JPWO2016189599A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

熱媒体循環回路Ｂの熱媒体は、熱媒体間熱交換器１５及び利用側熱交換器２６のそれぞれにおいて潜熱で熱交換を行う不燃冷媒であり、複数のポンプ２１、３７は、液状態にある熱媒体を吸引して熱媒体循環回路Ｂに循環させる液ポンプである。

Description

本発明は、たとえばビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置に関するものである。

従来から、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置においては、たとえば建物外に配置した熱源機である室外機と建物の室内に配置した室内機との間に冷媒を循環させる。そして、冷媒が放熱、吸熱して、加熱、冷却された空気により空調対象空間の冷房又は暖房を行なっていた。このようなビル用マルチエアコンでは、複数の室内機が接続されており、停止している室内機と運転している室内機とが混在していることも多い。また、室外機と室内機とを接続する配管が最大１００ｍになることもある。配管が長くなるほど、多くの冷媒がシステム内に充填されることになる。

このようなビル用マルチエアコンの室内機は、人が居る室内空間（たとえば、オフィス空間や居室、店舗等）に配置されて利用されることが通常である。何らかの原因によって、室内空間に配置された室内機から冷媒が漏れた場合、低ＧＷＰ冷媒であるＲ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆは引火性、有毒性を有しており、人体への影響及び安全性の観点から大きな問題となる。

このような課題に対応するために、空気調和装置に２次ループ方式を採用した技術がある（たとえば、特許文献１参照）。この技術では、１次側ループ（冷媒循環回路）には冷媒を用い、２次側ループ（熱媒体循環回路）には有害でない水又はブラインなどの熱媒体を用い、２次側ループに備えられた熱交換器において、熱媒体と人の居る空間の空気とを熱交換して室内空間を空調する方法が提案されている。

国際公開第２０１２／０４９７０４号

特許文献１において、１次側ループは、冷媒の潜熱変化を利用して冷房、暖房を行うため、搬送冷媒の量を少なくすることができる。しかし、２次側ループは、熱媒体の顕熱変化を利用して冷房、暖房を行うため、搬送冷媒の量を多くする必要がある。よって、熱媒体を搬送する搬送手段に求められる搬送能力が大きくなり、搬送手段が大型化し、配置の自由度が狭まるという問題があった。

また、２次側ループに水を用いた場合は、凍結により、熱交換器又は配管等が破損するという問題もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、搬送動力の低減が可能で、システムの設置の自由度を高めることができ、また、信頼性を向上することが可能な空気調和装置を提供するものである。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び、複数の熱媒体間熱交換器の冷媒流路が配管接続されて熱源側冷媒が循環する熱源側冷媒循環回路と、複数のポンプ、複数の利用側熱交換器、及び、複数の熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路が配管接続されて熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、熱媒体循環回路において複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応して設けられ、複数の利用側熱交換器のそれぞれを、複数の熱媒体間熱交換器の何れかに接続して熱媒体の流路を切り替える熱媒体流路切替装置と備え、熱媒体は、熱媒体間熱交換器及び利用側熱交換器のそれぞれにおいて潜熱で熱交換を行う不燃冷媒であり、複数のポンプは、液状態にある熱媒体を吸引して熱媒体循環回路に循環させる液ポンプであるものである。

本発明によれば、搬送動力の低減が可能で、システムの設置の自由度を高めることができ、また、信頼性を向上することが可能な空気調和装置を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路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に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図である。

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。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。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（熱源側冷媒、熱媒体）を循環させる冷凍サイクル（冷媒循環回路Ａ、熱媒体循環回路Ｂ）を利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。

本実施の形態に係る空気調和装置では、空調対象空間の空調に冷媒（熱源側冷媒）を間接的に利用する方式（間接方式）を採用している。すなわち、熱源側冷媒に貯えた冷熱又は温熱を、熱源側冷媒とは異なる冷媒（以下、熱媒体と称する）に伝達し、熱媒体に貯えた冷熱又は温熱で空調対象空間を冷房又は暖房するようになっている。

図１においては、本実施の形態に係る空気調和装置は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２と、室外機１と室内機２との間に介在する熱媒体変換機３と、を有している。熱媒体変換機３は、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行なうものである。室外機１と熱媒体変換機３とは、熱源側冷媒が通過する冷媒配管４で接続されている。熱媒体変換機３と室内機２とは、熱媒体が通過する配管（熱媒体配管）５で接続されている。そして、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、熱媒体変換機３を介して室内機２に配送されるようになっている。

室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（たとえば、屋上等）である室外空間６に配置され、熱媒体変換機３を介して室内機２に冷熱又は温熱を供給するものである。室内機２は、建物９の内部の空間（たとえば、居室等）である室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２とは別筐体として、室外空間６及び室内空間７とは別の空間に設置できるように構成されている。また、熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２とは冷媒配管４及び配管５でそれぞれ接続され、室外機１から供給される冷熱あるいは温熱を室内機２に伝達するものである。

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１と熱媒体変換機３とが２本の冷媒配管４を用いて接続されている。また、熱媒体変換機３と各室内機２とが２本の配管５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、２本の配管（冷媒配管４、配管５）を用いて各ユニット（室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３）を接続することにより、施工が容易となっている。

なお、図１においては、熱媒体変換機３が、建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（たとえば、建物９における天井裏などのスペース、以下、単に空間８と称する）に設置されている状態を例に示している。熱媒体変換機３は、その他、エレベーター等がある共用空間等に設置することも可能である。また、図１においては、室内機２が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではなく、天井埋込型や天井吊下式等、室内空間７に直接又はダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。

図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよい。また、室外機１は、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよく、あるいは、水冷式の室外機１を用いる場合にも建物９の内部に設置するようにしてもよい。このような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。

また、熱媒体変換機３は、室外機１の近傍に設置することもできる。ただし、熱媒体変換機３から室内機２までの距離が長すぎると、熱媒体の搬送動力がかなり大きくなるため、省エネの効果は薄れることに留意が必要である。さらに、室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３の接続台数を図１に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態に係る空気調和装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００と称する）の回路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１００の詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に備えられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して冷媒配管４で接続されており、熱源側冷媒を循環させる冷凍サイクルである冷媒循環回路Ａを構成している。また、熱媒体変換機３と室内機２とが、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して配管５で接続され、熱媒体を循環させる熱媒体循環回路Ｂを構成している。なお、冷媒配管４については後段で詳述するものとする。

冷媒循環回路Ａは、基本室外に設置されるため、冷媒として、可燃性冷媒であるＲ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等を用いる。また、熱媒体循環回路Ｂには不燃冷媒であるＲ４１０Ａ、ＣＯ_２等を用いることにより、安全性を向上させた空気調和装置１００を提供できる。

以下、冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路Ｂを有する空気調和装置１００の室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３の構成について順次説明する。

［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０と、四方弁等の第１冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレーター１９とが冷媒配管４で直列に接続されて搭載されている。また、室外機１には、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄが設けられている。第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄを設けることで、室内機２の要求する運転に関わらず、室外機１から熱媒体変換機３に流入させる熱源側冷媒の流れを一定方向にすることができる。

圧縮機１０は、熱源側冷媒を吸入し、その熱源側冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転モード時（全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時）における熱源側冷媒の流れと冷房運転モード時（全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時）における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。

熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には放熱器（ガスクーラー）として機能し、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱源側冷媒との間で熱交換を行なうものである。アキュムレーター１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、暖房運転モード時と冷房運転モード時の違いによる余剰冷媒、過渡的な運転の変化（たとえば、室内機２の運転台数の変化）に対する余剰冷媒を蓄えるものである。

［室内機２］
室内機２には、それぞれ利用側熱交換器２６（利用側熱交換器２６ａ〜利用側熱交換器２６ｄ）が搭載されている。この利用側熱交換器２６は、配管５によって熱媒体変換機３の熱媒体流量調整装置２５（熱媒体流量調整装置２５ａ〜熱媒体流量調整装置２５ｄ）と第２熱媒体流路切替装置２３（第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜第２熱媒体流路切替装置２３ｄ）に接続するようになっている。この利用側熱交換器２６は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。

［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３は、２つの熱媒体間熱交換器１５（熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂ）と、２つの絞り装置１６（絞り装置１６ａ、絞り装置１６ｂ）と、２つの開閉装置１７（開閉装置１７ａ、開閉装置１７ｂ）と、２つの第２冷媒流路切替装置１８（第２冷媒流路切替装置１８ａ、第２冷媒流路切替装置１８ｂ）とを備えている。熱媒体変換機３はさらに、４つの冷媒液ポンプ（以下、単に液ポンプという）２１（液ポンプ２１ａ、液ポンプ２１ｂ）、液ポンプ３７（液ポンプ３７ａ、液ポンプ３７ｂ）と、４つの第１熱媒体流路切替装置２２（第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜第１熱媒体流路切替装置２２ｄ）と、４つの第２熱媒体流路切替装置２３（第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜第２熱媒体流路切替装置２３ｄ）と、４つの熱媒体流量調整装置２５（熱媒体流量調整装置２５ａ〜熱媒体流量調整装置２５ｄ）と、４つの逆流防止装置３８（逆流防止装置３８ａ、３８ｂ）、逆流防止装置３９（逆流防止装置３９ａ、逆流防止装置３９ｂ）、４つのバイパス回路４０（バイパス回路４０ａ、バイパス回路４０ｂ）、バイパス回路４１（バイパス回路４１ａ、バイパス回路４１ｂ）が設置されている。

２つの熱媒体間熱交換器１５（熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂ）は、凝縮器（放熱器）又は蒸発器として機能するものである。熱媒体間熱交換器１５は、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行ない、室外機１で生成され、熱源側冷媒に貯えられた冷熱又は温熱を熱媒体に伝達するものである。熱媒体間熱交換器１５ａは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の冷却に供するものである。熱媒体間熱交換器１５ｂは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の加熱に供するものである。

２つの絞り装置１６（絞り装置１６ａ、絞り装置１６ｂ）は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、熱源側冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置１６ａは、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの上流側に設けられている。絞り装置１６ｂは、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの上流側に設けられている。２つの絞り装置１６は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

開閉装置１７ａ、１７ｂは、二方弁等で構成されており、冷媒配管４を開閉するものである。

２つの第２冷媒流路切替装置１８（第２冷媒流路切替装置１８ａ、第２冷媒流路切替装置１８ｂ）は、四方弁等で構成され、運転モードに応じて熱源側冷媒の流れを切り替えるものである。第２冷媒流路切替装置１８ａは、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの下流側に設けられている。第２冷媒流路切替装置１８ｂは、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの下流側に設けられている。

４つの液ポンプ２１ａ、液ポンプ２１ｂ、液ポンプ３７ａ及び液ポンプ３７ｂは、配管５を通過する熱媒体を熱媒体循環回路Ｂ内において循環させるものである。液ポンプ２１ａ及び液ポンプ２１ｂは冷房用、液ポンプ３７ａ及び液ポンプ３７ｂは暖房用である。液ポンプ２１ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと熱媒体流量調整装置２５ｂとの間に設けられている。液ポンプ２１ｂは、熱媒体間熱交換器１５ｂと熱媒体流量調整装置２５ｄとの間に設けられている。２つの液ポンプ２１は、たとえば容量制御可能な液ポンプ等で構成するとよい。

液ポンプ３７ａは、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れにおいて熱媒体流量調整装置２５ａの上流に設けられている。液ポンプ３７ｂは、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れにおいて熱媒体流量調整装置２５ｃの上流に設けられている。２つの液ポンプ３７は、たとえば容量制御可能な液ポンプ等で構成するとよい。

４つの第１熱媒体流路切替装置２２（第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜第１熱媒体流路切替装置２２ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第１熱媒体流路切替装置２２は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第１熱媒体流路切替装置２２は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが利用側熱交換器２６に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、第１熱媒体流路切替装置２２ｄとして図示している。

４つの第２熱媒体流路切替装置２３（第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜第２熱媒体流路切替装置２３ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第２熱媒体流路切替装置２３は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第２熱媒体流路切替装置２３は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが利用側熱交換器２６に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２熱媒体流路切替装置２３ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ、第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、第２熱媒体流路切替装置２３ｄとして図示している。

４つの熱媒体流量調整装置２５（熱媒体流量調整装置２５ａ〜熱媒体流量調整装置２５ｄ）は、開口面積を制御できる電子膨張弁等で構成されており、配管５に流れる熱媒体の流量を調整するものである。熱媒体流量調整装置２５は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｃは、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れにおいて液ポンプ３７ａ、３７ｂの下流に設けられている。熱媒体流量調整装置２５ｂ、２５ｄは、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れにおいて液ポンプ２１ａ、２１ｂの下流に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置２５ａ、熱媒体流量調整装置２５ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｄとして図示している。

また、熱媒体変換機３には、各種検出手段（２つの第１温度センサー３１、４つの第２温度センサー３４（３４ａ、３４ｂ、３４ａ、３４ｂ）、４つの第３温度センサー３５（３５ａ、３５ｂ、３５ａ、３５ｂ）及び圧力センサー３６）が設けられている。これらの検出手段で検出された情報（たとえば、温度情報や圧力情報、熱源側冷媒の濃度情報）は、空気調和装置１００の動作を統括制御する制御装置（図示省略）に送られ、圧縮機１０の駆動周波数、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６近傍に設けられる図示省略の送風機の回転数、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、液ポンプ２１の駆動周波数、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、熱媒体の流路の切替等の制御に利用されることになる。

２つの第１温度センサー３１（第１温度センサー３１ａ、第１温度センサー３１ｂ）は、熱媒体間熱交換器１５から流出した熱媒体、つまり熱媒体間熱交換器１５の出口における熱媒体の温度を検出するものであり、たとえばサーミスター等で構成するとよい。第１温度センサー３１ａは、液ポンプ２１ａの入口側における配管５に設けられている。第１温度センサー３１ｂは、液ポンプ２１ｂの入口側における配管５に設けられている。

４つの第２温度センサー３４（第２温度センサー３４ａ〜第２温度センサー３４ｄ）は、第１熱媒体流路切替装置２２の上流に設けられ、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。第２温度センサー３４は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２温度センサー３４ａ、第２温度センサー３４ｂ、第２温度センサー３４ｃ、第２温度センサー３４ｄとして図示している。

４つの第３温度センサー３５（第３温度センサー３５ａ〜第３温度センサー３５ｄ）は、熱媒体間熱交換器１５の熱源側冷媒の入口側又は出口側に設けられ、熱媒体間熱交換器１５に流入する熱源側冷媒の温度又は熱媒体間熱交換器１５から流出した熱源側冷媒の温度を検出するものである。４つの第３温度センサー３５は、サーミスター等で構成するとよい。第３温度センサー３５ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｂは、熱媒体間熱交換器１５ａと絞り装置１６ａとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｃは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｄは、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられている。

圧力センサー３６は、第３温度センサー３５ｄの設置位置と同様に、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられ、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間を流れる熱源側冷媒の圧力を検出するものである。

また、図示省略の制御装置は、マイコン等で構成されており、各種検出手段での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、液ポンプ２１の駆動、絞り装置１６の開度、開閉装置１７の開閉、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、第１熱媒体流路切替装置２２の切り替え、第２熱媒体流路切替装置２３の切り替え、及び、熱媒体流量調整装置２５の開度等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。なお、制御装置は、ユニット毎に設けてもよく、室外機１又は熱媒体変換機３に設けてもよい。

熱媒体が通過する配管５は、熱媒体間熱交換器１５ａに接続されるものと、熱媒体間熱交換器１５ｂに接続されるものと、で構成されている。配管５は、熱媒体変換機３に接続される室内機２の台数に応じて分岐（ここでは、各４分岐）されている。そして、熱媒体間熱交換器１５ａに接続される配管５と、熱媒体間熱交換器１５ｂに接続される配管５とは、第１熱媒体流路切替装置２２、及び、第２熱媒体流路切替装置２３で互いに接続されている。第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を制御することで、熱媒体間熱交換器１５ａからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるか、熱媒体間熱交換器１５ｂからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるかが決定されるようになっている。

ここで、冷媒循環回路Ａの構成について改めて整理すると、冷媒循環回路Ａは、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、開閉装置１７、第２冷媒流路切替装置１８、熱媒体間熱交換器１５ａの冷媒流路、絞り装置１６、及び、アキュムレーター１９を、冷媒配管４で接続して構成されている。また、熱媒体循環回路Ｂは、熱媒体間熱交換器１５ａの熱媒体流路、液ポンプ２１、第１熱媒体流路切替装置２２、熱媒体流量調整装置２５、利用側熱交換器２６、及び、第２熱媒体流路切替装置２３を、配管５で接続して構成されている。つまり、熱媒体間熱交換器１５のそれぞれに複数台の利用側熱交換器２６が並列に接続され、熱媒体循環回路Ｂを複数系統としているのである。

よって、空気調和装置１００では、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に設けられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続され、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続されている。すなわち、空気調和装置１００では、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒循環回路Ａを循環する熱源側冷媒と熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体とが熱交換するようになっている。

ここで、本実施の形態の特徴について説明する。
本実施の形態では、熱媒体循環回路Ｂに使用する冷媒として、上述したようにＲ４１０Ａ、ＣＯ_２等の不燃冷媒を用い、この不燃冷媒は潜熱変化を行うものであることに特徴を有する。このような不燃冷媒を用いることで、安全性を確保できる。また、潜熱変化を行う冷媒を用いることで、熱媒体間熱交換器１５及び利用側熱交換器２６において、潜熱変化で熱交換を行うため、従来一般に用いられる水等の顕熱変化で熱交換を行う熱媒体を用いる場合に比べて効率良く熱を移動することができて、搬送熱媒体の量を少なくすることが可能である。このため、熱媒体の搬送手段としての液ポンプの小型化が可能となっている。

次に、空気調和装置１００が実行する各運転モードについて説明する。この空気調和装置１００は、各室内機２からの指示に基づいて、その室内機２で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置１００は、室内機２の全部で同一運転をすることができるとともに、室内機２のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。

空気調和装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての暖房主体運転モードがある。以下に、各運転モードについて、熱源側冷媒及び熱媒体の流れとともに説明する。

［全冷房運転モード］
図３は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図３では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図３では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図３に示す全冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｃを全閉とする。そして、冷房用の液ポンプ２１ａ及び冷房用の液ポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間と、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間とを、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。

図４は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図（冷媒の圧力と比エンタルピとの関係を示す線図）である。

（冷媒循環回路Ａ）
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温且つ低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温且つ高圧のガス冷媒となって吐出され、図４に示す状態（１）となる。圧縮機１０から吐出された高温且つ高圧のガス冷媒（状態（１））は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら高圧の液冷媒の状態（２）となる。

熱源側熱交換器１２から流出した高圧冷媒は、逆止弁１３ａを通って、室外機１から流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高圧冷媒は、開閉装置１７ａを経由した後に分岐されて絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂに流入する。絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂに流入した冷媒は膨張させられて、低温且つ低圧の二相冷媒（状態（３））となる。なお、開閉装置１７ｂは閉となっている。

この二相冷媒（状態（３））は、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低温且つ低圧のガス冷媒（状態（４））となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出したガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを通過した後、合流し、熱媒体変換機３から流出する。熱媒体変換機３から流出した冷媒は、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂは低圧配管と連通している。また、絞り装置１６ａは、第３温度センサー３５ａで検出された温度と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ｃで検出された温度と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との差として得られるスーパーヒートが一定になるように開度が制御される。

（熱媒体循環回路Ｂ）
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、熱媒体が冷やされる。冷房用の液ポンプ２１ａ及び液ポンプ２１ｂによって吸引された液状態の熱媒体（図４の状態ａ）は、加圧されて図４の状態ｂとなり、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄにて減圧される（図４の状態ｃ）になる。減圧された熱媒体は、配管５内を通り、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに送り込まれ、周囲空気（冷房）と熱交換して、ガス状態（図４の状態ｄ）となる。

このガス状態の熱媒体は、配管５及び第１熱媒体流路切替装置２２ａ、２２ｂの圧損により、図４の状態ｅとなる。この状態ｅの熱媒体は、バイパス回路４０ａ、４０ｂの逆流防止装置３９ａ、３９ｂを通過して熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂに流入し、冷媒循環回路Ａの冷媒と熱交換して凝縮し、液状態（図４の状態ａ）となる。そして、熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂから流出した熱媒体は、液ポンプ２１ａ及び液ポンプ２１ｂで加圧される。なお、暖房用の液ポンプ３７ａ、３７ｂは停止状態である。このような動作により、室内空間７の冷房を行う。

なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第２熱媒体流路切替装置２３から第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、第１温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差（つまり、熱媒体間熱交換器１５の出入口の熱媒体の温度差）を目標値として保つように熱媒体流量調整装置２５の開度を制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサー３１ａ又は第１温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。

このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱負荷のある各利用側熱交換器２６のそれぞれが、熱媒体間熱交換器１５ａ又は熱媒体間熱交換器１５ｂに接続されて流路が確保されるように切り替えられている。なお、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱負荷のある各利用側熱交換器２６のそれぞれが、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方に接続されて流路が確保されるように、中間的な開度にしてもよい。この点は後述の全暖房運転においても同様である。

全冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図３においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する第１熱媒体流路切替装置２２ａ、２２ｂ及び第２熱媒体流路切替装置２３ａ、２３ｂを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、２２ｄ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、２３ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。

また、液ポンプ２１ａ及び液ポンプ２１ｂは流量を可変できる搬送手段であり、利用側出口の第２温度センサー３４からの温度情報をもとに、流量を可変させ、最適な冷房出力となるように制御している。

［全暖房運転モード］
図５は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図５では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。なお、図５では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図５では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図５に示す全暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｃを全閉とする。そして、暖房用の液ポンプ３７ａ及び暖房用の液ポンプ３７ｂを駆動させ、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間と、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間とを、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。

図６は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図（冷媒の圧力と比エンタルピとの関係を示す線図）である。

（冷媒循環回路Ａ）
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温且つ低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温且つ高圧のガス冷媒となって吐出される（図６の状態（１））。圧縮機１０から吐出された高温且つ高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１、逆止弁１３ｂを通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温且つ高圧のガス冷媒は、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高温且つ高圧のガス冷媒は、分岐されて第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入する。

熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した高温且つ高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら高圧の液冷媒（図６の状態（２））となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温且つ低圧の二相冷媒となる（図６の状態（３））。この二相冷媒は、合流した後、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。なお、開閉装置１７ａは閉となっている。

室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｃを通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温且つ低圧のガス冷媒（図６の状態（４））となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温且つ低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂは高圧配管と連通している。また、絞り装置１６ａは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように開度が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度が制御される。なお、熱媒体間熱交換器１５の中間位置の温度が測定できる場合は、その中間位置での温度を圧力センサー３６の代わりに用いてもよく、安価にシステムを構成できる。

（熱媒体循環回路Ｂ）
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、加熱される。熱媒体が暖房用の液ポンプ３７ａ及び液ポンプ３７ｂによって吸引された液状態の冷媒（図６の状態ａ）は、加圧されて図６の状態ｂとなり、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｃにて減圧される（図６の状態ｃ）になる。減圧された熱媒体は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂに流れ込み、冷媒循環回路Ａの冷媒と熱交換してガス状態（図６の状態ｄ）となる。

このガス状態の熱媒体は、バイパス回路４１ａ、４１ｂの逆流防止装置３８ａ、３９ｂを通過し、さらに第２熱媒体流路切替装置２３ａ、２３ｂを通過し、配管５内を通り、利用側熱交換器２６ａ、２６ｂに流れ込む。利用側熱交換器２６ａ、２６ｂに流れ込んだ熱媒体は、そこで周囲空気と熱交換を行い、液状態となる。その液状態の熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ、２２ｂを通り、再び液ポンプ３７ａ及び液ポンプ３７ｂに吸引され、加圧される。なお、冷房用の液ポンプ２１ａ、２１ｂは停止状態である。このような動作により、室内空間７の暖房を行う。

［冷房主体運転モード］
図７は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図７では、利用側熱交換器２６ａで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで温熱負荷が発生している場合を例に冷房主体運転モードについて説明する。なお、図７では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図７では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図７に示す冷房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び熱媒体流量調整装置２５ｃを開放し、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とする。そして、冷房用の液ポンプ２１ａと暖房用の液ポンプ３７ｂを駆動させ、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間と、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間とを、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。

図８は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図（冷媒の圧力と比エンタルピとの関係を示す線図）である。

（冷媒循環回路Ａ）
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温且つ低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温且つ高圧のガス冷媒となって吐出される（図８の状態（１））。圧縮機１０から吐出された高温且つ高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した冷媒は、室外機１から流出し、逆止弁１３ａ、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。

熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら、さらに温度が低下した冷媒となる（図８の状態（２））。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる（図８の状態（３））。この低圧二相冷媒は、全開となっている絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。熱媒体間熱交換器１５ａに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低圧のガス冷媒となる（図８の状態（４））。このガス冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ａから流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄ、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、第２冷媒流路切替装置１８ａは低圧配管と連通しており、一方、第２冷媒流路切替装置１８ｂは高圧側配管と連通している。また、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ａで検出された温度と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との差として得られるスーパーヒートが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度を制御してもよい。また、ここでは、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでスーパーヒート又はサブクールを制御するようにしてもよい。

（熱媒体循環回路Ｂ）
次に、冷房主体運転モードにおける熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。

まず、暖房側を説明する。
暖房用の液ポンプ３７ｂによって吸引された液状態の熱媒体（図８の状態ａ１）は、加圧されて図８の状態ｂ１となり、熱媒体流量調整装置２５ｃにて減圧される（図８の状態ｃ１）。状態ｃ１の熱媒体は、熱媒体間熱交換器１５ｂに流れ込み、冷媒循環回路Ａの冷媒と熱交換し、ガス状態（図８の状態ｄ１）となる。

このガス状態の熱媒体は、バイパス回路４１ｂの逆流防止装置３８ｂを通過し、さらに第２熱媒体流路切替装置２３ｂ及び配管５を通過する。ガス状態の熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ及び配管５の圧損により図８の状態ｅ１となる。この状態ｅ１の熱媒体は、利用側熱交換器２６ｂに流れ込む。利用側熱交換器２６ｂに流れ込んだ熱媒体は、そこで周囲空気と熱交換し、液状態となる（図８の状態ａ１）。液状態となった熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通り、再び、冷房用の液ポンプ３７ｂに吸引される。なお、冷房用の液ポンプ２１ｂ、暖房用の液ポンプ３７ａは停止状態である。利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が凝縮することで、室内空間７の暖房を行なう。

次に冷房側について説明する。
冷房用の液ポンプ２１ａによって吸引された液状態の熱媒体（図８の状態ａ）は、加圧されて図８の状態ｂとなり、熱媒体流量調整装置２５ｂにて減圧される（図８の状態ｃ）。状態ｃの熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、配管５内を通り、利用側熱交換器２６ｂに送り込まれる。利用側熱交換器２６ｂに送り込まれた熱媒体は、そこで周囲空気（冷房）と熱交換して、ガス状態となる（図８の状態ｄ）。

このガス状態の熱媒体は、配管５及び第１熱媒体流路切替装置２２ａの圧損により、図８の状態ｅとなる。この状態ｅの熱媒体は、バイパス回路４０ａの逆流防止装置３９ａを通過し、熱媒体間熱交換器１５ａに流れ込む。熱媒体間熱交換器１５ａに流れ込んだ熱媒体は、冷媒循環回路Ａの冷媒と熱交換して凝縮し、液状態（図８の状態ａ）となる。その液状態の熱媒体は、再び冷房用の液ポンプ２１ａで加圧される。なお、暖房の液ポンプ３７ａ、冷房用の液ポンプ２１ｂは停止状態である。利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気に冷媒が蒸発することで、室内空間７の冷房を行なう。

［暖房主体運転モード］
図９は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図９では、利用側熱交換器２６ａで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。なお、図９では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図９では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図９に示す暖房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び熱媒体流量調整装置２５ｃを開放し、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とする。そして、冷房用の液ポンプ２１ａ及び暖房用の液ポンプ３７ｂを駆動させ、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間と、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間とを、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。

図１０は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時の冷媒循環回路Ａ及び熱媒体循環回路ＢのそれぞれのＰ−ｈ線図（冷媒の圧力と比エンタルピとの関係を示す線図）である。

（冷媒循環回路Ａ）
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温且つ低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温且つ高圧のガス冷媒となって吐出される（図１０の状態（１））。圧縮機１０から吐出された高温且つ高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１、逆止弁１３ｂを通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温且つ高圧のガス冷媒は、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高温且つ高圧のガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。

熱媒体間熱交換器１５ｂに流入したガス冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら液冷媒となる（図１０の状態（２））。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる（図１０の状態（３））。この低圧二相冷媒は、全開となっている絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。熱媒体間熱交換器１５ａに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで蒸発し、熱媒体を冷却しながら、低圧の二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ａから流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介し、熱媒体変換機３から流出し、再び室外機１へ流入する。

室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｃを通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温且つ低圧のガス冷媒となる（図１０の状態（４））。熱源側熱交換器１２から流出した低温且つ低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、第２冷媒流路切替装置１８ａは低圧側配管と連通しており、一方、第２冷媒流路切替装置１８ｂは高圧側配管と連通している。また、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ａは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでサブクールを制御するようにしてもよい。

（熱媒体循環回路Ｂ）
次に、暖房主体運転モードにおける熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。

まず、暖房側について説明する。
暖房用の液ポンプ３７ｂによって吸引された液状態の熱媒体（図１０の状態ａ１）は、加圧されて図１０の状態ｂ１となり、熱媒体流量調整装置２５ｃにて減圧される（図１０の状態ｃ１）。状態ｃ１の冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ｂに流れ込み、冷媒循環回路Ａの冷媒と熱交換し、ガス状態（図１０の状態ｄ１）となる。

このガス状態の熱媒体は、バイパス回路４１ｂの逆流防止装置３８ｂを通過し、さらに第２熱媒体流路切替装置２３ｂ及び配管５を通過する。ガス状態の熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ及び配管５の圧損により図１０状態ｅ１となる。この状態ｅ１の熱媒体は、利用側熱交換器２６ｂに流れ込む。利用側熱交換器２６ｂに流れ込んだ熱媒体は、そこで周囲空気と熱交換し、液状態となる（図１０の状態ａ１）。液状態となった熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通り、再び、液ポンプ３７ｂに吸引される。なお、冷房用の液ポンプ２１ｂ、暖房用の液ポンプ３７ａは停止状態である。利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が凝縮することで、室内空間７の暖房を行なう。

次に冷房側について説明する。
冷房用の液ポンプ２１ａによって吸引された液状態の熱媒体（図１０の状態ａ）は、加圧され液冷媒（図１０の状態ｂ）となり、熱媒体流量調整装置２５ｂにて減圧される（図１０の状態ｃ）。状態ｃの熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ、配管５内を通り、利用側熱交換器２６ｂに送り込まれる。利用側熱交換器２６ｂに送り込まれた熱媒体は、そこで周囲空気（冷房）と熱交換して、ガス状態となる（図１０の状態ｄ）。

このガス状態の熱媒体は、配管５及び第１熱媒体流路切替装置２２ａの圧損により、図１０の状態ｅとなる。この状態ｅの熱媒体は、バイパス回路４０ａの逆流防止装置３９ａを通過し、熱媒体間熱交換器１５ａに流れ込む。熱媒体間熱交換器１５ａに流れ込んだ熱媒体は、冷媒循環回路Ａの冷媒と熱交換して凝縮し、液状態（図１０の状態ａ）となる。その液状態の熱媒体は、再び冷房用の液ポンプ２１ａで加圧される。なお、暖房の液ポンプ３７ａ、冷房用の液ポンプ２１ｂは停止状態である。利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気に冷媒が蒸発することで、室内空間７の冷房を行なう。

以上のような運転を行うことで、冷房運転、暖房運転、冷房主体運転、暖房主体運転を行うことができる。

以上説明したように本実施の形態によれば、熱媒体循環回路Ｂの搬送装置として、液ポンプを採用し、熱媒体循環回路Ｂの熱媒体として熱変化を行う冷媒を用いており、熱媒体間熱交換器１５及び利用側熱交換器２６のそれぞれにおいて潜熱で熱交換を行う構成とした。このため、潜熱変化を用いた熱交換が可能となり、熱媒体流量を小さくすることができる。その結果、熱媒体の搬送動力を小さくすることが可能となる。また、熱媒体として無毒の不燃冷媒を用いているため、安全性も確保できる。

また、熱媒体循環回路Ｂは、熱媒体間熱交換器１５から利用側熱交換器２６に向かう配管（往き配管）５と、利用側熱交換器２６から熱媒体間熱交換器１５に戻る配管（戻り配管）５とを有しており、往き配管５の熱媒体間熱交換器１５と第２熱媒体流路切替装置２３との間に、上流側から液ポンプ２１と熱媒体流量調整装置２５とが設けられ、戻り配管５の熱媒体間熱交換器１５と第１熱媒体流路切替装置２２との間に、上流側から液ポンプ３７と熱媒体流量調整装置２５とが設けられている。そして、往き配管５に、液ポンプ２１及び熱媒体流量調整装置２５をバイパスするバイパス回路４１が接続され、戻り配管５に液ポンプ３７及び熱媒体流量調整装置２５をバイパスするバイパス回路４０が接続されている。そして、バイパス回路４０、４１には、逆流防止装置３８、３９が設けられている。

以上の熱媒体循環回路Ｂの構成の要点は、簡単に言うと、熱媒体間熱交換器１５毎に２つの液ポンプ２１、３７を冷房用と暖房用とで分けて用いていることにある。この構成としたのは、以下の理由による。

すなわち、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体として冷媒を用いることで、熱媒体は、熱媒体循環回路Ｂを循環する間に、ガス状態、二相状態又は液状態、に状態が変化する。このため、熱媒体が液状態にある位置で熱媒体を液ポンプで吸入する観点から、冷房用と暖房用とで液ポンプを分けている。

なお、上記特許文献１では、熱媒体間熱交換器１５毎に液ポンプが１つの構成であったのに対し、本実施の形態では熱媒体間熱交換器１５毎に液ポンプが２つの構成であるため、単純に見れば液ポンプの数が増えている。しかし、上述したように、本実施の形態では、熱媒体として潜熱変化を冷媒を用いることで、液ポンプに求められる搬送能力が低減しているため、液ポンプが２つの構成であっても、個々の液ポンプは小型のもので対応できる。よって、従来構成に比べて設置スペースの小型化が可能である。その結果、システムの設置の自由度を高めることが可能である。

また、熱媒体に冷媒を用いることで、水を用いた場合の凍結による熱交換器又は配管等の破損といった不都合を回避でき、信頼性を向上することができる。

また、本実施の形態では、熱媒体間熱交換器１５毎に２つの液ポンプを用い、液ポンプを暖房用と冷房用とに分けて設けた構成を示したが、暖房用と冷房用とに分けず、熱媒体間熱交換器１５毎に１つの液ポンプを用いてもよい。この場合、複数の電磁弁等を組み合わせ、液ポンプに液状態の熱媒体が吸入される構成とすればよい。

１ 室外機、２ 室内機、３ 熱媒体変換機、４ 冷媒配管、４ａ 第１接続配管、４ｂ 第２接続配管、５ 配管（往き配管、戻り配管）、６ 室外空間、７ 室内空間、８ 空間、９ 建物、１０ 圧縮機、１１ 第１冷媒流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ａ 逆止弁、１３ｂ 逆止弁、１３ｃ 逆止弁、１３ｄ 逆止弁、１５ 熱媒体間熱交換器、１５ａ 熱媒体間熱交換器、１５ｂ 熱媒体間熱交換器、１６ 絞り装置、１６ａ 絞り装置、１６ｂ 絞り装置、１７ 開閉装置、１７ａ 開閉装置、１７ｂ 開閉装置、１８ 第２冷媒流路切替装置、１８ａ 第２冷媒流路切替装置、１８ｂ 第２冷媒流路切替装置、１９ アキュムレーター、２１ 液ポンプ、２１ａ 液ポンプ、２１ｂ 液ポンプ、２２ 第１熱媒体流路切替装置、２２ａ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｂ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｃ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｄ 第１熱媒体流路切替装置、２３ 第２熱媒体流路切替装置、２３ａ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｂ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｃ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｄ 第２熱媒体流路切替装置、２５ 熱媒体流量調整装置、２５ａ 熱媒体流量調整装置、２５ｂ 熱媒体流量調整装置、２５ｃ 熱媒体流量調整装置、２５ｄ 熱媒体流量調整装置、２６ 利用側熱交換器、２６ａ 利用側熱交換器、２６ｂ 利用側熱交換器、２６ｃ 利用側熱交換器、２６ｄ 利用側熱交換器、３１ 第１温度センサー、３１ａ 第１温度センサー、３１ｂ 第１温度センサー、３４ 第２温度センサー、３４ａ 第２温度センサー、３４ｂ 第２温度センサー、３４ｃ 第２温度センサー、３４ｄ 第２温度センサー、３５ 第３温度センサー、３５ａ 第３温度センサー、３５ｂ 第３温度センサー、３５ｃ 第３温度センサー、３５ｄ 第３温度センサー、３６ 圧力センサー、３７ 液ポンプ、３７ａ 液ポンプ、３７ｂ 液ポンプ、３８ 逆流防止装置、３８ａ 逆流防止装置、３８ｂ 逆流防止装置、３９ 逆流防止装置、３９ａ 逆流防止装置、３９ｂ 逆流防止装置、４０ バイパス回路、４０ａ バイパス回路、４０ｂ バイパス回路、４１ バイパス回路、４１ａ バイパス回路、４１ｂ バイパス回路、１００ 空気調和装置、Ａ 冷媒循環回路、Ｂ 熱媒体循環回路。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び、複数の熱媒体間熱交換器の冷媒流路が配管接続されて熱源側冷媒が循環する熱源側冷媒循環回路と、複数のポンプ、複数の熱媒体流量調整装置、複数の利用側熱交換器、及び、前記複数の熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路が配管接続されて熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、前記熱媒体循環回路において前記複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の利用側熱交換器のそれぞれを、前記複数の熱媒体間熱交換器の何れかに接続して熱媒体の流路を切り替える熱媒体流路切替装置とを備え、前記熱媒体は、前記熱媒体間熱交換器及び前記利用側熱交換器のそれぞれにおいて潜熱で熱交換を行う不燃冷媒であり、前記複数のポンプは、液状態にある前記熱媒体を吸引して前記熱媒体循環回路に循環させる液ポンプであり、前記熱媒体流量調整装置は、前記ポンプの下流且つ液状態の前記熱媒体が流れる配管に設けられているものである。

Claims (3)

1. 圧縮機、熱源側熱交換器、絞り装置、及び、複数の熱媒体間熱交換器の冷媒流路が配管接続されて熱源側冷媒が循環する熱源側冷媒循環回路と、
   複数のポンプ、複数の利用側熱交換器、及び、前記複数の熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路が配管接続されて熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、
   前記熱媒体循環回路において前記複数の利用側熱交換器のそれぞれに対応して設けられ、前記複数の利用側熱交換器のそれぞれを、前記複数の熱媒体間熱交換器の何れかに接続して熱媒体の流路を切り替える熱媒体流路切替装置と備え、
   前記熱媒体は、前記熱媒体間熱交換器及び前記利用側熱交換器のそれぞれにおいて潜熱で熱交換を行う不燃冷媒であり、
   前記複数のポンプは、液状態にある前記熱媒体を吸引して前記熱媒体循環回路に循環させる液ポンプである空気調和装置。
2. 前記熱媒体循環回路は、前記複数の熱媒体間熱交換器のそれぞれ毎に、前記熱媒体間熱交換器から前記利用側熱交換器に向かう往き配管と、前記利用側熱交換器から前記熱媒体間熱交換器に戻る戻り配管とを有しており、
   前記往き配管の前記熱媒体間熱交換器と前記熱媒体流路切替装置との間と、前記戻り配管の前記熱媒体間熱交換器と前記熱媒体流路切替装置との間とのそれぞれに、上流側から前記液ポンプと熱媒体流量調整装置とが設けられており、
   前記往き配管及び前記戻り配管のそれぞれには、前記液ポンプ及び前記熱媒体流量調整装置をバイパスするバイパス回路が接続されており、
   前記バイパス回路には逆流防止装置が設けられている請求項１記載の空気調和装置。
3. 前記熱媒体に二酸化炭素を用いた請求項１又は請求項２記載の空気調和装置。

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