(57)【要約】【課題】圧縮機と蓄熱槽の隙間が生じにくく伝熱性能の高い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】本発明の蓄熱装置は略円筒状の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３６と、蓄熱した熱を取得するための蓄熱熱交換器３４を収容し、前記圧縮機で発生した熱を取得するために圧縮機に接する金属シート部材５１からなる伝熱面と、前記伝熱面以外からなる樹脂容器４６で構成された蓄熱槽３２を備え、前記金属シート部材５１の蓄熱材３６側の面には樹脂容器４６が格子形状５４に成形されているので金属シート部材５１の変形を防ぎ、蓄熱槽３２と圧縮機との隙間が生じにくく、高い伝熱性能を有することが出来る。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒状の圧縮機を囲むように配置され、前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と、前記蓄熱材に蓄熱した熱と冷媒との熱交換をするための蓄熱熱交換器とを収容した蓄熱装置であって、前記蓄熱装置は前記圧縮機の前記円筒状の部分に面して接するシート状の金属部材でなる伝熱面と、樹脂部材でなる樹脂容器とで構成され、前記金属部材と前記樹脂容器とは相互に接合され、さらに前記伝熱面の蓄熱材側の面には樹脂部材で成型した格子を設けたことを特徴とする蓄熱装置。
【請求項２】
前記金属部材の表面に微細なシボ形状を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の蓄熱装置。
【請求項３】
請求項１〜２のいずれか１項に記載の蓄熱装置を用いた空気調和機。
【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、暖房運転から冷房運転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８は、従来の蓄熱装置の一例を示す横断面図である。図８において、蓄熱装置１００は、圧縮機１０１の外周にある円筒形状面に固設されている。また、蓄熱装置１００は、蓄熱槽１０２、蓄熱材１０３、熱交換器１０４からなり、蓄熱槽１０２の伝熱面１０５は、圧縮機１０１の外周にある円筒形状の面に接するように配置されており、これにより圧縮機の廃熱を蓄熱槽に蓄えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−３１６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図８に示される従来の蓄熱装置では、蓄熱槽１０２を単一材料で形成するのが一般的であるが、熱伝導率が高い材料で蓄熱槽１０２を形成すると、圧縮機１０１から蓄熱材１０３への熱抵抗は低減されるが、同時に蓄熱槽１０２から外雰囲気への放熱量も増加するため、十分な蓄熱量が得られない。一方、熱伝導率が低い材料で蓄熱槽１０２を形成すると、蓄熱槽１０２から外雰囲気への放熱量は減少するが、圧縮機１０１から蓄熱材１０３への熱抵抗が増加するため、やはり、十分な蓄熱性能が得られないことがあった。
【０００７】
また上記の課題に対して、蓄熱槽１０２の圧縮機１０１に面する伝熱面を金属シートにする等が考えられるが、金属シートの強度が不足している場合、金属シートが変形し蓄熱槽１０２と圧縮機の間に隙間が生じ十分な伝熱性能が得られない等の課題を有していた。
【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、金属シートの変形を防ぎ、金属シートと圧縮機との間に隙間が生じにくく、十分な伝熱性能を有す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、本発明の蓄熱装置は略円筒状の圧縮機を囲むように配置され、前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と、前記蓄熱材に蓄熱した熱と冷媒との熱交換をするための蓄熱熱交換器とを収容した蓄熱装置であって、前記蓄熱装置は前記圧縮機の前記円筒状の部分に面して接するシート状の金属部材でなる伝熱面と、樹脂部材でなる樹脂容器とで構成され、前記金属部材と前記樹脂容器とは相互に接合され、さらに前記
伝熱面の蓄熱材側の面には樹脂部材で成型した格子を設けたものである。
【００１０】
これによって伝熱面が変形することなく、圧縮機の円筒形状の面に密着することができ、圧縮機の発生する熱を効率よく蓄熱槽内に取込むことができる。
【００１１】
また金属シート部材の表面には微細なシボ形状が設けたものである。
【００１２】
これによって、圧縮機の円筒形状の面への密着性をさらに向上し、圧縮機の発生する熱を効率よく蓄熱槽内に取込むことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、圧縮機に接する蓄熱槽の伝熱面が熱伝導率の高い金属シート部材で構成されているため、圧縮機からの廃熱を効率良く蓄熱材に蓄えることが可能となり、かつ、蓄熱槽のそれ以外の面、すなわち外雰囲気と接する面が熱伝導率の低い樹脂材料で構成されているため、蓄えた熱の外雰囲気への放熱を最小限にとどめることができる。
【００１４】
また、伝熱面を形成する金属シートの内側の面に樹脂を成型した格子を設けることによって金属シートの変形を防止し、蓄熱槽の圧縮機に接する伝熱面の金属シート部材と圧縮機との隙間を最小限にとどめることが出来るので、高い伝熱性能を有す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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の冷凍回路を示す図
【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】圧縮機に取付けた状態の本発明に係る蓄熱装置の斜視図
【図５】蓄熱槽の分解斜視図
【図６】図４におけるＡ面に沿った断面図
【図７】図４の蓄熱装置に設けられた金属シート部材に微細なシボ形状を設けた構造とした場合の斜視図
【図８】従来の蓄熱装置の横断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、略円筒状の圧縮機を囲むように配置され、前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と、前記蓄熱材に蓄熱した熱と冷媒との熱交換をするための蓄熱熱交換器とを収容した蓄熱装置であって、前記蓄熱装置は前記圧縮機の前記円筒状の部分に面して接するシート状の金属部材でなる伝熱面と、樹脂部材でなる樹脂容器とで構成され、前記金属部材と前記樹脂容器とは相互に接合され、さらに前記伝熱面の蓄熱材側の面には樹脂部材で成型した格子を設けたものである。
【００１７】
この構成により、圧縮機に接する蓄熱槽の伝熱面を樹脂部より熱伝導率の高い金属シート部材とすることで、圧縮機からの廃熱を効率良く蓄熱材に蓄えることが可能となり、蓄熱槽のそれ以外の面、すなわち外雰囲気と接する面を熱伝導率の低い樹脂材料で構成することで、蓄えた熱の外雰囲気への放熱を最小限にとどめることができる。さらに前記圧縮機に接する伝熱面の金属シート部材の蓄熱材側には、樹脂容器が格子状に成形され、金属シートの変形を防ぎ、蓄熱槽の圧縮機に接する伝熱面の金属シート部材と圧縮機の隙間を最小限にとどめることが出来るので、高い伝熱性能を有す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ができる。
【００１８】
第２の発明は、特に第１の発明の、蓄熱槽の金属シート部材の表面に微細なシボ形状を
設けため、金属シート部材の表面の変形を防ぎ、蓄熱槽の圧縮機に接する伝熱面の金属シート部材と圧縮機の隙間を最小限にとどめることが出来る。
【００１９】
第３の発明は、特に特に第１〜第２の発明の蓄熱装置を空気調和機に組み込んだので、高い伝熱性能を有する蓄熱装置及びこの蓄熱装置を用い、効率のよい運転が可能な空気調和機を提供することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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回路を構成している。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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）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。
【００２８】
なお、圧縮機６、送風ファン（図示せず）、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。
【００２９】
上記構成の本発明に係る冷凍回路において、各部品の相互の接続関係と機能を暖房運転時を例にとり冷媒の流れとともに説明する。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
図４、図５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は蓄熱槽３２の分解斜視図であり、図６は図４におけるＡ面に沿った蓄熱槽３２の断面図である。
【００４３】
図４及び図５に示されるように、蓄熱槽３２は、側壁４６ａ、４６ｂと底壁（図示せず）を有し上方が開口した樹脂容器４６と、この樹脂容器４６の上方開口部を閉塞する樹脂製の蓋体４８と、樹脂容器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を備え、蓋体４８は蓄熱槽３２のツメ部５０により固定される。また、樹脂容器４６の側壁４６ｂの一部（つまり、側壁４６ｂで圧縮機６と対向する部分）は開口しており、この開口部は、樹脂容器が格子形状５４に成形されている。この開口部４６ｃに圧縮機６の外周面と密着する伝熱板の金属シート部材５１が熱溶着で接合される。本実施例では、伝熱板の金属シート部材５１は、特に耐食性に優れたステンレスシートを採用している。  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３２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、樹脂容器４６と金属シート部材５１で囲まれた蓄熱槽３２の内部空間には、蓄熱材３６が充填される。
【００４４】
蓄熱槽３２は圧縮機６を抱くように横方向から密着させ、バンド５２ａ、５２ｂにより、それぞれアキュームレータ２６、圧縮機６に上下で締結されることで、強固に固定される。
【００４５】
なお、図５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３２に固定する前に蓋体４８に取り付けられ、蓄熱槽３２の内部に収容される。
【００４６】
次に、上記構成の蓄熱装置の作用を説明する。
【００４７】
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に蓄熱し、通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行したときに、蓄熱熱交換器３４によって、その熱を取得し利用する。したがって、暖房運転時に霜が成長するよりも早く蓄熱材３６の温度が十分に上げられるよう、圧縮機６外表面から蓄熱材３６に至る伝熱経路の伝熱性能が良く、かつ蓄熱材３６から外雰囲気への断熱性が高い程好ましい。
【００４８】
圧縮機６外表面から蓄熱材３６に至る伝熱経路の伝熱性能は、伝熱面の金属シート部材５１と圧縮機６との密着度と、伝熱性能に依存しており、蓄熱材３６から外雰囲気への断熱性は樹脂容器４６の断熱性能に依存している。
【００４９】
そこで、本発明に係る蓄熱装置においては、伝熱面に金属シート部材５１を、それ以外を成形精度の高い樹脂容器４６としている。これにより、蓄熱材から、外雰囲気への放熱を防ぐと共に、伝熱面の伝熱性能の確保が可能となる。また樹脂容器４６と伝熱面の金属シート部材５１の蓄熱材側には、樹脂容器が格子形状５４に成形されているので金属シート部材５１の変形を防ぎ、圧縮機６との接触が確実となり、高い伝熱性能を有することが出来る。
【００５０】
また、金属シート部材５１の表面に図７のように微細なシボ形状５６を成形することにより、金属シート５１の強度が増し、変形を防ぐことが出来るため、高い伝熱性能を有することが出来る。
【００５１】
なお、本実施の形態では、格子を樹脂で形成した蓄熱槽と一体成型した場合について説明したが、格子の部分は蓄熱槽とは別体で形成しても何ら支障く、本願発明の効果を奏することについては改めて述べるまでもない。
【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熱材に効率的に蓄積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】
６  圧縮機
３２  蓄熱槽
３４  蓄熱熱交換器
３６  蓄熱材
４６  樹脂容器
５１  伝熱板の金属シート部材
５４  格子形状
５６  微細なシボ形状
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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