WO2012104891A1 - 空気調和装置 - Google Patents

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heat exchanger
heat
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pressure
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山下 浩司
裕之 森本
亮宗 石村
若本 慎一
直史 竹中
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三菱電機株式会社
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    • F25B2700/2115Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21152Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the discharge side of the compressor

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner applied to, for example, a building multi-air conditioner.
  • a refrigerant such as water is circulated from an outdoor unit to a repeater, and a heat medium such as water is circulated from the repeater to the indoor unit.
  • a heat medium such as water
  • an air conditioner that includes a circuit for liquid injection from the high-pressure liquid pipe of the refrigeration cycle to the compressor in order to lower the discharge temperature of the compressor and can control the discharge temperature to the set temperature regardless of the operating state.
  • a circuit for liquid injection from the high-pressure liquid pipe of the refrigeration cycle to the compressor in order to lower the discharge temperature of the compressor and can control the discharge temperature to the set temperature regardless of the operating state.
  • R32 is used as a refrigerant, and air is injected from the outlet side of the gas-liquid separator installed in the high-pressure liquid pipe of the refrigeration cycle into the compressor (high-pressure shell compressor) whose discharge container is in the discharge pressure atmosphere.
  • a harmony device also exists (for example, Patent Document 3).
  • WO2010 / 049998 (3rd page, FIG. 1 etc.) Japanese Patent Laying-Open No. 2005-282972 (page 4, FIG. 1, etc.) Japanese Patent Laying-Open No. 2009-127902 (page 4, FIG. 1, etc.)
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and in a refrigerant in which the discharge temperature of a compressor such as R32 tends to be high, the discharge temperature is controlled so as not to become too high. It aims at obtaining the air conditioning apparatus which can suppress deterioration of refrigerating machine oil.
  • An air conditioner includes a compressor that compresses a low-pressure refrigerant and discharges the high-pressure refrigerant, a first heat exchanger that performs heat exchange between the refrigerant and an external fluid, and a first that depressurizes the refrigerant.
  • a refrigeration cycle configured by connecting a throttling device and one or more second heat exchangers that perform heat exchange between the refrigerant and the external fluid by refrigerant piping, the first heat exchanger or the
  • the second heat exchanger includes an injection pipe for circulating the refrigerant branched from the refrigerant flow path through which the refrigerant that has radiated heat flows, and a control device that performs drive control of the compressor, and the refrigerant includes R32, R32, and A mixed refrigerant containing HFO1234yf and having a mass ratio of R32 of 62% or more, or a mixed refrigerant containing R32 and HFO1234ze and having a mass ratio of R32 of 43% or more, and the compressor is placed in a sealed container.
  • the compression chamber has a low-pressure refrigerant structure in which the inside of the sealed container becomes a low-pressure refrigerant pressure atmosphere, and the compression chamber has a low-pressure shell structure that sucks in the low-pressure refrigerant in the sealed container;
  • the injection pipe is connected to the opening through a second expansion device that depressurizes the refrigerant flowing in the interior of the injection pipe, and the control device controls the opening of the second expansion device. The amount of refrigerant injected into the compression chamber is controlled from the piping through the opening.
  • the discharge temperature becomes high by injecting the refrigerant into the compression chamber of the compressor regardless of the operation mode. Therefore, the refrigerant and the refrigerating machine oil can be prevented from deteriorating and can be operated safely.
  • FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in a cooling only operation mode. It is a refrigerant circuit diagram which shows the flow of the heat-source side refrigerant
  • FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in a cooling only operation mode.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram which shows the flow of the heat-source side refrigerant
  • FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in a heating only operation mode. It is a refrigerant circuit diagram which shows the flow of the heat-source side refrigerant
  • FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in a cooling main operation mode.
  • FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in a heating main operation mode.
  • FIG. 3 is a structural diagram of the expansion device 14b (or the expansion device 14a) of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in a cooling only operation mode.
  • FIG. 7 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in a heating only operation mode. It is a refrigerant circuit diagram which shows the flow of the heat-source side refrigerant
  • FIG. 7 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in a heating only operation mode.
  • FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram which shows the flow of the heat-source side refrigerant
  • FIG. 10 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in a cooling main operation mode. It is a refrigerant circuit diagram which shows the flow of the heat-source side refrigerant
  • FIG. 7 is a ph diagram of a refrigeration cycle when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in a heating main operation mode. It is the schematic which shows an example of the circuit structure of the air conditioning apparatus 100a which concerns on Embodiment 3 of this invention. It is the schematic which shows an example of the circuit structure of the air conditioning apparatus 100b which concerns on Embodiment 4 of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an installation example of an air-conditioning apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • each indoor unit is operated by using a refrigeration cycle (a refrigerant circulation circuit A and a heat medium circulation circuit B, which will be described later) in which a refrigerant (heat source side refrigerant and heat medium) circulates.
  • a refrigerant heat source side refrigerant and heat medium
  • a cooling operation or a heating operation can be freely selected as a mode.
  • the air conditioner according to the present embodiment employs a method of indirectly using the heat source side refrigerant.
  • the cold or warm heat stored in the heat source side refrigerant is transmitted to a heat medium that is a refrigerant different from the heat source side refrigerant, and the air-conditioning target space is cooled or heated by the cold heat or heat stored in the heat medium. It has become.
  • the air conditioner according to the present embodiment includes a single outdoor unit 1 that is a heat source unit, a plurality of indoor units 2, and an outdoor unit 1 and an indoor unit 2. And a heat medium relay unit 3 interposed therebetween.
  • the outdoor unit 1 and the heat medium relay unit 3 are connected by a refrigerant pipe 4 through which the heat source side refrigerant flows.
  • the heat medium relay unit 3 and the indoor unit 2 are connected by a heat medium pipe 5 through which the heat medium flows.
  • the cold or warm heat generated by the outdoor unit 1 is transmitted to the indoor unit 2 via the heat medium converter 3.
  • the outdoor unit 1 is usually installed 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.
  • a building 9 for example, a rooftop
  • the outdoor unit 1 may be installed in an enclosed space such as a machine room with a ventilation opening, and if the waste heat can be exhausted outside the building 9 by an exhaust duct, Alternatively, when the water-cooled outdoor unit 1 is used, it may be installed inside the building 9. Even if the outdoor unit 1 is installed in such a place, no particular problem occurs.
  • the indoor unit 2 is disposed at a position where cooling air or heating air can be supplied to the indoor space 7 which is a space (for example, a living room) inside the building 9, and the cooling air is supplied to the indoor space 7 as the air-conditioning target space. Alternatively, heating air is supplied.
  • FIG. 1 an example is shown in which the indoor unit 2 is a ceiling cassette type.
  • the present invention is not limited to this, and the indoor unit 2 is not directly limited to the indoor space 7 such as a ceiling embedded type or a ceiling suspended type.
  • any type of air can be used as long as heating air or cooling air can be blown out by a duct or the like.
  • 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. Are connected by a refrigerant pipe 4 and a heat medium pipe 5, respectively.
  • the heat medium relay unit 3 transmits cold heat or warm heat supplied from the outdoor unit 1 to the indoor unit 2. Specifically, heat exchange is performed between the heat source side refrigerant on the outdoor unit 1 side and the heat medium (for example, water or antifreeze liquid) on the indoor unit 2 side different from the heat source side refrigerant.
  • FIG. 1 shows an example in which the heat medium converter 3 is installed in a space 8 such as the back of the ceiling, which is inside the building 9 but is different from the indoor space 7. Yes.
  • the heat medium converter 3 is provided close to the indoor unit 2 installed in the indoor space 7, the piping of the circuit through which the heat medium circulates (heat medium circulation circuit B described later) can be shortened. it can. Thereby, the conveyance power of the heat medium in the heat medium circuit B can be reduced, and energy saving can be achieved.
  • the heat medium relay unit 3 is installed in the space 8, but is not limited to this, and is installed in a common space with an elevator or the like, for example. It may be a thing.
  • the heat medium relay unit 3 is provided close to the indoor unit 2, but is not limited thereto, and may be installed in the vicinity of the outdoor unit 1. . However, in this case, it should be noted that if the distance from the heat medium relay unit 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.
  • the refrigerant pipe 4 is composed of two pipes, and the outdoor unit 1 and the heat medium converter 3 are connected by the two refrigerant pipes 4. Further, the heat medium pipe 5 connects the heat medium converter 3 and each indoor unit 2, and the heat medium converter 3 and each indoor unit 2 are connected by two heat medium pipes 5.
  • each unit (the outdoor unit 1, the indoor unit 2, and the heat medium converter 3) using two pipes (the refrigerant pipe 4 and the heat medium pipe 5). By connecting, construction is easy.
  • the number of connected outdoor units 1, indoor units 2, and heat medium converters 3 is not limited to the number shown in FIG. 1 and FIG. 2, which will be described later, but the air conditioner according to the present embodiment.
  • the number of units may be determined according to the building 9 in which is installed. Further, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the sizes of the constituent members is not limited to that shown in the drawings, and may differ from the actual ones.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a circuit configuration of the air-conditioning apparatus (hereinafter referred to as air-conditioning apparatus 100) according to Embodiment 1 of the present invention.
  • air-conditioning apparatus 100 the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the detailed configuration of the air-conditioning apparatus 100 will be described with reference to FIG.
  • the outdoor unit 1 and the heat medium converter 3 are connected by the two refrigerant pipes 4 as described above, and the refrigerant pipe 4 is a refrigerant pipe inside the heat medium converter 3.
  • the refrigerant pipe 4 is a refrigerant pipe inside the heat medium converter 3.
  • the above-described refrigerant circulation circuit A includes the refrigerant pipe 4 that connects the outdoor unit 1 and the heat medium converter 3, and includes the heat exchanger 15a between the heat medium and the heat medium in the heat medium converter 3.
  • Each of the heat exchangers 15b is a refrigerant circuit configured by connecting each device with a refrigerant pipe through which a heat source side refrigerant that performs heat exchange with a heat medium flows.
  • the refrigerant circuit A includes a compressor 10, a first refrigerant flow switching device 11, a heat source side heat exchanger 12, a gas-liquid separator 27a, an opening / closing device 17, an expansion device 16, and a heat medium, which will be described later.
  • Refrigerant flow path of heat exchanger 15, second refrigerant flow switching device 18, gas-liquid separator 27b, accumulator 19, check valves 13a to 13d, expansion devices 14a and 14b, backflow prevention device 20, and opening / closing device 24 is connected and constituted by refrigerant piping. Details of the connection relationship of each of the above devices constituting the refrigerant circuit A will be described later.
  • the heat medium relay unit 3 and the indoor unit 2 are connected by the two heat medium pipes 5 as described above, and the heat medium pipe 5 is connected to the heat medium pipe by the heat medium pipe inside the heat medium converter 3.
  • the converter 3 is connected to each of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • the heat medium circulation circuit B described above includes the heat medium pipe 5 that connects the heat medium converter 3 and each indoor unit 2, and includes the heat exchanger 15 a between the heat medium and the heat in the heat medium converter 3.
  • each of the heat exchangers between mediums 15b it refers to a heat medium circuit configured by connecting each device with a heat medium pipe through which a heat medium that performs heat exchange with the heat source side refrigerant flows.
  • the heat medium circulation circuit B includes a heat medium flow path of the heat exchanger 15 between heat mediums, a pump 21 described later, a first heat medium flow switching device 22, a heat medium flow control device 25, and use side heat.
  • the exchanger 26 and the second heat medium flow switching device 23 are connected and configured by a heat medium pipe.
  • the heat medium circulating in the heat medium circuit B is not particularly limited.
  • brine antifreeze
  • water a mixed liquid of brine and water, or an additive having high water and anticorrosive effect What is necessary is just to use the liquid mixture with an agent.
  • a highly safe heat medium is used, which improves safety. Will contribute. Details of the connection relationship of each of the above devices constituting the heat medium circuit B will be described later.
  • the outdoor unit 1 and the heat medium converter 3 include the heat exchanger related to heat medium 15 a and the heat medium provided in the heat medium converter 3. It is connected via the intermediate heat exchanger 15b, and the heat medium relay unit 3 and the indoor unit 2 are also connected via the intermediate heat exchanger 15a and the intermediate heat exchanger 15b. That is, in the air conditioner 100, the heat source side refrigerant that circulates in the refrigerant circulation circuit A and the heat medium that circulates in the heat medium circulation circuit B in the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b generate heat. It is supposed to be replaced.
  • the outdoor unit 1 includes a compressor 10, a first refrigerant flow switching device 11 such as a four-way valve, a heat source side heat exchanger 12, an accumulator 19, and gas-liquid separators 27a and 27b, which are connected in series. Connected to the refrigerant pipe.
  • the outdoor unit 1 includes a first connection pipe 4a, a second connection pipe 4b, an injection pipe 4c, a branch pipe 4d, check valves 13a to 13d, throttling devices 14a and 14b, a backflow prevention device 20, a switching device 24, And the control apparatus 50 is provided.
  • the outdoor unit 1 is provided with medium pressure detecting means 32, discharged refrigerant temperature detecting means 37, and high pressure detecting means 39 that are electrically connected to the control device 50.
  • medium pressure detecting means 32 discharged refrigerant temperature detecting means 37
  • high pressure detecting means 39 that are electrically connected to the control device 50.
  • the compressor 10 sucks the heat source side refrigerant in a gas state and compresses the heat source side refrigerant to be in a high temperature and high pressure state.
  • the compressor 10 is constituted by an inverter compressor or the like capable of capacity control. Good.
  • the compressor 10 has a compression chamber in a sealed container, the inside of the sealed container has a low-pressure refrigerant pressure atmosphere, and has a low-pressure shell structure that sucks and compresses the low-pressure refrigerant in the sealed container in the compression chamber. .
  • An opening is provided in a part of the compression chamber of the compressor 10, and the heat source side refrigerant is introduced (injected) into the compressor 10 through the opening from the outside of the sealed container.
  • an injection pipe 4c is connected. When the rotation angle of the motor of the compressor 10 becomes a certain angle, the opening is opened, and the inside of the compression chamber and the injection pipe 4c are communicated with each other.
  • the first refrigerant flow switching device 11 is in the flow of the heat source side refrigerant in the heating operation (the heating only operation mode and the heating main operation mode described later) and in the cooling operation (the cooling only operation mode and the cooling main operation mode described later). 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 the air supplied from a blower (not shown) and the heat source side refrigerant. Heat exchange is performed.
  • the accumulator 19 is provided on the suction side of the compressor 10 and is used for surplus refrigerant due to a difference between the heating operation and the cooling operation and a change in transient operation (for example, a change in the number of indoor units 2 operated).
  • the excess refrigerant is stored.
  • the first connection pipe 4 a includes a refrigerant pipe that connects the first refrigerant flow switching device 11 and a check valve 13 d described later, a gas-liquid separator 27 a and a check valve 13 a described later.
  • the refrigerant pipe to be connected is connected.
  • the second connection pipe 4b connects a refrigerant pipe that connects a gas-liquid separator 27b and a check valve 13d, which will be described later, and a heat source side heat exchanger 12 and a check valve 13a, which will be described later.
  • the refrigerant pipe is connected.
  • the injection pipe 4c connects a pipe between a backflow prevention device 20 and a switching device 24 installed in a branch pipe 4d, which will be described later, and an opening for injecting a heat source side refrigerant into the compressor 10. is there.
  • the branch pipe 4d is a refrigerant pipe that connects a gas-liquid separator 27a and a gas-liquid separator 27b described later, and a backflow prevention device 20 and an opening / closing device 24 described later are installed from the gas-liquid separator 27b side.
  • the check valve 13a is provided in a refrigerant pipe that connects the heat source side heat exchanger 12 and a gas-liquid separator 27a, which will be described later, and supplies the refrigerant only in the direction from the heat source side heat exchanger 12 to the gas-liquid separator 27a. It is to be distributed.
  • 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 only in the direction toward the heat medium converter 3 during the heating operation.
  • the check valve 13c is provided in the second connection pipe 4b and allows the refrigerant returned from the heat medium relay unit 3 to flow only in the direction toward the heat source side heat exchanger 12 during the heating operation.
  • the check valve 13d is provided in a refrigerant pipe connecting the first refrigerant flow switching device 11 and a gas-liquid separator 27b described later, and the direction from the gas-liquid separator 27b to the first refrigerant flow switching device 11 is provided. Only the refrigerant is circulated.
  • the expansion device 14a is installed in the second connection pipe 4b, and expands and depressurizes the heat source side refrigerant flowing into the outdoor unit 1 from the heat medium relay unit 3 during heating operation.
  • the expansion device 14b is an electronic expansion valve or the like whose opening area can be changed, and is installed in the injection pipe 4c to expand and depressurize the medium-pressure two-phase refrigerant.
  • the backflow prevention device 20 is installed in a branch pipe 4d between a gas-liquid separator 27b and an opening / closing device 24, which will be described later, and the heat-source-side refrigerant separated by the gas-liquid separator 27b during the heating operation is The heat-source-side refrigerant is conducted only in the direction from the separator 27b toward the compressor 10.
  • the opening / closing device 24 is installed in a branch pipe 4d between a gas-liquid separator 27a and a backflow prevention device 20, which will be described later, and is a heat source that is opened during cooling operation and separated by the gas-liquid separator 27a.
  • the side refrigerant is conducted to the injection pipe 4c.
  • the gas-liquid separator 27a is installed in a refrigerant pipe between the check valve 13a and the refrigerant pipe 4 that allows the heat-source-side refrigerant to flow out of the outdoor unit 1, and via the gas-liquid separator 27b and the branch pipe 4d. It is connected.
  • the gas-liquid separator 27a branches the high-pressure refrigerant flowing out from the heat source side heat exchanger 12 into one that flows into the branch pipe 4d and one that flows out from the outdoor unit 1 during the cooling operation.
  • the gas-liquid separator 27b is installed in the refrigerant pipe between the refrigerant pipe 4 for allowing the heat source side refrigerant to flow into the outdoor unit 1 and the check valve 13d, and also via the gas-liquid separator 27a and the branch pipe 4d. It is connected.
  • This gas-liquid separator 27b branches into one that causes the refrigerant flowing into the outdoor unit 1 to flow into the branch pipe 4d and one that sends it to the heat source side heat exchanger 12 side during heating operation. is there.
  • the medium pressure detecting means 32 is installed in the refrigerant pipe on the outlet side facing the second connection pipe 4b side of the gas-liquid separator 27b, and the pressure of the medium-pressure refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 27b during the heating operation. Is detected.
  • the discharge refrigerant temperature detection means 37 is installed in the refrigerant pipe on the discharge port side of the compressor 10 and detects the temperature (discharge temperature) of the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10.
  • the high pressure detection means 39 is installed in the refrigerant piping on the discharge port side of the compressor 10 and detects the pressure (discharge pressure) of the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10.
  • the medium pressure detection unit 32, the discharge refrigerant temperature detection unit 37, and the high pressure detection unit 39 transmit detection information to the control device 50.
  • the control device 50 is configured by a microcomputer or the like, and controls the entire air conditioner 100 based on detection information from various detection means and operation information from a remote controller.
  • the driving frequency of the compressor 10 the rotational speed of the blower provided in the heat source side heat exchanger 12 (including ON / OFF operation), switching of the refrigerant flow path of the first refrigerant flow switching device 11, and the opening / closing device 24 Open / close control and control of each operation mode to be described later.
  • the first refrigerant flow switching device 11, the heat source side heat exchanger 12, the expansion device 14a, and the expansion device 14b are respectively the “refrigerant flow switching device”, “first heat exchanger”, “third” of the present invention. It corresponds to “aperture device” and “second aperture device”.
  • the backflow prevention device 20 and the opening / closing device 24 correspond to the “second conduction means” and the “first conduction means” of the present invention, respectively.
  • Each indoor unit 2 includes a use side heat exchanger 26.
  • the four indoor units 2 shown in FIG. 2 are referred to as an indoor unit 2a, an indoor unit 2b, an indoor unit 2c, and an indoor unit 2d from the bottom in FIG. It is simply referred to as indoor unit 2.
  • the four usage-side heat exchangers 26 shown in FIG. 2 are connected to the usage-side heat exchanger 26a, the usage-side heat exchanger 26b, and the usage-side heat from the bottom in FIG. 2 according to the indoor units 2a to 2d.
  • the exchanger 26c and the user-side heat exchanger 26d are simply referred to as the user-side heat exchanger 26 when shown without distinction.
  • the use side heat exchangers 26 are respectively connected to the heat medium pipe 5 through which the heat medium flowing out from the heat medium converter 3 flows and the heat medium pipe 5 through which the heat medium flowing out from the indoor unit 2 are circulated by the heat medium pipe. It is connected. Further, the use-side heat exchanger 26 functions as a condenser (or a radiator) during heating operation, functions as an evaporator during cooling operation, and is used between indoor air and a heat medium supplied from a blower (not shown). Heat exchange is performed between them, and heating air or cooling air to be supplied to the indoor space 7 is generated.
  • the number of indoor units 2 connected is not limited to the four shown in FIG. 2, and may be one or more.
  • the heat medium relay unit 3 includes two heat exchangers 15 between heat mediums 15, two expansion devices 16, two switching devices 17, two second refrigerant flow switching devices 18, two pumps 21, and four first heats.
  • a medium flow switching device 22, four second heat medium flow switching devices 23, and four heat medium flow control devices 25 are provided.
  • the two heat exchangers between heat mediums 15 function as condensers (or radiators) or evaporators, perform heat exchange between the heat source side refrigerant and the heat medium, and are generated by the outdoor unit 1, and are generated on the heat source side.
  • the cold or warm heat stored in the refrigerant is transmitted to the heat medium.
  • the two intermediate heat exchangers 15 shown in FIG. 2 are referred to as an intermediate heat exchanger 15a and an intermediate heat exchanger 15b, respectively.
  • the heat exchanger 15 is assumed to be.
  • 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 heats the heat medium in the heating only operation mode described later.
  • the heat medium is used for cooling.
  • 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 cools the heat medium in the cooling only operation mode described later.
  • the heating medium is used for heating.
  • the two expansion devices 16 have a function as a pressure reducing / expanding valve in the refrigerant circulation circuit A, and expand and depressurize the heat source side refrigerant.
  • the two diaphragm devices 16 shown in FIG. 2 are referred to as a diaphragm device 16a and a diaphragm device 16b, respectively.
  • the expansion device 16a is connected to the heat exchanger related to heat medium 15a so that one of the expansion devices 16a is upstream of the heat exchanger related to heat medium 15a in the flow of the heat source side refrigerant in the cooling only operation mode, and the other is opened and closed. It is connected to the device 17a.
  • the expansion device 16b is connected to the heat exchanger related to heat medium 15b so that one of the expansion devices 16b is upstream of the heat exchanger related to heat medium 15b in the flow of the heat source side refrigerant in the cooling only operation mode, and the other is the switchgear. 17a.
  • the expansion device 16 may be configured by a device whose opening degree (opening area) can be variably controlled, for example, an electronic expansion valve or the like.
  • the two opening / closing devices 17 are constituted by a two-way valve or the like, and open / close the refrigerant piping in the refrigerant circulation circuit A.
  • the two opening / closing devices 17 shown in FIG. 2 are referred to as an opening / closing device 17a and an opening / closing device 17b, respectively.
  • one of the opening / closing devices 17a is connected to the refrigerant pipe 4 through which the heat source side refrigerant flows into the heat medium relay unit 3, and the other is connected to the expansion devices 16a and 16b.
  • One of the opening / closing devices 17b is connected to the refrigerant pipe 4 through which the heat source side refrigerant flows out from the heat medium relay 3, and the other is connected to the side of the connection port of the opening / closing device 17a to which the expansion device 16 is connected. Yes.
  • the two second refrigerant flow switching devices 18 are constituted by a four-way valve or the like, and in the refrigerant circulation circuit A, the flow of the heat source side refrigerant is switched according to the operation mode.
  • the two second refrigerant flow switching devices 18 shown in FIG. 2 are respectively referred to as the second refrigerant flow switching device 18a and the second refrigerant flow switching device 18b without distinction, It is simply referred to as the second refrigerant flow switching device 18.
  • 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 in the cooling only operation mode.
  • 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 are configured to pump and circulate the heat medium in the heat medium circuit B.
  • the two pumps 21 shown in FIG. 2 are referred to as a pump 21a and a pump 21b, respectively.
  • the pump 21 a is provided in a heat medium pipe 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 heat medium pipe between the heat exchanger related to heat medium 15 b and the second heat medium flow switching device 23.
  • the pump 21 may be constituted by a pump whose capacity can be controlled, for example.
  • the pump 21a may be provided in a heat medium pipe between the heat exchanger related to heat medium 15a and the first heat medium flow switching device 22.
  • the pump 21b may be provided in a heat medium pipe between the heat exchanger related to heat medium 15b and the first heat medium flow switching device 22.
  • the four first heat medium flow switching devices 22 are configured by a three-way valve or the like, and in the heat medium circulation circuit B, switch the heat medium flow path according to the operation mode.
  • the four first heat medium flow switching devices 22 shown in FIG. 2 are divided into the first heat medium flow switching device 22a, the first heat according to the indoor units 2a to 2d from the bottom in FIG.
  • the medium flow path switching device 22b, the first heat medium flow path switching device 22c, and the first heat medium flow path switching device 22d are simply referred to as the first heat medium flow path switching device 22 when shown without distinction. Let's say.
  • the number of first heat medium flow switching devices 22 is set according to the number of indoor units 2 installed (four in FIG. 2).
  • the first heat medium flow switching device 22 includes one of the three heat transfer medium heat exchangers 15a, the other heat transfer medium heat exchanger 15b, and the other heat medium flow rate adjustment.
  • the heat medium that is connected to each of the devices 25 and flows out from the use side heat exchanger 26 flows in through the heat medium pipe 5 and the heat medium flow control device 25.
  • the four second heat medium flow switching devices 23 are configured by a three-way valve or the like, and in the heat medium circulation circuit B, switch the heat medium flow path according to the operation mode.
  • the four second heat medium flow switching devices 23 shown in FIG. 2 are divided into the second heat medium flow switching devices 23a, the second heat from the bottom in FIG. 2 according to the indoor units 2a to 2d.
  • the medium flow path switching device 23b, the second heat medium flow path switching device 23c, and the second heat medium flow path switching device 23d are simply referred to as the second heat medium flow path switching device 23 in the case where they are shown without distinction. Let's say.
  • the number of the second heat medium flow switching devices 23 is set according to the number of indoor units 2 installed (four in FIG. 2).
  • the second heat medium flow switching device 23 has one of the three sides to the pump 21a, the other to the pump 21b, and the other to the use side heat exchanger 26 via the heat medium pipe 5. , Each connected.
  • the heat medium flow control device 25 is configured by a two-way valve or the like that can control the opening area. To do.
  • the four heat medium flow control devices 25 shown in FIG. 2 are divided into the heat medium flow control device 25a, the heat medium flow control device 25b, and the heat medium from the bottom in FIG. 2 according to the indoor units 2a to 2d.
  • the flow rate adjusting device 25c and the heat medium flow rate adjusting device 25d are referred to as the heat medium flow rate adjusting device 25, respectively.
  • the number of heat medium flow control devices 25 (four in FIG. 2) according to the number of indoor units 2 installed is provided.
  • one of the heat medium flow control devices 25 is the heat medium pipe 5 through which the heat medium flowing out from the use side heat exchanger 26 of the indoor unit 2 flows into the heat medium converter 3, and the other is the first heat medium flow path.
  • the heat medium flow control device 25 is installed in the heat medium piping system on the outlet side of the heat medium flow path of the use side heat exchanger 26 as described above, but is not limited to this.
  • Heat medium piping system on the inlet side of the side heat exchanger 26 (for example, the second heat medium flow switching device 23 and the heat medium flowing out of the heat medium converter 3 flows into the use side heat exchanger 26 of the indoor unit 2) It is good also as what is installed between the heat-medium piping 5 to be made.
  • the heat exchanger 3 also includes two heat exchanger heat exchanger outlet temperature detection means 31, four heat exchanger outlet temperature detection means 34, and four heat exchanger heat exchanger refrigerant temperature detection means 35. , And two heat medium heat exchanger refrigerant pressure detection means 36 are provided. Information (temperature information and pressure information) detected by these detection means is transmitted to a control device (not shown) installed in the heat medium relay unit 3.
  • the control device is configured by a microcomputer or the like, and based on these detection information and operation information from a remote controller or the like, the rotational speed (ON / OFF) of a blower (not shown) provided in the use side heat exchanger 26 Operation), switching of the heat medium flow path of the second refrigerant flow switching device 18, driving frequency of the pump 21, heat medium flow of the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 The switching of the path and the heat medium flow rate of the heat medium flow control device 25 are controlled. Further, the control device controls the heat medium flow path of the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23, thereby using the heat medium from the heat exchangers between heat mediums 15a on the use side.
  • the control device controls the heat medium flow paths of the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23, thereby allowing the inflow side flow path and the outflow side of the use side heat exchanger 26.
  • the flow path can be selectively communicated between the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • control apparatus shall be installed in the heat medium converter 3, it is not limited to this,
  • the control apparatus 50 installed in the outdoor unit 1 may be substituted, or
  • the control device and the control device 50 may be connected by a wired or wireless communication line and communicate with each other.
  • the two intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31 detects the heat medium flowing out from the intermediate heat exchanger 15, that is, the temperature of the heat medium on the outlet side of the intermediate heat exchanger 15.
  • a thermistor or the like may be used.
  • the two intermediate heat exchanger outlet temperature detection means 31 shown in FIG. 2 comprises an intermediate heat exchanger outlet temperature detection means 31a and an intermediate heat exchanger outlet temperature detection means 31b, respectively.
  • the intermediate heat exchanger outlet temperature detection means 31 When showing without distinction, it is simply referred to as the intermediate heat exchanger outlet temperature detection means 31.
  • the heat exchanger related to heat medium outlet temperature detection means 31a is provided in the heat medium pipe on the inlet side of the pump 21a.
  • the heat exchanger related to heat medium outlet temperature detecting means 31b is provided in the heat medium pipe on the inlet side of the pump 21b.
  • the four use side heat exchanger outlet temperature detection means 34 are provided between the first heat medium flow switching device 22 and the heat medium flow control device 25, and the temperature of the heat medium flowing out from the use side heat exchanger 26.
  • a thermistor or the like may be used.
  • the four utilization side heat exchanger outlet temperature detection means 34 shown in FIG. 2 are used from the bottom in FIG. 2 according to the indoor units 2a to 2d.
  • the side heat exchanger outlet temperature detection means 34b, the usage side heat exchanger outlet temperature detection means 34c, and the usage side heat exchanger outlet temperature detection means 34d are referred to as “use side heat exchange”. It is assumed that the outlet temperature detecting means 34 is used.
  • the use side heat exchanger outlet temperature detection means 34 is provided in a number (four in FIG. 2) corresponding to the number of indoor units 2 installed.
  • the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35a and the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35c are installed between the heat exchanger related to heat medium 15 and the second refrigerant flow switching device 18, respectively.
  • the temperature of the refrigerant flowing in or out of the heat exchanger related to heat medium 15 is detected, and for example, it may be constituted by a thermistor or the like.
  • the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35b and the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35d are installed between the heat exchanger related to heat medium 15 and the expansion device 16, respectively.
  • the temperature of the refrigerant flowing in or out of the heat exchanger 15 is detected, and for example, it may be constituted by a thermistor or the like.
  • the exchanger refrigerant temperature detecting means 35d is shown without distinction, it is simply referred to as an intermediate heat exchanger refrigerant temperature detecting means 35.
  • the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35a is provided between the heat exchanger related to heat medium 15a and the second refrigerant flow switching device 18a.
  • the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35b is provided between the heat exchanger related to heat medium 15a and the expansion device 16a.
  • the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35c is provided between the heat exchanger related to heat medium 15b and the second refrigerant flow switching device 18b.
  • the intermediate heat exchanger refrigerant temperature detecting means 35d is provided between the intermediate heat exchanger 15b and the expansion device 16b.
  • the heat exchanger related to heat medium refrigerant pressure detecting means 36a is located between the heat exchanger related to heat medium 15a and the second refrigerant flow switching device 18a in the same manner as the installation position of the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35a. And detects the pressure of the refrigerant flowing between the heat exchanger related to heat medium 15a and the second refrigerant flow switching device 18a.
  • the heat exchanger related to heat medium refrigerant pressure detecting means 36b is provided between the heat exchanger related to heat medium 15b and the expansion device 16b in the same manner as the installation position of the heat exchanger related to heat medium refrigerant temperature detecting means 35d. The pressure of the refrigerant flowing between the inter-medium heat exchanger 15b and the expansion device 16b is detected.
  • the heat exchanger related to heat medium 15 and the expansion device 16 correspond to the “second heat exchanger” and the “first expansion device” of the present invention, respectively.
  • the air conditioner 100 performs an injection operation by the injection pipe 4c as a means for lowering the discharge temperature of the compressor 10 in the outdoor unit 1 as described above.
  • an opening is provided in a part of the compression chamber of the compressor 10, and further, from the outside of the sealed container to the inside of the compression chamber of the compressor 10 through the opening.
  • An injection pipe 4c for introducing the heat source side refrigerant is provided, and the heat source side refrigerant is injected from the injection pipe 4c into the compression chamber through the opening.
  • the discharge temperature of the compressor 10 or the superheat degree (discharge superheat) of the refrigerant discharged from the compressor 10 can be reduced, and the control device 50 can open and close the opening / closing device 24, the expansion device 14a, and the expansion device 14b.
  • the control device 50 can open and close the opening / closing device 24, the expansion device 14a, and the expansion device 14b.
  • the difference in discharge temperature between when R410A or the like is used as a refrigerant and when R32 or the like is used will be briefly described.
  • the evaporation temperature of the refrigeration cycle of the air conditioner 100 is 0 ° C.
  • the condensation temperature is 49 ° C.
  • the superheat (superheat degree) of the refrigerant sucked in the compressor 10 is 0 ° C.
  • the discharge temperature of the compressor 10 is about 70 ° C. due to the physical properties of the heat source side refrigerant.
  • the discharge temperature of the compressor 10 is about 86 ° C. due to the physical properties of the heat source side refrigerant. That is, when R32 is used as the heat source side refrigerant, the discharge temperature increases by about 16 ° C. compared to when R410A is used.
  • the compressor 10 performs polytropic compression, which is an operation that is less efficient than adiabatic compression, and thus the discharge temperature becomes higher than the above-described value. Even when R410A is used, it is frequently generated that the discharge temperature exceeds 100 ° C. Under the conditions where the discharge temperature exceeds 104 ° C. in R410A, the discharge temperature needs to be lowered because R32 exceeds the upper limit of 120 ° C. in R32.
  • the compressor 10 uses a high-pressure shell structure in which the suction refrigerant is directly sucked into the compression chamber and the heat source side refrigerant discharged from the compression chamber is discharged into a sealed container around the compression chamber,
  • the discharge temperature can be lowered by moistening the suction refrigerant from the saturated state and sucking the two-phase heat source side refrigerant into the compression chamber of the compressor 10.
  • a compressor 10 having a low-pressure shell structure even if the sucked refrigerant is moistened, the liquid refrigerant only accumulates in the shell of the compressor 10 and the gas-liquid two-phase is stored in the compression chamber. The refrigerant is not inhaled.
  • the compressor 10 having a low-pressure shell structure is used and R32 or the like whose discharge temperature is high is used, in order to lower the discharge temperature, the compression chamber of the compressor 10 is compressed from the outside.
  • a method of injecting a low-temperature refrigerant and reducing the temperature of the heat source side refrigerant is effective. Therefore, the discharge temperature may be lowered by the injection operation as described above.
  • the discharge temperature detected by the discharge refrigerant temperature detection means 37 is made into target value (for example, 100 degreeC).
  • the target value may be changed in accordance with the outside air temperature.
  • the injection flow rate is increased or decreased by adjusting the opening (opening area) of the expansion device 14b by the control device 50.
  • the control method of the injection amount by the control device 50 is not limited to the above, and the discharge temperature detected by the discharge refrigerant temperature detection means 37 is likely to exceed a target value (for example, 110 ° C.). It may be controlled so that the injection is not performed and the injection is not performed.
  • control device 50 performs control so that the discharge temperature detected by the discharge refrigerant temperature detection means 37 falls within a target range (for example, 80 ° C. to 100 ° C.), and the discharge temperature is likely to exceed the upper limit of the target range.
  • a target range for example, 80 ° C. to 100 ° C.
  • the injection amount may be increased, and control may be performed to decrease the injection amount when the discharge temperature is likely to fall below the lower limit of the target range.
  • the above-described injection amount control is such that the discharge temperature falls within the target value or target range, but the discharge superheat (discharge superheat degree) falls within the target value or target range. It may be a thing.
  • the control device 50 calculates the discharge superheat (discharge superheat degree) based on the discharge temperature detected by the discharge refrigerant temperature detection means 37 and the discharge pressure detected by the high pressure detection means 39, and this discharge The injection amount may be controlled so that the superheat reaches a target value (for example, 30 ° C.), and the target value may be changed according to the outside air temperature.
  • a target value for example, 30 ° C.
  • control method of the injection amount by the control device 50 is not limited to the above-described one, and the injection is performed when the calculated discharge superheat is likely to exceed a target value (for example, 40 ° C.). In some cases, it may be controlled not to perform injection.
  • the control device 50 controls the calculated discharge superheat so that it falls within the target range (for example, 10 ° C. to 40 ° C.). If the discharge superheat is likely to exceed the upper limit of the target range, the injection amount is increased. The injection amount may be controlled to decrease when the discharge superheat is likely to fall below the lower limit of the target range.
  • any heat source side refrigerant whose discharge temperature is higher than R410A can reduce the discharge temperature by the configuration according to the present embodiment, and the same effect Play.
  • a heat source side refrigerant that is 3 ° C. or higher than R410A is more effective.
  • the discharge temperature is estimated by the same method as described above.
  • the discharge temperature is about 70 ° C., which is almost the same as that of R410A.
  • the mass ratio of R32 is 43%, the temperature is about 73 ° C., 3 ° C. higher than the discharge temperature of R410A. I know it will be.
  • the mixed refrigerant of R32 and HFO1234ze when a mixed refrigerant having a mass ratio of R32 of near 43% or more is used, if the discharge temperature is lowered by the injection operation, the effect is great.
  • the refrigerant type in the mixed refrigerant is not limited to the above, and even a mixed refrigerant containing a small amount of other refrigerant components does not have a significant effect on the discharge temperature and has the same effect. .
  • it can be used in a mixed refrigerant containing a small amount of other refrigerant in the mixed refrigerant of R32 and HFO1234yf.
  • the air conditioner 100 can select 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 in all of the indoor units 2 and can perform different operations in each of the indoor units 2.
  • a cooling only operation mode in which all the driven indoor units 2 perform a cooling operation As an operation mode performed by the air conditioner 100, a cooling only operation mode in which all the driven indoor units 2 perform a cooling operation, and a heating only operation mode in which all the driven indoor units 2 perform a heating operation. There are a cooling main operation mode in which the cooling load is larger and a heating main operation mode in which the heating load is larger. Below, each operation mode is demonstrated with the flow of a heat-source side refrigerant
  • the pressure loss (the heat-source-side refrigerant flows through the narrow flow path in the compression chamber opening, and A pressure loss occurs due to the sudden expansion or contraction of the flow.
  • the presence or absence of this pressure loss does not affect the effect of this embodiment, and in order to make the operation easy to understand, in the following description, the pressure loss at this opening is ignored (not assumed). ing.
  • FIG. 4 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the heat source side refrigerant and the heat medium when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in the cooling only operation mode
  • FIG. FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle in a 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.
  • FIG. 4 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.
  • pipes represented by bold lines indicate pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium flow, and the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by a solid line arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by a broken line arrow. Yes.
  • the control device 50 supplies the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 to the heat source side heat exchanger with respect to the first refrigerant flow switching device 11.
  • the refrigerant flow path is switched so as to flow into 12.
  • the control device 50 performs opening / closing control so that the opening / closing device 17a is in the open state, the opening / closing device 17b is in the closed state, and the opening / closing device 24 is in the open state.
  • the control apparatus 50 drives the pump 21a and the pump 21b in the heat medium converter 3, opens the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b, and opens the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow rate.
  • the adjusting device 25d is fully closed so that 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. I have to.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and passes through the first refrigerant flow switching device 11 to be a heat source side heat exchanger. 12 flows into the outdoor air and condenses while dissipating heat, and becomes a high-pressure liquid refrigerant.
  • part of the high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the gas-liquid separator 27a branches to the branch pipe 4d, passes through the opening / closing device 24, then flows into the injection pipe 4c, and is expanded and depressurized by the expansion device 14b. Then, it becomes a gas-liquid two-phase refrigerant at low temperature and intermediate pressure (point K), and is injected into the compressor 10 from the opening provided in the compression chamber of the compressor 10.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I). Further, the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 5, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 passes through the opening / closing device 17a, and then branches, flows into the expansion device 16a and the expansion device 16b, is expanded and depressurized, and is a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • Point L This gas-liquid two-phase refrigerant flows into each of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b acting as an evaporator and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B to generate heat.
  • the medium evaporates while cooling, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E).
  • the gas refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b merges via the second refrigerant flow switching device 18a and the second refrigerant flow switching device 18b, respectively. It flows out of the unit 3, passes through the refrigerant pipe 4, and flows into the outdoor unit 1 again.
  • the gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 is again sucked into the compressor 10 via the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19 through the gas-liquid separator 27b and the check valve 13d.
  • the control device 50 detects, with respect to the expansion device 16a, the temperature detected by the intermediate heat exchanger refrigerant temperature detection means 35a and the temperature detected by the intermediate heat exchanger refrigerant temperature detection means 35b.
  • the degree of opening is controlled so that the superheat (degree of superheat) obtained as the difference between the two becomes constant.
  • the control device 50 detects, with respect to the expansion device 16b, the temperature detected by the intermediate heat exchanger refrigerant temperature detection means 35c and the temperature detected by the intermediate heat exchanger refrigerant temperature detection means 35d.
  • the opening degree is controlled so that the superheat obtained as a difference between the two becomes constant.
  • the expansion device 14b can change the opening area of an electronic expansion valve or the like, and the control device 50 can prevent the discharge temperature detected by the discharge refrigerant temperature detection means 37 from becoming too high.
  • the injection flow rate is controlled by controlling the opening area.
  • the control method is as described above.
  • the expansion device 14b can change the opening area of an electronic expansion valve or the like.
  • the expansion device 14b is not limited to this, and a capillary tube is used to inject a heat source side refrigerant in an amount corresponding to the pressure difference. You may make it do.
  • the control of the expansion device 14b can be similarly applied in other operation modes.
  • the heat source side refrigerant in the flow path from the opening / closing device 24 of the branch pipe 4d to the backflow prevention device 20 is a high-pressure refrigerant, and returns to the outdoor unit 1 from the heat medium converter 3 via the refrigerant pipe 4,
  • the heat source side refrigerant reaching the separator 27b is a low pressure refrigerant.
  • the backflow prevention device 20 prevents the high-pressure refrigerant branched from the gas-liquid separator 27a from flowing to the gas-liquid separator 27b.
  • the high-pressure refrigerant in the branch pipe 4d Prevents mixing with the low-pressure refrigerant of the gas-liquid separator 27b.
  • the backflow prevention device 20 may be a check valve, or a solenoid valve or the like that can be switched open or closed, or an electronic expansion valve or the like that changes the opening area and the refrigerant flow path can be switched between open and closed. do it.
  • the opening / closing device 24a may be one that can change the opening area of an electronic expansion valve, etc., as well as one that can switch opening and closing of a solenoid valve, etc.
  • the cold 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 cooled heat medium is heated by the pump 21a and the pump 21b. It circulates in the medium circulation circuit B.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21a and the pump 21b flows out of the heat medium converter 3 via the second heat medium flow switching device 23a and the second heat medium flow switching device 23b, and the heat medium It flows into the indoor unit 2a and the indoor unit 2b through the pipe 5, respectively.
  • the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are in a fully closed state, the heat medium passes through the second heat medium flow switching device 23c and the second heat medium flow switching device 23d. Therefore, the air does not flow into the indoor unit 2c and the indoor unit 2d, respectively.
  • the heat medium flowing into the indoor unit 2a and the indoor unit 2b flows into the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b, respectively. Then, the heat medium flowing into the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b absorbs heat from the indoor air, whereby the cooling operation of the indoor space 7 is performed. And the heat medium which flowed out from the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b flows out from the indoor unit 2a and the indoor unit 2b, respectively, flows into the heat medium converter 3 through the heat medium pipe 5. .
  • the heat medium flowing into the heat medium converter 3 flows into the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b.
  • the heat medium flow rate adjusting device 25a and the heat medium flow rate adjusting 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. It flows into the use side heat exchanger 26b.
  • the heat medium that has flowed out of the heat medium flow control device 25a flows into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b, respectively, via the first heat medium flow switching device 22a.
  • the heat medium flowing out from the heat medium flow control device 25b flows into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b via the first heat medium flow switching device 22b.
  • the heat medium flowing into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is again sucked into the pump 21a and the pump 21b, respectively.
  • the first heat medium flow switching device 22a and the first heat medium flow switching device 22b 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 intermediate opening is set.
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 includes the temperature detected by the intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31a or the temperature detected by the intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31b and the utilization. This can be covered by controlling the difference between the temperature detected by the side heat exchanger outlet temperature detecting means 34 to be maintained at the target value.
  • the cooling operation by the use side heat exchanger 26 should be controlled by the temperature difference between the inlet and the outlet, but the heat medium temperature on the inlet side of the use side heat exchanger 26 is the heat exchange between heat mediums. The temperature is almost the same as the temperature detected by the outlet temperature detecting means 31.
  • the intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31 the number of temperature detecting means can be reduced and the system can be constructed at low cost. it can.
  • either the temperature of the heat exchanger related to heat exchanger outlet temperature detecting means 31 a or the temperature of the heat exchanger related to heat exchanger outlet temperature detecting means 31 b may be used, or These average temperatures may be used.
  • the heat medium flow control device 25c or the heat medium flow control device 25d is opened, and the heat medium can be circulated. That's fine. Note that this aspect is also applicable to other operation modes.
  • FIG. 6 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium during the heating only operation mode of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle in a 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.
  • pipes represented by bold lines indicate pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium flow.
  • the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by a solid line arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by a broken line arrow. Yes.
  • the control device 50 supplies the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 to the heat source side heat exchanger with respect to the first refrigerant flow switching device 11.
  • the refrigerant flow path is switched so as to flow into the heat medium relay 3 without passing through the heat medium converter 3.
  • the control device 50 performs opening / closing control so that the opening / closing device 17a is closed, the opening / closing device 17b is opened, and the opening / closing device 24 is closed.
  • the control apparatus 50 drives the pump 21a and the pump 21b in the heat medium converter 3, opens the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b, and opens the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow rate.
  • the adjusting device 25d is fully closed so that 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. I have to.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and a check valve in the first refrigerant flow switching device 11 and the first connection pipe 4a. It flows out of the outdoor unit 1 via 13b and the gas-liquid separator 27a.
  • 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 flowing into the heat medium relay unit 3 branches and passes through the second refrigerant flow switching device 18a and the second refrigerant flow switching device 18b to exchange heat between heat media acting as a condenser. Flow into the heat exchanger 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is condensed while heating the heat medium by dissipating heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B, It becomes a high-pressure liquid refrigerant (point J).
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded and depressurized by the expansion device 16a and the expansion device 16b, respectively. (Point M), then merges, flows out of the heat medium relay unit 3 through the switching device 17b, flows through the refrigerant pipe 4 and flows into the outdoor unit 1 again.
  • the medium-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant or liquid refrigerant flowing into the outdoor unit 1 flows into the second connection pipe 4b via the gas-liquid separator 27b, and is expanded and depressurized by the expansion device 14a. It becomes a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point L).
  • This low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 12 via the check valve 13c, evaporates while absorbing heat from the outdoor air, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E). .
  • 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 gas-liquid two-phase refrigerant of medium temperature and medium pressure flows into the gas-liquid separator 27b, it is distributed to the liquid refrigerant and the gas-liquid two-phase refrigerant, and the distributed liquid refrigerant (saturated liquid refrigerant, point M ′) is Then, after passing through the backflow prevention device 20, it flows into the injection pipe 4c.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the injection pipe 4c is expanded and depressurized by the expansion device 14b to become a low-temperature / medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant whose pressure is slightly reduced (point K), and an opening provided in the compression chamber of the compressor 10 Is injected into the compressor 10 from the section.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I).
  • the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 7, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the control device 50 detects, with respect to the expansion device 16a, a value obtained by converting the pressure detected by the intermediate heat exchanger refrigerant pressure detection means 36a into a saturation temperature and an intermediate heat exchanger refrigerant temperature detection means.
  • the opening degree is controlled so that the subcool (degree of supercooling) obtained as a difference from the temperature detected by 35b becomes constant.
  • the control device 50 provides the expansion device 16b with a value obtained by converting the pressure detected by the heat exchanger related to heat exchanger refrigerant pressure detecting means 36b into a saturation temperature, and a heat exchanger related to heat exchanger refrigerant temperature detecting means.
  • the opening degree is controlled so that the subcool obtained as a difference from the temperature detected by 35d becomes constant.
  • 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 heat exchanger related to heat exchanger refrigerant pressure detecting means 36, and in this case, the cost is low. You can configure the system.
  • the opening / closing device 24 is closed to prevent the high-pressure refrigerant in the gas-liquid separator 27a from mixing with the medium-pressure refrigerant that has passed through the backflow prevention device 20.
  • the expansion device 14a can change the opening area of an electronic expansion valve or the like, and the control device 50 can control the intermediate pressure upstream of the expansion device 14a to an arbitrary pressure. If the opening degree of the expansion device 14a is controlled so that the medium pressure detected by 32 becomes a constant value, the control of the discharge temperature by the expansion device 14b can be stabilized.
  • the expansion device 14a is not limited to this, and a plurality of opening areas may be selected by combining on-off valves such as small solenoid valves, or as a capillary tube according to the pressure loss of the refrigerant. An intermediate pressure may be formed, and the controllability is slightly deteriorated, but it is possible to control the discharge temperature as a target.
  • control method of the expansion device 14a and the expansion device 14b is not limited as described above, and may be a control method in which the expansion device 14b is fully opened and the discharge temperature of the compressor 10 is controlled by the expansion device 14a. .
  • the control is simplified and there is an advantage that an inexpensive device can be used as the expansion device 14b.
  • the intermediate pressure detection means 32 may be a pressure sensor, or may calculate the intermediate pressure by calculation using a temperature sensor.
  • the subcooling can be controlled by the expansion device 16a and the expansion device 16b. If so, control may be performed so that the intermediate pressure (point M in FIG. 7) on the upstream side of the expansion device 14a is increased. As described above, when the control is performed so that the intermediate pressure is increased, the pressure difference between the compressor 10 and the compression chamber can be increased, so that the injection amount can be increased in the compression chamber and the outside air temperature is low. In this case, an injection amount sufficient to lower the discharge temperature can be supplied to the compression chamber. Further, when the medium pressure is controlled to be high, the medium-pressure liquid refrigerant can flow into the gas-liquid separator 27b, and there is an advantage that the control in the expansion device 14a is easily stabilized.
  • the 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 heated heat medium is heated by the pump 21a and the pump 21b. It circulates in the medium circulation circuit B.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21a and the pump 21b flows out of the heat medium converter 3 via the second heat medium flow switching device 23a and the second heat medium flow switching device 23b, and the heat medium It flows into the indoor unit 2a and the indoor unit 2b through the pipe 5, respectively.
  • the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are in a fully closed state, the heat medium passes through the second heat medium flow switching device 23c and the second heat medium flow switching device 23d. Therefore, the air does not flow into the indoor unit 2c and the indoor unit 2d, respectively.
  • the heat medium flowing into the indoor unit 2a and the indoor unit 2b flows into the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b, respectively.
  • the heating operation of the indoor space 7 is implemented when the heat medium which flowed into the utilization side heat exchanger 26a and the utilization side heat exchanger 26b radiates heat to indoor air.
  • the heat medium which flowed out from the use side heat exchanger 26a and the use side heat exchanger 26b flows out from the indoor unit 2a and the indoor unit 2b, respectively, flows into the heat medium converter 3 through the heat medium pipe 5. .
  • the heat medium flowing into the heat medium converter 3 flows into the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b.
  • the heat medium flow rate adjusting device 25a and the heat medium flow rate adjusting 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. It flows into the use side heat exchanger 26b.
  • the heat medium that has flowed out of the heat medium flow control device 25a flows into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b, respectively, via the first heat medium flow switching device 22a.
  • the heat medium flowing out from the heat medium flow control device 25b flows into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b via the first heat medium flow switching device 22b.
  • the heat medium flowing into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is again sucked into the pump 21a and the pump 21b, respectively.
  • the first heat medium flow switching device 22a and the first heat medium flow switching device 22b 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 intermediate opening is set.
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 includes the temperature detected by the intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31a or the temperature detected by the intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31b and the utilization. This can be covered by controlling the difference between the temperature detected by the side heat exchanger outlet temperature detecting means 34 and maintaining the target value.
  • the heating operation by the use side heat exchanger 26 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 use side heat exchanger 26 is the heat exchange between heat media. The temperature is almost the same as the temperature detected by the outlet temperature detecting means 31.
  • either the temperature of the heat exchanger related to heat exchanger outlet temperature detecting means 31 a or the temperature of the heat exchanger related to heat exchanger outlet temperature detecting means 31 b may be used, or These average temperatures may be used.
  • FIG. 8 is a refrigerant circuit diagram illustrating the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium in the cooling main operation mode of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention. It is a ph diagram of the refrigeration cycle 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 flow.
  • the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by a solid arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by a broken line arrow. Yes.
  • the control device 50 supplies the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 to the heat source side heat exchanger with respect to the first refrigerant flow switching device 11. Switch to 12 Further, the control device 50 performs opening / closing control so that the expansion device 16a is in a fully open state, the opening / closing device 17a and the opening / closing device 17b are in a closed state, and the opening / closing device 24 is in an open state. And the control apparatus 50 drives the pump 21a and the pump 21b in the heat medium converter 3, opens the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b, and opens the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow rate. The adjustment device 25d is fully closed, heat is transferred 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, respectively. The medium is circulated.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and passes through the first refrigerant flow switching device 11 to be a heat source side heat exchanger. 12 flows into the outdoor air and condenses while dissipating heat, and becomes a high-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the high-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the gas-liquid separator 27a is distributed to the liquid refrigerant and the gas-liquid two-phase refrigerant, and the distributed liquid refrigerant (saturated liquid refrigerant, point M ′) is branched. After branching to the pipe 4d and passing through the switchgear 24, it flows into the injection pipe 4c.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the injection pipe 4c is expanded and depressurized by the expansion device 14b to become a low-temperature and medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K), and from the opening provided in the compression chamber of the compressor 10, the compressor 10 It is injected inside.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I).
  • the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 9, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 flows into the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a condenser via the second refrigerant flow switching device 18b, and enters the heat medium circuit B.
  • the heat medium By dissipating heat to the circulating heat medium, the heat medium is condensed while being heated, and becomes a high-pressure liquid refrigerant (point J).
  • point J The liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded and depressurized by the expansion device 16b, and becomes a low-pressure and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point L).
  • This gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator via the expansion device 16a, and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, thereby removing the heat medium. It evaporates while cooling and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E).
  • the gas refrigerant flowing out of the heat exchanger related to heat medium 15a flows out of the heat medium converter 3 through the second refrigerant flow switching device 18a, and flows into the outdoor unit 1 again through the refrigerant pipe 4. .
  • the gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 is again sucked into the compressor 10 through the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19 via the gas-liquid separator 27b and the check valve 13d.
  • the control device 50 determines, with respect to the expansion device 16b, the temperature detected by the intermediate heat exchanger refrigerant temperature detecting means 35a and the temperature detected by the intermediate heat exchanger refrigerant temperature detecting means 35b.
  • the opening degree is controlled so that the superheat obtained as a difference becomes constant.
  • the control device 50 applies a value obtained by converting the pressure detected by the heat exchanger heat exchanger refrigerant pressure detecting means 36b to the saturation temperature and the heat exchanger heat exchanger refrigerant temperature detecting means 35d with respect to the expansion device 16b.
  • the opening degree may be controlled so that the subcool obtained as a difference from the detected temperature becomes constant.
  • the expansion device 16b may be fully opened, and the superheat or subcool 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 circulated in the heat medium circuit B by the pump 21b. Further, the cold heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium in the heat exchanger related to heat medium 15a, and the cooled heat medium flows through the heat medium circuit B by the pump 21a.
  • the heat medium pressurized and flowing out by the pump 21b flows out of the heat medium converter 3 through the second heat medium flow switching device 23b, and flows into the indoor unit 2b through the heat medium pipe 5.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21a flows out of the heat medium converter 3 through the second heat medium flow switching device 23a, and flows into the indoor unit 2a through the heat medium pipe 5.
  • the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are in a fully closed state, the heat medium passes through the second heat medium flow switching device 23c and the second heat medium flow switching device 23d. Therefore, the air does not flow into the indoor unit 2c and the indoor unit 2d, respectively.
  • the heat medium flowing into the indoor unit 2b flows into the use side heat exchanger 26b, and the heat medium flowing into the indoor unit 2a flows into the use side heat exchanger 26a.
  • the heating medium flowing into the use side heat exchanger 26b radiates heat to the indoor air, whereby the heating operation of the indoor space 7 is performed.
  • the heat medium flowing into the use side heat exchanger 26a absorbs heat from the indoor air, whereby the cooling operation of the indoor space 7 is performed.
  • the heat medium that has flowed out of the use-side heat exchanger 26 b and whose temperature has decreased to some extent flows out of the indoor unit 2 b passes through the heat medium pipe 5, and flows into the heat medium converter 3.
  • the heat medium that has flowed out of the use-side heat exchanger 26 a and whose temperature has risen to some extent flows out of the indoor unit 2 a flows through the heat medium pipe 5, and flows into the heat medium converter 3.
  • the heat medium flowing into the heat medium converter 3 from the use side heat exchanger 26b flows into the heat medium flow control device 25b, and the heat medium flowing into the heat medium converter 3 from the use side heat exchanger 26a is the heat medium. It flows into the flow rate adjusting device 25a. At this time, 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 25b flows into the heat exchanger related to heat medium 15b via the first heat medium flow switching device 22b and is sucked into the pump 21b again.
  • the heat medium flowing out from the heat medium flow control device 25a flows into the heat exchanger related to heat medium 15a via the first heat medium flow switching device 22a and is sucked into the pump 21a again.
  • the heated heat medium and the cooled 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, respectively, And it flows in into the utilization side heat exchanger 26 with a cold load.
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 includes the temperature detected by the heat exchanger related to heat exchanger outlet temperature detecting means 31b on the heating side and the temperature detected by the use side heat exchanger outlet temperature detecting means 34b. On the cooling side, the difference between the temperature detected by the use side heat exchanger outlet temperature detecting means 34a and the temperature detected by the intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31a is maintained at the target value. Can be covered by
  • FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in the heating-main operation mode, and FIG. It is a ph diagram of the refrigeration cycle in the heating main operation mode.
  • the heating main operation mode will be described by taking as an example a case where a heating load is generated in the use side heat exchanger 26a and a cooling load is generated in the use side heat exchanger 26b.
  • FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention is in the heating-main operation mode
  • FIG. It is a ph diagram of the refrigeration cycle in the heating main operation mode.
  • the heating main operation mode will be described by taking as an example a case where a heating load is generated in the use side heat exchanger 26a and a cooling load is generated
  • pipes represented by thick lines indicate pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium circulate, and the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by a solid line arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by a broken line arrow. ing.
  • the control device 50 supplies the heat source side refrigerant discharged from the compressor 10 to the heat source side heat exchanger with respect to the first refrigerant flow switching device 11. It switches so that it may be made to flow into heat carrier converter 3 without going through 12. Further, the control device 50 controls opening / closing so that the expansion device 16a is fully opened, the opening / closing device 17a is closed, the opening / closing device 17b is closed, and the opening / closing device 24 is open. And the control apparatus 50 drives the pump 21a and the pump 21b in the heat medium converter 3, opens the heat medium flow control device 25a and the heat medium flow control device 25b, and opens the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow rate. The adjustment device 25d is fully closed, heat is transferred 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 15b and the use-side heat exchanger 26a. The medium is circulated.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and a check valve in the first refrigerant flow switching device 11 and the first connection pipe 4a. It flows out of the outdoor unit 1 via 13b and the gas-liquid separator 27a.
  • 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 into the heat exchanger related to heat medium 15b that acts as a condenser via the second refrigerant flow switching device 18b, and passes through the heat medium circuit B.
  • the heat medium By dissipating heat to the circulating heat medium, the heat medium is condensed while being heated, and becomes a high-pressure liquid refrigerant (point J).
  • the liquid refrigerant flowing out of the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded and depressurized by the expansion device 16b, and becomes a medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point N).
  • This gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator via the expansion device 16a, and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, thereby removing the heat medium. While cooling, the dryness increases (point M).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a flows out of the heat medium converter 3 via the second refrigerant flow switching device 18a, passes through the refrigerant pipe 4, and returns to the outdoor unit 1 again. Inflow.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 flows into the second connection pipe 4b via the gas-liquid separator 27b, and is expanded and depressurized by the expansion device 14a.
  • Point L This low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 12 via the check valve 13c, evaporates while absorbing heat from the outdoor air, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E). .
  • 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 medium-temperature and medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the gas-liquid separator 27b is distributed to the liquid refrigerant and the gas-liquid two-phase refrigerant, and the distributed liquid refrigerant (saturated liquid refrigerant, point M ′) is Then, after passing through the backflow prevention device 20, it flows into the injection pipe 4c.
  • the liquid refrigerant flowing into the injection pipe 4c is expanded and depressurized by the expansion device 14b to become a low-temperature / medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant whose pressure is slightly reduced (point K), and an opening provided in the compression chamber of the compressor 10 Is injected into the compressor 10 from the section.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I).
  • the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 11, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the control device 50 detects, with respect to the expansion device 16b, a value obtained by converting the pressure detected by the intermediate heat exchanger refrigerant pressure detection means 36b into a saturation temperature, and an intermediate heat exchanger refrigerant temperature detection means.
  • the opening degree is controlled so that the subcool obtained as a difference from the temperature detected by 35d becomes constant.
  • the control device 50 may fully open the expansion device 16b and control the subcooling by the expansion device 16a.
  • the opening / closing device 24 is closed to prevent the high-pressure refrigerant in the gas-liquid separator 27a from mixing with the medium-pressure refrigerant that has passed through the backflow prevention device 20.
  • the expansion device 14a can change the opening area of an electronic expansion valve or the like, and the control device 50 can control the intermediate pressure upstream of the expansion device 14a to an arbitrary pressure. If the opening degree of the expansion device 14a is controlled so that the medium pressure detected by 32 becomes a constant value, the control of the discharge temperature by the expansion device 14b can be stabilized.
  • the expansion device 14a is not limited to this, and a plurality of opening areas may be selected by combining on-off valves such as small solenoid valves, or as a capillary tube according to the pressure loss of the refrigerant. An intermediate pressure may be formed, and the controllability is slightly deteriorated, but it is possible to control the discharge temperature as a target.
  • control method of the expansion device 14a and the expansion device 14b is not limited as described above, and may be a control method in which the expansion device 14b is fully opened and the discharge temperature of the compressor 10 is controlled by the expansion device 14a. .
  • the control is simplified and there is an advantage that an inexpensive device can be used as the expansion device 14b.
  • the intermediate pressure cannot be freely controlled, and it is necessary to control the expansion device 14a in consideration of both the intermediate pressure and the discharge temperature.
  • the intermediate pressure detection means 32 may be a pressure sensor, or may calculate the intermediate pressure by calculation using a temperature sensor.
  • the heating main operation mode it is necessary to cool the heat medium in the heat exchanger related to heat medium 15a, and the pressure (medium pressure) of the refrigerant on the upstream side of the expansion device 14a cannot be controlled so high. If the intermediate pressure cannot be increased, the amount of injection into the compression chamber is reduced, and the amount of decrease in the discharge temperature is reduced. However, since it is necessary to prevent the heat medium from freezing, when the outside air temperature is low (for example, the outside air temperature is ⁇ 5 ° C. or lower), the heating main operation mode should not be performed, and the outside air temperature is high. There is no problem because the discharge temperature is not so high and the injection amount is not so large.
  • 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 circulated in the heat medium circuit B by the pump 21b. Further, the cold heat of the heat source side refrigerant is transmitted to the heat medium in the heat exchanger related to heat medium 15a, and the cooled heat medium flows through the heat medium circuit B by the pump 21a.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21b flows out from the heat medium converter 3 through the second heat medium flow switching device 23a, and flows into the indoor unit 2a through the heat medium pipe 5.
  • the heat medium pressurized and discharged by the pump 21a flows out of the heat medium converter 3 through the second heat medium flow switching device 23b, and flows into the indoor unit 2b through the heat medium pipe 5.
  • the heat medium flow control device 25c and the heat medium flow control device 25d are in a fully closed state, the heat medium passes through the second heat medium flow switching device 23c and the second heat medium flow switching device 23d. Therefore, the air does not flow into the indoor unit 2c and the indoor unit 2d, respectively.
  • the heat medium flowing into the indoor unit 2b flows into the use side heat exchanger 26b, and the heat medium flowing into the indoor unit 2a flows into the use side heat exchanger 26a.
  • the heat medium flowing into the use side heat exchanger 26b absorbs heat from the indoor air, whereby the cooling operation of the indoor space 7 is performed.
  • the heating medium flowing into the use side heat exchanger 26a radiates heat to the indoor air, whereby the heating operation of the indoor space 7 is performed.
  • the heat medium that has flowed out of the use side heat exchanger 26b and whose temperature has risen to some extent flows out of the indoor unit 2b passes through the heat medium pipe 5, and flows into the heat medium converter 3.
  • the heat medium that has flowed out of the use-side heat exchanger 26a and whose temperature has been lowered to some extent flows out of the indoor unit 2a flows through the heat medium pipe 5, and flows into the heat medium converter 3.
  • the heat medium flowing into the heat medium converter 3 from the use side heat exchanger 26b flows into the heat medium flow control device 25b, and the heat medium flowing into the heat medium converter 3 from the use side heat exchanger 26a is the heat medium. It flows into the flow rate adjusting device 25a. At this time, the heat medium flow rate adjusting device 25a and the heat medium flow rate adjusting 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. It flows into the use side heat exchanger 26b.
  • the heat medium flowing out of the heat medium flow control device 25b flows into the heat exchanger related to heat medium 15a via the first heat medium flow switching device 22b, and is sucked into the pump 21a again.
  • the heat medium flowing out from the heat medium flow control device 25a flows into the heat exchanger related to heat medium 15b via the first heat medium flow switching device 22a and is sucked into the pump 21b again.
  • the heated heat medium and the cooled 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, respectively, And it flows in into the utilization side heat exchanger 26 with a cold load.
  • the air conditioning load required in the indoor space 7 includes the temperature detected by the heat exchanger related to heat exchanger outlet temperature detecting means 31b on the heating side and the temperature detected by the use side heat exchanger outlet temperature detecting means 34a. On the cooling side, the difference between the temperature detected by the use side heat exchanger outlet temperature detecting means 34b and the temperature detected by the intermediate heat exchanger outlet temperature detecting means 31a is maintained at the target value. Can be covered by
  • the heat exchanger related to heat medium 15b is always on the heating side and the heat exchanger related to heat medium in both the cooling main operation mode and the heating main operation mode.
  • 15a is configured to be on the cooling side.
  • the use side heat for performing the heating is used.
  • the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 corresponding to the exchanger 26 are switched to a flow channel connected to the heat exchanger related to heat medium 15b for heating the heat medium, and cooling is performed.
  • the first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 corresponding to the use-side heat exchanger 26 that performs the above are connected to the heat exchanger related to heat medium 15a for cooling the heat medium.
  • the expansion device 14b when an electronic expansion valve is used as the expansion device 14b, when the gas-liquid two-phase refrigerant flows in and the gas refrigerant and the liquid refrigerant flow separately, the gas is supplied to the expansion unit of the expansion device 14b. May occur separately from each other, and the pressure on the outlet side of the expansion device 14b may not be stable. In particular, when the dryness is small, the refrigerant is separated and the tendency is strong. Therefore, when a device having a structure as shown in FIG. 12 is used as the expansion device 14b, stable control is possible even if a gas-liquid two-phase refrigerant flows. When a gas-liquid separator is used, the throttling device 14b can be controlled sufficiently stably without such work. However, if the throttling device 14b is structured as shown in FIG. Regardless, more stable control is possible.
  • the structure of the throttle device shown in FIG. 12 below is not limited to being applied to the throttle device 14b, and is a throttle through which gas-liquid two-phase refrigerant flows in the heating only operation mode and the heating main operation mode. Even if it is applied to the device 14a, the same effect is obtained.
  • FIG. 12 is a structural diagram of the expansion device 14b (or the expansion device 14a) of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the throttling device 14b includes an inflow pipe 41, an outflow pipe 42, a throttling portion 43, a valve body 44, a motor 45, and a stirrer 46.
  • the stirrer 46 is the inflow pipe. 41 is installed.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed in from the inflow pipe 41 is mixed almost uniformly as the gas refrigerant and the liquid refrigerant are stirred by the stirring device 46.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant in which the gas refrigerant and the liquid refrigerant are almost uniformly mixed is squeezed by the valve body 44 in the throttle portion 43, decompressed, and flows out from the outflow pipe 42. At this time, the position of the valve body 44 is controlled by the motor 45, and the throttle amount at the throttle unit 43 is controlled.
  • the motor 45 may be driven and controlled by the control device 50.
  • the stirrer 46 may be any device as long as it can create a state in which the gas refrigerant and the liquid refrigerant are almost uniformly mixed, but can be realized by using, for example, a foam metal.
  • This foam metal is a metal porous body having a three-dimensional network structure like a resin foam such as sponge, and has the highest porosity (porosity) among the metal porous bodies (80% to 97%).
  • the state where the discharge temperature is high is a cooling only operation mode when the outside air temperature is high.
  • the frequency of the compressor 10 is increased and the condensation temperature is increased. This occurs when the frequency of the compressor 10 is increased and the evaporation temperature is lowered in order to keep the condensation temperature at a target temperature, for example, 49 degrees, in the heating only operation mode when the outside air temperature is low.
  • the cooling main operation mode it is necessary to maintain both the condensation temperature and the evaporation temperature at the target temperatures (for example, 49 ° C. and 0 ° C.).
  • the condensation temperature Since both the evaporation temperature and the evaporation temperature are higher than the target temperature, a state in which the frequency of the compressor 10 is very high is unlikely to occur as in the cooling only operation mode when the outside air temperature is high, and the condensation temperature does not become too high. As described above, the frequency increase of the compressor 10 is limited. For this reason, in the cooling main operation mode, the discharge temperature is unlikely to increase. For this reason, as shown in FIG. 13, the gas-liquid separator 27a is eliminated, and the refrigerant is simply branched. In the cooling main operation mode, the opening / closing device 24 is closed and the injection operation is not performed. Good.
  • the discharge temperature can be lowered by injecting a low-temperature heat source side refrigerant from the outside during the compression process.
  • the corresponding first heat medium flow switching device 22 and second The heat medium flow switching device 23 is set to an intermediate opening 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.
  • both the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b can be used for heating operation or cooling operation, so that the heat transfer area is increased and 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 a flow path 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 first heat medium flow switching device 22 and the second heat medium flow switching device 23 can switch a three-way flow path such as a three-way valve.
  • the present invention is not limited to this, and an open / close valve or the like As long as the two channels can be switched, the channel can be switched.
  • it is possible to change the flow rate of the three-way flow path such as a stepping motor-driven mixing valve, or a combination of two things that can change the flow rate of the two-way flow path such as an electronic expansion valve. Good. 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 a bypass that bypasses the use-side heat exchanger 26 with a control valve having a three-way flow path. You may make it install with a pipe
  • the heat medium flow control device 25 may be a stepping motor drive type that can control the flow rate flowing through the flow path, and may be a two-way valve or a device in which one end of the three-way valve is closed. Alternatively, an average flow rate may be controlled by repeatedly turning ON / OFF using a valve that opens and closes a two-way flow path such as an open / close valve.
  • the heat medium flow control device 25 is not limited thereto, and may be built in the indoor unit 2. It is good also as a structure installed in the different body (namely, heat-medium piping 5) from the converter 3 and the indoor unit 2.
  • the second refrigerant flow switching device 18 is a four-way valve. However, the second refrigerant flow switching device 18 is not limited to this, and a plurality of two-way flow switching valves or three-way flow switching valves are used in the same manner. You may comprise so that a refrigerant
  • coolant may flow.
  • a heat blower is attached to the heat source side heat exchanger 12 and the use side heat exchangers 26a to 26d, and in many cases, condensation or evaporation is promoted by air blowing, but the present invention is not limited to this.
  • the use side heat exchangers 26a to 26d may be panel heaters using radiation
  • the heat source side heat exchanger 12 is a water-cooled type in which heat is transferred by water or antifreeze. These types may also be used, and any type having a structure capable of radiating or absorbing heat can be used.
  • the number of pumps 21a and 21b is not limited to one, and a plurality of small capacity pumps may be arranged in parallel.
  • a normal gas-liquid separator has an action of separating the gas refrigerant and the liquid refrigerant in the gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the gas-liquid separator 27 according to the present embodiment, when the gas-liquid two-phase refrigerant flows into the inlet of the gas-liquid separator 27 as described above, A part of the liquid refrigerant is separated from the phase refrigerant and flows into the branch pipe 4d, and the remaining gas-liquid two-phase refrigerant (which has become slightly dry) is allowed to flow out of the gas-liquid separator 27. Therefore, as shown in FIG.
  • the gas-liquid separator 27 has a structure that is long in the lateral direction, and an inlet pipe and an outlet pipe are attached to the side of the gas-liquid separator 27, and a liquid refrigerant take-out pipe.
  • a horizontal gas-liquid separator having a structure in which liquid refrigerant can be separated and flowed below the gas-liquid separator 27.
  • the gas-liquid separator may have any structure as long as it can separate a part of the liquid refrigerant from the refrigerant that flows in the gas-liquid two-phase and allows the remaining gas-liquid two-phase refrigerant to flow out. .
  • the heating only operation mode and the heating main operation mode when the air temperature around the heat source side heat exchanger 12 is low, a low temperature and low pressure heat source side refrigerant below freezing is inside the refrigerant pipe of the heat source side heat exchanger 12. Since it flows, frost forms around the heat source side heat exchanger 12.
  • frost formation occurs in the heat source side heat exchanger 12
  • the frost layer becomes a thermal resistance, and the flow path through which the air around the heat source side heat exchanger 12 flows becomes narrow and the air hardly flows. Heat exchange between the air and the air is hindered, and the heating capacity and operating efficiency of the equipment are reduced.
  • the frost formation of the heat source side heat exchanger 12 increases, the defrost operation which melts the frost around the heat source side heat exchanger 12 is implemented.
  • the heat source side refrigerant is compressed by the compressor 10, heated, discharged from the compressor 10, and flows into the heat source side heat exchanger 12 through the first refrigerant flow switching device 11. And the heat source side refrigerant
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed out of the heat-source-side heat exchanger 12 passes through the check valve 13a, reaches the gas-liquid separator 27a, and is divided by the gas-liquid separator 27a.
  • One flow branched by the gas-liquid separator 27 a flows out of the outdoor unit 1 and flows into the heat medium relay unit 3 through the refrigerant pipe 4.
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 flows out of the heat medium relay unit 3 through the open / close device 17a and the open / close device 17b, 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 is again sucked into the compressor 10 via the gas-liquid separator 27b, the check valve 13d, the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19. Is done.
  • the expansion device 16a and the expansion device 16b are fully closed or have a small opening at which the heat source side refrigerant does not flow, and the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b include a heat source.
  • the side refrigerant is prevented from flowing.
  • the other flow divided by the gas-liquid separator 27a flows into the branch pipe 4d, flows into the injection pipe 4c through the open / close device 24, and is compressed through the throttle device 14b in the fully open state.
  • the refrigerant is injected into the compression chamber of the machine 10 and merges with the heat source side refrigerant (one flow divided by the gas-liquid separator 27a) drawn into the compressor 10 through the accumulator 19.
  • the pump 21b is driven to circulate the heat medium to the use side heat exchanger 26 (the use side heat exchangers 26a and 26b in FIG. 14) that requires heating. Thereby, even during the defrosting operation, the heating operation can be continued by the warm heat stored in the heat medium.
  • the pump 21a may be driven, or during the defrosting operation, the pump 21a and the pump 21b may be stopped to stop the heating operation. Good.
  • the heat source side refrigerant is branched in the gas-liquid separator 27a, and a part of the refrigerant is Inject into the compression chamber.
  • the flow rate of the heat source side refrigerant to be circulated to the heat medium relay unit 3 away from the outdoor unit 1 can be reduced by the injection flow rate, the power of the compressor 10 can be reduced.
  • Embodiment 2 FIG. The air conditioning apparatus 100 according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the air conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating an example of a circuit configuration of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the structure of the air conditioning apparatus 100 will be described with reference to FIG.
  • the inter-refrigerant heat exchanger 28 is installed in the injection piping 4 c connected to the opening of the compression chamber of the compressor 10. From the connection part of the injection pipe 4c connected to the branch pipe 4d, the refrigerant pipe in order of the inter-refrigerant heat exchanger 28, the expansion device 14b, the inter-refrigerant heat exchanger 28, and the opening of the compression chamber of the compressor 10 It is connected. That is, among the injected heat source side refrigerant, the heat source side refrigerant before flowing into the expansion device 14b and the heat source side refrigerant after passing through the expansion device 14b exchange heat in the inter-refrigerant heat exchanger 28. It has a configuration.
  • each operation mode of the air-conditioning apparatus 100 according to the present embodiment will be described.
  • the control apparatus 50 installed in the outdoor unit 1 shall implement control of the air conditioning apparatus 100 whole.
  • the flow of the heat medium of the air conditioning apparatus 100 according to the present embodiment is the same as each operation mode of the air conditioning apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a refrigerant circuit diagram illustrating the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in the cooling only operation mode
  • FIG. FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle in a 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 pipes indicated by bold lines indicate the pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium flow.
  • the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by a solid line arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by a broken line arrow. Yes.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and passes through the first refrigerant flow switching device 11 to be a heat source side heat exchanger. 12 is condensed while radiating heat to the outdoor air, and becomes a high-pressure liquid refrigerant.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the inter-refrigerant heat exchanger 28 is cooled by the heat source side refrigerant whose pressure and temperature have been reduced by the expansion device 14b (point J ').
  • the liquid refrigerant flowing out from the inter-refrigerant heat exchanger 28 is expanded and depressurized by the expansion device 14b, becomes a low-temperature / medium-pressure heat source side refrigerant (point K '), and flows into the inter-refrigerant heat exchanger 28 again.
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed again into the inter-refrigerant heat exchanger 28 is heated by the liquid refrigerant before being decompressed by the expansion device 14b, and becomes a low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) whose temperature has risen to some extent. .
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the inter-refrigerant heat exchanger 28 is injected into the compressor 10 through an opening provided in the compression chamber of the compressor 10.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I).
  • the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 17, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 passes through the opening / closing device 17a, and then branches, flows into the expansion device 16a and the expansion device 16b, is expanded and depressurized, and is a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • Point L This gas-liquid two-phase refrigerant flows into each of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b acting as an evaporator and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B to generate heat.
  • the medium evaporates while cooling, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E).
  • the gas refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b merges via the second refrigerant flow switching device 18a and the second refrigerant flow switching device 18b, respectively. It flows out of the unit 3, passes through the refrigerant pipe 4, and flows into the outdoor unit 1 again.
  • the gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 is again sucked into the compressor 10 via the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19 through the gas-liquid separator 27b and the check valve 13d.
  • the expansion device 14b may not be able to perform stable control, and the subcooling at the outlet of the heat source side heat exchanger 12 may be caused due to a small amount of the heat source side refrigerant enclosed. Is small, the liquid refrigerant can be reliably supplied to the expansion device 14b by cooling by the action of the inter-refrigerant heat exchanger 28, and stable control is possible.
  • FIG. 18 is a refrigerant circuit diagram showing the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium in the heating only operation mode of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a ph diagram of a refrigeration cycle in a 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 pipes indicated by bold lines indicate the pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium flow.
  • the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by the solid line arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by the broken line arrow. Yes.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and a check valve in the first refrigerant flow switching device 11 and the first connection pipe 4a. It flows out of the outdoor unit 1 via 13b and the gas-liquid separator 27a.
  • 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 flowing into the heat medium relay unit 3 branches and passes through the second refrigerant flow switching device 18a and the second refrigerant flow switching device 18b to exchange heat between heat media acting as a condenser. Flow into the heat exchanger 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is condensed while heating the heat medium by dissipating heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B, It becomes a high-pressure liquid refrigerant (point J).
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded and depressurized by the expansion device 16a and the expansion device 16b, respectively. (Point M), then merges, flows out of the heat medium relay unit 3 through the switching device 17b, flows through the refrigerant pipe 4 and flows into the outdoor unit 1 again.
  • the medium-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant or liquid refrigerant flowing into the outdoor unit 1 flows into the second connection pipe 4b via the gas-liquid separator 27b, and is expanded and depressurized by the expansion device 14a. It becomes a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point L).
  • This low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 12 via the check valve 13c, evaporates while absorbing heat from the outdoor air, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E). .
  • 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 medium-temperature and medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the gas-liquid separator 27b is distributed to the liquid refrigerant and the gas-liquid two-phase refrigerant, and the distributed liquid refrigerant (saturated liquid refrigerant, point M ′) is Then, after passing through the backflow prevention device 20, it flows into the injection pipe 4c.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the injection pipe 4 c flows into the inter-refrigerant heat exchanger 28.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the inter-refrigerant heat exchanger 28 is cooled by the heat source side refrigerant whose pressure and temperature are reduced by the expansion device 14b (point M ′′).
  • the liquid refrigerant flowing out from the inter-refrigerant heat exchanger 28 is expanded and depressurized by the expansion device 14b, becomes a low-temperature / medium-pressure heat source side refrigerant (point K '), and flows into the inter-refrigerant heat exchanger 28 again.
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed again into the inter-refrigerant heat exchanger 28 is heated by the liquid refrigerant before being decompressed by the expansion device 14b, and the dryness increases (point K).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the inter-refrigerant heat exchanger 28 is injected into the compressor 10 through an opening provided in the compression chamber of the compressor 10.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I).
  • the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 19, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the refrigerant in the saturated liquid state is actually a state containing a small amount of minute gas refrigerant, and becomes a gas-liquid two-phase state with a slight pressure loss.
  • the expansion device 14b may not be able to perform stable control.
  • the expansion device 14b is reliably cooled by the action of the inter-refrigerant heat exchanger 28. Liquid refrigerant can be supplied to the tank, and stable control is possible.
  • FIG. 20 is a refrigerant circuit diagram illustrating the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium during the cooling main operation mode of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention. It is a ph diagram of the refrigeration cycle 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 bold lines indicate the pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium flow.
  • the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by the solid line arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by the broken line arrow. Yes.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and passes through the first refrigerant flow switching device 11 to be a heat source side heat exchanger. 12 flows into the outdoor air and condenses while dissipating heat, and becomes a high-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the high-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the gas-liquid separator 27a is distributed to the liquid refrigerant and the gas-liquid two-phase refrigerant, and the distributed liquid refrigerant (saturated liquid refrigerant, point M ′) is branched. After branching to the pipe 4d and passing through the switchgear 24, it flows into the injection pipe 4c.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the injection pipe 4 c flows into the inter-refrigerant heat exchanger 28.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the inter-refrigerant heat exchanger 28 is cooled by the heat source side refrigerant whose pressure and temperature are reduced by the expansion device 14b (point M ′′).
  • the liquid refrigerant flowing out from the inter-refrigerant heat exchanger 28 is expanded and depressurized by the expansion device 14b, becomes a low-temperature / medium-pressure heat source side refrigerant (point K '), and flows into the inter-refrigerant heat exchanger 28 again.
  • the heat-source-side refrigerant that has flowed again into the inter-refrigerant heat exchanger 28 is heated by the liquid refrigerant before being decompressed by the expansion device 14b, and the dryness increases (point K).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the inter-refrigerant heat exchanger 28 is injected into the compressor 10 through an opening provided in the compression chamber of the compressor 10.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I).
  • the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 21, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3 flows into the heat exchanger related to heat medium 15b acting as a condenser via the second refrigerant flow switching device 18b, and enters the heat medium circuit B.
  • the heat medium By dissipating heat to the circulating heat medium, the heat medium is condensed while being heated, and becomes a high-pressure liquid refrigerant (point J).
  • point J The liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded and depressurized by the expansion device 16b, and becomes a low-pressure and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point L).
  • This gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator via the expansion device 16a, and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, thereby removing the heat medium. It evaporates while cooling and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E).
  • the gas refrigerant flowing out of the heat exchanger related to heat medium 15a flows out of the heat medium converter 3 through the second refrigerant flow switching device 18a, and flows into the outdoor unit 1 again through the refrigerant pipe 4. .
  • the gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 is again sucked into the compressor 10 through the first refrigerant flow switching device 11 and the accumulator 19 via the gas-liquid separator 27b and the check valve 13d.
  • the refrigerant in the saturated liquid state is actually a state containing a small amount of minute gas refrigerant, and becomes a gas-liquid two-phase state with a slight pressure loss.
  • the expansion device 14b may not be able to perform stable control.
  • the expansion device 14b is reliably cooled by the action of the inter-refrigerant heat exchanger 28. Liquid refrigerant can be supplied to the tank, and stable control is possible.
  • FIG. 22 is a refrigerant circuit diagram illustrating the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in the heating-main operation mode, and FIG. It is a ph diagram of the refrigeration cycle 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 26 a and a cold load is generated in the use side heat exchanger 26 b.
  • FIG. 22 is a refrigerant circuit diagram illustrating the flow of the heat-source-side refrigerant and the heat medium when the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 2 of the present invention is in the heating-main operation mode
  • FIG. It is a ph diagram of the refrigeration cycle 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 26 a and
  • the pipes indicated by bold lines indicate the pipes through which the heat source side refrigerant and the heat medium circulate, and the direction in which the heat source side refrigerant flows is indicated by a solid line arrow, and the direction in which the heat medium flows is indicated by a broken line arrow. ing.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E) is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant (point I), and a check valve in the first refrigerant flow switching device 11 and the first connection pipe 4a. It flows out of the outdoor unit 1 via 13b and the gas-liquid separator 27a.
  • 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 into the heat exchanger related to heat medium 15b that acts as a condenser via the second refrigerant flow switching device 18b, and passes through the heat medium circuit B.
  • the heat medium By dissipating heat to the circulating heat medium, the heat medium is condensed while being heated, and becomes a high-pressure liquid refrigerant (point J).
  • the liquid refrigerant flowing out of the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded and depressurized by the expansion device 16b, and becomes a medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point N).
  • This gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator via the expansion device 16a, and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, thereby removing the heat medium. While cooling, the dryness increases (point M).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a flows out of the heat medium converter 3 via the second refrigerant flow switching device 18a, passes through the refrigerant pipe 4, and returns to the outdoor unit 1 again. Inflow.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1 flows into the second connection pipe 4b via the gas-liquid separator 27b, and is expanded and depressurized by the expansion device 14a.
  • Point L This low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the heat source side heat exchanger 12 via the check valve 13c, evaporates while absorbing heat from the outdoor air, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant (point E). .
  • 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 medium-temperature and medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the gas-liquid separator 27b is distributed to the liquid refrigerant and the gas-liquid two-phase refrigerant, and the distributed liquid refrigerant (saturated liquid refrigerant, point M ′) is Then, after passing through the backflow prevention device 20, it flows into the injection pipe 4c.
  • the liquid refrigerant that has flowed into the injection pipe 4c flows into the inter-refrigerant heat exchanger 28, and is cooled by the heat source refrigerant whose pressure and temperature are reduced by the expansion device 14b (point M ′′).
  • the liquid refrigerant that has flowed out of the inter-refrigerant heat exchanger 28 is expanded and depressurized by the expansion device 14b to become a low-temperature / medium-pressure heat source side refrigerant (point K ′), and flows into the inter-refrigerant heat exchanger 28 again. Heated by the liquid refrigerant before being depressurized by 14b, the dryness increases (point K).
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed out of the inter-refrigerant heat exchanger 28 is injected into the compressor 10 through an opening provided in the compression chamber of the compressor 10.
  • the medium-pressure gas refrigerant (point F) and the low-temperature medium-pressure gas-liquid two-phase refrigerant (point K) are mixed, and the temperature of the heat source side refrigerant decreases (point H).
  • the discharge temperature of the gas refrigerant discharged from the compressor 10 decreases (point I).
  • the discharge temperature of the compressor 10 when the injection operation is not performed is the point G in FIG. 23, and it can be seen that the discharge temperature is lowered from the point G to the point I by the injection operation.
  • the refrigerant in the saturated liquid state is actually a state containing a small amount of minute gas refrigerant, and becomes a gas-liquid two-phase state with a slight pressure loss.
  • the expansion device 14b may not be able to perform stable control.
  • the expansion device 14b is reliably cooled by the action of the inter-refrigerant heat exchanger 28. Liquid refrigerant can be supplied to the tank, and stable control is possible.
  • Embodiment 3 FIG.
  • the air conditioner 100a according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the air conditioner 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic diagram illustrating an example of a circuit configuration of an air-conditioning apparatus 100a according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the structure of the air conditioning apparatus 100a will be described with reference to FIG.
  • the outdoor unit 1a and the heat medium relay unit 3a are connected by refrigerant pipes 4e to 4g through which the heat source side refrigerant flows.
  • the branch portion 27d, the first refrigerant flow switching device 48, the heat source side heat exchanger 12, the expansion device 14a, and the branch portion 27c are connected in this order from the discharge side of the compressor 10 by the refrigerant pipe. Yes. Further, from the side of the heat source side heat exchanger 12 to which the first refrigerant flow switching device 48 is connected, the first refrigerant flow switching device 47, the branching portion 27e, the accumulator 19, and the suction side of the compressor 10 are connected. The refrigerant pipes are connected in order.
  • the branch pipe 4d branched from the branch part 27c is connected to the injection pipe 4c, and this injection pipe 4c is connected to an opening for injecting the heat source side refrigerant into the compressor 10.
  • An opening / closing device 24 is installed in the branch pipe 4d, and a throttle device 14b is installed in the injection pipe 4c.
  • the branch pipe 4d and the injection pipe 4c are continuously connected pipes, and there is no clear difference.
  • the refrigerant pipe connected to the branch portion 27c is replaced with the branch pipe 4d, and the compressor.
  • the refrigerant pipe connected to the 10 compression chambers is called an injection pipe 4c.
  • the branch portion 27c is connected to the refrigerant pipe 4f by a refrigerant pipe, and is connected to the heat medium relay unit 3a by the refrigerant pipe 4f.
  • the refrigerant pipe in the heat medium relay unit 3a connected to the refrigerant pipe 4f is branched and connected to the expansion devices 16a and 16b, respectively.
  • the branch portion 27d is connected to the refrigerant pipe 4g by a refrigerant pipe, and is connected to the heat medium relay unit 3a by the refrigerant pipe 4g.
  • the refrigerant pipe in the heat medium relay unit 3a connected to the refrigerant pipe 4g is branched and connected to the second refrigerant flow switching devices 18ab and 18bb, respectively.
  • the branch portion 27e is connected to the refrigerant pipe 4e by a refrigerant pipe, and is connected to the heat medium relay unit 3a by the refrigerant pipe 4e.
  • the refrigerant pipe in the heat medium relay unit 3a connected to the refrigerant pipe 4e is branched and connected to the second refrigerant flow switching devices 18aa and 18ba, respectively.
  • the refrigerant pipes extending from the second refrigerant flow switching devices 18aa and 18ab are joined and connected to the heat source side refrigerant flow path of the heat exchanger related to heat medium 15a.
  • the refrigerant pipes extending from the second refrigerant flow switching devices 18ba and 18bb merge and are connected to the heat source side refrigerant flow path of the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • each operation mode of the air-conditioning apparatus 100a according to the present embodiment will be described.
  • the control apparatus 50 installed in the outdoor unit 1a shall control the air conditioning apparatus 100a whole.
  • the flow of the heat medium of the air conditioning apparatus 100a according to the present embodiment is the same as each operation mode of the air conditioning apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the control device 50 switches the first refrigerant flow switching device 47 so as to be closed and the first refrigerant flow switching device 48 to be opened. Further, the control device 50 switches the second refrigerant flow switching devices 18aa and 18ba to an open state and the second refrigerant flow switching devices 18ab and 18bb to a closed state.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. All of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows into the heat source side heat exchanger 12 via the branch part 27d and the first refrigerant flow switching device 48, and is condensed while dissipating heat to the outdoor air. It becomes a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant flowing out of the heat source side heat exchanger 12 is slightly decompressed by the expansion device 14a to become medium-pressure liquid refrigerant, passes through the branch portion 27c, flows out of the outdoor unit 1a, and passes through the refrigerant pipe 4f. And flows into the heat medium relay unit 3a.
  • the medium-pressure liquid refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3a branches and is expanded and depressurized by the expansion device 16a and the expansion device 16b, respectively, and becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant.
  • This gas-liquid two-phase refrigerant flows into each of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b acting as an evaporator, and absorbs heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B to generate heat. It evaporates while cooling the medium, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the gas refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b merges via the second refrigerant flow switching device 18aa and the second refrigerant flow switching device 18ba, respectively. It flows out from the machine 3a, flows into the outdoor unit 1a again through the refrigerant pipe 4e.
  • the gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1a is again sucked into the compressor 10 via the branch portion 27e and the accumulator 19.
  • the opening / closing device 24 is closed and the compression chamber of the compressor 10 is closed. No injection operation is performed.
  • the control device 50 opens the opening / closing device 24 and branches the medium-pressure liquid refrigerant branched by the branch portion 27c.
  • the amount of injection into the compression chamber of the compressor 10 is controlled by flowing into the pipe 4d and the injection pipe 4c and adjusting the opening (opening area) of the expansion device 14b.
  • the discharge temperature or discharge superheat degree of the compressor 10 is controlled to the target temperature or the target range.
  • the control of the injection operation is the same in each operation mode described later.
  • the expansion device 14a In the cooling only operation mode, the case where the expansion device 14a is slightly depressurized to obtain an intermediate-pressure liquid refrigerant has been described as an example. However, the expansion device 14a is fully opened and the refrigerant is hardly depressurized. Alternatively, the outdoor unit 1a may flow out. In this case, in the cooling only operation mode, the high-pressure liquid refrigerant is branched at the branching portion 27c, and the injection into the compression chamber of the compressor 10 is performed. In consideration of switching from the cooling only operation mode to the cooling main operation mode or other operation modes when the heat load changes, etc., the control with the decompression device 14a slightly reducing the pressure to a medium pressure liquid refrigerant is preferable. The change amount of each actuator before and after the operation mode change is small, and stable operation mode switching can be performed.
  • the control device 50 switches the first refrigerant flow switching device 47 to an open state and the first refrigerant flow switching device 48 to a closed state. Further, the control device 50 switches the second refrigerant flow switching devices 18aa and 18ba to be closed and the second refrigerant flow switching devices 18ab and 18bb to be opened.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. All of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows out of the outdoor unit 1a through the branch portion 27d. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed out of the outdoor unit 1a flows into the heat medium relay unit 3a through the refrigerant pipe 4g.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the heat medium relay unit 3a branches and passes through the second refrigerant flow switching device 18ab and the second refrigerant flow switching device 18bb, and heat exchange between heat media acting as a condenser. Flow into the heat exchanger 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant flowing into the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is condensed while heating the heat medium by dissipating heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B, It becomes a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a and the heat exchanger related to heat medium 15b is expanded and depressurized by the expansion device 16a and the expansion device 16b, respectively, and becomes medium-pressure liquid refrigerant.
  • the medium-pressure liquid refrigerant merges, flows out of the heat medium relay unit 3a, passes through the refrigerant pipe 4f, and flows into the outdoor unit 1a again.
  • the medium-pressure liquid refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1a is expanded and depressurized by the expansion device 14a via the branch portion 27c to become a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant and act as an evaporator. 12 flows in.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the heat source side heat exchanger 12 is vaporized while absorbing heat from the outdoor air, and becomes a low-temperature and 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 47 and the accumulator 19.
  • the control device 50 switches the first refrigerant flow switching device 47 so as to be closed and the first refrigerant flow switching device 48 to be opened.
  • the control device 50 switches the second refrigerant flow switching devices 18aa and 18bb to an open state and the second refrigerant flow switching devices 18ab and 18ba to a closed state.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
  • a portion of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 branches at the branching portion 27d, flows into the heat source side heat exchanger 12 via the first refrigerant flow switching device 48, and becomes outdoor air. It condenses while dissipating heat and becomes a high-temperature and high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-temperature and high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat source side heat exchanger 12 is slightly decompressed by the expansion device 14a to become medium-pressure liquid refrigerant, passes through the branch portion 27c, flows out of the outdoor unit 1a, and flows through the refrigerant pipe 4f. And flows into the heat medium relay unit 3a.
  • the remaining high-temperature and high-pressure gas refrigerant branched at the branching portion 27d flows out of the outdoor unit 1a, and flows into the heat medium relay unit 3a through the refrigerant pipe 4g.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3a flows into the heat exchanger related to heat medium 15b that acts as a condenser via the second refrigerant flow switching device 18bb.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the heat exchanger related to heat medium 15b dissipates heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B, thereby condensing it while heating the heat medium to become a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15b is slightly reduced in pressure by the expansion device 16b to become medium pressure, and the medium-pressure liquid refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3a through the refrigerant pipe 4f. Join.
  • the combined medium-pressure liquid refrigerant is expanded and depressurized by the expansion device 16a, becomes a low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator.
  • the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the heat exchanger related to heat medium 15a evaporates while cooling the heat medium by absorbing heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, Become.
  • the low-temperature and low-pressure gas refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a flows out of the heat medium converter 3a via the second refrigerant flow switching device 18aa, passes through the refrigerant pipe 4e, and again passes through the outdoor unit 1a. Flow into.
  • the gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1a is again sucked into the compressor 10 via the branch portion 27e and the accumulator 19.
  • the control device 50 switches the first refrigerant flow switching device 47 so that it is in an open state and the first refrigerant flow switching device 48 is in a closed state.
  • the control device 50 switches the second refrigerant flow switching devices 18aa and 18bb to an open state and the second refrigerant flow switching devices 18ab and 18ba to a closed state.
  • a low-temperature and low-pressure gas refrigerant is compressed by the compressor 10 and discharged as a high-temperature and high-pressure gas refrigerant. All of the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor 10 flows out of the outdoor unit 1a through the branch portion 27d. The high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed out of the outdoor unit 1a flows into the heat medium relay unit 3a through the refrigerant pipe 4g.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the heat medium relay unit 3a flows into the heat exchanger related to heat medium 15b that acts as a condenser via the second refrigerant flow switching device 18bb.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant that has flowed into the heat exchanger related to heat medium 15b dissipates heat to the heat medium circulating in the heat medium circuit B, thereby condensing it while heating the heat medium to become a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15b is slightly depressurized by the expansion device 16b to become medium-pressure liquid refrigerant.
  • This medium-pressure liquid refrigerant branches, and one of them is expanded and depressurized by the expansion device 16a to become a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and flows into the heat exchanger related to heat medium 15a acting as an evaporator. To do.
  • the low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the heat exchanger related to heat medium 15a evaporates while cooling the heat medium by absorbing heat from the heat medium circulating in the heat medium circuit B, so It becomes.
  • the low-temperature and low-pressure gas refrigerant that has flowed out of the heat exchanger related to heat medium 15a flows out of the heat medium converter 3a via the second refrigerant flow switching device 18aa, passes through the refrigerant pipe 4e, and again passes through the outdoor unit 1a. Flow into.
  • the other divided medium-pressure liquid refrigerant flows out of the heat medium relay unit 3a, and flows into the outdoor unit 1a through the refrigerant pipe 4f.
  • the medium-pressure liquid refrigerant flowing into the outdoor unit 1a passes through the branch portion 27c, is expanded and depressurized by the expansion device 14a, becomes a low-temperature low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, and heat source side heat exchange that acts as an evaporator Flows into the vessel 12.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the heat source side heat exchanger 12 is vaporized while absorbing heat from the outdoor air, and becomes a low-temperature and low-pressure gas refrigerant.
  • the low-temperature and low-pressure gas refrigerant that has flowed out of the heat source side heat exchanger 12 merges with the low-temperature and low-pressure gas refrigerant that has flowed into the outdoor unit 1a through the refrigerant pipe 4e in the branch portion 27e.
  • the merged low-temperature and low-pressure gas refrigerant is again sucked into the compressor 10 via the accumulator 19.
  • Embodiment 4 FIG.
  • the air conditioning apparatus 100b according to the present embodiment will be described focusing on differences from the configuration and operation of the air conditioning apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the compressor 10 the first refrigerant flow switching device 11, the heat source side heat exchanger 12, the expansion device 14a, the expansion device 14b, the backflow prevention device 20, and the opening / closing device 24 are provided. It is accommodated in the outdoor unit 1. Further, the use side heat exchanger 26 is accommodated in the indoor unit 2, and the heat exchanger related to heat medium 15 and the expansion device 16 are accommodated in the heat medium converter 3.
  • the outdoor unit 1 and the heat medium converter 3 are connected by a set of two refrigerant pipes, and the heat source side refrigerant is circulated between the outdoor unit 1 and the heat medium converter 3.
  • the indoor unit 2 and the heat medium relay unit 3 are each connected by a set of two heat medium pipes, the heat medium is circulated between the indoor unit 2 and the heat medium relay unit 3, and between the heat mediums
  • the heat exchanger 15 is a system for exchanging heat between the heat source side refrigerant and the heat medium, but is not limited thereto.
  • the air conditioning apparatus 100b according to the present embodiment will be described.
  • FIG. 25 is a schematic diagram illustrating an example of a circuit configuration of an air-conditioning apparatus 100b according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the compressor 10 the first refrigerant flow switching device 11, the heat source side heat exchanger 12, the expansion device 14a, the expansion device 14b, the backflow prevention device 20, and the opening / closing device 24 are accommodated in the outdoor unit 1. is doing.
  • the use side heat exchanger 26 and the expansion device 16 that serve as an evaporator or a condenser to exchange heat between the air in the air-conditioning target space and the refrigerant are accommodated in the indoor unit 2.
  • the outdoor unit 1 and the indoor unit 2 are provided with a relay unit 3b that is a relay unit formed separately, and the outdoor unit 1 and the relay unit 3b are connected by a set of two refrigerant pipes.
  • the unit 2 and the relay unit 3b are also connected by a set of two refrigerant pipes.

Abstract

 R32等の圧縮機の吐出温度が高くなりやすい冷媒において、確実に吐出温度が高くなり過ぎないように制御し、冷媒及び冷凍機油の劣化を抑制することができる空気調和装置を得る。 分岐配管4dに設置された逆流防止装置20と開閉装置24との間に配管と、圧縮機10の開口部とを接続し、圧縮機10内に熱源側冷媒をインジェクションするインジェクション配管4cを設置した。

Description

空気調和装置
 本発明は、例えば、ビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置に関するものである。
 従来のビル用マルチエアコン等の空気調和装置として、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って、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、冷房暖房混在運転を実現する空気調和装置がある(例えば、特許文献1参照)。
 また、圧縮機の吐出温度を低下させるために、冷凍サイクルの高圧液管から圧縮機に液インジェクションをする回路を備え、運転状態によらず吐出温度を設定温度に制御できる空気調和装置も存在する(例えば、特許文献2参照)。
 さらに、冷媒としてR32を用い、冷凍サイクルの高圧液管に設置されている気液分離器の出口側から、密閉容器内が吐出圧雰囲気の圧縮機(高圧シェル圧縮機)内にインジェクションをする空気調和装置も存在している(例えば、特許文献3)。
WO2010/049998号公報(第3頁、図1等) 特開2005-282972号公報(第4頁、図1等) 特開2009-127902号公報(第4頁、図1等)
 しかしながら、特許文献1に記載のビル用マルチエアコンのような空気調和装置においては、冷媒として、R410A等の冷媒を使用している場合には問題ないが、R32冷媒等を使用する場合には、低外気温度の暖房運転時等に、圧縮機の吐出温度が高くなり過ぎ、冷媒や冷凍機油が劣化してしまう可能性があるという問題点があった。また、冷房暖房同時運転についての記載はあるが、吐出温度を下げる方法については記述されていない。なお、このビル用マルチエアコンにおいては、冷媒を減圧する電子式膨張弁等の絞り装置が、室外機から離れた中継機又は室内機に設置されている。
 また、特許文献2に記載の空気調和装置においては、高圧液管からのインジェクション方法のみが記載されており、冷凍サイクルの循環路を逆転させた場合(冷房運転又は暖房運転の切り替え)等の対応ができないという問題点があった。また、冷房暖房混在運転にも対応していない。
 さらに、特許文献3に記載の空気調和装置においては、複数の逆止弁を用いて冷房運転時も暖房運転時も高圧液管からインジェクション方法が開示されているが、電子式膨張弁等の絞り装置が室内機に設置されておらず室外機に設置されている場合にしか適用できないという問題点があった。なお、この空気調和装置は、圧縮機として高圧シェル構造のものを使用しており、冷房暖房混在運転にも対応していない。
 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、R32等の圧縮機の吐出温度が高くなりやすい冷媒において、確実に吐出温度が高くなり過ぎないように制御し、冷媒及び冷凍機油の劣化を抑制することができる空気調和装置を得ることを目的とする。
 本発明に係る空気調和装置は、低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒を吐出する圧縮機と、冷媒と外部流体との間で熱交換を実施する第1熱交換器と、冷媒を減圧する第1絞り装置と、冷媒と外部流体との間で熱交換を実施する1つ以上の第2熱交換器と、が冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、前記第1熱交換器又は前記第2熱交換器において放熱した冷媒が流通する冷媒流路から分岐した冷媒を流通させるインジェクション配管と、前記圧縮機の駆動制御等を実施する制御装置と、を備え、冷媒は、R32、R32及びHFO1234yfを含みR32の質量比率が62%以上である混合冷媒、又は、R32及びHFO1234zeを含みR32の質量比率が43%以上である混合冷媒であり、前記圧縮機は、密閉容器内に圧縮室を有し、前記密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気となり前記圧縮室に前記密閉容器内の低圧冷媒を吸入する低圧シェル構造を有し、前記圧縮室の一部に開口部を有し、前記インジェクション配管は、その内部を流れる冷媒を減圧する第2絞り装置を介して、前記開口部に接続され、前記制御装置は、前記第2絞り装置の開度を制御することによって、前記インジェクション配管から前記開口部を介して、前記圧縮室に導入する冷媒のインジェクション量を制御するものである。
 本発明によれば、R32等の圧縮機の吐出温度が高くなりやすい冷媒を使用した場合においても、運転モードによらず、圧縮機の圧縮室に冷媒をインジェクションすることによって、吐出温度が高くなりすぎないように制御することができ、冷媒及び冷凍機油の劣化を防ぎ、安全に運転させることができる。
本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略図である。 R32と地球温暖化係数が小さく化学式がCF3CF=CH2で表されるテトラフルオロプロペン系冷媒であるHFO1234yfとの混合冷媒において、前述の説明と同様の方法で吐出温度を試算した場合の、混合冷媒におけるR32の質量比率に対する吐出温度の変化を示した図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の全冷房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の全暖房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の全暖房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の絞り装置14b(又は絞り装置14a)の構造図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の回路構成の別形態を示す概略図である。 本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の除霜運転時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の全冷房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の全暖房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の全暖房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の冷房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の冷房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の暖房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の暖房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。 本発明の実施の形態3に係る空気調和装置100aの回路構成の一例を示す概略図である。 本発明の実施の形態4に係る空気調和装置100bの回路構成の一例を示す概略図である。
実施の形態1.
(空気調和装置の構成)
 図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。
 本実施の形態に係る空気調和装置は、冷媒(熱源側冷媒及び熱媒体)が循環する冷凍サイクル(後述する冷媒循環回路A及び熱媒体循環回路B)を利用することによって、各室内機が運転モードとして冷房動作又は暖房動作を自由に選択できるものである。また、本実施の形態に係る空気調和装置は、熱源側冷媒を間接的に利用する方式を採用している。すなわち、熱源側冷媒に貯えられた冷熱又は温熱を、熱源側冷媒とは異なる冷媒である熱媒体に伝達し、この熱媒体に貯えられた冷熱又は温熱によって空調対象空間を冷房又は暖房するようになっている。
 図1で示されるように、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、及び、室外機1と室内機2との間に介在する熱媒体変換機3とを備えている。室外機1と熱媒体変換機3とは、熱源側冷媒が流通する冷媒配管4によって接続されている。熱媒体変換機3と室内機2とは、熱媒体が流通する熱媒体配管5によって接続されている。そして、室外機1で生成された冷熱又は温熱は、熱媒体変換機3を介して室内機2に伝達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(例えば、屋上等)である室外空間6に設置され、熱媒体変換機3を介して室内機2に冷熱又は温熱を供給するものである。
 なお、図1において、室外機1が室外空間6に設置されている場合を例が示されているが、これに限定されるものではない。例えば、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を用いる場合においては、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。
 室内機2は、建物9の内部の空間(例えば、居室等)である室内空間7に冷房用空気又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に冷房用空気又は暖房用空気を供給するものである。
 なお、図1において、室内機2が天井カセット型である場合を例が示されているが、これに限定されるものではなく、天井埋込型又は天井吊下式等、室内空間7に直接又はダクト等によって、暖房用空気又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。
 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及び熱媒体配管5によってそれぞれ接続されている。また、熱媒体変換機3は、室外機1から供給される冷熱又は温熱を室内機2に伝達する。具体的には、室外機1側の熱源側冷媒と、この熱源側冷媒とは異なる室内機2側の熱媒体(例えば、水又は不凍液等)との間で熱交換を実施する。また、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8に設置されている状態を例として示されている。また、熱媒体変換機3は、室内空間7に設置された室内機2に近づけて設けられているので、熱媒体が循環する回路(後述する熱媒体循環回路B)の配管を短くすることができる。これによって、熱媒体循環回路Bにおける熱媒体の搬送動力を削減でき、省エネルギー化を図ることができる。
 なお、熱媒体変換機3は、図1で示されるように、空間8に設置されているものとしているが、これに限定されるものではなく、例えば、エレベーター等がある共用空間等に設置するものとしてもよい。また、熱媒体変換機3は、前述したように、室内機2に近づけて設けられているものとしているが、これに限定されるものではなく、室外機1の近傍に設置するものとしてもよい。ただし、この場合、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が薄れることに留意が必要である。
 冷媒配管4は、2本で構成されており、この2本の冷媒配管4によって、室外機1と熱媒体変換機3とを接続している。また、熱媒体配管5は、熱媒体変換機3と各室内機2とを接続しており、熱媒体変換機3と各室内機2とが2本の熱媒体配管5によって接続されている。このように、本実施の形態に係る空気調和装置においては、2本の配管(冷媒配管4及び熱媒体配管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、室外機1、室内機2及び熱媒体変換機3の接続台数は、図1及び後述する図2等で示されてい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るものとすればよい。
 さらに、図1を含め、以下の図面において、各構成部材の大きさの関係が図示されている通りのものに限定するものではなく、実際のものとは異なる場合がある。
 図2は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置(以下、空気調和装置100という)の回路構成の一例を示す概略図である。以下、図2を参照しながら、空気調和装置100の詳しい構成について説明する。
 図2で示されるように、室外機1及び熱媒体変換機3は、前述のように2本の冷媒配管4によって接続されており、この冷媒配管4は、熱媒体変換機3内部の冷媒配管によって、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それぞれに接続されている。ここで、前述した冷媒循環回路Aとは、室外機1と熱媒体変換機3とを接続する冷媒配管4を含め、熱媒体変換機3内において、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bそれぞれにおいて、熱媒体と熱交換が実施される熱源側冷媒が流通する冷媒配管によって各機器を接続して構成される冷媒回路をいう。具体的には、冷媒循環回路Aは、後述する圧縮機10、第1冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、気液分離器27a、開閉装置17、絞り装置16、熱媒体間熱交換器15の冷媒流路、第2冷媒流路切替装置18、気液分離器27b、アキュムレーター19、逆止弁13a~13d、絞り装置14a、14b、逆流防止装置20、及び、開閉装置24が冷媒配管によって接続され、構成されている。この冷媒循環回路Aを構成する上記の各機器の接続関係の詳細は後述する。
 また、熱媒体変換機3及び室内機2は、前述のように2本の熱媒体配管5によって接続されており、この熱媒体配管5は、熱媒体変換機3内部の熱媒体配管によって熱媒体変換機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それぞれに接続されている。ここで、前述した熱媒体循環回路Bは、熱媒体変換機3と各室内機2とを接続する熱媒体配管5を含め、熱媒体変換機3内において、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bそれぞれにおいて、熱源側冷媒と熱交換が実施される熱媒体が流通する熱媒体配管によって各機器を接続して構成される熱媒体回路をいう。具体的には、熱媒体循環回路Bは、熱媒体間熱交換器15の熱媒体流路、後述するポンプ21、第1熱媒体流路切替装置22、熱媒体流量調整装置25、利用側熱交換器26、及び、第2熱媒体流路切替装置23が熱媒体配管によって接続され、構成されている。また、この熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体としては、特に限定するものではないが、例えば、ブライン(不凍液)、水、ブラインと水との混合液、又は、水と防食効果が高い添加剤との混合液等を用いるものとすればよい。これらのような熱媒体を用いることによって、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、熱媒体として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。熱媒体循環回路Bを構成する上記の各機器の接続関係の詳細は後述する。
 以上のように、本実施の形態に係る空気調和装置100においては、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においては、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。
 以下、図2を参照しながら、室外機1、室内機2及び熱媒体変換機3の構成について詳述する。
(室外機1の構成)
 室外機1は、圧縮機10、四方弁等の第1冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、アキュムレーター19、及び、気液分離器27a、27bを備えており、これらは直列に冷媒配管によって接続されている。また、室外機1には、第1接続配管4a、第2接続配管4b、インジェクション配管4c、分岐配管4d、逆止弁13a~13d、絞り装置14a、14b、逆流防止装置20、開閉装置24、及び、制御装置50が備えられている。さらに、室外機1には、制御装置50に電気的に接続された中圧検出手段32、吐出冷媒温度検出手段37、及び、高圧検出手段39が備えられている。上記の第1接続配管4a、第2接続配管4b、及び、逆止弁13a~13dを設けることによって、後述するように、室内機2の要求する運転に関わらず、冷媒配管4を介して熱媒体変換機3に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる。
 圧縮機10は、ガス状態の熱源側冷媒を吸入し、その熱源側冷媒を圧縮し高温高圧の状態にするものであり、例えば、容量制御可能なインバーター圧縮機等で構成されるものとすればよい。また、圧縮機10は、密閉容器内に圧縮室を有し、密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気となり、圧縮室に密閉容器内の低圧冷媒を吸入して圧縮する低圧シェル構造となっている。そして、この圧縮機10の圧縮室の一部には、開口部が設けられており、密閉容器の外部からこの開口部を介して、圧縮機10の内部に熱源側冷媒を導入(インジェクション)するためのインジェクション配管4cが接続されている。圧縮機10のモーターの回転角度が一定角度になった時に、開口部が開口し、圧縮室の内部とインジェクション配管4cとが連通する構造になっている。
 第1冷媒流路切替装置11は、暖房運転(後述する全暖房運転モード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(後述する全冷房運転モード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(又は放熱器)として機能し、送風機(図示せず)から供給される空気と熱源側冷媒との間で熱交換を実施するものである。
 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、暖房運転と冷房運転との違いによる余剰冷媒、及び、過渡的な運転の変化(例えば、室内機2の運転台数の変化)に対する余剰冷媒を蓄えるものである。
 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と後述する逆止弁13dとを接続する冷媒配管と、後述する気液分離器27aと逆止弁13aとを接続する冷媒配管と、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、後述する気液分離器27bと逆止弁13dとを接続する冷媒配管と、熱源側熱交換器12と後述する逆止弁13aとを接続する冷媒配管と、を接続するものである。
 インジェクション配管4cは、後述する分岐配管4dに設置された逆流防止装置20と開閉装置24との間の配管と、圧縮機10内に熱源側冷媒をインジェクションするための開口部とを接続するものである。
 分岐配管4dは、後述する気液分離器27aと気液分離器27bとを接続する冷媒配管であり、気液分離器27b側から後述する逆流防止装置20及び開閉装置24が設置されている。
 逆止弁13aは、熱源側熱交換器12と、後述する気液分離器27aとを接続する冷媒配管に設けられ、熱源側熱交換器12から気液分離器27aへの方向のみに冷媒を流通させるものである。
 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への方向のみ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から戻ってきた冷媒を熱源側熱交換器12への方向のみに流通させるものである。
 逆止弁13dは、第1冷媒流路切替装置11と、後述する気液分離器27bとを接続する冷媒配管に設けられ、気液分離器27bから第1冷媒流路切替装置11への方向のみに冷媒を流通させるものである。
 絞り装置14aは、第2接続配管4bに設置されており、暖房運転時に、熱媒体変換機3から室外機1に流入している熱源側冷媒を膨張及び減圧させるものである。
 絞り装置14bは、開口面積を変化させられる電子式膨張弁等であり、インジェクション配管4cに設置され、中圧の二相冷媒を膨張及び減圧させるものである。
 逆流防止装置20は、後述する気液分離器27bと開閉装置24との間の分岐配管4dに設置されており、暖房運転時に、気液分離器27bによって分離された熱源側冷媒を、気液分離器27bから圧縮機10へ向かう方向のみに熱源側冷媒を導通させるものである。
 開閉装置24は、後述する気液分離器27aと逆流防止装置20との間の分岐配管4dに設置されており、冷房運転時に、開状態となって、気液分離器27aによって分離された熱源側冷媒をインジェクション配管4cに導通させるものである。
 気液分離器27aは、逆止弁13aと、室外機1から熱源側冷媒を流出させる冷媒配管4との間の冷媒配管に設置され、また、気液分離器27bと分岐配管4dを介して接続されている。この気液分離器27aは、冷房運転時において、熱源側熱交換器12から流出した高圧冷媒を、分岐配管4dに流入させるものと、室外機1から流出させるものとに分岐するものである。
 気液分離器27bは、室外機1に熱源側冷媒を流入させる冷媒配管4と、逆止弁13dとの間の冷媒配管に設置され、また、気液分離器27aと分岐配管4dを介して接続されている。この気液分離器27bは、暖房運転時において、室外機1内に流入してくる冷媒を、分岐配管4dに流入させるものと、熱源側熱交換器12側に送るものとに分岐するものである。
 中圧検出手段32は、気液分離器27bの第2接続配管4b側へ向かう出口側の冷媒配管に設置されており、暖房運転時において、気液分離器27bから流出した中圧冷媒の圧力を検出するものである。
 吐出冷媒温度検出手段37は、圧縮機10の吐出口側の冷媒配管に設置され、圧縮機10から吐出される熱源側冷媒の温度(吐出温度)を検出するものである。
 高圧検出手段39は、圧縮機10の吐出口側の冷媒配管に設置され、圧縮機10から吐出される熱源側冷媒の圧力(吐出圧力)を検出するものである。
 これら中圧検出手段32、吐出冷媒温度検出手段37及び高圧検出手段39は、それぞれの検出情報を、制御装置50へ送信する。
 制御装置50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操作情報に基づいて、空気調和装置100全体の制御を実施するもので、前述のアクチュエータの制御の他に、圧縮機10の駆動周波数、熱源側熱交換器12に備えられた送風機の回転数(ON/OFF動作を含む)、第1冷媒流路切替装置11の冷媒流路の切り替え、開閉装置24の開閉制御、及び、後述する各運転モードの制御等を実施する。
 なお、第1冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、絞り装置14a及び絞り装置14bは、それぞれ本発明の「冷媒流路切替装置」、「第1熱交換器」、「第3絞り装置」及び「第2絞り装置」に相当する。また、逆流防止装置20及び開閉装置24は、それぞれ本発明の「第2導通手段」及び「第1導通手段」に相当する。
(室内機2の構成)
 室内機2は、それぞれ利用側熱交換器26を備えている。ここで、図2で示される4つの室内機2を、図2において下から室内機2a、室内機2b、室内機2c、そして、室内機2dというものとし、それぞれを区別なく示す場合には、単に室内機2というものとする。また、図2で示される4つの利用側熱交換器26を、室内機2a~室内機2dに応じて、図2において下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、そして、利用側熱交換器26dというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に利用側熱交換器26というものとする。
 利用側熱交換器26は、熱媒体変換機3から流出した熱媒体を流通させる熱媒体配管5、及び、室内機2から流出する熱媒体を流通させる熱媒体配管5に、それぞれ熱媒体配管によって接続されている。また、利用側熱交換器26は、暖房運転時には凝縮器(又は放熱器)として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能し、送風機(図示せず)から供給される室内空気と熱媒体との間で熱交換を実施し、室内空間7に供給するための暖房用空気又は冷房用空気を生成するものである。
 なお、図1と同様に、室内機2の接続台数を図2で示される4台に限定するものではなく、1台又は複数台のいずれでもよい。
(熱媒体変換機3の構成)
 熱媒体変換機3は、2つの熱媒体間熱交換器15、2つの絞り装置16、2つの開閉装置17、2つの第2冷媒流路切替装置18、2つのポンプ21、4つの第1熱媒体流路切替装置22、4つの第2熱媒体流路切替装置23、及び、4つの熱媒体流量調整装置25を備えている。
 2つの熱媒体間熱交換器15は、凝縮器(又は放熱器)又は蒸発器として機能し、熱源側冷媒と熱媒体との間で熱交換を実施し、室外機1で生成され、熱源側冷媒に貯えられた冷熱又は温熱を熱媒体に伝達するものである。ここで、図2で示される2つの熱媒体間熱交換器15を、それぞれ熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に熱媒体間熱交換器15というものとする。このうち、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、後述する全暖房運転モードにおいては熱媒体の加熱に供し、後述する全冷房運転モード、冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードにおいては、熱媒体の冷却に供するものである。そして、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、後述する全冷房運転モードにおいては熱媒体の冷却に供し、後述する全暖房運転モード、冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードにおいては、熱媒体の加熱に供するものである。
 2つの絞り装置16は、冷媒循環回路Aにおいて、減圧・膨張弁としての機能を有し、熱源側冷媒を膨張及び減圧させるものである。ここで、図2で示される2つの絞り装置16を、それぞれ絞り装置16a及び絞り装置16bというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に絞り装置16というものとする。このうち、絞り装置16aは、一方が全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器15aの上流側となるように熱媒体間熱交換器15aに接続され、他方が開閉装置17aに接続されている。そして、絞り装置16bは、一方が全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器15bの上流側となるように熱媒体間熱交換器15bに接続され、他方が開閉装置17aに接続されている。また、絞り装置16は、開度(開口面積)が可変に制御可能なもの、例えば、電子式膨張弁等で構成するものとすればよい。
 2つの開閉装置17は、二方弁等で構成されており、冷媒循環回路Aにおいて、冷媒配管を開閉するものである。ここで、図2で示される2つの開閉装置17を、それぞれ開閉装置17a及び開閉装置17bというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に開閉装置17というものとする。このうち、開閉装置17aは、一方が熱媒体変換機3に熱源側冷媒を流入させる冷媒配管4に接続され、他方が絞り装置16a及び絞り装置16bに接続されている。そして、開閉装置17bは、一方が熱媒体変換機3から熱源側冷媒を流出させる冷媒配管4に接続され、他方が開閉装置17aの接続口のうち絞り装置16が接続される側に接続されている。
 2つの第2冷媒流路切替装置18は、四方弁等で構成され、冷媒循環回路Aにおいて、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。ここで、図2で示される2つの第2冷媒流路切替装置18を、それぞれ第2冷媒流路切替装置18a及び第2冷媒流路切替装置18bというものとして、それぞれ区別なく示す場合には、単に第2冷媒流路切替装置18というものとする。このうち、第2冷媒流路切替装置18aは、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器15aの下流側に設けられている。そして、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は、熱媒体循環回路B内において熱媒体を圧送して循環させるものである。ここで、図2で示される2つのポンプ21を、それぞれポンプ21a及びポンプ21bというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単にポンプ21というものとする。このうち、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との間の熱媒体配管に設けられている。そして、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との間の熱媒体配管に設けられている。また、ポンプ21は、例えば、容量制御可能なポンプ等で構成するものとすればよい。
 なお、ポンプ21aは、熱媒体間熱交換器15aと第1熱媒体流路切替装置22との間における熱媒体配管に設ける構成としてもよい。また、ポンプ21bは、熱媒体間熱交換器15bと第1熱媒体流路切替装置22との間における熱媒体配管に設ける構成としてもよい。
 4つの第1熱媒体流路切替装置22は、三方弁等で構成されており、熱媒体循環回路Bにおいて、運転モードに応じて熱媒体の流路を切り替えるものである。ここで、図2で示される4つの第1熱媒体流路切替装置22を、室内機2a~室内機2dに応じて、図2において下から第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、そして、第1熱媒体流路切替装置22dというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に第1熱媒体流路切替装置22というものとする。また、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(図2においては4つ)が設けられるようになっている。また、第1熱媒体流路切替装置22は、三方のうち、一方が熱媒体間熱交換器15aに、もう一方が熱媒体間熱交換器15bに、そして、残りの一方が熱媒体流量調整装置25に、それぞれ接続されており、利用側熱交換器26から流出した熱媒体が熱媒体配管5及び熱媒体流量調整装置25を介して流入する。
 4つの第2熱媒体流路切替装置23は、三方弁等で構成されており、熱媒体循環回路Bにおいて、運転モードに応じて熱媒体の流路を切り替えるものである。ここで、図2で示される4つの第2熱媒体流路切替装置23を、室内機2a~室内機2dに応じて、図2において下から第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、そして、第2熱媒体流路切替装置23dというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に第2熱媒体流路切替装置23というものとする。また、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(図2においては4つ)が設けられるようになっている。また、第2熱媒体流路切替装置23は、三方のうち、一方がポンプ21aに、もう一つがポンプ21bに、そして、残りの一つが熱媒体配管5を介して利用側熱交換器26に、それぞれ接続されている。
 熱媒体流量調整装置25は、開口面積を制御できる二方弁等で構成されており、熱媒体循環回路Bにおいて、利用側熱交換器26(熱媒体配管5)に流れる熱媒体の流量を制御するものである。ここで、図2で示される4つの熱媒体流量調整装置25を、室内機2a~室内機2dに応じて、図2において下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、そして、熱媒体流量調整装置25dというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に熱媒体流量調整装置25というものとする。また、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(図2においては4つ)が設けられるようになっている。また、熱媒体流量調整装置25は、一方が室内機2の利用側熱交換器26から流出した熱媒体を熱媒体変換機3に流入させる熱媒体配管5に、他方が第1熱媒体流路切替装置22に、それぞれ接続されている。
 なお、熱媒体流量調整装置25は、上記のように利用側熱交換器26の熱媒体流路の出口側の熱媒体配管系統に設置されているが、これに限定されるものではなく、利用側熱交換器26の入口側の熱媒体配管系統(例えば、第2熱媒体流路切替装置23と、熱媒体変換機3から流出した熱媒体を室内機2の利用側熱交換器26に流入させる熱媒体配管5との間)に設置されるものとしてもよい。
 また、熱媒体変換機3には、2つの熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31、4つの利用側熱交換器出口温度検出手段34、4つの熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35、及び、2つの熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36が設けられている。これらの検出手段によって検出された情報(温度情報及び圧力情報)は、熱媒体変換機3内に設置された制御装置(図示せず)に送信される。制御装置は、マイコン等によって構成されており、これらの検出情報及びリモコン等からの操作情報に基づいて、利用側熱交換器26に備えられた送風機(図示せず)の回転数(ON/OFF動作を含む)、第2冷媒流路切替装置18の熱媒体流路の切り替え、ポンプ21の駆動周波数、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の熱媒体流路の切り替え、並びに、熱媒体流量調整装置25の熱媒体流量等を制御する。また、制御装置は、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の熱媒体流路を制御することによって、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に流入させるかを選択制御することができる。つまり、制御装置は、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の熱媒体流路を制御することによって、利用側熱交換器26の流入側流路及び流出側流路を、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bとの間で選択的に連通させることができる。
 なお、制御装置は、熱媒体変換機3に設置されているものとしたが、これに限定されるものではなく、室外機1に設置された制御装置50が代替するものとしてもよいし、あるいは、この制御装置及び制御装置50が有線又は無線通信線によって接続され、互いに通信する構成としてもよい。
 2つの熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31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の熱媒体出口側における熱媒体の温度を検出するものであり、例えば、サーミスター等で構成するものとすればよい。ここで、図2で示される2つの熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31は、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31a及び熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bからなり、それぞれ区別なく示す場合には、単に熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31というものとする。このうち、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31aは、ポンプ21aの入口側における熱媒体配管に設けられている。そして、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bは、ポンプ21bの入口側における熱媒体配管に設けられている。
 4つの利用側熱交換器出口温度検出手段34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、例えば、サーミスター等で構成するものとすればよい。ここで、図2で示される4つの利用側熱交換器出口温度検出手段34を、室内機2a~室内機2dに応じて、図2において下から利用側熱交換器出口温度検出手段34a、利用側熱交換器出口温度検出手段34b、利用側熱交換器出口温度検出手段34c、そして、利用側熱交換器出口温度検出手段34dというものとし、それぞれ区別なく示す場合には、単に利用側熱交換器出口温度検出手段34というものとする。また、利用側熱交換器出口温度検出手段34は、室内機2の設置台数に応じた個数(図2においては4つ)が設けられるようになっている。
 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35a及び熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35cは、熱媒体間熱交換器15と第2冷媒流路切替装置18との間に、それぞれ設置され、熱媒体間熱交換器15から流入又流出する冷媒の温度を検出するものであり、例えば、サーミスター等で構成するものとすればよい。また、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35b及び熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35dは、熱媒体間熱交換器15と絞り装置16との間に、それぞれ設置され、熱媒体間熱交換器15から流入又流出する冷媒の温度を検出するものであり、例えば、サーミスター等で構成するものとすればよい。ここで、図2で示される熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35a、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35b、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35c、そして、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35dをそれぞれ区別なく示す場合には、単に熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35というものとする。熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段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。また、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段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。また、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段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。そして、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段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。
 熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36aは、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35aの設置位置と同様に、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、熱媒体間熱交換器15aと第2冷媒流路切替装置18aとの間を流れる冷媒の圧力を検出するものである。熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36bは、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段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との間を流れる冷媒の圧力を検出するものである。
 なお、熱媒体間熱交換器15及び絞り装置16は、それぞれ本発明の「第2熱交換器」及び「第1絞り装置」に相当する。
(インジェクション動作の概要)
 本実施の形態に係る空気調和装置100の冷凍サイクルにおいては、熱源側冷媒の温度が高くなると、冷媒循環回路A内を循環している冷媒及び冷凍機油が劣化するため、熱源側冷媒の温度の上限値がある。通常は、この上限温度は、約120℃程度である。冷凍サイクル内で温度が最も高くなるのは、圧縮機10の吐出側の熱源側冷媒の温度(吐出温度)であるため、この吐出温度が上限以上にならないように制御をすればよい。R410A等の冷媒を使用している場合は、通常運転においては、吐出温度が上限温度に達することは少ないが、R32を冷媒として使用すると、物性的に吐出温度が高くなるため、冷凍サイクルにおいて、吐出温度を低下させる手段を備えておく必要がある。
 本実施の形態に係る空気調和装置100は、室外機1内のおいて、上記のように圧縮機10の吐出温度を低下させる手段として、インジェクション配管4cによるインジェクション動作を実施する。具体的には、室外機1において、前述のように圧縮機10の圧縮室の一部に開口部が設けられ、さらに、密閉容器の外部から開口部を介して圧縮機10の圧縮室内部に熱源側冷媒を導入するインジェクション配管4cが備えられており、熱源側冷媒がインジェクション配管4cから開口部を介して圧縮室にインジェクションされる構成となっている。このインジェクション動作によって、圧縮機10の吐出温度又は圧縮機10から吐出される冷媒の過熱度(吐出スーパーヒート)を低下させることができ、制御装置50が開閉装置24、絞り装置14a及び絞り装置14b等を制御することによって、圧縮機10の吐出温度を低下させ、安全に運転させることができる。具体的なインジェクション動作の制御については、後述の各運転モードの動作説明において詳述する。
 次に、冷媒としてR410A等を使用した場合とR32等を使用した場合との吐出温度の差について、簡単に説明する。
 例えば、空気調和装置100の冷凍サイクルの蒸発温度が0℃、凝縮温度が49℃、圧縮機10の吸入冷媒のスーパーヒート(過熱度)が0℃であるものとする。このとき、熱源側冷媒としてR410Aを使用し、断熱圧縮(等エントロピー圧縮)がなされたものとすると、熱源側冷媒の物性より、圧縮機10の吐出温度は約70℃となる。一方、熱源側冷媒としてR32を使用し、断熱圧縮(等エントロピー圧縮)がなされたものとすると、熱源側冷媒の物性より、圧縮機10の吐出温度は約86℃となる。すなわち、熱源側冷媒としてR32を使用した場合は、R410Aを使用した場合に対して、約16℃だけ吐出温度が上昇することになる。しかし、実際の運転では、圧縮機10ではポリトロープ圧縮がなされ、断熱圧縮よりも効率の悪い運転になるため、上述の値よりも、さらに吐出温度が高くなる。R410Aを用いた場合でも、吐出温度が100℃を超える状態で運転されることは頻繁に発生する。R410Aにおいて吐出温度が104℃を超える状態で運転されている条件では、R32では上限値である120℃を超えるため、吐出温度を低下させる必要がある。
 圧縮機10として、吸入冷媒が直接圧縮室に吸入され、圧縮室から吐出された熱源側冷媒が、圧縮室周囲の密閉容器内に吐出される高圧シェル構造のものを使用している場合は、吸入冷媒を飽和状態よりも湿らせ、二相状態の熱源側冷媒を圧縮機10の圧縮室に吸入させることにより、吐出温度を低下させることができる。しかし、圧縮機10として、低圧シェル構造のものを使用している場合は、吸入冷媒を湿らせても、圧縮機10のシェル内に、液冷媒が溜まるだけで、圧縮室に気液二相冷媒が吸入されることはない。したがって、低圧シェル構造の圧縮機10を使用し、吐出温度が高くなるR32等を使用している場合においては、吐出温度を低下させるためには、圧縮機10における圧縮過程の圧縮室に外部から、低温の冷媒をインジェクションし、熱源側冷媒の温度を低下させる方法が有効となる。そこで、前述したようなインジェクション動作によって、吐出温度を低下させるとよい。
 また、圧縮機10の圧縮室へのインジェクションする熱源側冷媒量(インジェクション量)の制御装置50による制御方法としては、吐出冷媒温度検出手段37によって検出された吐出温度を目標値(例えば、100℃)になるように制御し、この目標値を外気温度に応じて変化させるようにすればよい。このインジェクション流量は、制御装置50による絞り装置14bの開度(開口面積)調整によって増減される。
 なお、制御装置50によるインジェクション量の制御方法は、上記のものに限定されるものではなく、吐出冷媒温度検出手段37によって検出された吐出温度が目標値(例えば、110℃)を超えそうな場合にインジェクションをし、それ以下である場合はインジェクションをしないように制御してもよい。また、制御装置50は、吐出冷媒温度検出手段37によって検出された吐出温度が目標範囲内(例えば、80℃~100℃)に収まるように制御し、吐出温度がこの目標範囲の上限を超えそうな場合、インジェクション量を増加させ、吐出温度が目標範囲の下限を下回りそうな場合にインジェクション量を減少させるように制御をしてもよい。
 また、上記のインジェクション量の制御は、吐出温度が目標値又は目標範囲内になるようにするものであったが、吐出スーパーヒート(吐出過熱度)を目標値又は目標範囲内になるようにするものとしてもよい。例えば、制御装置50は、吐出冷媒温度検出手段37によって検出された吐出温度、及び、高圧検出手段39によって検出された吐出圧力に基いて、吐出スーパーヒート(吐出過熱度)を算出し、この吐出スーパーヒートが目標値(例えば、30℃)になるようにインジェクション量を制御し、この目標値を外気温度に応じて変化させるようにしてもよい。
 また、制御装置50によるインジェクション量の制御方法は、上記のものに限定されるものではなく、算出した吐出スーパーヒートが目標値(例えば、40℃)を超えそうな場合にインジェクションし、それ以下である場合はインジェクションをしないように制御してもよい。また、制御装置50は、算出した吐出スーパーヒートが目標範囲内(例えば、10℃~40℃)に収まるように制御し、吐出スーパーヒートが目標範囲の上限を超えそうな場合、インジェクション量を増加させ、吐出スーパーヒートが目標範囲の下限を下回りそうな場合にインジェクション量を減少させるように制御をしてもよい。
 なお、上記においては、冷媒循環回路Aにおいて、熱源側冷媒としてR32が循環している場合について説明したが、凝縮温度、蒸発温度、スーパーヒート(過熱度)、サブクール(過冷却度)、及び、圧縮機効率が同一である時に、吐出温度がR410Aよりも、高くなる熱源側冷媒であれば、どんなものであっても、本実施の形態に係る構成によって、吐出温度を低下でき、同様の効果を奏する。特に、R410Aよりも、3℃以上高くなる熱源側冷媒であれば、より効果が大きい。
 図3は、R32と地球温暖化係数が小さく化学式がCF3CF=CH2で表されるテトラフルオロプロペン系冷媒であるHFO1234yfとの混合冷媒において、前述の説明と同様の方法で吐出温度を試算した場合の、混合冷媒におけるR32の質量比率に対する吐出温度の変化を示した図である。
 図3で示されるように、R32の質量比率が52%の時に、R410Aとほぼ同一の吐出温度である約70℃となり、R32の質量比率が62%の時に、R410Aの吐出温度よりも3℃高い約73℃になることが分かる。これによって、R32とHFO1234yfとの混合冷媒においては、R32の質量比率が62%近傍以上の混合冷媒を使用する場合に、インジェクション動作によって、吐出温度を低下させるようにすると、効果が大きい。
 また、R32と地球温暖化係数が小さく、化学式がCF3CH=CHFで表されるテトラフルオロプロペン系冷媒であるHFO1234zeとの混合冷媒において、前述の説明と同様の方法で吐出温度を試算すると、混合冷媒におけるR32の質量比率が34%の時に、R410Aとほぼ同一の吐出温度である約70℃となり、R32の質量比率が43%の時に、R410Aの吐出温度よりも3℃高い約73℃になることが分かっている。これによって、R32とHFO1234zeとの混合冷媒においては、R32の質量比率が43近傍%以上の混合冷媒を使用する場合に、インジェクション動作によって、吐出温度を低下させるようにすると、効果が大きい。
 上記の吐出温度の試算は、NIST(National Institute of Standards and Technology)が発売しているREFPROP Version 8.0を用いて実施したものである。なお、ここでの吐出温度の試算は、断熱圧縮を仮定した時のものであり、実際の圧縮はポリトロープ圧縮で実施されるため、ここに記した温度より数十度以上(例えば、20℃以上)高い値となる。
 なお、混合冷媒における冷媒種としては、上記のものに限定されるものではなく、その他の冷媒成分を少量含んだ混合冷媒であっても、吐出温度には大きな影響がなく、同様の効果を奏する。例えば、R32及びHFO1234yfの混合冷媒に、その他の冷媒を少量含んだ混合冷媒等においても使用できる。
 次に、本実施の形態に係る空気調和装置100が実施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で冷房動作又は暖房動作が選択可能になっている。つまり、空気調和装置100は、室内機2の全部で同一動作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動作をすることができるようになっている。
 空気調和装置100が実施する運転モードとして、駆動している室内機2の全てが冷房動作を実施する全冷房運転モード、駆動している室内機2の全てが暖房動作を実施する全暖房運転モード、冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び、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。また、以下の説明においては、室外機1に設置された制御装置50が、空気調和装置100全体の制御を実施するものとする。なお、圧縮機10の圧縮室の開口部に接続されたインジェクション配管4cから圧縮室内に冷媒をインジェクションする際、圧縮室の開口部において、圧力損失(狭い流路を熱源側冷媒が流れ、かつ、流れが急拡大又は急縮小されるために発生する圧力損失)が発生する。しかし、この圧力損失の有無は本実施の形態の効果に対して影響を及ぼさず、動作を分かり易くするため、以下の説明においては、この開口部での圧力損失を無視(無いものと)している。
(全冷房運転モード)
 図4は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の全冷房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図5は、同空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図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4においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図4で示される全冷房運転モードの場合、制御装置50は、室外機1において、第1冷媒流路切替装置11に対して、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冷媒流路を切り替える。また、制御装置50は、開閉装置17aが開状態、開閉装置17bが閉状態、かつ、開閉装置24が開状態となるように開閉制御する。そして、制御装置50は、熱媒体変換機3において、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、図4及び図5を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11を経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気に対して放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高圧の液冷媒(点J)は、逆止弁13a及び気液分離器27aを経由して室外機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。
 また、気液分離器27aに流入した高圧の液冷媒の一部は、分岐配管4dに分岐して、開閉装置24を経由した後、インジェクション配管4cに流入し、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、低温中圧の気液二相冷媒となり(点K)、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図5の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 熱媒体変換機3に流入した高圧の液冷媒は、開閉装置17aを経由した後、分岐して絞り装置16a及び絞り装置16bにそれぞれ流入し、膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この気液二相冷媒は、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によって熱媒体を冷却しながら蒸発して、低温低圧のガス冷媒(点E)となる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bから流出したガス冷媒は、それぞれ第2冷媒流路切替装置18a及び第2冷媒流路切替装置18bを経由して合流し、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に流入したガス冷媒は、気液分離器27b及び逆止弁13dを経由し、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、制御装置50は、絞り装置16aに対して、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35aによって検出された温度と、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35bによって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を制御する。同様に、制御装置50は、絞り装置16bに対して、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35cによって検出された温度と、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35dによって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を制御する。
 また、絞り装置14bは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとし、制御装置50は、吐出冷媒温度検出手段37によって検出される吐出温度が高くなり過ぎないように、絞り装置14bの開口面積を制御することによってインジェクション流量を制御する。その制御方法は、前述の通りである。
 なお、絞り装置14bは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとしたが、これに限定されるものではなく、キャピラリチューブとし、圧力差に応じた量の熱源側冷媒がインジェクションされるようにしてもよい。
 また、この絞り装置14bの制御は、他の運転モードにおいても同様に適用できる。
 ここで、分岐配管4dの開閉装置24から逆流防止装置20に至る流路の熱源側冷媒は高圧冷媒であり、熱媒体変換機3から冷媒配管4を経由して室外機1に戻り、気液分離器27bに至る熱源側冷媒は低圧冷媒である。このとき、逆流防止装置20は、気液分離器27aから分岐した高圧冷媒が、気液分離器27bへ流れることを防ぐものであり、この逆流防止装置20の作用によって、分岐配管4dの高圧冷媒が気液分離器27bの低圧冷媒と混合するのを防止している。これは、後述する冷媒主体運転モードにおいても同様である。
 なお、逆流防止装置20は、逆止弁でもよいし、あるいは、電磁弁等の開閉を切り替えられるもの若しくは電子式膨張弁等の開口面積を変化させられ、冷媒流路の開閉を切り替えられるものとすればよい。
 なお、開閉装置24aは、電磁弁等の開閉を切り替えられるものの他、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものでもよく、流路の開閉を切り替えられれば、どんなものでもよい。
 次に、図4を参照しながら、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。全冷房運転モードにおいては、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達され、冷やされた熱媒体がポンプ21a及びポンプ21bによって熱媒体循環回路B内を流通する。
 ポンプ21a及びポンプ21bによって加圧されて流出した熱媒体は、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を介して、熱媒体変換機3から流出し、熱媒体配管5を通って、それぞれ室内機2a及び室内機2bに流入する。ここで、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dは全閉状態となっているので、熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23c及び第2熱媒体流路切替装置23dを介して、それぞれ室内機2c及び室内機2dに流入することはない。
 室内機2a及び室内機2bに流入した熱媒体は、それぞれ利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入する。そして、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入した熱媒体が室内空気から吸熱することによって、室内空間7の冷房動作が実施される。そして、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bから流出した熱媒体は、それぞれ室内機2a及び室内機2bから流出し、熱媒体配管5を通って、熱媒体変換機3に流入する。
 熱媒体変換機3へ流入した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bへ流入する。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おい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から流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22aを経由して、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bにそれぞれ流入する。また、同様に、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22bを経由して、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bにそれぞれ流入する。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bへ流入した熱媒体は、再びそれぞれポンプ21a及びポンプ21bへ吸い込まれる。このとき、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、中間的な開度にしている。
 また、室内空間7において必要とされる空調負荷は、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31aによって検出された温度又は熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bによって検出された温度と、利用側熱交換器出口温度検出手段34によって検出された温度との差を目標値に維持ように制御することによって賄うことができる。また、本来、利用側熱交換器26による冷房動作は、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、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31によって検出された温度とほとんど同じ温度であり、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31を使用することによって温度検出手段の数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。
 なお、熱媒体間熱交換器15の出口温度は、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31a又は熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bのどちらの温度を使用してもよいし、あるいは、これらの平均温度を使用してもよい。
 上記の全冷房運転モードを実施する場合、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により流路を閉じることによって、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又は利用側熱交換器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又は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。
 なお、この態様は、他の運転モードにおいても同様に適用可能である。
(全暖房運転モード)
 図6は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の全暖房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図7は、同空気調和装置100の全暖房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図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6においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図6で示される全暖房運転モードの場合、制御装置50は、室外機1において、第1冷媒流路切替装置11に対して、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冷媒流路を切り替える。また、制御装置50は、開閉装置17aが閉状態、開閉装置17bが開状態、かつ、開閉装置24が閉状態となるように開閉制御する。そして、制御装置50は、熱媒体変換機3において、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、図6及び図7を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11、第1接続配管4aにおける逆止弁13b、及び、気液分離器27aを経由して室外機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、分岐して第2冷媒流路切替装置18a及び第2冷媒流路切替装置18bを経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに流入する。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bに流入した高温高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒(点J)となる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bから流出した高圧の液冷媒は、絞り装置16a及び絞り装置16bでそれぞれ膨張及び減圧され、中温中圧の気液二相冷媒又は液冷媒(点M)となり、その後合流し、開閉装置17bを経由して、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に流入した中温中圧の気液二相冷媒又は液冷媒は、気液分離器27bを経由して、第2接続配管4bに流入して、絞り装置14aによって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この低温低圧の気液二相冷媒は、逆止弁13cを経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気から吸熱しながら気化し、低温低圧のガス冷媒(点E)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。
 また、気液分離器27bに中温中圧の気液二相冷媒が流入すると、液冷媒と気液二相冷媒に分配されて、この分配された液冷媒(飽和液冷媒、点M’)は、逆流防止装置20を経由した後、インジェクション配管4cに流入する。インジェクション配管4cに流入した液冷媒は、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、少し圧力が低下した低温中圧の気液二相冷媒となり(点K)、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図7の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 このとき、制御装置50は、絞り装置16aに対して、熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36aによって検出された圧力を飽和温度に換算した値と、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35bによって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を制御する。同様に、制御装置50は、絞り装置16bに対して、熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36bによって検出された圧力を飽和温度に換算した値と、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35dによって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する。
 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熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36の代わりに用いてもよく、この場合、安価にシステムを構成できる。
 また、開閉装置24は、閉状態とすることによって、気液分離器27aにおける高圧冷媒が、逆流防止装置20を通ってきた中圧冷媒と混合するのを防止している。
 また、絞り装置14aは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとし、制御装置50は、絞り装置14aの上流側の中圧を任意の圧力に制御でき、例えば、中圧検出手段32によって検出された中圧が一定値になるように絞り装置14aの開度を制御すれば、絞り装置14bによる吐出温度の制御を安定させることができる。
 なお、絞り装置14aは、これに限定されるものではなく、小型の電磁弁等の開閉弁を組み合わせて開口面積を複数選択できるようにしてもよく、あるいは、キャピラリチューブとして冷媒の圧損に応じて中圧が形成されるようにしてもよく、制御性は少し悪化するが、吐出温度を目標に制御することは可能である。
 また、絞り装置14a及び絞り装置14bの制御方法は、前述のように限定されるものではなく、絞り装置14bを全開とし、絞り装置14aにより圧縮機10の吐出温度を制御する制御方法としてもよい。これによって、制御が簡単になると共に、絞り装置14bとして安価なものが使用できるという利点がある。
 また、中圧検出手段32は、圧力センサーでもよいし、あるいは、温度センサーを用いて演算により中圧を演算するようにしてもよい。
 なお、全暖房運転モードにおいては、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bは、共に熱媒体を加熱しているため、絞り装置16a及び絞り装置16bによってサブクールが制御できる範囲内であれば、絞り装置14aの上流側の中圧(図7の点M)が高めになるように制御しても構わない。このように、中圧が高めになるように制御すると、圧縮機10の圧縮室内との圧力との差圧を大きくできるため、圧縮室にインジェクション量を多くすることができ、外気温度が低い場合においても、吐出温度を低下させるために十分なインジェクション量を圧縮室に供給することができる。また、中圧を高めに制御した場合、気液分離器27bに中圧の液冷媒が流入する状態とすることもでき、絞り装置14aにおける制御が安定し易いという利点もある。
 次に、図6を参照しながら、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。全暖房運転モードにおいては、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達され、暖められた熱媒体がポンプ21a及びポンプ21bによって熱媒体循環回路B内を流通する。
 ポンプ21a及びポンプ21bによって加圧されて流出した熱媒体は、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を介して、熱媒体変換機3から流出し、熱媒体配管5を通って、それぞれ室内機2a及び室内機2bに流入する。ここで、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dは全閉状態となっているので、熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23c及び第2熱媒体流路切替装置23dを介して、それぞれ室内機2c及び室内機2dに流入することはない。
 室内機2a及び室内機2bに流入した熱媒体は、それぞれ利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入する。そして、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bに流入した熱媒体が室内空気に放熱することによって、室内空間7の暖房動作が実施される。そして、利用側熱交換器26a及び利用側熱交換器26bから流出した熱媒体は、それぞれ室内機2a及び室内機2bから流出し、熱媒体配管5を通って、熱媒体変換機3に流入する。
 熱媒体変換機3へ流入した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25a及び熱媒体流量調整装置25bへ流入する。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おい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から流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22aを経由して、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bにそれぞれ流入する。また、同様に、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22bを経由して、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bにそれぞれ流入する。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bへ流入した熱媒体は、再びそれぞれポンプ21a及びポンプ21bへ吸い込まれる。このとき、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、中間的な開度にしている。
 また、室内空間7において必要とされる空調負荷は、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31aによって検出された温度又は熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bによって検出された温度と、利用側熱交換器出口温度検出手段34によって検出された温度との差を目標値に維持するように制御することによって賄うことができる。また、本来、利用側熱交換器26による暖房動作は、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、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31によって検出された温度とほとんど同じ温度であり、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31を使用することによって温度検出手段の数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。
 なお、熱媒体間熱交換器15の出口温度は、熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31a又は熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bのどちらの温度を使用してもよいし、あるいは、これらの平均温度を使用してもよい。
(冷房主体運転モード)
 図8は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の冷房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図9は、同空気調和装置100の冷房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図8においては、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8においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図8で示される冷房主体運転モードの場合、制御装置50は、室外機1において、第1冷媒流路切替装置11に対して、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。また、制御装置50は、絞り装置16aが全開状態、開閉装置17a及び開閉装置17bが閉状態、かつ、開閉装置24が開状態となるように開閉制御する。そして、制御装置50は、熱媒体変換機3において、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、そして、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、図8及び図9を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11を経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気に対して放熱しながら凝縮し、高圧の気液二相冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高圧の気液二相冷媒(点M)は、逆止弁13a及び気液分離器27aを経由して室外機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。
 また、気液分離器27aに流入した高圧の気液二相冷媒は、液冷媒と気液二相冷媒に分配されて、この分配された液冷媒(飽和液冷媒、点M’)は、分岐配管4dに分岐して、開閉装置24を経由した後、インジェクション配管4cに流入する。インジェクション配管4cに流入した液冷媒は、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、低温中圧の気液二相冷媒となり(点K)、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図9の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 熱媒体変換機3に流入した気液二相冷媒は、第2冷媒流路切替装置18bを経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒(点J)となる。熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、絞り装置16bによって膨張及び減圧され、低圧低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この気液二相冷媒は、絞り装置16aを経由して、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することによって熱媒体を冷却しながら蒸発して、低温低圧のガス冷媒(点E)となる。熱媒体間熱交換器15aから流出したガス冷媒は、第2冷媒流路切替装置18aを経由して、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に流入したガス冷媒は、気液分離器27b及び逆止弁13dを経由して、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、制御装置50は、絞り装置16bに対して、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35aによって検出された温度と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35bによって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を制御する。
 なお、制御装置50は、絞り装置16bに対して、熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36bによって検出された圧力を飽和温度に換算した値と熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35dによって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によってスーパーヒート又はサブクールを制御するようにしてもよい。
 次に、図8を参照しながら、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においては、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝達され、暖められた熱媒体がポンプ21bによって熱媒体循環回路B内を流通する。また、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝達され、冷やされた熱媒体がポンプ21aによって熱媒体循環回路B内を流通する。
 ポンプ21bによって加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23bを介して、熱媒体変換機3から流出し、熱媒体配管5を通って、室内機2bに流入する。ポンプ21aによって加圧されて流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23aを介して、熱媒体変換機3から流出し、熱媒体配管5を通って、室内機2aに流入する。ここで、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dは全閉状態となっているので、熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23c及び第2熱媒体流路切替装置23dを介して、それぞれ室内機2c及び室内機2dに流入することはない。
 室内機2bに流入した熱媒体は、利用側熱交換器26bに流入し、そして、室内機2aに流入した熱媒体は、利用側熱交換器26aに流入する。利用側熱交換器26bに流入した熱媒体が室内空気に放熱することによって、室内空間7の暖房動作が実施される。一方、利用側熱交換器26aに流入した熱媒体が室内空気から吸熱することによって、室内空間7の冷房動作が実施される。そして、利用側熱交換器26bから流出し、ある程度温度が低下した熱媒体は、室内機2bから流出し、熱媒体配管5を通って、熱媒体変換機3に流入する。一方、利用側熱交換器26aから流出し、ある程度温度が上昇した熱媒体は、室内機2aから流出し、熱媒体配管5を通って、熱媒体変換機3に流入する。
 利用側熱交換器26bから熱媒体変換機3に流入した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25bに流入し、利用側熱交換器26aから熱媒体変換機3に流入した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25a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25bから流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22bを経由して、熱媒体間熱交換器15bに流入し、再びポンプ21bへ吸い込まれる。一方、熱媒体流量調整装置25aから流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22aを経由して、熱媒体間熱交換器15aに流入し、再びポンプ21aへ吸い込まれる。上記のように、加熱された熱媒体及び冷却された熱媒体は、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の作用によって、混合することなく、それぞれ温熱負荷、そして、冷熱負荷がある利用側熱交換器26へ流入される。
 また、室内空間7において必要とされる空調負荷は、暖房側においては熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bによって検出された温度と利用側熱交換器出口温度検出手段34bによって検出された温度との差を、冷房側においては利用側熱交換器出口温度検出手段34aによって検出された温度と熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31aによって検出された温度との差を目標値に維持することによって賄うことができる。
(暖房主体運転モード)
 図10は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の暖房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図11は、同空気調和装置100の暖房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図10においては、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10においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図10で示される暖房主体運転モードの場合、制御装置50は、室外機1において、第1冷媒流路切替装置11に対して、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。また、制御装置50は、絞り装置16aは全開状態、開閉装置17aは閉状態、開閉装置17bは閉状態、かつ、開閉装置24が開状態となるように開閉制御する。そして、制御装置50は、熱媒体変換機3において、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、そして、熱媒体間熱交換器15bと利用側熱交換器26a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、図10及び図11を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11、第1接続配管4aにおける逆止弁13b、及び、気液分離器27aを経由して室外機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を経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒(点J)となる。熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、絞り装置16bで膨張及び減圧され、中圧の気液二相冷媒(点N)となる。この気液二相冷媒は、絞り装置16aを経由して、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することによって熱媒体を冷却しながら、乾き度が増加する(点M)。熱媒体間熱交換器15aから流出した気液二相冷媒は、第2冷媒流路切替装置18aを経由して熱媒体変換機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に流入した気液二相冷媒は、気液分離器27bを経由して、第2接続配管4bに流入して、絞り装置14aによって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この低温低圧の気液二相冷媒は、逆止弁13cを経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気から吸熱しながら気化し、低温低圧のガス冷媒(点E)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。
 また、気液分離器27bに流入した中温中圧の気液二相冷媒は、液冷媒と気液二相冷媒に分配されて、この分配された液冷媒(飽和液冷媒、点M’)は、逆流防止装置20を経由した後、インジェクション配管4cに流入する。インジェクション配管4cに流入した液冷媒は、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、少し圧力が低下した低温中圧の気液二相冷媒となり(点K)、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図11の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 このとき、制御装置50は、絞り装置16bに対して、熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段36bによって検出された圧力を飽和温度に換算した値と、熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段35dによって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する。
 なお、制御装置50は、絞り装置16bを全開とし、絞り装置16aによって上記のサブクールを制御するようにしてもよい。
 また、開閉装置24は、閉状態とすることによって、気液分離器27aにおける高圧冷媒が、逆流防止装置20を通ってきた中圧冷媒と混合するのを防止している。
 また、絞り装置14aは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとし、制御装置50は、絞り装置14aの上流側の中圧を任意の圧力に制御でき、例えば、中圧検出手段32によって検出された中圧が一定値になるように絞り装置14aの開度を制御すれば、絞り装置14bによる吐出温度の制御が安定させることができる。
 なお、絞り装置14aは、これに限定されるものではなく、小型の電磁弁等の開閉弁を組み合わせて開口面積を複数選択できるようにしてもよく、あるいは、キャピラリチューブとして冷媒の圧損に応じて中圧が形成されるようにしてもよく、制御性は少し悪化するが、吐出温度を目標に制御することは可能である。
 また、絞り装置14a及び絞り装置14bの制御方法は、前述のように限定されるものではなく、絞り装置14bを全開とし、絞り装置14aにより圧縮機10の吐出温度を制御する制御方法としてもよい。これによって、制御が簡単になると共に、絞り装置14bとして安価なものが使用できるという利点がある。ただし、この場合は、中圧を自由に制御することができなくなり、中圧及び吐出温度の両方を意識して絞り装置14aの制御を実施する必要がある。
 また、中圧検出手段32は、圧力センサーでもよいし、あるいは、温度センサーを用いて演算により中圧を演算するようにしてもよい。
 なお、暖房主体運転モードにおいては、熱媒体間熱交換器15aにおいて、熱媒体を冷やす必要があり、絞り装置14aの上流側の冷媒の圧力(中圧)をあまり高く制御することができない。中圧を高くすることができないと、圧縮室へのインジェクション量が少なくなり、吐出温度の低下分が小さくなってしまう。しかし、熱媒体の凍結を防止する必要があるため、外気温度が低い時(例えば、外気温度が-5℃以下)は、暖房主体運転モードは実施されないようにすればよく、外気温度が高い時は、吐出温度があまり高くなく、インジェクション量もそれほど多くなくてよいため、問題はない。絞り装置14aの開度制御によって、熱媒体間熱交換器15bにおける熱媒体の冷却もでき、インジェクション量も吐出温度を低下させるために十分な量を圧縮機10の圧縮室に供給できる中圧に設定することができるので、安全に運転することができる。
 次に、図10を参照しながら、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においては、熱媒体間熱交換器15bで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝達され、暖められた熱媒体がポンプ21bによって熱媒体循環回路B内を流通する。また、熱媒体間熱交換器15aで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝達され、冷やされた熱媒体がポンプ21aによって熱媒体循環回路B内を流通する。
 ポンプ21bによって加圧され流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23aを介して、熱媒体変換機3から流出し、熱媒体配管5を通って、室内機2aに流入する。ポンプ21aによって加圧され流出した熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23bを介して、熱媒体変換機3から流出し、熱媒体配管5を通って、室内機2bに流入する。ここで、熱媒体流量調整装置25c及び熱媒体流量調整装置25dは全閉状態となっているので、熱媒体は、第2熱媒体流路切替装置23c及び第2熱媒体流路切替装置23dを介して、それぞれ室内機2c及び室内機2dに流入することはない。
 室内機2bに流入した熱媒体は、利用側熱交換器26bに流入し、そして、室内機2aに流入した熱媒体は、利用側熱交換器26aに流入する。利用側熱交換器26bに流入した熱媒体が室内空気から吸熱することによって、室内空間7の冷房動作が実施される。一方、利用側熱交換器26aに流入した熱媒体が室内空気に放熱することによって、室内空間7の暖房動作が実施される。そして、利用側熱交換器26bから流出し、ある程度温度が上昇した熱媒体は、室内機2bから流出し、熱媒体配管5を通って、熱媒体変換機3に流入する。一方、利用側熱交換器26aから流出し、ある程度温度が低下した熱媒体は、室内機2aから流出し、熱媒体配管5を通って、熱媒体変換機3に流入する。
 利用側熱交換器26bから熱媒体変換機3に流入した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25bに流入し、利用側熱交換器26aから熱媒体変換機3に流入した熱媒体は、熱媒体流量調整装置25a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おい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25bから流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22bを経由して、熱媒体間熱交換器15aに流入し、再びポンプ21aへ吸い込まれる。一方、熱媒体流量調整装置25aから流出した熱媒体は、第1熱媒体流路切替装置22aを経由して、熱媒体間熱交換器15bに流入し、再びポンプ21bへ吸い込まれる。上記のように、加熱された熱媒体及び冷却された熱媒体は、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の作用によって、混合することなく、それぞれ温熱負荷、そして、冷熱負荷がある利用側熱交換器26へ流入される。
 また、室内空間7において必要とされる空調負荷は、暖房側においては熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31bによって検出された温度と利用側熱交換器出口温度検出手段34aによって検出された温度との差を、冷房側においては利用側熱交換器出口温度検出手段34bによって検出された温度と熱媒体間熱交換器出口温度検出手段31aによって検出された温度との差を目標値に維持することによって賄うことができる。
 以上の冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードにおいて、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの作動状態(熱媒体の加熱動作又は冷却動作)が変化すると、今まで温かい熱媒体が冷やされて冷たい熱媒体になったり、あるいは、冷たい熱媒体だったものが温かい熱媒体になったりして、エネルギーの無駄が発生することになる。そこで、本実施の形態に係る空気調和装置100においては、冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードのいずれにおいても、常に、熱媒体間熱交換器15bが暖房側、そして、熱媒体間熱交換器15aが冷房側となるように構成している。
 また、以上のように冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードにおいては、利用側熱交換器26で暖房負荷及び冷房負荷が混在して発生している場合は、暖房を実施し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、熱媒体の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、冷房を実施し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、熱媒体の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って、各室内機2において暖房運転又は冷房運転を自由に切り替えて実施することができる。
(絞り装置14a・絞り装置14b)
 各運転モードにおける圧縮機10の圧縮室へのインジェクション動作は以上のように実施される。したがって、絞り装置14bには、気液分離器27a及び気液分離器27bによって分配された液冷媒が流入するようになっている。しかし、気液分離器27a及び気液分離器27bによって分配される液冷媒は、全冷房運転モード時以外は過冷却が付加されておらず、飽和液状態となっている。飽和液状態は実際には少量の微小なガス冷媒が混入している状態であり、また、開閉装置24及び冷媒配管等の微小な圧力損失により、気液二相冷媒となってしまうことがある。また、絞り装置14bとして、電子式膨張弁を使用した場合、気液二相冷媒が流入して、ガス冷媒と液冷媒とが分離して流れている場合に、絞り装置14bの絞り部にガスが流れる状態と液が流れる状態とが別々に発生して、絞り装置14bの出口側の圧力が安定しない場合がある。特に、乾き度が小さい場合に、冷媒の分離が発生し、その傾向が強い。そこで、絞り装置14bとして、以下の図12に示すような構造のものを使用すると、気液二相冷媒が流入しても、安定した制御が可能になる。気液分離器を使用した場合は、絞り装置14bには、このような細工をしなくても、十分安定した制御ができるが、絞り装置14bを図12のような構造とすると、環境条件によらず、さらに安定した制御が可能となる。
 なお、以下の図12で示される絞り装置の構造は、絞り装置14bに適用されることに限定するものではなく、全暖房運転モード及び暖房主体運転モードにおいて、気液二相冷媒が流通する絞り装置14aに適用しても、同様の効果がある。
 図12は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置100の絞り装置14b(又は絞り装置14a)の構造図である。以下、図12を参照しながら、絞り装置14bを例にその構造を説明する。
 図12で示されるように、絞り装置14bは、流入管41、流出管42、絞り部43、弁体44、モーター45、及び攪拌装置46から構成されており、このうち攪拌装置46は流入管41内に装置されている。流入管41から流入した気液二相冷媒は、攪拌装置46によってガス冷媒と液冷媒とが攪拌されてほぼ均一に混ざり合う。ガス冷媒及び液冷媒がほぼ均一に混ざり合った気液二相冷媒は、絞り部43において弁体44によって絞られて、減圧され、流出管42から流出する。この際、モーター45によって弁体44の位置が制御され、絞り部43での絞り量が制御される。このモーター45は、制御装置50によって駆動制御されるものとすればよい。
 攪拌装置46は、ガス冷媒と液冷媒とがほぼ均一に混ざり合っている状態を作れるものであれば、どんなものでもよいが、例えば、発泡金属を使用すると実現できる。この発泡金属は、スポンジ等の樹脂発泡体と同様に三次元網目状構造を持つ金属多孔質体であり、金属多孔質体の中で気孔率(空隙率)が最も大きい(80%~97%)ものである。この発泡金属を通して、気液二相冷媒を流通させると、三次元的な網目状構造によって、気液二相冷媒中のガス冷媒が微細化され、攪拌されて、液冷媒と均一に混ざり合う効果がある。
 このとき、配管の内部の流れは、配管の内径をD、配管の長さをLとした場合に、流れを攪拌する構造を有する箇所からL/Dが8~10になる距離にまで達すると、攪拌の影響がなくなって元通りの流れになることが、流体力学の分野で明らかになっている。そこで、絞り装置14bの流入管41の内径をD、攪拌装置46から絞り部43までの長さをLとし、L/Dが6以下となる位置に、攪拌装置46を設置すると、攪拌した気液二相冷媒が、攪拌された状態のまま、絞り部43に到達することができ、安定した制御が可能である。
 また、吐出温度が高くなる状態は、外気温度が高い場合の全冷房運転モードで、蒸発温度を目標温度、例えば0度、に保つために、圧縮機10の周波数が上がり、凝縮温度が高くなる場合と、外気温度が低い場合の全暖房運転モードで、凝縮温度を目標温度、例えば49度、に保つために、圧縮機10の周波数が上がり、蒸発温度が低くなる場合と、で発生する。一方、冷房主体運転モード時には、凝縮温度及び蒸発温度の両方をそれぞれ目標温度(例えば、49℃及び0℃)に維持する必要があり、外気温度が高い場合の冷房主体運転モードにおいては、凝縮温度及び蒸発温度の双方が目標温度よりも高くなるため、外気温度が高い場合の全冷房運転モードのように圧縮機10の周波数が非常に高くなる状態は発生し難く、凝縮温度が高くなりすぎないように、圧縮機10の周波数アップに制限がかかる。そのため、冷房主体運転モードにおいては、吐出温度が高くなりにくい。そのため、図13で示されるように、気液分離器27aをなくして、単に冷媒を分岐する分岐部とし、冷房主体運転モード時には開閉装置24を閉状態とし、インジェクション動作を実施しないようにしてもよい。
(実施の形態1の効果)
 以上の構成及び動作のように、R32等の圧縮機10の吐出温度が高くなる冷媒を使用した場合においても、運転モードによらずに、圧縮機10の圧縮室に熱源側冷媒をインジェクションし、吐出温度が高くなりすぎないように制御することができ、熱源側冷媒及び冷凍機油の劣化を抑制し、安全に運転させることができる。
 また、圧縮機10として、低圧シェル構造の圧縮機を用いても、圧縮過程において外部から低温の熱源側冷媒をインジェクションさせることによって、吐出温度を低下させることができる。
 また、本実施の形態に係る空気調和装置100においては、利用側熱交換器26において暖房負荷又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を中間の開度にし、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。これによって、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bの双方を暖房運転又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又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におい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、暖房動作を実施し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、冷房動作を実施してる利用側熱交換器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って、各室内機2において、暖房動作又は冷房動作に自由に切り替えて実施することができる。
 なお、第1熱媒体流路切替装置22及び第2熱媒体流路切替装置23は、三方弁等の三方流路を切り替えられるものとしたが、これに限定されるものではなく、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、又は、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つ組み合わせたもの等としてもよい。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、本実施の形態においては、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、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを用い、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、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、これに限定されるものではなく、室内機2に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機3及び室内機2とは別体(すなわち、熱媒体配管5)に設置される構成としてもよい。
 また、第2冷媒流路切替装置18は、四方弁であるものとしたが、これに限定されるものではなく、二方流路切替弁又は三方流路切替弁を複数用いて、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
 また、一般的に、熱源側熱交換器12及び利用側熱交換器26a~26dには、送風機が取り付けられており、送風により凝縮又は蒸発を促進させる場合が多いが、これに限定されるものではなく、例えば、利用側熱交換器26a~26dとしては放射を利用したパネルヒーターのようなものも用いてもよく、熱源側熱交換器12としては、水又は不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものも用いてもよく、放熱又は吸熱をできる構造のものであればどんなものでも用いることができる。
 また、熱媒体間熱交換器15a及び15bが2つである場合を例に説明をしたが、これに限定されるものではなく、熱媒体を冷却又は加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。
 また、ポンプ21a及び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、通常の気液分離器は、気液二相冷媒中のガス冷媒と液冷媒とを分離する作用を有するものである。これに対し、本実施の形態に係る気液分離器27は、今まで説明を行ったように、気液分離器27の入口に気液二相状態の冷媒が流入した場合に、気液二相冷媒から液冷媒の一部を分離して分岐配管4dに流し、(少し乾き度が大きくなった)残りの気液二相冷媒を気液分離器27から流出させる作用を有するものである。したがって、気液分離器27は、図2等で示されるように、横方向に長い構造で、入口配管と出口配管とが気液分離器27の横側に付いていて、液冷媒の取り出し配管は気液分離器27の下側に液冷媒を分離し流せる構造となっている横型の気液分離器とすることが望ましい。ただし、気液分離器としては、気液二相で流入した冷媒から液冷媒の一部を分離し、残りの気液二相冷媒を流出させられる構造であれば、どのような構造でも構わない。
 また、全暖房運転モード及び暖房主体運転モードにおいては、熱源側熱交換器12の周囲の空気温度が低い場合、熱源側熱交換器12の冷媒配管の内部に氷点下の低温低圧の熱源側冷媒が流れるため、熱源側熱交換器12の周囲に着霜が起きる。熱源側熱交換器12に着霜が起きると、霜層が熱抵抗となり、かつ、熱源側熱交換器12の周囲の空気が流通する流路が狭くなり空気が流れにくくなるため、熱源側冷媒と空気との熱交換が阻害され、機器の暖房能力及び運転効率が低下する。そこで、熱源側熱交換器12の着霜が増加した場合、熱源側熱交換器12の周囲の霜を融かす除霜運転を実施する。
 ここで、本実施の形態に係る空気調和装置100における除霜運転運転について、図14を参照しながら説明する。
 熱源側冷媒は、圧縮機10によって圧縮され、加熱されて、圧縮機10から吐出され、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に流入した熱源側冷媒は、放熱して周囲に付着した霜を融かす。熱源側熱交換器12から流出した熱源側冷媒は、逆止弁13aを通って、気液分離器27aに至り、気液分離器27aで分流される。
 気液分離器27aで分流された一方の流れは、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に流入した熱源側冷媒は、開状態となっている開閉装置17a及び開閉装置17b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、気液分離器27bを介して、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。この際、絞り装置16a及び絞り装置16bは、全閉、又は、熱源側冷媒が流れない小さい開度となっており、熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bには、熱源側冷媒が流れないようにしている。
 また、気液分離器27aで分流された他方の流れは、分岐配管4dに流入し、開状態の開閉装置24を介してインジェクション配管4cに流入し、全開状態の絞り装置14bを介して、圧縮機10の圧縮室にインジェクションされ、アキュムレーター19を通って圧縮機10に吸入された熱源側冷媒(気液分離器27aで分流された一方の流れ)と合流する。
 なお、図14においては、ポンプ21bを駆動させて、熱媒体を、暖房要求のある利用側熱交換器26(図14においては、利用側熱交換器26a、26b)に循環させている。これによって、除霜運転中においても、熱媒体に蓄えられた温熱によって、暖房運転を継続することができる。また、全暖房運転モード後の除霜運転においては、ポンプ21aも駆動させるようにしてもよいし、除霜運転中は、ポンプ21a及びポンプ21bを停止し、暖房運転を停止するようにしてもよい。
 以上のように、除霜運転においては、熱源側熱交換器12の周囲に付着した霜を融かしながら、気液分離器27aにおいて熱源側冷媒を分岐させ、その一部を圧縮機10の圧縮室にインジェクションする。これによって、圧縮機10の余熱を直接、熱源側冷媒に伝達しやすく、効率のよい除霜運転が実施できる。また、室外機1から離れた熱媒体変換機3に循環させる熱源側冷媒の流量をインジェクション流量分だけ減らすことができるため、圧縮機10の動力を低減させることができる。
実施の形態2.
 本実施の形態に係る空気調和装置100について、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
(空気調和装置の構成)
 図15は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の回路構成の一例を示す概略図である。以下、図15を参照しながら、空気調和装置100の構成について説明する。
 図15で示されるように、圧縮機10の圧縮室の開口部に繋がるインジェクション配管4cに、冷媒間熱交換器28が設置されている。分岐配管4dに接続されたインジェクション配管4cの接続部から、冷媒間熱交換器28、絞り装置14b、再び冷媒間熱交換器28、そして、圧縮機10の圧縮室の開口部の順に冷媒配管によって接続されている。すなわち、インジェクションされる熱源側冷媒のうち、絞り装置14bに流入する前の熱源側冷媒と、絞り装置14bを通過した後の熱源側冷媒とが、冷媒間熱交換器28において熱交換するような構成となっている。
 以下、本実施の形態に係る空気調和装置100の各運転モードについて説明する。また、以下の説明においては、室外機1に設置された制御装置50が、空気調和装置100全体の制御を実施するものとする。なお、本実施の形態に係る空気調和装置100の熱媒体の流れは、実施の形態1に係る空気調和装置100の各運転モードと同様である。
(全冷房運転モード)
 図16は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の全冷房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図17は、同空気調和装置100の全冷房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図16においては、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16においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図16及び図17を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11を経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気に放熱しながら凝縮し、高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高圧の液冷媒(点J)は、逆止弁13a及び気液分離器27aを経由して室外機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。
 また、気液分離器27aに流入した高圧の液冷媒の一部は、分岐配管4dに分岐して、開閉装置24を経由した後、インジェクション配管4cに流入し、冷媒間熱交換器28に流入する。冷媒間熱交換器28に流入した液冷媒は、絞り装置14bによって減圧されて圧力及び温度が低下した熱源側冷媒によって冷却される(点J’)。冷媒間熱交換器28から流出した液冷媒は、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、低温中圧の熱源側冷媒となり(点K’)、再び、冷媒間熱交換器28に流入する。冷媒間熱交換器28に再び流入した熱源側冷媒は、絞り装置14bによって減圧される前の液冷媒によって加熱され、ある程度温度が上昇した低温中圧の気液二相冷媒(点K)となる。冷媒間熱交換器28から流出した気液二相冷媒は、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図17の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 熱媒体変換機3に流入した高圧の液冷媒は、開閉装置17aを経由した後、分岐して絞り装置16a及び絞り装置16bにそれぞれ流入し、膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この気液二相冷媒は、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によって熱媒体を冷却しながら蒸発して、低温低圧のガス冷媒(点E)となる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bから流出したガス冷媒は、それぞれ第2冷媒流路切替装置18a及び第2冷媒流路切替装置18bを経由して合流し、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に流入したガス冷媒は、気液分離器27b及び逆止弁13dを経由し、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。
 絞り装置14bは、気液二相状態の冷媒が流入すると、安定した制御ができなくなることがあり、熱源側冷媒の封入量が小さい等の原因により、熱源側熱交換器12の出口部におけるサブクールが小さかったとしても、冷媒間熱交換器28の作用により冷却することによって、絞り装置14bに確実に液冷媒を供給することができ、安定した制御が可能となる。
(全暖房運転モード)
 図18は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の全暖房運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図19は、同空気調和装置100の全暖房運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図18においては、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18においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図18及び図19を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11、第1接続配管4aにおける逆止弁13b、及び、気液分離器27aを経由して室外機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、分岐して第2冷媒流路切替装置18a及び第2冷媒流路切替装置18bを経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに流入する。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bに流入した高温高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒(点J)となる。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bから流出した高圧の液冷媒は、絞り装置16a及び絞り装置16bでそれぞれ膨張及び減圧され、中温中圧の気液二相冷媒又は液冷媒(点M)となり、その後合流し、開閉装置17bを経由して、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に流入した中温中圧の気液二相冷媒又は液冷媒は、気液分離器27bを経由して、第2接続配管4bに流入して、絞り装置14aによって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この低温低圧の気液二相冷媒は、逆止弁13cを経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気から吸熱しながら気化し、低温低圧のガス冷媒(点E)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。
 また、気液分離器27bに流入した中温中圧の気液二相冷媒は、液冷媒と気液二相冷媒に分配されて、この分配された液冷媒(飽和液冷媒、点M’)は、逆流防止装置20を経由した後、インジェクション配管4cに流入する。インジェクション配管4cに流入した液冷媒は、冷媒間熱交換器28に流入する。冷媒間熱交換器28に流入した液冷媒は、絞り装置14bによって減圧されて圧力及び温度が低下した熱源側冷媒によって冷却される(点M’’)。冷媒間熱交換器28から流出した液冷媒は、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、低温中圧の熱源側冷媒となり(点K’)、再び、冷媒間熱交換器28に流入する。冷媒間熱交換器28に再び流入した熱源側冷媒は、絞り装置14bによって減圧される前の液冷媒によって加熱され、乾き度が増加する(点K)。冷媒間熱交換器28から流出した気液二相冷媒は、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図19の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 飽和液状態の冷媒は実際は微小なガス冷媒を少量含んだ状態であり、また、少しの圧損で気液二相状態になってしまう。絞り装置14bは、気液二相状態の冷媒が流入すると、安定した制御ができなくなることがあるが、上記のように冷媒間熱交換器28の作用により冷却することによって、絞り装置14bに確実に液冷媒を供給することができ、安定した制御が可能となる。
(冷房主体運転モード)
 図20は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の冷房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図21は、同空気調和装置100の冷房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図20においては、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20においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図20及び図21を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11を経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気に対して放熱しながら凝縮し、高圧の気液二相冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高圧の気液二相冷媒(点M)は、逆止弁13a及び気液分離器27aを経由して室外機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。
 また、気液分離器27aに流入した高圧の気液二相冷媒は、液冷媒と気液二相冷媒に分配されて、この分配された液冷媒(飽和液冷媒、点M’)は、分岐配管4dに分岐して、開閉装置24を経由した後、インジェクション配管4cに流入する。インジェクション配管4cに流入した液冷媒は、冷媒間熱交換器28に流入する。冷媒間熱交換器28に流入した液冷媒は、絞り装置14bによって減圧されて圧力及び温度が低下した熱源側冷媒によって冷却される(点M’’)。冷媒間熱交換器28から流出した液冷媒は、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、低温中圧の熱源側冷媒となり(点K’)、再び、冷媒間熱交換器28に流入する。冷媒間熱交換器28に再び流入した熱源側冷媒は、絞り装置14bによって減圧される前の液冷媒によって加熱され、乾き度が増加する(点K)。冷媒間熱交換器28から流出した気液二相冷媒は、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図21の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 熱媒体変換機3に流入した気液二相冷媒は、第2冷媒流路切替装置18bを経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒(点J)となる。熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、絞り装置16bによって膨張及び減圧され、低圧低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この気液二相冷媒は、絞り装置16aを経由して、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することによって熱媒体を冷却しながら蒸発して、低温低圧のガス冷媒(点E)となる。熱媒体間熱交換器15aから流出したガス冷媒は、第2冷媒流路切替装置18aを経由して、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に流入したガス冷媒は、気液分離器27b及び逆止弁13dを経由して、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。
 飽和液状態の冷媒は実際は微小なガス冷媒を少量含んだ状態であり、また、少しの圧損で気液二相状態になってしまう。絞り装置14bは、気液二相状態の冷媒が流入すると、安定した制御ができなくなることがあるが、上記のように冷媒間熱交換器28の作用により冷却することによって、絞り装置14bに確実に液冷媒を供給することができ、安定した制御が可能になる。
(暖房主体運転モード)
 図22は、本発明の実施の形態2に係る空気調和装置100の暖房主体運転モード時における熱源側冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図であり、図23は、同空気調和装置100の暖房主体運転モード時における冷凍サイクルのp-h線図である。この図22においては、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22においては、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おり、熱源側冷媒が流れる方向を実線矢印で、熱媒体が流れる方向を破線矢印で示している。
 図22及び図23を参照しながら、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。低温低圧のガス冷媒(点E)が圧縮機10によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒(点I)となって吐出され、第1冷媒流路切替装置11、第1接続配管4aにおける逆止弁13b、及び、気液分離器27aを経由して室外機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を経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒(点J)となる。熱媒体間熱交換器15bから流出した液冷媒は、絞り装置16bで膨張及び減圧され、中圧の気液二相冷媒(点N)となる。この気液二相冷媒は、絞り装置16aを経由して、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することによって熱媒体を冷却しながら、乾き度が増加する(点M)。熱媒体間熱交換器15aから流出した気液二相冷媒は、第2冷媒流路切替装置18aを経由して熱媒体変換機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に流入した気液二相冷媒は、気液分離器27bを経由して、第2接続配管4bに流入して、絞り装置14aによって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(点L)となる。この低温低圧の気液二相冷媒は、逆止弁13cを経由して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気から吸熱しながら気化し、低温低圧のガス冷媒(点E)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。
 また、気液分離器27bに流入した中温中圧の気液二相冷媒は、液冷媒と気液二相冷媒に分配されて、この分配された液冷媒(飽和液冷媒、点M’)は、逆流防止装置20を経由した後、インジェクション配管4cに流入する。インジェクション配管4cに流入した液冷媒は、冷媒間熱交換器28に流入し、絞り装置14bによって減圧されて圧力及び温度が低下した熱源側冷媒によって冷却される(点M’’)。冷媒間熱交換器28から流出した液冷媒は、絞り装置14bによって膨張及び減圧され、低温中圧の熱源側冷媒となり(点K’)、再び、冷媒間熱交換器28に流入し、絞り装置14bによって減圧される前の液冷媒によって加熱され、乾き度が増加する(点K)。冷媒間熱交換器28から流出した気液二相冷媒は、圧縮機10の圧縮室に設けられた開口部から圧縮機10内部にインジェクションされる。このとき、圧縮機10内では、中圧のガス冷媒(点F)と、低温中圧の気液二相冷媒(点K)とが混合されて、熱源側冷媒の温度が低下し(点H)、これによって、圧縮機10から吐出されるガス冷媒の吐出温度が低下する(点I)。また、インジェクション動作が実施されない場合の圧縮機10の吐出温度が図23の点Gであり、インジェクション動作によって、吐出温度が点Gから点Iに低下していることが分かる。
 飽和液状態の冷媒は実際は微小なガス冷媒を少量含んだ状態であり、また、少しの圧損で気液二相状態になってしまう。絞り装置14bは、気液二相状態の冷媒が流入すると、安定した制御ができなくなることがあるが、上記のように冷媒間熱交換器28の作用により冷却することによって、絞り装置14bに確実に液冷媒を供給することができ、安定した制御が可能になる。
(実施の形態2の効果)
 飽和液状態の冷媒は実際は微小なガス冷媒を少量含んだ状態であり、また、少しの圧損で気液二相状態になってしまい、絞り装置14bは気液二相状態の冷媒が流入すると、安定した制御ができなくなることがある。このとき、インジェクション配管4cに流入してきた熱源側冷媒を、冷媒間熱交換器28の冷却作用によって確実に液化することによって、絞り装置14bに確実に液冷媒を供給することができ、安定した制御が可能となる。
実施の形態3.
 本実施の形態に係る空気調和装置100aについて、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
(空気調和装置の構成)
 図24は、本発明の実施の形態3に係る空気調和装置100aの回路構成の一例を示す概略図である。以下、図24を参照しながら、空気調和装置100aの構成について説明する。
 図24で示されるように、室外機1aと熱媒体変換機3aとは、熱源側冷媒が流通する冷媒配管4e~4gによって接続されている。
 室外機1aにおいて、圧縮機10の吐出側から、分岐部27d、第1冷媒流路切替装置48、熱源側熱交換器12、絞り装置14a、そして、分岐部27cの順に冷媒配管によって接続されている。また、熱源側熱交換器12の第1冷媒流路切替装置48が接続された側から、第1冷媒流路切替装置47、分岐部27e、アキュムレーター19、そして、圧縮機10の吸入側の順に冷媒配管によって接続されている。さらに、分岐部27cから分岐した分岐配管4dが、インジェクション配管4cに接続され、このインジェクション配管4cは圧縮機10内に熱源側冷媒をインジェクションするための開口部に接続されている。分岐配管4dには、開閉装置24が設置され、インジェクション配管4cには、絞り装置14bが設置されている。
 なお、ここで、分岐配管4d及びインジェクション配管4cは、連続して接続されている配管であり、明確な違いはなく、分岐部27cに接続されている冷媒配管を分岐配管4d、そして、圧縮機10の圧縮室に接続されている冷媒配管をインジェクション配管4cと呼称している。
 分岐部27cは、冷媒配管によって冷媒配管4fに接続され、この冷媒配管4fによって熱媒体変換機3aに接続されている。この冷媒配管4fに接続された熱媒体変換機3a内の冷媒配管は、分岐して、それぞれ絞り装置16a及び16bに接続している。
 分岐部27dは、冷媒配管によって冷媒配管4gに接続され、この冷媒配管4gによって熱媒体変換機3aに接続されている。この冷媒配管4gに接続された熱媒体変換機3a内の冷媒配管は、分岐して、それぞれ第2冷媒流路切替装置18ab及び18bbに接続されている。
 分岐部27eは、冷媒配管によって冷媒配管4eに接続され、この冷媒配管4eによって熱媒体変換機3aに接続されている。この冷媒配管4eに接続された熱媒体変換機3a内の冷媒配管は、分岐して、それぞれ第2冷媒流路切替装置18aa及び18baに接続されている。
 また、第2冷媒流路切替装置18aa及び18abから延びた冷媒配管は、合流して熱媒体間熱交換器15aの熱源側冷媒の流路に接続されている。また、第2冷媒流路切替装置18ba及び18bbから延びた冷媒配管は、合流して熱媒体間熱交換器15bの熱源側冷媒の流路に接続されている。
 以下、本実施の形態に係る空気調和装置100aの各運転モードについて説明する。また、以下の説明においては、室外機1aに設置された制御装置50が、空気調和装置100a全体の制御を実施するものとする。なお、本実施の形態に係る空気調和装置100aの熱媒体の流れは、実施の形態1に係る空気調和装置100の各運転モードと同様である。
(全冷房運転モード)
 以下、図24を参照しながら、全冷房運転モードについて説明する。この全冷房運転モードにおいて、制御装置50は、第1冷媒流路切替装置47を閉状態、かつ、第1冷媒流路切替装置48を開状態となるように切り替える。また、制御装置50は、第2冷媒流路切替装置18aa及び18baを開状態、かつ、第2冷媒流路切替装置18ab及び18bbを閉状態となるように切り替える。
 低温低圧のガス冷媒が圧縮機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の全部が、分岐部27d及び第1冷媒流路切替装置48を介して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気に放熱しながら凝縮し、高温高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置14aによって若干減圧されて中圧の液冷媒となり、分岐部27cを通過して室外機1aから流出し、冷媒配管4fを通って、熱媒体変換機3aに流入する。
 熱媒体変換機3aに流入した中圧の液冷媒は、分岐し、それぞれ絞り装置16aおよび絞り装置16bによって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となる。この気液二相冷媒は、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aおよび熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することによって熱媒体を冷却しながら蒸発して、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から流出したガス冷媒は、それぞれ第2冷媒流路切替装置18aa及び第2冷媒流路切替装置18baを経由して合流し、熱媒体変換機3aから流出し、冷媒配管4eを通って、再び室外機1aへ流入する。
 室外機1aに流入したガス冷媒は、分岐部27e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。
 なお、この時、室外機1aにおいて、圧縮機10の吐出温度が低く、圧縮機10の圧縮室へのインジェクションが必要でない場合は、開閉装置24は閉となっており、圧縮機10の圧縮室へのインジェクション動作は実施されない。また、圧縮機10の吐出温度が高く、圧縮機10の圧縮室にインジェクションが必要な場合、制御装置50は、開閉装置24を開状態とし、分岐部27cで分岐した中圧の液冷媒を分岐配管4d及びインジェクション配管4cに流入させ、絞り装置14bの開度(開口面積)を調整して、圧縮機10の圧縮室へのインジェクション量を制御する。これによって、圧縮機10の吐出温度又は吐出過熱度を、目標温度又は目標範囲に制御する。
 なお、上記のインジェクション動作の制御については、後述する各運転モードにおいても同様である。
 なお、全冷房運転モードにおいては、絞り装置14aで若干減圧させて中圧の液冷媒とする場合を例に説明したが、絞り装置14aを全開として冷媒をほとんど減圧させずに、高圧の液冷媒のまま室外機1aを流出するようにしてもよい。この場合は、全冷房運転モード時に、分岐部27cで高圧の液冷媒を分岐し、圧縮機10の圧縮室にインジェクションを実施することになる。熱負荷が変化した場合等に、全冷房運転モードから、冷房主体運転モード又はその他の運転モードに切り替わることを考慮すると、絞り装置14aで若干減圧させて中圧の液冷媒とする制御の方が、運転モード変化前後の各アクチュエーターの変化量が少なくて済み、安定した運転モード切り替えが行える。
(全暖房運転モード)
 次に、図24を参照しながら、全暖房運転モードについて説明する。この全暖房運転モードにおいて、制御装置50は、第1冷媒流路切替装置47を開状態、かつ、第1冷媒流路切替装置48を閉状態となるように切り替える。また、制御装置50は、第2冷媒流路切替装置18aa及び18baを閉状態、かつ、第2冷媒流路切替装置18ab及び18bbを開状態となるように切り替える。
 低温低圧のガス冷媒が圧縮機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の全部が、分岐部27dを介して、室外機1aから流出する。室外機1aから流出した高温高圧のガス冷媒は、冷媒配管4gを通って、熱媒体変換機3aに流入する。
 熱媒体変換機3aに流入した高温高圧のガス冷媒は、分岐して第2冷媒流路切替装置18ab及び第2冷媒流路切替装置18bbを経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bのそれぞれに流入する。熱媒体間熱交換器15a及び熱媒体間熱交換器15bに流入した高温高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体に放熱することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、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から流出した高圧の液冷媒は、絞り装置16a及び絞り装置16bでそれぞれ膨張及び減圧され、中圧の液冷媒となる。この中圧の液冷媒は、合流し、熱媒体変換機3aから流出し、冷媒配管4fを通って、再び室外機1aへ流入する。
 室外機1aに流入した中圧の液冷媒は、分岐部27cを介して、絞り装置14aによって膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒になり、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入する。熱源側熱交換器12に流入した気液二相冷媒は、室外空気から吸熱しながら気化し、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47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。
(冷房主体運転モード)
 次に、図24を参照しながら、冷房主体運転モードについて説明する。この冷房主体運転モードにおいて、制御装置50は、第1冷媒流路切替装置47を閉状態、かつ、第1冷媒流路切替装置48を開状態となるように切り替える。また、制御装置50は、第2冷媒流路切替装置18aa及び18bbを開状態、かつ、第2冷媒流路切替装置18ab及び18baを閉状態となるように切り替える。
 低温低圧のガス冷媒が圧縮機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の一部は、分岐部27dで分岐して、第1冷媒流路切替装置48を介して、熱源側熱交換器12に流入し、室外空気に放熱しながら凝縮し、高温高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器12から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置14aによって若干減圧されて中圧の液冷媒になり、分岐部27cを通過して、室外機1aから流出し、冷媒配管4fを通って、熱媒体変換機3aに流入する。
 一方、分岐部27dで分岐した残りの高温高圧のガス冷媒は、室外機1aから流出し、冷媒配管4gを通って、熱媒体変換機3aに流入する。熱媒体変換機3a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18bbを経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入する。熱媒体間熱交換器15bに流入した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することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒となる。熱媒体間熱交換器15bから流出した高圧の液冷媒は、絞り装置16bで若干減圧されて中圧になり、冷媒配管4fを通って、熱媒体変換機3aに流入した中圧の液冷媒と合流する。合流した中圧の液冷媒は、絞り装置16aで膨張及び減圧され、低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに流入する。熱媒体間熱交換器15aに流入した低圧の気液二相冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することによって熱媒体を冷却しながら蒸発して、低温低圧のガス冷媒となる。熱媒体間熱交換器15aから流出した低温低圧のガス冷媒は、第2冷媒流路切替装置18aaを経由して、熱媒体変換機3aから流出し、冷媒配管4eを通って、再び室外機1aへ流入する。
 室外機1aに流入したガス冷媒は、分岐部27e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。
(暖房主体運転モード)
 次に、図24を参照しながら、暖房主体運転モードについて説明する。この暖房主体運転モードにおいて、制御装置50は、第1冷媒流路切替装置47を開状態、かつ、第1冷媒流路切替装置48を閉状態となるように切り替える。また、制御装置50は、第2冷媒流路切替装置18aa及び18bbを開状態、かつ、第2冷媒流路切替装置18ab及び18baを閉状態となるように切り替える。
 低温低圧のガス冷媒が圧縮機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の全部が、分岐部27dを介して、室外機1aから流出する。室外機1aから流出した高温高圧のガス冷媒は、冷媒配管4gを通って、熱媒体変換機3aに流入する。
 熱媒体変換機3a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18bbを経由して、凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器15bに流入する。熱媒体間熱交換器15bに流入した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することによって熱媒体を加熱しながら凝縮して、高圧の液冷媒となる。熱媒体間熱交換器15bから流出した高圧の液冷媒は、絞り装置16bで若干減圧させられて中圧の液冷媒となる。この中圧の液冷媒は、分岐して、その一方は、絞り装置16aで膨張及び減圧されて低温低圧の気液二相冷媒になり、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器15aに流入する。熱媒体間熱交換器15aに流入した低温低圧の気液二相冷媒は、熱媒体循環回路Bを循環する熱媒体から吸熱することによって熱媒体を冷却しながら蒸発して、低温低圧のガス冷媒となる。熱媒体間熱交換器15aから流出した低温低圧のガス冷媒は、第2冷媒流路切替装置18aaを経由して、熱媒体変換機3aから流出し、冷媒配管4eを通って、再び室外機1aへ流入する。
 一方、絞り装置16bを通った後、分流した他方の中圧の液冷媒は、熱媒体変換機3aから流出し、冷媒配管4fを通って、室外機1aへ流入する。室外機1aに流入した中圧の液冷媒は、分岐部27cを通過して、絞り装置14aで膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒になり、蒸発器として作用する熱源側熱交換器12に流入する。熱源側熱交換器12に流入した気液二相冷媒は、室外空気から吸熱しながら気化し、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、分岐部27eにおいて、冷媒配管4eを通って室外機1aへ流入してきた低温低圧のガス冷媒と合流する。合流した低温低圧のガス冷媒は、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。
(実施の形態3の効果)
 以上のような実施の形態3に係る空気調和装置100aの構成においても、前述した実施の形態1に係る空気調和装置100と同様の効果を得ることができる。
実施の形態4.
 本実施の形態に係る空気調和装置100bについて、実施の形態1に係る空気調和装置100の構成及び動作と相違する点を中心に説明する。
 実施の形態1に係る空気調和装置100においては、圧縮機10、第1冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、絞り装置14a、絞り装置14b、逆流防止装置20及び開閉装置24を室外機1に収容している。また、利用側熱交換器26を室内機2に収容し、熱媒体間熱交換器15及び絞り装置16を熱媒体変換機3に収容している。また、室外機1と熱媒体変換機3との間を2本一組の冷媒配管で接続し、室外機1と熱媒体変換機3との間で熱源側冷媒を循環させている。そして、室内機2と熱媒体変換機3との間をそれぞれ2本一組の熱媒体配管で接続し、室内機2と熱媒体変換機3との間で熱媒体を循環させ、熱媒体間熱交換器15において熱源側冷媒と熱媒体とを熱交換させるシステムであるが、これに限定されるものではない。以下、本実施の形態に係る空気調和装置100bについて説明する。
(空気調和装置100bの構成)
 図25は、本発明の実施の形態4に係る空気調和装置100bの回路構成の一例を示す概略図である。
 図25で示されるように、圧縮機10、第1冷媒流路切替装置11、熱源側熱交換器12、絞り装置14a、絞り装置14b、逆流防止装置20及び開閉装置24を室外機1に収容している。また、蒸発器又は凝縮器となり空調対象空間の空気と冷媒とを熱交換させる利用側熱交換器26及び絞り装置16を室内機2に収容している。そして、室外機1及び室内機2とは別体に形成された中継ユニットである中継機3bを備え、室外機1と中継機3bとの間を2本一組の冷媒配管で接続し、室内機2と中継機3bとの間についても2本一組の冷媒配管で接続する。これによって、中継機3bを介して、室外機1と室内機2との間で冷媒を循環させ、全冷房運転モード、全暖房運転モード、冷房主体運転モード及び暖房主体運転モードを実施することができる直膨システムとすることができ、この場合においても、実施の形態1と同様の効果を奏する。
 1、1a 室外機、2、2a~2d 室内機、3、3a 熱媒体変換機、3b 中継機、4 冷媒配管、4a 第1接続配管、4b 第2接続配管、4c インジェクション配管、4d 分岐配管、4e~4g 冷媒配管、5 熱媒体配管、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~13d 逆止弁、14a、14b 絞り装置、15、15a、15b 熱媒体間熱交換器、16、16a、16b、16c 絞り装置、17、17a、17b 開閉装置、18、18a、18b、18aa、18ab、18ba、18bb 第2冷媒流路切替装置、19 アキュムレーター、20 逆流防止装置、21、21a、21b ポンプ、22、22a~22d 第1熱媒体流路切替装置、23、23a~23d 第2熱媒体流路切替装置、24 開閉装置、25、25a~25d 熱媒体流量調整装置、26、26a~26d 利用側熱交換器、27a、27b 気液分離器、27c~27e 分岐部、28 冷媒間熱交換器、31、31a、31b 熱媒体間熱交換器出口温度検出手段、32 中圧検出手段、34、34a、34b、34c、34d 利用側熱交換器出口温度検出手段、35、35a、35b、35c、35d 熱媒体間熱交換器冷媒温度検出手段、36、36a、36b 熱媒体間熱交換器冷媒圧力検出手段、37 吐出冷媒温度検出手段、39 高圧検出手段、41 流入管、42 流出管、43 絞り部、44 弁体、45 モーター、46 攪拌装置、47、48 第1冷媒流路切替装置、50 制御装置、100、100a、100b 空気調和装置、A 冷媒循環回路、B 熱媒体循環回路。

Claims (20)

  1.  低圧冷媒を圧縮して高圧冷媒を吐出する圧縮機と、冷媒と外部流体との間で熱交換を実施する第1熱交換器と、冷媒を減圧する第1絞り装置と、冷媒と外部流体との間で熱交換を実施する1つ以上の第2熱交換器と、が冷媒配管によって接続されて構成された冷凍サイクルと、
     前記第1熱交換器又は前記第2熱交換器において放熱した冷媒が流通する冷媒流路から分岐した冷媒を流通させるインジェクション配管と、
     前記圧縮機の駆動制御等を実施する制御装置と、
     を備え、
     冷媒は、R32、R32及びHFO1234yfを含みR32の質量比率が62%以上である混合冷媒、又は、R32及びHFO1234zeを含みR32の質量比率が43%以上である混合冷媒であり、
     前記圧縮機は、密閉容器内に圧縮室を有し、前記密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気となり前記圧縮室に前記密閉容器内の低圧冷媒を吸入する低圧シェル構造を有し、前記圧縮室の一部に開口部を有し、
     前記インジェクション配管は、その内部を流れる冷媒を減圧する第2絞り装置を介して、前記開口部に接続され、
     前記制御装置は、前記第2絞り装置の開度を制御することによって、前記インジェクション配管から前記開口部を介して、前記圧縮室に導入する冷媒のインジェクション量を制御する
     ことを特徴とする空気調和装置。
  2.  前記第1熱交換器に高圧冷媒を通過させて凝縮器として機能させる場合と、前記第1熱交換器に低圧冷媒を通過させて蒸発器として機能させる場合とで冷媒流路を切り替える冷媒流路切替装置と、
     前記冷凍サイクルのいずれかの位置に設置された、前記第1熱交換器が蒸発器として機能する場合に、前記凝縮器内の圧力である高圧よりも小さくかつ前記圧縮機の吸入側の圧力である低圧よりも大きい中圧を生成する第3絞り装置と、
     を備え、
     前記制御装置は、前記第1熱交換器が凝縮器として機能する場合には、冷媒を前記高圧側から前記開口部に導入し、前記第1熱交換器が蒸発器として機能する場合には、冷媒を前記中圧側から前記開口部に導入する
     ことを特徴とする請求項1記載の空気調和装置。
  3.  前記第1熱交換器が凝縮器として機能する場合には、冷媒は前記第3絞り装置を通らずに前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との間を流通し、
     前記第1熱交換器が蒸発器として機能する場合には、冷媒は前記第2熱交換器から前記第3絞り装置を通って前記第1熱交換器へ流入する位置に、前記第3絞り装置を配置した
     ことを特徴とする請求項2記載の空気調和装置。
  4.  前記第1熱交換器から前記第1絞り装置へ冷媒が流れる場合のその冷媒流路から冷媒を分流させる第1冷媒分岐部と、
     前記第1絞り装置から前記第1熱交換器へ冷媒が流れる場合のその冷媒流路から冷媒を分流させる第2冷媒分岐部と、
     前記第1冷媒分岐部と前記第2冷媒分岐部とを接続し、その配管上に前記インジェクション配管が接続された分岐配管と、
     前記第1冷媒分岐部と、前記分岐配管と前記インジェクション配管との接続部との間に設置された第1導通手段と、
     前記第2冷媒分岐部と、前記接続部との間に設置された第2導通手段と、
     を備えた
     ことを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  5.  前記第1導通手段は、前記分岐配管の冷媒流路の開閉を実施する開閉装置であり、
     前記第2導通手段は、前記第1冷媒分岐部から前記インジェクション配管へ流れる方向にのみ冷媒を導通させる逆流防止装置である
     ことを特徴とする請求項4記載の空気調和装置。
  6.  前記第1冷媒分岐部は、主に液状態の冷媒を前記分岐配管に流通させる気液分離器である
     ことを特徴とする請求項4又は請求項5記載の空気調和装置。
  7.  前記第2冷媒分岐部は、主に液状態の冷媒を前記分岐配管に流通させる気液分離器である
     ことを特徴とする請求項4~請求項6のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  8.  前記気液分離器は、
     前記冷媒が流入する方向の鉛直方向の長さよりも、前記冷媒が流入又は流出する方向である水平方向の長さの方が長い構造であり、
     その内部に冷媒を流入させる入口配管、その流入した冷媒の大半を流出させる出口配管が、前記気液分離器の横方向に接続されており、
     その内部から液状態の冷媒の一部を外部に取り出す前記分岐配管を、前記気液分離器の中央よりも下側に接続させた構造を有した
     ことを特徴とする請求項6又は請求項7記載の空気調和装置。
  9.  前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段を備え、
     前記第2絞り装置は、開口面積を連続的に変化させられるものであり、
     前記制御装置は、前記第2絞り装置の開口面積を調整することによって、前記吐出冷媒温度検出手段によって検出された前記吐出冷媒の温度が目標温度に近づくように、目標温度を超えないように、あるいは、目標温度範囲に収まるように制御する
     ことを特徴とする請求項4~請求項8のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  10.  前記圧縮機の吐出冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段と、前記圧縮機の吐出冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、を備え、
     前記第2絞り装置は、開口面積を連続的に変化させられるものであり、
     前記制御装置は、前記第2絞り装置の開口面積を調整することによって、前記吐出冷媒温度検出手段によって検出された前記吐出冷媒及び前記高圧検出手段によって検出された前記高圧から算出される吐出過熱度が目標過熱度に近づくように、目標過熱度を超えないように、あるいは、目標過熱度範囲に収まるように制御する
     ことを特徴とする請求項4~請求項8のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  11.  前記第2冷媒分岐部と前記第3絞り装置との間の冷媒流路に設置され、前記中圧又は該中圧の飽和温度を検出する中圧検出手段を備え、
     前記第3絞り装置は、開口面積を連続的に変化させられるものであり、
     前記制御装置は、前記第1熱交換器が蒸発器として機能する場合に、前記第3絞り装置の開口面積を調整することによって、前記中圧検出手段によって検出される前記中圧又は該中圧の飽和温度が目標値に近づくように、あるいは、目標範囲に収まるように制御する
     ことを特徴とする請求項4~請求項10のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  12.  前記分岐配管と前記インジェクション配管との前記接続部と、前記第2絞り装置との間の前記インジェクション配管に設置され、前記接続部から流入してきた冷媒と、前記第2絞り装置から流入してきた冷媒との熱交換させる冷媒間熱交換器を備えた
     ことを特徴とする請求項4~請求項11のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  13.  前記第3絞り装置の絞り部の入口側流路に、かつ、前記絞り部近傍に設置され、気液二相冷媒におけるガス冷媒及び液冷媒を攪拌する攪拌装置を備えた
     ことを特徴とする請求項2~請求項12のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  14.  前記第2絞り装置の絞り部の入口側流路に、かつ、前記絞り部近傍に設置され、気液二相冷媒におけるガス冷媒及び液冷媒を攪拌する攪拌装置を備えた
     ことを特徴とする請求項1~請求項11、請求項13のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  15.  前記絞り部と前記攪拌装置との距離は、前記絞り部の入口側流路の配管の内径の6倍以下である
     ことを特徴とする請求項13又は請求項14記載の空気調和装置。
  16.  前記攪拌装置は、気孔率が80%以上の多孔質金属によって形成された
     ことを特徴とする請求項13~請求項15のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  17.  前記圧縮機、前記冷媒流路切替装置、前記第1熱交換器、前記第2絞り装置、前記インジェクション配管、前記分岐配管、前記第1冷媒分岐部、前記第2冷媒分岐部、前記第1導通手段及び前記第2導通手段を収容した室外機と、
     空調対象空間の空気と熱交換を実施する利用側熱交換器を収容し、空調対象空間を空調可能とする位置に設置された室内機と、
     前記第2熱交換器及び前記第1絞り装置を収容し、前記室外機及び前記室内機とは別体に構成された熱媒体変換機と、
     を備え、
     前記室外機と前記熱媒体変換機との間は、冷媒を流通させるための2本の冷媒配管によって接続され、
     前記熱媒体変換機と前記室内機との間は、前記外部流体である熱媒体を流通させるための2本の熱媒体配管によって接続され、
     前記第2熱交換器は、前記冷媒と前記熱媒体との間で熱交換を実施し、
     前記利用側熱交換器は、前記空調対象空間の空気と前記熱媒体との間で熱交換を実施する
     ことを特徴とする請求項4~請求項16のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  18.  前記圧縮機、前記冷媒流路切替装置、前記第1熱交換器、前記第2絞り装置、前記インジェクション配管、前記分岐配管、前記第1冷媒分岐部、前記第2冷媒分岐部、前記第1導通手段及び前記第2導通手段を収容した室外機と、
     前記第2熱交換器及び前記第1絞り装置を収容し、空調対象空間を空調可能とする位置に設置された室内機と、
     前記室外機及び前記室内機とは別体に構成された中継器と、
     を備え、
     前記室外機と前記中継器との間、及び、該中継器と前記室内機との間は、それぞれ2本の冷媒配管によって接続され、
     前記中継器を介して、前記室外機と前記室内機との間に前記冷媒が循環し、
     前記第2熱交換器は、前記冷媒と、前記空調対象空間の空気との間で熱交換を実施する
     ことを特徴とする請求項4~請求項16のいずれか一項に記載の空気調和装置。
  19.  前記制御装置は、
     前記第1熱交換器を凝縮器として作動させ、前記第2熱交換器の全部を蒸発器として作動させ、前記2本の冷媒配管のうち、一方に高圧の液冷媒が流れ、他方に低圧のガス冷媒が流れる全冷房運転モードを有し、
     前記第1熱交換器を蒸発器として作動させ、前記第2熱交換器の全部を凝縮器として作動させ、前記2本の冷媒配管のうち、一方に高圧のガス冷媒が流れ、他方に中圧の気液二相冷媒又は中圧の液冷媒が流れる全暖房運転モードを有し、
     前記全冷房運転モード及び前記全暖房運転モードを選択的に実施可能とする
     ことを特徴とする請求項17又は請求項18記載の空気調和装置。
  20.  前記制御装置は、
     前記第1熱交換器を凝縮器として作動させ、前記第2熱交換器の一部を蒸発器として作動させ、その他を凝縮器として作動させ、前記2本の冷媒配管のうち、一方に高圧の気液二相冷媒が流れ、他方に低圧のガス冷媒が流れる冷房主体運転モードを有し、
     前記第1熱交換器を蒸発器として作動させ、前記第2熱交換器の一部を凝縮器として作動させ、その他を蒸発器として作動させ、前記2本の冷媒配管のうち、一方に高圧のガス冷媒が流れ、他方に中圧の気液二相冷媒が流れる暖房主体運転モードを有し、
     前記冷房主体運転モード及び前記暖房主体運転モードを選択的に実施可能とする
     ことを特徴とする請求項17~請求項19のいずれか一項に記載の空気調和装置。
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