JP2013120030A

JP2013120030A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2013120030A
Application number: JP2011268852A
Authority: JP
Inventors: Kouji Kurisuya; 広治栗須谷; Tsugio Kubo; 次雄久保; Junichi Okubo; 順市大久保; Yukitaka Mitsuyanagi; 幸隆三柳
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-06-17
Also published as: CN103162361B; CN103162361A

Abstract

【課題】蓄熱材から蓄熱熱交換器への熱移動の時間の短縮化を可能にした空気調和機を提供すること。
【解決手段】本発明の空気調和機は、圧縮機１１と、圧縮機１１を囲むように配置された蓄熱材１９と、内部に冷媒が流れ蓄熱材１９に蓄えられた熱量を冷媒に伝熱する蓄熱熱交換器２０とを備え、蓄熱材１９をアルミで構成したことにより、熱伝導性に優れ、低コストで生産可能となり、さらに、金属であるため経年による組成変化がないため品質を安定させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄熱装置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）。

特開平３−３１６６６号公報

しかしながら従来の蓄熱装置において、蓄熱材には熱量容量の高い液体材料としている一方で、蓄熱した熱量を蓄熱熱交換器で取り出す際に、液体の蓄熱材から金属の蓄熱熱交換器への熱の移動には大きな熱抵抗があり、短時間で熱の取出しができない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、蓄熱材から蓄熱熱交換器への熱移動の時間の短縮化を可能にした空気調和機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の空気調和機は、圧縮機と、圧縮機を囲むように配置された蓄熱材と、内部に冷媒が流れ蓄熱材に蓄えられた熱量を冷媒に伝熱する蓄熱熱交換器とを備え、蓄熱材をアルミで構成したことにより、熱伝導性に優れ、低コストで生産可能となり、さらに、金属であるため経年による組成変化がないため品質を安定させることができる。

本発明によれば、蓄熱材から蓄熱熱交換器への熱移動の時間の短縮化を可能にした空気調和機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクルの構成図同実施の形態１における蓄熱ユニットの外観斜視図同実施の形態１における蓄熱ユニットの外観斜視図同実施の形態１におけるＸＸ断面図

第１の発明の空気調和機は、圧縮機と、圧縮機を囲むように配置された蓄熱材と、内部に冷媒が流れ蓄熱材に蓄えられた熱量を冷媒に伝熱する蓄熱熱交換器とを備え、蓄熱材を
アルミで構成したことにより、熱伝導性に優れ、低コストで生産可能となり、さらに、金属であるため経年による組成変化がないため品質を安定させることができる。

第２の発明の空気調和機は、特に第１の発明において、熱材に貫通穴を設け、貫通穴は蓄熱材の上下方向に貫通するように設けられていることにより、簡単な構成で蓄熱材と蓄熱熱交換器との間で熱のやり取りを行うことができる。

第３の発明の空気調和機は、特に第２の発明において、貫通穴に蓄熱熱交換器を挿入し、挿入後に蓄熱熱交換器を拡管したことにより、蓄熱材と蓄熱熱交換器との密着性をより高めることができる。

第４の発明の空気調和機は、特に第２または第３の発明において、前記貫通穴は、前記蓄熱材の外方に溝を形成するようにして設けられることにより、簡単な構成で貫通穴を設けることができ、かつ、内側の圧縮機と接する面を削ることがないため圧縮機から蓄熱材への熱伝達を損なうことがない。

第５の発明の空気調和機は、特に第１から第４の発明において、前記蓄熱材を分割して前記圧縮機の周囲に配置したことにより、複雑な加工を必要とせず、組み立て工数を削減することができる。

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は実施の形態１における空気調和機の冷凍サイクルの構成図である。

本実施の形態における空気調和機は、室内に設置される室内機１と、室外に設置される室外機２とを冷媒配管３で接続することによって構成されている。

室内機１には、室内空気と冷媒とが熱交換を行う室内熱交換器５と、室内熱交換器５での熱交換を促進し室内へ送風するための室内送風ファン６を備える。また、室内温度を検出する室内温度検出手段である温度センサ７と、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段である温度センサ８とを備える。

室外機２には、室外空気と冷媒とが熱交換を行う室外熱交換器９と、室外熱交換器９での熱交換を促進し送風する室外ファン１０と、冷媒を圧縮し高温冷媒を吐出する圧縮機１１と、冷媒の流路の順逆を切り換える四方弁１２と、冷媒を減圧する減圧装置１３と、室外熱交換器の温度を検出する室外熱交換器温度検出手段である温度センサ１４と、外気の温度を検出する外気温度検出手段である温度センサ１５とを備える。

そして、冷房運転時には、圧縮機１１、四方弁１２、室外熱交換器９、減圧装置１３、室内熱交換器５、四方弁１２、圧縮機１１の順に冷媒が流れ、暖房運転時には、圧縮機１１、四方弁１２、室内熱交換器５、減圧装置１３、室外熱交換器９、四方弁１２、圧縮機１１の順に冷媒が流れるように冷凍サイクルが構成されている。

また、室内機１へ運転指示を行うリモコン装置（図示せず）を備え、リモコン装置では、冷房運転や暖房運転の指示、室内設定温度を設定することができ、通常の空調運転では、室内設定温度となるように空調運転が実施される。

また、圧縮機１１の周囲には蓄熱ユニット１８が配置され、金属材料のアルミニウムで
形成された蓄熱材１９と、蓄熱材１９から熱をもらう蓄熱熱交換器２０で構成され、蓄熱熱交換器２０の内部に設けられた冷媒管に流れる冷媒と、蓄熱材１９とが熱交換を行う。

また、圧縮機１１の吐出管と、減圧装置１３と室外熱交換器９との間とを接続する除霜用バイパス回路２１を設け、除霜用バイパス回路２１には除霜用二方弁２２を設けている。そして除霜用二方弁２２を開閉することによって除霜用バイパス回路２１に冷媒を流している。

以上のように構成された空気調和機において、除霜運転について説明する。実施の形態２における冷凍サイクルの構成は、暖房運転を継続しながら除霜運転を実施することができる。

まず、温度センサ１４で検出される室外熱交換器の温度が除霜運転開始条件である温度を検出すると、除霜運転が開始される。なお、除霜運転開始の条件はこれに限定されることはなく、例えば、外気温度や、除霜運転開始条件の温度を下回る時間が所定時間継続した場合などの条件を追加することも考えられる。また、室外熱交換器９の温度検出は、室外熱交換器９の冷媒管の温度を検出することによって代用されてもよい。

そして、除霜運転が開始されると、除霜用二方弁２２およびバイパス用二方弁１７を開弁して、減圧装置１３を適切な開度に制御することによって、暖房運転を継続しながら除霜運転を実施することができる。

このような暖房運転を継続しながらの除霜運転は、除霜用二方弁２２とバイパス用二方弁１７の両方が開状態で初めて行われることになるが、バイパス用二方弁１７を除霜用二方弁２２より先に開制御すると、蓄熱材１９に蓄積された熱量が無駄に使用されることになり、除霜用二方弁２２とバイパス用二方弁１７の両方を同時に開制御すると、室外熱交換器９からの冷媒と室内熱交換器５からの冷媒が同時に圧縮機１１に吸入されることになり、圧力変動を惹起するおそれがあることから、除霜用二方弁２２の開制御とバイパス用二方弁１７の開制御に適切な時間差を設定することで、圧力変動を極力抑えることができるとともに、圧縮機１１への液冷媒の流入を阻止して圧縮機１１の信頼性を向上させることができる。そのため本実施の形態では、除霜用二方弁２２をバイパス用二方弁１７よりも先に開弁するようにしている。

次に、蓄熱ユニット１８の構成について説明する。図２は、本実施の形態における圧縮機と蓄熱ユニット１８の斜視図である。上述したように、本実施の形態における蓄熱ユニット１８は、圧縮機１１の周囲に配置され、蓄熱材１９と蓄熱熱交換器２０とで構成されている。

蓄熱熱交換器２０の内部には冷媒が流れており、蓄熱材１９には圧縮機１１から放熱される熱が蓄えられている。蓄熱材１９はアルミニウムの押し出し成型で作られており、アルミニウムを用いることで熱伝導性が高く、かつ、コストが安くなる。また押し出し成型を行うことで、抜き出すためのテーパを設けなくても良いため、圧縮機１１と蓄熱材１９との接触面における接触不良を抑制することができる。

また、蓄熱材１９は圧縮機１１を抱くように横方向から密着させ、バンド５２ａ、５２ｂにより、それぞれアキュームレータ３０、圧縮機１１に上下で締結されることで、強固に固定される。

図３は、本実施の形態における蓄熱ユニット１８の外観斜視図である。内部に冷媒が流れる蓄熱熱交換器２０は、Ｕ字型形状のＵ字管２０ａと、まっすぐな直管２０ｂとで構成
されている。そして隣り合う直管２０ｂ同士の端部をＵ字管２０ａで接続して冷媒流路を繋げている。

また、蓄熱材１９の外表面には溝が形成されており、蓄熱材１９の上端と下端とを貫通する貫通穴３１が設けられている。このように、外表面に溝を設けて貫通穴３１を設けることによって、内表面に溝を設けないので圧縮機１１との密着面を確保することができる。また、貫通穴の真円度を出しやすいなど加工性も向上する。

さらに内表面に溝を設けるよりも外表面に溝を設ける方が加工性に優れ、また、蓄熱材１９の真ん中に貫通穴を設けるように加工した場合には、隣り合う直管同士の位置決めが難しくなってしまう。

さらに、圧縮機１１は略円筒形状をしているため、蓄熱材１９も略円筒形状とする必要がある。そのため、上下方向に冷媒が流れるようにすることで、蓄熱材１９に直管２０ｂを挿入するだけで冷媒流路を設けることができる。一方、横方向に冷媒が流れるようにした場合には、蓄熱材１９の湾曲面に沿って冷媒管を這わせる必要があるため、加工が難しい。

また、貫通穴３１に直管２０ｂを挿入した後に拡管しており、貫通穴３１の内表面と直管２０ｂの外表面との密着性を向上させている。

図４は、図３のＸＸ断面図である。本実施の形態において蓄熱ユニット１８は、小ユニット１８ａおよび１８ｂに分割されて構成されている。このように構成することによって、形状が同じ小ユニットを複数作成して、それらを組み合わせることによって蓄熱ユニット１８を作ることができるため、組み立て性が向上し、さらに、圧縮機１１の湾曲面に沿った形状も分割することで作りやすくなる。

また、蓄熱ユニット１８の内径は、圧縮機１１が収容されることから、取付交差等を考慮して、圧縮機１１の外径よりもわずかに大きくしている。

以上のように、蓄熱材１９を金属単体で形成することによって、圧縮機１１との接触面と、蓄熱熱交換器２０との接触面とが同一材料となるため、圧縮機１１からの熱を冷媒に伝えやすくすることができるとともに、アルミニウムで構成することによって、性能とコストの両立を実現することができる。

以上のように本発明は、１台の室外機に１台の室内機が接続される空気調和機だけではなく、１台の室外機に複数台の室内機が接続されるマルチ型の空気調和機であっても適用することができる。

１８蓄熱ユニット
１９蓄熱材
２０蓄熱熱交換器

Claims

圧縮機と、前記圧縮機を囲むように配置された蓄熱材と、内部に冷媒が流れ前記蓄熱材に蓄えられた熱量を冷媒に伝熱する蓄熱熱交換器とを備え、前記蓄熱材をアルミで構成したことを特徴とする空気調和機。
前記蓄熱材に貫通穴を設け、前記貫通穴は前記蓄熱材の上下方向に貫通するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記貫通穴に前記蓄熱熱交換器を挿入し、挿入後に前記蓄熱熱交換器を拡管したことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。
前記貫通穴は、前記蓄熱材の外方に溝を形成するようにして設けられることを特徴とする請求項２または３に記載の空気調和機。
前記蓄熱材を分割して前記圧縮機の周囲に配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機。