(57)【要約】【課題】圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と接する蓄熱槽および蓄熱熱交換器の腐食を抑えて信頼性を高め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、蓄熱槽３２の材質と蓄熱用熱交換器３４の材質を同一のものとした。【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と、蓄熱用熱交換器と、前記蓄熱材及び前記蓄熱用熱交換器を収容する蓄熱槽とを備え、
前記蓄熱槽の材質と、前記蓄熱用熱交換器の材質とを同一のものにしたことを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記蓄熱槽と前記蓄熱用熱交換器の材質には銅もしくはアルミを用い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】
前記蓄熱装置は、上部に開口部を有する蓄熱槽と前記開口部を閉塞する蓋部により構成され、前記蓋部に樹脂材を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄熱装置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５は、従来の蓄熱装置の一例を示す縦断面図である。図５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５に示される従来の蓄熱装置では、収容部材１１０と金属部材１０６、そして加熱配管１１２が蓄熱材１０８と接触することになるが、このような蓄熱装置における重要な課題の一つに、蓄熱材による金属部への腐食が挙げられる。
【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槽や蓄熱用熱交換器を構成する電熱管の腐食を抑えて、高い信頼性を有する蓄熱装置ならびに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と、蓄熱用熱交換器と、蓄熱材及び蓄熱用熱交換器を収容する蓄熱槽とを備え、蓄熱槽の材質と、蓄熱用熱交換器の材質とを同一のものにしている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蓄熱材による腐食防止についての設計を行う際に、場合に１つの材質について考慮すれば良く、信頼性の向上が可能になるとともに、蓄熱材の選定の自由度が
高まることで、効率が良い蓄熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】従来の蓄熱装置の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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する蓄熱槽の材質と、蓄熱槽本体に収容された蓄熱用熱交換器の材質を同一としている。
【００１３】
この構成により、蓄熱材による腐食防止設計を、１つの材質についてのみ考慮すれば良くなり、信頼性が高くなる。
【００１４】
さらには、蓄熱槽の天面を含む蓄熱槽上部の、蓄熱材と接しにくい部分にのみ樹脂材を用いることにより、重くなりがちな蓄熱槽の重量を軽くすることができる。さらには、樹脂は金属と比べて細かい成型が可能であるため、蓄熱槽の形状に幅を持たせることもできる。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
（実施の形態１）
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
図４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。
【００３９】
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（図示せず）とを備え、蓋体４８は蓄熱槽本体４６に螺着される。
【００４０】
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（図示せず）が充填される。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。
【００４１】
次に、上記構成の蓄熱装置の作用を説明する。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
そこで、本発明に係る蓄熱装置においては、蓄熱槽本体４６に柔軟性のあるシート部材を設けており、このシート部材が圧縮機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。
【００４５】
したがって、シート部材は耐熱性に優れ、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）。
【００４６】
一方、蓄熱槽本体４６の材質は、落下などの激しい衝撃が加わった場合においても破損しないように、金属としている。これにより、樹脂等と比較して肉厚を薄くすることができるため、その結果蓄熱材３６の容積の確保にもつながる。さらには、この蓄熱槽本体４６に用いる金属としては、腐食の防止設計の観点からも、蓄熱用熱交換器３４と同じもの（本実施の形態では銅）を用いる。
【００４７】
なお、この蓄熱槽本体４６と蓄熱熱交換器３４に用いられる金属は銅に限らず、銅と同様に熱伝導性能の高い金属である、アルミの使用も非常に効果的である。
【００４８】
一般に蓄熱材としては液体、もしくは熱を加えることにより液化する物質が使われる。そして熱交換器には、熱交換器内部に流れる冷媒の圧力に耐えられるように金属が使われることがほとんどである。さらに、蓄熱槽にも強度の高い金属が使われることが多い。しかしながら、このように液体と金属が接する状況で問題となるのが、蓄熱材による金属の腐食である。とりわけ蓄熱材に不凍液（例えばエチレングリコール水溶液）を用いた場合には有機酸（例えば蟻酸）が生成され、金属が腐食しやすく、その対策が不可欠となる。
【００４９】
また、金属によって腐食に対する最適ＰＨが異なるため、その対策が重要となる。例えば蓄熱槽に鉄を用いた場合、鉄はＰＨが高いほど腐食に強く、その低下につれて腐食の度合いも高くなるため、蓄熱材を高いＰＨで維持する必要があり、そのためＰＨ調整剤や酸化防止剤（例えばＭｇＯ）の添加によって酸化を防止する対策が行われる。しかしながら、このような状況で蓄熱用熱交換器に他の金属、例えばアルミを用いてしまうと、アルミの最適ＰＨは約７であるため、鉄の腐食防止のための添加物によってアルミが腐食しやすくなる。このような相反する現象を防止するためにも、蓄熱槽と蓄熱用熱交換器の材質を同じものとするのが良い。
【００５０】
さらに一方、蓄熱槽本体４６の上方開口部を閉塞する蓋体４８は、蓄熱槽３２の重量を
軽くするため、樹脂材を使用している。
【００５１】
なお、この蓋体４８は、全体が樹脂材である必要はなく、その一部に樹脂が使われていれば良い。
さらに、蓄熱槽３２としては、本実施の形態においてはアキュームレータ２６を囲わない、いわゆるＵ字形としたが、圧縮機６とアキュームレータ３２の全体を覆う形状、いわゆるＯ字形としても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
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】
【００５３】
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、  ４８  蓋体、
５０  パッキン、  ５６  シート部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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