JP7301166B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

この技術は、空気調和装置に関するものである。特に、相変化する熱媒体をポンプで搬送する構成の空気調和装置に関するものである。

従来、室内の快適性を実現する空気調和装置として、一次側サイクルを構成する回路（以下、一次側サイクルという）および二次側サイクルを構成する回路（以下、二次側サイクルという）に、相変化を伴う冷媒を用いた空気調和装置が知られている。ここで、一次側サイクルを蒸気圧縮式サイクルの回路で構成し、二次側サイクルが液ポンプサイクルの回路で構成した空気調和装置がある（たとえば、特許文献１参照）。この空気調和装置は、二次側サイクルにおいて室内の熱を吸熱することで、空気を冷却する。そして、各サイクルの冷媒間の熱交換を行う熱交換器を介して、一次側サイクルの冷媒が二次側サイクルの冷媒から吸熱する。そして、一次側サイクルにおいて、一次側サイクルの冷媒の熱を室外に放熱することで、空気調和対象空間を冷却する空気調和を実現している。

特開平５－２５６４７８号公報

しかしながら、特許文献１の構成の空気調和装置は、空気調和対象空間である室内を吸熱し、空気を冷却する冷房運転を行うことができるが、室内に放熱し、空気を加熱する暖房運転を行うことができない。このため、一次側サイクルの冷媒が二次側サイクルの冷媒を加熱することができない。また、たとえ、一次側サイクルの冷媒が二次側サイクルの冷媒を加熱することができても、二次側サイクルの構成上、二次側サイクルが有するポンプには気体が流入する。ポンプに気体が流入すると駆動が不安定になる、故障するなどの可能性がある。このため、特許文献１のような構成の空気調和装置では、暖房運転ができないという課題を有していた。

そこで、上述のような課題を解消するために、安定した冷暖房運転を行うことができる空気調和装置を得ることを目的とする。

ここで開示される空気調和装置は、熱源側熱媒体と熱源側熱媒体とは異なる利用側熱媒体とを熱交換させ、切り替えにより熱源側熱媒体に吸熱または放熱させて利用側熱媒体を相変化させる中間熱交換器を有する熱源側装置と、中間熱交換器、液状の利用側熱媒体を吸入して送り出すポンプおよび利用側熱媒体の相変化を伴う熱交換により空調対象空間の空気を加熱または冷却する利用側熱交換器および利用側熱交換器を通過する利用側熱媒体を減圧する減圧装置を配管接続して、利用側熱媒体を循環させる利用側サイクル回路とを備え、利用側サイクル回路は、空調対象空間の空気を冷却する冷房運転において中間熱交換器で気体から液体に相変化した利用側熱媒体がポンプに吸入され、空調対象空間の空気を加熱する暖房運転において利用側熱交換器で気体から液体に相変化した利用側熱媒体がポンプに吸入されるように、利用側熱媒体の流れを切り替える利用側流路切替装置を有し、利用側流路切替装置は、中間熱交換器とポンプとの間の配管に配設された冷房用第１開閉弁と、ポンプと利用側熱交換器との間の配管に配設された冷房用第２開閉弁と、減圧装置と中間熱交換器との間の配管に配設された冷房用第３開閉弁と、減圧装置と冷房用第３開閉弁との間の配管と、冷房用第１開閉弁とポンプとの間の配管とを接続する配管に配設された暖房用第１開閉弁と、ポンプと冷房用第２開閉弁との間の配管と、冷房用第３開閉弁と中間熱交換器との間の配管とを接続する配管に配設された暖房用第２開閉弁と、中間熱交換器と冷房用第１開閉弁との間の配管と、冷房用第２開閉弁と利用側熱交換器との間の配管とを接続する配管に配設された暖房用第３開閉弁とを有するものである。

この空気調和装置は、ポンプを駆動させ、中間熱交換器において利用側熱媒体を加熱または冷却して相変化させ、利用側熱交換器で空調対象空間の空気を効率よく加熱または冷却して空気調和を行うことができる。このとき、ポンプにおいて、液状の利用側熱媒体を吸入して送り出すようにしたので、ガス状の利用側熱媒体がポンプを通過することを抑制し、安定した冷暖房運転を行うことができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。 実施の形態２に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。 実施の形態２に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。 実施の形態２に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時におけるレシーバー内の利用側熱媒体の流れおよび利用側熱媒体の状態を説明する図である。 実施の形態３に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。 実施の形態３に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。 実施の形態３に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における分解生成物析出装置内の利用側熱媒体の流れおよび利用側熱媒体の状態を説明する図である。 実施の形態４に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。 実施の形態４に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。 実施の形態５に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。 実施の形態５に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。

以下、実施の形態に係る空気調和装置について、図面などを参照しながら説明する。各図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、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。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に、構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、圧力および温度などの高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態、動作などにおいて相対的に定まるものとする。そして、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。

実施の形態１．
［空気調和装置］
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。空気調和装置１００は、室外機１０１と複数の室内機１０２（室内機１０２ａおよび室内機１０２ｂ）とが往配管８１ａと復配管８１ｂとで接続され、構成される。室外機１０１と複数の室内機１０２とが配管接続された空気調和装置１００は、熱源側熱媒体が循環する一次側のヒートポンプによる熱源側サイクル回路（以下、熱源側サイクル１１０という）を有する。熱源側サイクル１１０は、熱源側装置となる。また、利用側熱媒体が循環する利用側のヒートポンプによる利用側サイクル回路（以下、利用側サイクル１２０という）を有する。熱源側サイクル１１０内の熱源側熱媒体は、室外機１０１の内部のみで循環する。また、利用側サイクル１２０内の利用側熱媒体は、室外機１０１、往配管８１ａ、室内機１０２および復配管８１ｂの順に循環する。ここで、図１の空気調和装置１００は、２台の室内機１０２ａおよび室内機１０２ｂを有する例を示しているが、２台に限定するものではなく、１台または３台以上の室内機１０２を有するものであってもよい。

［室外機］
室外機１０１は、たとえば、空気調和対象空間となる部屋の外部に設置され、空気調和に係る熱を、室外に放熱または室外から吸熱する装置である。室外機１０１は、熱源側サイクル１１０の要素である圧縮機１、熱源側流路切替装置２、熱源側熱交換器３、絞り装置４、中間熱交換器５およびアキュムレータ６を搭載している。また、室外機１０１は、熱源側熱交換器３に送風する熱源側ファン１０を搭載している。そして、室外機１０１は、利用側サイクル１２０の要素であるポンプ５１、冷房用第１開閉弁５４ａ、冷房用第２開閉弁５４ｂ、冷房用第３開閉弁５４ｃ、暖房用第１開閉弁５５ａ、暖房用第２開閉弁５５ｂおよび暖房用第３開閉弁５５ｃを搭載している。

［室内機］
室内機１０２は、たとえば、部屋の内部に設置され、空気調和に係る熱を室内に放熱または室内から吸熱する装置である。室内機１０２は、利用側サイクル１２０の機器となる利用側熱交換器５２および減圧装置５３を搭載している。また、室内機１０２は、利用側ファン６０を搭載している。したがって、室内機１０２ａは、利用側熱交換器５２ａ、減圧装置５３ａおよび利用側ファン６０ａを搭載している。また、室内機１０２ｂは、利用側熱交換器５２ｂ、減圧装置５３ｂおよび利用側ファン６０ｂを搭載している。

［熱源側サイクル］
圧縮機１は、たとえば、容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成され、低圧の熱源側熱媒体を吸入し、圧縮して高圧にして吐出する機器である。また、熱源側流路切替装置２は、たとえば、四方弁などで構成され、冷房運転における流路と暖房運転における流路とを切り替えて、凝縮器および蒸発器として作用する熱交換器を切り替える機器である。冷房運転時における熱源側サイクル１１０は、熱源側流路切替装置２の切り替えにより、圧縮機１、熱源側流路切替装置２、熱源側熱交換器３、絞り装置４、中間熱交換器５、熱源側流路切替装置２、アキュムレータ６および圧縮機１の順に接続される。そして、熱源側熱交換器３が凝縮器として作用し、中間熱交換器５が蒸発器として作用する。また、暖房運転時における熱源側サイクル１１０は、熱源側流路切替装置２の切り替えにより、圧縮機１、熱源側流路切替装置２、中間熱交換器５、絞り装置４、熱源側熱交換器３、熱源側流路切替装置２、アキュムレータ６および圧縮機１の順に接続される。そして、熱源側熱交換器３が蒸発器として作用し、中間熱交換器５が凝縮器として作用する。ここで、以降の説明では、熱源側流路切替装置２として、四方弁を適用している例を示すが、四方弁に限定するものではなく、三方弁または二方弁を組み合わせたものなどを熱源側流路切替装置２として適用してもよい。

熱源側熱交換器３は、熱源側ファン１０から供給される空気と熱源側熱媒体とを熱交換する機器である。熱源側熱交換器３は、たとえば、フィンチューブ式熱交換器などで構成される。熱源側熱交換器３は、一端が熱源側流路切替装置２に接続され、他端が絞り装置４に接続されている。冷房運転時における熱源側熱交換器３は、高温の熱源側熱媒体が熱源側熱媒体よりも低温の空気に放熱することで、凝縮器として作用する。また、暖房運転時における熱源側熱交換器３は、低温の熱源側熱媒体が熱源側熱媒体より高温の空気から吸熱することで、蒸発器として作用する。ここで、以降の説明では、熱源側熱交換器３として、フィンチューブ式熱交換器を適用している例を示すが、フィンチューブ式熱交換器に限定するものではなく、プレート式熱交換器などを適用してもよい。

絞り装置４は、熱源側熱媒体を減圧する機器である。絞り装置４は、たとえば、電子式膨張弁などの開度が可変に制御可能なもので構成される。絞り装置４は、一端が熱源側熱交換器３に接続され、他端が中間熱交換器５に接続されている。ここで、以降の説明では、絞り装置４として、電子式膨張弁を適用している例を示すが、電子式膨張弁に限定するものではなく、キャピラリーチューブまたは電磁弁などを適用してもよい。

中間熱交換器５は、熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体と利用側サイクル１２０を循環する利用側熱媒体とを熱交換する機器である。中間熱交換器５は、たとえば、プレート式熱交換器などで構成される。中間熱交換器５は、熱源側サイクル１１０側の流路における一端が絞り装置４に接続され、熱源側サイクル１１０側の流路における他端が熱源側流路切替装置２に接続されている。また、中間熱交換器５は、利用側サイクル１２０側の流路における一端が復配管８１ｂに接続され、利用側サイクル１２０側の流路における他端がポンプ５１に接続されている。冷房運転時における中間熱交換器５は、蒸発器として作用する。このため、低温の熱源側熱媒体が、熱源側熱媒体よりも高温の利用側熱媒体から吸熱する。また、暖房運転時における中間熱交換器５は、凝縮器として作用する。このため、高温の熱源側熱媒体が、熱源側熱媒体よりも低温の利用側熱媒体に放熱する。ここで、以降の説明では、中間熱交換器５として、プレート式熱交換器を適用している例を示すが、プレート式熱交換器に限定するものではなく、二重管式熱交換器などを適用してもよい。

アキュムレータ６は、暖房運転と冷房運転との違いで、熱源側サイクル１１０内において発生する余剰の熱源側熱媒体または過渡的な運転の変化で発生する余剰の熱源側熱媒体を蓄えるものである。アキュムレータ６は、一端が熱源側流路切替装置２に接続され、他端が圧縮機１に接続されている。ここで、以降の説明では、アキュムレータ６を適用している例を示すが、アキュムレータ６に限定するものではなく、レシーバーなどを適用してもよい。

［利用側サイクル］
ポンプ５１は、液状の利用側熱媒体を吸入し、昇圧した状態にして送り出す機器である。ポンプ５１は、たとえば、インバータ式の遠心ポンプまたはターボ型の非容積式ポンプなどである。利用側熱交換器５２（利用側熱交換器５２ａおよび利用側熱交換器５２ｂ）は、利用側ファン６０（利用側ファン６０ａおよび利用側ファン６０ｂ）から供給される空気と利用側熱媒体とを熱交換する機器である。利用側熱交換器５２は、たとえば、フィンチューブ式熱交換器などで構成される。利用側熱交換器５２は、一端が往配管８１ａに接続され、他端が減圧装置５３（減圧装置５３ａおよび減圧装置５３ｂ）に接続されている。冷房運転時における利用側熱交換器５２は、蒸発器として作用する。このため、低温の利用側熱媒体が、利用側熱媒体よりも高温の空気から吸熱し、空気を冷却する。また、暖房運転時における利用側熱交換器５２は、凝縮器として作用する。このため、高温の利用側熱媒体が、利用側熱媒体より低温の空気に放熱し、空気を加熱する。ここで、以降の説明では、利用側熱交換器５２として、フィンチューブ式熱交換器を適用している例を示すが、フィンチューブ式熱交換器に限定するものではなく、プレート式熱交換器などを適用してもよい。

減圧装置５３（減圧装置５３ａおよび減圧装置５３ｂ）は、通過する利用側熱媒体を減圧する機器である。減圧装置５３は、たとえば、電子式膨張弁などの開度が可変に制御可能なもので構成される。減圧装置５３は、一端が利用側熱交換器５２（利用側熱交換器５２ａおよび利用側熱交換器５２ｂ）に接続され、他端が復配管８１ｂに接続されている。ここで、以降の説明では、減圧装置５３として、電子式膨張弁を適用している例を示すが、電子式膨張弁に限定するものではなく、キャピラリーチューブなどを適用してもよい。

冷房用第１開閉弁５４ａ、冷房用第２開閉弁５４ｂおよび冷房用第３開閉弁５４ｃ並びに暖房用第１開閉弁５５ａ、暖房用第２開閉弁５５ｂおよび暖房用第３開閉弁５５ｃは、冷房運転における流路と暖房運転における流路を切り替える弁である。これらの開閉弁は、利用側サイクル１２０の流路を切り替える利用側流路切替装置となる。以下、弁を特定しない場合、冷房用開閉弁５４および暖房用開閉弁５５として記載することもある。冷房用開閉弁５４および暖房用開閉弁５５は、流路を切り替えることで、凝縮器および蒸発器として作用する熱交換器を切り替える。冷房用開閉弁５４および暖房用開閉弁５５は、たとえば、電磁弁などの開閉が可能な弁で構成される。冷房運転時には、利用側サイクル１２０は、ポンプ５１、冷房用第２開閉弁５４ｂ、往配管８１ａ、利用側熱交換器５２、減圧装置５３、復配管８１ｂ、冷房用第３開閉弁５４ｃ、中間熱交換器５、冷房用第１開閉弁５４ａおよびポンプ５１の流路となる。このとき、中間熱交換器５が凝縮器として作用し、利用側熱交換器５２が蒸発器として作用する。暖房運転時には、利用側サイクル１２０は、ポンプ５１、暖房用第２開閉弁５５ｂ、中間熱交換器５、暖房用第３開閉弁５５ｃ、往配管８１ａ、利用側熱交換器５２、減圧装置５３、復配管８１ｂ、暖房用第１開閉弁５５ａ、ポンプ５１の流路となる。このとき、中間熱交換器５が蒸発器として作用し、利用側熱交換器５２が凝縮器として作用する。ここで、以降の説明では、冷房用開閉弁５４および暖房用開閉弁５５として、電磁弁を適用している例を示すが、電磁弁に限定するものではなく、三方弁および二方弁を組み合わせた機器などを適用してもよい。

冷房用第１開閉弁５４ａは、中間熱交換器５とポンプ５１とを接続する流路を開閉する弁である。冷房用第１開閉弁５４ａは、一端が中間熱交換器５に接続され、他端がポンプ５１に接続されている。冷房運転時における冷房用第１開閉弁５４ａは、開くことで中間熱交換器５とポンプ５１とを接続する流路を開放する。また、暖房運転時における冷房用第１開閉弁５４ａは、閉じることで中間熱交換器５とポンプ５１の流路を遮断する。

冷房用第２開閉弁５４ｂは、ポンプ５１と往配管８１ａとを接続する流路を開閉する弁である。冷房用第２開閉弁５４ｂは、一端がポンプ５１に接続され、他端が往配管８１ａに接続されている。冷房運転時における冷房用第２開閉弁５４ｂは、開くことでポンプ５１と往配管８１ａとを接続する流路を開放する。また、暖房運転時における冷房用第２開閉弁５４ｂは、閉じることでポンプ５１と往配管８１ａの流路を遮断する。

冷房用第３開閉弁５４ｃは、復配管８１ｂと中間熱交換器５とを接続する流路を開閉する弁である。冷房用第３開閉弁５４ｃは、一端が復配管８１ｂに接続され、他端が中間熱交換器５に接続されている。冷房運転時における冷房用第３開閉弁５４ｃは、開くことで復配管８１ｂと中間熱交換器５とを接続する流路を開放する。また、暖房運転時における冷房用第３開閉弁５４ｃは、閉じることで復配管８１ｂと中間熱交換器５の流路を遮断する。

暖房用第１開閉弁５５ａは、復配管８１ｂとポンプ５１とを接続する流路を開閉する弁である。暖房用第１開閉弁５５ａは、復配管８１ｂと冷房用第３開閉弁５４ｃとの間の配管と、冷房用第１開閉弁５４ａとポンプ５１との間の配管とを接続する配管上に配設されている。冷房運転時における暖房用第１開閉弁５５ａは、閉じることで復配管８１ｂとポンプ５１とを接続する流路を遮断する。また、暖房運転時における暖房用第１開閉弁５５ａは、開くことで中間熱交換器５とポンプ５１の流路を開放する。

暖房用第２開閉弁５５ｂは、ポンプ５１と中間熱交換器５とを接続する流路を開閉する弁である。暖房用第２開閉弁５５ｂは、ポンプ５１と冷房用第２開閉弁５４ｂとの間の配管と、冷房用第３開閉弁５４ｃと中間熱交換器５との間の配管とを接続する配管上に配設されている。冷房運転時における暖房用第２開閉弁５５ｂは、閉じることでポンプ５１と中間熱交換器５とを接続する流路を遮断する。また、暖房運転時における暖房用第２開閉弁５５ｂは、開くことでポンプ５１と中間熱交換器５の流路を開放する。

暖房用第３開閉弁５５ｃは、中間熱交換器５と往配管８１ａとを接続する流路を開閉する弁である。暖房用第３開閉弁５５ｃは、中間熱交換器５と冷房用第１開閉弁５４ａとの間の配管と、冷房用第２開閉弁５４ｂと往配管８１ａとの間の配管とを接続する配管上に配設されている。冷房運転時における暖房用第３開閉弁５５ｃは、閉じることで中間熱交換器５と往配管８１ａとを接続する流路を遮断する。また、暖房運転時における暖房用第２開閉弁５５ｂは、開くことで中間熱交換器５と往配管８１ａの流路を開放する。

往配管８１ａおよび復配管８１ｂは、室外機１０１と室内機１０２とを接続し、利用側サイクル１２０の流路を形成する配管である。往配管８１ａおよび復配管８１ｂは、たとえば、銅管などで構成される。往配管８１ａは、一端が冷房用第２開閉弁５４ｂおよび暖房用第３開閉弁５５ｃに接続され、他端が利用側熱交換器５２に接続されている。また、復配管８１ｂは、一端が減圧装置５３に接続され、他端が冷房用第３開閉弁５４ｃに接続されている。ここで、往配管８１ａおよび復配管８１ｂは、イニシャルコスト低減などの観点から、既設配管を利用することが望ましい。

［熱源側熱媒体］
熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体は、主として室外の空気と利用側熱媒体との間で交換された熱を搬送する媒体である。実施の形態１で用いる熱源側熱媒体は、たとえば、Ｒ３２などの空気調和装置用冷媒とする。ここで、以降の説明では、熱源側熱媒体として、Ｒ３２冷媒が適用されている例を示すが、Ｒ３２冷媒に限定するものではない。たとえば、熱源側熱媒体は、Ｒ１１２３、Ｒ１１３２（Ｅ）、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ２９０およびそれらを混合した冷媒などでもよい。

［利用側熱媒体］
利用側サイクル１２０を循環する利用側熱媒体は、主として室内の空気と利用側熱媒体との間で交換された熱を搬送する冷媒である。実施の形態１で用いる利用側熱媒体は、たとえば、Ｒ４６６Ａなどの不燃性の空気調和装置用冷媒である。ここで、以降の説明では、Ｒ４６６Ａ冷媒が適用されている例を示すが、Ｒ４６６Ａ冷媒に限定するものではない。たとえば、利用側熱媒体は、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２３３ｚｄ（Ｅ）、Ｒ１２４３ｚｆ、Ｒ１２１６、Ｒ１３３６ｍｚｚ（Ｚ）、Ｒ１３Ｉ１、Ｒ７４４およびそれらを混合した不燃性の冷媒などでもよい。

［制御装置］
制御装置９１は、室外機１０１および室内機１０２などに設置された各種センサ（図示せず）からの検出信号および操作部（図示せず）からの操作信号などに基づき、空気調和装置全体の動作を制御する。特に、制御装置９１は、圧縮機１、絞り装置４、熱源側ファン１０、ポンプ５１および利用側ファン６０のようなアクチュエータの駆動制御を行う。制御装置９１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、Ｉ／Ｏポートなどを備えたマイクロコンピュータを有する。ここで、実施の形態１では、図１に示すように、制御装置９１は室外機１０１に設置されているものとして説明するが、制御装置９１の設置場所については特に限定しない。たとえば、制御装置９１は、室内機１０２ａまたは室内機１０２ｂのいずれかに設けられていてもよい。また、制御装置９１が室外機１０１などから独立して設置されていてもよい。

［冷房運転］
図２は、実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。図２の実線および破線は、それぞれ冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを示している。ここでは、各機器の動作とともに熱媒体の流れについて説明する。

まず、冷房運転時における熱源側熱媒体の流れについて説明する。ここで、冷房運転における熱源側サイクル１１０の説明においては、室外の空気よりも高い飽和温度となる圧力を高圧と定義する。また、室内の空気よりも低い飽和温度となる圧力を低圧と定義する。圧縮機１は、吸入した低圧のガス状の熱源側熱媒体を圧縮し、高圧のガス状の熱源側熱媒体を吐出する。高圧のガス状の熱源側熱媒体は、熱源側流路切替装置２を介して、熱源側熱交換器３に流入する。熱源側熱交換器３は、熱源側ファン１０から供給される室外空気で高圧のガス状の熱源側熱媒体を冷却し、凝縮液化する。熱源側熱交換器３で凝縮液化した高圧の液状の熱源側熱媒体は、絞り装置４に流入する。絞り装置４は、高圧の液状の熱源側熱媒体を減圧する。絞り装置４で減圧された低圧の二相状の熱源側熱媒体は、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、低圧の二相状の熱源側熱媒体と利用側サイクル１２０を循環する利用側熱媒体とを熱交換させる。低圧の二相状の熱源側熱媒体は、加熱され、蒸発気化する。中間熱交換器５で蒸発気化した低圧のガス状の熱源側熱媒体は、熱源側流路切替装置２およびアキュムレータ６を介して、圧縮機１へ再度吸入される。

次に、冷房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ここで、冷房運転における利用側サイクル１２０の説明においては、室内の空気よりも低い圧力で、かつ、熱源側熱媒体の低圧の飽和温度よりも高い飽和温度となる圧力を中間温圧と定義する。ポンプ５１は、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、冷房用第２開閉弁５４ｂおよび往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧の液状の利用側熱媒体を加熱し、蒸発気化させる。利用側熱交換器５２で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、減圧装置５３、復配管８１ｂおよび冷房用第３開閉弁５４ｃを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧のガス状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、冷却され、凝縮液化する。中間熱交換器５で凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、冷房用第１開閉弁５４ａを介して、ポンプ５１に再度吸入される。ここで、冷房運転時においては、利用側熱媒体は、熱源側熱媒体に熱を放熱し、かつ、室内空気から熱を吸熱する。このため、温度の関係は、室内空気温度＞利用側熱媒体の飽和温度＞熱源側熱媒体の低圧飽和温度となる。

［暖房運転］
次に、暖房運転時における熱源側熱媒体の流れについて説明する。ここで、暖房運転における熱源側サイクル１１０の説明においては、室内の空気よりも高い飽和温度となる圧力を高圧と定義する。また、室外の空気よりも低い飽和温度となる圧力を低圧と定義する。圧縮機１は、吸入した低圧のガス状の熱源側熱媒体を圧縮し、高圧のガス状の熱源側熱媒体を吐出する。高圧のガス状の熱源側熱媒体は、熱源側流路切替装置２を介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、高圧のガス状の熱源側熱媒体と利用側サイクル１２０を循環する利用側熱媒体とを熱交換させる。高圧のガス状の熱源側熱媒体は、冷却され、凝縮液化する。中間熱交換器５で凝縮液化した高圧の液状の熱源側熱媒体は、絞り装置４に流入する。絞り装置４は、高圧の液状の熱源側熱媒体を減圧する。絞り装置４で減圧された低圧の二相状の熱源側熱媒体は、熱源側熱交換器３に流入する。熱源側熱交換器３は、熱源側ファン１０から供給される室外空気で低圧の二相状の熱源側熱媒体を加熱し、蒸発気化する。熱源側熱交換器３で蒸発気化した低圧のガス状の熱源側熱媒体は、熱源側流路切替装置２およびアキュムレータ６を介して、圧縮機１へ再度吸入される。

最後に、暖房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ここで、暖房運転における利用側サイクル１２０の説明においては、室内の空気よりも高い圧力で、かつ、熱源側熱媒体の高圧の飽和温度よりも低い飽和温度となる圧力を中間温圧と定義する。ポンプ５１は、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、暖房用第２開閉弁５５ｂを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧の液状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、加熱され、蒸発気化する。中間熱交換器５で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、暖房用第３開閉弁５５ｃおよび往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧のガス状の利用側熱媒体を冷却し、凝縮器化させる。利用側熱交換器５２ａで凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、暖房用第１開閉弁５５ａを介して、ポンプ５１に再度吸入される。ここで、暖房運転時においては、利用側熱媒体は、熱源側熱媒体から熱を吸熱し、かつ室内空気に熱を放熱する。このため、温度の関係は、室内空気温度＜利用側熱媒体の飽和温度＜熱源側熱媒体の低圧飽和温度となる。したがって、制御装置９１は、暖房運転時における利用側サイクル１２０内の利用側熱媒体が、冷房運転における利用側サイクル１２０内の利用側熱媒体よりも高温および高圧となるように、各機器を制御する。

また、制御装置９１は、中間熱交換器５の暖房運転時の利用側熱媒体の蒸発温度が、冷房運転時の利用側熱媒体の凝縮温度よりも高く、利用側熱交換器５２の暖房運転時の凝縮温度が、冷房運転時の利用側熱媒体の蒸発温度よりも高くなるように制御する。

［効果］
実施の形態１の空気調和装置１００は、利用側サイクル１２０において、液状の利用側熱媒体を吸入して送り出すポンプ５１を駆動させ、中間熱交換器５において利用側熱媒体を加熱または冷却して相変化させて、利用側熱交換器５２に送る。そして、利用側熱交換器５２は、空調対象空間の空気を加熱または冷却して、空気調和を行うようにした。空気調和装置１００は、相変化を伴う利用側熱媒体を用いて冷房運転および暖房運転を行うことで、水などの相変化を伴わない熱媒体を用いた場合に対して、単位流量当たりの能力を高くすることができる。このため、空気調和装置１００は、効率よく室内の冷暖房を行うことができる。

また、実施の形態１の空気調和装置１００によれば、利用側流路切替装置が、冷房運転と暖房運転とで利用側サイクル１２０の流路を切り替えるように構成した。このため、空気調和装置１００は、室内機１０２からの運転要求に応じて、冷房運転と暖房運転との切り替えを行うことができる。このとき、冷房運転および暖房運転ともに、ポンプ５１が利用側熱媒体を流入出させる方向を同じになる流路にしたことで、液状の利用側熱媒体を通過させ、ガス状の利用側熱媒体の通過を抑制することができる。このため、ポンプ５１の電動機が空回りするエア噛みの発生を防ぎ、ポンプ５１の故障を回避することができる。そして、利用側流路切替装置として、冷房用第１開閉弁５４ａ、冷房用第２開閉弁５４ｂおよび冷房用第３開閉弁５４ｃ並びに暖房用第１開閉弁５５ａ、暖房用第２開閉弁５５ｂおよび暖房用第３開閉弁５５ｃを設置した。制御装置９１は、冷房運転においては、冷房用第１開閉弁５４ａ、冷房用第２開閉弁５４ｂおよび冷房用第３開閉弁５４ｃを開いて、利用側熱媒体を通過させる。また、制御装置９１は、暖房運転においては、暖房用第１開閉弁５５ａ、暖房用第２開閉弁５５ｂおよび暖房用第３開閉弁５５ｃを開いて、利用側熱媒体を通過させる。このため、より確実に流路の遮断などを行うことで、効率よく流路の切り替えを行うことができる。

また、実施の形態１の空気調和装置１００によれば、相変化する熱媒体を用いることで、ポンプ５１の小型化、配管の細管化およびシステムの高効率化などを実現することができる。また、空気調和装置１００が利用側熱媒体として不燃性の熱媒体を用いることにより、漏洩時の引火などのリスク低減に必要な安全対策機器の取り付けなどが不要となる。そして、利用側サイクル１２０を循環する利用側熱媒体は、冷房運転時において室内温度よりも高い温度にならないおよび暖房運転時において熱源側熱媒体の温度よりも高い温度にならない。このため、温度上昇に伴う熱媒体および冷凍機油の分解反応などを抑制することができる。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。ここで、図３の空気調和装置１００において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する機器などには同一の符号を付す。図１の空気調和装置１００と比較して、図３の空気調和装置１００は、室外機１０１の構成が異なる。

［室外機］
実施の形態２の室外機１０１は、利用側サイクル１２０の要素としてレシーバー５６を搭載している。

［利用側サイクル］
レシーバー５６は、暖房運転と冷房運転との違いで発生する余剰の利用側熱媒体または過渡的な運転の変化で発生する余剰の利用側熱媒体を蓄える。また、実施の形態２のレシーバー５６は、ポンプ５１にガス状の利用側熱媒体が流入することを抑制する。レシーバー５６は、一端が冷房用第１開閉弁５４ａとポンプ５１とを接続する配管と暖房用第１開閉弁５５ａが配設された配管との合流部よりも下流に接続され、他端がポンプ５１に接続されている。ここでは、空気調和装置１００がレシーバー５６を有する構成を例として示すが、レシーバー５６の代わりに、気液分離器などを有する構成としてもよい。

［冷房運転］
図４は、実施の形態２に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。図４の実線および破線は、それぞれ冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを示している。ここでは、各機器の動作とともに熱媒体の流れについて説明する。冷房運転および暖房運転における熱源側サイクル１１０の熱源側熱媒体の流れおよび機器の動作については、実施の形態１で説明したことと同様である。

冷房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ポンプ５１は、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、冷房用第２開閉弁５４ｂおよび往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧の液状の利用側熱媒体を加熱し、蒸発気化させる。利用側熱交換器５２で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、減圧装置５３、復配管８１ｂおよび冷房用第３開閉弁５４ｃを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧のガス状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、冷却され、凝縮液化する。中間熱交換器５で凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、冷房用第１開閉弁５４ａおよびレシーバー５６を介して、ポンプ５１に再度吸入される。

［暖房運転］
次に、暖房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ポンプ５１は、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、暖房用第２開閉弁５５ｂを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧の液状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、加熱され、蒸発気化する。中間熱交換器５で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、暖房用第３開閉弁５５ｃおよび往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧のガス状の利用側熱媒体を冷却し、凝縮器化させる。利用側熱交換器５２ａで凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、暖房用第１開閉弁５５ａおよびレシーバー５６を介して、ポンプ５１に再度吸入される。

［レシーバーの作用］
図５は、実施の形態２に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時におけるレシーバー内の利用側熱媒体の流れおよび利用側熱媒体の状態を説明する図である。図５の実線および破線は、それぞれ冷房運転および暖房運転時の熱媒体の流れを示す。また、図５のレシーバー５６内における白抜きおよび色塗りは、それぞれガス状の利用側熱媒体および液状の利用側熱媒体を示している。ここで、図示するように、レシーバー５６において、暖房運転と冷房運転とでは、利用側熱媒体の流れる方向は同じである。

図５に基づいて、ガスと液体との二相状の利用側熱媒体が流入した場合のレシーバー５６の作用について説明する。入口からレシーバー５６に流入した二相状の利用側熱媒体は、レシーバー５６の容器で流れの速度が低減される。密度の小さなガス状の利用側熱媒体は上部に移動し、密度の大きな液状の利用側熱媒体は下部に移動することで、容器内でガス状の利用側熱媒体と液状の利用側熱媒体とが分離される。分離された液状の利用側熱媒体のみが、レシーバー５６の底面近傍に流入口が配置された出口配管を通過し、出口配管から液状の利用側熱媒体が流出する。ここでは、レシーバー５６に二相状の利用側熱媒体が流入した場合の例について説明したが、二相状の利用側熱媒体に限定するものではなく、液状の利用側熱媒体がレシーバー５６に流入してもよい。

［効果］
実施の形態２の空気調和装置１００は、利用側サイクル１２０にレシーバー５６を設置し、ガス状の利用側熱媒体と液状の利用側熱媒体とを分離し、液状の利用側熱媒体を通過させるようにした。このため、実施の形態１よりもさらに、ポンプ５１にガス状の利用側熱媒体が流入しない構成にすることができる。したがって、ポンプ５１の故障を回避することができる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。ここで、図６の空気調和装置１００において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する機器などには同一の符号を付す。図１の空気調和装置１００と比較して、図６の空気調和装置１００は、室外機１０１の構成が異なる。

［室外機］
実施の形態３の室外機１０１は、利用側サイクル１２０に分解生成物析出装置５７および中間熱交換器出口温度センサー９２を搭載している。

［利用側サイクル］
分解生成物析出装置５７は、実施の形態２において説明したレシーバー５６に、冷却装置５８を有する構成の装置である。冷却装置５８は、暖房運転と冷房運転との違いで発生する余剰の利用側熱媒体または過渡的な運転の変化で発生する余剰の利用側熱媒体を蓄える。また、実施の形態３の分解生成物析出装置５７は、ポンプ５１へのガス状の利用側熱媒体の流入を抑制し、かつ、利用側熱媒体が分解、変性などによって発生した物質を析出し、装置内に捕捉する。分解生成物析出装置５７は、一端が冷房用第１開閉弁５４ａとポンプ５１とを接続する配管と暖房用第１開閉弁５５ａが配設された配管との合流部よりも下流に接続され、他端がポンプ５１に接続されている。

また、中間熱交換器出口温度センサー９２は、中間熱交換器５の熱媒体流出側における利用側熱媒体の温度を検出する検出装置である。中間熱交換器出口温度センサー９２は、中間熱交換器５と冷房用第１開閉弁５４ａとを接続する配管上の、暖房用第３開閉弁５５ｃが配設された配管との合流部よりも上流に接続されている。

［利用側熱媒体］
利用側サイクル１２０を循環する利用側熱媒体は、たとえば、不燃性のＲ４６６Ａ、Ｒ１３Ｉ１およびＲ１３Ｉ１を含む混合冷媒などの空気調和装置用冷媒とする。利用側熱媒体は、主として室内の空気と利用側熱媒体との間で交換された熱を搬送する。

［冷房運転］
図７は、実施の形態３に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。図７の実線および破線は、それぞれ冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを示している。ここでは、各機器の動作とともに熱媒体の流れについて説明する。冷房運転および暖房運転における熱源側サイクル１１０の熱源側熱媒体の流れおよび機器の動作については、実施の形態１で説明したことと同様である。

冷房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ポンプ５１は、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、冷房用第２開閉弁５４ｂおよび往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧の液状の利用側熱媒体を加熱し、蒸発気化させる。利用側熱交換器５２で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、減圧装置５３、復配管８１ｂおよび冷房用第３開閉弁５４ｃを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧のガス状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、冷却され、凝縮液化する。中間熱交換器５で凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、冷房用第１開閉弁５４ａおよび分解生成物析出装置５７を介して、ポンプ５１に再度吸入される。

冷房運転時において、中間熱交換器出口温度センサー９２は、中間熱交換器５から流出した中間温圧の液状の利用側熱媒体の温度を検出する。制御装置９１は、中間熱交換器出口温度センサー９２が検出した温度に基づき、利用側サイクル１２０内の利用側熱媒体が、あらかじめ定めた設定温度を超えないように、空気調和装置１００における機器に対する制御を行う。ここで、制御装置９１は、利用側サイクル１２０において、Ｒ４６６Ａ、Ｒ１３Ｉ１およびＲ１３Ｉ１を含む混合冷媒において、冷媒が自己分解、変質などの反応を抑制することができる温度以下で制御することが望ましい。冷媒反応を抑制できる設定温度としては、具体的には１００℃以下が望ましい。

［暖房運転］
次に、暖房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ポンプ５１は、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、暖房用第２開閉弁５５ｂを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧の液状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、加熱され、蒸発気化する。中間熱交換器５で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、暖房用第３開閉弁５５ｃおよび往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧のガス状の利用側熱媒体を冷却し、凝縮器化させる。利用側熱交換器５２ａで凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、暖房用第１開閉弁５５ａおよび分解生成物析出装置５７を介して、ポンプ５１に再度吸入される。

暖房運転時において、中間熱交換器出口温度センサー９２は、中間熱交換器５から流出した中間温圧のガス状の利用側熱媒体の温度を検出する。制御装置９１は、中間熱交換器出口温度センサー９２が検出した温度に基づき、圧縮機１、絞り装置４、熱源側ファン１０、ポンプ５１および利用側ファン６０の少なくとも１つの機器に対する制御を行う。ここで、制御装置９１は、利用側サイクル１２０において、Ｒ４６６Ａ、Ｒ１３Ｉ１およびＲ１３Ｉ１を含む混合冷媒における冷媒の反応を抑制することができる温度以下となるように制御することが望ましい。

［分解生成物析出装置の作用］
図８は、実施の形態３に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における分解生成物析出装置内の利用側熱媒体の流れおよび利用側熱媒体の状態を説明する図である。図８の実線および破線は、それぞれ冷房運転および暖房運転時の熱媒体の流れを示す。また、図８のレシーバー５６内における白抜きおよび色塗りは、それぞれガス状の利用側熱媒体および液状の利用側熱媒体を示している。

図８に基づいて、ガスと液体との二相状の利用側熱媒体が流入した場合の分解生成物析出装置５７の作用について説明する。入口から分解生成物析出装置５７に流入した二相状の利用側熱媒体は、分解生成物析出装置５７の容器で流れの速度が低減される。密度の小さなガス状の利用側熱媒体は、上部に移動し、密度の大きな液状の利用側熱媒体は下部に移動することで、容器内で利用側熱媒体が分離される。分離された液状の利用側熱媒体のみが、分解生成物析出装置５７の底面近傍に流入口を有する出口配管を通過し、出口配管から液状の利用側熱媒体が流出する。

一方、入口から流入した二相状の利用側熱媒体に含まれる分解生成物５９は、液状の利用側熱媒体とともに分解生成物析出装置５７下部に分離される。分解生成物析出装置５７の底面に設置された冷却装置５８は、部分的に液状の利用側熱媒体を冷却する。そして、図８に示すように、冷却された液状の利用側熱媒体から、液状の利用側熱媒体に含まれる分解生成物５９が析出する。析出した分解生成物５９は、分解生成物析出装置５７内に捕捉されて底面に溜まる。このため分解生成物５９が利用側サイクル１２０を循環することを防止することができる。ここで、冷却装置５８は、ペルチェ式冷却器などの機器を用いることができる。また、熱源側サイクル１１０において、熱源側流路切替装置２と圧縮機１の吸入側との間の配管を冷却装置５８として、熱源側熱媒体による温度の低い熱などを利用して液状の利用側熱媒体を冷却してもよい。また、ここでは、分解生成物析出装置５７に二相状の利用側熱媒体が流入した場合の例について説明したが、二相状の利用側熱媒体に限定するものではなく、液状の利用側熱媒体が分解生成物析出装置５７に流入してもよい。

［効果］
実施の形態３の空気調和装置１００は、利用側サイクル１２０に分解生成物析出装置５７を設置し、ガス状の利用側熱媒体と液状の利用側熱媒体とを分離し、液状の利用側熱媒体を通過させるようにした。このため、実施の形態１よりもさらに、ポンプ５１にガス状の利用側熱媒体が流入しない構成にすることができる。したがって、ポンプ５１の故障を回避することができる。また、分解生成物析出装置５７が液状の利用側熱媒体中の分解生成物５９を捕捉して内部に溜めておくようにしたので、分解生成物５９が利用側サイクル１２０を循環することを防止する。このため、分解生成物５９が原因となる腐食および流路閉塞などによる空気調和装置１００の故障を回避することができる。

さらに、実施の形態３の空気調和装置１００は、中間熱交換器５から流出する利用側熱媒体の温度を検出する中間熱交換器出口温度センサー９２を利用側サイクル１２０に設置する。そして、制御装置９１は、中間熱交換器出口温度センサー９２が検出した温度に基づいて、利用側サイクル１２０の機器を制御する。このため、利用側熱媒体が熱によって化学反応などを起こして分解などすることを防ぎ、空気調和装置全体として装置の寿命を伸ばすことができる。また、分解生成物５９が原因となる腐食および流路閉塞などによる空気調和装置１００の故障を回避することができる。

実施の形態４．
［空気調和装置］
図９は、実施の形態４に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。ここで、図９の空気調和装置１００において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する機器などには同一の符号を付す。図１の空気調和装置１００と比較して、図９の空気調和装置１００は、室外機１０１の構成が異なる。

［室外機］
実施の形態４の室外機１０１は、利用側サイクル１２０の要素として冷房用ポンプ５１ａおよび暖房用ポンプ５１ｂを搭載する。ここで、実施の形態１の空気調和装置１００が搭載していた冷房用第１開閉弁５４ａ、冷房用第２開閉弁５４ｂおよび冷房用第３開閉弁５４ｃ並びに暖房用第１開閉弁５５ａ、暖房用第２開閉弁５５ｂおよび暖房用第３開閉弁５５ｃは、搭載していない。

［利用側サイクル］
冷房用ポンプ５１ａおよび暖房用ポンプ５１ｂは、実施の形態１で説明したポンプ５１と同様に、液状の利用側熱媒体を吸入し、昇圧した状態にして送り出す機器である。冷房用ポンプ５１ａおよび暖房用ポンプ５１ｂは、たとえば、ターボ型の非容積式ポンプなどである。

［冷房運転］
図１０は、実施の形態４に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。図１０の実線および破線は、それぞれ冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを示している。ここでは、各機器の動作とともに熱媒体の流れについて説明する。冷房運転および暖房運転における熱源側サイクル１１０の熱源側熱媒体の流れおよび機器の動作については、実施の形態１で説明したことと同様である。

冷房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ここで、冷房運転においては、暖房用ポンプ５１ｂは停止している。冷房用ポンプ５１ａは、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧の液状の利用側熱媒体を加熱し、蒸発気化させる。利用側熱交換器５２で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、減圧装置５３、復配管８１ｂおよび停止した暖房用ポンプ５１ｂを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧のガス状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、冷却され、凝縮液化する。中間熱交換器５で凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、冷房用ポンプ５１ａに再度吸入される。

［暖房運転］
次に、暖房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。ここで、暖房運転においては、冷房用ポンプ５１ａは停止している。暖房用ポンプ５１ｂは、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧の液状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、加熱され、蒸発気化する。中間熱交換器５で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、停止した冷房用ポンプ５１ａおよび往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧のガス状の利用側熱媒体を冷却し、凝縮器化させる。利用側熱交換器５２ａで凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、減圧装置５３および復配管８１ｂを介して、暖房用ポンプ５１ｂに再度吸入される。

［効果］
実施の形態４の空気調和装置１００は、利用側サイクル１２０に冷房用ポンプ５１ａおよび暖房用ポンプ５１ｂを設置した。このため、室内機１０２からの運転要求に応じて、冷房運転と暖房運転とを切り替えることができる。また、実施の形態４の空気調和装置１００は、駆動している冷房用ポンプ５１ａおよび暖房用ポンプ５１ｂに対し、液状の利用側熱媒体を通過させるようにしてガス状の利用側熱媒体の通過を抑制するようにした。このため、冷房用ポンプ５１ａおよび暖房用ポンプ５１ｂの故障を回避することができる。

実施の形態５．
［空気調和装置］
図１１は、実施の形態５に係る空気調和装置の構成の一例を模式的に記載した図である。ここで、図１１の空気調和装置１００において、図９の空気調和装置１００と同一の構成を有する機器などには同一の符号を付す。図９の空気調和装置１００と比較して、図１１の空気調和装置１００は、室外機１０１の構成が異なる。

［室外機］
実施の形態５の室外機１０１は、実施の形態４の室外機１０１が有する冷房用ポンプ５１ａおよび暖房用ポンプ５１ｂの代わりに、利用側サイクル１２０の要素として反転ポンプ５１ｃを搭載する。

［利用側サイクル］
反転ポンプ５１ｃは、流体の吸入側と吐出側とを反転することができる機器である。このため、実施の形態５の反転ポンプ５１ｃは、冷房運転および暖房運転の両方の運転で、液状の利用側熱媒体を吸入し、昇圧した状態にして送り出すことができる。反転ポンプ５１ｃは、たとえば、インバータ式の遠心ポンプまたはターボ型の非容積式ポンプなどである。

［冷房運転］
図１２は、実施の形態５に係る空気調和装置の冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを説明する図である。図１２の実線および破線は、それぞれ冷房運転および暖房運転時における熱媒体の流れを示している。ここでは、各機器の動作とともに熱媒体の流れについて説明する。冷房運転および暖房運転における熱源側サイクル１１０の熱源側熱媒体の流れおよび機器の動作については、実施の形態１で説明したことと同様である。

冷房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。反転ポンプ５１ｃは、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、往配管８１ａを介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧の液状の利用側熱媒体を加熱し、蒸発気化させる。利用側熱交換器５２で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、減圧装置５３および復配管８１ｂを介して、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧のガス状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、冷却され、凝縮液化する。中間熱交換器５で凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、反転ポンプ５１ｃに再度吸入される。

［暖房運転］
次に、暖房運転時における利用側熱媒体の流れについて説明する。反転ポンプ５１ｃは、吸入した中間温圧の液状の利用側熱媒体を昇圧する。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、中間熱交換器５に流入する。中間熱交換器５は、中間温圧の液状の利用側熱媒体と熱源側サイクル１１０を循環する熱源側熱媒体とを熱交換させる。中間温圧の液状の利用側熱媒体は、加熱され、蒸発気化する。中間熱交換器５で蒸発気化した中間温圧のガス状の利用側熱媒体は、往配管８１ａおよび減圧装置５３を介して、利用側熱交換器５２に流入する。利用側熱交換器５２は、利用側ファン６０から供給される室内空気との熱交換により、中間温圧のガス状の利用側熱媒体を冷却し、凝縮器化させる。利用側熱交換器５２ａで凝縮液化した中間温圧の液状の利用側熱媒体は、復配管８１ｂを介して、反転ポンプ５１ｃに再度吸入される。

［効果］
実施の形態５の空気調和装置１００は、利用側サイクル１２０に反転ポンプ５１ｃを設置した。このため、室内機１０２からの運転要求に応じて、反転ポンプ５１ｃにおいて、冷房運転と暖房運転とを切り替えることができる。このとき、実施の形態５の空気調和装置１００において、反転ポンプ５１ｃに液状の利用側熱媒体を通過させるようにした。このため、反転ポンプ５１ｃの故障を回避することができる。また、実施の形態５の空気調和装置１００では、冷房運転および暖房運転の両方の運転において、往配管８１ａおよび復配管８１ｂを通過する利用側熱媒体の相状態を同一状態にすることができる。このため、配管の径を小径化することができる。

実施の形態６．
ここで、実施の形態１～実施の形態５の空気調和装置１００は、熱源側サイクル１１０において熱源側熱媒体を循環させ、中間熱交換器５において、利用側熱媒体の熱交換により、利用側熱媒体に吸熱および放熱させるようにした。ここで、加熱装置および冷却装置により、利用側熱媒体に加熱および冷却させてもよい。

１ 圧縮機、２ 熱源側流路切替装置、３ 熱源側熱交換器、４ 絞り装置、５ 中間熱交換器、６ アキュムレータ、１０ 熱源側ファン、５１ ポンプ、５１ａ 冷房用ポンプ、５１ｂ 暖房用ポンプ、５１ｃ 反転ポンプ、５２，５２ａ，５２ｂ 利用側熱交換器、５３，５３ａ，５３ｂ 流量調整装置、５４ 冷房用開閉弁、５４ａ 冷房用第１開閉弁、５４ｂ 冷房用第２開閉弁、５４ｃ 冷房用第３開閉弁、５５ 暖房用開閉弁、５５ａ 暖房用第１開閉弁、５５ｂ 暖房用第２開閉弁、５５ｃ 暖房用第３開閉弁、５６ レシーバー、５７ 分解生成物析出装置、５８ 冷却装置、５９ 分解生成物、６０，６０ａ，６０ｂ 利用側ファン、８１ａ 往配管、８１ｂ 復配管、９１ 制御装置、９２ 中間熱交換器出口温度センサー、１００ 空気調和装置、１０１ 室外機、１０２，１０２ａ，１０２ｂ 室内機、１１０ 熱源側サイクル、１２０ 利用側サイクル。

Claims (10)

1. 熱源側熱媒体と前記熱源側熱媒体とは異なる利用側熱媒体とを熱交換させ、切り替えにより前記熱源側熱媒体に吸熱または放熱させて前記利用側熱媒体を相変化させる中間熱交換器を有する熱源側装置と、
   前記中間熱交換器、液状の前記利用側熱媒体を吸入して送り出すポンプおよび前記利用側熱媒体の相変化を伴う熱交換により空調対象空間の空気を加熱または冷却する利用側熱交換器および前記利用側熱交換器を通過する前記利用側熱媒体を減圧する減圧装置を配管接続して、前記利用側熱媒体を循環させる利用側サイクル回路とを備え、
   前記利用側サイクル回路は、
   前記空調対象空間の空気を冷却する冷房運転において前記中間熱交換器で気体から液体に相変化した前記利用側熱媒体が前記ポンプに吸入され、前記空調対象空間の空気を加熱する暖房運転において前記利用側熱交換器で気体から液体に相変化した前記利用側熱媒体が前記ポンプに吸入されるように、前記利用側熱媒体の流れを切り替える利用側流路切替装置を有し、
   前記利用側流路切替装置は、
   前記中間熱交換器と前記ポンプとの間の配管に配設された冷房用第１開閉弁と、
   前記ポンプと前記利用側熱交換器との間の配管に配設された冷房用第２開閉弁と、
   前記減圧装置と前記中間熱交換器との間の配管に配設された冷房用第３開閉弁と、
   前記減圧装置と前記冷房用第３開閉弁との間の配管と、前記冷房用第１開閉弁と前記ポンプとの間の配管とを接続する配管に配設された暖房用第１開閉弁と、
   前記ポンプと前記冷房用第２開閉弁との間の配管と、前記冷房用第３開閉弁と前記中間熱交換器との間の配管とを接続する配管に配設された暖房用第２開閉弁と、
   前記中間熱交換器と前記冷房用第１開閉弁との間の配管と、前記冷房用第２開閉弁と前記利用側熱交換器との間の配管とを接続する配管に配設された暖房用第３開閉弁とを有する空気調和装置。
2. 前記熱源側装置および前記利用側サイクル回路の機器を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記空調対象空間の空気を加熱する暖房運転において、前記利用側サイクル回路内の前記利用側熱媒体が、前記冷房運転における前記利用側サイクル回路内の前記利用側熱媒体よりも高温および高圧であり、前記中間熱交換器における前記利用側熱媒体の蒸発温度が、前記冷房運転における前記利用側熱媒体の凝縮温度よりも高い温度となる制御を行う請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記熱源側装置および前記利用側サイクル回路の機器を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、
   冷房運転においては、前記冷房用第１開閉弁、前記冷房用第２開閉弁および前記冷房用第３開閉弁を開き、前記暖房用第１開閉弁、前記暖房用第２開閉弁および前記暖房用第３開閉弁を閉じる制御を行い、
   暖房運転においては、前記冷房用第１開閉弁、前記冷房用第２開閉弁および前記冷房用第３開閉弁を閉じ、前記暖房用第１開閉弁、前記暖房用第２開閉弁および前記暖房用第３開閉弁を開く制御を行う請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記利用側サイクル回路は、
   前記冷房用第１開閉弁と前記ポンプとを接続する配管上の前記暖房用第１開閉弁が配設された配管との合流部と、前記ポンプとの間の配管に配設され、ガス状の前記利用側熱媒体を分離した液状の前記利用側熱媒体を通過させるレシーバーを備える請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記レシーバーと、前記レシーバー内の前記利用側熱媒体を冷却する冷却装置とを有する分解生成物析出装置を備える請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記熱源側装置および前記利用側サイクル回路の機器を制御する制御装置と、
   前記中間熱交換器から流出する前記利用側熱媒体の温度を検出する中間熱交換器出口温度センサーとを備え、
   前記制御装置は、
   前記中間熱交換器出口温度センサーの検出した温度が、あらかじめ定められた設定温度より低い温度となるように前記機器を制御する請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記設定温度は、前記利用側熱媒体に分解反応が発生する温度に基づいて設定される請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記熱源側装置は、
   前記熱源側熱媒体を圧縮する圧縮機、前記熱源側熱媒体の流路を切り替える熱源側流路切替装置、前記熱源側熱媒体を熱交換させる熱源側熱交換器、前記熱源側熱媒体を圧力調整する絞り装置および前記中間熱交換器を配管接続して、前記熱源側熱媒体を循環させる熱源側サイクル回路を有する請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
9. 前記利用側熱媒体は、不燃性の冷媒である請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
10. 前記利用側熱媒体は、Ｒ４６６Ａ冷媒、Ｒ１３Ｉ１冷媒またはＲ１３Ｉ１の混合冷媒である請求項１～請求項９のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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