(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置(1) に用いられるプレートフィンコイル形の室外熱交換器であって、
定格冷房能力をＱ(Kw)、伝熱管(13p) の平均内径をｄ(mm)としたときに、
パス数Ｎが、
Ｎ0R32＝(17.37Ｑ＋18.09)×ｄ-5/3  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている室外熱交換器。
【請求項２】
Ｑとｄから求められるＮ0R32の値が１３を越える場合は、
パス数Ｎが、
１１≦Ｎ≦１５  の範囲内に定められている請求項１記載の室外熱交換器。
【請求項３】
伝熱管(13p) の平均内径ｄが、5.9mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定されている請求項１または２記載の室外熱交換器。
【請求項４】
伝熱管(13p) の平均内径ｄが、7.3mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定され、
パス数Ｎが、
Ｎ0R32＝0.60Ｑ＋0.62  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている請求項３記載の室外熱交換器。
【請求項５】
定格冷房能力Ｑが20.6Kw以上の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器であり、
パス数Ｎが、
１１≦Ｎ≦１５  の範囲内に定められている請求項４記載の室外熱交換器。
【請求項６】
伝熱管(13p) の平均内径ｄが、6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定され、
パス数Ｎが、
Ｎ0R32＝0.71Ｑ＋0.74  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている請求項３記載の室外熱交換器。
【請求項７】
定格冷房能力Ｑが17.3Kw以上で20.6Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器であり、
パス数Ｎが、
１１≦Ｎ≦１５  の範囲内に定められている請求項６記載の室外熱交換器。
【請求項８】
伝熱管(13p) の平均内径ｄが、5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定され、
パス数Ｎが、
Ｎ0R32＝0.86Ｑ＋0.89  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている請求項３記載の室外熱交換器。
【請求項９】
定格冷房能力Ｑが14.1Kw以上で17.3Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器であり、
パス数Ｎが、
１１≦Ｎ≦１５  の範囲内に定められている請求項８記載の室外熱交換器。
【請求項１０】
Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置(1) に用いられるプレートフィンコイル形の室内熱交換器であって、
定格冷房能力をＱ(Kw)、伝熱管(15p) の平均内径をｄ(mm)としたときに、
パス数Ｎが、
ＮIR32＝14.59Ｑ×ｄ-5/3  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている室内熱交換器。
【請求項１１】
Ｑとｄから求められるＮIR32の値が１２を越える場合は、
パス数Ｎが、
１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定められている請求項１０記載の室内熱交換器。
【請求項１２】
伝熱管(15p) の平均内径ｄが、5.2mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定されている請求項１０または１１記載の室内熱交換器。
【請求項１３】
伝熱管(15p) の平均内径ｄが、6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定され、
パス数Ｎが、
ＮIR32＝0.60Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている請求項１２記載の室内熱交換器。
【請求項１４】
定格冷房能力Ｑが20Kw以上の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器であり、
パス数Ｎが、
１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定められている請求項１３記載の室内熱交換器。
【請求項１５】
伝熱管(15p) の平均内径ｄが、5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定され、
パス数Ｎが、
ＮIR32＝0.72Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている請求項１２記載の室内熱交換器。
【請求項１６】
定格冷房能力Ｑが16.7Kw以上で20Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器であり、
パス数Ｎが、
１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定められている請求項１５記載の室内熱交換器。
【請求項１７】
伝熱管(15p) の平均内径ｄが、5.5mm ≦ｄ≦5.9mm の範囲内から選定され、
パス数Ｎが、
ＮIR32＝0.80Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている請求項１２記載の室内熱交換器。
【請求項１８】
定格冷房能力Ｑが15.0Kw以上で16.7Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器であり、
パス数Ｎが、
１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定められている請求項１７記載の室内熱交換器。
【請求項１９】
伝熱管(15p) の平均内径ｄが、5.2mm ≦ｄ≦5.4mm の範囲内から選定され、
パス数Ｎが、
ＮIR32＝0.91Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている請求項１２記載の室内熱交換器。
【請求項２０】
定格冷房能力Ｑが13.2Kw以上で15.0Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器であり、
パス数Ｎが、
１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定められている請求項１９記載の室内熱交換器。
【請求項２１】
Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように、圧縮機(11)と、室外熱交換器(13)と、減圧機構(14)と、室内熱交換器(15)とが順に接続された冷媒回路(10)を備えた空気調和装置であって、
室外熱交換器(13)が、請求項１ないし９の何れか１記載の室外熱交換器により構成されている空気調和装置。
【請求項２２】
Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように、圧縮機(11)と、室外熱交換器(13)と、減圧機構(14)と、室内熱交換器(15)とが順に接続された冷媒回路(10)を備えた空気調和装置であって、
室内熱交換器(15)が、請求項１０ないし２０の何れか１記載の室内熱交換器により構成されている空気調和装置。
【請求項２３】
Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように、圧縮機(11)と、室外熱交換器(13)と、減圧機構(14)と、室内熱交換器(15)とが順に接続された冷媒回路(10)を備えた空気調和装置であって、
室外熱交換器(13)が請求項１ないし９の何れか１記載の室外熱交換器により構成され、室内熱交換器(15)が請求項１０ないし２０の何れか１記載の室内熱交換器により構成されている空気調和装置。
【請求項２４】
冷媒としてＲ３２が使用される請求項２１，２２または２３記載の空気調和装置。
【請求項２５】
冷媒として、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含む混合冷媒が使用される請求項２１，２２または２３記載の空気調和装置。
【請求項２６】
冷媒として、Ｒ３２とＲ１２５の混合冷媒が使用され、該混合冷媒が、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含んでいる請求項２１，２２または２３記載の空気調和装置。
【請求項２７】
冷媒として、Ｒ３２とＲ１３４ａの混合冷媒が使用され、該混合冷媒が、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含んでいる請求項２１，２２または２３記載の空気調和装置。
【請求項２８】
冷媒として、Ｒ３２と炭化水素系冷媒の混合冷媒が使用され、該混合冷媒が、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含んでいる請求項２１，２２または２３記載の空気調和装置。
【請求項２９】
炭化水素系冷媒は、プロパン、ブタン、イソブタンの何れか１である請求項２８記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室外熱交換器、室内熱交換器、及びこれらの熱交換器を備えた空気調和装置に関し、特に、室外熱交換器及び室内熱交換器の小型化技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、空気調和装置の室外熱交換器及び室内熱交換器には、一般に、縦横に配列した伝熱管を多数のプレートフィンに貫通させて固定したプレートフィンコイル形の空気熱交換器が用いられている。そして、空気調和装置の冷媒としては、例えばＲ２２やＲ４０７Ｃなどが用いられている。
【０００３】
上記空気熱交換器は、伝熱管として内面溝付伝熱管を使用したり、プレートフィンとしてスリット付きのフィンやルーバ付きのフィンを使用したりすることで、伝熱性能を従前よりも改善し、それによって伝熱管の細径化が進められてきている。例えば、Ｒ２２を使用する空気調和装置では、従前は外径が9.52mmの伝熱管が使用されていたのに対して、現在では、室外熱交換器では外径が8.0mm 、室内熱交換器では外径が7.0mm の伝熱管が用いられるようになっている。そして、このように伝熱管を細径化することによって空気熱交換器を小型化し、ひいては空気調和装置を小型化することが可能となってきている。
【０００４】
一方、伝熱管をさらに細径化して空気熱交換器をより以上に小型化しようとすると、熱交換器における圧力損失が増大し、ＣＯＰ（成績係数）が低下してしまう。これに対して、圧力損失の増大を防止するためにはパス数を増やす必要があるが、そうすると冷媒が分流器から各パスに分流しにくくなり、冷媒の偏流が生じて能力やＣＯＰが低下してしまう。以上のことから、現状より伝熱管を細径化したり、パス数を低減したりすることは、実際には極めて困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本願出願人は、地球温暖化の防止を図る観点から冷媒にＲ３２またはその混合冷媒を用い、該冷媒の特性を生かして冷媒回路への冷媒の充填量を低減して伝熱管の細径化を可能とする技術を開発し、これを既に出願している（特願平１１−０５４２８９号参照）。
【０００６】
上記出願の熱交換器は、伝熱管をＲ３２に対応して細径化する場合の径寸法を特定したものであり、上述したように冷媒の充填量を低減することを主たる目的としている。この技術を利用すれば、冷媒の充填量を少なくできることからパス数を減らして、空気熱交換器をより小型化することが可能となると考えられるが、実際に空気熱交換器を小型化するにあたっては、性能が低下しないように伝熱管径に応じたパス数を設定する必要がある。
【０００７】
本発明は、以上のような観点から創案されたものであり、その目的とするところは、冷媒としてＲ３２単一冷媒またはＲ３２を多く含んだ混合冷媒を用いるとともに伝熱管径に応じたパス数を特定して、性能の低下を抑えながら空気熱交換器を小型化できるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷媒としてＲ３２またはその混合冷媒を用いる空気調和装置の空気熱交換器において、伝熱管径とパス数を以下に示す関係に特定したものである。
【０００９】
−構成−
具体的に、本発明が講じた第１ないし第９の解決手段は、Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置(1) に用いられるプレートフィンコイル形の室外熱交換器を前提としている。
【００１０】
そして、第１の解決手段は、定格冷房能力をＱ(Kw)、伝熱管(13p) の平均内径をｄ(mm)としたときに、パス数Ｎを、Ｎ0R32＝(17.37Ｑ＋18.09)×ｄ-5/3  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００１１】
なお、一般に定格能力と言った場合、50/60Hz 共用の定速機では二重に定格能力が表示されていたり、インバータ機では機械の呼称値と定格能力が異なったりすることがある。そこで、本発明において「定格冷房能力」とは、定速機では定格周波数60Hzで称呼された能力値を言い、インバータ機では、冷房最大周波数で称呼された最大能力値を言うものとする。
【００１２】
また、本発明が講じた第２の解決手段は、上記第１の解決手段において、Ｑとｄから求められるＮ0R32の値が１３を越える場合は、パス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５の範囲内に定めたものである。
【００１３】
また、本発明が講じた第３の解決手段は、上記第１または第２の解決手段において、伝熱管(13p) の平均内径ｄを、5.9mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明が講じた第４の解決手段は、上記第３の解決手段において、伝熱管(13p) の平均内径ｄを、7.3mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定し、パス数Ｎを、Ｎ0R32＝0.60Ｑ＋0.62  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００１５】
また、本発明が講じた第５の解決手段は、上記第４の解決手段において、定格冷房能力Ｑが20.6Kw以上の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器として、パス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５  の範囲内に定めたものである。
【００１６】
また、本発明が講じた第６の解決手段は、上記第３の解決手段において、伝熱管(13p) の平均内径ｄを、6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定し、パス数Ｎを、Ｎ0R32＝0.71Ｑ＋0.74  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００１７】
また、本発明が講じた第７の解決手段は、上記第６の解決手段において、定格冷房能力Ｑが17.3Kw以上で20.6Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器として、パス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５  の範囲内に定めたものである。
【００１８】
また、本発明が講じた第８の解決手段は、上記第３の解決手段において、伝熱管(13p) の平均内径ｄを、5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定し、パス数Ｎを、Ｎ0R32＝0.86Ｑ＋0.89  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００１９】
また、本発明が講じた第９の解決手段は、上記第８の解決手段において、定格冷房能力Ｑが14.1Kw以上で17.3Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器として、パス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５  の範囲内に定めたものである。
【００２０】
次に、本発明が講じた第１０ないし第２０の解決手段は、Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置(1) に用いられるプレートフィンコイル形の室内熱交換器を前提としている。
【００２１】
そして、第１０の解決手段は、定格冷房能力をＱ(Kw)、伝熱管(15p) の平均内径をｄ(mm)としたときに、パス数Ｎを、ＮIR32＝14.59Ｑ×ｄ-5/3 で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００２２】
また、本発明が講じた第１１の解決手段は、上記第１０の解決手段において、Ｑとｄから求められるＮIR32の値が１２を越える場合は、パス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定めたものである。
【００２３】
また、本発明が講じた第１２の解決手段は、上記第１０または第１１の解決手段において、伝熱管(15p) の平均内径ｄを、5.2mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定するようにしたものである。
【００２４】
また、本発明が講じた第１３の解決手段は、上記第１２の解決手段において、伝熱管(15p) の平均内径ｄを、6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定して、パス数Ｎを、ＮIR32＝0.60Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００２５】
また、本発明が講じた第１４の解決手段は、上記第１３の解決手段において、定格冷房能力Ｑが20Kw以上の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器として、パス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定めたものである。
【００２６】
また、本発明が講じた第１５の解決手段は、上記第１２の解決手段において、伝熱管(15p) の平均内径ｄを、5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定し、パス数Ｎを、ＮIR32＝0.72Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００２７】
また、本発明が講じた第１６の解決手段は、上記第１５の解決手段において、定格冷房能力Ｑが16.7Kw以上で20Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器として、パス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定めたものである。
【００２８】
また、本発明が講じた第１７の解決手段は、上記第１２の解決手段において、伝熱管(15p) の平均内径ｄを、5.5mm ≦ｄ≦5.9mm の範囲内から選定し、パス数Ｎを、ＮIR32＝0.80Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００２９】
また、本発明が講じた第１８の解決手段は、上記第１７の解決手段において、定格冷房能力Ｑが15.0Kw以上で16.7Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器として、パス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定めたものである。
【００３０】
また、本発明が講じた第１９の解決手段は、上記第１２の解決手段において、伝熱管(15p) の平均内径ｄを、5.2mm ≦ｄ≦5.4mm の範囲内から選定し、パス数Ｎを、ＮIR32＝0.91Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めたものである。
【００３１】
また、本発明が講じた第２０の解決手段は、上記第１９の解決手段において、定格冷房能力Ｑが13.2Kw以上で15.0Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器として、パス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４  の範囲内に定めたものである。
【００３２】
次に、本発明が講じた第２１ないし２９の解決手段は、Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように、圧縮機(11)と、室外熱交換器(13)と、減圧機構(14)と、室内熱交換器(15)とが順に接続された冷媒回路(10)を備えた空気調和装置を前提としている。
【００３３】
そして、第２１の解決手段は、室外熱交換器(13)として、請求項１ないし９の何れか１記載の室外熱交換器を備えたものである。
【００３４】
また、本発明が講じた第２２の解決手段は、室内熱交換器(15)として、請求項１０ないし２０の何れか１記載の室内熱交換器を備えたものである。
【００３５】
また、本発明が講じた第２３の解決手段は、室外熱交換器(13)として請求項１ないし９の何れか１記載の室外熱交換器を備え、室内熱交換器(15)として請求項１０ないし２０の何れか１記載の室内熱交換器を備えたものである。
【００３６】
また、本発明が講じた第２４ないし第２９の解決手段は、上記第２１，２２または２３の空気調和装置において、使用する冷媒を特定したものである。
【００３７】
そして、第２４の解決手段は、冷媒としてＲ３２を使用することとしたものである。
【００３８】
また、本発明が講じた第２５の解決手段は、冷媒として、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含むＲ３２組成リッチの混合冷媒を使用することとしたものである。
【００３９】
また、本発明が講じた第２６の解決手段は、冷媒として、Ｒ３２とＲ１２５の混合冷媒を使用し、該混合冷媒が、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含むこととしたものである。
【００４０】
また、本発明が講じた第２７の解決手段は、冷媒として、Ｒ３２とＲ１３４ａの混合冷媒を使用し、該混合冷媒が、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含むこととしたものである。
【００４１】
また、本発明が講じた第２８の解決手段は、冷媒として、Ｒ３２と炭化水素系冷媒（ＨＣ系冷媒）の混合冷媒を使用し、該混合冷媒が、Ｒ３２を７５質量％以上１００質量％未満含むこととしたものである。
【００４２】
また、本発明が講じた第２９の解決手段は、上記第２８の解決手段において、炭化水素系冷媒を、プロパン、ブタン、イソブタンの何れか１としたものである。
【００４３】
−作用−
上記各解決手段では、Ｒ３２またはその混合冷媒を使用するようにしている。Ｒ３２は、Ｒ２２やＲ４０７Ｃなどと比較して潜熱比が大きく、同一能力とした場合には冷媒の質量流量はＲ２２の約６０％で済む。そして、同じパス数の熱交換器を使用するとした場合、圧力損失は、図３に示すようにＲ２２の約４０％まで減少する。
【００４４】
また、Ｒ３２は、飽和温度／圧力勾配比がＲ２２の約６０％（６３％）であることから、圧力損失が低減されることと相俟って、飽和温度の低下量はＲ２２の約２５％で済むことになる。
【００４５】
したがって、Ｒ２２に代えてＲ３２を使用する場合は、この飽和温度の低下量相当分は、伝熱管(13p,15p) のパス数Ｎを少なくしてもＲ２２程度の圧力損失に抑えることができる。つまり、Ｒ３２を用いるとＲ２２などの従来の冷媒と比較してパス数Ｎを減らしても圧力損失が大きくなるのを防止できる。
【００４６】
そして、パス数Ｎを少なくすると、冷媒の分流が容易に行われるようになり、冷媒の偏流を防止することによる製品能力向上並びにＣＯＰ向上が可能となる。
【００４７】
−伝熱管径とパス数の設定−
パス数は、具体的には以下のようにして定めることができる。
【００４８】
まず、熱交換器(13,15) の伝熱管における圧力損失ΔＰは、以下の（１）式から求めることができる。
ΔＰ＝λ・(ｌ／ｄ)・(ρｖ2／２)   ・・・  （１）
ここで、
ΔＰ  ：伝熱管圧力損失(Pa)
λ    ：抵抗係数
ｌ    ：１パスあたり伝熱管長(ｍ)
ｄ    ：伝熱管平均内径(ｍ)
ρ    ：冷媒密度(Kg/m3)
ｖ    ：冷媒流速(m/s)
である。
【００４９】
また、１パス当たりの伝熱管長ｌと、冷媒流速ｖは、パス数Ｎを用いると次のように表せる。
ｌ＝Ｌ／Ｎ                        ・・・  （２）
ｖ＝(π／４)・Ｇ／(ρｄ2Ｎ)       ・・・  （３）
ここで、
Ｌ    ：伝熱管全長(ｍ)
Ｇ    ：冷媒質量流量(kg/s)
Ｎ    ：パス数
である。
【００５０】
上記（２）式、（３）式を（１）式に代入し、パス数Ｎに関する式に展開すると、
ΔＰ＝８／π2・λ・(ＬＧ2)／(ρｄ5Ｎ3)  から、
Ｎ＝｛８／π2・λ・(ＬＧ2)／(ρｄ5ΔＰ)｝1/3      ・・・  （４）
で表すことができる。
【００５１】
次に、伝熱管全長Ｌと冷媒質量流量Ｇは、一般に製品の定格能力に応じて比例する値として設定されるので、定格能力Ｑ(Kw)を用いて、
Ｌ∝Ｑ
Ｇ∝Ｑ
と表せる。
【００５２】
そして、この関係を（４）式に当てはめると、
Ｎ∝(ρ・ΔＰ)-1/3・ｄ-5/3・Ｑ    ・・・  （５）
の関係が求められる。この（５）式は、冷媒の物性などからパス数を求める場合の一般式として利用することもできる。
【００５３】
一方、冷媒をＲ２２からＲ３２に変更すると、飽和温度の低下量が約２５％となることから、圧力損失は、Ｒ２２に対して、１／０．２５となり、４倍まで許容できることになる。  また、冷媒密度比（Ｒ３２／Ｒ２２）は、５℃の飽和蒸気条件で、２５．７４／２４．８５＝１．０３６倍である。したがって、伝熱管(13p,15p) の平均内径ｄと定格能力Ｑを同一とすると、パス数比は、上記（５）式から、
パス数比＝(1.036・４)-1/3・１-5/3・１＝0.6226 となる。
【００５４】
このため、Ｒ３２を用いると、Ｒ２２の場合と伝熱管平均内径ｄ及び定格能力Ｑが同一であれば、パス数を約６２％まで減らしても、圧力損失によるＣＯＰの低下を抑えられる。そして、パス数が減少することで冷媒の偏流が改善されるため、その分の熱交換性能の向上と、装置のＣＯＰの改善を図ることができる。
【００５５】
なお、以上の説明では、圧力損失が低減される分を全てパス数を減らすのに利用しているが、パス数の削減の度合いを抑えて、その分は伝熱管を細径化してもよい。定格能力が同一の条件の下で、Ｒ３２を用いて伝熱管を細径化しながらパス数を削減することを考えると、パス数は（５）式から次のように表すことができる。この場合、Ｒ２２では、室外熱交換器にφ8.0mm の伝熱管を使用し、室内熱交換器にφ7.0mm の伝熱管を使用するとする。また、φ8.0mm の伝熱管の平均内径は、内面溝の形状や、肉厚、拡管率などで異なるが、ほぼ7.3mm 〜7.8mm 程度の範囲であり、中心値は7.55mmである。さらに、φ7.0mm の伝熱管の平均内径は6.6mm 〜7.0mm の範囲であり、中心値は6.8mmである。
【００５６】
したがって、
ＮOR32＝0.6226・(ｄ／7.55)-5/3・ＮOR22
＝18.09・ｄ-5/3・ＮOR22        ・・・  （６）
ＮIR32＝0.6226・(ｄ／6.8)-5/3・ＮIR22
＝15.20・ｄ-5/3・ＮIR22        ・・・  （７）
ここで、
ＮOR32  ：Ｒ３２での室外熱交換器のパス数
ＮOR22  ：Ｒ２２での室外熱交換器のパス数
ＮIR32  ：Ｒ３２での室内熱交換器のパス数
ＮIR22  ：Ｒ２２での室内熱交換器のパス数
である。このため、Ｒ２２を用いる場合と能力を変えずにＲ３２を使用する場合、伝熱管径を定めれば、それに応じたパス数が求められる。
【００５７】
また、Ｒ２２を用いる場合に、従来の一般例として、室外熱交換器の伝熱管の外径を8.0mm とし、室内熱交換器の伝熱管の外径を7.0mm とした場合に、冷房定格能力Ｑとパス数Ｎの関係を図４（室外熱交換器）と図５（室内熱交換器）に実線で表している。この図の関係は、数式にすると、
ＮOR22＝0.96・Ｑ＋1.00          ・・・  （８）
ＮIR22＝0.96・Ｑ                ・・・  （９）
で表される。
【００５８】
なお、実際の製品では、このグラフにおいて定格能力から求められるパス数の値に対して、一般に±２パスの範囲でパス数が選定されている。また、冷房定格能力が12.5Kw以上ではパス数が多くなりすぎて分流が困難となるため、これらの図に示しているように室外熱交換器では１３パスを上限とし、室内熱交換器では１２パスを上限として、それ以上の能力になってもパス数を一定としている。
【００５９】
次に、Ｒ３２を用いる場合、（６）、（７）式に（８）、（９）式を代入して能力とパス数の関係を求めると、
ＮOR32＝(17.37Ｑ＋18.09)×ｄ-5/3      （単位：mm）  ・・・  （10）
ＮIR32＝14.59Ｑ×ｄ-5/3               （単位：mm）  ・・・  （11）
となる。
【００６０】
具体的に、室外熱交換器に外径が8.0mm 、7.0mm 、6.35mmの伝熱管を用いた場合と、室内熱交換器に外径が7.0mm 、6.35mm、6.0mm 、5.5mm の伝熱管を用いた場合について考える。まず、伝熱管は、外径がφ8.0mm の場合は平均内径が7.3mm 〜7.8mm で中心値が7.55mmである。また、外径がφ7.0mm の場合は平均内径が6.6mm 〜7.0mm で中心値が6.8mm 、外径がφ6.35mmの場合は平均内径が5.9mm 〜6.3mm で中心値が6.1mm 、外径がφ6.0mm の場合は平均内径が5.5mm 〜5.9mm で中心値が5.7mm 、そして外径がφ5.5mm の場合は平均内径が5.2mm 〜5.4mm で中心値が5.3mm である。したがって、それぞれの中心値を用いてパス数を求めると、
室外熱交換器において、伝熱管の外径寸法毎に、
φ8.0   ：  ＮOR32＝0.60・Ｑ＋0.62    ・・・（12）
φ7.0   ：  ＮOR32＝0.71・Ｑ＋0.74    ・・・（13）
φ6.35  ：  ＮOR32＝0.86・Ｑ＋0.89    ・・・（14）
となり、室内熱交換器において、伝熱管の外径寸法毎に、
φ7.0   ：  ＮIR32＝0.60・Ｑ          ・・・（15）
φ6.35  ：  ＮIR32＝0.72・Ｑ          ・・・（16）
φ6.0   ：  ＮIR32＝0.80・Ｑ          ・・・（17）
φ5.5   ：  ＮIR32＝0.91・Ｑ          ・・・（18）
となる。
【００６１】
なお、Ｒ３２を用いるとパス数を減らせるが、その場合でも伝熱管径を細くするに従ってパス数が増えるため、冷媒の偏流を防止するためにはパス数の上限を定めておくとよく、室外熱交換器では１３パスを上限とし、室内熱交換器では１２パスを上限とするとよい。なお、上限値を少し小さく設定しておけば、Ｒ２２を用いる場合よりもパス数を確実に低減できる。そのため、例えば室外熱交換器では１２パスを上限とし、室内熱交換器では１１パスを上限としてもよい。
【００６２】
【発明の効果】
上記第１の解決手段によれば、Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置(1) に用いられるプレートフィンコイル形の室外熱交換器(13)において、定格冷房能力をＱ(Kw)、伝熱管の平均内径をｄ(mm)としたときに、パス数Ｎを、Ｎ0R32＝(17.37Ｑ＋18.09)×ｄ-5/3  で算出される値に対して、±２の範囲内に定めている。
【００６３】
このため、室外熱交換器(13)で伝熱管径(13p) を適宜選定した場合のパス数ＮがＲ３２を用いるのに適したものとなり、しかもそのパス数Ｎは、Ｒ２２などを用いる従来の室外熱交換器と比較して、管径が同一の条件では必ず少なくなる。したがって、冷媒の偏流が生じにくくなり、能力やＣＯＰの低下を防止できる。また、伝熱管(13p) を細径化し、パス数Ｎを低減することができるため、室外熱交換器(13)を小型化できると共に、Ｒ３２を用いているので圧力損失が増大することもない。
【００６４】
なお、Ｎ0R32の値を算出すると、その値は通常は整数にはならない。しかし、上記第１の解決手段ではパス数Ｎを算出値Ｎ0R32に対して±２の範囲で調整するようにしているので、整数化することも可能である。整数化するだけであれば±１の範囲で算出値を調整するようにしてもよいが、±２の範囲で調整すれば、伝熱管(13p) のパスの設計をより容易に行うことが可能となる。
【００６５】
また、上記第２の解決手段によれば、Ｑとｄから求められるＮ0R32の値が１３を越える場合は、パス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５の範囲内の値に設定するようにしている。したがって、定格能力Ｑが大きくなった場合にパス数Ｎが多くなりすぎて冷媒の偏流が生じるのを防止できる。逆に言えば、定格能力が大きい場合には、パス数Ｎが多くなりすぎない程度の伝熱管径ｄを設定すればよく、その場合でも従来のＲ２２を用いる場合よりも伝熱管径ｄを細くすることは可能となるので、能力を犠牲にせずにコンパクト化を実現できる。
【００６６】
また、上記第３の解決手段によれば、伝熱管(13p) の平均内径ｄを、5.9mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定するようにしている。したがって、その範囲の上限側の値に伝熱管径ｄを設定すると、圧力損失による能力の低下を抑えながらパス数Ｎを従来よりも大幅に低減できることとなり、室外熱交換器(13)を小型化できると共に、冷媒の偏流が生じにくくなることから性能の向上を見込むことができる。また、逆に伝熱管径ｄを上記範囲の下限側の値に設定すると、パス数Ｎの低減効果は少なくなるが、伝熱管(13p) を細径化することによる小型化が可能であり、しかも圧力損失は従来と同程度に抑えられるので、能力が低下することもない。さらに、伝熱管径ｄを上記範囲の中間値に設定すれば、パス数Ｎを低減しながら圧力損失も抑えられるので、小型化と性能向上を確実に実現できる。
【００６７】
また、上記第４の解決手段によれば、上記第３の解決手段で伝熱管の平均内径ｄを限定して7.3mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定し、かつパス数Ｎを、
Ｎ0R32＝0.60Ｑ＋0.62  で算出される値に対して、±２の範囲内の値となるように設定している。このように伝熱管径ｄを従来とほぼ同等としているため、パス数Ｎの低減効果が大きく、冷媒の偏流防止により性能を高めながら、小型化が可能となる。
【００６８】
また、上記第５の解決手段によれば、上記第４の解決手段において、定格冷房能力Ｑが20.6Kw以上の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器(13)のパス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５の範囲内に設定している。具体的に、定格冷房能力Ｑが20.6Kwの空気調和装置(1) では、第４の解決手段の条件でＮ0R32の値が約13(12.96) となるので、この値に対して±２の範囲で調整するようにしている。このため、それ以上の定格能力の場合には、パス数Ｎを増やさないことで冷媒の偏流を防止し、能力の低下を防止している。この場合、圧力損失は若干大きくなるが、それよりも冷媒の偏流を重視して、パス数Ｎの上限値を定めるようにしている。特にパス数Ｎを減らすためには、上限値を若干下げて、パス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４の範囲内で設定してもよい。
【００６９】
また、上記第６の解決手段によれば、上記第３の解決手段で伝熱管の平均内径ｄを限定して6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定し、かつパス数Ｎを、
Ｎ0R32＝0.71Ｑ＋0.74  で算出される値に対して、±２の範囲内の値となるように設定している。したがって、伝熱管(13p) をある程度細径化しながらパス数Ｎも低減できることとなる。このため、圧力損失が減って偏流も生じにくくなり、能力を高めながら充分な小型化を実現できる。
【００７０】
また、上記第７の解決手段によれば、上記第６の解決手段において、定格冷房能力Ｑが17.3Kw以上で20.6Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器(13)のパス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５の範囲内に設定している。具体的に、定格冷房能力Ｑが17.3Kwの空気調和装置(1) では、第６の解決手段の条件でＮ0R32の値が約13(13.02) となるので、この値に対して±２の範囲で調整するようにしている。これにより、上記第５の解決手段と同様の理由で、冷媒の偏流による能力の低下を確実に防止できる。
【００７１】
また、上記第８の解決手段によれば、上記第３の解決手段で伝熱管(13p) の平均内径ｄを限定して5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定し、かつパス数Ｎを、Ｎ0R32＝0.86Ｑ＋0.89  で算出される値に対して、±２の範囲内の値となるように設定している。したがって、パス数Ｎの低減効果は抑えられるものの、伝熱管(13p) をかなり細径化できる。また、伝熱管径ｄとパス数Ｎを上記範囲に設定することにより、能力が低下せず、小型化することが可能となる。
【００７２】
また、上記第９の解決手段によれば、上記第８の解決手段において、定格冷房能力Ｑが14.1Kw以上で17.3Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器(13)のパス数Ｎを、１１≦Ｎ≦１５の範囲内に設定している。具体的に、定格冷房能力Ｑが14.1Kwの空気調和装置(1) では、第８の解決手段の条件でＮ0R32の値が約13(13.02) となるので、この値に対して±２の範囲で調整するようにしている。これにより、上記第５の解決手段と同様に、冷媒の偏流による能力の低下を確実に防止できる。
【００７３】
次に、上記第１０の解決手段によれば、Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置(1) に用いられるプレートフィンコイル形の室内熱交換器(15)において、定格冷房能力をＱ(Kw)、伝熱管の平均内径をｄ(mm)としたときに、パス数Ｎを、ＮIR32＝14.59Ｑ×ｄ-5/3 で算出される値に対して、±２の範囲内に定めている。
【００７４】
このため、室内熱交換器(15)で伝熱管径ｄを適宜選定した場合のパス数ＮがＲ３２を用いるときに適したものとなり、しかもそのパス数Ｎは、Ｒ２２などを用いる従来の室内熱交換器と比較して、管径が同一の条件では必ず少なくなる。したがって、冷媒の偏流が生じにくくなり、能力やＣＯＰの低下を防止できる。また、伝熱管(15p) を細径化し、パス数Ｎを低減することができるため、室内熱交換器(15)を小型化できると共に、Ｒ３２を用いているので圧力損失が増大することもない。
【００７５】
なお、パス数Ｎを算出値ＮIR32に対して±２の範囲で調整するようにしている点については、室外熱交換器(13)に関する上記第１の解決手段と同様の効果がある。
【００７６】
また、上記第１１の解決手段によれば、Ｑとｄから求められるＮIR32の値が１２を越える場合は、パス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４の範囲内の値に設定するようにしている。したがって、定格能力Ｑが大きくなった場合にパス数Ｎが多くなりすぎて冷媒の偏流が生じるのを防止できる。逆に言えば、定格能力Ｑが大きい場合には、パス数Ｎが多くなりすぎない程度の伝熱管径ｄを設定すればよく、その場合でも従来のＲ２２を用いる場合よりも伝熱管径ｄを細くすることは可能となるので、能力を犠牲にせずにコンパクト化を実現できる。
【００７７】
また、上記第１２の解決手段によれば、伝熱管(15p) の平均内径ｄを、5.2mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定するようにしている。したがって、室外熱交換器(13)に関する上記第３の解決手段と同様に、その範囲の上限側の値に伝熱管径ｄを設定すると、圧力損失による能力の低下を抑えながらパス数Ｎを従来よりも大幅に低減できることとなり、室内熱交換器(15)を小型化できると共に、冷媒の偏流が生じにくくなることから性能の向上を見込むことができる。また、逆に伝熱管径ｄを上記範囲の下限側の値に設定すると、パス数Ｎの低減効果は少なくなるが、伝熱管(15p) を細径化することによる小型化が可能であり、しかも圧力損失は従来と同程度に抑えられるので、能力が低下することもない。さらに、伝熱管径ｄを上記範囲の中間値に設定すれば、パス数Ｎを低減しながら圧力損失も抑えられるので、小型化と性能向上を確実に実現できる。
【００７８】
また、上記第１３の解決手段によれば、上記第１２の解決手段で伝熱管(15p) の平均内径ｄを限定して6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定し、かつパス数Ｎを、ＮIR32＝0.60Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内の値となるように設定している。このように伝熱管径ｄを従来とほぼ同等としているため、パス数Ｎの低減効果が大きく、冷媒の偏流防止により性能を高めながら、小型化が可能となる。
【００７９】
また、上記第１４の解決手段によれば、上記第１３の解決手段において、定格冷房能力Ｑが20Kw以上の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器(15)のパス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４の範囲内に設定している。具体的に、定格冷房能力Ｑが20Kwの空気調和装置(1) では、第４の解決手段の条件でＮIR32の値が１２となるので、この値に対して±２の範囲で調整するようにしている。このため、それ以上の定格能力Ｑの場合には、パス数Ｎを増やさないことで冷媒の偏流を防止し、能力の低下を防止している。このことは、室外熱交換器(13)に関する上記第５の解決手段と同様に、圧力損失は若干大きくなるが、それよりも冷媒の偏流を重視してパス数Ｎの上限値を定めるようにしたものである。また、特にパス数Ｎを減らすためには、上限値を若干下げて、パス数Ｎを、９≦Ｎ≦１３の範囲内で設定してもよい。
【００８０】
また、上記第１５の解決手段によれば、上記第１２の解決手段で伝熱管(15p) の平均内径ｄを限定して5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定し、かつパス数Ｎを、ＮIR32＝0.72Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内の値となるように設定している。したがって、伝熱管(15p) をある程度細径化しながらパス数Ｎも低減できることとなる。このため、圧力損失が減って偏流も生じにくくなり、能力を高めながら充分な小型化を実現できる。
【００８１】
また、上記第１６の解決手段によれば、上記第１５の解決手段において、定格冷房能力Ｑが16.7Kw以上で20Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器(15)のパス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４の範囲内に設定している。具体的に、定格冷房能力Ｑが16.7Kwの空気調和装置(1) では、第１５の解決手段の条件でＮIR32の値が約12(12.02) となるので、この値に対して±２の範囲で調整するようにしている。これにより、上記第１４の解決手段と同様の理由で、冷媒の偏流による能力の低下を確実に防止できる。
【００８２】
また、上記第１７の解決手段によれば、上記第１２の解決手段で伝熱管(15p) の平均内径ｄを限定して5.5mm ≦ｄ≦5.9mm の範囲内から選定し、かつパス数Ｎを、ＮIR32＝0.80Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内の値となるように設定し、上記第１８の解決手段によれば、上記第１７の解決手段において、定格冷房能力Ｑが15.0Kw以上で16.7Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器(15)のパス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４の範囲内に設定している。したがって、上記第１５，第１６の解決手段と同様の効果を奏することができる。
【００８３】
また、上記第１９の解決手段によれば、伝熱管(15p) の平均内径ｄを限定して5.2mm ≦ｄ≦5.4mm の範囲内から選定し、かつパス数Ｎを、ＮIR32＝0.91Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内の値となるように設定している。したがって、パス数Ｎの低減効果は抑えられるものの、伝熱管(15p) をかなり細径化できる。また、伝熱管径ｄとパス数Ｎを上記範囲に設定することにより、能力が低下せず、小型化が可能となる。
【００８４】
また、上記第２０の解決手段によれば、上記第１９の解決手段において、定格冷房能力Ｑが13.2Kw以上で15.0Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器(15)のパス数Ｎを、１０≦Ｎ≦１４の範囲内に設定している。具体的に、定格冷房能力Ｑが13.2Kwの空気調和装置(1) では、第８の解決手段の条件でＮIR32の値が約12(12.01) となるので、この値に対して±２の範囲で調整するようにしている。これにより、上記第１４の解決手段等と同様に、冷媒の偏流による能力の低下を確実に防止できる。
【００８５】
また、上記第２１の解決手段によれば、Ｒ３２またはその混合冷媒による蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うように、圧縮機(11)と、室外熱交換器(13)と、減圧機構(14)と、室内熱交換器(15)とが順に接続された冷媒回路(10)を備えた空気調和装置(1) において、室外熱交換器(13)に請求項１ないし９の何れか１の室外熱交換器を用いているので、室外熱交換器(13)を小型化でき、性能を向上することもできる。
【００８６】
また、上記第２２の解決手段によれば、室内熱交換器(15)に請求項１０ないし２０の何れか１の室内熱交換器を用いているので、室内熱交換器(15)を小型化でき、性能の向上も図ることができる。
【００８７】
さらに、上記第２３の解決手段によれば、室外熱交換器(13)に請求項１ないし９の何れか１の室外熱交換器を用い、室内熱交換器(15)に請求項１０ないし２０の何れか１の室内熱交換器を用いているので、室外熱交換器(13)と室内熱交換器(15)の両方を小型でき、性能の向上を図ることも可能となる。
【００８８】
また、上記第２４ないし第２９の解決手段によれば、上記空気調和装置(1) において使用する冷媒を、Ｒ３２またはＲ３２を７５質量％以上含むＲ３２リッチの混合冷媒に特定している。このため、上記第１ないし第２０の解決手段に係る室外熱交換器(13)または室内熱交換器(15)を用いる空気調和装置(1) において、小型化を実現しながら充分な性能を確保することが可能となる。
【００８９】
【発明の実施の形態】
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。
【００９０】
−空気調和装置の構成−
図１に示すように、本実施形態に係る空気調和装置(1) は、室内ユニット(17)と室外ユニット(16)とを接続して構成されている。この空気調和装置(1)の冷媒回路(10)は、Ｒ３２による蒸気圧縮式冷凍サイクルを形成する冷媒回路であって、圧縮機(11)、四路切換弁(12)、室外熱交換器(13)、膨張弁（減圧機構）(14)及び室内熱交換器(15)が冷媒配管(31,32) を介して接続されて構成されている。
【００９１】
上記冷媒回路(10)において、圧縮機(11)の吐出側と四路切換弁(12)の第１ポート(12a) とは第１ガス側配管(21)によって接続され、四路切換弁(12)の第２ポート(12b) と室外熱交換器(13)とは第２ガス側配管(22)によって接続されている。また、室外熱交換器(13)と膨張弁(14)とは第１液側配管(25)によって接続され、膨張弁(14)と室内熱交換器(15)とは第２液側配管(26)によって接続されている。さらに、室内熱交換器(15)と四路切換弁(12)の第３ポート(12c) とは第３ガス側配管(23)によって接続され、四路切換弁(12)の第４ポート(12d) と圧縮機(11)の吸入側とは第４ガス側配管(24)によって接続されている。
【００９２】
圧縮機(11)、第１ガス側配管(21)、四路切換弁(12)、第２ガス側配管(22)、室外熱交換器(13)、第１液側配管(25)、膨張弁(14)、及び第４ガス側配管(24)は、室外送風機(27)とともに室外ユニット(16)に収容されている。一方、室内熱交換器(15)は、室内送風機(28)とともに室内ユニット(17)に収容されている。そして、第２液側配管(26)及び第３ガス側配管(23)の一部は、室外ユニット(16)と室内ユニット(17)とを連絡するいわゆる連絡配管を構成している。
【００９３】
−熱交換器の構成−
本実施形態の熱交換器(13,15) は、図２に概略形状を示すように、縦横に配列した伝熱管(13p,15p) を多数のプレートフィン(13f,15f) の貫通孔(13h,15h) に貫通させて固定したプレートフィンコイル形の空気熱交換器である。図では、伝熱管(13p,15p) を便宜的に仮想線で示している。
【００９４】
ここで、Ｒ３２単一冷媒またはＲ３２組成リッチの混合冷媒は、Ｒ２２やＲ４０７ｃなどと比較して潜熱比が大きく、同一能力とした場合には冷媒の質量流量はＲ２２の約６０％で済む。そして、同じパス数の熱交換器(13,15) を使用するとした場合、圧力損失は図３に示すようにＲ２２の約４０％まで減少する。
【００９５】
また、Ｒ３２は、飽和温度／圧力勾配比がＲ２２の約６０％（６３％）であることから、圧力損失が４０％まで低減されることと相俟って、飽和温度の低下量はＲ２２の約２５％（４０％×６３％）で済むことになる。
【００９６】
したがって、Ｒ２２に代えてＲ３２を使用する場合は、この飽和温度の低下量相当分は、伝熱管(13p,15p) のパス数を少なくしてもＲ２２程度の圧力損失に抑えることができる。つまり、Ｒ３２を用いるとＲ２２などの従来の冷媒と比較してパス数を減らしても圧力損失が大きくなるのを防止できる。また、パス数を少なくすると、冷媒の分流が容易に行われるようになり、冷媒の偏流を防止することによる製品能力向上並びにＣＯＰ向上が可能となる。
【００９７】
また、必ずしも飽和温度の低下量相当分だけパス数を低減しなくてもよく、例えば、パス数をある程度低減しながら伝熱管(13p,15p) を細径化して、伝熱管(13p,15p) 内における圧力損失分に相当する冷媒飽和温度の変化量がＲ２２と同等になるようにしてもよい。
＜伝熱管の寸法構成＞
上述したように、Ｒ３２及びＲ３２組成リッチの混合冷媒は、Ｒ２２やＲ４０７ｃなどと比較して、同一能力とした場合には冷媒の質量流量がＲ２２の約６０％で済む。そして、同じ熱交換器を使用するとした場合、圧力損失はＲ２２の約４０％まで減少することから、例えばパス数を増やさずに圧力損失をＲ２２と同程度に抑えて、圧力損失が低下する分だけ伝熱管を細くすることもできる。
【００９８】
例えば、室外熱交換器(13)の伝熱管(13p) は、Ｒ２２を用いる従来の装置で外径が8.0mm （平均内径はほぼ7.3mm 〜7.8mm ）とすれば、圧力損失が伝熱管径ｄの１／５乗にほぼ比例することから、０．４の１／５乗で約０．８３倍として、平均内径ｄを6.1mm 〜6.5mm まで細径化できる。なお、Ｒ３２を用いることで飽和温度が低下することも考慮すると、その下限値は5.9mm 程度に設定できる。この場合、呼び寸法（外径寸法）が6.35mmの規格管を使用することができ、パス数Ｎは従来と同等となる。なお、伝熱管(13p) の平均内径ｄは、内面溝の形状や、肉厚、拡管率などで異なるため、呼び寸法（外径寸法）に対して一定でなく、上述したようなある程度の範囲を有している。
【００９９】
以上のことから、パス数Ｎを低減することも考えると、室外熱交換器(13)の伝熱管(13p) は、平均内径が5.9mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定することができ、選定した平均内径ｄに応じてパス数Ｎを設定すればよい。伝熱管(13p) は、上記平均内径の範囲で規格管を用いるとすれば、呼び寸法（外径寸法）がφ8.0mm 、φ7.0mm 、φ6.35mmのものを用いることができる。
【０１００】
同様に、室内熱交換器(15)の伝熱管(15p) は、Ｒ２２を用いる従来の装置で外径が7.0mm （平均内径はほぼ6.6mm 〜7.0mm ）とすれば、室外熱交換器(13)の場合と同様の手法により、パス数Ｎを変えない場合で平均内径を5.5mm 〜5.8mm まで細径化できる。この場合、規格管の中から選定するとすれば、呼び寸法（外径寸法）がφ6.0mm のものとすればよい。なお、この場合もＲ３２を用いることで飽和温度が低下することも考慮すると、その下限値は5.2mm 程度（呼び径φ5.5mm 相当）に設定できる。
【０１０１】
そして、パス数Ｎを低減することも考えると、室内熱交換器(15)の伝熱管(15p) は、5.2mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定して、その選定した平均内径ｄに応じてパス数Ｎを設定すればよい。伝熱管(15p) は、上記平均内径ｄの範囲で規格管を用いるとすれば、φ7.0mm 、φ6.35mm、φ6.0mm 、φ5.5mm のものを用いることができる。
＜伝熱管のパス数＞
ここで、伝熱管(13p,15p) の具体的なパス数Ｎについて説明する。例えば、定格冷房能力Ｑが14Kwの従来の空調機（Ｒ２２を使用）では、室外熱交換器(13)でパス数を１３、室内熱交換器(15)でパス数を１２とし、伝熱管径（外径）ｄは、室外熱交換器(13)側をφ8.0mm、室内熱交換器(15)側をφ7.0mm としている。
【０１０２】
この場合、Ｒ２２に代えてＲ３２を使用すると、同一管径の条件で、室外熱交換器(13)では図４から9.0 パスが最適で、室内熱交換器(15)では図５から8.4 パスが最適となる。したがって、実際に製品化するに当たっては、これらの最適パスに対して±２パスの範囲として、室外熱交換器(13)は7.0 から11.0パスの範囲から選定し、室内熱交換器(15)は6.4 から10.4パスの範囲から選定するとよい。
【０１０３】
なお、パス数Ｎは整数値に設定するのが一般的であるが、伝熱管(13p,15p) が熱交換器(13,15) の途中で分岐したり合流したりする構成として、伝熱管(13p,15p) の入口側と出口側でパス数Ｎが異なる場合などは、パス数Ｎが小数を含む値となる場合もある。例えば、図６に示すような場合である。
【０１０４】
この図６に示している熱交換器(13,15) は、入口側が４パス、出口側が２パスであり、伝熱管(13p,15p) は途中で合流している。この場合、全伝熱管(13p,15p) の本数と、各パス数の伝熱管(13p,15p) の本数の割合とから、熱交換器(13,15) の実際のパス数Ｎが求められる。図の例では、４パスの伝熱管(13p,15p) が１２本で、２パスの伝熱管(13p,15p) が４本であることから、パス数Ｎは、
Ｎ＝４×（１２／１６）＋２×（４／１６）＝３．５パスとなる。
＜伝熱管の平均内径とパス数の関係＞
本実施形態の室外熱交換器(13)では、上記（１０）式で説明したように、定格冷房能力をＱ(Kw)、伝熱管の平均内径をｄ(mm)としたときに、パス数Ｎが、
ＮOR32＝(17.37Ｑ＋18.09)×ｄ-5/3  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。そして、Ｑとｄから求められるＮOR32の値が１３を越える場合は、パス数Ｎが、１１≦Ｎ≦１５の範囲内となるように定められている。
【０１０５】
また、室内熱交換器については、上記（１１）式で説明したように、パス数Ｎは、ＮIR32＝14.59Ｑ×ｄ-5/3  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。そして、Ｑとｄから求められるＮIR32の値が１２を越える場合は、パス数Ｎが、１０≦Ｎ≦１４の範囲内となるように定められている。
【０１０６】
パス数Ｎの上限値を定めているのは、これよりもパス数Ｎが多くなると分流が困難になり、能力Ｑや伝熱管径ｄに拘わらず、性能の低下の原因となるためである。
【０１０７】
−運転動作−
次に、空気調和装置(1)の運転動作を、冷媒回路(10)における冷媒循環動作に基づいて説明する。
【０１０８】
冷房運転時には、四路切換弁(12)は図１に示す実線側に設定される。つまり、四路切換弁(12)は、第１ポート(12a) と第２ポート(12b) とが連通すると共に第３ポート(12c) と第４ポート(12d) とが連通する状態となる。この状態で、圧縮機(11)から吐出されたガス冷媒は、第１ガス側配管(21)、四路切換弁(12)及び第２ガス側配管(22)を流通し、室外熱交換器(13)で凝縮する。室外熱交換器(13)を流出した液冷媒は、第１液側配管(25)を流通し、膨張弁(14)で減圧されて気液二相冷媒となる。膨張弁(14)を流出した二相冷媒は、第２液側配管(26)を流通し、室内熱交換器(15)で室内空気と熱交換を行って蒸発し、室内空気を冷却する。室内熱交換器(15)を流出したガス冷媒は、第３ガス側配管(23)、四路切換弁(12)及び第４ガス側配管(24)を流通し、圧縮機(11)に吸入される。
【０１０９】
一方、暖房運転時には、四路切換弁(12)は図１に示す破線側に設定される。つまり、四路切換弁(12)は、第１ポート(12a) と第３ポート(12c) とが連通すると共に第２ポート(12b) と第４ポート(12d) とが連通する状態となる。この状態で、圧縮機(11)から吐出されたガス冷媒は、第１ガス側配管(21)、四路切換弁(12)及び第３ガス側配管(23)を流通し、室内熱交換器(15)に流入する。室内熱交換器(15)に流入した冷媒は、室内空気と熱交換を行って凝縮し、室内空気を加熱する。室内熱交換器(15)を流出した液冷媒は、第２液側配管(26)を流通し、膨張弁(14)で減圧されて気液二相冷媒となる。膨張弁(14)を流出した二相冷媒は、第１液側配管(25)を流通し、室外熱交換器(13)で蒸発する。室外熱交換器(13)を流出したガス冷媒は、第２ガス側配管(22)、四路切換弁(12)及び第４ガス側配管(24)を流通し、圧縮機(11)に吸入される。
【０１１０】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、以下のような効果が発揮される。
【０１１１】
すなわち、伝熱管(13p,15p) の平均内径ｄを上述した範囲の上限側で設定すれば、平均内径ｄ自体は従来とほぼ同等とした場合は、飽和温度の低下量相当分だけパス数Ｎを低減することができる。このため、冷媒の偏流が生じにくくなり、性能が低下してしまうのを防止できる。また、このようにパス数Ｎが少なくなれば、熱交換器(13,15) を小型化することもできる。
【０１１２】
逆に伝熱管(13p,15p) の平均内径ｄを上述した範囲の下限側に設定すれば、パス数Ｎは従来と殆ど変わらないものの、伝熱管(13p,15p) が大幅に細径化される。したがって、この場合でも性能を落とさずに熱交換器(13,15) を小型化できる。
【０１１３】
また、伝熱管(13p,15p) の平均内径ｄを上述した範囲の中間の値に設定すれば、従来よりも伝熱管(13p,15p) を細径化しながらパス数Ｎを低減することができる。したがって、性能を落とさずに熱交換器(13,15) をより小型化することが可能となる。
【０１１４】
【実施例】
次に、室外熱交換器(13)と室内熱交換器(15)について、伝熱管(13p,15p) の平均内径ｄとパス数Ｎとの関係を特定した実施例について具体的に説明する。
【０１１５】
−実施例１−
実施例１は、室外熱交換器(13)の伝熱管(13p) の平均内径ｄを、上記実施形態で説明した範囲の上限側に設定したもので、伝熱管(13p) の呼び径（外径）をφ8.0mm としている。この場合、伝熱管(13p) の平均内径は、ほぼ7.3mm ≦ｄ≦7.8mm の範囲内から選定される。また、パス数Ｎは、上記（12）式の通り、
ＮOR32＝0.60Ｑ＋0.62  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。
【０１１６】
この場合、伝熱管(13p) の平均内径ｄが比較的大きいので、定格冷房能力Ｑが20.6Kw以上の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器に適している。定格冷房能力Ｑが20.6Kwとすると、Ｎの値は約１３(12.96) となる。そこで、それ以上定格能力Ｑが大きくなっても偏流が生じにくいように、パス数Ｎの上限値は、１１≦Ｎ≦１５の範囲内となるように定められている。
【０１１７】
−実施例２−
実施例２は、室外熱交換器(13)の伝熱管(13p) の平均内径ｄを、上記実施形態で説明した範囲の中間値に設定したもので、伝熱管(13p) の呼び径（外径）をφ7.0mm としている。この場合、伝熱管(13p) の平均内径ｄは、ほぼ6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定される。また、パス数Ｎは、上記（13）式の通り、
ＮOR32＝0.71Ｑ＋0.74  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。
【０１１８】
この平均内径ｄの伝熱管(13p) は、定格冷房能力Ｑが17.3Kw以上で20.6Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器(13)に適している。定格冷房能力Ｑが17.3Kwとすると、Ｎの値は、実施例１とほぼ同様に約１３(13.02) となる。そこで、定格能力が上記範囲内であれば、パス数Ｎの上限値が、１１≦Ｎ≦１５の範囲内となるように定められている。
【０１１９】
−実施例３−
実施例３は、室外熱交換器(13)の伝熱管(13p) の平均内径ｄを、上記実施形態で説明した範囲の下限側に設定したもので、伝熱管(13p) の呼び径（外径）をφ6.35mmとしている。この場合、伝熱管(13p) の平均内径ｄは、ほぼ5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定される。また、パス数Ｎは、上記（14）式の通り、
ＮOR32＝0.86Ｑ＋0.89  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。
【０１２０】
この平均内径ｄの伝熱管(13p) は、定格冷房能力Ｑが14.1Kw以上で17.3Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室外熱交換器(13)に適している。定格冷房能力Ｑが14.1Kwとすると、Ｎの値は、上記実施例１，２とほぼ同様に約１３(13.02) となる。そこで、この場合も、定格能力Ｑが上記範囲内であれば、パス数Ｎの上限値が１１≦Ｎ≦１５の範囲内となるように定められている。
【０１２１】
−実施例４−
実施例４は、室内熱交換器(15)の伝熱管(15p) の平均内径ｄを、上記実施形態で説明した範囲の上限側に設定したもので、伝熱管(15p) の呼び径（外径）をφ7.0mm としている。この場合、伝熱管(15p) の平均内径ｄは、ほぼ6.6mm ≦ｄ≦7.0mm の範囲内から選定される。また、パス数Ｎは、上記（15）式の通り、
ＮIR32＝0.60Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。
【０１２２】
この平均内径ｄの伝熱管(15p) は、定格冷房能力Ｑが20Kw以上の空気調和装(1) 置に用いられる室内熱交換器(15)に適している。定格冷房能力Ｑが20Kwとすると、Ｎの値は、１２となる。そこで、それ以上定格能力Ｑが大きくなっても偏流が生じにくいように、パス数Ｎの上限値は、１０≦Ｎ≦１４の範囲内となるように定められている。
【０１２３】
−実施例５−
実施例５は、室内熱交換器(15)の伝熱管(15p) の平均内径ｄを、上記実施形態で説明した範囲の中間値に設定したもので、伝熱管(15p) の呼び径（外径）をφ6.35mmとしている。この場合、伝熱管(15p) の平均内径ｄは、ほぼ5.9mm ≦ｄ≦6.3mm の範囲内から選定される。また、パス数Ｎは、上記（16）式の通り、
ＮIR32＝0.72Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。
【０１２４】
この平均内径ｄの伝熱管(15p) は、定格冷房能力Ｑが16.7Kw以上で20Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器(15)に適している。定格冷房能力Ｑが16.7Kwとすると、Ｎの値は、実施例４とほぼ同様に約１２(12.02) となる。そこで、定格能力Ｑが上記範囲内であれば、パス数Ｎの上限値が、１０≦Ｎ≦１４
の範囲内となるように定められている。
【０１２５】
−実施例６−
実施例６は、室内熱交換器(15)の伝熱管(15p) の平均内径ｄを、上記実施形態で説明した範囲の中間値で、実施例５よりも小さな値に設定したもので、伝熱管(15p) の呼び径（外径）をφ6.0mm としている。この場合、伝熱管(15p) の平均内径ｄは、ほぼ5.5mm ≦ｄ≦5.9mm の範囲内から選定される。また、パス数Ｎは、上記（17）式の通り、ＮIR32＝0.80Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。
【０１２６】
この平均内径ｄの伝熱管(15p) は、定格冷房能力Ｑが15.0Kw以上で16.7Kw未満の空気調和装置に用いられる室内熱交換器(15)に適している。定格冷房能力が15.0Kwとすると、Ｎの値は、実施例４，５とほぼ同様に１２となる。そこで、定格能力Ｑが上記範囲内であれば、パス数Ｎの上限値が、１０≦Ｎ≦１４の範囲内となるように定められている。
【０１２７】
−実施例７−
実施例７は、室内熱交換器(15)の伝熱管(15p) の平均内径ｄを、上記実施形態で説明した範囲の下限側に設定したもので、伝熱管(15p) の呼び径（外径）をφ5.5mm としている。この場合、伝熱管(15p) の平均内径ｄは、ほぼ5.2mm ≦ｄ≦5.4mm の範囲内から選定される。また、パス数Ｎは、上記（18）式の通り、
ＮIR32＝0.91Ｑ  で算出される値に対して、±２の範囲内に定められている。
【０１２８】
この平均内径ｄの伝熱管(15p) は、定格冷房能力Ｑが13.2Kw以上で15.0Kw未満の空気調和装置(1) に用いられる室内熱交換器(15)に適している。定格冷房能力Ｑが13.2Kwとすると、Ｎの値は、実施例４，５，６とほぼ同様に約１２(12.01) となる。そこで、定格能力Ｑが上記範囲内であれば、パス数Ｎの上限値が、１０≦Ｎ≦１４  の範囲内となるように定められている。
【０１２９】
−実施例の効果−
各実施例は、規格で定められた呼び寸法の伝熱管(13p,15p) を用いて、Ｒ３２に適したパス数Ｎを選定したものであり、パス数Ｎの低減や伝熱管(13p,15p) の細径化によって熱交換器(13,15) を小型化できる。また、Ｒ３２を用いる場合に圧力損失が増大せずに偏流の発生も生じにくいため、性能の低下も防止できる。以上のことから、Ｒ３２を用いる空気調和装置(1) において、高性能でコンパクトな熱交換器(13,15) を実用化することが可能となる。
【０１３０】
【発明のその他の実施の形態】
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【０１３１】
例えば、上記実施形態では、Ｒ３２単一冷媒を用いるものとして説明したが、Ｒ３２を約７５質量％以上１００質量％未満含む混合冷媒（Ｒ３２組成リッチの混合冷媒）を用いてもよい。上記混合冷媒としては、例えば、Ｒ３２／Ｒ１２５、Ｒ３２／Ｒ１３４ａ、Ｒ３２／プロパン、Ｒ３２／ブタン、Ｒ３２／イソブタンなどの混合冷媒を使用することができる。これらの混合冷媒を使用してもＲ３２単一冷媒と特性が殆ど変わらないため、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【０１３２】
また、上記実施形態は冷房運転及び暖房運転を選択的に実行可能ないわゆるヒートポンプ式の空気調和装置であったが、本発明の適用対象はヒートポンプ式空気調和装置に限定されるものではなく、例えば、暖房専用機や冷房専用機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】熱交換器の概略形状を示す斜視図である。
【図３】各種冷媒の特性を比較した表である。
【図４】室外熱交換器において、冷房定格能力とパス数の関係を示すグラフである。
【図５】室内熱交換器において、冷房定格能力とパス数の関係を示すグラフである。
【図６】熱交換器における伝熱管のパス数の構成例を示す図である。
【符号の説明】
(1)   空気調和装置
(10)  冷媒回路
(11)  圧縮機
(12)  四路切換弁
(13)  室外熱交換器
(13p) 伝熱管
(14)  膨張弁（減圧機構）
(15)  室内熱交換器
(15p) 伝熱管
(16)  室外ユニット
(17)  室内ユニット
【図１】
0004449153.tif 000002
【図２】
0004449153.tif 000003
【図３】
0004449153.tif 000004
【図４】
0004449153.tif 000005
【図５】
0004449153.tif 000006
【図６】
0004449153.tif 000007