JP2023182392A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充填冷媒量を削減することが可能な空気調和装置を提供する。
【解決手段】室内熱交換器（３１）と、室外熱交換器（４０）と、室内熱交換器（３１）を冷媒の凝縮器として機能させ、室外熱交換器（４０）を冷媒の蒸発器として機能させる暖房運転と、室内熱交換器（３１）を冷媒の蒸発器として機能させ、室外熱交換器（４０）を冷媒の凝縮器として機能させる冷房運転と、を切り換える四路切換弁（２２）と、を備え、室内熱交換器（３１）の内容積は室外熱交換器（４０）の内容積よりも小さく、冷房運転時に室外熱交換器（４０）において冷媒が流れる領域の内容積は、暖房運転時に室外熱交換器（４０）において冷媒が流れる領域の内容積よりも小さい、空気調和装置（１）。
【選択図】図１

Description

本開示は、空気調和装置に関する。

近年、地球環境保護の観点から、寒冷地においても、空気を熱源として暖房運転を行う空気調和装置の導入が進められている。

このような寒冷地で用いられる空気調和装置としては、例えば、特許文献１（国際公開第２０２０／２０８７７６号）に記載の空気調和装置のように、室内の暖房負荷に合わせて暖房能力を調整するものが提案されている。

寒冷地のように外気温度が低い場合においても暖房運転時の能力が十分に確保されるように、蒸発器として機能する室外熱交換器の容積が大きな空気調和装置が用いられる場合がある。この空気調和装置を用いて冷房運転を行う場合には、室外熱交換器は冷媒の凝縮器として機能することになるが、容積が大きな室外熱交換器に多くの液冷媒が存在することになり、冷媒回路に充填される冷媒量が増大しがちになる。

第１観点に係る空気調和装置は、第１熱交換器と、第２熱交換器と、切換部と、を備える。切換部は、第１運転と第２運転を切り換える。第１運転は、第１熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、第２熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる。第２運転は、第１熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させ、第２熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる。第１熱交換器の内容積は、第２熱交換器の内容積よりも小さい。第２運転時に第２熱交換器において冷媒が流れる領域の内容積は、第１運転時に第２熱交換器において冷媒が流れる領域の内容積よりも小さい。

この空気調和装置は、第１運転では第１熱交換器よりも内容積の大きな第２熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させるため、第１運転時における能力を確保しやすい。また、空気調和装置は、第２熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる第２運転時には、第２熱交換器において冷媒が流れる領域の内容積が、第１運転時に第２熱交換器において冷媒が流れる領域の内容積と比べて小さい。このため、第２運転時に第２熱交換器に保持される液冷媒量を少なく抑えることができる。したがって、空気調和装置に充填される冷媒量を低減させることが可能になる。

第２観点に係る空気調和装置は、第１観点の空気調和装置であって、第２熱交換器は、内部を流れる冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換を行わせる空気熱交換器である。

この空気調和装置は、第１運転を行う際に蒸発器として機能する第２熱交換器を流れる冷媒が、寒冷地における温度の低い外気と熱交換を行わせる場合であっても、第１熱交換器よりも内容積が大きいため、能力を確保しやすい。

第３観点に係る空気調和装置は、第２観点の空気調和装置であって、送風部をさらに備えている。送風部は、第２熱交換器の全体に空気流れを供給可能である。

この空気調和装置は、第２熱交換器の全体に空気流れが供給されるため、熱交換量を確保しやすい。

第４観点に係る空気調和装置は、第３観点の空気調和装置であって、第２運転時には、第２熱交換器を冷媒が流れる流路は、送風部が形成する空気流れの方向から見た場合において互いに重ならない。

この空気調和装置は、第２運転時における第２熱交換器の冷媒通過領域の内容積が、第１運転時よりも小さい場合であっても、効率よく熱交換させることが可能になる。

第５観点に係る空気調和装置は、第１観点から第４観点のいずれかの空気調和装置であって、第１運転時には、第２熱交換器の内容積の全てに冷媒が流れる。

この空気調和装置は、第１運転を行う際に蒸発器として機能する第２熱交換器において、能力を確保しやすい。

第６観点に係る空気調和装置は、第１観点から第４観点のいずれかの空気調和装置であって、第１運転時には、第２熱交換器は、冷媒が流れる流路を２つ以上有している。

この空気調和装置は、第１運転を行う際に蒸発器として機能する第２熱交換器において、圧力損失を低減させることができる。

第７観点に係る空気調和装置は、第１観点から第６観点のいずれかの空気調和装置であって、第２熱交換器は、複数の伝熱管を有している。第２運転時には、第２熱交換器は、冷媒が流れない伝熱管を１つ以上有している。

この空気調和装置は、第２熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる第２運転時において、第２熱交換器に保持される液冷媒量を少なく抑えることができる。

第８観点に係る空気調和装置は、第１観点から第７観点のいずれかの空気調和装置であって、第１熱交換器の内容積は、第２熱交換器の内容積の２／３以下である。

この空気調和装置は、第２熱交換器の内容積が大きな場合であっても、充填される冷媒量を小さく抑えることができる。

第９観点に係る空気調和装置は、第１観点から第８観点のいずれかの空気調和装置であって、第２熱交換器は、熱源側熱交換器である。第１熱交換器は、利用側熱交換器である。

この空気調和装置は、第１熱交換器よりも内容積の大きな第２熱交換器において、第１運転時に多くの熱を得ることができる。

第１０観点に係る空気調和装置は、第１観点から第９観点のいずれかの空気調和装置であって、冷媒は、燃焼性を有する冷媒である。

この空気調和装置は、燃焼性を有する冷媒を用いる場合であっても、その充填量を低減させることが可能になる。

第１１観点に係る空気調和装置は、第１０観点の空気調和装置であって、燃焼性を有する冷媒には、Ｒ２９０、Ｒ６００、および、Ｒ６００ａからなる群より選択される１種または２種以上が含まれる。

この空気調和装置は、燃焼しやすい冷媒を用いる場合であっても、着火のリスクを低減させることができる。

冷媒回路の概略構成図である。 空気調和装置の概略制御ブロック構成図である。 他の実施形態Ａに係る室外熱交換器の概略外観構成図である。 他の実施形態Ａに係る室外熱交換器の暖房運転時の冷媒流れを示す図である。

以下、冷媒回路の概略構成図である図１、概略制御ブロック構成図である図２を参照しつつ、空気調和装置１について説明する。

空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことで、対象空間の空気を調和させる冷凍サイクル装置である。本実施形態の空気調和装置１は、例えば、年間を通じて、冷房負荷よりも暖房負荷の方が大きな寒冷地等において用いることができる。

空気調和装置１は、主として、室外ユニット２０と、室内ユニット３０と、室外ユニット２０と室内ユニット３０を接続する液側冷媒連絡配管６およびガス側冷媒連絡配管５と、熱負荷回路５０と、入力装置および出力装置としての図示しないリモコンと、空気調和装置１の動作を制御するコントローラ７と、を有している。

空気調和装置１では、冷媒回路１０内に封入された冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。本実施形態では、冷媒回路１０には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うための冷媒が充填されている。当該冷媒は、燃焼性を有する冷媒である。燃焼性を有する冷媒としては、例えば、ASHRAE Safety Groupにおける、クラスＡ３、Ｂ３の強燃性冷媒、クラスＡ２、Ｂ２の可燃性冷媒、クラスＡ２Ｌ、Ｂ２Ｌの微燃性冷媒等が挙げられる。より具体的には、冷媒は、Ｒ２９０、Ｒ６００、および、Ｒ６００ａからなる群より選択される１種または２種以上であってよい。なお、本実施形態では、冷媒回路１０には、空気よりも比重の大きな冷媒が充填されている。また、冷媒回路１０には、当該混合冷媒と共に、冷凍機油が充填されている。

（１）室外ユニット２０
室外ユニット２０は、液側冷媒連絡配管６およびガス側冷媒連絡配管５を介して室内ユニット３０と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。室外ユニット２０は、主として、圧縮機２１と、四路切換弁２２と、室外熱交換器４０と、第１開閉弁４３と、第２開閉弁４４と、室外膨張弁２４と、室外ファン２５と、アキュムレータ４９と、液側閉鎖弁２９と、ガス側閉鎖弁２８と、を有している。本実施形態では、室外ユニット２０は屋外に配置される。

圧縮機２１は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。ここでは、圧縮機２１として、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素（図示省略）が圧縮機モータによって回転駆動される密閉式構造の圧縮機が使用されている。圧縮機モータは、容量を変化させるためのものであり、インバータにより運転周波数の制御が可能である。

四路切換弁２２は、接続状態を切り換えることで、冷房運転接続状態と暖房運転接続状態とを切り換える。四路切換弁２２は、冷房運転接続状態では、圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器４０とを接続しつつ、圧縮機２１の吸入側とガス側閉鎖弁２８とを接続する。より具体的には、冷房運転接続状態では、圧縮機２１の吐出側と後述の分岐点Ａが接続される。また、四路切換弁２２は、暖房運転接続状態では、圧縮機２１の吐出側とガス側閉鎖弁２８とを接続しつつ、圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器４０とを接続する。より具体的には、暖房運転接続状態では、圧縮機２１の吸入側と後述の分岐点Ａが接続される。

アキュムレータ４９は、四路切換弁２２と圧縮機２１の吸入側との間に設けられている。これにより、圧縮機２１が液状態の冷媒を吸入することが抑制される。

室外熱交換器４０は、冷房運転時には一部が冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には全体が冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器である。室外熱交換器４０は、冷媒回路１０において互いに並列に接続された第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２とを有している。室外熱交換器４０は、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２のいずれについても、内部を流れる冷媒を、外部を通過する空気との間で熱交換させる、空気熱交換器である。室外熱交換器４０は、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２のいずれについても、ヘッダに接続された複数の伝熱管と、複数の伝熱管に固定された複数のフィンと、を有している。室外熱交換器４０の内容積は、室内熱交換器３１の内容積よりも大きく、室内熱交換器３１の内容積の１．５倍以上であってよく、室内熱交換器３１の内容積の２．０倍以上であることが好ましい。室外熱交換器４０の内容積としては、例えば、３Ｌ以上１０Ｌ以下であってよく、４Ｌ以上７Ｌ以下であってもよい。なお、室外熱交換器４０の内容積とは、第１室外熱交換器４１の内容積と第２室外熱交換器４２の内容積の合計である。第１室外熱交換器４１や第２室外熱交換器４２の内容積とは、ヘッダと伝熱管の内部に流体を充填させた場合の流体の体積のことをいう。

本実施形態では、冷房運転時には、第１室外熱交換器４１が冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能し、暖房運転時には、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２の両方が冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能する。第１室外熱交換器４１は、四路切換弁２２と室外膨張弁２４との間に設けられている。四路切換弁２２と第１室外熱交換器４１のガス冷媒側の端部との間には、冷媒流路を分岐させる分岐点Ａが設けられている。第１室外熱交換器４１の液冷媒側の端部と室外膨張弁２４との間には、冷媒流路を分岐させる分岐点Ｂが設けられている。第２室外熱交換器４２は、第２室外熱交換器４２のガス冷媒側の端部が分岐点Ａに接続され、第２室外熱交換器４２の液冷媒側の端部が分岐点Ｂに接続されることにより、第１室外熱交換器４１と並列に接続されている。第２室外熱交換器４２のガス冷媒側の端部と分岐点Ａとの間には、開閉制御が可能な第１開閉弁４３が設けられている。第２室外熱交換器４２の液冷媒側と分岐点Ｂとの間には、開閉制御が可能な第２開閉弁４４が設けられている。

室外ファン２５は、室外ユニット２０内に室外の空気を吸入して、室外熱交換器４０において冷媒と熱交換させた後に、外部に排出するための空気流れを生じさせる。室外ファン２５は、室外ファンモータによって回転駆動される。本実施形態では、室外ファン２５は、複数のファンを有して構成されている。これらの複数のファンを備える室外ファン２５は、駆動により形成される空気流れを、室外熱交換器４０の全体に供給する。より具体的には、室外ファン２５が形成する空気流れは、第１室外熱交換器４１の全体に供給されると共に、第２室外熱交換器４２の全体にも供給される。なお、本実施形態では、第１室外熱交換器４１は、室外ファン２５が形成する空気流れ方向において、第２室外熱交換器４２の風上側に配置されている。

室外膨張弁２４は、室外熱交換器４０の液側端部と液側閉鎖弁２９との間に設けられている。室外膨張弁２４は、キャピラリーチューブ又は感温筒と共に用いられる機械式膨張弁であってもよいが、制御により弁開度を調節可能な電動膨張弁であることが好ましい。

液側閉鎖弁２９は、室外ユニット２０における液側冷媒連絡配管６との接続部分に配置された手動弁である。

ガス側閉鎖弁２８は、室外ユニット２０におけるとガス側冷媒連絡配管５との接続部分に配置された手動弁である。

室外ユニット２０は、室外ユニット２０を構成する各部の動作を制御する室外ユニット制御部２７を有している。室外ユニット制御部２７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室外ユニット制御部２７は、各室内ユニット３０の室内ユニット制御部３４と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。

室外ユニット２０には、吐出圧力センサ６１、吐出温度センサ６２、吸入圧力センサ６３、吸入温度センサ６４、第１室外熱交温度センサ６５、第２室外熱交温度センサ６６、外気温度センサ６７等が設けられている。これらの各センサは、室外ユニット制御部２７と電気的に接続されており、室外ユニット制御部２７に対して検出信号を送信する。吐出圧力センサ６１は、圧縮機２１の吐出側と四路切換弁２２の接続ポートの１つとを接続する吐出配管を流れる冷媒の圧力を検出する。吐出温度センサ６２は、吐出配管を流れる冷媒の温度を検出する。吸入圧力センサ６３は、圧縮機２１の吸入側と四路切換弁２２の接続ポートの１つとを接続する吸入配管を流れる冷媒の圧力を検出する。吸入温度センサ６４は、吸入配管を流れる冷媒の温度を検出する。第１室外熱交温度センサ６５は、第１室外熱交換器４１の液冷媒側端部と分岐点Ｂとの間を流れる冷媒の温度を検出する。第２室外熱交温度センサ６６は、第２室外熱交換器４２の液冷媒側端部と分岐点Ｂとの間を流れる冷媒の温度を検出する。外気温度センサ６７は、室外熱交換器４０を通過する前の屋外の空気温度を検出する。

（２）熱負荷回路５０
熱負荷回路５０は、内部を流体である熱媒体が循環する回路である。熱媒体としては、特に限定されず、例えば、水、ブライン等の流体が挙げられる。

熱負荷回路５０は、熱負荷部５１と、ポンプ５２と、を有している。

熱負荷部５１は、冷房運転時の冷房負荷を処理する部分であり、暖房運転時の暖房負荷を処理する部分である。熱負荷部５１は、例えば、暖房運転時の床暖房パネルや、冷房運転時に送風ファンを用いて冷風を供給するためのファンコイルユニットのコイル部分等が挙げられる。

ポンプ５２は、熱負荷回路５０において熱媒体を循環させるものであり、流量制御が可能なものである。

冷房運転時には、熱負荷回路５０では、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換することで冷却された熱媒体を熱負荷部５１に供給する。熱負荷部５１において冷房負荷を処理することで暖められた熱媒体は、再び室内熱交換器３１に供給される。

暖房運転時には、熱負荷回路５０では、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換することで暖められた熱媒体を熱負荷部５１に供給する。熱負荷部５１において暖房負荷を処理することで冷やされ熱媒体は、再び室内熱交換器３１に供給される。

（３）室内ユニット３０
室内ユニット３０は、空調対象空間の近傍に設けられている。室内ユニット３０は、液側冷媒連絡配管６およびガス側冷媒連絡配管５を介して室外ユニット２０と接続されており、冷媒回路１０の一部を構成している。本実施形態では、室内ユニット３０は屋内に配置される。

室内ユニット３０は、室内熱交換器３１を有している。

室内熱交換器３１は、液側が、液側冷媒連絡配管６と接続され、ガス側端が、ガス側冷媒連絡配管５とを接続されている。室内熱交換器３１は、冷房運転時には冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の凝縮器として機能する熱交換器である。

室内熱交換器３１は、内部を流れる冷媒を、熱負荷回路５０を流れる熱媒体と熱交換させる熱交換器である。本実施形態の室内熱交換器３１は、複数の板状部材が積層されることで、冷媒が流れる領域と、熱媒体が流れる領域と、が交互に配置された、プレート熱交換器である。室内熱交換器３１の内容積は、室外熱交換器４０の内容積よりも小さく、室外熱交換器４０の内容積の２／３以下であってよく、室外熱交換器４０の内容積の半分以下であることが好ましい。室内熱交換器３１の内容積としては、例えば、１Ｌ以上４Ｌ以下であってよく、１．５Ｌ以上２．５Ｌ以下であってもよい。なお、室内熱交換器３１の内容積とは、室内熱交換器３１のうち熱媒体が流れる空間を除いた空間であって、冷媒が流れる空間の体積をいう。具体的には、室内熱交換器３１の内容積とは、室内熱交換器３１のうち冷媒が流れる空間に流体を充填させた場合の流体の体積のことをいう。

また、室内ユニット３０は、室内ユニット３０を構成する各部および熱負荷回路５０を構成する各部の動作を制御する室内ユニット制御部３４を有している。室内ユニット制御部３４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ等を含むマイクロコンピュータを有している。室内ユニット制御部３４は、室外ユニット制御部２７と通信線を介して接続されており、制御信号等の送受信を行う。

室内ユニット３０には、室内液側熱交温度センサ７１、室内ガス側熱交温度センサ７３、熱媒体温度センサ５３等が設けられている。これらの各センサは、室内ユニット制御部３４と電気的に接続されており、室内ユニット制御部３４に対して検出信号を送信する。室内液側熱交温度センサ７１は、室内熱交換器３１のうち四路切換弁２２が接続されている側とは反対側である液冷媒側の出口を流れる冷媒の温度を検出する。室内ガス側熱交温度センサ７３は、室内熱交換器３１のうち四路切換弁２２が接続されている側であるガス冷媒側の出口を流れる冷媒の温度を検出する。熱媒体温度センサ５３は、室内熱交換器３１の出口を流れる熱媒体の温度を検出する。

（４）コントローラ７の詳細
空気調和装置１では、室外ユニット制御部２７と室内ユニット制御部３４が通信線を介して接続されることで、空気調和装置１の動作を制御するコントローラ７が構成されている。

コントローラ７は、主として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ等を有している。なお、コントローラ７による各種処理や制御は、室外ユニット制御部２７および／又は室内ユニット制御部３４に含まれる各部が一体的に機能することによって実現されている。

（５）運転モード
以下、運転モードについて説明する。

運転モードとしては、冷房運転モードと暖房運転モードとデフロスト運転モードとが設けられている。

コントローラ７は、リモコン等から受け付けた指示に基づいて、冷房運転モードか暖房運転モードかを判断し、実行する。また、コントローラ７は、暖房運転モード実行中に所定のデフロスト開始条件を満たした場合に、デフロスト運転モードを実行する。そして、コントローラ７は、デフロスト運転モード実行中に、所定のデフロスト終了条件を満たした場合に、デフロスト運転を終了して、暖房運転モードを再開させる。デフロスト開始条件は、特に限定されず、例えば、暖房運転の連続運転時間や外気温度に基づいて定めることができる。また、デフロスト終了条件は、特に限定されず、デフロスト運転モードを開始してから所定時間が経過したことや、室外熱交換器４０の温度が所定値以下になったこと等が挙げられる。

（５－１）冷房運転モード
空気調和装置１では、冷房運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を圧縮機２１の吐出側と室外熱交換器４０のうちの第１室外熱交換器４１とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側とガス側閉鎖弁２８とを接続する冷房運転接続状態とし、冷媒回路１０に充填されている冷媒を、主として、圧縮機２１、第１室外熱交換器４１、室外膨張弁２４、室内熱交換器３１の順に循環させる。なお、冷房運転時には、第１開閉弁４３と第２開閉弁４４とは、閉止され、第２室外熱交換器４２には冷媒が流れない。冷房負荷が比較的小さな環境で用いられる空気調和装置１としては、室外熱交換器４０の全部の領域を凝縮器として使用しなくても、冷房負荷を処理することが可能である。なお、冷房運転時には、第１開閉弁４３と第２開閉弁４４とのいずれか一方のみが閉止されてもよい。また、室外ファン２５は、駆動状態に制御される。熱負荷回路５０のポンプ５２は、例えば、熱媒体温度センサ５３が検知する熱媒体の温度と熱負荷部５１における設定温度に基づいて、流量が制御される。

冷房運転モードが開始されると、冷媒回路１０内において、冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮された後に吐出される。

圧縮機２１は、室内ユニット３０で要求される冷却負荷に応じた容量制御が行われることにより、運転周波数が制御される。

圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、四路切換弁２２を経て、第１室外熱交換器４１のガス側端に流入する。

第１室外熱交換器４１のガス側端に流入したガス冷媒は、第１室外熱交換器４１において、室外ファン２５によって供給される室外側空気と熱交換を行って凝縮し、液冷媒となって第１室外熱交換器４１の液側端から流出する。

第１室外熱交換器４１の液側端から流出した冷媒は、室外膨張弁２４を通過する際に減圧される。なお、室外膨張弁２４は、例えば、圧縮機２１に吸入される冷媒の過熱度が所定の過熱度目標値となるように制御される。ここで、圧縮機２１の吸入冷媒の過熱度は、例えば、吸入圧力（吸入圧力センサ６３の検出圧力）に相当する飽和温度を、吸入温度（吸入温度センサ６４の検出温度）から差し引くことにより求めることができる。

室外膨張弁２４で減圧された冷媒は、液側閉鎖弁２９および液側冷媒連絡配管６を経て、室内ユニット３０に流入する。

室内ユニット３０に流入した冷媒は、室内熱交換器３１に流入し、室内熱交換器３１において、熱負荷回路５０を循環する熱媒体と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって室内熱交換器３１のガス側端から流出する。室内熱交換器３１のガス側端から流出したガス冷媒は、ガス側冷媒連絡配管５に流れていく。

ガス側冷媒連絡配管５を流れた冷媒は、ガス側閉鎖弁２８、四路切換弁２２、アキュムレータ４９を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。

（５－２）暖房運転モード
空気調和装置１では、暖房運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を圧縮機２１の吐出側とガス側閉鎖弁２８とを接続しつつ圧縮機２１の吸入側と室外熱交換器４０とを接続する暖房運転接続状態とし、冷媒回路１０に充填されている冷媒を、主として、圧縮機２１、室内熱交換器３１、室外膨張弁２４、室外熱交換器４０の順に循環させる。ここで、暖房運転モードでは、室外熱交換器４０の全体に冷媒を流すために、より具体的には、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２の両方に冷媒を流すために、第１開閉弁４３と第２開閉弁４４の両方が開状態に制御される。暖房負荷が比較的大きな環境で用いられる空気調和装置１であるが、室外熱交換器４０の全部の領域を蒸発器として使用することにより、当該大きな暖房負荷を処理することが可能となる。また、室外ファン２５は、駆動状態に制御される。熱負荷回路５０のポンプ５２は、例えば、熱媒体温度センサ５３が検知する熱媒体の温度と熱負荷部５１における設定温度に基づいて、流量が制御される。

暖房運転モードが開始されると、冷媒回路１０内において、冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮された後に吐出される。

圧縮機２１は、室内ユニット３０で要求される暖房負荷に応じた容量制御が行われ、運転周波数が制御される。

圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、四路切換弁２２およびガス側冷媒連絡配管５を流れた後、室内ユニット３０に流入する。

室内ユニット３０に流入した冷媒は、室内熱交換器３１のガス側端に流入し、室内熱交換器３１において、熱負荷回路５０を循環する熱媒体と熱交換を行って凝縮し、気液二相状態の冷媒または液冷媒となって室内熱交換器３１の液側端から流出する。室内熱交換器３１の液側端から流出した冷媒は、液側冷媒連絡配管６に流れていく。

液側冷媒連絡配管６を流れた冷媒は、室外ユニット２０に流入し、液側閉鎖弁２９を通過し、室外膨張弁２４において冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧される。なお、室外膨張弁２４は、例えば、圧縮機２１に吸入される冷媒の過熱度が所定の過熱度目標値となるように制御される。

室外膨張弁２４で減圧された冷媒は、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２のそれぞれの液側端に分かれて流入する。

第１室外熱交換器４１の液側端から流入した冷媒は、第１室外熱交換器４１において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって第１室外熱交換器４１のガス側端から流出する。同様に、第２室外熱交換器４２の液側端から流入した冷媒は、第２室外熱交換器４２において、室外ファン２５によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって第２室外熱交換器４２のガス側端から流出する。

第１室外熱交換器４１のガス冷媒側端部から流出した冷媒と、第２室外熱交換器４２のガス冷媒側端部から流出した冷媒は、合流した後、四路切換弁２２とアキュムレータ４９を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。

（５－３）デフロスト運転モード
空気調和装置１では、デフロスト運転モードでは、四路切換弁２２の接続状態を圧縮機２１の吐出側と第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２との両方を接続しつつ圧縮機２１の吸入側とガス側閉鎖弁２８とを接続する冷房運転接続状態とし、冷媒回路１０に充填されている冷媒を、主として、圧縮機２１、第１室外熱交換器４１および第２室外熱交換器４２、室外膨張弁２４、室内熱交換器３１の順に循環させる。なお、デフロスト運転時には、冷房運転時とは異なり、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２に付着した霜を除去するために、第１開閉弁４３と第２開閉弁４４が開けられ、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２の両方に冷媒が供給される。また、デフロスト運転時には、室外ファン２５は、停止される。また、デフロスト運転時には、熱負荷回路５０のポンプ５２は、停止される。

デフロスト運転モードが開始されると、冷媒回路１０内において、冷媒が圧縮機２１に吸入されて圧縮された後に吐出される。圧縮機２１は、霜を早期に融解させるために、例えば、所定の最大周波数となるように制御される。

圧縮機２１から吐出されたガス冷媒は、四路切換弁２２を経て、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２にそれぞれ流入する。第１室外熱交換器４１のガス側端に流入したガス冷媒は、第１室外熱交換器４１に付着した霜を融解させることで凝縮し、液冷媒または気液二層状態の冷媒となって第１室外熱交換器４１の液側端から流出する。第２室外熱交換器４２のガス側端に流入したガス冷媒は、第２室外熱交換器４２に付着した霜を融解させることで凝縮し、液冷媒または気液二層状態の冷媒となって第２室外熱交換器４２の液側端から流出する。

第１室外熱交換器４１の液側端から流出した冷媒と第２室外熱交換器４２の液側端から流出した冷媒は、合流した後に、室外膨張弁２４を通過する際に減圧される。室外膨張弁２４で減圧された冷媒は、液側閉鎖弁２９および液側冷媒連絡配管６を経て、室内ユニット３０に流入する。

室内ユニット３０に流入した冷媒は、室内熱交換器３１に流入し、室内熱交換器３１において、熱負荷回路５０の熱媒体と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒となって室内熱交換器３１のガス側端から流出する。室内熱交換器３１のガス側端から流出したガス冷媒は、ガス側冷媒連絡配管５に流れていく。

ガス側冷媒連絡配管５を流れた冷媒は、ガス側閉鎖弁２８、四路切換弁２２、アキュムレータ４９を経て、再び、圧縮機２１に吸入される。

（６）特徴
本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転では室内熱交換器３１よりも内容積の大きな室外熱交換器４０の全体を冷媒の蒸発器として機能させるため、暖房運転時における能力が確保されやすい。このため、寒冷地等の暖房負荷が大きな環境で用いられている場合においても、暖房負荷を処理しやすい。また、空気調和装置１は、冷房運転時には、室外熱交換器４０のうちの第１室外熱交換器４１のみを冷媒の凝縮器として機能させ、第２室外熱交換器４２は冷媒の凝縮器として機能させない。これにより、冷房運転時には、室外熱交換器４０に内在する液冷媒の量を少なく抑えることができ、空気調和装置１に充填される冷媒量を低減させることが可能になる。また、寒冷地等の冷房負荷が暖房負荷よりも小さい環境で空気調和装置１が用いられる場合には、室外熱交換器４０のうちの第１室外熱交換器４１のみを用いる場合であっても、当該冷房負荷を処理しやすい。

このように、暖房負荷と冷房負荷の熱負荷を処理しやすくしつつも、空気調和装置１に充填される冷媒量を小さく抑えることができる。特に、冷媒として燃焼性を有する冷媒を用いる場合においては、万が一冷媒漏洩が生じたとしても、その漏洩量を小さく抑えることができる。これにより、冷媒漏洩時において漏洩冷媒の濃度が高まることを抑制することができ、着火リスクを低減させることが可能になる。

そして、空気調和装置１における余剰冷媒の量を少なく抑えることができるため、冷媒回路１０において、液冷媒または気液二相状態の冷媒が流れる箇所に液冷媒を貯留するためのレシーバを設ける必要を無くすることができるか、当該レシーバを設けたとしても、その内容積を小さく抑えることが可能になる。

また、空気調和装置１では、室外熱交換器４０は、室内熱交換器３１よりも内容積が大きい空気熱交換器であるため、寒冷地における暖房運転時においても熱源を確保しやすい。

また、空気調和装置１は、室外ファン２５が形成する空気流れが、第１室外熱交換器４１の全体に供給されると共に、第２室外熱交換器４２の全体にも供給される。このため、第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２の両方に冷媒を流す場合も、第１室外熱交換器４１だけに冷媒を流す場合も、いずれの場合も、室外ファン２５による空気流れを用いて、第１室外熱交換器４１の全体での熱交換と第２室外熱交換器４２の全体での熱交換を行わせるか、第１室外熱交換器４１の全体での熱交換を行わせることが可能になる。

また、空気調和装置１では、暖房運転時に、室外熱交換器４０を通過する冷媒流路として、第１室外熱交換器４１を通過する冷媒流路と、第２室外熱交換器４２を通過する冷媒流路との複数の流路が生じる。これにより、室外熱交換器４０が１本の冷媒流路となるように構成されている場合と比較して、冷媒が通過する際の圧力損失を低減することが可能になっている。

（７）他の実施形態
（７－１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、室外熱交換器４０が第１室外熱交換器４１と第２室外熱交換器４２とを有しており、第１室外熱交換器４１が、室外ファン２５が形成する空気流れ方向において、第２室外熱交換器４２の風上側に配置された空気調和装置１を例に挙げて説明した。

これに対して、室外熱交換器としては、２つより多くの複数の熱交換器に分かれて構成されていてもよい。具体的には、室外熱交換器が、２つより多くの冷媒流路を有するように構成されていてもよい。

また、室外熱交換器が有する複数の熱交換器の配置は、室外ファン２５の空気流れ方向に並んだ配置には限られない。

室外熱交換器としては、例えば、図３に示す室外熱交換器１４０のように、縦に複数並んで設けられた伝熱管群が、空気流れ方向に３列にならんで設けられた熱交換器であってもよい。また、室外熱交換器としては、この室外熱交換器１４０のように、第１室外熱交換器４０ａと第２室外熱交換器４０ｂと第３室外熱交換器４０ｃを有するものであってもよい。ここで、空気流れ方向において互いに隣り合う列に配置される伝熱管は、空気流れ方向から見た場合に互いに重ならないように位置をずらして配置されていることが好ましい。

室外熱交換器１４０は、例えば、暖房運転時には、図４に示すように、３つの流路に分かれて冷媒が流れる。具体的には、第１室外熱交換器１４１では、風下側中段の位置から流入して伝熱管を流れた後、端部で折り返す際に上段に移動して上段の伝熱管を流れ、さらに折り返して風上側上段の伝熱管を流れる。また、第２室外熱交換器１４２では、風下側下段の位置から流入して伝熱管を流れた後、端部で折り返して下段の伝熱管を流れ、さらに折り返す際に風上側中段に移動して伝熱管を流れる。また、第３室外熱交換器１４３では、風下側上段の位置から流入して伝熱管を流れた後、端部で折り返す際に中段に移動して伝熱管を流れ、さらに折り返す際に風上側下段に移動して伝熱管を流れる。そして、冷房運転時には、第１室外熱交換器１４１と第２室外熱交換器１４２には冷媒を流さず、第３室外熱交換器１４３のみに冷媒を流す。これにより、冷房運転時に室外熱交換器１４０の一部にのみ冷媒が流れる場合においても、第３室外熱交換器１４３に冷媒を流すことにより、室外ファン２５から供給される空気流れの全体を熱交換に利用することが可能になる。

上記実施形態において室外熱交換器１４０を用いる場合には、例えば、分岐点Ａと分岐点Ｂとの間に第３室外熱交換器１４３を設け、第１開閉弁４３と第２開閉弁４４との間に第１室外熱交換器１４１と第２室外熱交換器１４２とを並列接続することができる。

（７－２）他の実施形態Ｂ
上記実施形態では、室内熱交換器３１を流れる冷媒が、熱負荷回路５０を循環する熱媒体と熱交換を行う熱交換器である場合を例に挙げて説明した。

これに対して、室内熱交換器３１は空気熱交換器であってもよい。具体的には、室内熱交換器３１は、室内熱交換器３１が配置されている空間の空気温度を調節するために、室内ファンから供給された空気と熱交換を行うものであってもよい。

（７－３）他の実施形態Ｃ
上記実施形態では、室内ユニット３０が１つだけ設けられている空気調和装置１を例に挙げて説明した。

これに対して、空気調和装置１としては、例えば、複数の室内ユニット３０が室外ユニット２０に対して互いに並列に接続されたものであってもよい。

（付記）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ 空気調和装置
７ コントローラ（制御部）
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 冷媒回路
２０ 室外ユニット
２１ 圧縮機
２２ 四路切換弁（切換部）
２４ 室外膨張弁
２５ 室外ファン（送風部）
２７ 室外ユニット制御部
３０ 室内ユニット
３１ 室内熱交換器
３４ 室内ユニット制御部
４０ 室外熱交換器
４１ 第１室外熱交換器
４２ 第２室外熱交換器
４３ 第１開閉弁
４４ 第２開閉弁
４９ アキュムレータ
５０ 熱負荷回路
５１ 熱負荷部
５２ ポンプ
６１ 吐出圧力センサ
６２ 吐出温度センサ
６３ 吸入圧力センサ
６４ 吸入温度センサ
６５ 第１室外熱交温度センサ
６６ 第２室外熱交温度センサ
６７ 外気温度センサ
７１ 室内液側熱交温度センサ
７３ 室内ガス側熱交温度センサ

国際公開第２０２０／２０８７７６号

Claims (11)

1. 第１熱交換器（３１）と、
   第２熱交換器（４０）と、
   前記第１熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させ、前記第２熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる第１運転と、前記第１熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させ、前記第２熱交換器を冷媒の凝縮器として機能させる第２運転と、を切り換える切換部（２２）と、
   を備え、
   前記第１熱交換器の内容積は、前記第２熱交換器の内容積よりも小さく、
   前記第２運転時に前記第２熱交換器において冷媒が流れる領域の内容積は、前記第１運転時に前記第２熱交換器において冷媒が流れる領域の内容積よりも小さい、
   空気調和装置（１）。
2. 前記第２熱交換器は、内部を流れる前記冷媒と外部を流れる空気との間で熱交換を行わせる空気熱交換器である、
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記第２熱交換器の全体に空気流れを供給可能な送風部（２５）をさらに備えた、
   請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記第２運転時には、前記第２熱交換器を前記冷媒が流れる流路は、前記送風部が形成する空気流れの方向から見た場合において互いに重ならない、
   請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記第１運転時には、前記第２熱交換器の内容積の全てに前記冷媒が流れる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記第１運転時には、前記第２熱交換器は、前記冷媒が流れる流路を２つ以上有している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 前記第２熱交換器は、複数の伝熱管を有しており、
   前記第２運転時には、前記第２熱交換器は、前記冷媒が流れない前記伝熱管を１つ以上有している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
8. 前記第１熱交換器の内容積は、前記第２熱交換器の内容積の２／３以下である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
9. 前記第２熱交換器は、熱源側熱交換器であり、
   前記第１熱交換器は、利用側熱交換器である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
10. 前記冷媒は、燃焼性を有する冷媒である、
    請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
11. 前記燃焼性を有する冷媒には、Ｒ２９０、Ｒ６００、および、Ｒ６００ａからなる群より選択される１種または２種以上が含まれる、
    請求項１０に記載の空気調和装置。