JP6388559B2 - 空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例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。
従来から、ビル用マルチエアコン等の空気調和装置においては、例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、空調対象空間の冷房を行う際には、冷媒の吸熱作用により空調空気が冷却され、空調対象空間の暖房を行う際には、冷媒の放熱作用により空調空気が加熱される。このような空気調和装置には、冷媒として、例えばＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒が多く用いられている。また、二酸化炭素（ＣＯ２）等の自然冷媒が用いられる空気調和装置も提案されている。
特許文献１には、「冷水あるいは温水を冷凍サイクルで作りその水を各室内に送り空気調和を行ういわゆるチラー式の空気調和機」が記載されている。この空気調和装置の冷媒回路には、圧縮機、四方弁、室外熱交換器、減圧装置及び水熱交換器が接続されている。水回路には、水熱交換器、室内熱交換器、開閉弁及びポンプが接続されている。水熱交換器では、冷媒回路を流れる冷媒と水回路を流れる水との熱交換が行われる。
特開２００５−１４０４４４号公報
従来のビル用マルチエアコン等の空気調和装置では、室外機と室内機との間で冷媒を循環させているため、室外機と室内機との間には配管径の大きい冷媒配管が必要であった。また、ビルの屋上などに室外機を設置した場合には、冷媒配管の配管長が数百メートルにもなるため、多量の冷媒を充填する必要があるという課題があった。
一方、特許文献１に記載のチラー式の空気調和機では、冷媒を室外機内で循環させることができるため、冷媒充填量を少なくできる可能性がある。しかしながら、特許文献１に記載の空気調和機では、四方弁での流路の切換えにより冷房運転又は暖房運転のいずれか一方のみが実行される。このため、室内の多様な空調負荷に対応した冷暖房混在運転を行うことができないという課題があった。
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、冷媒の充填量を低減できるとともに冷暖房混在運転を行う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。
本発明に係る空気調和装置は、液状熱媒体を循環させる熱媒体回路と、運転中に二相変化する冷媒、又は運転中に超臨界状態となる冷媒を循環させる複数の冷媒回路と、を備え、前記複数の冷媒回路のそれぞれには、圧縮機と、冷媒と液状熱媒体との熱交換を行う冷媒熱交換器と、絞り装置と、室内熱交換器と、が接続されており、前記複数の冷媒回路のそれぞれは、前記室内熱交換器が蒸発器として動作する冷房運転と、前記室内熱交換器が放熱器として動作する暖房運転と、を行うことが可能であり、前記熱媒体回路には、ポンプと、室外熱交換器と、複数の前記冷媒熱交換器と、第１のヘッダータンクと、第２のヘッダータンクと、第３のヘッダータンクと、熱媒体流路切換装置と、が接続されており、前記室外熱交換器は、室外機に収容されており、複数の前記冷媒熱交換器、前記第１のヘッダータンク、前記第２のヘッダータンク、前記第３のヘッダータンク及び前記熱媒体流路切換装置は、中継機に収容されており、前記室内熱交換器は、複数の室内機のそれぞれに収容されており、前記第１のヘッダータンクは、前記室外機から前記中継機に液状熱媒体を供給する第１の熱媒体配管に接続されるとともに、前記冷媒熱交換器のそれぞれの熱媒体流路の一端部に前記熱媒体流路切換装置を介して接続されており、前記第２のヘッダータンクは、前記冷媒熱交換器のそれぞれの熱媒体流路の他端部に接続されており、前記第３のヘッダータンクは、前記中継機から前記室外機に液状熱媒体を戻す第２の熱媒体配管に接続されるとともに、前記冷媒熱交換器のそれぞれの熱媒体流路の一端部に前記熱媒体流路切換装置を介して接続されており、前記熱媒体流路切換装置は、冷房運転を行う冷媒回路と暖房運転を行う冷媒回路とが混在する運転モードにおいて、冷房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器の熱媒体流路と前記第１のヘッダータンクとが連通し、暖房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器の熱媒体流路と前記第３のヘッダータンクとが連通するように切り換えられるものである。
本発明によれば、冷媒の充填量を低減できるとともに冷暖房混在運転を行うことができる。
本発明の実施の形態１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１に係る空気調和装置の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１に係る空気調和装置の全冷房運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全暖房運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷暖房混在運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の第１変形例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の第２変形例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の第３変形例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の第４変形例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の第５変形例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の第６変形例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の第７変形例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の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２に係る空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の暖房主体運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含む以下の図面では、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、図１を含む以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る空気調和装置について説明する。図１は、本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、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、及び熱媒体回路４００を有している。この空気調和装置では、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ、及び熱媒体回路４００を利用することで、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれが冷房運転又は暖房運転を互いに独立して選択できるようになっている。
冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃは、それぞれ室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃと中継機３００との間で冷媒を循環させる回路である。熱媒体回路４００は、中継機３００と室外機１００との間で熱媒体を循環させる回路である。各冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ及び熱媒体回路４００については後段で詳細に説明する。
図１において、本実施の形態に係る空気調和装置は、１台の室外機１００と、複数台の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃと、室外機１００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃとの間に介在する中継機３００と、を有している。中継機３００は、冷媒の作用で熱媒体から吸熱して熱媒体を冷却し、又は熱媒体に放熱して熱媒体を加熱する。室外機１００は、建物６００の室外空間に放熱又は吸熱して熱媒体を冷却又は加熱する。室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは、中継機３００から搬送された冷媒の作用で室内空間の空調負荷をまかなう。
室外機１００と中継機３００とは、熱媒体を導通する熱媒体配管４０１、４０２で接続されている。熱媒体配管４０１、４０２は、熱媒体回路４００の一部を構成するものである。中継機３００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれとは、冷媒を導通する冷媒配管で接続されている。具体的には、中継機３００と室内機２００Ａとは、冷媒回路５００Ａの一部を構成する冷媒配管５０１Ａ、５０２Ａで接続されている。中継機３００と室内機２００Ｂとは、冷媒回路５００Ｂの一部を構成する冷媒配管５０１Ｂ、５０２Ｂで接続されている。中継機３００と室内機２００Ｃとは、冷媒回路５００Ｃの一部を構成する冷媒配管５０１Ｃ、５０２Ｃで接続されている。室外機１００で生成された冷熱又は温熱は、中継機３００を介して室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃに供給されるようになっている。冷媒としては、運転中に二相変化をするもの、又は運転中に超臨界状態となるものが用いられている。また、熱媒体としては、例えば、運転中に二相変化をせず超臨界状態にもならない水又は不凍液等の液状熱媒体が用いられている。
室外機１００は、例えば室外（図１に示す例では、建物６００の屋上）に設置されている。室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは、例えば建物６００内の室内に設置されている。
中継機３００は、室外機１００及び室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃから離れた位置に設置可能であり、熱媒体配管４０１、４０２及び冷媒配管５０１Ａ、５０２Ａ、５０１Ｂ、５０２Ｂ、５０１Ｃ、５０２Ｃ等の配管経路において、室外機１００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃとの間となる位置に配置されている。中継機３００は、１つの筐体で構成されていてもよいし、複数の筐体で構成されていてもよい。中継機３００が複数の筐体で構成されている場合、その筐体間は、冷媒が流れる２本、３本又は４本の冷媒配管で接続されていてもよいし、熱媒体が流れる２本、３本又は４本の熱媒体配管で接続されていてもよい。中継機３００が複数の筐体で構成されている場合、それぞれの筐体は互いに近接した位置に設置されてもよいし、離れた位置に設置されてもよい。
図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置においては、室外機１００と中継機３００とが２本の熱媒体配管４０１、４０２を用いて接続されており、中継機３００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃとがそれぞれ２本の冷媒配管５０１Ａ、５０２Ａ、５０１Ｂ、５０２Ｂ、５０１Ｃ、５０２Ｃを用いて接続されている。このように、本実施の形態に係る空気調和装置では、それぞれ２本の配管（２本の冷媒配管又は２本の熱媒体配管）を用いて各ユニット（室外機１００、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ及び中継機３００）が接続されるため、施工が容易であり工事性がよい。
なお、図１においては、中継機３００が、建物６００の内部ではあるが室内空間とは別の空間である天井裏等の空間に設置されている状態を例示している。中継機３００は、その他、エレベーター等がある共用空間や機械室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２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃが天井カセット型であり、本体が天井裏にあり、吹出口が室内空間に露出している場合を例示しているが、これに限定するものではない。室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは、壁掛型のように、本体が室内空間に設置されているものであってもよいし、天井埋込型や天井吊下型等のように、室内空間にダクト等を介して空気を吹き出せるようになっているものであってもよい。室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは、室内空間に暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出し、室内空間の空調負荷をまかなえるようなものであれば、どんな種類のものでもよい。
図１においては、室外機１００が室外空間に設置されている場合を例示しているが、これに限定するものではない。例えば、室外機１００は、換気口付きの機械室等の囲まれた空間に設置されていてもよい。また、排気ダクトで廃熱を建物の外に排気することができるのであれば、室外機１００を建物の内部に設置することもできる。また、他の熱媒体と熱交換する熱交換装置を用いる場合にも、室外機１００を建物の内部に設置することができる。
また、中継機３００は、室外機１００から離れた位置に設置することが可能な構成となっているが、建物６００の外に設置することもでき、室外機１００の近傍に設置することもできる。さらに、室外機１００、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ及び中継機３００の接続台数は、図１に示す台数に限定するものではない。室外機１００、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ及び中継機３００の接続台数は、例えば、空気調和装置が設置される建物６００に応じて決定すればよい。
図２は、本実施の形態に係る空気調和装置の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、空気調和装置のより詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１００と中継機３００とは、熱媒体回路４００の熱媒体配管４０１、４０２により、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃを経由せずに接続されている。中継機３００と室内機２００Ａとは、冷媒回路５００Ａの冷媒配管５０１Ａ、５０２Ａにより、室外機１００及び室内機２００Ｂ、２００Ｃを経由せずに接続されている。中継機３００と室内機２００Ｂとは、冷媒回路５００Ｂの冷媒配管５０１Ｂ、５０２Ｂにより、室外機１００及び室内機２００Ａ、２００Ｃを経由せずに接続されている。中継機３００と室内機２００Ｃとは、冷媒回路５００Ｃの冷媒配管５０１Ｃ、５０２Ｃにより、室外機１００及び室内機２００Ａ、２００Ｂを経由せずに接続されている。冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃには、それぞれ圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃ、冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃの冷媒流路、絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃ、及び室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃが環状に接続されている。
［室外機］
室外機１００には、熱媒体回路４００に熱媒体を循環させるためのポンプ１０１（熱媒体送出装置）が設けられている。なお、ポンプ１０１は、例えば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。
また、室外機１００には、熱媒体と室外空気との熱交換を行う室外熱交換器１０２と、室外熱交換器１０２に室外空気を送風する送風機１０３と、が設けられている。熱媒体を導通する熱媒体配管は、室外熱交換器１０２の入口１０２ａ及び出口１０２ｂに接続されている。室外熱交換器１０２の入口１０２ａに接続されている熱媒体配管は、熱媒体配管４０２を介して中継機３００と接続されている。室外熱交換器１０２の出口１０２ｂに接続されている熱媒体配管は、ポンプ１０１及び熱媒体配管４０１を介して、中継機３００と接続されている。
［室内機］
室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃには、それぞれ室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃと、絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃと、送風機２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃと、が搭載されている。室内機２００Ａの室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃは、冷媒配管によって、中継機３００の冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃと冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃとに接続されている。室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃは、送風機２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃからそれぞれ供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間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。絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃは、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものである。なお、絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃは、開度が可変に制御可能なもの、例えば電子式膨張弁等で構成するとよい。図２では、３台の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃが１台の中継機３００に接続されている構成を例示している。また、図２では、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれに１つの室内熱交換器が設けられた構成を例示している。なお、図１と同様に、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃの接続台数は、図２に示す台数に限定するものではない。
［中継機］
中継機３００には、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃと、冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃと、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃとが、冷媒配管で接続されて搭載されている。圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃ、冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ、及び冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃは、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃに収容された室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃ及び絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃ等と共に、中継機３００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃとの間で冷媒を循環させる冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃをそれぞれ構成している。
圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃは、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃは、例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。
冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃは、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれにおける冷媒の流れ方向を冷房運転モード又は暖房運転モードで切り換えるものである。冷房運転モードでは、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃが凝縮器（放熱器の一例）として動作し、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃが蒸発器として動作する。これにより、冷媒は、室内空気の熱を吸熱するとともに、吸熱した熱を熱媒体に放熱する。暖房運転モードでは、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃが蒸発器として動作し、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃが凝縮器（放熱器の一例）として動作する。これにより、冷媒は、熱媒体の熱を吸熱するとともに、吸熱した熱を室内空気に放熱する。冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃとしては、例えば四方弁等が用いられる。
冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃは、凝縮器又は蒸発器として動作する熱交換器（例えば、水−冷媒熱交換器）である。冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃは、冷媒を流通させる冷媒流路と熱媒体を流通させる熱媒体流路とを備えており、冷媒と熱媒体との熱交換を行うことにより冷媒の冷熱又は温熱を熱媒体に伝達させるものである。冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃは、冷媒の流れにおいてそれぞれ冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃと室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃとの間に設けられており、熱媒体の冷却又は加熱に供するものである。
また、中継機３００には、分岐部３０１（第１のヘッダータンクの一例）、混合分岐部３０２（第２のヘッダータンクの一例）、合流部３０３（第３のヘッダータンクの一例）、熱媒体バイパス配管３０４、二方弁３０５及び熱媒体流路切換装置３１０が収容されている。これらの分岐部３０１、混合分岐部３０２、合流部３０３、熱媒体バイパス配管３０４、二方弁３０５及び熱媒体流路切換装置３１０は、室外機１００に収容されたポンプ１０１及び室外熱交換器１０２等と共に、中継機３００と室外機１００との間で熱媒体を循環させる熱媒体回路４００を構成している。
分岐部３０１は、熱媒体を室外機１００から中継機３００に供給する熱媒体配管４０１に接続されるヘッダータンクである。分岐部３０１は、熱媒体流路切換装置３１０を介して、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路の一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１に接続されている。分岐部３０１は、後述する全冷房運転モード及び全暖房運転モードにおいて、室外機１００から供給された熱媒体を、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路に分配するものである。また、分岐部３０１は、後述する冷暖房混在運転モードにおいて、室外機１００から供給された熱媒体を、冷房運転を行う冷媒回路の冷媒熱交換器に分配するものである。
混合分岐部３０２は、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路の他端部５１３Ａ２、５１３Ｂ２、５１３Ｃ２に接続されるヘッダータンクである。混合分岐部３０２は、熱媒体バイパス配管３０４を介して合流部３０３にも接続されている。混合分岐部３０２は、全冷房運転モード及び全暖房運転モードにおいて、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃから流出した熱媒体を混合し、熱媒体バイパス配管３０４を介して合流部３０３に送るものである。また、混合分岐部３０２は、冷暖房混在運転モードにおいて、冷房運転を行う冷媒回路の冷媒熱交換器から流出した熱媒体を混合し、暖房運転を行う冷媒回路の冷媒熱交換器に分配するものである。
合流部３０３は、熱媒体を中継機３００から室外機１００に戻す熱媒体配管４０２に接続されるヘッダータンクである。合流部３０３は、熱媒体流路切換装置３１０を介して、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路の一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１に接続されている。合流部３０３は、全冷房運転モード及び全暖房運転モードにおいて、混合分岐部３０２から送られた熱媒体を室外機１００に戻すものである。また、合流部３０３は、冷暖房混在運転モードにおいて、暖房運転を行う冷媒回路の冷媒熱交換器から流出した熱媒体を合流させて、室外機１００に戻すものである。
熱媒体バイパス配管３０４は、混合分岐部３０２と合流部３０３とを接続するものである。熱媒体バイパス配管３０４には、二方弁３０５が設けられている。二方弁３０５は、後述する制御装置３５０の制御により、熱媒体バイパス配管３０４内の流路を開閉するものである。
熱媒体流路切換装置３１０は、制御装置３５０の制御により、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路が分岐部３０１又は合流部３０３のいずれと連通するかを切り換えるものである。本例の熱媒体流路切換装置３１０は、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃの設置台数に応じた個数（本例では、３つ）の三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃ等を備えている。三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃはそれぞれ、第１ポート３１１Ａ１、３１１Ｂ１、３１１Ｃ１と、第２ポート３１１Ａ２、３１１Ｂ２、３１１Ｃ２と、弁体の動作によって第１ポート又は第２ポートのいずれかと連通する第３ポート３１１Ａ３、３１１Ｂ３、３１１Ｃ３と、を有している。
三方切換弁３１１Ａの第１ポート３１１Ａ１は分岐部３０１に接続されており、第２ポート３１１Ａ２は合流部３０３に接続されており、第３ポート３１１Ａ３は冷媒熱交換器５１３Ａの一端部５１３Ａ１に接続されている。これにより、冷媒熱交換器５１３Ａの一端部５１３Ａ１は、分岐部３０１又は合流部３０３のいずれかと連通するようになっている。
三方切換弁３１１Ｂの第１ポート３１１Ｂ１は分岐部３０１に接続されており、第２ポート３１１Ｂ２は合流部３０３に接続されており、第３ポート３１１Ｂ３は冷媒熱交換器５１３Ｂの一端部５１３Ｂ１に接続されている。これにより、冷媒熱交換器５１３Ｂの一端部５１３Ｂ１は、分岐部３０１又は合流部３０３のいずれかと連通するようになっている。
三方切換弁３１１Ｃの第１ポート３１１Ｃ１は分岐部３０１に接続されており、第２ポート３１１Ｃ２は合流部３０３に接続されており、第３ポート３１１Ｃ３は冷媒熱交換器５１３Ｃの一端部５１３Ｃ１に接続されている。これにより、冷媒熱交換器５１３Ｃの一端部５１３Ｃ１は、分岐部３０１又は合流部３０３のいずれかと連通するようになっている。
中継機３００には、制御装置３５０が設けられている。制御装置３５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポート等を備えたマイクロコンピュータを有している。制御装置３５０は、室外機１００及び各室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃにそれぞれ設けられた制御装置（図示せず）との間で通信できるようになっている。
なお、本例では、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃのそれぞれと、分岐部３０１、混合分岐部３０２及び合流部３０３と、が別体に設けられているが、これらは必ずしも別体である必要はない。熱媒体流路切換装置３１０は、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃの一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１に接続される熱媒体の流路を、それぞれ独立して分岐部３０１又は合流部３０３のいずれかに切り換える機能を有していればよい。したがって、熱媒体流路切換装置３１０（例えば、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃ）は、分岐部３０１、混合分岐部３０２又は合流部３０３のいずれか、又はこれらの全てと一体に形成されていてもよい。
次に、本実施の形態の空気調和装置で実行される各運転モードについて説明する。本実施の形態の空気調和装置は、各室内機からの指示に基づいて、各室内機で独立して冷房運転又は暖房運転を行うことが可能になっている。つまり、空気調和装置は、室内機の全部で同一運転を行うことができるとともに、室内機のそれぞれで異なる運転を行うこともできるようになっている。
本実施の形態の空気調和装置で実行される運転モードには、駆動している室内機の全てが冷房運転を行う全冷房運転モードと、駆動している室内機の全てが暖房運転を行う全暖房運転モードと、冷房運転と暖房運転とが混在する冷暖房混在運転モードと、が含まれる。以下、各運転モードについて、冷媒及び熱媒体の流れと共に説明する。
［全冷房運転モード］
図３は、本実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。図３では、冷媒及び熱媒体が流れる配管を太線で示している。また、図３では、冷媒の流れ方向を破線矢印で示しており、熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。
図３に示す全冷房運転モードの場合、室外機１００では、室外機１００の制御装置の制御によりポンプ１０１が駆動する。これにより、熱媒体が熱媒体回路４００を循環する。中継機３００では、制御装置３５０の制御により、室外機１００から中継機３００に送られた熱媒体が冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃに分配されるように、熱媒体流路切換装置３１０が切り換えられる。すなわち、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃは、第１ポート３１１Ａ１、３１１Ｂ１、３１１Ｃ１と第３ポート３１１Ａ３、３１１Ｂ３、３１１Ｃ３とがそれぞれ連通するように切り換えられる。また、制御装置３５０の制御により、二方弁３０５が全開となる。これにより、混合分岐部３０２と合流部３０３とが熱媒体バイパス配管３０４を介して連通する。さらに、中継機３００では、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃから吐出された冷媒がそれぞれ冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃに流入するように冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃが切り換えられる。
まず、熱媒体回路４００における熱媒体の流れについて説明する。ポンプ１０１で加圧されて流出した熱媒体は、室外機１００から流出し、熱媒体配管４０１を通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入した熱媒体は、中継機３００内の分岐部３０１で分岐され、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃを介して冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃに供給される。冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃに供給される熱媒体は、一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１側から冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃの熱媒体流路にそれぞれ流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃで冷媒との熱交換によって加熱され、他端部５１３Ａ２、５１３Ｂ２、５１３Ｃ２側から流出する。冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃから流出した熱媒体は、混合分岐部３０２で混合され、熱媒体バイパス配管３０４及び合流部３０３を通って中継機３００から流出する。中継機３００から流出した熱媒体は、熱媒体配管４０２を通って室外機１００に戻る。室外機１００に戻った熱媒体は、室外熱交換器１０２に流入し、送風機１０３によって供給される室外空気との熱交換により冷却されて、再びポンプ１０１に流入する。
次に、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃにおける冷媒の流れについて説明する。全冷房運転モードでは、駆動している冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃの全てで冷房運転が行われる。以下の説明では冷媒回路５００Ａを例に挙げるが、冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃにおいても同様に冷媒が流れる。
中継機３００内の圧縮機５１１Ａで圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ａを経由して冷媒熱交換器５１３Ａの冷媒流路に流入する。冷房運転時には、冷媒熱交換器５１３Ａは凝縮器として動作する。すなわち、冷媒熱交換器５１３Ａの冷媒流路を流通する冷媒は、熱媒体への放熱によって凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。冷媒熱交換器５１３Ａから流出した液冷媒は、中継機３００から流出し、冷媒配管５０２Ａを通って室内機２００Ａに流入する。室内機２００Ａに流入した液冷媒は、絞り装置５１４Ａで膨張させられて低温低圧の二相冷媒となる。絞り装置５１４Ａから流出した二相冷媒は、室内熱交換器５１５Ａに流入する。冷房運転時には、室内熱交換器５１５Ａは蒸発器として動作する。すなわち、室内熱交換器５１５Ａに流入した二相冷媒は、送風機２０１Ａによって供給される室内空気から吸熱して蒸発ガス化し、低温低圧のガス冷媒となる。一方、室内熱交換器５１５Ａを通過した室内空気は、冷媒の吸熱作用によって冷却されて冷風となる。
室内熱交換器５１５Ａから流出したガス冷媒は、室内機２００Ａから流出し、冷媒配管５０１Ａを通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入したガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ａを通り、圧縮機５１１Ａに再び吸入される。
［全暖房運転モード］
図４は、本実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。図４では、冷媒及び熱媒体が流れる配管を太線で示している。また、図４では、冷媒の流れ方向を破線矢印で示しており、熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。
図４に示す全暖房運転モードの場合、室外機１００では、室外機１００の制御装置の制御によりポンプ１０１が駆動する。これにより、熱媒体が熱媒体回路４００を循環する。中継機３００では、制御装置３５０の制御により、室外機１００から中継機３００に送られた熱媒体が冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃに分配されるように、熱媒体流路切換装置３１０が切り換えられる。すなわち、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃは、第１ポート３１１Ａ１、３１１Ｂ１、３１１Ｃ１と第３ポート３１１Ａ３、３１１Ｂ３、３１１Ｃ３とがそれぞれ連通するように切り換えられる。また、制御装置３５０の制御により、二方弁３０５が全開となる。これにより、混合分岐部３０２と合流部３０３とが熱媒体バイパス配管３０４を介して連通する。さらに、中継機３００では、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃから吐出された冷媒がそれぞれ室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃに流入するように冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃが切り換えられる。
まず、熱媒体回路４００における熱媒体の流れについて説明する。ポンプ１０１で加圧されて流出した熱媒体は、室外機１００から流出し、熱媒体配管４０１を通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入した熱媒体は、中継機３００内の分岐部３０１で分岐され、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃを介して冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃに供給される。冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃに供給される熱媒体は、一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１側から冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃの熱媒体流路にそれぞれ流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃで冷媒との熱交換によって冷却され、他端部５１３Ａ２、５１３Ｂ２、５１３Ｃ２側から流出する。冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃから流出した熱媒体は、混合分岐部３０２で混合され、熱媒体バイパス配管３０４及び合流部３０３を通って中継機３００から流出する。中継機３００から流出した熱媒体は、熱媒体配管４０２を通って室外機１００に戻る。室外機１００に戻った熱媒体は、室外熱交換器１０２に流入し、送風機１０３によって供給される室外空気との熱交換により加熱されて、再びポンプ１０１に流入する。
次に、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃにおける冷媒の流れについて説明する。全暖房運転モードでは、駆動している冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃの全てで暖房運転が行われる。以下の説明では冷媒回路５００Ａを例に挙げるが、冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃにおいても同様に冷媒が流れる。
中継機３００内の圧縮機５１１Ａで圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ａを経由して中継機３００から流出し、冷媒配管５０１Ａを通って室内機２００Ａに流入する。室内機２００Ａに流入したガス冷媒は、室内熱交換器５１５Ａに流入する。暖房運転時には、室内熱交換器５１５Ａは凝縮器として動作する。すなわち、室内熱交換器５１５Ａに流入したガス冷媒は、送風機２０１Ａによって供給される室内空気に放熱して凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。一方、室内熱交換器５１５Ａを通過した室内空気は、冷媒の放熱作用によって加熱されて温風となる。
室内熱交換器５１５Ａから流出した液冷媒は、絞り装置５１４Ａで膨張させられて低温低圧の二相冷媒となる。絞り装置５１４Ａから流出した二相冷媒は、室内機２００Ａから流出し、冷媒配管５０２Ａを通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入した二相冷媒は、冷媒熱交換器５１３Ａの冷媒流路に流入する。暖房運転時には、冷媒熱交換器５１３Ａは蒸発器として動作する。すなわち、冷媒熱交換器５１３Ａの冷媒流路を流通する冷媒は、熱媒体からの吸熱によって蒸発ガス化し、低温低圧のガス冷媒となる。冷媒熱交換器５１３Ａから流出したガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ａを通り、圧縮機５１１Ａに再び吸入される。
［冷暖房混在運転モード］
図５は、本実施の形態に係る空気調和装置の冷暖房混在運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。図５では、室内熱交換器５１５Ａで冷熱負荷が発生し、室内熱交換器５１５Ｂ、５１５Ｃで温熱負荷が発生している場合を示している。すなわち、冷媒回路５００Ａでは冷房運転が行われ、冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃでは暖房運転が行われる。図５では、冷媒及び熱媒体が流れる配管を太線で示している。また、図５では、冷媒の流れ方向を破線矢印で示しており、熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。
図５に示す冷暖房混在運転モードの場合、室外機１００では、室外機１００の制御装置の制御によりポンプ１０１が駆動する。これにより、熱媒体が熱媒体回路４００を循環する。中継機３００では、制御装置３５０の制御により、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃが切り換えられる。冷暖房混在運転モードでは、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａに対応する三方切換弁３１１Ａと、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃに対応する三方切換弁３１１Ｂ、３１１Ｃとが、互いに異なる状態に設定される。すなわち、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａに対応する三方切換弁３１１Ａは、全冷房運転モード及び全暖房運転モードと同様に、第１ポート３１１Ａ１と第３ポート３１１Ａ３とが連通する状態に設定される。一方、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃに対応する三方切換弁３１１Ｂ、３１１Ｃは、それぞれ第２ポート３１１Ｂ２、３１１Ｃ２と第３ポート３１１Ｂ３、３１１Ｃ３とが連通する状態に設定される。また、制御装置３５０の制御により、二方弁３０５が全閉となる。これにより、室外機１００から中継機３００に送られた熱媒体は、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａの冷媒熱交換器５１３Ａに供給される。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃの冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃには、冷媒熱交換器５１３Ａから流出した熱媒体が混合分岐部３０２を介して供給される。
さらに、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａの冷媒流路切換装置５１２Ａは、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ａから吐出された冷媒が冷媒熱交換器５１３Ａに流入するように切り換えられる。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃの冷媒流路切換装置５１２Ｂ、５１２Ｃは、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ｂ、５１１Ｃから吐出された冷媒が室内熱交換器５１５Ｂ、５１５Ｃに流入するように切り換えられる。
まず、熱媒体回路４００における熱媒体の流れについて説明する。ポンプ１０１で加圧されて流出した熱媒体は、室外機１００から流出し、熱媒体配管４０１を通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入した熱媒体は、中継機３００内の分岐部３０１及び三方切換弁３１１Ａを介して、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａの冷媒熱交換器５１３Ａに供給される。冷媒熱交換器５１３Ａに供給される熱媒体は、一端部５１３Ａ１側から冷媒熱交換器５１３Ａの熱媒体流路に流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ａで冷媒との熱交換によって加熱され、他端部５１３Ａ２側から流出して混合分岐部３０２に流入する。混合分岐部３０２に流入した熱媒体は、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃの冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃに分岐して供給される。冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃに供給される熱媒体は、他端部５１３Ｂ２、５１３Ｃ２側から冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃの熱媒体流路に流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃで冷媒との熱交換によって冷却され、一端部５１３Ｂ１、５１３Ｃ１側から流出する。冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃから流出した熱媒体は、三方切換弁３１１Ｂ、３１１Ｃを通って合流部３０３で合流し、中継機３００から流出する。中継機３００から流出した熱媒体は、熱媒体配管４０２を通って室外機１００に戻る。室外機１００に戻った熱媒体は、室外熱交換器１０２に流入し、送風機１０３によって供給される室外空気との熱交換により温熱又は冷熱の授受を行って、再びポンプ１０１に流入する。
次に、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａにおける冷媒の流れについて説明する。中継機３００内の圧縮機５１１Ａで圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ａを経由して冷媒熱交換器５１３Ａの冷媒流路に流入する。冷房運転時には、冷媒熱交換器５１３Ａは凝縮器として動作する。すなわち、冷媒熱交換器５１３Ａの冷媒流路を流通する冷媒は、熱媒体への放熱によって凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。冷媒熱交換器５１３Ａから流出した液冷媒は、中継機３００から流出し、冷媒配管５０２Ａを通って室内機２００Ａに流入する。室内機２００Ａに流入した液冷媒は、絞り装置５１４Ａで膨張させられて低温低圧の二相冷媒となる。絞り装置５１４Ａから流出した二相冷媒は、室内熱交換器５１５Ａに流入する。冷房運転時には、室内熱交換器５１５Ａは蒸発器として動作する。すなわち、室内熱交換器５１５Ａに流入した二相冷媒は、送風機２０１Ａによって供給される室内空気から吸熱して蒸発ガス化し、低温低圧のガス冷媒となる。一方、室内熱交換器５１５Ａを通過した室内空気は、冷媒の吸熱作用によって冷却されて冷風となる。
室内熱交換器５１５Ａから流出したガス冷媒は、室内機２００Ａから流出し、冷媒配管５０１Ａを通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入したガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ａを通り、圧縮機５１１Ａに再び吸入される。
次に、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃにおける冷媒の流れについて説明する。以下の説明では冷媒回路５００Ｂを例に挙げるが、冷媒回路５００Ｃにおいても同様に冷媒が流れる。
中継機３００内の圧縮機５１１Ｂで圧縮された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ｂを経由して中継機３００から流出し、冷媒配管５０１Ｂを通って室内機２００Ｂに流入する。室内機２００Ｂに流入したガス冷媒は、室内熱交換器５１５Ｂに流入する。暖房運転時には、室内熱交換器５１５Ｂは凝縮器として動作する。すなわち、室内熱交換器５１５Ｂに流入したガス冷媒は、送風機２０１Ｂによって供給される室内空気に放熱して凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。一方、室内熱交換器５１５Ｂを通過した室内空気は、冷媒の放熱作用によって加熱されて温風となる。
室内熱交換器５１５Ｂから流出した液冷媒は、絞り装置５１４Ｂで膨張させられて低温低圧の二相冷媒となる。絞り装置５１４Ｂから流出した二相冷媒は、室内機２００Ｂから流出し、冷媒配管５０２Ｂを通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入した二相冷媒は、冷媒熱交換器５１３Ｂの冷媒流路に流入する。暖房運転時には、冷媒熱交換器５１３Ｂは蒸発器として動作する。すなわち、冷媒熱交換器５１３Ｂの冷媒流路を流通する冷媒は、熱媒体からの吸熱によって蒸発ガス化し、低温低圧のガス冷媒となる。冷媒熱交換器５１３Ｂから流出したガス冷媒は、冷媒流路切換装置５１２Ｂを通り、圧縮機５１１Ｂに再び吸入される。
［熱媒体配管］
以上のように、本実施の形態に係る空気調和装置は、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、室外機１００と中継機３００とを接続する２本の熱媒体配管４０１、４０２には、水や不凍液等の熱媒体が流れる。
［冷媒配管］
また、本実施の形態に係る空気調和装置が実行する幾つかの運転モードにおいて、中継機３００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃとを接続するそれぞれ２本の冷媒配管５０１Ａ、５０２Ａ、５０１Ｂ、５０２Ｂ、５０１Ｃ、５０２Ｃには、冷媒が流れる。
以上説明した通り、全冷房運転モードにおいては、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃは蒸発器として作用して室内空気を冷却し、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃは凝縮器として作用して熱媒体を加熱する。全暖房運転モードにおいては、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃは凝縮器として作用して室内空気を加熱し、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃは蒸発器として作用して熱媒体を冷却する。冷暖房混在運転モードにおいては、室内熱交換器５１５Ａは蒸発器として作用して室内空気を冷却し、冷媒熱交換器５１３Ａは凝縮器として作用して熱媒体を加熱する。また、同モードにおいて、室内熱交換器５１５Ｂ、５１５Ｃは凝縮器として作用して室内空気を加熱し、冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃは蒸発器として作用して熱媒体を冷却する。
また、室外機１００は複数台設置されていてもよい。この場合、例えば、各室外機１００から流出した熱媒体を合流させて熱媒体配管を流通させ、１台又は複数台の中継機３００に流入するようにシステムを構成してもよい。
また、本実施の形態では、１つの筐体内に全ての部品が収容された中継機３００について説明したが、中継機３００は複数の筐体に分かれていてもよい。図６は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の第１変形例を示す概略回路構成図である。図６に示すように、本変形例では、中継機３００は、４つの筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを有している。筐体３００ａには、圧縮機５１１Ａ、冷媒流路切換装置５１２Ａ及び冷媒熱交換器５１３Ａ等が収容されている。筐体３００ｂには、圧縮機５１１Ｂ、冷媒流路切換装置５１２Ｂ及び冷媒熱交換器５１３Ｂ等が収容されている。筐体３００ｃには、圧縮機５１１Ｃ、冷媒流路切換装置５１２Ｃ及び冷媒熱交換器５１３Ｃ等が収容されている。筐体３００ｄには、分岐部３０１、混合分岐部３０２、合流部３０３、熱媒体バイパス配管３０４、二方弁３０５及び熱媒体流路切換装置３１０等が収容されている。筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃのそれぞれと筐体３００ｄとの間は、２本の熱媒体配管で接続されている。筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄは、互いに離れた位置に設置されていてもよい。
本変形例によれば、建物６００の天井裏や機械室等の非空調空間における容積、高さ、重量制限又は場所等を考慮して、中継機３００の筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを設置することができる。したがって、空気調和装置の工事性や配置自由度が向上する効果が得られる。
また、本実施の形態では、分岐部３０１又は混合分岐部３０２から冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれに供給される熱媒体の流量を制御していない構成について説明したが、熱媒体の流量を制御してもよい。図７は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の第２変形例を示す概略回路構成図である。図７に示すように、本変形例では、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路の一方の出入口（すなわち、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃと三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃとの間）に設けられた温度センサー３２１Ａ、３２１Ｂ、３２１Ｃと、他方の出入口（すなわち、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃと混合分岐部３０２との間）に設けられた温度センサー３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃと、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路に供給される熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃと、が設けられている。
温度センサー３２１Ａ、３２１Ｂ、３２１Ｃは、それぞれ、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃと冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃとの間を流通する熱媒体の温度（熱媒体の温度を推定可能な配管温度を含む）を検出し、検出信号を制御装置３５０に出力するものである。温度センサー３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃは、それぞれ、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃと混合分岐部３０２との間を流通する熱媒体の温度（熱媒体の温度を推定可能な配管温度を含む）を検出し、検出信号を制御装置３５０に出力するものである。熱媒体流量調整装置３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃは、例えば、開度（開口面積）を制御できる二方弁や、流量可変のポンプ等を用いて構成することができる。熱媒体流量調整装置３２０Ａは、制御装置３５０により、温度センサー３２１Ａの検出温度と温度センサー３２２Ａの検出温度との温度差が大きくなるほど熱媒体の流量が大きくなるように制御される。熱媒体流量調整装置３２０Ｂ、３２０Ｃについても同様に制御される。本変形例によれば、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱交換量に応じて熱媒体の流量を調整できるため、ポンプ動力を削減でき、より効率良く空気調和装置を運転できる効果が得られる。
なお、熱媒体流量調整装置３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃとしては、ステッピングモーター駆動式で熱媒体の流量を制御できるものを使用するとよい。また、熱媒体流量調整装置３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃとしては、二方弁以外にも、三方弁や四方弁の不使用のポートを閉止したものを用いることもできる。
また、本実施の形態では、ポンプ１０１が室外機１００に設けられた構成について説明したが、ポンプ１０１を中継機３００に設け、中継機３００のポンプ１０１によって室外機１００と中継機３００との間で熱媒体を循環させるようにしてもよい。
図８は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の第３変形例を示す概略回路構成図である。図８に示すように、本変形例の中継機３００にはポンプ１０１が設けられている。さらに中継機３００には、中継機３００内で熱媒体を循環させるための第２の熱媒体バイパス配管３３０及び第２の熱媒体流路切換装置３３１が設けられている。
熱媒体バイパス配管３３０の一端は、中継機３００内の熱媒体回路４００のうち、熱媒体の流れにおいて分岐部３０１よりも上流側に接続されている。図８に示す例では、ポンプ１０１が分岐部３０１よりも上流側に設けられているため、熱媒体バイパス配管３３０の一端は、ポンプ１０１よりもさらに上流側に接続されている。熱媒体バイパス配管３３０の他端は、中継機３００内の熱媒体回路４００のうち、熱媒体の流れにおいて合流部３０３よりも下流側に接続されている。
熱媒体流路切換装置３３１は、熱媒体配管４０１、４０２を介して中継機３００と室外機１００との間で熱媒体を循環させる流路と、熱媒体バイパス配管３３０を介して中継機３００内で熱媒体を循環させる流路と、を制御装置３５０の制御によって切り換えるものである。熱媒体流路切換装置３３１としては、三方弁を用いてもよいし、複数の二方弁を用いてもよい。
本変形例によれば、全ての室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃにおける冷房負荷と暖房負荷とがほぼ等しい場合などに、熱媒体を室外機１００へ送ることなく中継機３００内で熱媒体を循環させることができる。したがって、ポンプ動力を低減できる効果が得られる。
図９は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の第４変形例を示す概略回路構成図である。図９に示すように、本変形例では、ポンプ１０１が中継機３００に設けられていることに加え、室外機１００には送風機１０３が設けられておらず室外熱交換器１０２だけが設けられている。本変形例では、室外熱交換器１０２として、地中に埋設される熱交換パイプ１０４が用いられている。本変形例によれば、比較的温度変化が小さい地中熱を用いることができるため、空気調和装置を効率良く運転することができる。また、本変形例によれば、室外機１００にポンプ及び送風機を収容する必要がないことに加え、室外機１００への電力供給が不要になるため、室外機１００の構造を簡素化でき、室外機１００の工事性を向上できる。
また、本実施の形態で説明した熱媒体流路切換装置３１０には、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃが用いられているが、熱媒体流路切換装置３１０には流路を開閉する二方弁（開閉弁）を複数組み合わせて用いてもよいし、流路を切り換えられる構成であればどのようなものを用いてもよい。また、熱媒体流路切換装置３１０には、ステッピングモーター駆動式の混合弁等のように三方流路の流量を変化させられるものを用いてもよいし、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つ組み合わせて用いてもよい。この場合、流路が急激に開閉されることによるウォーターハンマーを防ぐこともできる。
また、本実施の形態では、冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃとして四方弁を例に挙げたが、二方弁や三方切換弁を複数個用い、四方弁と同様の流路の切換えができるように構成してもよい。
また、本実施の形態では、室内熱交換器及び絞り装置が複数組接続された空気調和装置を例に挙げたが、室内熱交換器及び絞り装置が１組しか接続されていない空気調和装置にも本発明を適用可能であることは言うまでもない。さらに、冷媒熱交換器及び絞り装置として、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。
また、本実施の形態では、絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃが室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃに内蔵されている構成を例に挙げたが、絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃは、中継機３００に内蔵されていてもよいし、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ及び中継機３００とは別体に構成されていてもよい。
また、本実施の形態では、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃ及び冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃが中継機３００に内蔵されている構成を例に挙げたが、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃ及び冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃは、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃに内蔵されていてもよいし、室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ及び中継機３００とは別体に構成されていてもよい。
一般に、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）等のように低圧側のガス密度が小さい冷媒を使用する場合には、冷媒の圧力損失により空気調和装置の性能は大きく低下する。これに対し、本実施の形態では、室外機１００から中継機３００までの熱輸送に液状の熱媒体を用いるため、圧力損失による空気調和装置の性能低下を抑えることができる。ただし、本実施の形態に用いられる冷媒は、上記の冷媒には限られない。例えば、Ｒ２２、ＨＦＯ−１３４ａ、Ｒ３２等の単一冷媒、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ等の擬似共沸混合冷媒、Ｒ４０７Ｃ等の非共沸混合冷媒、ＣＯ２等の自然冷媒を用いることができるし、これらを含む混合冷媒を用いることもできる。なお、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃが放熱器として動作する冷房運転において、二相変化をする冷媒が用いられている場合には、当該冷媒は冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃで凝縮液化する。一方、ＣＯ２等の超臨界状態となる冷媒が用いられている場合には、当該冷媒は冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃで超臨界状態のまま冷却される。しかしながら、どちらの冷媒が用いられていてもその他は同じ動きをするため、本実施の形態では、二相変化をする冷媒又は超臨界状態となる冷媒のいずれが用いられても同様の効果が得られる。
また、本実施の形態の空気調和装置において、中継機３００及び室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃは主に建物６００内に設置される。このため、冷媒として、Ｒ２２、ＨＦＯ−１３４ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ４０７Ｃ等の不燃性の冷媒が用いられると、空気調和装置の安全性をより高めることができる。
また、本実施の形態では、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃが複数に分けられているため、冷媒の漏洩が生じたとしても、室内への冷媒漏洩量を小さくすることができる。したがって、冷媒として、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ３２等の微燃性冷媒（ＡＳＨＲＡＥ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｈｅａｔｉｎｇ，Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ ａｎｄ Ａｉｒ−Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）の区分でＡ２Ｌに分類される冷媒）が用いられる場合においても、高い安全性が得られる。さらに、ＣＯ２等の高圧側で超臨界状態となる冷媒、プロパン（Ｒ２９０）等の強燃性冷媒、又はその他の冷媒が用いられる場合であっても、同様の効果が得られる。
空気調和装置に可燃性冷媒が使用される場合、冷媒回路に封入する冷媒量は、その空気調和装置が設置される空間（部屋）の容積によって上限値が定められている。空間の冷媒濃度がＬＦＬ（燃焼下限界。Ｌｏｗｅｒ Ｆｌａｍｍａｂｌｅ Ｌｉｍｉｔ）を超えており、かつ当該空間に着火源があると、冷媒が着火する。ＡＳＨＲＡＥの規定では、可燃性冷媒の封入量がＬＦＬ［ｋｇ／ｍ３］×４［ｍ３］以下である場合は、機器を設置する空間の容積に規定はなく、どんな大きさの空間に設置してもよいと定められている。
可燃性冷媒のうち、Ｒ３２、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）等の微燃性冷媒が使用される場合、機器に封入された冷媒量がＬＦＬ［ｋｇ／ｍ３］×４［ｍ３］×１．５以下であれば、機器を設置する空間の容積に規定はなく、どんな大きさの空間に設置してもよいと定められている。例えば、Ｒ３２のＬＦＬは０．３０６ｋｇ／ｍ３であるため、封入量が１．８３６ｋｇ以下であれば、機器の設置位置の制約がなくなる。また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆのＬＦＬは０．２８９ｋｇ／ｍ３であるため、封入量が１．７３４ｋｇ以下であれば、機器の設置位置の制約がなくなる。
本実施の形態では、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃが複数に分けられているため、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれに、Ｒ３２の場合は１．８ｋｇ以下、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの場合は１．７ｋｇ以下の冷媒を封入するようにするとよい。Ｒ３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆとの混合冷媒の場合は、混合比率で計算される限界冷媒量以下の冷媒を封入するようにするとよい。このようにすれば、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃの設置位置に制約がなくなり、どこにでも設置できるようになる。
可燃性が強い強燃性冷媒（ＩＳＯ及びＡＳＨＲＡＥの区分でＡ３）であるプロパン（Ｒ２９０）のＬＦＬは、０．０３８ｋｇ／ｍ３である。このため、プロパンを使用する場合、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれに封入する冷媒量を０．１５２ｋｇ以下にすれば、機器の設置位置の制約がなくなるとともに安全に使用できる。
冷媒回路内に封入する冷媒量を少なくするためには、要素機器の容量を小さくする必要がある。よって、中継機３００に搭載する圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃは、使用する冷媒がＲ３２の場合は１．８ｋｇ以下、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの場合は１．７ｋｇ以下、プロパンの場合は０．１５ｋｇ以下の封入冷媒量となるような容量（冷却能力）の圧縮機とするのが望ましい。中継機３００が発揮できる能力（冷却熱量又は加熱熱量）よりも建物の空調負荷が大きい場合は、１台の室外機１００に複数台の中継機３００を接続するようにすればよい。
一般的に、可燃性冷媒には、ＧＷＰ（地球温暖化係数。Ｇｌｏｂａｌ Ｗａｒｍｉｎｇ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が小さいものが多い。例えば、強燃性冷媒であるプロパン（Ｒ２９０）のＧＷＰは６であり、微燃性冷媒であるＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰは４であり、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）のＧＷＰは６である。
熱媒体としては、例えばブライン（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との混合液等を用いることができる。このように、熱媒体には安全性の高いものを用いることができるため、中継機３００から熱媒体が漏洩したとしても、安全性を確保することができる。また、室外機１００と中継機３００との間を、冷媒ではなく熱媒体を循環させているため、システム全体での冷媒量を少なくすることができる。
また、本実施の形態では、熱媒体として、運転中に二相変化もせず超臨界状態にもならない水や不凍液を使用する場合について説明した。しかしながら、熱媒体としては、冷媒を使用することもでき、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃに用いられる冷媒と同様の種類の冷媒を使用することもできる。その場合、ポンプ１０１として冷媒ポンプを使用する。ポンプ１０１は、室外機１００と中継機３００との間で温熱又は冷熱を搬送するものであり、これは冷媒ポンプを使用した場合でも同様である。圧縮機は、圧縮機の前後の圧力差が所定値以上でないと動作に不具合が出る構造となっているが、ポンプは、熱搬送媒体としての冷媒を搬送するものであるため、ポンプの前後であまり大きな圧力差が生じない状態でも運転できる構造となっている。
また、本実施の形態では、室外機１００と中継機３００とを設置し、室外機１００と中継機３００とを熱媒体配管４０１、４０２で接続する場合について説明した。しかし、室外機１００の設置場所の確保が困難な場合、又は室外機１００から中継機３００まで熱媒体配管４０１、４０２を引き回すのが困難な場合等には、空気調和装置を設置する建物に水道等の水源が完備されていれば、室外機１００を設置せずに水道等の水源を直接中継機３００に接続し、水源から供給される水を熱媒体として使用するようにしてもよい。ただし、この場合、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃを流れる熱媒体の温度は水源によって決まるため、熱媒体の温度を調整することができない。そのため、水源の温度が変化すると、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃの高圧及び低圧が変動する。よって、室外機１００を使用する場合に比べて、空気調和装置としての動作は多少不安定になるが、この場合でも、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃを用いて空調対象空間の空気を冷却及び加熱することはできる。
図１０は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の第５変形例を示す概略回路構成図である。図１０に示すように、本変形例では、室外機１００に設けられる室外熱交換器として、冷却塔１０５が用いられている。冷却塔１０５は、熱媒体と室外空気とを直接接触させて熱交換を行う直接接触式熱交換器である。本変形例によれば、熱媒体と室外空気との熱交換を高効率で行うことができるため、より効率良く空気調和装置を運転できる効果が得られる。
図１１は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の第６変形例を示す概略回路構成図である。図１１に示すように、本変形例では、室外機１００内で熱媒体を循環させるように接続した室外機側熱媒体バイパス配管１０６と、三方弁又は２つの二方弁などからなる室外機側熱媒体流路切換装置１０７と、が室外機１００に設けられている。室外機側熱媒体バイパス配管１０６は、熱媒体を室外機１００内で循環させる循環流路を構成するものである。室外機側熱媒体流路切換装置１０７は、室外機１００の制御装置の制御により、熱媒体を中継機３００にまで循環させる流路と、熱媒体を室外機側熱媒体バイパス配管１０６にバイパスさせる流路と、を切り換えるものである。
室外機側熱媒体バイパス配管１０６及び室外機側熱媒体流路切換装置１０７が設けられていることにより、熱媒体を室外機１００内で循環させることができる。このため、全暖房運転モード又は冷暖房混在運転モードにおいて室外熱交換器１０２に発生した霜を、ポンプ１０１の発熱等によって溶融させることができる。さらに、熱媒体を室外機１００内で循環させる循環流路には、ヒーター、ボイラー又はヒートポンプ等の加熱装置１０８が設けられていてもよい。加熱装置１０８は、例えば、室外機１００の制御装置の制御により動作する。加熱装置１０８が設けられることにより、室外熱交換器１０２に発生した霜をさらに短時間で溶融させることができる。
また、本実施の形態では、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれに１台の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃが接続された構成について説明したが、これに限るものではない。冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃの少なくとも１つには、同一の運転モード（冷房／暖房）で駆動する複数台の室内機が接続されていてもよい。
図１２は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の第７変形例を示す概略回路構成図である。図１２に示すように、本変形例では、複数の冷媒回路のうちの少なくとも１つの冷媒回路５００Ｃに、複数台の室内機２００Ｃ１、２００Ｃ２が接続されている。また、冷媒回路５００Ｃには、冷房運転モードで駆動する室内機へ供給する冷媒と、暖房運転モードで駆動する室内機へ供給する冷媒と、を各室内機２００Ｃ１、２００Ｃ２の運転モードに応じて切り換える冷媒分流装置５２０が設けられている。この構成によれば、冷媒回路５００Ｃに接続された複数の室内機２００Ｃ１、２００Ｃ２においても、冷房運転と暖房運転とを混在させることができる。
また、本実施の形態の室外機１００には、室外熱交換器１０２に室外空気を送風して熱媒体と室外空気との伝熱を促進させる送風機１０３が設けられており、本実施の形態の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃには、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃに室内空気を送風して冷媒と室内空気との伝熱を促進させる送風機２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃが設けられているが、本発明はこれらの構成に限るものではない。例えば、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃとしては、放射を利用したパネルヒータのようなものを用いることができるし、室外熱交換器１０２としては、水又は不凍液により熱を移動させる水冷式の熱交換器を用いることができる。このように、室外熱交換器１０２及び室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃとしては、外部流体等に対して吸熱又は放熱を行うことができる構造であればどのようなものでも用いることができる。
また、本実施の形態では、中継機３００内の各冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃにおいて、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃの吸入側にアキュムレータがない構成としたが、これに限るものではない。各冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃは、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃの吸入側にアキュムレータを備えていてもよい。
また、本実施の形態では、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれに１つの冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃが接続された構成について説明したが、これに限るものではない。熱媒体との熱交換により冷媒を加熱又は冷却できるように構成されていれば、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれに複数の冷媒熱交換器が接続されていてもよい。
また、本実施の形態では、室外機１００に１台のポンプ１０１が設けられた構成について説明したが、室外機１００から中継機３００に至る熱媒体配管に１つ又は複数のポンプが設けられていてもよい。
また、熱媒体を導通させる熱媒体配管は、主に屋外空間に配置されている。このため、特に寒冷地において、屋外空間の温度が低下する冬期には、熱媒体配管内の熱媒体が凍結する可能性がある。したがって、熱媒体としては、ブライン等の不凍液を用いるのが望ましい。
本実施の形態によれば、室外機１００と中継機３００との間の熱媒体回路４００に熱媒体を循環させることにより、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃにおける冷媒配管の配管長を短くすることができる。したがって、冷媒の充填量を低減できるとともに、冷媒配管の配管径を小さくすることができる。
また、本実施の形態では、冷媒回路が複数の冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃで構成されているため、１つの冷媒回路における冷媒充填量をより少なくすることができる。したがって、万一、冷媒の漏洩が生じたとしても、室内への冷媒漏洩量を少なくすることができる。
また、本実施の形態では、中継機３００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれとが２本の冷媒配管で接続されるため、空気調和装置を設置する際の工事性を向上させることができる。
また、本実施の形態では、冷房で発生した排熱を暖房に利用することができるため、冷暖房混在運転を効率良く行うことができる。
また、本実施の形態では、室外熱交換器１０２と室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃとの間における熱の授受を、熱媒体と冷媒との１回の熱交換を介して行うことができる。したがって、室外熱交換器と室内熱交換器との間における熱の授受を複数回の熱交換を介して行う空気調和装置（例えば、中継機内に２段の熱交換器が設けられ、１段目の熱交換器で第１の熱媒体と冷媒との熱交換を行い、さらに２段目の熱交換器で冷媒と第２の熱媒体との熱交換を行う空気調和装置）と比較すると、冷房及び暖房の効率を高めることができる。
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る空気調和装置について説明する。図１３は、本実施の形態に係る空気調和装置の構成の一例を示す概略回路構成図である。なお、本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
［中継機］
中継機３００には、混合分岐部３０２と合流部３０３とを接続する熱媒体バイパス配管３０４と、熱媒体バイパス配管３０４内を流れる熱媒体の流量を調整する熱媒体バイパス流量調整弁３０６と、分岐部３０１と混合分岐部３０２とを接続する熱媒体バイパス配管３０７と、熱媒体バイパス配管３０７内を流れる熱媒体の流量を調整する熱媒体バイパス流量調整弁３０８と、が搭載されている。制御装置３５０は、全冷房運転モード及び全暖房運転モードの場合には、熱媒体バイパス流量調整弁３０６、３０８が全閉となるように制御する。また、制御装置３５０は、他の運転モード（例えば、後述する冷房主体運転モード及び暖房主体運転モード）の場合、全ての室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃにおける冷房負荷と暖房負荷とのバランス等に基づいて、熱媒体バイパス流量調整弁３０６、３０８の開度を制御する。
後述するように、中継機３００には、任意の構成要素である差圧センサー３４１、３４２が搭載されていてもよい。その他の構成については、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
次に、本実施の形態の空気調和装置で実行される各運転モードについて説明する。本実施の形態の空気調和装置は、各室内機からの指示に基づいて、各室内機で独立して冷房運転又は暖房運転を行うことが可能になっている。つまり、空気調和装置は、室内機の全部で同一運転を行うことができるとともに、室内機のそれぞれで異なる運転を行うこともできるようになっている。
本実施の形態の空気調和装置で実行される運転モードには、駆動している室内機の全てが冷房運転を行う全冷房運転モードと、駆動している室内機の全てが暖房運転を行う全暖房運転モードと、冷房運転と暖房運転とが混在し冷房負荷が暖房負荷よりも大きい冷房主体運転モードと、冷房運転と暖房運転とが混在し暖房負荷が冷房負荷よりも大きい暖房主体運転モードと、が含まれる。以下、主に冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードについて、冷媒及び熱媒体の流れと共に説明する。なお、全冷房運転モード及び全暖房運転モードでは、熱媒体バイパス流量調整弁３０６、３０８がいずれも全閉となるため、熱媒体が熱媒体バイパス配管３０４、３０７を流れなくなる。これにより、熱媒体及び冷媒は、図３及び図４に示した実施の形態１の全冷房運転モード及び全暖房運転モードと同様に流れる。したがって、全冷房運転モード及び全暖房運転モードについての説明は省略する。
［冷房主体運転モード］
図１４は、本実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。図１４では、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂで冷熱負荷が発生し、室内熱交換器５１５Ｃで温熱負荷が発生している場合を示している。すなわち、冷媒回路５００Ａ、５００Ｂでは冷房運転が行われ、冷媒回路５００Ｃでは暖房運転が行われる。図１４では、冷媒及び熱媒体が流れる配管を太線で示している。また、図１４では、冷媒の流れ方向を破線矢印で示しており、熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。
図１４に示す冷房主体運転モードの場合、室外機１００では、室外機１００の制御装置の制御によりポンプ１０１が駆動する。これにより、熱媒体が熱媒体回路４００を循環する。中継機３００では、制御装置３５０の制御により、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａ、５００Ｂに対応する三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂが、それぞれ第１ポート３１１Ａ１、３１１Ｂ１と第３ポート３１１Ａ３、３１１Ｂ３とが連通する状態に設定される。一方、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｃに対応する三方切換弁３１１Ｃは、第２ポート３１１Ｃ２と第３ポート３１１Ｃ３とが連通する状態に設定される。これにより、室外機１００から中継機３００に送られた熱媒体は、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａ、５００Ｂの冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂに供給される。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｃの冷媒熱交換器５１３Ｃには、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂから流出した熱媒体が混合分岐部３０２を介して供給される。
また、中継機３００では、制御装置３５０の制御により、熱媒体バイパス流量調整弁３０８が全閉となり、熱媒体バイパス流量調整弁３０６が所定の開度に設定される。熱媒体バイパス流量調整弁３０６の開度は、全ての室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃにおける冷房負荷と暖房負荷とのバランス等に基づき調整される。これにより、分岐部３０１と混合分岐部３０２との間における熱媒体バイパス配管３０７を介した熱媒体の流れは遮断され、混合分岐部３０２と合流部３０３との間は熱媒体バイパス配管３０４を介して連通する。
さらに、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａ、５００Ｂの冷媒流路切換装置５１２Ａ、５１２Ｂは、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂから吐出された冷媒が冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂに流入するように切り換えられる。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｃの冷媒流路切換装置５１２Ｃは、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ｃから吐出された冷媒が室内熱交換器５１５Ｃに流入するように切り換えられる。
まず、熱媒体回路４００における熱媒体の流れについて説明する。ポンプ１０１で加圧されて流出した熱媒体は、室外機１００から流出し、熱媒体配管４０１を通って中継機３００に流入する。中継機３００に流入した熱媒体は、中継機３００内の分岐部３０１で分岐され、三方切換弁３１１Ａ、３１１Ｂを介して、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａ、５００Ｂの冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂに供給される。冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂに供給される熱媒体は、一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１側から冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂの熱媒体流路にそれぞれ流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂで冷媒との熱交換によって加熱され、他端部５１３Ａ２、５１３Ｂ２側から流出して混合分岐部３０２に流入する。
混合分岐部３０２に流入した熱媒体のうちの一部は、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｃの冷媒熱交換器５１３Ｃに供給される。冷媒熱交換器５１３Ｃに供給される熱媒体は、他端部５１３Ｃ２側から冷媒熱交換器５１３Ｃの熱媒体流路に流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ｃで冷媒との熱交換によって冷却され、一端部５１３Ｃ１側から流出する。冷媒熱交換器５１３Ｃから流出した熱媒体は、三方切換弁３１１Ｃを通って合流部３０３に流入する。一方、混合分岐部３０２に流入した熱媒体のうちの残りは、熱媒体バイパス配管３０４を通って合流部３０３に流入する。合流部３０３では、冷媒熱交換器５１３Ｃを通過した熱媒体と、熱媒体バイパス配管３０４を通過した熱媒体とが合流する。合流部３０３で合流した熱媒体は、中継機３００から流出し、熱媒体配管４０２を通って室外機１００に戻る。室外機１００に戻った熱媒体は、室外熱交換器１０２に流入し、送風機１０３によって供給される室外空気との熱交換により温熱又は冷熱の授受を行って、再びポンプ１０１に流入する。
冷房運転を行う冷媒回路５００Ａ、５００Ｂにおける冷媒の流れは、実施の形態１の冷暖房混在モードの冷媒回路５００Ａと同様である。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｃにおける冷媒の流れは、実施の形態１の冷暖房混在モードの冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃと同様である。よって、冷媒の流れについては説明を省略する。
［暖房主体運転モード］
図１５は、本実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モードにおける冷媒及び熱媒体の流れを示す図である。図１５では、室内熱交換器５１５Ａで冷熱負荷が発生し、室内熱交換器５１５Ｂ、５１５Ｃで温熱負荷が発生している場合を示している。すなわち、冷媒回路５００Ａでは冷房運転が行われ、冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃでは暖房運転が行われる。図１５では、冷媒及び熱媒体が流れる配管を太線で示している。また、図１５では、冷媒の流れ方向を破線矢印で示しており、熱媒体の流れ方向を実線矢印で示している。
図１５に示す暖房主体運転モードの場合、室外機１００では、室外機１００の制御装置の制御によりポンプ１０１が駆動する。これにより、熱媒体が熱媒体回路４００を循環する。中継機３００では、制御装置３５０の制御により、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａに対応する三方切換弁３１１Ａが、第１ポート３１１Ａ１と第３ポート３１１Ａ３とが連通する状態に設定される。一方、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃに対応する三方切換弁３１１Ｂ、３１１Ｃは、それぞれ第２ポート３１１Ｂ２、３１１Ｃ２と第３ポート３１１Ｂ３、３１１Ｃ３とが連通する状態に設定される。これにより、室外機１００から中継機３００に送られた熱媒体は、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａの冷媒熱交換器５１３Ａに供給される。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃの冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃには、冷媒熱交換器５１３Ａから流出した熱媒体が混合分岐部３０２を介して供給される。
また、中継機３００では、制御装置３５０の制御により、熱媒体バイパス流量調整弁３０８が所定の開度に設定され、熱媒体バイパス流量調整弁３０６が全閉となる。熱媒体バイパス流量調整弁３０８の開度は、全ての室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃにおける冷房負荷と暖房負荷とのバランス等に基づき調整される。これにより、分岐部３０１と混合分岐部３０２との間は熱媒体バイパス配管３０７を介して連通し、混合分岐部３０２と合流部３０３との間における熱媒体バイパス配管３０４を介した熱媒体の流れは遮断される。
さらに、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａの冷媒流路切換装置５１２Ａは、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ａから吐出された冷媒が冷媒熱交換器５１３Ａに流入するように切り換えられる。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃの冷媒流路切換装置５１２Ｂ、５１２Ｃは、制御装置３５０の制御により、圧縮機５１１Ｂ、５１１Ｃから吐出された冷媒が室内熱交換器５１５Ｂ、５１５Ｃに流入するように切り換えられる。
まず、熱媒体回路４００における熱媒体の流れについて説明する。ポンプ１０１で加圧されて流出した熱媒体は、室外機１００から流出し、熱媒体配管４０１を通って中継機３００の分岐部３０１に流入する。分岐部３０１に流入した熱媒体のうちの一部は、三方切換弁３１１Ａを介して、冷房運転を行う冷媒回路５００Ａの冷媒熱交換器５１３Ａに供給される。冷媒熱交換器５１３Ａに供給される熱媒体は、一端部５１３Ａ１側から冷媒熱交換器５１３Ａの熱媒体流路に流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ａで冷媒との熱交換によって加熱され、他端部５１３Ａ２側から流出して混合分岐部３０２に流入する。分岐部３０１に流入した熱媒体のうちの残りは、熱媒体バイパス配管３０７を通って混合分岐部３０２に流入する。混合分岐部３０２では、冷媒熱交換器５１３Ｃを通過した熱媒体と、熱媒体バイパス配管３０７を通過した熱媒体とが合流して混合される。
混合分岐部３０２で混合された熱媒体は、暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃの冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃに供給される。冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃに供給される熱媒体は、他端部５１３Ｂ２、５１３Ｃ２側から冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃの熱媒体流路にそれぞれ流入する。この熱媒体は、冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃで冷媒との熱交換によって冷却され、一端部５１３Ｂ１、５１３Ｃ１側から流出する。冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃから流出した熱媒体は、三方切換弁３１１Ｂ、３１１Ｃを通って合流部３０３で合流し、中継機３００から流出する。中継機３００から流出した熱媒体は、熱媒体配管４０２を通って室外機１００に戻る。室外機１００に戻った熱媒体は、室外熱交換器１０２に流入し、送風機１０３によって供給される室外空気との熱交換により温熱又は冷熱の授受を行って、再びポンプ１０１に流入する。
冷房運転を行う冷媒回路５００Ａにおける冷媒の流れは、実施の形態１の冷暖房混在モードの冷媒回路５００Ａと同様である。暖房運転を行う冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃにおける冷媒の流れは、実施の形態１の冷暖房混在モードの冷媒回路５００Ｂ、５００Ｃと同様である。よって、冷媒の流れについては説明を省略する。
本実施の形態によれば、実施の形態１の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。すなわち、本実施の形態では、分岐部３０１と混合分岐部３０２との間、及び混合分岐部３０２と合流部３０３との間で、運転モードに応じて熱媒体の一部を熱媒体バイパス配管３０７、３０４を介してバイパスさせることができる。これにより、冷房主体運転モードの場合には、冷媒熱交換器５１３Ｃで生じる熱媒体の圧力損失を低減でき、暖房主体運転モードの場合には、冷媒熱交換器５１３Ａで生じる熱媒体の圧力損失を低減できる。したがって、冷暖房混在運転を効率良く行うことができる。
また、図１３〜図１５に示したように、中継機３００には、任意の構成要素である差圧センサー３４１、３４２が搭載されていてもよい。差圧センサー３４１は、混合分岐部３０２内の熱媒体と合流部３０３内の熱媒体との差圧を検出し、検出信号を制御装置３５０に出力するものである。差圧センサー３４２は、分岐部３０１内の熱媒体と混合分岐部３０２内の熱媒体との差圧を検出し、検出信号を制御装置３５０に出力するものである。制御装置３５０は、例えば、差圧センサー３４１、３４２からの検出信号に基づいて熱媒体バイパス流量調整弁３０６、３０８の開度を制御することができる。
例えば、制御装置３５０は、差圧センサー３４１で検出される混合分岐部３０２及び合流部３０３間の差圧が、予め設定された閾値以下である場合には、熱媒体バイパス流量調整弁３０６を全閉にする。上記の閾値はゼロであってもよい。また、制御装置３５０は、混合分岐部３０２及び合流部３０３間の差圧が上記の閾値よりも大きい場合には、差圧が大きくなるほど熱媒体バイパス流量調整弁３０６の開度が大きくなるように熱媒体バイパス流量調整弁３０６を制御する。これにより、熱媒体バイパス配管３０４を流れる熱媒体の流量を調整できる。
同様に、制御装置３５０は、差圧センサー３４２で検出される分岐部３０１及び混合分岐部３０２間の差圧が、予め設定された閾値以下である場合には、熱媒体バイパス流量調整弁３０８を全閉にする。上記の閾値はゼロであってもよい。また、制御装置３５０は、分岐部３０１及び混合分岐部３０２間の差圧が上記の閾値よりも大きい場合には、差圧が大きくなるほど熱媒体バイパス流量調整弁３０８の開度が大きくなるように熱媒体バイパス流量調整弁３０８を制御する。これにより、熱媒体バイパス配管３０７を流れる熱媒体の流量を調整できる。
このように、差圧センサー３４１、３４２が設けられた構成によれば、冷媒熱交換器で生じる圧力損失を低減できるとともに、熱媒体バイパス配管３０４、３０７に必要以上の流量の熱媒体が流れるのを防ぐことができる。したがって、冷暖房の混在した運転モードを効率良く実行することができる。
以上説明したように、上記実施の形態に係る空気調和装置は、室外機１００、中継機３００及び複数の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃと、液状熱媒体を室外機１００と中継機３００との間で循環させる熱媒体回路４００と、運転中に二相変化する冷媒、又は運転中に超臨界状態となる冷媒を中継機３００と複数の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれとの間で循環させる複数の冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃと、を備え、複数の冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれには、圧縮機５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃと、冷媒と液状熱媒体との熱交換を行う冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃと、絞り装置５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃと、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃと、が接続されており、複数の冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのそれぞれは、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃが蒸発器として動作する冷房運転と、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃが放熱器として動作する暖房運転と、を行うことが可能であり、熱媒体回路４００には、ポンプ１０１と、室外熱交換器１０２と、複数の冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃと、第１のヘッダータンク（本例では、分岐部３０１）と、第２のヘッダータンク（本例では、混合分岐部３０２）と、第３のヘッダータンク（本例では、合流部３０３）と、熱媒体流路切換装置３１０と、が接続されており、室外熱交換器１０２は、室外機１００に収容されており、複数の冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃ、第１のヘッダータンク（本例では、分岐部３０１）、第２のヘッダータンク（本例では、混合分岐部３０２）、第３のヘッダータンク（本例では、合流部３０３）及び熱媒体流路切換装置３１０は、中継機３００に収容されており、室内熱交換器５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃは、複数の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれに収容されており、第１のヘッダータンク（本例では、分岐部３０１）は、室外機１００から中継機３００に液状熱媒体を供給する第１の熱媒体配管４０１に接続されるとともに、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路の一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１に熱媒体流路切換装置３１０を介して接続されており、第２のヘッダータンク（本例では、混合分岐部３０２）は、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路の他端部５１３Ａ２、５１３Ｂ２、５１３Ｃ２に接続されており、第３のヘッダータンク（本例では、合流部３０３）は、中継機３００から室外機１００に液状熱媒体を戻す第２の熱媒体配管４０２に接続されるとともに、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれの熱媒体流路の一端部５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１に熱媒体流路切換装置３１０を介して接続されており、熱媒体流路切換装置３１０は、冷房運転を行う冷媒回路と暖房運転を行う冷媒回路とが混在する冷暖房混在運転モードにおいて、冷房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器（図５に示す例では、冷媒熱交換器５１３Ａ）の熱媒体流路と第１のヘッダータンク（本例では、分岐部３０１）とが連通し、暖房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器（図５に示す例では、冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃ）の熱媒体流路と第３のヘッダータンク（本例では、合流部３０３）とが連通するように切り換えられるものである。
この構成によれば、室外機１００と中継機３００との間の熱媒体回路４００には熱媒体が循環し、中継機３００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃとの間の冷媒回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃには冷媒が循環する。これにより、冷媒配管の配管長を短くすることができるため、冷媒の充填量を低減できるとともに、冷媒配管の配管径を小さくすることができる。
また、この構成によれば、冷暖房混在運転モードにおいて、冷房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器５１３Ａには、室外機１００からの熱媒体が分岐部３０１及び熱媒体流路切換装置３１０を介して供給される。冷媒熱交換器５１３Ａに供給された熱媒体は、冷媒から吸熱して冷媒熱交換器５１３Ａから流出する。暖房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃには、冷媒熱交換器５１３Ａから流出した熱媒体が混合分岐部３０２を介して供給される。冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃに供給された熱媒体は、冷媒に放熱して冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃから流出する。冷媒熱交換器５１３Ｂ、５１３Ｃから流出した熱媒体は、熱媒体流路切換装置３１０及び合流部３０３を介して室外機１００に戻り、室外熱交換器１０２で外部流体との間で温熱又は冷熱の授受を行う。これにより、冷房で発生した排熱を暖房に利用することができるため、冷暖房混在運転を効率良く行うことができる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、室外機１００と中継機３００とは、第１の熱媒体配管４０１及び第２の熱媒体配管４０２を含む２本の熱媒体配管で接続されていてもよい。
この構成によれば、室外機１００と中継機３００とが２本の熱媒体配管で接続されるため、空気調和装置を設置する際の工事性を向上させることができる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、中継機３００と複数の室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれとは、２本の冷媒配管で接続されていてもよい。
この構成によれば、中継機３００と室内機２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃのそれぞれとが２本の冷媒配管で接続されるため、空気調和装置を設置する際の工事性を向上させることができる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、中継機３００は、第１の筐体３００ｄ及び第２の筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃを有しており、分岐部３０１、混合分岐部３０２、合流部３０３及び熱媒体流路切換装置３１０は、第１の筐体３００ｄに収容されており、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃは、第２の筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃに収容されており、第１の筐体３００ｄと第２の筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃとは、２本の熱媒体配管で接続されていてもよい。
この構成によれば、建物６００の天井裏や機械室等の非空調空間における容積、高さ、重量制限又は場所等を考慮して、中継機３００の筐体３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを設置することができる。したがって、空気調和装置の工事性や配置自由度が向上する効果が得られる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、熱媒体回路４００には、熱媒体流路切換装置３１０と複数の冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれとの間を流通する熱媒体の温度を検出する第１の温度センサー３２１Ａ、３２１Ｂ、３２１Ｃと、複数の冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれと混合分岐部３０２との間を流通する熱媒体の温度を検出する第２の温度センサー３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃと、複数の冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃのそれぞれを流通する熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置（本例では、二方弁３０５）と、が設けられており、第１の温度センサー３２１Ａ、３２１Ｂ、３２１Ｃで検出された温度と第２の温度センサー３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃで検出された温度との温度差に基づいて熱媒体流量調整装置（本例では、二方弁３０５）を制御する制御装置３５０をさらに備えていてもよい。
この構成によれば、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃの熱交換量に応じて熱媒体の流量を調整できるため、ポンプ動力を削減でき、より効率良く空気調和装置を運転できる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、室外熱交換器は、熱媒体と室外空気とを直接接触させて熱交換を行う冷却塔１０５であってもよい。
この構成によれば、熱媒体との室外空気との熱交換効率を高めることができるため、より効率良く空気調和装置を運転できる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、室外機１００には、熱媒体回路４００の熱媒体を室外機１００内で循環させる室外機側熱媒体バイパス配管１０６及び室外機側熱媒体流路切換装置１０７が収容されていてもよい。
この構成によれば、熱媒体を室外機１００内で循環させることができるため、全暖房運転モードや冷暖房混在運転モードにおいて室外熱交換器１０２に発生した霜を、ポンプ１０１の発熱等によって効率良く溶融させることができる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、室外機１００には、室外機１００内で循環する熱媒体を加熱する加熱装置１０８が収容されていてもよい。
この構成によれば、室外熱交換器１０２に発生した霜をより短時間で溶融させることができる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、熱媒体回路４００には、混合分岐部３０２と合流部３０３とを接続する第１の熱媒体バイパス配管３０４と、第１の熱媒体バイパス配管３０４を流れる熱媒体の流量を調整する第１の熱媒体バイパス流量調整弁３０６と、分岐部３０１と混合分岐部３０２とを接続する第２の熱媒体バイパス配管３０７と、第２の熱媒体バイパス配管３０７を流れる熱媒体の流量を調整する第２の熱媒体バイパス流量調整弁３０８と、が設けられていてもよい。
この構成によれば、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃで生じる圧力損失を低減できるとともに、熱媒体の無駄なバイパスを抑制することができる。したがって、冷暖房混在運転を効率良く行うことができる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、熱媒体回路４００には、混合分岐部３０２内の熱媒体と合流部３０３内の熱媒体との差圧を検出する第１の差圧センサー３４１と、分岐部３０１内の熱媒体と混合分岐部３０２内の熱媒体との差圧を検出する第２の差圧センサー３４２と、が設けられており、第１の差圧センサー３４１で検出された差圧に基づいて第１の熱媒体バイパス流量調整弁３０６を制御するとともに、第２の差圧センサー３４２で検出された差圧に基づいて第２の熱媒体バイパス流量調整弁３０８を制御する制御装置３５０をさらに備えていてもよい。
この構成によれば、冷媒熱交換器５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃで生じる圧力損失をさらに低減できるとともに、熱媒体バイパス配管３０４、３０７に必要以上の流量の熱媒体が流れるのを防ぐことができる。したがって、冷暖房混在運転をさらに効率良く行うことができる。
また、上記実施の形態に係る空気調和装置において、ポンプ１０１は、中継機３００に収容されていてもよい。
この構成によれば、室外機１００にポンプを収容する必要がないことに加え、室外機１００のポンプへの電力供給が不要になるため、室外機１００の構造を簡素化できる。
上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
１００ 室外機、１０１ ポンプ、１０２ 室外熱交換器、１０２ａ 入口、１０２ｂ 出口、１０３ 送風機、１０４ 熱交換パイプ、１０５ 冷却塔、１０６ 室外機側熱媒体バイパス配管、１０７ 室外機側熱媒体流路切換装置、１０８ 加熱装置、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｃ１、２００Ｃ２ 室内機、２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ 送風機、３００ 中継機、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ 筐体、３０１ 分岐部、３０２ 混合分岐部、３０３ 合流部、３０４ 熱媒体バイパス配管、３０５ 二方弁、３０６ 熱媒体バイパス流量調整弁、３０７ 熱媒体バイパス配管、３０８ 熱媒体バイパス流量調整弁、３１０ 熱媒体流路切換装置、３１１Ａ、３１１Ｂ、３１１Ｃ 三方切換弁、３１１Ａ１、３１１Ｂ１、３１１Ｃ１ 第１ポート、３１１Ａ２、３１１Ｂ２、３１１Ｃ２ 第２ポート、３１１Ａ３、３１１Ｂ３、３１１Ｃ３ 第３ポート、３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｃ 熱媒体流量調整装置、３２１Ａ、３２１Ｂ、３２１Ｃ、３２２Ａ、３２２Ｂ、３２２Ｃ 温度センサー、３３０ 熱媒体バイパス配管、３３１ 熱媒体流路切換装置、３４１、３４２ 差圧センサー、３５０ 制御装置、４００ 熱媒体回路、４０１、４０２ 熱媒体配管、５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ 冷媒回路、５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０２Ａ、５０２Ｂ、５０２Ｃ 冷媒配管、５１１Ａ、５１１Ｂ、５１１Ｃ 圧縮機、５１２Ａ、５１２Ｂ、５１２Ｃ 冷媒流路切換装置、５１３Ａ、５１３Ｂ、５１３Ｃ 冷媒熱交換器、５１３Ａ１、５１３Ｂ１、５１３Ｃ１ 一端部、５１３Ａ２、５１３Ｂ２、５１３Ｃ２ 他端部、５１４Ａ、５１４Ｂ、５１４Ｃ 絞り装置、５１５Ａ、５１５Ｂ、５１５Ｃ 室内熱交換器、５２０ 冷媒分流装置、６００ 建物。

Claims (11)

  1. 液状熱媒体を循環させる熱媒体回路と、
    運転中に二相変化する冷媒、又は運転中に超臨界状態となる冷媒を循環させる複数の冷媒回路と、
    を備え、
    前記複数の冷媒回路のそれぞれには、圧縮機と、冷媒と液状熱媒体との熱交換を行う冷媒熱交換器と、絞り装置と、室内熱交換器と、が接続されており、
    前記複数の冷媒回路のそれぞれは、前記室内熱交換器が蒸発器として動作する冷房運転と、前記室内熱交換器が放熱器として動作する暖房運転と、を行うことが可能であり、
    前記熱媒体回路には、ポンプと、室外熱交換器と、複数の前記冷媒熱交換器と、第１のヘッダータンクと、第２のヘッダータンクと、第３のヘッダータンクと、熱媒体流路切換装置と、が接続されており、
    前記室外熱交換器は、室外機に収容されており、
    複数の前記冷媒熱交換器、前記第１のヘッダータンク、前記第２のヘッダータンク、前記第３のヘッダータンク及び前記熱媒体流路切換装置は、中継機に収容されており、
    前記室内熱交換器は、複数の室内機のそれぞれに収容されており、
    前記第１のヘッダータンクは、前記室外機から前記中継機に液状熱媒体を供給する第１の熱媒体配管に接続されるとともに、前記冷媒熱交換器のそれぞれの熱媒体流路の一端部に前記熱媒体流路切換装置を介して接続されており、
    前記第２のヘッダータンクは、前記冷媒熱交換器のそれぞれの熱媒体流路の他端部に接続されており、
    前記第３のヘッダータンクは、前記中継機から前記室外機に液状熱媒体を戻す第２の熱媒体配管に接続されるとともに、前記冷媒熱交換器のそれぞれの熱媒体流路の一端部に前記熱媒体流路切換装置を介して接続されており、
    前記熱媒体流路切換装置は、冷房運転を行う冷媒回路と暖房運転を行う冷媒回路とが混在する運転モードにおいて、冷房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器の熱媒体流路と前記第１のヘッダータンクとが連通し、暖房運転を行う冷媒回路に接続された冷媒熱交換器の熱媒体流路と前記第３のヘッダータンクとが連通するように切り換えられる空気調和装置。
  2. 前記室外機と前記中継機とは、前記第１の熱媒体配管及び前記第２の熱媒体配管を含む２本の熱媒体配管で接続されている請求項１に記載の空気調和装置。
  3. 前記中継機と前記複数の室内機のそれぞれとは、２本の冷媒配管で接続されている請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
  4. 前記中継機は、第１の筐体及び第２の筐体を有しており、
    前記第１のヘッダータンク、前記第２のヘッダータンク、前記第３のヘッダータンク及び前記熱媒体流路切換装置は、前記第１の筐体に収容されており、
    前記冷媒熱交換器は、前記第２の筐体に収容されており、
    前記第１の筐体と前記第２の筐体とは、２本の熱媒体配管で接続されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  5. 前記熱媒体回路には、
    前記熱媒体流路切換装置と複数の前記冷媒熱交換器のそれぞれとの間を流通する熱媒体の温度を検出する第１の温度センサーと、
    複数の前記冷媒熱交換器のそれぞれと前記第２のヘッダータンクとの間を流通する熱媒体の温度を検出する第２の温度センサーと、
    複数の前記冷媒熱交換器のそれぞれを流通する熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置と、が設けられており、
    前記第１の温度センサーで検出された温度と前記第２の温度センサーで検出された温度との温度差に基づいて前記熱媒体流量調整装置を制御する制御装置をさらに備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  6. 前記室外熱交換器は、熱媒体と室外空気とを直接接触させて熱交換を行う冷却塔である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  7. 前記室外機には、前記熱媒体回路の熱媒体を前記室外機内で循環させる室外機側熱媒体バイパス配管及び室外機側熱媒体流路切換装置が収容されている請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  8. 前記室外機には、前記室外機内で循環する熱媒体を加熱する加熱装置が収容されている請求項７に記載の空気調和装置。
  9. 前記熱媒体回路には、
    前記第２のヘッダータンクと前記第３のヘッダータンクとを接続する第１の熱媒体バイパス配管と、
    前記第１の熱媒体バイパス配管を流れる熱媒体の流量を調整する第１の熱媒体バイパス流量調整弁と、
    前記第１のヘッダータンクと前記第２のヘッダータンクとを接続する第２の熱媒体バイパス配管と、
    前記第２の熱媒体バイパス配管を流れる熱媒体の流量を調整する第２の熱媒体バイパス流量調整弁と、が設けられている請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  10. 前記熱媒体回路には、
    前記第２のヘッダータンク内の熱媒体と前記第３のヘッダータンク内の熱媒体との差圧を検出する第１の差圧センサーと、
    前記第１のヘッダータンク内の熱媒体と前記第２のヘッダータンク内の熱媒体との差圧を検出する第２の差圧センサーと、が設けられており、
    前記第１の差圧センサーで検出された差圧に基づいて前記第１の熱媒体バイパス流量調整弁を制御するとともに、前記第２の差圧センサーで検出された差圧に基づいて前記第２の熱媒体バイパス流量調整弁を制御する制御装置をさらに備える請求項９に記載の空気調和装置。
  11. 前記ポンプは、前記中継機に収容されている請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の空気調和装置。
JP2015113447A 2015-06-03 2015-06-03 空気調和装置 Active JP6388559B2 (ja)

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