KR20130116160A

KR20130116160A - 축열 장치 및 이 축열 장치를 구비한 공기 조화기

Info

Publication number: KR20130116160A
Application number: KR1020127003002A
Authority: KR
Inventors: 다카시 스기오; 노리아키 야마모토; 히로카즈 가모다; 도시유키 이마사카; 아키히코 시미즈
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2010-10-01
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2013-10-23
Also published as: EP2623889A1; JP2012078013A; WO2012042689A1; EP2623889B8; CN102549354B; EP2623889B1; JP4760996B1; EP2623889A4; CN102549354A

Abstract

압축기를 둘러싸도록 배설되며, 압축기에서 발생한 열을 축적하기 위한 축열 장치로서, 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재를 수용하는 축열조와, 축열조에 수용된 축열 열교환기를 구비하고, 축열조의 축열재인 부분의 저부의 횡단면 면적을 축열재의 액면 부근의 횡단면 면적보다 작게 설정함으로써, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있다.

Description

축열 장치 및 이 축열 장치를 구비한 공기 조화기{HEAT STORAGE DEVICE AND AIR CONDITIONER WITH THE SAME}

본 발명은, 압축기를 둘러싸도록 배치되며 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재를 수용하는 축열 장치 및 이 축열 장치를 구비한 공기 조화기에 관한 것이다.

종래, 히트 펌프식 공기 조화기에 의한 난방 운전 시, 실외 열교환기에 착상(着霜)했을 경우에는, 난방 사이클로부터 냉방 사이클에 사방 밸브를 전환하여 제상을 실행하고 있다. 이 제상 방식에서는, 실내 팬은 정지하지만, 실내기로부터 냉기가 서서히 방출되므로 난방감이 없어진다는 결점이 있다.

그래서, 실외기에 마련된 압축기에 축열 장치를 마련하고, 난방 운전중에 축열조에 비축된 압축기의 폐열을 이용하여 제상하도록 한 것이 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

도 8은 종래의 축열 장치의 일례를 도시하는 종단면도이다. 도 8에 있어서, 축열 장치(100)는, 압축기(102)의 주위에 적어도 압축기 외주 표면의 일부와 접하는 형상을 한 용기인 축열조(101)를 배설하고, 압축기(102)와 축열조(101)의 간극에는 실리콘계의 충전재(104)를 충전하며, 축열조(101)내에는 축열재(103)를 충전하고 있다. 또한, 축열조(101)는 단열재(105)로 덮여 있다.

일본 특허 공보 제 1873598 호

특허 문헌 1에 기재된 축열 장치(100)에 있어서, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 축열조(101)의 횡단면 면적은 축열 장치(100)의 상단 근방에서 하단 근방까지, 동일한 구성이 개시되어 있다. 또한, 횡단면 면적의 상하방향의 분포에 대해서는, 특별히 고려는 되어 있지 않다. 그렇지만, 축열조(101) 하부에는, 대류로 강하한 온도가 낮은 축열재(103)가 있어, 이것에 대응한 횡단면 면적의 분포에 대하여 고려되어 있지 않으면 압축기(102)로부터 열이 공급될 때, 효율적으로 축열조(101)내의 축열재(103) 전체에 열을 골고루 미치게 할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은, 종래 기술이 갖는 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있는 축열 장치 및 이 축열 장치를 이용한 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 압축기를 둘러싸도록 배설되며, 압축기에서 발생한 열을 축적하기 위한 축열 장치를 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재를 수용하는 축열조와, 축열조에 수용된 축열 열교환기로 구성하고, 축열조의 축열재가 있는 부분의 저부의 횡단면 면적이 축열재의 액면 부근의 횡단면 면적보다 작게 설정되어 있다.

상기 구성의 축열 장치에 있어서, 압축기로부터의 열은 축열재에 축적되지만, 축열조의 상방의 축열재가 하부의 축열재보다 고온이 된다. 본 발명에서는, 축열조의 축열재가 있는 부분의 저부의 횡단면 면적이, 축열재의 액면 부근의 횡단면 면적보다 작게 설정되어 있으므로, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 축열 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하는 도면,
도 2는 도 1의 공기 조화기의 통상 난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 도시하는 모식도,
도 3은 도 1의 공기 조화기의 제상·난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 도시하는 모식도,
도 4는 압축기와 어큐뮬레이터를 장착한 상태의 본 발명에 따른 축열 장치의 사시도,
도 5는 도 4의 축열 장치의 사시도,
도 6은 전열 측벽의 열전달율과 열교환기-전열 측벽간 거리 치수의 관계를 나타내는 그래프,
도 7은 다른 실시예에 있어서의 축열 장치의 단면을 도시하는 모식도,
도 8은 종래의 축열 장치의 단면을 도시하는 모식도이다.

제 1 발명은, 압축기를 둘러싸도록 배설되며, 압축기에서 발생한 열을 축적하기 위한 축열 장치에 있어서, 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재와, 축열재를 수용하는 축열조와, 축열조에 수용된 축열 열교환기를 구비하며, 축열조의 축열재가 있는 부분의 저부의 횡단면 면적을 축열재의 액면 부근의 횡단면 면적보다 작게 설정하고 있다.

이 구성에 의해, 축열조에 수용된 축열재의 온도 분포가 균일하지 않아도, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있다.

제 2 발명은, 특히 제 1 발명에 있어서, 축열조의 축열재가 있는 부분의 저부의 반경방향 치수를, 축열재의 액면 부근의 반경방향 치수보다 작게 설정하고 있다.

이 구성에 의해, 축열조에 수용된 축열재의 온도 분포가 균일하지 않아도, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있지만, 또한 축열조의 하부가 축열조의 상부에 비해, 횡단면 면적이 작을 뿐만 아니라, 전열면의 면적은 상부와 동일하게 유지되어 있으므로, 특히 전열에 의한 가열의 효과가 크고, 단시간에 축열조 하부의 축열재 온도를 올릴 수 있어, 더욱 효율적으로 압축기에서 발생한 열을 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있다.

제 3 발명은, 압축기를 둘러싸도록 배설되며, 압축기에서 발생한 열을 축적하기 위한 축열 장치에 있어서, 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재와, 축열재를 수용하는 축열조와, 축열조에 수용된 축열 열교환기를 구비하고, 축열 열교환기보다 하방에 있어서, 축열조의 축열 열교환기가 없는 높이방향 위치의 적어도 일부의 횡단면 면적을 축열 열교환기가 있는 높이방향 위치의 횡단면 면적보다 작게 설정하고 있다.

이 구성에 의해, 축열조에 수용된 축열재의 온도 분포가 균일하지 않아도, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있다. 또한, 축열 열교환기가 축열재로부터 흡열 할 때에, 보다 고온의 축열재가 보다 대량의 열을 축열하고 있기 때문에, 보다 효율적으로 제상을 할 수 있다.

제 4 발명은, 특히 제 3 발명에 있어서, 축열 열교환기보다 하부에 있어서 축열조의 축열 열교환기가 없는 높이방향 위치의 적어도 일부의 반경방향 치수를, 축열 열교환기가 있는 높이방향 위치의 반경방향 치수보다 작게 설정하고 있다.

이 구성에 의해, 축열조에 수용된 축열재의 온도 분포가 균일하지 않아도, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있지만, 또한, 축열조의 하부가 축열조의 상부에 비해, 횡단면 면적이 작을 뿐만 아니라, 전열면의 면적은 상부와 동일하게 유지되어 있으므로, 특히 전열에 의한 가열의 효과가 크고, 단시간에 축열조 하부의 축열재 온도를 올릴 수 있어, 더욱 효율적으로 압축기에서 발생한 열을 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있을 뿐만 아니라, 축열 열교환기가 축열재로부터 흡열 할 때에, 보다 고온의 축열재가 보다 대량의 열을 축열하고 있기 때문에 보다 효율적으로 제상을 할 수 있다.

제 5 발명은, 상기 축열조의 상기 압축기에 대항하는 측벽 내면과, 상기 축열 열교환기를 접촉시키지 않도록 설정하고 있다.

이 구성에 의해, 축열조의 압축기에 대항하는 측벽 내면에 발생하는 축열재의 상승 방향의 흐름이 저해되지 않아, 측벽 내면에서의 열전달율이 향상할 뿐만 아니라, 압축기에서 발생한 열을 효율적으로 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있다.

제 6 발명은, 상기 압축기의 전열에 관련된 면의 상단보다, 상기 축열조의 상단이 높은 위치 관계에 있도록 설정하고 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태는, 압축기와 압축기를 둘러싸도록 배설된 상술한 구성의 축열 장치를 구비하는 공기 조화기이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해서 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시형태 1)

도 1은, 본 발명에 따른 축열 장치를 구비한 공기 조화기의 구성을 도시하고 있고, 공기 조화기는, 냉매 배관으로 서로 접속된 실외기(2)와 실내기(4)로 구성되어 있다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 실외기(2)의 내부에는, 압축기(6)와 사방 밸브(8)와 스트레이너(10)와 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14)가 마련되고, 실내기(4)의 내부에는, 실내 열교환기(16)가 마련되며, 이들은 냉매 배관을 거쳐서 서로 접속되는 것에 의해 냉동 사이클을 구성하고 있다.

더 상세하게 설명하면, 압축기(6)와 실내 열교환기(16)는, 사방 밸브(8)가 마련된 제 1 배관(18)을 거쳐서 접속되고, 실내 열교환기(16)와 팽창 밸브(12)는, 스트레이너(10)가 마련된 제 2 배관(20)을 거쳐서 접속되어 있다. 또한, 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14)는 제 3 배관(22)을 거쳐서 접속되고 실외 열교환기(14)와 압축기(6)는 제 4 배관(24)을 거쳐서 접속되어 있다.

제 4 배관(24)의 중간부에는 사방 밸브(8)가 배치되어 있으며, 압축기(6)의 냉매 흡입측에 있어서의 제 4 배관(24)에는, 액상 냉매와 기상 냉매를 분리하기 위한 어큐뮬레이터(26)가 마련되어 있다. 또한, 압축기(6)와 제 3 배관(22)은 제 5 배관(28)을 거쳐서 접속되어 있고, 제 5 배관(28)에는 제 1 전자 밸브(30)가 마련되어 있다.

또한, 압축기(6)의 주위에는 축열조(32)가 마련되고, 축열조(32)의 내부에는, 축열 열교환기(34)가 마련되는 동시에, 축열 열교환기(34)와 열교환하기 위한 축열재(예를 들면, 에틸렌글리콜 수용액)(36)가 충전되어 있으며, 축열조(32)와 축열 열교환기(34)와 축열재(36)로 축열 장치를 구성하고 있다.

또한, 제 2 배관(20)과 축열 열교환기(34)는 제 6 배관(38)을 거쳐서 접속되고, 축열 열교환기(34)와 제 4 배관(24)은 제 7 배관(40)을 거쳐서 접속되어 있으며, 제 6 배관(38)에는 제 2 전자 밸브(42)가 마련되어 있다.

실내기(4)의 내부에는, 실내 열교환기(16)에 부가하여, 송풍 팬(도시하지 않음)과 상하 블레이드(도시하지 않음)와 좌우 블레이드(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 실내 열교환기(16)는, 송풍 팬에 의해 실내기(4)의 내부에 흡입된 실내 공기와, 실내 열교환기(16)의 내부를 흐르는 냉매의 열교환을 실행하며, 난방시에는 열교환에 의해 따뜻해진 공기를 실내에 취출하는 한편, 냉방시에는 열교환에 의해 냉각된 공기를 실내에 취출한다. 상하 블레이드는, 실내기(4)로부터 취출되는 공기의 방향을 필요에 따라서 상하로 변경하고, 좌우 블레이드는, 실내기(4)로부터 취출되는 공기의 방향을 필요에 따라서 좌우로 변경한다.

또한, 압축기(6), 송풍 팬, 상하 블레이드, 좌우 블레이드, 사방 밸브(8), 팽창 밸브(12), 전자 밸브(30, 42) 등은 제어 장치(도시하지 않음, 예를 들면 마이크로 컴퓨터)에 전기적으로 접속되어 제어 장치에 의해 제어된다.

상기 구성의 본 발명에 따른 냉동 사이클 장치에 있어서, 각 부품의 상호의 접속 관계와 기능을, 난방 운전 시를 예를 들어 냉매의 흐름과 함께 설명한다.

압축기(6)의 토출구로부터 토출된 냉매는, 제 1 배관(18)을 통하여 사방 밸브(8)로부터 실내 열교환기(16)에 도달한다. 실내 열교환기(16)로 실내 공기와 열교환하여 응축한 냉매는, 실내 열교환기(16)를 나와 제 2 배관(20)을 통하고, 팽창 밸브(12)에의 이물 침입을 방지하는 스트레이너(10)를 통하여, 팽창 밸브(12)에 도달한다. 팽창 밸브(12)로 감압한 냉매는, 제 3 배관(22)을 통하여 실외 열교환기(14)에 도달하고, 실외 열교환기(14)와 실외 공기와 열교환하여 증발한 냉매는, 제 4 배관(24)과 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26)를 통하여 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.

또한, 제 1 배관(18)의 압축기(6) 토출구와 사방 밸브(8)의 사이로부터 분기한 제 5 배관(28)은, 제 1 전자 밸브(30)를 거쳐서 제 3 배관(22)의 팽창 밸브(12)와 실외 열교환기(14) 사이에 합류하고 있다.

또한, 내부에 축열재(36)와 축열 열교환기(34)를 수납한 축열조(32)는, 압축기(6)에 접하여 둘러싸도록 배치되고, 압축기(6)에서 발생한 열을 축열재(36)에 축적하며, 제 2 배관(20)으로부터 실내 열교환기(16)와 스트레이너(10) 사이에 분기한 제 6 배관(38)은, 제 2 전자 밸브(42)를 지나 축열 열교환기(34)의 입구에 도달하고, 축열 열교환기(34)의 출구에서 나온 제 7 배관(40)은, 제 4 배관(24)에 있어서의 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26) 사이에 합류한다.

다음에, 도 1에 도시하는 공기 조화기의 통상 난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 모식적으로 도시하는 도 2를 참조하면서 통상 난방시의 동작을 설명한다.

통상 난방 운전 시, 제 1 전자 밸브(30)와 제 2 전자 밸브(42)는 폐쇄 제어되어 있으며, 상술한 바와 같이 압축기(6)의 토출구로부터 토출된 냉매는, 제 1 배관(18)을 통하여 사방 밸브(8)로부터 실내 열교환기(16)에 도달한다. 실내 열교환기(16)에서 실내 공기와 열교환하여 응축한 냉매는, 실내 열교환기(16)를 나와, 제 2 배관(20)을 통하여 팽창 밸브(12)에 도달하고, 팽창 밸브(12)에서 감압한 냉매는, 제 3 배관(22)을 통하여 실외 열교환기(14)에 도달한다. 실외 열교환기(14)에서 실외 공기와 열교환하여 증발한 냉매는, 제 4 배관(24)을 통하여 사방 밸브(8)로부터 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.

또한, 압축기(6)에서 발생한 열은, 압축기(6)의 외벽으로부터 축열조(32)의 외벽을 거쳐서 축열조(32)의 내부에 수용된 축열재(36)에 축적된다.

다음에, 도 1에 도시하는 공기 조화기의 제상·난방시의 동작 및 냉매의 흐름을 모식적으로 도시하는 도 3을 참조하면서 제상·난방시의 동작을 설명한다. 도면 중, 실선 화살표는 난방에 제공하는 냉매의 흐름을 나타내고 있으며, 파선 화살표는 제상에 제공하는 냉매의 흐름을 나타내고 있다.

상술한 통상 난방 운전중에 실외 열교환기(14)에 착상하고, 착상한 서리가 성장하면, 실외 열교환기(14)의 통풍 저항이 증가 풍량이 감소하여, 실외 열교환기(14)내의 증발 온도가 저하한다. 본 발명에 따른 공기 조화기에는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 실외 열교환기(14)의 배관 온도를 검출하는 온도 센서(44)가 마련되어 있어 비착상시에 비해, 증발 온도가 저하한 것을 온도 센서(44)로 검출하면, 제어 장치로부터 통상 난방 운전으로부터 제상·난방 운전에의 지시가 출력된다.

통상 난방 운전으로부터 제상·난방 운전으로 이행하면, 제 1 전자 밸브(30)와 제 2 전자 밸브(42)는 개방 제어되며, 상술한 통상 난방 운전 시의 냉매의 흐름에 부가하여, 압축기(6)의 토출구로부터 나온 기상 냉매의 일부는 제 5 배관(28)과 제 1 전자 밸브(30)를 통하고, 제 3 배관(22)을 통하는 냉매에 합류하며, 실외 열교환기(14)를 가열하여, 응축하고 액상화 한 후, 제 4 배관(24)을 통하여 사방 밸브(8)와 어큐뮬레이터(26)를 거쳐서 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다.

또한, 제 2 배관(20)에 있어서의 실내 열교환기(16)와 스트레이너(10) 사이에 분류(分流)한 액상 냉매의 일부는, 제 6 배관(38)과 제 2 전자 밸브(42)를 지나, 축열 열교환기(34)와 축열재(36)로부터 흡열하여 증발, 기상화하고, 제 7 배관(40)을 통하여 제 4 배관(24)을 통과하는 냉매에 합류하여, 어큐뮬레이터(26)로부터 압축기(6)의 흡입구로 되돌아온다. 또한, 합류하는 장소는 어큐뮬레이터(26)와 압축기(6) 사이라도 좋으며, 그 경우, 어큐뮬레이터(26) 자신이 가지는 열 용량에 의해서 열을 빼앗기는 것을 피할 수 있다.

어큐뮬레이터(26)로 되돌아오는 냉매에는, 실외 열교환기(14)로부터 되돌아오는 액상 냉매가 포함되어 있지만, 이것에 축열 열교환기(34)로부터 되돌아오는 고온의 기상 냉매를 혼합함으로써, 액상 냉매의 증발이 촉진되고, 어큐뮬레이터(26)를 통과하여 액상 냉매가 압축기(6)로 되돌아오는 일이 없어져, 압축기(6)의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.

제상·난방 개시 시에 서리의 부착에 의해 영하가 된 실외 열교환기(14)의 온도는, 압축기(6)의 토출구로부터 나온 기상 냉매에 의해서 가열되고, 0도 부근에서 서리가 융해하며, 서리의 융해가 끝나면, 실외 열교환기(14)의 온도는 다시 상승하기 시작한다. 이 실외 열교환기(14)의 온도 상승을 온도 센서(44)로 검출하면, 제상이 완료되었다고 판단하여, 제어 장치로부터 제상·난방 운전으로부터 통상 난방 운전에의 지시가 출력된다.

도 4 및 도 5는 축열 장치를 도시하고 있고, 축열 장치는, 상술한 바와 같이, 축열조(32)와 축열 열교환기(34)와 축열재(36)로 구성되어 있다. 또한, 도 4는, 압축기(6)와 압축기(6)에 조립된 어큐뮬레이터(26)를 축열 장치에 장착한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 5는 축열 장치의 사시도이다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 축열조(32)는, 측벽(46a)과 저벽(도시하지 않음)을 갖고 상방이 개구한 수지제의 축열조 본체(46)와, 이 축열조 본체(46)의 상방 개구부를 폐색하는 수지제의 덮개체(48)와, 축열조 본체(46)와 덮개체(48) 사이에 개재되어 실리콘 고무 등으로 제작된 패킹(도시하지 않음)을 구비하며, 덮개체(48)는 축열조 본체(46)에 나사 장착된다. 또한, 축열조 본체(46)의 측벽(46a)의 일부, 즉, 측벽(46a)과 압축기(6)와 대향하는 부분은 전열에 관련된 면인 전열 측벽(46aa)이며, 압축기(6)의 외주면과 밀착하기 위해서, 밀착 부재(52)가 삽입되어 있다.

도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 축열 열교환기(34)는, 예를 들면 구리관 등을 사행형상으로 절곡 한 것으로서, 축열조 본체(46)의 내부에 수용되어 있으며, 축열 열교환기(34)의 양단은 덮개체(48)로부터 상방으로 연장되고, 일단은 제 6 배관(38)(도 1 참조)에 접속되는 한편, 타단은 제 7 배관(40)(도 1 참조)에 접속된다. 또한, 축열 열교환기(34)가 수용되며, 측벽(46a)과 저벽과 밀착 부재(52)로 위요(圍繞)된 축열조 본체(46)의 내부 공간에는, 축열재(36)가 충전된다.

여기서, 축열 장치에는, 내부에 충전된 축열재(36)를 교반하기 위한 교반 수단은 마련되어 있지 않고, 축열재(36)의 온도 분포는 균일하지 않으므로, 본 발명에 있어서는, 압축기(6)에서 발생한 열을 효율적으로 축열조(32)내의 축열재(36) 전체에 골고루 미치게 할 수 있도록 고안되어 있다. 즉, 축열조(32)의 축열재가 있는 부분의 저부(36B)의 횡단면 면적이, 축열재 액면 부근(36T)의 횡단면 면적보다 작게 되어 있다. 또한, 축열조(32)의 축열 열교환기(34)가 없는 높이방향 위치의 적어도 일부의 횡단면 면적(36N)이 축열 열교환기가 있는 높이방향 위치의 횡단면 면적(36H)보다 작게 되어 있다.

즉, 압축기(6)로부터 축열조(32)에 열이 공급될 때, 축열조 전열 측벽(46aa)의 내면이 온도 상승하므로, 이 내면에서 따뜻해진 축열재(36)는, 밀도가 작아지고, 이 내면을 따라서 상승한다. 한편, 축열조(32)의 외측 측벽(46ab)의 내면에 가까운 위치에서는, 외부에의 방열로 냉각된 축열재(36)가 이 내면을 따라서 하강한다.

이와 같은, 축열조(32) 내부의 대류 순환에 의해서, 축열조(32) 상부에는 온도가 높은 축열재(36)가 집중하고, 축열조(32) 하부에는 온도가 낮은 축열재(36)가 집중한다. 따라서, 이 축열조(32) 하부에서, 압축기(6)와 축열재(36)에 가장 큰 온도차가 생겨 효율적인 전열을 실행할 수 있다. 특히, 이 부분의 용적을 작게 하면, 축열재는 단시간에 온도가 상승하여, 상방으로 이동하므로, 상술의 대류 순환이 촉진되어, 효율적으로 축열조(32)내의 축열재(36) 전체에 열을 골고루 미치게 할 수 있다.

또한, 전열 측벽(46aa) 및 그 상방에 연장되는 축열조(32) 측벽의 내면을 따라서 온도가 오른 축열재(36)가 상승하므로, 그 상승류를 저해하지 않도록, 축열 열교환기(34)는, 전열 측벽(46aa)내면으로부터, 일정한 거리를 두고 설치하고 있다.

이것은 단순히 대류 순환을 촉진하여, 효율적으로 축열조(32)내의 축열재(36) 전체에 열을 골고루 미치게 하는 효과 뿐만이 아니라, 전열 측벽(46aa)의 열 전달율을 도 6과 같이 상승시키는 효과도 갖는 것으로서, 도 6에서 보면, 적어도 거리를 2mm 이상 취하는 것이 바람직하다.

더욱 상세하게 설명하면, 축열조(32)의 하부는 주로 압축기(6)로부터, 저온의 축열재(36)에 열이 공급되는 가열 부분이며, 축열조(32)의 상부는, 따뜻해져 상승해 온 축열재(36)를 모아 두는 협의(狹義)의 축열 부분이라고 생각할 수 있으므로, 이 축열 부분은 용적이 클 수록 축열량을 늘릴 수 있어 유리하다. 또한 상부에 존재하는 축열재는 따뜻해져 상승해 온 것이므로, 가열의 필요성이 적으며, 압축기로부터의 전열이 없는 압축기보다 상부에 존재하고 있어도 좋다. 즉, 본 실시예에서는 압축기(6)의 전열에 관련된 면(46aa)의 상단의 상방에, 축열조가 연장되는 연장부를 마련하고, 상기 축열조(32)의 상단이 전열 측벽(46aa)의 상단보다 높은 위치 관계에 있도록 하고 있다.

또한, 축열 열교환기(34)의 기능은 축열재(36)의 열을 흡열하는 것이다. 따라서, 축열 열교환기(34)는 보다 고온의 축열재가 보다 대량의 열을 축열하고 있는 상기 협의의 축열 부분, 즉 용적을 크게 설정하고 있는 축열조 상부(연장부)에 배치하는 것이 바람직하다.

도 7은 다른 실시예에 따른 축열 장치의 단면을 모식적으로 도시한 것이다.

동 도면에 있어서, 축열조(32)는, 측벽(46a)과 저벽(도시하지 않음)을 갖고 상방이 개구한 수지제의 축열조 본체(46)와, 이 축열조 본체(46)의 상방 개구부를 폐색하는 수지제의 덮개체(48)를 구비하고, 덮개체(48)는 축열조 본체(46)에 나사 장착된다. 또한, 축열조 본체(46)의 측벽(46a)의 일부, 즉, 측벽(46a)에서 압축기(6)와 대향하는 부분은 전열에 관련된 전열 측벽(46aa)이며, 압축기(6)의 외주면과 밀착하기 위해서, 밀착 부재(52)가 삽입되어 있다.

축열 열교환기(34)는, 예를 들면 구리관 등을 사행형상으로 절곡한 것이고, 축열조 본체(46)의 내부에 수용되어 있으며, 축열 열교환기(34)의 양단은 덮개체(48)로부터 상방으로 연장되고, 일단은 제 6 배관(38)(도 1 참조)에 접속되는 한편, 타단은 제 7 배관(40)(도 1 참조)에 접속된다. 또한, 축열 열교환기(34)가 수용되며 측벽(46a)과 저벽과 밀착 부재(52)로 위요된 축열조 본체(46)의 내부 공간에는 축열재(36)가 충전된다.

본 실시예에 있어서는, 압축기(6)에서 발생한 열을 효율적으로 축열조(32)내의 축열재(36) 전체에 골고루 미치게 할 수 있도록, 축열조(32)의 축열재가 있는 부분의 저부(36B)의 반경방향 치수(36BD)가 축열재의 액면 부근(36T)의 반경방향 치수(36TD)보다 작게 되어 있다. 또한, 축열조(32)의 축열 열교환기(34)가 없는 높이방향 위치(36N)의 적어도 일부의 반경방향 치수(36ND)가 축열 열교환기(34)가 있는 높이방향 위치(36H)의 반경방향 치수(36HD)보다 작게 되어 있다.

이와 같은 구성에서는, 특히 전술한 가열 부분에 상당하는 축열조(32)의 하부가, 축열조(32)의 상부에 비해, 횡단면 면적이 작을 뿐만 아니라, 전열면의 면적은 상부와 동일하게 유지되어 있으므로, 특히 전열에 의한 가열의 효과가 크고, 단시간에 축열조 하부의 축열재 온도를 올릴 수 있어, 더욱 효율적으로 압축기에서 발생한 열을 축열조내의 축열재 전체에 골고루 미치게 할 수 있다.

이상과 같이, 축열조(32)의 횡단 면적에 대하여, 도 5에 도시한 바와 같이 단차를 마련함으로써 저부쪽을 작게 해도 좋고, 도 7에 도시하는 바와 같이 축열조(32)의 외측 측벽(46ab)에 경사를 마련함으로써 그와 같이 설정해도 좋다.

또, 본 실시형태에서는, 축열 장치를 압축기(6)에 대하여 착탈 가능한 구성으로 하고 있지만, 압축기(6)의 외각(外殼)과 축열조 본체(46)를 금속제로 하고, 양자를 용접 등으로 고착하도록 하여도 상관없다. 이와 같은 고착 타입의 축열조에서도, 축열조(32)의 형태를 상술한 바와 같이 치수 설정할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 축열 열교환기(34)는 축열조(32)의 내부에 수용되는 경우에 대하여 설명했지만, 압축기(6)의 외주면에 축열 열교환기를 직접 감은 것에서도, 본 실시형태와 동일하게 치수 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 축열 장치는, 효율적인 열교환을 고려하여, 축열조 내부에 있어서의 축열 열교환기의 설치 위치를 적절하게 설정하고 있으므로, 공기 조화기, 냉장고, 급탕기, 히트 펌프식 세탁기 등에 유용하다.

2 : 실외기 4 : 실내기
6 : 압축기 8 : 사방 밸브
10 : 스트레이너 12 : 팽창 밸브
14 : 실외 열교환기 16 : 실내 열교환기
18 : 제 1 배관 20 : 제 2 배관
22 : 제 3 배관 24 : 제 4 배관
26 : 어큐뮬레이터 28 : 제 5 배관
30 : 제 1 전자 밸브 32 : 축열조
34 : 축열 열교환기 34a : 굴곡부
34b : 직선부 36 : 축열재
36B : 축열조의 축열재가 있는 부분의 저부
36T : 축열재 액면 부근
36N : 축열 열교환기가 없는 높이방향 위치
36H : 축열 열교환기가 있는 높이방향 위치
36BD : 축열조의 축열재가 있는 부분의 저부의 반경방향 치수
36TD : 축열조의 축열재 액면 부근의 반경방향 치수
36ND : 축열 열교환기가 없는 높이방향 위치의 반경방향 치수
36HD : 축열 열교환기가 있는 높이방향 위치의 반경방향 치수
38 : 제 6 배관 40 : 제 7 배관
42 : 제 2 전자 밸브 44 : 온도 센서
46 : 축열조 본체 46a : 측벽
46aa : 전열 측벽 46ab : 외측 측벽
48 : 덮개 50 : 밴드
52 : 밀착 부재 100 : 축열 장치
101 : 축열조 102 : 압축기
103 : 축열재 104 : 실리콘계 충전재
105 : 단열재

Claims

압축기를 둘러싸도록 배설되며, 상기 압축기에서 발생한 열을 축적하기 위한 축열 장치에 있어서,
상기 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재와,
상기 축열재를 수용하는 축열조와,
상기 축열조에 수용된 축열 열교환기를 구비하고,
상기 축열조의 상기 축열재가 있는 부분의 저부의 횡단면 면적이 상기 축열재의 액면 부근의 횡단면 면적보다 작은 것을 특징으로 하는
축열 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 축열조의 상기 축열재가 있는 부분의 저부의 반경방향 치수가 상기 축열재의 액면 부근의 반경방향 치수보다 작은 것을 특징으로 하는
축열 장치.
압축기를 둘러싸도록 배설되며, 상기 압축기에서 발생한 열을 축적하기 위한 축열 장치에 있어서,
상기 압축기에서 발생한 열을 축적하는 축열재와,
상기 축열재를 수용하는 축열조와,
상기 축열조에 수용된 축열 열교환기를 구비하고,
상기 축열 열교환기보다 하방에 있어서, 상기 축열조의 상기 축열 열교환기가 없는 높이방향 위치의 적어도 일부의 횡단면 면적이 상기 축열 열교환기가 있는 높이방향 위치의 횡단면 면적보다 작은 것을 특징으로 하는
축열 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 축열 열교환기 보다 하방에 있어서 상기 축열조의 상기 축열 열교환기가 없는 높이방향 위치의 적어도 일부의 반경방향 치수가 상기 축열 열교환기가 있는 높이방향 위치의 반경방향 치수보다 작은 것을 특징으로 하는
축열 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 축열조의 측벽 중 상기 압축기에 대항하는 측벽의 내면과 상기 축열 열교환기를 접촉시키지 않는 것을 특징으로 하는
축열 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 압축기의 전열에 관련된 면의 상단보다 상기 축열조의 상단 쪽이 높은 위치 관계에 있는 것을 특징으로 하는
축열 장치.
공기 조화기에 있어서,
압축기와,
상기 압축기를 둘러싸도록 배설된 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 축열 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는
공기 조화기.