JP6600125B2 - 畜熱装置及び空気調和機 - Google Patents

Description

この発明の実施形態は、相変化材を用いた蓄熱装置、及びこの蓄熱装置を備えた空気調和機に関係している。

蓄熱装置は熱交換対象物と組み合わされて使用され、熱交換対象物が発生した熱を吸収して蓄え、そして熱交換対象物の温度が下がった時に熱交換対象物へと熱を放出する。

特開２０１１−１６３６６３号公報

蓄熱装置には、従来よりも高い蓄熱容量を有すること、熱交換対象物との熱伝達効率を従来よりも高くすること、従来よりも小型であること、そして従来よりも製造コストが低いことが、要求されている。

実施形態の目的は、従来よりも小型軽量でありながら大きな熱容量を有し、熱交換対象物との間の高い伝熱効率を有し、しかも製造コストも安い、蓄熱装置、及びこの蓄熱装置を備えた空気調和機を提供することである。

１つの実施形態に従った蓄熱装置は、相変化する蓄熱材を収容した１つの室を有しており自在に形状を変化可能な柔軟性を有し熱交換対象物の表面に宛がわれ前記表面に沿い広がっている１つの蓄熱材容器と、蓄熱材容器よりも高い剛性及び湾曲可能な可撓性を有し前記熱交換対象物の前記表面とは反対側で蓄熱材容器に宛がわれ蓄熱材容器に沿い広がっている蓄熱材容器支持体と、を備える。前記蓄熱装置は、熱交換対象物の表面に蓄熱材容器が宛がわれたときの蓄熱材容器の表面形状に従う蓄熱材容器支持体の形状を維持する形状維持構造をさらに備える。そして、形状維持構造は、熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位に蓄熱材容器が宛がわれたときの蓄熱材容器の上下方向に沿い相互に離間した複数の位置において蓄熱材容器支持体に取り付けられた複数の形状維持部材を含んでいる。複数の形状維持部材の夫々は、蓄熱材容器支持体の表面に沿い前記上下方向と交差する方向に弾性力を発揮する弾性体であり、複数の形状維持部材が蓄熱材容器支持体に対し弾性力により負荷する形状維持力は、前記上下方向において下方に位置する形状維持部材の方が上方に位置する形状維持部材よりも大きくなるよう設定されていて、蓄熱材容器中の蓄熱材の全体の熱抵抗を一定にする。
１つの実施形態に従った空気調和機は、冷媒が循環する配管と、配管に介在され冷媒を圧縮加熱して配管に送り出す圧縮器と、配管に介在され圧縮器により圧縮加熱された冷媒を断熱蒸発させる蒸発器と、を備えているとともに、前記圧縮器の表面に宛がわれた蓄熱材容器を備えた上記１つの実施形態に従った蓄熱装置を備えている。

図１は、第１実施形態に従っている蓄熱装置が圧縮器に組み合わされている空気調和機の主要部の概略的な斜視図である。 図２は、図１の圧縮器に組み合わされている蓄熱装置の概略的な拡大斜視図である。 図３は、図２の圧縮器と蓄熱装置との概略的な水平断面図である。 図４の（Ａ）は、図１乃至図３中に示されている圧縮器の運転開始からの時間の経過に伴う、図１乃至図３中に示されている蓄熱装置の蓄熱容器中の畜熱材の上部と下部の温度の変化、及び、図１乃至図３中に示されている蓄熱装置から蓄熱材容器支持体及び形状維持構造を省略した場合における蓄熱容器中の畜熱材の上部と下部の温度の変化、を概略的に示す図であり、そして、 図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）の２点鎖線で囲った部位の拡大図である。 図５は、図１の圧縮器に組み合わされている第２実施形態に従っている蓄熱装置の概略的な水平断面図である。 図６は、図１の圧縮器に組み合わされている第３実施形態に従っている蓄熱装置の概略的な水平断面図である。 図７は、図１の圧縮器に組み合わされる第４実施形態に従っている蓄熱装置の概略的な斜視図である。 図８の（Ａ）は、図１の圧縮器に組み合わされる第５実施形態に従っている蓄熱装置の概略的な斜視図であり、そして、 図８の（Ｂ）は、図８の（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った蓄熱装置の概略的な縦断面図である。

［第１実施形態］
図１乃至図４を参照しながら、公知の空気調和機１０に組み合わされた第１実施形態に従っている蓄熱装置１２−１について説明する。

空気調和機１０は、冷媒が循環する配管１０ａと、配管１０ａに介在され冷媒を圧縮加熱して配管１０ａに送り出す圧縮器１０ｂと、配管１０ａに介在され圧縮器１０ｂにより圧縮加熱された冷媒を断熱蒸発させる蒸発器１０ｃと、を基本的に備える。この実施形態においては、圧縮器１０ｂが熱交換対象物である。

蓄熱装置１２−１は、相変化する流体状の蓄熱材を収容し自在に形状を変化可能な柔軟性を有し熱交換対象物（この実施形態では圧縮器１０ｂ）の表面に宛がわれ前記表面に沿い広がっている蓄熱材容器１２ａを備える。

この実施形態において、相変化する蓄熱材は、液体と固体との間で相変化する際に必要な潜熱を利用することを特徴とする物質（PCM: Phase Change Material）であり、相変化材又は潜熱蓄熱材とも呼ばれている。蓄熱及び放熱の為に潜熱を主として利用するので、熱交換対象物（この実施形態では圧縮器１０ｂ）の表面温度に近い融点を持つ相変化蓄熱材が使用される。吸熱（熱回収）と放熱（熱供給）との間に大きな時間差が存在する場合には、融点を下回っても液体状態のまま温度が低下し続ける過冷却が可能な相変化蓄熱材を使用することがさらに好ましくなる。過冷却が可能な相変化蓄熱材を使用すれば、蓄熱及び放熱の為に潜熱をさらに有効に利用することが出来る。このような相変化蓄熱材としては、例えば酢酸ナトリウム３水和物，硫酸ナトリム１０水和物、パラフィン等を使用することが可能である。

例えば熱源温度が１００℃以下であり周囲環境温度が２０℃の場合には、融点が５０℃前後の酢酸ナトリウム３水和物を相変化する蓄熱材として使用すれば、蓄熱材として潜熱を利用することが出来ず顕熱のみを利用する融点が約０℃の水を使用した場合と比較して、単位体積当たりにより多くの熱量を蓄えられる。

従って、相変化する蓄熱材を使用することにより、一定の蓄熱容量であれば相変化する蓄熱材の使用量を少なくすることが出来るので蓄熱材容器１２ａを小さくすることが出来、ひいては蓄熱装置１２−１の全体の寸法を小型化することを可能にする。

蓄熱材容器１２ａは、内部に収容した蓄熱材から受ける圧力に応じて自在に形状を変化可能な柔軟性を有し内部に収容した蓄熱材により損傷しない性質（耐蓄熱材性）を有するとともに、宛てがわれる熱交換対象物（この実施形態では圧縮器１０ｂ）の表面からの熱により変質や損傷を生じない。このような蓄熱材容器１２ａは、例えばビニールの如き軟質プラスチックのフィルム，例えば厚さが略１００μｍのフィルム状に加工されている例えばアルミニウム等の金属，又はこれらのフィルム状の材料を積層した複合材により形成することが出来る。

このような柔軟性を有した蓄熱材容器１２ａは、それが宛がわれる熱交換対象物の表面が種々の３次元形状を有していていても、前記表面に対しより良好に密着することが出来る。しかも蓄熱材容器１２ａは前記表面に沿う形状とされていることにより、それが宛がわれる熱交換対象物の表面との接触面積を大きくすることが出来、蓄熱材容器１２ａに収容されている蓄熱材の全体を熱交換対象物の前記表面に接近して配置することが出来る。このことは熱交換対象物の前記表面と蓄熱材容器１２ａに収容されている蓄熱材の全体との間の伝熱効率を向上させ、前記蓄熱材の全体をより有効に使用することを可能にする。

蓄熱装置１２−１はさらに、蓄熱材容器よりも高い剛性及び湾曲可能な可撓性を有し前記熱交換対象物の前記表面とは反対側で蓄熱材容器１２ａに宛がわれ蓄熱材容器１２ａに沿い広がっている蓄熱材容器支持体１２ｂを備える。

このような蓄熱材容器支持体１２ｂは例えば略０．２ｍｍ乃至略０．５ｍｍの厚さを有した金属板又はプラスチック板から作成できるが、蓄熱装置１２−１が空気調和機１０の熱交換対象物としての圧縮器１０ｂと組み合わされて使用されることを考えると耐候性の高い例えばステンレスの金属板や例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のプラスチック板であることが好ましい。

蓄熱装置１２−１はさらに、熱交換対象物の表面に蓄熱材容器１２ａが宛がわれたときの蓄熱材容器１２ａの表面形状に従う蓄熱材容器支持体１２ｂの形状を維持する形状維持構造１４を備えており、蓄熱材容器１２ａ中に収容されている蓄熱材の全体における熱抵抗を一定にする。

形状維持構造１４を伴った蓄熱材容器支持体１２ｂが無い状態で、平坦状の蓄熱材容器１２ａが平面を熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）に宛がわれ使用されている間に蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材が液相状態になると、蓄熱材容器１２ａは前述した如く柔軟性を有しているので、蓄熱材容器１２ａ中で蓄熱材は重力の作用により下方に向かい移動する。この結果として、蓄熱材容器１２ａの縦断面における下方部位が上方部位に比べて水平方向に大きく膨らんでしまう。

この場合には、熱交換対象物の表面の上下方向延出部位に対する蓄熱材容器１２ａの縦断面における上方部位の密着度が低下し、蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材において蓄熱材容器１２ａの上方部位中に収容されている部分では、熱交換対象物の表面の上下方向延出部位からの熱伝達効率が悪くなる。蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材において蓄熱材容器１２ａの縦断面の膨らんだ下方部位中に収容されている部分では、熱交換対象物の表面の上下方向延出部位から水平方向に遠ざかるにつれて熱交換対象物の表面の上下方向延出部位に対する熱伝達効率が悪くなる。この場合、蓄熱材容器１２ａの縦断面における水平方向の厚さが上方部位から下方部位まで一定である場合に比べると、蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材の全体が所定の時間に吸収できる吸熱量が少なくなる。

この問題は、第１の実施形態において過冷却可能な相変化蓄熱材としての使用可能性が指摘されていた例えば酢酸ナトリウム３水和物，硫酸ナトリム１０水和物、パラフィン等を相変化蓄熱材として使用した場合には、特に顕著になる。

なぜならば、これらの過冷却可能な相変化蓄熱材の熱伝導率は一般的に低く（即ち熱が伝わりにくく）、例えば酢酸ナトリウム３水和物の熱伝導率は０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であり、比熱×分子密度が大きく（温度変化しにくく）、熱伝導率を分子、密度と比熱の積を分母として表す温度拡散率は低い。吸熱する際の初期には相変化蓄熱材は固体であり、固体から液体に相変化する過程で相変化蓄熱材は潜熱を蓄える。固体状態での熱の伝達は熱伝導により行われるので、過冷却可能な相変化蓄熱材では熱源から遠いほど温度が上昇しにくくなる。

比熱×密度が大きいことは多くの熱を蓄えられることを意味しており畜熱の観点からは有利である。

放熱時に潜熱の長期にわたる保存を可能にする過冷却を可能にするには、吸熱時に蓄熱材を完全に溶かすことができなければならない。したがって、比熱×密度が大きい蓄熱材が吸熱時に吸熱量が少なく蓄熱材を完全に溶かすことが出来なかった場合には、放熱時に潜熱を長期にわたり保存できなくことを意味する。

さらに、蓄熱材容器１２ａに収容されている蓄熱材の縦断面における水平方向の厚さが前記縦断面の上方部位から下方部位に向かい増大する場合には、吸熱時の蓄熱材の縦断面において熱交換対象物の表面（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）から水平方向に最も離れた表面における温度が、前記厚さが薄い上方部位では前記厚さが大きい下方部位に比べ高くなる。即ち、前記蓄熱材において前記厚さが薄い上方部位は前記厚さが大きい下方部位に比べ早く溶け外部空間との温度差が大きくなり、外部空間への放熱量が多くなる。従って、熱交換対象物からの吸熱効率が低下し、蓄熱材容器１２ａに収容されている蓄熱材の全体が溶けるまでに要する時間が長くなる。

蓄熱装置１２−１の蓄熱材容器支持体１２ｂ及び形状維持構造１４は、熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）に宛がわれた平坦な蓄熱材容器１２ａが、熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）からの吸熱により蓄熱材を固体状態から液体状態に相変化させる間に、液体状態になった蓄熱材が重力に作用により蓄熱材容器支持体１２ｂ中で下方に移動することを効果的に阻止する。

この結果として、熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）に宛がわれた平坦な蓄熱材容器１２ａは、その中に収容されている蓄熱材とともに、縦断面における水平方向厚さを一定に維持することが出来る。そして、熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）に宛がわれた蓄熱材容器１２ａの表面部位の前記部位に対する密着性も前記表面部位の全体に渡り常に一定に維持することが出来る。このことは、熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）と蓄熱材容器１２ａの前記表面部位との間の熱伝達効率を前記表面部位の全体に渡り常に一定に維持することが出来ることを意味する。さらには、蓄熱材容器１２ａ中に収容されている蓄熱材の全体における水平方向への熱抵抗を均一に出来る。

そして、蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材の全体を、熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの外周面）からの熱により所望の時間で完全に固体状態から液体状態へと相変化させることが出来る。

また、前述した如くして液体状態の蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材に蓄えられた熱を蓄熱材の潜熱により予定されていた長時間にわたり保持することが出来る。さらに、熱が必要になった熱交換対象物（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂ）に対し、蓄熱材に蓄えられている熱を効率よく供給することが出来る。

蓄熱材容器支持体１２ｂはまた、柔軟性を有した蓄熱材容器１２ａが外力により損傷されるのを防止する。

蓄熱材容器支持体１２ｂはまた、蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材から外部空間への放熱を制限する。この為に、蓄熱材容器支持体１２ｂは蓄熱材容器１２ａとは反対側の表面を公知の断熱部材と組み合わせることが出来る。

この実施の形態においては、形状維持構造１４は、熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に蓄熱材容器１２ａが宛がわれたときの蓄熱材容器１２ａの上下方向に沿い相互に離間した複数の位置において蓄熱材容器支持体１２ｂに取り付けられた複数の形状維持部材１４ａを含んでいる、

詳細には、複数の形状維持部材１４ａの夫々は、蓄熱材容器支持体１２ｂの表面に沿い前記上下方向と交差する方向に弾性力を発揮するよう蓄熱材容器支持体１２ｂの表面に両端が取り付けられた弾性体であり、複数の形状維持部材１４ａが蓄熱材容器支持体１２ｂに対し弾性力により負荷する形状維持力は、前記上下方向において下方に位置する形状維持部材１４ａの方が上方に位置する形状維持部材よりも大きくなるよう設定されている。

このような弾性体は、蓄熱装置１２−１が空気調和機１０の熱交換対象物としての圧縮器１０ｂと組み合わされて使用されることを考えると耐候性の高い例えば金属性の引っ張りばねであることが好ましい。

弾性体による複数の形状維持部材１４ａの夫々が発生する弾性力間の差は、複数の形状維持部材１４ａの夫々が対応する上下方向位置における蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材の部位の水頭圧の差に略等しい。

複数の形状維持部材１４ａの弾性力が前述した如く設定されていることにより、蓄熱材容器支持体１２ｂ及び形状維持構造１４が蓄熱材容器１２ａに対する前述した如き機能を十分発揮しながら、蓄熱材容器１２ａよりも高い剛性を有した蓄熱材容器支持体１２ｂが柔軟性を有した蓄熱材容器１２ａを損傷させることを阻止している。

図４の（Ａ）には、熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位（この実施形態では、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に蓄熱材容器１２ａが宛がわれたときの熱交換経過時間に対する蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材の上部の温度変化と下部の温度変化の一例が、蓄熱材容器１２ａに蓄熱材容器支持体１２ｂ及び形状維持構造１４が組み合わされなかった場合（対策前）と蓄熱材容器１２ａに蓄熱材容器支持体１２ｂ及び形状維持構造１４が組み合わされた場合（対策後）の夫々について示されていて、夫々の場合の上方の実線及び上方の点線が蓄熱材の上部の温度変化を表している。

図４の（Ｂ）は、図４の（Ａ）中の２点鎖線により囲った部分の拡大図である。
図４の（Ａ）及び図４の（Ｂ）からは、前記対策前では蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材の上部の温度変化と下部の温度変化の差が大きかったのが、前記対策後にはこの差が小さくなっていることが分かる。

そして、図１中に示されている空気調和機１０は、第１実施形態の蓄熱装置１２−１と組み合わされることにより、暖房運転時における、除霜運転による吹き出し空気温度の低下や、暖房運転開始から温風吹き出し開始までに要する時間が長い又は温風吹き出し開始直後の温風の温度が低いというような従来の問題を、解決又は緩和することが出来るようになった。具体的には、空気調和機１０の暖房運転中に圧縮機１０ｂから排出される熱は、圧縮器１０ｂの周囲を取り囲んだ蓄熱装置１２−１の蓄熱容器１２ａに収容されている相変化材料の畜熱材に蓄えられる。空気調和機１０の暖房運転が一旦停止された後に暖房運転が再開された時には、圧縮器１０ｂが畜熱材に蓄えられている熱を吸収することが出来る。この結果として、暖房運転が再開された直後に圧縮機１０ｂから送り出される冷媒の温度を蓄熱装置１２−１が無かった従来に比べ高くすることが出来、ひいては空気調和機１０の暖房運転中における除霜運転による吹き出し空気温度の低下や、暖房運転開始から温風吹き出し開始までに要する時間が長い又は温風吹き出し開始直後の温風の温度が低いといった従来の問題を解決又は緩和出来る。
［第２実施形態］

次に、図５を参照しながら図１の公知の空気調和機１０に組み合わされた第２実施形態に従っている蓄熱装置１２−２について説明する。

この実施形態の蓄熱装置１２−２において前述した第１実施形態の蓄熱装置１２−１と同じ構成部材には同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。

この実施形態の蓄熱装置１２−２において前述した第１実施形態の蓄熱装置１２−１と異なっているのは、形状維持構造１４´の複数の形状維持部材１４´ａの構造である。

この実施形態の蓄熱装置１２−２の形状維持構造１４´もまた、熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に蓄熱材容器１２ａが宛がわれたときの蓄熱材容器１２ａの上下方向に沿い相互に離間した複数の位置において蓄熱材容器支持体１２ｂに取り付けられた複数の形状維持部材１４´ａを含んでいる。

しかしながら複数の形状維持部材１４´ａの夫々は蓄熱材容器支持体１２ｂの表面に沿い前記上下方向と交差する方向に延出した非弾性体を含む。複数の形状維持部材１４´ａの夫々の非弾性体は、蓄熱装置１２−２が空気調和機１０の熱交換対象物としての圧縮器１０ｂと組み合わされて使用されることを考えると耐候性の高い例えばステンレスの金属板や例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のプラスチック板であることが好ましい。

この実施形態において複数の形状維持部材１４´ａの夫々の非弾性体は、蓄熱材容器支持体１２ｂの外表面に沿い前記上下方向と交差する方向に延出し空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面を一周する環状の帯板である。複数の形状維持部材１４´ａの夫々の非弾性体の長さは、複数の形状維持部材１４´ａの非弾性体が蓄熱材容器支持体１２ｂに対し負荷する形状維持力が、前記上下方向において下方に位置する形状維持部材１４´ａの非弾性体の方が上方に位置する形状維持部材１４´ａよりも大きくなるよう設定されている。複数の形状維持部材１４´ａの夫々の非弾性体は予めそのような長さの環状の帯板になるよう予め形成されていることができるし、予めそのような長さに形成されている帯板の両端部に例えばフックとフック係合穴の如き係合部分及び被係合部分を形成しておき帯板の一端部の例えばフックの如き係合部分を他端部の例えばフック係合穴の如き被係合部分に係合させることによりそのような長さの環状の帯板にすることもできる。

非弾性体による複数の形状維持部材１４´ａの夫々の非弾性体が発生する形状維持力間の差は、複数の形状維持部材１４´ａの夫々が対応する上下方向位置における蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材の部位の水頭圧の差に略等しい。

このような非弾性体による複数の形状維持部材１４´ａは、第１実施形態の蓄熱装置１２−２の形状維持構造１４の弾性体による複数の形状維持部材１４ａと同様な作用を第２実施形態の蓄熱装置１２−２にもたらすことが出来る。

［第３実施形態］
次に、図６を参照しながら図１の公知の空気調和機１０に組み合わされた第３実施形態に従っている蓄熱装置１２−３について説明する。

この実施形態の蓄熱装置１２−３において前述した第１実施形態の蓄熱装置１２−１と同じ構成部材には同じ参照符号を付して詳細な説明は省略する。

この実施形態の蓄熱装置１２−３において前述した第１実施形態の蓄熱装置１２−１と異なっているのは、形状維持構造１４´´の複数の形状維持部材１４´´ａの構造である。

この実施形態の蓄熱装置１２−３の形状維持構造１４´´もまた、熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に蓄熱材容器１２ａが宛がわれたときの蓄熱材容器１２ａの上下方向に沿い相互に離間した複数の位置において蓄熱材容器支持体１２ｂに取り付けられた複数の形状維持部材１４´´ａを含んでいる。

しかしながら複数の形状維持部材１４´´ａの夫々は蓄熱材容器支持体１２ｂの表面に沿い前記上下方向と交差する方向に延出した非弾性体ＮＥと、前記交差する方向において非弾性体ＮＥに介在された弾性体ＥＭと、弾性体ＥＭの弾性力を調節する弾性力調節機構ＥＰＡをさらに含む。

複数の形状維持部材１４´´ａが蓄熱材容器支持体１２ｂに対し弾性力により負荷する形状維持力は、前記上下方向において下方に位置する形状維持部材１４´´ａの方が上方に位置する形状維持部材１４´´ａよりも大きくなるよう設定されている。

複数の形状維持部材１４´´ａの夫々の非弾性体ＮＥは、蓄熱装置１２−３が空気調和機１０の熱交換対象物としての圧縮器１０ｂと組み合わされて使用されることを考えると耐候性の高い例えばステンレスの金属板や例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）のプラスチック板であることが好ましい。

この実施形態において複数の形状維持部材１４´´ａの夫々の非弾性体ＮＥは、蓄熱材容器支持体１２ｂの外表面に沿い前記上下方向と交差する方向に延出し空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面よりも短い略Ｃ字形状の帯板である。弾性体ＥＭは非弾性体ＮＥの帯板の両端部間に介在されていて、弾性力調節機構ＥＰＡは非弾性体ＮＥの帯板の両端部と弾性体ＥＭとに貫通された公知の長さ調整要素である。この実施形態において長さ調整要素は、頭付きボルトとナットとの組み合わせであり、ナットを締めると非弾性体ＮＥの帯板の両端部間の距離が縮められ、弾性体ＥＭが圧縮される。

複数の形状維持部材１４´´ａの夫々の弾性体ＥＭは、蓄熱装置１２−３が空気調和機１０の熱交換対象物としての圧縮器１０ｂと組み合わされて使用されることを考えると耐候性の高い例えば合成ゴムであることが好ましい。

複数の形状維持部材１４´´ａの夫々の長さは、複数の形状維持部材１４´´ａが蓄熱材容器支持体１２ｂに対し負荷する形状維持力が、前記上下方向において下方に位置する形状維持部材１４´´ａの方が上方に位置する形状維持部材１４´´ａよりも大きくなるよう設定されている。

非弾性体ＮＥ及び弾性体ＥＭを含む複数の形状維持部材１４´´ａの夫々が発生する形状維持力間の差は、複数の形状維持部材１４´´ａの夫々が対応する上下方向位置における蓄熱材容器１２ａ中の蓄熱材の部位の水頭圧の差に略等しい。

このような非弾性体ＮＥ及び弾性体ＥＭを夫々が含む複数の形状維持部材１４´´ａは、第１実施形態の蓄熱装置１２−１の形状維持構造１４の弾性体による複数の形状維持部材１４ａと同様な作用を第３実施形態の蓄熱装置１２−３にもたらすことが出来る。

［第４実施形態］
次に、図７を参照しながら図１の公知の空気調和機１０に組み合わされた第４実施形態に従っている蓄熱装置１２−４について説明する。

この実施形態の蓄熱装置１２−４は、相変化する流体状の蓄熱材を収容し自在に形状を変化可能な柔軟性を有し熱交換対象物の表面に宛がわれ前記表面に沿い広がっている蓄熱材容器１２´ａを備えている。この実施形態の蓄熱装置１２−４において使用されている前記蓄熱材及び蓄熱材容器１２´ａの夫々の材料は、第１実施形態の蓄熱装置１２−１の前記蓄熱材及び蓄熱材容器１２ａの夫々の材料と同じである。

この実施形態の蓄熱材容器１２´ａが第１実施形態の蓄熱材容器１２ａと異なっているのは、蓄熱材容器１２´ａが所定の方向に並び相互に独立した複数の室ＣＢに区切られていて、熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に蓄熱材容器１２´ａが宛がわれたときに蓄熱材容器１２´ａの複数の室ＣＢが上下方向に並び配置されることである。

前述した如く熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に宛がわれた蓄熱材容器１２´ａの複数の室ＣＢ中の蓄熱材は、熱交換対象物（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂ）からの熱により固体状態から液体状態になったとしても、各室ＣＢ中の蓄熱材は各室ＣＢの壁により各室ＣＢ中で重力の作用により下方には移動できない。従って、蓄熱材容器１２´ａ中の蓄熱材の全体は、蓄熱材容器１２´ａの内部空間の上方部位から下方部位に移動して下方部位を前記上下方向と交差する水平方向に膨張させることがない。従って、蓄熱材容器１２´ａの内部空間の全体の蓄熱材の水平方向における寸法は略一定に保たれ、ひいては蓄熱材容器１２´ａの内部空間の全体の蓄熱材の熱伝達率を一定にすることが出来る。

このような実施形態の蓄熱装置１２−４の蓄熱材容器１２´ａは、前述した第１乃至第３実施形態の蓄熱装置１２−１，１２−２，１２−３の蓄熱材容器支持体１２ｂ及び形状維持構造１４，１４´，１４´´と組み合わされた蓄熱材容器１２ａと同様に作用することが出来る。

この実施形態の蓄熱装置１２−４の蓄熱材容器１２´ａは、前述した第１乃至第３実施形態のいずれかの蓄熱装置１２−１，１２−２，又は１２−３の蓄熱材容器支持体１２ｂ及び形状維持構造１４，１４´，又は１４´´と組み合されて使用されても良い。蓄熱材容器支持体１２ｂは、蓄熱材容器１２´ａが外力により損傷されるのを防止し、さらに、蓄熱材容器１２´ａからの放熱を低くする。前述した第１乃至第３実施形態のいずれかの蓄熱装置１２−１，１２−２，又は１２−３の蓄熱材容器支持体１２ｂの場合と同様に、蓄熱材容器支持体１２ｂに公知の断熱部材を組み合わせることもできる。

［第５実施形態］
次に、図８を参照しながら図１の公知の空気調和機１０に組み合わされた第５実施形態に従っている蓄熱装置１２−５について説明する。

この実施形態の蓄熱装置１２−５は、相変化する流体状の蓄熱材ＰＣＭを収容し自在に形状を変化可能な柔軟性を有し熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に宛がわれ前記部位に沿い広がっている蓄熱材容器１２ａを備えている。

この実施形態の蓄熱装置１２−５の蓄熱材ＰＣＭ及び蓄熱材容器１２ａの夫々の材料は、前述した第１実施形態の蓄熱装置１２−１の蓄熱材及び蓄熱材容器１２ａの夫々の材料と同じである。

この実施形態の蓄熱装置１２−５は、蓄熱材容器１２ａよりも高い剛性及び湾曲可能な可撓性を有し前記熱交換対象物の前記表面の前記部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）とは反対側で蓄熱材容器１２ａに宛がわれ蓄熱材容器１２ａに沿い広がっている蓄熱材容器支持体１２ｂと、をさらに備えている。

この実施形態の蓄熱装置１２−５の蓄熱材容器支持体１２ｂの材料は、前述した第１実施形態の蓄熱装置１２−１の蓄熱材容器支持体１２ｂの材料と同じである。

この実施形態において前記熱交換対象物（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂ）の上下方向中心線ＣＬと交差する方向における前記上下方向中心線ＣＬから蓄熱材容器１２ａの外表面までの距離は、前記上下方向の上方に向かうのに伴い拡大されている。

この実施形態では、蓄熱材容器支持体１２ｂが、全体として上下逆さまにされた裁頭円錐台形の筒形状に形成されていて、自身の材料そのものの強度により自立してこの形状を維持している。

全体としてこのような形状に維持されている蓄熱材容器支持体１２ｂは、柔軟性を有している蓄熱材容器１２ａが熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に宛がわれていて前記部位に沿い広がっている間に、前記熱交換対象物の前記表面の前記部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）とは反対側で蓄熱材容器１２ａに宛がわれる。

又は、蓄熱材容器１２ａにおいて熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に宛がわれる表面（内表面）とは反対側の表面に蓄熱材容器支持体１２ｂが付着され宛がわれている間に、熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に蓄熱材容器１２ａが宛がわれる。

この結果として、前記熱交換対象物（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂ）の上下方向中心線ＣＬと交差する方向における前記上下方向中心線ＣＬから蓄熱材容器１２ａの外表面までの距離が、前記上下方向の上方に向かうのに伴い拡大されることになる。

このように熱交換対象物の表面において上下方向に延出している部位（この実施形態でも、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に宛がわれた蓄熱材容器１２ａ中の固体状態の蓄熱材ＰＣＭは、圧縮器１０ｂの上下方向中心線ＣＬと交差する方向における上下方向中心線ＣＬから蓄熱材容器１２ａの外表面までの距離が小さな下方部位が圧縮器１０ｂの上下方向中心線ＣＬと交差する方向における上下方向中心線ＣＬから蓄熱材容器１２ａの外表面までの距離が大きな上方部位よりも先に溶けだす。そして、上方部位の依然として固体状態の蓄熱材ＰＣＭは、先に溶け出した前記下方部位の蓄熱材ＰＣＭ中に沈下し先に溶け出した前記下方部位の蓄熱材ＰＣＭを上方部位に向け押し出す。この結果として、蓄熱材容器１２ａの内部空間中に蓄熱材ＰＣＭの対流が生じ、この対流は蓄熱材容器１２ａの内部空間中の蓄熱材ＰＣＭの全体の固体状態から液体状態への相変化を早める。

一般的な空気調和機１０の圧縮器１０ｂは上方部位よりも下方部位の方が温度が低いので、第５実施形態に従っている蓄熱装置１２−５はその吸熱作用を十分に素早く行うことが出来る。

蓄熱材容器支持体１２ｂを、全体として上下逆さまにされた裁頭円錐台形の筒形状にすることは、第１実施形態において蓄熱材容器支持体１２ｂと組み合わされて使用されていた形状維持構造１４の複数の形状維持部材１４ａを使用し、複数の形状維持部材１４ａにおいて上方に位置する形状維持部材１４ａの発揮する例えば弾性力の如き形状維持力を下方に位置する形状維持部材１４ａの発揮する例えば弾性力の如き形状維持力よりも前述した水頭圧の差よりも大きくすることによっても、達成することが出来る。

第１乃至第５実施形態の蓄熱装置１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，そして１２−５の蓄熱材容器１２ａ又は１２´ａの表面において前記熱交換対象物の前記表面の前記部位（これら実施形態は、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）に宛がわれる部位には、前記熱交換対象物の前記表面の前記部位に対する熱伝達効率を高める熱伝達効率向上部材ＨＰ（図３のみに示されている）が設けられていることが好ましい。このような熱伝達効率向上部材ＨＰは高熱伝導率を有しているのはもちろんのこと、前記熱交換対象物の前記表面の前記部位（これら実施形態は、空気調和機１０の圧縮器１０ｂの表面の外周面）及びこの部位に宛がわれる蓄熱材容器１２ａ又は１２´ａの表面の部位に対する良好な密着性を有していることが好ましく、このような熱伝達効率向上部材ＨＰの一例はアルミシートである。

本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例示であり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、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。

１０…空気調和機、１０ａ…配管１０ａ、１０ｂ…圧縮器１０ｂ、１０ｃ…蒸発器、１２−１…蓄熱装置、１２ａ…蓄熱材容器、１２ｂ…蓄熱材容器支持体、１４…形状維持構造、１４ａ…形状維持部材、１２−２…蓄熱装置、１４´…形状維持構造、１４´ａ…形状維持部材、１２−３…蓄熱装置、１４´´…形状維持構造、１４´´ａ…形状維持部材、ＮＥ…非弾性体、ＥＭ…弾性体、ＥＰＡ…弾性力調節機構、１２−４…蓄熱装置、１２´ａ…蓄熱材容器、ＣＢ…室、１２−５…蓄熱装置、１２´ｂ…蓄熱材容器支持体、ＣＬ…中心線、ＰＣＭ…蓄熱材。

Claims (3)

1. 相変化する蓄熱材を収容した１つの室を有しており自在に形状を変化可能な柔軟性を有し熱交換対象物の表面に宛がわれ前記表面に沿い広がっている１つの蓄熱材容器と；
   蓄熱材容器よりも高い剛性及び湾曲可能な可撓性を有し前記熱交換対象物の前記表面とは反対側で蓄熱材容器に宛がわれ蓄熱材容器に沿い広がっている蓄熱材容器支持体と；そして、
   熱交換対象物の表面に蓄熱材容器が宛がわれたときの蓄熱材容器の表面形状に従う蓄熱材容器支持体の形状を維持する形状維持構造と、
   を備え、
   形状維持構造は、熱交換対象物の表面の上下方向に延出している部位に蓄熱材容器が宛がわれたときの蓄熱材容器の上下方向に沿い相互に離間した複数の位置において蓄熱材容器支持体に取り付けられた複数の形状維持部材を含んでおり、
   複数の形状維持部材の夫々は、蓄熱材容器支持体の表面に沿い前記上下方向と交差する方向に弾性力を発揮する弾性体であり、複数の形状維持部材が蓄熱材容器支持体に対し弾性力により負荷する形状維持力は、前記上下方向において下方に位置する形状維持部材の方が上方に位置する形状維持部材よりも大きくなるよう設定されていて、
   蓄熱材容器中の蓄熱材の全体の熱抵抗を一定にする、蓄熱装置。
2. 蓄熱材容器の表面において前記熱交換対象物の前記表面の前記部位に宛がわれる部位には、前記熱交換対象物の前記表面の前記部位に対する熱伝達効率を高める熱伝達効率向上部材が設けられている、請求項１に記載の蓄熱装置。
3. 冷媒が循環する配管と、配管に介在され冷媒を圧縮加熱して配管に送り出す圧縮器と、配管に介在され圧縮器により圧縮加熱された冷媒を断熱蒸発させる蒸発器と、を備えた空気調和機であって、
   前記圧縮器の表面に宛がわれた蓄熱材容器を備えた請求項１または２に記載の蓄熱装置を備えている、
   空気調和機。

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