(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で冷熱及び温熱の一方、又は、冷熱及び温熱の両方を供給する空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１の冷媒回路は、圧縮機１１と、四方弁１３と、電磁弁１５と、逆止弁１４と、冷媒と空気との間で熱交換を行う空気熱交換器１６と、冷媒から熱媒体に温熱を供給する温熱用熱媒体熱交換器２２と、冷媒から冷熱を供給する冷熱用熱媒体熱交換器２１とが冷媒配管２により接続される。空気調和装置は、温熱用熱媒体熱交換器及びポンプ２４が温熱用熱媒体配管４により接続され、温熱用熱媒体熱交換器と外部の暖房負荷側との間で熱媒体が循環する温熱用熱媒体回路を備える。冷熱用熱媒体熱交換器及びポンプ２３が冷熱用熱媒体配管３により接続され、冷熱用熱媒体熱交換器と外部の冷房負荷側との間で熱媒体が循環する冷熱用熱媒体回路を備える。空気調和装置は、冷熱及び温熱の一方、又は、冷熱及び温熱の両方を供給する。【選択図】図１
2018124046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、四方弁と、冷媒流路切替弁と、逆止弁と、冷媒と空気との間で熱交換を行う空気熱交換器と、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行い熱媒体に温熱を供給する温熱用熱交換器と、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行い熱媒体に冷熱を供給する冷熱用熱交換器と、当該冷熱用熱交換器の冷媒の入口側流路に設けられる第１膨張弁とが冷媒配管により接続され、冷媒が循環する冷媒回路と、
前記温熱用熱交換器及び第１ポンプが温熱用熱媒体配管により接続され、当該温熱用熱交換器と外部の暖房負荷側との間で熱媒体が循環する温熱用熱媒体回路と、
前記冷熱用熱交換器及び第２ポンプが冷熱用熱媒体配管により接続され、当該冷熱用熱交換器と外部の冷房負荷側との間で熱媒体が循環する冷熱用熱媒体回路とを備え、
冷熱及び温熱の一方、又は、冷熱及び温熱の両方を供給することを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記四方弁から前記空気熱交換器に冷媒が流入した場合の出口側流路に設けられる第２膨張弁をさらに備え、
前記四方弁に接続される前記冷媒配管のうちの１つは、当該四方弁から延びる途中で２つに分岐し、分岐した一方の先に前記冷媒流路切替弁が接続され、分岐した他方の先に前記空気熱交換器が接続され、
前記空気熱交換器は、前記第２膨張弁を介して前記温熱用熱交換器の冷媒の出口側に接続されるとともに、前記冷媒流路切替弁を介して当該温熱用熱交換器の冷媒の入口側に接続されること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記四方弁は、前記圧縮機から吐出された冷媒を流す流路として、前記逆止弁を介して前記温熱用熱交換器に向かう第１流路と前記冷媒流路切替弁及び前記空気熱交換器に向かう第２流路との何れかに切り替え可能であり、
外部から要求される暖房負荷及び冷房負荷に応じて前記四方弁を切り替えること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記冷熱用熱交換器の冷媒の出口側流路に設けられ、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、
前記温熱用熱交換器の冷媒の出口側流路に設けられ、冷媒の圧力を検出する圧力センサ、及び、当該出口側流路に設けられ、冷媒の温度を検出する温度センサとをさらに備え、
前記四方弁を前記第１流路に切り替えて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該四方弁、前記逆止弁を介して前記温熱用熱交換器に流入させて熱媒体に温熱を供給した後に、蒸発器として作用する前記空気熱交換器に流入させ、当該圧縮機に吸入させる暖房運転において、
前記温度センサにより検出される冷媒の温度及び前記圧力センサにより検出される冷媒の圧力を基に算出される過冷却度が第１の閾値を超えた場合には、前記第１膨張弁を開いて前記冷媒流量調整弁を閉じるように制御し、当該過冷却度が当該第１の閾値よりも小さい第２の閾値を下回った場合には、当該第１膨張弁を閉じて当該冷媒流量調整弁を開くように制御すること
を特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記四方弁を前記第１流路に切り替えて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該四方弁、前記逆止弁を介して前記温熱用熱交換器に流入させて熱媒体に温熱を供給した後に、蒸発器として作用する前記空気熱交換器に流入させ、当該圧縮機に吸入させる暖房運転と、
前記四方弁を前記第２流路に切り替えて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該四方弁、凝縮器として作用する前記空気熱交換器を介して前記冷熱用熱交換器に流入させて、熱媒体に冷熱を供給した後に当該圧縮機に吸入させる冷房運転と、
冷房負荷に対して暖房負荷が大きい場合に、前記四方弁を前記第１流路に切り替えて、前記空気熱交換器を蒸発器として作用させ、前記温熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に温熱を供給するとともに前記冷熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に冷熱を供給する暖房主体運転と、
暖房負荷に対して冷房負荷が大きい場合に、前記四方弁を前記第２流路に切り替えて、前記空気熱交換器を凝縮器として作用させ、前記温熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に温熱を供給するとともに前記冷熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に冷熱を供給する冷房主体運転と
を実行可能な請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記温熱用熱交換器の冷媒の入口側流路と前記冷熱用熱交換器の冷媒の出口側流路とを接続するバイパス回路と、当該バイパス回路上に設けられる第２冷媒流路切替弁とをさらに備え、
前記暖房運転が行われている場合に、前記空気熱交換器の除霜を行うための予め定められた条件が満たされた場合、前記四方弁を前記第２流路に切り替えるとともに前記第２冷媒流路切替弁を開き、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該空気熱交換器に流入させて放熱させた後、前記温熱用熱交換器に流入させて熱媒体から吸熱し、当該第２冷媒流路切替弁を介して当該圧縮機に吸入させるとともに、当該温熱用熱交換器にて冷却された熱媒体を暖房負荷側に流入させる第１除霜運転と、
前記第１除霜運転が行われている場合に、前記温熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合、前記第２冷媒流路切替弁を閉じて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記温熱用熱交換器に流入させずに当該圧縮機に吸入させる第２除霜運転と
を実行可能な請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記暖房主体運転が行われている場合に、前記空気熱交換器の除霜を行うための予め定められた条件が満たされた場合、当該暖房主体運転から前記冷房主体運転に切り替えること
を特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記冷熱用熱交換器の冷媒の出口側流路に、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、冷媒の圧力を検出する圧力センサとをさらに備え、
前記圧力センサにより検出される圧力が予め定められた範囲内で維持されるように、前記冷媒流量調整弁の開度を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記空気熱交換器と前記第１膨張弁とを接続する前記冷媒配管の途中から分岐し、前記冷熱用熱交換器と前記圧縮機との間の冷媒配管に接続されて、当該圧縮機に向けて冷媒を流す冷媒流路となる配管と、当該配管上に設けられる第３膨張弁とをさらに備え、
前記冷熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合に、前記第１膨張弁を閉じて前記冷熱用熱交換器への冷媒の流入を遮断するとともに、前記第３膨張弁を開けて、当該第３膨張弁から前記圧縮機へ冷媒を流すこと
を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記温熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第１ポンプの入口側流路に接続される第１バイパス回路と、当該第１バイパス回路上に設けられる第１バイパス弁と、前記冷熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第２ポンプの入口側流路に接続される第２バイパス回路と、当該第２バイパス回路上に設けられる第２バイパス弁とをさらに備え、
前記温熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合には、前記第１バイパス弁を開けて前記第１ポンプを動作させて、前記第１バイパス回路を介して熱媒体を循環させ、前記冷熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合には、前記第２バイパス弁を開けて前記第２ポンプを動作させて、前記第２バイパス回路を介して熱媒体を循環させること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記温熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第２ポンプの入口側流路に接続される第３バイパス回路と、当該第３バイパス回路上に設けられる第３バイパス弁と、前記冷熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第１ポンプの入口側流路に接続される第４バイパス回路と、当該第４バイパス回路上に設けられる第４バイパス弁とをさらに備え、
前記空気熱交換器の除霜を行うための予め定められた条件が満たされた場合に、前記第３バイパス弁及び前記第４バイパス弁を開けて前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを動作させ、前記第３バイパス回路及び前記第４バイパス回路を介して熱媒体を循環させること
を特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
前記温熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から前記第３バイパス回路に分岐する分岐点と暖房負荷側とを接続する前記温熱用熱媒体配管上に設けられる第１流量調整弁と、当該第３バイパス回路が前記冷熱用熱媒体配管に接続される接続点と冷房負荷側とを接続する当該冷熱用熱媒体配管上に設けられる第２流量調整弁と、前記冷熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から前記第４バイパス回路に分岐する分岐点と冷房負荷側とを接続する当該冷熱用熱媒体配管上に設けられる第３流量調整弁と、当該第４バイパス回路が当該温熱用熱媒体配管に接続される接続点と暖房負荷側とを接続する当該温熱用熱媒体配管上に設けられる第４流量調整弁とをさらに備え、
前記予め定められた条件が満たされた場合に、前記第１流量調整弁、前記第２流量調整弁、前記第３流量調整弁、及び前記第４流量調整弁を閉じること
を特徴とする請求項１１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、空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機、空気との熱交換器、膨張機構、水などの液体との熱交換器を接続し、冷媒を介して水などの液体との間で熱交換を行う空気調和装置が広く用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、少なくとも圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び、熱媒体間熱交換器の冷媒側流路が直列に配管接続され、熱源側冷媒が循環する冷媒循環回路と、少なくとも熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、ポンプ、及び、利用側熱交換器が直列に配管接続され、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、を有し、全冷房運転モード及び冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の冷却に供し、全暖房運転モード時において熱媒体の加熱に供する熱媒体間熱交換器と、全暖房運転モード及び冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の加熱に供し、全冷房運転モード時において熱媒体の冷却に供する熱媒体間熱交換器とを有する空気調和装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４５２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、空気調和装置において、冷媒と熱媒体とで熱交換を行う熱交換器が複数設けられる場合がある。このような場合には、例えば、それぞれの熱交換器にて加熱（又は冷却）された熱媒体を１本の配管に合流させて外部に送ったり、外部から流入する熱媒体を熱交換器毎に分離したりするような熱媒体の流路の切り替え機構が必要になり、回路構成が複雑になる場合がある。
【０００６】
本発明は、簡易な構成で冷熱及び温熱の一方、又は、冷熱及び温熱の両方を供給する空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもと、本発明が適用される空気調和装置は、冷媒が循環する冷媒回路を備える。この冷媒回路は、圧縮機と、四方弁と、冷媒流路切替弁と、逆止弁と、冷媒と空気との間で熱交換を行う空気熱交換器と、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行い熱媒体に温熱を供給する温熱用熱交換器と、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行い熱媒体に冷熱を供給する冷熱用熱交換器と、当該冷熱用熱交換器の冷媒の入口側流路に設けられる第１膨張弁とが冷媒配管により接続される。また、空気調和装置は、前記温熱用熱交換器及び第１ポンプが温熱用熱媒体配管により接続され、当該温熱用熱交換器と外部の暖房負荷側との間で熱媒体が循環する温熱用熱媒体回路を備える。また、空気調和装置は、前記冷熱用熱交換器及び第２ポンプが冷熱用熱媒体配管により接続され、当該冷熱用熱交換器と外部の冷房負荷側との間で熱媒体が循環する冷熱用熱媒体回路を備える。また、空気調和装置は、冷熱及び温熱の一方、又は、冷熱及び温熱の両方を供給する。
また、空気調和装置は、前記四方弁から前記空気熱交換器に冷媒が流入した場合の出口側流路に設けられる第２膨張弁をさらに備える。また、前記四方弁に接続される前記冷媒配管のうちの１つは、当該四方弁から延びる途中で２つに分岐し、分岐した一方の先に前記冷媒流路切替弁が接続され、分岐した他方の先に前記空気熱交換器が接続される。また、前記空気熱交換器は、前記第２膨張弁を介して前記温熱用熱交換器の冷媒の出口側に接続されるとともに、前記冷媒流路切替弁を介して当該温熱用熱交換器の冷媒の入口側に接続されることを特徴とすることができる。
さらに、前記四方弁は、前記圧縮機から吐出された冷媒を流す流路として、前記逆止弁を介して前記温熱用熱交換器に向かう第１流路と前記冷媒流路切替弁及び前記空気熱交換器に向かう第２流路との何れかに切り替え可能である。また、外部から要求される暖房負荷及び冷房負荷に応じて前記四方弁を切り替えることを特徴とすることができる。
また、空気調和装置は、前記冷熱用熱交換器の冷媒の出口側流路に設けられ、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、前記温熱用熱交換器の冷媒の出口側流路に設けられ、冷媒の圧力を検出する圧力センサ、及び、当該出口側流路に設けられ、冷媒の温度を検出する温度センサとをさらに備える。また、空気調和装置は、前記四方弁を前記第１流路に切り替えて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該四方弁、前記逆止弁を介して前記温熱用熱交換器に流入させて熱媒体に温熱を供給した後に、蒸発器として作用する前記空気熱交換器に流入させ、当該圧縮機に吸入させる暖房運転を実行可能である。さらに、空気調和装置は、暖房運転において、前記温度センサにより検出される冷媒の温度及び前記圧力センサにより検出される冷媒の圧力を基に算出される過冷却度が第１の閾値を超えた場合には、前記第１膨張弁を開いて前記冷媒流量調整弁を閉じるように制御し、当該過冷却度が当該第１の閾値よりも小さい第２の閾値を下回った場合には、当該第１膨張弁を閉じて当該冷媒流量調整弁を開くように制御することを特徴とすることができる。
【０００８】
そして、空気調和装置は、前記四方弁を前記第１流路に切り替えて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該四方弁、前記逆止弁を介して前記温熱用熱交換器に流入させて熱媒体に温熱を供給した後に、蒸発器として作用する前記空気熱交換器に流入させ、当該圧縮機に吸入させる暖房運転を実行可能である。このような構成とすることにより、温熱用熱交換器で温水を製造し、暖房負荷側に温水を供給して、暖房負荷を処理することが可能になる。また、空気調和装置は、前記四方弁を前記第２流路に切り替えて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該四方弁、凝縮器として作用する前記空気熱交換器を介して前記冷熱用熱交換器に流入させて、熱媒体に冷熱を供給した後に当該圧縮機に吸入させる冷房運転を実行可能である。このような構成とすることにより、冷熱用熱交換器で冷水を製造し、冷房負荷側に冷水を供給して、冷房負荷を処理することが可能になる。また、空気調和装置は、冷房負荷に対して暖房負荷が大きい場合に、前記四方弁を前記第１流路に切り替えて、前記空気熱交換器を蒸発器として作用させ、前記温熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に温熱を供給するとともに前記冷熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に冷熱を供給する暖房主体運転を実行可能である。このような構成とすることにより、冷房負荷に対して暖房負荷が大きい場合に、温熱用熱交換器で温水を製造して暖房負荷側に温水を供給するとともに冷熱用熱交換器で冷水を製造して冷房負荷側に冷水を供給し、冷房負荷と暖房負荷との両方を同時に処理することが可能になる。また、空気調和装置は、暖房負荷に対して冷房負荷が大きい場合に、前記四方弁を前記第２流路に切り替えて、前記空気熱交換器を凝縮器として作用させ、前記温熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に温熱を供給するとともに前記冷熱用熱交換器にて冷媒から熱媒体に冷熱を供給する冷房主体運転を実行可能である。このような構成とすることにより、暖房負荷に対して冷房負荷が大きい場合に、温熱用熱交換器で温水を製造して暖房負荷側に温水を供給するとともに冷熱用熱交換器で冷水を製造して冷房負荷側に冷水を供給し、冷房負荷と暖房負荷との両方を同時に処理することが可能になる。
【０００９】
また、空気調和装置は、前記温熱用熱交換器の冷媒の入口側流路と前記冷熱用熱交換器の冷媒の出口側流路とを接続するバイパス回路と、当該バイパス回路上に設けられる第２冷媒流路切替弁とをさらに備える。また、空気調和装置は、前記暖房運転が行われている場合に、前記空気熱交換器の除霜を行うための予め定められた条件が満たされた場合、前記四方弁を前記第２流路に切り替えるとともに前記第２冷媒流路切替弁を開き、前記圧縮機から吐出された冷媒を、当該空気熱交換器に流入させて放熱させた後、前記温熱用熱交換器に流入させて熱媒体から吸熱し、当該第２冷媒流路切替弁を介して当該圧縮機に吸入させるとともに、当該温熱用熱交換器にて冷却された熱媒体を暖房負荷側に流入させる第１除霜運転を実行可能である。このような構成とすることにより、暖房負荷側に供給している温熱媒体から吸熱して空気熱交換器に放熱することで空気熱交換器の除霜が可能になる。加えて、温熱媒体は除霜のための吸熱量を確保するのに十分な熱容量があるので、除霜中でも暖房負荷の処理を継続することが可能になる。また、空気調和装置は、前記第１除霜運転が行われている場合に、前記温熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合、前記第２冷媒流路切替弁を閉じて、前記圧縮機から吐出された冷媒を、前記温熱用熱交換器に流入させずに当該圧縮機に吸入させる第２除霜運転を実行可能である。このような構成とすることにより、温熱媒体の熱容量が十分に確保されずに除霜の吸熱量が温熱媒体の熱容量を上回って暖房負荷側から吸熱して冷房してしまう前に、温熱媒体からの吸熱を停止し、暖房負荷側を冷房してしまうことを防ぐことができる。
さらに、空気調和装置は、前記暖房主体運転が行われている場合に、前記空気熱交換器の除霜を行うための予め定められた条件が満たされた場合、当該暖房主体運転から前記冷房主体運転に切り替えることを特徴とすることができる。
【００１０】
さらに、空気調和装置は、前記冷熱用熱交換器の冷媒の出口側流路に、冷媒の流量を調整する冷媒流量調整弁と、冷媒の圧力を検出する圧力センサとをさらに備える。また、前記圧力センサにより検出される圧力が予め定められた範囲内で維持されるように、前記冷媒流量調整弁の開度を制御することを特徴とすることができる。
そして、空気調和装置は、前記空気熱交換器と前記第１膨張弁とを接続する前記冷媒配管の途中から分岐し、前記冷熱用熱交換器と前記圧縮機との間の冷媒配管に接続されて、当該圧縮機に向けて冷媒を流す冷媒流路となる配管と、当該配管上に設けられる第３膨張弁とをさらに備える。また、空気調和装置は、前記冷熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合に、前記第１膨張弁を閉じて前記冷熱用熱交換器への冷媒の流入を遮断するとともに、前記第３膨張弁を開けて、当該第３膨張弁から前記圧縮機へ冷媒を流すことを特徴とすることができる。
【００１１】
また、空気調和装置は、前記温熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第１ポンプの入口側流路に接続される第１バイパス回路と、当該第１バイパス回路上に設けられる第１バイパス弁とをさらに備える。また、空気調和装置は、前記冷熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第２ポンプの入口側流路に接続される第２バイパス回路と、当該第２バイパス回路上に設けられる第２バイパス弁とをさらに備える。また、前記温熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合には、前記第１バイパス弁を開けて前記第１ポンプを動作させて、前記第１バイパス回路を介して熱媒体を循環させる。また、前記冷熱用熱媒体配管における熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合には、前記第２バイパス弁を開けて前記第２ポンプを動作させて、前記第２バイパス回路を介して熱媒体を循環させることを特徴とすることができる。
このような構成とすることにより、第１バイパス回路及び第２バイパス回路を構成して熱媒体を循環させ、第１ポンプ及び第２ポンプからの入熱で熱媒体を加熱し、例えば冬季の停止中などに外気温度の低下により熱媒体が凍結し、温熱用熱媒体熱交換器や冷熱用熱媒体熱交換器、温熱用熱媒体配管、冷熱用熱媒体配管等が破損するのを防ぐことができる。
【００１２】
さらに、空気調和装置は、前記温熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第２ポンプの入口側流路に接続される第３バイパス回路と、当該第３バイパス回路上に設けられる第３バイパス弁とをさらに備える。また、空気調和装置は、前記冷熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から分岐して前記第１ポンプの入口側流路に接続される第４バイパス回路と、当該第４バイパス回路上に設けられる第４バイパス弁とをさらに備える。また、前記空気熱交換器の除霜を行うための予め定められた条件が満たされた場合に、前記第３バイパス弁及び前記第４バイパス弁を開けて前記第１ポンプ及び前記第２ポンプを動作させ、前記第３バイパス回路及び前記第４バイパス回路を介して熱媒体を循環させることを特徴とすることができる。
そして、空気調和装置は、前記温熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から前記第３バイパス回路に分岐する分岐点と暖房負荷側とを接続する前記温熱用熱媒体配管上に設けられる第１流量調整弁をさらに備える。また、空気調和装置は、当該第３バイパス回路が前記冷熱用熱媒体配管に接続される接続点と冷房負荷側とを接続する当該冷熱用熱媒体配管上に設けられる第２流量調整弁をさらに備える。また、空気調和装置は、前記冷熱用熱交換器の熱媒体の出口側流路から前記第４バイパス回路に分岐する分岐点と冷房負荷側とを接続する当該冷熱用熱媒体配管上に設けられる第３流量調整弁をさらに備える。また、空気調和装置は、当該第４バイパス回路が当該温熱用熱媒体配管に接続される接続点と暖房負荷側とを接続する当該温熱用熱媒体配管上に設けられる第４流量調整弁をさらに備える。また、前記予め定められた条件が満たされた場合に、前記第１流量調整弁、前記第２流量調整弁、前記第３流量調整弁、及び前記第４流量調整弁を閉じることを特徴とすることができる。
このような構成とすることにより、冷熱用熱交換器で吸熱されて温度が低下した熱媒体は温熱用熱交換器で放熱されて温度を回復し、また冷熱用熱交換器に戻るという循環回路を形成することができる。加えて、循環回路を形成して熱媒体の温度を一定範囲に保った状態で冷熱用熱交換器での吸熱量と温熱用熱交換器での放熱量とが熱平衡状態になると、ヒートポンプサイクルの原理から、圧縮機に投入された電力に相当する熱量が空気熱交換器に放熱されて除霜することができる。さらに、除霜するにあたって吸熱源の熱媒体について熱容量の制限はなく、暖房負荷側や冷房負荷側の配管量が少ない現場でも安定的に除霜運転を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡易な構成で冷熱及び温熱の一方、又は冷熱及び温熱の両方を供給する空気調和装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る空気調和システムの概略構成図である。
【図２】冷房モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。
【図３】暖房モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。
【図４】冷房主体モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。
【図５】暖房主体モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。
【図６】低圧圧力維持制御を行う場合の空気調和システムの構成例を示す図である。
【図７】冷水温度低下防止制御を行う場合の空気調和システムの構成例を示す図である。
【図８】デフロスト制御を行う場合の空気調和システムの構成例を示す図である。
【図９】第１デフロストモードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。
【図１０】第２デフロストモードにおける冷媒の流れを示す回路図である。
【図１１】凍結防止制御を行う場合の空気調和システムの構成例を示す図である。
【図１２】ウォータバイパスデフロスト制御を行う場合の空気調和システムの構成例を示す図である。
【図１３】過冷却度制御を行う場合の空気調和システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
＜空気調和システムの全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る空気調和システム（空気調和装置）１の概略構成図である。図示するように、この空気調和システム１は、冷媒及び熱媒体を循環させることで、負荷側に対して冷熱及び温熱を提供する熱回収チラーである。
【００１７】
空気調和システム１は、室外ユニット１０と中間ユニット２０とを有する。室外ユニット１０は熱源機であり、中間ユニット２０は、冷媒と熱媒体とで熱交換を行うものである。室外ユニット１０と中間ユニット２０とは別の筐体に収蔵される。また、室外ユニット１０と中間ユニット２０とは、冷媒を導通する冷媒配管２により接続されている。
【００１８】
室外ユニット１０は、通常、ビル等の建物の外の空間（例えば、屋上等）に配置される。そして、室外ユニット１０は、中間ユニット２０を介して、冷房負荷側に対して冷熱を供給し、暖房負荷側に対して温熱を供給する。
中間ユニット２０は、室外ユニット１０の近傍、又は室外ユニット１０とは別の位置（例えば、建物における共用空間、天井裏などのスペース）に配置される。そして、中間ユニット２０は、室外ユニット１０から供給される冷熱を冷房負荷側に伝達する。また、室外ユニット１０から供給される温熱を暖房負荷側に伝達する。
【００１９】
また、中間ユニット２０は、熱媒体を導通する冷熱用熱媒体配管３により、冷房負荷側と接続されている。付言すると、中間ユニット２０から延びる２本の冷熱用熱媒体配管３により、冷房負荷側と接続されている。さらに、中間ユニット２０は、熱媒体を導通する温熱用熱媒体配管４により、暖房負荷側と接続されている。付言すると、中間ユニット２０から延びる２本の温熱用熱媒体配管４により、暖房負荷側と接続されている。
【００２０】
ここで、冷房負荷側とは、冷房（空気を冷やすこと）や冷却に必要な負荷（熱量）を要求する要求側の装置である。より具体的には、冷房負荷側としては、例えば、建物内部の居室に設置され冷房機器として機能する室内機を例示することができる。ただし、冷房負荷側は、冷房機器に限られるものではなく、例えば、精密機械を冷却するための冷却設備なども含まれる。
【００２１】
また、暖房負荷側とは、暖房（空気を暖めること）や加熱に必要な負荷を要求する要求側の装置である。より具体的には、暖房負荷側としては、例えば、建物内部の居室に設置され暖房機器として機能する室内機を例示することができる。ただし、暖房負荷側は、暖房機器に限られるものではなく、例えば、加熱した水を供給するための給湯設備なども含まれる。
【００２２】
そして、空気調和システム１は、冷媒が循環する冷媒回路と、外部の暖房負荷側との間で熱媒体が循環する温熱用熱媒体回路と、外部の冷房負荷側との間で熱媒体が循環する冷熱用熱媒体回路とを有する。これらの冷媒回路、温熱用熱媒体回路、及び冷熱用熱媒体回路により、冷熱及び温熱の一方、又は、冷熱及び温熱の両方が製造され、熱媒体を通じて負荷側に冷熱や温熱が供給される。
【００２３】
ここで、空気調和システム１は、冷房モード、暖房モード、冷房主体モード、暖房主体モードの４つの運転モードを有する。そして、負荷側の要求により、４つの運転モードのうちの何れかの運転モードに切り替えて運転を行う。
【００２４】
冷房モードとは、負荷側の要求が冷房要求のみである場合に選択される運転モードである。冷房モードでは、冷房負荷側に対して冷熱が供給される。
暖房モードとは、負荷側の要求が暖房要求のみである場合に選択される運転モードである。暖房モードでは、暖房負荷側に対して温熱が供給される。
冷房主体モードとは、負荷側の要求として冷房要求及び暖房要求の両方があり、暖房負荷よりも冷房負荷の方が大きい場合に選択される運転モードである。冷房主体モードでは、冷房負荷側に対して冷熱が供給され、暖房負荷側に対して温熱が供給される。
暖房主体モードとは、負荷側の要求として冷房要求及び暖房要求の両方があり、冷房負荷よりも暖房負荷の方が大きい場合に選択される運転モードである。暖房主体モードでは、冷房負荷側に対して冷熱が供給され、暖房負荷側に対して温熱が供給される。
【００２５】
＜室外ユニットの構成＞
次に、図１を参照しながら、室外ユニット１０の詳細な構成について説明する。
室外ユニット１０は、冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒にする圧縮機１１と、冷媒の流路を切り替える四方弁１３と、順方向に冷媒を流す逆止弁１４と、冷媒の流路を切り替える電磁弁１５と、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させる機器である空気熱交換器１６とを備える。また、室外ユニット１０は、空気熱交換器１６に空気を当てて冷媒と空気との熱交換を促進させる送風機１７と、蒸発し切れなかった冷媒液を分離するアキュームレータ１８と、凝縮された冷媒を膨張気化させて低圧かつ低温にする膨張弁１９ｂとを備える。
【００２６】
圧縮機１１は、いわゆるコンプレッサーである。例えば、容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成される。
【００２７】
四方弁１３は、切り替え式の電磁弁であり、圧縮機１１、逆止弁１４、アキュームレータ１８、電磁弁１５、空気熱交換器１６のそれぞれと、冷媒配管２で接続されている。さらに説明すると、四方弁１３には４本の冷媒配管２が接続されている。４本のうちの３本の冷媒配管２の先には、それぞれ、圧縮機１１、逆止弁１４（逆止弁１４の順方向の上流側）、アキュームレータ１８が接続されている。また、４本のうちの１本の冷媒配管２は、四方弁１３から延びる途中で２つに分岐する。分岐した一方の先には、電磁弁１５が接続されている。また、分岐した他方の先には、空気熱交換器１６が接続されている。
【００２８】
付言すると、四方弁１３は、圧縮機１１から吐出された冷媒を流す流路として、逆止弁１４を介して後述する温熱用熱媒体熱交換器２２に向かう流路（第１流路）と、電磁弁１５及び空気熱交換器１６に向かう流路（第２流路）との何れかに切り替え可能に構成される。四方弁１３における流路の切り替えは、運転モードに応じて、言い換えると、外部から要求される暖房負荷及び冷房負荷に応じて行われる。
【００２９】
逆止弁１４は、冷媒の逆流を防止するように作動する弁である。逆止弁１４の順方向の下流側は、冷媒配管２により、後述する温熱用熱媒体熱交換器２２と接続されている。付言すると、逆止弁１４の順方向の下流側から延びる途中で冷媒配管２が２つに分岐している。分岐した一方の先には、温熱用熱媒体熱交換器２２が接続されている。分岐した他方の先には、電磁弁１５が接続されている。
【００３０】
冷媒流路切替弁の一例としての電磁弁１５は、運転モード等に応じて開閉が切り替えられる。電磁弁１５としては、例えば、通電により開閉動作が可能な小口径の二方電磁弁を例示することができる。
【００３１】
空気熱交換器１６は、冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換器であり、冷房運転時（冷房モード、冷房主体モード）には、凝縮器として作用する。また、暖房運転時（暖房モード、暖房主体モード）には、蒸発器として作用する。そして、送風機１７から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化する。この空気熱交換器１６は、後述する冷熱用熱媒体熱交換器２１及び温熱用熱媒体熱交換器２２のそれぞれと接続されている。
【００３２】
さらに説明すると、空気熱交換器１６には、四方弁１３に接続される冷媒配管２とは別の冷媒配管２が接続されている。この別の冷媒配管２は、空気熱交換器１６から延びる途中で２つに分岐する。分岐した一方の先には、冷熱用熱媒体熱交換器２１が接続されている。また、分岐した他方の先には、温熱用熱媒体熱交換器２２が接続されている。
【００３３】
送風機１７は、プロペラ（翼）が回転軸の周りに取り付けられる。そしてプロペラが回転することによりプロペラにより空気を圧送し、回転軸方向に沿った空気流を発生させる。この空気流を空気熱交換器１６に吹きつけることで、空気熱交換器１６における熱交換を促進させる。
【００３４】
アキュームレータ１８は、圧縮機１１の吸入側に設けられている。そして、暖房運転時と冷房運転時との違いによる余剰冷媒、又は過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒等を蓄える。このアキュームレータ１８は、冷媒配管２により、圧縮機１１の他に、冷熱用熱媒体熱交換器２１及び四方弁１３のそれぞれと接続されている。
【００３５】
膨張弁１９ｂは、例えば、電子膨張弁である。この場合、パルスモータ駆動により弁の開度を調整することができる。本実施の形態において、膨張弁１９ｂは、第２膨張弁の一例として用いられる。
【００３６】
膨張弁１９ｂは、空気熱交換器１６から冷熱用熱媒体熱交換器２１へ向かう冷媒配管２において、空気熱交換器１６の出口側に設けられる。言い換えると、四方弁１３から空気熱交換器１６に冷媒が流入した場合の出口側流路に、膨張弁１９ｂが設けられる。
【００３７】
付言すると、空気熱交換器１６は、膨張弁１９ｂを介して、温熱用熱媒体熱交換器２２の冷媒の出口側（暖房運転時における冷媒の出口側）、冷熱用熱媒体熱交換器２１の冷媒の入口側（冷房運転時における冷媒の入口側）と接続される。また、空気熱交換器１６は、電磁弁１５を介して、温熱用熱媒体熱交換器２２の冷媒の入口側（暖房運転時における冷媒の入口側）と接続される。
【００３８】
さらに、室外ユニット１０は、圧縮機１１、送風機１７、膨張弁１９ｂ等の作動や、四方弁１３の切り替え等、室外ユニット１０を構成する各部を制御する制御装置１２を備えている。制御装置１２は、例えばマイコンにより実現される。より具体的には、例えば、制御装置１２において、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されている各種プログラムが、ＲＡＭ（Random Access Memory）に読み込まれてＣＰＵ（Central Processing Unit）に実行されることにより、室外ユニット１０を構成する各部の制御が行われる。
【００３９】
＜中間ユニットの構成＞
次に、図１を参照しながら、中間ユニット２０の詳細な構成について説明する。
中間ユニット２０は、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させて、熱媒体に対して冷熱を供給する熱交換器である冷熱用熱媒体熱交換器２１を備える。また、中間ユニット２０は、温度の高い物体から低い物体へ熱を移動させて、熱媒体に対して温熱を供給する熱交換器である温熱用熱媒体熱交換器２２を備える。なお、熱媒体は液体であり、例えば、水又は不凍液等を例示することができる。また、本実施の形態において、冷熱用熱媒体熱交換器２１は、冷熱用熱交換器の一例として用いられる。温熱用熱媒体熱交換器２２は、温熱用熱交換器の一例として用いられる。
【００４０】
付言すると、冷熱用熱媒体熱交換器２１は、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行い、熱媒体に冷熱を供給する熱交換器である。この冷熱用熱媒体熱交換器２１は、冷房モード、冷房主体モード、暖房主体モードにおいて、蒸発器として作用し、熱媒体の冷却に供する。
また、温熱用熱媒体熱交換器２２は、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行い、熱媒体に温熱を供給する熱交換器である。この温熱用熱媒体熱交換器２２は、暖房モード、冷房主体モード、暖房主体モードにおいて、凝縮器として作用し、熱媒体の加熱に供する。
【００４１】
さらに、中間ユニット２０は、冷熱用熱媒体配管３にて熱媒体を循環させるために駆動するポンプ２３と、温熱用熱媒体配管４にて熱媒体を循環させるために駆動するポンプ２４を有している。本実施の形態では、第１ポンプの一例として、ポンプ２４が用いられる。第２ポンプの一例として、ポンプ２３が用いられる。
【００４２】
また、中間ユニット２０は、凝縮された冷媒を膨張気化させて低圧かつ低温にする膨張弁１９ａを備える。膨張弁１９ａは、膨張弁１９ｂと同様に、例えば、電子膨張弁である。この膨張弁１９ａは、冷熱用熱媒体熱交換器２１の冷媒流路の入口側（冷房運転時における冷媒の入口側）に設けられる。本実施の形態において、膨張弁１９ａは、第１膨張弁の一例として用いられる。
【００４３】
また、中間ユニット２０は、膨張弁１９ａの作動や、ポンプ２３、ポンプ２４の作動等、中間ユニット２０を構成する各部を制御する制御装置２５を備えている。制御装置２５は、例えばマイコンにより実現される。より具体的には、例えば、制御装置２５において、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムが、ＲＡＭに読み込まれてＣＰＵに実行されることにより、中間ユニット２０を構成する各部の制御が行われる。
さらに、室外ユニット１０の制御装置１２と中間ユニット２０の制御装置２５とは、通信配線により互いに通信可能に接続されている。そして、制御装置１２及び制御装置２５は、互いにデータを送受信し、空気調和システム１の動作を制御する。
【００４４】
さらに、中間ユニット２０は、冷熱用熱媒体熱交換器２１における冷媒の出口圧力を検出する圧力センサ３３を備える。
【００４５】
また、中間ユニット２０は、冷熱用熱媒体熱交換器２１における熱媒体の温度を検出する温度センサ３１ｇ、温熱用熱媒体熱交換器２２における熱媒体の温度を検出する温度センサ３１ｈを備える。これらの温度センサ３１ｇ、３１ｈは、冷熱用熱媒体熱交換器２１の熱媒体流路の出口側、温熱用熱媒体熱交換器２２の熱媒体流路の出口側に設けられる。
【００４６】
なお、温度センサ３１ｇ、３１ｈで検出された情報、圧力センサ３３で検出された情報は、制御装置２５に送信され、室外ユニット１０及び中間ユニット２０を構成する各部の制御に用いられる。
【００４７】
また、図１に示す例では、空気調和システム１は、室外ユニット１０の筐体と中間ユニット２０の筐体との合計２つの筐体で構成されることとしたが、空気調和システム１を構成する筐体の数としては、３つ以上であってもよい。付言すると、例えば、１つの筐体には少なくとも空気熱交換器１６が収蔵され、他の筐体には少なくとも冷熱用熱媒体熱交換器２１及び温熱用熱媒体熱交換器２２が収蔵される。また、例えば、１つの筐体には少なくとも空気熱交換器１６が収蔵され、他の筐体には少なくとも冷熱用熱媒体熱交換器２１が収蔵され、さらに他の筐体には少なくとも温熱用熱媒体熱交換器２２が収蔵されることとしてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態では、切り替え式の電磁弁である四方弁１３、逆止弁１４、及び小口径の二方電磁弁等の電磁弁１５を用いることにより、冷媒の流路を切り替える。そのため、例えば、電動三方弁を複数台使用して冷媒の流路を切り替えるような構成と比較して、安価に空気熱源式の熱回収チラーを提供することができる。
【００４９】
＜冷房モードの説明＞
図２は、冷房モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。なお、図２では、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示している。また、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示している。
【００５０】
まず、冷房モードにおける冷媒の流れについて説明する。冷房モードにおいて、四方弁１３は冷房側（第２流路）に切り替えられる。言い換えると、冷媒が図中矢印Ａ１方向に流れるように四方弁１３が切り替えられる。また、電磁弁１５は全閉にされ、膨張弁１９ｂは全開にされる。
【００５１】
なお、膨張弁１９ａの開度は、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口過熱度に合わせて制御される。より具体的には、冷媒が冷熱用熱媒体熱交換器２１に流入して排出される場合の入口側と出口側とにおいて、膨張弁１９ａの開度を大きくすると（膨張弁１９ａを開けると）、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口側の温度は低くなる。また、膨張弁１９ａの開度を小さくすると（膨張弁１９ａを閉じると）、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口側の温度は高くなる。そこで、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口過熱度、言い換えると、冷熱用熱媒体熱交換器２１の入口側と出口側との温度差が予め定められた値になるように、膨張弁１９ａの開度が制御される。
【００５２】
冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１３を介して、凝縮器として作用する空気熱交換器１６に流入される。空気熱交換器１６において、冷媒は凝縮されて液化する。液化した冷媒は、膨張弁１９ｂを通り、膨張弁１９ａによって膨張されて低温低圧の二相冷媒（液体、気体）となる。そして、蒸発器として作用する冷熱用熱媒体熱交換器２１に流入される。冷熱用熱媒体熱交換器２１において、冷媒は低温低圧のガス冷媒となる。ここで、冷媒は熱媒体から吸熱し、熱媒体を冷やす。そして、冷熱用熱媒体熱交換器２１から排出された冷媒は、アキュームレータ１８を介して、圧縮機１１へ吸い込まれる。
【００５３】
このようにして、冷媒が、圧縮機１１、四方弁１３、空気熱交換器１６、膨張弁１９ｂ、膨張弁１９ａ、冷熱用熱媒体熱交換器２１、アキュームレータ１８の順に通って循環することにより、冷媒回路が構成される。
【００５４】
次に、冷房モードにおける熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２３の駆動により、冷房負荷側から流入された熱媒体は、ポンプ２３を介して、冷熱用熱媒体熱交換器２１に流入される。冷熱用熱媒体熱交換器２１において、冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、熱媒体は冷やされる。冷やされた熱媒体は、冷房負荷側へ流入され、熱媒体を通じて冷熱が冷房負荷側に供給される。
このようにして、熱媒体が、冷房負荷側から、ポンプ２３、冷熱用熱媒体熱交換器２１の順に通って循環することにより、熱媒体回路が構成される。
【００５５】
＜暖房モードの説明＞
図３は、暖房モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。なお、図３では、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示している。また、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示している。
【００５６】
まず、暖房モードにおける冷媒の流れについて説明する。暖房モードにおいて、四方弁１３は暖房側（第１流路）に切り替えられる。言い換えると、冷媒が図中矢印Ａ２方向に流れるように四方弁１３が切り替えられる。また、電磁弁１５、膨張弁１９ａは全閉にされる。なお、膨張弁１９ｂの開度は、上述した冷房モードにおける膨張弁１９ａの開度と同様に、空気熱交換器１６の出口過熱度に合わせて制御される。
【００５７】
冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１３、逆止弁１４の順に通り、凝縮器として作用する温熱用熱媒体熱交換器２２に流入される。温熱用熱媒体熱交換器２２において、冷媒は凝縮されて液化する。ここで、冷媒は熱媒体へ放熱し、熱媒体を温める。温熱用熱媒体熱交換器２２から液化された冷媒が排出され、膨張弁１９ｂによって膨張されて低温低圧の二相冷媒（液体、気体）になる。そして、冷媒は、蒸発器として作用する空気熱交換器１６に流入される。空気熱交換器１６において、冷媒は低温低圧のガス冷媒となり、四方弁１３、アキュームレータ１８を通って、圧縮機１１へ吸い込まれる。
【００５８】
このようにして、冷媒が、圧縮機１１、四方弁１３、逆止弁１４、温熱用熱媒体熱交換器２２、膨張弁１９ｂ、空気熱交換器１６、四方弁１３、アキュームレータ１８の順に通って循環することにより、冷媒回路が構成される。
【００５９】
次に、暖房モードにおける熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２４の駆動により、暖房負荷側から流入された熱媒体は、ポンプ２４を介して、温熱用熱媒体熱交換器２２に流入される。温熱用熱媒体熱交換器２２において、冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、熱媒体は温められる。温められた熱媒体は、暖房負荷側へ流入され、熱媒体を通じて温熱が暖房負荷側に供給される。
このようにして、熱媒体が、暖房負荷側から、ポンプ２４、温熱用熱媒体熱交換器２２の順に通って循環することにより、熱媒体回路が構成される。
【００６０】
＜冷房主体モードの説明＞
図４は、冷房主体モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。なお、図４では、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示している。また、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示している。
【００６１】
まず、冷房主体モードにおける冷媒の流れについて説明する。冷房主体モードにおいて、四方弁１３は冷房側（第２流路）に切り替えられる。言い換えると、冷媒が図中矢印Ａ１方向に流れるように四方弁１３が切り替えられる。なお、膨張弁１９ａの開度は、上述した冷房モードと同様に、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口過熱度に合わせて制御される。
【００６２】
また、膨張弁１９ｂの開度は、外部から要求される暖房負荷の大きさに合わせて制御される。より具体的には、膨張弁１９ｂの開度を小さくすると、温熱用熱媒体熱交換器２２へ流れる冷媒の量が増える。そのため、暖房負荷が大きい程、膨張弁１９ｂの開度が小さくなるように制御される。
【００６３】
冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１３を通って、空気熱交換器１６を通る流路と電磁弁１５を通る流路との分岐点で２つの流路に分けられる。分岐点を介して空気熱交換器１６に流れる冷媒は、凝縮器として作用する空気熱交換器１６にて凝縮されて液化する。液化した冷媒は、膨張弁１９ｂを通り、膨張弁１９ａへ向かって流れる。一方、分岐点を介して電磁弁１５に流れる冷媒は、電磁弁１５を通って、凝縮器として作用する温熱用熱媒体熱交換器２２に流入される。温熱用熱媒体熱交換器２２において、冷媒は凝縮されて液化する。ここで、冷媒は熱媒体へ放熱し、熱媒体を温める。そして、温熱用熱媒体熱交換器２２から液化された冷媒が排出され、空気熱交換器１６及び膨張弁１９ｂを通った冷媒と合流する。
【００６４】
合流後、冷媒は膨張弁１９ａによって膨張されて低温低圧の二相冷媒（液体、気体）となる。そして、蒸発器として作用する冷熱用熱媒体熱交換器２１に流入される。冷熱用熱媒体熱交換器２１において、冷媒は低温低圧のガス冷媒となる。ここで、冷媒は熱媒体から吸熱し、熱媒体を冷やす。そして、冷熱用熱媒体熱交換器２１から排出された冷媒は、アキュームレータ１８を通って、圧縮機１１へ吸い込まれる。
【００６５】
このように、冷媒は、圧縮機１１、四方弁１３を通り、空気熱交換器１６、膨張弁１９ｂが順番に配置される流路と、電磁弁１５、温熱用熱媒体熱交換器２２が順番に配置される流路とに分けられる。それぞれの流路を通った冷媒が合流した後、膨張弁１９ａ、冷熱用熱媒体熱交換器２１、アキュームレータ１８の順に通る。冷媒がこのような流路を通って循環することにより、冷媒回路が構成される。
【００６６】
また、冷房主体モードにおける熱媒体の流れは、冷房モード及び暖房モードと同様である。即ち、冷房負荷側に対して冷熱を供給するための熱媒体回路は、熱媒体が、冷房負荷側から、ポンプ２３、冷熱用熱媒体熱交換器２１の順に通って循環することにより構成される。また、暖房負荷側に対して温熱を供給するための熱媒体回路は、熱媒体が、暖房負荷側から、ポンプ２４、温熱用熱媒体熱交換器２２の順に通って循環することにより構成される。
【００６７】
＜暖房主体モードの説明＞
図５は、暖房主体モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。なお、図５では、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示している。また、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示している。
【００６８】
まず、暖房主体モードにおける冷媒の流れについて説明する。暖房主体モードにおいて、四方弁１３は暖房側（第１流路）に切り替えられる。言い換えると、冷媒が図中矢印Ａ２方向に流れるように四方弁１３が切り替えられる。また、電磁弁１５は全閉にされる。なお、膨張弁１９ａの開度は、上述した冷房モードと同様に、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口過熱度に合わせて制御される。また、膨張弁１９ｂの開度は、外部から要求される冷房負荷の大きさに合わせて制御される。より具体的には、膨張弁１９ｂの開度を小さくすると、冷熱用熱媒体熱交換器２１へ流れる冷媒の量が増える。そのため、冷房負荷が大きい程、膨張弁１９ｂの開度が小さくなるように制御される。
【００６９】
冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１３、逆止弁１４の順に通り、凝縮器として作用する温熱用熱媒体熱交換器２２に流入される。温熱用熱媒体熱交換器２２において、冷媒は凝縮されて液化する。ここで、冷媒は熱媒体へ放熱し、熱媒体を温める。そして、温熱用熱媒体熱交換器２２から液化された冷媒が排出され、膨張弁１９ａを通る流路と膨張弁１９ｂを通る流路との分岐点で２つの流路に分けられる。
【００７０】
分岐点を介して膨張弁１９ａに流れる冷媒は、膨張弁１９ａによって膨張されて低温低圧の二相冷媒（液体、気体）となり、蒸発器として作用する冷熱用熱媒体熱交換器２１に流入される。冷熱用熱媒体熱交換器２１において、冷媒は低温低圧のガス冷媒となる。ここで、冷媒は熱媒体から吸熱し、熱媒体を冷やす。そして、冷熱用熱媒体熱交換器２１から排出された冷媒は、アキュームレータ１８を通って、圧縮機１１へ吸い込まれる。
一方、分岐点を介して膨張弁１９ｂに流れる冷媒は、膨張弁１９ｂによって膨張されて低温低圧の二相冷媒（液体、気体）になる。そして、冷媒は、蒸発器として作用する空気熱交換器１６に流入される。空気熱交換器１６において、冷媒は低温低圧のガス冷媒となり、四方弁１３、アキュームレータ１８を通って、圧縮機１１へ吸い込まれる。
【００７１】
このように、冷媒は、圧縮機１１、四方弁１３、逆止弁１４、温熱用熱媒体熱交換器２２を通り、膨張弁１９ａ、冷熱用熱媒体熱交換器２１、アキュームレータ１８が順番に配置される流路と、膨張弁１９ｂ、空気熱交換器１６、四方弁１３、アキュームレータ１８が順番に配置される流路とに分けられる。それぞれの流路を通った冷媒は、圧縮機１１へ吸い込まれる。冷媒がこのような流路を通って循環することにより、冷媒回路が構成される。
【００７２】
また、暖房主体モードにおける熱媒体の流れは、冷房モード及び暖房モードと同様である。即ち、冷房負荷側に対して冷熱を供給するための熱媒体回路は、熱媒体が、冷房負荷側から、ポンプ２３、冷熱用熱媒体熱交換器２１の順に通って循環することにより構成される。また、暖房負荷側に対して温熱を供給するための熱媒体回路は、熱媒体が、暖房負荷側から、ポンプ２４、温熱用熱媒体熱交換器２２の順に通って循環することにより構成される。
【００７３】
＜低圧圧力維持制御の説明＞
次に、本実施の形態に係る空気調和システム１における低圧圧力維持の制御について説明する。なお、低圧圧力維持制御は、冷房モード、冷房主体モード、暖房主体モードの場合に行われる。
【００７４】
図６は、低圧圧力維持制御を行う場合の空気調和システム１の構成例を示す図である。図６に示す構成では、図１に示す構成に加えて、冷媒流量調整弁３７が設けられる。冷媒流量調整弁３７は、冷熱用熱媒体熱交換器２１からアキュームレータ１８に向かう冷媒配管２において、冷熱用熱媒体熱交換器２１の冷媒流路の出口側に設けられる。
【００７５】
低圧圧力維持制御では、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口側の冷媒の圧力が予め定められた範囲内の値になるように、冷媒流量調整弁３７の開度が制御される。言い換えると、低圧圧力維持制御では、冷熱用熱媒体熱交換器２１の内部の冷媒の蒸発圧力が予め定められた範囲内の値になるように、冷媒流量調整弁３７の開度が制御される。さらに説明すると、冷熱用熱媒体熱交換器２１の出口側の冷媒の圧力から算出される蒸発温度が熱媒体の凍結点以下にならないように、冷媒流量調整弁３７の開度が制御される。
【００７６】
より具体的には、冷熱用熱媒体熱交換器２１の冷媒流路の出口側に配置された圧力センサ３３により、冷媒の圧力が検出される。検出された冷媒の圧力が低下した場合には、冷媒流量調整弁３７の開度を小さくするように制御される。冷媒流量調整弁３７の開度を小さくすることにより、冷媒の圧力が増加する。また、検出された冷媒の圧力が上昇した場合には、冷媒流量調整弁３７の開度を大きくするように制御される。冷媒流量調整弁３７の開度を大きくすることにより、冷媒の圧力が減少する。このようにして、冷媒の圧力が予め定められた範囲内に維持されるように、冷媒流量調整弁３７の開度が制御される。
【００７７】
さらに説明すると、例えば、空気熱交換器１６の周囲の温度が低くなる冬季などに、暖房主体モードで運転している場合、空気熱交換器１６の蒸発圧力が低下するとともに、冷熱用熱媒体熱交換器２１の蒸発圧力が低下することがある。ここで、冷熱用熱媒体熱交換器２１の蒸発圧力が異常に低下するような場合には、冷熱用熱媒体熱交換器２１に流れる冷媒の流量が増加し、熱媒体が極度に冷やされる場合がある。その結果、冷熱用熱媒体配管３の熱媒体が凍結してしまうことも考えられる。
【００７８】
そこで、低圧圧力維持制御では、例えば、圧力センサ３３により検出される冷媒の圧力が異常に低下し、予め定められた範囲から外れた値になる場合、冷媒流量調整弁の開度を小さくする。冷媒流量調整弁の開度を小さくすることにより、冷熱用熱媒体配管３の熱媒体の凍結が抑制される。また、冷房負荷側に対して冷熱が安定して供給されるようになる。
【００７９】
＜冷水温度低下防止制御の説明＞
次に、本実施の形態に係る空気調和システム１における冷水温度低下防止の制御について説明する。なお、冷水温度低下防止制御は、冷房モード、冷房主体モード、暖房主体モードの場合に行われる。
【００８０】
図７は、冷水温度低下防止制御を行う場合の空気調和システム１の構成例を示す図である。図７に示す構成では、図１に示す構成に加えて、膨張弁３９が設けられる。冷媒配管２は、膨張弁１９ｂから膨張弁１９ａに向かう途中で２つに分岐する。分岐した一方には、膨張弁１９ａが接続される。また、分岐した他方の冷媒配管２には、膨張弁３９が設けられる。そして、膨張弁３９を通り、冷熱用熱媒体熱交換器２１とアキュームレータ１８とを接続する冷媒配管２（冷熱用熱媒体熱交換器２１と圧縮機１１との間の冷媒配管２）に接続され、圧縮機１１に向けて冷媒を流す冷媒流路となる。なお、膨張弁３９は、第３膨張弁の一例であり、通常は、全閉にされる。
【００８１】
冷水温度低下防止制御では、温度センサ３１ｇにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合に、膨張弁１９ａを閉じるとともに、膨張弁３９を開ける制御が行われる。膨張弁１９ａを閉じることにより、冷熱用熱媒体熱交換器２１への冷媒の流入が遮断される。また、膨張弁３９を開けることにより、冷媒は、図中矢印に示すように、膨張弁３９に流れるようになる。その後、温度センサ３１ｇにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値以上になった場合には、膨張弁１９ａを開け、膨張弁３９を閉じて、冷熱用熱媒体熱交換器２１へ再び冷媒が流入される。
【００８２】
さらに説明すると、熱媒体の温度が異常に低下すると、熱媒体が凍結してしまうことが考えられる。そこで、冷水温度低下防止制御では、例えば、熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合に、膨張弁１９ａを閉じて、冷熱用熱媒体熱交換器２１への冷媒の流入を遮断する。冷熱用熱媒体熱交換器２１への冷媒の流入が遮断されることにより、熱媒体が冷やされなくなり、冷熱用熱媒体配管３における熱媒体の凍結が抑制される。なお、ここでの予め定められた閾値は、例えば、熱媒体の凍結温度よりも少し高い温度に設定される。より具体的には、例えば、熱媒体が水の場合は、凍結温度である０℃よりも少し高い２℃等に設定される。
【００８３】
また、膨張弁１９ａを閉じたとしても冷媒が冷媒配管２を循環するように、膨張弁３９が設けられる。付言すると、膨張弁１９ａを閉じることにより、膨張弁１９ｂから流れてきた冷媒は、膨張弁３９に流れる。そして、アキュームレータ１８を介して、圧縮機１１に吸入される。
【００８４】
＜デフロスト制御の説明＞
次に、本実施の形態に係る空気調和システム１におけるデフロスト（除霜）制御について説明する。デフロスト制御では、第１デフロストモード（第１除霜運転）、第２デフロストモード（第２除霜運転）、第３デフロストモード（第３除霜運転）の３つが存在する。
【００８５】
図８は、デフロスト制御を行う場合の空気調和システム１の構成例を示す図である。図８に示す構成では、図７に示す構成に加えて、第２冷媒流路切替弁の一例としての冷媒流路切替弁４０が設けられる。また、逆止弁１４と温熱用熱媒体熱交換器２２とを接続する冷媒配管２と、冷熱用熱媒体熱交換器２１とアキュームレータ１８とを接続する冷媒配管２とを連通する、バイパス回路２ａが設けられる。言い換えると、温熱用熱媒体熱交換器２２の冷媒の入口側流路と冷熱用熱媒体熱交換器２１の冷媒の出口側流路とを接続するバイパス回路２ａが設けられる。冷媒流路切替弁４０は、このバイパス回路２ａ上に設けられる。冷媒流路切替弁４０は、通常は、全閉にされる。
【００８６】
まず、第１デフロストモードについて説明する。暖房モードでの運転中、空気熱交換器１６の除霜要求が発生した場合に、暖房モードから第１デフロストモードに切り替えられる。ここで、空気熱交換器１６の除霜要求が発生したか否かは、例えば、空気熱交換器１６に流入する冷媒や空気熱交換器１６から排出される冷媒の温度や圧力、外気温度等により判断される。空気熱交換器１６の除霜要求が発生した場合とは、言い換えると、空気熱交換器１６の除霜を行うための予め定められた条件が満たされた場合である。より具体的には、暖房モードにおいて、例えば、空気熱交換器１６の出口側の冷媒温度が予め定められた閾値を下回った場合を例示することができる。
【００８７】
さらに説明すると、暖房モードにおいて、空気熱交換器１６の出口側の冷媒温度が予め定められた閾値を下回った場合に、かつ、温熱用熱媒体配管４を循環する熱媒体の温度（即ち、温度センサ３１ｈにより検出される熱媒体の温度）が予め定められた閾値以上であれば、暖房モードから第１デフロストモードに切り替えられる。なお、暖房モードにおいて、空気熱交換器１６の出口側の冷媒温度が予め定められた閾値を下回った場合に、かつ、温熱用熱媒体配管４を循環する熱媒体の温度が予め定められた閾値より下回っていれば、暖房モードから、後述する第２デフロストモードに切り替えられる。
【００８８】
図９は、第１デフロストモードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す回路図である。なお、図９では、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示している。また、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示している。
【００８９】
第１デフロストモードでは、四方弁１３は冷房側（第２流路）に切り替えられる。言い換えると、冷媒が図中矢印Ａ１方向に流れるように四方弁１３が切り替えられる。また、電磁弁１５、膨張弁１９ａ、膨張弁３９は全閉にされ、冷媒流路切替弁４０は全開にされる。なお、膨張弁１９ｂの開度は、上述した冷房モードにおける膨張弁１９ａの開度と同様に、温熱用熱媒体熱交換器２２の出口過熱度に合わせて制御される。
【００９０】
冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１３を介して、空気熱交換器１６に流入される。空気熱交換器１６において、冷媒から放熱されることにより、空気熱交換器１６の表面等に付着した霜が除去される。そして、空気熱交換器１６から排出された冷媒は、膨張弁１９ｂによって膨張されて低温低圧の二相冷媒（液体、気体）となり、蒸発器として作用する温熱用熱媒体熱交換器２２に流入される。温熱用熱媒体熱交換器２２において、冷媒は熱媒体から吸熱し、温められる。そして、温熱用熱媒体熱交換器２２から排出された冷媒は、冷媒流路切替弁４０、アキュームレータ１８の順に通り、圧縮機１１へ吸い込まれる。
【００９１】
このようにして、冷媒が、圧縮機１１、四方弁１３、空気熱交換器１６、膨張弁１９ｂ、温熱用熱媒体熱交換器２２、冷媒流路切替弁４０、アキュームレータ１８の順に通って循環することにより、冷媒回路が構成される。そして、熱媒体から冷媒に対して温熱が供給され、温められた冷媒が循環し、空気熱交換器１６の除霜が行われる。
【００９２】
また、熱媒体は、暖房負荷側から、ポンプ２４、温熱用熱媒体熱交換器２２の順に通って循環することにより、熱媒体回路が構成される。ここで、第１デフロストモードでは、熱媒体が温熱用熱媒体配管４を循環するため、暖房負荷に対して継続して温熱が供給される。ただし、温熱用熱媒体熱交換器２２で冷却された熱媒体が暖房負荷側に流入するため、暖房モードの場合と比較して、暖房負荷に対して供給する温熱が小さくなる場合がある。また、例えば、温熱用熱媒体配管４が短い場合には、熱媒体の熱容量が十分に確保されていないことも考えられる。このように熱媒体の熱容量が十分に確保されていないような場合には、除霜の吸熱量が熱媒体の熱容量を上回って、暖房負荷側への温熱供給ができなくなり、暖房負荷側から吸熱して冷房してしまうことが考えられる。
【００９３】
そこで、暖房負荷側から吸熱して冷房してしまう前に、熱媒体からの吸熱を停止し、暖房負荷側を冷房しないようにする。具体的には、第１デフロストモードでの運転中、温熱用熱媒体配管４を循環する熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合には、第１デフロストモードから第２デフロストモードに切り替えられる。また、上述したように、暖房モードでの運転中に、空気熱交換器１６の出口側の冷媒温度が予め定められた閾値を下回った場合に、かつ、温熱用熱媒体配管４を循環する熱媒体の温度が予め定められた閾値より下回っていれば、暖房モードから第２デフロストモードに切り替えられる。
【００９４】
なお、第１デフロストモード又は暖房モードから第２デフロストモードへ切り替わる場合の熱媒体温度の予め定められた閾値としては、例えば、暖房負荷側の室内の空気温度を例示することができる。例えば、第１デフロストモードで運転中、温熱用熱媒体配管４を循環する熱媒体の温度が、暖房負荷側の室内設定空気温度を下回った場合に、第１デフロストモードから第２デフロストモードへ切り替えられる。
【００９５】
図１０は、第２デフロストモードにおける冷媒の流れを示す回路図である。なお、図１０では、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示している。
【００９６】
第２デフロストモードでは、四方弁１３は冷房側に切り替えられる。言い換えると、冷媒が図中矢印Ａ１方向に流れるように四方弁１３が切り替えられる。また、電磁弁１５は全開、冷媒流路切替弁４０は全開、膨張弁１９ａは全閉にされ、膨張弁１９ｂは全開にされる。
【００９７】
冷媒は、圧縮機１１により圧縮されて高温高圧のガス冷媒になり、四方弁１３を介して、空気熱交換器１６に流入される。空気熱交換器１６において、冷媒から放熱されることにより、空気熱交換器１６の表面等に付着した霜が除去される。そして、空気熱交換器１６から排出された冷媒は、膨張弁１９ｂを通り、温熱用熱媒体熱交換器２２に流入されずに、膨張弁３９によって膨張されて低温低圧の二相冷媒となる。そして、膨張弁３９によって膨張された冷媒は、冷媒流路切替弁４０を出た高温高圧のガスと混合して過熱ガスとなって、アキュームレータ１８を介して、圧縮機１１に吸入される。
【００９８】
このようにして、冷媒が、圧縮機１１、四方弁１３、空気熱交換器１６、膨張弁１９ｂ、膨張弁３９、アキュームレータ１８の順に通って循環することにより、冷媒回路が構成される。
【００９９】
次に、第３デフロストモードについて説明する。第３デフロストモードは、暖房主体モードから冷房主体モードへ切り替えて、空気熱交換器１６の除霜を行うモードである。付言すると、暖房主体モードでの運転中に、空気熱交換器１６の除霜要求が発生した場合（例えば、空気熱交換器１６の出口側の冷媒温度が予め定められた閾値を下回った場合）に、暖房主体モードから冷房主体モードに切り替えられる。
【０１００】
暖房主体モードでは、温熱用熱媒体熱交換器２２にて放熱して冷やされた冷媒が、膨張弁１９ｂを介して、蒸発器として作用する空気熱交換器１６に流入する。これにより、空気熱交換器１６の温度が低下し、空気熱交換器１６の表面等に霜が付着する場合がある。一方、冷房主体モードでは、圧縮機１１により圧縮された高温高圧のガス冷媒が、四方弁１３を介して、凝縮器として作用する空気熱交換器１６に流入する。そこで、暖房主体モードから冷房主体モードに切り替えることで、冷媒から空気熱交換器１６に放熱され、空気熱交換器１６の表面等に付着した霜が除去されることとなる。
【０１０１】
さらに説明すると、第３デフロストモードでは、暖房主体モードから冷房主体モードに切り替えることで、暖房負荷に供給される温熱が小さくなる場合はあるが、暖房主体モードから継続して、暖房負荷への温熱の供給及び冷房負荷への冷熱の供給が行われる。
【０１０２】
＜凍結防止制御の説明＞
次に、本実施の形態に係る空気調和システム１における凍結防止の制御について説明する。例えば、圧縮機１１やポンプ２３、ポンプ２４等が停止し、冷媒及び熱媒体が循環していないような場合には、外気温度の低下に伴い、熱媒体が凍結してしまう場合がある。熱媒体が凍結すると、温熱用熱媒体熱交換器２２や冷熱用熱媒体熱交換器２１、温熱用熱媒体配管４、冷熱用熱媒体配管３等が破損してしまう場合がある。そこで、熱媒体の凍結を防止するための凍結防止制御を行う。
【０１０３】
図１１は、凍結防止制御を行う場合の空気調和システム１の構成例を示す図である。図１１に示す構成では、図１に示す構成に加えて、温熱用熱媒体配管４にバイパス回路４ａ、冷熱用熱媒体配管３にバイパス回路３ａが設けられる。
【０１０４】
付言すると、温熱用熱媒体配管４において、温熱用熱媒体熱交換器２２の熱媒体流路の出口側の途中から分岐して、ポンプ２４の入口側に合流するバイパス回路４ａ（第１バイパス回路の一例）が設けられる。また、このバイパス回路４ａ上にバイパス弁４１が設けられる。言い換えると、温熱用熱媒体配管４において、温熱用熱媒体熱交換器２２の出口側とポンプ２４の入口側とが、バイパス弁４１を介してバイパス接続される。バイパス弁４１は、第１バイパス弁の一例であり、通常は全閉にされる。
【０１０５】
また、冷熱用熱媒体配管３において、冷熱用熱媒体熱交換器２１の熱媒体流路の出口側の途中から分岐して、ポンプ２３の入口側に合流するバイパス回路３ａ（第２バイパス回路の一例）が設けられる。また、このバイパス回路３ａ上にバイパス弁４２が設けられる。言い換えると、冷熱用熱媒体配管３において、冷熱用熱媒体熱交換器２１の熱媒体流路の出口側とポンプ２３の熱媒体流路の入口側とが、バイパス弁４２を介してバイパス接続される。バイパス弁４２は、第２バイパス弁の一例であり、通常は全閉にされる。
【０１０６】
凍結防止制御では、例えば、圧縮機１１を停止させ、冷媒及び熱媒体が循環していない状況下で、温度センサ３１ｈにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合に、バイパス弁４１を開き、ポンプ２４の運転を開始する。バイパス弁４１を開き、ポンプ２４の運転を開始することにより、図中の破線の矢印のように、温熱用熱媒体配管４において、熱媒体が、ポンプ２４、温熱用熱媒体熱交換器２２、バイパス弁４１の順に通って循環する。このように熱媒体を循環させることにより、温熱用熱媒体配管４の熱媒体の温度が均一化される。そして、ポンプ２４からの入熱により、温度が下がった部分の熱媒体の温度を上げて、熱媒体の凍結が抑制される。なお、ここでの予め定められた閾値は、例えば、熱媒体の凍結温度よりも少し高い温度に設定される。より具体的には、例えば、熱媒体が水の場合は、凍結温度である０℃よりも少し高い３℃等に設定される。
【０１０７】
また、熱媒体の循環を開始した後、温度センサ３１ｈにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値以上になった場合、ポンプ２４の運転を再び停止してもよい。また、熱媒体の循環を開始した後、例えば５分間などの予め定められた時間経過後に、温度センサ３１ｈにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値以上である場合に、ポンプ２４の運転を再び停止することとしてもよい。
【０１０８】
冷熱用熱媒体配管３における熱媒体についても同様に、凍結防止制御が行われる。即ち、例えば、圧縮機１１を停止させ、冷媒及び熱媒体が循環していない状況下で、温度センサ３１ｇにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値を下回った場合に、バイパス弁４２を開き、ポンプ２３の運転を開始する。バイパス弁４２を開き、ポンプ２３の運転を開始することにより、図中の破線の矢印のように、冷熱用熱媒体配管３において、熱媒体が、ポンプ２３、冷熱用熱媒体熱交換器２１、バイパス弁４２の順に通って循環する。このように熱媒体を循環させることにより、冷熱用熱媒体配管３における熱媒体の凍結が抑制される。なお、ここでの予め定められた閾値も、温熱用熱媒体配管４の場合と同様に、例えば、熱媒体の凍結温度よりも少し高い温度に設定される。
【０１０９】
また、熱媒体の循環を開始した後、温度センサ３１ｇにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値以上になった場合、ポンプ２３の運転を再び停止してもよい。また、熱媒体の循環を開始した後、例えば５分間などの予め定められた時間経過後に、温度センサ３１ｇにより検出される熱媒体の温度が予め定められた閾値以上である場合に、ポンプ２３の運転を再び停止することとしてもよい。
【０１１０】
＜ウォータバイパスデフロスト制御の説明＞
次に、本実施の形態に係る空気調和システム１におけるウォータバイパスデフロスト制御について説明する。ウォータバイパスデフロスト制御は、暖房モード、暖房主体モードの場合に行われる。このウォータバイパスデフロスト制御では、温熱用熱媒体配管４と冷熱用熱媒体配管３とをバイパス接続して熱媒体を循環させることにより、空気熱交換器１６の除霜が行われる。
【０１１１】
図１２は、ウォータバイパスデフロスト制御を行う場合の空気調和システム１の構成例を示す図である。図１２に示す構成では、図１に示す構成に加えて、温熱用熱媒体配管４と冷熱用熱媒体配管３とを接続するバイパス回路が設けられる。
【０１１２】
付言すると、温熱用熱媒体配管４において温熱用熱媒体熱交換器２２の熱媒体流路の出口側の途中から分岐して、冷熱用熱媒体配管３のポンプ２３の熱媒体流路の入口側に合流するバイパス回路４ｂ（第３バイパス回路の一例）が設けられる。さらに、このバイパス回路上に、第３バイパス弁の一例としてのバイパス弁４３が設けられる。
また、温熱用熱媒体配管４におけるバイパス回路４ｂの分岐点と暖房負荷側とを接続する温熱用熱媒体配管４上に、第１流量調整弁の一例としてのバイパス弁４４が設けられる。さらに、冷熱用熱媒体配管３におけるバイパス回路４ｂの合流点と冷房負荷側とを接続する冷熱用熱媒体配管３上に、第２流量調整弁の一例としてのバイパス弁４５が設けられる。
【０１１３】
また、冷熱用熱媒体配管３において冷熱用熱媒体熱交換器２１の熱媒体流路の出口側の途中から分岐して、ポンプ２４の熱媒体流路の入口側に合流するバイパス回路３ｂ（第４バイパス回路）が設けられる。さらに、このバイパス回路３ｂ上に、第４バイパス弁の一例としてのバイパス弁４６が設けられる。
また、冷熱用熱媒体配管３におけるバイパス回路３ｂの分岐点と冷房負荷側とを接続する冷熱用熱媒体配管３上に、第３流量調整弁の一例としてのバイパス弁４７が設けられる。さらに、温熱用熱媒体配管４におけるバイパス回路３ｂの合流点と暖房負荷側とを接続する温熱用熱媒体配管４上に、第４流量調整弁の一例としてのバイパス弁４８が設けられる。
【０１１４】
ここで、バイパス弁４３及びバイパス弁４６は、通常は全閉にされる。また、バイパス弁４４、バイパス弁４５、バイパス弁４７、バイパス弁４８は、通常は全開にされる。
【０１１５】
ウォータバイパスデフロスト制御では、暖房モード又は暖房主体モードでの運転中に、空気熱交換器１６の除霜要求が発生した場合（例えば、空気熱交換器１６の出口側の冷媒温度が予め定められた閾値を下回った場合）に、冷房主体モードに切り替えられる。言い換えると、空気熱交換器１６及び温熱用熱媒体熱交換器２２を凝縮器として作用させ、冷熱用熱媒体熱交換器２１を蒸発器として作用させる。また、バイパス弁４３及びバイパス弁４６を開き、バイパス弁４４、バイパス弁４５、バイパス弁４７、バイパス弁４８を全閉とする。
【０１１６】
ここで、ポンプ２３、ポンプ２４を運転させることにより、冷熱用熱媒体熱交換器２１から排出された熱媒体は、図中の破線の矢印のように、バイパス弁４６、ポンプ２４を通って、温熱用熱媒体熱交換器２２に流入される。温熱用熱媒体熱交換器２２において、熱媒体は冷媒に温められて温度が上昇し、バイパス弁４３、ポンプ２３を通って、冷熱用熱媒体熱交換器２１に流入される。冷熱用熱媒体熱交換器２１において、熱媒体は冷媒に冷やされて温度が低下する。
【０１１７】
このように熱媒体を循環させることにより、冷熱用熱媒体配管３及び温熱用熱媒体配管４を循環する熱媒体の温度は、予め定められた範囲内に保たれるように調節される。付言すると、熱媒体を循環させることにより、温熱用熱媒体熱交換器２２において冷媒から熱媒体に供給される熱量と、冷熱用熱媒体熱交換器２１において熱媒体から冷媒に供給される熱量とが等しくなるように制御される。このような熱平衡状態になると、ヒートポンプサイクルの原理から、圧縮機１１により圧縮されて冷媒に加えられた熱量（即ち、圧縮機１１に投入された電力に相当する熱量）が、そのまま空気熱交換器１６へ供給される。そして、空気熱交換器１６の表面等に付着した霜が除去される。付言すると、空気熱交換器１６を除霜するにあたって熱媒体についての熱容量の制限はなく、冷熱用熱媒体配管３や温熱用熱媒体配管４の配管量が少ない現場でも安定的に除霜が行われる。
【０１１８】
また、このように熱媒体を循環させることにより、熱媒体の水量にかかわらず、空気熱交換器１６の除霜が行われる。さらに、熱媒体の温度変化が抑制されるため、暖房負荷側及び冷房負荷側の温度変化も抑制される。
【０１１９】
＜過冷却度制御の説明＞
次に、本実施の形態に係る空気調和システム１における過冷却度の制御について説明する。なお、過冷却度制御は、暖房モードの場合に行われる。
【０１２０】
図１３は、過冷却度制御を行う場合の空気調和システム１の構成例を示す図である。図１３に示す構成では、図１に示す構成に加えて、温度センサ３５、圧力センサ３６、冷媒流量調整弁３７が設けられる。温度センサ３５、圧力センサ３６は、温熱用熱媒体熱交換器２２の冷媒の出口側（暖房運転時における冷媒の出口側）に設けられる。さらに説明すると、温度センサ３５、圧力センサ３６は、温熱用熱媒体熱交換器２２から空気熱交換器１６に向かう途中で２つに分岐する分岐点までの間に設けられる。また、冷媒流量調整弁３７は、図６の構成と同様に、冷熱用熱媒体熱交換器２１からアキュームレータ１８に向かう冷媒配管２において、冷熱用熱媒体熱交換器２１の冷媒流路の出口側に設けられる。
【０１２１】
そして、過冷却度制御では、温熱用熱媒体熱交換器２２の出口側の冷媒の過冷却度ＳＣが予め定められた範囲内の値になるように（過冷却度ＳＣが予め定められた範囲内で維持されるように）、膨張弁１９ａ及び冷媒流量調整弁３７の開度が制御される。言い換えると、過冷却度制御では、過冷却度ＳＣが予め定められた目標過冷却度の値になるように、膨張弁１９ａ及び冷媒流量調整弁３７の開度が制御される。
【０１２２】
より具体的には、温熱用熱媒体熱交換器２２の冷媒流路の出口側に配置された温度センサ３５により、冷媒の温度が検出される。また、温熱用熱媒体熱交換器２２の冷媒流路の出口側に配置された圧力センサ３６により、冷媒の圧力が検出される。さらに、検出された冷媒の圧力が、冷媒の凝縮温度に対応する飽和温度に換算される。この冷媒の飽和温度と、温度センサ３５により検出された冷媒の温度との差を求めることによって、過冷却度ＳＣが計算される。そして、計算された過冷却度ＳＣが予め定められた範囲内の値になるように、膨張弁１９ａ及び冷媒流量調整弁３７の開度が制御される。
【０１２３】
さらに説明すると、過冷却度ＳＣが予め定められた範囲を超えた場合（即ち、予め定められた範囲の上限値を超えた場合）には、膨張弁１９ａを開いて冷媒流量調整弁３７を閉じるように制御される。言い換えると、過冷却度ＳＣが予め定められた範囲を超えた場合には、膨張弁１９ａの開度を大きくして、冷媒流量調整弁３７の開度を小さくするように制御される。なお、本実施の形態において、予め定められた範囲の上限値は、第１の閾値の一例として用いられる。
【０１２４】
一方、過冷却度ＳＣが予め定められた範囲を下回った場合（即ち、予め定められた範囲の下限値を下回った場合）には、膨張弁１９ａを閉じて冷媒流量調整弁３７を開くように制御される。言い換えると、過冷却度ＳＣが予め定められた範囲を下回った場合には、膨張弁１９ａの開度を小さくして、冷媒流量調整弁３７の開度を大きくするように制御される。なお、本実施の形態において、予め定められた範囲の下限値は、第２の閾値の一例として用いられる。
【０１２５】
例えば、暖房モードにおいて、冷媒配管２に充填された冷媒量（即ち、冷媒配管２を循環する冷媒の量）が過剰になると、温熱用熱媒体熱交換器２２の出口側の冷媒の過冷却度ＳＣが上昇する。そこで、過冷却度ＳＣが予め定められた範囲を超えた場合には、冷媒配管２の冷媒量が過剰であるとして、中間ユニット２０の制御装置２５は、膨張弁１９ａの開度を大きくするとともに、冷媒流量調整弁３７の開度を小さくするように制御する。このような制御により、冷媒配管２の冷媒は、暖房モードで熱交換器として利用していない冷熱用熱媒体熱交換器２１に貯留される。冷媒配管２の過剰な冷媒が冷熱用熱媒体熱交換器２１に貯留されると、過冷却度ＳＣは低下し、予め定められた範囲内に維持される。
【０１２６】
また、例えば、暖房モードにおいて、冷媒配管２に充填された冷媒量（即ち、冷媒配管２を循環する冷媒の量）が不足すると、温熱用熱媒体熱交換器２２の出口側の冷媒の過冷却度ＳＣが低下する。そこで、過冷却度ＳＣが予め定められた範囲を下回った場合には、冷媒配管２の冷媒量が不足しているとして、中間ユニット２０の制御装置２５は、膨張弁１９ａの開度を小さくするとともに、冷媒流量調整弁３７の開度を大きくするように制御する。このような制御により、冷熱用熱媒体熱交換器２１に貯留されている冷媒が冷媒配管２に供給される。冷熱用熱媒体熱交換器２１の冷媒が冷媒配管２に供給されると、過冷却度ＳＣは上昇し、予め定められた範囲内に維持される。
【０１２７】
このようにして、空気調和システム１は、温熱用熱媒体熱交換器２２の出口側の冷媒の過冷却度ＳＣを算出し、算出した過冷却度ＳＣが予め定められた範囲内に維持されるように、膨張弁１９ａ及び冷媒流量調整弁３７の開度を制御する。過冷却度ＳＣを基に膨張弁１９ａ及び冷媒流量調整弁３７の開度を制御することにより、冷媒配管２の冷媒の流量が調整され、暖房負荷側に対して温熱が安定して供給されるようになる。
【０１２８】
なお、本実施の形態では、室外ユニット１０と中間ユニット２０とを別の筐体に収蔵することとしたが、室外ユニット１０と中間ユニット２０とを１つの筐体に収蔵してもよい。
【０１２９】
また、本発明の実施の形態を実現するプログラムは、通信手段により提供することはもちろん、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することも可能である。
【０１３０】
なお、上記では種々の制御、実施形態および変形例を説明したが、これらの制御や実施形態、変形例どうしを組み合わせて構成してももちろんよい。
また、本開示は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１…空気調和装置、２…冷媒配管、２ａ…バイパス回路、３…冷熱用熱媒体配管、３ａ，３ｂ…バイパス回路、４…温熱用熱媒体配管、４ａ，４ｂ…バイパス回路、１０…室外ユニット、１１…圧縮機、１２…制御装置、１３…四方弁、１４…逆止弁、１５…電磁弁、１６…空気熱交換器、１９ａ，１９ｂ…膨張弁、２０…中間ユニット、２１…冷熱用熱媒体熱交換器、２２…温熱用熱媒体熱交換器、２３，２４…ポンプ、２５…制御装置、３１ｇ，３１ｈ，３５…温度センサ、３３，３６…圧力センサ、３７…冷媒流量調整弁、３９…膨張弁、４０…冷媒流路切替弁、４１〜４８…バイパス弁
【図１】
2018124046.tif 000003
【図２】
2018124046.tif 000004
【図３】
2018124046.tif 000005
【図４】
2018124046.tif 000006
【図５】
2018124046.tif 000007
【図６】
2018124046.tif 000008
【図７】
2018124046.tif 000009
【図８】
2018124046.tif 000010
【図９】
2018124046.tif 000011
【図１０】
2018124046.tif 000012
【図１１】
2018124046.tif 000013
【図１２】
2018124046.tif 000014
【図１３】
2018124046.tif 000015