(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、
第１熱交換装置と、
膨張弁と、
第２熱交換装置と、
前記圧縮機から吐出された冷媒が循環する順序を第１順序と第２順序とに切替えるように流路を変更するとともに、前記第１順序および前記第２順序のいずれの順序であっても前記第１熱交換装置の冷媒入口から冷媒が流入し、前記第１熱交換装置の冷媒出口から冷媒が流出するように流路を切り替えるように構成された第１流路切替装置とを備え、
前記第１順序は、冷媒が、前記圧縮機、前記第１熱交換装置、前記膨張弁、前記第２熱交換装置の順に循環する順序であり、
前記第２順序は、冷媒が、前記圧縮機、前記第２熱交換装置、前記膨張弁、前記第１熱交換装置の順に循環する順序であり、
前記第１熱交換装置は、
第１熱交換部と、
第２熱交換部と、
前記冷媒が循環する順序が前記第１順序である場合に、前記第１熱交換部および前記第２熱交換部に順次冷媒を流すとともに、前記冷媒が循環する順序が前記第２順序である場合に、前記第１熱交換部および前記第２熱交換部に並行して冷媒を流すように流路を切り替えるように構成された第２流路切替装置とを含み、
前記第２流路切替装置は、
前記冷媒を前記第１熱交換部の複数の冷媒流路に分配するように構成された第１分配装置と、
前記冷媒を前記第１熱交換部の複数の冷媒流路と前記第２熱交換部とに分配するように構成された第２分配装置と、
前記冷媒が循環する順序が前記第１順序であるか前記第２順序であるかに従って、前記第１熱交換装置の前記冷媒入口を前記第１分配装置に接続するか前記第２分配装置に接続するかを切替えるとともに、前記第１熱交換部の冷媒出口から流出した冷媒を前記第２熱交換部を通過させるか、第２熱交換部の冷媒出口から流出した冷媒に合流させるかを切替える切替部とを含む、冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記切替部は、
前記冷媒が循環する順序が前記第１順序である場合に、冷媒を前記第１分配装置に通過させ、前記冷媒が循環する順序が前記第２順序である場合に、冷媒を前記第２分配装置に通過させるように構成された第１切替弁と、
前記冷媒が循環する順序が前記第１順序である場合に、前記第１熱交換部の冷媒出口を前記第２熱交換部の冷媒入口に接続し、前記冷媒が循環する順序が前記第２順序である場合に、前記第１熱交換部の冷媒出口を前記第２熱交換部の出口に合流させるように構成された第２切替弁とを含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記第１分配装置は、ヘッダであり、
前記第２分配装置は、ディストリビュータである、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記第１分配装置は、第１入口ヘッダであり、
前記第２分配装置は、第２入口ヘッダである、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記第２流路切替装置は、
前記第１分配装置の出口に接続された第１配管と、
前記第１配管に設けられた第１逆止弁と、
前記第２分配装置の出口に接続された第２配管と、
前記第２配管に設けられた第２逆止弁と、
前記第１配管と前記第２配管とが合流した後、前記第１熱交換部に冷媒を送る第３配管とをさらに含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記第２流路切替装置は、
前記第１分配装置の出口に接続された第１配管と、
前記第１配管に設けられた第１開閉弁と、
前記第２分配装置の出口に接続された第２配管と、
前記第２配管に設けられた第２開閉弁と、
前記第１配管と前記第２配管とが合流した後、前記第１熱交換部に冷媒を送る第３配管とをさらに含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記第１分配装置および前記第２分配装置は、内容積が仕切り板で２分された入口ヘッダである、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記仕切り板は、前記入口ヘッダの容積を前記第１分配装置に相当する部分が５０％以上となるように仕切るように構成される、請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記切替部は、
軸と、
前記軸に沿う方向に前記軸を移動させるコイルと、
前記軸の動きに連動して動く複数の弁体と、
前記複数の弁体によって流路が切り替えられる複数の流路が形成された弁本体とを含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記切替部は、
軸と、
前記軸に沿う方向に前記軸を移動させるコイルと、
前記軸を中心として前記軸を回転させるモータと、
前記軸に沿う方向の前記軸の動きに連動して動く第１の弁体と、
前記軸の回転に連動して動く第２の弁体と、
前記第１の弁体および前記第２の弁体によって流路が切り替えられる複数の流路が形成された弁本体とを含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記第１熱交換部の熱交換容量は、前記第２熱交換部の熱交換容量よりも大きく、前記第１熱交換部において並行して冷媒が流れる冷媒流路の数は、前記第２熱交換部において並行して冷媒が流れる冷媒流路の数よりも多くなるように、前記第１熱交換部および前記第２熱交換部が構成される、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】
前記第２流路切替装置は、
前記第１分配装置の出口に接続された第１配管と、
前記第２分配装置の出口に接続された第２配管と、
前記第１配管と前記第２配管とが合流した後、前記第１熱交換部に冷媒を送る第３配管とをさらに含み、
前記第３配管に沿う方向から前記第１配管と前記第２配管との合流部を見た時に、前記第１配管が前記第２配管に合流する角度は、重力方向を０°とすると、９０°より大きくかつ１８０°以下であるか、または−１８０°以上でかつ−９０°より小さい、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
前記第２流路切替装置は、
前記第１分配装置の出口に接続された第１配管と、
前記第２分配装置の出口に接続された第２配管と、
前記第１配管と前記第２配管とが合流した後、前記第１熱交換部に冷媒を送る第３配管とをさらに含み、
前記第１配管の配管径は、前記第２配管の配管径よりも大きく、
前記第１配管の配管長は、前記第２配管の配管長よりも短い、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１４】
前記第２流路切替装置は、
前記切替部の出口に接続された第１配管と、
前記第２分配装置の出口に接続された第２配管と、
前記第１配管と前記第２配管とが合流した後、前記第１熱交換部に冷媒を送る第３配管とをさらに含み、
前記第１配管の配管径は、前記第２配管の配管径よりも大きく、
前記第１配管の配管長は、前記第２配管の配管長よりも短い、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１５】
前記第２熱交換装置は、
第３熱交換部と、
第４熱交換部と、
前記冷媒が循環する順序が前記第２順序である場合に、前記第３熱交換部および前記第４熱交換部に順次冷媒を流すとともに、前記冷媒が循環する順序が前記第１順序である場合に、前記第３熱交換部および前記第４熱交換部に並行して冷媒を流すように流路を切り替えるように構成された第３流路切替装置とを含み、
前記第３流路切替装置は、
前記冷媒を前記第３熱交換部の複数の冷媒流路に分配するように構成された第３分配装置と、
前記冷媒を前記第３熱交換部の複数の冷媒流路と前記第４熱交換部とに分配するように構成された第４分配装置と、
前記冷媒が循環する順序が前記第１順序であるか前記第２順序であるかに従って、前記第１熱交換装置の前記冷媒入口を前記第１分配装置に接続するか前記第２分配装置に接続するかを切替えるとともに、前記第３熱交換部の冷媒出口から流出した冷媒を前記第４熱交換部を通過させるか、第４熱交換部の冷媒出口から流出した冷媒に合流させるかを切替える切替部とを含む、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍サイクル装置に関し、特に、冷房時と暖房時で冷媒流路を切り替えるように構成された冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置において、熱交換器の性能を有効に活用し、効率を上げる運転を行なうためには、凝縮器の場合は分岐数を減らして流速が早い状態で使用し、蒸発器の場合は、分岐数を増やして流速が遅い状態で使用するのが効果的である。その理由は、凝縮器では流速に依存する熱伝達が性能の向上に対して支配的であり、蒸発器では流速に依存した圧力損失を減少させることが性能の向上に対して支配的であるためである。【０００３】
凝縮器と蒸発器のこのような特性に着目した室外熱交換器が、例えば特開２０１５−１１７９３６号公報（特許文献１）において提案されている。この熱交換器は、複数の単位流路のうちの少なくとも２つの単位流路が、冷房運転を行なうか、暖房運転を行なうかによって互いに直列または並列に連結されることによって、冷媒が通過する流路の個数または長さを変えることができる。流路の個数または長さが適当に選択されて利用されるので、効率を向上させることができる。【０００４】
また、凝縮器／蒸発器として機能する際に、熱交換器本体の各冷媒配管内の冷媒流の方向が同じになり、冷房／暖房共に対向流方式によって熱交換が可能である熱交換器が知られている（たとえば、特開平８−１８９７２４号公報（特許文献２）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１１７９３６号公報（第１６頁、第４，第５図）
【特許文献２】特開平８−１８９７２４号公報（第５頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特開２０１５−１１７９３６号公報に記載の空気調和機は、冷房運転時に第１単位流路の個数と、第２単位流路の個数とが等しくなるよう形成されている。第２単位流路の個数が第１単位流路の個数と等しい場合、流速が遅くなり伝熱性能が低下してしまうという問題がある。これは、冷媒の流量と流路の断面積が一定であるとすると、単位流路を流れる流量[kg/s]=冷媒密度[kg/m3]×流速[m/s]×断面積[m2]で表されるので、凝縮器において液相領域が増加するに伴い冷媒の密度が増加すると、冷媒の流速が低下するからである。【０００７】
また一般に、室外熱交換器において暖房[蒸発時]は低圧の二相冷媒が流入し、冷房[凝縮時]は高圧のガス冷媒が流入する。このため、従来の回路では冷暖で流入方向が異なるため、各入口側には冷媒の分配に適した分配装置が設けられている（ガス流入時は重力や慣性力の影響を受けにくい代わりに低密度のため圧力損失が増大し易いため口径の大きなヘッダにて分配し、二相流入時は重力や慣性力の影響を受けやすいためキャピラリーチューブ等配管圧損の大きな要素を設けることで重力や慣性力の影響を相対的に小さくしている）。しかし、上記特開平８−１８９７２４号公報の装置では、冷暖房時のいずれにおいても冷媒の流入方向を同一にしている。冷房運転時および暖房運転時に冷媒の流入方向を同一にすると、入口側の分配装置をガス流入時用に設計すると、二相冷媒流入時には重力や慣性力の影響を受けるため分配が均等でなくなる一方で、二相冷媒流入時用に設計すると、ガス冷媒流入時径の小さいキャピラリーチューブを流れるため圧力損失が増大し、性能が低下する。【０００８】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、流路切替装置によって冷房時、暖房時のいずれにおいても対向流化を実現するとともに、冷房／暖房に係わらず冷媒を均等に分配するように構成され、伝熱性能が向上し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】
【０００９】
本実施の形態に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機と、第１熱交換装置と、膨張弁と、第２熱交換装置と、圧縮機から吐出された冷媒が循環する順序を第１順序と第２順序とに切替えるように流路を変更するとともに、第１順序および第２順序のいずれの順序であっても第１熱交換装置の冷媒入口から冷媒が流入し、第１熱交換装置の冷媒出口から冷媒が流出するように流路を切り替えるように構成された第１流路切替装置とを備える。第１順序は、冷媒が、圧縮機、第１熱交換装置、膨張弁、第２熱交換装置の順に循環する順序であり、第２順序は、冷媒が、圧縮機、第２熱交換装置、膨張弁、第１熱交換装置の順に循環する順序である。第１熱交換装置は、第１熱交換部と、第２熱交換部と、冷媒が循環する順序が第１順序である場合に、第１熱交換部および第２熱交換部に順次冷媒を流すとともに、冷媒が循環する順序が第２順序である場合に、第１熱交換部および第２熱交換部に並行して冷媒を流すように流路を切り替えるように構成された第２流路切替装置とを含む。第２流路切替装置は、冷媒を第１熱交換部の複数の冷媒流路に分配するように構成された第１分配装置と、冷媒を第１熱交換部の複数の冷媒流路と第２熱交換部とに分配するように構成された第２分配装置と、冷媒が循環する順序が第１順序であるか第２順序であるかに従って、第１熱交換装置の冷媒入口を第１分配装置に接続するか第２分配装置に接続するかを切替えるとともに、第１熱交換部の冷媒出口から流出した冷媒を第２熱交換部を通過させるか、第２熱交換部の冷媒出口から流出した冷媒に合流させるかを切替える切替部とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱交換器入口側にて冷暖で複数の分配器を設けることで、冷暖房に係わらず冷媒を均等分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示した図である。
【図２】図１の冷凍サイクル装置において、流路切替装置によってどのように流路の切替が行なわれるかを示す図である。
【図３】実施の形態１の冷凍サイクル装置の具体的な第１構成例を示した図である。
【図４】実施の形態１の冷凍サイクル装置の具体的な第２構成例を示した図である。
【図５】六方弁１０２の構成例における冷房時の冷媒流れを示した図である。
【図６】六方弁１０２の構成例における暖房時の冷媒流れを示した図である。
【図７】冷房時における室外熱交換器の冷媒の流れを示した図である。
【図８】暖房時における室外熱交換器の冷媒の流れを示した図である。
【図９】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の段方向、列方向の配置を示す概略構成図である。
【図１０】冷凍サイクル装置のＰ‐ｈ線図を示す図である。
【図１１】冷凍サイクルの空気−冷媒間の温度差比に対する第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂの流路数比（Ｎｂ／Ｎａ）の関係を示す図である。
【図１２】冷凍サイクルの空気−冷媒間の温度差比に対する第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂの熱交容量比（Ｖｂ／Ｖａ）の関係を示す図である。
【図１３】本実施の形態の合流部の配管の配置例を説明するための図である。
【図１４】図１３に示す配管の合流部をＸＩＶ−ＸＩＶ方向から見た図である。
【図１５】比較例の合流部の配管の配置例を説明するための図である。
【図１６】図１５に示す配管の合流部をＸＶＩ−ＸＶＩ方向から見た図である。
【図１７】流路切替装置の変形例１を示した図である。
【図１８】流路切替装置の変形例２を示した図である。
【図１９】流路切替装置の変形例３を示した図である。
【図２０】実施の形態１に係る冷房と暖房とでパス数を可変とした時のＣＯＰのピークの差を示す概略構成図である。
【図２１】実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図２２】実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図２３】実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図２４】実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の第３入口ヘッダ４ｃの概略図である。
【図２５】図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ断面を示した図である。
【図２６】実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図２７】実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の第３流路切替弁３ｃの冷房時の状態を示す図である。
【図２８】実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の第３流路切替弁３ｃの暖房時の状態を示す図である。
【図２９】実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。
【図３０】実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の第４流路切替弁３ｄの冷房時の状態を示す図である。
【図３１】実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の第４流路切替弁３ｄの暖房時の状態を示す図である。
【図３２】実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の第１構成例を示す図である。
【図３３】実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の第２構成例を示す図である。
【図３４】実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の第３構成例を示す図である。
【図３５】室外熱交換器と室内熱交換器とをそれぞれ分割した場合の冷房時と暖房時の接続状態を示した図である。
【図３６】実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の第１構成例を示す図である。
【図３７】実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の第２構成例を示す図である。
【図３８】実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の第３構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、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。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示した図である。図１を参照して、冷凍サイクル装置５０は、圧縮機１と、第１熱交換装置５（室外熱交換器）と、膨張弁７と、第２熱交換装置８（室内熱交換器）と、第１流路切替装置２とを備える。
【００１４】
第１流路切替装置２は、ポートＰ１〜Ｐ６を有する。ポートＰ１は圧縮機１の冷媒吐出口に接続され、ポートＰ２は、圧縮機１の冷媒吸入口に接続される。ポートＰ３は第１熱交換装置５の冷媒入口に接続され、ポートＰ４は第１熱交換装置５の冷媒出口に接続される。ポートＰ５は膨張弁７の一方端に接続され、膨張弁７の他方端は、第２熱交換装置８の一方端に接続される。第２熱交換装置８の他方端は、ポートＰ６に接続される。
【００１５】
第１流路切替装置２は、圧縮機１から吐出された冷媒が循環する順序を第１順序（冷房）と第２順序（暖房）とに切替えるように流路を変更するとともに、第１順序および第２順序のいずれの順序であっても第１熱交換装置５の冷媒入口（Ｐ３）から冷媒が流入し、第１熱交換装置５の冷媒出口（Ｐ４）から冷媒が流出するように流路を切り替えるように構成される。
【００１６】
ここで、第１順序（冷房）は、冷媒が、圧縮機１、第１熱交換装置５、膨張弁７、第２熱交換装置８の順に循環する順序である。また、第２順序（暖房）は、冷媒が、圧縮機１、第２熱交換装置８、膨張弁７、第１熱交換装置５の順に循環する順序である。以下では、第１順序（冷房）で冷媒が循環することを、第１方向（冷房）に冷媒が循環するともいう。また、第２順序（暖房）で冷媒が循環することを、第２方向（暖房）に冷媒が循環するともいう。
【００１７】
第１熱交換装置５は、第１熱交換部５ａと、出口ヘッダ６と、第２熱交換部５ｂと、第２流路切替装置１２とを含む。第２流路切替装置１２は、冷媒が循環する順序が第１順序（冷房）である場合に、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂに順次冷媒を流すとともに、冷媒が循環する順序が第２順序（暖房）である場合に、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂに並行して冷媒を流すように流路を切り替えるように構成される。
【００１８】
第２流路切替装置１２は、冷媒を第１熱交換部５ａの複数の冷媒流路（たとえば４本）に分配するように構成された第１分配装置４ａと、冷媒を第１熱交換部５ａの複数の冷媒流路（たとえば４本）と第２熱交換部５ｂとに分配するように構成された第２分配装置４ｂと、切替部３とを含む。切替部３は、冷媒が循環する順序が第１順序（冷房）であるか第２順序（暖房）であるかに従って、第１熱交換装置５の冷媒入口を第１分配装置４ａに接続するか第２分配装置４ｂに接続するかを切替えるとともに、第１熱交換部５ａの冷媒出口から流出した冷媒を第２熱交換部５ｂを通過させるか、第２熱交換部５ｂの冷媒出口から流出した冷媒に合流させるかを切替えるように構成される。
【００１９】
第１分配装置４ａおよび第２分配装置４ｂとしては、平板を積層して流路を形成した分配器やヘッダ、ディストリビュータ等の冷媒を分配または合流させる装置を適宜組み合わせて使用することができる。
【００２０】
切替部３は、第１切替弁３ａと、第２切替弁３ｂとを含む。第１切替弁３ａは、冷媒が循環する順序が第１順序（冷房）である場合に、冷媒を第１分配装置４ａに通過させ、冷媒が循環する順序が第２順序（暖房）である場合に、冷媒を第２分配装置４ｂに通過させるように構成される。第２切替弁３ｂは、冷媒が循環する順序が第１順序（冷房）である場合に、第１熱交換部５ａの冷媒出口を第２熱交換部５ｂの冷媒入口に接続し、冷媒が循環する順序が第２順序（暖房）である場合に、第１熱交換部５ａの冷媒出口を第２熱交換部５ｂの出口に合流させるように構成される。
【００２１】
図２は、図１の冷凍サイクル装置において、流路切替装置によってどのように流路の切替が行なわれるかを示す図である。冷房運転が実行される場合の冷媒の循環方向が図１において実線矢印で示されており、このとき、図２に示すように、流路切替装置２では、ポートＰ１からポートＰ３に冷媒が流れ、ポートＰ４からポートＰ５に冷媒が流れ、ポートＰ６からポートＰ２に冷媒が流れるように、流路が形成される。また、流路切替装置１２では、ポートＰ１１から流入した冷媒が分配装置４ａを経由してポートＰ１２から流出するとともに、ポートＰ１３から流入した冷媒がポートＰ１４から流出するように、流路が形成される。このとき、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂは直列接続となり、これらには順次冷媒が流れる。
【００２２】
一方、暖房運転が実行される場合の冷媒の循環方向が図１において破線矢印で示されており、このとき、図２に示すように、流路切替装置２では、ポートＰ１からポートＰ６に冷媒が流れ、ポートＰ５からポートＰ３に冷媒が流れ、ポートＰ４からポートＰ２に冷媒が流れるように、流路が形成される。また、流路切替装置１２では、ポートＰ１１から流入した冷媒が分配装置４ｂを経由してポートＰ１２およびポートＰ１４に分配され、ポートＰ１３から流入した冷媒がポートＰ１５から流出するように、流路が形成される。このとき、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂは並列接続となり、これらには並行して冷媒が流れる。
【００２３】
流路切替装置２と流路切替装置１２では、制御装置３０からの制御信号によって流路の切替が実行される。
【００２４】
図３は、実施の形態１の冷凍サイクル装置の具体的な第１構成例を示した図である。図４は、実施の形態１の冷凍サイクル装置の具体的な第２構成例を示した図である。図３を参照して、冷凍サイクル装置５１は、図１の流路切替装置２に対応する六方弁１０２と、流路切替装置１２に対応する流路切替装置１１２と、圧縮機１と、膨張弁７と、室内熱交換器８と、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂと、出口ヘッダ６とを含む。
【００２５】
流路切替装置１１２は、冷媒を第１熱交換部５ａの複数の冷媒流路（たとえば４本）に分配するように構成された入口ヘッダ４ａと、冷媒を第１熱交換部５ａの複数の冷媒流路（たとえば４本）と第２熱交換部５ｂとに分配するように構成されたディストリビュータ４ｂ０と、切替弁３ａ，３ｂとを含む。
【００２６】
図面が複雑になるのを避けるため、図１の制御装置３０は、図３には記載していないが、六方弁１０２、切替弁３ａ，３ｂを制御する制御装置は同様に設けられている。図３以降の図においても同様である。
【００２７】
なお、図３に示す構成例では、第１分配装置は、入口ヘッダ４ａであり、第２分配装置は、ディストリビュータ４ｂ０である。これに対し、図４に示す構成例では、第１分配装置は、第１入口ヘッダ４ａであり、第２分配装置は、第２入口ヘッダ４ｂである。図４に示す冷凍サイクル装置５２は、図３に示す冷凍サイクル装置５１の構成において、流路切替装置１１２に代えて流路切替装置２１２を含む。流路切替装置２１２は、流路切替装置１１２の構成において、ディストリビュータ４ｂ０が入口ヘッダ４ｂに置換されている。他の部分の冷凍サイクル装置５２の構成は、冷凍サイクル装置５１と同じである。以降、主に図４を参照しながら動作説明を行なう。
【００２８】
第１流路切替弁３ａは、循環方向が第１方向（冷房）である場合に、冷媒をヘッダ４ａに通過させ、循環方向が第２方向（暖房）である場合に、冷媒をディストリビュータ４ｂ０または入口ヘッダ４ｂに通過させるように構成される。切替弁３ｂは、循環方向が第１方向（冷房）である場合に、第１熱交換部５ａの冷媒出口ヘッダ６を第２熱交換部５ｂの冷媒入口に接続し、循環方向が第２方向（暖房）である場合に、第１熱交換部５ａの冷媒出口ヘッダ６を第２熱交換部５ｂの出口に合流させるように構成される。
【００２９】
図５は、六方弁１０２の構成例における冷房時の冷媒流れを示した図である。図６は、六方弁１０２の構成例における暖房時の冷媒流れを示した図である。六方弁１０２は、内部に空洞が設けられた弁本体と、弁本体内部でスライドするスライド弁体とを含む。
【００３０】
冷房時には、六方弁１０２中のスライド弁体は図５に示した状態に設定される。この場合、図２の冷房時における流路切替装置２と同様に、ポートＰ１からポートＰ３に冷媒が流れ、ポートＰ４からポートＰ５に冷媒が流れ、ポートＰ６からポートＰ２に冷媒が流れるように流路が形成される。
【００３１】
暖房時には、六方弁１０２中のスライド弁体は図６に示した状態に設定される。この場合、図２の暖房時における流路切替装置２と同様に、ポートＰ１からポートＰ６に冷媒が流れ、ポートＰ５からポートＰ３に冷媒が流れ、ポートＰ４からポートＰ２に冷媒が流れるように流路が形成される。
【００３２】
六方弁１０２を図５、図６に示したように切り替えることによって、冷房運転時には図４中の実線矢印に示すように冷媒が流れ、暖房運転時には図４中の破線矢印に示すように冷媒が流れる。このときに、六方弁１０２の切替と連携して流路切替装置１１２の切替弁３ａ，３ｂも切換えることによって、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂの接続関係も変更され、また第１熱交換部５ａの複数の冷媒流路に冷媒を分配するために使用される分配装置も切換えられる。
【００３３】
図７は、冷房時における室外熱交換器の冷媒の流れを示した図である。図４、図７を参照して、冷房時には、第１流路切替弁３ａは、圧縮機１から流路切替装置２１２に流入した冷媒を入口ヘッダ４ａに導くように設定される。このとき、入口ヘッダ４ｂに通じる流路は閉止されているので、入口ヘッダ４ｂには冷媒は流れない。第１流路切替弁３ａによって、冷房時における冷媒の分配には、入口ヘッダ４ａが使用される。
【００３４】
また、冷房時には、切替弁３ｂは、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂとを直列接続するように設定される。これにより、冷房時には、入口ヘッダ４ａから第１熱交換部５ａおよび出口ヘッダ６を通過した冷媒が、第２熱交換部５ｂを流れる。
【００３５】
その結果、冷房時には、圧縮機１より高温高圧のガス冷媒が流路切替装置２１２へと流入し、第１流路切替弁３ａ、第１入口ヘッダ４ａを経由して、第１熱交換部５ａへと流入する。流入した冷媒は、凝縮され、第１熱交換部５ａから出口ヘッダ６、第２流路切替弁３ｂを経由して、第２熱交換部５ｂでさらに凝縮される。第２熱交換部５ｂで凝縮された冷媒は、さらに六方弁１０２を経由し膨張弁７から室内熱交換器８に至ってそこで蒸発し、六方弁１０２を経由して圧縮機１へ戻る（図４実線矢印参照）。
【００３６】
図８は、暖房時における室外熱交換器の冷媒の流れを示した図である。図４、図８を参照して、暖房時には、第１流路切替弁３ａは、膨張弁７から流路切替装置２１２に流入した冷媒を入口ヘッダ４ｂに導くように設定される。このとき、入口ヘッダ４ａに通じる流路は閉止されているので、入口ヘッダ４ａには冷媒は流れない。第１流路切替弁３ａによって、暖房時における冷媒の分配には、入口ヘッダ４ｂが使用される。
【００３７】
また、暖房時には、切替弁３ｂは、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂとを並列接続するように設定される。これにより、暖房時には、入口ヘッダ４ｂから第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂに分配された冷媒は、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂを並行して流れ、その後に合流される。
【００３８】
その結果、暖房時には、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、六方弁１０２を経由して室内熱交換器８に至って凝縮し、膨張弁７、六方弁１０２を経由して第１流路切替弁３ａへ流入する。さらに冷媒は、第１流路切替弁３ａから第２入口ヘッダ４ｂを経由して第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂに流入し、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂで蒸発される。第１熱交換部５ａに流入した冷媒は、出口ヘッダ６、第２流路切替弁３ｂを経由して、第２熱交換部５ｂの出口側で第２熱交換部５ｂを通過した冷媒と合流する。合流した冷媒は、さらに六方弁１０２を経由して圧縮機１へ戻る（図４破線矢印参照）。
【００３９】
［第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂの各構成］
ここで、冷房時と暖房時において、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂの伝熱面積をＡａ，Ａｂとし、熱交換容量をＶａ，Ｖｂとし、流路数をＮａ，Ｎｂとすると、Ａａ＞Ａｂ、Ｖａ＞Ｖｂ、Ｎａ＞Ｎｂとなるように第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂを構成する。
【００４０】
すると、図７に示した冷房時には、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂとは直列に接続され、室外熱交換器全体としては、冷房時にガスリッチとなる入口側では、流路数はＮａとなり、液リッチとなる出口側では、流路数はＮｂとなる。すなわち冷媒入口側の流路数の方が出口側の流路数よりも多くなる。
【００４１】
また、図８に示した暖房時には、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂとは並列に接続される。このとき、室外熱交換器全体としては、第１熱交換部５ａの流路数Ｎａと第２熱交換部５ｂの流路数Ｎｂとの和（Ｎａ＋Ｎｂ）となる。
【００４２】
図９は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の段方向、列方向の配置を示す概略構成図である。図９には、図１、図３および図４に記載された第１熱交換部５ａと熱交換部５ｂの各流路の段方向、列方向の配置が示される。第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂの列数Ｒが同等の場合、熱交換器の段数Ｃは、第１熱交換部５ａの段数Ｃａおよび第２熱交換部５ｂの段数Ｃｂとすると、Ｃａ＞Ｃｂの関係となるように各熱交換部を構成することが好ましい。また、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂの段数Ｃが同等の場合、熱交換器の列数Ｒは、第１熱交換部５ａの列数Ｒａおよび第２熱交換部５ｂの列数Ｒｂとすると、Ｒａ＞Ｒｂの関係となるように各熱交換部を構成することが好ましい。
【００４３】
なお、冷媒の凝縮時には流れが下流になるに従い液相比率が上がり重力の影響を受けやすくなるため、重力方向に沿って流れるように熱交換器を構成することが好ましい。冷媒の蒸発時には流れが下流になるに従いガス相比率が上がり、重力の影響を受けにくくなるため、かならずしも重力方向に沿って冷媒を流す必要はなく、重力方向に逆らって流れるよう熱交換器を構成しても良い。
【００４４】
図１０は、冷凍サイクル装置のＰ‐ｈ線図を示す図である。本実施の形態の冷凍サイクル装置において、液部はガス・二相部より凝縮器における比率が小さい。このため、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂについて、伝熱面積ＡをそれぞれＡａおよびＡｂとし、熱交容積ＶをそれぞれＶａおよびＶｂとし、流路数ＮをそれぞれＮａおよびＮｂとして、Ａａ＞Ａｂ、Ｖａ＞Ｖｂ、Ｎａ＞Ｎｂの関係となるように熱交換部を構成する。このようにして、圧力損失の大きいガス・二相部の大半または全部を第１熱交換部５ａで熱交換させ、第２熱交換部５ｂを流れる冷媒の大半または全部が液相となるように室外熱交換器を分割することが好ましい。
【００４５】
図１１は、冷凍サイクルの空気−冷媒間の温度差比に対する第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂの流路数比（Ｎｂ／Ｎａ）の関係を示す図である。図１１に示すように、空気−冷媒間の温度差比が小さくなるにしたがって流路数比（Ｎｂ／Ｎａ）が小さくなるように、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂを構成する方が好ましい。
【００４６】
なお、図１１により示した関係により得られる流路数比はある１条件における状態の比率を示しており、実際の熱交換器では、室外機のサイズ、コスト、風速分布、構造、冷媒分配等の制約により多少比率を変更してもよい。
【００４７】
また、圧力損失は液比率増加に伴い、密度増加、流速低下により低下し、伝熱性能も低下するため、圧力損失を同等以下にしつつ、流速を増加させ伝熱性能を向上する必要がある。そのため、流路数比（Ｎｂ／Ｎａ）は少なくともどの空気−冷媒間の温度差比であっても１００％よりも小さくすることが好ましい。
【００４８】
図１２は、冷凍サイクルの空気−冷媒間の温度差比に対する第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂの熱交容量比（Ｖｂ／Ｖａ）の関係を示す図である。図１２に示すように、空気−冷媒間の温度差が小さい条件になるに従い、熱交容量比が低減するように、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂを構成する方が好ましい。
【００４９】
なお、図１２により示した関係より得られる熱交容量比はある１条件における状態の比率を示しており、実際の熱交換器は室外機のサイズ、コスト、風速分布、構造、冷媒分配等の制約により多少比率を変更してもよい。
【００５０】
ただし、熱交容量比は、０％＜熱交容量比＜５０％で示される比率の範囲内である。すなわち、熱交容量比が０％では第２熱交換部５ｂが無いことになるため、熱交容量比は少なくとも０％よりも大きくなるからである。また、熱交容量比が５０％以上となると、ガス・二相部となる伝熱性能の高い第１熱交換部５ａの熱交容量が第２熱交換部５ｂの熱交容量よりも小さくなるため、性能が低下してしまうからである。
【００５１】
［室外熱交換器の冷媒入口部分の分配装置の構成］
室外熱交換器は、暖房運転時には蒸発器として働き低圧の二相冷媒が流入し、冷房運転時に凝縮器として働き、高圧のガス冷媒が流入する。このため、図３に示した冷凍サイクル装置５１の流路切替装置１１２では、冷房と暖房とで流入冷媒の状態が異なるため、冷房時に適した分配装置（ヘッダ４ａ）と暖房時に適した分配装置（ディストリビュータ４ｂ０）とが設けられている。
【００５２】
ガス冷媒の流入時（冷房時）は、冷媒の分配時に重力や慣性力の影響を受けにくい代わりに冷媒が低密度で圧力損失が増大し易いため、口径の大きなヘッダ４ａにて分配する。一方、二相冷媒の流入時（暖房時）は重力や慣性力の影響を受けやすく、分配が不均等になりやすいため、ディストリビュータ４ｂ０およびキャピラリーチューブ等配管圧損の大きな要素を設け、重力や慣性力の影響を相対的に小さくしている。
【００５３】
図４に示した構成では、ディストリビュータ４ｂ０に代えてヘッダ４ｂを用いる。この場合でも、図３の構成と同様な考慮をすることが好ましい。図４に示した冷凍サイクル装置５２の流路切替装置２１２において、入口ヘッダ４ａを経由した冷媒配管１３と入口ヘッダ４ｂを経由した冷媒配管１４とは合流部１５において合流する。
【００５４】
入口ヘッダ４ａから合流部１５までの配管１３の径をＤ１、長さをＬ１とし、入口ヘッダ４ｂから合流部１５までの配管１４の径をＤ２、長さをＬ２とする。このときに、Ｄ１＞Ｄ２、Ｌ１＜Ｌ２の関係が成り立つことが好ましい。また、第２熱交換部５ｂに関しても第２流路切替弁３ｂから合流部１９までの配管１７の径をＤ３、長さをＬ３とし、第２入口ヘッダ４ｂから合流部１９までの配管１８の径をＤ４、長さをＬ４とすると、Ｄ３＞Ｄ４、Ｌ３＜Ｌ４の関係が成り立つことが好ましい。なお、配管径Ｄ２と配管径Ｄ４は等しくてもよく、配管長Ｌ２と配管長Ｌ４とは等しくてもよい。
【００５５】
このように配管径と配管長を工夫することで、分配装置としてヘッダ４ｂを用いる場合でも、二相冷媒状態での重力や慣性力の影響を相対的に小さくすることができる。
【００５６】
さらに合流部１５における配管の配置についても好ましい配置が存在する。図１３は、本実施の形態の合流部の配管の配置例を説明するための図である。図１４は、図１３に示す配管の合流部をＸIＶ−ＸIＶ方向から見た図である。図１５は、比較例の合流部の配管の配置例を説明するための図である。図１６は、図１５に示す配管の合流部をＸＶＩ−ＸＶＩ方向から見た図である。
【００５７】
図１５、図１６に示した比較例のように、配管１３の取付角度が、重力方向（０°）と同じ角度をなすように配管１３が取り付けられると、配管１４から二相冷媒が熱交換部５ａに流れる際に、配管１３に液冷媒が流れ込んでしまい、冷媒の有効活用の点からは好ましくない。
【００５８】
したがって、本実施の形態では、配管１３が配管１４よりも重力方向の上側に存在し、図１４に示すように合流部１５への配管１３の取付角度が、破線で示すように重力方向を０°とすると、９０°＜θ≦１８０°または−１８０°≦θ＜−９０°となるように取り付けられている。また、実線で示すように角度が±１８０°となるように配管１３が取り付けられていることが最も好ましい。
【００５９】
なお、図１に示した実施の形態１の流路切替装置２および流路切替装置１２は、種々の構成で実現することができる。ここに、いくつかの構成例を示す。
【００６０】
図１７は、流路切替装置の変形例１を示した図である。図１７に示す冷凍サイクル装置５３は、図４に示した冷凍サイクル装置５２の構成において、六方弁１０２に代えて流路切替装置３０２を含む。流路切替装置３０２は、四方弁１００と、４つの逆止弁７ａａ〜７ａｄを用いたブリッジ回路とを含む。
【００６１】
図１８は、流路切替装置の変形例２を示した図である。図１８に示す冷凍サイクル装置５４は、図４に示した冷凍サイクル装置５２の構成において、六方弁１０２に代えて流路切替装置４０２を含む。流路切替装置４０２は、四方弁１００と、４つの開閉弁１０１ａ〜１０１ｄを用いたブリッジ回路とを含む。
【００６２】
図１９は、流路切替装置の変形例３を示した図である。図１９に示す冷凍サイクル装置５５は、図４に示した冷凍サイクル装置５２の構成において、六方弁１０２に代えて流路切替装置３０２を含み、流路切替装置２１２に代えて流路切替装置５１２を含む。流路切替装置３０２は、四方弁１００と、４つの逆止弁７ａａ〜７ａｄを用いたブリッジ回路とを含む。流路切替装置５１２は、流路切替装置２１２の構成において、切替弁３ａ，３ｂを４つの開閉弁１０１ｅ〜１０１ｈに置換したものである。
【００６３】
なお、図示しないが、図１８の流路切替装置４０２と図１９の流路切替装置５１２とを組み合わせて使用しても良い。
【００６４】
以上のような変形例においても、図４に示した構成と同様に冷媒の流れを切替制御することができる。
【００６５】
なお、第１入口ヘッダ４ａおよび第２入口ヘッダ４ｂは、図中では長手方向が垂直方向となるように配置した例を示したが、長手方向を水平に配置してもよい。また、膨張弁７の取付位置を室内機にしてもよい。
【００６６】
以上の構成は冷媒の流れの切替えを実現可能かつ冷暖房運転が可能な最小要素であり、気液分岐器、レシーバー、アキュームレータ、高低圧熱交換器等の機器が接続されて冷凍サイクル装置が形成されてもよい。
【００６７】
室外機熱交換器（第１熱交換部５ａ、第２熱交換部５ｂ）および室内機熱交換器（室内熱交換器８）は、たとえば、プレートフィン熱交換器、フィンアンドチューブ熱交換器、扁平管（多穴管）熱交換器、コルゲート型熱交換器のいずれであってもよい。
【００６８】
冷媒と熱交換させる熱交換媒体は、空気の他に、水、不凍液（例えばプロピレングリコール、エチレングリコール等）であってもよい。
【００６９】
熱交換器の種類およびフィンの形状等は室外機熱交換器および室内機熱交換器で別々であってもよい。例えば、室外機熱交換器は扁平管が適用され、室内機熱交換器はフィンアンドチューブ熱交換器が適用されてもよい。
【００７０】
また、本実施の形態では、室外機が第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂを備える場合についてのみ記載しているが、室内機に関して同様の回路構成を備え、冷房時に並列、暖房時に直列となるよう形成されていてもよい。なお、室外機と室内機とで冷暖房時の役割が入替わるため直列・並列も入替わる。
【００７１】
本実施の形態では、室外機熱交換器は第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂの２つに分割されているが、室内外機熱交換器の少なくともいずれかは３つ以上に分割されてもよい。例えば、ガス相・二相・液相の各相別に各室内外機熱交換器の熱交容量、流路数が最適となるように構成を変更しても良い。
【００７２】
次に、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の効果について説明する。
実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、冷暖房時のいずれにおいても同一方向で室外機の熱交換器に冷媒が流入するとともに、分割した熱交換器を冷房時（凝縮時）に直列接続となり、暖房時（蒸発時）に並列接続となるよう形成する。そしてさらに、室外熱交換器入口側において冷房／暖房に適した複数の分配装置を設けることで、冷房／暖房のいずれにおいても冷媒を熱交換器の複数の流路に均等に分配することができる。
【００７３】
図２０は、実施の形態１に係る冷房と暖房とでパス数を可変とした時のＣＯＰのピークの差を示す概略構成図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置によれば、第１熱交換部５ａの熱交換器容量を第２熱交換部５ｂの熱交換器容量よりも大きく、第１熱交換部５ａの流路の数は、第２熱交換部５ｂの流路の数よりも多い。このため、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂが冷房時に直列配置となり、暖房時に並列配置となると、図２０に示すように、冷房時と暖房時においてそれぞれ適した流路数（パス数）となるように流路数が変更される。
【００７４】
また、最適な流路数を形成することで、冷房、暖房の各々で成績係数（ＣＯＰ：Coefficient  of  Performance）を向上させることができると共に期間効率（ＡＰＦ：Annual  Performance  Factor）を向上させことができる。
【００７５】
また、冷房時に第１熱交換部５ａの熱交換器容量を第２熱交換部５ｂの熱交換器容量よりも大きくすることで、第２熱交換部５ｂに流入する冷媒が流速の遅くなる液相領域の比率を大きくすることができる。
【００７６】
また、冷房時に第１熱交換部５ａの流路数を第２熱交換部５ｂの流路数よりも多くすることで、第２熱交換部５ｂに流入する冷媒の流速を上げることができる。
【００７７】
また、第１熱交換部５ａの流路数、熱交換器容量を第２熱交換部５ｂの流路数、熱交換器容量よりも多くすることで、ガス・二相領域の圧損を低減しつつ、圧損の小さい液相領域では伝熱性能を向上することができる。
【００７８】
また、本実施の形態では、第１入口ヘッダ４ａから合流部１５までの配管１３の径Ｄ１、長さＬ１と、第２入口ヘッダ４ｂから合流部１５までの配管１４の径Ｄ２、長さＬ２との関係が、Ｄ１＞Ｄ２、Ｌ１＜Ｌ２となり、第２流路切替弁３ｂから合流部１９までの配管１７の径Ｄ３、長さＬ３と、第２入口ヘッダ４ｂから合流部１９までの配管１８の径Ｄ４、長さＬ４との関係がＤ３＞Ｄ４、Ｌ３＜Ｌ４となるように流路を形成する。これによって、冷房時には、第１入口ヘッダ４ａから合流部まで流れる際の圧力損失を低減することができる。また、暖房時には、第１入口ヘッダ４ａから合流部まで流れる際に二相冷媒を均等に分配することができる（重力の影響よりも配管圧損の影響が大になるため）。
【００７９】
また、図１３、図１４に示すように、配管１３が配管１４よりも重力方向の上側に存在し、合流部１５への配管１３の取付角度が、破線で示すように重力方向を０°とすると、９０°＜θ≦１８０°または−１８０°≦θ＜−９０°となるように取り付けられている。このため、暖房時に二相冷媒が第２入口ヘッダ４ｂから第１熱交換部５ａ流れる際、合流部１５で液冷媒が第１入口ヘッダ４ｂに流入するのを防止することができる。
【００８０】
これらの構成によって、冷媒を均等に分配することで、熱交換部における伝熱性能を向上することができる。伝熱性能が向上することで、冷凍サイクルの動作圧力が高圧側で低下し、低圧側で上昇するため、圧縮機入力が低減し、冷凍サイクルの性能を向上させることができる。
【００８１】
また、暖房時に、室外熱交換器の流路数を、第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂの流路数の和となるようにすることで、冷媒が流れる各流路の長さを短くすることができる。また、暖房時に、流路数を増加させ、流路の長さを短くすることで、蒸発時の圧力降下を低減することができる。
【００８２】
実施の形態２．
図２１は、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。図２１を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置５６は、圧縮機１と、六方弁１０２と、流路切替装置６１２と、膨張弁７と、室内熱交換器８と、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂと、室外機出口ヘッダ６とを含む。流路切替装置６１２は、第１流路切替弁３ａと、第２流路切替弁３ｂと、第１入口ヘッダ４ａと、第２入口ヘッダ４ｂと、逆止弁７ｂａ〜７ｂｄと、逆止弁７ｃａ〜７ｃｅとを含む。
【００８３】
なお、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置５６は、基本構成は実施の形態１と同じであるが、第１入口ヘッダ４ａの下流と、第２入口ヘッダ４ｂの下流に逆止弁７ｂａ〜７ｂｄおよび逆止弁７ｃａ〜７ｃｅを設けている点が異なる。なお、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００８４】
また、図による記載はしないが、流路切替装置２として、六方弁１０２に代えて、流路切替装置３０２，４０２のいずれの回路を用いて回路を形成してもよく、流路切替装置１２の切替部３として、切替弁３ａ，３ｂに代えて、開閉弁１０１ｅ〜１０１ｇを用いて回路を形成してもよい。
【００８５】
実施の形態１のように入口ヘッダ４ａおよび４ｂの下流に逆止弁を設けていない回路を構成すると、例えば冷房時、第１流路切替弁３ａから第２入口ヘッダ４ｂを経て合流部１５に至る流路は流れの無い滞留部となる。この滞留部においてガス冷媒が外気に放熱することで液冷媒状態となり、冷媒が滞留してしまう可能性がある。滞留部に液冷媒が滞留することで循環する冷媒量が減少するため、最大性能を発揮するために必要な冷媒量が増加してしまうといった課題がある。
【００８６】
また、逆止弁が無いと暖房時は合流部１５から少なくともガス冷媒が第１入口ヘッダ４ａを経由して他の経路に流入する可能性があり、流入した場合、各経路の二相流入時の乾き度が設計時と比較して変化してしまい、結果として伝熱性能が低下してしまうといった課題がある。
【００８７】
上記のような現象を発生させないため、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置では第１入口ヘッダ４ａの下流と、第２入口ヘッダ４ｂの下流にそれぞれ逆止弁７ｂａ〜７ｂｄおよび逆止弁７ｃａ〜７ｃｅを設けることで、冷媒の滞留および逆流をさせない回路を形成している。
【００８８】
なお、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の基本的な冷暖房運転については実施の形態１と同様のため省略する。
【００８９】
次に、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の効果について説明する。
実施の形態２では、第１入口ヘッダ４ａと、第２入口ヘッダ４ｂの下流に逆止弁７ｂａ〜７ｂｄおよび逆止弁７ｃａ〜７ｃｅを設けることで、冷房時に第２入口ヘッダ４ｂ側に冷媒が滞留することを防止することができる。また、暖房時に冷媒の逆流を防止することができる。
【００９０】
また、冷媒の逆流が防止されるので、第１入口ヘッダ４ａと、第２入口ヘッダ４ｂと、第１熱交換部５ａとの合流部１５のガス側配管の取付角度を、図１４の破線で示すように重力方向を０°としたときに−９０°＜θ＜９０°としてもよくなり、配管の配置の自由度が増す。
【００９１】
また、冷媒の滞留を防止することで、最大性能を発揮するために必要な冷媒量を少なくすることができる。
【００９２】
実施の形態３．
図２２は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。図２２を参照して、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置５７は、圧縮機１と、六方弁１０２と、流路切替装置７１２と、膨張弁７と、室内熱交換器８と、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂと、室外機出口ヘッダ６とを含む。流路切替装置７１２は、第１流路切替弁３ａと、第２流路切替弁３ｂと、第１入口ヘッダ４ａと、第２入口ヘッダ４ｂと、開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄと、開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅとを含む。
【００９３】
なお、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置５７は、基本構成は実施の形態１と同じであるが、第１入口ヘッダ４ａの下流と、第２入口ヘッダ４ｂの下流にそれぞれ開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄおよび開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅを設けている点が異なる。なお、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【００９４】
また、図による記載はしないが、流路切替装置２として、六方弁１０２に代えて、流路切替装置３０２，４０２のいずれの回路を用いて回路を形成してもよく、流路切替装置１２の切替部３として、切替弁３ａ，３ｂに代えて、開閉弁１０１ｅ〜１０１ｇを用いて回路を形成してもよい。
【００９５】
たとえば、実施の形態１のような冷凍サイクル装置では、高外気暖房時、低外気冷房時および低容量冷暖房運転時において、高圧低減または能力低減のために圧縮機周波数が低下すると、必要な圧縮比が確保できなくなり、場合によっては高圧低下により凝縮器出口で過冷却度を確保できず膨張弁入口側に二相流入してしまうといった課題がある。
【００９６】
また、圧縮機周波数を下限周波数まで低下させたときの空調能力が、空調負荷が低いときの目標能力以上となってしまう場合には、頻繁に圧縮機が運転と停止とを繰り返してしまうといった課題がある。
【００９７】
上記のような動作をさせないため、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置では低外気温時の冷房運転時または低容量冷房運転時に開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄのうち少なくとも１つ以上を閉止し、開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅを閉止することで、第１熱交換部５ａに流入する冷媒箇所を制限する。このように制御することによって、熱交換器容量（ＡＫ値）を下げる回路を形成してもよい。なお、ＡＫ値は熱交換器における熱通過率Ｋと伝熱面積Ａとを乗じた値であり、熱交換器の伝熱特性を表すものである。
【００９８】
なお、第２流路切替弁３ｂを通常の冷暖房時と逆に切替えて第２熱交換部５ｂを経由させないように流路を設定することによって熱交換器容量を下げても良い。この方法は、特に記載していないが、実施の形態１または２の各構成に対しても適用可能である。
【００９９】
また、高外気温時の暖房運転または低容量暖房運転時は、開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄを閉止しかつ開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅの内の一部（少なくとも１つ以上）を閉止して、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂへの冷媒の流入箇所を制限することで熱交換器容量（ＡＫ値）を下げる回路を形成してもよい。
【０１００】
次に、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の動作の一例について説明する。なお、基本的な冷暖房運転については実施の形態１と同様のため省略する。
【０１０１】
低外気温時の冷房運転時または低容量冷房運転時に開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄのうち少なくとも１つ以上を閉止し、開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅを閉止する。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、六方弁１０２、第１流路切替弁３ａを経由して、第１入口ヘッダ４ａに流入した後、開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄの内開いている開閉弁を通じて第１熱交換部５ａに流入し、凝縮される。第１熱交換部５ａで凝縮された冷媒は、第１熱交換部５ａから室外機出口ヘッダ６、第２流路切替弁３ｂを経由して第２熱交換部５ｂでさらに凝縮される。その後、冷媒は、第２熱交換部５ｂから六方弁１０２および膨張弁７を経由し室内熱交換器８で蒸発し、再び六方弁１０２を経由して圧縮機１へ戻る（図２２の実線矢印参照）。
【０１０２】
なお、第２流路切替弁３ｂの流路を切替えて第２熱交換部５ｂを経由させないようにして、熱交換器容量を変更してもよい。
【０１０３】
また、高外気温時の暖房運転または低容量暖房運転時には、開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄを閉止し、かつ開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅの内の一部（少なくとも１つ以上）を閉止する。このとき圧縮機１より高温高圧のガス冷媒は、六方弁１０２を経由して室内熱交換器８に流入し、凝縮される。室内熱交換器８で凝縮された冷媒は、膨張弁７、六方弁１０２、第１流路切替弁３ａを経由して、第２入口ヘッダ４ｂに流入する。その後冷媒は、第２入口ヘッダ４ｂから開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅの内開いている開閉弁を通じて第１熱交換部５ａまたは第２熱交換部５ｂに流入し、蒸発される。第１熱交換部５ａに流入した冷媒は、室外機出口ヘッダ６、第２流路切替弁３ｂを経由して第２熱交換部５ｂ出口側で第２熱交換部５ｂを通過した冷媒と合流した後に、六方弁１０２を経由して圧縮機１へ戻る（図２２の破線矢印参照）。
【０１０４】
次に、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の効果について説明する。実施の形態３の冷凍サイクル装置は、高外気暖房、低外気冷房時や低容量冷暖房運転時に、開閉弁の開閉および流路切替弁を切換えることで熱交換器の容量を変更することができる。
【０１０５】
実施の形態３では、低外気温時の冷房運転時または低容量冷房運転時に開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄのうち少なくとも１つ以上を閉止し、開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅを閉止することで、熱交容量（ＡＫ値）を下げ凝縮圧力を上げる事で圧縮比、過冷却度を確保することができる。
【０１０６】
また、高外気温時の暖房運転または低容量暖房運転時に開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄを閉止し、かつ開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅの内少なくとも１つ以上を閉止して、熱交容量（ＡＫ値）を下げ凝縮圧力を上げることによって、圧縮比、過冷却度を確保することができる。
【０１０７】
また、低外気温時の冷房運転時または低容量冷房運転時に、開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄのうち少なくとも１つ以上を閉止し、開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅを閉止することで、圧縮機が頻繁に発停を繰り返すことを防止することができる。
【０１０８】
また、高外気温時の暖房運転または低容量暖房運転時に、開閉弁１０１ａａ〜１０１ａｄを閉止し、開閉弁１０１ｂａ〜１０１ｂｅの内少なくとも１つ以上を閉止することで、圧縮機が頻繁に発停を繰り返すことを防止することができる。
【０１０９】
高外気暖房、低外気冷房時や低容量冷暖房運転時でも運転を継続可能にすることで、冷凍サイクル装置の運転範囲を従来よりも拡大することができる。
【０１１０】
実施の形態４．
図２３は、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。図２３を参照して、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置５８は、圧縮機１と、六方弁１０２と、流路切替装置８１２と、膨張弁７と、室内熱交換器８と、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂと、室外機出口ヘッダ６とを含む。流路切替装置８１２は、第１流路切替弁３ａと、第２流路切替弁３ｂと、第３入口ヘッダ４ｃとを含む。
【０１１１】
なお、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置５８は、基本構成は実施の形態１と同じであるが、第１入口ヘッダ４ａと、第２入口ヘッダ４ｂの代わりに、内容積を二分する一体型の第３入口ヘッダ４ｃを設けている点が異なる。なお、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【０１１２】
図２４は、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の第３入口ヘッダ４ｃの概略図である。図２５は、図２４のＸＸＶ−ＸＸＶ断面を示した図である。図２４、図２５を参照して、第３入口ヘッダ４ｃは、円筒状のヘッダ筐体４ｃｘと、筐体４ｃｘ内に設けられた仕切り板４ｃｙとを有する。仕切り板４ｃｙによって、第３入口ヘッダ４ｃは、領域４ｃａと領域４ｃｂとに二分される。領域４ｃａは、冷房運転時にガス冷媒を流す領域であり、入口ヘッダ４ａに相当する。領域４ｃｂは暖房運転時に二相冷媒を流す領域であり、入口ヘッダ４ｂに相当する。領域４ｃａと領域４ｃｂとは、仕切り板４ｃｙによって相互に冷媒が漏れないように仕切られている。
【０１１３】
なお、図２５では、ヘッダ筐体４ｃｘは、円筒形であるが、断面が矩形の直方体であってもよい。図２３では、第１流路切替弁３ａから冷媒が流入する入口ヘッダ４ｃの流入口はヘッダ下部に設けられているが、側面の任意位置または上部に流入口が設けられていても良い。
【０１１４】
また、仕切り板４ｃｙは、ガス側領域４ｃａの容積がヘッダ筐体４ｃｘの容積の５０％以上となるように設けることが好ましい。ガス側領域４ｃａの方が分配時に圧力損失を抑えた方が良く、二相側領域４ｃｂの方が分配時に重力や慣性力等の影響を受けにくいように管径を細くした方が良いからである。
【０１１５】
同様な理由から、第３入口ヘッダ４ｃのガス側領域４ｃａから合流部１５までの配管１３の径をＤ５、長さをＬ５とし、第３入口ヘッダ４ｃの二相側領域４ｃｂから合流部１５までの配管１４の径をＤ６、長さをＬ６とすると、Ｄ５＞Ｄ６、Ｌ５＜Ｌ６の関係が成り立つように流路を構成することが好ましい。また、第２流路切替弁３ｂから合流部１９までの配管１７の径をＤ８、長さをＬ８とし、第３入口ヘッダ４ｃの二相側領域４ｃｂから合流部１９までの配管１８の径をＤ９、長さをＬ９とすると、Ｄ８＞Ｄ９、Ｌ８＜Ｌ９の関係が成り立つように流路を構成することが好ましい。
【０１１６】
図１３、図１４に示した形状と同様に、図２３における第３入口ヘッダ４ｃと、第１熱交換部５ａ、第２熱交換部５ｂとの合流部１５，１９でのガス側配管の取付角度は、重力方向を０°とすると、９０°＜θ≦１８０°または−１８０°≦θ＜−９０°となるように取り付けることが好ましい。
【０１１７】
実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の動作例については、基本的には実施の形態１と同様のため省略する。
【０１１８】
次に、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の効果について説明する。実施の形態４に係る冷凍サイクル装置は、第１入口ヘッダ４ａと、第２入口ヘッダ４ｂの代わりに一体型の第３入口ヘッダ４ｃを設けることで、実施の形態１と同様の効果を得つつ、部品点数をさらに低減することができる。部品点数を低減することで取り付け作業を簡素にすることができる。部品点数削減および取り付け作業簡素化によりコストを低減することができる。
【０１１９】
また、第３入口ヘッダ４ｃのガス側の容積≧５０％とすることで凝縮時の圧力損失を低減することができる（ガス側流路確保することで圧損が小さくなるため）。凝縮時の圧力損失を低減することで、圧縮機高圧側圧力の高圧化を低減することができる。圧縮機高圧側圧力の高圧化を低減することで、圧縮機出口温度を低減することができる。また、圧縮機高圧側圧力の高圧化を低減することで、圧縮機入力を低減することができる。
【０１２０】
実施の形態５．
図２６は、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。図２６を参照して、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置５９は、圧縮機１と、六方弁１０２と、流路切替装置９１２と、膨張弁７と、室内熱交換器８と、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂと、室外機出口ヘッダ６とを含む。流路切替装置９１２は、第３流路切替弁３ｃと、第３入口ヘッダ４ｃとを含む。
【０１２１】
なお、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置５９は、基本構成は実施の形態４と同じであるが、第１流路切替弁３ａと、第２流路切替弁３ｂの代わりに一体型の第３流路切替弁３ｃを設けている点が異なる。なお、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【０１２２】
図２７は、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の第３流路切替弁３ｃの冷房時の状態を示す図である。図２８は、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の第３流路切替弁３ｃの暖房時の状態を示す図である。
【０１２３】
図２７、図２８を参照して、第３流路切替弁３ｃは、冷媒が出入りするポート３ｃａ〜３ｃｆと、複数の弁体１０５と、複数の弁体１０５を１軸で上下に駆動させるプランジャ（可動鉄心）１０４と、プランジャ１０４を駆動するコイル１０３と、弁座１０６とを備える。第３流路切替弁３ｃは、冷暖房運転時にコイル１０３により弁体１０５を制御して流路を切替える機能を有する。冷房時には、図２７に示すように、コイル１０３は非通電とされ、バネによってプランジャ１０４が下方に移動し、実線矢印に示すように冷媒が流れる流路が形成される。暖房時には、図２８に示すように、コイル１０３に通電され、プランジャ１０４が吸引され上方に移動し、破線矢印に示すように冷媒が流れる流路が形成される。
【０１２４】
また、図２６において、第３入口ヘッダ４ｃガス側から合流部１５までの配管１３の径をＤ５、長さをＬ５、第３入口ヘッダ４ｃ二相側から合流部１５までの配管１４の径をＤ６、長さをＬ６とすると、Ｄ５＞Ｄ６、Ｌ５＜Ｌ６の関係が成り立つように流路を形成することが好ましい。また、第３流路切替弁３ｃから合流部１９までの配管１７の径をＤ７、長さをＬ７とし、第３入口ヘッダ４ｃ二相側から合流部１９までの配管１８の径をＤ８、長さをＬ８とすると、Ｄ７＞Ｄ８、Ｌ７＜Ｌ８の関係が成り立つように流路を形成することが好ましい。
【０１２５】
次に、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の動作例を説明する。なお、基本的な冷暖房運転については実施の形態４と同様のため省略する。
【０１２６】
冷房時には、第３流路切替弁３ｃは、図２７に示した形態となり、六方弁１０２（ポートＰ３）からポート３ｃｂに流入した冷媒は、ポート３ｃｃから第３入口ヘッダ４ｃに向けて流出する。その際ポート３ｃａは、弁体１０５と弁座１０６により流路が閉止されるため、冷媒は流れない。
【０１２７】
また、室外機出口ヘッダ６からポート３ｃｅへ流入した冷媒は、ポート３ｃｆから第２熱交換部５ｂに向けて流出する。その際ポート３ｃｄは、弁体１０５と弁座１０６により流路が閉止されるため、冷媒は流れない。
【０１２８】
一方、暖房時には、第３流路切替弁３ｃは、図２８に示した形態となり、六方弁１０２（ポートＰ３）からポート３ｃｂへ流入した冷媒は、ポート３ｃａから第３入口ヘッダ４ｃに向けて流出する。その際ポート３ｃｃは、弁体１０５と弁座１０６により流路が閉止されるため、冷媒は流れない。
【０１２９】
また、室外機出口ヘッダ６からポート３ｃｅへ流入した冷媒は、ポート３ｃｄから第２熱交換部５ｂの出口側流路に向けて流出し、第２熱交換部５ｂを通過した冷媒と合流する。その際ポート３ｃｆは弁体１０５と弁座１０６により流路が閉止されるため、冷媒は流れない。
【０１３０】
次に、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の効果について説明する。実施の形態５に係る冷凍サイクル装置は、第１流路切替弁３ａと、第２流路切替弁３ｂの代わりに一体型の第３流路切替弁３ｃを設けることで、実施の形態４と同様の効果を得つつ、部品点数をさらに低減することができる。
【０１３１】
また、第３流路切替弁３ｃは１軸で複数の弁体を動かすため、プランジャ（駆動部）とコイルが１つの構成で構築できる。このため、コストを抑えた構成とすることができる。
【０１３２】
また、第３流路切替弁３ｃは１軸の弁体を制御することによって複数の流路を同時に制御でき、操作性に優れている。
【０１３３】
実施の形態６．
図２９は、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の概略構成図である。図２９を参照して、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置６０は、圧縮機１と、六方弁１０２と、流路切替装置１０１２と、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂと、室外機出口ヘッダ６と、膨張弁７と、室内熱交換器８とを含む。流路切替装置１０１２は、第４流路切替弁３ｄを備える。
【０１３４】
なお、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置６０は、基本構成は実施の形態１と同じであるが、第１流路切替弁３ａ、第２流路切替弁３ｂ、第１入口ヘッダ４ａ、第２入口ヘッダ４ｂの代わりに、一体型の第４流路切替弁３ｄを設けている点が異なる。なお、実施の形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付している。
【０１３５】
図３０は、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の第４流路切替弁３ｄの冷房時の状態を示す図である。図３１は、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の第４流路切替弁３ｄの暖房時の状態を示す図である。
【０１３６】
図３０、図３１を参照して、第４流路切替弁３ｄは、冷凍サイクル中を流れる熱交換媒体が流入又は流出するポート２００ａ〜２００ｆと、１軸の弁体で周方向に弁が回転する弁体２０３ａと、弁体２０３ａを回転させるモータ２０２と、上下に駆動する弁体２０３ｂと、弁体２０３ｂを上下に駆動するコイル２０１と、弁座２０４とを有する。
【０１３７】
また、図１３、図１４に示した形状と同様に、図３０における第４流路切替弁３ｄと、第１熱交換部５ａ、第２熱交換部５ｂとの合流部１５、１９でのガス側配管の取付角度は、破線で示すように重力方向を０°とすると、９０°＜θ≦１８０°または−１８０°≦θ＜−９０°となるように取り付けることが好ましい。
【０１３８】
また、第４流路切替弁３ｄのポート２００ｂ（ガス側）と、第４流路切替弁３ｄのポート２００ｃ（二相側）との合流部１５について、第４流路切替弁３ｄのポート２００ｂ（ガス側）から合流部１５までの配管１３の径をＤ９、長さをＬ９とし、第４流路切替弁３ｄのポート２００ｃ（二相側）から合流部１５までの配管１４の径をＤ１０、長さをＬ１０とすると、Ｄ９＞Ｄ１０、Ｌ９＜Ｌ１０の関係が成り立つように流路を形成することが好ましい。同様に、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂとの合流部１９について、第４流路切替弁３ｄ（ポート２００ｅ）から合流部１９までの配管径をＤ１１、長さをＬ１１とし、第４流路切替弁３ｄ液側（ポート２００ｃ）から合流部１９までの配管径をＤ１２、長さをＬ１２とすると、Ｄ１１＞Ｄ１２、Ｌ１１＜Ｌ１２の関係が成り立つように流路を形成することが好ましい。
【０１３９】
次に、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の動作例について説明する。なお、基本的な冷暖房運転については実施の形態４と同様のため省略する。
【０１４０】
冷房時、第４流路切替弁３ｄは、図３０に示した形態となり、六方弁１０２（ポートＰ３）からポート２００ａへ流入した冷媒は、ポート２００ｂから第１熱交換部５ａに向けて流出する。その際ポート２００ｃは弁体２０３ａにより流路が閉止されるため、冷媒は流れない。
【０１４１】
また、室外機出口ヘッダ６からポート２００ｄへ流入した冷媒は、ポート２００ｅから第２熱交換部５ｂに向けて流出する。その際ポート２００ｆには、弁体２０３ｂと弁座２０４により流路が閉止されるため、冷媒は流れない。
【０１４２】
暖房時、第４流路切替弁３ｄは、図３１に示した形態となり、六方弁１０２（ポートＰ３）からポート２００ａへ流入した冷媒は、ポート２００ｃから流出し、第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂに並行して流入する。その際、弁体２０３ａにより流路が閉止されるため、ポート２００ｂには冷媒は流れない。
【０１４３】
また、室外機出口ヘッダ６からポート２００ｄへ流入した冷媒は、ポート２００ｆから第２熱交換部５ｂの出口側流路に流出し、第２熱交換部５ｂを通過した冷媒と合流する。その際、弁体２０３ｂと弁座２０４により流路が閉止されるため、ポート２００ｅには冷媒は流れない。
【０１４４】
次に、実施の形態６に係る冷凍サイクル装置の効果について説明する。実施の形態６に係る冷凍サイクル装置は、第１流路切替弁３ａと、第２流路切替弁３ｂと、第１入口ヘッダ４ａと、第２入口ヘッダ４ｂの代わりに一体型の第４流路切替弁３ｄを設けることで、実施の形態１と同様の効果を得つつ、部品点数を低減することができる。
【０１４５】
実施の形態７．
実施の形態６では、一体型の第４流路切替弁３ｄを設け、入口ヘッダ４ａ，４ｂ、切替弁３ａ，３ｂの働きを１つの部品で実現した。この実施の形態６の構成に高低圧熱交換器、レシーバー、気液分離器を組み合わせて用いても良い。
【０１４６】
図３２は、実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の第１構成例を示す図である。図３３は、実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の第２構成例を示す図である。図３４は、実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の第３構成例を示す図である。
【０１４７】
図３２〜図３４のいずれの構成例においても、冷凍サイクル装置が、圧縮機１と、六方弁１０２と、第４流路切替弁３ｄと、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂと、室外機出口ヘッダ６と、膨張弁７と、室内熱交換器８とを含む点は同じである。
【０１４８】
これらの構成に加えて、暖房運転時に室内熱交換器８下流側から膨張弁７または７ｂまたは７ｃに至る流路で、冷媒が過冷却状態または飽和液状態となるように以下の構成が追加される。
【０１４９】
図３２に示す冷凍サイクル装置６１は、高低圧熱交換器３５０をさらに備える点が実施の形態６の冷凍サイクル装置と異なる。高低圧熱交換器３５０は、暖房時に室内熱交換器８から膨張弁７に向かって流れる冷媒と圧縮機１の吸入口側配管に流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。
【０１５０】
図３３に示す冷凍サイクル装置６２は、レシーバー３５１をさらに備え、膨張弁７に代えて膨張弁７ａと膨張弁７ｂを備える点が実施の形態６の冷凍サイクル装置と異なる。レシーバー３５１は、暖房時に高圧側の膨張弁７ｂから低圧側の膨張弁７ａに向かう途中に貯留された液冷媒と圧縮機１の吸入口側配管に流れる冷媒との間で熱交換を行なうように構成される。
【０１５１】
図３４に示す冷凍サイクル装置６３は、気液分離器３５２と、ガス逃し用膨張弁７ｃとをさらに備える点が実施の形態６の冷凍サイクル装置と異なる。
【０１５２】
図３２〜図３４に示した構成とすることによって、暖房運転時において室内熱交換器８下流側から膨張弁７または７ｂまたは７ｃに至る流路で、冷媒を過冷却状態または飽和液状態とすることができる。
【０１５３】
また、室内側にて同様の効果を得る場合、冷房運転時に膨張弁７下流で過冷却状態または飽和液状態となるよう各要素を設けてもよい。簡略のため図は省略するが、第１熱交換部５ａ、第２熱交換部５ｂと室内熱交換器８をそれぞれ第１室内機熱交換部、第２室内機熱交換部および室外熱交換器に置換し、冷媒流れは、冷房時と暖房時で逆にすればよい。
【０１５４】
次に、実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の動作例について説明する。なお、基本的な冷暖房運転については実施の形態６と同様のため省略する。
【０１５５】
図３２に示した冷凍サイクル装置６１では、暖房時、室内熱交換器８にて凝縮された冷媒は、六方弁１０２のポートＰ２から圧縮機１に向けて流れる低圧低温の冷媒と高低圧熱交換器３５０において熱交換し、過冷却度が増加した後に、膨張弁７へ流入する。
【０１５６】
また、図３２に示した冷凍サイクル装置６１では、冷房時、膨張弁７から流出後の低温低圧の冷媒は、六方弁１０２のポートＰ２から圧縮機１に向けて流れる低圧低温の冷媒とは温度差が小さいため高低圧熱交換器３５０では熱交換されず、室内熱交換器８へ流入する。
【０１５７】
図３３に示した冷凍サイクル装置６２では、暖房時、室内熱交換器８にて凝縮された冷媒は、高圧側の膨張弁７ｂで膨張した後、レシーバー３５１で気液分離され、さらに六方弁１０２のポートＰ２から圧縮機１に向けて流れる低圧低温の冷媒とレシーバー３５１中で熱交換し、少なくとも飽和液が低圧側の膨張弁７ａへ流入する。
【０１５８】
また、図３３に示した冷凍サイクル装置６２では、冷房時、膨張弁７ａから流出した冷媒は、レシーバー３５１で気液分離され、さらに六方弁１０２のポートＰ２から圧縮機１に向けて流れる低圧低温の冷媒と熱交換し、少なくとも飽和液が高圧側の膨張弁７ｂへ流入する。
【０１５９】
図３４に示した冷凍サイクル装置６３では、暖房時、室内熱交換器８にて凝縮された冷媒は、膨張弁７で膨張後、気液分離器３５２で気液分離され、飽和液が六方弁１０２のポートＰ５へ流入する。また、気液分離器３５２において分離されたガス冷媒は膨張弁７ｃを経由して、蒸発後の冷媒と合流し六方弁１０２のポートＰ４へ流入する。
【０１６０】
また、図３４に示した冷凍サイクル装置６３では、冷房時、気液分離器３５２は、凝縮後の液冷媒で満たされた状態となり、飽和液または過冷却液が膨張弁７へ流入する。
【０１６１】
次に、実施の形態７に係る冷凍サイクル装置の効果について説明する。
図３２に示した冷凍サイクル装置６１は、高低圧熱交換器３５０と膨張弁７を設け、凝縮時に凝縮器出口側の過冷却領域において、高圧液冷媒と低圧ガス冷媒とで熱交換することによって、膨張弁７の高圧側ではより過冷却度を得ることができる。また、膨張弁７の高圧側で過冷却度が大きく得られることで、低圧部となる蒸発器入口側の乾き度を小さくすることができる。また、蒸発器入口側の乾き度を小さくすることで冷媒が二相から液相一相に近づくので、ポート２００ｃ（実施の形態１の場合入口ヘッダ４ｂ、実施の形態３の場合入口ヘッダ４ｃの二相流入側）での冷媒をより均等に分配することができる。
【０１６２】
図３３に示した冷凍サイクル装置６２は、レシーバー３５１と、高圧側および低圧側に分けた膨張弁７ａ，７ｂを設けることで、中圧領域となるレシーバー３５１内で二相分離された飽和液が低圧側の膨張弁に流入することで、低圧部となるレシーバー３５１の蒸発器入口側の乾き度を小さくすることができる。また、高圧側で過冷却度が大きく得られることで、低圧部となる蒸発器入口側の乾き度を小さくすることができる。また、蒸発器入口側の乾き度を小さくすることで冷媒が二相から液相一相に近づくので、ポート２００ｃ（実施の形態１の場合入口ヘッダ４ｂ、実施の形態３の場合入口ヘッダ４ｃ二相流入側）での冷媒をより均等に分配することができる。
【０１６３】
図３４に示した冷凍サイクル装置６３は、気液分離器３５２と、膨張弁７とガス逃し用膨張弁７ｃを設けることで、低圧領域となる気液分離器３５２内で二相分離された飽和液又は低乾き度の冷媒を蒸発器に流入させることができる。また、ガス逃し用膨張弁７ｃを開閉させることで下流側を流れる冷媒状態を飽和液にするか二相状態にするか選択することができる。また、蒸発器入口側を飽和液または低乾き度にすることで冷媒が二相から液相一相に近づくので、ポート２００ｃ（実施の形態１の場合入口ヘッダ４ｂ、実施の形態３の場合入口ヘッダ４ｃの二相流入側）での二相冷媒をより均等に分配することができる。
【０１６４】
実施の形態８．
実施の形態１〜７では、室外機が第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂを備える場合についてのみ記載しているが、室内機に関しても同様の回路構成を備え、冷房時に並列、暖房時に直列となるよう形成されていてもよい。なお、室外機と室内機とで冷暖房時の役割が入替わるため直列・並列も入替わる。
【０１６５】
図３５は、室外熱交換器と室内熱交換器とをそれぞれ分割した場合の冷房時と暖房時の接続状態を示した図である。図３５を参照して、冷房時には、室外熱交換器は、凝縮器として働き、２分割された熱交換器は直列接続される。また、冷房時には、室内熱交換器は、蒸発器として働き、２分割された熱交換器は並列接続される。
【０１６６】
一方、暖房時には、室外熱交換器は、蒸発器として働き、２分割された熱交換器は並列接続される。また、暖房時には、室内熱交換器は、凝縮器として働き、２分割された熱交換器は直列接続される。
【０１６７】
図３６は、実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の第１構成例を示す図である。図３７は、実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の第２構成例を示す図である。図３８は、実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の第３構成例を示す図である。
【０１６８】
図３６に示す冷凍サイクル装置６４は、図１９に示した冷凍サイクル装置５５の構成において、室内機にも室外機と同様な流路の切替構成を採用したものである。室外機側の構成については、図１９と同様であるので説明は省略する。
【０１６９】
冷凍サイクル装置６４の室内機は、室内熱交換器が分割された熱交換部８ａ，８ｂと、出口ヘッダ９と、熱交換部８ａ，８ｂの接続を切替える流路切替装置１４１２と、室内機の冷媒出口と冷媒入口を冷房時と暖房時で同じになるように切替える流路切替装置１４０２とを含む。
【０１７０】
流路切替装置１４１２は、入口ヘッダ１００４ａ，１００４ｂと、開閉弁１１０１ｅ〜１１０１ｈとを含む。流路切替装置１４０２は、逆止弁７ａｅ，７ａｆ，７ａｇ，７ａｈを含む。
【０１７１】
次に冷房時における冷凍サイクル装置６４の動作について説明する。冷房時には、開閉弁１０１ｆ、１０１ｇ、１１０１ｅ、１１０１ｈが閉止され、開閉弁１０１ｅ、１０１ｈ、１１０１ｆ、１１０１ｇが開かれる。また四方弁１００は、実線で示すように流路を形成するように制御される。圧縮機１が運転されると、実線矢印で示すように冷媒が流れる。
【０１７２】
圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁１００、逆止弁７ａｂ、開閉弁１０１ｅを経由して室外熱交換器の入口ヘッダ４ａに流入し、熱交換部５ａの複数の流路に分配される。
【０１７３】
熱交換部５ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ６、開閉弁１０１ｈを経由して、熱交換部５ｂを通過した後に、逆止弁７ａｃを経由して膨張弁７に至る。膨張弁７を通過して減圧された冷媒は、逆止弁７ａｇ、開閉弁１１０１ｆを経由して室内熱交換部の入口ヘッダ１００４ｂに至り熱交換部８ａの複数の流路および熱交換部８ｂに分配される。熱交換部８ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ９および開閉弁１１０１ｇを経由し、熱交換部８ｂを通過した冷媒と合流し、その後逆止弁７ａｆおよび四方弁１００を経由して圧縮機１の吸入口に戻る。
【０１７４】
以上説明したように、冷房時には、図３５に示したように、室外機の熱交換部５ａ，５ｂは直列に接続され、室内機の熱交換部８ａ，８ｂは並列に接続される。
【０１７５】
次に、暖房時における冷凍サイクル装置６４の動作について説明する。暖房時には、開閉弁１０１ｆ、１０１ｇ、１１０１ｅ、１１０１ｈが開かれ、開閉弁１０１ｅ、１０１ｈ、１１０１ｆ、１１０１ｇが閉止される。また四方弁１００は、破線で示すように流路を形成するように制御される。圧縮機１が運転されると、破線矢印で示すように冷媒が流れる。
【０１７６】
圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁１００、逆止弁７ａｈ、開閉弁１１０１ｅを経由して室内熱交換器の入口ヘッダ１００４ａに流入し、熱交換部８ａの複数の流路に分配される。
【０１７７】
熱交換部８ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ９、開閉弁１１０１ｈを経由し、熱交換部８ｂを通過した後に、逆止弁７ａｅを経由して膨張弁７に至る。膨張弁７を通過して減圧された冷媒は、逆止弁７ａａ、開閉弁１０１ｆを経由して室外熱交換部の入口ヘッダ４ｂに至り熱交換部５ａの複数の流路および熱交換部５ｂの流路に分配される。熱交換部５ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ６および開閉弁１０１ｇを経由し、熱交換部５ｂを通過した冷媒と合流した後、逆止弁７ａｄおよび四方弁１００を経由して圧縮機１の吸入口に戻る。
【０１７８】
以上説明したように、暖房時には、図３５に示したように、室外機の熱交換部５ａ，５ｂは並列に接続され、室内機の熱交換部８ａ，８ｂは直列に接続される。
【０１７９】
図３７に示す冷凍サイクル装置６５は、図３６に示した冷凍サイクル装置６４の構成において、室外機側の流路切替装置３０２に代えて流路切替装置４０２を含み、室内機側の流路切替装置１４０２に代えて流路切替装置１５０２を含む。流路切替装置４０２は、開閉弁１０１ａ〜１０１ｄを含む。流路切替装置１５０２は、開閉弁１１０１ａ〜１１０１ｄを含む。他の部分の構成については、図３６と同様であるので説明は省略する。
【０１８０】
次に冷房時における冷凍サイクル装置６５の動作について説明する。冷房時には、開閉弁１０１ｆ、１０１ｇ、１１０１ｅ、１１０１ｈが閉止され、開閉弁１０１ｅ、１０１ｈ、１１０１ｆ、１１０１ｇが開かれる。また四方弁１００は、実線で示すように流路を形成するように制御される。以上については、図３６の冷凍サイクル装置６４と同じであるが、冷凍サイクル装置６５では、流路切替装置４０２および流路切替装置１５０２中の開閉制御がさらに行なわれる。具体的には、冷房時には、開閉弁１０１ｂ、１０１ｃ、１１０１ａ、１１０１ｄが開かれ、開閉弁１０１ａ、１０１ｄ、１１０１ｃ、１１０１ｂが閉止される。冷媒の流れについては、図３６の実線矢印に示したものと同じであるので説明は省略する。
【０１８１】
次に暖房時における冷凍サイクル装置６５の動作について説明する。暖房時には、開閉弁１０１ｆ、１０１ｇ、１１０１ｅ、１１０１ｈが開かれ、開閉弁１０１ｅ、１０１ｈ、１１０１ｆ、１１０１ｇが閉止される。また四方弁１００は、破線で示すように流路を形成するように制御される。以上については、図３６の冷凍サイクル装置６４と同じであるが、冷凍サイクル装置６５では、流路切替装置４０２および流路切替装置１５０２中の開閉制御がさらに行なわれる。具体的には、暖房時には、開閉弁１０１ｂ、１０１ｃ、１１０１ａ、１１０１ｄが閉止され、開閉弁１０１ａ、１０１ｄ、１１０１ｃ、１１０１ｂが開かれる。冷媒の流れについては、図３６の破線矢印に示したものと同じであるので説明は省略する。
【０１８２】
図３８に示す冷凍サイクル装置６６は、図４に示した冷凍サイクル装置５２の構成において、室外機の構成を少し変更し、かつ室内機にも流路の切替構成を採用したものである。室外機側の構成については、冷凍サイクル装置５２の構成において、六方弁のポートＰ２の接続先とポートＰ４の接続先が入れ替えられ、かつ膨張弁７ｄが追加されている。室外機側の他の構成については、図４と同様であるので説明は省略する。
【０１８３】
冷凍サイクル装置６６の室内機は、室内熱交換器が分割された熱交換部８ａ，８ｂと、出口ヘッダ９と、熱交換部８ａ，８ｂの接続を切替える流路切替装置１６１２とを含む。
【０１８４】
流路切替装置１６１２は、入口ヘッダ１００４ａ，１００４ｂと、切替弁１００３ａ，１００３ｂとを含む。
【０１８５】
次に冷房時における冷凍サイクル装置６６の動作について説明する。冷房時には、六方弁は実線で示すように流路を形成するように制御される。また切替弁３ａ，３ｂ，１００３ａ，１００３ｂは、実線で示される側に流路が切り替えられる。膨張弁７は全開とされ、膨張弁７ｄは通常の膨張弁として開度が制御される。圧縮機１が運転されると、実線矢印で示すように冷媒が流れる。
【０１８６】
圧縮機１から吐出された冷媒は、六方弁１０２のポートＰ１，Ｐ３、切替弁３ａを経由して、室外熱交換器の入口ヘッダ４ａに流入し、熱交換部５ａの複数の流路に分配される。
【０１８７】
熱交換部５ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ６、切替弁３ｂを経由して、熱交換部５ｂを通過した後に、膨張弁７ｄに至る。膨張弁７ｄを通過して減圧された冷媒は、六方弁１０２のポートＰ２，Ｐ６および切替弁１００３ａを経由して室内熱交換部の入口ヘッダ１００４ｂに至り熱交換部８ａの複数の流路および熱交換部８ｂに分配される。熱交換部８ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ９および切替弁１００３ｂを経由し、熱交換部８ｂを通過した冷媒と合流し、その後全開となっている膨張弁７および六方弁１０２のポートＰ５，Ｐ４を経由して圧縮機１の吸入口に戻る。
【０１８８】
以上説明したように、冷房時には、図３５に示したように、室外機の熱交換部５ａ，５ｂは直列に接続され、室内機の熱交換部８ａ，８ｂは並列に接続される。
【０１８９】
次に、暖房時における冷凍サイクル装置６６の動作について説明する。暖房時には、六方弁１０２は破線で示すように流路を形成するように制御される。また切替弁３ａ，３ｂ，１００３ａ，１００３ｂは、破線で示される側に流路が切り替えられる。膨張弁７ｄは全開とされ、膨張弁７は通常の膨張弁として開度が制御される。圧縮機１が運転されると、破線矢印で示すように冷媒が流れる。
【０１９０】
圧縮機１から吐出された冷媒は、六方弁１０２のポートＰ１，Ｐ６および切替弁１００３ａを経由して室内熱交換器の入口ヘッダ１００４ａに流入し、熱交換部８ａの複数の流路に分配される。
【０１９１】
熱交換部８ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ９、切替弁１００３ｂを経由し、熱交換部８ｂを通過した後に、膨張弁７に至る。膨張弁７を通過して減圧された冷媒は、六方弁１０２のポートＰ５，Ｐ３および第１流路切替弁３ａを経由して室外熱交換部の入口ヘッダ４ｂに至り熱交換部５ａの複数の流路および熱交換部５ｂの流路に分配される。熱交換部５ａを通過した冷媒は、出口ヘッダ６および切替弁３ｂを経由し、熱交換部５ｂを通過した冷媒と合流した後、全開となっている膨張弁７ｄおよび六方弁のポートＰ２，Ｐ４を経由して圧縮機の吸入口に戻る。
【０１９２】
以上説明したように、暖房時には、図３５に示したように、室外機の熱交換部５ａ，５ｂは並列に接続され、室内機の熱交換部８ａ，８ｂは直列に接続される。
【０１９３】
実施の形態８の冷凍サイクル装置によれば、室外機、室内機の各々において、第１熱交換部が第２熱交換部よりも熱交換器容量大きく、流路数が多くなるよう形成することで、冷暖でそれぞれ最適な流路数を形成することができる。これにより、ガス・二相領域の圧損を低減しつつ、圧損の小さい液相領域では伝熱性能を向上することができる。
【０１９４】
また、室外機において第１熱交換部５ａを第２熱交換部５ｂよりも大きくすることで、冷房時に第２熱交換部５ｂに流入する冷媒の液相領域比率が大きくなり、流速を遅くするよう形成できる。
【０１９５】
また、室内機において第１熱交換部８ａを第２熱交換部８ｂよりも大きくすることで、暖房時に第２熱交換部８ｂに流入する冷媒の液相領域比率が大きくなり、流速を遅くするよう形成できる。
【０１９６】
また室外機、室内機の各々において、冷房・暖房時に分配装置を変更して冷媒を均等に分配することで、伝熱性能を向上することができる。伝熱性能が向上することで、冷凍サイクルの動作圧力が高圧側で低下し、低圧側で上昇することができる。冷凍サイクルの動作圧力が高圧側で低下し、低圧側で上昇することで圧縮機入力が低減し、冷凍サイクルの性能を向上させることができる。
【０１９７】
なお、図３６〜図３８に示した室内機側の構成以外であっても良い。たとえば、実施の形態１〜７で説明した流路切替装置１２，１１２，２１２，５１２，６１２，７１２，８１２，９１２，１０１２，１４１２，１６１２のいずれを実施の形態８の室内機側の流路切替装置として採用しても良い。また、室外機側の構成についても実施の形態１〜７で説明した構成のいずれを採用しても良い。
【０１９８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１９９】
１  圧縮機、２，１２，１１２，２１２，３０２，４０２，５１２，６１２，７１２，８１２，９１２，１０１２，１４０２，１４１２，１５０２，１６１２  流路切替装置、３  切替部、３ａ〜３ｄ，１００３ａ，１００３ｂ  切替弁、３ｃａ〜３ｃｆ，２００ａ〜２００ｆ，Ｐ１〜Ｐ６，Ｐ１１〜Ｐ１５  ポート、４ａ，４ｂ，４ｃ，１００４ａ，１００４ｂ  入口ヘッダ、４ｂ０  ディストリビュータ、４ｃａ  ガス側領域、４ｃｂ  二相側領域、４ｃｘ  ヘッダ筐体、４ｃｙ  仕切り板、５  第１熱交換装置、５ａ，５ｂ，８ａ，８ｂ  熱交換部、６，９  出口ヘッダ、７，７ａ〜７ｄ  膨張弁、７ａａ〜７ａｈ，７ｂａ〜７ｂｄ，７ｃａ〜７ｃｅ  逆止弁、８  第２熱交換装置、１３，１４，１７，１８  配管、１５，１９  合流部、３０  制御装置、５０〜６６  冷凍サイクル装置、１００  四方弁、１０１ａ〜１０１ｈ，１０１ａａ〜１０１ａｄ，１０１ｂａ〜１０１ｂｅ，１１０１ａ〜１１０１ｈ  開閉弁、１０２  六方弁、１０３，２０１  コイル、１０４  プランジャ、１０５，２０３ａ，２０３ｂ  弁体、１０６，２０４  弁座、２０２  モータ、３５０  高低圧熱交換器、３５１  レシーバー、３５２  気液分離器。
【図１】
0006676180.tif 000002
【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】
0006676180.tif 000008
【図８】
0006676180.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006676180.tif 000011
【図１１】
0006676180.tif 000012
【図１２】
0006676180.tif 000013
【図１３】
0006676180.tif 000014
【図１４】
0006676180.tif 000015
【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】
0006676180.tif 000020
【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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【図３１】
0006676180.tif 000032
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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