JP5774128B2 - 空気調和装置 - 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する空気調和装置に関するものである。

たとえば室外機と中継ユニットとの間を配管接続して構成する冷凍サイクル回路（冷媒循環回路）を循環する熱源側冷媒と、中継ユニットと室内機との間を配管接続して構成する熱媒体循環回路を循環する屋内側冷媒（熱媒体）とを熱交換させる空気調和装置がある。そして、このような構成の空気調和装置をビル用マルチエアコン等に適用する際、たとえば熱媒体の搬送動力を低減させるようにして省エネルギーをはかっているものがある（たとえば、特許文献１参照）。

ＷＯ２０１０／０４９９９８号公報（第３頁、図１等）

上述した特許文献１のような空気調和装置では、熱媒体として水等を用いることから、熱媒体循環回路を設置する環境によっては、熱媒体の循環を停止させている間に、熱媒体が凍結してしまう可能性がある。たとえば熱媒体が凍結してしまった場合、熱媒体の体積が増えて配管を破損等してしまう可能性がある。

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、熱媒体循環回路を流れる熱媒体の凍結防止をはかることができる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、熱源側冷媒を圧縮する圧縮機、熱源側冷媒の循環経路を切り替えるための冷媒流路切替装置、熱源側冷媒を熱交換させるための熱源側熱交換器、熱源側冷媒を圧力調整するための絞り装置および熱源側冷媒と熱源側冷媒とは異なる熱媒体との熱交換を行なう１または複数の中間熱交換器を配管接続して構成する冷凍サイクル回路と、中間熱交換器の熱交換に係る熱媒体を循環させるための１または複数のポンプ、熱媒体と空調対象空間に係る空気との熱交換を行なう利用側熱交換器および利用側熱交換器に対する加熱された熱媒体の通過または冷却された熱媒体の通過を切り替える流路切替弁を配管接続して構成する熱媒体循環回路と、屋外の気温を検出する外気温度検出装置と、空気調和に係る運転を停止しているときに、外気温度検出装置の検出に係る温度が第１所定温度以下であり、また、前回ポンプを停止してから第１所定時間が経過しているものと判断すると、ポンプを起動させて熱媒体循環回路内の熱媒体を循環させ、また、ポンプを起動後、熱媒体の温度が第２所定温度以上であると判断するとポンプを停止させる制御を行なう制御装置とを備える。

本発明の空気調和装置では、空気調和に係る運転を停止しているときに、制御装置が、屋外の温度が第１所定温度以下であると判断すると、ポンプを起動させて熱媒体循環回路内の熱媒体を循環させるようにしたので、凍結防止をはかることができる。このとき、さらに、前回ポンプを停止してから第１所定時間が経過し、熱媒体自体の温度が凍結温度に至った可能性があると判断したときに、ポンプを起動させるようにすることで、ポンプの起動回数を不用意に多くすることなく、省電力をはかることができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の設置状態の一例を示す全体構成図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の設置状態の一例を示す全体構成図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す概略回路図である。 実施の形態１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。 実施の形態１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。 実施の形態１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。 実施の形態１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１に係る制御装置６０が行なう凍結防止制御に係る処理を説明する図である。 凍結防止運転における熱媒体の温度と消費電力量と関係を示す図である。

実施の形態１．
図１および図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の設置状態の一例を示す全体構成図である。図１および図２に基づいて、空気調和装置の構成について説明する。この空気調和装置は、熱源側冷媒を循環させる冷凍サイクル回路および水や不凍液等の熱媒体を循環させる熱媒体循環回路を利用し、冷房運転または暖房運転を実行するものである。ここで、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。また、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合もある。また、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。

図１に示すように、本実施の形態の空気調和装置は、たとえば熱源機である１台の熱源装置１と、複数台の室内機２と、熱源装置１と室内機２との間に介在する中継ユニット３と、を有している。中継ユニット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。熱源装置１と中継ユニット３とは、熱源側冷媒を導通する冷媒配管４で接続され、中継ユニット３と室内機２とは、熱媒体を導通する配管５で接続され、熱源装置１で生成された冷熱あるいは温熱を室内機２に配送するようになっている。なお、熱源装置１、室内機２および中継ユニット３の接続台数を図示してある台数に限定するものではない。

熱源装置１は、通常、ビル等の建物９の外の空間である室外空間６に配置され、中継ユニット３を介して室内機２に冷熱または温熱を供給するものである。室内機２は、冷房用空気あるいは暖房用空気を搬送できる建物９の内部の居室やサーバールーム等の居住空間７に配置され、空調対象域となる居住空間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。中継ユニット３は、熱源装置１および室内機２とは別体として、室外空間６および居住空間７とは別の位置（以下、非居住空間５０と称する）に設置できるように構成されており、熱源装置１と室内機２とを接続し、熱源装置１から供給される冷熱または温熱を室内機２に伝達するものである。

室外空間６は、建物９の外部に存在する場所、たとえば図１に示すような屋上をイメージしている。非居住空間５０は、建物９の内部ではあるが居住空間７とは別の空間、たとえば廊下の上等の人が常時存在しない場所や、共用ゾーンの天井裏、エレベータ等がある共用部、機械室、電算室、倉庫等をイメージしている。また、居住空間７とは、建物９の内部であって、常に人が存在する場所や一時的にも多数あるいは小数の人が存在する場所、たとえば、オフィス、教室、会議室、食堂、サーバールーム等をイメージしている。

熱源装置１と中継ユニット３とは、２本の冷媒配管４を用いて接続されている。また、中継ユニット３と各室内機２とは、それぞれ２本の配管５で接続されている。このように、熱源装置１を２本の冷媒配管４で中継ユニット３に接続し、室内機２を２本の配管５で中継ユニット３に接続することにより、空気調和装置の施工が容易になる。

図２に示すように、中継ユニット３を、１つの第１中継ユニット３ａと、第１中継ユニット３ａから派生した２つの第２中継ユニット３ｂと、に分けて構成するようにしてもよい。このようにすることにより、１つの第１中継ユニット３ａに対し、第２中継ユニット３ｂを複数接続できるようになる。この構成においては、第１中継ユニット３ａと第２中継ユニット３ｂとの間の冷媒配管４は、３本になっている。この配管路の詳細については、後に詳述するものとする。

なお、図１および図２においては、室内機２は、天井カセット型を例に示してあるが、これに限定するものではなく、居住空間７に直接またはダクト等により、冷熱または温熱を吹き出せるようになっていればどんなものでもよく、たとえば天井埋込型、または、天井吊下式等であってもよい。

また、図１においては、熱源装置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、熱源装置１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置するようにしてもよく、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の内部に設置するようにしてもよく、あるいは、水冷式の熱源装置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。このような場所に熱源装置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、中継ユニット３は、熱源装置１の近傍に設置することもできる。ただし、中継ユニット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。

図３は、本実施の形態の空気調和装置１００の構成を示す概略回路図である。図３は冷凍サイクル回路と熱媒体循環回路とを有する空気調和装置の構成の一例を示している。図３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３に示すように、熱源装置１と中継ユニット３とは、第２中継ユニット３ｂに備えられている第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂを介して接続されている。中継ユニット３と室内機２とも、第２中継ユニット３に備えられている第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂを介して接続されている。以下、空気調和装置１００に設けられている各構成機器の構成および機能について説明する。なお、図３以降では、中継ユニット３を第１中継ユニット３ａと第２中継ユニット３ｂとに分けている場合について図示している。

（熱源装置１）
熱源装置１には、圧縮機１０と、四方弁１１と、熱源側熱交換器（室外熱交換器）１２と、アキュムレーター１７とが冷媒配管４で直列に接続されて収容されている。また、熱源装置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、および、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、および、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、中継ユニット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。四方弁１１は、暖房運転時における熱源側冷媒の流れと冷房運転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。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、冷房運転時には凝縮器として機能し、図示省略のファン等の送風機から供給される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または凝縮液化するものである。アキュムレーター１７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、中継ユニット３と四方弁１１との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（中継ユニット３から熱源装置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と中継ユニット３との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（熱源装置１から中継ユニット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、逆止弁１３ｄの下流側から逆止弁１３ａの下流側の方向のみに熱源側冷媒の流通を許容するものである。逆止弁１３ｃは、第２接続配管４ｂに設けられ、逆止弁１３ｄの上流側から逆止弁１３ａの上流側の方向のみに熱源側冷媒の流通を許容するものである。

第１接続配管４ａは、熱源装置１内において、逆止弁１３ｄの下流側における冷媒配管４と逆止弁１３ａの下流側における冷媒配管４とを接続するものである。第２接続配管４ｂは、熱源装置１内において、逆止弁１３ｄの上流側における冷媒配管４と逆止弁１３ａの上流側における冷媒配管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、これらを必ずしも設ける必要はない。

（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を介して第２中継ユニット３ｂの止め弁２４および流量調整弁２５と接続するようになっている。この利用側熱交換器２６は、室内ファン２８の駆動により流入する空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、空調対象域に供給するための暖房空気あるいは冷房空気を生成するものである。

この図３では、４台の室内機２が第２中継ユニット３ｂ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〜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。同様に、室内ファン２８についても、紙面下側から室内ファン２８ａ、室内ファン２８ｂ、室内ファン２８ｃ、室内ファン２８ｄとしている。なお、図１と同様に、室内機２の接続台数を図３に示す４台に限定するものではない。

（中継ユニット３）
中継ユニット３は、第１中継ユニット３ａと、第２中継ユニット３ｂとで、筐体を分けて構成されている。このように構成することにより、上述したように１つの第１中継ユニット３ａに対し、複数の第２中継ユニット３ｂを接続することができる。第１中継ユニット３ａには、気液分離器１４と、膨張弁１６ｅと、が設けられている。第２中継ユニット３ｂには、２つの中間熱交換器１５と、４つの膨張弁１６と、２つのポンプ２１と、４つの流路切替弁２２と、４つの流路切替弁２３と、４つの止め弁２４と、４つの流量調整弁２５と、が設けられている。

気液分離器１４は、熱源装置１と接続する１本の冷媒配管４と、第２中継ユニット３ｂの第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂと接続する２本の冷媒配管４とに接続され、熱源装置１から供給される熱源側冷媒を蒸気状冷媒と液冷媒とに分離するものである。膨張弁１６ｅは、膨張弁１６ａおよび膨張弁１６ｂを接続している冷媒配管４と、気液分離器１４と、の間に設けられ、減圧弁や絞り装置として機能し、熱源側冷媒を減圧して膨張させるものである。膨張弁１６ｅ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つの中間熱交換器１５（第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂ）は、加熱機器（凝縮器）または冷却機器（冷却器）として機能し、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行ない、熱源装置１で生成された冷熱または温熱を室内機２に供給するものである。熱源側冷媒の流れにおいて、第１中間熱交換器１５ａは、気液分離器１４と膨張弁１６ｄとの間に設けられており、熱媒体の加熱に供するものである。熱源側冷媒の流れにおいて、第２中間熱交換器１５ｂは、膨張弁１６ａと膨張弁１６ｃとの間に設けられており、熱媒体の冷却に供するものである。

４つの膨張弁１６（膨張弁１６ａ〜１６ｄ）は、減圧弁や絞り装置として機能し、熱源側冷媒を減圧して膨張させるものである。膨張弁１６ａは、膨張弁１６ｅと第２中間熱交換器１５ｂとの間に設けられている。膨張弁１６ｂは、膨張弁１６ａと並列となるように設けられている。膨張弁１６ｃは、第２中間熱交換器１５ｂと第１中継ユニット３ａとの間に設けられている。膨張弁１６ｄは、第１中間熱交換器１５ａと膨張弁１６ａおよび膨張弁１６ｂとの間に設けられている。４つの膨張弁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つのポンプ２１（第１ポンプ２１ａおよび第２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。第１ポンプ２１ａは、第１中間熱交換器１５ａと流路切替弁２２との間における配管５に設けられている。第２ポンプ２１ｂは、第２中間熱交換器１５ｂと流路切替弁２２との間における配管５に設けられている。なお、第１ポンプ２１ａおよび第２ポンプ２１ｂの種類を特に限定するものではなく、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。

４つの流路切替弁２２（流路切替弁２２ａ〜２２ｄ）は、三方弁で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。流路切替弁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。流路切替弁２２は、三方のうちの一つが第１中間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが第２中間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが止め弁２４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、紙面下側から流路切替弁２２ａ、流路切替弁２２ｂ、流路切替弁２２ｃ、流路切替弁２２ｄとして図示している。

４つの流路切替弁２３（流路切替弁２３ａ〜２３ｄ）は、三方弁で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。流路切替弁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。流路切替弁２３は、三方のうちの一つが第１中間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが第２中間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが流量調整弁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、紙面下側から流路切替弁２３ａ、流路切替弁２３ｂ、流路切替弁２３ｃ、流路切替弁２３ｄとして図示している。

４つの止め弁２４（止め弁２４ａ〜２４ｄ）は、二方弁で構成されており、配管５を開閉するものである。止め弁２４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。止め弁２４は、一方が利用側熱交換器２６に、他方が流路切替弁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、紙面下側から止め弁２４ａ、止め弁２４ｂ、止め弁２４ｃ、止め弁２４ｄとして図示している。

４つの流量調整弁２５（流量調整弁２５ａ〜２５ｄ）は、三方弁で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。流量調整弁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。流量調整弁２５は、三方のうちの一つが利用側熱交換器２６に、三方のうちの一つがバイパス２７に、三方のうちの一つが流路切替弁２３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、紙面下側から流量調整弁２５ａ、流量調整弁２５ｂ、流量調整弁２５ｃ、流量調整弁２５ｄとして図示している。

バイパス２７は、止め弁２４と利用側熱交換器２６との間における配管５と流量調整弁２５とを接続するように設けられている。バイパス２７は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ、つまりバイパス２７ａ、バイパス２７ｂ、バイパス２７ｃおよびバイパス２７ｄ）が設けられる。なお、室内機２に対応させて、紙面下側からバイパス２７ａ、バイパス２７ｂ、バイパス２７ｃ、バイパス２７ｄとして図示している。

また、第２中継ユニット３ｂには、２つの第１温度センサー３１と、２つの第２温度センサー３２と、４つの第３温度センサー３３と、４つの第４温度センサー３４と、第５温度センサー３５と、圧力センサー３６と、第６温度センサー３７と、第７温度センサー３８と、が設けられている。また、各室内機にはそれぞれ第８温度センサー３９が設けられている。これらの検出装置が検出する物理量に係る信号は、後述する空気調和装置１００の動作を制御する制御装置６０に送られ、ポンプ２１の駆動周波数、配管５を流れる熱媒体の流路の切替等の制御に利用されることになる。

熱媒体流出温度検出装置となる第１温度センサー３１（第１温度センサー３１ａおよび第１温度センサー３１ｂ）は、中間熱交換器１５の熱媒体流路出口側における熱媒体の温度を検出する。ここで、第１温度センサー３１ａは、配管５の第１ポンプ２１ａの入口側の部分に設けられている。第１温度センサー３１ｂは、配管５の第２ポンプ２１ｂの入口側の部分に設けられている。

また、熱媒体流入温度検出装置となる第２温度センサー３２（第２温度センサー３２ａおよび第２温度センサー３２ｂ）は、中間熱交換器１５の熱媒体流路入口側における熱媒体の温度を検出する。第２温度センサー３２ａは、配管５の第１中間熱交換器１５ａの熱媒体流路入口側の部分に設けられている。第２温度センサー３２ｂは、配管５の第２中間熱交換器１５ｂの熱媒体流路入口側の部分に設けられている。

利用側流入温度検出装置となる第３温度センサー３３（第３温度センサー３３ａ〜３３ｄ）は、各室内機２の利用側熱交換器２６の熱媒体の入口側の部分に設けられ、利用側熱交換器２６に流入する熱媒体の温度を検出する。図３では、室内機２ａ〜２ｄに対応して紙面下側から第３温度センサー３３ａ、第３温度センサー３３ｂ、第３温度センサー３３ｃ、第３温度センサー３３ｄとして図示している。

利用側流出温度検出装置となる第４温度センサー３４（第４温度センサー３４ａ〜３４ｄ）は、各室内機２の利用側熱交換器２６の熱媒体の出口側の部分に設けられ、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。図３では、室内機２ａ〜２ｄに対応して紙面下側から第４温度センサー３４ａ、第４温度センサー３４ｂ、第４温度センサー３４ｃ、第４温度センサー３４ｄとして図示している。

第５温度センサー３５は、第１中間熱交換器１５ａの熱源側冷媒流路の出口側に設けられ、第１中間熱交換器１５ａから流出した熱源側冷媒の温度を検出するものである。圧力センサー３６は、第１中間熱交換器１５ａの熱源側冷媒流路の出口側に設けられ、第１中間熱交換器１５ａから流出した熱源側冷媒の圧力を検出するものである。

第６温度センサー３７は、第２中間熱交換器１５ｂの熱源側冷媒流路の入口側に設けられ、第２中間熱交換器１５ｂに流入する熱源側冷媒の温度を検出するものである。第７温度センサー３８は、第２中間熱交換器１５ｂの熱源側冷媒流路の出口側に設けられ、第２中間熱交換器１５ｂから流出した熱源側冷媒の温度を検出するものである。

空調対象温度検出装置となる第８温度センサー３９（第８温度センサー３９ａ〜３９ｄ）は、空調対象となる空気の温度（室内温度）を検出する。図３では、室内機２ａ〜２ｄに対応して紙面下側から第８温度センサー３９ａ、第８温度センサー３９ｂ、第８温度センサー３９ｃ、第８温度センサー３９ｄとして図示している。また、外気温度検出装置となる第９温度センサー４０は、たとえば熱源装置１に設けられ、屋外の空気の温度（外気温度）を検出する。ここで、以上に説明した各温度センサーについては、サーミスター等で構成するとよい。

熱媒体を導通する配管５は、第１中間熱交換器１５ａに接続されるもの（以下、配管５ａと称する）と、第２中間熱交換器１５ｂに接続されるもの（以下、配管５ｂと称する）と、で構成されている。配管５ａおよび配管５ｂは、中継ユニット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５ａおよび配管５ｂは、流路切替弁２２、流路切替弁２３および流量調整弁２５で接続されている。流路切替弁２２および流路切替弁２３を制御することで、配管５ａを導通する熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるか、配管５ｂを導通する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。

また、空気調和装置１００には、各検出手段および利用者からの指令を受け付けるためのリモコンからの情報に基づいて熱源装置１、中継ユニット３、および、室内機２に搭載される各機器の動作を制御する制御装置６０が設けられている。制御装置６０は、熱源装置１に搭載されている圧縮機１０の駆動周波数、熱源側熱交換器１２の近傍に設置される送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、および、四方弁１１の切り替え等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。また、制御装置６０は、室内機２に搭載されている利用側熱交換器２６の近傍に設置される室内ファン２８の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）を制御するようになっている。

さらに、制御装置６０は、中継ユニット３に搭載されているポンプ２１の駆動、膨張弁１６ａ〜１６ｅの開度、流路切替弁２２および流路切替弁２３の切り替え、止め弁２４の開閉、および、流量調整弁２５の切り替えを制御するようになっている。つまり、制御装置６０は、中継ユニット３における熱媒体の流量を調整する流量制御手段、熱媒体の流路を決定する流路決定手段、各機器のＯＮ／ＯＦＦを実行するＯＮ／ＯＦＦ制御手段、および、設定した目標値を各検出手段からの情報に基づいて適宜変更する制御目標値変更手段としての機能を有している。特に本実施の形態では、特に熱媒体循環回路における熱媒体の流量異常を判断して、ポンプ２１の保護をはかる処理を行なう。制御装置６０は、たとえばマイクロコンピュータ等で構成されている。そして、計時装置となるタイマー６１を有し、計時を行えるものとする。また、データ等を記憶するための記憶装置（図示せず）も有しているものとする。ここで、ユニット毎に制御装置を設けるようにしてもよい。この場合には、各制御装置を互いに通信可能にしておくとよい。

また、本実施の形態の空気調和装置１００は報知装置６２を有している。報知装置６２は、たとえば表示装置、音声出力装置等で構成し、文字表示、音声出力等により報知を行なう装置である。報知装置６２は、たとえばリモートコントローラ等が有するようにしてもよい。本実施の形態においては、たとえば熱媒体の流量異常等によりポンプ２１を停止すると、その旨を報知する。

この空気調和装置１００では、圧縮機１０、四方弁１１、熱源側熱交換器１２、第１中間熱交換器１５ａの冷媒流路、および、第２中間熱交換器１５ｂの冷媒流路、アキュムレーター１７を、冷媒が流通する冷媒配管４で接続して冷凍サイクル回路を構成している。また、第１中間熱交換器１５ａの熱媒体流路、第１ポンプ２１ａ、および、利用側熱交換器２６を、熱媒体を流通する配管５ａで順に接続して暖房用熱媒体循環回路を構成している。同様に、第２中間熱交換器１５ｂの熱媒体流路、第２ポンプ２１ｂ、および、利用側熱交換器２６を、熱媒体を流通する配管５ｂで順に直列に接続されて冷房用熱媒体循環回路を構成している。つまり、中間熱交換器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、熱媒体循環回路を複数系統としているのである。暖房用の熱媒体循環回路には、この熱媒体循環回路から熱媒体を排出するための排出弁７１ａが、配管５ａに設けられている。また、冷房用の熱媒体循環回路には、この熱媒体循環回路から熱媒体を排出するための排出弁７１ｂが、配管５ｂに設けられている。

すなわち、空気調和装置１００では、熱源装置１と中継ユニット３とが、中継ユニット３に設けられている第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂを介して接続され、中継ユニット３と室内機２とが、第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂで接続されている。そして、第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂで冷凍サイクル回路を循環する一次側の冷媒である熱源側冷媒と熱媒体循環回路を循環する二次側の冷媒である熱媒体とが熱交換するようになっているのである。

ここで、冷凍サイクル回路および熱媒体循環回路に使用する冷媒の種類について説明する。冷凍サイクル回路には、たとえばＲ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、Ｒ４１０ＡやＲ４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒、またはＲ２２やＲ１３４ａ等の単一冷媒等を使用することができる。また、二酸化炭素や炭化水素等の自然冷媒を使用してもよい。熱源側冷媒として自然冷媒を使用することにより、冷媒漏洩による地球の温室効果を抑制できる効果がある。特に、二酸化炭素は、高圧側が超臨界状態で凝縮せずに熱交換を行なうため、図２に示すように第１中間熱交換器１５ａおよび第２中間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒と熱媒体とを対向流形式とすると、熱媒体を加熱あるいは冷却する際の熱交換性能を向上することができる。

熱媒体循環回路は、上述したように室内機２の利用側熱交換器２６に接続されている。そのために、空気調和装置１００では、熱媒体が、室内機２が設置される部屋等に漏洩した場合に配慮して、熱媒体に安全性の高いものを使用することを前提としている。したがって、熱媒体には、たとえば水、不凍液、水と不凍液の混合液等を使用することができる。また、電算室等の水分を嫌う場所に室内機２を設置することを考慮した場合には、熱媒体として熱絶縁性の高いフッ素系不活性液体を使用することもできる。したがって、熱源側冷媒が冷媒配管４から漏れたとしても、漏れた熱源側冷媒が室内に流入するのを抑制でき、高い信頼性を得られる。

＜空気調和装置１００の運転モード＞
続いて、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。より具体的には、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。つまり、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、冷暖同時運転可能な空気調和装置である。以下に、空気調和装置１００が実行する４つの運転モード、つまり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主体運転モード、および、暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。ここで、運転モードを説明するための図４〜図７については、便宜上、一部の温度センサー等を省略している。

（全冷房運転モード）
図４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４では、利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器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。つまり、図４では、利用側熱交換器２６ｃおよび利用側熱交換器２６ｄで冷熱負荷が発生していない場合を図示しているのである。なお、図４では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒および熱媒体）の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒及び熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。

図４に示す全冷房運転モードの場合、熱源装置１では、四方弁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。中継ユニット３では、第１ポンプ２１ａを停止し、第２ポンプ２１ｂを駆動し、止め弁２４ａおよび止め弁２４ｂを開放し、止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉止し、第２中間熱交換器１５ｂと各利用側熱交換器２６（利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器２６ｂ）との間を熱媒体が循環するようにしている。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。

まず始めに、冷凍サイクル回路における熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁１１を通り、熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧液冷媒は、逆止弁１３ａを通って熱源装置１から流出し、冷媒配管４を通って第１中継ユニット３ａに流入する。第１中継ユニット３ａに流入した高圧液冷媒は、気液分離器１４へ流入した後、膨張弁１６ｅを経由してから第２中継ユニット３ｂに流入する。

第２中継ユニット３ｂに流入した冷媒は、膨張弁１６ａで絞られて膨張し、低温・低圧の気液二相冷媒になる。この気液二相冷媒は、蒸発器として作用する第２中間熱交換器１５ｂに流入し、熱媒体循環回路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・低圧のガス冷媒となる。第２中間熱交換器１５ｂから流出したガス冷媒は、膨張弁１６ｃを経由した後、第２中継ユニット３ｂおよび第１中継ユニット３ａから流出し、冷媒配管４を通って熱源装置１に流入する。熱源装置１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、四方弁１１およびアキュムレーター１７を介して、圧縮機１０へ再吸入される。なお、膨張弁１６ｂおよび膨張弁１６ｄは、冷媒が流れないような小さい開度となっており、膨張弁１６ｃは全開状態とし圧力損失が起きないようにしている。

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。
全冷房運転モードでは、第１ポンプ２１ａは停止しているために、配管５ｂを介して熱媒体が循環する。第２中間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第２ポンプ２１ｂによって配管５ｂ内を流動する。第２ポンプ２１ｂで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁２２（流路切替弁２２ａおよび流路切替弁２２ｂ）を介して、止め弁２４（止め弁２４ａおよび止め弁２４ｂ）を通り、利用側熱交換器２６（利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器２６ｂ）に流入する。そして、利用側熱交換器２６において室内空気から吸熱し、室内機２が設置されている室内等の空調対象域の冷房を行なう。

その後、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体は、流量調整弁２５（流量調整弁２５ａおよび流量調整弁２５ｂ）に流入する。このとき、流量調整弁２５の作用により、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６に流入し、残りの熱媒体がバイパス２７（バイパス２７ａおよびバイパス２７ｂ）を通って利用側熱交換器２６をバイパスするように流れる。

バイパス２７を通る熱媒体は、熱交換には寄与せず、利用側熱交換器２６を経由してきた熱媒体と合流し、流路切替弁２３（流路切替弁２３ａおよび流路切替弁２３ｂ）を通って、第２中間熱交換器１５ｂへ流入し、再び第２ポンプ２１ｂへと吸い込まれる。なお、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷は、第３温度センサー３３と第４温度センサー３４との温度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。

この際、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、止め弁２４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している。図４においては、利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器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および利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉状態としている。利用側熱交換器２６ｃあるいは利用側熱交換器２６ｄから冷熱負荷の発生があった場合には、止め弁２４ｃあるいは止め弁２４ｄ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５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５では、利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器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。つまり、図５では、利用側熱交換器２６ｃおよび利用側熱交換器２６ｄで温熱負荷が発生していない場合を図示しているのである。なお、図５では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒および熱媒体）の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒及び熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。

図５に示す全暖房運転モードの場合、熱源装置１では、四方弁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を経由させずに中継ユニット３へ流入させるように切り替える。中継ユニット３では、第１ポンプ２１ａを駆動し、第２ポンプ２１ｂを停止し、止め弁２４ａおよび止め弁２４ｂを開放し、止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉止し、第１中間熱交換器１５ａと各利用側熱交換器２６（利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器２６ｂ）との間を熱媒体が循環するように切り替える。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。

まず始めに、冷凍サイクル回路における熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂを通過し、熱源装置１から流出する。熱源装置１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管４を通って第１中継ユニット３ａに流入する。第１中継ユニット３ａに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器１４へ流入した後、第１中間熱交換器１５ａに流入する。第１中間熱交換器１５ａに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。

第１中間熱交換器１５ａから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１６ｄで絞られて膨張し、低温・低圧の気液二相状態になる。膨張弁１６ｄで絞られた気液二相状態の冷媒は、膨張弁１６ｂを経由し、冷媒配管４を導通し、再び熱源装置１に流入する。熱源装置１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｃを介し第２接続配管４ｂ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、四方弁１１及びアキュムレーター１７を介して圧縮機１０に戻ることになる。なお、膨張弁１６ａ、膨張弁１６ｃ及び膨張弁１６ｅは、冷媒が流れないような小さい開度としている。

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。
全暖房運転モードでは、第２ポンプ２１ｂは停止しているために、配管５ａを介して熱媒体が循環する。第１中間熱交換器１５ａで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第１ポンプ２１ａによって配管５ａ内を流動する。第１ポンプ２１ａで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁２２（流路切替弁２２ａおよび流路切替弁２２ｂ）を介して、止め弁２４（止め弁２４ａおよび止め弁２４ｂ）を通り、利用側熱交換器２６（利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器２６ｂ）に流入する。そして、利用側熱交換器２６において室内空気に熱を与え、室内機２が設置されている室内等の空調対象域の暖房を行なう。

その後、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体は、流量調整弁２５（流量調整弁２５ａおよび流量調整弁２５ｂ）に流入する。このとき、流量調整弁２５の作用により、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６に流入し、残りの熱媒体がバイパス２７（バイパス２７ａおよびバイパス２７ｂ）を通って利用側熱交換器２６をバイパスするように流れる。

バイパス２７を通る熱媒体は、熱交換には寄与せず、利用側熱交換器２６を経由してきた熱媒体と合流し、流路切替弁２３（流路切替弁２３ａおよび流路切替弁２３ｂ）を通って、第１中間熱交換器１５ａへ流入し、再び第１ポンプ２１ａへと吸い込まれる。なお、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷は、第３温度センサー３３と第４温度センサー３４との温度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。

この際、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、止め弁２４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している。図５においては、利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器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および利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉状態としている。利用側熱交換器２６ｃあるいは利用側熱交換器２６ｄから温熱負荷の発生があった場合には、止め弁２４ｃあるいは止め弁２４ｄ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６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冷房主体運転モードについて説明する。つまり、図６では、利用側熱交換器２６ｃおよび利用側熱交換器２６ｄでは温熱負荷および冷熱負荷のいずれも発生していない場合を図示しているのである。なお、図６では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒および熱媒体）の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒及び熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。

図６に示す冷房主体運転モードの場合、熱源装置１では、四方弁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。中継ユニット３では、第１ポンプ２１ａおよび第２ポンプ２１ｂを駆動し、止め弁２４ａおよび止め弁２４ｂを開放し、止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉止し、第１中間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間を、第２中間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。

まず始めに、冷凍サイクル回路における熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁１１を通り、熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮し、気液二相冷媒となる。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を通って熱源装置１から流出し、冷媒配管４を通って第１中継ユニット３ａに流入する。第１中継ユニット３ａに流入した気液二相冷媒は、気液分離器１４へ流入し、ガス冷媒と液冷媒とに分離され、第２中継ユニット３ｂに流入する。

気液分離器１４で分離されたガス冷媒は、第１中間熱交換器１５ａに流入する。第１中間熱交換器１５ａに流入したガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。第２中間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、膨張弁１６ｄを通る。一方、気液分離器１４で分離された液冷媒は、膨張弁１６ｅを経由し、第１中間熱交換器１５ａで凝縮液化して膨張弁１６ｄを通った液冷媒と合流し、膨張弁１６ａで絞られて膨張し、低温・低圧の気液二相冷媒となって第２中間熱交換器１５ｂに流入する。

この気液二相冷媒は、蒸発器として作用する第２中間熱交換器１５ｂで熱媒体循環回路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・低圧のガス冷媒となる。第２中間熱交換器１５ｂから流出したガス冷媒は、膨張弁１６ｃを経由した後、第２中継ユニット３ｂおよび第１中継ユニット３ａから流出し、冷媒配管４を通って熱源装置１に流入する。熱源装置１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、四方弁１１およびアキュムレーター１７を介して、圧縮機１０へ再吸入される。なお、膨張弁１６ｂは冷媒が流れないような小さい開度となっており、膨張弁１６ｃは全開状態となっており、圧力損失が起きないようにしている。

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。
冷房主体運転モードでは、第１ポンプ２１ａおよび第２ポンプ２１ｂともに駆動しているために、配管５ａおよび配管５ｂの双方を介して熱媒体が循環する。第１中間熱交換器１５ａで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第１ポンプ２１ａによって配管５ａ内を流動する。また、第２中間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第２ポンプ２１ｂによって配管５ｂ内を流動する。

第１ポンプ２１ａで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁２２ａを介して、止め弁２４ａを通り、利用側熱交換器２６ａに流入する。そして、利用側熱交換器２６ａにおいて室内空気に熱を与え、室内機２が設置されている室内等の空調対象域の暖房を行なう。また、第２ポンプ２１ｂで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁２２ｂを介して、止め弁２４ｂを通り、利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、利用側熱交換器２６ｂにおいて室内空気から吸熱し、室内機２が設置されている室内等の空調対象域の冷房を行なう。

暖房を行なった熱媒体は、流量調整弁２５ａに流入する。このとき、流量調整弁２５ａの作用により、空調対象域で必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａに流入し、残りがバイパス２７ａを通って利用側熱交換器２６ａをバイパスするように流れる。バイパス２７ａを通る熱媒体は、熱交換には寄与せず、利用側熱交換器２６ａを経由してきた熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａを通って、第１中間熱交換器１５ａへ流入し、再び第１ポンプ２１ａへと吸い込まれる。

同様に、冷房を行なった熱媒体は、流量調整弁２５ｂに流入する。このとき、流量調整弁２５ｂの作用により、空調対象域で必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ｂに流入し、残りがバイパス２７ｂを通って利用側熱交換器２６ｂをバイパスするように流れる。バイパス２７ｂを通る熱媒体は、熱交換には寄与せず、利用側熱交換器２６ｂを経由してきた熱媒体と合流し、流路切替弁２３ｂを通って、第２中間熱交換器１５ｂへ流入し、再び第２ポンプ２１ｂへと吸い込まれる。

この間、暖かい熱媒体（温熱負荷に利用される熱媒体）と冷たい熱媒体（冷熱負荷に利用される熱媒体）は、流路切替弁２２（流路切替弁２２ａおよび流路切替弁２２ｂ）、および、流路切替弁２３（流路切替弁２３ａおよび流路切替弁２３ｂ）の作用により、混合することなく、温熱負荷がある利用側熱交換器２６ａ、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６ｂに流入される。なお、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷は、第３温度センサー３３と第４温度センサー３４との温度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。

この際、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、止め弁２４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している。図６においては、利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器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および利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉状態としている。利用側熱交換器２６ｃあるいは利用側熱交換器２６ｄから温熱負荷あるいは冷熱負荷の発生があった場合には、止め弁２４ｃあるいは止め弁２４ｄ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７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７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。つまり、図７では、利用側熱交換器２６ｃおよび利用側熱交換器２６ｄでは温熱負荷および冷熱負荷のいずれも発生していない場合を図示しているのである。なお、図７では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒および熱媒体）の循環する配管を示す。また、熱源側冷媒及び熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。

図７に示す暖房主体運転モードの場合、熱源装置１では、四方弁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を経由させずに中継ユニット３へ流入させるように切り替える。中継ユニット３では、第１ポンプ２１ａおよび第２ポンプ２１ｂを駆動し、止め弁２４ａおよび止め弁２４ｂを開放し、止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉止し、第１中間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間を、第２中間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。この状態で、圧縮機１０の運転を開始する。

まず始めに、冷凍サイクル回路における熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方弁１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂを通過し、熱源装置１から流出する。熱源装置１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管４を通って第１中継ユニット３ａに流入する。第１中継ユニット３ａに流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器１４へ流入した後、第１中間熱交換器１５ａに流入する。第１中間熱交換器１５ａに流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路を循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。

第１中間熱交換器１５ａから流出した高圧の液冷媒は、膨張弁１６ｄで絞られて膨張し、低温・低圧の気液二相状態になる。膨張弁１６ｄで絞られた気液二相状態の冷媒は、膨張弁１６ａを通る流路と、膨張弁１６ｂを通る流路とに分けられる。膨張弁１６ａを経由した冷媒は、この膨張弁１６ａによって更に膨張させられて低温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として作用する第２中間熱交換器１５ｂへ流入する。そして、第２中間熱交換器１５ｂに流入した冷媒は、第２中間熱交換器１５ｂで熱媒体から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となる。第２中間熱交換器１５ｂから流出した低温・低圧のガス冷媒は、膨張弁１６ｃを経由する。

一方、膨張弁１６ｄで絞られて膨張弁１６ｂに流れた冷媒は、第２中間熱交換器１５ｂおよび膨張弁１６ｃを経由した冷媒と合流して、より乾き度の大きい低温・低圧の冷媒となる。そして、合流された冷媒は、第２中継ユニット３ｂおよび第１中継ユニット３ａから流出し、冷媒配管４を通って熱源装置１へ流入する。熱源装置１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｃを介し第２接続配管４ｂ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、四方弁１１およびアキュムレーター１７を介して圧縮機１０に戻ることになる。なお、膨張弁１６ｅは、冷媒が流れないような小さい開度としている。

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。
暖房主体運転モードでは、第１ポンプ２１ａおよび第２ポンプ２１ｂともに駆動しているために、配管５ａおよび配管５ｂの双方を介して熱媒体が循環する。第１中間熱交換器１５ａで熱源側冷媒によって加熱された熱媒体は、第１ポンプ２１ａによって配管５ａ内を流動する。また、第２中間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒によって冷却された熱媒体は、第２ポンプ２１ｂによって配管５ｂ内を流動する。

第１ポンプ２１ａで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁２２ａを介して、止め弁２４ａを通り、利用側熱交換器２６ａに流入する。そして、利用側熱交換器２６ａにおいて室内空気に熱を与え、室内機２が設置されている室内等の空調対象域の暖房を行なう。また、第２ポンプ２１ｂで加圧され流出した熱媒体は、流路切替弁２２ｂを介して、止め弁２４ｂを通り、利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、利用側熱交換器２６ｂにおいて室内空気から吸熱し、室内機２が設置されている室内等の空調対象域の冷房を行なう。

利用側熱交換器２６ａから流出した熱媒体は、流量調整弁２５ａに流入する。このとき、流量調整弁２５ａの作用により、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ａに流入し、残りの熱媒体がバイパス２７ａを通って利用側熱交換器２６ａをバイパスするように流れる。バイパス２７ａを通る熱媒体は、熱交換には寄与せず、利用側熱交換器２６ａを経由してきた熱媒体と合流し、流路切替弁２３ａを通って、第１中間熱交換器１５ａへ流入し、再び第１ポンプ２１ａへと吸い込まれる。

同様に、利用側熱交換器２６ｂから流出した熱媒体は、流量調整弁２５ｂに流入する。このとき、流量調整弁２５ｂの作用により、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量の熱媒体だけが利用側熱交換器２６ｂに流入し、残りの熱媒体がバイパス２７ｂを通って利用側熱交換器２６ｂをバイパスするように流れる。バイパス２７ｂを通る熱媒体は、熱交換には寄与せず、利用側熱交換器２６ｂを経由してきた熱媒体と合流し、流路切替弁２３ｂを通って、第２中間熱交換器１５ｂへ流入し、再び第２ポンプ２１ｂへと吸い込まれる。

この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体は、流路切替弁２２（流路切替弁２２ａおよび流路切替弁２２ｂ）、および、流路切替弁２３（流路切替弁２３ａおよび流路切替弁２３ｂ）の作用により、混合することなく、温熱負荷がある利用側熱交換器２６ａ、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６ｂに流入される。なお、室内等の空調対象域で必要とされる空調負荷は、第３温度センサー３３と第４温度センサー３４との温度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。

この際、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、止め弁２４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している。図７においては、利用側熱交換器２６ａおよび利用側熱交換器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および利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する止め弁２４ｃおよび止め弁２４ｄを閉状態としている。利用側熱交換器２６ｃあるいは利用側熱交換器２６ｄから温熱負荷あるいは冷熱負荷の発生があった場合には、止め弁２４ｃあるいは止め弁２４ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。

本実施の形態の空気調和装置では、熱媒体の循環を停止しているときに熱媒体循環回路内で熱媒体が凍結しないように、制御装置６０が凍結監視処理を行なう。そして、熱媒体が凍結する可能性があるものと判断すると、凍結防止運転を行い、ポンプ２１を駆動させて熱媒体の循環、加熱を行なう。このとき、凍結防止に係る電力消費を少なくするため、まず、室内機２の利用側熱交換器２６において室内の空気から採熱（熱媒体への熱量供給）をするようにして熱媒体を加熱する。室内の空気からの採熱ができなくなると、冷凍サイクル回路の運転による採熱により熱媒体の凍結防止をはかる。

図８は本発明の実施の形態１に係る制御装置６０が行なう凍結防止制御に係る処理を説明する図である。ここでは、周囲温度が低下していることにより熱媒体循環回路内の熱媒体が凍結して、配管５等が破損してしまうことを防止するために行なう制御について図３等も参照しながら説明する。

図８において、ＳＴＥＰ１では、ポンプ２１を停止させると凍結監視を開始する。ＳＴＥＰ２では、熱源装置１が有する第９温度センサー４０の検出に係る外気温度に基づいて、外気温度が、熱媒体が凍結する可能性がある第１所定温度以下であるかどうかを判断する。外気温度が第１所定温度以下であると判断すると、ＳＴＥＰ３に進む。外気温度が第１所定温度以下でない（第１所定温度より高い）と判断すると、熱媒体が凍結することはないとしてＳＴＥＰ１０へ進む。

ＳＴＥＰ３では、タイマー６１の計時に基づいて、前回の凍結防止運転から第１所定時間が経過したかどうかを判断する。これは、たとえば凍結防止運転により一旦温度が上昇した熱媒体が周囲の温度近傍になるまでの時間を待つために行なうものである。このため、第１所定時間をあらかじめ設定しておくこともできるが、たとえば、外気温度、熱媒体の温度等に基づいて第１所定時間の決定、変更を任意に行えるようにしてもよい。第１所定時間が経過したものと判断するとＳＴＥＰ４に進む。第１所定時間が経過していないものと判断するとＳＴＥＰ１０に進む。

ＳＴＥＰ４ではポンプ２１を起動して凍結防止運転を開始する。ＳＴＥＰ５では第２温度センサー３２が検出する中間熱交換器１５の熱媒体入口側温度が第２所定温度以下であるかどうかを判断する。第２所定温度以下であると判断するとＳＴＥＰ６に進む。第２所定温度以下でない（第２所定温度より高い）と判断すると、ＳＴＥＰ９に進む。

ＳＴＥＰ６では、室温が第３所定温度以下であるかどうかを判断する。第３所定温度以下でない（第３所定温度より高い）と判断すると、ＳＴＥＰ５へ戻り、圧縮機１０を運転させずにポンプ２１のみを駆動させて熱媒体を循環させ、室内機２側から採熱して熱媒体を加熱し、温度を高めるようにする。このとき、必要に応じて室内機２が有する室内ファン２８を駆動させる等して、室内の空気と熱媒体とが熱交換しやすい状況をつくってもよい。一方で、静穏が必要な場合には、室内ファン２８を駆動させないようにしてもよい。さらに、たとえば室温が高い室内機２の利用側熱交換器２６のみ熱媒体を通過させて採熱するようにしてもよい。室温が第３所定温度以下であると判断すると、室内機２からの採熱が期待できないものとして、ＳＴＥＰ７へ進む。

ＳＴＥＰ７では、熱源装置１の圧縮機１０を起動して冷凍サイクル回路を運転させる。このとき運転モードは暖房モードとすることで、熱源装置１からの採熱で熱媒体を加熱するようにする。ここで、たとえば、冷凍サイクル回路において、目標となる高圧側圧力については、通常の暖房モードを行なう場合よりも低い圧力となるように設定すると、圧縮機１０の消費電力を低く抑えることができ、効率よく熱媒体を加熱することができる。また、圧縮機１０の容量について、暖房モードで通常運転する場合よりも低い制限を設けるようにしても同様の効果を奏する。

図９は凍結防止運転における熱媒体の温度と消費電力量と関係を示す図である。図９では横軸に熱媒体の温度を示し、縦軸に消費電力量を示している。ここでは、圧縮機１０に係る消費電力量を示している。凍結防止運転において、熱媒体の温度を上昇させるほど１回当たりの消費電力量も増える。特に凍結防止運転において、圧縮機１０を起動させた場合には消費電力量も増えることになる。また、熱媒体の温度上昇により周囲への放熱量も大きくなることから、エネルギーの損失も大きくなる。一方、熱媒体の昇温を低く抑えると、熱媒体が凍結する可能性のある温度に戻るのも早くなるため、その分、凍結防止運転の間隔が短くなり、頻繁に昇温させる必要が出てくる。このとき、圧縮機１０の起動、停止する回数が多くなり、その分、エネルギーの損失も大きくなる。

以上のことを考えると、熱媒体の昇温に係る消費電力と圧縮機１０の駆動、停止する回数に係る消費電力との関係で消費電力が最小となる、凍結防止運転１回あたりに昇温させる熱媒体の温度について、最適な温度が存在する。この最適温度を予め試験などで求めておき、たとえば外気温度によって昇温する温度と、凍結防止のためにポンプ２１を回す時間間隔を決定し、制御するのが最も効率が高く、信頼性も高い。

ＳＴＥＰ８では、タイマー６１の計時に基づいて、第２温度センサー３２が検出する中間熱交換器１５の熱媒体入口側温度が第２所定温度以上であるかどうかを判断する。第２所定温度以上でない（第２所定温度未満）と判断すると、第２所定温度以上であると判断するまで繰り返す。これにより、第２所定温度以上となるまで、圧縮機１０の駆動（暖房モードによる運転）を継続する。そして、第２所定温度以上であると判断するとＳＴＥＰ９に進む。ＳＴＥＰ９では、ポンプ２１を停止して凍結防止運転を終了し、ＳＴＥＰ１０へ進む。

ＳＴＥＰ１０では、運転が停止し、凍結監視開始以降における圧縮機１０の積算運転時間が第２所定時間以上であるかどうかを判断する。圧縮機１０の積算運転時間が多くなると、熱源装置１の熱源側熱交換器１２に霜が多量についている可能性があり、たとえば暖房モードによる運転開始時の立上りが悪くなる可能性がある。そこで、圧縮機１０が第２所定時間以上運転しているものと判断するとＳＴＥＰ１１に進む。ＳＴＥＰ１１では熱源側熱交換器１２のデフロスト（除霜）を行なう。また、圧縮機１０の積算時間をリセットする。デフロストの方法については特に限定するものではない。たとえば、熱源側熱交換器１２にヒータ等の加熱装置（図示せず）を取り付けている場合には、加熱装置により熱源側熱交換器１２を加熱して霜を融解させるようにしてもよい。また、熱源側熱交換器１２に圧縮機１０が吐出した熱源側冷媒を流入させて霜を融解させるようにしてもよい。

一方、圧縮機１０が第２所定時間以上運転していないと判断すると熱源側熱交換器１２のデフロストを行わず、ＳＴＥＰ１２へ進む。ここでは、デフロストを行なうかどうかを圧縮機１０の積算時間に基づいての判断するようにしているが、これに限定するものではない。たとえば、低圧側圧力が所定圧力以下に低下したものと判断した場合に行なうようにしてもよい。また、暖房運転時間が予め分かっている場合には、その直前にデフロストを行なうようにしてもよい。

ＳＴＥＰ１２では、空気調和に係る運転を開始するかどうかを判断する。空調運転を開始するものと判断すると、ＳＴＥＰ１３に進み、凍結監視を終了する。空調運転を開始しないものと判断すると、ＳＴＥＰ２に戻って凍結監視を継続する。

以上のように、実施の形態１の空気調和装置１００によれば、暖房、冷房等空気調和に係る運転の停止等によりポンプ２１を停止しているときに、制御装置６０が、屋外の温度が第１所定温度以下であると判断すると、ポンプ２１を起動させて熱媒体循環回路内の熱媒体を循環させるようにしたので、凍結防止をはかることができる。さらに、前回ポンプを停止してから第１所定時間が経過し、熱媒体自体の温度が凍結温度に至った可能性があると判断したときにポンプを起動させるようにすることで、凍結防止に必要になったときにポンプを起動させることができるので消費電力の低減、省エネルギーをはかることができる。このとき、第９温度センサー４０の検出に係る外気温度に基づいて第１所定時間を設定することで、さらに省エネルギーをはかることができる。

そして、たとえば凍結防止運転の熱媒体温度上昇に伴う消費電力量とたとえば圧縮機１０等の発停ロスによる消費電力量とのバランスをとって設定した第２所定温度以上であると判断するとポンプを停止するようにしたので、凍結防止運転による消費電力量を抑えることができる。このとき、第９温度センサー４０の検出に係る外気温度に基づいて第２所定温度を設定することで、環境に即した設定を行なうことができ、さらに省エネルギーをはかることができる。

また、凍結防止運転において、第３所定温度以下と判断するまで、室内機２側からの採熱により熱媒体を加熱して温度を高めるようにしたので、冷凍サイクル回路の運転を行わずに凍結防止をはかることができる。このとき、室内ファン２８を駆動させることで、室内の空気と熱媒体との熱交換を促進することができる。

そして、たとえば室内機２側からの採熱ができないと判断すると、圧縮機１０を起動させて冷凍サイクル回路の運転により凍結防止をはかるようにすることで、凍結防止をはかることができる。このとき、冷凍サイクル回路の高圧側における圧力の目標を、通常運転よりも低く設定して運転することで、凍結防止運転における消費電力を抑えて省エネルギーをはかることができる。圧縮機１０の容量を通常運転よりも低く設定した場合についても同様である。

また、凍結監視開始以降における圧縮機１０の積算運転時間が第２所定時間以上であると判断すると、熱源側熱交換器１２のデフロスト（除霜）を行なうようにしたので、凍結防止運転において冷凍サイクル回路の運転を行なうことにより熱源側熱交換器１２に付いた霜を除いておき、たとえば暖房モードによる運転開始時の立上りをよくすることができる。

実施の形態２．
上述した実施の形態では、たとえば第１中間熱交換器１５ａを熱媒体加熱側とし、第２中間熱交換器１５ｂを熱媒体冷却側とする熱交換器とした。ただ、冷凍サイクル回路側の構成については実施の形態１の構成に限定するものではない。たとえば、第１中間熱交換器１５ａ、第２中間熱交換器１５ｂを、熱媒体を加熱、冷却できる熱交換器とすることができる。このような構成にした場合、たとえば全暖房運転モード、全冷房運転モードにおいて第１中間熱交換器１５ａ、第２中間熱交換器１５ｂの両方を加熱機器、冷却機器として利用することができる。

また、冷暖房混在運転を行なっている場合に、流量異常との判断によりポンプ２１を停止した方の系統において暖房運転を行なっていた場合、他方の系統で行なっている冷房運転を暖房運転に切り替えるようにしてもよい（逆も可能である）。このとき、切り替えを行なうかどうかの判断の基準としては、先に指定のあった運転を優先する、利用側熱交換器２６の総熱交換量が多い方の運転を優先する等、することができる。

また、上述の実施の形態では、冷暖房混在運転等を可能とするために、２台以上の中間熱交換器１５を有する空気調和装置１００としたが、たとえば、１台の中間熱交換器を有する空気調和装置についても適用することができる。また、室内機２が１台の空気調和装置にも適用することができる。

また、上述の実施の形態では、熱源側冷媒を循環させる冷凍サイクル回路を利用して熱媒体の加熱、冷却を行なったが、熱媒体に加熱、冷却を行なう機器については特に限定するものではない。

１ 熱源装置（室外機）、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 室内機、３ 中継ユニット、３ａ 第１中継ユニット、３ｂ 第２中継ユニット、４ 冷媒配管、４ａ 第１接続配管、４ｂ 第２接続配管、５，５ａ，５ｂ 配管、６ 室外空間、７ 居住空間、９ 建物、１０ 圧縮機、１１ 四方弁、１２ 熱源側熱交換器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ 逆止弁、１４ 気液分離器、１５ 中間熱交換器、１５ａ 第１中間熱交換器、１５ｂ 第２中間熱交換器、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ 膨張弁、１７ アキュムレーター、２１ ポンプ、２１ａ 第１ポンプ、２１ｂ 第２ポンプ、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ 流路切替弁、２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 止め弁、２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ 流量調整弁、２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ 利用側熱交換器、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ バイパス、２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ 室内ファン、３１，３１ａ，３１ｂ 第１温度センサー、３２，３２ａ，３２ｂ 第２温度センサー、３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ 第３温度センサー、３４，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ 第４温度センサー、３５ 第５温度センサー、３６ 圧力センサー、３７ 第６温度センサー、３８ 第７温度センサー、３９，３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ 第８温度センサー、４０ 第９温度センサー、５０ 非居住空間、６０ 制御装置、７１ａ，７１ｂ 排出弁、１００ 空気調和装置。

Claims (7)

1. 熱源側冷媒を圧縮する圧縮機、前記熱源側冷媒の循環経路を切り替えるための冷媒流路切替装置、前記熱源側冷媒を熱交換させるための熱源側熱交換器、前記熱源側冷媒を圧力調整するための絞り装置および前記熱源側冷媒と前記熱源側冷媒とは異なる熱媒体との熱交換を行なう１または複数の中間熱交換器を配管接続して構成する冷凍サイクル回路と、
   前記中間熱交換器の熱交換に係る前記熱媒体を循環させるための１または複数のポンプ、前記熱媒体と空調対象空間に係る空気との熱交換を行なう利用側熱交換器および該利用側熱交換器に対する加熱された前記熱媒体の通過または冷却された前記熱媒体の通過を切り替える流路切替弁を配管接続して構成する熱媒体循環回路と、
   屋外の気温を検出する外気温度検出装置と、
   空気調和に係る運転を停止しているときに、前記外気温度検出装置の検出に係る温度が第１所定温度以下であり、また、前記ポンプを停止してから第１所定時間が経過しているものと判断すると、前記ポンプを起動させて熱媒体循環回路内の熱媒体を循環させ、また、前記ポンプを起動後、前記熱媒体の温度が第２所定温度以上であると判断すると前記ポンプを停止させる制御を行なう制御装置と
   を備える空気調和装置。
2. 前記利用側熱交換器に流入する空気の温度を検出する空調対象温度検出装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記ポンプを起動後、前記空調対象温度検出装置の検出に係る温度が第３所定温度以下であると判断するまで、前記利用側熱交換器のファンを駆動させる請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御装置は、前記ポンプを起動後、冷凍サイクル回路を運転させて前記熱媒体を加熱させる制御を行なう請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記冷凍サイクル回路を運転させる際、前記冷凍サイクル回路において高圧側となる部分の圧力目標を通常運転時における圧力よりも低く設定するまたは前記冷凍サイクル回路の圧縮機の容量の上限を通常運転時における容量よりも低く設定する請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記制御装置は、前記ポンプを起動させてからの圧縮機の駆動時間が第２所定時間以上であると判断すると、前記ポンプを停止した後に前記熱源側熱交換器を除霜させる請求項３または請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記制御装置は、前記屋外の気温に基づいて前記第１所定時間を設定する請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記制御装置は、前記屋外の気温に基づいて前記第２所定温度を設定する請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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