JP2011144947A - 蓄熱装置、ならびにこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に装着でき、製造バラツキが少なく、高い密着性が得られる蓄熱装置を提供する。
【解決手段】蓄熱装置２は、圧縮機１の外周表面に、はめ込む形状とした円筒形状の容器２１の、少なくとも圧縮機に接する面を熱により収縮する材料２３で構成されている。蓄熱装置を圧縮機に装着した状態で圧縮機を運転すると、圧縮機の昇温による放熱を、蓄熱装置の熱収縮材料が受けて収縮し、蓄熱装置の圧縮機に接する面は圧縮機に圧接して密着する。本蓄熱装置は圧縮機に容易に装着でき、製造バラツキも少なく高い密着性が得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機の圧縮機からの放熱を蓄熱する蓄熱装置、ならびにこれを備えた空気調和機に関する。

従来のこの種の空気調和機の圧縮機から放熱される熱を蓄熱する蓄熱装置については以下のものが知られている。かかる蓄熱装置は、少なくとも圧縮機の外周表面の一部と接する形状とした金属製容器を配設し、圧縮機と金属製容器との隙間にはシリコン系樹脂を充填し、金属製容器の中には蓄熱材を充填し、さらに金属製容器の外表面で、少なくとも圧縮機と接していない部分の一部には、断熱材を配設している（例えば特許文献１）。

特開平１−８３７６号公報

しかしながら、上記の技術では、金属製容器と圧縮機との隙間に充填剤を充填するので、蓄熱装置を圧縮機に装着する工程の作業効率が悪いものであった。

また、シリコン系充填材を隙間に充填するので、圧縮機の外周表面の全面に接する形状にすることは困難で製造バラツキが大きく、かつ密着性も低かった。

そこで本発明は、容易に装着でき、製造バラツキが少なく、高い密着性が得られる蓄熱装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の蓄熱装置は、圧縮機の外周表面に、はめ込む形状とした円筒形状の容器の、少なくとも圧縮機に接する面を熱により収縮する材料で構成したことを特徴とするもので、蓄熱装置を圧縮機に装着した状態で圧縮機を運転すると、圧縮機の昇温による放熱を、蓄熱装置の圧縮機との接触面を構成する熱収縮材料が受けて収縮し、蓄熱装置の圧縮機に接する面は圧縮機に圧接して密着する。このことにより、本発明の蓄熱装置は圧縮機に容易に装着でき、製造バラツキも少なく高い密着性が得られる。

本発明の蓄熱装置は圧縮機に容易に装着でき、製造バラツキも少なく高い密着性が得られる。

本発明の第１の実施形態における蓄熱装置の斜視図 本発明の第１の実施形態における蓄熱装置の鉛直断面図 本発明の第１の実施形態における蓄熱装置の水平断面図 本発明の第２の実施形態における蓄熱装置の斜視図 図６に示す本発明の第２の実施形態における蓄熱装置の水平断面図 本発明の第３の実施形態における蓄熱装置の水平断面図 本発明の第３の実施形態の容器体２１と伝熱部材２２の位置関係を示す分解斜視図

第１の発明は、圧縮機の外周表面に、はめ込む形状とした円筒形状の容器の、少なくとも圧縮機に接する面を熱により収縮する材料で構成したことを特徴とする蓄熱装置とするもので、圧縮機に接する面を熱により収縮する材料で構成したことで、圧縮機との密着性を高め、圧縮機からの放出熱を効率良く吸収し蓄熱することができる。

第２の発明は、圧縮機の外周表面の１８０°以上を抱き込む形状とした容器の、少なくとも圧縮機に接する面を熱により収縮する材料で構成したことを特徴とする蓄熱装置としたことで、圧縮機からの放出熱を効率良く吸収しつつ、さらに設計の自由度を向上させることができる。

第３の発明は、熱による収縮する材料は、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、あるいはエラストマー材料に放射線架橋し熱収縮特性を付与した材料であることを特徴とする蓄熱装置とするもので、蓄熱装置を圧縮機に効率よく装着することができ、また圧縮機から取り外す時の作業効率を良くすることができる。

第４の発明は、上述の蓄熱装置を備えたことを特徴とする空気調和機とするもので、暖房能力が高く、暖房再開時において圧縮機が再び運転を開始するまでの時間が短縮された空気調和機を得ることができる。

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。

（実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における蓄熱装置の斜視図である。本実施形態で圧縮機１は従来公知の円筒形状のものを用いることができる。圧縮機１には円筒形状の蓄熱装置２が取り囲むように取り付けられている。設置面積の効率化の観点から圧縮機１と蓄熱装置２は長手方向が鉛直となるよう設置されている。圧縮機１の外周表面に蓄熱装置２の内周表面が密着している。圧縮機１は運転により発熱する。圧縮機１からの熱は蓄熱装置２に伝搬する。伝搬した熱を蓄熱装置２が吸収し蓄熱する。

この圧縮機１は、不図示の吸込管と吐出管を備えており、吸込管から冷媒を吸い込み、冷媒を所定の圧力まで圧縮し、圧縮した冷媒を吐出管から吐出する。圧縮機１は、冷媒を圧縮する工程で温度が上昇し、周囲に熱を放出する。

圧縮機１の暖房能力を向上させるには、冷媒の温度は高い方が良い。また、圧縮機１の温度は運転のために所定の範囲の値である必要があるが、圧縮機１の運転を停止して放置すると、圧縮機１の温度が機能を果たすのに必要な温度以下にまで低下してしまい、再度運転する場合、圧縮機１の温度を圧縮機１が運転可能となる温度に再度上昇させるまで時間を要する。

暖房能力の向上、および運転停止後に再度運転するまでの時間を短縮するために、圧縮機１から放出された熱を蓄熱装置２で蓄熱し、圧縮機１の温度低下を緩やかなものとする。そのため圧縮機１からの放熱を蓄熱装置２で吸収・蓄熱している。

また、上記の実施の形態以外にも、冷媒回路の一部を吸熱熱交換器（図示せず）として蓄熱装置２の内部に通し、蓄熱材２３と熱交換させることで、蓄熱装置２内部の熱を除霜時に使用することもできる。

次に、図２は図１に示す蓄熱装置２の鉛直断面図、図３は図１に示す蓄熱装置２の水平断面図である。

蓄熱装置２は、容器体２１、断熱材２４を備えている。

ここで容器体２１は、蓄熱材２３を収容する有底の二重円筒体である。内円筒２１ａ、外円筒２１ｂ、底部２１ｃからなる。

内円筒２１ａは、圧縮機１の外周表面を取り囲み密着している。圧縮機１の外周表面から放出された熱の大部分が内円筒２１ａに伝搬する。内円筒２１ａは圧縮機１より伝搬した熱を蓄熱材２３に伝搬させる。蓄熱材２３は伝搬された熱を蓄熱する。

そして、内円筒２１ａを熱により収縮する材料からなすことが重要である。この熱収縮材料には、例えば、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、エラストマー材料に放射線架橋し、熱収縮特性を付与した材料を用いることができる。

内円筒２１ａはシート状の熱収縮性材料を円筒形状に丸めた後に接続部の継ぎ目をなくす後加工をして気密化して形成してもよい。また、未硬化の熱収縮性材料を円筒形状に成形して固化してなしたものであってもよい。

上述の通り、圧縮機１からの放熱は内円筒２１ａに伝わり、内円筒２１ａに一部吸収される。圧縮機１からの熱により、内円筒２１ａは収縮する。内円筒２１ａは圧縮機１からの放熱によって収縮し、内円筒２１ａは自らが収縮する力により圧縮機１をはめ込んでいる。この収縮する力により内円筒２１ａは圧縮機１の外周表面に圧接する。そして、圧縮機１の外周表面と内円筒２１ａの内周表面との密着性が向上する。

また、密着性が向上するほど、熱の伝導性が向上することとなる。また、内円筒２１ａは熱を受け、収縮するので、圧縮機１の外周表面との密着度がさらに上昇し、圧縮機１からの放熱を効率高く受け取ることができ、内円筒２１ａは圧縮機１から熱を受けさらに収縮し、圧縮機１への密着性を高める。

内円筒２１ａ、外円筒２１ｂ、底部２１ｃで囲まれた空所に蓄熱材２３が収納されている。蓄熱材２３は、従来公知のものを用いる事ができる。例えば顕熱を利用した蓄熱材２３として水や、オイル、グリコール等の液体状のもの、また液体と固体の状態変化に伴う潜熱を利用した蓄熱材２３として、パラフィン等のものなどを用いることができる。

また、外円筒２１ｂは円筒形状である。

外円筒２１ｂは熱による膨張・収縮が起こりにくい部材からなることが好ましい。

外円筒２１ｂの材料としては、内円筒２１ａと同様に熱収縮する材料を用いることも可能であるが、熱収縮しない材料を用いることが好ましい。

外円筒２１ｂの外径の変化を防止しているので、蓄熱装置２の位置決めのために容器体２１の外円筒２１ｂにビス穴等の固定治具の係止部位を形成しても、係止部位の位置が変わらないため固定治具の位置も変わらない。

このため、蓄熱装置２を固定治具等用いて、室外機等に簡便かつ容易に支持固定することができる。

外円筒２１ｂの外周表面に断熱材２４が取り付けられている。断熱材２４には発泡スチロールや発泡ウレタン、およびフェルト等の、各種の断熱性を有する材料を用いることができる。断熱材２４は外気と容器体２１との間の熱交換を妨げており、蓄熱材２３の放熱を抑制している。

次に圧縮機１への蓄熱装置２の装着について説明する。はじめに、圧縮機１の上方に蓄熱装置２を位置させる。次に、圧縮機１を取り囲むように蓄熱装置２を降ろす。そして、圧縮機１の外周表面と蓄熱装置２の内周表面を接するようにする。その後、圧縮機１を運転すると、圧縮機１が発生した熱が内円筒２１ａに伝わり、内円筒２１ａが収縮し、圧縮機１の外周表面を圧接することによって、内円筒２１ａが圧縮機１の外周表面に密着する。このとき、内円筒２１ａが圧縮機１をはめ込む。以上のようにして、密着性を高くして圧縮機１に蓄熱装置２を取り付けることができる。

本発明は以上の実施形態に限定されることなく種々の実施の形態とすることが可能である。

図４は第２の実施形態における蓄熱装置の斜視図であり、図５は第２の実施形態における蓄熱装置の水平断面図である。

図４、図５に示すように、第２の実施形態では第１の実施形態の円筒形状の蓄熱装置２を馬蹄形状のものをもちいている。すなわち、円筒形状の蓄熱材２３、内円筒２１ａ、外円筒２１ｂ、断熱材２４の代わりとして、それぞれ、馬蹄形状の蓄熱材２３、馬蹄形状の外壁２５、馬蹄形状の断熱材２４を用いることができる。ここで蓄熱装置２の全体形状が馬蹄形状であるとは、蓄熱装置２が圧縮機１に接する接触面が圧縮機１の曲率と略同一である曲壁部２１ａａと、基部の端部に接続される一対の並設される直壁部２１ａｂからなり、一対の側壁部の間の間隔（すなわち開口幅）が略一定、あるいは曲壁部２１ａａ側の反対側（すなわち先端側）に向かうにつれて大きくなる、曲壁部２１ａａと直壁部２１ａｂを接続した全体形状が略Ｕ字形状のものであることを意味する。ここで、曲壁部２１ａａには、熱により収縮する材料が用いられている。

換言すれば、馬蹄形状とは圧縮機１に蓄熱装置２を、側面からはめ込むことができる形状である。

なおこの場合、曲壁部２１ａａは圧縮機１を水平断面視して外周表面の半分以上が覆われるようにする必要がある。その理由は、圧縮機１を水平断面視して外周表面の半分以上が覆われない場合、熱により収縮した場合において、曲壁部２１ａａが圧縮機１の外周表面を圧接することができないからである。

これにより、圧縮機１に蓄熱装置２を搭載する際に、圧縮機１の上方からはめ込むだけではなく、圧縮機１の側面から蓄熱装置２を押し当てて設置することができる。その後、圧縮機１を運転すると、圧縮機１が発生した熱が熱収縮する材料からなる曲壁部２１ａａに伝わり、曲壁部２１ａａが収縮し、圧縮機１の外周表面を圧接することによって、曲壁部２１ａａが圧縮機１の外周表面に密着する。このように、圧縮機１と蓄熱装置２を一体的に結合することができるので、より一層簡便かつ容易に取り付けを行うことができる。

図６は、本発明の第３の実施形態における蓄熱装置の水平断面図であり、図７は、本発明の第３の実施形態の容器体２１と伝熱部材２２の位置関係を示す分解斜視図である。なお、内円筒２１ａの形状が容易に理解できるよう、外円筒２１ｂを透視している。

この第３の実施形態においては、伝熱部材２２に熱収縮性があることが必要であり、その場合内円筒２１ａは熱収縮性がない素材からなっていてもよい。

図６、図７に示すように、第３の実施の形態における容器体２１は、内円筒２１ａの内周表面から外周表面にかけて連通する開口部２１ｄが設けられている。伝熱部材２２は内円筒２１ａをはめ込んでいる。そして熱により収縮した伝熱部材２２は、開口部２１ｄに、外周方向からから内周方向、すなわち圧縮機１の方向に向かって入り込んでいる。さらに伝熱部材２２は開口部２１ｄを突き抜けて、圧縮機１表面形状に追従する形状となり密着している。

次に、第３の実施の形態の圧縮機１への蓄熱装置２の装着について説明する。圧縮機１の上方に容器体２１を位置させる。圧縮機１と容器体２１を同軸に近い状態にする。圧縮機１を取り囲むことができるように容器体２１を降下させる。内円筒２１ａが圧縮機１を囲むように配置する。さらに容器体２１の内円筒２１ａを囲むように伝熱部材２２を配置する。そして圧縮機１を運転する。圧縮機１が発生した熱が蓄熱装置２の伝熱部材２２に伝えられ伝熱部材２２が収縮することにより、伝熱部材２２が開口部２１ｄを閉塞するとともに圧縮機１の外周表面に密着し圧縮機１をはめ込む。さらに、容器体２１の外円筒２１ｂおよび底部２１ｃならびに伝熱部材２２で囲まれる空所に蓄熱材２３を充填する。以上のようにして、密着性を高くして圧縮機１に蓄熱装置２を取り付けることができる。

上述したすべての実施の形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

また、空気調和機の圧縮機１に本発明の蓄熱装置２を装着していることにより、暖房能力が高く、暖房再開時において圧縮機１が運転を開始するまでの時間を短縮した空気調和機を得ることができる。

また、冷媒回路の一部を吸熱熱交換器（図示せず）として蓄熱装置２の内部に通し、蓄熱材２３と熱交換させることで、蓄熱装置２内部の熱を除霜時に使用することができ、除霜時間の短縮や除霜運転中に暖房運転を継続することが可能となる。

１ 圧縮機
２ 蓄熱装置
２１ 容器体
２１ａ 容器体２１の内円筒
２１ｂ 容器体２１の外円筒
２１ｃ 容器体２１の底部
２１ｄ 容器体２１の開口部
２２ 伝熱部材
２３ 蓄熱材
２４ 断熱材

Claims (4)

1. 圧縮機の外周表面に、はめ込む形状とした円筒形状の容器の、少なくとも圧縮機に接する面を熱により収縮する材料で構成した蓄熱装置。
2. 圧縮機の外周表面の１８０°以上を抱き込む形状とした容器の、少なくとも圧縮機に接する面を熱により収縮する材料で構成した蓄熱装置。
3. 熱による収縮する材料は、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、あるいはエラストマー材料に放射線架橋し熱収縮特性を付与した材料であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の蓄熱装置。
4. 請求項１から３のうちいずれか１つに記載の蓄熱装置を備えた空気調和機。

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