CN102549354B - 蓄热装置和具备该蓄热装置的空调 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄热装置，其以包围压缩机的方式设置，用于蓄积在压缩机产生的热，该蓄热装置包括收纳用于蓄积在压缩机产生的热的蓄热材料的蓄热槽和收纳于蓄热槽的蓄热热交换器，蓄热槽的具有蓄热材料的部分的底部的横截面面积设定得比蓄热材料的液面附近的横截面面积小，由此，能够使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的蓄热材料整体。

Description

蓄热装置和具备该蓄热装置的空调

技术领域

本发明涉及一种以包围压缩机的方式配置并收纳有用于蓄积在压缩机产生的热的蓄热材料的蓄热装置和具备该蓄热装置的空调。

背景技术

一直以来，在热泵式空调的供热运转时，在室外热交换器结霜的情况下，将四通阀从供热循环切换至制冷循环而进行除霜。这种除霜方式存在虽然室内风扇停止，但由于从室内机徐徐排出冷气而有损温暖感觉的缺点。

因此，提出如下方案，在设于室外机的压缩机上设有蓄热装置，利用在供热运转中储存于蓄热槽的压缩机的废热进行除霜(例如，参照专利文献1)。

图8为表示现有的蓄热装置的一例的纵截面图。在图8中，蓄热装置100在压缩机102的周围设置有形成至少与压缩机外周表面的一部分连接的形状的作为容器的蓄热槽101，在压缩机102与蓄热槽101的间隙中填充硅类系填充材料104，在蓄热槽101中填充有蓄热材料103。另外，蓄热槽101由隔热材料105覆盖。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第1873598号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所述的蓄热装置100中，公开有如图8所示，蓄热槽101的横截面面积从蓄热装置100的上端附近到下端附近为相同的结构，另外，对于横截面面积的上下方向的分布没有特别考虑。但是，在蓄热槽101下部，具有在对流中下降的温度低的蓄热材料103，若不考虑与此对应的横截面面积的分布，则在由压缩机102供热时，存在不能使热遍布蓄热槽101内的蓄热材料103整体的问题。

本发明是鉴于现有技术具有的这样的问题点而设立的，其目的在于提供一种能够使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的蓄热材料整体的蓄热装置和使用该蓄热装置的空调。

用于解决问题的方法

为了实现上述目的，本发明的蓄热装置以包围压缩机的方式设置，用于蓄积在压缩机产生的热，该蓄热装置包括收纳用于蓄积在压缩机产生的热的蓄热槽和收纳于蓄热槽的蓄热热交换器，蓄热槽的具有蓄热材料的部分的底部的横截面面积设定得比蓄热材料的液面附近的横截面面积小。

发明效果

在上述结构的蓄热装置中，虽然来自压缩机的热被蓄积在蓄热材料中，但蓄热槽的上方的蓄热材料比下方的蓄热材料的温度高。在本发明中，蓄热槽的具有蓄热材料的部分的底部的横截面面积设定得比蓄热材料的液面附近的横截面面积小，因此，能够使在压缩机产生的热有效地遍布于蓄热槽内的蓄热材料整体。

附图说明

图1是表示具有本发明的蓄热装置的空调的结构的图；

图2是表示图1的空调的通常供热时的动作和制冷剂的流向的示意图；

图3是表示图1的空调的除霜和供热时的动作和制冷剂的流向的示意图；

图4是安装有压缩机和蓄能器的状态的本发明的蓄热装置的立体图；

图5是图4的蓄热装置的立体图。

图6是表示导热侧壁的导热系数和热交换器-导热侧壁间距离尺寸的关系的座标图；

图7是表示其它实施例中的蓄热装置的截面的示意图；

图8是表示现有的蓄热装置的截面的示意图。

具体实施方式

发明第一方面提供一种蓄热装置，其以包围压缩机的方式设置，用于蓄积在压缩机产生的热，该蓄热装置包括：蓄积在压缩机产生的热的蓄热材料；收纳有蓄热材料的蓄热槽；和收纳于蓄热槽的蓄热热交换器，将蓄热槽的具有蓄热材料的部分的底部的横截面面积设定得比蓄热材料的液面附近的横截面面积小。

根据该结构，即使收纳于蓄热槽的蓄热材料的温度分布不均匀，也能使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的蓄热材料整体。

发明第二方面的蓄热装置，特别是在发明第一方面中，将蓄热槽的具有蓄热材料的部分的底部的半径方向尺寸设定得比蓄热材料的液面附近的半径方向尺寸小。

根据该结构，即使收纳于蓄热槽的蓄热材料的温度分布不均匀，也能使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的蓄热材料整体，另外，蓄热槽的下部与蓄热槽的上部相比，不仅横截面面积小，而且导热面的面积维持与上部同样，因此，因导热而产生的加热效果特别大，用短时间就能够提高蓄热槽下部的蓄热材料温度，进而，能够有效地使在压缩机产生的热遍布蓄热槽内的蓄热材料整体。

发明第三方面提供一种蓄热装置，其以包围压缩机的方式设置，用于蓄积在压缩机产生的热，该蓄热装置包括蓄积在压缩机产生的热的蓄热材料；收纳有蓄热材料的蓄热槽；和收纳于蓄热槽的蓄热热交换器，在蓄热热交换器的下方，将蓄热槽的没有蓄热热交换器的高度方向位置的至少一部分的横截面面积设定得比具有蓄热热交换器的高度方向位置的横截面面积小。

根据该结构，即使收纳于蓄热槽的蓄热材料的温度分布不均匀，也能使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的整蓄热材料体。进而，在蓄热热交换器从蓄热材料吸热时，更高温的蓄热材料进一步蓄积大量的热，因此，能够更有效地除霜。

发明第四方面的蓄热装置，特别是在发明第三方面中，在蓄热热交换器的下方，将蓄热槽的没有蓄热热交换器的高度方向位置的至少一部分的半径方向尺寸设定得比具有蓄热热交换器的高度方向位置的半径方向尺寸小。

根据该结构，即使收纳于蓄热槽的蓄热材料的温度分布不均匀，也能使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的蓄热材料整体，另外，蓄热槽的下部与蓄热槽的上部相比，不仅横截面面积小，而且导热面的面积维持与上部同样，因此，因导热而产生的加热效果特别大，用短时间就能够提高蓄热槽下部的蓄热材料温度，另外，能够有效地使在压缩机产生的热遍布蓄热槽内的蓄热材料整体，而且，更高温的蓄热材料蓄积更多的热，因此，能够更有效地除霜。

发明第五方面的蓄热装置，设定为使上述蓄热槽的与上述压缩机对抗的侧壁内表面不接触上述蓄热热交换器。

根据该结构，不会妨碍在蓄热槽的与压缩机相对的侧壁内表面产生的蓄热材料的上升方向的气流，提高了侧壁内表面的导热系数，而且，能够使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的蓄热材料整体。

发明第六方面的蓄热装置，设定为具有上述蓄热槽的上端比上述压缩机的涉及导热(与导热有关)的面的上端高的位置关系。

根据该结构，即使收纳于蓄热槽的蓄热材料的温度分布不均匀，也能使在压缩机产生的热有效地遍布蓄热槽内的蓄热材料整体。

另外，本发明的另一方式为一种空调，其包括压缩机和以包围压缩机的方式设置的上述结构的蓄热装置。

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明不被该实施方式限定。

(实施方式1)

图1表示具备本发明的蓄热装置的空调的结构，空调由用制冷剂配管相互连接的室外机2和室内机4构成。

如图1所示，在室外机2的内部，设有压缩机6、四通阀8、过滤器10、膨胀阀12和室外热交换器14，在室内机4的内部，设有室内热交换器16，它们经由制冷剂配管相互连接，由此构成制冷循环。

具体而言，压缩机6与室内热交换器16经由设有四通阀8的第一配管18连接，室内热交换器16与膨胀阀12经由设有过滤器10的第二配管20连接。另外，膨胀阀12与室外热交换器14经由第三配管22连接，室外热交换器14与压缩机6经由第四配管24连接。

在第四配管24的中间部配置有四通阀8，在压缩机6的制冷剂吸入侧的第四配管24，设有用于分离液相制冷剂和气相制冷剂的蓄能器26。另外，压缩机6与第三配管22经由第五配管28连接，在第五配管28设有第一电磁阀30。

另外，在压缩机6的周围设有蓄热槽32，在蓄热槽32的内部，设有蓄热热交换器34，并且填充有用于与蓄热热交换器34进行热交换的蓄热材料(例如，乙二醇水溶液)36，由蓄热槽32、蓄热热交换器34和蓄热材料36构成蓄热装置。

另外，第二配管20与蓄热热交换器34经由第六配管38连接，蓄热热交换器34与第四配管24经由第七配管40连接，在第六配管38设有第二电磁阀42。

在室内机4的内部，除室内热交换器16以外，还设有送风风扇(未图示)、上下叶片(未图示)和左右叶片(未图示)，室内热交换器16使由送风风扇吸入室内机4的内部的室内空气与在室内热交换器16的内部流动的制冷剂进行热交换，在供热时将通过热交换而变暖的空气向室内吹出，另一方面，在制冷时将通过热交换而被冷却的空气向室内吹出。上下叶片将从室内机4吹出的空气的方向根据需要沿上下变更，左右叶片使从室内机4吹出的空气的方向根据需要沿左右变更。

另外，压缩机6、送风风扇、上下叶片、左右叶片、四通阀8、膨胀阀12、电磁阀30、42等与控制装置(未图示，例如微机)电连接，通过控制装置进行控制。

在上述结构的本发明的制冷循环装置中，以供热运转时为例，结合制冷剂的流向说明各零件的相互连接关系和功能。

从压缩机6的排出口排出的制冷剂通过第一配管18从四通阀8到达室内热交换器16。在室内热交换器16中与室内空气进行热交换而凝结的制冷剂从室内热交换器16出来通过第二配管20，并通过防止异物侵入膨胀阀12的过滤器10，到达膨胀阀12。在膨胀阀12中减压后的制冷剂通过第三配管22到达室外热交换器14，在室外热交换器14中与室外空气进行热交换而蒸发的制冷剂，通过第四配管24和四通阀8和蓄能器26而回到压缩机6的吸入口。

另外，从第一配管18的压缩机6排出口与四通阀8之间分支的第五配管28，经由第一电磁阀30在第三配管22的膨胀阀12与室外热交换器14之间汇合。

另外，内部收纳有蓄热材料36和蓄热热交换器34的蓄热槽32以与压缩机6相接并包围压缩机6的方式进行配置，将在压缩机6产生的热蓄积于蓄热材料36，从第二配管20在室内热交换器16与过滤器10之间分支的第六配管38经第二电磁阀42至蓄热热交换器34的入口，从蓄热热交换器34的出口伸出的第七配管40在第四配管24中的四通阀8与蓄能器26之间汇合。

下面，参照示意地表示图1所示的空调的通常供热时的动作和制冷剂的流向的图2，说明通常供热时的动作。

通常供热运转时，控制第一电磁阀30和第二电磁阀42使其关闭，如上所述从压缩机6的排出口排出的制冷剂通过第一配管18从四通阀8至室内热交换器16。在室内热交换器16中与室内空气进行热交换而凝结的制冷剂，从室内热交换器16出来，通过第二配管20至膨胀阀12，在膨胀阀12中减压后的制冷剂通过第三配管22至室外热交换器14。在室外热交换器14中与室外空气进行热交换而蒸发的制冷剂，通过第四配管24从四通阀8回到压缩机6的吸入口。

另外，在压缩机6产生的热从压缩机6的外壁经由蓄热槽32的外壁蓄积于被收纳在蓄热槽32的内部的蓄热材料36。

下面，参照示意地表示图1所示的空调的除霜和供热时的动作和制冷剂的流向的图3，说明除霜和供热时的动作。图中，实线箭头表示供热的制冷剂的流向，虚线箭头表示供除霜的制冷剂的流向。

在上述的通常供热运转中，当在室外热交换器14上结霜，且所结的霜增多时，则室外热交换器14的通风阻力增加、风量减少，室外热交换器14内的蒸发温度降低。在本发明的空调中，如图3所示，设有检测室外热交换器14的配管温度的温度传感器44，当用温度传感器44检测到与不结霜时相比，蒸发温度降低时，则由控制装置输出从通常供热运转移向除霜和供热运转的指示。

当从通常供热运转移动至除霜和供热运转时，控制第一电磁阀30和第二电磁阀42使其打开，除上述的通常供热运转时的制冷剂的流向外，使从压缩机6的排出口流出的气相制冷剂的一部分通过第五配管28和第一电磁阀30，与通过第三配管22的制冷剂汇合，对室外热交换器14进行加热，进行凝缩并液相化后，通过第四配管24经由四通阀8和蓄能器26回到压缩机6的吸入口。

另外，在第二配管20的室内热交换器16与过滤器10之间分流的液相制冷剂的一部分，经第六配管38和第二电磁阀42在蓄热热交换器34中从蓄热材料36吸热而蒸发，进行气相化，并通过第七配管40，与穿过第四配管24的制冷剂汇合，从蓄能器26回到压缩机6的吸入口。另外，汇合的地点可在蓄能器26与压缩机6之间，该情况下，能够避免因蓄能器26本身持有的热容量而将热夺去。

在回到蓄能器26的制冷剂中，虽然包含从室外热交换器14返回的液相制冷剂，但其与从蓄热热交换器34返回的高温气相制冷剂混合，因此，促进了液相制冷剂的蒸发，不会通过蓄能器26使液相制冷剂回到压缩机6，从而能够提高压缩机6的可靠性。

在除霜和供热开始时由于霜的附着而变为冰点以下的室外热交换器14的温度，被从压缩机6的排出口流出的气相制冷剂加热，在零度附近，霜融化，当霜的融化结束时，则室外热交换器14的温度再次开始上升。当用温度传感器44检测到该室外热交换器14的温度上升时，则判断除霜结束，由控制装置输出从除霜和供热运转移向通常供热运转的指示。

图4和图5表示蓄热装置，如上所述，蓄热装置由蓄热槽32、蓄热热交换器34和蓄热材料36构成。另外，图4表示将压缩机6和装配于压缩机6上的蓄能器26安装在蓄热装置上的状态。另外，图5为蓄热装置的立体图。

如图4所示，蓄热槽32包括：具有侧壁46a和底壁(没有图示)且上方开口的树脂制蓄热槽主体46；封闭该蓄热槽主体46的上方开口部的树脂制盖体48；由夹装于蓄热槽主体46和盖体48之间的硅橡胶等制作的填料(未图示)，盖体48螺接在蓄热槽主体46上。另外，在蓄热槽主体46的侧壁46a的一部分，也就是在侧壁46a上与压缩机6相对的部分，为涉及导热的面即导热侧壁46aa，为了与压缩机6的外周面贴合而插入贴合部件52。

如图5所示，蓄热热交换器34例如为将铜管等折弯成蛇曲状的装置，收纳于蓄热槽主体46的内部，蓄热热交换器34的两端从盖体48向上方延伸，一端与第六配管38(参照图1)连接，而另一端与第七配管40(参照图1)连接。另外，在收纳蓄热热交换器34，且用贴合部件52围绕侧壁46a和底壁的蓄热槽主体46的内部空间，填充有蓄热材料36。

在此，在蓄热装置中，没有设置用于搅拌填充于内部的蓄热材料36的搅拌装置，蓄热材料36的温度分布不均匀，因此，在本发明中，设法能够使在压缩机6产生的热有效地遍布于蓄热槽32内的蓄热材料36整体。即，蓄热槽32的具有蓄热材料的部分的底部36B的横截面面积设定得比蓄热材料液面附近36T的横截面面积小。另外，蓄热槽32的没有蓄热热交换器34的高度方向位置的至少一部分的横截面面积36N设定得比具有蓄热热交换器的高度方向位置的横截面面积36H小。

即，在从压缩机6向蓄热槽32供热时，蓄热槽导热侧壁46aa的内表面温度上升，因此，在该内表面变暖的蓄热材料36密度变小，沿该内表面上升。另一方面，在蓄热槽32的靠近外侧侧壁46ab的内表面的位置，由于向外部散热而被冷却的蓄热材料36沿该内表面下降。

这样，通过蓄热槽32内部的对流循环，温度高的蓄热材料36集中在蓄热槽32上部，温度低的蓄热材料36集中在蓄热槽32下部。因此，在该蓄热槽32下部，在压缩机6和蓄热材料36上产生最大的温度差，能进行有效的导热。特别是若减小该部分的容积，蓄热材料在短时间内温度上升而向上方移动，促进上述的对流循环，能够有效地使热遍布蓄热槽32内的蓄热材料36整体。

另外，温度上升的蓄热材料36沿导热侧壁46aa和向其上方延伸的蓄热槽32侧壁的内表面上升，因此，为了不妨碍其上升流，蓄热热交换器34从导热侧壁46aa内表面隔开一定的距离而设置。

这不仅具有促进了对流循环，使热有效地遍布蓄热槽32内的蓄热材料36整体的效果，而且如图6所示也具有使导热侧壁46aa的导热系数上升的效果，根据图6，优选将距离设定为至少2mm以上。

另外，具体而言，考虑到蓄热槽32的下部为主要从压缩机6向低温蓄热材料36供给热的加热部分，蓄热槽32的上部为预先蓄积变暖并上升的蓄热材料36的侠义的蓄热部分，因此，该蓄热部分容积越大越有利于增加蓄热。另外，由于上部存在的蓄热材料变暖而上升，因此，加热的必要性小、可以遍及没有来自压缩机的导热的压缩机的上部而存在。即，在本实施例中，在压缩机6的涉及导热的面46aa的上端的上方，设置蓄热槽延伸的延伸部，具有上述蓄热槽32的上端比导热侧壁46aa的上端高的位置关系。

另外，蓄热热交换器34的功能在于吸收蓄热材料36的热。因此，蓄热热交换器34优选遍及更高温的蓄热材料蓄积更多的热的上述侠义的蓄热部分，即将容积设定得较大的蓄热槽上部(延伸部)而配置。

图7为示意地表示实施例的蓄热装置的截面的图。

在图7中，蓄热槽32包括：具有侧壁46a和底壁(未图示)且上方开口的树脂制蓄热槽主体46；和封闭该蓄热槽主体46的上方开口部的树脂制盖体48，盖体48螺接在蓄热槽主体46上。另外，在蓄热槽主体46的侧壁46a的一部分，也就是侧壁46a上与压缩机6相对的部分，为涉及导热的导热侧壁46aa，为了与压缩机6的外周面贴合而插入贴合部件52。

蓄热热交换器34例如为将铜管等折弯成蛇曲状的装置，被收纳于蓄热槽主体46的内部，蓄热热交换器34的两端从盖体48向上方伸出，一端与第六配管38(参照图1)连接，而另一端与第七配管40(参照图1)连接。另外，在收纳有蓄热热交换器34的、用贴合部件52围绕侧壁46a和底壁的蓄热槽主体46的内部空间，填充有蓄热材料36。

在本实施例中，为了能够使在压缩机6产生的热有效地遍布蓄热槽32内的蓄热材料36整体，而使蓄热槽32的具有蓄热材料的部分的底部36B的半径方向尺寸36BD比蓄热材料的液面附近36T的半径方向尺寸36TD小。另外，使蓄热槽32的没有蓄热热交换器34的高度方向位置36N的至少一部分的半径方向尺寸36ND比具有蓄热热交换器34的高度方向位置36H的半径方向尺寸36HD小。

在这种结构中，特别是相当于前述的加热部分的蓄热槽32的下部与蓄热槽32的上部相比，不仅横截面面积小，而且导热面的面积被维持与上部同样，因此，导热带来的加热效果特别大，能够以短时间提高蓄热槽下部的蓄热材料温度，进而，能够有效地使在压缩机产生的热遍布于蓄热槽内的蓄热材料整体。

如上所述，有关蓄热槽32的横截面积，也可以如图5所示，通过设置台阶而使底部缩小，也可以如图7所示通过在设置蓄热槽32的外侧侧壁46ab设置倾斜而使底部缩小。

另外，在本实施方式中，虽然将蓄热装置设定为相对于压缩机6装卸自如的结构，但也可以将压缩机6的外壳和蓄热槽主体46以金属制成，将两者用焊接等紧固在一起。在这种紧固类型的蓄热槽中，对蓄热槽32的形式也能够如上所述进行尺寸设定。

另外，在本实施方式中，虽然对蓄热热交换器34收纳于蓄热槽32的内部的情况进行了说明，但在将蓄热热交换器直接卷绕在压缩机6的外周面的装置中，也能够与本实施方式同样地进行尺寸设定。

工业上的可利用性

本发明的蓄热装置由于是考虑了有效的热交换，而适当地设定蓄热槽内部中的蓄热热交换器的设置位置，因此，适用于空调、冰箱、热水器、热泵式洗衣机等。

符号说明

2 室外机，4 室内机，6 压缩机，8 四通阀，

10 过滤器，12 膨胀阀，14 室外热交换器，

16 室内热交换器，18 第一配管，20 第二配管，

22 第三配管，24 第四配管，26 蓄能器，

28 第五配管，30 第一电磁阀，32 蓄热槽，

34 蓄热热交换器，34a 弯曲部，34b 直线部，

36 蓄热材料，36B 蓄热槽的具有蓄热材料的部分的底部，

36T 蓄热材料液面附近，36N 没有蓄热热交换器的高度方向位置，

36H 具有蓄热热交换器的高度方向位置，

36BD 蓄热槽的具有蓄热材料的部分的底部的半径方向尺寸，

36TD 蓄热槽的蓄热材料液面附近的半径方向尺寸，

36ND 没有蓄热热交换器的高度方向位置的半径方向尺寸，

36HD 具有蓄热热交换器的高度方向位置的半径方向尺寸，

38 第六配管，40 第七配管，42 第二电磁阀，

44 温度传感器，46 蓄热槽主体，46a 侧壁，

46aa 导热侧壁，46ab 外侧侧壁，48 盖体，

50 皮带，52 贴合部件，100 蓄热装置，

101 蓄热槽，102 压缩机，103 蓄热材料，

104 硅系填充材料，105 隔热材料。

Claims (7)

1.一种蓄热装置，其以包围压缩机的方式设置，用于蓄积在所述压缩机产生的热，该蓄热装置的特征在于：

其包括：蓄积在所述压缩机产生的热的蓄热材料；收纳所述蓄热材料的蓄热槽；和收纳于所述蓄热槽的蓄热热交换器，所述蓄热槽的存在所述蓄热材料的部分的底部的横截面面积小于所述蓄热材料的液面附近的横截面面积。

2.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：

所述蓄热槽的存在所述蓄热材料的部分的底部的半径方向尺寸小于所述蓄热材料的液面附近的半径方向尺寸。

3.一种蓄热装置，其以包围压缩机的方式设置，用于蓄积在所述压缩机产生的热，该蓄热装置的特征在于：

其包括：蓄积在所述压缩机产生的热的蓄热材料；收纳有所述蓄热材料的蓄热槽；和收纳于所述蓄热槽的蓄热热交换器，在所述蓄热热交换器的下方，所述蓄热槽的没有所述蓄热热交换器的高度方向位置的至少一部分的横截面面积小于存在所述蓄热热交换器的高度方向位置的横截面面积。

4.如权利要求3所述的蓄热装置，其特征在于：

在所述蓄热热交换器的下方，所述蓄热槽的没有所述蓄热热交换器的高度方向位置的至少一部分的半径方向尺寸小于存在所述蓄热热交换器的高度方向位置的半径方向尺寸。

5.如权利要求1～4中任一项所述的蓄热装置，其特征在于：

使所述蓄热槽的侧壁中的与所述压缩机相对的侧壁的内表面与所述蓄热热交换器不接触。

6.如权利要求1～4中任一项所述的蓄热装置，其特征在于：

具有所述蓄热槽的上端比所述压缩机的涉及导热的面的上端更高的位置关系。

7.一种空调，其特征在于：

其包括压缩机和以包围所述压缩机的方式设置的如权利要求1～6中任一项所述的蓄热装置。