JPWO2012049702A1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

熱媒体の凍結に対する対策を実行し、安全性をより向上させた空気調和装置を提供する。空気調和装置１００は、同一圧力条件における飽和液冷媒温度が飽和ガス冷媒温度よりも低くなる非共沸混合冷媒を熱源側冷媒として使用し、複数の熱媒体間熱交換器１５の少なくとも一部が蒸発器として作用する場合において、熱媒体間熱交換器１５内の冷媒の蒸発温度から、ゼロよりも大きい正の値として設定されている凍結温度補正値を減じた値を基に、熱媒体の凍結の発生を予測し、熱媒体の凍結を防止する凍結防止制御を実行している。

Description

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

従来から、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置においては、たとえば建物外に配置した熱源機である室外機と建物の室内に配置した室内機との間に冷媒を循環させる。そして、冷媒が放熱、吸熱して、加熱、冷却された空気により空調対象空間の冷房または暖房を行なっていた。このような空気調和装置に使用される冷媒としては、たとえばＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒が多く使われている。また、二酸化炭素（ＣＯ₂ ）等の自然冷媒を使うものも提案されている。

また、チラーと呼ばれる空気調和装置においては、建物外に配置した熱源機にて、冷熱または温熱を生成する。そして、室外機内に配置した熱交換器で水、不凍液等を加熱、冷却し、これを室内機であるファンコイルユニット、パネルヒーター等に搬送して冷房または暖房を行なっていた（たとえば、特許文献１参照）。

また、排熱回収型チラーと呼ばれる、熱源機と室内機の間に４本の水配管を接続し、冷却、加熱した水等を同時に供給し、室内機において冷房または暖房を自由に選択できるものもある（たとえば、特許文献２参照）。

また、１次冷媒と２次冷媒の熱交換器を各室内機の近傍に配置し、室内機に２次冷媒を搬送するように構成されているものもある（たとえば、特許文献３参照）。

また、室外機と熱交換器を持つ分岐ユニット間を２本の配管で接続し、室内機に２次冷媒を搬送するように構成されているものもある（たとえば、特許文献４参照）。

また、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置において、室外機から中継器まで冷媒を循環させ、中継器から室内機まで水等の熱媒体を循環させることにより、室内機に水等の熱媒体を循環させながら、熱媒体の搬送動力を低減させる空気調和装置が存在している（たとえば、特許文献５参照）。

特開２００５−１４０４４４号公報（第４頁、図１等） 特開平５−２８０８１８号公報（第４、５頁、図１等） 特開２００１−２８９４６５号公報（第５〜８頁、図１、図２等） 特開２００３−３４３９３６号公報（第５頁、図１） ＷＯ１０／０４９９９８号公報（第３頁、図１等）

従来のビル用マルチエアコン等の空気調和装置では、室内機まで冷媒を循環させているため、冷媒が室内等に漏れる可能性があった。一方、特許文献１及び特許文献２に記載されているような空気調和装置では、冷媒が室内機を通過することはない。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されているような空気調和装置では、建物外の熱源機において熱媒体を加熱または冷却し、室内機側に搬送する必要がある。このため、熱媒体の循環経路が長くなる。ここで、熱媒体により、所定の加熱あるいは冷却の仕事をする熱を搬送しようとすると、搬送動力等によるエネルギーの消費量が冷媒よりも高くなる。そのため、循環経路が長くなると、搬送動力が非常に大きくなる。このことから、空気調和装置において、熱媒体の循環をうまく制御することができれば省エネルギー化を図れることがわかる。

特許文献２に記載されているような空気調和装置においては、室内機毎に冷房または暖房を選択できるようにするためには室外側から室内まで４本の配管を接続しなければならず、工事性が悪いものとなっていた。特許文献３に記載されている空気調和装置においては、ポンプ等の２次媒体循環手段を室内機個別に持つ必要があるため、高価なシステムとなるだけでなく、騒音も大きいものとなり、実用的なものではなかった。加えて、熱交換器が室内機の近傍にあるため、冷媒が室内に近い場所で漏れるという危険性を排除することができなかった。

特許文献４に記載されているような空気調和装置においては、熱交換後の１次冷媒が熱交換前の１次冷媒と同じ流路に流入しているため、複数の室内機を接続した場合に、各室内機にて最大能力を発揮することができず、エネルギー的に無駄な構成となっていた。また、分岐ユニットと延長配管との接続が冷房２本、暖房２本の合計４本の配管でなされているため、結果的に室外機と分岐ユニットとが４本の配管で接続されているシステムと類似の構成となっており、工事性が悪いシステムとなっていた。

特許文献５に記載されているような空気調和装置においては、単一冷媒または擬似共沸冷媒を冷媒として用いる場合は問題ないが、非共沸混合冷媒を冷媒として用いる場合は、冷媒−熱媒体間熱交換器を蒸発器として用いる際に、冷媒の飽和液温度と飽和ガス温度との温度勾配のために、水等の熱媒体が凍結に至ってしまう危険性があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、省エネルギー化を図りながら、熱媒体の凍結を防止することができる空気調和装置を提供することを目的としている。本発明のうちのいくつかの態様は、室内機または室内機の近傍まで冷媒を循環させずに安全性の向上を図ることができる空気調和装置を提供すること目的としている。本発明のうちのいくつかの態様は、ＧＷＰの低い冷媒を用いて、室外機と分岐ユニット（熱媒体変換機）または室内機との接続配管を減らし、工事性の向上を図るとともに、エネルギー効率を向上させることができる空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、第１冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、第１絞り装置、熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、ポンプ、利用側熱交換器、前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、を有し、前記熱媒体間熱交換器において前記熱源側冷媒と前記熱媒体とが熱交換する空気調和装置であって、前記熱源側冷媒として、同一圧力条件における飽和液冷媒温度が飽和ガス冷媒温度よりも低くなる非共沸混合冷媒を使用し、前記熱媒体間熱交換器の少なくとも一部が蒸発器として作用する場合において、前記熱媒体間熱交換器内の前記冷媒の蒸発温度から、ゼロよりも大きい正の値として設定されている凍結温度補正値を減じた値を基に、前記熱媒体の凍結の発生を予測し、前記熱媒体の凍結を防止する凍結防止制御が実行される。

本発明に係る空気調和装置によれば、熱媒体が循環する配管を短くでき、搬送動力が少なくて済むため、安全性を向上させるとともに省エネルギー化を図ることができる。また、本発明に係る空気調和装置によれば、熱媒体の外部への流出が起きた場合でも、少量ですみ、安全性を更に向上できる。さらに、本発明に係る空気調和装置によれば、熱媒体の凍結を効率的に防止することができ、安全性の更なる向上を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の別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熱源側冷媒の状態を示すｐｈ線図である。 図４に示す圧力Ｐ１における２種類の混合冷媒の気液平衡線図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置が実行する循環組成検知の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の熱源側冷媒の別の状態を示すｐｈ線図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路構成の別の一例を示す概略回路構成図である。 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。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図１及び図２に基づいて、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、冷媒（熱源側冷媒、熱媒体）を循環させる冷凍サイクル（冷媒循環回路Ａ、熱媒体循環回路Ｂ）を利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

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

図２においては、本実施の形態に係る空気調和装置は、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との間に介在する複数に分割した熱媒体変換機３（親熱媒体変換機３ａ、子熱媒体変換機３ｂ）と、を有している。室外機１と親熱媒体変換機３ａとは、冷媒配管４で接続されている。親熱媒体変換機３ａと子熱媒体変換機３ｂとは、冷媒配管４で接続されている。子熱媒体変換機３ｂと室内機２とは、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、親熱媒体変換機３ａ及び子熱媒体変換機３ｂを介して室内機２に配送されるようになっている。

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

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

図２に示すように、熱媒体変換機３を、１つの親熱媒体変換機３ａと、親熱媒体変換機３ａから派生した２つの子熱媒体変換機３ｂ（子熱媒体変換機３ｂ（１）、子熱媒体変換機３ｂ（２））と、に分けることもできる。このようにすることにより、１つの親熱媒体変換機３ａに対し、子熱媒体変換機３ｂを複数接続できるようになる。この構成においては、親熱媒体変換機３ａと子熱媒体変換機３ｂとを接続する冷媒配管４は、３本になっている。この回路の詳細については、後段で詳細に説明するものとする（図４参照）。

なお、図１及び図２においては、熱媒体変換機３が、建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（以下、単に空間８と称する）に設置されている状態を例に示している。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及び図２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及び図２においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよく、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよく、あるいは、水冷式の室外機１を用いる場合にも建物９の内部に設置するようにしてもよい。このような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。

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

図３は、本実施の形態に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図３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３に示すように、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に備えられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して冷媒配管４で接続されている。また、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して配管５で接続されている。なお、冷媒配管４及び配管５については後段で詳述するものとする。

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

さらに、室外機１には、圧縮機１０の吐出側の流路と吸入側の流路とを接続する高低圧バイパス配管４１と、高低圧バイパス配管４１に設置されたバイパス絞り装置（第２絞り装置）４２と、高低圧バイパス配管４１に設置され、バイパス絞り装置４２の前後における高低圧バイパス配管４１を熱交換させる冷媒間熱交換器４３と、が搭載されている。つまり、圧縮機１０の吐出側、冷媒間熱交換器４３の一次側（圧縮機１０からの吐出冷媒流路側）、バイパス絞り装置４２、冷媒間熱交換器４３の二次側（圧縮機１０への吸入冷媒流路側）、及び、圧縮機１０の吸入側が、高低圧バイパス配管４１を介して接続されている。なお、高低圧バイパス配管４１、バイパス絞り装置４２、及び、冷媒間熱交換器４３については後段で詳細に説明する。

また、室外機１には、バイパス絞り装置４２の入口側に設置された第４温度センサー（高圧側冷媒温度検出装置）３２、バイパス絞り装置４２の出口側に設置された第５温度センサー（低圧側冷媒温度検出装置）３３、圧縮機１０の高圧側圧力を検出可能な第２圧力センサー（高圧側圧力検出装置）３７、及び、圧縮機１０の低圧側圧力を検出可能な第３圧力センサー（低圧側圧力検出装置）３８、が搭載されている。第２圧力センサー３７及び第３圧力センサー３８としては、たとえば歪みゲージ式や半導体式等の方式のものを用いるとよい。第４温度センサー３２及び第５温度センサー３３としては、たとえばサーミスター式等の方式のものを用いるとよい。なお、第２圧力センサー３７、第３圧力センサー３８、第４温度センサー３２、及び、第５温度センサー３３については後段で詳細に説明する。

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

熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器（または放熱器）として機能し、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱源側冷媒との間で熱交換を行ない、その熱源側冷媒を蒸発ガス化または凝縮液化するものである。アキュムレーター１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、暖房運転時と冷房運転時の違いによる余剰冷媒、または過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒を蓄えるものである。

逆止弁１３ｄは、熱媒体変換機３と第１冷媒流路切替装置１１との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（熱媒体変換機３から室外機１への方向）のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ａは、熱源側熱交換器１２と熱媒体変換機３との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（室外機１から熱媒体変換機３への方向）のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ｂは、第１接続配管４ａに設けられ、暖房運転時において圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱媒体変換機３に流通させるものである。逆止弁１３ｃは、第２接続配管４ｂに設けられ、暖房運転時において熱媒体変換機３から戻ってきた熱源側冷媒を圧縮機１０の吸入側に流通させるものである。

第１接続配管４ａは、室外機１内において、第１冷媒流路切替装置１１と逆止弁１３ｄとの間における冷媒配管４と、逆止弁１３ａと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、を接続するものである。第２接続配管４ｂは、室外機１内において、逆止弁１３ｄと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、熱源側熱交換器１２と逆止弁１３ａとの間における冷媒配管４と、を接続するものである。なお、図３では、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄを設けた場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、これらを必ずしも設ける必要はない。

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

この図３では、４台の室内機２が熱媒体変換機３に接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機２ａ、室内機２ｂ、室内機２ｃ、室内機２ｄとして図示している。また、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じて、利用側熱交換器２６も、紙面下側から利用側熱交換器２６ａ、利用側熱交換器２６ｂ、利用側熱交換器２６ｃ、利用側熱交換器２６ｄとして図示している。なお、図１及び図２と同様に、室内機２の接続台数を図３に示す４台に限定するものではない。

［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３には、２つの熱媒体間熱交換器１５と、２つの絞り装置（第１絞り装置）１６と、２つの開閉装置１７と、２つの第２冷媒流路切替装置１８と、２つのポンプ２１と、４つの第１熱媒体流路切替装置２２と、４つの第２熱媒体流路切替装置２３と、４つの熱媒体流量調整装置２５と、が搭載されている。なお、熱媒体変換機３を親熱媒体変換機３ａと子熱媒体変換機３ｂとに分けたものについては図４で説明する。

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

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

２つの開閉装置１７（開閉装置１７ａ、開閉装置１７ｂ）は、二方弁等で構成されており、冷媒配管４を開閉するものである。開閉装置１７ａは、熱源側冷媒の入口側における冷媒配管４に設けられている。開閉装置１７ｂは、熱源側冷媒の入口側と出口側の冷媒配管４を接続した配管に設けられている。

２つの第２冷媒流路切替装置１８（第２冷媒流路切替装置１８ａ、第２冷媒流路切替装置１８ｂ）は、たとえば四方弁等で構成され、運転モードに応じて熱源側冷媒の流れを切り替えるものである。第２冷媒流路切替装置１８ａは、冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの下流側に設けられている。第２冷媒流路切替装置１８ｂは、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの下流側に設けられている。

２つのポンプ２１（ポンプ２１ａ、ポンプ２１ｂ）は、配管５を導通する熱媒体を循環させるものである。ポンプ２１ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。ポンプ２１ｂは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。２つのポンプ２１は、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成し、室内機２における負荷の大きさによってその流量を調整できるようにしておくとよい。

４つの第１熱媒体流路切替装置２２（第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜第１熱媒体流路切替装置２２ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第１熱媒体流路切替装置２２は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第１熱媒体流路切替装置２２は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが熱媒体流量調整装置２５に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、第１熱媒体流路切替装置２２ｄとして図示している。また、熱媒体流路の切替には、一方から他方への完全な切替だけでなく、一方から他方への部分的な切替も含んでいるものとする。

４つの第２熱媒体流路切替装置２３（第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜第２熱媒体流路切替装置２３ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第２熱媒体流路切替装置２３は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第２熱媒体流路切替装置２３は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが利用側熱交換器２６に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２熱媒体流路切替装置２３ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ、第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、第２熱媒体流路切替装置２３ｄとして図示している。また、熱媒体流路の切替には、一方から他方への完全な切替だけでなく、一方から他方への部分的な切替も含んでいるものとする。

４つの熱媒体流量調整装置２５（熱媒体流量調整装置２５ａ〜熱媒体流量調整装置２５ｄ）は、開口面積を制御できる二方弁等で構成されており、配管５に流れる熱媒体の流量を制御するものである。熱媒体流量調整装置２５は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置２５は、一方が利用側熱交換器２６に、他方が第１熱媒体流路切替装置２２に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。すなわち、熱媒体流量調整装置２５は、室内機２へ流入する熱媒体の温度及び流出する熱媒体の温度により室内機２へ流入する熱媒体の量を調整し、室内負荷に応じた最適な熱媒体量を室内機２に提供可能とするものである。

なお、室内機２に対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置２５ａ、熱媒体流量調整装置２５ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｄとして図示している。また、熱媒体流量調整装置２５を利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。さらに、熱媒体流量調整装置２５を利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側であって、第２熱媒体流路切替装置２３と利用側熱交換器２６との間に設けてもよい。またさらに、室内機２において、停止やサーモＯＦＦ等の負荷を必要としていないときは、熱媒体流量調整装置２５を全閉にすることにより、室内機２への熱媒体供給を止めることができる。

また、熱媒体変換機３には、各種検出手段（２つの第１温度センサー３１、４つの第２温度センサー３４、４つの第３温度センサー３５、及び、２つの第１圧力センサー３６）が設けられている。これらの検出手段で検出された情報（温度情報、圧力情報）は、空気調和装置１００の動作を統括制御する制御装置（図示省略）に送られ、圧縮機１０の駆動周波数、図示省略の送風機の回転数、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動周波数、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、熱媒体の流路の切替、室内機２の熱媒体流量の調整等の制御に利用されることになる。

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

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

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

第１圧力センサー３６ｂは、第３温度センサー３５ｄの設置位置と同様に、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられ、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間を流れる熱源側冷媒の圧力を検出するものである。第１圧力センサー３６ａは、第３温度センサー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との間を流れる熱源側冷媒の圧力を検出するものである。

また、図示省略の制御装置は、マイコン等で構成されており、各ユニット、すなわち室外機１及び熱媒体変換機３のそれぞれに設け、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、室外機１に接続された制御装置は、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え等を制御し、熱媒体変換機３に接続された制御装置は、ポンプ２１の駆動、絞り装置１６の開度、開閉装置１７の開閉、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、第１熱媒体流路切替装置２２の切り替え、第２熱媒体流路切替装置２３の切り替え、及び、熱媒体流量調整装置２５の駆動等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。

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

そして、空気調和装置１００では、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、開閉装置１７、第２冷媒流路切替装置１８、熱媒体間熱交換器１５の冷媒流路、絞り装置１６、及び、アキュムレーター１９を、冷媒配管４で接続して冷媒循環回路Ａを構成している。また、熱媒体間熱交換器１５の熱媒体流路、ポンプ２１、第１熱媒体流路切替装置２２、熱媒体流量調整装置２５、利用側熱交換器２６、及び、第２熱媒体流路切替装置２３を、配管５で接続して熱媒体循環回路Ｂを構成している。つまり、熱媒体間熱交換器１５のそれぞれに複数台の利用側熱交換器２６が並列に接続され、熱媒体循環回路Ｂを複数系統としているのである。

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

ここで、高低圧バイパス配管４１、バイパス絞り装置４２、冷媒間熱交換器４３、第２圧力センサー３７、第３圧力センサー３８、第４温度センサー３２、及び、第５温度センサー３３について詳細に説明する。図４は、空気調和装置１００の熱源側冷媒の状態を示すｐｈ線図（圧力（縦軸）−エンタルピ（横軸）線図）である。図５は、図４に示す圧力Ｐ１における２種類の混合冷媒の気液平衡線図である。図６は、空気調和装置１００が実行する循環組成検知の処理の流れを示すフローチャートである。図７は、空気調和装置１００の熱源側冷媒の別の状態を示すｐｈ線図である。

まず、冷媒配管４内に封入され、冷媒循環回路Ａを循環させる熱源側冷媒について説明する。空気調和装置１００では、冷媒循環回路Ａを循環させる熱源側冷媒として、たとえば、化学式がＣ₃Ｈ₂Ｆ₄ で表されるテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆまたはＨＦＯ−１２３４ｚｅ）と、化学式がＣＨ₂Ｆ₂で表されるジフルオロメタン（Ｒ３２）と、を含む混合冷媒を使用している。

テトラフルオロプロペンは、化学式中に二重結合を有し、大気中で分解しやすく、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が低い（例えばＧＷＰが４〜６）という特性を有しており、環境に優しい。しかしながら、テトラフルオロプロペンは、従来のＲ４１０Ａ等の冷媒に比べて密度が小さいため、単独で冷媒として使用すると、大きな暖房能力や冷房能力を発揮させるためには、圧縮機を非常に大きなものにしなければならなかった。また、冷媒配管での圧力損失の増大を防ぐため、冷媒配管も太いものにしなければならなかった。つまり、コストの高い空気調和装置になってしまっていた。

それに対して、Ｒ３２は、従来の冷媒（たとえば、Ｒ４１０Ａ等）の特性に近く、比較的使いやすい冷媒である。しかしながら、Ｒ３２のＧＷＰは６７５であり、Ｒ４１０ＡのＧＷＰ２０８８等と比べると小さいが、単独で使用するには、環境への配慮に欠ける。

そこで、空気調和装置１００ではテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆまたはＨＦＯ−１２３４ｚｅ）にＲ３２を混合させて使用することにしている。そうすることにより、ＧＷＰをあまり大きくせずに、冷媒の特性を改善でき、地球環境にも優しく、かつ、効率のよい空気調和装置を得ることができることになる。なお、テトラフルオロプロペンとＲ３２との混合比率としては、質量％で、たとえば７０％対３０％等のように混合させて使用すればよいが、特に混合比率を限定するものではない。また、テトラフルオロプロペン及びＲ３２以外の冷媒が混合されていても構わない。

ただし、ＨＦＯ−１２３４ｙｆの沸点は−２９℃、Ｒ３２の沸点は−５３．２℃であり、沸点が異なる非共沸冷媒であるため、アキュムレーター１９等の液溜の存在等により、冷媒循環回路Ａを循環している冷媒の組成割合（以下循環組成と称する）が時々刻々と変化することになる。非共沸冷媒は沸点が異なるため、ｐｈ線図を描くと図４に示すようになり、同一圧力における飽和液温度と飽和ガス温度が異なったものとなる。すなわち、図４に示すように、テトラフルオロプロペンにＲ３２を混合させた場合、圧力Ｐ１における飽和液温度Ｔ_L1と飽和ガス温度Ｔ_G1とは等しくなく、Ｔ_L1よりもＴ_G1の方が高い温度となり、ｐｈ線図の二相領域における等温線は傾いたものになる。

そして、混合している冷媒の比率を変えると、ｐｈ線図はまた異なったものとなり、温度勾配が変化する。たとえば、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ３２との混合比率が７０％対３０％の場合は、温度勾配が高圧側で５．５℃、低圧側で７℃程度とかなり大きな温度勾配となり、５０％対５０％の場合は、温度勾配が高圧側で２．３℃、低圧側で２．８℃程度とさほど大きな温度勾配とならない。すなわち、冷媒の循環組成を検知する機能を備えないと、冷凍サイクル（冷媒循環回路Ａ）内の運転圧力における飽和液温度、飽和ガス温度を求めることができない。

次に、空気調和装置１００が実行する熱源側冷媒の循環組成検知について説明する。空気調和装置１００は、冷凍サイクル内の冷媒の循環組成を測定することができる循環組成検知手段４０を室外機１に備えている。この循環組成検知手段４０は、高低圧バイパス配管４１と、バイパス絞り装置４２と、冷媒間熱交換器４３と、第４温度センサー３２と、第５温度センサー３３と、第２圧力センサー３７と、第３圧力センサー３８と、で構成されている。つまり、循環組成検知手段４０は、圧縮機１０の吐出側と吸入側とを高低圧バイパス配管４１で接続した回路、その回路の所定位置の温度を検出する第４温度センサー３２及び第５温度センサー３３、及び、その回路の所定位置の圧力を検出する第２圧力センサー３７及び第３圧力センサー３８で構成されている。

空気調和装置１００が実行する熱源側冷媒の循環組成検知について図５〜図７を利用して具体的に説明する。なお、ここでは、熱源側冷媒として２種類の冷媒（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、Ｒ３２）を混合させて使用している場合を考える。図５において、２本の実線は、それぞれガス冷媒が凝縮液化する際の飽和ガス線である露点曲線（線（ａ））、及び、液冷媒が蒸発ガス化する際の飽和液線である沸点曲線（線（ｂ））を示している。また、１本の破線は、乾き度Ｘを示している（線（ｃ））。なお、図５では、縦軸が温度を、横軸がＲ３２の循環組成比率を、それぞれ示している。

空気調和装置１００は、制御装置が処理を開始することで熱源側冷媒の循環組成検知を実行する（ＳＴ１）。まず、第２圧力センサー３７で検出された高圧側圧力Ｐ_H 、第４温度センサー３２で検出された高圧側温度Ｔ_H 、第３圧力センサー３８で検出された低圧側圧力Ｐ_L 、第５温度センサー３３で検出された低圧側温度Ｔ_L が、制御装置に入力される（ＳＴ２）。そして、制御装置は、冷凍サイクル内を循環している２つの成分の冷媒の循環組成をそれぞれα１、α２と仮定する（ＳＴ３）。

冷媒の成分が決まれば、冷媒のエンタルピーは冷媒の圧力と温度とから計算できるため、制御装置は、高圧側圧力Ｐ_H と高圧側温度Ｔ_H とからバイパス絞り装置４２の入口側の冷媒のエンタルピーｈ_H を求める（ＳＴ４、図７に示す点Ａ）。次に、バイパス絞り装置４２における冷媒の膨張時は、冷媒のエンタルピーが変化しないため、制御装置は、低圧側圧力Ｐ_L およびエンタルピーｈ_H からバイパス絞り装置４２の出口側における二相冷媒の乾き度Ｘを下記式（１）を用いて求める（ＳＴ５、図７に示す点Ｂ）。

式（１）
Ｘ＝（ｈ_H −ｈ_b ）／（ｈ_d −ｈ_b ）
ここで、ｈ_b は低圧側圧力Ｐ_L における飽和液エンタルピー、ｈ_d は低圧側圧力Ｐ_L における飽和ガスエンタルピーである。

そして、制御装置は、低圧側圧力Ｐ_L における飽和ガス温度Ｔ_LGおよび飽和液温度Ｔ_LLから乾き度Ｘにおける冷媒の温度Ｔ_L ’を下記式（２）により求めることができる（ＳＴ６）。
式（２）
Ｔ_L ’＝Ｔ_LL×（１−Ｘ）＋Ｔ_LG×Ｘ

制御装置は、算出したＴ_L ’が、測定した低圧側温度Ｔ_L と等しいか否かを判断する（ＳＴ７）。等しくなければ（ＳＴ７；等しくない）、制御装置は、仮定した２つの成分の冷媒の循環組成α１、α２を修正して（ＳＴ８）、ＳＴ４からの処理を繰り返す。一方、ほぼ等しければ（ＳＴ７；ほぼ等しい）、制御装置は、循環組成が求まったものとし、処理を終了する（ＳＴ９）。以上の処理により、２成分系の非共沸混合冷媒の循環組成を求めることができる。

なお、図４に示す通り、飽和液線よりも左側の過冷却液領域で、等温線がｐｈ線図上で、ほぼ垂直になっている場合は、第４温度センサー３２の高圧側温度Ｔ_H のみで、エンタルピーｈ_H を演算できるため、第２圧力センサー３７は必須ではなく、備えていなくても問題ない。

また、３成分系の非共沸混合冷媒であっても、そのうちの２つの成分の比率には相互関係が成り立つため、２成分の循環組成を仮定すると、もう１つの成分の循環組成を求めることができ、同様の処理方法で、循環組成を求めることができる。

従って、ここでは、ＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ３２とを含む２成分系の混合冷媒とが混合されて循環していることを例に説明したが、これに限るものではなく、沸点の異なる他の２成分系の混合冷媒でもよいし、その他の成分を加えた３成分系以上の混合冷媒でもよく、同様の方法で循環組成を求めることができる。

バイパス絞り装置４２は、開度変化ができる電子式膨張弁でもよいし、キャピラリチューブのように絞り量が固定されているものでもよい。また、冷媒間熱交換器４３は、二重管式の熱交換器とするとよいが、これに限るものではなく、プレート式熱交換器やマイクロチャネル式熱交換器等を用いてもよく、高圧冷媒と低圧冷媒が熱交換できるものであれば、どのようなものでもよい。図３において、第３圧力センサー３８は、アキュムレーター１９と第１冷媒流路切替装置１１との間の流路に設置してある場合を図示しているが、これに限るものではなく、圧縮機１０とアキュムレーター１９との間の流路等、圧縮機１０の低圧側の圧力が測定できる位置であれば、どこに設置してもよい。また、第２圧力センサー３７についても、図示している位置に限らず、圧縮機１０の高圧側の圧力が測定できる位置であれば、どこに設置してもよい。

このようにして冷媒の循環組成を測定することができ、また圧力を測定すれば、その圧力における飽和液温度と飽和ガス温度を演算することができる。飽和液温度と飽和ガス温度とを用い、たとえばその平均温度を求めて、それをその圧力における飽和温度とし、圧縮機１０やバイパス絞り装置４２の制御に用いるとよい。なお、飽和温度の演算方法は、飽和液温度と飽和ガス温度とを平均化するだけでなく、冷媒の熱伝達率は乾き度によって異なるため、飽和液温度と飽和ガス温度とにそれぞれ重み付けをした係数を掛けて求めた重み付け平均温度を用いる等してもよい。

また、低圧側（蒸発側）においては、蒸発器の入口の二相冷媒の温度を測定し、それを飽和液温度あるいは設定した乾き度における二相冷媒の温度と仮定すれば、循環組成と圧力から飽和液温度と飽和ガス温度を求める関係式を逆算して、圧力、飽和ガス温度等を、求めることができる。そのため、圧力センサーは必須でない。しかし、温度を測定した位置を飽和液温度と仮定するか、乾き度を設定する必要があり、圧力センサーを用いた方が精度良く、飽和液温度、飽和ガス温度を求めることができる。

図８は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００Ａと称する）の回路構成の別の一例を示す概略回路構成図である。図８に基づいて、熱媒体変換機３を親熱媒体変換機３ａと子熱媒体変換機３ｂとに分けた場合の空気調和装置１００Ａの回路構成について説明する。図８に示すように、熱媒体変換機３は、親熱媒体変換機３ａと、子熱媒体変換機３ｂとで、筐体を分けて構成されている。このように構成することにより、図２に示したように１つの親熱媒体変換機３ａに対し、複数の子熱媒体変換機３ｂを接続することができる。

親熱媒体変換機３ａには、気液分離器１４と、絞り装置１６ｃと、が設けられている。その他の構成要素については、子熱媒体変換機３ｂに搭載されている。気液分離器１４は、室外機１に接続する１本の冷媒配管４と、子熱媒体変換機３ｂの熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂに接続する２本の冷媒配管４と、に接続され、室外機１から供給される熱源側冷媒を蒸気状冷媒と液状冷媒とに分離するものである。絞り装置１６ｃは、気液分離器１４の液状冷媒の流れにおける下流側に設けられ、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、熱源側冷媒を減圧して膨張させるものであり、冷房暖房混在運転時に、絞り装置１６ｃの出口を中圧に制御する。絞り装置１６ｃは、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。このように構成することにより、親熱媒体変換機３ａに子熱媒体変換機３ｂを複数接続できるようになる。

空気調和装置１００が実行する各運転モードについて説明する。この空気調和装置１００は、各室内機２からの指示に基づいて、その室内機２で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置１００は、室内機２の全部で同一運転をすることができるとともに、室内機２のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。なお、空気調和装置１００Ａが実行する各運転モードについても同様であるので、空気調和装置１００Ａが実行する各運転モードについては説明を省略する。以下、空気調和装置１００には、空気調和装置１００Ａも含まれているものとする。

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

［全冷房運転モード］
図９は、空気調和装置１００の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図９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９では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図９では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図９に示す全冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。

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

この二相冷媒は、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、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及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

冷凍サイクル内を循環している冷媒の循環組成は、循環組成検知手段４０を用いることによって、測定される。そして、室外機１の制御装置（図示せず）と熱媒体変換機３の制御装置（図示せず）とは、有線または無線で通信可能に接続されており、室外機１で測定された循環組成は、室外機１の制御装置から熱媒体変換機３の制御装置に、通信により伝送される。なお、室外機１の制御装置と、熱媒体変換機３の制御装置と、を１つの制御装置で構成してもよい。

絞り装置１６ａは、制御装置によって、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第１圧力センサー３６ａとから、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として蒸発温度を求め、第３温度センサー３５ａで検出された温度と演算された蒸発温度との温度差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、制御装置によって、第３温度センサー３５ｃで検出された温度と演算された蒸発温度との温度差として得られるスーパーヒートが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ａは開、開閉装置１７ｂは閉となっている。

なお、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第３温度センサー３５ｂとから、第３温度センサー３５ｂの検知温度を飽和液温度または設定した乾き度の温度と仮定することにより、飽和圧力と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として飽和温度を求め、これを絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂの制御に用いてもよい。この場合、第１圧力センサー３６を設置する必要はなくなり、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。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。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温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサー３１ａまたは第１温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度に制御されている。

全冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図９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。

ところで、冷媒は、非共沸混合冷媒であり、同一圧力の飽和液温度よりも飽和ガス温度の方が高い温度を示すため、蒸発器として機能している熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの入口側の温度、すなわち第３温度センサー３５ｂ及び第３温度センサー３５ｄの検知温度が最も低い温度を示す。そして、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの内部の冷媒の温度は、出口に近づくにつれて徐々に上昇する。したがって、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂ内で冷媒と熱交換をしている熱媒体の凍結を防止するためには、第３温度センサー３５ｂ及び第３温度センサー３５ｄの検知温度が熱媒体の凍結温度を下回らないように制御すればよいということがわかる。熱媒体の凍結を効率的に防止できれば、安全性が向上することになる。

しかしながら、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの全体で熱交換を行なっているため、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂ内の冷媒の平均温度を熱交換の代表温度として扱うべきであり、この平均温度は、第３温度センサー３５ｂ及び第３温度センサー３５ｄの検知温度よりも、高い温度になる。そのため、運転状態によらず常に、第３温度センサー３５ｂ及び第３温度センサー３５ｄの検知温度で凍結防止制御を行なっていると、冷媒の温度を第３温度センサー３５ｂ及び第３温度センサー３５ｄの検知温度よりも低く制御することができなくなり、熱媒体の温度を低い温度に制御したい場合に、冷却能力の面で対策が必要になる。

一方、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂにおいて、蒸発器として作用している状態では、冷媒の入口側と熱媒体の入口側、冷媒の出口側と熱媒体の出口側がそれぞれ対応し、熱交換を行なう冷媒と熱媒体とが並向流になっている。このとき、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ、利用側熱交換器２６ｂで吸熱し暖められた状態で熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂに流入するため、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの入口側の熱媒体は出口側の熱媒体よりも高い温度になっている。熱媒体の温度が高い程、それと熱交換を行なう冷媒の温度は、より低い温度にならないと、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまうという事態には陥らない。

すなわち、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂにおいては、冷媒と熱媒体とが並向流で熱交換を行なっており、入口側では温度の高い熱媒体と温度の低い冷媒とが熱交換を行ない、出口側に向かうにつれ熱媒体の温度が下がり冷媒の温度が上昇することになる。そのため、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの入口側では、冷媒の温度は低いが、熱媒体の温度が高く、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまうという状態にはなり難い。

そこで、ゼロよりも大きい正の値を凍結温度補正値とし、第３温度センサー３５ｂ及び第３温度センサー３５ｄの検知温度から凍結温度補正値を減じた値を凍結防止温度として設定し、熱媒体の凍結の発生を予測するようにしている。冷媒の温度が凍結防止温度よりも低下する場合に、凍結防止制御を行なうようにすると、熱媒体の目標温度が低い場合にも、十分な冷却能力を発揮することができる。熱交換を行なう際の熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの冷媒の代表温度が、循環組成から演算された飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度であることから、一般的には、飽和ガス温度と飽和液温度との温度差の略１／２を凍結温度補正値とすると、熱媒体間熱交換器１５及び熱媒体間熱交換器１５ｂを最も有効に使え、望ましい。

しかしながら、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの入口側と出口側の熱媒体の温度差が小さい場合は、もう少し高い温度で凍結防止制御を行なう必要があり、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度との温度差に係数を掛ける、または、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度とに重み付け係数を掛けて求めた値を凍結温度補正値とするようにするとよい。なお、循環組成から飽和ガス温度及び飽和液温度を演算し、凍結温度補正値を求めるようにしてもよいし、循環組成と凍結温度補正値とを対応付けて記憶させておいてもよく、後者のようにすると演算回数を減らすことができる。

凍結防止制御は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂ内を流れる熱媒体の温度を上昇させ、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまう温度よりも高い温度になるように制御するものであれば、どんな方法でもよい。たとえば、圧縮機１０の駆動周波数を低下させたり、圧縮機１０を停止させたりしてもよいし、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂのうちの少なくとも１つの開度を増加させてもよい。なお、第３圧力センサー３８での検出圧力に相当する蒸発温度を基に、圧縮機１０の駆動周波数が制御されている場合は、蒸発温度目標値を高くすることで圧縮機１０の駆動周波数を低下させることができる。

また、絞り装置１６ａ又は絞り装置１６ｂの開度を減少させて冷媒の流路をほぼ閉止状態にし、熱媒体間熱交換器１５ａまたは熱媒体間熱交換器１５ｂに冷媒が流れないようにして、熱媒体間熱交換器１５ａまたは熱媒体間熱交換器１５ｂの凍結を防止するようにしてもよい。また、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂのいずれかまたは両方を凝縮器として作用させるようにして、冷媒の温度を上昇させ、凍結を防止するようにしてもよい。

なお、熱媒体の凍結温度、すなわち、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまう温度は、熱媒体が水で、流速がゼロの時は、０℃であるが、流速が大きいと、凍結温度はより低い温度になり、０℃よりも低くなる。

［全暖房運転モード］
図１０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１０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１０では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図１０では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

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

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

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凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、第２接続配管４ｂを導通し、逆止弁１３ｃを通過して、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。

そして、熱源側熱交換器１２に流入した熱源側冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温・低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温・低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

冷凍サイクル内を循環している冷媒の循環組成は、循環組成検知手段４０を用いることによって、測定される。そして、室外機１の制御装置（図示せず）と熱媒体変換機３の制御装置（図示せず）とは、有線または無線で通信可能に接続されており、室外機１で測定された循環組成は、室外機１の制御装置から熱媒体変換機３の制御装置に、通信により伝送される。なお、室外機１の制御装置と、熱媒体変換機３の制御装置と、を１つの制御装置で構成してもよい。

絞り装置１６ａは、制御装置によって、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第１圧力センサー３６ａとから、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として凝縮温度を求め、演算された凝縮温度と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との温度差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように開度が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、制御装置によって、演算された凝縮温度と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との温度差として得られるサブクールが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは開となっている。

なお、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第３温度センサー３５ｂとから、第３温度センサー３５ｂの検知温度を飽和液温度または設定した乾き度の温度と仮定することにより、飽和圧力と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として飽和温度を求め、これを絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂの制御に用いてもよい。この場合、第１圧力センサー３６を設置する必要はなくなり、安価にシステムを構成できる。

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、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温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサー３１ａまたは第１温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。

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

全暖房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図１０においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。

［冷房主体運転モード］
図１１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１１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１１では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図１１では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

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

まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮し、二相冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した二相冷媒は、逆止弁１３ａを通って室外機１から流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した二相冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。

熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。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、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した熱源側冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

冷凍サイクル内を循環している冷媒の循環組成は、循環組成検知手段４０を用いることによって、測定される。そして、室外機１の制御装置（図示せず）と熱媒体変換機３の制御装置（図示せず）とは、有線または無線で通信可能に接続されており、室外機１で測定された循環組成は、室外機１の制御装置から熱媒体変換機３の制御装置に、通信により伝送される。なお、室外機１の制御装置と、熱媒体変換機３の制御装置と、を１つの制御装置で構成してもよい。

絞り装置１６ｂは、制御装置によって、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第１圧力センサー３６ｂとから、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として蒸発温度を求め、第３温度センサー３５ａで検出された温度と演算された蒸発温度との温度差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。また、絞り装置１６ａは全開、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは閉となっている。

なお、絞り装置１６ｂは、制御装置によって、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第１圧力センサー３６ｂとから、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として凝縮温度を求め、演算された凝縮温度と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との温度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。

また、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第３温度センサー３５ｂとから、第３温度センサー３５ｂの検知温度を飽和液温度または設定した乾き度の温度と仮定することにより、飽和圧力と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として飽和温度を求め、これを絞り装置１６ａ又は絞り装置１６ｂの制御に用いてもよい。この場合、第１圧力センサー３６を設置する必要はなくなり、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。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、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で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。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温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサー３４で検出された温度と第１温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。

冷房主体運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図１１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。

ところで、冷媒は、非共沸混合冷媒であり、同一圧力の飽和液温度よりも飽和ガス温度の方が高い温度を示すため、蒸発器として機能している熱媒体間熱交換器１５ａの入口側の温度、すなわち第３温度センサー３５ｂの検知温度が最も低い温度を示す。そして、熱媒体間熱交換器１５ａの内部の冷媒の温度は、出口に近づくにつれて徐々に上昇する。したがって、熱媒体間熱交換器１５ａ内で冷媒と熱交換をしている熱媒体の凍結を防止するためには、第３温度センサー３５ｂの検知温度が熱媒体の凍結温度を下回らないように制御すればよいということがわかる。熱媒体の凍結を効率的に防止できれば、安全性が向上することになる。

しかしながら、熱媒体間熱交換器１５ａの全体で熱交換を行なっているため、熱媒体間熱交換器１５ａ内の冷媒の平均温度を熱交換の代表温度として扱うべきであり、この平均温度は、第３温度センサー３５ｂの検知温度よりも、高い温度になる。そのため、運転状態によらず常に、第３温度センサー３５ｂの検知温度で凍結防止制御を行なっていると、冷媒の温度を第３温度センサー３５ｂの検知温度よりも低く制御することができなくなり、熱媒体の温度を低い温度に制御したい場合に、冷却能力の面で対策が必要になる。

一方、熱媒体間熱交換器１５ａにおいて、蒸発器として作用している状態では、冷媒の入口側と熱媒体の入口側、冷媒の出口側と熱媒体の出口側がそれぞれ対応し、熱交換を行なう冷媒と熱媒体とが並向流になっている。このとき、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａで吸熱し暖められた状態で熱媒体間熱交換器１５ａに流入するため、熱媒体間熱交換器１５ａの入口側の熱媒体は出口側の熱媒体よりも高い温度になっている。熱媒体の温度が高い程、それと熱交換を行なう冷媒の温度は、より低い温度にならないと、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまうという事態には陥らない。

すなわち、熱媒体間熱交換器１５ａにおいては、冷媒と熱媒体とが並向流で熱交換を行なっており、入口側では温度の高い熱媒体と温度の低い冷媒とが熱交換を行ない、出口側に向かうにつれ熱媒体の温度が下がり冷媒の温度が上昇することになる。そのため、熱媒体間熱交換器１５ａの入口側では、冷媒の温度は低いが、熱媒体の温度が高く、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまうという状態にはなり難い。

そこで、ゼロよりも大きい正の値を凍結温度補正値とし、第３温度センサー３５ｂの検知温度から凍結温度補正値を減じた値を凍結防止温度として設定し、熱媒体の凍結の発生を予測するようにしている。冷媒の温度が凍結防止温度よりも低下する場合に、凍結防止制御を行なうようにすると、熱媒体の目標温度が低い場合にも、十分な冷却能力を発揮することができる。熱交換を行なう際の熱媒体間熱交換器１５ａの冷媒の代表温度が、循環組成から演算された飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度であることから、一般的には、飽和ガス温度と飽和液温度との温度差の略１／２を凍結温度補正値とすると、熱媒体間熱交換器１５ａを最も有効に使え、望ましい。

しかしながら、熱媒体間熱交換器１５ａの入口側と出口側の熱媒体の温度差が小さい場合は、もう少し高い温度で凍結防止制御を行なう必要があり、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度との温度差に係数を掛ける、または、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度とに重み付け係数を掛けて求めた値を凍結温度補正値とするようにするとよい。なお、循環組成から飽和ガス温度及び飽和液温度を演算し、凍結温度補正値を求めるようにしてもよいし、循環組成と凍結温度補正値とを対応付けて記憶させておいてもよく、後者のようにすると演算回数を減らすことができる。

凍結防止制御は、熱媒体間熱交換器１５ａ内を流れる熱媒体の温度を上昇させ、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまう温度よりも高い温度になるように制御するものであれば、どんな方法でもよい。たとえば、圧縮機１０の駆動周波数を低下させたり、圧縮機１０を停止させたりしてもよいし、絞り装置１６ａの開度を増加させてもよい。なお、第３圧力センサー３８の検出圧力に相当する蒸発温度を基に、圧縮機１０の駆動周波数が制御されている場合は、蒸発温度目標値を高くすることで圧縮機１０の駆動周波数を低下させることができる。

また、絞り装置１６ａの開度を減少させて冷媒の流路をほぼ閉止状態にし、熱媒体間熱交換器１５ａに冷媒が流れないようにして、熱媒体間熱交換器１５ａの凍結を防止するようにしてもよい。また、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａを凝縮器として作用させるようにして、冷媒の温度を上昇させ、凍結を防止するようにしてもよい。

なお、熱媒体の凍結温度、すなわち、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまう温度は、熱媒体が水で、流速がゼロの時は、０℃であるが、流速が大きいと、凍結温度はより低い温度になり、０℃よりも低くなる。

［暖房主体運転モード］
図１２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１２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１２では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図１２では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

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

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

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凝縮液化し、液冷媒となる。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を介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。

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

冷凍サイクル内を循環している冷媒の循環組成は、循環組成検知手段４０を用いることによって、測定される。そして、室外機１の制御装置（図示せず）と熱媒体変換機３の制御装置（図示せず）とは、有線または無線で通信可能に接続されており、室外機１で測定された循環組成は、室外機１の制御装置から熱媒体変換機３の制御装置に、通信により伝送される。なお、室外機１の制御装置と、熱媒体変換機３の制御装置と、を１つの制御装置で構成してもよい。

なお、絞り装置１６ｂは、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第１圧力センサー３６ｂとから、飽和液温度と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として凝縮温度を求め、演算された凝縮温度と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との温度差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように開度が制御される。また、絞り装置１６ａは全開、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａで、サブクールを制御するようにしてもよい。

また、室外機１から通信により伝送された循環組成と、第３温度センサー３５ｂとから、第３温度センサー３５ｂの検知温度を飽和液温度または設定した乾き度の温度と仮定することにより、飽和圧力と飽和ガス温度とを演算し、飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度として飽和温度を求め、これを絞り装置１６ａ又は絞り装置１６ｂの制御に用いてもよい。この場合、第１圧力センサー３６を設置する必要はなくなり、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。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。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温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサー３４で検出された温度と第１温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値として保つように制御することにより、賄うことができる。

暖房主体運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図１２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。

ところで、冷媒は、非共沸混合冷媒であり、同一圧力の飽和液温度よりも飽和ガス温度の方が高い温度を示すため、蒸発器として機能している熱媒体間熱交換器１５ａの入口側の温度、すなわち第３温度センサー３５ｂの検知温度が最も低い温度を示す。そして、熱媒体間熱交換器１５ａの内部の冷媒の温度は、出口に近づくにつれて徐々に上昇する。したがって、熱媒体間熱交換器１５ａ内で冷媒と熱交換をしている熱媒体の凍結を防止するためには、第３温度センサー３５ｂの検知温度が熱媒体の凍結温度を下回らないように制御すればよいということがわかる。熱媒体の凍結を効率的に防止できれば、安全性が向上することになる。

しかしながら、熱媒体間熱交換器１５ａの全体で熱交換を行なっているため、熱媒体間熱交換器１５ａ内の冷媒の平均温度を熱交換の代表温度として扱うべきであり、この平均温度は、第３温度センサー３５ｂの検知温度よりも、高い温度になる。そのため、運転状態によらず常に、第３温度センサー３５ｂの検知温度で凍結防止制御を行なっていると、冷媒の温度を第３温度センサー３５ｂの検知温度よりも低く制御することができなくなり、熱媒体の温度を低い温度に制御したい場合に、冷却能力の面で対策が必要になる。

一方、熱媒体間熱交換器１５ａにおいて、蒸発器として作用している状態では、冷媒の入口側と熱媒体の入口側、冷媒の出口側と熱媒体の出口側がそれぞれ対応し、熱交換を行なう冷媒と熱媒体とが並向流になっている。このとき、熱媒体は、利用側熱交換器２６ｂで吸熱し暖められた状態で熱媒体間熱交換器１５ａに流入するため、熱媒体間熱交換器１５ａの入口側の熱媒体は出口側の熱媒体よりも高い温度になっている。熱媒体の温度が高い程、それと熱交換を行なう冷媒の温度は、より低い温度にならないと、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまうという事態には陥らない。

すなわち、熱媒体間熱交換器１５ａにおいては、冷媒と熱媒体とが並向流で熱交換を行なっており、入口側では温度の高い熱媒体と温度の低い冷媒とが熱交換を行ない、出口側に向かうにつれ熱媒体の温度が下がり冷媒の温度が上昇することになる。そのため、熱媒体間熱交換器１５ａの入口側では、冷媒の温度は低いが、熱媒体の温度が高く、熱媒体が凍結して流路が閉塞してしまうという状態にはなり難い。

そこで、ゼロよりも大きい正の値を凍結温度補正値とし、第３温度センサー３５ｂの検知温度から凍結温度補正値を減じた値を凍結防止温度として設定し、熱媒体の凍結の発生を予測するようにしている。冷媒の温度が凍結防止温度よりも低下する場合に、凍結防止制御を行なうようにすると、熱媒体の目標温度が低い場合にも、十分な冷却能力を発揮することができる。熱交換を行なう際の熱媒体間熱交換器１５ａの冷媒の代表温度が、循環組成から演算された飽和液温度と飽和ガス温度との平均温度であることから、一般的には、飽和ガス温度と飽和液温度との温度差の略１／２を凍結温度補正値とすると、熱媒体間熱交換器１５ａを最も有効に使え、望ましい。

しかしながら、熱媒体間熱交換器１５ａの入口側と出口側の熱媒体の温度差が小さい場合は、もう少し高い温度で凍結防止制御を行なう必要があり、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度との温度差に係数を掛ける、または、飽和ガス冷媒温度と飽和液冷媒温度とに重み付け係数を掛けて求めた値を凍結温度補正値とするようにするとよい。なお、循環組成から飽和ガス温度および飽和液温度を演算し凍結温度補正値を求めるようにしてもよいし、循環組成と凍結温度補正値とを対応付けて記憶させておいてもよく、後者のようにすると演算回数を減らすことができる。

凍結防止制御は、熱媒体間熱交換器１５ａ内を流れる熱媒体の温度を上昇させ、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまう温度よりも高い温度になるように制御するものであれば、どんな方法でもよい。たとえば、圧縮機１０の駆動周波数を低下させたり、圧縮機１０を停止させたりしてもよいし、絞り装置１６ａの開度を増加させてもよい。なお、第３圧力センサー３８の検出圧力に相当する蒸発温度を基に、圧縮機１０の駆動周波数が制御されている場合は、蒸発温度目標値を高くすることで圧縮機１０の駆動周波数を低下させることができる。

また、絞り装置１６ａの開度を減少させて冷媒の流路をほぼ閉止状態にし、熱媒体間熱交換器１５ａに冷媒が流れないようにして、熱媒体間熱交換器１５ａの凍結を防止するようにしてもよい。また、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａを凝縮器として作用させるようにして、冷媒の温度を上昇させ、凍結を防止するようにしてもよい。

なお、熱媒体の凍結温度、すなわち、熱媒体が凍結して熱媒体流路が閉塞してしまう温度は、熱媒体が水で、流速がゼロの時は、０℃であるが、流速が大きいと、凍結温度はより低い温度になり、０℃よりも低くなる。

［冷媒配管４］
以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外機１と熱媒体変換機３とを接続する冷媒配管４には熱源側冷媒が流れている。

［配管５］
本実施の形態に係る空気調和装置１００が実行する幾つかの運転モードにおいては、熱媒体変換機３と室内機２を接続する配管５には水や不凍液等の熱媒体が流れている。

なお、第１圧力センサー３６ａは、冷房暖房混在運転において冷房側として作用する熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間の流路に設置し、第１圧力センサー３６ｂは、冷房暖房混在運転において暖房側として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間の流路に設置した場合を例に説明した。このような位置に第１圧力センサー３６を設置すると、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂにおいて圧力損失があった場合でも、精度よく、飽和温度を演算することができる。

しかしながら、凝縮側は圧力損失が小さいため、第１圧力センサー３６ｂを、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間の流路に設置してもよく、それ程、演算精度が悪くなることもない。また、蒸発器は比較的圧力損失が大きいが、圧力損失の量が推測可能あるいは圧力損失の少ない熱媒体間熱交換器を使用している場合等は、第１圧力センサー３６ａを熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間の流路に設置してもよい。

空気調和装置１００では、利用側熱交換器２６にて暖房負荷または冷房負荷のみが発生している場合は、対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を中間的な開度にし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方に熱媒体が流れるようにしている。これにより、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方を暖房運転または冷房運転に使用することができるため、伝熱面積が大きくなり、効率のよい暖房運転または冷房運転を行なうことができる。

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

なお、本実施の形態で説明した第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを２つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の二方流路の流量を変化させられるものを２つ組み合わせる等して第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、本実施の形態では、熱媒体流量調整装置２５が二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器２６をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。

また、熱媒体流量調整装置２５は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置２５として、開閉弁等の二法流路の開閉を行うものを用い、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。

また、第２冷媒流路切替装置１８が四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。

本実施の形態に係る空気調和装置１００は、冷房暖房混在運転ができるものとして説明をしてきたが、これに限定するものではない。熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６がそれぞれ１つで、それらに複数の利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５が並列に接続され、冷房運転か暖房運転のいずれかしか行なえない構成であっても同様の効果を奏する。

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

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

本実施の形態では、空気調和装置１００にアキュムレーター１９を含めている場合を例に説明したが、アキュムレーター１９を設けなくてもよい。また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６には、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば、利用側熱交換器２６としては放射を利用したパネルヒーターのようなものを用いることもできるし、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものを用いることもできる。つまり、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６としては、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであれば種類を問わず、用いることができる。

本実施の形態では、利用側熱交換器２６が４つである場合を例に説明したが、個数を特に限定するものではない。また、熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂが２つである場合を例に説明したが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却または／及び加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。さらに、ポンプ２１ａ、ポンプ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接続してもよい。

以上のように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、室内機２または室内機２の近傍まで熱源側冷媒を循環させずに安全性の向上を図るだけでなく、熱媒体の凍結を効率的に防止して、安全性の高い運転を実行することができ、確実にエネルギー効率を向上させることができる。また、空気調和装置１００は、配管５を短くできるので省エネルギー化を図ることができる。さらに、空気調和装置１００は、室外機１と熱媒体変換機３または室内機２との接続配管（冷媒配管４、配管５）を減らし、工事性を向上できる。

１ 室外機、２ 室内機、２ａ 室内機、２ｂ 室内機、２ｃ 室内機、２ｄ 室内機、３ 熱媒体変換機、３ａ 親熱媒体変換機、３ｂ 子熱媒体変換機、４ 冷媒配管、４ａ 第１接続配管、４ｂ 第２接続配管、５ 配管、６ 室外空間、７ 室内空間、８ 空間、９ 建物、１０ 圧縮機、１１ 第１冷媒流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ａ 逆止弁、１３ｂ 逆止弁、１３ｃ 逆止弁、１３ｄ 逆止弁、１４ 気液分離器、１５ 熱媒体間熱交換器、１５ａ 熱媒体間熱交換器、１５ｂ 熱媒体間熱交換器、１６ 絞り装置、１６ａ 絞り装置、１６ｂ 絞り装置、１６ｃ 絞り装置、１７ 開閉装置、１７ａ 開閉装置、１７ｂ 開閉装置、１８ 第２冷媒流路切替装置、１８ａ 第２冷媒流路切替装置、１８ｂ 第２冷媒流路切替装置、１９ アキュムレーター、２１ ポンプ、２１ａ ポンプ、２１ｂ ポンプ、２２ 第１熱媒体流路切替装置、２２ａ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｂ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｃ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｄ 第１熱媒体流路切替装置、２３ 第２熱媒体流路切替装置、２３ａ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｂ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｃ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｄ 第２熱媒体流路切替装置、２５ 熱媒体流量調整装置、２５ａ 熱媒体流量調整装置、２５ｂ 熱媒体流量調整装置、２５ｃ 熱媒体流量調整装置、２５ｄ 熱媒体流量調整装置、２６ 利用側熱交換器、２６ａ 利用側熱交換器、２６ｂ 利用側熱交換器、２６ｃ 利用側熱交換器、２６ｄ 利用側熱交換器、３１ 第１温度センサー、３１ａ 第１温度センサー、３１ｂ 第１温度センサー、３２ 第４温度センサー、３３ 第５温度センサー、３４ 第２温度センサー、３４ａ 第２温度センサー、３４ｂ 第２温度センサー、３４ｃ 第２温度センサー、３４ｄ 第２温度センサー、３５ 第３温度センサー、３５ａ 第３温度センサー、３５ｂ 第３温度センサー、３５ｃ 第３温度センサー、３５ｄ 第３温度センサー、３６ 第１圧力センサー、３６ａ 第１圧力センサー、３６ｂ 第１圧力センサー、３７ 第２圧力センサー、３８ 第３圧力センサー、４０ 循環組成検知手段、４１ 高低圧バイパス配管、４２ バイパス絞り装置、４３ 冷媒間熱交換器、１００ 空気調和装置、１００Ａ 空気調和装置、Ａ 冷媒循環回路、Ｂ 熱媒体循環回路。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、第１冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、第１絞り装置、熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、ポンプ、利用側熱交換器、前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、を有し、前記熱媒体間熱交換器において前記熱源側冷媒と前記熱媒体とが熱交換する空気調和装置であって、前記熱源側冷媒として、同一圧力条件における飽和液冷媒温度が飽和ガス冷媒温度よりも低くなる非共沸混合冷媒を使用し、前記熱媒体間熱交換器の少なくとも一部が蒸発器として作用する場合において、前記熱媒体間熱交換器内の前記冷媒の蒸発温度から、ゼロよりも大きい正の値として設定されている凍結温度補正値を減じた値を基に凍結防止温度を設定し、前記熱媒体の凍結の発生を予測し、前記熱媒体間熱交換器内の冷媒の温度と前記凍結防止温度との比較に基づいて、前記熱媒体の凍結を防止する凍結防止制御が実行されるものである。

Claims (16)

1. 圧縮機、第１冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、第１絞り装置、熱媒体間熱交換器の冷媒側流路を冷媒配管で接続して熱源側冷媒を循環させる冷媒循環回路と、
   ポンプ、利用側熱交換器、前記熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路を熱媒体配管で接続して熱媒体を循環させる熱媒体循環回路と、を有し、
   前記熱媒体間熱交換器において前記熱源側冷媒と前記熱媒体とが熱交換する空気調和装置であって、
   前記熱源側冷媒として、同一圧力条件における飽和液冷媒温度が飽和ガス冷媒温度よりも低くなる非共沸混合冷媒を使用し、
   前記熱媒体間熱交換器の少なくとも一部が蒸発器として作用する場合において、前記熱媒体間熱交換器内の前記冷媒の蒸発温度から、ゼロよりも大きい正の値として設定されている凍結温度補正値を減じた値を基に、前記熱媒体の凍結の発生を予測し、前記熱媒体の凍結を防止する凍結防止制御が実行される
   空気調和装置。
2. 前記圧縮機、前記第１冷媒流路切替装置、前記熱源側熱交換器、複数の前記第１絞り装置、複数の前記熱媒体間熱交換器の冷媒側流路、及び、複数の第２冷媒流路切替装置を前記冷媒配管で接続して前記冷媒循環回路を形成し、
   前記ポンプ、前記利用側熱交換器、前記複数の熱媒体間熱交換器の熱媒体側流路、及び、冷却した熱媒体または加熱した熱媒体のいずれかを選択して前記利用側熱交換器へ通過可能にする熱媒体流路切替装置を前記熱媒体配管で接続して前記熱媒体循環回路を形成している
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機の吐出側と吸入側とを接続する高低圧バイパス配管と、
   前記高低圧バイパス配管に設置された第２絞り装置と、
   前記第２絞り装置の前後における前記高低圧バイパス配管同士で熱交換させる冷媒間熱交換器と、を備え、
   前記圧縮機の吸入側における低圧側圧力と、前記第２絞り装置の入口側における高圧側温度と、前記第２絞り装置の出口側における低圧側温度と、を用いて前記冷媒循環回路を循環している前記熱源側冷媒の組成割合である循環組成を演算し、
   前記循環組成から前記熱源側冷媒の飽和液冷媒温度及び飽和ガス冷媒温度を演算し、これらを基に前記凍結温度補正値を求める、あるいは、前記凍結温度補正値を求めて前記循環組成と対応付けて記憶させておく
   請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記飽和ガス冷媒温度と前記飽和液冷媒温度との温度差に係数を掛ける、または、前記飽和ガス冷媒温度と前記飽和液冷媒温度とに重み付け係数を掛けて求めた値を前記凍結温度補正値とする
   請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記飽和ガス冷媒温度と前記飽和液冷媒温度との温度差の略１／２の値を前記凍結温度補正値とする
   請求項３又は４に記載の空気調和装置。
6. 前記圧縮機の吸入側における低圧側圧力と前記循環組成とにより演算された低圧側圧力相当の蒸発温度を基に前記圧縮機の周波数が制御される
   請求項３〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記凍結防止制御は、
   前記熱媒体間熱交換器内を流れる前記熱源側冷媒の温度を、前記熱媒体が凍結して流路が閉塞してしまう温度よりも高い温度に制御することで実行される
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記凍結防止制御は、
   前記圧縮機の周波数を低下させて実行される
   請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記凍結防止制御は、
   前記圧縮機を停止させて実行される
   請求項７に記載の空気調和装置。
10. 前記凍結防止制御は、
    前記第１絞り装置の開度を増加させて実行される
    請求項７に記載の空気調和装置。
11. 前記凍結防止制御は、
    蒸発器として作用する前記熱媒体間熱交換器に対応する前記第１絞り装置の開度をほぼ閉止状態にし、前記熱媒体間熱交換器に前記熱源側冷媒を流入させないように実行される
    請求項７に記載の空気調和装置。
12. 前記凍結防止制御は、
    蒸発器として作用する前記熱媒体間熱交換器のいずれかまたはすべてを凝縮器として作用させて実行される
    請求項７に記載の空気調和装置。
13. 前記圧縮機、前記第１冷媒流路切替装置、前記熱源側熱交換器を収容する室外機と、
    少なくとも前記熱媒体間熱交換器、前記第１絞り装置、前記ポンプを収容する熱媒体変換機と、
    前記利用側熱交換器を収容する室内機と、をそれぞれ別体として形成し、互いに離れた位置に設置可能とし、
    前記室外機、前記熱媒体変換機、前記室内機のそれぞれに対応する制御装置を備え、
    前記凍結防止制御は、
    前記熱媒体変換機に対応する制御装置から前記室外機に対応する制御装置に、前記低圧側圧力相当の蒸発温度の補正値を通信し、前記室外機における前記低圧側圧力相当の蒸発温度が上昇するように実行される
    請求項１〜１２のいずれか一項に記載の空気調和装置。
14. 前記熱媒体間熱交換器のすべてが凝縮器として作用する全暖房運転モードと、
    前記熱媒体間熱交換器のすべてが蒸発器として作用する全冷房運転モードと、
    前記熱媒体間熱交換器の一部が凝縮器として作用し、前記熱媒体間熱交換器の一部が蒸発器として作用する冷房暖房運転混在運転モードと、を備えている
    請求項１〜１３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
15. 前記蒸発器として作用している前記熱媒体間熱交換器において前記冷媒と前記熱媒体とを並向流としている
    請求項１〜１４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
16. 前記熱源側冷媒として、化学式がＣ₃Ｈ₂Ｆ₄ で表されかつ分子構造中に二重結合を１個有する冷媒と化学式がＣＨ₂Ｆ₂で表される冷媒とを少なくとも混合した冷媒を使用している
    請求項１〜１５のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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