JP6289814B2 - Heat storage device and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、蓄熱装置及びこの装置を備える空気調和機に関する。 Embodiments described herein relate generally to a heat storage device and an air conditioner including the device.
相変化が可能な蓄熱材の過冷却を利用して、この蓄熱材に熱を貯蔵し、放熱要求がされた時に、過冷却状態を解除して蓄熱材を液相状態から固相状態に変化させ、それに伴って放出される潜熱で対象物を加熱する蓄熱装置が知られている。 Utilizing supercooling of the heat storage material capable of phase change, heat is stored in this heat storage material, and when the heat release is requested, the supercooling state is released and the heat storage material is changed from the liquid phase state to the solid phase state. There is known a heat storage device that heats an object with latent heat released along with it.
蓄熱材が過冷却される条件としては、蓄熱材が過冷却をすることが可能な物質（ＰＣＭ；Phase change material）であること、及び蓄熱材が完全に溶融した液相状態にあることが挙げられる。 Conditions for supercooling the heat storage material include that the heat storage material is a substance that can be supercooled (PCM; Phase change material) and that the heat storage material is in a completely melted liquid phase. It is done.
蓄熱材の過冷却状態を解除して、蓄熱材を液相状態から固相状態に変化させることは、「発核」と称されている。蓄熱材が液相状態にあるときに、蓄熱材の過冷却状態を解除すると、発核が開始されて、過冷却されて液相状態にある蓄熱材を固相状態に変化させることができる。蓄熱材の過冷却状態の解除は、一般的に過冷却状態の蓄熱材に電気的刺激を与えて（電圧を印加して）行なわれる。 Canceling the supercooled state of the heat storage material and changing the heat storage material from the liquid phase state to the solid phase state is called “nucleation”. When the superheated state of the heat storage material is released when the heat storage material is in the liquid phase state, nucleation is started, and the heat storage material in the liquid phase state that is supercooled can be changed to the solid phase state. Release of the supercooled state of the heat storage material is generally performed by applying electrical stimulation (applying a voltage) to the heat storage material in the supercooled state.
このため、冬季等温度が低い条件下で例えば空気調和機の暖房運転が開始される場合、蓄熱材を発核させることにより、この蓄熱材から放出される潜熱で、低温状態にある圧縮機等を加熱できる。これにより、圧縮機の運転に伴って循環される冷媒の温度上昇が早められる結果、空気調和機の室内機からの温風の吹き出しが速やかに行なわれ暖房をすることが可能となる。 For this reason, for example, when heating operation of an air conditioner is started under a low temperature condition such as in winter, a compressor or the like in a low temperature state by latent heat released from the heat storage material by nucleating the heat storage material Can be heated. Accordingly, the temperature rise of the coolant is circulated along with the operation of the compressor is advanced a result, it is possible to balloon hot air from the air conditioner indoor unit is a promptly performed heating.
蓄熱材から放出される潜熱で例えば空気調和機に用いた冷媒を加熱するには、この冷媒が流通する配管を、蓄熱材を溜める蓄熱槽内に配設するとよい。この場合に、配管と蓄熱材との熱交換性能を向上させるために、配管にフィンを設けると、蓄熱槽が大形となる。したがって、こうしたことがないように配慮しつつ、配管と蓄熱材との熱交換性能を向上させることが望まれている。 In order to heat the refrigerant used in, for example, an air conditioner with latent heat released from the heat storage material, a pipe through which the refrigerant flows may be disposed in a heat storage tank that stores the heat storage material. In this case, if fins are provided in the piping in order to improve the heat exchange performance between the piping and the heat storage material, the heat storage tank becomes large. Therefore, it is desired to improve the heat exchange performance between the piping and the heat storage material while taking such care not to occur.
実施形態は、簡単な構成でありながら冷媒等の熱媒体が流通する配管と蓄熱材との熱交換性能を向上させることが可能な蓄熱装置、及びこの装置を備える空気調和機を提供することにある。 Embodiments provide a heat storage device capable of improving the heat exchange performance between a heat storage material and a pipe through which a heat medium such as a refrigerant flows while having a simple configuration, and an air conditioner including the device. is there.
前記課題を解決するために、実施形態の蓄熱装置は、蓄熱槽、蓄熱材、及び配管を具備する。蓄熱槽は外部の熱を受ける。蓄熱材を蓄熱槽に収容する。配管は、入口管部、出口管部、及びこれら入口管部と出口管部を接続しかつ蓄熱材と接して配置される中間管部を有する。この配管に入口管部から出口管部に向けて熱媒体が流通される。中間管部を、１８０°を超える曲げ角度で曲げられた複数の折返し部位を有するサーペンタイン状に形成したことを特徴としている。蓄熱装置は、中間管部の蛇行方向に隣り合った折返し部位の間に挟んで設けたスペーサを有する。 In order to solve the above-mentioned subject, the heat storage device of an embodiment comprises a heat storage tank, a heat storage material, and piping. The heat storage tank receives external heat. A heat storage material is accommodated in a heat storage tank. The pipe has an inlet pipe part, an outlet pipe part, and an intermediate pipe part that connects the inlet pipe part and the outlet pipe part and is in contact with the heat storage material. A heat medium is circulated through the pipe from the inlet pipe portion toward the outlet pipe portion. The intermediate tube portion is characterized in that it is formed into a serpentine shape having a plurality of folded portions bent at a bending angle exceeding 180 °. The heat storage device has a spacer provided between the folded portions adjacent to each other in the meandering direction of the intermediate tube portion.
以下、第１の実施の形態に係る蓄熱装置１とこれを備えた空気調和機１１を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, the
図１及び図４に示すように蓄熱装置１は、蓄熱槽２と、蓄熱材３（図４参照）と、発核手段４（図４参照）と、配管５を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
図４に示すように蓄熱槽２は一側壁２ａとこれから離間された他側壁２ｂを有している。これら一側壁２ａと他側壁２ｂは蓄熱槽２の例えば厚み方向に対向している。なお、一側壁２ａは蓄熱槽２の前壁（正面壁）をなしており、他側壁２ｂは蓄熱槽２の後壁（背面壁）をなしている。蓄熱槽２の内部に蓄熱材３が収容されている。蓄熱槽２は蓄熱材３で侵されない材料で形成されている。この蓄熱槽２の一側壁２ａと他側壁２ｂは平行であってもなくてもよい。
As shown in FIG. 4, the
蓄熱槽２は、その一側壁２ａを経由して外部の熱源例えば後述する圧縮機の熱を受けるように配設される。この場合、蓄熱槽２は熱源である圧縮機との接触面積（受熱面積）が極力大きく確保されるように配置される。そのために、蓄熱槽２の構成材料を、柔軟性を有する材料例えばアルミパック等で形成することもできる。しかし、これに制約されず、合成樹脂や金属等の剛性を有する材料で蓄熱槽２を形成することが可能である。
The
蓄熱材３には、過冷却をすることが可能である蓄熱材、即ち、液相の状態から温度が下がって融点以下になっても凝固せずに液相状態を維持する特性を有した蓄熱材が使用される。このような蓄熱材は、潜熱蓄熱材又は相変化蓄熱材と称される。 The heat storage material 3 is a heat storage material that can be supercooled, that is, a heat storage material having a characteristic of maintaining a liquid phase state without solidifying even if the temperature drops from the liquid phase state to below the melting point. Material is used. Such a heat storage material is referred to as a latent heat storage material or a phase change heat storage material.
こうした蓄熱材３として、例えば酢酸ナトリウム３水和物等の酢酸ソーダや、例えば硫酸ナトリウム１０水和物等の硫酸ソーダを挙げることができるが、その中でも酢酸ナトリウム３水和物を用いることが望ましい。酢酸ナトリウム３水和物の融点は５８℃、熱伝導率は０.７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、潜熱は２６４ｋJ／ｋｇ、比熱は３ｋJ／（ｋｇ・Ｋ）である。 Examples of the heat storage material 3 include sodium acetate such as sodium acetate trihydrate and sodium sulfate such as sodium sulfate decahydrate. Among them, sodium acetate trihydrate is preferably used. . Sodium acetate trihydrate has a melting point of 58 ° C., a thermal conductivity of 0.7 W / (m · K), a latent heat of 264 kJ / kg, and a specific heat of 3 kJ / (kg · K).
図４に示した発核手段４は、任意のタイミングで過冷却状態の蓄熱材３に例えば電圧を印加して、蓄熱材３の過冷却状態を解除する（これを発核と称する）ために設けられている。この発核手段４は、図示しないアノード電極、カソード電極、及び発核電源を有している。 The nucleation means 4 shown in FIG. 4 applies a voltage, for example, to the supercooled heat storage material 3 at an arbitrary timing to release the supercooled state of the heat storage material 3 (this is called nucleation). Is provided. The nucleation means 4 includes an anode electrode, a cathode electrode, and a nucleation power source (not shown).
アノード電極及びカソード電極は、互に離間し対をなして設けられ、かつ、例えば全体が蓄熱材３に接する状態に配置されている。発核電源は、蓄熱槽２の外部に配置され、アノード電極及びカソード電極と電気的に接続されている。蓄熱材３を発核させるときに、発核電源は図示しない制御部で制御され、それにより、発核電源はアノード電極とカソード電極との間に所定の電圧を印加させる。こうした電圧の印加に伴い、液相状態で過冷却されている蓄熱材３は、過冷却状態を解除されて結晶化し、潜熱を放出しながら固相状態に変化する。
The anode electrode and the cathode electrode are provided so as to be spaced apart from each other, and are disposed so as to be in contact with the heat storage material 3 as a whole, for example. The nucleation power source is disposed outside the
図２及び図３に示すように配管５は、入口管部６と、出口管部７と、これら入口管部６と出口管部７を接続した中間管部８とを有している。配管５の各部の断面は例えば円形である。この配管５の少なくとも中間管部８は、蓄熱材３より熱伝導率が大きい材質、例えば銅で形成されている。主要な銅の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、純銅の場合は４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、例えば熱伝導率が３８７Ｗ／（ｍ・Ｋ）の銅で中間管部８が形成されている。酢酸ナトリウム３水和物の熱伝導率（０.７Ｗ／（ｍ・Ｋ））より大幅に大きい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
配管５は図３に示すように１本の管を曲げて形成することが好ましい。それにより、溶接による接合箇所がなくなる。したがって、溶接箇所に起因して配管５が腐食する虞がなくなり、耐久性の向上とともに、接合箇所がある配管と比較して配管５での流路抵抗を低減することが可能である。
The
配管５には、その入口管部６から中間管部８を経由して出口管部７に向けて熱媒体、例えば後述する冷媒が流通される。図４に示すように配管５は、少なくとも中間管部８を蓄熱材３に接して、蓄熱槽２の一側壁２ａと他側壁２ｂとの間に配置されている。
A heat medium such as a refrigerant to be described later is circulated through the
中間管部８は図２及び図３に示すようにサーペンタイン状に形成されている。詳しくは、中間管部８は複数の直管部位８ａ及び複数の折返し部位例えば曲管部位８ｂを有している。
The
各直管部位８ａは、中間管部８の蛇行方向（即ち、隣り合った各曲管部位８ｂの先端を通る接線が延びる方向、例えば図２及び図３では上下方向）に、離間して配設されているとともに、横方向（蓄熱槽２の幅方向）に延びている。ここに、蓄熱槽２の幅方向とは図２及び図３において左右方向である。なお、図示の例では上下方向に一つ置きの直管部位８ａが互い平行となるように中間管部８が形成されているが、これに代えて上下に隣り合った直管部位８ａが互に逆方向に傾斜するように中間管部８が形成されていてもよい。
Each
各曲管部位８ｂは、上下に隣り合った直管部位８ａに連続されこれら直管部位８ａを接続している。各曲管部位８ｂは１８０°を超える曲げ角度θ（図３参照）で曲げられている。これにより、上下に隣り合って対向する直管部位８ａ間は、これら直管部位８ａを接続した曲管部位８ｂから遠ざかるほど、次第に狭められ、又は次第に広げられている。上下に隣り合った曲管部位８ｂは接触乃至は近接されていることが好ましい。上下に隣り合った曲管部位８ｂのピッチＳ（図２参照）は、全ての直管部位８ａが平行であるサーペンタイン形状と比較して小さい。
Each
なお、第１実施形態において直管部位８ａと曲管部位８ｂは一体に作られている。しかし、直管部位８ａと曲管部位８ｂとを別々に成形するとともに、これらを接続することによって、サーペンタイン状に形成された中間管部８を採用することも可能である。この場合、直管部位８ａの一端に上向きの端部を設けるとともに、この直管部位８ａの他端に下向きの端部を設けた複数の管部要素を用意し、上下に隣接される管部要素の上向きの端部と下向きの端部とを接続することで、接続された上向きの端部と下向きの端部とが曲管部位８ｂをなしたサーペンタイン状に形成された中間管部８とすることも可能である。
In the first embodiment, the
図２に示すように配管５に複数のスペーサ９が取付けられている。これらスペーサ９は、配管５の蛇行方向に隣り合った部位、例えば上下に隣り合った曲管部位８ｂで挟着されている。そのため、中間管部８の蛇行方向(上下方向)に隣り合った曲管部位(折返し部位)８ｂ同士は、スペーサ９によって離された状態に保持されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of
これらのスペーサ９は合成樹脂又は金属により形成される。スペーサ９が合成樹脂製である場合、配管５を形成する金属とは異種の金属でスペーサを形成した場合に起こり得る腐食の虞がないので好ましい。スペーサ９が金属製である場合、前記腐食の虞をなくすために、配管５を形成する金属と同種の金属例えば銅製とすることが好ましい。
These
配管５の入口管部６と出口管部７は、断面が円形の直管で形成されている。これら入口管部６及び出口管部７は、蓄熱槽２の左右両端部に配設され、上下方向に延びていて、その上部を除く部位は蓄熱材３に接している。
The
図１に示すように入口管部６と出口管部７の上部は蓄熱槽２の上面を通って蓄熱槽２の外部に突出されている。この場合、後述する冷媒管の取り回しの関係で、蓄熱槽２外に突出された出口管部７等は曲げることも可能である。入口管部６と出口管部７の上部に管継手用の継手部材１０ａ又は継手部材１０ｂが取付けられている。
As shown in FIG. 1, the upper portions of the
次に、前記蓄熱装置１を備えたヒートポンプ式の空気調和機を図５により説明する。空気調和機１１は、室外機Ｋａと室内機Ｋｂとから構成されている。
Next, a heat pump type air conditioner including the
室外機Ｋａには、圧縮機１２、四方切換え弁１３、室外熱交換器１４、及び膨張装置１５等が配置されている。室内機Ｋｂには、室内熱交換器１６等が配置されている。これら圧縮機１２−四方切換え弁１３−室外熱交換器１４−膨張装置１５−室内熱交換器１６は、冷媒管Ｐを介して順次接続されて、冷凍サイクル回路Ｒを構成している。この冷凍サイクル回路Ｒを流れる熱媒体には、例えば冷媒、具体的にはＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒Ｒ４１０Ａが使用される。
In the outdoor unit Ka, a
冷媒管Ｐは銅管等で形成されている。蓄熱装置１が有した配管５は冷媒管Ｐの一部を担っている。
The refrigerant pipe P is formed of a copper pipe or the like. The
詳しくは、四方切換え弁１３から流出して圧縮機１２に吸込まれるようとする冷媒を導く冷媒管部位は、四方切換え弁１３に一端が接続された第１管部Ｐ１と、圧縮機１２の吸込み口に一端が接続された第２管部Ｐ２とを有している。第１管部Ｐ１の他端は配管５の入口管部６に接続されているとともに、第２管部Ｐ２の他端は配管５の出口管部７に接続されている。この構成によって、配管５には、その入口管部６から出口管部７に向けて冷媒が流通される。
Specifically, the refrigerant pipe portion that guides the refrigerant that flows out of the four-
圧縮機１２は蓄熱装置１を加熱する熱源として利用される。圧縮機１２の外郭は鋳鉄で形成され、この外郭の形状は略円柱状である。圧縮機１２はその運転により温度が上昇される。この場合、圧縮機１２の温度は、圧縮機１２の上部の方が下部よりも高くなる。このため、蓄熱装置１からみて、圧縮機１２の上部は圧縮機１２の下部よりも高温の第１熱源とみなせるとともに、圧縮機１２の下部は第１熱源より低温の第２熱源とみなすことができる。
The
なお、蓄熱装置１が空気調和機１１以外の機器、例えば冷蔵庫やヒートポンプ式給湯器などに適用される場合、蓄熱装置１を加熱する熱源として例えば温水配管などを使用することが可能である。
In addition, when the
室外機Ｋａには室外熱交換器１４に対向して室外送風機１７が配置される。更に、室外機Ｋａには、温度センサの他、各構成部品を接続する配管や電気配線等が設けられている。
An
室外送風機１７は、プロペラ型の室外ファン１７Ｆと、これを駆動する駆動モータ１７Ｍとからなる。室外熱交換器１４において、室外ファン１７Ｆの回転により室外熱交換器１４を通風する室外空気と、室外熱交換器１４の内部を流れる冷媒とが熱交換される。
The
室内機Ｋｂには室内熱交換器１６に対向して室内送風機１８が配置される。更に、室内機Ｋｂには、図示しない圧縮機駆動装置、温度センサの他、各構成部品を接続する配管や電気配線等が設けられている。
An
室内送風機１８は、横流ファン型の室内ファン１８Ｆと、これを駆動する駆動モータ１８Ｍとからなる。室内熱交換器１６において、室内ファン１８Ｆの回転により室内熱交換器１６を通風する室内空気と、室内熱交換器１６の内部を流れる冷媒とが熱交換される。
The
空気調和機１１の制御部は、図示しないリモートコントローラから運転開始信号を受けることにより、圧縮機１２と、室外送風機１７、及び室内送風機１８に駆動信号を送る。それにより、空気調和機１１の冷房運転又は暖房運転が開始される。
The control unit of the
冷房運転では、圧縮機１２で圧縮されて冷媒管Ｐに吐出される高温高圧のガス冷媒が、図５中実線で示すように切換えられた四方切換え弁１３を経由して室外熱交換器１４に流入する。室外熱交換器１４に流入したガス冷媒は、室外送風機１７の室外ファン１７Ｆによって送風される外気と熱交換して冷却され、室外熱交換器１４を流通するうちに徐々にガス状から液状に変化する。
In the cooling operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
室外熱交換器１４の冷媒出口で、冷媒の全てが液状となることで、室外熱交換器１４は凝縮器として機能する。この室外熱交換器１４から導出される高圧の液冷媒は、膨張装置１５に導かれて断熱膨張し、ガス冷媒と液冷媒の混ざった、いわゆる気液ニ相状態の冷媒となる。
Since all of the refrigerant becomes liquid at the refrigerant outlet of the
この冷媒は、室内熱交換器１６に導かれ、室内送風機１８から送風される室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気から蒸発潜熱を奪う。これにより、室内空気の温度が低下されて、この空気は室内に吹き出されて冷房作用をなす。室内熱交換器１６において、冷媒は気液ニ相状態からガス状態に変化されるので、室内熱交換器１６は蒸発器として機能する。こうして室内熱交換器１６から流出したガス冷媒は圧縮機１２に吸込まれて、冷房サイクルが形成される。
This refrigerant is guided to the
四方切換え弁１３を図５中点線で示すように切換えることにより、圧縮機１２から吐出される高温高圧のガス冷媒は、前記冷房サイクルとは逆方向に導かれて冷媒管Ｐを流通し循環して、暖房サイクルを形成する。このような暖房運転においては、室内熱交換器１６が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器１４が蒸発器として機能する。
By switching the four-
そのため、室内熱交換器１６に通風される室内空気は、室内熱交換器１６での熱交換により加熱される。つまり、冷媒が凝縮する際に放出される凝縮熱を吸収して温度上昇される。こうして室内熱交換器１６において温度が上がった空気は、室内に吹き出されて、暖房作用をなす。
Therefore, the indoor air ventilated through the
この空気調和機１１は前記構成の蓄熱装置１を備えている。即ち、図１に模式的に示すように蓄熱装置１は、その蓄熱槽２が圧縮機１２と熱交換ができるように、圧縮機１２の周面の少なくとも一部例えば全周に沿って配設されている。この場合、圧縮機１２の少なくとも上部と熱交換ができるように蓄熱槽２を配設することが好ましい。
The
なお、第１実施形態では、圧縮機１２の全周に沿って蓄熱装置１を配設するために、図１に示すように圧縮機１２の半周形状に適合して半円形状に曲げられた一対の蓄熱装置１が使用されている。蓄熱槽２によって規定される各蓄熱装置１の厚みは十数ｍｍである。図１中符号２０は、蓄熱装置１を圧縮機１２の外周に装着するための固定部品例えばねじを示している。
In addition, in 1st Embodiment, in order to arrange | position the
図４中符号１９は軟質な伝熱シートを指している。この伝熱シート１９は、圧縮機１２の周面と蓄熱槽２の一側壁２ａとの間に挟まれていて、それにより、密接性を高めて、圧縮機１２と蓄熱槽２との熱交換を良好ならしめている。
このような蓄熱槽２の配置により、蓄熱槽２内の蓄熱材３は、冬季における空気調和機１１の暖房運転中に、高温となる圧縮機１２によって蓄熱材３の融点以上の温度となるように加熱される。したがって、空気調和機１１の運転中、蓄熱材３は圧縮機１２の排熱によって温度上昇され、溶解して液相状態となる。
Due to the arrangement of the
これとともに、暖房運転が停止された状態が維持されると、圧縮機１２の温度は周囲温度まで低下する。冬季等における圧縮機１２の周囲温度は、前記融点の温度より低くなる。したがって、圧縮機１２と同様に蓄熱材３はその融点を下回る温度にまで下がる。既述のように蓄熱材３は過冷却が可能な物質で形成されている。このため、蓄熱材３は、液相の状態から温度が下がって融点以下になっても、凝固せずに液相状態を維持して過冷却された状態となり、潜熱を蓄える。
At the same time, when the state where the heating operation is stopped is maintained, the temperature of the
例えば冬季において既述のように蓄熱材３が潜熱を蓄えた状態で、空気調和機１１の暖房運転が開始されるときに、蓄熱装置１の発核手段４が動作される。それにより、発核電源に設定された所定の電圧が、蓄熱材３に接しているアノード電極とカソード電極との間に数秒間印加される。したがって、過冷却されて液相状態にある蓄熱材３が発核されて、この蓄熱材３の過冷却状態が解除される。
For example, when the heating operation of the
発核は蓄熱材３の全域に波及する。この場合、蓄熱材３に接している配管５の中間管部８はサーペンタイン状であるとともに、スペーサ９が中間管部８の上下方向に隣り合った部位間を塞ぐことなく部分的に設けられている。このため、発核の進行がスペーサ９で妨げられ難く、発核を蓄熱材３の全域に速やかに伝播させることが可能である。
Nucleation spreads throughout the heat storage material 3. In this case, the
発核が進行すると、過冷却状態の蓄熱材３は、液相状態から固相状態に相変位し、それに伴い潜熱を放出する。蓄熱材３から放出された潜熱によって、配管５及び圧縮機１２が加熱されるので、暖房運転を開始した空気調和機１１の圧縮機１２に配管５を通って吸込まれようとする冷媒、及び圧縮機１２の温度が上昇される。
As the nucleation progresses, the supercooled heat storage material 3 undergoes a phase shift from the liquid phase state to the solid phase state, thereby releasing latent heat. Since the
過冷却状態の蓄熱材３から放出された潜熱で加熱される配管５の中間管部８はサーペンタイン状に形成されているだけではなく、その曲管部位８ｂの曲げ角度θが１８０°を越えている。この配管５は、全ての直管部位８ａが平行であるサーペンタイン状の中間管部に比較して、蓄熱槽２の略全域に配置された中間管部８の全長が長く確保され、しかも、上下に隣り合った曲管部位８ｂのピッチＳも小さい。
The
したがって、第１実施形態の蓄熱装置１は、冷媒が流通する配管５をより長くでき、この配管５が蓄熱槽２の限られた内部スペースに収容された構成であるので、配管５と蓄熱材３との熱交換面積が増やされている。そのため、蓄熱材３から放出された潜熱で配管５を流通する冷媒を効率よく加熱できる。それにより、冷媒の温度が速やかに上昇するので、暖房運転の開始を起点として室内機Ｋｂから温風が吹き出されるまでに要する時間を短くすることが可能である。
Therefore, since the
既述のように配管５の中間管部８の長さを長くすることで熱交換面積を増やしたので、中間管部８にフィン等を取付けて熱交換面積を増やす必要がない。そのため、蓄熱装置１の構成が簡単である。これとともに、第１実施形態の蓄熱装置１では、蓄熱槽２の厚みを増やすことなく、十数ｍｍ程度の狭い蓄熱槽２内に長い配管５を収めることができるので、それに伴い、蓄熱装置１の大形化も防止できる。
Since the heat exchange area is increased by increasing the length of the
空気調和機１１の運転が継続されると、圧縮機１２の温度が上昇されるので、この圧縮機１２を熱源として蓄熱槽２はその一側壁２ａから加熱される。これに伴い、蓄熱槽２内で固相状態に在る蓄熱材３は、既述のように溶解して液相状態になる。
When the operation of the
空気調和機１１の運転中において圧縮機１２が振動することがある。その場合、圧縮機１２の振動は蓄熱装置１に波及する。
During the operation of the
第１実施形態において、配管５のサーペンタイン状に形成された中間管部８の上下に隣り合った曲管部位８ｂ間にはスペーサ９が挟まれている。それにより、中間管部８の上下に隣り合った曲管部位８ｂ同士は離れた状態に保持されている。したがって、圧縮機１２から波及する振動を原因として、中間管部８の上下に隣り合った曲管部位８ｂ同士が衝突して損傷することを防止できる。これとともに、中間管部８の上下に隣り合った曲管部位８ｂ同士がスペーサ９を介して接続されているので、中間管部８の各部が自重により撓むことを防止することともできる。
In the first embodiment, a
なお、第１実施形態は、以上説明したスペーサ９を省略して実施することも可能である。この場合、圧縮機１２から振動が波及しても、中間管部８の上下に隣り合った曲管部位８ｂが衝突しないように十分大きい隙間を、これら曲管部位８ｂ間に確保して実施すればよい。しかし、既述のスペーサ９を用いることは、中間管部８の長さを、より長く確保できるので好ましい。
In the first embodiment, the
図６は第２の実施の形態を示している。第２実施形態は、以下の説明において第１実施形態とは相違し、それ以外は第１実施形態と同じである。このため、第１実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。又、説明においては必要により図４及び図５等も参照する。 FIG. 6 shows a second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the following description, and is otherwise the same as the first embodiment. For this reason, about the structure which show | plays the same or same function as 1st Embodiment, the code | symbol same as 1st Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the description, reference is also made to FIGS. 4 and 5 if necessary.
第２実施形態では、第１実施形態で説明したスペーサに代えてバンド２２が用いられている。
In the second embodiment, a
バンド２２は、配管５のサーペンタイン状をなす中間管部８の少なくとも一部を結束して設けられている。具体的には、中間管部８の蛇行方向に隣り合った部位、好ましくは直管部位８ａと曲管部位８ｂとが連続する部位を結束して、バンド２２が配置されている。バンド２２による結束で、中間管部８の蛇行方向に隣り合った曲管部位（折返し部）８ｂ同士は、接触した状態に保持されている。なお、バンド２２は中間管部８全体に上下方向に巻付けて中間管部８全体を結束して設けることも可能である。
The
バンド２２は、合成樹脂又は金属等で形成できるが、金属製とする場合は、第１実施形態で説明したように中間管部８をなす金属材料と同種の材料例えば銅製とすることが好ましい。
The
第２実施形態の蓄熱装置１及びこれを備えた空気調和機１１で、以上説明した以外の構成は、図６に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。したがって、この第２実施形態においても、簡単な構成でありながら、冷媒等の熱媒体が流通する配管５と過冷却可能な蓄熱材３との熱交換性能を向上させることが可能な蓄熱装置１、及びこれを備えた空気調和機１１を提供できる。
In the
しかも、第２実施形態において、中間管部８の蛇行方向に隣り合った曲管部位８ｂ同士は接触している。これにより、隣り合った曲管部位８ｂのピッチＳがより短くなることに応じて、中間管部８の全長がより長くなって、中間管部８の熱交換面積を更に増やすことが可能である。したがって、中間管部８の熱交換面積が増やされた場合、配管５内を流通する冷媒と発核された蓄熱材３との熱交換性能を更に向上することが可能である。
Moreover, in the second embodiment, the
図７〜図９は第３の実施の形態を示している。第３実施形態は、以下の説明において第１実施形態とは相違し、それ以外は第１実施形態と同じである。このため、第１実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。又、説明においては必要により図４及び図５等も参照する。 7 to 9 show a third embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment in the following description, and is otherwise the same as the first embodiment. For this reason, about the structure which show | plays the same or same function as 1st Embodiment, the code | symbol same as 1st Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the description, reference is also made to FIGS. 4 and 5 if necessary.
第３実施形態では、配管５が複数の管部材、例えば図８に示すように第１管部材５ａと第２管部材５ｂとで形成されている。これら第１管部材５ａと第２管部材５ｂは、いずれも中間管部８を有している。
In the third embodiment, the
第１管部材５ａの中間管部８は、曲げ半径が小さな曲管部位８ｂ１と、この曲管部位８ｂ１よりも曲げ半径が大きい曲管部位８ｂ２を交互に形成してサーペンタイン状に形成されている。図８の例示では、第１管部材５ａの中間管部８が、曲管部位８ｂ１を図８において右端部でかつ入口管部６に近付けて形成されているとともに、曲管部位８ｂ２を図８において左端部でかつ入口管部６から最も遠ざけて形成されている。
The
同様に、第２管部材５ｂの中間管部８も、曲げ半径が小さな曲管部位８ｂ１と、この曲管部位８ｂ１よりも曲げ半径が大きい曲管部位８ｂ２を交互に形成してサーペンタイン状に形成されている。図８の例示では、第１管部材５ａとは逆に、第２管部材５ｂの中間管部８が、曲管部位８ｂ１を図８において左端部でかつ入口管部６から最も遠ざけて形成されているとともに、曲管部位８ｂ２を図８において右端部でかつ入口管部６に近付けて形成されている。
Similarly, the
第１管部材５ａの曲管部位８ｂ２は、その内側スペースに第２管部材５ｂの曲管部位８ｂ１を収容できる大きさに形成されている。同様に、第２管部材５ｂの曲管部位８ｂ２も、その内側スペースに第１管部材５ａの曲管部位８ｂ１を収容できる大きさに形成されている。
The bent tube portion 8b2 of the
図８に示すように第１管部材５ａと第２管部材５ｂとは、それらの曲管部位（折返し部位）８ｂを相対的に外側と内側に配置した形で並べられている。こうして隣り合って配設された第１管部材５ａ(又は第２管部材５ｂ)の曲管部位８ｂ１と、第２管部材５ｂ(又は第１管部材５ａ)の曲管部位８ｂ２との関係を、図９で代表して示す。即ち、曲げ半径が小さい曲管部位８ｂ１を、曲げ半径が大きい曲管部位８ｂ２の内側スペースに配置して、第１管部材５ａと第２管部材５ｂとが組み合わされている。
As shown in FIG. 8, the
この場合、相対的に外側に配置された曲管部位８ｂ２の内周面と、相対的に内側に配置された曲管部位８ｂ１の外周面とを接触させることが好ましい。こうした接触を得るために、曲管部位８ｂ１の曲げ半径ｒ１の中心Ｏ１と、曲管部位８ｂ２の曲げ半径ｒ２の中心Ｏ２とは隔てられている。こうして隔てられた距離、即ち、中心間距離Ｍは０．１ｍｍ〜２．５ｍｍに設定するとよい。 In this case, it is preferable to contact the inner peripheral surface of the curved pipe part 8b2 disposed relatively outside and the outer peripheral surface of the curved pipe part 8b1 disposed relatively inside. In order to obtain such contact, the center O1 of the bending radius r1 of the bent tube portion 8b1 is separated from the center O2 of the bending radius r2 of the bent tube portion 8b2. The distance thus separated, that is, the center-to-center distance M is preferably set to 0.1 mm to 2.5 mm.
これにより、曲管部位８ｂ１がその外側スペースに配置された曲管部位８ｂ２と接触してこの曲管部位８ｂ２で支持される。したがって、圧縮機１２の運転に伴って蓄熱装置１に波及する振動で、曲管部位８ｂ１が振動して曲管部位８ｂ２に衝突して相互に傷付くことを防止することが可能である。
Thereby, the curved pipe part 8b1 contacts with the curved pipe part 8b2 disposed in the outer space and is supported by the curved pipe part 8b2. Therefore, it is possible to prevent the curved pipe part 8b1 from vibrating and colliding with the curved pipe part 8b2 and damaging each other due to vibrations that spread to the
しかも、前記中心間距離Ｍを設けて、曲管部位８ｂ２の内側スペースに配置された曲管部位８ｂ１と、この曲管部位８ｂ１の外側スペースに配置された曲管部位８ｂ２とを接触させたことにより、図８に示すように曲管部位８ｂ１に連続された直管部位８ａと、この直管部位８ａと平行に配置されて曲管部位８ｂ２に連続された直管部位８ａとを、互に離れた状態に保持できる。
Moreover, the bent tube portion 8b1 disposed in the inner space of the bent tube portion 8b2 and the bent tube portion 8b2 disposed in the outer space of the bent tube portion 8b1 are brought into contact with each other by providing the center distance M. As shown in FIG. 8, a
これにより、蓄熱槽２内の蓄熱材３を発核させた場合、第１管部材５ａの直管部位８ａとこれに対して上下方向に隣接された第２管部材５ｂの直管部位８ａとの間を通って、過冷却された液相状態の蓄熱材３の発核を伝播させることができる。したがって、蓄熱材３全体を固相状態に変化させて、潜熱を放出することが可能である。
Thereby, when the heat storage material 3 in the
第３実施形態の蓄熱装置１及びこれを備えた空気調和機１１で、以上説明した以外の構成は、図７〜図９に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。したがって、この第３実施形態においても、簡単な構成でありながら、冷媒等の熱媒体が流通する配管５と過冷却可能な蓄熱材３との熱交換性能を向上することが可能な蓄熱装置１、及びこれを備えた空気調和機１１を提供できる。
In the
しかも、第３実施形態では、中間管部８を有した複数の管部材例えば第１管部材５ａと第２管部材５ｂで配管５を形成したので、第１実施形態と比較して配管５の熱交換面積が大幅に増えて、冷媒等の熱媒体が流通する配管５と過冷却可能な蓄熱材３との熱交換性能を大幅に向上させることができる。
Moreover, in the third embodiment, since the
加えて、相対的に外側に配置された曲管部位８ｂ２と相対的に内側に配置された曲管部位８ｂ１とが接している。そのため、これら内外の曲管部位間全体に隙間が形成された場合と比較して、内側の曲管部位８ｂ１に連続した直管部位８ａを、中心間距離Ｍに応じて長くできる。したがって、配管５の熱交換面積が増えて、蓄熱材３との熱交換性能を更に向上することが可能である。
In addition, the bent tube portion 8b2 disposed relatively outside and the bent tube portion 8b1 disposed relatively inside are in contact. Therefore, compared with the case where a gap is formed between the entire inner and outer bent tube portions, the
又、配管５を形成する複数の管部材例えば第１管部材５ａと第２管部材５ｂは、蓄熱槽２の厚み方向に並んでいない。このため、蓄熱槽２の厚みを増やすことなく、十数ｍｍ程度の狭い蓄熱槽２内に、熱交換面積が大きい配管５を収めることができる。したがって、既述のように配管５の熱交換性能を高める上で、蓄熱装置１の大形化を伴うことも防止することが可能である。
Further, the plurality of pipe members forming the
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は第４の実施の形態を示している。第４実施形態は、以下の説明において第３実施形態とは相違し、それ以外は第３実施形態と同じである。このため、第３実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、第３実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。又、説明においては必要により図４及び図５等も参照する。 FIG. 10A and FIG. 10B show a fourth embodiment. The fourth embodiment is different from the third embodiment in the following description, and is otherwise the same as the third embodiment. For this reason, about the structure which show | plays the same or same function as 3rd Embodiment, the code | symbol same as 3rd Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the description, reference is also made to FIGS. 4 and 5 if necessary.
第４実施形態の蓄熱装置１では、その配管５が有した中間管部８に伝熱部材例えば伝熱板２４が複数装着されている。各伝熱板２４は金属製好ましくは銅製である。これら伝熱板２４は中間管部８の蛇行方向に隣り合った部位、例えば図１０（Ｂ）に示すように上下方向に隣り合った直管部位８ａで挟着されている。
In the
具体的には、一部の伝熱板２４は、図１０（Ａ）に示すように第１管部材５ａの直管部位８ａと、これに対して、下方に配置され、かつ、入口管部６から遠ざかるほど近付くように傾いた直管部位８ａと、で挟着されている。これら伝熱板２４は、スペーサとして機能していて、第１管部材５ａが有した中間管部８の蛇行方向に隣り合った曲管部位（折返し部位）８ｂ１同士を、離れた状態に保持している。そのため、第４実施形態では第３実施形態で用いたスペーサは使用されない。
Specifically, as shown in FIG. 10 (A), a part of the
これとともに、残りの伝熱板２４は、図１０（Ａ）に示すように第２管部材５ｂの直管部位８ａと、これに対して、上方に配置され、かつ、入口管部６から遠ざかるほど離れるように傾いた直管部位８ａと、で挟着されている。これら伝熱板２４は、スペーサとして機能していて、第２管部材５ｂが有した中間管部８の蛇行方向に隣り合った曲管部位（折返し部位）８ｂ２同士を、離れた状態に保持している。そのため、第４実施形態では第３実施形態で用いたスペーサは使用されない。
At the same time, as shown in FIG. 10 (A), the remaining
第４実施形態の蓄熱装置１及びこれを備えた空気調和機１１で、以上説明した以外の構成は、図１０(Ａ)及び図１０（Ｂ）に示されない構成を含めて第３実施形態と同じである。したがって、この第４実施形態においても、簡単な構成でありながら、冷媒等の熱媒体が流通する配管５と過冷却可能な蓄熱材３との熱交換性能を向上することが可能な蓄熱装置１、及びこれを備えた空気調和機１１を提供できる。
In the
しかも、中間管部８に接した伝熱板２４を備える第４実施形態では、発核により蓄熱材３から放出された潜熱を、伝熱板２４で受けて配管５に伝えることができる。そのため、伝熱板２４がない構成と比較して、潜熱による配管５の加熱性能が向上されるに伴い、配管５内を流通する冷媒の温度を、より素早く高めることが可能である。
Moreover, in the fourth embodiment including the
なお、第４実施形態では、各伝熱板２４に、それらの厚み方向に貫通する通孔又は溝等からなる貫通部を一個以上設けることが好ましい。こうした構成の採用により、伝熱板２４の貫通部を通って蓄熱材３全体に発核が伝播できるようにすることが可能である。又、第４実施形態で説明した伝熱板２４は、第１実施形態及び第２実施形態にも適用可能である。
In addition, in 4th Embodiment, it is preferable to provide one or more penetration parts which consist of the through-hole or groove | channel etc. which penetrate each heat-
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は第５の実施の形態を示している。第５実施形態は、以下の説明において第３実施形態とは相違し、それ以外は第３実施形態と同じである。このため、第３実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、第３実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。又、説明においては必要により図４及び図５等も参照する。 FIG. 11A and FIG. 11B show a fifth embodiment. The fifth embodiment is different from the third embodiment in the following description, and is otherwise the same as the third embodiment. For this reason, about the structure which show | plays the same or same function as 3rd Embodiment, the code | symbol same as 3rd Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the description, reference is also made to FIGS. 4 and 5 if necessary.
第５実施形態の蓄熱装置１では、その配管５が有した中間管部８に一枚の伝熱部材２６が装着されている。伝熱部材２６は金属板好ましくは銅板製である。この伝熱部材２６は中間管部８にその前側と後側から交互に接して波板状に曲がった状態で配管５に装着されている。ここで、中間管部８の前側とは図１１（Ａ）が描かれた紙面の表面側を指しており、中間管部８の後側とは図１１（Ａ）が描かれた紙面の裏面側を指している。
In the
第５実施形態の蓄熱装置１及びこれを備えた空気調和機１１で、以上説明した以外の構成は、図１１(Ａ)及び図１１（Ｂ）に示されない構成を含めて第３実施形態と同じである。したがって、この第５実施形態においても、簡単な構成でありながら、冷媒等の熱媒体が流通する配管５と過冷却可能な蓄熱材３との熱交換性能を向上することが可能な蓄熱装置１、及びこれを備えた空気調和機１１を提供できる。
In the
しかも、中間管部８に接した板状の伝熱部材２６を備える第６実施形態では、発核により蓄熱材３から放出された潜熱を、伝熱部材２６で受けて配管５に伝えることができる。そのため、伝熱部材２６がない構成と比較して、潜熱による配管５の加熱性能が向上されるに伴い、配管５内を流通する冷媒の温度を、より素早く高めることが可能である。
And in 6th Embodiment provided with the plate-shaped heat-
なお、第５実施形態では、各伝熱部材２６に、それらの厚み方向に貫通する通孔又は溝等からなる貫通部を一個以上設けることが好ましい。こうした構成の採用により、伝熱部材２６の貫通部を通って蓄熱材３全体に発核が伝播できるようにすることが可能である。又、第５実施形態で説明した伝熱部材２６は、第１実施形態及び第２の実施形態にも適用可能である。
In the fifth embodiment, it is preferable to provide each
図１２〜図１４を参照して第６の実施の形態に係る蓄熱装置１とこれを備えた空気調和機１１を、詳細に説明する。第６実施形態は以下の説明において第１実施形態とは相違し、それ以外は第１実施形態と同じである。このため、第１実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する蓄熱装置の構成については、第１実施形態と同じ符号を付して説明する。又、この蓄熱装置を備えたヒートポンプ式の空気調和機については、第１実施形態と同じであるが図５を用いて説明する。
With reference to FIGS. 12-14, the
図１２に示すように蓄熱装置１は、蓄熱槽２と、蓄熱材３（図１４参照）と、発核手段４（図１３及び図１４参照）と、配管５を備えている。
As shown in FIG. 12, the
蓄熱槽２は一側壁２ａとこれから離間された他側壁２ｂを有している。これら一側壁２ａと他側壁２ｂは蓄熱槽２の例えば厚み方向に対向している。なお、一側壁２ａは蓄熱槽２の前壁（正面壁）をなしており、他側壁２ｂは蓄熱槽２の後壁（背面壁）をなしている。蓄熱槽２によって規定される各蓄熱装置１の厚みは十数ｍｍである。
The
蓄熱槽２の内部に蓄熱材３が収容されている。蓄熱槽２は蓄熱材３で侵されない材料で形成されている。この蓄熱槽２の一側壁２ａと他側壁２ｂは平行であってもなくてもよい。
A heat storage material 3 is accommodated in the
蓄熱槽２は、その一側壁２ａを経由して外部の熱源例えば後述する圧縮機の熱を受けるように配設される。この場合、蓄熱槽２は熱源である圧縮機との接触面積（受熱面積）が極力大きく確保されるように配置される。そのために、蓄熱槽２の構成材料を、柔軟性を有する材料例えばアルミパック等で形成することもできる。しかし、これに制約されず、合成樹脂や金属等の剛性を有する材料で蓄熱槽２を形成することが可能である。
The
蓄熱材３には、過冷却をすることが可能である蓄熱材、即ち、液相の状態から温度が下がって融点以下になっても凝固せずに液相状態を維持する特性を有した蓄熱材が使用される。このような蓄熱材は、潜熱蓄熱材又は相変化蓄熱材と称される。 The heat storage material 3 is a heat storage material that can be supercooled, that is, a heat storage material having a characteristic of maintaining a liquid phase state without solidifying even if the temperature drops from the liquid phase state to below the melting point. Material is used. Such a heat storage material is referred to as a latent heat storage material or a phase change heat storage material.
こうした蓄熱材３として、例えば酢酸ナトリウム３水和物等の酢酸ソーダや、例えば硫酸ナトリウム１０水和物等の硫酸ソーダを挙げることができるが、その中でも酢酸ナトリウム３水和物を用いることが望ましい。酢酸ナトリウム３水和物の融点は５８℃、熱伝導率は０.７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、潜熱は２６４ｋJ／ｋｇ、比熱は３ｋJ／（ｋｇ・ｋ）である。 Examples of the heat storage material 3 include sodium acetate such as sodium acetate trihydrate and sodium sulfate such as sodium sulfate decahydrate. Among them, sodium acetate trihydrate is preferably used. . Sodium acetate trihydrate has a melting point of 58 ° C., a thermal conductivity of 0.7 W / (m · K), a latent heat of 264 kJ / kg, and a specific heat of 3 kJ / (kg · k).
図１３及び図１４に示した発核手段４は、任意のタイミングで過冷却状態の蓄熱材３に例えば電圧を印加して、蓄熱材３の過冷却状態を解除する（これを発核と称する）ために設けられている。この発核手段４は、図示しないアノード電極、カソード電極、及び発核電源を有している。 The nucleation means 4 shown in FIGS. 13 and 14 applies a voltage, for example, to the supercooled heat storage material 3 at an arbitrary timing to cancel the supercooled state of the heat storage material 3 (this is called nucleation). ) Is provided for. The nucleation means 4 includes an anode electrode, a cathode electrode, and a nucleation power source (not shown).
アノード電極及びカソード電極は、互に離間し対をなして設けられ、かつ、例えば全体が蓄熱材３に接する状態に配置されている。発核電源は、蓄熱槽２の外部に配置され、アノード電極及びカソード電極と電気的に接続されている。蓄熱材３を発核させるときに、発核電源は図示しない制御部で制御され、それにより、発核電源はアノード電極とカソード電極との間に所定の電圧を印加させる。こうした電圧の印加に伴い、液相状態で過冷却されている蓄熱材３は、過冷却状態を解除されて結晶化し、潜熱を放出しながら固相状態に変化する。
The anode electrode and the cathode electrode are provided so as to be spaced apart from each other, and are disposed so as to be in contact with the heat storage material 3 as a whole, for example. The nucleation power source is disposed outside the
図１２及び図１３に示すように配管５は、入口管部６と、出口管部７と、これら入口管部６と出口管部７を接続した中間管部８とを有している。この配管５において少なくとも中間管部８は、蓄熱材３より熱伝導率が大きい材質、例えば銅で形成されている。主要な銅の熱伝導率は、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、純銅の熱伝導率は４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、例えば３８７Ｗ／（ｍ・Ｋ）の銅で中間管部８が形成されている。酢酸ナトリウム３水和物の熱伝導率（０.７Ｗ／（ｍ・Ｋ））より大幅に大きい。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
配管５には、その入口管部６から中間管部８を経由して出口管部７に向けて熱媒体、例えば後述する冷媒が流通される。配管５は、少なくとも中間管部８を蓄熱材３に接して、図１３及び図１４に示すように蓄熱槽２の一側壁２ａと他側壁２ｂとの間に配置されている。
A heat medium such as a refrigerant to be described later is circulated through the
中間管部８は図１２に示すようにサーペンタイン状に形成されている。詳しくは、中間管部８は複数の直管部位８ａ及び複数の折返し部位８ｅを有している。
The
各直管部位８ａは、中間管部８の蛇行方向（即ち、隣り合った各折返し部位８ｅが延びる方向、例えば図１２では上下方向）に、離間して配設されているとともに、横方向（蓄熱槽２の幅方向）に延びている。ここに、蓄熱槽２の幅方向とは図１２及び図１３において左右方向である。
The
各折返し部位８ｅは、上下に隣り合った直管部位８ａに連続されこれら直管部位８ａを接続している。上下に隣り合った直管部位８ａが互に逆方向に傾斜するように各折返し部位８ｅは１８０°を超える曲げ角度で曲げられている。これにより、上下に隣り合って対向する直管部位８ａ間は、これら直管部位８ａを接続した折返し部位８ｅから遠ざかるほど、次第に狭められ、又は次第に広げられている。上下に隣り合った折返し部位８ｅは接触乃至は近接されていることが好ましい。上下に隣り合った折返し部位８ｅのピッチは、全ての直管部位８ａが平行であるサーペンタイン形状と比較して小さい。
Each folded
各直管部位８ａは、上下方向に互に離間して配設されているとともに、斜めとなった状態で蓄熱槽２の幅方向（横方向）に延びている。ここに、蓄熱槽２の幅方向とは図１２及び図１３において左右方向である。各折返し部位８ｅは、上下に隣接する直管部位８ａの端部を接続している。
Each
なお、第６実施形態において配管５は一本の金属管で形成されているので、直管部位８ａと曲管部位８ｂは一体に作られている。しかし、直管部位８ａと折返し部位８ｅとを別々に成形するとともに、これらを接続することによって、サーペンタイン状に形成された中間管部８を採用することも可能である。この場合、直管部位８ａの一端に上向きの端部を設けるとともに、この直管部位８ａの他端に下向きの端部を設けた複数の管部要素を用意し、上下に隣接される管部要素の上向きの端部と下向きの端部とを接続することで、接続された上向きの端部と下向きの端部とが折返し部位８ｅをなしたサーペンタイン状に形成された中間管部８とすることも可能である。
In the sixth embodiment, since the
図１４に示すように中間管部８の幅Ｗは、この中間管部８の厚みＴより広く形成されている。ここで、中間管部８の幅Ｗとは、蓄熱槽２の厚み方向（一側壁２ａと他側壁２ｂとを結ぶ方向）に沿う直管部位８ａ及び曲管部位８ｂの夫々の前後両端間の寸法を指している。これとともに、中間管部８の厚みＴとは、直管部位８ａの上下両端間の寸法を指している。
As shown in FIG. 14, the width W of the
このような中間管部８は、その素材である断面円形の銅管を径方向に押しつぶすように変形させて構成されている。この中間管部８の断面は楕円形ないしは長円形である。なお、中間管部８の内空部からなる流路の断面積は、後述する冷凍サイクルに要求される冷媒の量が、過不足なくかつ円滑に流通できるように確保されている。
Such an
中間管部８の長軸は中間管部８の幅Ｗを規定している。この中間管部８は外部から熱を受ける一側壁２ａから遠ざかる方向に前記長軸が延びるように配設されている。具体的には、前記長軸が延びる方向を、蓄熱槽２の厚み方向（つまり、一側壁２ａと他側壁２ｂとを結ぶ方向）に一致させて、中間管部８が蓄熱槽２内に配設されている。
The long axis of the
一側壁２ａの熱を他側壁２ｂ側へ向けてより広範囲に伝導させる上で、中間管部８の幅Ｗは、例えば一側壁２ａと他側壁２ｂとの離間距離の７０％以上で、かつ、前記離間距離以下とすることが好ましい。これとともに、図１４に示すように中間管部８の一側縁８ｃは蓄熱槽２の一側壁２ａに接触ないしは接近して配置することが好ましい。更に、中間管部８の他側縁８ｄも蓄熱槽２の他側壁２ｂに接触ないしは接近して配置することが好ましい。
In conducting the heat of the one
図１３に示すように配管５の入口管部６と出口管部７は、断面が円形の直管で形成されている。これら入口管部６と出口管部７をなす銅管の直径は、中間管部８をなした銅管が押しつぶされる前の銅管の径と同じである。これとともに、入口管部６及び出口管部７は、蓄熱槽２の左右両端部に配設され、上下方向に延びていて、その上端部を除く部位は蓄熱材３に接している。
As shown in FIG. 13, the
入口管部６と出口管部７の上端は蓄熱槽２の上面に開口されている。なお、入口管部６と出口管部７の上部を、蓄熱槽２の外部に突出させることも可能である。この場合、後述する冷媒管の取り回しの関係で、蓄熱槽２外に突出された出口管部７の上部は曲げることも可能である。
Upper ends of the
図１３に示すように入口管部６と出口管部７は、蓄熱槽２の一側壁２ａと他側壁２ｂとの間の略中央部位に配設されている。このため、中間管部８の一側縁８ｃは、入口管部６及び出口管部７よりも蓄熱槽２の一側壁２ａに近付けられている。これとともに、中間管部８の他側縁８ｄも、入口管部６及び出口管部７よりも蓄熱槽２の他側壁２ｂに近付けられている。入口管部６と出口管部７の上部には管継手用の図示しない継手部材が取付けられる。
As shown in FIG. 13, the
次に、前記蓄熱装置１を備えたヒートポンプ式の空気調和機を図５により説明する。空気調和機１１は、室外機Ｋａと室内機Ｋｂとから構成されている。
Next, a heat pump type air conditioner including the
室外機Ｋａには、圧縮機１２、四方切換え弁１３、室外熱交換器１４、及び膨張装置１５等が配置されている。室内機Ｋｂには、室内熱交換器１６等が配置されている。これら圧縮機１２−四方切換え弁１３−室外熱交換器１４−膨張装置１５−室内熱交換器１６は、冷媒管Ｐを介して順次接続されて、冷凍サイクル回路Ｒを構成している。この冷凍サイクル回路Ｒを流れる熱媒体には、例えば冷媒、具体的にはＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒Ｒ４１０Ａが使用される。
In the outdoor unit Ka, a
冷媒管Ｐは銅管等で形成されている。蓄熱装置１が有した配管５は冷媒管Ｐの一部を兼ねている。
The refrigerant pipe P is formed of a copper pipe or the like. The
詳しくは、四方切換え弁１３から流出して圧縮機１２に吸込まれるようとする冷媒を導く冷媒管部位は、四方切換え弁１３に一端が接続された第１管部Ｐ１と、圧縮機１２の吸込み口に一端が接続された第２管部Ｐ２とを有している。第１管部Ｐ１の他端は配管５の入口管部６に接続されているとともに、第２管部Ｐ２の他端は配管５の出口管部７に接続されている。この構成によって、配管５には、その入口管部６から出口管部７に向けて冷媒が流通される。
Specifically, the refrigerant pipe portion that guides the refrigerant that flows out of the four-
圧縮機１２は蓄熱装置１を加熱する熱源として利用される。圧縮機１２の外郭は鋳鉄で形成されている。圧縮機１２はその運転により温度が上昇される。この場合、圧縮機１２の温度は、圧縮機１２の上部の方が下部よりも高くなる。このため、蓄熱装置１からみて、圧縮機１２の上部は圧縮機１２の下部よりも高温の第１熱源とみなせるとともに、圧縮機１２の下部は第１熱源より低温の第２熱源とみなすことができる。
The
なお、蓄熱装置１が空気調和機１１以外の機器、例えば冷蔵庫やヒートポンプ式給湯器などに適用される場合、蓄熱装置１を加熱する熱源として例えば温水配管などを使用することが可能である。
In addition, when the
室外機Ｋａには室外熱交換器１４に対向して室外送風機１７が配置される。更に、室外機Ｋａには、温度センサの他、各構成部品を接続する配管や電気配線等が設けられている。
An
室外送風機１７は、プロペラ型の室外ファン１７Ｆと、これを駆動する駆動モータ１７Ｍとからなる。室外熱交換器１４において、室外ファン１７Ｆの回転により室外熱交換器１４を通風する室外空気と、室外熱交換器１４の内部を流れる冷媒とが熱交換される。
The
室内機Ｋｂには室内熱交換器１６に対向して室内送風機１８が配置される。更に、室内機Ｋｂには、図示しない圧縮機駆動装置、温度センサの他、各構成部品を接続する配管や電気配線等が設けられている。
An
室内送風機１８は、横流ファン型の室内ファン１８Ｆと、これを駆動する駆動モータ１８Ｍとからなる。室内熱交換器１６において、室内ファン１８Ｆの回転により室内熱交換器１６を通風する室内空気と、室内熱交換器１６の内部を流れる冷媒とが熱交換される。
The
空気調和機１１の制御部は、図示しないリモートコントローラから運転開始信号を受けることにより、圧縮機１２と、室外送風機１７、及び室内送風機１８に駆動信号を送る。それにより、空気調和機１１の冷房運転又は暖房運転が開始される。
The control unit of the
冷房運転では、圧縮機１２で圧縮されて冷媒管Ｐに吐出される高温高圧のガス冷媒が、図５中実線で示すように切換えられた四方切換え弁１３を経由して室外熱交換器１４に流入する。室外熱交換器１４に流入したガス冷媒は、室外送風機１７の室外ファン１７Ｆによって送風される外気と熱交換して冷却され、室外熱交換器１４を流通するうちに徐々にガス状から液状に変化する。
In the cooling operation, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
室外熱交換器１４の冷媒出口で、冷媒の全てが液状となることで、室外熱交換器１４は凝縮器として機能する。この室外熱交換器１４から導出される高圧の液冷媒は、膨張装置１５に導かれて断熱膨張し、ガス冷媒と液冷媒の混ざった、いわゆる気液ニ相状態の冷媒となる。
Since all of the refrigerant becomes liquid at the refrigerant outlet of the
この冷媒は、室内熱交換器１６に導かれ、室内送風機１８から送風される室内空気と熱交換して蒸発し、室内空気から蒸発潜熱を奪う。これにより、室内空気の温度が低下されて、この空気は室内に吹き出されて冷房作用をなす。室内熱交換器１６において、冷媒は気液ニ相状態からガス状態に変化されるので、室内熱交換器１６は蒸発器として機能する。こうして室内熱交換器１６から流出したガス冷媒は圧縮機１２に吸込まれて、冷房サイクルが形成される。
This refrigerant is guided to the
四方切換え弁１３を図５中点線で示すように切換えることにより、圧縮機１２から吐出される高温高圧のガス冷媒は、前記冷房サイクルとは逆方向に導かれて冷媒管Ｐを流通し循環して、暖房サイクルを形成する。このような暖房運転においては、室内熱交換器１６が凝縮器として機能するとともに、室外熱交換器１４が蒸発器として機能する。
By switching the four-
そのため、室内熱交換器１６に通風される室内空気は、室内熱交換器１６での熱交換により加熱される。つまり、冷媒が凝縮する際に放出される凝縮熱を吸収して温度上昇される。こうして室内熱交換器１６において温度が上がった空気は、室内に吹き出されて、暖房作用をなす。
Therefore, the indoor air ventilated through the
この空気調和機１１は前記構成の蓄熱装置１を備えている。即ち、図１２〜図１４に模式的に示すように蓄熱装置１は、その蓄熱槽２が圧縮機１２と熱交換ができるように、圧縮機１２の周面の少なくとも一部に沿って配設されている。この場合、圧縮機１２の少なくとも上部と熱交換ができるように蓄熱槽２を配設することが好ましい、なお、図３中符号１９は軟質な伝熱シートを指している。この伝熱シート１９は、圧縮機１２の周面と蓄熱槽２の一側壁２ａとの間に挟まれていて、それにより、密接性を高めて、圧縮機１２と蓄熱槽２との熱交換を良好ならしめている。
The
このような蓄熱槽２の配置により、蓄熱槽２内の蓄熱材３は、冬季における空気調和機１１の暖房運転中に、高温となる圧縮機１２によって蓄熱材３の融点以上の温度となるように加熱される。したがって、空気調和機１１の運転中、蓄熱材３は圧縮機１２の排熱によって温度上昇され、溶解して液相状態となる。
Due to the arrangement of the
これとともに、暖房運転が停止された状態が維持されると、圧縮機１２の温度は周囲温度まで低下する。冬季等における圧縮機１２の周囲温度は、前記融点の温度より低くなる。したがって、圧縮機１２と同様に蓄熱材３はその融点を下回る温度にまで下がる。既述のように蓄熱材３は過冷却が可能な物質で形成されている。このため、蓄熱材３は、液相の状態から温度が下がって融点以下になっても、凝固せずに液相状態を維持して過冷却された状態となり、潜熱を蓄える。
At the same time, when the state where the heating operation is stopped is maintained, the temperature of the
例えば冬季において既述のように蓄熱材３が潜熱を蓄えた状態で、空気調和機１１の暖房運転が開始されるときに、蓄熱装置１の発核手段４が動作される。それにより、発核電源に設定された所定の電圧が、蓄熱材３に接しているアノード電極とカソード電極との間に数秒間印加されるので、過冷却されて液相状態にある蓄熱材３が発核されて、この蓄熱材３の過冷却状態が解除される。
For example, when the heating operation of the
この場合、蓄熱材３に接している配管５の中間管部８はサーペンタイン状であるため、発核の進行が妨げられ難く、発核を蓄熱材３の全域に速やかに伝播させることが可能である。
In this case, since the
発核が起こると、過冷却状態の蓄熱材３は、液相状態から固相状態に相変位し、それに伴い潜熱を放出する。放出された潜熱によって、配管５及び圧縮機１２が加熱されるので、暖房運転を開始した空気調和機１１の圧縮機１２に配管５を通って吸込まれようとする冷媒、及び圧縮機１２の温度が上昇される。それにより、冷媒の温度が速やかに上昇するので、暖房運転の開始を起点として室内機Ｋｂから温風が吹き出されるまでに要する時間を短くすることが可能である。
When nucleation occurs, the supercooled heat storage material 3 is phase-shifted from the liquid phase state to the solid phase state, thereby releasing latent heat. Since the
過冷却状態の蓄熱材３から放出された潜熱で加熱される配管５の中間管部８はサーペンタイン状に形成されているだけではなく、その曲管部位８ｂの曲げ角度θが１８０°を越えている。この配管５は、全ての直管部位８ａが平行であるサーペンタイン状の中間管部に比較して、蓄熱槽２の略全域に配置された中間管部８の全長を長く確保でき、しかも、上下に隣り合った曲管部位８ｂのピッチが小さい。
The
即ち、第６実施形態の蓄熱装置１は、蓄熱槽２の限られた内部スペースに、冷媒が流通する配管５がより長く収容された構成であり、それに伴って熱交換面積が増やされている。したがって、蓄熱材３から放出された潜熱で配管５を流通する冷媒を効率よく加熱できる。
That is, the
それに伴って、冷媒の温度が速やかに上昇するので、暖房運転の開始を起点として室内機Ｋｂから温風が吹き出されるまでに要する時間を短くすることが可能である。 Along with this, the temperature of the refrigerant quickly rises, so that it is possible to shorten the time required for the warm air to be blown out from the indoor unit Kb starting from the start of the heating operation.
既述のように配管５の中間管部８の長さを長くすることで熱交換面積を増やしたので、中間管部８にフィン等を取付けて熱交換面積を増やす必要がない。そのため、蓄熱装置１の構成が簡単である。
Since the heat exchange area is increased by increasing the length of the
空気調和機１１の運転が継続されると、圧縮機１２の温度が上昇されるので、この圧縮機１２を熱源として蓄熱槽２はその一側壁２ａから加熱される。これに伴い、蓄熱槽２内で固相状態に在る蓄熱材３は、既述のように溶解して液相状態になる。
When the operation of the
これとともに、圧縮機１２の熱は、蓄熱槽２の一側壁２ａを経由して蓄熱材３、及び冷媒が流通する配管５に伝えられる。この配管５の熱伝導率は固相状態に在る蓄熱材３の熱伝導率より遥かに大きい。
At the same time, the heat of the
このような配管５の高熱伝導性を利用して、圧縮機１２から一側壁２ａを経由して中間管部８の一側縁８ｃに波及された熱を、素早く蓄熱槽２の他側壁２ｂ側に伝導させることが可能である。これにより、配管５の中間管部８から周囲に放出される熱で、固相状態に在る蓄熱材３を溶かして液相状態にすることが可能である。この場合、圧縮機１２の排熱を受けるとともに内部に冷媒が通る配管５を利用して、固相状態の蓄熱材３が溶かされるので、フィンなどを用いることなく、単純な構成で、固層状態の蓄熱材３を溶け残りがないように溶かすことが可能である。
Utilizing such high thermal conductivity of the
しかも、第６実施形態では、中間管部８の一側縁８ｃが、圧縮機１２の熱を受ける一側壁２ａに接触若しくは近接している。このため、一側壁２ａの熱を中間管部８が受取る効率が高い。
Moreover, in the sixth embodiment, the one
更に、配管５の中間管部８はその幅Ｗが厚みＴより広い形状である断面楕円形乃至は長円形であり、その中間管部８の他側縁８ｄは、一側壁２ａから遠く隔たった蓄熱槽２の他側壁２ｂに近付けられている。これにより、圧縮機（熱源）１２から遠い位置でも、固相状態の蓄熱材３を溶かすことが可能である。したがって、蓄熱槽２の他側壁２ｂ側において蓄熱材３の溶け残りを生じることを抑制可能である。
Further, the
加えて、中間管部８はサーペンタイン状に形成されていて、蓄熱槽２の略全域に配置されているので、蓄熱槽２の上下両端部においても、蓄熱材３の溶け残りを生じることを抑制可能である。
In addition, since the
ところで、蓄熱材が過冷却される条件としては、蓄熱材が過冷却をすることが可能な物質（ＰＣＭ；Phase change material）であること、及び蓄熱材が完全に溶融した液相状態にあることが挙げられる。このため、潜熱を放出して固相状態となった蓄熱材を、外部から加熱することで溶かして液相状態にした場合に、溶け残りがあると、この溶け残りは結晶核として機能する。 By the way, as conditions for the heat storage material to be supercooled, the heat storage material is a substance (PCM: Phase change material) that can be supercooled, and the heat storage material is in a completely molten liquid state. Is mentioned. For this reason, when the heat storage material that has been released into the solid phase by releasing latent heat is melted by heating from the outside to form a liquid phase, if there is any undissolved material, the undissolved material functions as a crystal nucleus.
こうした蓄熱材の溶け残りがあると、この溶け残りを起点として発核が進行するので、蓄熱材を過冷却状態に維持できない。したがって、過冷却を利用した長期間にわたる蓄熱ができないとともに、蓄熱材に蓄えた熱を任意のタイミングで放出する制御ができない。 If such heat storage material remains undissolved, nucleation proceeds starting from this unmelted material, and the heat storage material cannot be maintained in a supercooled state. Therefore, heat storage over a long period using supercooling cannot be performed, and control for releasing the heat stored in the heat storage material at an arbitrary timing is not possible.
蓄熱材の溶け残りは、蓄熱材を加熱する熱量が少ない場合や、加熱時間が短い場合等に起きる可能性がある。特に、蓄熱材が酢酸ナトリウム３水和物などの酢酸ソーダである場合、その熱伝導率が０.７Ｗ／（ｍ・Ｋ）と小さい上に、固相状態の酢酸ソーダは対流しないため、酢酸ソーダの伝熱性は悪い。これにより、酢酸ソーダ製の蓄熱材は、溶け残りを生じる可能性が高い。 The unmelted heat storage material may occur when the amount of heat for heating the heat storage material is small or when the heating time is short. In particular, when the heat storage material is sodium acetate such as sodium acetate trihydrate, its thermal conductivity is as small as 0.7 W / (m · K), and sodium acetate in the solid phase does not convect. Soda heat transfer is poor. As a result, the heat storage material made of sodium acetate is highly likely to be undissolved.
既述のように圧縮機１２の排熱で固相状態の蓄熱材３を溶解させた場合、第６実施形態では、冷媒管Ｐの一部を担った配管５を利用して蓄熱材３の溶け残りを抑制できる。そのため、空気調和機１１の運転が停止された後に液相状態の蓄熱材３が過冷却された際、それ以前の蓄熱材３の溶け残りを原因として、過冷却された蓄熱材３が発核されることがないので、蓄熱材３を過冷却された状態に維持できる。
As described above, when the solid state heat storage material 3 is dissolved by the exhaust heat of the
したがって、第６実施形態では、発核手段４を用いて任意なタイミングで過冷却された蓄熱材３を発核操作することにより、蓄熱材３を発核させて、この蓄熱材３から潜熱を放出して配管５内の冷媒を加熱することが可能である。
Therefore, in the sixth embodiment, the heat storage material 3 is nucleated by performing the nucleation operation on the heat storage material 3 supercooled at an arbitrary timing using the nucleation means 4, and latent heat is generated from the heat storage material 3. It is possible to discharge and heat the refrigerant in the
なお、断面が円形で、かつ、その直径が、蓄熱槽２の一側壁２ａと他側壁２ｂとの間の離間距離の例えば７０％程度以上と太い配管５をサーペンタイン状に形成した構成でも、蓄熱材３の溶け残りを抑制して固相状態の蓄熱材３を素早く溶かすことは可能である。しかし、この場合、蓄熱槽２に占める配管５の容積が増えるので、それに応じて蓄熱槽２に収容される蓄熱材３の量が少なくなる。そのため、発核に伴って放出される熱量が減って、蓄熱装置の放熱性能が低下するので好ましくない。
Even in a configuration in which the
これに対し、第６実施形態において、配管５の大部分を占める中間管部８の各部の断面形状は、楕円形乃至は長円形である。このため、蓄熱材３の量が多く確保されるに伴い、蓄熱装置１の放熱性能を向上できる点で好ましい。
On the other hand, in the sixth embodiment, the cross-sectional shape of each part of the
図１５は第７の実施の形態を示している。第７実施形態は以下の説明において第６実施形態とは相違し、それ以外は第６実施形態と同じである。このため、第６実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、第６実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。又、説明においては必要により図１２及び図５等も参照する。 FIG. 15 shows a seventh embodiment. The seventh embodiment is different from the sixth embodiment in the following description, and is otherwise the same as the sixth embodiment. For this reason, about the structure which show | plays the same or same function as 6th Embodiment, the code | symbol same as 6th Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the description, reference is also made to FIGS.
第７実施形態は、配管５のサーペンタイン状をなす中間管部８が有する複数の直管部位８ａの配置が第６実施形態とは異なる。
The seventh embodiment is different from the sixth embodiment in the arrangement of the plurality of
詳しくは、図１５に示すように相対的に下側に配置される直管部位８ａ程、急な角度で傾斜されている。この傾斜によって、蓄熱槽２の他側壁２ｂに寄った直管部位８ａの側縁（つまり、他側縁８ｄ）が下方に配置されるとともに、直管部位８ａの一側縁８ｃが上方に配置されている。こうした傾斜に拘わらず、各直管部位８ａの一側縁８ｃは、蓄熱槽２の外部から加熱される一側壁２ａに接触乃至は近接されている。
Specifically, as shown in FIG. 15, the
以上説明した構成により、相対的に下側に位置される直管部位８ａの一側縁８ｃは、熱源である圧縮機１２の上部１２ａに、より近付けられる。圧縮機１２の上部１２ａは下部１２ｂよりも高温になるので、圧縮機１２の高い熱を各直管部位８ａが受取り易くなる。これとともに、最も下位置の直管部位８ａの他側縁８ｄは、蓄熱槽２の底壁に、より接近する。このため、直管部位８ａを熱源とする蓄熱材３の加熱が、蓄熱槽２の底壁側でも良好に行なわれて、前記底壁側での蓄熱材３の溶け残りを、より確実に抑制することが可能である。
With the configuration described above, the one
なお、第７実施形態において、直管部位８ａの幅Ｗを、相対的に下側に位置される直管部位８ａほど大きくすると、これら直管部位８ａの他側縁８ｄを、蓄熱槽２の下部においてその他側壁２ｂに、より近付けることができるので好ましい。
In addition, in 7th Embodiment, when the width W of the
第７実施形態の蓄熱装置１及びこれを備えた空気調和機１１で、以上説明した以外の構成は、図１５に示されない構成を含めて第６実施形態と同じである。したがって、この第７実施形態においても、簡単な構成でありながら冷媒等の熱媒体が流通する配管５と過冷却可能な蓄熱材３との熱交換性能を向上することができる。さらに、蓄熱材３が固相状態から液相状態に変化する際の蓄熱材３の溶け残りを抑制でき、過冷却状態の蓄熱材３を任意のタイミングで発核させることが可能である。これとともに、配管５の容積を原因とする蓄熱材３の減少による放熱性能の低下を抑制可能な蓄熱装置１を提供することが可能である。又、この蓄熱装置１を備える空気調和機１１においては、蓄熱材３の発核に伴い潜熱を放出する蓄熱装置１により、暖房運転開始時において冷媒が加熱されるので、速やかに温風を吹き出すことが可能である。
In the
図１６〜図１８は第８の実施の形態を示している。第８実施形態は以下の説明において第６実施形態とは相違し、それ以外は第６実施形態と同じである。このため、第６実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、第６実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。又、説明においては必要により図５等も参照する。 16 to 18 show an eighth embodiment. The eighth embodiment is different from the sixth embodiment in the following description, and is otherwise the same as the sixth embodiment. For this reason, about the structure which show | plays the same or same function as 6th Embodiment, the code | symbol same as 6th Embodiment is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. In the description, reference is also made to FIG.
第８実施形態は、配管５を１本の管ではなく同一直径の複数本の管部材で形成した構成が第６実施形態とは異なる。
The eighth embodiment is different from the sixth embodiment in that the
詳しくは、管部材は断面円形の銅管で形成されている。複数本例えば２本の管部材５ｃ，５ｄが、蓄熱槽２の厚み方向（言い換えれば、蓄熱槽２の一側壁２ａと他側壁２ｂとを結ぶ方向）に並べられている。
Specifically, the tube member is formed of a copper tube having a circular cross section. A plurality of, for example, two
並べられた管部材５ｃ，５ｄ同士は、相互間での熱伝導が可能となるように接触されている。この場合、隣接する管部材５ｃ，５ｄをそれらの接触部で半田材料等金属のろう材を用いて接続することは、接触状態を機械的に保持できるとともに、管部材５ｃ，５ｄ同士の熱伝導性を高めることができるので好ましい。
The arranged
この第８実施形態において、サーペンタイン状に形成された中間管部８の幅Ｗは、管部材の使用数と直径を掛け算した値で規定される。これとともに、中間管部８の厚みＴは管部材５ｃ，５ｄの直径で規定される。
In the eighth embodiment, the width W of the
以上のように中間管部８が複数本の管部材５ｃ，５ｄで形成された構成によれば、中間管部８の厚みＴが第６実施形態と同じであるとした場合、第８実施形態の中間管部８の方がその長手方向に延びる溝が、隣接した管部材５ｃ，５ｄの上部間及び下部間に夫々形成されている分、表面積を多く確保できる。
As described above, according to the configuration in which the
そのため、固相状態の蓄熱材３を、圧縮機１２から中間管部８に伝えられた熱で、より効果的に加熱することが可能である。これとともに、過冷却状態の解除に伴って蓄熱材３が放出する潜熱で、中間管部８内の冷媒を、より効果的に加熱することも可能である。しかも、中間管部８の上下面に形成された前記溝に応じて蓄熱槽２に収容される蓄熱材３の量が増えるので、蓄熱装置１の放熱性能を向上することが可能である。
Therefore, it is possible to more effectively heat the heat storage material 3 in the solid phase with the heat transferred from the
更に、第８実施形態によれば、配管５の各部の断面積は同じであるので、冷媒が流通される流路が、急激に広がリ、或いは急激に狭められることがない。これにより、配管５での冷媒の流通抵抗を減らすことができる。
Furthermore, according to the eighth embodiment, since the cross-sectional areas of the respective parts of the
又、第８実施形態で、配管５の入口管部６と出口管部７とは、夫々中間管部８の両端に一体に連続して上下方向に延びた管部で形成されている。このため、冷媒管Ｐの第１管部Ｐ１と入口管部６とは、夫々の端面形状に応じた接続端部を有する第１継手管（図示しない）を介して接続される。空気調和機１１の運転中、第１継手管内の冷媒は二つの入口管部６に吸込まれる。同様に、冷媒管Ｐの第２管部Ｐ２と出口管部７とは、夫々の端面形状に応じた接続端部を有する第２継手管（図示しない）を介して接続される。空気調和機１１の運転中、二つの出口管部７から流出された冷媒は、第２継手管内で合流されてから第２管部Ｐ２を経由して圧縮機１２に吸込まれる。
Further, in the eighth embodiment, the
第８実施形態の蓄熱装置１及びこれを備えた空気調和機１１で、以上説明した以外の構成は、図１６〜図１８に示されない構成を含めて第６実施形態と同じである。したがって、この第８実施形態においても、簡単な構成でありながら冷媒等の熱媒体が流通する配管５と過冷却可能な蓄熱材３との熱交換性能を向上することができる。さらに、過冷却をすることが可能な蓄熱材３が固相状態から液相状態に変化する際の蓄熱材３の溶け残りを抑制でき、過冷却状態の蓄熱材３を任意のタイミングで発核させることが可能である。これとともに、配管５の容積を原因とする蓄熱材３の減少による放熱性能の低下を抑制可能な蓄熱装置１を提供することが可能である。
In the
又、この蓄熱装置１を備える空気調和機１１においては、蓄熱材３の発核に伴い潜熱を放出する蓄熱装置１により、暖房運転開始時において冷媒が加熱される。このため、速やかに温風を吹き出すことが可能である。
Further, in the
なお、第７実施形態で説明した中間管部８の各直管部位８ａを傾斜させる技術は、第８実施形態の蓄熱装置が備える配管５の各直管部位８ａに対して適用することが可能である。
The technique for inclining each
以上のように本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であるとともに、発明の要旨を逸脱しない限り、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形などは、発明の範囲に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
外部の熱を受ける蓄熱槽と、
この蓄熱槽に収容される蓄熱材と、
入口管部、出口管部、及びこれら入口管部と出口管部を接続しかつ前記蓄熱材と接して配置される中間管部を有し、この中間管部が、１８０°を超える曲げ角度で曲げられた複数の折返し部位を有するサーペンタイン状に形成されていて、前記入口管部から前記出口管部に向けて熱媒体が流通される配管と、を具備することを特徴とする蓄熱装置。
［２］
外部の熱を受ける蓄熱槽と、
この蓄熱槽に収容され過冷却をすることが可能な蓄熱材と、
この蓄熱材の過冷却状態を解除する発核手段と、
入口管部、出口管部、及びこれら入口管部と出口管部を接続しかつ前記蓄熱材と接して配置される中間管部を有し、この中間管部が、１８０°を超える曲げ角度で曲げられた複数の折返し部位を有するサーペンタイン状に形成されていて、前記入口管部から前記出口管部に向けて熱媒体が流通される配管と、を具備することを特徴とする蓄熱装置。
［３］
前記中間管部を有する複数本の管部材で前記配管が形成されていて、隣り合って配置された前記各管部材がそれらの折返し部位を相対的に外側と内側に配置して並べられていることを特徴とする［１］又は［２］に記載の蓄熱装置。
［４］
相対的に外側に配置された前記折返し部位と相対的に内側に配置された前記折返し部位とが接していることを特徴とする［３］に記載の蓄熱装置。
［５］
前記中間管部が前記折返し部位に連続する直管部位を有しており、隣り合って配置された前記各管部材の前記直管部位同士が離れていることを特徴とする［３］又は［４］に記載の蓄熱装置。
［６］
前記中間管部の蛇行方向に隣り合った部位で挟まれて、前記蛇行方向に隣り合った前記折返し部位同士を離れた状態に保持するスペーサを、更に備えることを特徴とする［１］から［５］のうちのいずれかに記載の蓄熱装置。
［７］
前記中間管部の少なくとも一部を結束して、前記蛇行方向に隣り合った前記折返し部位同士を接触した状態に保持するバンドを、更に備えることを特徴とする［１］から［５］のうちのいずれかに記載の蓄熱装置。
［８］
前記中間管部の蛇行方向に隣り合った部位で挟まれた金属製の伝熱部材を、更に備えることを特徴とする［１］から［５］のうちのいずれかに記載の蓄熱装置。
［９］
前記中間管部の幅がこの中間管部の厚みより広いことを特徴とする［１］から［８］のうちのいずれかに記載の蓄熱装置。
［１０］
前記蓄熱槽の厚み方向に沿う前記中間管部の断面が、楕円形ないしは長円形で、この断面の形状における長軸で前記中間管部の幅が規定されていることを特徴とする［１０］に記載の蓄熱装置。
［１１］
前記中間管部が、前記蓄熱槽の厚み方向に並べられて互に接触された複数の管部材で形成されていることを特徴とする［９］に記載の蓄熱装置。
［１２］
前記蓄熱槽が有した一側壁の上部で受熱できるように前記蓄熱槽が配設されるとともに、前記中間管部が前記蓄熱槽の横方向に延びる複数の直管部位を有していて、これら直管部位のうちで下側位置の直管部位ほど、前記厚み方向に前記一側壁から隔たった前記蓄熱槽の他側壁寄りの端を下端として急角度で傾斜されていることを特徴とする［８］から［１１］のうちのいずれかに記載の蓄熱装置。
［１３］
冷媒管に冷媒を循環させる圧縮機を有するヒートポンプ式の空気調和機において、［１］から［１２］のうちのいずれかに記載の蓄熱装置を備え、この蓄熱装置が有する蓄熱槽が前記圧縮機と熱交換できるように配設されるとともに、前記蓄熱装置が有する配管が前記冷媒管の一部を担っていることを特徴とする空気調和機。
Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope of the invention, and also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims at the beginning of the application of the present application will be added.
[1]
A heat storage tank that receives external heat;
A heat storage material accommodated in the heat storage tank;
An inlet pipe section, an outlet pipe section, and an intermediate pipe section that connects the inlet pipe section and the outlet pipe section and is disposed in contact with the heat storage material, and the intermediate pipe section has a bending angle exceeding 180 °. A heat storage device comprising: a pipe that is formed in a serpentine shape having a plurality of bent folded portions, and through which a heat medium flows from the inlet pipe portion toward the outlet pipe portion.
[2]
A heat storage tank that receives external heat;
A heat storage material that is housed in this heat storage tank and can be supercooled,
Nucleation means for releasing the supercooled state of the heat storage material,
An inlet pipe section, an outlet pipe section, and an intermediate pipe section that connects the inlet pipe section and the outlet pipe section and is disposed in contact with the heat storage material, and the intermediate pipe section has a bending angle exceeding 180 °. A heat storage device comprising: a pipe that is formed in a serpentine shape having a plurality of bent folded portions, and through which a heat medium flows from the inlet pipe portion toward the outlet pipe portion.
[3]
The pipe is formed by a plurality of pipe members having the intermediate pipe part, and the pipe members arranged adjacent to each other are arranged with their folded portions relatively arranged on the outer side and the inner side. The heat storage device according to [1] or [2].
[4]
The heat storage device according to [3], wherein the folded portion disposed relatively outside and the folded portion disposed relatively inside are in contact with each other.
[5]
[3] or [3], wherein the intermediate pipe part has a straight pipe part continuous to the folded part, and the straight pipe parts of the pipe members arranged adjacent to each other are separated from each other. 4].
[6]
[1] to [1], further comprising a spacer that is sandwiched between portions adjacent to each other in the meandering direction of the intermediate tube portion and holds the folded portions adjacent to each other in the meandering direction away from each other. 5].
[7]
[1] to [5], further comprising a band that binds at least a part of the intermediate tube portion and holds the folded portions adjacent to each other in the meandering direction in contact with each other. The thermal storage apparatus in any one of.
[8]
The heat storage device according to any one of [1] to [5], further comprising a metal heat transfer member sandwiched between portions adjacent to each other in the meandering direction of the intermediate tube portion.
[9]
The heat storage device according to any one of [1] to [8], wherein a width of the intermediate tube portion is wider than a thickness of the intermediate tube portion.
[10]
The cross section of the intermediate pipe portion along the thickness direction of the heat storage tank is elliptical or oval, and the width of the intermediate pipe portion is defined by the long axis in the shape of the cross section [10] The heat storage device described in 1.
[11]
The heat storage device according to [9], wherein the intermediate tube portion is formed of a plurality of tube members arranged in contact with each other in the thickness direction of the heat storage tank.
[12]
The heat storage tank is disposed so that heat can be received at the upper part of one side wall of the heat storage tank, and the intermediate pipe portion has a plurality of straight pipe portions extending in the lateral direction of the heat storage tank. The straight pipe part at the lower position among the straight pipe parts is inclined at a steep angle with the end closer to the other side wall of the heat storage tank separated from the one side wall in the thickness direction as a lower end. The thermal storage device according to any one of [8] to [11].
[13]
A heat pump type air conditioner having a compressor that circulates refrigerant in a refrigerant pipe, comprising the heat storage device according to any one of [1] to [12], wherein the heat storage tank of the heat storage device is the compressor. An air conditioner, wherein the air conditioner is disposed so as to be able to exchange heat with a pipe, and a pipe of the heat storage device serves as a part of the refrigerant pipe.
又、本明細書に記載された実施形態には以下の発明が含まれている。 Moreover, the following invention is included in embodiment described in this specification.
[１]
外部の熱を受ける蓄熱槽と、
この蓄熱槽に収容される蓄熱材と、
入口管部、出口管部、及びこれら入口管部と出口管部を接続しかつ前記蓄熱材と接して配置される中間管部を有し、この中間管部の幅が前記中間管部の厚みより広く、かつ、前記中間管部が前記蓄熱材より熱伝導率が大きい材質で形成されていて、前記入口管部から前記出口管部に向けて熱媒体が流通される配管と、
を具備することを特徴とする蓄熱装置。
[1]
A heat storage tank that receives external heat;
A heat storage material accommodated in the heat storage tank;
An inlet pipe section, an outlet pipe section, and an intermediate pipe section that connects the inlet pipe section and the outlet pipe section and is in contact with the heat storage material, and the width of the intermediate pipe section is the thickness of the intermediate pipe section A pipe that is wider and the intermediate pipe part is formed of a material having a higher thermal conductivity than the heat storage material, and through which the heat medium flows from the inlet pipe part to the outlet pipe part;
A heat storage device comprising:
[２]
外部の熱を受ける蓄熱槽と、
この蓄熱槽に収容され過冷却をすることが可能な蓄熱材と、
この蓄熱材の過冷却状態を解除する発核手段と、
入口管部、出口管部、及びこれら入口管部と出口管部を接続しかつ前記蓄熱材と接して配置される中間管部を有し、この中間管部の幅が前記中間管部の厚みより広く、かつ、前記中間管部が前記蓄熱材より熱伝導率が大きい材質で形成されていて、前記入口管部から前記出口管部に向けて熱媒体が流通される配管と、
を具備することを特徴とする蓄熱装置。
[2]
A heat storage tank that receives external heat;
A heat storage material that is housed in this heat storage tank and can be supercooled,
Nucleation means for releasing the supercooled state of the heat storage material,
An inlet pipe section, an outlet pipe section, and an intermediate pipe section that connects the inlet pipe section and the outlet pipe section and is in contact with the heat storage material, and the width of the intermediate pipe section is the thickness of the intermediate pipe section A pipe that is wider and the intermediate pipe part is formed of a material having a higher thermal conductivity than the heat storage material, and through which the heat medium flows from the inlet pipe part to the outlet pipe part;
A heat storage device comprising:
[３]
前記蓄熱槽の厚み方向に沿う前記中間管部の断面が、楕円形ないしは長円形で、この断面の形状における長軸で前記中間管部の幅が規定されていることを特徴とする[１]又は[２]に記載の蓄熱装置。
[3]
A cross section of the intermediate pipe portion along the thickness direction of the heat storage tank is elliptical or oval, and the width of the intermediate pipe portion is defined by the long axis in the shape of the cross section [1] Or the thermal storage apparatus as described in [2].
[４]
前記中間管部が、前記蓄熱槽の厚み方向に並べられて互に接触された複数の管部材で形成されていることを特徴とする[１] 又は[２]に記載の蓄熱装置。
[4]
The heat storage device according to [1] or [2], wherein the intermediate tube portion is formed of a plurality of tube members arranged in contact with each other in the thickness direction of the heat storage tank.
[５]
前記蓄熱層が有した一側壁の上部で受熱できるように前記蓄熱槽が配設されるとともに、前記中間管部が前記蓄熱槽の横方向に延びる複数の直管部位を有するサーペンタイン状に形成されていて、前記直管部位のうちで下側位置の直管部位ほど、前記厚み方向に前記一側壁から隔たった前記蓄熱槽の他側壁寄りの端を下端として急角度で傾斜されていることを特徴とする[１]から[４]のうちのいずれかに記載の蓄熱装置。
[5]
The heat storage tank is disposed so that heat can be received at an upper portion of one side wall of the heat storage layer, and the intermediate pipe portion is formed in a serpentine shape having a plurality of straight pipe portions extending in a lateral direction of the heat storage tank. And the straight pipe part at the lower position among the straight pipe parts is inclined at a steep angle with the end closer to the other side wall of the heat storage tank separated from the one side wall in the thickness direction as a lower end. The heat storage device according to any one of [1] to [4], which is characterized.
[６]
冷媒管に冷媒を循環させる圧縮機を有するヒートポンプ式の空気調和機において、[１]から[５]のうちのいずれかに記載の蓄熱装置を備え、この蓄熱装置が有する蓄熱槽が前記圧縮機と熱交換できるように配設されるとともに、前記蓄熱装置が有する配管が前記冷媒管の一部を担っていることを特徴とする空気調和機。
[6]
A heat pump type air conditioner having a compressor that circulates refrigerant in a refrigerant pipe, comprising the heat storage device according to any one of [1] to [5], wherein the heat storage tank of the heat storage device includes the compressor. An air conditioner, wherein the air conditioner is disposed so as to be able to exchange heat with a pipe, and a pipe of the heat storage device serves as a part of the refrigerant pipe.
１…蓄熱装置、２…蓄熱槽、２ａ…蓄熱槽の一側壁、２ｂ…蓄熱槽の他側壁、３…蓄熱材、４…発核手段、５…配管、５ａ〜５ｄ…管部材、６…入口管部、７…出口管部、８…中間管部、８ａ…直管部位、８ｂ，８ｂ１，８ｂ２…曲管部位(折返し部位)、８ｃ…中間管部の一側縁、８ｄ…中間管部の他側縁、８ｅ…折返し部位、９…スペーサ、１１…空気調和機、１２…圧縮機、１２ａ…圧縮機の上部、Ｔ…冷媒管、ｒ１，ｒ２…曲げ半径、Ｏ１…曲げ半径ｒ１の中心、Ｏ２…曲げ半径ｒ２の中心、Ｍ…中心間距離、２２…バンド、２４…伝熱部材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
この蓄熱槽に収容される蓄熱材と、
入口管部、出口管部、及びこれら入口管部と出口管部を接続しかつ前記蓄熱材と接して配置される中間管部を有し、この中間管部が、１８０°を超える曲げ角度で曲げられた複数の折返し部位を有するサーペンタイン状に形成されていて、前記入口管部から前記出口管部に向けて熱媒体が流通される配管と、
前記中間管部の蛇行方向に隣り合った前記折返し部位の間に挟んで設けたスペーサと、
を具備することを特徴とする蓄熱装置。 A heat storage tank that receives external heat;
A heat storage material accommodated in the heat storage tank;
An inlet pipe section, an outlet pipe section, and an intermediate pipe section that connects the inlet pipe section and the outlet pipe section and is disposed in contact with the heat storage material, and the intermediate pipe section has a bending angle exceeding 180 °. A pipe that is formed in a serpentine shape having a plurality of bent folded portions, and through which a heat medium flows from the inlet pipe portion toward the outlet pipe portion,
A spacer provided between the folded portions adjacent to each other in the meandering direction of the intermediate tube portion;
A heat storage device comprising:
この蓄熱槽に収容され過冷却をすることが可能な蓄熱材と、
この蓄熱材の過冷却状態を解除する発核手段と、
入口管部、出口管部、及びこれら入口管部と出口管部を接続しかつ前記蓄熱材と接して配置される中間管部を有し、この中間管部が、１８０°を超える曲げ角度で曲げられた複数の折返し部位を有するサーペンタイン状に形成されていて、前記入口管部から前記出口管部に向けて熱媒体が流通される配管と、
前記中間管部の蛇行方向に隣り合った前記折返し部位の間に挟んで設けたスペーサと、
を具備することを特徴とする蓄熱装置。 A heat storage tank that receives external heat;
A heat storage material that is housed in this heat storage tank and can be supercooled,
Nucleation means for releasing the supercooled state of the heat storage material,
An inlet pipe section, an outlet pipe section, and an intermediate pipe section that connects the inlet pipe section and the outlet pipe section and is disposed in contact with the heat storage material, and the intermediate pipe section has a bending angle exceeding 180 °. A pipe that is formed in a serpentine shape having a plurality of bent folded portions, and through which a heat medium flows from the inlet pipe portion toward the outlet pipe portion,
A spacer provided between the folded portions adjacent to each other in the meandering direction of the intermediate tube portion;
A heat storage device comprising:
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