WO2016103726A1

WO2016103726A1 - 蓄熱式空気調和機

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Publication number: WO2016103726A1
Application number: PCT/JP2015/006466
Authority: WO
Inventors: 安尾　晃一; 修二藤本; 拓哉中尾; 柯壁陳
Original assignee: ダイキン工業株式会社
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2016-06-30
Also published as: JP2016125730A

Abstract

　蓄熱式空気調和機（10）は、室外熱交換器（22）において凝縮した後に上記蓄熱用熱交換器（37）において冷却された冷媒を室内熱交換器（27）において蒸発させることで、室内空気を冷却する利用冷房運転を行う。固体状態の蓄熱媒体の比重が液体状態の蓄熱媒体の比重よりも大きく、蓄熱タンク（62）において、流入管（55）よりも上方に配置された流出管（56）から蓄熱媒体が流出する場合、運転制御部（100）は、利用冷房運転中における室内の冷房負荷に応じてポンプ（63）の回転速度を制御する。その結果、蓄熱式空気調和機の消費電力が削減される。

Description

蓄熱式空気調和機

　本発明は、蓄熱媒体を冷熱源として利用して室内の冷房を行う蓄熱式空気調和機に関するものである。

　蓄熱媒体を冷熱源として利用して室内の冷房を行う（以下、利用冷房運転と言う）蓄熱式空気調和機が知られている。特許文献１は、冷凍サイクルを行う冷媒回路と、蓄熱用熱交換器と蓄熱タンクとポンプとを有する蓄熱回路とを備え、利用冷房運転時には、蓄熱用熱交換器で冷媒回路の冷媒を蓄熱媒体と熱交換させて蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を冷房に利用する空気調和機を開示している。

特開２０１４－０３７９６０号公報

　特許文献１に開示されているような蓄熱回路を有する空気調和機では、蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を冷房に利用するために、ポンプを作動させて蓄熱回路で蓄熱媒体を循環させる必要がある。つまり、蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を冷房に利用する際には、ポンプを駆動するための電力が必要である。

　蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を冷房に利用すれば、冷媒回路の圧縮機の消費電力を低減できる。一方、圧縮機の消費電力は、冷房負荷が小さくなる程減少する。このため、冷房負荷があまり大きくない場合には、蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を冷房に利用することで圧縮機の消費電力を削減しても、蓄熱回路のポンプを駆動するために電力が消費されるため、空気調和機全体の消費電力はさほど減らないおそれがあった。

　本発明は、かかる点を鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄熱媒体が循環する蓄熱回路を備えた蓄熱式空気調和機において、蓄熱回路のポンプの回転速度を調節することによって、空気調和機全体の消費電力を確実に削減することにある。

　本開示の第１の態様は、圧縮機（21）と、室外熱交換器（22）と、室内熱交換器（27）とを有して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、冷却によって包接水和物が生成する蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク（62）と、上記蓄熱媒体を上記冷媒回路の冷媒と熱交換させる蓄熱用熱交換器（37）と、該蓄熱タンク（62）及び該蓄熱用熱交換器（37）の間で上記蓄熱媒体を循環させるポンプ（63）とを有する蓄熱回路（61）と、上記室外熱交換器（22）において凝縮した後に上記蓄熱用熱交換器（37）において冷却された冷媒を室内熱交換器（27）において蒸発させることで、室内空気を冷却する利用冷房運転を行う蓄熱式空気調和機であって、固体状態の上記蓄熱媒体の比重は、液体状態の上記蓄熱媒体の比重よりも大きく、上記蓄熱タンク（62）は、タンク本体（52）と、上記蓄熱用熱交換器（37）から流出した上記蓄熱媒体を上記タンク本体（52）に流入させる流入管（55）と、上記流入管（55）よりも上方に配置されて上記蓄熱媒体を上記タンク本体（52）から流出させる流出管（56）とを有しており、上記利用冷房運転中における室内の冷房負荷に応じて上記ポンプ（63）の回転速度を制御する運転制御部（100）を備えていることを特徴とする。

　第１の態様では、固体状態の蓄熱媒体（即ち、包接水和物）の比重が液体状体の蓄熱媒体の比重よりも大きい。このため、蓄熱タンクの冷熱を利用する利用冷房運転中には、タンク本体の内部空間のうち、包接水和物が多く存在する領域の高さが次第に低くなってゆく。また、利用冷房運転中には、冷媒によって暖められた蓄熱媒体は、流入管を通ってタンク本体へ流入し、包接水和物と接触して冷却された後に、流入管よりも上方に位置する流出管を通ってタンク本体から流出する。このため、利用冷房運転中に蓄熱タンクから蓄熱用熱交換器（37）へ送られる蓄熱媒体の温度は、ポンプの回転速度が変化しても概ね一定に保たれる。

　ここで、利用冷房運転中に室内の冷房負荷が小さくなると、それに伴って蓄熱用熱交換器（37）を流れる冷媒の流量が少なくなる。一方、第１の態様では、ポンプの回転速度が変化しても、利用冷房運転中に蓄熱タンクから蓄熱用熱交換器（37）へ送られる蓄熱媒体の温度が概ね一定に保たれる。このため、ポンプの回転速度を低下させて蓄熱用熱交換器（37）における蓄熱媒体の流量を減らしても、蓄熱用熱交換器（37）から流出する冷媒の温度を低く保つことができる場合がある。そして、この場合には、ポンプの回転速度を低下させて蓄熱式空気調和機の消費電力を抑えることが可能となる。そこで、第１の態様の運転制御部（100）は、利用冷房運転中における室内の冷房負荷に応じて、ポンプの回転速度を調節する。

　本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記運転制御部（100）は、上記利用冷房運転中における室内の冷房負荷に応じて上記圧縮機（21）の回転速度を制御するとともに、上記圧縮機（21）の回転速度に応じて上記ポンプ（63）の回転速度を制御することを特徴とする。

　圧縮機（21）の回転速度は、室内の冷房負荷に応じて変化するように制御されている。従って、圧縮機（21）の回転速度に応じてポンプ（63）の回転速度を制御することで、室内の冷房負荷に応じたポンプ（63）の制御が可能となる。

　本開示の第３の態様は、第２の態様において、上記運転制御部（100）が、上記圧縮機（21）の回転速度に対応する上記ポンプ（63）の回転速度を示す設定データを予め記憶し、上記利用冷房運転中の上記圧縮機（21）の回転速度と上記設定データとに基づいて、上記ポンプ（63）の回転速度を決定することを特徴とする。

　ここでは、運転制御部（100）が予め上述の設定データを記憶しておくことで、複雑な計算を行うことなく速やかにポンプ（63）の回転速度を制御することができる。

　本開示の第４の態様は、第３の態様において、上記運転制御部（100）が記憶する上記設定データは、上記圧縮機（21）の回転速度と、その圧縮機（21）の回転速度において上記利用冷房運転の成績係数が最高となる上記ポンプ（63）の回転速度との対応を示すデータであることを特徴とする。

　運転制御部（100）が上述のようにポンプ（63）の回転速度を制御することにより、ポンプ（63）の回転速度を変化させない場合に比べて利用冷房運転時の蓄熱式空気調和機の消費電力をより改善することができる。

　本開示の第５の態様は、第１から第４のいずれか１つにおいて、上記蓄熱媒体が、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液であることを特徴とする。

　臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液は、水の融点より高い温度で包接水和物が生成され、その包接水和物の比重は液状の時よりも大きくなる。このため、利用冷房運転時には、蓄熱タンク（62）の下部からスラリーを多く含む水溶液を流出させた方が潜熱を使えるので蓄熱媒体の流量をより減らすことができ、好ましいとも考えられる。しかし、冷房蓄冷運転時と利用冷房運転時とで蓄熱媒体の流出位置を変えるのは困難であり、実現できたとしてもコストが高くなる。

　これに対し、第５の態様では、蓄熱タンク（62）において、流入管（55）よりも上方に配置された流出管（56）から液状の蓄熱媒体を流出させ、蓄熱用熱交換器（37）において冷媒と熱交換することで、コストの増加を招くことなく蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を利用して冷房を行うことができる。

　本開示の態様では、運転制御部が、利用例簿運転中における室内の冷房負荷に応じて、ポンプの回転速度を調節する。このため、ポンプの回転速度を常に定格値に保持する場合に比べ、ポンプの消費電力を削減することが可能となり、その結果、蓄熱式空気調和機の消費電力を低く抑えることが可能となる。

　第２の態様によれば、圧縮機（21）の回転速度に応じて上記ポンプ（63）の回転速度を制御することで、利用冷房運転時の蓄熱式空気調和機の消費電力を効果的に低減することができる。

　第３の態様によれば、運転制御部（100）が予め上述の設定データを記憶しておくことで、利用冷房運転時に複雑な計算を行う必要がなくなるので、速やかにポンプ（63）の回転速度を制御することができる。

　第４の態様によれば、利用冷房運転時の蓄熱式空気調和機の消費電力をより大きく低減することができる。

　第５の態様によれば、蓄熱媒体に蓄えられた冷熱を利用して効率良く室内の冷房を行うことができる。

図１は、蓄熱式空気調和機の構成図である。図２Ａは、蓄熱タンクの斜視図である。図２Ｂは、蓄熱タンクの断面図である。図３は、単純冷房運転時の冷媒の流れを表す図である。図４は、単純暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。図５は、蓄冷運転時の冷媒及び蓄熱媒体の各流れを表す図である。図６は、利用冷房運転時の冷媒及び蓄熱媒体の各流れを表す図である。図７は、冷房蓄冷運転時の冷媒及び蓄熱媒体の各流れを表す図である。図８は、利用冷房運転開始後の経過時間と蓄熱タンクから流出する蓄熱媒体の温度との関係を測定した結果を示す図である。図９は、利用冷房運転の定格条件における、蓄熱媒体の流量と蓄熱式空気調和機の成績係数との関係を示す図である。図１０は、中間条件における、蓄熱媒体の流量と、蓄熱式空気調和機の成績係数との関係を示す図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

　≪実施形態≫
　　〔概要〕
　本実施形態に係る蓄熱式空気調和機（10）は、後述する蓄熱タンク（62）に冷熱を蓄えたり、蓄えた冷熱を利用して室内を冷房したりすることができるシステムである。更に、蓄熱式空気調和機（10）は、蓄熱タンク（62）に冷熱を蓄えながらも室内の冷房を行うことができる。

　図１に示すように、蓄熱式空気調和機（10）は、室外ユニット（20a）と、室内ユニット（20b）と、蓄熱ユニット（50）と、コントローラ（100）（運転制御部に相当）とで構成されており、冷媒回路（11）及び蓄熱回路（61）を有する。

　コントローラ（100）は、蓄熱式空気調和機（10）の運転を制御するためのものである。コントローラ（100）は、冷媒回路（11）の圧縮機（21）や蓄熱回路（61）の循環ポンプ（63）の駆動制御、複数の開閉弁（25,39,40,41）の開閉制御等を行う。

　〔冷媒回路の構成〕
　冷媒回路（11）には冷媒が充填されており、冷媒が循環することによって冷凍サイクルが行われる。図１に示すように、冷媒回路（11）は、主として、圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、室外膨張弁（23）、室外側過冷却熱交換器（24）、第１開閉弁（25）、蓄熱側過冷却熱交換器（29）、室内膨張弁（26）、室内熱交換器（27）及び四方切換弁（28）により構成されている。このうち、圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、室外膨張弁（23）、室外側過冷却熱交換器（24）及び四方切換弁（28）は、室外ユニット（20a）に設けられ、室内膨張弁（26）及び室内熱交換器（27）は、室内ユニット（20b）に設けられている。第１開閉弁（25）及び蓄熱側過冷却熱交換器（29）は、蓄熱ユニット（50）に設けられている。

　圧縮機（21）は冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機（21）は、容量可変式であって、図示しないインバータ回路によって回転速度（運転周波数）が変更される。

　室外熱交換器（22）は、配管（12）を介して四方切換弁（28）と接続されている。室外熱交換器（22）は、例えばクロスフィンアンドチューブ式であって、室外ユニット（20a）に設けられた室外ファン（22a）によって室外空気が供給されると、当該室外空気と冷媒との熱交換を行う。

　室外膨張弁（23）は、配管（13）を介して室外熱交換器（22）と接続され、配管（14a）を介して室外側過冷却熱交換器（24）と接続されている。室外膨張弁（23）は、例えば電子膨張弁で構成されており、開度を変更することで冷媒の流量を調整する。

　室外側過冷却熱交換器（24）は、配管（14a）を介して室外膨張弁（23）と接続された高圧側通路（24a）と、高圧側通路（24a）の入口側及び圧縮機（21）の吸入側に接続された低圧側通路（24b）とを有する。室外側過冷却熱交換器（24）は、高圧側通路（24a）及び低圧側通路（24b）それぞれを流れる冷媒同士が熱交換を行うことで高圧側通路（24a）を流れる冷媒が過冷却されるように構成されている。低圧側通路（24b）に流れる冷媒の流量は、膨張弁（24c）によって調節される。

　第１開閉弁（25）は、配管（14b）を介して室外側過冷却熱交換器（24）の高圧側通路（24a）に接続され、配管（14c）を介して蓄熱側過冷却熱交換器（29）と接続されている。第１開閉弁（25）は、例えば電磁弁で構成されており、配管（14b,14c）の間の冷媒の流れを許容または停止させるものである。第１開閉弁（25）に並列に、逆止弁（25a）が接続されている。逆止弁（25a）は、後述する単純暖房運転時に、蓄熱側過冷却熱交換器（29）側から室外側過冷却熱交換器（24）側に向けて冷媒が流れるように設けられている。

　蓄熱側過冷却熱交換器（29）は、高圧側通路（29a）と低圧側通路（29b）とを有する。高圧側通路（29a）の一端は配管（14c）に接続され、他端は配管（14d）を介して室内膨張弁（26）に接続されている。低圧側通路（29b）の一端は配管（17）を介して高圧側通路（29a）の入口側に接続され、他端は配管（16）（圧縮機（21）の吸入側）に接続されている。蓄熱側過冷却熱交換器（29）は、高圧側通路（29a）及び低圧側通路（29b）それぞれを流れる冷媒同士が熱交換を行うことで高圧側通路（29a）を流れる冷媒が過冷却されるように構成されている。低圧側通路（29b）に流れる冷媒の流量は、配管（17）上に設けられている膨張弁（29c）によって調節される。

　室内膨張弁（26）は、配管（15）を介して室内熱交換器（27）と接続されている。室内膨張弁（26）は、例えば電子膨張弁で構成されており、開度を変更することで冷媒の流量を調整する。

　室内熱交換器（27）は、配管（16）を介して四方切換弁（28）と接続されている。室内熱交換器（27）は、例えばクロスフィンアンドチューブ式であって、室内ユニット（20b）に設けられた室内ファン（27a）によって室内空気が供給されると、当該空気と冷媒との熱交換を行う。室内熱交換器（27）において冷媒と熱交換した空気は、再び室内に供給される。

　四方切換弁（28）は、４つのポートを有する。具体的に、四方切換弁（28）の第１ポートは、圧縮機（21）の吐出側に接続され、四方切換弁（28）の第２ポートは、図示しないアキュムレータを介して圧縮機（21）の吸入側に接続されている。四方切換弁（28）の第３ポートは、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に接続され、四方切換弁（28）の第４ポートは、配管（16）を介して室内熱交換器（27）に接続されている。四方切換弁（28）は、蓄熱式空気調和機（10）の運転種類に応じて、各ポートの接続状態を第１状態（図１の実線で示す状態）または第２状態（図１の破線で示す状態）に切り換える。

　〔バイパス流路の構成〕
　図１に示すように、冷媒回路（11）は、バイパス流路（31）を含む。バイパス流路（31）は、室内熱交換器（27）に並列に接続されており、内部を冷媒が通過する。具体的に、バイパス流路（31）の一端は、室外側過冷却熱交換器（24）と第１開閉弁（25）との間の配管（14b）に接続されている。バイパス流路（31）の他端は、室内熱交換器（27）と四方切換弁（28）の第４ポートとの間の配管（16）に接続されている。バイパス流路（31）は、主として、予熱用熱交換器（36）及び蓄熱用熱交換器（37）、蓄熱用膨張弁（38）、及び第２～第３開閉弁（39,40）を有する。

　予熱用熱交換器（36）は、冷媒側通路（36a）と蓄熱側通路（36b）とを有する。冷媒側通路（36a）は、配管（32）上、つまりはバイパス流路（31）の一端と蓄熱用膨張弁（38）との間に位置し、内部には冷媒が流れる。蓄熱側通路（36b）は、蓄熱回路（61）に直列に接続され、内部には蓄熱媒体（後述）が流れる。予熱用熱交換器（36）は、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行う。つまり、予熱用熱交換器（36）は、蓄熱用熱交換器（37）にて熱交換する前の冷媒を、蓄熱媒体と熱交換させる。

　蓄熱用熱交換器（37）は、冷媒側通路（37a）と蓄熱側通路（37b）とを有する。冷媒側通路（37a）は、配管（33）上において蓄熱用膨張弁（38）と第３開閉弁（40）との間に位置し、内部には冷媒が流れる。蓄熱側通路（37b）は、蓄熱回路（61）に直列に接続され、内部には蓄熱媒体が流れる。蓄熱用熱交換器（37）は、冷媒と蓄熱媒体との熱交換を行うことで、蓄熱媒体を冷却等することができる。つまり、蓄熱用熱交換器（37）は、予熱用熱交換器（36）にて熱交換した後の冷媒を、蓄熱媒体と熱交換させる。

　蓄熱用膨張弁（38）は、予熱用熱交換器（36）の冷媒側通路（36a）と蓄熱用熱交換器（37）の冷媒側通路（37a）との間に接続されている。蓄熱用膨張弁（38）は、例えば電子膨張弁で構成されており、開度を変更することで冷媒の圧力と流量を調整する。

　第２開閉弁（39）は、逆止弁（39a）と直列に接続されている。互いに直列接続された第２開閉弁（39）及び逆止弁（39a）は、蓄熱用膨張弁（38）に対し並列に接続されている。逆止弁（39a）は、予熱用熱交換器（36）側から蓄熱用熱交換器（37）側への冷媒の流れのみを許容する。第３開閉弁（40）は、配管（34）上に設けられている。なお、配管（34）の一端は、配管（33）に接続され、配管（34）の他端は、配管（16）に接続されている。

　なお、蓄熱用膨張弁（38）に並列に、圧力逃がし弁（44）が設けられている。圧力逃がし弁（44）は、例えば蓄熱式空気調和機（10）の運転停止時、蓄熱用熱交換器（37）側の圧力が許容値を超えた場合に、当該圧力を放出させるための弁である。

　〔第１分岐流路〕
　図１に示すように、冷媒回路（11）は、第１分岐流路（35）を更に含む。第１分岐流路（35）の一端は、バイパス流路（31）における配管（33,34）の接続ポイントに接続され、第１分岐流路（35）の他端は、配管（14c）に接続されている。第１分岐流路（35）は、主として、第４開閉弁（41）及び逆止弁（41a）を有する。第４開閉弁（41）及び逆止弁（41a）は、互いに直列に接続されている。逆止弁（41a）は、配管（33）側から配管（14c）側への冷媒の流れのみを許容する。

　〔第２分岐流路〕
　図１に示すように、冷媒回路（11）は、第２分岐流路（42）を更に含む。第２分岐流路（42）の一端は、バイパス流路（31）における配管（33,34）の接続ポイント、つまりはバイパス流路（31）と第１分岐流路（35）との接続ポイントに接続されている。第２分岐流路（42）の他端は、配管（16）に接続されている。第２分岐流路（42）は、主として、蒸発圧力調整弁（43）を有する。蒸発圧力調整弁（43）は、蓄熱用熱交換器（37）における冷媒の蒸発圧力を調整するための弁であって、例えば膨張弁で構成されている。

　なお、蒸発圧力調整弁（43）は、基本的には全閉状態を保っている。

　〔蓄熱回路の構成〕
　蓄熱回路（61）には蓄熱媒体が充填されており、蓄熱媒体を循環させて冷熱を蓄熱する蓄冷サイクル等が行われる。蓄熱回路（61）は、主として、蓄熱タンク（62）及び循環ポンプ（63）の他に、上述した予熱用熱交換器（36）及び蓄熱用熱交換器（37）の各蓄熱側通路（36b,37b）によって構成されている。

　ここで、蓄熱媒体について説明する。蓄熱媒体には、冷却によって包接水和物が生成する蓄熱材、即ち流動性を有する蓄熱材が採用される。中でも、固体状態（つまり、包接水和物の状態）での比重が液体状体での比重よりも大きい蓄熱材であれば、蓄熱媒体として好ましく用いられる。蓄熱媒体の具体例としては、臭化テトラｎブチルアンモニウムを含有する臭化テトラｎブチルアンモニウム（TBAB：Tetra Butyl Ammonium Bromide）水溶液、トリメチロールエタン（TME：Trimethylolethane）水溶液、パラフィン系スラリーなどが挙げられる。例えば、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液は、安定的に冷却されて当該水溶液の温度が水和物生成温度よりも低くなった過冷却状態でもその水溶液の状態を維持するが、この過冷却状態にて何らかのきっかけが与えられると、過冷却の溶液が包接水和物を含んだ溶液（即ちスラリー）へと遷移する。即ち、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液は、過冷却状態を解消して、臭化テトラｎブチルアンモニウムと水分子とからなる包接水和物（水和物結晶）が生成されて粘性の比較的高いスラリー状となる。ここで、過冷却状態とは、蓄熱媒体が水和物生成温度以下の温度となっても包接水和物が生成されずに溶液の状態を保っている状態を言う。逆に、スラリー状となっている臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液は、加熱により当該水溶液の温度が水和物生成温度よりも高くなると、包接水和物が融解して流動性の比較的高い液状態（溶液）となる。

　本実施形態では、上記蓄熱媒体として、臭化テトラｎブチルアンモニウムを含有する臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液を採用している。特に、上記蓄熱媒体は、調和濃度の近傍の濃度を有する媒体であることが好ましい。本実施形態では、調和濃度を約４０％とする。この場合の臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液の水和物生成温度は、約１２℃である。

　なお、蓄熱媒体の濃度に応じて、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液の水和物生成温度は変化する。例えば、蓄熱媒体の濃度が約２０％である場合、水和物生成温度は約８．５℃となる。調和濃度とは、包接水和物が生成する前後において、水溶液の濃度が変化しない濃度を意味する。

　図２Ａ及び図２Ｂに示すように、蓄熱タンク（62）は、中空の容器であって、蓄熱媒体を貯留するタンク本体（52）と、蓄熱媒体をタンク本体に流入させる流入管（55）と、流入管（55）よりも上方に配置されて蓄熱媒体をタンク本体（52）から流出させる流出管（56）とを有している。例えば、タンク本体（52）は、両端が閉塞された円筒状に形成され、その軸方向が上下方向となるように配置されている。

　流入管（55）及び流出管（56）の形状は特に限定されないが、流入管（55）の出口端（55a）及び流出管（56）の入口端（56a）は、共にタンク本体（52）内部に位置していてもよい。図２Ａ及び図２Ｂに示す例では、流入管（55）は、横断面視におけるタンク本体（52）内部の中心にて、タンク本体（52）の軸方向のうち下方向に蓄熱媒体を排出するようになっている。即ち、流入管（55）は、第１開口（53）から水平方向にタンク本体（52）内部に差し込まれ、且つ、出口端（55a）がタンク本体（52）の中心軸（O）上にてタンク本体（52）の底部に向かって開口するように、途中で曲げられている。

　更に、流出管（56）は、横断面視におけるタンク本体（52）内部の中心にて、タンク本体（52）の軸方向のうち上方向から蓄熱媒体を吸入するようになっている。即ち、流出管（56）は、第２開口（54）から水平方向にタンク本体（52）内部に差し込まれ、且つ、入口端（56a）がタンク本体（52）の中心軸（O）上にてタンク本体（52）の上部に向かって開口するように、途中で曲げられている。

　後述する利用冷房運転時、蓄熱用熱交換器（37）の蓄熱側通路（37b）から流入管（55）へと、水和物生成温度よりも高い温度の蓄熱媒体が流入する。液状の当該蓄熱媒体は、タンク本体（52）の中心軸（O）上にて下向きに流入管（55）から排出され、タンク本体（52）の底部に衝突する。タンク本体（52）の底部に衝突した蓄熱媒体は、図２Ｂの矢印に示すように、タンク本体（52）の底部及び側壁に沿って、または包接水和物の間を四方八方に伝わりながらタンク本体（52）の上部側に流動する。また、流入直後の蓄熱媒体は、水和物生成温度よりも高い温度を有するため、タンク本体（52）内を流動しつつも、既にタンク本体（52）内に貯留されている蓄熱媒体のうち包接水和物（80）に接触しながら当該包接水和物を融解させていく。溶けて少量の包接水和物（80）を含んだ溶液の蓄熱媒体（即ち、包接水和物の密度が比較的低くなった蓄熱媒体）は、包接水和物（80）の層の上層に溜まる。上層に溜まった蓄熱媒体は、図２Ｂに示すように、流出管（56）の入口端（56a）からタンク本体（52）の外部（具体的には、予熱用熱交換器（36）の蓄熱側通路（36b））へと排出されていく。

　循環ポンプ（ポンプ）（63）は、蓄熱回路（61）において、蓄熱タンク（62）、予熱用熱交換器（36）及び蓄熱用熱交換器（37）の間で蓄熱媒体を循環させる。蓄熱媒体の循環方向は、蓄熱タンク（62）から流出した蓄熱媒体が予熱用熱交換器（36）の蓄熱側通路（36b）を通過し、更にその後に循環ポンプ（63）を介して蓄熱用熱交換器（37）の蓄熱側通路（37b）を通過して、蓄熱タンク（62）に流入する方向となっている。

　本実施形態では、循環ポンプ（63）の運転のオン及びオフの他、蓄熱媒体の流量は、コントローラ（100）によって制御される。後述する利用冷房運転時において、コントローラ（100）は、室内の冷房負荷に応じて循環ポンプ（63）の回転速度を制御する。

　以上の構成により、蓄熱回路（61）は、閉回路となっている。なお、蓄熱タンク（62）の出口と予熱用熱交換器（36）との間に上述の循環ポンプ（63）が配置されていてもよい。

　〔蓄熱式空気調和機の運転動作〕
　蓄熱式空気調和機（10）の運転種類としては、単純冷房運転、単純暖房運転、蓄冷運転、利用冷房運転、及び冷房蓄冷運転が挙げられる。コントローラ（100）は、これらの各運転が行われるように、冷媒回路（11）及び蓄熱回路（61）における各種機器を制御する。

　単純冷房運転とは、冷媒回路（11）の冷房サイクルによって得られる冷熱のみを用いて室内の冷房を行う運転である。単純暖房運転とは、冷媒回路（11）の暖房サイクルによって得られる温熱のみを用いて室内の暖房を行う運転である。蓄冷運転とは、蓄熱回路（61）の蓄冷サイクルによって得られる冷熱を蓄熱タンク（62）に蓄える運転である。利用冷房運転とは、蓄熱タンク（62）内の蓄熱媒体を冷熱源として用いて室内の冷房を行う運転である。冷房蓄冷運転は、蓄熱回路（61）においては蓄冷サイクルで得られる冷熱を蓄熱タンク（62）に貯留しながら、冷媒回路（11）においては冷房サイクルで得られる冷熱のみを用いて室内の冷房を行う運転である。即ち、冷房蓄冷運転では、蓄冷と冷房とが同時に行われる。

　＜単純冷房運転＞
　図３に示されるように、単純冷房運転では、冷媒回路（11）は、室外熱交換器（22）が凝縮器となり室内熱交換器（27）が蒸発器となる冷房サイクルを行う。バイパス流路（31）及び第１分岐流路（35）には冷媒は流入せず、蓄熱回路（61）は蓄熱媒体を循環させない。具体的に、バイパス流路（31）では、蓄熱用膨張弁（38）の開度は全閉状態に設定され、バイパス流路（31）及び第１分岐流路（35）の開閉弁（39,41）は閉状態に設定される。但し、バイパス流路（31）の開閉弁（40）は、蓄熱用熱交換器（37）の冷媒側通路（37a）に冷媒が溜まることを防ぐため、開状態に設定される。蓄熱回路（61）では、循環ポンプ（63）は停止する。

　冷媒回路（11）では、四方切換弁（28）が第１状態に設定され、第１開閉弁（25）は開状態に設定される。室外膨張弁（23）の開度は全開状態に設定され、蓄熱側過冷却熱交換器（29）の膨張弁（29c）は全閉状態、室内膨張弁（26）の開度は所定の開度（室内熱交換器（27）の出口における冷媒の過熱度が目標過熱度となる開度）に設定される。圧縮機（21）、室外ファン（22a）及び室内ファン（27a）は作動する。

　圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に流入し、室外熱交換器（22）を通過する間に室外空気に放熱して凝縮する。室外熱交換器（22）にて凝縮した冷媒は、配管（13）及び室外膨張弁（23）を介して室外側過冷却熱交換器（24）に流入し、更に冷却される。更に冷却された冷媒は、配管（14b,14c,14d）、第１開閉弁（25）及び蓄熱側過冷却熱交換器（29）の高圧側通路（29a）を介して室内膨張弁（26）に流入し、室内膨張弁（26）にて減圧される。室内膨張弁（26）にて減圧された冷媒は、配管（15）を介して室内熱交換器（27）に流入し、室内熱交換器（27）を通過する間に室内空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内空気が冷却される。室内熱交換器（27）にて蒸発した冷媒は、配管（16）を介して圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

　＜単純暖房運転＞
　図４に示されるように、単純暖房運転では、冷媒回路（11）は、室内熱交換器（27）が凝縮器となり室外熱交換器（22）が蒸発器となる暖房サイクルを行う。単純冷房運転と同様、バイパス流路（31）及び第１分岐流路（35）には冷媒は流れず、蓄熱回路（61）は蓄熱媒体を循環させない。

　冷媒回路（11）では、四方切換弁（28）が第２状態に設定される。室内膨張弁（26）の開度は、所定の開度（室内熱交換器（27）の出口における冷媒の過冷却度が目標過冷却度となる開度）に設定される。各過冷却熱交換器（29,24）の膨張弁（29c,24c）は全閉状態、第１開閉弁（25）は閉状態、室外膨張弁（23）の開度は所定の開度（室外熱交換器（22）の出口における冷媒の過熱度が目標過熱度となる開度）に設定される。圧縮機（21）、室外ファン（22a）及び室内ファン（27a）は作動する。

　圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（16）を介して室内熱交換器（27）に流入し、室内熱交換器（27）を通過する間に室内空気に放熱して凝縮する。この時、室内空気は温められる。室内熱交換器（27）にて凝縮した冷媒は、各種配管（15,14a～14d）、室内膨張弁（26）、各過冷却熱交換器（29,24）の高圧側通路（29a,24a）、及び逆止弁（25a）を介して室外膨張弁（23）に流入し、室外膨張弁（23）にて減圧される。減圧後の冷媒は、配管（13）を介して室外熱交換器（22）に流入し、室外熱交換器（22）を通過する間に室外空気から吸熱して蒸発する。蒸発後の冷媒は、配管（12）を介して圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

　＜蓄冷運転＞
　図５に示すように、蓄冷運転では、室外熱交換器（22）及び予熱用熱交換器（36）の冷媒側通路（36a）にて凝縮及び冷却された冷媒が、蓄熱用熱交換器（37）の冷媒側通路（37a）にて蒸発することで、蓄熱側通路（37b）内の蓄熱媒体が冷却されて蓄熱タンク（62）に貯留される。冷媒回路（11）では、冷媒がバイパス流路（31）に流れるが、第１分岐流路（35）には流れない。蓄熱回路（61）は、蓄熱用熱交換器（37）にて冷却された蓄熱媒体が蓄熱タンク（62）に貯留するように蓄熱媒体を循環する蓄冷サイクルを行う。

　具体的に、四方切換弁（28）は第１状態、第３開閉弁（40）は開状態に設定され、第２開閉弁（39）及び第４開閉弁（41）は閉状態に設定される。なお、第１開閉弁（25）は、開状態に設定される。第１開閉弁（25）が開状態となることにより、バイパス流路（31）への分岐点から室内膨張弁（26）までの配管（液管）に液冷媒が溜まり込み、この配管内の冷媒が単純冷房運転時と同じ状態になり、余剰冷媒の発生が防止されるためである。また、室外膨張弁（23）の開度は全開状態、各過冷却熱交換器（24,29）の膨張弁（24c,29c）は全閉状態、室内膨張弁（26）の開度は全閉状態、蓄熱用膨張弁（38）の開度は所定の開度（蓄熱用熱交換器（37）の冷媒側通路（37a）の出口における冷媒の蒸発温度が目標蒸発温度となる開度）にそれぞれ設定される。圧縮機（21）は概ね一定の回転速度で作動する。室外ファン（22a）は作動し、室内ファン（27a）は停止する。

　圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に流入し、室外熱交換器（22）にて室外空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、配管（13,14a）、室外膨張弁（23）及び室外側過冷却熱交換器（24）の高圧側通路（24a）を介して配管（14b）に流れる。第１開閉弁（25）が開状態であるため、当該冷媒は、配管（14b）におけるバイパス流路（31）への分岐点から室内膨張弁（26）に至るまでの配管に溜まり込むとともに、バイパス流路（31）側へも流入し、予熱用熱交換器（36）の冷媒側通路（36a）にて更に冷却される。予熱用熱交換器（36）から流出した冷媒は、蓄熱用膨張弁（38）にて減圧され、その後、蓄熱用熱交換器（37）の冷媒側通路（37a）にて蓄熱媒体から吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒は、第３開閉弁（40）及び配管（34）を介してバイパス流路（31）から流出し、配管（16）に流入する。その後、冷媒は、四方切換弁（28）を介して圧縮機（21）に吸入され、再び圧縮される。

　蓄熱回路（61）では、循環ポンプ（63）が作動する。蓄熱タンク（62）内の蓄熱媒体は、蓄熱タンク（62）から流出して予熱用熱交換器（36）の蓄熱側通路（36b）に流入する。蓄熱側通路（36b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（36a）を流れる冷媒によって加熱される。加熱された蓄熱媒体は、循環ポンプ（63）を介して蓄熱用熱交換器（37）の蓄熱側通路（37b）に流入する。蓄熱側通路（37b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（37a）を流れる冷媒によって冷却される。冷却された蓄熱媒体は、蓄熱タンク（62）内に流入する。このようにして、蓄熱タンク（62）には冷熱が蓄えられる。

　＜利用冷房運転＞
　－運転動作－
　図６に示すように、利用冷房運転では、蓄熱タンク（62）に蓄えられた冷熱と冷媒回路（11）の冷凍サイクルによって得られる冷熱とを用いて室内の冷房が行われる。つまり、室外熱交換器（22）にて凝縮及び冷却された冷媒が、更に予熱用熱交換器（36）及び蓄熱用熱交換器（37）にて蓄熱媒体から冷熱を得た後に室内熱交換器（27）にて蒸発することで、室内空気が冷却される。蓄熱回路（61）は、蓄熱タンク（62）から流出した蓄熱媒体が予熱用熱交換器（36）及び蓄熱用熱交換器（37）を順に通過して蓄熱タンク（62）に再度流入するように蓄熱媒体を循環させる。

　この場合、冷媒回路（11）側においては、室外熱交換器（22）が凝縮器、室内熱交換器（27）が蒸発器となる。特に、バイパス流路（31）においては、予熱用熱交換器（36）及び蓄熱用熱交換器（37）が共に過冷却器（即ち放熱器）となり、冷媒は、バイパス流路（31）の途中で第１分岐流路（35）へと流れる。

　具体的には、四方切換弁（28）は第１状態、第１開閉弁（25）及び第３開閉弁（40）は閉状態、第２開閉弁（39）及び第４開閉弁（41）は開状態にそれぞれ設定される。室外膨張弁（23）及び蓄熱用膨張弁（38）の開度は全開状態、室外側過冷却熱交換器（24）の膨張弁（24c）は全閉状態、室内膨張弁（26）の開度は所定の開度（室内熱交換器（27）の出口における冷媒の過熱度が目標過熱度となる開度）にそれぞれ設定される。圧縮機（21）、室外ファン（22a）及び室内ファン（27a）は作動する。

　圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に流入し、室外熱交換器（22）にて室外空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、全開である室外膨張弁（23）及び室外側過冷却熱交換器（24）の高圧側通路（24a）を介して配管（14b）に流れる。第１開閉弁（25）が閉状態であるため、当該冷媒は、配管（14b）の途中でバイパス流路（31）内へと流入する。バイパス流路（31）に流入した冷媒は、予熱用熱交換器（36）の冷媒側通路（36a）を通過する間に蓄熱側通路（36b）を流れる蓄熱媒体によって更に冷却され、その後は全開である蓄熱用膨張弁（38）または第２開閉弁（39）を介して蓄熱用熱交換器（37）に流入する。蓄熱用熱交換器（37）に流入した冷媒は、冷媒側通路（37a）を通過する間に、蓄熱側通路（37b）を流れる蓄熱媒体によって更に冷却される。この冷媒は、第１分岐流路（35）を介して配管（14c）に流入する。その後、冷媒は、蓄熱側過冷却熱交換器（29）に流入し、更に冷却される。更に冷却された冷媒は、配管（14d）を介して室内膨張弁（26）に流入する。室内膨張弁（26）にて減圧された後、室内熱交換器（27）にて室内空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内空気が冷却される。蒸発した冷媒は、配管（16）及び四方切換弁（28）を介して圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

　蓄熱回路（61）では、循環ポンプ（63）が作動する。蓄熱タンク（62）内の蓄熱媒体は、該タンク（62）から流出して予熱用熱交換器（36）の蓄熱側通路（36b）に流入する。蓄熱側通路（36b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（36a）を流れる冷媒から吸熱する。吸熱した蓄熱媒体は、循環ポンプ（63）を介して蓄熱用熱交換器（37）の蓄熱側通路（37b）に流入する。蓄熱側通路（37b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（37a）を流れる冷媒から更に吸熱する。更に吸熱した蓄熱媒体は、蓄熱タンク（62）内に流入する。このようにして、蓄熱媒体から冷媒へ冷熱が付与される。

　蓄熱回路（61）における蓄熱媒体の循環流量は、循環ポンプ（63）の回転速度によって決まる。

　－冷房負荷に応じた循環ポンプの回転速度制御－
　本実施形態の蓄熱式空気調和機（10）においては、利用冷房運転時にコントローラ（100）が、室内の冷房負荷に応じて循環ポンプ（63）の回転速度を制御する。ここで、圧縮機（21）の回転速度は室内の冷房負荷に応じて変化するように、コントローラ（100）によって制御されている。例えば、コントローラ（100）は、圧縮機（21）の回転速度を、圧縮機（21）へ吸入される冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの低圧）が所定の目標値となるように制御する。従って、コントローラ（100）は、冷房負荷の指標として、圧縮機（21）の回転速度を用いることができる。即ち、制御の一例として、コントローラ（100）は、利用冷房運転時に圧縮機（21）の回転速度に応じて循環ポンプ（63）の回転速度を制御することで、室内の冷房負荷に応じた循環ポンプ（63）の回転速度の制御を実現することができる。

　具体的には、圧縮機（21）の回転速度が遅い場合には循環ポンプ（63）の回転速度を遅くし、圧縮機（21）の回転速度が速い場合は循環ポンプ（63）の回転速度を速くすることで、循環ポンプ（63）の回転速度を一定にする場合に比べて、後述のようにエネルギー消費効率を改善することができる。循環ポンプ（63）の回転速度（即ち、蓄熱媒体の循環流量）は、圧縮機（21）の回転速度に応じて、例えば定格値よりも低く設定されることにより、消費電力を低減することができる。

　蓄熱式空気調和機（10）の例として、圧縮機（21）の回転速度に対応する循環ポンプ（63）の回転速度を示す設定データを予めコントローラ（100）に記憶させておき、利用冷房運転中の圧縮機（21）の回転速度と該測定データとに基づいてコントローラ（100）が循環ポンプ（63）の回転速度を決定する構成であってもよい。これにより、利用冷房運転時にコントローラ（100）が複雑な計算をする必要がなくなるので、速やかに循環ポンプ（63）の回転速度を制御することが可能となる。

　設定データを得るためには、本実施形態の蓄熱式空気調和機（10）において、室内の冷房負荷と蓄熱媒体の流量とをそれぞれ変化させた場合の成績係数等を事前に測定及び算出しておけばよい。

　また、コントローラ（100）が記憶する上述の設定データは、圧縮機（21）の回転速度と、その圧縮機（21）の回転速度において利用冷房運転の成績係数（COP）が最高となる循環ポンプ（63）の回転速度との対応を示すデータであってもよい。この構成によれば、蓄熱媒体の流量を成績係数が最高となる流量に設定することができるので、利用冷房運転時のエネルギー消費効率を大きく向上させることができる。

　＜冷房蓄冷運転＞
　図７に示すように、冷房蓄冷運転では、冷媒回路（11）においては室外熱交換器（22）で凝縮した冷媒が室内熱交換器（27）で蒸発するように冷媒が循環する冷房サイクルが行われる。特に、冷媒回路（11）では、冷媒の一部がバイパス流路（31）へも流れる。そして、冷房蓄冷運転では、蓄熱回路（61）においては蓄熱媒体が蓄熱用熱交換器（37）にて冷媒により冷却され蓄熱タンク（62）に貯留される蓄冷サイクルが行われる。つまり、冷房サイクルと蓄冷サイクルとが同時に行われる。

　この場合、冷媒回路（11）側においては、室外熱交換器（22）が凝縮器、室内熱交換器（27）が蒸発器となる。特に、バイパス流路（31）においては、予熱用熱交換器（36）は過冷却器（即ち放熱器）となり、蓄熱用熱交換器（37）は蒸発器となる。なお、冷媒は、第１分岐流路（35）には流れない。

　具体的には、四方切換弁（28）は第１状態、第１開閉弁（25）及び第３開閉弁（40）は開状態、第２開閉弁（39）及び第４開閉弁（41）は閉状態にそれぞれ設定される。室外膨張弁（23）の開度は全開状態、室外側過冷却熱交換器（24）の膨張弁（24c）は全閉状態、蓄熱用膨張弁（38）及び室内膨張弁（26）の開度は、コントローラ（100）によって冷媒流量調節のための開度制御が行われる。圧縮機（21）、室外ファン（22a）及び室内ファン（27a）は作動する。

　圧縮機（21）から吐出された冷媒は、配管（12）を介して室外熱交換器（22）に流入し、室外熱交換器（22）にて室外空気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、全開である室外膨張弁（23）及び室外側過冷却熱交換器（24）の高圧側通路（24a）を通過する。第１開閉弁（25）は開状態であって、且つ蓄熱用膨張弁（38）は全閉状態ではないため、室外側過冷却熱交換器（24）から流出した冷媒は、配管（14b）の途中にて、第１開閉弁（25）側とバイパス流路（31）側とに分岐して流れる。

　第１開閉弁（25）側に流れた冷媒は、配管（14c）を介して蓄熱側過冷却熱交換器（29）の高圧側通路（29a）に流入し、更に冷却される。更に冷却された冷媒は、配管（14d）を介して室内膨張弁（26）に流入し、室内膨張弁（26）にて減圧される。室内膨張弁（26）にて減圧された冷媒は、室内熱交換器（27）にて室内空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内空気が冷却される。

　一方、バイパス流路（31）側に流れた冷媒は、配管（32）を介して予熱用熱交換器（36）の冷媒側通路（36a）に流入し、当該冷媒側通路（36a）を通過する間に蓄熱側通路（36b）を流れる蓄熱媒体を加熱する。これにより、蓄熱タンク（62）から流出する蓄熱媒体に含まれる包接水和物は融解する。従って、予熱用熱交換器（36）を通過後の蓄熱媒体が通過する配管（蓄熱用熱交換器（37）の蓄熱側通路（37b）を含む）にて、蓄熱媒体の包接水和物が大量に生成されて蓄熱回路（61）が閉塞することを防ぐことができる。

　特に、冷房蓄冷運転では、室外側過冷却熱交換器（24）での冷媒の冷却が行われていない。仮に室外側過冷却熱交換器（24）で冷媒が冷却されると、予熱用熱交換器（36）にて冷媒が蓄熱媒体を加熱する効果が薄れてしまい、包接水和物による蓄熱回路（61）の閉塞が生じ易くなるためである。

　そして、予熱用熱交換器（36）にて蓄熱媒体を加熱した冷媒は、冷やされた状態で予熱用熱交換器（36）から流出し、蓄熱用膨張弁（38）にて減圧される。その後、冷媒は、蓄熱用熱交換器（37）において、冷媒側通路（37a）を通過する間に、蓄熱側通路（37b）を流れる蓄熱媒体から吸熱して蒸発する。蒸発した冷媒は、第３開閉弁（40）及び配管（34）を流れ、室内熱交換器（27）を通過した冷媒と配管（16）にて合流する。合流した冷媒は、四方切換弁（28）を介して圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

　蓄熱回路（61）では、循環ポンプ（63）が作動する。蓄熱タンク（62）内の蓄熱媒体は、該蓄熱タンク（62）から流出して予熱用熱交換器（36）の蓄熱側通路（36b）に流入する。この蓄熱側通路（36b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（36a）を流れる冷媒から吸熱することで加熱される。これにより、蓄熱媒体に含まれる包接水和物が融ける。吸熱した蓄熱媒体は、循環ポンプ（63）を介して蓄熱用熱交換器（37）の蓄熱側通路（37b）に流入する。蓄熱側通路（37b）を通過する間に、蓄熱媒体は、冷媒側通路（37a）を流れる冷媒によって冷却される。冷却された蓄熱媒体は、蓄熱タンク（62）内に流入する。このようにして、蓄熱タンク（62）には冷熱が蓄えられる。

　なお、以上の説明では、冷房蓄冷運転において、蒸発圧力調整弁（43）の開度が全閉状態に設定され、第３開閉弁（40）が開状態に設定される場合を例に挙げたが、冷房蓄冷運転において、第３開閉弁（40）を閉状態に設定し、蒸発圧力調整弁（43）の開度を所定の開度に調節してよい。この場合、蓄熱用熱交換器（37）から流出した冷媒は、蒸発圧力調整弁（43）において減圧され、配管（16）と四方切換弁（28）とを順に通過して圧縮機（21）に吸入されることになる。このように制御することにより、蓄熱用熱交換器（37）における冷媒の蒸発圧力を圧縮機（21）の吸入圧力よりも高くすることができ、蓄熱用熱交換器（37）における冷媒の蒸発温度が低くなり過ぎることを防止することができる。これにより、蓄熱用熱交換器（37）において蓄熱媒体が冷却され過ぎて、包接水和物が大量に生成されて蓄熱媒体の循環効率が低下することを防止することができる。

　＜実施形態による効果＞
　本実施形態の蓄熱式空気調和機（10）によれば、利用冷房運転時の消費電力を効果的に抑えることができる。以下にその理由について説明する。

　図８は、利用冷房運転開始後の経過時間と蓄熱タンクから流出する蓄熱媒体の温度との関係を測定した結果を示す図である。本願発明者らの検討によると、固体状態の蓄熱媒体の比重が液体状態の蓄熱媒体の比重よりも大きく、蓄熱タンク（62）の流出管（56）が流入管（55）よりも上方に配置されている条件下では、図８に示すように、利用冷房運転の開始から一定期間の経過後、蓄熱媒体が全て液体状になるまでの期間、蓄熱タンク（62）から流出する蓄熱媒体の温度は蓄熱媒体の循環量によらずほぼ一定になることが分かった。例えば、４０重量％で臭化テトラｎブチルアンモニウムを含む臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液を蓄熱媒体として用いる場合、蓄熱タンク（62）から流出する蓄熱媒体の温度は水和物生成温度（約１２℃）からしばらく上昇した後、蓄熱タンク（62）内に流入する蓄熱媒体の温度（例えば２０数℃）より低いほぼ一定の温度になる。

　蓄熱媒体の流量が大きい場合、蓄熱媒体がタンク本体（52）内に勢い良く流入するので温度の高い蓄熱媒体と包接水和物を含む温度の低い蓄熱媒体とがタンク本体（52）内部である程度攪拌されると考えられる。しかし、液状の蓄熱媒体の比重はスラリー状の蓄熱媒体の比重より小さいため、蓄熱媒体は、包接水和物の生成温度よりも少し高い温度のまま流出管（56）から流出する。これに対し、蓄熱媒体の流量が小さい場合、タンク本体（52）に流入した蓄熱媒体は、少量ではあるが、それ程攪拌されないままタンク上部へと速やかに移動する。このため、蓄熱媒体の循環流量が変わっても、蓄熱タンク（62）から流出する蓄熱媒体の温度は変わらなかったと推定される。

　一方で、本願発明者らの独自の研究により、蓄熱媒体の流量を蓄冷運転時の定格流量に設定したままだと成績係数の最適値からのずれが大きくなる場合があることが分かっている。

　図９は、利用冷房運転の定格条件（室内の冷房負荷が１００％の条件）における、蓄熱媒体の流量と蓄熱式空気調和機の成績係数との関係を示す図であり、図１０は、中間条件（室内の冷房負荷が５０％の条件）における、蓄熱媒体の流量と、蓄熱式空気調和機の成績係数との関係を示す図である。縦軸及び横軸の目盛りのスケールは図９と図１０とで同じである。なお、図９及び図１０では、蓄熱媒体として濃度が４０重量％の臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液を用いた試算結果を示している。

　図９及び図１０に示すように、成績係数が最高となる蓄熱媒体の流量と定格流量との間にはずれがあり、室内の冷房負荷が小さくなる程、そのずれが大きくなる。これは、冷房負荷が小さい場合、蓄熱式空気調和機（10）の消費電力に占める循環ポンプ（63）の動力の割合が大きいのにも関わらず、蓄熱媒体に蓄えられた冷熱をポンプ動力に見合う程には利用できないためと考えられる。

　従って、室内の冷房負荷に応じて循環ポンプ（63）の回転速度を制御して適切な値にすることにより、利用冷房運転時の成績係数を大きく向上させることが可能となる。図１０に示す冷房負荷が５０％の場合、例えば蓄熱媒体の流量を、成績係数が最高となる１５Ｌ／ｍｉｎ付近に設定することによって、定格条件におけるよりも成績係数を大きく改善できることが分かる。このように、冷房負荷が小さい程、本実施形態の成績係数の改善効果は高くなる。

　また、図８に示すように、室内の冷房負荷に応じて循環ポンプ（63）の回転速度を落としても蓄熱タンク（62）から流出する蓄熱媒体の温度はほぼ変化しないので、蓄熱媒体に蓄えられた冷熱の利用効率が大きく落ちないことが分かる。

　≪その他の実施形態≫
　上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。蓄熱媒体は、冷却により包接水和物を生成する媒体であれば良く、臭化テトラｎブチルアンモニウムを含有する臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液以外の蓄熱材であっても良い。また、蓄熱媒体における臭化テトラｎブチルアンモニウム濃度は、４０％に限定されなくても良い。

　また、循環ポンプ（63）の回転速度を制御するために用いられる上述の設定データは必ずしもコントローラ（100）に記憶させておく必要はなく、取り外し可能な記憶媒体に予め記録しておき、必要に応じてコントローラ（100）に該設定データを読み込ませてもよい。

　以上説明したように、上述の蓄熱式空気調和機は蓄熱媒体の蓄熱作用を利用して冷房を行うことができる空気調和機として有用である。

　10　　蓄熱式空気調和機
　11　　冷媒回路
　20a 　室外ユニット
　20b 　室内ユニット
　21　　圧縮機
　22　　室外熱交換器
　22a 　室外ファン
　23　　室外膨張弁
　24　　室外側過冷却熱交換器
　25　　第１開閉弁
　26　　室内膨張弁
　27　　室内熱交換器
　27a 　室内ファン
　28　　四方切換弁
　29　　蓄熱側過冷却熱交換器
　31　　バイパス流路
　36　　予熱用熱交換器
　36a 　冷媒側通路
　36b 　蓄熱側通路
　37　　蓄熱用熱交換器
　37a 　冷媒側通路
　37b 　蓄熱側通路
　38　　蓄熱用膨張弁
　50　　蓄熱ユニット
　52　　タンク本体
　53　　第１開口
　54　　第２開口
　55　　流入管
　55a 　出口端
　56　　流出管
　56a 　入口端
　61　　蓄熱回路
　62　　蓄熱タンク
　63　　循環ポンプ
　80　　包接水和物
100　　コントローラ

Claims

　圧縮機（21）と、室外熱交換器（22）と、室内熱交換器（27）とを有して冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）と、
　冷却によって包接水和物が生成される蓄熱媒体を貯留する蓄熱タンク（62）と、上記蓄熱媒体を上記冷媒回路の冷媒と熱交換させる蓄熱用熱交換器（37）と、該蓄熱タンク（62）及び該蓄熱用熱交換器（37）の間で上記蓄熱媒体を循環させるポンプ（63）とを有する蓄熱回路（61）と、
　上記室外熱交換器（22）において凝縮した後に上記蓄熱用熱交換器（37）において冷却された冷媒を室内熱交換器（27）において蒸発させることで、室内空気を冷却する利用冷房運転を行う蓄熱式空気調和機であって、
　固体状態の上記蓄熱媒体の比重は、液体状態の上記蓄熱媒体の比重よりも大きく、
　上記蓄熱タンク（62）は、タンク本体（52）と、上記蓄熱用熱交換器（37）から流出した上記蓄熱媒体を上記タンク本体（52）に流入させる流入管（55）と、上記流入管（55）よりも上方に配置されて上記蓄熱媒体を上記タンク本体（52）から流出させる流出管（56）とを有しており、
　上記利用冷房運転中における室内の冷房負荷に応じて上記ポンプ（63）の回転速度を制御する運転制御部（100）を備えていることを特徴とする蓄熱式空気調和機。
　請求項１において、
　上記運転制御部（100）は、上記利用冷房運転中における室内の冷房負荷に応じて上記圧縮機（21）の回転速度を制御するとともに、上記圧縮機（21）の回転速度に応じて上記ポンプ（63）の回転速度を制御することを特徴とする蓄熱式空気調和機。
　請求項２において、
　上記運転制御部（100）は、
　上記圧縮機（21）の回転速度に対応する上記ポンプ（63）の回転速度を示す設定データを予め記憶し、
　上記利用冷房運転中の上記圧縮機（21）の回転速度と上記設定データとに基づいて、上記ポンプ（63）の回転速度を決定することを特徴とする蓄熱式空気調和機。
　請求項３において、
　上記運転制御部（100）が記憶する上記設定データは、
　上記圧縮機（21）の回転速度と、その圧縮機（21）の回転速度において上記利用冷房運転の成績係数が最高となる上記ポンプ（63）の回転速度との対応を示すデータであることを特徴とする蓄熱式空気調和機。
　請求項１から請求項４のいずれか１項において、
　上記蓄熱媒体は、臭化テトラｎブチルアンモニウム水溶液であることを特徴とする蓄熱式空気調和機。