(57)【要約】【課題】従来よりも省エネルギ効果に優れた空気調和機を提供する。【解決手段】圧縮機２と、第１熱交換器５と、第２熱交換器１１と、冷媒供給口、液体排出口及び気体排出口を有する気液分離器７とを備え、圧縮機２、第１熱交換器５、気液分離器７の冷媒供給口、気液分離器７の液体排出口、第２熱交換器１１、及び、圧縮機２がこの順で配管により接続されて循環サイクルを形成し、気液分離器７の気体排出口と圧縮機２とはさらに別の配管により接続され、気液分離器７には、気液分離器７を通流する冷媒の熱を蓄熱する蓄熱手段８が配設されていることを特徴とする、空気調和機。【選択図】図１
2014009911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
第１熱交換器と、
第２熱交換器と、
冷媒供給口、液体排出口及び気体排出口を有する気液分離器とを備え、
前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記気液分離器の冷媒供給口、前記気液分離器の液体排出口、前記第２熱交換器、及び、前記圧縮機がこの順で配管により接続されて冷媒循環サイクルを形成し、前記気液分離器の気体排出口と前記圧縮機とはさらに別の配管により接続され、前記冷媒循環サイクルを通流する冷媒が通流され、
前記気液分離器には、前記気液分離器を通流する冷媒の熱を蓄熱する蓄熱手段が配設されている
ことを特徴とする、空気調和機。
【請求項２】
前記第１熱交換器と前記気液分離器の冷媒供給口とを接続する配管には、当該配管を通流する冷媒量を制御する第１通流制御手段が設けられ、
前記気液分離器の液体排出口と前記第２熱交換器とを接続する配管には、当該配管を通流する冷媒量を制御する第２通流制御手段が設けられ、
前記気液分離器の気体排出口と前記圧縮機とを接続する配管には、当該配管を通流する冷媒量を制御する第３通流制御手段が設けられている
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】
前記圧縮機を運転中、前記第１通流制御手段、前記第２通流制御手段及び前記第３通流制御手段を制御して、前記圧縮機と前記気液分離器との間で冷媒を循環させて、循環する冷媒の熱を前記蓄熱材に蓄熱し、
前記蓄熱材への蓄熱後、前記第１通流制御手段及び前記第２通流制御手段を開け、前記第３通流制御手段を閉じて、循環する冷媒に前記蓄熱材に蓄熱された熱を伝達する制御を行う制御部を備える
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】
前記制御部は、前記蓄熱材からの熱が伝達された冷媒を前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の少なくとも一方に通流して除霜を行う
ことを特徴とする、請求項３に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン（Air Conditioner）等の空気調和機は年間を通じて広く使用されている。そのため、空気調和機の省エネルギ化と快適性とが望まれている。特に、地球温暖化の防止、電力使用ピーク時における電力不足等の観点から、空気調和機の省エネルギ化が強く望まれている。
【０００３】
このような技術に関連して、例えば特許文献１には、少なくとも圧縮機、運転切換弁、室外熱交換器、冷暖房用絞り装置、室内熱交換器を環状に接続したサイクル構成の空気調和機において、圧縮機をインジェクションが可能な圧縮機とし、冷暖房用絞り装置を第一冷暖房用絞り装置と第二冷暖房用絞り装置に分けてその間に気液分離器を設け、さらに気液分離器と前記圧縮機とをインジェクション管にて接続すると共に、室内熱交換器を除湿運転時に絞り作用を行う除湿絞り装置を介して冷房運転時に冷媒流の上流側となる小さい熱交換器部分と下流側となる大きい熱交換器部分とに熱的に二つに分割した空気調和機が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６３８５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の空気調和機では、室外熱交換器又は室内熱交換器からの凝縮冷媒は気液分離器に供給されている。凝縮冷媒は、気体冷媒が放熱することにより生じる。そして、特許文献１に記載の空気調和機においては、気体冷媒からの熱は単に外部へ放出されており、省エネルギの観点から、依然として改善の余地がある。
【０００６】
本発明は前記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来よりも省エネルギ効果に優れた空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは前記課題を解決するべく鋭意検討した結果、気液分離器に蓄熱手段を設けることにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来よりも省エネルギ効果に優れた空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の空気調和機を示す図である。
【図２】本実施形態の空気調和機に適用される気液分離器を示す図である。
【図３】空気調和機運転時における、四方弁４、第１絞り弁６、第２絞り弁１０及び第３絞り弁１３の動作を示す表である。
【図４】冷房ガスバイパス蓄冷運転時の比エンタルピと圧力との関係を示すグラフである。
【図５】空気調和機運転時のフローチャートである。
【図６】冷房運転時の（ａ）室内温度、（ｂ）蓄熱材８の温度、及び、（ｃ）圧縮機２の回転数の関係を示すグラフである。
【図７】暖房運転時の（ａ）室外熱交換器５の伝熱管温度、（ｂ）蓄熱材８の温度、及び、（ｃ）圧縮機２の回転数の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態（本実施形態）を説明するが、本実施形態は以下の内容に何ら限定されるものではない。
【００１１】
［１．第１実施形態］
図１は、本実施形態の空気調和機１を示す図である。空気調和機１は、図１に示すように、圧縮機２と、サクションタンク３と、四方弁４と、室外熱交換器５と、第１絞り弁６と、気液分離器７と、蓄熱材８と、蓄熱槽９と、第２絞り弁１０と、室内熱交換器１１と、第３絞り弁１３と、を備えている。圧縮機２と、四方弁４と、室外熱交換器５と、気液分離器７と、室内熱交換器１１とは、図１中に実線で示す配管によって接続されている。また、気液分離器７と四方弁４とは、図１中に長破線で示す配管によって接続されている。
【００１２】
図１に示すように、空気調和機１においては、圧縮機２、室外熱交換器５、気液分離器７、室内熱交換機１１及び圧縮機２が配管により接続されて循環サイクルを形成している。そして、冷房運転時には、圧縮機２、室外熱交換器５、気液分離器７及び室内熱交換機１１の順で冷媒が通流するようになっている。一方、暖房運転時には、圧縮機２、室内熱交換器１１、気液分離器７、室外熱交換器５及び圧縮機２の順で冷媒が通流するようになっている。
【００１３】
第１絞り弁６、第２絞り弁１０及び第３絞り弁１３は、通流する冷媒量を制御するものである。即ち、弁の開度が最大の場合、弁を通流する冷媒の量が最大となる。一方で、弁の開度がゼロの場合、冷媒は弁を通過しない。なお、いずれの弁も通流抵抗は小さく、冷媒が弁を通流する時に圧損等が生じないようになっている。
【００１４】
制御部１４は、四方弁４、第１絞り弁６、第２絞り弁１０及び第３絞り弁１３を制御するものである。制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１４ｂ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４ｃ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４ｄ、Ｉ／Ｆ（Inter Face）１４ｅ等を備えている。そして、制御部１４は、ＲＯＭ１４ｃに格納されている制御プログラムをＲＡＭ１４ｄに展開して実行することにより具現化される。
【００１５】
操作部１５は、空気調和機１の運転状況が表示されるとともに、空気調和機１の運転モードが入力されるものである。具体的には、七セグメントや液晶等の表示部１５ａに、空気調和機１の運転状況が表示されるようになっている。また、ボタン１５ｂが押下されること等により、運転モード（暖房、冷房等）等の入力が行われるようになっている。操作部１５は、制御部１４に電気信号線により接続されている。なお、これらは、無線により接続されていてもよい。
【００１６】
図２は、本実施形態の空気調和機１に適用される気液分離器を示す図である。気液分離器７は、図２に示すように、蓄熱材８とともに蓄熱槽９に収容されている。蓄熱槽７は蓋によって封止され、この蓋を貫通して、３つの配管７ａ，７ｂ，７ｃが外部と連通している。配管７ａは、第１絞り弁６を介して室外熱交換器５に接続されている。また、配管７ｂは、第２絞り弁１０を介して室内熱交換器１１に接続されている。さらに、配管７ｃは、第３絞り弁１３を介して室内熱交換器１１とサクションタンク３とを接続する配管に合流して接続されている。即ち、配管７ｃは、圧縮機２及びサクションタンク３に直接接続されている。
【００１７】
従って、室外熱交換器５からの冷媒は、配管７ａを通じて、気液分離器７の内部に供給されるようになっている。そして、気液分離され配管７ａを通じて供給された冷媒のうち、液体の冷媒は、配管７ｂを通じて室内熱交換器１１に供給されるようになっている。一方で、気体の冷媒は、配管７ｃを通じて圧縮機２及びサクションタンク３に直接供給されるようになっている。
【００１８】
また、暖房運転時、室内熱交換器１１からの冷媒は、配管７ｂを通じて供給されるようになっている。そして、配管７ｂを通じて供給された冷媒のうち、液体の冷媒は、配管７ａを通じて室外熱交換器５に供給されるようになっている。一方で、気体の冷媒は、配管７ｃを通じて圧縮機２及びサクションタンク３に直接供給されるようになっている。
【００１９】
気液分離器７は伝熱性に優れた材料（例えば銅）により構成されている。従って、気液分離器７に熱を有する冷媒が供給されると、当該冷媒の熱は、気液分離器７の壁面を通じて、外部に設けられた蓄熱材８に伝達（伝熱）されるようになっている。これにより、冷媒中の熱が蓄熱材８に蓄熱されるようになっている。即ち、蓄熱材８は、気液分離器７を通流する冷媒の熱（冷熱を含む）を蓄熱するものである。
【００２０】
蓄熱材８は任意の潜熱蓄熱材であり、例えば、水、不凍液（エチレングリコール等）、ブチルゴム等の冷媒の通流温度（通常１５℃〜２５℃程度）にて相変化しない媒体、パラフィン等の冷媒の通流温度（通常１５℃〜２５℃程度）にて相変化する媒体が適用可能である。この中でも、より多く蓄熱することができるという観点からはパラフィン（相変化する媒体）が好ましく、安価であるという観点から水、不凍液が好ましい。
【００２１】
このように、気液分離器７に蓄熱材８を設けることにより、気液分離器７内の冷媒と蓄熱材８との間で熱交換を生じさせることができる。特に、気液分離器７に対して保温材ではなく蓄熱材を設けることにより、運転初期段階の高負荷時に冷熱等を蓄熱することができる。即ち、高負荷時は十分に圧縮機２が駆動しているため、冷媒の有する冷熱を蓄熱材８に蓄熱しても消費電力はそれほど増加しない。そして、蓄熱した冷熱を低負荷運転時に利用することにより、低負荷運転時の圧縮機２等の消費電力を削減することができる。
【００２２】
また、保温材を用いる場合とは異なり、蓄熱材８の有している冷熱によって、冷媒を冷却することができる。これにより、詳細は後記するが、冷媒の比エンタルピを低下させることができ、蒸発器（冷房時には室内熱交換器１１、後記する暖房時には室外熱交換器５）での比エンタルピ差を大きくすることができる。従って、蒸発器での冷却能力を高めることができる。
【００２３】
なお、本明細書において、「冷熱を蓄える」や「冷熱を蓄熱する」とは、冷媒の温度が蓄熱材８の温度よりも低い場合に、蓄熱材８の熱を冷媒に与えることを表す。換言すれば、このことは、冷媒の有している冷熱を蓄熱材８に与えることである。
【００２４】
気液分離器７及び蓄熱材８を収容する蓄熱槽９は、プラスチック等の熱伝導性の低い材料によって構成されている。また、蓄熱槽９の周囲には、図示はしないが、ウレタンフォーム等の断熱材が設けられている。これらにより、蓄熱材８が吸収した熱の外部への放出を抑制することができるようになっている。
【００２５】
次に、空気調和器１の冷房運転時及び暖房運転時における、冷媒の通流制御について説明する。冷媒の通流は、四方弁４、第１絞り弁６、第２絞り弁１０及び第３絞り弁１３により制御される。これらの弁の制御は、前記のように、制御部１４によって為されるようになっている。
【００２６】
図３は、空気調和機運転時における、四方弁４、第１絞り弁６、第２絞り弁１０及び第３絞り弁１３の動作を示す表である。冷房運転時、蓄熱材８に冷熱を蓄える冷房ガスバイバス蓄冷運転（高負荷運転）と、冷房蓄冷利用運転（低負荷運転）とが、行われる。具体的には、冷房運転直後の室温が高い時等の高負荷時には冷房ガスバイパス蓄冷運転が行われる。また、冷房運転開始後ある程度時間が経過し、室温が安定してきた時等の低負荷時に冷房蓄冷利用運転が行われる。
【００２７】
冷房運転時、前者の冷房ガスバイパス蓄冷運転においては、四方弁４は流路４ａに切り替えられ、冷房モードで実行される。第１絞り弁６は流量調整のために、空調の負荷に応じて適宜開度が調整される。第２絞り弁１０は、絞り作用を行わないように全開になる。第３絞り弁１３は流量調整のために、空調の負荷に応じて適宜開度が調整される。
【００２８】
各弁がこのように制御されると、圧縮機２から排出された高温の気体冷媒は、四方弁４の流路４ａ（図１の一点鎖線で示される流路）を通じ、室外熱交換器５（凝縮器）に供給される。室外熱交換器５において冷媒は、凝縮されて中温の液体になる。そして、中温の液体冷媒は、第１絞り弁６によって減圧膨張し、液体と気体との二相状態になる。二相状態の冷媒は、気液分離器７に供給される。冷媒は、第１絞り弁６によって減圧膨張され、低温（例えば２０℃程度）になっている。従って、気液分離器７においては、低温の冷媒と蓄熱材８との間で熱交換が行われ、冷媒の有していた冷熱が蓄熱材８に蓄熱される。即ち、冷媒の有していた冷熱により、蓄熱材８が冷却される。
【００２９】
一方で、気液分離器７に供給された冷媒のうち、液体の冷媒は、第２絞り弁１０、室内熱交換器１１（蒸発器）、四方弁４の流路４ａ、サクションタンク３を経由して、圧縮機２に戻される。この時、低温の冷媒の有している冷熱は、室内熱交換器１１において、室内に供給される。一方、気液分離器７に供給された冷媒のうち、気体の冷媒は、配管７ｃを介して、第３絞り弁１３を経由して、四方弁４とサクションタンク３との間に合流されて圧縮機２に戻される。
【００３０】
冷房運転時、後者の冷房蓄冷利用運転においては、四方弁４は流路４ａに切り替えられ、冷房モードで実行される。第１絞り弁６は、絞り作用を行わないように全開になる。第２絞り弁１０は、流量調整のために、空調の負荷に応じて適宜開度が調整される。第３絞り弁１３は冷媒が通流しないように閉じられる。
【００３１】
各弁がこのように制御されると、圧縮機２から排出された高温の気体冷媒は、四方弁４の流路４ａ（図１の一点鎖線で示される流路）を通じ、室外熱交換器５（凝縮器）に供給される。室外熱交換器５において冷媒は、凝縮されて中温の液体になる。この液体の中温冷媒は、第１絞り弁６を経由して気液分離器７に供給される。第１絞り弁６は前記のように全開になっているため減圧されず、高温の液体状態のまま気液分離器７に供給される。
【００３２】
冷房蓄冷利用運転は、冷房ガスバイパス蓄冷運転後に行われる。従って、冷房蓄冷利用運転開始時、蓄熱材８は冷却されている。そのため、気液分離器７に供給された中温の液体冷媒は、蓄熱材８の有している冷熱によって、例えば２０℃程度まで冷却されて低温になる。これにより、冷却されて得られた低温冷媒は、配管７ｂを介して、第２絞り弁１０、室内熱交換器１１、四方弁４の流路４ａ、サクションタンク３を経由して、圧縮機２に戻される。この時、冷媒の有している冷熱は、室内熱交換器１１において、室内に供給される。一方で、蓄熱材８の温度は、気液分離器７に供給される冷媒の温度（例えば４０℃程度）まで徐々に上昇する。
【００３３】
冷房運転における、比エンタルピと圧力との関係を、図４を参照しながら説明する。
【００３４】
図４は、冷房ガスバイパス蓄冷運転時の比エンタルピと圧力との関係を示すグラフである。図４中の一点鎖線は飽和曲線である。圧縮機２から排出された高温の気体冷媒（点Ａ）は、室外熱交換器５において凝縮され（Ａ→Ｂ）、液体冷媒になる（点Ｂ）。そして、凝縮された冷媒は、第１絞り弁６によって減圧膨張した後（Ｂ→Ｃ）、気液の二相状態で気液分離器７に供給される。
【００３５】
気液分離器７においては、二相状態の冷媒が、気体冷媒（点Ｃ）と液体冷媒（点Ｄ；飽和曲線上）とに分離される。そして、液体冷媒は、室内熱交換器１１に供給され、外部の熱を吸収して比エンタルピが大きくなる（Ｄ→Ｅ）。その後、液体の冷媒は、圧縮機２に戻されて、再び圧縮される（Ｅ→Ａ）。一方で、気液分離器７において分離された気体の冷媒は、第３絞り弁１３を通じて圧力が低下した後圧縮機２に戻され（Ｃ→Ｅ）、再び圧縮される（Ｅ→Ａ）。
【００３６】
従来、気液分離器７が設けられていなかったため、室内熱交換器１１において、ＣからＥ’まで変化していた（図４中の破線）。しかしながら、空気調和機１においては、気液分離器７が設けられている。さらには、気液分離器７に蓄熱材８が設けられ、冷媒と蓄熱材８との間で熱交換が行われている。これにより、熱交換器７を設けない場合の比エンタルピ（ｈ２）と比較して、比エンタルピを小さくする（ｈ１）ことができる。これにより、室内熱交換器１１の入口側の比エンタルピが、ｈ２からｈ１に減少する。そのため、室内熱交換機１１の入口側と出口側との比エンタルピの差（ｈ３−ｈ１）が、従来（ｈ３−ｈ２）よりも大きくなる。従って、室内熱交換器１１における単位質量あたりの冷却能力が増加する。即ち、冷却効率を高めることができ、省エネルギ化を図ることができる。
【００３７】
また、気液分離器７において気体の冷媒が分離されているため、通流する冷媒の圧力損失が低減される。これにより、圧縮機２の吸込み圧力が図４のＰ１からＰ２に上昇するため、圧力比が上昇する。これにより、従来の冷凍サイクルと比較して圧縮機２の動力を低減させることができ、エネルギ効率が向上する。このことは、特に室内熱交換器１１での圧力損失が大きい冷房時に顕著となる。
【００３８】
また、図４においては、冷房ガスバイパス蓄冷運転時のグラフを示したが、冷房蓄冷利用運転時には、ＣからＥに直接向かうグラフが無くなること以外は図４と同様である。即ち、気液分離器７に供給された冷媒は、蓄熱材８の有している冷熱によって冷却される。これにより、冷媒の比エンタルピがＣからＤに減少する。その後は、冷房ガスバイパス蓄冷運転時と同様にして冷媒が通流する。従って、冷房ガスバイパス蓄冷運転時と同様の効果を奏する。
【００３９】
冷房蓄冷利用運転時において、気液分離器７における冷媒の比エンタルピ減少は、蓄熱材８の熱容量分持続する。従って、蓄熱材８による冷媒の冷却効果が持続している間、同じ圧縮動力で冷却能力が増加する。そのため、蓄熱材８の熱容量が大きいほど、エネルギ効率を増加させることができる。即ち、蓄熱材８の量が多く、冷媒と気液分離器７との伝熱面積が大きいほど、効果は長く持続する。なお、この効果は、冷房能力の小さい領域（即ち低負荷運転時）で特に大きなものとなる。
【００４０】
次に、暖房運転時の各弁の制御について説明する。図３に示すように、暖房運転時、蓄熱材８に熱を蓄える暖房ガスバイバス運転（高負荷運転）と、暖房蓄熱運転（低負荷運転）とが、行われる。具体的には、暖房運転直後の室温が低い時等の高負荷時には暖房ガスバイパス運転が行われる。また、暖房運転開始後ある程度時間が経過し、室温が安定してきた時等の低負荷時に暖房蓄熱運転が行われる。
【００４１】
暖房運転時、前者の暖房ガスバイパス運転においては、四方弁４は流路４ｂに切り替えられ、暖房モードで実行される。第１絞り弁６は、絞り作用を行わないように全開になる。第２絞り弁１０は、流量調整のために、空調の負荷に応じて適宜開度が調整される。第３絞り弁１３は流量調整のために、空調の負荷に応じて適宜開度が調整される。
【００４２】
各弁がこのように制御されると、圧縮機２から排出された高温の気体冷媒は、四方弁４の流路４ｂ（図１の二点鎖線で示される流路）を通じ、室内熱交換器１１（凝縮器）に供給される。室内熱交換器１１において冷媒は、凝縮されて液体になる。この時、高温の冷媒の有している熱は、室内熱交換器１１において、室内に供給される。そして、液体の冷媒は、第２絞り弁１０によって減圧膨張し、液体と気体との二相状態になる。二相状態の冷媒は、気液分離器７に供給される。冷媒は、第２絞り弁１０によって減圧膨張され、温度が低くなっている。暖房運転は通常冬期に行われるため、蓄熱材８の温度は低い。そのため、暖房ガスバイパス運転においては、冷媒と蓄熱材８との間で熱交換は行われない。
【００４３】
気液分離器７に供給された冷媒のうち、液体の冷媒は、第１絞り弁６、室外熱交換器５（蒸発器）、四方弁４の流路４ｂ、サクションタンク３を経由して、圧縮機２に戻される。一方で、気液分離器７に供給された冷媒のうち、気体の冷媒は、第３絞り弁１３を経由して、四方弁４とサクションタンク３との間に合流されて圧縮機２に戻される。
【００４４】
暖房運転時、後者の暖房蓄熱運転においては、四方弁４は流路４ｂに切り替えられ、暖房モードで実行される。第１絞り弁６は、流量調整のために、空調の負荷に応じて適宜開度が調整される。第２絞り弁１０は、絞り作用を行わないように全開になる。第３絞り弁１３は冷媒が通流しないように閉じられる。
【００４５】
各弁がこのように制御されると、圧縮機２から排出された高温の気体冷媒は、四方弁４の流路４ｂ（図１の二点鎖線で示される流路）を通じ、室内熱交換器１１（凝縮器）に供給される。室内熱交換器１１において冷媒は、凝縮されて中温の液体になる。この液体の中温冷媒は、第２絞り弁１０を経由して気液分離器７に供給される。第２絞り弁１０は前記のように全開になっているため減圧されず、中温の液体状態のまま気液分離器７に供給される。
【００４６】
暖房蓄熱運転は、暖房ガスバイパス運転後に行われる。そして、前記したように、暖房ガスバイパス運転においては冷媒と蓄熱材８との間で熱交換は行われないため、蓄熱材９の温度は低いままである。従って、第２絞り弁１０が全開で行われる暖房蓄熱運転において、中温（例えば３０℃程度）の冷媒と蓄熱材８との間で熱交換が行われる。これにより、蓄熱材８に蓄熱され、温度が上昇する。蓄熱材８に蓄えられた熱は、後記する除霜に用いられる。そして、蓄熱材８に熱を与えた冷媒は、第１絞り弁６、室外熱交換器５、四方弁４の流路４ｂ、サクションタンク３を経由して、圧縮機２に戻される。
【００４７】
このように、暖房運転時においても、冷媒は蓄熱材８との間で熱交換される。従って、冷房運転時と同様に、省エネルギ化を図ることができる。
【００４８】
次に、図３に示す蓄熱利用除霜運転について説明する。蓄熱利用除霜運転は、室外熱交換機５が着霜した場合に行われる。蓄熱利用除霜運転において、四方弁４は流路４ｂに切り替えられ、暖房モードで実行される。第１絞り弁６及び第２絞り弁１０は、絞り作用を行わないように全開になる。第３絞り弁１３は冷媒が通流しないように閉じられる。
【００４９】
このように各弁が制御されることにより、室内熱交換器１１内の液体冷媒が気液分離器７を経由して室外熱交換機５に供給される。これにより、室外熱交換機５が加熱され、除霜される。冷媒がこのように通流する際、従来外部へ放出されていた熱は蓄熱材８に蓄えられる。そして、室内熱交換器１１において放熱していた冷媒が全て室外熱交換機５に供給され、冷媒温度が蓄熱材８の温度よりも下回ると、蓄熱材８の熱が冷媒に供給される。そして、蓄えられていた熱を有する冷媒によって、室外熱交換機５の除霜が行われる。
【００５０】
従来は、四方弁４の流路を４ａとし、室内空気からの吸熱と圧縮機２のモータ（図示しない）とを熱源として除霜を行っていた。しかしながら、このような熱源を用いると、室内空気の温度が過度に低下したり、圧縮機２の消費電力が過度に増大したりすることがあった。しかしながら、本実施形態の空気調和機１においては、除霜のための熱源を必要としないため、従来よりも効率よく除霜を行うことができる。
【００５１】
図５は、空気調和機運転時のフローチャートである。以下、図１及び図５を参照しながら、空気調和機１の運転について説明する。
【００５２】
はじめに、操作部１５のボタン１５ｂにより、空気調和機１の運転モードが選択される（ステップＳ１０１）。併せて、操作部１５のボタン１５ｂにより、室内温度Ｔｓｅｔも入力される。選択された運転モードが冷房である場合（ステップＳ１０１の「冷房」方向）、制御部１４は、運転モード選択時に設定された室内温度Ｔｓｅｔと現在の室内温度Ｔｉｎとの温度差ｄＴに基づき、圧縮機２の回転数（回転数）Ｒを決定する（ステップＳ１０２）。具体的には例えば、制御部１４は、ｄＴ＞７℃であれば、Ｒ＝６０００ｍｉｎ−１と決定する。温度差ｄＴと回転数Ｒとの関係（テーブル等）は予め設定され、ＲＯＭ１４ｃに記憶されている。そして、決定された回転数Ｒにて所定時間圧縮機２が駆動され、冷房ガスバイパス蓄冷運転が行われる。この運転により、蓄熱材８が蓄冷する。
【００５３】
所定時間経過後、制御部１４は、ステップＳ１０２において決定された回転数Ｒが、予め定められた回転数Ｒｃよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０３）。判定の結果、決定された回転数Ｒが予め定められた回転数Ｒｃよりも大きい場合（Ｒ＞Ｒｃ；ステップＳ１０３のＹｅｓ方向）、運転開始時に高負荷になると判断する。従って、このような場合にはガスバイパスサイクルの効率向上が見込めるため、冷房ガスバイパス蓄冷運転が引き続き行われる（ステップＳ１０４）。なお、回転数Ｒｃは、例えば３０００ｍｉｎ−１である。
【００５４】
さらに所定時間経過後、制御部１４は、設定された室内温度Ｔｓｅｔと現在の室内温度Ｔｉｎとの温度差ｄＴが所定範囲内にあるか否かを判定する。即ち、制御部１４は、空気調和機１の運転を終了するか否かを、前記の温度差ｄＴに基づいて判定する（ステップＳ１０５）。判定の結果、温度差ｄＴが所定の温度範囲にある場合、制御部１４は、室内温度Ｔｉｎが設定温度Ｔｓｅｔ近傍まで低下したと判断し、運転を終了（停止）する（ステップＳ１０５のＹｅｓ方向）。また、判定の結果、温度差ｄＴが所定の温度範囲にない場合、制御部１４は、室内温度Ｔｉｎが設定温度Ｔｓｅｔ近傍まで低下していないと判断し、運転を継続する（ステップＳ１０５のＮｏ方向）。
【００５５】
一方で、ステップＳ１０３での判定の結果、決定された回転数Ｒが予め定められた回転数Ｒｃ以下の場合（Ｒ≦Ｒｃ；ステップＳ１０３のＮｏ方向、例えば２９００ｍｉｎ−１等）、低負荷になると判断する。従って、このような場合にはガスバイパスサイクルの効率向上がそれほど見込めないため、冷房ガスバイパス蓄冷運転を止め、冷房蓄冷利用運転が行われる（ステップＳ１０６）そして、冷房蓄冷利用運転開始後、所定時間経過後、前記のステップＳ１０５が行われる。
【００５６】
ここで、室内温度、蓄熱材８の温度、及び、圧縮機２の回転数の関係を、図６を参照しながら説明する。
【００５７】
図６は、冷房運転時の（ａ）室内温度、（ｂ）蓄熱材８の温度、及び、（ｃ）圧縮機２の回転数の関係を示すグラフである。図６（ａ）に示すように、空気調和機１の冷房運転開始後、室内温度Ｔｉｎは設定温度Ｔｓｅｔに近づくように徐々に低下する（冷房ガスバイパス蓄熱運転）。即ち、室内温度Ｔｉｎと設定温度Ｔｓｅｔとの温度差ｄＴが徐々に小さくなる。これに伴い、蓄熱材８の温度も低下するが（図６（ｂ）参照）、蓄熱材８の熱容量には限りがあるため、一定温度まで低下した後、当該温度付近で維持される。
【００５８】
運転開始後しばらくは、圧縮機２の回転数は一定で駆動される。しかしながら、所定時間経過し、温度差ｄＴが小さくなると、圧縮機２の回転数Ｒは低下する（図６（ｃ）参照）。そして、図５を参照しながら説明したように、圧縮機２の回転数Ｒが予め定められた回転数Ｒｃ以下（Ｒ≦Ｒｃ）となると、運転モードが冷房蓄冷利用運転に切り替わる。
【００５９】
冷房蓄冷利用運転においては、前記したように、はじめに蓄熱材８の有する冷熱が利用される。そのため、圧縮機２の回転数Ｒの低下に伴い（図６（ｃ））、蓄熱材８の冷熱を利用して、室内温度Ｔｉｎが設定温度Ｔｓｅｔ近傍に維持される。そのため、図６（ｂ）に示すように、蓄熱材８の温度が、冷媒の温度と同じ温度まで徐々に上昇する。
【００６０】
蓄熱材８の有する冷熱を利用する際には、図６（ｃ）に示すように、圧縮機２の回転数が抑えられたものになっている。そのため、蓄熱材８の蓄熱が残存している間は、圧縮機２の回転数を抑制しても、室内温度Ｔｉｎを設定温度Ｔｓｅｔ近傍に維持することができる。具体的は、例えば蓄熱材８として水を用いる場合、３００ｍｌの水で１０分程度持続される。従って、圧縮機２の総消費電力が同じでも冷房能力が増加するため、設定温度Ｔｓｅｔまでの到達時間を従来と同程度にしつつ、消費電力を削減することができる。
【００６１】
図５に戻って、暖房運転時のフローを説明する。
ステップＳ１０１において、選択された運転モードが暖房である場合（ステップＳ１０１の「暖房」方向）、制御部１４は、運転モード選択時に設定された室内温度Ｔｓｅｔと現在の室内温度Ｔｉｎとの温度差ｄＴに基づき、圧縮機２の回転数Ｒを決定する（ステップＳ１０７）。具体的には例えば、制御部１４は、ｄＴ＞７℃であれば、Ｒ＝７０００ｍｉｎ−１と決定する。温度差ｄＴと回転数Ｒとの関係（テーブル等）は予め設定され、ＲＯＭ１４ｃに記憶されている。
【００６２】
次いで、制御部１４は、ステップＳ１０７において決定された回転数Ｒが、予め定められた回転数Ｒｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。判定の結果、決定された回転数Ｒが予め定められた回転数Ｒｃよりも大きい場合（Ｒ＞Ｒｈ；ステップＳ１０８のＹｅｓ方向）、運転開始時に高負荷になると判断する。従って、このような場合にはガスバイパスサイクルの効率向上が見込めるため、暖房ガスバイパス運転が行われる（ステップＳ１０９）。なお、回転数Ｒｃは、例えば４０００ｍｉｎ−１である。また、前記のように、暖房ガスバイパス運転においては、蓄熱材８への蓄熱は行われない。
【００６３】
制御部１４は、所定時間経過後、室外熱交換器５の状態が除霜条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１１０）。具体的には、例えば、所定時間経過後、室外熱交換器５の伝熱管の最低温度が例えば０℃以下であることを制御部１４が検出した場合、制御部１４は、室外熱交換器５の状態が除霜条件を満たしていると判断する。なお、伝熱管の温度は、例えば温度センサにより測定される。この場合（ステップＳ１１０のＹｅｓ方向）、制御部１４は、室外熱交換器５に霜が付着していると判断し、除霜運転が必要であると判断する。そして、制御部１４により、除霜運転が行われる（ステップＳ１１１）。除霜運転は、四方弁４を流路４ａにし、第１絞り弁６及び第３絞り弁１３を全開にし、第２絞り弁１０を流量に応じて開度を適宜調整した状態で、冷媒を冷房時とは逆方向に通流する（逆サイクル）ことにより行われる。
【００６４】
そして、制御部１４は、室内温度Ｔｉｎと設定温度Ｔｓｅｔとの温度差ｄＴが所定範囲内にあるか否かを判定する。即ち、制御部１４は、空気調和機１の運転を終了（停止）するか否かを、前記の温度差ｄＴに基づいて判定する（ステップＳ１１２）。判定の結果、温度差ｄＴが所定の温度範囲にある場合、制御部１４は、室内温度Ｔｉｎが設定温度Ｔｓｅｔ近傍まで上昇したと判断し、運転を終了する（ステップＳ１１２のＹｅｓ方向）。また、判定の結果、温度差ｄＴが所定の温度範囲にない場合、制御部１４は、室内温度Ｔｉｎが設定温度Ｔｓｅｔ近傍まで上昇していないと判断し、運転を継続する（ステップＳ１１２のＮｏ方向）。
【００６５】
なお、ステップＳ１１０において、例えば、室外熱交換器５の伝熱管の最低温度が例えば０℃よりも高い場合、制御部１４は、除霜運転を行う必要はないと判断する（ステップＳ１１０のＮｏ方向）。その場合には、除霜運転が行われずに、前記のステップＳ１１２の判断が行われる。
【００６６】
一方で、ステップＳ１０８における判定の結果、決定された回転数Ｒが予め定められた回転数Ｒｈ以下の場合（Ｒ≦Ｒｈ；ステップＳ１０８のＮｏ方向、例えば３９００ｍｉｎ−１等）、低負荷になると判断する。従って、このような場合にはガスバイパスサイクルの効率向上がそれほど見込めないため、暖房蓄熱運転が行われる（ステップＳ１１３）。暖房蓄熱運転においては、前記のように、蓄熱際８への蓄熱が行われる。
【００６７】
暖房蓄熱運転が開始され、所定時間が経過した後、制御部１４は、前記のステップＳ１１０と同様にして、室外熱交換器５の状態が除霜条件を満たしているか否かを判断する（ステップＳ１１４）。そして、制御部１４が、室外熱交換器５の除霜を要すると判断した場合、蓄熱利用除霜運転が行われる（ステップＳ１１５）。
【００６８】
蓄熱利用除霜運転は、前記の冷房蓄冷利用運転と同様、暖房蓄熱運転時に蓄熱材８に蓄えられた熱を用いて行われる。即ち、ステップＳ１１５においては、蓄熱材８に蓄えられた熱を用いて、室外熱交換器５の除霜が行われる。そして、蓄熱利用除霜運転を経てもなお残霜している場合には（ステップＳ１１６のＹｅｓ方向）、ステップＳ１１１において除霜運転が行われる。一方で、蓄熱利用除霜運転によって完全に除霜された場合には（ステップＳ１１６のＮｏ方向）、ステップＳ１１２を経て、運転が終了する。
【００６９】
なお、ステップＳ１１４において、前記のステップＳ１１０と同様、除霜を行う必要がないと判断された場合、蓄熱利用除霜運転及び除霜運転が行われずに、前記のステップＳ１１２の判断が行われる。
【００７０】
図７は、暖房運転時の（ａ）室外熱交換器５の伝熱管温度、（ｂ）蓄熱材８の温度、及び、（ｃ）圧縮機２の回転数の関係を示すグラフである。前記のように、空気調和機１の暖房運転においては、はじめに暖房ガスバイパス運転（高負荷運転）が行われる。暖房ガスバイパス運転は、圧縮機２の回転数を最大にして開始される（図７（ｃ））。
【００７１】
運転開始後、図７（ａ）に示すように、室外熱交換器５においては、気液分離器７から排出された冷媒は低温であるため、室外熱交換器５の伝熱管温度が徐々に低下する。また、気液分離器７に供給される冷媒の温度も低温であるため、図７（ｂ）に示すように、蓄熱材８の温度が冷媒温度と同じになるまで、蓄熱材８の温度が低下する。
【００７２】
所定時間経過後、制御部１４により圧縮機２の回転数Ｒの変更が行われ、変更された回転数Ｒが所定値Ｒｈよりも小さくなると、暖房蓄熱運転（低負荷運転）が行われる。即ち、制御部１４により新たな回転数Ｒ（＜Ｒｈ）が決定された時点で暖房蓄熱運転になり、その時点での圧縮機２の回転数が、決定された回転数Ｒに追従して小さくなる。
【００７３】
暖房蓄熱運転においては、前記のように、蓄熱材８に蓄熱される。そのため、蓄熱材８の温度は上昇する。そして、所定時間経過後、制御部１４が、伝熱管温度が０℃以下であることを検出した場合、蓄熱利用除霜運転が行われる。これにより、蓄熱材８の熱が室外熱交換器５の伝熱管に冷媒を介して与えられ、室外熱交換器５の除霜が行われる。即ち、蓄熱材８は熱を失って温度が低下する一方、室外熱交換器５の伝熱管は熱を与えられて温度が上昇する。
【００７４】
蓄熱材８の有していた熱を用い尽くした後（即ち、蓄熱利用除霜運転後）、室外熱交換器５が残霜している場合には、除霜運転が行われる。除霜運転により、室外熱交換器５の伝熱管温度は上昇し、除霜がさらに行われる。この時、圧縮機２の回転数は適宜増加させられる。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態によれば、冷暖房時における運転開始時の高負荷時から室内温度安定時の低負荷時までの消費電力を従来よりも低減することができる。また、冬期等に除霜を行う際には、暖房蓄熱運転によって暖房を行いながら蓄えられた熱を用いて除霜可能なため、消費電力の削減を図ることができる。
【００７６】
［２．変更例］
以上、本実施形態を説明したが、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施可能である。
【００７７】
例えば、図１の例では、蓄熱槽９に気液分離器７及び蓄熱材８を収容する構成としているが、例えば気液分離器７表面にシート状の蓄熱材８を捲回するようにしてもよい。また、蓄熱材８は気液分離器７に固定されている必要はなく、例えば図示しない撹拌機を設け、熱によって蓄熱材８が流動性を有した時に、蓄熱材８を攪拌するようにしてもよい。さらに、気液分離器７に第３の熱交換器を固定し、当該第３の熱交換器を通流する別の冷媒によって、気液分離器７を通流する冷媒の熱を回収及び蓄熱するようにしてもよい。このようにすることにより、気液分離器７に固定された第３の熱交換器を通流する冷媒の量を任意に変更できるため、蓄熱量を任意に設定することができる。さらに、気液分離器７と蓄熱材８との伝熱面積を拡げるために、例えば気液分離器７の外表面に溝（螺旋溝等）を設ける等の加工を施してもよい。
【００７８】
また、気液分離器７の構成も図１及び図２の例に何ら限定されず、気体と液体とを分離可能なものであればどのようなものであってもよい。気液分離器７の外形状は円筒形状であってもよく、角柱形状であってもよい。ただし、冷媒と蓄熱材８との間で効率よく熱交換を行わせる観点から、気液分離器７の外形状は円筒形状であることが好ましい。
【００７９】
さらに、図４及び図５を参照しながら説明した運転モード及び運転フローは、空気調和機１に適用可能な運転モード及び運転フローの一例であり、適宜変更して実施することができる。従って、例えば除霜運転を行わないことができる。また、例えば、冷房運転時に冷房ガスバイパス蓄冷運転と冷房蓄冷利用運転とを連続して行うことができる。さらに、例えば、暖房ガスバイパス運転と暖房蓄熱運転と蓄熱利用除霜運転とを連続して行うこともできる。
【００８０】
また、流路切替弁として図示の例では四方弁を用いているが、四方弁を設ける代わりに、例えば複数の制御弁を組み合わせる等して流路を制御してもよい。
【００８１】
さらに、図３を参照しながら説明した各弁の制御も図示の制御に何ら限定されず、任意に変更して制御すればよい。また、例えば各弁の流量制御の開度も特に制限されず、任意に決定すればよい。
【符号の説明】
【００８２】
１    空気調和機
２    圧縮機
４    四方弁（流路切替弁）
５    室外熱交換器（第１熱交換器）
６    第１絞り弁（第１通流制御手段）
７    気液分離器
８    蓄熱材
１０  第２絞り弁（第２通流制御手段）
１１  室内熱交換器（第２熱交換器）
１３  第３絞り弁（第３通流制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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