JP5183804B2

JP5183804B2 - 冷凍サイクル装置、空気調和装置

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Publication number: JP5183804B2
Application number: JP2011515754A
Authority: JP
Inventors: 啓輔高山; 裕輔島津
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: US20120060551A1; EP2437005A4; WO2010137078A1; JPWO2010137078A1; CN102449411B; EP2437005A1; EP2437005B1; US8800319B2; CN102449411A

Description

本発明は、ビル用マルチエアコンやエアコンなどの空気調和装置、冷凍装置ほかに使用する冷凍サイクル装置に関するものである。

ビル用マルチエアコン等に用いられる複数の室内機（利用側熱交換器）を備えた従来の冷凍サイクル装置には、二次側の熱媒体を熱源装置の熱媒体間熱交換器で加熱又は冷却し、この熱媒体を各利用側熱交換器に流通させるものがある。このような冷凍サイクル装置としては、各室内機が冷房運転と暖房運転とを個別に行えるものとして、例えば暖房用第１補助熱交換器、冷房用第１補助熱交換器を具備した熱源サイクルと、暖房用利用側冷媒サイクル、冷房用利用側冷媒サイクルを備えた多室冷暖房装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。二次側サイクルである利用側熱交換器がすべて冷房運転のときは、冷房用冷媒搬送装置から吐出された冷媒の一部を冷房用第３補助熱交換器に流通させて、暖房用利用側冷媒サイクルでは暖房用冷媒搬送装置から吐出された冷媒を冷房用第４補助熱交換器に流通させて互いに熱交換することで、暖房用利用側冷媒サイクルでも冷房運転をしている。
また、他の例として、第１補助熱交換器と第２補助熱交換器を具備した熱源サイクルと、二次側サイクルである第１利用側冷媒サイクル、第２利用側冷媒サイクルを備えた多室冷暖房装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。利用側熱交換器がすべて冷房運転のときは、第１補助熱交換器、第２補助熱交換器の両方で熱源側冷媒を蒸発させて、第１利用側冷媒サイクル、第２利用側冷媒サイクルの両方で冷房運転をしている。また、利用側熱交換器がすべて暖房運転のときには、前記２つの補助熱交換器の両方で熱源側冷媒を凝縮させている。

特開平６−８２１１０号公報（図１他）特開平６−３３７１３８号公報（図１他）

しかしながら、特許文献１に示す従来の冷凍サイクル装置では、全冷房運転をするときに、一次側冷媒と二次側冷媒を熱交換させる補助熱交換器の片方のみを利用するため、一次側冷媒と二次側冷媒間の熱交換量を大きくすることができない。例えば冷房能力を増加させるために、熱交換量を大きくしようとすると、熱源装置にて圧縮機を増速させるなどして熱源装置の出力を増加させる必要があり、省エネにならないという問題があった。

また、特許文献２に示す従来の冷凍サイクル装置では、利用側熱交換器をすべて暖房運転とした場合、圧縮機から吐出された熱源側冷媒が第２補助熱交換器で凝縮した後、第１補助熱交換器で凝縮している。これによって、第２補助熱交換器には高温の圧縮機吐出ガスが流入するが、第１補助熱交換器には凝縮している熱源側冷媒が流入するため、冷媒の温度が第２補助熱交換器の入口温度よりも低くなる。そのため、第１冷媒搬送装置と第２冷媒搬送装置がそれぞれ吐出して複数の利用側熱交換器に供給される利用側冷媒の温度がそれぞれ異なり、複数の室内熱交換器の冷媒入口温度に大きな差を生ずるという問題があった。第１補助熱交換器にて利用側冷媒温度を上げるためには、熱源装置にて圧縮機を増速させるなどして熱源装置の出力を増加させる必要があり、第２補助熱交換器では利用側冷媒を余分に加熱してしまう。これによって、省エネにならなかったり、余分に加熱したりすることで、利用者の快適性を損なうという問題があった。このため、特許文献２のように、第１利用側冷媒サイクルと第２利用側冷媒サイクルに接続された２つの室内熱交換器を、１つの冷暖自由室内機に納める必要があり、室内機が大型化するという問題があった。

さらに、前記の利用側冷媒温度の差を解消するため、第１利用側冷媒と第２利用側冷媒を熱交換させる場合、利用側冷媒回路を特許文献１に記載された一例の構成にすると、以下の問題点が懸念される。例えば、冷媒搬送装置から吐出された冷媒の一部のみが熱交換に寄与するため、複数の利用側冷媒温度の差を小さくするためには有効でない。さらに、利用側冷媒の一部をバイパスさせて熱交換する側の利用側冷媒回路では、熱交換した利用側冷媒が室内機に循環せずに補助熱交換器に戻ってしまう。このとき、暖房時には高温の利用側冷媒が戻り、冷房時には低温の利用側冷媒が戻るため、補助熱交換器の熱交換効率が低下するという問題を有する。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、複数の熱媒体間熱交換器にて熱媒体を加熱又は冷却して複数の利用側熱交換器である複数の室内機などに流通させ際に、複数の熱媒体間熱交換器から流出する熱媒体同士を熱交換させて熱媒体出口温度をほぼ均一にすることで、エネルギーの無駄を小さくして効率的な冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。また、複数の室内機の負荷調整が容易で小型の空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、
複数の利用側熱交換器と、
一方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流入口に配管接続され、他方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流出口に接続された第１の熱媒体間熱交換器と、
一方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流入口に配管接続され、他方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流出口に接続された第２の熱媒体間熱交換器と、
前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流入側に設けられ、前記第１の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流入口とを接続する第１の流入側流路、および前記第２の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流入口とを接続する第２の流入側流路とを切り替える複数の第１の熱媒体流路切替装置と、
前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流出側に設けられ、前記第１の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流出口とを接続する第１の流出側流路、および前記第２の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流出口とを接続する第２の流出側流路とを切り替える複数の第２の熱媒体流路切替装置と、
前記第１の熱媒体間熱交換器及び前記第２の熱媒体間熱交換器に接続され前記第１の熱媒体間熱交換器および第２の熱媒体間熱交換器に温熱または冷熱を供給して、前記第１の熱媒体間熱交換器および前記第２の熱媒体間熱交換器から前記利用側熱交換器へ流れる熱媒体を加熱または冷却する熱源装置と、
前記第１の熱媒体間熱交換器に配管接続され熱媒体を流入させる第１の熱媒体流入口と前記第２の熱媒体間熱交換器に配管接続され熱媒体を流入させる第２の熱媒体流入口を有し、前記第１の熱媒体流入口と前記第２の熱媒体流入口から流入した熱媒体を前記利用側熱交換器に複数の前記第１の熱媒体流路切替え装置を介して流出させる第１の熱媒体流出口と第２の熱媒体流出口を有するとともに、前記第１の熱媒体流入口から前記第１の熱媒体流出口へ流れる第１の熱媒体と前記第２の熱媒体流入口から前記第２の熱媒体流出口へ流れる第２の熱媒体とを伝熱材を介して熱交換する、または、前記第１の熱媒体流入口から流入した第１の熱媒体と前記第２の熱媒体流入口から流入した第２の熱媒体とを混合して熱交換し前記第１の熱媒体流出口と前記第２の熱媒体流出口から流出させる補助熱交換器と、
前記補助熱交換器をバイパスさせるバイパス配管および前記バイパス配管に設けた開閉弁を、前記第１の熱媒体間熱交換器または前記第２の熱媒体間熱交換器から熱媒体を流出させるそれぞれの熱媒体流出口のいずれか一方に接続させる熱媒体流路、とを備えるものである。

本発明は、第１の熱媒体間熱交換器から流出する熱媒体と第２の熱媒体間熱交換器から流出する熱媒体を補助熱交換器で熱交換させるので、２つの熱媒体間熱交換器から流出する熱媒体に温度差が生じても、複数の利用側熱交換器に流入する熱媒体の温度をほぼ均一にすることができる。したがって、エネルギーの無駄のない効率的で使いやすい冷凍サイクル装置を得ることができる。また室内機の負荷調整が容易で、利用者の快適性を得やすい空調装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る全体回路図である。本発明の実施の形態１に係る、熱媒体側回路の別の形態を示す図である。本発明の実施の形態１に係る、冷媒側回路の別の形態を示す図である。本発明の実施の形態２に係る熱媒体側回路図である。本発明の実施の形態２に係る、熱媒体側回路の別の形態を示す図である。本発明の実施の形態３に係る冷媒側回路図である。本実施の形態１から４に係る、熱媒体流量調整装置の別の形態を示す図である。本実施の形態１に係る、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂで熱媒体を加熱する場合の、冷媒と熱媒体の温度変化を示す図である。本実施の形態１に係る、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂで熱媒体を加熱する場合の、冷媒（超臨界サイクル）と熱媒体の温度変化を示す図である。本実施の形態１に係る、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂで熱媒体を冷却する場合の、冷媒と熱媒体の温度変化を示す図である。本実施の形態１に係る、暖房する利用側熱交換器で、熱媒体入口温度が低下した場合の、空気吹出し温度の変化を示す図である。本実施の形態１に係る、冷房する利用側熱交換器で、熱媒体入口温度が上昇した場合の、空気吹出し温度の変化を示す図である。本実施の形態４に係る、冷凍サイクル装置の熱媒体側回路図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置のシステム回路図である。本実施の形態１の冷凍サイクル装置は、圧縮機１０、冷媒流路切替装置である四方弁１１、熱源側熱交換器１２、熱媒体間熱交換器１４ａ、１４ｂ、電子式膨張弁等の膨張装置１５ａ、１５ｂ、並びにアキュムレータ１６を配管接続して冷凍サイクル回路を構成している。ここで、熱媒体間熱交換器１４ａが第１の熱媒体間熱交換器に相当する。熱媒体間熱交換器１４ｂが第２の熱媒体間熱交換器に相当する。

また、熱媒体間熱交換器１４ａ及び１４ｂ、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ、熱媒体送出装置であるポンプ３１ａ及び３１ｂ、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを配管接続して熱媒体循環回路を構成している。ここで、ポンプ３１ａが第１の熱媒体送出装置に相当する。ポンプ３１ｂが第２の熱媒体送出装置に相当する。熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが第１の熱媒体流路切替装置に相当する。熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが第２の熱媒体流路切替装置に相当する。熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄが熱媒体流量調整部に相当する。なお、本実施の形態１では室内機２（利用側熱交換器３０）の台数を４台としているが、室内機２（利用側熱交換器３０）の台数は任意である。

本実施の形態では、圧縮機１０、四方弁１１、熱源側熱交換器１２及びアキュムレータ１６を、熱源機１（室外機）の中に収容している。また、熱源機１には、冷凍サイクル装置全体の制御を統制する制御装置５０も収容されている。利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを、それぞれ各室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに収容している。熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂ、膨張装置１５ａ，１５ｂを、熱媒体分岐ユニットでもある熱媒体変換機３（分岐ユニット）に収容している。また、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄについても、熱媒体変換機３に収容されている。

また、熱源機１と熱媒体変換機３は冷媒配管４で接続されている。また、熱媒体変換機３と室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのそれぞれ（利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれ）は水や不凍液等の安全な熱媒体が流れる熱媒体配管５で接続されている。つまり、熱媒体変換機３と室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのそれぞれ（利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれ）は、１つの熱媒体経路で接続されている。

圧縮機１０は吸入した冷媒を加圧して吐出する（送り出す）。また、冷媒流路切替装置となる四方弁１１は、制御装置５０の指示に基づいて、冷暖房に係る運転モードに対応した弁の切り替えを行い、冷媒の経路が切り替わるようにする。本実施の形態１では、全冷房運転（動作しているすべての室内機２が冷房（除湿も含む。以下、同じ）を行っているときの運転）、冷房主体運転（冷房、暖房を行っている室内機２が同時に存在する場合に、冷房が主となるときの運転）時と、全暖房運転（動作しているすべての室内機２が暖房を行っているときの運転）、暖房主体運転（冷房、暖房を行っている室内機２が同時に存在する場合に、暖房が主となるときの運転）時とによって循環経路が切り替わるようにする。

熱源側熱交換器１２は、例えば、冷媒を通過させる伝熱管及びその伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィン（図示せず）を有し、冷媒と空気（外気）との熱交換を行う。例えば、全暖房運転時、暖房主体運転時では蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させてガス（気体）化させる。一方、全冷房運転時、冷房主体運転時においては凝縮器またはガスクーラ（以下では凝縮器とする）として機能する。場合によっては、完全にガス化、液化させず、液体とガスとの二相混合（気液二相冷媒）の状態にすることもある。

熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂ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。本実施の形態１では、熱媒体間熱交換器１４ａは、全冷房運転、暖房主体運転で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。一方で全暖房運転、冷房主体運転で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。熱媒体間熱交換器１４ｂは、全冷房運転、冷房主体運転で蒸発器として機能し、全暖房運転、暖房主体運転において凝縮器として機能する。例えば電子式膨張弁等の膨張装置１５ａ，１５ｂは、冷媒流量を調整することにより冷媒を減圧させる。アキュムレータ１６は冷凍サイクル回路中の過剰な冷媒を貯留したり、圧縮機１０に冷媒液が多量に戻って圧縮機１０が破損したりするのを防止する働きがある。

熱媒体送出装置であるポンプ３１ａ，３１ｂは、熱媒体を循環させるために加圧する。ここで、ポンプ３１ａ，３１ｂについては、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（吐出流量）を変化させることができる。また、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、それぞれ室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄで、熱媒体と空調空間の空気とを熱交換させ、空調空間の空気を加熱又は冷却する。

例えば三方切替弁等である熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄは、それぞれ利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体流入口に配管接続されており、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの入口側（熱媒体流入側）で流路の切り替えを行う。また、例えば三方切替弁等である熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、それぞれ利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体流出側に配管接続されており、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの出口側（熱媒体流出側）で流路の切り替えを行う。これらの切替装置は、熱媒体間熱交換器１４ａを流通する熱媒体と熱媒体間熱交換器１４ｂを流通する熱媒体のどちらかを利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに通過させるための切り替えを行うものである。

さらに、例えば二方流量調整弁である熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄは、それぞれ、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体の流量を調整する。

＜運転モード＞
続いて、各運転モードにおける冷凍サイクル装置の動作について、冷媒及び熱媒体の流れに基づいて説明する。ここで、冷凍サイクル回路等における圧力の高低については、基準となる圧力との関係により定まるものではなく、圧縮機１０の圧縮、膨張装置１５ａ、１５ｂ等の冷媒流量制御等によりできる相対的な圧力として高圧、低圧として表すものとする。また、温度の高低についても同様であるものとする。

（全冷房運転）
まず、冷凍サイクル回路における冷媒の流れについて説明する。熱源機１で、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１を経て、凝縮器として機能する熱源側熱交換器１２に流れる。高圧のガス冷媒は熱源側熱交換器１２内を通過する間に外気との熱交換により凝縮し、高圧の液冷媒となって流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入した冷媒は膨張装置１５ａの開度を調整することで膨張し、低温低圧の気液二相冷媒が熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。熱媒体間熱交換器１４ａは冷媒に対して蒸発器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を冷却する（熱媒体から吸熱する）。熱媒体間熱交換器１４ａでは、冷媒は完全には気化せず、気液二相冷媒のまま流出する。このとき膨張装置１５ｂは圧力損失が生じないように全開にしておく。

低温低圧の気液二相冷媒は、さらに熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。前述のように熱媒体を冷却し、熱媒体間熱交換器１４ｂでガス冷媒となり流出する。流出したガス冷媒は、冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

熱源機１に流入した冷媒は、四方弁１１、アキュムレータ１６を介して再度圧縮機１０へ吸い込まれる。

次に、熱媒体循環回路における熱媒体の流れについて説明する。熱媒体は熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂで冷媒との熱交換により冷却される。熱媒体間熱交換器１４ａにおいて冷却された熱媒体はポンプ３１ａにより吸引され、第１熱媒体流路６１ａに送り出される。また、熱媒体間熱交換器１４ｂで冷却された熱媒体はポンプ３１ｂにより吸引され、第２熱媒体流路６１ｂに送り出される。第１熱媒体流路６１ａに送り出された熱媒体は、補助熱交換器３２の一方の流入口に流入する。第２熱媒体流路６１ｂに送り出された熱媒体は、補助熱交換器３２他方の流入口に流入する。補助熱交換器３２の詳細な効果は後述する。ことのき、開閉装置３３ａは閉止して、開閉装置３３ｂは開放する。

第１熱媒体流路６１ａ、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにより流路を切り替えられて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する。ここで、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路は、例えば第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入するようにして、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入するようにする。このとき、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が冷房する室内機２ａ，２ｂの合計した冷房能力と、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が冷房する室内機２ｃ，２ｄの合計した冷房能力が、およそ半分になるようにすればよい。室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの冷房能力は、例えば制御装置５０にて判断することができる。上記のような場合、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂは、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が通過するようにする。熱媒体流路切替装置３４ｃ，３４ｄは、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が通過するようにする。

熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを通過した熱媒体は、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄにより利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する流量を調整される。例えば、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの入口と出口の熱媒体温度差が一定になるように熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの開度を調整することで、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれの大きさが異なったり、負荷が異なったりしても、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体の流量を調整することができる。室内機２のうちいずれかを停止させたい場合は、熱媒体流量調整弁３６を全閉にする。

利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄから流出した熱媒体は、熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを通過する。このとき、熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂは、第１熱媒体流路６２ａに流出する熱媒体が通過するようにする。また、熱媒体流路切替装置３５ｃ，３５ｄは、第２熱媒体流路６２ｂに流出する熱媒体が通過するようにする。

（全暖房運転）
まず、冷凍サイクル回路における冷媒の流れについて説明する。熱源機１で、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１を流れ、さらに冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入したガス冷媒は熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。熱媒体間熱交換器１４ｂは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱する（熱媒体に放熱する）。熱媒体間熱交換器１４ｂでは、完全には液化せず、気液二相冷媒が流出する。

高温高圧の気液二相冷媒は、さらに熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。このとき膨張装置１５ｂは、圧力損失が生じないように全開にしておく。前述のように熱媒体を加熱し、熱媒体間熱交換器１４ａで液冷媒となり流出する。流出した液冷媒は、膨張装置１５ａにより減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の冷媒は冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

熱源機１に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２に流入して空気と熱交換することで蒸発し、ガス冷媒もしくは気液二相冷媒で流出する。蒸発した冷媒は、四方弁１１、アキュムレータ１６を介して再度圧縮機１０へ吸い込まれる。

次に、熱媒体循環回路における熱媒体の流れについて説明する。熱媒体は熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂで冷媒との熱交換により加熱される。熱媒体間熱交換器１４ａにおいて加熱された熱媒体はポンプ３１ａにより吸引され、第１熱媒体流路６１ａに送り出される。また、熱媒体間熱交換器１４ｂで加熱された熱媒体はポンプ３１ｂにより吸引され、第２熱媒体流路６１ｂに送り出される。第１熱媒体流路６１ａに送り出された熱媒体は、補助熱交換器３２の一方の流入口に流入する。第２熱媒体流路６１ｂに送り出された熱媒体は、補助熱交換器３２の他方の流入口に流入する。補助熱交換器３２の詳細な効果は後述する。ことのき、開閉装置３３ａは閉止して、開閉装置３３ｂは開放する。

第１熱媒体流路６１ａ、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにより流路を切り替えられて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する。ここで、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路は、例えば第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入するようにして、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が利用側熱交換器３０ｃ、３０ｄに流入するようにする。このとき、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が暖房する室内機２ａ，２ｂの合計した暖房能力と、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が暖房する室内機２ｃ，２ｄの合計した暖房能力が、およそ半分になるようにすればよい。室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの暖房能力は、例えば制御装置５０にて判断することができる。上記のような場合、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂは、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が通過するようにする。熱媒体流路切替装置３４ｃ，３４ｄは、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が通過するようにする。

（冷房主体運転）
まず、冷凍サイクル回路における冷媒の流れについて説明する。熱源機１で、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１を経て、凝縮器として機能する熱源側熱交換器１２に流れる。高圧のガス冷媒は熱源側熱交換器１２内を通過する間に外気との熱交換により凝縮するが、完全に液化せず、高圧の気液二相冷媒となって流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入した冷媒は、熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。このとき、膨張装置１５ａは圧力損失が生じないように全開にしておく。熱媒体間熱交換器１４ａは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱して液化する（熱媒体に放熱する）。

液化された冷媒は、膨張装置１５ｂによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の冷媒は、熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。熱媒体間熱交換器１４ｂは冷媒に対して蒸発器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を冷却してガス化する（熱媒体から吸熱する）。流出したガス冷媒は、冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

次に、熱媒体循環回路における熱媒体の流れについて説明する。熱媒体は熱媒体間熱交換器１４ａで冷媒との熱交換により加熱される。熱媒体間熱交換器１４ａで加熱された熱媒体はポンプ３１ａにより吸引され、第１熱媒体流路６１ａに送り出される。また、熱媒体間熱交換器１４ｂでは、冷媒との熱交換により熱媒体は冷却される。熱媒体間熱交換器１４ｂで加熱された熱媒体はポンプ３１ｂにより吸引され、第２熱媒体流路６１ｂに送り出される。ことのき、開閉装置３３ｂは閉止して、開閉装置３３ａは開放することで、加熱された熱媒体は補助熱交換器３２をバイパスさせる。これによって、冷却された熱媒体と加熱された熱媒体の熱交換を防止する。

第１熱媒体流路６１ａの熱媒体と第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにより流路を切り替えられて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する。ここで、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路は、例えば室内機２ａ，２ｂ，２ｃが冷房運転をしていて、室内機２ｄが暖房運転をしていれば、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃを通過するようにして、冷却された熱媒体を利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃに流入させる。また、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が熱媒体流路切替装置３４ｄを通過するようにして、加熱された熱媒体を利用側熱交換器３０ｄに流入させる。このとき、室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが冷房運転もしくは暖房運転であるかは、例えば制御装置５０にて判断することができ、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路を切り替える。

熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを通過した熱媒体は、熱媒体流量調整弁３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄにより利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する流量を調整される。例えば、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの入口と出口の熱媒体温度差が一定になるように熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの開度を調整することで、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれの大きさが異なったり、負荷が異なったりしても、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体の流量を調整することができる。室内機２のうちいずれかを停止させたい場合は、熱媒体流量調整弁３６を全閉にする。

利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄから流出した熱媒体は、熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを通過する。このとき、熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、第２熱媒体流路６２ｂに流出する熱媒体が通過するようにする。また、熱媒体流路切替装置３５ｄは、第１熱媒体流路６２ａに流出する熱媒体が通過するようにする。

（暖房主体運転）
まず、冷凍サイクル回路における冷媒の流れについて説明する。熱源機１で、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１を流れ、さらに冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入したガス冷媒は熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。熱媒体間熱交換器１４ｂは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱して液化する（熱媒体に放熱する）。

高圧の液冷媒は、膨張装置１５ｂにより低温低圧の気液二相冷媒となり、熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。熱媒体間熱交換器１４ａは冷媒に対して蒸発器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を冷却して（熱媒体から吸熱して）気液二相冷媒として流出する。流出した気液二相冷媒は、冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。このとき膨張装置１５ａは圧力損失が生じないように全開にしておく。流出した気液二相冷媒は、冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

次に、熱媒体循環回路における熱媒体の流れについて説明する。熱媒体は熱媒体間熱交換器１４ａで冷媒との熱交換により冷却される。熱媒体間熱交換器１４ａで冷却された熱媒体はポンプ３１ａにより吸引され、第１熱媒体流路６１ａに送り出される。また、熱媒体間熱交換器１４ｂでは、冷媒との熱交換により熱媒体は加熱される。熱媒体間熱交換器１４ｂで加熱された熱媒体はポンプ３１ｂにより吸引され、第２熱媒体流路６１ｂに送り出される。ことのき、開閉装置３３ｂは閉止して、開閉装置３３ａは開放することで、加熱された熱媒体は補助熱交換器３２をバイパスさせる。これによって、冷却された熱媒体と加熱された熱媒体の熱交換を防止する。

第１熱媒体流路６１ａの熱媒体と第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにより流路を切り替えられて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する。ここで、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路は、例えば室内機２ａ，２ｂ，２ｃが暖房運転をしていて、室内機２ｄが冷房運転をしていれば、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃを通過するようにして、加熱された熱媒体を利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃに流入させる。また、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が熱媒体流路切替装置３４ｄを通過するようにして、冷却された熱媒体を利用側熱交換器３０ｄに流入させる。このとき、室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが冷房運転もしくは暖房運転であるかは、例えば制御装置５０にて判断することができ、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路を切り替える。

＜熱媒体温度均一方法＞
続いて、全暖房運転、全冷房運転を行う際の、利用側熱交換器３０の入口熱媒体温度をほぼ均一にする方法について説明する。

上述のように、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、全暖房運転のときには熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂを両方とも凝縮器として利用して、冷媒と熱媒体間の伝熱面積を大きくすることで冷媒から熱媒体への放熱量を大きくすることができる。しかし、圧縮機１０から吐出された高温の冷媒ガスは、熱媒体間熱交換器１４ｂにてある程度凝縮された後、熱媒体間熱交換器１４ａに再び流入する。このときの交換熱量と冷媒、熱媒体の温度変化を図７に示す。

図７では、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂで、冷媒側の温度変化と、熱媒体の温度変化を示している。ここで、熱媒体入口温度はほぼ等しいと仮定している。

このとき、熱媒体間熱交換器１４ｂの冷媒入口温度は、圧縮機１０の吐出ガスであるので、例えば８０℃程度である。そのため、熱媒体間熱交換器１４ｂでは熱媒体の出口温度を凝縮温度程度、またはそれ以上まで上昇させることができる。一方で、熱媒体間熱交換器１４ａの冷媒入口温度は、凝縮温度となるため、例えば５０℃程度である。そのため、図７のように熱媒体間熱交換器１４ｂの熱媒体出口温度よりも、熱媒体間熱交換器１４ａの熱媒体出口温度の方が低くなることがある。

例えば、熱媒体間熱交換器１４ａから流出した第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入して、熱媒体間熱交換器１４ｂから流出した第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入すると仮定する。すると、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入する熱媒体温度は、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄよりも低くなる。図１１に示すように、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂの熱媒体入口温度が所定の温度よりも低下する場合、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂでは熱媒体と空気の交換熱量が低下し、室内機２ａ，２ｂの吹出し温度が低くなり、利用者の快適性を損なう。また、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入する熱媒体温度を所定の温度まで上昇させるため、例えば圧縮機１０を増速させるとする。そうすると、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体温度が所定の温度より高くなり、熱媒体を加熱し過ぎてしまうため、省エネにならない。

また、二酸化炭素など高圧側で超臨界状態となるような冷媒は、図８に示すように凝縮温度を持たず、連続的に温度変化をもたらす。そのため、上述の熱媒体間熱交換器１４ａの熱媒体出口温度と熱媒体間熱交換器１４ｂの熱媒体出口温度の差は大きくなる。

また、上述のように本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、全冷房運転のときには熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂを両方とも蒸発器として利用して、冷媒と熱媒体間の伝熱面積を大きくすることで熱媒体から冷媒への吸熱量を大きくすることができる。このときの交換熱量と冷媒、熱媒体の温度変化を図９に示す。

図９では、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂで、冷媒側の温度変化と、熱媒体の温度変化を示している。ここで、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂの熱媒体入口温度はほぼ等しいと仮定している。

このとき、熱媒体間熱交換器１４ａの冷媒出口温度は、蒸発温度であり例えば２℃程度である。一方で熱媒体間熱交換器１４ｂの冷媒出口温度は、過熱ガスとなるため、例えば５℃程度である。この過熱ガスの領域があると、伝熱性能が悪化し、さらに熱媒体と冷媒の温度差が小さくなる。これにより、図９のように熱媒体間熱交換器１４ａの熱媒体出口温度よりも、熱媒体間熱交換器１４ｂの熱媒体出口温度のほうが高くなることがある。

熱媒体間熱交換器１４ａから流出した第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入して、熱媒体間熱交換器１４ｂから流出した第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入すると仮定する。すると、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体温度は、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂよりも高くなる。図１２に示すように、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度が所定の温度よりも上昇する場合、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄで熱媒体と空気の交換熱量が低下し、室内機２ａ，２ｂの吹出し温度が高くなり、利用者の快適性を損なう。また、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体温度を所定の温度まで低下させるため、例えば圧縮機１０を増速させるとする。そうすると、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入する熱媒体温度が所定の温度より低くなり、熱媒体を冷却し過ぎてしまうため、省エネにならない。

そこで、本実施形態１に係る冷凍サイクル装置では、以下の方法により、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度がほぼ均一になるようにしている。具体的には、補助熱交換器３２を具備し、一方の流入口をポンプ３１ａの吐出口と配管接続し、他方の流入口をポンプ３１ｂの吐出口と配管接続し、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが全暖房運転又は全冷房運転のときに、第１熱媒体流路６１ａと第２熱媒体流路６１ｂを流通する熱媒体同士を熱交換させて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度がほぼ均一になるようにしている。

まず、暖房主体運転、冷房主体運転のときは、開閉装置３３ｂを閉止、開閉装置３３ａを開放させて、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体を熱媒体バイパス配管４０に流通させる。これによって、補助熱交換器３２をパイパスさせる。

次に、全暖房運転、全冷房運転のときは、開閉装置３３ｂを開放、開閉装置３３ａを閉止させて、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体を補助熱交換器３２に流入させる。これによって、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体と熱交換させる。

上記のように、ポンプ３１ａから吐出された熱媒体とポンプ３１ｂから吐出された熱媒体を熱交換するようにしているので、補助熱交換器３２を流出した後の第１熱媒体流路６１ａと第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体温度はほぼ均一になる。ここで、例えば第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入し、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入するとする。

第１熱媒体流路６１ａを流通する熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂを通過して、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂにより熱媒体の流量を調整して、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入する。また、第２熱媒体流路６１ｂを流通する熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ｃ，３４ｄを通過して、熱媒体流量調整装置３６ｃ，３６ｄにより熱媒体の流量を調整して、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入する。

ここで、熱媒体は水や不凍液などの流体であり、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄで熱媒体を減圧しても温度はほとんど低下しない。よって、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にすることができる。

また、図１では開閉装置３３ａ，３３ｂと、熱媒体バイパス配管４０を第１熱媒体流路６１ａに設けているが、図２のように第２熱媒体流路６１ｂに設けても効果は等しい。

また、本実施の形態１では、補助熱交換器３２をバイパスさせる熱媒体バイパス配管４０を、第１熱媒体流路６１ａもしくは第２熱媒体流路６１ｂの片方に設けている。これによって、第１熱媒体流路６１ａと第２熱媒体流路６１ｂの両方に補助熱交換器３２をバイパスさせる熱媒体バイパス配管４０を設ける場合と比較して、熱媒体の配管や開閉装置が増えて回路が複雑になるのを防ぐことが出来る。

以上のように、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂから流出する熱媒体の温度差が大きい場合でも、補助熱交換器３２で熱媒体を熱交換させることにより、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にすることができる。これによって、熱媒体を加熱し過ぎたり、冷却し過ぎたりすることがなくなり、冷凍サイクル装置を省エネにすることができる。

また、図１０に熱源機１に逆止弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを設けた場合の冷媒回路図を示す。

逆止弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは冷媒の逆流を防止することで、冷媒の流れを整え、熱源機１の冷媒の流入出における循環経路を一定にする。熱媒体間熱交換器１４ａは、全冷房運転では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。冷房主体運転、暖房主体運転、全暖房運転では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。熱媒体間熱交換器１４ｂは、全冷房運転、冷房主体運転、暖房主体運転では蒸発器として機能する。全暖房運転では凝縮器として機能する。

（全冷房運転）
熱源機１では、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１を経て、凝縮器として機能する熱源側熱交換器１２に流れる。高圧のガス冷媒は熱源側熱交換器１２内を通過する間に外気との熱交換により凝縮し、高圧の液冷媒となって流出し、逆止弁１３ａを流れる（冷媒の圧力の関係で逆止弁１３ｂ，１３ｃ側には流れない）。さらに冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱源機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通過して、さらに四方弁１１、アキュムレータ１６を介して再度圧縮機１０へ吸い込まれる。

（全暖房運転）
熱源機１では、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１、逆止弁１３ｂを流れる。さらに、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入したガス冷媒は熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。このとき、膨張装置１５ａは圧力損失が生じないように全開にしておく。熱媒体間熱交換器１４ａは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱する（熱媒体に放熱する）。熱媒体間熱交換器１４ａでは、完全には液化せず、気液二相冷媒が流出する。

高温高圧の気液二相冷媒は、さらに熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。このとき膨張装置１５ｂは、圧力損失が生じないように全開にしておく。前述のように熱媒体を加熱し、熱媒体間熱交換器１４ｂで液冷媒となり流出する。流出した液冷媒は、膨張装置１５ｃにより減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。低温低圧の冷媒は冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

熱源機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｃを経て、蒸発器として機能する熱源側熱交換器１２に流入して空気と熱交換することで蒸発し、ガス冷媒もしくは気液二相冷媒で流出する。蒸発した冷媒は、四方弁１１、アキュムレータ１６を介して再度圧縮機１０へ吸い込まれる。

（冷房主体運転）
熱源機１では、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１を経て、凝縮器として機能する熱源側熱交換器１２に流れる。高圧のガス冷媒は熱源側熱交換器１２内を通過する間に外気との熱交換により凝縮する。ここで、冷房主体運転のときには、熱源側熱交換器１２から気液二相冷媒が流出するようにする。熱源側熱交換器１２から流出した気液二相冷媒は、逆止弁１３ａを流れる。さらに冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

（暖房主体運転）
熱源機１では、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１、逆止弁１３ｂを流れる。さらに、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入したガス冷媒は熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。このとき膨張装置１５ａは、圧力損失が生じないように全開にしておく。熱媒体間熱交換器１４ａは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱して液化する（熱媒体に放熱する）。

高圧の液冷媒は、膨張装置１５ｂにより低温低圧の気液二相冷媒となり、熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。熱媒体間熱交換器１４ｂは冷媒に対して蒸発器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を冷却して（熱媒体から吸熱して）気液二相冷媒として流出する。流出した気液二相冷媒は、冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

図１０に示すように、熱媒体変換機３で冷媒の流れる方向が全運転条件で一方向となるため、冷暖同時運転の際は、熱媒体間熱交換器１４ａが常に凝縮器となり、熱媒体間熱交換器１４ｂが常に蒸発器となる。このため、暖房主体運転と冷房主体運転で熱源機１では冷媒の流れが変化するが、熱媒体変換機３では冷媒の流れが変化しない。

上述の冷媒回路では、例えば利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃが暖房運転をして、利用側熱交換器３０ｄが冷房運転をする暖房主体運転から、利用側熱交換器３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが冷房運転をして、利用側熱交換器３０ａが暖房運転をする冷房主体運転に切り替わる場合でも、凝縮器と蒸発器が入れ替わることがない。そのため、第１熱媒体流路６１ａに常に暖房用の暖かい熱媒体が流通し、第２熱媒体流路６１ｂに常に冷房用の冷たい熱媒体が流通するため、熱媒体の流れを止めずに暖房主体運転と冷房主体運転を互いに切り替えることができる。

実施の形態２．
以上の実施の形態１では、２つの熱媒体間熱交換器を出た熱媒体同士を熱交換するようにしたものであるが、次に熱媒体同士を直接接触させるような場合の、実施の形態２を示す。図３は、このような場合の、熱媒体側の回路図である。

具体的には、混合器４２を具備し、一方の流入口をポンプ３１ａの吐出口と配管接続し、他方の流入口をポンプ３１ｂの吐出口と配管接続し、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが全暖房運転又は全冷房運転のときに、第１熱媒体流路６１ａと第２熱媒体流路６１ｂを流通する熱媒体同士を混合させて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にしている。

まず、暖房主体運転、冷房主体運転のときは、開閉装置３３ｄ，３３ｅを閉止、開閉装置３３ｃを開放させて、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体を熱媒体バイパス配管４１に流通させる。これによって、混合器４２をパイパスさせる。

次に、全暖房運転のときは、開閉装置３３ｄ，３３ｅを開放、開閉装置３３ｃを閉止させる。すると、ポンプ３１ａから吐出される第１熱媒体流路６１ａを流通する熱媒体は混合器４２に流入する。また、ポンプ３１ｂから吐出される第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体は常に混合器４２に流入している。これによって、第１熱媒体流路６１ａと第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体は、混合器４２で混合する。

混合して温度が等しくなった熱媒体は、混合器の一方の流出口から開閉装置３３ｅを通過して第１熱媒体流路６３ａに流入する。他方の流出口から流出した熱媒体は第２熱媒体流路６３ｂに流入する。このとき、第１熱媒体流路６３ａと第２熱媒体流路６３ｂの熱媒体の温度と圧力はほぼ等しい。

第１熱媒体流路６３ａの熱媒体と第２熱媒体流路６３ｂの熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにより流路を切り替えられて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する。ここで、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路は、例えば第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入するようにして、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入するようにする。このとき、第１熱媒体流路６３ａの熱媒体が暖房する室内機２ａ，２ｂの合計した暖房能力と、第２熱媒体流路６３ｂの熱媒体が暖房する室内機２ｃ，２ｄの合計した暖房能力が、およそ半分になるようにすればよい。室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの暖房能力は、例えば制御装置５０にて判断することができる。上記のような場合、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂは、第１熱媒体流路６３ａの熱媒体が通過するようにする。熱媒体流路切替装置３４ｃ，３４ｄは、第２熱媒体流路６３ｂの熱媒体が通過するようにする。

第１熱媒体流路６３ａを流通する熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂを通過して、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂにより熱媒体の流量を調整して、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入する。また、第２熱媒体流路６３ｂを流通する熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ｃ，３４ｄを通過して、熱媒体流量調整装置３６ｃ，３６ｄにより熱媒体の流量を調整して、利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入する。

利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄから流出した熱媒体は、熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを通過する。このとき、熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂは、第１熱媒体流路６４ａに流出する熱媒体が通過するようにする。また、熱媒体流路切替装置３５ｃ，３５ｄは、第２熱媒体流路６４ｂに流出する熱媒体が通過するようにする。

また、図３では開閉装置３３ｃ，３３ｄ，３３ｅと、熱媒体バイパス配管４１を第１熱媒体流路６１ａに設けているが、図４のように第２熱媒体流路６１ｂに設けても効果は等しい。

また、本実施の形態２では、混合器４２をバイパスさせる熱媒体バイパス配管４０を、第１熱媒体流路６１ａもしくは第２熱媒体流路６１ｂの片方に設けている。これによって、混合器４２をバイパスさせる熱媒体バイパス配管４０を第１熱媒体流路６１ａ，第２熱媒体流路６１ｂの両方に設ける場合と比較して、熱媒体の配管や開閉装置が増えて回路が複雑になるのを防ぐことが出来る。

以上のように、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂから流出する熱媒体の温度差が大きい場合でも、混合器４２で熱媒体を熱交換させることにより、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にすることができる。これによって、熱媒体を加熱し過ぎたり、冷却し過ぎたりすることがなくなり、冷凍サイクル装置を省エネにすることができる。

また、全冷房運転でも、実施の形態１と同様に利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にした効果を得ることができる。

実施の形態３．
上記の実施の形態１では、熱源機側で冷媒が直列に流れるように熱媒体間熱交換器を配置しているが、次に全暖房運転、全冷房運転の場合に、２つの熱媒体間熱交換器に冷媒が並列に流れるように配置するような場合の、実施の形態３を示す。図５は、このような場合の、熱源側の回路図である。

本実施の形態３では、圧縮機１０、四方弁１１、熱源側熱交換器１２、逆止弁１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ及びアキュムレータ１６を、熱源機１（室外機）の中に収容している。また、熱源機１には、冷凍サイクル装置全体の制御を統制する制御装置５０も収容されている。熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂ、気液分離器２０、膨張装置１５ｃ，１５ｄ，２１，２２及び開閉装置２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂを、熱媒体変換機３に収容している。

気液分離器２０は冷媒配管４から流れる冷媒を、ガス化した冷媒（ガス冷媒）と液化した冷媒（液冷媒）とに分離する。開閉装置２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂは、冷暖房に係る運転モードに対応して弁の開閉を行い、冷媒の流路を切り替える。

熱媒体間熱交換器１４ａは、全冷房運転では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。冷房主体運転、暖房主体運転、全暖房運転では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。熱媒体間熱交換器１４ｂは、全冷房運転、冷房主体運転、暖房主体運転では蒸発器として機能する。全暖房運転では凝縮器として機能する。

（全冷房運転）
熱源機１では、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１を経て、凝縮器として機能する熱源側熱交換器１２に流れる。高圧のガス冷媒は熱源側熱交換器１２内で凝縮し、高圧の液冷媒となって流出する。その後逆止弁１３ａを流れ、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３流入する。

熱媒体変換機３に流入した冷媒は気液分離器２０を通過する。気液分離器２０からは、液冷媒のみが流出する。全冷房運転では開閉装置２３ａ，２３ｂは閉止させて、冷媒が流れないようにする。また、膨張装置２２は冷媒が流れないような開度にしておく。膨張装置２１を通過した液冷媒は、膨張装置１５ｃ，１５ｄを通って減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂに流入する。熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂは冷媒に対して蒸発器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を冷却し（熱媒体から吸熱し）、低圧のガス冷媒となって流出する。流出したガス冷媒は、開閉装置２４ａ，２４ｂ及び冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

熱源機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通過して四方弁１１、アキュムレータ１６を介して再度圧縮機に吸い込まれる。

（全暖房運転）
熱源機１では、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１、逆止弁１３ｂを流れる。さらに冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入したガス冷媒は気液分離器２０を通過する。気液分離器２０では、ガス冷媒のみが流出する。ガス冷媒は、開閉装置２３ａ，２３ｂを通って熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂに流入する。このとき、開閉装置２４ａ，２４ｂは閉止させて、冷媒が流れないようにする。また、膨張装置２１は冷媒が流れないような開度にしておく。熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱し（熱媒体に放熱し）、液冷媒となって流出する。

熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂから流出した冷媒は、膨張装置１５ｃ，１５ｄ及び２２を通過して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って熱源機１に流入する。このとき、膨張装置１５ｃ，１５ｄおよび２２の開度を制御することで冷媒の流量を調整して、冷媒を減圧させるため、低温低圧の気液二相冷媒が熱媒体変換機３から流出することになる。

熱源機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｃを経て、熱源側熱交換器１２に流入して空気と熱交換することで蒸発し、ガス冷媒もしくは気液二相冷媒で流出する。蒸発した冷媒は、四方弁１１、アキュムレータ１６を介して再度圧縮機に吸い込まれる。

熱媒体変換機３に流入した気液二相冷媒は、気液分離器２０でガス冷媒と液冷媒に分離される。気液分離器２０で分離したガス冷媒は、開閉装置２３ａを通過して熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。熱媒体間熱交換器１４ａは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱して液化する（熱媒体に放熱する）。熱媒体間熱交換器１４ａを流出した液冷媒は、膨張装置１５ｃを通過する。ここで、膨張装置１５ｃの開度を制御し、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒の流量を調整する。

一方、気液分離器２０で分離した液冷媒は、膨張装置２１を通過して、膨張装置１５ｃを通過する液冷媒と合流し、膨張装置１５ｄを通過して熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。ここで、膨張装置１５ｄの開度を制御し、冷媒の流量を調整することで冷媒を減圧させるため、低温低圧の気液二相冷媒が熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。熱媒体間熱交換器１４ｂは冷媒に対して蒸発器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を冷却してガス化する（熱媒体から吸熱する）。ここで、膨張装置２１は全開にしておく。膨張装置２２は冷媒が流れないような開度にしておく。また、開閉装置２４ａ，２３ｂは閉止させる。開閉装置２４ｂを通過した冷媒は、冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。

（暖房主体運転）
熱源機１では、圧縮機１０に吸入された冷媒は圧縮され、高圧のガス冷媒として吐出される。圧縮機１０を出た冷媒は、四方弁１１、逆止弁１３ｂを流れる。さらに冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。

熱媒体変換機３に流入した冷媒は、気液分離器２０を通過する。気液分離器２０を通過したガス冷媒は、開閉装置２３ａを通過して熱媒体間熱交換器１４ａに流入する。熱媒体間熱交換器１４ａは冷媒に対して凝縮器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を加熱して液化する（熱媒体に放熱する）。熱媒体間熱交換器１４ａを流出した液冷媒は、膨張装置１５ｃを通過する。ここで、膨張装置１５ｃの開度を制御し、熱媒体間熱交換器１４ａを通過する冷媒の流量を調整する。膨張装置２１は冷媒が流れないような開度にしておく。

膨張装置１５ｃを通過した冷媒は、さらに膨張装置１５ｄと２２を通過する。膨張装置１５ｄを通過した冷媒は熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。ここで、膨張装置１５ｄの開度を制御し、冷媒の流量を調整することで冷媒を減圧させるため、低温低圧の気液二相冷媒が熱媒体間熱交換器１４ｂに流入する。熱媒体間熱交換器１４ｂは冷媒に対して蒸発器として機能するため、熱媒体間熱交換器１４ｂを通過する冷媒は、熱交換対象となる熱媒体を冷却してガス冷媒となって（熱媒体から吸熱して）流出する。熱媒体間熱交換器１４ｂから流出したガス冷媒は開閉装置２４ｂを通過する。一方、膨張装置２２を通過した冷媒も、膨張装置２２の開度を制御するため、低温低圧の気液二相冷媒となり、開閉装置２４ｂを通過したガス冷媒と合流する。そのため、より乾き度の大きい低温低圧の冷媒となる。合流した冷媒は、冷媒配管４を通過して熱媒体変換機３を流出する。ここで、開閉装置２３ｂ，２４ａは閉止し、冷媒が流れないようにする。

以上のように、熱源側回路で熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂを並列になるように配置すると、全暖房運転のときに熱媒体間熱交換器１４ａ、１４ｂの両方に高温のガス冷媒が流入する。そのため、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂの両方で高温の冷媒と熱媒体が熱交換することができるので、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂの両方の熱媒体出口温度を高くすることができる。また、全冷房運転のときに熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂの両方に同じ乾き度の気液二相冷媒を流入させることができるため、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂの両方の熱媒体出口温度を低くすることができる。また、全暖房運転、全冷房運転ともに、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂに流入する冷媒流量を、熱媒体変換機３に流入する全冷媒流量のおよそ半分にできるので、冷媒の圧力損失を低減することができる。さらに、冷暖同時運転のとき、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂに流入する冷媒の流量を別々に制御することができるため、凝縮器として機能する熱媒体間熱交換器１４ａで冷媒が熱媒体に放熱する熱量と、蒸発器として機能する熱媒体間熱交換器１４ｂで冷媒が熱媒体から吸熱する熱量を制御しやすくなる。

ここで、膨張装置１５ｃ，１５ｄの開度は、全暖房運転のとき熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂの冷媒出口の過冷却度を調整するように制御し、全冷房運転のとき熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂの冷媒出口の過熱度を調整するように制御する。このとき、熱媒体間熱交換器１４ａと１４ｂに流入する熱媒体の温度や流量の差が大きくなると、熱媒体間熱交換器１４ａと１４ｂでの交換熱量の差が大きくなる。その結果、熱媒体間熱交換器１４ａの熱媒体出口温度と熱媒体間熱交換器１４ｂの熱媒体出口温度の差が大きくなることがある。

そこで、実施の形態１に示したように、２つの熱媒体間熱交換器から流出した熱媒体を互いに熱交換させることによって、２つの熱媒体間熱交換器の熱媒体出口温度をほぼ均一にすることができる。または、実施の形態２に示したように、２つの熱媒体間熱交換器から流出した熱媒体を接触させて混合することで、２つの熱媒体間熱交換器の熱媒体出口温度をほぼ均一にすることができる。以上より、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にすることができる。

また、本実施の形態３の冷媒側回路は、熱媒体側回路に依存せず、実施の形態１で示した熱媒体側の回路（図１、図２）、実施の形態２で示した熱媒体側の回路（図３、図４）のいずれでも組み合わせることができる。

また、本実施の形態１から３の熱媒体側回路には、各室内機２に流入する熱媒体流量を熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄで調整している。この代わりに、図６に示すように、利用側熱交換器３０ａを熱媒体がバイパスするためのバイパス配管４３を設け、例えば三方弁である熱媒体流量調整装置３６ａを前記パイパス配管４３と利用側熱交換器３０ａの熱媒体出口に設置してもよい。この場合、バイパス配管４３を流れる熱媒体の流量を調整することで、利用側熱交換器３０ａに流入する熱媒体流量を調整することができる。

また、本実施の形態１から３では熱源機の熱源を冷凍サイクル回路としたが、ヒータ等の種々の熱源を用いることが可能である。

また、熱媒体温度をほぼ均一にすることで、以下の理由で利用者にとって快適性が向上する。ここで、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが暖房運転をしていて、例えば利用側熱交換器３０ａ，３０ｂの熱媒体温度入口温度が所定の温度より低く、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度の差が大きいとする。

前記のように、利用側熱交換器３０の負荷調整は、熱媒体流量調整装置３６を制御して、熱媒体の流量を調整して利用側熱交換器３０の熱媒体入口温度と出口温度の差を調整することによって行っている。ところが、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂの熱媒体入口温度が所定の温度（例えば４５℃）よりも低い場合（例えば４０℃）、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂで、熱媒体と空気の温度差が小さくなる。そのため、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂの開度を全開としても、室内機２ａ，２ｂが要求する負荷を満たせず、利用者にとって快適性が損なわれる。

一方で、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂの熱媒体入口温度を所定の温度にするためには、例えば圧縮機１０を増速させるなどして熱源機の出力を増加させる必要がある。すると、元々熱媒体入口温度が所定の温度かそれより高い利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄでは、さらに熱媒体入口温度が上昇し（例えば５０℃）、熱媒体の流量を減少させても室内機２の吹出し温度が高くなりすぎる場合があり、利用者の快適性が損なわれる。また、熱媒体を必要以上に加熱するため、省エネでない。以上のような理由で、快適性のためには利用側熱交換器の熱媒体入口温度をほぼ均一にする必要がある。

例えば装置として、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが部屋ごとに分かれて設置されているとする。このとき、冷凍サイクル装置は全暖房運転とする。利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体の流量は、室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの負荷により、熱媒体流量調整弁３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄにて調整する。ここで、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度を所定の温度にほぼ均一にすることで、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの大きさが異なったり、各部屋の負荷が異なったりしても、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの開度を制御して、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度と出口温度の温度差を調整することで、室内機２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの負荷調整をすることができる。これによって、利用者の快適性を得ることができる。また、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にすることで、ＣＯＰが高くなるような利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度で冷凍サイクル装置を運転できるため、省エネとなる。

実施の形態４．
図１３は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置のシステム回路図である。本実施の形態４の冷凍サイクル装置は、第１の熱源媒体配管７０ａ、第２の熱源媒体配管７０ｂを備えている。第１の熱源媒体配管７０ａには、第１の熱源媒体を流通させる。第２の熱源媒体配管７０ｂには、第２の熱源媒体を流通させる。ここで、第１の熱源媒体と第２の熱源媒体は、同一であっても、異なってもよい。また、熱源媒体は例えば水やブライン、蒸気、冷媒など媒体の種類は流体であれば何でもよい。

また、熱媒体間熱交換器１４ａ及び１４ｂ、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ、熱媒体送出装置であるポンプ３１ａ及び３１ｂ、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを配管接続して熱媒体循環回路を構成している。ここで、ポンプ３１ａが第１の熱媒体送出装置に相当する。ポンプ３１ｂが第２の熱媒体送出装置に相当する。熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄが第１の熱媒体流路切替装置に相当する。熱媒体流路切替装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが第２の熱媒体流路切替装置に相当する。熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄが熱媒体流量調整部に相当する。なお、本実施の形態４では利用側熱交換器３０の台数を４台としているが、利用側熱交換器３０の台数は任意である。

利用側熱交換器３０は、例えば熱媒体を通過させる伝熱管及びその伝熱管を流れる熱媒体と空気との間の伝熱面積を大きくするためのフィン（図示せず）を有し、熱媒体と空気との熱交換を行う。

本実施の形態４では、熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂを、熱媒体分岐ユニットでもある熱媒体変換機３（分岐ユニット）に収容している。また、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄについても、熱媒体変換機３に収容されている。

熱媒体変換機３と利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれは水や不凍液等の安全な熱媒体が流れる熱媒体配管５で接続されている。つまり、熱媒体変換機３と利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれは、１つの熱媒体経路で接続されている。

熱媒体間熱交換器１４ａ，１４ｂは、熱源媒体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、熱源媒体と熱媒体とによる媒体間の熱交換を行わせる。本実施の形態４では、熱媒体間熱交換器１４ａでは、第１の熱源媒体により熱媒体を加熱又は冷却する。熱媒体間熱交換器１４ｂでは、第２の熱源媒体により熱媒体を加熱又は冷却する。

補助熱交換器３２は、熱媒体を通過させる伝熱部を有し、第１熱媒体流路６１ａと第２熱媒体流路６１ｂを流通する熱媒体間の熱交換を行わせる。一方の流入口をポンプ３１ａの吐出口と配管接続し、他方の流入口をポンプ３１ｂの吐出口と配管接続している。第１熱媒体配管６１ａ側の流路には、補助熱交換器３２をバイパスさせる熱媒体バイパス配管４０と、開閉装置３３ａ，３３ｂが備えられている。

例えば、第１の熱源媒体が熱媒体間熱交換器１４ａで熱媒体を冷却し、第２の熱源媒体が熱媒体間熱交換器１４ｂで熱媒体を冷却し、第１の熱源媒体の熱媒体間熱交換器１４ａの入口温度（例えば２℃）よりも第２の熱源媒体の熱媒体間熱交換器１４ｂの入口温度（例えば５℃）の方が高い場合がある。

このとき、熱媒体間熱交換器１４ａの熱媒体出口温度（例えば７℃）よりも、熱媒体間熱交換器１４ｂの熱媒体出口温度（例えば１０℃）の方が高くなる。

本実施の形態４では、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にするため、補助熱交換器３２を備えている。このとき、開閉装置３３ａを閉止し、開閉装置３３ｂを開放する。すると、補助熱交換器３２で熱媒体間で熱交換し、例えば第１熱媒体流路６１ａと６１ｂの熱媒体の流量がほぼ同じであれば、補助熱交換器３３の熱媒体出口温度は、第１熱媒体流路６１ａ，６１ｂ共に、熱媒体間熱交換器１４ａと１４ｂの熱媒体出口温度のおよそ平均値（例えば８．５℃）となる。

第１熱媒体流路６１ａ、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体は、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄにより流路を切り替えられて、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する。ここで、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの流路は、例えば第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が利用側熱交換器３０ａ，３０ｂに流入するようにして、第２熱媒体流路６１ｂの熱媒体が利用側熱交換器３０ｃ，３０ｄに流入するようにする。上記のような場合、熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂは、第１熱媒体流路６１ａの熱媒体が通過するようにする。熱媒体流路切替装置３４ｃ，３４ｄは、第１熱媒体流路６１ｂの熱媒体が通過するようにする。

熱媒体流路切替装置３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄを通過した熱媒体は、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄにより利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する流量を調整される。例えば、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの入口と出口の熱媒体温度差が一定になるように熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの開度を調整することで、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれの大きさが異なったり、負荷が異なったりしても、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄに流入する熱媒体の流量を調整することができる。利用側熱交換器３０のうちいずれかを停止させたい場合は、熱媒体流量調整弁３６を全閉にする。

上記のように、補助熱交換器３３で、第１熱媒体流路６１ａと６２ｂの熱媒体温度が均一になるようにしている。また、熱媒体流量調整装置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄで熱媒体の流量を調整しても、水や不凍液等は減圧による温度変化がほとんどないため、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの入口温度はほぼ均一になる。

以上のように、補助熱交換器３２で熱媒体間で熱交換しているため、熱源媒体７０ａと７０ｂの温度差が大きい場合でも、利用側熱交換器３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの熱媒体入口温度をほぼ均一にすることができる。よって、食品を冷蔵する場合など、利用側熱交換器３０の温度管理が必要な場合に有用である。

以上説明したように、本発明は、二次媒体として水や不凍液等の熱媒体を使用する冷凍サイクル装置及び冷凍サイクル装置に関して有用である。

１熱源機（室外機）、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ室内機、３熱媒体変換機、４冷媒配管、５熱媒体配管、１０圧縮機、１１四方弁（冷媒流路切替装置）、１２熱源側熱交換器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ逆止弁、１４ａ，１４ｂ熱媒体間熱交換器、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ膨張装置、１６アキュムレータ、２０気液分離器、２１，２２膨張装置、２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ開閉装置、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ利用側熱交換器、３１ａ，３１ｂポンプ（熱媒体送出装置）、３２補助熱交換器、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ開閉装置、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ熱媒体流路切替装置、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ熱媒体流路切替装置、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ熱媒体流量調整装置、４０，４１熱媒体バイパス配管、４２混合器、４３熱媒体バイパス配管、５０制御装置、６１ａ，６２ａ，６３ａ，６４ａ第１熱媒体流路、６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，６４ｂ第２熱媒体流路、７０ａ第１熱源媒体配管、７０ｂ第２熱源媒体配管。

Claims

複数の利用側熱交換器と、
一方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流入口に配管接続され、他方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流出口に接続された第１の熱媒体間熱交換器と、
一方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流入口に配管接続され、他方が前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流出口に接続された第２の熱媒体間熱交換器と、
前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流入側に設けられ、前記第１の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流入口とを接続する第１の流入側流路、および前記第２の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流入口とを接続する第２の流入側流路とを切り替える複数の第１の熱媒体流路切替装置と、
前記利用側熱交換器のそれぞれの熱媒体流出側に設けられ、前記第１の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流出口とを接続する第１の流出側流路、および前記第２の熱媒体間熱交換器と前記利用側熱交換器の熱媒体流出口とを接続する第２の流出側流路とを切り替える複数の第２の熱媒体流路切替装置と、
前記第１の熱媒体間熱交換器及び前記第２の熱媒体間熱交換器に接続され前記第１の熱媒体間熱交換器および第２の熱媒体間熱交換器に温熱または冷熱を供給して、前記第１の熱媒体間熱交換器および前記第２の熱媒体間熱交換器から前記利用側熱交換器へ流れる熱媒体を加熱または冷却する熱源装置と、
前記第１の熱媒体間熱交換器に配管接続され熱媒体を流入させる第１の熱媒体流入口と前記第２の熱媒体間熱交換器に配管接続され熱媒体を流入させる第２の熱媒体流入口を有し、前記第１の熱媒体流入口と前記第２の熱媒体流入口から流入した熱媒体を前記利用側熱交換器に複数の前記第１の熱媒体流路切替え装置を介して流出させる第１の熱媒体流出口と第２の熱媒体流出口を有するとともに、前記第１の熱媒体流入口から前記第１の熱媒体流出口へ流れる第１の熱媒体と前記第２の熱媒体流入口から前記第２の熱媒体流出口へ流れる第２の熱媒体とを伝熱材を介して熱交換する、または、前記第１の熱媒体流入口から流入した第１の熱媒体と前記第２の熱媒体流入口から流入した第２の熱媒体とを混合して熱交換し前記第１の熱媒体流出口と前記第２の熱媒体流出口から流出させる補助熱交換器と、
前記補助熱交換器をバイパスさせるバイパス配管および前記バイパス配管に設けた開閉弁を、前記第１の熱媒体間熱交換器または前記第２の熱媒体間熱交換器から熱媒体を流出させるそれぞれの熱媒体流出口のいずれか一方に接続させる熱媒体流路、とを備える冷凍サイクル装置。
前記補助熱交換器は、
前記第１の熱媒体流入口から流入した熱媒体と前記第２の熱媒体流入口から流入した熱媒体とを直接接触させ、混合することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
前記熱源装置は、
圧縮機、熱源側熱交換器、冷媒の圧力を調整する少なくとも１つの膨張装置、前記第１の熱媒体間熱交換器の冷媒側流路、及び前記第２の熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を配管接続した冷凍サイクル回路を備えたことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
前記熱源装置は、
前記第１の熱媒体間熱交換器の冷媒側流路と前記第２の熱媒体間熱交換器の冷媒側流路が直列となるように前記第１の熱媒体間熱交換器の冷媒流出口と前記第２の熱媒体間熱交換器の冷媒流入口を接続し、前記第１の熱媒体間熱交換器と前記第２の熱媒体間熱交換器を接続する冷媒流路に膨張装置を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
前記熱源装置は、
圧縮機、熱源側熱交換器、を収納する熱源機と、
前記第１の熱媒体間熱交換器、前記第２の熱媒体間熱交換器、前記熱媒体間熱交換器のいずれかをバイパスする冷媒回路を収納する熱媒体変換機と、
を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
前記熱源装置は、
二酸化炭素など超臨界サイクルを形成する冷媒を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
前記熱源装置は、
前記第１の熱媒体間熱交換器に配管接続され前記第１の熱媒体熱交換器に熱源媒体を供給して、前記第１の熱媒体間熱交換器から前記利用側熱交換器へ流れる熱媒体を加熱または冷却する第１の熱源媒体流路と、
前記第２の熱媒体間熱交換器に配管接続され前記第２の熱媒体熱交換器に熱源媒体を供給して、前記第２の熱媒体間熱交換器から前記利用側熱交換器へ流れる熱媒体を加熱または冷却する第２の熱源媒体流路、とを備えることを特徴とする請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。