(57)【要約】【課題】圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材の劣化を防止することができる蓄熱装置及びこの蓄熱装置を用いた空気調和機を提供すること。【解決手段】圧縮機６を囲むように蓄熱装置を配置し、この蓄熱装置を、圧縮機６で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容し圧縮機６の材質よりも収縮性が高い材質で形成された本体４６を有する蓄熱槽３２と、蓄熱槽本体４６に収容された蓄熱用熱交換器３４とで構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機を囲むように配置された蓄熱装置であって、
前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容し、前記圧縮機の材質よりも収縮性が高い材質で形成された本体を有する蓄熱槽と、前記蓄熱槽本体に収容された蓄熱用熱交換器と、を備えることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記蓄熱槽本体の側壁は、弾性変形領域で自己復元力があることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記蓄熱槽本体の側壁は、前記圧縮機の線膨張係数より大きい線膨張係数を有することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱槽の内周面と前記圧縮機の外周面との間に空隙を持たせて、前記蓄熱槽は前記圧縮機に取り付けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記圧縮機の材質は金属であり、前記蓄熱槽の材質は樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記蓄熱槽本体の側壁は、１．０〜３．０ｍｍの肉厚を持つことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記蓄熱槽は、その下部が固定される一方、その上部が固定されないことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
圧縮機と、該圧縮機を囲むように配置された請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄熱装置と、を備えることを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機を囲むように配置され圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱装置及びこの蓄熱装置を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式空気調和機による暖房運転時、室外熱交換器に着霜した場合には、暖房サイクルから冷房サイクルに四方弁を切り替えて除霜を行っている。この除霜方式では、室内ファンは停止するものの、室内機から冷気が徐々に放出されることから暖房感が失われるという欠点がある。
【０００３】
そこで、室外機に設けられた圧縮機に蓄熱装置を設け、暖房運転中に蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して除霜するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は、従来の蓄熱装置の一例を示す縦断面図である。図１２において、蓄熱装置１００は、圧縮機１０２の隔壁１０４の外周面に固設されている。また、蓄熱装置１００は、アルミ箔板や銅板等の金属部材１０６を有しており、この金属部材１０６は、隔壁１０４の外周面に当接するように巻回されている。
【０００５】
蓄熱装置１００の内部には、圧縮機１０２で発生した熱を隔壁１０４を介して蓄積する蓄熱材１０８が収容されており、この蓄熱材１０８は、縦断面形状がコ字状の収容部材１１０と上述した金属部材１０６とで形成された空間部に充填されている。この空間部中には、蓄熱材１０８と共に、流入した冷媒を加熱する加熱配管１１２が配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７０５７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、図１２に示される従来の蓄熱装置では、金属部材１０６は、圧縮機１０２の隔壁１０４に当接するように巻回されているが、圧縮機１０２の運転中、隔壁１０４の温度はかなり高い温度（例えば、１００℃以上）まで上昇するため、蓄熱材１０８も高温になってしまう。蓄熱材１０８自体が高温になると、蓄熱材１０８が沸騰し、さらには、蓄熱材１０８が劣化するという問題がある。なお、蓄熱材１０８の沸騰は、蓄熱材１０８の急速な蒸発等を招く。
【０００８】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材の沸騰や劣化を防止することができる蓄熱装置及びこの蓄熱装置を用いた空気調和機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機を囲むように配置された蓄熱装置であって、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容し、圧縮機の材質よりも収縮性が高い材質で形成された本体を有する蓄熱槽と、蓄熱槽本体に収容された蓄熱用熱交換器と、を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧縮機の温度が上昇すると、その周囲を囲むように配置された蓄熱槽の温度も上昇する。また、蓄熱槽は圧縮機よりも収縮性の高い材質で構成されているので、蓄熱槽の温度が上昇すると、蓄熱槽は膨張し、蓄熱槽において圧縮機と対向する部分が圧縮機から離隔して圧縮機と蓄熱槽との間には空気層が生じる。この空気層は断熱材として働くので、圧縮機が過度に高温になると、圧縮機で発生した熱が蓄熱槽内の蓄熱材に伝わり難くなる。これにより、蓄熱材の沸騰や劣化を防止することができる。
【００１１】
また、圧縮機の温度が低下すると、蓄熱槽は収縮するので、蓄熱槽は圧縮機に密着することになり、圧縮機で発生した熱を蓄熱材に良好に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の構成を示す図
【図２】図１の空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図
【図３】図１の空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図
【図４】圧縮機とアキュームレータを取り付けた状態の本発明に係る蓄熱装置の斜視図
【図５】図４の蓄熱装置の分解斜視図
【図６】図４の蓄熱装置の組立手順を示す分解斜視図
【図７】図６（ｄ）における線VII-VIIに沿った断面図
【図８】図４の蓄熱装置に設けられたシート部材を樹脂層と金属層の２層積層構造とした場合の拡大断面図
【図９】図４の蓄熱装置に設けられたシート部材を樹脂層と金属層と樹脂層の３層積層構造とした場合の拡大断面図
【図１０】図４における線Ｘ-Ｘに沿った断面図
【図１１】図４の蓄熱装置の正面図
【図１２】従来の蓄熱装置の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、圧縮機を囲むように配置された蓄熱装置であって、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容し、圧縮機の材質よりも収縮性が高い材質で形成された本体を有する蓄熱槽と、蓄熱槽本体に収容された蓄熱用熱交換器と、を備えたものである。
【００１４】
この構成により、圧縮機の温度変化に応じて蓄熱槽と圧縮機との密着度が変化し、低温時には圧縮機から蓄熱槽への伝熱性能が向上する一方、高温時には圧縮機から蓄熱槽への伝熱性能が低下するので、蓄熱材の沸騰及び劣化を防止することができる。
【００１５】
具体的には、蓄熱槽本体の側壁が弾性変形領域で自己復元力を持つ。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００１６】
また、具体的には、蓄熱槽本体の側壁が圧縮機の線膨張係数より大きい線膨張係数を有する。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００１７】
また、好ましくは、蓄熱槽の内周面と圧縮機の外周面との間に空隙を持たせて、蓄熱槽は圧縮機に取り付けられるように設定する。このように空隙があることにより、温度が低くなると圧縮機と密着させることができ、高温になると圧縮機から離隔させることができる。
【００１８】
また、例示的には、圧縮機は金属製で、蓄熱槽は樹脂製である。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００１９】
また、蓄熱槽本体の側壁が１．０〜３．０ｍｍの肉厚を持つことが好ましい。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００２０】
また、蓄熱槽は、その下部が固定される一方、その上部が固定されないことがさらに好ましい。これにより、温度変化の大きい蓄熱槽の上部の膨張・収縮を許容して、温度上昇時に蓄熱槽を圧縮機から離隔させ、温度低下時には蓄越槽を圧縮機に密着させることが可能となる。
【００２１】
また、本発明の他の態様は、圧縮機と、圧縮機を囲むように配置された上述した蓄熱装置と、を備える空気調和機である。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の構成を示しており、空気調和機は、冷媒配管で互いに接続された室外機２と室内機４とで構成されている。
【００２３】
図１に示されるように、室外機２の内部には、圧縮機６と四方弁８とストレーナ１０と膨張弁１２と室外熱交換器１４とが設けられ、室内機４の内部には、室内熱交換器１６が設けられ、これらは冷媒配管を介して互いに接続されることで冷凍サイクルを構成している。
【００２４】
さらに詳述すると、圧縮機６と室内熱交換器１６は、四方弁８が設けられた第１配管１８を介して接続され、室内熱交換器１６と膨張弁１２は、ストレーナ１０が設けられた第２配管２０を介して接続されている。また、膨張弁１２と室外熱交換器１４は第３配管２２を介して接続され、室外熱交換器１４と圧縮機６は第４配管２４を介して接続されている。
【００２５】
第４配管２４の中間部には四方弁８が配置されており、圧縮機６の冷媒吸入側における第４配管２４には、液相冷媒と気相冷媒を分離するためのアキュームレータ２６が設けられている。また、圧縮機６と第３配管２２は、第５配管２８を介して接続されており、第５配管２８には第１電磁弁３０が設けられている。
【００２６】
さらに、圧縮機６の周囲には蓄熱槽３２が設けられ、蓄熱槽３２の内部には、蓄熱熱交換器３４が設けられるとともに、蓄熱熱交換器３４と熱交換するための蓄熱材（例えば、エチレングリコール水溶液）３６が充填されており、蓄熱槽３２と蓄熱熱交換器３４と蓄熱材３６とで蓄熱装置を構成している。
【００２７】
また、第２配管２０と蓄熱熱交換器３４は第６配管３８を介して接続され、蓄熱熱交換器３４と第４配管２４は第７配管４０を介して接続されており、第６配管３８には第２電磁弁４２が設けられている。
【００２８】
室内機４の内部には、室内熱交換器１６に加えて、送風ファン（図示せず）と上下羽根（図示せず）と左右羽根（図示せず）とが設けられており、室内熱交換器１６は、送風ファンにより室内機４の内部に吸込まれた室内空気と、室内熱交換器１６の内部を流れる冷媒との熱交換を行い、暖房時には熱交換により暖められた空気を室内に吹き出す一方、冷房時には熱交換により冷却された空気を室内に吹き出す。上下羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて上下に変更し、左右羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて左右に変更する。
【００２９】
なお、圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２、電磁弁３０，４２等は制御装置（図示せず、例えばマイコン）に電気的に接続され、制御装置により制御される。
【００３０】
上記構成の本発明に係る冷凍サイクル装置において、各部品の相互の接続関係と機能とを、暖房運転時を例にとり冷媒の流れとともに説明する。
【００３１】
圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、第１配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６へと至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て第２配管２０を通り、膨張弁１２への異物侵入を防止するストレーナ１０を通って、膨張弁１２に至る。膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至り、室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４と四方弁８とアキュームレータ２６を通って圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００３２】
また、第１配管１８の圧縮機６吐出口と四方弁８の間から分岐した第５配管２８は、第１電磁弁３０を介して第３配管２２の膨張弁１２と室外熱交換器１４の間に合流している。
【００３３】
さらに、内部に蓄熱材３６と蓄熱熱交換器３４を収納した蓄熱槽３２は、圧縮機６に接して取り囲むように配置され、圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に蓄積し、第２配管２０から室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分岐した第６配管３８は、第２電磁弁４２を経て蓄熱熱交換器３４の入口へと至り、蓄熱熱交換器３４の出口から出た第７配管４０は、第４配管２４における四方弁８とアキュームレータ２６の間に合流する。
【００３４】
次に、図１に示される空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを模式的に示す図２を参照しながら通常暖房時の動作を説明する。
【００３５】
通常暖房運転時、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は閉制御されており、上述したように圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、第１配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６に至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て、第２配管２０を通り膨張弁１２に至り、膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至る。室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４を通って四方弁８から圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００３６】
また、圧縮機６で発生した熱は、圧縮機６の外壁から蓄熱槽３２の外壁を介して蓄熱槽３２の内部に収容された蓄熱材３６に蓄積される。
【００３７】
次に、図１に示される空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式的に示す図３を参照しながら除霜・暖房時の動作を説明する。図中、実線矢印は暖房に供する冷媒の流れを示しており、破線矢印は除霜に供する冷媒の流れを示している。
【００３８】
上述した通常暖房運転中に室外熱交換器１４に着霜し、着霜した霜が成長すると、室外熱交換器１４の通風抵抗が増加して風量が減少し、室外熱交換器１４内の蒸発温度が低下する。本発明に係る空気調和機には、図３に示されるように、室外熱交換器１４の配管温度を検出する温度センサ４４が設けられており、非着霜時に比べて、蒸発温度が低下したことを温度センサ４４で検出すると、制御装置から通常暖房運転から除霜・暖房運転への指示が出力される。
【００３９】
通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行すると、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は開制御され、上述した通常暖房運転時の冷媒の流れに加え、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒の一部は第５配管２８と第１電磁弁３０を通り、第３配管２２を通る冷媒に合流して、室外熱交換器１４を加熱し、凝縮して液相化した後、第４配管２４を通って四方弁８とアキュームレータ２６を介して圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００４０】
また、第２配管２０における室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分流した液相冷媒の一部は、第６配管３８と第２電磁弁４２を経て、蓄熱熱交換器３４で蓄熱材３６から吸熱し蒸発、気相化して、第７配管４０を通って第４配管２４を通る冷媒に合流し、アキュームレータ２６から圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００４１】
アキュームレータ２６に戻る冷媒には、室外熱交換器１４から戻ってくる液相冷媒が含まれているが、これに蓄熱熱交換器３４から戻ってくる高温の気相冷媒を混合することで、液相冷媒の蒸発が促され、アキュームレータ２６を通過して液相冷媒が圧縮機６に戻ることがなくなり、圧縮機６の信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
除霜・暖房開始時に霜の付着により氷点下となった室外熱交換器１４の温度は、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒によって加熱されて、零度付近で霜が融解し、霜の融解が終わると、室外熱交換器１４の温度は再び上昇し始める。この室外熱交換器１４の温度上昇を温度センサ４４で検出すると、除霜が完了したと判断し、制御装置から除霜・暖房運転から通常暖房運転への指示が出力される。
【００４３】
図４乃至図７は蓄熱装置を示しており、蓄熱装置は、上述したように、蓄熱槽３２と蓄熱熱交換器３４と蓄熱材３６とで構成されている。なお、図４は、圧縮機６と、圧縮機６に組み付けられるアキュームレータ２６を蓄熱装置に取り付けた状態を示している。また、図５は蓄熱装置の分解斜視図であり、図６は蓄熱装置の組立手順を示しており、図７は図６（ｄ）における線VII-VIIに沿った断面図である。
【００４４】
図５及び図６に示されるように、蓄熱槽３２は、側壁４６ａと底壁（図示せず）を有し上方が開口した樹脂製の蓄熱槽本体４６と、この蓄熱槽本体４６の上方開口部を閉塞する樹脂製の蓋体４８と、蓄熱槽本体４６と蓋体４８の間に介装されシリコンゴム等で作製されたパッキン５０とを備え、蓋体４８は蓄熱槽本体４６に螺着される。また、蓄熱槽本体４６の側壁４６ａの一部（つまり、側壁４６ａで圧縮機６と対向する部分）は開口しており、この開口部４６ｂの周縁には、圧縮機６の外周面と密着する密着部材５２が接合される。
【００４５】
密着部材５２は、枠体５４とシート部材５６とで構成されており、全体として所定の直径の円筒の一部を切り欠いた形状を呈している。なお、密着部材５２の内側には、圧縮機６が収容されることから、取付公差等を考慮して密着部材５２の内径は圧縮機６の外径より僅かに大きく設定される。
【００４６】
また、枠体５４には、上下方向の中間部から下部にかけて開口部５４ａが形成されており、この開口部５４ａを閉塞するようにシート部材５６は枠体５４に接合される。
【００４７】
蓄熱熱交換器３４は、例えば銅管等を蛇行状に折曲したもので、蓄熱槽本体４６の内部に収容されており、蓄熱熱交換器３４の両端は蓋体４８から上方に延出され、一端は第６配管３８（図１参照）に接続される一方、他端は第７配管４０（図１参照）に接続される。また、蓄熱熱交換器３４が収容され、側壁４６ａと底壁と密着部材５２で囲繞された蓄熱槽本体４６の内部空間には、蓄熱材３６が充填される。
【００４８】
上記構成の蓄熱装置を製作するに際し、図６（ａ）に示されるように、蓄熱槽本体４６、蓋体４８、蓄熱熱交換器３４、枠体５４、シート部材５６等をまず所定の形状に形成し、図６（ｂ）に示されるように、シート部材５６を枠体５４の開口部５４ａを閉塞するように接合して密着部材５２とする。次に、図６（ｃ）に示されるように、密着部材５２を蓄熱槽本体４６の開口部４６ｂを閉塞するように接合し、図６（ｄ）に示されるように、蓋体４８を蓄熱槽本体４６に螺着し、さらに蓄熱槽３２の内部に蓄熱材３６を充填すると、蓄熱装置が完成する。
【００４９】
なお、図６において蓄熱熱交換器３４は省略しているが、蓄熱熱交換器３４は、蓋体４８を蓄熱槽本体４６に螺着する前に蓋体４８に取り付けられ、蓄熱槽３２の内部に収容される。
【００５０】
次に、上記構成の蓄熱装置の作用を説明する。
上述したように、蓄熱装置は、暖房運転時に圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に蓄積し、通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行したときに、第２配管２０における室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分流した液相冷媒の一部が、蓄熱熱交換器３４で蓄熱材３６から吸熱し蒸発、気相化するためのものであることから、圧縮機６で発生した熱の吸熱効率は高いほど好ましい。
【００５１】
吸熱効率は、蓄熱槽本体４６と圧縮機６との密着度に依存しているが、圧縮機６は金属製でその外周面には凹凸があり、蓄熱槽本体４６と圧縮機６との密着度を向上させるのは容易ではない。
【００５２】
そこで、本発明に係る蓄熱装置においては、蓄熱槽本体４６に柔軟性のある密着部材５２を設けており、蓄熱槽３２に蓄熱材３６を充填すると、蓄熱材３６の液圧によりシート部材５６が圧縮機６の外周面に向かって膨れることになり、シート部材５６が圧縮機６の外周面に密着することで、吸熱効率を向上させている。
【００５３】
したがって、シート部材５６は耐熱性に優れ、蓄熱槽本体４６よりも高い柔軟性を有し変形しやすいものが好ましく、例えばＰＥＴ（テレフタル酸ポリエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の材料で作製され、液圧に応じて変形自在の構成である（特に肉厚に依存し、自己復元力がない）。
【００５４】
一方、枠体５４は、シート部材５６との接合を考えると、シート部材５６と同じ材料が好ましいが、シート部材５６との接合強度が十分であれば、任意の耐熱性樹脂を採用することができる。
【００５５】
また、シート部材５６は樹脂の単層構造でもよいが、熱伝導性、強度等を考慮して、樹脂層に金属層を積層した積層構造とすることもできる。
【００５６】
積層構造の場合、図８に示されるように、外側（圧縮機６との対向面）に金属層５８を配置し、内側（蓄熱材３６との接触面）に樹脂層６０を配置するのが好ましい。金属層５８を圧縮機６側に配置するのは、例えば、圧縮機６表面の凹凸でシート部材５６が傷むことを防止するためである。また、金属層５８よりも蓄熱材側に樹脂層６０を配置するのは、金属層５８の腐食を防止するためである。
【００５７】
さらに、図９に示されるように、金属層５８に、圧縮機６と密着する第２の樹脂層６２を積層してもよく、この場合、蓄熱材３６と接触する樹脂層６０を第２の樹脂層６２より厚く設定するのがよい。なぜなら、蓄熱材３６の金属層５８への樹脂内浸透を防止することができるからである。
【００５８】
一方、蓄熱槽本体４６の材質は圧縮機６の材質（金属）を考慮して、圧縮機６の材質より収縮性が高い材質（樹脂）を選定することで、圧縮機６が冷たく蓄熱材３６が冷たいときは、圧縮機６が発生した熱を素早く蓄熱材３６に蓄熱する一方、蓄熱材３６が所定温度（例えば、１００℃）になると、蓄熱材３６の劣化防止の観点から、蓄熱材３６にさらに蓄熱しないようにしている。
【００５９】
すなわち、図１０に示されるように、蓄熱槽本体４６の内壁の直径は、圧縮機６の外径よりも若干大きい値（例えば、２ｍｍ程度）に設定されている。蓄熱槽３２の圧縮機６への組み付けに際し、蓄熱槽本体４６は上方から圧縮機６に外装され、蓄熱槽本体４６はバンド６４により圧縮機６に緩く固定される（図４参照）。緩く固定することで、蓄熱槽３２の圧縮機６への組み付け後、低温時、蓄熱槽本体４６の内周面と圧縮機６の外周面との間には、１ｍｍ程度の空隙ができる。
【００６０】
この空隙は空気層であり断熱材として作用するが、冷凍サイクルの停止時には、蓄熱材３６の液圧によりシート部材５６が圧縮機６の外周面に向かって膨れて密着することで、シート部材５６と圧縮機６の外周面との間の空隙がなくなる。一方、この冷凍サイクルを用いて暖房運転（通常暖房）を行うと、圧縮機６の外壁面の温度は約１００℃程度にまで達し、蓄熱槽３２の温度は上昇して、蓄熱槽３２は、図１０に示される矢印の方向に膨張する。圧縮機６も温度上昇により膨張するが、圧縮機６の材質より収縮性の高い材質を蓄熱槽本体４６の材質として選定しているので、圧縮機６の外周面と蓄熱槽本体４６の内壁の間の空隙を大きくすることができる。
【００６１】
上述したように、この空隙は断熱材として作用するので、圧縮機６が高温になると、圧縮機６からの熱は蓄熱材３６に伝わり難くなり、蓄熱材３６の水分沸騰を防止することができ、ひいては、蓄熱材３６の劣化を防止することができる。
【００６２】
また、例えば除霜・暖房運転等により蓄熱材３６の蓄熱を消費することで蓄熱材３６自体の温度が低下すると、蓄熱槽３２は収縮する。その結果、圧縮機６の外周面と蓄熱槽本体４６の内周面の間の空隙は小さくなり、蓄熱槽本体４６の内周面が圧縮機６の外周面に近接することになるので、圧縮機６の外周面に対するシート部材５６の密着性が向上し、圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に良好に伝達することが可能となる。
【００６３】
さらに、蓄熱槽３２の内部に収容された蓄熱材３６の温度は蓄熱材３６の蓄熱槽３２内の垂直方向位置に応じて変化し、この垂直方向位置が低いほど温度は低く、垂直方向位置が高いほど温度も高くなるので、蓄熱槽３２の膨張・収縮は高さが高いほど大きくなる。
【００６４】
そこで、本発明においては、図１１に示されるように、蓄熱槽３２は、その底壁に形成された複数（例えば、三つ）の取付片６６を介して室内機の底板（図示せず）に固定されており、蓄熱槽３２の下部のみを固定（拘束）し、上部を固定しない（拘束しない）ようにすることで、圧縮機６から蓄熱材３６への熱の伝達を効率的に行っている。より具体的には、高温になる蓄熱槽３２の上端部分を拘束しないことで、高温時に蓄熱槽３２の高温部分を圧縮機６から離隔させ、低温時に蓄熱槽３２を圧縮機６に密着させることで蓄熱を早めることが可能となる。
【００６５】
なお、蓄熱槽本体４６の側壁としては、その膨張・収縮を考慮して次のような材料が好ましく、その肉厚は１．０〜３．０ｍｍの範囲が好ましい。なぜなら、弾性変形領域で自己復元力がある（温度変化に応じて変形自在）からである。
・圧縮機６の材質よりも収縮性が高い材質
・弾性変形領域で自己復元力がある（温度変化に応じて変形自在）
・圧縮機６の線膨張係数より大きな線膨張係数を有する材料
【００６６】
具体的には、蓄熱槽本体４６の側壁の材料として、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等の樹脂を採用することができる。これらの材料は、次のとおりの線膨張係数を持つ。
・ＰＰＳの線膨張係数：２３〜３２×１０−６／Ｋ
・ＰＢＴの線膨張係数：約９４×１０−６／Ｋ
・ＰＳの線膨張係数：約７０×１０−６／Ｋ
・ＰＰの線膨張係数：約１１０×１０−６／Ｋ
なお、樹脂の線膨張係数に関しては、グレードやフィラー等でかなり数値が変動するため、代表的なものを例示している。
【００６７】
因みに、圧縮機６の材料として鋼を採用した場合、その線膨張係数は、１０〜１２×１０−６／Ｋで、蓄熱槽本体４６の材料である樹脂より小さい。
【００６８】
なお、以上の実施の形態では、上述したように、圧縮機６と対向する側壁４６ａの一部は開口しており、この開口部４６ｂの周縁には、圧縮機６の外周面と密着するための密着部材５２が接合されている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるわけではなく、側壁４６ａに開口部４６ｂが無い種類の蓄熱槽３２であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る蓄熱装置は、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材の劣化を防止することができるので、空気調和機、冷蔵庫、給湯器、ヒートポンプ式洗濯機等に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
２  室外機、  ４  室内機、  ６  圧縮機、  ８  四方弁、  １０  ストレーナ、  
１２  膨張弁、  １４  室外熱交換器、  １６  室内熱交換器、  １８  第１配管、
２０  第２配管、  ２２  第３配管、  ２４  第４配管、  ２６  アキュームレータ、
２８  第５配管、  ３０  第１電磁弁、  ３２  蓄熱槽、  ３４  蓄熱熱交換器、
３６  蓄熱材、  ３８  第６配管、  ４０  第７配管、  ４２  第２電磁弁、  
４４  温度センサ、  ４６  蓄熱槽本体、  ４６ａ  側壁、  ４６ｂ  側壁開口部、
４８  蓋体、  ５０  パッキン、  ５２  密着部材、  ５４  枠体、  ５４ａ  開口部、
５６  シート部材、  ５８  金属層、  ６０  樹脂層、  ６２  第２の樹脂層  
６４  バンド、  ６６  取付片。
【図１】
2011163663.tif 000003
【図２】
2011163663.tif 000004
【図３】
2011163663.tif 000005
【図４】
2011163663.tif 000006
【図５】
2011163663.tif 000007
【図６】
2011163663.tif 000008
【図７】
2011163663.tif 000009
【図８】
2011163663.tif 000010
【図９】
2011163663.tif 000011
【図１０】
2011163663.tif 000012
【図１１】
2011163663.tif 000013
【図１２】
2011163663.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月27日(2010.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機を囲むように配置され圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱装置及びこの蓄熱装置を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式空気調和機による暖房運転時、室外熱交換器に着霜した場合には、暖房サイクルから冷房サイクルに四方弁を切り替えて除霜を行っている。この除霜方式では、室内ファンは停止するものの、室内機から冷気が徐々に放出されることから暖房感が失われるという欠点がある。
【０００３】
そこで、室外機に設けられた圧縮機に蓄熱装置を設け、暖房運転中に蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して除霜するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図１２は、従来の蓄熱装置の一例を示す縦断面図である。図１２において、蓄熱装置１００は、圧縮機１０２の隔壁１０４の外周面に固設されている。また、蓄熱装置１００は、アルミ箔板や銅板等の金属部材１０６を有しており、この金属部材１０６は、隔壁１０４の外周面に当接するように巻回されている。
【０００５】
蓄熱装置１００の内部には、圧縮機１０２で発生した熱を隔壁１０４を介して蓄積する蓄熱材１０８が収容されており、この蓄熱材１０８は、縦断面形状がコ字状の収容部材１１０と上述した金属部材１０６とで形成された空間部に充填されている。この空間部中には、蓄熱材１０８と共に、流入した冷媒を加熱する加熱配管１１２が配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７０５７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、図１２に示される従来の蓄熱装置では、金属部材１０６は、圧縮機１０２の隔壁１０４に当接するように巻回されているが、圧縮機１０２の運転中、隔壁１０４の温度はかなり高い温度（例えば、１００℃以上）まで上昇するため、蓄熱材１０８も高温になってしまう。蓄熱材１０８自体が高温になると、蓄熱材１０８が沸騰し、さらには、蓄熱材１０８が劣化するという問題がある。なお、蓄熱材１０８の沸騰は、蓄熱材１０８の急速な蒸発等を招く。
【０００８】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材の沸騰や劣化を防止することができる蓄熱装置及びこの蓄熱装置を用いた空気調和機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機を囲むように配置された蓄熱装置であって、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容し、圧縮機の材質よりも収縮性が高い材質で形成された本体を有する蓄熱槽と、蓄熱槽本体に収容された蓄熱用熱交換器と、を備えている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、圧縮機の温度が上昇すると、その周囲を囲むように配置された蓄熱槽の温度も上昇する。また、蓄熱槽は圧縮機よりも収縮性の高い材質で構成されているので、蓄熱槽の温度が上昇すると、蓄熱槽は膨張し、蓄熱槽において圧縮機と対向する部分が圧縮機から離隔して圧縮機と蓄熱槽との間には空気層が生じる。この空気層は断熱材として働くので、圧縮機が過度に高温になると、圧縮機で発生した熱が蓄熱槽内の蓄熱材に伝わり難くなる。これにより、蓄熱材の沸騰や劣化を防止することができる。
【００１１】
また、圧縮機の温度が低下すると、蓄熱槽は収縮するので、蓄熱槽は圧縮機に密着することになり、圧縮機で発生した熱を蓄熱材に良好に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の構成を示す図
【図２】図１の空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図
【図３】図１の空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図
【図４】圧縮機とアキュームレータを取り付けた状態の本発明に係る蓄熱装置の斜視図
【図５】図４の蓄熱装置の分解斜視図
【図６】図４の蓄熱装置の組立手順を示す分解斜視図
【図７】図６（ｄ）における線VII-VIIに沿った断面図
【図８】図４の蓄熱装置に設けられたシート部材を樹脂層と金属層の２層積層構造とした場合の拡大断面図
【図９】図４の蓄熱装置に設けられたシート部材を樹脂層と金属層と樹脂層の３層積層構造とした場合の拡大断面図
【図１０】図４における線Ｘ-Ｘに沿った断面図
【図１１】図４の蓄熱装置の正面図
【図１２】従来の蓄熱装置の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、圧縮機を囲むように配置された蓄熱装置であって、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と、蓄熱材を収容し、圧縮機の材質よりも収縮性が高い材質で形成された本体を有する蓄熱槽本体と、蓄熱槽本体に収容された蓄熱用熱交換器と、を備え、圧縮機で発生した熱が蓄熱槽本体の外壁を介して蓄熱材に蓄積されるとともに、蓄熱槽本体は、圧縮機の線膨張係数より大きい線膨張係数を有することで、圧縮機の外壁面温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽本体との密着度を変化させ、低温時には密着度を高めて圧縮機から蓄熱槽本体への伝熱性能を向上する一方、高温時には密着度を低くして圧縮機から蓄熱槽本体への伝熱性能を低下さるようにしたものである。
【００１４】
この構成により、圧縮機の温度変化に応じて蓄熱槽と圧縮機との密着度が変化し、低温時には圧縮機から蓄熱槽への伝熱性能が向上する一方、高温時には圧縮機から蓄熱槽への伝熱性能が低下するので、蓄熱材の沸騰及び劣化を防止することができる。
【００１５】
具体的には、蓄熱槽本体の側壁が弾性変形領域で自己復元力を持つ。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００１６】
また、好ましくは、蓄熱槽本体の線膨張係数は、圧縮機の線膨張係数の概ね２倍以上である。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００１７】
また、好ましくは、蓄熱槽本体の線膨張係数は、２３〜１１０×１０−６／Ｋである。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００１８】
また、例示的には、圧縮機は金属製で、蓄熱槽本体は樹脂製である。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００１９】
また、蓄熱槽本体が１．０〜３．０ｍｍの肉厚を持つことが好ましい。これにより、圧縮機の温度変化に応じて圧縮機と蓄熱槽との密着度を効果的に変化させることができる。
【００２０】
また、蓄熱槽本体は、その下部が固定される一方、その上部が固定されないことがさらに好ましい。これにより、温度変化の大きい蓄熱槽本体の上部の膨張・収縮を許容して、温度上昇時に蓄熱槽本体を圧縮機から離隔させ、温度低下時には蓄熱槽本体を圧縮機に密着させることが可能となる。
【００２１】
また、本発明の他の態様は、圧縮機と、圧縮機を囲むように配置された上述した蓄熱装置と、を備える空気調和機である。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の構成を示しており、空気調和機は、冷媒配管で互いに接続された室外機２と室内機４とで構成されている。
【００２３】
図１に示されるように、室外機２の内部には、圧縮機６と四方弁８とストレーナ１０と膨張弁１２と室外熱交換器１４とが設けられ、室内機４の内部には、室内熱交換器１６が設けられ、これらは冷媒配管を介して互いに接続されることで冷凍サイクルを構成している。
【００２４】
さらに詳述すると、圧縮機６と室内熱交換器１６は、四方弁８が設けられた第１配管１８を介して接続され、室内熱交換器１６と膨張弁１２は、ストレーナ１０が設けられた第２配管２０を介して接続されている。また、膨張弁１２と室外熱交換器１４は第３配管２２を介して接続され、室外熱交換器１４と圧縮機６は第４配管２４を介して接続されている。
【００２５】
第４配管２４の中間部には四方弁８が配置されており、圧縮機６の冷媒吸入側における第４配管２４には、液相冷媒と気相冷媒を分離するためのアキュームレータ２６が設けられている。また、圧縮機６と第３配管２２は、第５配管２８を介して接続されており、第５配管２８には第１電磁弁３０が設けられている。
【００２６】
さらに、圧縮機６の周囲には蓄熱槽３２が設けられ、蓄熱槽３２の内部には、蓄熱熱交換器３４が設けられるとともに、蓄熱熱交換器３４と熱交換するための蓄熱材（例えば、エチレングリコール水溶液）３６が充填されており、蓄熱槽３２と蓄熱熱交換器３４と蓄熱材３６とで蓄熱装置を構成している。
【００２７】
また、第２配管２０と蓄熱熱交換器３４は第６配管３８を介して接続され、蓄熱熱交換器３４と第４配管２４は第７配管４０を介して接続されており、第６配管３８には第２電磁弁４２が設けられている。
【００２８】
室内機４の内部には、室内熱交換器１６に加えて、送風ファン（図示せず）と上下羽根（図示せず）と左右羽根（図示せず）とが設けられており、室内熱交換器１６は、送風ファンにより室内機４の内部に吸込まれた室内空気と、室内熱交換器１６の内部を流れる冷媒との熱交換を行い、暖房時には熱交換により暖められた空気を室内に吹き出す一方、冷房時には熱交換により冷却された空気を室内に吹き出す。上下羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて上下に変更し、左右羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて左右に変更する。
【００２９】
なお、圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２、電磁弁３０，４２等は制御装置（図示せず、例えばマイコン）に電気的に接続され、制御装置により制御される。
【００３０】
上記構成の本発明に係る冷凍サイクル装置において、各部品の相互の接続関係と機能とを、暖房運転時を例にとり冷媒の流れとともに説明する。
【００３１】
圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、第１配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６へと至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て第２配管２０を通り、膨張弁１２への異物侵入を防止するストレーナ１０を通って、膨張弁１２に至る。膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至り、室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４と四方弁８とアキュームレータ２６を通って圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００３２】
また、第１配管１８の圧縮機６吐出口と四方弁８の間から分岐した第５配管２８は、第１電磁弁３０を介して第３配管２２の膨張弁１２と室外熱交換器１４の間に合流している。
【００３３】
さらに、内部に蓄熱材３６と蓄熱熱交換器３４を収納した蓄熱槽３２は、圧縮機６に接して取り囲むように配置され、圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に蓄積し、第２配管２０から室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分岐した第６配管３８は、第２電磁弁４２を経て蓄熱熱交換器３４の入口へと至り、蓄熱熱交換器３４の出口から出た第７配管４０は、第４配管２４における四方弁８とアキュームレータ２６の間に合流する。
【００３４】
次に、図１に示される空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを模式的に示す図２を参照しながら通常暖房時の動作を説明する。
【００３５】
通常暖房運転時、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は閉制御されており、上述したように圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、第１配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６に至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て、第２配管２０を通り膨張弁１２に至り、膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至る。室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４を通って四方弁８から圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００３６】
また、圧縮機６で発生した熱は、圧縮機６の外壁から蓄熱槽３２の外壁を介して蓄熱槽３２の内部に収容された蓄熱材３６に蓄積される。
【００３７】
次に、図１に示される空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式的に示す図３を参照しながら除霜・暖房時の動作を説明する。図中、実線矢印は暖房に供する冷媒の流れを示しており、破線矢印は除霜に供する冷媒の流れを示している。
【００３８】
上述した通常暖房運転中に室外熱交換器１４に着霜し、着霜した霜が成長すると、室外熱交換器１４の通風抵抗が増加して風量が減少し、室外熱交換器１４内の蒸発温度が低下する。本発明に係る空気調和機には、図３に示されるように、室外熱交換器１４の配管温度を検出する温度センサ４４が設けられており、非着霜時に比べて、蒸発温度が低下したことを温度センサ４４で検出すると、制御装置から通常暖房運転から除霜・暖房運転への指示が出力される。
【００３９】
通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行すると、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は開
制御され、上述した通常暖房運転時の冷媒の流れに加え、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒の一部は第５配管２８と第１電磁弁３０を通り、第３配管２２を通る冷媒に合流して、室外熱交換器１４を加熱し、凝縮して液相化した後、第４配管２４を通って四方弁８とアキュームレータ２６を介して圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００４０】
また、第２配管２０における室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分流した液相冷媒の一部は、第６配管３８と第２電磁弁４２を経て、蓄熱熱交換器３４で蓄熱材３６から吸熱し蒸発、気相化して、第７配管４０を通って第４配管２４を通る冷媒に合流し、アキュームレータ２６から圧縮機６の吸入口へと戻る。
【００４１】
アキュームレータ２６に戻る冷媒には、室外熱交換器１４から戻ってくる液相冷媒が含まれているが、これに蓄熱熱交換器３４から戻ってくる高温の気相冷媒を混合することで、液相冷媒の蒸発が促され、アキュームレータ２６を通過して液相冷媒が圧縮機６に戻ることがなくなり、圧縮機６の信頼性の向上を図ることができる。
【００４２】
除霜・暖房開始時に霜の付着により氷点下となった室外熱交換器１４の温度は、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒によって加熱されて、零度付近で霜が融解し、霜の融解が終わると、室外熱交換器１４の温度は再び上昇し始める。この室外熱交換器１４の温度上昇を温度センサ４４で検出すると、除霜が完了したと判断し、制御装置から除霜・暖房運転から通常暖房運転への指示が出力される。
【００４３】
図４乃至図７は蓄熱装置を示しており、蓄熱装置は、上述したように、蓄熱槽３２と蓄熱熱交換器３４と蓄熱材３６とで構成されている。なお、図４は、圧縮機６と、圧縮機６に組み付けられるアキュームレータ２６を蓄熱装置に取り付けた状態を示している。また、図５は蓄熱装置の分解斜視図であり、図６は蓄熱装置の組立手順を示しており、図７は図６（ｄ）における線VII-VIIに沿った断面図である。
【００４４】
図５及び図６に示されるように、蓄熱槽３２は、側壁４６ａと底壁（図示せず）を有し上方が開口した樹脂製の蓄熱槽本体４６と、この蓄熱槽本体４６の上方開口部を閉塞する樹脂製の蓋体４８と、蓄熱槽本体４６と蓋体４８の間に介装されシリコンゴム等で作製されたパッキン５０とを備え、蓋体４８は蓄熱槽本体４６に螺着される。また、蓄熱槽本体４６の側壁４６ａの一部（つまり、側壁４６ａで圧縮機６と対向する部分）は開口しており、この開口部４６ｂの周縁には、圧縮機６の外周面と密着する密着部材５２が接合される。
【００４５】
密着部材５２は、枠体５４とシート部材５６とで構成されており、全体として所定の直径の円筒の一部を切り欠いた形状を呈している。なお、密着部材５２の内側には、圧縮機６が収容されることから、取付公差等を考慮して密着部材５２の内径は圧縮機６の外径より僅かに大きく設定される。
【００４６】
また、枠体５４には、上下方向の中間部から下部にかけて開口部５４ａが形成されており、この開口部５４ａを閉塞するようにシート部材５６は枠体５４に接合される。
【００４７】
蓄熱熱交換器３４は、例えば銅管等を蛇行状に折曲したもので、蓄熱槽本体４６の内部に収容されており、蓄熱熱交換器３４の両端は蓋体４８から上方に延出され、一端は第６配管３８（図１参照）に接続される一方、他端は第７配管４０（図１参照）に接続される。また、蓄熱熱交換器３４が収容され、側壁４６ａと底壁と密着部材５２で囲繞された蓄熱槽本体４６の内部空間には、蓄熱材３６が充填される。
【００４８】
上記構成の蓄熱装置を製作するに際し、図６（ａ）に示されるように、蓄熱槽本体４６
、蓋体４８、蓄熱熱交換器３４、枠体５４、シート部材５６等をまず所定の形状に形成し、図６（ｂ）に示されるように、シート部材５６を枠体５４の開口部５４ａを閉塞するように接合して密着部材５２とする。次に、図６（ｃ）に示されるように、密着部材５２を蓄熱槽本体４６の開口部４６ｂを閉塞するように接合し、図６（ｄ）に示されるように、蓋体４８を蓄熱槽本体４６に螺着し、さらに蓄熱槽３２の内部に蓄熱材３６を充填すると、蓄熱装置が完成する。
【００４９】
なお、図６において蓄熱熱交換器３４は省略しているが、蓄熱熱交換器３４は、蓋体４８を蓄熱槽本体４６に螺着する前に蓋体４８に取り付けられ、蓄熱槽３２の内部に収容される。
【００５０】
次に、上記構成の蓄熱装置の作用を説明する。
上述したように、蓄熱装置は、暖房運転時に圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に蓄積し、通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行したときに、第２配管２０における室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分流した液相冷媒の一部が、蓄熱熱交換器３４で蓄熱材３６から吸熱し蒸発、気相化するためのものであることから、圧縮機６で発生した熱の吸熱効率は高いほど好ましい。
【００５１】
吸熱効率は、蓄熱槽本体４６と圧縮機６との密着度に依存しているが、圧縮機６は金属製でその外周面には凹凸があり、蓄熱槽本体４６と圧縮機６との密着度を向上させるのは容易ではない。
【００５２】
そこで、本発明に係る蓄熱装置においては、蓄熱槽本体４６に柔軟性のある密着部材５２を設けており、蓄熱槽３２に蓄熱材３６を充填すると、蓄熱材３６の液圧によりシート部材５６が圧縮機６の外周面に向かって膨れることになり、シート部材５６が圧縮機６の外周面に密着することで、吸熱効率を向上させている。
【００５３】
したがって、シート部材５６は耐熱性に優れ、蓄熱槽本体４６よりも高い柔軟性を有し変形しやすいものが好ましく、例えばＰＥＴ（テレフタル酸ポリエチレン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の材料で作製され、液圧に応じて変形自在の構成である（特に肉厚に依存し、自己復元力がない）。
【００５４】
一方、枠体５４は、シート部材５６との接合を考えると、シート部材５６と同じ材料が好ましいが、シート部材５６との接合強度が十分であれば、任意の耐熱性樹脂を採用することができる。
【００５５】
また、シート部材５６は樹脂の単層構造でもよいが、熱伝導性、強度等を考慮して、樹脂層に金属層を積層した積層構造とすることもできる。
【００５６】
積層構造の場合、図８に示されるように、外側（圧縮機６との対向面）に金属層５８を配置し、内側（蓄熱材３６との接触面）に樹脂層６０を配置するのが好ましい。金属層５８を圧縮機６側に配置するのは、例えば、圧縮機６表面の凹凸でシート部材５６が傷むことを防止するためである。また、金属層５８よりも蓄熱材側に樹脂層６０を配置するのは、金属層５８の腐食を防止するためである。
【００５７】
さらに、図９に示されるように、金属層５８に、圧縮機６と密着する第２の樹脂層６２を積層してもよく、この場合、蓄熱材３６と接触する樹脂層６０を第２の樹脂層６２より厚く設定するのがよい。なぜなら、蓄熱材３６の金属層５８への樹脂内浸透を防止することができるからである。
【００５８】
一方、蓄熱槽本体４６の材質は圧縮機６の材質（金属）を考慮して、圧縮機６の材質より収縮性が高い材質（樹脂）を選定することで、圧縮機６が冷たく蓄熱材３６が冷たいときは、圧縮機６が発生した熱を素早く蓄熱材３６に蓄熱する一方、蓄熱材３６が所定温度（例えば、１００℃）になると、蓄熱材３６の劣化防止の観点から、蓄熱材３６にさらに蓄熱しないようにしている。
【００５９】
すなわち、図１０に示されるように、蓄熱槽本体４６の内壁の直径は、圧縮機６の外径よりも若干大きい値（例えば、２ｍｍ程度）に設定されている。蓄熱槽３２の圧縮機６への組み付けに際し、蓄熱槽本体４６は上方から圧縮機６に外装され、蓄熱槽本体４６はバンド６４により圧縮機６に緩く固定される（図４参照）。緩く固定することで、蓄熱槽３２の圧縮機６への組み付け後、低温時、蓄熱槽本体４６の内周面と圧縮機６の外周面との間には、１ｍｍ程度の空隙ができる。
【００６０】
この空隙は空気層であり断熱材として作用するが、冷凍サイクルの停止時には、蓄熱材３６の液圧によりシート部材５６が圧縮機６の外周面に向かって膨れて密着することで、シート部材５６と圧縮機６の外周面との間の空隙がなくなる。一方、この冷凍サイクルを用いて暖房運転（通常暖房）を行うと、圧縮機６の外壁面の温度は約１００℃程度にまで達し、蓄熱槽３２の温度は上昇して、蓄熱槽３２は、図１０に示される矢印の方向に膨張する。圧縮機６も温度上昇により膨張するが、圧縮機６の材質より収縮性の高い材質を蓄熱槽本体４６の材質として選定しているので、圧縮機６の外周面と蓄熱槽本体４６の内壁の間の空隙を大きくすることができる。
【００６１】
上述したように、この空隙は断熱材として作用するので、圧縮機６が高温になると、圧縮機６からの熱は蓄熱材３６に伝わり難くなり、蓄熱材３６の水分沸騰を防止することができ、ひいては、蓄熱材３６の劣化を防止することができる。
【００６２】
また、例えば除霜・暖房運転等により蓄熱材３６の蓄熱を消費することで蓄熱材３６自体の温度が低下すると、蓄熱槽３２は収縮する。その結果、圧縮機６の外周面と蓄熱槽本体４６の内周面の間の空隙は小さくなり、蓄熱槽本体４６の内周面が圧縮機６の外周面に近接することになるので、圧縮機６の外周面に対するシート部材５６の密着性が向上し、圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に良好に伝達することが可能となる。
【００６３】
さらに、蓄熱槽３２の内部に収容された蓄熱材３６の温度は蓄熱材３６の蓄熱槽３２内の垂直方向位置に応じて変化し、この垂直方向位置が低いほど温度は低く、垂直方向位置が高いほど温度も高くなるので、蓄熱槽３２の膨張・収縮は高さが高いほど大きくなる。
【００６４】
そこで、本発明においては、図１１に示されるように、蓄熱槽３２は、その底壁に形成された複数（例えば、三つ）の取付片６６を介して室内機の底板（図示せず）に固定されており、蓄熱槽３２の下部のみを固定（拘束）し、上部を固定しない（拘束しない）ようにすることで、圧縮機６から蓄熱材３６への熱の伝達を効率的に行っている。より具体的には、高温になる蓄熱槽３２の上端部分を拘束しないことで、高温時に蓄熱槽３２の高温部分を圧縮機６から離隔させ、低温時に蓄熱槽３２を圧縮機６に密着させることで蓄熱を早めることが可能となる。
【００６５】
なお、蓄熱槽本体４６の側壁としては、その膨張・収縮を考慮して次のような材料が好ましく、その肉厚は１．０〜３．０ｍｍの範囲が好ましい。なぜなら、弾性変形領域で自己復元力がある（温度変化に応じて変形自在）からである。
・圧縮機６の材質よりも収縮性が高い材質
・弾性変形領域で自己復元力がある（温度変化に応じて変形自在）
・圧縮機６の線膨張係数より大きな線膨張係数を有する材料
【００６６】
具体的には、蓄熱槽本体４６の側壁の材料として、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイ
ド)、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰ（ポリプロ
ピレン）等の樹脂を採用することができる。これらの材料は、次のとおりの線膨張係数を持つ。
・ＰＰＳの線膨張係数：２３〜３２×１０−６／Ｋ
・ＰＢＴの線膨張係数：約９４×１０−６／Ｋ
・ＰＳの線膨張係数：約７０×１０−６／Ｋ
・ＰＰの線膨張係数：約１１０×１０−６／Ｋ
なお、樹脂の線膨張係数に関しては、グレードやフィラー等でかなり数値が変動するため、代表的なものを例示している。
【００６７】
因みに、圧縮機６の材料として鋼を採用した場合、その線膨張係数は、１０〜１２×１０−６／Ｋで、蓄熱槽本体４６の材料である樹脂より小さい。
【００６８】
なお、以上の実施の形態では、上述したように、圧縮機６と対向する側壁４６ａの一部は開口しており、この開口部４６ｂの周縁には、圧縮機６の外周面と密着するための密着部材５２が接合されている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるわけではなく、側壁４６ａに開口部４６ｂが無い種類の蓄熱槽３２であっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明に係る蓄熱装置は、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材の劣化を防止することができるので、空気調和機、冷蔵庫、給湯器、ヒートポンプ式洗濯機等に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
２  室外機、  ４  室内機、  ６  圧縮機、  ８  四方弁、  １０  ストレーナ、  
１２  膨張弁、  １４  室外熱交換器、  １６  室内熱交換器、  １８  第１配管、
２０  第２配管、  ２２  第３配管、  ２４  第４配管、  ２６  アキュームレータ、
２８  第５配管、  ３０  第１電磁弁、  ３２  蓄熱槽、  ３４  蓄熱熱交換器、
３６  蓄熱材、  ３８  第６配管、  ４０  第７配管、  ４２  第２電磁弁、  
４４  温度センサ、  ４６  蓄熱槽本体、  ４６ａ  側壁、  ４６ｂ  側壁開口部、
４８  蓋体、  ５０  パッキン、  ５２  密着部材、  ５４  枠体、  ５４ａ  開口部、５６  シート部材、  ５８  金属層、  ６０  樹脂層、  ６２  第２の樹脂層  
６４  バンド、  ６６  取付片。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機を囲むように配置された蓄熱装置であって、
前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と、前記蓄熱材を収容する蓄熱槽本体と、前記蓄熱槽本体に収容された蓄熱用熱交換器と、を備え、
前記圧縮機で発生した熱が前記蓄熱槽本体の外壁を介して前記蓄熱材に蓄積されるとともに、前記蓄熱槽本体は、前記圧縮機の線膨張係数より大きい線膨張係数を有することで、前記圧縮機の外壁面温度変化に応じて前記圧縮機と前記蓄熱槽本体との密着度を変化させ、低温時には前記密着度を高めて前記圧縮機から前記蓄熱槽本体への伝熱性能を向上する一方、高温時には前記密着度を低くして前記圧縮機から前記蓄熱槽本体への伝熱性能を低下させることを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記圧縮機の材質は金属であり、前記蓄熱槽本体の材質は樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
前記蓄熱槽本体は、弾性変形領域で自己復元力があることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
前記蓄熱槽本体の線膨張係数は、前記圧縮機の線膨張係数の概ね２倍以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項５】
前記蓄熱槽本体の線膨張係数は、２３〜１１０×１０−６／Ｋであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項６】
前記蓄熱槽本体と前記圧縮機との間に前記蓄熱槽本体よりも高い柔軟性を有して変形しやすいシート部材を介在させた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項７】
前記蓄熱槽本体は、バンドによって前記圧縮機に固定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項８】
前記蓄熱槽本体は、前記圧縮機の外周のうちの１８０度以上に渡って前記圧縮機を囲んで設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項９】
前記蓄熱槽本体は、１．０〜３．０ｍｍの肉厚を持つことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１０】
前記蓄熱槽本体は、その下部が固定される一方、その上部が固定されないことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の蓄熱装置。
【請求項１１】
圧縮機と、該圧縮機を囲むように配置された請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の蓄熱装置と、を備えることを特徴とする空気調和機。