CN103124892B - 蓄热装置和使用该蓄热装置的空气调节机 - Google Patents

蓄热装置和使用该蓄热装置的空气调节机 Download PDF

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Abstract

本发明的蓄热装置包括：由液体构成，蓄积来自热源的热的蓄热材料；将蓄热材料保持在内部的蓄热槽（2）；和传热部（4），其形成蓄热槽的外壳的壁部，且承担热源与蓄热材料之间的传热，其中通过使蓄热槽（2）的上端位于比传热部（4）的上端高的位置，能够增大蓄热材料的容量，同时也能通过对流热传导使不与传热部（4）接触的蓄热材料有效地升温。

Description

蓄热装置和使用该蓄热装置的空气调节机
技术领域
本发明涉及一种与热源抵接使用的蓄热装置和使用该蓄热装置的空气调节机。
背景技术
现有技术中，在热泵式空气调节机的供暖运转中，为了进行室外热交换器的除霜，一般利用四通阀将制冷剂的流动从供暖循环切换成供冷循环，使高温高压的制冷剂流到室外热交换器。在该除霜方式中，将用于室内的热量转用于室外热交换器的除霜，所以存在破坏供暖效果的缺点。另外，在供暖运转中，为了确保被充分加热的来自室内机的吹出气流，在使室内机的配管温度升温至一定温度后开始室内的送风，所以从启动时至开始送风存在延迟时间，这一点也可以说是热泵式空气调节机的缺点。
为了弥补这些缺点，经常使用将蓄热装置组装在制冷循环中，由此，在供暖运转中将蓄积于蓄热装置的压缩机的废热用于除霜和改善启动特性的技术（例如，参照专利文献1）。
另外，图7是现有的蓄热装置的纵截面图。在图7中，蓄热装置100被固定设置于压缩机102的分隔壁104的外周面。另外，蓄热装置100具有可由铝箔板和铜板等构成的金属部件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的内部收纳有通过分隔壁104和金属部件106蓄积由压缩机102产生的热的蓄热材料108，该蓄热材料108填充于由纵截面形状为コ字状的收纳部件110和上述金属部件106形成的空间部。在该空间部中，配置有一并加热蓄热材料108和流入的制冷剂的加热配管112。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第2705734号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上所述，在图7所示的现有的蓄热装置中，收纳部件110卷绕在压缩机102的周围，但被电机部与压缩部夹着，所以存在蓄热材料108的容量、乃至蓄热容量变小的课题。
本发明就是鉴于现有技术所存在的上述的问题点而产生的，目的在于提供一种在与热源抵接使用的蓄热装置中，能够增大蓄热材料的容量，有效地增大蓄热容量的蓄热装置和使用该蓄热装置的空气调节机。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明的蓄热装置包括：采用液体构成，且蓄积来自热源的热的蓄热材料；将蓄热材料保持在内部的蓄热槽；和形成蓄热槽的外壳的壁部，且承担热源与蓄热材料之间的传热的传热部，蓄热槽的上端位于比传热部的上端高的位置。
由此，能够增大蓄热材料的容量，同时利用对流热传导也能有效地使不与传热部接触的蓄热材料升温。另外，通过使蓄热槽的上端位于比传热部高的位置，能够收纳利用蓄热来对加热介质进行加热且在高度方向上大型化的热交换器，并且能够有效地利用蓄积在蓄热材料中的热。
发明效果
根据本发明，使蓄热槽的上端位于比传热部高的位置，由此能够增大蓄热材料的容量，同时利用对流热传递，也能使不与传热部接触的蓄热材料有效地升温。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的蓄热装置中的蓄热槽的简图。
图2是本发明的实施方式1的蓄热装置和压缩机的简图。
图3是本发明的实施方式1的蓄热装置的截面图。
图4是使用本发明的蓄热装置的空气调节机的结构图。
图5是表示图4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6是表示图4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7是现有的蓄热装置的截面图。
具体实施方式
本发明在于，它包括：采用液体构成，且蓄积来自热源的热的蓄热材料；将蓄热材料保持在内部的蓄热槽；和形成蓄热槽的外壳的壁部，且承担热源与蓄热材料之间的传热的传热部，蓄热槽的上端位于比传热部的上端高的位置。
由此，能够增大蓄热材料的容量，同时利用对流热传导也能有效地使不与传热部接触的蓄热材料升温。另外，通过使蓄热槽的上端位于比传热部高的位置，能够收纳利用蓄热来对加热介质进行加热且在高度方向上大型化的热交换器，并且能够有效地利用蓄积在蓄热材料中的热。
另外，本发明在于，在蓄热槽的内部配备使其与蓄热材料进行热交换的热交换器，热交换器的上端位于比传热部的上端高的位置。
另外，蓄热槽的下端位于比所述热源的下端高的位置，在冬季等季节使蓄热槽与热源以外的低温部热绝缘，能够减少热损失。
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明并不限于该实施方式。
（实施方式1）
图1表示本发明的实施方式1的蓄热装置的简图。本发明的实施方式1的蓄热装置1，与空气调节装置的压缩机的外壳抵接使用，用于蓄积利用压缩机的废热，包括由聚苯硫醚（PPS）树脂成型的蓄热槽2和盖部3；和封入到由它们围成的空间中的蓄热热交换器5，利用没入到蓄热槽内的连接配管68与空气调节机的制冷剂配管连结。蓄热材料由液体构成，在本实施方式中填充含有水的乙二醇溶液。蓄热热交换器5利用从蓄热材料中获得的热量来加热制冷剂。
在图1中，为了方便起见用斜虚线标记的部分表示本实施方式中的传热部4。传热部4是构成蓄热槽2的外壳（分隔壁）的一部分，以与蓄热槽2同样的材质一体成型。在蓄热装置1中与作为热源的压缩机的外壳抵接，被用于与热源之间的热的传递。传热部4的上端如图1所示位于比蓄热装置1的上端低的位置。
图2是表示在传热部4中使蓄热装置1与压缩机58抵接使用时的压缩机58与蓄热装置1的位置关系的简图。另外，在图2中，在本实施方式的蓄热装置1中，为了明确表示蓄热材料的液面12的位置，在蓄热装置1中，将盖部3从蓄热槽2上取下。另外，图3表示本发明的蓄热装置1的截面图。
此处，在蓄热装置1中并未设置用于搅拌填充在内部的蓄热材料的搅拌单元，蓄热材料的温度分布并不均匀，所以在本发明中，如图3所示，考虑有效的热交换，将以蛇行的方式折弯的蓄热热交换器5配置在蓄热槽2的上部。
即，通过蓄热热交换器5的内部的制冷剂和与制冷剂进行热交换的蓄热材料的温差越大热交换量越大，除霜时间也越短，但由于高温的蓄热材料集中在蓄热槽2内的上方，低温的蓄热材料集中在蓄热槽2内的下方，所以如图3所示，具有弯曲部5a和在比弯曲部5a的两端更靠上方直线状延伸的直线部5b的蓄热热交换器5，以整个弯曲部5a在蓄热槽2上部的规定范围沿着蓄热槽2的内壁面弯曲的方式配置。
设距蓄热槽2的底面的高度为H1，距蓄热槽2的底面的高度方向的中心位置为H2（H2＝H1/2），蓄热槽2的底面至蓄热热交换器5的弯曲部5a的下端的高度为H3，蓄热槽2的上表面至蓄热热交换器5的弯曲部4a的上端的距离为H4，则在本实施方式中，将H3和H4设定为规定的高度或距离。
蓄热热交换器5的高度方向的重心位置CoB被设定在比蓄热槽2的高度方向的中心位置H2更靠上方的位置。此外，蓄热热交换器5的高度方向的重心位置CoB是蓄热热交换器5的弯曲部5a与直线部5b结合部分的重心位置。此处，在蓄热装置1中，来自压缩机58的热被蓄积在蓄热材料中，但蓄热槽2的上方的蓄热材料比下方的蓄热材料温度高。在本蓄热装置1中，将蓄热热交换器5的重心位置设定在比蓄热槽2的高度方向的中心位置更靠上方的位置，由此蓄热热交换器5主要与在蓄热材料中温度相对高的高温部分有效地进行热交换。
另一方面，考虑蓄热槽2的倾斜来决定蓄热槽2的上表面至蓄热热交换器5的弯曲部5a的上端的距离H4。即，压缩机58和蓄热槽2通常被收纳在室外机56中，室外机56有时以倾斜的状态设置于室外。假设这样的倾斜，在以盖部3不会浸入蓄热材料的液面12的程度将蓄热材料放入蓄热槽2中的情况下，即使蓄热槽2倾斜至规定的角度（例如相对于设置面大约倾斜7°），也以使蓄热热交换器5的弯曲部5a的上端位于距蓄热槽2的上表面规定距离H4的下方位置的方式将蓄热热交换器5设置在蓄热槽2的内部，使得蓄热热交换器5的弯曲部5a总是浸渍于蓄热材料。
在本实施方式中，传热部4的上端如图1所示处于比蓄热装置1的上端低的位置，所以如图2所示，能够将蓄热材料的液面12保持在比传热部4的上端高的位置。
此外，由于能够将蓄热材料的液面12保持在比传热部4的上端高的位置，所以能够将蓄热热交换器5配置在直至接近蓄热材料的液面12的位置。
通过将蓄热材料的液面12保持在比传热部4的上端高的位置，能够在热源的热通过自然对流而容易传递的区域扩大蓄热材料的容量。而且，通过将蓄热热交换器5扩大至该区域，能够进一步增大热交换面积直至热源的热容易传递的区域。
另外，在本实施方式中，通过与蓄热槽2的下端接触设置的底座9，蓄热槽2的下端和传热部4的下端位于比压缩机58的下端高的位置。由此，特别是在冬季，蓄热槽2与热源以外的低温部分热绝缘，能够降低热损失。
图4表示具有本发明的蓄热装置1的空气调节机的结构。本发明的空气调节机包括室外机56、室内机14和连接它们的制冷剂配管。
室外机56配置有压缩机58、四通阀25、膨胀阀24和室外热交换器20，而且还包括：连接压缩机58的制冷剂排出口与四通阀25的第一配管26；连接压缩机58的制冷剂吸入口与四通阀25的第二配管28；连接四通阀25与室外热交换器20的第三配管66；和连接室外热交换器20与膨胀阀24的第四配管64。
室内机14包括：室内热交换器22、送风风扇（未图示）和控制送风方向的百叶窗（louver）（未图示）。
第五配管62设置于膨胀阀24与室内热交换器22之间，连接室外机56与室内机14。第六配管60配置于室内热交换器22与四通阀25之间，连接室外机56与室内机14。
此外，在室外机56中包括：连接第一配管26与第四配管64的第七配管40；设置于配管40的第一电磁阀42；连接第二配管28与第五配管62的第八配管68；和设置于第八配管68的第二电磁阀44。
本发明的蓄热装置1位于第八配管68上，第八配管68没入到蓄热装置1内部，与作为热交换器的位置的蛇管连接。另外，蓄热装置1如图2所示，紧贴于压缩机58，配置于第二配管28与第二电磁阀44之间。
此外，压缩机58、送风风扇、百叶窗、四通阀25、膨胀阀24、第一电磁阀42、第二电磁阀44与控制装置（未图示，例如微电脑）电连接，被控制装置控制。
图5是表示本发明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。从压缩机58的排出口排出的制冷剂经由第一配管26、四通阀25到达室内热交换器22。在室内热交换器22中，与温度比制冷剂低的室内空气热交换而冷凝的制冷剂经过配管62到达膨胀阀24。在膨胀阀24中减压后的制冷剂通过配管64到达室外热交换器20。在室外热交换器20中与温度比制冷剂高的室外空气热交换而蒸发的制冷剂经过配管66、四通阀25和配管28返回压缩机58的吸入口。
本发明的蓄热装置1紧贴于压缩机58设置，将由压缩机58产生的热蓄积于蓄热材料。在蓄热时，第一电磁阀42与第二电磁阀44被控制为关闭。
图6是表示图4所示的空气调节机的结构的除霜供暖时的动作和制冷剂的流动的示意图。下面，参照图6说明除霜供暖时的动作。图中实线箭头表示用于供暖的制冷剂的流向，虚线箭头表示用于除霜的制冷剂的流向。
在上述通常供暖运转时在室外热交换器20结霜，如果所结的霜生长，则室外热交换器20的通风阻力增加，风量减少，在室外热交换器20中蒸发温度降低。如图6所示，设置检测室外热交换器20的配管温度的温度传感器70，如果在温度传感器70中检测出与非结霜时相比蒸发温度下降，则利用控制装置发出从通常供暖运转切换到除霜供暖运转的控制信号。切换至除霜供暖运转时，第一电磁阀42与第二电磁阀44被控制为打开，除上述的通常供暖运转时的制冷剂的流动外，从压缩机58的排出口排出的气相制冷剂的一部分通过配管40和第一电磁阀42，与通过配管64的制冷剂合流，加热室外热交换器20并冷凝后，经由配管66、四通阀25、配管28、蓄存器72到达压缩机58的吸入口。
另外，从配管62分支的液相制冷剂的一部分经过配管68和第二电磁阀44，在蓄热热交换器5中从蓄热材料中吸热而蒸发气化，从配管68与配管28合流并返回压缩机58的吸入口。
返回蓄存器72的制冷剂中包含从室外热交换器20返回的液相制冷剂，但在其中混合从蓄热热交换器5返回的高温的气相制冷剂，由此促进液相制冷剂的蒸发，液相制冷剂不会通过蓄存器72返回压缩机58，能够提高压缩机58的可靠性。
在除霜供暖开始时，因霜的附着而变成冰点下的室外热交换器20的温度被从压缩机58的排出口排出的气相制冷剂加热，霜在零度附近融解，除霜结束时，室外热交换器20的温度开始再次上升。如果由温度传感器70检测出该室外热交换器20的温度上升，则判断为除霜已经结束，从控制装置输出从除霜供暖运转切换到通常供暖运转的指令。
如上所述，本发明的蓄热装置在空调装置中紧贴于压缩机58，在蓄热材料中蓄积在供暖运转时由压缩机58产生的热，从通常供暖运转切换成除霜供暖运转时，经过室内热交换器22从配管62分流的液相制冷剂的一部分能够在蓄热热交换器5中从蓄热材料中吸热而蒸发、气相化。
产业上的利用可能性
本发明能够用于在热交换器中回收蓄积在包含水的蓄热材料中的热的蓄热装置和使用该蓄热装置的空气调节机。
符号说明
1 蓄热装置、2 蓄热槽、3 盖部、4 传热部、
5 蓄热热交换器、9 底座、12 蓄热材料的液面、
14 室内机、22 室内热交换器、24 膨胀阀、
2628406062646668配管、
42 第一电磁阀、44 第二电磁阀、56 室外机、
58 压缩机、70 温度传感器、72 蓄存器、
100 现有技术的蓄热装置、
102 现有技术的蓄热装置和压缩机、
104 现有技术的压缩机外壳、
106 现有技术的传热部、108 现有技术的蓄热材料、
110 现有技术的蓄热槽、112 现有技术的制冷剂配管。

Claims (4)

1.一种蓄热装置，其特征在于：包括：
由液体构成、蓄积来自热源的热的蓄热材料；
将所述蓄热材料保持在内部的蓄热槽；和
传热部，其为形成所述蓄热槽的外壳的壁部，且承担所述蓄热槽的外部的所述热源与所述蓄热材料之间的传热，其中
所述蓄热槽的上端位于比所述传热部的上端高的位置。
2.如权利要求1所述的蓄热装置，其特征在于：
在所述蓄热槽的内部具有与所述蓄热材料进行热交换的热交换器，所述热交换器的上端位于比所述传热部的上端高的位置。
3.如权利要求1或2所述的蓄热装置，其特征在于：
所述蓄热槽的下端位于比所述热源的下端高的位置。
4.一种空气调节机，其特征在于：
具有权利要求1～3中任一项所述的蓄热装置。
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