(57)【要約】【課題】長期間不使用後においても、蓄熱を利用して早く温風を吹出すこと。【解決手段】室内送風機６から吹出し口に至る吹出し送風路が少なくとも２つあり、第一の吹出し送風路７に面して蓄熱槽１０があり、蓄熱槽１０内には過冷却の性質を有する潜熱蓄熱材９と過冷却状態を解除する発核手段１１と蓄熱熱交換器８があり、蓄熱熱交換器８は冷媒回路の四方弁２と室内熱交換器４の間にあり、蓄熱槽１０の第一の送風路側７には放熱フィン１２を設けることで、自身の冷凍サイクルの熱で蓄熱する上に、潜熱蓄熱材９の過冷却現象を利用し、暖房停止時に蓄熱状態を保持するとともに、過冷却を任意の時刻に解除し、潜熱蓄熱材９から放熱フィン１２により直接室内空気に放熱することで、圧縮機１や室内熱交換器３を暖めるための時間を省ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内熱交換器、室内送風機を有し、室内送風機から吹出し口に至る吹出し送風路が少なくとも２つあり、第一の吹出し送風路に面して蓄熱槽があり、蓄熱槽内には過冷却の性質を有する潜熱蓄熱材と過冷却状態を解除する発核手段と蓄熱熱交換器があり、前記蓄熱熱交換器は冷媒回路の四方弁と前記室内熱交換器との間にあり、前記蓄熱槽の前記第一の吹出し送風路側には放熱促進手段が設けられていることを特徴とする空気調和機の室内機。
【請求項２】
潜熱蓄熱材が放熱する際には、第一の吹出し送風路以外の吹出し送風路を閉鎖する閉鎖手段を有することを特徴とする請求項１記載の空気調和機の室内機。
【請求項３】
潜熱蓄熱材は、融点が３０℃以上７０℃以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機の室内機。
【請求項４】
潜熱蓄熱材は酢酸ナトリウム三水和物であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気調和機の室内機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に係わり、より詳細には、蓄熱を利用した暖房性能向上のための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の空気調和機としては、図３に示す冷凍サイクル図のように、圧縮機１と、四方弁２、室内熱交換器３、絞り機構１０４、蓄熱槽熱交換器１０７、室外熱交換器５を順に配管で接続して四方弁２に戻る主回路と、室外熱交換器５をバイパスして、蓄熱槽熱交換器１０７と四方弁２を直接つなぐバイパス配管１１５と、蓄熱槽熱交換器１０７と蓄熱媒体１０９を収納する蓄熱槽１１０を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−４２９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成は、以下のような課題を有していた。すなわち、特許文献１では、蓄熱槽の熱を受熱する蓄熱槽熱交換器は、暖房時冷媒回路中の絞り機構下流にある。暖房開始時の、温風吹出し時間や室温上昇時間を短縮しようとする場合、蓄熱槽の熱はまず圧縮機や室内熱交換器を暖めるのに消費されるため、あまり性能が上がらないという課題を有していた。
【０００４】
また、蓄熱媒体に蓄熱する手段については具体的には言及されていないが、冷凍サイクルの熱を利用する場合には、別途そのための手段が必要となる。さらに、上記従来構成では蓄熱材については具体的に言及されてないが、一般的な蓄熱材では、蓄熱して高温の蓄熱槽から、暖房停止時に放熱しやすく、断熱のために大きいスペースやコストを伴う上、それでも長期間の蓄熱は望めなかった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、暖房開始時の、温風吹出し時間や室温上昇時間を効率よく短縮し、潜熱蓄熱材の過冷却現象を利用し、長期間使用しない状態でも蓄熱を維持し、必要なときには蓄熱を利用した高い暖房を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために、室内熱交換器、室内送風機を有し、室内送風機から吹出し口に至る吹出し送風路が少なくとも２つあり、第一の吹出し送風路に面して蓄熱槽があり、蓄熱槽内には過冷却の性質を有する潜熱蓄熱材と過冷却状態を解除する発核手段と蓄熱熱交換器があり、前記蓄熱熱交換器は冷媒回路の四方弁と前記室内熱交換器との間にあり、前記蓄熱槽の前記第一の吹出し送風路側には放熱促進手段が設けられて、前記潜熱蓄熱材が放熱する際には、第一の吹出し送風路以外の吹出し送風路を閉鎖する閉鎖手段を有し、前記潜熱蓄熱材の融点が３０℃以上７０℃以下であることを特徴とする空気調和機の室内機である。
【０００７】
自身の冷凍サイクルの熱で蓄熱する上に、潜熱蓄熱材の過冷却現象を利用し、暖房停止時に蓄熱状態を保持するとともに、過冷却を任意の時刻に解除する発核手段を有し、蓄熱材を室内機のファンより下流の吹出し送風路に配した蓄熱槽内に置くとともに、放熱促進手段により直接室内空気に放熱することで、圧縮機や室内熱交換器を暖めるための時間を省けるように構成したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、空気調和機の暖房開始時、蓄熱分を利用することで温風を早く出し、室温が早く上昇する効果を奏することができ、高い暖房能力を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、室内熱交換器、室内送風機を有し、室内送風機から吹出し口に至る吹出し送風路が少なくとも２つあり、第一の吹出し送風路に面して蓄熱槽があり、蓄熱槽内には過冷却の性質を有する潜熱蓄熱材と過冷却状態を解除する発核手段と蓄熱熱交換器があり、前記蓄熱熱交換器は冷媒回路の四方弁と前記室内熱交換器の間にあり、前記蓄熱槽の前記第一の吹出し送風路側には放熱促進手段を設けることにより、自身の冷凍サイクルの熱で蓄熱する上に、潜熱蓄熱材の過冷却現象を利用し、暖房停止時に蓄熱状態を保持するとともに、過冷却を任意の時刻に解除する発核手段を有し、蓄熱材を室内機のファンより下流の吹出し送風路に配した蓄熱槽内に置くとともに、放熱促進手段により直接室内空気に放熱することで、圧縮機や室内熱交換器を暖めるための時間を省けるので、暖房開始時、室温が早く上昇するほか、長期間使用しない場合であっても、必要になったときには同様の効果を奏することができるものである。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、潜熱蓄熱材が放熱する際には、第一の吹出し送風路以外の吹出し送風路を閉鎖する閉鎖手段を有するようにしたことで、暖房開始時に蓄熱を利用する際、まだ冷たい室内熱交換器を通過した空気が、第一の吹出し送風路以外の吹出し送風路を通って吹出され、第一の吹出し送風路を通ってせっかく暖められて吹出された空気と混合して温度を下げてしまうことを防ぐ効果を奏するものである。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１の発明の潜熱蓄熱材を、融点が３０℃以上７０℃以下潜熱蓄熱材としたことで、通常の空気調和機の冷媒温度の範囲で、自身の冷凍サイクルの熱で融解させて蓄熱することができる上に、凝固放熱する際には、十分な暖房感を与えられる吹出し温度を実現できるという効果を奏することができるものである。
【００１２】
第４の発明は、特に、第３の発明の潜熱蓄熱材を、酢酸ナトリウム三水和物としたことで、同物質が特に安定した過冷却の性質を持つため、長期間不使用の場合にも蓄熱量を保持しやすい上に、過冷却を任意の時刻に解除して放熱することも安定して行えるという効果を奏する。
【００１３】
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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における空気調和機の暖房運転時の状態を示す冷媒回路図、図２は本発明の実施の形態における空気調和機の室内機の断面図である。図１において、圧縮機１と、四方弁２、蓄熱熱交換器８、室内熱交換器３、膨張弁４、室外熱交換器５を順に配管で接続して四方弁２に戻る冷媒回路を有する。
【００１５】
図２において、室内空気は室内熱交換器３、室内送風機６を通って、第一の吹出し送風路７と第二の吹出し送風路１３を通過して、室内に吹出される。第一の吹出し送風路７に面して蓄熱槽１０があり、蓄熱槽１０内には蓄熱熱交換器８と過冷却の性質を有する潜熱蓄熱材（酢酸ナトリウム三水和物）９と過冷却状態を解除する発核手段であるペルチエ素子１１があり、蓄熱槽１０の第一の吹出し送風路７側には放熱促進手段として放熱フィン１２が設けられている。蓄熱熱交換器８はフィンチューブ式の熱交換器で、耐食コーティングを施している。
【００１６】
また、第二の吹出し送風路１３には、蓄熱材が放熱する際に、第二の吹出し送風路１３を閉鎖するモータによって回動自在な閉鎖羽根１４が設けられる。
【００１７】
潜熱蓄熱材９は、温度変化を伴わず物質の相を変化させる時の熱量を利用して蓄熱するもので、小容量に多量の熱量を蓄えることができる蓄熱材である。空気調和機の冷凍サイクルにおける蓄熱に用いる場合には、融点が３０℃以上７０℃以下である潜熱蓄熱材が望ましい。これは、圧縮機から吐出される高温の吐出ガス冷媒により蓄熱することを考慮すると、運転条件によっては吐出ガス冷媒の温度を７０℃以上に長時間維持することは困難であったり、不経済であったりするためである。また、潜熱蓄熱材から熱を抽出することを考慮すると、暖房の吹出し温度として空気を暖めて快適であるためには、最低でも３０℃以上が必要であるためである。
【００１８】
このような条件に適した潜熱蓄熱材９として、本発明の空気調和機においては酢酸ナトリウム三水和物を用いている。酢酸ナトリウム三水和物は融点が５８℃で融解熱も比較的大きく、過冷却現象が安定しており、蓄熱量や安全性で優れているため好適である。
【００１９】
次に、動作の説明を行う。図１において、通常暖房運転時には、圧縮機１の圧縮機吐出口１ｂから出た高温の吐出ガス冷媒は、四方弁２を通過して蓄熱熱交換器８に至り、蓄熱熱交換器８を介して蓄熱槽１０内の潜熱蓄熱材９に熱を与え蓄熱する。潜熱蓄熱材９は熱を受け取って固相のまま昇温し、融点の５８℃に達すると融解して液相に変化し、溶け切ると液相で昇温する。
【００２０】
一方、蓄熱熱交換器８を出たガス冷媒は室内熱交換器３に入り、ここで凝縮放熱して液化し、膨張弁４にて減圧されて二相冷媒となり、室外熱交換器５で蒸発することにより吸熱してガス化し、四方弁２を通過して圧縮機吸入口１ａに戻る。
【００２１】
暖房運転が終了した後、潜熱蓄熱材９は室内空気に放熱して熱量を失っていくが、酢酸ナトリウム三水和物は過冷却の性質を有するため、温度が低下して５８℃になっても凝固せず、液相のままさらに温度が低下して室内温度に近づく。これにより放熱は殆どなくなり、仮に長時間空気調和機が停止したままでも、この状態を持続する。したがって、次回暖房運転を開始するに当たっても、潜熱蓄熱材９からは充分に熱を抽出することができて高い暖房能力、立ち上がりを得ることができる。
【００２２】
次に、暖房運転開始時の動作について説明する。暖房運転開始時に、同時にペルチエ素子１１に通電すると、ペルチエ素子の冷却面は温度が低下し、蓄熱材９のうちのペルチエ素子１１冷却面に接触している部分が局部的に冷却され、過冷却状態の蓄熱材９で発核、一気に凝縮するとともに、凝縮熱により蓄熱材９の温度は５８℃まで急上昇する。
【００２３】
蓄熱槽１０の第一の吹出し送風路７側には放熱フィン１２が設けられており、放熱フィン１２を介して、第一の吹出し送風路７通過空気に熱伝達されて高温の空気が吹き出す。このとき第二の吹出し送風路１３は、閉鎖羽根１４によって閉鎖されている。これによって、暖められていない空気が吹き出すことはなく、使用者が手をかざすなどすれば、第一の吹出し送風路７によって暖かさを体感することができる。
【００２４】
なお、このとき、運転開始とともに、圧縮機１の圧縮機吐出口１ｂから出た高温の吐出ガス冷媒は、四方弁２を通過して蓄熱熱交換器８を通過して室内熱交換器３に入り、ここで凝縮放熱するのであるが、圧縮機１の回転数が上昇して、十分な量の冷媒が循環してくるまでには数分の時間が必要である上、このときの暖房能力は、主としてまず圧縮機１、続いて室内熱交換器３を暖めるために使われるために、室内熱交換器３を通過する空気の温度が上がってくるまでには、通常数分程度を要する。したがって、一般的には低温の風
を出さないために、この間、室内送風機６を止めておくか、超微風で運転している。
【００２５】
これに対し、本実施例では、吹出し温度が２０秒程度で上昇するため、ほぼ暖房運転開始と同時に高温の風を体感することができる。そして、室内熱交換器３の温度が上昇してくれば、閉鎖羽根１４を回動して第二の吹出し送風路１３を開き、通常の暖房運転に移行する。この間、温風を吹出して室温も上昇しているため、部屋全体が暖かくなるまでに要する時間も短縮できる。
【００２６】
なお、本実施例では、蓄熱材は酢酸ナトリウム三水和物とし、融点は５８℃としたが、これは過冷却現象が安定しており、蓄熱量や安全性で優れているためであるが、相変化温度が蓄熱熱交換器温度より低く、暖かさを体感できる空気温度より高ければ良く、各種の添加剤を混合して融点を変化させたり、類似の性質を持つ硫酸ナトリウム十水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物等でも、同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のように、本発明にかかる空気調和機の室内機は、潜熱蓄熱材が、自身の冷凍サイクルの熱で蓄熱する上に、潜熱蓄熱材の過冷却現象を利用し、暖房停止時に蓄熱状態を保持するとともに、過冷却を任意の時刻に解除する発核手段を有し、蓄熱材を室内機のファンより下流に配した蓄熱槽内に置くとともに、放熱促進手段により直接室内空気に放熱することで、圧縮機や室内熱交換器を暖めるための時間を省けるので、暖房開始時、室温が早く上昇するほか、長期間不使用の場合にも同様の効果を奏することができるものであり、空気調和機全般に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における空気調和機の通常暖房運転時の冷媒回路図
【図２】本発明の実施の形態における空気調和機の室内機の断面図
【図３】従来の空気調和機の冷媒回路図
【符号の説明】
【００２９】
１  圧縮機
１ａ  圧縮機吸入口
１ｂ  圧縮機吐出口
２  四方弁
３  室内熱交換器
４  膨張弁
５  室外熱交換器
６  室内送風機
７  第一の吹出し送風路
８  蓄熱熱交換器
９  蓄熱材
１０  蓄熱槽
１１  ペルチエ素子
１２  放熱フィン
１３  第二の吹出し送風路
１４  閉鎖羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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