(57)【要約】      （修正有）【課題】放熱行程で温度変化をする冷媒が流れる空気調和装置において、空気調和装置に設けられた熱交換器に熱流束の低い領域が構成されることによる熱交換能力の低下を抑制する。【解決手段】熱交換器12に形成される冷媒流路の出口側14を、熱交換器12を通過する空気の平均風速よりも速い領域に配置することにより、出口側14の空気側の伝熱を促進する。【選択図】図２
2008138917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管が配列された熱交換器（12,22）と、該熱交換器（12,22）を通過するように空気を送る送風機（15,25）とを備え、上記熱交換器（12,22）に対する冷媒流路の入口側（13,23）から出口側（14,24）へ向かって温度変化する冷媒が流れて、上記空気と熱交換する空気調和装置であって、
上記熱交換器（12,22）の位置によって、該熱交換器（12,22）を通過する空気の風速が異なるとともに、
上記熱交換器（12,22）における冷媒流路の出口側（14,24）が、上記熱交換器（12,22）を通過する空気の平均風速よりも風速の速い領域に配置されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１において、
上記平均風速よりも風速の速い領域を分割して構成された複数の小領域のうち、平均風速が最も速い領域に、冷媒流路の出口側（14,24）が配置されていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記熱交換器（12,22）が、上記送風機（15,25）の吸込側に設けられ、
上記熱交換器（12,22）において、上記冷媒流路の入口側（13,23）よりも出口側（14,24）のほうが、上記送風機（15,25）の吸込口に近いことを特徴とする空気調和装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、
上記熱交換器（12,22）が、上記送風機（15,25）の吹出側に設けられ、
上記熱交換器（12,22）において、上記冷媒流路の入口側（13,23）よりも出口側（14,24）のほうが、上記送風機（15,25）の吹出口に近いことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が放熱行程時に温度変化をする冷媒回路が設けられる空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒回路を備えた空気調和装置が知られている。上記空気調和装置は、例えば、室外機及び室内機を備えた、いわゆるセパレート型で構成されている。そして、上記室外機には室外熱交換器と室外送風機とが設けられ、上記室内機には室内熱交換器と室内送風機とが設けられている。
【０００３】
上記室外熱交換器及び室内熱交換器は、例えば、複数の伝熱管が配列された伝熱管群と、該伝熱管群に固定された複数の伝熱フィン群とを備えた、いわゆるクロスフィン型の熱交換器で構成されている（例えば、特許文献１参照）。この熱交換器では、上記伝熱管群の管内側を冷媒が流れ、該伝熱管群の管外側の伝熱フィン間を空気が流れるように構成されている。上記室外送風機及び室内送風機は、上記各熱交換器の伝熱管群の管外側へ空気を送るためのものであり、例えば、ファンと、該ファンを回転させる駆動手段とを備えている。ここで、例えば、上記室外送風機のファンはプロペラファンで構成され、上記室内送風機のファンはクロスフローファンで構成されている。そして、上記プロペラファンが回転することにより、室外機周りの空気が上記室外熱交換器に送られる。又、上記クロスフローファンが回転することにより、室内機周りの空気が上記室内熱交換器に送られるように構成されている。
【０００４】
ところで、上記空気調和装置の冷媒回路は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うとともに、冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、図６における太線に示すように、一般に、超臨界での放熱行程（ｂ−ｃ間）と、臨界温度（e）未満での吸熱行程（ｄ−ａ間）とを備えた超臨界冷凍サイクル（ａ−ｂ−ｃ−ｄ）が行われる。図６からわかるように、上記吸熱行程の場合、二酸化炭素は相変化を伴いながら吸熱するので、吸熱中の二酸化炭素の温度は一定である。一方、上記放熱行程の場合には、二酸化炭素が臨界温度（e）を超える部分を含むため、該二酸化炭素は相変化を伴わずに放熱する。そのため、放熱中の冷媒温度は大きく低下する（図６の例では、温度差ΔＴ≒５０℃である）。
【０００５】
そして、上記室外熱交換器及び室内熱交換器に超臨界冷凍サイクルの放熱行程又は吸熱行程を行わせることは可能である。尚、上記冷媒回路が冷媒循環方向を可逆にする切替手段、例えば四路切換弁を備えていれば、上記空気調和装置は、該四路切換弁の切換動作により、冷房運転又は暖房運転の選択が可能となる。そして、上記空気調和装置が冷房運転を行う場合には、室外熱交換器が放熱行程を行い、室内熱交換器が吸熱行程を行うように構成され、暖房運転を行う場合には、室外熱交換器が吸熱行程を行い、室内熱交換器が放熱行程を行うように構成される。
【特許文献１】特開平１０−２２７５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記室外熱交換器及び室内熱交換器に上記超臨界冷凍サイクル（ａ−ｂ−ｃ−ｄ）を行わせた場合、放熱行程が行われる熱交換器（冷房の場合には室外熱交換器、暖房の場合には室内熱交換器）には、熱流束が高い領域と低い領域とが構成され、この構成により、熱流束が低い領域での熱交換量が低下してしまうという問題がある（ここで、熱流束とは単位伝熱面積、単位時間あたりに移動する熱量のことである。）。
【０００７】
つまり、上記熱交換器の管内側を流れる二酸化炭素は、放熱とともにその温度が低下する。このために、該熱交換器に形成された冷媒流路の入口側と出口側との間には大きな温度差（図６のΔＴ≒５０℃）が生じる。一方、上記熱交換器の管外側を流れる空気は、上記二酸化炭素の放熱により暖められるが、上記熱交換器の通過前後における空気の温度差（温度差は５〜１０℃）は、上記熱交換器の通過前後における二酸化炭素の温度低下量に比べて小さいと考えられる。このことから、上記熱交換器において、二酸化炭素と空気との温度差を比較すると、上記熱交換器の入口側よりも出口側のほうが小さくなると考えられる。そして、この二酸化炭素と空気との温度差に起因して、上述したように、上記熱交換器の入口側には熱流束が高い領域が、出口側には熱流束が低い領域がそれぞれ構成されることが考えられる。
【０００８】
一方、上記熱交換器の管外側を通過する空気は、上記送風機に対する熱交換器の位置によって、部分的に風速が異なる領域が構成される場合がある。つまり、上記熱交換器において、送風機より近い領域が風速が速く、送風機から遠くなる程、風速は遅くなる。そして、この風速の差に起因して、上記熱交換器には、空気との対流熱伝達率が高い領域（風速が速い領域）と、対流熱伝達率が低い領域（風速が遅い領域）とがそれぞれ構成されることが考えられる。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱行程で温度変化をする冷媒が流れる空気調和装置において、該空気調和装置に設けられた熱交換器に熱流束の低い領域が構成されることによる熱交換能力の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、複数の伝熱管が配列された熱交換器（12,22）と、該熱交換器（12,22）を通過するように空気を送る送風機（15,25）とを備え、上記熱交換器（12,22）に対する冷媒流路の入口側（13,23）から出口側（14,24）へ向かって温度変化する冷媒が流れて、上記空気と熱交換する空気調和装置を前提としている。
【００１１】
そして、上記空気調和装置の熱交換器（12,22）の位置によって、該熱交換器（12,22）を通過する空気の風速が異なるとともに、上記熱交換器（12,22）における冷媒流路の出口側（14,24）が、上記熱交換器（12,22）を通過する空気の平均風速よりも風速の速い領域に配置されていることを特徴としている。ここで、冷媒は、冷媒流路の入口側（13,23）から出口側（14,24）へ向かって温度変化するため、出口側（14,24）に近づくほど、冷媒と空気との温度差は小さくなる。
【００１２】
第１の発明では、上記冷媒流路の出口側（14,24）を、上記熱交換器（12,22）を通過する空気の平均風速よりも速い領域に配置することにより、該出口側（14,24）における空気側の伝熱を促進させることができる。これにより、該出口側（14,24）のおける空気側の熱伝達率が向上するので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側（14,24）の熱流束の減少を抑えることができる。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、上記平均風速よりも風速の速い領域を分割して構成された複数の小領域のうち、平均風速が最も速い領域に、冷媒流路の出口側（14,24）が配置されていることを特徴としている。
【００１４】
第２の発明では、平均風速よりも速い領域を複数の小領域に分割し、その分割された小領域のうち、平均風速が最も速い小領域内に、冷媒流路の出口側（14,24）を配置することにより、空気側の熱伝達率を確実に向上させることができるので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側（14,24）の熱流束の減少を確実に抑えることができる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記熱交換器（12,22）が、上記送風機（15,25）の吸込側に設けられ、上記熱交換器（12,22）において、上記冷媒流路の入口側（13,23）よりも出口側（14,24）のほうが、上記送風機（15,25）の吸込口に近いことを特徴としている。ここで、送風機（15,25）の吸込口とは、例えば、該送風機（15,25）が複数の羽根が形成されたプロペラ（15a）を備えている場合には、空気が流れ込む部分、即ち羽根と羽根との間の部分のことである。そして、この吸込口に近いほど、空気の流れは速くなる。
【００１６】
第３の発明では、上記熱交換器（12,22）が上記送風機（15,25）の吸込側に設けられている場合には、上記冷媒流路の出口側（14,24）を、風速の速い領域、即ち送風機（15,25）の吸込口に近い領域に配置することにより、該出口側（14,24）における空気側の伝熱を促進させることができる。これにより、該出口側（14,24）における空気側の熱伝達率が向上するので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側（14,24）の熱流束の減少を抑えることができる。
【００１７】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、上記熱交換器（12,22）が、上記送風機（15,25）の吹出側に設けられ、上記熱交換器（12,22）において、上記冷媒流路の入口側（13,23）よりも出口側（14,24）のほうが、上記送風機（15,25）の吹出口に近いことを特徴としている。ここで、送風機（15,25）の吹出口とは、例えば、該送風機（15,25）が複数の羽根が形成されたプロペラ（15a）を備えている場合には、空気が流れ出す部分、即ち羽根と羽根との間の部分のことである。そして、この吹出口に近いほど、空気の流れは速くなる。
【００１８】
第４の発明では、上記熱交換器（12,22）が上記送風機（15,25）の吹出側に設けられている場合には、上記冷媒流路の出口側（14,24）を、風速の速い領域、即ち送風機（15,25）の吹出口に近い領域に配置することにより、該出口側（14,24）における空気側の伝熱を促進させることができる。これにより、該出口側（14,24）のおける空気側の熱伝達率が向上するので、上記冷媒の温度変化に起因する冷媒流路の出口側（14,24）の熱流束の減少を抑えることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記熱交換器（12,22）に対する冷媒流路の入口側（13,23）から出口側（14,24）へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる出口側（14,24）の熱流束の低下を抑えることができる。つまり、出口側（14,24）における空気側の伝熱を促進することにより、熱流束の低下に起因する熱交換量の低下を抑えることができる。以上より、上記空気調和装置において、冷媒流路の入口側（13,23）から出口側（14,24）へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる熱交換能力の低下を抑制することができる。
【００２０】
また、上記第２の発明によれば、平均風速が最も速い小領域内に、冷媒流路の出口側（14,24）を配置することにより、確実に出口側（14,24）の熱流束の低下を抑えることができる。これにより、上記空気調和装置における熱交換能力の低下を確実に抑制することができる。
【００２１】
また、上記第３の発明によれば、上記熱交換器（12,22）が上記送風機（15,25）の吸込側にある場合において、風速の速い領域とは、送風機（15,25）の吸込口に近い領域であると考えられることから、この送風機（15,25）の吸込口に近い領域に熱交換器（12,22）の出口側（14,24）を配置することにより、出口側（14,24）の熱流束の低下を抑えることができる。これにより、上記空気調和装置において、冷媒流路の入口側（13,23）から出口側（14,24）へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる熱交換能力の低下を抑制することができる。
【００２２】
また、上記第４の発明によれば、上記熱交換器（12,22）が上記送風機（15,25）の吹出側にある場合において、風速の速い領域とは、送風機（15,25）の吹出口に近い領域であると考えられることから、この送風機（15,25）の吹出口に近い領域に熱交換器（12,22）の出口側（14,24）を配置することにより、出口側（14,24）の熱流束の低下を抑えることができる。これにより、上記空気調和装置において、冷媒流路の入口側（13,23）から出口側（14,24）へ向かって温度変化する冷媒が流れることによる熱交換能力の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態の空気調和装置（1,2）を備えた冷媒回路の回路図を示している。上記冷媒回路は、室外機（空気調和装置）（1）と室内機（空気調和装置）（2）とを備え、上記室内機（2）は室内空間に、上記室外機（1）は屋外に設置される一方、上記室内機（2）と上記室外機（1）とが第１連絡配管（7）及び第２連絡配管（8）で接続されることにより、図１に示すような冷媒回路（10）が構成されている。
【００２５】
〈冷媒回路〉
上記冷媒回路（10）は、圧縮機（5）、四路切換弁（9）、室外熱交換器（熱交換器）（12）、膨張弁（6）、及び室内熱交換器（熱交換器）（22）が冷媒配管で接続されて構成されている。この冷媒回路（10）には二酸化炭素が封入されており、該二酸化炭素が該冷媒回路（10）を循環することにより、上述したような、超臨界での放熱行程（図６のｂ−ｃ間）を備えた超臨界冷凍サイクル（図６のａ−ｂ−ｃ−ｄ）が行われる。
【００２６】
又、上記四路切換弁（9）の切換動作により、上記冷媒回路（10）は、冷房運転状態から暖房運転状態、又は暖房運転状態から冷房運転状態への切り換えが可能に構成されている。ここで、冷房運転状態とは、上記四路切換弁（9）が、第１ポート（9a）と第４ポート（9d）とが連通すると同時に第２ポート（9b）と第３ポート（9c）とが連通する第１状態（図１の実線）に切り換えられた場合の運転状態であり、暖房運転状態とは、第１ポート（9a）と第３ポート（9c）とが連通すると同時に第２ポート（9b）と第４ポート（9d）とが連通する第２状態（図１の破線）に切り換えられた場合の運転状態である。
【００２７】
上記冷媒回路（10）において、上記四路切換弁（9）が冷房運転状態である場合には、超臨界冷凍サイクルの放熱行程は室外熱交換器（12）で行われ、上記四路切換弁（9）が暖房運転状態である場合には、超臨界冷凍サイクルの放熱行程は室内熱交換器（22）で行われるように構成されている。そして、上記室外熱交換器（12）を備えた室外機（1）及び上記室内熱交換器（22）を備えた室内機（2）が、本実施形態における空気調和装置（1,2）を構成している。尚、上記超臨界冷凍サイクルにおいて、圧縮行程（図６のａ−ｂ間）は上記圧縮機（5）で行われ、膨張行程（図６のｃ−ｄ間）は上記膨張弁（6）で行われる。又、吸熱行程（図６のｄ−ａ間）は、冷房運転の場合は上記室内熱交換器（22）で行われ、暖房運転の場合は上記室外熱交換器（12）で行われる。
【００２８】
〈室外機〉
−室外機の構成−
上記室外機（1）は、上述したように本実施形態の空気調和装置（1）を構成するものである。図２は、上記室外機（1）のケーシング内にある室外熱交換器（12）及び室外ファン（送風機）（15）の形状及び配置を概念的に示す図である。ここで、図２の矢印は、上記室外ファン（15）の運転時における上記室外熱交換器（12）に流入する空気の風速分布を示している。上記矢印の方向が風向を、上記矢印の長さが風速をそれぞれ表している。
【００２９】
まず、上記室外熱交換器（12）及び室外ファン（15）の形状について説明する。
【００３０】
上記室外熱交換器（12）は、クロスフィン型の熱交換器であり、複数の直管状の伝熱管と複数のＵ字管（12b）とを有する伝熱管群と、複数の矩形平板状の伝熱フィン（12c）を有する伝熱フィン群とを備えている。そして、上記伝熱フィン群を貫通するように、上記伝熱管群が配置されている。
【００３１】
具体的に、上記伝熱管群は、複数の伝熱管が所定の間隔をあけて２列に配列されている。ここで、上記伝熱管群は、図２に示すように、該伝熱管群の左列（図２の左側の列）が第１管列（12d）、右列が第２管列（12a）を構成している。そして、上記伝熱管群を構成する複数の伝熱管のうち、該第１管列（12d）における第１伝熱管の一端（第１端）（13）及び第２伝熱管の一端（第２端）（14）を除く伝熱管の端部同士を上記複数のＵ字管（12b）で接続することにより、上記伝熱管群には、第１端を入口端（13）とし、第２端を出口端（14）とする一本の冷媒流路が形成されている。
【００３２】
又、上記伝熱フィン群は、複数の伝熱フィン（12c）が上記伝熱管の長さ方向に沿って所定の間隔をあけつつ、互いに平行となるように一列に並べられて形成されている。上記各伝熱フィン（12c）には、フィンを表裏方向に貫通する複数の貫通穴が設けられおり、この各貫通穴に各伝熱管が挿入されて上記熱交換器（12,22）が形成されている。
【００３３】
一方、上記室外ファン（15）は、軸流式のプロペラファンであり、複数の羽根が形成されたプロペラ（15a）と、該プロペラ（15a）の中心部に取り付けられた回転軸（15b）と、該回転軸（15b）を周方向に回転させるファンモータ（15c）とを備えている。ここで、上記室外ファン（15）は、図２で示されるプロペラ（15a）に対して、図の左側（ファンモータ（15c）側）が吸込側となり、右側（ファンモータ（15c）と反対側）が吹出側となるように構成される。
【００３４】
次に、上記室外熱交換器（12）及び室外ファン（15）の配置と、上記風速分布とについて説明する。
【００３５】
図２からわかるように、上記室外熱交換器（12）が上記室外ファン（15）の吸込側に位置するとともに、該室外熱交換器（12）の中心と該室外ファン（15）の中心とが互いに対向するように配置されている。そして、このように室外熱交換器（12）と室外ファン（15）とが配置された室外機（1）において、該室外ファン（15）が起動することにより、該室外ファン（15）の吸込側には、図２に示すような風速分布が形成される。
【００３６】
−室外機の動作−
まず、上記室外機（1）の室外熱交換器（12）における二酸化炭素の流れについて説明する。本実施形態において、本発明の効果が得られるのは、上記室外熱交換器（12）が上述した超臨界冷凍サイクルの放熱行程を行う場合に限られるので、ここでは、上記冷媒回路（10）が冷房状態である場合の室外機（1）の動作についてのみ説明し、該冷媒回路（10）が暖房状態である場合の室外機（1）の動作については省略する。
【００３７】
上記冷媒回路（10）が冷房状態の場合には、上記四路切換弁（9）は上記第１状態に切り換えられており、二酸化炭素は、図１の冷媒回路図の実線の矢印方向に循環する。
【００３８】
具体的に、上記圧縮機（5）から吐出された超臨界圧の二酸化炭素は、第１状態の四路切換弁（9）を通過して上記伝熱管群に形成された冷媒流路の入口端（13）から、上記室外熱交換器（12）に流入する。室外熱交換器（12）に流入した二酸化炭素は、上記冷媒流路に沿って第１管列（12d）の下方へ蛇行しながら流れる。第１管列（12d）の最下段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、Ｕ字管（12b）を経由して隣の第２管列（12a）の最下段のある伝熱管に流入する。第２管列（12a）の最下段のある伝熱管に流入した二酸化炭素は、冷媒流路に沿って第２管列（12a）の上方へ、蛇行しながら流れる。そして、第２管列（12a）の最上段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、Ｕ字管（12b）を経由して隣の第１管列（12d）の最上段のある伝熱管に流入する。第１管列（12d）の最上段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、冷媒流路に沿って第１管列（12d）の下方へ、蛇行しながら流れて、冷媒流路の出口端（14）から流出する。
【００３９】
ここで、上記冷媒流路の入口端（13）において、図６のｂ点の温度であった二酸化炭素は、冷媒流路内を流れて、管外側の空気へ放熱することにより、最終的には、上記冷媒流路の出口端（14）において、図６のｃ点の温度まで低下する。このように、二酸化炭素の流れに沿って、二酸化炭素自体の温度が低下するため、該二酸化炭素の温度は、入口端（13）に近いほど高温となり、出口端（14）に近いほど低温となる。
【００４０】
次に、上記室外熱交換器（12）における空気の流れについて説明する。
【００４１】
上記室外ファン（15）が起動することにより、室外機（1）のケーシングの外側にある空気が、ケーシング内に吸い込まれるとともに、上記室外熱交換器（12）の複数の伝熱フィン（12c）間に流入する。この伝熱フィン（12c）間に流入する際の空気の風速分布は、図２に示した風速分布である。
【００４２】
上記風速分布は、上記室外熱交換器（12）の中心部分を除いて、室外ファン（15）に近いほど風速が速くなっている。ここで、上記室外熱交換器（12）の中心部分が除かれているのは、該室外熱交換器（12）の中心部分と対向する位置に上記室外ファン（15）のファンモータ（15c）が配置されているからである。つまり、熱交換器（12,22）の中心部分を通過する空気は、そのままプロペラ（15a）に吸い込まれるのではなく、ファンモータ（15c）に衝突した後でプロペラ（15a）に吸い込まれる。このために、該ファンモータ（15c）自体が、空気流れの障害となり、結果として、上記室外熱交換器（12）の中心部分を流れる空気の風速は減速する。
【００４３】
これは、室外ファン（15）に近い領域が必ずしも空気の風速が速いとは限らないことを意味している。つまり、上記室外ファン（15）が形成する空気の流れにおいて、上述したように、室外機（1）の構成により、何らかの物体、例えばファンモータ（15c）が障害となる場合も考えられる。
【００４４】
そして、このような風速分布を伴いながら、上記室外熱交換器（12）の複数の伝熱フィン（12c）間に流入した空気は、該伝熱フィン（12c）間を通過中に伝熱管内を流れる二酸化炭素により加熱されて、該伝熱フィン（12c）間を流出する。ここで、この空気の加熱前後、即ち上記室外熱交換器（12）の通過前後における空気の温度差は５℃〜１０℃位であり、上記室外熱交換器（12）の通過前後における二酸化炭素の温度差（図６のΔＴ≒５０℃）よりも小さい。つまり、上記室外熱交換器（12）の冷媒通路の入口端（13）付近及び出口端（14）付近において、二酸化炭素と空気との温度差を比較すると、入口端（13）付近よりも出口端（14）付近のほうが、二酸化炭素と空気との温度差が小さい。このために、入口端（13）付近よりも出口端（14）付近のほうが熱流束も小さくなる。上述したように、熱流束とは、単位伝熱面積、単位時間あたりに移動する熱量のことであり、その熱量の大きさは、その部分の温度差及び熱通過率に比例する。したがって、二酸化炭素と空気との温度差が小さい出口端（14）付近のほうが、熱流束は小さくなる。
【００４５】
このように、上記入口端（13）付近よりも上記出口端（14）付近のほうが、熱流束が小さくなるのは、冷媒回路（10）の冷媒として放熱過程の二酸化炭素、つまり相変化を伴わずに放熱する冷媒を用いているためである。この二酸化炭素に代えて、相変化を伴いながら放熱する冷媒を用いた場合、該冷媒の温度は放熱中においてほぼ一定となることから、該熱交換器（12,22）を通過する空気との温度差も、ほぼ一定となる。つまり、上記入口端（13）付近と上記出口端（14）付近との熱流束もほぼ一定となり、上記入口端（13）付近よりも上記出口端（14）付近のほうが、熱流束が小さくなることはない。
【００４６】
そして、上記室外機（1）では、熱流束の小さい出口端（14）が、上述した風速分布のうち、平均風速よりも風速の速い領域、例えば最も風速が速い領域に配置されている。そして、この構成が本発明の特徴である。
【００４７】
〈室内機〉
−室内機の構成−
上記室内機（2）は、上述したように本実施形態の空気調和装置（2）を構成するものである。図３は、上記室内機（2）のケーシング内にある室内熱交換器（22）及び室内ファン（送風機）（25）の形状及び配置を概念的に示す図である。又、図３には、空気の風速分布も示している。
【００４８】
まず、上記室内熱交換器（22）及び室内ファン（25）の形状について説明する。
【００４９】
上記室内熱交換器（22）は、クロスフィン型の熱交換器であり、複数の直管状の伝熱管と複数のＵ字管（22b）とを有する伝熱管群と、複数の略Ｖ字状の伝熱フィン（22c）を有する伝熱フィン群とを備えている。そして、上記伝熱フィン群を貫通するように、上記伝熱管群が配置されている。
【００５０】
具体的に、上記伝熱管群は、複数の伝熱管が２列に並べられるとともに、Ｖ字状に配列されている。ここで、２列に並べられた複数の伝熱管のうち、図３に示すように、室内ファン（25）側、即ち内側の列が第１管列（22d）、該第１管列（22d）の隣の列、即ち外側の列が第２管列（22a）を構成している。そして、上記第２管列（22a）の第１伝熱管の一端（第１端）（23）及び上記第１管列（22d）の第２伝熱管の一端（第２端）（24）を除く伝熱管の端部同士を上記複数のＵ字管（22b）で接続することにより、上記伝熱管群には、第１端を入口端（23）とし、第２端を出口端（24）とする一本の冷媒流路が形成されている。
【００５１】
又、上記伝熱フィン群は、複数の伝熱フィン（22c）が上記伝熱管の長さ方向に沿って所定の間隔をあけつつ、互いに平行となるように一列に並べられて形成されている。上記各伝熱フィン（22c）には、フィンを表裏方向に貫通する複数の貫通穴が設けられおり、この各貫通穴に各伝熱管が挿入されて上記室内熱交換器（22）が形成されている。
【００５２】
一方、上記室内ファン（25）は、遠心式のクロスフローファンであり、複数の羽根が形成された円筒状の羽根車（25a）と、該羽根車（25a）の中心部に取り付けられた回転軸（25b）と、該回転軸（25b）を周方向に回転させるファンモータ（図示せず）とを備えている。ここで、上記室内ファン（25）は、図３で示される羽根車（25a）に対して、上側（室内熱交換器（22）側）が吸込側となり、下側が吹出側となるように構成される。
【００５３】
次に、上記室内熱交換器（22）及び室内ファン（25）の配置と、上記風速分布とについて説明する。
【００５４】
図３からわかるように、上記室内熱交換器（22）と上記室内ファン（25）とは、該室内熱交換器（22）が該室内ファン（25）の吸込側に位置するとともに、室内熱交換器（22）のＶ字の内側よりに該室内ファン（25）の中心が配置されている。そして、このように室内熱交換器（22）と室内ファン（25）とが配置され、該室内ファン（25）が起動することにより、該室内ファン（25）の吸込側においては、図３に示すように、室内ファン（25）に近いほど風速が速くなるような風速分布が形成される。
【００５５】
−室内機の動作−
まず、上記室内機（2）の室内熱交換器（22）における二酸化炭素の流れについて説明する。ここで、本実施形態において、本発明の効果が得られるのは、上記室内熱交換器（22）が上述した超臨界冷凍サイクルの放熱行程を行う場合に限られるので、ここでは、上記冷媒回路（10）が暖房状態である場合の室内機（2）の動作についてのみ説明し、該冷媒回路（10）が冷房状態である場合の室内機（2）の動作については省略する。
【００５６】
上記冷媒回路（10）が暖房状態の場合には、上記四路切換弁（9）は上記第２状態に切り換えられており、二酸化炭素は、図６の冷媒回路図の破線の矢印方向に循環する。
【００５７】
具体的に、上記圧縮機（5）から吐出された超臨界圧の二酸化炭素は、第２状態の四路切換弁（9）を通過して上記伝熱管群に形成された冷媒流路の入口端（23）から、上記室内熱交換器（22）に流入する。室内熱交換器（22）に流入した二酸化炭素は、上記冷媒流路に沿って第１管列（22d）と第２管列（22a）とを交互に行き来しつつ、上方へ蛇行しながら流れる。そして、最上段の伝熱管に流入した二酸化炭素は、上記冷媒流路に沿って第１管列（22d）と第２管列（22a）とを交互に行き来しつつ、下方へ蛇行しながら流れて、冷媒流路の出口端（24）から流出する。ここで、上記冷媒流路の入口端（23）において、図６のｂ点の温度であった二酸化炭素は、冷媒流路内を流れて、管外側の空気へ放熱することにより、最終的には、上記冷媒流路の出口端（24）において、図６のｃ点の温度まで低下する。このように、二酸化炭素の流れに沿って、二酸化炭素自体の温度が低下するため、該二酸化炭素の温度は、入口端（23）に近いほど高温となり、出口端（24）に近いほど低温となる。
【００５８】
次に、上記室内熱交換器（22）における空気の流れについて説明する。
【００５９】
上記室内ファン（25）が起動することにより、室内機（2）のケーシングの外側にある空気が、上記室内熱交換器（22）の複数の伝熱フィン（22c）間に流入する。この際の空気の風速分布は、図３に示した風速分布となる。ここで、上記風速分布のうち、風速が最も速い領域に、冷媒流路の出口端（24）が配置されている。
【００６０】
このような風速分布を伴いながら、上記室内熱交換器（22）の複数の伝熱フィン（22c）間に流入した空気は、該伝熱フィン（22c）間を通過中に伝熱管内を流れる二酸化炭素により加熱されて、該伝熱フィン（22c）間を流出する。ここで、上述した室外機（1）と同様に、この空気の加熱前後、即ち上記室内熱交換器（22）の通過前後における空気の温度差は５℃〜１０℃位であり、上記室内熱交換器（22）の通過前後における二酸化炭素の温度差（図６のΔＴ≒５０℃）よりも小さい。つまり、上記室内熱交換器（22）の冷媒通路の入口端（23）付近及び出口端（24）付近において、二酸化炭素と空気との温度差を比較すると、入口端（23）付近よりも出口端（24）付近のほうが、二酸化炭素と空気との温度差が小さい。このために、入口端（23）付近よりも出口端（24）付近のほうが熱流束も小さくなる。したがって、二酸化炭素と空気との温度差が小さい出口端（24）付近のほうが、熱流束は小さくなる。
【００６１】
そして、上記室内機（2）では、熱流束の小さい出口端（24）が、上記風速分布のうち、平均風速よりも風速の速い領域、例えば最も風速が速い領域に配置されている。そして、この構成が本発明の特徴である。
【００６２】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、上記室外熱交換器（12）及び上記室内熱交換器（22）において、両方の熱交換器（12,22）に形成される冷媒流路の出口端（14,24）は、それぞれの熱交換器（12,22）に形成される空気の風速分布のうち、最も風速が速い領域に配置されている。ここで、最も風速が速い領域とは、最も空気側の熱伝達率が高い領域であると考えられる。つまり、空気側の熱伝達率が最も高い領域に、上記冷媒流路の出口端（14,24）が配置されている。
【００６３】
一方、超臨界冷凍サイクルを行う冷媒回路（10）が冷房運転を行う場合、放熱行程を行う室外熱交換器（12）においては、上述のように、冷媒流路の出口端（14）付近の熱流束が、入口端（13）付近の熱流束よりも低下する。又、上記冷媒回路（10）が暖房運転を行う場合、放熱行程を行う室内熱交換器（22）においては、冷媒流路の出口端（24）付近の熱流束が、入口端（23）付近の熱流束よりも低下する。つまり、各冷媒流路の出口端（14,24）を、空気側の熱伝達率が最も高い領域にそれぞれ配置することにより、その熱流束の低下を抑えることができる。これにより、冷房運転における室外機（1）及び暖房運転における室内機（2）の熱交換能力の低下を抑制することができる。
【００６４】
−実施形態の変形例１−
実施形態の変形例１では、上記実施形態の室外機（1）に対して、図４に示すように、室外熱交換器（32）の形状と、該室外熱交換器（32）と室外ファン（35）との位置関係が変更されている。尚、変形例１の室外熱交換器（32）の形状は、平面視が略コ字状のクロスフィン型熱交換器であり、該室外熱交換器（32）は、室外ファン（35）の下方に配置されている。これにより、室外熱交換器（32）に対する風速分布は、図４に示すように、室外熱交換器（32）の上部に行くほど風速が速くなるような分布となる。そして、このような風速分布に対しても、上記室外熱交換器（32）の冷媒流路の出口端（34）を最上部に配置することにより、該出口端（34）での熱流束の低下を抑えることができる。これにより、冷房運転における室外機（31）の熱交換能力の低下を抑制することができる。
【００６５】
−実施形態の変形例２−
実施形態の変形例２では、上記実施形態の室内機（2）に対して、図５に示すように、室外熱交換器（42）の形状と、該室内熱交換器（42）と室外ファン（45）との位置関係が変更されている。尚、変形例２の室内熱交換器（42）の形状は、略ロ字状のクロスフィン型熱交換器（12,22）であり、該室内熱交換器（22）は、図５（Ａ）に示すように、室外ファン（15）の周りに配置されている。又、室内ファン（45）はターボファンで構成されている。これにより、室内熱交換器（42）に対する風速分布は、図５（Ｂ）に示すように、室内熱交換器（42）の上部に行くほど風速が速くなるような分布となる。そして、このような風速分布に対しても、上記室外熱交換器（42）の冷媒流路の出口端（44）を最上部に配置することにより、該出口端（44）での熱流束の低下を抑えることができる。これにより、暖房運転における室内機（42）の熱交換能力の低下を抑制することができる。
【００６６】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００６７】
上記実施形態では、室外機（1）と室内機（2）とについて示したが、室外機（1）と室内機（2）とが一体となった一体型の空気調和装置であってもよい。この場合、一体型の空気調和装置に搭載される２つの熱交換器において、それぞれの熱交換器に形成される空気の風速分布のうち、風速の最も速い領域に、各熱交換器の出口端を配置すればよい。
【００６８】
又、実施形態の熱交換器（12,22）には、出口端（14,24）が１つだけ形成されていたが、１つである必要はなく、出口端（14,24）が複数形成されてもよい。つまり、上記熱交換機において、冷媒流路が複数形成されてもよい。この場合、冷媒流路における複数の出口端を、熱交換器に形成される空気の風速分布のうち、風速の最も速い領域に配置すればよい。
【００６９】
又、上記実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いたが、二酸化炭素である必要はなく、熱交換器（12,22）に対する冷媒流路の入口端（13,23）から出口端（14,24）へ向かって温度変化する冷媒であればよい。
【００７０】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上説明したように、本発明は、冷媒が放熱行程時に温度変化をする冷媒回路が設けられる空気調和装置に対して好適なクロスフィン型熱交換器の形状ついて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施形態である空気調和装置が接続された冷媒回路の回路図である。
【図２】本発明の実施形態である室外機の室外熱交換器及び室外ファンの形状及び配置を概念的に示した図である。
【図３】本発明の実施形態である室内機の室内熱交換器及び室内ファンの形状及び配置を概念的に示した図である。
【図４】本発明の実施形態の変形例１である室外機の室外熱交換器及び室外ファンの形状及び配置を概念的に示した図である。
【図５】本発明の実施形態の変形例２である室内機の室内熱交換器及び室内ファンの形状及び配置を概念的に示した図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図である。
【図６】二酸化炭素のＴ−Ｓ線図上に超臨界冷凍サイクルを表した図である。
【符号の説明】
【００７３】
1  室外機（空気調和装置）
2  室内機（空気調和装置）
10  冷媒回路
12  室外熱交換器（熱交換器）
13  入口端
14  出口端
15  室外ファン（送風機）
22  室内熱交換器（熱交換器）
23  入口端
24  出口端
25  室内ファン（送風機）
【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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