JP5865381B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

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

空気調和装置には、ビル用マルチエアコンなどのように、熱源機（室外機）が建物外に配置され、室内機が建物の室内に配置されたものがある。このような空気調和装置の冷媒回路を循環する冷媒は、室内機の熱交換器に供給される空気に放熱（吸熱）して、当該空気を加温又は冷却する。そして、加温又は冷却された空気が、空調対象空間に送り込まれて暖房又は冷房が行われるようになっている。
このような空気調和装置は、通常ビルが室内空間を複数有しているので、それに応じて室内機も複数からなる。また、ビルの規模が大きい場合には、室外機と室内機とを接続する冷媒配管が１００ｍになる場合がある。室外機と室内機とを接続する配管長が長いと、その分だけ冷媒回路に充填される冷媒量が増加する。

このようなビル用マルチエアコンの室内機は、人が居る室内空間（たとえば、オフィス空間や居室、店舗等）に配置されて利用されることが通常である。何らかの原因によって、室内空間に配置された室内機から冷媒が漏れた場合、冷媒の種類によっては引火性、有毒性を有しており、人体への影響及び安全性の観点から問題となる可能性がある。また、人体に有害ではない冷媒であったとしても、冷媒漏れによって、室内空間での酸素濃度が低下し、人体に影響を及ぼすことも想定される。
このような課題に対応するために、空気調和装置を２次ループに方式を採用し、１次側ループは冷媒で行い、２次側ループには有害でない水やブラインを用い、人の居る空間を空調する方法が考えられる。

また、地球の温暖化防止の観点から、地球温暖化係数（以下ＧＷＰとも称する）が小さい冷媒を用いた空気調和装置の開発が求められている。有力な低ＧＷＰ冷媒として、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、及びＨＦＯ１２３４ｚｅ等が有力視されている。冷媒としてＲ３２のみを採用すると、現在最も多く用いられているＲ４１０Ａとほぼ同じ物性のため、現行機からの設計変更が少なく開発負荷が小さいが、ＧＷＰが６７５とやや高い。一方、冷媒としてＨＦＯ１２３４ｙｆ又はＨＦＯ１２３４ｚｅのみを採用すると、低圧状態（ガス状態、気液二相ガス状態）での密度が小さいために冷媒の圧力が低くなり、その分圧力損失が大きくなる。しかし、圧力損失を低減するために冷媒配管の径（内径）を大きくすると、その分コストアップしてしまう。

そこで、冷媒としてＲ３２と、ＨＦＯ１２３４ｙｆ又はＨＦＯ１２３４ｚｅとを混合することで、冷媒の圧力を高くしながら、ＧＷＰを小さくすることができる。ここで、Ｒ３２の沸点とＨＦＯ１２３４ｙｆの沸点、及びＲ３２の沸点とＨＦＯ１２３４ｚｅの沸点が、それぞれ異なっているため、これらの混合冷媒は非共沸混合冷媒となる。
この非共沸混合冷媒を採用した空気調和装置は、充填した冷媒組成と、実際に冷凍サイクル内を循環する冷媒組成とが異なることが知られている。これは、上述したように、混合される冷媒の沸点が異なるためである。この、循環時における冷媒組成が変化により、過熱度や過冷却度が本来からの値からずれてしまい、絞り装置の開度など各種機器を最適に制御しにくくなり、空気調和装置の性能低下に繋がっていた。このような性能低下を抑制するために、冷媒組成を検知する手段が備えられた冷凍空調装置が各種提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の技術は、圧縮機をバイパスするように接続されるバイパス回路を有し、該バイパス回路に二重管熱交換器及び毛細管が接続されたものである。そして、該バイパス回路に設置された各種検知手段の検知結果と、仮設定される冷媒組成とに基づいて、冷媒組成を算出するものである。

特許文献２に記載の技術にも、特許文献１に記載の技術と同様に、圧縮機をバイパスするように接続されるバイパス回路を有し、該バイパス回路に二重管熱交換器及び毛細管が接続されたものである。そして、該バイパス回路に設置された各種検知手段の検知結果と、仮設定される冷媒組成とに基づいて、冷媒組成を算出するものである。

特開平８−７５２８０号公報（たとえば、第５頁、図１等） 特開平１１−６３４４７号公報（たとえば、第５頁、図１等）

特許文献１、２に記載の技術は、圧縮機をバイパスするように接続されるバイパス回路を有し、該バイパス回路に二重管熱交換器及び毛細管が接続され、冷媒自身の蒸発熱で冷媒ガスを液化させている。この方式では圧縮機の吐出側と吸入側とをバイパスしているために、冷房能力、暖房能力の低下に繋がってしまう。

また、特許文献１、２に記載の技術は、バイパス流量が小さいため、外気温度等による外乱の影響を受けやすい。その結果、検知精度の低下を招いていた。

本発明は、冷凍サイクルの性能低下を抑えつつ、循環組成の予測精度を向上させるようにした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、第１熱交換器、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行なう第２熱交換器の冷媒流路、前記第２熱交換器に対応した絞り装置、及び第２冷媒流路切替装置を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、前記第２熱交換器の熱媒体流路及び利用側熱交換器を熱媒体配管で接続し、前記冷媒と異なる熱媒体が循環する熱媒体循環回路を構成し、前記絞り装置の前後に第１温度検知手段及び第２温度検知手段を設け、該絞り装置の前後に第１圧力検知手段及び第２圧力検知手段を設け、前記第１温度検知手段と第２温度検知手段及び第１圧力検知手段または第２圧力検知手段の検知結果に基づいて、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成を算出する演算装置を備え、前記冷媒は、非共沸混合冷媒であり、前記演算装置は、前記冷凍サイクルを循環する前記非共沸混合冷媒の内の低沸点冷媒の組成の値を５０〜７４ｗｔ％に仮設定し、対応する物性テーブルを出力し、前記物性テーブル及び前記第１温度検知手段からの温度に基づいて算出される入口液エンタルピーと、前記物性テーブル及び前記第２温度検知手段からの温度情報に基づいて算出される飽和ガスエンタルピー及び飽和液エンタルピーと、に基づいて前記絞り装置から流出する冷媒の乾き度を算出し、前記第２温度検知手段からの温度情報及び前記第１圧力検知手段からの圧力情報に基づいて、該絞り装置から流出する冷媒の液相濃度及び気相濃度を算出し、仮設定された前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成から算出された前記乾き度、前記液相濃度、及び前記気相濃度に基づいて、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成を算出するものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、冷媒組成の検知精度を大幅に向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 図２に示す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。 図２に示す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。 図２に示す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。 図２に示す本発明の実施の形態に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の全冷房運転モード時の冷媒の状態遷移を示すＰ−Ｈ線図である。 図７に示す点Ａ〜点Ｄに対応する位置を冷媒回路上に示した冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置に採用された冷媒組成検知の処理の流れを示すフローチャートである。 飽和液温度と液冷媒濃度の相関、及び冷媒の飽和ガス温度とガス冷媒濃度との相関を示したグラフである。 乾き度と冷媒組成との相関を示したグラフである。 冷媒組成を算出する制御フローで設定する冷媒組成が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するための表である。 冷媒組成を算出する制御フローにおける各種検知結果が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するための表である。 第３温度センサーの検知結果が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するためのグラフである。 第１圧力センサーの検知結果が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するためのグラフである。 乾き度とＲ３２の冷媒組成との関係を示す図である。 質量流束［ｋｇ／ｍ^２ ｓ］と吸熱による乾き度Ｘｒの変化の計算結果を示すグラフである。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図１に基づいて、本実施の形態に係る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を有しており、各室内機２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。

そして、本実施の形態に係る空気調和装置は、冷媒として非共沸混合冷媒が採用された冷媒循環回路Ａ（図２参照）、及び熱媒体として水などが採用された熱媒体循環回路Ｂ（図２参照）を有しているが、この冷媒循環回路Ａを循環する冷媒組成を高精度に算出する改良がなされたものである。

なお、本実施の形態においては、非共沸混合冷媒としてＲ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとを採用している。低沸点冷媒はＲ３２、高沸点冷媒はＨＦＯ１２３４ｙｆである。また、本実施の形態における冷媒組成とは、特に断りがなければ、冷凍サイクルを循環する低沸点冷媒であるＲ３２の組成をさすものとする。そして、高沸点冷媒であるＨＦＯ１２３４ｙｆの冷媒組成については、Ｒ３２の冷媒組成が算出されれば、一意的に決定されるので説明を省略している。

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

図１に図示されるように、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、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、熱源側冷媒を循環させるための冷媒配管４で接続されている。熱媒体変換機３と室内機２とは、熱媒体を循環させるための配管（熱媒体配管）５で接続されている。そして、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、熱媒体変換機３を介して室内機２に配送されるようになっている。

室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（たとえば、屋上等）である室外空間６に配置され、熱媒体変換機３を介して室内機２に冷熱又は温熱を供給するものである。
室内機２は、建物９の内部の空間（たとえば、居室等）である室内空間７に冷房用空気、或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されるものである。この熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２と、冷媒配管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、又は温熱を室内機２に伝達するものである。

図１に図示されるように、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を介して接続され、熱媒体変換機３と各室内機２ａ〜２ｄとが２本の配管５を介して接続されている。このように、実施の形態１に係る空気調和装置では、冷媒配管４、及び配管５を介して各ユニット（室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３）を接続することにより、施工が容易となっている。

なお、図１においては、熱媒体変換機３が、建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（たとえば、建物９における天井裏などのスペース、以下、単に空間８と称する）に設置されている状態を例として図示している。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してもよい。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、これに限定されるものではない。すなわち、空気調和装置１００は、天井埋込型、天井吊下式、室内空間７に直接又はダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていれば、どんな種類のものでもよい。

また、図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよいし、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い。また、水冷式の室外機１を用いる場合においても、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に図示された台数に限定するものではなく、たとえば、本実施の形態に係る空気調和装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。

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

［室外機１］
室外機１には、冷媒を圧縮する圧縮機１０、四方弁等で構成される第１冷媒流路切替装置１１、蒸発器又は凝縮器として機能する熱源側熱交換器１２、及び余剰冷媒を貯留するアキュムレーター１９が冷媒配管４に接続されて搭載されている。
また、室外機１には、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び逆止弁１３ｄが設けられている。第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び逆止弁１３ｄを設けることで、室内機２の要求する運転に関わらず、熱媒体変換機３に流入させる熱源側冷媒の流れを一定方向にすることができる。

圧縮機１０は、熱源側冷媒を吸入し、その熱源側冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。
第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時（全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時）における熱源側冷媒の流れと冷房運転時（全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時）における熱源側冷媒の流れとを切り替えるものである。
熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能し、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱源側冷媒との間で熱交換を行なうものである。

アキュムレーター１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、暖房運転モード時と冷房運転モード時の違いによる余剰冷媒、過渡的な運転の変化（たとえば、室内機２の運転台数の変化）や負荷条件によって発生した余剰冷媒を貯留するものである。このアキュムレーター１９では、高沸点の冷媒が多く含まれる液相と、低沸点の冷媒が多く含まれる気相に分離される。そして、高沸点の冷媒が多く含まれる液相の冷媒が、アキュムレーター１９内に貯留される。このため、アキュムレーター１９内に液相の冷媒が存在すると、空気調和装置１００を循環する冷媒組成は低沸点冷媒が多くなる傾向を示す。

また、室外機１には制御装置５７が搭載されている。制御装置５７は、後述する熱媒体変換機３の制御装置から送信される組成情報をもとに、室外機１に搭載されている圧縮機１０等の作動要素（アクチュエーター）を制御している。

［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に接続されている。この利用側熱交換器２６は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。

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

［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３には、冷媒と熱媒体とが熱交換する２つの熱媒体間熱交換器１５、冷媒を減圧させる２つの絞り装置１６、冷媒配管４の流路を開閉する２つの開閉装置１７、冷媒流路を切り替える２つの第２冷媒流路切替装置１８、熱媒体を循環させる２つのポンプ２１、配管５の一方に接続される４つの第１熱媒体流路切替装置２２、配管５の他方に接続される４つの第２熱媒体流路切替装置２３、及び、第２熱媒体流路切替装置２２が接続される方の配管５に接続される４つの熱媒体流量調整装置２５が設けられている。

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

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、以下まとめて第２冷媒流路切替装置１８と称することもある）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、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの下流側に設けられている。第２冷媒流路切替装置１８ｂは、全冷房運転モード時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの下流側に設けられている。

２つのポンプ２１（ポンプ２１ａ、ポンプ２１ｂ、以下まとめてポンプ２１と称することもある）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（第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜第１熱媒体流路切替装置２２ｄ、以下まとめて第１熱媒体流路切替装置２２と称することもある）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、以下まとめて第２熱媒体流路切替装置２３と称することもある）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、以下まとめて熱媒体流量調整装置２５と称することもある）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。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、１つの第４温度センサー５０、第１圧力センサー３６、及び、第２圧力センサー５１）が設けられている。これらの検出手段で検出された情報（たとえば、温度情報や圧力情報、熱源側冷媒の濃度情報）は、空気調和装置１００の動作を統括制御する制御装置５８に送られ、圧縮機１０の駆動周波数、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６近傍に設けられる図示省略の送風機の回転数、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動周波数、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、熱媒体の流路の切替等の制御に利用されることになる。

制御装置５８は、マイコン等で構成されており、熱媒体変換機３の演算装置５２での冷媒組成の算出結果に基づいて、蒸発温度、凝縮温度、飽和温度、過熱度、及び過冷却度を計算する。そして、制御装置５８は、これらの計算結果に基づいて、絞り装置１６の開度、圧縮機１０の回転数、熱源側熱交換器１２や利用側熱交換器２６の送風機の速度（ＯＮ／ＯＦＦ含む）等を制御し、空気調和装置１００のパフォーマンスが最大になるようにする。

その他に、制御装置５８は、各種検知手段での検知情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動、絞り装置１６の開度、開閉装置１７の開閉、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、第１熱媒体流路切替装置２２の切り替え、第２熱媒体流路切替装置２３の切り替え、及び、熱媒体流量調整装置２５の開度等を制御するものである。すなわち、制御装置５８は、後述する各運転モードを実行するために、各種機器を統括制御するものである。

また、熱媒体変換機３には演算装置５２が搭載されている。この演算装置５２は、冷媒組成を算出する機能を有している。この演算装置５２にはＲＯＭが設けられている。このＲＯＭには、冷媒組成の値ごとに、液エンタルピーと冷媒温度との相関、飽和液エンタルピーと冷媒温度との相関、及び、飽和ガスエンタルピーと冷媒温度との相関を示す物性テーブルが記憶されている。また、ＲＯＭには、冷媒の圧力ごとに、冷媒の飽和液温度と液冷媒濃度、及び冷媒の飽和ガス温度とガス冷媒濃度との相関を示す物性テーブルが記憶されている（後述の図１３、図８参照）。

なお、演算装置５２の物性テーブルは、たとえば空気調和装置１００の設置後などに、設定しなおすことができる。また、演算装置５２には、上述の相関を示す物性テーブルがＲＯＭに記憶されていると述べたが、テーブルではなく定式化された関数が記憶されていてもよい。さらに、冷媒組成検知機構の冷媒組成検知については、後段で詳細に説明するものとする。

熱媒体変換機３の制御装置５８は、熱媒体変換機３の演算装置５２と一体であっても別体であってもよい。また、室外機１の制御装置５７の機能を熱媒体変換機３の制御装置５８に兼用させることによって、室外機１の制御装置５７を搭載しなくても済む。

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、以下まとめて第１温度センサー３１と称することもある）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以下まとめて第２温度センサー３４と称することもある）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。

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、以下まとめて第３温度センサー３５と称することもある）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４温度センサー５０は、冷媒組成を検知するときに使用する温度情報を得るものであり、絞り装置１６ａと絞り装置１６ｂの間に設けられている。第４温度センサー５０は、たとえばサーミスター等で構成するとよい。

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

第２圧力センサー５１は、冷媒組成を検知するときに使用する圧力情報を得るものであり、絞り装置１６ａと絞り装置１６ｂの間に設けられている。

熱媒体を循環させるための配管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。

［冷媒組成検知機構］
次に、演算装置５２の算出する各種物理量について説明する。なお、詳細は後述するが、本発明においては、４つの運転モード、全冷房運転モード（以下 全冷と記す）、冷房主体運転モード（以下 冷主と記す）、暖房主体運転モード（以下、暖主と記す）、全暖房運転モード（以下、全暖モードを記す）が存在する。そのため、冷媒の流れ変更が変わるため、同じ温度センサーであっても、絞り装置（絞り装置１６ａ、絞り装置１６ｂ）の上流側になったり、下流側になったりする。

演算装置５２は、物性テーブルと絞り装置１６ｂの入口側の温度を検出する第４温度センサー５０（全冷）または絞り装置１６ｂの出口側の温度を検出する第３温度センサー３５ｄ（全冷以外）の検知結果に基づいて、絞り装置１６ｂに流入する冷媒の液エンタルピー（入口液エンタルピー）を算出することができる。
また、演算装置５２は、この物性テーブルと第４温度センサー５０（全冷以外）または第３温度センサー３５ｄ（全冷）の検知結果に基づいて、絞り装置１６ｂから流出した冷媒の飽和液エンタルピー、及び飽和ガスエンタルピーをそれぞれ算出する。

なお、演算装置５２は、入口液エンタルピーと、飽和液エンタルピー及び飽和ガスエンタルピーとを算出するときにおいて、正確な冷媒組成の値がわかっていないが、仮の冷媒組成の値を設定して、これらを算出する。すなわち、この設定された冷媒組成の値に対応する物性テーブルと、第４温度センサー５０（全冷）または第３温度センサー３５ｄ（全冷以外）との検知結果に基づいて液エンタルピーを算出し、また、該物性テーブルと第４温度センサー５０（全冷以外）または第３温度センサー３５ｄ（全冷）の検知結果に基づいて飽和液エンタルピー及び飽和ガスエンタルピーを算出するということである。このように、正確な冷媒組成の値がわかっていなくとも、空気調和装置１００は、冷媒組成を高精度に算出することができるので、従来のような繰り返し計算が不要となっている。この点については、後述するものとする。

さらに、演算装置５２は、この物性テーブルと第４温度センサー５０（全冷以外）または第３温度センサー３５ｄ（全冷）、及び、絞り装置１６ｂの出口側の圧力を検出する第１圧力センサー３６（全冷）または絞り装置１６ｂの入口側の圧力を検出する第２圧力センサー５１（全冷以外）の検知結果に基づいて、絞り装置１６ｂから流出した液冷媒の濃度、及び絞り装置１６ｂから流出したガス冷媒の濃度を算出することができる。

ここで、演算装置５２は、算出された入口液エンタルピー、飽和液エンタルピー、及び飽和ガスエンタルピーに基づいて、乾き度を算出することができる。この乾き度の算出する際の式は、以下に示す式１から算出する。
［式１］
Ｘｒ＝（Ｈｉｎ−Ｈｌｓ）／（Ｈｇｓ−Ｈｌｓ）

そして、演算装置５２は、この乾き度、液冷媒の濃度、及びガス冷媒の濃度に基づいて、冷媒組成を算出する。この冷媒組成を算出する際の式は、以下に示す式２から算出する。
［式２］
α＝（１−Ｘｒ）×Ｘｒ３２＋Ｘｒ×ＹＲ３２

［運転モード］
空気調和装置１００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。

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

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

［全冷房運転モード］
図３は、図２に示す空気調和装置１００の全冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図３では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図３では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図３に示す全冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、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、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高圧冷媒は、開閉装置１７ａを経由した後に分岐されて絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂ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、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂは低圧配管と連通されている。また、絞り装置１６ａは、第３温度センサー３５ａで検知された温度と第３温度センサー３５ｂで検知された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ｃで検知された温度と第３温度センサー３５ｄで検知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で検知された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検知された温度と第２温度センサー３４で検知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。

［全暖房運転モード］
図４は、図２に示す空気調和装置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（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図４では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図４に示す全暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を、熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。

まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１、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、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。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、第１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂで検知された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように開度が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、第１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検知された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度が制御される。なお、熱媒体間熱交換器１５の中間位置の温度が測定できる場合は、その中間位置での温度を圧力センサー３６の代わりに用いてもよく、安価にシステムを構成できる。

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で検知された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検知された温度と第２温度センサー３４で検知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、中間的な開度にしている。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で検知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。

なお、熱負荷の有無によって、熱媒体流量調整装置２５の開閉を制御すればよいことは全冷房運転モードで説明した通りである。

［冷房主体運転モード］
図５は、図２に示す空気調和装置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（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図５では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

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

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

熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら、さらに温度が低下した冷媒となる。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、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、逆止弁１３ｄ、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、第２冷媒流路切替装置１８ａは低圧配管と連通されており、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温度センサー３５ａで検知された温度と第３温度センサー３５ｂで検知された温度との差として得られるスーパーヒートが一定になるように開度が制御される。また、絞り装置１６ａは全開、開閉装置１７ａ、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂは、第１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検知された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度を制御してもよい。また、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでスーパーヒートまたはサブクールを制御するようにしてもよい。

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、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で検知された温度と第２温度センサー３４で検知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で検知された温度と第１温度センサー３１ａで検知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。

なお、熱負荷の有無によって、熱媒体流量調整装置２５の開閉を制御すればよいことは全冷房運転モードで説明した通りである。

［暖房主体運転モード］
図６は、図２に示す空気調和装置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（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図６では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。

図６に示す暖房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ｂとの間を、熱媒体間熱交換器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、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、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、第１圧力センサー３６で検知された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂで検知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、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでサブクールを制御するようにしてもよい。

次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。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温度センサー３１ｂで検知された温度と第２温度センサー３４で検知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で検知された温度と第１温度センサー３１ａで検知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。

なお、熱負荷の有無によって、熱媒体流量調整装置２５の開閉を制御すればよいことは全冷房運転モードで説明した通りである。

［冷媒配管４］
以上説明したように、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。

［熱源側冷媒］
本実施の形態では、熱源側冷媒としてＲ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆを採用した場合を例に説明した。ここで、他の２成分系の非共沸混合冷媒においても、後述する本実施の形態の冷媒組成の制御フローを採用することによって、精度よく循環組成を算出することができる。

［熱媒体］
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。

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。

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。たとえば、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。

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。

［冷媒組成検知の詳細］
（冷媒組成の算出）
次に、空気調和装置１００に採用された冷媒組成検知について詳細に説明する。なお、空気調和装置１００には、前述したように、４つの運転モードが存在するが、ここでは全冷房運転モード（全冷と記す）での場合を例に挙げて説明する。

図７は、全冷時の冷媒の状態遷移を示すＰ−Ｈ線図である。図８は、図７に示す点Ａ〜点Ｄに対応する位置を冷媒回路上に示した冷媒回路図である。図９は、空気調和装置１００に採用された冷媒組成検知の処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、飽和液温度と液冷媒濃度の相関、及び冷媒の飽和ガス温度とガス冷媒濃度との相関を示したグラフである。図１１は、乾き度と冷媒組成との相関を示したグラフである。図７〜図１１を参照して、空気調和装置１００が実行する冷媒組成検知について説明する。

なお、図７に示す点Ａ〜点Ｄは、Ｐ−Ｈ線図上の運転動作点であり、図８に示す点Ａ〜点Ｄに対応している。点Ａは圧縮機１０の吐出部における状態を、点Ｂは絞り装置１６ｂの上流における状態を、点Ｃは絞り装置１６ｂの下流における状態を、点Ｄは圧縮機１０の吸入部における状態を、それぞれ示している。すなわち、点Ａは冷媒が高温高圧のガス状態であることを、点Ｂは冷媒が液状態であることを、点Ｃは冷媒が気液二相状態であることを、点Ｄは低圧のガス状態であることを、それぞれ表している。

（ステップＳＴ１）
演算装置５２は、第４温度センサー５０の検知結果（ＴＨ１）、第３温度センサー３５ｄの検知結果（ＴＨ２）、及び、第１圧力センサー３６の検知結果（Ｐ１）を読み込む。その後、ステップＳＴ２に移行する。

（ステップＳＴ２）
演算装置５２は、循環冷媒の組成の値を仮設定し、設定値に対応する物性テーブルを出力する。そして、演算装置５２は、ステップＳＴ１の第４温度センサー５０の検知結果と、この物性テーブルとに基づいて、絞り装置１６ｂに流入する冷媒のエンタルピーＨｉｎ（入口液エンタルピー）を算出する。その後、ステップＳＴ３に移行する。
ここで、本実施の形態では、設定する循環冷媒の組成を、空気調和装置１００に充填した非共沸混合冷媒の組成比率であるものとする。また、設定する循環冷媒の組成としては、予め実験などを行い発生する割合が多い冷媒組成を調べ、その冷媒組成を採用してもよい。

（ステップＳＴ３）
演算装置５２は、ステップＳＴ１の第３温度センサー３５ｄの検知結果と、ステップＳＴ２の物性テーブルとに基づいて、絞り装置１６ｂから流出した冷媒の飽和液エンタルピーＨｌｓ、及び飽和ガスエンタルピーＨｇｓを算出する。その後、ステップＳＴ４に移行する。

（ステップＳＴ４）
演算装置５２は、ステップＳＴ２の入口液エンタルピーＨｉｎと、ステップＳＴ３の飽和液エンタルピーＨｌｓ及び飽和ガスエンタルピーＨｇｓと、前述の式１とに基づいて、乾き度Ｘｒを算出する。その後、ステップＳＴ５に移行する。
なお、ステップＳＴ２で述べたように、充填した非共沸混合冷媒の組成比率を冷媒組成として採用しているので、算出された乾き度Ｘｒは、充填組成における乾き度Ｘｒである。

（ステップＳＴ５）
演算装置５２は、ステップＳＴ１の第３温度センサー３５ｄの検知結果、及びステップＳＴ１の第１圧力センサー３６の検知結果と、物性テーブルとに基づいて、絞り装置１６ｂから流出した液冷媒の濃度ＸＲ３２、及び絞り装置１６ｂから流出したガス冷媒の濃度ＹＲ３２を算出する。その後、ステップＳＴ６に移行する。

（ステップＳＴ６）
演算装置５２は、ステップＳＴ４で算出した乾き度Ｘｒと、ステップＳＴ５で算出した液冷媒の濃度ＸＲ３２及びガス冷媒の濃度ＹＲ３２と、前述の式２とに基づいて、冷媒組成αを算出する。その後、ステップＳＴ７に移行する。

（ステップＳＴ７）
演算装置５２は、ステップＳＴ６で算出した冷媒組成αを制御装置５８に出力する。

次に、図１０を参照して液冷媒濃度及びガス冷媒濃度の算出方法について説明し、図１１を参照して冷媒組成の算出方法について説明する。以下の説明において、図１０及び図１１を濃度平衡線図とも称する。

この濃度平衡線図の説明の前に、絞り装置１６ｂから流出した気液二相状態の冷媒の自由度について説明する。冷媒の自由度は、次の式より算出することができる。
Ｆ＝ｎ＋２−ｒ
ここで、Ｆ：自由度、ｎ：混合した冷媒の数、ｒ：相数、である。

したがって、空気調和装置１００は、２つの冷媒が混合されているので、気液二相状態における自由度Ｆは、２＋２−２＝２となる。つまり、冷媒の独立変数の内、２つを決定することにより、この系の状態を決定することができるということである。空気調和装置１００では、絞り装置１６ｂから流出した気液二相状態の冷媒の温度、及び圧力を、それぞれ第３温度センサー３５ｄ、及び第１圧力センサー３６によって検知する。これにより、気液二相状態の冷凍サイクルの状態を決定することができる。すなわち、低沸点冷媒における液相の濃度、及び低沸点冷媒における気相の濃度を決定することができるということである。

図１０に図示されるように、第３温度センサー３５ｄの検知結果（ＴＨ２）、及び第１圧力センサー３６の検知結果（Ｐ１）が決定されると、低沸点冷媒における液相濃度、及び低沸点冷媒における気相濃度が決定されることがわかる。
そして、ステップＳＴ４で算出される乾き度を、図１０のグラフに当てはめると図１１の点線に対応する。つまり、図１０に図示される液相濃度ＸＲ３２（液側濃度）と気相濃度ＹＲ３２（ガス側濃度）とを、この乾き度によって、低沸点冷媒の濃度（冷媒組成）に換算すると、図１１のαとして表されるということである。

（冷媒組成の算出誤差）
次に、空気調和装置１００の冷媒組成の算出誤差について、図１２〜図１６を参照して説明する。図１２は、冷媒組成を算出する制御フローで設定する冷媒組成が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するための表である。図１３は、冷媒組成を算出する制御フローにおける各種検知結果が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するための表である。図１４は、第３温度センサー３５ｄの検知結果が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するためのグラフである。図１５は、第１圧力センサー３６の検知結果が、算出される冷媒組成にどの程度の誤差を与えるかを説明するためのグラフである。図１６は、乾き度とＲ３２の冷媒組成との関係を示す図である。

図１２におけるαｂが、ステップＳＴ２で設定される冷媒組成の値である。そして、その設定値αｂとしたときにおける冷媒組成の算出結果がαである。なお、第４温度センサー５０の検知結果ＴＨ１＝４４（℃）とし、第３温度センサー３５ｄの検知結果ＴＨ２＝−３（℃）とし、第１圧力センサー３６の検知結果Ｐ１＝０．６（ＭＰａ ａｂｓ）として冷媒組成を算出した。

なお、この図１２及び図１３においては、Ｒ３２とＲ１３４ａとからなる非共沸混合冷媒を採用して得たデータを示している。これは、Ｒ３２とＲ１３４ａとからなる非共沸混合冷媒の方が、データの精度がよいためである。また、混合比率は、Ｒ３２を６６ｗｔ％とし、Ｒ１３４ａを３４ｗｔ％とした。さらに、物性値は、ＮＩＳＴ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が発売しているＲＥＦＰＲＯＰ Ｖｅｒｓｉｏｎ ８．０から得られたものである。

図１２に図示されるように、ステップＳＴ２で仮設定される冷媒組成αｂの値を、５０から７４ｗｔ％と大きく変化させても、算出される冷媒組成αの値は、ほとんど変化しない。つまり、この結果から、ステップＳＴ２で冷媒組成を任意の値に設定して、乾き度Ｘｒを算出する方法は、最終的に得られる冷媒組成αにはほとんど影響しないことがわかる。したがって、空気調和装置１００は、従来のように冷媒組成を設定し、繰り返し計算によって冷媒組成を算出しなくとも、高精度に冷媒組成を算出することができるということである。これにより、演算装置５２にかかる計算負荷及び演算装置５２のＲＯＭにかかる負荷が軽減される。また、計算負荷やＲＯＭへの容量負荷を軽減できるので、演算装置５２の演算速度アップや容量増設などの改良が不要となるので、空気調和装置１００のコストアップを抑制することができる。

ここで、図１６を参照して、乾き度ＸｒとＲ３２の冷媒組成αとの関係について説明する。図１６に図示されるように、Ｒ３２の冷媒組成が変化しても、乾き度Ｘｒはほとんど変化しないことがわかる。ステップＳＴ４で求められる乾き度Ｘｒは冷媒組成αの変化の影響をほとんど受けないため、仮設定値から求めた乾き度Ｘｒを用いても、精度良く冷媒組成αを算出することができるのである。

空気調和装置１００は、冷媒組成αの算出にあたり、ステップＳＴ４で乾き度Ｘｒを算出し、ステップＳＴ５で液冷媒の濃度ＸＲ３２及びガス冷媒の濃度ＹＲ３２を算出する。そして、ステップＳＴ７で、算出された乾き度Ｘｒ、液冷媒の濃度ＸＲ３２、及びガス冷媒の濃度ＹＲ３２から冷媒組成を算出する。すなわち、冷媒組成を予測するためには、乾き度を経由し、第３温度センサー３５ｄの検知結果と第１圧力センサー３６から得られる濃度平衡線図を用いる推測方法が最も良いと言える。そこで、空気調和装置１００は、この算出方法を採用することにより、高精度に冷媒組成を算出することができるようになっている。

図１３を参照して、第４温度センサー５０の検知結果が、算出される冷媒組成に与える誤差について説明する。図１３では、冷媒組成の検知結果αが２通り記載されている。つまり、α（テーブル）とα（詳細版）である。α（テーブル）とは、演算装置５２が有する物性テーブルによって冷媒組成を算出した結果である。それに対し、α（詳細版）は物性テーブルを採用せず、ＲＥＦＰＲＯＰ Ｖｅｒｓｉｏｎ ８．０による解析により詳細に冷媒組成を算出した結果である。ここで、本実施の形態ではテーブルを採用しているが、冷媒組成は物性テーブルを採用しても、ＲＥＦＰＲＯＰ Ｖｅｒｓｉｏｎ ８．０を採用しても、概ね同様の値が算出されていることわかる。すなわち、空気調和装置１００は、十分な算出精度を有しているということである。

図１３に図示されるように、第４温度センサー５０の温度ＴＨ１が±１［℃］変化しても、循環組成は高々±０．１％しか変化しない（図１３中の番号１〜３を参照）。この結果から、第４温度センサー５０は、±１［℃］の精度を有しているとよいことがわかる。

また、図１４に図示されるように、算出される冷媒組成の値の誤差をたとえば約±２［ｗｔ％］（比率では約±３％）の範囲に抑えるためには、第３温度センサー３５ｄの検知精度を、約±０．５（℃）とするとよいことがわかる。

さらに、図１５に図示されるように、算出される冷媒組成の値の誤差をたとえば約±２［ｗｔ％］（比率では約±３％）の範囲に抑えるためには、第１圧力センサー３６の検知精度を、約±０．０１（ＭＰａ）とするとよいことがわかる。

したがって、図１３〜図１５に図示されるように、第４温度センサー５０、第３温度センサー３５ｄ、及び第１圧力センサー３６の検知結果を、上述の範囲内とすることで、演算装置５２が冷媒組成を高精度に算出することができる。これにより、制御装置５８が、蒸発温度、凝縮温度、飽和温度、過熱度、及び過冷却度を高精度に計算することが可能となるので、絞り装置１６の開度、圧縮機１０の回転数、熱源側熱交換器１２や利用側熱交換器２６のファンの速度（ＯＮ／ＯＦＦ含む）等を最適に制御することが可能となる。

他の運転モード（冷房主体運転モード、暖房主体運転モード、全暖房運転モード）では、第３温度センサー３５ｄの値がＴＨ１となり、第４温度センサー５０の値がＴＨ２、第２圧力センサー５１の値がＰ１となる。検知アルゴリズムは全冷時で説明した制御フロー（図８に示すＳＴ１〜ＳＴ７）と同じである。

本方式の冷媒組成検知は、バイパス回路（圧縮機の吐出部と吸入部とを接続した回路）での冷媒組成検知ではないので、熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂに流れ込む冷媒流量は小さくならない。そのため、性能低下が起こらない。また、冷媒組成は第３温度センサー３５ｄ、第４温度センサー５０、第１圧力センサー３６、第２圧力センサー５１から推測する。これらのセンサーは、大きな冷媒流量が大きいところに設置されているので、外気温度などにより、乾き度が変化するなどの影響がほとんどなくなり、検知精度が大幅に向上する。

図１７は、質量流束［ｋｇ／ｍ^２ ｓ］と吸熱による乾き度Ｘｒの変化の計算結果を示すグラフである。なお、外気温度は５０℃、二相温度（ＴＨ２）は０℃、配管長さは５００［ｍｍ］、管外熱伝達率は５０［Ｗ／ｍ^２ Ｋ］、管内熱伝達率は３０００［Ｗ／ｍ^２ Ｋ］とした。縦軸の「乾き度変化」は外気によって、どの程度乾き度が変化するかを示している。たとえば、乾き度が吸熱によって、０．０５ずれた場合、通常の乾き度の値は０．３程度なので、誤差としては０．０５／０．３＝０．１６７（１６．７％）にもなる。

図１７からも分かるように、低質量流束では飛躍的に乾き度変化が大きい。バイパス方式による冷媒組成検知では、性能の低下を抑えるために、できるだけバイパス流量を減らす必要があり、１０馬力程度の場合、バイパスの冷媒流量はおおよそ１０［ｋｇ／ｈ］である。冷媒流量が１０［ｋｇ／ｈ：］で、バイパス配管にφ６．３５［ｍｍ］を用いた場合、質量流束は１５７［ｋｇ／ｍ^２ ｓ］となり、このときの乾き度変化は図１７から０．０３となり、誤差としては約１０％にもなる。

空気調和装置１００に設置した冷媒組成検知用の第３温度センサー３５ｄ、第４温度センサー５０、第１圧力センサー３６、第２圧力センサー５１はφ１２．７の配管（以下、この部分の配管を検知部配管と呼ぶ）に設けられている。定格での冷媒流量は５００［ｋｇ／ｈ］であり、この冷媒が、すべてが検知部配管に流れた場合、乾き度の変化は０．００１とたいへん小さく、外乱による誤差が小さい。また、全冷房運転時では、冷媒は熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂに流れるため、検知部配管には全流量の半分２５０［ｋｇ／ｈ］が流れ込み、乾き度としては、０．００３程度の変化となり、外乱による検知誤差は小さい（約１％の誤差）。

以上、説明したように、空気調和装置１００では、多くの冷媒が流れる配管に冷媒組成検知用の温度センサーと圧力センサーを設けることにより、検知精度を大幅に向上させることができる。現実的には、図１７において、乾き度の変化がサチュレートするあたりの質量流束になる配管径を選定すれば、外乱による誤差を抑えることができる。具体的には質量流束が５００［ｋｇ／ｍ^２ ｓ］以上になる配管径を選定すれば良い。また、冷媒組成検知用の圧力センサーと温度センサーは、過熱度や過冷却度を求めるときに必要となるセンサーのため、それらに冷媒組成検知用の機能を兼用することが可能となり、製品のコストアップをさらに抑えることが可能となる。

冷媒組成は熱媒体変換機３の演算装置５２にて算出され、その算出された冷媒組成は熱媒体変換機３のアクチュエーターの制御に利用されるとともに、同時に室外機１の制御装置５７にも送信され、室外機１のアクチュエーターの制御にも利用される。

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。

１ 室外機、２ 室内機、２ａ 室内機、２ｂ 室内機、２ｃ 室内機、２ｄ 室内機、３ 熱媒体変換機、４ 冷媒配管、４ａ 第１接続配管、４ｂ 第２接続配管、５ 配管、６ 室外空間、７ 室内空間、８ 空間、９ 建物、１０ 圧縮機、１１ 第１冷媒流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ａ 逆止弁、１３ｂ 逆止弁、１３ｃ 逆止弁、１３ｄ 逆止弁、１５ 熱媒体間熱交換器、１５ａ 熱媒体間熱交換器、１５ｂ 熱媒体間熱交換器、１６ 絞り装置、１６ａ 絞り装置、１６ｂ 絞り装置、１７ 開閉装置、１７ａ 開閉装置、１７ｂ 開閉装置、１８ 第２冷媒流路切替装置、１８ａ 第２冷媒流路切替装置、１８ｂ 第２冷媒流路切替装置、１９ アキュムレーター、２１ ポンプ、２１ａ ポンプ、２１ｂ ポンプ、２２ 第１熱媒体流路切替装置、２２ａ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｂ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｃ 第１熱媒体流路切替装置、２２ｄ 第１熱媒体流路切替装置、２３ 第２熱媒体流路切替装置、２３ａ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｂ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｃ 第２熱媒体流路切替装置、２３ｄ 第２熱媒体流路切替装置、２５ 熱媒体流量調整装置、２５ａ 熱媒体流量調整装置、２５ｂ 熱媒体流量調整装置、２５ｃ 熱媒体流量調整装置、２５ｄ 熱媒体流量調整装置、２６ 利用側熱交換器、２６ａ 利用側熱交換器、２６ｂ 利用側熱交換器、２６ｃ 利用側熱交換器、２６ｄ 利用側熱交換器、３１ 第１温度センサー、３１ａ 第１温度センサー、３１ｂ 第１温度センサー、３４ 第２温度センサー、３４ａ 第２温度センサー、３４ｂ 第２温度センサー、３４ｃ 第２温度センサー、３４ｄ 第２温度センサー、３５ 第３温度センサー（請求の範囲の第２温度検知手段）、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（請求の範囲の第１圧力検知手段）、５０ 第４温度センサー（請求の範囲の第１温度検知手段）、５１ 第２圧力センサー（請求の範囲の第２圧力検知手段）、５２ 演算装置、５７ 制御装置、５８ 制御装置、１００ 空気調和装置、Ａ 冷媒循環回路、Ｂ 熱媒体循環回路。

Claims (9)

1. 圧縮機、第１冷媒流路切替装置、第１熱交換器、冷媒と熱媒体との間で熱交換を行なう第２熱交換器の冷媒流路、前記第２熱交換器に対応した絞り装置、及び第２冷媒流路切替装置を冷媒配管で接続して冷凍サイクルを構成し、
   前記第２熱交換器の熱媒体流路及び利用側熱交換器を熱媒体配管で接続し、前記冷媒と異なる熱媒体が循環する熱媒体循環回路を構成し、
   前記絞り装置の前後に第１温度検知手段及び第２温度検知手段を設け、
   該絞り装置の前後に第１圧力検知手段及び第２圧力検知手段を設け、
   前記第１温度検知手段と第２温度検知手段及び第１圧力検知手段または第２圧力検知手段の検知結果に基づいて、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成を算出する演算装置を備え、
   前記冷媒は、非共沸混合冷媒であり、
   前記演算装置は、
   前記冷凍サイクルを循環する前記非共沸混合冷媒の内の低沸点冷媒の組成の値を５０〜７４ｗｔ％に仮設定し、対応する物性テーブルを出力し、
   前記物性テーブル及び前記第１温度検知手段からの温度に基づいて算出される入口液エンタルピーと、前記物性テーブル及び前記第２温度検知手段からの温度情報に基づいて算出される飽和ガスエンタルピー及び飽和液エンタルピーと、に基づいて前記絞り装置から流出する冷媒の乾き度を算出し、
   前記第２温度検知手段からの温度情報及び前記第１圧力検知手段からの圧力情報に基づいて、該絞り装置から流出する冷媒の液相濃度及び気相濃度を算出し、
   仮設定された前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成から算出された前記乾き度、前記液相濃度、及び前記気相濃度に基づいて、前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成を算出する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記絞り装置を複数備え、
   複数の前記絞り装置のうちの１つの絞り装置の前後に前記第１温度検知手段、前記第２温度検知手段、第１圧力検知手段及び第２圧力検知手段を設けたものにおいて、
   前記圧縮機、第１冷媒流路切替装置、及び前記第１熱交換器が搭載された室外機と、
   前記第２熱交換器、複数の前記絞り装置、複数の第２冷媒流路切替装置、及び前記演算装置が搭載された熱媒体変換機と、
   前記利用側熱交換器が搭載された少なくとも１つの室内機と、を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記第１温度検知手段、前記第２温度検知手段、前記第１圧力検知手段、及び、前記第２圧力検知手段を、前記熱媒体変換機の内部に設けた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記第１温度検知手段、前記第２温度検知手段、前記第１圧力検知手段、及び、前記第２圧力検知手段が設けられている前記冷媒配管は、
   質量流束が５００［ｋｇ／ｍ^２ ｓ］以上になるように配管径が選定されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記演算装置は、
   仮設定された前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成と、
   前記第１温度検知手段、前記第２温度検知手段、前記第１圧力検知手段、及び、前記第２圧力検知手段が設けられている前記冷媒配管に設置されている絞り装置に流入する冷媒の温度と、に基づいて前記入口液エンタルピーを算出する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
6. 前記演算装置は、
   仮設定された前記冷凍サイクルを循環する冷媒の組成と、
   前記第１温度検知手段、前記第２温度検知手段、前記第１圧力検知手段、及び、前記第２圧力検知手段が設けられている前記冷媒配管に設置されている絞り装置に流入する冷媒の温度に基づいて算出される前記入口液エンタルピーと、絞り装置から流出する冷媒の温度から算出される飽和ガスエンタルピー及び飽和液エンタルピーと、から乾き度を算出する
   ことを特徴する請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記第１温度検知手段及び前記第２温度検知手段は、
   冷媒温度の検知精度が±０．５℃以内となるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記第１圧力検知手段及び前記第２圧力検知手段は、
   冷媒圧力の検知精度が±０．０１ＭＰａ以内となるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
9. 前記冷媒として、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとの混合冷媒、又はＲ３２とＨＦＯ１２３４ｚｅとの混合冷媒が採用された
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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