WO2012070192A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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WO2012070192A1
WO2012070192A1 PCT/JP2011/006281 JP2011006281W WO2012070192A1 WO 2012070192 A1 WO2012070192 A1 WO 2012070192A1 JP 2011006281 W JP2011006281 W JP 2011006281W WO 2012070192 A1 WO2012070192 A1 WO 2012070192A1
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heat
heat exchanger
refrigerant
flow
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山下 浩司
若本 慎一
直史 竹中
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三菱電機株式会社
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    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner applied to, for example, a building multi air conditioner.
  • an air conditioner such as a multi air conditioner for buildings
  • cooling operation or heating is performed by circulating a refrigerant between an outdoor unit that is a heat source unit arranged outside a building and an indoor unit arranged inside a building.
  • Driving is to be executed.
  • the air-conditioning target space is cooled or heated by air heated by heat released from the refrigerant or air cooled by heat absorbed by the refrigerant.
  • the refrigerant used in such an air conditioner for example, an HFC (hydrofluorocarbon) refrigerant is often used.
  • a natural refrigerant such as carbon dioxide (CO 2 ) has been proposed.
  • an air conditioner called a chiller
  • heat or heat is generated by a heat source device arranged outside the building.
  • water, antifreeze, etc. are heated and cooled by a heat exchanger arranged in the outdoor unit, and this is transferred to a fan coil unit, a panel heater, etc., which are indoor units, for cooling or heating (for example, Patent Documents) 1).
  • a waste heat recovery type chiller which is connected to four water pipes between the heat source unit and the indoor unit, supplies cooled and heated water at the same time, and can freely select cooling or heating in the indoor unit (For example, refer to Patent Document 2).
  • an air conditioner such as a multi air conditioner for buildings
  • a refrigerant such as water is circulated from the outdoor unit to the repeater and a heat medium such as water is circulated from the repeater to the indoor unit.
  • a heat medium such as water is circulated from the repeater to the indoor unit.
  • an air conditioner that reduces the conveyance power of the heat medium while circulating (see, for example, Patent Document 5).
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2005-140444 page 4, FIG. 1, etc.
  • JP-A-5-280818 (4th, 5th page, FIG. 1 etc.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-289465 pages 5 to 8, FIG. 1, FIG. 2, etc.
  • JP 2003-343936 A (Page 5, FIG. 1)
  • WO 10/049998 (3rd page, FIG. 1 etc.)
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an air-conditioning apparatus that can save energy.
  • An object of the present invention is to provide an air conditioner that can improve safety without circulating refrigerant to the indoor unit or the vicinity of the indoor unit. It is an object of the present invention to provide an air conditioner that can reduce connection piping between an outdoor unit and a branch unit (heat medium converter) or an indoor unit, improve workability, and improve energy efficiency. It is said.
  • An air conditioner includes a refrigerant circulation circuit that circulates a heat source side refrigerant by connecting refrigerant side flow paths of a compressor, a first heat exchanger, a first expansion device, and a second heat exchanger with refrigerant piping.
  • a heat medium circulation circuit that circulates the heat medium by connecting the heat medium side flow path of the second heat exchanger with a heat medium pipe, and the heat source side refrigerant in the second heat exchanger
  • the piping through which the heat medium circulates can be shortened and the conveyance power can be reduced, so that safety can be improved and energy can be saved.
  • the air conditioner of the present invention even when the heat medium flows out to the outside, only a small amount is required, and safety can be further improved.
  • the heat exchange efficiency in the second heat exchanger can be improved, which can further contribute to the improvement of energy efficiency.
  • FIG. 3 specifically shows the structure of a heat medium flow path inversion device, and shows an enlarged part of the heat medium converter shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 specifically shows the structure of a heat medium flow path inversion device, and shows an enlarged part of the heat medium converter shown in FIG. 2.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an installation example of an air conditioner according to an embodiment of the present invention. Based on FIG. 1, the installation example of an air conditioning apparatus is demonstrated.
  • This air conditioner uses a refrigeration cycle (refrigerant circulation circuit A, heat medium circulation circuit B) that circulates refrigerant (heat source side refrigerant, heat medium) so that each indoor unit can be in the cooling mode or the heating mode as an operation mode. It can be freely selected.
  • refrigerant circulation circuit A, heat medium circulation circuit B that circulates refrigerant (heat source side refrigerant, heat medium) so that each indoor unit can be in the cooling mode or the heating mode as an operation mode. It can be freely selected.
  • refrigerant circulation circuit A heat medium circulation circuit B
  • refrigerant circulation circuit A heat source side refrigerant, heat medium
  • the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
  • the air conditioner according to the present embodiment includes one outdoor unit 1 that is a heat source unit, a plurality of indoor units 2, and heat that is interposed between the outdoor unit 1 and the indoor unit 2. And a medium converter 3.
  • the heat medium relay unit 3 performs heat exchange between the heat source side refrigerant and the heat medium.
  • the outdoor unit 1 and the heat medium relay unit 3 are connected by a refrigerant pipe 4 that conducts the heat source side refrigerant.
  • the heat medium relay unit 3 and the indoor unit 2 are connected by a pipe (heat medium pipe) 5 that conducts the heat medium.
  • the cold or warm heat generated by the outdoor unit 1 is delivered to the indoor unit 2 via the heat medium converter 3.
  • the outdoor unit 1 is usually disposed in an outdoor space 6 that is a space outside a building 9 such as a building (for example, a rooftop), and supplies cold or hot heat to the indoor unit 2 via the heat medium converter 3. It is.
  • the indoor unit 2 is arranged at a position where cooling air or heating air can be supplied to the indoor space 7 that is a space (for example, a living room) inside the building 9, and the cooling air is supplied to the indoor space 7 that is the air-conditioning target space. Alternatively, heating air is supplied.
  • the heat medium relay unit 3 is configured as a separate housing from the outdoor unit 1 and the indoor unit 2 and is configured to be installed at a position different from the outdoor space 6 and the indoor space 7. Is connected to the refrigerant pipe 4 and the pipe 5, respectively, and transmits cold heat or hot heat supplied from the outdoor unit 1 to the indoor unit 2.
  • the outdoor unit 1 and the heat medium converter 3 use two refrigerant pipes 4, and the heat medium converter 3 and each indoor unit 2. Are connected using two pipes 5 respectively.
  • each unit (outdoor unit 1, indoor unit 2, and heat medium converter 3) is connected using two pipes (refrigerant pipe 4, pipe 5). Therefore, construction is easy.
  • the heat medium converter 3 is installed in a space such as the back of the ceiling (hereinafter simply referred to as a space 8) that is inside the building 9 but is different from the indoor space 7.
  • a space 8 such as the back of the ceiling
  • the heat medium relay unit 3 may be installed anywhere other than the back of the ceiling and other than the living space as long as it is a ventilated space with the outside.
  • the heat medium relay unit 3 can be installed in the vicinity of the outdoor unit 1.
  • the distance from the heat medium converter 3 to the indoor unit 2 is too long, the power for transporting the heat medium becomes considerably large, and the effect of energy saving is diminished.
  • FIG. 1 shows an example in which the outdoor unit 1 is installed in the outdoor space 6, but the present invention is not limited to this.
  • the outdoor unit 1 may be installed in an enclosed space such as a machine room with a ventilation opening. If the exhaust heat can be exhausted outside the building 9 by an exhaust duct, the outdoor unit 1 may be installed inside the building 9. It may be installed, or may be installed inside the building 9 when the water-cooled outdoor unit 1 is used. Even if the outdoor unit 1 is installed in such a place, no particular problem occurs.
  • the indoor unit 2 is a ceiling cassette type
  • the present invention is not limited to this, and the indoor unit 2 is directly or directly connected to the indoor space 7 such as a ceiling embedded type or a ceiling suspended type.
  • the air for heating or the air for cooling can be blown out, any kind may be used.
  • the number of connected outdoor units 1, indoor units 2, and heat medium converters 3 is not limited to the number illustrated in FIG. 1, but the building 9 in which the air conditioner according to the present embodiment is installed. The number of units may be determined accordingly.
  • FIG. 2 is a schematic circuit configuration diagram showing an example of a circuit configuration of the air conditioning apparatus according to the present embodiment (hereinafter referred to as the air conditioning apparatus 100). Based on FIG. 2, the detailed structure of the air conditioning apparatus 100 is demonstrated. As shown in FIG. 2, the outdoor unit 1 and the heat medium relay unit 3 are connected to the refrigerant pipe 4 via the heat exchanger related to heat medium 15 a and the heat exchanger related to heat medium 15 b provided in the heat medium converter 3. Connected with. Moreover, the heat medium relay unit 3 and the indoor unit 2 are also connected by the pipe 5 via the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b. The refrigerant pipe 4 and the pipe 5 will be described in detail later.
  • Outdoor unit 1 In the outdoor unit 1, a compressor 10, a first refrigerant flow switching device 11 such as a four-way valve, a heat source side heat exchanger (first heat exchanger) 12, and an accumulator 19 are connected in series through a refrigerant pipe 4. It is connected and mounted.
  • the outdoor unit 1 is also provided with a first connection pipe 4a, a second connection pipe 4b, a check valve 13a, a check valve 13b, a check valve 13c, and a check valve 13d. Regardless of the operation that the indoor unit 2 requires, heat is provided by providing the first connection pipe 4a, the second connection pipe 4b, the check valve 13a, the check valve 13b, the check valve 13c, and the check valve 13d.
  • the flow of the heat source side refrigerant flowing into the medium converter 3 can be in a certain direction.
  • the compressor 10 sucks the heat source side refrigerant and compresses the heat source side refrigerant to be in a high temperature / high pressure state, and may be configured by, for example, an inverter compressor capable of capacity control.
  • the first refrigerant flow switching device 11 has a flow of the heat source side refrigerant during heating operation (in the heating only operation mode and heating main operation mode) and a cooling operation (in the cooling only operation mode and cooling main operation mode). The flow of the heat source side refrigerant is switched.
  • the heat source side heat exchanger 12 functions as an evaporator during heating operation, functions as a condenser (or radiator) during cooling operation, and between air supplied from a blower such as a fan (not shown) and the heat source side refrigerant. Heat exchange is performed to evaporate or condense the heat-source-side refrigerant.
  • the accumulator 19 is provided on the suction side of the compressor 10 and stores excess refrigerant due to a difference between the heating operation and the cooling operation, or excess refrigerant with respect to a transient change in operation.
  • the check valve 13d is provided in the refrigerant pipe 4 between the heat medium converter 3 and the first refrigerant flow switching device 11, and only in a predetermined direction (direction from the heat medium converter 3 to the outdoor unit 1).
  • the flow of the heat source side refrigerant is allowed.
  • the check valve 13 a is provided in the refrigerant pipe 4 between the heat source side heat exchanger 12 and the heat medium converter 3, and only on a heat source side in a predetermined direction (direction from the outdoor unit 1 to the heat medium converter 3).
  • the refrigerant flow is allowed.
  • the check valve 13b is provided in the first connection pipe 4a, and causes the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 to flow to the heat medium converter 3 during the heating operation.
  • the check valve 13 c is provided in the second connection pipe 4 b and causes the heat source side refrigerant returned from the heat medium relay unit 3 to flow to the suction side of the compressor 10 during the heating operation.
  • the first connection pipe 4a is a refrigerant pipe 4 between the first refrigerant flow switching device 11 and the check valve 13d, and a refrigerant between the check valve 13a and the heat medium relay unit 3.
  • the pipe 4 is connected.
  • the second connection pipe 4b includes a refrigerant pipe 4 between the check valve 13d and the heat medium relay unit 3, and a refrigerant pipe 4 between the heat source side heat exchanger 12 and the check valve 13a.
  • FIG. 2 shows an example in which the first connection pipe 4a, the second connection pipe 4b, the check valve 13a, the check valve 13b, the check valve 13c, and the check valve 13d are provided.
  • the present invention is not limited to this, and these are not necessarily provided.
  • Each indoor unit 2 is equipped with a use side heat exchanger (third heat exchanger) 26.
  • the use side heat exchanger 26 is connected to the heat medium flow control device 25 and the second heat medium flow switching device 23 of the heat medium converter 3 by the pipe 5.
  • the use-side heat exchanger 26 performs heat exchange between air supplied from a blower such as a fan (not shown) and a heat medium, and generates heating air or cooling air to be supplied to the indoor space 7. To do.
  • FIG. 2 shows an example in which four indoor units 2 are connected to the heat medium relay unit 3, and are illustrated as an indoor unit 2a, an indoor unit 2b, an indoor unit 2c, and an indoor unit 2d from the bottom of the page. Show.
  • the use side heat exchanger 26 also uses the use side heat exchanger 26a, the use side heat exchanger 26b, the use side heat exchanger 26c, and the use side heat exchange from the lower side of the drawing. It is shown as a container 26d.
  • the number of connected indoor units 2 is not limited to four as shown in FIG.
  • the heat medium relay 3 includes two heat medium heat exchangers (second heat exchangers) 15, two expansion devices 16, two switch devices 17, and two second refrigerant flow switching devices 18. , Two pumps 21, four heat medium flow channel reversing devices 20, four first heat medium flow switching devices 22, four second heat medium flow switching devices 23, and four heat medium flow rates. An adjustment device 25 is mounted.
  • the two heat exchangers between heat media 15 function as a condenser (heat radiator) or an evaporator, and heat is generated by the heat source side refrigerant and the heat medium. Exchange is performed, and the cold or warm heat generated in the outdoor unit 1 and stored in the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium.
  • the heat exchanger related to heat medium 15a is provided between the expansion device 16a and the second refrigerant flow switching device 18a in the refrigerant circuit A and serves to cool the heat medium in the cooling / heating mixed operation mode. is there.
  • the heat exchanger related to heat medium 15b is provided between the expansion device 16b and the second refrigerant flow switching device 18b in the refrigerant circuit A, and serves to heat the heat medium in the cooling / heating mixed operation mode. Is.
  • the two expansion devices 16 have functions as pressure reducing valves and expansion valves, and expand the heat source side refrigerant by reducing the pressure.
  • the expansion device 16a is provided on the upstream side of the heat exchanger related to heat medium 15a in the flow of the heat source side refrigerant during the cooling operation.
  • the expansion device 16b is provided on the upstream side of the heat exchanger related to heat medium 15b in the flow of the heat source side refrigerant during the cooling operation.
  • the two expansion devices 16 may be configured by a device whose opening degree can be variably controlled, for example, an electronic expansion valve.
  • the two opening / closing devices 17 are constituted by two-way valves or the like, and open / close the refrigerant pipe 4.
  • the opening / closing device 17a is provided in the refrigerant pipe 4 on the inlet side of the heat source side refrigerant.
  • the opening / closing device 17b is provided in a pipe connecting the refrigerant pipe 4 on the inlet side and the outlet side of the heat source side refrigerant.
  • the two second refrigerant flow switching devices 18 are configured by, for example, a four-way valve or the like, and flow the heat source side refrigerant according to the operation mode. It is to switch.
  • the second refrigerant flow switching device 18a is provided on the downstream side of the heat exchanger related to heat medium 15a in the flow of the heat source side refrigerant during the cooling operation.
  • the second refrigerant flow switching device 18b is provided on the downstream side of the heat exchanger related to heat medium 15b in the flow of the heat source side refrigerant in the cooling only operation mode.
  • the two pumps 21 (pump 21a and pump 21b) circulate a heat medium that conducts through the pipe 5.
  • the pump 21 a is provided in the pipe 5 between the heat exchanger related to heat medium 15 a and the second heat medium flow switching device 23.
  • the pump 21 b is provided in the pipe 5 between the heat exchanger related to heat medium 15 b and the second heat medium flow switching device 23.
  • the two pumps 21 may be configured by, for example, pumps capable of capacity control, and the flow rate thereof may be adjusted depending on the load in the indoor unit 2.
  • the four heat medium flow channel reversing devices 20 (heat medium flow channel reversing device 20a to heat medium flow reversing device 20d) are configured by, for example, a three-way valve, and the like. The flow direction of the heat medium in the exchanger 15b is switched. Two heat medium flow path inverting devices 20 are installed for each heat exchanger 15 between heat mediums. That is, for the heat exchanger related to heat medium 15a, a heat medium flow channel reversing device (first heat medium flow reversing device) 20a and a heat medium flow reversing device (second heat medium flow reversing device) 20b are provided.
  • a heat medium flow channel reversing device (first heat medium flow reversing device) 20c and a heat medium flow reversing device (second heat medium flow reversing device) 20d are installed for the heat exchangers between heat mediums 15b. ing.
  • one of the three sides is a pump (heat medium delivery device) 21a, one of the three sides is at one end of the inter-heat medium heat exchanger 15a, and one of the three sides is a heat medium.
  • Each pipe is connected to a first connection port in a flow path between the other end of the intermediate heat exchanger 15a and the heat medium flow inverting device 20b.
  • the heat medium flow channel reversing device 20b one of the three sides is at the other end of the heat exchanger related to heat medium 15a, and one of the three is one end of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat medium flow channel reversing device 20a.
  • One of the three sides is pipe-connected to the second heat medium flow switching device 23 at the second connection port in the flow path between the two. And the flow direction of the heat medium which distribute
  • one of the three sides is a pump (heat medium delivery device) 21b, one of the three sides is one end of the heat exchanger 15b, and one of the three sides is a heat medium.
  • Each pipe is connected to a first connection port in a flow path between the other end of the intermediate heat exchanger 15b and the heat medium flow inverting device 20d.
  • one of the three sides is at the other end of the heat exchanger related to heat medium 15b, and one of the three heat transfer devices is one end of the heat exchanger related to heat medium 15b and the heat medium flow channel reversing device 20c.
  • One of the three sides is pipe-connected to the second heat medium flow switching device 23 at the second connection port in the flow path between the two. And the flow direction of the heat medium which distribute
  • the four first heat medium flow switching devices 22 are configured by three-way valves or the like, and switch the heat medium flow channels. Is.
  • the first heat medium flow switching device 22 is provided in a number (here, four) according to the number of indoor units 2 installed. In the first heat medium flow switching device 22, one of the three sides is in the heat exchanger 15a, one of the three is in the heat exchanger 15b, and one of the three is in the heat medium flow rate.
  • Each is connected to the adjusting device 25 and provided on the outlet side of the heat medium flow path of the use side heat exchanger 26.
  • the first heat medium flow switching device 22a, the first heat medium flow switching device 22b, the first heat medium flow switching device 22c, and the first heat medium flow from the lower side of the drawing. This is illustrated as a switching device 22d.
  • the switching of the heat medium flow path includes not only complete switching from one to the other but also partial switching from one to the other.
  • the four second heat medium flow switching devices 23 are configured by three-way valves or the like, and switch the flow path of the heat medium. Is.
  • the number of the second heat medium flow switching devices 23 is set according to the number of installed indoor units 2 (here, four).
  • the heat exchanger is connected to the exchanger 26 and provided on the inlet side of the heat medium flow path of the use side heat exchanger 26.
  • the second heat medium flow switching device 23a, the second heat medium flow switching device 23b, the second heat medium flow switching device 23c, and the second heat medium flow from the lower side of the drawing. This is illustrated as a switching device 23d.
  • the switching of the heat medium flow path includes not only complete switching from one to the other but also partial switching from one to the other.
  • the four heat medium flow control devices 25 are composed of two-way valves or the like that can control the opening area, and control the flow rate of the heat medium flowing through the pipe 5. To do.
  • the number of the heat medium flow control devices 25 is set according to the number of indoor units 2 installed (four in this case).
  • One of the heat medium flow control devices 25 is connected to the use side heat exchanger 26 and the other is connected to the first heat medium flow switching device 22, and is connected to the outlet side of the heat medium flow channel of the use side heat exchanger 26. Is provided.
  • the heat medium flow control device 25 adjusts the amount of the heat medium flowing into the indoor unit 2 according to the temperature of the heat medium flowing into the indoor unit 2 and the temperature of the heat medium flowing out, so that the optimum heat according to the indoor load is adjusted.
  • the medium amount can be provided to the indoor unit 2.
  • the heat medium flow rate adjustment device 25a, the heat medium flow rate adjustment device 25b, the heat medium flow rate adjustment device 25c, and the heat medium flow rate adjustment device 25d are illustrated from the lower side of the drawing.
  • the heat medium flow control device 25 may be provided on the inlet side of the heat medium flow path of the use side heat exchanger 26.
  • the heat medium flow control device 25 may be provided on the inlet side of the heat medium flow path of the use side heat exchanger 26 and between the second heat medium flow switching device 23 and the use side heat exchanger 26. Good.
  • the indoor unit 2 does not require a load such as stop or thermo OFF, the heat medium supply to the indoor unit 2 can be stopped by fully closing the heat medium flow control device 25.
  • the heat medium relay unit 3 is provided with various detection means (two first temperature sensors 31, four second temperature sensors 34, four third temperature sensors 35, and a pressure sensor 36). Information (temperature information, pressure information) detected by these detection means is sent to a control device (not shown) that performs overall control of the operation of the air conditioner 100, and the driving frequency of the compressor 10 and the fan of the illustration not shown. Rotation speed, switching of the first refrigerant flow switching device 11, driving frequency of the pump 21, switching of the second refrigerant flow switching device 18, switching of the flow path of the heat medium, adjustment of the heat medium flow rate of the indoor unit 2, etc. It will be used for control.
  • the two first temperature sensors 31 are the heat medium flowing out from the heat exchanger related to heat medium 15, that is, the temperature of the heat medium at the outlet of the heat exchanger related to heat medium 15.
  • a thermistor may be used.
  • the first temperature sensor 31a is provided in the pipe 5 on the inlet side of the pump 21a.
  • the first temperature sensor 31b is provided in the pipe 5 on the inlet side of the pump 21b.
  • the four second temperature sensors 34 are provided between the first heat medium flow switching device 22 and the heat medium flow control device 25, and use side heat exchangers.
  • the temperature of the heat medium that has flowed out of the heater 26 is detected, and it may be constituted by a thermistor or the like.
  • the number of the second temperature sensors 34 (four here) according to the number of indoor units 2 installed is provided. In correspondence with the indoor unit 2, the second temperature sensor 34a, the second temperature sensor 34b, the second temperature sensor 34c, and the second temperature sensor 34d are illustrated from the lower side of the drawing.
  • the second temperature sensor 34 may be provided in a flow path between the heat medium flow control device 25 and the use side heat exchanger 26.
  • the four third temperature sensors 35 are provided on the inlet side or the outlet side of the heat source side refrigerant of the heat exchanger related to heat medium 15, and the heat exchanger related to heat medium 15
  • the temperature of the heat source side refrigerant flowing into the heat source or the temperature of the heat source side refrigerant flowing out of the heat exchanger related to heat medium 15 is detected, and may be composed of a thermistor or the like.
  • the third temperature sensor 35a is provided between the heat exchanger related to heat medium 15a and the second refrigerant flow switching device 18a.
  • the third temperature sensor 35b is provided between the heat exchanger related to heat medium 15a and the expansion device 16a.
  • the third temperature sensor 35c is provided between the heat exchanger related to heat medium 15b and the second refrigerant flow switching device 18b.
  • the third temperature sensor 35d is provided between the heat exchanger related to heat medium 15b and the expansion device 16b.
  • the pressure sensor 36 is provided between the heat exchanger related to heat medium 15b and the expansion device 16b, and between the heat exchanger related to heat medium 15b and the expansion device 16b. The pressure of the flowing heat source side refrigerant is detected.
  • the control device (not shown) is constituted by a microcomputer or the like, and based on detection information from various detection means and instructions from the remote controller, the driving frequency of the compressor 10 and the rotational speed of the blower (including ON / OFF) , Switching of the first refrigerant flow switching device 11, driving of the pump 21, opening of the expansion device 16, opening / closing of the opening / closing device 17, switching of the second refrigerant flow switching device 18, switching of the heat medium flow switching device 20
  • the switching of the first heat medium flow switching device 22, the switching of the second heat medium flow switching device 23, the driving of the heat medium flow control device 25 and the like are controlled, and each operation mode to be described later is executed. It has become.
  • the control device may be provided for each unit, or may be provided in the outdoor unit 1 or the heat medium relay unit 3.
  • the pipe 5 that conducts the heat medium is composed of one that is connected to the heat exchanger related to heat medium 15a and one that is connected to the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • the pipe 5 is branched (here, four branches each) according to the number of indoor units 2 connected to the heat medium relay unit 3.
  • the pipe 5 is connected by a first heat medium flow switching device 22 and a second heat medium flow switching device 23.
  • the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 By controlling the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23, the heat medium from the heat exchanger related to heat medium 15a flows into the use-side heat exchanger 26, or the heat medium Whether the heat medium from the intermediate heat exchanger 15b flows into the use side heat exchanger 26 is determined.
  • the flow direction of the heat medium flowing into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is determined by controlling the heat medium flow path inverting device 20. That is, by controlling the heat medium flow path inverting device 20, the flow direction of the heat source side refrigerant and the flow direction of the heat medium can be made to face each other in the inter-heat medium heat exchanger 15. Therefore, the heat exchange efficiency in the heat exchanger related to heat medium 15 can be improved.
  • the refrigerant of the compressor 10 the first refrigerant flow switching device 11, the heat source side heat exchanger 12, the switchgear 17, the second refrigerant flow switching device 18, and the heat exchanger related to heat medium 15 is used.
  • the flow path, the expansion device 16 and the accumulator 19 are connected by the refrigerant pipe 4 to constitute the refrigerant circulation circuit A.
  • the heat medium flow path of the intermediate heat exchanger 15, the pump 21, the heat medium flow reversing device 20, the first heat medium flow switching device 22, the heat medium flow control device 25, the use side heat exchanger 26, And the 2nd heat-medium flow-path switching apparatus 23 is connected by the piping 5, and the heat-medium circulation circuit B is comprised. That is, a plurality of usage-side heat exchangers 26 are connected in parallel to each of the heat exchangers between heat media 15, and the heat medium circulation circuit B has a plurality of systems.
  • the outdoor unit 1 and the heat medium relay unit 3 are connected via the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b provided in the heat medium converter 3.
  • the heat medium relay unit 3 and the indoor unit 2 are also connected via the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b. That is, in the air conditioner 100, the heat source side refrigerant circulating in the refrigerant circuit A and the heat medium circulating in the heat medium circuit B exchange heat in the intermediate heat exchanger 15a and the intermediate heat exchanger 15b. It is like that.
  • the air conditioner 100 can perform a cooling operation or a heating operation in the indoor unit 2 based on an instruction from each indoor unit 2. That is, the air conditioner 100 can perform the same operation for all of the indoor units 2 and can perform different operations for each of the indoor units 2.
  • the operation mode executed by the air conditioner 100 includes a cooling only operation mode in which all the driven indoor units 2 execute a cooling operation, and a heating only operation in which all the driven indoor units 2 execute a heating operation.
  • each operation mode is demonstrated with the flow of a heat-source side refrigerant
  • FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow when the air-conditioning apparatus 100 is in the cooling only operation mode.
  • the cooling only operation mode will be described by taking as an example a case where a cooling load is generated only in the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b.
  • the piping represented by the thick line has shown the piping through which a heat source side refrigerant
  • the flow direction of the heat source side refrigerant is indicated by a solid line arrow, and the flow direction of the heat medium is indicated by a broken line arrow.
  • the first refrigerant flow switching device 11 is switched so that the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the heat source side heat exchanger 12.
  • the pump 21a and the pump 21b are driven, the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b are opened, and the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are fully closed.
  • the heat medium circulates between the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b and the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b.
  • the low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the heat source side heat exchanger 12 via the first refrigerant flow switching device 11. Then, the heat source side heat exchanger 12 condenses and liquefies while radiating heat to the outdoor air, and becomes a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat source side heat exchanger 12 flows out of the outdoor unit 1 through the check valve 13a, and flows into the heat medium relay unit 3 through the refrigerant pipe 4.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 is branched after passing through the opening / closing device 17a and expanded by the expansion device 16a and the expansion device 16b to become a low-temperature / low-pressure two-phase refrigerant.
  • This two-phase refrigerant flows into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b acting as an evaporator from the lower side of the drawing, and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B.
  • the refrigerant becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant while cooling the heat medium.
  • the refrigerant flowing into the outdoor unit 1 passes through the check valve 13d and is sucked into the compressor 10 again via the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19.
  • the opening of the expansion device 16a is such that the superheat (superheat degree) obtained as the difference between the temperature detected by the third temperature sensor 35a and the temperature detected by the third temperature sensor 35b is constant. Be controlled.
  • the opening degree of the expansion device 16b is controlled so that the superheat obtained as the difference between the temperature detected by the third temperature sensor 35c and the temperature detected by the third temperature sensor 35d is constant.
  • the opening / closing device 17a is open and the opening / closing device 17b is closed.
  • the flow of the heat medium in the heat medium circuit B will be described.
  • the cold heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium in both the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b, and the cooled heat medium is piped 5 by the pump 21a and the pump 21b.
  • the inside will be allowed to flow.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21a flows into the heat exchanger related to heat medium 15a from the upper side of the drawing via the heat medium flow channel reversing device 20a. Then, the heat medium cooled to the heat source side refrigerant by the heat exchanger related to heat medium 15a flows out from the lower side of the sheet of heat of the heat exchanger related to heat medium 15a, passes through the heat medium flow channel reversing device 20b, and passes through the second heat. It reaches the medium flow path switching device 23a and the second heat medium flow path switching device 23b.
  • the heat medium that has been pressurized and flowed out by the pump 21b flows into the heat exchanger related to heat medium 15b from the upper side of the drawing via the heat medium flow path inverting device 20c. Then, the heat medium cooled to the heat source side refrigerant by the heat exchanger related to heat medium 15b flows out from the lower side of the sheet of heat of the heat exchanger related to heat medium 15b, passes through the heat medium flow reversing device 20d, and passes through the second heat. It reaches the medium flow path switching device 23a and the second heat medium flow path switching device 23b.
  • the heat medium pushed out by the pump 21a and the pump 21b merges in each of the second heat medium flow switching device 23a and the second heat medium flow switching device 23b, and the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger are combined. 26b.
  • the heat medium absorbs heat from the indoor air in the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b, thereby cooling the indoor space 7.
  • the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b act as coolers, and the flow direction of the heat medium and the indoor air in the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b. It is preferable that the flow direction of the (second heat medium) is a counter flow.
  • the heat medium flows out of the use-side heat exchanger 26a and the use-side heat exchanger 26b and flows into the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b.
  • the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b control the flow rate of the heat medium to a flow rate necessary to cover the air conditioning load required in the room, so that the use-side heat exchanger 26a. And it flows into the use side heat exchanger 26b.
  • the heat medium flowing out from the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b is divided by the first heat medium flow switching device 22a and the first heat medium flow switching device 22b, and again to the pump 21a and the pump 21b. Inhaled.
  • the air conditioner 100 by providing the heat medium flow path inverting device 20, in the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b, the flow of the heat source side refrigerant and the flow of the heat medium are made to be opposite flows. Be able to.
  • the heat source side refrigerant flows from the lower side to the upper side of the paper, while the heat medium flows from the upper side to the lower side of the paper.
  • the flow of the side refrigerant and the flow of the heat medium are opposed to each other. If the heat source side refrigerant and the heat medium are caused to flow in opposite directions, the heat exchange efficiency is good and the COP is improved.
  • a plate heat exchanger as the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b
  • the heat source side refrigerant on the evaporation side flows from the lower side to the upper side as shown in the drawing, it evaporates.
  • the gas refrigerant moves to the upper side of the heat exchanger due to the effect of buoyancy. Therefore, the power of the compressor 10 can be reduced and appropriate refrigerant distribution can be realized.
  • plate type heat exchangers are used as the intermediate heat exchanger 15a and the intermediate heat exchanger 15b, if the heat medium is flowed from the upper side to the lower side as shown in the drawing, the cooled heat medium is reduced by gravity. Sink under the heat exchanger due to the effect. Therefore, the power of the pump 21 can be reduced, and more efficient operation can be realized.
  • the heat medium is directed from the second heat medium flow switching device 23 to the first heat medium flow switching device 22 via the heat medium flow control device 25.
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 includes the temperature detected by the first temperature sensor 31a, the temperature detected by the first temperature sensor 31b, and the temperature detected by the second temperature sensor 34. It is possible to cover by controlling so that the difference between the two is kept at the target value.
  • the outlet temperature of the heat exchanger related to heat medium 15 either the temperature of the first temperature sensor 31a or the first temperature sensor 31b may be used, or the average temperature thereof may be used.
  • the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 ensure a flow path that flows to both the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • the opening is controlled to an intermediate degree.
  • FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow when the air-conditioning apparatus 100 is in the heating only operation mode.
  • the heating only operation mode will be described by taking as an example a case where a thermal load is generated only in the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b.
  • the piping represented by the thick line has shown the piping through which a heat source side refrigerant
  • the flow direction of the heat source side refrigerant is indicated by solid line arrows
  • the flow direction of the heat medium is indicated by broken line arrows.
  • the first refrigerant flow switching device 11 uses the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 without passing through the heat source side heat exchanger 12. It switches so that it may flow into converter 3.
  • the pump 21a and the pump 21b are driven, the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b are opened, and the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are fully closed.
  • the heat medium circulates between the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b and the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b.
  • the low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 passes through the first refrigerant flow switching device 11, conducts through the first connection pipe 4 a, passes through the check valve 13 b, and flows out of the outdoor unit 1.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed out of the outdoor unit 1 flows into the heat medium relay unit 3 through the refrigerant pipe 4.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 is branched and passes through the second refrigerant flow switching device 18a and the second refrigerant flow switching device 18b, and the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat medium. It flows into each of the intermediate heat exchangers 15b from the upper side of the drawing.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into each of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b from the upper side of the drawing is condensed and liquefied while dissipating heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B. It becomes a liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant flowing out from the lower side of the sheet of heat between the heat exchanger 15a and the heat exchanger 15b is expanded by the expansion device 16a and the expansion device 16b to become a low-temperature / low-pressure two-phase refrigerant.
  • the two-phase refrigerant flows out of the heat medium relay unit 3 through the opening / closing device 17b, and flows into the outdoor unit 1 through the refrigerant pipe 4 again.
  • the refrigerant flowing into the outdoor unit 1 is conducted through the second connection pipe 4b, passes through the check valve 13c, and flows into the heat source side heat exchanger 12 that functions as an evaporator.
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed into the heat-source-side heat exchanger 12 absorbs heat from outdoor air in the heat-source-side heat exchanger 12, and becomes a low-temperature / low-pressure gas refrigerant.
  • the low-temperature and low-pressure gas refrigerant flowing out from the heat source side heat exchanger 12 is again sucked into the compressor 10 via the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19.
  • the expansion device 16a has a constant subcool (degree of subcooling) obtained as a difference between a value obtained by converting the pressure detected by the pressure sensor 36 into a saturation temperature and a temperature detected by the third temperature sensor 35b.
  • the opening degree is controlled.
  • the expansion device 16b has an opening degree so that a subcool obtained as a difference between a value obtained by converting the pressure detected by the pressure sensor 36 into a saturation temperature and a temperature detected by the third temperature sensor 35d is constant. Be controlled.
  • the opening / closing device 17a is closed and the opening / closing device 17b is open. If the temperature at the intermediate position of the heat exchanger related to heat medium 15 can be measured, the temperature at the intermediate position may be used instead of the pressure sensor 36. In this case, the pressure sensor 36 need not be installed, and the system can be configured at low cost.
  • the flow of the heat medium in the heat medium circuit B will be described.
  • the heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium in both the heat exchanger 15a and the heat exchanger 15b, and the heated heat medium is piped 5 by the pump 21a and the pump 21b. The inside will be allowed to flow.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21a flows into the heat exchanger related to heat medium 15a from the lower side of the drawing via the heat medium flow channel reversing device 20a.
  • the heat medium heated by the heat source side refrigerant in the heat exchanger related to heat medium 15a flows out from the upper side of the sheet of heat between the heat exchangers 15a, passes through the heat medium flow reversing device 20b, and passes through the second heat medium. It reaches the flow path switching device 23a and the second heat medium flow path switching device 23b.
  • the heat medium that has been pressurized and flowed out by the pump 21b flows into the heat exchanger related to heat medium 15b from the lower side of the drawing via the heat medium flow path inverting device 20c.
  • the heat medium warmed by the heat source side refrigerant in the heat exchanger related to heat medium 15b flows out from the upper side of the sheet heat of the heat exchanger related to heat medium 15b, passes through the heat medium flow reversing device 20d, and passes through the second heat medium. It reaches the flow path switching device 23a and the second heat medium flow path switching device 23b.
  • the heat medium pushed out by the pump 21a and the pump 21b merges in each of the second heat medium flow switching device 23a and the second heat medium flow switching device 23b, and the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger are combined. 26b.
  • the heat medium radiates heat to the indoor air in the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b, thereby heating the indoor space 7.
  • the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b act as heaters, and the flow direction of the heat medium in the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b is a cooler. It is preferable that the flow direction of the heat medium and the flow direction of the room air are opposite to each other.
  • the heat medium flows out of the use-side heat exchanger 26a and the use-side heat exchanger 26b and flows into the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b.
  • the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b control the flow rate of the heat medium to a flow rate necessary to cover the air conditioning load required in the room, so that the use-side heat exchanger 26a. And it flows into the use side heat exchanger 26b.
  • the heat medium flowing out from the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b is divided by the first heat medium flow switching device 22a and the first heat medium flow switching device 22b, and again to the pump 21a and the pump 21b. Inhaled.
  • the air conditioner 100 by providing the heat medium flow path inverting device 20, in the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b, the flow of the heat source side refrigerant and the flow of the heat medium are made to be opposite flows. Be able to.
  • the heat source side refrigerant flows from the upper side to the lower side of the paper, while the heat medium flows from the lower side to the upper side of the paper.
  • the flow of the side refrigerant and the flow of the heat medium are opposed to each other. If the heat source side refrigerant and the heat medium are caused to flow in opposite directions, the heat exchange efficiency is good and the COP is improved.
  • the heat source side refrigerant on the condensing side flows from the upper side to the lower side as shown in the drawing to condense.
  • the liquid refrigerant moves to the lower side of the heat exchanger due to the effect of gravity. Therefore, the power of the compressor 10 can be reduced.
  • a plate heat exchanger is used as the heat exchanger 15a and the heat exchanger 15b, when the heat medium flows from the lower side to the upper side as shown in the drawing, the heated heat medium has buoyancy. Floats on heat exchanger with effect. Therefore, the power of the pump 21 can be reduced, and more efficient operation can be realized.
  • the heat medium is directed from the second heat medium flow switching device 23 to the first heat medium flow switching device 22 via the heat medium flow control device 25.
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 includes the temperature detected by the first temperature sensor 31a, the temperature detected by the first temperature sensor 31b, and the temperature detected by the second temperature sensor 34. It is possible to cover by controlling so that the difference between the two is kept at the target value.
  • the outlet temperature of the heat exchanger related to heat medium 15 either the temperature of the first temperature sensor 31a or the first temperature sensor 31b may be used, or the average temperature thereof may be used.
  • the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 ensure a flow path that flows to both the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • the opening is controlled to an intermediate degree.
  • the usage-side heat exchanger 26a should be controlled by the temperature difference between the inlet and the outlet, but the temperature of the heat medium on the inlet side of the usage-side heat exchanger 26 is detected by the first temperature sensor 31b. By using the first temperature sensor 31b, the number of temperature sensors can be reduced and the system can be configured at low cost.
  • FIG. 5 is a refrigerant circuit diagram illustrating a refrigerant flow when the air-conditioning apparatus 100 is in the cooling main operation mode.
  • the cooling main operation mode will be described by taking as an example a case where a cooling load is generated in the use side heat exchanger 26a and a heating load is generated in the use side heat exchanger 26b.
  • the pipes represented by the thick lines indicate the pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium circulate.
  • the flow direction of the heat source side refrigerant is indicated by solid line arrows
  • the flow direction of the heat medium is indicated by broken line arrows.
  • the first refrigerant flow switching device 11 is switched so that the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the heat source side heat exchanger 12.
  • the pump 21a and the pump 21b are driven, the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b are opened, and the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are fully closed.
  • the heat medium is circulated between the heat exchanger related to heat medium 15a and the use side heat exchanger 26a, and between the heat exchanger related to heat medium 15b and the use side heat exchanger 26b.
  • the low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the heat source side heat exchanger 12 via the first refrigerant flow switching device 11. Then, the heat source side heat exchanger 12 condenses while radiating heat to the outdoor air, and becomes a two-phase refrigerant.
  • the two-phase refrigerant that has flowed out of the heat source side heat exchanger 12 flows out of the outdoor unit 1 through the check valve 13a, and flows into the heat medium relay unit 3 through the refrigerant pipe 4.
  • the two-phase refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 flows from the upper side of the drawing into the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a condenser through the second refrigerant flow switching device 18b.
  • the two-phase refrigerant that has flowed into the heat exchanger related to heat medium 15b from the upper side of the paper is condensed and liquefied while dissipating heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B, and becomes liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant that has flowed out from the lower side of the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded by the expansion device 16b to become a low-pressure two-phase refrigerant.
  • This low-pressure two-phase refrigerant flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator from the lower side of the drawing through the expansion device 16a.
  • the low-pressure two-phase refrigerant that has flowed into the heat exchanger related to heat medium 15a from the lower side of the drawing sheet absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, and becomes a low-pressure gas refrigerant while cooling the heat medium.
  • This gas refrigerant flows out from the upper side of the inter-heat medium heat exchanger 15a, flows out of the heat medium converter 3 through the second refrigerant flow switching device 18a, and passes through the refrigerant pipe 4 to the outdoor unit 1 again. Inflow.
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 passes through the check valve 13d and is again sucked into the compressor 10 via the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19.
  • the opening degree of the expansion device 16b is controlled so that the superheat obtained as the difference between the temperature detected by the third temperature sensor 35a and the temperature detected by the third temperature sensor 35b becomes constant.
  • the expansion device 16a is fully open, the opening / closing device 17a is closed, and the opening / closing device 17b is closed.
  • the expansion device 16b controls the opening degree so that a subcool obtained as a difference between a value obtained by converting the pressure detected by the pressure sensor 36 into a saturation temperature and a temperature detected by the third temperature sensor 35d is constant. May be.
  • the expansion device 16b may be fully opened, and the superheat or subcool may be controlled by the expansion device 16a.
  • the flow of the heat medium in the heat medium circuit B will be described.
  • the heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium in the heat exchanger related to heat medium 15b, and the warmed heat medium is caused to flow in the pipe 5 by the pump 21b.
  • the cold heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium by the heat exchanger related to heat medium 15a, and the cooled heat medium is caused to flow in the pipe 5 by the pump 21a.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21b flows into the heat exchanger related to heat medium 15b from the lower side of the drawing sheet via the heat medium flow inverting device 20c. Then, the heat medium warmed by the heat source side refrigerant in the intermediate heat exchanger 15b flows out from the upper side of the sheet of the intermediate heat exchanger 15b, passes through the heat medium flow reversing device 20d, and passes through the second heat medium. It reaches the flow path switching device 23b. Further, the heat medium that has been pressurized and flowed out by the pump 21a flows into the heat exchanger related to heat medium 15a from the upper side of the drawing via the heat medium flow path inverting device 20a.
  • the heat medium cooled to the heat source side refrigerant by the heat exchanger related to heat medium 15a flows out from the lower side of the sheet of heat of the heat exchanger related to heat medium 15a, passes through the heat medium flow channel reversing device 20b, and passes through the second heat. It reaches the medium flow switching device 23a.
  • the heat medium that has passed through the second heat medium flow switching device 23b flows into the use-side heat exchanger 26b and dissipates heat to the indoor air, thereby heating the indoor space 7.
  • the heat medium that has passed through the second heat medium flow switching device 23a flows into the use-side heat exchanger 26a and absorbs heat from the indoor air, thereby cooling the indoor space 7.
  • the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b control the flow rate of the heat medium to a flow rate necessary to cover the air conditioning load required in the room, so that the use-side heat exchanger 26a. And it flows into the use side heat exchanger 26b.
  • the heat medium whose temperature has slightly decreased after passing through the use side heat exchanger 26b passes through the heat medium flow control device 25b and the first heat medium flow switching device 22b and is sucked into the pump 21b again.
  • the heat medium whose temperature has slightly increased after passing through the use side heat exchanger 26a is again sucked into the pump 21a through the heat medium flow control device 25a and the first heat medium flow switching device 22a.
  • the use side heat exchanger 26a functions as a cooler and the use side heat exchanger 26b functions as a heater. In both cases, the flow direction of the heat medium and the flow direction of the room air are opposed. It is preferable that it is comprised.
  • the warm heat medium and the cold heat medium are not mixed by the action of the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23, and the use side has a heat load and a heat load, respectively. It is introduced into the heat exchanger 26.
  • the first heat medium flow switching device 22 from the second heat medium flow switching device 23 via the heat medium flow control device 25 on both the heating side and the cooling side.
  • the heat medium is flowing in the direction to
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 is the difference between the temperature detected by the first temperature sensor 31b on the heating side and the temperature detected by the second temperature sensor 34 on the heating side, This can be covered by controlling the difference between the temperature detected by the two temperature sensor 34 and the temperature detected by the first temperature sensor 31a so as to keep the target value.
  • the air conditioner 100 by providing the heat medium flow path reversing device 20, in each of the heat exchanger related to heat medium 15a acting as a cooler and the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a heater.
  • the flow of the heat source side refrigerant and the flow of the heat medium can be made to be opposite flows. As shown in FIG.
  • the heat source side refrigerant flows from the lower side to the upper side of the paper, whereas the heat medium flows from the upper side to the lower side of the paper
  • the heat source side refrigerant flows from the upper side of the paper toward the lower side of the paper, while the heat medium flows from the lower side of the paper to the upper side of the paper.
  • the medium flow is counterflowed. If the heat source side refrigerant and the heat medium are caused to flow in opposite directions, the heat exchange efficiency is good and the COP is improved.
  • the intermediate heat exchanger 15a acting as a cooler when a plate heat exchanger is used as the intermediate heat exchanger 15a acting as a cooler, if the evaporation side heat source refrigerant flows from the lower side to the upper side as shown in the drawing, the evaporated gas refrigerant It moves to the upper side of the heat exchanger due to the effect of buoyancy. Therefore, the power of the compressor 10 can be reduced and appropriate refrigerant distribution can be realized.
  • a plate heat exchanger is used as the intermediate heat exchanger 15a acting as a cooler, if the heat medium is flowed from the upper side to the lower side as shown in the drawing, the cooled heat medium is reduced by gravity. Sink under the heat exchanger due to the effect. Therefore, the power of the pump 21 can be reduced, and more efficient operation can be realized.
  • a plate heat exchanger as the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a heater
  • the condensed liquid refrigerant is It moves to the lower side of the heat exchanger due to the effect of gravity. Therefore, the power of the compressor 10 can be reduced.
  • a plate heat exchanger is used as the heat exchanger 15b between the heat mediums acting as a heater
  • the heated heat medium has buoyancy. Floats on heat exchanger with effect. Therefore, the power of the pump 21 can be reduced, and more efficient operation can be realized.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram showing a refrigerant flow when the air-conditioning apparatus 100 is in the heating main operation mode.
  • the heating main operation mode will be described by taking as an example a case where a thermal load is generated in the use side heat exchanger 26a and a cold load is generated in the use side heat exchanger 26b.
  • tube represented by the thick line has shown the piping through which a heat source side refrigerant
  • the flow direction of the heat source side refrigerant is indicated by solid line arrows, and the flow direction of the heat medium is indicated by broken line arrows.
  • the first refrigerant flow switching device 11 uses the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 without passing through the heat source side heat exchanger 12. It switches so that it may flow into converter 3.
  • the pump 21a and the pump 21b are driven, the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b are opened, and the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are fully closed.
  • the heat medium circulates between the heat exchanger related to heat medium 15a and the use side heat exchanger 26b and between the heat exchanger related to heat medium 15a and the use side heat exchanger 26b.
  • the low-temperature and low-pressure refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 passes through the first refrigerant flow switching device 11, conducts through the first connection pipe 4 a, passes through the check valve 13 b, and flows out of the outdoor unit 1.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed out of the outdoor unit 1 flows into the heat medium relay unit 3 through the refrigerant pipe 4.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 flows from the upper side of the drawing into the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a condenser through the second refrigerant flow switching device 18b.
  • the gas refrigerant flowing into the heat exchanger related to heat medium 15b from the upper side of the paper is condensed and liquefied while dissipating heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B, and becomes liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant that has flowed out from the lower side of the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded by the expansion device 16b to become a low-pressure two-phase refrigerant.
  • This low-pressure two-phase refrigerant flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator from the lower side of the drawing through the expansion device 16a.
  • the low-pressure two-phase refrigerant that has flowed into the heat exchanger related to heat medium 15a from the lower side of the paper evaporates by absorbing heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, thereby cooling the heat medium.
  • This low-pressure two-phase refrigerant flows out from the upper side of the inter-heat medium heat exchanger 15a, flows out of the heat medium converter 3 through the second refrigerant flow switching device 18a, and again passes through the refrigerant pipe 4 to the outdoor unit. Flows into 1.
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 passes through the check valve 13c and flows into the heat-source-side heat exchanger 12 that functions as an evaporator. And the refrigerant
  • the expansion device 16b has an opening degree so that a subcool obtained as a difference between a value obtained by converting the pressure detected by the pressure sensor 36 into a saturation temperature and a temperature detected by the third temperature sensor 35b is constant. Be controlled.
  • the expansion device 16a is fully open, the opening / closing device 17a is closed, and the opening / closing device 17b is closed. Note that the expansion device 16b may be fully opened, and the subcooling may be controlled by the expansion device 16a.
  • the heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium in the heat exchanger related to heat medium 15b, and the heated heat medium is caused to flow in the pipe 5 by the pump 21b.
  • the cold heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium by the heat exchanger related to heat medium 15a, and the cooled heat medium is caused to flow in the pipe 5 by the pump 21a.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21b flows into the heat exchanger related to heat medium 15b from the lower side of the drawing sheet via the heat medium flow inverting device 20c. Then, the heat medium warmed by the heat source side refrigerant in the intermediate heat exchanger 15b flows out from the upper side of the sheet of the intermediate heat exchanger 15b, passes through the heat medium flow reversing device 20d, and passes through the second heat medium. It reaches the flow path switching device 23a. Further, the heat medium that has been pressurized and flowed out by the pump 21a flows into the heat exchanger related to heat medium 15a from the upper side of the drawing via the heat medium flow path inverting device 20a.
  • the heat medium cooled to the heat source side refrigerant by the heat exchanger related to heat medium 15a flows out from the lower side of the sheet of heat of the heat exchanger related to heat medium 15a, passes through the heat medium flow channel reversing device 20b, and passes through the second heat. It reaches the medium flow switching device 23b.
  • the heat medium that has passed through the second heat medium flow switching device 23a flows into the use-side heat exchanger 26a and dissipates heat to the indoor air, thereby heating the indoor space 7.
  • the heat medium that has passed through the second heat medium flow switching device 23b flows into the use-side heat exchanger 26b and absorbs heat from the room air, thereby cooling the indoor space 7.
  • the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b control the flow rate of the heat medium to a flow rate necessary to cover the air conditioning load required in the room, so that the use-side heat exchanger 26a. And it flows into the use side heat exchanger 26b.
  • the heat medium whose temperature has slightly decreased after passing through the use side heat exchanger 26a passes through the heat medium flow control device 25a and the first heat medium flow switching device 22a and is sucked into the pump 21b again.
  • the heat medium whose temperature has slightly increased after passing through the use side heat exchanger 26b passes through the heat medium flow control device 25b and the first heat medium flow switching device 22b and is sucked into the pump 21a again.
  • the use side heat exchanger 26a functions as a heater and the use side heat exchanger 26b functions as a cooler. In both cases, the flow direction of the heat medium and the flow direction of the indoor air are opposed to each other. It is preferable that it is comprised.
  • the warm heat medium and the cold heat medium are not mixed by the action of the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23, and the use side has a heat load and a heat load, respectively. It is introduced into the heat exchanger 26.
  • the first heat medium flow switching device 22 from the second heat medium flow switching device 23 via the heat medium flow control device 25 on both the heating side and the cooling side.
  • the heat medium is flowing in the direction to
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 is the difference between the temperature detected by the first temperature sensor 31b on the heating side and the temperature detected by the second temperature sensor 34 on the heating side, This can be covered by controlling the difference between the temperature detected by the two temperature sensor 34 and the temperature detected by the first temperature sensor 31a as a target value.
  • the air conditioner 100 by providing the heat medium flow path reversing device 20, in each of the heat exchanger related to heat medium 15a acting as a cooler and the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a heater.
  • the flow of the heat source side refrigerant and the flow of the heat medium can be made to be opposite flows.
  • the heat source side refrigerant flows from the lower side to the upper side of the paper, while the heat medium flows from the upper side to the lower side of the paper
  • the heat source side refrigerant flows from the upper side of the paper toward the lower side of the paper, while the heat medium flows from the lower side of the paper to the upper side of the paper.
  • the medium flow is counterflowed. If the heat source side refrigerant and the heat medium are caused to flow in opposite directions, the heat exchange efficiency is good and the COP is improved.
  • the intermediate heat exchanger 15a acting as a cooler when a plate heat exchanger is used as the intermediate heat exchanger 15a acting as a cooler, if the evaporation side heat source refrigerant flows from the lower side to the upper side as shown in the drawing, the evaporated gas refrigerant It moves to the upper side of the heat exchanger due to the effect of buoyancy. Therefore, the power of the compressor 10 can be reduced and appropriate refrigerant distribution can be realized.
  • a plate heat exchanger is used as the intermediate heat exchanger 15a acting as a cooler, if the heat medium is flowed from the upper side to the lower side as shown in the drawing, the cooled heat medium is reduced by gravity. Sink under the heat exchanger due to the effect. Therefore, the power of the pump 21 can be reduced, and more efficient operation can be realized.
  • a plate heat exchanger as the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a heater
  • the condensed liquid refrigerant is It moves to the lower side of the heat exchanger due to the effect of gravity. Therefore, the power of the compressor 10 can be reduced.
  • a plate heat exchanger is used as the heat exchanger 15b between the heat mediums acting as a heater
  • the heated heat medium has buoyancy. Floats on heat exchanger with effect. Therefore, the power of the pump 21 can be reduced, and more efficient operation can be realized.
  • FIGS. 13 and 14 specifically show the structure of the heat medium flow path inverting device 20 and show an enlarged part of the heat medium converter 3 shown in FIG. 2. Based on FIG.13 and FIG.14, the specific structure of the heat medium flow path inversion apparatus 20 is demonstrated. In addition, in FIG.13 and FIG.14, the connection part of the heat exchanger 15 between the heat exchangers 15 and the heat medium flow path inversion apparatus 20 connected to the heat exchanger 15 between heat exchangers is expanded and shown. Further, the heat medium flow path inverting devices 20a to 20d may be collectively referred to as the heat medium flow path inverting device 20. Furthermore, in FIG.13 and FIG.14, the flow direction of the refrigerant
  • the heat medium flow reversing device 20 is a motor 41 such as a stepping motor that rotates a cylindrical rotating cylinder 42 having a hollow inside, and is provided with a side surface of the rotating cylinder 42, for example, an elliptical or circular shape.
  • the position of the hole 43 is changed in the circumferential direction, and between the connection port a connected to the end of the rotating cylinder 42 and the connection port b or connection port c connected to the side of the rotating cylinder 42, the heat medium Is configured to flow.
  • FIG. 13 shows an example of the case where the heat exchanger related to heat medium 15a cools the heat medium (all cooling operation mode, cooling main operation mode, or heating main operation mode). The same operation is performed for the device 15b.
  • FIG. 14 shows an example in which the heat exchanger related to heat medium 15a heats the heat medium (all heating operation mode), but the same operation is performed for the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • FIG. 13 the operation when the heat exchanger related to heat medium 15a cools the heat medium will be described.
  • the heat medium sent from the pump 21a flows into the heat medium flow path inverting device 20a from the end a of the heat medium flow path inverting device 20a.
  • the heat medium flowing in from the end a flows into the rotating cylinder 42 of the heat medium flow channel reversing device 20a, flows inside the rotating cylinder 42, and flows out from the hole 43 provided on the side surface of the rotating cylinder 42. .
  • the hole 43 of the heat medium flow reversing device 20a communicates with the connection port c connected to the side of the rotating cylinder 42, and the heat medium flowing out of the hole 43 is connected to the side of the rotating cylinder 42. Flows out from the connected port c.
  • the heat medium flows in from the upper part of the sheet of the heat exchanger related to heat medium 15a via the joint 44 (a), flows out from the lower part of the sheet of heat of the heat exchanger related to heat medium 15a, and passes through the joint 44 (b). Via, it flows into the heat medium flow path reversing device 20b from the connection port b connected to the side of the rotary cylinder 42 of the heat medium flow reversing device 20b.
  • the hole 43 is located at the connection port b, and the heat medium flows into the rotary cylinder 42 from the hole 43 provided on the side surface of the rotary cylinder 42, and passes through the inside of the rotary cylinder 42.
  • the heat medium sent from the pump 21a flows into the heat medium flow path inverting device 20a from the end a of the heat medium flow path inverting device 20a.
  • the heat medium flowing in from the end a flows into the rotating cylinder 42 of the heat medium flow channel reversing device 20a, flows inside the rotating cylinder 42, and flows out from the hole 43 provided on the side surface of the rotating cylinder 42.
  • the hole 43 of the heat medium flow path inverting device 20a communicates with the connection port b connected to the side portion of the rotating cylinder 42, and the heat medium flowing out of the hole 43 flows out of the connection port b.
  • a heat medium flows in from the paper surface lower part of the heat exchanger 15a between heat
  • the hole 43 is located at the connection port c, and the heat medium flows into the rotary cylinder 42 from the hole 43 provided on the side surface of the rotary cylinder 42, and passes through the inside of the rotary cylinder 42. It flows and flows out from the end a of the rotating cylinder 42.
  • the refrigerant flows from the upper part to the lower part of the page, and the refrigerant and the heat medium are opposed to each other.
  • the heat medium flows in from the end of the rotating cylinder 42 of one heat medium flow channel reversing device 20 and the other heat medium flow reversing device 20 rotates. It is configured to flow out from the end of the tube 42. Further, in the heat medium flow channel reversing device 20a on the inflow side, the heat medium flows from the inside of the rotary cylinder 42 to the side surface of the rotary cylinder 42, and in the heat medium flow channel reversing device 20b on the outflow side, The heat medium is configured to flow from the side surface into the rotary cylinder 42.
  • the heat medium flow channel reversing device 20a and the heat medium flow channel reversing device 20b are illustrated such that the motor 41 and the rotating cylinder 42 are installed sideways, but this is not the only case. It may be installed vertically instead of a thing.
  • the joint 44 (a) and the joint 44 (b) may be a joint having a three-way flow path such as a T-shaped joint. However, even if the joint 44 (a) and the joint 44 (b) are not provided, a hole may be formed on the side surface of the pipe, and another pipe may be inserted and fixed.
  • heat medium flow channel reversing device 20 is installed on each of the inlet side and the outlet side of the heat exchanger 15 between heat mediums.
  • the heat medium flow path reversing device 20 may be installed and may be divided into two groups that perform the same operation in one group.
  • FIG. 7 is a schematic circuit configuration diagram showing another example of the circuit configuration of the air-conditioning apparatus 100 according to the present embodiment. 2 to 6, the heat medium flow channel reversing device 20 is configured by a three-way valve and can switch the three-way heat medium flow channel. However, in FIG. 7, the heat medium flow channel reversal device is illustrated.
  • the device 20 is constituted by an on-off valve such as a two-way valve, and is shown as an example in which switching of two-way heat medium flow paths is combined. Other configurations are not different.
  • each of the heat medium flow path inverting devices 20 can be configured by two sets of on-off valves, and the heat medium flow path can be switched.
  • the heat medium flow path reversing device 20a is composed of the on-off valve 20a (1) and the on-off valve 20a (2)
  • the heat medium flow path reversing device 20b is composed of the on-off valve 20b (1) and the on-off valve 20b (2)
  • the heat medium flow reversing device 20c is composed of an on-off valve 20c (1) and an on-off valve 20c (2)
  • the heat medium flow reversing device 20d is composed of an on-off valve 20d (1) and an on-off valve 20d (2). Composed.
  • the efficiency is improved no matter what refrigerant is used.
  • a single refrigerant such as R22, R134a, and R32
  • a pseudo-azeotropic mixed refrigerant such as R410A and R404A
  • a double bond in the chemical formula and a global warming potential
  • HFO1234yf and refrigerant tetrafluoropropene such as HFO1234ze or natural refrigerant of the refrigerant, propane or the like to be a supercritical state of CO 2 and the like.
  • the refrigerant that performs a normal two-phase change is condensed and liquefied, and becomes a supercritical state such as CO 2.
  • a supercritical state such as CO 2.
  • a non-azeotropic refrigerant mixture such as R407C, which has a temperature difference between the saturated gas temperature and the saturated liquid temperature at the same pressure, or a mixed refrigerant of R32 and HFO1234yf is used as the heat source side refrigerant
  • the temperature gradient is effectively used.
  • Can be particularly effective. The case where a non-azeotropic refrigerant mixture is used as the heat source side refrigerant will be described in detail below.
  • FIG. 8 is a ph diagram showing an operating state when a non-azeotropic refrigerant mixture is used as the heat source side refrigerant.
  • the low-temperature / low-pressure gas refrigerant (point A) sucked into the compressor 10 is compressed into a high-temperature / high-pressure gas refrigerant (point B).
  • This high-temperature and high-pressure gas refrigerant is discharged from the compressor 10 and operates as a condenser (heat source side heat exchanger 12 or heat exchanger related to heat medium 15a and / or heat exchanger related to heat medium).
  • 15b) condenses into a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant (point C).
  • the high-temperature / high-pressure liquid refrigerant is expanded by the expansion device 16a and / or the expansion device 16b to become a low-temperature / low-pressure two-phase refrigerant (point D).
  • the low-temperature and low-pressure two-phase refrigerant evaporates in the heat exchanger (heat source side heat exchanger 12 or the heat exchanger related to heat medium 15a and / or the heat exchanger related to heat medium 15b) operating as an evaporator and is cooled to a low temperature. ⁇ Low pressure gas refrigerant (point A). Then, it is sucked into the compressor 10 again.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining an operation when the heat exchanger related to heat medium 15a and / or the heat exchanger related to heat medium 15b is used as a condenser.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an operation when the heat exchanger related to heat medium 15a and / or the heat exchanger related to heat medium 15b is used as an evaporator.
  • the horizontal axis represents the positions of the heat source side refrigerant and the heat medium in the condenser
  • the vertical axis represents the temperatures of the heat source side refrigerant and the heat medium.
  • the horizontal axis represents the positions of the heat source side refrigerant and the heat medium in the evaporator
  • the vertical axis represents the temperatures of the heat source side refrigerant and the heat medium, respectively.
  • the heat source side refrigerant flows into the refrigerant side flow path of the condenser in a gas state, dissipates heat to the heat medium on the outlet side of the heat medium flow path of the condenser, and the temperature drops to a two-phase state.
  • the ratio of the liquid refrigerant increases while radiating heat to the heat medium, and the temperature decreases according to the temperature difference between the saturated gas refrigerant temperature and the saturated liquid refrigerant temperature.
  • the heat source side refrigerant enters a liquid state, dissipates heat to the heat medium on the inlet side of the heat medium flow path of the condenser, and the temperature of the refrigerant further decreases.
  • the temperature of the heat medium rises from the inlet side toward the outlet side because the heat source side refrigerant and the heat medium flow in the counterflow (opposite directions) in the heat exchanger 15 between heat mediums.
  • the heat source side refrigerant flows into the refrigerant side flow path of the evaporator in a two-phase state, absorbs heat from the heat medium on the outlet side of the heat medium flow path of the evaporator, increases the ratio of the gas refrigerant, and the saturated gas refrigerant temperature And the temperature rises according to the temperature difference between the saturated liquid refrigerant temperature.
  • the heat source side refrigerant absorbs heat from the heat medium on the inlet side of the heat medium flow path of the evaporator and enters a gas state.
  • the temperature of the heat medium decreases from the inlet side to the outlet side because the heat source side refrigerant and the heat medium flow in the counterflow (opposite directions) in the heat exchanger 15 between heat mediums.
  • the temperature difference between the saturated gas refrigerant temperature and the saturated liquid refrigerant temperature at the same pressure is traced by following the line shown by the one-dot chain line in FIG.
  • the temperature of the refrigerant rises by the corresponding temperature.
  • this ideal temperature rise is represented by ⁇ T1.
  • the temperature rise of the refrigerant from the inlet to the outlet of the evaporator is smaller than the temperature rise of the one-dot chain line in FIG.
  • the temperature drop due to the pressure loss of the refrigerant is represented by ⁇ T2.
  • the temperature difference between the refrigerant and the heat medium can be made smaller than when a single refrigerant or pseudo-azeotropic refrigerant with almost no temperature change in a two-phase state is used, and heat exchange efficiency is improved.
  • FIG. 10 assumes that the refrigerant flows out of the evaporator in a saturated gas state, that is, the superheat degree is zero.
  • FIG. 11 is a diagram showing the temperature gradient (vertical axis) on the condenser side and the evaporator side when the mixing ratio (mass%) of R32 is changed (horizontal axis) in the mixed refrigerant of R32 and HFO1234yf.
  • the solid line shown in FIG. 11 indicates the temperature gradient on the evaporator side, and the alternate long and short dash line indicates the temperature gradient on the condenser side.
  • the region where the ratio of R32 is 2 mass% to 50 mass% is the region where the temperature gradient is the largest, and the temperature gradient on the evaporation side is approximately 2.8 to 9.5 (K). It becomes. If the ratio of the refrigerant is in this region, the temperature gradient is large, so that even if there is a temperature drop due to a slightly larger pressure loss, equation (1) holds and the heat exchanger can be used effectively.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a flow of control processing of the heat medium flow path inverting device 20.
  • the starting procedure when the compressor 10 is in a stopped state is as shown in the flowchart of FIG.
  • the compressor 10 is started when a start command is issued (ST1).
  • the control device (not shown) is configured to operate the heat medium flow reversing device 20 in the currently set operation modes (cooling operation mode, heating operation mode, cooling / heating mixed operation mode (cooling main operation mode, heating main operation mode)).
  • the pump 21 is started (ST3).
  • the compressor 10 is started (ST4).
  • the startup process of the compressor 10 is performed by the above procedure, and the startup process is terminated (ST5).
  • the flow path of the pump 21 is ensured and stable operation is ensured. It can be realized.
  • the direction of the heat medium flow path reversing device 20 corresponding to one pump 21 is switched, and the flow direction of the heat medium in the heat exchanger related to heat medium 15 is reversed. Therefore, since a state in which the flow rate becomes zero for a moment occurs during switching, the flow rate of the heat medium passing through the corresponding pump 21 is reduced in advance, and then the heat medium flow channel reversing device 20 is switched. Good. If it does so, the rapid change of flow volume can be prevented and switching of an operation mode can be performed stably.
  • the frequency may be reduced to reduce the flow rate.
  • the voltage applied to the pump 21 may be lowered by a method such as switching resistance, or the opening area of the flow path can be changed to the suction side or the discharge side of the pump.
  • a flow rate may be reduced in the pump 21 by providing a valve and reducing the flow path area.
  • the air conditioner 100 has several operation modes. In these operation modes, the heat source side refrigerant flows through the refrigerant pipe 4 that connects the outdoor unit 1 and the heat medium relay unit 3.
  • a heat medium such as water or antifreeze liquid flows through the pipe 5 connecting the heat medium converter 3 and the indoor unit 2.
  • the corresponding first heat medium flow switching device 22 and second heat medium flow switching device 23 are connected.
  • the intermediate opening is set so that the heat medium flows through both the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b. Accordingly, both the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b can be used for the heating operation or the cooling operation, so that the heat transfer area is increased, and an efficient heating operation or cooling operation is performed. Can be done.
  • the first heat medium flow switching device corresponding to the use side heat exchanger 26 performing the heating operation. 22 and the second heat medium flow switching device 23 are switched to flow paths connected to the heat exchanger related to heat medium 15b for heating, and the first heat medium corresponding to the use side heat exchanger 26 performing the cooling operation.
  • the flow path switching device 22 and the second heat medium flow path switching device 23 By switching the flow path switching device 22 and the second heat medium flow path switching device 23 to a flow path connected to the heat exchanger related to heat medium 15a for cooling, in each indoor unit 2, heating operation and cooling operation are performed. It can be done freely.
  • the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 described in the present embodiment can switch a three-way flow such as a three-way valve, or a two-way flow such as an on-off valve. What is necessary is just to switch a flow path, such as combining two things which perform opening and closing of.
  • the first heat medium can be obtained by combining two things such as a stepping motor drive type mixing valve that can change the flow rate of the three-way flow path and two things that can change the flow rate of the two-way flow path such as an electronic expansion valve.
  • the flow path switching device 22 and the second heat medium flow path switching device 23 may be used. In this case, it is possible to prevent water hammer due to sudden opening and closing of the flow path.
  • the heat medium flow control device 25 is a two-way valve has been described as an example, but with a bypass pipe that bypasses the use-side heat exchanger 26 as a control valve having a three-way flow path. You may make it install.
  • the heat medium flow control device 25 may be a stepping motor driven type that can control the flow rate flowing through the flow path, and may be a two-way valve or a one-way valve with one end closed.
  • a device that opens and closes a two-way flow path such as an open / close valve may be used, and the average flow rate may be controlled by repeating ON / OFF.
  • first heat medium flow switching device 22 and the heat medium flow control device 25 have been described as if they were different, but the first heat medium flow switching device 22 is driven by a stepping motor.
  • the function of the heat medium flow control device 25 can also be used. Therefore, it is not necessary to install the heat medium flow control device 25 separately. That is, the first heat medium flow switching device 22 and the heat medium flow control device 25 may be the same as long as both the flow channel switching and the flow rate adjustment can be realized simultaneously.
  • the heat medium flow reversing device 20 is configured to combine two devices that open and close a two-way flow path such as an on-off valve as shown in FIG. 7 in addition to a device that can switch a three-way flow path such as a three-way valve. As long as the flow path can be switched, any type may be used. Further, a combination of two types such as a stepping motor-driven mixing valve that can change the flow rate of the three-way flow path and a two-way flow rate change method such as an electronic expansion valve may be combined.
  • coolant flow path switching device 18 was shown as if it were a four-way valve, it is not restricted to this, A two-way flow-path switching valve and a three-way flow-path switching valve are used similarly. You may comprise so that a refrigerant
  • the air conditioning apparatus 100 has been described as being capable of mixed cooling and heating operation, the present invention is not limited to this.
  • One heat exchanger 15 and one expansion device 16 are connected to each other, and a plurality of use side heat exchangers 26 and heat medium flow control devices 25 are connected in parallel to perform either a cooling operation or a heating operation. Even if there is no configuration, the same effect is obtained.
  • a plate-type heat exchanger is used as an example of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b has been described, a double pipe heat exchanger, a microchannel heat exchanger A structure such as a vessel may be used.
  • the heat medium is naturally not limited to this, and the heat medium can be cooled and / or heated. Any number of installations may be provided.
  • the heat medium for example, brine (antifreeze), water, a mixture of brine and water, a mixture of water and an additive having a high anticorrosive effect, or the like can be used. Therefore, in the air conditioning apparatus 100, even if the heat medium leaks into the indoor space 7 through the indoor unit 2, it contributes to the improvement of safety because a highly safe heat medium is used. Become.
  • the air conditioner 100 includes the accumulator 19
  • the accumulator 19 may not be provided.
  • the heat source side heat exchanger 12 and the use side heat exchanger 26 are provided with a blower, and in many cases, condensation or evaporation is promoted by blowing air, but this is not restrictive.
  • the use side heat exchanger 26 may be a panel heater using radiation
  • the heat source side heat exchanger 12 is of a water-cooled type that moves heat by water or antifreeze. Can also be used. That is, the heat source side heat exchanger 12 and the use side heat exchanger 26 can be used regardless of the type as long as they have a structure capable of radiating heat or absorbing heat.
  • the case where the heat medium flow channel reversing device 20a to the heat medium flow channel reversing device 20d are connected to the heat medium flow channels of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is taken as an example.
  • the heat source side heat exchanger 12 is a water-cooled heat exchanger, and the heat source side heat exchanger 12 has a structure in which the refrigerant side flow path is reversed. Thermal efficiency can be improved.
  • the heat medium flow channel reversing device 20 a and the heat medium flow channel reversing device 20 b may be connected to the heat source side heat exchanger 12 in the same manner as the heat exchanger related to heat medium 15.
  • the heat source side heat exchanger 12 When the heat source side heat exchanger 12 is a water-cooled heat exchanger, a direct expansion type of circulating the refrigerant between the heat source side heat exchanger 12 and the use side heat exchanger 26a to the use side heat exchanger 26d. It is good also as an air conditioning apparatus, and there exists the same effect. Further, here, here, the case where there are four use side heat exchangers 26a to 26d has been described as an example, but any number of them may be connected. Furthermore, the number of pumps 21a and 21b is not limited to one, and a plurality of small-capacity pumps may be arranged in parallel.
  • the present invention is not limited thereto. is not.
  • the energy saving performance is slightly deteriorated due to the increase in the water conveyance power
  • the heat exchanger related to heat medium 15a, the heat exchanger 15b between heat medium, and the heat medium flow channel reversing device 20a to 20d are different. It may be built in the outdoor unit 1.
  • the air conditioner 100 does not circulate the heat source side refrigerant to the indoor unit 2 or the vicinity of the indoor unit 2, and the pipe 5 and each actuator (pump 21, first heat medium flow).
  • the heat medium leaked from the connection with the path switching device 22, the second heat medium flow switching device 23, the expansion device 16, the second refrigerant flow switching device 18, and the like is discharged into the air-conditioning target space.
  • the heat exchange efficiency of the heat exchanger 15 between heat media can be improved, it can contribute to the improvement of energy efficiency.
  • the air conditioning apparatus 100 can shorten the piping 5, it can achieve energy saving.
  • the air conditioning apparatus 100 can reduce the connection piping (refrigerant piping 4 and piping 5) between the outdoor unit 1 and the heat medium relay unit 3 or the indoor unit 2 and improve workability.

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Abstract

 熱媒体間熱交換器15での熱交換効率の向上を図るようにした空気調和装置を提供する。 空気調和装置100は、熱媒体間熱交換器15の熱媒体側流路における熱媒体の流れ方向を切替可能な熱媒体流路反転装置20を熱媒体循環回路Bに設けている。

Description

空気調和装置
 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、冷媒が放熱して加熱された空気、あるいは、冷媒が吸熱して冷却された空気により空調対象空間の冷房または暖房を行なっていた。このような空気調和装置に使用される冷媒としては、たとえばHFC(ハイドロフルオロカーボン)系冷媒が多く使われている。また、二酸化炭素(CO2 )等の自然冷媒を使うものも提案されている。
 また、チラーと呼ばれる空気調和装置においては、建物外に配置した熱源機にて、冷熱または温熱を生成する。そして、室外機内に配置した熱交換器で水、不凍液等を加熱、冷却し、これを室内機であるファンコイルユニット、パネルヒーター等に搬送して冷房または暖房を行なっていた(たとえば、特許文献1参照)。
 また、排熱回収型チラーと呼ばれる、熱源機と室内機の間に4本の水配管を接続し、冷却、加熱した水等を同時に供給し、室内機において冷房または暖房を自由に選択できるものもある(たとえば、特許文献2参照)。
 また、1次冷媒と2次冷媒の熱交換器を各室内機の近傍に配置し、室内機に2次冷媒を搬送するように構成されているものもある(たとえば、特許文献3参照)。
 また、室外機と熱交換器を持つ分岐ユニット間を2本の配管で接続し、室内機に2次冷媒を搬送するように構成されているものもある(たとえば、特許文献4参照)。
 また、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置において、室外機から中継器まで冷媒を循環させ、中継器から室内機まで水等の熱媒体を循環させることにより、室内機に水等の熱媒体を循環させながら、熱媒体の搬送動力を低減させる空気調和装置が存在している(たとえば、特許文献5参照)。
特開2005-140444号公報(第4頁、図1等) 特開平5-280818号公報(第4、5頁、図1等) 特開2001-289465号公報(第5~8頁、図1、図2等) 特開2003-343936号公報(第5頁、図1) WO10/049998号公報(第3頁、図1等)
 従来のビル用マルチエアコン等の空気調和装置では、室内機まで冷媒を循環させているため、冷媒が室内等に漏れる可能性があった。一方、特許文献1及び特許文献2に記載されているような空気調和装置では、冷媒が屋外に設置された熱源機内のみで循環されており、冷媒が室内機を通過することはない。しかしながら、特許文献1及び特許文献2に記載されているような空気調和装置では、建物外の熱源機において熱媒体を加熱または冷却し、室内機側に搬送する必要がある。このため、熱媒体の循環経路が長くなる。ここで、熱媒体により、所定の加熱あるいは冷却の仕事をする熱を搬送しようとすると、搬送動力等によるエネルギーの消費量が冷媒よりも高くなる。そのため、循環経路が長くなると、搬送動力が非常に大きくなる。このことから、空気調和装置において、熱媒体の循環をうまく制御することができれば省エネルギー化を図れることがわかる。
 特許文献2に記載されているような空気調和装置においては、室内機毎に冷房または暖房を選択できるようにするためには室外側から室内まで4本の配管を接続しなければならず、工事性が悪いものとなっていた。特許文献3に記載されている空気調和装置においては、ポンプ等の2次媒体循環手段を室内機個別に持つ必要があるため、高価なシステムとなるだけでなく、騒音も大きいものとなり、実用的なものではなかった。加えて、熱交換器が室内機の近傍にあるため、冷媒が室内に近い場所で漏れるという危険性を排除することができなかった。
 特許文献4に記載されているような空気調和装置においては、熱交換後の1次冷媒が熱交換前の1次冷媒と同じ流路に流入しているため、複数の室内機を接続した場合に、各室内機にて最大能力を発揮することができず、エネルギー的に無駄な構成となっていた。また、分岐ユニットと延長配管との接続が冷房2本、暖房2本の合計4本の配管でなされているため、結果的に室外機と分岐ユニットとが4本の配管で接続されているシステムと類似の構成となっており、工事性が悪いシステムとなっていた。
 特許文献5に記載されているような空気調和装置においては、単一冷媒または擬似共沸冷媒を冷媒として用いる場合は問題ないが、非共沸混合冷媒を冷媒として用いる場合は、冷媒-熱媒体間熱交換器を蒸発器として用いる際に、冷媒の飽和液温度と飽和ガス温度との温度勾配のために、冷媒と熱媒体との熱交換性能が低下する可能性があった。
 本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、省エネルギー化を図ることができる空気調和装置を提供することを目的としている。本発明は、室内機または室内機の近傍まで冷媒を循環させずに安全性の向上を図ることができる空気調和装置を提供すること目的としている。本発明は、室外機と分岐ユニット(熱媒体変換機)または室内機との接続配管を減らし、工事性の向上を図るとともに、エネルギー効率を向上させることができる空気調和装置を提供することを目的としている。
 本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、第1熱交換器、第1絞り装置、第2熱交換器の冷媒側流路を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、ポンプ、前記第2熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、を有し、前記第2熱交換器において前記熱源側冷媒と前記熱媒体とが熱交換する空気調和装置であって、前記第2熱交換器の熱媒体側流路における前記熱媒体の流れ方向を切替可能な熱媒体流路反転装置を前記熱媒体循環回路に設けた。
 本発明に係る空気調和装置によれば、熱媒体が循環する配管を短くでき、搬送動力が少なくて済むため、安全性を向上させるとともに省エネルギー化を図ることができる。また、本発明に係る空気調和装置によれば、熱媒体の外部への流出が起きた場合でも、少量ですみ、安全性を更に向上できる。さらに、本発明に係る空気調和装置によれば、第2熱交換器における熱交換効率を向上させることができるので、エネルギー効率の向上に更に寄与するができる。
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回路構成の別の一例を示す概略回路構成図である。 熱源側冷媒として、非共沸混合冷媒を使用した場合の運転状態を示すph線図である。 熱媒体間熱交換器を凝縮器として使用した場合の動作を説明するための図である。 熱媒体間熱交換器を蒸発器として使用した場合の動作を説明するための図である。 R32とHFO1234yfとの混合冷媒においてR32の混合比率を変化させた場合の凝縮器側及び蒸発器側の温度勾配を示す図である。 熱媒体流路反転装置の制御処理の流れを示すフローチャートである。 熱媒体流路反転装置の構造を具体的に示したものであり、図2に示す熱媒体変換機の一部を拡大して示したものである。 熱媒体流路反転装置の構造を具体的に示したものであり、図2に示す熱媒体変換機の一部を拡大して示したものである。
 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。
 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。なお、図1を含め、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。
 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、熱源側冷媒を導通する冷媒配管4で接続されている。熱媒体変換機3と室内機2とは、熱媒体を導通する配管(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に冷熱また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とは別の位置に設置できるように構成されており、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、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、それぞれ接続されている。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(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。したがって、熱媒体変換機3は、天井裏以外でも、居住空間以外であり、屋外と何らかの通気がなされている空間であれば、どんなところに設置してもよく、たとえばエレベーター等がある共用空間で屋外と通気がなされている空間等に設置することも可能である。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、省エネルギー化の効果は薄れることに留意が必要である。
 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く、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。
 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に直接またはダクト等により、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。また、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で接続されている。また、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を介して配管5で接続されている。なお、冷媒配管4及び配管5については後段で詳述するものとする。
[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(第1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、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・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時(全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時)における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。
 熱源側熱交換器12は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器(または放熱器)として機能し、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱源側冷媒との間で熱交換を行ない、その熱源側冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。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、暖房運転時と冷房運転時の違いによる余剰冷媒、または過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒を蓄えるものである。
 逆止弁13dは、熱媒体変換機3と第1冷媒流路切替装置11との間における冷媒配管4に設けられ、所定の方向(熱媒体変換機3から室外機1への方向)のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁13aは、熱源側熱交換器12と熱媒体変換機3との間における冷媒配管4に設けられ、所定の方向(室外機1から熱媒体変換機3への方向)のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁13bは、第1接続配管4aに設けられ、暖房運転時において圧縮機10から吐出された熱源側冷媒を熱媒体変換機3に流通させるものである。逆止弁13cは、第2接続配管4bに設けられ、暖房運転時において熱媒体変換機3から戻ってきた熱源側冷媒を圧縮機10の吸入側に流通させるものである。
 第1接続配管4aは、室外機1内において、第1冷媒流路切替装置11と逆止弁13dとの間における冷媒配管4と、逆止弁13aと熱媒体変換機3との間における冷媒配管4と、を接続するものである。第2接続配管4bは、室外機1内において、逆止弁13dと熱媒体変換機3との間における冷媒配管4と、熱源側熱交換器12と逆止弁13aとの間における冷媒配管4と、を接続するものである。なお、図2では、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を設けた場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、これらを必ずしも設ける必要はない。
[室内機2]
 室内機2には、それぞれ利用側熱交換器(第3熱交換器)26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と第2熱媒体流路切替装置23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。
 この図2では、4台の室内機2が熱媒体変換機3に接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機2a、室内機2b、室内機2c、室内機2dとして図示している。また、室内機2a~室内機2dに応じて、利用側熱交換器26も、紙面下側から利用側熱交換器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として図示している。なお、図1と同様に、室内機2の接続台数を図2に示す4台に限定するものではない。
[熱媒体変換機3]
 熱媒体変換機3には、2つの熱媒体間熱交換器(第2熱交換器)15と、2つの絞り装置16と、2つの開閉装置17と、2つの第2冷媒流路切替装置18と、2つのポンプ21と、4つの熱媒体流路反転装置20と、4つの第1熱媒体流路切替装置22と、4つの第2熱媒体流路切替装置23と、4つの熱媒体流量調整装置25と、が搭載されている。
  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)または蒸発器として機能し、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行ない、室外機1で生成され熱源側冷媒に貯えられた冷熱また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。また、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、冷房運転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、冷房運転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。
 2つの開閉装置17(開閉装置17a、開閉装置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。開閉装置17aは、熱源側冷媒の入口側における冷媒配管4に設けられている。開閉装置17bは、熱源側冷媒の入口側と出口側の冷媒配管4を接続した配管に設けられている。
 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、たとえば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、冷房運転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。
 2つのポンプ21(ポンプ21a、ポンプ21b)は、配管5を導通する熱媒体を循環させるものである。ポンプ21aは、熱媒体間熱交換器15aと第2熱媒体流路切替装置23との間における配管5に設けられている。ポンプ21bは、熱媒体間熱交換器15bと第2熱媒体流路切替装置23との間における配管5に設けられている。2つのポンプ21は、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成し、室内機2における負荷の大きさによってその流量を調整できるようにしておくとよい。
 4つの熱媒体流路反転装置20(熱媒体流路反転装置20a~熱媒体流路反転装置20d)は、たとえば三方弁等で構成されており、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bにおける熱媒体の流動方向を切り替えるものである。熱媒体流路反転装置20は、熱媒体間熱交換器15に対しそれぞれ2個づつ設置されている。つまり、熱媒体間熱交換器15aに対しては熱媒体流路反転装置(第1熱媒体流路反転装置)20aと熱媒体流路反転装置(第2熱媒体流路反転装置)20bが、熱媒体間熱交換器15bに対しては熱媒体流路反転装置(第1熱媒体流路反転装置)20cと熱媒体流路反転装置(第2熱媒体流路反転装置)20dが、設置されている。
 熱媒体流路反転装置20aは、三方のうちの一つがポンプ(熱媒体送出装置)21aに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15aの一端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15aの他端と熱媒体流路反転装置20bとの間の流路における第1接続口に、それぞれ配管接続されている。熱媒体流路反転装置20bは、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15aの他端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15aの一端と熱媒体流路反転装置20aとの間の流路における第2接続口に、三方のうちの一つが第2熱媒体流路切替装置23に、それぞれ配管接続されている。そして、熱媒体流路反転装置20aと熱媒体流路反転装置20bとを制御することにより、熱媒体間熱交換器15aに流通する熱媒体の流れ方向を切り替えている。
 熱媒体流路反転装置20cは、三方のうちの一つがポンプ(熱媒体送出装置)21bに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15bの一端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15bの他端と熱媒体流路反転装置20dとの間の流路における第1接続口に、それぞれ配管接続されている。熱媒体流路反転装置20dは、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15bの他端に、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器15bの一端と熱媒体流路反転装置20cとの間の流路における第2接続口に、三方のうちの一つが第2熱媒体流路切替装置23に、それぞれ配管接続されている。そして、熱媒体流路反転装置20cと熱媒体流路反転装置20dとを制御することにより、熱媒体間熱交換器15bに流通する熱媒体の流れ方向を切り替えている。
 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熱媒体流量調整装置25に、それぞれ接続され、利用側熱交換器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。また、熱媒体流路の切替には、一方から他方への完全な切替だけでなく、一方から他方への部分的な切替も含んでいるものとする。
 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。また、熱媒体流路の切替には、一方から他方への完全な切替だけでなく、一方から他方への部分的な切替も含んでいるものとする。
 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二方弁等で構成されており、配管5に流れる熱媒体の流量を制御するものである。熱媒体流量調整装置25は、室内機2の設置台数に応じた個数(ここでは4つ)が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置25は、一方が利用側熱交換器26に、他方が第1熱媒体流路切替装置22に、それぞれ接続され、利用側熱交換器26の熱媒体流路の出口側に設けられている。すなわち、熱媒体流量調整装置25は、室内機2へ流入する熱媒体の温度及び流出する熱媒体の温度により室内機2へ流入する熱媒体の量を調整し、室内負荷に応じた最適な熱媒体量を室内機2に提供可能とするものである。
 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、熱媒体流量調整装置25を利用側熱交換器26の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。さらに、熱媒体流量調整装置25を利用側熱交換器26の熱媒体流路の入口側であって、第2熱媒体流路切替装置23と利用側熱交換器26との間に設けてもよい。またさらに、室内機2において、停止やサーモOFF等の負荷を必要としていないときは、熱媒体流量調整装置25を全閉にすることにより、室内機2への熱媒体供給を止めることができる。
 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、4つの第3温度センサー35、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(温度情報、圧力情報)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、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、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、室内機2の熱媒体流量の調整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、ポンプ21aの入口側における配管5に設けられている。第1温度センサー31bは、ポンプ21bの入口側における配管5に設けられている。
 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と熱媒体流量調整装置25との間に設けられ、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。また、第2温度センサー34は、熱媒体流量調整装置25と利用側熱交換器26との間の流路に設けられていてもよい。
 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また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または熱媒体間熱交換器15から流出した熱源側冷媒の温度を検出するものであり、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、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、熱媒体流路反転装置20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の駆動等を制御し、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または熱媒体変換機3に設けてもよい。
 熱媒体を導通する配管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、配管5は、第1熱媒体流路切替装置22、及び、第2熱媒体流路切替装置23で接続されている。第1熱媒体流路切替装置22及び第2熱媒体流路切替装置23を制御することで、熱媒体間熱交換器15aからの熱媒体を利用側熱交換器26に流入させるか、熱媒体間熱交換器15bからの熱媒体を利用側熱交換器26に流入させるかが決定されるようになっている。
 また、熱媒体流路反転装置20を制御することで、熱媒体間熱交換器15a、熱媒体間熱交換器15bに流入する熱媒体の流れ方向が決定されるようになっている。つまり、熱媒体流路反転装置20を制御することによって、熱媒体間熱交換器15において熱源側冷媒の流れ方向と熱媒体の流れ方向とを対向流にすることができる。したがって、熱媒体間熱交換器15での熱交換効率を向上させることが可能になる。
 そして、空気調和装置100では、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15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で接続して冷媒循環回路Aを構成している。また、熱媒体間熱交換器15の熱媒体流路、ポンプ21、熱媒体流路反転装置20、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で接続して熱媒体循環回路Bを構成している。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。
[運転モード]
  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、冷房暖房混在運転モードのうち暖房負荷よりも冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び、冷房暖房混在運転モードのうち冷房負荷よりも暖房負荷の方が大きい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、空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図3では、利用側熱交換器26a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、ポンプ21a及びポンプ21bを駆動させ、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bを開放し、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれと利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bとの間を熱媒体が循環するようにしている。
 まず始めに、冷媒循環回路Aにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
 低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第1冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高圧液冷媒は、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に流入した高圧液冷媒は、開閉装置17aを経由した後に分岐されて絞り装置16a及び絞り装置16bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。
 この二相冷媒は、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに紙面下側から流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの紙面上側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を通って、第1冷媒流路切替装置11及びアキュムレーター19を介して、圧縮機10へ再度吸入される。
 このとき、絞り装置16aは、第3温度センサー35aで検出された温度と第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。また、開閉装置17aは開、開閉装置17bは閉となっている。
 次に、熱媒体循環回路Bにおける熱媒体の流れについて説明する。
 全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ21a及びポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。
  ここで、ポンプ21aで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aを介して、紙面上側から熱媒体間熱交換器15aに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒に冷やされた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15aの紙面下側から流出し、熱媒体流路反転装置20bを通って、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bに至る。また、ポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20cを介して、紙面上側から熱媒体間熱交換器15bに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒に冷やされた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15bの紙面下側から流出し、熱媒体流路反転装置20dを通って、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bに至る。
 ポンプ21a及びポンプ21bで押し出された熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bのそれぞれで合流し、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bで室内空気から吸熱することで、室内空間7の冷房を行なう。なお、このとき、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bは、冷却器として作用しており、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bにおける熱媒体の流動方向と室内空気(第2熱媒体)の流動方向とが対向流になるように構成されているのが好ましい。
 それから、熱媒体は、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bから流出して熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bから流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22a及び第1熱媒体流路切替装置22bで分流され、再びポンプ21a及びポンプ21bへ吸い込まれる。
 空気調和装置100では、熱媒体流路反転装置20を設けることによって、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bにおいて、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れを対向流にすることができるようになっている。図3に示すように、熱媒体間熱交換器15において熱源側冷媒は紙面下側から紙面上側に向けて流動し、これに対し熱媒体は紙面上側から紙面下側に向けて流動させ、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流にしている。熱源側冷媒と熱媒体とを対向流に流すようにすると、熱交換効率がよく、COPが向上することになる。
 また、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り蒸発側の熱源側冷媒を下側から上側へ流すと、蒸発したガス冷媒が浮力の効果で熱交換器の上側に移動する。そのため、圧縮機10の動力を低減でき、かつ、適切な冷媒分配が実現できる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り熱媒体を上側から下側に流すと、冷やされた熱媒体が重力の効果で熱交換器の下に沈む。そのため、ポンプ21の動力を低減することができ、より効率的な運転が実現できる。
 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から熱媒体流量調整装置25を経由して第1熱媒体流路切替装置22へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、第1温度センサー31aで検出された温度、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を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器15の出口温度は、第1温度センサー31aまたは第1温度センサー31bのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第1熱媒体流路切替装置22及び第2熱媒体流路切替装置23は、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度に制御されている。
 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、熱媒体流量調整装置25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、対応する熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25d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、熱媒体流量調整装置25cや熱媒体流量調整装置25dを開放し、熱媒体を循環させればよい。
[全暖房運転モード]
 図4は、空気調和装置100の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図4では、利用側熱交換器26a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4では、太線で表された配管が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4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4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、ポンプ21a及びポンプ21bを駆動させ、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bを開放し、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれと利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bとの間を熱媒体が循環するようにしている。
 まず始めに、冷媒循環回路Aにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
 低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第1冷媒流路切替装置11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、室外機1から流出する。室外機1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って熱媒体変換機3に流入する。熱媒体変換機3に流入した高温・高圧のガス冷媒は、分岐されて第2冷媒流路切替装置18a及び第2冷媒流路切替装置18bを通って、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに紙面上側から流入する。
 熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに紙面上側から流入した高温・高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの紙面下側から流出した液冷媒は、絞り装置16a及び絞り装置16bで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、開閉装置17bを通って、熱媒体変換機3から流出し、冷媒配管4を通って再び室外機1へ流入する。室外機1に流入した冷媒は、第2接続配管4bを導通し、逆止弁13cを通過して、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に流入した熱源側冷媒は、熱源側熱交換器12で室外空気から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した低温・低圧のガス冷媒は、第1冷媒流路切替装置11及びアキュムレーター19を介して圧縮機10へ再度吸入される。
 このとき、絞り装置16aは、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。また、開閉装置17aは閉、開閉装置17bは開となっている。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い。この場合、圧力センサー36を設置しなくて済み、安価にシステムを構成できる。
 次に、熱媒体循環回路Bにおける熱媒体の流れについて説明する。
 全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方で熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、温められた熱媒体がポンプ21a及びポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。
 ここで、ポンプ21aで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aを介して、紙面下側から熱媒体間熱交換器15aに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒により温められた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15aの紙面上側から流出し、熱媒体流路反転装置20bを通って、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bに至る。また、ポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20cを介して、紙面下側から熱媒体間熱交換器15bに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒により温められた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15bの紙面上側から流出し、熱媒体流路反転装置20dを通って、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bに至る。
 ポンプ21a及びポンプ21bで押し出された熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23a及び第2熱媒体流路切替装置23bのそれぞれで合流し、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bで室内空気に放熱することで、室内空間7の暖房を行なう。なお、このとき、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bは、加熱器として作用しており、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bにおける熱媒体の流動方向は冷却器として作用する場合と同じ向きであり、熱媒体の流動方向と室内空気の流動方向とが対向流になるように構成されているのが好ましい。
 それから、熱媒体は、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bから流出して熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bから流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22a及び第1熱媒体流路切替装置22bで分流され、再びポンプ21a及びポンプ21bへ吸い込まれる。
 空気調和装置100では、熱媒体流路反転装置20を設けることによって、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bにおいて、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れを対向流にすることができるようになっている。図4に示すように、熱媒体間熱交換器15において熱源側冷媒は紙面上側から紙面下側に向けて流動し、これに対し熱媒体は紙面下側から紙面上側に向けて流動させ、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流にしている。熱源側冷媒と熱媒体とを対向流に流すようにすると、熱交換効率がよく、COPが向上することになる。
 また、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り凝縮側の熱源側冷媒を上側から下側へ流すと、凝縮した液冷媒が重力の効果で熱交換器の下側に移動する。そのため、圧縮機10の動力を低減できる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り熱媒体を下側から上側に流すと、温められた熱媒体が浮力の効果で熱交換器の上に浮く。そのため、ポンプ21の動力を低減することができ、より効率的な運転が実現できる。
 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から熱媒体流量調整装置25を経由して第1熱媒体流路切替装置22へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、第1温度センサー31aで検出された温度、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を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器15の出口温度は、第1温度センサー31aまたは第1温度センサー31bのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。
 このとき、第1熱媒体流路切替装置22及び第2熱媒体流路切替装置23は、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度に制御されている。また、本来、利用側熱交換器26aは、その入口と出口の温度差で制御すべきであるが、利用側熱交換器26の入口側の熱媒体温度は、第1温度センサー31bで検出された温度とほとんど同じ温度であり、第1温度センサー31bを使用することにより温度センサーの数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。
 全暖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、熱媒体流量調整装置25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4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、対応する熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25d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、熱媒体流量調整装置25cや熱媒体流量調整装置25dを開放し、熱媒体を循環させればよい。
[冷房主体運転モード]
 図5は、空気調和装置100の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図5では、利用側熱交換器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5では、太線で表された配管が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、ポンプ21a及びポンプ21bを駆動させ、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bを開放し、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、熱媒体間熱交換器15aと利用側熱交換器26aとの間を、熱媒体間熱交換器15bと利用側熱交換器26bとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。
 まず始めに、冷媒循環回路Aにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
 低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第1冷媒流路切替装置11を介して熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12で室外空気に放熱しながら凝縮し、二相冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した二相冷媒は、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に流入した二相冷媒は、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に紙面上側から流入する。
 紙面上側から熱媒体間熱交換器15bに流入した二相冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。熱媒体間熱交換器15bの紙面下側から流出した液冷媒は、絞り装置16bで膨張させられて低圧二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置16aを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに紙面下側から流入する。紙面下側から熱媒体間熱交換器15aに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、熱媒体間熱交換器15aの紙面上側から流出し、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に流入した熱源側冷媒は、逆止弁13dを通って、第1冷媒流路切替装置11及びアキュムレーター19を介して、圧縮機10へ再度吸入される。
 このとき、絞り装置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、絞り装置16aは全開、開閉装置17aは閉、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、絞り装置16bを全開とし、絞り装置16aでスーパーヒートまたはサブクールを制御するようにしてもよい。
 次に、熱媒体循環回路Bにおける熱媒体の流れについて説明する。
 冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、温められた熱媒体がポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。また、冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ21aによって配管5内を流動させられることになる。
 ここで、ポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20cを介して、紙面下側から熱媒体間熱交換器15bに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒に温められた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15bの紙面上側から流出し、熱媒体流路反転装置20dを通って、第2熱媒体流路切替装置23bに至る。また、ポンプ21aで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aを介して、紙面上側から熱媒体間熱交換器15aに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒に冷やされた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15aの紙面下側から流出し、熱媒体流路反転装置20bを通って、第2熱媒体流路切替装置23aに至る。
 第2熱媒体流路切替装置23bを通過した熱媒体は、利用側熱交換器26bに流入して、室内空気に放熱することで、室内空間7の暖房を行なう。また、第2熱媒体流路切替装置23aを通過した熱媒体は、利用側熱交換器26aに流入し、室内空気から吸熱することで、室内空間7の冷房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入するようになっている。
 利用側熱交換器26bを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25b及び第1熱媒体流路切替装置22bを通って、再びポンプ21bへ吸い込まれる。利用側熱交換器26aを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25a及び第1熱媒体流路切替装置22aを通って、再びポンプ21aへ吸い込まれる。なお、利用側熱交換器26aは冷却器として、利用側熱交換器26bは加熱器として作用しているが、どちらも、熱媒体の流動方向と室内空気の流動方向とが対向流になるように構成されているのが好ましい。
 この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第1熱媒体流路切替装置22及び第2熱媒体流路切替装置23の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器26へ導入される。なお、利用側熱交換器26の配管5内では、暖房側、冷房側ともに、第2熱媒体流路切替装置23から熱媒体流量調整装置25を経由して第1熱媒体流路切替装置22へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第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を、冷房側においては第2温度センサー34で検出された温度と第1温度センサー31aで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
 空気調和装置100では、熱媒体流路反転装置20を設けることによって、冷却器として作用している熱媒体間熱交換器15a、加熱器として作用している熱媒体間熱交換器15bのそれぞれにおいて、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れを対向流にすることができるようになっている。図5に示すように、熱媒体間熱交換器15aにおいては熱源側冷媒は紙面下側から紙面上側に向けて流動し、これに対し熱媒体は紙面上側から紙面下側に向けて流動させ、熱媒体間熱交換器15bにおいては熱源側冷媒は紙面上側から紙面下側に向けて流動し、これに対し熱媒体は紙面下側から紙面上側に向けて流動させ、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流にしている。熱源側冷媒と熱媒体とを対向流に流すようにすると、熱交換効率がよく、COPが向上することになる。
 また、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器15aとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り蒸発側の熱源側冷媒を下側から上側へ流すと、蒸発したガス冷媒が浮力の効果で熱交換器の上側に移動する。そのため、圧縮機10の動力を低減でき、かつ、適切な冷媒分配が実現できる。加えて、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器15aとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り熱媒体を上側から下側に流すと、冷やされた熱媒体が重力の効果で熱交換器の下に沈む。そのため、ポンプ21の動力を低減することができ、より効率的な運転が実現できる。
 さらに、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り凝縮側の熱源側冷媒を上側から下側へ流すと、凝縮した液冷媒が重力の効果で熱交換器の下側に移動する。そのため、圧縮機10の動力を低減できる。加えて、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り熱媒体を下側から上側に流すと、温められた熱媒体が浮力の効果で熱交換器の上に浮く。そのため、ポンプ21の動力を低減することができ、より効率的な運転が実現できる。
 冷房主体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、熱媒体流量調整装置25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5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、対応する熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25d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、熱媒体流量調整装置25cや熱媒体流量調整装置25dを開放し、熱媒体を循環させればよい。
[暖房主体運転モード]
 図6は、空気調和装置100の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図6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6では、太線で表された配管が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6では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
 図6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、ポンプ21a及びポンプ21bを駆動させ、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bを開放し、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dを全閉とし、熱媒体間熱交換器15aと利用側熱交換器26bとの間を、熱媒体間熱交換器15aと利用側熱交換器26bとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。
 まず始めに、冷媒循環回路Aにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
 低温・低圧の冷媒が圧縮機10によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機10から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第1冷媒流路切替装置11を通り、第1接続配管4aを導通し、逆止弁13bを通過し、室外機1から流出する。室外機1から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒配管4を通って熱媒体変換機3に流入する。熱媒体変換機3に流入した高温・高圧のガス冷媒は、第2冷媒流路切替装置18bを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに紙面上側から流入する。
 紙面上側から熱媒体間熱交換器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凝縮液化し、液冷媒となる。熱媒体間熱交換器15bの紙面下側から流出した液冷媒は、絞り装置16bで膨張させられて低圧二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置16aを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに紙面下側から流入する。紙面下側から熱媒体間熱交換器15aに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することで蒸発し、熱媒体を冷却する。この低圧二相冷媒は、熱媒体間熱交換器15aの紙面上側から流出し、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に流入した熱源側冷媒は、逆止弁13cを通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入する。そして、熱源側熱交換器12に流入した冷媒は、熱源側熱交換器12で室外空気から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した低温・低圧のガス冷媒は、第1冷媒流路切替装置11及びアキュムレーター19を介して圧縮機10へ再度吸入される。
 このとき、絞り装置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、絞り装置16aは全開、開閉装置17aは閉、開閉装置17b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。
 次に、熱媒体循環回路Bにおける熱媒体の流れについて説明する。
 暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ21bによって配管5内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ21aによって配管5内を流動させられることになる。
 ここで、ポンプ21bで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20cを介して、紙面下側から熱媒体間熱交換器15bに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒に温められた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15bの紙面上側から流出し、熱媒体流路反転装置20dを通って、第2熱媒体流路切替装置23aに至る。また、ポンプ21aで加圧されて流出した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aを介して、紙面上側から熱媒体間熱交換器15aに流入する。そして、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒に冷やされた熱媒体は、熱媒体間熱交換器15aの紙面下側から流出し、熱媒体流路反転装置20bを通って、第2熱媒体流路切替装置23bに至る。
 第2熱媒体流路切替装置23aを通過した熱媒体は、利用側熱交換器26aに流入し、室内空気に放熱することで、室内空間7の暖房を行なう。また、第2熱媒体流路切替装置23bを通過した熱媒体は、利用側熱交換器26bに流入して、室内空気から吸熱することで、室内空間7の冷房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入するようになっている。
 利用側熱交換器26aを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25a及び第1熱媒体流路切替装置22aを通って、再びポンプ21bへ吸い込まれる。利用側熱交換器26bを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25b及び第1熱媒体流路切替装置22bを通って、再びポンプ21aへ吸い込まれる。なお、利用側熱交換器26aは加熱器として、利用側熱交換器26bは冷却器として作用しているが、どちらも、熱媒体の流動方向と室内空気の流動方向とが対向流になるように構成されているのが好ましい。
  この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第1熱媒体流路切替装置22及び第2熱媒体流路切替装置23の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器26へ導入される。なお、利用側熱交換器26の配管5内では、暖房側、冷房側ともに、第2熱媒体流路切替装置23から熱媒体流量調整装置25を経由して第1熱媒体流路切替装置22へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間7にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第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を、冷房側においては第2温度センサー34で検出された温度と第1温度センサー31aで検出された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。
 空気調和装置100では、熱媒体流路反転装置20を設けることによって、冷却器として作用している熱媒体間熱交換器15a、加熱器として作用している熱媒体間熱交換器15bのそれぞれにおいて、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れを対向流にすることができるようになっている。図6に示すように、熱媒体間熱交換器15aにおいては熱源側冷媒は紙面下側から紙面上側に向けて流動し、これに対し熱媒体は紙面上側から紙面下側に向けて流動させ、熱媒体間熱交換器15bにおいては熱源側冷媒は紙面上側から紙面下側に向けて流動し、これに対し熱媒体は紙面下側から紙面上側に向けて流動させ、熱源側冷媒の流れと熱媒体の流れとを対向流にしている。熱源側冷媒と熱媒体とを対向流に流すようにすると、熱交換効率がよく、COPが向上することになる。
 また、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器15aとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り蒸発側の熱源側冷媒を下側から上側へ流すと、蒸発したガス冷媒が浮力の効果で熱交換器の上側に移動する。そのため、圧縮機10の動力を低減でき、かつ、適切な冷媒分配が実現できる。加えて、冷却器として作用する熱媒体間熱交換器15aとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り熱媒体を上側から下側に流すと、冷やされた熱媒体が重力の効果で熱交換器の下に沈む。そのため、ポンプ21の動力を低減することができ、より効率的な運転が実現できる。
 さらに、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り凝縮側の熱源側冷媒を上側から下側へ流すと、凝縮した液冷媒が重力の効果で熱交換器の下側に移動する。そのため、圧縮機10の動力を低減できる。加えて、加熱器として作用する熱媒体間熱交換器15bとしてプレート式熱交換器を使用する場合は、紙面に示す通り熱媒体を下側から上側に流すと、温められた熱媒体が浮力の効果で熱交換器の上に浮く。そのため、ポンプ21の動力を低減することができ、より効率的な運転が実現できる。
 暖房主体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、熱媒体流量調整装置25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6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、対応する熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25d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、熱媒体流量調整装置25cや熱媒体流量調整装置25dを開放し、熱媒体を循環させればよい。
[熱媒体流路反転装置20の具体例]
図13及び図14は、熱媒体流路反転装置20の構造を具体的に示したものであり、図2に示す熱媒体変換機3の一部を拡大して示したものである。図13及び図14に基づいて、熱媒体流路反転装置20の具体的な構造について説明する。なお、図13及び図14では、熱媒体間熱交換器15と、熱媒体間熱交換器15に接続されている熱媒体流路反転装置20と、の接続部分を拡大して示している。また、熱媒体流路反転装置20a~20dをまとめて熱媒体流路反転装置20と称する場合がある。さらに、図13及び図14では、冷媒の流れ方向を実線で、熱媒体の流れ方向を破線で示している。
熱媒体流路反転装置20は、ステッピングモーター等のモーター41で、内部が空洞になっている円筒形の回転筒42を回転させて、回転筒42の側面に設けられた例えば楕円形や円形の孔43の位置を周方向に変化させ、回転筒42の端部に接続された接続口aと、回転筒42の側部に接続された接続口bまたは接続口cとの間で、熱媒体が流動するように構成したものである。
図13は、熱媒体間熱交換器15aが熱媒体を冷却する場合(全冷房運転モード、は冷房主体運転モード、または、暖房主体運転モード)を例として示しているが、熱媒体間熱交換器15bについても、同様の動作となる。
また、図14は、熱媒体間熱交換器15aが熱媒体を加熱する場合(全暖房運転モード)を例として示しているが、熱媒体間熱交換器15bについても、同様の動作となる。
図13を例に、熱媒体間熱交換器15aが熱媒体を冷却する場合の動作を説明する。
ポンプ21a(図示せず)から送出された熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aの端部aから熱媒体流路反転装置20aに流入する。端部aから流入した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aの回転筒42の内部に流入し、回転筒42の内部を流動し、回転筒42の側面に設けられた孔43から流出する。このとき、熱媒体流路反転装置20aの孔43は回転筒42の側部に接続された接続口cと連通しており、孔43から流出した熱媒体は、回転筒42の側部に接続された接続口cから流出する。
そして、熱媒体は、継手44(a)を経由して、熱媒体間熱交換器15aの紙面上部から流入し、熱媒体間熱交換器15aの紙面下部から流出し、継手44(b)を経由して、熱媒体流路反転装置20bの回転筒42の側部に接続された接続口bから熱媒体流路反転装置20bに流入する。熱媒体流路反転装置20bでは接続口bに孔43が位置しており、熱媒体は回転筒42の側面に設けられた孔43から回転筒42の内部に流入し、回転筒42の内部を流動し、回転筒42の端部aから流出する。このとき、熱媒体間熱交換器15aにおいて、冷媒は紙面の下部から上部に向かって流れており、冷媒と熱媒体とは対向流となっている。
次に、図14を例に、熱媒体間熱交換器15aが熱媒体を加熱する場合の動作を説明する。
ポンプ21a(図示せず)から送出された熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aの端部aから熱媒体流路反転装置20aに流入する。端部aから流入した熱媒体は、熱媒体流路反転装置20aの回転筒42の内部に流入し、回転筒42の内部を流動し、回転筒42の側面に設けられた孔43から流出する。このとき、熱媒体流路反転装置20aの孔43は回転筒42の側部に接続された接続口bと連通しており、孔43から流出した熱媒体は、接続口bから流出する。
そして、熱媒体は、継手44(b)を経由して、熱媒体間熱交換器15aの紙面下部から流入し、熱媒体間熱交換器15aの紙面上部から流出し、継手44(a)を経由して、熱媒体流路反転装置20bの回転筒42の側部に接続された接続口cから熱媒体流路反転装置20bに流入する。熱媒体流路反転装置20bでは接続口cに孔43が位置しており、熱媒体は回転筒42の側面に設けられた孔43から回転筒42の内部に流入し、回転筒42の内部を流動し、回転筒42の端部aから流出する。このとき、熱媒体間熱交換器15aにおいて、冷媒は紙面の上部から下部に向かって流れており、冷媒と熱媒体とは対向流となっている。
以上説明したように、冷却時及び加熱時の双方において、熱媒体は、一方の熱媒体流路反転装置20の回転筒42の端部から流入し、他方の熱媒体流路反転装置20の回転筒42の端部から流出するように構成されている。また、流入側の熱媒体流路反転装置20aにおいては、回転筒42の内部から回転筒42の側面に熱媒体を流動させ、流出側の熱媒体流路反転装置20bにおいては、回転筒42の側面から回転筒42の内部に熱媒体を流動するように構成されている。
なお、図13及び図14において、熱媒体流路反転装置20aおよび熱媒体流路反転装置20bは、モーター41および回転筒42が横向きに設置されているように図示されているが、これに限るものではなく、垂直向きに設置してもよい。
また、継手44(a)及び継手44(b)は、T型継手等の三方の流路を持った継手を使用するとよい。しかし、継手44(a)及び継手44(b)を備えなくても、配管側面に孔を開け、別の配管を挿入し固定する加工方法等で接続するようにしてもよい。
また、熱媒体間熱交換器15の入口側および出口側に熱媒体流路反転装置20がそれぞれ1つずつ設置されている場合を例に説明を行ったが、これに限るものではなく、複数の熱媒体流路反転装置20が設置されており、一つの組の中では同じ動作をする二つの組に分けられているような構成としてもよい。
[空気調和装置100の別の構成例]
 図7は、本実施の形態に係る空気調和装置100の回路構成の別の一例を示す概略回路構成図である。図2~図6では、熱媒体流路反転装置20が三方弁で構成され、三方の熱媒体流路を切り替えられるようにしたものを例に説明したが、図7では、熱媒体流路反転装置20が二方弁等の開閉弁で構成され、二方の熱媒体流路の切り替えを組み合わせるようにしたものを例に示している。なお、それ以外の構成については相違していない。
 すなわち、図7に示すように、熱媒体流路反転装置20のそれぞれを2組の開閉弁で構成し、熱媒体流路を切り替えることもできるのである。この場合、熱媒体流路反転装置20aが開閉弁20a(1)及び開閉弁20a(2)で構成され、熱媒体流路反転装置20bが開閉弁20b(1)及び開閉弁20b(2)で構成され、熱媒体流路反転装置20cが開閉弁20c(1)及び開閉弁20c(2)で構成され、熱媒体流路反転装置20dが開閉弁20d(1)及び開閉弁20d(2)で構成される。
 さて、空気調和装置100を以上述べてきたような構成とすると、どんな冷媒を使用しても、効率が向上する。熱源側冷媒としては、たとえばR22、R134a、R32等の単一冷媒、R410A、R404A等の擬似共沸混合冷媒、化学式内に二重結合を含み地球温暖化係数が比較的小さい値とされているHFO1234yfやHFO1234ze等のテトラフルオロプロペン等の冷媒、あるいはCO2 等の超臨界状態となる冷媒やプロパン等の自然冷媒を用いることができる。なお、加熱用として動作している熱媒体間熱交換器15aまたは熱媒体間熱交換器15bにおいて、通常の二相変化を行う冷媒は、凝縮液化し、CO2 等の超臨界状態となる冷媒は、超臨界の状態で冷却されるが、どちらでも、その他は同じ動きをし、同様の効果を奏する。
 しかしながら、熱源側冷媒として、同一圧力における飽和ガス温度と飽和液温度とに温度差があるR407Cや、R32とHFO1234yfとの混合冷媒等の非共沸混合冷媒を用いると、温度勾配を有効に利用することができ、特に効果が大きい。非共沸混合冷媒を熱源側冷媒として使った場合について、次に詳しく述べる。
 図8は、熱源側冷媒として、非共沸混合冷媒を使用した場合の運転状態を示すph線図である。圧縮機10に吸入された低温・低圧のガス冷媒(点A)は、圧縮されて高温・高圧のガス冷媒(点B)になる。この高温・高圧のガス冷媒は、圧縮機10から吐出され、凝縮器として動作している熱交換器(熱源側熱交換器12あるいは熱媒体間熱交換器15a及び/または熱媒体間熱交換器15b)で凝縮して高温・高圧の液冷媒(点C)になる。この高温・高圧の液冷媒は、絞り装置16a及び/または絞り装置16bで膨張して低温・低圧の二相冷媒(点D)になる。低温・低圧の二相冷媒は、蒸発器として動作している熱交換器(熱源側熱交換器12あるいは熱媒体間熱交換器15a及び/または熱媒体間熱交換器15b)で蒸発して低温・低圧のガス冷媒(点A)になる。そして、再度、圧縮機10に吸い込まれる。
 この際、非共沸混合冷媒を使用していると、同一圧力の飽和ガス冷媒の温度と飽和液冷媒の温度とに温度差があり、凝縮器においては、二相域で乾き度が小さくなる(液冷媒の比率が増える)と温度が低下し、蒸発器においては、二相域で乾き度が大きくなる(ガス冷媒の比率が増える)と温度が上昇する。
 このときの動作を、図9及び図10に基づいて詳しく説明する。図9は、熱媒体間熱交換器15a及び/または熱媒体間熱交換器15bを凝縮器として使用した場合の動作を説明するための図である。図10は、熱媒体間熱交換器15a及び/または熱媒体間熱交換器15bを蒸発器として使用した場合の動作を説明するための図である。図9では、横軸が凝縮器内部での熱源側冷媒及び熱媒体の位置を、縦軸が熱源側冷媒及び熱媒体の温度を、それぞれ表している。図10では、横軸が蒸発器内部での熱源側冷媒及び熱媒体の位置を、縦軸が熱源側冷媒及び熱媒体の温度を、それぞれ表している。
 図9に基づいて、熱媒体間熱交換器15a及び/または熱媒体間熱交換器15bを凝縮器として使用した場合について説明する。熱源側冷媒は、凝縮器の冷媒側流路にガス状態で流入して、凝縮器の熱媒体流路の出口側の熱媒体に放熱して温度が低下して二相状態になる。この二相状態の熱源側冷媒は、熱媒体に放熱しながら液冷媒の比率が増加し、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度との温度差に従って温度が低下する。その後、熱源側冷媒は、液状態になって凝縮器の熱媒体流路の入口側の熱媒体に放熱して更に冷媒の温度が低下する。一方、熱媒体の温度は、熱源側冷媒と熱媒体とが熱媒体間熱交換器15において対向流(対抗する向き)に流れているため、入口側から出口側に向かって上昇する。
 図10に基づいて、熱媒体間熱交換器15a及び/または熱媒体間熱交換器15bを蒸発器として使用した場合について説明する。熱源側冷媒は、蒸発器の冷媒側流路に二相状態で流入して、蒸発器の熱媒体流路の出口側の熱媒体から吸熱してガス冷媒の比率が増加し、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度との温度差に従って温度が上昇する。最終的には、熱源側冷媒は、蒸発器の熱媒体流路の入口側の熱媒体から吸熱してガス状態になる。一方、熱媒体の温度は、熱源側冷媒と熱媒体とが熱媒体間熱交換器15において対向流(対抗する向き)に流れているため、入口側から出口側に向かって低下する。
 このとき、蒸発器の冷媒側流路内の冷媒の圧力損失が全くなければ、図10の一点鎖線で示した線をたどって、同一圧力の飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度の温度差に相当する温度分、冷媒の温度が上昇する。図10では、この理想的な温度上昇分をΔT1で表している。しかしながら、実際は圧力損失があるため、蒸発器の入口から出口に至る冷媒の温度上昇は図10の一点鎖線の温度上昇よりも実線で示すように小さくなる。図10では、この冷媒の圧力損失による温度低下分をΔT2で表している。
 この圧力損失による温度低下分ΔT2が冷媒の温度勾配による温度上昇分ΔT1よりも小さければ、すなわち式(1)が成り立つ範囲内に収まるように、熱媒体間熱交換器15を設計すれば、熱交換器内の各位置で、二相状態でほとんど温度変化のない単一冷媒や擬似共沸冷媒を使用した場合よりも、冷媒と熱媒体との温度差を小さくでき、熱交換効率が向上する。なお、図10は、冷媒が蒸発器を飽和ガス状態で流出する場合、すなわち過熱度をゼロとした場合を想定したものである。また、過熱度の大きさによらず、式(1)が成り立っている状態では、熱媒体間熱交換器15の入口の冷媒温度よりも、熱媒体間熱交換器15の中間部の冷媒温度の方が高い温度になっている。
ΔT1>ΔT2・・・・・式(1)
 図11は、R32とHFO1234yfとの混合冷媒においてR32の混合比率(質量%)を変化させた場合(横軸)の凝縮器側及び蒸発器側の温度勾配(縦軸)を示す図である。図11に示す実線が蒸発器側の温度勾配を、一点鎖線が凝縮器側の温度勾配を、それぞれ示している。
 図11に示すように、R32の比率が2質量%から50質量%までの領域が温度勾配が最も大きい領域であり、蒸発側での温度勾配は約2.8から9.5(K)までとなる。冷媒の比率がこの領域にあれば、温度勾配が大きいため、少し大きめの圧力損失による温度低下があっても、式(1)が成り立ち、熱交換器を有効に使用できる。
 次に、熱媒体流路反転装置20の制御について説明する。図12は、熱媒体流路反転装置20の制御処理の流れを示すフローチャートである。圧縮機10が停止状態にある場合の起動手順は、図12のフローチャートに示す通りである。具体的には、圧縮機10の起動は、起動指令があったとき開始される(ST1)。図示省略の制御装置は、熱媒体流路反転装置20を、現在設定されている運転モード(全冷房運転モード、全暖房運転モード、冷房暖房混在運転モード(冷房主体運転モード、暖房主体運転モード))での設定位置に切り替える(ST2)。それから、ポンプ21を起動する(ST3)。その後、圧縮機10を起動する(ST4)。以上の手順で圧縮機10の起動処理を行ない、起動処理を終了する(ST5)。
 ポンプ21を起動させる前に、熱媒体流路反転装置20を現在設定されている運転モード状態に応じた方向に向けておくことにより、ポンプ21の流路が確実に確保され、安定した運転が実現できることになる。
 一方、運転が停止した場合には、熱媒体流路反転装置20を運転中の位置から変化させずに、ポンプ21及び圧縮機10を停止する。そして、運転が再開された場合は、図12に示すフローチャートに従ってポンプ21及び圧縮機10を起動すればよい。運転が再開される場合は、前の運転状態と同じ状態で、再度運転される場合が多いため、運転が停止したときの熱媒体流路反転装置20の位置を運転中の位置から変化させないようにしておけば、起動時間を更に早くすることができ、安定した運転がより早く実現できる。
 また、全冷房運転モードから冷房主体運転モードに切り替わる場合、全暖房運転モードから暖房主体運転モードに切り替わる場合、冷房主体運転モードから全冷房運転モードに切り替わる場合、あるいは、暖房主体運転モードから全暖房運転モードに切り替わる場合には、一方のポンプ21に対応する熱媒体流路反転装置20の向きが切り替わり、熱媒体間熱交換器15内の熱媒体の流動方向が反転する。そのため、切り替わりの途中で一瞬流量がゼロになる状態が発生するため、あらかじめ、対応するポンプ21を通過する熱媒体の流量を低下させておいてから、熱媒体流路反転装置20を切り替えるようにするとよい。そうすれば、流量の急激な変化を防ぐことができ、運転モードの切り替えを安定して行うことができる。
 なお、ポンプ21を通過する流量を低下させる方法としては、ポンプ21が、DCブラシレスインバータあるいはACインバータ等によって駆動されるものである場合は、周波数を低下させて、流量を低下させればよい。また、ポンプ21がインバータタイプでない場合は、抵抗を切り替える等の方法で、ポンプ21にかかる電圧を低下させてもよいし、ポンプの吸入側または吐出側に、流路の開口面積を変化させられる弁を備えておき、流路面積を小さくすることにより、ポンプ21に流量を低下させてもよい。
[冷媒配管4]
 以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和装置100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は、室外機1と熱媒体変換機3とを接続する冷媒配管4には熱源側冷媒が流れている。
[配管5]
 本実施の形態に係る空気調和装置100が実行する幾つかの運転モードにおいては、熱媒体変換機3と室内機2を接続する配管5には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
 空気調和装置100では、利用側熱交換器26にて暖房負荷または冷房負荷のみが発生している場合は、対応する第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を中間的な開度にし、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方に熱媒体が流れるようにしている。これにより、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方を暖房運転または冷房運転に使用することができるため、伝熱面積が大きくなり、効率のよい暖房運転または冷房運転を行なうことができる。
 また、利用側熱交換器26にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行なっている利用側熱交換器26に対応する第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を加熱用の熱媒体間熱交換器15bに接続される流路へ切り替え、冷房運転を行なっている利用側熱交換器26に対応する第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を冷却用の熱媒体間熱交換器15aに接続される流路へ切り替えることにより、各室内機2にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる。
 なお、本実施の形態で説明した第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、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを2つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、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つ組み合わせる等して第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として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、本実施の形態では、熱媒体流量調整装置25が二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器26をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。
 また、熱媒体流量調整装置25は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置25として、開閉弁等の二法流路の開閉を行なうものを用い、ON/OFFを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。
 また、第1熱媒体流路切替装置22と熱媒体流量調整装置25とは、別のものであるかのように説明を行なったが、第1熱媒体流路切替装置22として、ステッピングモーター駆動の二方流路の流量調整を行なえるものを2つ組み合わせるようにした場合、熱媒体流量調整装置25の機能も兼ねることができるため、熱媒体流量調整装置25を別に設置する必要はない。すなわち、流路切替と流量調整の両方を同時に実現できるものであれば、第1熱媒体流路切替装置22と熱媒体流量調整装置25とを同一のものとしてもよい。
 また、熱媒体流路反転装置20は、三方弁等の三方流路を切り替えられるものの他、図7に示すような開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを2つ組み合わせるようにしてもよく、流路を切り替えられるものであればどんなものでもよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の2方流路の流量を変化させられるものを2つ組み合わせるようにしてもよい。
 また、第2冷媒流路切替装置18が四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
 本実施の形態に係る空気調和装置100は、冷房暖房混在運転ができるものとして説明をしてきたが、これに限定するものではない。熱媒体間熱交換器15及び絞り装置16がそれぞれ1つで、それらに複数の利用側熱交換器26と熱媒体流量調整装置25が並列に接続され、冷房運転か暖房運転のいずれかしか行なえない構成であっても同様の効果を奏する。
 また、利用側熱交換器26と熱媒体流量調整装置25とが1つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に熱媒体間熱交換器15及び絞り装置16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。さらに、熱媒体流量調整装置25は、熱媒体変換機3に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機2に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機3と室内機2とは別体に構成されていてもよい。
 なお、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bとして、プレート式熱交換器を使用する場合を例に説明を行ったが、二重管式熱交換器、マイクロチャネル式熱交換器等の構造のものを使用してもよい。
 また、熱媒体間熱交換器15a、熱媒体間熱交換器15bが2つである場合を例に説明を行ったが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却及び/または加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。
 熱媒体としては、たとえばブライン(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の混合液等を用いることができる。したがって、空気調和装置100においては、熱媒体が室内機2を介して室内空間7に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。
 本実施の形態では、空気調和装置100にアキュムレーター19を含めている場合を例に説明したが、アキュムレーター19を設けなくてもよい。また、一般的に、熱源側熱交換器12及び利用側熱交換器26には、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば、利用側熱交換器26としては放射を利用したパネルヒーターのようなものを用いることもできるし、熱源側熱交換器12としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものを用いることもできる。つまり、熱源側熱交換器12及び利用側熱交換器26としては、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであれば種類を問わず、用いることができる。
 また、ここでは、熱媒体流路反転装置20aから熱媒体流路反転装置20dが熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bの熱媒体流路に接続されている場合を例に説明を行なったが、熱源側熱交換器12を水冷式の熱交換器とし、熱源側熱交換器12にて冷媒側の流路が反転する構造とした場合においても熱源側熱交換器12における熱効率を向上させることができる。この場合、熱源側熱交換器12に熱媒体流路反転装置20aおよび熱媒体流路反転装置20bを、熱媒体間熱交換器15と同じように接続すればよい。
 熱源側熱交換器12を水冷式の熱交換器とした場合は、冷媒を熱源側熱交換器12と利用側熱交換器26aから利用側熱交換器26dとの間で循環させる直膨式の空気調和装置としてもよく、同様の効果を奏する。また、ここでは、利用側熱交換器26a~26dが4つである場合を例に説明を行ったが、それらを幾つ接続してもよい。さらに、ポンプ21a、21bはそれぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べてもよい。
 また、熱媒体流路反転装置20aから熱媒体流路反転装置20dが室外機1とは別体の熱媒体変換機3に内蔵されている場合を例に説明を行なったが、これに限るものではない。水の搬送動力の増加分、少し省エネ性能は悪化するが、熱媒体間熱交換器15a、熱媒体間熱交換器15b、および、熱媒体流路反転装置20a~熱媒体流路反転装置20dが室外機1に内蔵されていてもよい。
 以上のように、本実施の形態に係る空気調和装置100は、室内機2または室内機2の近傍まで熱源側冷媒を循環させずに、配管5と各アクチュエータ(ポンプ21、第1熱媒体流路切替装置22、第2熱媒体流路切替装置23、絞り装置16、第2冷媒流路切替装置18等の駆動部品)との接続から漏れてしまった熱媒体を空調対象空間に流出させることなく、安全性を向上させたものとなる。また、熱媒体間熱交換器15の熱交換効率を向上できるので、エネルギー効率の向上に寄与することができる。また、空気調和装置100は、配管5を短くできるので省エネルギー化を図ることができる。さらに、空気調和装置100は、室外機1と熱媒体変換機3または室内機2との接続配管(冷媒配管4、配管5)を減らし、工事性を向上できる。
 1 室外機、2 室内機、2a 室内機、2b 室内機、2c 室内機、2d 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、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、20 熱媒体流路反転装置、20a 熱媒体流路反転装置、20a(1) 開閉弁、20a(2) 開閉弁、20b 熱媒体流路反転装置、20b(1) 開閉弁、20b(2) 開閉弁、20c 熱媒体流路反転装置、20c(1) 開閉弁、20c(2) 開閉弁、20d 熱媒体流路反転装置、20d(1) 開閉弁、20d(2) 開閉弁、21 ポンプ、21a ポンプ、21b 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、41 モーター、42 回転筒、43 孔、44(a) 継手、44(b) 継手、100 空気調和装置、A 冷媒循環回路、B 熱媒体循環回路、a 熱媒体流路反転装置の回転筒の端部に接続された接続口、b 熱媒体流路反転装置の回転筒の側部に接続された接続口、c 熱媒体流路反転装置の回転筒の側部に接続された接続口。
 
 

Claims (22)

  1.  圧縮機、第1熱交換器、第1絞り装置、第2熱交換器の冷媒側流路を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、
     ポンプ、前記第2熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、を有し、
     前記第2熱交換器において前記熱源側冷媒と前記熱媒体とが熱交換する空気調和装置であって、
     前記第2熱交換器の熱媒体側流路における前記熱媒体の流れ方向を切替可能な熱媒体流路反転装置を前記熱媒体循環回路に設けた
     空気調和装置。
  2.   前記熱媒体流路反転装置は、
     前記第2熱交換器における前記熱媒体の流れ方向を反転させ、
     前記第2熱交換器において前記熱源側冷媒の流れ方向と前記熱媒体の流れ方向とが並行流と対向流とで切り替えられる
     請求項1に記載の空気調和装置。
  3.   前記熱媒体流路反転装置は、
     前記第2熱交換器における前記熱源側冷媒の流れ方向を、前記熱源側冷媒の流れ方向に応じて切り替えられる
     請求項2に記載の空気調和装置。
  4.  前記第2熱交換器としてプレート式熱交換器を使用したものにおいて、
     前記第2熱交換器で前記熱媒体を加熱する場合は、
     前記熱源側冷媒を上から下に向けて流し、前記熱媒体を下から上に向けて流し、
     前記第2熱交換器で前記熱媒体を冷却する場合は、
     前記熱源側冷媒を下から上に向けて流し、前記熱媒体を上から下に向けて流すような流路を構成する
     請求項3に記載の空気調和装置。
  5.  前記熱媒体流路反転装置は、
     前記第2熱交換器の熱媒体流路の一端及び他端のそれぞれに設置された三方弁、または複数の二方弁で構成されている
     請求項1~4のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  6.  前記熱媒体流路反転装置は、
     前記第2熱交換器の一端、及び、前記第2熱交換器の他端と第1接続口を介して配管接続された第1熱媒体流路反転装置と、
     前記第2熱交換器の他端、及び、前記第2熱交換器の一端と第2接続口を介して配管接続された第2熱媒体流路反転装置と、で構成されており、
     前記第1接続口は前記第2熱交換器の他端と前記第2熱媒体流路反転装置との間の流路に配置され、
     前記第2接続口は前記第2熱交換器の一端と前記第1熱媒体流路反転装置との間の流路に配置されている
     請求項5に記載の空気調和装置。
  7.  前記第2熱交換器及び前記ポンプをそれぞれ複数備え、
     前記熱媒体循環回路に、
     空調対象空間に冷熱または温熱を供給する第3熱交換器と、
     冷却した熱媒体または加熱した熱媒体のいずれかを選択して前記第3熱交換器に通過可能にする熱媒体流路切替装置と、を備え、
     前記ポンプから送出された熱媒体が前記熱媒体流路切替装置を介して前記第3熱交換器に循環するようにした
     請求項1~6のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  8.  一部の熱媒体を加熱し、残りの熱媒体を冷却する冷房暖房混在運転機能と、
     熱媒体の加熱のみを行なう全暖房運転機能と、
     熱媒体の冷却のみを行なう全冷房運転機能と、を備え、
     前記冷房暖房混在運転機能においては、前記加熱側の第2熱交換器における熱媒体の流動方向と、前記冷却側の第2熱交換器における熱媒体の流動方向と、を逆方向にし、
     前記全暖房運転機能及び前記全冷房運転機能においては、前記複数の第2熱交換器における熱媒体の流動方向を同一方向にした
     請求項7に記載の空気調和装置。
  9.  前記全冷房運転機能、前記全暖房運転機能、前記冷房暖房混在運転機能のいずれにおいても、
     すべての前記第3熱交換器において、
     前記熱媒体の流れ方向と、前記第3熱交換器の周囲に流通する第2熱媒体の流れ方向と、を対向流にしている
     請求項8に記載の空気調和装置。
  10.  前記圧縮機、前記第1熱交換器を室外機に収容し、
     前記第2熱交換器、前記ポンプ、前記熱媒体流路反転装置、を熱媒体変換機に収容し、 前記第3熱交換器を室内機に収容し、
     前記室外機、前記熱媒体変換機、前記室内機を別体として構成した
     請求項1~9のいずれかに記載の空気調和装置。
  11.  前記室外機と前記熱媒体変換機とを2本の配管で接続し、前記熱媒体変換機と前記室内機とを2本の配管で接続している
     ことを特徴とする請求項9に記載の空気調和装置。
  12.  前記第3熱交換器に循環する前記熱媒体の流量を調整する熱媒体流量調整装置を前記熱媒体循環回路に備え、
     前記熱媒体流量調整装置を前記熱媒体変換機に収容した
     請求項10または11に記載の空気調和装置。
  13.  前記熱源側冷媒として、2つ以上の成分で構成され、同一圧力における飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度とに温度差がある非共沸混合冷媒を用いた
     請求項1~12のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  14.  前記熱源側冷媒は、 
     前記第2熱交換器を蒸発器として使用した場合に、前記第2熱交換器における前記熱源側冷媒の圧力損失による温度低下が前記飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度との温度差よりも小さく、前記第2熱交換器の入口の冷媒温度よりも前記第2熱交換器の中間部での冷媒温度の方が高くなるものである
     請求項13に記載の空気調和装置。
  15.  前記熱源側冷媒は、
     R32及びテトラフルオロプロペンを少なくとも含む非共沸混合冷媒である
     請求項13又は14に記載の空気調和装置。
  16.  前記熱源側冷媒に占めるR32の比率を2質量%以上50質量%以下とした
     請求項15に記載の空気調和装置。
  17.  前記ポンプが停止した状態から運転させる場合は、前記熱媒体流路反転装置を運転モード毎の設定位置に切り替えた後に、前記ポンプを起動させる
     請求項1~16のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  18.  前記圧縮機が運転している状態から停止させる場合は、前記熱媒体流路反転装置を運転中の状態から変化させない
     請求項1~17のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  19.  運転モードが切り替わった際に前記熱媒体の向きを反転させる場合は、前記ポンプを通過する熱媒体の流量を低下させた後に、前記熱媒体流路反転装置を切り替える
     請求項1~18いずれか一項に記載の空気調和装置。
  20. 前記熱媒体流路反転装置は、
    モーターと、円筒形の回転筒と、前記回転筒の側面に設けられ回転筒の内部と外部とで熱媒体が流動可能な孔と、が備えられ、前記モーターの作用により、前記回転筒を回転させて、前記回転筒の側面の孔の位置を周方向で変化できるようになっている複数の三方弁で構成され、該複数の三方弁が2つの組に分けられており、
    前記熱媒体循環回路を循環する熱媒体は、
    前記熱媒体間熱交換器において前記熱媒体が冷却される場合及び前記熱媒体間熱交換器において前記熱媒体が加熱される場合の双方において、一方の組の熱媒体流路反転装置の回転筒の端部から流入し、他方の組の熱媒体流路反転装置の回転筒の端部から流出する
    請求項1~19のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  21. 前記流入側の一方の組の熱媒体流路反転装置においては、
    前記回転筒の内部から前記回転筒の側面に熱媒体を流動させ、
    前記流出側の他方の組の熱媒体流路反転装置においては、
    前記回転筒の側面から前記回転筒の内部に熱媒体を流動させる
    請求項20に記載の空気調和装置。
  22. 一方の組の前記熱媒体流路反転装置と前記熱媒体間熱交換器との間の流路のいずれかの位置、及び、他方の組の前記熱媒体流路反転装置と前記熱媒体間熱交換器との間の流路のいずれかの位置に、それぞれ1つの三方流路を持った継手を備えた
    請求項20又は21に記載の空気調和装置。
     
     
     
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