(57)【要約】【課題】高効率かつ信頼性の高い空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機Ａは、圧縮機１１と、室外熱交換器１２と、液冷媒貯留器１３と、ポンプ１４と、膨張弁１５と、室内熱交換器１６と、アキュムレータ１７と、が環状に順次接続されてなる冷媒回路１と、圧縮機サイクル運転中、冷媒がポンプ１４を迂回するように配設されるバイパス配管ｐ１と、ポンプサイクル運転中、冷媒がアキュムレータ１７及び圧縮機１１を迂回するように配設されるバイパス配管ｐ２と、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の量を検出する液位センサ２１，２２と、ポンプサイクル運転中、液位センサ２１，２２から入力される検出信号に基づいて、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足していると判定した場合、圧縮機サイクル運転に切り替える制御装置３１，３２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、凝縮器と、液冷媒貯留器と、ポンプと、減圧手段と、蒸発器と、気液分離器と、が環状に順次接続されてなる冷媒回路と、
前記ポンプを停止し前記圧縮機を駆動する圧縮機サイクル運転中、前記液冷媒貯留器から流出する冷媒が、前記ポンプを迂回して前記減圧手段に向かうように配設される第１バイパス流路と、
前記圧縮機を停止し前記ポンプを駆動するポンプサイクル運転中、前記蒸発器から流出する冷媒が、前記気液分離器及び前記圧縮機を迂回して前記凝縮器に向かうように配設される第２バイパス流路と、
前記液冷媒貯留器に貯留されている液冷媒の量を直接的又は間接的に検出する液冷媒量検出手段と、
前記ポンプサイクル運転中、前記液冷媒量検出手段から入力される検出信号に基づいて、前記液冷媒貯留器内の液冷媒が不足していると判定した場合、前記圧縮機サイクル運転に切り替える制御手段と、を備えること
を特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧縮機サイクル運転中、前記液冷媒量検出手段から入力される検出信号に基づいて、前記ポンプサイクル運転を実行可能な量の液冷媒が前記液冷媒貯留器に貯留されていると判定した場合、前記ポンプサイクル運転に切り替えること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記液冷媒量検出手段は、前記液冷媒貯留器に設置され、当該液冷媒貯留器内の液冷媒の量を、当該液冷媒の液面の高さとして直接的に検出する第１液位センサであり、
前記制御手段は、前記ポンプサイクル運転中、前記第１液位センサからの検出信号に基づく前記液冷媒貯留器内の液冷媒の液面の高さが第１閾値未満になった場合、前記圧縮機サイクル運転に切り替えること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記第１液位センサは、前記液冷媒貯留器内の液冷媒の液面の高さが前記第１閾値未満になった場合、前記検出信号のオン／オフを切り替えるスイッチ式の液位センサであること
を特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項５】
前記第１液位センサは、前記液冷媒貯留器内の液冷媒の増減に応じて、当該液冷媒の液面の高さを連続的に検出可能な連続検出式の液位センサであること
を特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
【請求項６】
前記液冷媒量検出手段は、前記気液分離器に設置され、当該気液分離器内の液冷媒の液面の高さに基づいて、前記液冷媒貯留器内の液冷媒の量を間接的に検出する第２液位センサであり、
前記制御手段は、前記ポンプサイクル運転中、前記第２液位センサからの検出信号に基づく前記気液分離器内の液冷媒の液面の高さが第２閾値以上になった場合、前記圧縮機サイクル運転に切り替えること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記第２液位センサは、前記気液分離器内の液冷媒の液面の高さが前記第２閾値以上になった場合、前記検出信号のオン／オフを切り替えるスイッチ式の液位センサであること
を特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記第２液位センサは、前記気液分離器内の液冷媒の増減に応じて、当該液冷媒の液面の高さを連続的に検出可能な連続検出式の液位センサであること
を特徴とする請求項６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】
近年、情報処理技術の発達に伴い、大量の情報を処理するデータセンタがビジネスとして脚光を浴びている。データセンタのサーバルームには、コミュニケーション用、データベース用、ファイル管理用等の多数のサーバが、サーバラックに収納された状態で昼夜に亘って連続稼動している。
【０００３】
また、サーバにおけるデータ処理の更なる高速化・高効率化が求められており、サーバが有する電子デバイスの高密度化が進んでいる。このように電子デバイスの高密度化が進むと、それに伴ってサーバの単位時間当たりの発熱量も増加する。したがって、サーバルームに設置される空気調和機には、高い冷房能力が求められる。
【０００４】
一方、地球環境の保全の観点から、サーバの稼動に要する消費電力を低減することが求められている。ちなみに、前記した消費電力のうち、サーバルームに設置される空気調和機の消費電力が大きな割合を占めている。したがって、空気調和機の消費電力を低減できれば、サーバの稼動に要する消費電力の大幅な低減につながる。
【０００５】
前記したように、サーバの発熱量は大きいため、サーバルームに設置される空気調和機は、冬季でも冷房運転を行うように設定されている。したがって、例えば、外気の温度が比較的低ければ、圧縮機を駆動するまでもなく、ポンプを用いて冷媒を循環させることでサーバルームを冷やすことができる。このような外気冷却方式のフリークーリングを行うことで省電力化を図る技術として、例えば、以下に示すものが知られている。
【０００６】
すなわち、特許文献１には、圧縮機が停止した状態で液冷媒を循環させるポンプと、このポンプの起動前に気液分離器内の冷媒を加熱するヒータと、を備える空気調和機について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−７６４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、ポンプの起動前に気液分離器内の冷媒を加熱して、気液分離器から冷媒を流出させることで、ポンプにおけるキャビテーションを防止している。なお、「キャビテーション」とは、冷媒中の気泡が対象（例えば、ポンプのプロペラ）に張り付きながら分裂することで圧力波が発生する現象である。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ヒータによる加熱を行う分、空気調和機の消費電力が大きくなるという問題があり、さらにエネルギ効率を高める余地がある。
【０００９】
また、例えば、気液分離器の上流側に電磁弁を設け、ポンプによって冷媒を循環させている間は電磁弁を閉じることで、気液分離器に冷媒が流れ込まないようにすることも考えられる。しかしながら、場合によっては電磁弁が詰まる可能性もあるため、信頼性の点で問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、高効率かつ信頼性の高い空気調和機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題を解決するために、本発明に係る空気調和機は、液冷媒貯留器に貯留されている液冷媒の量を直接的又は間接的に検出する液冷媒量検出手段と、ポンプサイクル運転中、前記液冷媒量検出手段から入力される検出信号に基づいて、前記液冷媒貯留器内の液冷媒が不足していると判定した場合、圧縮機サイクル運転に切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高効率かつ信頼性の高い空気調和機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気調和機の構成図である。
【図２】液冷媒貯留器の模式的な断面図である。
【図３】空気調和機の制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る空気調和機が備えるアキュムレータの模式的な断面図である。
【図５】空気調和機の制御装置が実行する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下では一例として、冷房専用の空気調和機Ａ（図１参照）について説明する。
【００１５】
≪第１実施形態≫
＜空気調和機の構成＞
図１は、第１実施形態に係る空気調和機Ａの構成図である。空気調和機Ａは、サーバルーム等の室内空気を冷やすためのものであり、冷媒回路１と、バイパス配管ｐ１，ｐ２と、液位センサ２１，２２（液冷媒量検出手段、第１液位センサ）と、制御装置３１，３２（制御手段）と、を備えている。
【００１６】
冷媒回路１は、圧縮機１１と、室外熱交換器１２（凝縮器）と、液冷媒貯留器１３と、ポンプ１４と、膨張弁１５（減圧手段）と、室内熱交換器１６（蒸発器）と、アキュムレータ１７（気液分離器）と、が環状に順次接続された構成になっている。
【００１７】
圧縮機１１は、配管ｋ７を介して流入する冷媒を、制御装置３２からの指令に従って圧縮する装置である。なお、圧縮機１１の種類は特に限定されず、スクロール式、ピストン式、ロータリ式、スクリュー式、遠心式等の圧縮機を用いることができる。
【００１８】
以下では、ポンプ１４を停止した状態で圧縮機１１を駆動し、バイパス配管ｐ１（第１バイパス流路）を介して周知のヒートポンプサイクルで冷媒を循環させる運転モードを「圧縮機サイクル運転」という。
また、圧縮機１１を停止した状態でポンプ１４を駆動し、バイパス配管ｐ２（第２バイパス流路）を介して冷媒を循環させる運転モードを「ポンプサイクル運転」という。
【００１９】
空気調和機Ａの運転中は、圧縮機サイクル運転及びポンプサイクル運転のうちいずれか一方が実行され、後記する液位センサ２１，２２等の検出値に基づいて、一方から他方の運転モードに切り替えられるようになっている。
ちなみに、ポンプ１４の駆動に要する電力は、圧縮機１１の駆動に要する電力に比べて非常に小さい（例えば、１／１０以下）。したがって、ポンプサイクル運転を行う時間を長く確保できれば、そのぶん電力コストを軽減できる。
【００２０】
逆止弁Ｂ１は、圧縮機１１の停止中（つまり、ポンプサイクル運転中）、圧縮機１１に冷媒が流れ込まないようにするための弁であり、圧縮機１１の吐出側の配管ｋ１に設けられている。
室外熱交換器１２は、室外ファンＦ１から送り込まれる外気との熱交換によって冷媒を凝縮させる熱交換器であり、その上流側は配管ｋ１を介して圧縮機１１に接続されている。
液冷媒貯留器１３は、空気調和機Ａの配管等に封入された冷媒のうち、余剰分の冷媒（液冷媒）を貯留する殻状部材である。
【００２１】
図２は、液冷媒貯留器１３の模式的な断面図である（適宜、図１も参照）。図２に示すように、配管ｋ２を介して室外熱交換器１２から流入する冷媒が液冷媒貯留器１３にいったん貯留され、圧縮機１１又はポンプ１４の駆動によって、液冷媒貯留器１３から配管ｋ３を介して冷媒（液冷媒）が吸い出されるようになっている。
【００２２】
図２に示す液位センサ２１，２２は、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の量を、この液冷媒の液面の高さとして直接的に検出する液位センサであり、液冷媒貯留器１３に設置されている。
一方の液位センサ２１は、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さが所定値Ｈａ（第１閾値）未満になった場合、制御装置３１に出力する検出信号のオン／オフを切り替えるスイッチ式の液位センサである。
【００２３】
より具体的に説明すると、液位センサ２１はフロート式のセンサであり、液冷媒の浮力で浮き上がるフロート部２１ａと、フロート部２１ａの浮き／沈みに応じて制御装置３１に出力する検出信号のオン／オフを切り替える信号出力部２１ｂと、を有している。
【００２４】
フロート部２１ａは、液冷媒貯留器１３の底面を基準として、高さが所定値Ｈａの位置に設けられている。この所定値Ｈａは、ポンプサイクル運転中に液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足しているか否かの判定基準となる閾値（液冷媒の量に対応）である。つまり、ポンプ１４において、気液二相冷媒の流入によるキャビテーションが起こらないように所定値Ｈａが設定されている。
【００２５】
液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さが所定値Ｈａ以上である場合、浮力でフロート部２１ａが浮くことによって、信号出力部２１ｂから制御装置３１にオン信号が出力される。一方、液面の高さが所定値Ｈａ未満である場合には、重力でフロート部２１ａが傾く（沈む）ことによって、信号出力部２１ｂから制御装置３１にオフ信号が出力される。なお、前記した信号のオン／オフを逆にしてもよい。
詳細については後記するが、ポンプサイクル運転中、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さが所定値Ｈａ未満になった場合、圧縮機サイクル運転に切り替えられる。
【００２６】
他方の液位センサ２２は、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さが、所定値Ｈａよりも高い所定値Ｈｂ以上になった場合、制御装置３１に出力する検出信号のオン／オフを切り替えるスイッチ式の液位センサである。
【００２７】
この液位センサ２２は、前記した液位センサ２１と同様に、フロート部２２ａと、信号出力部２２ｂと、を有している。フロート部２２ａは、液冷媒貯留器１３の底面を基準として、高さが所定値Ｈｂの位置に設けられている。この所定値Ｈｂは、ポンプサイクル運転を実行可能な量の液冷媒が液冷媒貯留器１３に貯留されているか否かの判定基準となる閾値（液冷媒の量に対応）である。
詳細については後記するが、圧縮機サイクル運転中、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さが所定値Ｈｂ以上になった場合、ポンプサイクル運転に切り替えられる。
【００２８】
このように、液冷媒貯留器１３において異なる高さに二つの液位センサ２１，２２を設けることで、圧縮機サイクル運転／ポンプサイクル運転が頻繁に切り替わること（ハンチング）を防止するようになっている。
なお、液位センサ２１，２２の検出値は、制御装置３１を介して、室内機Ｕ２（図１参照）に設置されている制御装置３２（図１参照）に出力される。
【００２９】
図１に示すポンプ１４は、ポンプサイクル運転中、制御装置３１からの指令に従って駆動することで冷媒を循環させるものである。ポンプ１４の上流側は配管ｋ３を介して液冷媒貯留器１３に接続され、下流側は配管ｋ４を介して膨張弁１５に接続されている。
膨張弁１５は、配管ｋ４を介して流入する冷媒を減圧する装置であり、その開度は制御装置３２からの指令に従って調整される。。
室内熱交換器１６は、室内ファンＦ２から送り込まれる室内空気との熱交換によって冷媒を蒸発させる（つまり、室内空気を冷やす）熱交換器であり、その上流側は配管ｋ５を介して膨張弁１５に接続されている。
【００３０】
アキュムレータ１７は、室内熱交換器１６から配管ｋ６を介して流入する冷媒を気液分離する殻状部材である。なお、配管ｋ６，ｋ７はアキュムレータ１７の容器本体を貫通しており、配管ｋ６を介して室内熱交換器１６から流入する冷媒がアキュムレータ１７内で気液分離され、さらに、ガス冷媒が配管ｋ７を介して圧縮機１１の吸入側に向かうようになっている。
【００３１】
バイパス配管ｐ１は、圧縮機サイクル運転中、液冷媒貯留器１３から流出する冷媒がポンプ１４を迂回して膨張弁１５に向かうように配設されている。バイパス配管ｐ１の上流端は配管ｋ３に接続され、下流端は配管ｋ４に接続されている。なお、バイパス配管ｐ１には、ポンプサイクル運転中に冷媒が逆流することを防止するための逆止弁Ｂ２が設けられている。
【００３２】
バイパス配管ｐ２は、ポンプサイクル運転中、室内熱交換器１６から流出する冷媒が、アキュムレータ１７及び圧縮機１１を迂回して室外熱交換器１２に向かうように配設されている。バイパス配管ｐ２の上流端は配管ｋ６に接続され、下流端は配管ｋ１に接続されている。なお、バイパス配管ｐ２には、圧縮機サイクル運転中に冷媒が逆流することを防止するための逆止弁Ｂ３が設けられている。
【００３３】
その他、図１では図示を省略したが、圧縮機１１の吸入側・吐出側の圧力を検出する圧力センサ、室外熱交換器１２の出口側の温度を検出する温度センサ、室内熱交換器１６の出口側の温度を検出する温度センサ等が設置されている。
【００３４】
室外機Ｕ１に設置されている制御装置３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成され、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。室内機Ｕ２に設置されている制御装置３２も同様に、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インタフェース等の電子回路を含んで構成されている。
【００３５】
これらの制御装置３１，３２は、相互に通信可能となるように電気的に接続され、液位センサ２１，２２等の検出値に基づいて、圧縮機１１、ポンプ１４、膨張弁１５、室外ファンＦ１、及び室内ファンＦ２を制御するようになっている。なお、制御装置３１，３２が実行する処理については後記する。
【００３６】
図１に示すように、圧縮機１１、膨張弁１５、室内熱交換器１６、アキュムレータ１７、及び制御装置３２は、室内機Ｕ２に設置されている。ちなみに、圧縮機１１が室内機Ｕ２に設置されているのは、天候（雨天等）に関わらず圧縮機１１等のメンテナンスを行えるようにするためである。また、室外熱交換器１２、液冷媒貯留器１３、ポンプ１４、及び制御装置３１は、室外機Ｕ１に設置されている。
なお、図１に示す構成は一例であり、例えば、圧縮機１１を室外機Ｕ１に設置してもよい。
【００３７】
＜空気調和機の動作＞
本実施形態では、一例として、室内機Ｕ２（図１参照）に設置されている制御装置３２（図１参照）によって、圧縮機サイクル運転／ポンプサイクル運転の切替えを行う場合について説明する。
【００３８】
図３は、空気調和機Ａの制御装置３２が実行する処理を示すフローチャートである（適宜、図１、図２参照）。
なお、図３に示す「ＳＴＡＲＴ」において、ポンプサイクル運転が実行されているものとする。ポンプサイクル運転は、室内温度に比べて外気温度が低く、さらに、液冷媒貯留器１３に所定量以上の液冷媒が貯留されている場合に実行される。
【００３９】
ポンプサイクル運転の実行中、制御装置３２は、圧縮機１１を停止した状態でポンプ１４を駆動するとともに、室外ファンＦ１、室内ファンＦ２を駆動し、さらに膨張弁１５の開度を調整する。
ポンプサイクル運転の実行中、ポンプ１４から流出する冷媒は、膨張弁１５、室内熱交換器１６、バイパス配管ｐ２、室外熱交換器１２、液冷媒貯留器１３の順に循環し、外気の冷熱によって室内空気が冷やされる。なお、ポンプサイクル運転中に膨張弁１５を全開にしてもよいし、膨張弁１５を絞ることによって、室内熱交換器１６に向かう冷媒を減圧してもよい。
【００４０】
また、室内空気と外気との温度差が小さい低負荷時には、室内熱交換器１６の出口側における冷媒の過熱度が小さくなり（つまり、気液二相冷媒の割合が大きくなり）、アキュムレータ１７に多量の液冷媒が溜まり込む可能性が高くなる。言い換えると、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足し、ポンプ１４においてキャビテーションが起こる可能性が高くなる。
【００４１】
ステップＳ１０１において制御装置３２は、図２に示す液位センサ２１からの検出信号がオフ信号である否かを判定する。つまり、制御装置３２は、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さが、所定値Ｈａ未満であるか否かを判定する。
【００４２】
液位センサ２１からオフ信号が入力されていない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）、つまり、液位センサ２１からオン信号が入力されている場合、ステップＳ１０４において制御装置３２は、ポンプサイクル運転を継続する。
【００４３】
一方、液位センサ２１からオフ信号が入力された場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置３２の処理はステップＳ１０２に進む。この場合、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足しており、ポンプ１４においてキャビテーションが発生する可能性が高くなる。
【００４４】
ステップＳ１０２において制御装置３２は、ポンプサイクル運転から圧縮機サイクル運転に切り替える。すなわち、制御装置３２は、それまで駆動していたポンプ１４を停止し、圧縮機１１を駆動する。
圧縮機サイクル運転の実行中、圧縮機１１から流出する冷媒は、室外熱交換器１２、液冷媒貯留器１３、バイパス配管ｐ１、膨張弁１５、室内熱交換器１６、アキュムレータ１７の順に、周知のヒートポンプサイクルで循環する。
【００４５】
なお、圧縮機サイクル運転の実行中、制御装置３２によって、圧縮機１１が有するモータの回転速度を小さくし、膨張弁１５の開度を小さくし、さらに、室内ファンＦ２の風量を大きくすることが好ましい。これによって、室内熱交換器１６の出口側における冷媒の過熱度が大きくなり、アキュムレータ１７からの冷媒の流出が促されるからである。アキュムレータ１７から冷媒が流出すると、余剰分の冷媒が液冷媒貯留器１３に貯留される。その結果、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面が徐々に上昇する。
【００４６】
ステップＳ１０３において制御装置３２は、図２に示す液位センサ２２からの検出信号がオン信号であるか否かを判定する。つまり、制御装置３２は、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さが、所定値Ｈｂ以上であるか否かを判定する。
【００４７】
ステップＳ１０３で液位センサ２２からオン信号が入力された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、制御装置３２の処理はステップＳ１０４に進む。
ステップＳ１０４において制御装置３２は、圧縮機サイクル運転からポンプサイクル運転に切り替える。ステップＳ１０４でポンプサイクル運転に切り替えた時点において、液冷媒貯留器１３には充分な量（液面の高さが所定値Ｈｂ以上）の液冷媒が貯留されている。したがって、ポンプサイクル運転中にポンプ１４でキャビテーションが発生するおそれはない。
【００４８】
なお、ポンプサイクル運転に切り替える条件として、液冷媒貯留器１３に充分な量の液冷媒が貯留されているという条件（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）の他、高温の室内空気と、低温の外気と、の温度差が所定値以上であるという条件や、ポンプサイクル運転時の効率が所定値以上であるという条件等を適宜追加してもよい。
【００４９】
ステップＳ１０３で液位センサ２２からオン信号が入力されていない場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、つまり、液位センサ２２からオフ信号が入力されている場合、制御装置３２は圧縮機サイクル運転を継続する（Ｓ１０２）。
なお、ステップＳ１０１〜Ｓ１０４の処理は、所定周期で繰り返される（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００５０】
＜効果＞
本実施形態では、ポンプサイクル運転中、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒が不足している場合（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、制御装置３２は圧縮機サイクル運転に切り替える（Ｓ１０２）。これによって液冷媒貯留器１３内の液冷媒を増加させ、その後に実行されるポンプサイクル運転に備えることができる。
また、液冷媒貯留器１３に貯留されている液冷媒の液面の高さ（液冷媒の量）を液位センサ２１，２２によって実測するため、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足しているか否かを適切に判定できる。したがって、ポンプ１４でのキャビテーションを確実に防止し、ひいては、ポンプ１４の故障に伴う冷房能力の低下を防止できる。
【００５１】
また、空気調和機Ａは、圧縮機サイクル運転を実行することによって、アキュムレータ１７に溜まり込んだ冷媒を流出させるようになっている。したがって、アキュムレータ１７への冷媒の流入を防ぐ電磁弁を配管ｋ６（図１に示す接続点Ｑよりも下流側）に設ける必要がない。つまり、電磁弁の詰まりに起因する不具合が起きるおそれがないため、空気調和機Ａの信頼性を高めることができる。また、前記した電磁弁を備えない構成にすることで、部品点数の削減や設備コストの低減を図ることもできる。
【００５２】
また、本実施形態では、前記した特許文献１のように、ポンプサイクル運転前にアキュムレータ１７内の冷媒を温めるヒータを設ける必要がない。ポンプサイクル運転が実行可能であるか否かについては（Ｓ１０３）、液位センサ２２による実測値に基づいて適切に判定できるからである。さらに、本実施形態では、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足していない限り（Ｓ１０１：Ｎｏ）、ポンプサイクル運転が継続される（Ｓ１０４）。このような制御を行うことで、空気調和機Ａを高効率で運転でき、従来よりも電力コストを大幅に低減できる。
【００５３】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、液冷媒貯留器１３（図１参照）に液位センサを設けず、代わりにアキュムレータ１７（図１参照）に液位センサ２３（図４参照）を設置する点が第１実施形態とは異なっているが、その他の構成（冷媒回路１等：図１参照）については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００５４】
図４は、第２実施形態に係る空気調和機Ａが備えるアキュムレータ１７の模式的な断面図である（適宜、図１参照）。図４に示すように、アキュムレータ１７は、殻状の容器本体１７ａと、配管ｋ６から流入する冷媒（気液二相冷媒）が、配管ｋ７に直接入らないようにするための遮蔽板１７ｂと、を有している。そして、配管ｋ６を介して室内熱交換器１６から流入する冷媒がアキュムレータ１７内で気液分離され、さらに、ガス冷媒が配管ｋ７を介して圧縮機１１に向かうようになっている。
【００５５】
図４に示す液位センサ２３（液冷媒量検出手段、第２液位センサ）は、アキュムレータ１７に貯留されている液冷媒の液面の高さ（つまり、液冷媒の量）を検出する連続検出式の液位センサである。なお、「連続検出式の液位センサ」とは、アキュムレータ１７に貯留される液冷媒の増減に応じて、この液冷媒の液面の高さを連続的に検出可能な液位センサのことを意味している。
【００５６】
図４に示す例では、液位センサ２３はフロート式のセンサであり、環状のフロート部２３ａと、このフロート部２３ａを貫通する棒２３ｂと、制御装置３２に検出信号を出力する信号出力部２３ｃと、を有している。
フロート部２３ａは、棒２３ｂに沿って移動可能に設置され、液冷媒の浮力で浮くようになっている。棒２３ｂは、鉛直方向に延びており、容器本体１７ａ内の所定位置に設置されている。信号出力部２３ｃは、フロート部２３ａの高さ（液冷媒の液面の高さ）に対応する検出値を制御装置３２に出力する機能を有している。
【００５７】
なお、空気調和機Ａの運転条件にもよるが、アキュムレータ１７に貯留されている液冷媒の量が比較的多い場合、液冷媒貯留器１３（図１参照）に貯留されている液冷媒が不足している可能性が高い。つまり、アキュムレータ１７に設置されている液位センサ２３によって、液冷媒貯留器１３内の液冷媒の量が間接的に検出されているといえる。
【００５８】
図５は、空気調和機Ａの制御装置３２が実行する処理を示すフローチャートである（適宜、図１、図４参照）。なお、図５の「ＳＴＡＲＴ」時には、ポンプサイクル運転が実行されているものとする。
ステップＳ２０１において制御装置３２は、液位センサ２３の検出値が所定値Ｈｃ（第２閾値）以上であるか否かを判定する。なお、図４に示す所定値Ｈｃは、ポンプサイクル運転中においてアキュムレータ１７内の液冷媒が過多であるか（つまり、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足しているか）否かの判定基準となる閾値である。
【００５９】
液位センサ２３の検出値が所定値Ｈｃ未満である場合（Ｓ２０１：Ｎｏ）、液冷媒貯留器１３には充分な量の冷媒が貯留されている可能性が高いため、制御装置３２はポンプサイクル運転を継続する（Ｓ２０４）。
一方、液位センサ２３の検出値が所定値Ｈｃ以上である場合（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、制御装置３２の処理はステップＳ２０２に進む。この場合、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足している可能性が高く、また、ポンプ１４においてキャビテーションが起こる可能性が高い。
【００６０】
ステップＳ２０２において制御装置３２は、ポンプサイクル運転から圧縮機サイクル運転に切り替える。これによって、室内熱交換器１６の出口側における冷媒の過熱度が大きくなり、アキュムレータ１７から冷媒（ガス冷媒）が流出する。その結果、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が徐々に増加する。
ステップＳ２０３において制御装置３２は、液位センサ２３の検出値が所定値Ｈｄ未満であるか否かを判定する。なお、図４に示す所定値Ｈｄ（＜Ｈｃ）は、圧縮機サイクル運転からポンプサイクル運転に切り替えるか否かの判定基準となる閾値である。
【００６１】
液位センサ２３の検出値が所定値Ｈｄ未満である場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、制御装置３２の処理はステップＳ２０４に進む。この場合、アキュムレータ１７に貯留されている液冷媒は比較的少なく、また、ポンプサイクル運転を実行可能な量の液冷媒が液冷媒貯留器１３に貯留されている可能性が高い。
ステップＳ２０４において制御装置３２は、圧縮機サイクル運転からポンプサイクル運転に切り替える。前記したように、この時点において液冷媒貯留器１３には充分な量の液冷媒が貯留されているため、その後のポンプサイクル運転中にポンプ１４でキャビテーションが発生するおそれはほとんどない。
【００６２】
また、ステップ２０３で液位センサ２３の検出値が所定値Ｈｄ以上である場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、制御装置３２は、圧縮機サイクル運転を継続する（Ｓ２０２）。
なお、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４の処理は、所定周期で繰り返される（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００６３】
＜効果＞
本実施形態では、アキュムレータ１７に設置された液位センサ２３の検出値に基づき、制御装置３２によって液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足しているかを判定し、必要に応じてポンプサイクル運転から圧縮機サイクル運転に切り替える。これによって、ポンプ１４でキャビテーションが発生することを防止し、空気調和機Ａの信頼性を高めることができる。
【００６４】
≪変形例≫
以上、本発明に係る空気調和機Ａについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第１実施形態では、液位センサ２１，２２（図２参照）としてフロート式の液位センサを用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、液冷媒貯留器１３に設置される液位センサとして、静電容量の変化（液冷媒に浸されているか否か）に応じてオン／オフを切り替える静電容量式の液位センサ、液冷媒の液圧に基づいてオン／オフを切り替える液圧式の液位センサを用いてもよい。
また、超音波を発信してから、液面で反射した超音波を受信するまでの時間に基づいて液面の高さを演算し、この高さが所定値Ｈａ（Ｈｂ）に達した場合にオン／オフを切り替える超音波式の液位センサを用いてもよい。
【００６５】
また、第１実施形態では、液冷媒の液面の高さに応じてオン／オフを切り替えるスイッチ式の液位センサ２１，２２（図２参照）を用いる場合について説明したが、連続検出式の液位センサを用いてもよい。前記した連続検出式の液位センサとして、例えば、フロート式、静電容量式、液圧式、超音波式の液位センサを用いることができる。なお、連続検出式の液位センサ２３（図４参照）を用いる第２実施形態についても同様のことがいえる。
【００６６】
また、第２実施形態では、前記したように、連続検出式の液位センサ２３を用いる場合について説明したが、これに限らない。すなわち、アキュムレータ１７（図４参照）に貯留されている液冷媒の液面の高さが所定値Ｈｃ（Ｈｄ）に達した場合にオン／オフを切り替えるスイッチ式の液位センサを用いてもよい。スイッチ式の液位センサとして、前記したように、フロート式、静電容量式、液圧式、超音波式等の液位センサを用いることができる。
【００６７】
また、第１実施形態では、液冷媒貯留器１３に液位センサ２１，２２（図２参照）を設ける場合について説明し、第２実施形態では、アキュムレータ１７に液位センサ２３（図４参照）を設ける場合について説明したが、これに限らない。例えば、液冷媒貯留器１３及びアキュムレータ１７の両方に液位センサを設け、各液位センサの検出値に基づいて圧縮機サイクル運転／ポンプサイクル運転を切り替えるようにしてもよい。
【００６８】
前記した構成において制御装置３２は、例えば、各液位センサから入力される検出信号に基づき、サイクル内で循環している冷媒の量（冷媒の総量から、液冷媒貯留器１３内の冷媒量と、アキュムレータ１７内の冷媒量と、を減算した値）を求める。
そして、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が不足し、かつ、サイクル内で循環している冷媒の量（質量）が所定閾値未満であると判定した場合、制御装置３２は、ポンプサイクル運転から圧縮機サイクル運転に切り替える。この場合、アキュムレータ１７に多量の液冷媒が貯留されているため、圧縮機サイクル運転を行うことでアキュムレータ１７から冷媒（ガス冷媒）を流出させ、液冷媒貯留器１３内の液冷媒を増加させる。そして、ポンプサイクル運転を実行可能な量の液冷媒が液冷媒貯留器１３に貯留された場合、制御装置３２は圧縮機サイクル運転に切り替える。
【００６９】
また、前記した構成において、ポンプサイクル運転を継続可能であるものの、液冷媒貯留器１３内の液冷媒が少なくなっており、かつ、サイクル内で循環している冷媒の量（質量）が所定閾値以上である場合、制御装置３２は、ポンプサイクル運転を継続する。この場合、アキュムレータ１７内の冷媒量は比較的少なく、サイクル（配管等）内で多量の冷媒が循環している。
したがって、制御装置３２は、液冷媒貯留器１３内の冷媒量を増加させるために、次のような制御を行う。すなわち、制御装置３２は、例えば、ポンプ１４の流量を小さくし、室外ファンＦ１及び室内ファンＦ２の風量をそれぞれ大きくし、さらに、膨張弁１５の開度を小さくする。これによって、室外熱交換器１２の出口側における冷媒の過冷却度、及び、室内熱交換器１６の出口側における冷媒の過熱度がそれぞれ大きくなり、液冷媒貯留器１３内の液冷媒を増加させることができる。
このように、ポンプサイクル運転を可能な限り長時間に亘って行うことで、空気調和機Ａに要する電力コストを大幅に低減できる。
【００７０】
また、第１実施形態では、ハンチング防止のために二つの液位センサ２１，２２（図２参照）を設ける場合について説明したが、これに限らない。すなわち、液冷媒貯留器１３に設置するスイッチ式の液位センサを一つにしてもよい（この場合、所定値Ｈａ，Ｈｂは同一の値になる）。また、スイッチ式の液位センサを３つ以上設け、各センサの検出値に基づいて液冷媒貯留器１３内の液冷媒の量を演算するようにしてもよい。なお、第２実施形態についても同様のことがいえる。
【００７１】
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【００７２】
Ａ  空気調和機
Ｕ１  室外機
Ｕ２  室内機
１  冷媒回路
１１  圧縮機
１２  室外熱交換器（凝縮器）
１３  液冷媒貯留器
１４  ポンプ
１５  膨張弁（減圧手段）
１６  室内熱交換器（蒸発器）
１７  アキュムレータ（気液分離器）
２１，２２  液位センサ（液冷媒量検出手段、第１液位センサ）
２３  液位センサ（液冷媒量検出手段、第２液位センサ）
３１，３２  制御装置（制御手段）
ｐ１  バイパス配管（第１バイパス流路）
ｐ２  バイパス配管（第２バイパス流路）
【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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