JP7537489B2 - 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。

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機が知られている（特許文献１）。このような空気調和機は、暖房運転を継続しながら蓄熱材を加熱する蓄熱暖房運転と、蓄熱材の熱を利用して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暖房運転とを実行することができる。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。

特開２０１６－１７７３８号公報

しかしながら、このような空気調和機は、蓄熱暖房運転が実行されているときと比較して、除霜暖房運転が実行されているときに、凝縮器として機能する熱交換器に滞留する液相冷媒の量が多い。具体的には、凝縮器出口側の冷媒の過冷却度が同じであったとしても凝縮器として機能する熱交換器における冷媒流路の容積が大きいほど、熱交換器の冷媒経路内に液相冷媒液相冷媒で満たされた領域が大きくなる。また、蓄熱熱交換器と室外熱交換器は、冷媒と熱交換する熱媒体の違いから、室外熱交換器の容積が蓄熱熱交換器の容積より大きくなるように形成される。蓄熱暖房運転では蓄熱熱交換器が凝縮器として、室外熱交換器が蒸発器として機能する一方で、除霜暖房運転では蓄熱熱交換器が蒸発器として、室外熱交換器が凝縮器として機能する。このとき、蓄熱暖房運転時に凝縮器として機能する蓄熱熱交換器に滞留する液相冷媒の量と比較して、除霜暖房運転時に凝縮器として機能する室外熱交換器に滞留する液相冷媒の量が多い。そのため、蓄熱暖房運転時に必要な冷媒量を基準に冷媒が充填されている場合、除霜暖房運転時に液相冷媒が室外熱交換器に多く滞留することにより、室内熱交換器に流入する冷媒の流量が減少し、暖房能力が低下するという問題がある。

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制する空気調和機を提供することを目的とする。

本開示の一態様による空気調和機は、冷媒が循環する冷媒回路に、前記冷媒を圧縮する圧縮機と、室内の空気と冷媒とを熱交換する室内熱交換器と、外気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器と、蓄熱材と冷媒とを熱交換する蓄熱熱交換器と、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、前記室内熱交換器を凝縮器、前記室外熱交換器を蒸発器として機能させる通常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、前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを接続する第１流路と、前記第１流路の途中に設けられた分岐部と、前記蓄熱熱交換器と前記分岐部とを接続する第２流路と、前記第１流路のうちの前記室内熱交換器と前記分岐部との間の部分を流れる冷媒を減圧する第１膨張弁と、前記第１流路のうちの前記室内熱交換器と前記第１膨張弁との間に設けられ、通過する冷媒を減圧する第２膨張弁とと、前記室内熱交換器が凝縮器として機能するときに、前記圧縮機により圧縮された冷媒を前記室内熱交換器に供給する第３流路と、前記室外熱交換器が凝縮器として機能するときに、前記圧縮された冷媒を前記室外熱交換器に供給する第４流路と、前記第４流路を流れる冷媒を減圧する第３膨張弁と、前記第２流路を流れる冷媒を減圧する第４膨張弁と、前記蓄熱暖房運転が実行されているときに、前記第１流路のうちの前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間の流路である流路部分に液相冷媒が流れるように、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁とを制御する制御部を備えている。前記制御部は、前記除霜暖房運転が実行されているときに、前記流路部分に気液二相冷媒が流れるように、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁とを制御し、前記通常暖房運転が実行されるときに、前記蓄熱熱交換器に流れる冷媒の量が低減するように、かつ、前記第３膨張弁が冷媒を減圧させる減圧量よりも前記第４膨張弁が冷媒を減圧させる減圧量が小さくなるように、前記第３膨張弁と前記第４膨張弁とを制御する。

開示の空気調和機は、除霜暖房運転時の暖房能力の低下を抑制することができる。

図１は、実施例の空気調和機を示す冷媒回路図である。 図２は、空気調和機を示すブロック図である。 図３は、通常暖房運転が実行されているときの実施例の空気調和機を示す冷媒回路図である。 図４は、蓄熱暖房運転が実行されているときの実施例の空気調和機を示す冷媒回路図である。 図５は、除霜暖房運転が実行されているときの実施例の空気調和機を示す冷媒回路図である。

以下に、本願が開示する実施形態にかかる空気調和機について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。

図１は、実施例の空気調和機１を示す冷媒回路図である。実施例の空気調和機１は、室外機２と室内機３とを備えている。室外機２は、屋外に設置されている。室内機３は、空気調和機１により冷暖房される室内に設置されている。空気調和機１は、冷媒回路５をさらに備えている。冷媒回路５は、室内熱交換器６と室外熱交換器７と蓄熱熱交換器８とを備え、第１冷媒管１１（第１流路）と第２冷媒管１２（第２流路）とを備えている。室内熱交換器６は、室内機３の内部に配置されている。室外熱交換器７は、室外機２の内部に配置され、第１冷媒管１１を介して室内熱交換器６に接続されている。室外熱交換器７の冷媒流路の管内容積は、室内熱交換器６の冷媒流路の管内容積より大きい。蓄熱熱交換器８は、室外機２の内部に配置され、第２冷媒管１２を介して第１冷媒管１１の途中に設けられている第１分岐部１４（分岐部）に接続されている。蓄熱熱交換器８の冷媒流路の管内容積は、室内熱交換器６の冷媒流路の管内容積より大きく、室外熱交換器７の冷媒流路の管内容積より小さい。蓄熱熱交換器８は、蓄熱材１８を備えている。

冷媒回路５は、室外機膨張弁１５（第１膨張弁）と室内機膨張弁１６（第２膨張弁）と蓄熱熱交側膨張弁１７（第４膨張弁）とをさらに備えている。室外機膨張弁１５は、室外機２の内部に配置され、第１冷媒管１１のうちの室内熱交換器６と第１分岐部１４との間に設けられている。室外機膨張弁１５は、室内熱交換器６と第１分岐部１４との間の部分を流れる冷媒の流量を調整する。室内機膨張弁１６は、室内機３の内部に配置され、第１冷媒管１１のうちの室内熱交換器６と室外機膨張弁１５との間に設けられている。このとき、空気調和機１は、室外機膨張弁１５と室内機膨張弁１６との両方が室外機２または室内機３の一方だけに配置されている他の空気調和機に比較して、第１冷媒管１１のうちの室内機膨張弁１６と室外機膨張弁１５との間の流路部分１９に減圧して低圧となった冷媒を流すことで圧力損失を小さくできるため、当該部分の長さを長くすることができ、流路部分１９の冷媒流路の管内容積を大きくすることができる。蓄熱熱交側膨張弁１７は、室外機２の内部に配置され、第２冷媒管１２の途中に設けられている。

冷媒回路５は、圧縮機２１と複数の切り替え弁２２と第３冷媒管２３（第３流路）と第４冷媒管２４（第４流路）と接続配管側膨張弁２５（第４膨張弁）とをさらに備えている。圧縮機２１は、室外機２の内部に配置され、吸入管３１と吐出管３２とを備えている。圧縮機２１は、吸入管３１を介して圧縮機２１に流入する気相冷媒を圧縮し、圧縮された気相冷媒を吐出管３２に吐出することで、冷媒回路５に冷媒を循環させる。

複数の切り替え弁２２は、室外機２の内部に配置され、室内熱交側三方弁２６と室外熱交側三方弁２７と蓄熱熱交側三方弁２８とを備えている。室内熱交側三方弁２６は、室内熱交換器６に接続され、圧縮機２１の吸入管３１に接続されている。室内熱交側三方弁２６は、さらに、第３冷媒管２３を介して圧縮機２１の吐出管３２に接続されている。室外熱交側三方弁２７は、室外熱交換器７に接続され、圧縮機２１の吸入管３１に接続されている。室外熱交側三方弁２７は、さらに、第４冷媒管２４を介して、第３冷媒管２３の途中に設けられている第２分岐部３３に接続されている。蓄熱熱交側三方弁２８は、蓄熱熱交換器８に接続され、圧縮機２１の吸入管３１に接続されている。蓄熱熱交側三方弁２８は、さらに、第４冷媒管２４の途中に設けられている第３分岐部３４に接続されている。接続配管側膨張弁２５は、室外機２の内部に配置され、第４冷媒管２４のうちの第２分岐部３３と第３分岐部３４との間に設けられている。

複数の切り替え弁２２は、通常暖房位置、蓄熱暖房位置、除霜暖房位置、冷房位置に切り替えられる。複数の切り替え弁２２が通常暖房位置に切り替えられているときに、吐出管３２は、室内熱交側三方弁２６を介して室内熱交換器６に接続され、接続配管側膨張弁２５は、蓄熱熱交側三方弁２８を介して蓄熱熱交換器８に接続され、室外熱交換器７は、室外熱交側三方弁２７を介して吸入管３１に接続される。複数の切り替え弁２２が蓄熱暖房位置に切り替えられているときに、吐出管３２は、室内熱交側三方弁２６を介して室内熱交換器６に接続され、接続配管側膨張弁２５は、蓄熱熱交側三方弁２８を介して蓄熱熱交換器８に接続され、室外熱交換器７は、室外熱交側三方弁２７を介して吸入管３１に接続される。複数の切り替え弁２２が除霜暖房位置に切り替えられているときに、吐出管３２は、室内熱交側三方弁２６を介して室内熱交換器６に接続され、接続配管側膨張弁２５は、室外熱交側三方弁２７を介して室外熱交換器７に接続され、蓄熱熱交換器８は、蓄熱熱交側三方弁２８を介して吸入管３１に接続される。複数の切り替え弁２２が冷房位置に切り替えられているときに、接続配管側膨張弁２５は、室外熱交側三方弁２７を介して室外熱交換器７に接続され、室内熱交換器６は、室内熱交側三方弁２６を介して吸入管３１に接続される。

空気調和機１は、図２に示されているように、制御装置４１（制御部）をさらに備えている。図２は、空気調和機１を示すブロック図である。制御装置４１は、室外機２の内部に配置され、記憶装置４２とＣＰＵ４３（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とを備えている。記憶装置４２は、制御装置４１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、ＣＰＵ４３により利用される情報を記憶する。ＣＰＵ４３は、制御装置４１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、室内熱交側三方弁２６と室外熱交側三方弁２７と蓄熱熱交側三方弁２８と室外機膨張弁１５と室内機膨張弁１６と蓄熱熱交側膨張弁１７と接続配管側膨張弁２５とを制御する。

空気調和機１が実行する動作は、通常暖房運転と蓄熱暖房運転と除霜暖房運転と冷房運転とを含んでいる。
［通常暖房運転］
通常暖房運転は、たとえば、空気調和機１がユーザにより通常暖房運転を実行するように操作されたときに実行される。制御装置４１は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、複数の切り替え弁２２を制御し、複数の切り替え弁２２を通常暖房位置に切り替える。制御装置４１は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、さらに、室内機膨張弁１６を制御する。室内機膨張弁１６は、例えば公知の技術である目標吐出温度制御によって開度が絞られる。制御装置４１は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、さらに、室外機膨張弁１５を制御し、室外機膨張弁１５の開度を全開にする。制御装置４１は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、さらに、接続配管側膨張弁２５を制御し、接続配管側膨張弁２５の開度を、予め定められた開度に絞る。制御装置４１は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、さらに、蓄熱熱交側膨張弁１７を制御し、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度を、予め定められた開度に絞る。このとき、蓄熱熱交側膨張弁１７と接続配管側膨張弁２５とは、蓄熱熱交側膨張弁１７が冷媒を減圧する減圧量が、接続配管側膨張弁２５が冷媒を減圧する減圧量より小さくなるように制御されることで蓄熱熱交換器８を含む第２冷媒管１２への冷媒の過度な溜まり込みを抑制する。

圧縮機２１は、吸入管３１を介して圧縮機２１に流入した低圧気相冷媒を圧縮する。低圧気相冷媒は、圧縮機２１により圧縮され、高圧気相冷媒になる。圧縮機２１は、さらに、高圧気相冷媒を吐出管３２に吐出する。吐出管３２に吐出された高圧気相冷媒は、室内熱交側三方弁２６に流入するとともに、接続配管側膨張弁２５に流入する。

室内熱交側三方弁２６に流入した高圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が通常暖房位置に切り替えられていることにより、室内熱交換器６に流入する。室内熱交換器６は、室内熱交換器６に流入した高圧気相冷媒と、室内機３が設置された室内の空気とを熱交換する。室内機３は、室内熱交換器６で加熱された空気を室内に吹き出し、室内を暖房する。室内熱交換器６で室内の空気と熱交換された高圧気相冷媒は、室内熱交換器６で冷却されて凝縮し、過冷却状態の高圧液相冷媒になる。すなわち、室内熱交換器６は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、凝縮器として機能する。

室内熱交換器６から流出した高圧液相冷媒は、室内機膨張弁１６に流入する。室内機膨張弁１６は開度が予め定められた開度に絞られていることにより、室内熱交換器６から室外熱交換器７に流れる冷媒の流量を調節し、室内機膨張弁１６に流入した高圧液相冷媒を減圧する。高圧液相冷媒は、室内機膨張弁１６により減圧され、低圧気液二相冷媒になる。室内機膨張弁１６から流出した低圧気液二相冷媒は、室外機膨張弁１５に流入する。室外機膨張弁１５に流入した低圧気液二相冷媒は、室外機膨張弁１５の開度が全開であることにより、低圧気液二相冷媒のまま室外熱交換器７に流入する。このため、第１冷媒管１１のうちの室内機膨張弁１６と室外機膨張弁１５との間の流路部分１９には、図３に示されているように、気液二相冷媒で充たされる。図３は、通常暖房運転が実行されているときの実施例の空気調和機１を示す冷媒回路図である。図３では、液相冷媒が流れる流路が太線で示されている。

接続配管側膨張弁２５は、開度が予め定められた開度に絞られていることにより、蓄熱熱交換器８に流れる冷媒の流量が、室内熱交換器６に流れる冷媒の流量より小さくなるように、接続配管側膨張弁２５を流れる冷媒の流量を調節し、接続配管側膨張弁２５に流入した高圧気相冷媒を若干減圧する。接続配管側膨張弁２５により減圧された高圧気相冷媒は、蓄熱熱交側三方弁２８に流入する。蓄熱熱交側三方弁２８に流入した高圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が通常暖房位置に切り替えられていることにより、蓄熱熱交換器８に流入する。蓄熱熱交換器８は、蓄熱熱交換器８に流入した高圧気相冷媒と、蓄熱材１８とを熱交換する。蓄熱熱交換器８により高圧気相冷媒と熱交換された蓄熱材１８は、加熱され、熱を蓄える。蓄熱熱交換器８により蓄熱材１８と熱交換された高圧気相冷媒は、冷却されて凝縮し、過冷却状態の高圧液相冷媒になる。すなわち、蓄熱熱交換器８は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、凝縮器として機能する。

蓄熱熱交換器８から流出した高圧液相冷媒は、蓄熱熱交側膨張弁１７に流入する。蓄熱熱交側膨張弁１７は、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度が予め定められた開度に絞られていることにより、蓄熱熱交換器８から流入した高圧液相冷媒を減圧する。高圧液相冷媒は、蓄熱熱交側膨張弁１７により減圧され、低圧気液二相冷媒になる。蓄熱熱交側膨張弁１７から流出した低圧気液二相冷媒は、室外熱交換器７に流入する。

室外熱交換器７は、室外機膨張弁１５と蓄熱熱交側膨張弁１７とから流入した低圧気液二相冷媒と、外気とを熱交換する。低圧気液二相冷媒は、室外熱交換器７で加熱され、低圧気相冷媒になる。すなわち、室外熱交換器７は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、蒸発器として機能する。室外熱交換器７から流出した低圧気相冷媒は、室外熱交側三方弁２７に流入する。室外熱交側三方弁２７に流入した低圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が暖房位置に切り替えられていることにより、吸入管３１に供給され、吸入管３１を介して圧縮機２１に吸入される。

空気調和機１は、通常暖房運転が実行されるときに、室内熱交換器６を流れる冷媒の流量より小さい流量の冷媒が蓄熱熱交換器８を流れることにより、蓄熱熱交換器８に滞留する冷媒の量を低減することができる。空気調和機１は、蓄熱熱交換器８に滞留する冷媒の量が低減されることにより、室内熱交換器６を流れる冷媒の量が不足することを抑制することができ、暖房能力が低下することを抑制することができる。

［蓄熱暖房運転］
蓄熱暖房運転は、たとえば、通常暖房運転が実行されている最中で、かつ、暖房による熱負荷が、予め定められた閾値より小さいときに、開始される。制御装置４１は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、複数の切り替え弁２２を制御し、複数の切り替え弁２２を蓄熱暖房位置に切り替える。制御装置４１は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、さらに、室内機膨張弁１６を制御し、室内機膨張弁１６の開度を全開にする。制御装置４１は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、さらに、室外機膨張弁１５を制御し、室外機膨張弁１５の開度を、予め定められた開度に絞る。制御装置４１は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、さらに、接続配管側膨張弁２５を制御し、接続配管側膨張弁２５の開度を全開にする。制御装置４１は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、さらに、蓄熱熱交側膨張弁１７を制御し、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度を、予め定められた開度に絞る。

圧縮機２１は、吸入管３１を介して圧縮機２１に流入した低圧気相冷媒を圧縮する。低圧気相冷媒は、圧縮機２１により圧縮され、高圧気相冷媒になる。圧縮機２１は、さらに、高圧気相冷媒を吐出管３２に吐出する。吐出管３２に吐出された高圧気相冷媒は、室内熱交側三方弁２６に供給され、接続配管側膨張弁２５に流入する。室内熱交側三方弁２６に流入した高圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が蓄熱暖房位置に切り替えられていることにより、室内熱交換器６に流入する。

室内熱交換器６は、複数の切り替え弁２２から流入した高圧気相冷媒と、室内機３が設置された室内の空気とを熱交換する。室内機３は、室内熱交換器６で加熱された空気を室内に吹き出し、室内を暖房する。室内熱交換器６により熱交換された高圧気相冷媒は、冷却され、過冷却状態の高圧液相冷媒になる。すなわち、室内熱交換器６は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、凝縮器として機能する。

室内熱交換器６から流出した高圧液相冷媒は、室内機膨張弁１６に流入する。室内機膨張弁１６に流入した高圧液相冷媒は、室内機膨張弁１６の開度が全開であることにより、室内機膨張弁１６で減圧されずに、高圧液相冷媒のまま室外機膨張弁１５に流入する。室外機膨張弁１５は、室外機膨張弁１５の開度が予め定められた開度に絞られていることにより、室内機膨張弁１６から流入した高圧液相冷媒を減圧する。高圧液相冷媒は、室外機膨張弁１５により減圧され、低圧気液二相冷媒になる。室外機膨張弁１５から流出した低圧気液二相冷媒は、室外熱交換器７に流入する。このため、第１冷媒管１１のうちの室外機膨張弁１５と室外熱交換器７との間は、図４に示されているように、密度の低い低圧気液二相冷媒で満たされ、流路部分１９は、密度の高い高圧液相冷媒で満たされる。図４は、蓄熱暖房運転が実行されているときの実施例の空気調和機１を示す冷媒回路図である。図４では、液相冷媒が流れる流路が太線で示されている。

接続配管側膨張弁２５に流入した高圧気相冷媒は、接続配管側膨張弁２５の開度が全開であることにより、減圧されずに高圧気相冷媒のまま蓄熱熱交側三方弁２８に流入する。蓄熱熱交側三方弁２８に流入した高圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が蓄熱暖房位置に切り替えられていることにより、蓄熱熱交換器８に流入する。蓄熱熱交換器８は、蓄熱熱交側三方弁２８から流入した高圧気相冷媒と、蓄熱材１８とを熱交換する。蓄熱材１８は、蓄熱熱交換器８により加熱されることで、熱を蓄える。蓄熱熱交換器８により蓄熱材１８と熱交換された高圧気相冷媒は、蓄熱熱交換器８により冷却されて凝縮し、過冷却状態の高圧液相冷媒になる。すなわち、蓄熱熱交換器８は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、凝縮器として機能する。蓄熱熱交換器８から流出した高圧液相冷媒は、蓄熱熱交側膨張弁１７に流入する。蓄熱熱交側膨張弁１７は、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度が予め定められた開度に絞られていることにより、蓄熱熱交側膨張弁１７に流入した高圧液相冷媒を減圧させる。高圧液相冷媒は、蓄熱熱交側膨張弁１７により減圧され、低圧気液二相冷媒になる。蓄熱熱交側膨張弁１７から流出した低圧気液二相冷媒は、室外熱交換器７に流入する。

室外熱交換器７は、室外機膨張弁１５と蓄熱熱交側膨張弁１７とから流入した低圧気液二相冷媒と、外気とを熱交換する。低圧気液二相冷媒は、室外熱交換器７で加熱され、低圧気相冷媒になる。すなわち、室外熱交換器７は、空気調和機１が蓄熱暖房運転を実行するときに、蒸発器として機能する。室外熱交換器７から流出した低圧気相冷媒は、室外熱交側三方弁２７に流入する。室外熱交側三方弁２７に流入した低圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が蓄熱暖房位置に切り替えられていることにより、吸入管３１に供給され、吸入管３１を介して圧縮機２１に吸入される。

冷媒回路５を流れる冷媒の量が過剰であるとき、室内熱交換器６内部の冷媒流路において液相冷媒で満たされる領域が大きくなることで、室内熱交換器６において潜熱を利用する領域が小さくなるため熱交換量が低下することがある。すなわち、空気調和機１の暖房能力が低下することがある。空気調和機１は、蓄熱暖房運転が実行されるときに、液相冷媒を流路部分１９に滞留させることができる。また、空気調和機１は、流路部分１９の冷媒流路の管内容積が大きいことにより、多くの液相冷媒を流路部分１９に滞留させることができる。空気調和機１は、蓄熱暖房運転が実行されるときに、流路部分１９に液相冷媒を滞留させることにより、室内熱交換器６を流れる冷媒の量が過剰になることを抑制することができ、暖房能力が低下することを抑制することができる。

［除霜暖房運転］
除霜暖房運転は、たとえば、蓄熱暖房運転を実行した後であって蓄熱材１８に熱が蓄えられているときで、かつ、室外熱交換器７に着霜したときに、実行される。制御装置４１は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、複数の切り替え弁２２を制御し、複数の切り替え弁２２を除霜暖房位置に切り替える。制御装置４１は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、さらに、室内機膨張弁１６を制御し、室内機膨張弁１６の開度を、予め定められた開度に絞る。制御装置４１は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、さらに、室外機膨張弁１５を制御し、室外機膨張弁１５の開度を全開にする。制御装置４１は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、さらに、接続配管側膨張弁２５を制御し、接続配管側膨張弁２５の開度を、予め定められた開度に絞る。制御装置４１は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、さらに、蓄熱熱交側膨張弁１７を制御し、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度を、予め定められた開度に絞る。

圧縮機２１は、吸入管３１を介して圧縮機２１に流入した低圧気相冷媒を圧縮する。低圧気相冷媒は、圧縮機２１により圧縮され、高圧気相冷媒になる。圧縮機２１は、さらに、高圧気相冷媒を吐出管３２に吐出する。吐出管３２に吐出された高圧気相冷媒は、室内熱交側三方弁２６に供給され、接続配管側膨張弁２５に流入する。室内熱交側三方弁２６に流入した高圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が除霜暖房位置に切り替えられていることにより、室内熱交換器６に流入する。室内熱交換器６は、複数の切り替え弁２２から流入した高圧気相冷媒と、室内機３が設置された室内の空気とを熱交換する。室内機３は、室内熱交換器６で加熱された空気を室内に吹き出し、室内を暖房する。高圧気相冷媒は、室内熱交換器６で冷却され凝縮し、過冷却状態の高圧液相冷媒になる。すなわち、室内熱交換器６は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、凝縮器として機能する。

室内熱交換器６から流出した高圧液相冷媒は、室内機膨張弁１６に流入する。室内機膨張弁１６は、室内機膨張弁１６の開度が予め定められた開度に絞られていることにより、室内熱交換器６から流入した高圧液相冷媒を減圧させる。高圧液相冷媒は、室内機膨張弁１６により減圧され、低圧気液二相冷媒になる。室内機膨張弁１６から流出した低圧気液二相冷媒は、室外機膨張弁１５に流入する。室外機膨張弁１５に流入した低圧気液二相冷媒は、室外機膨張弁１５の開度が全開であることにより、室外機膨張弁１５で減圧されずに、低圧気液二相冷媒のまま蓄熱熱交側膨張弁１７に流入する。このため、第１冷媒管１１のうちの室内熱交換器６と室内機膨張弁１６との間には、図５に示されているように、高圧液相冷媒で満たされ、流路部分１９には、低圧気液二相冷媒で満たされる。図５は、除霜暖房運転が実行されているときの実施例の空気調和機１を示す冷媒回路図である。図５では、液相冷媒が流れる流路が太線で示されている。

接続配管側膨張弁２５は、接続配管側膨張弁２５の開度が予め定められた開度に絞られていることにより、接続配管側膨張弁２５に流入した高圧気相冷媒を若干減圧する。接続配管側膨張弁２５により減圧された高圧気相冷媒は、室外熱交側三方弁２７に流入する。室外熱交側三方弁２７に流入した高圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が除霜暖房位置に切り替えられていることにより、室外熱交換器７に流入する。

室外熱交換器７は、室外熱交側三方弁２７から流入した高圧気相冷媒と、室外熱交換器７に着霜した霜とを熱交換する。室外熱交換器７に着霜した霜は、加熱され、融解する。このとき、空気調和機１は、接続配管側膨張弁２５が冷媒を減圧している分、室外熱交換器７に除霜に必要な温度の冷媒を流すことができる。室外熱交換器７により着霜した霜と熱交換した高圧気相冷媒は、冷却されて凝縮し、過冷却状態の高圧液相冷媒になる。すなわち、室外熱交換器７は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、凝縮器として機能する。室外熱交換器７の内部には、室外熱交換器７が凝縮器として機能することにより、液相冷媒が滞留する。このとき、接続配管側膨張弁２５が冷媒を減圧されている分、室外熱交換器７を流れる冷媒の温度が低く、室外熱交換器７の内部に滞留する液相冷媒が少ない。室外熱交換器７から流出した高圧液相冷媒は、蓄熱熱交側膨張弁１７に流入する。

蓄熱熱交側膨張弁１７は、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度が予め定められた開度に絞られていることにより、室内熱交換器６と室外熱交換器７とから流入した高圧液相冷媒を減圧する。高圧液相冷媒は、蓄熱熱交側膨張弁１７により減圧され、低圧気液二相冷媒になる。蓄熱熱交側膨張弁１７から流出した低圧気液二相冷媒は、蓄熱熱交換器８に流入する。

蓄熱熱交換器８は、蓄熱熱交側膨張弁１７から流入した低圧気液二相冷媒と、蓄熱材１８とを熱交換する。蓄熱熱交換器８により蓄熱材１８と熱交換された低圧気液二相冷媒は、加熱され、低圧気相冷媒になる。すなわち、蓄熱熱交換器８は、空気調和機１が除霜暖房運転を実行するときに、蒸発器として機能する。蓄熱熱交換器８から流出した低圧気相冷媒は、蓄熱熱交側三方弁２８に流入する。蓄熱熱交側三方弁２８に流入した低圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が除霜暖房位置に切り替えられていることにより、吸入管３１に供給され、吸入管３１を介して圧縮機２１に吸入される。

空気調和機１は、蓄熱暖房運転が実行されるときに流路部分１９に貯留される液相冷媒が、除霜暖房運転が実行されるときに室外熱交換器７に液相冷媒が滞留する。これにより、室内熱交換器６を流れる冷媒の量が不足することを抑制することができ、暖房能力が低下することを抑制することができる。

［冷房運転］
冷房運転は、たとえば、空気調和機１がユーザにより冷房運転を実行するように操作されたときに実行される。制御装置４１は、空気調和機１が冷房運転を実行するときに、複数の切り替え弁２２を制御し、複数の切り替え弁２２を冷房位置に切り替える。制御装置４１は、空気調和機１が冷房運転を実行するときに、さらに、接続配管側膨張弁２５を制御し、接続配管側膨張弁２５の開度を全開にする。制御装置４１は、空気調和機１が冷房運転を実行するときに、さらに、蓄熱熱交側膨張弁１７を制御し、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度を全閉にする。制御装置４１は、空気調和機１が冷房運転を実行するときに、さらに、室外機膨張弁１５を制御し、室外機膨張弁１５の開度を、予め定められた開度に絞る。制御装置４１は、空気調和機１が冷房運転を実行するときに、さらに、室内機膨張弁１６を制御し、室内機膨張弁１６の開度を全開にする。

圧縮機２１は、吸入管３１を介して圧縮機２１に流入した低圧気相冷媒を圧縮する。低圧気相冷媒は、圧縮機２１により圧縮され、高圧気相冷媒になる。圧縮機２１は、さらに、高圧気相冷媒を吐出管３２に吐出する。吐出管３２に吐出された高圧気相冷媒は、接続配管側膨張弁２５に流入する。接続配管側膨張弁２５に流入した高圧気相冷媒は、接続配管側膨張弁２５の開度が全開であることにより、減圧されずに、高圧気相冷媒のまま室外熱交側三方弁２７に流入する。室外熱交側三方弁２７に流入した高圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が冷房位置に切り替えられていることにより、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７は、複数の切り替え弁２２から流入した高圧気相冷媒と、外気とを熱交換する。高圧気相冷媒は、室外熱交換器７で冷却されて凝縮し、過冷却状態の高圧液相冷媒になる。すなわち、室外熱交換器７は、空気調和機１が冷房運転を実行するときに、凝縮器として機能する。

室外熱交換器７から流出した高圧液相冷媒は、室外機膨張弁１５に流入する。室外機膨張弁１５は、室外機膨張弁１５の開度が予め定められた開度に絞られていることにより、室外熱交換器７から流入した高圧液相冷媒を減圧させる。高圧液相冷媒は、室外機膨張弁１５により減圧され、低圧気液二相冷媒になる。室外機膨張弁１５から流出した低圧気液二相冷媒は、室内機膨張弁１６に流入する。室内機膨張弁１６に流入した低圧気液二相冷媒は、室内機膨張弁１６の開度が全開であることにより、室内機膨張弁１６により減圧されずに、低圧気液二相冷媒のまま室内熱交換器６に流入する。

室内熱交換器６は、室内機膨張弁１６から流入した低圧気液二相冷媒と、室内機３が設置される室内の空気とを熱交換する。室内機３は、室内熱交換器６で冷却された空気を室内に吹き出し、室内を冷房する。低圧気液二相冷媒は、室内熱交換器６で加熱され、低圧気相冷媒になる。すなわち、室内熱交換器６は、空気調和機１が冷房運転を実行するときに、蒸発器として機能する。室内熱交換器６から流出した低圧気相冷媒は、室内熱交側三方弁２６に流入する。室内熱交側三方弁２６に流入した低圧気相冷媒は、複数の切り替え弁２２が冷房位置に切り替えられていることにより、吸入管３１に供給され、吸入管３１を介して圧縮機２１に吸入される。

［実施例の空気調和機１の効果］
実施例の空気調和機１は、冷媒が循環する冷媒回路５を備えている。冷媒回路５には、圧縮機２１と室内熱交換器６と室外熱交換器７と蓄熱熱交換器８と複数の切り替え弁２２と第１冷媒管１１と第１分岐部１４と第２冷媒管１２と室外機膨張弁１５と室内機膨張弁１６とが設けられている。圧縮機２１は、冷媒を圧縮する。室内熱交換器６は、室内の空気と冷媒とを熱交換する。室外熱交換器７は、外気と冷媒とを熱交換する。蓄熱熱交換器８は、蓄熱材１８と冷媒とを熱交換する。複数の切り替え弁２２は、蓄熱暖房運転と除霜暖房運転とで冷媒回路５における冷媒の循環経路を切り替える。蓄熱暖房運転では、室内熱交換器６および蓄熱熱交換器８を凝縮器として機能させ、室外熱交換器７を蒸発器として機能させる。除霜暖房運転では、室内熱交換器６および室外熱交換器７を凝縮器として機能させ、蓄熱熱交換器８を蒸発器として機能させる。第１冷媒管１１は、室内熱交換器６と室外熱交換器７とを接続する。第１分岐部１４は、第１冷媒管１１の途中に設けられている。第２冷媒管１２は、蓄熱熱交換器８と第１分岐部１４とを接続する。室外機膨張弁１５は、第１冷媒管１１のうちの室内熱交換器６と第１分岐部１４との間の部分を流れる冷媒を減圧させる。室内機膨張弁１６は、第１冷媒管１１のうちの室内熱交換器６と室外機膨張弁１５との間に設けられ、通過する冷媒を減圧させる。

また、実施例の空気調和機１は、蓄熱暖房運転が実行されているときに、第１冷媒管１１のうちの室外機膨張弁１５と室内機膨張弁１６との間の流路部分１９に液相冷媒が流れるように、室外機膨張弁１５と室内機膨張弁１６とを制御する制御装置４１をさらに備えている。制御装置４１は、さらに、除霜暖房運転が実行されているときに、流路部分１９に気液二相冷媒が流れるように、室外機膨張弁１５と室内機膨張弁１６とを制御する。

室内熱交換器６に流入する冷媒の量は、除霜暖房運転が実行されるときに、室外熱交換器７に液相冷媒が滞留する分、低減する。空気調和機１は、室内熱交換器６に流入する冷媒の量が不足するときに、暖房能力が低下するおそれがある。実施例の空気調和機１は、蓄熱暖房運転が実行されるときに流路部分１９に滞留される冷媒の分、除霜暖房運転が実行されるときに室内熱交換器６に流入する冷媒の量を増加させることができる。このため、実施例の空気調和機１は、除霜暖房運転が実行されるときに、室内熱交換器６に流入する冷媒の量が低減することを抑制し、暖房能力が低下することを抑制することができる。

また、実施例の空気調和機１は、第３冷媒管２３と第４冷媒管２４と接続配管側膨張弁２５とをさらに備えている。第３冷媒管２３は、室内熱交換器６が凝縮器として機能するときに、圧縮機２１により圧縮された冷媒を室内熱交換器６に供給する。第４冷媒管２４は、室外熱交換器７が凝縮器として機能するときに、圧縮された冷媒を室外熱交換器７に供給する。接続配管側膨張弁２５は、第４冷媒管２４を流れる冷媒を減圧させる。

また、実施例の空気調和機１の制御装置４１は、除霜暖房運転が実行されているときに、室外熱交換器７を流れる冷媒の圧力が、室内熱交換器６を流れる冷媒の圧力より低くなるように、接続配管側膨張弁２５を制御する。実施例の空気調和機１は、除霜暖房運転が実行されているときに、室外熱交換器７を流れる冷媒の温度を低下させることができ、室外熱交換器７に滞留される液相冷媒の量を低減することができる。実施例の空気調和機１は、除霜暖房運転が実行されているときに室外熱交換器７に滞留される液相冷媒の量が低減することにより、室内熱交換器６に流入する冷媒の量が低減することを抑制し、暖房能力が低下することを抑制することができる。また、実施例の空気調和機１は、除霜暖房運転が実行されるときに、室外熱交換器７から蓄熱熱交換器８に流入する冷媒を減圧することができる。

また、実施例の空気調和機１は、第２冷媒管１２を流れる冷媒を減圧する蓄熱熱交側膨張弁１７をさらに備えている。このとき、実施例の空気調和機１は、蓄熱暖房運転が実行されるときに、蓄熱熱交換器８から室外熱交換器７に流入する冷媒を減圧することができ、蓄熱熱交換器８へ流入する冷媒の量を室内熱交換器６へ流れる冷媒の量より少なくすることができる。実施例の空気調和機１は、室内熱交換器６へ流れる冷媒の量が不足することを抑制することができ、暖房能力の低下を抑制することができる。

また、実施例の空気調和機１の複数の切り替え弁２２は、さらに、室内熱交換器６が凝縮器として機能し、かつ、室外熱交換器７が蒸発器として機能する通常暖房運転が実行されるように、冷媒が流れる経路を切り替える。制御装置４１は、通常暖房運転が実行されるときに、接続配管側膨張弁２５が冷媒を減圧させる減圧量よりも蓄熱熱交側膨張弁１７が冷媒を減圧させる減圧量が小さくなるように、接続配管側膨張弁２５と蓄熱熱交側膨張弁１７とを制御する。実施例の空気調和機１は、通常暖房運転が実行されているときに、蓄熱熱交換器８に滞留される液相冷媒を冷媒回路５に循環させ、蓄熱熱交換器８に滞留される液相冷媒を低減することができる。実施例の空気調和機１は、通常暖房運転が実行されているときに蓄熱熱交換器８に滞留される液相冷媒が低減することにより、室内熱交換器６を流れる冷媒の量が不足することを抑制することができ、暖房能力が低下することを抑制することができる。

また、実施例の空気調和機１の室外機膨張弁１５は、室外熱交換器７が設けられた室外機２に設けられている。室内機膨張弁１６は、室内熱交換器６が設けられた室内機３に設けられている。実施例の空気調和機１は、室外機膨張弁１５と室内機膨張弁１６との両方が室外機２または室内機３の一方だけに配置される他の空気調和機に比較して、流路部分１９の長さをより長くすることができ、流路部分１９の冷媒流路の管内容積をより大きくすることができる。実施例の空気調和機１は、流路部分１９の冷媒流路の管内容積が大きいことにより、蓄熱暖房運転が実行されているときに、流路部分１９に滞留される液相冷媒の量を多くすることができる。実施例の空気調和機１は、蓄熱暖房運転が実行されているときに流路部分１９に滞留される冷媒の量が多いことにより、除霜暖房運転が実行されるときに、室内熱交換器６を流れる冷媒の量が不足することを抑制でき、暖房能力が低下することを抑制することができる。

ところで、既述の実施例の空気調和機１は、通常暖房運転が実行されているときに、蓄熱熱交換器８に冷媒を流しているが、蓄熱熱交換器８に冷媒を流さなくてもよい。たとえば、制御装置４１は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、複数の切り替え弁２２を制御し、室内熱交側三方弁２６を介して吐出管３２を室内熱交換器６に接続し、室外熱交側三方弁２７を介して室外熱交換器を吸入管３１に接続し、蓄熱熱交側三方弁２８を介して蓄熱熱交換器８を吸入管３１に接続する。制御装置４１は、空気調和機１が通常暖房運転を実行するときに、さらに、蓄熱熱交側膨張弁１７を制御し、蓄熱熱交側膨張弁１７の開度を全閉にする。空気調和機１は、通常暖房運転が実行される前に蓄熱熱交換器８に液相冷媒が滞留しているときでも、冷媒を吸入管３１に供給することができ、蓄熱熱交換器８に滞留される冷媒の量を低減することができる。空気調和機１は、蓄熱熱交換器８に滞留される冷媒の量が低減されることにより、既述の実施例の空気調和機と同様に、室内熱交換器６を流れる冷媒の量が不足することを抑制することができ、暖房能力が低下することを抑制することができる。

ところで、既述の実施例の空気調和機１は、冷房運転が実行されるように形成されるが、冷房運転が実行されないように形成されていてもよい。空気調和機１は、冷房運転が実行されないときでも、除霜暖房運転が実行されるときに、室内熱交換器６を流れる冷媒の量が不足することを抑制することができ、暖房能力が低下することを抑制することができる。

以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例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、実施例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。

１ ：空気調和機
２ ：室外機
３ ：室内機
５ ：冷媒回路
６ ：室内熱交換器
７ ：室外熱交換器
８ ：蓄熱熱交換器
１１：第１冷媒管（第１流路）
１２：第２冷媒管（第２流路）
１４：第１分岐部（分岐部）
１５：室外機膨張弁（第１膨張弁）
１６：室内機膨張弁（第２膨張弁）
１７：蓄熱熱交側膨張弁（第４膨張弁）
１８：蓄熱材
１９：流路部分
２１：圧縮機
２２：複数の切り替え弁
２３：第３冷媒管（第３流路）
２４：第４冷媒管（第４流路）
２５：接続配管側膨張弁（第３膨張弁）
４１：制御装置（制御部）

Claims (3)

1. 冷媒が循環する冷媒回路に、
   前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
   室内の空気と冷媒とを熱交換する室内熱交換器と、
   外気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器と、
   蓄熱材と冷媒とを熱交換する蓄熱熱交換器と、
   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、前記室内熱交換器を凝縮器、前記室外熱交換器を蒸発器として機能させる通常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、
   前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを接続する第１流路と、
   前記第１流路の途中に設けられた分岐部と、
   前記蓄熱熱交換器と前記分岐部とを接続する第２流路と、
   前記第１流路のうちの前記室内熱交換器と前記分岐部との間の部分を流れる冷媒の流量を調整する第１膨張弁と、
   前記第１流路のうちの前記室内熱交換器と前記第１膨張弁との間に設けられ、通過する冷媒を減圧する第２膨張弁と、
   前記室内熱交換器が凝縮器として機能するときに、前記圧縮機により圧縮された冷媒を前記室内熱交換器に供給する第３流路と、
   前記室外熱交換器が凝縮器として機能するときに、前記圧縮された冷媒を前記室外熱交換器に供給する第４流路と、
   前記第４流路を流れる冷媒を減圧する第３膨張弁と、
   前記第２流路を流れる冷媒を減圧する第４膨張弁と、
   前記蓄熱暖房運転が実行されているときに、前記第１流路のうちの前記第１膨張弁と前記第２膨張弁との間の流路である流路部分に液相冷媒が流れるように、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁とを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記除霜暖房運転が実行されているときに、前記流路部分に気液二相冷媒が流れるように、前記第１膨張弁と前記第２膨張弁とを制御し、
   前記通常暖房運転が実行されるときに、前記蓄熱熱交換器に流れる冷媒の量が低減するように、かつ、前記第３膨張弁が冷媒を減圧させる減圧量よりも前記第４膨張弁が冷媒を減圧させる減圧量が小さくなるように、前記第３膨張弁と前記第４膨張弁とを制御する
   空気調和機。
2. 前記制御部は、前記除霜暖房運転が実行されているときに、前記室外熱交換器を流れる冷媒の圧力が、前記室内熱交換器を流れる冷媒の圧力より低くなるように、前記第３膨張弁を制御する
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記第１膨張弁は、前記室外熱交換器が設けられた室外機に設けられ、
   前記第２膨張弁は、前記室内熱交換器が設けられた室内機に設けられる
   請求項１または請求項２に記載の空気調和機。

Images