(57)【要約】  並列に配置された複数のフィンとフィンに接続された複数の伝熱管とを有する熱交換体を備えたメイン熱交換部及びサブ熱交換部に、冷媒流入用のヘッダー及び冷媒流出用のヘッダーがそれぞれ接続されている熱交換器であって、メイン熱交換部を少なくとも１台含むように３列以上の熱交換体を配置して構成され、奇数列の熱交換体を配置して構成されるものにおいては、サブ熱交換部を少なくとも１台含み、メイン熱交換部は、冷媒流入用のヘッダーが接続された単数の熱交換体、及び冷媒流出用のヘッダーが接続された単数の熱交換体を隣合うように配置して構成され、サブ熱交換部は、冷媒流入用のヘッダー及び冷媒流出用のヘッダーが接続された単数の熱交換体で構成されているものである。
2016098204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置され、被熱交換流体が通過する複数のフィンと、前記フィンに接続された複数の伝熱管とを有する熱交換体を備えたメイン熱交換部及びサブ熱交換部に、冷媒流入用のヘッダー及び冷媒流出用のヘッダーがそれぞれ接続されている熱交換器であって、
前記メイン熱交換部を少なくとも１台含むように３列以上の前記熱交換体を配置して構成され、
奇数列の前記熱交換体を配置して構成されるものにおいては、前記サブ熱交換部を少なくとも１台含み、
前記メイン熱交換部は、
前記冷媒流入用のヘッダーが接続された単数の前記熱交換体、及び前記冷媒流出用のヘッダーが接続された単数の前記熱交換体を、前記被熱交換流体が流れる方向に並ぶように配置して構成され、
前記サブ熱交換部は、
前記冷媒流入用のヘッダー及び前記冷媒流出用のヘッダーが接続された単数の前記熱交換体で構成されている
熱交換器。
【請求項２】
前記サブ熱交換部は、
前記メイン熱交換部よりも、前記被熱交換流体の流れ方向の下流側に配置されている
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記メイン熱交換部は、
一方の前記熱交換体が、第１の接続管を介して前記冷媒流入用のヘッダー及び前記冷媒流出用のヘッダーのうちの一方に接続され、
他方の前記熱交換体が、第２の接続管を介して前記冷媒流入用のヘッダー及び前記冷媒流出用のヘッダーのうちの他方に接続され、
前記第１の接続管は、
前記熱交換体の一端に設けられ、
前記第２の接続管は、
前記熱交換体の一端に設けられた直線状の第１の直線部と、前記第１の直線部に接続され、前記第１の接続管から離れる側に曲がっている曲げ部と、前記曲げ部に接続され、前記曲げ部に接続されていない側が前記ヘッダーに接続されている直線状の第２の直線部とを有する
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
第１のメイン熱交換部及び第２のメイン熱交換部が隣合うように配置されているものにおいて、
前記第２のメイン熱交換部は、
前記第１のメイン熱交換部の他方の前記熱交換体の隣に配置され、
前記第１の接続管の前記ヘッダー及び前記第２の接続管の前記ヘッダーが、前記第１のメイン熱交換部の前記第２の接続管の前記第２の直線部よりも、前記フィンに近い側に配置されている
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィンチューブ式の熱交換器に関し、伝熱管の形状としては、通常、断面形状が円形状の管と、断面形状がアスペクト比の大きい長方形を角取りした形状の扁平管が知られている。ここで、円形管を使用した熱交換器を「円管熱交換器」称し、扁平管を使用した熱交換器を「扁平管熱交換器」と称する。【０００３】
従来から、複数のフィン及びフィンに接続された伝熱管を備えた熱交換体を複数列有する態様の熱交換器がある（たとえば、特許文献１参照）。ここで、冷媒が伝熱管を流れる距離を短くすると圧力損失を抑制できる。このため、たとえば３列の熱交換体を有する熱交換器の場合においては、熱交換器に供給されてきた冷媒が、中央列の熱交換体に直に冷媒が流れ込むように、中央列の熱交換体にも接続管（リードパイプ）を接続することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００６−１９４４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、中間列の熱交換体に接続管を接続すると、他の接続管及びヘッダーなどとの干渉を避けるように当該接続管を引き回す必要がある分、熱交換器の形状が複雑化しやすい。すなわち、中間列の熱交換体に接続管の周囲には、中間列に隣接する列の熱交換器の接続管及びヘッダーなども配置されているため、熱交換器のヘッダー周りの形状が複雑化してしまう。ヘッダー周りの形状が複雑化すると、接続管とヘッダーとを接続するロウ付け作業、及び、隣接する熱交換体の伝熱管同士をＵ字管で接続するときのロウ付け作業などがしにくくなってしまい、生産性が低下してしまう。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数列の熱交換体で構成されていても、生産性が低下してしまうことを抑制することができる熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、並列に配置された複数のフィンとフィンに接続された複数の伝熱管とを有する熱交換体を備えたメイン熱交換部及びサブ熱交換部に、冷媒流入用のヘッダー及び冷媒流出用のヘッダーがそれぞれ接続されている熱交換器であって、メイン熱交換部を少なくとも１台含むように３列以上の熱交換体を配置して構成され、奇数列の熱交換体を配置して構成されるものにおいては、サブ熱交換部を少なくとも１台含み、メイン熱交換部は、冷媒流入用のヘッダーが接続された単数の熱交換体、及び冷媒流出用のヘッダーが接続された単数の熱交換体を隣合うように配置して構成され、サブ熱交換部は、冷媒流入用のヘッダー及び冷媒流出用のヘッダーが接続された単数の熱交換体で構成されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る熱交換器は、上記構成を備えているため、複数列の熱交換体で構成されていても、生産性が低下してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施の形態に係る熱交換器の説明図である。
【図１Ｂ】図１Ａ（ｂ）のＡで示す部分の拡大図である。
【図１Ｃ】本発明の実施の形態１に係る熱交換器１のメイン熱交換部のロウ付けの様子を示す模式図である。
【図１Ｄ】熱交換器が１つのメイン熱交換部及び２つのサブ熱交換部で構成されている態様の説明図である。
【図１Ｅ】熱交換器が１つのメイン熱交換部及び１つのサブ熱交換部で構成されている態様の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る熱交換器を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１１】
実施の形態１．
図１Ａは、本実施の形態１に係る熱交換器５０の説明図である。図１Ａ（ａ）は熱交換器５０の正面図であり、図１Ａ（ｂ）は熱交換器５０を上側から見た図である。図１Ｂは、図１Ａ（ｂ）の点線Ａで示す部分の拡大図である。図１Ｃは、本実施の形態１に係る熱交換器１のメイン熱交換部１Ａのロウ付けの様子を示す模式図である。なお、図１Ｃでは、説明上の便宜のため、接続管１２及び接続管１４とヘッダー１３及びヘッダー１５については記載を省略している。図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃを参照して熱交換器５０の構成などについて説明する。
【００１２】
［熱交換器１をメイン熱交換部で構成する態様］
熱交換器５０は、熱交換器１が３段に積み重ねられて構成されているものである。ここでの説明では、３段の態様について説明するが、それに限定されるものではなく、複数段であっても単数段であってもよい。熱交換器１は、熱交換体１ａ、熱交換体１ｂ、熱交換体１ｃ及び熱交換体１ｄを備えている。すなわち、熱交換器１は、４つの熱交換体が隣接するように列方向に配置されているものである。本実施の形態１では、熱交換体を４列配置した態様について説明するが、それに限定されるものではなく、３列以上であればよい。また、本実施の形態１では、熱交換器５０は、被熱交換流体が空気である態様を一例として説明している。
【００１３】
熱交換器１は、メイン熱交換部１Ａ及びメイン熱交換部１Ｂを備えている。熱交換器１は、メイン熱交換部１Ａとメイン熱交換部１Ｂとに供給される冷媒の流れが並列的になるように、メイン熱交換部１Ａとメイン熱交換部１Ｂとが並列的に接続されて構成されている。メイン熱交換部１Ａは、熱交換体１ａ及び熱交換体１ｂが列方向に配置されたものであり、メイン熱交換部１Ｂは、熱交換体１ｃ及び熱交換体１ｄが列方向に配置されたものである。
【００１４】
熱交換器１は、メイン熱交換部を少なくとも１台含むように３列以上の熱交換体を配置して構成されているものである。本実施の形態１では、熱交換器１は、２台のメイン熱交換部（メイン熱交換部１Ａ及びメイン熱交換部１Ｂ）を有している。ここで、メイン熱交換部１Ａは、第１のメイン熱交換部に対応し、メイン熱交換部１Ｂは、第２のメイン熱交換部に対応している。そして、メイン熱交換部１Ｂは、メイン熱交換部１Ａの他方の熱交換体である熱交換体１ｂの隣に配置されている。
【００１５】
メイン熱交換部１Ａ及びメイン熱交換部１Ｂは、熱交換体の列数が共に２列となっており、３列以上とはなっていない。つまり、熱交換器１は、２列の熱交換体で構成されるメイン熱交換部を必須の構成として有し、熱交換体の総列数に応じて１列の熱交換体で構成されるサブ熱交換部も有する。なお、熱交換器１が、サブ熱交換部を有する態様については後述する。
【００１６】
熱交換体１ａ〜１ｄは、並列に配置された複数のフィンＦと、フィンＦに接続された複数の伝熱管Ｐとを備えている。フィインＦは、被熱交換流体である空気が通過し、伝熱管Ｐは冷媒が流れる。また、熱交換体１ａの伝熱管Ｐは接続管１２を介してヘッダー１３に接続され、熱交換体１ｂの伝熱管Ｐは接続管１４を介してヘッダー１５に接続されている。また、熱交換体１ｃの伝熱管Ｐは接続管２２を介してヘッダー２３に接続され、熱交換体１ｄの伝熱管Ｐは接続管２４を介してヘッダー２５に接続されている。
ここで、接続管１２及び接続管２２は第１の接続管に対応する構成であり、接続管１４及び接続管２４は第２の接続管に対応する構成である。
【００１７】
ヘッダー１３及びヘッダー１５のうちの一方は、冷媒流入に利用され、他方は冷媒流出に利用される。また、ヘッダー２３及びヘッダー２５のうちの一方は、冷媒流入に利用され、他方は冷媒流出に利用される。接続管１２及び接続管２２は、直線状に形成された配管である。接続管１２は、一端が熱交換体１ａの伝熱管Ｐに接続され、他端がヘッダー１３に接続されている。接続管１２は、熱交換体１ａの一端に配置されている。接続管１４は、一端が熱交換体１ｂの伝熱管Ｐに接続され、他端がヘッダー１５に接続されている。接続管１４は、熱交換体１ｂの一端に配置されている。
【００１８】
接続管１４は、熱交換体１ｂの伝熱管Ｐに接続される直線状の第１の直線部と、ヘッダー１５に接続される直線状の第２の直線部と、第１の直線部と第２の直線部とを接続する曲げ形成された曲げ部とを有しているものである。なお、接続管１４の曲げ部は、接続管１２から離れる側に曲げられている。接続管１４は、熱交換体１ｃの一端に配置されている。
接続管２４についても、接続管１４に準じた構成を有している。すなわち、接続管２４は、熱交換体１ｄの伝熱管Ｐに接続される直線状の第１の直線部と、ヘッダー２５に接続される直線状の第２の直線部と、第１の直線部と第２の直線部とを接続する曲げ形成された曲げ部とを有しているものである。なお、接続管２４の曲げ部は、接続管２２から離れる側に曲げられている。接続管２４は、熱交換体１ｄの一端に配置されている。
このように、接続管１４及び接続管２４が曲げ部を備えているのは、配管同士の干渉を回避するだけではなく、熱交換器１が搭載される室外機などのスペースを有効活用するためである。
【００１９】
次に、図１Ｂに示す熱交換器１のヘッダー１３、ヘッダー１５、ヘッダー２３、ヘッダー２５、接続管１２、接続管１４、接続管２２及び接続管２４の位置関係を定めるパラメータ（Ｌ１〜Ｌ６）について説明する。
（１）Ｌ１は、メイン熱交換部１Ａの厚み方向の幅である。この幅は、熱交換体１ａの幅及び熱交換体１ｂの幅を合わせたものである。
（２）Ｌ２は、メイン熱交換部１Ａの空気流入面から、ヘッダー１５の一番遠い位置までの直線距離に対応している。Ｌ２は、ロウ付け設備などの加工条件及び熱交換器１が設置される室内機、室外機などの部品配置などによって決定される。
（３）Ｌ３は、メイン熱交換部１Ａの一端のフィンＦから、接続管１４の第２の直線部の一番近い位置までの直線距離に対応している。
（４）Ｌ４は、メイン熱交換部１Ｂの一端のフィンＦから、ヘッダー２３の一番遠い位置までの直線距離に対応している。
（５）Ｌ５は、メイン熱交換部１Ｂの一端のフィンＦから、ヘッダー２５の一番遠い位置までの直線距離に対応している。
（６）Ｌ６は、メイン熱交換部１Ａの一端のフィンＦから、ヘッダー１３の一番遠い位置までの直線距離に対応している。Ｌ６は、たとえばＬ４と同じ値を採用することができる。
【００２０】
メイン熱交換部１Ｂは、接続管２２のヘッダー２３及び接続管２４のヘッダー２５が、メイン熱交換部１Ａの接続管１４の第２の直線部よりも、フィンＦに近い側に配置されている。これについて、具体的に説明する。
熱交換器１は、Ｌ２＞Ｌ１とする場合には、Ｌ３＞Ｌ４を満たし、Ｌ３＞Ｌ５を満たすように構成する。一般的にヘッダー１３と接続管１２がロウ付けされ、ヘッダー１５と接続管１４がロウ付けされた後に、接続管１２及び接続管１４が熱交換器１の伝熱管Ｐにロウ付される。上記関係を満たしていると、熱交換器１の両側からロウ付け部分をトーチで加熱などできるため、生産性が低下してしまうことを回避することができる。特にヘッダー数が増加するほど、生産性の低下を回避できる効果が高まる。
【００２１】
図１Ｂにおいては、接続管１４は、接続管２２及びヘッダー２３などとの干渉を避けるため曲げ形成された態様となっているが、Ｌ２＜Ｌ１の場合には直線状の配管を採用してもよい。
【００２２】
図１Ｂでは、熱交換器１が、２列のメイン熱交換部を備えている態様について説明している。ここで、メイン熱交換部の列数がさらに増加する場合には、隣接するメイン熱交換部同士で、Ｌ３＞Ｌ４を満たし、Ｌ３＞Ｌ５を満たすように構成する。
【００２３】
ここで、図１Ｃに示すように、メイン熱交換部１Ａを構成する熱交換体１ａと熱交換体１ｂとは、Ｕ字状の接続管３１で接続される。なお、図１Ｃでは接続管１２及び接続管１４とヘッダー１３及びヘッダー１５とについて記載を省略しているが、メイン熱交換部１Ａでは、接続管１２及び接続管１４とヘッダー１３及びヘッダー１５とが配置されている側と同じ側に接続管３１が配置される。Ｌ２＞Ｌ１とする場合には、Ｌ３＞Ｌ４を満たし、Ｌ３＞Ｌ５を満たすように熱交換器１を構成することで、メイン熱交換部１Ａの両側から、接続管３１のロウ付け部３２をトーチ３３で炙ることができ、熱交換器１の生産性を向上させることができる。
【００２４】
図１Ｂに示すように、４列の熱交換部（熱交換体１ａ、熱交換体１ｂ、熱交換体１ｃ及び熱交換体１ｄ）を有する態様においては、熱交換器１は、２つのメイン熱交換部（メイン熱交換部１Ａ及びメイン熱交換部１Ｂ）で構成することができる。その他に、熱交換器１は、１つのメイン熱交換部１Ａと、２つのサブ熱交換部で構成することもできる。それについて、次に説明する。
【００２５】
［熱交換器１をメイン熱交換部及びサブ熱交換部で構成する態様１］
図１Ｄは、熱交換器１が１つのメイン熱交換部１Ａ及び２つのサブ熱交換部（サブ熱交換部１Ｃ及びサブ熱交換部１Ｄ）で構成されている態様の説明図である。熱交換器１は、図１Ｂのメイン熱交換部１Ｂの代わりにサブ熱交換部１Ｃ及びサブ熱交換部１Ｄが設けられている。図１Ｄの態様では、熱交換体の列数は偶数（４列）であるため、メイン熱交換部だけで熱交換器１を構成することができるが、メイン熱交換部が１台以上含まれていれば、残りの熱交換体をサブ熱交換部としてもよい。なお、メイン熱交換部１Ａとサブ熱交換部１Ｃとサブ熱交換部１Ｄとは、供給される冷媒の流れが並列的になるように、並列接続されて構成されている。
【００２６】
サブ熱交換部１Ｃは、その一端側に冷媒流入用又は冷媒流出用の接続管２２及びヘッダー２３が設けられ（図１Ｄ（ａ）参照）、他端側に冷媒流出用又は冷媒流入用の接続管２２Ｂ及びヘッダー２３Ｂが設けられている（図１Ｄ（ｂ）参照）。
また、サブ熱交換部１Ｄは、その一端側に冷媒流入用又は冷媒流出用の接続管２４及びヘッダー２５が設けられ（図１Ｄ（ａ）参照）、他端側に冷媒流出用又は冷媒流入用の接続管２４Ｂ及びヘッダー２５Ｂが設けられている（図１Ｄ（ｂ）参照）。
【００２７】
［熱交換器１をメイン熱交換部及びサブ熱交換部で構成する態様２］
図１Ｅは、熱交換器１が１つのメイン熱交換部１Ａ及び１つのサブ熱交換部１Ｃで構成されている態様の説明図である。図１Ｄに示すように、熱交換器１が、奇数列の熱交換体を配置して構成されるものであれば、熱交換器１は、サブ熱交換部を少なくとも１台含むことになる。つまり、熱交換器１を構成する熱交換体の総列数が奇数であれば、熱交換器１は、少なくとも１台のメイン熱交換部と、少なくとも１台のサブ熱交換部とで構成されることになる。
【００２８】
一方、熱交換器１を構成する熱交換体の総列数が偶数であれば、熱交換器１は、複数台のメイン熱交換部で構成することができるし、少なくとも１台のメイン熱交換部と少なくとも２台のサブ熱交換部とで構成することができる。なお、ここでいう総列数は、３列以上を指している。
【００２９】
［本実施の形態１に係る熱交換器５０（熱交換器１）の有する効果］
本実施の形態１に係る熱交換器５０（熱交換器１）は、２列の熱交換体を最大の単位としているものである。つまり、１つの単位には、中間列の熱交換体が存在しないので、中間列の熱交換体に接続管を接続する必要がなく、ヘッダー周りの形状の複雑化を抑制することができる。このため、本実施の形態１に係る熱交換器５０（熱交換器１）は、複数列の熱交換体で構成されていても、生産性が低下してしまうことを抑制することができる。
【００３０】
なお、熱交換器１をメイン熱交換部及びサブ熱交換部で構成する態様では、メイン熱交換部に接続されたヘッダーよりも、サブ熱交換部に接続されたヘッダーの径の方が大きくなるようにするとよい。メイン熱交換部は、サブ熱交換部よりも、伝熱管Ｐの総距離が長い分、伝熱管Ｐ内の総体積が大きいからである。また、熱交換器１が蒸発器として機能している場合において、液冷媒は、上側の伝熱管Ｐよりも下側の伝熱管Ｐの方が冷媒が流れ込みやすい等といった事情がある。このため、メイン熱交換部のヘッダー径は、上側の伝熱管Ｐにも冷媒が流れるように設定するとよい。
【００３１】
また、熱交換器１をメイン熱交換部及びサブ熱交換部で構成する態様では、熱交換器１は、空気流れ方向において、メイン熱交換部よりもサブ熱交換部の方が、下流側に位置するように構成するとよい。メイン熱交換部の方が、サブ熱交換部よりも、冷媒の流れる量が多い。このため、メイン熱交換部の方が熱交換量を多くすることができるので、メイン熱交換部を空気流れ方向の上流側に配置することで、熱交換器１の熱交換効率を向上させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態１では、熱交換器１が円管熱交換器である場合について説明したが、それに限定されるものではなく、扁平管熱交換器であっても同様の効果を得ることができる。扁平管熱交換器では伝熱管の流路断面積が小さくなるため、一般的に円管熱交換器よりも伝熱管内部の流速が増加し、それに伴って圧力損失が増加する。なお、圧力損失の増加は圧縮機の吸入密度を低下させ、能力の低下、効率の悪化を招くことから、熱交換器でのパス数を増加させる必要がある。そこで、熱交換器１が扁平管熱交換器である場合においても、２列の熱交換体を最大の単位として構成するとよい。
【００３３】
実施の形態２．
図２は、本実施の形態２に係る熱交換器１を搭載した冷凍サイクルの冷媒回路の一例である。本実施の形態２では、実施の形態１で説明した熱交換器１が熱源側ユニット１００に搭載されている態様について説明する。なお、熱交換器１は、負荷側ユニット３００に搭載されていてもよい。図２に基づいて、空気調和装置５００の冷媒回路構成について説明する。冷凍サイクル装置である空気調和装置５００は、たとえばビル、マンション等に設置され、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷暖混在運転を実行できるものである。
【００３４】
空気調和装置５００は、熱源側ユニット１００と、複数台（図２では２台）の負荷側ユニット３００（負荷側ユニット３００ａ、３００ｂ）と、冷媒制御ユニット２００と、を有している。冷媒制御ユニット２００は、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００との間に設置され、冷媒の流れを切り換えることで、各負荷側ユニット３００が冷房又は暖房を選択して実行することができる。ここで、空気調和装置５００では、熱源側ユニット１００と冷媒制御ユニット２００とが２本の配管（高圧配管４０２、低圧配管４０１）で接続され、冷媒制御ユニット２００と負荷側ユニット３００とが２本の配管（液管４０６（液管４０６ａ、４０６ｂ）、ガス管４０５（ガス管４０５ａ及び４０５ｂ））で接続され、冷凍サイクルを形成している。
【００３５】
［熱源側ユニット１００］
熱源側ユニット１００は、負荷側ユニット３００に冷熱又は温熱を供給する機能を有している。
【００３６】
熱源側ユニット１００は、圧縮機１０１、流路切替え装置である四方切替え弁１０２、熱源側熱交換器１０３及びアキュムレータ１０４を搭載する。これらの機器を直列に接続し、メインの冷媒回路の一部を構成する。また、熱源側ユニット１００は、逆止弁１０８、逆止弁１０９、逆止弁１１０、逆止弁１１１、逆止弁１１２、逆止弁１１３、逆止弁１１４、逆止弁１１５、第１接続配管１２０、第２接続配管１２１、第３接続配管１２２及び第４接続配管１２３を搭載する。このため、負荷側ユニット３００の要求にかかわらず、冷媒制御ユニット２００に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる。さらに、熱源側ユニット１００には、開閉弁１０５（開閉弁１０５ａ及び開閉弁１０５ｂ）、逆止弁１０７並びに熱源側ファン１０６が搭載されている。
【００３７】
［冷媒制御ユニット２００］
冷媒制御ユニット２００は、熱源側ユニット１００と負荷側ユニット３００との間に介在し、負荷側ユニット３００の運転状況に応じて冷媒の流れを切り替える。ここで、図２では、冷媒制御ユニット２００が有するいくつかの機器の符号の後に「ａ」又は「ｂ」を付加している。これは、後に説明する「負荷側ユニット３００ａ」に接続しているか、「負荷側ユニット３００ｂ」に接続しているかを表している。そして、以下の説明においては、符号の後に付加した添字「ａ」又は「ｂ」を省略する場合がある。省略した場合は「負荷側ユニット３００ａ」又は「負荷側ユニット３００ｂ」に接続されているいずれの機器の場合も含んで説明している。
【００３８】
冷媒制御ユニット２００は、高圧配管４０２及び低圧配管４０１で熱源側ユニット１００のそれぞれと接続し、液管４０６及びガス管４０５で負荷側ユニット３００のそれぞれと接続している。冷媒制御ユニット２００には、気液分離器２１１と、第１開閉弁２１２（第１開閉弁２１２ａ、２１２ｂ）と、第２開閉弁２１３（第２開閉弁２１３ａ、２１３ｂ）と、第１絞り装置２１４と、第２絞り装置２１５と、第１冷媒熱交換器２１６と、第２冷媒熱交換器２１７と、が搭載されている。また、冷媒制御ユニット２００には、第２冷媒熱交換器２１７の一次側（第１絞り装置２１４を経由した冷媒が流れる側）の下流側における配管を分岐し、低圧配管４０１に接続させた接続配管２２０が設けられている。
【００３９】
［負荷側ユニット３００］
負荷側ユニット３００は、冷房負荷又は暖房負荷に対し、熱源側ユニット１００からの冷熱又は温熱を供給する。たとえば、図２では、「負荷側ユニット３００ａ」に備えられている各機器の符号の後に「ａ」を付加し、「負荷側ユニット３００ｂ」に備えられている各機器の符号の後に「ｂ」を付加して図示している。そして、以下の説明においては、符号の後の「ａ」、「ｂ」を省略する場合があるが、負荷側ユニット３００ａ、負荷側ユニット３００ｂのいずれにも各機器が備えられている。
【００４０】
負荷側ユニット３００には、室内熱交換器３１２（室内熱交換器３１２ａ、３１２ｂ）と、室内絞り装置３１１（室内絞り装置３１１ａ、３１１ｂ）とが、直列に接続されて搭載されている。また、室内熱交換器３１２に空気を供給するための図示省略の送風機を設けるとよい。ただし、室内熱交換器３１２が、冷媒と水等の冷媒とは異なる熱媒体とで熱交換を実行するものであってもよい。
【００４１】
次に空気調和装置５００が実行する運転動作について説明する。
空気調和装置５００においては、たとえば室内等に設置されたリモートコントローラ等からの冷房要求、暖房要求を受信する。空気調和装置５００は、要求に応じて４つの運転モードのうち、いずれかの空気調和動作を行う。４つの運転モードとして、負荷側ユニット３００が全て冷房運転要求である全冷房運転モード、冷房運転要求と暖房運転要求が混在しており、かつ冷房運転により処理すべき負荷が多いと判断される冷房主体運転モード、冷房運転要求と暖房運転要求が混在しており、かつ暖房負荷が多いと判断される暖房主体運転モード、全ての負荷側ユニット３００が全て暖房運転要求である全暖房運転モードがある。
【００４２】
ここでは熱交換器を分割して使う冷房運転（全冷房運転モード又は冷房主体運転モードにおける運転）について説明する。
【００４３】
［全冷房運転モード］
圧縮機１０１は低温・低圧の冷媒を圧縮して、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を通り、熱源側熱交換器１０３へ流れる。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、液化する。熱源側熱交換器１０３は風路の上流にある熱源側熱交換器１０３ａと風路の下流にある熱源側熱交換器１０３ｂで構成されており、それぞれに独立した流入・流出配管が設けれれている。凝縮温度が目標に対して維持できず、十分な過冷却度が確保できない場合には開閉弁１０５ｂを閉止することで熱源側熱交換器１０３ａのみを使うことで熱交換量を制御することができる。熱源側熱交換器１０３から流出した液冷媒は、接続配管４０４を通って、逆止弁１１３を経て、熱源側ユニット１００から流出する。
【００４４】
熱源側ユニット１００から流出した高圧液冷媒は、冷媒制御ユニット２００の気液分離器２１１を経由し、第１冷媒熱交換器２１６の一次側（冷媒流入側）に流入する。第１冷媒熱交換器２１６の一次側に流入した液冷媒は、第１冷媒熱交換器２１６の二次側（冷媒流出側）を冷媒によって過冷却をつけられる。この過冷却度が大きくなった液冷媒は、第１絞り装置２１４にて中間圧まで絞られる。その後、この液冷媒は、第２冷媒熱交換器２１７に流れ、さらに過冷却度を大きくする。それからこの液冷媒は分流して、一部が液管４０６ａ及び４０６ｂを流れ、冷媒制御ユニット２００から流出する。
【００４５】
冷媒制御ユニット２００から流出した液冷媒は、負荷側ユニット３００ａ、３００ｂに流入する。負荷側ユニット３００ａ、３３０ｂに流入した液冷媒は、室内絞り装置３１１ａ、３０１ｂにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器３１２ａ、３１２ｂに流入する。室内熱交換器３１２ａ及び３１２ｂは蒸発器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して蒸発、ガス化する。このとき冷媒が周囲から吸熱することによって室内は冷房される。その後、負荷側ユニット３００ａ及び３００ｂから流出した冷媒は、第２開閉弁２１３ａ、２１３ｂを介し、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０１に至る。
【００４６】
低圧配管４０１を流れる冷媒は、冷媒制御ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置５００は全冷房運転モードを実行する。
【００４７】
［冷房主体運転モード］
冷房を行う負荷側ユニット３００と暖房を行う負荷側ユニット３００が混在しており、かつ冷房に係る負荷の方が大きい場合、冷房主体運転モードによる運転を行う。ここでは、負荷側ユニット３００ａが冷房を行い、負荷側ユニット３００ｂが暖房を行う場合の冷房主体運転モードの運転について説明する。
【００４８】
圧縮機１０１は低温・低圧の冷媒を圧縮して、高温・高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０１から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、四方切替え弁１０２を介して熱源側熱交換器１０３に流入する。熱源側熱交換器１０３は凝縮器として働いているので、冷媒は、周囲の空気と熱交換して凝縮、二相化する。その後、熱源側熱交換器１０３から流出した気液二相冷媒は、高圧配管４０２を通って、逆止弁１１３を経て、熱源側ユニット１００から流出する。
【００４９】
熱源側ユニット１００から流出した気液二相冷媒は、冷媒制御ユニット２００の気液分離器２１１に流入する。気液分離器２１１に流入した気液二相冷媒は、気液分離器２１１でガス冷媒と液冷媒とに分離される。ガス冷媒は、気液分離器２１１から流出した後、接続配管２２１に流入する。第２接続配管１２１に流入したガス冷媒は、第１開閉弁２１２ｂを介して、ガス管４０５ｂを流れ、負荷側ユニット３００ｂに流入する。負荷側ユニット３００ｂに流入したガス冷媒は、室内熱交換器３１２ｂで周囲に放熱することで空調空間を暖房するとともに、自身は凝縮・液化し、室内熱交換器３１２ｂから流出する。室内熱交換器３１２ｂから流出した液冷媒は、室内絞り装置３１１ｂで中間圧力まで絞られる。
【００５０】
室内絞り装置３１１ｂで絞られた中間圧力の液冷媒は、液管４０６ｂを流れ、気液分離器２１１で分離され、第１冷媒熱交換器２１６、第１絞り装置２１４を経由してきた液冷媒と合流してから、第２冷媒熱交換器２１７に流入する。第２冷媒熱交換器２１７に流入した液冷媒は、さらに過冷却度を大きくして、液管４０６ａを流れ、冷媒制御ユニット２００から流出する。冷媒制御ユニット２００から流出した液冷媒は、負荷側ユニット３００ａに流入する。負荷側ユニット３００ａに流入した液冷媒は、室内絞り装置３１１ａにて絞られ、低温の気液二相冷媒となる。この低温の気液二相冷媒は、室内熱交換器３１２ａに流入し、周囲から熱を奪うことで空調空間を冷房するとともに、自身は蒸発・気化し、室内熱交換器３１２ａから流出する。
【００５１】
室内熱交換器３１２ａから流出したガス冷媒は、ガス管４０５ａを流れて負荷側ユニット３００ａから流出した後、冷媒制御ユニット２００に流入する。冷媒制御ユニット２００に流入した冷媒は、第２開閉弁２１３ａを介し、第２冷媒熱交換器２１７で過冷却をとるために第１絞り装置２１４と第２絞り装置２１５を介して接続配管２２０を流れてきた冷媒と合流し、低圧配管４０１に至る。
【００５２】
低圧配管４０１を流れる冷媒は、冷媒制御ユニット２００から流出した後、熱源側ユニット１００に戻る。熱源側ユニット１００に戻ったガス冷媒は、逆止弁１１２、四方切替え弁１０２、アキュムレータ１０４を介して圧縮機１０１に再度吸入される。以上の流れで、空気調和装置５００は冷房主体運転モードを実行する。
【００５３】
上述した実施の形態２では、熱源側ファン１０６の回転数に基づいて、開閉弁１０５ａ及び１０５ｂを制御するようにした。たとえば、熱源側熱交換器１０３が水冷式熱交換器であれば、水循環ポンプの制御値（周波数、消費電力、電流）を監視等して、開閉弁１０５ａ及び１０５ｂを制御することとしてもよい。
【００５４】
また、実施の形態２では、熱源側ユニット１００を１台、冷媒制御ユニット２００を１台及び負荷側ユニット３００を２台とした空気調和装置５００の例を示したが、各ユニットの台数を特に限定するものではない。また、実施の形態１では、負荷側ユニット３００において、冷房と暖房とを混在して運転可能な空気調和装置５００に適用した場合を例に説明したが、特に限定するものではない。たとえば、能力供給により負荷に加熱する冷凍サイクル装置、冷凍システム等、冷凍サイクルを利用して冷媒回路を構成する他の装置等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  熱交換器、１  態様、１Ａ  メイン熱交換部、１Ｂ  メイン熱交換部、１Ｃ  サブ熱交換部、１Ｄ  サブ熱交換部、１ａ  熱交換体、１ｂ  熱交換体、１ｃ  熱交換体、１ｄ  熱交換体、２  態様、１２  接続管、１３  ヘッダー、１４  接続管、１５  ヘッダー、２２  接続管、２２Ｂ  接続管、２３  ヘッダー、２３Ｂ  ヘッダー、２４  接続管、２４Ｂ  接続管、２５  ヘッダー、２５Ｂ  ヘッダー、３１  接続管、３２  ロウ付け部、３３  トーチ、５０  熱交換器、１００  熱源側ユニット、１０１  圧縮機、１０２  四方切替え弁、１０３  熱源側熱交換器、１０３ａ  熱源側熱交換器、１０３ｂ  熱源側熱交換器、１０４  アキュムレータ、１０５  開閉弁、１０５ａ  開閉弁、１０５ｂ  開閉弁、１０６  熱源側ファン、１０７  逆止弁、１０８  逆止弁、１０９  逆止弁、１１０  逆止弁、１１１  逆止弁、１１２  逆止弁、１１３  逆止弁、１１４  逆止弁、１１５  逆止弁、１２０  第１接続配管、１２１  第２接続配管、１２２  第３接続配管、１２３  第４接続配管、１２４  第５接続配管、２００  冷媒制御ユニット、２１１  気液分離器、２１２  第１開閉弁、２１２ａ  第１開閉弁、２１２ｂ  第１開閉弁、２１３  第２開閉弁、２１３ａ  第２開閉弁、２１４  第１絞り装置、２１５  第２絞り装置、２１６  第１冷媒熱交換器、２１７  第２冷媒熱交換器、２２０  接続配管、２２１  接続配管、３００  負荷側ユニット、３００ａ  負荷側ユニット、３００ｂ  負荷側ユニット、３１１  室内絞り装置、３１１ａ  室内絞り装置、３１１ｂ  室内絞り装置、３１２  室内熱交換器、３１２ａ  室内熱交換器、３１２ｂ  室内熱交換器、４０１  低圧配管、４０２  高圧配管、４０４  接続配管、４０５  ガス管、４０５ａ  ガス管、４０５ｂ  ガス管、４０６  液管、４０６ａ  液管、４０６ｂ  液管、５００  空気調和装置、Ｆ  フィン、Ｐ  伝熱管。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【国際調査報告】
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