JP5440466B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材を収容する蓄熱槽と、蓄熱材の蓄熱で熱交換を行う蓄熱熱交換器とを備えた空気調和機に関する。

従来、ヒートポンプ式空気調和機による暖房運転時、室外熱交換器に着霜した場合には、暖房サイクルから冷房サイクルに四方弁を切り替えて除霜を行っている。この除霜方式では、室内ファンは停止するものの、室内機から冷気が徐々に放出されることから暖房感が失われるという欠点がある。

そこで、室外機に設けられた圧縮機に蓄熱装置を設け、暖房運転中に蓄熱槽に蓄えられた圧縮機の廃熱を利用して除霜するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図２１は、このような除霜方式を採用した冷凍サイクル装置の一例を示しており、室外機に設けられた圧縮機１００と四方弁１０２と室外熱交換器１０４とキャピラリチューブ１０６と、室内機に設けられた室内熱交換器１０８とを冷媒配管で接続するとともに、キャピラリチューブ１０６をバイパスする第１バイパス回路１１０と、圧縮機１００の吐出側から四方弁１０２を介して室内熱交換器１０８へ至る配管に一端を接続し他端をキャピラリチューブ１０６から室外熱交換器１０４へ至る配管に接続した第２バイパス回路１１２が設けられている。また、第１バイパス回路１１０には、二方弁１１４と逆止弁１１６と蓄熱熱交換器１１８が設けられ、第２バイパス回路１１２には、二方弁１２０と逆止弁１２２が設けられている。

さらに、圧縮機１００の周囲には蓄熱槽１２４が設けられており、蓄熱槽１２４の内部には、蓄熱熱交換器１１８と熱交換するための蓄熱材１２６が充填されている。

この冷凍サイクルにおいて、除霜運転時には、二つの二方弁１１４，１２０が開弁され、圧縮機１００から吐出された冷媒の一部は第２バイパス回路１１２へと流れ、残りの冷媒は四方弁１０２と室内熱交換器１０８へと流れる。また、室内熱交換器１０８を流れた冷媒は暖房に利用された後、わずかの冷媒がキャピラリチューブ１０６を通って室外熱交換器１０４へと流れる一方、残りの大部分の冷媒は第１バイパス回路１１０へ流入し、二方弁１１４を通って蓄熱熱交換器１１８へと流れて蓄熱材１２６より熱を奪い、逆止弁１１６を通った後、キャピラリチューブ１０６を通過した冷媒と合流して室外熱交換器１０４へと流れる。その後、室外熱交換器１０４の入口で第２バイパス回路１１２を流れてきた冷媒と合流し、冷媒が持つ熱を利用して除霜を行い、さらに四方弁１０２を通過した後、圧縮機１００に吸入される。

この冷凍サイクル装置においては、第２バイパス回路１１２を設けることで、除霜時に圧縮機１００から吐出されたホットガスを室外熱交換器１０４に導くとともに、室外熱交換器１０４に流入する冷媒の圧力を高く保つことができるので、除霜能力を高めることができ、極めて短時間に除霜を完了することができる。

特開平３−３１６６６号公報

しかしながら、従来の空気調和機においては、暖房運転時の除霜能力を高めることが必要とされる一方で、暖房運転の立ち上がり速度についても遅いという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、通常の暖房運転モードよりも温風吹出しの立ち上がりが早い速暖運転モードを有し、暖房運転の立ち上がりを早くした空気調和機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、暖房運転時に、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、前記四方弁の順に冷媒が流れるように接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と蓄熱熱交換器を内蔵する蓄熱槽とを有する空気調和機であって、前記室内熱交換器と前記膨張弁との間と、前記四方弁と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蓄熱バイパス回路と、前記膨張弁と前記室外熱交換器との間と、前記圧縮機の吐出口と前記四方弁との間を接続する除霜バイパス回路と、前記蓄熱バイパス回路に蓄熱二方弁とを備え、通常の暖房運転モードと、通常の暖房運転よりも立ち上がりが早い速暖運転モードとを備えたものである。

本発明によれば、通常の暖房運転モードよりも立ち上がりの早い速暖運転モードを設けたので、使用者の選択に応じて暖房運転の立ち上がりを早くすることができる。

本発明に係る蓄熱装置を備えた空気調和機の配管系統図 図１の空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図 図１の空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式図 通常暖房運転時と速暖モード時の暖房運転時の周波数変化図 速暖モード時の室内熱交換器温度上昇図 速暖モード時の室内送風ファンの回転数制限値を示す図 外気温度に基づいて設定される除霜運転開始温度と蓄熱材温度上昇開始温度を示すグラフ 除霜・暖房運転制御を示すフローチャート 除霜運転開始後の室外熱交換器の冷媒出口温度の推移を示すグラフ 除霜運転から暖房運転に復帰した後の制御を示すフローチャート 各種温度検出手段の取付位置を示す配管系統図 圧縮機温度に基づく蓄熱材の保護制御を示す概略図 蓄熱二方弁の開閉制御を示すタイミングチャート 吐出冷媒温度に基づく蓄熱材の保護制御を示す概略図 吐出冷媒温度に基づく蓄熱材の別の保護制御を示す概略図 外気温度が２℃の場合の蓄熱材の実温度、蓄熱槽温度検出手段で検出された温度、及び、検出温度を補正した温度との関係を示すグラフ 外気温度が−７℃の場合の蓄熱材の実温度、蓄熱槽温度検出手段で検出された温度、及び、検出温度を補正した温度との関係を示すグラフ 外気温度が−２０℃の場合の蓄熱材の実温度、蓄熱槽温度検出手段で検出された温度、及び、検出温度を補正した温度との関係を示すグラフ 外気温度が３５℃の場合の蓄熱材の実温度、蓄熱槽温度検出手段で検出された温度、及び、検出温度を補正した温度との関係を示すグラフ 蓄熱槽内の蓄熱材充填量が十分な場合と不十分な場合における除霜運転後の蓄熱材の温度変化を示すグラフ 従来の冷凍サイクル装置の構成を示す模式図

第１の発明は、暖房運転時に、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、四方弁の順に冷媒が流れるように接続した冷凍サイクルと、圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と蓄熱熱交換器を内蔵する蓄熱槽とを有する空気調和機であって、室内熱交換器と膨張弁との間と、四方弁と圧縮機の吸入口との間を接続する蓄熱バイパス回路と、膨張弁と室外熱交換器との間と、圧縮機の吐出口と四方弁との間を接続する除霜バイパス回路と、蓄熱バイパス回路に蓄熱二方弁とを備え、通常の暖房運転モードと、通常の暖房運転よりも立ち上がりが早い速暖運転モードとを備えたことにより、使用者の選択に応じて暖房運転の立ち上がりを早くすることができる。

また、速暖運転モード時において、速暖運転開始時に蓄熱二方弁を所定時間開くことにより、蓄熱材に保有している熱量を冷媒に与えることができ、圧縮機からの吐出温度を上げることができる。

また、圧縮機の周波数変更速度において、速暖運転開始時の周波数変更速度を、通常の暖房運転開始時の周波数変更速度よりも速くすることにより、圧縮機の立ち上がり速度を上げて吐出温度を上昇させることができる。

また、室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段と、室内熱交換器へ送風する室内送風ファンとを備え、通常の暖房運転開始時は、室内熱交換器温度検出手段で検出する温度が暖房開始温度となった場合に室内送風ファンの駆動を開始し、速暖運転開始時は、暖房開始温度よりも高い温度を検出した時に、室内送風ファンの駆動を開始することにより、吹出す温風の温度が高いために使用者に温風感を感じさせることができ、また、より室温を早くあげることができるので、快適性を向上させることができる。

また、速暖運転モード時において、室内送風ファンの駆動開始時の回転数を制限することにより、室内送風ファン駆動時に回転数が大きくなってしまい、室内熱交換器温度が一気に低下してしまうことを防ぎ、快適性を維持することができる。

また、速暖運転モード時において、室内送風ファンの駆動開始時の回転数は、室内熱交換器温度検出手段で検知する温度が、所定温度Ｙａから所定温度Ｙｂまでの立ち上がり時間に応じて変更されることにより、立ち上がりの状況から室内送風ファンの回転数を上げても室内熱交換器の温度が低下する可能性が少ないかどうかを判断し、立ち上がり時間が早いときは室内送風ファンの回転数をある程度上げて、立ち上がり時間が長いときは室内送風ファンの回転数をある程度下げて、室内送風ファンの駆動を開始することで、状況に応じた暖房運転を行うことができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、速暖運転モード時において、室内送風ファンの回転数の制限が、室内ファンの駆動開始から所定時間毎に所定の回転数ずつ増加することにより、室内の快適性を徐々に高めていくことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明に係る冷凍サイクル装置である空気調和機の構成を示しており、空気調和機は、冷媒配管で互いに接続された室外機２と室内機４とで構成されている。

図１に示されるように、室外機２の内部には、圧縮機６と四方弁８とストレーナ１０と膨張弁１２と室外熱交換器１４とが設けられ、室内機４の内部には、室内熱交換器１６が設けられ、これらは冷媒配管を介して互いに接続されることで冷凍サイクルを構成している。

さらに詳述すると、圧縮機６と室内熱交換器１６は、四方弁８が設けられた冷媒配管１８を介して接続され、室内熱交換器１６と膨張弁１２は、ストレーナ１０が設けられた冷媒配管２０を介して接続されている。また、膨張弁１２と室外熱交換器１４は冷媒配管２２を介して接続され、室外熱交換器１４と圧縮機６は冷媒配管２４を介して接続されている。

冷媒配管２４の中間部には四方弁８が配置されており、圧縮機６の冷媒吸入側における冷媒配管２４には、液相冷媒と気相冷媒を分離するためのアキュームレータ２６が設けられている。また、圧縮機６と冷媒配管２２は、冷媒配管２８を介して接続されており、冷媒配管２８には除霜二方弁（例えば、電磁弁）３０が設けられている。

さらに、圧縮機６の周囲には蓄熱槽３２が設けられ、蓄熱槽３２の内部には、蓄熱熱交換器３４が設けられるとともに、蓄熱熱交換器３４と熱交換するための蓄熱材（例えば、エチレングリコール水溶液）３６が充填されており、蓄熱槽３２と蓄熱熱交換器３４と蓄熱材３６とで蓄熱装置を構成している。

また、冷媒配管２０と蓄熱熱交換器３４は冷媒配管３８を介して接続され、蓄熱熱交換器３４と冷媒配管２４は冷媒配管４０を介して接続されており、冷媒配管３８には蓄熱二方弁（例えば、電磁弁）４２が設けられている。

室内機４の内部には、室内熱交換器１６に加えて、室内送風ファン１６ａと上下羽根（図示せず）と左右羽根（図示せず）とが設けられており、室内熱交換器１６は、送風ファンにより室内機４の内部に吸込まれた室内空気と、室内熱交換器１６の内部を流れる冷媒との熱交換を行い、暖房時には熱交換により暖められた空気を室内に吹き出す一方、冷房時には熱交換により冷却された空気を室内に吹き出す。上下羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて上下に変更し、左右羽根は、室内機４から吹き出される空気の方向を必要に応じて左右に変更する。

また、室外熱交換器１４には、暖房運転時の冷媒入口温度及び冷媒出口温度をそれぞれ検出する室外熱交換器入口温度検出手段４４と室外熱交換器出口温度検出手段４６が設けられ、室内熱交換器１６には、室内熱交換器１６の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段４８が設けられている。さらに、蓄熱槽３２には、蓄熱槽３２の温度を検出する蓄熱槽温度検出手段５０が設けられており、室外機２には、外気温度を検出する外気温度検出手段５２が設けられている。

なお、圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２、除霜二方弁３０、蓄熱二方弁４２、室外熱交換器入口温度検出手段４４、室外熱交換器出口温度検出手段４６、室内熱交換器温度検出手段４８、蓄熱槽温度検出手段５０、外気温度検出手段５２等はコントローラ５４（例えば、マイコン）に電気的に接続され、圧縮機６、送風ファン、上下羽根、左右羽根、四方弁８、膨張弁１２の運転あるいは動作は、コントローラ５４からの制御信号に基づいて制御されるとともに、除霜二方弁３０と蓄熱二方弁４２はコントローラ５４からの制御信号に基づいて開閉制御される。

上記構成の本発明に係る冷凍サイクル装置において、各部品の相互の接続関係と機能とを、暖房運転時の場合を例にとり冷媒の流れとともに説明する。

圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、冷媒配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６へと至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て冷媒配管２０を通り、膨張弁１２への異物侵入を防止するストレーナ１０を通って、膨張弁１２に至る。膨張弁１２で減圧した冷媒は、冷媒配管２２を通って室外熱交換器１４に至り、室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、冷媒配管２４と四方弁８とアキュームレータ２６を通って圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、冷媒配管１８の圧縮機６吐出口と四方弁８の間から分岐した冷媒配管２８は、除霜二方弁３０を介して冷媒配管２２の膨張弁１２と室外熱交換器１４の間に合流している。

さらに、内部に蓄熱材３６と蓄熱熱交換器３４を収納した蓄熱槽３２は、圧縮機６に接して取り囲むように配置され、圧縮機６で発生した熱を蓄熱材３６に蓄積し、冷媒配管２０から室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分岐した冷媒配管３８は、蓄熱二方弁４２を経て蓄熱熱交換器３４の入口へと至り、蓄熱熱交換器３４の出口から出た冷媒配管４０は、冷媒配管２４における四方弁８とアキュームレータ２６の間に合流する。

次に、図１に示される空気調和機の通常暖房時の動作及び冷媒の流れを模式的に示す図２を参照しながら通常暖房時の動作を説明する。

通常暖房運転時、除霜二方弁３０と蓄熱二方弁４２は閉弁しており、上述したように圧縮機６の吐出口から吐出された冷媒は、冷媒配管１８を通って四方弁８から室内熱交換器１６に至る。室内熱交換器１６で室内空気と熱交換して凝縮した冷媒は、室内熱交換器１６を出て、冷媒配管２０を通り膨張弁１２に至り、膨張弁１２で減圧した冷媒は、冷媒配管２２を通って室外熱交換器１４に至る。室外熱交換器１４で室外空気と熱交換して蒸発した冷媒は、冷媒配管２４を通って四方弁８から圧縮機６の吸入口へと戻る。

また、圧縮機６で発生した熱は、圧縮機６の外壁から蓄熱槽３２の外壁を介して蓄熱槽３２の内部に収容された蓄熱材３６に蓄積される。

次に、図１に示される空気調和機の除霜・暖房時の動作及び冷媒の流れを示す模式的に示す図３を参照しながら除霜・暖房時の動作を説明する。図中、実線矢印は暖房に供する冷媒の流れを示しており、破線矢印は除霜に供する冷媒の流れを示している。

上述した通常暖房運転中に室外熱交換器１４に着霜し、着霜した霜が成長すると、室外熱交換器１４の通風抵抗が増加して風量が減少し、室外熱交換器１４内の蒸発温度が低下する。本発明に係る冷凍サイクル装置である空気調和機には、図１に示されるように、暖房運転時における室外熱交換器１４の冷媒入口温度を検出する室外熱交換器入口温度検出手段４４が設けられており、非着霜時に比べて、蒸発温度が低下したことを室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出すると、コントローラ５４から通常暖房運転から除霜・暖房運転への指示が出力される。

通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行すると、除霜二方弁３０と蓄熱二方弁４２は開制御され、上述した通常暖房運転時の冷媒の流れに加え、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒の一部は冷媒配管２８と除霜二方弁３０を通り、冷媒配管２２を通る冷媒に合流して、室外熱交換器１４を加熱し、凝縮して液相化した後、冷媒配管２４を通って四方弁８と
アキュームレータ２６を介して圧縮機６の吸入口へと戻る。

なお、膨張弁１２と室外熱交換器１４との間と、圧縮機６の吐出口と四方弁８との間を接続する冷媒配管２８は、室外熱交換器１４を加熱して除霜を行うための気相冷媒が通過することから、除霜バイパス回路ということもできる。

また、冷媒配管２０における室内熱交換器１６とストレーナ１０の間で分流した液相冷媒の一部は、冷媒配管３８と蓄熱二方弁４２を経て、蓄熱熱交換器３４で蓄熱材３６から吸熱し蒸発、気相化して、冷媒配管４０を通って冷媒配管２４を通る冷媒に合流し、アキュームレータ２６から圧縮機６の吸入口へと戻る。

なお、室内熱交換器１６と膨張弁１２との間と、四方弁８と圧縮機６の吸入口との間を接続する冷媒配管３８及び冷媒配管４０は、蓄熱熱交換器３４を通過して蓄熱材３６から吸熱することから、これら二つの冷媒配管３８，４０を蓄熱バイパス回路ということもできる。

アキュームレータ２６に戻る冷媒には、室外熱交換器１４から戻ってくる液相冷媒が含まれているが、これに蓄熱熱交換器３４から戻ってくる高温の気相冷媒を混合することで、液相冷媒の蒸発が促され、アキュームレータ２６を通過して液相冷媒が圧縮機６に戻ることがなくなり、圧縮機６の信頼性の向上を図ることができる。

除霜・暖房開始時に霜の付着により氷点下となった室外熱交換器１４の温度は、圧縮機６の吐出口から出た気相冷媒によって加熱されて、零度付近で霜が融解し、霜の融解が終わると、室外熱交換器１４の温度は再び上昇し始める。この室外熱交換器１４の温度上昇を室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出すると、除霜が完了したと判断し、コントローラ５４から除霜・暖房運転から通常暖房運転への指示が出力される。

また、本実施の形態では、速暖運転モードを有している。室内機４への運転指示を行なうリモコン装置（図示せず）によって速暖運転モードが起動する設定にしている場合、次回の暖房運転起動時には速暖運転モードが起動して暖房運転が開始される。例えば、リモコン装置に「パワフル運転」等のボタンを設けており、それを押下することによって「パワフル運転」が有効となり、運転停止時も「パワフル運転」が有効となったまま、空気調和機の運転が停止する。そして、翌朝等に暖房運転を開始すると「パワフル運転」すなわち速暖運転モードが起動する設定となっているので、通常の暖房運転モードではなく、速暖運転モードによる暖房運転が起動する。

次に、速暖運転モードについて説明する。速暖運転モードによる暖房運転が開始すると、蓄熱二方弁４２を所定時間（例えば、２０秒）開く。そして、圧縮機６へは室外熱交換器１４を経た冷媒と、蓄熱熱交換器３４を経た冷媒とが合流して吸入される。

図４は、通常の暖房運転時の圧縮機の周波数変更速度（実線）と、速暖運転モードの暖房運転時の圧縮機の周波数変更速度（点線）とを示した図である。蓄熱槽３２を持たない通常の暖房運転では、暖房運転の起動時には、低圧の落ち込みや液バック等が条件によっては発生するため、耐久性の観点から圧縮機の周波数を極端に上げることができない。

そのため図４に示すように、通常の暖房運転時においては、圧縮機６の運転周波数を徐々に上昇させているが、蓄熱槽３２を有する速暖モードの暖房運転時においては、通常の暖房運転時よりも駆動速度を速めている。これは、蓄熱二方弁４２をあけることによって室外熱交換器１４をバイパスさせて圧縮機６の吸入側へ冷媒を供給し、さらに、蓄熱二方弁を開くことによって、蓄熱材３６に残っている蓄熱量を冷媒へ与えることができるため
、圧縮機の運転起動時における低圧の落ち込みを抑制することができ、その結果、圧縮機６の運転周波数の変更速度を上げることができる。また、所定の周波数（本実施の形態では、７０Ｈｚ）に到達すると、一定にして圧縮機６を制御している。

また、蓄熱槽３２が圧縮機６の周りに配設されることで、圧縮機６の運転停止時の温度低下も防ぐことができ、蓄熱槽３２がない場合に比べて吐出温度を早く上昇させることができる。

また、室内熱交換器温度検出手段４８で検出する温度が、通常の暖房運転時には所定の暖房開始温度（例えば、２２℃）を検知すると室内送風ファン１６ａの駆動を開始している。そして室内熱交換器温度検出手段４８で検出する温度が上昇するにしたがって、室内送風ファン１６ａの回転速度を速めている。

一方、速暖モード時の暖房運転時には、通常の暖房運転時の室内送風ファン１６ａの駆動開始温度（例えば、２２℃）よりも、さらに高い温度（例えば、４５℃）を検知すると室内送風ファン１６ａの駆動を開始するようにしている。通常の暖房運転開始時であれば、室内送風ファン１６ａの駆動が開始される時間は約５分程度掛かってしまうが、速暖モード時の室内送風ファン１６ａの駆動開始の温度を、通常の暖房運転時の駆動開始の温度よりも高くしていても、２分程度の室内送風ファン１６ａの駆動が開始する。これは圧縮機６の周波数変更速度を通常時よりも速めていることと、蓄熱槽３２が圧縮機６の周りに配置して圧縮機６の冷え込みを抑制することで、圧縮機６からの吐出温度を上昇させることができる。

図５は、速暖運転モード時における室内送風ファン１６ａの駆動開始のタイミングを示した図である。図５に示すように、所定温度Ｙｂ（本実施の形態では４５℃）を検知すると、室内送風ファン１６ａを駆動させるようにしている。しかしながら暖房運転開始時にいきなり高回転で室内送風ファン１６ａを駆動すると、急に室内熱交換器温度が低下してしまう恐れがある。

そこで、本実施の形態では、室内熱交換器の温度が所定温度Ｙａ（例えば、２５℃）を検知してから所定温度Ｙｂ（本実施の形態では４５℃）を検知するまでの時間に基づいて、室内送風ファン１６ａの駆動開始時の回転数に制限値を設けている。よって、室内送風ファン１６ａの駆動開始時の回転数は制限値に制限される。

より具体的には、所定温度Ｙａから所定温度Ｙｂまでの時間が長いほど、室内送風ファン１６ａの駆動開始時の回転数の制限値を小さくしている。図６は、本実施の形態における室内送風ファン１６ａの駆動開始時の回転数の制限値を示す図である。なお、図６は、所定温度Ｙａに２５℃、所定温度Ｙｂに４５℃を設定した時の制限値を示すもので、これに限定されるものではない。

図６において、例えば、所定温度Ｙａから所定温度Ｙｂまでの時間が４５秒掛かったとすると、初期回転数は８５０ｒｐｍに制限される。通常の暖房運転時には室内熱交換器の温度が所定温度Ｙｂ（４５℃）に達していると、様々な条件があるものの１２００ｒｐｍ程度になっている可能性もあるが、暖房運転の立ち上がり時に、いきなり風量を大きくしてしまうと、室内熱交換器の温度が一気に低下してしまい、快適性を損なってしまうおそれがある。そのため、本実施の形態では図６に示すような制限値を設けている。なお、図６ではある時間間隔毎に固定の値で制限値を設けているが、これに限定されることはなく、時間に応じて関数的に算出される値としてもよい。

また、図５には３通りの立ち上がり状況を図面に示している。所定温度Ｙａから所定温
度Ｙｂとなるまでに所定時間において、一点鎖線で示す状況（ＣａｓｅＡ）の場合は所定時間ｔ１掛かり、実線で示す状況（ＣａｓｅＢ）の場合は所定時間ｔ２掛かり、二点鎖線で示す状況（ＣａｓｅＣ）の場合は所定時間ｔ３掛かっていることを示すものである。

図５に示すＣａｓｅＡ〜ＣａｓｅＣの３通りにおいては、所定時間ｔ１＜所定時間ｔ２＜所定時間ｔ３の関係より、室内送風ファン１６ａの駆動開始時の制限値は、ＣａｓｅＡ＞ＣａｓｅＢ＞ＣａｓｅＣとなっている。これは立ち上がりが遅いほど、外気温度等の影響が大きく、いきなり風量を大きくしてしまうと室内熱交換器温度が急に低下してしまう恐れがあるために、制限値を低く設け、また立ち上がりが早いほど、外気温度等の影響が小さく、風量をある程度大きくしても室内熱交換器温度の温度低下が少ないであろうと推定して、制限値を高く設けている。

また、室内送風ファン１６ａの回転が開始してから所定時間毎（例えば、５秒毎）に制限値を徐々に上げていくようにしている。例えば、５秒毎に１０ｒｐｍずつ制限値を増加させていく。このように行なうことで、冷凍サイクルの安定をとりながらも、暖房運転の効果を高めている。なお、この室内送風ファンの回転速度の制限の解除は、成り行きで解除してもよいし、ある一定の時間を設けて解除してもよい。

次に、除霜判定及び除霜開始条件について説明する。図７は、外気温度に基づいて、室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出された室外熱交換器１４の冷媒入口温度に設定された除霜運転開始ライン（βライン）と、この除霜運転開始ラインより室外熱交換器１４の冷媒入口温度が高い蓄熱材温度上昇開始ライン（θライン）を示している。

除霜運転開始ラインは、ある外気温度において、室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出された温度が除霜開始温度（除霜運転開始ライン）を下回った場合に、除霜運転を開始するための閾値を示しており、蓄熱材温度上昇開始ラインは、ある外気温度において、室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出された温度が蓄熱材温度上昇制御開始温度（蓄熱材温度上昇開始ライン）を下回った場合に、除霜運転の開始を予測し、蓄熱材３６の温度上昇制御の判定を行うためのもので、除霜運転に必要な熱量が蓄熱槽３２に確保されているかどうかを判定し、確保されていなければ、蓄熱槽３２の温度を上昇させて蓄熱量を増加させるための制御を行うようにしている。

具体的には、室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出された温度が蓄熱材温度上昇開始ラインを下回った場合に、蓄熱槽温度検出手段５０で検出された温度が所定温度（例えば３０℃）に達していなければ、圧縮機６の回転数を上昇させることにより、あるいは、膨張弁１２の開度を絞って高圧側の圧力を上昇させることにより、蓄熱槽３２の温度を所定温度（例えば、２〜３℃）上昇させるようにしている。このときの所定温度（本実施の形態では３０℃とした）は、実験等より算出した温度であり、冷凍サイクルの構成等によって適宜変更できるものであるが、本実施の形態では３０℃程度の温度を有していれば、７００グラム〜８００グラム程度の霜を融かすことができる。要するに、ある一定の霜を融かすことが出来るだけの熱量があるかどうかを判断できる所定温度を設ければよい。

なお、圧縮機６の回転数上昇は入力増大を伴うことから、省エネの観点からは、膨張弁１２の開度を絞って蓄熱槽３２の温度を上昇させるのが好ましいが、圧縮機６の回転数上昇を行なって蓄熱槽３２の温度を上昇させてもよい。

上述したように、蓄熱材温度上昇開始温度（θ）は、外気温度に基づいて設定されるが、除霜開始温度（β）に依存し、例えば、β＜θ≦β＋４のように設定される。

このように、除霜運転が開始される前に、蓄熱槽３２に一定の蓄熱量が確保されている
かどうかを判断することで、確実に除霜運転を行ないながら、暖房運転を継続することができる。

次に、除霜・暖房運転制御について説明する。蓄熱材３６に蓄積される熱量は有限であることから、この制御は、蓄熱材３６に蓄積された熱量を有効利用するために、通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行し、除霜二方弁３０と蓄熱二方弁４２を開制御するに際し、除霜二方弁３０をまず開制御し、除霜二方弁３０の開制御から所定時間（例えば、１０〜２０秒）が経過した後、蓄熱二方弁４２を開制御するようにしている。

除霜・暖房運転は、除霜二方弁３０と蓄熱二方弁４２の両方が開状態で初めて行われることになるが、蓄熱二方弁４２を除霜二方弁３０より先に開制御すると、蓄熱材３６に蓄積された熱量が無駄に使用されることになり、除霜二方弁３０と蓄熱二方弁４２の両方を同時に開制御すると、室外熱交換器１４からの冷媒と室内熱交換器１６からの冷媒が同時に圧縮機６に吸入されることになり、圧力変動を惹起するおそれがあることから、除霜二方弁３０の開制御と蓄熱二方弁４２の開制御に適切な時間差を設定することで、圧力変動を極力抑えることができるとともに、圧縮機６への液冷媒の流入を阻止して圧縮機６の信頼性を向上させることができる。

このため、図１に示されるように、コントローラ５４には、時間をカウントするタイマー５６が設けられており、通常暖房運転から除霜・暖房運転に移行した場合、除霜二方弁３０の開制御からの経過時間をタイマー５６でカウントし、タイマー５６がカウントした時間が上述した所定時間に達すると、蓄熱二方弁４２が開制御される。

以下、この制御について、図８のフローチャートを参照しながら詳述する。

ステップＳ１においては、室内熱交換器温度検出手段４８で検出された温度が所定温度Ｔａ（例えば、４５℃）かどうかを判定し、検出温度が所定温度Ｔａに等しい場合には、ステップＳ５に移行する一方、等しくない場合には、ステップＳ２に移行し、検出温度が所定温度Ｔａを超えているかどうかを判定する。検出温度が所定温度Ｔａを超えている場合には、ステップＳ３において圧縮機６の運転周波数を減少させるのに対し、検出温度が所定温度Ｔａを下回っている場合には、ステップＳ４において圧縮機６の運転周波数を増加させる。ステップＳ３あるいはＳ４における圧縮機６の周波数制御が終了すると、ステップＳ１に戻る。なお、ここでは所定温度Ｔａを４５℃として説明しているが、これに限定されることはない。

すなわち、冷凍サイクル内の圧力変動は、室内熱交換器１６の温度が高く、高圧側と低圧側の圧力差が大きい場合に、除霜二方弁３０と蓄熱二方弁４２の開制御を行うことでも発生し、圧力変動は騒音を発生するおそれがあることから、室内熱交換器温度検出手段４８で検出された温度が所定温度Ｔａを超えている場合に、室内熱交換器温度検出手段４８で検出された温度が所定温度Ｔａになるまで圧縮機６の運転周波数を落とし、高圧側の圧力を低減する制御を行っている。

また、室内熱交換器１６で熱交換を行った後の冷媒が持つ熱量も除霜運転時に有効利用するために、室内熱交換器温度検出手段４８が検出した温度が所定温度Ｔａ未満の場合には、検出温度が所定温度Ｔａになるまで圧縮機６の運転周波数を増加して、暖房運転後の除霜運転の効率化を図っている。

ステップＳ１において、室内熱交換器温度検出手段４８で検出された温度が所定温度Ｔａになると、蓄熱槽３２に蓄積した熱を有効利用しながら除霜運転を行うための通常蓄熱除霜運転を開始する。この除霜運転では、ステップＳ５において除霜二方弁３０を開制御
して圧縮機６より吐出された冷媒を室外熱交換器１４に導き、ステップＳ６において、タイマー５６によりカウントされた除霜二方弁３０の開制御からの時間が上述した所定時間に達しているかどうかを判定し、所定時間に達していればステップＳ７において蓄熱二方弁４２を開制御して室内熱交換器１６を通過した冷媒を蓄熱熱交換器３４に導く一方、所定時間に達していなければステップＳ６に戻る。

ステップＳ７において蓄熱二方弁４２が開制御されると、ステップＳ８において、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出された温度と除霜運転終了の指標となる所定温度Ｔｂ（例えば、６℃）とが比較され、前者が後者未満であれば、残霜があるか、あるいは、残霜はないが基板（室外熱交換器１４の上部及び下部）はまだ凍結していると判定して、除霜運転を継続し、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９においては、タイマー５６によりカウントされた除霜二方弁３０の開制御からの時間が所定時間（例えば、７分）に達していなければ、ステップＳ８に戻る一方、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出された温度が所定温度Ｔｂ以上であれば、残霜はなく基板凍結も解消されていると判定して、ステップＳ１０において除霜二方弁３０及び蓄熱二方弁４２を同時に閉制御し、除霜運転を終了して通常暖房運転に戻る。

また、ステップＳ９においてタイマー５６でカウントした時間が所定時間に達していれば、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出された温度に関係なく、ステップＳ１０に移行し、除霜二方弁３０及び蓄熱二方弁４２を同時に閉制御し、除霜運転を終了して通常暖房運転に戻るとともに、タイマー５６のカウント時間をリセットする。

なお、ステップＳ９においてタイマー５６でカウントした時間が所定時間に達した場合、除霜運転を強制的に終了するようにしたのは、蓄熱槽３２の蓄熱量は有限で、前記所定時間で消費される程度の蓄熱量に設定されていることから、所定時間を超えて除霜運転を継続しても蓄熱量が既になく、除霜運転を行う意味がないからである。

また、本実施の形態では、除霜運転が開始されてから除霜運転が終了するまでの間、常時、室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出された温度と外気温度とを比較しており、外気温度の方が室外熱交換器入口温度より高い場合には、室外機２に設けられ室外熱交換器１４に送風するための室外ファン（図示せず）の運転を継続している。このように制御することにより、外気温度が持つ熱量を有効的に活用して、室外熱交換器１４の除霜を促進させることができる。

但し、除霜運転中に、室外熱交換器入口温度が外気温度よりも高いと一旦判断された場合は、室外熱交換器入口温度が上昇するだけなので、除霜運転が終了するまで室外ファンを駆動させることはない。

次に、除霜運転終了後の暖房フローについて説明する。図９は除霜運転開始後の室外熱交換器１４の冷媒出口温度の推移を示すグラフであり、図９に示されるように、除霜運転開始時には、室外熱交換器１４の冷媒出口温度は氷点下の温度（例えば、−１０℃）を示しているが、除霜運転開始直後は、室外熱交換器１４の冷媒出口温度は急激に上昇し、その後霜を融解中の所定の温度範囲（例えば、０〜２℃）では室外熱交換器１４の冷媒出口温度は徐々に上昇するものの、温度上昇は停滞傾向にある。この温度範囲を超えると、霜は略融解しているが、室外熱交換器１４の基板はまだ凍結している可能性が高く、除霜運転を継続することで霜の融解後は室外熱交換器１４の温度が上昇する。このときの温度上昇は、残霜がないことから霜の融解中の温度上昇より大きく、基板凍結が略解消すると、除霜運転は室外熱交換器１４の予熱のために行われ、その冷媒出口温度はさらに徐々に上昇する。

本発明においては、除霜運転中の室外熱交換器１４の冷媒出口温度に二つの閾値を設け、除霜運転から暖房運転への復帰時の室外熱交換器１４の冷媒出口温度に応じて、その後の除霜運転の形態を変更するようにしている。

すなわち、図９のグラフに基づいて、室外熱交換器１４の冷媒出口温度に第１の閾値（例えば、２℃）と、第１の閾値より大きい第２の閾値（例えば、６℃）を設け、除霜運転から暖房運転への復帰時の室外熱交換器１４の冷媒出口温度を第１及び第２の閾値と比較し、比較結果を示す所定の数値をコントローラ５４に設けられたメモリ（図示せず）に加算し、メモリに積算された数値に基づいて、図１０に示されるように、暖房運転、蓄熱除霜運転、あるいは、暖房運転から冷房運転への四方弁８の切り替えによる除霜運転を行っている。

なお、本明細書において、単に「除霜運転」という場合は、上述した通常蓄熱除霜運転のことを意味し、暖房運転から冷房運転への四方弁８の切り替えによる除霜運転は「四方弁除霜運転」と称しており、この除霜運転は、除霜二方弁３０及び蓄熱二方弁４２を閉弁した状態で行われる。

また、除霜運転から暖房運転への復帰時の室外熱交換器１４の冷媒出口温度が第２の閾値以上の場合を「Ａ復帰」と称し、冷媒出口温度が第１の閾値以上で第２の閾値未満の場合を「Ｂ復帰」と称し、冷媒出口温度が第１の閾値未満の場合を「Ｃ復帰」と称している。

さらに詳述すると、空気調和機の当初の運転時はメモリの積算値Ｍはリセット（Ｍ＝０）されており、通常暖房運転終了後、上述したように、室内熱交換器温度検出手段４８で検出された温度が所定温度Ｔａになると、通常蓄熱除霜運転を開始する。除霜運転終了後、室外熱交換器１４の冷媒出口温度が第２の閾値以上の場合は、残霜なし、基板凍結なしと判定して、メモリの積算値Ｍをリセットして、暖房運転を行う（Ａ復帰）。

また、除霜運転終了後、室外熱交換器１４の冷媒出口温度が第１の閾値以上で第２の閾値未満の場合は、残霜はないが基板凍結ありと判定して、メモリに第１の所定値（例えば、１）を加算し、暖房運転を行う（Ｂ復帰）。

さらに、除霜運転終了後、室外熱交換器１４の冷媒出口温度が第１の閾値未満の場合は、残霜ありと判定して、メモリに第１の所定値より大きい第２の所定値（例えば、２）を加算し、暖房運転を行う（Ｃ復帰）。

なお、Ａ復帰の場合は、図１０のステップＳ２１において暖房運転を行った後、図１０の制御は終了する。

一方、Ｂ復帰あるいはＣ復帰の場合は、暖房運転終了後、除霜運転から暖房運転への復帰状態に応じて、すなわち、メモリの積算値Ｍに応じて、その後の制御は異なる。

まずＢ復帰の場合は、ステップＳ２２において暖房運転を行った後、ステップＳ２３において除霜運転を行い、Ｂ復帰後のＡ復帰の場合は、ステップＳ２４おいて暖房運転を行ってメモリの積算値Ｍをリセット（Ｍ：１→０）した後、制御を終了する。

Ｂ復帰後さらにＢ復帰した場合（Ｍ＝２）には、ステップＳ２５おいて暖房運転を行い、ステップＳ２６おいて除霜運転を行って、除霜運転から暖房運転への復帰状態に応じて、その後の制御をさらには分岐させている。

Ｂ復帰を２度繰り返した後、Ａ復帰の場合は、ステップＳ２７おいて暖房運転を行ってメモリの積算値Ｍをリセット（Ｍ：２→０）した後、制御を終了する。

一方、Ｂ復帰（Ｍ＝３）あるいはＣ復帰（Ｍ＝４）の場合は、除霜に必要な熱が蓄熱材３６に蓄積されていないと判定して、ステップＳ２８おいて暖房運転を第１の所定時間行った後、ステップＳ２９おいて除霜運転を行う。なお、ここでいう「第１の所定時間」とは、蓄熱に必要な時間のことで、着霜判定の指標となる室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出された温度にかかわらず暖房運転は行われ、第１の所定時間は、例えば３０分に設定される。その後、Ａ復帰の場合は、ステップＳ３０おいて暖房運転を行ってメモリの積算値Ｍをリセットした後、制御を終了する。

また、Ｂ復帰あるいはＣ復帰の場合は、通常蓄熱除霜運転では、完全な除霜は不可能と判定して、ステップＳ３１おいて暖房運転を第１の所定時間より短い第２の所定時間行って四方弁除霜運転を行い、室外熱交換器１４に付着した霜を完全に除去する。なお、ここでいう「第２の所定時間」とは、冷凍サイクル内の冷凍機油のバランス等を考慮して冷凍サイクルを安定化させるために必要な暖房運転時間のことで、例えば１０分に設定される。四方弁除霜運転後、メモリの積算値Ｍはリセットされる。

また、ステップＳ２３おいて除霜運転を行った後、Ｃ復帰の場合は、ステップＳ３２、Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３５おいてそれぞれステップＳ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１と同様の制御が行われる。

なお、図１０の制御のうち、右列のフロー（Ｃ復帰後のフロー）におけるステップＳ３６、Ｓ３７、Ｓ３８、Ｓ３９、Ｓ４０、Ｓ４１、Ｓ４２は、上述したステップＳ２５、Ｓ２６、Ｓ２７、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３０、Ｓ３１と同じなので、その説明は省略する。

図１０の制御を要約すると、
・室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出された温度が所定温度に達することなく暖房運転への復帰が少なくとも２回続き、メモリの積算値Ｍが第３の所定値（例えば、３）以上の場合には、室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出された温度にかかわらず、暖房運転を所定時間継続させた後、除霜運転に移行する。
・室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出された温度が所定温度に達することなく暖房運転への復帰が少なくとも３回続き、メモリの積算値Ｍが第３の所定値より大きい第４の所定値（例えば、４）以上の場合には、除霜二方弁３０及び蓄熱二方弁４２を閉弁した状態で、四方弁８を冷房運転方向に切り替えて除霜運転を行う。

なお、図９のグラフでは、除霜運転中の室外熱交換器１４の冷媒出口温度に二つの閾値を設けたが、第２の閾値を設けることなく一つの閾値（第１の閾値のみ）を使用して図１０の制御を行うこともできる。

この場合、図９のＡ復帰とＢ復帰を一つにまとめてＡ復帰とし、図１０の左列のフロー（Ａ復帰後のフロー）と右列のフロー（Ｃ復帰後のフロー、ただし、このフローのＢ復帰は削除）のみ行えばよい。

また、本実施の形態では、第２の閾値は、上述した所定温度Ｔｂと等しく設定されており、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出する温度が所定温度Ｔｂを超えたときに除霜運転を終了する場合は、常にＡ復帰となっている。ただし、第２の閾値はこれに限定されるものではなく、第２の閾値と所定温度Ｔｂとは異なる値であってもよく、第２の閾値は完全に霜が融解されている状態を検知できる温度に設定されていればよい。

次に、除霜開始条件の変更について説明する。上述したＢ復帰あるいはＣ復帰の繰り返しは、室外熱交換器１４の着霜量が多く、蓄熱槽３２に収容された蓄熱材３６の蓄熱量不足に起因することから、本発明においては、図７に示されるように、除霜運転開始ライン（βライン）より所定温度（例えば、２℃）高い別の除霜運転開始ライン（β２ライン）を設定している。

ここで、温度β２は、除霜開始温度（β）より高く設定され、除霜運転から暖房運転に復帰したときの室外熱交換器１４の着霜状態と除霜時間に基づいて、例えばβ＋１≦β２≦β＋５（初期値：β２＝β＋２）のように可変設定される。

すなわち、除霜運転から暖房運転に復帰した際に、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出された温度が上述した所定温度Ｔｂに達していない場合（Ｂ復帰あるいはＣ復帰）は、除霜開始温度を所定温度高くすることにより、早めに除霜運転を開始して着霜量を極力低減するようにしている。

除霜運転開始ラインの上昇は繰り返し行われ、Ｂ復帰あるいはＣ復帰の場合は、除霜開始温度を所定温度高くし、その後さらに、Ｂ復帰あるいはＣ復帰した場合も、除霜開始温度を所定温度高く設定する。なお、除霜開始ラインの上昇はＡ復帰によりリセット（β２→β）される。

しかしながら、除霜開始温度としてβ２ラインが設定されると、βラインに設定された場合に比べて、除霜運転から復帰してもすぐにβ２ラインを検出してしまい、蓄熱材３６の蓄熱量が不十分であるにもかかわらず、除霜運転が早く開始されてしまう可能性がある。

そこで、本発明においては、除霜開始温度としてβ２ラインを設定するとともに、最低暖房運転時間Ｔｘなるものを設けており、除霜運転からＢ復帰あるいはＣ復帰した場合は、最低暖房運転時間Ｔｘの間は暖房運転を継続することにより蓄熱量が不十分あるいは無い状態での除霜運転を極力低減することができる。

つまり、除霜運転からＢ復帰あるいはＣ復帰した場合は、室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出する温度が、β２ラインに設定されている除霜開始温度を下回った場合であっても、暖房運転時間が最低暖房運転時間Ｔｘに達していない場合は、除霜運転に入らない。

なお、この場合の暖房運転の継続時間は室内負荷に応じて、例えば３０分〜２時間の範囲で可変設定することもでき、室内負荷が低い場合は、所定時間を長く設定し、室内負荷が高い場合は、所定時間を短く設定するのが好ましい。これは室内負荷が低い場合は、着霜速度が遅いと判断しできる限り暖房運転を継続させることができ、室内負荷が高いと、着霜速度が早いと判断してできる限り除霜運転を早期に開始することができるためである。

このようなβ２ラインの考え方について、図１０を用いて説明する。上述したように、本実施の形態では、通常の暖房運転中に着霜を検知すると除霜運転に入り、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出される温度に基づいて、除霜運転から通常の暖房運転に戻る。

ところが、本実施の形態のように、除霜運転中に並行して行われる暖房運転は、蓄熱材３６の熱量に制限されてしまうため、蓄熱材３６の熱量がなくなると暖房運転を継続する
ことができなくなってしまう。

そのため、除霜運転から暖房運転への通常の復帰は、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出する温度が所定温度Ｔｂを超えると、除霜運転を終了して暖房運転へ復帰するようにしているが、所定時間以内に所定温度Ｔｂを超えなければ、強制的に除霜運転を解除し、暖房運転に戻るようにしている。これは所定時間経過すると蓄熱材３６の熱量がなくなり、除霜運転を続けながら並行して暖房運転ができないからである。

例えば、図１０に示すステップＳ２１ではＡ復帰なので、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出する温度が所定温度Ｔｂを超えて除霜運転を終了しているため、次回の除霜運転が入る除霜開始温度はβラインとなる。

一方、ステップＳ２２やステップＳ３６ではＢ復帰またはＣ復帰なので、除霜運転終了時には室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出する温度は所定温度Ｔｂ（第２の閾値）を超えていない。よって、次回の除霜運転が入る除霜開始温度はβラインよりも高い温度のβ２（例えば、β＋２℃）ラインとなる。これによって、次回の除霜運転は、通常の除霜運転よりも早めに入ることになる。

ところが、ステップＳ２３およびステップＳ３７は、室外熱交換器出口温度検出手段４６で検出する温度が所定温度Ｔｂ（第２の閾値）に達することなく暖房運転へ復帰しているため、霜の融け残りがある可能性が高い。そのため、蓄熱材３６に熱量が溜まることなく、すぐに室外熱交換器入口温度検出手段４４で検出する温度が、β２ラインで設定されている除霜開始温度に達してしまい、除霜運転にすぐに移行してしまう可能性がある。

その場合、仮に除霜運転に移行したとしても、蓄熱材３６には十分に蓄熱されていないため、暖房運転を継続しながら除霜運転を行なうことができない。

よって、本実施の形態では、少なくとも最低暖房運転時間Ｔｘの間は暖房運転を継続させることによって、蓄熱材３６に蓄熱して次回の除霜運転時においても、確実に暖房運転を継続しながら除霜運転を行なうことができるようにしている。

なお、β２ラインにて除霜運転を行なった後に、暖房運転復帰する際に、Ｂ復帰もしくはＣ復帰した場合には、さらにβ２ラインの温度を高温側（例えば、β＋３℃）に上げて、さらに次回以降の除霜運転を入りやすくしている。

また、本実施の形態ではβ２ラインの初期値をβ＋２℃としているが、これに限定されることは無く、例えば、β＋１℃であっても良い。すなわちβ２ラインがβラインよりも高い温度であれば、本実施の形態の制御が満足されることになる。

次に、蓄熱材の保護制御について説明する。ここで、図２に示される通常暖房運転に注目すると、除霜運転を行わない通常の暖房運転の場合、除霜二方弁３０及び蓄熱二方弁４２は閉弁した状態で圧縮機６は運転され、圧縮機６で発生した熱は蓄熱材３６に蓄積されるので、その温度は徐々に上昇する。

しかしながら、蓄熱材３６の温度が過度に上昇すると、蓄熱材３６自体の変質（例えば、酸化）や蓄熱材３６の水分沸騰を惹起し、蓄熱材３６が劣化するおそれがあることから、本発明においては、圧縮機６の温度、圧縮機６から吐出された冷媒の温度、あるいは、蓄熱槽３２の温度に基づいて蓄熱材の保護制御をコントローラ５４が行うことにより、蓄熱材３６の劣化を防止している。

これは次の理由による。
・圧縮機温度：圧縮機６の温度は蓄熱材３６の温度と密接に相関し、圧縮機６の温度が高くなれば、蓄熱材３６の温度も高くなる。
・吐出冷媒温度：圧縮機６から吐出された冷媒の温度は蓄熱材３６の温度と密接に相関し、吐出冷媒の温度が高くなれば、蓄熱材３６の温度も高くなる。
・蓄熱槽温度：蓄熱槽３２の温度は蓄熱材３６の温度と密接に相関し、蓄熱槽３２の温度が高くなれば、蓄熱材３６の温度も高くなる。

なお、この蓄熱材の保護制御については、暖房運転時と同様、冷房運転時にも行われる。

まず、圧縮機温度に基づく制御について説明する。図１１に示されるように、この制御においては、圧縮機６の温度を検出する圧縮機温度検出手段５８を設け、圧縮機温度検出手段５８で検出された温度が第１の所定温度を超えると、蓄熱二方弁４２の開制御を行い、暖房時には室内熱交換器１６を、冷房時には室外熱交換器１４を通過して温度が低下した冷媒を蓄熱熱交換器３４に導くことで、蓄熱材３６の温度を低下させている。

さらに詳述すると、図１２に示されるように、圧縮機温度検出手段５８で検出された温度が第１の所定温度（例えば、９５℃）を超えると、蓄熱二方弁４２を開制御し、圧縮機６の最大運転周波数を制限する。蓄熱二方弁４２を開弁すると、蓄熱材３６の過度の温度上昇を防止することができ、特に、蓄熱材３６は圧縮機６の周囲に沿って配置されていることから、圧縮機６と蓄熱材３６が接する部分の局部沸騰を防止して、蓄熱材３６の蒸発を極力低減することができる。

その後、さらに圧縮機温度検出手段５８で検出された温度が第１の所定温度より高い第２の所定温度（例えば、１０３℃）を超えると、圧縮機６を停止させる。

なお、圧縮機温度検出手段５８で検出された温度が第１の所定温度（例えば、９５℃）を超えると、蓄熱二方弁４２の開制御に代えて、圧縮機６の運転周波数を下げる制御を行うこともでき、蓄熱二方弁４２の開制御とともに圧縮機６の運転周波数を下げる制御を同時に行うようにしてもよい。すなわち、圧縮機６の運転周波数を下げると、圧縮機６の温度が低下し、圧縮機６の近傍に位置する蓄熱材３６の局部沸騰を防止することができるからである。

また、圧縮機温度検出手段５８で検出された温度が第２の所定温度を超えた後、圧縮機６を停止することにより圧縮機温度検出手段５８で検出された温度が徐々に低下し、第２の所定温度より低い（例えば、５℃）第３の所定温度を下回ると、圧縮機６は再度運転を開始するが、蓄熱二方弁４２は依然として開弁しており、圧縮機温度検出手段５８で検出された温度がさらに低下して、第１の所定温度より低い（例えば、５℃）第４の所定温度を下回ると、蓄熱二方弁４２は閉制御される。

温度下降方向の第３の所定温度及び第４の所定温度は、温度上昇方向の第１の所定温度及び第２の所定温度よりそれぞれ低く設定したのは、蓄熱二方弁４２の開閉動作や圧縮機６のＯＮ／ＯＦＦの頻繁な繰り返し（ハンチング）を防止するためである。

なお、上述した蓄熱二方弁４２の開制御に代えて、図１３に示されるように、開弁状態と閉弁状態を周期的に繰り返す開閉制御を行うのが好ましく、この蓄熱二方弁４２の開閉制御の場合、暖房時には、例えば１０秒間の開弁と、例えば３０秒間の閉弁を最大１０回繰り返し、冷房時には、例えば３０秒間の開弁と、例えば９０秒間の閉弁を最大１０回繰り返す。

このように蓄熱二方弁４２を開閉制御するのは、蓄熱二方弁４２を開制御しても、蓄熱材３６の温度が直ぐに低下するわけではなく、ある程度の時間遅れの後、蓄熱材３６の温度が徐々に低下するという追従性の問題を考慮したものである。

また、暖房時の蓄熱二方弁４２の開弁時間と閉弁時間を、冷房時の蓄熱二方弁４２の開弁時間と閉弁時間より短く設定したのは、暖房時は、室内熱交換器１６を通過した液相冷媒が蓄熱二方弁４２を通過するのに対し、冷房時は、室外熱交換器１４を通過した二相（気相と液相）冷媒が蓄熱二方弁４２を通過することになるが、液相冷媒は二相冷媒より密度が高く、冷媒量が多いからである。

さらに、蓄熱二方弁４２の開閉制御を最大１０回に制限したのは、蓄熱二方弁４２の耐久性を考慮してのことである。

次に、吐出冷媒温度に基づく制御について説明する。図１１に示されるように、この制御においては、圧縮機６から吐出される冷媒の温度を検出する圧縮機吐出温度検出手段６０を設け、圧縮機吐出温度検出手段６０で検出された温度に基づいて図１４のように制御される。図１４の制御は図１２の制御と類似しており、以下異なる点のみ説明する。
・第１の所定温度：例えば、９０℃
・第２の所定温度：例えば、９３℃
・第３の所定温度：第２の所定温度より低い温度
・第４の所定温度：第１の所定温度に同じ
ここで、第４の所定温度を第１の所定温度と同じ値に設定したのは、吐出冷媒温度に基づく制御は、ハンチングの可能性が極めて低いからである。但し、第４の所定温度と第１の所定温度とを異ならせても良いことは言うまでも無い。

なお、この吐出冷媒温度に基づく制御は、例えば寝込み時で冷媒循環量が少ない場合に特に有効で、寝込み時においては、圧縮機６の温度の立ち上がりが悪く、圧縮機温度検出手段５８で検出された温度と蓄熱材３６の温度が大きく乖離する可能性があることから、圧縮機温度検出手段５８で検出された温度に基づいて蓄熱材３６の温度を推定することが難しい。そこで、追従性のよい吐出冷媒温度を検出して蓄熱材の保護制御を行うことで、寝込み時においても蓄熱材３６の温度を効率的に下げることができる。

図１５は図１４の変形例を示しており、図１５の吐出冷媒温度に基づく制御では、圧縮機吐出温度検出手段６０で検出された温度が第１の所定温度を超えると、膨張弁１２の開度を増大する制御（増分：例えば、３０パルス／分）を行い、その後、さらに圧縮機吐出温度検出手段６０で検出された温度が第２の所定温度を超えると、蓄熱二方弁４２を開制御あるいは開閉制御するようにしている。

また、圧縮機吐出温度検出手段６０で検出された温度が第２の所定温度を超えた後、蓄熱二方弁４２を開制御あるいは開閉制御することにより圧縮機吐出温度検出手段６０で検出された温度が徐々に低下し、第３の所定温度を下回ると、蓄熱二方弁４２を閉制御し、圧縮機吐出温度検出手段６０で検出された温度がさらに低下して、第４の所定温度を下回ると、膨張弁１２の開度を一定にして通常制御に戻る。

次に、蓄熱槽温度に基づく制御について説明する。この制御においては、蓄熱槽温度検出手段５０で検出された温度に基づいて図１２の制御と略同様に制御され、図１２の制御と異なる点は次のとおりである。
・第１の所定温度：例えば、９３℃
・第２の所定温度：例えば、９５℃
・第３の所定温度：例えば、９０℃
・第４の所定温度：例えば、８８℃
また、この蓄熱槽温度に基づく制御においては、蓄熱槽温度検出手段５０で蓄熱槽３２自体の温度を検出していることから、蓄熱槽温度検出手段５０で検出された温度が第１の所定温度を超えると、蓄熱二方弁４２の開制御あるいは開閉制御のみ行い、圧縮機６の運転周波数を下げる制御を行わなくてもよい。

この蓄熱槽温度に基づく制御は、蓄熱材３６の局部沸騰のみならず、蓄熱材３６全体の沸騰を確実に防止することができる。

なお、蓄熱槽３２の温度を検出する蓄熱槽温度検出手段５０に代えて、蓄熱槽３２に収容された蓄熱材３６の温度を検出する蓄熱材温度検出手段を設け、蓄熱材温度検出手段で検出した温度に基づいて同様の制御を行うこともできる。

以上、圧縮機温度、吐出冷媒温度あるいは蓄熱槽温度に基づく蓄熱材３６の保護制御を説明したが、圧縮機温度、吐出冷媒温度及び蓄熱槽温度は次のような関係にあり、どのような状態でも蓄熱材３６の保護を行なうためには、これらの温度のすべてに基づいて蓄熱材３６の保護制御を行うのが最も好ましい。

・立ち上げ・安定時：吐出冷媒温度＞圧縮機温度＞蓄熱槽温度
・冷媒量極小・冷凍サイクル閉塞時：圧縮機温度＝蓄熱槽温度＞吐出冷媒温度
次に、蓄熱材の温度推定について説明する。蓄熱槽３２に収容された蓄熱材３６の蓄熱量を検出するためには、蓄熱材３６の温度を検出する必要があるが、蓄熱材３６の中に蓄熱材温度検出手段を配置する構成の場合、腐食、防水性等の問題を考慮する必要がある。

また、蓄熱槽３２の内部に蓄熱材温度検出手段を配置した場合、生産時に蓄熱槽３２を傾けて圧縮機６へ装着したり、室外機２を設置する際に傾けて設置してしまうと、蓄熱槽３２の内部に設けた蓄熱材温度検出手段が蓄熱材から露出するおそれがあり、蓄熱材温度検出手段が露出してしまうと、蓄熱材３６の温度を正確に検出することができないという問題もある。

そこで、本発明においては、図１１に示されるように、蓄熱槽温度検出手段５０を蓄熱槽３２の外側に取り付け、蓄熱槽温度検出手段５０で検出される温度を外気温度検出手段５２で検出された温度に基づいて補正し、蓄熱材３６の温度を推定している。このように構成することで、蓄熱材３６の温度を確実に得ることができるとともに、生産性の向上を図りつつ、品質不良の発生を防ぐことができる。

さらに詳述すると、図１６乃至図１９は、外気温度に基づく蓄熱材３６の実際の温度（実線）と蓄熱槽温度検出手段５０で検出された温度（破線）とを示しており、前者と後者は一致しない場合が多いことが分かる。

本願発明者らは、これらの実験結果に基づいて、蓄熱槽温度検出手段５０で検出される温度Ｔｃを外気温度検出手段５２で検出された温度Ｔｏｕｔに基づいて次の式を用いて補正することで、この補正値が蓄熱材３６の実際の温度と略一致することを見いだした。

補正温度＝Ｔｃ＋（Ｔｃ−Ｔｏｕｔ）×α（α＝０．１５）
この式を使って算出した補正温度が、図１６乃至図１９のグラフに一点鎖線で示されており、一点鎖線で示された補正温度と実線で示される蓄熱材３６の実際の温度が略一致しているのが分かる。なお、αは上記値に限定されることはなく、実験等に応じてその冷凍サイクルや蓄熱槽温度検出手段の精度のバラツキを考慮した最適な値に変更できる。

また、通常、蓄熱槽３２には蓄熱材３６が十分充填されているが、蓄熱槽３２の割れや蓄熱材３６の蒸発により蓄熱材３６が減少すると、除霜運転時、蓄熱材３６の温度低下率（温度勾配）が緩慢になることから、蓄熱槽温度検出手段５０で検出される温度Ｔｃに基づいてエラー判定を行うようにしている。

図２０は、蓄熱槽３２内の蓄熱材３６の充填量が十分な場合と、不十分な場合の除霜運転後の蓄熱材３６の温度変化を示しており、特に充填量が１００％の場合（実線）と５０％の場合（破線）における蓄熱槽温度検出手段５０で検出される温度Ｔｃの変化を示している。

図２０のグラフから分かるように、除霜運転開始後、所定時間の温度低下率（温度勾配）は蓄熱材３６の充填量が多いほど大きく、本発明においては、蓄熱槽温度検出手段５０で検出された温度Ｔｃの所定時間の低下率が所定の低下率より小さい場合には、蓄熱槽３２に収容された蓄熱材３６が不足していると判定している。

具体的には、蓄熱二方弁４２の開弁から所定時間（例えば、３〜４分）の蓄熱槽３２の温度低下率を算出し、この温度低下率が所定値（例えば、２℃／分）未満の場合に警告を出すようにしており、警告は、室内機４や室内機４へ運転を指示するリモコン（図示せず）に設けたランプの点滅や文字情報、警告音等により、視覚的あるいは聴覚的に居住者に知らせることができる。

また、この警告は、蓄熱除霜運転が所定時間の経過により終了した場合（図８のステップＳ９がＹＥＳの場合）と組み合わせて行うようにしてもよい。

なお、蓄熱槽温度検出手段５０で検出される温度は、蓄熱材不足の判定手段として使用され、蓄熱材不足は、蓄熱槽３２内の蓄熱材３６のレベル低下となって現れるので、蓄熱槽温度検出手段５０は蓄熱槽３２の高さ方向の中心より上方に取り付けるのが好ましい。

本発明に係る空気調和機は、蓄熱装置内の有限の蓄熱量を用いて効率的な除霜運転を行うことができるので、冬季に着霜のおそれがある他の冷凍サイクル装置にも有効利用することができる。

２ 室外機
４ 室内機
６ 圧縮機
８ 四方弁
１０ ストレーナ
１２ 膨張弁
１４ 室外熱交換器
１６ 室内熱交換器
２６ アキュームレータ
３０ 除霜二方弁
３２ 蓄熱槽
３４ 蓄熱熱交換器
３６ 蓄熱材
４２ 蓄熱二方弁
４４ 室外熱交換器入口温度検出手段
４６ 室外熱交換器出口温度検出手段
４８ 室内熱交換器温度検出手段
５０ 蓄熱槽温度検出手段
５２ 外気温度検出手段
５４ コントローラ
５６ タイマー
５８ 圧縮機温度検出手段
６０ 圧縮機吐出温度検出手段

Claims (2)

1. 暖房運転時に、圧縮機、四方弁、室内熱交換器、膨張弁、室外熱交換器、前記四方弁の順に冷媒が流れるように接続した冷凍サイクルと、前記圧縮機で発生した熱を蓄積する蓄熱材と蓄熱熱交換器を内蔵する蓄熱槽とを有する空気調和機であって、前記室内熱交換器と前記膨張弁との間と、前記四方弁と前記圧縮機の吸入口との間を接続する蓄熱バイパス回路と、前記膨張弁と前記室外熱交換器との間と、前記圧縮機の吐出口と前記四方弁との間を接続する除霜バイパス回路と、前記蓄熱バイパス回路に蓄熱二方弁とを備え、通常の暖房運転モードと、通常の暖房運転よりも立ち上がりが早い速暖運転モードとを備え、前記速暖運転モード時において、速暖運転開始時に蓄熱二方弁を所定時間開き、前記圧縮機の周波数変更速度において、速暖運転開始時の周波数変更速度を、通常の暖房運転開始時の周波数変更速度よりも速くし、前記室内熱交換器の温度を検出する室内熱交換器温度検出手段と、前記室内熱交換器へ送風する室内送風ファンとを備え、通常の暖房運転開始時は、前記室内熱交換器温度検出手段で検出する温度が暖房開始温度となった場合に前記室内送風ファンの駆動を開始し、速暖運転開始時は、前記暖房開始温度よりも高い温度を検出した時に、前記室内送風ファンの駆動を開始し、速暖運転モード時において、前記室内送風ファンの駆動開始時の回転数を制限し、速暖運転モード時において、前記室内送風ファンの駆動開始時の回転数は、前記室内熱交換器温度検出手段で検知する温度が、所定温度Ｙａから所定温度Ｙｂまでの立ち上がり時間に応じて変更されることを特徴とする空気調和機。
2. 速暖運転モード時において、前記室内送風ファンの回転数の制限が、前記室内ファンの駆動開始から所定時間毎に所定の回転数ずつ増加することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。