JP7514753B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、空気調和機に関する。

エアコンディショナのような空気調和機は、冷凍サイクルにおける冷媒の凝縮及び蒸発により、室内の温度を調節する。例えば冷房運転時において、冷媒は、室外熱交換器で凝縮し、室内熱交換器で蒸発する。

特許第６１８８９３２号公報

冷房運転時に外気温が高い場合、室外熱交換器の熱交換の効率が低下するとともに、輻射熱により室内熱交換器の顕熱負荷が上昇する。このため、室内の温度が低下しにくくなり、空気調和機の省エネルギー性能が低下してしまう。

本発明が解決する課題の一例は、省エネルギー化可能な空気調和機を提供することである。

本発明の一つの実施形態に係る空気調和機は、室内熱交換器と、室外熱交換器と、第１の配管と、第２の配管と、圧縮機と、四方弁と、第１の膨張弁と、蓄熱材と、第２の膨張弁と、第１の伝熱部と、を備える。前記第１の配管は、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを接続し、冷媒が流れる。前記第２の配管は、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器とを接続し、冷媒が流れる。前記圧縮機は、前記第１の配管に設けられ、前記冷媒を吸入する吸入口と、前記冷媒を吐出する吐出口と、を有する。前記四方弁は、前記第１の配管に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能である。前記第１の膨張弁は、前記第２の配管に設けられる。前記蓄熱材は、前記室内熱交換器と前記四方弁との間と、前記四方弁と前記圧縮機の前記吸入口との間と、のうち少なくとも一方で前記第１の配管に熱的に接続される。前記第２の膨張弁は、前記四方弁と前記圧縮機の前記吸入口との間、且つ前記蓄熱材と前記圧縮機の前記吸入口との間、で前記第１の配管に設けられる。前記第１の伝熱部は、前記第２の膨張弁と前記圧縮機の前記吸入口との間で前記第１の配管に熱的に接続されるとともに、前記室外熱交換器と前記第１の膨張弁との間で前記第２の配管に熱的に接続される。

上記空気調和機において、前記蓄熱材は、前記室内熱交換器と前記四方弁との間で前記第１の配管に熱的に接続されるとともに、前記四方弁と前記圧縮機の前記吸入口との間で前記第１の配管に熱的に接続される。

上記空気調和機は、第３の配管と、切替弁と、第２の伝熱部とをさらに備える。前記第３の配管は、一方の端部が前記第２の膨張弁と前記第１の伝熱部との間で前記第１の配管に接続され、他方の端部が前記第１の伝熱部と前記圧縮機の前記吸入口との間で前記第１の配管に接続される。前記切替弁は、前記第３の配管の前記一方の端部と前記第１の配管との接続部分に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能である。前記第２の伝熱部は、前記第３の配管に熱的に接続されるとともに、前記室内熱交換器と前記第１の膨張弁との間で前記第２の配管に熱的に接続される。

上記空気調和機は、制御装置をさらに備える。前記制御装置は、前記四方弁と、前記第１の膨張弁と前記第２の膨張弁とを制御する。前記制御装置は、前記圧縮機の前記吐出口から前記室内熱交換器へ前記冷媒が流れるように前記四方弁を制御し、前記室内熱交換器から出た前記冷媒が液体よりも気体を多く含むように前記第１の膨張弁を制御する、暖房運転、を実行可能である。

以上の空気調和機によれば、例えば、空気調和機が省エネルギー化することができる。

図１は、一つの実施形態に係る冷房運転時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。 図２は、上記実施形態の暖房運転時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。 図３は、上記実施形態の空気調和機の構成を機能的に示すブロック図である。 図４は、上記実施形態の空気調和機の冷房運転制御の一例を示すフローチャートである。 図５は、上記実施形態の空気調和機の蓄冷運転制御の一例を示すフローチャートである。 図６は、上記実施形態の空気調和機の暖房運転制御の一例を示すフローチャートである。 図７は、上記実施形態の制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

以下に、一つの実施形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。

図１は、一つの実施形態に係る冷房運転時の空気調和機１０を概略的に示す冷媒系統図である。空気調和機１０は、例えば、家庭用のエアコンディショナである。なお、空気調和機１０は、この例に限られず、業務用のエアコンディショナのような他の空気調和機であっても良い。

図１に示すように、空気調和機１０は、室外機１１と、室内機１２と、冷媒配管１３と、制御装置１４とを有する。室外機１１は、例えば、屋外に配置される。室内機１２は、例えば、屋内に配置される。

空気調和機１０は、室外機１１と室内機１２とが冷媒配管１３により接続された冷凍サイクルを備える。室外機１１と室内機１２との間で、冷媒配管１３を通り、冷媒が流れる。また、室外機１１と室内機１２とは、例えば電気配線により互いに電気的に接続される。

室外機１１は、室外熱交換器２１と、室外送風ファン２２と、圧縮機２３と、アキュムレータ２４と、四方弁２５と、第１の膨張弁３１と、第２の膨張弁３２と、切替弁３３と、第１の逆止弁３４と、第２の逆止弁３５とを有する。室内機１２は、室内熱交換器４１と、室内送風ファン４２とを有する。

冷媒配管１３は、例えば、銅又はアルミニウムのような金属で作られた管である。冷媒配管１３は、第１の配管５１と、第２の配管５２と、第３の配管５３とを有する。第１の配管５１は、室内熱交換器４１と室外熱交換器２１とを接続する。圧縮機２３、アキュムレータ２４、四方弁２５、第２の膨張弁３２、切替弁３３、及び第１の逆止弁３４は、第１の配管５１に設けられる。第２の配管５２は、室外熱交換器２１と室内熱交換器４１とを接続する。第１の膨張弁３１は、第２の配管５２に設けられる。第３の配管５３は、第１の配管５１に接続される。第２の逆止弁３５は、第３の配管５３に設けられる。

冷房運転において、冷媒は、第１の配管５１を通って室内熱交換器４１から室外熱交換器２１へ流れ、第２の配管５２を通って室外熱交換器２１から室内熱交換器４１へ流れる。図１の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示す。

図２は、本実施形態の暖房運転時の空気調和機１０を概略的に示す冷媒系統図である。図２に示すように、暖房運転において、冷媒は、第１の配管５１を通って室外熱交換器２１から室内熱交換器４１へ流れ、第２の配管５２を通って室内熱交換器４１から室外熱交換器２１へ流れる。図２の矢印は、暖房運転時における冷媒の流れを示す。

室外機１１の室外熱交換器２１は、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として冷媒の吸熱を行い、又は凝縮器として冷媒の放熱を行う。室外送風ファン２２は、室外熱交換器２１に向かって送風し、室外熱交換器２１における冷媒と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室外送風ファン２２は、室外熱交換器２１と熱交換する気流を生成する。

圧縮機２３は、吸入口２３ａと吐出口２３ｂとを有する。圧縮機２３は、吸入口２３ａから冷媒を吸入し、圧縮した冷媒を吐出口２３ｂから吐出する。これにより、圧縮機２３は、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するとともに、冷媒の循環を生じさせる。

アキュムレータ２４は、圧縮機２３の吸入口２３ａに接続される。アキュムレータ２４は、気体状の冷媒と液体状の冷媒とを分離する。これにより、圧縮機２３は、アキュムレータ２４を通過した気体状の冷媒を吸入口２３ａから吸入することができる。アキュムレータ２４は、圧縮機２３と一体に構成されることで、圧縮機２３の吸入口となることができる。

四方弁２５は、室外熱交換器２１と、室内熱交換器４１と、圧縮機２３の吐出口２３ｂと、アキュムレータ２４（圧縮機２３の吸入口２３ａ）とに接続される。四方弁２５は、暖房運転時と冷房運転時とで、室外熱交換器２１、室内熱交換器４１、圧縮機２３の吐出口２３ｂ、及びアキュムレータ２４のそれぞれに接続される流路を切り替え、冷媒が流れる方向を変更する。

図１に示すように、冷房運転時において、四方弁２５は、室外熱交換器２１と圧縮機２３の吐出口２３ｂとを接続する。さらに、冷房運転時において、四方弁２５は、室内熱交換器４１とアキュムレータ２４とを接続する。これにより、圧縮機２３で圧縮された冷媒が室外熱交換器２１へ流れ、室内熱交換器４１で蒸発した冷媒がアキュムレータ２４へ流れる。

図２に示すように、暖房運転時において、四方弁２５は、室外熱交換器２１とアキュムレータ２４とを接続する。さらに、暖房運転時において、四方弁２５は、室内熱交換器４１と圧縮機２３の吐出口２３ｂとを接続する。これにより、圧縮機２３で圧縮された冷媒が室内熱交換器４１へ流れ、室外熱交換器２１で蒸発した冷媒がアキュムレータ２４へ流れる。

第１の膨張弁３１及び第２の膨張弁３２は、例えば、電磁膨張弁である。なお、第１の膨張弁３１及び第２の膨張弁３２は、他の膨張弁であっても良い。第１の膨張弁３１及び第２の膨張弁３２は、開度を制御されることで、通過する冷媒の量を調節する。

室内機１２の室内熱交換器４１は、冷媒の流れる方向に応じて、蒸発器として吸熱し、又は凝縮器として放熱する。室内送風ファン４２は、室内熱交換器４１に向かって送風し、室内熱交換器４１と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室内送風ファン４２は、室内熱交換器４１と熱交換する気流を生成する。

以上のように各要素が配置された空気調和機１０において、第１の配管５１は、第１の領域５１ａと、第２の領域５１ｂと、第３の領域５１ｃと、第４の領域５１ｄとを有する。第１の領域５１ａは、室内熱交換器４１と四方弁２５との間における第１の配管５１の一部である。第２の領域５１ｂは、四方弁２５とアキュムレータ２４との間における第１の配管５１の一部である。第３の領域５１ｃは、圧縮機２３の吐出口２３ｂと四方弁２５との間における第１の配管５１の一部である。第４の領域５１ｄは、四方弁２５と室外熱交換器２１との間における第１の配管５１の一部である。

第２の配管５２は、第５の領域５２ａと、第６の領域５２ｂとを有する。第５の領域５２ａは、室外熱交換器２１と第１の膨張弁３１との間における第２の配管５２の一部である。第６の領域５２ｂは、第１の膨張弁３１と室内熱交換器４１との間における第２の配管５２の一部である。

第２の膨張弁３２は、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに設けられる。言い換えると、第２の膨張弁３２は、四方弁２５と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で、第１の配管５１に設けられる。

切替弁３３は、例えば、三方弁である。なお、切替弁３３は、四方弁のような、冷媒が流れる方向を変更可能な他の切替弁であっても良い。切替弁３３は、第２の膨張弁３２と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに設けられる。

第３の配管５３は、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに接続される。第３の配管５３の第１の端部５３ａは、切替弁３３に接続される。すなわち、切替弁３３は、第３の配管５３の第１の端部５３ａと第１の配管５１との接続部分に設けられる。第３の配管５３の第２の端部５３ｂは、切替弁３３と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で、第１の配管５１に接続される。第１の端部５３ａは、第３の配管の一方の端部の一例である。第２の端部５３ｂは、第３の配管の他方の端部の一例である。

切替弁３３は、四方弁２５、圧縮機２３の吸入口２３ａ、及び第３の配管５３のそれぞれに接続される流路を切り替え、冷媒が流れる方向を変更する。すなわち、切替弁３３は、四方弁２５から圧縮機２３の吸入口２３ａへ向かって流れる冷媒を、第３の配管５３を経由して圧縮機２３の吸入口２３ａへ流すことができる。

第１の逆止弁３４は、切替弁３３と、第３の配管５３の第２の端部５３ｂとの間で第１の配管５１に設けられる。第１の逆止弁３４は、切替弁３３から圧縮機２３の吸入口２３ａへ向かう方向へ流れる冷媒を通過させる。一方、第１の逆止弁３４は、圧縮機２３の吸入口２３ａから切替弁３３へ向かう方向へ流れる冷媒を遮断する。

第２の逆止弁３５は、切替弁３３と第３の配管５３の第２の端部５３ｂとの間で第３の配管５３に設けられる。第２の逆止弁３５は、切替弁３３から圧縮機２３の吸入口２３ａへ向かう方向へ流れる冷媒を通過させる。一方、第２の逆止弁３５は、圧縮機２３の吸入口２３ａから切替弁３３へ向かう方向へ流れる冷媒を遮断する。

本実施形態の室外機１１は、第１の蓄熱材６１と、第２の蓄熱材６２と、第３の蓄熱材６３と、第１の温度センサ７１と、第２の温度センサ７２と、第３の温度センサ７３と、第４の温度センサ７４と、第５の温度センサ７５と、第６の温度センサ７６と、第７の温度センサ７７とをさらに有する。第１の蓄熱材６１は、蓄熱材の一例である。第２の蓄熱材６２は、第１の伝熱部の一例である。第３の蓄熱材６３は、第２の伝熱部の一例である。第２の温度センサ７２は、室内機温度センサの一例である。第３の温度センサ７３は、蓄熱材温度センサの一例である。

第１の蓄熱材６１、第２の蓄熱材６２、及び第３の蓄熱材６３は、例えば、ブロック状の容器に充填された潜熱蓄熱材を有する。潜熱蓄熱材は、例えば、塩化カルシウムである。第１の蓄熱材６１、第２の蓄熱材６２、及び第３の蓄熱材６３は、他の潜熱蓄熱材を有しても良い。本実施形態における第１の蓄熱材６１、第２の蓄熱材６２、及び第３の蓄熱材６３は、例えば、約１０℃乃至約１００℃の温度帯で使用可能な蓄熱材である。

第１の蓄熱材６１、第２の蓄熱材６２、及び第３の蓄熱材６３は、上述の例に限られず、例えば、顕熱蓄熱材のような他の蓄熱材であっても良いし、他の温度帯で使用可能な蓄熱材であっても良い。また、第１の蓄熱材６１、第２の蓄熱材６２、及び第３の蓄熱材６３は、互いに異なる蓄熱材であっても良い。

第１の蓄熱材６１は、室内熱交換器４１と四方弁２５との間で、第１の配管５１の第１の領域５１ａに熱的に接続される。さらに、第１の蓄熱材６１は、四方弁２５と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに熱的に接続される。なお、第１の蓄熱材６１は、第１の領域５１ａと第２の領域５１ｂとのうち一方のみに熱的に接続されていても良い。

例えば、第１の配管５１の第１の領域５１ａ及び第２の領域５１ｂは、互いに離間するとともに、第１の蓄熱材６１を貫通する。このため、第１の領域５１ａと第２の領域５１ｂとは、第１の蓄熱材６１を介して互いに熱的に接続される。

本実施形態では、第１の蓄熱材６１は、四方弁２５と、第２の膨張弁３２との間で、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに熱的に接続される。このため、第２の膨張弁３２は、第１の蓄熱材６１と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で、第１の配管５１に設けられる。

第１の蓄熱材６１は、第１の領域５１ａ及び第２の領域５１ｂのそれぞれよりも、蓄積可能な熱量（蓄熱容量）が大きい。また、第１の領域５１ａ及び第２の領域５１ｂは、金属で作られており、第１の蓄熱材６１の潜熱蓄熱材に密着する。このため、第１の領域５１ａ及び第２の領域５１ｂと、第１の蓄熱材６１の潜熱蓄熱材との間で、熱伝導が生じやすい。

第２の蓄熱材６２は、第２の膨張弁３２と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で第１の配管５１の第２の領域５１ｂに熱的に接続される。本実施形態では、第２の蓄熱材６２は、切替弁３３と第１の逆止弁３４との間で、第１の配管５１に熱的に接続される。このため、第３の配管５３の第１の端部５３ａは、第２の膨張弁３２と第２の蓄熱材６２との間で第１の配管５１に接続されている。さらに、第３の配管５３の第２の端部５３ｂは、第２の蓄熱材６２と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で第１の配管５１に接続されている。

さらに、第２の蓄熱材６２は、室外熱交換器２１と第１の膨張弁３１との間で第２の配管５２の第５の領域５２ａに熱的に接続される。例えば、第１の配管５１及び第２の配管５２は、互いに離間するとともに、第２の蓄熱材６２を貫通する。このため、第２の蓄熱材６２は、第１の配管５１と第２の配管５２とを互いに熱的に接続させる。

第２の蓄熱材６２は、第２の領域５１ｂ及び第５の領域５２ａのそれぞれよりも、蓄熱容量が大きい。また、第２の領域５１ｂ及び第５の領域５２ａは、金属で作られており、第２の蓄熱材６２の潜熱蓄熱材に密着する。このため、第２の領域５１ｂ及び第５の領域５２ａと、第２の蓄熱材６２の潜熱蓄熱材との間で、熱伝導が生じやすい。

第３の蓄熱材６３は、第３の配管５３に熱的に接続される。本実施形態では、第３の蓄熱材６３は、切替弁３３と第２の逆止弁３５との間で、第３の配管５３に熱的に接続される。

さらに、第３の蓄熱材６３は、室内熱交換器４１と第１の膨張弁３１との間で第２の配管５２の第６の領域５２ｂに熱的に接続される。例えば、第６の領域５２ｂ及び第３の配管５３は、互いに離間するとともに、第３の蓄熱材６３を貫通する。このため、第３の蓄熱材６３は、第６の領域５２ｂと第３の配管５３とを互いに熱的に接続させる。

第３の蓄熱材６３は、第３の配管５３及び第６の領域５２ｂのそれぞれよりも、蓄熱容量が大きい。また、第３の配管５３及び第６の領域５２ｂは、金属で作られており、第３の蓄熱材６３の潜熱蓄熱材に密着する。このため、第３の配管５３及び第６の領域５２ｂと、第３の蓄熱材６３の潜熱蓄熱材との間で、熱伝導が生じやすい。

第１の蓄熱材６１は、第２の蓄熱材６２及び第３の蓄熱材６３のそれぞれよりも、潜熱蓄熱材の体積が大きく、且つ蓄熱容量が大きい。第２の蓄熱材６２と第３の蓄熱材６３とは、潜熱蓄熱材の体積及び蓄熱容量が略同一である。なお、第２の蓄熱材６２と第３の蓄熱材６３との潜熱蓄熱材の体積及び蓄熱容量が互いに異なっても良い。

第１の温度センサ７１は、例えば、室外機１１の筐体中に配置される。第１の温度センサ７１は、室外機１１が配置された屋外の環境の外気温を検出する。第２の温度センサ７２は、室内熱交換器４１に設けられる。第２の温度センサ７２は、室内熱交換器４１を流れる冷媒の温度を検出する。例えば、第２の温度センサ７２は、室内熱交換器４１を流れる冷媒の飽和温度が取得可能な位置に配置される。

第３の温度センサ７３は、第１の蓄熱材６１に設けられる。第３の温度センサ７３は、第１の蓄熱材６１の温度を検出する。第４の温度センサ７４は、アキュムレータ２４の近傍において、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに設けられる。第４の温度センサ７４は、アキュムレータ２４の近傍において、第２の領域５１ｂを流れる冷媒の温度を検出する。

第５の温度センサ７５は、第３の配管５３の第２の端部５３ｂとアキュムレータ２４との間、且つ第２の端部５３ｂの近傍において、第１の配管５１の第２の領域５１ｂに設けられる。第５の温度センサ７５は、第２の端部５３ｂの近傍において、第２の領域５１ｂを流れる冷媒の温度を検出する。

第６の温度センサ７６は、室内熱交換器４１と第３の蓄熱材６３との間、且つ第３の蓄熱材６３の近傍において、第２の配管５２の第６の領域５２ｂに設けられる。第６の温度センサ７６は、第３の蓄熱材６３の近傍において、第６の領域５２ｂを流れる冷媒の温度を検出する。

制御装置１４は、例えば、室外制御装置１４ａと、室内制御装置１４ｂとを有する。室外制御装置１４ａと室内制御装置１４ｂとは、互いに電気配線により電気的に接続される。室外制御装置１４ａ及び室内制御装置１４ｂのうち少なくとも一方は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はマイクロコントローラのような制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、フラッシュメモリのような記憶装置とを有するコンピュータである。なお、制御装置１４は、この例に限られない。例えば、制御装置１４は、室外制御装置１４ａ及び室内制御装置１４ｂのうち一方のみを有しても良い。

室外制御装置１４ａは、室外機１１の室外送風ファン２２、圧縮機２３、四方弁２５、第１の膨張弁３１、第２の膨張弁３２、及び切替弁３３を制御する。室内制御装置１４ｂは、室内機１２の室内送風ファン４２を制御する。

制御装置１４が室外機１１及び室内機１２を制御することで、空気調和機１０は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、除霜運転、蓄冷運転、及び他の運転を行う。室内制御装置１４ｂは、例えば、リモートコントローラから信号を入力されても良いし、通信装置を通じてスマートフォンのような情報端末から信号を入力されても良い。

図３は、本実施形態の空気調和機１０の構成を機能的に示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態の空気調和機１０は、室外ファン駆動回路８１と、室内ファン駆動回路８２と、インバータ回路８３と、四方弁駆動回路８４と、第１の膨張弁駆動回路８５と、第２の膨張弁駆動回路８６と、切替弁駆動回路８７とをさらに有する。

室外ファン駆動回路８１は、室外送風ファン２２の駆動回路である。室内ファン駆動回路８２は、室内送風ファン４２の駆動回路である。インバータ回路８３は、圧縮機２３をインバータ制御し、圧縮機２３の運転周波数を変更する。インバータ回路８３は、例えば、ＰＡＭ（Ｐｕｌｓｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式のインバータ回路である。なお、インバータ回路８３は、この例に限られない。

四方弁駆動回路８４は、四方弁２５の駆動回路である。第１の膨張弁駆動回路８５は、第１の膨張弁３１の駆動回路である。第２の膨張弁駆動回路８６は、第２の膨張弁３２の駆動回路である。切替弁駆動回路８７は、切替弁３３の駆動回路である。

制御装置１４は、第１乃至第７の温度センサ７１～７７と、室外ファン駆動回路８１と、室内ファン駆動回路８２と、インバータ回路８３と、四方弁駆動回路８４と、第１の膨張弁駆動回路８５と、第２の膨張弁駆動回路８６と、切替弁駆動回路８７とに接続される。制御装置１４は、温度取得部９１と、運転切替部９２と、室外ファン制御部９３と、室内ファン制御部９４と、圧縮機制御部９５と、弁制御部９６とを備える。

温度取得部９１は、第１乃至第７の温度センサ７１～７７を用いて、外気温、冷媒の温度、及び第１の蓄熱材６１の温度を取得する。例えば、温度取得部９１は、第１乃至第７の温度センサ７１～７７の出力信号から、外気温、冷媒の温度、及び第１の蓄熱材６１の温度を算出する。

運転切替部９２は、空気調和機１０における冷房運転と、暖房運転と、除湿運転と、除霜運転と、蓄冷運転とを切り替える。なお、運転切替部９２は、空気調和機１０の運転を他の運転方式に切り替えても良い。

室外ファン制御部９３は、室外送風ファン２２を制御する。例えば、室外ファン制御部９３は、室外ファン駆動回路８１を制御することで、室外送風ファン２２のモータの回転数を制御する。

室内ファン制御部９４は、室内送風ファン４２を制御する。例えば、室内ファン制御部９４は、室内ファン駆動回路８２を制御することで、室内送風ファン４２のモータの回転数を制御する。

圧縮機制御部９５は、圧縮機２３を制御する。例えば、圧縮機制御部９５は、インバータ回路８３を制御することで、インバータ制御により圧縮機２３の運転周波数を制御する。

弁制御部９６は、四方弁２５、第１の膨張弁３１、第２の膨張弁３２、及び切替弁３３を制御する。弁制御部９６は、四方弁駆動回路８４を制御することで、四方弁２５のアクチュエータを駆動し、四方弁２５に冷媒が流れる方向を変更させる。弁制御部９６は、第１の膨張弁駆動回路８５及び第２の膨張弁駆動回路８６を制御することで、第１の膨張弁３１及び第２の膨張弁３２の開度を変更させる。さらに、弁制御部９６は、切替弁駆動回路８７を制御することで、切替弁３３に冷媒が流れる方向を変更させる。

以下に、本実施形態の空気調和機１０の冷房運転、蓄冷運転、及び暖房運転について説明する。なお、上述のように、空気調和機１０は、冷房運転、蓄冷運転、及び暖房運転に限らず、除湿運転及び除霜運転のような他の運転を行うことができる。また、空気調和機１０の冷房運転、蓄冷運転、及び暖房運転は、以下に説明される例に限られない。

図４は、本実施形態の空気調和機１０の冷房運転制御の一例を示すフローチャートである。なお、例えば、空気調和機１０の起動と冷房運転の開始が同時である場合、室外送風ファン２２、圧縮機２３、及び室内送風ファン４２は停止している。この場合、室外ファン制御部９３、室内ファン制御部９４、及び圧縮機制御部９５は、冷房運転の開始時に、室外送風ファン２２、圧縮機２３、及び室内送風ファン４２を起動する。

冷房運転中において、室外ファン制御部９３は、室外送風ファン２２の回転数を調整する。室内ファン制御部９４は、室内送風ファン４２の回転数を調整する。圧縮機制御部９５は、圧縮機２３の運転周波数を調整する。例えば、室内ファン制御部９４は、室内機１２が設置された室内の気温又はリモートコントローラから入力された信号に応じて、室内送風ファン４２を弱風（低速）運転乃至強風（高速）運転の間で制御する。

図４に示すように、冷房運転が開始されると、弁制御部９６が四方弁駆動回路８４及び切替弁駆動回路８７を制御し、四方弁２５及び切替弁３３に冷媒が流れる方向を変更させる（Ｓ１０１）。これにより、室外熱交換器２１と圧縮機２３の吐出口２３ｂとが接続されるとともに、室内熱交換器４１とアキュムレータ２４（圧縮機２３の吸入口２３ａ）とが接続される。すなわち、制御装置１４は、圧縮機２３の吐出口２３ｂから室外熱交換器２１へ冷媒が流れるように四方弁２５を制御する冷房運転を実行する。さらに、第２の膨張弁３２と圧縮機２３の吸入口２３ａとが、第２の蓄熱材６２を経由して接続される。

次に、運転切替部９２は、冷房運転を終了するか否かを判定する（Ｓ１０２）。例えば、リモートコントローラから空気調和機１０が停止信号又は他の運転への切替信号を入力された場合、運転切替部９２は、冷房運転が終了するものと判定し（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、冷房運転を終了する。

冷房運転が終了しない場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、弁制御部９６は、温度Ｔａと温度Ｔｃとの差（過熱度）が約０℃であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。例えば、温度取得部９１が、第２の温度センサ７２から、室内熱交換器４１の温度Ｔｃを取得する。さらに、温度取得部９１は、第３の温度センサ７３から、第１の蓄熱材６１の温度Ｔａを取得する。

弁制御部９６は、過熱度（Ｔａ－Ｔｃ）が約０℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って過熱度（Ｔａ－Ｔｃ）が０±０．５℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、Ｓ１０３における判定はこの例に限られない。

過熱度（Ｔａ－Ｔｃ）が約０℃でない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、弁制御部９６は、第１の膨張弁駆動回路８５を制御し、第１の膨張弁３１の開度を調整する（Ｓ１０４）。弁制御部９６は、過熱度（Ｔａ－Ｔｃ）が約０℃となるように、第１の膨張弁３１の開度を調整する。Ｓ１０３において過熱度（Ｔａ－Ｔｃ）が約０℃である場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、Ｓ１０４は省略される。

次に、弁制御部９６は、温度Ｓｕと温度Ｔｋとの差（過熱度）が１～２℃であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。例えば、温度取得部９１が、第４の温度センサ７４からアキュムレータ２４の近傍における冷媒の温度Ｓｕを取得する。言い換えると、温度取得部９１は、第４の温度センサ７４から、圧縮機２３の吸入口２３ａに入る冷媒の温度Ｓｕを取得する。さらに、温度取得部９１は、第５の温度センサ７５から第３の配管５３の第２の端部５３ｂの近傍における冷媒の温度Ｔｋを取得する。言い換えると、温度取得部９１は、第５の温度センサ７５から、第２の蓄熱材６２から出た冷媒の温度Ｔｋを取得する。

弁制御部９６は、過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、Ｓ１０５における判定はこの例に限られない。

温度差（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃でない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、弁制御部９６は、第２の膨張弁駆動回路８６を制御し、第２の膨張弁３２の開度を調整する（Ｓ１０６）。弁制御部９６は、過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃となるように、第２の膨張弁３２の開度を調整する。Ｓ１０５において過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃である場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、Ｓ１０６は省略される。

弁制御部９６が第２の膨張弁３２を調整し、又は過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃であるならば、Ｓ１０２に戻り、運転切替部９２が冷房運転を終了するか否かを再度判定する。冷房運転が終了するまで、Ｓ１０２～Ｓ１０６が繰り返される。

図１に示すように、冷房運転において、圧縮機２３の吐出口２３ｂから吐出された高温高圧の気体状の冷媒は、四方弁２５を通り、室外熱交換器２１で放熱する。室外熱交換器２１で凝縮した中温中圧の液状の冷媒は、第１の膨張弁３１で減圧される。

第１の膨張弁３１で減圧された低温低圧の液状の冷媒は、室内熱交換器４１で吸熱する。室内熱交換器４１で蒸発した気体状の冷媒は、四方弁２５を通り、第２の膨張弁３２で減圧される。さらに、冷媒は、切替弁３３及びアキュムレータ２４を通り、圧縮機２３の吸入口２３ａに戻る。

室外機１１が配置された屋外の環境の外気温が高い場合、室外熱交換器２１で冷媒が凝縮しにくい。このため、第５の領域５２ａを流れる冷媒において、乾き度が高くなり、気体の割合が増大する。第５の領域５２ａにおいて気体状の冷媒の割合が多いと、第１の膨張弁３１を通過できる冷媒の量が低下し、室外熱交換器２１の能力が低下することがある。

例えば、外気温が４８℃の場合の空気調和機１０の冷却能力（ワット）は、外気温が３５℃の場合の空気調和機１０の冷却能力（ワット）の半分程度に低下することがある。空気調和機１０は、外気温の上昇が室内熱交換器４１の能力を低下させることを抑制するため、以下の蓄冷運転を行う。

図５は、本実施形態の空気調和機１０の蓄冷運転制御の一例を示すフローチャートである。本実施形態の制御装置１４は、例えば、空気調和機１０が停止している夜間に、蓄冷運転を実行する。なお、蓄冷運転が実行される時期は、この例に限られない。

まず、運転切替部９２は、蓄冷運転の開始条件が達成されているか否かを判定する（Ｓ２０１）。例えば、運転切替部９２は、空気調和機１０が停止中であって、時刻が午前１時～３時（夜間）であると判定すると、蓄冷運転の開始条件が達成されていると判定する。

蓄冷運転の開始条件は、上述の例に限られない。例えば、運転切替部９２は、外気温に基づいて蓄冷運転の開始条件を判定しても良い。この場合、温度取得部９１が、第１の温度センサ７１から、外気温を取得する。運転切替部９２は、空気調和機が停止中であって、外気温が所定の時間に亘って閾値を下回る場合、蓄冷運転の開始条件が達成されていると判定する。

また、運転切替部９２は、室内における人の存在に基づいて開始条件を判定しても良い。この場合、運転切替部９２は、室内機１２に設けられた人感センサの出力信号に基づき、室内が無人か否かを判定する。運転切替部９２は、室内が所定の時間に亘って無人だと判定した場合、蓄冷運転の開始条件が達成されたと判定する。

さらに、運転切替部９２は、空気調和機１０の要求能力に基づいて蓄冷運転の開始条件を判定しても良い。この場合、運転切替部９２は、室温とユーザーが設定した目標温度との差等に基づいて、空気調和機１０の要求能力（室温を目標温度にするために空気調和機１０に要求される冷却能力）を算出する。運転切替部９２は、空気調和機１０の要求能力が所定の閾値以下の場合に、蓄冷運転の開始条件が達成されたと判定する。

運転切替部９２は、蓄冷運転の開始条件が達成されない場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、蓄冷運転を開始せずに待機する。蓄冷運転の開始条件が達成されると（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、室外ファン制御部９３、室内ファン制御部９４、及び圧縮機制御部９５は、室外送風ファン２２、圧縮機２３、及び室内送風ファン４２を起動及び調整する（Ｓ２０２）。

弁制御部９６は、冷房運転と同様に、四方弁２５及び切替弁３３に冷媒が流れる方向を変更させる。これにより、室外熱交換器２１と圧縮機２３の吐出口２３ｂとが接続されるとともに、室内熱交換器４１とアキュムレータ２４（圧縮機２３の吸入口２３ａ）とが接続される。すなわち、制御装置１４は、圧縮機２３の吐出口２３ｂから室外熱交換器２１へ冷媒が流れるように四方弁２５を制御する蓄冷運転を実行する。さらに、第２の膨張弁３２と圧縮機２３の吸入口２３ａとが、第２の蓄熱材６２を経由して接続される。

室外ファン制御部９３及び圧縮機制御部９５は、冷房運転と同様に、室外送風ファン２２及び圧縮機２３を制御する。なお、蓄冷運転における室外ファン制御部９３及び圧縮機制御部９５の制御は、冷房運転における制御と異なっても良い。

一方、室内ファン制御部９４は、室内送風ファン４２を弱風（低速）運転に制御する。すなわち、室内ファン制御部９４は、冷房運転における最低速度で、室内送風ファン４２を回転させる。なお、室内ファン制御部９４の制御は、この例に限られない。例えば、室内ファン制御部９４は、室内送風ファン４２を停止させても良い。

次に、運転切替部９２は、蓄冷運転を終了するか否かを判定する（Ｓ２０３）。例えば、リモートコントローラから空気調和機１０が停止信号又は他の運転への切替信号を入力された場合、運転切替部９２は、蓄冷運転が終了するものと判定し（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、蓄冷運転を終了する。

蓄冷運転が終了しない場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、運転切替部９２は、蓄冷運転の開始から所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ２０４）。例えば、運転切替部９２は、蓄冷運転の開始から１時間が経過すると（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）、蓄冷運転を終了する。

リモートコントローラから空気調和機１０が停止信号を入力された場合、及び蓄冷運転の開始から所定時間が経過した場合、室外ファン制御部９３、室内ファン制御部９４、及び圧縮機制御部９５は、室外送風ファン２２、圧縮機２３、及び室内送風ファン４２を停止させる。

蓄冷運転の開始から所定時間が経過していない場合（Ｓ２０４：Ｎｏ）、弁制御部９６は、温度Ｔｃと温度Ｔａとの差（過熱度）が約－２℃であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。例えば、温度取得部９１が、第２の温度センサ７２から、室内熱交換器４１の温度Ｔｃを取得する。さらに、温度取得部９１は、第３の温度センサ７３から、第１の蓄熱材６１の温度Ｔａを取得する。

弁制御部９６は、過熱度（Ｔｃ－Ｔａ）が約－２℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って過熱度（Ｔｃ－Ｔａ）が－２±０．５℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、Ｓ２０５における判定はこの例に限られない。

過熱度（Ｔｃ－Ｔａ）が約－２℃でない場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、弁制御部９６は、第１の膨張弁駆動回路８５を制御し、第１の膨張弁３１の開度を調整する（Ｓ２０６）。弁制御部９６は、過熱度（Ｔｃ－Ｔａ）が約－２℃となるように、第１の膨張弁３１の開度を調整する。例えば、弁制御部９６は、第１の膨張弁３１の開度を比較的大きく設定する。Ｓ２０５において過熱度（Ｔｃ－Ｔａ）が約－２℃である場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、Ｓ２０６は省略される。

次に、弁制御部９６は、温度Ｓｕと温度Ｔｋとの差（過熱度）が１～２℃であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。例えば、温度取得部９１が、第４の温度センサ７４からアキュムレータ２４の近傍における冷媒の温度Ｓｕを取得する。さらに、温度取得部９１は、第５の温度センサ７５から第３の配管５３の第２の端部５３ｂの近傍における冷媒の温度Ｔｋを取得する。

弁制御部９６は、過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、Ｓ２０７における判定はこの例に限られない。

過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃でない場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）、弁制御部９６は、第２の膨張弁駆動回路８６を制御し、第２の膨張弁３２の開度を調整する（Ｓ２０８）。弁制御部９６は、過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃となるように、第２の膨張弁３２の開度を調整する。Ｓ２０７において過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃である場合（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、Ｓ２０８は省略される。

弁制御部９６が第２の膨張弁３２を調整し、又は過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃であるならば、Ｓ２０３に戻り、運転切替部９２が蓄冷運転を終了するか否かを再度判定する。蓄冷運転が終了するまで、Ｓ２０３～Ｓ２０８が繰り返される。

図１に示すように、蓄冷運転において、圧縮機２３の吐出口２３ｂから吐出された高温高圧の気体状の冷媒は、四方弁２５を通り、室外熱交換器２１で放熱する。室外熱交換器２１で凝縮した中温中圧の液状の冷媒は、第２の蓄熱材６２と熱交換し、第１の膨張弁３１で減圧される。第１の膨張弁３１で減圧された低温低圧の液状の冷媒は、第１の膨張弁３１から室内熱交換器４１へ流れる。

蓄冷運転において、弁制御部９６は、室内熱交換器４１から出た冷媒が気体よりも液体を多く含むように、第１の膨張弁３１を制御する。さらに、蓄冷運転において、室内ファン制御部９４は、室内熱交換器４１から出た冷媒が気体よりも液体を多く含むように、室内送風ファン４２を制御する。

例えば、上述のように、第１の膨張弁３１は、過熱度（Ｔｃ－Ｔａ）が約－２℃となるように開度を調整される。これにより、冷媒は液状のまま室内熱交換器４１を通過する。さらに、上述のように、室内送風ファン４２は、弱風運転を行う。このため、室内熱交換器４１において冷媒が熱交換しにくくなり、冷媒は液状のまま室内熱交換器４１を通過する。なお、室内送風ファン４２は、弱風運転することで、室内熱交換器４１で結露が生じることを抑制する。

室内熱交換器４１から出た低温低圧の液状の冷媒は、第１の蓄熱材６１と熱交換し、第１の蓄熱材６１を冷やす。低温低圧の冷媒は、第１の配管５１の第１の領域５１ａを通過するときと、第２の領域５１ｂを通過するときと、の二回に亘って第１の蓄熱材６１を冷やす。

第１の蓄熱材６１から出た液状の冷媒は、第２の膨張弁３２で減圧される。第２の膨張弁３２で減圧された液状の冷媒は、第２の蓄熱材６２と熱交換する。言い換えると、第１の配管５１の第２の領域５１ｂを流れる低温低圧の液状の冷媒は、第２の配管５２の第５の領域５２ａを流れる中温中圧の液状の冷媒と、第２の蓄熱材６２を介して熱交換する。

第２の領域５１ｂを流れる液状の冷媒は、第５の領域５２ａを流れる中温中圧の冷媒により第２の蓄熱材６２を通じて温められ、気化する。第２の蓄熱材６２に気化させられた冷媒は、アキュムレータ２４を通って圧縮機２３の吸入口２３ａに戻る。冷媒は、第２の蓄熱材６２に気化されるため、液状のまま圧縮機２３の吸入口２３ａに入ることを抑制できる。

蓄冷運転において、弁制御部９６は、第２の蓄熱材６２に伝熱した第２の領域５１ｂの冷媒が気化するように、第２の膨張弁３２を制御する。例えば、上述のように、第２の膨張弁３２は、過熱度（Ｓｕ－Ｔｋ）が１～２℃となるように開度を調整される。これにより、冷媒は第２の蓄熱材６２との伝熱により気化する。別の表現によれば、第２の膨張弁３２は、第２の蓄熱材６２へ供給される冷媒の量を調整することで、圧縮機２３の吸入口２３ａに戻る冷媒の過熱度を調整する。

一方、第５の領域５２ａを流れる冷媒は、第２の領域５１ｂを流れる低温低圧の冷媒により冷やされる。第５の領域５２ａにおいて、室外熱交換器２１で蒸発しなかった気体状の冷媒が流れることがある。この場合、気体状の冷媒は、第２の蓄熱材６２で冷やされ、液化する。

第５の領域５２ａにおいて気体状の冷媒の割合が多いと、第１の膨張弁３１を通過できる冷媒の量が低下することがある。本実施形態では、第２の蓄熱材６２は、冷媒を液化することで、第１の膨張弁３１を通過する冷媒における液体の割合を増大させる。これにより、第２の蓄熱材６２は、室内熱交換器４１に供給される冷媒の量が低減することを抑制する。

上述のように、蓄冷運転は１時間行われる。例えば夏であっても、夜間の外気温は昼間の外気温よりも低い。このため、蓄冷運転が行われる夜間に、第１の蓄熱材６１は十分に冷やされる。

蓄冷運転の後の冷房運転では、第１の蓄熱材６１が、室内熱交換器４１から出た冷媒を冷やす。第１の蓄熱材６１に冷却された冷媒は、第２の膨張弁３２で減圧され、第２の蓄熱材６２と熱交換する。言い換えると、第１の配管５１の第２の領域５１ｂを流れる冷媒は、第２の配管５２の第５の領域５２ａを流れる中温中圧の液状の冷媒と、第２の蓄熱材６２を介して熱交換する。

第２の領域５１ｂを流れる冷媒は、第５の領域５２ａを流れる中温中圧の冷媒により温められ、気化する。第２の蓄熱材６２に気化させられた冷媒は、アキュムレータ２４を通って圧縮機２３の吸入口２３ａに戻る。冷媒は、第２の蓄熱材６２に気化されるため、液状のまま圧縮機２３の吸入口２３ａに入ることを抑制できる。

一方、第５の領域５２ａを流れる冷媒は、第２の領域５１ｂを流れる冷媒により冷やされる。外気温が高い場合、室外熱交換器２１で冷媒が凝縮しにくい。このため、第５の領域５２ａを流れる冷媒において、乾き度が高くなり、気体の割合が増大する。しかし、気体状の冷媒は、第２の蓄熱材６２で冷やされて液化する。冷媒が第２の蓄熱材６２に冷却されることで、冷媒の過冷却度が例えば５℃以上になる。これにより、第２の蓄熱材６２は、液状の冷媒に第１の膨張弁３１を通過させ、室内熱交換器４１に供給される冷媒の量が低減することを抑制する。

上述のように、第２の蓄熱材６２は、室内熱交換器４１に供給される冷媒を低温低圧の液状にするとともに、室内熱交換器４１に十分な量の冷媒を供給する。これにより、空気調和機１０は、外気温が高くても、室内熱交換器４１の能力が低下することを抑制できる。また、第１の蓄熱材６１が第２の領域５１ｂで冷媒を冷やすことで、第２の蓄熱材６２が第５の領域５２ａの冷媒を冷やすことができる。

図６は、本実施形態の空気調和機１０の暖房運転制御の一例を示すフローチャートである。なお、例えば、空気調和機１０の起動と暖房運転の開始が同時である場合、室外送風ファン２２、圧縮機２３、及び室内送風ファン４２は停止している。この場合、室外ファン制御部９３、室内ファン制御部９４、及び圧縮機制御部９５は、暖房運転の開始時に、室外送風ファン２２、圧縮機２３、及び室内送風ファン４２を起動する。

図６に示すように、暖房運転が開始されると、弁制御部９６が四方弁駆動回路８４及び切替弁駆動回路８７を制御し、四方弁２５及び切替弁３３に冷媒が流れる方向を変更させる（Ｓ３０１）。これにより、室内熱交換器４１と圧縮機２３の吐出口２３ｂとが接続されるとともに、室外熱交換器２１とアキュムレータ２４（圧縮機２３の吸入口２３ａ）とが接続される。すなわち、制御装置１４は、圧縮機２３の吐出口２３ｂから室内熱交換器４１へ冷媒が流れるように四方弁２５を制御する冷房運転を実行する。さらに、第２の膨張弁３２と圧縮機２３の吸入口２３ａとが、第３の配管５３及び第３の蓄熱材６３を経由して接続される。

次に、運転切替部９２は、暖房運転を終了するか否かを判定する（Ｓ３０２）。例えば、リモートコントローラから空気調和機１０が停止信号又は他の運転への切替信号を入力された場合、運転切替部９２は、暖房運転が終了するものと判定し（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、暖房運転を終了する。

暖房運転が終了しない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、弁制御部９６は、温度Ｔｃ１と温度Ｔｃとの差（過冷却度）が約３℃であるか否かを判定する（Ｓ３０３）。例えば、温度取得部９１が、第２の温度センサ７２から、室内熱交換器４１の温度Ｔｃを取得する。さらに、温度取得部９１は、第６の温度センサ７６から、第３の蓄熱材６３の近傍における冷媒の温度Ｔｃ１を取得する。

弁制御部９６は、過冷却度（Ｔｃ１－Ｔｃ）が約３℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って過冷却度（Ｔｃ１－Ｔｃ）が３±０．５℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、Ｓ３０３における判定はこの例に限られない。

過冷却度（Ｔｃ１－Ｔｃ）が約３℃でない場合（Ｓ３０３：Ｎｏ）、弁制御部９６は、第１の膨張弁駆動回路８５を制御し、第１の膨張弁３１の開度を調整する（Ｓ３０４）。例えば、弁制御部９６は、第１の膨張弁３１の開度を比較的大きく設定する。弁制御部９６は、過冷却度（Ｔｃ１－Ｔｃ）が約３℃となるように、第１の膨張弁３１の開度を調整する。過冷却度（Ｔｃ１－Ｔｃ）が約３℃である場合（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、Ｓ３０４は省略される。

次に、弁制御部９６は、温度Ｓｕと温度Ｔｋとの差（過冷却度）が約５℃であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。例えば、温度取得部９１が、第４の温度センサ７４からアキュムレータ２４の近傍における冷媒の温度Ｓｕを取得する。さらに、温度取得部９１は、第５の温度センサ７５から第３の配管５３の第２の端部５３ｂの近傍における冷媒の温度Ｔｋを取得する。言い換えると、温度取得部９１は、第５の温度センサ７５から、第３の蓄熱材６３から出た冷媒の温度Ｔｋを取得する。

弁制御部９６は、過冷却度（Ｓｕ－Ｔｋ）が約５℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って過冷却度（Ｓｕ－Ｔｋ）が５±０．５℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、Ｓ３０５における判定はこの例に限られない。

過冷却度（Ｓｕ－Ｔｋ）が約５℃でない場合（Ｓ３０５：Ｎｏ）、弁制御部９６は、第２の膨張弁駆動回路８６を制御し、第２の膨張弁３２の開度を調整する（Ｓ３０６）。弁制御部９６は、過冷却度（Ｓｕ－Ｔｋ）が約５℃となるように、第２の膨張弁３２の開度を調整する。Ｓ３０５において過冷却度（Ｓｕ－Ｔｋ）が約５℃である場合（Ｓ３０５：Ｙｅｓ）、Ｓ３０６は省略される。

次に、弁制御部９６は、温度Ｔｅと外気温Ｔｏとの差が約２℃であるか否かを判定する（Ｓ３０７）。例えば、温度取得部９１が、第１の温度センサ７１から、外気温Ｔｏを取得する。さらに、温度取得部９１が、第７の温度センサ７７から、室外熱交換器２１の温度Ｔｅを取得する。

弁制御部９６は、温度差（Ｔｅ－Ｔｏ）が約２℃であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って温度差（Ｔｅ－Ｔｏ）が２±０．５℃の範囲内にあるか否かを判定する。なお、Ｓ３０７における判定はこの例に限られない。

温度差（Ｔｅ－Ｔｏ）が約２℃でない場合（Ｓ３０７：Ｎｏ）、弁制御部９６は、第１の膨張弁駆動回路８５を制御し、第１の膨張弁３１の開度を調整する（Ｓ３０８）。弁制御部９６は、温度差（Ｔｅ－Ｔｏ）が約２℃となるように、第１の膨張弁３１の開度を調整する。Ｓ３０７において温度差（Ｔｅ－Ｔｏ）が約２℃である場合（Ｓ３０７：Ｙｅｓ）、Ｓ３０８は省略される。本実施形態の空気調和機１０は、温度差（Ｔｅ－Ｔｏ）を約２℃と小さくすることで、室外熱交換器２１の表面に霜がつくことを抑制できる。

次に、弁制御部９６は、温度Ｔｅと温度Ｓｕとの差（過熱度）が０℃以下であるか否かを判定する（Ｓ３０９）。例えば、温度取得部９１が、第４の温度センサ７４からアキュムレータ２４の近傍における冷媒の温度Ｓｕを取得する。さらに、温度取得部９１が、第７の温度センサ７７から、室外熱交換器２１の温度Ｔｅを取得する。

弁制御部９６は、過熱度（Ｔｅ－Ｓｕ）が０℃以下であるか否かを判定する。例えば、弁制御部９６は、所定の時間に亘って過熱度（Ｔｅ－Ｓｕ）が０℃以下であるか否かを判定する。なお、Ｓ３０８における判定はこの例に限られない。

過熱度（Ｔｅ－Ｓｕ）が０℃以下である場合（Ｓ３０９：Ｙｅｓ）、弁制御部９６は、第２の膨張弁駆動回路８６を制御し、第２の膨張弁３２の開度を調整する（Ｓ３１０）。弁制御部９６は、過熱度（Ｔｅ－Ｓｕ）が０℃より高くなるように、第２の膨張弁３２の開度を調整する。Ｓ３０９において過熱度（Ｔｅ－Ｓｕ）が０℃より高い場合（Ｓ３０９：Ｎｏ）、Ｓ３１０は省略される。

弁制御部９６が第２の膨張弁３２を調整し、又は過熱度（Ｔｅ－Ｓｕ）が０℃より高いならば、Ｓ３０２に戻り、運転切替部９２が暖房運転を終了するか否かを再度判定する。暖房運転が終了するまで、Ｓ３０２～Ｓ３１０が繰り返される。

図２に示すように、暖房運転において、室外熱交換器２１で蒸発した気体状の冷媒は、四方弁２５を通り、第１の蓄熱材６１と熱交換する。言い換えると、第１の配管５１の第２の領域５１ｂを流れる冷媒は、圧縮機２３の吐出口２３ｂから出て第１の配管５１の第１の領域５１ａを流れる高温高圧の冷媒と、第１の蓄熱材６１を介して熱交換する。これにより、第２の領域５１ｂを流れる冷媒は、第１の領域５１ａを流れる冷媒により温められる。

第１の蓄熱材６１で温められた冷媒は、第２の膨張弁３２で減圧される。第２の膨張弁３２で減圧された冷媒は、切替弁３３を通り、第３の蓄熱材６３と熱交換する。さらに、冷媒は、アキュムレータ２４を通り、圧縮機２３の吸入口２３ａに戻る。

圧縮機２３の吐出口２３ｂから吐出された高温高圧の気体状の冷媒は、四方弁２５を通り、第１の蓄熱材６１と熱交換する。第１の蓄熱材６１から出た冷媒は、室内熱交換器４１で放熱する。本実施形態の暖房運転において、弁制御部９６は、室内熱交換器４１から出た冷媒が液体よりも気体を多く含むように、第１の膨張弁３１を制御する。例えば、上述のように、第１の膨張弁３１は、過冷却度（Ｔｃ１－Ｔｃ）が約３℃となるように開度を調整される。これにより、冷媒は気体状のままで室内熱交換器４１を通過する。

気体状の冷媒は、液状の冷媒よりも、室内熱交換器４１における熱交換の効率が高い。このため、第１の膨張弁３１は、室内熱交換器４１を通過する冷媒を気体状に保つことで、室内熱交換器４１における熱交換の効率を向上させる。

室内熱交換器４１を通過した中温中圧の気体状の冷媒は、第３の蓄熱材６３と熱交換する。言い換えると、第２の配管５２の第６の領域５２ｂを流れる中温中圧の気体状の冷媒は、第３の配管５３を流れる低温低圧の冷媒と、第３の蓄熱材６３を介して熱交換する。

第６の領域５２ｂを流れる気体状の冷媒は、第３の配管５３を流れる低温低圧の冷媒により冷やされ、液化する。すなわち、第３の蓄熱材６３は、第６の領域５２ｂを流れる冷媒の過冷却度を補う。第３の蓄熱材６３に液化させられた冷媒は、第１の膨張弁３１で減圧される。冷媒は、第３の蓄熱材６３に液化されるため、気体状のまま第１の膨張弁３１に入ることを抑制できる。

第１の膨張弁３１で減圧された低温低圧の液状の冷媒は、室外熱交換器２１で吸熱する。室外熱交換器２１で蒸発した気体状の冷媒は、上述のように、圧縮機２３の吸入口２３ａへ向かって流れる。

第１の配管５１の第２の領域５１ｂを流れる冷媒は、第１の蓄熱材を介して第１の領域５１ａを流れる冷媒により温められるとともに、第３の蓄熱材を介して第６の領域５２ｂを流れる冷媒により温められる。すなわち、第１の蓄熱材６１及び第３の蓄熱材６３は、第２の領域５１ｂを流れる冷媒の過熱度を補う。

上述のように、第１の膨張弁３１は、室内熱交換器４１における冷媒を、熱交換の効率が高い気体状に保つ。さらに、第３の蓄熱材６３は、室内熱交換器４１から出た気体状の冷媒を液化させ、第１の膨張弁３１に供給する。これにより、空気調和機１０は、室内熱交換器４１の能力を向上することができる。

室外機１１が配置された屋外の環境の外気温が低い場合、空気調和機１０の消費電力が増大することがある。例えば、外気温が２℃の場合の空気調和機１０の消費電力（ワット）は、外気温が７℃の場合の空気調和機１０の消費電力（ワット）の３倍以上に増大することがある。しかし、本実施形態の空気調和機１０は、室内熱交換器４１における熱交換の効率を向上させることができる。さらに、第３の蓄熱材６３は、圧縮機２３に戻される冷媒の温度及び圧力を上昇させることで、圧縮機２３の仕事量が増大することを抑制できる。これにより、本実施形態の空気調和機１０は、外気温の低下が空気調和機１０の消費電力を増大させることを抑制でき、ひいては省エネルギー化することができる。

図７は、本実施形態の制御装置１４のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。制御装置１４は、例えば、図７に示すようなハードウェア構成のコンピュータ１００により実現される。

コンピュータ１００は、例えば、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、記憶装置１０４と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０６とを有する。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、記憶装置１０４、及びＩ／Ｆ１０６は、バスにより接続されている。

ＣＰＵ１０１は、記憶装置１０４に記憶されたプログラムをＲＡＭ１０３に展開して実行し、各部を制御して入出力を行ったり、データの加工を行ったりすることができる。ＲＯＭ１０２には、オペレーティングシステムの起動用プログラムを記憶装置１０４からＲＡＭ１０３に読み出すスタートプログラムが記憶されている。

記憶装置１０４は、例えば、フラッシュメモリである。記憶装置１０４は、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、及びデータを記憶している。これらのプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルで、コンピュータで読み取り可能な記録メディアに記録して配布される。また、プログラムは、サーバからダウンロードすることにより配布されても良い。

Ｉ／Ｆ１０６は、例えば、第１乃至第７の温度センサ７１～７７、室外ファン駆動回路８１、室内ファン駆動回路８２、インバータ回路８３、四方弁駆動回路８４、第１の膨張弁駆動回路８５、第２の膨張弁駆動回路８６、及び切替弁駆動回路８７に接続するためのインターフェース装置である。

本実施形態のコンピュータ１００で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供され得る。

また、本実施形態のコンピュータ１００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のコンピュータ１００で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い。また、本実施形態のプログラムを、ＲＯＭ１０２等に予め組み込んで提供するように構成しても良い。

このようなコンピュータ１００を制御装置１４として機能させるためのプログラムは、温度取得モジュールと、運転切替モジュールと、室外ファン制御モジュールと、室内ファン制御モジュールと、圧縮機制御モジュールと、弁制御モジュールと、を含むモジュール構成となっている。コンピュータ１００は、実際のハードウェアとしてはプロセッサ（ＣＰＵ１０１）が記憶媒体（記憶装置１０４等）からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置（ＲＡＭ１０３）上にロードされる。これにより、プロセッサ（ＣＰＵ１０１）は、図３の温度取得部９１、運転切替部９２、室外ファン制御部９３、室内ファン制御部９４、圧縮機制御部９５、及び弁制御部９６として機能する。なお、コンピュータ１００は、温度取得部９１、運転切替部９２、室外ファン制御部９３、室内ファン制御部９４、圧縮機制御部９５、及び弁制御部９６の構成の一部又は全部がハードウェアにより実現されていても良い。

以上説明された実施形態に係る空気調和機１０において、第１の蓄熱材６１が、室内熱交換器４１と四方弁２５との間と、四方弁２５と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間と、のうち少なくとも一方で第１の配管５１に熱的に接続される。第２の膨張弁３２は、四方弁２５と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間、且つ第１の蓄熱材６１と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間、で第１の配管５１に設けられる。第２の蓄熱材６２は、第２の膨張弁３２と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で第１の配管５１に熱的に接続されるとともに、室外熱交換器２１と第１の膨張弁３１との間で第２の配管５２に熱的に接続される。これにより、例えば、外気温が所定の温度より低いときに、冷房運転、又は冷房運転と同一方向に冷媒を循環させる蓄冷運転により、室内熱交換器４１から出た低温の冷媒が第１の蓄熱材６１を冷却する。第１の蓄熱材６１が冷却されることで、空気調和機１０は、例えば外気温が所定の温度より高いときも、室内熱交換器４１に入る冷媒の温度を所望の低温に保つことができる。例えば、室内熱交換器４１から出た冷媒が、第１の蓄熱材６１により冷却され、第２の膨張弁３２を通過し、第２の蓄熱材６２に到達する。第２の蓄熱材６２は、第１の配管５１の低温の冷媒と、高温の室外に位置する室外熱交換器２１から出た冷媒と、の間で熱交換を行う。室外熱交換器２１から出た冷媒は、第２の蓄熱材６２により冷却され、液化し、第１の膨張弁３１で減圧される。第２の蓄熱材６２が冷媒を液化するため、十分な量の冷媒が第１の膨張弁３１を通過できる。これにより、十分な量の低温低圧の液状の冷媒が室内熱交換器４１（蒸発器）に入るため、空気調和機１０は、外気温の上昇が室内熱交換器４１の能力を低下させることを抑制でき、省エネルギー化することができる。さらに、第１の配管５１の冷媒は、第２の蓄熱材６２により加熱され気化し、圧縮機２３の吸入口２３ａに入る。これにより、空気調和機１０は、液状の冷媒が圧縮機２３の吸入口２３ａに入ることを抑制できる。

第１の蓄熱材６１は、室内熱交換器４１と四方弁２５との間で第１の配管５１に熱的に接続されるとともに、四方弁２５と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で第１の配管５１に熱的に接続される。これにより、例えば、外気温が所定の温度より低いときに、冷房運転又は蓄冷運転により、室内熱交換器４１から出た低温の冷媒が第１の蓄熱材６１をより冷却することができる。

第３の配管５３の第１の端部５３ａが、第２の膨張弁３２と第２の蓄熱材６２との間で第１の配管５１に接続される。第３の配管５３の第２の端部５３ｂは、第２の蓄熱材６２と圧縮機２３の吸入口２３ａとの間で第１の配管５１に接続される。切替弁３３は、第３の配管５３の第１の端部５３ａと第１の配管５１との接続部分に設けられ、冷媒が流れる方向を変更可能である。第３の蓄熱材６３は、第３の配管５３に熱的に接続されるとともに、室内熱交換器４１と第１の膨張弁３１との間で第２の配管５２に熱的に接続される。例えば、切替弁３３は、冷房運転時に冷媒を第２の蓄熱材６２に向かって流し、暖房運転時に冷媒を第３の蓄熱材６３に向かって流す。暖房運転時、室外熱交換器２１から出た冷媒は、第１の蓄熱材６１及び第２の膨張弁３２を通過し、第３の蓄熱材６３に到達する。第３の蓄熱材６３は、第３の配管５３の低温の冷媒と、室内熱交換器４１から出た冷媒と、の間で熱交換を行う。室内熱交換器４１から出た冷媒は、第３の蓄熱材６３により冷却され、液化し、第１の膨張弁３１で減圧される。第３の蓄熱材６３が冷媒を液化するため、十分な量の冷媒が第１の膨張弁３１を通過できる。これにより、十分な量の液状の冷媒が室外熱交換器２１（蒸発器）に入るため、空気調和機１０は、室外熱交換器２１の能力が低下することを抑制でき、省エネルギー化することができる。また、第３の蓄熱材６３が冷媒を液化するため、空気調和機１０は、凝縮させることなく冷媒に室内熱交換器４１で熱交換させることができる。気体状の冷媒は、熱交換の効率が高い。従って、空気調和機１０は、室内熱交換器４１の能力を向上させることができ、省エネルギー化することができる。さらに、室内熱交換器４１における熱交換の効率が高まるため、空気調和機１０は、圧縮機２３の仕事を低減させることができ、省エネルギー化することができる。また、第１の蓄熱材６１は、圧縮機２３の吐出口２３ｂから出た高温の冷媒と、室外熱交換器２１から出た低温の冷媒と、を互いに熱交換させる。これにより、室外熱交換器２１から出た冷媒は、第１の蓄熱材６１及び第３の蓄熱材６３に加熱され、十分に気化する。従って、空気調和機１０は、液状の冷媒が圧縮機２３の吸入口２３ａに入ることを抑制できる。

蓄冷運転において、制御装置１４は、室内熱交換器４１から出た冷媒が気体よりも液体を多く含むよう第１の膨張弁３１及び室内送風ファン４２を制御する。さらに、制御装置１４は、第２の蓄熱材６２に伝熱した冷媒が気化するように第２の膨張弁３２を制御する。これにより、空気調和機１０は、蓄冷運転において、液体である低温の冷媒が第１の蓄熱材６１をより冷却することができる。さらに、第２の蓄熱材６２で冷媒が気化するため、空気調和機１０は、液状の冷媒が圧縮機２３の吸入口２３ａに入ることを抑制できる。

制御装置１４は、蓄冷運転において、第２の温度センサ７２が検出した温度Ｔｃと、第３の温度センサ７３が検出した温度Ｔａと、の差に基づいて第１の膨張弁３１の開度を制御する。これにより、空気調和機１０は、室内熱交換器４１から出た冷媒において気体よりも液体を多くすることができる。

暖房運転において、制御装置１４は、室内熱交換器４１から出た冷媒が液体よりも気体を多く含むように第１の膨張弁３１を制御する。気体状の冷媒は、液状の冷媒よりも、室内熱交換器４１における熱交換の効率が高い。これにより、室内熱交換器４１の能力が向上するため、空気調和機１０が省エネルギー化することができる。

以上の実施形態において、第１の配管５１の第２の領域５１ｂと第２の配管５２の第５の領域５２ａとは、第２の蓄熱材６２を介して熱交換する。さらに、第３の配管５３と第２の配管５２の第６の領域５２ｂとは、第３の蓄熱材６３を介して熱交換する。しかし、第２の蓄熱材６２及び第３の蓄熱材６３の代わりに、例えば銅のような伝熱可能な部品（伝熱部）が設けられても良い。しかし、第２の蓄熱材６２及び第３の蓄熱材６３は、銅のような部品よりも、伝熱を安定させることができる。

また、以上の実施形態において、空気調和機１０は、四方弁２５により冷媒が流れる方向を変更し、冷房運転、蓄冷運転、及び暖房運転を行うことができる。しかし、空気調和機１０は、四方弁２５を持たず、冷房運転及び蓄冷運転のみを行うことが可能であっても良い。この場合、空気調和機１０は、切替弁３３、第３の配管５３、及び第３の蓄熱材６３を省略しても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…空気調和機、１４…制御装置、２１…室外熱交換器、２３…圧縮機、２３ａ…吸入口、２３ｂ…吐出口、２５…四方弁、３１…第１の膨張弁、３２…第２の膨張弁、３３…切替弁、４１…室内熱交換器、４２…室内送風ファン、５１…第１の配管、５２…第２の配管、５３…第３の配管、６１…第１の蓄熱材、６２…第２の蓄熱材、６３…第３の蓄熱材。

Claims (4)

1. 室内熱交換器と、
   室外熱交換器と、
   前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを接続し、冷媒が流れる、第１の配管と、
   前記室外熱交換器と前記室内熱交換器とを接続し、前記冷媒が流れる、第２の配管と、
   前記第１の配管に設けられ、前記冷媒を吸入する吸入口と、前記冷媒を吐出する吐出口と、を有する圧縮機と、
   前記第１の配管に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能な、四方弁と、
   前記第２の配管に設けられた第１の膨張弁と、
   前記室内熱交換器と前記四方弁との間と、前記四方弁と前記圧縮機の前記吸入口との間と、のうち少なくとも一方で前記第１の配管に熱的に接続された蓄熱材と、
   前記四方弁と前記圧縮機の前記吸入口との間、且つ前記蓄熱材と前記圧縮機の前記吸入口との間、で前記第１の配管に設けられた第２の膨張弁と、
   前記第２の膨張弁と前記圧縮機の前記吸入口との間で前記第１の配管に熱的に接続されるとともに、前記室外熱交換器と前記第１の膨張弁との間で前記第２の配管に熱的に接続される、第１の伝熱部と、
   を具備する空気調和機。
2. 前記蓄熱材は、前記室内熱交換器と前記四方弁との間で前記第１の配管に熱的に接続されるとともに、前記四方弁と前記圧縮機の前記吸入口との間で前記第１の配管に熱的に接続された、請求項１の空気調和機。
3. 一方の端部が前記第２の膨張弁と前記第１の伝熱部との間で前記第１の配管に接続され、他方の端部が前記第１の伝熱部と前記圧縮機の前記吸入口との間で前記第１の配管に接続された、第３の配管と、
   前記第３の配管の前記一方の端部と前記第１の配管との接続部分に設けられ、前記冷媒が流れる方向を変更可能な、切替弁と、
   前記第３の配管に熱的に接続されるとともに、前記室内熱交換器と前記第１の膨張弁との間で前記第２の配管に熱的に接続される、第２の伝熱部と、
   をさらに具備する、請求項１又は請求項２の空気調和機。
4. 前記四方弁と、前記第１の膨張弁と前記第２の膨張弁とを制御する制御装置、をさらに具備し、
   前記制御装置は、
   前記圧縮機の前記吐出口から前記室内熱交換器へ前記冷媒が流れるように前記四方弁を制御し、前記室内熱交換器から出た前記冷媒が液体よりも気体を多く含むように前記第１の膨張弁を制御する、暖房運転、
   を実行可能である、
   請求項３の空気調和機。

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