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公開番号2025059717
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023169982
出願日2023-09-29
発明の名称冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法
出願人株式会社富士通ゼネラル
代理人個人,個人
主分類F25B 1/00 20060101AFI20250403BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】除霜運転を行う際のユーザに対する快適性の低下を抑制しつつ除霜に必要な熱を蓄えるとともに、これらの両立を図る際のコストアップを回避する。
【解決手段】冷媒を循環させる冷媒回路Cに、圧縮機1と、室内熱交換器2と、室外熱交換器3と、蓄熱材と冷媒とを熱交換する蓄熱熱交換器4と、開度を調整可能な複数の膨張弁5と、蓄熱暖房運転と、除霜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替弁6と、が接続され、蓄熱材の温度を検出する蓄熱温度センサHSと、複数の膨張弁5を制御する制御部7と、を備え、複数の膨張弁5の1つは、凝縮器として機能する蓄熱熱交換器の上流側に設けられる第1の膨張弁51であり、制御部7は、蓄熱暖房運転時において蓄熱される蓄熱材の温度の単位時間当たりの上昇量を示す第2の傾きが、予め設定される第1の傾きと一致するように第1の膨張弁の開度を制御する。
【選択図】図1
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、及び、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、前記室外熱交換器を凝縮器、前記室内熱交換器、又は、前記蓄熱熱交換器を蒸発器として機能させる除霜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替弁と、が接続され、
前記蓄熱材の温度を検出する蓄熱温度センサと、
前記複数の膨張弁を制御する制御部と、を備え、
前記複数の膨張弁の１つは、前記凝縮器として機能する前記蓄熱熱交換器の上流側に設けられる第１の膨張弁であり、
前記制御部は、前記蓄熱暖房運転時において蓄熱される前記蓄熱材の温度の単位時間当たりの上昇量を示す第２の傾きが、予め設定される第１の傾きと一致するように前記第１の膨張弁の開度を制御することを特徴とする冷凍サイクル装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記蓄熱熱交換器は、内部に前記蓄熱材が充填された蓄熱容器の中に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記室外熱交換器は、外気温度を検出する外気温度センサを備え、
前記第１の傾きは、前記外気温度センサが検出した前記外気温度に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記複数の膨張弁の１つは、前記凝縮器として機能する前記蓄熱熱交換器の下流側に設けられた第２の膨張弁であり、前記制御部は、前記蓄熱暖房運転時における前記第２の膨張弁の開度を予め定めた開度となるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
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、及び、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、前記室外熱交換器を凝縮器、前記室内熱交換器、又は、前記蓄熱熱交換器を蒸発器として機能させる除霜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替弁と、が接続され、
前記蓄熱材の温度を検出する蓄熱温度センサと、
前記複数の膨張弁を制御する制御部と、を備え、
前記複数の膨張弁の１つは、前記凝縮器として機能する前記蓄熱熱交換器の上流側に設けられる第１の膨張弁である冷凍サイクル装置であって、
蓄熱暖房運転時において、
前記室外熱交換器に対する前記除霜運転に必要な熱量を前記蓄熱熱交換器に蓄えるための時間当たりの蓄熱量を示す第１の傾きを設定するステップと、
前記蓄熱暖房運転時において蓄熱される前記蓄熱材の温度の単位時間当たりの上昇量を示す第２の傾きを検出し、前記第２の傾きと前記第１の傾きとを比較するステップと、
前記比較の結果に基づいて、前記第１の膨張弁の開度を制御するステップと、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項６】
前記室外熱交換器は、外気温度を検出する外気温度センサを備え、
前記第１の傾きが設定されるステップにおいて、前記第１の傾きは、前記外気温度センサが検出した前記外気温度に応じて設定されることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置の制御方法。
【請求項７】
前記複数の膨張弁の１つは、前記凝縮器として機能する前記蓄熱熱交換器の下流側に設けられた第２の膨張弁であり、
前記制御部は、前記蓄熱暖房運転時において前記第２の膨張弁の開度を予め定めた開度となるように制御するステップを備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の冷凍サイクル装置の制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置の制御方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
一般的に、空気調和機において暖房運転が行われる際、室外熱交換器には低温の冷媒が流れる。このため、例えば、外気温が氷点下となるような状態の場合、冷媒の温度が外気の露点温度を下回ると、室外熱交換器に霜が付着して外気との間での熱交換がしにくくなる。そこで、暖房運転が行われている場合には、定期的に室外熱交換器から霜を取り除く除霜運転が行われる（例えば特許文献１）。
【０００３】
このような除霜運転は空気調和機の運転を行う上で必要な運転であり、典型的には、除霜運転は暖房運転を中断して行われる。具体的には、除霜運転を開始するに当たって、室外熱交換器に圧縮機から吐出された冷媒が直接供給されるように冷媒回路を切り替えて室外熱交換器を凝縮器として機能させることで霜を融かし除霜を行う。そして当該除霜運転の場合、除霜のために室外熱交換器に供給された高温の冷媒は、霜を融かすことにより低温となり、低温の冷媒が室内熱交換器へと流入する。
【０００４】
このような除霜運転が行われる場合、除霜運転が行われる間、暖房運転が停止して室内の温度が徐々に低下するため、ユーザの快適性が低下する。そこで例えば、冷凍回路内に室内熱交換器とは別に蓄熱装置を配置し、除霜運転の際には蓄熱装置に蓄えられた熱を除霜に用いることで除霜運転中においても暖房運転を継続させる方法が考えられる。この方法によって、除霜運転のために暖房運転が一時的に停止することによる室内温度の低下を防止し、ユーザの快適性の維持を図ることができる。
【０００５】
冷凍回路に蓄熱装置を設けた場合に、当該蓄熱装置への蓄熱は、暖房運転の際に室内熱交換器に流れる冷媒の一部を蓄熱装置へと流入させることによって行われる。このとき、蓄熱装置へ流れる冷媒の量が過度に多くなると室内熱交換器の能力が大幅に低下することになるため、快適性を損ないかねない。
【０００６】
そこで本願出願人が先に出願した空気調和機（特願２０２２－１２０７５４）では、蓄熱材の温度と蓄熱装置に流れる冷媒の凝縮温度との差が所定の温度差となるように、冷凍回路において蓄熱装置に冷媒を流す経路上に配置される膨張弁の開度を制御することで、上述した不都合を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開平５－３２２２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した空気調和機の場合、蓄熱装置に流れる冷媒の凝縮温度を利用するため、凝縮温度の検出が必要となる。しかしながら、当該蓄熱装置について、例えば、液状の蓄熱材の中に蓄熱熱交換器を浸漬させる構造の蓄熱装置を採用する場合、上述した凝縮温度の検出が難しい。
【０００９】
すなわち、蓄熱熱交換器を流れる冷媒の凝縮温度を検出するべく、例えば、蓄熱熱交換器の近傍に温度センサを設けたとしても、蓄熱熱交換器は蓄熱材の中に浸漬されていることから、検出される温度が冷媒の凝縮温度ではなく、蓄熱材の温度となることが考えられる。
【００１０】
一方、凝縮温度の検出の確実性を担保するために、例えば、高圧側の回路に圧力センサを設けて凝縮圧力から凝縮温度を検出することも考えられるが、一般的に圧力センサは温度センサより高価であり、圧力センサを用いた凝縮温度の検出は、空気調和機全体のコストアップをまねくことになりかねない。
（【００１１】以降は省略されています）

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