(57)【要約】  空気調和機は、圧縮機（１）と、流路切替装置（２）と、第１熱交換器（３）と、ファン（８ａ）と、絞り装置（４）と、第２熱交換器（５）とを備えている。第１熱交換部（３ａ）および第２熱交換部（３ｂ）の少なくともいずれかはファン（８ａ）が流す空気の風下側に配置された冷媒入口と風上側に配置された冷媒出口とを有している。冷媒は、第１熱交換器（３）が蒸発器として用いられる場合に第１熱交換部（３ａ）と第２熱交換部（３ｂ）とに順に流され、かつ第１熱交換器（３）が凝縮器として用いられる場合に第１熱交換部（３ａ）と第２熱交換部（３ｂ）とに並行して流される。
2018025305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機に接続された流路切替装置と、
前記流路切替装置に接続され、第１熱交換部および第２熱交換部を有する第１熱交換器と、
前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の周囲に空気を流すファンと、
前記第１熱交換器に接続された絞り装置と、
前記絞り装置に接続された第２熱交換器とを備え、
前記流路切替装置は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を前記第１熱交換器に流すか、前記第２熱交換器に流すかを切り替えるように構成されており、
前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の少なくともいずれかは前記ファンが流す空気の風下側に配置された冷媒入口と風上側に配置された冷媒出口とを有し、
前記冷媒は、前記第１熱交換器が蒸発器として用いられる場合に前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに順に流れ、かつ前記第１熱交換器が凝縮器として用いられる場合に前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに並行して流れる、空気調和機。
【請求項２】
前記圧縮機は、前記冷媒を吐出する吐出口と、前記冷媒を吸入する吸入口とを有し、
前記流路切替装置は、前記吐出口と前記第１熱交換器または前記第２熱交換器とを接続する第１三方弁と、前記吸入口と前記第１熱交換器または前記第２熱交換器とを接続する第２三方弁とを有する、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記冷媒は、単一冷媒および共沸冷媒のいずれかである、請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記冷媒は、非共沸冷媒である、請求項１または２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機は、圧縮機、四方弁、凝縮器、絞り装置および蒸発器が配管で接続された冷媒回路を備えている。暖房運転時と冷房運転時とでは、四方弁により冷媒回路を流れる冷媒の方向が切り替えられる。具体的には、暖房運転時には、冷媒は圧縮機から四方弁を通って凝縮器としての室内熱交換器に流入してから絞り装置を経由して蒸発器としての室外熱交換器に流入する。暖房運転時から四方弁が切り替えられることにより、冷房運転時には、冷媒は圧縮機から四方弁を通って凝縮器としての室外熱交換器に流入してから絞り装置を経由して蒸発器としての室内熱交換器に流入する。【０００３】
また、室内熱交換器および室外熱交換器の各々にはファンがそれぞれ設けられている。このファンにより室内熱交換器および室外熱交換器の各々の周囲に空気が流れる。これにより、室内熱交換器および室外熱交換器の各々の内部を流れる冷媒と、室内熱交換器および室外熱交換器の各々の周囲を流れる空気との間で熱交換が行われる。たとえば、特開平７−９８１６６号公報（特許文献１）には、熱交換率の向上を図るように、暖房運転時に室外熱交換器の周囲を流れる空気の流れに対して、室外熱交換器の内部を流れる冷媒の流れを対向流とする空気調和機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９８１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記公報に記載された空気調和機では、室外熱交換器が凝縮器として用いられる場合（冷房運転時）と、室外熱交換器が蒸発器として用いられる場合（暖房運転時）とで、冷媒の流速が相違する。【０００６】
熱交換器の性能を向上させるためには、熱交換器が凝縮器として用いられる場合には冷媒の流速が速い状態で用いられ、熱交換器が蒸発器として用いられる場合には冷媒の流速が遅い状態で用いられることが効果的である。その理由は、凝縮器では冷媒の流速に依存する熱伝達が熱交換器の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熱交換器の性能の向上に対して支配的であるためである。【０００７】
上記公報に記載された空気調和機では、冷房運転時および暖房運転時の一方で熱交換器の圧力損失を減少させ、かつ伝熱性能を向上させるように運転が行われると、冷房運転時および暖房運転時の他方では熱交換器の圧力損失が増大し、かつ伝熱性能が低下する。つまり、冷房運転時および暖房運転時の両方で圧力損失を減少させ、かつ伝熱性能を向上させることはできない。【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器における熱交換率を向上させるとともに、圧力損失を減少させ、かつ伝熱性能を向上させることができる空気調和機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の空気調和機は、圧縮機と、流路切替装置と、第１熱交換器と、ファンと、絞り装置と、第２熱交換器とを備えている。圧縮機は冷媒を圧縮する。流路切替装置は圧縮機に接続されている。第１熱交換器は流路切替装置に接続され、第１熱交換部および第２熱交換部を有する。ファンは第１熱交換部および第２熱交換部の周囲に空気を流す。絞り装置は第１熱交換器に接続されている。第２熱交換器は絞り装置に接続されている。流路切替装置は、圧縮機により圧縮された冷媒を第１熱交換器に流すか、第２熱交換器に流すかを切り替えるように構成されている。第１熱交換部および第２熱交換部の少なくともいずれかはファンが流す空気の風下側に配置された冷媒入口と風上側に配置された冷媒出口とを有している。冷媒は、第１熱交換器が蒸発器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに順に流され、かつ第１熱交換器が凝縮器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに並行して流される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の空気調和機によれば、第１熱交換部および第２熱交換部の少なくともいずれかはファンが流す空気の風下側に配置された冷媒入口と風上側に配置された冷媒出口とを有している。このため、第１熱交換部および第２熱交換部の少なくともいずれかは周囲を流れる空気の流れに対して、冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れを対向流とすることができる。これにより、第１熱交換器における熱交換率を向上させることができる。さらに、冷媒は、第１熱交換器が凝縮器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに順に流れ、かつ第１熱交換器が蒸発器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに並行して流れる。したがって、暖房運転時に第１熱交換器が凝縮器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに順に冷媒が流れるため、第１熱交換器において熱交換により液状態となった冷媒の流速を上げることができる。これにより、伝熱性能を向上させることができる。また、冷房運転時に第１熱交換器が蒸発器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに並行して冷媒が流れるため、気体状態および気液２相状態の冷媒の流速を下げることができる。これにより、圧力損失を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の冷房運転時の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の暖房運転時の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室内熱交換器およびファンの概略側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室内熱交換器の概略側面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室外熱交換器およびファンの概略側面図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室外熱交換器の概略斜視図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る空気調和機の室外熱交換器の概略断面図である。
【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に基づいて説明する。
図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る空気調和機の構成について説明する。
【００１３】
本発明の一実施の形態に係る空気調和機は、圧縮機１と、流路切替装置２と、第１熱交換器３と、絞り装置４と、第２熱交換器５と、配管６ａ〜６ｋと、弁７ａ〜７ｄと、ファン８ａ〜８ｂとを備えている。
【００１４】
圧縮機１と、流路切替装置２と、第１熱交換器３と、絞り装置４と、第２熱交換器５とが、配管６ａ〜６ｋおよび弁７ａ〜７ｄを介して連通している。このようにして、冷媒回路が構成される。冷媒回路には冷媒が流れる。つまり、冷媒は、圧縮機１と、流路切替装置２と、第１熱交換器３と、絞り装置４と、第２熱交換器５とを配管６ａ〜６ｋおよび弁７ａ〜７ｄを経由して流れる。冷媒回路を流れる冷媒として、単一冷媒および共沸冷媒のいずれかを用いることが可能である。単一冷媒として、たとえばＲ３２を用いることが可能である。共沸冷媒として、たとえばＲ４１０ａを用いることが可能である。また、冷媒として、非共沸冷媒を用いることが可能である。非共沸冷媒として、たとえばＲ１２３４ｙｆを用いることが可能である。
【００１５】
また、空気調和機は、図示しない制御装置（コントローラー）を備えている。制御装置（コントローラー）は演算、指示等を行って冷凍サイクル装置の各手段、機器等を制御するように構成されている。具体的には、制御装置（コントローラー）は、たとえば、流路切替装置２および弁７ａ〜７ｄの動作を制御するように構成されている。
【００１６】
図１では、第１熱交換器３は室内熱交換器であり、第２熱交換器５は室外熱交換器である。圧縮機１と、流路切替装置２と、絞り装置４と、第２熱交換器５と、ファン８ｂとは図示しない室外機に設けられている。第１熱交換器３と、ファン８ａとは図示しない室内機に設けられている。
【００１７】
圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出するように構成されている。圧縮機１は、冷媒を吐出する吐出口１ａと、冷媒を吸入する吸入口１ｂとを有している。圧縮機１は、圧縮容量が一定の一定速圧縮機であってもよく、また圧縮容量が可変のインバーター圧縮機であってもよい。このインバーター圧縮機は、回転数を可変に制御可能に構成されている。具体的には、このインバーター圧縮機は、図示しない制御装置（コントローラー）からの指示に基づいて駆動周波数が変更されることにより、回転数が調整される。これにより、圧縮容量が変化する。この圧縮容量は単位時間あたりの冷媒を送り出す量である。
【００１８】
流路切替装置２は圧縮機１に接続されている。流路切替装置２は、冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り替えるように構成されている。流路切替装置２は第１三方弁２１と第２三方弁２２とを有している。第１三方弁２１と第２三方弁２２とは互いに離れて配置されている。つまり、第１三方弁２１と第２三方弁２２とは互いに接触していない。
【００１９】
第１三方弁２１は、圧縮機１の吐出口１ａと第１熱交換器３または第２熱交換器５とを接続する。つまり、第１三方弁２１は圧縮機１の吐出口１ａから吐出された冷媒を第１熱交換器３および第２熱交換器５のいずれかに選択的に流すように構成されている。具体的には、圧縮機１の吐出口１ａは配管６ａを介して第１三方弁２１に接続されている。第１三方弁２１は配管６ｂを介して第１熱交換器３に接続されている。第１三方弁２１は配管６ｋを介して第２熱交換器５に接続されている。
【００２０】
第２三方弁２２は、圧縮機１の吸入口１ｂと第１熱交換器３または第２熱交換器５とを接続する。つまり、第２三方弁２２は第１熱交換器３および第２熱交換器５のいずれかから圧縮機１の吸入口１ｂに冷媒を選択的に流すように構成されている。具体的には、圧縮機１の吸入口１ｂは配管６ｆを介して第２三方弁２２に接続されている。第２三方弁２２は配管６ｅを介して第２熱交換器５に接続されている。第２三方弁２２は配管６ｇを介して配管６ｂに接続されている。第２三方弁２２は配管６ｇおよび配管６ｂを介して第１熱交換器３に接続されている。
【００２１】
第１熱交換器３は冷媒と空気との熱交換を行うためのものである。第１熱交換器３は、たとえばパイプ（伝熱管）とフィンとで構成されている。第１熱交換器３は、流路切替装置２と絞り装置４とに接続されている。
【００２２】
第１熱交換器３は、冷房運転時、絞り装置４により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器となる。また、第１熱交換器３は、暖房運転時、圧縮機１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器となる。
【００２３】
第１熱交換器３は配管６ｃを介して絞り装置４に接続されている。第１熱交換器３には配管６ｃから分岐した配管６ｈが接続されている。配管６ｈから分岐した配管６ｉが配管６ｂに接続されている。配管６ｈおよび配管６ｉは図示しない室内機に設けられている。
【００２４】
絞り装置４は、第１熱交換器３と、第２熱交換器５とに接続されている。絞り装置４は、冷房運転時、第２熱交換器（凝縮器）５により凝縮された冷媒を減圧する減圧装置となる。また、絞り装置４は、暖房運転時、第１熱交換器（凝縮器）３により凝縮された冷媒を減圧する減圧装置となる。絞り装置４は、たとえば、弁開度を調整することにより冷媒を膨張（減圧）させる膨張弁である。さらに具体的には、絞り装置４は、たとえば電子膨張弁であってもよい。
【００２５】
第２熱交換器５は冷媒と空気との熱交換を行うためのものである。第２熱交換器５は、たとえばパイプ（伝熱管）とフィンとで構成されている。第２熱交換器５は、流路切替装置２と絞り装置４とに接続されている。
【００２６】
第２熱交換器５は、暖房運転時、絞り装置４により減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器となる。また、第２熱交換器５は、冷房運転時、圧縮機１により圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器となる。
【００２７】
第２熱交換器５は配管６ｄを介して絞り装置４に接続されている。第２熱交換器５は配管６ｅを介して第２三方弁２２に接続されている。第２熱交換器５には配管６ｄから分岐した配管６ｊが接続されている。配管６ｊから分岐した配管６ｋが第１三方弁２１に接続されている。配管６ｄ、配管６ｅ、配管６ｊおよび配管６ｋは図示しない室外機に設けられている。
【００２８】
弁７ａ〜７ｄは冷媒回路を流れる冷媒の流れを切り替えるように構成されている。弁７ａは配管６ｃに設けられている。弁７ｂは配管６ｉに設けられている。弁７ｃは配管６ｈに設けられている。弁７ｄは配管６ｊに設けられている。弁７ａ〜７ｄはたとえば開閉弁である。さらに具体的には弁７ａ〜７ｄはたとえば電子開閉弁であってもよい。弁７ａ〜７ｄの開閉が制御されることにより第１熱交換器３および第２熱交換器５への冷媒の流出が制御される。
【００２９】
ファン８ａは第１熱交換器３の周囲に空気を流すように構成されている。ファン８ａはたとえばクロスフローファンである。ファン８ｂは第２熱交換器５の周囲に空気を流すように構成されている。ファン８ｂはたとえばプロペラファンである。ファン８ａおよびファン８ｂは図示しない制御装置（コントローラー）からの指示に基づいて回転することにより第１熱交換器３および第２熱交換器５の各々の周囲に空気を流す（送風する）ように構成されている。
【００３０】
次に、図１および図２を参照して、本実施の形態における空気調和機の動作について説明する。
【００３１】
まず、図１を参照して、本実施の形態における空気調和機の暖房運転時の動作を冷媒回路内の冷媒の流れとともに説明する。暖房運転時には弁７ａおよび弁７ｂが閉じられ、弁７ｃおよび弁７ｄが開かれる。圧縮機１の吐出口１ａから吐出された高温高圧ガス冷媒は、流路切替装置２の第１三方弁２１に流入する。暖房運転時では冷媒が第１熱交換器３に流入するように流路切替装置２の第１三方弁２１が設定される。第１熱交換器３では、第１熱交換器３の周囲を流れる空気と第１熱交換器３内を流れる冷媒との熱交換によって、高圧高温ガス冷媒が凝縮し凝縮器出口側で液冷媒となる。この際、第１熱交換器３の周囲を流れた空気は加熱される。
【００３２】
第１熱交換器３で凝縮した冷媒は絞り装置４へ流入し、冷媒は低圧低温な状態となる。絞り装置４で低圧低温な状態となった冷媒が第２熱交換器５へ流入する。第２熱交換器５では、冷媒は空気との熱交換によって、低圧低温ガス冷媒となる。低温低圧ガス冷媒は、流路切替装置２の第２三方弁２２に流入する。第２三方弁２２に流入した冷媒は圧縮機１の吸入口１ｂから圧縮機１に流入する。圧縮機１は吸入口１ｂから吸入した冷媒を圧縮して再び吐出口１ａから吐出する。すなわち、暖房運転時には図１中の実線矢印で示すように冷媒が冷媒回路を循環する。
【００３３】
第１三方弁２１と第２三方弁２２とは互いに離れて配置されている。このため、第１三方弁２１を流れる高圧高温ガス冷媒と、第２三方弁２２を流れる低温低圧ガス冷媒とが熱交換することを防止することができる。これにより、熱ロスの発生を防止することができる。また、第１三方弁２１と第２三方弁２２とは互いに離れて配置されているため、第１三方弁２１から第２三方弁２２に冷媒が漏れることを防止することができる。これによっても、熱ロスの発生を防止することができる。
【００３４】
続いて、図２を参照して、本実施の形態における空気調和機の冷房運転時の動作を冷媒回路内の冷媒の流れとともに説明する。冷房運転時には弁７ａおよび弁７ｂが開かれ、弁７ｃおよび弁７ｄが閉じられる。圧縮機１の吐出口１ａから吐出された高温高圧ガス冷媒は、流路切替装置２の第１三方弁２１に流入する。冷房運転では冷媒が第２熱交換器５に流入するように流路切替装置２の第１三方弁２１が設定される。第２熱交換器５では、第２熱交換器５の周囲を流れる空気と第２熱交換器５内を流れる冷媒との熱交換によって、高圧高温ガス冷媒が凝縮し凝縮器出口側で液冷媒となる。
【００３５】
第２熱交換器５で凝縮されて液相状態となった冷媒は絞り装置４へ流入し、冷媒は低圧低温の気液２相状態の冷媒となる。絞り装置４で低圧低温の気液２相状態となった冷媒は第１熱交換器３へ流入する。第１熱交換器３では、第１熱交換器３の周囲を流れる空気との第１熱交換器３内を流れる冷媒との熱交換によって、低圧低温ガス冷媒となる。この際、第１熱交換器３の周囲を流れた空気は冷却される。周囲の空気によって加熱された冷媒は気液２相から気相へと変わり、流路切替装置２の第２三方弁２２に流入する。第２三方弁２２に流入した冷媒は圧縮機１の吸入口１ｂから圧縮機１に流入する。圧縮機１は吸入口１ｂから吸入した冷媒を圧縮して再び吐出口１ａから吐出する。すなわち、冷房運転時には図２中の実線矢印で示すように冷媒が冷媒回路を循環する。
【００３６】
次に、図１〜図４を参照して、第１熱交換器３についてさらに詳しく説明する。第１熱交換器３は、第１熱交換部３ａと、第２熱交換部３ｂと、第３熱交換部３ｃと、ヘッダ３０ａ〜３０ｄとを有している。
【００３７】
主に図３に示すように、第１熱交換部３ａはヘッダ３０ｂを介して第２熱交換部３ｂに接続されている。第２熱交換部３ｂにはヘッダ３０ｃが接続されている。第１熱交換部３ａはヘッダ３０ａを介して第３熱交換部３ｃに接続されている。第３熱交換部３ｃにはヘッダ３０ｄが接続されている。
【００３８】
第１熱交換部３ａはファン８ａに対して第２熱交換部３ｂと反対側に配置されている。第１熱交換部３ａ、第２熱交換部３ｂおよび第３熱交換部３ｃは上方からファン８ａを囲むように配置されている。
【００３９】
なお、第１熱交換器３は、第１熱交換部３ａおよび第２熱交換部３ｂのみを有し、第３熱交換部３ｃを有さない構成とすることも可能である。
【００４０】
主に図４に示すように、第１熱交換部３ａは、冷媒流路３ａ１〜３ａ４を有している。冷媒流路３ａ１〜３ａ４はそれぞれヘッダ３０ａおよびヘッダ３０ｂに接続されている。冷媒流路３ａ１〜３ａ４は互いに並行して冷媒が流れるよう構成されている。冷媒流路３ａ１〜３ａ４はそれぞれファン８ａ側に配置された伝熱管とファン８ａと反対側に配置された伝熱管とが交互に接続されることにより構成されている。
【００４１】
第２熱交換部３ｂは、冷媒流路３ｂ１〜３ｂ２を有している。冷媒流路３ｂ１〜３ｂ２はそれぞれヘッダ３０ｂおよびヘッダ３０ｃに接続されている。冷媒流路３ｂ１〜３ｂ２は互いに並行して冷媒が流れるよう構成されている。冷媒流路３ｂ１〜３ｂ２はそれぞれファン８ａ側に配置された伝熱管とファン８ａと反対側に配置された伝熱管とが交互に接続されることにより構成されている。
【００４２】
第３熱交換部３ｃは、冷媒流路３ｃ１〜３ｃ４を有している。冷媒流路３ｃ１〜３ｃ４はそれぞれヘッダ３０ａおよびヘッダ３０ｄに接続されている。冷媒流路３ｃ１〜３ｃ４は互いに並行して冷媒が流れるよう構成されている。冷媒流路３ｃ１〜３ｃ４はそれぞれファン８ａ側に配置された伝熱管とファン８ａと反対側に配置された伝熱管とが交互に接続されることにより構成されている。
【００４３】
主に図３および図４を参照して、暖房運転時には、冷媒は暖房入口Ｂからヘッダ３０ｄを通って第３熱交換部３ｃに流入し冷媒流路３ｃ１〜３ｃ４を並行して流れてからヘッダ３０ａにおいて合流する。冷媒はヘッダ３０ａから第１熱交換部３ａに流入し冷媒流路３ａ１〜３ａ４を並行して流れてからヘッダ３０ｂにおいて合流する。冷媒はヘッダ３０ｂから第２熱交換部３ｂに流入し冷媒流路３ｂ１〜３ｂ２に並行して流れてからヘッダ３０ｃにおいて合流する。冷媒はヘッダ３０ｃを通って暖房出口Ａから流出する。つまり、暖房運転時には、冷媒は、第３熱交換部３ｃと、第１熱交換部３ａと、第２熱交換部３ｂとに順に流れる。
【００４４】
冷房運転時には、冷媒は冷房入口Ｃからヘッダ３０ｂを通って第１熱交換部３ａおよび第２熱交換部３ｂにそれぞれ流れる。第１熱交換部３ａに流入した冷媒は冷媒流路３ａ１〜３ａ４を並行して流れてからヘッダ３０ａにおいて合流する。冷媒はヘッダ３０ａから第３熱交換部３ｃに流入し冷媒流路３ｃ１〜３ｃ４を並行して流れてからヘッダ３０ｄにおいて合流する。冷媒はヘッダ３０ｄを通って冷房出口Ｂから流出する。つまり、暖房運転時には、冷媒は、第１熱交換部３ａと、第２熱交換部３ｂとに並行して流れる。また、冷媒は、第１熱交換部３ａと、第３熱交換部３ｃとに順に流れる。
【００４５】
図示しない制御装置（コントローラー）からの指示によりファン８ａが回転することによって、空気の流れが発生する。図３および図４中白抜き矢印で示すように、空気は第１熱交換器３からファン８ａに向かって流れる。
【００４６】
暖房運転時には、図３および図４中破線矢印で示すように、冷媒は、第１熱交換部３ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第１熱交換部３ａの周囲を流れる空気の流れに対して、第１熱交換部３ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは並向流となる。他方、図３および図４中破線矢印で示すように、冷媒は、第２熱交換部３ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第２熱交換部３ｂの周囲を流れる空気の流れに対して、第２熱交換部３ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。
【００４７】
冷房運転時には、図３および図４中実線矢印で示すように、冷媒は、第１熱交換部３ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第１熱交換部３ａの周囲を流れる空気の流れに対して、第１熱交換部３ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。他方、図３および図４中実線矢印で示すように、冷媒は、第２熱交換部３ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第２熱交換部３ｂの周囲を流れる空気の流れに対して、第２熱交換部３ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。
【００４８】
暖房運転時には、第１熱交換部３ａの冷媒流路３ａ１〜３ａ４は４つであり、第１熱交換部３ａと順に冷媒が流れる第２熱交換部３ｂの冷媒流路３ｂ１〜３ｂ２は２つである。そのため、暖房運転時の冷媒流路の個数（パス数）は、４つである。他方、冷房運転時には、第１熱交換部３ａの冷媒流路３ａ１〜３ａ４は４つであり、第１熱交換部３ａと並行して冷媒が流れる第２熱交換部３ｂの冷媒流路３ｂ１〜３ｂ２は２つである。そのため、冷房運転時の冷媒流路の個数（パス数）、６つである。したがって、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒流路の個数（パス数）を変更することが可能である。
【００４９】
次に、図１、図２、図５〜図７を参照して、第２熱交換器５についてさらに詳しく説明する。第２熱交換器５は、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂと、ヘッダ５０ａ〜５０ｃとを有している。
【００５０】
主に図５および図６に示すように、第１熱交換部５ａはヘッダ５０ｃを介して第２熱交換部５ｂに接続されている。第１熱交換部５ａにはヘッダ５０ａが接続されている。第２熱交換部５ｂにはヘッダ５０ｂが接続されている。
【００５１】
第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂはファン８ｂに対して並んで配置されている。第１熱交換部５ａおよび第２熱交換部５ｂはファン８ｂに対して互いに等しい距離に配置されていてもよい。
【００５２】
主に図７に示すように、第１熱交換部５ａは、冷媒流路５ａ１〜５ａ４を有している。冷媒流路５ａ１〜５ａ４はそれぞれヘッダ５０ａおよびヘッダ５０ｃに接続されている。冷媒流路５ａ１〜５ａ４は互いに並行して冷媒が流れるよう構成されている。冷媒流路５ａ１〜５ａ４はそれぞれファン８ｂ側に配置された伝熱管とファン８ｂと反対側に配置された伝熱管とが交互に接続されることにより構成されている。
【００５３】
第２熱交換部５ｂは、冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２を有している。冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２はそれぞれヘッダ５０ｂおよびヘッダ５０ｃに接続されている。冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２は互いに並行して冷媒が流れるよう構成されている。冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２はそれぞれファン８ｂ側に配置された伝熱管とファン８ｂと反対側に配置された伝熱管とが交互に接続されることにより構成されている。
【００５４】
第１熱交換部５ａの冷媒流路５ａ１〜５ａ４と、第２熱交換部５ｂの冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２とは、共通のフィンを貫通している。なお、第１熱交換部５ａの冷媒流路５ａ１〜５ａ４と、第２熱交換部５ｂの冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２とは、別個のフィンを貫通するように設けられていてもよい。
【００５５】
暖房運転時には、冷媒は暖房入口Ｂからヘッダ５０ａを通って第１熱交換部５ａに流れ、かつ暖房入口Ｃからヘッダ５０ｂを通って第２熱交換部５ｂに流れる。第１熱交換部５ａに流入した冷媒は冷媒流路５ａ１〜５ａ４を並行して流れてからヘッダ５０ｃにおいて合流する。第２熱交換部５ｂに流入した冷媒は冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２を並行して流れてからヘッダ５０ｃにおいて合流する。冷媒はヘッダ５０ｃを通って暖房出口Ａから流出する。つまり、暖房運転時には、冷媒は、第１熱交換部３ａと、第２熱交換部３ｂとに並行して流れる。
【００５６】
冷房運転時には、冷媒は冷房入口Ｂからヘッダ５０ａを通って第１熱交換部５ａに流入し冷媒流路５ａ１〜５ａ４を並行して流れてからヘッダ５０ｃにおいて合流する。冷媒はヘッダ５０ｃから第２熱交換部５ｂに流入し冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２を並行して流れてからヘッダ５０ｂにおいて合流する。冷媒はヘッダ５０ｂを通って冷房出口Ｃから流出する。つまり、冷房運転時には、冷媒は、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂとに順に流れる。
【００５７】
図示しない制御装置（コントローラー）からの指示によりファン８ｂが回転するによって、空気の流れが発生する。図５〜図７中白抜き矢印で示すように、空気は第２熱交換器５からファン８ｂに向かって流れる。
【００５８】
暖房運転時には、図６および図７中破線矢印で示すように、冷媒は、第１熱交換部５ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第１熱交換部５ａの周囲を流れる空気の流れに対して、第１熱交換部５ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。また、図６および図７中破線矢印で示すように、冷媒は、第２熱交換部５ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第２熱交換部５ｂの周囲を流れる空気の流れに対して、第２熱交換部５ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。
【００５９】
冷房運転時には、図６および図７中実線矢印で示すように、冷媒は、第１熱交換部５ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第１熱交換部５ａの周囲を流れる空気の流れに対して、第１熱交換部５ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。また、図６および図７中実線矢印で示すように、冷媒は、第２熱交換部３ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第２熱交換部５ｂの周囲を流れる空気の流れに対して、第２熱交換部５ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。
【００６０】
暖房運転時には、第１熱交換部５ａの冷媒流路５ａ１〜５ａ４は４つであり、第１熱交換部５ａと並行して冷媒が流れる第２熱交換部５ｂの冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２は２つである。そのため、暖房運転時の冷媒流路の個数（パス数）、６つである。他方、冷房運転時には、第１熱交換部５ａの冷媒流路５ａ１〜５ａ４は４つであり、第１熱交換部５ａと順に冷媒が流れる第２熱交換部５ｂの冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２は２つである。そのため、暖房運転時の冷媒流路の個数（パス数）は、４つである。したがって、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒流路の個数（パス数）を変更することが可能である。
【００６１】
上記では、室内熱交換器としての第１熱交換器３と、室外熱交換器としての第２熱交換器５の両方が第１熱交換部および第２熱交換部を有する場合について説明したが、本実施の形態に係る空気調和機はこの構成に限定されない。室内熱交換器としての第１熱交換器３のみが第１熱交換部および第２熱交換部を有していてもよい。また、室外熱交換器としての第２熱交換器５のみが第１熱交換部および第２熱交換部を有していてもよい。なお、この場合には、請求の範囲における第１熱交換器には第２熱交換器５が該当する。
【００６２】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態の空気調和機によれば、第１熱交換部３ａおよび第２熱交換部３ｂの少なくともいずれかはファン８ａが流す空気の風下側に配置された冷媒入口と風上側に配置された冷媒出口とを有している。このため、第１熱交換部３ａおよび第２熱交換部３ｂの少なくともいずれかは周囲を流れる空気の流れに対して、冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れを対向流とすることができる。これにより、第１熱交換器３における熱交換率を向上させることができる。さらに、冷媒は、第１熱交換器３が凝縮器として用いられる場合に第１熱交換部３ａと第２熱交換部３ｂとに順に流れ、かつ第１熱交換器３が蒸発器として用いられる場合に第１熱交換部３ａと第２熱交換部３ｂとに並行して流れる。したがって、暖房運転時に第１熱交換器３が凝縮器として用いられる場合に第１熱交換部３ａと第２熱交換部３ｂとに順に冷媒が流れるため、第１熱交換器３において熱交換により液状態となった冷媒の流速を上げることができる。これにより、伝熱性能を向上させることができる。また、冷房運転時に第１熱交換器３が蒸発器として用いられる場合に第１熱交換部３ａと第２熱交換部３ｂとに並行して冷媒が流れるため、気体状態および気液２相状態の冷媒の流速を下げることができる。これにより、圧力損失を減少させることができる。
【００６３】
また、第１熱交換器３が第１熱交換部３ａと第２熱交換部３ｂとを有し、かつ第２熱交換器５が第１熱交換部５ａと第２熱交換部５ｂとを有しているため、第１熱交換器３および第２熱交換器５の両方において、熱交換率を向上させるとともに、圧力損失を減少させ、かつ伝熱性能を向上させることができる。これにより、期間効率、つまり通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ：Ａｎｎｕａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｆａｃｔｏｒ）を向上させることができる。
【００６４】
また、暖房運転時に第１熱交換器３が凝縮器として用いられる場合には、凝縮器出口側では冷媒は液状態となるので冷媒の流速が遅いため伝熱性能が低下しやすい。しかしながら、本実施の形態の空気調和機では、第１熱交換部３ａよりも凝縮器出口側に第２熱交換部３ｂが配置されている。そして、第２熱交換部３ｂの冷媒流路の個数（パス数）は第１熱交換部３ａの冷媒流路の個数（パス数）よりも少ない。このため、第２熱交換部３ｂにおいて第１熱交換部３ａよりも冷媒の流速を上げることができる。これにより、さらに伝熱性能を向上させることができる。
【００６５】
本実施の形態の空気調和機によれば、流路切替装置２は、第１三方弁２１と第２三方弁２２とを有している。第１三方弁２１は圧縮機１の吐出口１ａと第１熱交換器３または第２熱交換器５とを接続する。第２三方弁２２は、圧縮機１の吸入口１ｂと第１熱交換器３または第２熱交換器５とを接続する。このため、流路切替装置２は、第１三方弁２１および第２三方弁２２によって、圧縮機１により圧縮された冷媒を第１熱交換器３に流すか、第２熱交換器５に流すかを切り替えることができる。
【００６６】
また、第１三方弁２１と第２三方弁２２とは互いに離れて配置されているため、第１三方弁２１を流れる高圧高温ガス冷媒と、第２三方弁２２を流れる低温低圧ガス冷媒とが熱交換することを防止することができる。これにより、熱ロスの発生を防止することができる。また、第１三方弁２１と第２三方弁２２とは互いに離れて配置されているため、第１三方弁２１から第２三方弁２２に冷媒が漏れることを防止することができる。これによっても、熱ロスの発生を防止することができる。
【００６７】
本実施の形態の空気調和機によれば、冷媒は、単一冷媒および共沸冷媒のいずれかである。したがって、冷媒として単一冷媒および共沸冷媒を用いることができる。
【００６８】
本実施の形態の空気調和機によれば、冷媒は、非共沸冷媒であってもよい。したがって、冷媒として非共沸冷媒を用いることができる。非共沸冷媒は凝縮時および圧縮時に温度勾配を生じるため、冷媒流れの後半の冷媒が熱交換前の空気と熱交換することで、温度差を十分に確保することができる。これにより、サブクールを確保することができる。また、熱交換性能を向上することができる。
【００６９】
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】
【００７０】
１  圧縮機、２  流路切替装置、３  第１熱交換器、３ａ  第１熱交換部、３ｂ  第２熱交換部、４  絞り装置、５  第２熱交換器、６ａ〜６ｋ  配管、７ａ〜７ｄ  弁、８ａ〜８ｂ  ファン。
【図１】
2018025305.tif 000003
【図２】
2018025305.tif 000004
【図３】
2018025305.tif 000005
【図４】
2018025305.tif 000006
【図５】
2018025305.tif 000007
【図６】
2018025305.tif 000008
【図７】
2018025305.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月19日(2018.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機に接続された流路切替装置と、
前記流路切替装置に接続され、第１熱交換部および第２熱交換部を有する第１熱交換器と、
前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の周囲に空気を流すファンと、
前記第１熱交換器に接続された絞り装置と、
前記絞り装置に接続された第２熱交換器とを備え、
前記流路切替装置は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒を前記第１熱交換器に流すか、前記第２熱交換器に流すかを切り替えるように構成されており、
前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の少なくともいずれかは前記ファンが流す空気の風下側に配置された冷媒入口と風上側に配置された冷媒出口とを有し、
前記冷媒は、暖房運転時に前記第１熱交換器が凝縮器として用いられる場合に前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに順に流れ、かつ冷房運転時に前記第１熱交換器が蒸発器として用いられる場合に前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とに並行して流れる、空気調和機。
【請求項２】
前記圧縮機は、前記冷媒を吐出する吐出口と、前記冷媒を吸入する吸入口とを有し、
前記流路切替装置は、前記吐出口と前記第１熱交換器または前記第２熱交換器とを接続する第１三方弁と、前記吸入口と前記第１熱交換器または前記第２熱交換器とを接続する第２三方弁とを有する、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記冷媒は、単一冷媒および共沸冷媒のいずれかである、請求項１または２に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記冷媒は、非共沸冷媒である、請求項１または２に記載の空気調和機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の空気調和機は、圧縮機と、流路切替装置と、第１熱交換器と、ファンと、絞り装置と、第２熱交換器とを備えている。圧縮機は冷媒を圧縮する。流路切替装置は圧縮機に接続されている。第１熱交換器は流路切替装置に接続され、第１熱交換部および第２熱交換部を有する。ファンは第１熱交換部および第２熱交換部の周囲に空気を流す。絞り装置は第１熱交換器に接続されている。第２熱交換器は絞り装置に接続されている。流路切替装置は、圧縮機により圧縮された冷媒を第１熱交換器に流すか、第２熱交換器に流すかを切り替えるように構成されている。第１熱交換部および第２熱交換部の少なくともいずれかはファンが流す空気の風下側に配置された冷媒入口と風上側に配置された冷媒出口とを有している。冷媒は、暖房運転時に第１熱交換器が凝縮器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに順に流され、かつ冷房運転時に第１熱交換器が蒸発器として用いられる場合に第１熱交換部と第２熱交換部とに並行して流される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
冷房運転時には、冷媒は冷房入口Ｃからヘッダ３０ｂを通って第１熱交換部３ａおよび第２熱交換部３ｂにそれぞれ流れる。第１熱交換部３ａに流入した冷媒は冷媒流路３ａ１〜３ａ４を並行して流れてからヘッダ３０ａにおいて合流する。冷媒はヘッダ３０ａから第３熱交換部３ｃに流入し冷媒流路３ｃ１〜３ｃ４を並行して流れてからヘッダ３０ｄにおいて合流する。冷媒はヘッダ３０ｄを通って冷房出口Ｂから流出する。つまり、冷房運転時には、冷媒は、第１熱交換部３ａと、第２熱交換部３ｂとに並行して流れる。また、冷媒は、第１熱交換部３ａと、第３熱交換部３ｃとに順に流れる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
暖房運転時には、冷媒は暖房入口Ｂからヘッダ５０ａを通って第１熱交換部５ａに流れ、かつ暖房入口Ｃからヘッダ５０ｂを通って第２熱交換部５ｂに流れる。第１熱交換部５ａに流入した冷媒は冷媒流路５ａ１〜５ａ４を並行して流れてからヘッダ５０ｃにおいて合流する。第２熱交換部５ｂに流入した冷媒は冷媒流路５ｂ１〜５ｂ２を並行して流れてからヘッダ５０ｃにおいて合流する。冷媒はヘッダ５０ｃを通って暖房出口Ａから流出する。つまり、暖房運転時には、冷媒は、第１熱交換部５ａと、第２熱交換部５ｂとに並行して流れる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
冷房運転時には、図６および図７中実線矢印で示すように、冷媒は、第１熱交換部５ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第１熱交換部５ａの周囲を流れる空気の流れに対して、第１熱交換部５ａの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。また、図６および図７中実線矢印で示すように、冷媒は、第２熱交換部５ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる。したがって、第２熱交換部５ｂの周囲を流れる空気の流れに対して、第２熱交換部５ｂの冷媒入口から冷媒出口に流れる冷媒の流れは対向流となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2018025305.tif 000010
【国際調査報告】
2018025305.tif 000011
2018025305.tif 000012
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2018025305.tif 000014
2018025305.tif 000015
2018025305.tif 000016