特許 5955401 空気調和装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5955401

(24)【登録日】2016年6月24日

(45)【発行日】2016年7月20日

(54)【発明の名称】空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 47/02 20060101AFI20160707BHJP

【ＦＩ】

   F25B47/02 550F

   F25B47/02 550P

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-541878(P2014-541878)

(86)(22)【出願日】2012年10月18日

(86)【国際出願番号】JP2012076941

(87)【国際公開番号】WO2014061134

(87)【国際公開日】20140424

【審査請求日】2015年4月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】510048875

【氏名又は名称】ダイキン ヨーロッパ エヌ．ヴイ．

【氏名又は名称原語表記】ＤＡＩＫＩＮ ＥＵＲＯＰＥ Ｎ．Ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】本田 雅裕

(72)【発明者】

【氏名】松本 圭弘

【審査官】 関口 勇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０１０２８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８５２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９８１８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機（２１）と、室外熱交換器（２３）と、室内熱交換器（４２ａ、４２ｂ）と、冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器（２８）とを有する冷媒回路（１０）を備えており、前記蓄熱熱交換器を前記冷媒の放熱器として機能させることで前記蓄熱材への蓄熱を行う蓄熱運転を行い、前記室外熱交換器を前記冷媒の放熱器として機能させることで前記室外熱交換器の除霜を行う除霜運転時に前記蓄熱熱交換器を前記冷媒の蒸発器として機能させることで前記蓄熱材からの放熱を行う蓄熱利用運転及び前記室内熱交換器を前記冷媒の放熱器として機能させる暖房運転を同時に行うことが可能な空気調和装置において、
前記冷媒回路は、前記室内熱交換器を流れる前記冷媒の流量を可変するための室内膨張弁（４１ａ、４１ｂ）と、前記室外熱交換器を流れる前記冷媒の流量を可変するための室外膨張弁（２４）とをさらに有しており、
前記室内熱交換器及び前記室内膨張弁は、室内ユニット（４ａ、４ｂ）に設けられており、
前記室内ユニットは、前記暖房運転だけを行う場合に前記室内膨張弁の開度を決定する室内側制御部（４８ａ、４８ｂ）を有しており、
前記室外熱交換器及び前記室外膨張弁は、室外ユニット（２）に設けられており、
前記室外ユニットは、前記暖房運転だけを行う場合には前記室外膨張弁の開度を決定し、前記蓄熱利用運転を伴う前記除霜運転において前記暖房運転を行う場合には前記室内膨張弁の開度及び前記室外膨張弁の開度を決定する室外側制御部（３８）を有している、
空気調和装置（１）。

【請求項2】

前記蓄熱利用運転を伴う前記除霜運転において前記暖房運転を行う場合には、前記除霜運転の開始から第１除霜時間を経過するまでは、前記室内膨張弁（４１ａ、４１ｂ）の開度が、前記冷媒回路（１０）における前記冷媒の凝縮温度と前記室内ユニット（４ａ、４ｂ）が対象とする空調空間の室内温度との相関関係に基づいて決定される、
請求項１に記載の空気調和装置（１）。

【請求項3】

前記除霜運転の開始から前記第１除霜時間を経過した後は、前記室内熱交換器（４２ａ、４２ｂ）の暖房能力が小さくなり、かつ、前記室外熱交換器（２３）の除霜能力が大きくなるように、前記室内膨張弁（４１ａ、４１ｂ）及び前記室外膨張弁（２４）の開度が変更される、
請求項２に記載の空気調和装置（１）。

【請求項4】

前記第１除霜時間は、前記室外ユニット（２）が配置される外部空間の室外温度に基づいて決定される、
請求項３に記載の空気調和装置（１）。

【請求項5】

前記除霜運転において、前記圧縮機（２１）から吐出される前記冷媒の過熱度に基づいて前記室内膨張弁（４１ａ、４１ｂ）の開度が過大になっているかどうかを判定する、
請求項２〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和装置、特に、冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器とを有する冷媒回路を備えており、蓄熱熱交換器を冷媒の放熱器として機能させることで蓄熱材への蓄熱を行う蓄熱運転を行い、除霜運転時に蓄熱熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させることで蓄熱材からの放熱を行う蓄熱利用運転及び暖房運転を同時に行うことが可能な空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、特許文献１（特開２００５−３３７６５７号公報）に示すように、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する冷媒回路を備えており、蓄熱運転を行い、除霜運転時に蓄熱利用運転及び暖房運転を同時に行うことが可能な空気調和装置がある。ここで、蓄熱運転とは、蓄熱熱交換器を冷媒の放熱器として機能させることで蓄熱材への蓄熱を行う運転である。除霜運転とは、室外熱交換器を冷媒の放熱器として機能させることで室外熱交換器の除霜を行う運転である。蓄熱利用運転とは、蓄熱熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させることで蓄熱材からの放熱を行う運転である。暖房運転とは、室内熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる運転である。

【発明の概要】

【0003】

上記従来の空気調和装置は、室内熱交換器及び室内熱交換器を流れる冷媒の流量を可変するための室内膨張弁が設けられた室内ユニットと、室外熱交換器及び室外熱交換器を流れる冷媒の流量を可変するための室外膨張弁が設けられた室外ユニットとを有している。そして、通常の暖房運転時（すなわち、蓄熱利用運転や除霜運転を伴わない暖房運転時）において、室内膨張弁の開度が室内熱交換器の出口における冷媒の過冷却度に基づいて制御（室内膨張弁による過冷却度制御）されるようになっており、これにより、室内熱交換器の暖房能力が確保されるようになっている。ここで、この過冷却度制御における室内膨張弁の開度は、室内ユニットに設けられた室内側制御部が決定している。
このような空気調和装置において、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を同時に行う場合においても、室外熱交換器の除霜能力に余裕がある場合には、通常の暖房運転時と同じく、室内側制御部が室内膨張弁の開度制御を行い、室内熱交換器の暖房能力を確保すればよい。

【0004】

しかし、室外熱交換器の除霜能力に余裕がない場合には、室内熱交換器の暖房能力を制限するために、室内膨張弁の開度制御を通常の暖房運転時とは異なるものにする必要がある。ここで、室内膨張弁の開度が室外膨張弁の開度に対して大きすぎると、室内熱交換器の暖房能力の制限が不十分になるとともに室外熱交換器の除霜能力が不十分になるため、室外熱交換器の除霜が不完全な状態で除霜運転が終了してしまう。逆に、室内膨張弁の開度が室外膨張弁の開度に対して小さすぎると、室外熱交換器の除霜能力は十分になるものの室内熱交換器の暖房能力の制限が過剰になるため、蓄熱利用運転を伴う除霜運転によって暖房運転を行うという利点を十分に得ることができなくなってしまう。
本発明の課題は、冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する冷媒回路を備えており、蓄熱運転を行い、除霜運転時に蓄熱利用運転及び暖房運転を同時に行うことが可能な空気調和装置において、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を同時に行う場合の室内膨張弁及び室外膨張弁の開度を適切に決定できるようにすることにある。

【0005】

第１の観点にかかる空気調和装置は、圧縮機と、室外熱交換器と、室内熱交換器と、冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器を有する冷媒回路を備えており、蓄熱運転を行い、除霜運転時に蓄熱利用運転及び暖房運転を同時に行うことが可能な空気調和装置がある。ここで、蓄熱運転とは、蓄熱熱交換器を冷媒の放熱器として機能させることで蓄熱材への蓄熱を行う運転である。除霜運転とは、室外熱交換器を冷媒の放熱器として機能させることで室外熱交換器の除霜を行う運転である。蓄熱利用運転とは、蓄熱熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させることで蓄熱材からの放熱を行う運転である。暖房運転とは、室内熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる運転である。また、冷媒回路は、室内熱交換器を流れる冷媒の流量を可変するための室内膨張弁と、室外熱交換器を流れる冷媒の流量を可変するための室外膨張弁とをさらに有している。ここで、室内熱交換器及び室内膨張弁は、室内ユニットに設けられており、室外熱交換器及び室外膨張弁は、室外ユニットに設けられている。そして、この空気調和装置では、室内ユニットが、暖房運転だけを行う場合に室内膨張弁の開度を決定する室内側制御部を有しており、室外ユニットが、暖房運転だけを行う場合には室外膨張弁の開度を決定し、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には室内膨張弁の開度及び室外膨張弁の開度を決定する室外側制御部を有している。

【0006】

ここでは、暖房運転だけを行う場合には、室内側制御部が室内膨張弁の開度を決定し、かつ、室外側制御部が室外膨張弁の開度を決定するようにしているが、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には、室外側制御部が室外膨張弁の開度だけでなく室内膨張弁の開度を決定するようにしている。このため、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には、室外側制御部が、室外熱交換器の除霜能力と室内熱交換器の暖房能力とのバランスを考慮して、室外膨張弁の開度と室内膨張弁の開度とをまとめて決定することができる。
これにより、ここでは、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合において、室内膨張弁及び室外膨張弁の開度を適切に決定することができる。

【0007】

第２の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には、除霜運転の開始から第１除霜時間を経過するまでは、室内膨張弁の開度が、冷媒回路における冷媒の凝縮温度と室内ユニットが対象とする空調空間の室内温度との相関関係に基づいて決定される。
蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には、室内熱交換器の暖房能力を確実に確保しつつ、室内膨張弁の開度を決定する必要がある。しかし、室外側制御部が室内膨張弁の開度を決定する場合には、室外ユニットと室内ユニットとを接続する冷媒管における冷媒の圧力損失等の影響を考慮することが難しい。
そこで、ここでは、上記のように、除霜運転の開始から第１除霜時間を経過するまでは、室内膨張弁の開度を、冷媒回路における冷媒の凝縮温度と室内ユニットが対象とする空調空間の室内温度との相関関係に基づいて決定するようにしている。例えば、凝縮温度が室内温度から得られる閾温度よりも低い場合には、室外制御部が、室内熱交換器の暖房能力が確保されていないものと判定して、室内膨張弁の開度を大きくして、室内熱交換器の暖房能力が確保されるようにする。しかも、ここでは、上記のように、このような室内膨張弁の開度決定を除霜運転の開始から第１除霜時間を経過するまで行うようにして、除霜運転の初期においては、室内熱交換器の暖房能力の確保を優先しつつ、除霜運転を行うようにしている。

【0008】

これにより、ここでは、室外制御部が、凝縮温度と室内温度との相関関係に基づいて室内膨張弁の開度を適切に決定することによって、室内熱交換器の暖房能力の確保を優先しつつ、除霜運転を行うことができる。

【0009】

第３の観点にかかる空気調和装置は、第２の観点にかかる空気調和装置において、除霜運転の開始から第１除霜時間を経過した後は、室内熱交換器の暖房能力が小さくなり、かつ、室外熱交換器の除霜能力が大きくなるように、室内膨張弁及び室外膨張弁の開度が変更される。
蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合において、室外熱交換器の除霜を確実に終了させるためには、室外熱交換器の除霜能力を大きくする必要がある。
そこで、ここでは、上記のように、除霜運転の開始から第１除霜時間を経過した後は、室内熱交換器の暖房能力が小さくなり、かつ、室外熱交換器の除霜能力が大きくなるように、室内膨張弁及び室外膨張弁の開度を変更するようにしている。例えば、除霜運転の開始から第１除霜時間を経過した後は、室外制御部が、室内膨張弁の開度を小さくし、かつ、室外膨張弁の開度を大きくして、室内熱交換器の暖房能力を小さくし、かつ、室外熱交換器の除霜能力を大きくすることで、暖房を優先する運転から除霜を優先する運転に移行する。

【0010】

これにより、ここでは、室外制御部が、室内膨張弁及び室外膨張弁の開度を適切に決定することによって、暖房を優先する運転から除霜を優先する運転に移行させて、室外熱交換器の除霜を確実に終了させることができる。

【0011】

第４の観点にかかる空気調和装置は、第３の観点にかかる空気調和装置において、第１除霜時間が、室外ユニットが配置される外部空間の室外温度に基づいて決定される。
除霜に要する時間は、冷媒回路を構成する機器や蓄熱材からの放熱ロスが影響するため、室外温度が低くなるほど長くなる傾向にある。このため、暖房を優先した運転を行う時間である第１除霜時間についても、室外温度に基づいて決定することが好ましい。
そこで、ここでは、上記のように、第１除霜時間を室外温度に基づいて決定するようにしている。例えば、室外温度が低くなるほど、暖房を優先した運転の時間を短くして、除霜を優先した運転の時間を長くする必要があるため、室外温度が低くなるほど第１除霜時間が短くなるように決定する。

【0012】

これにより、ここでは、暖房を優先する運転を行う第１除霜時間を室外温度に基づいて決定することによって、除霜を優先する運転が長く行われるようにして、室外熱交換器の除霜を確実に終了させることができる。

【0013】

第５の観点にかかる空気調和装置は、第２〜第４の観点のいずれかにかかる空気調和装置において、除霜運転において、圧縮機から吐出される冷媒の過熱度に基づいて室内膨張弁の開度が過大になっているかどうかを判定する。
蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合において、室内膨張弁の開度が過大になると、室内熱交換器の出口における冷媒が気液二相状態になりやすくなる。そうすると、室内熱交換器の出口側（液側）と冷媒の蒸発器として機能する蓄熱熱交換器の入口側（液側）とを接続する冷媒管にガス状態の冷媒が充満しやすくなる。ここで、冷媒回路において、室内熱交換器の出口側（液側）と冷媒の蒸発器として機能する蓄熱熱交換器の入口側（液側）とを接続する部分にレシーバが設けられていない場合には、液冷媒が蓄熱熱交換器を介して圧縮機に戻る、いわゆる液バックが発生するおそれがある。そして、液バックが発生すると、圧縮機から吐出される冷媒の過熱度が小さくなる傾向が見られる。

【0014】

そこで、ここでは、室外制御部が、圧縮機から吐出される冷媒の過熱度に基づいて室内膨張弁の開度が過大になることによって液バックが発生しているものと判定するようにしている。例えば、圧縮機から吐出される冷媒の過熱度が閾過熱度よりも小さい場合には、室外制御部は、液バックが発生しているものと判定している。そして、必要に応じて、室内膨張弁の開度を小さくするようにしている。
これにより、ここでは、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において、室内膨張弁の開度が過大になっているかどうかを適切に判定しながら暖房運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。

【図2】蓄熱熱交換器の概略構成図である。

【図3】空気調和装置の制御ブロック図である。

【図4】冷房運転における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。

【図5】暖房運転における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。

【図6】蓄熱運転（暖房運転時の蓄熱運転）における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。

【図7】除霜運転（蓄熱利用運転を伴う除霜運転）における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。

【図8】除霜運転（蓄熱利用運転を伴う除霜運転）における室内膨張弁及び室外膨張弁の開度決定のフローチャートである。

【図9】除霜運転（蓄熱利用運転を伴う除霜運転）における室内膨張弁及び室外膨張弁の開度の経時変化を示す図である。

【図10】変形例２にかかる除霜運転（蓄熱利用運転を伴う除霜運転）における室内膨張弁及び室外膨張弁の開度決定のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0017】

（１）空気調和装置の基本構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって、ビル等の屋内の空調に使用される装置である。空気調和装置１は、主として、室外ユニット２と、複数（ここでは、２台）の室内ユニット４ａ、４ｂとが接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット２と複数の室内ユニット４ａ、４ｂとは、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７を介して接続されている。すなわち、空気調和装置１の蒸気圧縮式の冷媒回路１０は、室外ユニット２と、複数の室内ユニット４ａ、４ｂとが冷媒連絡管６、７を介して接続されることによって構成されている。

【0018】

＜室内ユニット＞
室内ユニット４ａ、４ｂは、屋内に設置されている。室内ユニット４ａ、４ｂは、冷媒連絡管６、７を介して室外ユニット２に接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
次に、室内ユニット４ａ、４ｂの構成について説明する。尚、室内ユニット４ｂは、室内ユニット４ａと同様の構成を有するため、ここでは、室内ユニット４ａの構成のみ説明し、室内ユニット４ｂの構成については、それぞれ、室内ユニット４ａの各部を示す添字ａの代わりに添字ｂを付して、各部の説明を省略する。
室内ユニット４ａは、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室内側冷媒回路１０ａ（室内ユニット４ｂでは、室内側冷媒回路１０ｂ）を有している。室内側冷媒回路１０ａは、主として、室内膨張弁４１ａと、室内熱交換器４２ａとを有している。

【0019】

室内膨張弁４１ａは、室内側冷媒回路１０ａを流れる冷媒を減圧して室内熱交換器４２ａを流れる冷媒の流量を可変する弁である。室内膨張弁４１ａは、室内熱交換器４２ａの液側に接続された電動膨張弁である。
室内熱交換器４２ａは、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。室内熱交換器４２ａの近傍には、室内熱交換器４２ａに室内空気を送るための室内ファン４３ａが設けられている。室内ファン４３ａによって室内熱交換器４２ａに対して室内空気を送風することにより、室内熱交換器４２ａでは、冷媒と室内空気との間で熱交換が行われる。室内ファン４３ａは、室内ファンモータ４４ａによって回転駆動されるようになっている。これにより、室内熱交換器４２ａは、冷媒の放熱器や冷媒の蒸発器として機能するようになっている。

【0020】

また、室内ユニット４ａには、各種のセンサが設けられている。室内熱交換器４２ａの液側には、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度Ｔｒｌａを検出する液側温度センサ４５ａが設けられている。室内熱交換器４２ａのガス側には、ガス状態の冷媒の温度Ｔｒｇａを検出するガス側温度センサ４６ａが設けられている。室内ユニット４ａの室内空気の吸入口側には、室内ユニット４ａが対象とする空調空間の室内空気の温度（すなわち、室内温度Ｔｒａ）を検出する室内温度センサ４７ａが設けられている。また、室内ユニット４ａは、室内ユニット４ａを構成する各部の動作を制御する室内側制御部４８ａを有している。そして、室内側制御部４８ａは、室内ユニット４ａの制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット４ａを個別に操作するためのリモートコントローラ４９ａとの間で制御信号等のやりとりを行ったり、室外ユニット２との間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。尚、リモートコントローラ４９ａは、ユーザーが空調運転に関する各種設定や運転／停止指令を行う機器である。

【0021】

＜室外ユニット＞
室外ユニット２は、屋外に設置されている。室外ユニット２は、冷媒連絡管６、７を介して室内ユニット４ａ、４ｂに接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。
次に、室外ユニット２の構成について説明する。
室外ユニット２は、主として、冷媒回路１０の一部を構成する室外側冷媒回路１０ｃを有している。この室外側冷媒回路１０ｃは、主として、圧縮機２１と、第１切換機構２２と、室外熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、第２切換機構２７と、蓄熱熱交換器２８と、蓄熱膨張弁２９とを有している。
圧縮機２１は、ケーシング内に図示しない圧縮要素及び圧縮要素を回転駆動する圧縮機モータ２０が収容された密閉型圧縮機である。圧縮機モータ２０は、図示しないインバータ装置を介して電力が供給されるようになっており、インバータ装置の周波数（すなわち、回転数）を変化させることによって、運転容量を可変することが可能になっている。

【0022】

第１切換機構２２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための四路切換弁である。第１切換機構２２は、室外熱交換器２３を冷媒の放熱器として機能させる場合に、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器２３のガス側とを接続するとともに、蓄熱熱交換器２８のガス側と圧縮機２１の吸入側とを接続する切り換えが行われる（室外放熱切換状態、図１の第１切換機構２２の実線を参照）。ここで、第１切換機構２２が室外放熱切換状態に切り換えられると、蓄熱熱交換器２８を冷媒の蒸発器として機能させることができる。また、第１切換機構２２は、室外熱交換器２３を冷媒の蒸発器として機能させる場合に、圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器２３のガス側とを接続するとともに、蓄熱熱交換器２８のガス側と圧縮機２１の吐出側とを接続する切り換えが行われる（室外蒸発切換状態、図１の第１切換機構２２の破線を参照）。ここで、第２切換機構２２が室外蒸発切換状態に切り換えられると、蓄熱熱交換器２８を冷媒の放熱器として機能させることができる。尚、第１切換機構２２は、四路切換弁ではなく、三方弁や電磁弁等を組み合わせて同じ機能を果たすように構成したものであってもよい。

【0023】

室外熱交換器２３は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器からなる。室外熱交換器２３の近傍には、室外熱交換器２３に室外空気を送るための室外ファン２５が設けられている。室外ファン２５によって室外熱交換器２３に対して室外空気を送風することにより、室外熱交換器２３では、冷媒と室外空気との間で熱交換が行われる。室外ファン２５は、室外ファンモータ２６によって回転駆動されるようになっている。これにより、室外熱交換器２３は、冷媒の放熱器や冷媒の蒸発器として機能するようになっている。
室外膨張弁２４は、室外側冷媒回路１０ｃのうち室外熱交換器２３を流れる冷媒を減圧して室外熱交換器２３を流れる冷媒の流量を可変する弁である。室外膨張弁２４は、室外熱交換器２３の液側に接続された電動膨張弁である。

【0024】

第２切換機構２７は、冷媒の流れの方向を切り換えるための四路切換弁である。第２切換機構２７は、室内熱交換器４２ａ、４２ｂを冷媒の蒸発器として機能させる場合に、圧縮機２１の吸入側とガス冷媒連絡管７とを接続する切り換えが行われる（室内蒸発切換状態、図１の第２切換機構２７の実線を参照）。また、第２切換機構２７は、室内熱交換器４２ａ、４２ｂを冷媒の放熱器として機能させる場合に、圧縮機２１の吐出側とガス冷媒連絡管７とを接続する切り換えが行われる（室内放熱切換状態、図１の第２切換機構２７の破線を参照）。ここで、第２切換機構２７の４つのポートのうちの１つ（図１の紙面右寄りのポート）は、キャピラリーチューブ２７１を介して常時圧縮機２１の吸入側に接続されたポート（図１の紙面上寄りのポート）に接続されることによって、実質的には使用されないポートとなっている。尚、第２切換機構２７は、四路切換弁ではなく、三方弁や電磁弁等を組み合わせて同じ機能を果たすように構成したものであってもよい。

【0025】

蓄熱熱交換器２８は、冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う熱交換器であり、冷媒の放熱器として機能させることで蓄熱材への蓄熱を行い、冷媒の蒸発器として機能させることで蓄熱材からの放熱（蓄熱利用）を行う際に使用される。蓄熱熱交換器２８は、主として、蓄熱材が溜められている蓄熱槽２８１と、蓄熱材に浸漬されるように配置された伝熱管群２８２とを有している。蓄熱槽２８１は、ここでは、図２に示すように、略直方体形状の箱体であり、内部に蓄熱材が溜められている。蓄熱材としては、ここでは、相変化によって蓄熱を行う物質が使用されている。具体的には、蓄熱熱交換器２８を冷媒の放熱器として使用する際に相変化（溶融）して蓄熱し、蓄熱熱交換器２８を冷媒の蒸発器として使用する際に相変化（凝固）して蓄熱利用されるように、３０℃〜４０℃程度の相変化温度を有するポリエチレングリコールや硫酸ナトリウム水和物、パラフィン等が使用されている。伝熱管群２８２は、図２に示すように、冷媒の出入口に設けられたヘッダー管２８３及び分流器２８４を介して複数の伝熱管２８５が分岐接続された構造を有している。ここでは、複数の伝熱管２８５がそれぞれ、上下方向に折り返された形状を有しており、このような複数の伝熱管２８５の両端がヘッダー管２８３及び分流器２８４に接続されることによって伝熱管群２８２を構成している。そして、蓄熱熱交換器２８のガス側（すなわち、伝熱管群２８２の一端）は、第１切換機構２２に接続されており、蓄熱熱交換器２８の液側（すなわち、伝熱管群２８２の他端）は、冷媒回路１０（ここでは、室外側冷媒回路１０ｃ）の室外膨張弁２４と液冷媒連絡管６との間の部分に蓄熱膨張弁２９を介して接続されている。ここで、図２は、蓄熱熱交換器２８の概略構成図である。

【0026】

蓄熱膨張弁２９は、室外側冷媒回路１０ｃのうち蓄熱熱交換器２８を流れる冷媒を減圧して蓄熱熱交換器２８を流れる冷媒の流量を可変する弁である。蓄熱膨張弁２９は、蓄熱熱交換器２８の液側に接続された電動膨張弁である。
また、室外ユニット２には、各種のセンサが設けられている。室外ユニット２には、圧縮機２１の吸入圧力Ｐｓを検出する吸入圧力センサ３１と、圧縮機２１の吐出圧力Ｐｄを検出する吐出圧力センサ３２と、圧縮機２１の吸入温度Ｔｓを検出する吸入温度センサ３３と、圧縮機２１の吐出温度Ｔｄを検出する吐出温度センサ３４とが設けられている。室外熱交換器２３には、気液二相状態の冷媒の温度Ｔｏｌ１を検出する室外熱交温度センサ３５が設けられている。室外熱交換器２３の液側には、液状態又は気液二相状態の冷媒の温度Ｔｏｌ２を検出する液側温度センサ３６が設けられている。室外ユニット２の室外空気の吸入口側には、室外ユニット２（すなわち、室外熱交換器２３や蓄熱熱交換器２８）が配置される外部空間の室外空気の温度（すなわち、室外温度Ｔａ）を検出する室外温度センサ３７が設けられている。また、室外ユニット２は、室外ユニット２を構成する各部の動作を制御する室外側制御部３８を有している。そして、室外側制御部３８は、室外ユニット２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータ、メモリや圧縮機モータ２５を制御するインバータ装置等を有しており、室内ユニット４ａ、４ｂの室内側制御部４８ａ、４８ｂとの間で制御信号等のやりとりを行うことができるようになっている。

【0027】

＜冷媒連絡管＞
冷媒連絡管６、７は、空気調和装置１を設置する際に、現地にて施工される冷媒管であり、室外ユニット２及び室内ユニット４ａ、４ｂの設置条件に応じて種々の長さや管径を有するものが使用される。

【0028】

＜制御部＞
室内ユニット４ａ、４ｂを個別に操作するためのリモートコントローラ４９ａ、４９ｂと、室内ユニット４ａ、４ｂの室内側制御部４８ａ、４８ｂと、室外ユニット２の室外側制御部３８とは、図１に示すように、空気調和装置１全体の運転制御を行う制御部８を構成している。制御部８は、図３に示されるように、各種センサ３１〜３７、４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂ、４７ａ、４７ｂ等の検出信号を受けることができるように接続されている。そして、制御部８は、これらの検出信号等に基づいて各種機器及び弁２０、２２、２４、２６、４１ａ、４１ｂ、４４ａ、４４ｂを制御することによって、空調運転（冷房運転及び暖房運転）を行うことができるように構成されている。ここで、図３は、空気調和装置１の制御ブロック図である。

【0029】

以上のように、空気調和装置１は、複数（ここでは、２台）の室内ユニット４ａ、４ｂが室外ユニット２に接続されることによって構成される冷媒回路１０を有している。そして、空気調和装置１では、制御部８によって、以下のような運転制御が行われるようになっている。

【0030】

（２）空気調和装置の基本動作
次に、空気調和装置１の冷房運転、暖房運転、蓄熱運転、及び、除霜運転の基本動作について、図４〜図７を用いて説明する。ここで、図４は、冷房運転における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。図５は、暖房運転における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。図６は、蓄熱運転（暖房運転時の蓄熱運転）における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。図７は、除霜運転（蓄熱利用運転を伴う除霜運転）における冷媒回路内の冷媒の流れを示す図である。

【0031】

＜冷房運転＞
リモートコントローラ４９ａ、４９ｂから冷房運転の指令がなされると、第１切換機構２２が室外放熱切換状態（図４の第１切換機構２２の実線で示された状態）、及び、第２切換機構２７が室内蒸発切換状態（図４の第２切換機構２７の実線で示された状態）に切り換えられるとともに、蓄熱膨張弁２９が閉止された状態（すなわち、蓄熱熱交換器２８を使用しない状態）にされて、圧縮機２１、室外ファン２５及び室内ファン４３ａ、４３ｂが起動する。
すると、冷媒回路１０内の低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、第１切換機構２２を経由して、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮して、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、室外膨張弁２４及び液冷媒連絡管６を経由して、室外ユニット２から室内ユニット４ａ、４ｂに送られる。

【0032】

室内ユニット４ａ、４ｂに送られた高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂによって減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒となる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器４２ａ、４２ｂに送られる。室内熱交換器４２ａ、４２ｂに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて、室内ファン４３ａ、４３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管７を経由して、室内ユニット４ａ、４ｂから室外ユニット２に送られる。
室外ユニット２に送られた低圧のガス冷媒は、第２切換機構２７を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。

【0033】

＜暖房運転＞
リモートコントローラ４９ａ、４９ｂから暖房運転の指令がなされると、第１切換機構２２が室外蒸発切換状態（図５の第１切換機構２２の破線で示された状態）、及び、第２切換機構２７が室内放熱切換状態（図５の第２切換機構２７の破線で示された状態）に切り換えられるとともに、蓄熱膨張弁２９が閉止された状態（すなわち、蓄熱熱交換器２８を使用しない状態）にされて、圧縮機２１、室外ファン２５及び室内ファン４３ａ、４３ｂが起動する。

【0034】

すると、冷媒回路１０内の低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、第２切換機構２７及びガス冷媒連絡管７を経由して、室外ユニット２から室内ユニット４ａ、４ｂに送られる。
室内ユニット４ａ、４ｂに送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４２ａ、４２ｂに送られる。室内熱交換器４２ａ、４２ｂに送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて、室内ファン４３ａ、４３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮して、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂによって減圧される。室内膨張弁４１ａ、４１ｂによって減圧された冷媒は、ガス冷媒連絡管７を経由して、室内ユニット４ａ、４ｂから室外ユニット２に送られる。

【0035】

室外ユニット２に送られた冷媒は、室外膨張弁２４に送られ、室外膨張弁２４によって減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒となる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、第１切換機構２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。

【0036】

＜蓄熱運転（暖房運転時の蓄熱運転）＞
暖房運転時においては、蓄熱熱交換器２８を冷媒の放熱器として機能させることで蓄熱材への蓄熱を行う蓄熱運転が行われる。すなわち、室外熱交換器２３を冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、室内熱交換器４２ａ、４２ｂを冷媒の放熱器として機能させる暖房運転時において、蓄熱熱交換器２８を冷媒の放熱器として機能させることで蓄熱材への蓄熱を行う蓄熱運転（暖房運転時の蓄熱運転）が行われる。この暖房運転時の蓄熱運転は、切換機構２２、２７を暖房運転と同じ切換状態に切り換えた上で、蓄熱膨張弁２９を開けることによって行われる（図６参照）。

【0037】

すると、冷媒回路１０内の低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒の一部は、暖房運転時と同様に、第２切換機構２７及びガス冷媒連絡管７を経由して、室外ユニット２から室内ユニット４ａ、４ｂに送られる。この室内ユニット４ａ、４ｂに送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて、室内ファン４３ａ、４３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮して高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂによって減圧される。室内膨張弁４１ａ、４１ｂによって減圧された冷媒は、ガス冷媒連絡管７を経由して、室内ユニット４ａ、４ｂから室外ユニット２に送られる。
また、圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒の残りは、第１切換機構２２を経由して、蓄熱熱交換器２８に送られる。蓄熱熱交換器２８に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する蓄熱熱交換器２８において、蓄熱材と熱交換を行って冷却されることによって凝縮して、高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、蓄熱膨張弁２９によって減圧される。ここで、蓄熱熱交換器２８の蓄熱材は、冷媒との熱交換によって加熱されることによって相変化（溶融）して蓄熱する。

【0038】

蓄熱膨張弁２９によって減圧された冷媒は、室内ユニット４ａ、４ｂから室外ユニット２に送られた冷媒と合流して、室外膨張弁２４に送られ、室外膨張弁２４によって減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒となる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器２３において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、第１切換機構２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。このように、暖房運転時の蓄熱運転において、蓄熱熱交換器２８は、室内熱交換器４２ａ、４２ｂと並列の冷媒の放熱器として機能するようになっている。すなわち、冷媒回路１０は、暖房運転時の蓄熱運転において、圧縮機２１から吐出される高圧のガス冷媒を、室内熱交換器４２ａ、４２ｂ及び蓄熱熱交換器２８に並列に送ることが可能に構成されている。

【0039】

＜除霜運転（蓄熱利用運転を伴う除霜運転）＞
暖房運転時においては、室外熱交換器２３を冷媒の放熱器として機能させることで室外熱交換器の除霜を行う除霜運転が行われる。そして、除霜運転時においては、蓄熱熱交換器２８を冷媒の蒸発器として機能させることで蓄熱材からの放熱を行う蓄熱利用運転が行われる。すなわち、室外熱交換器２３を冷媒の放熱器として機能させ、かつ、蓄熱熱交換器２８を冷媒の蒸発器として機能させる蓄熱利用運転（除霜運転時の蓄熱利用運転、蓄熱利用運転を伴う除霜運転）が行われる。しかも、ここでは、室内熱交換器４２ａ、４２ｂを冷媒の放熱器として機能させることで暖房運転も同時に行われるようになっている。すなわち、ここでは、除霜運転時に蓄熱利用運転及び暖房運転が同時に（又は、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転が同時に）行われるようになっている。この除霜運転時の蓄熱利用運転（又は、蓄熱利用運転を伴う除霜運転）は、第１切換機構２２を室外放熱切換状態に切り換え、かつ、第２切換機構２７を室内放熱切換状態に切り換えた上で、蓄熱膨張弁２９を開けることによって行われる（図７参照）。また、除霜運転時は、室外ファン２５を停止させる。

【0040】

すると、冷媒回路１０内の低圧のガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒の一部は、暖房運転時と同様に、第２切換機構２７及びガス冷媒連絡管７を経由して、室外ユニット２から室内ユニット４ａ、４ｂに送られる。この室内ユニット４ａ、４ｂに送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室内熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて、室内ファン４３ａ、４３ｂによって供給される室内空気と熱交換を行って冷却されることによって凝縮して高圧の液冷媒となる。この高圧の液冷媒は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂによって減圧される。室内膨張弁４１ａ、４１ｂによって減圧された冷媒は、ガス冷媒連絡管７を経由して、室内ユニット４ａ、４ｂから室外ユニット２に送られる。
また、圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒の残りは、第１切換機構２２を経由して、室外熱交換器２３に送られる。室外熱交換器２３に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器２３において、室外熱交換器２３に付着している霜や氷と熱交換を行って冷却される。この高圧の冷媒は、室外膨張弁２４よって減圧される。ここで、室外熱交換器２３に付着している霜や氷は、冷媒との熱交換によって加熱されることによって融解して室外熱交換器２３の除霜が行われる。

【0041】

室外膨張弁２４によって減圧された高圧の冷媒は、室内ユニット４ａ、４ｂから室外ユニット２に送られた冷媒と合流して、蓄熱膨張弁２９に送られ、蓄熱膨張弁２９によって減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒となる。この低圧の気液二相状態の冷媒は、蓄熱熱交換器２８に送られる。蓄熱熱交換器２８に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する蓄熱熱交換器２８において、蓄熱材と熱交換を行って加熱されることによって蒸発して、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、第１切換機構２２を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。ここで、蓄熱熱交換器２８の蓄熱材は、冷媒との熱交換によって冷却されることによって相変化（凝固）して蓄熱利用される。このように、蓄熱利用運転を伴う除霜運転（又は、除霜運転時の蓄熱利用運転）において暖房運転が同時に行われる場合には、室内熱交換器４２ａ、４２ｂは、室外熱交換器２３と並列の冷媒の放熱器として機能するようになっている。すなわち、冷媒回路１０は、蓄熱利用運転を伴う除霜運転（又は、除霜運転時の蓄熱利用運転）において暖房運転が同時に行われる場合には、圧縮機２１から吐出される高圧のガス冷媒を、室外熱交換器２３及び室内熱交換器４２ａ、４２ｂに並列に送ることが可能に構成されている。

【0042】

＜冷房運転、暖房運転、及び、蓄熱運転の制御＞

【0043】

−冷房運転時−
上記の冷房運転において、制御部８は、各室内熱交換器４２ａ、４２ｂの出口における冷媒の過熱度ＳＨｒａ、ＳＨｒｂが目標過熱度ＳＨｒａｓ、ＳＨｒｂｓになるように、各室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を決定して制御している（以下、この制御を「室内膨張弁による過熱度制御」とする）。ここで、過熱度ＳＨｒａ、ＳＨｒｂは、吸入圧力センサ３１によって検出される吸入圧力Ｐｓ、及び、ガス側温度センサ４６ａ、４６ｂによって検出される室内熱交換器４２ａのガス側の冷媒の温度Ｔｒｇａ、Ｔｒｇｂから算出される。より具体的には、まず、吸入圧力Ｐｓを冷媒の飽和温度に換算して、冷媒回路１０における蒸発圧力Ｐｅに等価な状態量である蒸発温度Ｔｅ（すなわち、蒸発圧力Ｐｅと蒸発温度Ｔｅは、文言自体は異なるが、実質的に同じ状態量を意味する）を得る。ここで、蒸発圧力Ｐｅとは、冷房運転時において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの出口から室内熱交換器４２ａ、４２ｂを経由して圧縮機２１の吸入側に至るまでの間を流れる低圧の冷媒を代表する圧力を意味している。そして、各室内熱交換器４２ａ、４２ｂのガス側の冷媒の温度Ｔｒｇａ、Ｔｒｇｂから蒸発温度Ｔｅを差し引くことによって過熱度ＳＨｒａ、ＳＨｒｂを得る。

【0044】

尚、冷房運転において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂを含めた室内ユニット４ａ、４ｂの各機器の制御は、制御部８の室内側制御部４８ａ、４８ｂによって行われる。また、室外膨張弁２４を含めた室外ユニット２の各機器の制御は、制御部８の室外側制御部３８によって行われる。

【0045】

−暖房運転時−
上記の暖房運転において、制御部８は、各室内熱交換器４２ａ、４２ｂの出口における冷媒の過冷却度ＳＣｒａ、ＳＣｒｂが目標過冷却度ＳＣｒａｓ、ＳＣｒｂｓになるように、各室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を決定して制御している（以下、この制御を「室内膨張弁による過冷却度制御」とする）。ここで、過冷却度ＳＣｒａ、ＳＣｒｂは、吐出圧力センサ３２によって検出される吐出圧力Ｐｄ、及び、液側温度センサ４５ａ、４５ｂによって検出される室内熱交換器４２ａの液側の冷媒の温度Ｔｒｌａ、Ｔｒｌｂから算出される。より具体的には、まず、吐出圧力Ｐｄを冷媒の飽和温度に換算して、冷媒回路１０における凝縮圧力Ｐｃに等価な状態量である凝縮温度Ｔｃ（すなわち、凝縮圧力Ｐｃと凝縮温度Ｔｃは、文言自体は異なるが、実質的に同じ状態量を意味する）を得る。ここで、凝縮圧力Ｐｃとは、暖房運転時において、圧縮機２１の吐出側から室内熱交換器４２ａ、４２ｂを経由して室内膨張弁４１ａ、４１ｂに至るまでの間を流れる高圧の冷媒を代表する圧力を意味している。そして、凝縮温度Ｔｃから各室内熱交換器４２ａ、４２ｂの液側の冷媒の温度Ｔｒｌａ、Ｔｒｌｂを差し引くことによって過冷却度ＳＣｒａ、ＳＣｒｂを得る。

【0046】

尚、暖房運転において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂを含めた室内ユニット４ａ、４ｂの各機器の制御は、制御部８の室内側制御部４８ａ、４８ｂによって行われる。また、室外膨張弁２４を含めた室外ユニット２の各機器の制御は、制御部８の室外側制御部３８によって行われる。

【0047】

−蓄熱運転時−
上記の蓄熱運転において、制御部８は、蓄熱熱交換器２８の蓄熱材への蓄熱が終了した場合には、蓄熱運転を終了して、暖房運転に移行する。そして、蓄熱運転の開始から所定のインターバル時間Δｔｂｅｔが経過した場合には、除霜運転に移行するようになっている。すなわち、インターバル時間Δｔｂｅｔは、除霜運転間のインターバル時間を意味する。そして、基本的には、インターバル時間Δｔｂｅｔの間は、暖房運転時の蓄熱運転及び蓄熱運転終了後の暖房運転が行われ、インターバル時間Δｔｂｅｔが経過する毎に、除霜運転が行われることになる。

【0048】

以上のように、空気調和装置１では、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うことができるようになっている。そして、暖房運転時に蓄熱運転を行うことで、暖房運転を継続しながら蓄熱材への蓄熱を行い、除霜運転時に蓄熱利用運転を行うことで、蓄熱材の蓄熱を利用して除霜運転を行うことができるようになっている。

【0049】

（３）除霜運転時の制御
上記の蓄熱利用運転を伴う除霜運転時において、室外熱交換器２３の除霜能力に余裕がある場合には、通常の暖房運転時（すなわち、蓄熱利用運転や除霜運転を伴わない暖房運転時）と同様に、室内側制御部４８ａ、４８ｂが室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度制御（ここでは、室内膨張弁４１ａ、４１ｂによる過冷却度制御）を行い、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力を確保すればよい。しかし、室外熱交換器２３の除霜能力に余裕がない場合には、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力を制限するために、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度制御を通常の暖房運転時とは異なるものにする必要がある。ここで、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が室外膨張弁２４の開度に対して大きすぎると、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力の制限が不十分になるとともに室外熱交換器２３の除霜能力が不十分になるため、室外熱交換器２３の除霜が不完全な状態で除霜運転が終了してしまう。逆に、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が室外膨張弁２４の開度に対して小さすぎると、室外熱交換器２３の除霜能力は十分になるものの室内熱交換器４１ａ、４１ｂの暖房能力の制限が過剰になるため、蓄熱利用運転を伴う除霜運転によって暖房運転を行うという利点を十分に得ることができなくなってしまう。

【0050】

そこで、ここでは、暖房運転だけを行う場合には、室内側制御部４８ａ、４８ｂが室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を決定し、かつ、室外側制御部３８が室外膨張弁２４の開度を決定するようにしているが、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には、室外側制御部３８が室外膨張弁２４の開度だけでなく室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を決定するようにしている。
このため、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には、室外側制御部３８が、室外熱交換器２４の除霜能力と室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力とのバランスを考慮して、室外膨張弁２４の開度と室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度とをまとめて決定することができる。
これにより、ここでは、まず、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂ及び室外膨張弁２４の開度を適切に決定することができる。

【0051】

また、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合には、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力を確実に確保しつつ、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を決定する必要がある。しかし、室外側制御部３８が室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を決定する場合には、室外ユニット２と室内ユニット４ａ、４ｂとを接続する冷媒管（ここでは、主として、液冷媒連絡管６及びガス冷媒連絡管７）における冷媒の圧力損失等の影響を考慮することが難しい。しかも、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転を行う場合において、室外熱交換器２３の除霜を確実に終了させるためには、室外熱交換器２３の除霜能力を大きくする必要もある。
そこで、ここでは、除霜運転の開始から第１除霜時間ｔａｊを経過するまでは、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を、冷媒回路１０における冷媒の凝縮温度Ｔｃと室内ユニット４ａ、４ｂが対象とする空調空間の室内温度Ｔｒａ、Ｔｒｂ（総称してＴｒとする）との相関関係に基づいて決定するようにしている。また、除霜運転の開始から第１除霜時間ｔａｊを経過した後は、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力が小さくなり、かつ、室外熱交換器２４の除霜能力が大きくなるように、室内膨張弁４１ａ、４１ｂ及び室外膨張弁２４の開度を変更するようにしている。

【0052】

具体的には、ここでは、図８のフローチャートに示すステップＳＴ１〜ＳＴ５にしたがって、室外側制御部３８による室内膨張弁４１ａ、４１ｂ及び室外膨張弁２４の開度決定が行われる。
まず、暖房運転時の蓄熱運転及び蓄熱運転終了後の暖房運転が終了して除霜運転（蓄熱利用運転を伴う除霜運転）が開始されると、ステップＳＴ１において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が除霜運転時の初期開度ＭＶｒｄ１に設定されるとともに、室外膨張弁２４の開度が除霜運転時の初期開度ＭＶｏｄ１に設定される。ここで、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度の決定は、上記のように、室外側制御部３８によって行われる。
そして、除霜運転が暖房／除霜優先開始条件を満たす場合には、ステップＳＴ２の処理を経由してステップＳＴ３〜ＳＴ５の処理に移行して、暖房を優先する運転や除霜を優先する運転が行われるように、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度を決定する制御が開始される。ここで、暖房／除霜優先開始条件は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度の変更を行うことによって暖房を優先する運転や除霜を優先する運転を行うことが許容される状態にあるかどうかを判定するための条件である。そして、ここでは、除霜運転の開始から第２除霜時間ｔａｈ以内であり、かつ、除霜運転の開始から所定の時間ｔｄｅｆ１が経過しており、かつ、凝縮温度Ｔｃが室内温度Ｔｒから得られる所定の閾温度Ｔｒｄｅｆ（例えば、室内温度Ｔｒに所定の温度を加えた値）より小さい場合には、暖房／除霜優先開始条件を満たすものとする。ここで、第２除霜時間ｔａｈは、除霜運転の開始から暖房を優先する運転や除霜を優先する運転を行う時間である。また、時間ｔｄｅｆ１は、除霜運転の開始から暖房を優先する運転や除霜を優先する運転に移行するまでの待ち時間であり、第２除霜時間ｔａｈに比べて非常に短い時間である。

【0053】

次に、ステップＳＴ２からステップＳＴ３に移行した除霜運転が暖房優先条件を満たす場合には、ステップＳＴ４の処理に移行して、暖房を優先する運転が行われるように、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度を決定する制御が行われる。ここで、暖房優先条件は、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力が確保されていない状態にあるかどうかを判定するための条件である。そして、ここでは、除霜運転の開始から第１除霜時間ｔａｊ（第２除霜時間ｔａｈよりも短い時間）以内であり、かつ、ステップＳＴ３への移行から所定の時間ｔｄｅｆ２が経過しており、かつ、凝縮温度Ｔｃが室内温度Ｔｒから得られる閾温度Ｔｒｄｅｆ（上記の暖房／除霜優先開始条件における閾温度Ｔｒｄｅｆと同じ）よりも低い場合には、暖房優先条件を満たすものとする。ここで、時間ｔｄｅｆ２は、ステップＳＴ３の開度保持状態を維持するための待ち時間である。そして、ステップＳＴ３の処理時において暖房優先条件を満たす場合には、ステップＳＴ４の処理に移行して、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を大きくする（ここでは、開度ΔＭＶｒｄ２だけ大きくする）とともに、室外膨張弁２４の開度を小さくして（ここでは、開度ΔＭＶｏｄ２だけ小さくする）、ステップＳＴ３の処理に戻る。ここで、暖房優先条件（閾温度Ｔｒｄｅｆによる判定を含む）を満たすかどうかの判定や室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度の決定は、上記のように、室外側制御部３８によって行われる。すなわち、ここでは、除霜運転の開始から第１除霜時間ｔａｊを経過するまで（除霜運転の初期）は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を、凝縮温度Ｔｃと室内温度Ｔｒとの相関関係に基づいて適切に決定するようにしている。このようなステップＳＴ３、暖房優先条件の判定、及び、ステップＳＴ４の処理を繰り返すことによって、図９に示すように、除霜運転の開始から第１除霜時間ｔａｊを経過するまで（すなわち、除霜運転の初期において）は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を大きくするとともに、室外膨張弁２４の開度を小さくして、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力の確保を優先しつつ、除霜運転を行うことができるようになる。

【0054】

次に、ステップＳＴ２からステップＳＴ３に移行した除霜運転が除霜優先条件を満たす場合には、ステップＳＴ５の処理に移行して、除霜を優先する運転が行われるように、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度を決定する制御が行われる。ここで、除霜優先条件は、室外熱交換器２３の除霜の能力が確保されていない状態にあるかどうかを判定するための条件である。そして、ここでは、除霜運転の開始から第１除霜期間ｔａｊが経過しており、かつ、ステップＳＴ３への移行から所定の時間ｔｄｅｆ３が経過しており、かつ、室外熱交換器２３の出口の冷媒の温度である室外熱交出口温度Ｔｏｌ２が所定の除霜運転中間温度Ｔｄｅｆｍ（除霜運転が終了したかどうかを判定するための除霜運転終了温度Ｔｄｅｆｅ以下の温度）より低い場合には、除霜優先条件を満たすものとする。ここで、時間ｔｄｅｆ３は、ステップＳＴ３の開度保持状態を維持するための待ち時間である。そして、ステップＳＴ３の処理時において除霜優先条件を満たす場合には、ステップＳＴ５の処理に移行して、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を小さくする（ここでは、開度ΔＭＶｒｄ３だけ小さくする）とともに、室外膨張弁２４の開度を大きくして（ここでは、開度ΔＭＶｏｄ３だけ大きくする）、ステップＳＴ３の処理に戻る。ここで、除霜優先条件を満たすかどうかの判定や室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度の決定は、上記のように、室外側制御部３８によって行われる。すなわち、ここでは、除霜運転の開始から第１除霜時間ｔａｊを経過した後（すなわち、暖房を優先する除霜運転が終了した後）は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を、室外熱交出口温度Ｔｏｌ２に基づいて適切に決定するようにしている。このようなステップＳＴ３、除霜優先条件の判定、及び、ステップＳＴ５の処理を繰り返すことによって、図９に示すように、除霜運転の開始から第１除霜時間ｔａｊを経過した後は、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を小さくするとともに、室外膨張弁２４の開度を大きくして、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの暖房能力を小さくし、かつ、室外熱交換器２３の除霜能力を大きくすることで、暖房を優先する運転から除霜を優先する運転に移行することができる。

【0055】

次に、ステップＳＴ２からステップＳＴ３に移行した除霜運転（暖房を優先する運転や除霜を優先する運転も含む）が、除霜運転の開始から第２除霜期間ｔａｈが経過した場合には、ステップＳＴ１の処理に戻り、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が除霜運転時の初期開度ＭＶｒｄ１に戻されるとともに、室外膨張弁２４の開度が除霜運転時の初期開度ＭＶｏｄ１に戻される。このため、ステップＳＴ４、ＳＴ５の処理による室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度及び室外膨張弁２４の開度の変更に比べて、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が急激に小さくなり、かつ、室外膨張弁２４の開度が急激に大きくなるため、所定の除霜運転終了温度Ｔｄｅｆｅ以上になること、又は、所定の除霜運転終了時間ｔｄｅｆｅが経過することによって除霜運転が終了するまで、除霜を優先する運転がさらに促進されることになり、室外熱交換器２３の除霜を確実に終了させることができる。

【0056】

（４）変形例１
上記の実施形態において、除霜に要する時間は、冷媒回路１０を構成する機器や蓄熱材からの放熱ロスが影響するため、室外温度Ｔａが低くなるほど長くなる傾向にある。このため、暖房を優先した運転を行う時間である第１除霜時間ｔａｊについても、室外温度Ｔａに基づいて決定することが好ましい。
そこで、ここでは、第１除霜時間ｔａｊを室外温度Ｔａに基づいて決定するようにしている。
具体的には、まず、第２除霜時間ｔａｈは、次式１に示すような室外温度Ｔａの関数として決定される。
ｔａｈ＝Ｔａ＋ｔａｈ０ ・・・（式１）
ここで、ｔａｈは、第２除霜時間ｔａｈの基準値である。式１によれば、第２除霜時間ｔａｈは、室外温度Ｔａが低くなるほど短くなることになる。これにより、除霜運転は、上記のステップＳＴ３、ＳＴ５による除霜を優先する運転の時間が短くなり、上記のステップＳＴ１における室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度（＝ＭＶｒｄ１）及び室外膨張弁２４の開度（＝ＭＶｏｄ１）に設定される運転（第２除霜時間ｔａｈ経過から除霜運転終了まで）の時間が長くなる。

【0057】

そして、第１除霜時間ｔａｊは、式１によって決定された第２除霜時間ｔａｈ及び次式２を用いて決定される。
ｔａｊ＝ｔａｈ−ｔａｈ１ ・・・（式２）
ここで、ｔａｈ１は、上記のステップＳＴ３、ＳＴ５による除霜を優先する運転を行う時間に相当する。式１、２によれば、第１除霜時間ｔａｊは、室外温度Ｔａが低くなるほど短くなることになる。これにより、除霜運転は、上記のステップＳＴ３、ＳＴ４による暖房を優先する運転の時間が短くなる。
これにより、ここでは、暖房を優先する運転を行う第１除霜時間ｔａｊを室外温度Ｔａに基づいて決定することによって、除霜を優先する運転が長く行われるようにして、室外熱交換器２３の除霜を確実に終了させることができる。

【0058】

尚、ここでは、第１除霜時間ｔａｊだけでなく第２除霜時間ｔａｈについても、室外温度Ｔａに基づいて決定されているが、第１除霜時間ｔａｊだけを室外温度Ｔａに基づいて決定するようにしてもよい。

【0059】

（５）変形例２
上記の実施形態及び変形例１においては、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において暖房運転が行われる。そして、この場合において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が過大になると、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの出口における冷媒が気液二相状態になりやすくなる。そうすると、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの出口側（液側）と冷媒の蒸発器として機能する蓄熱熱交換器２８の入口側（液側）とを接続する冷媒管（ここでは、液冷媒連絡管６等）にガス状態の冷媒が充満しやすくなる。ここで、冷媒回路１０のように、室内熱交換器４２ａ、４２ｂの出口側（液側）と冷媒の蒸発器として機能する蓄熱熱交換器２８の入口側（液側）とを接続する部分にレシーバが設けられていない場合には、液冷媒が蓄熱熱交換器２８を介して圧縮機２１に戻る、いわゆる液バックが発生するおそれがある。そして、液バックが発生すると、圧縮機２１から吐出される冷媒の過熱度ＳＨｄが小さくなる傾向が見られる。

【0060】

そこで、ここでは、室外制御部３８が、圧縮機２１から吐出される冷媒の過熱度ＳＨｄに基づいて室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が過大になることによって液バックが発生しているものと判定するようにしている。ここで、圧縮機２１から吐出される冷媒の過熱度ＳＨｄは、吐出圧力センサ３２によって検出される吐出圧力Ｐｄ、及び、吐出温度センサ３４によって検出される吐出温度Ｔｄから算出される。より具体的には、まず、吐出圧力Ｐｄを冷媒の飽和温度に換算して凝縮温度Ｔｃを得る。そして、吐出温度Ｔｄから凝縮温度Ｔｃを差し引くことによって過熱度ＳＨｄを得る。
具体的には、ここでは、図１０に示すように、上記の除霜運転時の制御において、過熱度ＳＨｄが閾過熱度よりも小さい場合には、室外制御部２４が、液バックが発生しているものと判定している。そして、必要に応じて、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を小さくするようにしている。

【0061】

まず、ステップＳＴ１からステップＳＴ２に移行するための条件である暖房／除霜優先開始条件において、過熱度ＳＨｄが所定の第１閾過熱度ＳＨｄ１以上であることをステップＳＴ１からステップＳＴ２に移行するための条件としてさらに加えるようにしている。これにより、ステップＳＴ１の処理時、すなわち、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を初期開度ＭＶｒｄ１に設定し、かつ、室外膨張弁２４の開度を初期開度ＭＶｏｄ１に設定した状態において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が過大になるおそれのある暖房を優先する運転（ステップＳＴ３、ＳＴ４の処理）に移行することを防ぐことができる。
また、ステップＳＴ１の処理時において、除霜運転の開始から所定の時間ｔｄｅｆ４（除霜運転の開始から次の処理に移行するまでの待ち時間）が経過しており、かつ、過熱度ＳＨｄが所定の第３閾過熱度ＳＨｄ３よりも小さい場合には、圧縮機２１に液バックが発生しているものと判定して、ステップＳＴ６の処理に移行する。ここで、第３閾過熱度ＳＨｄ３は、第１閾過熱度ＳＨｄ１よりも低い値に設定される。そして、ステップＳＴ６において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が液バック解消開度ＭＶｒｄ４（初期開度ＭＶｒｄ１よりも小さい開度）に設定され、室外膨張弁２４の開度が液バック解消開度ＭＶｏｄ４（ここでは、初期開度ＭＶｏｄ１と同じ開度）に設定される。これにより、圧縮機２１における液バックを解消する。そして、圧縮機２１における液バックが解消されて、過熱度ＳＨｄが所定の第３閾過熱度ＳＨｄ３以上になった場合には、再び、ステップＳＴ１の処理、すなわち、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を初期開度ＭＶｒｄ１に設定し、かつ、室外膨張弁２４の開度を初期開度ＭＶｏｄ１に設定した状態に戻す。

【0062】

さらに、ステップＳＴ２〜ＳＴ５の処理時において、過熱度ＳＨｄが所定の第２閾過熱度ＳＨｄ２より小さくなった場合には、圧縮機２１に液バックが発生しているものと判定して、除霜運転の開始から第２除霜時間ｔａｈが経過していなくても、ステップＳＴ２〜ＳＴ５の処理を中断して、ステップＳＴ１の処理、すなわち、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度を初期開度ＭＶｒｄ１に設定し、かつ、室外膨張弁２４の開度を初期開度ＭＶｏｄ１に設定した状態に戻す。これにより、圧縮機２１における液バックを解消する。
これにより、ここでは、蓄熱利用運転を伴う除霜運転において、室内膨張弁４１ａ、４１ｂの開度が過大になっているかどうかを適切に判定しながら暖房運転を行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0063】

本発明は、冷媒と蓄熱材との間で熱交換を行う蓄熱熱交換器とを有する冷媒回路を備えており、蓄熱熱交換器を冷媒の放熱器として機能させることで蓄熱材への蓄熱を行う蓄熱運転を行い、除霜運転時に蓄熱熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させることで蓄熱材からの放熱を行う蓄熱利用運転及び暖房運転を同時に行うことが可能な空気調和装置に対して、広く適用可能である。

【符号の説明】

【0064】

１ 空気調和装置
２ 室外ユニット
４ａ、４ｂ 室内ユニット
１０ 冷媒回路
２１ 圧縮機
２３ 室外熱交換器
２４ 室外膨張弁
２８ 蓄熱熱交換器
３８ 室外側制御部
４１ａ、４１ｂ 室内膨張弁
４２ａ、４２ｂ 室内熱交換器
４８ａ、４８ｂ 室内側制御部

【先行技術文献】

【特許文献】

【0065】

【特許文献1】特開２００５−３３７６５７号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】