分に冷媒を攪拌するための攪拌部材（１０１，１０２）を有する、請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記第１延伸部と前記第２延伸部は並行して延びており、
前記電磁誘導加熱ユニットは、前記第１延伸部および前記第２延伸部が伸びる方向に沿って引き抜いて前記冷媒配管から分離可能に取り付けられている電磁誘導コイル（６８，６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１）を有する、請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記電磁誘導加熱ユニットは、前記第１延伸部および前記第２延伸部を含む面を貫く方向に、前記第１延伸部および前記第２延伸部を挟んで対向して配置された、少なくとも２つの電磁誘導コイル（６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１）を有する、請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記冷媒配管は、前記第２延伸部よりも前記湾曲管部が下に配置されている、請求項１から６のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項１】
冷媒の入口と出口とを持っていて前記入口と前記出口の間が湾曲している湾曲管部（３Ｆ２，３Ｆ５，３Ｆ８，３Ｆ１１，３Ｆ１３）、前記湾曲管部の前記入口から伸びる第１延伸部（３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０）および前記湾曲管部の前記出口から伸びる第２延伸部（３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４）を有する冷媒配管（３Ｆ）と、
少なくとも前記第１延伸部および前記第２延伸部を通過する冷媒に熱的接触をする部材を電磁誘導により直接的または間接的に加熱する電磁誘導加熱ユニット（６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ）と
を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記熱的接触をする部材は前記冷媒配管（３Ｆ）である、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記冷媒配管は、前記第１延伸部が第１直管部（３Ｆ１，３Ｆ４，３Ｆ７，３Ｆ１０）を含み、前記第２延伸部が第２直管部（３Ｆ３，３Ｆ６，３Ｆ９，３Ｆ１２，３Ｆ１４）を含み、前記湾曲管部が少なくとも一つのＵ字状部分を含む、請求項１または請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記湾曲管部は、内部の湾曲している部分に冷媒を攪拌するための攪拌部材（１０１，１０２）を有する、請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記第１延伸部と前記第２延伸部は並行して延びており、
前記電磁誘導加熱ユニットは、前記第１延伸部および前記第２延伸部が伸びる方向に沿って引き抜いて前記冷媒配管から分離可能に取り付けられている電磁誘導コイル（６８，６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１）を有する、請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記電磁誘導加熱ユニットは、前記第１延伸部および前記第２延伸部を含む面を貫く方向に、前記第１延伸部および前記第２延伸部を挟んで対向して配置された、少なくとも２つの電磁誘導コイル（６８Ｃ１，６８Ｃ２，６８Ｄ１）を有する、請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記冷媒配管は、前記第２延伸部よりも前記湾曲管部が下に配置されている、請求項１から６のいずれかに記載の冷凍装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２１９０（Ｐ２０１１−２１９０Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６８３０（Ｐ２００９−１４６８３０）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【Ｆターム（参考）】
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