CN102753911A - 蓄热装置和具有该蓄热装置的空气调节机 - Google Patents

Abstract

以包围压缩机（6）的方式配置蓄热装置，该蓄热装置包括：蓄热槽（32），其收纳对由压缩机（6）产生的热进行蓄积的蓄热材料，具有由收缩性比压缩机（6）的材质更高的材质形成的主体（46）；和收纳于蓄热槽主体（46）的蓄热用热交换器（34）。

Description

蓄热装置和具有该蓄热装置的空气调节机

技术领域

本发明涉及以包围压缩机的方式配置、收纳对由压缩机产生的热进行蓄积的蓄热材料的蓄热装置和具有该蓄热装置的空气调节机。

背景技术

在现有技术中，热泵式空气调节机的供暖运转时，在室外热交换器结霜的情况下，将四通阀从供暖循环向供冷循环切换以进行除霜。在该除霜方式中，虽然室内风扇停止，但是存在由于从室内机逐渐放出冷气而失去供暖感的缺点。

于是，已经提出有在设置于室外机的压缩机中设置有蓄热装置，利用在供暖运转中储存于蓄热槽的压缩机废热进行除霜的技术（例如，参照专利文献1）。

图12是表示现有的蓄热装置的一个例子的纵截面图。在图12中，蓄热装置100固定设置在压缩机102的分隔壁104的外周面。此外，蓄热装置100具有铝箔板、铜板等金属部件106，该金属部件106以与分隔壁104的外周面抵接的方式卷绕。

在蓄热装置100的内部收纳有隔着分隔壁104蓄积由压缩机102产生的热的蓄热材料108，该蓄材料108填充在纵截面形状为コ字状的收纳部件110和上述金属部件106所形成的空间部中。在该空间部中，与蓄热材料108一起配置有对流入的制冷剂进行加热的加热配管112。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第2705734号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，在图12所示的现有的蓄热装置中，金属部件106以与压缩机102的分隔壁104抵接的方式卷绕，但在压缩机102的运转中，分隔壁104的温度会上升到相当高的温度（例如100℃以上），所以蓄热材料108也成为高温。当蓄热材料108本身成为高温时，蓄热材料108沸腾，进而存在蓄热材料108劣化的问题。另外，蓄热材料108的沸腾会导致蓄热材料108的迅速蒸发。

本发明是鉴于现有技术具有的这种问题而提出的，其目的在于提供一种能够防止对由压缩机产生的热进行蓄积的蓄热材料的沸腾、劣化的蓄热装置和使用该蓄热装置的空气调节机。

用于解决课题的方法

为了达成上述目的，本发明提供一种以包围压缩机的方式配置的蓄热装置，其包括：蓄热槽，其收纳对由压缩机产生的热进行蓄积的蓄热材料，具有由收缩性比压缩机的材质更高的材质形成的主体；和收纳于蓄热槽主体的蓄热用热交换器。

发明效果

根据本发明，当压缩机的温度上升时，以包围其周围的方式配置的蓄热槽的温度也上升。此外，蓄热槽由收缩性比压缩机高的材质构成，所以当蓄热槽的温度上升时，蓄热槽膨胀，蓄热槽中与压缩机相对的部分从压缩机离开，在压缩机与蓄热槽之间产生空气层。该空气层作为隔热材料起作用，所以当压缩机过于高温时，由压缩机产生的热难以向蓄热槽内的蓄热材料传递。由此能够防止蓄热材料的沸腾、劣化。

此外，当压缩机的温度下降时，蓄热槽收缩，所以蓄热槽与压缩机密接，由压缩机产生的热能够良好地传递给蓄热材料。

附图说明

图1是表示具有本发明的蓄热装置的空气调节机的结构的图。

图2是表示图1的空气调节机的通常供暖时的动作和制冷剂的流动的示意图。

图3是表示图1的空气调节机的除霜·供暖时的动作和制冷剂的流动的示意图。

图4是安装有压缩机和蓄存器（Accumulator）的状态的本发明的蓄热装置的立体图。

图5是图4的蓄热装置的分解立体图。

图6是表示图4的蓄热装置的组装顺序的分解立体图。

图7是图6（d）的沿VII-VII的截面图。

图8是使设置于图4的蓄热装置的片部件为树脂层和金属层的两层层叠结构时的放大截面图。

图9是使设置于图4的蓄热装置的片部件为树脂层、金属层和树脂层的三层层叠结构时的放大截面图。

图10是图4的沿X-X的截面图。

图11是图4的蓄热装置的正面图。

图12是现有的蓄热装置的纵截面图。

具体实施方式

本发明提供一种蓄热装置，其以包围压缩机的方式配置，该蓄热装置包括：蓄热槽，其收纳对由压缩机产生的热进行蓄积的蓄热材料，具有由收缩性比压缩机的材质更高的材质形成的主体；和收纳于蓄热槽主体的蓄热用热交换器。

根据该结构，根据压缩机的温度变化，蓄热槽与压缩机的密接（紧贴）度变化，在低温时从压缩机向蓄热槽的传热性能提高，而在高温时从压缩机向蓄热槽的传热性能下降，所以能够防止蓄热材料的沸腾和劣化。

具体地说，蓄热槽主体的侧壁在弹性变形区域中具有自我恢复力。由此能够根据压缩机的温度变化有效地使压缩机与蓄热槽的密接度变化。

此外，具体地说，蓄热槽主体的侧壁具有比压缩机的线膨胀系数大的线膨胀系数。由此能够根据压缩机的温度变化有效地使压缩机与蓄热槽的密接度变化。

此外，优选的是，在蓄热槽的内周面与压缩机的外周面之间具有空隙，蓄热槽以安装于压缩机的方式设定。这样，由于存在空隙，当温度变低时能够与压缩机密接，当变为高温时能够从压缩机离开。

此外，例示的是，压缩机是金属制的，蓄热槽是树脂制的。由此能够根据压缩机的温度变化有效地使压缩机与蓄热槽的密接度变化。

此外，优选蓄热槽主体的侧壁具有1.0～3.0mm的壁厚。由此能够根据压缩机的温度变化有效地使压缩机与蓄热槽的密接度变化。

此外，更优选的是，蓄热槽的下部被固定，而其上部不被固定。由此，能够允许温度变化大的蓄热槽的上部的膨胀、收缩，在温度上升时使蓄热槽离开压缩机，在温度下降时使蓄热槽紧贴压缩机。

此外，本发明的另一方式是一种空气调节机，其包括：压缩机；和以包围压缩机的方式配置的上述蓄热装置。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1表示具有本发明实施方式的蓄热装置的空气调节机的结构，空气调节机包括以制冷剂配管相互连接的室外机2和室内机4。

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

进一步进行详细叙述，压缩机6和室内热交换器16经由设置有四通阀8的第一配管18连接，室内热交换器16和膨胀阀12经由设置有过滤器10的第二配管20连接。另外，膨胀阀12和室外热交换器14经由第三配管22连接，室外热交换器14和压缩机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，设置有用于分离液相制冷剂和气相制冷剂的蓄存器26。另外，压缩机6和第三配管22经由第五配管28连接，在第五配管28设置有第一电磁阀30。

进一步，在压缩机6的周围设置有蓄热槽32，在蓄热槽32的内部设置有蓄热热交换器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和蓄热热交换器34经由第六配管38连接，蓄热热交换器34和第四配管24经由第七配管40连接，在第六配管38设置有第二电磁阀42。

在室内机4的内部，除了设置有室内热交换器16以外，还设置有送风风扇（未图示）、上下叶片（未图示）、左右叶片（未图示），室内热交换器16进行利用送风风扇被吸入室内机4的内部的室内空气与流经室内热交换器16的内部的制冷剂的热交换，在供暖时将通过热交换被加热的空气向室内吹出，另一方面，在供冷时将通过热交换被冷却的空气向室内吹出。上下叶片根据需要上下变更从室内机4吹出的空气的方向，左右叶片根据需要左右变更从室内机4吹出的空气的方向。

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，例如微型计算机）电连接，由控制装置进行控制。

在上述结构的本发明的制冷循环装置中，以供暖运转时为例对各部件的相互连接关系和功能进行说明，一并说明制冷剂的流动。

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冷凝的制冷剂，从室内热交换器16出来，通过第二配管20，再通过防止异物向膨胀阀12侵入的过滤器10，到达膨胀阀12。在膨胀阀12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、四通阀8和蓄存器26返回压缩机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合流到第三配管22的膨胀阀12与室外热交换器14之间。

进一步，在内部收纳有蓄热材料36和蓄热热交换器34的蓄热槽32配置成与压缩机6接触并包围压缩机6，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，经由第二电磁阀42到达蓄热热交换器34的入口，从蓄热热交换器34的出口出来的第七配管40，合流到第四配管24中的四通阀8与蓄存器26之间。

接着，参照示意性地表示图1所示的空气调节机的通常供暖时的动作和制冷剂的流动的图2，对通常供暖时的动作进行说明。

通常供暖运转时，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冷凝的制冷剂，从室内热交换器16出来并通过第二配管20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从四通阀8返回到压缩机6的吸入口。

另外，在压缩机6中产生的热量，从压缩机6的外壁经由蓄热槽32的外壁蓄积在收纳于蓄热槽32的内部的蓄热材料36。

接着，参照示意性地表示图1所示的空气调节机的除霜·供暖时的动作和制冷剂的流动的图3，对除霜·供暖时的动作进行说明。图中，实线箭头表示用于供暖的制冷剂的流动，虚线箭头表示用于除霜的制冷剂的流动。

在上述的通常供暖运转中，如果在室外热交换器14上结霜，且结成的霜增长，则室外热交换器14的通风阻力增加而风量减少，室外热交换器14内的蒸发温度降低。如图3所示，在本发明的空气调节机中设置有检测室外热交换器14的配管温度的温度传感器44，温度传感器44如果检测到蒸发温度比未结霜时低，则从控制装置输出从通常供暖运转变为除霜供暖运转的指示。

当从通常供暖运转转变成除霜·供暖运转时，控制第一电磁阀30和第二电磁阀42使其打开，除了上述的通常供暖运转时的制冷剂的流动之外，从压缩机6的排出口排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的制冷剂合流，加热室外热交换器14，冷凝而液相化之后，通过第四配管24经由四通阀8和蓄存器26返回到压缩机6的吸入口。

另外，在第二配管20中的室内热交换器16与过滤器10之间分流的液相制冷剂的一部分，经过第六配管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、气相化后，通过第七配管40与通过第四配管24的制冷剂合流，从蓄存器26返回到压缩机6的吸入口。

在返回蓄存器26的制冷剂中，含有从室外热交换器14返回的液相制冷剂，但通过在其中混合从蓄热热交换器34返回的高温的气相制冷剂，促使液相制冷剂蒸发，液相制冷剂不会通过蓄存器26返回压缩机6，能够实现压缩机6的可靠性的提高。

在除霜·供暖开始时由于霜的附着而成为冰点以下的室外热交换器14的温度，由从压缩机6的排出口排出的气相制冷剂加热，霜在零度附近融解，当霜的融解结束时，室外热交换器14的温度再次开始上升。当由温度传感器44检测到该室外热交换器14的温度上升时，判断为除霜已结束，从控制装置输出从除霜·供暖运转变为通常供暖运转的指示。

图4到图7表示蓄热装置，如上所述，蓄热装置包括蓄热槽32、蓄热热交换器34和蓄热材料36。另外，图4表示将压缩机6和组装于压缩机6的蓄存器26安装于蓄热装置的状态。此外，图5是蓄热装置的分解立体图，图6表示蓄热装置的组装顺序，图7是图6（d）的沿VII-VII的截面图。

如图5和图6所示，蓄热槽32包括：具有侧壁46a和底壁（未图示）、上方开口的树脂制造的蓄热槽主体46；封闭该蓄热槽主体46的上方开口部的树脂制的盖体48；插入安装于蓄热槽主体46与盖体48之间的硅橡胶等制作的衬垫50，盖体48与蓄热槽主体46螺纹接合。此外，蓄热槽主体46的侧壁46a的一部分（即在侧壁46a与压缩机6相对的部分）开口，在该开口部46b的周缘接合有与压缩机6的外周面密接的密接部件52。

密接部件52包括框体54和片部件56，整体呈现将规定直径的圆筒的一部分切口的形状。另外，在密接部件52的内侧收纳有压缩机6，所以考虑到安装公差等，密接部件52的内径设定得比压缩机6的外径稍大。

此外，在框体54，从上下方向的中间部到下部形成有开口部54a，以封闭该开口部54a的方式，片部件56与框体54接合。

蓄热热交换器34例如是将铜管等弯曲成蛇行状而成的，所以收纳在蓄热槽主体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，另一端与第七配管40（参照图1）连接。此外，在收纳蓄热热交换器34、被侧壁46a、底壁、密接部件52围绕的蓄热槽主体46的内部空间中填充有蓄热材料36。

在制作上述结构的蓄热装置时，如图6（a）所示，首先将蓄热槽主体46、盖体48、蓄热热交换器34、框体54、片部件56等形成规定的形状，如图6（b）所示，将片部件56以闭塞框体54的开口部54a的方式进行接合，而形成密接部件52。接着，如图6（c）所示，将密接部件52以闭塞蓄热槽主体46的开口部46b的方式接合，如图6（d）所示，将盖体48与蓄热槽主体46螺纹接合，进而在蓄热槽32的内部填充蓄热材料36，从而完成蓄热装置。

另外，在图6中省略了蓄热热交换器34，蓄热热交换器34在将盖体48螺纹接合于蓄热槽主体46之前安装于盖体48，从而收纳于蓄热槽32的内部。

接着，说明上述结构的蓄热装置的作用。

如上所述，蓄热装置将在供暖运转时在压缩机6产生的热蓄积于蓄热材料36，在从通常供暖运转转变为除霜·供暖运转时，在第二配管20中的室内热交换器16与过滤器10之间分流的液相制冷剂的一部分，由蓄热热交换器34从蓄热材料36吸热而蒸发，进行气相化，所以压缩机6产生的热的吸热效率越高越优选。

吸热效率依赖于蓄热槽主体46与压缩机6的密接度，但压缩机6是金属制的，其外周面存在凹凸，提高蓄热槽主体46与压缩机6的密接度并不容易。

于是，在本发明的蓄热装置中，在蓄热槽主体46设置具有柔软性的密接部件52，当在蓄热槽32中填充蓄热材料36时，由于蓄热材料36的液压，片部件56向压缩机6的外周面膨胀，片部件56与压缩机6的外周面密接，由此提高吸热效率。

因此，片部件56优选是耐热性优异、具有比蓄热槽主体46高的柔软性且易于变形的部件，例如由PET（聚对苯二甲酸乙二酯）、PPS（聚苯硫醚）等材料制作，是根据液压变形自如的结构（特别是依赖于壁厚，没有自我恢复力）。

另一方面，考虑到与片部件56的接合，框体54优选与片部件56为相同材料，但只要与片部件56的接合强度足够，则能够采用任何的耐热性树脂。

此外，片部件56可以为树脂的单层结构，但考虑到热传导性、强度等，能够采用在树脂层上层叠金属层的层叠结构。

在为层叠结构的情况下，如图8所示，优选在外侧（与压缩机6的相对面）配置金属层58，在内侧（与蓄热材料36的接触面）配置树脂层60。将金属层58配置于压缩机6一侧是为了例如防止由于压缩机6表面的凹凸而伤到片部件56。此外，将树脂层60配置得比金属层58更靠蓄热材料一侧是为了防止金属层58的腐蚀。

进一步，如图9所示，也可以在金属层58层叠与压缩机6密接的第二树脂层62，在该情况下，可以将与蓄热材料36接触的树脂层60设定得比第二树脂层62厚。这是因为能够防止蓄热材料36向金属层58的树脂内浸透。

另一方面，蓄热槽主体46的材质是考虑到压缩机6的材质（金属），选择收缩性比压缩机6的材质高的材质（树脂），由此在压缩机6冷且蓄热材料36冷时，压缩机6产生的热迅速地蓄积于蓄热材料36，而当蓄热材料36成为规定温度（例如100℃）时，从防止蓄热材料36的劣化的观点出发，使得不再向蓄热材料36中蓄积热量。

即，如图10所示，蓄热槽主体46的内壁的直径设定为比压缩机6的外径大一定程度的值（例如2mm左右）。在蓄热槽32向压缩机6组装时，蓄热槽主体46从上方外装于压缩机6，蓄热槽主体46利用带（band）64松松地固定于压缩机6（参照图4）。通过进行松固定，在蓄热槽32向压缩机6组装之后，在低温时，在蓄热槽主体46的内周面与压缩机6的外周面之间能够留有1mm左右的空隙。

该空隙是空气层，作为隔热材料起作用，但在制冷循环停止时，由于蓄热材料36的液压，片部件56向压缩机6的外周面膨胀而密接，由此片部件56与压缩机6的外周面之间的空隙消失。另一方面，在使用该制冷循环进行供暖运转（通常供暖）时，压缩机6的外壁面的温度达到约100℃左右，蓄热槽32的温度上升，蓄热槽32向图10所示的箭头方向膨胀。压缩机6也由于温度上升而膨胀，但是将收缩性比压缩机6的材质高的材质选作蓄热槽主体46的材质，所以能够使压缩机6的外周面与蓄热槽主体46的内壁之间的空隙变大。

如上所述，该空隙作为隔热材料起作用，所以当压缩机6变成高温时，来自压缩机6的热难以传递至蓄热材料36，能够防止蓄热材料36的水分沸腾，进而能够防止蓄热材料36的劣化。

此外，当例如由于附霜·供暖运转等消耗了蓄热材料36的蓄积热量，由此蓄热材料36自身的温度下降时，蓄热槽32收缩。其结果是，压缩机6的外周面与蓄热槽主体46的内周面之间的空隙变小，蓄热槽主体46的内周面接近压缩机6的外周面，所以片部件56与压缩机6的外周面的密接性提高，由压缩机6产生的热能够良好地传递至蓄热材料36。

进一步，收纳在蓄热槽32的内部的蓄热材料36的温度根据蓄热材料36的蓄热槽32内的垂直方向位置而变化，该垂直方向位置越低则温度越低，垂直方向位置越高则温度也越高，所以蓄热槽32的膨胀、收缩在高度越高时越大。

于是，在本发明中，如图11所示，蓄热槽32经由在其底壁形成的多个（例如三个）安装片66固定于室内机的底板（未图示），仅固定（限制）蓄热槽32的下部，而不固定（不限制）上部，由此能够有效地进行从压缩机6向蓄热材料36的热传递。更具体地说，通过不限制成为高温的蓄热槽32的上端部分，能够在高温时使蓄热槽32的高温部分从压缩机6离开，在低温时使蓄热槽32与压缩机6密接，由此提高蓄积热量。

另外，作为蓄热槽主体46的侧壁，考虑到其膨胀、收缩而优选使用以下材料，其壁厚优选处于1.0～3.0mm的范围。这是因为在弹性变形区域中具有自我恢复力（根据温度变化变形自如）。

●收缩性比压缩机6的材质高的材质，

●在弹性变形区域具有自我恢复力（根据温度变化变形自如），

●具有比压缩机6的线膨胀系数大的线膨胀系数的材料

具体地说，作为蓄热槽主体46的侧壁的材料，能够采用PPS（聚苯硫醚）、PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯）、PS（聚苯乙烯）、PP（聚丙烯）等树脂。这些材料具有下述线膨胀系数。

●PPS的线膨胀系数：23～32×10^-6/K

●PBT的线膨胀系数：约94×10^-6/K

●PS的线膨胀系数：约70×10^-6/K

●PP的线膨胀系数：约110×10^-6/K

另外，关于树脂的线膨胀系数，由于等级、填料等的不同，数值会有很大的变化，所以例示了代表性的值。

另外，在采用钢作为压缩机6的材料的情况下，其线膨胀系数为10～12×10^-6/K，比作为蓄热槽主体46的材料的树脂小。

另外，在以上的实施方式中，如上所述，与压缩机6相对的侧壁46a的一部分开口，在该开口部46b的周缘接合有用于密接压缩机6的外周面的密接部件52。但是，本发明并不限定于该结构，也可以是侧壁46a没有开口部46b的类型的蓄热槽32。

产业上的利用可能性

本发明的蓄热装置能够防止蓄积由压缩机产生的热蓄热材料的劣化，所以对于空气调节机、冷藏库、热水器、热泵式洗衣机等是有用的。

附图标记

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蓄存器；28第五配管；30第一电磁阀；32蓄热槽；34蓄热热交换器；36蓄热材料；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；46b侧壁开口部；48盖体；50衬垫；52密接部件；54框体；54a开口部；56片部件；58金属层；60树脂层；62第二树脂层；64带；66安装片。

Claims (8)

1.一种蓄热装置，其以包围压缩机的方式配置，该蓄热装置的特征在于，包括：

蓄热槽，其收纳对由所述压缩机产生的热进行蓄积的蓄热材料，具有由收缩性比所述压缩机的材质高的材质形成的主体；和收纳于所述蓄热槽主体的蓄热用热交换器。

2.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：

所述蓄热槽主体的侧壁在弹性变形区域中具有自我恢复力。

3.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：

所述蓄热槽主体的侧壁具有比所述压缩机的线膨胀系数大的线膨胀系数。

4.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：

所述蓄热槽以在所述蓄热槽的内周面与所述压缩机的外周面之间具有空隙的方式安装于所述压缩机。

5.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：

所述压缩机的材质是金属，所述蓄热槽的材质是树脂。

6.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：

所述蓄热槽主体的侧壁具有1.0～3.0mm的壁厚。

7.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：

所述蓄热槽的下部被固定，而其上部不被固定。

8.一种空气调节机，其特征在于，包括：

压缩机；和以包围该压缩机的方式配置的权利要求1所述的蓄热装置。

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