JPWO2018066025A1

JPWO2018066025A1 - 空気調和装置

Info

Publication number: JPWO2018066025A1
Application number: JP2018543483A
Authority: JP
Inventors: 中村　芳郎; 芳郎中村
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Carrier Japan Corp
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2019-06-24
Also published as: WO2018066025A1

Abstract

実施形態の空気調和装置は、室外熱交換器と、複数の室内熱交換器と、送風機と、圧縮機と、を持つ。前記室外熱交換器は、主熱交換器及び補助熱交換器を有する。前記送風機は、前記補助熱交換器、前記主熱交換器の順で前記主熱交換器及び前記補助熱交換器に空気を送る。前記圧縮機は、前記主熱交換器内及び補助熱交換器内に収容された冷媒を流す。前記空気調和装置は、前記複数の室内熱交換器の一部を蒸発器として機能させるとともに前記複数の室内熱交換器の残部を凝縮器として機能させることが可能である。前記空気調和装置は、前記複数の室内熱交換器の全てを蒸発器として機能させる冷房運転時に、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を、前記主熱交換器、前記補助熱交換器の順で流す。

Description

本発明の実施形態は、空気調和装置に関する。

従来、複数の室内熱交換器と室外熱交換器とを備える空気調和装置が知られている。例えば、この種の空気調和装置を複数の部屋を有する建築物に用いる場合には、各部屋に室内熱交換器が設置される。室外熱交換器は、主熱交換器及び補助熱交換器で構成されている場合がある。主熱交換器は、冷媒を収容する空間の内容積が比較的大きい。補助熱交換器は、冷媒を収容する空間の内容積が比較的小さい。

複数の室内熱交換器の一部を蒸発器として機能させるとともに残部を凝縮器として機能させることで、複数の部屋を１系統の空気調和装置で冷房運転及び暖房運転することができる。複数の室内熱交換器で交換される熱量に応じて、主熱交換器及び補助熱交換器のうち使用する熱交換器が選定される。

しかしながら、複数の室内熱交換器の全てを蒸発器として機能させる冷房運転時に、室外熱交換器での放熱量が不足するという問題がある。

特開２００６−９７９７８号公報

本発明が解決しようとする課題は、室外熱交換器での放熱量を増加させた空気調和装置を提供することである。

第１の実施形態の空気調和装置を示す概略構成図。第１の実施形態の空気調和装置における室外熱交換器の概略構成を示す平面図。図２においてＡ１方向に見た概略構成図。第１の実施形態の空気調和装置が冷房・暖房運転をしている状態を示す概略構成図。第１の実施形態の空気調和装置が冷房運転をしている状態を示す概略構成図。第１の実施形態の空気調和装置の室外熱交換器における冷媒及び空気の温度の変化を示す図。第２の実施形態の空気調和装置を示す概略構成図。第２の実施形態の空気調和装置における要部の概略構成図。

以下、実施形態の空気調和装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態の空気調和装置１は、冷房・暖房運転が可能な、いわゆる冷暖フリー型マルチエアコンである。冷房・暖房運転では、複数の室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂの一部を蒸発器として機能させるとともに複数の室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂの残部を凝縮器として機能させる。以下では、空気調和装置１が２つの室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂと、１つの室外熱交換器２２とを備える場合について説明する。しかし、空気調和装置１が備える室内熱交換器の数は複数であれば特に限定されない。空気調和装置１が備える室外熱交換器の数は、特に限定されない。

空気調和装置１は、２つの室内ユニット１１Ａ、１１Ｂ、室外ユニット２１、室内ユニット１１Ａ、１１Ｂに接続された切替えユニット７１Ａ、７１Ｂ、切替えユニット７１Ａ、７１Ｂと室外ユニット２１との間を接続する液管（第１配管）８６、高圧ガス管（第２配管）８７、低圧ガス管（第３配管）８８、及び、室内ユニット１１Ａ、１１Ｂ、室外ユニット２１、切替えユニット７１Ａ、７１Ｂを制御する制御部９６を備えている。

本実施形態では、室内ユニット１１Ａ及び室内ユニット１１Ｂの構成は同一である。このため、室内ユニット１１Ａの構成については数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ａ」を付加することで示す。室内ユニット１１Ｂのうち室内ユニット１１Ａと対応する構成については、室内ユニット１１Ａと同一の数字、又は数字及び英小文字に英大文字「Ｂ」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。
例えば、室内ユニット１１Ａの室内熱交換器１２Ａと室内ユニット１１Ｂの室内熱交換器１２Ｂとは、同一の構成である。
室内ユニット１１Ａ、１１Ｂを区別しないで示すときは、室内ユニット１１と称する。後述する室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂ等も同様である。

室内ユニット１１Ａは、室内熱交換器１２Ａ、室内ＰＭＶ（Pulse Motor Valve）１３Ａ、及び室内ファン１４Ａを有する。
例えば、室内熱交換器１２Ａはフィンチューブ式の熱交換器である。
室内ＰＭＶ１３Ａは、開度を調節可能である。室内ＰＭＶ１３Ａは、図示はしないが、貫通孔が形成された弁本体と、貫通孔に対して進退可能なニードルとを有している。貫通孔をニードルで塞いだときに、室内ＰＭＶ１３Ａに冷媒Ｒが流れなくなる。このとき、室内ＰＭＶ１３Ａは閉じた状態になり、室内ＰＭＶ１３Ａの開度は最も小さくなる。
一方で、貫通孔からニードルが最も離間したときに、室内ＰＭＶ１３Ａに冷媒Ｒが最も流れやすくなる。このとき、室内ＰＭＶ１３Ａは開いた状態であり、室内ＰＭＶ１３Ａの開度は最も大きくなる。

例えば、室内ファン１４Ａは遠心ファンである。室内ファン１４Ａは室内熱交換器１２Ａに対向するように配置されている。
室内ユニット１１Ａの室内熱交換器１２Ａ等は、ケーシング１６Ａ内に収容されている。

室外ユニット２１は、室外熱交換器２２、室外ファン（送風機）２３、圧縮機２４、四方弁２５、アキュムレータ２６、室外第１配管２７、室外第２配管２８、及び室外第３配管２９を有する。
図１から図３に示すように、本実施形態では、室外熱交換器２２は、主熱交換器３２及び補助熱交換器３３を組みにした熱交換器セット３４を１つ有する。例えば、熱交換器セット３４はフィンチューブ式の熱交換器である。熱交換器セット３４は、平面視でＬ字形状に形成されている。図３に示す熱交換器セット３４の端部をＡ１方向に見た形状は、上下方向に延びる矩形状である。
熱交換器セット３４は、水平面に沿って延びるように配置された複数の配管３６に、フィン３７が配管３６を拡管することにより取付けられている。各配管３６の端部には、Ｕベンド管３８が溶接等により固定されている。複数の配管３６にＵベンド管３８を固定することで、配管３６及びＵベンド管３８により、第１パス３９ａ、第２パス３９ｂ、第３パス３９ｃ、及び補助パス３９ｄが形成される。

第１パス３９ａは、熱交換器セット３４の上部に形成される。第２パス３９ｂは、第１パス３９ａの下方であって室外ファン２３寄りの位置に形成される。第３パス３９ｃは、第２パス３９ｂの下方に形成される。補助パス３９ｄは、第２パス３９ｂ及び第３パス３９ｃに対して、室外ファン２３とは反対側に形成される。
パス３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、及びパス３９ａ、３９ｂ、３９ｃ近くのフィン３７で、主熱交換器３２が構成される。補助パス３９ｄ及び補助パス３９ｄ近くのフィン３７で、補助熱交換器３３が構成される。各パス３９ａ、３９ｂ、３９ｃの第１端部には、デストリビュータ４０が接続され、パス３９ａ、３９ｂ、３９ｃが一体化している。
主熱交換器３２における冷媒Ｒを収容する空間の内容積は、補助熱交換器３３における冷媒Ｒを収容する空間の内容積よりも大きい。一般的に、主熱交換器３２の交換熱量は、補助熱交換器３３の交換熱量よりも多い。

なお、本実施形態では室外熱交換器２２は熱交換器セット３４を１つ有する。しかし、図２及び図３に示すように、室外熱交換器２２が熱交換器セット３４及び熱交換器セット３４Ａを有するように構成してもよい。
例えば、熱交換器セット３４Ａは、熱交換器セット３４と同様に、平面視でＬ字形状に形成されている。平面視において、熱交換器セット３４、３４Ａが、一対の室外ファン２３を囲むように配置される。熱交換器セット３４、３４Ａは、室外第１配管２７に並列に接続される。

例えば、室外ファン２３は、吸込み型の軸流ファンである。室外ファン２３は、熱交換器セット３４に対して水平面に沿う方向に位置をずらして配置されている。室外ファン２３は、空気を吸込むことで、補助熱交換器３３、主熱交換器３２の順で主熱交換器３２及び補助熱交換器３３に空気を流す。なお、矢印Ａ６は、室外ファン２３により空気が流れる向きである。補助熱交換器３３は主熱交換器３２よりも室外ファン２３の風上に配置されている。

圧縮機２４は、公知のインバータ制御により運転周波数を変更することができる。図１に示すように、圧縮機２４の吸込口２４ａには、比較的小型の気液分離器であるサクションカップ４２が設けられている。なお、圧縮機２４として運転周波数を変更できないものを用いてもよい。
四方弁２５及びアキュムレータ２６としては、公知の構成のものが用いられる。

室外第１配管２７は、室外熱交換器２２と液管８６とを接続する。室外第１配管２７は、主熱交換器３２と接続される室外第１分岐配管２７ａ、及び、補助熱交換器３３と接続される室外第２分岐配管２７ｂを備えている。主熱交換器３２は、室外第１分岐配管２７ａの両端部の間に設けられている。補助熱交換器３３は、室外第２分岐配管２７ｂの両端部の間に設けられている。
室外第１分岐配管２７ａの第１端部及び室外第２分岐配管２７ｂの第１端部は、液管８６に接続されている。室外第１分岐配管２７ａの第２端部及び室外第２分岐配管２７ｂの第２端部は、四方弁２５に接続されている。

室外第１分岐配管２７ａの第１端部には、室外第１ＰＭＶ４５ａが設けられている。同様に、室外第２分岐配管２７ｂの第１端部には、室外第２ＰＭＶ４５ｂが設けられている。ＰＭＶ４５ａ、４５ｂは、前述の室内ＰＭＶ１３と同様に構成されて、開度を調節可能である。
室外第２分岐配管２７ｂにおける補助熱交換器３３と四方弁２５との間には、開閉弁４７が設けられている。

室外第１分岐配管２７ａにおける室外第１ＰＭＶ４５ａが設けられた部分と主熱交換器３２が設けられた部分との間には、連結配管５０の第１端部が接続されている。連結配管５０の第２端部は、室外第２分岐配管２７ｂにおける補助熱交換器３３が設けられた部分と開閉弁４７が設けられた部分との間に接続されている。連結配管５０には、逆止弁５１が設けられている。逆止弁５１は、図中に矢印で示した方向のみの冷媒Ｒの流れを許容する。すなわち、逆止弁５１は、連結配管５０における第１端部から第２端部への冷媒Ｒの流れを許容する。逆止弁５１は、連結配管５０における第２端部から第１端部への冷媒Ｒの流れを規制する。

室外第２配管２８は、圧縮機２４の吐出口２４ｂと高圧ガス管８７とを接続する。室外第２配管２８の端部は、室外第２分岐配管２７ｂにおける開閉弁４７が設けられた部分と第２端部との間に接続されている。室外第２配管２８における高圧ガス管８７に接続された端部と後述する吐出配管５６に接続された部分との間には、逆止弁５３、及び開閉弁５４が設けられている。
逆止弁５３は、室外第２配管２８における吐出配管５６から高圧ガス管８７への冷媒Ｒの流れを許容する。逆止弁５３は、室外第２配管２８における高圧ガス管８７から吐出配管５６への冷媒Ｒの流れを規制する。
圧縮機２４の吐出口２４ｂと室外第２配管２８とは、吐出配管５６により接続されている。吐出配管５６には、逆止弁５７が設けられている。逆止弁５７は、圧縮機２４から室外第２配管２８への冷媒Ｒの流れを許容する。逆止弁５７は、室外第２配管２８から圧縮機２４への冷媒Ｒの流れを規制する。

室外第３配管２９は、四方弁２５とアキュムレータ２６とを接続する第１部分２９ａと、低圧ガス管８８と第１部分２９ａとを接続する第２部分２９ｂと、で構成されている。アキュムレータ２６と圧縮機２４の吸込口２４ａとは、吸込配管５８により接続されている。
吸込配管５８の端部は、サクションカップ４２を介して圧縮機２４の吸込口２４ａに接続されている。
室外第３配管２９の第１部分における四方弁２５に接続された部分とアキュムレータ２６が設けられた部分との間には、バイパス管５９の第１端部が接続されている。バイパス管５９の第２端部は、四方弁２５に接続されている。バイパス管５９には、キャピラリーチューブ６０が設けられている。

室外ユニット２１の室外熱交換器２２等は、ケーシング６２内に収容されている。配管２７、２８、２９の端部には、サービスポート付きのパックドバルブ６３が取付けられている。

切替えユニット７１Ａは、室内第１配管７２Ａ、室内第２配管７３Ａ、室内第３配管７４Ａ、及び室内第４配管７５Ａを有している。室内第１配管７２Ａは、室内熱交換器１２Ａの第１出入口（符号省略）と液管８６とを接続する。室内第２配管７３Ａは、室内熱交換器１２Ａの第２出入口（符号省略）に接続されている。室内第３配管７４Ａは、室内第２配管７３Ａと高圧ガス管８７とを接続する。室内第４配管７５Ａは、室内第２配管７３Ａと低圧ガス管８８とを接続する。
室内第１配管７２Ａ、７２Ｂは、液管８６に対して並列に接続されている。同様に、室内第３配管７４Ａ、７４Ｂは、高圧ガス管８７に対して並列に接続されている。室内第４配管７５Ａ、７５Ｂは、低圧ガス管８８に対して並列に接続されている。

室内第１配管７２Ａには、前述の室内ＰＭＶ１３Ａが設けられている。
室内第３配管７４Ａには、逆止弁７７Ａ及び、開閉弁である室内第３配管弁７８Ａが設けられている。逆止弁７７Ａは、室内第３配管７４Ａにおける高圧ガス管８７から室内第２配管７３Ａへの冷媒Ｒの流れを許容する。逆止弁７７Ａは、室内第３配管７４Ａにおける室内第２配管７３Ａから高圧ガス管８７への冷媒Ｒの流れを規制する。
室内第４配管７５Ａには、室内第４配管弁７９Ａが設けられている。

室内第３配管弁７８Ａは、単なる開閉弁でもよいし、開度を調節可能なＰＭＶでもよい。室内第３配管弁７８Ａは、室内第３配管７４Ａ内を冷媒Ｒが流れる状態と、室内第３配管７４Ａ内を冷媒Ｒが流れない状態とに切替え可能である。
同様に、室内第４配管弁７９Ａは、単なる開閉弁でもよいし、開度を調節可能なＰＭＶでもよい。室内第４配管弁７９Ａは、室内第４配管７５Ａ内を冷媒Ｒが流れる状態と、室内第４配管７５Ａ内を冷媒Ｒが流れない状態とに切替え可能である。
切替えユニット７１Ａの室内第３配管７４Ａ等は、ケーシング８１Ａ内に収容されている。

なお、本実施形態では空気調和装置１は複数の切替えユニット７１Ａ、７１Ｂを備えているが、各切替えユニット７１内の配管や弁を１つのケーシングにまとめて収容し、１つの切替えユニットとしてもよい。

室内ユニット１１Ａと切替えユニット７１Ａとは、室内第１配管７２Ａ、室内第２配管７３Ａの一部である２本の渡り配管７２ａＡ、７３ａＡで接続されている。室外ユニット２１と切替えユニット７１とは、管８６、８７、８８を有する渡り配管８９で接続されている。
室内ユニット１１の室内熱交換器１２、室外ユニット２１の室外熱交換器２２、切替えユニット７１、及び管８６、８７、８８内等には、前述の冷媒Ｒが収容されている。冷媒Ｒとしては、Ｒ４１０Ａ等を用いることができる。

室内ＰＭＶ１３、室内ファン１４、室外ファン２３、圧縮機２４、四方弁２５、ＰＭＶ４５ａ、４５ｂ、開閉弁４７、開閉弁５４、室内第３配管弁７８、室内第４配管弁７９は、制御部９６に接続され、制御部９６に制御される。

制御部９６は、図示はしないが演算回路、メモリ等を有している。メモリには、演算回路の制御プログラム等が記憶されている。

次に、以上のように構成された空気調和装置１の動作について説明する。
図３から図５、図７、図８では、冷媒Ｒの圧力（温度）に応じて室内第１配管７２等の配管や室内熱交換器１２Ａ等の熱交換器を色分けして示す。黒色の配管や熱交換器は圧力（温度）が比較的高い状態を示し、熱交換器は凝縮器として機能している。比較的薄い灰色の配管や熱交換器は圧力（温度）が比較的低い状態を示し、熱交換器は蒸発器として機能している。比較的濃い灰色の配管や熱交換器は、圧力が比較的高い圧力と比較的低い圧力との中間の状態を示す。配管における矢印の向きは、冷媒Ｒの流れの向きを表す。

以下では、まず室内熱交換器１２Ａを凝縮器として機能させるとともに室内熱交換器１２Ｂを蒸発器として機能させた冷房・暖房運転時の動作について説明する。室内熱交換器１２Ｂの冷房負荷よりも、室内熱交換器１２Ａの暖房負荷の方が大きいとする。
このとき、室内ＰＭＶ１３、ＰＭＶ４５ａ、４５ｂは一定量の冷媒Ｒを流す適切な開度になっている。開閉弁４７、５４、室内第３配管弁７８Ａ、室内第４配管弁７９Ｂは、開いている。室内第３配管弁７８Ｂ、室内第４配管弁７９Ａは、閉じている。四方弁２５は、暖房運転用の向きに切替えられている。四方弁２５を暖房運転用の向きにすることで、室外第１分岐配管２７ａの第２端部と室外第３配管２９とが連通する。室外第２分岐配管２７ｂの第２端部とバイパス管５９の第２端部とが連通する。
制御部９６は、室内ファン１４、及び室外ファン２３を運転させている。

図４に示すように、圧縮機２４の吐出口２４ｂから吐出された高温かつ高圧の冷媒Ｒの一部は、吐出配管５６、室外第２配管２８を通して高圧ガス管８７内を流れる。冷媒Ｒは、室内第３配管７４Ａ、室内第２配管７３Ａを通して室内熱交換器１２Ａ内を流れる。冷媒Ｒは、室内熱交換器１２Ａ内で凝縮する。室内熱交換器１２Ａは、凝縮器として機能する。室内熱交換器１２Ａに室内ファン１４Ａにより空気が送られることで、室内ユニット１１Ａは暖房運転となる。

室内熱交換器１２Ａから流れ出た冷媒Ｒは、室内ＰＭＶ１３Ａで膨張して圧力及び温度が下がる。室内第１配管７２Ａから流れ出た冷媒Ｒの一部は、液管８６、室内第１配管７２Ｂ内を流れる。冷媒Ｒは、室内ＰＭＶ１３Ｂで膨張して圧力及び温度が下がる。冷媒Ｒは、室内熱交換器１２Ｂ内で蒸発する。室内熱交換器１２Ｂは、蒸発器として機能する。室内熱交換器１２Ｂに室内ファン１４Ｂから空気が送られることで、室内ユニット１１Ｂは冷房運転となる。

室内熱交換器１２Ｂから流れ出た冷媒Ｒは、室内第２配管７３Ｂ、室内第４配管７５Ｂ、低圧ガス管８８、室外第３配管２９を通して流れる。冷媒Ｒは、アキュムレータ２６内に流れ込む。アキュムレータ２６から吸込配管５８を介して圧縮機２４内に流れ込んだ冷媒Ｒは、圧縮機２４で再び圧縮される。冷媒Ｒは、圧縮機２４の吐出口２４ｂから吐出される。
一方で、室内第１配管７２Ａから流れ出た冷媒Ｒの残部は、液管８６及び室外第１分岐配管２７ａ内を流れる。冷媒Ｒは、室外第１ＰＭＶ４５ａで膨張して圧力及び温度が下がる。冷媒Ｒは、主熱交換器３２内で蒸発する。主熱交換器３２は、蒸発器として機能する。室外ファン２３により主熱交換器３２に空気が送られることで、主熱交換器３２は空気の熱量が与えられる。
主熱交換器３２から流れ出た冷媒Ｒは、室外第１分岐配管２７ａ、四方弁２５、及び室外第３配管２９の第１部分２９ａを通して流れる。冷媒Ｒは、アキュムレータ２６内に流れ込んだ冷媒Ｒに合流する。

圧縮機２４から吐出された冷媒Ｒの残部は、室外第２配管２８を通して流れる。冷媒Ｒは、補助熱交換器３３内で凝縮する。補助熱交換器３３は、凝縮器として機能する。室外ファン２３により補助熱交換器３３に空気が送られることで、補助熱交換器３３の熱量が空気に与えられる。
補助熱交換器３３から流れ出た冷媒Ｒは、室外第２ＰＭＶ４５ｂで膨張して圧力及び温度が下がる。この冷媒Ｒは、室外第１ＰＭＶ４５ａで膨張する冷媒Ｒに合流する。

なお、室内熱交換器１２Ａの暖房負荷よりも、室内熱交換器１２Ｂの冷房負荷の方が大きい場合には、分岐配管２７ａ、２７ｂを室外熱交換器２２から液管８６に向かって冷媒Ｒが流れる。

次に、室内熱交換器１２の全てを蒸発器として機能させる冷房運転（単独冷房運転）時の動作について説明する。このとき、室内ＰＭＶ１３、室外第２ＰＭＶ４５ｂは一定量の冷媒Ｒを流す適切な開度になっている。室内第４配管弁７９は、開いている。室外第１ＰＭＶ４５ａ、開閉弁４７、５４、室内第３配管弁７８は、閉じている。四方弁２５は、冷房運転用の向きに切替えられている。四方弁２５を冷房運転用の向きにすることで、室外第１分岐配管２７ａの第２端部と室外第２分岐配管２７ｂの第２端部とが連通する。室外第３配管２９とバイパス管５９の第２端部とが連通する。
制御部９６は、室内ファン１４、及び室外ファン２３を運転させている。

図３及び図５に示すように、圧縮機２４の吐出口２４ｂから吐出された冷媒Ｒは、吐出配管５６、室外第２配管２８、室外第２分岐配管２７ｂ、四方弁２５、及び室外第１分岐配管２７ａを通して流れる。冷媒Ｒは、主熱交換器３２内で凝縮する。主熱交換器３２は、凝縮器として機能する。室外ファン２３により主熱交換器３２に空気が送られることで、主熱交換器３２の熱量が空気に与えられる。
主熱交換器３２から流れ出た冷媒Ｒは、連結配管５０、逆止弁５１、及び室外第２分岐配管２７ｂを通して流れる。冷媒Ｒは、補助熱交換器３３内で凝縮する。冷媒Ｒは、補助熱交換器３３内で凝縮を終えて冷媒Ｒの過冷却域に達する場合もある。圧縮機２４は、冷媒Ｒを主熱交換器３２、補助熱交換器３３の順で流す。主熱交換器３２及び補助熱交換器３３は、直列に接続して用いられる。

図６に、室外熱交換器２２の各位置に対する冷媒Ｒ及び空気の温度の変化を示す。図６の横軸は、室外熱交換器２２の配管３６に沿った、室外熱交換器２２の冷媒Ｒの入口からの距離を表す。室外熱交換器２２の冷媒Ｒの入口に、主熱交換器３２が設けられている。冷媒Ｒの入口から一定の距離進んだ所に、補助熱交換器３３が設けられている。図６の縦軸は、冷媒Ｒ及び空気の温度を表す。図６中の曲線Ｌ１が冷媒Ｒの温度を表し、曲線Ｌ２が空気の温度を表す。曲線Ｌ１、Ｌ２に付した矢印は、冷媒Ｒ、空気が流れる向きを模式的に表す。
冷媒Ｒは、主熱交換器３２内に気相、又は気相及び液相の２相の状態で流れ込む。２相の状態では、冷媒Ｒの温度は一定である。例えば、補助熱交換器３３内において冷媒Ｒが過冷却域になると、冷媒Ｒの温度は２相の状態の温度よりも下がる。

一方で、空気は、補助熱交換器３３、主熱交換器３２の順で熱交換する。このため、補助熱交換器３３により加熱された後の空気の温度よりも、主熱交換器３２により加熱された後の空気の温度の方が高くなる。
このように、冷媒Ｒと空気とは、純粋な対向流ではないが、対向流のように流れて熱交換する。

図３及び図５に示すように、補助熱交換器３３から流れ出た冷媒Ｒは、室外第２分岐配管２７ｂ、室外第２ＰＭＶ４５ｂ、液管８６、及び室内第１配管７２内を流れる。冷媒Ｒは、室内ＰＭＶ１３で膨張して圧力及び温度が下がる。冷媒Ｒは、室内熱交換器１２内で蒸発する。室内熱交換器１２は、蒸発器として機能する。室内熱交換器１２に室内ファン１４により空気が送られることで、室内ユニット１１は冷房運転となる。
室内熱交換器１２から流れ出た冷媒Ｒは、室内第２配管７３、室内第４配管７５、低圧ガス管８８、室外第３配管２９、アキュムレータ２６、及び吸込配管５８を通して流れる。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１によれば、冷房運転時に室外熱交換器２２の主熱交換器３２及び補助熱交換器３３に冷媒Ｒを流す。凝縮器として主熱交換器３２しか用いない場合に比べて、室外熱交換器２２での放熱量を増加させることができる。
また、補助熱交換器３３、主熱交換器３２の順で空気を流すとともに主熱交換器３２、補助熱交換器３３の順で冷媒Ｒを流す。冷媒Ｒと空気とが対向流のように流れて熱交換がさらに効率的になり、室外熱交換器２２での放熱量をさらに増加させることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図７及び図８を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図７及び図８に示すように、本実施形態の空気調和装置２は、第１の実施形態の空気調和装置１の逆止弁５１に代えて、室外第３ＰＭＶ１０１を備えている。室外第３ＰＭＶ１０１は、室内ＰＭＶ１３と同様に構成され、連結配管５０に設けられている。

次に、以上のように構成された空気調和装置２の動作を、室内熱交換器１２の全てを凝縮器として機能させる暖房運転時について説明する。
このとき、室内ＰＭＶ１３及び室外第２ＰＭＶ４５ｂは、一定量の冷媒Ｒを流す適切な開度になっている。室外第３ＰＭＶ１０は、開度を最も大きくしておく。開閉弁５４、室内第３配管弁７８は、開いている。室外第１ＰＭＶ４５ａ、開閉弁４７、室内第４配管弁７９は、閉じている。四方弁２５は、暖房運転用の向きに切替えられている。
制御部９６は、室内ファン１４、及び室外ファン２３を運転させている。

圧縮機２４の吐出口２４ｂから吐出された冷媒Ｒは、吐出配管５６、室外第２配管２８、高圧ガス管８７、室内第３配管７４、及び室内第２配管７３を通して流れる。冷媒Ｒは、室内熱交換器１２内で凝縮する。室内熱交換器１２は、凝縮器として機能する。室内熱交換器１２に室内ファン１４により空気が送られることで、室内ユニット１１は暖房運転となる。
室内熱交換器１２から流れ出た冷媒Ｒは、室内ＰＭＶ１３で膨張して圧力及び温度が下がる。

冷媒Ｒは、室内第１配管７２、液管８６、及び室外第２分岐配管２７ｂを通して流れる。冷媒Ｒは、室外第２ＰＭＶ４５ｂで膨張して圧力及び温度が下がり、補助熱交換器３３内に流れ込む。冷媒Ｒは、補助熱交換器３３内で蒸発する。補助熱交換器３３は、蒸発器として機能する。
補助熱交換器３３から流れ出た冷媒Ｒは、連結配管５０を通して流れる。冷媒Ｒは、室外第３ＰＭＶ１０１でできるだけ膨張せずに圧力及び温度を保ち、主熱交換器３２内に流れ込む。冷媒Ｒは、主熱交換器３２内で蒸発する。主熱交換器３２は、蒸発器として機能する。室外ファン２３により主熱交換器３２に空気が送られることで、空気の熱量が主熱交換器３２に与えられる。圧縮機２４は、冷媒Ｒを、補助熱交換器３３、主熱交換器３２の順で流す。補助熱交換器３３及び主熱交換器３２は、直列に接続して用いられる。

主熱交換器３２から流れ出た冷媒Ｒは、室外第１分岐配管２７ａ、四方弁２５、室外第３配管２９の第１部分２９ａ、及び吸込配管５８を通して流れる。冷媒Ｒは、圧縮機２４で再び圧縮される。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置２によれば、暖房運転時において、蒸発器として主熱交換器３２しか用いない場合に比べて、室外熱交換器２２での吸収熱量を増加させることができる。
ここで、室外熱交換器２２に霜が着きやすい環境下においては、以下のように制御してもよい。すなわち、室外第２ＰＭＶ４５ｂの開度を最も大きくしておき、冷媒Ｒが室外第２ＰＭＶ４５ｂでできるだけ膨張しないようにする。室外第２ＰＭＶ４５ｂの前後における冷媒Ｒの圧力及び温度を保つ。室外第３ＰＭＶ１０１で冷媒Ｒを膨張させて、冷媒Ｒの圧力及び温度を下げる。
このように制御することにより、霜が着きやすい補助熱交換器３３に霜が付着するのを、抑えることができる。さらに、補助熱交換器３３を除霜しながら、主熱交換器３２を蒸発器として機能させることができるので、除霜運転により暖房運転が中断されにくくなり、連続暖房運転が可能となる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、冷房運転時に主熱交換器３２、補助熱交換器３３の順で冷媒Ｒを流すことにより、室外熱交換器２２での放熱量を増加させることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

室外熱交換器として主熱交換器及び補助熱交換器を有し、さらに複数の室内熱交換器を備える空気調和装置に、本実施形態の空気と冷媒との流し方を適用できる。

１、２空気調和装置
１２Ａ、１２Ｂ室内熱交換器
２２室外熱交換器
２３室外ファン（送風機）
２４圧縮機
３２主熱交換器
３３補助熱交換器
Ｒ冷媒

Claims

主熱交換器及び補助熱交換器を有する室外熱交換器と、
複数の室内熱交換器と、
前記補助熱交換器、前記主熱交換器の順で前記主熱交換器及び前記補助熱交換器に空気を流す送風機と、
前記主熱交換器内及び補助熱交換器内に収容された冷媒を流す圧縮機と、
を備え、
前記複数の室内熱交換器の一部を蒸発器として機能させるとともに前記複数の室内熱交換器の残部を凝縮器として機能させることが可能であり、
前記複数の室内熱交換器の全てを蒸発器として機能させる冷房運転時に、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を、前記主熱交換器、前記補助熱交換器の順で流す空気調和装置。
前記複数の室内熱交換器の全てを凝縮器として機能させる暖房運転時に、前記圧縮機から吐出された前記冷媒を、前記補助熱交換器、前記主熱交換器の順で流す請求項１に記載の空気調和装置。