蓄热热交换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蓄热热交换装置。
【背景技术】
[0002]目前，例如，如专利文献1(日本专利特开2008-64372号公报)所示，提出了一种采用伴随着固体和液体之间的相变化的PCM(Phase Change Material:相变材料)等蓄热材料的蓄热装置。
[0003]在该蓄热装置中，着眼于蓄热材料相变化时产生的体积变化，提出了对因该体积变化而产生的周围结构物的应变进行吸收的结构。具体而言，提出了以下方案:通过将模块化的蓄热材料配置成与蓄热热交换器的周围分离，并在模块化的蓄热材料与蓄热热交换器之间配置填充液，从而吸收应变。
【发明内容】
[0004]发明要解决的技术问题
[0005]如上所述，在专利文献I (日本专利特开2008-64372号公报)记载的蓄热装置中，以降低伴随着蓄热材料的相变化而产生的应变为目的，但未考虑从蓄热热交换器延伸出的制冷剂配管与填充有蓄热材料的壳体的连接部分处的热应力。
[0006]例如，当高温的制冷剂从未进行蓄热的状态被输送至蓄热热交换器而变为蓄热中的状态时，蓄热热交换器、制冷剂配管发生热膨胀而变化为在制冷剂配管与壳体的连接部分处施加热应力的状态。此外，每当反复进行未进行蓄热的状态和蓄热中的状态的切换时，反复施加这种热应力。
[0007]与此相对，在采用能释放该热应力的结构的情况下，损害了壳体内的蓄热材料的密封性，容易产生蓄热材料的劣化或蓄热材料的泄漏。
[0008]本发明鉴于上述问题而作，本发明的技术问题在于提供一种能维持壳体内的蓄热材料的密封性、并能降低和蓄热热交换器连接的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力的蓄热热交换装置。
[0009]解决技术问题所采用的技术方案
[0010]第一技术方案的蓄热热交换装置包括壳体、蓄热热交换器、蓄热材料、制冷剂配管及密封构件。壳体具有配管安装开口。蓄热热交换器配置于壳体的内部。蓄热材料设于壳体的内部，并设于蓄热热交换器的外侧。制冷剂配管与蓄热热交换器连接，并穿过壳体的配管安装开口而从壳体的内部延伸至壳体的外部。密封构件对壳体的配管安装开口与制冷剂配管之间进行密封。制冷剂配管并不固定于密封构件，而是被设成能朝穿过壳体的配管安装开口的方向自由移动。另外，蓄热热交换器的固定方法并未被特别限定，例如，蓄热热交换器的下端既可以支承固定于壳体的底部的上表面侧，蓄热热交换器的下端也可以通过蓄热材料支承固定于壳体的底部的上表面侧。
[0011]在该蓄热热交换装置中，通过使制冷剂流过制冷剂配管与蓄热热交换器的内部，能朝设于蓄热热交换器的外侧的蓄热材料进行蓄热，并能利用来自蓄热材料的散热。此处，当朝蓄热材料蓄热时或散热时，在蓄热热交换器及与蓄热热交换器连接的制冷剂配管中因在内部流动的制冷剂的温度变化或蓄热材料的温度变化而产生热膨胀或热收缩。因此，制冷剂配管中的为了从壳体的内部延伸至壳体的外部而穿过壳体的配管安装开口的部分因热膨胀而欲移动至壳体的外部或因热收缩而欲移动至壳体的内部。对此，该蓄热热交换装置的制冷剂配管并不固定于密封构件，而是被设成能朝穿过壳体的配管安装开口的方向自由移动。因此，即便在蓄热热交换器及制冷剂配管产生热膨胀或热收缩的情况下，也能以热应力不集中于壳体的配管安装开口附近的方式释放热应力。藉此，即便在反复进行蓄热及散热的情况下，也能将蓄热热交换器及制冷剂配管中的损害抑制得较小。此外，采用这样释放热应力的结构，并利用密封构件对壳体的配管安装开口与制冷剂配管之间进行密封。因此，能降低设于壳体内部的蓄热材料的劣化、泄漏。
[0012]如上所述，能维持壳体内的蓄热材料的密封性，并能降低隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0013]第二技术方案的蓄热热交换装置是在第一技术方案的蓄热热交换装置的基础上，蓄热热交换器被设成:定位于壳体的与设有配管安装开口的一侧相反侧的部分。
[0014]在该蓄热热交换装置中，蓄热热交换器和壳体定位于壳体的与设有配管安装开口的一侧相反侧的部分。因此，在蓄热热交换器发生热膨胀或热收缩的情况下，从定位的位置朝壳体的设有配管安装开口的一侧发生热膨胀的长度或发生热收缩的长度容易变大。这样，即便在制冷剂配管中的穿过壳体的配管安装开口的部分相对于配管安装开口的移动长度变大的情况下，也能降低隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0015]第三技术方案的蓄热热交换装置是在第一技术方案或第二技术方案的蓄热热交换装置的基础上，蓄热材料具有下述熔点:在蓄热热交换器进行蓄热时和散热时，在固体和液体之间产生相变化。
[0016]在该蓄热热交换装置中，在蓄热材料发生相变化而变为固体的状态下，当蓄热热交换器及制冷剂配管产生热膨胀、热收缩时，制冷剂配管相对于壳体的配管安装开口移动的移动长度可能变大。与此相对，在该蓄热热交换装置中，即便因使用相变化的蓄热材料而导致制冷剂配管相对于壳体的配管安装开口移动的移动长度变大的情况下，也能降低隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0017]另外，在使用了因相变化而导致体积变化的蓄热材料的情况下，制冷剂配管有时会因该体积变化而相对于壳体的配管安装开口进行移动。与此相对，在该蓄热热交换装置中，即便因使用由相变化产生体积变化的蓄热材料而导致制冷剂配管相对于壳体的配管安装开口移动的移动长度变大的情况下，也能降低隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0018]第四技术方案的蓄热热交换装置是在第三技术方案的蓄热热交换装置的基础上，蓄热热交换器具有:在铅垂方向上延伸的多根直管；以及将直管的上端部彼此连接的U字管。至少在蓄热材料为固体状态的情况下，蓄热热交换器的U字管的上端位于比蓄热材料的上端部更靠上方的位置。另外，在蓄热材料为液体状态的情况下，蓄热热交换器的U字管的上端既可以位于比液体的蓄热材料的上端部进一步靠上方的位置，也可以位于比液体的蓄热材料的上端部进一步靠下方的位置。
[0019]在该蓄热热交换装置中，蓄热热交换器具有在铅垂方向上延伸的多根直管。因此，以连接各直管的上端的方式设置的U字管容易因热膨胀而朝铅垂上方移动。
[0020]与此相对，在该蓄热热交换装置中，在蓄热材料为固体状态的情况下，蓄热热交换器的U字管的上端被配置成位于比蓄热材料的上端部进一步靠上方的位置。因此，在U字管的上端因蓄热热交换器的直管部分发生热膨胀而欲朝上方移动的情况下，即便蓄热材料处于固体状态，由于在U字管的上方不存在固体的蓄热材料，因此，也难以利用蓄热材料阻碍U字管的朝向上方的移动。藉此，能降低在蓄热热交换器发生热膨胀时产生的应变。
[0021]第五技术方案的蓄热热交换装置是在第一技术方案至第四技术方案中任一技术方案的蓄热热交换装置的基础上，壳体的配管安装开口的开口面的法线方向为铅垂方向。制冷剂配管具有圆筒部分，该圆筒部分包括:穿过壳体的配管安装开口而朝铅垂上方延伸的部分；以及穿过壳体的配管安装开口而朝铅垂下方延伸的部分。
[0022]在该蓄热热交换装置中，即便因蓄热热交换器及制冷剂配管发生热膨胀或热收缩而使制冷剂管相对于配管安装开口在轴向上发生移动，密封构件与制冷剂配管的外周面的距离也没有变化，因此，能降低隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力，并能良好地维持制冷剂配管与壳体的配管安装开口之间的密封性。
[0023]第六技术方案的蓄热热交换装置是在第一技术方案至第五技术方案中任一技术方案的蓄热热交换装置的基础上，蓄热热交换器的外表面的至少一部分和蓄热材料直接接触。
[0024]在该蓄热热交换装置中，蓄热材料与蓄热热交换器直接接触，因此，特别地，在蓄热材料为固体状态的情况下，容易因蓄热热交换器的热膨胀或热收缩而使制冷剂配管相对于壳体的配管安装开口移动的移动长度变大。与此相对，在该蓄热热交换装置中，即便当蓄热材料为固体状态时、蓄热热交换器及制冷剂配管产生热膨胀或热收缩而导致制冷剂配管相对于壳体的配管安装开口移动的移动长度变大的情况下，也能降低隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0025]第七技术方案的蓄热热交换装置是在第一技术方案至第六技术方案中任一技术方案的蓄热热交换装置的基础上，密封构件是橡胶构件，该橡胶构件呈在板厚方向上夹持壳体的配管安装开口的缘部的形状。蓄热热交换装置还包括限位构件，该限位构件固定于制冷剂配管中的位于壳体内部的部分的周围以及制冷剂配管中的位于壳体外部的部分的周围，在制冷剂配管朝穿过壳体的配管安装开口的方向移动之后，限位构件与橡胶构件抵接。另外，构成橡胶构件的橡胶未被特别限定，例如弹性力比构成壳体的材质的弹性力高的材料是较为理想的，包括天然橡胶或苯乙烯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶等合成橡胶。
[0026]在该蓄热热交换装置中，还包括固定于制冷剂配管的限位构件，因此，即便假设在蓄热热交换器及制冷剂配管发生热膨胀或热收缩直至限位构件与橡胶构件抵接的程度为止的情况下，也能利用橡胶构件的弹性力来使热应力局部不施加于制冷剂配管，并在壳体中的配管安装开口的周围部分释放热应力。
[0027]发明效果
[0028]在第一技术方案的蓄热热交换装置中，能维持壳体内的蓄热材料的密封性，并能降低施加于隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0029]在第二技术方案的蓄热热交换装置中，即便在制冷剂配管中的穿过壳体的配管安装开口的部分相对于配管安装开口的移动长度变大的情况下，也能降低施加于隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0030]在第三技术方案的蓄热热交换装置中，即便因使用相变化的蓄热材料而导致制冷剂配管相对于壳体的配管安装开口移动的移动长度变大的情况下，也能降低施加于隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0031]在第四技术方案的蓄热热交换装置中，能降低在蓄热热交换器发生热膨胀时产生的应变。
[0032]在第五技术方案的蓄热热交换装置中，能降低施加于隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力，并能良好地维持制冷剂配管与壳体的配管安装开口之间的密封性。
[0033]在第六技术方案的蓄热热交换装置中，即便当蓄热材料为固体状态时、蓄热热交换器及制冷剂配管产生热膨胀或热收缩而导致制冷剂配管相对于壳体的配管安装开口移动的移动长度变大的情况下，也能降低施加于隔着密封构件的制冷剂配管与壳体的连接部分处的热应力。
[0034]在第七技术方案的蓄热热交换装置中，能在壳体中的配管安装开口的周围部分释放热应力。
【附图说明】
[0035]图1是本发明一实施方式的空调装置的示意图。
[0036]图2是室外单元的俯视示意配置结构图。
[0037]图3是蓄热装置的主视示意配置结构图。
[0038]图4是蓄热热交换器的侧视示意配置结构图。
[0039]图5是表示制冷剂在制冷运转时的流动的示意图。
[0040]图6是表示制冷剂在制热运转时的流动的示意图。
[0041]图7是表示制冷剂在制热兼蓄热运转时的流动的示意图。
[0042]图8是表示制冷剂在制热兼除霜运转时的流动的示意图。
[0043]图9是用于说明气体制冷剂连接配管与蓄热容器的支承结构的立体图。
[0044]图10是用于说明气体制冷剂连接配管与蓄热容器的支承结构的侧视图。
[0045]图11是表示蓄热容器的顶面的配管安装开口的周边的立体图。
[0046]图12是表示蓄热容器的顶面的配管安装开口的周边的侧视图。
[0047]图13是表示在气体制冷剂连通配管朝上方移动的状态下的蓄热容器的顶面的配管安装开口的周边的侧剖图。
[0048]图14是表示在气体制冷剂连通配管朝下方移动的状态下的蓄热容器的顶面的配管安装开口的周边的侧剖图。
[0049]图15是表示蓄热热交换器的上端附近在非热膨胀时的情形的侧视图。
[0050]图16是表示蓄热热交换器的上端附近在热