JP2016044892A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱源側回路を循環する冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する回路を有する空気調和装置において、搬送用媒体の利用によって冷媒量の削減の要求を満たしつつ、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットを容易に開発できるようにする。【解決手段】空気調和装置（１）は、熱源側冷媒が循環する熱源側回路（２０）と、熱源側冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する搬送側回路（４０）と、熱搬送媒体と熱交換を行う利用側冷媒が循環する利用側回路（５０）とを有する。利用側回路（５０）は、利用側熱交換器（４２ａ、４２ｂ）を有し、熱源側回路（２０）からの熱は、搬送側回路（４０）を通じて利用側回路（５０）に搬送され、利用側熱交換器（４２ａ、４２ｂ）における利用側冷媒の熱交換によって空調を行い、熱搬送媒体は、電子のもつ自由度に関する相転移である電子相転移を行う物質である電子相転移物質を含むスラリーである。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置、特に、熱源側回路を循環する冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する回路を有する空気調和装置に関する。

近年の温室効果ガスの大幅削減の要求に関して、空気調和装置の分野においては、フロン等の冷媒量の削減が要求されている。これに対して、二次回路方式の空気調和装置の採用が検討されている。ここで、二次回路方式の空気調和装置とは、熱源側回路を循環する冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する利用側回路を有しており、利用側回路が有する利用側熱交換器における熱搬送媒体の熱交換によって空調を行うものである。すなわち、二次回路方式を採用することで、装置全体で冷媒が循環する回路部分（ここでは、熱源側回路）を小さくして、冷媒量の削減を図ることが検討されている。

また、二次回路方式の空気調和装置として、特許文献１（特開２０００−１６１７２４号公報）には、利用側回路を循環する熱搬送媒体の熱搬送能力を向上させるために、液体−固体相転移に伴って得られる潜熱を利用する物質を含むスラリーを熱搬送媒体として使用した構成が提案されている。

特許文献１の構成では、利用側回路を構成する利用側熱交換器に熱搬送媒体が流れることになる。このため、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットを熱搬送媒体用に開発する必要がある。ところが、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットの開発にあたっては、冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置において使用されている利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットの構成を流用することが難しい。

本発明の課題は、熱源側回路を循環する冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する回路を有する空気調和装置において、搬送用媒体の利用によって冷媒量の削減の要求を満たしつつ、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットを容易に開発できるようにすることにある。

第１の観点にかかる空気調和装置は、熱源側冷媒が循環する熱源側回路と、熱源側冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する搬送側回路と、熱搬送媒体と熱交換を行う利用側冷媒が循環する利用側回路とを有している。そして、利用側回路は、利用側熱交換器を有しており、熱源側回路からの熱は、搬送側回路を通じて利用側回路に搬送され、利用側熱交換器における利用側冷媒の熱交換によって空調を行うようになっており、熱搬送媒体は、電子のもつ自由度に関する相転移である電子相転移を行う物質である電子相転移物質を含むスラリーである。

ここでは、二次回路方式における利用側回路を、熱源側冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する搬送側回路、及び、熱搬送媒体と熱交換を行う利用側冷媒が循環する利用側回路によって構成するとともに、熱搬送媒体として電子相転移を行う物質である電子相転移物質を含むスラリーを使用している。ここで、熱源側回路、搬送側回路及び利用側回路という３つの回路を有する構成を三次回路方式と呼ぶことにする。また、電子相転移とは、特許文献２（特開２０１０−１６３５１０号公報）にも記載されているように、電子のもつ自由度である、軌道の自由度、又は、電荷・スピン・軌道の自由度のうち少なくとも２つ以上を含む複自由度の相転移のことである。そして、この電子相転移は、固体状態で発生する相転移（固体−固体相転移）であり、相転移に伴って潜熱を得ることができ、相転移時の体積変化が固体−液体相転移に比べて小さいという特性がある。そして、ここでは、このような電子相転移を行う物質である電子相転移物質を水や水溶液、油等の液媒体に多量に混入させたスラリーを熱搬送媒体としているのである。

このため、ここでは、熱源側回路を循環する熱源側冷媒と搬送側回路を循環する熱搬送媒体とが熱交換することによって、熱搬送媒体において液媒体の温度変化及び電子相転移物質の相転移が発生する。そして、搬送側回路を循環する熱搬送媒体と利用側回路を循環する利用側冷媒とが熱交換することによって、熱搬送媒体において液媒体の温度変化及び電子相転移物質の相転移（但し、熱源側回路を循環する熱源側冷媒と搬送側回路を循環する熱搬送媒体との熱交換とは逆の温度変化及び相転移）が発生する。そして、利用側熱交換器における利用側冷媒の熱交換によって、空調が行われることになる。すなわち、ここでは、電子相転移物質の電子相転移による潜熱を利用して、熱源側回路から搬送側回路への熱搬送、そして、搬送側回路から利用側回路への熱搬送が行われる。しかも、電子相転移時における電子相転移物質の体積変化が小さいため、搬送側回路における圧力変化も抑えられる。また、このとき、利用側回路を構成する利用側熱交換器に利用側冷媒が流れることになるため、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットを熱搬送媒体用に開発する必要がない。そして、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットの開発にあたっては、利用側冷媒のような冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置において使用されている利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットの構成を流用することができる。しかも、利用側回路と同様に冷媒が循環する熱源側回路との共通化も可能になり、このような共通化の観点では、特に、熱源側冷媒と利用側冷媒とを同じ冷媒にすることが好ましい。

これにより、ここでは、搬送用媒体の利用によって冷媒量の削減の要求を満たしつつ、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットを容易に開発できるようにすることができる。

第２の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、熱源側回路、搬送側回路及び利用側回路が、空調として、熱源側回路から搬送側回路を通じて利用側回路に冷熱を搬送し利用側熱交換器における利用側冷媒の蒸発によって冷熱を利用する冷房と、熱源側回路から搬送側回路を通じて利用側回路に温熱を搬送し利用側熱交換器における利用側冷媒の放熱によって温熱を利用する暖房と、を行うものである。そして、熱搬送媒体に含まれる電子相転移物質は、電子相転移を行う電子相転移温度が１０℃〜３０℃である。

ここでは、空調として冷房及び暖房があり、冷房時には熱源側回路から搬送側回路を通じて利用側回路へ冷熱の搬送が行われ、暖房時には熱源側回路から搬送側回路を通じて利用側回路へ温熱の搬送が行われる。ここで、冷房は、熱搬送回路を通じて冷熱を得た利用側冷媒を減圧した後に利用側熱交換器において蒸発させることによって行われるため、冷房時に熱搬送回路を通じて利用側回路へ搬送される冷熱の温度レベルは、利用側熱交換器において利用側冷媒を蒸発させるときの温度レベル以上であってよい。また、暖房は、熱搬送回路を通じて温熱を得た利用側冷媒を昇圧した後に利用側熱交換器において放熱させることによって行われるため、暖房時に熱搬送回路を通じて利用側回路へ搬送される温熱の温度レベルは、利用側熱交換器において利用側冷媒を放熱させるときの温度レベル以下であってよい。すなわち、熱搬送回路を循環する熱搬送媒体の温度レベルは、冷房時に利用側熱交換器で使用される利用側冷媒の温度レベル以上（１０℃以上）で、かつ、暖房時に利用側熱交換器で使用される利用側冷媒の温度レベル以下（３０℃以下）の中間的な温度レベル（１０℃〜３０℃）であってよいことになる。そこで、ここでは、上記のように、熱搬送媒体として、電子相転移温度が１０℃〜３０℃の電子相転移物質を含むものを使用するようにしている。このため、ここでは、二次回路方式を採用する場合に比べて、外気温度や室内温度に近い温度レベルで熱搬送媒体を循環させることができる。また、熱搬送媒体に冷房用の電子相転移物質及び暖房用の電子相転移物質の両方を含ませることが不要になる。

これにより、ここでは、二次回路方式を採用する場合に比べて、熱搬送回路を循環する熱搬送媒体の熱ロスを低減することができる。また、冷暖房兼用の１種類の電子相転移物質を含む熱搬送媒体の使用で済むようにできる。

第３の観点にかかる空気調和装置は、第１又は第２の観点にかかる空気調和装置において、搬送側回路と利用側回路とが、熱搬送媒体と利用側冷媒との熱交換を行う媒体−利用側冷媒熱交換器を有しており、熱源側回路と搬送側回路とが、熱源側冷媒と熱搬送媒体との熱交換を行う媒体−熱源側冷媒熱交換器を有している。

ここでは、媒体−熱源側冷媒熱交換器によって、熱源側回路を循環する熱源側冷媒から搬送側回路を循環する熱搬送媒体への熱搬送が行われ、媒体−利用側冷媒熱交換器によって、搬送側回路を循環する熱搬送媒体から利用側回路を循環する利用側冷媒への熱搬送が行われる。すなわち、ここでは、各回路間にまたがって設けられる２つの熱交換器によって、熱源側回路からの熱を搬送側回路を通じて利用側回路に搬送することができる。

第４の観点にかかる空気調和装置は、第３の観点にかかる空気調和装置において、熱源側回路、搬送側回路及び利用側回路が、熱源ユニットと中間ユニットと利用ユニットとが接続されることによって構成されている。そして、媒体−熱源側冷媒熱交換器は、熱源ユニットに設けられており、媒体−利用側冷媒熱交換器は、中間ユニットに設けられており、利用側熱交換器は、利用ユニットに設けられている。

ここでは、まず、熱源側回路と搬送側回路との間にまたがって設けられる媒体−熱源側冷媒熱交換器が熱源ユニットに設けられ、かつ、搬送側回路と利用側回路との間にまたがって設けられる媒体−利用側冷媒熱交換器が中間ユニットに設けられており、しかも、利用側熱交換器が利用ユニットに設けられている。このため、熱源ユニットと中間ユニットとの間を接続する配管を熱搬送媒体が流れる熱搬送媒体管にし、そして、このような熱搬送媒体管を長くすることによって、熱源側冷媒が循環する熱源側回路を小さくすることができるとともに、利用ユニットに熱搬送媒体が流れる部分（すなわち、熱搬送回路の一部）が含まれないようにすることができる。特に、熱源側冷媒のような冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置においては、室外側（熱源ユニット）と室内側（利用ユニット）との間を接続する冷媒管が長くなることで、この冷媒管を流れる冷媒量が装置全体の冷媒の使用量の半分近くになるような場合もあるところ、このような三次回路方式を採用することによって、熱源側冷媒の使用量を大幅に削減することができる。

これにより、ここでは、熱源側冷媒の使用量を削減しつつ、利用側冷媒だけを考慮して利用ユニットの開発を行うことができる。

第５の観点にかかる空気調和装置は、第４の観点にかかる空気調和装置において、利用側回路が、利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機を有しており、利用側圧縮機は、中間ユニットに設けられている。

ここでは、利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機が中間ユニットに設けられており、利用ユニットに設けられていないため、利用側冷媒と同じ冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置において使用されている利用ユニットの構成をそのまま流用することができる。

第６の観点にかかる空気調和装置は、第４の観点にかかる空気調和装置において、利用側回路が、利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機を有しており、利用側圧縮機は、利用ユニットに設けられている。

ここでは、利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機が利用ユニットに設けられているため、利用ユニットを複数台接続する場合に、各利用ユニットの利用側圧縮機の運転容量を制御することによって、利用ユニットごとにきめ細かい運転制御を行うことができる。例えば、利用ユニットごとに利用側圧縮機の吐出圧力（利用側回路における高圧）や吸入圧力（利用側回路における低圧）の目標値を設定し、このような目標値が得られるように利用側圧縮機の運転容量を制御することができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１の観点にかかる空気調和装置では、搬送用媒体の利用によって冷媒量の削減の要求を満たしつつ、利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットを容易に開発できるようにすることができる。

第２の観点にかかる空気調和装置では、二次回路方式を採用する場合に比べて、熱搬送回路を循環する熱搬送媒体の熱ロスを低減することができる。また、冷暖房兼用の１種類の電子相転移物質を含む熱搬送媒体の使用で済むようにできる。

第３の観点にかかる空気調和装置では、各回路間にまたがって設けられる２つの熱交換器によって、熱源側回路からの熱を搬送側回路を通じて利用側回路に搬送することができる。

第４の観点にかかる空気調和装置では、熱源側冷媒の使用量を削減しつつ、利用側冷媒だけを考慮して利用ユニットの開発を行うことができる。

第５の観点にかかる空気調和装置では、利用側冷媒と同じ冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置において使用されている利用ユニットの構成をそのまま流用することができる。

第６の観点にかかる空気調和装置では、利用ユニットを複数台接続する場合に、各利用ユニットの利用側圧縮機の運転容量を制御することによって、利用ユニットごとにきめ細かい運転制御を行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。 空気調和装置の冷房時の冷媒及び熱搬送媒体の流れを示す図である。 空気調和装置の暖房時の冷媒及び熱搬送媒体の流れを示す図である。 空気調和装置の建物への配置例を示す図である。 空気調和装置の建物への配置例を示す図である。 本発明の変形例にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例にかかる空気調和装置の冷房時の冷媒及び熱搬送媒体の流れを示す図である。 変形例にかかる空気調和装置の暖房時の冷媒及び熱搬送媒体の流れを示す図である。 本発明の他の変形例にかかる空気調和装置の概略構成図である。

以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の実施形態の具体的な構成は、下記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１の概略構成図である。次に、空気調和装置１の全体構成について説明する。

＜全体＞
空気調和装置１は、回路構成の観点から見ると、熱源側冷媒が循環する熱源側回路２０と、熱源側冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する搬送側回路４０と、熱搬送媒体と熱交換を行う利用側冷媒が循環する利用側回路５０とを有する装置である。そして、空気調和装置１は、利用側回路５０が、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂを有しており、熱源側回路２０からの熱が、搬送側回路４０を通じて利用側回路５０に搬送され、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおける利用側冷媒の熱交換によって空調を行うようになっている。ここで、熱源側回路２０は、昇圧、放熱、減圧、蒸発の行程を行いながら熱源側冷媒が循環する蒸気圧縮式（直膨式）の冷凍サイクルを構成している。また、搬送側回路４０は、熱源側回路２０から得た熱（冷熱や温熱）を利用側回路５０に搬送しながら熱搬送媒体が循環する熱搬送サイクルを構成している。さらに、利用側回路５０は、搬送側回路４０から得た熱（冷熱や温熱）を使用しつつ、昇圧、放熱、減圧、蒸発の行程を行いながら利用側冷媒が循環する蒸気圧縮式（直膨式）の冷凍サイクルを構成している。このように、空気調和装置１では、三次回路方式が採用されている。ここで、熱源側冷媒と利用側冷媒とは異なる冷媒であってもよいし同じ冷媒であってもよいが、熱源側回路２０と利用側回路５０との共通化の観点では、同じ冷媒にすることが好ましい。

また、空気調和装置１は、ユニット構成の観点から見ると、主として、熱源ユニット２と、中間ユニット３と、利用ユニット４ａ、４ｂとが接続されることによって構成されている。ここで、熱源ユニット２は、ビル等の建物外に設けられており、中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂは、その建物内に設けられている。そして、熱源ユニット２と中間ユニット３とは、熱搬送媒体が流れる送り側熱搬送媒体連絡管６及び戻り側熱搬送媒体連絡管７を介して接続されている。また、中間ユニット３と利用ユニット４ａ、４ｂとは、利用側冷媒が流れる液利用側冷媒連絡管８及びガス利用側冷媒連絡管９を介して接続されている。すなわち、空気調和装置１では、熱源側冷媒が循環する熱源側回路２０が熱源ユニット２に設けられており、熱搬送媒体が循環する搬送側回路４０が送り側熱搬送媒体連絡管６及び戻り側熱搬送媒体連絡管７を介して熱源ユニット２及び中間ユニット３にまたがって設けられている。また、空気調和装置１では、利用側冷媒が循環する利用側回路５０が液利用側冷媒連絡管８及びガス利用側冷媒連絡管９を介して中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂにまたがって設けられている。このように、空気調和装置１では、互いに離れた場所に設置される室外側（ここでは、熱源ユニット２）と室内側（ここでは、中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂ）との接続を、熱搬送媒体が流れる熱搬送媒体連絡管６、７を介して行うようにしており、熱源側冷媒が循環する熱源側回路２０が室外側（ここでは、熱源ユニット２）だけに収まり、かつ、利用側冷媒が循環する利用側回路５０が室内側（ここでは、中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂ）だけに収まるようにしている。

また、ここでは、建物内の複数の空間の空調を行うことができるように、利用ユニット４ａ、４ｂが複数（ここでは、２台）設けられている。また、空調として冷房及び暖房を行うことができるように、熱源側回路２０における熱源側冷媒の流れ方向を切り換えるための熱源側冷媒切換機構２３が熱源側回路２０に設けられており、利用側回路５０における利用側冷媒の流れ方向を切り換えるための利用側冷媒切換機構３３が利用側回路５０に設けられている。ここで、冷房は、熱源側回路２０から搬送側回路４０を通じて利用側回路５０に冷熱を搬送し利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおける利用側冷媒の蒸発によって冷熱を利用する空調である。また、暖房は、熱源側回路２０から搬送側回路４０を通じて利用側回路５０に温熱を搬送し利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおける利用側冷媒の放熱によって温熱を利用する空調である。尚、利用ユニットの台数は、２台に限定されるものではなく、３台以上であってもよい。次に、空気調和装置１の詳細構成について説明する。

＜熱源ユニット＞
熱源ユニット２は、上記のように、室外に設置されており、搬送側回路４０の一部及び熱源側回路２０を構成している。熱源ユニット２は、主として、熱源側圧縮機２１と、熱源側冷媒切換機構２３と、熱源側熱交換器２４と、熱源側膨張機構２５と、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６と、循環ポンプ２９とを有している。そして、熱源側圧縮機２１、熱源側冷媒切換機構２３、熱源側熱交換器２４、熱源側膨張機構２５及び媒体−熱源側冷媒熱交換器２６が接続されることによって構成された熱源側冷媒が循環する回路が熱源側回路２０である。また、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６及び循環ポンプ２９が熱搬送媒体連絡管６、７を介して媒体−利用側冷媒熱交換器３４に接続されることによって構成された熱搬送媒体が循環する回路が搬送側回路４０である。

熱源側圧縮機２１は、冷凍サイクルの低圧の熱源側冷媒を高圧になるまで昇圧して熱源側冷媒を循環させるための機器である。ここでは、熱源側圧縮機２１は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）をインバータにより周波数（回転数）制御可能な熱源側圧縮機用モータ２２によって回転駆動する構造となっている。すなわち、熱源側圧縮機２１は、周波数（回転数）を変化させることで運転容量を制御することが可能に構成されている。熱源側圧縮機２１は、吸入側及び吐出側がともに熱源側冷媒切換機構２３に接続されている。

熱源側冷媒切換機構２３は、熱源側回路２０における熱源側冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。熱源側冷媒切換機構２３は、冷房時には、熱源側熱交換器２４を熱源側圧縮機２１において昇圧された熱源側冷媒の放熱器として機能させ、かつ、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６を熱源側熱交換器２４において放熱した熱源側冷媒の蒸発器として機能させる冷房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、熱源側冷媒切換機構２３は、冷房時には、熱源側圧縮機２１の吐出側と熱源側熱交換器２４のガス側とが接続される（図１の熱源側冷媒切換機構２３の実線を参照）。しかも、熱源側圧縮機２１の吸入側と媒体−熱源側冷媒熱交換器２６のガス側とが接続される（図１の熱源側冷媒切換機構２３の実線を参照）。また、熱源側冷媒切換機構２３は、暖房時には、熱源側熱交換器２４を媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において放熱した熱源側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６を圧縮機２１において昇圧された熱源側冷媒の放熱器として機能させる暖房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、熱源側冷媒切換機構２３は、暖房時には、熱源側圧縮機２１の吐出側と媒体−熱源側冷媒熱交換器２６のガス側とが接続される（図１の熱源側冷媒切換機構２３の破線を参照）。しかも、熱源側圧縮機２１の吸入側と熱源側熱交換器２４のガス側とが接続される（図１の熱源側冷媒切換機構２３の破線を参照）。尚、ここでは、熱源側冷媒切換機構２３として四路切換弁が使用されているが、複数の弁を組み合わせた回路構成にすること等によって、四路切換弁と同様の機能を果たせるように構成してもよい。

熱源側熱交換器２４は、冷房時には室外空気を冷却源として熱源側圧縮機２１において昇圧された熱源側冷媒の放熱器として機能し、暖房時には室外空気を加熱源として熱源側膨張機構２５において減圧された熱源側冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器２４は、液側が熱源側膨張機構２５に接続されており、ガス側が熱源側冷媒切換機構２３に接続されている。ここで、熱源ユニット２は、熱源ユニット２内に室外空気を吸入して、熱源側熱交換器２４において熱源側冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための室外ファン２７を有している。すなわち、熱源ユニット２は、熱源側熱交換器２４を流れる熱源側冷媒の冷却源又は加熱源としての室外空気を熱源側熱交換器２４に供給するファンとして、室外ファン２７を有している。ここでは、室外ファン２７として、室外ファン用モータ２８によって駆動されるプロペラファン等が使用されている。

熱源側膨張機構２５は、冷房時には熱源側熱交換器２４において放熱した冷凍サイクルの高圧の熱源側冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧し、暖房時には媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において放熱した冷凍サイクルの高圧の熱源側冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧するための機構である。熱源側膨張機構２５は、一端が熱源側熱交換器２４の液側に接続されており、他端が媒体−熱源側冷媒熱交換器２６のガス側に接続されている。ここでは、熱源側膨張機構２５として電動膨張弁が使用されている。

媒体−熱源側冷媒熱交換器２６は、熱源側回路２０を循環する熱源側冷媒と搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体との熱交換を行う熱交換器である。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６は、冷房時には、熱源側膨張機構２５において減圧された熱源側冷媒と媒体−利用側冷媒熱交換器３４において吸熱した熱搬送媒体との熱交換によって、熱源側冷媒の蒸発器として、かつ、熱搬送媒体の放熱器として機能する。また、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６は、暖房時には、熱源側圧縮機２１において昇圧された熱源側冷媒と媒体−利用側冷媒熱交換器３４において放熱した熱搬送媒体との熱交換によって、熱源側冷媒の放熱器として、かつ、熱搬送媒体の吸熱器として機能する。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６の熱源側冷媒が流れる部分は、液側が熱源側膨張機構２５に接続されており、ガス側が熱源側冷媒切換機構２３に接続されている。また、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６の熱搬送媒体が流れる部分は、入口側が循環ポンプ２９の吐出側に接続されており、出口側が送り側熱搬送媒体連絡管６に接続されている。このように、熱源側回路２０と搬送側回路４０とが、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６を有している。

循環ポンプ２９は、熱搬送媒体を昇圧して熱搬送媒体を循環させるための機器である。ここでは、循環ポンプ２９は、遠心式や容積式等のポンプ要素をポンプ用モータ３０によって駆動する構造となっている。循環ポンプ２９は、吸入側が戻り側熱搬送媒体連絡管７に接続されており、吐出側が媒体−熱源側冷媒熱交換器２６の入口側に接続されている。尚、循環ポンプ２９は、遠心式や容積式等の機械式のポンプに限定されるものではなく、特許文献１のような加減圧動作による構成を使用してもよい。また、循環ポンプ２９の接続位置は、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６の入口側に限定されるものではなく、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６の出口側に接続されていてもよい。この場合には、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６の熱搬送媒体が流れる部分は、入口側が戻り側熱搬送媒体連絡管７に接続され、出口側が循環ポンプ２９の吐出側に接続されることになる。

＜中間ユニット＞
中間ユニット３は、上記のように、室内に設置されており、搬送側回路４０の一部及び利用側回路５０の一部を構成している。中間ユニット３は、主として、媒体−利用側冷媒熱交換器３４と、利用側圧縮機３１と、利用側冷媒切換機構３３とを有している。そして、媒体−利用側冷媒熱交換器３４が熱搬送媒体連絡管６、７を介して循環ポンプ２９及び媒体−熱源側冷媒熱交換器２６に接続されることによって構成された熱搬送媒体が循環する回路が搬送側回路４０である。また、利用側圧縮機３１、利用側冷媒切換機構３３及び媒体−利用側冷媒熱交換器３４が利用側冷媒連絡管８、９を介して利用側流量調節機構４ａ、４１ｂ及び利用側熱交換器４２ａ、４２ｂに接続されることによって構成された利用側冷媒が循環する回路が利用側回路５０である。

媒体−利用側冷媒熱交換器３４は、搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体と利用側回路５０を循環する利用側冷媒との熱交換を行う熱交換器である。媒体−利用側冷媒熱交換器３４は、冷房時には、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において放熱した熱搬送媒体と利用側圧縮機３１において昇圧された利用側冷媒との熱交換によって、熱搬送媒体の吸熱器として、かつ、利用側冷媒の放熱器として機能する。また、媒体−利用側冷媒熱交換器３４は、暖房時には、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において吸熱した熱搬送媒体と利用側流量調節機構４１ａ、４１ｂにおいて減圧された利用側冷媒との熱交換によって、熱搬送媒体の放熱器として、かつ、利用側冷媒の蒸発器として機能する。媒体−利用側冷媒熱交換器３４の熱搬送媒体が流れる部分は、入口側が送り側熱搬送媒体連絡管６に接続されており、出口側が戻り側熱搬送媒体連絡管７に接続されている。また、媒体−利用側冷媒熱交換器３４の利用側冷媒が流れる部分は、液側が液利用側冷媒連絡管８に接続されており、ガス側が利用側冷媒切換機構３３に接続されている。このように、搬送側回路４０と利用側回路５０とが、媒体−利用側冷媒熱交換器３４を有している。

利用側圧縮機３１は、冷凍サイクルの低圧の利用側冷媒を高圧になるまで昇圧して利用側冷媒を循環させるための機器である。ここでは、利用側圧縮機２１は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示せず）をインバータにより周波数（回転数）制御可能な利用側圧縮機用モータ３２によって回転駆動する構造となっている。すなわち、利用側圧縮機３１は、周波数（回転数）を変化させることで運転容量を制御することが可能に構成されている。利用側圧縮機３１は、吸入側及び吐出側がともに利用側冷媒切換機構３３に接続されている。

利用側冷媒切換機構３３は、利用側回路５０における利用側冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。利用側冷媒切換機構３３は、冷房時には、媒体−利用側熱交換器３４を利用側圧縮機３１において昇圧された利用側冷媒の放熱器として機能させ、かつ、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂを媒体−利用側熱交換器３４において放熱した利用側冷媒の蒸発器として機能させる冷房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、利用側冷媒切換機構３３は、冷房時には、利用側圧縮機３１の吐出側と媒体−熱源側冷媒熱交換器３４のガス側とが接続される（図１の利用側冷媒切換機構３３の実線を参照）。しかも、利用側圧縮機３１の吸入側と利用側熱交換器４２ａ、４２ｂのガス側とが接続される（図１の利用側冷媒切換機構３３の実線を参照）。また、利用側冷媒切換機構３３は、暖房時には、媒体−利用側熱交換器３４を利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて放熱した利用側冷媒の蒸発器として機能させ、かつ、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂを利用側圧縮機３１において昇圧された利用側冷媒の放熱器として機能させる暖房サイクル状態への切り換えを行う。すなわち、利用側冷媒切換機構３３は、暖房時には、利用側圧縮機３１の吐出側と利用側熱交換器４２ａ、４２ｂのガス側とが接続される（図１の利用側冷媒切換機構３３の破線を参照）。しかも、利用側圧縮機３１の吸入側と媒体−利用側冷媒熱交換器３４のガス側とが接続される（図１の利用側冷媒切換機構３３の破線を参照）。尚、ここでは、利用側冷媒切換機構３３として四路切換弁が使用されているが、複数の弁を組み合わせた回路構成にすること等によって、四路切換弁と同様の機能を果たせるように構成してもよい。

＜利用ユニット＞
利用ユニット４ａ、４ｂは、上記のように、室内に設置されており、利用側回路５０の一部を構成している。利用ユニット４ａは、主として、利用側流量調節機構４１ａと、利用側熱交換器４２ａとを有している。また、利用ユニット４ａと同様に、利用ユニット４ｂは、主として、利用側流量調節機構４１ｂと、利用側熱交換器４２ｂとを有している。そして、利用側流量調節機構４１ａ、４１ｂ及び利用側熱交換器４２ａ、４２ｂが利用側冷媒連絡管８、９を介して媒体−利用側冷媒熱交換器３４、利用側圧縮機３１及び利用側冷媒切換機構３３に接続されることによって構成された利用側冷媒が循環する回路が利用側回路５０である。尚、利用ユニット４ｂは、利用ユニット４ａと同様の構成を有するため、以下の説明では、利用ユニット４ａの構成だけを説明し、利用ユニット４ｂの構成については、利用ユニット４ａの各部を示す符号の添字「ａ」を添字「ｂ」に読み替えることで説明を省略する。

利用側流量調節機構４１ａは、利用側熱交換器４２ａを流れる利用側冷媒の流量を調節するための機構である。利用側流量調節機構４１ａは、一端が液利用側冷媒連絡管８に接続されており、他端が利用側熱交換器４２ａの液側に接続されている。ここでは、利用側流量調節機構４１ａとして電動膨張弁が使用されている。そして、利用側流量調節機構４１ａは、冷房時には媒体−利用側冷媒熱交換器３４において放熱した冷凍サイクルの高圧の利用側冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧し、暖房時には利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて放熱した冷凍サイクルの高圧の熱源側冷媒を冷凍サイクルの低圧まで減圧するようになっている。

利用側熱交換器４２ａは、冷房時には利用側冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房時には利用側冷媒の放熱器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。利用側熱交換器４２ａは、液側が利用側流量調節機構４１ａに接続されており、ガス側がガス利用側冷媒連絡管９に接続されている。ここで、利用ユニット４ａは、利用ユニット４ａ内に室内空気を吸入して、利用側熱交換器４２ａにおいて利用側冷媒と熱交換させた後に、供給空気として室内に供給するための室内ファン４５ａを有している。すなわち、利用ユニット４ａは、利用側熱交換器４２ａを流れる利用側冷媒の蒸発源又は放熱源としての室内空気を利用側熱交換器４２ａに供給するファンとして、室内ファン４５ａを有している。ここでは、室内ファン４５ａとして、室内ファン用モータ４６ａによって駆動される遠心ファンや多翼ファン等が使用されている。

＜制御部＞
空気調和装置１は、熱源側回路２０、搬送側回路４０及び利用側回路５０を含む熱源ユニット２、中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂを構成する各部の動作を制御する制御部１０を有している。制御部１０は、熱源ユニット２、中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂの各部の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有している。尚、ここでは、便宜上、制御部１０が熱源ユニット２に設けられているものとして図示しているが、実際の制御部１０は、熱源ユニット２や中間ユニット３、利用ユニット４ａ、４ｂの制御基板間を通信接続すること等によって構成されている。空調としての冷房や暖房のような各種動作は、制御部１０によって行われる。

＜熱搬送媒体＞
上記のような三次回路方式の空気調和装置１に使用する熱搬送媒体としては、搬送側回路の熱搬送能力を向上させるために、相転移に伴って得られる潜熱を利用することが可能な物質を含む熱搬送媒体を使用することが好ましい。

しかし、特許文献１のように、熱搬送媒体に含まれる物質が液体−固体相転移を行うものである場合には、物質の体積変化が発生するため、搬送側回路４０において圧力変化が発生することになる。このため、液体−固体相転移を行う物質を含む熱搬送媒体を使用する場合には、上記に説明した搬送側回路４０の構成に加えて、圧力変化を吸収するためのバッファータンク等をさらに追加する必要があり、その結果、搬送側回路４０が複雑化することになる。

そこで、ここでは、熱搬送媒体として、電子のもつ自由度に関する相転移である電子相転移を行う物質である電子相転移物質を含むスラリーを使用している。ここで、電子相転移とは、特許文献２にも記載されているように、電子のもつ自由度である、軌道の自由度、又は、電荷・スピン・軌道の自由度のうち少なくとも２つ以上を含む複自由度の相転移のことである。そして、この電子相転移は、固体状態で発生する相転移（固体−固体相転移）であり、相転移に伴って潜熱を得ることができ、相転移時の体積変化が固体−液体相転移に比べて小さいという特性がある。

このような電子相転移物質としては、ＶＯ₂（二酸化バナジウム）やＶＯ₂（二酸化バナジウム）のＶ（バナジウム）の一部をＷ（タングステン）等で置換したもののように、種々の物質がある。そして、冷房や暖房のような空調用途では、０℃〜５０℃程度の温度範囲内で電子相転移を行う電子相転移物質を使用することが好ましい。例えば、Ｖ_0.99Ｗ_0.01Ｏ₂（電子相転移温度：４２℃〜４４℃）、Ｖ_0.977Ｗ_0.023Ｏ₂（電子相転移温度：１０℃〜１１℃）、Ｖ_0.98Ｔａ_0.02Ｏ₂（電子相転移温度：４８℃〜４９℃）、Ｖ_0.92Ｔａ_0.08Ｏ₂（電子相転移温度：３℃〜４℃）、Ｖ_0.95Ｎｂ_0.05Ｏ₂（電子相転移温度：１５℃〜１６℃）、Ｖ_0.975Ｒｕ_0.025Ｏ₂（電子相転移温度：３６℃〜３７℃）、Ｖ_0.97Ｍｏ_0.03Ｏ₂（電子相転移温度：３３℃〜３４℃）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄（電子相転移温度：２１℃）、ＬｉＶＳ₂（電子相転移温度：４０℃）、ＴｂＢａＦｅ₂Ｏ₅（電子相転移温度：１２℃）、ＤｙＢａＦｅ₂Ｏ₅（電子相転移温度：２１℃）、ＨｏＢａＦｅ₂Ｏ₅（電子相転移温度：２３℃）、ＹＢａＦｅ₂Ｏ₅（電子相転移温度：３７℃）、ＤｙＢａＣｏ₂Ｏ_5.54（電子相転移温度：４５℃）、ＨｏＢａＣｏ₂Ｏ_5.48（電子相転移温度：３１℃）、ＹＢａＣｏ₂Ｏ_5.49（電子相転移温度：２４℃）を使用することができる。

そして、ここでは、上記のような電子相転移を行う物質である電子相転移物質を水や水溶液、油等の液媒体に多量に混入させたスラリーを熱搬送媒体としている。

また、ここでは、熱搬送媒体として、電子相転移温度が１０℃〜３０℃の電子相転移物質を含むものを使用するようにしている。このような電子相転移温度を有する電子相転移物質としては、Ｖ_0.977Ｗ_0.023Ｏ₂（電子相転移温度：１０℃〜１１℃）、Ｖ_0.95Ｎｂ_0.05Ｏ₂（電子相転移温度：１５℃〜１６℃）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄（電子相転移温度：２１℃）、ＴｂＢａＦｅ₂Ｏ₅（電子相転移温度：１２℃）、ＤｙＢａＦｅ₂Ｏ₅（電子相転移温度：２１℃）、ＨｏＢａＦｅ₂Ｏ₅（電子相転移温度：２３℃）、ＹＢａＣｏ₂Ｏ_5.49（電子相転移温度：２４℃）等を選択することが好ましい。

（２）動作
図２は、空気調和装置１の冷房時の冷媒及び熱搬送媒体の流れを示す図であり、図３は、空気調和装置１の暖房時の冷媒及び熱搬送媒体の流れを示す図である。次に、空気調和装置１の動作（空調としての冷房及び暖房）について説明する。

＜冷房＞
冷房時には、熱源側冷媒切換機構２３及び利用側冷媒切換機構３３が冷房サイクル状態（図２の実線で示される状態）に切り換えられる。

熱源ユニット２に設けられた熱源側回路２０において、冷凍サイクルの低圧のガス状態の熱源側冷媒は、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで昇圧された後に吐出される。熱源側圧縮機２１から吐出された高圧のガス状態の熱源側冷媒は、熱源側冷媒切換機構２３を通じて、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた高圧のガス状態の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器２４において、室外ファン２７によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液状態の熱源側冷媒になる。熱源側熱交換器２４において放熱した高圧の液状態の熱源側冷媒は、熱源側膨張機構２５において冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の熱源側冷媒になる。熱源側膨張機構２５において減圧された低圧の気液二相状態の熱源側冷媒は、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６に送られる。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６に送られた低圧の気液二相状態の熱源側冷媒は、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において、循環ポンプ２９によって搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス状態の熱源側冷媒になる。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において蒸発した低圧のガス状態の熱源側冷媒は、熱源側冷媒切換機構２３を通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

一方、熱搬送媒体連絡管６、７を介して熱源ユニット２及び中間ユニット３にまたがって設けられた搬送側回路４０において、熱搬送媒体は、上記のように、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において、熱源側回路２０を循環する熱源側冷媒の蒸発によって放熱する。このとき、熱搬送媒体においては、液媒体の温度低下が発生し、電子相転移温度において電子相転移物質の相転移（冷熱蓄積）が発生する。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において温度低下及び冷熱蓄積した熱搬送媒体は、送り側熱搬送媒体連絡管６を通じて、熱源ユニット２から中間ユニット３に送られる。中間ユニット３に送られた温度低下及び冷熱蓄積した熱搬送媒体は、媒体−利用側冷媒熱交換器３４に送られる。媒体−利用側冷媒熱交換器３４に送られた温度低下及び冷熱蓄積した熱搬送媒体は、媒体−利用側冷媒熱交換器３４において、利用側圧縮機３１から吐出された高圧のガス状態の利用側冷媒と熱交換を行って吸熱する。このとき、熱搬送媒体においては、液媒体の温度上昇が発生し、電子相転移温度において電子相転移物質の相転移（冷熱放出）が発生する。媒体−利用側冷媒熱交換器３４において温度上昇及び冷熱放出した熱搬送媒体は、戻り側熱搬送媒体連絡管７を通じて、中間ユニット３から熱源ユニット２に送られ、再び、循環ポンプ２９に吸入される。

一方、利用側冷媒連絡管８、９を介して中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂにまたがって設けられた利用側回路５０において、利用側圧縮機３１から吐出された冷凍サイクルの高圧のガス状態の利用側冷媒は、上記のように、媒体−利用側冷媒熱交換器３４において、搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体の吸熱によって放熱して、高圧の液状態の利用側冷媒になる。媒体−利用側冷媒熱交換器３４において放熱した高圧の液状態の利用側冷媒は、液利用側冷媒連絡管８を通じて、中間ユニット３から利用ユニット４ａ、４ｂに送られる。利用ユニット４ａ、４ｂに送られた高圧の液状態の利用側冷媒は、利用側流量調節機構４１ａ、４１ｂにおいて冷凍サイクルの低圧まで減圧されるとともに流量調節されて、低圧の気液二相状態の利用側冷媒になる。利用側流量調節機構４１ａ、４１ｂにおいて減圧及び流量調節された低圧の気液二相状態の利用側冷媒は、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂに送られる。利用側熱交換器４２ａ、４２ｂに送られた低圧の気液二相状態の利用側冷媒は、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて、室内ファン４５ａ、４５ｂによって蒸発源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス状態の利用側冷媒になる。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで冷房が行われる。利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて蒸発した低圧のガス状態の利用側冷媒は、ガス利用側冷媒連絡管９を通じて、利用ユニット４ａ、４ｂから中間ユニット３に送られる。中間ユニット３に送られた低圧のガス状態の利用側冷媒は、利用側冷媒切換機構３３を通じて、再び、利用側圧縮機３１に吸入される。そして、利用側圧縮機３１から吐出された高圧のガス状態の利用側冷媒は、利用側冷媒切換機構３３を通じて、再び、媒体−利用側冷媒熱交換器３４に送られる。

このように、電子相転移物質の電子相転移による潜熱を利用して熱源側回路２０から搬送側回路４０を通じて利用側回路５０への冷熱の搬送が行われることで、空調としての冷房が行われる。

＜暖房＞
暖房時には、熱源側冷媒切換機構２３及び利用側冷媒切換機構３３が暖房サイクル状態（図３の破線で示される状態）に切り換えられる。

熱源ユニット２に設けられた熱源側回路２０において、冷凍サイクルの低圧のガス状態の熱源側冷媒は、熱源側圧縮機２１に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで昇圧された後に吐出される。熱源側圧縮機２１から吐出された高圧のガス状態の熱源側冷媒は、熱源側冷媒切換機構２３を通じて、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６に送られる。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６に送られた高圧のガス状態の熱源側冷媒は、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において、循環ポンプ２９によって搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体と熱交換を行って放熱して、高圧の液状態の熱源側冷媒になる。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において放熱した高圧の液状態の熱源側冷媒は、熱源側膨張機構２５において冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の熱源側冷媒になる。熱源側膨張機構２５において減圧された低圧の気液二相状態の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器２４に送られる。熱源側熱交換器２４に送られた低圧の気液二相状態の熱源側冷媒は、熱源側熱交換器２４において、室外ファン２７によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス状態の熱源側冷媒になる。熱源側熱交換器２４において、蒸発した低圧のガス状態の熱源側冷媒は、熱源側冷媒切換機構２３を通じて、再び、熱源側圧縮機２１に吸入される。

一方、熱搬送媒体連絡管６、７を介して熱源ユニット２及び中間ユニット３にまたがって設けられた搬送側回路４０において、熱搬送媒体は、上記のように、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において、熱源側回路２０を循環する熱源側冷媒の放熱によって吸熱する。このとき、熱搬送媒体においては、液媒体の温度上昇が発生し、電子相転移温度において電子相転移物質の相転移（温熱蓄積）が発生する。媒体−熱源側冷媒熱交換器２６において温度上昇及び温熱蓄積した熱搬送媒体は、送り側熱搬送媒体連絡管６を通じて、熱源ユニット２から中間ユニット３に送られる。中間ユニット３に送られた温度上昇及び温熱蓄積した熱搬送媒体は、媒体−利用側冷媒熱交換器３４に送られる。媒体−利用側冷媒熱交換器３４に送られた温度上昇及び温熱蓄積した熱搬送媒体は、媒体−利用側冷媒熱交換器３４において、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて放熱して利用側流量調節機構４１ａ、４１ｂにおいて冷凍サイクルの低圧まで減圧された低圧の気液二相状態の利用側冷媒と熱交換を行って放熱する。このとき、熱搬送媒体においては、液媒体の温度低下が発生し、電子相転移温度において電子相転移物質の相転移（温熱放出）が発生する。媒体−利用側冷媒熱交換器３４において温度低下及び温熱放出した熱搬送媒体は、戻り側熱搬送媒体連絡管７を通じて、中間ユニット３から熱源ユニット２に送られ、再び、循環ポンプ２９に吸入される。

一方、利用側冷媒連絡管８、９を介して中間ユニット３及び利用ユニット４ａ、４ｂにまたがって設けられた利用側回路５０において、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて放熱して利用側流量調節機構４１ａ、４１ｂにおいて冷凍サイクルの低圧まで減圧された低圧の気液二相状態の利用側冷媒は、上記のように、媒体−利用側冷媒熱交換器３４において、搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体の放熱によって蒸発して、低圧のガス状態の利用側冷媒になる。媒体−利用側冷媒熱交換器３４において蒸発したガス状態の利用側冷媒は、利用側冷媒切換機構３３を通じて、利用側圧縮機３１に吸入される。そして、利用側圧縮機３１から吐出された高圧のガス状態の利用側冷媒は、利用側冷媒切換機構３３及びガス利用側冷媒連絡管９を通じて、中間ユニット３から利用ユニット４ａ、４ｂに送られ、再び、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂに送られる。利用側熱交換器４２ａ、４２ｂに送られた高圧のガス状態の利用側冷媒は、室内ファン４５ａ、４５ｂによって放熱源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱する。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで暖房が行われる。利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて放熱した高圧の液状態の利用側冷媒は、利用側流量調節機構４１ａ、４１ｂにおいて流量調節されるとともに冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の利用側冷媒になり、液利用側冷媒連絡管８を通じて、再び、媒体−利用側冷媒熱交換器３４に送られる。

このように、電子相転移物質の電子相転移による潜熱を利用して熱源側回路２０から搬送側回路４０を通じて利用側回路５０への温熱の搬送が行われることで、空調としての暖房が行われる。

（３）特徴
次に、空気調和装置１の特徴について説明する。

＜Ａ＞
ここでは、上記のように、従来の二次回路方式における利用側回路を、熱源側冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する搬送側回路４０、及び、熱搬送媒体と熱交換を行う利用側冷媒が循環する利用側回路５０によって構成した三次回路方式を採用するとともに、熱搬送媒体として電子相転移を行う物質である電子相転移物質を含むスラリーを使用している。

このため、ここでは、熱源側回路２０を循環する熱源側冷媒と搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体とが熱交換することによって、熱搬送媒体において液媒体の温度変化及び電子相転移物質の相転移が発生する。そして、搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体と利用側回路５０を循環する利用側冷媒とが熱交換することによって、熱搬送媒体において液媒体の温度変化及び電子相転移物質の相転移（但し、熱源側回路２０を循環する熱源側冷媒と搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体との熱交換とは逆の温度変化及び相転移）が発生する。そして、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおける利用側冷媒の熱交換によって、空調が行われることになる。すなわち、ここでは、電子相転移物質の電子相転移による潜熱を利用して、熱源側回路２０から搬送側回路４０への熱搬送、そして、搬送側回路４０から利用側回路５０への熱搬送が行われる。しかも、電子相転移時における電子相転移物質の体積変化が小さいため、搬送側回路４０における圧力変化も抑えられる。また、このとき、利用側回路５０を構成する利用側熱交換器４２ａ、４２ｂに利用側冷媒が流れることになるため、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂや利用側熱交換器４２ａ、４２ｂが設けられる利用ユニット４ａ、４ｂを熱搬送媒体用に開発する必要がない。そして、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂや利用側熱交換器４２ａ、４２ｂが設けられる利用ユニット４ａ、４ｂの開発にあたっては、利用側冷媒のような冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置において使用されている利用側熱交換器や利用側熱交換器が設けられる利用ユニットの構成を流用することができる。しかも、利用側回路５０と同様に冷媒が循環する熱源側回路２０との共通化も可能になり、このような共通化の観点では、熱源側冷媒と利用側冷媒とを同じ冷媒にすることが好ましい。

これにより、ここでは、搬送用媒体の利用によって冷媒量の削減の要求を満たしつつ、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂや利用側熱交換器４２ａ、４２ｂが設けられる利用ユニット４ａ、４ｂを容易に開発できるようにすることができる。

＜Ｂ＞
また、ここでは、上記のように、空調として冷房及び暖房があり、冷房時には熱源側回路２０から搬送側回路４０を通じて利用側回路５０へ冷熱の搬送が行われ、暖房時には熱源側回路２０から搬送側回路４０を通じて利用側回路５０へ温熱の搬送が行われる。ここで、冷房は、熱搬送回路４０を通じて冷熱を得た利用側冷媒を減圧した後に利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて蒸発させることによって行われるため、冷房時に熱搬送回路４０を通じて利用側回路５０へ搬送される冷熱の温度レベルは、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて利用側冷媒を蒸発させるときの温度レベル以上であってよい。また、暖房は、熱搬送回路４０を通じて温熱を得た利用側冷媒を昇圧した後に利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて放熱させることによって行われるため、暖房時に熱搬送回路４０を通じて利用側回路５０へ搬送される温熱の温度レベルは、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂにおいて利用側冷媒を放熱させるときの温度レベル以下であってよい。すなわち、熱搬送回路４０を循環する熱搬送媒体の温度レベルは、冷房時に利用側熱交換器４２ａ、４２ｂで使用される利用側冷媒の温度レベル以上（１０℃以上）で、かつ、暖房時に利用側熱交換器４２ａ、４２ｂで使用される利用側冷媒の温度レベル以下（３０℃以下）の中間的な温度レベル（１０℃〜３０℃）であってよいことになる。そこで、ここでは、上記のように、熱搬送媒体として、電子相転移温度が１０℃〜３０℃の電子相転移物質を含むものを使用するようにしている。このため、ここでは、二次回路方式を採用する場合に比べて、外気温度や室内温度に近い温度レベルで熱搬送媒体を循環させることができる。また、熱搬送媒体に冷房用の電子相転移物質及び暖房用の電子相転移物質の両方を含ませることが不要になる。

これにより、ここでは、二次回路方式を採用する場合に比べて、熱搬送回路４０を循環する熱搬送媒体の熱ロスを低減することができる。また、冷暖房兼用の１種類の電子相転移物質を含む熱搬送媒体の使用で済むようにできる。

＜Ｃ＞
また、ここでは、上記のように、搬送側回路４０と利用側回路５０とが、熱搬送媒体と利用側冷媒との熱交換を行う媒体−利用側冷媒熱交換器３４を有しており、熱源側回路２０と搬送側回路４０とが、熱源側冷媒と熱搬送媒体との熱交換を行う媒体−熱源側冷媒熱交換器２６を有している。

ここでは、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６によって、熱源側回路２０を循環する熱源側冷媒から搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体への熱搬送が行われ、媒体−利用側冷媒熱交換器３４によって、搬送側回路４０を循環する熱搬送媒体から利用側回路５０を循環する利用側冷媒への熱搬送が行われる。すなわち、ここでは、各回路２０、４０、５０間にまたがって設けられる２つの熱交換器２６、３４によって、熱源側回路２０からの熱を搬送側回路４０を通じて利用側回路５０に搬送することができる。

＜Ｄ＞
また、ここでは、上記のように、熱源側回路２０、搬送側回路４０及び利用側回路５０が、熱源ユニット２と中間ユニット３と利用ユニット４ａ、４ｂとが接続されることによって構成されている。そして、媒体−熱源側冷媒熱交換器２６は、熱源ユニット２に設けられており、媒体−利用側冷媒熱交換器３４は、中間ユニット３に設けられており、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂは、利用ユニット４ａ、４ｂに設けられている。すなわち、ここでは、熱源側回路２０と搬送側回路４０との間にまたがって設けられる媒体−熱源側冷媒熱交換器２６が熱源ユニット２に設けられ、かつ、搬送側回路４０と利用側回路５０との間にまたがって設けられる媒体−利用側冷媒熱交換器３４が中間ユニット３に設けられており、しかも、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂが利用ユニット４ａ、４ｂに設けられている。このため、図４及び図５に示すように、熱源ユニット２と中間ユニット３との間を接続する配管を熱搬送媒体が流れる熱搬送媒体管６、７にし、そして、このような熱搬送媒体管６、７を長くすることによって、熱源側冷媒が循環する熱源側回路２０を小さくすることができるとともに、利用ユニット４ａ、４ｂに熱搬送媒体が流れる部分（すなわち、熱搬送回路４０の一部）が含まれないようにすることができる。特に、熱源側冷媒のような冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置においては、室外側（熱源ユニット）と室内側（利用ユニット）との間を接続する冷媒管が長くなることで、この冷媒管を流れる冷媒量が装置全体の冷媒の使用量の半分近くになるような場合もあるところ、このような三次回路方式を採用することによって、熱源側冷媒の使用量を大幅に削減することができる。ここで、図４及び図５は、空気調和装置１の建物への配置例を示す図である。具体的には、図４は、建物の屋上に熱源ユニット２を配置し、建物の所定の階だけ（ここでは、下階だけ）に中間ユニット３を配置し、中間ユニット３から各階（ここでは、上階及び下階）に利用ユニット４ａ、４ｂを分岐して配置した例である。図５は、建物の屋上に熱源ユニット２を配置し、建物の各階に中間ユニット３を分岐して配置し、各階の中間ユニット３に対応して利用ユニット４ａ、４ｂを配置した例である。

これにより、ここでは、熱源側冷媒の使用量を削減しつつ、利用側冷媒だけを考慮して利用ユニット４ａ、４ｂの開発を行うことができる。

＜Ｅ＞
また、ここでは、上記のように、利用側回路５０が、利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機３１を有しており、利用側圧縮機３１は、中間ユニット３に設けられている。

ここでは、利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機３１が中間ユニット３に設けられており、利用ユニット４ａ、４ｂに設けられていないため、利用側冷媒と同じ冷媒が循環するだけの一次回路方式の空気調和装置において使用されている利用ユニット４ａ、４ｂの構成をそのまま流用することができる。

（４）変形例
上記の構成（図１参照）においては、中間ユニット３に利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機３１を設けている。しかし、利用側圧縮機を利用ユニット４ａ、４ｂに設けるようにしてもよい。

具体的には、図６に示すように、利用ユニット４ａに利用側圧縮機３１ａ（利用側圧縮機用モータ３２ａを含む）と利用側冷媒切換機構３３ａとを設け、利用ユニット４ｂに利用側圧縮機３１ｂ（利用側圧縮機用モータ３２ｂを含む）と利用側冷媒切換機構３３ｂとを設けるようにしてもよい。ここで、利用側圧縮機３１ａ、３１ｂ及び利用側冷媒切換機構３３ａ、３３ｂは、上記の構成における利用側圧縮機３１及び利用側冷媒切換機構３３と同じ構成である。そして、利用ユニット４ａ、４ｂに利用側圧縮機３１ａ、３１ｂ及び利用側冷媒切換機構３３ａ、３３ｂを設けるようにしたため、上記の構成（図１参照）において利用側圧縮機３１及び利用側冷媒切換機構３３を中間ユニット３から省略している。そして、ガス利用側冷媒連絡管９を媒体−利用側冷媒切換機構３３ａ、３３ｂのガス側に接続される冷媒管として機能させるようにしている。

そして、本変形例の構成（図６参照）においては、利用ユニット４ａ、４ｂに設けられた利用側圧縮機３１ａ、３１ｂを運転することによって利用側冷媒を循環させることで、空調を行うことができる。具体的には、図７に示すように、利用ユニット４ａ、４ｂに設けられた利用側冷媒切換機構３３ａ、３３ｂを冷房サイクル状態（図７の実線で示される状態）に切り換えて、そして、利用側圧縮機３１ａ、３１ｂを運転することによって冷房を行うことができる。また、図８に示すように、利用ユニット４ａ、４ｂに設けられた利用側冷媒切換機構３３ａ、３３ｂを暖房サイクル状態（図８の破線で示される状態）に切り換えて、そして、利用側圧縮機３１ａ、３１ｂを運転することによって暖房を行うことができる。

このような本変形例の構成（図６〜図８参照）においても、上記の構成（図１〜図５参照）と同様に、搬送用媒体の利用によって冷媒量の削減の要求を満たしつつ、利用側熱交換器４２ａ、４２ｂや利用側熱交換器４２ａ、４２ｂが設けられる利用ユニット４ａ、４ｂを容易に開発できるようにすることができる。また、二次回路方式を採用する場合に比べて、熱搬送回路４０を循環する熱搬送媒体の熱ロスを低減することができる。また、冷暖房兼用の１種類の電子相転移物質を含む熱搬送媒体の使用で済むようにできる。また、各回路２０、４０、５０間にまたがって設けられる２つの熱交換器２６、３４によって、熱源側回路２０からの熱を搬送側回路４０を通じて利用側回路５０に搬送することができる。また、熱源側冷媒の使用量を削減しつつ、利用側冷媒だけを考慮して利用ユニット４ａ、４ｂの開発を行うことができる。

但し、ここでは、利用側圧縮機３１ａ、３１ｂが利用ユニット４ａ、４ｂに設けられている点が上記の構成（図１〜図３参照）とは異なる。

このため、上記のように、利用ユニットを複数台接続する場合に（ここでは、２台の利用ユニット４ａ、４ｂ）、各利用ユニット４ａ、４ｂの利用側圧縮機３１ａ、３１ｂの運転容量を制御することによって、利用ユニット４ａ、４ｂごとにきめ細かい運転制御を行うことができる。例えば、利用ユニット４ａ、４ｂごとに利用側圧縮機３１ａ、３１ｂの吐出圧力（利用側回路５０における高圧）や吸入圧力（利用側回路５０における低圧）の目標値を設定し、このような目標値が得られるように利用側圧縮機３１ａ、３１ｂの運転容量を制御することができる。

（５）他の変形例
＜Ａ＞
上記の構成（図１及び図６参照）においては、中間ユニット３と複数（ここでは、２台）の利用ユニット４ａ、４ｂとを接続する利用側冷媒連絡管８、９に、各利用ユニット４ａ、４ｂへの分岐部分が形成されているが、これに限定されるものではない。

例えば、図９に示すように、中間ユニット３に各利用ユニット４ａ、４ｂへの分岐部分を形成しておき、利用側冷媒連絡管８、９が各利用ユニット４ａ、４ｂに接続された構成にしてもよい。尚、図９は、利用ユニット４ａ、４ｂに利用側圧縮機３１ａ、３１ｂが設けられた構成であるが、中間ユニット３に利用側圧縮機３１が設けられた構成（図１参照）においても、中間ユニット３に各利用ユニット４ａ、４ｂへの分岐部分を形成した構成にしてもよい。

＜Ｂ＞
上記の構成（図１及び図６参照）においては、空調として冷房及び暖房を行えるように、熱源側回路２０に熱源側冷媒切換機構２３を設け、利用側回路５０に利用側冷媒切換機構３１、３１ａ、３１ｂを設けた構成を採用している。しかし、空調として冷房のみ又は暖房のみを行う構成でよい場合には、上記の構成（図１及び図６参照）において、熱源側回路２０から熱源側冷媒切換機構２３を省略し、利用側回路５０から利用側冷媒切換機構３１、３１ａ、３１ｂを省略してもよい。

本発明は、熱源側回路を循環する冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する回路を有する空気調和装置に対して、広く適用可能である。

１ 空気調和装置
２ 熱源ユニット
３ 中間ユニット
４ａ、４ｂ 利用ユニット
２０ 熱源側回路
２６ 媒体−熱源側冷媒熱交換器
３１、３１ａ、３１ｂ 利用側圧縮機
３４ 媒体−利用側冷媒熱交換器
４０ 搬送側回路
４２ａ、４２ｂ 利用側熱交換器
５０ 利用側回路

特開２０００−１６１７２４号公報 特開２０１０−１６３５１０号公報

Claims (6)

1. 熱源側冷媒が循環する熱源側回路（２０）と、
   前記熱源側冷媒と熱交換を行う熱搬送媒体が循環する搬送側回路（４０）と、
   前記熱搬送媒体と熱交換を行う利用側冷媒が循環する利用側回路（５０）と、
   を備えており、
   前記利用側回路は、利用側熱交換器（４２ａ、４２ｂ）を有しており、
   前記熱源側回路からの熱は、前記搬送側回路を通じて前記利用側回路に搬送され、前記利用側熱交換器における前記利用側冷媒の熱交換によって空調を行うようになっており、
   前記熱搬送媒体は、電子のもつ自由度に関する相転移である電子相転移を行う物質である電子相転移物質を含むスラリーである、
   空気調和装置（１）。
2. 前記熱源側回路（２０）、前記搬送側回路（４０）及び前記利用側回路（５０）は、前記空調として、前記熱源側回路から前記搬送側回路を通じて利用側回路に冷熱を搬送し前記利用側熱交換器（４２ａ、４２ｂ）における前記利用側冷媒の蒸発によって前記冷熱を利用する冷房と、前記熱源側回路から前記搬送側回路を通じて前記利用側回路に温熱を搬送し前記利用側熱交換器における前記利用側冷媒の放熱によって前記温熱を利用する暖房と、を行うものであり、
   前記熱搬送媒体に含まれる前記電子相転移物質は、前記電子相転移を行う電子相転移温度が１０℃〜３０℃である、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
3. 前記搬送側回路（４０）と前記利用側回路（５０）とは、前記熱搬送媒体と前記利用側冷媒との熱交換を行う媒体−利用側冷媒熱交換器（３４）を有しており、
   前記熱源側回路（２０）と前記搬送側回路とは、前記熱源側冷媒と前記熱搬送媒体との熱交換を行う媒体−熱源側冷媒熱交換器（２６）を有している、
   請求項１又は２に記載の空気調和装置（１）。
4. 前記熱源側回路（２０）、前記搬送側回路（４０）及び前記利用側回路（５０）は、熱源ユニット（２）と中間ユニット（３）と利用ユニット（４ａ、４ｂ）とが接続されることによって構成されており、
   前記媒体−熱源側冷媒熱交換器（２６）は、前記熱源ユニットに設けられており、
   前記媒体−利用側冷媒熱交換器（３４）は、前記中間ユニットに設けられており、
   前記利用側熱交換器（４２ａ、４２ｂ）は、前記利用ユニットに設けられている、
   請求項３に記載の空気調和装置（１）。
5. 前記利用側回路（５０）は、前記利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機（３１）を有しており、
   前記利用側圧縮機は、前記中間ユニット（３）に設けられている、
   請求項４に記載の空気調和装置（１）。
6. 前記利用側回路（５０）は、前記利用側冷媒を循環させるための利用側圧縮機（３１ａ、３１ｂ）を有しており、
   前記利用側圧縮機（３１ａ、３１ｂ）は、前記利用ユニット（４ａ、４ｂ）に設けられている、
   請求項４に記載の空気調和装置（１）。

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