JP6286675B2 - 空気調和機 - Google Patents

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、暖房運転中に蓄熱装置の蓄熱材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）。

しかしながら従来の蓄熱装置において、蓄熱材を液体材料としているため熱量容量の高い一方で、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。

そこで本出願人はさらに検討を進め、蓄熱材を金属、特に熱伝導率の良いアルミニュウム塊で構成することにより、蓄熱材で蓄えた熱を蓄熱熱交換器へ効率よく迅速に熱移動させることができるようにしたものを提案している（例えば、特許文献２参照）。

図１２は特許文献２記載の蓄熱装置を示し、この蓄熱装置１００は圧縮機１０１の外周に装着固定した蓄熱材１０２をアルミニュウム塊で形成し、このアルミ製蓄熱材１０２に冷媒が流れる蓄熱熱交換器のパイプ１０３を圧入して構成してある。

この蓄熱装置１００によれば、蓄熱熱交換器のパイプ１０３に熱を伝導するアルミ製蓄熱材１０２が金属塊で、しかもその金属が熱伝導性の良いアルミニュウムであるので、アルミ製蓄熱材１０２から蓄熱熱交換器のパイプ１０３への熱伝導が効率よく迅速に行われる。

特開平３−３１６６６号公報 特開２０１３−１２００３０号公報

上記特許文献２記載の蓄熱装置は、上記したようにアルミ製蓄熱材１０２と蓄熱熱交換器のパイプ１０３との間の熱伝導が効率よく迅速に行われ、アルミ製蓄熱材１０２に蓄えた熱を効率よく活用できる。しかしながら、アルミ製蓄熱材１０２は液体材料からなる蓄熱材に比べて、比熱が小さい。このために、アルミ製蓄熱材１０２自体に蓄熱保持できる熱量が少なく、例えば厳寒時等の除霜時には熱量が不足するという課題があった。

特に、前記蓄熱装置１００が、アルミ製蓄熱材１０２に熱交換パイプ用孔を形成してこ
こに蓄熱熱交換器のパイプ１０３を貫設することにより形成したような場合には、この熱交換用パイプ孔と蓄熱熱交換器のパイプ１０３との間に隙間が生じることがあって両者間の熱伝導自体も悪くなり、前記した熱量不足による影響が生じやすい、という課題があった。

その結果、液体材料からなる蓄熱材の場合に比べ、未だ改善の余地が残る、というものであった。

本発明は、このような点に鑑みてなしたもので、厳寒時等であっても熱量不足を起こすことなく効率よく蓄熱熱交換器のパイプへ熱伝導させることができる蓄熱装置付き空気調和機の提供を目的としたものである。

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、前記圧縮機からの熱を蓄熱する蓄熱装置と、を備え、前記蓄熱装置は、前記圧縮機の外周に配置した蓄熱材と、前記蓄熱材に貫設し前記蓄熱材に蓄えられた熱量を内部に流れる冷媒に伝熱する蓄熱熱交換パイプと、からなり、前記蓄熱材は、アルミニュウム塊で形成されるとともに、略Ｕ字状に屈曲されたヒータが埋設されており、かつ、前記蓄熱熱交換パイプは、前記ヒータと前記圧縮機の外周との間に位置するように設けられており、前記蓄熱材は、前記略Ｕ字状部分の間に形成されている凹所を有し、前記凹所には、前記ヒータへの通電を制御する温度センサが設けられている構成としたことを特徴とするものである。

これにより、除霜に必要な熱量が不足する厳寒時等であっても、ヒータからの熱を蓄熱材に補充して当該蓄熱材を介し蓄熱熱交換パイプ内の冷媒に熱を供給し続けることができる。しかも熱交換パイプは圧縮機の外周とヒータとの間に位置しているので、内外両方向、すなわち圧縮機外周とヒータとから熱を供給されるようになり、効率の良い熱供給が可能となる。

本発明によれば、厳寒時等であっても熱量不足を起こすことなく効率よく蓄熱熱交換パイプ内の冷媒へ熱伝導させることができ、除霜効果の高い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に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の構成図 同空気調和機の冷凍サイクル装置おける通常暖房時の冷媒の流れを示す模式図 同空気調和機の冷凍サイクル装置おける除霜・暖房時の冷媒の流れを示す模式図 同空気調和機の冷凍サイクル装置おける除霜・暖房運転を開始する手順を示すフローチャート 同空気調和機の圧縮機に蓄熱装置を装着した状態を示す正面図 同空気調和機の圧縮機に蓄熱装置を装着した状態を示す斜視図 同空気調和機の圧縮機に蓄熱装置を装着した状態を示す平面図 同空気調和機の蓄熱装置を外側から見た斜視図 同空気調和機の蓄熱装置を内側から見た斜視図 同空気調和機の蓄熱装置の平面図 同空気調和機の蓄熱装置の主体をなす蓄熱材の上端面に位置する面状端板の平面図 従来の空気調和機における蓄熱装置の斜視図

第１の発明の空気調和機は、圧縮機と、前記圧縮機からの熱を蓄熱する蓄熱装置と、を備え、前記蓄熱装置は、前記圧縮機の外周に配置した蓄熱材と、前記蓄熱材に貫設し前記蓄熱材に蓄えられた熱量を内部に流れる冷媒に伝熱する蓄熱熱交換パイプと、からなり、前記蓄熱材は、アルミニュウム塊で形成されるとともに、略Ｕ字状に屈曲されたヒータが埋設されており、かつ、前記蓄熱熱交換パイプは、前記ヒータと前記圧縮機の外周との間に位置するように設けられており、前記蓄熱材は、前記略Ｕ字状部分の間に形成されている凹所を有し、前記凹所には、前記ヒータへの通電を制御する温度センサが設けられている構成としたことを特徴とするものである。

これにより、除霜に必要な熱量が不足する厳寒時等であっても、ヒータからの熱を蓄熱材に補充して当該蓄熱材を介し蓄熱熱交換パイプ内の冷媒に熱を供給し続けることができる。

しかも熱交換パイプは圧縮機の外周とヒータとの間に位置しているので、内外両方向、すなわち圧縮機外周とヒータとから熱を供給されるようになり、効率の良い熱供給が可能となる。その結果、除霜効果を高いものとすることができる。

さらに、蓄熱材の略Ｕ字状部分の間部分に設けた凹所は薄肉で熱容量が小さいことから蓄熱材のヒータ及び蓄熱熱交換パイプ埋設部分の温度に近似したものとなり、ヒータ制御の精度を向上させることができるとともに、温度検知遅れによる過昇等のない安全性の高いものとすることができる。

第２の発明の空気調和機は、第１の発明において、前記蓄熱材は、両側部にフランジ部を有するとともに、前記蓄熱材を前記圧縮機外周に固定する蓄熱材取付けバンドを備え、前記蓄熱材取付けバンドは、一端に係合部、他端にビス止め部を有し、前記蓄熱材取付けバンドの係合部は、前記蓄熱材のフランジ部の一方に係合されており、また、他端のビス止め部は、前記蓄熱材のフランジ部の他方にビス止めされていることで、前記蓄熱材が前記圧縮機外周面に圧着固定されている構成としたことを特徴とするものである。

これにより、蓄熱材を圧縮機の外周に確実に密着固定することができ、圧縮機から蓄熱材への伝熱量が増大するとともに、フランジ部を有する分だけ蓄熱材の圧縮機外周面への接触面積が拡大して更に圧縮機外周からの伝熱量が増大する。その結果、圧縮機から蓄熱材に伝導する伝熱量が増大して蓄熱材が熱量不足を起こし難いかたちとすることができ、その分ヒータ通電による熱供給を少なくできて省エネ化を促進することができる。

第３の発明の空気調和機は、第１または第２の発明において、前記凹所は、前記ヒータとともに上下方向に設けられており、その少なくとも上方は開放状態で、前記開放部分から前記温度センサのリード線が引き出される構成としたことを特徴とするものである。

これにより、凹所空間に熱気がこもるのを防止して温度センサを設置した凹所壁部分の温度をより精度よく検知することができ、ヒータ制御精度及び安全性をより一段と向上させることができる。また、温度センサリード線を凹所上部の開放部分を利用して引き出すことができ、リード線貫通孔を穿孔する等の後加工を行う必要がなくなってその分コストダウンを図ることができる。

第４の発明の空気調和機は、第１〜第３のいずれかの発明において、前記凹所には、前記ヒータへの通電を物理的に遮断する温度ヒューズが設けられていることを特徴とするものである。

これにより、温度センサが故障等して機能しなくなっても確実にヒータへの通電を遮断することができ、アルミ製蓄熱材にヒータを埋設一体化して構成した蓄熱装置であっても確実に安全性を担保することができる。

第５の発明の空気調和機は、第１〜第４のいずれかの発明において、前記蓄熱材は、鋳型成形品にて形成されているとともに、その上下いずれか一方の端面に、前記端面と略同形状の面状端板を備えたことを特徴とするものである。

これにより、蓄熱材と蓄熱熱交換パイプ及びヒータは一体化してこれら両者間に従来のような隙間が生じるようなことがなく、それらの間の熱伝導を良好なものとして更に効率の良い蓄熱熱交換パイプへの熱伝導が可能となる。しかも、蓄熱熱交換パイプ及びヒータを埋設一体化した蓄熱材を安価な砂鋳型を用いて製造することができるとともに、砂鋳型であっても特殊な構造にすることなく蓄熱熱交換パイプやヒータを蓄熱材端面の面状端板で確実に保持することができ、その製造コストを大幅に低減することもできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を備えた空気調和機の構成を示し、空気調和機１は、冷媒配管で互いに接続された室外機２と室内機４とで構成されている。

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

詳述すると、圧縮機６と室内熱交換器１６は、四方弁８が設けられた第１配管１８を介して接続され、室内熱交換器１６と膨張弁１２は、ストレーナ１０が設けられた第２配管２０を介して接続されている。また、膨張弁１２と室外熱交換器１４は第３配管２２を介して接続され、室外熱交換器１４と圧縮機６は第４配管２４および第５配管２５を介して接続され、室外熱交換器１４と圧縮機６を接続する第４配管２４および第５配管２５の間には四方弁８が配置されている。また、四方弁８と室外熱交換器１４の間には三方弁（切り替え装置）２３が第４配管２４を介して接続されている。更に、圧縮機冷媒吸入側における第５配管２５には、液相冷媒と気相冷媒を分離するためのアキュームレータ２６が設けられている。また、室外熱交換器１４と室内熱交換器１６を結ぶ第３配管２２には、第６配管（吐出ガスバイパス機構）２８を介して圧縮機６と接続されており、第６配管２８には電磁弁（吐出ガスバイパス機構）３０が設けられている。

さらに、圧縮機６の外周には蓄熱装置３５が設けられ、蓄熱装置３５は、その詳細構造は後述するが前記圧縮機６の熱を蓄熱する蓄熱材３６と当該蓄熱材３６に貫設した蓄熱熱交換パイプ３７とヒータ４１からなり、蓄熱熱交換パイプ３７内の冷媒は前記蓄熱材３６が蓄熱した熱が伝熱されるようになっている。

また、三方弁２３と蓄熱熱交換パイプ３７はキャピラリチューブ（絞り機構）３１を含む第７配管２９を介して接続されており、四方弁８と圧縮機６を接続する第５配管２５は第８配管３２を介して蓄熱熱交換パイプ３７と接続されている。

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

なお、圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２、電磁弁３０、三方弁２３、ヒータ４１等は制御装置（図示せず、例えばマイコン）に電気的に接続され、制御装置により制御され動作する。

上記のように構成された冷凍サイクル装置の動作を、図２の暖房運転時を例にとりその冷媒の流れとともに説明する。

図２の矢印に示すように圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、四方弁８から第１配管１８を通って室内熱交換器１６へと至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て第２配管２０を通り、膨張弁１２への異物侵入を防止するストレーナ１０を通って、膨張弁１２に至る。膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至り、室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４と三方弁２３と四方弁８と第５配管２５とアキュームレータ２６を通って圧縮機６の吸入口を介して圧縮機６へと戻る。

また、第１配管１８の圧縮機６の吐出口と四方弁８の間から分岐した第６配管２８は、電磁弁３０を介して第３配管２２の膨張弁１２と室外熱交換器１４の間に合流している。

三方弁２３は、一方が室外熱交換器１４へと続く第４配管２４と接続され、もう一方が四方弁８を介して第５配管２５と接続され、更にもう一方が三方弁２３と蓄熱熱交換パイプ３７とを接続する第７配管２９と接続されており、前記制御装置により、室外熱交換器１４から第４配管２４を通じ四方弁８へ冷媒を導く経路と、室外熱交換器１４から第７配管２９を通じ蓄熱熱交換パイプ３７を経て圧縮機６の吸入口へ冷媒を導く経路とを切り替えることが可能である。

通常暖房運転時、電磁弁３０は閉制御されており、上述したように圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、第１配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６に至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て、第２配管２０を通り膨張弁１２に至り、膨張弁１２で減圧した冷媒は、第３配管２２を通って室外熱交換器１４に至る。通常暖房運転時、三方弁２３は、室外熱交換器１４から四方弁８へ冷媒を導く経路になるように制御されており、室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、第４配管２４を通って四方弁８にいたる。その後、四方弁８を通った冷媒は第５配管２５を通り、圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、圧縮機６で発生した熱は、圧縮機６の外壁から蓄熱装置３５の蓄熱材３６に蓄熱される。

次に、図３を参照しながら除霜・暖房時の動作を説明する。図中、実線矢印は暖房に供する冷媒の流れを示しており、破線矢印は除霜に供する冷媒の流れを示している。

上述した通常暖房運転中に室外熱交換器１４に着霜し、着霜した霜が成長すると、室外熱交換器１４の通風抵抗が増加して風量が減少し、室外熱交換器１４内の蒸発温度が低下する。本発明に係る空気調和機には、図３に示すように、室外熱交換器１４の配管温度を
検出する配管温度センサ１５が設けられており、非着霜時に比べて、蒸発温度が低下したことを配管温度センサ１５で検出すると、制御装置より通常暖房運転から除霜・暖房運転へ切り替える指示が出力される。

除霜・暖房運転を開始する手順について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図４のフローチャートにおけるそれぞれのステップは、冷凍サイクル装置の各構成部が制御装置により制御されて動作することにより実施される。

まず、図４のフローチャートのステップＳ１において、室外熱交換器１４の除霜運転（除霜・暖房運転）を実施する必要があるかどうかが、制御装置により判断される。具体的には、室外熱交換器１４の配管温度（蒸発温度）が配管温度センサ１５により検出されて、この検出温度が予め設定された所定温度より低下した場合に、制御装置が除霜・暖房運転の実施が必要と判断する。

ステップＳ１において、除霜・暖房運転の実施が必要と判断された場合には、ステップＳ２において、蓄熱装置３５の蓄熱材３６の蓄熱量が、除霜運転を行うための必要な熱量に不足していいないかどうかが、制御装置により判断される。具体的には、蓄熱材３６の温度が後述する温度センサ４２により検出されて、この検出温度に基づいて、蓄熱材３６に蓄積されている熱量（蓄熱量）が制御装置により算出される。また、制御装置では、除霜運転の実施に必要な熱量の情報が記憶されており、蓄熱量と除霜運転の実施に必要な熱量とが比較されて、不足する熱量が算出されるとともに、不足する熱量を補うための蓄熱材３６の加熱温度が設定される。

なお、制御装置では、このように熱量を算出するような場合に代えて、検出された蓄熱材３６の温度を、除霜運転を行うために必要な熱量が確保できる予め設定された温度と比較することにより、蓄熱材３６の加熱温度を決定するようにしても良い。

ステップＳ２において、蓄熱材３６の蓄熱量が不足していると判断された場合には、ステップＳ３にてヒータ４１による蓄熱材３６の加熱運転が行われる。この加熱運転の実施中に、温度センサ４２により蓄熱材３６の温度が検出され、制御装置にて設定された加熱温度に到達するまで、ヒータ４１による加熱運転が継続される（ステップＳ４）。

その後、ステップＳ４にて、蓄熱材３６の温度が設定温度に到達したことが確認されると、ステップＳ５にて除霜・暖房運転が開始され、蓄熱材３６に蓄積された熱が利用されながら圧縮機６の吐出口から吐出される気相冷媒により室外熱交換器１４の除霜が行われる。なお、除霜・暖房運転を開始する際には、ヒータ４１は停止されるが、さらなる蓄熱材３６の加熱が必要な場合にはヒータ４１を運転しても良い。

なお、ステップＳ２において、除霜運転を行うために必要な熱量が蓄熱材３６に蓄積されていると判断された場合には、ヒータ４１の加熱運転を行うことなく、ステップＳ５の除霜・暖房運転が行われる。なお、図４のフローチャートにおけるそれぞれのステップは、冷凍サイクル装置の各構成部が制御装置により制御されて動作することにより実施される。

通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行すると、電磁弁３０は開制御され、上述した通常暖房運転時の冷媒の流れに加え、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒の一部は第６配管２８と電磁弁３０を通り、第３配管２２を通る冷媒に合流して、室外熱交換器１４を加熱し、除霜を行う。そして、凝縮して液相化した後、三方弁２３へ至る。

除霜・暖房運転時、三方弁２３は、室外熱交換器１４から蓄熱熱交換パイプ３７へ冷媒
を導く経路、即ち第４配管２４と第７配管２９が連通するように制御される。三方弁２３を通った冷媒はキャピラリチューブ３１で減圧され低温となり、蓄熱熱交換パイプ３７で蓄熱材３６の熱を吸熱し、気相、もしくは高クオリティー状態で、アキュームレータ２６に至り、圧縮機６の吸入口へと戻る。

上記除霜は、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒と室内熱交換器１６より戻る液相もしくは気液二相冷媒が混合された冷媒によって室外熱交換器１４を加熱し行う。零度付近で霜が融解し、霜の融解が終わると、室外熱交換器１４の温度は再び上昇し始める。この室外熱交換器１４の温度上昇を配管温度センサ１５で検出すると、除霜が完了したと判断し、制御装置から除霜・暖房運転から通常暖房運転へ切り替える指示が出力される。

以上のようにして動作する冷凍サイクル装置の圧縮機６に装着した蓄熱装置３５の構成について、以下図５〜図１１を用いて詳述する。

図５は本実施の形態における圧縮機に蓄熱装置３５を装着した状態を示す正面図、図６は同斜視図、図７は同平面図、図８は同熱交換装置を外側から見た斜視図、図９は同熱交換装置を内側から見た斜視図、図１０は同蓄熱装置の平面図、図１１は同蓄熱装置の主体をなす蓄熱材の上端面に位置する面状端板の平面図である。

上述したように、本実施の形態における蓄熱装置３５は、蓄熱材３６と蓄熱熱交換パイプ３７とで構成され、圧縮機６の外周の一部に密着させて配置されている。

蓄熱材３６はアルミニュウムの塊で形成してあり、その内周面は圧縮機６外周面に沿うように略円弧状に形成するとともに、外周面はその略中央上下方向に凹所３８を設けて両側外周部が外方へと突出する***凸状部３９となった構成としてある。そしてさらに、前記蓄熱材３６の両側部にはその上下方向全長亘って略Ｌ字状に屈曲するフランジ部４０が設けてある。両側２つのフランジ部４０のうち、少なくとも１つは、圧縮機６に対向する面が圧縮機６の外周に沿って突出するように設けてある。

また前記蓄熱材３６は前記***凸状部３９の内側の内周面寄り部分に前記した蓄熱熱交換パイプ３７が略Ｗ字状（図９参照）に屈曲させた状態で上下方向に埋設一体化してある。更に、前記蓄熱熱交換パイプ３７外方部分の***凸状部３９に、略Ｕ字状（図８参照）に屈曲形成したシーズヒータ等からなるヒータ４１が蓄熱熱交換パイプ３７に沿うような形で埋設一体化してある。すなわち、蓄熱熱交換パイプ３７がヒータ４１と圧縮機６の外周面との間に位置する形となるように、蓄熱材３６にヒータ４１が一体化してある。

また、前記凹所３８は前記ヒータ４１の略Ｕ字状部分の間部分に位置していて、前記ヒータ４１のＵ字状屈曲部分付近となる下部にはヒータ４１への通電を入り切り制御して蓄熱材３６の温度を略一定範囲内に維持させる温度センサ４２が装着してある。

さらに、前記凹所３８の温度センサ４２上部には前記蓄熱材３６が所定温度以上になるとヒータ４１への通電を物理的に遮断する温度ヒューズ４３が装着してある。より詳細には、温度ヒューズ４３は、２つのリード線間を可溶体で接合したものであって、周囲温度の上昇により可溶体が融点に達し溶融することで、両リード線間を物理的に分断し、電気的接続を切断するものである。

なお、上記温度センサ４２と温度ヒューズ４３は温度センサ４２の上部に温度ヒューズ４３を配置したものを例示したが、逆に配置してもよいものである。また、温度ヒューズ４３は二個設けて二重安全構成としてもよい。

また、前記凹所３８はその上方部分が開放状態となっていて、前記温度センサ４２及び温度ヒューズ４３に繋がるリード線４４がこの開放部を通して制御装置（図示せず）へと引き出してある。

上記蓄熱材３６は圧縮機６を抱くように横方向から密着させ、その上下部分を蓄熱材取付けバンド４５により圧縮機６外周面に固定してある。

蓄熱材取付けバンド４５は、一端に係合部４６（図７参照）、他端にビス止め部４７（図７参照）を備え、その係合部４６を前記蓄熱材３６のフランジ部４０の一方に係合させるとともに、他端のビス止め部４７を前記蓄熱材３６のもう一方のフランジ部４０にビス止めして締め上げ、蓄熱材３６を圧縮機外周面に圧着固定している。

また上記蓄熱材３６は、この実施の形態ではアルミのダイキャスト品で形成してあり、蓄熱熱交換パイプ３７及びヒータ４１を一体に埋設設置した形となっている。そして、上下端面のいずれか一方、この実施の形態では上端面に蓄熱材端面と略同形状の面状端板４８（図１１参照）を具備している。この面状端板４８は例えば蓄熱材３６を構成するアルミよりも熱伝導性の悪い金属材料で形成してある。

なお、上記面状端板４８は、前記蓄熱熱交換パイプ３７及びヒータ４１の下部を蓄熱材３６の下端面より突出する形態とした場合にはこの蓄熱材３６の下端面側に設けてもよいものである。

以上のように構成した蓄熱装置３５について、以下その作用、効果を説明する。

まず、この蓄熱装置３５の蓄熱材３６は金属塊で形成してあり、しかもその金属がアルミニュウムであるため、圧縮機６からの熱を冷媒に伝えやすく、迅速かつ効率よく蓄熱熱交換パイプ３７内の冷媒に熱を伝熱することができる。

加えてこの発明の蓄熱装置３５では、上記蓄熱材３６にヒータ４１が設けてあるので、厳寒時等の外気温が低くて熱量不足を起こしやすい、換言すると蓄熱材３６温度が所定温度よりも低いときには、温度センサ４２がこれを検知してヒータ４１に通電し、ヒータ４１が発熱する。これにより、蓄熱材３６は圧縮機６からの熱に加えヒータ４１からも熱補充を受けて十分な温度と熱量を維持し、熱量不足を起こすことなく蓄熱熱交換パイプ３７内の冷媒に効率よく熱を伝熱供給し続けることができる。

しかも、前記蓄熱熱交換パイプ３７は圧縮機６の外周とヒータ４１との間に位置させてあるので、内外両方向、すなわち圧縮機６外周とヒータ４１の両方から熱を供給されるようになる。したがって、蓄熱熱交換パイプ３７内の冷媒は、圧縮機６及びヒータ４１からの熱によって効率よく加熱することができる。これにより、除霜に要する時間を短くすることができ、暖房運転時における除霜運転による室温低下を抑制して快適性を向上させることができる。

また、前記蓄熱材３６は蓄熱材取付けバンド４５によって圧縮機６の外周面に圧着固定しているので、蓄熱材３６を圧縮機６の外周に確実に密着固定することができる。しかも上記蓄熱材取付けバンド４５をセットするために設けた両側のフランジ部４０が蓄熱材３６の圧縮機６外周面への接触面積を拡大させる。その結果、圧縮機６から蓄熱材３６への伝熱量が増大し、蓄熱材３６が蓄熱量不足を起こすのを少なくすることができる。そしてその分、ヒータ４１への通電を抑制でき、ヒータ４１による熱供給割合を少なくして省エネ化を促進することができる。

また、蓄熱材取付けバンド４５は、一端係合部４６を蓄熱材３６のフランジ部４０の一方の角部に係合させるとともに、他端のビス止め部４７を前記蓄熱材３６のフランジ部４０の他方にビス止めして蓄熱材３６を圧縮機６外周面に圧着固定する方式としてあるから、蓄熱材３６の圧縮機６外周への装着が容易に行え、しかも圧縮機６外周面への蓄熱材３６の密着度を高めることができる。

一方、蓄熱材３６にはヒータ４１の略Ｕ字状部分の間部分となる凹所３８に前記ヒータ４１への通電を制御する温度センサ４２を設けているから、ヒータ制御の精度を向上させることができ、かつ、温度検知遅れによる過昇等のない安全性の高いものとすることができる。すなわち、温度センサ４２を設けた凹所３８は薄肉で熱容量が小さいものとなっていて、更にヒータ４１及び蓄熱熱交換パイプ３７のＵ字状部分に囲まれていることから、ヒータ４１及び蓄熱熱交換パイプ３７埋設部分の温度に近似したものとなる。そして温度センサ４２はこの凹所３８の温度を検知するから、蓄熱材３６の温度を正確に検知できることになり、精度の高い制御と安全性が確保できるのである。

さらに、前記凹所３８はその上方部分を開放状態としてあるから、凹所空間に熱気がこもるのを防止することができる。したがって、温度センサ４２は凹所壁部分の温度をより精度よく検知することができ、ヒータ制御精度と安全性を一段と向上させることができる。しかも上記開放部分から前記温度センサ４２等のリード線４４を引き出しているので、凹所３８の上方部分を塞ぐ壁がある場合のようにリード線貫通孔を穿孔する等の後加工を行う必要がなく、その分コストダウンを図ることができる。加えて、上記リード線４４の引出が蓄熱熱交換パイプ３７やヒータ４１の引出方向と同じ方向となるから組立時の作業性等も向上し、さらなるコストダウンが可能となる。そして、温度センサ４２や温度ヒューズ４３やリード線４４は凹所３８内に収まる形となるので、外力を受けて損傷する等のことも防止できる。

また、上記凹所３８にはヒータ４１への通電を物理的に遮断する温度ヒューズ４３も設けてあるから、温度センサ４２が故障等して機能しなくなっても確実にヒータ４１への通電を遮断することができる。したがって、蓄熱材３６をアルミ塊で形成してヒータ４１を埋設一体化して構成していても確実に安全性を担保することができる。

さらにこの実施の形態では、前記蓄熱材３６は鋳型成形品（アルミダイキャスト品）で構成してあるから、蓄熱材３６と蓄熱熱交換パイプ３７及びヒータ４１とは完全に一体化してこれら両者の間に従来のような隙間が生じるようなことがない。したがって、これらの間の熱伝導も良好なものとなって更に効率の良い蓄熱熱交換パイプ３７への熱伝導が可能となる。

また、前記蓄熱材３６はその上端面に備わっている面状端板４８が鋳造時におけるヒータ４１及び蓄熱熱交換パイプ３７の位置決め部材となり、簡単な構造の砂鋳型で安価に製造することができる。すなわち、砂鋳型を用いて成形する場合、蓄熱熱交換パイプ３７やヒータ４１を位置決め保持するため鋳型が複雑な構成となって製造コストが高くなるが、前記した面状端板４８が蓄熱熱交換パイプ３７やヒータ４１を位置決め保持するので、鋳型を簡素化して製造コストを抑制することができる。しかも鋳型を砂鋳型として更に製造コストのダウンを図ることができる。

更に、前記面状端板４８はこれを蓄熱材３６のアルミよりも熱伝導率の悪い材料、例えばステンレスや鉄や亜鉛等の材料で形成しておけば、圧縮機６から蓄熱材３６に蓄熱した熱が放散するのを抑制する等のこともでき、蓄熱材３６の熱保存効果を高めて、省エネ性や除霜効果を更に向上させることができる。

以上のようにこの蓄熱装置３５は種々の効果を備えているが、この蓄熱装置３５を用いた本実施の形態における空気調和機の冷凍サイクル装置も次のような利点を備えている。

すなわち、前述したように、除霜・暖房運転時、三方弁２３は、室外熱交換器１４から蓄熱熱交換パイプ３７へ冷媒を導く経路、即ち第４配管２４と第７配管２９が連通するように制御される形としてあるので、三方弁２３を通った冷媒はキャピラリチューブ３１で減圧され低温となり、蓄熱熱交換パイプ３７で蓄熱材３６の熱を吸熱する。

このような構成としたことによって、蓄熱材３６と熱交換を行う蓄熱熱交換パイプ３７を低温とすることができる。そして、蓄熱材３６からの最大吸収熱量は、圧縮機６の温度と蓄熱熱交換パイプ３７の温度との温度差に比例するので、蓄熱熱交換パイプ３７の温度を低温にできれば、圧縮機６の温度と蓄熱熱交換パイプ３７の温度との温度差をより大きくでき、蓄熱材３６からの最大吸収熱量を増加させることが可能となり、除霜時間を短縮し、暖房運転時における除霜運転による室温低下を抑制して快適性を向上させることができる。

更に、蓄熱熱交換パイプ３７での液冷媒の蒸発が促進されることで、液冷媒が圧縮機６に戻ることがなくなり、圧縮機６の信頼性も向上させることができる。

なお、圧縮機６から第６配管２８を経て電磁弁３０を通り、室外熱交換器１４に至る吐出ガスバイパス経路は、必ずしも必要ではなく、極めて大きな除霜能力が必要な場合を除いては無くす構成としても良い。

この場合、圧縮機６の吐出口から、第１配管１８、室内熱交換器１６、第２配管２０、第３配管２２を経て、室外熱交換器１４へと気相冷媒が流れ、室外熱交換器１４を除霜する構成となり、除霜能力は少し低下するが、低コストでコンパクトな構成が可能となる。

また、本構成では、三方弁２３から蓄熱熱交換パイプ３７に至る第７配管２９にキャピラリチューブ３１を設けた構成としているが、本構成の変わりに蓄熱熱交換パイプ３７に連通する三方弁２３の開口部を絞った仕様としてもよく、この場合、キャピラリチューブ３１を除くことが可能となり、低コストでコンパクトな構成が可能となる。

以上、本発明に係る空気調和機について、上記実施の形態を用いて説明してきたが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。つまり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、厳寒時等であっても熱量不足を起こすことなく効率よく蓄熱熱交換パイプ内の冷媒へ熱伝導させることができ、除霜効果の高い空気調和機を提供できる。したがって一般用はもちろん業務用の空気調和にも幅広く適用することができる。

１ 空気調和機
２ 室外機
４ 室内機
６ 圧縮機
８ 四方弁
１０ ストレーナ
１２ 膨張弁
１４ 室外熱交換器
１５ 配管温度センサ
１６ 室内熱交換器
１８ 第１配管
２０ 第２配管
２２ 第３配管
２３ 三方弁
２４ 第４配管
２５ 第５配管
２６ アキュームレータ
２８ 第６配管
２９ 第７配管
３０ 電磁弁
３１ キャピラリチューブ
３２ 第８配管
３５ 蓄熱装置
３６ 蓄熱材
３７ 蓄熱熱交換パイプ
３８ 凹所
３９ ***凸状部
４０ フランジ部
４１ ヒータ
４２ 温度センサ
４３ 温度ヒューズ
４４ リード線
４５ 蓄熱材取付けバンド
４６ 係合部
４７ ビス止め部
４８ 面状端板

Claims (5)

1. 圧縮機と、前記圧縮機からの熱を蓄熱する蓄熱装置と、を備え、前記蓄熱装置は、前記圧縮機の外周に配置した蓄熱材と、前記蓄熱材に貫設し前記蓄熱材に蓄えられた熱量を内部に流れる冷媒に伝熱する蓄熱熱交換パイプと、からなり、前記蓄熱材は、アルミニュウム塊で形成されるとともに、略Ｕ字状に屈曲されたヒータが埋設されており、かつ、前記蓄熱熱交換パイプは、前記ヒータと前記圧縮機の外周との間に位置するように設けられており、前記蓄熱材は、前記略Ｕ字状部分の間に形成されている凹所を有し、前記凹所には、前記ヒータへの通電を制御する温度センサが設けられている構成としたことを特徴とする空気調和機。
2. 前記蓄熱材は、両側部にフランジ部を有するとともに、前記蓄熱材を前記圧縮機外周に固定する蓄熱材取付けバンドを備え、前記蓄熱材取付けバンドは、一端に係合部、他端にビス止め部を有し、前記蓄熱材取付けバンドの係合部は、前記蓄熱材のフランジ部の一方に係合されており、また、他端のビス止め部は、前記蓄熱材のフランジ部の他方にビス止めされていることで、前記蓄熱材が前記圧縮機外周面に圧着固定されている構成としたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記凹所は、前記ヒータとともに上下方向に設けられており、その少なくとも上方は開放状態で、前記開放部分から前記温度センサのリード線が引き出される構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記凹所には、前記ヒータへの通電を物理的に遮断する温度ヒューズが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記蓄熱材は、鋳型成形品にて形成されているとともに、その上下いずれか一方の端面に、前記端面と略同形状の面状端板を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。