(57)【要約】  非共沸混合冷媒を使用した場合でも、エネルギー効率がよく省エネルギー化を図ることが可能な空気調和装置を得る。  空気調和装置１００は、利用側熱交換器２６に循環する熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置２５と、利用側熱交換器２６の入口側流路及び出口側流路に設けられ、熱媒体の温度を検出する温度センサー３４及び温度センサー３１と、温度センサー３４の検出値と温度センサー３１の検出値との温度差が第一の目標値となるように、熱媒体流量調整装置２５を制御する制御装置６０と、を備え、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路を流れる冷媒と熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を流れる熱媒体とは対向流となっており、制御装置６０は、冷媒循環回路Ａの運転状態に応じて、第一の目標値を変更するものである。
2012101676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、前記圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り換える冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、第一の絞り装置、及び熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を冷媒が流通する冷媒配管で接続した冷媒循環回路と、
前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、熱媒体送出装置、利用側熱交換器、及び、前記利用側熱交換器の入口側流路又は出口側流路に設けられ前記利用側熱交換器に循環する前記熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置、を熱媒体が流通する熱媒体配管で接続した熱媒体循環回路と、
前記利用側熱交換器の入口側流路に設けられ、前記熱媒体の温度を検出する第一の熱媒体温度検出装置と、
前記利用側熱交換器の出口側流路に設けられ、前記熱媒体の温度を検出する第二の熱媒体温度検出装置と、
前記第一の熱媒体温度検出装置の検出値と前記第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差が第一の目標値となるように、前記熱媒体流量調整装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒と前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路を流れる前記熱媒体とは対向流となっており、
前記制御装置は、
前記冷媒循環回路の運転状態に応じて、前記第一の熱媒体温度検出装置の検出値と前記第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差の制御目標値である前記第一の目標値を変更することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記冷媒循環回路を流れる前記冷媒は、２つ以上の成分から構成され、同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間に温度勾配がある非共沸混合冷媒であり、
前記冷媒循環回路を循環する前記冷媒の組成の検知に用いる冷媒循環組成検知装置を備え、
前記制御装置は、
前記冷媒循環組成検知装置を用いて求めた前記冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の温度勾配に基づいて、前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記熱媒体間熱交換器が前記熱媒体を冷却する冷却器として作用する状態においては、
前記制御装置は、
前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路に流入する前記冷媒と前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路から流出した前記冷媒との温度差とほぼ等しい値に、前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
「前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路に流入する前記冷媒と前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路から流出した前記冷媒との温度差」と「前記第一の目標値」との温度差が２℃以内であることを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記熱媒体間熱交換器が前記熱媒体を加熱する加熱器として作用する状態においては、
前記制御装置は、
前記冷媒の組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との温度差よりも大きい値に、前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記熱媒体間熱交換器が前記熱媒体を冷却する冷却器として作用する状態においては、
前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒の温度が所定の値以下になった場合、
前記制御装置は、
前記第一の熱媒体温度検出装置の検出値と前記第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差が前記第一の目標値の変更可能範囲の下限値よりも低い第二の目標値となるように、前記熱媒体流量調整装置を制御することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記熱媒体間熱交換器が熱媒体を冷却する冷却器として作用する場合の前記冷媒側流路の出口側に、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置を備え、
前記冷媒温度検出装置の検出値を、前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒の温度とすることを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項８】
「前記冷媒の組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との温度差」に基づいて、前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒の温度を演算することを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記冷媒循環組成検知装置は、
前記圧縮機の低圧側圧力を検出する低圧側圧力検出装置と、
前記圧縮機の吐出側と前記冷媒流路切替装置との間の流路と、前記圧縮機の吸入側と前記冷媒流路切替装置との間の流路と、を接続する高低圧バイパス配管と、
前記高低圧バイパス配管に設置された第二の絞り装置と、
前記高低圧バイパス配管の前記第二の絞り装置の入口側に設けられた高圧側温度検出装置と、
前記高低圧バイパス配管の前記第二の絞り装置の出口側に設けられた低圧側温度検出装置と、
前記第二の絞り装置の前後の配管を流れる冷媒間で熱交換させる冷媒間熱交換器と、
を少なくとも備え、
前記第一の制御装置は、
前記低圧側圧力検出装置の検出圧力、前記高圧側温度検出装置の検出温度、及び前記低圧側温度検出装置の検出温度を少なくとも用いて、前記冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の前記温度勾配を演算することを特徴とする請求項２及び請求項２に従属する請求項３〜請求項８のうちのいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記熱媒体循環回路に設けられ、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路を流れる前記熱媒体の方向を正方向と逆方向に切替可能な熱媒体流路反転装置を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記圧縮機と、前記冷媒流路切替装置と、前記熱源側熱交換器と、前記冷媒循環組成検知装置と、を室外機に収容し、
前記熱媒体間熱交換器を熱媒体変換機に収容し、
前記熱媒体送出装置を前記熱媒体変換機に収容又は前記熱媒体変換機の近辺に設置し、
前記第一の熱媒体温度検出装置及び前記第二の熱媒体温度検出装置と、前記熱媒体流量調整装置と、を前記熱媒体変換機又は室内機に収容あるいは前記熱媒体変換機の近辺又は前記室内機の近辺に設置し、
前記利用側熱交換器を前記室内機に収容し、
前記制御装置は、前記室外機に収容された第一の制御装置と、前記熱媒体変換機及び前記室内機の少なくとも一方に配置された第二の制御装置と、で構成され、
前記第一の制御装置と前記第二の制御装置とは、有線又は無線で通信可能に接続されており、
前記第一の制御装置は、
前記冷媒循環組成検知装置を用いて検知した前記冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の前記温度勾配を、前記第二の制御装置に伝送し、
前記第二の制御装置は、
伝送された当該冷媒の組成又は当該温度勾配に基づいて、前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項２及び請求項２に従属する請求項３〜請求項１０のうちのいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記室外機と前記熱媒体変換機との間、及び、前記熱媒体変換機と前記各室内機との間を、それぞれ２本の配管で接続したことを特徴とする請求項１１に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
前記冷媒は、少なくともテトラフルオロプロペンとＲ３２とを含む混合冷媒であることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１４】
前記冷媒は、少なくともＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２とを含む混合冷媒であり、Ｒ３２の混合比率が３質量％から４５質量％の間であることを特徴とする請求項１３に記載の空気調和装置。
【請求項１５】
前記熱媒体間熱交換器及び前記熱媒体送出装置をそれぞれ複数備え、
複数の前記熱媒体間熱交換器のそれぞれの出口側の流路に接続され、前記利用側熱交換器の入口側の流路と連通する前記熱媒体間熱交換器を選択する第一の熱媒体流路切替装置を少なくとも備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１６】
（回答書の請求項１５．１）
複数の前記熱媒体間熱交換器のそれぞれの入口側の流路に接続され、前記利用側熱交換器の出口側の流路と連通する前記熱媒体間熱交換器を選択する第二の熱媒体流路切替装置を更に備えたことを特徴とする請求項１５に記載の空気調和装置。
【請求項１７】
一部の前記熱媒体熱交換器にて前記熱媒体を冷却し、一部の前記熱媒体熱交換器にて前記熱媒体を加熱する冷房暖房混在機能を備え、
前記冷却器として作用する前記熱媒体熱交換器及び前記加熱器として作用する前記熱媒体熱交換器の双方にて、前記冷媒と前記熱媒体とが対向する方向に流れるように流路を構成し、
前記熱媒体を加熱する加熱器として作用する前記熱媒体熱交換器における前記第一の目標値を、前記熱媒体を冷却する冷却器として作用する前記熱媒体熱交換器における前記第一の目標値よりも、大きい値とすることを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載の空気調和装置。
【請求項１８】
前記第一の熱媒体流路切替装置は、前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の入口側に設置された三方弁又は複数の二方弁であることを特徴とする請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１９】
前記第二の熱媒体流路切替装置は、前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の出口側に設置された三方弁又は複数の二方弁であることを特徴とする請求項１６、請求項１６に従属する請求項１７、又は請求項１６に従属する請求項１８に記載の空気調和装置。
【請求項２０】
前記熱媒体流路反転装置は、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体流路の一端及び他端のそれぞれに設置された三方弁又は複数の二方弁であることを特徴とする請求項１０に記載の空気調和装置。
【請求項２１】
前記熱媒体流路反転装置は、
前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体流路の一端に配置され、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体流路の他端と第一の接続口で配管接続された第一の熱媒体流路反転装置と、
前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体流路の他端に配置され、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体流路の一端と第二の接続口で配管接続された第二の熱媒体流路反転装置と、
を備え、
前記第一の接続口は前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体流路の他端と前記第二の熱媒体流路反転装置との間の流路に配置され、
前記第二の接続口は前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体流路の一端と前記第一の熱媒体流路反転装置との間の流路に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビル用マルチエアコン等の従来の空気調和装置には、室外機から熱媒体変換機（中継器）まで冷媒を循環させ、熱媒体変換機から室内機まで水等の熱媒体を循環させることにより、室内機に熱媒体を循環させながら熱媒体の搬送動力を低減させる空気調和装置が存在している（例えば、特許文献１）。【０００３】
また、非共沸混合冷媒を使用した従来の空気調和装置には、熱媒体間熱交換器（冷媒−熱媒体間熱交換器）に非共沸混合冷媒と熱媒体とを対向する方向に流し（つまり、両者を対向流とし）、熱交換効率の向上を図ったチラー型の空気調和装置が存在している（例えば、特許文献２）。【０００４】
また、非共沸混合冷媒を使用した従来の空気調和装置には、冷媒回路の蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器に非共沸混合冷媒と熱媒体とを同方向に並向させて流すことにより（つまり、両者を並向流とすることにより）、凍結を防止しながら、熱媒体間熱交換器入口の熱媒体の温度を一定に保持するチラー型の空気調和装置も存在している（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ１０／０４９９９８号公報（段落［０００７］，［０００８］、図１）
【特許文献２】特開２００２−３６４９３６号公報（要約、図１〜図３）
【特許文献３】特開２００４−２８６４０７号公報（要約、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているような従来の空気調和装置においては、室外機と熱媒体変換機との間で冷媒を循環させ、熱媒体変換機と室内機との間で水等の熱媒体を循環させ、熱媒体変換機において冷媒と水等の熱媒体を熱交換させるように構成されている。これにより、熱媒体の搬送動力を低減させ、空気調和装置の運転効率の向上を図っている。しかしながら、特許文献１に記載されている従来の空気調和装置は、同一圧力における飽和液温度と飽和ガス温度とに温度勾配のある非共沸混合冷媒の使用を想定していないため、非共沸混合冷媒を使用した場合には、必ずしも効率のよい運転を行うことができるとは限らないという課題があった。【０００７】
特許文献２に記載されているような従来の空気調和装置は、熱交換過程で温度勾配をもつ非共沸混合冷媒を使用し、熱媒体間熱交換器を流れる冷媒と水等の熱媒体とを対向流としている。これにより、冷媒の温度勾配と熱媒体の温度勾配とを同一方向として、熱媒体間熱交換器での熱交換効率の向上を図っている。しかしながら、しかし、非共沸混合冷媒は、余剰冷媒の存在等により、循環組成（冷媒回路中を循環する冷媒の各成分比）が変化し、冷媒の温度勾配が変化する。このため、特許文献２に記載されている従来の空気調和装置のようなチラー型の空気調和装置は、送水温度が一定になるように制御するため、冷媒の温度勾配が変化した場合に、冷媒と水の温度勾配が合致するとは限らない。したがって、特許文献２に記載されているような従来の空気調和装置は、冷媒−熱媒体間熱交換器での熱交換効率が、最意的な状態に制御されているわけではなく、省エネルギー化になっていないという課題があった。【０００８】
特許文献３に記載されているような従来の空気調和装置は、熱交換過程で温度勾配をもつ非共沸混合冷媒を使用し、熱媒体間熱交換器を流れる冷媒と水等の熱媒体とを並向流としている。このため、特許文献３に記載されているような従来の空気調和装置は、熱媒体の凍結は防止できるものの、熱媒体間熱交換器での熱交換効率があまりよくないという課題があった。【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、同一圧力における飽和液温度と飽和ガス温度とに温度勾配のある非共沸混合冷媒を使用した場合でも、エネルギー効率がよく省エネルギー化を図ることが可能な空気調和装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り換える冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、第一の絞り装置、及び熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を冷媒が流通する冷媒配管で接続した冷媒循環回路と、熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、熱媒体送出装置、利用側熱交換器、及び、利用側熱交換器の入口側流路又は出口側流路に設けられ利用側熱交換器に循環する熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置、を熱媒体が流通する熱媒体配管で接続した熱媒体循環回路と、利用側熱交換器の入口側流路に設けられ、熱媒体の温度を検出する第一の熱媒体温度検出装置と、利用側熱交換器の出口側流路に設けられ、熱媒体の温度を検出する第二の熱媒体温度検出装置と、第一の熱媒体温度検出装置の検出値と第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差が第一の目標値となるように、熱媒体流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を流れる冷媒と熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を流れる熱媒体とは対向流となっており、制御装置は、冷媒循環回路の運転状態に応じて、第一の熱媒体温度検出装置の検出値と第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差の制御目標値である第一の目標値を変更するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る空気調和装置は、第二の熱交換器の冷媒側流路を流れる冷媒と第二の熱交換器の熱媒体側流路を流れる熱媒体とを対向流にしている。そして、第一の熱媒体温度検出装置の検出値と第二の熱媒体温度検出装置との温度差の制御目標値を、冷媒循環回路の運転状態に応じて変更する。このため、本発明に係る空気調和装置は、エネルギー効率を向上させ、省エネルギーとすることができる。また、冷媒の温度が下がった場合は、熱媒体の温度を制御し、凍結を防ぐように制御することができる。
なお、本発明に係る空気調和装置は、非共沸冷媒以外の冷媒を用いての運転も勿論可能であることを付言しておく。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る空気調和装置のｐｈ線図（圧力−エンタルピ線図）でる。
【図４】本発明の実施の形態に係る非共沸冷媒の圧力Ｐ１における気液平衡線図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る循環組成の測定方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係る非共沸冷媒がある循環組成の状態となっているときのｐｈ線図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る熱媒体間熱交換器を凝縮器として使用し、冷媒と熱媒体とを対向流とした場合の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る熱媒体間熱交換器を蒸発器として使用し、冷媒と熱媒体とを対向流とした場合の動作説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の非共沸混合冷媒の温度勾配を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路構成の別の一例を示す概略回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態．
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図１に基づいて、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、冷媒（熱源側冷媒）を循環させる冷媒循環回路Ａと熱媒体を循環させる熱媒体循環回路Ｂを利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１４】
図１においては、本実施の形態に係る空気調和装置は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２と、室外機１と室内機２との間に介在する熱媒体変換機３と、を有している。熱媒体変換機３は、冷媒と熱媒体とで熱交換を行なうものである。室外機１と熱媒体変換機３とは、冷媒を導通する冷媒配管４で接続されている。熱媒体変換機３と室内機２とは、熱媒体を導通する配管（熱媒体配管）５で接続されている。そして、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、熱媒体変換機３を介して室内機２に配送されるようになっている。
【００１５】
室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（例えば、屋上等）である室外空間６に配置され、熱媒体変換機３を介して室内機２に冷熱又は温熱を供給するものである。室内機２は、建物９の内部の空間（例えば、居室等）である室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２とは別筐体として、室外空間６及び室内空間７とは別の位置に設置できるように構成されており、室外機１及び室内機２とは冷媒配管４及び配管５でそれぞれ接続され、室外機１から供給される冷熱あるいは温熱を室内機２に伝達するものである。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置においては、室外機１と熱媒体変換機３とが２本の冷媒配管４を用いて、熱媒体変換機３と各室内機２とが２本の配管５を用いて、それぞれ接続されている。このように、本実施の形態に係る空気調和装置では、２本の配管（冷媒配管４、配管５）を用いて各ユニット（室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３）を接続することにより、施工が容易となっている。
【００１７】
なお、図１においては、熱媒体変換機３が、建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（以下、単に空間８と称する）に設置されている状態を例に示している。熱媒体変換機３は、その他、エレベーター等がある共用空間等に設置することも可能である。また、図１においては、室内機２が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではなく、天井埋込型や天井吊下式等、室内空間７に直接又はダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。
【００１８】
図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。例えば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよく、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよく、あるいは、水冷式の室外機１を用いる場合にも建物９の内部に設置するようにしてもよい。このような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。
【００１９】
また、熱媒体変換機３は、室外機１の近傍に設置することもできる。ただし、熱媒体変換機３から室内機２までの距離が長すぎると、熱媒体の搬送動力がかなり大きくなるため、省エネルギー化の効果は薄れることに留意が必要である。さらに、室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３の接続台数は、図１に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態に係る空気調和装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図２に基づいて、空気調和装置１００の詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に備えられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して冷媒配管４で接続されている。また、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して配管５で接続されている。
【００２１】
［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０と、四方弁等の第１冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレーター１９とが冷媒配管４で直列に接続されて搭載されている。また、室外機１には、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄが設けられている。第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄを設けることで、室内機２の要求する運転に関わらず、熱媒体変換機３に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる。
【００２２】
また、室外機１には、圧縮機１０の吐出側の流路と吸入側の流路とを接続する高低圧バイパス配管４ｃと、高低圧バイパス配管４ｃに設置された絞り装置１４と、絞り装置１４の前後の配管を熱交換させる（換言すると、絞り装置１４の入口側となる高低圧バイパス配管４ｃを流れる冷媒と、絞り装置１４の出口側となる高低圧バイパス配管４ｃを流れる冷媒と、を熱交換させる）冷媒間熱交換器２７と、絞り装置１４の入口側及び出口側に設置された高圧側冷媒温度検出装置３２及び低圧側冷媒温度検出装置３３と、圧縮機１０の高圧側圧力（つまり、圧縮機１０が吐出した冷媒の圧力）を検出可能な高圧側圧力検出装置３７と、圧縮機１０の低圧側圧力（つまり、圧縮機１０の低圧側圧力）を検出可能な低圧側圧力検出装置３８と、を備えている。高圧側圧力検出装置３７及び低圧側圧力検出装置３８は、例えば歪みゲージ式や半導体式等の方式のものが用いられ、高圧側冷媒温度検出装置３２及び及び低圧側冷媒温度検出装置３３は、例えばサーミスタ式等の方式のものが用いられる。ここで、絞り装置１４が本発明における第二の絞り装置に相当する。
【００２３】
圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時（全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時）における冷媒の流れと冷房運転時（全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時）における冷媒の流れとを切り替えるものである。熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として作用し、冷房運転時には凝縮器（又は放熱器）として作用し、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、その冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。アキュムレーター１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、過剰な冷媒を貯留するものである。
【００２４】
逆止弁１３ｄは、熱媒体変換機３と第１冷媒流路切替装置１１との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（熱媒体変換機３から室外機１への方向）のみに冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ａは、熱源側熱交換器１２と熱媒体変換機３との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（室外機１から熱媒体変換機３への方向）のみに冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ｂは、第１接続配管４ａに設けられ、暖房運転時において圧縮機１０から吐出された冷媒を熱媒体変換機３に流通させるものである。逆止弁１３ｃは、第２接続配管４ｂに設けられ、暖房運転時において熱媒体変換機３から戻ってきた冷媒を圧縮機１０の吸入側に流通させるものである。
【００２５】
第１接続配管４ａは、室外機１内において、第１冷媒流路切替装置１１と逆止弁１３ｄとの間における冷媒配管４と、逆止弁１３ａと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、を接続するものである。第２接続配管４ｂは、室外機１内において、逆止弁１３ｄと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、熱源側熱交換器１２と逆止弁１３ａとの間における冷媒配管４と、を接続するものである。なお、図２では、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄを設けた場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、これらを必ずしも設ける必要はない。
【００２６】
冷媒循環回路Ａには、例えば、化学式がＣ3Ｈ2Ｆ4 で表されるテトラフルオロプロペン（ＣＦ3 ＣＦ＝ＣＨ2 で表されるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＣＦ3 ＣＨ＝ＣＨＦで表されるＨＦＯ１２３４ｚｅ等）と化学式がＣＨ2Ｆ2で表されるジフルオロメタン（Ｒ３２）とを含む混合冷媒が循環している。テトラフルオロプロペンは、化学式中に二重結合を有するために大気中で分解しやすく、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低くて環境に優しい冷媒である（例えばＧＷＰ４）。しかしながら、テトラフルオロプロペンは、従来のＲ４１０Ａ等の冷媒に比べて密度が小さい。このため、テトラフルオロプロペンを単独で冷媒として使用する場合、大きな暖房能力や冷房能力を発揮させるためには、圧縮機を非常に大きなものにしなければならい。また、テトラフルオロプロペンを単独で冷媒として使用する場合、配管での圧力損失の増大を防ぐために冷媒配管を太いものにしなければならない。このため、テトラフルオロプロペンを単独で冷媒として使用しようとすると、コストの高い空気調和装置になってしまう。一方、Ｒ３２は、冷媒の特性が従来の冷媒に近いので比較的使いやすい冷媒である。しかしながら、Ｒ３２のＧＷＰは例えば６７５であり、従来の冷媒であるＲ４１０ＡのＧＷＰ（例えば２０８８）等と比べると小さいが、単独で冷媒として使用するには少しＧＷＰが大きい。
【００２７】
そこで、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、テトラフルオロプロペンにＲ３２を混合させて使用する。これにより、ＧＷＰをあまり大きくせずに冷媒の特性を改善し、地球環境にも易しく、かつ、効率のよい空気調和装置１００を得ることができる。テトラフルオロプロペンとＲ３２との混合比率としては、質量％で、例えば７０％対３０％等のように混合させて使用することが考えられるが、この混合比率に限ったものではない。
【００２８】
しかし、例えば、テトラフルオロプロペンの一種であるＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２の混合冷媒は、ＨＦＯ１２３４ｙｆの沸点が−２９℃でありＲ３２の沸点が−５３．２℃であるため、互いの沸点が異なる非共沸冷媒となる。このため、アキュムレーター１９等の液溜の存在等により、冷媒循環回路Ａを循環する冷媒は、ＨＦＯ１２３４ｙｆの比率とＲ３２の比率（以下、循環組成という）が時々刻々と変化する。
【００２９】
非共沸冷媒は、混合成分（例えばＨＦＯ１２３４ｙｆ及びＲ３２）毎に沸点が異なるため、同一圧力における飽和液温度と飽和ガス温度が異なったものとなり、図３のようなｐｈ線図となる。すなわち、図３に示すように、圧力Ｐ１における飽和液温度ＴL1と飽和ガス温度ＴG1とは等しくなく、ＴL1よりもＴG1の方が高い温度となる。このため、ｐｈ線図の二相領域における等温線は傾いたものになる。そして、非共沸冷媒の混合成分（混合している冷媒）の比率を変えると、ｐｈ線図は異なったものとなり、温度勾配が変化する。例えば、ＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２との混合比率が７０質量％対３０質量％の場合、温度勾配が高圧側で５．０℃、低圧側で６．６℃程度となる。また例えば、ＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２との混合比率が５０質量％対５０質量％の場合は、温度勾配が高圧側で２．２℃、低圧側で２．８℃程度となる。すなわち、冷媒の循環組成を検知する機能を備えないと、冷凍サイクル内の運転圧力における飽和液温度、飽和ガス温度を求めることができない。
【００３０】
そこで、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、室外機１に冷媒循環組成検知装置５０を設けている。高低圧バイパス配管４ｃと、絞り装置１４と、冷媒間熱交換器２７と、高圧側冷媒温度検出装置３２と、低圧側冷媒温度検出装置３３と、高圧側圧力検出装置３７と、低圧側圧力検出装置３８とからなる冷媒循環組成検知装置５０を用いることによって、冷媒循環回路Ａを循環する冷媒の循環組成を測定している。
【００３１】
以下、図４〜図６を用いて、本実施の形態に係る循環組成の測定方法について説明する。なお、ここでは、２種類の冷媒の混合冷媒を考える。
【００３２】
図４は、本発明の実施の形態に係る非共沸冷媒の圧力Ｐ１における気液平衡線図である。図５は、本発明の実施の形態に係る循環組成の測定方法を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施の形態に係る非共沸冷媒がある循環組成の状態となっているときのｐｈ線図である。なお、図４に示す２本の実線は、ガス冷媒が凝縮液化する際の飽和ガス線である露点曲線、及び液冷媒が蒸発ガス化する際の飽和液線である沸点曲線を示している。また、図５に示す循環組成の測定フローは、空気調和装置１００に搭載された制御装置６０が行う。
【００３３】
図５に示すように、循環組成の測定を開始すると（ＳＴ１）、制御装置６０は、高圧側圧力検出装置３７の検出圧力ＰH 、高圧側冷媒温度検出装置３２の検出温度ＴH 、低圧側圧力検出装置３８の検出圧力ＰL 、及び低圧側冷媒温度検出装置３３の検出温度ＴL を取得する（ＳＴ２）。そして、制御装置６０は、冷媒循環回路Ａを循環している２つの成分の冷媒の循環組成をそれぞれα１、α２と仮定する（ＳＴ３）。
【００３４】
冷媒の循環組成が決まれば、この循環組成のｐｈ線図（図６）、冷媒の圧力及び冷媒の温度に基づいて、冷媒のエンタルピを計算することができる。そこで、制御装置６０は、冷媒循環回路Ａを循環している冷媒の循環組成がα１、α２の時のｐｈ線図（又は、このｐｈ線図を求めるためのデータ（テーブルや計算式等））、高圧側圧力検出装置３７の検出圧力ＰH 及び高圧側冷媒温度検出装置３２の検出温度ＴH から、絞り装置１４の入口側の冷媒のエンタルピｈH を求める（ＳＴ４）（図６の点Ｃ）。絞り装置１４での冷媒の膨張時、冷媒のエンタルピは変化しない。このため、制御装置６０は、低圧側圧力検出装置３８の検出圧力ＰL と算出したエンタルピｈH とから、絞り装置１４の出口側における二相冷媒の乾き度Ｘを求めることができる（ＳＴ５）（図６の点Ｄ）。なお、制御装置６０は、以下に示す式（１）により、絞り装置１４の出口側における二相冷媒の乾き度Ｘを求めている。
Ｘ＝（ｈH−ｈb）／（ｈd−ｈb）…（１）
ここで、ｈb は低圧側圧力検出装置３８の検出圧力ＰL における飽和液エンタルピ、ｈd は低圧側圧力検出装置３８の検出圧力ＰL における飽和ガスエンタルピである。
【００３５】
ＳＴ６では、制御装置６０は、低圧側圧力検出装置３８の検出圧力ＰL における飽和ガス温度ＴLG及び飽和液温度ＴLLを求める。この飽和ガス温度ＴLG及び飽和液温度ＴLLは、例えば、図６に示すような循環組成がα１、α２の時のｐｈ線図（又は、このｐｈ線図を求めるためのデータ（テーブルや計算式等））や、図４に示すような循環組成がα１、α２の時の気液平衡線図（又は、この気液平衡線図を求めるためのデータ（テーブルや計算式等））に基づいて求めることができる。そして、制御装置６０は、これら低圧側圧力検出装置３８の検出圧力ＰL における飽和ガス温度ＴLG及び飽和液温度ＴLLを用いて、下記式（２）より乾き度Ｘにおける冷媒の温度ＴL’を求める。
ＴL’ ＝ＴLL×（１−Ｘ）＋ＴLG×Ｘ…（２）
【００３６】
ＳＴ７では、制御装置６０は、このＴL’が低圧側冷媒温度検出装置３３の検出温度ＴL とほぼ等しいか否かを判断する（つまり、両者の差が所定の範囲内であるか否かを判断する）。ＴL’とＴL との差が所定の範囲より大きい場合、制御装置６０は、仮定した２つの成分の冷媒の循環組成α１、α２を修正して（ＳＴ８）、ＳＴ４から繰り返す。ＴL’とＴLとがほぼ等しくなったら、制御装置６０は、循環組成が求まったものとし、処理を終了する（ＳＴ９）。
【００３７】
以上の処理により、２成分系の非共沸混合冷媒の循環組成を求めることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態ではエンタルピｈH を算出する際に高圧側圧力検出装置３７の検出圧力ＰH を利用したが、図６（ｐｈ線図）において過冷却液域の等温線がほぼ垂直になっている場合、高圧側圧力検出装置３７を設置しなくても、高圧側冷媒温度検出装置３２の検出温度ＴH のみでエンタルピｈH を求めることができる。例えばテトラフルオロプロペン（例えばＨＦＯ１２３４ｙｆ）とＲ３２との混合冷媒等では、ｐｈ線図において過冷却液域の等温線がほぼ垂直になる。このため、テトラフルオロプロペン（例えばＨＦＯ１２３４ｙｆ）とＲ３２との混合冷媒等を用いる場合、高圧側圧力検出装置３７は必ずしも必要ではない。
【００３９】
また、３成分系の非共沸混合冷媒であっても、そのうちの２つの成分の比率には相互関係が成り立つ。このため、２成分の循環組成を仮定すると、もう１つの成分の循環組成を求めることができ、同様の処理方法で、循環組成を求めることができる。したがって、本実施の形態では、化学式がＣ3Ｈ2Ｆ4 で表されるテトラフルオロプロペン（ＣＦ3 ＣＦ＝ＣＨ2 で表されるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＣＦ3 ＣＨ＝ＣＨＦで表されるＨＦＯ１２３４ｚｅ等）と化学式がＣＨ2Ｆ2で表されるジフルオロメタン（Ｒ３２）とを含む２成分系の混合冷媒を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、沸点の異なる他の２成分系の混合冷媒でもよいし、その他の成分を加えた３成分系の混合冷媒でもよく、同様の方法で循環組成を求めることができる。
【００４０】
また、絞り装置１４は、開度変化ができる電子式膨張弁でもよいし、キャピラリチューブのように絞り量が固定されているものでもよい。また、冷媒間熱交換器２７は、二重管式の熱交換器とするとよいが、これに限るものではなく、プレート式熱交換器やマイクロチャネル式熱交換器等を用いてもよく、高圧冷媒と低圧冷媒が熱交換できるものであればどのようなものでもよい。また、図２では低圧側圧力検出装置３８をアキュムレーター１９と冷媒流路切替装置１１との間の流路に設置してあるように図示しているが、低圧側圧力検出装置３８の設置位置はこれに限るものではない。低圧側圧力検出装置３８の設置位置は、例えば圧縮機１０とアキュムレーター１９との間の流路等、圧縮機１０の低圧側の圧力が測定できる位置であればどこに設置してもよい。また、高圧側圧力検出装置３７についても、図２において図示している位置に限らず、圧縮機１０の高圧側の圧力が測定できる位置であれば、どこに設置してもよい。
【００４１】
以上のように、冷媒循環回路Ａを循環する冷媒の循環組成を測定することができれば、ある圧力における飽和液温度と飽和ガス温度を演算することができる。例えば、熱交換器に流入する冷媒の圧力がＰ１の場合、図４を用いて、その圧力における飽和液温度と飽和ガス温度を演算することができる。そして、飽和液温度と飽和ガス温度とを用い、例えばこれらの平均温度を求めて、この平均温度をその圧力における飽和温度とし、圧縮機や絞り装置の制御に用いるとよい。なお、冷媒の熱伝達率は乾き度によって異なるため、飽和温度として、飽和液温度と飽和ガス温度とにそれぞれ重み付けをした重み付け平均温度を用いてもよい。
【００４２】
なお、低圧側（蒸発側）においては、圧力を測定しなくても飽和液温度や飽和ガス温度等を求めることが可能である。詳しくは、蒸発器の入口の二相冷媒の温度を測定し、それを飽和液温度又は設定した乾き度における二相冷媒の温度と仮定する。これにより、循環組成と圧力から飽和液温度と飽和ガス温度を求める関係式（図４を数式化したもの）を逆算することで、圧力や飽和ガス温度等を求めることができる。このため、低圧側（蒸発側）においては、圧力検出装置は必ずしも必須でない。しかし、この算出方法は、測定温度を飽和液温度と仮定するか、測定温度から乾き度を設定する必要がある。このため、圧力検出装置を用いた方が精度良く、飽和液温度や飽和ガス温度を求めることができる。
【００４３】
［室内機２］
室内機２には、それぞれ利用側熱交換器２６が搭載されている。この利用側熱交換器２６は、配管５によって熱媒体変換機３の熱媒体流量調整装置２５と第１熱媒体流路切替装置２３に接続するようになっている。この利用側熱交換器２６は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。
【００４４】
この図２では、４台の室内機２が熱媒体変換機３に接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機２ａ、室内機２ｂ、室内機２ｃ、室内機２ｄとして図示している。また、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じて、利用側熱交換器２６も、紙面下側から利用側熱交換器２６ａ、利用側熱交換器２６ｂ、利用側熱交換器２６ｃ、利用側熱交換器２６ｄとして図示している。なお、図１と同様に、室内機２の接続台数を図２に示す４台に限定するものではない。
【００４５】
［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３には、２つの熱媒体間熱交換器１５と、２つの絞り装置１６と、２つの開閉装置１７と、２つの第２冷媒流路切替装置１８と、２つのポンプ２１（熱媒体送出装置）と、４つの第２熱媒体流路切替装置２２と、４つの熱媒体流路反転装置２０と、４つの第１熱媒体流路切替装置２３と、４つの熱媒体流量調整装置２５と、が搭載されている。ここで、絞り装置１６が本発明における第一の絞り装置に相当し、第１熱媒体流路切替装置２３が本発明における第一の熱媒体流路切替装置に相当し、第２熱媒体流路切替装置２２が本発明における第二の熱媒体流路切替装置に相当する。
【００４６】
２つの熱媒体間熱交換器１５（熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂ）は、凝縮器（放熱器）又は蒸発器として作用し、冷媒と熱媒体とで熱交換を行ない、室外機１で生成され冷媒に貯えられた冷熱又は温熱を熱媒体に伝達するものである。換言すると、２つの熱媒体間熱交換器１５（熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂ）は、熱媒体を冷却する冷却器又は熱媒体を加熱する加熱器として作用するものである。熱媒体間熱交換器１５ａは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の冷却に供するものである。また、熱媒体間熱交換器１５ｂは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の加熱に供するものである。
【００４７】
２つの絞り装置１６（絞り装置１６ａ、絞り装置１６ｂ）は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置１６ａは、冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの上流側に設けられている。絞り装置１６ｂは、冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの上流側に設けられている。２つの絞り装置１６は、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁等で構成するとよい。
【００４８】
２つの開閉装置１７（開閉装置１７ａ、開閉装置１７ｂ）は、二方弁等で構成されており、冷媒配管４を開閉するものである。開閉装置１７ａは、冷媒の入口側における冷媒配管４に設けられている。開閉装置１７ｂは、冷媒の入口側と出口側の冷媒配管４を接続した配管に設けられている。２つの第２冷媒流路切替装置１８（第２冷媒流路切替装置１８ａ、第２冷媒流路切替装置１８ｂ）は、四方弁等で構成され、運転モードに応じて冷媒の流れを切り替えるものである。第２冷媒流路切替装置１８ａは、冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの下流側に設けられている。第２冷媒流路切替装置１８ｂは、全冷房運転時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの下流側に設けられている。
【００４９】
２つのポンプ２１（ポンプ２１ａ、ポンプ２１ｂ）は、配管５を導通する熱媒体を循環させるものである。ポンプ２１ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２熱媒体流路切替装置２２との間における配管５に設けられている。ポンプ２１ｂは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２熱媒体流路切替装置２２との間における配管５に設けられている。２つのポンプ２１は、例えば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。
【００５０】
４つの熱媒体流路反転装置２０（熱媒体流路反転装置２０ａ〜熱媒体流路反転装置２０ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体間熱交換器１５ａ及び１５ｂにおける熱媒体の流動方向を切り替えるものである。熱媒体流路反転装置２０は、熱媒体間熱交換器１５に対し２個ずつ設置されている。熱媒体流路反転装置２０ａは、三方のうちの一つがポンプ２１ａ（熱媒体送出装置）に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａの一端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａの他端と熱媒体流路反転装置２０ｂとの間の流路に、それぞれ接続されている。熱媒体流路反転装置２０ｂは、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａの他端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａの一端と熱媒体流路反転装置２０ａとの間の流路に、三方のうちの一つが第１熱媒体流路切替装置２３ａ〜第１熱媒体流路切替装置２３ｄに、それぞれ接続されている。熱媒体流路反転装置２０ａと熱媒体流路反転装置２０ｂとを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ａに流通する熱媒体の方向を切り替えている。ここで、熱媒体流路反転装置２０ａが本発明における第一の熱媒体流路反転装置に相当し、熱媒体流路反転装置２０ｂが本発明における第二の熱媒体流路反転装置に相当する。
【００５１】
また、熱媒体流路反転装置２０ｃは、三方のうちの一つがポンプ２１ｂ（熱媒体送出装置）に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂの一端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂの他端と熱媒体流路反転装置２０ｄとの間の流路に、それぞれ接続されている。熱媒体流路反転装置２０ｄは、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂの他端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂの一端と熱媒体流路反転装置２０ｃとの間の流路に、三方のうちの一つが第１熱媒体流路切替装置２３ａ〜第１熱媒体流路切替装置２３ｄに、それぞれ接続されている。熱媒体流路反転装置２０ｃと熱媒体流路反転装置２０ｄとを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ｂに流通する熱媒体の方向を切り替えている。ここで、熱媒体流路反転装置２０ｃが本発明における第一の熱媒体流路反転装置に相当し、熱媒体流路反転装置２０ｄが本発明における第二の熱媒体流路反転装置に相当する。
【００５２】
４つの第２熱媒体流路切替装置２２（第２熱媒体流路切替装置２２ａ〜第２熱媒体流路切替装置２２ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第２熱媒体流路切替装置２２は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第２熱媒体流路切替装置２２は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが熱媒体流量調整装置２５に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２２ｂ、第２熱媒体流路切替装置２２ｃ、第２熱媒体流路切替装置２２ｄとして図示している。
【００５３】
４つの第１熱媒体流路切替装置２３（第１熱媒体流路切替装置２３ａ〜第１熱媒体流路切替装置２３ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第１熱媒体流路切替装置２３は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第１熱媒体流路切替装置２３は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが利用側熱交換器２６に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第１熱媒体流路切替装置２３ａ、第１熱媒体流路切替装置２３ｂ、第１熱媒体流路切替装置２３ｃ、第１熱媒体流路切替装置２３ｄとして図示している。
【００５４】
４つの熱媒体流量調整装置２５（熱媒体流量調整装置２５ａ〜熱媒体流量調整装置２５ｄ）は、開口面積を制御できる二方弁等で構成されており、配管５に流れる流量を制御するものである。熱媒体流量調整装置２５は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置２５は、一方が利用側熱交換器２６に、他方が第２熱媒体流路切替装置２２に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置２５ａ、熱媒体流量調整装置２５ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｄとして図示している。また、熱媒体流量調整装置２５を利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。
【００５５】
また、熱媒体変換機３には、各種検出装置（２つの温度センサー３１、４つの温度センサー３４、４つの温度センサー３５、及び、２つの圧力センサー３６）が設けられている。これらの検出装置で検出された情報（温度情報、圧力情報）は、空気調和装置１００の動作を統括制御する制御装置６０に送られ、圧縮機１０の駆動周波数、図示省略の送風機の回転数、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動周波数、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、熱媒体の流路の切替等の制御に利用されることになる。ここで、温度センサー３４が本発明における第一の熱媒体温度検出装置に相当し、温度センサー３１が本発明における第二の熱媒体温度検出装置に相当する。
【００５６】
２つの温度センサー３１（温度センサー３１ａ、温度センサー３１ｂ）は、熱媒体間熱交換器１５から流出した熱媒体、つまり熱媒体間熱交換器１５の出口における熱媒体の温度を検出するものであり、例えばサーミスター等で構成するとよい。温度センサー３１ａは、ポンプ２１ａの入口側における配管５に設けられている。温度センサー３１ｂは、ポンプ２１ｂの入口側における配管５に設けられている。
【００５７】
４つの温度センサー３４（温度センサー３４ａ〜温度センサー３４ｄ）は、第２熱媒体流路切替装置２２と熱媒体流量調整装置２５との間に設けられ、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。温度センサー３４は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から温度センサー３４ａ、温度センサー３４ｂ、温度センサー３４ｃ、温度センサー３４ｄとして図示している。
【００５８】
４つの温度センサー３５（温度センサー３５ａ〜温度センサー３５ｄ）は、熱媒体間熱交換器１５の冷媒の入口側又は出口側に設けられ、熱媒体間熱交換器１５に流入する冷媒の温度又は熱媒体間熱交換器１５から流出した冷媒の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。温度センサー３５ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられている。温度センサー３５ｂは、熱媒体間熱交換器１５ａと絞り装置１６ａとの間に設けられている。温度センサー３５ｃは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられている。温度センサー３５ｄは、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられている。
【００５９】
圧力センサー３６ｂは、温度センサー３５ｄの設置位置と同様に、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられ、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間を流れる冷媒の圧力を検出するものである。圧力センサー３６ａは、温度センサー３５ａの設置位置と同様に、熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられ、熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間を流れる冷媒の圧力を検出するものである。
【００６０】
また、制御装置６０は、マイコン等で構成されており、各種検出装置での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動、絞り装置１６の開度、開閉装置１７の開閉、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、熱媒体流路反転装置２０の切り替え、第２熱媒体流路切替装置２２の切り替え、第１熱媒体流路切替装置２３の切り替え、及び、熱媒体流量調整装置２５の開度等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。なお、本実施の形態では、制御装置６０を制御装置６０ａと制御装置６０ｂに分け、制御装置６０ａを室外機１に設け、制御装置６０ｂを熱媒体変換機３に設けている。しかしながら、制御装置６０の設置方法は、本実施の形態に示す方法に限らず、室外機１、熱媒体変換機３又は室内機２のみに設けてもよい。また例えば、制御装置６０ｂを、熱媒体変換機３と室内機２とに分けて設けてもよい。つまり、制御装置６０の設置方法は、任意である。ここで、制御装置６０ａが本発明における第一の制御装置に相当し、制御装置６０ｂが本発明における第二の制御装置に相当する。
【００６１】
熱媒体を導通する配管５は、熱媒体間熱交換器１５ａに接続されるものと、熱媒体間熱交換器１５ｂに接続されるものと、で構成されている。配管５は、熱媒体変換機３に接続される室内機２の台数に応じて分岐（ここでは、各４分岐）されている。そして、配管５は、第２熱媒体流路切替装置２２、及び、第１熱媒体流路切替装置２３で接続されている。第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３を制御することで、熱媒体間熱交換器１５ａからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるか、熱媒体間熱交換器１５ｂからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるかが決定されるようになっている。
【００６２】
そして、空気調和装置１００では、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、開閉装置１７、第２冷媒流路切替装置１８、熱媒体間熱交換器１５の冷媒流路、絞り装置１６、及び、アキュムレーター１９を、冷媒配管４で接続して冷媒循環回路Ａを構成している。また、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体流路、ポンプ２１、第２熱媒体流路切替装置２２、熱媒体流量調整装置２５、利用側熱交換器２６、及び、第１熱媒体流路切替装置２３を、配管５で接続して熱媒体循環回路Ｂを構成している。つまり、熱媒体間熱交換器１５のそれぞれに複数台の利用側熱交換器２６が並列に接続され、熱媒体循環回路Ｂを複数系統としているのである。
【００６３】
よって、空気調和装置１００では、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に設けられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続され、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続されている。すなわち、空気調和装置１００では、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒循環回路Ａを循環する冷媒と熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体とが熱交換するようになっている。
【００６４】
続いて、空気調和装置１００が実行する各運転モードについて説明する。この空気調和装置１００は、各室内機２からの指示に基づいて、その室内機２で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置１００は、室内機２の全部で同一運転をすることができるとともに、室内機２のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。
【００６５】
空気調和装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒及び熱媒体の流れとともに説明する。
【００６６】
［全冷房運転モード］
図７は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図７では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。なお、図７では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の流れる配管を示している。また、図７では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【００６７】
図７に示す全冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。また、熱媒体変換機３では、開閉装置１７ａを開とし、開閉装置１７ｂを閉としている。
【００６８】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧液冷媒は、逆止弁１３ａを通って室外機１から流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高圧液冷媒は、開閉装置１７ａを経由した後に分岐されて絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。
【００６９】
この二相冷媒は、蒸発器（冷却器）として作用する熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに紙面の下部から流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの紙面の上部から流出したガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【００７０】
冷媒循環回路Ａを循環している冷媒の循環組成は、冷媒循環組成検知装置５０（高低圧バイパス配管４ｃ、絞り装置１４、冷媒間熱交換器２７、高圧側冷媒温度検出装置３２、低圧側冷媒温度検出装置３３、高圧側圧力検出装置３７、低圧側圧力検出装置３８）を用いることによって測定される。そして、室外機１の制御装置６０ａと熱媒体変換機３の制御装置６０ｂとは有線又は無線で通信可能に接続されており、室外機１の制御装置６０ａで算出された循環組成は、室外機１の制御装置６０ａから熱媒体変換機３の制御装置６０ｂに、通信により伝送される。
【００７１】
熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、室外機１の制御装置６０ａから伝送された循環組成と圧力センサー３６ａの検出圧力にもとづき、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算する。また、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、これら飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として蒸発温度を求める。そして、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、温度センサー３５ａの検出温度と算出された蒸発温度との温度差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように、絞り装置１６ａの開度を制御する。
【００７２】
同様に、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、温度センサー３５ｃの検出温度と算出された蒸発温度との温度差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように、絞り装置１６ｂの開度を制御する。
【００７３】
なお、蒸発温度は、室外機１の制御装置６０ａから伝送された循環組成と温度センサー３５ｂ（又は温度センサー３５ｄ）の検出温度に基づいて求めてもよい。つまり、温度センサー３５ｂの検出温度を飽和液温度又は設定した乾き度の温度と仮定することにより、飽和圧力と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として蒸発温度を求めてもよい。そして、この蒸発温度を絞り装置１６ａ及び１６ｂの制御に用いてもよい。この場合、圧力センサー３６ａ及び圧力センサー３６ｂを設置しなくてもよく、安価にシステムを構成できる。
【００７４】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。
【００７５】
ポンプ２１ａで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ａを介して紙面の上部から熱媒体間熱交換器１５ａに流入し、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒に冷やされて紙面の下部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｂを通って第１熱媒体流路切替装置２３ａ及び第１熱媒体流路切替装置２３ｂに至る。つまり、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒と熱媒体とは対向流となっている。ポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ｃを介して紙面の上部から熱媒体間熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒に冷やされて紙面の下部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｄを通って第１熱媒体流路切替装置２３ａ及び第１熱媒体流路切替装置２３ｂに至る。つまり、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒と熱媒体とは対向流となっている。
【００７６】
ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで押し出された熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２３ａ及び第１熱媒体流路切替装置２３ｂのそれぞれで合流し、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。なお、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂは冷却器として作用しており、熱媒体の流動方向と室内空気の流動方向とが対向流になるように構成されている。
【００７７】
利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用により、熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２２ａ及び第２熱媒体流路切替装置２２ｂで分流され、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。
【００７８】
上述のように、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂにおいて、冷媒は紙面の下部から紙面の上部に流動し、熱媒体は紙面の上部から紙面の下部に流動しており、両者は対向流になっている。冷媒と熱媒体を対向流に流すと、熱交換効率がよく、ＣＯＰが向上する。
【００７９】
また、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに蒸発側の冷媒を下部から上部へ流すことにより、蒸発したガス冷媒が浮力の効果で上部に移動するため、圧縮機の動力を低減でき、かつ、冷媒分配も適切になされる。また、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに熱媒体を上部から下部に流すことにより、冷やされた熱媒体が重力の効果で下に沈むため、ポンプの動力を低減することができ、効率的である。
【００８０】
なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第１熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第２熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、温度センサー３１ｂで検出された温度と温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、温度センサー３１ａ又は温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。
【００８１】
全冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図７においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。
【００８２】
［全暖房運転モード］
図８は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図８では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。なお、図８では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の流れる配管を示している。また、図８では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【００８３】
図８に示す全暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。また、熱媒体変換機３では、開閉装置１７ａを閉とし、開閉装置１７ｂを開としている。
【００８４】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂを通過し、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高温・高圧のガス冷媒は、分岐されて第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入する。
【００８５】
この高温・高圧のガス冷媒は、凝縮器（加熱器）として作用する熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに紙面の上部から流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの紙面の下部から流出した液冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、第２接続配管４ｂを導通し、逆止弁１３ｃを通過して、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。
【００８６】
そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温・低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。
【００８７】
冷媒循環回路Ａを循環している冷媒の循環組成は、冷媒循環組成検知装置５０（高低圧バイパス配管４ｃ、絞り装置１４、冷媒間熱交換器２７、高圧側冷媒温度検出装置３２、低圧側冷媒温度検出装置３３、高圧側圧力検出装置３７、低圧側圧力検出装置３８）を用いることによって測定される。そして、室外機１の制御装置６０ａと熱媒体変換機３の制御装置６０ｂとは有線又は無線で通信可能に接続されており、室外機１の制御装置６０ａで算出された循環組成は、室外機１の制御装置６０ａから熱媒体変換機３の制御装置６０ｂに、通信により伝送される。
【００８８】
熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、室外機１の制御装置６０ａから伝送された循環組成と圧力センサー３６ｂの検出圧力にもとづき、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算する。また、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、これら飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として凝縮温度を求める。そして、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、温度センサー３５ｂの検出温度と算出された凝縮温度との温度差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように、絞り装置１６ａの開度を制御する。
【００８９】
同様に、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、温度センサー３５ｄの検出温度と算出された凝縮温度との温度差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように、絞り装置１６ｂの開度を制御する。
【００９０】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。
【００９１】
ポンプ２１ａで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ａを介して紙面の下部から熱媒体間熱交換器１５ａに流入し、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒に暖められて紙面の上部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｂを通って第１熱媒体流路切替装置２３ａ及び第１熱媒体流路切替装置２３ｂに至る。つまり、全暖房運転熱モードでは、熱媒体流路反転装置２０ａ及び熱媒体流路反転装置２０ｂを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる熱媒体の方向を全冷房運転モードと反対方向とし、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒と熱媒体とを対向流にしている。ポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ｃを介して紙面の下部から熱媒体間熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒に暖められて紙面の上部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｄを通って第１熱媒体流路切替装置２３ａ及び第１熱媒体流路切替装置２３ｂに至る。つまり、全暖房運転熱モードでは、媒体流路反転装置２０ｃ及び熱媒体流路反転装置２０ｄを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる熱媒体の方向を全冷房運転モードと反対方向とし、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒と熱媒体とを対向流にしている。
【００９２】
ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで押し出された熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２３ａ及び第１熱媒体流路切替装置２３ｂのそれぞれで合流し、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。なお、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂは加熱器として作用しており、熱媒体の流動方向は冷却器として作用する場合と同じ向きであり、熱媒体の流動方向と室内空気の流動方向とが対向流になるように構成されている。
【００９３】
利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用により、熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２２ａ及び第２熱媒体流路切替装置２２ｂで分流され、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。
【００９４】
上述のように、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂにおいて、冷媒は紙面の上部から紙面の下部に流動し、熱媒体は紙面の下部から紙面の上部に流動しており、両者は対向流になっている。冷媒と熱媒体を対向流に流すと、熱交換効率がよく、ＣＯＰが向上する。
【００９５】
また、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに凝縮側の冷媒を上部から下部へ流すことにより、凝縮した液冷媒が重力の効果で下部に移動するため、圧縮機の動力を低減できる。また、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに熱媒体を下部から上部に流すことにより、温められた熱媒体は浮力の効果で上に浮くため、ポンプの動力を低減することができ、効率的である。
【００９６】
なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第１熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第２熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、温度センサー３１ｂで検出された温度と温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、温度センサー３１ａ又は温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。
【００９７】
このとき、第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。また、本来、利用側熱交換器２６を流れる熱媒体の流量は、その入口と出口の温度差で制御すべきである。しかしながら、利用側熱交換器２６の入口側の熱媒体の温度は温度センサー３１で検出された温度とほとんど同じ温度となっている。このため、温度センサー３１の検出温度を用いて利用側熱交換器２６を流れる熱媒体の流量を制御することにより、温度センサーの数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。
【００９８】
全暖房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図８においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。
【００９９】
［冷房主体運転モード］
図９は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図９では、利用側熱交換器２６ａで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで温熱負荷が発生している場合を例に冷房主体運転モードについて説明する。なお、図９では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の循環する配管を示している。また、図９では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【０１００】
図９に示す冷房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間を、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。また、熱媒体変換機３では、開閉装置１７ａ及び開閉装置１７ｂを閉としている。
【０１０１】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮し、二相冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した二相冷媒は、逆止弁１３ａを通って室外機１から流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した二相冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。
【０１０２】
この二相冷媒は、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに紙面の上部から流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ｂの紙面の下部から流出した液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。紙面の下部から熱媒体間熱交換器１５ａに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、紙面の上部から熱媒体間熱交換器１５ａを流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【０１０３】
冷媒循環回路Ａを循環している冷媒の循環組成は、冷媒循環組成検知装置５０（高低圧バイパス配管４ｃ、絞り装置１４、冷媒間熱交換器２７、高圧側冷媒温度検出装置３２、低圧側冷媒温度検出装置３３、高圧側圧力検出装置３７、低圧側圧力検出装置３８）を用いることによって測定される。そして、室外機１の制御装置６０ａと熱媒体変換機３の制御装置６０ｂとは有線又は無線で通信可能に接続されており、室外機１の制御装置６０ａで算出された循環組成は、室外機１の制御装置６０ａから熱媒体変換機３の制御装置６０ｂに、通信により伝送される。
【０１０４】
熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、室外機１の制御装置６０ａから伝送された循環組成と圧力センサー３６ａの検出圧力にもとづき、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算する。また、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、これら飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として熱媒体間熱交換器１５ａの蒸発温度を求める。そして、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、温度センサー３５ａの検出温度と算出された蒸発温度との温度差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように、絞り装置１６ｂの開度を制御する。また、絞り装置１６ａは全開となっている。
【０１０５】
なお、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、室外機１の制御装置６０ａから伝送された循環組成と圧力センサー３６ｂの検出圧力にもとづき、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算してもよい。そして、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、これら飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として凝縮温度を求め、温度センサー３５ｄの検出温度と算出された凝縮温度との温度差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように、絞り装置１６ｂの開度を制御してもよい。また、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでスーパーヒート又はサブクールを制御するようにしてもよい。
【０１０６】
なお、室外機１から通信により伝送された循環組成と、温度センサー３５ｂとから、温度センサー３５ｂの検知温度を飽和液温度又は設定した乾き度の温度と仮定することにより、飽和圧力と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として蒸発温度を求め、これを絞り装置１６ａ及び１６ｂの制御に用いてもよい。この場合、圧力センサー３６ａは設置しなくても良く、安価にシステムを構成できる。
【０１０７】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。
【０１０８】
ポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ｃを介して紙面の下部から熱媒体間熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒に温められて紙面の上部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｄを通って第１熱媒体流路切替装置２３ｂに至る。つまり、つまり、媒体流路反転装置２０ｃ及び熱媒体流路反転装置２０ｄを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒と熱媒体とを対向流にしている。ポンプ２１ａで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ａを介して紙面の上部から熱媒体間熱交換器１５ａに流入し、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒に冷やされて紙面の下部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｂを通って第１熱媒体流路切替装置２３ａに至る。つまり、熱媒体流路反転装置２０ａ及び熱媒体流路反転装置２０ｂを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒と熱媒体とを対向流にしている。
【０１０９】
第１熱媒体流路切替装置２３ｂを通過した熱媒体は、利用側熱交換器２６ｂに流入して、室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。また、第１熱媒体流路切替装置２３ａを通過した熱媒体は、利用側熱交換器２６ａに流入し、室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用により、熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第２熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第２熱媒体流路切替装置２２ａを通って、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。なお、利用側熱交換器２６ａは冷却器として、利用側熱交換器２６ｂは加熱器として作用しているが、どちらも、熱媒体の流動方向と室内空気の流動方向とが対向流になるように構成されている。
【０１１０】
この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第１熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第２熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては温度センサー３１ｂで検出された温度と温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては温度センサー３４で検出された温度と温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
【０１１１】
上述のように、冷却器として作用している熱媒体間熱交換器１５ａにおいて、冷媒は紙面の下部から紙面の上部に流動し、熱媒体は紙面の上部から紙面の下部に流動しており、両者が対向流になっている。また、加熱器として作用している熱媒体間熱交換器１５ｂにおいて、冷媒は紙面の上部から紙面の下部に流動し、熱媒体は紙面の下部から紙面の上部に流動しており、両者が対向流になっている。冷媒と熱媒体を対向流に流すと、熱交換効率がよく、ＣＯＰが向上する。
【０１１２】
また、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに蒸発側の冷媒を下部から上部へ流すことにより、蒸発したガス冷媒が浮力の効果で上部に移動するため、圧縮機の動力を低減でき、かつ、冷媒分配も適切になされる。また、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに熱媒体を上部から下部に流すことにより、冷やされた熱媒体が重力の効果で下に沈むため、ポンプの動力を低減することができ、効率的である。
また、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに凝縮側の冷媒を上部から下部へ流すことにより、凝縮した液冷媒が重力の効果で下部に移動するため、圧縮機の動力を低減できる。また、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに熱媒体を下部から上部に流すことにより、温められた熱媒体は浮力の効果で上に浮くため、ポンプの動力を低減することができ、効率的である。
【０１１３】
冷房主体運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図９においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。
【０１１４】
［暖房主体運転モード］
図１０は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示すシステム回路図である。この図１０では、利用側熱交換器２６ａで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。なお、図１０では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の循環する配管を示している。また、図１０では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【０１１５】
図１０に示す暖房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。また、熱媒体変換機３では、開閉装置１７ａ及び開閉装置１７ｂを閉としている。
【０１１６】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂを通過し、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高温・高圧のガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。
【０１１７】
このガス冷媒は、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに紙面の上部部から流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。紙面の下部から熱媒体間熱交換器１５ａに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで蒸発し、熱媒体を冷却する。この低圧のガス冷媒は、紙面の上部から熱媒体間熱交換器１５ａを流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。
【０１１８】
室外機１に流入した冷媒は、第２接続配管４ｂを導通し、逆止弁１３ｃを通過して、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温・低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。
【０１１９】
熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、室外機１の制御装置６０ａから伝送された循環組成と圧力センサー３６ｂの検出圧力にもとづき、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算する。また、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、これら飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として凝縮温度を求める。そして、熱媒体変換機３の制御装置６０ｂは、温度センサー３５ｄの検出温度と算出された凝縮温度との温度差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように、絞り装置１６ｂの開度を制御する。このとき、絞り装置１６ａは全開となっている。なお、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａで、サブクールを制御するようにしてもよい。
【０１２０】
なお、室外機１から通信により伝送された循環組成と、温度センサー３５ｂとから、温度センサー３５ｂの検知温度を飽和液温度又は設定した乾き度の温度と仮定することにより、飽和圧力と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として蒸発温度を求め、これを絞り装置１６ａ及び１６ｂの制御に用いてもよい。この場合、圧力センサー３６ａは設置しなくても良く、安価にシステムを構成できる。
【０１２１】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。
【０１２２】
ポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ｃを介して紙面の下部から熱媒体間熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒に温められて紙面の上部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｄを通って第１熱媒体流路切替装置２３ａに至る。つまり、媒体流路反転装置２０ｃ及び熱媒体流路反転装置２０ｄを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ｂを流れる冷媒と熱媒体とを対向流にしている。ポンプ２１ａで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置２０ａを介して紙面の上部から熱媒体間熱交換器１５ａに流入し、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒に冷やされて紙面の下部から流出し、熱媒体流路反転装置２０ｂを通って、第１熱媒体流路切替装置２３ｂに至る。つまり、熱媒体流路反転装置２０ａ及び熱媒体流路反転装置２０ｂを切り替えることにより、熱媒体間熱交換器１５ａを流れる冷媒と熱媒体とを対向流にしている。
【０１２３】
第１熱媒体流路切替装置２３ａを通過した熱媒体は、利用側熱交換器２６ａに流入して、室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。また、第１熱媒体流路切替装置２３ｂを通過した熱媒体は、利用側熱交換器２６ｂに流入し、室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用により、熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第２熱媒体流路切替装置２２ａを通って、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第２熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。なお、利用側熱交換器２６ａは加熱器として、利用側熱交換器２６ｂは冷却器として作用しているが、どちらも、熱媒体の流動方向と室内空気の流動方向とが対向流になるように構成されている。
【０１２４】
この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第１熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第２熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては温度センサー３１ｂで検出された温度と温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては温度センサー３４で検出された温度と温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
【０１２５】
上述のように、冷却器として作用している熱媒体間熱交換器１５ａ及び加熱器として作用している熱媒体間熱交換器１５ｂは双方共、冷媒と熱媒体とが対向流になっている。冷媒と熱媒体を対向流に流すと、熱交換効率がよく、ＣＯＰが向上する。
【０１２６】
また、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに蒸発側の冷媒を下部から上部へ流すことにより、蒸発したガス冷媒が浮力の効果で上部に移動するため、圧縮機の動力を低減でき、かつ、冷媒分配も適切になされる。また、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに熱媒体を上部から下部に流すことにより、冷やされた熱媒体が重力の効果で下に沈むため、ポンプの動力を低減することができ、効率的である。
また、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに凝縮側の冷媒を上部から下部へ流すことにより、凝縮した液冷媒が重力の効果で下部に移動するため、圧縮機の動力を低減できる。また、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂとしてプレート式熱交換器を使用する場合、紙面通りに熱媒体を下部から上部に流すことにより、温められた熱媒体は浮力の効果で上に浮くため、ポンプの動力を低減することができ、効率的である。
【０１２７】
暖房主体運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図１０においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。
【０１２８】
［冷媒配管４］
以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外機１と熱媒体変換機３とを接続する配管４には冷媒が流れている。
【０１２９】
［配管５］
本実施の形態に係る空気調和装置１００が実行する幾つかの運転モードにおいては、熱媒体変換機３と室内機２を接続する配管５には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
【０１３０】
［熱媒体間熱交換器１５における水温度差制御］
次に、非共沸混合冷媒使用時の熱媒体間熱交換器１５における水温度差制御について詳しく説明する。
【０１３１】
先の図６において、圧縮機１０に吸入された低温低圧のガス冷媒（点Ａ）は、圧縮されて高温高圧のガス冷媒（点Ｂ）になり、凝縮器として動作している熱交換器（熱源側熱交換器１２又は熱媒体間熱交換器１５ａ又は／及び熱媒体間熱交換器１５ｂ）に流入する。凝縮器として動作している熱交換器に流入した高温高圧のガス冷媒（点Ｂ）は、凝縮して高温高圧の液冷媒（点Ｃ）になり、絞り装置１６ａ又は絞り装置１６ｂに流入する。絞り装置１６ａ又は絞り装置１６ｂに流入した高温高圧の液冷媒（点Ｃ）は、膨張して低温低圧の二相冷媒（点Ｄ）になり、蒸発器として動作している熱交換器（熱源側熱交換器１２又は熱媒体間熱交換器１５ａ又は／及び熱媒体間熱交換器１５ｂ）に流入する。蒸発器として動作している熱交換器に流入した低温低圧の二相冷媒（点Ｄ）は、蒸発して低温低圧のガス冷媒（点Ａ）になり、圧縮機１０に吸い込まれる。この際、非共沸混合冷媒においては、同一圧力の飽和ガス冷媒の温度と飽和液冷媒の温度とに温度差がある。そして、凝縮器においては、二相域で乾き度が小さくなる（液冷媒の比率が増える）と温度が低下し、蒸発器においては、二相域で乾き度が大きくなる（ガス冷媒の比率が増える）と温度が上昇する。
【０１３２】
このときの動作を、図１１及び図１２について詳しく説明する。
図１１は、本発明の実施の形態に係る熱媒体間熱交換器を凝縮器として使用し、冷媒と熱媒体とを対向流とした場合の動作説明図である。また、図１２は、本発明の実施の形態に係る熱媒体間熱交換器を蒸発器として使用し、冷媒と熱媒体とを対向流とした場合の動作説明図である。
【０１３３】
図１１に示すように、熱媒体間熱交換器１５が凝縮器として作用する場合、冷媒は、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路にガス冷媒で流入して、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体流路の出口側の熱媒体に放熱し、温度が低下して二相冷媒となる。そして、この二相冷媒は、熱媒体に放熱しながら液冷媒の比率が増加し、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度との温度差にしたがって冷媒の温度が低下する。その後、この冷媒は、液冷媒になって熱媒体間熱交換器１５の熱媒体流路の入口側の熱媒体に放熱し、更に冷媒の温度が低下する。冷媒と熱媒体は対向流（対抗する向き）に流れており、熱媒体の温度は、入口側から出口側に向かって上昇する。
【０１３４】
次に、熱媒体間熱交換器１５ａ又は／及び熱媒体間熱交換器１５ｂを蒸発器として使用した場合について説明する。図１２示すように、熱媒体間熱交換器１５が蒸発器として作用する場合、冷媒は、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路に二相状態で流入して、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体流路の出口側の熱媒体から吸熱し、ガス冷媒の比率が増加する。そして、この二相冷媒は、蒸発器入口の二相状態の冷媒の温度と飽和ガス冷媒温度との温度差にしたがって冷媒の温度が上昇する。最終的には、この二相冷媒は、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体流路の入口側の熱媒体から吸熱し、ガス冷媒に至る。冷媒と熱媒体が対向流（対抗する向き）に流れている場合、熱媒体の温度は、入口側から出口側に向かって低下する。
【０１３５】
このとき、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路内の冷媒の圧力損失が全くなければ、図１２の一点鎖線で示した線をたどって温度が上昇し、蒸発器入口の二相状態の冷媒の温度と同一圧力の飽和ガス冷媒温度との温度差に相当する温度分、冷媒の温度が上昇する。図１２では、この理想的な温度上昇分を△Ｔ１で表している。しかしながら、実際は熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路内において圧力損失があるため、熱媒体間熱交換器１５の入口から出口に至る冷媒の温度上昇は図１２の一点鎖線の温度上昇よりも少し小さくなる。図１２では、この冷媒の圧力損失による温度低下分を△Ｔ２で表している。この圧力損失による温度低下分△Ｔ２が冷媒の温度勾配による温度上昇分△Ｔ１に対して十分に小さければ、熱媒体間熱交換器１５内の各位置において、二相状態でほとんど温度変化のない単一冷媒や擬似共沸冷媒を使用した場合よりも、冷媒と熱媒体との温度差を小さくでき、熱交換効率が向上する。
【０１３６】
なお、図１２は、冷媒が熱媒体間熱交換器１５を飽和ガス状態で流出する場合、すなわち過熱度をゼロとした場合を想定したものである。また、加熱度の大きさによらず、熱媒体間熱交換器１５の入口の冷媒温度よりも、熱媒体間熱交換器１５の中間部の冷媒温度の方が高い温度になっている。
【０１３７】
図１３は、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとの混合冷媒において、Ｒ３２の混合比率（質量％）を変化させた場合の、凝縮器側及び蒸発器側の温度勾配を示す図である。Ｒ３２の比率が３質量％から４５質量％の領域が温度勾配の最も大きい領域であり、蒸発側での温度勾配は約３．５［℃］から９．５［℃］となる。Ｒ３２の比率がこの領域にあれば、温度勾配が大きいため、少し大きめの圧力損失による温度低下があっても、温度勾配の方が大きくなる。
【０１３８】
さて、上述のように、熱媒体間熱交換器１５が蒸発器（冷却器）として作用する場合、冷媒の循環組成に基づく温度勾配に応じて熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差を制御すれば、熱交換効率を向上させることができる。しかしながら、非共沸混合冷媒においては、余剰冷媒量等の運転状態により、冷媒の循環組成が変化する。そこで、熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差（すなわち、温度センサー３１と温度センサー３４との温度差）の制御目標値（第一の目標値）は、あらかじめ初期値を記憶させておくものの固定値とはせず、時々刻々の運転状態に応じて変化させ、再度設定し直すのがよい。すなわち、先に動作を説明した冷媒循環組成検知装置５０を用いて冷媒の循環組成を算出し、この算出した循環組成（又はこの循環組成から演算された冷媒の温度勾配）に応じて、熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差の制御目標値を設定するようにするとよい。
【０１３９】
熱媒体間熱交換器１５が蒸発器として作用する場合、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路には、液冷媒とガス冷媒とが混合された二相冷媒が流入し、その後の蒸発過程でガス成分が増加するのに応じて、冷媒の温度が上昇する。この時、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路を流れる冷媒には圧力損失が発生し、その圧力損失分の温度低下が発生する。これらが合わさって、熱媒体間熱交換器１５の出口側の冷媒と熱媒体間入口側熱交換器１５の入口側の冷媒との温度差が決定される。この熱媒体間熱交換器１５の出口側冷媒と熱媒体間熱交換器１５の入口側冷媒との温度差が、例えば５℃であるものとする。冷媒の圧力損失が大きすぎると熱媒体間熱交換器１５の性能が悪化するため、本実施の形態に係る熱媒体間熱交換器１５は、圧力損失による温度低下が１〜２℃程度となるように構成している。また、熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体は冷媒よりも高い温度であり、この熱媒体と冷媒との温度差（平均温度差）は、３〜７℃程度である。これらを考慮すると、熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の出入口温度差の制御目標値は、熱媒体間熱交換器１５の冷媒の出入口温度差とほぼ等しい値とすると、熱交換効率がよくなり、熱媒体間熱交換器１５の冷媒の出入口温度差が５℃の場合、熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の出入口温度差の制御目標値を３〜７℃とするとよい。
【０１４０】
なお、冷媒の圧力損失は運転状態からある程度予測できる。このため、熱媒体間熱交換器１５が蒸発器として作用しているときには、例えば算出された冷媒の温度勾配が５℃の場合、熱媒体間熱交換器１５における冷媒の圧力損失が非常に小さいときは、熱媒体の制御目標値を算出された冷媒の温度勾配とほぼ同じ値の５℃からやや大きい７℃の間の値とし、圧力損失がある程度大きいときは、制御目標値を算出された冷媒の温度勾配よりも小さい値である４℃あるいは３℃等に設定する等としてもよい。また例えば、例えば算出された冷媒の温度勾配が７℃の場合、圧力損失が非常に小さいときは熱媒体の制御目標値を７℃から９℃の間の値とし、圧力損失がある程度大きいときは制御目標値を６℃あるいは５℃に設定する等とすればよい。なお、この制御は、制御装置６０ａが算出した循環組成に基づいて、制御装置６０ｂが自動的に行う。
【０１４１】
また、熱媒体間熱交換器１５を凝縮器として使用している場合、熱媒体間熱交換器１５内において加熱ガス冷媒及び過冷却液冷媒の領域がある程度大きくなる。このため、熱媒体の温度差の制御目標値を、算出された冷媒の温度勾配よりも大きい値に設定するとよい。例えば、算出された冷媒の温度勾配が５℃の場合、熱媒体の温度差の制御目標値を、５℃よりも大きい値である７℃等に設定するとよい。
【０１４２】
なお、非共沸混合冷媒を冷媒として使用し、熱媒体間熱交換器１５を蒸発器として使用している場合、冷媒の温度が低下しすぎると、水等の熱媒体の温度が凍結温度以下となり、凍結してしまうことがある。熱媒体間熱交換器１５内で熱媒体が凍結すると、熱媒体間熱交換器１５の破裂等に繋がる可能性があり、危険なため、凍結を防ぐ必要がある。そこで、本実施の形態では、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路を流れる冷媒の温度に基づいて、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体側流路を流れる熱媒体の凍結の可能性の有無を判断している。そして、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路を流れる冷媒の温度が所定値よりも大きい場合、上記に述べたような制御を行う。また、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路を流れる冷媒の温度が所定値以下となった場合、熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差（すなわち、温度センサー３１と温度センサー３４との温度差）の制御目標値を、第一の目標値の変更可能範囲の下限値よりも低い制御目標値（第二の目標値）に設定する。これにより、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体側流路を流れる熱媒体の流量を大きくでき、熱媒体の出口温度が低くなるのを防ぐことができるので、熱媒体の凍結をより防止することができる。
【０１４３】
なお、本実施の形態では、非共沸混合冷媒を冷媒として使用する場合に、冷媒循環回路Ａの運転状態に応じて、熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差を変化させることを例に説明を行った。これに限らず、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、種々の冷媒を使用することができる。例えば、冷媒として超臨界に遷移する二酸化炭素等の冷媒を使用した場合、加熱器として作用するガスクーラにおいては、冷媒循環回路Ａの運転状態によって、ガスクーラの入口側の冷媒温度と出口側の冷媒温度の温度差が大きく変化する。このため、冷媒循環回路Ａの運転状態によって、対応する熱媒体の温度差を変化させることにより、熱媒体間熱交換器１５の効率を向上させることができる。
【０１４４】
また、本実施の形態では、冷媒の循環組成に基づく温度勾配を演算し、この温度勾配に応じて熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差を制御した。これに限らず、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路に流入する冷媒の温度及び当該冷媒流路から流出する冷媒の温度を温度センサー３５で検出し、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路に流入する冷媒の温度と当該冷媒流路から流出する冷媒とに基づいて熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差を制御してもよい。また、温度センサー３５ａ〜３５ｄ（冷媒温度検出装置）のうち、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路の出口側となる温度センサー３５の検出値を、熱媒体間熱交換器１５の冷媒側流路を流れる冷媒の温度としてもよい。
【０１４５】
なお、ここでは、温度センサー３１と温度センサー３４との温度差を熱媒体間熱交換器１５を流れる熱媒体の温度差という呼び方をしているが、利用側熱交換器２６の入出口温度差と呼んでもよく、配管５での熱浸入等がなければ、同じ温度差となる。また、利用側熱交換器２６の入口側に別の温度センサーを設置し、その検出温度と温度センサー３４との温度差を制御するようにしてもよい。
【０１４６】
なお、ポンプ２１を通過する流量を低下させる方法としては、ポンプ２１がＤＣブラシレスインバータあるいはＡＣインバータ等によって駆動されるものである場合は、周波数を低下させて、流量を低下させればよい。また、ポンプ２１がインバータタイプでない場合は、抵抗を切り替える等の方法で、ポンプ２１にかかる電圧を低下させてもよいし、ポンプ２１の吸入側又は吐出側に、流路の開口面積を変化させられる弁を備えておき、流路面積を小さくすることにより、ポンプ２１に流量を低下させてもよい。
【０１４７】
本実施の形態に係る空気調和装置１００は、利用側熱交換器２６にて暖房負荷又は冷房負荷のみが発生している場合、対応する第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３を中間の開度にして、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方に熱媒体が流れるようにしている。これにより、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方を暖房運転又は冷房運転に使用することができるため、伝熱面積が大きくなり、効率のよい暖房運転又は冷房運転を行なうことができる。
【０１４８】
また、利用側熱交換器２６にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３を加熱用の熱媒体間熱交換器１５ｂに接続される流路へ切り替え、冷房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３を冷却用の熱媒体間熱交換器１５ａに接続される流路へ切り替えることにより、各室内機２にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる。
【０１４９】
なお、本実施の形態では、第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３の双方を設けているが、第１熱媒体流路切替装置２３のみを設けても、各室内機２にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる（冷暖同時運転を行うことができる）。このとき、各室内機２から流出した熱媒体が途中（第２熱媒体流路切替装置２２がある場合に、第２熱媒体流路切替装置２２が設けられている位置）で合流することとなる。すなわち、冷房側の利用側熱交換器２６から流出した冷たい熱媒体（例えば１０℃）と暖房側の利用側熱交換器２６から流出した暖かい熱媒体（例えば４０℃）とが合流され、中間的な温度の熱媒体（例えば２５℃）となり、その中間的な温度の熱媒体が、熱媒体間熱交換器１５ａおよび１５ｂに流入する。そして、熱媒体間熱交換器１５ａは、中間的な温度の熱媒体を冷やして冷たい熱媒体（例えば５℃）を生成し、熱媒体間熱交換器１５ｂは、中間的な温度の熱媒体を冷やして暖かい熱媒体（例えば４５℃）を生成し、その後、第１熱媒体流路切替装置２３の効果により、冷たい熱媒体が冷房側の利用側熱交換器２６に流入させられ、暖かい熱媒体が暖房側の利用側熱交換器２６に流入させられ、それぞれ、冷房運転および暖房運転を行うのに利用される。このとき、利用側熱交換器２６の出口側において、冷たい熱媒体と暖かい熱媒体とが合流して、中間的な温度の熱媒体が生成されるため、熱量的には無駄が発生する。従って、第２熱媒体流路切替装置２２および第１熱媒体流路切替装置２３の双方を設ける方が、効率のよい運転ができるが、第１熱媒体流路切替装置２３のみを設けるようにすると、安価に冷房暖房混在運転が行えるようになる。なお、第２熱媒体流路切替装置２２のみを設ける構造では、冷房暖房混在運転は行うことはできない。
【０１５０】
また、本実施の形態で説明した熱媒体流路反転装置２０は、三方弁等の三方流路を切り替えられるものの他、図１４に示すような開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを２つ組み合わせるようにしてもよく、流路を切り替えられるものであればどんなものでもよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の２方流路の流量を変化させられるものを２つ組み合わせるようにしてもよい。同様に、第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３においても、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを２つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の２方流路の流量を変化させられるものを２つ組み合わせる等して第２熱媒体流路切替装置２２及び第１熱媒体流路切替装置２３として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、本実施の形態では、熱媒体流量調整装置２５が二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器２６をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。
【０１５１】
また、熱媒体流量調整装置２５は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置２５として、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを用い、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。
【０１５２】
また、第２冷媒流路切替装置１８が四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
【０１５３】
また、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、冷房暖房混在運転ができるものとして説明をしてきたが、これに限定するものではない。熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６がそれぞれ１つで、それらに複数の利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５が並列に接続され、冷房運転か暖房運転のいずれかしか行なえない構成であっても同様の効果を奏する。
【０１５４】
また、熱媒体間熱交換器１５を流れる冷媒及び熱媒体の動作の説明では、熱媒体を冷却する場合及び熱媒体を加熱する場合の双方で、冷媒と熱媒体が対向流となっている場合について説明を行ったが、当然これに限るものではない。熱媒体を冷却する場合だけが対向流となっており、熱媒体を加熱する場合は並向流となっている場合、あるいは、熱媒体を加熱する場合だけが対向流となっており、熱媒体を冷却する場合は並向流となっている場合であってもよい。対向流となっている熱媒体間熱交換器１５において、冷媒の温度勾配に応じて、熱媒体の温度差の制御目標値を自動的に変化させるようになっていればよく、同様の効果を奏する。
【０１５５】
また、利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５とが１つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。さらに、熱媒体流量調整装置２５は、熱媒体変換機３に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機２に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機３と室内機２とは別体に構成されていてもよい。
【０１５６】
また、熱媒体は水に限られるものではなく、例えばブライン（不凍液）、ブラインと水の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることもできる。したがって、空気調和装置１００においては、熱媒体が室内機２を介して室内空間７に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。
【０１５７】
また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではなく、例えば利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄとしては放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができるし、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いることができ、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであればどんなものでも用いることができる。
【０１５８】
また、図２では、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄが４つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。
【０１５９】
また、図２では、熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂが２つである場合を例に説明を行ったが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却又は／及び加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。
【０１６０】
また、ポンプ２１ａ、２１ｂはそれぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べてもよい。
【符号の説明】
【０１６１】
１  室外機（熱源機）、２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）  室内機、３  熱媒体変換機、４  冷媒配管、４ａ  第１接続配管、４ｂ  第２接続配管、４ｃ  高低圧バイパス配管、５  配管、６  室外空間、７  室内空間、８  空間、９  建物、１０  圧縮機、１１  第１冷媒流路切替装置（四方弁）、１２  熱源側熱交換器、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  逆止弁、１４  絞り装置、１５（１５ａ、１５ｂ）  熱媒体間熱交換器、１６（１６ａ、１６ｂ）  絞り装置、１７（１７ａ、１７ｂ）  開閉装置、１８（１８ａ、１８ｂ）  第２冷媒流路切替装置、１９  アキュムレーター、２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）  熱媒体流路反転装置、２１（２１ａ、２１ｂ）  ポンプ（熱媒体送出装置）、２２（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）  第２熱媒体流路切替装置、２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）  第１熱媒体流路切替装置、２５（２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ）  熱媒体流量調整装置、２６（２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）  利用側熱交換器、２７  冷媒間熱交換器、３１（３１ａ、３１ｂ）  温度センサー、３２  高圧側冷媒温度検出装置、３３  低圧側冷媒温度検出装置、３４（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）  温度センサー、３５（３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄ）  温度センサー、３６（３６ａ、３６ｂ）  圧力センサー、３７  高圧側圧力検出装置、３８  低圧側圧力検出装置、５０  冷媒循環組成検知装置、６０（６０ａ、６０ｂ）  制御装置、１００  空気調和装置、Ａ  冷媒循環回路、Ｂ  熱媒体循環回路。
【図１】
2012101676.tif 000003
【図２】
2012101676.tif 000004
【図３】
2012101676.tif 000005
【図４】
2012101676.tif 000006
【図５】
2012101676.tif 000007
【図６】
2012101676.tif 000008
【図７】
2012101676.tif 000009
【図８】
2012101676.tif 000010
【図９】
2012101676.tif 000011
【図１０】
2012101676.tif 000012
【図１１】
2012101676.tif 000013
【図１２】
2012101676.tif 000014
【図１３】
2012101676.tif 000015
【図１４】
2012101676.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年5月24日(2013.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り換える冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、第一の絞り装置、及び熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を冷媒が流通する冷媒配管で接続した冷媒循環回路と、熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、熱媒体送出装置、利用側熱交換器、及び、利用側熱交換器の入口側流路又は出口側流路に設けられ利用側熱交換器に循環する熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置、を熱媒体が流通する熱媒体配管で接続した熱媒体循環回路と、熱媒体流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、冷媒循環回路を流れる冷媒は、２つ以上の成分から構成され、同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間に温度勾配がある非共沸混合冷媒であり、熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を流れる冷媒と熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を流れる熱媒体とは対向流となっており、制御装置は、冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の温度勾配に基づいて、熱媒体流量調整装置を制御するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る空気調和装置は、第二の熱交換器の冷媒側流路を流れる冷媒と第二の熱交換器の熱媒体側流路を流れる熱媒体とを対向流にしている。そして、冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の温度勾配に基づいて、熱媒体流量調整装置を制御する。このため、本発明に係る空気調和装置は、エネルギー効率を向上させ、省エネルギーとすることができる。また、冷媒の温度が下がった場合は、熱媒体の温度を制御し、凍結を防ぐように制御することができる。
なお、本発明に係る空気調和装置は、非共沸冷媒以外の冷媒を用いての運転も勿論可能であることを付言しておく。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、前記圧縮機から吐出された冷媒の流路を切り換える冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、第一の絞り装置、及び熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を冷媒が流通する冷媒配管で接続した冷媒循環回路と、
前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、熱媒体送出装置、利用側熱交換器、及び、前記利用側熱交換器の入口側流路又は出口側流路に設けられ前記利用側熱交換器に循環する前記熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置、を熱媒体が流通する熱媒体配管で接続した熱媒体循環回路と、
前記熱媒体流量調整装置を制御する制御装置と、
を備え、
前記冷媒循環回路を流れる前記冷媒は、２つ以上の成分から構成され、同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間に温度勾配がある非共沸混合冷媒であり、
前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒と前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路を流れる前記熱媒体とは対向流となっており、
前記制御装置は、
前記冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の温度勾配に基づいて、前記熱媒体流量調整装置を制御することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記利用側熱交換器の入口側流路に設けられ、前記熱媒体の温度を検出する第一の熱媒体温度検出装置と、
前記利用側熱交換器の出口側流路に設けられ、前記熱媒体の温度を検出する第二の熱媒体温度検出装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記第一の熱媒体温度検出装置の検出値と前記第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差が第一の目標値となるように、前記熱媒体流量調整装置を制御するものであり、
前記冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の温度勾配に基づいて、前記第一の熱媒体温度検出装置の検出値と前記第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差の制御目標値である前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記冷媒循環回路を循環する前記冷媒の組成の検知に用いる冷媒循環組成検知装置を備え、
前記制御装置は、
前記冷媒循環組成検知装置を用いて前記冷媒の組成を求めることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記熱媒体間熱交換器が前記熱媒体を冷却する冷却器として作用する状態においては、
前記制御装置は、
前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路に流入する前記冷媒と前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路から流出した前記冷媒との温度差とほぼ等しい値に、前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
「前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路に流入する前記冷媒と前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路から流出した前記冷媒との温度差」と「前記第一の目標値」との温度差が２℃以内であることを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記熱媒体間熱交換器が前記熱媒体を加熱する加熱器として作用する状態においては、
前記制御装置は、
前記冷媒の組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との温度差よりも大きい値に、前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記熱媒体間熱交換器が前記熱媒体を冷却する冷却器として作用する状態においては、
前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒の温度が所定の値以下になった場合、
前記制御装置は、
前記第一の熱媒体温度検出装置の検出値と前記第二の熱媒体温度検出装置の検出値との温度差が前記第一の目標値の変更可能範囲の下限値よりも低い第二の目標値となるように、前記熱媒体流量調整装置を制御することを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記熱媒体間熱交換器が熱媒体を冷却する冷却器として作用する場合の前記冷媒側流路の出口側に、冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置を備え、
前記冷媒温度検出装置の検出値を、前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒の温度とすることを特徴とする請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項９】
「前記冷媒の組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との温度差」に基づいて、前記熱媒体間熱交換器の前記冷媒側流路を流れる前記冷媒の温度を演算することを特徴とする請求項７に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記冷媒循環組成検知装置は、
前記圧縮機の低圧側圧力を検出する低圧側圧力検出装置と、
前記圧縮機の吐出側と前記冷媒流路切替装置との間の流路と、前記圧縮機の吸入側と前記冷媒流路切替装置との間の流路と、を接続する高低圧バイパス配管と、
前記高低圧バイパス配管に設置された第二の絞り装置と、
前記高低圧バイパス配管の前記第二の絞り装置の入口側に設けられた高圧側温度検出装置と、
前記高低圧バイパス配管の前記第二の絞り装置の出口側に設けられた低圧側温度検出装置と、
前記第二の絞り装置の前後の配管を流れる冷媒間で熱交換させる冷媒間熱交換器と、
を少なくとも備え、
前記制御装置は、
前記低圧側圧力検出装置の検出圧力、前記高圧側温度検出装置の検出温度、及び前記低圧側温度検出装置の検出温度を少なくとも用いて、前記冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の前記温度勾配を演算することを特徴とする請求項３及び請求項３に従属する請求項４〜請求項９のうちのいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記熱媒体循環回路に設けられ、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路を流れる前記熱媒体の方向を正方向と逆方向に切替可能な熱媒体流路反転装置を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記圧縮機と、前記冷媒流路切替装置と、前記熱源側熱交換器と、を室外機に収容し、
前記熱媒体間熱交換器を熱媒体変換機に収容し、
前記熱媒体送出装置を前記熱媒体変換機に収容又は前記熱媒体変換機の近辺に設置し、
前記第一の熱媒体温度検出装置及び前記第二の熱媒体温度検出装置と、前記熱媒体流量調整装置と、を前記熱媒体変換機又は室内機に収容あるいは前記熱媒体変換機の近辺又は前記室内機の近辺に設置し、
前記利用側熱交換器を前記室内機に収容し、
前記制御装置は、前記室外機に収容された第一の制御装置と、前記熱媒体変換機及び前記室内機の少なくとも一方に配置された第二の制御装置と、で構成され、
前記第一の制御装置と前記第二の制御装置とは、有線又は無線で通信可能に接続されており、
前記第一の制御装置は、
前記冷媒の組成、又は当該組成に基づいて演算された前記冷媒の同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度との間の前記温度勾配を、前記第二の制御装置に伝送し、
前記第二の制御装置は、
伝送された当該冷媒の組成又は当該温度勾配に基づいて、前記第一の目標値を変更することを特徴とする請求項２〜請求項１１のうちのいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
前記室外機と前記熱媒体変換機との間、及び、前記熱媒体変換機と前記各室内機との間を、それぞれ２本の配管で接続したことを特徴とする請求項１２に記載の空気調和装置。
【請求項１４】
前記冷媒は、少なくともテトラフルオロプロペンとＲ３２とを含む混合冷媒であることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１５】
前記冷媒は、少なくともＨＦＯ１２３４ｙｆとＲ３２とを含む混合冷媒であり、Ｒ３２の混合比率が３質量％から４５質量％の間であることを特徴とする請求項１４に記載の空気調和装置。
【請求項１６】
前記熱媒体間熱交換器及び前記熱媒体送出装置をそれぞれ複数備え、
複数の前記熱媒体間熱交換器のそれぞれの出口側の流路に接続され、前記利用側熱交換器の入口側の流路と連通する前記熱媒体間熱交換器を選択する第一の熱媒体流路切替装置を少なくとも備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１７】
複数の前記熱媒体間熱交換器のそれぞれの入口側の流路に接続され、前記利用側熱交換器の出口側の流路と連通する前記熱媒体間熱交換器を選択する第二の熱媒体流路切替装置を更に備えたことを特徴とする請求項１６に記載の空気調和装置。
【請求項１８】
一部の前記熱媒体間熱交換器にて前記熱媒体を冷却し、一部の前記熱媒体間熱交換器にて前記熱媒体を加熱する冷房暖房混在機能を備え、
前記熱媒体を冷却する冷却器として作用する前記熱媒体間熱交換器及び前記熱媒体を加熱する加熱器として作用する前記熱媒体間熱交換器の双方にて、前記冷媒と前記熱媒体とが対向する方向に流れるように流路を構成し、
前記熱媒体を加熱する加熱器として作用する前記熱媒体間熱交換器における前記第一の目標値を、前記熱媒体を冷却する冷却器として作用する前記熱媒体間熱交換器における前記第一の目標値よりも、大きい値とすることを特徴とする請求項２に従属する請求項１６又は請求項２に従属する請求項１７に記載の空気調和装置。
【請求項１９】
前記第一の熱媒体流路切替装置は、前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の入口側に設置された三方弁又は複数の二方弁であることを特徴とする請求項１６〜請求項１８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項２０】
前記第二の熱媒体流路切替装置は、前記利用側熱交換器の熱媒体側流路の出口側に設置された三方弁又は複数の二方弁であることを特徴とする請求項１７、請求項１７に従属する請求項１８、又は請求項１７に従属する請求項１９に記載の空気調和装置。
【請求項２１】
前記熱媒体流路反転装置は、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路の一端及び他端のそれぞれに設置された三方弁又は複数の二方弁であることを特徴とする請求項１１に記載の空気調和装置。
【請求項２２】
前記熱媒体流路反転装置は、
前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路の一端に配置され、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路の他端と第一の接続口で配管接続された第一の熱媒体流路反転装置と、
前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路の他端に配置され、前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路の一端と第二の接続口で配管接続された第二の熱媒体流路反転装置と、
を備え、
前記第一の接続口は前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路の他端と前記第二の熱媒体流路反転装置との間の流路に配置され、
前記第二の接続口は前記熱媒体間熱交換器の前記熱媒体側流路の一端と前記第一の熱媒体流路反転装置との間の流路に配置されていることを特徴とする請求項２１に記載の空気調和装置。
【国際調査報告】
2012101676.tif 000017
2012101676.tif 000018
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