(57)【要約】  熱源側熱交換器１２と中間熱交換器１５ａ、１５ｂと利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄとが、それぞれ別体に形成されて互いに離れた場所に設置できるようにされており、熱源側熱交換器１２の周囲に付着した霜を溶かす除霜運転機能と、除霜運転機能動作中に、ポンプ２１ａを運転して熱媒体を循環させ、暖房要求がある利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対して、温熱を供給し暖房を行う除霜運転中暖房機能とを備えた空気調和装置。除霜運転機能は、四方弁１１を冷房側に切り替え、圧縮機１０から出た高温高圧の冷媒を熱源側熱交換器１２に導入して実行できる。
2010050002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と前記冷媒と異なる熱媒体とを熱交換する熱媒体加熱用および熱媒体冷却用の中間熱交換器と、
圧縮機、前記圧縮機の出口側流路を暖房時と冷房時で切り替える四方弁、熱源側熱交換器、少なくとも１つの膨張弁、および前記中間熱交換器の冷媒側流路を、前記冷媒が流通する配管を介して接続した冷凍サイクル回路と、
前記中間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、および利用側熱交換器を、前記熱媒体が流通する配管を介して接続した熱媒体循環回路とを備え、
前記熱源側熱交換器と前記中間熱交換器と前記利用側熱交換器とは、それぞれ別体に形成されて互いに離れた場所に設置できるようにされており、
前記熱源側熱交換器の周囲に付着した霜を溶かす除霜運転機能と、
前記除霜運転機能動作中に、前記ポンプを運転して前記熱媒体を循環させ、暖房要求がある前記利用側熱交換器に対して、温熱を供給し暖房を行う除霜運転中暖房機能とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記除霜運転機能は、前記四方弁を冷房側に切り替え、高温高圧の冷媒を前記熱源側熱交換器に導入して実行するものであ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】
前記各中間熱交換器に対して複数台の前記利用側熱交換器が並列に接続可能とされており、
暖房運転を行っている前記利用側熱交換器の能力コードの合計、台数の合計、または必要暖房能力の合計値に応じて、前記ポンプの運転容量を決めることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記利用側熱交換器の入口側流路または出口側流路に熱媒体の流量を調整する流量調整弁を配置し、
前記利用側熱交換器の入口側と出口側とに熱媒体の温度を検出する温度センサを配置し、
前記利用側熱交換器の入口側と出口側の前記温度センサの検出温度差を、予め定めた目標値に近づけるように、前記流量調整弁の流量を調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記利用側熱交換器の入口側と出口側に配置した前記温度センサの少なくとも一方の検出温度が、予め定めた暖房限界温度以下になったら、前記ポンプの運転容量を減少させるまたは停止させ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】
前記中間熱交換器の入口側または出口側、若しくは前記ポンプの入口側または出口側に熱媒体の温度を検出する温度センサを配置し、それらの温度センサのいずれかの検出温度が、予め定めた暖房限界温度以下になったら、前記ポンプの運転容量を減少させるまたは停止させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項７】
除霜運転時の前記ポンプの運転容量を、除霜運転開始前の運転容量よりも小さい値に設定することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記中間熱交換器を、前記利用側熱交換器が空調対象とする空間外に設置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置であるビル用マルチエアコンにおいては、室外に配置した熱源装置である室外機と室内に配置した室内機の間に冷媒を循環させることにより、室内に冷熱または温熱を搬送していた。冷媒としては、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒が多く使われており、ＣＯ2等の自然冷媒を使うものも提案されている。【０００３】
また、別の従来の空気調和装置であるチラーにおいては、室外に配置した熱源装置にて、冷熱または温熱を生成し、室外機内に配置した熱交換器で水や不凍液等の熱媒体に冷熱または温熱を伝え、これを室内機であるファンコイルユニットやパネルヒータ等に搬送して冷房または暖房を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４３９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の空気調和装置では、冷媒を直接室内機に循環させているため、除霜運転中は温熱を室内機に供給することができず、除霜中に室内の温度が低下してしまっていた。また、除霜中に暖房ができないため、除霜を含むシステム効率が低くなってしまっていた。また、チラーは、室外で冷媒と水の熱交換を行い、水を搬送するため、水の搬送動力が非常に大きく、除霜運転中に温熱を供給できたとしても、多大なポンプの搬送動力のため、除霜を含むシステム効率はかえって悪くなってしまい、省エネでないという問題点があった。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、除霜運転中に室内機に二次熱媒体を循環させることにより、室温の低下を抑制でき、しかも二次熱媒体の循環に要する動力を少なくできる空気調和装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る空気飽和装置は、
冷媒と前記冷媒と異なる熱媒体とを熱交換する熱媒体加熱用および熱媒体冷却用の中間熱交換器と、
圧縮機、前記圧縮機の出口側流路を暖房時と冷房時で切り替える四方弁、熱源側熱交換器、少なくとも１つの膨張弁、および前記中間熱交換器の冷媒側流路を、前記冷媒が流通する配管を介して接続した冷凍サイクル回路と、
前記中間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、および利用側熱交換器を、前記熱媒体が流通する配管を介して接続した熱媒体循環回路とを備え、
前記熱源側熱交換器と前記中間熱交換器と前記利用側熱交換器とは、それぞれ別体に形成されて互いに離れた場所に設置できるようにされており、
前記熱源側熱交換器の周囲に付着した霜を溶かす除霜運転機能と、
前記除霜運転機能動作中に、前記ポンプを運転して前記熱媒体を循環させ、暖房要求がある前記利用側熱交換器に対して、温熱を供給し暖房を行う除霜運転中暖房機能とを備えたものである。
なお、前記除霜運転機能は、前記四方弁を冷房側に切り替え、高温高圧の冷媒を前記熱源側熱交換器に導入して実行することができる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の空気調和装置は、熱源側熱交換器を有する冷凍サイクル回路と、利用側熱交換器に温熱を供給する熱媒体循環回路とが分かれているため、暖房運転から除霜運転に切り替えても、一定の間は利用側熱交換器に温熱を供給し続けることができ、室内を暖房することが可能である。また、熱源側熱交換器と中間熱交換器と利用側熱交換器とは、それぞれ別体に形成されて互いに離れた場所に設置できるようにされているため、熱媒体の搬送動力を小さくすることができ、除霜を含むシステム効率が向上し、省エネにも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体構成図。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の別の全体構成図。
【図３】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒及び熱媒体用回路図。
【図４】全冷房運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図。
【図５】全暖房運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図。
【図６】冷房主体運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図。
【図７】暖房主体運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図。
【図８】除霜運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図。
【図９】空気調和装置の制御装置による熱媒体の流量制御動作を説明するフローチャート。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒及び熱媒体用回路図。
【０００９】
１  熱源装置（室外機）、２  室内機、３  中継ユニット、３ａ  親中継ユニット、３ｂ(1)、３ｂ(2)  子中継ユニット、４  冷媒配管、５  熱媒体配管、６  室外空間、７  室内空間、８  非空調空間、９  ビル等の建物、１０  圧縮機、１１  四方弁、１２  熱源側熱交換器、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  逆止弁、１４  気液分離器、１５ａ、１５ｂ  中間熱交換器、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、膨張弁、１７  アキュムレータ、２１ａ、２１ｂ  ポンプ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  流路切替弁、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  流路切替弁、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ  止め弁、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  流量調整弁、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  利用側熱交換器、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ  バイパス、３１ａ、３１ｂ  第一の温度センサ、３２ａ、３２ｂ  第二の温度センサ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ  第三の温度センサ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ  第四の温度センサ、３５  第五の温度センサ、３６  圧力センサ、３７  第六の温度センサ、３８  第七の温度センサ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を詳しく説明する。
実施の形態１．
図１、図２は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全体構成図である。この空気調和装置は、熱源装置（室外機）１と、室内等の空調に供される室内機２と、室外機１から離され、非空調空間８等に設置される中継ユニット３とを備える。熱源装置１と中継ユニット３は冷媒配管４で接続され冷媒（一次媒体）が流れる。中継ユニット３と室内機２は熱媒体配管５で接続され、水や不凍液等の熱媒体（二次媒体）が流れる。中継ユニット３は、熱源装置１から送られてきた冷媒と室内機２から送られてきた熱媒体との間で熱交換等を行う。
熱源装置１は、通常、ビル等の建物９の外部空間である室外空間６に配置される。室内機２は、ビルの建物９の内部の居室等の室内空間７に、加熱または冷却された空気を搬送できる位置に配置されている。中継ユニット３は、熱源装置１および室内機２とは、別筐体になっており、冷媒配管４および熱媒体配管５で接続されて、室外空間６および室内空間７とは別の場所に設置できるようにされている。図１において、中継ユニット３は、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非空調空間８に設置されている。なお、中継ユニット３は、エレベータ等がある共用部等に設置することも可能である。【００１１】
熱源装置１と中継ユニット３は、２本の冷媒配管４を用いて接続できるように構成されている。また、中継ユニット３と各室内機２は、それぞれが２本の熱媒体配管５を用いて接続されている。このように２本の配管を用いて接続することにより、空気調和装置の施工が容易になる。【００１２】
図２には、中継ユニット３を複数備えた場合を示している。すなわち、中継ユニット３を、１つの親中継ユニット３ａとそれから派生した２つの子中継ユニット３ｂ(1)、(2)に分けている。このようにすることにより、１つの親中継ユニット３ａに対し、子中継ユニット３ｂを複数接続できるようになる。なお、この構成においては、親中継ユニット３ａと子中継ユニット３ｂの間の接続配管は３本になっている。【００１３】
なお、図１および図２では、室内機２は、天井カセット型を例に示してあるが、これに限るものではなく、天井埋込型、天井吊下式等、室内空間７に直接またはダクト等により、加熱または冷却した空気を吹き出せるようになっていればどんなものでもよい。【００１４】
また、熱源装置１は、建物９の外の室外空間６に設置されている場合を例に説明を行ったがこれに限られない。たとえば、熱源装置１は換気口付の機械室等の囲まれた空間に設定してもよく、熱源装置１を建物９の内部に設置して排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気してもよく、あるいは水冷式の熱源装置を用いてそれを建物９の中に設置する等してもよい。【００１５】
また、中継ユニット３は、省エネには反するが、熱源装置１のそばに置くこともできる。【００１６】
次に、上記空気調和装置の詳細な構成を説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒および熱媒体用回路図である。この空気調和装置は図３に示すように、熱源装置１、室内機２、中継ユニット３を有している。
熱源装置１は、圧縮機１０、四方弁１１、熱源側熱交換器１２、逆止弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、およびアキュムレータ１７を備え、室内機２は利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを有している。中継ユニット３は、親中継ユニット３ａと子中継ユニット３ｂとを有し、親中継ユニット３ａは、冷媒の気相と液相を分離する気液分離器１４と、膨張弁（例えば電子膨張弁）１６ｅとを備えている。【００１７】
子中継ユニット３ｂは、中間熱交換器１５ａ、１５ｂ、膨張弁（例えば電子膨張弁）１６ａ〜１６ｄ、ポンプ２１ａ、２１ｂ、三方弁などの流路切替弁２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄを備えている。流路切替弁は、各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入口側流路と出口側流路に対応して設けられており、流路切替弁２２ａ〜２２ｄは複数設置された中間熱交換器の間でそれらの出口側流路を切り替え、流路切替弁２３ａ〜２３ｄはそれらの入口側流路を切り替える。この例では、流路切替弁２２ａ〜２２ｄが中間熱交換器１５ａ、１５ｂの間でそれらの出口側流路を切り替え、流路切替弁２３ａ〜２３ｄが中間熱交換器１５ａ、１５ｂの間でそれらの入口側流路を切り替える作用を果たしている。
また、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入口側に、流路を開閉する止め弁２４ａ〜２４ｄを、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの出口側に、流量を調整する流量調整弁２５ａ〜２５ｄを、それぞれ備えている。さらに、各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入口側流路と出口側流路は、流量調整弁２５ａ〜２５ｄを介してバイパス２７ａ〜２７ｄで接続されている。【００１８】
子中継ユニット３ｂは、さらに次のような温度センサおよび圧力センサを備える。
・中間熱交換器１５ａ、１５ｂの熱媒体出口温度を検出する温度センサ（第一の温度センサ）３１ａ、３１ｂ、
・中間熱交換器１５ａ、１５ｂの熱媒体入口温度を検出する温度センサ（第二の温度センサ）３２ａ、３２ｂ、
・利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱媒体入口温度を検出する温度センサ（第三の温度センサ）３３ａ〜３３ｄ、
・利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱媒体出口温度を検出する温度センサ（第四の温度センサ）３４ａ〜３４ｄ、
・中間熱交換器１５ａの冷媒出口温度を検出する温度センサ（第五の温度センサ）３５、
・中間熱交換器１５ａの冷媒出口圧力を検出する圧力センサ３６、
・中間熱交換器１５ｂの冷媒入口温度を検出する温度センサ（第六の温度センサ）３７、
・中間熱交換器１５ｂの冷媒出口温度を検出する温度センサ（第七の温度センサ）３８。
なお、これらの温度センサ及び圧力センサには、各種の温度計、温度センサ、圧力計、圧力センサが利用できる。【００１９】
そして、圧縮機１０、四方弁１１、熱源側熱交換器１２、逆止弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、気液分離器１４、膨張弁１６ａ〜１６ｅ、中間熱交換器１５ａ、１５ｂ、アキュムレータ１７が冷凍サイクル回路を構成している。
また、中間熱交換器１５ａ、ポンプ２１ａ、流路切替弁２２ａ〜２２ｄ、止め弁２４ａ〜２４ｄ、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ、流量調整弁２５ａ〜２５ｄ、流路切替弁２３ａ〜２３ｄが熱媒体循環回路を構成している。同様に、中間熱交換器１５ｂ、ポンプ２１ｂ、流路切替弁２２ａ〜２２ｄ、止め弁２４ａ〜２４ｄ、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ、流量調整弁２５ａ〜２５ｄ、流路切替弁２３ａ〜２３ｄが熱媒体循環回路を構成している。
なお、図示するように、各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄは、中間熱交換器１５ａと中間熱交換器１５ｂに対して、それぞれ並列に複数設けられて、それぞれに熱媒体循環回路を構成している。【００２０】
また、熱源装置１にはそれを構成する機器を制御し、熱源装置１にいわゆる室外機としての動作を行わせる制御装置１００が設けられている。また、中継ユニット３にはそれを構成する機器を制御し、後述する機能や動作を行わせる手段を備えた制御装置３００が設けられている。これらの制御装置１００、３００はマイコンなどから構成され、互いに通信可能に接続されている。次に、上記空気調和装置の各運転モードの動作について説明する。【００２１】
＜全冷房運転＞
図４は、全冷房運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図である。全冷房運転において、冷媒は、圧縮機１０により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１１を介して熱源側熱交換器１２に入る。冷媒は、そこで凝縮されて液化し、逆止弁１３ａを通って熱源装置１から流出し、冷媒配管４を通って中継ユニット３へ流入する。中継ユニット３において、冷媒は、気液分離器１４へ入り、膨張弁１６ｅおよび１６ａを通って、中間熱交換器１５ｂへ導入される。この際、膨張弁１６ａによって、冷媒は膨張させられて、低温低圧の二相冷媒となり、中間熱交換器１５ｂは蒸発器として作用する。冷媒は、中間熱交換器１５ｂにおいて低温低圧のガス冷媒となり、膨張弁１６ｃを通って、中継ユニット３から流出し、冷媒配管４を通って再び熱源装置１へ流入する。熱源装置１において、冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、四方弁１１、アキュムレータ１７を介して、圧縮機１０へ吸い込まれる。この時、膨張弁１６ｂ、１６ｄは冷媒が流れないような小さい開度となっており、膨張弁１６ｃは全開状態とし圧力損失が起きないようにしている。【００２２】
次に、二次側の熱媒体（水、不凍液等）の動きについて説明する。中間熱交換器１５ｂにて、一次側の冷媒の冷熱が二次側の熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体はポンプ２１ｂによって二次側の配管内を流動させられる。ポンプ２１ｂを出た熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄを介して、止め弁２４ａ〜２４ｄを通り、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄおよび流量調整弁２５ａ〜２５ｄに流入する。この時、流量調整弁２５ａ〜２５ｄの作用により、室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流され、残りはバイパス２７ａ〜２７ｄを通って熱交換には寄与しない。バイパス２７ａ〜２７ｄを通った熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを通った熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａ〜２３ｄを通って、中間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。なお、室内にて必要とされる空調負荷は、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄと第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度差を、予め定めた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。【００２３】
なお、熱負荷のない利用側熱交換器（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、止め弁２４ａ〜２４ｄにより流路を閉じて、当該利用側熱交換器へ熱媒体が流れないようにする。図４においては、利用側熱交換器２６ａおよび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および２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃ、２４ｄが閉となっている。【００２４】
＜全暖房運転＞
図５は、全暖房運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図である。全暖房運転において、冷媒は、圧縮機１０により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１１を介して、逆止弁１３ｂ通って熱源装置１から流出し、冷媒配管４を通って中継ユニット３へ流入する。中継ユニット３において、冷媒は、気液分離器１４を通って、中間熱交換器１５ａへ導入され、中間熱交換器１５ａにおいて凝縮されて液化し、膨張弁１６ｄおよび１６ｂを通って、中継ユニット３から流出する。この際、膨張弁１６ｂによって、冷媒は膨張させられて、低温低圧の二相冷媒となり、冷媒配管４を通って再び熱源装置１へ流入する。熱源装置１において、冷媒は、逆止弁１３ｃを通って、熱源側熱交換器１２へ導入され、熱源側熱交換器１２は蒸発器として作用する。冷媒は、そこで低温低圧のガス冷媒となり、四方弁１１、アキュムレータ１７を介して、圧縮機１０へ吸い込まれる。この時、膨張弁１６ｅと、膨張弁１６ａ若しくは１６ｃは、冷媒が流れないような小さい開度にしている。【００２５】
次に、二次側の熱媒体（水、不凍液等）の動きについて説明する。中間熱交換器１５ａにて、一次側の冷媒の温熱が二次側の熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体はポンプ２１ａによって二次側の配管内を流動させられる。ポンプ２１ａを出た熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄを介して、止め弁２４ａ〜２４ｄを通り、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄおよび流量調整弁２５ａ〜２５ｄに流入する。この時、流量調整弁２５ａ〜２５ｄの作用により、室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流され、残りはバイパス２７ａ〜２７ｄを通って熱交換には寄与しない。バイパス２７ａ〜２７ｄを通った熱冷媒は、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを通った熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａ〜２３ｄを通って、中間熱交換器１５ａへ流入し、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。なお、室内にて必要とされる空調負荷は、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄと第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度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。【００２６】
この際、熱負荷のない利用側熱交換器（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、止め弁２４ａ〜２４ｄにより流路を閉じて、当該利用側熱交換器へ熱媒体が流れないようにする。図５においては、利用側熱交換器２６ａおよび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および２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃ、２４ｄが閉となっている。【００２７】
＜冷房主体運転＞
図６は、冷房主体運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図である。冷房主体運転において、冷媒は、圧縮機１０により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１１を介して熱源側熱交換器１２へ導入される。そこで、ガス状態の冷媒が凝縮して二相冷媒になり、二相状態にて熱源側熱交換器１２から流出し、逆止弁１３ａを通って熱源装置１から流出し、冷媒配管４を通って中継ユニット３へ流入する。中継ユニット３において、冷媒は、気液分離器１４へ入って、二相冷媒中のガス冷媒と液冷媒が分離され、ガス冷媒は、中間熱交換器１５ａへ導入され、中間熱交換器１５ａにおいて凝縮されて液化し、膨張弁１６ｄを通る。一方、気液分離器１４において分離された液冷媒は、膨張弁１６ｅへ流され、中間熱交換器１５ａにて凝縮液化して膨張弁１６ｄを通った液冷媒と合流し、膨張弁１６ａを通って、中間熱交換器１５ｂへ導入される。この際、膨張弁１６ａによって、冷媒は膨張させられて、低温低圧の二相冷媒となり、中間熱交換器１５ｂは蒸発器として作用する。冷媒は、中間熱交換器１５ｂにて低温低圧のガス冷媒となり、膨張弁１６ｃを通って、中継ユニット３を流出し、冷媒配管４を通って再び熱源装置１へ流入する。熱源装置１において、冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、四方弁１１、アキュムレータ１７を介して、圧縮機１０へ吸い込まれる。この時、膨張弁１６ｂは冷媒が流れないような小さい開度となっており、膨張弁１６ｃは全開状態とし圧力損失が起きないようにしている。【００２８】
次に、二次側の熱媒体（水、不凍液等）の動きについて説明する。中間熱交換器１５ａにて、一次側の冷媒の温熱が二次側の熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体はポンプ２１ａによって二次側の配管内を流動させられる。また、中間熱交換器１５ｂにて、一次側の冷媒の冷熱が二次側の熱媒体に伝えられ、冷された熱媒体はポンプ２１ｂによって二次側の配管内を流動させられる。そして、ポンプ２１ａおよびポンプ２１ｂを出た熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄを介して、止め弁２４ａ〜２４ｄを通り、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄおよび流量調整弁２５ａ〜２５ｄに流入する。この時、流量調整弁２５ａ〜２５ｄの作用により、室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流され、残りはバイパス２７ａ〜２７ｄを通って熱交換には寄与しない。バイパス２７ａ〜２７ｄを通った熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを通った熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａ〜２３ｄを通って、それぞれ、暖かい熱媒体は中間熱交換器１５ａへ流入し再びポンプ２１ａへ戻り、冷たい熱媒体は中間熱交換器１５ｂへ流入し再びポンプ２１ｂへ戻る。この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄおよび２３ａ〜２３ｄ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２６ａ〜２６ｄへ導入される。なお、室内にて必要とされる空調負荷は、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄと第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度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。【００２９】
図６は、利用側熱交換器２６ａにて温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂにて冷熱負荷が発生している状態を示している。【００３０】
また、この際、熱負荷のない利用側熱交換器（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、止め弁２４ａ〜２４ｄにより流路を閉じて、利用側熱交換器へ熱媒体が流れないようにする。図６においては、利用側熱交換器２６ａおよび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および２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃ、２４ｄが閉となっている。【００３１】
＜暖房主体運転＞
図７は、暖房主体運転時における冷媒および熱媒体の流れを示す回路図である。暖房主体運転において、冷媒は、圧縮機１０により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１１を介して、逆止弁１３ｂ通って熱源装置１から流出し、冷媒配管４を通って中継ユニット３へ流入する。中継ユニット３において、冷媒は、気液分離器１４を通って、中間熱交換器１５ａへ導入され、中間熱交換器１５ａにおいて凝縮されて液化する。その後、膨張弁１６ｄを通った冷媒は、膨張弁１６ａを通る流路と膨張弁１６ｂを通る流路に分けられる。膨張弁１６ａを通った冷媒は、膨張弁１６ａによって膨張させられて低温低圧の二相冷媒となり、中間熱交換器１５ｂへ流入し、中間熱交換器１５ｂは蒸発器として作用する。中間熱交換器１５ｂを出た冷媒は、蒸発してガス冷媒となって、膨張弁１６ｃを通る。一方、膨張弁１６ｂを通った冷媒は、膨張弁１６ｂによって膨張させられて低温低圧の二相冷媒となり、中間熱交換器１５ｂおよび膨張弁１６ｃを通った冷媒と合流して、より乾き度の大きい低温低圧の冷媒となる。そして、合流された冷媒は、中継ユニット３から流出し、冷媒配管４を通って再び熱源装置１へ流入する。熱源装置１において、冷媒は、逆止弁１３ｃを通って、熱源側熱交換器１２へ導入され、熱源側熱交換器１２は蒸発器として作用する。そこで、低温低圧の二相冷媒が蒸発されてガス冷媒となり、四方弁１１、アキュムレータ１７を介して、圧縮機１０へ吸い込まれる。この時、膨張弁１６ｅは冷媒が流れないような小さい開度としている。【００３２】
次に、二次側の熱媒体（水、不凍液等）の動きについて説明する。中間熱交換器１５ａにて、一次側の冷媒の温熱が二次側の熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体はポンプ２１ａによって二次側の配管内を流動させられる。また、中間熱交換器１５ｂにて、一次側の冷媒の冷熱が二次側の熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体はポンプ２１ｂによって二次側の配管内を流動させられる。そして、ポンプ２１ａおよびポンプ２１ｂを出た熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄを介して、止め弁２４ａ〜２４ｄを通り、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄおよび流量調整弁２５ａ〜２５ｄに流入する。この時、流量調整弁２５ａ〜２５ｄの作用により、室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流され、残りはバイパス２７ａ〜２７ｄを通って熱交換には寄与しない。バイパス２７ａ〜２７ｄを通った熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを通った熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａ〜２３ｄを通って、それぞれ、暖かい熱媒体は中間熱交換器１５ａへ流入し再びポンプ２１ａへ戻り、冷たい熱媒体は中間熱交換器１５ｂへ流入し再びポンプ２１ｂへ戻る。この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄおよび２３ａ〜２３ｄ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２６ａ〜２６ｄへ導入される。なお、室内にて必要とされる空調負荷は、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄと第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度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。【００３３】
図７は、利用側熱交換器２６ａにて温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂにて冷熱負荷が発生している状態を示している。【００３４】
また、この際、熱負荷のない利用側熱交換器（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、止め弁２４ａ〜２４ｄにより流路を閉じて、利用側熱交換器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および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および２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃ、２４ｄが閉となっている。【００３５】
以上のように、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄにて暖房負荷が発生している場合は、対応する流路切替弁２２ａ〜２２ｄおよび２３ａ〜２３ｄを加熱用の中間熱交換器１５ａに接続される流路へ切り替え、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄにて冷房負荷が発生している場合は、対応する流路切替弁２２ａ〜２２ｄおよび２３ａ〜２３ｄを冷却用の中間熱交換器１５ｂ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うことができるようになる。【００３６】
なお、流路切替弁２２ａ〜２２ｄおよび２３ａ〜２３ｄは、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、止め弁等の二方流路の開閉を行うものを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、流路切替弁は、ステッピングモータ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や、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つ組み合わせなどにより構成してもよい。その場合は、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。【００３７】
利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄにおける熱負荷は、以下の（１）式で表され、熱媒体の流量と密度と定圧比熱と、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入口と出口の熱媒体の温度差を乗じたものとなる。ここで、Ｖｗは熱媒体の流量、ρｗは熱媒体の密度、Ｃｐｗは熱媒体の定圧比熱、Ｔｗは熱媒体の温度、添字のｉｎは利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱媒体入口での値、添字のｏｕｔは利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱媒体出口での値を示す。【００３８】
【数１】
2010050002.tif 000003
【００３９】
すなわち、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄへ流す熱媒体の流量が一定の場合、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの熱負荷の変化に応じ、熱媒体の入出口での温度差が変化する。そこで、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入出口の温度差を目標とし、これが予め定めた目標値に近づくように、流量調整弁２５ａ〜２５ｄを制御することにより、余分な熱媒体をバイパス２７ａ〜２７ｄへ流して、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄへ流れる流量を制御することができる。利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入出口の温度差の目標値は、例えば５℃等に設定する。この動作は、制御装置３００により行われるが、その詳細な説明は後述する。【００４０】
図３〜図７では、流量調整弁２５ａ〜２５ｄが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの下流側に設置する混合弁である場合を例に説明を行ったが、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの上流側に設置する三方弁であってもよい。【００４１】
そして、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄと熱交換を行った熱媒体と、熱交換を行わず温度変化をせずバイパス２７ａ〜２７ｄを通過した熱媒体は、その後の合流部で合流する。この合流部においては、以下の（２）式が成り立つ。ここで、Ｔｗｉｎ、Ｔｗｏｕｔは利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入口および出口の熱媒体温度、Ｖｗは流量調整弁２５ａ〜２５ｄへ流入する熱媒体の流量、Ｖｗｒは利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄへ流入する熱媒体の流量、Ｔｗは利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを流れた熱媒体とバイパス２７ａ〜２７ｄを流れた熱媒体が合流した後の熱媒体の温度を表す。【００４２】
【数２】
2010050002.tif 000004
【００４３】
すなわち、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄで熱交換を行った熱媒体と、熱交換を行わずにバイパス２７ａ〜２７ｄを通過した熱媒体が合流すると、熱媒体の温度差がバイパスされた流量の分、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入口温度に近づく。例えば、全流量が２０Ｌ／ｍｉｎ、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱媒体入口温度が７℃、出口温度が１３℃、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの側へ流した流量が１０Ｌ／ｍｉｎである時、その後の合流後の温度は、（２）式より、１０℃となる。【００４４】
この合流された温度の熱媒体が、各室内機から戻ってきて合流し、中間熱交換器１５ａ、１５ｂへ流入する。この際、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂの熱交換量が変わらなければ、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂでの熱交換により、入出口温度差はほぼ同じになる。例えば、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂの入出口温度差が６℃となっており、当初は、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂの入口温度を１３℃、出口温度を７℃となっていたとする。そして、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの熱負荷が下がり、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂの入口温度が１０℃に低下したとする。すると、何もしなければ、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂはほぼ同じ量の熱交換を行うため、４℃にて、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂから流出し、これが繰り返されて、熱媒体の温度はどんどん温度が下がっていってしまう。【００４５】
これを防ぐためには、中間熱交換器１５ａまたは１５ｂの熱媒体出口温度が目標値に近づくように、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱負荷の変化に応じて、ポンプ２１ａ、２１ｂの回転数を変化させ、利用側熱交換器を流れる熱媒体の流量を調整すればよい。このようにすると、熱負荷が下がったときは、ポンプの回転数が下がって省エネになり、熱負荷が上がった時は、ポンプの回転数が上がって、熱負荷を賄うことができる。【００４６】
ポンプ２１ｂは、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄのいずれかにて、冷房負荷または除湿負荷が発生した場合に動作し、いずれの利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄにおいても、冷房負荷および除湿負荷がない場合は、停止させる。また、ポンプ２１ａは、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄのいずれかにて、暖房負荷が発生した場合に動作し、いずれの利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄにおいても、暖房負荷がない場合は、停止させる。【００４７】
さて、以上説明した全暖房運転および暖房主体運転においては、熱源側熱交換器１２には低温低圧の冷媒が流れ、熱源側熱交換器１２が蒸発器として動作しているため、熱源側熱交換器１２の周囲に霜が付着する着霜現象が起きる。熱源側熱交換器１２の着霜が進むと、冷媒と空気との熱交換が阻害され、かつ熱源側熱交換器１２の周囲の風路が霜によって狭められるため、通過風量が低下する。そのため、熱源側熱交換器１２での熱交換量が低下し、それに伴って熱源側熱交換器１２の内部を流れる冷媒の蒸発温度が低下するため、冷凍サイクルの運転効率が悪くなる。着霜が更に進むと、風路閉塞に至る。そのため空気調和装置は、熱源側熱交換器１２の周囲の霜を溶かす除霜運転機能を備えている。この除霜運転機能は、一般的には、四方弁１１を冷房側に切り替え、高温高圧の冷媒を熱源側熱交換器１２内に送り込むことにより行われる。この除霜運転中の冷媒および熱媒体の動きを図８に示す。【００４８】
除霜運転時、冷媒は、全冷房運転と類似の動きをする。すなわち、冷媒は、圧縮機１０により圧縮され、高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１１を介して熱源側熱交換器１２へ導入される。冷媒はそこで凝縮されて液化し、逆止弁１３ａを通って熱源装置１から流出し、冷媒配管４を通って中継ユニット３へ流入する。中継ユニット３において、冷媒は、気液分離器１４へ入り、膨張弁１６ｅおよび１６ａを通って、中間熱交換器１５ｂへ導入される。この際、膨張弁１６ａによって、冷媒は膨張させられて、低温低圧の二相冷媒となり、中間熱交換器１５ｂは蒸発器として作用し、低温低圧のガス冷媒となる。しかし、除霜運転においては、冷房運転とは異なり、霜を溶かすためのエネルギーが必要なため、圧縮機１０の周波数はある程度高い周波数に設定される。そのため、冷媒循環量と冷房負荷とはバランスせず、余剰冷媒が発生するため、膨張弁１６ｂの開度を制御し、余剰冷媒を流してやる。そして、膨張弁１６ａ、中間熱交換器１５ｂを通った冷媒は膨張弁１６ｃを通り、膨張弁１６ｂを通った冷媒と合流して、中継ユニット３から流出し、冷媒配管４を通って再び熱源装置１へ流入する。熱源装置１において、冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、四方弁１１、アキュムレータ１７を介して、圧縮機１０へ吸い込まれる。この時、膨張弁１６ｄは冷媒が流れないような小さい開度となっており、膨張弁１６ｃは全開状態とし圧力損失が起きないようにしている。【００４９】
なお、熱源側熱交換器１２の周囲には多量の霜が付着しており、霜は融解時に０℃で潜熱を放出し溶けて水になる。除霜運転時、冷媒は熱源側熱交換器１２にて０℃の霜と熱交換するため、熱源側熱交換器１２においては０℃に近い温度にまで冷えて熱源側熱交換器１２から流出する。そこで、熱源側熱交換器１２から流出した冷媒は、十分に冷却熱源として使用できる温度にまで冷却されているため、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄにて冷房需要がある場合は、冷媒を利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに循環させ、冷房に利用する。【００５０】
しかし、熱源側熱交換器１２への着霜は外気温が低い時に起きるため、除霜運転中に冷房負荷があるとは限らない。冷房負荷がない場合は、膨張弁１６ａを冷媒が流れないような小さい開度とし、すべての冷媒を膨張弁１６ｂを通して流すようにする。【００５１】
次に、二次側の熱媒体（水、不凍液等）の動きについて説明する。冷房負荷がある場合は、中間熱交換器１５ｂにて、一次側の冷媒の冷熱が二次側の熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体はポンプ２１ｂによって二次側の配管内を流動させられる。ポンプ２１ｂを出た熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄを介して、止め弁２４ａ〜２４ｄを通り、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄおよび流量調整弁２５ａ〜２５ｄに流入する。この時、流量調整弁２５ａ〜２５ｄの作用により、室内にて必要とされる冷房負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流され、残りはバイパス２７ａ〜２７ｄを通って熱交換には寄与しない。バイパス２７ａ〜２７ｄを通った熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを通った熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａ〜２３ｄを通って、中間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。なお、室内にて必要とされる空調負荷は、利用側熱交換器入口温度３３ａ〜３３ｄと利用側熱交換器出口温度３４ａ〜３４ｄの温度差を目標値に保つように、流量調整弁２５ａ〜２５ｄを制御することにより、賄うことができる。【００５２】
また、暖房負荷がある場合は、熱媒体熱交換器１５ａを通る流路にある熱媒体は、除霜運転に入る前の暖房運転により、例えば５０℃に、温められている。そこで、その暖められた熱媒体を、ポンプ２１ａによって二次側の配管内を流動させる。ポンプ２１ａを出た熱媒体は、流路切替弁２２ａ〜２２ｄを介して、止め弁２４ａ〜２４ｄを通り、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄおよび流量調整弁２５ａ〜２５ｄに流入する。この時、流量調整弁２５ａ〜２５ｄの作用により、室内にて必要とされる暖房負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流され、残りはバイパス２７ａ〜２７ｄを通って熱交換には寄与しない。バイパス２７ａ〜２７ｄを通った熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを通った熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａ〜２３ｄを通って、中間熱交換器１５ａへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。なお、室内にて必要とされる空調負荷は、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄと第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの温度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。【００５３】
除霜運転中、中間熱交換器１５ａにおいては、冷媒から新たに温熱を供給されることがないため、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの暖房負荷の分、熱媒体の温度が低下する。しかし、上記の除霜運転中暖房機能を備えたことで、熱媒体の温度がある程度以上の温度、例えば３５℃以上である間は、暖房を継続することができる。この除霜運転中暖房運転機能について、以下にその具体例を説明する。【００５４】
例えば、除霜運転開始時の熱媒体の温度が５０℃であったとし、３５℃以上であれば暖房運転を行えるものとする。熱媒体の流量は各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ毎に毎分２０Ｌとし、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄでの暖房負荷は各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱媒体出入口温度差を５℃付けてちょうど賄える値とし、除霜開始前の暖房運転中は、この状態で、中間熱交換器１５ａの出入口にて５℃の温度差が付く熱量が供給されていたとする。また、熱媒体が循環する配管は、１分で一巡する程度の長さであるものとする。このような条件の下で除霜運転に入ると、中間熱交換器１５ａでの加熱量がなくなるため、中間熱交換器１５ａの出口温度は１分で５℃低下することになる。従って、初期５０℃の熱媒体が３５℃になるまで、すなわち熱媒体が１５℃低下するまで、暖房運転が継続可能であるため、合計３分間、暖房運転が継続できることになる。通常、３分もあれば除霜運転は完了する。すなわち、二次側の熱媒体の循環のみで、除霜運転中の暖房を賄うことが可能である。もし除霜運転が更に長引いた場合でも、室内に温熱を供給できない時間は、除霜運転の時間から熱媒体の循環のみで暖房を行った時間を引いた時間だけであり、除霜時間中、室温の低下を大幅に小さくすることができる。【００５５】
また、暖房能力が少し低下しても長く暖房を継続したい場合は、ポンプ２１ａの回転数を除霜運転に入る前の運転状態よりも下げて、熱媒体の流量を低下させるようにするとよい。例えば、除霜運転開始時の半分の回転数に下げると、２倍の時間、暖房運転を継続することができる。このようにすることにより、除霜運転中の暖房運転を停止させる時間を短くすることができ、暖房運転が全くされない場合に比べて室内の快適性が向上する。
また、中間熱交換器１５ａの出入口の温度を検出する、第一の温度センサ３１ａまたは第二の温度センサ３２ａの少なくとも一方の検出温度が、予め定めた設定温度以下になったら、ポンプ２１ａの運転容量を減少させるまたは停止させるようにしてもよい。なお、上記設定温度は暖房運転が可能な下限温度（暖房限界温度）であり、適宜定めて良いが、例えば３０〜３５℃とすることができる。この制御は、ポンプ２１ａの入口側または出口側に温度センサを配して、その検出温度を利用して行ってもよい。【００５６】
また、除霜運転中に、運転中の利用側熱交換器がサーモオフして停止したり、あるいは、逆にサーモオンして起動したりすることも考えられるため、より適切に負荷に対応させるためには、その時の利用側熱交換器の必要暖房能力に応じて、ポンプ２１ａの吐出容量を決めるとよい。利用側熱交換器の必要暖房能力は、利用側熱交換器に流れる熱媒体の流量を測定する流量計を設置して熱媒体の流量を測定し、前述の（１）式に基づいて算出する事ができる。また、各利用側熱交換器の熱交換容量を示す能力コードに基づき決定してもよい。さらに、各利用側熱交換器の容量が大きく違わない場合は、大まかに利用側熱交換器の運転台数に基づいて決めてもよい。【００５７】
また、除霜運転中において、熱負荷のない利用側熱交換器（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、止め弁２４ａ〜２４ｄにより流路を閉じて、利用側熱交換器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において暖房負荷、利用側熱交換器２６ｂにおいて冷房負荷がある場合を示しており、利用側熱交換器２６ｃおよび２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃ、２４ｄが閉となっている。【００５８】
次に、制御装置３００による熱媒体の流量制御動作を、図９のフローチャートに基づいて説明する。なおここでは、流路切替弁２２ａ〜２２ｄを流路切替弁２２として、流路切替弁２３ａ〜２３ｄを流路切替弁２３として説明する。
制御装置３００は処理を開始すると（ＳＴ０）、冷房（又は除湿）運転、あるいは暖房運転の室内機の有無を判断する（ＳＴ１、ＳＴ３）。冷房（又は除湿）運転の室内機がある場合は、冷房側のポンプ２１ｂを運転する（ＳＴ２）。暖房運転の室内機がある場合は、熱媒体の温度が予め定めた暖房限界温度以上であることを確認して（ＳＴ４）、暖房側のポンプ２１ａを運転する（ＳＴ５）。そして、関係する室内機について、番号１から順に全ての室内機の状態を確認する（ＳＴ７、ＳＴ１６、ＳＴ１７）。なお、図中の「ｎ」は室内機の番号を示す。室内機が暖房運転の場合（ＳＴ８）、その室内機に対応する流路切替弁２２、２３を暖房用の中間熱交換器１５ａに切り替え（ＳＴ９）、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄの検出温度Ｔ１と、第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度Ｔ２を求め、Ｔ１からＴ２を減じた値を△Ｔｒと置く（ＳＴ１０）。一方、室内機が冷房運転の場合は、その室内機に対応する流路切替弁２２、２３を冷房用の中間熱交換器１５ｂに切り替え（ＳＴ１１）、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄの検出温度Ｔ１と、第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度Ｔ２を求め、Ｔ２からＴ１を減じた値を△Ｔｒと置く（ＳＴ１２）。そして、制御目標値Ｔｍｒと△Ｔｒの温度差が安定範囲Ｔｒｓよりも大きい場合は、対応する流量調整弁２５ａ〜２５ｄの開度（開口面積）を減らし（ＳＴ１３、ＳＴ１４）、制御目標値Ｔｍｒと△Ｔｒの温度差が安定範囲Ｔｒｓ以下の場合は、対応する流量調整弁２５ａ〜２５ｄの開度（開口面積）を増やし（ＳＴ１３、ＳＴ１５）、△Ｔｒを制御目標値に近づけるように制御して、暖房負荷、冷房負荷のそれぞれを賄う。
なお、Ｔｒｓを０℃とし、安定範囲を設けないようにしてもよいが、安定範囲を設けた方が流量調整弁２５ａ〜２５ｄの制御回数が減り、弁の寿命が延びる。【００５９】
また、除霜運転中は、中間熱交換器１５ｂには冷媒から冷熱が供給されるが、中間熱交換器１５ａには冷媒から温熱が供給されないため、ポンプ２１ａ入口の第一の温度センサ３１ａの検出温度が設定された暖房限界温度Ｔｄｌ、例えば３５℃、よりも低くなると、ポンプ２１ａを停止させる（ＳＴ４、ＳＴ６）。ポンプ２１ａが停止された場合には、暖房運転も停止する。なお、ポンプ２１ａを停止させる代わりに、その運転容量を減少させるようにしてもよい。【００６０】
これらの処理が予め定めた時間毎に繰り返される。ここで、例えば、制御目標値が５℃、安定範囲が１℃の場合、利用側熱交換器出入口温度差△Ｔｒが３℃であれば、流量調整弁２５ａ〜２５ｄの開度（開口面積）を制御し、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流す流量を減らすように制御する。一方、利用側熱交換器出入口温度差△Ｔｒが７℃であれば、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに流す流量が増えるように流量調整弁２５ａ〜２５ｄの開度（開口面積）を制御する。そしてそれらにより、利用側熱交換器出入口温度差△Ｔｒを制御目標に近づける。また、暖房運転時、暖房開始時のポンプ２１ａの入口又は出口の温度が４５℃であった場合、この温度が予め定めた暖房限界温度、例えば３５℃になると、ポンプ２１ａを停止させるか運転容量を減少させる。【００６１】
除霜運転中の熱媒体の循環による暖房運転を停止させるための暖房限界温度は、ポンプ２１ａの入口または出口の温度に加えて、第一の温度センサ３１ａの検出温度、第二の温度センサ３２ａの検出温度、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄの検出温度、第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度のうちの、どの値を用いて検出しても構わない。ただ、第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄの検出温度は制御によって変化するため、他の３種類の検出温度を利用する方がより好ましい。【００６２】
実施の形態２．
図１０は、この発明の実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒及び熱媒体用回路図である。実施の形態２の空気調和装置は、流量調整弁２５ａ〜２５ｄとして二方流量調整弁を用い、止め弁２４ａ〜２４ｄを省いた点を除いて、実施の形態１の空気調和装置と同じである。この二方流量調整弁としては、例えば、ステッピングモータ等により開口面積を連続的に変化させられる二方流量調整弁を用いる。二方流量調整弁の制御は三方流量調整弁の場合と類似であり、二方流量調整弁の開度を調整して、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄへ流入させる流量を制御し、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの前後の温度差が目標値、例えば５℃、になるように制御する。その上で、中間熱交換器１５ａ、１５ｂの入口側または出口側の温度が、目標値になるようにポンプ２１ａ、２１ｂの回転数を制御する。流量調整弁２５ａ〜２５ｄとして二方流量調整弁を用いると、それを流路の開閉にも用いることができるため、止め弁２４ａ〜２４ｄが不要になり、安価にシステムを構築できるというメリットがある。【００６３】
実施の形態１、２では、第一の温度センサ３１ａ、３１ｂおよび第二の温度センサ３２ａ、３２ｂの両方を設置する場合について説明したが、ポンプ２１ａ、２１ｂの制御を行うためには、第一の温度センサ３１ａ、３１ｂか、第二の温度センサ３２ａ、３２ｂのいずれかのみがあればよい。なお、除霜運転中においては、中間熱交換器１５ａに温熱が供給されていないため、中間熱交換器１５ａの熱媒体入口温度と熱媒体出口温度とは同じ温度となる。【００６４】
また、冷媒としては、Ｒ−２２、Ｒ−１３４ａ等の単一冷媒、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒、Ｒ−４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、化学式内に二重結合を含む、ＣＦ3ＣＦ＝ＣＨ2等の地球温暖化係数が比較的小さい値とされている冷媒やその混合物、あるいはＣＯ2やプロパン等の自然冷媒が利用できる。【００６５】
また、冷媒回路にアキュムレータ１７を含む構成としたが、アキュムレータ１７がない回路でも本発明は有効である。また、逆止弁１３ａ〜１３ｄがある場合について説明したが、これは本発明に必須のものではなく、これがなくても本発明を構成してその作用効果を奏することができる。【００６６】
また、熱源側熱交換器１２および利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄには、送風機が取り付けられ、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させることが好ましい。ただし、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。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。【００６７】
また、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄが４台の場合を例に説明を行ったが、本発明においては、利用側熱交換器は少なくとも１台あればよく、その台数に制限はない。【００６８】
また、流路切替弁２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ、止め弁２４ａ〜２４ｄ、流量調整弁２５ａ〜２５ｄは、各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄにそれぞれ１つづつ接続される場合について説明したが、これに限るものではなく、各利用側熱交換器１つに対し、それぞれが複数接続されていてもよい。その場合には、同じ利用側熱交換器に接続されている、複数のそれらを同じように動作させればよい。【００６９】
また、中間熱交換器１５ａ、１５ｂが２つである場合を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、室内機の台数に応じて中間熱交換器を増やしてもよい。【００７０】
また、流量調整弁２５ａ〜２５ｄ、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄ、第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄが、中継ユニット３の内部に設置されている場合を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、これらを室内機２の内部または近くに設置するようにしても、上記と同様の動作をし、同様の効果を奏する。また、流量調整弁２５ａ〜２５ｄとして二方流量調整弁を用いた場合は、第三の温度センサ３３ａ〜３３ｄ、第四の温度センサ３４ａ〜３４ｄを中継ユニット３の内部あるいは近傍に設置し、流量調整弁２５ａ〜２５ｄを室内機２の内部あるいは近傍に設置するようにしてもよい。【００７１】
以上に説明した本実施の形態の空気調和装置は、除霜運転中に、二次側の暖かい熱媒体を循環させることにより、暖房負荷を賄うことができ、室温の低下を抑制することができる。また、中継ユニット３を利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄおよび熱源側熱交換器１２とそれぞれ別体に形成し互いに離れた場所に設置できるようにすることにより、熱媒体を搬送するためのポンプ動力を小さく抑えることができ、除霜を含むシステム効率を高くすることができる。従って、省エネ性の高い運転を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年1月26日(2011.1.26)
【手続補正１】
【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】
冷媒と前記冷媒と異なる熱媒体とを熱交換する少なくとも１つの中間熱交換器と、
圧縮機、熱源側熱交換器、少なくとも１つの膨張弁、および前記中間熱交換器の冷媒側流路を、前記冷媒が流通する配管を介して接続した冷凍サイクル回路と、
前記中間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、および利用側熱交換器を、前記熱媒体が流通する配管を介して接続した熱媒体循環回路とを備え、
前記熱源側熱交換器と前記中間熱交換器と前記利用側熱交換器とは、それぞれ別体に形成されており、
前記圧縮機を動作させることで高温高圧の冷媒を前記熱源側熱交換器に導入して前記熱源側熱交換器の周囲に付着した霜を溶かす除霜運転機能を備え、
前記除霜運転機能動作中に、前記加熱用中間熱交換器に前記冷媒を流すことなく、前記ポンプを運転して、前記加熱用中間熱交換器及びそれを含む熱媒体循環回路に残存した温熱を有する熱媒体を、暖房要求がある前記利用側熱交換器と前記加熱用中間熱交換器との間で循環させることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記各中間熱交換器に対して複数台の前記利用側熱交換器が並列に接続可能とされており、
暖房運転を行っている前記利用側熱交換器の能力コードの合計、台数の合計、または必要暖房能力の合計値に応じて、前記ポンプの運転容量を決めることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記利用側熱交換器の入口側流路または出口側流路に熱媒体の流量を調整する流量調整弁を配置し、
前記利用側熱交換器に流入する熱媒体の温度および前記利用側熱交換器から流出した熱媒体の温度を検出する温度センサを配置し、
前記温度センサの検出温度差を、予め定めた目標値に近づけるように、前記流量調整弁の流量を調整することを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記温度センサの少なとも一方の検出温度が、予め定めた暖房限界温度以下になったら、前記ポンプの運転容量を減少させるまたは停止させ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】
前記中間熱交換器の入口側または出口側、若しくは前記ポンプの入口側または出口側に熱媒体の温度を検出する温度センサを配置し、それらの温度センサのいずれかの検出温度が、予め定めた暖房限界温度以下になったら、前記ポンプの運転容量を減少させるまたは停止させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項６】
除霜運転時の前記ポンプの運転容量を、除霜運転開始前の運転容量よりも小さい値に設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記中間熱交換器を、前記利用側熱交換器が空調対象とする空間外に設置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気調和装置。
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月28日(2011.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】手続補正書
【補正対象項目名】発送番号
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
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2010050002.tif 000016
2010050002.tif 000017
2010050002.tif 000018
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