JP7356506B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、水などの熱媒を循環させて冷暖房を行う空気調和機に関する。

近年、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が高い一部のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒の使用が問題視されており、欧州の改正Ｆガス法をはじめとして段階的にその使用が規制されている。このため、ＧＷＰの低い冷媒を使用する空気調和機の開発が進んでおり、家庭用および業務用空調機で主流であったＲ４１０Ａは、Ｒ３２に置き換えられている。

その一方で、Ｒ３２は微燃性（Ａ２Ｌ）の冷媒であり、例えば冷媒充填量が多い可変冷媒流量（ＶＲＦ）方式の空気調和機で使用する際には、室内に漏えいした場合の安全性を考慮する必要がある。このため、ＶＲＦ方式の空気調和機では引き続きＲ４１０Ａが使用されていたが、近年の研究開発により、熱媒として水を循環させて室内機個別に冷暖房を行う方式が提案されている。一例として、かかる方式の空気調和機では、室外ユニットと室内ユニットの間に中継ユニットが介在し、室外ユニットと中継ユニットが冷媒配管で接続され、中継ユニットと室内ユニットが水配管で接続される。中継ユニットでは、冷媒と熱媒とが熱交換される。したがって、冷媒配管が通るのは室外ユニットから中継ユニットまでであり、中継ユニットと室内ユニットの間は水配管が通る。これにより、室内での冷媒漏えいに対する安全性が担保され、Ｒ３２のような微燃性冷媒の使用が可能となる。

特許第５２３６００９号公報

かかる空気調和機の中継ユニットでは、冷房運転が要求された室内ユニットには冷水、暖房運転が要求された室内ユニットには温水をそれぞれ循環させるように、流路切換弁で流路が適宜切り換えられる。空気調和機が冷却と加熱とを混在させたモードで運転（冷却加熱混在運転）される場合、室外ユニットは、室内ユニットの運転モードの設定要求の割合に応じて、次のような態様で運転される。例えば、室内ユニットに対する冷房要求の割合が過半数以上である場合、室外ユニットは冷却優先の冷却加熱混在運転を行う。これに対し、室内ユニットに対する暖房要求の割合が過半数以上である場合、室外ユニットは加熱優先の冷却加熱混在運転を行う。このように室外ユニットの運転モードを切り替える場合、室内ユニットの設定要求の割合の変動によっては、例えば夏季ならば冷房、冬季ならば暖房のように要求が多いと予想される運転モードの能力が低下するおそれがある。また、室外ユニットの運転モードの切換に伴ってサイクル状態のハンチングが生じるおそれもある。

本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その第１の目的は、要求の多いことが予想される運転モードの能力低下やサイクル状態のハンチングの発生を抑制可能な水循環式の空気調和機を提供することにある。
また、かかる空気調和機では、室外ユニットに備える圧縮機の回転数は中間熱交換器の熱媒下流側の熱媒温度に基づいて制御されている。このとき、中間熱交換器の目標熱媒温度は、室内ユニットの冷却能力または加熱能力が所定の能力を得られるよう一律に決定している。そのため、例えば、室内ユニット側の目標冷却能力が空気調和機の最小能力である場合、室内ユニット側の必要冷却能力に対し、室外ユニット圧縮機の回転数が過剰になり、必要以上のエネルギーを使用することになる。

本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その第２の目的は、エネルギーの省力化を図ることができる水循環式の空気調和機を提供することにある。
また、かかる空気調和機では、例えば、冬季に０℃を下回る環境で冷却加熱混在運転を行った場合、冷凍サイクル時の蒸発器の蒸発温度が室外交換器と同等の温度になるまで低下する懸念がある。これは、冬季に加熱優先の冷却加熱混在運転を実行した場合、室外熱交換器を蒸発器とするため、冷却用中間熱交換器を流れる冷媒の圧力が室外熱交換機側に引っ張られ、低下するからである。このとき、冷媒が水である場合、冷却用中間熱交換機で凍結が生じる事態も生じ得るため、当該凍結を防止する必要がある。

また、かかる空気調和機では、室内ユニットごとに水が循環する。したがって、室内ユニットごとに水流量の差が生じないように、水の流路長さによる配管抵抗を考慮する必要がある。その対策として、例えば各室内ユニットへの流量制御弁を中継ユニットに配置することが挙げられるが、この場合、中継ユニットの筐体サイズやコストなどを増大させやすい。特に、ヒートリカバリーとして室外機の排熱を使用する場合、中継ユニット内にＶＲＦに対応する能力の水熱交換器と流路切換弁、循環ポンプ、さらに流量調整弁まで収容する必要がある。その結果、中継ユニットの筐体サイズがさらに大きくなり、据付作業の人員増や設置スペースの確保などといった問題も生じ得る。
さらに、既述の空気調和機では、２つの熱交換器を用いて冷却専用運転もしくは加熱専用運転を行うことが可能になっているが、例えば、天井裏のような狭小のスペースに中継ユニットを備える場合には、中継ユニットの高さ方法のサイズが制限され、複数の小型の熱交換器を用いて冷却専用熱交換器や加熱専用熱交換器を構成する必要が生じる。この場合、中間熱交換器の単体のコストもさることながら、ロー付け部増加、部品点数増加により製造コストも増加することになる。

本発明は、これを踏まえてなされたものであり、その第３の目的は、冷却用中間熱交換器の凍結を防止できる水循環式の空気調和機を提供することにある。
また、本発明の第４の目的は、製造コストを抑制することができる循環式の空気調和機を提供することにある。

実施形態によれば、空気調和機は、室外ユニットと、熱交換ユニットと、室内ユニットと、バルブユニットと、制御ユニットとを備える。前記室外ユニットは、冷媒を循環させる圧縮機と、室外側熱交換器と、第１の膨張弁と、を備える。前記熱交換ユニットは、冷媒と熱媒を熱交換する複数の中間熱交換器と、複数の前記中間熱交換器に対応する第２の膨張弁と、を備える。前記室内ユニットは、前記熱媒と室内気を熱交換する室内側熱交換器を備える。前記バルブユニットは、前記中間熱交換器で冷却された前記熱媒および加熱された前記熱媒のいずれかを、前記室内側熱交換器に流入させる流路切換弁を備える。前記制御ユニットは、各ユニットを制御する制御部を備える。前記室外ユニット、前記熱交換ユニット、前記室内ユニット、および前記バルブユニットは、それぞれに分割してケーシングされる。また、前記室外ユニットと前記熱交換ユニットとは、前記室外側熱交換器で凝縮された凝縮液を前記熱交換ユニットにあるいは前記中間熱交換器で凝縮された凝縮液を前記室外ユニットにそれぞれ送る液管と、前記中間熱交換器で蒸発された冷媒を前記室外ユニットに送る吸入ガス管と、前記圧縮機で圧縮された吐出ガスを前記熱交換ユニットに送る吐出ガス管と、で接続される。
前記制御ユニットは、加熱運転、冷却運転、冷却優先の冷却加熱混在運転、加熱優先の冷却加熱混在運転のいずれかを行う。前記加熱運転において、前記制御ユニットは、吐出ガスを前記中間熱交換器に流入させる。前記冷却運転において、前記制御ユニットは、吐出ガスを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記第２の膨張弁を介して前記中間熱交換器に流入させる。前記冷却優先の冷却加熱混在運転において、前記制御ユニットは、吐出ガスの一部を複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの残りを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記液管を通して前記中間熱交換器で凝縮した冷媒と混合し、当該混合した凝縮液を前記第２の膨張弁を介して他の中間熱交換器に流入させ蒸発させる。前記加熱優先の冷却加熱混在運転において、前記制御ユニットは、吐出ガスを複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの一部を前記液管を通して前記室外側熱交換器へ流入させ蒸発し、前記凝縮液の残りを前記第２の膨張弁を介して他方の中間熱交換器に流入させ蒸発させる。
前記室外ユニットと前記熱交換ユニットとを接続する配管の配管径は、前記吸入ガス管＞前記吐出ガス管＞前記液管の関係が成立する。
複数の前記中間熱交換器は、少なくとも一つが冷却運転時に前記冷媒を冷却する冷却用中間熱交換器であり、残りが加熱運転時に前記冷媒を加熱する加熱用中間熱交換器である。前記吐出ガス管は、前記加熱用中間熱交換器に接続される。前記吸入ガス管は、前記冷却用中間熱交換器に接続される。前記液管は、前記加熱用中間熱交換器、および前記冷却用中間熱交換器に接続される。
前記熱交換ユニット内には、第３の膨張弁が備えられる。前記第３の膨張弁は、前記吸入ガス管と前記冷却用中間熱交換器との間に備えられる。

第１の実施形態に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機の配管系統を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機の各ユニットの設置例を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機の冷却加熱混在運転時における熱源側冷凍サイクルの配管系統を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機の冷却加熱混在運転時における熱源側冷凍サイクルのモリエル線図である。 第１の実施形態に係る冷媒密度（ｋｇ／ｍ^３）、比率（％）、冷媒流速（ｍ／ｓ）、（冷媒流速）^２、比率（％）、および圧縮比率と、吐出ガス管、液管、吸入ガス管との関係を示す図である。 第１の変形例に係る空気調和機の配管系統を概略的に示す図である。 第２の変形例に係る空気調和機の配管系統を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機における室外ユニットの運転モード選択処理を示す制御フローである。 第１の実施形態に係る空気調和機における室外ユニットの夏季運転モード選択処理を示す制御フロー図である。 第１の実施形態に係る空気調和機における室外ユニットの冬季運転モード選択処理を示す制御フロー図である。 第１の実施形態に係る空気調和機における室外ユニットの中間期運転モード選択処理を示す制御フロー図である。 第１の実施形態に係る空気調和機における室内ユニットに対する冷房要求と暖房要求の割合の時間変化の一例を示す図である。 第１の実施形態に係る空気調和機において、図１１に示すように冷房要求と暖房要求の割合が変化する場合、外気温度に応じた室外ユニットの運転モードの中間期における変化の一例を図である。 第１の実施形態に係る空気調和機において、図１１に示すように冷房要求と暖房要求の割合が変化する場合、外気温度に応じた室外ユニットの運転モードの夏季における変化の一例を図である。 第１の実施形態に係る空気調和機において、図１１に示すように冷房要求と暖房要求の割合が変化する場合、外気温度に応じた室外ユニットの運転モードの冬季における変化の一例を図である。 第２の実施形態に係る冷却運転時と、加熱運転時とにおける、運転モードと、熱媒の目標温度との関係を示す図である。 第２の実施形態に係る当該運転モードの切り替え処理の一例を示す制御フロー図である。 第３の変形例に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。 第３の実施形態に係る冷却用中間熱交換器の設置例を示す図である。 第３の実施形態に係る加熱用中間熱交換器の設置例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。図２は、本実施形態に係る空気調和機の配管系統を概略的に示す図である。図３は、本実施形態に係る空気調和機の各ユニットの設置例を概略的に示すである。
図１、図２、図３に示すように、空気調和機１は、室外ユニット２と、熱交換ユニット３と、バルブユニット４と、室内ユニット５とを備えている。これらは、ユニットごとに分割してケーシングされ、ユニット間は所定の配管６～９を介して接続されている。これらのユニットのうち、例えば室外ユニット２は建屋Ｂの屋上ＲＦ、熱交換ユニット３、バルブユニット４、および室内ユニット５は建屋Ｂの各階１Ｆ，２Ｆの天井空間ＣＳなどにそれぞれ設置される。天井空間ＣＳは、建屋Ｂの天井裏の梁と天井板との間などに規定された空間である。なお、図１、図２、図３は、空気調和機１を模式的に示しており、ユニット数や配管数は、図示態様から適宜増減可能である。

これらユニット２，３，４，５は、後述する各々の構成部材の動作を制御する制御部２０，３０，４０，５０をそれぞれ備えている。これらの制御部２０，３０，４０，５０は、空気調和機１の制御ユニットを構成し、それぞれがＣＰＵ、メモリ、記憶装置（不揮発メモリ）、入出力回路、タイマなどを含み、所定の演算処理を実行する。例えば、各制御部２０，３０，４０，５０は、各種データを入出力回路により読み込み、記憶装置からメモリに読み出したプログラムを用いてＣＰＵで演算処理し、処理結果に基づいて各々のユニット構成部材の動作制御を行う。その際、制御部２０，３０，４０，５０は、それぞれのユニット構成部材との間および制御部相互間で、制御信号を有線もしくは無線を介して送受信する。

本実施形態では、室外ユニット２にコントロールパネル１００が接続されている。コントロールパネル１００は、複数のスイッチ、ボタン、ダイヤル等を含み、これらを管理者（ユーザ）が操作することにより、空気調和機の動作を設定、調整することが可能になっている。本実施形態では、空気調和機１の運転モードは、管理者がコントロールパネル１００を操作することにより変更できるようになっている。

また、熱交換ユニット３の制御部３０は、冷却運転時および加熱運転時の運転モード毎の熱媒の目標温度の設定を記憶し、後述する温度センサ３ｄにより熱媒の温度を取得する。室外ユニット２の制御部２０は、温度センサ３ｄにより取得した熱媒の温度、および設定されている目標温度に基づいて圧縮機２ａの回転数を制御する。目標温度の設定については図４を参照して、当該制御（運転モードの切替処理）については図５を参照してそれぞれ後述する。空気調和機１の冷却運転時および加熱運転時の運転モードとしては、第１モード（通常運転モードともいう）と、第１モードより省電力で運転を行う第２モード（以下、省エネ運転モードともいう）の２つを有している。

室外ユニット２および熱交換ユニット３は、空気調和機１において冷媒を循環させる熱源側冷凍サイクルを構成する。また、熱交換ユニット３、バルブユニット４、および室内ユニット５は、空気調和機１における熱媒循環サイクルを構成する。
室外ユニット２と熱交換ユニット３は、配管（以下、冷媒配管という）６で接続されている。冷媒配管６は、液管６ａ、吸入ガス管６ｂ、吐出ガス管６ｃを含む。

室外ユニット２は、主たる要素として、圧縮機２ａ、逆止弁２ｂ、オイルセパレータ２ｃ、四方弁２ｄ、室外側熱交換器２ｅ、膨張弁２ｆ、リキッドタンク２ｇ、室外ユニットファン２ｈ、アキュムレータ２ｉ、開閉弁２ｊ，２ｋ、および外気温度センサ２ｌを備えている。室外ユニットファン２ｈおよび外気温度センサ２ｌ以外は、筐体２１内で配管接続され、熱交換ユニット３との間で循環する冷媒流路にそれぞれ配置される。室外ユニットファン２ｈは、室外側熱交換器２ｅに隣接して筐体２１の壁部に配置される。筐体２１は、室外ユニット２の外郭を規定する。

熱交換ユニット３は、主たる要素として、膨張弁３ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ、中間熱交換器３ｂ，３１ｂ，３２ｂ、開閉弁３ｃ、および温度センサ３ｄ，３１ｄ，３２ｄを筐体３１にそれぞれ収容して構成されている。筐体３１は、熱交換ユニット３の外郭を規定する。膨張弁３１ａ，３２ａは、室外ユニット２が備える膨張弁２ｆ（第１の膨張弁）に対する第２の膨張弁に相当し、膨張弁３３ａは、膨張弁２ｆに対する第３の膨張弁に相当する。中間熱交換器３ｂは、冷媒と熱媒を熱交換する。本実施形態において、熱交換ユニット３は複数の中間熱交換器３ｂを備えており、そのうちの少なくとも一つは冷媒により熱媒を冷却し、それ以外は冷媒により熱媒を加熱する。冷媒は、例えばＲ４１０ＡやＲ４０７Ｃに比べて地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低いＲ３２である。熱媒は、一例として水であるが、不凍液であってもよい。温度センサ３ｄは、中間熱交換器３ｂの下流側に設けられており、中間熱交換器３ｂから流出する熱媒の温度を検出する。このように検出された温度は、制御部２０に送信される。

熱交換ユニット３が冷却用中間熱交換器３１ｂと加熱用中間熱交換器３２ｂを備えることで、空気調和機１は、冷却運転もしくは加熱運転のいずれか一方、あるいは双方の同時運転が可能とされている。
これら室外ユニット２および熱交換ユニット３により構成される熱源側冷凍サイクルについて、空気調和機１の冷却運転時、加熱運転時、冷却加熱混在運転時における動作態様をそれぞれ説明する。以下に説明するこれらの運転時、室外ユニット２および熱交換ユニット３においては、バルブユニット４および室内ユニット５の制御部４０，５０と制御部２０，３０が制御信号を適宜送受信し、各ユニット２，３の構成部材を動作させる。

冷却運転時、室外ユニット２および熱交換ユニット３は、次のようにそれぞれ動作する。この時、室外ユニット２において、圧縮機２ａは、吸込口２１ａからガス冷媒を吸い込み、吸い込んだガス冷媒を圧縮して吐出口２２ａから吐出する。圧縮機２ａは、冷媒を圧縮して高温高圧の状態にする装置であり、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機などである。吐出されたガス冷媒（吐出ガス）は、逆止弁２ｂを通り、オイルセパレータ２ｃで潤滑油分が分離されて室外側熱交換器２ｅに流入する。その際、ガス冷媒の一部は、四方弁２ｄで分岐されて室外側熱交換器２ｅに流入する。流入したガス冷媒は、室外側熱交換器２ｅで外気に放熱して凝縮、液化される。室外側熱交換器２ｅは、冷媒と外気との間で熱交換を行い、冷却運転時には凝縮器として機能する。液化された冷媒（凝縮液）は、膨張弁２ｆで減圧されてリキッドタンク２ｇに貯留され、液管６ａを通って熱交換ユニット３に供給される。室外ユニットファン２ｈは、筐体２１内に外気を吸い込んで室外側熱交換器２ｅに流入させた後、筐体２１外に排出する。

熱交換ユニット３において、供給された液冷媒（凝縮液）は、冷却用膨張弁３１ａで膨張されて冷却用中間熱交換器３１ｂに流入する。流入した液冷媒は、冷却用中間熱交換器３１ｂで熱媒から吸熱して蒸発、気化される。気化された冷媒（蒸発ガス）は、圧力制御用の膨張弁３３ａ、吸入ガス管６ｂを通って室外ユニット２に戻される。蒸発ガスは、冷却用中間熱交換器３１ｂを通過して蒸発過程を経た冷媒として規定される。蒸発ガスには、例えば冷媒が完全に蒸発しておらず、乾き度１．０以下で液冷媒を含んだ冷媒も含まれる。圧力制御用の膨張弁３３ａは、冷却用中間熱交換器３１ｂの蒸発温度を制御し、熱媒である水の凍結を回避する。

室外ユニット２に戻された蒸発ガスは、アキュムレータ２ｉでガス冷媒と液冷媒とに分離される。分離されたガス冷媒は、吸込口２１ａから圧縮機２ａに吸い込まれ、再び圧縮される。一方、分離された液冷媒は、アキュムレータ２ｉに貯留される。

これに対し、加熱運転時、室外ユニット２および熱交換ユニット３は、次のようにそれぞれ動作する。この時、室外ユニット２において、圧縮機２ａから吐出されたガス冷媒は、冷却運転時と同様に、逆止弁２ｂを通り、オイルセパレータ２ｃで潤滑油分が分離される。その際、開閉弁２ｊが開き、ガス冷媒（吐出ガス）は、吐出ガス管６ｃを通って熱交換ユニット３に供給される。

熱交換ユニット３においては、開閉弁３ｃが開き、供給されたガス冷媒が加熱用中間熱交換器３２ｂで熱媒に放熱して凝縮、液化される。液化された冷媒（凝縮液）は、加熱用膨張弁３２ａで膨張され、液管６ａを通って室外ユニット２に戻される。

その際、開閉弁２ｋが開き、室外ユニット２に戻された液冷媒（凝縮液）は、リキッドタンク２ｇを経由し、膨張弁２ｆで膨張されて室外側熱交換器２ｅに流入する。流入した液冷媒は、室外側熱交換器２ｅで外気から吸熱して蒸発、気化される。加熱運転時、室外側熱交換器２ｅは、蒸発器として機能する。その際、室外ユニットファン２ｈは、筐体２１内に外気を吸い込んで室外側熱交換器２ｅに流入させた後、筐体２１外に排出する。気化された冷媒（蒸発ガス）は、四方弁２ｄ、アキュムレータ２ｉを通って吸込口２１ａから圧縮機２ａに吸い込まれ、再び圧縮される。

そして、冷却および加熱の混在運転時、室外ユニット２および熱交換ユニット３は、次のようにそれぞれ動作する。この時、室外ユニット２において、圧縮機２ａから吐出されたガス冷媒（吐出ガス）は、加熱運転時と同様に、吐出ガス管６ｃを通って熱交換ユニット３に供給される。熱交換ユニット３において、供給されたガス冷媒は、加熱運転時と同様に、加熱用中間熱交換器３２ｂで熱媒に放熱して凝縮、液化される。液化された冷媒（凝縮液）は、加熱用膨張弁３２ａおよび冷却用膨張弁３１ａでそれぞれ膨張され、冷却用中間熱交換器３１ｂに流入する。流入した液冷媒（凝縮液）は、冷却用中間熱交換器３１ｂで熱媒から吸熱して蒸発、気化される。

この時、加熱よりも冷却が優先される場合、室外ユニット２から熱交換ユニット３へ液冷媒（凝縮液）が供給されるように流路が切り換えられる。一方、冷却よりも加熱が優先される場合、熱交換ユニット３から室外ユニット２へ液冷媒（凝縮液）が供給されるように流路が切り換えられる。例えば、開閉弁２ｊ，２ｋ，３ｃが開閉するとともに、四方弁２ｄで流路が変更されることで、液管６ａを通る液冷媒の供給方向が切り換わる。開閉弁２ｊ，２ｋ，３ｃが閉じた場合、液冷媒は室外ユニット２から四方弁２ｄを通って熱交換ユニット３へ供給される。開閉弁２ｊ，２ｋ，３ｃが開いた場合、液冷媒は熱交換ユニット３から四方弁２ｄを通って室外ユニット２へ供給される。

熱交換ユニット３、バルブユニット４、および室内ユニット５は、空気調和機１における熱媒循環サイクルを構成する。

バルブユニット４は、熱交換ユニット３と室内ユニット５との間に介在している。バルブユニット４は、熱媒配管７，８で熱交換ユニット３とそれぞれ接続されている。

熱媒配管７は、冷却用中間熱交換器３１ｂで冷却された熱媒（以下、冷却熱媒という）の流路を構成する。熱媒配管７は、冷却用熱媒供給管７ａ、冷却用熱媒還流管７ｂを含む。冷却用熱媒供給管７ａは、冷却熱媒を熱交換ユニット３からバルブユニット４に供給する流路である。冷却用熱媒還流管７ｂは、冷却熱媒をバルブユニット４から熱交換ユニット３に還流する流路である。

熱媒配管８は、加熱用中間熱交換器３２ｂで加熱された熱媒（以下、加熱熱媒という）の流路を構成する。熱媒配管８は、加熱用熱媒供給管８ａ、加熱用熱媒還流管８ｂを含む。加熱用熱媒供給管８ａは、加熱熱媒を熱交換ユニット３からバルブユニット４に供給する流路である。加熱用熱媒還流管８ｂは、加熱熱媒をバルブユニット４から熱交換ユニット３に還流する流路である。

また、バルブユニット４は、分配管９で室内ユニット５と接続されている。分配管９は、熱媒を室内ユニット５に供給する往水管９ａと、熱媒をバルブユニット４に戻す還水管９ｂを含む。往水管９ａは、冷却用熱媒供給管７ａから供給される冷却熱媒、および加熱用熱媒供給管８ａから供給される加熱熱媒を室内ユニット５に供給する流路を構成する。還水管９ｂは、冷却熱媒および加熱熱媒をバルブユニット４に戻す流路を構成する。

これにより、冷却熱媒および加熱熱媒は、熱交換ユニット３と室内ユニット５との間を、バルブユニット４を経由してそれぞれ循環する。図２に示す構成例では、冷却用熱媒供給管７ａおよび加熱用熱媒供給管８ａがいずれも四つの往水管９ａにそれぞれ分岐され、冷却熱媒および加熱熱媒は、それぞれ四つの室内ユニット５に分配される。分配された冷却熱媒および加熱熱媒は、四つの還水管９ｂからそれぞれバルブユニット４に戻され、冷却用熱媒還流管７ｂもしくは加熱用熱媒還流管８ｂを通って熱交換ユニット３との間で循環する。

したがって、熱媒配管７，８と分配管９では、配管径が異なる。本実施形態では一例として、冷却用熱媒供給管７ａと冷却用熱媒還流管７ｂの配管径は、往水管９ａの配管径よりも大きい。また、加熱用熱媒供給管８ａと加熱用熱媒還流管８ｂの配管径は、還水管９ｂの配管径よりも大きい。これにより、熱媒配管７，８と分配管９との間で、熱媒をスムーズかつ安定して循環させることができる。

また、熱媒配管７，８の配管径は、室内ユニット５の合計接続容量に応じて異ならせればよい。室内ユニット５は、その容量（能力）ごとに設計流量が異なるため、それぞれの容量で定格流量が求まる。仮に０．５ＨＰ～５ＨＰまでの室内ユニットをラインナップした場合、その定格流量はそれぞれ異なり、循環ポンプ５ａも３ラインナップ程度が必要と考えられる。本実施形態では、熱媒循環サイクルが密閉回路である場合を想定しているが、異物の混入や水漏れ等によるエアの侵入を考慮し、配管流速を適切な値とする。このため、室内ユニット５の合計接続容量に応じて、熱媒配管７，８の配管径を異ならせる。

バルブユニット４は、主たる要素として、流路切換弁４ａを筐体４１に収容して構成されている。流路切換弁４ａは、冷却熱媒および加熱熱媒のいずれかを室内ユニット５の室内側熱交換器５ｂに流入させるバルブであり、往水弁４１ａ、還水弁４２ａを含む。往水弁４１ａおよび還水弁４２ａは、制御部４０によって開閉される三方弁であり、詳細については後述する。筐体４１は、バルブユニット４の外郭を規定する。

室内ユニット５は、主たる要素として、循環ポンプ５ａ、室内側熱交換器５ｂ、室内ユニットファン５ｃ、情報取得部５ｄを備えている。循環ポンプ５ａ、室内側熱交換器５ｂは、筐体５１内で配管接続され、バルブユニット４を経由して熱交換ユニット３との間で循環する熱媒流路にそれぞれ配置される。室内ユニットファン５ｃおよび情報取得部５ｄは、筐体５１の壁部に隣接して配置される。筐体５１は、室内ユニット５の外郭を規定する。循環ポンプ５ａは、熱媒流路で熱媒を循環させる。

情報取得部５ｄは、室内ユニット５とユーザとの間で情報のやり取りを行うインターフェース部であり、例えば操作用のパネル、スイッチ、ボタン、表示用のディスプレイなどである。情報取得部５ｄは、例えば室内ユニット５の運転開始、冷房運転と暖房運転のモード選択、室内温度の設定などの情報（データ）を取得し、取得した情報を制御部５０に付与する。

これら熱交換ユニット３、バルブユニット４、および室内ユニット５により構成される熱媒循環サイクルについて、次に説明する。
熱媒循環サイクルにおいて、バルブユニット４には、熱交換ユニット３の冷却用中間熱交換器３１ｂで冷媒に放熱して冷却された熱媒（冷却熱媒）が冷却用熱媒供給管７ａから供給される。また、加熱用中間熱交換器３２ｂで冷媒から吸熱して加熱された熱媒（加熱熱媒）が加熱用熱媒供給管８ａから供給される。供給された冷却熱媒および加熱熱媒は、往水弁４１ａを通って往水管９ａから室内ユニット５に供給される。往水弁４１ａは、冷却熱媒もしくは加熱熱媒のいずれかを室内ユニット５に供給する。具体的には、冷房運転を行う室内ユニット５に対し、往水弁４１ａは、冷却用熱媒供給管７ａに繋がるようにバルブユニット４の流路を切り換え、冷却熱媒を供給する。一方、暖房運転を行う室内ユニット５に対し、往水弁４１ａは、加熱用熱媒供給管８ａに繋がるようにバルブユニット４の流路を切り換え、加熱熱媒を供給する。室内ユニット５における冷房運転と暖房運転は、例えば情報取得部５ｄが取得したユーザによる運転モードの選択などに応じて、制御部５０が切り換える。

また、室内ユニット５から戻された熱媒は、還水管９ｂから還水弁４２ａを通ってバルブユニット４に戻される。還水弁４２ａは、同一流路上の往水弁４１ａと対応して動作し、室内ユニット５に供給された熱媒をバルブユニット４に戻す。具体的には、冷房運転を行う室内ユニット５から戻された熱媒を冷却用熱媒還流管７ｂへ導くように、還水弁４２ａは、バルブユニット４の流路を切り換える。冷却用熱媒還流管７ｂへ導かれた熱媒は、冷却用中間熱交換器３１ｂで冷媒に放熱して再び冷却される。一方、還水弁４２ａは、暖房運転を行う室内ユニット５から戻された熱媒を加熱用熱媒還流管８ｂへ導くように、バルブユニット４の流路を切り換える。加熱用熱媒還流管８ｂへ導かれた熱媒は、加熱用中間熱交換器３２ｂで冷媒から吸熱して再び加熱される。

室内ユニット５において、循環ポンプ５ａは、室内ユニット５の運転もしくは停止に対応して動作し、冷却熱媒もしくは加熱熱媒を吸入して室内側熱交換器５ｂに吐出する。循環ポンプ５ａは、回転数を増減可能なインバータ式のポンプであり、例えば熱媒の出口温度（室内側熱交換器５ｂの出口水温）に基づいて回転数を増減させる。室内側熱交換器５ｂは、室内気を熱媒との間で熱交換し、温度調整する。室内ユニットファン５ｃは、筐体５１内に室内気を吸い込んで室内側熱交換器５ｂに流入させた後、温調された空気を筐体５１から空調対象空間に向けて吹き出す。室内ユニットファン５ｃは、冷房または暖房の運転開始要求とほぼ同時に回転し、運転停止要求とほぼ同時に停止する。循環ポンプ５ａと室内ユニットファン５ｃを停止する順番は、どちらが先でも構わない。一例として、室内温度のセンシングという観点においては、サーモオフ時にまず循環ポンプ５ａを停止させ、室内ユニットファン５ｃの回転を継続させることが望ましい。

本実施形態において、空気調和機１、具体的には室外ユニット２は、冷却運転、加熱運転、冷却優先の冷却加熱混在運転、加熱優先の冷却加熱混在運転のいずれかの運転モードで運転される。これらの運転モードは、例えば、外気温度センサ２ｌが検出した外気温度に基づいて制御部２０によって選択されるようにしてもよいし、室外ユニット２のコントロールパネル１００からの指示に基づいて選択されるようにしてもよい。

冷却運転は、圧縮機２ａの吐出ガスが室外側熱交換器２ｅで凝縮され、その凝縮液が冷却用膨張弁３１ａを介して冷却用中間熱交換器３１ｂに流入する運転モードである。
加熱運転は、圧縮機２ａの吐出ガスが加熱用中間熱交換器３２ｂに流入する運転モードである。

冷却優先の冷却加熱混在運転は、冷却運転と加熱運転とが混在して実行されるが、冷却運転が優先して適宜実行される運転モードである。冷却優先の冷却加熱混在運転では、圧縮機２ａの吐出ガスの一部が加熱用中間熱交換器３２ｂに流入して凝縮され、吐出ガスの残りが室外側熱交換器２ｅで凝縮される。双方の凝縮液は混合され、混合された凝縮液は、冷却用膨張弁３１ａを介して冷却用中間熱交換器３１ｂに流入して蒸発される。

加熱優先の冷却加熱混在運転は、冷却運転と加熱運転とが混在して実行されるが、加熱運転が優先して適宜実行される運転モードである。加熱優先の冷却加熱混在運転では、圧縮機２ａの吐出ガスが加熱用中間熱交換器３２ｂに流入して凝縮される。その凝縮液の一部は、液管６ａを通って室外側熱交換器２ｅに流入して蒸発される。凝縮液の残りは、加熱用膨張弁３２ａおよび冷却用膨張弁３１ａを介して冷却用中間熱交換器３１ｂに流入して蒸発される。

図４Ａおよび図４Ｂには、これら冷却加熱混在運転時における熱源側冷凍サイクルを示す。図４Ａは、熱源側冷凍サイクルの配管系統を概略的に示す図であり、図４Ｂは該熱源側冷凍サイクルのモリエル線図である。図４Ｂにおいて、Ｐ１からＰ２では圧縮機２ａ、Ｐ２からＰ３では室外側熱交換器２ｅ（凝縮器）、Ｐ３ａからＰ４では冷却用膨張弁３１ａ、Ｐ４からＰ５では冷却用中間熱交換器３１ｂ、Ｐ５からＰ１では圧力制御用膨張弁３３ａでの冷媒の状態変化をそれぞれ示す。また、図４Ｂにおいて、Ｐ３ｂからＰ６では加熱用膨張弁３２ａおよび膨張弁２ｆ、Ｐ６からＰ７（Ｐ１）では室外側熱交換器２ｅ（蒸発器）での冷媒の状態変化をそれぞれ示す。図４Ｂにおける白抜き点で示すＰ１からＰ７は、図４Ａに示す配管系統の各点に対応する。図４Ｂに示すＬ４１は飽和液線、Ｌ４２は飽和蒸気線である。

かかる空気調和機１の配管６の配管径について説明する。
まず、一般的に、冷媒の圧力損失ｄＰは、以下の（１）式および（２）式で求めることができる。

ここで、ｄＰは圧力損失、ｄＨは総損失ヘッド、ｇは重力加速度、ρは流体密度、λは管摩擦係数、lは管長さ、ｄは管内径、νは管内平均流速である。また、

は、摩擦以外の諸損失に対する係数である。
上記（１）式、（２）式から分かるように、配管径ｄが固定である場合、圧力損失ｄＰに影響を及ぼすのは管摩擦係数λ、流体密度ρ、および管内平均流速νの影響が大きくなる。
ここで、本実施形態において、配管径ｄを固定した場合の吐出ガス管６ｃ、液管６ａ、吸入ガス管６ｂの冷媒密度、および冷媒流速の一例をあげると、図５のテーブルＴ１の通りになる。なお、圧損比率は、冷媒密度×（冷媒流速）^２の比率である。

図５には、冷媒密度（ｋｇ／ｍ^３）、比率（％）、冷媒流速（ｍ／ｓ）、（冷媒流速）^２、比率（％）、および圧縮比率と、吐出ガス管、液管、吸入ガス管との関係を示す。図５に示すように、冷媒密度は、吐出ガス管“９４．２”、液管“９８０．４”、吸入ガス管“３４．６”であり、比率は、吐出ガス管“１００”、液管“１０４１”、吸入ガス管“３７”である。また、冷媒流速は、吐出ガス管“２３．３”、液管“２．２”、吸入ガス管“６３．４”であり、圧力損失は、吐出ガス管“５４２．４”、液管“５．０”、吸入ガス管“４０２５．７”であり、比率は、吐出ガス管“１００、”、液管“１０”、吸入ガス管“２７２”である。

圧損比率では、液管の値が最も小さく、吸入ガス管６ｂの値が最も大きい。すなわち、圧損係数を同等とするには、吸入ガス管６ｂ、吐出ガス管６ｃ、および液管６ａの配管径ｄを吸入ガス管６ｂ＞吐出ガス管６ｃ＞液管６ａとする必要がある。このように、空気調和機１の配管径ｄを構成することで、空気調和機１を効率の良いシステムとすることができる。

図４Ａにおいて、加熱負荷が多い場合、室外側熱交換器２ｅは蒸発器として動作する必要がある。このため、例えば、冬場に外気温が０℃になった場合、室外側熱交換器２ｅは外気より熱を吸収するため、室外側熱交換器２ｅの蒸発温度は－１０℃前後の温度になる。

ここで、仮に、空気調和機１が図４Ａにおける膨張弁（中間圧制御用膨張弁）３３ａを有しない場合、冷却用中間熱交換器３１ｂの蒸発温度は室外側熱交換器２ｅと略同じ温度になる。このため、熱媒として水を用いると、冷却用中間熱交換器３１ｂが凍結し、破裂する可能性がある（実際は、配管圧力損失の分、冷却用中間熱交換器の蒸発温度の方が少し高くなる）。

このため、図６Ａに示す第１の変形例に係る空気調和機１ａにおいては、膨張弁３３ａに加えて、温度センサ３４が備えられている。温度センサ３４は、中間熱交換器３１ｂに流入する冷媒の温度を検出する。膨張弁３３ａの開閉制御は、温度センサ３４により検出された温度に基づいて制御部３０により実行される。これにより、温度センサ３４の検出温度に基づいて冷却用の中間熱交換器３１ｂの蒸発温度が制御される。
一般的に、中間熱交換器には、プレートを積層して構成されるプレート式熱交換器を使用することが望ましいが、蒸発器として使用するプレート式熱交換器は、冷媒入口に分流機構を備えて圧損が生じる場合もある。これに対して、第１の変形例の空気調和機１ａは、温度センサ３４の検出温度に基づいて、冷却用中間熱交換器３１ｂの蒸発温度を制御することができるため、凍結による冷却用中間熱交換器３１ｂの破裂のリスクを抑制することができる。

また、第１の変形例（図６Ａ）では、冷却用中間熱交換器３１ｂの入口に設置された温度センサ３４により検出される温度に基づいて、膨張弁３３ａの開閉を制御する場合で説明したが、膨張弁３３ａの開閉制御は、これに限るものではない。例えば、図６Ｂに示す第２の変形例に係る空気調和機１ｂのように、温度センサ３４に代えて冷却用中間熱交換器３１ｂの出口に圧力センサ３５を設け、圧力センサ３５の検出する圧力に基づいて、制御部３０が膨張弁３３ａの開閉を制御するようにしてもよい。より具体的には、制御部３０は、圧力センサ３５が検出した圧力値を飽和温度に換算し、その換算した飽和温度に基づいて、膨張弁３３ａの開閉を制御するようにしてもよい。このように構成しても温度センサ３４を設けた場合と同様に、凍結による冷却用中間熱交換器３１ｂの破裂のリスクを抑制することができる。
なお、図６Ａに示す空気調和機１ａおよび図６Ｂに示す空気調和機１ｂの基本的な構成は、上述した第１の実施形態に係る空気調和機１の構成と同等である。したがって、空気調和機１と同等の構成については、図面上で同一の符号を付して説明を省略する。

次に、外気温度に基づいたこれらの運転モードの選択制御（運転モード選択処理）の一例について、制御部２０の制御フローに従って説明する。図７には、室外ユニット２の運転モード選択処理（Ｓ０）における制御部２０の制御フローを示す。

図７に示すように、運転モード選択処理（Ｓ０）において、空気調和機１は、各ユニット２，３，４，５の制御部２０，３０，４０，５０が連動することで、その運転が開始される（Ｓ０１）。例えば、制御部２０は室外ユニット２、制御部３０は熱交換ユニット３、制御部４０はバルブユニット４、制御部５０は室内ユニット５の動作をそれぞれ開始させる。なお、空気調和機１が運転されていることは、運転モード選択処理（Ｓ０）の前提条件である。この状態をトリガーとして、制御部２０は、運転モード選択処理（Ｓ０）を実行すればよい。したがって、空気調和機１が運転されていない場合、運転モード選択処理（Ｓ０）は実行されない。

空気調和機１が運転された状態で、制御部２０は、外気温度センサ２ｌに外気温度（ＴＯ）を検出させる（Ｓ０２）。外気温度（ＴＯ）は、空調対象空間外の温度であり、一例として室外ユニット２の雰囲気温度である。外気温度センサ２ｌは、検出データ（ＴＯの検出値）を制御部２０に送信する。

検出データが送信されると、制御部２０は、夏季条件および冬季条件を判定する。夏季条件は、外気温度（ＴＯ）が所定の規定温度（ＴＨ）以上であるか否かの判定条件である。冬季条件は、外気温度（ＴＯ）が所定の規定温度（ＴＬ）以下であるか否かの判定条件である。ＴＨ，ＴＬは、外気温度（ＴＯ）の範囲を規定する温度（閾値温度）であり、ＴＨは第１の規定温度、ＴＬはＴＨよりも小さな値の第２の規定温度である。一例として、ＴＨは２８℃程度、ＴＬは１８℃程度とするが、任意に設定可能でありこれらに限定されない。第１の規定温度（ＴＨ）および第２の規定温度（ＴＬ）の値は、例えば制御部２０の記憶装置に格納され、夏季条件もしくは冬季条件の判定時にパラメータとしてメモリに読み出される。

本例ではまず、制御部２０は、夏季条件（ＴＯ≧ＴＨ）を判定する（Ｓ０３）。夏季条件の判定にあたって、制御部２０は、外気温度（ＴＯ）の値を第１の規定温度（ＴＨ）の値と比較する。

夏季条件を満たす場合、制御部２０は、室外ユニット２の夏季運転モード選択処理（Ｓ１）を実行する（Ｓ０４）。夏季運転モード選択処理（Ｓ１）は、夏季において、室内ユニット５に対する冷房要求と暖房要求の割合に応じて、室外ユニット２の運転モードを選択する（切り換える）処理である。詳細については後述する。

これに対し、Ｓ０３において夏季条件を満たさない場合、制御部２０は、冬季条件（ＴＯ≦ＴＬ）を判定する（Ｓ０５）。冬季条件の判定にあたって、制御部２０は、外気温度（ＴＯ）の値を第２の規定温度（ＴＬ）の値と比較する。

冬季条件を満たす場合、制御部２０は、室外ユニット２の冬季運転モード選択処理（Ｓ２）を実行する（Ｓ０６）。冬季運転モード選択処理（Ｓ２）は、冬季において、室内ユニット５に対する冷房要求と暖房要求の割合に応じて、室外ユニット２の運転モードを選択する（切り換える）処理である。詳細については後述する。

これに対し、Ｓ０５において冬季条件を満たさない場合、制御部２０は、中間期運転モード選択処理（Ｓ３）を実行する（Ｓ０７）。中間期運転モード選択処理（Ｓ３）は、夏季および冬季以外（ＴＬ＜ＴＯ＜ＴＨ）において、室内ユニット５に対する冷房要求と暖房要求の割合に応じて、室外ユニット２の運転モードを選択する（切り換える）処理である。詳細については後述する。

制御部２０は、このように外気温度に応じて、夏季運転モード選択処理（Ｓ１）、冬季運転モード選択処理（Ｓ２）、および中間期運転モード選択処理（Ｓ３）のいずれかを実行する。そして、これら選択処理（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）の終了により、運転モード選択処理（Ｓ０）は終了する。次に、各選択処理（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）について説明する。

図８には、夏季運転モード選択処理（Ｓ１）における制御部２０の制御フローを示す。図８に示すように、制御部２０は、室内ユニット５に対する冷房要求と暖房要求の割合（以下、冷暖房要求割合という）を算出する（Ｓ１０１）。算出にあたって、制御部２０は、各室内ユニット５における運転モードの要求（冷房要求もしくは暖房要求）の情報（データ）を該室内ユニット５の制御部５０から取得する。冷房要求および暖房要求は、例えば情報取得部５ｄの操作パネルからユーザによって選択された運転モードに応じて設定され、その信号が制御部５０に送信される。

冷暖房要求割合を算出すると、制御部２０は、冷暖房要求割合を所定の閾値と比較し、その結果に応じて次のように室外ユニット２の運転モードを選択し、適宜切り換える。所定の閾値として、０（％）および１００（％）の他、本実施形態では２つの閾値（Ａ１，Ａ２）を用いる。Ａ１は、室内ユニット５に対する冷房要求および暖房要求の割合の第１の閾値である。例えば、第１の閾値は過半数、一例として５１％程度である。Ａ２は、室内ユニット５に対する暖房要求の割合の第２の閾値である。換言すれば、１００－Ａ２は、室内ユニット５に対する冷房要求の割合の第２の閾値でもある。Ａ２は、Ａ１よりも大きく１００％よりも小さな任意の値であり、例えば９０％から７０％の範囲内、一例として７５％程度である。

制御部２０は、暖房要求の割合がゼロ、つまり冷房要求の割合が１００％であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

暖房要求の割合がゼロである場合、制御部２０は、室外ユニット２を冷却運転させる（Ｓ１０３）。
これに対し、暖房要求の割合がゼロでない場合、制御部２０は、暖房要求の割合が第１の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。

暖房要求の割合が第１の閾値未満である場合、制御部２０は、室外ユニット２を冷却優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ１０５）。
これに対し、暖房要求の割合が第１の閾値以上である場合、制御部２０は、暖房要求の割合が第２の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。

暖房要求の割合が第２の閾値未満である場合、制御部２０は、その間の室内ユニット５に対する暖房要求を保留する（Ｓ１０７）。
そして、室外ユニット２を冷却優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ１０５）。したがって、室外ユニット２が冷却優先の冷却加熱混在運転している場合には、該混在運転が継続される。すなわちこの場合、室外ユニット２の運転モードは、切り換わることなく冷却優先の冷却加熱混在運転のまま維持される。
これに対し、暖房要求の割合が第２の閾値以上である場合、制御部２０は、暖房要求の割合が１００％未満であるか否かを判定する（Ｓ１０８）。

暖房要求の割合が１００％未満である場合、制御部２０は、室外ユニット２を加熱優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ１０９）。したがって、室外ユニット２が冷却優先の冷却加熱混在運転している場合、制御部２０は、暖房要求の保留（Ｓ１０７）を解除し、冷却優先の冷却加熱混在運転から加熱優先の冷却加熱混在運転に切り換える。
これに対し、暖房要求の割合が１００％である場合、制御部２０は、室外ユニット２を加熱運転させる（Ｓ１１０）。

制御部２０は、空気調和機１が運転されている間、このような室外ユニット２に対する夏季運転モード選択処理を繰り返す（Ｓ１１１）。これにより、室外ユニット２は、冷暖房要求割合に応じて運転モードが選択され、適宜切り換えられる。

そして、空気調和機１が運転停止されると、制御部２０は、夏季運転モード選択処理を終了する。

図９には、冬季運転モード選択処理（Ｓ２）における制御部２０の制御フローを示す。図９に示すように、制御部２０は、冷暖房要求割合を算出する（Ｓ２０１）。冷暖房要求割合の算出は、夏季運転モード選択処理（Ｓ１）におけるステップのＳ１０１と同様である。

冷暖房要求割合を算出すると、制御部２０は、冷暖房要求割合を所定の閾値と比較し、その結果に応じて次のように室外ユニット２の運転モードを選択し、適宜切り換える。所定の閾値として、０（％）および１００（％）の他、本実施形態では２つの閾値（Ａ１，Ａ３）を用いる。Ａ１は、室内ユニット５に対する冷房要求および暖房要求の割合の第１の閾値であり、夏季運転モード選択処理（Ｓ１）と共通（一例として５１％程度）である。Ａ３は、室内ユニット５に対する暖房要求の割合の第３の閾値である。換言すれば、１００－Ａ３は、室内ユニット５に対する冷房要求の割合の第３の閾値でもある。Ａ３は、Ａ１よりも小さく０％よりも大きな任意の値であり、例えば１０％から３０％の範囲内、一例として２５％程度である。

制御部２０は、冷房要求の割合がゼロ、つまり暖房要求の割合が１００％であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。

冷房要求の割合がゼロである場合、制御部２０は、室外ユニット２を加熱運転させる（Ｓ２０３）。
これに対し、冷房要求の割合がゼロでない場合、制御部２０は、冷房要求の割合が第１の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。

冷房要求の割合が第１の閾値未満である場合、制御部２０は、室外ユニット２を加熱優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ２０５）。
これに対し、冷房要求の割合が第１の閾値以上である場合、制御部２０は、冷房要求の割合が第３の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ２０６）。

冷房要求の割合が第３の閾値未満である場合、制御部２０は、その間の室内ユニット５に対する冷房要求を保留する（Ｓ２０７）。
そして、室外ユニット２を加熱優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ２０５）。したがって、室外ユニット２が加熱優先の冷却加熱混在運転している場合には、該混在運転が継続される。すなわちこの場合、室外ユニット２の運転モードは、切り換わることなく加熱優先の冷却加熱混在運転のまま維持される。
これに対し、冷房要求の割合が第３の閾値以上である場合、制御部２０は、冷房要求の割合が１００％未満であるか否かを判定する（Ｓ２０８）。

冷房要求の割合が１００％未満である場合、制御部２０は、室外ユニット２を冷却優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ２０９）。したがって、室外ユニット２が加熱優先の冷却加熱混在運転している場合、制御部２０は、冷房要求の保留（Ｓ２０７）を解除し、加熱優先の冷却加熱混在運転から冷却優先の冷却加熱混在運転に切り換える。
これに対し、冷房要求の割合が１００％である場合、制御部２０は、室外ユニット２を冷却運転させる（Ｓ２１０）。

制御部２０は、空気調和機１が運転されている間、このような室外ユニット２に対する冬季運転モード選択処理を繰り返す（Ｓ２１１）。これにより、室外ユニット２は、冷暖房要求割合に応じて運転モードが選択され、適宜切り換えられる。

そして、空気調和機１が運転停止されると、制御部２０は、冬季運転モード選択処理を終了する。

図１０には、中間期運転モード選択処理（Ｓ３）における制御部２０の制御フローを示す。図１０に示すように、制御部２０は、冷暖房要求割合を算出する（Ｓ３０１）。冷暖房要求割合の算出は、夏季運転モード選択処理（Ｓ１）におけるステップのＳ１０１、冬季運転モード選択処理（Ｓ２）と同様である。

冷暖房要求割合を算出すると、制御部２０は、冷暖房要求割合を所定の閾値と比較し、その結果に応じて次のように室外ユニット２の運転モードを選択し、適宜切り換える。所定の閾値として、０（％）および１００（％）の他、本実施形態では第１の閾値（Ａ１）を用いる。Ａ１は、室内ユニット５に対する冷房要求および暖房要求の割合の第１の閾値であり、夏季運転モード選択処理（Ｓ１）および冬季運転モード選択処理（Ｓ２）と共通（一例として５１％程度）である。

制御部２０は、暖房要求の割合がゼロ、つまり冷房要求の割合が１００％であるか否かを判定する（Ｓ３０２）。

暖房要求の割合がゼロである場合、制御部２０は、室外ユニット２を冷却運転させる（Ｓ３０３）。
これに対し、暖房要求の割合がゼロでない場合、制御部２０は、暖房要求の割合が第１の閾値未満であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。

暖房要求の割合が第１の閾値未満である場合、制御部２０は、室外ユニット２を冷却優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ３０５）。
これに対し、暖房要求の割合が第１の閾値以上である場合、制御部２０は、暖房要求の割合が１００％未満であるか否かを判定する（Ｓ３０６）。

暖房要求の割合が１００％未満である場合、制御部２０は、室外ユニット２を加熱優先の冷却加熱混在運転させる（Ｓ３０７）。したがって、室外ユニット２が冷却優先の冷却加熱混在運転している場合、制御部２０は、冷却優先の冷却加熱混在運転から加熱優先の冷却加熱混在運転に切り換える。すなわち、中間期運転モード選択処理（Ｓ３）では、夏季運転モード選択処理（Ｓ１）のように室内ユニット５に対する暖房要求を保留することなく、冷却優先の冷却加熱混在運転から加熱優先の冷却加熱混在運転に切り換わる。

これに対し、暖房要求の割合が１００％である場合、制御部２０は、室外ユニット２を加熱運転させる（Ｓ３０８）。

制御部２０は、空気調和機１が運転されている間、このような室外ユニット２に対する中間期運転モード選択処理を繰り返す（Ｓ３０９）。これにより、室外ユニット２は、冷暖房要求割合に応じて運転モードが選択され、適宜切り換えられる。

そして、空気調和機１が運転停止されると、制御部２０は、中間期運転モード選択処理を終了する。

なおこれとは逆に、中間期運転モード選択処理（Ｓ３）において、制御部２０は、冷房要求の割合がゼロであれば加熱運転、ゼロ以上で第１の閾値未満であれば加熱優先の冷却加熱混在運転、第１の閾値以上で１００％未満であれば冷却優先の冷却加熱混在運転、１００％であれば冷却運転に、それぞれ室外ユニット２を切り換える。このように、冷房要求の割合が第１の閾値以上、１００％未満である場合、制御部２０は、室外ユニット２を加熱優先の冷却加熱混在運転から冷却優先の冷却加熱混在運転に切り換える。すなわち、中間期運転モード選択処理（Ｓ３）では、冬季運転モード選択処理（Ｓ２）のように室内ユニット５に対する冷房要求を保留することなく、室外ユニット２が加熱優先の冷却加熱混在運転から冷却優先の冷却加熱混在運転に切り換わる。

図１１は、室内ユニット５に対する冷房要求と暖房要求の割合の時間変化の一例を示す図である。この例では、四つの室内ユニット５に対する冷房要求と暖房要求の割合の合計を示す。冷房要求および暖房要求は、例えば情報取得部５ｄの操作パネルからユーザによって選択された室内ユニットの運転モードなどに応じて設定される。

図１２には、図１１に示すように室内ユニット５に対する冷房要求と暖房要求の割合が変化する場合に、外気温度に応じた室外ユニット２の運転モードの変化例を季節ごとに示す。図１０(ａ)は中間期（ＴＬ＜ＴＯ＜ＴＨ）、図１０(ｂ)は夏季（ＴＯ≧ＴＨ）、図１０(ｃ)は冬季（ＴＯ≦ＴＬ）における運転モードの変化の一例をそれぞれ示す図である。

図１１に示すように、例えば時刻ｔ０において、すべての室内ユニット５に対して冷房要求がなされた状態で運転開始制御がなされ、その後、時刻ｔ１まではこの状態が維持される。時刻ｔ１において、一部の室内ユニット５において暖房要求がなされ、運転モードを冷房から暖房へ切り換える制御がなされる。そして、時刻ｔ５に至るまで、運転モードが冷房の室内ユニット５と暖房の室内ユニット５とが混在した状態して運転される。その間、時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４と経過するにつれ、室内ユニット５に対する暖房要求の割合（運転モードが暖房である割合）が徐々に増加する。そして、時刻ｔ５以降は、すべての室内ユニット５に対して暖房要求がなされた（運転モードがすべて暖房である）状態となる。図１１に示すＬ１１は、室内ユニット５に対する暖房要求の割合の変化を示す軌跡であり、冷房要求と暖房要求の割合の境界線である。なお、時系列は、時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６の順（昇順）には限定されない。これとは逆に時刻ｔ６から時刻ｔ０まで降順の時系列であってもよいし、これら以外のランダムに時刻が並んだ時系列であってもよい。

図１１において、Ａ１，Ａ２，Ａ３は、室内ユニットに対する冷暖房要求割合の閾値であり、上述した第１の閾値、第２の閾値、第３の閾値にそれぞれ対応する。
図１２Ａには、中間期（ＴＬ＜ＴＯ＜ＴＨ）における室外ユニット２の運転モードの制御態様を示す。中間期において、例えば時刻ｔ０から時刻ｔ１までは、すべての室内ユニット５の運転モードが冷房である状態、つまり室内ユニット５に対する冷房要求の割合が１００％となっている。したがって、室外ユニット２は冷却運転される。

時刻ｔ１において、一部の室内ユニット５において暖房要求がなされ、室内ユニット５に対する暖房要求の割合が０％から上昇し、冷房要求の割合が１００％から低下する。この時、室外ユニット２は、冷却運転から冷却優先の冷却加熱混在運転に切り換わる。

時刻ｔ２においては、室内ユニット５に対する暖房要求の割合がＡ３％、冷房要求の割合が１００－Ａ３％となるが、冷房要求の割合がまだ１００－Ａ１％を超えている。したがって、室外ユニット２は、冷却優先の冷却加熱混在運転を継続する。

時刻ｔ３においては、室内ユニット５に対する暖房要求の割合がＡ１％、冷房要求の割合が１００－Ａ１％となり、ほぼ同等（一例として暖房要求の割合が過半数）となる。この時、室外ユニット２は、冷却優先の冷却加熱混在運転から加熱優先の冷却加熱混在運転に切り換わる。

時刻ｔ４においては、室内ユニット５に対する暖房要求の割合がＡ２％まで上昇し、冷房要求の割合が１００－Ａ２％まで低下するが、暖房要求の割合は１００％には達していない。したがって、室外ユニット２は、加熱優先の冷却加熱混在運転を継続する。

時刻ｔ５においては、すべての室内ユニット５の運転モードが暖房である状態、つまり室内ユニット５に対する暖房要求の割合が１００％となっている。したがって、室外ユニット２は、加熱優先の冷却加熱混在運転から加熱運転に切り換わる。そして、時刻ｔ５以降、時刻ｔ６に至っても室外ユニット２は加熱運転を継続する。

なお、図１２Ａに示す中間期における室外ユニット２の運転モードの制御態様を、時刻ｔ６から時刻ｔ０まで降順の時系列として捉えた場合、室外ユニット２は、上述した制御態様とは逆に、次のように運転モードが切り換わる。すなわち、時刻ｔ５においては、加熱運転から加熱優先の冷却加熱混在運転に切り換わる。次いで、時刻ｔ３においては、加熱優先の冷却加熱混在運転から冷却優先の冷却加熱混在運転に切り換わる。そして、時刻ｔ１においては、冷却優先の冷却加熱混在運転から冷却運転に切り換わる。

このように室内ユニット５の運転モードの要求割合に基づいて室外ユニット２の運転モードを切り換えることで、室外ユニット２を適切な運転モードで運転させることができる。しかしながら、例えば室内ユニット５に対して冷房要求が多いと予想される夏季、あるいは暖房要求が多いと予想される冬季などには、室外ユニット２における能力低下や運転モードの切換に伴うサイクル状態のハンチングなどが生じるおそれがある。

そこで、本実施形態では、室内ユニット５の運転モードの要求割合に加えて外気温度に基づいて、次のように室外ユニット２の運転モードを切り換える。

例えば夏季においては、図１２Ｂに示すような運転モードの制御態様で室外ユニット２が運転される。一例として、夏季は外気温度（ＴＯ）が第１の規定温度（ＴＨ）以上である場合（ＴＯ≧ＴＨ）とする。

図１２Ｂに示すように、例えば時刻ｔ０から時刻ｔ３までは、図１２Ａに示す中間期と同様の運転モードの制御態様で室外ユニット２が運転される。すなわち、冷房要求の割合が１００％である時刻ｔ０から時刻ｔ１までの間、室外ユニット２は冷却運転がなされる。冷房要求の割合が１００％から低下する時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間、室外ユニット２は冷却優先の冷却加熱混在運転がなされる。

時刻ｔ３において、冷房要求割合がさらに低下して１００－Ａ１％となり、暖房要求の割合（Ａ１％）とほぼ同等（一例として暖房要求の割合が過半数）となったとしても、室外ユニット２は、冷却優先の冷却加熱混在運転を継続する。この時、中間期（図１２Ａ）とは異なり、冷却優先の冷却加熱混在運転から加熱優先の冷却加熱混在運転への切り換えは行われない。

時刻ｔ４において、冷房要求の割合が１００－Ａ２％まで低下し、暖房要求の割合がＡ２％まで上昇すると、室外ユニット２は、冷却優先の冷却加熱混在運転から加熱優先の冷却加熱混在運転へ切り換わる。すなわち、時刻ｔ１において冷却運転から切り換わった後、時刻ｔ４までの間、室外ユニット２では冷却優先の冷却加熱混在運転が継続される。この間は、暖房要求が保留され、冷却優先の冷却加熱混在運転が維持される。

本実施形態では、このように暖房要求を保留して冷却優先の冷却加熱混在運転を維持する暖房要求の割合の閾値としてＡ２、冷房要求の割合の閾値として１００－Ａ２がそれぞれ第２の閾値として設定されている。

その後、時刻ｔ５において、冷房要求の割合が０％となり、暖房要求の割合が１００％となると、室外ユニット２は、加熱優先の冷却加熱混在運転から加熱運転に切り換わる。そして、時刻ｔ５以降、時刻ｔ６に至っても室外ユニット２は加熱運転を継続する。この間における室外ユニット２の運転モードの制御態様は、図１２Ａに示す中間期と同様である。

例えば冬季においては、図１２Ｃに示すような運転モードの制御態様で室外ユニット２が運転される。一例として、冬季は外気温度（ＴＯ）が第２の規定温度（ＴＬ）以下である場合（ＴＯ≦ＴＬ）とする。図１２Ｃにおいては、時刻ｔ６から時刻ｔ０まで降順の時系列となっている。

図１２Ｃに示すように、例えば時刻ｔ６から時刻ｔ３までは、図１２Ａに示す中間期と同様の運転モードの制御態様で室外ユニット２が運転される。すなわち、暖房要求の割合が１００％である時刻ｔ６から時刻ｔ５までの間、室外ユニット２は加熱運転がなされる。暖房要求の割合が１００％から低下する時刻ｔ５から時刻ｔ３までの間、室外ユニット２は加熱優先の冷却加熱混在運転がなされる。

時刻ｔ３において、暖房要求割合がさらに低下して１００－Ａ１％となり、冷房要求の割合（Ａ１％）とほぼ同等（一例として冷房要求の割合が過半数）となったとしても、室外ユニット２は、加熱優先の冷却加熱混在運転を継続する。この時、加熱優先の冷却加熱混在運転から冷却優先の冷却加熱混在運転への切り換えは行われない。

時刻ｔ２において、暖房要求の割合がＡ３％まで低下し、冷房要求の割合が１００－Ａ３％まで上昇すると、室外ユニット２は、加熱優先の冷却加熱混在運転から冷却優先の冷却加熱混在運転へ切り換わる。すなわち、時刻ｔ５において加熱運転から切り換わった後、時刻ｔ２までの間、室外ユニット２では加熱優先の冷却加熱混在運転が継続される。この間は、冷房要求が保留され、加熱優先の冷却加熱混在運転が維持される。

本実施形態では、このように冷房要求を保留して加熱優先の冷却加熱混在運転を維持する冷房要求の割合の閾値として１００－Ａ３、暖房要求の割合の閾値としてＡ３がそれぞれ第３の閾値として設定されている。

その後、時刻ｔ１において、暖房要求の割合が０％となり、冷房要求の割合が１００％となると、室外ユニット２は、冷却優先の冷却加熱混在運転から冷却運転に切り換わる。そして、時刻ｔ１以降、時刻ｔ０に至っても室外ユニット２は冷却運転を継続する。この間における室外ユニット２の運転モードの制御態様は、図１２Ａに示す中間期と同様である。

このように、室内ユニット５の運転モードの要求割合に加えて外気温度に基づいて室外ユニット２の運転モードを切り換えることで、冷却優先の冷却加熱混在運転から加熱優先の冷却加熱混在運転への切り換えのタイミングをずらす（遅延させる）ことができる。これにより、例えば夏季（ＴＯ≧ＴＨ）においては、暖房要求があった場合であってもそれを保留し、室外ユニット２の運転モードを切り換えることなく、要求が多いことが予想される冷却優先の冷却加熱混在運転を維持できる。一方、冬季（ＴＯ≦ＴＬ）においては、冷房要求があった場合であってもそれを保留し、室外ユニット２の運転モードを切り換えることなく、要求が多いことが予想される加熱優先の冷却加熱混在運転を維持できる。

したがって、室外ユニット２の運転モードの切り換えが頻発されることを抑制できる。結果として、要求が多いことが予想される運転モードの能力低下やサイクル状態のハンチングの発生を抑制することが可能となる。また、要求が少ないと予想される室内ユニット５の運転モード、例えば夏季における暖房モード、冬季における冷房モードであっても、一定の要求割合（第２の閾値もしくは第３の閾値）を超えるような場合には、室外ユニット２の運転モードを切り換える。このため、要求が少ないことが予想される運転モードの要求保留を解除し、ユーザが求める実際の室内ユニット５の運転モードに応じて、室外ユニット２の運転モードを切り換えられる。したがって、夏季であっても加熱優先の冷却加熱混在運転、冬季であっても冷却優先の冷却加熱混在運転に、室外ユニット２の運転モードを適宜切り換え可能となる。すなわち、ユーザが実際に要求する運転モードの能力を適切に供給でき、要求割合の変動に伴う室外ユニット２の運転モードの切り換えロスをより効率的に低減させることができる。

なお、上述した実施形態では、外気温度の範囲を規定する閾値として、第１の閾値に加えて、第２の閾値と第３の閾値を設定しているが、第１の閾値に付加する閾値をさらに増やしてもよい。これにより、さらに多段階に室外ユニット２の運転モードを切り換えることが可能となり、ユーザが実際に要求する運転モードの能力をより細かく供給することも可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係る空気調和機の構成自体は、図１および図２に示す第１の実施形態に係る空気調和機１の構成と同等である。
以下、本実施形態に係る空気調和機１における冷却運転時、加熱運転時における運転モード（第１モード、第２モード）の切替制御について説明する。

図１３には、冷却運転時と、加熱運転時とにおける、運転モード（第１モード、第２モード）と、熱媒の目標温度との関係を示す。当該関係は、制御部３０内のメモリに設定値として記憶される。空気調和機１の冷却運転時において、第１モード（通常運転モード）の目標温度が目標温度ＴＡ１である場合、第２モード（省エネ運転モード）の目標温度は目標温度ＴＡ２（＞ＴＡ１）である。つまり、冷却運転時の第２モードの目標温度は第１モードの目標温度より高く設定される。

また、空気調和機１の加熱運転時において、第１モード（通常運転モード）の目標温度が目標温度ＴＢ１である場合、第２モード（省エネ運転モード）の目標温度は目標温度ＴＢ２（＜ＴＢ１）である。つまり、加熱運転時の第２モードの目標温度は第１モードの目標温度より低く設定される。ここで、熱媒の目標温度ＴＡ１、ＴＡ２、ＴＢ１、ＴＢ２は、例えば、コントロールパネル１００から設定することが可能になっている。

次に、制御ユニットが実行する運転モードの切替処理について説明する。図１４には、当該運転モードの切替処理の一例であるフローチャートを示す。本実施形態では、主たる制御は熱交換ユニット３の制御部３０が実行し、圧縮機２ａの回転制御を制御部２０が実行する場合で説明する。

制御部３０は、例えば、コントロールパネル１００の指示に基づいて、空気調和機１の運転が冷却運転か、加熱運転かを判定する（ＳＴ１０１）。ステップＳＴ１０１において、冷却運転であると判定した場合、制御部３０は、モードを判定する（ＳＴ１０２）。本実施形態では、モードの判定は、既述のようにコントロールパネル１００からの指示に基づいて判定される。第１モード（通常運転モード）であると判定した場合、制御部３０は、熱媒の目標温度としてＴＡ１を設定する（ＳＴ１０３）。つまり、現在の運転状態が継続される。また、第２モード（省エネ運転モード）であると判定した場合、制御部３０は、熱媒の目標温度としてＴＡ２（＞ＴＡ１）を設定する（ＳＴ１０４）。これにより、冷却運転時の熱媒の目標温度が変更される。

一方、ステップＳＴ１０１において、加熱運転であると判定した場合、制御部３０は、モードを判定する（ＳＴ１０５）。モードの判定は、コントロールパネル１００からの指示に基づいて判定されるのは、冷却運転の場合と同様である。第１モード（通常運転モード）であると判定した場合、制御部３０は、熱媒の目標温度としてＴＢ１を設定する（ＳＴ１０６）。つまり、現在の運転状態が継続される。第２モード（省エネ運転モード）であると判定した場合、制御部３０は、熱媒の目標温度としてＴＢ２（＜ＴＢ１）を設定する（ＳＴ１０７）。これにより、加熱運転時の熱媒の目標温度が変更される。このように熱媒の目標温度を設定した後、制御部２０は、設定した目標温度で空気調和機１の運転を行う（ＳＴ１０８）。つまり、制御部２０は、現在、熱媒から取得した温度が、熱媒に設定された目標温度となるように圧縮機２ａの回転数を制御する。

次に、空気調和機１の作用効果について説明する。
各室内ユニット５が冷房運転を行う場合、室外ユニット２の圧縮機２ａの回転数は、冷却用中間熱交換器３１ｂに対して設定される熱媒の目標温度によって制御されている。このため、熱媒の目標温度が低ければ低いほど、圧縮機２ａの回転数は大きくなる。例えば、第１モード（通常運転モード）では冷却用中間熱交換器３１ｂの出口設定温度、つまり、熱媒の目標温度を７℃、省エネ運転モードでは冷却用中間熱交換器３１ｂの出口設置温度、つまり熱媒の目標温度を１２℃に設定する。このように第１モードと比較して第２モードでは熱媒の目標温度を高く設定することで、第２モード設定時に、室外ユニット２の圧縮機２ａの回転数を抑制することができ、エネルギーの省力化を図ることができる。

また、例えば、各室内ユニット５が暖房運転を行う場合、室外ユニット２の圧縮機２ａの回転数は、加熱用中間熱交換器３２ｂに対して設定される熱媒の目標温度によって制御されている。このため、熱媒の目標温度が高ければ高いほど、圧縮機２ａの回転数は大きくなる。例えば、第１モード（通常運転モード）では、加熱用中間熱交換器３２ｂの出口設定温度、つまり熱媒の目標温度を４５℃、第２モード（省エネ運転モード）では加熱用中間熱交換器３２ｂの出口設定温度、つまり熱媒の目標温度を４０℃に設定する。第１モードと比較して第２モードでは熱媒の目標温度を低くすることで、第２モード設定時に、室外ユニット２の圧縮機２ａの回転数を抑制することができ、エネルギーの省力化を図ることができる。

そして、本実施形態では、コントロールパネル１００から運転モードの変更、つまり、第１モード（通常運転モード）から第２モード（省エネ運転モード）に変更することができる。このため、例えば、電力ピーク時に、空気調和機１の管理者がコントロールパネル１００を操作して、第１モードから第２モードに空気調和機１の運転モードを変更することにより、ピーク時の電力の消費量を抑制することができる。つまり、空気調和機１は、エネルギーの省力化を図ることができる。

なお、本実施形態では、管理者のコントロールパネル１００の操作により空気調和機１の運転モードを変更する場合で説明したが、運転モードの変更方法はこれに限るものではない。例えば、制御部３０は、室内ユニット５運転状況に応じて第１モードから第２モードに空気調和機１の運転モードを変更するように構成してもよい。具体的には、バルブユニット４の制御部４０が、バルブユニット４に接続している各室内ユニット５の制御部５０と通信を行い、各室内ユニット５の運転状況を取得する。さらに、制御部３０がバルブユニット４の制御部４０と通信を行い、各室内ユニット５の運転状況を取得し、各室内ユニット５が全て最小容量で運転していることを取得した場合に、制御部３０は、空気調和機１の運転モードを第１モード（通常運転モード）から第２モード（省エネモード）に変更する。このようにしても、上記実施形態と同様に、室外ユニット２の圧縮機２ａの回転数を抑制することができ、空気調和機１のエネルギーの省力化を図ることができる。また、コントロールパネル１００から指示をしなくても、空気調和機１は、自動的にエネルギーの省力化を図ることができる。

なお、本実施形態では、各室内ユニット５内にそれぞれポンプ５ａが設けられる場合で説明したが、ポンプの位置は、各室内ユニット５内に設けられていなくてよく、各室内ユニット５の近傍に設けられていればよい。例えば、図１５に示す第３の変形例のように、各室内ユニット５内にポンプを設けなくても、熱交換ユニット３と、バルブユニット４の間に、冷却用の熱媒の流量を調整するポンプＰａ、および加熱用の熱媒の流量を調整するポンプＰｂをそれぞれ設けるように構成してもよい。図１５には、第３の変形例に係る空気調和機１ｃを示す。空気調和機１ｃの基本的な構成は、上述した第１の実施形態に係る空気調和機１の構成と同等である。したがって、空気調和機１と同等の構成については、図面上で同一の符号を付して説明を省略する。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態に係る空気調和機の基本的な構成は、図１および図２に示す第１の実施形態に係る空気調和機１の構成と同等である。したがって、空気調和機１と同等の構成については、図面上で同一の符号を付して説明を省略する。

第３の実施形態は、冷却用中間熱交換器３１ｂ、および加熱用中間熱交換器３２ｂの配置を工夫した点が第１の実施形態と異なっている。このため、冷却用中間熱交換器３１ｂ、および加熱用中間熱交換器３２ｂの配置に関して詳細に説明することとする。

本実施形態では、冷却用中間熱交換器３１ｂ、および加熱用中間熱交換器３２ｂして、コンパクトなプレート式熱交換器を用いる。プレート式熱交換器は、一般的に、長手方向が垂直方向、短手方向が水平方向となるように設計され、冷媒は長手方向に流れるように構成される。これは長手方向を垂直方向とすることで、流路断面積を小さくすることができ、流速を向上させ、熱伝導率を向上させることができるからである。短手方向を垂直方向とした場合と比較して同一体積で性能を向上させることが可能になる。

熱交換ユニット３は、天井裏等の狭小空間に設置されることが想定される。したがって、ケーシングの高さ方向（垂直方向）は可能な限り小さく設計することが望ましい。このため、冷却用中間熱交換器３１ｂ、加熱用中間熱交換器３２ｂを図１６，図１７に示すようにそれぞれ設置する。なお、図１６，図１７において、図示下側がプレート式熱交換器の設置面Ｇになる。本実施形態では、熱交換ユニット３は、小型の冷却用中間熱交換器３１ｂを３台、大型の加熱用中間熱交換器３２ｂを１台備えることとする。

図１６に示すように、熱交換ユニット３において、冷却用中間熱交換器３１ｂは、設置面Ｇに対して、冷媒が下方から上方に向かって垂直方向に流れるように設置される。つまり、冷媒の入口Ｅ１１が下方になり、冷媒の出口Ｅ１２が上方になるように設置面Ｇに設置され、冷媒は図示の矢印Ｒ１のように、入口Ｅ１１から流入した後、出口Ｅ１２から気相（ガス）で流出される。冷却用中間熱交換器３１ｂには２相冷媒（気相、液相）が流入するため、設置面Ｇに対して水平方向に（図１７の加熱用中間熱交換器３２ｂのように）設置すると、冷媒液が下側に偏るため、冷却用中間熱交換器３１ｂ内のプレートを有効に使えなくなり、熱交換器の性能が大きく低下し、蒸発温度の低下による凍結等の不具合を生じ得る。このため、図１６に示すように、冷却用中間熱交換器３１ｂを設置する。

一方、図１７に示すように、熱交換ユニット３において、加熱用中間熱交換器３２ｂは、設置面Ｇに対して、冷媒が水平方向に流れるように設置される。つまり、冷媒は図示の矢印Ｒ２のように、入口Ｅ２１から流入した後、出口Ｅ２２から流出される。加熱用中間熱交換器３２ｂには、冷媒が気相（ガス）で流入して、冷媒液（凝縮液）で流出するため、水平方向に冷媒が流れるように設置しても加熱用中間熱交換器３２ｂ内のプレートを有効に使えることができ、冷却用中間熱交換器３１ｂと比較して、熱交換器の性能が低下することを抑制することが可能である。このため、図１７に示すように、加熱用中間熱交換器３２ｂを設置する。

したがって、図１６，図１７のように、冷却用中間熱交換器３１ｂ、および加熱用中間熱交換器３２ｂを設置することにより、冷却用中間熱交換器３１ｂは複数台必要になるが、加熱用中間熱交換器３２ｂを１台にすることができるため、空気調和機１の性能低下を抑えたうえで、中間熱交換器のコストも下げることができることに加え、ロー付け部増加、部品点数増加による製造コストも抑制することができる。

なお、本実施形態では、熱交換ユニット３において、冷却用中間熱交換器３１ｂの数量を３台とした場合で説明したが、冷却用中間熱交換器３１ｂの数量はこれに限るものではない。冷却用中間熱交換器３１ｂの数量や加熱用中間熱交換器３２ｂの数量は、設置する場所の設置面積や設置する場所の高さ等の環境に応じて、ロー付け部増加、部品点数を可能な限り少なくなるようにする範囲において、増減させてもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、かかる実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…空気調和機、２…室外ユニット、２ｌ…外気温度センサ、３…熱交換ユニット、３ｂ…中間熱交換器、４…バルブユニット、４ａ…流路切換弁、５…室内ユニット、５ａ…循環ポンプ、５ｂ…室内側熱交換器、５ｄ…情報取得部、６…冷媒配管、６ａ…液管、６ｂ…吸入ガス管、６ｃ…吐出ガス管、７，８…熱媒配管、７ａ…冷却用熱媒供給管、７ｂ…冷却用熱媒還流管、８ａ…加熱用熱媒供給管、８ｂ…加熱用熱媒還流管、９…分配管、９ａ…往水管、９ｂ…還水管、２０，３０，４０，５０…制御部、２１，３１，４１，５１…筐体、３１ｂ…冷却用中間熱交換器、３２ｂ…加熱用中間熱交換器、３１ｄ，３２ｄ，３４…温度センサ、３５…圧力センサ、４１ａ…往水弁、４２ａ…還水弁、Ｅ１１，Ｅ２１…入口、Ｅ１２，Ｅ２２…出口。

Claims (6)

1. 冷媒を循環させる圧縮機と、室外側熱交換器と、第１の膨張弁と、を備えた室外ユニットと、
   冷媒と熱媒を熱交換する複数の中間熱交換器と、複数の前記中間熱交換器に対応する第２の膨張弁と、
   を備えた熱交換ユニットと、
   前記熱媒と室内気を熱交換する室内側熱交換器を備えた室内ユニットと、
   前記中間熱交換器で冷却された前記熱媒および加熱された前記熱媒のいずれかを、前記室内側熱交換器に流入させる流路切換弁を備えたバルブユニットと、
   各ユニットを制御する制御部を備えた制御ユニットと、を備え、
   前記室外ユニット、前記熱交換ユニット、前記室内ユニット、および前記バルブユニットは、それぞれに分割してケーシングされ、
   前記室外ユニットと前記熱交換ユニットとは、前記室外側熱交換器で凝縮された凝縮液を前記熱交換ユニットにあるいは前記中間熱交換器で凝縮された凝縮液を前記室外ユニットにそれぞれ送る液管と、前記中間熱交換器で蒸発された冷媒を前記室外ユニットに送る吸入ガス管と、前記圧縮機で圧縮された吐出ガスを前記熱交換ユニットに送る吐出ガス管と、で接続され、
   前記制御ユニットは、
   前記吐出ガスを前記中間熱交換器に流入させることにより加熱運転を行い、
   前記吐出ガスを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記第２の膨張弁を介して前記中間熱交換器に流入させることにより冷却運転を行い、
   前記吐出ガスの一部を複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの残りを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記液管を通して前記中間熱交換器で凝縮した冷媒と混合し、当該混合した凝縮液を前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより冷却優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記吐出ガスを複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの一部を前記液管を通して前記室外側熱交換器へ流入させ蒸発し、前記凝縮液の残りを前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより加熱優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記室外ユニットと前記熱交換ユニットとを接続する配管の配管径は、
   前記吸入ガス管＞前記吐出ガス管＞前記液管の関係が成立し、
   複数の前記中間熱交換器は、少なくとも一つが冷却運転時に前記冷媒を冷却する冷却用中間熱交換器であり、残りが加熱運転時に前記冷媒を加熱する加熱用中間熱交換器であり、
   前記吐出ガス管は、前記加熱用中間熱交換器に接続され、
   前記吸入ガス管は、前記冷却用中間熱交換器に接続され、
   前記液管は、前記加熱用中間熱交換器、および前記冷却用中間熱交換器に接続され、
   前記熱交換ユニット内には、第３の膨張弁が備えられ、
   前記第３の膨張弁は、前記吸入ガス管と前記冷却用中間熱交換器との間に備えられる
   空気調和機。
2. 前記第３の膨張弁は、前記冷却用中間熱交換器の入口温度または前記冷却用中間熱交換器の出口圧力を飽和温度に換算した蒸発ガス飽和温度のいずれかに基づいて動作する
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 冷媒を循環させる圧縮機と、室外側熱交換器と、第１の膨張弁と、を備えた室外ユニットと、
   冷媒と熱媒を熱交換する複数の中間熱交換器と、複数の前記中間熱交換器に対応する第２の膨張弁と、を備えた熱交換ユニットと、
   前記熱媒と室内気を熱交換する室内側熱交換器を備えた室内ユニットと、
   前記中間熱交換器で冷却された前記熱媒および加熱された前記熱媒のいずれかを、前記室内側熱交換器に流入させる流路切換弁を備えたバルブユニットと、
   各ユニットを制御する制御部を備えた制御ユニットと、を備え、
   前記室外ユニット、前記熱交換ユニット、前記室内ユニット、および前記バルブユニットは、それぞれに分割してケーシングされ、
   前記室外ユニットと前記熱交換ユニットとは、前記室外側熱交換器で凝縮された凝縮液を前記熱交換ユニットにあるいは前記中間熱交換器で凝縮された凝縮液を前記室外ユニットにそれぞれ送る液管と、前記中間熱交換器で蒸発された冷媒を前記室外ユニットに送る吸入ガス管と、前記圧縮機で圧縮された吐出ガスを前記熱交換ユニットに送る吐出ガス管と、で接続され、
   前記制御ユニットは、
   前記吐出ガスを前記中間熱交換器に流入させることにより加熱運転を行い、
   前記吐出ガスを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記第２の膨張弁を介して前記中間熱交換器に流入させることにより冷却運転を行い、
   前記吐出ガスの一部を複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの残りを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記液管を通して前記中間熱交換器で凝縮した冷媒と混合し、当該混合した凝縮液を前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより冷却優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記吐出ガスを複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの一部を前記液管を通して前記室外側熱交換器へ流入させ蒸発し、前記凝縮液の残りを前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより加熱優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記中間熱交換器は、プレートを積層して構成されるプレート式熱交換器であり、
   複数の前記プレート式熱交換器は、前記熱媒を冷却する複数の冷却用中間熱交換器と、前記複数の冷却用中間熱交換器の数より少ない数の前記冷媒を加熱する加熱用中間熱交換器を含み、
   前記冷却用中間熱交換器は、設置面に対して前記冷媒が垂直方向に流れるように設置され、
   前記加熱用中間熱交換器は、設置面に対して前記冷媒が水平方向に流れるように設置される
   空気調和機。
4. 冷媒を循環させる圧縮機と、室外側熱交換器と、第１の膨張弁と、を備えた室外ユニットと、
   冷媒と熱媒を熱交換する複数の中間熱交換器と、複数の前記中間熱交換器に対応する第２の膨張弁と、を備えた熱交換ユニットと、
   前記熱媒と室内気を熱交換する室内側熱交換器を備えた室内ユニットと、
   前記中間熱交換器で冷却された前記熱媒および加熱された前記熱媒のいずれかを、前記室内側熱交換器に流入させる流路切換弁を備えたバルブユニットと、
   各ユニットを制御する制御部を備えた制御ユニットと、を備え、
   前記室外ユニット、前記熱交換ユニット、前記室内ユニット、および前記バルブユニットは、それぞれに分割してケーシングされ、
   前記室外ユニットと前記熱交換ユニットとは、前記室外側熱交換器で凝縮された凝縮液を前記熱交換ユニットにあるいは前記中間熱交換器で凝縮された凝縮液を前記室外ユニットにそれぞれ送る液管と、前記中間熱交換器で蒸発された冷媒を前記室外ユニットに送る吸入ガス管と、前記圧縮機で圧縮された吐出ガスを前記熱交換ユニットに送る吐出ガス管と、で接続され、
   前記制御ユニットは、
   前記吐出ガスを前記中間熱交換器に流入させることにより加熱運転を行い、
   前記吐出ガスを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記第２の膨張弁を介して前記中間熱交換器に流入させることにより冷却運転を行い、
   前記吐出ガスの一部を複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの残りを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記液管を通して前記中間熱交換器で凝縮した冷媒と混合し、当該混合した凝縮液を前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより冷却優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記吐出ガスを複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの一部を前記液管を通して前記室外側熱交換器へ流入させ蒸発し、前記凝縮液の残りを前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより加熱優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記室外ユニットは、外気温度を検出する外気温度センサを有し、
   前記制御部は、
   前記室内ユニットに対する冷房要求もしくは暖房要求の割合と、前記外気温度センサによって検出された前記外気温度とに基づいて、前記加熱運転、前記冷却運転、前記冷却優先の冷却加熱混在運転、および前記加熱優先の冷却加熱混在運転のいずれかを選択して前記室外ユニットを運転させ、
   前記外気温度センサによって検出された前記外気温度をＴＯ、前記外気温度の範囲を規定する第１の規定温度をＴＨ、第２の規定温度をＴＬとすれば、
   ＴＬ＜ＴＯ＜ＴＨである場合、前記室外ユニットが前記冷却優先の冷却加熱混在運転されている時、前記室内ユニットに対する暖房要求の割合が第１の閾値以上となれば、前記室外ユニットを前記冷却優先の冷却加熱混在運転から前記加熱優先の冷却加熱混在運転に切り換え、前記室外ユニットが前記加熱優先の冷却加熱混在運転されている時、前記室内ユニットに対する冷房要求の割合が第１の閾値以上となれば、前記室外ユニットを前記加熱優先の冷却加熱混在運転から前記冷却優先の冷却加熱混在運転に切り換え、
   ＴＯ≧ＴＨである場合、前記室外ユニットが前記冷却優先の冷却加熱混在運転されていれば、前記室内ユニットに対する暖房要求の割合が前記第１の閾値以上となっても、前記室外ユニットを継続して前記冷却優先の冷却加熱混在運転させ、
   ＴＯ≦ＴＬである場合、前記室外ユニットが前記加熱優先の冷却加熱混在運転されていれば、前記室内ユニットに対する冷房要求の割合が前記第１の閾値以上となっても、前記室外ユニットを継続して前記加熱優先の冷却加熱混在運転させる
   空気調和機。
5. 前記制御部は、
   ＴＯ≧ＴＨである場合、前記室内ユニットに対する暖房の要求割合が第１の閾値よりも大きな第２の閾値以上となれば、前記室外ユニットを前記冷却優先の冷却加熱混在運転から前記加熱優先の冷却加熱混在運転に切り換え、
   ＴＯ≦ＴＬである場合、前記室内ユニットに対する冷房の要求割合が第１の閾値よりも大きな第３の閾値以上となれば、前記室外ユニットを前記加熱優先の冷却加熱混在運転から前記冷却優先の冷却加熱混在運転に切り換える
   請求項４に記載の空気調和機。
6. 冷媒を循環させる圧縮機と、室外側熱交換器と、第１の膨張弁と、を備えた室外ユニットと、
   冷媒と熱媒を熱交換する複数の中間熱交換器と、複数の前記中間熱交換器に対応する第２の膨張弁と、を備えた熱交換ユニットと、
   前記熱媒と室内気を熱交換する室内側熱交換器を備えた室内ユニットと、
   前記中間熱交換器で冷却された前記熱媒および加熱された前記熱媒のいずれかを、前記室内側熱交換器に流入させる流路切換弁を備えたバルブユニットと、
   各ユニットを制御する制御部を備えた制御ユニットと、を備え、
   前記室外ユニット、前記熱交換ユニット、前記室内ユニット、および前記バルブユニットは、それぞれに分割してケーシングされ、
   前記室外ユニットと前記熱交換ユニットとは、前記室外側熱交換器で凝縮された凝縮液を前記熱交換ユニットにあるいは前記中間熱交換器で凝縮された凝縮液を前記室外ユニットにそれぞれ送る液管と、前記中間熱交換器で蒸発された冷媒を前記室外ユニットに送る吸入ガス管と、前記圧縮機で圧縮された吐出ガスを前記熱交換ユニットに送る吐出ガス管と、で接続され、
   前記制御ユニットは、
   前記吐出ガスを前記中間熱交換器に流入させることにより加熱運転を行い、
   前記吐出ガスを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記第２の膨張弁を介して前記中間熱交換器に流入させることにより冷却運転を行い、
   前記吐出ガスの一部を複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの残りを前記室外側熱交換器で凝縮させ、当該凝縮させた凝縮液を前記液管を通して前記中間熱交換器で凝縮した冷媒と混合し、当該混合した凝縮液を前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより冷却優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記吐出ガスを複数の前記中間熱交換器の一方に流入させ凝縮し、前記吐出ガスの一部を前記液管を通して前記室外側熱交換器へ流入させ蒸発し、前記凝縮液の残りを前記第２の膨張弁を介して他方の前記中間熱交換器に流入させ蒸発させることにより加熱優先の冷却加熱混在運転を行い、
   前記熱交換ユニットは、前記中間熱交換器の下流側における前記熱媒の温度を検出する温度センサを有し、
   前記制御ユニットは、冷却運転時および加熱運転時の運転モード毎の前記熱媒の目標温度の設定を記憶すると共に、前記温度センサの検出した前記熱媒の温度を取得し、当該取得した温度および前記目標温度に基づいて前記圧縮機の回転数を制御し、
   前記運転モードは、第１モードと、前記第１モードより省電力で動作する第２モードとを有し、
   前記冷却運転時の前記第２モードの前記目標温度は前記第１モードの前記目標温度より高く設定され、加熱運転時の前記第２モードの前記目標温度は前記第１モードの前記目標温度より低く設定され、
   前記バルブユニットは、当該バルブユニットに接続する複数の前記室内ユニットとそれぞれ通信を行う通信手段を備え、
   前記制御ユニットは、前記バルブユニットを介して複数の前記室内ユニットの運転状態を取得し、当該取得した複数の前記室内ユニットの運転状態に基づいて、前記運転モードを前記第１モードから前記第２モードに遷移させる
   空気調和機。

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