JP5935836B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷房と暖房が混在する冷凍サイクルを実行可能な空気調和装置に関する。

従来より、空気調和装置において、蒸発器として機能する利用側熱交換器に、冷却されて過冷却状態となった冷媒を流入させることが知られている。例えば、特許文献１の空気調和装置は、熱源側熱交換器と、複数の利用側熱交換器と、該利用側熱交換器と同数の過冷却熱交換器とを備えていて、蒸発器として機能する利用側熱交換器と放熱器として機能する利用側熱交換器が混在する混在動作を実行可能に構成されている。そして、蒸発器として機能する利用側熱交換器には、放熱器として機能する利用側熱交換器および熱源側熱交換器から流出した後に過冷却熱交換器で冷却された冷媒が流入するようになっている。これにより、空気調和装置の冷凍能力を向上させることが可能である。

しかし、特許文献１の空気調和装置では、利用側熱交換器と同数の過冷却熱交換器を設ける必要があるので、部品点数の増加によるコスト増や機器の大型化といった問題があった。

一方、特許文献２の空気調和装置のように、利用側熱交換器と同数の過冷却熱交換器を設けるのではなく、互いに並列接続された複数の利用側熱交換器に対して一つの過冷却熱交換器を接続したものも提案されている。かかる空気調和装置では、利用側熱交換器と同数の過冷却熱交換器を設けることに起因する問題は生じない。

特開２００８−１８０４２１号公報 特開平０９−１７８２８４号公報

しかしながら、上記特許文献２の空気調和装置では、混在動作（例えば、複数の利用側熱交換器のうち一部が放熱器として機能し、その他が蒸発器として機能する動作）を行う場合に、過冷却熱交換器で冷却されていない冷媒が、蒸発器として機能する利用側熱交換器に流入するおそれがある。すなわち、放熱器として機能する利用側熱交換器から流出した冷媒が、過冷却熱交換器を通過することなく、蒸発器として機能する利用側熱交換器に流入するのである。過冷却熱交換器で冷却されていない冷媒が蒸発器として機能する利用側熱交換器に流入すれば、空気調和装置の冷凍能力が低下するおそれがある。

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、部品点数を少なくしてコスト低減および機器の小型化を図りつつ、蒸発器として機能する利用側熱交換器に過冷却熱交換器で冷却された冷媒のみを流入させることで空気調和装置の冷凍能力を向上させることにある。

第１の発明は、空気調和装置（10）を対象とする。そして、空気調和装置（10）は、熱源側熱交換器（22）と、放熱器として機能する上記熱源側熱交換器（22）から流出した冷媒を冷却する過冷却熱交換器（50）と、該過冷却熱交換器（50）に接続されて室内を空気調和する複数の利用側熱交換器（31a〜31d）とが設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えている。上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）が放熱器として機能すると共に、蒸発器として機能する上記利用側熱交換器（31a〜31d）と放熱器として機能する上記利用側熱交換器（31a〜31d）が混在する混在動作を実行可能である。上記過冷却熱交換器（50）は、上記熱源側熱交換器（22）と上記複数の利用側熱交換器（31a〜31d）とが接続されて内部を冷媒が流れる一つの本体部（51）と、内部を流通する冷却用流体によって上記本体部（51）を流れる冷媒を冷却する冷却用通路部材（52）とを備えている。上記本体部（51）は、上記混在動作中に、上記本体部（51）に接続された上記利用側熱交換器（31a〜31d）および上記熱源側熱交換器（22）のうち放熱器として機能するものの全てから流出した冷媒を混合し、上記冷却用通路部材（52）を流れる冷却用流体によって冷却された冷媒を、上記本体部（51）に接続された上記利用側熱交換器（31a〜31d）のうち蒸発器として機能するものの全てへ供給する。

第１の発明では、蒸発器として機能する全ての利用側熱交換器（31a〜31d）に、過冷却熱交換器（50）で冷却された冷媒のみが供給される。すなわち、混在動作中には、放熱器として機能する利用側熱交換器（31a〜31d）および熱源側熱交換器（22）の全てから流出した冷媒が、過冷却熱交換器（50）で混合されて冷却された後に、蒸発器として機能する利用側熱交換器（31a〜31d）に流入する。また、全ての利用側熱交換器（31a〜31d）が蒸発器として機能する場合には、放熱器として機能する熱源側熱交換器（22）から流出した冷媒が、過冷却熱交換器（50）で冷却された後に、各利用側熱交換器（31a〜31d）に流入する。

また、過冷却熱交換器（50）には複数の利用側熱交換器（31a〜31d）が接続されており、利用側熱交換器（31a〜31d）と同数の過冷却熱交換器を設ける必要がない。このため、利用側熱交換器（31a〜31d）と同数の過冷却熱交換器を設ける場合に比べて部品点数が少なくなる。

また、第１の発明では、過冷却熱交換器（50）が、本体部（51）と冷却用通路部材（52）とを備えている。混在動作中、本体部（51）へ流入した冷媒は、冷却用通路部材（52）の内部を流れる冷却用流体によって冷却された後に、蒸発器として機能する利用側熱交換器（31a〜31d）の全てへ供給される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記冷媒回路（11）は、複数の上記利用側熱交換器（31a〜31d）のそれぞれに対応して一つずつ設けられた利用側の膨張弁（32a〜32d）を備え、上記過冷却熱交換器（50）の上記本体部（51）には、複数の上記利用側熱交換器（31a〜31d）が、それぞれに対応する利用側の膨張弁（32a〜32d）を介して接続されることを特徴とする。

第２の発明において、複数の利用側熱交換器（31a〜31d）は、それぞれに対応する一つの利用側の膨張弁（32a〜32d）を介して、過冷却熱交換器（50）の本体部（51）に接続される。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記熱源側熱交換器（22）と上記本体部（51）とを接続する液配管（14）をさらに備え、上記冷却用通路部材（52）は、流入端が上記液配管（14）に接続されかつ該液配管（14）から流入した冷媒が上記冷却用流体として流通することを特徴とする。

第３の発明では、液配管（14）から冷却用通路部材（52）へ流入した冷媒によって、本体部（51）に流入した冷媒が冷却される。

第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、蒸発器として機能する上記利用側熱交換器（31a〜31d）から流出した冷媒を上記冷却用通路部材（52）に流入させる過冷却用ガス配管（17）をさらに備え、上記冷却用通路部材（52）は、上記過冷却用ガス配管（17）から流入した冷媒が上記冷却用流体として流通することを特徴とする。

第４の発明では、蒸発器として機能する利用側熱交換器（31a〜31d）から過冷却用ガス配管（17）を介して冷却用通路部材（52）に流入した冷媒によって、本体部（51）に流入した冷媒が冷却される。

本発明によれば、蒸発器として機能する利用側熱交換器（31a〜31d）に、過冷却熱交換器（50）で冷却された冷媒のみを供給することができる。これにより、空気調和装置の冷凍能力を向上させることができる。また、利用側熱交換器（31a〜31d）と同数の過冷却熱交換器を設ける場合に比べて部品点数を少なくして、コスト低減および機器の小型化を図ることができる。

また、上記第３および第４の発明によれば、冷媒回路（11）を流れる冷媒を冷却用流体として用いるので、冷却用流体が流れる流体回路を別途設ける必要がなく、低コスト化を図ることができる。

図１は、実施形態１に係る空気調和装置の構成を示す冷媒回路図である。 図２は、全部暖房動作における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。 図３は、全部冷房動作における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。 図４は、混在動作における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。 図５は、実施形態２に係る空気調和装置の構成を示す冷媒回路図である。 図６は、全部暖房動作における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。 図７は、全部冷房動作における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。 図８は、混在動作における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。 図９は、実施形態３に係る空気調和装置の構成を示す冷媒回路図である。 図１０は、混在動作における冷媒の流れを説明するための冷媒回路図である。 図１１は、その他の実施形態に係る過冷却熱交換器とその周辺を示す図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、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。

《発明の実施形態１》
〈全体構成〉
図１は、本実施形態に係る空気調和装置の全体構成を示す冷媒回路図である。同図に示すように、本実施形態に係る空気調和装置（10）は、１つの室外ユニット（20）と互いに並列に接続された４つの室内ユニット（30a〜30d）とが、４つの流路切換ユニット（40a〜40d）と１つの過冷却熱交換器（50）とを介して、高圧ガス配管（12）、低圧ガス配管（13）および液配管（14）によって接続されることで冷媒回路（11）が構成されている。この冷媒回路（11）では、冷媒が循環することで蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われ、冷房動作または暖房動作が実行可能となっている。

〈室外ユニットの構成〉
室外ユニット（20）は、圧縮機（21）、室外熱交換器（22）、室外膨張弁（23）、第１四路切換弁（24）、および第２四路切換弁（25）を備えている。圧縮機（21）は、容量が可変なインバータ式の圧縮機である。室外熱交換器（22）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、熱源側熱交換器を構成している。室外膨張弁（23）は、電子膨張弁である。

第１四路切換弁（24）および第２四路切換弁（25）は、それぞれ第１から第４までのポートを有している。第１四路切換弁（24）は、第１ポートが圧縮機（21）の吐出側と繋がり、第２ポートが室外熱交換器（22）と繋がり、第３ポートが圧縮機（21）の吸入側と繋がっている。第１四路切換弁（24）の第４ポートは閉じられている。第２四路切換弁（25）は、第１ポートが圧縮機（21）の吐出側と繋がり、第２ポートが閉じられており、第３ポートが圧縮機（21）の吸入側と繋がり、第４ポートが高圧ガス配管（12）と繋がっている。

第１四路切換弁（24）および第２四路切換弁（25）は、第１ポートと第４ポートが互いに連通して第２ポートと第３ポートが互いに連通する第１状態（図１に破線で示す状態）と、第１ポートと第２ポートが互いに連通して第３ポートと第４ポートが互いに連通する第２状態（図１に実線で示す状態）とにそれぞれ切換可能となっている。なお、各四路切換弁（24,25）の代わりに三路切換弁や２つの電磁弁を用いてもよい。

〈室内ユニットの構成〉
各室内ユニット（30a〜30d）は、室内熱交換器（31a〜31d）および室内膨張弁（32a〜32d）を備えている。具体的に、第１室内ユニット（30a）は、第１室内熱交換器（31a）および第１室内膨張弁（32a）を備え、第２室内ユニット（30b）は、第２室内熱交換器（31b）および第２室内膨張弁（32b）を備え、第３室内ユニット（30c）は、第３室内熱交換器（31c）および第３室内膨張弁（32c）を備え、第４室内ユニット（30d）は、第４室内熱交換器（31d）および第４室内膨張弁（32d）を備えている。第１〜第４室内熱交換器（31a〜31d）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、利用側熱交換器を構成している。第１〜第４室内膨張弁（32a〜32d）は、電子膨張弁である。第１〜第４室内ユニット（30a〜30d）では、ガス側端から液側端へ向かって順に室内熱交換器（31a〜31d）と室内膨張弁（32a〜32d）とが設けられている。

第１〜第４室内ユニット（30a〜30d）のガス側端は、第１〜第４流路切換ユニット（40a〜40d）を介して高圧ガス配管（12）と低圧ガス配管（13）とに切換自在に接続されている。高圧ガス配管（12）は、室外ユニット（20）の第２四路切換弁（25）の第４ポートに接続されている。低圧ガス配管（13）は、圧縮機（21）の吸入側に接続されている。また、第１〜第４室内ユニット（30a〜30d）の液側端は、過冷却熱交換器（50）の本体部（51）に接続されている。

〈流路切換ユニットの構成〉
冷媒回路（11）には、各室内ユニット（30a〜30d）に対応して流路切換ユニット（40a〜40d）が一つずつ設けられている。第１流路切換ユニット（40a）は、対応する第１室内ユニット（30a）に接続され、第２流路切換ユニット（40b）は、対応する第２室内ユニット（30b）に接続され、第３流路切換ユニット（40c）は、対応する第３室内ユニット（30c）に接続され、第４流路切換ユニット（40d）は、対応する第４室内ユニット（30d）に接続されている。これにより、各室内ユニット（30a〜30d）毎に冷房動作を行うか暖房動作を行うかを選択できる、いわゆる冷暖フリーの空気調和装置（10）が構成されている。

各流路切換ユニット（40a〜40d）は、各室内ユニット（30a〜30d）から分岐する高圧ガス配管（12）と低圧ガス配管（13）とをそれぞれ有している。また、高圧ガス配管（12）には開度調節自在な第１〜第４高圧側制御弁（41a〜41d）が設けられ、低圧ガス配管（13）には開度調節自在な第１〜第４低圧側制御弁（42a〜42d）が設けられている。第１高圧側制御弁（41a）および第１低圧側制御弁（42a）は、第１流路切換ユニット（40a）に配置され、第２高圧側制御弁（41b）および第２低圧側制御弁（42b）は、第２流路切換ユニット（40b）に配置され、第３高圧側制御弁（41c）および第３低圧側制御弁（42c）は、第３流路切換ユニット（40c）に配置され、第４高圧側制御弁（41d）および第４低圧側制御弁（42d）は、第４流路切換ユニット（40d）に配置されている。各流路切換ユニット（40a〜40d）は、高圧側制御弁（41a〜41d）および低圧側制御弁（42a〜42d）の開度を調節することで、対応する室内ユニット（30a〜30d）のガス側端を圧縮機（21）の吸入側または吐出側の一方と連通するように冷媒の流路を切り換えることができる。

〈過冷却熱交換器〉
冷媒回路（11）には、過冷却熱交換器（50）が設けられている。この過冷却熱交換器（50）は、本体部（51）と冷却用通路部材（52）とを備えている。本体部（51）は、両端が閉塞された細長い円筒容器状の部材である。本体部（51）は、第１〜第４室内ユニット（30a〜30d）の液側端に接続されると共に、液配管（14）を介して室外ユニット（20）の室外熱交換器（22）に接続されている。本体部（51）は、その内部を介して、全ての室内ユニット（30a〜30d）の液側端と液配管（14）とを連通させている。

冷却用通路部材（52）は、本体部（51）の外周面に螺旋状に巻き付けられた管状の部材である。冷却用通路部材（52）は、その内部を流通する流体と本体部（51）内の冷媒との間で熱交換が行われるように構成されている。冷却用通路部材（52）の流入端（図１で右側端）は、過冷却用液配管（15）を介して液配管（14）に接続されている。この過冷却用液配管（15）には、開度調節可能な過冷却用制御弁（16）が設けられている。一方、冷却用通路部材（52）の流出端（図１で左側端）は、低圧ガス配管（13）に接続されている。

−運転動作−
次に、本実施形態に係る空気調和装置（10）の運転動作について説明する。この空気調和装置（10）では、第１および第２四路切換弁（24,25）の設定や、各流路切換ユニット（40a〜40d）の高圧側制御弁（41a〜41d）および低圧側制御弁（42a〜42d）の開閉状態に応じて、複数種の動作が可能となっている。以下には、これらの動作のうち、代表的なものを例示して説明する。

〈全部暖房動作〉
全部暖房動作は、全ての室内ユニット（30a〜30d）で各室内の暖房を行うものである。図２に示すように、この動作では、第１および第２四路切換弁（24,25）のそれぞれが、第１ポートと第４ポートが連通し且つ第２ポートと第３ポートが連通する状態（第１状態）に設定される。また、各流路切換ユニット（40a〜40d）では、高圧側制御弁（41a〜41d）が開かれ、低圧側制御弁（42a〜42d）が閉じられる。

この動作では、室外熱交換器（22）を蒸発器とし、各室内熱交換器（31a〜31d）を放熱器とする冷凍サイクルが行われる。この冷凍サイクルでは、圧縮機（21）から吐出された冷媒が、第２四路切換弁（25）を通過した後、各流路切換ユニット（40a〜40d）の高圧ガス配管（12）にそれぞれ分流する。

そして、各流路切換ユニット（40a〜40d）を通過した冷媒は、対応する各室内ユニット（30a〜30d）へそれぞれ流入する。各室内ユニット（30a〜30d）では、室内熱交換器（31a〜31d）へ流入した冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。各室内ユニット（30a〜30d）は、冷媒によって加熱された空気を室内へ吹き出す。

各室内ユニット（30a〜30d）を流出した冷媒は、過冷却熱交換器（50）の本体部（51）へ流入して該本体部（51）内で混合される。本体部（51）内の冷媒は、冷却用通路部材（52）の内部を流れる冷媒により冷却された後、液配管（14）に流入する。

液配管（14）を流れる冷媒は、一部が過冷却用液配管（15）へ分流し、残りが室外ユニット（20）へ流入する。過冷却用液配管（15）へ分流した冷媒は、過冷却用制御弁（16）により減圧された後、過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）に冷却用流体として流入し、本体部（51）内の冷媒を冷却する。冷却用通路部材（52）から流出した冷媒は、低圧ガス配管（13）を流れて圧縮機（21）に戻る。

室外ユニット（20）に流入した冷媒は、室外膨張弁（23）を通過する際に減圧されて、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（22）で蒸発した冷媒は、第１四路切換弁（24）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈全部冷房動作〉
全部冷房動作は、全ての室内ユニット（30a〜30d）で各室内の冷房を行うものである。図３に示すように、この動作では、第１および第２四路切換弁（24,25）のそれぞれが、第１ポートと第２ポートが連通し且つ第３ポートと第４ポートが連通する状態（第２状態）に設定される。また、各流路切換ユニット（40a〜40d）では、高圧側制御弁（41a〜41d）が閉じられ、低圧側制御弁（42a〜42d）が開かれる。

この動作では、室外熱交換器（22）を放熱器とし、各室内熱交換器（31a〜31d）を蒸発器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（24）を通過した後、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（22）で凝縮した冷媒は、全開状態に設定された室外膨張弁（23）を通過し、液配管（14）に流入する。液配管（14）を流れる冷媒は、一部が過冷却用液配管（15）へ分流し、残りが過冷却熱交換器（50）の本体部（51）へ流入する。

過冷却用液配管（15）へ分流した冷媒は、過冷却用制御弁（16）により減圧された後、過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）に冷却用流体として流入し、本体部（51）内の冷媒を冷却する。冷却用通路部材（52）から流出した冷媒は、低圧ガス配管（13）を流れて圧縮機（21）に戻る。

過冷却熱交換器（50）の本体部（51）へ流入した冷媒は、冷却用通路部材（52）の内部を流れる冷媒により冷却された後、各室内ユニット（30a〜30d）へ供給される。

各室内ユニット（30a〜30d）へ流入した冷媒は、室内膨張弁（32a〜32d）を通過する際に減圧された後に、室内熱交換器（31a〜31d）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。各室内ユニット（30a〜30d）は、冷媒によって冷却された空気を室内へ吹き出す。

各室内ユニット（30a〜30d）から流出した冷媒は、対応する流路切換ユニット（40a〜40d）の低圧ガス配管（13）を流れて、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈混在動作〉
混在動作は、一部の室内ユニット（30a〜30d）で室内の暖房を行う一方、他の室内ユニット（30a〜30d）で室内の冷房を行うものである。この混在動作では、運転条件に応じて室外熱交換器（22）が蒸発器または放熱器となる。また、各室内ユニット（30a〜30d）は、暖房要求のある室内の室内熱交換器（31a〜31d）が放熱器となる一方、冷房要求のある室内の室内熱交換器（31a〜31d）が蒸発器となる。以下には、混在動作の一例として、室外熱交換器（22）を放熱器とすると共に、２つの室内熱交換器（31b,31d）を放熱器、残り２つの室内熱交換器（31a,31c）を蒸発器とする場合について説明する。

図４に示す例では、第１および第３室内ユニット（30a,30c）が室内の冷房を行う一方、第２および第４室内ユニット（30b,30d）が室内の暖房を行う。同図に示すように、この動作では、第１四路切換弁（24）が、第１ポートと第２ポートが連通し且つ第３ポートと第４ポートが連通する状態（第２状態）に設定され、第２四路切換弁（25）が、第１ポートと第４ポートが連通し且つ第２ポートと第３ポートが連通する状態（第１状態）に設定される。また、第１および第３流路切換ユニット（40a,40c）では、低圧側制御弁（42a,42c）が開かれ、高圧側制御弁（41a,41c）が閉じられる。第２および第４流路切換ユニット（40b,40d）では、高圧側制御弁（41b,41d）が開かれ、低圧側制御弁（42b,42d）が閉じられる。

この動作では、第１および第３室内ユニット（30a,30c）の室内熱交換器（31a,31c）を蒸発器とする一方、第２および第４室内ユニット（30b,30d）の室内熱交換器（31b,31d）を放熱器とする冷凍サイクルが行われる。具体的には、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（24）側と第２四路切換弁（25）側とに分流する。第１四路切換弁（24）を通過した冷媒は、室外熱交換器（22）で凝縮した後、所定開度に調節された室外膨張弁（23）を通過して液配管（14）に流入する。液配管（14）を流れる冷媒は、一部が過冷却用液配管（15）へ分流し、残りが過冷却熱交換器（50）の本体部（51）へ流入する。

過冷却用液配管（15）へ分流した冷媒は、過冷却用制御弁（16）により減圧された後、過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）に冷却用流体として流入し、本体部（51）内の冷媒を冷却する。冷却用通路部材（52）から流出した冷媒は、低圧ガス配管（13）を流れて圧縮機（21）に戻る。

一方、第２四路切換弁（25）を通過した冷媒は、第２流路切換ユニット（40b）側と第４流路切換ユニット（40d）側とに分流する。各流路切換ユニット（40b,40d）を通過した冷媒は、対応する室内ユニット（30b,30d）へそれぞれ送られる。第２および第４室内ユニット（30b,30d）では、室内熱交換器（31b,31d）へ流入した冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。第２および第４室内ユニット（30b,30d）は、冷媒によって加熱された空気を室内へ吹き出す。第２および第４室内ユニット（30b,30d）から流出した冷媒は、過冷却熱交換器（50）の本体部（51）へ流入する。

過冷却熱交換器（50）の本体部（51）では、液配管（14）と第２および第４室内ユニット（30b,30d）とから流入した冷媒が、混合されると共に、冷却用通路部材（52）を流通する冷媒によって冷却される。冷却された冷媒は、第１および第３室内ユニット（30a,30c）へ供給される。

第１および第３室内ユニット（30a,30c）へ流入した冷媒は、室内膨張弁（32a,32c）を通過する際に減圧された後に、室内熱交換器（31a,31c）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。第１および第３室内ユニット（30a,30c）は、冷媒によって冷却された空気を室内へ吹き出す。

第１および第３室内ユニット（30a,30c）から流出した冷媒は、対応する流路切換ユニット（40a,40c）の低圧ガス配管（13）を流れて、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

なお、上述した混在動作は、あくまでも一例であり、例えば、第１および第２室内ユニット（30a,30b）が室内の暖房を行う一方、第３および第４室内ユニット（30c,30d）が室内の冷房を行うようにしてもよい。

−実施形態１の効果−
本実施形態の空気調和装置（10）では、全部冷房動作および混在動作において、蒸発器として機能する室内熱交換器（31a〜31d）に、過冷却熱交換器（50）で冷却された冷媒のみが流入する。これにより、空気調和装置（10）の冷凍能力を向上させることができる。

また、室内熱交換器（31a〜31d）が複数設けられているのに対して、過冷却熱交換器（50）は１つのみ設けられている。つまり、室内熱交換器（31a〜31d）と同数の過冷却熱交換器を設ける場合に比べて部品点数を少なくして、コスト低減および機器の小型化を図ることができる。

また、冷却用通路部材（52）を流通する冷却用流体として、冷媒回路（11）を流れる冷媒を用いるので、冷却用流体が流れる流体回路を別途設ける必要がなく、低コスト化を図ることができる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。本実施形態の空気調和装置（10）は、液配管（14）の冷媒を冷却用通路部材（52）に流入させるのではなく、蒸発器として機能する室内熱交換器（31a〜31d）から流出した冷媒を冷却用通路部材（52）に流入させるように構成されている。以下では、上記実施形態１と異なる部分について説明する。

図５に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、過冷却用ガス配管（17）が冷媒回路（11）に設けられている。この過冷却用ガス配管（17）は、一端側が、各流路切換ユニット（40a〜40d）の低圧側制御弁（42a〜42d）に接続され、他端側が、過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）の流入端（図５で左側端）に接続されている。

過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）の流出端（図５で右側端）は、低圧ガス配管（13）を介して圧縮機（21）の吸入側に接続されている。

−運転動作−
次に、本実施形態に係る空気調和装置（10）の運転動作について説明する。以下では、上記実施形態１で例示した動作と同様の動作について説明する。なお、各動作における第１および第２四路切換弁（24,25）の設定や、各高圧側制御弁（41a〜41d）および各低圧側制御弁（42a〜42d）の設定は、上記実施形態１のものと同様であるので、その説明を省略する。

〈全部暖房動作〉
全部暖房動作について、図６を参照して説明する。

この動作では、圧縮機（21）から吐出された冷媒が、第２四路切換弁（25）を通過して各流路切換ユニット（40a〜40d）へ分流する。各流路切換ユニット（40a〜40d）を通過した冷媒は、対応する室内熱交換器（31a〜31d）に流入し、室内空気へ放熱して凝縮する。各室内ユニット（30a〜30d）は、冷媒によって加熱された空気を室内へ吹き出す。

各室内ユニット（30a〜30d）を流出した冷媒は、過冷却熱交換器（50）の本体部（51）内で合流した後、液配管（14）を流れて室外ユニット（20）へ流入する。室外ユニット（20）へ流入した冷媒は、室外膨張弁（23）を通過する際に減圧されて、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（22）で蒸発した冷媒は、第１四路切換弁（24）を通過した後、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

〈全部冷房動作〉
全部冷房動作について、図７を参照して説明する。

この動作では、圧縮機（21）から吐出された冷媒が、第１四路切換弁（24）を通過した後、室外熱交換器（22）を流れる。室外熱交換器（22）では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（22）で凝縮した冷媒は、全開状態に設定された室外膨張弁（23）を通過し、液配管（14）を流れて過冷却熱交換器（50）の本体部（51）に流入する。

過冷却熱交換器（50）の本体部（51）に流入した冷媒は、冷却用通路部材（52）の内部を流通する冷却用流体としての冷媒により冷却される。冷却された冷媒は、各室内ユニット（30a〜30d）へ供給される。

各室内ユニット（30a〜30d）へ流入した冷媒は、室内膨張弁（32a〜32d）を通過する際に減圧された後に、室内熱交換器（31a〜31d）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。各室内ユニット（30a〜30d）は、冷媒によって冷却された空気を室内へ吹き出す。

各室内ユニット（30a〜30d）から流出した冷媒は、対応する流路切換ユニット（40a〜40d）の低圧側制御弁（42a〜42d）を通過し、合流後に過冷却用ガス配管（17）へ流入する。過冷却用ガス配管（17）を流れる冷媒は、過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）に流入して本体部（51）内の冷媒を冷却する。冷却用通路部材（52）から流出した冷媒は、低圧ガス配管（13）を流れて圧縮機（21）に吸入され、再び圧縮される。

〈混在動作〉
混在動作について、図８を参照して説明する。

この動作では、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（24）側と第２四路切換弁（25）側とに分流する。第１四路切換弁（24）を通過した冷媒は、室外熱交換器（22）で凝縮した後、所定開度に調節された室外膨張弁（23）を通過して液配管（14）に流入する。液配管（14）を流れる冷媒は、過冷却熱交換器（50）の本体部（51）へ流入する。

一方、第２四路切換弁（25）を通過した冷媒は、第２流路切換ユニット（40b）側と第４流路切換ユニット（40d）側とに分流する。各流路切換ユニット（40b,40d）を通過した冷媒は、対応する室内ユニット（30b,30d）へそれぞれ送られる。第２および第４室内ユニット（30b,30d）では、室内熱交換器（31b,31d）へ流入した冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。第２および第４室内ユニット（30b,30d）は、冷媒によって加熱された空気を室内へ吹き出す。第２および第４室内ユニット（30b,30d）から流出した冷媒は、過冷却熱交換器（50）の本体部（51）へ流入する。

過冷却熱交換器（50）の本体部（51）では、液配管（14）と第２および第４室内ユニット（30b,30d）とから流入した冷媒が混合される。混合された冷媒は、冷却用通路部材（52）を流通する冷却用流体としての冷媒により冷却される。冷却された冷媒は、第１および第３室内ユニット（30a,30c）へ供給される。

第１および第３室内ユニット（30a,30c）へ流入した冷媒は、室内膨張弁（32a,32c）を通過する際に減圧された後に、室内熱交換器（31a,31c）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。第１および第３室内ユニット（30a,30c）は、冷媒によって冷却された空気を室内へ吹き出す。

第１および第３室内ユニット（30a,30c）から流出した冷媒は、対応する流路切換ユニット（40a,40c）の低圧側制御弁（42a,42c）を通過し、合流後に過冷却用ガス配管（17）へ流入する。過冷却用ガス配管（17）を流れる冷媒は、過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）に流入して本体部（51）内の冷媒を冷却する。冷却用通路部材（52）から流出した冷媒は、低圧ガス配管（13）を流れて圧縮機（21）に吸入され、再び圧縮される。

−実施形態２の効果−
本実施形態の空気調和装置（10）では、上記実施形態１と同様の効果が得られる。

《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。本実施形態の空気調和装置（10）は、複数の過冷却熱交換器（50a,50b）を備えている。以下では、上記実施形態１と異なる部分について説明する。

図９に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、２つの過冷却熱交換器（50a,50b）が冷媒回路（11）に設けられている。各過冷却熱交換器（50a,50b）は、本体部（51a,51b）および冷却用通路部材（52a,52b）を備えている。本体部（51a,51b）は、両端が閉塞された細長い円筒容器状の部材で、冷却用通路部材（52a,52b）は、本体部（51a,51b）の外周面に螺旋状に巻き付けられた管状の部材である。

第１過冷却熱交換器（50a）の第１本体部（51a）は、第１および第２室内ユニット（30a,30b）の液側端に接続されると共に、液配管（14）を介して室外ユニット（20）の室外熱交換器（22）に接続されている。第１本体部（51a）は、その内部を介して、第１および第２室内ユニット（30a,30b）の液側端と液配管（14）とを連通させている。

また、第１過冷却熱交換器（50a）の第１冷却用通路部材（52a）は、その内部を流通する流体と第１本体部（51a）内の冷媒との間で熱交換が行われるように構成されている。第１冷却用通路部材（52a）の流入端（図９で右側端）は、第１過冷却用液配管（15a）を介して液配管（14）に接続されている。この第１過冷却用液配管（15a）には、開度調節可能な第１過冷却用制御弁（16a）が設けられている。一方、第１冷却用通路部材（52a）の流出端（図９で左側端）は、低圧ガス配管（13）に接続されている。

一方、第２過冷却熱交換器（50b）の第２本体部（51b）は、第３および第４室内ユニット（30c,30d）の液側端に接続されると共に、液配管（14）を介して室外ユニット（20）の室外熱交換器（22）に接続されている。第２本体部（51b）は、その内部を介して、第３および第４室内ユニット（30c,30d）の液側端と液配管（14）とを連通させている。

また、第２過冷却熱交換器（50b）の第２冷却用通路部材（52b）は、その内部を流通する流体と第２本体部（51b）内の冷媒との間で熱交換が行われるように構成されている。第２冷却用通路部材（52b）の流入端（図９で右側端）は、第２過冷却用液配管（15b）を介して液配管（14）に接続されている。この第２過冷却用液配管（15b）には、開度調節可能な第２過冷却用制御弁（16b）が設けられている。一方、第２冷却用通路部材（52b）の流出端（図９で左側端）は、低圧ガス配管（13）に接続されている。

なお、過冷却熱交換器（50）の数は単なる例示であって、３つ以上の過冷却熱交換器（50）が設けられていてもよい。この場合、各々の過冷却熱交換器（50）に複数の室内ユニットが接続されていることが好ましい。

−運転動作−
次に、本実施形態に係る空気調和装置（10）の運転動作について説明する。以下では、混在動作について、図１０を参照して説明する。なお、混在動作における第１および第２四路切換弁（24,25）の設定や、各高圧側制御弁（41a〜41d）および各低圧側制御弁（42a〜42d）の設定は、上記実施形態１のものと同様であるので、その説明を省略する。

この動作では、圧縮機（21）から吐出された冷媒は、第１四路切換弁（24）側と第２四路切換弁（25）側とに分流する。第１四路切換弁（24）を通過した冷媒は、室外熱交換器（22）で凝縮した後、所定開度に調節された室外膨張弁（23）を通過して液配管（14）に流入する。

液配管（14）を流れる冷媒は、第１過冷却熱交換器（50a）側と第２過冷却熱交換器（50b）側とに分流する。第１過冷却熱交換器（50a）側に分流した冷媒は、一部が第１過冷却用液配管（15a）へ分流し、残りが第１過冷却熱交換器（50a）の第１本体部（51a）へ流入する。第２過冷却熱交換器（50b）側に分流した冷媒は、一部が第２過冷却用液配管（15b）へ分流し、残りが第２過冷却熱交換器（50b）の第２本体部（51b）へ流入する。

第１過冷却用液配管（15a）へ流入した冷媒は、第１過冷却用制御弁（16a）により減圧された後、第１過冷却熱交換器（50a）の第１冷却用通路部材（52a）に冷却用流体として流入し、第１本体部（51a）内の冷媒を冷却する。第２過冷却用液配管（15b）へ流入した冷媒は、第２過冷却用制御弁（16b）により減圧された後、第２過冷却熱交換器（50b）の第２冷却用通路部材（52b）に冷却用流体として流入し、第２本体部（51b）内の冷媒を冷却する。第１および第２冷却用通路部材（52a,52b）から流出した冷媒は、合流後に低圧ガス配管（13）を流れて圧縮機（21）に戻る。

一方、第２四路切換弁（25）を通過した冷媒は、第２流路切換ユニット（40b）側と第４流路切換ユニット（40d）側とに分流する。各流路切換ユニット（40b,40d）を通過した冷媒は、対応する室内ユニット（30b,30d）へそれぞれ送られる。第２および第４室内ユニット（30b,30d）では、室内熱交換器（31b,31d）へ流入した冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。第２および第４室内ユニット（30b,30d）は、冷媒によって加熱された空気を室内へ吹き出す。第２室内ユニット（30b）から流出した冷媒は、第１過冷却熱交換器（50a）の第１本体部（51a）へ流入する。一方、第４室内ユニット（30d）から流出した冷媒は、第２過冷却熱交換器（50b）の第２本体部（51b）へ流入する。

第１過冷却熱交換器（50a）の第１本体部（51a）では、液配管（14）と第２室内ユニット（30b）とから流入した冷媒が、混合されると共に、第１冷却用通路部材（52a）を流通する冷媒により冷却される。第１本体部（51a）内で冷却された冷媒は、第１室内ユニット（30a）へ供給される。第２過冷却熱交換器（50b）の第２本体部（51b）では、液配管（14）と第４室内ユニット（30d）とから流入した冷媒が、混合されると共に、第２冷却用通路部材（52b）を流通する冷媒により冷却される。第２本体部（51b）内で冷却された冷媒は、第３室内ユニット（30c）へ供給される。

第１および第３室内ユニット（30a,30c）へ流入した冷媒は、室内膨張弁（32a,32c）を通過する際に減圧された後に、室内熱交換器（31a,31c）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。第１および第３室内ユニット（30a,30c）は、冷媒によって冷却された空気を室内へ吹き出す。

第１および第３室内ユニット（30a,30c）から流出した冷媒は、対応する流路切換ユニット（40a,40c）の低圧ガス配管（13）を流れて、圧縮機（21）に吸入されて再び圧縮される。

以上のように、第１過冷却熱交換器（50a）は、該第１過冷却熱交換器（50a）に接続された室内熱交換器（31a,31b）および室外熱交換器（22）のうち放熱器として機能するものの全て（図１０に示す例では第２室内熱交換器（31b）と室外熱交換器（22））から流出した冷媒を混合して冷却する。また、第１過冷却熱交換器（50a）は、該第１過冷却熱交換器（50a）に接続された室内熱交換器（31a,31b）のうち蒸発器として機能するものの全て（図１０に示す例では第１室内熱交換器（31a））へ、冷却した冷媒を供給する。

また、第２過冷却熱交換器（50b）は、該第２過冷却熱交換器（50b）に接続された室内熱交換器（31c,31d）および室外熱交換器（22）のうち放熱器として機能するものの全て（図１０に示す例では第４室内熱交換器（31d）と室外熱交換器（22））から流出した冷媒を混合して冷却する。また、第２過冷却熱交換器（50b）は、該第２過冷却熱交換器（50b）に接続された室内熱交換器（31c,31d）のうち蒸発器として機能するものの全て（図１０に示す例では第３室内熱交換器（31c））へ、冷却した冷媒を供給する。

−実施形態３の効果−
本実施形態の空気調和装置（10）では、上記実施形態１と同様の効果が得られる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、過冷却熱交換器（50）の冷却用通路部材（52）は、本体部（51）の外周面に螺旋状に巻き付けられた管状部材である。しかし、冷却用通路部材（52）は、例えば本体部（51）の内部に配置された管状部材であってもよい（図１１を参照）。

また、上記各実施形態で述べた室内ユニット（30a〜30d）や室外ユニット（20）の台数は、あくまで一例であって、その他任意の台数であってもよい。

以上説明したように、本発明は、冷房と暖房が混在する冷凍サイクルを実行可能な空気調和装置について有用である。

10 空気調和装置
11 冷媒回路
14 液配管
17 過冷却用ガス配管
22 室外熱交換器（熱源側熱交換器）
31a〜31d 室内熱交換器（利用側熱交換器）
50 過冷却熱交換器
51 本体部
52 冷却用通路部材

Claims (4)

1. 熱源側熱交換器（22）と、放熱器として機能する上記熱源側熱交換器（22）から流出した冷媒を冷却する過冷却熱交換器（50）と、該過冷却熱交換器（50）に接続されて室内を空気調和する複数の利用側熱交換器（31a〜31d）とが設けられて冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備え、
   上記冷媒回路（11）は、上記熱源側熱交換器（22）が放熱器として機能すると共に、蒸発器として機能する上記利用側熱交換器（31a〜31d）と放熱器として機能する上記利用側熱交換器（31a〜31d）が混在する混在動作を実行可能であり、
   上記過冷却熱交換器（50）は、
   上記熱源側熱交換器（22）と上記複数の利用側熱交換器（31a〜31d）とが接続されて内部を冷媒が流れる一つの本体部（51）と、
   内部を流通する冷却用流体によって上記本体部（51）を流れる冷媒を冷却する冷却用通路部材（52）とを備え、
   上記本体部（51）は、上記混在動作中に、上記本体部（51）に接続された上記利用側熱交換器（31a〜31d）および上記熱源側熱交換器（22）のうち放熱器として機能するものの全てから流出した冷媒を混合し、上記冷却用通路部材（52）を流れる冷却用流体によって冷却された冷媒を、上記本体部（51）に接続された上記利用側熱交換器（31a〜31d）のうち蒸発器として機能するものの全てへ供給する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 請求項１において、
   上記冷媒回路（11）は、複数の上記利用側熱交換器（31a〜31d）のそれぞれに対応して一つずつ設けられた利用側の膨張弁（32a〜32d）を備え、
   上記過冷却熱交換器（50）の上記本体部（51）には、複数の上記利用側熱交換器（31a〜31d）が、それぞれに対応する利用側の膨張弁（32a〜32d）を介して接続されている
   ことを特徴とする空気調和装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記熱源側熱交換器（22）と上記本体部（51）とを接続する液配管（14）をさらに備え、
   上記冷却用通路部材（52）は、流入端が上記液配管（14）に接続されかつ該液配管（14）から流入した冷媒が上記冷却用流体として流通する
   ことを特徴とする空気調和装置。
4. 請求項１又は２において、
   蒸発器として機能する上記利用側熱交換器（31a〜31d）から流出した冷媒を上記冷却用通路部材（52）に流入させる過冷却用ガス配管（17）をさらに備え、
   上記冷却用通路部材（52）は、上記過冷却用ガス配管（17）から流入した冷媒が上記冷却用流体として流通する
   ことを特徴とする空気調和装置。

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