JP2012078014A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄熱槽の破損を抑制することができる空気調和機を提供すること。
【解決手段】熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱槽３２と、蓄熱槽３２の内部に冷媒が流れる蓄熱熱交換器３４とを備えた空気調和機であって、蓄熱槽の蓋体４８に蓄熱熱交換器を挿入する貫通孔４８ａを設け、蓄熱熱交換器を弾性体で構成した栓体５８を介して貫通孔に固定することにより、弾性体で構成した栓体が振動を吸収し、蓄熱槽と蓄熱熱交換器との間に掛かる負荷を低減することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱槽と、蓄熱材と熱交換を行う蓄熱熱交換器とを備えた空気調和機に関する。

従来、ヒートポンプ式空気調和機による暖房運転時、室外熱交換器に着霜した場合には、暖房サイクルから冷房サイクルに四方弁を切り替えて除霜を行っている。この除霜方式では、室内ファンは停止するものの、室内機から冷気が徐々に放出されることから暖房感が失われるという欠点がある。

そこで、室外機に設けられた圧縮機に蓄熱装置を設け、暖房運転中に蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して除霜するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１６は、このような除霜方式を採用した冷凍サイクル装置の一例を示しており、室外機に設けられた圧縮機１００と四方弁１０２と室外熱交換器１０４とキャピラリチューブ１０６と、室内機に設けられた室内熱交換器１０８とを冷媒配管で接続するとともに、キャピラリチューブ１０６をバイパスする第１バイパス回路１１０と、圧縮機１００の吐出側から四方弁１０２を介して室内熱交換器１０８へ至る配管に一端を接続し他端をキャピラリチューブ１０６から室外熱交換器１０４へ至る配管に接続した第２バイパス回路１１２が設けられている。また、第１バイパス回路１１０には、二方弁１１４と逆止弁１１６と蓄熱熱交換器１１８が設けられ、第２バイパス回路１１２には、二方弁１２０と逆止弁１２２が設けられている。

さらに、圧縮機１００の周囲には蓄熱槽１２４が設けられており、蓄熱槽１２４の内部には、蓄熱熱交換器１１８と熱交換するための蓄熱材１２６が充填されている。この蓄熱槽１２４は、圧縮機１００の外周面を覆うような形状に構成されている。

この冷凍サイクルにおいて、除霜運転時には、二つの二方弁１１４，１２０が開かれ、圧縮機１００から吐出された冷媒の一部は第２バイパス回路１１２へと流れ、残りの冷媒は四方弁１０２と室内熱交換器１０８へと流れる。また、室内熱交換器１０８を流れた冷媒は暖房に利用された後、わずかの冷媒がキャピラリチューブ１０６を通って室外熱交換器１０４へと流れる一方、残りの大部分の冷媒は第１バイパス回路１１０へ流入し、二方弁１１４を通って蓄熱熱交換器１１８へと流れて蓄熱材１２６より熱を奪い、逆止弁１１６を通った後、キャピラリチューブ１０６を通過した冷媒と合流して室外熱交換器１０４へと流れる。その後、室外熱交換器１０４の入口で第２バイパス回路１１２を流れてきた冷媒と合流し、冷媒が持つ熱を利用して除霜を行い、さらに四方弁１０２を通過した後、圧縮機１００に吸入される。

この冷凍サイクル装置においては、第２バイパス回路１１２を設けることで、除霜時に圧縮機１００から吐出されたホットガスを室外熱交換器１０４に導くとともに、室外熱交換器１０４に流入する冷媒の圧力を高く保つことができるので、除霜能力を高めることができ、極めて短時間に除霜を完了することができる。

特開平３−３１６６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載する空気調和機は、蓄熱槽１２４の内部に、蓄熱熱交換器１１８を入れる構成となっているため、輸送時等の振動によって蓄熱熱交換器１１８と蓄熱槽１２４とが互いに干渉し、蓄熱槽１２４が破損してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、蓄熱槽の破損を抑制することができる空気調和機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、本発明は、熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱槽と、蓄熱槽の内部に冷媒が流れる蓄熱熱交換器とを備えた空気調和機であって、蓄熱槽の蓋体に蓄熱熱交換器を挿入する貫通孔を設け、蓄熱熱交換器を弾性体で構成した栓体を介して貫通孔に固定することにより、弾性体で構成した栓体が振動を吸収し、蓄熱槽と蓄熱熱交換器との間に掛かる負荷を低減することができる。

本発明の空気調和機は、蓄熱槽の破損を抑制することができる空気調和機を提供することができる。

本発明に係る空気調和機の構成を示す図 図１の空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図 図１の空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図 蓄熱槽が組み付けられた状態の圧縮機の斜視図 蓄熱槽が組み付けられた状態の圧縮機の正面図 蓄熱槽が組み付けられた状態の圧縮機の上面図 アキュームレータを取り付けた状態の圧縮機の側面図 圧縮機、アキュームレータを取り外した状態の図４に示す蓄熱槽の斜視図 図４に示す突っ張り部材の斜視図 蓄熱熱交換器を組み付けた状態の蓄熱槽の蓋体の斜視図 蓄熱熱交換器と蓄熱槽の蓋体との取り付け方法を説明するための断面図 図１０の位置決め部材の斜視図 支持バンドが組み付けられた状態の空気調和機の一部を省略した斜視図 突起を設けた支持バンドの斜視図 ガイド部を設けた蓄熱槽の蓋体の断面図 従来の空気調和機の構成を示す模式図

第１の発明は、本発明は、熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱槽と、蓄熱槽の内部に冷媒が流れる蓄熱熱交換器とを備えた空気調和機であって、蓄熱槽の蓋体に蓄熱熱交換器を挿入する貫通孔を設け、蓄熱熱交換器を弾性体で構成した栓体を介して貫通孔に固定することにより、弾性体で構成した栓体が振動を吸収し、蓄熱槽と蓄熱熱交換器との間に掛かる負荷を低減することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、栓体の外周面に上側凸部と下側凸部とを設け、上側凸部と下側凸部とを貫通孔の内周面に密着させることにより、上下２箇所でシールすることができるので、輸送時等に蓄熱熱交換器の動きが激しくなったとしても上側凸部
もしくは下側凸部のいずれかで蓄熱材が外部に放出することを防ぐ。

第３の発明は、特に第２の発明において、上側凸部と下側凸部との間に中間凸部を設け、中間凸部の外径は貫通孔の内径よりも小さいことにより、蓄熱熱交換器の動きを抑制することができる。上側凸部および下側凸部だけでは２点でしか支えておらず、中間凸部を設けていなければ、上側凸部および下側凸部の間に撓みが発生して動きを抑制することができない。

第４の発明は、特に第１から第３の発明において、蓄熱熱交換器の一部に栓体へ固定する熱交側凸部と、栓体に熱交側凸部に嵌合する嵌合部とを備え、熱交側凸部の外径は嵌合部の内径よりも小さいことにより、熱交側凸部をしっかりと栓体に固定することができるとともに、熱交側凸部の外径に製造時のバラツキが発生しても、栓体に蓄熱熱交換器を取り付けることができる。

第５の発明は、特に第３または第４の発明において、中間凸部の外径と貫通孔の内径との隙間と、熱交側凸部の外径と嵌合部の内径との隙間との和よりも、熱交側凸部の高さの方が大きいことにより、確実に蓄熱熱交換器が栓体から抜けない構成とすることができる。

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１）
図１は、本発明に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の構成を示しており、空気調和機は、冷媒配管で互いに接続された室外機２と室内機４とで構成されている。

図１に示されるように、室外機２の内部には、圧縮機６と四方弁８とストレーナ１０と膨張弁１２と室外熱交換器１４とが設けられ、室内機４の内部には、室内熱交換器１６が設けられ、これらは冷媒配管を介して互いに接続されることで冷凍サイクルを構成している。

さらに詳述すると、圧縮機６と室内熱交換器１６は、四方弁８が設けられた冷媒配管１８を介して接続され、室内熱交換器１６と膨張弁１２は、ストレーナ１０が設けられた冷媒配管２０を介して接続されている。また、膨張弁１２と室外熱交換器１４は冷媒配管２２を介して接続され、室外熱交換器１４と圧縮機６は冷媒配管２４を介して接続されている。

冷媒配管２４の中間部には四方弁８が配置されており、圧縮機６の冷媒吸入側における冷媒配管２４には、液相冷媒と気相冷媒を分離するためのアキュームレータ２６が設けられている。また、圧縮機６と冷媒配管２２は、冷媒配管２８を介して接続されており、冷媒配管２８には第１電磁弁３０が設けられている。

さらに、圧縮機６の周囲には蓄熱槽３２が設けられ、蓄熱槽３２の内部には、蓄熱熱交換器３４が設けられるとともに、蓄熱熱交換器３４と熱交換するための蓄熱材（例えば、エチレングリコール水溶液）３６が充填されており、蓄熱槽３２と蓄熱熱交換器３４と蓄熱材３６とで蓄熱装置を構成している。

また、冷媒配管２０と蓄熱熱交換器３４は冷媒配管３８を介して接続され、蓄熱熱交換器３４と冷媒配管２４は冷媒配管４０を介して接続されており、冷媒配管３８には第２電磁弁４２が設けられている。

室内機４の内部には、室内熱交換器１６に加えて、送風ファン（図示せず）と上下羽根（図示せず）と左右羽根（図示せず）とが設けられており、室内熱交換器１６は、送風ファンにより室内機４の内部に吸込まれた室内空気と、室内熱交換器１６の内部を流れる冷媒との熱交換を行い、暖房時には熱交換により暖められた空気を室内に吹き出す一方、冷房時には熱交換により冷却された空気を室内に吹き出す。上下羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて上下に変更し、左右羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて左右に変更する。

なお、圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２、電磁弁３０，４２等は制御装置（図示せず、例えばマイコン）に電気的に接続され、制御装置により制御される。

上記構成の本発明に係る空気調和機において、各部品の相互の接続関係と機能とを、暖房運転時を例にとり冷媒の流れとともに説明する。

圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、冷媒配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６へと至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て冷媒配管２０を通り、膨張弁１２への異物侵入を防止するストレーナ１０を通って、膨張弁１２に至る。膨張弁１２で減圧した冷媒は、冷媒配管２２を通って室外熱交換器１４に至り、室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、冷媒配管２４と四方弁８とアキュームレータ２６を通って圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、冷媒配管１８の圧縮機６吐出口と四方弁８の間から分岐した冷媒配管２８は、第１電磁弁３０を介して冷媒配管２２の膨張弁１２と室外熱交換器１４の間に合流している。

さらに、内部に蓄熱材３６と蓄熱熱交換器３４を収納した蓄熱槽３２は、詳細は後述するが、圧縮機６に接して覆うように配置され、圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に蓄積し、冷媒配管２０から室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分岐した冷媒配管３８は、第２電磁弁４２を経て蓄熱熱交換器３４の入口へと至り、蓄熱熱交換器３４の出口から出た冷媒配管４０は、冷媒配管２４における四方弁８とアキュームレータ２６の間に合流する。

次に、図１に示される空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを模式的に示す図２を参照しながら通常暖房時の動作を説明する。

通常暖房運転時、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は閉制御されており、上述したように圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、冷媒配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６に至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て、冷媒配管２０を通り膨張弁１２に至り、膨張弁１２で減圧した冷媒は、冷媒配管２２を通って室外熱交換器１４に至る。室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、冷媒配管２４を通って四方弁８から圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、圧縮機６で発生した熱は、圧縮機６の外壁から蓄熱槽３２の外壁を介して蓄熱槽３２の内部に収容された蓄熱材３６に蓄積される。

次に、図１に示される空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式的に示す図３を参照しながら除霜・暖房時の動作を説明する。図中、実線矢印は暖房に供する冷媒の流れを示しており、破線矢印は除霜に供する冷媒の流れを示している。

上述した通常暖房運転中に室外熱交換器１４に着霜し、着霜した霜が成長すると、室外熱交換器１４の通風抵抗が増加して風量が減少し、室外熱交換器１４内の蒸発温度が低下する。本発明に係る空気調和機には、図３に示されるように、室外熱交換器１４の配管温度を検出する温度センサ４４が設けられており、非着霜時に比べて、蒸発温度が低下したことを温度センサ４４で検出すると、制御装置から通常暖房運転から除霜・暖房運転への指示が出力される。

通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行すると、第１電磁弁３０と第２電磁弁４２は開制御され、上述した通常暖房運転時の冷媒の流れに加え、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒の一部は冷媒配管２８と第１電磁弁３０を通り、冷媒配管２２を通る冷媒に合流して、室外熱交換器１４を加熱し、凝縮して液相化した後、冷媒配管２４を通って四方弁８とアキュームレータ２６を介して圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、冷媒配管２０における室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分流した液相冷媒の一部は、冷媒配管３８と第２電磁弁４２を経て、蓄熱熱交換器３４で蓄熱材３６から吸熱し蒸発、気相化して、冷媒配管４０を通って冷媒配管２４を通る冷媒に合流し、アキュームレータ２６から圧縮機６の吸入口へと戻る。

アキュームレータ２６に戻る冷媒には、室外熱交換器１４から戻ってくる液相冷媒が含まれているが、これに蓄熱熱交換器３４から戻ってくる高温の気相冷媒を混合することで、液相冷媒の蒸発が促され、アキュームレータ２６を通過して液相冷媒が圧縮機６に戻ることがなくなり、圧縮機６の信頼性の向上を図ることができる。

除霜・暖房開始時に霜の付着により氷点下となった室外熱交換器１４の温度は、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒によって加熱されて、零度付近で霜が融解し、霜の融解が終わると、室外熱交換器１４の温度は再び上昇し始める。この室外熱交換器１４の温度上昇を温度センサ４４で検出すると、除霜が完了したと判断し、制御装置から除霜・暖房運転から通常暖房運転への指示が出力される。

以上のような構成の空気調和機において、圧縮機６へ蓄熱槽３２を組み付ける構成について、以下、図面を参照しながら説明する。

図４および図５は、圧縮機６へ蓄熱槽３２を組み付けた状態の斜視図および正面図である。なお、蓄熱槽３２の内部には液体状の蓄熱材３６が充填され、蓄熱槽３２には内部に冷媒が流通する蓄熱熱交換器３４が収容されている。

図４および図５に示すように、蓄熱槽３２は、上方が開口した蓄熱槽本体４６と、蓄熱槽本体４６の上方開口を閉塞する蓋体４８とを備える。また、蓄熱槽３２は樹脂で構成されている。蓄熱槽３２の構成の詳細については後述するが、本実施の形態の蓄熱槽３２は、上側の空間と下側の空間とで大きさを異ならせている。

蓄熱槽３２の内部に入っている蓄熱材３６は液体状であるため、蓄熱材３６は上側に行くほど高温の液体が溜まる。そこで、本実施の形態では図４に示すように、蓄熱槽３２の上側空間を大きくし、最下部付近の下側空間を小さくすることで、高温の蓄熱材３６を多く確保することができる構成としている。もし蓄熱槽３２を金属部材で構成した場合、図４に示すような複雑な蓄熱槽３２の形状を作り出すことは難しいのに対して、樹脂材料で蓄熱槽３２を構成することで、簡単に複雑な形状の蓄熱槽３２を作り出すことができる。

さらに、蓄熱槽３２の材質として樹脂材料を用いることで、コストを削減できるだけで
はなく、軽量化も実現することができる。特に、重量物である室外機に搭載するため、蓄熱槽３２をより軽量化して、室外機の重量増加を極力抑えることができ、設置性・作業性の向上を実現することができる。

また、図６は、蓄熱槽３２が組み付けられた圧縮機６を上方から見た上面図である。図６に示すように、略Ｕ字形状に構成された蓄熱槽本体４６の一端４６ａと他端４６ｂとの間の部分によって、圧縮機６の外周面６ａをその周方向に部分的に覆うように構成されている。

具体的には、略Ｕ字形状に構成された蓄熱槽３２の内周側に圧縮機６を配置し、図６に示すようにＡから圧縮機６の外周面に沿ってＢに至るまで、蓄熱槽３２の内周と圧縮機６の外周とが接している。またＡからＢに至るまで約１８０度にわたって圧縮機６と蓄熱槽３２とが接触する構成となる。以下、蓄熱槽３２と圧縮機６との具体的な接触構造について述べる。

圧縮機６とアキュームレータ２６とは、蓄熱槽３２に固定される前から、図７に示すように一体化されており、バンド６ｂで固定されている。また、圧縮機６の外周面６ａには、伝熱シート５０が密着されている。圧縮機６は、この伝熱シート５０を介して蓄熱槽本体４６の圧縮機側の外部表面４６ｃと接触する（図８参照）。

伝熱シート５０は、自己吸着性を備えた弾性のシートであって、複数の貫通孔５０ａが形成されている。複数の貫通孔５０ａは、伝熱シート５０と圧縮機６の外周面６ａとの間の空気を外に抜くために形成されている。複数の貫通孔５０ａを介して空気が外に抜けることにより、伝熱シート５０と圧縮機６の外周面６ａとの密着面積が大きくなり、伝熱シート５０と圧縮機６との間の熱伝達性が向上する。

なお、貫通孔５０ａ同士は所定間隔（例えば、１０ｍｍピッチ）で離れて設けられており、圧縮機６と伝熱シート５０との間に気泡が生じたとしても、所定間隔（本実施の形態では、１０ｍｍのピッチ）に制限されて大きな気泡ができることはない。また、所定間隔は本実施の形態のように１０ｍｍピッチに限定されることは無く、例えば、１ｍｍ〜３０ｍｍ程度のピッチであっても、気泡の大きさが制限されるため、大きな気泡の介在を防ぐことができる。

一方、図８に示すように、伝熱シート５０と接触する蓄熱槽本体４６の圧縮機側の外部表面４６ｃの部分には、複数の溝４６ｄが形成されている。複数の溝４６ｄは、伝熱シート５０と蓄熱槽本体４６との間の空気を外に抜くために形成されている。また、複数の溝４６ｄは、伝熱シート５０と圧縮機６との間から貫通孔５０ａを介して伝熱シート５０と蓄熱槽３２との間に移動した空気も外に抜く役割をする。なお、複数の溝４６ｄは、伝熱シート５０が蓄熱槽本体４６に密着したときに空気を外に抜くことができるように、伝熱シート５０によって完全に覆われないような長さにされている。また、複数の溝４６ｄは、弾性の伝熱シート５０で埋まらない幅や深さを備え、例えば、幅が１ｍｍに決定され、深さが０．５ｍｍに決定されている。

なお、溝４６ｄ同士は所定間隔（例えば、１０ｍｍピッチ）で離れて設けられており、伝熱シート５０と蓄熱槽本体４６との間に発生する気泡の大きさを制限している。また、貫通孔５０ａと同様に、１０ｍｍのピッチに限定されることはなく、例えば、１ｍｍ〜３０ｍｍであっても、ピッチ間隔に気泡の大きさが制限されるので、大きな気泡の介在を防ぐという効果を奏する。

このように、伝熱シート５０に所定間隔で貫通孔５０ａを設け、さらに、蓄熱槽３２の
内周面に所定間隔で溝４６ｄを設けることによって、圧縮機６と蓄熱槽３２とを密着させる時に発生してしまう気泡を外に逃してやることができ、圧縮機６からの廃熱を効果的に蓄熱槽３２へ伝えることができる。

なお、本実施の形態では、貫通孔５０ａを設ける所定間隔と、溝４６ｄを設ける所定間隔とを同じにしているが、これに限定されることはなく、異なる所定間隔でも問題はない。

次に、蓄熱槽３２と圧縮機６とを固定する構成について説明する。図７に示す圧縮機６とアキュームレータ２６は、図４や図５に示すように、２本のバンド５２、５４によって蓄熱槽３２に固定される。

図６に示すように、蓄熱槽本体４６の端部は、圧縮機６と接触するＡ点およびＢ点よりもさらにアキュームレータ２６側に延伸している。これは、出来るだけ蓄熱材の量を多くしたいために、圧縮機６と直接接触しないが、高温の蓄熱材３６の容積を増やして、除霜運転をしながら暖房運転ができる時間を長くしている。

また、本実施の形態の蓄熱槽３２は圧縮機６のみの周囲を覆うように構成されている。これはアキュームレータ２６を含めて蓄熱槽３２で覆ってしまうと、アキュームレータ２６の温度は圧縮機６に比べて低いので、蓄熱槽３２の温度を下げてしまい、逆効果となってしまう。よって効果的に圧縮機６の廃熱を蓄熱材３６に蓄えようとする場合は、蓄熱槽３２を圧縮機６のみの周囲を覆う構成にする方がよい。

ところが、このような蓄熱槽３２と圧縮機６とをバンドで固定しようとすると、ある一定のテンションが必要となってくる。そのため、上側のバンド５２は蓄熱槽３２とアキュームレータ２６とを固定することによって、バンド５２の締め付け力、ひいては蓄熱槽３２と圧縮機６との密着性を高めている。

もし、蓄熱槽３２と圧縮機６とをバンドで固定した場合には、蓄熱槽３２の両端部からバンド５２が圧縮機に接するポイントまでの距離が短く、テンションが弱い。そのため、本実施の形態では、蓄熱槽３２とアキュームレータ２６とをバンド５２で固定しており、その結果、蓄熱槽３２の両端部からバンド５２がアキュームレータ２６に接するポイントまでの距離を長く取ることができ、テンションを強く保つことができる。

一方、下側のバンド５４で固定する場所は、アキュームレータ２６が無い場所となるため、蓄熱槽３２と圧縮機６とをバンド５４で固定する必要が出てくる。そのため、蓄熱槽３２の最下部付近の一部を、圧縮機６の周方向に切り欠いた切り欠き部４６ｇを設け、蓄熱槽３２と圧縮機６とをバンド５４で固定する際のテンションを確保するようにしている。その結果、蓄熱槽３２の両端部からバンド５４が圧縮機６に接するポイントまでの距離を長く取ることができ、テンションを強く保つことができる。

第１のバンドであるバンド５２は、アキュームレータ２６と蓄熱槽本体４６とを固定する。具体的には、蓄熱槽本体４６の一端４６ａ、他端４６ｂそれぞれにはバンド５２が通過する孔を備えるバンド通し部４６ｅが設けられており、バンド５２は、２つのバンド通し部４６ｅを通過した状態でアキュームレータ２６に巻回される。

その結果、２つのバンド通し部４６ｅを通過したアキュームレータ２６と圧縮機６との間を通るバンド５２で後述する突っ張り部材５６を抑える構成となり、またアキュームレータ２６の（圧縮機６とは反対方向の）外周面を通るバンド５２によって、アキュームレータ２６と蓄熱槽３２とを引き付ける構成となり、ひいては圧縮機６と蓄熱槽３２との密
着性を高めることができる。

第２のバンドであるバンド５４は、圧縮機６と蓄熱槽本体４６とを固定する。具体的には、バンド５４は、図４に示すように蓄熱槽本体４６の反圧縮機側の外部表面４６ｆに沿って巻回され、図５に示すように圧縮機６の外周面６ａに沿って巻回される。

また、蓄熱槽３２の最下部付近の両端部に切り欠き部４６ｇ（蓄熱槽３２の上側の両端部よりも周方向に奥側へ移動させた部位）を設けることによって、蓄熱槽３２と圧縮機６との密着性を高めることができる。

そして、バンド５２を締めることによってアキュームレータ２６を介して圧縮機６と蓄熱槽３２とが伝熱シート５０を介して密着する。それに加えて、バンド５４を締めることによって圧縮機６と蓄熱槽３２とが伝熱シート５０を介して密着する。その結果として、圧縮機６と伝熱シート５０との間の空気と、伝熱シート５０と蓄熱槽３２との間の空気が外に抜ける。

なお、バンド５２、５４は、クリープ特性を備える、例えばナイロンなどの樹脂から作製されたバンドが好ましい。なお、本明細書で言う「クリープ特性」は、具体的には、締め付け直後から所定の期間はバンドの締め付け力が大きく、時間の経過とともにその締め付け力が低下し、最終的には圧縮機６と蓄熱槽３２との固定を維持する締め付け力になるような特性を言う。

例えば、バンド５２、５４は、締め付け直後は約２５ｋｇ（キログラム）の締め付け力を発揮することにより圧縮機６と伝熱シート５０との間の空気および伝熱シート５０と蓄熱槽３２との間の空気とを外に抜くことができ、時間の経過とともに締め付け力が低下して最終的には圧縮機６と蓄熱槽３２との固定を維持する約５ｋｇの締め付け力に安定するような樹脂から作製されたバンドが好ましい。

これは、製造過程において、圧縮機６と蓄熱槽３２とを密着させようと思うと、ある一定の締め付け力が必要である（上述では、約２５ｋｇとしているが、これに限定されるものではない）。ところが、この締め付け力のまま維持されると、蓄熱槽３２に長時間大きな締め付け力が作用してしまうことになる。そのため、時間が経つにつれて、締め付け力が弱くなり、最終的には圧縮機６と蓄熱槽３２との密着が維持できる程度の力（上述では、約５ｋｇとしているが、これに限定されるものではない）となるようなクリープ特性を持った材質の部材を、バンドの材料として採用することが好ましく、蓄熱槽３２の耐久性を損なうことがない。

なお、参考までに説明すると、クリープ特性を備えないバンド、例えばステンレスから作製されたバンドの場合、以下のような問題が考えられる。

ステンレスから作製されたバンドの場合、圧縮機６と伝熱シート５０との間の空気と、伝熱シート５０と蓄熱槽３２との間の空気とが外に抜けるような大きい締め付け力で締め付けると、その締め付け力はそのまま維持される。大きい締め付け力が維持されると、蓄熱槽３２が蓄熱して高温状態になったときに、すなわち、熱によって蓄熱槽本体４６が軟化した場合（特に蓄熱槽本体４６が樹脂から作製されている場合）、蓄熱槽本体４６が圧縮機６側に向かって変形する可能性がある。そして、圧縮機６と接触する蓄熱槽本体４６の部分に応力が集中し、蓄熱槽本体４６が破損する可能性がある。または、蓋体４８が蓄熱槽本体４６から外れる可能性がある。

これとは反対に、小さい締め付け力で締めると、圧縮機６と伝熱シート５０との間の空
気と、伝熱シート５０と蓄熱槽３２との間の空気とが十分に外に抜けず、圧縮機６から伝熱シート５０を介する蓄熱槽３２への熱伝達性が低下する。したがって、バンド５２、５４は、クリープ特性を備えるのが好ましい。

ところが、バンド５２およびバンド５４で固定された蓄熱槽３２は、バンド５２およびバンド５４に掛かるテンションにより、蓄熱槽３２の一端４６ａと他端４６ｂとが近くなる方向に力が掛かっている状態となっている。さらに、樹脂材料で蓄熱槽３２を構成しているため、蓄熱槽３２が高温になるにつれて膨張し、より一端４６ａと他端４６ｂとが近くなる方向になってしまい、その結果、図４に示したＡ点およびＢ点を中心として応力集中が発生してしまう。

そこで、本実施の形態では、蓄熱槽３２の圧縮機６側への変形を抑制するために、突っ張り部材５６が、蓄熱槽３２に設けられている。圧縮機６とアキュームレータ２６とを取り外した状態の図８に示すように、突っ張り部材５６は、蓄熱槽本体４６の一端４６ａ、他端４６ｂそれぞれのバンド通し部４６ｅの間に介在するように配置される。

具体的には、図９に示すように、突っ張り部材５６は、金属性のプレート部材であって、その両端に蓄熱槽本体４６のバンド通し部４６ｅと係合する切り欠き部５６ａを備える。また、突っ張り部材５６は、２つのバンド通し部４６ｅが対向する方向に関して該バンド通し部４６ｅと面接触する接触面５６ｂを備える。

このような突っ張り部材５６は、蓄熱槽本体４６が圧縮機６側に変形しようとすると、すなわち２つのバンド通し部４６ｅが接近しようとすると、接触面５６ｂによって２つのバンド通し部４６ｅの接近を抑制することができる。この突っ張り部材５６により、２つのバンド通し部４６ｅを介して蓄熱槽本体４６の一端４６ａ、他端４６ｂの接近が抑制され、その結果として蓄熱槽本体４６の圧縮機６側への変形が抑制される。

なお、図４に示すように、突っ張り部材５６は、バンド通し部４６ｅを通過したバンド５２によって蓄熱槽本体４６からの脱落を防止されている。すなわち、２つのバンド通し部４６ｅを通過したバンド５２に対して、突っ張り部材５６は、圧縮機６側に配置されている。

特に、蓄熱槽３２が高温になって膨張した時に、突っ張り部材５６がたわむ方向に力が掛かる。そこで、バンド５２の取り付け位置と、突っ張り部材５６の取り付け位置とを高さ方向に同じ位置（重なる位置）に配置することによって、バンド５２で突っ張り部材５６の背面側を抑える構成となり（図６参照）、突っ張り部材５６のたわみも防ぐことができ、ひいては、蓄熱槽３２の変形を防ぎ、応力が集中してしまうことを防ぐ。

図１０は、蓄熱槽３２に収容される蓄熱熱交換器３４と蓄熱槽３２の蓋体４８との斜視図である。

図１０に示すように、蓄熱熱交換器３４は、例えば銅管等を蛇行状に形成したものであって、両端で蓄熱槽３２の蓋体４８に支持されている。また、蓄熱槽３２内部の蓄熱材の熱量を有効的に使用するため、略Ｕ字形状の蓄熱槽３２に沿って、蓄熱熱交換器３４を蛇行させている。蓄熱熱交換器３４の一端は冷媒配管３８に接続され、他端は冷媒配管４０に接続されている（図１参照）。

次に、蓋体４８への蓄熱熱交換器３４の固定方法について説明する。蓄熱熱交換器３４は、蓄熱材３６に対して耐性を持つ弾性材料から作製された栓体５８を介して蓋体４８に支持されている。図１１に示すように、蓄熱熱交換器３４の両端は、蓋体４８の貫通孔４
８ａに圧入された栓体５８の貫通孔５８ａを通過することにより支持されている。

また、図１０に示すように、蓄熱熱交換器３４に、蓄熱槽本体４６に対して蓄熱熱交換器３４を位置決めする位置決め部材６０が取り付けられている。

位置決め部材６０は、蓄熱材３６に対して耐性を持つ弾性材料から作製された部材であって、蓄熱熱交換器３４の下部（蓄熱槽３２の底側）の中央に位置する管の部分に取り付けられる。具体的には、図１２に示すように、位置決め部材６０は、蓄熱熱交換器３４の下部中央に位置する管の部分が通過する貫通孔６０ａと、貫通孔６０ａ内に蓄熱熱交換器３４の管の部分を配置するための切れ込み部６０ｂとを備える。蓄熱熱交換器３４の下部中央に位置する管の部分は、切れ込み部６０ｂを通過することにより、貫通孔６０ａ内に配置される。

また、位置決め部材６０は、蓄熱熱交換器３４が蓄熱槽３２内に収容された状態のとき、蓄熱槽本体４６の内部表面に形成された凸状係合部４６ｈ（図８参照）と係合する凹状係合部６０ｃを備える。このような位置決め部材６０により、蓄熱熱交換器３４は、蓄熱槽本体４６に対して位置決めされる。

さらに、図１０に示すように、蓄熱熱交換器３４の所定の部分（詳細は後述する）に、蓄熱槽本体４６と蓄熱熱交換器３４との接触を回避する複数の緩衝部材６２が取り付けられている。複数の緩衝部材６２は、位置決め部材６０と同様に、蓄熱材３６に対して耐性を持つ弾性材料から作製された部材であって、位置決め部材６０と同様の方法で蓄熱熱交換器３４に取り付けられる。

これまでに説明した栓体５８、位置決め部材６０、および緩衝部材６２により、蓄熱熱交換器３４と蓄熱槽３２との接触によって起こる騒音発生を抑制している。

この騒音発生の原因について具体的に説明する。位置決め部材６０、緩衝部材６２が存在せず、且つ栓体５８の代わりにボルトなどの固定手段によって蓄熱熱交換器３４が蓄熱槽３２の蓋体４８に固定されている場合を考える。この場合、蓄熱熱交換器３４は、ボルトなどの固定手段により、弾性材料から作製された栓体５８に比べて、堅固に蓋体４８に固定される。したがって、蓄熱熱交換器３４は、蓋体４８に固定された部分を固定端として揺動しやすい。

そのため、圧縮機６の振動が蓄熱槽３２に伝わると、蓋体４８を介して蓄熱熱交換器３４に振動が伝わる。そして、蓄熱熱交換器３４は揺動し、蓄熱槽本体４６の内部表面と接触して衝突音が騒音として発生する。

このような騒音発生を抑制するために蓄熱熱交換器３４は、弾性材料から作製された栓体５８を介して蓋体４８に支持されている。すなわち、栓体５８が、蓋体４８から蓄熱熱交換器３４へと伝わる振動を減衰させるダンパーの役割をする。また、位置決め部材６０が蓄熱熱交換器３４の下部を蓄熱槽本体４６に対して位置決めすることにより、蓄熱熱交換器３４の揺動が抑制される。さらに、複数の緩衝部材６２が、蓄熱熱交換器３４と蓄熱槽本体４６との接触を回避する。

また、図１１に示すように、蓄熱熱交換器３４の冷媒配管は、弾性材料で構成された栓体５８を介して蓋体４８に取り付けられるため、栓体５８の弾性材料で許容された範囲で蓄熱熱交換器３４を動かすことができる。

特に、位置決め部材６０を蓄熱槽本体４６の内部表面側に出っ張っている凸状係合部４
６ｈにはめ込んで蓄熱熱交換器３４の位置決めを行なっているため、蓄熱槽３２を作る製造工程においては、重量物である蓄熱熱交換器３４を蓄熱槽本体４６に入れて、位置決め部材６０を凸状係合部４６ｈにはめ込む必要がある。

しかしながら本実施の形態では、栓体５８があることによって、蓄熱熱交換器３４が蓋体４８に固定されている箇所に柔軟性を持たせるため、蓄熱熱交換器３４を蓄熱槽本体４６に挿入した後、位置決め部材６０を凸状係合部４６ｈへはめ込みやすくなり、蓄熱槽３２を製造しやすくなる。

また、蓄熱熱交換器３４は銅管で構成されているため、蓄熱熱交換器３４を蓄熱槽本体４６へ挿入した時に、蓄熱熱交換器３４と蓋体４８とを固定する箇所を中心に、内周側に傾いてしまう。そのため、栓体５８を弾性材料で構成しておくことによって、蓄熱熱交換器３４の傾きを吸収し、蓄熱熱交換器３４と蓋体４８との固定箇所に応力集中が発生しないという特有の効果も有する。

なお、複数の緩衝部材６２は、栓体５８と位置決め部材６０とを用いることにより蓄熱熱交換器３４の揺動を抑制した上でなお、蓄熱槽本体４６の内部表面と接触する可能性がある蓄熱熱交換器３４の部分に取り付けられている。

また、栓体５８の外周面には、上側凸部５９ａと下側凸部５９ｂとが設けられており、上側凸部５９ａと下側凸部５９ｂとの間には中間凸部５９ｃが設けられている。そして上側凸部５９ａと下側凸部５９ｂは貫通孔４８ａの内周面に密着してシールする構成となっている。このように上側と下側にそれぞれシール構造を設けることによって、蓄熱熱交換器３４が傾いた時であっても、栓体５８の上下に設けたシール構造によって確実に蓄熱材が外部に漏れることを防ぐ。

また、中間凸部５９ｃを設けることによって、輸送時等に蓄熱熱交換器３４の動きが激しくなった時に、中間凸部５９ｃが貫通孔４８ａに当接して蓄熱熱交換器３４の動きを抑制することができる。中間凸部５９ｃの外径は、貫通孔４８ａの内径よりも小さく構成している。このような構成を取ることによって、栓体５８を貫通孔４８ａに挿入するときは、中間凸部５９ｃが貫通孔４８ａの内周面に当たることはないので、栓体５８を挿入しやすい。

また、蓄熱熱交換器３４には上側と下側から圧力を掛けてビーディング加工を行なうことによって、熱交側凸部３４ａを形成している。そして栓体５８の内周面には熱交側凸部３４ａを嵌合する嵌合部５９ｄを設けている。そして、熱交側凸部３４ａと嵌合部５９ｄとを嵌合させることによって、蓄熱熱交換器３４を栓体５８に固定している。

また、ビーディング加工によって熱交側凸部３４ａの外径にはバラツキ（公差）が発生する。そのため、熱交側凸部３４ａの公差を考慮して、熱交側凸部３４ａの外径よりも嵌合部５９ｄの内径を大きくしている。なお、中間凸部５９ｃは熱交側凸部３４ａと略同一箇所にあることが望ましい。これは蓄熱熱交換器３４が動いた時の影響を中間凸部５９ｃで最小限に抑えることができるからである。

さらに、熱交側凸部３４ａの高さＨａは、嵌合部５９ｄの内径と熱交側凸部３４ａの外径との隙間Ｈｂと、貫通孔４８ａの内径と中間凸部５９ｃの外径との隙間Ｈｃとの和よりも、大きく形成している。これによって、蓄熱熱交換器３４が栓体５８から確実に抜けない構成となる。

このような本実施の形態によれば、蓄熱槽３２（蓄熱槽本体４６）が、一端４６ａと他
端４６ｂとの間の部分によって圧縮機６の外周面６ａをその周方向に覆うように構成される場合、蓄熱槽３２の一端４６ａと他端４６ｂのそれぞれに設けられたバンド通し部４６ｅの間に配置されて一端４６ａと他端４６ｂの接近を抑制する突っ張り部材５６により、蓄熱槽３２の圧縮機６側への変形は抑制される。これにより、蓄熱槽３２の圧縮機６側への変形によって起こりえる蓄熱槽３２の破損を抑制することができる。

また、栓体をゴム等の弾性体によって構成することによって、蓄熱熱交換器３４の傾きを吸収し、蓄熱熱交換器３４と蓋体４８との固定箇所に応力集中が発生しないという特有の効果も有する。

また、本実施の形態においては、図１３に示すように、蓄熱槽３２の蓋体４８に略Ｕ字形状を有する蓄熱槽側結合部６３を設け、一方、室外機２内を仕切り圧縮機室を形成する仕切板６４を設け、その仕切板６４上に仕切板側結合部６５を設ける。

そして、蓄熱槽側結合部６３と仕切板側結合部６５とを支持バンド６６で固定することで、蓄熱槽３２の移動を制限する。但し、支持バンド６６で固定する際には、一定の余裕を設けて固定する必要がある。これは蓄熱槽３２の移動ができない程度に固定してしまうと、逆に蓄熱槽３２を破損させてしまう可能性がある。そのため、蓄熱槽３２に一定の動きを持たせる程度の余裕を設けて、支持バンド６６で固定している。

その結果、輸送時などに圧縮機６や蓄熱槽３２の移動を制限することができるので、部品相互の当たりや破損を抑制することができる。

なお、支持バンド６６による固定時の一定の余裕は、余裕が少なすぎると圧縮機６および蓄熱槽３２からの振動を仕切板６４に伝播して異音発生の原因となり、また余裕が多すぎると圧縮機６および蓄熱槽３２の移動を制限できず部品相互の当たりや破損の原因となるため、空気調和機の構成に応じて異なる。

また、図１３に示すように、仕切板側結合部６５の位置を、蓄熱槽側結合部６３の位置よりも上方にしている。このように配置することによって、支持バンド６６によって蓄熱槽３２を抑えることがなく、蓄熱槽３２に動くだけの余裕を持たせることができる。仮に、仕切板側結合部６５の位置を、蓄熱槽側結合部６３の位置よりも下方にした場合、支持バンド６６で蓄熱槽３２を押さえつけてしまうことになり、蓄熱槽３２に動く余裕がなくなってしまい蓄熱槽３２からの振動を仕切板６４に伝播して異音発生の原因となってしまう。

また、図１４に示すように、支持バンド６６に突起６６ａを設けて、指定の結合長さで固定される構成とする。つまり突起６６ａがあるために、製造時に全ての機種において作業する人に依存されることなく所定の長さで固定することができるので、製品毎のバラツキをなくし、また個人による製造時のバラツキをなくすことができる。

さらに、図１５に示すように、蓄熱槽３２の蓋体４８に設けた略Ｕ字形状の蓄熱槽側結合部６３の近傍かつ内側に、支持バンド６６を誘導するガイド部６７を有することにより、さらに組立作業性を向上させることができる。

以上、本実施の形態では１つのバンドで固定する構成を用いて説明したが、これに限定されることはなく、複数個所で複数のバンドを用いて固定する構成にしても問題はなく、部品相互の当たりや破損を抑制することができる。

また、本実施の形態では蓄熱槽側結合部６３は蓋体４８に設けたが、蓄熱槽３２の本体
に結合部を設けて構成してもよい。

本発明は、空気調和機に限らず、圧縮機の外周面をその周方向に覆うような構成の蓄熱槽を使用する冷凍サイクルを採用するものであれば、例えば、ヒートポンプ給湯器などに適用可能である。

２ 室外機
４ 室内機
６ 圧縮機
６ａ 外周面
６ｂ バンド
８ 四方弁
１０ ストレーナ
１２ 膨張弁
１４ 室外熱交換器
１６ 室内熱交換器
１８ 冷媒配管
２０ 冷媒配管
２２ 冷媒配管
２４ 冷媒配管
２６ アキュームレータ
２８ 冷媒配管
３０ 第１電磁弁
３２ 蓄熱槽
３４ 蓄熱熱交換器
３６ 蓄熱材
３８ 冷媒配管
４０ 冷媒配管
４２ 第２電磁弁
４４ 温度センサ
４６ 蓄熱槽本体
４６ａ 一端
４６ｂ 他端
４６ｃ 外部表面
４６ｄ 溝
４６ｅ バンド通し部
４６ｆ 外部表面
４６ｈ 凸状係合部
４８ 蓋体
４８ａ 貫通孔
５０ 伝熱シート
５０ａ 貫通孔
５２ 第１のバンド
５４ 第２のバンド
５６ 突っ張り部材
５６ａ 切り欠き部
５６ｂ 接触面
５８ 栓体
５８ａ 貫通孔
６０ 位置決め部材
６０ａ 貫通孔
６０ｂ 切れ込み部
６０ｃ 凹状係合部
６２ 緩衝部材
６３ 蓄熱槽側結合部
６４ 仕切板
６５ 仕切板側結合部
６６ 支持バンド
６６ａ 突起
６７ ガイド部

Claims (5)

1. 熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱槽と、前記蓄熱槽の内部に冷媒が流れる蓄熱熱交換器とを備えた空気調和機であって、前記蓄熱槽の蓋体に前記蓄熱熱交換器を挿入する貫通孔を設け、前記蓄熱熱交換器を弾性体で構成した栓体を介して前記貫通孔に固定することを特徴とする空気調和機。
2. 前記栓体の外周面に上側凸部と下側凸部とを設け、前記上側凸部と前記下側凸部とを前記貫通孔の内周面に密着させることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記上側凸部と前記下側凸部との間に中間凸部を設け、前記中間凸部の外径は前記貫通孔の内径よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記蓄熱熱交換器の一部に前記栓体へ固定する熱交側凸部と、前記栓体に前記熱交側凸部に嵌合する嵌合部とを備え、前記熱交側凸部の外径は前記嵌合部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記中間凸部の外径と前記貫通孔の内径との隙間と、前記熱交側凸部の外径と前記嵌合部の内径との隙間との和よりも、前記熱交側凸部の高さの方が大きいことを特徴とする請求項３または４に記載の空気調和機。