(57)【要約】  この発明は、流体の流れ方向を切り替える切替手段を駆動する駆動装置の数を減らし、冷凍サイクル装置のコンパクト化や制御の簡易化を実現することを目的とする。また、駆動装置の要らない四方弁を提供することを目的とする。  この発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機２３、第１の熱交換器２５、減圧経路２２、および第２の熱交換器２６を配管により接続して形成される主経路、弁体の位置を移動させて内部の流路を切り替え、主経路を流れる流体の流れ方向を切り替える主四方弁２４、および弁体の位置を移動させて内部の流路を切り替え、主四方弁２４により切り替えられた流れ方向を局所的に切り替える従属四方弁１を備え、主四方弁２４は電力を利用して弁体を駆動し、従属四方弁１は主四方弁２４による流れ方向の切り替えにより主経路に発生する圧力変化を用いて弁体を駆動する。
2009087733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第１の熱交換器、減圧経路、および第２の熱交換器を複数の配管により接続して形成される主経路、および前記主経路に設置され、前記主経路の少なくとも３つの配管を接続すると共に、弁体の位置を移動させて内部の流路を切り替え、前記主経路を流れる流体の流れ方向を切り替える切替手段を備えた冷凍サイクル装置であって、前記切替手段は、電力を利用して前記弁体を駆動する少なくとも１つの主切替手段と、前記主切替手段による前記主経路の流れ方向の切り替えにより前記主経路に発生する圧力変化を用いて前記弁体を駆動する少なくとも１つの従属切替手段とを有することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
従属切替手段は、流体の圧力が異なり、かつ主切替手段による流れ方向の切り替えにより圧力の大小関係が逆転する２点に接続する一対の導管を有し、前記導管を用いて前記２点をそれぞれ流れる流体の一部を取り込んで弁体を駆動することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
従属切替手段は四方弁であり、従属切替手段本体内を気密状に摺動する一対のピストン、前記ピストン間に設けられた弁室、前記弁室内の弁座面との間に切替通路を形成し、前記ピストンと連動して前記弁座面を摺動する弁体、前記ピストンを介して前記弁室の両側にそれぞれ設けた一対のシリンダ室、前記弁室に常時連通の第１の配管、前記弁座面に開口し、前記切替通路に常時連通の第２の配管、前記弁座面に開口し、前記弁体の切替移動によって互いに相反する関係で前記弁室あるいは前記切替通路のいずれかに連通接続する第３の配管および第４の配管、並びに前記一対のシリンダ室にそれぞれ接続した一対の導管を備えたことを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
一対の導管の一方は、従属切替手段の第３の配管に接続され、他方は前記従属切替手段の第４の配管に接続されることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
主切替手段は、圧縮機から吐出した冷媒を、第１の熱交換器または第２の熱交換器へ選択して流すことができるように配置され、従属切替手段は、第１の配管と第２の配管とが減圧経路の両端に接続され、第３の配管と第４の配管とのいずれか一方が前記第１の熱交換器に接続され、他方が前記第２の熱交換器に接続されたことを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
減圧経路は、減圧装置、気液分離器、過冷却熱交換器、エジェクタ、膨張機のうちの少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
主切替手段は、圧縮機から吐出した冷媒を、第１の熱交換器または第２の熱交換器へ選択して流すことができるように配置され、従属切替手段は、第１の配管と第２の配管とが前記第１の熱交換器の両端に接続され、第３の配管と第４の配管とのいずれか一方が前記主切替手段に接続され、他方が減圧経路に接続されたことを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
主切替手段は、圧縮機から吐出した冷媒を、第１の熱交換器または第２の熱交換器へ選択して流すことができるように配置され、従属切替手段は、第１の配管と第２の配管とが前記第２の熱交換器の両端に接続され、第３の配管と第４の配管とのいずれか一方が前記主切替手段に接続され、他方が減圧経路に接続されたことを特徴とする請求項３または４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
第２の熱交換器は、前段熱交換器、後段熱交換器、および前記前段熱交換器と前記後段熱交換器との間に設けられた再熱除湿用減圧装置を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
圧縮機は、二段圧縮機であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
主経路を流れる流体は、自然冷媒である二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
本体内を気密状に摺動する一対のピストン、前記ピストン間に設けられた弁室、前記弁室内の弁座面との間に切替通路を形成し、前記ピストンと連動して前記弁座面を摺動する弁体、前記ピストンを介して前記弁室の両側にそれぞれ設けた一対のシリンダ室、前記弁室に常時連通の第１の配管、前記弁座面に開口し、前記切替通路に常時連通の第２の配管、前記弁座面に開口し、前記弁体の切替移動によって互いに相反する関係で前記弁室あるいは前記切替通路のいずれかに連通接続する第３の配管および第４の配管、並びに前記一対のシリンダ室にそれぞれ接続し、一方が前記第３の配管に、他方が前記第４の配管に接続する一対の導管を備えた四方弁であって、前記第３の配管および前記第４の配管にそれぞれ流れる流体の圧力の大小関係の変化により前記弁体を駆動することを特徴とする四方弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍サイクル装置および四方弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍サイクル装置（空気調和機）では、圧縮機、第１の熱交換器、第１の減圧装置、気液分離器、第２の減圧装置、第２の熱交換器を配管で順次接続した主経路と、気液分離器で分離された気相冷媒を圧縮機に戻すガスインジェクション経路とで冷媒回路を構成している。また、圧縮機から吐出した冷媒を第１の熱交換器に流す冷房運転と、前記冷媒を第２の熱交換器に流す暖房運転とを切り替える第１の切替手段と、第１の減圧装置、気液分離器、および第２の減圧装置を備えた減圧流路（減圧経路）の出入口に設けられた第２の切替手段とを備えている。
第１の切替手段により切り替えられた流れ方向を、第２の切替手段によって局所的に切り替えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、気液分離器を備えた減圧経路を通過する冷媒の流れ方向が一定になる。また、ガスインジェクション経路による効果を用いて、エネルギ効率を向上するようにしている。
このような空気調和機においては、第１の切替手段および第２の切替手段に四方弁が用いられる（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
また、従来の四方弁は、両端に一対のピストンを有し、そのピストン軸に連結された弁体が設けられると共に、高圧配管と低圧配管と一対の配管とが接続された弁室と、弁室の両端に形成される一対のシリンダ室と、一対のシリンダ室に連結された一対の導管と、高圧配管に連結された高圧導管と、低圧配管に連結された低圧導管を備えており、一対の導管、高圧導管、および低圧導管を電磁弁に接続している。電磁弁では選択的に高圧配管を一対の導管のうちの一方の導管に接続するとともに、低圧配管を他方の導管に接続するようにしており、電磁弁の切り替えにより各シリンダ室の圧力を切り替え、弁体を軸方向に選択的に摺動させて流れ方向を切り替えている（例えば、特許文献２参照。）。【０００４】
また、別の従来の四方弁では、前記電磁弁の代わりに、両端部にヒーターなどの定温度発熱体が接合された緩動作素子を設け、このような緩動作素子を用いて弁体を軸方向に移動させ、流れ方向を切り替えている（例えば、特許文献３参照。）。【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４１７９７号公報（段落〔００１９〕〜〔００２９〕、図１）
【特許文献２】特開２００２−２５０４５７号公報（段落〔００１６〕、図９）
【特許文献３】特許第２７５７９９７号（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような空気調和機にあっては、冷房運転と暖房運転のいずれにおいても減圧経路を通過する冷媒の流れ方向を一定にするために、冷媒回路に２個の切替手段（四方弁）を配置する必要があるが、従来の四方弁を用いて、選択的に冷媒の流れ方向を切り替えるためには、各四方弁に対し、電磁弁または定温度発熱体などの電力を利用した駆動装置が必要となる。このため、冷媒回路に２個の駆動装置と、駆動装置を動作させるための制御部や配線を設ける必要があり、空気調和機が大きくなるとともに、制御が複雑になるという問題があった。【０００７】
この発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、切替手段を駆動するための駆動装置の数を減らすことで、冷凍サイクル装置のコンパクト化や制御の簡易化を実現できる冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
また、駆動装置の要らない切替手段（四方弁）を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１の熱交換器、減圧経路、および第２の熱交換器を複数の配管により接続して形成される主経路、および前記主経路に設置され、前記主経路の少なくとも３つの配管を接続すると共に、弁体の位置を移動させて内部の流路を切り替え、前記主経路を流れる流体の流れ方向を切り替える切替手段を備えた冷凍サイクル装置であって、前記切替手段は、電力を利用して前記弁体を駆動する少なくとも１つの主切替手段と、前記主切替手段による前記主経路の流れ方向の切り替えにより前記主経路に発生する圧力変化を用いて前記弁体を駆動する少なくとも１つの従属切替手段とを有するものである。【０００９】
また、この発明に係る四方弁は、本体内を気密状に摺動する一対のピストン、前記ピストン間に設けられた弁室、前記弁室内の弁座面との間に切替通路を形成し、前記ピストンと連動して前記弁座面を摺動する弁体、前記ピストンを介して前記弁室の両側にそれぞれ設けた一対のシリンダ室、前記弁室に常時連通の第１の配管、前記弁座面に開口し、前記切替通路に常時連通の第２の配管、前記弁座面に開口し、前記弁体の切替移動によって互いに相反する関係で前記弁室あるいは前記切替通路のいずれかに連通接続する第３の配管および第４の配管、並びに前記一対のシリンダ室にそれぞれ接続し、一方が前記第３の配管に、他方が前記第４の配管に接続する一対の導管を備えた四方弁であって、前記第３の配管および前記第４の配管にそれぞれ流れる流体の圧力の大小関係の変化により前記弁体を駆動するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る冷凍サイクル装置によれば、流体の流れ方向を切り替える切替手段を駆動するための駆動装置の数が少なくなるため、冷凍サイクル装置をコンパクト化することができ、また制御を簡易化できるという効果がある。【００１１】
また、この発明に係る四方弁によれば、駆動装置がなくても、流体の流れ方向の変化に応じて発生する圧力変化を利用して流路を切り替えることができるので、四方弁を小型にでき、また四方弁の制御を簡易化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる従属四方弁の断面構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わる従属四方弁の断面構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１による空気調和器の冷媒回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１による空気調和器の冷媒回路図である。
【図５】この発明の実施の形態１による空気調和器の冷媒回路図である。
【図６】この発明の実施の形態１による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図７】この発明の実施の形態２による空気調和器の冷媒回路図である。
【図８】この発明の実施の形態２による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図９】この発明の実施の形態３による空気調和器の冷媒回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による空気調和器の冷媒回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図１３】この発明の実施の形態５による空気調和器の冷媒回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態５による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図１５】この発明の実施の形態６による空気調和器の冷媒回路図である。
【図１６】この発明の実施の形態６による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図１７】この発明の実施の形態７による空気調和器の冷媒回路図である。
【図１８】この発明の実施の形態７による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図１９】この発明の実施の形態８による空気調和器の冷媒回路図である。
【図２０】この発明の実施の形態８による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図２１】この発明の実施の形態９による空気調和器の冷媒回路図である。
【図２２】この発明の実施の形態９による空気調和機の圧力−エンタルピ線図である。
【図２３】この発明の実施の形態１０による空気調和器の冷媒回路図である。
【図２４】この発明の実施の形態１１による空気調和器の冷媒回路図である。
【図２５】この発明の実施の形態１１による空気調和器の熱交換器を通過する冷媒の流れ方向を示す図である。
【図２６】この発明の実施の形態１２による空気調和器の冷媒回路図である。
【図２７】この発明の実施の形態１〜１２に係わる従属四方弁の変形例を示す図である。
【図２８】この発明の実施の形態１〜１２に係わる従属四方弁の変形例を示す図である。
【図２９】従来の空気調和機の冷媒回路図である。
【図３０】従来の空気調和機の熱交換器を通過する冷媒の流れ方向を示す図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  四方弁、２  四方弁本体、３  弁室、４  第１の配管、５  第２の配管、６  第３の配管、７  第４の配管、８  第１のピストン、９  第２のピストン、１０  ピストン軸、１１  弁体、１１ａ  折り返し流路、１２  切替弁、１３  第１のシリンダ室、１４  第２のシリンダ室、１５  第１の導管、１６  第２の導管、１７  第１の連通穴、１８  第２の連通穴、１９  第１の端蓋、２０  第２の端蓋、２１  弁座、２２  減圧経路、２３  圧縮機、２４  主四方弁、２５  室外熱交換器、２６  室内熱交換器、２７  前段熱交換器、２８  後段熱交換器、２９  再熱除湿用絞り、３０  第１の減圧装置、３１  第２の減圧装置、３２  気液分離器、３３  インジェクション用流量制御弁、３４  吐出配管、３５  吸入配管、３６  インジェクション配管、３７  室外側ガス配管、３８  室外側液配管、３９  室内側ガス配管、４０  室内側液配管、４１  流入配管、４２  流出配管、４３  電磁弁、４４  吐出側接続口、４５  吸込み側接続口、４６  第１の接続口、４７  第２の接続口、４８  再熱除湿用開閉弁、４９  気液分離用バイパス配管、５０  気液分離用開閉弁、５１  気液分離用逆止弁、５２  気液分離用キャピラリチューブ、５３  第１の過冷却熱交換器、５４  過冷却用減圧装置、５５  過冷却用インジェクション配管、５６  過冷却用開閉弁、５７  過冷却用逆止弁、５８  過冷却用キャピラリチューブ、５９  ノズル、６０  ディフューザー、６１  エジェクタ、６２  エジェクタ用配管、６３  エジェクタ用減圧装置、６４  気液分離用戻し流量弁、６５  第２の過冷却用熱交換器、６６  空気の流れ方向、６７  フィン、６８  伝熱管、６９  フィンアンドチューブ熱交換器、７０  過冷却用バイパス配管、７１  気液分離用戻し配管、７２  膨張機、７３  膨張動力伝達手段、７４  副圧縮機、７５  膨張用バイパス配管、７６  膨張用流量制御弁、７７  第１の連通路、７８  第２の連通路。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１による空気調和機に搭載される従属切替手段１を示す断面構成図である。本実施の形態の従属切替手段１は四方弁で構成されているが、流路を切り替える弁体１１を電力で駆動するのではなく、主経路の流れ方向を変えた際に発生する圧力変化を利用して弁体１１を駆動し、主経路の流れ方向の変化に応じて流路が切り替わるようにしている。【００１５】
図１において、従属四方弁１は、内径約２０ｍｍの円筒形の切替手段本体（四方弁本体）２の両端に、第１の端蓋１９と第２の端蓋２０とを備え、四方弁本体２の円周面に内径約９ｍｍの第１の配管４を、また、第１の配管４と対向する円周面に内径約９ｍｍの第２の配管５を、さらに、第２の配管５の両側に内径約９ｍｍの第３の配管６と内径約９ｍｍの第４の配管７とを設置する。また、四方弁本体２内に貫通した第２の配管５と第３の配管６と第４の配管７との端部には、それぞれの配管と四方弁本体２とを連通するように、３つの連通穴を有する弁座２１が設けられ、弁座２１の座上には弁体１１が備えられている。
弁体１１は弁座２１に対向する面部が凹状に窪んでおり、弁体１１が弁座２１の座面上を摺動して移動することによって第３の配管６または第４の配管７のどちらか一方と第２の配管５とが連通するようになる。このとき弁体１１の内側は折り返し流路（切替通路）１１ａとなる。【００１６】
四方弁本体２の内側には、四方弁本体２内を気密状に摺動できる１対のピストン（第１のピストン８と第２のピストン９）を備えており、第１のピストン８と第２のピストン９と弁体１１とを、第１の連通穴１７と第２の連通穴１８とを有する板状のピストン軸１０で連結して切替弁１２を形成している。なお、ピストン軸１０が棒状の場合は、ピストン軸１０と四方弁本体２の間に空間を有するため、第１の連通穴１７および第２の連通穴１８を備えなくてもよい。
切替弁１２が四方弁本体２の内側を軸方向に摺動するとき、弁体１１は弁座２１の座面上を摺動する。【００１７】
また、四方弁本体２の内部は、四方弁本体２、第１のピストン８、第２のピストン９、ピストン軸１０、弁体１１、および弁座２１によって仕切られる弁室３と、四方弁本体２、第１の端蓋１９、および第１のピストン８によって仕切られる第１のシリンダ室１３と、四方弁本体２、第２の端蓋２０、および第２のピストン９によって仕切られる第２のシリンダ室１４と、弁体１１と弁座２１で仕切られる折り返し流路１１ａに区分することができる。【００１８】
また、第１の端蓋１９と第３の配管６を連通するように内径約２ｍｍの第１の導管１５が備えられ、また、第２の端蓋２０と第４の配管７を連通するように内径約２ｍｍの第２の導管１６が備えられており、第１のシリンダ室１３の圧力が第３の配管６の圧力とほぼ等しくなり、第２のシリンダ室１４の圧力が第４の配管７の圧力とほぼ等しくなる。【００１９】
次に、図１、図２を用いて、従属四方弁１の動作を説明する。図１は切替弁１２が第１の端蓋１９の側に移動した場合で、図２は切替弁１２が第２の端蓋２０の側に移動した場合に相当する。第１の配管４、第２の配管５、第３の配管６、および第４の配管７は、冷媒回路を構成する配管と連結し、それぞれの配管内を冷媒が通過するが、冷媒回路についての説明は後述するとして、はじめに、従属四方弁１の動作について説明する。【００２０】
まず、切替弁１２の初期状態が図１で、図１から図２の状態に変化するときの動作について説明する。
図１において、第３の配管６および第４の配管７の圧力が変化し、第３の配管６の圧力が第４の配管７の圧力よりも高くなると、第１のシリンダ室１３の圧力が第２のシリンダ室１４の圧力よりも高くなるため、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動し、図２の状態となる。このとき、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。また、第１のシリンダ室１３では、第１の導管１５を介して第３の配管６から流体が供給され、第２のシリンダ室１４では、第２の導管１６を介して第４の配管７に流体が流出する。
また、弁室３の圧力は第１のシリンダ室１３とほぼ等しく、第２のシリンダ室１４よりも高くなるため、第２のピストン９が第２の端蓋２０に強く押し付けられて、弁室３内の流体がシリンダ室１４へ移動しなくなる。
さらに、第３の配管６に連通した弁室３の圧力は、第４の配管７に連通した折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなるため、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられて、弁室３内の流体が、折り返し流路１１ａへ移動しなくなる。【００２１】
次に、図２から図１の状態に変化するときの動作について説明する。
図２において、第３の配管６および第４の配管７の圧力が変化し、第４の配管７の圧力が第３の配管６の圧力よりも高くなると、第２のシリンダ室１４の圧力が第１のシリンダ室１３の圧力よりも高くなるため、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動し、図１の状態となる。このとき、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。また、第２のシリンダ室１４では、第２の導管１６を介して第４の配管７から流体が供給され、第１のシリンダ室１３では、第１の導管１５を介して第３の配管６に流体が流出する。
また、弁室３の圧力は第２のシリンダ室１４とほぼ等しく、第１のシリンダ室１３よりも高くなるため、第１のピストン８が第１の端蓋１９に強く押し付けられて、弁室３内の流体がシリンダ室１３へ移動しなくなる。
さらに、第４の配管７に連通した弁室３の圧力は、第３の配管６に連通した折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなるため、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられて、弁室３内の流体が、折り返し流路１１ａへ移動しなくなる。【００２２】
このように、本実施の形態に係わる従属四方弁１は、第３の配管６の圧力を第１の導管１５を介して第１のシリンダ室１３に導くとともに、第４の配管７の圧力を第２の導管１６を介して第２のシリンダ室１４に導き、第３の配管６の圧力と第４の配管７の圧力との大小関係の切り替わりを利用して、切替弁１２を駆動することができる。
このため、従来、四方弁を駆動するために必要であった、電磁弁または定温度発熱体などの電力を利用した駆動装置や、駆動装置を動作させるための制御部、配線などを設ける必要がなくなるため、駆動装置に関わる設置スペースを削減し、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。
また、従属四方弁１は、第３の配管６と第４の配管７との圧力差のみを用いて切替弁１２を移動する簡単な構造であるため、冷媒の流れ方向を切り替えるための四方弁単体のコストも低減できる。
また、第１のシリンダ室１３と第１のシリンダ室１３に近い距離にある第３の配管６とを第１の導管１５で接続し、第２のシリンダ室１４と第２のシリンダ室１４に近い距離にある第４の配管７とを第２の導管１６で接続したため、第１の導管１５と第２の導管１６との取り回しが容易になる。さらに、第１の導管１５および第２の導管１６の長さを短くできるため、低コスト化を図ることができる。【００２３】
次に、図１、図２に示す上述の従属四方弁１が空気調和機を形成する冷媒回路に搭載された場合について説明する。
図３、図４、図５は、この発明の実施の形態１に係わる従属四方弁１が搭載された空気調和機の冷媒回路図であり、図３は、空気調和機が冷房運転を実施している場合、図４は、空気調和機が暖房運転を実施している場合、図５は、空気調和機が再熱除湿運転を実施している場合に相当する。
本実施の形態１の冷媒回路は、圧縮機２３、第１の熱交換器（室外熱交換器）２５、減圧経路２２、および第２の熱交換器（室内熱交換器）２６が配管により接続され、主経路を構成する。
また、主経路には、圧縮機２３から吐出した冷媒を室外熱交換器２５に流す冷房運転と、前記冷媒を室内熱交換器２６に流す暖房運転とを切り替える主切替手段（主四方弁）２４、および減圧経路２２の出入口に設けられた従属切替手段１（従属四方弁）を備えている。本実施の形態において、減圧経路２２は、第１の減圧装置３０、気液分離器３２、および第２の減圧装置３１を備え、主経路は従属四方弁１を備えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、第１の減圧装置３０、気液分離器３２、および第２の減圧装置３１を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
また、本実施の形態では気液分離器３２で分離された気相冷媒を圧縮機２３の中間圧縮過程に戻すガスインジェクション配管３６を備えている。【００２４】
本実施の形態１において、主四方弁２４は圧縮機２３の下流に設置され、従来の四方弁と同様、電磁弁４３を利用して切替動作を行うものである。
従属四方弁１は、図１、図２に示す四方弁であり、主四方弁２４により主経路の流れ方向を変えた際に前記主経路に発生する圧力変化を利用して弁体１１を駆動し、流路の切替動作を行うものである。【００２５】
主四方弁２４は、４つの接続口を有し、吐出側接続口４４を圧縮機２３から高圧の冷媒が流出する吐出配管３４に、吸込み側接続口４５を圧縮機２３にもどる吸入配管３５に、第１の接続口４６を室外熱交換器２５につながる室外側ガス配管３７に、第２の接続口４７を室内熱交換器２６につながる室内側ガス配管３９に接続する。
なお、主四方弁２４は、冷媒の流れ方向を切り替えることのできる構造であれば、どのような構造であってもよく、また、切替動作をおこなうための駆動装置も電磁弁にかぎらず定温度発熱体などであってもよく、さらに、駆動装置が四方弁本体と別体であっても一体であってもよく、電力を利用した駆動装置により切替動作がおこなわれるものであればよい。【００２６】
また、主四方弁２４を図１、図２に示す従属四方弁１と同様、一対のピストン８，９により弁室３と一対のシリンダ室１３，１４とを形成し、第１の配管４を吐出配管３４に、第２の配管５を吸入配管３５に、第３の配管６を室外側ガス配管３７に、第４の配管７を室内側ガス配管３９にそれぞれ接続し、さらに、第１の導管１５と第２の導管１６とをそれぞれ第３の配管６および第４の配管７に接続するのではなく、電磁弁４３に接続し、電磁弁４３の切替により、電磁弁４３につながる別の圧力の異なる一対の導管と、第１の導管１５および第２の導管１６が選択的に切り替わることで、第１のシリンダ室１３と第２のシリンダ室１４との圧力差を切り替えて、主四方弁２４の切替弁１２を駆動するようにしてもよい。この構成により、主四方弁２４を簡単な構造で形成できるとともに、低コスト化をはかることができる。【００２７】
従属四方弁１においては、第１の配管４に、順次、流入配管４１、第１の減圧装置（第１の絞り）３０、気液分離器３２、第２の減圧装置（第２の絞り）３１、流出配管４２が接続され、この流出配管４２に、従属四方弁１の第２の配管５が接続されている。また、従属四方弁１の第３の配管６は、室内熱交換器２６へつながる室内側液配管４０に、第４の配管７は、室外熱交換器２５へつながる室外側液配管３８にそれぞれ接続される。【００２８】
ここで、室内熱交換器２６は、再熱除湿運転が可能なように、前段熱交換器２７、再熱除湿用絞り２９、再熱除湿用開閉弁４８、および後段熱交換器２８で構成される。
また、圧縮機３２の圧縮工程の途中に設けられたインジェクション用のポートと気液分離器３２とを接続するインジェクション配管３６には、インジェクションの有無を切り替えるためのインジェクション用流量制御弁３３を備えている。【００２９】
次に、実施の形態１に示した空気調和機が冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
まず初めに、図３および図６を用いて、実施の形態１に示す空気調和機が冷房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図６は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態１に示す空気調和機に関する冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機に関する冷媒回路の動作を示している。図６のＡ〜Ｈ，Ｋは、図３、図４、および図２９中に示したＡ〜Ｈ，Ｋのポイントに相当する。また、曲線Ｗは冷媒の飽和液線および飽和蒸気線を示しており、曲線Ｗの内側が気液二相状態、曲線Ｗより外側の左側が液体状態、右側が気体状態となっている。
ここで比較のために図２９に示した従来の空気調和機は、圧縮機１００、室外熱交換器１０２、減圧装置１０３、および室内熱交換器１０４が配管により接続され、主経路を構成する。また、主経路には圧縮機１００から吐出した冷媒を室外熱交換器１０２に流す冷房運転と、前記冷媒を室内熱交換器１０４に流す暖房運転とを切り替える主四方弁１０１が１つのみ設けられ、主四方弁１０１は電磁弁（図示を省略）により駆動される。図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。【００３０】
従来の空気調和機では、圧縮機１００で圧縮されて高圧となった冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁１０１を介して室外熱交換器１０２に流入し、室外熱交換器で凝縮された後（Ｂ点）、減圧装置１０３で減圧され（Ｃ点）、室内熱交換器１０４で蒸発し、再び主四方弁１０１を介して（Ｄ点）、圧縮機１００にもどる。【００３１】
本実施の形態１に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、室内熱交換器２６の再熱除湿用開閉弁４８を開いた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。このため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００３２】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０で減圧され、中間圧力の冷媒蒸気と冷媒液とが混在する気液二相状態となって（Ｆ点）、気液分離器３２に流入する。気液分離器３２では冷媒蒸気（Ｋ点）と冷媒液（Ｇ点）とに分離され、分離された中間圧力の冷媒液は第２の減圧装置３１でさらに減圧されて（Ｈ点）、再び従属四方弁１を介した後に、蒸発器である室内熱交換器２６に流入する。冷媒は、順に、前段熱交換器２７、再熱除湿用開閉弁４８、後段熱交換器２８と進み、蒸発器である前段熱交換器２７と後段熱交換器２８とで、屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｄ点）、圧縮機２３に流入する。【００３３】
一方、気液分離器３２で分離された中間圧力の冷媒蒸気（Ｋ点）は、インジェクション用流量制御弁３３により流量を調節され、インジェクション配管３６を通って、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｉ点）に注入され、Ｋ点の冷媒とＩ点の冷媒とが混合される（Ｊ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。【００３４】
実施の形態１に示す空気調和機を冷房運転した場合、気液分離器３２を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、圧縮機２３を流れる冷媒流量は、インジェクション配管３６を有するので、インジェクション配管３６から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、圧縮機２３の入力も増加するが、それ以上に蒸発能力が大きいため、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。また、圧縮機２３から吐出したときの温度（Ｅ点）は、従来例（Ａ点）よりも低下するため、圧縮機２３の信頼性が向上する。【００３５】
次に、図４を用いて、実施の形態１の空気調和機が暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。空気調和機が暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図６を用いて説明した冷房運転を実施する場合とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機が暖房運転する場合は、Ｂ点とＣ点とが入れ替わる。
図４において、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、室内熱交換器２６の再熱除湿用開閉弁４８を開いた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００３６】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ流入する。冷媒は、順に、後段熱交換器２８、再熱除湿用開閉弁４８、前段熱交換器２７と進み、凝縮器である前段熱交換器２７と後段熱交換器２８とで屋内の空気により冷却されて凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後に（Ｂ点）、第１の減圧装置３０で減圧され、中間圧力の冷媒蒸気と冷媒液とが混在する気液二相状態となって（Ｆ点）、気液分離器３２に流入する。気液分離器３２では冷媒蒸気（Ｋ点）と冷媒液（Ｇ点）とに分離され、分離された中間圧力の冷媒液は第２の減圧装置３１でさらに減圧されて（Ｈ点）、再び従属四方弁１を介した後に、室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後に（Ｄ点）、圧縮機２３に流入する。【００３７】
一方、冷房運転と同様に、気液分離器３２で分離された中間圧力の冷媒蒸気（Ｋ点）は、インジェクション用流量制御弁３３により流量を調節され、インジェクション配管３６を通って、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｉ点）に注入され、Ｋ点の冷媒とＩ点の冷媒とが混合される（Ｊ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。【００３８】
実施の形態１に示す空気調和機を暖房運転した場合、気液分離器３２、およびインジェクション配管３６を有するので、凝縮器である室内熱交換器２６を流れる冷媒流量は、インジェクション配管３６から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、凝縮能力つまり暖房能力は従来例よりも増加する。
さらに、圧縮機２３を流れる冷媒流量は、インジェクション配管３６から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、圧縮機２３の入力も増加するが、それ以上に凝縮能力が大きいので、凝縮能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。
また、圧縮機から吐出したときの温度（Ｅ点）は、従来例（Ａ点）よりも低下するため、圧縮機の信頼性が向上する。【００３９】
次に、図５を用いて、実施の形態１に示す空気調和機が再熱除湿運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、再熱除湿用開閉弁４８を開き、インジェクション用流量制御弁３３を閉じて、第１の減圧装置３０または第２の減圧装置３１の少なくとも１つを全開ではなく絞った状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。その後、再熱除湿用開閉弁４８を閉じ、第１の減圧装置３０と第２の減圧装置３１とを全開にする。【００４０】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて凝縮される。このとき、冷媒蒸気は、室外熱交換器２５で完全に液化されず、冷媒蒸気と冷媒液とが混在する気液二相状態のままで、従属四方弁１を介して、第１の減圧装置３０、気液分離器３２、第２の減圧装置３１を通過し、再び従属四方弁１を介して熱交換器２６へ流入する。室内熱交換器２６に流入した冷媒は、凝縮器である前段熱交換器２７において、屋内の空気により冷却されて凝縮された後、再熱除湿用絞り２９により減圧され、蒸発器である後段熱交換器２８において、屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介して圧縮機２３に流入する。屋内の空気は、蒸発器となる後段熱交換器２８において除湿冷却されるとともに、凝縮器となる前段熱交換器２７において加熱されるため、前段熱交換器２７と後段熱交換器２８とを通過した屋内の空気を混合することで、屋内の空気を除湿しつつ空調することができる。【００４１】
なお、再熱除湿運転時においては、前述のように、第１段では主四方弁２４を冷房運転時と同じ状態にすると共に、再熱除湿用開閉弁４８が開、インジェクション用流量制御弁３３が閉、第１の減圧装置３０または第２の減圧装置３１の少なくとも１つが全開ではなく絞った状態とする。その後第２段で、再熱除湿用開閉弁４８が閉、第１の減圧装置３０および第２の減圧装置３１が全開となるようにする。前記各弁および前記各減圧装置の開閉は図示しない制御装置により行われる。【００４２】
このようにすることにより、従属四方弁１の切替弁１２を確実に図１の状態に切り替えてから再熱除湿運転を行うことができ、第１の減圧装置３０、気液分離器３２、および第２の減圧装置３１を通過する冷媒の流れ方向を常に一定方向にすることができる。また、減圧経路２２を通過する冷媒に対して方向性を有する場合には、減圧経路２２が有する減圧量、流量制御量を満足できるとともに、減圧経路２２の構造寿命を延ばすことができる。【００４３】
以上のように、本実施の形態１の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、この従属四方弁１を用いて冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７との圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【００４４】
また、本実施の形態１に示した空気調和機は、減圧経路２２に気液分離器３２を備えると共に、減圧経路２２の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の切替弁１２の切り替わりにより、気液分離器３２を通過する冷媒の流れ方向を一定にすることができる。そのため、流入配管４１から気液分離器３２へと冷媒が流入して冷媒液と冷媒蒸気とに分離され、分離された冷媒液が気液分離器３２から流出配管４２を通って流出し、また、分離された冷媒蒸気が気液分離器３２からインジェクション配管３６を通って流出するといった、気液分離器３２が機能する冷媒の流れを常に形成することができる。したがって、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても、能力および成績係数を増加させることができる。また、圧縮機２３の信頼性も向上する。【００４５】
また、冷房運転、暖房運転、再熱除湿運転のすべての運転において、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられる。そのため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【００４６】
なお、前記実施の形態１において、再熱除湿運転においては、インジェクションをおこなわないので、気液分離をおこなう必要がない。そのため、冷媒は、気液分離器３２をどちらの方向に流れてもよく、圧縮機２３の起動開始前から、再熱除湿用開閉弁４８を閉じ、第１の減圧装置３０と第２の減圧装置３１を全開にしたままであってもよい。【００４７】
また、再熱除湿運転をおこなう場合の第３の配管６と第４の配管７の圧力差は、空気調和機が冷房運転または暖房運転をおこなう場合に比べて小さくなるが、たとえ、弁体１１が弁座２１に押し付けられる力が減少し、従属四方弁１内で、冷媒が第４の配管７から第３の配管６へショートカットしたとしても、再熱除湿運転においては問題はない。【００４８】
また、本実施の形態１では、再熱除湿運転を実施するために、室内熱交換器２６を第１の室内熱交換器２７、後段熱交換器２８、再熱除湿用絞り２９、再熱除湿用開閉弁４８で構成したが、再熱除湿運転を実施しない空気調和機であれば、室内熱交換器２８のみを室内熱交換器２６としてもよい。また、再熱除湿運転を実施するために、再熱除湿用絞り２９と再熱除湿用開閉弁４８を併用したが、これらの代わりに、絞り量を調整可能な再熱除湿用減圧装置を用いてもかまわない。【００４９】
また、インジェクションに利用する冷媒流量を制御するために、インジェクション用流量制御弁３３を用いたが、インジェクションの有無を切り替えるだけの開閉弁であってもかまわない。【００５０】
また、第１の減圧装置３０の絞り量および第２の減圧装置３１の絞り量は任意であり、弁開度が可変の減圧装置を用いることにより、空気調和機の冷房運転および暖房運転の各運転において、成績係数が最大となるような最適な運転が可能となる。
また、圧縮機２３の構造は任意であり、前段と後段との２段圧縮機として、前段と後段との間に冷媒をインジェクションするようにしてもよい。【００５１】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態２の空気調和機は、実施の形態１とは異なり、減圧経路２２は第２の減圧装置３１を備えておらず、第１の減圧装置３０と気液分離器３２とを備えている。また、主経路は従属四方弁１を備えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、減圧経路２２を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
また、本実施の形態２では、インジェクション用流量制御弁３３、インジェクション配管３６を具備しておらず、これに代わり、気液分離器３２で分離された気相流体を圧縮機２３に戻す気液分離用バイパス配管４９を備えている。気液分離用バイパス配管４９は圧縮機２３の吸入配管３５に接続しており、気液分離用開閉弁５０、気液分離用逆止弁５１、気液分離用キャピラリチューブ５２が設けられている。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。
また、再熱除湿運転の動作を省略して説明するため、室内熱交換器２６の構成を、前段熱交換器２７、再熱除湿用絞り２９、再熱除湿用開閉弁４８、後段熱交換器２８にわけて図示せず、室内熱交換器２６とする。【００５２】
以下、図７および図８を用いて、実施の形態２に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図８は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態２に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。図中のＡ〜Ｇは、図７および図２９中に示したＡ〜Ｇのポイントに相当する。【００５３】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機では、圧縮機１００で圧縮されて高圧となった冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁１０１を介して室外熱交換器１０２に流入し、室外熱交換器で凝縮された後（Ｂ点）、減圧装置１０３で減圧され（Ｃ点）、室内熱交換器１０４で蒸発し、再び主四方弁１０１を介して（Ｄ点）、圧縮機１００にもどる。このとき、蒸発に寄与しない冷媒蒸気も冷媒液と一緒に室内熱交換器１０４へ流入するため、冷媒が室内熱交換器１０４を通過する前後で圧力損失（Ｐ１−Ｐ３）が生じる。
なお、図８と実施の形態１に示した図６とを比較すると、従来例の動作においてＣ点からＤ点への直線の傾きが異なっている。図６のＣ点からＤ点への直線は厳密には圧力損失により図８と同様の傾きが生じるが、図６ではこの傾きを無視して図示し、図８では前記傾きを強調して図示している。【００５４】
一方、実施の形態２に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、気液分離用開閉弁５０を開いた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００５５】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０で減圧され、低圧の冷媒蒸気と冷媒液とが混在する気液二相状態となって（Ｃ点）、気液分離器３２に流入する。気液分離器３２では冷媒蒸気（Ｆ点）と冷媒液（Ｅ点）とに分離され、分離された冷媒液は、従属四方弁１を介して室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。このとき、蒸発に寄与しない冷媒蒸気は、冷媒液と一緒に室内熱交換器２６へ流入しない。そのため、冷媒が室内熱交換器２６を通過する前後の圧力損失（Ｐ１−Ｐ２）は従来例の圧力損失（Ｐ１−Ｐ３）より小さくなる。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｇ点）、圧縮機２３へ進む。
一方、気液分離器３２で分離された冷媒蒸気（Ｆ点）は、気液分離用開閉弁５０、気液分離用逆止弁５１を介して気液分離用キャピラリチューブ５２へ進み、気液分離用キャピラリチューブ５２で減圧された後に、主四方弁２４を通過した冷媒蒸気と合流し（Ｇ点）、圧縮機２３に流入する。圧縮機２３に流入した冷媒蒸気は、Ａ点まで圧縮されて、再び吐出される。【００５６】
実施の形態２に示す空気調和機を冷房運転した場合、気液分離器３２を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、室内熱交換器２６には気液分離機３２からの冷媒液のみが流入するので、蒸発器である室内熱交換器２６の圧力損失が減少し、圧縮機２３の吸入圧力が上昇する。そのため、蒸発能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、圧縮機２３の入力が減少し、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。【００５７】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図８とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機を暖房運転する場合は、Ｂ点とＣ点とが入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、気液分離用開閉弁５０を開いた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００５８】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０で減圧され、低圧の冷媒蒸気と冷媒液とが混在する気液二相状態となって（Ｃ点）、気液分離器３２に流入する。気液分離器３２では冷媒蒸気（Ｆ点）と冷媒液（Ｅ点）とに分離され、分離された冷媒液は、従属四方弁１を介した後、室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｇ点）、圧縮機２３へ進む。
一方、気液分離器３２で分離された冷媒蒸気（Ｆ点）は、気液分離用開閉弁５０、気液分離用逆止弁５１を介して気液分離用キャピラリチューブ５２へ進み、気液分離用キャピラリチューブ５２で減圧された後に、主四方弁２４を通過した冷媒蒸気と合流し（Ｇ点）、圧縮機２３に流入する。圧縮機２３に流入した冷媒蒸気は、Ａ点まで圧縮されて、再び吐出される。【００５９】
実施の形態２に示す空気調和機を暖房運転した場合、室外熱交換器２５には気液分離機３２からの冷媒液のみが流入するので、室外熱交換器２５の圧力損失が小さくなる（Ｐ１−Ｐ２）。そのため、圧縮機の吸入温度が上昇し、空気調和機の冷媒循環流量が増加するので、凝縮能力つまり暖房能力は従来例よりも増加する。
また、圧縮機の吸入圧力が上昇することにより（Ｐ２−Ｐ３）、凝縮能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、圧縮機の入力が減少し、凝縮能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。【００６０】
以上のように、本実施の形態２の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、実施の形態１と同様、この従属四方弁１を用いて冷房運転および暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７の圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【００６１】
また、本実施の形態２に示した空気調和機は、減圧経路２２に気液分離器３２を備えると共に、減圧経路２２の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の切替弁１２の切り替わりにより、気液分離器３２の流れ方向を一定にすることができる。そのため、流入配管４１から気液分離器３２へと冷媒が流入して冷媒液と冷媒蒸気とに分離され、分離された冷媒液が気液分離器３２から流出配管４２を通って室外熱交換器２６に流出し、また、分離された冷媒蒸気が気液分離用配管４９を通って圧縮機２３に流出するといった、気液分離器３２が機能する冷媒の流れを常に形成することができる。したがって、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても、能力および成績係数を増加させることができる。【００６２】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられる。そのため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【００６３】
なお、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。
また、気液分離用開閉弁５０、気液分離用逆止弁５１、気液分離用キャピラリチューブ５２の代わりに、気液分離用流量制御弁を設けて、気液分離用バイパス配管４９を通過する冷媒蒸気流量を調整してもよい。【００６４】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態３の空気調和機は、実施の形態１とは異なり、減圧経路２２は第２の減圧装置３１と気液分離器３２とを備えておらず、第１の減圧装置３０と第１の過冷却熱交換器５３（第１の減圧装置３０の上流側に設ける。）とを備える。また、主経路は従属四方弁１を備えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、減圧経路２２を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
また、本実施の形態３では、インジェクション用流量制御弁３３、インジェクション配管３６を具備しておらず、これに代わり、過冷却用インジェクション配管５５を備えている。過冷却用インジェクション配管５５は、従属四方弁１と第１の過冷却熱交換器５３との間（Ｂ点）から分岐され、分岐した冷媒を中間圧力にする過冷却用減圧装置５４、および第１の過冷却熱交換器５３を介して、圧縮機３２の圧縮工程の途中に設けられたインジェクション用のポートに接続される。第１の過冷却熱交換器５３では、過冷却用減圧装置５４を通過後の中間圧力の冷媒と、従属四方弁１を通過した高圧冷媒とが熱交換する。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【００６５】
以下、図９および図１０を用いて、実施の形態３に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図１０は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態３に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。図中のＡ〜Ｈ，Ｋは、図９および図２９中に示したＡ〜Ｈ，Ｋのポイントに相当する。【００６６】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機での動作は図６に示した従来動作と同様であり、図１０においてもＣ点からＤ点への直線の傾きを無視して図示している。
一方、実施の形態３に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００６７】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、さらに第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧の冷媒により冷却され（Ｆ点）、第１の減圧装置３０で減圧された後（Ｈ点）、従属四方弁１を介して室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｄ点）、圧縮機２３へ進む。
一方、Ｂ点で過冷却用インジェクション配管５５に分岐された冷媒液の一部は、過冷却用減圧装置５４で中間圧力まで減圧された後（Ｇ点）、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる高圧冷媒から熱を奪って蒸発し（Ｋ点）、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｉ点）に注入され、Ｋ点の冷媒とＩ点の冷媒とが混合される（Ｊ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。【００６８】
実施の形態３に示す空気調和機を冷房運転した場合、第１の過冷却熱交換器５３を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、過冷却用インジェクション配管５５を備えるので、圧縮機２３を流れる冷媒流量は、過冷却用インジェクション配管５５から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、圧縮機２３の入力も増加するが、それ以上に蒸発能力が大きいため、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。また、圧縮機から吐出したときの温度が、従来例よりも低下するため、圧縮機の信頼性が向上する。【００６９】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図１０とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機を暖房運転する場合は、Ｂ点とＣ点が入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００７０】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、さらに第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧の冷媒により冷却され（Ｆ点）、第１の減圧装置３０で減圧された後（Ｈ点）、従属四方弁１を介して室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｄ点）、圧縮機２３へ進む。
一方、Ｂ点で過冷却用インジェクション配管５５に分岐された冷媒液の一部は、過冷却用減圧装置５４で中間圧力まで減圧された後（Ｇ点）、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる高圧冷媒から熱を奪って蒸発し（Ｋ点）、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｉ点）に注入され、Ｋ点の冷媒とＩ点の冷媒とが混合される（Ｊ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される【００７１】
実施の形態３に示す空気調和機を暖房運転した場合、過冷却用インジェクション配管５５を備えるので、凝縮器である室内熱交換器２６を流れる冷媒流量は、過冷却用インジェクション配管５５から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、凝縮能力つまり暖房能力は従来例よりも増加する。
また、圧縮機２３を流れる冷媒流量は、過冷却用インジェクション配管５５から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、圧縮機２３の入力も増加するが、それ以上に凝縮能力が大きいため、凝縮能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。また、圧縮機２３から吐出したときの温度が、従来例よりも低下するため、圧縮機２３の信頼性が向上する。【００７２】
以上のように、本実施の形態３の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、この従属四方弁１を用いて冷房運転、暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７との圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【００７３】
また、本実施の形態３に示した空気調和機では、減圧経路２２を第１の減圧装置３０と第１の過冷却熱交換器５３とで構成する共に、減圧経路２２の両端に従属四方弁１を接続し、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、高圧冷媒が第１の減圧装置３０に流入する前に、前記高圧冷媒を第１の減圧装置３０へ流す経路と、過冷却用減圧装置５４により中間圧力に減圧して圧縮機２３の中間圧縮過程に戻すインジェクション経路とに分岐されるようにした。また、過冷却用減圧装置５４を通過後の冷媒と第１の減圧装置３０に流入する冷媒とが熱交換するように第１の過冷却熱交換器５３を設けた。そのため、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても、能力および成績係数を増加させることができる。また、圧縮機の信頼性が向上する。【００７４】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、第１の過冷却熱交換器５３の前で分岐した高圧の冷媒と中間圧の冷媒が、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れるようにしたので、第１の過冷却熱交換器５３の熱交換性能を向上させることができる。【００７５】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【００７６】
なお、第１の過冷却熱交換器５３の構造は任意であり、異なる圧力を有する冷媒が熱交換できるものであればよい。
また、本実施の形態では、第１の過冷却熱交換器５３を通過する高圧の冷媒と中間圧の冷媒の流れを対向流となるようにしたが、並行流であってもよい。
また、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【００７７】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態４の空気調和機は、実施の形態３とは異なり、過冷却用インジェクション配管５５の代わりに過冷却用バイパス配管７０を備えている。また、過冷却用バイパス配管７０は、従属四方弁１と第１の過冷却熱交換器５３に至る間（Ｂ点）から分岐され、過冷却用減圧装置５４、第１の過冷却熱交換器５３、過冷却用開閉弁５６、過冷却用逆止弁５７、過冷却用キャピラリチューブ５８を介して、圧縮機２３につながる吸入配管３５に接続される。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【００７８】
以下、図１１および図１２を用いて、実施の形態４に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図１２は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態４に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。図中のＡ〜Ｉは、図１１および図２９中に示したＡ〜Ｉのポイントに相当する。【００７９】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機での動作は図８に示した従来動作と同様であり、図１２においてもＣ点からＤ点への直線の傾きを図６の場合より強調して図示している。
一方、実施の形態４に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、過冷却用開閉弁５６を開いた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００８０】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、さらに第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧の冷媒により冷却され（Ｅ点）、第１の減圧装置３０で減圧された後（Ｆ点）、従属四方弁１を介して室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。このとき、飽和蒸気圧曲線Ｗより判るように、Ｆ点においては、蒸発に寄与しない冷媒蒸気の割合が、Ｃ点での冷媒蒸気の割合よりも小さいので、冷媒液と一緒に室内熱交換器２６へ流入する冷媒蒸気が少なく、冷媒が室内熱交換器２６を通過する前後の圧力損失（Ｐ１−Ｐ２）は従来例の圧力損失（Ｐ１−Ｐ３）より小さくなる。室内熱交換器２６で蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｇ点）、圧縮機２３へ進む。【００８１】
一方、Ｂ点で過冷却用バイパス配管７０に分岐された冷媒液の一部は、過冷却用減圧装置５４で中間圧力まで減圧された後（Ｈ点）、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる高圧冷媒から熱を奪って蒸発し（Ｉ点）、過冷却用開閉弁５６、過冷却用逆止弁５７を介して過冷却用キャピラリチューブ５８へ進み、過冷却用キャピラリチューブ５８で減圧された後に、主四方弁２４を通過した冷媒蒸気と合流し（Ｇ点）、圧縮機２３に流入する。圧縮機２３に流入した冷媒蒸気は、Ａ点まで圧縮されて、再び吐出される。【００８２】
実施の形態４に示す空気調和機を冷房運転した場合、第１の過冷却熱交換器５３を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、蒸発器である室内熱交換器２６の圧力損失が減少し、圧縮機２３の吸入圧力が上昇する。そのため、蒸発能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、圧縮機２３の入力が減少し、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。【００８３】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図１２とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機では、Ｂ点とＣ点が入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、気液分離用開閉弁５６を開いた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００８４】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、さらに第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧の冷媒により冷却され（Ｅ点）、第１の減圧装置３０で減圧された後（Ｆ点）、従属四方弁１を介して室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｇ点）、圧縮機２３へ進む。
一方、Ｂ点で過冷却用バイパス配管７０に分岐された冷媒液の一部は、過冷却用減圧装置５４で中間圧力まで減圧された後（Ｈ点）、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる高圧冷媒から熱を奪って蒸発し（Ｉ点）、過冷却用開閉弁５６、過冷却用逆止弁５７を介して過冷却用キャピラリチューブ５８へ進み、過冷却用キャピラリチューブ５８で減圧された後に、主四方弁２４を通過した冷媒蒸気と合流し（Ｇ点）、圧縮機２３に流入する。圧縮機２３に流入した冷媒蒸気は、Ａ点まで圧縮されて、再び吐出される。【００８５】
実施の形態４に示す空気調和機を暖房運転した場合、蒸発器となる室外熱交換器２５の圧力損失（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなるため、圧縮機の吸入温度が上昇し、空気調和機の冷媒循環流量が増加する。そのため、凝縮能力つまり暖房能力は従来例よりも増加する。
また、圧縮機の吸入圧力が上昇することにより（Ｐ２−Ｐ３）、凝縮能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、圧縮機の入力が減少し、凝縮能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。【００８６】
以上のように、本実施の形態４の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、この従属四方弁１を用いて冷房運転、暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７との圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【００８７】
また、本実施の形態４に示した空気調和機は、減圧経路２２を第１の減圧装置３０と第１の過冷却熱交換器５３とで構成する共に、減圧経路２２の両端に従属四方弁１を接続し、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、高圧冷媒が第１の減圧装置３０に流入する前に、前記高圧冷媒を第１の減圧装置３０へ流す経路と、過冷却用減圧装置５４により中間圧力に減圧して圧縮機２３に戻す過冷却用バイパス経路とに分岐されるようにした。また、過冷却用減圧装置５４を通過後の冷媒と第１の減圧装置３０に流入する冷媒とが熱交換するように第１の過冷却熱交換器５３を設けた。そのため、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても、能力および成績係数を増加させることができる。【００８８】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の切替弁１２の切り替わりにより、第１の過冷却熱交換器５３の前で分岐した高圧の冷媒と中間圧の冷媒が、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れるようになるため、第１の過冷却熱交換器５３の熱交換性能を向上することができる。【００８９】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【００９０】
なお、第１の過冷却熱交換器５３の構造は任意であり、異なる圧力を有する冷媒が熱交換できるものであればよい。
また、本実施の形態では、第１の過冷却熱交換器５３を通過する高圧の冷媒と中間圧の冷媒の流れを対向流となるようにしたが、並行流であってもよい。
また、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。
また、過冷却用開閉弁５６、過冷却用逆止弁５７、過冷却用キャピラリチューブ５８の代わりに、過冷却用流量制御弁を設けて、過冷却用バイパス配管７０を通過する冷媒蒸気流量を調整してもよい。【００９１】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態５の空気調和機は、実施の形態１とは異なり、減圧経路２２は第２の減圧装置３１を備えておらず、第１の減圧装置３０と気液分離器３２（第１の減圧装置３０の上流側に設ける。）とエジェクタ６１（気液分離器３２の上流側に設ける。）とを備えている。また、主経路は従属四方弁１を備えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、減圧経路２２を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
エジェクタ６１は、ノズル５９とディフューザー６０とを備え、さらにノズル５９とディフューザー６０との間と、吸入配管３５とはエジェクタ用配管６２で接続されている。また、エジェクタ用配管６２はエジェクタ用減圧装置６３を備えている。
また、実施の形態１と同様、気液分離器３２で分離された気相冷媒を圧縮機２３の中間圧縮過程に戻すガスインジェクション配管３６を備えている。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【００９２】
以下、図１３および図１４を用いて、実施の形態５に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図１４は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態５に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。図中のＡ〜Ｌは、図１３および図２９中に示したＡ〜Ｌのポイントに相当する。【００９３】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機での動作は図６に示した従来動作と同様であり、図１４においてもＣ点からＤ点への直線の傾きを無視して図示している。
一方、実施の形態５に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。このため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００９４】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、エジェクタ６１のノズル５９で等エントロピ変化しながら膨張して増速し（Ｆ点）、ディフューザー６０の入口でエジェクタ用配管６２を通過した冷媒蒸気（Ｄ点）を誘引して混合し（Ｇ点）、ディフューザー６０で圧力回復する（Ｈ点）。圧力回復した冷媒は、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、冷媒蒸気（Ｌ点）と冷媒液（Ｉ点）とに分離され、分離された冷媒液は第１の減圧装置３０でさらに減圧された後（Ｊ点）、従属四方弁１を介して、室内熱交換器２６に流入する。冷媒は、蒸発器である室内熱交換器２６で、屋内の空気から熱を奪って蒸発し、主四方弁２４を介した後（Ｋ点）、圧縮機２３に流入する。【００９５】
一方、気液分離器３２で分離された中間圧力の冷媒蒸気（Ｌ点）は、インジェクション用流量制御弁３３により流量を調節され、インジェクション配管３６を通って、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｍ点）に注入され、Ｌ点の冷媒とＭ点の冷媒とが混合される（Ｎ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。
また、室内熱交換器２６で蒸発し、主四方弁２４を通過した後（Ｋ点）の冷媒蒸気は、吸入配管３５の途中からエジェクタ配管６２へ分岐され、エジェクタ用減圧装置６３で減圧された後に（Ｄ点）、ノズル５９を通過した高速の冷媒（Ｆ点）に誘引されて混合される（Ｇ点）。【００９６】
実施の形態５に示す空気調和機を冷房運転した場合、エジェクタ６１および気液分離器３２を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、蒸発能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、エジェクタ６１を用いたことによる圧力上昇分（Ｐ１−Ｐ２）だけ、圧縮機２３の入力が減少し、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。
また、エジェクタ用配管６２を備えるので、室内熱交換器２６で蒸発した冷媒蒸気の一部がエジェクタ６１で吸引され、ディフューザー６０で昇圧された後に気液分離器３２で分離されて、インジェクション配管３６から圧縮機２３に流入する。これにより、圧縮機２３への入力が減少する。
また、圧縮機２３から吐出したときの温度（Ｅ点）は、従来例（Ａ点）よりも低下するため、圧縮機２３の信頼性が向上する。【００９７】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図１４とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機では、Ｂ点とＣ点が入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【００９８】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、ノズル５９で等エントロピ変化しながら膨張して増速し（Ｆ点）、ディフューザー６０の入口でエジェクタ用配管６２を通過した冷媒蒸気（Ｄ点）を誘引して混合し（Ｇ点）、ディフューザー６０で圧力回復する（Ｈ点）。圧力回復した冷媒は、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、冷媒蒸気（Ｌ点）と冷媒液（Ｉ点）とに分離され、分離された冷媒液は第１の減圧装置３０でさらに減圧された後（Ｊ点）、従属四方弁１を介して、室外熱交換器２５に流入する。冷媒は、蒸発器である室外熱交換器２５で、外気から熱を奪って蒸発し、主四方弁２４を介した後（Ｋ点）、圧縮機２３に流入する。【００９９】
一方、気液分離器３２で分離された中間圧力の冷媒蒸気（Ｌ点）は、インジェクション用流量制御弁３３により流量を調節され、インジェクション配管３６を通って、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｍ点）に注入され、Ｌ点の冷媒とＭ点の冷媒とが混合される（Ｎ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。
また、主四方弁２４を介した後（Ｋ点）の冷媒蒸気は、吸入配管３５の途中からエジェクタ配管６２へ分岐され、エジェクタ用減圧装置６３で減圧された後に（Ｄ点）、ノズル５９を通過した高速の冷媒（Ｆ点）に誘引されて混合される（Ｇ点）。【０１００】
実施の形態５に示す空気調和機を暖房運転した場合、インジェクション配管３６を有するので、凝縮器である室内熱交換器２６を流れる冷媒流量は、インジェクション配管３６から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、凝縮能力つまり暖房能力は従来例よりも増加する。
また、圧縮機２３から吐出したときの温度が、従来例よりも低下するため、圧縮機２３の信頼性が向上する。
また、凝縮能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、エジェクタ６１を備えるので、エジェクタ６１を用いたことによる圧力上昇分（Ｐ１−Ｐ２）だけ、圧縮機２３の入力が減少し、凝縮能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。
また、エジェクタ用配管６２を備えるので、室外熱交換器２５で蒸発した冷媒蒸気の一部がエジェクタ６１で吸引され、ディフューザー６０で昇圧された後に気液分離器３２で分離されて、インジェクション配管３６から圧縮機２３へ流入する。これにより、圧縮機２３への入力が減少する。【０１０１】
以上のように、本実施の形態５の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、この従属四方弁１を用いて冷房運転、暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７との圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１０２】
また、本実施の形態５に示した空気調和機は、減圧経路２２を第１の減圧装置３０と気液分離器３２とエジェクタ６１とで構成する共に、減圧経路２２の両端に従属四方弁１を接続し、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、高圧冷媒がエジェクタ６１に流入して、ノズル５９で等エントロピ変化して膨張し、また、エジェクタ用配管６２を介して冷媒蒸気を吸引してディフューザー６０で圧力回復した後に、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、さらに、気液分離器３２で冷媒蒸気と冷媒液とに分離され、分離された冷媒液が流出配管４２を通って流出した後に第１の減圧装置３０で減圧され、また、分離された冷媒蒸気が気液分離用配管４９を通って流出するといった、エジェクタ６１および気液分離器３２が機能するように動作する冷媒の流れを形成することができる。そのため、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても、能力および成績係数を増加させることができるとともに、圧縮機の信頼性が向上する。【０１０３】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１０４】
なお、ここでは、ノズル５９とディフューザー６０とを備えたエジェクタ６１を示したが、膨張動力を回収できる膨張機構であればよい。【０１０５】
また、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【０１０６】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態６の空気調和機は、実施の形態５とは異なり、主四方弁２４の吸込み側接続口４５を吸入配管３５と接続せず、エジェクタ用配管６２に接続している。また、インジェクション配管３６とインジェクション用流量制御弁３３とを具備しておらず、これに代わり、気液分離器３２と吸入配管３５とを気液分離用戻し配管７１で接続し、気液分離用戻し配管７１には、気液分離用戻し流量弁６４を備えている。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【０１０７】
以下、図１５および図１６を用いて、実施の形態６に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図１６は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態６に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。図中のＡ〜Ｋは、図１５および図２９中に示したＡ〜Ｋのポイントに相当する。【０１０８】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機での動作は図６に示した従来動作と同様であり、図１６においてもＣ点からＤ点への直線の傾きを無視して図示している。
一方、実施の形態６に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に、気液分離用戻し配管７１、気液分離器３２、ディフューザー６０、エジェクタ用配管６２、主四方弁２４、室内側ガス配管３９、室内熱交換器２６、室内側液配管４０を介して連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。このため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１０９】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、エジェクタ６１のノズル５９で等エントロピ変化しながら膨張して増速し（Ｅ点）、ディフューザー６０の入口でエジェクタ用配管６２を通過した冷媒蒸気（Ｄ点）を誘引して混合し（Ｆ点）、ディフューザー６０で圧力回復する（Ｇ点）。圧力回復した冷媒は、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、冷媒蒸気（Ｋ点）と冷媒液（Ｈ点）とに分離され、分離された冷媒液は第１の減圧装置３０でさらに減圧された後（Ｉ点）、従属四方弁１を介して、室内熱交換器２６に流入する。冷媒は、蒸発器である室内熱交換器２６で、屋内の空気から熱を奪って蒸発し、主四方弁２４を介した後（Ｊ点）、エジェクタ配管６２を通って、エジェクタ用減圧装置６３で減圧され（Ｄ点）、ノズル５９を通過した高速の冷媒（Ｅ点）に誘引されて混合される（Ｆ点）。つまり、室内熱交換器２６を循環する冷媒流量は、全てエジェクタ６１で誘引される流量となる。
また、気液分離器３２で分離された冷媒蒸気は、気液分離用戻し流量弁６４を介し（Ｋ点）、気液分離用戻し配管７１を通って、圧縮機２３に流入する。【０１１０】
実施の形態６に示す空気調和機を冷房運転した場合、気液分離器３２を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、蒸発能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、エジェクタ６１を備えるので、エジェクタ６１を用いたことによる圧力上昇分（Ｐ１−Ｐ２）だけ、圧縮機２３の入力が減少し、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。
また、エジェクタ用配管６２を備えるので、室内熱交換器２６で蒸発した冷媒蒸気がエジェクタ６１で吸引され、室内熱交換器２６に冷媒を循環させることができる。【０１１１】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図１６とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機では、Ｂ点とＣ点が入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に、気液分離用戻し配管７１、気液分離器３２、ディフューザー６０、エジェクタ用配管６２、主四方弁２４、室外側ガス配管３７、室外熱交換器２５、室外側液配管３８を介して連通する従属四方弁１の第４の配管７は、低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１１２】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２５で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、ノズル５９で等エントロピ変化しながら膨張して増速し（Ｅ点）、ディフューザー６０の入口でエジェクタ用配管６２を通過した冷媒蒸気（Ｄ点）を誘引して混合し（Ｆ点）、ディフューザー６０で圧力回復する（Ｇ点）。圧力回復した冷媒は、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、冷媒蒸気（Ｋ点）と冷媒液（Ｈ点）とに分離され、分離された冷媒液は第１の減圧装置３０でさらに減圧された後（Ｉ点）、従属四方弁１を介して、室外熱交換器２５に流入する。冷媒は、蒸発器である室外熱交換器２５で、外気から熱を奪って蒸発し、主四方弁２４を介した後（Ｊ点）、エジェクタ配管６２を通って、エジェクタ用減圧装置６３で減圧された後に（Ｄ点）、ノズル５９を通過した高速の冷媒（Ｅ点）に誘引されて混合される（Ｆ点）。つまり、室外熱交換器２５を循環する冷媒流量は、全てエジェクタ６１で誘引される流量となる。
また、気液分離器３２で分離された冷媒蒸気は、気液分離用戻し流量弁６４を介し（Ｋ点）、気液分離用戻し配管７１を通って、圧縮機２３に流入する。【０１１３】
実施の形態６に示す空気調和機を暖房運転した場合、エジェクタ６１を備えるので、エジェクタ６１を用いたことによる圧力上昇分（Ｐ１−Ｐ２）だけ、圧縮機２３の入力が減少する。そのため、凝縮能力が一定となるように空気調和機を運転した場合、凝縮能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。
また、エジェクタ用配管６２を備えるので、室外熱交換器２５で蒸発した冷媒蒸気がエジェクタ６１で吸引され、室外熱交換器２５に冷媒を循環させることができる。【０１１４】
以上のように、本実施の形態６の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、この従属四方弁１を用いて冷房運転、暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７との圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１１５】
また、本実施の形態６に示した空気調和機は、減圧経路２２を第１の減圧装置３０と気液分離器３２とエジェクタ６１とで構成する共に、減圧経路２２の両端に従属四方弁１を接続し、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、高圧冷媒がエジェクタ６１に流入して、ノズル５９で等エントロピ変化して膨張し、また、エジェクタ用配管６２を介して冷媒蒸気を吸引してディフューザー６０で圧力回復した後に、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、さらに、気液分離器３２で冷媒蒸気と冷媒液とに分離され、分離された冷媒液が流出配管４２を通って流出した後に第１の減圧装置３０で減圧され、また、分離された冷媒蒸気が気液分離用戻し配管７１を通って流出するといった、エジェクタ６１および気液分離器３２が機能するように動作する冷媒の流れを形成することができる。そのため、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても成績係数を増加させることができる。【０１１６】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１１７】
なお、ここでは、ノズル５９とディフューザー６０とを備えたエジェクタ６１を示したが、膨張動力を回収できる膨張機構であればよい。【０１１８】
また、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。
また、本実施の形態６の空気調和機において、第１の減圧装置３０およびエジェクタ用減圧装置６３のいずれか少なくとも１つを削除してもかまわない。この場合、気液分離器３２の液冷媒出口から従属四方弁１、室内熱交換器２６（または室外熱交換器２５）、主四方弁２４、ノズル５９の出口に至るまでの圧力損失を低減することがで、ノズル５９を通過後の高速の冷媒（Ｅ点）に誘引される冷媒量を増加させて、室内熱交換器２６の熱交換量を向上することができる。
また、本実施の形態６の空気調和機において、気液分離用戻し流量弁６４を削除してもかまわない。この場合、気液分離器３２の冷媒蒸気出口から圧縮機２３の吸入口に至るまでの圧力損失を低減することができるので、圧縮機２３の吸入圧力を上昇して、圧縮機２３の電気入力を低減することができる。
また、本実施の形態６の空気調和機において、第１の減圧装置３０を気液分離器３２と従属四方弁１の間に設ける例を示したが、第１の減圧装置３０を従属四方弁１とエジェクタ６１との間またはエジェクタ６１と気液分離器３２との間に設けてもよい。第１の減圧装置３０を減圧経路２２に設けることにより、エジェクタ６１で制御しきれない減圧量を調整することができる。【０１１９】
実施の形態７．
図１７はこの発明の実施の形態７による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態７の空気調和機は、実施の形態１とは異なり、減圧経路２２は気液分離器３２を備えておらず、第１の減圧装置３０と、第１の過冷却熱交換器５３（第１の減圧装置３０の下流側に設ける。）と、第２の過冷却熱交換器６５（第１の過冷却熱交換器５３の下流側に設ける。）と、第２の減圧装置３１（第２の過冷却熱交換器６５の下流側に設ける。）とを備える。また、主経路は従属四方弁１を備えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、減圧経路２２を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
また、本実施の形態７では、第１の過冷却熱交換器５３の下流で第２の過冷却熱交換器６５に至るまでの間から分岐した冷媒を、圧縮機２３の中間圧縮過程に戻す過冷却用インジェクション配管５５を設けている。また、過冷却用インジェクション配管５５には、前記分岐した冷媒を中間圧力にするための過冷却用減圧装置５４を備えると共に、過冷却用減圧装置５４を通過後の冷媒と第１の減圧装置３０を通過後の冷媒が第１の過冷却熱交換器５３を介して熱交換するようにしている。さらに、第２の減圧装置３１に流入する冷媒と、圧縮機２３に流入する冷媒とが第２の過冷却熱交換器６５を介して熱交換するようにしている。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【０１２０】
以下、図１７および図１８を用いて、実施の形態７に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図１８は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態７に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。図中のＡ〜Ｌは、図１７および図２９中に示したＡ〜Ｌのポイントに相当する。【０１２１】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機での動作は図６に示した従来動作と同様であり、図１８においてもＣ点からＤ点への直線の傾きを無視して図示している。
一方、実施の形態７に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１２２】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０で減圧され（Ｆ点）、さらに第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧Ｐ３の冷媒（Ｋ点〜Ｌ点）により冷却される（Ｇ点）。その後、さらに、第２の過冷却熱交換器６５で対向して流れる低圧Ｐ４の冷媒（点Ｊ〜点Ｄ）により冷却された後（Ｈ点）、第２の減圧装置３１で減圧され（Ｉ点）、従属四方弁１を介して室内熱交換器２６へ進む。冷媒は、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発するが、完全に蒸発せず、気液二相状態で主四方弁２４を介した後（Ｊ点）、第２の過冷却熱交換器６５で、中間圧Ｐ２の冷媒（Ｇ点〜Ｈ点）から熱を奪って蒸発し（Ｄ点）、圧縮機２３へ進む。【０１２３】
一方、Ｇ点で過冷却用インジェクション配管５５に分岐された冷媒液の一部は、過冷却用減圧装置５４で中間圧力Ｐ３まで減圧された後（Ｋ点）、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧Ｐ２の冷媒（点Ｆ〜点Ｇ）から熱を奪って蒸発するが（Ｌ点）、完全に蒸発せず、気液二相状態で圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｍ点）に注入され、Ｌ点の冷媒とＭ点の冷媒とが混合される（Ｎ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。【０１２４】
実施の形態７に示す空気調和機を冷房運転した場合、第１の過冷却熱交換器５３および第２の過冷却熱交換器６５を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ４−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、過冷却用インジェクション配管５５を備えるので、圧縮機２３を流れる冷媒流量は、過冷却用インジェクション配管５５から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、圧縮機２３の入力も増加するが、それ以上に蒸発能力が大きいため、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。また、圧縮機から吐出したときの温度が、従来例よりも低下するため、圧縮機の信頼性が向上する。【０１２５】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図１８とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機を暖房運転する場合は、Ｂ点とＣ点が入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１２６】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０で減圧され（Ｆ点）、さらに第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧Ｐ３の冷媒（Ｋ点〜Ｌ点）により冷却される（Ｇ点）。その後、さらに、第２の過冷却熱交換器６５で対向して流れる低圧Ｐ４の冷媒（点Ｊ〜点Ｄ）により冷却された後（Ｈ点）、第２の減圧装置３１で減圧され（Ｉ点）、従属四方弁１を介して室外熱交換器２５へ進む。冷媒は、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発するが、完全に蒸発せず、気液二相状態で主四方弁２４を介した後（Ｊ点）、第２の過冷却熱交換器６５で、中間圧Ｐ２の冷媒（Ｇ点〜Ｈ点）から熱を奪って蒸発し（Ｄ点）、圧縮機２３へ進む。【０１２７】
一方、Ｇ点で過冷却用インジェクション配管５５に分岐された冷媒液の一部は、過冷却用減圧装置５４で中間圧力Ｐ３まで減圧された後（Ｋ点）、第１の過冷却熱交換器５３で対向して流れる中間圧Ｐ２の冷媒（点Ｆ〜点Ｇ）から熱を奪って蒸発するが（Ｌ点）、完全に蒸発せず、気液二相状態で圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｍ点）に注入され、Ｌ点の冷媒とＭ点の冷媒とが混合される（Ｎ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。【０１２８】
実施の形態７に示す空気調和機を暖房運転した場合、過冷却用インジェクション配管５５を備えるので、凝縮器である室内熱交換器２６を流れる冷媒流量は、過冷却用インジェクション配管５５から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、凝縮能力つまり暖房能力は従来例よりも増加する。
また、圧縮機２３を流れる冷媒流量は、過冷却用インジェクション配管５５から圧縮機２３に注入される冷媒流量により増加する。そのため、圧縮機２３の入力も増加するが、それ以上に凝縮能力が大きいため、凝縮能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。また、圧縮機から吐出したときの温度が、従来例よりも低下するため、圧縮機の信頼性が向上する。【０１２９】
以上のように、本実施の形態７の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、この従属四方弁１を用いて冷房運転、暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７との圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１３０】
また、本実施の形態７に示した空気調和機は、減圧経路２２を第１の減圧装置３０と、第１の過冷却熱交換器５３と、第２の過冷却熱交換器６５と、第２の減圧装置３１とで構成する共に、減圧経路２２の両端に従属四方弁１を接続し、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、第１の過冷却熱交換器５３は過冷却用インジェクション配管５５を通過する冷媒と熱交換し、第２の過冷却熱交換器６５は圧縮機に戻る冷媒と熱交換するようにできる。そのため、能力および成績係数を増加させることができる。また、圧縮機２３の信頼性が向上する。【０１３１】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、第１の過冷却熱交換器５３および第２の過冷却熱交換器６５において、熱交換器内を流れる冷媒が対向して流れるようにしたので、第１の過冷却熱交換器５３および第２の過冷却熱交換器６５の熱交換性能を向上させることができる。【０１３２】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１３３】
なお、第１の過冷却熱交換器５３および第２の過冷却熱交換器６５の構造は任意であり、異なる圧力を有する冷媒が熱交換できるものであればよい。【０１３４】
また、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【０１３５】
実施の形態８．
図１９はこの発明の実施の形態８による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態８の空気調和機は、実施の形態１とは異なり、気液分離器３２、インジェクション用流量制御弁３３、インジェクション配管３６を具備しておらず、これに代わり、膨張機７２、膨張動力伝達手段７３、副圧縮機７４、膨張用バイパス配管７５、膨張用流量制御弁７６を備える。また、第１の減圧装置３０と第２の減圧装置３１との間に膨張機７２を接続し、主四方弁２４から圧縮機２３の吸入側に至る間に副圧縮機７４を接続し、流入配管４１と流出配管４２に膨張用バイパス配管７５を接続し、膨張用バイパス配管７５に膨張用流量制御弁７６を配置している。
また、膨張機７２と副圧縮機７４とは膨張動力伝達手段７３により連結されており、膨張機７２で回収した膨張動力が副圧縮機７４に伝達されるようになっている。膨張機７２および副圧縮機７４の構造としては、たとえば、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式などが考えられる。減圧経路２２は第１の減圧装置３０と膨張機７２と第２の減圧装置３１とを備え、主経路は従属四方弁１を備えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、減圧経路２２を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【０１３６】
以下、図１９および図２０を用いて、実施の形態８に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図２０は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態８に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。ここでは、冷媒が二酸化炭素である場合を示しており、高圧側が超臨界状態となっている。図中のＡ〜Ｆは、図１９および図２９中に示したＡ〜Ｆのポイントに相当する。【０１３７】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機での動作は図６に示した従来動作と同様であり、図２０においてもＣ点からＤ点への直線の傾きを無視して図示している。
一方、実施の形態８に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、第１の減圧装置３０、第２の減圧装置３１を全開にし、膨張用流量制御弁７６を閉じた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１３８】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、放熱器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、放熱される。放熱された冷媒は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０を介して、膨張機７２へ流入する。膨張機７２では、冷媒がもつエネルギを膨張機７２の回転運動または振幅運動に与えながら冷媒を等エントロピ変化で膨張させる。このとき、膨張機７２の回転運動や往復運動は、膨張動力伝達手段７３を介して副圧縮機７４に伝達され、副圧縮機７４が駆動される。膨張機７２を通過した冷媒は、第２の減圧装置３１を介した後（Ｅ点）、従属四方弁１を介して室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｄ点）、副圧縮機７４に流入する。副圧縮機７４に流入した冷媒はＦ点まで圧縮された後、さらに、圧縮機２３でＡ点まで圧縮されて、再び吐出される。【０１３９】
実施の形態８に示す空気調和機を冷房運転した場合、膨張機７２を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、膨張機７２で得た膨張動力を用いて副圧縮機７４で冷媒を圧縮するため、圧縮機２３の入力が減少し、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。【０１４０】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図２０とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機を暖房運転する場合は、Ｂ点とＣ点が入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、第１の減圧装置３０、第２の減圧装置３１を全開にし、膨張用流量制御弁７６を閉じた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１４１】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ａ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、放熱器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、放熱される。放熱された冷媒は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０を介して、膨張機７２へ流入する。膨張機７２では、冷媒がもつエネルギを膨張機７２の回転運動または振幅運動に与えながら冷媒を等エントロピ変化で膨張させる。このとき、膨張機７２の回転運動や往復運動は、膨張動力伝達手段７３を介して副圧縮機７４に伝達され、副圧縮機７４が駆動される。膨張機７２を通過した冷媒は、第２の減圧装置３１を介した後（Ｅ点）。従属四方弁１を介して室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｄ点）、副圧縮機７４に流入する。副圧縮機７４に流入した冷媒はＦ点まで圧縮された後、さらに、圧縮機２３でＡ点まで圧縮されて、再び吐出される。【０１４２】
実施の形態８に示す空気調和機を暖房運転した場合、膨張機７２で得た膨張動力を用いて副圧縮機７４で冷媒を圧縮する。そのため、圧縮機２３の入力が減少し、放熱能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。【０１４３】
以上のように、本実施の形態８の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、実施の形態１と同様、この従属四方弁１を用いて冷房運転および暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７の圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１４４】
また、本実施の形態８に示した空気調和機は、減圧経路２２に膨張機７２を備えるとともに、減圧経路２２の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の切替弁１２の切り替わりにより、膨張機７２を通過する冷媒が、流入配管４１から膨張機７２に流入して、等エントロピ変化しながら膨張されるとともに膨張動力を得るといった、膨張機７２が機能する冷媒の流れを形成することができる。そのため、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても、成績係数を増加させることができる。特に、圧力差の大きな二酸化炭素を冷媒とする空気調和機においては、成績係数の改善効果が大きい。【０１４５】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１４６】
なお、前記実施の形態８では、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、第１の減圧装置３０、第２の減圧装置３１を全開にし、膨張機７２により減圧しているが、さらに第１の減圧装置３０または第２の減圧装置３１を用いて冷媒を減圧して、空気調和機を制御するようにしてもよい。
さらに、前記実施の形態８では、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、膨張用流量制御弁７６を閉じた状態にしているが、起動時などにおいて膨張機７２の運転が安定しない場合や、膨張機７２に冷媒を通過させるだけでは十分に制御しきれない場合などには、膨張用流量制御弁７６を調整して、膨張用バイパス配管７５に冷媒を流すようにするとよい。
また、前記実施の形態８では、減圧経路２２における減圧動作は主に膨張機７２において行われるため、第１の減圧装置３０または、第２の減圧装置３１のどちらか一方を削除してもよく、さらに両方を冷媒回路から削除してもかまわない。【０１４７】
また、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【０１４８】
また、膨張機７２と副圧縮機７４とを同じ容器に入れて構成してよく、さらに、膨張機７２と副圧縮機２７とを一体で構成してもよい。
また、圧縮機２３と副圧縮機７４とを同じ容器に入れて構成してもよく、さらに圧縮機２３と副圧縮機７４とを一体で構成してもよい。
また、圧縮機２３と副圧縮機７４と膨張機７２とのすべてを同じ容器にいれて構成してもよく、さらに、圧縮機２３と副圧縮機７４と膨張機７２とを一体で構成してもよい。
さらに、副圧縮機７４を圧縮機２３の吐出側に配置してもよい。
また、副圧縮機７４を用いず、膨張動力伝達手段７３を圧縮機２３に連結するようにして圧縮機２３のモータ動力を減少するようにしてもよい。【０１４９】
実施の形態９．
図２１はこの発明の実施の形態９による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態９の空気調和機においては、減圧経路２２は、実施の形態８の構成に加え、気液分離器３２を備える。また、インジェクション用流量制御弁３３、インジェクション配管３６を備えている。
気液分離器３２は、膨張機７２の下流に配置され、気液分離器３２に接続されたインジェクション配管３６は、冷媒蒸気をインジェクション用流量制御弁３３を介して、圧縮機３２の圧縮工程の途中に設けられたインジェクション用のポートに接続される。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【０１５０】
以下、図２１および図２２を用いて、実施の形態９に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の冷媒回路の動作について説明する。
図２２は、圧力−エンタルピ線図であり、実線が本実施の形態９に示す空気調和機の冷媒回路の動作を、一点鎖線（Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａを結ぶ線）が図２９に示す従来の空気調和機の冷媒回路の動作を示している。ここでは、冷媒が二酸化炭素である場合を示しており、高圧側が超臨界状態となっている。図中のＡ〜Ｉ，Ｋは、図２１および図２９中に示したＡ〜Ｉ，Ｋのポイントに相当する。【０１５１】
まず、空気調和機が冷房運転する場合について説明する。
従来の空気調和機での動作は図６に示した従来動作と同様であり、図２２においてもＣ点からＤ点への直線の傾きを無視して図示している。
一方、実施の形態９に示す空気調和機では、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、第１の減圧装置３０を全開にし、膨張用流量制御弁７６を閉じた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１５２】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、放熱器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、放熱される。放熱された冷媒は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０を介して、膨張機７２へ流入する。膨張機７２では、冷媒がもつエネルギを膨張機７２の回転運動または振幅運動に与えながら冷媒を等エントロピ変化で膨張させる。このとき、膨張機７２の回転運動や往復運動は、膨張動力伝達手段７３を介して副圧縮機７４に伝達され、副圧縮機７４が駆動される。膨張機７２を通過した冷媒は、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、冷媒蒸気（Ｋ点）と冷媒液（Ｇ点）とに分離される。分離された冷媒液（Ｇ点）は、第２の減圧装置３１で減圧された後（Ｈ点）、従属四方弁１を介して室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｄ点）、副圧縮機７４に流入する。副圧縮機７４に流入した冷媒はＩ点まで圧縮された後、さらに、圧縮機２３でＪ点まで圧縮される。【０１５３】
一方、気液分離器３２で分離された中間圧力の冷媒蒸気（Ｋ点）は、インジェクション用流量制御弁３３により流量を調節され、インジェクション配管３６を通って、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｊ点）に注入され、Ｋ点の冷媒とＪ点の冷媒とが混合される（Ｌ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。【０１５４】
実施の形態９に示す空気調和機を冷房運転した場合、膨張機７２および気液分離機３２を備えるので、蒸発器である室内熱交換器２６のエンタルピ差（ｈ３−ｈ１）が、従来の空気調和機のエンタルピ差（ｈ３−ｈ２）より大きくなる。そのため、蒸発能力つまり冷房能力は従来例よりも増加する。
また、膨張機７２で得た膨張動力を用いて副圧縮機７４で冷媒を圧縮する。そのため、圧縮機２３の入力が減少し、蒸発能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる冷房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。
また、インジェクション配管３６を有するので、圧縮機２３から吐出したときの温度（Ｅ点）は、従来例（Ａ点）よりも低下するため、圧縮機２３の信頼性が向上する。【０１５５】
次に、暖房運転の動作を説明する。暖房運転を実施している場合の圧力−エンタルピ線図の形は、図２２とほぼ等しくなる。ただし、図２９に示す従来の空気調和機を暖房運転する場合は、Ｂ点とＣ点が入れ替わる。
電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。また、第１の減圧装置３０を全開にし、膨張用流量制御弁７６を閉じた状態にする。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は高圧となり、一方、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は低圧となる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第２の端蓋２０の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１５６】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気（Ｅ点）は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、放熱器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、放熱される。放熱された冷媒は、従属四方弁１を介した後（Ｂ点）、第１の減圧装置３０を介して、膨張機７２へ流入する。膨張機７２では、冷媒がもつエネルギを膨張機７２の回転運動または振幅運動に与えながら冷媒を等エントロピ変化で膨張させる。このとき、膨張機７２の回転運動や往復運動は、膨張動力伝達手段７３を介して副圧縮機７４に伝達され、副圧縮機７４が駆動される。膨張機７２を通過した冷媒は、気液二相状態で気液分離器３２に流入し、冷媒蒸気（Ｋ点）と冷媒液（Ｇ点）とに分離される。分離された冷媒液（Ｇ点）は、第２の減圧装置３１で減圧された後（Ｈ点）、従属四方弁１を介して室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後（Ｄ点）、副圧縮機７４に流入する。副圧縮機７４に流入した冷媒はＩ点まで圧縮された後、さらに、圧縮機２３でＪ点まで圧縮される。
また、気液分離器３２で分離された中間圧力の冷媒蒸気（Ｋ点）は、インジェクション用流量制御弁３３により流量を調節され、インジェクション配管３６を通って、圧縮機２３の圧縮工程の途中（Ｊ点）に注入され、Ｋ点の冷媒とＪ点の冷媒とが混合される（Ｌ点）。さらに冷媒はＥ点まで圧縮されて、再び吐出される。【０１５７】
実施の形態９に示す空気調和機を暖房運転した場合、膨張機７２で得た膨張動力を用いて副圧縮機７４で冷媒を圧縮する。そのため、圧縮機２３の入力が減少し、放熱能力を圧縮機２３の入力で割ることで得られる暖房運転時の成績係数は、従来例よりも増加する。
また、インジェクション配管３６を有するので、圧縮機から吐出したときの温度（Ｅ点）は、従来例（Ａ点）よりも低下する。そのため、圧縮機の信頼性が向上する。【０１５８】
以上のように、本実施の形態９の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、実施の形態１と同様、この従属四方弁１を用いて冷房運転および暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７の圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１５９】
また、本実施の形態９に示した空気調和機は、減圧経路２２に膨張機７２および気液分離機３２を備えるとともに、減圧経路２２の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の切替弁１２の切り替わりにより、膨張機７２を通過する冷媒が、流入配管４１から膨張機７２に流入して、等エントロピ変化しながら膨張されるとともに膨張動力を得るといった、膨張機７２が機能する冷媒の流れを形成するとともに、膨張機７２を通過した気液二相状態の冷媒が、気液分離器３２において冷媒蒸気と冷媒液とに分離されるといった、気液分離器３２が機能する冷媒の流れを形成することができる。そのため、空気調和機の冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても、成績係数を増加させることができる。特に、圧力差の大きな二酸化炭素を冷媒とする空気調和機においては、成績係数の改善効果が大きい。また、圧縮機２３の信頼性が向上する。【０１６０】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１６１】
なお、本実施の形態９では、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、第１の減圧装置３０を全開にし、膨張機７２により減圧しているが、さらに第１の減圧装置３０を用いて冷媒を減圧して、空気調和機を制御するようにしてもよい。
また、本実施の形態９の空気調和装置においては、第１の減圧装置３０を削除してもよい。
また、本実施の形態９では、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、膨張用流量制御弁７６を閉じた状態にしているが、起動時などにおいて冷凍サイクルが安定しない場合や、膨張機７２に冷媒を通過させるだけでは十分に制御しきれない場合などには、膨張用流量制御弁７６を調整して、膨張用バイパス配管７５に冷媒を流すようにするとよい。【０１６２】
また、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【０１６３】
また、実施の形態８と同様、膨張機７２と副圧縮機７４とを同じ容器に入れて構成してよく、さらに、膨張機７２と副圧縮機２７とを一体で構成してもよい。
また、圧縮機２３と副圧縮機７４とを同じ容器に入れて構成してもよく、さらに圧縮機２３と副圧縮機７４とを一体で構成してもよい。
また、圧縮機２３と副圧縮機７４と膨張機７２とのすべてを同じ容器にいれて構成してもよく、さらに、圧縮機２３と副圧縮機７４と膨張機７２とを一体で構成してもよい。
さらに、副圧縮機７４を圧縮機２３の吐出側に配置してもよい。
また、副圧縮機７４を用いず、膨張動力伝達手段７３を圧縮機２３に連結するようにして圧縮機２３のモータ動力を減少するようにしてもよい。【０１６４】
また、気液分離器３２を膨張機７２の下流に設けるのではなく、膨張機７２の上流に設けてもよい。【０１６５】
実施の形態１０．
図２３はこの発明の実施の形態１０による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態１０の空気調和機は、実施の形態１とは異なり、第２の減圧装置３１、気液分離器３２、インジェクション配管３６、インジェクション用流量制御弁３３を具備しておらず、減圧経路２２は第１の減圧装置３０のみを備える。また、従属四方弁１を備えることにより、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、減圧経路２２を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【０１６６】
以下、実施の形態１０に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の動作について説明する。
冷房運転において、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６よりも圧力が高くなる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１６７】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後、第１の減圧装置３０により減圧され、従属四方弁１を介した後、室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後、圧縮機２３へ進み、圧縮されて、再び吐出される。【０１６８】
また、暖房運転において、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７よりも圧力が高くなる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１６９】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後、第１の減圧装置３０で減圧され、再び従属四方弁１を介した後、室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後、圧縮機２３へ進み、圧縮されて、再び吐出される。【０１７０】
以上のように、本実施の形態１０の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、実施の形態１と同様、この従属四方弁１を用いて冷房運転および暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７の圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができる。その結果、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１７１】
また、従来の空気調和機では、図２９に示すように、第１の減圧装置３０を通過する冷媒の流れ方向が、冷房運転と暖房運転で逆転する。このため、減圧装置３０が冷媒の流れ方向に対し方向性を有し、冷媒の流れ方向によって、減圧装置３０の減圧量や流量制御量の精度が悪化する場合や、減圧装置の構造上、流動抵抗が大きくなるような場合は、減圧装置３０の制御性能が低下するとともに、装置自体の寿命が低下する。
一方、本実施の形態１０に示す空気調和機では、減圧経路２２の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、冷房運転と暖房運転とのどちらの運転においても、第１の減圧装置３０を通過する冷媒の流れ方向を一定にすることができる。そのため、第１の減圧装置３０が有する減圧量、流量制御量を満足することが出来るとともに、第１の減圧装置３０の構造寿命を延ばすことが可能となる。【０１７２】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１７３】
なお、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【０１７４】
実施の形態１１．
図２４はこの発明の実施の形態１１による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態１１の空気調和機は、実施の形態１０とは異なり、第１の減圧装置３０を室外熱交換器２５と従属四方弁１の第４の配管７とを接続する室外側液配管３８に配置している。また、室内熱交換器２６を流入配管４１と流出配管４２との間に配置し、室内側ガス配管３９の一端を従属四方弁１の第３の配管６に接続し、従属四方弁１により、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、室内熱交換器２６を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【０１７５】
以下、実施の形態１１に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の動作について説明する。
冷房運転において、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６よりも圧力が高くなる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１７６】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気は、主四方弁２４を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、第１の減圧装置３０により減圧され、従属四方弁１を介した後、室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、従属四方弁１、主四方弁２４を介した後、圧縮機２３へ進み、圧縮されて、再び吐出される。【０１７７】
また、暖房運転において、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７よりも圧力が高くなる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１７８】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気は、主四方弁２４、従属四方弁１を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後、第１の減圧装置３０により減圧され、室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後、圧縮機２３へ進み、圧縮されて、再び吐出される。【０１７９】
以上のように、本実施の形態１１の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、実施の形態１と同様、この従属四方弁１を用いて冷房運転および暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７の圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができるため、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１８０】
また、従来の空気調和機では、図２９に示すように、室内熱交換器１０４を通過する冷媒の流れ方向が、冷房運転と暖房運転で逆転する。一方、本実施の形態１１に示す空気調和機では、室内熱交換器２６の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、室内熱交換器２６を通過する冷媒の流れ方向が一定となる。
図２５および図３０は、室内熱交換器の例として、並行に積層されたフィン６７に直交するように伝熱管６８を設けたフィンアンドチューブ型の熱交換器６９の端部の様子を示しており、図２５は本実施の形態１１の空気調和機における室内熱交換器２６の様子を、図３０は従来の空気調和機における室内熱交換器１０４の様子を示している。各図中に示す実線の矢印および破線の矢印は、伝熱管６８のＵターン部を通過する冷媒の流れ方向を示す。実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示している。【０１８１】
積層されたフィン６７の間を通過する空気の流れ方向６６は、ファンなどにより一定方向に送風される。冷媒は、熱交換器の下側に位置する一方の伝熱管６８から流入し、フィン端部でＵターンしながら上昇し、最上部で折り返して、再びＵターンしながら下降し、下側に位置するもう一方の伝熱管６８から流出する。このとき、冷媒が風下の伝熱管６８ａから風上の伝熱管６８ｂへ流れる対向流の場合、冷媒が風上の伝熱管６８ｂから風下の伝熱管６８ａへ流れる並行流の場合に比べて熱交換器６９の伝熱性能は増加する。
従来の空気調和機では、図３０に示すように、室内熱交換器１０４を通過する冷媒の流れ方向が、冷房運転と暖房運転とで逆転するため、どちらか一方の運転で、冷媒の流れが並行流となり、熱交換器の伝熱性能が低下する。
一方、本実施の形態１１では、室内熱交換器２６の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、冷房運転においても暖房運転においても、室内熱交換器２６を通過する冷媒の流れ方向が一定であるため、図２５に示すように、室内熱交換器２６を通過する冷媒の流れを、冷房運転においても暖房運転においても対向流にすることができる。その結果、室内熱交換器２６の伝熱性能を冷房運転と暖房運転とのどちらの運転においても高くすることができ、従来の空気調和機にくらべて冷房能力および暖房能力を向上できる。【０１８２】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１８３】
なお、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室内熱交換器２６の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【０１８４】
実施の形態１２．
図２６はこの発明の実施の形態１２による空気調和機の冷媒回路図である。本実施の形態１２の空気調和機は、実施の形態１０とは異なり、第１の減圧装置３０を室内熱交換器２６と従属四方弁１の第３の配管６とを接続する室内側液配管４０に配置している。また、室外熱交換器２５を流入配管４１と流出配管４２との間に配置し、室外側ガス配管３７の一端を従属四方弁１の第４の配管７に接続し、従属四方弁１により、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、室外熱交換器２５を通過する冷媒の流れ方向が一定になるようにしている。
また、図中、実線の矢印が冷房運転時の冷媒の流れ方向を示し、破線の矢印が暖房運転時の冷媒の流れ方向を示す。なお、図において、各四方弁１，２４は冷房運転時の状態を示している。【０１８５】
以下、実施の形態１２に示す空気調和機が冷房運転および暖房運転を実施する場合の動作について説明する。
冷房運転において、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第１の接続口４６とが連通し、吸込み側接続口４５と第２の接続口４７とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第４の配管７は、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第３の配管６よりも圧力が高くなる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図１の状態となり、第１の配管４と第４の配管７とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第３の配管６とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１８６】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気は、主四方弁２４、従属四方弁１を介して、室外熱交換器２５へ進み、凝縮器である室外熱交換器２５で外気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、従属四方弁１を介した後、第１の減圧装置３０により減圧され、室内熱交換器２６へ進み、蒸発器である室内熱交換器２６で屋内の空気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、主四方弁２４を介した後、圧縮機２３へ進み、圧縮されて、再び吐出される。【０１８７】
また、暖房運転において、電磁弁４３を駆動して、吐出側接続口４４と第２の接続口４７とが連通し、吸込み側接続口４５と第１の接続口４６とが連通するように主四方弁２４を切り替える。
圧縮機２３を駆動させると、圧縮機２３の吐出側に連通する従属四方弁１の第３の配管６は、圧縮機２３の吸入側に連通する従属四方弁１の第４の配管７よりも圧力が高くなる。そのため、前述した従属四方弁１の動作から、切替弁１２は第１の端蓋１９の側へ移動して図２の状態となり、第１の配管４と第３の配管６とが弁室３を介して連通し、第２の配管５と第４の配管７とが折り返し流路１１ａを介して連通する。【０１８８】
圧縮機２３から吐出された高圧の冷媒蒸気は、主四方弁２４を介して、室内熱交換器２６へ進み、凝縮器である室内熱交換器２６で屋内の空気により冷却されて、凝縮される。凝縮された冷媒液は、第１の減圧装置３０で減圧され、従属四方弁１を介した後、室外熱交換器２５へ進み、蒸発器である室外熱交換器２５で外気から熱を奪って蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、従属四方弁１、主四方弁２４を介した後、圧縮機２３へ進み、圧縮されて、再び吐出される。【０１８９】
以上のように、本実施の形態１２の空気調和機に用いる従属四方弁１は、図１、図２に示す構成であるため、実施の形態１と同様、この従属四方弁１を用いて冷房運転および暖房運転を実施した場合、従属四方弁１のみを制御する電磁弁を用いることなく、第３の配管６と第４の配管７の圧力差を受けて自動的に従属四方弁１の切替弁１２を切り替えることができるため、空気調和機に使用する電磁弁、電磁弁を動作させるための制御部、配線の数を減らすことができ、空気調和機のコンパクト化を実現するとともに、制御の簡易化、低コスト化を実現することができる。【０１９０】
また、従来の空気調和機では、図２９に示すように、室外熱交換器１０２を通過する冷媒の流れ方向が冷房運転と暖房運転とで逆転する。そのため、実施の形態１１で述べたと同様、図３０に示すように、冷房運転と暖房運転とのどちらか一方の運転で、冷媒の流れが並行流となり、熱交換器の伝熱性能が低下する。
一方、本実施の形態１２では、室外熱交換器２５の両端に接続する従属四方弁１を備えるので、冷房運転においても暖房運転においても、室外熱交換器２５を通過する冷媒の流れ方向が一定であるため、図２５に示すように、室外熱交換器２５を通過する冷媒の流れを、冷房運転においても暖房運転においても対向流にすることができる。その結果、室外熱交換器２５の伝熱性能を冷房運転と暖房運転とのどちらの運転においても高くすることができ、従来の空気調和機にくらべて冷房能力および暖房能力を向上できる。【０１９１】
また、冷房運転または暖房運転のどちらにおいても、従属四方弁１の弁室３の圧力は、折り返し流路１１ａの圧力よりも高くなり、弁体１１は、弁座２１に強く押し付けられるため、冷媒が、従属四方弁１内で第４の配管７から第２の配管５へショートカットすることはなく、所望の運転を実施するための冷媒回路を形成することができる。【０１９２】
なお、本実施の形態では、再熱除湿の運転の説明を省略したが、室外熱交換器２５の構成を実施の形態１と同様にすることにより再熱除湿運転を実施できる。【０１９３】
以上、実施の形態１〜実施の形態１２に示した空気調和機においては、従属四方弁１の第１のシリンダ室１３につながる第１の導管１５を第３の配管６に、第２のシリンダ室１４につながる第２の導管１６を第４の配管７に接続するようにしたが、主四方弁２４により主経路を流れる流体の流れ方向が切り替わっても、従属四方弁１の切替弁１２が動作して、従属四方弁１に両端が接続される冷媒経路に常に同じ方向に流体が流れるようにできるのであれば、第１の導管１５および第２の導管１６を、第３の配管６および第４の配管７に接続しなくてもよい。すなわち、空気調和機を構成する要素のうち、流体の圧力が異なり、かつ主四方弁２４による切り替えにより圧力の大小関係が逆転する２点に、第１の導管１５および第２の導管１６をそれぞれ接続し、前記２点をそれぞれ流れる流体の一部を第１の導管１５および第２の導管１６を用いて取り込み弁体を駆動するようにしてもよい。
たとえば、主四方弁２４が、電磁弁４３の動作により、高圧と低圧が切り替わる一対の導管を有しているのであれば、その一対の導管の一方が接続している位置に第１の導管１５を、もう一方の導管が接続している位置に第２の導管１６を接続してもかまわない。
ただし、その際に弁室３と折り返し通路１１ａとの圧力差が小さく、弁体１１が弁座２１に押し付けられる力が小さい場合には、冷媒が第４の配管７と第３の配管６との間でショートカットするので、このようなショートカットを防ぐ密閉構造が必要である。【０１９４】
また、本実施の形態１〜１２に示した従属四方弁１では、弁室３の圧力を折り返し流路１１ａの圧力よりも大きくして、弁体１１を弁座２１に押し付けるようにするために、第１の配管４に流入配管４１、第２の配管５に流出配管４２、第３の配管６に室内側液配管４０または室内側ガス配管３９、第４の配管７に室外側液配管３８をそれぞれ接続したが、従属四方弁１が弁体１１を弁座２１に押し付ける必要がない構造であれば、従属四方弁１と冷媒回路とがつながる４箇所の接続部の組合せは前記組合せに限らない。
たとえば、弁体１１を弁座２１に押し付ける必要のない従属四方弁１の構造としては、図２７に示すように、ピストン軸１０を備えず、弁体１１が第１のピストン８および第２のピストン９に接合して切替弁１２を形成し、また、弁体１１が弁座２１および四方弁本体２に密接しており、弁体１１に第１の配管４から第３の配管６もしくは第１の配管４から第４の配管７へ選択的につながる第１の連通路７７および第２の連通路７８を設けた構成としてもよい。このような構成とすることにより、図１および図２に示した従属四方弁と同様、第１のシリンダ室１３および第２のシリンダ室１４の圧力差により切替弁１２が安定して四方弁本体２内を摺動する。【０１９５】
また、室外熱交換器２５と室内熱交換器２６とを入れ替えて接続してもよく、入れ替えた後の冷媒回路にあわせて、冷媒の流れ方向を決定するにように、主四方弁２４および従属四方弁１を切り替えればよい。
また、冷媒回路に設けられる熱交換器を室外熱交換器２５および室内熱交換器２６としたが、両者ともに冷媒回路を通過する冷媒が熱交換できる熱交換器であればよく、その構造は任意である。
また、冷媒が熱交換する媒体は任意であり、空気でも水でもかまわない。【０１９６】
また、第１の減圧装置３０の絞り量および第２の減圧装置３１の絞り量は任意であり、弁開度が可変の減圧装置を用いることにより、空気調和機の冷房運転および暖房運転の各運転において、成績係数が最大となるような最適な運転が可能となる。【０１９７】
また、圧縮機２３の構造は任意であり、前段と後段との２段圧縮機として、前段と後段との間に冷媒をインジェクションするようにしてもよい。【０１９８】
また、前記各実施の形態１〜１２に示した空気調和機に使用する冷媒としてはフロンや、自然冷媒である二酸化炭素や炭化水素などを用いてもよい。とくに、高圧冷媒である二酸化炭素を従来の空気調和機に用いる場合、圧縮機仕事の大きい超臨界冷凍サイクルとなるが、実施の形態１〜９に示した空気調和機を用いることにより、冷房運転および暖房運転の成績係数を向上することができる。【０１９９】
なお、実施の形態１〜７，９においては、各実施の形態の圧力−エンタルピ線図からわかるように、室内熱交換器２６（冷房運転時）または室外熱交換器２５（暖房運転時）に流入する冷媒のエンタルピは図２９に示す従来例の場合よりも小さく、冷媒蒸気の量が少ない。そのため、室内熱交換器２６（冷房運転時）または室外熱交換器２５（暖房運転時）の圧力損失が減少し、圧縮機２３の吸入圧力が上昇するため、冷房運転と暖房運転とのどちらにおいても成績係数を増加させることができる。このような効果は実施の形態２，４において説明したが、他の実施の形態１，３，５〜７，９においても言える。【０２００】
また、前記各実施の形態１〜１２では、電磁弁等の電力を利用して弁体を駆動し、主経路の流れ方向を切り替える主四方弁２４を１個、減圧経路２２、室外熱交換器２５、室内熱交換器２６のいずれかに流れる冷媒の方向が一定の方向となるように従属四方弁１を１個設けた冷媒回路を示したが、従属四方弁１の設置位置や、従属四方弁１の数、主四方弁２４の数は任意である。その場合、従属四方弁の弁体を電力ではなく、主四方弁による切り替えにより主経路に発生する圧力変化を用いて駆動し、主四方弁２４により切り替えられた流れ方向を所望の位置で局所的に所望の方向に切り替えることができるよう、従属四方弁の設置位置、および従属四方弁と接続する主経路の配管を決定すればよい。
また、冷媒回路の構成も前記各実施の形態の冷媒回路に限らない。【０２０１】
また、四方弁を用いた冷媒回路について説明をしたが、従属四方弁１に相当する切替手段は四方弁に限るものではなく、電磁弁等を用いることなく冷媒の流れ方向を切り替えて、所望の空気調和機の運転が可能なように冷媒回路を形成できる従属切替手段であれば、切り替えられる流路の数は任意である。たとえば、四方弁以外の切替手段としては、図２８に示すように、図１に示す従属四方弁１の第２の配管５と弁体１１の折り返し流路１１ａを除いた三方弁が考えられる。【０２０２】
また、前記各実施の形態１〜１２では空気調和機で説明したが、空気調和機に限るものではなく、冷媒を用いて加熱、冷却をおこなう冷凍サイクル装置において同様の構成が適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月5日(2010.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、第１の熱交換器、減圧経路、および第２の熱交換器を複数の配管により接続して形成される主経路、および前記主経路に設置され、前記主経路の少なくとも３つの配管を接続すると共に、弁体の位置を移動させて内部の流路を切り替え、前記主経路を流れる流体の流れ方向を切り替える切替手段を備えた冷凍サイクル装置であって、前記切替手段は、電力を利用して前記弁体を駆動する少なくとも１つの主切替手段と、前記主切替手段による前記主経路の流れ方向の切り替えにより前記主経路に発生する圧力変化を用いて前記弁体を駆動する少なくとも１つの従属切替手段とを有し、前記従属切替手段は、流体の圧力が異なり、かつ主切替手段による流れ方向の切り替えにより圧力の大小関係が逆転する２点に接続する一対の導管を有し、前記導管を用いて前記２点をそれぞれ流れる流体の一部を取り込んで弁体を駆動することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
従属切替手段は四方弁であり、従属切替手段本体内を気密状に摺動する一対のピストン、前記ピストン間に設けられた弁室、前記弁室内の弁座面との間に切替通路を形成し、前記ピストンと連動して前記弁座面を摺動する弁体、前記ピストンを介して前記弁室の両側にそれぞれ設けた一対のシリンダ室、前記弁室に常時連通の第１の配管、前記弁座面に開口し、前記切替通路に常時連通の第２の配管、前記弁座面に開口し、前記弁体の切替移動によって互いに相反する関係で前記弁室あるいは前記切替通路のいずれかに連通接続する第３の配管および第４の配管、並びに前記一対のシリンダ室にそれぞれ接続した一対の導管を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
一対の導管の一方は、従属切替手段の第３の配管に接続され、他方は前記従属切替手段の第４の配管に接続されることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
主切替手段は、圧縮機から吐出した冷媒を、第１の熱交換器または第２の熱交換器へ選択して流すことができるように配置され、従属切替手段は、第１の配管と第２の配管とが減圧経路の両端に接続され、第３の配管と第４の配管とのいずれか一方が前記第１の熱交換器に接続され、他方が前記第２の熱交換器に接続されたことを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
減圧経路は、減圧装置、気液分離器、過冷却熱交換器、エジェクタ、膨張機のうちの少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
主切替手段は、圧縮機から吐出した冷媒を、第１の熱交換器または第２の熱交換器へ選択して流すことができるように配置され、従属切替手段は、第１の配管と第２の配管とが前記第１の熱交換器の両端に接続され、第３の配管と第４の配管とのいずれか一方が前記主切替手段に接続され、他方が減圧経路に接続されたことを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
主切替手段は、圧縮機から吐出した冷媒を、第１の熱交換器または第２の熱交換器へ選択して流すことができるように配置され、従属切替手段は、第１の配管と第２の配管とが前記第２の熱交換器の両端に接続され、第３の配管と第４の配管とのいずれか一方が前記主切替手段に接続され、他方が減圧経路に接続されたことを特徴とする請求項２または３に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
第２の熱交換器は、前段熱交換器、後段熱交換器、および前記前段熱交換器と前記後段熱交換器との間に設けられた再熱除湿用減圧装置を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
圧縮機は、二段圧縮機であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
主経路を流れる流体は、自然冷媒である二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
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