感应加热装置制造方法

感应加热装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种能够降低部件的更换工时以及成本的感应加热装置。该感应加热装置具备：感应加热线圈(1)，其利用从感应加热电源(4)供给来的电力将配置在中间部的间隙(1a)中的被加热体(6)感应加热；辅助线圈(2)，其轴与所述加热线圈的轴平行，并以在与加热线圈反方向上产生磁通的方式进行配置。
【专利说明】感应加热装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将金属管彼此钎焊接合的感应加热装置。

【背景技术】
[0002]用于空调等中的换热器在金属管彼此的连接中进行钎焊。作为进行该钎焊的方法，提出了使用如专利文献I中记述的感应加热的方法。图9示出了专利文献I中换热器的感应加热的状态。
[0003]换热器包括:以平行状配置的由铝等构成的多张板翅7 ;在板翅7与外部的边界与板翅7平行配置的保护用的铁板8 ;以在厚度方向上贯穿这些板翅7与铁板8的方式配置的由铜等构成的多根被称为管6a的金属管；连接所述多根管6a之间的U形或其它形状的多根被称为金属制接头管6b的金属管。此时，将管6a与接头管6b接合，使得制冷剂在管6a内循环。该接合方法主要使用钎焊。
[0004]加热线圈I以俯视观察时呈U状侧视观察时呈倒U状地弯曲形成，将加热线圈I的俯视观察时呈U状的部分的间隙用作加热部空间。被加热体6由管6a、接头管6b、以及嵌合在管6a与接头管6b的重合部的环形焊料6c构成。在将被加热体6配置在加热线圈I的加热部空间的状态下，通过进行感应加热而进行钎焊。
[0005]但是，当在换热器的钎焊中使用感应加热时，存在将被加热体6以外的部分加热这样的课题。特别是，与被加热体6接近的铁板8的加热显著，存在在铁板8上产生烧焦等质量上的不良情况。
[0006]这是由于，由线圈产生的磁通向被加热体6以外漏泄，而将被加热体6以外的金属感应加热的缘故。
[0007]以往，作为用于抑制漏泄磁通的方法，提出了使用如专利文献2中记述的磁芯19的方法。图10中示出了专利文献2的感应加热的状态。加热线圈I以卷绕在磁芯19的形态形成。通过在该加热线圈I流通电流而产生磁通10,将金属管18感应加热。此处,磁芯19使用导磁率比空气高、磁通容易集中的材料。由此，当在加热线圈I中流通电流而产生磁通10时，磁通10集中于磁芯19。如此通过使磁通10集中于磁芯19，来抑制向外部的漏泄磁通。
[0008]【在先技术文献】
[0009]【专利文献】
[0010]专利文献1:日本特开H10-216930号
[0011]专利文献2:日本专利第4155577号
[0012]【发明要解决的课题】
[0013]但是，在如所述文献2那样的使用磁芯的结构中，加热程序中磁芯被暴露在加热与冷却的循环中，会造成磁芯损坏或者劣化。磁芯所使用的强磁性材料的耐热温度在500度以下的居多，当加热至这以上的温度时，存在物理损坏或者磁气特性劣化的情况。而钎焊多以超过500度的温度进行，磁芯也被加热至接近该温度的温度。因此，当在感应加热钎焊中使用磁芯时，容易造成磁芯的损坏或者劣化。
[0014]在这种高温感应加热中，磁芯成为消耗品，存在花费更换工时或成本的课题。


【发明内容】

[0015]本发明为解决上述课题而完成，其目的在于，提供能够降低部件的更换工时以及成本的感应加热装置。
[0016]【用于解决课题的手段】
[0017]为了实现上述目的，本发明的感应加热装置以如下的方式构成。
[0018]根据本发明的一个方式，提供一种感应加热装置，其具备:感应加热线圈，其在中间部的间隙配置有在金属体附近配置的金属管形状的被加热体，利用从感应加热电源供给来的电力将所述被加热体感应加热；辅助线圈，其中心轴与所述加热线圈的中心轴平行，并以在与所述加热线圈产生的磁通的反方向上产生磁通的方式进行配置。
[0019]【发明效果】
[0020]如上所述，根据本发明的感应加热装置，通过具备以在与加热线圈产生的磁通的反方向上产生磁通的方式配置的辅助线圈，不使用磁芯便能够抑制被加热体以外的金属的加热，从而能够降低部件的更换工时以及成本。

【专利附图】

【附图说明】
[0021]图1为本发明的实施方式的感应加热装置的简略立体图；
[0022]图2A为本发明的实施方式的感应加热装置的俯视图中的、加热线圈与辅助线圈分别产生的代表性的磁通分布的图；
[0023]图2B为本发明的实施方式的感应加热装置的右侧视图中的、主要在铁板上由加热线圈与辅助线圈分别产生的磁通方向的图；
[0024]图3A为表示解析中的线圈尺寸的定义的图；
[0025]图3B为表示解析中的线圈彼此所成角度的定义的图；
[0026]图4为表示加热线圈与辅助线圈的各自的轴之间的距离和铁板温度的关系的坐标图；
[0027]图5为表示线圈彼此所成角度和铁板温度的关系的坐标图；
[0028]图6为表示辅助线圈的宽度与铁板温度的关系的坐标图；
[0029]图7为表示辅助线圈的圈数与铁板温度的关系的坐标图；
[0030]图8为使用本发明的实施方式中的串联线圈的感应加热装置的简略立体图；
[0031]图9为以往的感应加热装置的简略结构图；
[0032]图10为以往的使用磁芯的感应加热装置的简略结构图。

【具体实施方式】
[0033]以下，参照【专利附图】

【附图说明】本发明的实施方式。
[0034]图1中示出了作为本发明的实施方式的感应加热装置30。
[0035]感应加热装置30被构成为具备加热线圈1、辅助线圈2、感应加热电源4。感应加热电源4准备加热线圈I用第一感应加热电源4A与辅助线圈2用第二感应加热电源4B这两个加热电源。
[0036]作为具有被感应加热装置30加热的被加热体6的对象物的一例的换热器由被加热体6、板翅7以及保护用的铁板8构成。
[0037]板翅7与铁板8平行，在板翅7的最上表面配置铁板8。铁板8为金属体的一例。
[0038]被加热体6具有管6a、接头管6b、配置在管6a与接头管6b的重合部的环形焊料6c，是金属管形状的被加热体的一例。管6a以与板翅7和铁板8正交而插入板翅7和铁板8的形式配置。接头管6b使管6a彼此连接，图中省略了连接处。
[0039]第一感应加热电源4A通过电缆5a而向加热线圈I供给电力。
[0040]另一个第二感应加热电源4B通过电缆5b而向辅助线圈2供给电力。此时，两个第一以及第二感应加热电源4A、4B的电流相位设定为相互一致。
[0041]加热线圈I以能够在螺线管线圈的中间部设置被加热体6的方式而设有间隙la。加热线圈I以在加热线圈I的中间部的间隙Ia内插入有被加热体6的方式配置。
[0042]辅助线圈2为螺线管线圈。辅助线圈2以使辅助线圈2的中心轴2b与加热线圈I的中心轴Ib平行的方式配置。而且，辅助线圈2以产生与加热线圈I所产生的磁通10的方向反方向的磁通11的方式配置。辅助线圈2能够使用与加热线圈I同样的构件。
[0043]所述结构的感应加热装置30以如下的方式动作。
[0044]首先，以被加热体6位于加热线圈I的中间部的间隙Ia内的方式配置加热线圈I。
[0045]之后，对两个第一以及第二感应加热电源4A、4B通电，从而在加热线圈I与辅助线圈2中流通高频电流。
[0046]通过对加热线圈I与辅助线圈2分别通电，从而从线圈1、2分别产生磁通10、11。利用这些磁通10、11将被加热体6感应加热。当被加热体6的温度超过环形焊料6c的焊材的熔点时，环形焊料6c熔化。
[0047]在环形焊料6c熔化后，停止两个第一以及第二感应加热电源4A、4B的通电。
[0048]之后，通过将环形焊料6c冷却，使得环形焊料6c凝固，从而接合构成被加热体6的管6a与接头管6b。
[0049]辅助线圈2具有将从加热线圈I向被加热体6以外漏泄的磁通消除的作用。对此在下文中进行说明。
[0050]图2A示出加热线圈I与辅助线圈2双方产生的磁通10、11中的代表性磁通10、11的例子的状态。由粗虚线示出的箭头表示电流9。当该电流9在加热线圈I与辅助线圈2流通时，由粗线表示加热线圈I产生的磁通中的代表性磁通10，由细线表示辅助线圈2产生的磁通中的代表性磁通11。
[0051]着眼于加热线圈I产生的磁通10与辅助线圈2产生的磁通11的分布。当观察加热线圈I与辅助线圈2的外部时,可知加热线圈I产生的磁通10与辅助线圈2产生的磁通11为反方向(例如，参照下述的图2B的铁板8上)。由此可知，在加热线圈I与辅助线圈2的外部，各个磁通10、11相互减弱。为了确认铁板8附近的磁通分布，图2B示出图2A的右侧视图中的磁通分布。可知，在铁板8的附近，加热线圈I产生的磁通10与辅助线圈2产生的磁通11也为反方向，相互减弱。需要说明的是，为了便于理解地示出在空间中分布的磁通，图2A以及图2B均省略了被加热体。
[0052]如此，通过使用辅助线圈2，不使用磁芯便能够抑制向被加热体6以外的部分的漏泄磁通,从而能够抑制铁板8的加热。
[0053]此处，对辅助线圈2的形状与配置进行说明。
[0054]关于辅助线圈2的形状与配置，利用解析而进行了更好条件的导出。在解析中使用解析模拟软件Femtet (注册商标)(ver.11.1)(村田软件股份有限公司)。
[0055]说明解析中使用的解析模型。
[0056]解析模型与图1等效地构成。不过，由于课题在于铁板8的温度，因此排除被加热体6与板翅7地进行解析。铁板8的烧焦影响在加热线圈I的中间部的间隙Ia的正下方显著。因此，对该部分的铁板8的温度进行解析。
[0057]利用图3A以及图3B，对解析中使用的加热线圈I与辅助线圈2的形状和配置进行说明。
[0058]图3A为图1所示的感应加热装置30的俯视图。此处，由W1表示加热线圈I的宽度，由W2表示辅助线圈2的宽度，由D1表示加热线圈I的线圈直径，由D2表示辅助线圈2的线圈直径，由L表示线圈1、2间的距离，由Cl1表示加热线圈I的线材的直径，由d2表示辅助线圈2的线材的直径。加热线圈I的宽度W1表示包含线圈I的线材在内的加热线圈I的宽度，作为一例而将该宽度设为26mm。辅助线圈2的宽度W2表示包含线圈2的线材在内的辅助线圈2的宽度，作为一例而将该宽度设为16mm。加热线圈I的线圈直径D1为构成加热线圈I的螺线管的、包含线圈线材在内的直径的尺寸，作为一例而将该直径设为16_。辅助线圈2的线圈直径仏为构成辅助线圈2的螺线管的、包含线圈线材在内的直径的尺寸，作为一例而将该直径设为16mm。线圈1、2间的距离L为加热线圈I的中心轴Ib与辅助线圈2的中心轴2b之间的距离，作为一例而将该距离设为17mm。加热线圈I的线材的直径Cl1作为一例而设为2mm。辅助线圈2的线材的直径d2作为一例而设为2mm。加热线圈I以被加热体6位于中间部的间隙Ia的方式配置。作为加热线圈I的一例，在被加热体6的两侧各卷绕三圈线圈，总计卷绕有六圈线圈。而且，作为一例将辅助线圈2的圈数设为六圈。
[0059]作为一例，将与加热线圈I的中心轴Ib及辅助线圈2的中心轴2b分别垂直相交的直线31和管6a的中心轴32所成角度定义为线圈1、2彼此所成角度Θ。图3B为图1所示的感应加热装置30的右侧视图，此处所示的角度为线圈1、2彼此所成角度Θ。在解析中，以该角度Θ成为90度的方式进行设定。
[0060]作为一例，铁板8为长边500 X短边150 X厚度1mm，以加热线圈I的中心轴Ib与铁板8的距离成为15mm的方式进行配置。
[0061]作为一例，将从第一以及第二感应加热电源4A、4B向加热线圈I与辅助线圈2分别独立供给的电流设为400A，并将双方的相位设定为固定。
[0062]作为一例，铁板8的材料为镀敷有锡的铁，当温度上升至高于400度的温度时发生烧焦。因此，可以说铁板8的温度在400度以下的条件为优选的条件。而且，从加热时的富余来看，更优选铁板8的温度在300度以下。于是，对改变解析模型中的参数时的铁板8的温度进行研究，导出使其温度在400度以下以及300度以下的辅助线圈2的条件。
[0063]解析中使用的参数有四个，分别为加热线圈I与辅助线圈2的线圈间的距离L，线圈1、2彼此所成角度Θ，辅助线圈的宽度巧，辅助线圈2的圈数。对这些参数分别进行解析，进行辅助线圈2的最适点的导出。
[0064]首先，在图4中示出了对加热线圈I与辅助线圈2的线圈间的距离L和铁板8的温度的关系进行解析的结果。
[0065]由图4可知，在加热线圈I与辅助线圈2的距离L在25mm以下的情况下，铁板8的温度在400度以下。而且，当加热线圈I与辅助线圈2的距离L在18mm以下时，铁板8的温度在300度以下。另外，为了使加热线圈I与辅助线圈2不接触，使加热线圈I与辅助线圈2的距离L大于16_。
[0066]基于以上所述，优选加热线圈I与辅助线圈2的距离L在25mm以下并且大于16mm，更优选在18mm以下并且大于16mm。
[0067]接下来，在图5中示出了对线圈彼此所成角度Θ与铁板8的温度的关系进行解析的结果。
[0068]由图5可知，角度Θ在70度以上时，铁板8的温度在400度以下。而且，当角度Θ在85度以上时，铁板8的温度在300度以下。另外，为了使辅助线圈2与铁板8不接触，使线圈彼此所成角度Θ在90度以下。
[0069]基于以上所述，优选线圈彼此所成角度Θ在70度以上并且在90度以下，更优选在85度以上并且在90度以下。
[0070]图6中示出了对辅助线圈的宽度W2与铁板部8的温度的关系进行解析的结果。
[0071]由图6可知，宽度W2在30mm以下时，铁板8的温度在400度以下。而且，当宽度W2在22_以下时，铁板8的温度在300度以下。另外，需要使辅助线圈2的宽度W2大于将辅助线圈2充分密地卷绕时的宽度，在本实施方式的一个具体示例中，辅助线圈2的线材的直径d2为2_，线圈的圈数为六圈，因此将辅助线圈2充分密地卷绕时的辅助线圈2的宽度为 12mm。
[0072]基于以上所述，优选辅助线圈的宽度W2在30mm以下并且大于12mm，更优选在22mm以下并且大于12_。
[0073]最后，在图7中示出了对辅助线圈2的圈数与铁板8的温度的关系进行解析的结果O
[0074]由图7可知，圈数在五圈以上二i^一圈以下时，铁板8的温度在400度。而且，当圈数在六圈以上二十圈以下时，铁板8的温度在300度以下。当基于加热线圈I的圈数为六圈而进行计算时，优选辅助线圈2的圈数在加热线圈I的圈数的0.85倍以上3.5倍以下，更优选在I倍以上3.3倍以下。
[0075]根据所述结构，通过除加热线圈I之外还设置以与加热线圈I产生的磁通10反方向地产生磁通11的方式配置的辅助线圈2，即使不设置磁芯，也能够抑制漏泄磁通。由此，不需要成为消耗品的磁芯，从而能够降低构件的更换工时与成本。
[0076]需要说明的是，也可以将加热线圈I与辅助线圈2串联连接。以下，将串联连接加热线圈I与辅助线圈2而成的线圈称为串联线圈3。图8中示出了使用串联线圈3的感应加热装置30B的简略图。
[0077]感应加热装置30B具备将加热线圈I与辅助线圈2串联连接而成的串联线圈3、单独的感应加热电源4。换热器由被加热体6、板翅7以及铁板8构成。
[0078]作为具有被感应加热装置30B加热的被加热体6的对象物的一例的换热器与前述的换热器相同。
[0079]串联线圈3通过串联连接加热线圈I与辅助线圈2而构成。需要说明的是，加热线圈I与辅助线圈2的形状和配置如上文所述。
[0080]感应加热电源4通过电缆5与串联线圈3的端部连接，将高频感应电力向串联线圈3供给。
[0081]所述结构的感应加热装置30B以如下的方式进行动作。
[0082]首先，以被加热体6位于加热线圈I的中间部的间隙Ia的方式配置串联线圈3。
[0083]之后，对感应加热电源4通电，使电力在串联线圈3中流通。
[0084]高频电流使串联线圈3的加热线圈I与辅助线圈2分别产生磁通10、11。之后进行与之前的说明同样的动作。辅助线圈2具有将加热线圈I产生的磁通10消除的效果。利用由加热线圈I产生的磁通10将被加热体6感应加热。由此，环形焊料6c熔化，通过将其冷却，将构成被加热体6的管6a与接头管6b接合。
[0085]在如图1所示的加热线圈I与辅助线圈2分别由电源4A、4B供给电力的结构中，需要两个感应加热电源4A、4B，从而存在设备的成本提高的问题。而且，也需要以使两个感应加热电源4A、4B成为同相位的方式进行控制。
[0086]根据上述结构，通过将加热线圈I与辅助线圈2串联连接，能够设置一个感应加热电源4，从而能够解决设备成本的问题与控制的问题。而且，与图1所示的结构同样，即使不设置磁芯，也能够抑制漏泄磁通，由此，也能够降低部件的更换工时与成本。
[0087]需要说明的是，通过适当组合上述各种实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例，能够起到各自具有的效果。
[0088]工业实用性
[0089]本发明的感应加热装置具有降低部件的更换工时与成本的效果，并能够适用于在空调等中使用的换热器的金属管的钎焊的用途。而且，本发明的感应加热装置也能够适用于金属管的淬火硬化等金属管的加热的用途中。
【权利要求】
1.一种感应加热装置，具备: 感应加热线圈，其在中间部的间隙配置有在金属体附近配置的金属管形状的被加热体，利用从感应加热电源供给来的电力将所述被加热体感应加热； 辅助线圈，其中心轴与所述加热线圈的中心轴平行，并以在与所述加热线圈产生的磁通的反方向上产生磁通的方式进行配置。
2.如权利要求1所述的感应加热装置，其中， 与所述感应加热线圈的所述中心轴以及所述辅助线圈的所述中心轴正交的直线和所述被加热体的中心轴所成的角度在70度以上且90度以下。
3.如权利要求1或2所述的感应加热装置，其中， 所述感应加热线圈的所述中心轴与所述辅助线圈的所述中心轴的距离在25mm以下且大于16mm。
4.如权利要求1?3中任一项所述的感应加热装置，其中， 所述辅助线圈的线圈宽度在30mm以下且大于12mm。
5.如权利要求1?4中任一项所述的感应加热装置，其中， 所述辅助线圈的圈数是所述加热线圈的圈数的0.85倍以上3.5倍以下。
6.如权利要求1?5中任一项所述的感应加热装置，其中， 将所述加热线圈与所述辅助线圈串联连接，并从一个感应加热电源供给电力。
【文档编号】H05B6/10GK104185325SQ201410204739
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年5月15日 优先权日:2013年5月20日
【发明者】夏目侑纪 申请人:松下电器产业株式会社