CN102112818B - 空气调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种空气调节装置，其中，热源侧热交换器(12)、中间热交换器(15a)、(15b)以及利用侧热交换器(26a)～(26d)分别独立地形成，且能够设置在相互离开的场所，该空气调节装置具有除霜运转功能和除霜运转中采暖功能，该除霜运转功能将附着在热源侧热交换器(12)周围的霜融化，该除霜运转中采暖功能在除霜运转功能动作中运转泵(21a)，使热介质循环，相对于存在采暖要求的利用侧热交换器(26a)～(26d)供给热能、进行采暖。除霜运转功能能够以如下方式实施，即，将四通阀(11)切换到制冷侧，将从压缩机(10)出来的高温高压的制冷剂导入到热源侧热交换器(12)。

Description

空气调节装置
技术领域
本发明涉及大厦用多联空调等的空气调节装置。
背景技术
在以往的作为空气调节装置的大厦用多联空调中，使制冷剂在配置于室外的作为热源装置的室外机与配置于室内的室内机之间循环，从而将冷能或热能输送到室内。作为制冷剂，多使用HFC(含氢氟烃)制冷剂，另外，还提出有使用CO2等自然制冷剂的方案。
在其它的以往的作为空气调节装置的冷风装置中，由配置于室外的热源装置生成冷能或热能，用配置于室外机内的热交换器将冷能或热能传递到水、防冻溶液等热介质，并将其输送到作为室内机的风扇-盘管装置、板式散热器等，进行制冷或采暖(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2003-343936号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在以往的空气调节装置中，由于使制冷剂直接循环到室内机，所以在除霜运转中不能将热能供给到室内机，在除霜中室内的温度下降。另外，由于在除霜中不能采暖，所以，包含除霜的系统效率变低。另外，冷风装置在室外进行制冷剂与水的热交换，为了输送水，水的输送动力非常大，即使在除霜运转中能够供给热能，也由于泵的输送动力非常大，反过来导致包含除霜的系统效率变差，存在不节能这样的问题。
本发明就是为了解决上述那样的问题而作出的，其目的在于获得一种空气调节装置，该空气调节装置在除霜运转中使二次热介质循环到室内机，从而能够抑制室温的下降，而且能够减小二次热介质的循环所需要的动力。
用于解决课题的手段
本发明的空气调节装置具有热介质加热用及热介质冷却用的中间热交换器、冷冻循环回路以及热介质循环回路；
该热介质加热用及热介质冷却用的中间热交换器使制冷剂和不同于上述制冷剂的热介质进行热交换；
该冷冻循环回路经由上述制冷剂流通的配管连接压缩机、在采暖时和制冷时切换上述压缩机的出口侧流路的四通阀、热源侧热交换器、至少1个膨胀阀、以及上述中间热交换器的制冷剂侧流路；
该热介质循环回路经由上述热介质流通的配管连接上述中间热交换器的热介质侧流路、泵以及利用侧热交换器；
上述热源侧热交换器、上述中间热交换器以及上述利用侧热交换器分别独立地形成，并能够设置在相互离开的场所；
并且该空气调节装置具有除霜运转功能和除霜运转中采暖功能；该除霜运转功能将附着在上述热源侧热交换器的周围的霜融化；
该除霜运转中采暖功能在上述除霜运转功能动作中运转上述泵、使上述热介质循环，相对于存在采暖要求的上述利用侧热交换器供给热能、进行采暖。
另外，上述除霜运转功能能够以如下的方式实施，即，将上述四通阀切换到制冷侧，将高温高压的制冷剂导入到上述热源侧热交换器。
发明的效果
根据本发明的空气调节装置，由于具有热源侧热交换器的冷冻循环回路、和将热能供给到利用侧热交换器的热介质循环回路分开，所以，即使从采暖运转切换到除霜运转，在一定期间也能够持续地将热能供给到利用侧热交换器，能够对室内进行采暖。另外，由于热源侧热交换器、中间热交换器及利用侧热交换器分别独立地形成，能够设置到相互离开的场所，所以，能够减小热介质的输送动力，提高包含除霜的系统效率，有助于节能。
附图说明
图1为本发明实施方式1的空气调节装置的整体结构图。
图2为本发明实施方式1的空气调节装置的另一整体结构图。
图3为本发明实施方式1的空气调节装置的制冷剂及热介质用回路图。
图4为表示全制冷运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。
图5为表示全采暖运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。
图6为表示制冷主体运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。
图7为表示采暖主体运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。
图8为表示除霜运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。
图9为说明空气调节装置的控制装置所进行的热介质流量控制动作的流程图。
图10为本发明实施方式2的空气调节装置的制冷剂及热介质用回路图。
符号的说明
1热源装置(室外机)，2室内机，3中继单元，3a母中继单元，3b(1)、3b(2)子中继单元，4制冷剂配管，5热介质配管，6室外空间，7室内空间，8非空调空间，9大厦等建筑物，10压缩机，11四通阀，12热源侧热交换器，13a、13b、13c、13d止回阀，14气液分离器，15a、15b中间热交换器，16a、16b、16c、16d、16e膨胀阀，17储液器，21a、21b泵，22a、22b、22c、22d流路切换阀，23a、23b、23c、23d流路切换阀，24a、24b、24c、24d截止阀，25a、25b、25c、25d流量调整阀，26a、26b、26c、26d利用侧热交换器，27a、27b、27c、27d旁通管，31a、31b第一温度传感器，32a、32b第二温度传感器，33a、33b、33c、33d第三温度传感器，34a、34b、34c、34d第四温度传感器，35第五温度传感器，36压力传感器，37第六温度传感器，38第七温度传感器。
具体实施方式
下面详细地说明本发明的实施方式。
实施方式1
图1、图2为本发明实施方式1的空气调节装置的整体结构图。该空气调节装置具有热源装置(室外机)1、用于室内等的空气调节的室内机2以及从室外机1离开地设置在非空调空间8等中的中继单元3。热源装置1与中继单元3用制冷剂配管4连接，制冷剂(一次介质)在其中流动。中继单元3与室内机2用热介质配管5连接，水、防冻溶液等热介质(二次介质)在其中流动。中继单元3在从热源装置1送来的制冷剂与从室内机2送来的热介质之间进行热交换等。
热源装置1通常配置于大厦等的建筑物9的外部空间、即室外空间6。室内机2在大厦等的建筑物9的内部的居室等的室内空间7中，配置于能够输送被加热或者被冷却的空气的位置。中继单元3，与热源装置1以及室内机2形成为不同的壳体，通过制冷剂配管4以及热介质配管5进行连接，并且中继单元3设置于与室外空间6以及室内空间7不同的场所。在图1中，中继单元3虽然设置在建筑物9的内部，但是设置在作为与室内空间7不同的空间的顶棚背面等的非空调空间8中。另外，中继单元3也能够设置在存在电梯等的公用部分等中。
热源装置1与中继单元3形成为能够使用2根制冷剂配管4连接的结构。另外，中继单元3与各室内机2分别使用2根热介质配管5进行连接。通过这样使用2根配管进行连接，使得空气调节装置的施工变得容易。
图2表示设置了多个中继单元3的场合。即，中继单元3分成1个母中继单元3a和从其派生的2个子中继单元3b(1)、(2)。这样，相对于1个母中继单元3a能够连接多个子中继单元3b。在该结构中，母中继单元3a与子中继单元3b之间的连接配管为3根。
另外，在图1及图2中，以顶棚箱型为例对室内机2进行了说明，但是并不局限于此，还可以为顶棚嵌入型、顶棚悬挂式等，只要能够直接或通过管道等将加热或冷却了的空气吹出到室内空间7，则什么类型的室内机都可以。
另外，以设置在建筑物9外的室外空间6的场合为例对热源装置1进行了说明，但是并不局限于此。例如，热源装置1也可以设置到带换气口的机械室等的被围住了的空间，另外，也可以在建筑物9的内部设置热源装置1、用排气管道将废热排出到建筑物9外，或者也可以使用水冷式的热源装置、将其设置在建筑物9中等。
另外，虽然与节能相背离，但也可以将中继单元3设置在热源装置1的旁边。
下面，说明上述空气调节装置的详细结构。图3为本发明实施方式1的空气调节装置的制冷剂及热介质用回路图。该空气调节装置如图3所示，具有热源装置1、室内机2以及中继单元3。
热源装置1具有压缩机10、四通阀11、热源侧热交换器12、止回阀13a、13b、13c、13d以及储液器17，室内机2具有利用侧热交换器26a～26d。中继单元3具有母中继单元3a和子中继单元3b，母中继单元3a具有对制冷剂的气相与液相进行分离的气液分离器14和膨胀阀(例如电子膨胀阀)16e。
子中继单元3b具有中间热交换器15a、15b、膨胀阀(例如电子膨胀阀)16a～16d、泵21a、21b以及三通阀等的流路切换阀22a～22d、23a～23d。流路切换阀对应于各利用侧热交换器26a～26d的入口侧流路和出口侧流路进行设置，流路切换阀22a～22d在设置了多个的中间热交换器之间切换它们的出口侧流路，流路切换阀23a～23d切换它们的入口侧流路。在该例中，流路切换阀22a～22d在中间热交换器15a、15b之间切换它们的出口侧流路，流路切换阀23a～23d在中间热交换器15a、15b之间切换它们的入口侧流路。
另外，在利用侧热交换器26a～26d的入口侧，具有对流路进行开闭的截止阀24a～24d，在利用侧热交换器26a～26d的出口侧具有调整流量的流量调整阀25a～25d。另外，各利用侧热交换器26a～26d的入口侧流路和出口侧流路，经由流量调整阀25a～25d用旁通管27a～27d连接。
子中继单元3b还具有以下那样的温度传感器及压力传感器。
·检测中间热交换器15a、15b的热介质出口温度的温度传感器(第一温度传感器)31a、31b，
·检测中间热交换器15a、15b的热介质入口温度的温度传感器(第二温度传感器)32a、32b，
·检测利用侧热交换器26a～26d的热介质入口温度的温度传感器(第三温度传感器)33a～33d，
·检测利用侧热交换器26a～26d的热介质出口温度的温度传感器(第四温度传感器)34a～34d，
·检测中间热交换器15a的制冷剂出口温度的温度传感器(第五温度传感器)35，
·检测中间热交换器15a的制冷剂出口压力的压力传感器36，
·检测中间热交换器15b的制冷剂入口温度的温度传感器(第六温度传感器)37，
·检测中间热交换器15b的制冷剂出口温度的温度传感器(第七温度传感器)38。
而且，这些温度传感器及压力传感器能够利用各种温度计、温度传感器、压力计、压力传感器。
另外，压缩机10、四通阀11、热源侧热交换器12、止回阀13a、13b、13c、13d、气液分离器14、膨胀阀16a～16e、中间热交换器15a、15b、储液器17构成冷冻循环回路。
另外，中间热交换器15a、泵21a、流路切换阀22a～22d、截止阀24a～24d、利用侧热交换器26a～26d、流量调整阀25a～25d、流路切换阀23a～23d构成热介质循环回路。同样，中间热交换器15b、泵21b、流路切换阀22a～22d、截止阀24a～24d、利用侧热交换器26a～26d、流量调整阀25a～25d、流路切换阀23a～23d构成热介质循环回路。
而且，如图所示，各利用侧热交换器26a～26d相对于中间热交换器15a和中间热交换器15b分别并列地设置多个，分别构成热介质循环回路。
另外，在热源装置1中设有对构成该热源装置1的设备进行控制的控制装置100，该控制装置100使热源装置1进行作为所谓的室外机的动作。另外，在中继单元3中设有对构成该中继单元3的设备进行控制的控制装置300，该控制装置300具有进行后述的功能、动作的机构。这些控制装置100、300由微机等构成，能够相互通信地进行连接。下面，说明上述空气调节装置的各运转模式的动作。
<全制冷运转>
图4为表示全制冷运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。在全制冷运转中，制冷剂由压缩机10压缩，成为高温高压的气体制冷剂，经由四通阀11进入到热源侧热交换器12。制冷剂在该处被冷凝而液化，并通过止回阀13a从热源装置1流出，然后通过制冷剂配管4流入中继单元3。在中继单元3中，制冷剂进入到气液分离器14，在通过膨胀阀16e及16a后被导入到中间热交换器15b。此时，由膨胀阀16a使制冷剂膨胀，使其成为低温低压的二相制冷剂，中间热交换器15b作为蒸发器起作用。制冷剂在中间热交换器15b中成为低温低压的气体制冷剂，在通过膨胀阀16c后从中继单元3流出，然后通过制冷剂配管4再次流入到热源装置1。在热源装置1中，制冷剂通过止回阀13d，然后经由四通阀11、储液器17被吸入到压缩机10。此时，膨胀阀16b、16d成为制冷剂不流动那样的小的开度，膨胀阀16c成为全开状态、不发生压力损失。
下面，说明二次侧的热介质(水、防冻溶液等)的动作。利用中间热交换器15b将一次侧的制冷剂的冷能传递到二次侧的热介质，被冷却了的热介质通过泵21b在二次侧的配管内流动。从泵21b出来了的热介质经由流路切换阀22a～22d，通过截止阀24a～24d流入到利用侧热交换器26a～26d以及流量调整阀25a～25d。此时，在流量调整阀25a～25d的作用下，仅用于维持室内所需要的空调负荷的必要流量的热介质流入到利用侧热交换器26a～26d，余下部分通过旁通管27a～27d、不对热交换作出贡献。通过了旁通管27a～27d的热介质与通过了利用侧热交换器26a～26d的热介质汇合，在通过流路切换阀23a～23d后流入到中间热交换器15b，再次被吸入到泵21b中。另外，室内所需要的空调负荷能够通过以将第三温度传感器33a～33d与第四温度传感器34a～34d的检测温度差保持为预先确定了的目标值的方式进行控制而维持。
另外，由于热介质不需要流到没有热负荷的利用侧热交换器(包含停热)，所以，由截止阀24a～24d关闭流路，使得热介质不流到该利用侧热交换器。在图4中，由于在利用侧热交换器26a及利用侧热交换器26b中存在热负荷，所以，热介质流动，但在利用侧热交换器26c及26d中没有热负荷，对应的截止阀24c、24d关闭。
<全采暖运转>
图5为表示全采暖运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。在全采暖运转中，制冷剂由压缩机10压缩，成为高温高压的气体制冷剂，在经由四通阀11通过止回阀13b后从热源装置1流出，然后通过制冷剂配管4流入到中继单元3。在中继单元3中，制冷剂通过气液分离器14、被导入到中间热交换器15a，在中间热交换器15a中被冷凝而液化，然后通过膨胀阀16d及16b、从中继单元3流出。此时，由膨胀阀16b使制冷剂膨胀，使其成为低温低压的二相制冷剂，在通过制冷剂配管4后再次流入到热源装置1。在热源装置1中，制冷剂在通过止回阀13c后被导入到热源侧热交换器12，热源侧热交换器12作为蒸发器起作用。制冷剂在该处成为低温低压的气体制冷剂，然后经由四通阀11、储液器17被吸入到压缩机10。此时，膨胀阀16e、膨胀阀16a或16c成为制冷剂不流动那样的小的开度。
下面，说明二次侧的热介质(水、防冻溶液等)的动作。利用中间热交换器15b将一次侧的制冷剂的热能传递到二次侧的热介质，被加热了的热介质通过泵21a在二次侧的配管内流动。从泵21a出来了的热介质经由流路切换阀22a～22d通过截止阀24a～24d，流入到利用侧热交换器26a～26d及流量调整阀25a～25d。此时，在流量调整阀25a～25d的作用下，仅用于维持室内所需要的空调负荷的必要流量的热介质流入到利用侧热交换器26a～26d，余下部分通过旁通管27a～27d，不对热交换作出贡献。通过了旁通管27a～27d的热介质与通过了利用侧热交换器26a～26d的热介质汇合，在通过流路切换阀23a～23d后流入到中间热交换器15a，再次被吸入到泵21a中。另外，室内所需要的空调负荷能够通过以将第三温度传感器33a～33d与第四温度传感器34a～34d的检测温度差保持为目标值的方式进行控制而维持。
此时，由于热介质不需要流到没有热负荷的利用侧热交换器(包含停热)，所以由截止阀24a～24d关闭流路，使得热介质不流到该利用侧热交换器。在图5中，由于在利用侧热交换器26a及26b中存在热负荷，所以热介质流动，但在利用侧热交换器26c及26d中没有热负荷，对应的截止阀24c、24d关闭。
<制冷主体运转>
图6为表示制冷主体运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。在制冷主体运转中，制冷剂由压缩机10压缩，成为高温高压的气体制冷剂，然后经由四通阀11被导入到热源侧热交换器12。在该处，气体状态的制冷剂冷凝而成为二相制冷剂，并以二相状态从热源侧热交换器12流出，在通过止回阀13a后从热源装置1流出，接着通过制冷剂配管4流入到中继单元3。在中继单元3中，制冷剂进入到气液分离器14，二相制冷剂中的气体制冷剂与液体制冷剂分离，气体制冷剂被导入到中间热交换器15a，在中间热交换器15a中被冷凝而液化，然后通过膨胀阀16d。另一方面，在气液分离器14中被分离了的液体制冷剂流到膨胀阀16e，与在中间热交换器15a中冷凝液化后通过了膨胀阀16d的液体制冷剂汇合，然后通过膨胀阀16a被导入到中间热交换器15b。此时，通过膨胀阀16a使制冷剂膨胀，使其成为低温低压的二相制冷剂，中间热交换器15b作为蒸发器起作用。制冷剂在中间热交换器15b中成为低温低压的气体制冷剂，在通过膨胀阀16c后从中继单元3流出，接着通过制冷剂配管4再次流入到热源装置1。在热源装置1中，制冷剂通过止回阀13d，然后经由四通阀11、储液器17被吸入到压缩机10。此时，膨胀阀16b成为制冷剂不流动那样的小的开度，膨胀阀16c成为全开状态、不发生压力损失。
下面，说明二次侧的热介质(水、防冻溶液等)的动作。利用中间热交换器15a将一次侧的制冷剂的热能传递到二次侧的热介质，被加热了的热介质通过泵21a在二次侧的配管内流动。另外，通过中间热交换器15b将一次侧的制冷剂的冷能传递到二次侧的热介质，被冷却了的热介质通过泵21b在二次侧的配管内流动。然后，从泵21a及泵21b出来了的热介质，经由流路切换阀22a～22d通过截止阀24a～24d流入到利用侧热交换器26a～26d及流量调整阀25a～25d。此时，通过流量调整阀25a～25d的作用，仅用于维持室内所需要的空调负荷的必要流量的热介质流到利用侧热交换器26a～26d，余下部分通过旁通管27a～27d，不对热交换作出贡献。通过了旁通管27a～27d的热介质与通过了利用侧热交换器26a～26d的热介质汇合，在通过了流路切换阀23a～23d后，暖和的热介质分别流入到中间热交换器15a，再次返回到泵21a，冷的热介质流入到中间热交换器15b，再次返回到泵21b。在此期间，暖和的热介质和冷的热介质通过流路切换阀22a～22d及23a～23d的作用，不混合地分别被导入到存在热能负荷、冷能负荷的利用侧热交换器26a～26d。而且，室内所需要的空调负荷能够通过以将第三温度传感器33a～33d与第四温度传感器34a～34d的检测温度差保持为目标值的方式进行控制而维持。
图6表示在利用侧热交换器26a中产生热能负荷、在利用侧热交换器26b中产生冷能负荷的状态。
另外，此时由于热介质不需要流到没有热负荷的利用侧热交换器(包含停热)，所以，由截止阀24a～24d关闭流路，使得热介质不流到该利用侧热交换器。在图6中，由于在利用侧热交换器26a及26b中存在热负荷，所以热介质流动，但在利用侧热交换器26c及26d中没有热负荷，对应的截止阀24c、24d关闭。
<采暖主体运转>
图7为表示采暖主体运转时的制冷剂及热介质的流动的回路图。在采暖主体运转中，制冷剂由压缩机10压缩，成为高温高压的气体制冷剂，在经由四通阀11通过止回阀13b后从热源装置1流出，通过制冷剂配管4，流入到中继单元3。在中继单元3中，制冷剂在通过气液分离器14后被导入到中间热交换器15a，在中间热交换器15a中被冷凝而液化。此后，通过了膨胀阀16d的制冷剂分成通过膨胀阀16a的流路和通过膨胀阀16b的流路。通过了膨胀阀16a的制冷剂由膨胀阀16b的作用而膨胀、成为低温低压的二相制冷剂，流入到中间热交换器15b，中间热交换器15b作为蒸发器起作用。从中间热交换器15b出来了的制冷剂进行蒸发、成为气体制冷剂，通过膨胀阀16c。另一方面，通过了膨胀阀16b的制冷剂通过膨胀阀16b而膨胀，成为低温低压的二相制冷剂，与通过了中间热交换器15b及膨胀阀16c的制冷剂汇合，成为干度更大的低温低压的制冷剂。然后，汇合了的制冷剂从中继单元3流出，在通过制冷剂配管4后再次流入到热源装置1。在热源装置1中，制冷剂通过止回阀13c、被导入到热源侧热交换器12，热源侧热交换器12作为蒸发器起作用。在该处，低温低压的二相制冷剂蒸发、成为气体制冷剂，在通过四通阀11、储液器17后被吸入到压缩机10。此时，膨胀阀16e成为制冷剂不流动那样的小的开度。
下面，说明二次侧的热介质(水、防冻溶液等)的动作。用中间热交换器15a将一次侧的制冷剂的热能传递到二次侧的热介质，被加热了的热介质通过泵21a在二次侧的配管内流动。另外，通过中间热交换器15b将一次侧的制冷剂的冷能传递到二次侧的热介质，被冷却了的热介质通过泵21b在二次侧的配管内流动。然后，从泵21a及泵21b出来了的热介质经由流路切换阀22a～22d通过截止阀24a～24d流入到利用侧热交换器26a～26d及流量调整阀25a～25d。此时，通过流量调整阀25a～25d的作用，使得仅用于维持室内所需要的空调负荷的必要流量的热介质流到利用侧热交换器26a～26d，余下部分通过旁通管27a～27d，不对热交换作出贡献。通过了旁通管27a～27d的热介质与通过了利用侧热交换器26a～26d的热介质汇合，在通过流路切换阀23a～23d后，暖和的热介质流入到中间热交换器15a并再次返回到泵21a，冷的热介质流入到中间热交换器15b并再次返回到泵21b。在此期间，暖和的热介质和冷的热介质通过流路切换阀22a～22d及23a～23d的作用，不混合地分别被导入到存在热能负荷、冷能负荷的利用侧热交换器26a～26d。而且，室内所需要的空调负荷能够通过以将第三温度传感器33a～33d与第四温度传感器34a～34d的检测温度差保持为目标值的方式进行控制而维持。
图7表示在利用侧热交换器26a中产生热能负荷、在利用侧热交换器26b中产生冷能负荷的状态。
另外，此时由于热介质不需要流到没有热负荷的利用侧热交换器(包含停热)，所以，由截止阀24a～24d关闭流路，使得热介质不流到该利用侧热交换器。在图7中，由于在利用侧热交换器26a及26b中存在热负荷，所以热介质流动，但在利用侧热交换器26c及26d中没有热负荷，对应的截止阀24c、24d关闭。
如以上那样，在由利用侧热交换器26a～26d产生采暖负荷的场合，将对应的流路切换阀22a～22d及23a～23d切换到连接于加热用的中间热交换器15a的流路，在由利用侧热交换器26a～26d产生了制冷负荷的场合，将对应的流路切换阀22a～22d及23a～23d切换到连接于冷却用的中间热交换器15b的流路，从而使得能够用各室内机2自由地进行采暖运转、制冷运转。
流路切换阀22a～22d及23a～23d只要为三通阀等能切换三个流路的阀、组合2个截止阀等的进行二个流路的开闭的阀等能够切换流路的结构即可。另外，流路切换阀也可为步进马达驱动式的混合阀等改变三个流路的流量的阀，或通过组合2个电子式膨胀阀等改变2个流路的流量的阀而构成。在该场合，也能够防止流路的突然开闭导致的水击。
利用侧热交换器26a～26d中的热负荷用以下的(1)式表示，该热负荷为热介质的流量、密度、定压比热、利用侧热交换器26a～26d的入口与出口的热介质的温度差的乘积。在这里，Vw表示热介质的流量，ρw表示热介质的密度，Cpw表示热介质的定压比热，Tw表示热介质的温度，附加符号in表示利用侧热交换器26a～26d的热介质入口处的值，附加符号out表示利用侧热交换器26a～26d的热介质出口处的值。
[式1]
Q＝Vw·(ρwin·Cpwin·Twin-ρwout·Cpwout·Twout)≈Vw·ρw·Cpw·(Twin-Twout)
(1)
即，在流到利用侧热交换器26a～26d的热介质的流量为一定的场合，相应于利用侧热交换器26a～26d的热负荷的变化，热介质的出入口处的温度差变化。因此，将利用侧热交换器26a～26d的出入口的温度差作为目标，以使其接近预先确定了的目标值的方式控制流量调整阀25a～25d，从而使多余的热介质流向旁通管27a～27d，能够控制流到利用侧热交换器26a～26d的流量。利用侧热交换器26a～26d的出入口的温度差的目标值例如设定为5℃。该动作由控制装置300进行，但其详细的说明在后面进行。
在图3～图7中，虽然以流量调整阀25a～25d为设置在利用侧热交换器26a～26d的下游侧的混合阀的场合为例进行了说明，但也可为设置在利用侧热交换器26a～26d的上游侧的三通阀。
另外，与利用侧热交换器26a～26d进行了热交换的热介质，和不进行热交换、温度不改变地通过了旁通管27a～27d的热介质在此后的汇合部汇合。在该汇合部，以下的(2)式成立。在这里，Twin、Twout表示利用侧热交换器26a～26d的入口及出口的热介质温度，Vw表示流入到流量调整阀25a～25d的热介质的流量，Vwr表示流入到利用侧热交换器26a～26d的热介质的流量，Tw表示流过了利用侧热交换器26a～26d的热介质与流过了旁通管27a～27d的热介质汇合后的热介质的温度。
[式2]
Tw＝(Vwr/Vw)·Twout+(1-Vwr/Vw)·Twin
即，若由利用侧热交换器26a～26d进行了热交换的热介质和不进行热交换地通过了旁通管27a～27d的热介质汇合，则热介质的温度差按相当于旁通了的流量的量接近利用侧热交换器26a～26d的入口温度。例如，在总流量为20L/min，利用侧热交换器26a～26d的热介质入口温度为7℃，出口温度为13℃，流到利用侧热交换器26a～26d侧的流量为10L/min时，此后的汇合后的温度根据(2)式成为10℃。
该汇合了的温度的热介质从各室内机返回而汇合，流入到中间热交换器15a、15b。此时，若中间热交换器15a或15b的热交换量不变化，则通过中间热交换器15a或15b中的热交换，出入口温度差变得大体相同。例如，中间热交换器15a或15b的出入口温度差成为6℃，最初，使中间热交换器15a或15b的入口温度为13℃，使出口温度为7℃。然后，利用侧热交换器26a～26d中的热负荷下降，中间热交换器15a或15b的入口温度下降到10℃。这样，若什么都不做的话，则中间热交换器15a或15b进行大体相同量的热交换，所以热介质按4℃从中间热交换器15a或15b流出，反复进行该动作，热介质的温度不断下降。
为了防止该问题，只要以中间热交换器15a或15b的热介质出口温度接近于目标值的方式相应于利用侧热交换器26a～26d的热负荷的变化，使泵21a、21b的转速改变、调整在利用侧热交换器中流动的热介质的流量即可。这样，当热负荷下降了时，泵的转速下降、变得节能，当热负荷上升了时，泵的转速上升、能够维持热负荷。
泵21b在由利用侧热交换器26a～26d中的任一个产生了制冷负荷或除湿负荷的场合动作，在任一个利用侧热交换器26a～26d中都没有制冷负荷及除湿负荷的场合停止。另外，泵21a在由利用侧热交换器26a～26d中的任一个产生了采暖负荷的场合动作，在任一个利用侧热交换器26a～26d都没有采暖负荷的场合停止。
在以上说明了的全采暖运转及采暖主体运转中，低温低压的制冷剂流到热源侧热交换器12，热源侧热交换器12作为蒸发器动作，所以，发生在热源侧热交换器12的周围附着霜的结霜现象。若热源侧热交换器12的结霜现象发展，则制冷剂与空气的热交换受到阻碍，并且热源侧热交换器12的周围的风路因为霜而变窄，所以通过风量下降。因此，热源侧热交换器12中的热交换量下降，与此相随，在热源侧热交换器12的内部流动的制冷剂的蒸发温度下降，所以，冷冻循环的运转效率变差。若结霜进一步发展，则将导致风路堵塞。因此，空气调节装置具有将热源侧热交换器12周围的霜融化的除霜运转功能。该除霜运转功能一般通过如下的动作而进行，即，将四通阀11切换到制冷侧，将高温高压的制冷剂送入到热源侧热交换器12内。图8表示该除霜运转中的制冷剂及热介质的动作。
在除霜运转时，制冷剂进行与全制冷运转类似的动作。即，制冷剂由压缩机10压缩，成为高温高压的气体制冷剂，然后经由四通阀11被导入到热源侧热交换器12。制冷剂在该处被冷凝而液化，在通过止回阀13a后从热源装置1流出，然后通过制冷剂配管4流入到中继单元3。在中继单元3中，制冷剂进入到气液分离器14，在通过膨胀阀16e及16a后被导入到中间热交换器15b。此时，通过膨胀阀16a使制冷剂膨胀，制冷剂成为低温低压的二相制冷剂，中间热交换器15b作为蒸发器起作用，制冷剂成为低温低压的气体制冷剂。然而，在除霜运转中，与制冷运转不同，需要用于融化霜的能量，所以压缩机10的频率被设定为某种程度上较高的频率。因此，制冷剂循环量与制冷负荷不平衡，产生剩余制冷剂，所以，控制膨胀阀16b的开度，使剩余制冷剂流走。然后，通过了膨胀阀16a、中间热交换器15b的制冷剂通过膨胀阀16c，在与通过了膨胀阀16b的制冷剂汇合后从中继单元3流出，然后通过制冷剂配管4并再次流入到热源装置1。在热源装置1中，制冷剂通过止回阀13d，然后经由四通阀11、储液器17被吸入到压缩机10。此时，膨胀阀16d成为制冷剂不流动那样的小的开度，膨胀阀16c为全开状态，不发生压力损失。
另外，在热源侧热交换器12的周围附着了大量的霜，霜在融化时按0℃放出潜热，融化成水。在除霜运转时，制冷剂在热源侧热交换器12中与0℃的霜进行热交换，所以，在热源侧热交换器12中冷却到接近0℃的温度，然后从热源侧热交换器12流出。因此，从热源侧热交换器12流出了的制冷剂被冷却到足以能够用作为冷却热源的温度，所以，在利用侧热交换器26a～26d需要制冷的场合，使制冷剂循环到利用侧热交换器26a～26d，用于制冷。
然而，由于向热源侧热交换器12的结霜在外气温度低时发生，所以不限于在除霜运转中存在制冷负荷。在没有制冷负荷的场合，将膨胀阀16a设定为制冷剂不流动那样的小的开度，使所有的制冷剂通过膨胀阀16b而流动。
下面，说明二次侧的热介质(水、防冻溶液等)的动作。在存在制冷负荷的场合，通过中间热交换器15b将一次侧的制冷剂的冷能传递到二次侧的热介质，受到了冷却的热介质通过泵21b的作用在二次侧的配管内流动。从泵21b出来了的热介质经由流路切换阀22a～22d通过截止阀24a～24d、流入到利用侧热交换器26a～26d及流量调整阀25a～25d。此时，通过流量调整阀25a～25d的作用，使得仅用于维持室内所需要的制冷负荷的必要流量的热介质流入到利用侧热交换器26a～26d，余下部分流过旁通管27a～27d，不对热交换作出贡献。通过了旁通管27a～27d的热介质与通过了利用侧热交换器26a～26d的热介质汇合，然后通过流路切换阀23a～23d，流入到中间热交换器15b，并再次被吸入到泵21b。另外，室内所需要的空调负荷能够通过以将利用侧热交换器入口温度33a～33d与利用侧热交换器出口温度34a～34d的温度差保持为目标值的方式控制流量调整阀25a～25d而维持。
另外，在存在采暖负荷的场合，通过热介质热交换器15a的流路中的热介质，通过进入到除霜运转之前的采暖运转，例如被加热到50℃。因此，通过泵21a使该受到了加热的热介质在二次侧的配管内流动。从泵21a出来了的热介质经由流路切换阀22a～22d通过截止阀24a～24d并流入到利用侧热交换器26a～26d以及流量调整阀25a～25d。此时，通过流量调整阀25a～25d的作用，使得仅用于维持室内所需要的采暖负荷的必要流量的热介质流入到利用侧热交换器26a～26d，余下部分通过旁通管27a～27d，不对热交换作出贡献。通过了旁通管27a～27d的热介质与通过了利用侧热交换器26a～26d的热介质汇合，在通过流路切换阀23a～23d后流入到中间热交换器15a，并再次被吸入到泵21b。另外，室内所需要的空调负荷能够通过以将第三温度传感器33a～33d与第四温度传感器34a～34d的温度差保持为目标值的方式进行控制而维持。
在除霜运转中，在中间热交换器15a中不从制冷剂新供给热能，所以，热介质的温度下降与利用侧热交换器26a～26d中的采暖负荷相当的量。然而，通过具有上述除霜运转中采暖功能，能够在热介质的温度达到了某种程度以上的温度例如35℃以上的期间继续进行采暖。下面，对该除霜运转中采暖运转功能的具体例进行说明。
例如，设除霜运转开始时的热介质的温度为50℃，若在35℃以上，则能够进行采暖运转。热介质的流量对于各利用侧热交换器26a～26d设为每分钟20L，利用侧热交换器26a～26d中的采暖负荷设定为通过将各利用侧热交换器26a～26d的热介质出入口温度差设为5℃而能够正好维持的值，在除霜开始前的采暖运转中，在该状态下供给中间热交换器15a的出入口温度差为5℃的热量。另外，热介质循环的配管为每1分钟循环一周左右的长度。若在这样的条件下进入除霜运转，则中间热交换器15a中的加热量消失，所以，中间热交换器15a的出口温度每分钟下降5℃。因此，直到初期50℃的热介质成为35℃，即直到热介质下降15℃为止，能够继续进行采暖运转，所以采暖运转能够共继续3分钟。通常，若有3分钟，则除霜运转完成。即，仅由二次侧的热介质的循环就能够维持除霜运转中的采暖。即使除霜运转持续得更长，不能将热能供给到室内的时间也仅是从除霜运转的时间减去仅由热介质的循环进行了采暖的时间后获得的时间，能够大幅度减少在除霜时间中室温的下降。
另外，在即使采暖能力稍下降也希望较长地继续采暖的场合，最好使泵21a的转速比进入到除霜运转之前的运转状态低，降低热介质的流量。例如，若下降为除霜运转开始时的一半的转速，则能够继续采暖运转2倍的时间。这样，能够缩短停止除霜运转中的采暖运转的时间，与采暖运转完全不进行的场合相比，室内的舒适性提高。
另外，也可使得一旦检测中间热交换器15a的出入口的温度的第一温度传感器31a或第二温度传感器32a的至少一方的检测温度为预先确定了的设定温度以下，则减少泵21a的运转容量或使其停止。上述设定温度为能够进行采暖运转的下限温度(采暖极限温度)，可以适当确定，例如可设为30～35℃。该控制也可通过在泵21a的入口侧或出口侧配置温度传感器、利用其检测温度而进行。
另外，在除霜运转中，还可以想到运转中的利用侧热交换器停热而停止，或者相反地供热而起动，所以为了更适当地应对负荷，可以相应于此时的利用侧热交换器的必要采暖能力，决定泵21a的排出容量。利用侧热交换器的必要采暖能力能够通过设置对流到利用侧热交换器的热介质的流量进行测定的流量计，测定热介质的流量，并根据上述(1)式计算出。另外，也可根据表示各利用侧热交换器的热交换容量的能力代码决定。另外，在各利用侧热交换器的容量没有大的不同的场合，也可大致根据利用侧热交换器的运转台数决定。
另外，在除霜运转中，由于不需要使热介质朝没有热负荷的利用侧热交换器(包含停热)流动，所以，通过截止阀24a～24d关闭流路，使得热介质不朝利用侧热交换器流动。在图8中，表示了在利用侧热交换器26a中存在采暖负荷、在利用侧热交换器26b中存在制冷负荷的场合，在利用侧热交换器26c及26d中没有热负荷，对应的截止阀24c、24d关闭。
下面，根据图9的流程图说明控制装置300对热介质的流量控制动作。在这里，将流路切换阀22a～22d设为流路切换阀22，将流路切换阀23a～23d作为流路切换阀23而进行说明。
控制装置300若开始处理(ST0)，则判断有无制冷(或除湿)运转或采暖运转的室内机(ST1、ST3)。在存在制冷(或除湿)运转的室内机的场合，运转制冷侧的泵21b(ST2)。在存在采暖运转的室内机的场合，确认热介质的温度在预先确定了的采暖极限温度以上(ST4)，然后运转采暖侧的泵21a(ST5)。然后，关于相关的室内机，从编号1开始依次确认全部的室内机的状态(ST7、ST16、ST17)。图中的“n”表示室内机的编号。在室内机进行采暖运转的场合(ST8)，将与该室内机对应的流路切换阀22、23切换到采暖用的中间热交换器15a(ST9)，求出第三温度传感器33a～33d的检测温度T1和第四温度传感器34a～34d的检测温度T2，将从T1减去了T2的值设为ΔTr(ST10)。另一方面，在室内机进行制冷运转的场合，将与该室内机对应的流路切换阀22、23切换到制冷用的中间热交换器15b(ST11)，求出第三温度传感器33a～33d的检测温度T1和第四温度传感器34a～34d的检测温度T2，将从T2减去了T1的值设为ΔTr(ST12)。然后，在控制目标值Tmr与ΔTr的温度差比稳定范围Trs大的场合，减小对应的流量调整阀25a～25d的开度(开口面积)(ST13、ST14)，在控制目标值Tmr与ΔTr的温度差为稳定范围Trs以下的场合，增大对应的流量调整阀25a～25d的开度(开口面积)(ST13、ST15)，以使ΔTr接近控制目标值的方式进行控制，分别维持采暖负荷、制冷负荷。
另外，也可将Trs设为0℃，不设置稳定范围，但设置了稳定范围的场合流量调整阀25a～25d的控制次数减少，阀的寿命延长。
另外，在除霜运转中，从制冷剂将冷能供给到中间热交换器15b，但未从制冷剂将热能供给到中间热交换器15a，所以若泵21a 入口的第一温度传感器31a的检测温度比设定的采暖极限温度Td1例如35℃低，则停止泵21a(ST4、ST6)。在泵21a被停止了的场合，采暖运转也停止。另外，也可减少泵21a的运转容量来代替使其停止。
这些处理每隔预定时间重复进行。在这里，例如在控制目标值为5℃、稳定范围为1℃的场合，若利用侧热交换器出入口温度差ΔTr为3℃，则控制流量调整阀25a～25d的开度(开口面积)，以减少流到利用侧热交换器26a～26d的流量的方式进行控制。另一方面，若利用侧热交换器出入口温度差ΔTr为7℃，则以增加流到利用侧热交换器26a～26d的流量的方式控制流量调整阀25a～25d的开度(开口面积)。然后，通过它们使利用侧热交换器出入口温度差ΔTr接近控制目标。另外，在采暖运转时、采暖开始时的泵21a的入口或出口的温度为45℃的场合，若该温度成为预定的采暖极限温度例如35℃，则使泵21a停止或减少运转容量。
用于停止除霜运转中的由热介质的循环进行的采暖运转的采暖极限温度，除了泵21a的入口或出口的温度外，也可使用第一温度传感器31a的检测温度、第二温度传感器32a的检测温度、第三温度传感器33a～33d的检测温度、第四温度传感器34a～34d的检测温度中的任何一个值进行检测。但是，第四温度传感器34a～34d的检测温度根据控制而变化，所以，若利用其它3种检测温度则更好。
实施方式2
图10为本发明实施方式2的空气调节装置的制冷剂及热介质用回路图。实施方式2的空气调节装置除了使用二通流量调整阀作为流量调整阀25a～25d、省去了截止阀24a～24d这一点以外，其它与实施方式1的空气调节装置相同。作为该二通流量调整阀，例如使用由步进马达等连续地使开口面积变化的二通流量调整阀。二通流量调整阀的控制与三通流量调整阀的场合类似，调整二通流量调整阀的开度，控制流入到利用侧热交换器26a～26d的流量，以使利用侧热交换器26a～26d的前后的温度差成为目标值、例如5℃的方式进行控制。此外，以使中间热交换器15a、15b的入口侧或出口侧的温度成为目标值的方式控制泵21a、21b的转速。若使用二通流量调整阀作为流量调整阀25a～25d，则也可将其用于流路的开闭，所以，不需要截止阀24a～24d，具有能够廉价地构建系统的优点。
在实施方式1、2中，说明了设置第一温度传感器31a、31b及第二温度传感器32a、32b双方的场合，但为了进行泵21a、21b的控制，只要仅存在第一温度传感器31a、31b或第二温度传感器32a、32b的任一个即可。另外，在除霜运转中，由于不将热能供给到中间热交换器15a，所以，中间热交换器15a的热介质入口温度与热介质出口温度成为相同温度。
另外，作为制冷剂，可使用R-22、R-134a等单一制冷剂、R-410A、R-404A等近共沸混合制冷剂、R-407C等非共沸混合制冷剂、在化学式内包含双键的CF3CF＝CH2等温室效应系数为较小值的制冷剂、其混合物、或CO2、丙烷等自然制冷剂。
另外，虽然形成了在制冷剂回路中包含储液器17的结构，但本发明在没有储液器17的回路中也有效。另外，虽然说明了具有止回阀13a～13d的场合，但其在本发明中并非必需的部件，即使没有它也能够构成本发明、获得同样的作用效果。
另外，最好在热源侧热交换器12及利用侧热交换器26a～26d中安装送风机，通过送风促进冷凝或蒸发。但是，并不局限于此，例如也可使用利用了辐射的板式散热器那样的结构作为利用侧热交换器26a～26d。作为热源侧热交换器12，也可使用由水、防冻溶液使热移动的水冷式的类型的热交换器，只要为能够散热或吸热的结构，则什么样的热交换器都能够使用。
另外，虽然以利用侧热交换器26a～26d为4台的场合为例进行了说明，但在本发明中，利用侧热交换器只要为至少1台即可，不限于该台数。
另外，说明了流路切换阀22a～22d、23a～23d、截止阀24a～24d、流量调整阀25a～25d分别逐一与各利用侧热交换器26a～26d连接的场合，但并不局限于此，也可相对于各利用侧热交换器分别连接多个。在该场合，只要同样地使连接在相同的利用侧热交换器的这些多个阀动作即可。
另外，虽然以中间热交换器15a、15b为2个的场合为例进行了说明，但并不局限于此，也可相应于室内机的台数增加中间热交换器。
另外，虽然以将流量调整阀25a～25d、第三温度传感器33a～33d及第四温度传感器34a～34d设置在中继单元3内部的场合为例进行了说明，但并不局限于此，即使将它们设置在室内机2的内部或附近，也能够进行与上述同样的动作、获得同样的效果。另外，在使用二通流量调整阀作为流量调整阀25a～25d的场合，也可将第三温度传感器33a～33d及第四温度传感器34a～34d设置在中继单元3的内部或旁边，将流量调整阀25a～25d设置在室内机2的内部或旁边。
以上说明的本实施方式的空气调节装置在除霜运转中使二次侧的暖和的热介质循环，从而能够维持采暖负荷，能够抑制室温的下降。另外，分别与利用侧热交换器26a～26d及热源侧热交换器12独立地形成中继单元3，并将该中继单元3设置在与利用侧热交换器26a～26d及热源侧热交换器12相互离开的场所，从而能够将用于输送热介质的泵动力抑制得较小，能够提高包含除霜的系统效率。因此，能够进行节能性高的运转。

Claims (7)

1.一种空气调节装置，其特征在于：具有热介质加热用中间热交换器及热介质冷却用中间热交换器、冷冻循环回路和热介质循环回路；
上述热介质加热用中间热交换器及热介质冷却用中间热交换器使制冷剂和不同于上述制冷剂的热介质进行热交换；
该冷冻循环回路经由上述制冷剂流通的配管连接压缩机、在采暖时和制冷时切换上述压缩机的出口侧流路的四通阀、热源侧热交换器、至少1个膨胀阀、以及上述热介质加热用中间热交换器及热介质冷却用中间热交换器的制冷剂侧流路；
该热介质循环回路经由上述热介质流通的配管连接上述热介质加热用中间热交换器及热介质冷却用中间热交换器的热介质侧流路、与上述热介质加热用中间热交换器及热介质冷却用中间热交换器分别对应的泵、以及能够与上述热介质加热用中间热交换器及热介质冷却用中间热交换器分别连接的多个利用侧热交换器；
上述热源侧热交换器、上述热介质加热用中间热交换器及热介质冷却用中间热交换器和上述利用侧热交换器分别独立地形成，并能够设置在相互离开的场所；
该空气调节装置具有除霜运转功能，该除霜运转功能通过将上述四通阀切换到制冷侧并使上述压缩机动作，将从上述压缩机排出的高温高压的制冷剂经由上述四通阀导入上述热源侧热交换器，将附着在上述热源侧热交换器周围的霜融化；
在上述除霜运转功能动作中能够同时进行除霜运转中的制冷运转和除霜运转中的采暖运转，
在除霜运转中的制冷运转下，运转与上述热介质冷却用中间热交换器对应的上述泵，使热介质在存在制冷要求的上述利用侧热交换器和上述热介质冷却用中间热交换器之间循环，
在除霜运转中的采暖运转下，运转与上述热介质加热用中间热交换器对应的上述泵，使残留在上述热介质加热用中间热交换器以及包含该热介质加热用中间热交换器的热介质循环回路中的、具有热能的热介质，在存在采暖要求的上述利用侧热交换器和上述热介质加热用中间热交换器之间循环。
2.根据权利要求1所述的空气调节装置，其特征在于：相应于正进行采暖运转的上述利用侧热交换器的能力代码的合计、台数的合计或必要采暖能力的合计值，决定与上述热介质加热用中间热交换器对应的上述泵的运转容量。
3.根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其特征在于：在上述利用侧热交换器的入口侧流路或出口侧流路配置对热介质的流量进行调整的流量调整阀，
配置有检测流入上述利用侧热交换器的热介质的温度和从上述利用侧热交换器流出的热介质的温度的温度传感器，
以使上述温度传感器的检测温度差接近预先确定了的目标值的方式，调整上述流量调整阀的流量。
4.根据权利要求3所述的空气调节装置，其特征在于：若上述温度传感器的至少一方的检测温度为预先确定了的采暖极限温度以下，则减少或停止与上述热介质加热用中间热交换器对应的上述泵的运转容量。
5.根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其特征在于：在上述热介质加热用中间热交换器的入口侧或出口侧，或与上述热介质加热用中间热交换器对应的上述泵的入口侧或出口侧，配置有检测热介质的温度的温度传感器，若这些温度传感器的任一个的检测温度在预先确定了的采暖极限温度以下，则减少或停止与上述热介质加热用中间热交换器对应的上述泵的运转容量。
6.根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其特征在于：将除霜运转时的与上述热介质加热用中间热交换器对应的上述泵的运转容量设定为比除霜运转开始前的运转容量小的值。
7.根据权利要求1或2所述的空气调节装置，其特征在于：上述热介质加热用中间热交换器及上述热介质冷却用中间热交换器设置在上述利用侧热交换器的作为空调对象的空间的外部。
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