JP5837231B2 - 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される空気調和装置に関するものである。

空気調和装置には、ビル用マルチエアコンなどのように、熱源機（室外機）が建物外に配置され、室内機が建物の室内に配置されたものがある。空気調和装置の冷媒回路を循環する冷媒は、室内機の熱交換器に供給される空気に放熱（吸熱）して、当該空気を加温又は冷却する。そして、加温又は冷却された空気が、空調対象空間に送り込まれて暖房又は冷房が行われるようになっている。

このような空気調和装置は、通常ビルが室内空間を複数有しているので、それに応じて室内機も複数からなる。また、ビルの規模が大きい場合には、室外機と室内機とを接続する冷媒配管が１００ｍになる場合がある。室外機と室内機とを接続する配管長が長いと、その分だけ冷媒回路に充填される冷媒量が増加する。

ビル用マルチエアコンの室内機は、人が居る室内空間（たとえば、オフィス空間や居室、店舗等）に配置されて利用されることが通常である。何らかの原因によって、室内空間に配置された室内機から冷媒が漏れた場合、冷媒の種類によっては引火性、有毒性を有しており、人体への影響及び安全性の観点から問題となる可能性がある。また、人体に有害ではない冷媒であったとしても、冷媒漏れによって、室内空間での酸素濃度が低下し、人体に影響を及ぼすことも想定される。そこで、空気調和装置を２次ループに方式を採用し、１次側ループは冷媒で行い、２次側ループには有害でない水やブラインを用い、人の居る空間を空調する方法が考えられる（たとえば、特許文献１参照）。

特に、特許文献１において、熱媒体回路における三方弁及び流量調整弁の制御はマイクロコントローラを備えた弁制御回路により行われている。この弁制御回路は複数の弁装置を同時駆動することはできず、時間差を設けて駆動信号を弁装置に送出するようになっている。

特開２０１２−１２７６４１号公報

特許文献１の入出力ポート数が限られた弁制御回路を用いる場合、各室内機への熱媒体の流路を制御する弁動作を同時に行うためには、すべての弁に対し弁制御回路を用意しなければならず、コストが掛かってしまうという問題がある。また、弁の開放動作とポンプの駆動タイミングとの関係によっては熱媒体の圧力上昇により異常が発生してしまうおそれがある。

本発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、弁駆動に対するコストを抑制し熱媒体の流路を操作することができる空気調和装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、複数の絞り装置、複数の熱媒体間熱交換器の冷媒側流路、循環経路を切り替える複数の冷媒流路切替装置を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、ポンプ、複数の利用側熱交換器、複数の熱媒体流路切替装置、複数の熱媒体流量調整装置、熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、１つの利用側熱交換器に接続された熱媒体流路切替装置及び熱媒体流量調整装置の開放動作を行った後に、他の利用側熱交換器の熱媒体流量調整装置の開放動作を行うように制御する作動制御手段とを備え、作動制御手段は、１つの利用側熱交換器に接続された熱媒体流路切替装置及び熱媒体流量調整装置の作動開始よりもポンプの駆動開始時期が遅くなるようにポンプを制御する機能を有するものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、作動制御手段を最小限に抑制した安価な装置で、熱媒体の圧力上昇を抑制した中でポンプの駆動と熱媒体流路切り替えとを短くすることができる。

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。 本発明の空気調和装置の実施形態を示す冷媒回路図である。 図２に示す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。 図２に示す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。 図２に示す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。 図２に示す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。 図２の熱媒体流路切替装置の動作を示すグラフである。 図７Ａの熱媒体流路切替装置の動作を示す模式図である。 図２の熱媒体流量調整装置の動作を示すグラフである。 図８Ａの熱媒体流量調整装置の動作を示す模式図である。 図２の空気調和装置における熱媒体流路切替装置及び熱媒体流量調整装置の切替え順並びにポンプ駆動の一例を示す表である。 図２の空気調和装置における熱媒体流路切替装置及び熱媒体流量調整装置の切替え順並びにポンプ駆動の一例を示す表である。 図２の空気調和装置における熱媒体流路切替装置及び熱媒体流量調整装置の切替え順並びにポンプ駆動の一例を示す表である。 図２の空気調和装置における熱媒体流路切替装置及び熱媒体流量調整装置の切替え順並びにポンプ駆動の一例を示す表である。 図２の空気調和装置における熱媒体流路切替装置及び熱媒体流量調整装置の切替え順並びにポンプ駆動の一例を示す表である。

図１は、本発明の空気調和装置の実施形態を示す概略図であり、図１を用いて空気調和装置１００の設置例について説明する。この空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを有しており、各室内機２ａ〜２ｄ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。空気調和装置１００は、冷媒としてたとえばＲ−２２、Ｒ−３２、Ｒ−１３４ａ等の単一冷媒、Ｒ−４１０Ａ、Ｒ−４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒、Ｒ−４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、化学式内に二重結合を含むＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２等の地球温暖化係数が比較的小さい値とされている冷媒やその混合物、あるいはＣＯ_２やプロパン等の自然冷媒が採用された冷媒循環回路Ａ（図２参照）、及び熱媒体として水などが採用された熱媒体循環回路Ｂを有している。

空気調和装置１００は、冷媒（熱源側冷媒）を間接的に利用する方式（間接方式）を採用している。すなわち、熱源側冷媒に貯えた冷熱または温熱を、熱源側冷媒とは異なる冷媒（以下、熱媒体と称する）に伝達し、熱媒体に貯えた冷熱または温熱で空調対象空間を冷房または暖房する。また、上記熱媒体を室外空気、室内空気、ボイラー排熱等の別熱源と直接熱交換して、熱媒体に冷熱または温熱を貯えることができる。

空気調和装置１００は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２、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、熱源側冷媒を循環させるための冷媒配管４で接続されている。熱媒体変換機３と室内機２とは、熱媒体を循環させるための配管（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、或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されるものである。この熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２と、冷媒配管４及び配管５を介してそれぞれ接続され、室外機１から供給される冷熱、又は温熱を室内機２に伝達するものである。

特に、空気調和装置１００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を介して接続され、熱媒体変換機３と各室内機２ａ〜２ｄとが２本の配管５を介して接続されている。このように、空気調和装置１００では、冷媒配管４及び配管５を介して各ユニット（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８に設置されている状態を例として図示しているが、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してもよい。また、図１においては、室内機２が天井カセット型を例に示してあるが、これに限定されるものではない。すなわち、空気調和装置１００は、天井埋込型、天井吊下式、室内空間７に直接又はダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようなものなっていれば、どんな種類のものでもよい。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。

図２は、本発明の空気調和装置１００の実施形態を示す冷媒回路図である。図２に示すように、空気調和装置１００は、室外機１と、複数の室内機２ａ〜２ｄと、熱媒体変換機３とを有するものである。室外機１と熱媒体変換機３とは冷媒配管４で接続されており、室内機２ａ〜２ｄと熱媒体変換機３とはそれぞれ配管５で接続されている。

［室外機１］
室外機１は、冷媒を圧縮する圧縮機１０、四方弁等で構成される第１冷媒流路切替装置１１、蒸発器又は凝縮器として機能する熱源側熱交換器１２、及び余剰冷媒を貯留するものであって圧縮機１０の吸入側に設けられたアキュムレーター１９を有している。また、室外機１は、逆止弁１３ａ〜１３ｄを備えている。逆止弁１３ａ〜１３ｄは、室内機２ａ〜２ｄとの要求する運転に関わらず、熱媒体変換機３に流入及び流出させる熱源側冷媒の流れを一定方向にするものである。

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、暖房運転モード時（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モード時（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。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うものである。

また、圧縮機１０の前後には圧力センサーである第２圧力センサー３７と第３圧力センサー３８が設けられており、圧縮機１０の回転数と各圧力センサー３７、３８の検知値から圧縮機１０からの冷媒流量を計算できるようになっている。さらに、室外機１にはマイクロコントローラやＤＳＰ等で構成された室外機制御装置５１が設けられており、室外機制御装置５１は運転モード等に応じて第１冷媒流路切替装置１１等の室外機１の動作を制御する。

［室内機２］
複数の室内機２ａ〜２ｄは、それぞれ利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄを備えている。各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ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に接続されている。この利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ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。また、複数の室内機２ａ〜２ｄは、それぞれ吸込空気温度検知装置３９を有している。

［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３は、冷媒と熱媒体とが熱交換する熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂ、冷媒を減圧させる絞り装置１６ａ、１６ｂ、冷媒配管４の流路を開閉する開閉装置１７ａ、１７ｂ、冷媒流路を切り替える第２冷媒流路切替装置１８ａ、１８ｂ、熱媒体を循環させるポンプ２１ａ、２１ｂ、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ側に流れる熱媒体の流路を切り替える熱媒体流路切替装置（配管５の一方に接続される第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ及び配管５の他方に接続される第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ）、第２熱媒体流路切替装置２２が接続される方の配管５に接続される４つの熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄを備えている。

熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂ（熱媒体間熱交換器１５と称とも称する）は、凝縮器（放熱器）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、冷房暖房混在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。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、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の加熱に供するものである。

絞り装置１６ａ、１６ｂ（絞り装置１６と称することもある）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、全冷房運転モード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、全冷房運転モード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。絞り装置１６ａ、１６ｂ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。開閉装置１７ａ、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。

第２冷媒流路切替装置１８ａ、１８ｂ（第２冷媒流路切替装置１８と称することもある）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、全冷房運転モード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、全冷房運転モード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。

ポンプ２１ａ、２１ｂ（ポンプ２１と称することもある）は、配管５内の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。ポンプ２１ａ、２１ｂ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、各ポンプ２１ａ、２１ｂは、熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂ側から第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ側へ冷媒が流れるように配管５に設けられているが、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄから熱媒体間熱交換器１５ａ側へ冷媒を流すように設けてもよい。

熱媒体流路切替装置は、一方の配管５に接続される第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄと、他方の配管５に接続される第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄとを有している。第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ（第１熱媒体流路切替装置２２と称することもある）は、三方弁等で構成されており、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ側から流入する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２ａ〜２ｄ（利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ）の設置台数に応じた個数（図２においては４つ）が設けられている。第１熱媒体流路切替装置２２は、三方のうちの１つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの１つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの１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２６ａ〜２６ｄの熱媒体流路（配管５）の出口側に設けられている。

第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ（第２熱媒体流路切替装置２３と称することもある）は、三方弁等で構成されており、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ側へ流出する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（図２においては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１つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの１つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの１つが利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの熱媒体流路（配管５）の入口側に設けられている。なお、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応させて、紙面下側から第２熱媒体流路切替装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄとして図示している。

熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄ（熱媒体流量調整装置２５と称することもある）は、開口面積を制御できる二方弁等で構成されており、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合わせて配管５に流れる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、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄに対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄとして図示している。また２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄは熱媒体変換機３に設置されるように図示しているが、更に多くの個数としてもよい。熱媒体流量調整装置２５を利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。

配管５は、熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂと各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄとの間に熱媒体を循環させるものであって、熱媒体変換機３に接続される室内機２ａ〜２ｄの台数に応じて分岐（ここでは、各４分岐）されている。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、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。

また、熱媒体変換機３には、第１温度センサー３１ａ、３１ｂ、第２温度センサー３４ａ〜３４ｄ、第３温度センサー３５ａ〜３５ｄ、第４温度センサー５０、第一圧力センサー３６が設けられている。第１温度センサー３１ａ、３１ｂ（第１温度センサー３１と称することもある）は、たとえばサーミスター等で構成されており、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知する。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。

第２温度センサー３４ａ〜３４ｄ（第２温度センサー３４と称することもある）は、たとえばサーミスター等で構成されており、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体の温度を検知する。第２温度センサー３４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、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられている。なお、室内機２ａ〜２ｄに対応させて、紙面下側から第２温度センサー３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとして図示している。

第３温度センサー３５ａ〜３５ｄ（第３温度センサー３５と称することもある）は、たとえばサーミスター等で構成されており、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知する。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。

第４温度センサー５０は、蒸発温度と露点温度を算出する際に使用する温度情報を得るものであり、絞り装置１６ａと絞り装置１６ｂの間に設けられている。第４温度センサー５０における冷媒は液冷媒であり、熱媒体変換機制御装置５２はこの温度情報をもとに液入口エンタルピーが算出する。また第３温度センサー３５ｄから低圧二相温状態の温度が検知された際、熱媒体変換機制御装置５２はこの温度情報をもとに飽和液エンタルピー及び飽和ガスエンタルピーを算出する。

熱媒体変換機３には、たとえばマイクロコントローラやＤＳＰ等からなる熱媒体変換機制御装置５２が設けられており、これらの検知手段で検知された情報（たとえば、温度情報や圧力情報）は熱媒体変換機制御装置５２に送られる。さらに熱媒体変換機制御装置５２は、空気調和装置１００全体を統括して制御する図示しない統括制御手段に送る。統括制御手段は、上記検知手段での検知情報及びリモートコントローラからの指示に基づいて、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の開度等を決定する。そして、熱媒体変換機制御装置５２は、統括制御手段により決定された第１熱媒体流路切替装置２２、第２熱媒体流路切替装置２３及び熱媒体流量調整装置２５に駆動信号を出力しその動作を制御する。

なお、室外機制御装置５１は熱媒体変換機制御装置５２からの送信される情報をもとに、室外機１の動作を制御する。たとえば室外機制御装置５１は、熱媒体変換機制御装置５２の算出結果に基づいて、蒸発温度、凝縮温度、飽和温度、過熱度、及び過冷却度を計算する。そして、室外機制御装置５１は、これらの計算結果に基づいて、圧縮機１０の回転数、駆動周波数、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、熱源側熱交換器１２のファンの速度（ＯＮ／ＯＦＦ含む）等を制御し、空気調和装置１００のパフォーマンスが最大になるようにする。なお、室外機制御装置５１、熱媒体変換機制御装置５２及び統括制御手段は別体であるものとして説明しているが、同一のユニットからなるものであってもよい。

［運転モードの説明］
空気調和装置１００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１７ａ、１７ｂ、第２冷媒流路切替装置１８ａ、１８ｂ、熱媒体間熱交換器１５の冷媒流路、絞り装置１６及びアキュムレーター１９が冷媒配管４で接続された冷媒循環回路Ａを有している。また、空気調和装置１００は、熱媒体間熱交換器１５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が配管５で接続された熱媒体循環回路Ｂを有している。つまり、熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂ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が複数系統形成されている。

よって、空気調和装置１００において、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２ａ〜２ｄが熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続されている。そして、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媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂにおいて熱交換するようになっている。

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２ａ〜２ｄからの指示に基づいて、その室内機２ａ〜２ｄ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２ａ〜２ｄの全部で同一運転をすることができるとともに、室内機２ａ〜２ｄ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２ａ〜２ｄ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２ａ〜２ｄ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、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、図２に示す空気調和装置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〜２６ｂの室内機２ａ〜２ｄで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中、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３においては、利用側熱交換器２６ａ、２６ｂが作動し、利用側熱交換器２６ｃ、２６ｄが停止している場合について例示する。

このとき、室外機１では、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒が熱源側熱交換器１２へ流入するように第１冷媒流路切替装置１１が切り替えられる。一方、熱媒体変換機３において、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂは熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂと冷媒配管４（低圧側配管）と接続するように切り替えられる。また、冷房運転を行う室内機２ａ、２ｂに対応する熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂが開放状態、冷房運転を行わない室内機２ｃ、２ｄに対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ、２５ｄが閉止状態に制御される。そして、ポンプ２１ａ、ポンプ２１ｂが駆動し、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ａ、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、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で室外空気に放熱しながら高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧冷媒は、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に流入した高圧冷媒は、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・低圧の二相冷媒となる。なお、開閉装置１７ｂは閉となっている。

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、第２冷媒流路切替装置１８ｂを介し、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で検知された温度と第３温度センサー３５ｂで検知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で検知された温度と第３温度センサー３５ｄで検知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。

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、２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ、２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ、２６ｂで室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房が行われる。

その後、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ、２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ、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、２６ｂに流入する。熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂから流出した熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ、２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ａ、２１ｂへ吸い込まれる。

なお、利用側熱交換器２６ａ、２６ｂ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で検知された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検知された温度と第２温度センサー３４ａまたは３４ｂで検知された温度との差を目標値として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、１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度になっている。

［全暖房運転モード］
図４は、図２に示す空気調和装置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、２６ｂで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、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４においては、利用側熱交換器２６ａ、２６ｂが作動し、利用側熱交換器２６ｃ、２６ｄが停止している場合について例示する。

図４に示す全暖房運転モードの場合、室外機１では、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒が熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように第１冷媒流路切替装置１１が切り替えられる。熱媒体変換機３では、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂは高圧配管と連通されている。また、熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂが開放され、熱媒体流量調整装置２５ｃ、２５ｄが閉止される。そして、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂが駆動し、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、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、第１冷媒流路切替装置１１、逆止弁１３ｂを通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、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・高圧のガス冷媒は、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・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら高圧の液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、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。なお、開閉装置１７ａは閉となっている。

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、第１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂで検知された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）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１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検知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。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第１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。

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の暖房が行われる。

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、２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ、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２６ａ、２６ｂの配管５内では、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、２３ｂから熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂ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で検知された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検知された温度と第２温度センサー３４ａ、３４ｂで検知された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。また、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２２ａ、２２ｂ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ、２３ｂ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、２６ｂ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２６ａ、２６ｂの入口側の熱媒体温度は、第１温度センサー３１ｂで検知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。

［冷房主体運転モード］
図５は、図２に示す空気調和装置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２６ｄで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｃ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。なお、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。

このとき、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１が圧縮機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られる。熱媒体変換機３では、第２冷媒流路切替装置１８ａは低圧配管と連通されており、第２冷媒流路切替装置１８ｂは高圧側配管と連通されている。そして、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄは開放されており、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂが駆動し、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａ〜２６ｃとの間及び熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｄ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、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、高温・高圧のガス冷媒は熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した冷媒は、室外機１から流出し、逆止弁１３ａ、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、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用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、さらに温度が低下した冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる。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、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は全開、開閉装置１７ｂは閉となっている。また、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ａで検知された温度と第３温度センサー３５ｂで検知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。なお、絞り装置１６ｂは、第１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検知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。

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内を流動する。また、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内を流動することになる。

利用側熱交換器２６ａ〜２６ｃでは熱媒体が室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行う。利用側熱交換器２６ｄでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行う。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄ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〜２６ｄに流入する。利用側熱交換器２６ｄ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２５ｄ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｄ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〜２６ｃ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〜２５ｃ及び第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｃ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２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ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２６ａ〜２６ｄへ導入される。なお、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ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２３ａ〜２３ｄから熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄを経由して第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ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で検知された温度と第２温度センサー３４で検知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で検知された温度と第１温度センサー３１ａで検知された温度との差を目標値として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］
図６は、図２に示す空気調和装置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。図６では、利用側熱交換器２６ｂ〜２６ｄで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ａ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、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。

このとき、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１は圧縮機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られる。熱媒体変換機３では、第２冷媒流路切替装置１８ａは低圧側配管と連通されており、第２冷媒流路切替装置１８ｂは高圧側配管と連通されている。また、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄが開放され、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂが駆動し、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間及び熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂ〜２６ｃ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、第１冷媒流路切替装置１１、逆止弁１３ｂを通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、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・高圧のガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用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に流入したガス冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる。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、熱媒体変換機３から流出し、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は全開、開閉装置１７ａは閉となっている。また、絞り装置１６ｂは、第１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂで検知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。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。

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〜２６ｄに流入する。

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の冷房が行われる。また、利用側熱交換器２６ｂ〜２６ｄでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房が行われる。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ、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〜２６ｄに流入する。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に流入し、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ｂ〜２６ｄ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〜２５ｄ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂ〜２２ｄ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２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ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２６ａまたは利用側熱交換器２６ｂ〜２６ｄへ導入される。なお、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂ〜２６ｄ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２３ａ〜２３ｄから熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄを経由して第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ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で検知された温度と第２温度センサー３４で検知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で検知された温度と第１温度センサー３１ａで検知された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。

上述のように、４つの各種運転モードにおいて、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄによる各室内機２ａ〜２ｄの運転状態に合わせて流路の切替が行われるとともに、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄによる熱媒体の流量が調整される。そして、第１熱媒体流路切替装置２２、第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ及び熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄの動作は、熱媒体変換機制御装置５２作動制御手段６０により制御される。

［熱媒体流路切替装置２２、２３及び熱媒体流量調整装置２５］
上述したように、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ、第１熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄはたとえば三方弁から構成されている。図７Ａは各熱媒体流路切替装置２２、２３の開放動作開始から開放完了までの時間と開度との関係を示すグラフ、図７Ｂは各開度＝０、５００、１０００における熱媒体の流れの様子を示す模式図である。図７Ａに示すように、上記第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、開度によりリニアに流量及び方向が変化するものであって、開度＝０から最大開度＝１０００になるまでたとえば５秒必要となる。また、図７Ｂに示すように、第１熱媒体流路切替装置２２は、開度により３段階に制御される。１段階目の開度＝０では、右からの流路の１００％上側へ流す。２段階目の開度＝５００では、右からの流路の５０％上側、５０％を左側へ流す。３段階目の開度＝１０００では、右からの流路の１００％を左側へ流す。一方、第２熱媒体流路切替装置２３は、開度により３段階に制御される。１段階目の開度＝０では、右への流路の１００％が上側から流れる。２段階目の開度＝５００では、右への流路の５０％が上側、５０％が左側から流れる。３段階目の開度＝１０００では、右への流路の１００％が左側から流れる。

また、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄはたとえば二方弁から構成されている。図８Ａは各熱媒体流路切替装置２２、２３の開放動作開始から開放完了までの時間と開度との関係を示すグラフ、図８Ｂは各開度＝０、５００、１０００における熱媒体の流れの様子を示す模式図である。熱媒体流量調整装置２５は、開度によりリニアに流量が変化する。また、１個あたり最大開度変化で５秒必要となる。

なお、図７Ａ及び図８Ａにおいて、開度が直線的に変化する場合について例示しているが、２次曲線状等の変化するものであってもよい。また、開度０から開度１０００になるまでの時間は５秒である場合について例示しているが、各熱媒体流路切替装置２２、２３及び熱媒体流量調整装置２５に用いる機種等によって異なる。

［作動制御手段６０］
作動制御手段６０は、熱媒体変換機制御装置５２内に設けられたものであって、開放・閉止する第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄに駆動信号を出力する作動装置（制御コントローラ）を有している。この作動装置は複数の弁装置を同時に駆動することはできず、個々の第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ、第１熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄに時間差を設けて駆動信号を送出するようになっている。ここで、作動制御手段６０は、限られた数の作動装置を有するものであって、たとえば１個〜３個の作動装置を有している。

さらに、作動制御手段６０は、ポンプ２１ａ、２１ｂの駆動開始タイミングを制御する機能を有している。特に作動制御手段６０は、複数の利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄのうちいずれか１つの利用側熱交換器２６における第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５がすべて開放したタイミングで、ポンプ２１ａ、２１ｂの駆動を開始する機能を有している。

図９から図１１は作動制御手段が１つの作動装置から構成されている場合の第１熱媒体流路切替装置２２、第２熱媒体流路切替装置２３、熱媒体流量調整装置２５の動作順及びポンプ２１と圧縮機１０の駆動順を示す表である。図９〜図１１においては、すべての利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄが稼働する場合について例示している。なお、図３及び図４に示すように熱媒体が流れない利用側熱交換器２６ｃ、２６ｄがある場合、利用側熱交換器２６ｃ、２６ｄに接続される第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ｃ、２５ｄの開放動作は行わない。

図９において、作動制御手段６０は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄの順番で作動するように制御する（作動パターン１）。具体的には、作動制御手段６０は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの順に作動させ、次に第２熱媒体流路切替装置２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの順に作動させる。そして、作動制御手段６０は、熱媒体流路切替装置２２、２３の開放動作が完了した後に、熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの順に作動させる。

熱媒体流量調整装置２５ａの開放が完了したとき、室内機２ａの第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａがすべて開放された状態になる。そこで、作動制御手段６０は、熱媒体流量調整装置２５ａの駆動完了後にポンプ２１を駆動させる。上述の通り、各作動開始から４５秒後に利用側熱交換器２６ａが完全に開くため、ポンプ２１の駆動は作動開始から４５秒後に行うことになる。

このように、複数の利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄのうち、いずれか１つの利用側熱交換器２６ａに接続された第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａがすべて開放したときにポンプ２１を作動させることにより、熱媒体の圧力が上昇するのを防止して、熱媒体循環回路Ｂの損傷を防ぐことができる。なお、圧縮機１０の起動タイミングは、ポンプ２１の駆動開始タイミングに合わせる必要はない。さらに、最後に熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄの開放動作を行うことにより、最初の利用側熱交換器２６ａにおいて熱媒体の流通が可能になった状態から最後の利用側熱交換器２６ｄにおいて熱媒体の流通が可能になるまでの期間を短くすることができる。このため、すべての室内機２ａ〜２ｄがほぼ同時期に運転を開始することができる。

図１０は、作動制御手段が１つの制御コントローラを有する場合における別の作動パターン２を示す表である。上述した図９において、第１熱媒体流路切替装置２２の後に第２熱媒体流路切替装置２３の開放動作を行う場合について例示したが、図１０のようにすべての利用側熱交換器２６の第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜２３ｄの開放動作を行い、最後に熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄの開放動作を行うようにしてもよい。図１０において、作動制御手段６０は、室内機２ａ〜２ｃの後に室内機２ｄのバルブを動作させるとともに、室内機２ａ〜２ｃのバルブを作動させる際には、第１熱媒体流路切替装置２２と第２熱媒体流路切替装置２３とを交互（２２ａ、２３ａ、２２ｂ、２３ｂ、２２ｃ、２３ｃ、２２ｄ、２３ｄの順）に駆動させ起動準備期間とする。これらの作動終了後に、作動制御手段６０は、熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄの順に駆動する。ここで、作動制御手段６０は、熱媒体流量調整装置２５ａの作動開始時に圧縮機１０を起動させ、熱媒体流量調整装置２５ａの作動終了時にポンプ２１を作動させる。

この場合であっても、作動パターン１と同様、熱媒体の圧力が上昇するのを防止して、熱媒体循環回路Ｂの損傷を防ぐことができる。さらに、上記作動パターン１と同様に、最後に熱媒体流量調整装置２５ａ〜２５ｄの開放動作を行うことにより、最初の利用側熱交換器２６ａにおいて熱媒体の流通が可能になった状態から最後の利用側熱交換器２６ｄにおいて熱媒体の流通が可能になるまでの期間を短くすることができる。このため、すべての室内機２ａ〜２ｄがほぼ同時期に運転を開始することができる。また、空気調和装置１００が起動した初期の動作量が多く、第１熱媒体流路切替装置２２、第２熱媒体流路切替装置２３、熱媒体流量調整装置２５の作動させる指令間隔を長くする必要があるが、作動パターン２の場合は、この作動指令間隔を短くすることができる。

図１１は、作動制御手段６０が１つの作動装置（制御コントローラ）を有する場合における別の作動パターン３を示す表である。図１１において、作動制御手段６０は、各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ毎に第１熱媒体流路切替装置２２、第２熱媒体流路切替装置２３、熱媒体流量調整装置２５を順次開放していく。具体的には、作動制御手段６０は、利用側熱交換器２６ａの第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａを動作させ、次に利用側熱交換器２６ｂの第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｂを作動させる。その後、作動制御手段６０は、利用側熱交換器２６ｃの第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｃを動作させ、最後に利用側熱交換器２６ｄの第１熱媒体流路切替装置２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ｄの順を動作させる。そして、作動制御手段６０は、室内機２ａの３つのバルブが完全に開く作動開始から１５秒の時点でポンプ２１ａ、２１ｂを駆動させる。

この場合であっても、複数の利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄのうち、いずれか１つの利用側熱交換器２６ａに接続された第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａがすべて開放したときにポンプ２１を作動させることにより、熱媒体の圧力が上昇するのを防止して、熱媒体循環回路Ｂの損傷を防ぐことができる。なお、圧縮機１０の起動タイミングは、ポンプ２１ａ、２１ｂの駆動開始タイミングに合わせる必要はない。さらに、最初に熱媒体の流通が可能になった利用側熱交換器２６ａが出現した早い段階でポンプ２１ａ、２１ｂの駆動を開始することができる。

図１２は、作動制御手段６０が２つの作動装置（制御コントローラ）を有する場合における作動パターン４を示す表である。図１２において、作動制御手段６０は、各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの順に第１熱媒体流路切替装置２２、第２熱媒体流路切替装置２３、熱媒体流量調整装置２５を分担して開放していく。具体的には、作動制御手段６０は第１熱媒体流路切替装置２２ａと第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａと第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第２熱媒体流路切替装置２３ｂと熱媒体流量調整装置２５ｂ、第１熱媒体流路切替装置２２ｃと第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｃと第１熱媒体流路切替装置２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ｄと熱媒体流量調整装置２５ｄを２つの作動装置により同時に駆動させる。このとき、利用側熱交換器２６ａに熱媒体の流通が可能になる１０秒の時点でポンプ２１ａ、２１ｂを駆動させる。

この場合であっても、複数の利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄのうち、いずれか１つの利用側熱交換器２６ａに接続された第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａがすべて開放したときにポンプ２１を作動させることにより、熱媒体の圧力が上昇するのを防止して、熱媒体循環回路Ｂの損傷を防ぐことができる。なお、圧縮機１０の起動タイミングは、ポンプ２１ａ、２１ｂの駆動開始タイミングに合わせる必要はない。さらに、２つの作動装置により各装置２２、２３、２５のうち２つの装置が同時に動作するため、時間の短縮化を図ることができる。

図１３は、作動制御手段６０が３つの作動装置（制御コントローラ）を有する場合における作動パターン５を示す表である。図１３において、作動制御手段６０は、３つの作動装置がそれぞれ第１熱媒体流路切替装置２２、第２熱媒体流路切替装置２３、熱媒体流量調整装置２５を分担し各利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄの順に開放していく。したがって、利用側熱交換器２６ａの第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａが同時に開放された後、第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｂが同時に開放される。その後、第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、第１熱媒体流路切替装置２３ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｃが同時に開放され、第１熱媒体流路切替装置２２ｄ、第２熱媒体流路切替装置２３ｄ、熱媒体流量調整装置２５ｄが同時に開放される。この場合、利用側熱交換器２６ａに熱媒体の流通が可能になるのは５秒の時点でポンプ２１ａ、２１ｂを駆動させる。

この場合であっても、複数の利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄのうち、１つの利用側熱交換器２６ａに接続された第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａがすべて開放したときにポンプ２１を作動させることにより、熱媒体の圧力が上昇するのを防止して、熱媒体循環回路Ｂの損傷を防ぐことができる。なお、圧縮機１０の起動タイミングは、ポンプ２１の駆動開始タイミングに合わせる必要はない。さらに、３つの作動装置により各装置２２、２３、２５がそれぞれ同時に動作するため、時間の短縮化を図ることができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば、上記作動パターン１〜作動パターン５において、１つの利用側熱交換器２６ａの第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、熱媒体流量調整装置２５ａがすべて弁動作完了するまではポンプ２１ａ、２１ｂの動作を停止させる場合について例示しているが、上記開放が完了した際に通常運転時のポンプ容量で駆動するものであればよい。すなわち、完全に停止させずに駆動容量を抑制した予備運転を行うようにしてもよい。また、ポンプ２１の駆動開始タイミングを１分岐目動作完了時に限らず、ポンプ２１の容量に応じて変化させればよい。

また、空気調和装置１００が１台の室外機を有する場合について例示しているが、複数台有するものであってもよい。

１ 室外機、２、２ａ〜２ｄ 室内機、３ 熱媒体変換機、４ 冷媒配管、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〜１３ｄ 逆止弁、１５、１５ａ、１５ｂ 熱媒体間熱交換器、１６、１６ａ、１６ｂ 絞り装置、１７、１７ａ、１７ｂ 開閉装置、１８、１８ａ、１８ｂ 第２冷媒流路切替装置、１９ アキュムレーター、２１、２１ａ、２１ｂ ポンプ、２２、２２ａ〜２２ｄ 第１熱媒体流路切替装置、２３、２３ａ〜２３ｄ 第２熱媒体流路切替装置、２５、２５ａ〜２５ｄ 熱媒体流量調整装置、２６、２６ａ〜２６ｄ 利用側熱交換器、３１、３１ａ、３１ｂ 温度センサー、３４、３４ａ〜３４ｄ 温度センサー、３５、３５ａ〜３５ｄ 温度センサー、３６、３７、３８ 圧力センサー、３９ 吸込空気温度検知装置、５０ 温度センサー、５１ 室外機制御装置、５２ 熱媒体変換機制御装置、６０ 作動制御手段、１００ 空気調和装置、Ａ 冷媒循環回路、Ｂ 熱媒体循環回路。

Claims (8)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器、複数の絞り装置、複数の熱媒体間熱交換器の冷媒側流路、循環経路を切り替える複数の冷媒流路切替装置を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、
   ポンプ、複数の利用側熱交換器、複数の熱媒体流路切替装置、複数の熱媒体流量調整装置、前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、
   １つの前記利用側熱交換器に接続された前記熱媒体流路切替装置及び前記熱媒体流量調整装置の開放動作を行った後に、他の前記利用側熱交換器の前記熱媒体流量調整装置の開放動作を行うように制御する作動制御手段と
   を備え、
   前記作動制御手段は、１つの前記利用側熱交換器に接続された前記熱媒体流路切替装置及び前記熱媒体流量調整装置の作動開始よりも前記ポンプの駆動開始時期が遅くなるように前記ポンプを制御する機能を有することを特徴とする空気調和装置。
2. 前記作動制御手段は、１つの前記利用側熱交換器に接続された前記熱媒体流路切替装置及び前記熱媒体流量調整装置の双方が開放状態になったときに前記ポンプの駆動を開始することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記作動制御手段は、前記ポンプの駆動開始前において通常運転時のポンプ容量よりも小さいポンプ容量で前記ポンプを準備運転させるとともに、前記ポンプの駆動開始時期の経過後に前記通常運転時のポンプ容量で前記ポンプを駆動するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記作動制御手段は、運転が行われる前記利用側熱交換器に接続された前記熱媒体流路切替装置の開放動作を順次行った後に、運転が行われる前記利用側熱交換器に接続された前記熱媒体流量調整装置の開放動作を順次行うように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記作動制御手段は、運転が行われる前記利用側熱交換器毎に前記熱媒体流路切替装置及び前記熱媒体流量調整装置の開放動作を順次行うように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記作動制御手段は、前記複数の熱媒体流路切替装置及び前記複数の熱媒体流量調整装置の開放動作を１つずつ順次行う作動装置を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 前記作動制御手段は、前記複数の熱媒体流路切替装置の開放動作を順次行う作動装置と、前記複数の熱媒体流量調整装置の開放動作を順次行う別の作動装置とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
8. 前記作動制御手段は、前記熱媒体流路切替装置及び前記熱媒体流量調整装置の開放動作を並列に行う２つの作動装置を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空気調和装置。

Images