特許 7400894 空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F25B 47/02 20060101AFI20231212BHJP

   F25B 13/00 20060101ALI20231212BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

F25B47/02 550F

F25B13/00 351

F25B1/00 321C

F25B1/00 304D

F25B13/00 N

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022120754

(22)【出願日】2022-07-28

【審査請求日】2023-06-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仲田 昇平

(72)【発明者】

【氏名】兼井 一樹

【審査官】西山 真二

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０６３８４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－１９０５３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ ４７／０２

Ｆ２５Ｂ １３／００

Ｆ２５Ｂ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を循環させる冷媒回路に、
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
室内の空気と前記冷媒とを熱交換する室内熱交換器と、
室外の空気と前記冷媒とを熱交換する室外熱交換器と、
蓄熱材と前記冷媒とを熱交換する蓄熱熱交換器と、
開度を調整可能な複数の膨張弁と、
前記室内熱交換器および前記蓄熱熱交換器を凝縮器、前記室外熱交換器を蒸発器として機能させる蓄熱暖房運転と、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器を凝縮器、前記蓄熱熱交換器を蒸発器として機能させる除霜暖房運転とで前記冷媒回路における前記冷媒の循環経路を切り替える複数の切り替え弁と、が接続され、
前記複数の膨張弁の１つが、前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合の、前記室外熱交換器の上流に設けられ、当該１つの膨張弁によって前記室外熱交換器に流入する冷媒を減圧し、
前記蓄熱暖房運転時における前記複数の膨張弁の中の前記蓄熱熱交換器の上流に位置する膨張弁を通過する単位時間当たりの冷媒の流量は、前記蓄熱熱交換器の下流に位置する膨張弁を通過する単位時間当たりの冷媒の流量よりも大きくする、
ことを特徴とする空気調和機。

【請求項2】

前記１つの膨張弁は、前記蓄熱熱交換器を凝縮器として機能させる場合の、前記蓄熱熱交換器の上流に設けられる、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記１つの膨張弁を単位時間あたりに流れる前記冷媒の流量は、前記蓄熱暖房運転時よりも前記除霜暖房運転時の方が大きい、
ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記１つの膨張弁は、前記蓄熱暖房運転から切り替えて前記除霜暖房運転を開始する際に、前記蓄熱熱交換器を凝縮器から蒸発器に切り替えた後に開度が調整される、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項5】

前記１つの膨張弁は、前記除霜暖房運転から切り替えて前記蓄熱暖房運転を開始する際に、前記蓄熱熱交換器の機能を蒸発器から凝縮器に切り替える前に開度が調整される、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記室外熱交換器の温度を検出する温度検出部を有し、
前記１つの膨張弁は、前記除霜暖房運転時において、前記温度検出部が検出した温度に基づいて開度が調整される、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記除霜暖房運転時における前記１つの膨張弁を通過する単位時間当たりの冷媒の流量は、前記複数の膨張弁の中の前記蓄熱熱交換器の上流に位置する膨張弁を通過する単位時間当たりの冷媒の流量よりも小さくする、
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧縮機から吐出される冷媒を蓄熱材と熱交換させる蓄熱熱交換器を備えた空気調和装置が知られている。この空気調和機においては、暖房運転を継続しながら室外熱交換器に発生した霜を融かす除霜を行うことを目的として、蓄熱暖房運転と、除霜暖房運転とを切り替える従来技術がある。

【0003】

この従来技術において、蓄熱暖房運転時には、室内熱交換器および蓄熱熱交換器を凝縮器とし、室外熱交換器を蒸発器とする。また、除霜暖房運転時には、室内熱交換器および室外熱交換器を凝縮器とし、蓄熱熱交換器を蒸発器とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１７７３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記の従来技術では、除霜暖房運転時における室内熱交換器および室外熱交換器に流入する冷媒の圧力（二相域の凝縮温度）は同じになる。室内の暖房を行うため、凝縮温度は約４０℃に設定されるが、室外熱交換器における霜の温度は０℃以下であるため、室外熱交換器に供給する冷媒の温度は除霜のために必要な温度よりも過剰に高くなる。その結果、室外熱交換器において過冷却した液相冷媒が多く分布し、室内熱交換器に流入する冷媒の流量が少なくなり、暖房能力が低下してしまうという問題がある。

【0006】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、除霜暖房運転時の室内の暖房能力の低下を抑えることができる空気調和機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様による空気調和機は、冷媒を循環させる冷媒回路に、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、室内の空気と前記冷媒とを熱交換する室内熱交換器と、室外の空気と前記冷媒とを熱交換する室外熱交換器と、蓄熱材と前記冷媒とを熱交換する蓄熱熱交換器と、開度を調整可能な複数の膨張弁と、前記室内熱交換器および前記蓄熱熱交換器を凝縮器、前記室外熱交換器を蒸発器として機能させる蓄熱暖房運転と、前記室内熱交換器および前記室外熱交換器を凝縮器、前記蓄熱熱交換器を蒸発器として機能させる除霜暖房運転とで前記冷媒回路における前記冷媒の循環経路を切り替える複数の切り替え弁と、が接続され、前記複数の膨張弁の１つが、前記室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合の、前記室外熱交換器の上流に設けられ、当該１つの膨張弁によって前記室外熱交換器に流入する冷媒を減圧する。

【発明の効果】

【0008】

開示の空気調和機は、除霜暖房運転時の室内の暖房能力の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】図１Ａは、実施形態にかかる空気調和機の一例を示す回路図である。

【図1B】図１Ｂは、実施形態にかかる空気調和機の一例を示す回路図である。

【図2】図２は、実施形態にかかる空気調和機の一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態にかかる空気調和機の動作例を示すフローチャートである。

【図4】図４は、実施形態にかかる空気調和機の蓄熱・暖房運転時の状態を説明する説明図である。

【図5】図５は、実施形態にかかる空気調和機の除霜運転開始時のタイミングチャートの一例である。

【図6】図６は、実施形態にかかる空気調和機の運転状態の切り替えを説明する説明図である。

【図7】図７は、実施形態にかかる空気調和機の除霜・暖房運転時の状態を説明する説明図である。

【図8】図８は、実施形態にかかる空気調和機の除霜運転解除時のタイミングチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、実施形態にかかる空気調和機を説明する。実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、以下の実施形態で説明する空気調和機は、一例を示すに過ぎず、実施形態を限定するものではない。また、以下の各実施形態は、矛盾しない範囲内で適宜組み合わせてもよい。

【0011】

図１Ａ、図１Ｂは、実施形態にかかる空気調和機の一例を示す回路図である。図１Ａに示すように、空気調和機１は、制御装置２０による制御のもとで、例えば室内の冷暖房を行う装置である。空気調和機１は、Ｒ３２等の冷媒を圧縮する圧縮機１１と、室内の空気と冷媒とを熱交換させる室内熱交換器１４と、室外の空気と冷媒とを熱交換させる室外熱交換器１５と、蓄熱材１６ａと冷媒とを熱交換させる蓄熱熱交換器１６とを有する。そして、上記の各装置が流路（冷媒管）で接続されることで冷媒が循環する冷媒回路１０が形成される。

【0012】

冷媒回路１０は、冷媒が流れる流路１０ａ～１０ｆが形成されている。この流路１０ａ～１０ｆには、冷媒の循環経路を切り替える第１の三方弁１２ａ、第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃと、開度を調整可能な第１の膨張弁１３ａ、第２の膨張弁１３ｂ、第３の膨張弁１３ｃとが接続される。この第１の三方弁１２ａ、第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃは、切り替え弁の一例であって、四方弁等でも代用可能である。

【0013】

なお、以下の説明において、第１の三方弁１２ａ、第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃ等を特に区別しない場合は、三方弁１２と称するものとする。同様に、第１の膨張弁１３ａ、第２の膨張弁１３ｂ、第３の膨張弁１３ｃ等を特に区別しない場合は、膨張弁１３と称するものとする。

【0014】

冷媒回路１０における流路１０ａは、圧縮機１１の吐出側と、第１の三方弁１２ａ、第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃそれぞれとを接続する。具体的には、流路１０ａは、第１の分岐１０ａａにより、第１の三方弁１２ａに冷媒が流れる経路と、第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃに冷媒が流れる経路に分岐する。この第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃに冷媒が流れる経路については、第２の分岐１０ａｂにより、第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃそれぞれに冷媒が流れる経路に分岐する。また、第１の分岐１０ａａと、第２の分岐１０ａｂの間には、第３の膨張弁１３ｃが接続される。

【0015】

なお、図１Ａに例示した空気調和機１の回路例では、圧縮機１１の吐出側の流路１０ａにおいて、室外熱交換器１５および蓄熱熱交換器１６で共通の第３の膨張弁１３ｃを用いる構成としている。これに対し、図１Ｂに示す空気調和機１ａの回路例のように、分岐１０ａｃ、分岐１０ａｄによる室外熱交換器１５と蓄熱熱交換器１６のそれぞれの流路において、室外熱交換器１５と蓄熱熱交換器１６のそれぞれに対応する第３の膨張弁１３ｃａ、第４の膨張弁１３ｃｂを用意してもよい。ただし、室外熱交換器１５および蓄熱熱交換器１６で共通の第３の膨張弁１３ｃを用いる構成の方が、１つの膨張弁で済むことから、コストを低減できる。

【0016】

冷媒回路１０における流路１０ｂは、圧縮機１１の吸入側と、第１の三方弁１２ａ、第２の三方弁１２ｂ、第３の三方弁１２ｃそれぞれとを接続する。流路１０ｃは、第１の三方弁１２ａと室内熱交換器１４を接続する。流路１０ｄは、第２の三方弁１２ｂと室外熱交換器１５を接続する。流路１０ｅは、第３の三方弁１２ｃと蓄熱熱交換器１６を接続する。

【0017】

冷媒回路１０における流路１０ｆは、室内熱交換器１４と、室外熱交換器１５と、蓄熱熱交換器１６とを接続する。流路１０ｆにおける室内熱交換器１４と、室内熱交換器１４から分流または合流する分岐１０ｆａの間には、第１の膨張弁１３ａが接続される。同様に、流路１０ｆにおける蓄熱熱交換器１６から分流または合流する分岐１０ｆａの間には、第２の膨張弁１３ｂが接続される。

【0018】

また、空気調和機１は、各部の温度を検出する温度センサ１７ａ～１７ｆを有する。温度センサ１７ａは、圧縮機１１から吐出した冷媒の温度を検出するセンサである。温度センサ１７ｂは、室内熱交換器１４の温度を検出するセンサである。温度センサ１７ｃは、室外熱交換器１５の温度を検出するセンサである。

【0019】

温度センサ１７ｄは、蓄熱材１６ａの温度を検出するセンサである。温度センサ１７ｅは、蓄熱熱交換器１６の温度を検出するセンサである。温度センサ１７ｆは、流路１０ｆにおいて、蓄熱熱交換器１６と第二の膨張弁１３ｂとの間を流れる冷媒の温度（液管温度）を検出するセンサである。なお、以下の説明において、温度センサ１７ａ～１７ｆ等を特に区別しない場合は、温度センサ１７と称するものとする。なお、温度センサ１７には、特に図示しないが、室内の温度等を検出する温度センサも含まれるものとする。

【0020】

ここで、冷媒回路１０における蓄熱暖房運転時の冷媒の循環経路と、除霜暖房運転時の冷媒の循環経路を説明する。

【0021】

蓄熱暖房運転時において、空気調和機１の制御装置２０は、複数の三方弁１２の切り替えにより、室内熱交換器１４および蓄熱熱交換器１６を凝縮器、室外熱交換器１５を蒸発器として機能させるように冷媒を循環させる。

【0022】

具体的には、制御装置２０は、圧縮機１１より吐出した冷媒が流路１０ａ、１０ｃを介して室内熱交換器１４に流れるように第１の三方弁１２ａを切り替える。同様に、制御装置２０は、圧縮機１１より吐出した冷媒が流路１０ａ、第３の膨張弁１３ｃ、流路１０ｅを介して蓄熱熱交換器１６に流れるように第３の三方弁１２ｃを切り替える。また、制御装置２０は、室内熱交換器１４、蓄熱熱交換器１６より流路１０ｆに入り、第１の膨張弁１３ａ、第２の膨張弁１３ｂにより減圧された冷媒が室外熱交換器１５を経た後に、流路１０ｄ、１０ｂを介して圧縮機１１に戻るように第２の三方弁１２ｂを切り替える。

【0023】

除霜暖房運転時において、空気調和機１の制御装置２０は、複数の三方弁１２の切り替えにより、室内熱交換器１４および室外熱交換器１５を凝縮器、蓄熱熱交換器１６を蒸発器として機能させるように冷媒を循環させる。

【0024】

具体的には、制御装置２０は、圧縮機１１より吐出した冷媒が流路１０ａ、１０ｃを介して室内熱交換器１４に流れるように第１の三方弁１２ａを切り替える。同様に、制御装置２０は、圧縮機１１より吐出した冷媒が流路１０ａ、１０ｄを介して室外熱交換器１５に流れるように第２の三方弁１２ｂを切り替える。この時、室外熱交換器１５に流れる冷媒は、流路１０ａに設けられた第３の膨張弁１３ｃにより減圧される。また、制御装置２０は、室内熱交換器１４、室外熱交換器１５より流路１０ｆに入った冷媒が蓄熱熱交換器１６を経た後に、流路１０ｅ、１０ｂを介して圧縮機１１に戻るように、第３の三方弁１２ｃを切り替える。この時、室内熱交換器１４から流路１０ｆに入った冷媒については、第１の膨張弁１３ａにより減圧される。

【0025】

図２は、実施形態にかかる空気調和機１の一例を示すブロック図である。図２に示すように、空気調和機１は、圧縮機１１、三方弁１２、膨張弁１３、室外ファン３１、室内ファン３２、温度センサ１７と電気的に接続され、各部の制御を行う制御装置２０を備えている。

【0026】

室外ファン３１は、室外熱交換器１５が設けられた室外機（特に図示しない）の内部に配置されている。室外ファン３１は、制御装置２０に制御され、室外熱交換器１５に外気が熱的に接触するように、外気を送風する。室内ファン３２は、室内機（特に図示しない）の内部に配置されている。室内ファン３２は、制御装置２０に制御され、室内熱交換器１４に室内の空気が熱的に接触するように、かつ、室内熱交換器１４に熱的に接触した室内の空気が室内機から室内に吹き出るように、室内の空気を送風する。

【0027】

制御装置２０は、制御部の一例としてのコンピュータであり、記憶装置２１とＣＰＵ２２（CPU：Central Processing Unit）とを備えている。記憶装置２１は、制御装置２０にインストールされるコンピュータプログラムを記憶し、ＣＰＵ２２により利用される情報を記憶する。ＣＰＵ２２は、制御装置２０にインストールされるコンピュータプログラムを実行することにより、情報処理を行い、空気調和機１の動作を制御する。

【0028】

制御装置２０は、操作部（図示しない）による各種設定（暖房運転または冷房運転とその設定温度等）と、温度センサ１７の検出結果を受け付けて圧縮機１１、三方弁１２、膨張弁１３、室外ファン３１および室内ファン３２を制御する。

【0029】

具体的には、記憶装置２１には、温度センサ１７の検出結果等より、圧縮機１１、三方弁１２、膨張弁１３、室外ファン３１および室内ファン３２の制御に用いる制御値をＣＰＵ２２が算出するためのパラメータや演算式・テーブルなどの情報が格納されている。ＣＰＵ２２は、この記憶装置２１に格納された情報をもとに、温度センサ１７の検出結果により算出した制御値等を用いて圧縮機１１、三方弁１２、膨張弁１３、室外ファン３１および室内ファン３２を制御する。

【0030】

図３は、実施形態にかかる空気調和機１の動作例を示すフローチャートである。図３に示すように、制御装置２０は、暖房運転の開始指示を受けて処理が開始されると、蓄熱暖房運転を開始する（Ｓ１１）。

【0031】

具体的には、制御装置２０は、第１の三方弁１２ａを流路１０ａ、１０ｃが接続するように切り替えて室内熱交換器１４を凝縮器として機能させる。また、制御装置２０は、１２ｂを流路１０ｄ、１０ｂが接続するように切り替えて室外熱交換器１５を蒸発器として機能させる。また、制御装置２０は、第３の三方弁１２ｃを流路１０ａ、１０ｅが接続するように切り替えて蓄熱熱交換器１６を凝縮器として機能させる。また、制御装置２０は、第１の膨張弁１３ａ、第２の膨張弁１３ｂ、第３の膨張弁１３ｃの開度が暖房運転時の初期値となるように、初期開度制御を行う。初期値は、起動時の信頼性(と立ち上げ性)を確保するために設定される。第１の膨張弁１３ａは、吐出温度が過昇しないようにしつつ、圧縮機への液バックを回避できる開度が設定される。第２の膨張弁１３ｂは、蓄熱熱交換器１６への液だまりを回避しつつ、蓄熱熱交換器１６へ流れる冷媒の流量が過剰にならない開度が設定される。第３の膨張弁は、第２の三方弁１２ｂの作動差圧を確保しつつ、蓄熱熱交換器１６へ流れる冷媒の流量が過剰にならない開度が設定される。また、制御装置２０は、室内ファン３２、室外ファン３１、圧縮機１１を起動させる。

【0032】

ついで、制御装置２０は、温度センサ１７の検出結果により算出した制御値を用いて膨張弁１３の開度の制御（調整）を行う（Ｓ１２）。

【0033】

具体的には、制御装置２０は、第１の膨張弁１３ａの開度について、圧縮機１１の吐出温度が目標吐出温度となるように、目標吐出温度制御を行う。また、制御装置２０は、第２の膨張弁１３ｂの開度について、蓄熱熱交換器１６出口の過冷却度が目標過冷却度となるように、蓄熱熱交換器目標過冷却度制御を行う。また、制御装置２０は、第３の膨張弁１３ｃの開度について、蓄熱熱交換器１６の凝縮温度が目標凝縮温度となるように、蓄熱熱交換器目標凝縮温度制御を行う。

【0034】

図４は、実施形態にかかる空気調和機の蓄熱・暖房運転時の状態を説明する説明図である。図４に示すように、蓄熱・暖房運転時において、制御装置２０は、温度センサ１７の検出結果の入力をもとに算出した制御値に基づいて第１の膨張弁１３ａ、第２の膨張弁１３ｂ、第３の膨張弁１３ｃの開度を制御する。

【0035】

具体的には、制御装置２０は、温度センサ１７ｂが検出した室内熱交換器１４の温度（凝縮温度）と、温度センサ１７ｃが検出した室外熱交換器１５の温度（蒸発温度）とに基づいて目標吐出温度を算出する。ついで、制御装置２０は、温度センサ１７ａが検出した冷媒の吐出温度が算出した目標吐出温度に近づくように第１の膨張弁１３ａの開度を調整する。

【0036】

また、制御装置２０は、温度センサ１７ｆが検出した蓄熱熱交換器１６の液管温度と、温度センサ１７ｅが検出した蓄熱熱交換器１６の温度（凝縮温度）とに基づいて蓄熱熱交換器過冷却度を算出する。ついで、制御装置２０は、算出した蓄熱熱交換器過冷却度が予め記憶された蓄熱熱交換器１６の目標過冷却度に近づくように第２の膨張弁１３ｂの開度を制御する。

【0037】

また、制御装置２０は、温度センサ１７ｄが検出した蓄熱材１６ａの温度に基づいて蓄熱熱交換器１６の目標凝縮温度を算出する。ついで、制御装置２０は、算出した目標凝縮温度に温度センサ１７ｅが検出した蓄熱熱交換器１６の温度（凝縮温度）が近づくように第３の膨張弁１３ｃの開度を制御する。

【0038】

図３に戻り、Ｓ１２についで、制御装置２０は、除霜開始の条件が成立したか否かを判定する（Ｓ１３）。例えば、制御装置２０は、室外熱交換器１５の温度が所定の温度条件（外気温度の２℃の場合－６℃以下など）を満たした場合に除霜開始の条件が成立したものとする。また、制御装置２０は、室外熱交換器１５の温度だけでなく、蓄熱暖房運転の時間経過が所定の条件（例えば連続運転時間が所定時間以上など）を満たした場合に除霜開始の条件が成立したものとしてもよい。

【0039】

除霜開始の条件の成立が否定された場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、制御装置２０は処理を待機する。除霜開始の条件の成立が肯定された場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、Ｓ１４～Ｓ１９の処理を行い、除霜・暖房運転を開始する。

【0040】

具体的には、制御装置２０は、室内ファン３２の回転数を除霜時回転数（ａ）に変更し、圧縮機１１の回転数を除霜開始時回転数（ｂ）に変更する（Ｓ１４）。除霜時回転数（ａ）は、ユーザに冷風感を感じさせない程度の風速となる回転数が設定される。除霜開始時回転数（ｂ）は、冷媒循環量を確保しつつ、三方弁１２の切り替え時に異音が発生しないような回転数が設定される。ついで、制御装置２０は、第１の膨張弁１３ａの開度を固定（吐出温度制御非動作）し、第３の三方弁１２ｃを流路１０ｅ、１０ｂが接続するように切り替えて蓄熱熱交換器１６を蒸発器として機能させる（Ｓ１５）。

【0041】

ついで、制御装置２０は、第２の膨張弁１３ｂを除霜時パルス（ｃ）に固定する（Ｓ１６）。除霜時パルス（ｃ）は、除霜暖房時の循環量を確保できるような開度に対応するパルスが設定される。これにより、第２の膨張弁１３ｂは、除霜時に対応する開度に固定される。

【0042】

ついで、制御装置２０は、第２の三方弁１２ｂを流路１０ａ、１０ｂが接続するように切り替えて室外熱交換器１５を凝縮器として機能させ、室外ファン３１を停止する（Ｓ１７）。

【0043】

ついで、制御装置２０は、第３の膨張弁１３ｃを除霜時初期パルス（ｄ）に変更し、圧縮機１１の回転数を除霜時回転数（ｅ）に変更する（Ｓ１８）。除霜時初期パルス（ｄ）は、室外熱交換器１５の温度が低く室外側に比較的多量の冷媒が流れる場合でも、所望の暖房能力を発揮できるような開度に対応するパルスが設定される。除霜時回転数（ｅ）は、除霜運転中に低圧圧力が圧縮機１１の仕様下限を下回らない回転数であって、除霜時間が最も短くなるような回転数が設定される。これにより、空気調和機１では、第３の膨張弁１３ｃが除霜開始時に初期の開度とされた上で、除霜・暖房運転が開始される。

【0044】

図５は、実施形態にかかる空気調和機の除霜運転開始時のタイミングチャートの一例である。図５に示すように、除霜運転が開始されると、空気調和機１は、時刻ｔ１において、室内ファン３２の回転数を除霜時回転数（ａ：Ｌｏ風）に変更する。

【0045】

ついで、時刻ｔ２において、空気調和機１は、圧縮機１１の回転数を除霜開始時回転数（図示例では８７ｒｐｓ）に変更する。ついで、時刻ｔ３において、空気調和機１は、第３の三方弁１２ｃを切り替えて蓄熱熱交換器１６を凝縮器（蓄熱）から蒸発器（放熱）とする。ついで、時刻ｔ４において、空気調和機１では、第２の膨張弁１３ｂが除霜時パルス（図示例では２００ｐｌｓ）に固定される。

【0046】

ついで、時刻ｔ５において、空気調和機１は、第２の三方弁１２ｂを切り替えて室外熱交換器１５を蒸発器（吸熱）から凝縮器（放熱、除霜）とする。ついで、時刻ｔ６において、空気調和機１は、室外ファン３１を停止する。ついで、時刻ｔ７において、空気調和機１では、第３の膨張弁１３ｃが除霜時初期パルス（図示例では１２５ｐｌｓ）に変更される。ついで、時刻ｔ８において、空気調和機１は、圧縮機１１の回転数を除霜時回転数（図示例では１３０ｒｐｓ）に変更する。

【0047】

図３に戻り、Ｓ１８についで、制御装置２０は、温度センサ１７ｃが検出した室外熱交換器１５の温度に応じて第３の膨張弁１３ｃの開度を制御する（Ｓ１９）。具体的には、制御装置２０は、室外熱交換器１５の温度の上昇に応じて第３の膨張弁１３ｃの開度を大きくする。これにより、室外熱交換器１５の流入させる冷媒の圧力を調整して、冷媒の温度を除霜に用いる必要最低限の温度に調整できるため、室外熱交換器１５において過冷却した液相冷媒が多く分布し、室内熱交換器１４に流入する冷媒の流量が少なくなり、暖房能力が低下してしまうことを抑制できる。

【0048】

図６は、実施形態にかかる空気調和機１の運転状態の切り替えを説明する説明図である。図６において、室内熱交換器１４、室外熱交換器１５および蓄熱熱交換器１６の網掛けは、凝縮器（網掛けあり）または蒸発器（網掛けなし）のどちらとして機能しているかを示している。なお、網掛けの濃さは、凝縮器として機能している場合の、冷媒の温度状態（濃いほど高温）を示している。同様に、冷媒回路１０の流路１０ａ～１０ｆにおける線種は、流路を流れる冷媒の温度（破線の間隔が細かいほど高温）を示しており、冷媒の流れがないところは実線としている。

【0049】

図６に示すように、空気調和機１は、蓄熱・暖房運転（Ｓ１）では、室内熱交換器１４および蓄熱熱交換器１６を凝縮器、室外熱交換器１５を蒸発器として機能させるように冷媒を循環させている。ここで、第１の膨張弁１３ａは、開度が調整されることで、圧縮機１１からの吐出される冷媒の吐出温度を調整する。また、蓄熱熱交換器１６に対して冷媒の循環経路の上流にある第３の膨張弁１３ｃと、下流にある第２の膨張弁１３ｂとは、それぞれの開度が調整されることで、蓄熱温度（圧力）と、冷媒の流量を調整する。

【0050】

ここで、蓄熱・暖房運転（Ｓ１）から除霜・暖房運転（Ｓ３）に切り替える場合、空気調和機１は、まず蓄熱熱交換器１６を蒸発器に切り替える。これにより、空気調和機１では、室内熱交換器１４を凝縮器、室外熱交換器１５および蓄熱熱交換器１６を蒸発器として機能させるように冷媒を循環させる（Ｓ２）。ついで、空気調和機１は、室外熱交換器１５を凝縮器に切り替えて、除霜・暖房運転状態（Ｓ３）とする。このように切り替えることで、空気調和機１では、圧縮機１１から吐出された冷媒が凝縮器、蒸発器を循環して圧縮機１１に戻る循環経路が常に維持される。

【0051】

また、空気調和機１は、除霜・暖房運転（Ｓ３）では、室内熱交換器１４および室外熱交換器１５を凝縮器、蓄熱熱交換器１６を蒸発器として機能させるように冷媒を循環させている。ここで、第１の膨張弁１３ａは、開度が調整されることで、凝縮温度を調整する。

【0052】

また、室外熱交換器１５に対して冷媒の循環経路の上流にある第３の膨張弁１３ｃは、算出した目標凝縮温度に温度センサ１７ｅが検出した蓄熱熱交換器１６の温度（凝縮温度）が近づくように開度が調整されることで、室外熱交換器１５に流れる冷媒の流量（除霜流量）と温度を調整する。これにより、空気調和機１では、室外熱交換器１５に過剰な温度の冷媒が供給されることが抑止される。また、蓄熱熱交換器１６に対して冷媒の循環経路の上流にある第２の膨張弁１３ｂは、開度が調整されることで、冷媒回路１０を流れる冷媒の全体流量を調整する。

【0053】

また、室外熱交換器１５に対して冷媒の循環経路の上流にある第３の膨張弁１３ｃでは、蓄熱暖房運転時よりも除霜暖房運転時の開度を大きくすることで（図５の例では、３２ｐｌｓ→１２５ｐｌｓ）、単位時間あたりに流れる冷媒の循環量が、蓄熱暖房運転時よりも除霜暖房運転時の方が大きくなる。

【0054】

また、除霜・暖房運転時において、室外熱交換器１５に対して冷媒の循環経路の上流にある第３の膨張弁１３ｃの開度（図５の例では１２５ｐｌｓ）は、蓄熱熱交換器１６の上流に位置する第２の膨張弁１３ｂの開度（図５の例では２００ｐｌｓ）よりも小さくする。これにより、空気調和機１では、除霜暖房運転時に室外熱交換器１５の流入させる冷媒の流量を除霜に用いる必要最低限の流量に調整できるため、室内熱交換器１４へ供給できる冷媒の流量が増加する。また、蓄熱熱交換器１６の温度を下げすぎないように冷媒の流量を調整し、より効率の良い除霜・暖房運転を実施できる。

【0055】

図７は、実施形態にかかる空気調和機の除霜・暖房運転時の状態を説明する説明図である。図７に示すように、除霜・暖房運転時において、制御装置２０は、温度センサ１７の検出結果の入力をもとに第３の膨張弁１３ｃの開度を制御する。

【0056】

具体的には、制御装置２０は、除霜・暖房運転時において、第１の膨張弁１３ａおよび第２の膨張弁１３ｂの開度（例えば、全開）を固定する。ついで、制御装置２０は、温度センサ１７ｃが検出した室外熱交換器１５の温度をもとに膨張弁１３の開度を制御する（例えば温度の上昇に応じて第３の膨張弁１３ｃの開度を大きくする）。

【0057】

図３に戻り、Ｓ１９についで、制御装置２０は、除霜終了の条件が成立したか否かを判定する（Ｓ２０）。例えば、制御装置２０は、室外熱交換器１５の温度が所定の温度条件（１６℃まで到達）を満たした場合に除霜終了の条件が成立したものとする。また、制御装置２０は、室外熱交換器１５の温度だけでなく、除霜暖房運転の時間経過が所定の条件（例えば連続運転時間が所定時間以上など）を満たした場合に除霜終了の条件が成立したものとしてもよい。

【0058】

除霜終了の条件の成立が否定された場合（Ｓ２０：Ｎｏ）、制御装置２０は処理をＳ１９に戻す。除霜開始の条件の成立が肯定された場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、Ｓ２１～Ｓ２８の処理を行い、除霜・暖房運転から蓄熱・暖房運転への切り替えを行う。

【0059】

具体的には、制御装置２０は、室外ファン３１を起動する（Ｓ２１）。ついで、制御装置２０は、第３の膨張弁１３ｃを除霜後パルス（ｆ）に変更する（Ｓ２２）。除霜後パルス（ｆ）は、三方弁１２ｂの作動差圧を確保しつつ、蓄熱熱交換器１６に流れる冷媒の流量が過剰にならないような開度に対応するパルスが設定される。これにより、第３の膨張弁１３ｃは、除霜後の開度に調整される。

【0060】

ついで、制御装置２０は、第２の三方弁１２ｂを流路１０ｄ、１０ｂが接続するように切り替えて室外熱交換器１５を蒸発器として機能させる（Ｓ２３）。ついで、制御装置２０は、第２の膨張弁１３ｂを除霜後パルス（ｇ）に変更する（Ｓ２４）。除霜後パルス（ｇ）は、蓄熱熱交換器１６への液だまりを回避しつつ、蓄熱熱交換器１６に流れる冷媒の流量が過剰にならないような開度に対応するパルスが設定される。これにより、第２の膨張弁１３ｂは、除霜後の開度に調整される。

【0061】

ついで、制御装置２０は、第３の三方弁１２ｃを流路１０ａ、１０ｅが接続するように切り替えて蓄熱熱交換器１６を凝縮器として機能させる（Ｓ２５）。ついで、制御装置２０は、第１の膨張弁１３ａの開度の固定を解除し、吐出温度制御動作を開始させる（Ｓ２６）。

【0062】

ついで、制御装置２０は、室内ファン３２をリモコン操作等により設定されたユーザ指定の風量に移行させ、圧縮機１１を暖房能力としての要求能力に応じた回転数に移行させる（Ｓ２７）。

【0063】

ついで、制御装置２０は、Ｓ１２と同様に、温度センサ１７の検出結果より算出した制御値を用いて第２の膨張弁１３ｂ、第３の膨張弁１３ｃの開度の制御（調整）を行う（Ｓ２８）。

【0064】

図８は、実施形態にかかる空気調和機１の除霜運転解除時のタイミングチャートの一例である。図８に示すように、除霜・暖房運転が解除されると、時刻ｔ１１において、空気調和機１は、室外ファン３１を起動する。

【0065】

ついで、時刻ｔ１２において、空気調和機１は、第３の膨張弁１３ｃを除霜後パルス（ｆ）に変更する（図示例では１２５ｐｌｓ→３２ｐｌｓ）。ついで、時刻ｔ１３において、空気調和機１は、第２の三方弁１２ｂを切り替えて室外熱交換器１５を凝縮器（放熱、除霜）から蒸発器（吸熱）とする。ついで、時刻ｔ１４において、空気調和機１は、第３の三方弁１２ｃを切り替えて蓄熱熱交換器１６を蒸発器（放熱）から凝縮器（蓄熱）とする。

【0066】

ついで、時刻ｔ１５において、空気調和機１では、第１の膨張弁１３ａの開度の固定が解除され、第１の膨張弁１３ａの開度調整による吐出温度制御の動作が開始される。ついで、時刻ｔ１６において、空気調和機１では、室内ファン３２の風量がユーザ指定の風量（Ｈｉ風）に移行される。ついで、時刻ｔ１７において、空気調和機１は、暖房能力としての要求能力に応じた圧縮機１１の自動制御（回転数制御）が開始される。

【0067】

図６に示すように、空気調和機１は、除霜・暖房運転（Ｓ３）では、室内熱交換器１４および室外熱交換器１５を凝縮器、蓄熱熱交換器１６を蒸発器として機能させるように冷媒を循環させている。

【0068】

ここで、除霜・暖房運転（Ｓ３）から蓄熱・暖房運転（Ｓ３）に切り替える場合、空気調和機１は、まず室外熱交換器１５を蒸発器に切り替える。これにより、空気調和機１では、室内熱交換器１４を凝縮器、室外熱交換器１５および蓄熱熱交換器１６を蒸発器として機能させるように冷媒を循環させる（Ｓ４）。ついで、空気調和機１は、蓄熱熱交換器１６を凝縮器に切り替えて、蓄熱・暖房運転状態（Ｓ５）とする。このように切り替えることで、空気調和機１では、圧縮機１１から吐出された冷媒が凝縮器、蒸発器を循環して圧縮機１１に戻る循環経路が常に維持される。

【0069】

図３に戻り、Ｓ２８についで、制御装置２０は、ユーザ操作等による運転終了指示の有無など、運転終了の条件を満たすかを判定する（Ｓ２９）。運転終了の条件を満たさない場合（Ｓ２９：Ｎｏ）、制御装置２０は、Ｓ１３へ処理を戻す。運転終了の条件を満たす場合（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、制御装置２０は、運転終了時の状態への終了動作（三方弁１２の切り替え、膨張弁１３の開度調整、室外ファン３１、室内ファン３２の停止等）を行った上で処理を終了する。

【0070】

以上、空気調和機の実施形態を説明したが、前述した内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

【0071】

以上のように、空気調和機１は、冷媒を巡回させる冷媒回路１０に、圧縮機１１と、室内熱交換器１４と、室外熱交換器１５と、蓄熱熱交換器１６と、複数の膨張弁１３と、複数の三方弁１２とが接続される。圧縮機１１は、冷媒を圧縮する。室内熱交換器１４は、室内の空気と冷媒とを熱交換する。室外熱交換器１５は、室外の空気と冷媒とを熱交換する。蓄熱熱交換器１６は、蓄熱材１６ａと冷媒とを熱交換する。複数の膨張弁１３は、それぞれが開度を調整可能な弁である。複数の三方弁１２は、室内熱交換器１４および蓄熱熱交換器１６を凝縮器、室外熱交換器１５を蒸発器として機能させる蓄熱暖房運転と、室内熱交換器１４および室外熱交換器１５を凝縮器、蓄熱熱交換器１６を蒸発器として機能させる除霜暖房運転とで冷媒回路１０における冷媒の循環経路を切り替える。空気調和機１は、複数の膨張弁１３の１つ（第３の膨張弁１３ｃ、１３ｃａ）が、室外熱交換器１５を凝縮器として機能させる場合の、室外熱交換器１５の上流に設けられ、この１つの膨張弁１３によって室外熱交換器１５に流入する冷媒を減圧する。

【0072】

このように、室外熱交換器１５に流入する冷媒を減圧することで、空気調和機１では、室内熱交換器１４および室外熱交換器１５を凝縮器として機能させる除霜暖房運転時において、室外熱交換器１５に過剰な温度の冷媒が供給されることを抑止できる。例えば、室内熱交換器１４および室外熱交換器１５を凝縮器として機能させる除霜暖房運転時では、除霜に用いる暖房能力が過大なものとなると、相対的に室内の暖房能力が低下することとなる。これに対し、空気調和機１では、室外熱交換器１５に過剰な温度の冷媒が供給されることを抑止することで、除霜暖房運転時の室内の暖房能力の低下を抑えることができる。

【0073】

空気調和機１において、上記の１つの膨張弁１３（第３の膨張弁１３ｃ）は、蓄熱熱交換器１６を凝縮器として機能させる場合の、蓄熱熱交換器１６上流に設けられる。これにより、空気調和機１では、室外熱交換器１５または蓄熱熱交換器１６を凝縮器として用いる場合に、それぞれに膨張弁を用意することなく、１つの膨張弁１３（第３の膨張弁１３ｃ）で冷媒を減圧することができ、コストを低減できる。

【0074】

空気調和機１において、上記の１つの膨張弁１３（第３の膨張弁１３ｃ）を単位時間あたりに流れる冷媒の循環量は、蓄熱暖房運転時よりも除霜暖房運転時の方が大きい。こにより、空気調和機１は、蓄熱暖房運転時の暖房能力の平準化を行いつつ、急速に除霜を終了できる。例えば、空気調和機１では、蓄熱暖房運転時には蓄熱熱交換器１６に対する冷媒の循環量が小さくなり、室内に対する暖房能力を大きく低下させることなく蓄熱でき、室内および蓄熱材１６ａへの暖房能力の平準化が行われることなる。逆に、除霜暖房運転時には、室外熱交換器１５に対する冷媒の循環量が大きくなり、急速に除霜することができる。

【0075】

空気調和機１において、上記の１つの膨張弁１３（第３の膨張弁１３ｃ、１３ｃａ）は、蓄熱暖房運転から切り替えて除霜暖房運転を開始する際に、蓄熱熱交換器１６を凝縮器から蒸発器に切り替えた後に開度が調整される。これにより、空気調和機１では、蓄熱熱交換器１６が蒸発器と機能する際に、蓄熱熱交換器１６に急激に冷媒が流れ込むことによる暖房能力の低下を抑止できる。

【0076】

空気調和機１において、上記の１つの膨張弁１３（第３の膨張弁１３ｃ、１３ｃａ）は、除霜暖房運転から切り替えて蓄熱暖房運転を開始する際に、蓄熱熱交換器１６の機能を蒸発器から凝縮器に切り替える前に開度が調整される。これにより、空気調和機１では、蓄熱熱交換器１６が凝縮器として機能する際に、蓄熱熱交換器１６に急激に冷媒が流れ込む事による暖房能力の低下を抑止できる。

【0077】

空気調和機１は、室外熱交換器１５の温度を検出する温度センサ１７ｃを有し、上記の１つの膨張弁１３（第３の膨張弁１３ｃ、１３ｃａ）は、除霜暖房運転時において、温度センサ１７ｃが検出した温度に基づいて開度が調整される。これにより、空気調和機１では、除霜暖房運転時における室外熱交換器１５の冷媒圧力を室外熱交換器１５の温度に応じて調整でき、より効率の良い除霜を行うことができる。

【0078】

空気調和機１において、除霜暖房運転時における上記の１つの膨張弁１３（第３の膨張弁１３ｃ、１３ｃａ）を通過する単位時間当たりの冷媒の流量は、複数の膨張弁１３の中の蓄熱熱交換器１６の上流に位置する膨張弁１３（第２の膨張弁１３ｂ）を通過する単位時間当たりの冷媒の流量よりも小さくする。これにより、空気調和機１では、除霜暖房運転時に室外熱交換器１５の温度を上げすぎず、また、蓄熱熱交換器１６の温度を下げすぎないことができるため、より効率の良い除霜暖房運転ができる。

【0079】

空気調和機１において、蓄熱暖房運転時における複数の膨張弁１３の中の蓄熱熱交換器１６の上流に位置する第３の膨張弁１３ｃ、１３ｃａを通過する単位時間当たりの冷媒の流量は、蓄熱熱交換器１６の下流に位置する第２の膨張弁１３ｂを通過する単位時間当たりの冷媒の流量よりも大きくする。これにより、空気調和機１では、蓄熱暖房運転時における蓄熱熱交換器１６の冷媒圧力を高くすることができ、蓄熱材１６ａの蓄熱量を増やして除霜時間を短縮できる。

【符号の説明】

【0080】

１、１ａ…空気調和機
１０…冷媒回路
１０ａ～１０ｆ…流路
１１…圧縮機
１２…三方弁
１２ａ…第１の三方弁
１２ｂ…第２の三方弁
１２ｃ…第３の三方弁
１３…膨張弁
１３ａ…第１の膨張弁
１３ｂ…第２の膨張弁
１３ｃ、１３ｃａ…第３の膨張弁
１３ｃｂ…第４の膨張弁
１４…室内熱交換器
１５…室外熱交換器
１６…蓄熱熱交換器
１６ａ…蓄熱材
１７、１７ａ～１７ｆ…温度センサ
２０…制御装置
２１…記憶装置
２２…ＣＰＵ
３１…室外ファン
３２…室内ファン
ｔ１～ｔ８、ｔ１１～ｔ１７…時刻

【要約】

【課題】除霜暖房運転時の室内の暖房能力の低下を抑える。
【解決手段】実施形態の空気調和機は、冷媒を循環させる冷媒回路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、室内熱交換器と、室外熱交換器と、蓄熱材と冷媒とを熱交換する蓄熱熱交換器と、開度を調整可能な複数の膨張弁と、室内熱交換器および蓄熱熱交換器を凝縮器、室外熱交換器を蒸発器として機能させる蓄熱暖房運転と、室内熱交換器および室外熱交換器を凝縮器、蓄熱熱交換器を蒸発器として機能させる除霜暖房運転とで冷媒回路における冷媒の循環経路を切り替える複数の切り替え弁と、が接続され、複数の膨張弁の１つが、室外熱交換器を凝縮器として機能させる場合の、室外熱交換器の上流に設けられ、この１つの膨張弁によって室外熱交換器に流入する冷媒を減圧する。
【選択図】図１Ａ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】