(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温熱または冷熱を発生させ、冷媒に搬送させる熱源ユニットと、
前記冷媒が前記熱源ユニットから搬送した前記温熱または前記冷熱を熱交換して熱負荷に供給する熱利用ユニットと、
前記熱源ユニットと熱利用ユニットとの間を接続し、前記熱源ユニット側から前記熱利用ユニット側に前記冷媒が流れる往配管と、
前記熱源ユニットと熱利用ユニットとの間をそれぞれ並列に接続し、前記熱利用ユニット側から前記熱源ユニット側に前記冷媒が流れる複数の配管を有する復配管と、
前記復配管の少なくとも１つの前記配管に設置され、前記復配管を通過する冷媒量を制御する開閉装置と、
冷房運転時には前記開閉装置を開放し、暖房運転時には前記開閉装置を閉止する制御を行う制御装置と
を備える空気調和装置。
【請求項２】
前記熱源ユニットは、前記冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒と熱源流体との熱交換を行う熱源側熱交換器と、前記冷媒の流路を切り替える第１の流路切替装置および第２の流路切替装置と、前記冷媒を減圧する第１の絞り装置とを有し、
前記制御装置は、
前記熱源ユニット内において、前記冷房運転時には、前記冷媒が、前記圧縮機、前記第１の流路切替装置、前記熱源側熱交換器、前記第１の絞り装置、前記第２の流路切替装置、前記第１の流路切替装置の順に流れて前記往配管を通過し、前記復配管を通過した前記冷媒が、前記第２の流路切替装置を流れて前記圧縮機に戻る流路とし、
暖房運転時には、前記冷媒が、前記圧縮機、前記第１の流路切替装置の順に流れて前記往配管を通過し、前記復配管を通過した前記冷媒は、前記第２の流路切替装置、前記第１の絞り装置、前記第１の流路切替装置、前記熱源側熱交換器、前記第２の流路切替装置を流れて前記圧縮機に戻る流路とする前記第１の流路切替装置および前記第２の流路切替装置の切替制御を行う請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
一端が、前記第２の流路切替装置と前記第１の絞り装置との間を接続する配管に接続され、他端が、前記第２の流路切替装置と前記圧縮機との間を接続する配管とに接続される配管であるバイパス回路と、
前記バイパス回路に配設され、冷媒量を調整する第２の絞り装置と、
前記冷房運転において、前記第２の絞り装置を通過して前記バイパス回路を流れる前記冷媒と前記第２の流路切替装置から前記第１の流路切替装置に流れる前記冷媒とを熱交換する冷媒間熱交換器と
を備える請求項２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記復配管は、前記開閉装置が設置された前記配管と前記開閉装置が設置されていない前記配管との配管径が異なる請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記復配管は、前記開閉装置が設置された前記配管に逆止弁を備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記冷媒は、非共沸混合冷媒である請求項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】
前記熱利用ユニットは、
前記往配管および前記復配管と接続し、前記冷媒と前記冷媒とは異なる熱媒体とを熱交換する中間熱交換器と、
前記熱媒体を送り出すポンプと、
前記熱媒体と空調対象空間に係る空気との熱交換を行う１または複数の利用側熱交換器と、
前記利用側熱交換器に対応して設置され、前記利用側熱交換器を通過する前記熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置と
を接続して構成し、前記熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を備え、
前記ポンプは、前記中間熱交換器内において、前記冷媒の流れと対向して前記熱媒体を送り出す向きに設置される請求項１〜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】
前記熱利用ユニットは、
前記冷媒と前記冷媒とは異なる熱媒体とを熱交換する第１の中間熱交換器および第２の中間熱交換器と、
前記第１の中間熱交換器および前記第２の中間熱交換器にそれぞれ対応して設置され、前記熱媒体を送り出す第１のポンプおよび第２のポンプと、
前記熱媒体と空調対象空間に係る空気との熱交換を行う１または複数の利用側熱交換器と、
前記第１の中間熱交換器および前記第２の中間熱交換器と前記利用側熱交換器との間に設置され、前記熱媒体の循環経路を切り替える複数の熱媒体流路切替装置と
を接続して構成し、前記熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、
前記冷媒の圧力および冷媒量を調整する冷媒流量調整装置を備え、
前記冷媒が通過する配管は、前記往配管、前記第１の中間熱交換器、前記冷媒流量調整装置、前記第２の中間熱交換器および前記復配管の順に接続され、
前記第１のポンプおよび前記第２のポンプは、前記第１の中間熱交換器および前記第２の中間熱交換器内において、前記冷媒の流れと対向して前記熱媒体を送り出す向きに設置される請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記熱利用ユニットは、
前記冷媒と空調対象空間に係る空気との熱交換を行う１または複数の利用側熱交換器と、
前記利用側熱交換器の冷媒入口側に設置され、前記冷媒の圧力および冷媒量を調整する第１の室内絞り装置と、
前記利用側熱交換器の冷媒出口側に設置され、前記冷媒の圧力および冷媒量を調整する第２の室内絞り装置とを備える請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記熱利用ユニットは、
ガス状の前記冷媒と液状の前記冷媒とを分離する気液分離器と、
通過する前記冷媒を減圧し、冷媒量を調整する冷媒流量調整装置と、
前記冷媒流量調整装置を通過した前記冷媒との熱交換により液状の前記冷媒を過冷却する冷媒間熱交換器と、
前記冷媒と空調対象空間に係る空気との熱交換を行う１または複数の利用側熱交換器と、
前記利用側熱交換器の冷媒入口側に設置され、前記冷媒の圧力および冷媒量を調整する第１の室内絞り装置と、
前記利用側熱交換器の冷媒出口側に設置され、前記冷媒の圧力および冷媒量を調整する第２の室内絞り装置と、
前記利用側熱交換器に流入させる前記冷媒の状態により流路を切り替える複数の冷媒流路切替装置と
を備える請求項１〜請求項６のいずれか一項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、空気調和装置に関するものである。特に、冷媒循環回路における構成の改良に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器などを有して冷媒循環回路を構成し、冷媒を循環させて、暖房運転および冷房運転を行い、対象空間となる室内の空気調和を行う空気調和装置がある。ここで、暖房運転および冷房運転時の熱交換器内を通過する冷媒の冷媒流れ方向が、熱利用流体である室内空気の風下側から風上側になるような流れ（以下、対向流という）に冷媒循環回路を構成した空気調和装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。冷媒流れ方向が熱利用流体と対向する対向流となることで、熱交換器内の熱交換効率を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０８５８８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された空気調和装置では、室内熱交換器、室外熱交換器、六方弁、圧縮機および絞り装置を備え、暖房運転および冷房運転時とも、室内熱交換器内における冷媒流れ方向が対向流になるように冷媒循環回路を構成している。【０００５】
ここで、特許文献１に記載された空気調和装置は、利用側熱交換器において、冷媒流れ方向が対向流となる。しかしながら、特許文献１に記載された空気調和装置においては、冷房運転時における圧力損失低減のために配管が太管となる。このため、暖房運転時に液状の冷媒である液冷媒が流れるため、冷媒使用量が増大していた。特に、冷媒として非共沸混合冷媒を用いた場合には、性能が低下する可能性がある。【０００６】
この発明は、上記の課題を解決するため、暖房運転および冷房運転など、運転にかかわらず、熱交換などを効率よく行うことができる空気調和装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る空気調和装置は、温熱または冷熱を発生させ、冷媒に搬送させる熱源ユニットと、冷媒が熱源ユニットから搬送した温熱または冷熱を熱交換して熱負荷に供給する熱利用ユニットと、熱源ユニットと熱利用ユニットとの間を接続し、熱源ユニット側から熱利用ユニット側に冷媒が流れる往配管と、熱源ユニットと熱利用ユニットとの間をそれぞれ並列に接続し、熱利用ユニット側から熱源ユニット側に冷媒が流れる複数の配管を有する復配管と、復配管の少なくとも１つの配管に設置され、復配管を通過する冷媒量を制御する開閉装置と、冷房運転時には開閉装置を開放し、暖房運転時には開閉装置を閉止する制御を行う制御装置とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、熱源ユニット側から利用ユニット側に冷媒が流れる往配管と利用ユニット側から熱源ユニット側に冷媒が流れる復配管とを備える。このため、暖房運転および冷房運転において、利用ユニットにおいて冷媒が流れる方向を一定にして、利用ユニットにおける冷媒との熱交換を対向流とするで、利用ユニットにおける効率を高めることができる。このとき、復配管が複数の配管を有し、少なくとも１つの配管に開閉装置を設置する。そして、制御装置が、開閉装置を閉止する制御を行うことで、復配管全体として流路面積を減少させることができる。このため、暖房運転時に開閉装置を閉止することで、使用する冷媒量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。
【図２】この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における熱源側熱交換器１３内の温度分布の一例について説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における中間熱交換器２１ａ内の温度分布の一例について説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における冷媒間熱交換器４２内の温度分布の一例について説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転時における熱源側熱交換器１３内の温度分布の一例について説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転時における中間熱交換器２１ａ内の温度分布の一例について説明する図である。
【図９】この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒間熱交換器４２内の温度分布の一例について説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における空気調和装置の全冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態２における空気調和装置の冷房運転時における中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂ内の温度分布の一例について説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態２における空気調和装置の全暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態２における空気調和装置の全暖房運転時における中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂ内の温度分布の一例について説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態２における空気調和装置の冷房主体運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態２における空気調和装置の暖房主体運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図１７】この発明の実施の形態３に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。
【図１８】この発明の実施の形態３における空気調和装置の冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図１９】この発明の実施の形態３における空気調和装置の暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図２０】この発明の実施の形態４に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。
【図２１】この発明の実施の形態４における空気調和装置の冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【図２２】この発明の実施の形態４における空気調和装置の暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態に係る空気調和装置について図面を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、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。そして、温度、圧力などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低などが定まっているものではなく、装置および機器などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。
【００１１】
実施の形態１．
［空気調和装置］
図１は、この発明の実施の形態１に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。この実施の形態の例の空気調和装置１００は、室外機１、冷媒と冷媒とは異なる熱を搬送する媒体（以下、熱媒体という）との熱交換を行って、熱伝達の中継を行う中継装置となる中継機２および複数の室内機３を、それぞれ別体のユニットとして有する。室外機１、中継機２、往配管４ａ並びに復配管４ｂおよび復配管４ｃとで接続されることで形成される冷媒循環回路と、中継機２と室内機３が熱媒体配管５で接続されることで形成される熱媒体循環回路を有する。ここで、図１では、２台の室内機３ａおよび室内機３ｂが、中継機２に接続されている例を示しているが、室内機３は、２台以上であってもよい。
【００１２】
特に限定するものではないが、ここでは、冷媒として、非共沸混合冷媒を用いるものとする。非共沸混合冷媒とは、複数成分の冷媒を混合した冷媒のうち、蒸発および凝縮すると組成が変化する冷媒である。非共沸混合冷媒では、組成の変化に伴って、気液二相状態が同一圧力下においても一定の温度とならない。このため、熱交換器において、たとえば、凝縮開始温度（露点）よりも凝縮終了温度（沸点）が低くなる。露点と沸点との温度変化幅は、温度勾配となる。非共沸混合冷媒以外にも、単体冷媒、共沸混合冷媒または擬似共沸混合冷媒などを用いることができる。
【００１３】
［室外機１］
室外機１は、たとえば、空調対象空間となる部屋の外部に設置され、空気調和に係る熱を外部に排熱または供給する熱源ユニットとなる。室外機１は、たとえば、圧縮機１１、第１の流路切替装置１２、熱源側熱交換器１３、第２の流路切替装置１４、第１の絞り装置１５、アキュムレーター１９、バイパス回路４０、第２の絞り装置４１および冷媒間熱交換器４２が搭載されており、これらの機器が配管で接続されている。また、室外機１には、熱源側熱交換器１３に送風を行う送風機である室外ファン１３１が搭載されている。
【００１４】
圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧の状態にして吐出する。実施の形態１の圧縮機１１は、たとえば、容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成されている。ここで、実施の形態１の圧縮機１１は、たとえば、低圧シェル構造および高圧シェル構造の圧縮機を用いることができる。低圧シェル構造とは、密閉容器内に圧縮室を有し、密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気となって、密閉容器内の低圧冷媒を圧縮室に吸入して圧縮する構造である。また、高圧シェル構造とは、密閉容器内が高圧の冷媒圧雰囲気になり、圧縮機吸入部に接続された配管内の低圧冷媒を圧縮室に吸入して圧縮し、密閉容器内を経て吐出する構造である。
【００１５】
第１の流路切替装置１２は、たとえば、四方弁などで構成される。冷房運転における冷媒流路と暖房運転における冷媒流路を切り替えて、凝縮器またはガスクーラとして作用する熱交換器を切り替える装置である。第１の流路切替装置１２は、圧縮機１１の吐出側、熱源側熱交換器１３、第１の絞り装置１５および往配管４ａと接続されている。そして、第１の流路切替装置１２は、冷房運転時には、圧縮機１１の吐出側と熱源側熱交換器１３が連通し、第１の絞り装置１５と往配管４ａとが連通するように、冷媒循環回路の流路を冷却用流路に切り替える。冷却用流路の場合には、熱源側熱交換器１３は、凝縮器またはガスクーラとして作用する。一方、第１の流路切替装置１２は、暖房運転時には、圧縮機１１の吐出側と往配管４ａとが連通し、熱源側熱交換器１３と第１の絞り装置１５とが連通するように、冷媒循環回路の流路を加熱用流路に切り替える。加熱用流路の場合には、中間熱交換器２１ａは、凝縮器またはガスクーラとして作用する。
【００１６】
熱源側熱交換器１３は、室外空気と冷媒とを熱交換させる。ここで、熱源側熱交換器１３は、冷房運転時には凝縮器またはガスクーラとして機能し、暖房運転時には蒸発器として機能する。室外ファン１３１は、熱源側熱交換器１３に室外空気を供給する。ここでは、室外空気が、熱源側熱交換器１３において、冷媒との熱交換対象となる熱源流体となる。ただし、これに限定するものではなく、水などが熱源流体であってもよい。
【００１７】
第２の流路切替装置１４は、たとえば、四方弁などで構成される。冷房運転における冷媒流路と暖房運転における冷媒流路とを切り替えて、蒸発器として作用する熱交換器を切り替える装置である。第２の流路切替装置１４は、圧縮機１１の吸入側、熱源側熱交換器１３、第１の絞り装置１５並びに復配管４ｂおよび復配管４ｃと接続されている。そして、第２の流路切替装置１４は、冷房運転時には、圧縮機１１の吸入側と復配管４ｂおよび復配管４ｃとが連通し、熱源側熱交換器１３と第１の絞り装置１５とが連通するように、冷媒循環回路の流路を冷却用流路に切り替える。冷却用流路の場合には、中間熱交換器２１ａは、蒸発器として作用する。一方、第２の流路切替装置１４は、暖房運転時には、圧縮機１１の吸入側と熱源側熱交換器１３とが連通し、第１の絞り装置１５と復配管４ｂおよび復配管４ｃとが連通するように、冷媒循環回路の流路を加熱用流路に切り替える。加熱用流路の場合には、熱源側熱交換器１３は、蒸発器として作用する。ここで、実施の形態１では、第２の流路切替装置１４は、四方弁などで構成されるが、たとえば、二方弁を組み合わせるなどして構成されたものでもよい。
【００１８】
また、実施の形態１の空気調和装置１００は、室外機１と中継機２との間を接続する接続配管として、往配管４ａ並びに復配管４ｂおよび復配管４ｃを有する。往配管４ａは、一端が第１の流路切替装置１２と接続され、他端は中間熱交換器２１ａの冷媒入口側と接続されている。復配管４ｂおよび復配管４ｃは、一端が第２の流路切替装置１４と接続され、他端は中間熱交換器２１ａの冷媒出口側配管と接続されている。復配管４ｂと復配管４ｃとは、室外機１と中継機２との間で並列な接続関係にある。
【００１９】
往配管４ａは、冷房運転中には低圧の二相冷媒が流れ、暖房運転中には高圧のガス冷媒が流れる冷媒流路として機能する。また、往配管４ａを流動する冷媒は、運転状態にかかわらず、室外機１から中継機２の方向へ流れる。復配管４ｂは、冷房運転中には低圧の二相冷媒またはガス冷媒が流れ、暖房運転中には高圧の液冷媒が流れる冷媒流路として機能する。復配管４ｂは、復配管４ｃよりも大口径の配管であってもよい。また、復配管４ｃは、復配管４ｂと同様に、冷房運転中には低圧の二相冷媒またはガス冷媒が流れ、暖房運転中には高圧の液冷媒が流れる冷媒流路として機能する。復配管４ｃの配管径は、復配管４ｂよりも大口径のものであってもよい。また、復配管４ｂと復配管４ｃとの配管が同一サイズであってもよい。ここで、復配管４ｂおよび復配管４ｃを流動する冷媒は、運転状態にかかわらず、中継機２から室外機１の方向へ流れる。
【００２０】
第１の絞り装置１５は、冷媒を減圧し、膨張させる減圧弁または膨張弁としての機能を有する装置である。第１の絞り装置１５は、たとえば、電子式膨張弁などのように、開度を制御可能なもので構成されるとよい。第１の絞り装置１５は、第１の流路切替装置１２と第２の流路切替装置１４との間の配管に配設されている。また、アキュムレーター１９は、圧縮機１１の吸入側である吸入部に設けられている。アキュムレーター１９は、冷媒循環回路内の余剰冷媒を蓄える。たとえば、暖房運転時と冷房運転時とでは、空気調和に必要な冷媒量が異なる。そこで、アキュムレーター１９は、運転の違いにより発生する余剰冷媒を蓄える。また、アキュムレーター１９は、運転が変化する際、過渡的に発生する余剰冷媒を蓄える。ここで、実施の形態１の空気調和装置１００では、アキュムレーター１９により余剰冷媒を蓄えるが、これに限定するものではない。たとえば、高圧液冷媒を蓄えるレシーバーを設置してもよい。
【００２１】
バイパス回路４０は、高温および高圧の冷媒を一部バイパスして、圧縮機１１の吸入部に流入させる配管である。バイパス回路４０は、一端が第２の流路切替装置１４と第１の絞り装置１５との間の配管に接続され、他端が圧縮機１１と第２の流路切替装置１４との間の配管に接続されている。バイパス回路４０には、第２の絞り装置４１が配設されている。第２の絞り装置４１は、冷媒を減圧し、膨張させる減圧弁または膨張弁としての機能を有する装置である。第２の絞り装置４１は、たとえば、電子式膨張弁などのように、開度を制御可能なもので構成されるとよい。冷媒間熱交換器４２は、たとえば、二重管熱交換器などで構成されている。冷媒間熱交換器４２は、第２の流路切替装置１４と第１の絞り装置１５との間を流れる中温および高圧の冷媒と、第２の絞り装置４１を流出したバイパス回路４０を流れる低温および低圧の冷媒とを熱交換させ、中温および高圧の冷媒を過冷却する。
【００２２】
また、室外機１は、高圧検出センサー７３、吐出温度センサー７１、吸入温度センサー７２、低圧検出センサー７４、冷媒間熱交換器出口温度センサー７６および外気温度センサー７５を有する。高圧検出センサー７３は、圧縮機１１の吐出側における冷媒の圧力である高圧圧力を検出するセンサーである。吐出温度センサー７１は、圧縮機１１から吐出される高温および高圧の冷媒の温度を検出するセンサーである。吸入温度センサー７２は、圧縮機１１に吸入される低温および低圧の冷媒の温度を検出するセンサーである。低圧検出センサー７４は、圧縮機１１の吸入側における冷媒の圧力である低圧圧力を検出するセンサーである。冷媒間熱交換器出口温度センサー７６は、冷媒間熱交換器４２で熱交換された冷媒の温度を検出するセンサーである。外気温度センサー７５は、熱源側熱交換器１３の空気吸込み部に設けられ、室外機１の周囲の温度を外気温度として検出するセンサーである。
【００２３】
［中継機２］
中継機２は、熱利用ユニットの一部となり、冷媒と熱媒体との間の熱交換を行う。中継機２は、中間熱交換器２１ａ、ポンプ２２ａ、熱媒体送り管６１ａおよび熱媒体戻り管６２ａを有する。たとえば、建物内において、室内機３が設置される空調空間とは別の非空調空間に設置される。
【００２４】
中間熱交換器２１ａは、冷媒を通過させる伝熱部と熱媒体を通過させる伝熱部とを有し、冷媒と熱媒体とによる媒体間の熱交換を行わせる。実施の形態１では、中間熱交換器２１ａは、暖房運転において凝縮器として機能し、冷媒に放熱させて熱媒体を加熱する。一方で、中間熱交換器２１ａは、冷房運転において蒸発器として機能し、冷媒に吸熱させて熱媒体を冷却する。
【００２５】
第１のポンプとなるポンプ２２ａは、熱媒体を加圧して、熱媒体循環回路を循環させる熱媒体送出装置である。ポンプ２２ａは、内蔵するモータ（図示せず）の回転数を一定の範囲内で変化させることで、熱媒体を送り出す流量である吐出流量を変化させることができる。ポンプ２２ａは、中間熱交換器２１ａと熱媒体流量調整装置３２ａとを接続する熱媒体戻り管６２ａに設置される。このため、ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ａに流入する。
【００２６】
開閉装置５２は、たとえば、二方弁などで構成されており、復配管４ｃを開閉するものである。開閉装置５２は、中間熱交換器２１ａの出口側における復配管４ｃに設けられており、中継機２に収容されている。逆止弁２９は、開閉装置５２を閉止したときに、復配管４ｂを通過した冷媒が、復配管４ｃに逆向きに冷媒が流れないようにする。
【００２７】
また、中継機２は、冷媒温度センサー８１および冷媒温度センサー８３並びに熱媒体温度センサー２４ａ、および熱媒体温度センサー２５ｂを有する。冷媒温度センサー８１は、中間熱交換器２１ａの入口側における冷媒の温度を検出するセンサーである。また、冷媒温度センサー８３は、中間熱交換器２１ａの出口側における冷媒の温度を検出するセンサーである。熱媒体温度センサー２４ａは、中間熱交換器２１ａの入口側における熱媒体の温度を検出するセンサーである。また、熱媒体温度センサー２５ａは、中間熱交換器２１ａの出口側における熱媒体の温度を検出するセンサーである。
【００２８】
［室内機］
室内機３ａおよび室内機３ｂは、たとえば、対象空間である部屋の内部に設置され、空調された空気を部屋に供給する。室内機３ａおよび室内機３ｂは、熱利用ユニットの一部となる。室内機３ａおよび室内機３ｂは、熱媒体循環回路の機器として、それぞれ、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂ並びに熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂを有する。
【００２９】
利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂは、熱媒体配管５を介して、中継機２側の機器と接続されている。利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂは、熱負荷となる室内空気と熱媒体とを熱交換させることで、室内空間に供給する暖房用の加熱された空気または冷房用の冷却された空気を生成する。利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂには、それぞれ室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから室内空気が送風される。
【００３０】
熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂは、開口面積を制御することができる二方弁などで構成されている。熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂは、それぞれ、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流れる熱媒体の流量を調整する装置である。熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂは、一方が利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂにそれぞれ対応して接続され、他方が熱媒体配管５に接続されて、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂの熱媒体流路の出口側に設けられている。ここで、熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂが、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂの熱媒体流路の入口側に設置されてもよい。
【００３１】
また、室内機３ａおよび室内機３ｂは、入口側温度センサー３４ａおよび入口側温度センサー３４ｂ並びに出口側温度センサー３５ａおよび出口側温度センサー３５ｂをそれぞれ有する。入口側温度センサー３４ａおよび入口側温度センサー３４ｂは、たとえば、サーミスターなどで構成されている。入口側温度センサー３４ａおよび入口側温度センサー３４ｂは、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する熱媒体の温度を検出するセンサーである。入口側温度センサー３４ａおよび入口側温度センサー３４ｂは、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂにおける熱媒体の入口側の配管に設けられている。出口側温度センサー３５ａおよび出口側温度センサー３５ｂは、たとえば、サーミスターなどで構成されている。出口側温度センサー３５ａおよび出口側温度センサー３５ｂは、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂから流出した熱媒体の温度を検出するセンサーである。出口側温度センサー３５ａおよび出口側温度センサー３５ｂは、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂにおける熱媒体の出口側に設けられている。
【００３２】
制御装置５０は、空気調和装置１００の全体の制御を行う装置である。制御装置５０は、たとえば、アナログ回路、デジタル回路、ＣＰＵまたはこれらのうちの２つ以上の組み合わせを含んで構成されている。制御装置５０は、たとえば、上述した各種センサーにおいて検出された物理量のデータおよびリモコンなどの入力装置からの指示などに基づいて、各種装置および機器を制御し、後述する各運転モードを実行する。たとえば、制御装置５０は、室外機１内の圧縮機１１の駆動周波数、室外ファン１３１の回転数（ＯＮまたはＯＦＦを含む）、第１の流路切替装置１２および第２の流路切替装置１４の切り替えおよび第１の絞り装置１５および第２の絞り装置４１の開度などを制御する。また、制御装置５０は、中継機２内のポンプ２２ａの駆動周波数などの制御を行う。さらに、制御装置５０は、室内機３ａおよび室内機３ｂ内の熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂの開度などの制御を行う。ここで、図１では、制御装置５０が、室外機１内に設けられている場合について例示しているが、これに限定するものではない。制御装置５０は、室外機１、中継機２並びに室内機３ａおよび室内機３ｂのそれぞれに設けられていてもよい。また、制御装置５０は、室内機３ａおよび室内機３ｂのうちの少なくとも一方に設けられていてもよい。
【００３３】
［空気調和装置１００の運転モード］
次に、空気調和装置１００が実行する運転モードについて説明する。空気調和装置１００は、室内機３ａおよび室内機３ｂからの指示に基づいて、冷房運転または暖房運転を実行することができる。次に、各運転モードにおける空気調和装置１００の動作について、冷媒の流れおよび冷媒の状態とともに説明する。
【００３４】
［冷房運転モード］
図２は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図２に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが冷房を行っている冷房運転モードによる冷房運転について説明する。ここで、図２では、理解を容易にするために、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示し、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示してある。
【００３５】
まず、冷媒循環回路側の機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と高温および高圧のガス冷媒とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器１３で冷却された中温および高圧の液冷媒は、第２の流路切替装置１４を介して、冷媒間熱交換器４２に流入する。冷媒間熱交換器４２は、バイパス回路４０を流れる低温および低圧の二相冷媒と第２の流路切替装置１４と第１の絞り装置１５との間を流れる中温および高圧の液冷媒とを熱交換する。中温および高圧の液冷媒は、熱交換により冷却され、低温および高圧の液冷媒となる。冷媒間熱交換器４２で冷却された低温および高圧の液冷媒は、第１の絞り装置１５に流入する。第１の絞り装置１５は、低温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の絞り装置１５で減圧された低温および低圧の二相冷媒は、第１の流路切替装置１２および往配管４ａを介して、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、低温および低圧の二相冷媒と、ポンプ２２ａにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。中間熱交換器２１ａで加熱された低温および低圧のガス冷媒は、復配管４ｂおよび復配管４ｃを通過し、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して圧縮機１１へ再度吸入される。このとき、開閉装置５２は開放されている。
【００３６】
次に、熱媒体循環回路側の機器の動作について、熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２２ａは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、冷媒循環回路側の冷媒による冷熱が熱媒体に伝えられ、冷却された熱媒体は熱媒体送り管６１ａを通過する。熱媒体送り管６１ａを通過した熱媒体は、熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは冷房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂでは、それぞれ室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気と低温の熱媒体とが熱交換される。室内空気は冷却される。低温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂで加熱された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂ、熱媒体配管５並びに熱媒体戻り管６２ａを介して、再度ポンプ２２ａに吸入される。
【００３７】
［冷房運転モード時の熱交換器内温度分布］
図３は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における熱源側熱交換器１３内の温度分布の一例について説明する図である。図３に示す例では、熱源側熱交換器１３が３列で構成された熱交換器である場合について説明する（以下、同様とする）。図３において、横軸は、全伝熱長さに対する伝熱長さ比率を示す。また、縦軸は、冷媒温度および空気温度を示す。ここで、全伝熱長さは、冷媒が熱交換器入口から出口までに流通する流路となる伝熱管の長さを示している（以下、同様とする）。熱源側熱交換器１３に流入した高温および高圧のガス冷媒は、温度の低い空気へ放熱することにより、冷媒温度が低下し、飽和温度に達すると二相冷媒となる。二相状態となった冷媒は、非共沸混合冷媒の特性により、凝縮が進行するにつれて冷媒温度が低下し、液冷媒となる。さらに液状態となった冷媒は、温度の低い空気へ放熱することにより、冷媒温度が低下する。
【００３８】
図４は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における中間熱交換器２１ａ内の温度分布の一例について説明する図である。図４において、横軸は、比エンタルピを示す。また、縦軸は、冷媒温度および熱媒体温度を示す。中間熱交換器２１ａに流入した低温および低圧の二相冷媒は、非共沸混合冷媒の特性により、熱交換の進行とともに温度が上昇し、ガス冷媒となる。ガス冷媒の温度は、熱交換の進行とともに上昇する。一方、中間熱交換器２１ａに流入する熱媒体温度は、熱交換の進行とともに低下する。
【００３９】
図５は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の冷房運転時における冷媒間熱交換器４２内の温度分布の一例について説明する図である。冷媒間熱交換器４２に流入した中温および高圧の液冷媒の温度は、熱交換の進行とともに低下する。冷媒間熱交換器４２に流入した低温および低圧の二相冷媒の温度は、非共沸混合冷媒の特性により、熱交換の進行とともに上昇し、ガス冷媒となる。
【００４０】
［冷房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態１の空気調和装置１００では、冷房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、中間熱交換器２１ａを流れる冷媒は、熱媒体の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる熱媒体との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、バイパス回路４０および冷媒間熱交換器４２において、熱損失なく主流の冷媒流量を低減することで、低圧部の圧力損失を低減することができる。また、復配管４ｂと復配管４ｃとを並列に配置し、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を開状態にすることで、復配管４ｂと復配管４ｃとの両方に冷媒が流れるようにする。このため、低温および低圧の二相冷媒またはガス冷媒が通過する配管の断面積が増大し、圧力損失を低減させることができるので、性能低下を抑制することができる。
【００４１】
［暖房運転モード］
図６は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図６に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが暖房を行っている暖房運転モードについて説明する。ここで、図６では、この実施の形態の理解を容易にするために、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示し、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示してある。
【００４２】
まず、冷媒循環回路側の機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第１の流路切替装置１２および往配管４ａを介して、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、高温および高圧のガス冷媒と、ポンプ２２ａにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。中間熱交換器２１ａで冷却された液冷媒は、復配管４ｂを通過する。ここで、開閉装置５２は閉止しており、復配管４ｃには、冷媒は通過しない。液冷媒は、さらに、第２の流路切替装置１４および冷媒間熱交換器４２を介して、第１の絞り装置１５に流入する。第１の絞り装置１５は、中温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の絞り装置１５で減圧された低温および低圧の二相冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と低温および低圧の二相冷媒とを熱交換する。熱源側熱交換器１３で加熱された低温および低圧のガス冷媒は、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して、圧縮機１１へ再度吸入される。
【００４３】
次に、熱媒体循環回路側の機器の動作について、熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２２ａは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、冷媒循環回路側の冷媒による温熱が熱媒体に伝えられ、加熱された熱媒体は熱媒体送り管６１ａを通過する。熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは暖房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂでは、それぞれ室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気と高温の熱媒体とが熱交換される。このとき、室内空気は加熱される。高温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂで冷却された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂ、熱媒体配管５並びに熱媒体戻り管６２ａを介して、再度ポンプ２２ａに吸入される。
【００４４】
［暖房運転モード時の熱交換器内温度分布］
図７は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転時における熱源側熱交換器１３内の温度分布の一例について説明する図である。図７に示す例では、熱源側熱交換器１３が３列で構成された熱交換器である場合について説明する。図７において、横軸は、全伝熱長さに対する伝熱長さ比率を示す。また、縦軸は、冷媒温度および空気温度を示す。熱源側熱交換器１３に流入した低温および低圧の二相冷媒は、温度の高い空気から吸熱する。低温および低圧の二相冷媒は、非共沸混合冷媒の特性により、熱交換が進行するにつれて冷媒温度が上昇し、ガス冷媒となる。さらにガス状態となった冷媒は、温度の高い空気から吸熱することにより、冷媒温度が上昇する。
【００４５】
図８は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転時における中間熱交換器２１ａ内の温度分布の一例について説明する図である。図８において、横軸は、比エンタルピを示す。また、縦軸は、冷媒温度および熱媒体温度を示す。中間熱交換器２１ａに流入した高温および高圧のガス冷媒は、温度の低い熱媒体へ放熱することにより、冷媒温度が低下し、飽和温度に達すると二相冷媒となる。二相冷媒の温度は、非共沸混合冷媒の特性により、凝縮が進行するにつれて冷媒温度が低下し、液冷媒となる。さらに液状態となった冷媒は、温度の低い熱媒体へ放熱することにより、冷媒温度が低下する。一方、中間熱交換器２１ａに流入する熱媒体温度は、熱交換の進行とともに上昇する。
【００４６】
図９は、この発明の実施の形態１における空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒間熱交換器４２内の温度分布の一例について説明する図である。冷媒間熱交換器４２に流入した中温および高圧の液冷媒の温度は、熱交換の進行とともに低下する。冷媒間熱交換器４２に流入した低温および低圧の二相冷媒の温度は、非共沸混合冷媒の特性により、熱交換の進行とともに上昇し、ガス冷媒となる。
【００４７】
［暖房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態１の空気調和装置１００では、暖房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、中間熱交換器２１ａを流れる冷媒は、熱媒体の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる熱媒体との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を閉止し、高圧の液冷媒が流動する流路を復配管４ｂに限定することで、暖房運転モードにおいて、空気調和装置１００内の冷媒循環回路を循環する冷媒量を低減することができる。
【００４８】
また、実施の形態１における空気調和装置１００では、冷媒循環回路を循環する冷媒として、非共沸混合冷媒を用いている。たとえば、熱交換器において、冷媒と熱媒体とを流れる方向が同じである並行流の場合、潜熱を利用する熱交換が進むうちに温度勾配によって温度差が縮まり熱交換性能が低下する。一方、熱交換器において、冷媒と熱媒体との流れが対向流の関係となるような流路とすることで、熱交換が進んでも温度差が縮まりにくくなる。このため、熱交換性能を高めることができる。気液二相状態の冷媒を利用して熱交換などを行う冷媒循環回路において、熱交換機内が対向流の関係となる流路構成にすることは、使用される冷媒の圧力条件における温度勾配が大きい非共沸混合冷媒を使用する場合に特に有効である。ここで、温度勾配が大きい冷媒とは、たとえば、２℃以上などの温度勾配を有する非共沸混合冷媒である。そして、実施の形態１における空気調和装置１００では、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、中間熱交換器２１ａおよび熱源側熱交換器１３において、冷媒と熱媒体との流れが対向流の関係となるので、高い熱交換効率を得ることができる。
【００４９】
実施の形態２．
［空気調和装置１００］
図１０は、この発明の実施の形態２に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。実施の形態２の空気調和装置１００は、各室内機３が、それぞれ冷房モードまたは暖房モードを選択して運転を行うことができる。ここで、実施の形態２では、実施の形態１の空気調和装置１００との相違点を中心に説明し、実施の形態１で説明した機器などと同様の動作などを行う機器などには、同一符号を付する。
【００５０】
実施の形態２の空気調和装置１００において、中継機２は、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂ、第３の絞り装置１６並びにポンプ２２ａおよびポンプ２２ｂを有する。また、中継機２は、熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流路切替装置２３ｂ、熱媒体流路切替装置２３ｃおよび熱媒体流路切替装置２３ｄ、熱媒体送り管６１ａおよび熱媒体送り管６１ｂ並びに熱媒体戻り管６２ａおよび熱媒体戻り管６２ｂを有する。
【００５１】
実施の形態２では、第１の中間熱交換器となる中間熱交換器２１ａは、暖房運転、冷房主体運転および暖房主体運転において凝縮器として機能し、冷媒に放熱させて熱媒体を加熱する。また、中間熱交換器２１ａは、冷房運転において蒸発器として機能し、冷媒に吸熱させて熱媒体を冷却する。一方、第２の中間熱交換器となる中間熱交換器２１ｂは、暖房運転において凝縮器として機能し、冷媒に放熱させて熱媒体を加熱する。また、冷房運転、冷房主体運転および暖房主体運転において蒸発器として機能し、冷媒に吸熱させて熱媒体を冷却する。
【００５２】
第３の絞り装置１６は、冷媒を減圧し、膨張させ、通過する冷媒量を調整する減圧弁または膨張弁としての機能を有する冷媒流量調整装置である。第３の絞り装置１６は、たとえば、電子式膨張弁などのように、開度を制御可能なもので構成されるとよい。第３の絞り装置１６は、中間熱交換器２１ａと中間熱交換器２１ｂとの間を接続する配管に設置されている。
【００５３】
第１のポンプとなるポンプ２２ａは、中間熱交換器２１ａと熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体流路切替装置２３ｄとを接続する熱媒体戻り管６２ａに設置されている。また、第２のポンプとなるポンプ２２ｂは、中間熱交換器２１ｂと熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体流路切替装置２３ｄとを接続する熱媒体戻り管６２ｂに設置されている。
【００５４】
熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流路切替装置２３ｂ、熱媒体流路切替装置２３ｃおよび熱媒体流路切替装置２３ｄは、たとえば、三方切替弁などで構成され、熱媒体循環回路における熱媒体の循環経路を切り替える。熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流路切替装置２３ｂ、熱媒体流路切替装置２３ｃおよび熱媒体流路切替装置２３ｄは、加熱された熱媒体と冷却された熱媒体のどちらかを利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに通過させるための切り替えを行う。熱媒体流路切替装置２３ａおよび熱媒体流路切替装置２３ｃは、一方は熱媒体配管５と接続され、一方は熱媒体送り管６１ａと接続され、一方は熱媒体送り管６１ｂと接続される。そして、熱媒体流路切替装置２３ａおよび熱媒体流路切替装置２３ｃは、それぞれ利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂの熱媒体流入側において、流路の切り替えを行う。また、熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体流路切替装置２３ｄは、一方は熱媒体配管５と接続され、一方は熱媒体戻り管６２ａと接続され、一方は熱媒体戻り管６２ｂと接続される。そして、熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体流路切替装置２３ｄは、それぞれ利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂの熱媒体流出側において、流路の切り替えを行う。
【００５５】
また、中継機２は、冷媒温度センサー８１、冷媒温度センサー８２、冷媒温度センサー８３および冷媒温度センサー８４並びに熱媒体温度センサー２４ａ、熱媒体温度センサー２４ｂ、熱媒体温度センサー２５ａおよび熱媒体温度センサー２５ｂを有する。冷媒温度センサー８１および冷媒温度センサー８２は、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂの入口側における冷媒の温度を検出するセンサーである。また、冷媒温度センサー８３および冷媒温度センサー８４は、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂの出口側における冷媒の温度を検出するセンサーである。熱媒体温度センサー２４ａおよび熱媒体温度センサー２４ｂは、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂの入口側における熱媒体の温度を検出するセンサーである。また、熱媒体温度センサー２５ａおよび熱媒体温度センサー２５ｂは、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂの出口側における熱媒体の温度を検出するセンサーである。
【００５６】
［空気調和装置１００の運転モード］
次に、空気調和装置１００が実行する運転モードについて説明する。実施の形態２の空気調和装置１００は、室内機３ａおよび室内機３ｂからの指示に基づいて、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転および暖房主体運転を実行することができる。全冷房運転は、動作しているすべての室内機３が冷房を行っている運転である。また、全暖房運転は、動作しているすべての室内機３が暖房を行っている運転である。冷房主体運転は、冷房を行っている室内機３と暖房を行っている室内機３とが同時に存在し、このうち、冷房に係る運転が主となる運転である。暖房主体運転は、冷房を行っている室内機３と暖房を行っている室内機３とが同時に存在し、このうち、暖房に係る運転が主となる運転である。次に、各運転モードにおける空気調和装置１００の動作について、冷媒の流れおよび冷媒の状態とともに説明する。
【００５７】
［冷房運転モード］
図１１は、この発明の実施の形態２における空気調和装置の全冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図１０に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが冷房を行っている冷房運転モードについて説明する。ここで、図１１では、理解を容易にするために、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示し、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示してある。
【００５８】
まず、冷媒循環回路側の機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と高温および高圧のガス冷媒とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器１３で冷却された中温および高圧の液冷媒は、第２の流路切替装置１４を介して、冷媒間熱交換器４２に流入する。冷媒間熱交換器４２は、バイパス回路４０を流れる低温および低圧の二相冷媒と第２の流路切替装置１４と第１の絞り装置１５との間を流れる中温および高圧の液冷媒とを熱交換する。中温および高圧の液冷媒は、熱交換により冷却され、低温および高圧の液冷媒となる。冷媒間熱交換器４２で冷却した低温および高圧の液冷媒は、第１の絞り装置１５に流入する。第１の絞り装置１５は、低温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の絞り装置１５で減圧された低温および低圧の二相冷媒は、第１の流路切替装置１２および往配管４ａを介して、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、低温および低圧の二相冷媒と、ポンプ２２ａにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。中間熱交換器２１ａで加熱された低温および低圧のガス冷媒は、復配管４ｂおよび復配管４ｃを通過し、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して圧縮機１１へ再度吸入される。このとき、開閉装置５２は開放されている。
【００５９】
次に、熱媒体循環回路側の機器の動作について、熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２２ａは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、冷媒循環回路側の冷媒による冷熱が熱媒体に伝えられ、冷却された熱媒体は熱媒体送り管６１ａを通過する。また、ポンプ２２ｂは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ｂによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂは、冷媒循環回路側の冷媒による冷熱が熱媒体に伝えられ、冷却された熱媒体は熱媒体送り管６１ｂを通過する。熱媒体送り管６１ａおよび熱媒体送り管６１ｂを通過した熱媒体は、熱媒体流路切替装置２３ａおよび熱媒体流路切替装置２３ｃのそれぞれで合流し、熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは冷房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂでは、それぞれ室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気と低温の熱媒体とが熱交換される。室内空気は冷却される。低温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂで加熱された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂ、熱媒体流路切替装置２３ｃおよび熱媒体流路切替装置２３ｂ、熱媒体配管５並びに熱媒体戻り管６２ａおよび熱媒体戻り管６２ｂを介して、再度ポンプ２２ａおよびポンプ２２ｂに吸入される。
【００６０】
［冷房運転モード時の熱交換器内温度分布］
図１２は、この発明の実施の形態２における空気調和装置の冷房運転時における中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂ内の温度分布の一例について説明する図である。図１２において、横軸は、比エンタルピを示す。また、縦軸は、冷媒温度および熱媒体温度を示す。ここで、熱媒体入口温度はほぼ等しいと仮定している。中間熱交換器２１ａに流入した低温および低圧の二相冷媒は、非共沸混合冷媒の特性により、熱交換の進行とともに温度が上昇する。中間熱交換器２１ａの出口では、冷媒は二相状態のまま、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂでは、二相冷媒の温度は、非共沸混合冷媒の特性により、熱交換の進行とともに上昇し、ガス冷媒となる。ガス冷媒の温度は熱交換の進行とともに上昇する。一方、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂに流入する熱媒体温度は、熱交換の進行とともに低下する。
【００６１】
［全冷房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態２の空気調和装置１００では、冷房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂを流れる冷媒は、熱媒体の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる熱媒体との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、バイパス回路４０および冷媒間熱交換器４２において、熱損失なく主流の冷媒流量を低減することで、低圧部の圧力損失を低減することができる。また、復配管４ｂと復配管４ｃとを並列に配置し、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を開状態にすることで、復配管４ｂと復配管４ｃとの両方に冷媒が流れるようにする。このため、低温および低圧の二相冷媒またはガス冷媒が通過する配管の断面積が増大し、圧力損失を低減させることができるので、性能低下を抑制することができる。
【００６２】
［全暖房運転モード］
図１３は、この発明の実施の形態２における空気調和装置の全暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図１３に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが暖房を行っている全暖房運転モードについて説明する。ここで、図１３では、この実施の形態の理解を容易にするために、冷媒の流れ方向を実線の矢印で示し、熱媒体の流れ方向を破線の矢印で示してある。
【００６３】
まず、冷媒循環回路側の機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第１の流路切替装置１２および往配管４ａを介して、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、高温および高圧のガス冷媒と、ポンプ２２ａにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。中間熱交換器２１ａで冷却された液冷媒は、復配管４ｂを通過する。ここで、開閉装置５２は閉止しており、復配管４ｃには、冷媒は通過しない。液冷媒は、さらに、第２の流路切替装置１４および冷媒間熱交換器４２を介して、第１の絞り装置１５に流入する。第１の絞り装置１５は、中温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の絞り装置１５で減圧された低温および低圧の二相冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と低温および低圧の二相冷媒とを熱交換する。熱源側熱交換器１３で加熱された低温および低圧のガス冷媒は、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して、圧縮機１１へ再度吸入される。
【００６４】
次に、熱媒体循環回路側の機器の動作について、熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２２ａは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、冷媒循環回路側の冷媒による温熱が熱媒体に伝えられ、加熱された熱媒体は熱媒体送り管６１ａを通過する。また、ポンプ２２ｂは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ｂによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂは、冷媒循環回路側の冷媒による温熱が熱媒体に伝えられ、加熱された熱媒体は熱媒体送り管６１ｂを通過する。熱媒体送り管６１ａおよび熱媒体送り管６１ｂを通過した熱媒体は、熱媒体流路切替装置２３ａおよび熱媒体流路切替装置２３ｃのそれぞれで合流し、熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは暖房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂでは、それぞれ室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気と高温の熱媒体とが熱交換される。室内空気は加熱される。高温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂで加熱された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ａおよび熱媒体流量調整装置３２ｂ、熱媒体流路切替装置２３ｃおよび熱媒体流路切替装置２３ｂ、熱媒体配管５並びに熱媒体戻り管６２ａおよび熱媒体戻り管６２ｂを介して、再度ポンプ２２ａおよびポンプ２２ｂに吸入される。
【００６５】
［全暖房運転モード時の熱交換器内温度分布］
図１４は、この発明の実施の形態２における空気調和装置の全暖房運転時における中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂ内の温度分布の一例について説明する図である。ここで、熱媒体入口温度はほぼ等しいと仮定している。図１４において、横軸は、比エンタルピを示す。また、縦軸は、冷媒温度および熱媒体温度を示す。中間熱交換器２１ａに流入した高温および高圧のガス冷媒は、温度の低い熱媒体へ放熱することにより、冷媒温度が低下し、飽和温度に達すると二相冷媒となる。中間熱交換器２１ａの出口では冷媒は二相状態のまま、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂでは、二相冷媒の温度は、非共沸混合冷媒の特性により、凝縮が進行するにつれて冷媒温度が低下し、液冷媒となる。液冷媒の温度は、熱交換が進行するとさらに低下する。一方、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂに流入する熱媒体温度は、熱交換の進行とともに上昇する。
【００６６】
［全暖房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態２の空気調和装置１００では、暖房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂを流れる冷媒は、熱媒体の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる熱媒体との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を閉止し、高圧の液冷媒が流動する流路を復配管４ｂに限定することで、暖房運転モードにおいて、空気調和装置１００内の冷媒循環回路を循環する冷媒量を低減することができる。
【００６７】
［冷房主体運転モード］
図１５は、この発明の実施の形態２における空気調和装置の冷房主体運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図１５に示す例では、室内機３ａが暖房および室内機３ｂが冷房を行っている冷房主体運転モードについて説明する。
【００６８】
まず、冷媒循環回路側の機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と高温および高圧のガス冷媒とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の二相冷媒となる。熱源側熱交換器１３で冷却された中温および高圧の二相冷媒は、第２の流路切替装置１４、冷媒間熱交換器４２および第１の絞り装置１５、第１の流路切替装置１２および往配管４ａを通過して、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、中温および高圧の二相冷媒と、ポンプ２２ａにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。中温および高圧の二相冷媒は、中間熱交換器２１ａで凝縮して中温および高圧の二相冷媒または液冷媒となる。中温および高圧の二相冷媒または液冷媒は、第３の絞り装置１６に流入する。第３の絞り装置１６は、中温および高圧の二相冷媒または液冷媒を減圧する。第３の絞り装置１６で減圧した低温および低圧の二相冷媒は、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂは、低温および低圧の二相冷媒と、ポンプ２２ｂにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。中間熱交換器２１ｂで加熱された低温および低圧の二相冷媒またはガス冷媒は、復配管４ｂおよび復配管４ｃを通過し、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して圧縮機１１へ再度吸入される。
【００６９】
次に、熱媒体循環回路側の機器の動作について、熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２２ａは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、冷媒循環回路側の冷媒による温熱が熱媒体に伝えられ、加熱された熱媒体は熱媒体送り管６１ａ、熱媒体流路切替装置２３ａおよび熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ａに流入する。このとき、室内機３ａは暖房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａでは、室内ファン３１１ａから供給される室内空気と高温の熱媒体とが熱交換される。室内空気は加熱される。高温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ａで冷却された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ａ、熱媒体配管５、熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体戻り管６２ａを介して、再度ポンプ２２ａに吸入される。
【００７０】
また、ポンプ２２ｂは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ｂによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂは、冷媒循環回路側の冷媒による冷熱が熱媒体に伝えられ、冷却された熱媒体は熱媒体送り管６１ｂ、熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ｂは冷房運転を行っており、利用側熱交換器３１ｂでは、室内ファン３１１ｂから供給される室内空気と低温の熱媒体とが熱交換される。室内空気は冷却される。低温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ｂで加熱された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ｂ、熱媒体配管５、熱媒体流路切替装置２３ｄおよび熱媒体戻り管６２ｂを介して、再度ポンプ２２ｂに吸入される。
【００７１】
［冷房主体運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態２の空気調和装置１００では、冷房主体運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂを流れる冷媒は、熱媒体の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる熱媒体との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｂと復配管４ｃとを並列に配置し、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を開状態にすることで、復配管４ｂと復配管４ｃとの両方に冷媒が流れるようにする。このため、低温および低圧の二相冷媒またはガス冷媒が通過する配管の断面積が増大し、冷媒循環回路における低圧側の圧力損失を低減させることができるので、性能低下を抑制することができる。
【００７２】
［暖房主体運転モード］
図１６は、この発明の実施の形態２における空気調和装置の暖房主体運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図１６に示す例では、室内機３ａが暖房および室内機３ｂが冷房を行っている暖房主体運転モードについて説明する。
【００７３】
まず、冷媒循環回路側の機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。第１の流路切替装置１２および往配管４ａを介して、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、高温および高圧のガス冷媒と、ポンプ２２ａにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の二相冷媒または液冷媒となる。中間熱交換器２１ａで冷却された二相冷媒または液冷媒は、第３の絞り装置１６に流入する。第３の絞り装置１６は、中温および高圧の二相冷媒または液冷媒を減圧する。第３の絞り装置１６で減圧した低温および低圧の二相冷媒は、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂは、低温および低圧の二相冷媒と、ポンプ２２ｂにより熱媒体循環回路を循環している熱媒体とを熱交換する。中間熱交換器２１ｂで加熱された低温および低圧の二相冷媒は、復配管４ｂおよび復配管４ｃを通過し、第２の流路切替装置１４および冷媒間熱交換器４２を介して第１の絞り装置１５に流入する。第１の絞り装置１５は、低温および低圧の二相冷媒を減圧する。第１の絞り装置１５で減圧された低温および低圧の二相冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と低温および低圧の二相冷媒とを熱交換する。熱源側熱交換器１３で加熱された低温および低圧のガス冷媒または二相冷媒は、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して、圧縮機１１へ再度吸入される。
【００７４】
次に、熱媒体循環回路側の機器の動作について、熱媒体の流れについて説明する。ポンプ２２ａは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ａによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ａに流入する。中間熱交換器２１ａは、冷媒循環回路側の冷媒による温熱が熱媒体に伝えられ、加熱された熱媒体は熱媒体送り管６１ａ、熱媒体流路切替装置２３ａおよび熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ａに流入する。このとき、室内機３ａは暖房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａでは、室内ファン３１１ａから供給される室内空気と高温の熱媒体とが熱交換される。室内空気は加熱される。高温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ａで冷却された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ａ、熱媒体配管５、熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体戻り管６２ａを介して、再度ポンプ２２ａに吸入される。
【００７５】
また、ポンプ２２ｂは、熱媒体を吸入して加圧する。ポンプ２２ｂによって送り出された熱媒体は、中間熱交換器２１ｂに流入する。中間熱交換器２１ｂは、冷媒循環回路側の冷媒による冷熱が熱媒体に伝えられ、冷却された熱媒体は熱媒体送り管６１ｂ、熱媒体流路切替装置２３ｂおよび熱媒体配管５を介して、利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ｂは冷房運転を行っており、利用側熱交換器３１ｂでは、室内ファン３１１ｂから供給される室内空気と低温の熱媒体とが熱交換される。室内空気は冷却される。低温の熱媒体は、中温の熱媒体となる。利用側熱交換器３１ｂで加熱された中温の熱媒体は、熱媒体流量調整装置３２ｂ、熱媒体配管５、熱媒体流路切替装置２３ｄおよび熱媒体戻り管６２ｂを介して、再度ポンプ２２ｂに吸入される。
【００７６】
［暖房主体運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態２の空気調和装置１００では、暖房主体運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、中間熱交換器２１ａおよび中間熱交換器２１ｂを流れる冷媒は、熱媒体の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる熱媒体との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｂと復配管４ｃとを並列に配置し、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を開状態にすることで、復配管４ｂと復配管４ｃとの両方に冷媒が流れるようにする。このため、低温および低圧の二相冷媒またはガス冷媒が通過する配管の断面積が増大し、冷媒循環回路における低圧側の圧力損失を低減させることができるので、性能低下を抑制することができる。
【００７７】
実施の形態３．
［空気調和装置１００］
図１７は、この発明の実施の形態３に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。実施の形態３の空気調和装置１００は、各室内機３が、それぞれ冷房モードまたは暖房モードを選択して運転を行うことができる。ここで、実施の形態３では、実施の形態１の空気調和装置１００などとの相違点を中心に説明し、実施の形態１で説明した機器などと同様の動作などを行う機器などには、同一符号を付する。
【００７８】
実施の形態３の空気調和装置１００は、室外機１と室内機３とが、往配管４ａ並びに復配管４ｂおよび復配管４ｃで接続されて、冷媒循環回路が構成されている。ここで、図１７では、２台の室内機３ａおよび室内機３ｂが、室外機１と並列に接続されている例を示しているが、室内機３は３台以上であってもよい。
【００７９】
［室外機１］
実施の形態３の室外機１は、開閉装置１７ａおよび開閉装置１７ｂを有する。開閉装置１７ａおよび開閉装置１７ｂは、室外機１と室内機３ａおよび室内機３ｂとの間の冷媒の通過を制御する。たとえば、室外機１以外の部分で冷媒漏れがあった場合などに、開閉装置１７ａおよび開閉装置１７ｂを閉止し、室外機１にある冷媒を閉じ込める。
【００８０】
［室内機３］
実施の形態３の室内機３ａおよび室内機３ｂは、それぞれ、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂ、第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂ並びに第２の室内絞り装置３７ａおよび第２の室内絞り装置３７ｂを有する。第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂ並びに第２の室内絞り装置３７ａおよび第２の室内絞り装置３７ｂは、冷媒を減圧し膨張させる減圧弁または膨張弁としての機能を有する装置である。第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂ並びに第２の室内絞り装置３７ａおよび第２の室内絞り装置３７ｂは、たとえば、電子式膨張弁などのように、開度を制御可能なもので構成されるとよい。第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂは、往配管４ａと利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂとの間の配管に配設される。また、第２の室内絞り装置３７ａおよび第２の室内絞り装置３７ｂは、復配管４ｂおよび復配管４ｃと、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂとの間の配管に配設されている。
【００８１】
［冷房運転モード］
図１８は、この発明の実施の形態３における空気調和装置の冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図１８に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが冷房を行っている冷房運転モードについて説明する。
【００８２】
まず、冷媒循環回路側の機器の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧のガス冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と高温および高圧のガス冷媒とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器１３で冷却された中温および高圧の液冷媒は、第２の流路切替装置１４を介して、冷媒間熱交換器４２に流入する。冷媒間熱交換器４２は、バイパス回路４０を流れる低温および低圧の二相冷媒と第２の流路切替装置１４と第１の絞り装置１５との間を流れる中温および高圧の液冷媒とを熱交換する。中温および高圧の液冷媒は、熱交換により冷却され、低温および高圧の液冷媒となる。冷媒間熱交換器４２で冷却した低温および高圧の液冷媒は、第１の絞り装置１５、第１の流路切替装置１２、開閉装置１７ａおよび往配管４ａを介して、第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂに流入する。第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂは、低温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂで減圧された低温および低圧の二相冷媒は、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは冷房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂは、低温および低圧の二相冷媒と室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気とが熱交換される。低温および低圧の二相冷媒は、熱交換により加熱され、低温および低圧のガス冷媒となる。低温および低圧のガス冷媒は、第２の室内絞り装置３７ａおよび第２の室内絞り装置３７ｂを介して、復配管４ｂおよび復配管４ｃを通過する。低温および低圧のガス冷媒は、さらに、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を通過し、圧縮機１１へ再度吸入される。このとき、開閉装置５２は開放されている。
【００８３】
［冷房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態３の空気調和装置１００では、冷房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂを流れる冷媒は、室内空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる室内空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｂと復配管４ｃとを並列に配置し、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を開状態にすることで、復配管４ｂと復配管４ｃとの両方に冷媒が流れるようにする。このため、低温および低圧の二相冷媒またはガス冷媒が通過する配管の断面積が増大し、圧力損失を低減させることができるので、性能低下を抑制することができる。
【００８４】
［暖房運転モード］
図１９は、この発明の実施の形態３における空気調和装置の暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図１９に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが暖房を行っている暖房運転モードについて説明する。
【００８５】
圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧の冷媒ガスは、第１の流路切替装置１２、開閉装置１７ａ、往配管４ａ並びに第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂを介して、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは暖房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂは、高温および高圧のガス冷媒と室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気とが熱交換される。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。中温および高圧の液冷媒は、第２の室内絞り装置３７ａおよび第２の室内絞り装置３７ｂを介して、復配管４ｂを通過する。ここで、開閉装置５２は閉止しており、復配管４ｃには、冷媒は通過しない。中温および高圧の液冷媒は、さらに、第２の流路切替装置１４および冷媒間熱交換器４２を介して、第１の絞り装置１５に流入する。第１の絞り装置１５は、中温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の絞り装置１５で減圧された低温および低圧の二相冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と低温および低圧の二相冷媒とを熱交換する。熱源側熱交換器１３で加熱された低温および低圧のガス冷媒または二相冷媒は、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して、圧縮機１１へ再度吸入される。
【００８６】
［暖房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態３の空気調和装置１００では、暖房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂを流れる冷媒は、室内空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる室内空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を閉止し、高圧の液冷媒が流動する流路を復配管４ｂに限定することで、暖房運転モードにおいて、空気調和装置１００内の冷媒循環回路を循環する冷媒量を低減することができる。
【００８７】
実施の形態４．
［空気調和装置１００］
図２０は、この発明の実施の形態４に係る空気調和装置における回路などの構成の一例を模式的に記載した図である。実施の形態４の空気調和装置１００は、各室内機３が、それぞれ冷房モードまたは暖房モードを選択して運転を行うことができる。ここで、実施の形態４では、実施の形態１の空気調和装置１００などとの相違点を中心に説明し、実施の形態１で説明した機器などと同様の動作などを行う機器などには、同一符号を付する。
【００８８】
実施の形態４の空気調和装置１００は、室外機１と室内機３とが、往配管４ａ並びに復配管４ｂおよび復配管４ｃで接続されて、冷媒循環回路が構成されている。ここで、図２０では、２台の室内機３ａおよび室内機３ｂが、室外機１と並列に接続されている例を示しているが、室内機３は３台以上であってもよい。
【００８９】
［中継機２］
実施の形態４の中継機２は、たとえば、建物内において、室内機３が設置される空調空間とは別の非空調空間に設置される。中継機２は、気液分離器２７、冷媒間熱交換器２８ａおよび冷媒間熱交換器２８ｂ、第３の絞り装置１６、第４の絞り装置１８並びに冷媒流路切替装置２６ａ、冷媒流路切替装置２６ｂ、冷媒流路切替装置２６ｃおよび冷媒流路切替装置２６ｄを有する。
【００９０】
冷媒間熱交換器２８ａおよび冷媒間熱交換器２８ｂは、たとえば、二重管熱交換器などで構成されている。冷媒間熱交換器２８ａおよび冷媒間熱交換器２８ｂは、気液分離器２７から流出した中温および高圧の冷媒と、第４の絞り装置１８から流出した低温および低圧の冷媒とを熱交換させる。
【００９１】
冷媒流路切替装置２６（冷媒流路切替装置２６ａ、冷媒流路切替装置２６ｂ、冷媒流路切替装置２６ｃおよび冷媒流路切替装置２６ｄ）は、たとえば、三方切替弁などで構成される。冷媒流路切替装置２６は、冷房運転モードと暖房運転モードとにおいて、冷媒流路の切り替えを行う。冷媒流路切替装置２６ａおよび冷媒流路切替装置２６ｂは、一方は室内機３と接続され、一方は冷媒間熱交換器２８ａと接続され、一方は気液分離器２７の一端と接続される。そして、冷媒流路切替装置２６ａおよび冷媒流路切替装置２６ｂは、それぞれ利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂの冷媒流入側において、流路の切り替えを行う。また、冷媒流路切替装置２６ｃおよび冷媒流路切替装置２６ｄは、一方は室内機３と接続され、一方は冷媒間熱交換器２８ａと冷媒間熱交換器２８ｂとを接続する配管と接続され、一方は復配管４ｂおよび復配管４ｃと接続される。そして、冷媒流路切替装置２６ｃおよび冷媒流路切替装置２６ｄは、それぞれ利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂの冷媒流出側において流路の切り替えを行う。
【００９２】
また、実施の形態４の中継機２は、冷媒温度センサー８１、冷媒温度センサー８２、冷媒温度センサー８３および冷媒温度センサー８４を有する。冷媒温度センサー８１は、冷媒間熱交換器２８ｂの入口側における冷媒の温度を検出するセンサーである。冷媒温度センサー８２は、冷媒間熱交換器２８ａの出口側における冷媒の温度を検出するセンサーである。冷媒温度センサー８３は、冷媒間熱交換器２８ａの入口側における熱媒体の温度を検出するセンサーである。冷媒温度センサー８４は、冷媒間熱交換器２８ｂの出口側における熱媒体の温度を検出するセンサーである。
【００９３】
［冷房運転モード］
図２１は、この発明の実施の形態４における空気調和装置の冷房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図２１に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが冷房を行っている冷房運転モードについて説明する。
【００９４】
圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧の冷媒ガスは、第１の流路切替装置１２を介して、熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と高温および高圧のガス冷媒とを熱交換する。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器１３で冷却された中温および高圧の液冷媒は、第２の流路切替装置１４を介して、冷媒間熱交換器４２に流入する。冷媒間熱交換器４２は、バイパス回路４０を流れる低温および低圧の二相冷媒と第２の流路切替装置１４と第１の絞り装置１５との間を流れる中温および高圧の液冷媒とを熱交換する。中温および高圧の液冷媒は、熱交換により冷却され、低温および高圧の液冷媒となる。冷媒間熱交換器４２で冷却した低温および高圧の液冷媒は、第１の絞り装置１５、第１の流路切替装置１２および往配管４ａを介して、気液分離器２７に流入する。中温および高圧の液冷媒は、第３の絞り装置１６、冷媒間熱交換器２８ａ、冷媒流路切替装置２６ａ並びに冷媒流路切替装置２６ｂを介して、第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂに流入する。第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂは、低温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂで減圧された低温および低圧の二相冷媒は、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは冷房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂは、低温および低圧の二相冷媒と室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気とが熱交換される。低温および低圧の二相冷媒は、熱交換により加熱され、低温および低圧のガス冷媒となる。低温および低圧のガス冷媒は、第２の室内絞り装置３７ａ、第２の室内絞り装置３７ｂ、冷媒流路切替装置２６ｃおよび冷媒流路切替装置２６ｄを介して復配管４ｂ、４ｃに流入する。低温および低圧のガス冷媒は、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して圧縮機１１へ再度吸入される。このとき、開閉装置５２は開放されている。
【００９５】
［冷房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態４の空気調和装置１００では、冷房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂを流れる冷媒は、室内空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる室内空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｂと復配管４ｃとを並列に配置し、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を開状態にすることで、復配管４ｂと復配管４ｃとの両方に冷媒が流れるようにする。このため、低温および低圧の二相冷媒またはガス冷媒が通過する配管の断面積が増大し、圧力損失を低減させることができるので、性能低下を抑制することができる。
【００９６】
［暖房運転モード］
図２２は、この発明の実施の形態４における空気調和装置の暖房運転時における冷媒の流れなどの一例を説明する図である。図２２に示す例では、室内機３ａおよび室内機３ｂが暖房を行っている暖房運転モードについて説明する。
【００９７】
圧縮機１１は、低温および低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮して、高温および高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温および高圧の冷媒ガスは、第１の流路切替装置１２、開閉装置１７ａ、往配管４ａを介して、気液分離器２７に流入する。気液分離器２７に流入した高温および高圧の冷媒ガスは、さらに、冷媒流路切替装置２６ａおよび冷媒流路切替装置２６ｂ並びに第１の室内絞り装置３６ａおよび第１の室内絞り装置３６ｂを介して、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂに流入する。このとき、室内機３ａおよび室内機３ｂは暖房運転を行っており、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂは、高温および高圧のガス冷媒と室内ファン３１１ａおよび室内ファン３１１ｂから供給される室内空気とが熱交換される。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。高温および高圧のガス冷媒は、熱交換により冷却され、中温および高圧の液冷媒となる。中温および高圧の液冷媒は、第２の室内絞り装置３７ａおよび第２の室内絞り装置３７ｂ並びに冷媒流路切替装置２６ｃおよび冷媒流路切替装置２６ｄを介して、復配管４ｂを通過する。ここで、開閉装置５２は閉止しており、復配管４ｃには、冷媒は通過しない。中温および高圧の液冷媒は、さらに、第２の流路切替装置１４および冷媒間熱交換器４２を介して、第１の絞り装置１５に流入する。第１の絞り装置１５は、中温および高圧の液冷媒を減圧する。第１の絞り装置１５で減圧された低温および低圧の二相冷媒は、第１の流路切替装置１２を介して熱源側熱交換器１３に流入する。熱源側熱交換器１３は、室外ファン１３１から供給される室外空気と低温および低圧の二相冷媒とを熱交換する。熱源側熱交換器１３で加熱された低温および低圧のガス冷媒または二相冷媒は、第２の流路切替装置１４およびアキュムレーター１９を介して、圧縮機１１へ再度吸入される。
【００９８】
［暖房運転モード時の効果］
上記のように、実施の形態４の空気調和装置１００では、暖房運転モード時において、熱源側熱交換器１３を流れる冷媒は、空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上させることができる。また、利用側熱交換器３１ａおよび利用側熱交換器３１ｂを流れる冷媒は、室内空気の流れに対して常に対向流となる。このため、熱交換器内における冷媒と熱利用媒体となる室内空気との温度差を縮小し、熱交換効率を向上することができる。また、復配管４ｃに設けた開閉装置５２を閉止し、高圧の液冷媒が流動する流路を復配管４ｂに限定することで、暖房運転モードにおいて、空気調和装置１００内の冷媒循環回路を循環する冷媒量を低減することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  室外機、２  中継機、３，３ａ，３ｂ  室内機、４ａ  往配管、４ｂ，４ｃ  復配管、５  熱媒体配管、１１  圧縮機、１２  第１の流路切替装置、１３  熱源側熱交換器、１４  第２の流路切替装置、１５  第１の絞り装置、１６  第３の絞り装置、１７ａ，１７ｂ  開閉装置、１８  第４の絞り装置、１９  アキュムレーター、２１ａ，２１ｂ  中間熱交換器、２２ａ，２２ｂ  ポンプ、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ  熱媒体流路切替装置、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ  熱媒体温度センサー、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  冷媒流路切替装置、２７  気液分離器、２８ａ、２８ｂ  冷媒間熱交換器、２９  逆止弁、３１ａ，３１ｂ  利用側熱交換器、３２ａ，３２ｂ  熱媒体流量調整装置、３４ａ，３４ｂ  入口側温度センサー、３５ａ，３５ｂ  出口側温度センサー、３６ａ，３６ｂ  第１の室内絞り装置、３７ａ，３７ｂ  第２の室内絞り装置、４０  バイパス回路、４１  第２の絞り装置、４２  冷媒間熱交換器、５０  制御装置、５２  開閉装置、６１ａ，６１ｂ  熱媒体送り管、６２ａ，６２ｂ  熱媒体戻り管、７１  吐出温度センサー、７２  吸入温度センサー、７３  高圧検出センサー、７４  低圧検出センサー、７５  外気温度センサー、７６  冷媒間熱交換器出口温度センサー、８１，８２，８３，８４  冷媒温度センサー、１００  空気調和装置、１３１  室外ファン、３１１ａ、３１１ｂ  室内ファン。
【要約】
この発明に係る空気調和装置は、温熱または冷熱を発生させ、冷媒に搬送させる熱源ユニットと、冷媒が熱源ユニットから搬送した温熱または冷熱を熱交換して熱負荷に供給する熱利用ユニットと、熱源ユニットと熱利用ユニットとの間を接続し、熱源ユニット側から熱利用ユニット側に冷媒が流れる往配管と、熱源ユニットと熱利用ユニットとの間をそれぞれ並列に接続し、熱利用ユニット側から熱源ユニット側に冷媒が流れる複数の配管を有する復配管と、復配管の少なくとも１つの配管に設置され、復配管を通過する冷媒量を制御する開閉装置と、冷房運転時には開閉装置を開放し、暖房運転時には開閉装置を閉止する制御を行う制御装置とを備えるものである。【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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