(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱材と熱交換器とを熱交換可能に収容する蓄熱容器を、加熱部により加熱して、この熱交換器内を流れる冷媒と上記蓄熱材とで熱交換させる蓄熱装置を有する空気調和機において、
加熱部は、蓄熱容器の外底部に形成された一側端が開口する有底筒状の加熱部収容容器と、この加熱部収容容器の開口から着脱自在に装着されヒータとヒータの温度を制御するヒータ温度制御装置が設けられた伝熱板とから構成され、伝熱板は、蓄熱容器に対し平面をなす平面部を有し、一端側外周縁部にヒータを、他端側にヒータの温度を制御するヒータ温度制御装置取り付けるとともに、ヒータ温度制御装置の取り付け位置よりも高温側に透孔を形成してなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
ヒータ温度制御装置は、少なくとも伝熱板の温度が所定値以上に昇温したときに、ヒータへの通電を遮断する温度ヒューズを有し、この温度ヒューズの少なくとも一部を温度ヒューズに被せるように伝熱板に取り付けられている熱的良導体により囲むように構成していることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
熱的良導体の外表面を断熱体により覆うように構成したことを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄熱装置を有するヒートポンプ式空気調和機に係り、特に、蓄熱装置を改良した空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の蓄熱装置を具備した空気調和機は、暖房運転時に、圧縮機からの高温高圧のガスを室内熱交換器で放熱させることにより、周囲空気を加熱して温風にし、この温風を室内ファンにより室内に送風して暖房するが、この室内熱交換器で放熱する一方で凝縮した液冷媒の少なくとも一部を蓄熱装置により加熱して気化させてから再び圧縮機に戻すことにより暖房能力の向上を図っている。
【０００３】
そして、この種の従来の蓄熱装置は冷媒を通す熱交換器と、これと熱交換する蓄熱材とを収容する水槽等の蓄熱容器に、ヒータをねじ止め等により固定して蓄熱容器内の蓄熱材を予め加熱しておくようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の蓄熱装置では、水槽等の蓄熱容器にヒータをねじ止め等により一体的に固定しているので、ヒータが断線等により故障した場合には、そのヒータの取外しが困難であり、しかも、交換用のヒータの再取付も困難であり、メンテナンスが必ずしも容易ではないという課題がある。
【０００５】
また、ヒータから蓄熱容器への熱伝導効率が必ずしも高くないので、ヒータ自体の温度を高くする必要がある。このために、その分、耐熱温度の高い伝熱板を使用する必要があり、あるいはケースサーモや温度ヒューズ等のヒータ温度制御装置の設定温度も高くなるという課題がある。
【０００６】
また、このヒータ温度制御装置の温度ヒューズは熱的に良導体ではない樹脂モールドケース内に内蔵されているので、温度ヒューズに伝達される熱伝達効率が低下して温度ヒューズの熱的応答速度が遅延し、異常高温時に温度ヒューズがなかなか動作しない場合があるという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、蓄熱容器へのヒータの着脱が容易であるためにメンテナンスが容易であると共に、ヒータから温度制御装置への熱伝達効率を高めて耐熱性と設定温度を低くすることができる空気調和機を提供することにある。
【０００８】
また、他の目的は、ヒータの異常温度により溶断してヒータへの通電を遮断するヒータ温度制御装置への熱伝達効率を高めて、その熱的応答速度を速めることができる空気調和機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る空気調和機は、蓄熱材と熱交換器とを熱交換可能に収容する蓄熱容器を、加熱部により加熱して、この熱交換器内を流れる冷媒と上記蓄熱材とで熱交換させる蓄熱装置を有する空気調和機において、加熱部は、蓄熱容器の外底部に形成された一側端が開口する有底筒状の加熱部収容容器と、この加熱部収容容器の開口から着脱自在に装着されヒータとヒータの温度を制御するヒータ温度制御装置が設けられた伝熱板とから構成され、伝熱板は、蓄熱容器に対し平面をなす平面部を有し、一端側外周縁部にヒータを、他端側にヒータの温度を制御するヒータ温度制御装置取り付けるとともに、ヒータ温度制御装置の取り付け位置よりも高温側に透孔を形成してなることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、加熱部が蓄熱容器に着脱自在に装着されているので、例えば加熱部のヒータ等が断線等により故障した場合には、この加熱部を蓄熱容器から容易に取り外し、さらに、交換したヒータ等を取り付けた加熱部を蓄熱容器に再び容易に取り付けることができる。これにより、蓄熱装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【００１２】
さらに、ヒータに伝熱板を設けているので、線状ヒータの発熱を板状の伝熱板により平面状に分布させて、蓄熱容器に対する平面的な加熱面積を増大させるので、その加熱効率、すなわち熱伝達効率を向上させることができる。また、その熱伝達効率を向上させた分、ヒータ温度を低下させて節電を図ることができる。
【００１４】
さらに、伝熱板に設けたヒータ温度制御装置によりヒータの温度を適宜制御することができるので、ヒータ温度制御装置によりヒータの過熱等を防止して安全性を向上させることができる。
【００１６】
また、伝熱板に、蓄熱容器に対し平面部を設けているので、この平面部から蓄熱容器に対し熱伝達される伝熱面積が増大する。このために、伝熱板から蓄熱容器への熱伝達効率を向上させることができる。
【００２０】
さらに、伝熱板からヒータ温度制御装置へ伝達される熱量の一部が伝熱板の透孔により放熱されるので、低減される。このために、ヒータ温度制御装置の耐熱性と設定温度を下げることができると共に、伝熱板の小型軽量化を図ることができる。
【００２１】
請求項２の発明に係る空気調和機は、ヒータ温度制御装置は、少なくとも伝熱板の温度が所定値以上に昇温したときに、ヒータへの通電を遮断する温度ヒューズを有し、この温度ヒューズの少なくとも一部を温度ヒューズに被せるように伝熱板に取り付けられている熱的良導体により囲むように構成していることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、請求項１の発明の作用に加えて、伝熱板に設けた温度ヒューズを熱的良導体により囲むので、この温度ヒューズを熱的良導体により囲む分だけ、伝熱板から温度ヒューズに伝熱される伝熱面積を増大させることができる。
【００２３】
このために、温度ヒューズの熱的応答速度を速めることができる。
【００２５】
さらに、温度ヒューズを熱的良導体により覆っているので、伝熱板から温度ヒューズへ伝熱される伝熱面積を増大させることができる。このために、温度ヒューズの熱的応答速度を速めることができる。
【００３０】
請求項３の発明に係る空気調和機は、熱的良導体の外表面を断熱体により覆うように構成したことを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、請求項２の発明の作用に加えて、熱的良導体の外表面を断熱体により覆っているので、この熱的良導体の外表面から外部へ放熱される熱量を断熱体により低減することができる。
【００３２】
このために、熱的良導体から温度ヒューズへ伝達される熱量を増大させることができるので、温度ヒューズの熱的応答速度を速めることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図１９に基づいて説明する。なお、これらの図中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００３４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の要部縦断面図、図２は図１の部分平面図、図３は図１で示す要部を具備した空気調和機の冷凍サイクル図である。
【００３５】
図３に示すように、この空気調和機は圧縮機１、四方弁２、室内ファン３を備えた室内熱交換器４、減圧器である電子膨張弁５、室外ファン６を備えた室外熱交換器７を、冷媒配管８により順次連通させて、冷媒を循環させる閉じた冷凍サイクルを構成している。
【００３６】
そして、この冷凍サイクルは室内熱交換器４と電子膨張弁５との中間から分岐されて、圧縮機１の吸込部へバイパスするバイパス回路９を設け、このバイパス回路９には開閉弁１０、キャピラリチューブ等の絞り装置１１、第３の熱交換器１２を内蔵した蓄熱装置１３をそれぞれ介在させ、この蓄熱装置１３には蓄熱装置１３の温度を制御するヒータ温度制御装置１４を設けている。なお、図１中１５は逆止弁、１６は室内ユニット、１７は室外ユニットである。
【００３７】
また、制御手段である制御装置１８には図中点線で示すコードにより四方弁２、電子膨張弁５、電磁弁である開閉弁１０をそれぞれ電気的に接続している。
【００３８】
制御装置１８は図示しないリモコン等からの制御指令信号を受けて、四方弁２を切換操作して冷媒を、図中破線矢印方向に冷凍サイクルを循環させることにより冷房運転し、図中実線矢印方向に冷凍サイクルを循環させることにより暖房運転するようになっている。
【００３９】
そして、図１に示すように、蓄熱装置１３は蓄熱容器１９内に、水等の蓄熱材と、フィン付き等の第３の熱交換器１２とを収容し、第３の熱交換器１２を蓄熱材中に浸漬させて熱交換可能に構成している。
【００４０】
蓄熱容器１９は、その外底部に、マイカ板等よりなる有底筒状の加熱部収容部２０を一体に形成し、この加熱部収容部２０の一側端（図１では右側端）を開口２０ａさせて、この開口２０ａから加熱部２１を加熱部収容部２０内に出入自在に挿入させることにより、加熱部２１を蓄熱容器１９に着脱自在に装着し得るように構成している。
【００４１】
図２，図４〜図６に示すように、加熱部２１はほぼＵ字状に折曲されたヒータ２２のＵ字状一端部の表面上に、ほぼＵ字状の伝熱板２３を、その外周縁部のかしめにより取り付けている。
【００４２】
伝熱板２３は、その他端部（図１，図２では右端部）を、その一端部よりも小幅の小端部２３ａに形成し、この小端部２３ａの上面上に、ヒータ温度制御装置のケースサーモ２４と、温度ヒューズ２５とを並設している。
【００４３】
伝熱板２３は、ケースサーモ２４の外周囲と、その設置箇所よりも高温部側（図２，図５では左側方）とに、表裏方向に貫通するほぼコ字状の透孔２６，２７をそれぞれ穿設している。
【００４４】
また、図５，図６に示すように伝熱板２３の裏面に、板ばねの先端部を鉤状に形成してなる複数の支持脚２８，２８…を所要の角度傾斜させて突設し、図１に示すように加熱部２１を加熱部収容部２０内に挿入したときに、各支持脚２８が撓曲して伝熱板２３の図中上面を蓄熱容器１９の外底面側へ弾性的に押し付けるようになっている。
【００４５】
図７は上記ケースサーモ２４と温度ヒューズ２５との電気的接続を示す回路図であり、ケースサーモ２４、温度ヒューズ２５およびヒータ２２を電源２９に対して直列に接続している。
【００４６】
ケースサーモ２４は伝熱板２３の温度が所定の設定値Ｔａに達したときに、バイメタル等からなる常閉接点を開いて電源２９からヒータ２２への通電を遮断するものである。
【００４７】
温度ヒューズ２５は伝熱板２３の温度が所定の設定値Ｔｂに達したときに、常閉接点の温度ヒューズ本体を溶断させてヒータ２２への通電を遮断するものであり、Ｔａ＜Ｔｂに設定されている。したがって、伝熱板２３の異常高温時には、まずケースサーモ２４が遮断動作してから温度ヒューズ２５が遮断動作する２重安全装置に構成されている。
【００４８】
図８，図９に示すようにこの温度ヒューズ２５は樹脂モールドよりなる中実のケース２５ａ内に温度ヒューズ本体２５ｂを埋設し、この温度ヒューズ２５ｂの両端にそれぞれ電気的に接続された一体の端子２５ｃ，２５ｄの各先端部をケース２５ａの一面より外方へ突出させて電源２９とケースサーモ２４の各一端に電気的に接続させるようになっている。
【００４９】
また、ケース２５ａの三角形状の先端部に貫通孔の取付孔２５ｅを穿設し、この取付孔２５ｅ内に取付ねじ２５ｆを挿通して伝熱板２３の所定位置にねじ込むことにより、図２に示すように温度ヒューズ２５を伝熱板２３の所定箇所に取り付けるようになっている。
【００５０】
しかしながら、このように温度ヒューズ本体２５ｂを熱伝導性が低い樹脂モールドのケース２５ａ内に埋設しているので、伝熱板２３から温度ヒューズ本体２５ｂに伝達される熱量が低減するので、温度ヒューズ本体２５ｂの熱的応答速度が遅い。
【００５１】
そこで、この温度ヒューズ本体２５ｂの熱的応答速度を速くする必要があるが、この温度ヒューズ２５の温度ヒューズ本体２５ｂへの熱の伝導量Ｑは次の数１式により求めることができる。
【００５２】
【数１】
0003821928.tif 000002
したがって、温度ヒューズ２５の熱的応答速度を速めるためにはこの伝熱量Ｑを増大させる必要がある。また、上記数１式中のλ／δは温度ヒューズ２５の樹脂モールドよりなるケース２５ａの材質と寸法により決定される値であり、（θD −θH ）は温度ヒューズ２５の温度設定値であり、固定値であるので、伝熱量Ｑを増大させるには温度ヒューズ２５の伝熱面積Ａを増大させればよい。
【００５３】
そこで、図１０で示す熱的良導体よりなる伝熱カバー３０を温度ヒューズ２５の外面に密に被せることにより、温度ヒューズ２５の伝熱面積Ａを増大させて、図１１，図１２に示すように伝熱板２３の所定位置に取り付けるようになっている。図１０に示すように伝熱カバー３０は熱的良導体よりなる矩形平板をほぼコ字状に形成し、そのコ字状の上部先端部に、温度ヒューズ２５の上面の凹状段部に対応する段部３１を形成し、この段部３１とこの段部３１に対応する底部とに貫通孔３２をそれぞれ穿設している。
【００５４】
そして、この伝熱カバー３０内に、その側面開口から温度ヒューズ２５の全体を嵌入し、伝熱カバー３０の各貫通孔３２と温度ヒューズ２５の取付孔２５ｅとに取付ねじ２５ｆをそれぞれ挿通して、伝熱板２３に固定する。これにより、温度ヒューズ２５の外表面を伝熱カバー３０により覆うことができる。
【００５５】
したがって、この実施形態によれば、加熱部２１が蓄熱容器１９に着脱自在に装着されているので、例えば加熱部２１のヒータ２２等が断線等により故障した場合には、この加熱部２１を蓄熱容器１９から容易に取り外し、さらに、交換したヒータ等を取り付けた加熱部２１を蓄熱容器１９に再び容易に取り付けることができる。これにより、蓄熱装置１３のメンテナンス性を向上させることができる。
【００５６】
また、ヒータ２２に伝熱板２３を設けているので、線状ヒータ２２の発熱を板状の伝熱板２３により平面状に分布させて、平面的な伝熱面積を増大させているので、その伝熱効率、すなわち熱伝達効率を向上させることができる。また、その熱伝達効率を向上させた分、ヒータ２２の温度を低下させて節電を図ることができる。
【００５７】
さらに、伝熱板２３の外周縁部をかしめてヒータ２２を取り付けているので、伝熱板２３の熱膨張による変形を防止ないし低減することができる。
【００５８】
また、伝熱板２３からヒータ温度制御装置のケースサーモ２４と温度ヒューズ２５へ伝達される熱量の一部が伝熱板２３の透孔２６，２７により放熱されるので、低減される。このために、ケースサーモ２４と温度ヒューズ２５の耐熱性と設定温度を下げることができると共に、伝熱板２３の小型軽量化を図ることができる。
【００５９】
さらに、伝熱板２３に設けた温度ヒューズ２５を熱的良導体の伝熱カバー３０により被覆し、ないし囲むので、この温度ヒューズ２５を伝熱カバー３０により被覆、ないし囲む分だけ伝熱板２３から温度ヒューズ本体２５ｂへ伝熱される伝熱面積を増大させることができる。
【００６０】
このために、温度ヒューズ２５の熱的応答速度を速めることができる。
【００６１】
図１３は上記伝熱カバー３０の第２の変形例である第２の伝熱カバー３３を伝熱板２３に取り付けた状態を示す平面図、図１４は図１３の XIV−XIV 線断面図、図１５は第２の伝熱カバー３３を温度ヒューズ２５に取り付ける状態を示しており、この第２の伝熱カバー３３を、伝熱板２３と一体に連成している点に特徴がある。
【００６２】
つまり、第２の伝熱カバー３３は伝熱板２３の小端部２３ａの外端（図１３，図１４）からさらに外側方へ突出すると共に、この小端部２３ａよりもさらに小幅な先細端部２３ｂを一体に連成し、この先細先端部２３ｂをほぼ垂直に起立させてから内方へ折曲して、温度ヒューズ２５の図中右外側面と上面とに密着し得る形状に形成して温度ヒューズ２５の外表面を被覆し、第２の伝熱カバー３３と温度ヒューズ２５の各取付孔３３ａ，２５ｅ内に取付ねじ２５ｆを各々挿通して伝熱板２３にねじ込むことにより固定している。
【００６３】
したがって、この実施形態によれば、第２の伝熱カバー３３を伝熱板２３の一端部の折曲げにより形成するので、部品数の増加を抑制することができる。
【００６４】
図１６は上記伝熱カバー３０の第３の変形例の要部斜視図であり、図１７は同伝熱カバー３０を伝熱板２３に取り付けた状態の平面図である。この第３の変形例は伝熱カバー３０の内面に、樹脂顔料等の熱的良導体の充填材３４を塗布して、この伝熱カバー３０と温度ヒューズ２５のケース２５ａとの間隙に、熱的良導体の充填材３４を充填した点に特徴がある。
【００６５】
これによれば、伝熱カバー３０と温度ヒューズ２５のケース２５ａとの間隙に、熱的良導体の充填材３４を充填して両者の接触面積を増大させているので、伝熱カバー３０から温度ヒューズ２５へ伝熱される伝熱面積の拡大を図ることができる。このために、温度ヒューズ２５の熱的応答速度を速めることができる。なお、伝熱カバー３０は図１３〜図１５に示す第２の伝熱カバー３３に置換することができる。
【００６６】
図１８は図１０等で示す上記伝熱カバー３０の外面を被覆ないし囲む断熱カバー３４の斜視図、図１９はこの断熱カバー３５を伝熱カバー３０上に被せた状態で伝熱板２３上に取り付けた状態を示す縦断面図である。
【００６７】
断熱カバー３５は、グラスウールや紙等の断熱板により、伝熱カバー３０の外側面と上面の外表面に密に被せることができる形状に形成され、温度ヒューズ２５の外面を覆う伝熱カバー３０の外面に被せた状態で伝熱板２３上に固定される。
【００６８】
したがって、温度ヒューズ２５の外面を覆う伝熱カバー３０の外面の一部を、断熱カバー３５によりさらに被覆しているので、この伝熱カバー３０の外面から外部へ放熱される熱量を低減することができる。このために、伝熱板２３から温度ヒューズ２５に伝達される伝熱量を増大させることができるので、温度ヒューズ２５の熱的応答速度を速めることができる。なお、伝熱カバー３０を第２の伝熱カバー３３に置換してもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、加熱部が蓄熱容器に着脱自在に装着されているので、例えば加熱部のヒータ等が断線等により故障した場合には、この加熱部を蓄熱容器から容易に取り外し、さらに、交換したヒータ等を取り付けた加熱部を蓄熱容器に再び容易に取り付けることができる。これにより、蓄熱装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の要部縦断面図。
【図２】図１で示す蓄熱装置の加熱部の平面図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る空気調和機の冷凍サイクル図。
【図４】図２のIV−IV線断面図。
【図５】図２の底面図。
【図６】図２の正面図。
【図７】図１等で示すケースサーモと温度ヒューズとヒータとの電気的接続状態を示す回路図。
【図８】図１等で示す温度ヒューズの斜視図。
【図９】図８のIX−IX線断面図。
【図１０】伝熱カバーの斜視図。
【図１１】図１０で示す伝熱カバーを温度ヒューズの外面に被せた状態で伝熱板上に取り付けた状態の平面図。
【図１２】図１１の XII−XII 線断面図。
【図１３】  本発明の第２の変形例に係る加熱部の要部平面図。
【図１４】図１３の XIV−XIV 線断面図。
【図１５】図１３等で示す第２の伝熱カバー等の拡大側面図。
【図１６】本発明に係る伝熱カバーの第３の変形例の斜視図。
【図１７】図１６で示す伝熱カバーを伝熱板に取り付けた状態の要部拡大平面図。
【図１８】本発明に係る断熱カバーの斜視図。
【図１９】図１８で示す断熱カバーを伝熱板に取り付けた状態を示す要部縦断面図。
【符号の説明】
１２  第３の熱交換器
１３  蓄熱装置
１９  蓄熱容器
２０  加熱部収容部
２１  加熱部
２２  ヒータ
２３  伝熱板
２４  ケースサーモ
２５  温度ヒューズ
２５ａ  温度ヒューズのケース
２５ｂ  温度ヒューズ本体
２６，２７  透孔
２８  支持脚
３０  伝熱カバー
３３  第２の伝熱カバー
３４  熱的良導体の充填材
３５  断熱カバー
【図１】
0003821928.tif 000003
【図２】
0003821928.tif 000004
【図３】
0003821928.tif 000005
【図４】
0003821928.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003821928.tif 000009
【図８】
0003821928.tif 000010
【図９】
0003821928.tif 000011
【図１０】
0003821928.tif 000012
【図１１】
0003821928.tif 000013
【図１２】
0003821928.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003821928.tif 000018
【図１７】
0003821928.tif 000019
【図１８】
0003821928.tif 000020
【図１９】
0003821928.tif 000021