JP2015114052A - 空気調和システム - Google Patents

Abstract

【課題】 実施形態の空気調和システムは、暖房起動時の、温風吹出しまでの立ち上がり時間を短縮させる。
【解決手段】 実施形態の空気調和システムは、圧縮機と、冷暖切り替え四方弁と、室内熱交換器と、絞り弁と、室外熱交換器と、配管と、制御部とを有し、配管は、圧縮機と室内熱交換器と室外熱交換器との間に冷媒を循環させる循環回路を形成し、圧縮機は、室外熱交換器と室内熱交換器との間の循環回路に配置され、四方弁は、圧縮機と室内熱交換器及び圧縮機と室外熱交換器の間に配置され、絞り弁は、循環回路の室内熱交換器と室外熱交換器とを挟んで配置され、制御部は、冷媒のエントロピが圧縮機の入口よりも出口の方が大きく、圧縮機の温度は、冷媒の臨界点の温度よりも低くなるように暖房運転開始前に予熱暖房運転を制御することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

実施形態は、空気調和システムに関する。

空気調和システムの暖房立上時に、室内に温風を吹き出すまでの立ち上がり時間を短縮させる取り組みが従来よりなされている。冷媒を蓄熱材で加熱、高温にし、圧縮機側に高温になった冷媒を供給することで立ち上がり時間を短縮させる提案がなされている。ただし、立ち上がり時間を短縮させるには、冷媒のみならず、これと接する圧縮機、室内熱交換器、圧縮機と室内熱交換器とを接続する配管に冷媒の熱が逃げないよう、これら温度を上昇させてやる必要がある。これら機器の昇温には大きな熱量が必要になるため、蓄熱部内に残留した冷媒のみを加熱し、その熱を循環させる方式では供給できる熱量が不足し、立ち上がり時間の短縮効果は小さいという課題があった。

特開平０５―１８７７３５号公報

実施形態の空気調和システムは、暖房起動時の、温風吹出しまでの立ち上がり時間を短縮させる。

実施形態の空気調和システムは、圧縮機と、冷暖切り替え四方弁と、室内熱交換器と、絞り弁と、室外熱交換器と、配管と、制御部とを有し、配管は、圧縮機と室内熱交換器と室外熱交換器との間に冷媒を循環させる循環回路を形成し、圧縮機は、室外熱交換器と室内熱交換器との間の循環回路に配置され、四方弁は、圧縮機と室内熱交換器及び圧縮機と室外熱交換器の間に配置され、絞り弁は、循環回路の室内熱交換器と室外熱交換器とを挟んで配置され、制御部は、冷媒のエントロピが圧縮機の入口よりも出口の方が大きく、圧縮機の温度は、冷媒の臨界点の温度よりも低くなるように暖房運転開始前に予熱暖房運転を制御することを特徴とする。

図１は、実施形態の空気調和装置（システム）の暖房サイクル構成図である。 図２は、実施形態の空気調和装置システムの予熱暖房運転のフローチャートである。 図３は、実施形態の空気調和装置システムの予熱暖房運転のフローチャートである。 図４は、実施形態の空気調和装置システムの予熱暖房運転のフローチャートである。 図５は、実施形態の冷媒の圧力−エンタルピ線図である。 図６は、実施形態の冷媒の圧力−エンタルピ線図である。 図７は、実施形態の空気調和装置（システム）の暖房サイクル構成図である。 図８は、実施形態の蓄熱材充填カバーを有する圧縮機の断面概念図である。 図９は、実施形態の空気調和装置システムの予熱暖房運転のフローチャートである。 図１０は、実施形態の空気調和装置（システム）の暖房サイクル構成図である。 図１１は、実施形態の空気調和装置システムの予熱暖房運転のフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各実施形態で共通する詳細な説明は適宜省略する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る空気調和システム５０の暖房サイクルの構成図である。実施形態の空気調和システム（空気調和装置）は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷暖切替え用四方弁２と、室内熱交換器３と、絞り弁４と、室外熱交換器５と、制御部６から構成される。

実施形態の暖房サイクルは、圧縮機１の入口よりも出口の冷媒のエントロピが大きく、圧縮機１の温度が冷媒の臨界温度未満になるように予熱暖房運転を行う。実施形態の予熱暖房運転では、前記条件により、空気調和システム（空気調和装置）を構成する圧縮機１等の機器が十分に暖められた状態であり、暖房運転開始とともに、温度低下することなく温風を室内に吹き出すことができる。

上記制御を行うために制御部６は、例えば、圧縮機１に流入する冷媒の温度を取得する入口冷媒温度取得手段８と、圧縮機１内の圧縮室１内壁の温度を取得する内壁面温度取得手段９と、圧縮機１に流入する冷媒の圧力を取得する入口冷媒圧力取得手段７と、圧縮機１から吐出する冷媒の圧力を取得する出口冷媒圧力取得手段１０と、を有する。

圧縮機１で、冷媒のエントロピを増大させる制御とは、制御部６において、冷媒によって定まる圧力−エンタルピ線図の圧力が入口冷媒圧力取得手段７によって取得した入口冷媒圧力と入口冷媒温度取得手段８によって取得した入口冷媒温度から定まる入口状態点を定める。ついで、圧力−エンタルピ線図の入口状態点からの等エントロピ線上の圧力が出口冷媒圧力取得手段１０によって取得した出口冷媒圧力における温度よりも内壁面温度取得手段９によって取得した内壁面温度が高く、かつ、冷媒の臨界点の温度よりも内壁面温度が低くなるように予熱暖房運転を行う（予熱暖房運転を開始する）。

圧縮機１は、室外熱交換器３と室内熱交換器４との間に配置され、熱媒体である冷媒を圧縮する。圧縮機１の一部に液冷媒を貯蔵するアキュムレータが取り付けられている場合がある。この場合、アキュムレータで気液分離されてガス化した冷媒が圧縮機１の圧縮室に送られる。圧縮機１を出た冷媒は、配管Ｐにより、四方弁２、室内熱交換器３、絞り弁４、室外熱交換器５を経て圧縮機１に再び吸い込まれる。冷媒としては、例えば、ハイドロフルオロカーボンやハイドロクロロフルオロカーボン等を用いることができる。配管Ｐは、圧縮機１と室内熱交換器３と、室外熱交換器５との間に冷媒を循環させる循環回路を形成する。

四方弁２は、圧縮機１と室内熱交換器３の間及び圧縮機１と室外熱交換器５の間に配置される。四方弁２は、圧縮機１で圧縮された冷媒の循環方向を切り替えることができる。圧縮された冷媒が室内熱交換器３に向かう循環回路は、暖房時の回路である。暖房の場合は、暖められた空気が室内熱交換器３から室内に向かって送風される。圧縮された冷媒が室外熱交換器５に向かう循環回路は、冷房時の回路である。冷媒の場合は、冷やされた空気が室内熱交換器３から室内に向かって送風される。予熱暖房運転とは、室内熱交換器３から室内への温風の吹き出しを制限すること以外は、暖房運転と同様である。以下、実施形態は、暖房について説明し、冷房については省略するが、空気調和装置は、冷房と暖房の両機能を備えることができる。暖房のみの機能を有する空気調和装置５０（システム）は、四方弁を省略することができる。

室内熱交換器３は、圧縮機１で圧縮した高温高圧の冷媒と室内空気とを熱交換し、冷媒を凝縮させて昇温した空気を室内に放出する。モーターで回転させた室内熱交換器３内のファンによる送風で空気を室内に放出する。熱交換した空気の吹き出し口を開閉することができる。
絞り弁４は、室内熱交換器３を経た冷媒を減圧させる。
室外熱交換器５は、絞り弁４で減圧した低温低圧の冷媒と室外空気とを熱交換し、冷媒を蒸発させて降温した空気を室外に放出する。モーターで回転させた室外熱交換器５内のファンによる送風で空気を室外に放出する。ここで、室内、室外とは、暖房対象の部屋の室内か室外を意味する。

実施形態の空気調和システムは、暖房起動時の、温風吹出しまでの立ち上がり時間を短縮させるために、圧縮機１入口のエントロピよりも圧縮機１出口のエントロピが大きく、かつ、圧縮機１出口の温度が冷媒の臨界点における温度よりも低くなるように予熱暖房運転を制御部６で制御する。
以下、圧縮機１から吐出する冷媒の圧力である出口冷媒圧力をＰ_ｄと記す。圧縮機１内の圧縮室内壁の温度である内壁面温度をＴ_ｃと記す。圧縮機１に流入する冷媒の圧力である入口冷媒圧力をＰ_ｓと記す。圧縮機１に流入する冷媒の温度である入口冷媒温度をＴ_ｓと記す。各圧力及び温度の値は、冷媒や測定対象の機器を直接測定して取得してもよいし、冷媒や測定対象の機器以外の構成から間接的に測定することによって推定して取得してもよい。推定した場合は、間接的に測定した数値をそのまま使用するか、測定値を用いて所要の演算した値を使用することができる。従って、温度又は圧力の取得手段は、例えば、センサ又はセンサと演算プログラムから構成される。例えば、圧力取得手段は、温度取得手段のセンサと演算プログラムから構成される場合もある。

制御部６は、温度や圧力、圧縮機１の周波数、室内熱交換器３、四方弁４、室外熱交換器５などの空気調和装置（システム）の動作を制御することができる。制御部６には、ユーザが無線操作可能なリモコン等の端末が含まれても良い。制御部６は、マイコン、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路を有し、ソフトウェア又はハードウェア制御されている。

制御部６は、図示しない空気調和装置（システム）の動作を制御する手段の他に、Ｐ_ｄ値を取得するＰ_ｄ取得手段７と、Ｔ_ｃ値を取得するＴ_ｃ取得手段８と、Ｐ_ｓ値を取得するＰ_ｓ取得手段９と、Ｔ_ｓ値を取得するＴ_ｓ取得手段１０を有する。Ｐ_ｄは、例えば、圧縮機１から冷媒吐出される出口に圧力センサを配置し、測定した圧力から得ることができる（配線Ｌ１）。Ｔ_ｃは、例えば、圧縮機１の筐体表面に温度センサを配置し、測定した温度から得ることができる（配線Ｌ２）。Ｐ_ｓは、例えば、圧縮機１の冷媒吸込口に圧力センサを配置し、測定した圧力から得ることができる（配線Ｌ３）。Ｔ_ｓは、例えば、冷媒吸込口の配管に温度センサを配置し、測定した温度から得ることができる（配線Ｌ４）。

圧力センサは高額なセンサであるため、圧力センサを圧力測定のために設置する場合、コストの増加になる。圧力センサ以外の構成によって、圧力を推定可能な場合は、他の手段によって、Ｐ_ｓやＰ_ｄを推定することができる。例えば、圧力センサを用いてＰ_ｓを測定し、一方、Ｐ_ｄを推定する場合、圧縮機１の周波数（回転数）を検知し、その値と冷媒物性とＰ_ｓとから圧縮率を求め、Ｐ_ｄを推定することができる。

また、予め予熱暖房運転中のＰ_ｄ、Ｐ_ｓ、Ｔ_ｓを規定値として制御部６内の記憶装置に記録しておくことができる。この場合、所要の過去分の予熱暖房運転時のＰ_ｄ、Ｐ_ｓ、Ｔ_ｓを制御部６に記録し、各々の規定値を記憶装置に更新又は追加してもよい。規定値は、１つの予熱暖房運転時の条件値でも良いし、過去分の条件値の平均値などでもよい。これらの規定値は、下記に説明する予熱暖房運転の動作条件を設定する基準値に採用することができる。予熱暖房運転の動作条件値は、予熱時の気候条件から判断して、設定されてもよい。

次に、空気調和システム５０の暖房サイクルの運転方法について説明する。図２に、図１の空気調和システム５０の暖房サイクル運転方法に係るフローチャート５００を示す。なお、実施形態においては、冷房運転方法に関する説明を省略するが、冷房運転等の他の運転方法が空気調和システムに含まれていてもよい。
フローチャート５００では、まずステップＳ５０１にて、ユーザが暖房起動時に予熱暖房を使用するか否かの設定について操作リモコン等を通して行う。そして、ステップＳ５０２でユーザが予熱暖房ありの設定をした場合、ステップＳ５０３でユーザは暖房開始前に予熱暖房運転を自動的に開始する時刻をタイマー設定する。なお、タイマー設定する時刻は、このように予熱暖房運転を開始する時刻をユーザが直接指定する他、ユーザは暖房を開始する時刻を設定し、その時刻から予熱開始時刻を制御部６が自動的に設定することも可能である。さらに、制御部６はユーザの暖房使用時刻を学習し、その時刻から予め定められた時間前に予熱暖房開始時刻を自動的に設定することも可能である（図３）。ステップＳ５０１からステップＳ５０３までの工程は、予熱暖房運転を行う時刻が設定済みであれば、省略することができる。

設定した時刻になったら、ステップＳ５０４において制御部６は空気調和システム５０の予熱暖房運転を開始する。予熱暖房運転が開始されると、四方弁２が圧縮機１から排出される冷媒が室内熱交換器３、絞り弁４、室外熱交換器５の順で流れる回路を形成するよう接続されるように制御部６により制御される。そして、制御部６は、圧縮機１を駆動させ、回路に冷媒を循環させる。室内熱交換器３、室外熱交換器５が低温の環境で予熱暖房運転を開始すると、圧縮機１の筐体、冷媒、および室内熱交換器３の温度が低いため、圧縮機１で圧縮されて高温、高圧になった冷媒の熱は、暖房対象の室内を温めるのではなく、空気調和システム５０の機器の昇温及び冷媒の気化に使われる。そのため、圧縮機１吐出冷媒の熱は室内空気に供給される前に放熱してしまう。これが時間の経過ともに機器の昇温、冷媒の気化が進むと、圧縮機１で圧縮された冷媒から前記機器、冷媒への放熱は少なくなり、冷媒の温度は上昇していく。温度が予め定められた温度より上昇したら、制御部６は、室内熱交換器３のファンを回転させ、その熱の一部を室内に放熱する（暖房運転開始）。ただし、予熱暖房運転中は、室内熱交換器３の吹出し口を閉じた状態、もしくはわずかに開口した状態で、室内に積極的に熱風を吹き出すことはせず、機器自体の温度上昇を優先させる。圧縮機１の内壁温度推定手段８は、予熱暖房運転中の内壁温度（Ｔ_ｃ）を検知し、検知した値が、暖房開始前にて予め定められた下限値（Ｔ_ｃｌ）より高く、かつ、上限値（Ｔ_ｃｕ）より低くなるよう、圧縮機１の回転子の回転周波数、室内熱交換器３の吹き出し口の開度、および室内熱交換機３内のファン回転数のうちの少なくともいずれかを制御する（Ｔ_ｃｌ＜Ｔ_ｃ＜Ｔ_ｃｕ…式（１））。

式（１）を満たすようにする制御を図４のチャート図に示す。図４のチャートフローは、図２のステップＳ５０４を詳細に説明するものであるがこれは式（１）を満たすための制御の一例である。Ｔ_ｃｕ及びＴ_ｃｌの設定方法は、下記段落に説明する。変形例としては、ループの変更やＴ_ｃ検知の工程を追加乃至省略することで、図４とは一部が異なる工程で式（１）を満たすように予熱暖房運転を制御することができる。変形例は、組み合わせによって無数に存在するため、チャート図及びその説明を省略する。ステップＳ５０４１で予熱暖房運転されて、所要の時間が経過した後にＴ_ｃを検知して測定する（ステップＳ５０４２）。次いで、ステップＳ５０４３において、Ｔ_ｃとＴ_ｃｌの高低関係の比較判定を行う。Ｔ_ｃｌ＞Ｔ_ｃであれば、Ｔ_ｃが上昇する制御をステップＳ５０４５で行う。所要の時間が経過した後に、再度、Ｔ_ｃを検知、測定を行い（Ｓ５０４２Ａ）、Ｔ_ｃｌ＞Ｔ_ｃの判定を行う（Ｓ５０４３）。Ｔ_ｃがＴ_ｃｌ以上になると次の判定を行う。ステップＳ５０４３判定に用いられたＴ_ｃ又は図４のチャート中に図示していない工程によって取得したＴ_ｃとＴ_ｃｕの高低関係の比較判定を行う（Ｓ５０４４）。Ｔ_ｃ＞Ｔ_ｃｕであれば、Ｔ_ｃが低減する制御をステップＳ５０４６で行う。所要の時間が経過した後に、再度、Ｔ_ｃを検知、測定を行い（Ｓ５０４２Ｂ）、Ｔ_ｃ＞Ｔ_ｃｕの判定を行う（Ｓ５０４４）。Ｔ_ｃがＴ_ｃｕ以下になると、式（１）を満たすようにＴ_ｃを保持するように制御する（Ｓ５０４７）。ステップＳ５０４７での温度保持制御とは、ステップＳ５０４３とＳ５０４４の判定を所要時間ごとに行なって、適切に制御しても良いし、ステップＳ５０４３とＳ５０４４において、条件を満たさなかった場合の、予熱暖房運転の動作条件を元に任意のアルゴリズムでＴ_ｃが式（１）の範囲内になるように圧縮機１の回転子の回転周波数、室内熱交換器３の吹き出し口の開度、および室内熱交換機３内のファン回転数などの条件値を設定してもよい。Ｔ_ｃが所要時間式（１）を満たすか暖房運転開始時機になった時点で、予熱暖房運転を完了（Ｓ５０４８）し、暖房運転を開始する（Ｓ５０７）。

圧縮機１の周波数を上げることは、Ｔ_ｃを高くする制御である。圧縮機１の周波数を下げることは、Ｔ_ｃを低くする制御である。室内熱交換器３の開度を大きくすることは、Ｔ_ｃを低くする制御である。室内熱交換器３の開度を小さくすることは、Ｔ_ｃを高くする制御である。室内熱交換器３内のファンの回転数を上げることは、Ｔ_ｃを低くする制御である。室内熱交換器３内のファンの回転数を下げることは、Ｔ_ｃを高くする制御である。例えば、これらの制御によって、Ｔ_ｃを式（１）の範囲内にすることができる。

ここで、上記に説明したように予熱中の運転条件は、圧縮機１内壁温度（Ｔ_ｃ）が式（１）を満たすように設定されるが、下限値（Ｔ_ｃｌ）、上限値（Ｔ_ｃｕ）は以下のように定める。Ｔ_ｃｌは、圧力−エンタルピ線図を用いて求める。Ｔ_ｃｕは、冷媒の臨界点の温度である。Ｔ_ｃｌは、Ｔ_ｓ、Ｐ_ｓとＰ_ｄと冷媒の圧力−エンタルピ線図から求めることができる。図５は暖房サイクル５０を流れる実施形態の冷媒のＰ−Ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。圧力−エンタルピ線図は冷媒に応じて一義的に定まる。用いる冷媒に合わせた圧力−エンタルピ線図のデータを実施形態の演算に利用可能なデータベース又は・及び演算式として制御部６に記憶しておく。まず、予熱暖房運転中のＰ_ｓと、そのＴ_ｓを推定し、吸込み冷媒の状態［１］を定める。次に、吸込み冷媒の状態［１］を起点とする一点長破線で示す等エントロピ線が予熱暖房中のＰ_ｄと交差する点［２］を求め、［２］を下限値（Ｔ_ｃｌ）として算出して定義する。圧力−エンタルピ線図は、冷媒によって一義的に定まる。冷媒の臨界点の温度は、圧力−エンタルピ線図の飽和液体線と飽和蒸気線の高圧・高温側の終点の温度である。

図５の圧力−エンタルピ線図ように圧縮機内壁温度（Ｔ_ｃ）＞下限値（Ｔ_ｃｌ）の場合、圧縮機１内壁の温度は断熱圧縮後の吐出冷媒温度よりも高いため、内壁から冷媒に熱を供給することができる。よって、暖房運転が開始された際、温風吹出しまでの立ち上がり時間を短縮させることができる。
一方、図６の圧力−エンタルピ線図のように、圧縮機１内壁温度（Ｔ_ｃ）＜下限値（Ｔ_ｃｌ）の場合、圧縮機１内壁の温度は断熱圧縮後の吐出冷媒温度よりも低いため、内壁を通して圧縮機１筐体に冷媒の熱が奪われる。よって、暖房運転が開始された際、温風吹出しまでの立ち上がり時間が長くなる。また、冷媒の臨界点における温度を上限値（Ｔ_ｃｕ）として定義する。圧縮機１内壁温度（Ｔ_ｃ）が臨界点の温度（Ｔ_ｃｕ）以上の場合、気液相変化に伴う潜熱を利用できない。よって、圧縮機１内壁温度（Ｔ_ｃ）は冷媒の臨界点温度（Ｔ_ｃｕ）より低くなるように制御する。

次に、ステップＳ５０５でユーザから暖房の指示を受けると、制御部６は、圧縮機１の回転数を増加させる。そして、制御部６は、室内熱交換器３の吹出し口を開けて室内熱交換器３のファン回転数を増加させ、室内に温風を吹き出す。
上記のように予熱暖房を行った後に暖房を起動する方法では、暖房開始時に圧縮機１の筐体の温度上昇、室内熱交換器３の温度上昇および、アキュムレータ内に蓄積する冷媒の気化が済んでいるため、暖房開始から短い時間で室内熱交換器３から高温の温風を吹き出すことができる。
一方、予熱暖房運転を行わない場合（ステップＳ５０２→ステップＳ５０６→ステップＳ５０７）、暖房運転開始直後は、圧縮機１筐体、室内熱交換器３の温度が低く、かつアキュムレータ内に蓄積する冷媒の気化ができていない状態である。したがって、圧縮機１で圧縮された冷媒の熱はこれら機器に吸熱され、室内に温風を吹き出すまでに時間を要し、かつ温風温度も低くなる。

以上のように、空気調和システム５０において、予熱暖房運転中の内壁温度（Ｔ_ｃ）を検知し、検知した値が、暖房開始前にて予め定められた下限値（Ｔ_ｃｌ）より高く、かつ、上限値（Ｔ_ｃｕ）より低くなるよう、圧縮機１の周波数、室内熱交換器３の開度、および室内熱交換機３内のファン回転数を制御することで、冷媒から圧縮機１内壁への熱の逃げを抑制し、暖房起動時の温風吹出し時間を短縮させることが可能となる。予熱暖房運転の完了とは、Ｔ_ｃが設定された予熱温度に達した時機、暖房運転開始時機、Ｔ_ｃが暖房運転の設定温度の所要の範囲内に達した時機、又はこれらに相当する時機である。

［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に係る空気調和システムの暖房サイクル６０の構成図である。
暖房サイクル６０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷暖切替え用四方弁２と、室内熱交換器３と、絞り弁４と、室外熱交換器５と、蓄熱材充填カバー１１と、制御部１２から構成される。圧縮機１の少なくとも一部の表面を覆うように蓄熱材充填カバー１１を更に備え、蓄熱材充填カバー１１には、過冷却性を有する潜熱蓄熱材１１０が充填され、潜熱蓄熱材１１０を発核させる発核機構１１１を備えること以外は第１の実施形態にかかる説明と同様である。第１の実施形態と重複する説明は省略または簡略化する。

蓄熱材充填カバー１１は、図８の断面概念図に示すよう、潜熱蓄熱材１１０と、発核機構１１１と容器１１２を含む。潜熱蓄熱材１１０には、過冷却性を有する潜熱蓄熱材が用いられ、例えば酢酸ナトリウム水和物、硫酸ナトリウム水和物、エリスリトールなどが使用される。潜熱蓄熱材１１０の融点（Ｔ_ｍ）は、式（２）を満たすよう、エチレングリコール、塩化ナトリウムや塩化カリウム等の融点調整剤が、潜熱蓄熱材１１０に対して３０質量％以下程度の範囲内で添加される（Ｔ_ｃｌ＜Ｔ_ｍ＜Ｔ_ｃｕ…式（２））。容器１１２には、例えば、ラミネート容器を用いることができる。

発核機構１１１は、過冷却性を有する潜熱蓄熱材１１０の過冷却状態を解除する役割を果たす。発核機構１１１は、制御部１２の発核操作部１３と配線Ｌ５で接続され、発核操作部１３の信号がＯｎになると発核し過冷却状態から固相変化に伴う潜熱が蓄熱材１１０から放出される。この時、潜熱蓄熱材１１０の温度は、融点Ｔ_ｍもしくはそれ以下の温度まで上昇する。具体的な発核方法は、潜熱蓄熱材１１０に２本の電極を挿入し、電極間に電圧を印加する方法、凹凸を有する板バネとアクチュエータで構成され、アクチュエータで潜熱蓄熱材１１０中の板バネを動かす方法、潜熱蓄熱材１１０中の熱電素子に電圧を印加して極所急令する方法、結晶核を結晶核収納容器より潜熱蓄熱材１１０中に投入して核生成させる方法などを用いることができる。前記発核方法に応じて、適宜必要な発核機構を蓄熱材充填カバー１１に備える。蓄熱材充填カバー１１は、圧縮機１の少なくとも一部の表面を覆う形で配置される（蓄熱材充填カバー１１と圧縮機１筐体は接触している）。

次に、空気調和システム６０における予熱暖房の運転方法について説明する。図９に空気調和システム６０の暖房サイクル運転方法に係るフローチャート６００を示す。
フローチャート６００では、まずステップＳ６０１にて、ユーザが暖房起動時に予熱暖房を使用するか否かの設定に関して操作リモコン等を通して行う。そして、ステップＳ６０２でユーザが予熱暖房ありの設定をした場合、ステップＳ６０３でユーザは暖房開始前に予熱暖房運転を自動的に開始する時刻をタイマー設定する。ステップＳ６０４で設定した時刻になったら、制御部１６は空気調和システム６０の予熱暖房運転を開始する。予熱暖房運転が開始されると、ステップＳ６０５にて制御部１２は発核操作部１３を通して発核機構１１１をＯｎする。これにより、潜熱蓄熱材１１０の過冷却状態が解除され、蓄熱材１１０と接する圧縮機１の温度が上昇する。
さらに、圧縮機１の内壁温度推定手段８は、予熱暖房運転中の内壁温度（Ｔ_ｃ）を検知し、検知した値が、暖房開始前にて予め定められた下限値（Ｔ_ｃｌ）より高く、かつ、上限値（Ｔ_ｃｕ）より低くなるよう、圧縮機１の周波数を制御する。

次に、ステップＳ６０６でユーザから暖房の指示を受けると、室内熱交換器３では吹出し口を開け、圧縮機１から吐出した冷媒を空気と熱交換させて温風を吹き出す（ステップＳ６０８）。
上記予熱暖房運転を利用した暖房方法では、予熱中に潜熱蓄熱材１１０から圧縮機１に熱を与える。予熱中の機器の昇温の中で圧縮機１の昇温に必要な熱量は非常に多く、この圧縮機１に潜熱蓄熱材１１０から直接熱を投入することで、圧縮機１内壁温度を短時間で式（１）を満たす値まで上昇させることが可能となる。よって、予熱に要する時間を短縮させることが可能となる。
なお、暖房開始後は圧縮機１の温度がＴ_ｍよりも高くなるため、圧縮機１外周を通して潜熱蓄熱材１１０に蓄熱を行う。

［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に係る空気調和システムの暖房サイクルの構成図である。暖房サイクル７０は、冷媒を圧縮する圧縮機１と、冷暖切替え用四方弁２と、室内熱交換器３と、絞り弁４と、室外熱交換器５と、圧縮機１と熱的に接触する蓄熱部１５と、切替弁１４と、制御部１６と、冷媒管１７から構成される。圧縮機１と熱的に接触する潜熱蓄熱材を有する蓄熱部１５と、切替弁１４と、室外熱交換器５と切替弁１４間を接続し蓄熱部１５と熱的に接触する冷媒管１７と、を更に備え、制御部１６は、圧縮機から吐出する冷媒を前記四方弁２へと流す、又は冷媒菅１７へと流すよう、切替弁１４を切替制御１８すること以外は第１の実施形態又は第２実施形態にかかる説明と同様である。重複する説明を省略又は簡略化する。

切替弁１４は、圧縮機１から吐出する冷媒を四方弁２へと流す、もしくは冷媒管１７へと流すよう、流れを切り替える役割を果たす。切替弁１４は制御部１６と配線Ｌ５で接続され、制御部１６の指示により前記切替弁１４の切り替えを行う。蓄熱部１５は、潜熱蓄熱材１１０を有し、室外熱交換器５と四方弁２間の冷媒管１７を流れる冷媒と潜熱蓄熱材１１０との間で熱交換を行う。蓄熱部１５は圧縮機１とその表面が接触する形で配置され、蓄熱部１５の熱は接面を介して圧縮機１に伝熱される。

次に空気調和システム７０における予熱暖房の運転方法について説明する。図１１に空気調和システム７０の暖房サイクル運転方法に係るフローチャート７００を示す。
フローチャート７００では、まずステップＳ７０１にて、ユーザが暖房起動時に予熱暖房を使用するか否かの設定に関して操作リモコン等を通して行う。そして、ステップＳ７０２でユーザが予熱暖房ありの設定をした場合、ステップＳ７０３でユーザは暖房開始前に予熱暖房運転を自動的に開始する時刻をタイマー設定する。ステップＳ７０４で設定した時刻になったら、制御部１６は空気調和システム７０の予熱暖房運転を開始する。予熱暖房運転が開始されると、圧縮機１から排出される冷媒が蓄熱部１５からの潜熱を受け取る冷媒管１７に流れるよう、ステップＳ７０５で切替弁１４が操作される（切替制御１８）。冷媒管１７を出た冷媒は、室外熱交換器５に流入後、再び圧縮機１の吸込に供給される。

圧縮機１の内壁温度推定手段８は、予熱暖房運転中の内壁温度（Ｔ_ｃ）を検知し、検知した値が、暖房運転開始前にて予め定められた下限値（Ｔ_ｃｌ）より高く、かつ、上限値（Ｔ_ｃｕ）より低くなるよう、圧縮機１の周波数等を制御する。
次に、ステップＳ７０６でユーザから暖房の指示を受けると、制御部１６はステップＳ７０７で圧縮機１吐出の冷媒が室内熱交換器３へと流れるよう切替弁１４を操作する。室内熱交換器３では吹出し口を開け、圧縮機１から吐出した冷媒を空気と熱交換させて温風を吹き出す。
上記予熱暖房運転を利用した暖房方法では、予熱中に生成する吐出冷媒の熱を蓄熱部１５の潜熱蓄熱材１１０に貯蔵する。蓄熱部１５が圧縮機１と接触する形で配置された場合、吐出冷媒を吸熱して温度が上昇した蓄熱部１５から圧縮機１に熱を与えるため、圧縮機１内壁の温度（Ｔ_ｃ）を短時間でＴ_ｃｌより高くなるように上昇させることができる。さらに、暖房運転中に、切替弁１４の切替によって除霜動作がなされた場合などには、予熱中に潜熱蓄熱材１１０に蓄熱した熱を利用して室外熱交換器５の除霜を促進することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定解釈されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成することができる。例えば、変形例の様に異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。

５０、６０、７０…空気調和装置（システム）、１…圧縮機、２…冷暖切り替え四方弁、３…室内熱交換器、４…絞り弁、５…室外熱交換器、Ｐ…配管、６、１２、１６…制御部、７…入口冷媒圧力取得手段、８…入口冷媒温度取得手段、９…内壁面温度取得手段、１０…出口冷媒圧力取得手段、１１、蓄熱材充填カバー、１３…発核制御、１４…切替弁、１５…蓄熱部、１７…冷媒管、１８…切替制御、１１０…潜熱蓄熱材、１１１…発核機構、１１２…容器蓄熱材、Ｌ…配線、Ｐ…配管

Claims (5)

1. 圧縮機と、冷暖切り替え四方弁と、室内熱交換器と、絞り弁と、室外熱交換器と、配管と、制御部とを有し、
   前記配管は、前記圧縮機と前記室内熱交換器と前記室外熱交換器との間に冷媒を循環させる循環回路を形成し、
   前記圧縮機は、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器との間の循環回路に配置され、
   前記四方弁は、前記圧縮機と前記室内熱交換器及び前記圧縮機と前記室外熱交換器の間に配置され、
   前記絞り弁は、前記循環回路の前記室内熱交換器と前記室外熱交換器とを挟んで配置され、
   前記制御部は、前記冷媒のエントロピが前記圧縮機の入口よりも出口の方が大きく、前記圧縮機の温度は、前記冷媒の臨界点の温度よりも低くなるように暖房運転開始前に予熱暖房運転を制御することを特徴とする空気調和システム。
2. 前記制御部は、前記圧縮機に流入する冷媒の温度を取得する入口冷媒温度取得手段と、前記圧縮機内の圧縮室内壁の温度を取得する内壁面温度取得手段と、前記圧縮機に流入する冷媒の圧力を取得する入口冷媒圧力取得手段と、前記圧縮機から吐出する冷媒の圧力を取得する出口冷媒圧力取得手段と、を有し、
   前記入口冷媒圧力取得手段によって入口冷媒圧力が取得され、
   前記入口冷媒温度取得手段によって入口冷媒温度が取得され、
   前記内壁面温度取得手段によって内壁面温度が取得され、
   前記出口冷媒圧力取得手段によって出口冷媒圧力が取得され、
   前記制御部は、前記冷媒のエントロピが前記圧縮機の入口よりも出口の方が大きくなるように、前記冷媒によって定まる圧力−エンタルピ線図の圧力が前記入口冷媒圧力で温度が前記入口冷媒温度から定まる入口状態点を定め、前記圧力−エンタルピ線図の入口状態点からの等エントロピ線上の圧力が前記出口冷媒圧力における温度よりも前記内壁面温度が高くなるように制御し、かつ、前記圧縮機の温度が前記冷媒の臨界点の温度よりも低くなるように、前記冷媒の臨界点の温度よりも前記内壁面温度が低くなるように制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和システム。
3. 前記圧縮機の回転周波数を変えること、前記室内熱交換器に備えられたファンの回転数を変えること、及び前記室内熱交換器の吹き出し口の開度を変えることのうちの少なくともいずれかの手段によって前記内壁面温度を調整することを特徴とする請求項２に記載の空気調和システム。
4. 前記圧縮機の少なくとも一部を覆うように蓄熱材充填カバーを更に備え、
   前記蓄熱材充填カバーには、過冷却性を有する潜熱蓄熱材が充填され、前記潜熱蓄熱材を発核させる発核機構を備え、
   前記制御部は、前記発核機構を制御し、前記潜熱蓄熱材を発核させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の空気調和システム。
5. 前記圧縮機と熱的に接触する潜熱蓄熱材を有する蓄熱部と、前記室外熱交換器と四方弁間を接続し前記蓄熱部と熱的に接触する冷媒管と、切替弁とを更に備え、
   前記制御部は、前記圧縮機から吐出する冷媒を前記四方弁へと流す、又は前記冷媒菅へと流すよう、前記切替弁を切り替えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の空気調和システム。