JP5570618B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

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。

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

このようなビル用マルチエアコンの室内機は、人が利用する室内空間（例えば、オフィス空間や居室、店舗等）に配置されることが通常である。何らかの原因によって、室内空間に配置された室内機から冷媒が漏れた場合、冷媒の種類によっては人体への影響及び安全性の観点から大きな問題となる。このような課題に対応するため、空気調和装置として２次ループ方式を採用し、１次側ループには冷媒を使用し、室内空間に対応する２次側ループには水やブラインを用いて空調する方法がある。この方式の場合、二次側に水やブライン等を用いるため、ポンプなどの搬送装置が必要となる。二次側回路の負圧等が原因で、該二次側回路中に空気が進入した場合、ポンプで空気噛み運転が発生し、水が流れなくなることがあった。また、ポンプが空回り運転を行って、ポンプの故障に至ることもあった。そこで二次側回路が負圧にならず、空気が混入しないようにするための技術が開示されている。

例えば、特許文献１では、大気均圧弁を有する大気開放型のタンクをポンプ吸込み側に設けることで、ポンプ吸入が負圧になることを防止している。
また、特許文献２のように、水位タンクを設け、その水位タンクでの水位が一定になるようにすることで、負圧になることを防いでいる。
しかし、特許文献１、特許文献２ともに、部品点数が増え、コストアップに繋がり、タンクの設置位置が制限されるため、色々な設置シーンが想定され汎用性の高いビル用マルチには不向きである。

特開２００６−３６１７１号公報（段落［０１３４］、図１等） 特開２００３−１０６９８５号公報（段落［００３４］、図３等）

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、安全性を確保しつつ、システムの設置の自由度を狭めることなく、水等が流れる二次側回路に空気が混入しないようにし、ポンプの故障を抑え、信頼性を向上させた空気調和装置を提供するものである。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、及び、熱源側熱交換器を室外機に備え、熱媒体間熱交換器、絞り装置、ポンプ、及び、熱媒体流量調整装置を熱媒体変換機に備え、利用側熱交換器を室内機に備え、前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記絞り装置、及び、前記熱媒体間熱交換器の冷媒側流路が直列に接続され、熱源側冷媒が循環する冷媒循環回路と、前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、前記ポンプ、前記利用側熱交換器、及び、前記熱媒体流量調整装置が接続され、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、前記熱媒体循環回路中の圧力がある設定圧力以上にならないようにする安全弁と、前記ポンプの吸入圧力を検知する圧力検知装置と、を有した空気調和装置において、前記熱媒体循環回路は密閉回路であり、前記ポンプの最大揚程Ppは175kPa以上であり、少なくとも前記ポンプの吸入圧力または前記熱媒体循環回路の高さが最も高い位置付近の圧力が、前記ポンプの作動中に大気圧以上を維持する封入圧力に設定されており、前記封入圧力は、「封入圧力[kPa G] ≧ （ポンプ最大揚程Pp/ 2）[kPa]」、かつ、前記安全弁の設定圧力を基に定めた約80〜500[kPa G]の範囲とし、前記圧力検知装置の検知圧力が常に0[kPa G]よりも大きい所定圧力以上を確保するように、運転を制御する。

本発明に係る空気調和装置によれば、水等が流れる熱媒体循環回路が常に大気圧以上に保たれ、熱媒体循環回路への空気浸入が防止されて空気調和装置の信頼性が向上する。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 自動空気抜き弁と室内機の設置位置（高さ）の関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係わるポンプの性能曲線の一例を示す参考図である。 異常検知時の制御フローの一例を示すフローチャートである。 異常検知時の制御フローの一例を示すフローチャートである。 異常検知時の制御フローの一例を示すフローチャートである。 異常検知時の制御フローの一例を示すフローチャートである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の空気調和装置の設置例を示す概略図である。図１に基づいて、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、冷媒を循環させる冷凍サイクル回路（冷媒循環回路Ａ）と、熱媒体を循環させる二次側回路（熱媒体循環回路Ｂ）を利用することで、二次側回路に配置された各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。

本発明に係る空気調和装置では、冷媒を間接的に利用する方式（間接方式）を採用している。すなわち、冷媒に貯えた冷熱または温熱を、冷媒とは異なる熱媒体に伝達し、熱媒体に貯えた冷熱または温熱で空調対象空間を冷房または暖房するようになっている。

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

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

図１に示すように、本発明に係る空気調和装置においては、室外機１と熱媒体変換機３とが２本の配管４を用いて、熱媒体変換機３と各室内機２とが２本の配管５を用いて、それぞれ接続されている。このように、実施の形態２に係る空気調和装置では、２本の配管を用いて各ユニット（室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３）を接続することにより、施工が容易となっている。

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

図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。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を用いる場合にも建物９の内部に設置するようにしてもよい。このような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。

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

図２は、実施の形態２に係る空気調和装置（以下、１００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図２に基づいて、空気調和装置１００の詳しい構成について説明する。図２に示すように、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に備えられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して配管４で接続されている。また、熱媒体変換機３と室内機２とが、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して配管５で接続されている。

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

圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・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圧縮機等で構成される。第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転モード時（全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時）における冷媒の流れと冷房運転モード時（全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時）における冷媒の流れとを切替えるものである。

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

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

［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３には、２つの熱媒体間熱交換器１５と、２つの絞り装置１６と、２つの開閉装置１７ａ、１７ｂと、２つの第２冷媒流路切替装置１８と、２つのポンプ２１と、４つの第１熱媒体流路切替装置２２と、４つの第２熱媒体流路切替装置２３と、４つの熱媒体流量調整装置２５と、が設置されている。

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

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

２つの開閉装置１７（１７ａ、１７ｂ）は、二方弁等で構成されており、配管４を開閉するものである。

２つの第２冷媒流路切替装置１８（１８ａ、１８ｂ）は、四方弁等で構成され、運転モードに応じて冷媒の流れを切替えるものである。第２冷媒流路切替装置１８ａは、全冷房運転モード時の冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの下流側に設けられている。第２冷媒流路切替装置１８ｂは、全冷房運転モード時の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（２１ａ、２１ｂ）は、配管５を導通する熱媒体を循環させるものである。ポンプ２１ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。ポンプ２１ｂは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。２つのポンプ２１は、例えば容量制御可能なポンプ等で構成するとよい。なお、ポンプ２１ａを、熱媒体間熱交換器１５ａと第１熱媒体流路切替装置２２との間における配管５に設けてもよい。また、ポンプ２１ｂを、熱媒体間熱交換器１５ｂと第１熱媒体流路切替装置２２との間における配管５に設けてもよい。

４つの第１熱媒体流路切替装置２２（２２ａ〜２２ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切替えるものである。第１熱媒体流路切替装置２２は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第１熱媒体流路切替装置２２は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが熱媒体流量調整装置２５に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、第１熱媒体流路切替装置２２ｄとして図示している。

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

４つの熱媒体流量調整装置２５（２５ａ〜２５ｄ）は、開口面積を制御できる二方弁等で構成されており、室内機２を流れる熱媒体の流量を調整するものである。熱媒体流量調整装置２５は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置２５は、一方が利用側熱交換器２６に、他方が第１熱媒体流路切替装置２２に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置２５ａ、熱媒体流量調整装置２５ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｄとして図示している。また、熱媒体流量調整装置２５を利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。

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

２つの第１温度センサ３１（３１ａ、３１ｂ）は、熱媒体間熱交換器１５から流出した熱媒体、つまり熱媒体間熱交換器１５ａ、１５ｂの出口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とよい。第１温度センサ３１ａは、ポンプ２１ａの入口側における配管５に設けられている。第１温度センサ３１ｂは、ポンプ２１ｂの入口側における配管５に設けられている。

４つの第２温度センサ３４（３４ａ〜３４ｄ）は、第１熱媒体流路切替装置２２と熱媒体流量調整装置２５との間に設けられ、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。第２温度センサ３４は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２温度センサ３４ａ、第２温度センサ３４ｂ、第２温度センサ３４ｃ、第２温度センサ３４ｄとして図示している。

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

圧力センサ３６は、第３温度センサ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。

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

空気調和装置１００では、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、開閉装置１７、第２冷媒流路切替装置１８、熱媒体間熱交換器１５の冷媒流路、絞り装置１６、及び、アキュムレーター１９を接続して冷媒循環回路Ａを構成している。また、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体流路、ポンプ２１、第１熱媒体流路切替装置２２、熱媒体流量調整装置２５、利用側熱交換器２６、及び、第２熱媒体流路切替装置２３を接続して熱媒体循環回路Ｂを構成している。つまり、熱媒体間熱交換器１５のそれぞれに複数台の利用側熱交換器２６が並列に接続され、熱媒体循環回路Ｂを複数系統としているのである。

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

また、空気調和装置１００には、図示省略の制御装置が設けられている。その制御装置はマイコン等で構成されており、各種検出手段での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切替え、ポンプ２１の駆動、絞り装置１６の開度、開閉装置１７の開閉、第２冷媒流路切替装置１８の切替え、第１熱媒体流路切替装置２２の切替え、第２熱媒体流路切替装置２３の切替え、及び、熱媒体流量調整装置２５の開度等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。なお、制御装置は、ユニット毎に設けてもよく、室外機１または熱媒体変換機３に設けてもよい。

さらに空気調和装置１００には、水道管等の元圧を減圧する減圧弁３８、熱媒体循環回路から熱媒体供給源（例えば水道管４２）への逆流を防止する逆止弁３９が備えられている。これらについては後で詳しく説明する。

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

空気調和装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての冷房主体運転モード、及び、暖房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての暖房主体運転モードがある。以下において、図３〜図６を基に、各運転モードを冷媒及び熱媒体の流れとともに説明する。なお、図３〜図６では、減圧弁３８、逆止弁３９、圧力センサ４０ａ、４０ｂを省略している。

［全冷房運転モード］
図３は、空気調和装置１００の全冷房運転モード時における冷媒及び熱媒体の流れを示す冷媒回路図である。この図３では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の流れる配管を示している。また、図３では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

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

まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧冷媒は、逆止弁１３ａを通って、室外機１から流出し、配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高圧冷媒は、開閉装置１７ａを経由した後に分岐されて絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。なお、開閉装置１７ｂは閉となっている。

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

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

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで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、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。

それから、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。

なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、第１温度センサ３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサ３１ｂで検出された温度と第２温度センサ３４で検出された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサ３１ａまたは第１温度センサ３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。

全冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図３においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。この態様は他の運転モードでも同様である。

［全暖房運転モード］
図４は、空気調和装置１００の全暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図４では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。なお、図４では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の流れる配管を示している。また、図４では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図４に示す全暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された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替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。

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

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しながら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から流出した液冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出し、配管４を通って再び室外機１へ流入する。なお、開閉装置１７ａは閉となっている。

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

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

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで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、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。

それから、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ、２５ｂの作用によって、熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。

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

このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。また、本来、利用側熱交換器２６は、その入口と出口の温度差で制御すべきであるが、利用側熱交換器２６の入口側の熱媒体温度は、第１温度センサ３１で検出された温度とほとんど同じ温度であり、第１温度センサ３１を使用することにより温度センサの数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。

［冷房主体運転モード］
図５は、空気調和装置１００の冷房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図５では、利用側熱交換器２６ａで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで温熱負荷が発生している場合を例に冷房主体運転モードについて説明する。なお、図５では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の循環する配管を示している。また、図５では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図５に示す冷房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間を、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。

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

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

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

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで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、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。

利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。また、利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ａを通って、熱媒体間熱交換器１５ａへ流入し、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。

この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第１温度センサ３１ｂで検出された温度と第２温度センサ３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサ３４で検出された温度と第１温度センサ３１ａで検出された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。

［暖房主体運転モード］
図６は、空気調和装置１００の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図６では、利用側熱交換器２６ａで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。なお、図６では、太線で表された配管が冷媒及び熱媒体の循環する配管を示している。また、図６では、冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図６に示す暖房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された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替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ｂとの間を、熱媒体間熱交換器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。

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

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

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

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

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで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、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。

利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。また、利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、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。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ａを通って、熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。

この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第１温度センサ３１ｂで検出された温度と第２温度センサ３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサ３４で検出された温度と第１温度センサ３１ａで検出された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。

次に、熱媒体循環回路Ｂが負圧にならないようにする方法を、図２、図７〜図８を用いて説明する。図７は図２に対応する構成図であり、自動空気排出手段としての自動空気抜き弁３７とポンプ２１の設置位置の関係（高低差h）を示す図である。図８は本発明に用いられているポンプの性能曲線（流量VSヘッド）である。なお、以下では熱媒体に水を利用するものとし、熱媒体循環回路Ｂを水回路として説明する。

空気調和装置の水回路（熱媒体循環回路Ｂに対応）に水を供給する方法は、図２及び図７に示すように、熱媒体変換機３と水道管４２を、減圧弁３８及び逆止弁３９を介して接続して行う。水道の元圧は、本実施の形態では400[kPa G]程度である。減圧弁３８の二次側の圧力は250[kPa G]である。すなわち、減圧弁３８によって、水道圧が400[kPa G]から250[kPa G]に減圧されて、熱媒体変換機３の水回路に水が供給される。この空気調和装置１００において、熱媒体変換機３と室内機２との高低差は8m程度である。また、水回路中の空気を自動的に排出するために、自動空気抜き弁３７が空気調和装置システムの一番高いところ、ここではポンプ２１より8m程度高い位置に設けられている。従って、自動空気抜き弁３７はポンプ２１の吸込み側から高さ8m程度の高低差となり、ヘッド圧差は80[kPa］となる。水回路内の封入圧力を250[kPa G]程度に設定しておき、例えば揚程30m（300[kPa]）のポンプで運転した場合、ポンプの吸込側の圧力は、100[kPa G]（＝250-300/2）となる。また、ヘッド差圧が80[kPa]なので、自動空気抜き弁３７での圧力は、20[kPa]程度（＝100-80）になり、自動空気抜き弁３７が負圧になることはない。すなわち、すべての水回路中において、負圧になるところは存在しない封入圧となる。

なお、図７には図示していないが、熱媒体変換機３には空気抜き弁が備えられており、水を熱媒体変換機３に注入する際は、その空気抜き弁を開にして、水回路中の空気を抜きながら水を供給する。この空気抜き弁から空気が排出されなくなった時点で、空気抜き弁を閉状態にし、水道管４２と熱媒体変換機３の水回路を連通させた状態で、ポンプ２１を運転させて、自動空気抜き弁３７から水回路中の空気を追い出す。なお、普通に冷房や暖房を行いながら、空気抜き運転を実施しても良い。

自動空気抜き弁３７やポンプ吸引側の第１熱媒体流路切替装置２２や熱媒体流量調整装置２５に漏れがあり、水圧が大気圧以下（0[kPa G]）でポンプ２１を運転してしまった場合、水回路中に空気が進入する。進入した空気は、水回路中のどこかで滞留し、最終的には水が流れなくなる。このような状態に陥った時、ポンプ２１は水が流れない状態で運転を継続してしまうため、最終的にはポンプ２１が故障してしまう。これに対応するため、この空気調和装置１００は、ポンプ吸引側の水圧を常に大気圧より高い状態に維持するようにしたものであり、以下においてその具体的な方法を詳述する。

この空気調和装置１００は家庭用給湯器などと違い室内機２が複数台設置され、しかも配管長が100mにもなる場合がある。したがってそのような設置状況にも耐えられるように、高揚程のポンプ２１が搭載されている。ポンプの必要な揚程は、設置される条件にもよるが、15ｍ（150kPa）〜30m（300kPa）程度である。揚程が30ｍ（300kPa）以上のポンプを用いると、設計圧力を高くしなければならないので、空気調和装置１００の最大揚程Ppは30m(300kPa)に設定する。ここでは、一例として、図８に示すような「最大揚程17.5m(175kPa)」の性能を有するポンプ２１を用いている。なお、ポンプ２１の定格運転ポイントは揚程15m(150kPa)」である。

上記水回路で圧力が最も低くなることが考えられる位置としては、次の二つの場合が考えられる。まず、配管での摩擦損失が無視できるような空気調和装置においては、圧力損失はヘッド圧のみに依存するため、空気調和装置の水回路の最も高い位置付近の圧力が最も低くなる。一方、ポンプが空気調和装置の水回路の最も高い位置よりも下方に位置していて、かつ空気調和装置の水回路の最も高い位置からポンプの吸込みまでの配管での摩擦損失による圧力の低下量が、ポンプの吸込みのヘッド圧よりも大きい空気調和装置においては、ポンプの吸込み付近の圧力が最も低くなる。すなわち、これらの二つの位置の圧力を負圧にしてはならない。
上記性能のポンプ２１を用い、停止時の水回路の水圧が大気圧と同じ場合は、ポンプ２１の定格運転時は、ポンプ２１の吸込み側圧力は-75[kPa G]（0kPa-150kPa(15m)/2）、ポンプ２１の吐出側の圧力は75[kPa G](0[kPa G]+150kPa/2(15m))になり、ポンプ２１の吸込み側の圧力は負圧になってしまう。その結果、熱媒体流路切替装置２２や熱媒体流量調整装置２５に漏れがあった場合は、水回路中に空気を吸込んでしまう。また、自動空気抜き弁３７も水回路の水圧が大気圧より低くなった場合、空気を吸込んでしまう。したがって、それらに対応する水回路の領域は絶対に負圧にしてはならない。
水回路の水圧を負圧にしない封入圧力は、ポンプのヘッド差圧を考慮して決定しなければならい。封入圧力Pbは、式（１）で求めることができる。
Pb - Pp/2 >0 ⇒ Pb[kPa G] ≧ (Pp / 2)[kPa] …（１）

また、このような空気調和装置システムでは自動空気抜き弁３７が取り付けられているのが一般的であるが、自動空気抜き弁３７はその性格から、システムの一番高いところに設置するのが一般的である。空気は水より軽いので、一番高いところに集まってくるためである。
例えば、図７に示すように、ポンプ２１の吸引側からh[m]のところに、自動空気抜き弁３７が設置されていたとする。ここで、ポンプ吸入側の圧力をPs[kPa G]とする。自動空気抜き弁３７の圧力は、液ヘッド分だけの圧力が下がる。この圧力Phは（２）式から求めることができる。
Ph[kPa] = ρ×g×h / 1000 …（２）
ρ：水の密度[kg/m³]、g：重力加速度[m/s²]、h：高さ[m]
自動空気抜き弁３７の位置での圧力Pav[kPa G]は、（３）式のようになる。
Pav = Ps ・ Ph = Ps -ρ×g×h / 1000 …（３）
また、ポンプ２１の吸引側の圧力は、大気圧より高くする必要があるため、
Ps -ρ×g×h / 1000 ≧ 0 ⇒ Ps ≧ ρ×g×h / 1000
を満たさなければならない。

封入圧力Pbで考える場合は、ポンプ２１の差圧も考慮する必要があるため、以下の（４）式を満たす封入圧力にすれば、運転時も常に水回路内の圧力は大気圧以上になり、空気を吸込むことはなくなる。
Pb- Pp/2 -ρ×g×h / 1000 ≧ 0 ⇒ Pb ≧ Pp/2 -ρ×g×h / 1000 …（４）
水の密度は、1000[kg/m³]、g=9.8[m/s²]なので、（４）式にこの値を入れて整理すると、
Pb[kPa G] > Pp/2[kPa] -9.8×h[m]
となる。

すなわち、減圧弁３８の二次圧力を式（４）のPb[kPa G]以上に設定しておけば、常に水回路の圧力を大気圧以上にすることが可能となり、空気調和装置１００の水回路に空気が混入することはなくなり、ポンプ２１の故障を回避して、信頼性を向上させた空気調和装置１００を提供することができる。

また、場合によっては、水道管４２に減圧弁３８と逆止弁３９を介して、連通することが出来ない場合がある。その時は、ハンドポンプや一時的にホースで水道管と連通させる。この時も前述したように、水回路の封入圧力をPb[kPa G]以上にすることで空気の混入を防止することができる。

図２に示したように、ポンプ２１ａの吸引側に圧力センサ４０ａ、ポンプ２１ｂの吸引側に圧力センサ４０ｂが設けられている。この二つの圧力センサは、水回路が予め定めた限界値としての所定圧力になったことを検知するものであり、水回路への空気混入を防止するために設けている。
圧力センサ４０ａ、４０ｂのどちらかが所定圧力を検知した際は、空気調和装置１００を停止させる。実際には、圧力センサ４０ａ、４０ｂのばらつきは、応答速度などから空気調和装置を停止させる所定圧力は、マージンを考慮して設定するのが好ましい。

上記所定圧力は、ポンプ２１と自動空気抜き弁３７の上下位置関係により影響される。8m程度までの高低差（自動空気抜き弁３７をポンプ２１より高い位置に設置）を許容するためには、上記所定圧力を80[kPa G]に設定すれば良い。自動空気抜き弁３７がポンプ２１より、下に位置する時や自動空気抜き弁が設けられていない時は、高低差の影響を考慮する必要はなく、所定圧力は0[kPa G]で良い。このように、所定圧力はポンプと自動空気抜き弁の高低差の許容値に依存するのである。

図７に示すように、水回路には、通常、水回路内の圧力がある安全弁設定圧Pmax以上にならないように、安全弁４１が取り付けられている。安全弁４１は、安全弁設定圧力がPmaxを超えると、回路内の水を系外に放出し、回路内の圧力がPmaxを上回らないようにしている。この安全弁設定圧力Pmaxからも、封入圧力Pb[kPa G]を設定することができる。
安全弁４１に安全弁設定圧Pmaxが430kPa[kPa G]のものを使用した場合について説明する。安全弁４１には個体差（バラツキ）があり、安全弁設定圧の下限Pmaxlは380kPa[kPa G]、上限Pmaxhは480kPa[kPa G]である。また、熱媒体変換機３と自動空気抜き弁３７との高低差を6mまで許容すると、高低差によるヘッド圧Plは60[kPa]とななる。また、ポンプの揚程は300kPaとする。この場合、水回路の封入圧力を、Pb = 380-((380-60)/2) = 220[kPa G]に設定すれば、ポンプ吸引側の圧力は、70[kPaG]となり、6m上の自動空気抜き弁３７も負圧にならず、水回路が負圧にならない。また、ポンプ吐出側の圧力は370[kPa G]となり、安全弁４１が作動せずに空気調和装置１００を運転することができる。封入圧力の算出式を一般化すると（５）式となる。
封入圧力 ＝ (Pmax+Pl)/2 （５）
しかし、実際にはいろいろな変動要因（ポンプのバラツキ等）がある。安全弁設定圧力Pmaxｌ(380[kPaG])に対して、10kPaの裕度があり、ポンプ吸引側も下限圧力（60kPaG）に対して、10[kPaG]の裕度βがあり、最終的には、裕度βを含めた（６）式から、封入圧力を求めることができる。
(Pmax+Pl)/2 ・ 10kPa < 封入圧力 < (Pmax+Pl)/2 + 10kPa （６）

上記ではバラツキの大きな安全弁を用いたが、バラツキがなく、安全弁設定圧Pmaxで作動する場合について説明する。自動空気抜き弁３７とポンプ２１との高低差は、6mとする。ヘッド圧は60[kPa]となり、（5）式から、基準の封入圧力は245[kPaG](=(430+60)/2)になる。ポンプの揚程は300[kPa]とする。ポンプの吐出側の圧力は、395[kPaG]（＝245+150）であり、一方、ポンプ吸引側の圧力は95[kPaG]である。安全弁設定圧力Pmax(430[kPaG])に対して、35kPaの裕度があり、ポンプ吸引側も下限圧力（60kPaG）に対して、35[kPaG]の裕度βがある。この場合、封入圧力は、（６）式は次のようになる。
(Pmax+Pl)/2 − 35kPa < 封入圧力 < (Pmax+Pl)/2 + 35kPa （７）

自動空気抜き弁がない場合やポンプが自動空気抜き弁に対して、高い位置にあるときは
Pl=0となり、基準の封入圧力は215[kPaG](=430/2)になる。ポンプの揚程は300[kPa]とする。ポンプの吐出側の圧力は、365[kPaG]（＝215+150）であり、一方、ポンプ吸引側の圧力は0[kPaG]である。安全弁設定圧力Pmax(430[kPaG])に対して、65kPaの裕度があり、ポンプ吸引側も下限圧力（0kPaG）に対して、65[kPaG]の裕度βがある。この場合、封入圧力は、（６）式は次のようになる。
(Pmax+Pl)/2 − 65kPa < 封入圧力 < (Pmax+Pl)/2 + 65kPa （８）

封入圧力を数値範囲で表すと、システム最大高低差から安全弁設定圧力の範囲となる。このようなシステムでは、最大高低差の最小値は8m程度なので、封入圧力の最低値は80kPaG程度となる。また、一般にこのようなシステムでは、製品を軽量化し、さらにコストを抑えるために、水回路の主要部品がプラスチックで作られている物を使うことが多い。これらの部品の設計圧力は、1000kPaG程度であり、マージンをみて、安全弁の最高圧は500kPaG程度を採用することが多い。すなわち、封入圧力の上限値は500kPaG程度となる。以上から、封入圧力の範囲としては、約80kPaG〜500kPaG程度の範囲とみなすことができる。

ポンプ２１の吸入圧力Pを検知しておき、その異常（吸入圧力P≦所定圧力P^*）を検知したときは、ポンプ２１の回転数を減少させ、ポンプ２１の揚程を小さくすることによって、ポンプ吸引側の圧力を増加させることができる。ここで、所定圧力P^*は、予防限界値として予め定めた、0［kPa G］より大きな値である。図１０はその制御のフローを示している。

また、ポンプ２１の吸入圧力Pを検知しておき、その異常（吸入圧力P≦所定圧力P^*）を検知したときは、熱媒体流量調整装置２５の開口面積を大きくすることにより、圧力損失を低減させ、ポンプ２１の吸引側の圧力低下を防止することができる。図１１はその制御のフローを示している。

さらに、異常を検知、または異常に陥ると予想される時は、空気調和装置１００を停止させ、異常を発報することにより、異常の発見が早く行われ、空気調和装置１００が故障する前に、システムを修理・改善することができる。
図１１は、ポンプ２１の吸入圧力Pの異常を検知した場合、ポンプ２１の回転数を低減し、その回転数が最低回転数以下の時に、空気調和装置１００を停止させ、異常を発報する例である。
図１２は、ポンプ２１の吸入圧力Pの異常を検知した場合、熱媒体流量調整装置２５の開口面積を大きくし、その開口面積が最大開口面積以上の時に、空気調和装置１００を停止させ、異常を発報する例である。

［冷媒］
冷媒としては、R410Aを用いた場合を例に説明したが、R404A、R407C、CO2、HFO-1234yf、HFO-1234ze等の冷媒を用いても良い。

［熱媒体］
熱媒体としては、例えばブライン（不凍液）や水、ブラインと水の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることができる。したがって、空気調和装置１００においては、熱媒体が室内機２を介して室内空間７に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。

また、冷房主体運転モードと暖房主体運転モードにおいて、熱媒体間熱交換器１５ｂと熱媒体間熱交換器１５ａの状態（加熱または冷却）が変化すると、今まで温水だったものが冷やされて冷水になり、冷水だったものが温められて温水になり、エネルギーの無駄が発生する。そこで、空気調和装置１００では、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、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。

さらに、利用側熱交換器２６にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を加熱用の熱媒体間熱交換器１５ｂに接続される流路へ切替え、冷房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を冷却用の熱媒体間熱交換器１５ａに接続される流路へ切替えることにより、各室内機２にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる。

ここまで空気調和装置１００は、冷房暖房混在運転ができるものとして説明をしてきたが、これに限定するものではない。例えば、熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６がそれぞれ１つで、それらに複数の利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５が並列に接続され、冷房運転又は暖房運転のいずれかしか行なえない構成であっても、ポンプ吸引側の水圧を常に大気圧より高い状態に維持するために、上記の態様が適用できる。

また、利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５とが１つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。さらに、熱媒体流量調整装置２５は、熱媒体変換機３に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機２に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機３と室内機２とは別体に構成されていてもよい。

また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６には、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。例えば、利用側熱交換器２６としては放射を利用したパネルヒーターのようなものを用いることもできるし、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものを用いることもできる。つまり、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６としては、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであれば種類を問わず、用いることができる。

１ 室外機、２（２ａ〜２ｄ） 室内機、３ 熱媒体変換機、４（４ａ、４ｂ） 配管、５ 配管、６ 室外空間、７ 室内空間、８ 空間、９ 建物、１０ 圧縮機、１１ 第１冷媒流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ａ〜１３ｄ 逆止弁、１５（１５ａ、１５ｂ） 熱媒体間熱交換器、１６（１６ａ、１６ｂ） 絞り装置、１７a、１７b 開閉装置、１８（１８ａ，１８ｂ） 第２冷媒流路切替装置、１９ アキュムレーター、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、２５（２５ａ〜２５ｄ） 熱媒体流量調整装置、２６（２６ａ〜２６ｄ） 利用側熱交換器、３１（３１ａ、３１ｂ） 第１温度センサ、３４（３４ａ〜３４ｄ） 第２温度センサ、３５（３５ａ〜３５ｄ） 第３温度センサ、３６ 圧力センサ、３７ 自動空気抜き弁、３８ 減圧弁、３９ 逆止弁、４０ａ 圧力センサ、４０ｂ 圧力センサ、４１ 安全弁、１００ 空気調和装置。

Claims (10)

1. 圧縮機、及び、熱源側熱交換器を室外機に備え、
   熱媒体間熱交換器、絞り装置、ポンプ、及び、熱媒体流量調整装置を熱媒体変換機に備え、
   利用側熱交換器を室内機に備え、
   前記圧縮機、前記熱源側熱交換器、前記絞り装置、及び、前記熱媒体間熱交換器の冷媒側流路が直列に接続され、熱源側冷媒が循環する冷媒循環回路と、
   前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、前記ポンプ、前記利用側熱交換器、及び、前記熱媒体流量調整装置が接続され、熱媒体が循環する熱媒体循環回路と、
   前記熱媒体循環回路中の圧力がある設定圧力以上にならないようにする安全弁と、
   前記ポンプの吸入圧力を検知する圧力検知装置と、
   を有した空気調和装置において、
   前記熱媒体循環回路は密閉回路であり、前記ポンプの最大揚程Ppは175kPa以上であり、
   少なくとも前記ポンプの吸入圧力または前記熱媒体循環回路の高さが最も高い位置付近の圧力が、前記ポンプの作動中に大気圧以上を維持する封入圧力に設定されており、
   前記封入圧力は、「封入圧力[kPa G] ≧ （ポンプ最大揚程Pp/ 2）[kPa]」、かつ、前記安全弁の設定圧力を基に定めた約80〜500[kPa G]の範囲とし、
   前記圧力検知装置の検知圧力が常に0[kPa G]よりも大きい所定圧力以上を確保するように、運転を制御することを特徴とする空気調和装置。
2. 前記熱媒体循環回路中の空気を自動的に排出させる自動空気排出手段が、前記ポンプよりもh[m]だけ高い位置に設置されている場合、
   前記封入圧力は、「封入圧力[kPa G] > （ポンプ最大揚程Pp/2）[kPa] −9.8×水密度ρ[kg/m3]×h[m]/1000 」を満たす請求項１に記載の空気調和装置。
3. 熱媒体変換機の室内機からの戻り側接続口から前記ポンプの吸入側の吸込口までの圧力が、前記ポンプの作動中に大気圧以上を維持する封入圧力に設定されている請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記熱媒体循環回路中の空気を自動的に排出させる自動空気排出手段を備え、
   前記自動空気排出手段が前記ポンプより高い位置に設置されているときは、前記自動空気排出手段と前記ポンプのヘッド差圧をPl[kPa]、前記安全弁の設定圧力の下限値をPmax[kPa G]とした場合に、前記封入圧力[kPa G]が「(Pmax+Pl)/2 − 65kPa < 封入圧力 < (Pmax+Pl)/2 + 65kPa 」を満たすようにし、
   前記自動空気排出手段が前記ポンプより低い位置に設置されているときは、前記安全弁の設定圧力の下限値をPmax[kPa G]とした場合に、前記封入圧力[kPa G]が「（Pmax/2） − 65kPa < 封入圧力 < （Pmax/2） + 65kPa 」を満たすようにした請求項１に記載の空気調和装置。
5. 前記圧力検知装置の検知圧力が所定圧力以下を検知した時、または前記圧力検知装置の検知圧力が所定圧力以下に達すると予測された時、前記ポンプの回転数を減らすか、または、前記熱媒体流量調整装置の開口面積を増加させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記圧力検知装置の検知圧力が所定圧力を検知した時、または前記圧力検知装置の検知圧力が所定圧力以下に達すると予測された時、前記空気調和装置の運転を停止し、異常を発報することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 前記所定圧力が前記ポンプと自動空気排出手段との高低差によるヘッド差圧であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
8. 前記ヘッド差圧を約80kPaとする請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記熱媒体循環回路中の空気を自動的に排出させる自動空気排出手段と、前記ポンプの吸入圧力を検知する圧力検知装置とを備え、前記自動空気排出手段が前記ポンプより低い位置に設置されている場合、前記圧力検知装置の検知圧力が常に0[kPa G]より大きな圧力を維持するように運転を制御し、前記圧力検知装置の検知圧力が予め定めた所定圧力以下を検知した時、または前記圧力検知装置の検知圧力が前記所定圧力以下に達すると予測された時、前記ポンプの回転数を減らすか、または、前記熱媒体流量調整装置の開口面積を増加させることを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
10. 前記圧力検知装置の検知圧力が前記所定圧力を検知した時、または前記圧力検知装置の検知圧力が前記所定圧力以下に達すると予測された時、前記空気調和装置の運転を停止し、異常を発報することを特徴とする請求項９に記載の空気調和装置。

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