JP5689079B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、たとえばビル用マルチエアコン等に適用される冷凍サイクル装置、特に、高圧側が冷媒の臨界圧力を超える圧力となる冷凍サイクル装置に関するものである。

従来から、ビル用マルチエアコンなどの冷凍サイクル装置の一種である空気調和装置においては、たとえば室外に配置した熱源機である室外機と室内に配置した室内機との間に冷媒を循環させることによって冷房運転又は暖房運転を実行するようになっている。具体的には、冷媒が放熱して加熱された空気あるいは冷媒が吸熱して冷却された空気により空調対象空間の冷房または暖房を行なっていた。このような空気調和装置に使用される冷媒としては、従来はＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒が多く使われており、これらの冷媒は圧力が臨界圧力よりも低い、亜臨界領域にて運転されていた。しかし、近年は、二酸化炭素（ＣＯ₂）等の自然冷媒を使うものも提案されており、二酸化炭素等においては、臨界温度が低いため、高圧側のガスクーラー内の冷媒圧力が臨界圧力を超える超臨界状態で冷凍サイクル運転が行われる。

このような高圧側が超臨界状態となった状態で冷凍サイクル運転が行われる空気調和装置においては、高圧側のガスク−ラー内の冷媒圧力における冷媒の定圧比熱が最大となる冷媒温度を擬似凝縮温度として、この擬似凝縮温度とガスクーラー出口における冷媒温度との温度差である擬似過冷却度が所定の温度範囲内になるように、構成機器の制御を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２４５０４４号公報（第６頁、図３等）

従来のビル用マルチエアコンなどの空気調和装置では、冷媒が亜臨界状態で運転されていたため、絞り装置の開度制御に用いる凝縮器内の代表点と、圧縮機の回転数または／および凝縮器に付属の熱媒体送出装置の回転数の制御に用いる凝縮器内の代表点の定義点を、同じ値（凝縮温度）に設定し、制御を行っていた。しかし、超臨界状態では、凝縮温度が存在せず、何らかの値を代表点とする必要があったが、一定の熱交換能力を確保しながら、ＣＯＰを高く維持する代表点の決め方が確立されていなかった。

特許文献１に記載されているような空気調和装置においては、定圧比熱が最大の点でサブクールを制御することが記されているが、絞り装置の開度制御に用いる凝縮器内の代表点と、圧縮機の回転数または／および凝縮器に付属の熱媒体送出装置の回転数の制御に用いる凝縮器内の代表点の定義点について、どのように取り扱うかについては示されておらず、明確になっていなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、ガスクーラーにて一定の熱交換量を確保しながらＣＯＰの高い運転を行い、省エネルギー化を図ることができる冷凍サイクル装置を得るものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換器と、絞り装置と、第２熱交換器とを配管接続し、超臨界状態に遷移する冷媒を循環させる冷媒循環回路を備え、前記第１熱交換器または前記第２熱交換器の一方に、超臨界状態の前記冷媒を流通させてガスクーラーとして動作させ、前記第１熱交換器または前記第２熱交換器の他方に、低圧二相状態の前記冷媒を流通させて蒸発器として動作させる冷凍サイクル装置において、回転駆動して、前記ガスクーラー内の前記冷媒と熱交換させる熱媒体の流量を変化させる熱媒体送出装置と、前記ガスクーラーの出口側から前記蒸発器に至る流路の何れかの位置に設けられ、前記ガスクーラーの出口側の前記冷媒の温度を検出する出口温度センサーとを備え、前記ガスクーラー出口の過冷却度の制御では、前記ガスクーラー内での冷媒圧力において、前記冷媒のエンタルピーが臨界点のエンタルピーとほぼ同じとなる第１代表点の冷媒温度と、前記出口温度センサーの検出温度との温度差に応じて、前記絞り装置の開度を制御し、前記ガスクーラー出口の過冷却度の制御と同時に行われる、前記ガスクーラーの加熱能力を高く維持するための制御では、前記ガスクーラー内での冷媒圧力において、前記冷媒の定圧比熱が最大となる温度である第２代表点の温度が目標値となるように、前記圧縮機の回転数および前記熱媒体送出装置の回転数の少なくとも一方を制御するものである。

この発明は、ガスクーラー内での冷媒圧力において所定のエンタルピーとなる第１代表点の冷媒温度と、出口温度センサーの検出温度との温度差に応じて、絞り装置の開度を制御し、ガスクーラー内での冷媒圧力において第１代表点と異なる温度である第２代表点の温度に応じて、圧縮機の回転数または／および前記熱媒体送出装置の回転数を制御する。
このため、必要な熱交換量を維持しながらＣＯＰを高く維持することができ、省エネルギー化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る冷凍サイクルの動作を示すＰ−ｈ線図である。

以下、本発明の冷凍サイクル装置を空気調和装置に適用した実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図１に基づいて、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、冷媒（熱源側冷媒、熱媒体）を循環させる冷凍サイクル（冷媒循環回路Ａ、熱媒体循環回路Ｂ）を利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。なお、図１を含め、以下の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。

図１においては、実施の形態に係る空気調和装置は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２と、室外機１と室内機２との間に介在する熱媒体変換機３と、を有している。熱媒体変換機３は、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行なうものである。室外機１と熱媒体変換機３とは、熱源側冷媒を導通する冷媒配管４で接続されている。熱媒体変換機３と室内機２とは、熱媒体を導通する配管（熱媒体配管）５で接続されている。そして、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、熱媒体変換機３を介して室内機２に配送されるようになっている。

室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（たとえば、屋上等）である室外空間６に配置され、熱媒体変換機３を介して室内機２に冷熱又は温熱を供給するものである。室内機２は、建物９の内部の空間（たとえば、居室等）である室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２とは別筐体として、室外空間６及び室内空間７とは別の位置に設置できるように構成されており、室外機１及び室内機２とは冷媒配管４及び配管５でそれぞれ接続され、室外機１から供給される冷熱あるいは温熱を室内機２に伝達するものである。

図１に示すように、実施の形態に係る空気調和装置においては、室外機１と熱媒体変換機３とが２本の冷媒配管４を用いて、熱媒体変換機３と各室内機２とが２本の配管５を用いて、それぞれ接続されている。このように、実施の形態に係る空気調和装置では、２本の配管（冷媒配管４、配管５）を用いて各ユニット（室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３）を接続することにより、施工が容易となっている。

なお、図１においては、熱媒体変換機３が、建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（以下、単に空間８と称する）に設置されている状態を例に示している。熱媒体変換機３は、その他、エレベーター等がある共用空間等に設置することも可能である。また、図１においては、室内機２が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではなく、天井埋込型や天井吊下式等、室内空間７に直接またはダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。

図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよく、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよく、あるいは、水冷式の室外機１を用いる場合にも建物９の内部に設置するようにしてもよい。このような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。

また、熱媒体変換機３は、室外機１の近傍に設置することもできる。ただし、熱媒体変換機３から室内機２までの距離が長すぎると、熱媒体の搬送動力がかなり大きくなるため、省エネの効果は薄れることに留意が必要である。さらに、室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３の接続台数を図１に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態に係る空気調和装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。

図２は、実施の形態に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図２に基づいて、空気調和装置１００の詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に備えられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して冷媒配管４で接続されている。また、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して配管５で接続されている。

［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０と、四方弁等の第１冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレーター１９とが冷媒配管４で直列に接続されて搭載されている。また、室外機１には、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄが設けられている。第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄを設けることで、室内機２の要求する運転に関わらず、熱媒体変換機３に流入させる熱源側冷媒の流れを一定方向にすることができる。

圧縮機１０は、熱源側冷媒を吸入し、その熱源側冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時（全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時）における熱源側冷媒の流れと冷房運転時（全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時）における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。第１熱交換器としての熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時にはガスクーラーとして機能し、図示省略のファン等の送風機（熱媒体送出装置）から供給される熱媒体としての空気と熱源側冷媒との間で熱交換を行ない、その熱源側冷媒を蒸発ガス化又は冷却するものである。アキュムレーター１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、過剰な冷媒を貯留するものである。

逆止弁１３ｄは、熱媒体変換機３と第１冷媒流路切替装置１１との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（熱媒体変換機３から室外機１への方向）のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ａは、熱源側熱交換器１２と熱媒体変換機３との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（室外機１から熱媒体変換機３への方向）のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ｂは、第１接続配管４ａに設けられ、暖房運転時において圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱媒体変換機３に流通させるものである。逆止弁１３ｃは、第２接続配管４ｂに設けられ、暖房運転時において熱媒体変換機３から戻ってきた熱源側冷媒を圧縮機１０の吸入側に流通させるものである。

第１接続配管４ａは、室外機１内において、第１冷媒流路切替装置１１と逆止弁１３ｄとの間における冷媒配管４と、逆止弁１３ａと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、を接続するものである。第２接続配管４ｂは、室外機１内において、逆止弁１３ｄと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、熱源側熱交換器１２と逆止弁１３ａとの間における冷媒配管４と、を接続するものである。なお、図２では、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄを設けた場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、循環方向が同じになる別の装置であってもよい。

［室内機２］
室内機２には、それぞれ利用側熱交換器２６が搭載されている。この利用側熱交換器２６は、配管５によって熱媒体変換機３の熱媒体流量調整装置２５と第２熱媒体流路切替装置２３に接続するようになっている。この利用側熱交換器２６は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。

この図２では、４台の室内機２が熱媒体変換機３に接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機２ａ、室内機２ｂ、室内機２ｃ、室内機２ｄとして図示している。また、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じて、利用側熱交換器２６も、紙面下側から利用側熱交換器２６ａ、利用側熱交換器２６ｂ、利用側熱交換器２６ｃ、利用側熱交換器２６ｄとして図示している。なお、図１と同様に、室内機２の接続台数を図２に示す４台に限定するものではない。

［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３には、第２熱交換器としての２つの熱媒体間熱交換器１５と、２つの絞り装置１６と、２つの開閉装置１７と、２つの第２冷媒流路切替装置１８と、熱媒体送出装置としての２つのポンプ２１と、４つの第１熱媒体流路切替装置２２と、４つの第２熱媒体流路切替装置２３と、４つの熱媒体流量調整装置２５と、が搭載されている。

２つの熱媒体間熱交換器１５（熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂ）は、ガスクーラー又は蒸発器として機能し、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行ない、室外機１で生成され熱源側冷媒に貯えられた冷熱又は温熱を熱媒体に伝達するものである。熱媒体間熱交換器１５ａは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられており、全暖房運転モード時において熱媒体の加熱に供し、全冷房運転モード時、冷房主体運転モード時及び暖房主体運転モード時において熱媒体の冷却に供するものである。また、熱媒体間熱交換器１５ｂは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられており、全暖房運転モード時、冷房主体運転モード時及び暖房主体運転モード時において熱媒体の加熱に供し、全冷房運転モード時において熱媒体の冷却に供するものである。

２つの絞り装置１６（絞り装置１６ａ、絞り装置１６ｂ）は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、熱源側冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置１６ａは、冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの上流側に設けられている。絞り装置１６ｂは、冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの上流側に設けられている。２つの絞り装置１６は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

２つの開閉装置１７（開閉装置１７ａ（第３冷媒流路切替装置）、開閉装置１７ｂ）は、二方弁等で構成されており、冷媒配管４を開閉するものである。開閉装置１７ａは、熱源側冷媒の入口側における冷媒配管４（１）に設けられている。開閉装置１７ｂは、熱源側冷媒の入口側の冷媒配管４（２）と出口側の冷媒配管４（１）とを接続した配管に設けられている。２つの第２冷媒流路切替装置１８（第２冷媒流路切替装置１８ａ、第２冷媒流路切替装置１８ｂ）は、四方弁等で構成され、運転モードに応じて熱源側冷媒の流れを切り替えるものである。第２冷媒流路切替装置１８ａは、冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの下流側に設けられている。第２冷媒流路切替装置１８ｂは、全冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの下流側に設けられている。

熱媒体間熱交換器バイパス配管４ｄは、熱源側冷媒の入口側の冷媒配管４（２）を開閉装置１７ａの上流側で分岐し、冷媒配管４（２）と２つの第２冷媒流路切替装置１８を接続する。開閉装置１７ａが開のとき、室外機１からの熱源側冷媒が絞り装置１６に至る流路が形成される。また、開閉装置１７ａが閉のとき、室外機１からの熱源側冷媒が第２冷媒流路切替装置１８に至る流路が形成される。２つの第２冷媒流路切替装置１８をそれぞれ切り替えることにより、室外機１からの熱源側冷媒が熱媒体間熱交換器１５に流入する流路と、熱媒体間熱交換器１５からの熱源側冷媒が室外機１に流出する流路とが切り替えられる。

２つのポンプ２１（ポンプ２１ａ、ポンプ２１ｂ）は、配管５を導通する熱媒体を循環させるものである。ポンプ２１ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。ポンプ２１ｂは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。２つのポンプ２１は、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。なお、ポンプ２１ａを、熱媒体間熱交換器１５ａと第１熱媒体流路切替装置２２との間における配管５に設けてもよい。また、ポンプ２１ｂを、熱媒体間熱交換器１５ｂと第１熱媒体流路切替装置２２との間における配管５に設けてもよい。

４つの第１熱媒体流路切替装置２２（第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜第１熱媒体流路切替装置２２ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第１熱媒体流路切替装置２２は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第１熱媒体流路切替装置２２は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが熱媒体流量調整装置２５に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、第１熱媒体流路切替装置２２ｄとして図示している。

４つの第２熱媒体流路切替装置２３（第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜第２熱媒体流路切替装置２３ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第２熱媒体流路切替装置２３は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第２熱媒体流路切替装置２３は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが利用側熱交換器２６に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２熱媒体流路切替装置２３ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ、第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、第２熱媒体流路切替装置２３ｄとして図示している。

４つの熱媒体流量調整装置２５（熱媒体流量調整装置２５ａ〜熱媒体流量調整装置２５ｄ）は、たとえばステッピングモーターを用いた二方弁等で構成されており、熱媒体流路となる配管５の開度を変更可能にし、熱媒体の流量を調整するものである。熱媒体流量調整装置２５は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置２５は、一方が利用側熱交換器２６に、他方が第１熱媒体流路切替装置２２に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置２５ａ、熱媒体流量調整装置２５ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｄとして図示している。

なお、本実施の形態では、熱媒体流量調整装置２５は利用側熱交換器２６の出口側（下流側）に設ける場合を説明するが、これに限らず、一方を利用側熱交換器２６に、他方が第２熱媒体流路切替装置２３に接続し、利用側熱交換器２６の入口側（上流側）に設けるようにしてもよい。

また、熱媒体変換機３には、各種検出手段（２つの第１温度センサー３１、４つの第２温度センサー３４、４つの第３温度センサー３５、及び、圧力センサー３６）が設けられている。これらの検出手段で検出された情報（温度情報、圧力情報）は、空気調和装置１００の動作を統括制御する制御装置（図示省略）に送られ、圧縮機１０の駆動周波数、図示省略の送風機の回転数、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動周波数、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、熱媒体の流路の切替等の制御に利用されることになる。

２つの第１温度センサー３１（第１温度センサー３１ａ、第１温度センサー３１ｂ）は、熱媒体間熱交換器１５から流出した熱媒体、つまり熱媒体間熱交換器１５の出口における熱媒体の温度を検出するものであり、たとえばサーミスター等で構成するとよい。第１温度センサー３１ａは、ポンプ２１ａの入口側における配管５に設けられている。第１温度センサー３１ｂは、ポンプ２１ｂの入口側における配管５に設けられている。

４つの第２温度センサー３４（第２温度センサー３４ａ〜第２温度センサー３４ｄ）は、第１熱媒体流路切替装置２２と熱媒体流量調整装置２５との間に設けられ、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。第２温度センサー３４は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２温度センサー３４ａ、第２温度センサー３４ｂ、第２温度センサー３４ｃ、第２温度センサー３４ｄとして図示している。

４つの第３温度センサー３５（第３温度センサー３５ａ〜第３温度センサー３５ｄ）は、熱媒体間熱交換器１５の熱源側冷媒の入口側または出口側に設けられ、熱媒体間熱交換器１５に流入する熱源側冷媒の温度または熱媒体間熱交換器１５から流出した熱源側冷媒の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。第３温度センサー３５ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｂは、熱媒体間熱交換器１５ａと絞り装置１６ａとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｃは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｄは、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられている。

圧力センサー３６は、第３温度センサー３５ｄの設置位置と同様に、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられ、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間を流れる熱源側冷媒の圧力を検出するものである。

さらに、室外機１には第４温度センサー３７が設けられている第４温度センサー３７は、四方弁１１と熱源側熱交換器１２との間に設けられ、熱源側熱交換器１２に流入する熱源冷媒の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。

また、図示省略の制御装置は、マイコン等で構成されており、各種検出手段での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動、絞り装置１６の開度、開閉装置１７の開閉、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、第１熱媒体流路切替装置２２の切り替え、第２熱媒体流路切替装置２３の切り替え、及び、熱媒体流量調整装置２５の駆動等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。なお、制御装置は、ユニット毎に設けてもよく、室外機１または熱媒体変換機３に設けてもよい。

熱媒体を導通する配管５は、熱媒体間熱交換器１５ａに接続されるものと、熱媒体間熱交換器１５ｂに接続されるものと、で構成されている。配管５は、熱媒体変換機３に接続される室内機２の台数に応じて分岐（ここでは、各４分岐）されている。そして、配管５は、第１熱媒体流路切替装置２２、及び、第２熱媒体流路切替装置２３で接続されている。第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を制御することで、熱媒体間熱交換器１５ａからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるか、熱媒体間熱交換器１５ｂからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるかが決定されるようになっている。

そして、空気調和装置１００では、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、開閉装置１７、第２冷媒流路切替装置１８、熱媒体間熱交換器１５ａの冷媒流路、絞り装置１６、及び、アキュムレーター１９を、冷媒配管４で接続して冷媒循環回路Ａを構成している。また、熱媒体間熱交換器１５ａの熱媒体流路、ポンプ２１、第１熱媒体流路切替装置２２、熱媒体流量調整装置２５、利用側熱交換器２６、及び、第２熱媒体流路切替装置２３を、配管５で接続して熱媒体循環回路Ｂを構成している。つまり、熱媒体間熱交換器１５のそれぞれに複数台の利用側熱交換器２６が並列に接続され、熱媒体循環回路Ｂを複数系統としているのである。

よって、空気調和装置１００では、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に設けられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続され、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続されている。すなわち、空気調和装置１００では、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒循環回路Ａを循環する熱源側冷媒と熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体とが熱交換するようになっている。

熱媒体としては、熱媒体循環回路Ｂの循環により気体と液体との二相変化をしない単相の液を用いる。たとえば水や不凍液等を用いる。

熱源側冷媒としては、圧縮機の吐出側での冷媒状態が超臨界状態となる冷媒を用いる。たとえば、二酸化炭素、二酸化炭素とジエチルエーテルとの混合冷媒等の超臨界状態に遷移する冷媒を使用する。

空気調和装置１００が実行する各運転モードについて説明する。この空気調和装置１００は、各室内機２からの指示に基づいて、その室内機２で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置１００は、室内機２の全部で同一運転をすることができるとともに、室内機２のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。

空気調和装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての暖房主体運転モードがある。以下に、各運転モードについて、図７に示すＰ−ｈ線図を参照しつつ、熱源側冷媒及び熱媒体の流れとともに説明する。

［全冷房運転モード］
図３は、空気調和装置１００の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図３では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図３では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。また、図７は、冷凍サイクルの動作を示すＰ−ｈ線図である。

図３に示す全冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。

まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒（図７の点Ａ）が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧の超臨界状態の冷媒となって吐出される（図７の点Ｂ）。圧縮機１０から吐出された高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２がガスクーラーとして動作して室外空気に放熱しながら冷却され、中温・高圧の超臨界状態の冷媒（図７の点Ｃ）となる。ガスクーラー内の冷媒は臨界点よりも上の超臨界状態であるため、冷媒はガスでも液でもない超臨界状態の冷媒のまま、温度が変化する。熱源側熱交換器１２から流出した中温・高圧の超臨界状態の冷媒は、逆止弁１３ａを通って室外機１から流出し、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に流入した中温・高圧の超臨界状態の冷媒は、開閉装置１７ａを経由した後に分岐されて絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒（図７の点Ｄ）となる。

この二相冷媒は、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒（図７の点Ａ）となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出したガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、絞り装置１６ａは、第３温度センサー３５ａで検出された温度と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ｃで検出された温度と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との差として得られるスーパーヒートが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ａは開、開閉装置１７ｂは閉となっている。

また、このとき、入口温度センサーとしての第４温度センサー３７で検出されたガスクーラー入口温度Ｔｃｉと、出口温度センサーとしての第３温度センサー３５ａまたは３５ｃで検出されたガスクーラー出口温度Ｔｃｏとを用いて擬似凝縮温度を求め、この擬似凝縮温度が目標値になるように圧縮機１０の回転数または／および熱媒体送出装置としての熱源側熱交換器１２付属の送風機の回転数を制御する。擬似凝縮温度についての詳細は、後で説明する。

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。

それから、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。

なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、第１温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように熱媒体流量調整装置２５を制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサー３１ａまたは第１温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。

全冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図３においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。

［全暖房運転モード］
図４は、空気調和装置１００の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図４では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。なお、図４では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図４では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図４に示す全暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。

まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒（図７の点Ａ）が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧の超臨界状態の冷媒（図７の点Ｂ）となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂを通過し、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、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に流入した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、熱媒体間熱交換器バイパス配管４ｄを通った後、分岐されて第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入する。

熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂがガスクーラーとして動作して、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら冷却され、中温・高圧の超臨界状態の冷媒（図７の点Ｃ）となる。ガスクーラー内の冷媒は臨界点よりも上の超臨界状態であるため、冷媒はガスでも液でもない超臨界状態の冷媒のまま、温度が変化する。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した中温・高圧の超臨界状態の冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒（図７の点Ｄ）となる。この二相冷媒は、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、第２接続配管４ｂを導通し、逆止弁１３ｃを通過して、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。

そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒（図７の点Ａ）となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温・低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、絞り装置１６ａは、圧力センサー３６で検出された圧力を擬似飽和温度に換算した値（図７のＴｃｃ）と第３温度センサー３５ｂで検出された温度（図７のＴｃｏ）との差として得られるサブクール（過冷却度、図７のＳＣ）が一定になるように開度が制御される。ガスクーラー内においては、冷媒が超臨界状態のため、冷媒は二相状態にはならないため、飽和温度は存在せず、それに変わって、各圧力毎に擬似飽和温度というものを定義し、それを飽和温度の代わりに使用する。この擬似飽和温度についての詳細は、後で説明する。同様に、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を擬似飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは開となっている。なお、熱媒体間熱交換器１５の中間位置の温度が測定できる場合は、その中間位置での温度を圧力センサー３６の代わりに用いてもよく、安価にシステムを構成できる。

また、このとき、入口温度センサーとしての第３温度センサー３５ａまたは３５ｃで検出されたガスクーラー入口温度Ｔｃｉと、出口温度センサーとしての第３温度センサー３５ｂまたは３５ｃで検出されたガスクーラー出口温度Ｔｃｏとを用いて擬似凝縮温度を求め、この擬似凝縮温度が目標値になるように圧縮機１０の回転数または／および熱媒体送出装置としてのポンプ２１ａ、２１ｂの回転数や熱媒体流量調整装置２５の開度を制御する。擬似凝縮温度についての詳細は、後で説明する。

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。

それから、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。

なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、第１温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサー３１ａまたは第１温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。

このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。また、本来、利用側熱交換器２６ａは、その入口と出口の温度差で制御すべきであるが、利用側熱交換器２６の入口側の熱媒体温度は、第１温度センサー３１ｂで検出された温度とほとんど同じ温度であり、第１温度センサー３１ｂを使用することにより温度センサーの数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。

全暖房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図４においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。

［冷房主体運転モード］
図５は、空気調和装置１００の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図５では、利用側熱交換器２６ａで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで温熱負荷が発生している場合を例に冷房主体運転モードについて説明する。なお、図５では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図５では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図５に示す冷房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間を、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。

まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒（図７の点Ａ）が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧の超臨界状態の冷媒（図７の点Ｂ）となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２がガスクーラーとして動作して、室外空気に放熱しながら冷却されて、熱源側熱交換器１２から流出し、逆止弁１３ａを通って室外機１から流出し、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に流入した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、熱媒体間熱交換器バイパス配管４ｄを介し、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通ってガスクーラーとして動作する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。

熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら冷却され、中温・高圧の超臨界状態の冷媒（図７の点Ｃ）となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した中温・高圧の超臨界状態の冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒（図７の点Ｄ）となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。熱媒体間熱交換器１５ａに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低圧のガス冷媒（図７の点Ａ）となる。このガス冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ａから流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ａで検出された温度と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との差として得られるスーパーヒートが一定になるように開度が制御される。また、絞り装置１６ａは全開、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を擬似飽和温度に換算した値（図７のＴｃｃ）と第３温度センサー３５ｄで検出された温度（図７のＴｃｏ）との差として得られるサブクール（図７のＳＣ）が一定になるように開度を制御してもよい。また、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでスーパーヒートまたはサブクールを制御するようにしてもよい。

また、このとき、入口温度センサーとしての第４温度センサー３７で検出されたガスクーラー入口温度Ｔｃｉと、出口温度センサーとしての第３温度センサー３５ｄで検出されたガスクーラー出口温度Ｔｃｏとを用いて擬似凝縮温度を求め、この擬似凝縮温度が目標値になるように圧縮機１０の回転数または／および熱媒体送出装置としての熱源側熱交換器１２付属の送風機の回転数やポンプ２１ｂの回転数を制御する。擬似凝縮温度についての詳細は、後で説明する。

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。

利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。また、利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ａを通って、熱媒体間熱交換器１５ａへ流入し、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。

この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサー３４で検出された温度と第１温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。

冷房主体運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図５においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。

［暖房主体運転モード］
図６は、空気調和装置１００の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図６では、利用側熱交換器２６ａで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。なお、図６では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図６では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図６に示す暖房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。

まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒（図７の点Ａ）が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧の超臨界状態の冷媒（図７の点Ｂ）となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂを通過し、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、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に流入した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、熱媒体間熱交換器バイパス配管４ｄを介し、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通ってガスクーラーとして動作する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。

熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した高温・高圧の超臨界状態の冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら冷却されて、中温・高圧の超臨界状態の冷媒（図７の点Ｃ）となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した中温・高圧の超臨界状態の冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒（図７の点Ｄ）となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。熱媒体間熱交換器１５ａに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで蒸発し、熱媒体を冷却する。この低圧二相冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ａから流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。

室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｃを通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒（図７の点Ａ）となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温・低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を擬似飽和温度に換算した値（図７のＴｃｃ）と第３温度センサー３５ｂで検出された温度（図７のＴｃｏ）との差として得られるサブクール（図７のＳＣ）が一定になるように開度が制御される。ガスクーラー内においては、冷媒が超臨界状態のため、冷媒は二相状態にはならないため、飽和温度は存在せず、それに変わって、各圧力毎に擬似飽和温度を定義し、それを飽和温度の代わりに使用する。この擬似飽和温度についての詳細は、後で説明する。また、絞り装置１６ａは全開、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでサブクールを制御するようにしてもよい。

また、このとき、入口温度センサーとしての第３温度センサー３５ｃで検出されたガスクーラー入口温度Ｔｃｉと、出口温度センサーとしての第３温度センサー３５ｄで検出されたガスクーラー出口温度Ｔｃｏとを用いて擬似凝縮温度を求め、この擬似凝縮温度が目標値になるように圧縮機１０の回転数または／および熱媒体送出装置としてのポンプ２１ａの回転数や熱媒体流量調整装置２５の開度を制御する。擬似凝縮温度についての詳細は、後で説明する。

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。

利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。また、利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａに流入し、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ａを通って、熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。

この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサー３４で検出された温度と第１温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。

暖房主体運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図６においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。

［超臨界状態での代表点］
擬似飽和温度および擬似凝縮温度について、図７の二酸化炭素のＰ−ｈ線図（圧力−エンタルピー線図）を基に説明する。圧力が臨界圧力よりも低い場合は、亜臨界状態となり、冷媒はエンタルピーによりガス、二相、液と相変化を起こす。亜臨界状態で、ガス冷媒が冷却される、すなわち、エンタルピーが小さくなる、過程を考える。ガス冷媒は、冷却されて温度が低下し、飽和ガス線に至り、その後二相状態となる。冷媒が二相状態の場合、等圧力状態においては、エンタルピーが変化しても、冷媒の温度は変化せず、液の割合が増加する。そして、飽和液線に至って、液状態となり、エンタルピーの低下に従い、液冷媒の温度が低下する。熱交換器内の冷媒が亜臨界状態の場合は、二相状態が大半の領域を占め、凝縮器内においては、この二相状態の冷媒の温度である凝縮温度を、熱交換器出口のサブクール（過冷却度）を制御するための代表温度とする。すなわち、凝縮温度と凝縮器出口冷媒温度との温度差をサブクールとし、これが目標値になるように、絞り装置の開度を調整し、凝縮器を熱交換性能（ＣＯＰ）が高い状態に制御する。熱交換器内の液冷媒量が増加し過ぎると、加熱能力は増加するが、圧縮機の入力も増えるため、ＣＯＰが悪化し、熱交換器内の液冷媒量が小さ過ぎると、凝縮器での熱交換量が低下すると共に、蒸発器での熱交換量も低下するため、熱交換能力を維持するために圧縮機の回転数が増加し、ＣＯＰが悪化する。すなわち、熱交換器内の凝縮温度を最適値に制御することにより、ＣＯＰを高く維持することができる。例えば、（１）式のように、サブクールの目標値（ＳＣ_M）と現在のサブクール（ＳＣ）との偏差に、係数ｋ_SCを乗じて、絞り装置の開度の変化量（ΔＮ）を決めて、絞り装置の制御を行う。

ΔＮ＝ｋ_SC×（ＳＣ_M−ＳＣ） （１）

また、熱交換器として、規定の加熱能力を維持するため、熱交換器内の代表温度を一定の温度に維持する必要がある。圧力は冷媒の種類によって異なるが、熱交換器内の温度を一定に保っておけば、熱交換器の周囲の流体、例えば空気、との温度差を確保し、十分な熱交換能力を維持することができる。この場合も、亜臨界状態においては、熱交換器内の大半を占める二相状態の冷媒の温度である凝縮温度をその代表温度とし、凝縮温度が目標値に至るように制御を行えばよい。例えば、（２）式のように、現在の凝縮温度（ＴＣ）と凝縮温度の目標値（ＴＣ_M）との偏差に、係数ｋ_TCを乗じて、圧縮機の回転数の変化量（ΔＦ）を決めて、圧縮機の回転数制御を行う。

ΔＦ＝ｋ_TC×（ＴＣ−ＴＣ_M） （２）

なお、凝縮温度の制御は、圧縮機の回転数を制御して行ってもよいし、凝縮器に付属の送風機等の熱媒体送出装置の回転数を制御して行ってもよいし、圧縮機の回転数の制御と凝縮器付属の送風機の回転数の制御との組み合わせで行ってもよいし、その他の方法によっても構わない。また、制御量の演算方法は上述の方法によらなくても、どんな演算方法によって制御を行ってもよい。

すなわち、亜臨界状態においては、ＣＯＰを高い状態に制御するためのサブクール制御に用いる熱交換器内の代表温度と、加熱能力を高い値に維持するため圧縮機または／および送風機の回転数制御に用いる熱交換器内の代表温度の双方に、凝縮温度を用いる。

それに対し、圧力が臨界圧力よりも高い場合は、超臨界状態となり、ガスでも液でもない、超臨界冷媒となる。図７に示すように、超臨界冷媒においては、エンタルピーが低下しても、相変化はせず、飽和ガス線の真上（臨界圧力より高い圧力）で、徐々に温度が低下していく。そして、臨界点の真上（図７のＥ点）を通過し、更に温度が低下して、飽和液線の真上（図７のＣ点）に至る。すなわち、超臨界状態においては、等圧力状態であっても、ガスクーラーとして動作する熱源側熱交換器１２または熱媒体間熱交換器１５（以下「ガスクーラー」という）内で、冷媒の温度が常に変化しており、亜臨界状態にて熱交換器内の大半を占める凝縮温度のような代表点が簡単には決まらない。そこで、以下のようにして、ガスクーラーの代表点を決定する。

サブクールの制御においては、ガスクーラー内の冷媒圧力において、熱源側冷媒の臨界点のエンタルピーｈｃと同じエンタルピーとなる点（点Ｅ）、すなわち臨界点の真上の点、をサブクール制御のための代表点（第１代表点）とする。この第１代表点の温度を擬似飽和温度（Ｔｃｃ）と定義する。そして、サブクールは（３）式のように、第１代表点（点Ｅ）の擬似飽和温度（Ｔｃｃ）とガスクーラー出口温度Ｔｃｏとの温度差をサブクール（ＳＣ）とする。そして、（１）式に基づき、サブクールが目標温度になるように絞り装置１６を制御する。

ＳＣ＝（Ｔｃｃ−Ｔｃｏ） （３）

このように、臨界点の真上の点をサブクール制御のための代表点として制御を行うことにより、ガスクーラーの出口から等エンタルピー変化で減圧された点（点Ｄ）である蒸発器の入口乾き度を、適度な小さい値に制御することができるため、蒸発器での熱交換量も十分確保でき、システムとしてのＣＯＰを高く維持することができ、省エネになる。

一方、ガスクーラー内の冷媒は、入口（点Ｂ）のエンタルピーであるｈｃｉから出口（点Ｃ）のエンタルピーであるｈｃｏまで変化し、ガスクーラー内の熱交換量（Ｑｃ）は、（３）式のように、ガスクーラー内の冷媒のエンタルピー変化量（ｈｃｉ−ｈｃｏ）に冷媒の質量流量（Ｇｒ）を乗じた値で求まる。

Ｑｃ＝Ｇｒ×（ｈｃｉ−ｈｃｏ） （４）

さて、臨界点の真上の点（点Ｅ）のエンタルピーｈｃは、ガスクーラー内においては、出口エンタルピーｈｃｏに近い値であり、入口エンタルピーｈｃｉとはかなり離れた値であり、ガスクーラーの熱交換量を確保するための代表点とはなり得ない。ガスクーラー内の熱伝達率が一定であれば、入口エンタルピーｈｃｉと出口エンタルピーｈｃｏの中間のエンタルピーの点を代表点とすればよい。しかし、エンタルピーを演算するのは、多大な計算量が必要なため、簡易的に、ガスクーラー入口温度Ｔｃｉとガスクーラー出口温度Ｔｃｏの平均温度を、代表温度Ｔｃ（第２代表点）とする。この代表温度Ｔｃを擬似凝縮温度と定義する。

Ｔｃ＝（Ｔｃｉ＋Ｔｃｏ）／２ （５）

このように、第１代表点を用いて、絞り装置１６を制御してガスクーラーのサブクールを制御する。また、第２代表点を用いて、圧縮機１０または／およびガスクーラーに付属の送風機等の熱媒体送出装置を制御し、ガスクーラーの熱交換量を高く維持するための制御をする。このように、第１代表点（擬似飽和温度）と、第２代表点（擬似凝縮温度）とを異なる値に設定する。このため、熱交換量を高く維持しながらＣＯＰも高く維持することができ、省エネルギー化を図ることができる。

なお、超臨界状態において、定圧比熱が最大となる点を結んだ線を、図７に二点鎖線で示してあり、その温度をＴｐｃとする。定圧比熱が最大の点は、熱交換器内で、冷媒が同じエンタルピー変化をするのに最も大きな熱量を必要とする点であり、この定圧比熱が最大となる点（図７のＦ点）を、ガスクーラーの高圧を維持するための第２代表点（擬似凝縮温度）とするようにしてもよい。なお、この第２代表点は、圧力センサー３６で検出された圧力を用いて、使用する熱源側冷媒に応じた演算により求めるようにしてもよい。

また、定圧比熱が最大となる点は、Ｐ−ｈ線図上で、凝縮器の入口側よりも出口側に近い位置にあるため、凝縮器入口温度Ｔｃｉと凝縮器出口温度Ｔｃｏを用い、重み付け平均温度を計算し、これを第２代表点（擬似凝縮温度）としてもよい。例えば、（６）式のように、凝縮器入口温度Ｔｃｉに重み付け係数αを乗じ、凝縮器出口温度Ｔｃｏに重み付け係数（１−α）を乗じ、代表温度Ｔｃを計算する。この場合のαは０．５よりも小さい値、例えば０．３等、に設定するとよい。

Ｔｃ＝｛α×Ｔｃｉ＋（１−α）Ｔｃｏ｝／２ （６）

また、熱源側熱交換器１２または熱媒体間熱交換器１５内の冷媒が、超臨界状態にあるか亜臨界状態にあるかによって、熱交換器内の代表点の定義の仕方を変える必要がある。超臨界状態においては、上述のような決め方をし、亜臨界状態においては、凝縮機内での圧力において二相状態となる冷媒の飽和温度（凝縮温度）を、サブクールを制御するための代表点として用いる。また、この凝縮温度と同一またはほぼ同じ温度を、高圧を制御するための代表点として用いる。

［冷媒配管４］
以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外機１と熱媒体変換機３とを接続する冷媒配管４には熱源側冷媒が流れている。

［配管５］
本実施の形態に係る空気調和装置１００が実行する幾つかの運転モードにおいては、熱媒体変換機３と室内機２を接続する配管５には水や不凍液等の熱媒体が流れている。

本実施の形態の空気調和装置１００では、利用側熱交換器２６にて暖房負荷または冷房負荷のみが発生している場合は、対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を中間の開度にし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方に熱媒体が流れるようにしている。これにより、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方を暖房運転または冷房運転に使用することができるため、伝熱面積が大きくなり、効率のよい暖房運転または冷房運転を行なうことができる。

また、利用側熱交換器２６にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を加熱用の熱媒体間熱交換器１５ｂに接続される流路へ切り替え、冷房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を冷却用の熱媒体間熱交換器１５ａに接続される流路へ切り替えることにより、各室内機２にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる。

なお、実施の形態で説明した第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを２つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の二方流路の流量を変化させられるものを２つ組み合わせる等して第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、実施の形態では、熱媒体流量調整装置２５がステッピングモーター駆動式の二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器２６をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。

また、熱媒体流量調整装置２５は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用してもよいし、二方弁でも、三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置２５として、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを用い、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。

また、第２冷媒流路切替装置１８が四方弁である場合を説明したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。

本実施の形態に係る空気調和装置１００は、冷房暖房混在運転ができるものとして説明をしてきたが、これに限定するものではない。熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６がそれぞれ１つで、それらに複数の利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５が並列に接続され、冷房運転か暖房運転のいずれかしか行なえない構成であっても同様の効果を奏する。

また、利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５とが１つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。さらに、熱媒体流量調整装置２５は、熱媒体変換機３に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機２に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機３と室内機２とは別体に構成されていてもよい。

熱源側冷媒としては、二酸化炭素、二酸化炭素とジエチルエーテルとの混合冷媒等の超臨界状態に遷移する冷媒が使用できるが、その他の超臨界状態に遷移する冷媒を用いても、同様の効果を奏する。

熱媒体としては、たとえばブライン（不凍液）や水、ブラインと水の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることができる。したがって、空気調和装置１００においては、熱媒体が室内機２を介して室内空間７に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。

また、一般的に、熱源側熱交換器１２および利用側熱交換器２６には、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば、利用側熱交換器２６としては放射を利用したパネルヒーターのようなものを用いることもできるし、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものを用いることもできる。つまり、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６としては、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであれば種類を問わず、用いることができる。また、利用側熱交換器２６の個数を特に限定するものではない。

また、実施の形態では、熱媒体間熱交換器１５が２つある場合を例に説明したが、当然、これに限るものではない。熱媒体を冷却または／及び加熱できるように構成すれば、熱媒体間熱交換器１５をいくつ設置してもよい。

また、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂは、それぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べて使用してもよい。

また、ここでの説明は、熱源側熱交換器１２の内部には冷媒を流し、利用側熱交換器２６の内部には水等の熱媒体を流し、熱源側熱交換器１２と利用側熱交換器２６との途中の流路で冷媒と水等の熱媒体とを熱交換させる空気調和装置を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、熱源側熱交換器１２から利用側熱交換器２６とを配管接続し、熱源側熱交換器１２から利用側熱交換器２６の間に冷媒を循環させる完全直膨タイプの空気調和装置であってもよく、同様の効果を奏する。

また、空気調和装置に限らず、ショーケースやユニットクーラと接続し、食品等を冷却する冷凍装置においても、同様のことが言え、同様の効果を奏する。

１ 室外機、１Ｂ 室外機、２ 室内機、２ａ 室内機、２ｂ 室内機、２ｃ 室内機、２ｄ 室内機、３ 熱媒体変換機、４ 冷媒配管、４ａ 第１接続配管、４ｂ 第２接続配管、４ｄ 熱媒体間熱交換器バイパス配管、５ 配管、６ 室外空間、７ 室内空間、８ 空間、９ 建物、１０ 圧縮機、１１ 第１冷媒流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ａ 逆止弁、１３ｂ 逆止弁、１３ｃ 逆止弁、１３ｄ 逆止弁、１５ 熱媒体間熱交換器、１５ａ 熱媒体間熱交換器、１５ｂ 熱媒体間熱交換器、１６ 絞り装置、１６ａ 絞り装置、１６ｂ 絞り装置、１６ｃ 絞り装置、１７ 開閉装置、１７ａ 開閉装置、１７ｂ 開閉装置、１８ 第２冷媒流路切替装置、１８ａ 第２冷媒流路切替装置、１８ｂ 第２冷媒流路切替装置、１９ アキュムレーター、２１ ポンプ、２１ａ ポンプ、２１ｂ ポンプ、２２ 第１熱媒体流路切替装置、２２ａ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｂ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｃ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｄ 第１熱媒体流路切替装置、２３ 第２熱媒体流路切替装置、２３ａ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｂ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｃ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｄ 第２熱媒体流路切替装置、２５ 熱媒体流量調整装置、２５ａ 熱媒体流量調整装置、２５ｂ 熱媒体流量調整装置、２５ｃ 熱媒体流量調整装置、２５ｄ 熱媒体流量調整装置、２６ 利用側熱交換器、２６ａ 利用側熱交換器、２６ｂ 利用側熱交換器、２６ｃ 利用側熱交換器、２６ｄ 利用側熱交換器、３１ 第１温度センサー、３１ａ 第１温度センサー、３１ｂ 第１温度センサー、３４ 第２温度センサー、３４ａ 第２温度センサー、３４ｂ 第２温度センサー、３４ｃ 第２温度センサー、３４ｄ 第２温度センサー、３５ 第３温度センサー、３５ａ 第３温度センサー、３５ｂ 第３温度センサー、３５ｃ 第３温度センサー、３５ｄ 第３温度センサー、３６ 圧力センサー、３７ 第４温度センサー、１００ 空気調和装置、Ａ 冷媒循環回路、Ｂ 熱媒体循環回路。

Claims (13)

1. 圧縮機と、第１熱交換器と、絞り装置と、第２熱交換器とを配管接続し、超臨界状態に遷移する冷媒を循環させる冷媒循環回路を備え、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器の一方に、超臨界状態の前記冷媒を流通させてガスクーラーとして動作させ、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器の他方に、低圧二相状態の前記冷媒を流通させて蒸発器として動作させる冷凍サイクル装置において、
   回転駆動して、前記ガスクーラー内の前記冷媒と熱交換させる熱媒体の流量を変化させる熱媒体送出装置と、
   前記ガスクーラーの出口側から前記蒸発器に至る流路の何れかの位置に設けられ、前記ガスクーラーの出口側の前記冷媒の温度を検出する出口温度センサーと
   を備え、
   前記ガスクーラー出口の過冷却度の制御では、
   前記ガスクーラー内での冷媒圧力において、前記冷媒のエンタルピーが臨界点のエンタルピーとほぼ同じとなる第１代表点の冷媒温度と、前記出口温度センサーの検出温度との温度差に応じて、前記絞り装置の開度を制御し、
   前記ガスクーラー出口の過冷却度の制御と同時に行われる、前記ガスクーラーの加熱能力を高く維持するための制御では、
   前記ガスクーラー内での冷媒圧力において、前記冷媒の定圧比熱が最大となる温度である第２代表点の温度が目標値となるように、前記圧縮機の回転数および前記熱媒体送出装置の回転数の少なくとも一方を制御する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記第２代表点は、
   前記第１代表点より高い温度である
   ことを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記圧縮機の出口側から前記絞り装置に至る流路の何れかの位置に設けられ、前記冷媒の高圧側の圧力を検知する圧力センサーを備え、
   前記第１代表点は、
   前記圧力センサーの検出圧力を用いて求められるものである
   ことを特徴とする請求項１または２記載の冷凍サイクル装置。
4. 圧縮機と、第１熱交換器と、絞り装置と、第２熱交換器とを配管接続し、超臨界状態に遷移する冷媒を循環させる冷媒循環回路を備え、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器の一方に、超臨界状態の前記冷媒を流通させてガスクーラーとして動作させ、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器の他方に、低圧二相状態の前記冷媒を流通させて蒸発器として動作させる冷凍サイクル装置において、
   回転駆動して、前記ガスクーラー内の前記冷媒と熱交換させる熱媒体の流量を変化させる熱媒体送出装置と、
   前記ガスクーラーの出口側から前記蒸発器に至る流路の何れかの位置に設けられ、前記ガスクーラーの出口側の前記冷媒の温度を検出する出口温度センサーと、
   前記圧縮機の出口側から前記ガスクーラーに至る流路の何れかの位置に設けられ、前記ガスクーラーの入口側の前記冷媒の温度を検出する入口温度センサーと、
   を備え、
   前記ガスクーラー内での冷媒圧力において、前記冷媒のエンタルピーが臨界点のエンタルピーとほぼ同じとなる第１代表点の冷媒温度と、前記出口温度センサーの検出温度との温度差に応じて、前記絞り装置の開度を制御し、
   前記ガスクーラー内での冷媒圧力において前記第１代表点と異なる温度であり、前記出口温度センサーの検出温度と前記入口温度センサーの検出温度との平均温度、または、前記出口温度センサーの検出温度と前記入口温度センサーの検出温度とに所定の重み付け係数を乗じて求められる重み付け平均温度、である第２代表点の温度に応じて、前記圧縮機の回転数および前記熱媒体送出装置の回転数の少なくとも一方を制御する
   ことを特徴とする冷凍サイクル装置。
5. 前記圧縮機の出口側から前記絞り装置に至る流路の何れかの位置に設けられ、前記冷媒の高圧側の圧力を検知する圧力センサーを備え、
   前記第２代表点は、
   前記圧力センサーの検出圧力を用いて求められるものである
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記第１熱交換器または前記第２熱交換器に、圧力が臨界圧力よりも高い超臨界状態の前記冷媒を流通させてガスクーラーとして動作させる場合、前記第１代表点の冷媒温度と前記出口温度センサーの検出温度との温度差に応じて、前記絞り装置の開度を制御し、前記第２代表点の温度に応じて、前記圧縮機の回転数および前記熱媒体送出装置の回転数の少なくとも一方を制御し、
   前記第１熱交換器または前記第２熱交換器に、圧力が臨界圧力よりも低い亜臨界状態の前記冷媒を流通させて凝縮器として動作させる場合、前記凝縮器内の冷媒の温度である凝縮温度と前記出口温度センサーの検出温度との温度差に応じて、前記絞り装置の開度を制御し、前記凝縮温度に応じて、前記圧縮機の回転数および前記熱媒体送出装置の回転数の少なくとも一方を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記第１熱交換器または前記第２熱交換器に、圧力が臨界圧力よりも低い亜臨界状態の前記冷媒を流通させて凝縮器として動作させる場合、
   前記第２代表点は、
   前記凝縮器内での冷媒圧力において、二相状態となる前記冷媒の飽和温度であり、
   前記第１代表点は、
   前記第２代表点の温度とほぼ同じ温度である
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記圧縮機の出口側から前記第１熱交換器に至る流路と、前記圧縮機の出口側から前記第２熱交換器に至る流路とを切り替える第１冷媒流路切替装置を備え、
   前記第１熱交換器は、室外機に収容され、
   前記第１冷媒流路切替装置を切り替えて、
   前記第１熱交換器に超臨界状態の前記冷媒を流通させてガスクーラーとして動作させ、前記第２熱交換器に低圧二相状態の前記冷媒を流通させて蒸発器として動作させる冷房運転と、
   前記第２熱交換器に超臨界状態の前記冷媒を流通させてガスクーラーとして動作させ、前記第１熱交換器に低圧二相状態の前記冷媒を流通させて蒸発器として動作させる暖房運転と、を切り替える
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記第１熱交換器は、室外機に収容され、前記熱媒体としての空気と前記冷媒とを熱交換し、
   前記第２熱交換器は、１または複数設けられ、空調対象空間に設置される１または複数の室内機に収容され、前記熱媒体としての前記空調対象空間内の空気と前記冷媒とを熱交換する
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
10. 複数の利用側熱交換器を備え、
    前記熱媒体送出装置、前記利用側熱交換器、及び、複数の前記第２熱交換器が接続されて熱媒体を循環させる熱媒体循環回路が形成され、
    前記第１熱交換器は、室外機に収容され、空気と前記冷媒とを熱交換し、
    前記複数の第２熱交換器は、前記熱媒体と前記冷媒とを熱交換し、
    前記利用側熱交換器は、空調対象空間に設置される１または複数の室内機に収容され、前記熱媒体と前記空調対象空間内の空気とを熱交換する
    ことを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の冷凍サイクル装置。
11. 前記第２熱交換器に流入または流出する前記冷媒の流路を切り替える第２冷媒流路切替装置と、
    前記複数の利用側熱交換器の出口側にそれぞれ設けられ、該利用側熱交換器の出口側と前記第２熱交換器との間の流路を切り替える第１熱媒体流路切替装置と、
    前記複数の利用側熱交換器の入口側にそれぞれ設けられ、該利用側熱交換器の入口側と前記第２熱交換器との間の流路を切り替える第２熱媒体流路切替装置と、
    前記利用側熱交換器と前記第１熱媒体流路切替装置との間、または、前記利用側熱交換器と前記第２熱媒体流路切替装置との間に設けられ、該利用側熱交換器を循環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、
    を備えたことを特徴とする請求項１０記載の冷凍サイクル装置。
12. 前記複数の第２熱交換器の全てに前記圧縮機から吐出された高温・高圧の前記冷媒を流して前記熱媒体を加熱する全暖房運転モードと、
    前記複数の第２熱交換器の全てに低温・低圧の前記冷媒を流して前記熱媒体を冷却する全冷房運転モードと、
    前記複数の第２熱交換器の一部に前記圧縮機から吐出された高温・高圧の前記冷媒を流して前記熱媒体を加熱し、前記複数の第２熱交換器の他の一部に低温・低圧の前記冷媒を流して前記熱媒体を冷却する冷房暖房混在運転モードと
    を実行可能である
    ことを特徴とする請求項１０または１１記載の冷凍サイクル装置。
13. 前記圧縮機、前記第１冷媒流路切替装置、および前記第１熱交換器は、室外機に収容され、
    少なくとも前記絞り装置、前記第２熱交換器、および前記第２冷媒流路切替装置は、熱媒体変換機に収容され、
    前記室外機、前記熱媒体変換機および前記室内機のそれぞれは、別体に形成され、互いに離れた場所に設置できる
    ことを特徴とする請求項１１または１２記載の冷凍サイクル装置。

Images