JP6685409B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する場合に、少なくとも２つの熱源側熱交換器を直列に接続して冷媒が流れ、複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する場合に、少なくとも２つの熱源側熱交換器を並列に接続して冷媒が流れる空気調和装置に関する。

従来、たとえばビル用マルチエアコンなどの空気調和装置は、建物外に配置した熱源機である室外機（室外ユニット）と、建物内に配置した室内機（室内ユニット）と、の間を、配管を介して接続した冷媒回路を備えるものが知られている。そして、冷媒回路において冷媒が循環し、冷媒の放熱または吸熱を利用して室内空気が加熱または冷却されることにより、空調対象空間の暖房または冷房が行われている。

並列に接続された複数の熱交換器において、室外熱交換器のように暖房運転時に蒸発器として使用する場合に、複数の熱交換器を並列に接続して冷媒が流れる。これにより、蒸発器の圧力損失が低減でき、蒸発器の性能が向上し、暖房性能が向上する。
しかし、冷房運転時に凝縮器として使用する場合に、複数の熱交換器を並列に接続して冷媒が流れることにより、凝縮器を流れる冷媒の流速が低下する。これにより、管内熱伝達率が低下し、凝縮器の性能が低下し、冷房性能が低下する。

そこで、凝縮器としても蒸発器としても性能が向上するように、複数の流路切替弁を使用して流路を切り替える技術がある。この技術では、凝縮器として使用する場合に、複数の熱交換器を直列に接続して冷媒が流れるように流路が切り替わる。これにより、冷媒の流速が上昇することにより、凝縮器の性能が向上する。また、蒸発器として使用する場合に、複数の熱交換器を並列に接続して冷媒が流れるように流路が切り替わる。これにより、圧力損失が低減することにより、蒸発器の性能が向上する。このような冷房運転時および暖房運転時の性能向上手法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００３−１２１０１９号公報 特開２０１５−１１７９３６号公報

特許文献１に記載されている空気調和装置では、複数の冷媒流路切替弁が切り替わることにより、室外熱交換器部を冷房運転時に凝縮器として使用する場合に、複数の熱交換器を直列に接続して冷媒が流れる。これにより、冷媒の流速が上昇することにより、凝縮器の性能が向上する。
一方、複数の冷媒流路切替弁が切り替わることにより、室外熱交換器部を暖房運転時に蒸発器として使用する場合に、室外熱交換器部を構成する複数の熱交換器を並列に接続して冷媒が流れる。これにより、蒸発器の圧力損失が低減され、蒸発器の性能が向上する。
しかし、暖房運転時に蒸発器として使用する場合に、複数の熱交換器のそれぞれの伝熱面積および熱交換器の段方向に対する風速分布に応じて、必要な冷媒を均等に分配させられなかった。このため、蒸発器の性能が十分に向上できなかった。さらに、蒸発器の処理能力を超える冷媒が流れることにより、着霜が生じる。
すなわち、冷凍サイクルの効率が低下することにより、節電性能が損なわれていた。また、着霜が生じることにより、室内環境の快適性が損なわれていた。

特許文献２に記載されている空気調和装置では、分配器が使用され、室外熱交換器部を暖房運転時に蒸発器として使用する場合に、複数の熱交換器のそれぞれの伝熱面積および熱交換器の段方向に対する風速分布に応じて、必要な冷媒が均等に分配されている。これにより、蒸発器の性能が十分に向上している。
しかし、分配器には、細管かつ長尺のキャピラリーチューブが接続されている。このため、室外熱交換器を冷房運転時に凝縮器として使用する場合に、キャピラリーチューブでの圧力損失が生じる。これにより、圧力損失が凝縮器の性能の低下に繋がり、凝縮器の性能が十分に向上できなかった。
すなわち、冷凍サイクルの効率が低下することにより、節電性能が損なわれていた。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、冷凍サイクルの効率の低下が抑制されることにより、節電性能が向上する空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、冷媒流路切替装置、負荷側熱交換器、負荷側絞り装置および複数の熱源側熱交換器が配管で順次接続されて冷媒が循環する主回路を備え、前記複数の熱源側熱交換器は、第１熱源側熱交換器および第２熱源側熱交換器を有し、前記複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに直列に直列冷媒流路で接続され、前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに並列に並列冷媒流路で接続され、前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器または前記第２熱源側熱交換器の少なくともどちらかの入口側の冷媒流路となる位置に、冷媒の分配を調整する分配調整ヘッダーが設けられ、前記直列冷媒流路と前記並列冷媒流路とを切り替える熱交換器流路切替装置を備え、前記熱交換器流路切替装置は、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とを直列に繋ぐ直列配管に配置され、前記直列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第１開閉装置と、前記第１熱源側熱交換器と前記負荷側絞り装置とを繋ぐ第１並列配管に配置され、前記第１並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第２開閉装置と、前記冷媒流路切替装置と前記第２熱源側熱交換器とを繋ぐ第２並列配管に配置され、前記第２並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第３開閉装置と、を有し、前記第１熱源側熱交換器の一部分は、前記第２熱源側熱交換器と熱交換器構成要素であるフィンを共有して一体に構成され、前記第１熱源側熱交換器の前記一部分以外の残りの部分は、前記第２熱源側熱交換器とは独立して構成されたものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器または第２熱源側熱交換器の少なくともどちらかの入口側の冷媒流路となる位置に、冷媒の分配を調整する分配調整ヘッダーが設けられた。これにより、複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する場合に、第１熱源側熱交換器または第２熱源側熱交換器の少なくともどちらかの出口側の冷媒流路となる位置に、従来の分配器として細管かつ長尺のキャピラリーチューブを用いずに分配調整ヘッダーが使用される。そのため、圧力損失が低減でき、凝縮器の性能が向上する。また、複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する場合に、第１熱源側熱交換器または第２熱源側熱交換器の少なくともどちらかの入口側の冷媒流路となる位置に、分配調整ヘッダーが使用される。このため、分配調整ヘッダーが使用された熱源側熱交換器の伝熱面積および熱交換器の段方向に対する風速分布に応じて、分配調整ヘッダーから必要な冷媒が均等に分配される。そのため、蒸発器の性能が向上できる。また、蒸発器の処理能力を超える冷媒が流れないため、着霜が抑制できる。したがって、冷凍サイクルの効率を低下が抑制されることにより、節電性能が向上する。また、着霜が抑制されることにより、室内環境の快適性が確保できる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転モード時と、デフロスト運転モード時と、における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態１に係る分配調整ヘッダーの一例を示す概略構造図である。 本発明の実施の形態１に係る分配調整ヘッダーの枝管がヘッダー主配管に差し込まれた状態を示す概略説明図である。 本発明の実施の形態１に係る分配調整ヘッダーにおける枝管のヘッダー主配管への差し込み量の変化に対する蒸発器の性能変化の関係を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の回路構成の変形例の一例を示す概略回路構成図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。
図１に示す空気調和装置１００は、室外機１と室内機２とが主管４で接続された構成である。
なお、図１では、１台の室内機２が主管４を介して室外機１に接続されている場合を例に示している。しかし、室外機１に接続される室内機２の接続台数を１台に限定するものではなく、複数台接続してもよい。

［室外機１］
室外機１は、主回路の構成要素として、圧縮機１０と、冷媒流路切替装置１１と、第１熱源側熱交換器１２ａと、第２熱源側熱交換器１２ｂと、を有している。

主回路は、圧縮機１０、冷媒流路切替装置１１、負荷側熱交換器２１、負荷側絞り装置２２、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂが冷媒配管３で順次接続されて冷媒が循環する。
なお、冷媒配管３は、空気調和装置１００に用いられる冷媒を流通させる配管の総称である。冷媒配管３は、たとえば、主管４、本管５、直列配管６、第１並列配管７、第２並列配管８、第３並列配管９、第１ヘッダー１４ａ、第２ヘッダー１４ｂ、第３ヘッダー１５ａおよび第４ヘッダー１５ｂなどを含んで構成される。

主管４は、室外機１と室内機２とを繋ぐ。本管５は、冷媒流路切替装置１１と第１ヘッダー１４ａとを繋ぐ。直列配管６は、第２ヘッダー１４ｂを介して第１熱源側熱交換器１２ａと、第３ヘッダー１５ａを介して第２熱源側熱交換器１２ｂと、を直列に繋ぐ。すなわち、直列配管６は、第２ヘッダー１４ｂと第３ヘッダー１５ａとを繋ぐ。第１並列配管７は、第２ヘッダー１４ｂを介して第１熱源側熱交換器１２ａと、主管４を介して負荷側絞り装置２２と、を繋ぐ。すなわち、第１並列配管７は、第２ヘッダー１４ｂと主管４とを繋ぐ。第２並列配管８は、本管５を介して冷媒流路切替装置１１と、第３ヘッダー１５ａを介して第２熱源側熱交換器１２ｂと、を繋ぐ。すなわち、第２並列配管８は、本管５と第３ヘッダー１５ａとを繋ぐ。第３並列配管９は、第４ヘッダー１５ｂを介して第２熱源側熱交換器１２ｂと、主管４を介して負荷側絞り装置２２と、を繋ぐ。すなわち、第３並列配管９は、第４ヘッダー１５ｂと主管４とを繋ぐ。

また、実施の形態１では、室外機１は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを有する構成である。しかし、室外機１は、これら以外にも熱源側熱交換器を有してもよい。

室外機１は、熱交換器流路切替装置として、第１開閉装置３０と、第２開閉装置３１と、第３開閉装置３２と、を有している。
また、室外機１には、送風機であるファン１６が搭載されている。ファン１６には、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの上方に位置するトップフロー方式などが採用される。

圧縮機１０は、冷媒を吸入して圧縮して高温高圧の状態にする。圧縮機１０は、たとえば容量制御可能なインバータ圧縮機などで構成されている。圧縮機１０は、たとえば、密閉容器内に圧縮室を有し、密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気になり、密閉容器内の低圧冷媒を吸入して圧縮する低圧シェル構造のものを使用する。

冷媒流路切替装置１１は、たとえば四方弁などで構成されている。冷媒流路切替装置１１は、冷房運転モード時における冷媒流路と、暖房運転モード時における冷媒流路と、デフロスト運転モード時における冷媒流路と、を切り替えるものである。
なお、冷房運転モードと、デフロスト運転モードと、は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂが凝縮器もしくはガスクーラとして使用される場合である。暖房運転モードとは、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂが蒸発器として使用される場合である。

第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂは、熱交換器構成要素である複数の伝熱管と、熱交換器構成要素である複数のフィンと、を有している。
複数の伝熱管は、それぞれ扁平管である。複数の伝熱管は、水平方向に延びている。複数の伝熱管は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂ内に複数の冷媒流路を構成する。
複数のフィンは、板状であり、所定間隔を空けて重ねられている。複数のフィンは、伝熱管の延伸方向と直交方向である鉛直方向に延びて複数の伝熱管が挿通されている。

第１熱源側熱交換器１２ａは、第２熱源側熱交換器１２ｂの鉛直線上の上方に配置されている。第１熱源側熱交換器１２ａの一部分は、第２熱源側熱交換器１２ｂと熱交換器構成要素であるフィンを共有して一体に構成されている。つまり、第１熱源側熱交換器１２ａの一部分と第２熱源側熱交換器１２ｂの一部分とは、同じフィンに互いの伝熱管を挿通している。
第１熱源側熱交換器１２ａの一部分以外の残りの部分は、第２熱源側熱交換器１２ｂとは独立して構成されている。つまり、第１熱源側熱交換器１２ａの一部分以外と第２熱源側熱交換器１２ｂの一部分以外とは、異なるフィンにそれぞれの伝熱管を挿通している。

第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂは、冷房運転モード時と、デフロスト運転モード時と、には凝縮器として機能し、暖房運転モード時には蒸発器として機能するものである。第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂは、ファン１６から供給される空気と複数の伝熱管を流通する冷媒との間で熱交換を行う。

ここで、第１熱源側熱交換器１２ａの伝熱面積は、第２熱源側熱交換器１２ｂの伝熱面積よりも大きくなるように形成されている。このため、第１熱源側熱交換器１２ａの伝熱管数は、第２熱源側熱交換器１２ｂの伝熱管数よりも多く設けられている。

第１ヘッダー１４ａは、第１熱源側熱交換器１２ａを凝縮器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａの入口側の冷媒流路となる位置に設けられている。
第１ヘッダー１４ａは、ヘッダー主配管と、複数の枝管と、を有している。
ヘッダー主配管は、鉛直方向に延びている。ヘッダー主配管は、冷媒流路切替装置１１と繋がれている本管５に接続されている。ヘッダー主配管の下部が、本管５に接続されている。
複数の枝管は、鉛直方向に並列して水平方向に延びている。複数の枝管は、第１熱源側熱交換器１２ａの熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続されている。複数の枝管は、ヘッダー主配管よりも細い配管である。
第１ヘッダー１４ａは、第１熱源側熱交換器１２ａの各伝熱管に、伝熱管に接続された枝管を通じて冷媒を流入または流出させる。

第２ヘッダー１４ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａの入口側の冷媒流路となる位置に設けられている。
第２ヘッダー１４ｂは、ヘッダー主配管と、複数の枝管と、を有している。
ヘッダー主配管は、鉛直方向に延びている。ヘッダー主配管は、主管４を介して負荷側絞り装置２２と繋がれている第１並列配管７に接続されている。ヘッダー主配管の下部が、第１並列配管７に接続されている。
複数の枝管は、鉛直方向に並列して水平方向に延びている。複数の枝管は、第１熱源側熱交換器１２ａの熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続されている。複数の枝管は、ヘッダー主配管よりも細い配管である。
第２ヘッダー１４ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａの各伝熱管に、伝熱管に接続された枝管を通じて冷媒を流入または流出させる。

第３ヘッダー１５ａは、第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第２熱源側熱交換器１２ｂの入口側の冷媒流路となる位置に設けられている。
第３ヘッダー１５ａは、ヘッダー主配管と、複数の枝管と、を有している。
ヘッダー主配管は、鉛直方向に延びている。ヘッダー主配管は、本管５を介して冷媒流路切替装置１１と繋がれている第２並列配管８に接続されている。ヘッダー主配管の下部が、第２並列配管８に接続されている。
複数の枝管は、鉛直方向に並列して水平方向に延びている。複数の枝管は、第２熱源側熱交換器１２ｂの熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続されている。複数の枝管は、ヘッダー主配管よりも細い配管である。
第３ヘッダー１５ａは、第２熱源側熱交換器１２ｂの各伝熱管に、伝熱管に接続された枝管を通じて冷媒を流入または流出させる。

第４ヘッダー１５ｂは、第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第２熱源側熱交換器１２ｂの入口側の冷媒流路となる位置に設けられている。
第４ヘッダー１５ｂは、ヘッダー主配管と、複数の枝管と、を有している。
ヘッダー主配管は、鉛直方向に延びている。ヘッダー主配管は、主管４を介して負荷側絞り装置２２と繋がれている第３並列配管９に接続されている。ヘッダー主配管の下部が、第３並列配管９に接続されている。
複数の枝管は、鉛直方向に並列して水平方向に延びている。複数の枝管は、第２熱源側熱交換器１２ｂの熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続されている。複数の枝管は、ヘッダー主配管よりも細い配管である。
第４ヘッダー１５ｂは、第２熱源側熱交換器１２ｂの各伝熱管に、伝熱管に接続された枝管を通じて冷媒を流入または流出させる。

第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂは、各枝管をヘッダー主配管の内部に突き出している。このように、各枝管がヘッダー主配管の内部に突き出たことで、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、入口側の各冷媒流路に伝熱面積および熱交換器の段方向に対する風速分布に応じた必要な冷媒量を供給する。すなわち、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂは、供給する冷媒量を分配して調整する分配調整ヘッダーである。

直列配管６は、第２ヘッダー１４ｂと第３ヘッダー１５ａとを繋いでいる。直列配管６は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第２ヘッダー１４ｂから流出した低乾き度の二相状態もしくは液状態の高圧冷媒を、第１開閉装置３０および第３ヘッダー１５ａを介して、第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる。
直列配管６には、第１開閉装置３０が設けられている。

第１並列配管７は、第２ヘッダー１４ｂと主管４とを繋いでいる。第１並列配管７は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、低乾き度の二相状態もしくは液状態の低圧冷媒を、第２ヘッダー１４ｂを介して、第１熱源側熱交換器１２ａに流入させる。
第１並列配管７には、第２開閉装置３１が設けられている。

第２並列配管８は、本管５と第３ヘッダー１５ａとを繋いでいる。第２並列配管８は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第３ヘッダー１５ａから流出される高乾き度の二相状態もしくはガス状態の低圧冷媒を、第１ヘッダー１４ａから流出される高乾き度の二相状態もしくはガス状態の低圧冷媒に合流させ、本管５を介して、圧縮機１０の吸入側の冷媒配管３に導く。
第２並列配管８には、第３開閉装置３２が設けられている。

第３並列配管９は、第４ヘッダー１５ｂと主管４とを繋いでいる。第３並列配管９は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、低乾き度の二相状態もしくは液状態の低圧冷媒を、第４ヘッダー１５ｂを介して、第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる。

第１開閉装置３０は、直列配管６に配置され、直列配管６を流通する冷媒の通過または遮断を行う。すなわち、第１開閉装置３０は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａから流出した冷媒を第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させるように開となる。また、第１開閉装置３０は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａに流入させる冷媒の一部が圧縮機１０の吸入側にバイパスせず遮断されるように閉となる。
第１開閉装置３０は、開閉弁もしくは開度の調整できる弁であり、たとえば二方弁、電磁弁、電子式膨張弁などの冷媒の流路を開閉できるもので構成される。

第２開閉装置３１は、第１並列配管７に配置され、第１並列配管７を流通する冷媒の通過または遮断を行う。すなわち、第２開閉装置３１は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａから流出された冷媒の一部が室内機２にバイパスせず遮断されるように閉となる。また、第２開閉装置３１は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、室内機２から流出した冷媒を第１熱源側熱交換器１２ａに流入させるように開となる。
第２開閉装置３１は、開閉弁もしくは開度の調整できる弁であり、たとえば二方弁、電磁弁、電子式膨張弁などの冷媒の流路を開閉できるもので構成される。

第３開閉装置３２は、第２並列配管８に配置され、第２並列配管８を流通する冷媒の通過または遮断を行う。すなわち、第３開閉装置３２は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、圧縮機１０の吐出側の冷媒流路から流出された冷媒の一部が第２熱源側熱交換器１２ｂにバイパスせず遮断されるように閉となる。また、第３開閉装置３２は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第２熱源側熱交換器１２ｂから流出させる冷媒を圧縮機１０の吸入側の冷媒配管３に導くように開となる。
第３開閉装置３２は、開閉弁もしくは開度の調整できる弁であり、たとえば二方弁、電磁弁、電子式膨張弁などの冷媒の流路を開閉できるもので構成される。もしくは、第３開閉装置３２は、第２熱源側熱交換器１２ｂから冷媒を流通させ、かつ、圧縮機１０の吐出側の冷媒配管３から第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる冷媒を遮断できる逆流防止装置である逆止弁などで構成される。

さらに、室外機１には、圧縮機１０から吐出される高温高圧の冷媒の圧力を検出する圧力センサー４１と、圧縮機１０に吸入される低温低圧の冷媒の圧力を検出する低圧圧力センサー４９と、が設けられている。

また、負荷側絞り装置２２と、負荷側絞り装置２２から第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂに至る分岐部と、の間の冷媒配管３に、サーミスターなどから構成される第３温度センサー４８が設けられている。
第３温度センサー４８は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂから流出もしくは流入する冷媒の温度を検出するものである。

［室内機２］
室内機２は、主回路の構成要素として、負荷側熱交換器２１と、負荷側絞り装置２２と、を有している。
負荷側熱交換器２１は、主管４を介して室外機１に接続されている。負荷側熱交換器２１は、室内空間に通じる空気と主管４を流通して来る冷媒との間で熱交換を行い、室内空間に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成する。なお、負荷側熱交換器２１には、図示しないファンなどの送風機から室内空気が送風される。
負荷側絞り装置２２は、たとえば電子式膨張弁などの開度が変更可能に制御されるもので構成され、減圧弁あるいは膨張弁としての機能を有して冷媒を減圧し膨張させるものである。負荷側絞り装置２２は、冷房運転モード時において負荷側熱交換器２１の上流側に設けられている。

また、室内機２には、サーミスターなどから構成される第１温度センサー４６および第２温度センサー４７が設けられている。
第１温度センサー４６は、冷房運転時の負荷側熱交換器２１の冷媒の入口側の冷媒配管３に設けられており、負荷側熱交換器２１に流入もしくは流出する冷媒の温度を検出するものである。
第２温度センサー４７は、冷房運転時に負荷側熱交換器２１の冷媒の出口側の冷媒配管３に設けられており、負荷側熱交換器２１から流出もしくは流入する冷媒の温度を検出するものである。

制御装置６０は、マイコンなどで構成されて室外機１に設けられており、上述した各種センサーにて検出された検出情報およびリモコンからの指示に基づいて、空気調和装置１００の各種機器を制御する。制御装置６０が制御する対象は、圧縮機１０の駆動周波数、ファン１６のＯＮまたはＯＦＦを含む回転数、冷媒流路切替装置１１の切り替え、第１開閉装置３０の開度もしくは開閉、第２開閉装置３１の開度もしくは開閉、第３開閉装置３２の開度もしくは開閉、負荷側絞り装置２２の開度などである。このように制御装置６０が各種機器を制御することにより、後述する各運転モードを実行する。
なお、制御装置６０は、室外機１に設けられている場合について例示している。しかし、制御装置６０は、ユニット毎に設けてもよいし、室内機２に設けてもよい。

次に、空気調和装置１００が実行する各運転モードについて説明する。空気調和装置１００は、室内機２からの指示に基づいて、冷房運転モードまたは暖房運転モードを行う。
なお、図１に示す空気調和装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２が冷房運転を実行する冷房運転モード、駆動している室内機２が暖房運転を実行する暖房運転モードがある。
以下に、各運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。

［冷房運転モード］
図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転モード時と、デフロスト運転モード時と、における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
図２では、負荷側熱交換器２１で冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードの冷媒の流れについて説明する。なお、図２では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図２に示すように、低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１および第１ヘッダー１４ａを介して第１熱源側熱交換器１２ａに流入する。そして、流入するガス冷媒は、第１熱源側熱交換器１２ａにてファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の二相もしくは液冷媒になる。第１熱源側熱交換器１２ａから流出した高圧冷媒は、第２ヘッダー１４ｂ、直列配管６、開状態に切り替えられている第１開閉装置３０および第３ヘッダー１５ａを介して第２熱源側熱交換器１２ｂに流入する。そして、流入する高圧の二相もしくは液冷媒は、第２熱源側熱交換器１２ｂにてファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧液冷媒になる。この高圧液冷媒は、第４ヘッダー１５ｂおよび第３並列配管９を介して、室外機１から流出し、主管４を通り、室内機２へ流入する。

また、第２開閉装置３１は、閉止されており、第１熱源側熱交換器１２ａから流出した高圧の二相もしくは液冷媒が室内機２へバイパスすることを防ぐ。第３開閉装置３２は、閉止されおり、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒が第２熱源側熱交換器１２ｂにバイパスすることを防いでいる。

すなわち、室外機１では、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに直列に直列冷媒流路で接続される。
直列冷媒流路は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１開閉装置３０を開とし、第２開閉装置３１を閉とし、第３開閉装置３２を閉として構成される。

室内機２では、高圧液冷媒は、負荷側絞り装置２２で膨張させられて、低温低圧の気液二相状態の冷媒になる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として使用する負荷側熱交換器２１に流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら低温低圧のガス冷媒になる。この際、負荷側絞り装置２２の開度は、第１温度センサー４６にて検出された温度と、第２温度センサー４７にて検出された温度と、の差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように制御装置６０により制御される。負荷側熱交換器２１から流出したガス冷媒は、主管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入したガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を通って圧縮機１０へ再度吸入される。

［冷房運転モード時の効果］
このように、冷房運転モード時に、冷媒を第１熱源側熱交換器１２ａにて熱交換させた後、冷媒を第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させて熱交換させるといった直列冷媒流路で冷媒が流れる。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを並列に接続して冷媒が流れる場合に比べ、冷媒流路数が少なくできる。そのため、冷媒流速が上昇し、冷媒の熱伝達率が上昇する。よって、凝縮器の性能が向上する。

さらに、第１熱源側熱交換器１２ａの伝熱面積は第２熱源側熱交換器１２ｂの伝熱面積よりも大きくなるように形成されている。このため、第１熱源側熱交換器１２ａの冷媒流路数は、第２熱源側熱交換器１２ｂの冷媒流路数よりも多く構成されている。これにより、高圧のガス冷媒が第１熱源側熱交換器１２ａにて室外空気に放熱され、その時の室外空気温度に応じて、たとえば０．０１〜０．３程度の低乾き度の二相冷媒もしくは飽和液冷媒となって流出される。または、高圧のガス冷媒が第１熱源側熱交換器１２ａにて室外空気に放熱され、液冷媒の飽和液温度と第１熱源側熱交換器１２ａの出口での液温度との差であるサブクール（過冷却度）がたとえば２℃未満の小さい状態となって流出される。その後、第２熱源側熱交換器１２ｂにて室外空気に放熱される高圧冷媒の大部分は、二相冷媒よりも熱伝達率が小さい液冷媒となる。このとき、第２熱源側熱交換器１２ｂの冷媒流路数は、第１熱源側熱交換器１２ａの冷媒流路数よりも少なく構成されている。このため、第２熱源側熱交換器１２ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａと同一冷媒流路数とするよりも、液冷媒の冷媒流速が上昇でき、液冷媒の熱伝達率が上昇できる。よって、凝縮器の性能が向上する。

また、第１熱源側熱交換器１２ａを流出した冷媒は、複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器よりも、大きく短尺である複数の枝管とヘッダー主配管とを有する第２ヘッダー１４ｂを介して、第２熱源側熱交換器１２ｂに供給される。このため、実施の形態１では、第２ヘッダー１４ｂの位置に複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器を使用する場合よりも、圧力損失が低減でき、冷媒と空気との温度差が大きく保てる。これにより、凝縮器の能力の低下が抑制される。よって、冷凍サイクルの効率が向上する。

［暖房運転モード］
図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
図３では、負荷側熱交換器２１で温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードの冷媒の流れについて説明する。なお、図３では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図３に示すように、低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を通り、室外機１から流出する。室外機１から流出した高温高圧のガス冷媒は、主管４を通り、負荷側熱交換器２１で室内空気に放熱することによって室内空間を暖房しながら液冷媒になる。この際、負荷側絞り装置２２の開度が、圧力センサー４１で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、第１温度センサー４６で検出された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように制御装置６０により制御される。負荷側熱交換器２１から流出した液冷媒は、負荷側絞り装置２２で膨張させられて、中温中圧の気液二相状態の冷媒になり、主管４を通って再び室外機１へ流入する。

室外機１へ流入した中温中圧の気液二相状態の冷媒は、第１並列配管７と、第３並列配管９と、の流路に分岐される。
第１並列配管７に分岐して流入する一部の冷媒は、開状態に切り替えられている第２開閉装置３１および第２ヘッダー１４ｂを介して第１熱源側熱交換器１２ａに流入し、第１熱源側熱交換器１２ａにて室外空気から吸熱しながら低温低圧のガス冷媒になる。このガス冷媒は、第１ヘッダー１４ａを介して第１熱源側熱交換器１２ａから流出される。
第３並列配管９に分岐して流入する残りの冷媒は、第４ヘッダー１５ｂを介して第２熱源側熱交換器１２ｂに流入し、第２熱源側熱交換器１２ｂにて室外空気から吸熱しながら低温低圧のガス冷媒になる。このガス冷媒は、第３ヘッダー１５ａを介して第２熱源側熱交換器１２ｂから流出される。
第２熱源側熱交換器１２ｂから流出するガス冷媒は、第２並列配管８および開状態に切り替えられている第３開閉装置３２を介して第１ヘッダー１４ａから流出する一部のガス冷媒と本管５にて合流する。合流したガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

また、第１開閉装置３０は閉止されており、第１熱源側熱交換器１２ａに流入させる冷媒が圧縮機１０にバイパスすることを防いでいる。

すなわち、室外機１では、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに並列に並列冷媒流路で接続される。
並列冷媒流路は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１開閉装置３０を閉とし、第２開閉装置３１を開とし、第３開閉装置３２を開として構成される。

［暖房運転モード時の効果］
このように、暖房運転モード時に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを並列に接続して冷媒が流れる。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを直列に接続して冷媒が流れる場合に比べ、冷媒流路数が多くできる。そのため、蒸発器である第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂ内を流れる冷媒流速が低減し、圧力損失が低減する。よって、圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力が上昇し、冷凍サイクルの効率が向上する。

また、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを並列に接続して冷媒が流れることにより、圧力損失が低減し、たとえば蒸発器出入口で０℃より大きいように蒸発器の飽和温度が高く保つことができる。このため、ある熱交換量を発揮させる場合に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを直列に接続して冷媒が流れる場合と比べ、水分を含む室外空気が蒸発器にて熱交換される際に、蒸発器のフィンおよび伝熱管の水分が凝結せず、着霜が抑制できる。

［デフロスト運転モード］
デフロスト運転モードは、暖房運転モード時に第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの出口側に設けられた第３温度センサー４８の検出結果が、所定値以下であるときに実施される。すなわち、制御装置６０は、暖房運転モードを実施し、第３温度センサー４８の検出結果が、所定値以下（例えば約−１０℃以下）となると、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂのフィンに着霜が所定量発生したと判定し、除霜運転モードを実施する。

なお、着霜判定としては、たとえば圧縮機１０の吸入部に設けられた低圧圧力センサー４９の検出値である吸入圧力から換算される飽和温度が、予め設定した外気温度と比較して大幅に低下したとき、または、外気温度と蒸発温度との温度差が予め設定した値以上で一定時間経過したときなどの場合に判定してもよい。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転モード時と、デフロスト運転モード時と、における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
図２では、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂに着霜している場合を例にデフロスト運転モードの冷媒の流れについて説明する。なお、図２では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図２に示すように、低温低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１および第１ヘッダー１４ａを介して第１熱源側熱交換器１２ａに流入する。そして、流入する高温高圧のガス冷媒は、第１熱源側熱交換器１２ａに付着した霜を融かしながら高圧の中温ガスもしくは二相冷媒になる。第１熱源側熱交換器１２ａから流出した高圧の中温ガスもしくは二相冷媒は、第２ヘッダー１４ｂ、直列配管６、開状態に切り替えられている第１開閉装置３０および第３ヘッダー１５ａを介して第２熱源側熱交換器１２ｂに流入する。そして、流入する高圧の中温ガスもしくは二相冷媒は、第２熱源側熱交換器１２ｂに付着した霜を融かしながら高圧の低温ガスもしくは二相もしくは液冷媒になる。この高圧の低温ガスもしくは二相もしくは液冷媒は、第４ヘッダー１５ｂおよび第３並列配管９を介して、室外機１から流出し、主管４を通り、室内機２へ流入する。

また、第２開閉装置３１は、閉止されており、第１熱源側熱交換器１２ａから流出した高圧の中温ガスもしくは二相冷媒が室内機２へバイパスすることを防ぐ。第３開閉装置３２は、閉止されおり、圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒が第２熱源側熱交換器１２ｂにバイパスすることを防いでいる。

すなわち、室外機１では、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに直列に直列冷媒流路で接続される。
直列冷媒流路は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１開閉装置３０を開とし、第２開閉装置３１を閉とし、第３開閉装置３２を閉として構成される。

室内機２では、高圧液冷媒は、全開もしくは開度を大きくした負荷側絞り装置２２で膨張させられ、低圧の低温ガスまたは二相もしくは液冷媒気液二相状態の冷媒になる。この冷媒は、負荷側熱交換器２１に流入し、熱交換した後に流出し、主管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、冷媒流路切替装置１１を通って圧縮機１０へ再度吸入される。
このとき、室内機２の図示しないファンは停止しており、室内に冷風を供給することを防いでいる。

第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの除霜完了は、たとえば、所定時間経過した場合、もしくは、第３温度センサー４８の温度がある所定値以上（たとえば５℃など）となった場合に、霜が融けたと判断すればよい。なお、所定時間は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの全体に隙間なく着霜したと想定し、高温高圧の冷媒の一部を流入させた場合には、霜が全て融けるまでの所要時間以上で設定するとよい。

［デフロスト運転モード時の効果］
このように、デフロスト運転モード時に、冷媒を第１熱源側熱交換器１２ａにて熱交換させた後、冷媒を第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させてデフロストをするといった直列冷媒流路で冷媒が流れる。第１熱源側熱交換器１２ａを流出した冷媒は、複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器よりも、大きく短尺である複数の枝管５１とヘッダー主配管５０とを有する第２ヘッダー１４ｂを介して、第２熱源側熱交換器１２ｂに供給される。このため、実施の形態１では、第２ヘッダー１４ｂの位置に複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器を使用する場合よりも、圧力損失が低減でき、第２熱源側熱交換器１２ｂに流入する高圧の中温ガスもしくは二相冷媒の温度が高く保てる。これにより、第２熱源側熱交換器１２ｂのデフロスト能力の低下が抑制される。よって、複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器を使用する場合より、ヘッダーを使用することで、第２熱源側熱交換器１２ｂに霜が残ることが抑制できる。

また、実施の形態１では、第２ヘッダー１４ｂと第４ヘッダー１５ｂとを共に、ヘッダーとして使用する例を示している。しかし、これに限られない。たとえば、第２ヘッダー１４ｂのみヘッダーを使用し、第４ヘッダー１５ｂには複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器を使用する構成としてもよい。この場合にも、第２熱源側熱交換器１２ｂに供給される冷媒の圧力損失が低減でき、デフロスト能力の低下が抑制できる。

実施の形態１では、第１開閉装置３０は開とし、第２開閉装置３１は閉とし、第３開閉装置３２は閉とし、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに直列に直列冷媒流路で接続される例を示している。しかし、これに限られない。たとえば、第１開閉装置３０、第２開閉装置３１および第３開閉装置３２にたとえば二方弁、電磁弁または電子式膨張弁などの冷媒の流路を開閉できるものを使用する。そして、第１開閉装置３０を閉とし、第２開閉装置３１を開とし、第３開閉装置３２を開として、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを並列冷媒流として使用してもデフロストができる。こうすることにより、並列流路が構成され、直列流路よりもデフロスト能力が高められ、第２熱源側熱交換器１２ｂに霜が残ることが抑制できる。

［分配調整ヘッダー］
図４は、本発明の実施の形態１に係る分配調整ヘッダーの一例を示す概略構造図である。
空気調和装置１００には、分配調整ヘッダーとして、第２ヘッダー１４ｂと、第４ヘッダー１５ｂと、が配置されている。ここでは、第２ヘッダー１４ｂを例に挙げて説明する。
図４には、第２ヘッダー１４ｂの構造と、二相冷媒のガス相と液相との分配が示されている。
分配調整ヘッダーとしての第２ヘッダー１４ｂは、ヘッダー主配管５０と、複数の枝管５１と、を有している。複数の枝管５１は、ヘッダー主配管５０の内部に突き出て接続されている。複数の枝管５１は、ヘッダー主配管５０の内部に突き出た差し込み量が全て同じ長さである。複数の枝管５１は、従来の分配器に使用される細管のキャピラリーチューブよりも管径が大きく短尺である。ここでは、複数の枝管５１の本数を１２本とする。
第２ヘッダー１４ｂでは、ヘッダー主配管５０の下部が、第１並列配管７に接続されている。このため、第２ヘッダー１４ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａを蒸発器として使用する際に、ヘッダー主配管５０の下方から上方に気液二相冷媒が流れる。

第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを暖房運転時に蒸発器として使用する場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂに流入する低温低圧の二相冷媒は、乾き度が０．０５〜０.３０程度の環状流またはチャーン流である。この低温低圧の二相冷媒は、鉛直方向に延びるヘッダー主配管５０の中心部にガス相が分布し、中心部の周りの環状部に液相が分布する。
このような流動様式のため、複数の枝管５１がヘッダー主配管５０の内部に突き出たことで、第２ヘッダー１４ｂの下部では、ガス冷媒が多く枝管５１に分配される。また、第２ヘッダー１４ｂの上部では、液冷媒が多く枝管５１に分配される。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａの各冷媒流路で必要な量の液冷媒が分配できる。
このように、液冷媒が重力の影響を受けて第２ヘッダー１４ｂの上部に流れないなどのヘッダー特有の課題を解決することができる。そして、各冷媒流路で必要な量の液冷媒を分配できることにより、キャピラリーチューブの管径または長さを変化させることによる配管摩擦損失の大きさの調整により冷媒の分配を調整する分配器と同様に、蒸発器の性能が向上できる。
なお、第４ヘッダー１５ｂでも同様な効果を得られる。

特にファン１６が第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの上方に位置するトップフロー方式の場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの上端から下端まで風速分布が生じ、上端側の冷媒流路の風速が下端側の冷媒流路の風速よりも速くなる。そして、上端側の冷媒流路の熱交換量が下端側の冷媒流路の熱交換量よりも大きくなる。よって、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、上部側の冷媒流路に多くの液冷媒を流すことにより、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの各冷媒流路の風速分布に応じた必要冷媒量が供給できる。それにより、蒸発器がより効率的に使用でき、蒸発器の性能が向上できる。

なお、実施の形態１では、１例として、図４に示すようにヘッダー主配管５０に１２本の枝管５１が接続された分配調整ヘッダーの構造を説明している。しかし、これに限らず、第１熱源側熱交換器１２ａまたは第２熱源側熱交換器１２ｂのそれぞれの各冷媒流路に応じて、必要とされる枝管５１の本数を設ければよい。

図５は、本発明の実施の形態１に係る分配調整ヘッダーの枝管５１がヘッダー主配管５０に差し込まれた状態を示す概略説明図である。図５では、複数の枝管５１の先端部がヘッダー主配管５０の中心部まで差し込まれた位置を０％とし、差し込み量の変化がヘッダー主配管５０の半径の比率で表せるように示している。

図６は、本発明の実施の形態１に係る分配調整ヘッダーにおける枝管５１のヘッダー主配管５０への差し込み量の変化に対する蒸発器の性能変化の関係を示す図である。
図６に示すように、蒸発器の性能変化は、複数の枝管５１の先端部がヘッダー主配管５０の中心部に配置されると、蒸発器の性能が最大となっている。

複数の枝管５１の先端部の差し込み量がヘッダー主配管５０の中心部よりヘッダー主配管５０の半径の±５０％以内の位置にある場合に、蒸発器の性能の低下が抑制できる。

しかし、複数の枝管５１の先端部の差し込み量がヘッダー主配管５０の中心部よりヘッダー主配管５０の半径の−５０％をマイナス側に超える位置にある場合、すなわち、複数の枝管５１の先端部が複数の枝管５１の差し込み方向におけるヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％より小さい位置にある場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、複数の枝管５１の差し込み量が長過ぎ、圧力損失が増加し、蒸発器の性能が低下する。

また、複数の枝管５１の先端部の差し込み量がヘッダー主配管５０の中心部よりヘッダー主配管５０の半径の５０％を超える位置にある場合、すなわち、複数の枝管５１の先端部が複数の枝管５１の差し込まれる根元側のヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％より小さい位置にある場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、複数の枝管５１の差し込み量が短過ぎ、第２ヘッダー１４ｂの下部でガス冷媒が多く枝管５１に分配できず、第２ヘッダー１４ｂの上部にもガス冷媒が枝管５１に分配される。これにより、各冷媒流路で必要な量の液冷媒が分配できない。よって、蒸発器の性能が低下する。

以上のことから、複数の枝管５１においてヘッダー主配管５０の内部に突き出た先端部は、複数の枝管５１の差し込み方向におけるヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％の位置と、複数の枝管５１が差し込まれる根元側のヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％の位置と、の間に配置されるとよい。この範囲の場合に、蒸発器の性能の低下が抑制できる。
また、図６からも明らかなように、複数の枝管５１の先端部がヘッダー主配管５０の中心部まで差し込まれた０％の位置、すなわち複数の枝管５１においてヘッダー主配管５０の内部に突き出た先端部がヘッダー主配管５０の内部の中心部に配置されるとより好ましい。この場合に、蒸発器の性能が最大となる。

［実施の形態１の効果］
実施の形態１によれば、空気調和装置１００は、圧縮機１０、冷媒流路切替装置１１、負荷側熱交換器２１、負荷側絞り装置２２並びに第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂが冷媒配管３で順次接続されて冷媒が循環する主回路を備えている。空気調和装置１００は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに直列に直列冷媒流路で接続される。第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに並列に並列冷媒流路で接続される。第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａの入口側の冷媒流路となる位置に、冷媒の分配を調整する第２ヘッダー１４ｂが設けられている。また、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第２熱源側熱交換器１２ｂの入口側の冷媒流路となる位置に、冷媒の分配を調整する第４ヘッダー１５ｂが設けられている。
この構成によれば、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂが分配調整ヘッダーで設けられている。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの出口側の冷媒流路となる位置に、従来の分配器として細管かつ長尺のキャピラリーチューブを用いずに分配調整ヘッダーが使用される。そのため、圧力損失が低減でき、凝縮器の性能が向上する。また、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの入口側の冷媒流路となる位置に、分配調整ヘッダーが使用される。このため、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂのそれぞれの伝熱面積および熱交換器の段方向に対する風速分布に応じて、分配調整ヘッダーから必要な冷媒が均等に分配される。そのため、蒸発器の性能が向上する。また、蒸発器の処理能力を超える冷媒が流れないため、着霜が抑制できる。したがって、冷凍サイクルの効率を低下が抑制されることにより、節電性能が向上できる。また、着霜が抑制されることにより、室内環境の快適性が確保できる。

実施の形態１によれば、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂに用いる分配調整ヘッダーは、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの全部の入口側の冷媒流路となる位置にそれぞれ設けられている。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの全部において、凝縮器の性能が向上できるとともに、蒸発器の性能が向上できる。

実施の形態１によれば、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂに用いる分配調整ヘッダーは、主回路の冷媒配管３に接続されたヘッダー主配管５０と、熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続される複数の枝管５１と、を有している。複数の枝管５１は、ヘッダー主配管５０の内部に突き出ている。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを暖房運転時に蒸発器として使用する場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂに流入する低温低圧の二相冷媒は、乾き度が０．０５〜０.３０程度の環状流またはチャーン流である。この低温低圧の二相冷媒は、ヘッダー主配管５０の中心部にガス相が分布し、中心部の周りの環状部に液相が分布する。このような流動様式のため、複数の枝管５１がヘッダー主配管５０の内部に突き出たことで、第２ヘッダー１４ｂの下部では、ガス冷媒が多く枝管５１に分配される。また、第２ヘッダー１４ｂの上部では、液冷媒が多く枝管５１に分配される。これにより、各冷媒流路で必要な量の液冷媒が分配できる。
複数の枝管５１は、従来の分配器に使用される細管のキャピラリーチューブよりも管径が大きく短尺である。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、圧力損失が低減でき、凝縮器の性能が向上できる。

実施の形態１によれば、伝熱管は、扁平管である。
この構成によれば、伝熱管の断面を扁平形状とすることにより、通風抵抗を増大させることなく室外空気と伝熱管の接触面積を増大させることができる。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを小型化した場合でも十分な熱交換器性能が得られる。

実施の形態１によれば、複数の枝管５１においてヘッダー主配管５０の内部に突き出た先端部は、複数の枝管５１の差し込み方向におけるヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％の位置と、複数の枝管５１が差し込まれる根元側のヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％の位置と、の間に配置されている。
この構成によれば、複数の枝管５１の先端部が複数の枝管５１の差し込み方向のヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％以上の位置にある場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、複数の枝管５１の差し込み量が長過ぎず、圧力損失が増加せず、蒸発器の性能の低下が抑制できる。また、複数の枝管５１の先端部が複数の枝管５１の差し込まれる根元側のヘッダー主配管５０の内壁部からヘッダー主配管５０の内半径の５０％以上の位置にある場合に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、複数の枝管５１の差し込み量が短過ぎず、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダーの下部でガス冷媒が多く枝管５１に分配でき、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダーの上部では液冷媒が枝管５１に分配される。これにより、各冷媒流路で必要な量の液冷媒が分配できる。よって、蒸発器の性能が向上できる。
このように分配調整ヘッダーを用いることにより、枝管のヘッダー主配管への差し込み量を調整していない通常のヘッダーを使用する場合に対し、分配器と同様に二相冷媒が蒸発器の各冷媒流路に分配でき、蒸発器の性能が向上できる。したがって、冷凍サイクルの効率が向上できる。

実施の形態１によれば、複数の枝管５１においてヘッダー主配管５０の内部に突き出た先端部は、ヘッダー主配管５０の内部の中心部に配置されている。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、複数の枝管５１の差し込み量が最適となり、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂの下部でガス冷媒が多く枝管５１に好適に分配でき、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂの上部では液冷媒が枝管５１に好適に分配される。これにより、各冷媒流路で必要な量の液冷媒が最も好適に分配できる。よって、蒸発器の性能が最大に向上する。

実施の形態１によれば、ヘッダー主配管５０は、鉛直方向に延びている。複数の枝管５１は、鉛直方向に並列して水平方向に延びている。
この構成によれば、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、ヘッダー主配管５０の下方から上方に気液二相冷媒が流れる。この低温低圧の二相冷媒は、乾き度が０．０５〜０.３０程度の環状流またはチャーン流である。この低温低圧の二相冷媒は、鉛直方向に延びるヘッダー主配管５０の中心部にガス相が分布し、中心部の周りの環状部に液相が分布する。このような流動様式のため、複数の枝管５１がヘッダー主配管５０の内部に突き出たことで、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂの下部では、ガス冷媒が多く枝管５１に分配される。また、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂの上部では、液冷媒が多く枝管５１に分配される。これにより、各冷媒流路で必要な量の液冷媒が分配できる。このように、液冷媒が重力の影響を受けて第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂの上部に流れないなどのヘッダー特有の課題を解決することができる。そして、各冷媒流路で必要な量の液冷媒を分配できることにより、キャピラリーチューブの管径または長さを変化させることによる配管摩擦損失の大きさの調整により冷媒の分配を調整する分配器と同様に、蒸発器の性能が向上できる。

実施の形態１によれば、ヘッダー主配管５０の下部が、主回路の冷媒配管３に接続されている。
この構成によれば、第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、ヘッダー主配管５０の下方から上方に気液二相冷媒が流れるようにできる。

実施の形態１によれば、第１熱源側熱交換器１２ａの伝熱面積は、第２熱源側熱交換器１２ｂの伝熱面積よりも大きくなるように形成されている。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａの冷媒流路数は、第２熱源側熱交換器１２ｂの冷媒流路数よりも多く構成されている。これにより、高圧のガス冷媒が第１熱源側熱交換器１２ａにて室外空気に放熱され、その時の室外空気温度に応じて、たとえば０．０１〜０．３程度の低乾き度の二相冷媒もしくは飽和液冷媒になって流出される。または、高圧のガス冷媒が第１熱源側熱交換器１２ａにて室外空気に放熱され、液冷媒の飽和液温度と第１熱源側熱交換器１２ａの出口での液温度との差であるサブクール（過冷却度）がたとえば２℃未満の小さい状態になって流出される。その後、第２熱源側熱交換器１２ｂにて室外空気に放熱される高圧冷媒の大部分は、二相冷媒よりも熱伝達率が小さい液冷媒となる。このとき、第２熱源側熱交換器１２ｂの冷媒流路数は、第１熱源側熱交換器１２ａの冷媒流路数よりも少なく構成されている。このため、第２熱源側熱交換器１２ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａと同一冷媒流路数とするよりも、液冷媒の冷媒流速が上昇でき、液冷媒の熱伝達率が上昇できる。よって、凝縮器の性能が向上する。

実施の形態１によれば、第１熱源側熱交換器１２ａの一部分は、第２熱源側熱交換器１２ｂと熱交換器構成要素であるフィンを共有して一体に構成されている。第１熱源側熱交換器１２ａの一部分以外の残りの部分は、第２熱源側熱交換器１２ｂとは独立して構成されている。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａの一部分が第２熱源側熱交換器１２ｂと熱交換器構成要素であるフィンを共有して一体に構成される。このため、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの小型化を図れる。

実施の形態１によれば、空気調和装置１００は、直列冷媒流路と並列冷媒流路とを切り替える熱交換器流路切替装置を備えている。熱交換器流路切替装置は、第１開閉装置３０と、第２開閉装置３１と、第３開閉装置３２と、を有している。第１開閉装置３０は、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを直列に繋ぐ直列配管６に配置され、直列配管６を流通する冷媒の通過または遮断を行う。第２開閉装置３１は、第１熱源側熱交換器１２ａと負荷側絞り装置２２とを繋ぐ第１並列配管７に配置され、第１並列配管７を流通する冷媒の通過または遮断を行う。第３開閉装置３２は、冷媒流路切替装置１１と第２熱源側熱交換器１２ｂとを繋ぐ第２並列配管８に配置され、第２並列配管８を流通する冷媒の通過または遮断を行う。熱交換器流路切替装置は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１開閉装置３０を開とし、第２開閉装置３１を閉とし、第３開閉装置３２を閉とし、直列冷媒流路が構成される。熱交換器流路切替装置は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１開閉装置３０を閉とし、第２開閉装置３１を開とし、第３開閉装置３２を開とし、並列冷媒流路が構成される。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに直列に直列冷媒流路で接続できる。また、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに並列に並列冷媒流路で接続できる。

実施の形態１によれば、第３開閉装置３２は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第２並列配管８にて、第１熱源側熱交換器１２ａの入口側の流路から第２熱源側熱交換器１２ｂの入口側の流路に冷媒が流入することを防止する逆流防止装置で構成されてもよい。
この構成によれば、第３開閉装置３２は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際のみに、第２並列配管８にて、第２熱源側熱交換器１２ｂの出口側の流路から第１熱源側熱交換器１２ａの出口側の流路に冷媒が流出して本管５にて合流できる。

実施の形態１によれば、空気調和装置１００は、圧縮機１０、冷媒流路切替装置１１、負荷側熱交換器２１、負荷側絞り装置２２並びに第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂが配管で順次接続されて冷媒が循環する主回路を備えている。空気調和装置１００は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに直列に直列冷媒流路で接続される。空気調和装置１００は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに並列に並列冷媒流路で接続される。第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂをデフロストする際に、少なくとも第１熱源側熱交換器１２ａの出口側の冷媒流路となる位置に、第２ヘッダー１４ｂが設けられている。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａを流出した冷媒は、複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器よりも、大きく短尺である複数の枝管５１とヘッダー主配管５０とを有する第２ヘッダー１４ｂを介して、第２熱源側熱交換器１２ｂに供給される。このため、第２ヘッダー１４ｂの位置に複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器を使用する場合よりも、圧力損失が低減でき、第２熱源側熱交換器１２ｂに流入する高圧の中温ガスもしくは二相冷媒の温度が高く保てる。これにより、第２熱源側熱交換器１２ｂのデフロスト能力の低下が抑制される。よって、複数の細管かつ長尺のキャピラリーチューブからなる分配器を使用する場合より、ヘッダーを使用することで、第２熱源側熱交換器１２ｂに霜が残ることが抑制できる。

第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂは、分配調整用ヘッダーである。分配調整用ヘッダーである第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂは、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの全部の入口側の冷媒流路となる位置にそれぞれ設けられている。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの全部において、凝縮器の性能が向上できるとともに、蒸発器の性能が向上できる。

実施の形態１によれば、空気調和装置１００は、直列冷媒流路と並列冷媒流路とを切り替える熱交換器流路切替装置を備えている。熱交換器流路切替装置は、第１開閉装置３０と、第２開閉装置３１と、第３開閉装置３２と、を有している。第１開閉装置３０は、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを直列に繋ぐ直列配管６に配置され、直列配管６を流通する冷媒の通過または遮断を行う。第２開閉装置３１は、第１熱源側熱交換器１２ａと負荷側絞り装置２２とを繋ぐ第１並列配管７に配置され、第１並列配管７を流通する冷媒の通過または遮断を行う。第３開閉装置３２は、冷媒流路切替装置１１と第２熱源側熱交換器１２ｂとを繋ぐ第２並列配管８に配置され、第２並列配管８を流通する冷媒の通過または遮断を行う。熱交換器流路切替装置は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する、または、デフロストする際に、第１開閉装置３０を開とし、第２開閉装置３１を閉とし、第３開閉装置３２を閉とし、直列冷媒流路が構成される。熱交換器流路切替装置は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１開閉装置３０を閉とし、第２開閉装置３１を開とし、第３開閉装置３２を開とし、並列冷媒流路が構成される。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する、または、デフロストする際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに直列に直列冷媒流路で接続できる。また、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに並列に並列冷媒流路で接続できる。

実施の形態１によれば、空気調和装置１００は、直列冷媒流路と並列冷媒流路とを切り替える熱交換器流路切替装置を備えている。熱交換器流路切替装置は、第１開閉装置３０と、第２開閉装置３１と、第３開閉装置３２と、制御装置６０と、を有している。第１開閉装置３０は、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとを直列に繋ぐ直列配管６に配置され、直列配管６を流通する冷媒の通過または遮断を行う。第２開閉装置３１は、第１熱源側熱交換器１２ａと負荷側絞り装置２２とを繋ぐ第１並列配管７に配置され、第１並列配管７を流通する冷媒の通過または遮断を行う。第３開閉装置３２は、冷媒流路切替装置１１と第２熱源側熱交換器１２ｂとを繋ぐ第２並列配管８に配置され、第２並列配管８を流通する冷媒の通過または遮断を行う。制御装置６０は、第１開閉装置３０の開度もしくは開閉、第２開閉装置３１の開度もしくは開閉、第３開閉装置３２の開度もしくは開閉を制御する。熱交換器流路切替装置は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂをデフロストする際に、制御装置６０によって、第１開閉装置３０を閉とし、第２開閉装置３１を開とし、第３開閉装置３２を開とする。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂをデフロストする際に、制御装置６０によって、第１開閉装置３０を閉とし、第２開閉装置３１を開とし、第３開閉装置３２を開とし、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが互いに並列に並列冷媒流路で接続できる。

なお、実施の形態１では、複数の熱源側熱交換器として、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの２つの熱源側熱交換器を使用した例を示した。しかし、これに限らず、さらに複数の熱源側熱交換器を同様の構成で使用しても、実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、実施の形態１では、分配調整ヘッダーが第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂのみに用いられた例を示した。しかし、これに限らず、分配調整ヘッダーが第２ヘッダー１４ｂおよび第４ヘッダー１５ｂだけでなく、第１ヘッダー１４ａおよび第３ヘッダー１５ａにも用いられてもよい。また、分配調整ヘッダーが第２ヘッダー１４ｂまたは第４ヘッダー１５ｂのどちらか一方にだけ用いられてもよい。

さらに、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂの他にも複数の熱源側熱交換器を使用する場合に、複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、複数の熱源側熱交換器の全部の入口側の冷媒流路となる位置に、分配調整ヘッダーを使用してもよい。

また、熱交換器流路切替装置である第１開閉装置３０、第２開閉装置３１および第３開閉装置３２を１つずつ使用する例を示した。しかし、これに限らず、第１開閉装置３０、第２開閉装置３１および第３開閉装置３２をそれぞれ複数設置する構成とした場合でも、実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置２００の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。なお、図７において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示す空気調和装置２００が図１と異なる点は、室外機１の構成である。

空気調和装置２００の室外機１では、第３並列配管９に第４開閉装置３３が設けられている。
第４開閉装置３３は、第３並列配管９に配置され、第３並列配管９を流通する冷媒の通過または遮断を行う。すなわち、第４開閉装置３３は、暖房運転モード時に第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる冷媒流量を調整するための流量調整弁である。第４開閉装置３３は、たとえば電子式膨張弁などの開度変化により冷媒の流量を調整できる絞り装置で構成される。

このような構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第４開閉装置３３の開度を絞り、冷媒流量を調整する。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａよりも伝熱面積が小さい第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる冷媒流量を少なくし、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂのそれぞれに流入させる冷媒量が均等に分配できる。したがって、蒸発器の性能が向上できる。

また、図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置２００の回路構成の変形例の一例を示す概略回路構成図である。
図８に示す変形例では、第１並列配管７に設けられている第２開閉装置３１が、第４開閉装置３３と同様の流量調整弁である。第２開閉装置３１は、たとえば電子式膨張弁などの開度変化により冷媒の流量を調整できる絞り装置で構成される。第２開閉装置３１および第４開閉装置３３は、それぞれの開度を調整し、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂのそれぞれに流入させる冷媒量が均等に分配できる。
この変形例では、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第２開閉装置３１を閉とし、第４開閉装置３３を開とし、直列冷媒流路が構成される。
また、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第２開閉装置３１および第４開閉装置３３のそれぞれの開度を変更し、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる冷媒流量を調整するように並列冷媒流路が構成される。

［実施の形態２の効果］
実施の形態２によれば、熱交換器流路切替装置は、第４開閉装置３３を有している。第４開閉装置３３は、第２熱源側熱交換器１２ｂと負荷側絞り装置２２とを繋ぐ第３並列配管９に配置され、第３並列配管９を流通する冷媒の通過または遮断を行う。第４開閉装置３３は、開度変化により流量を調整できる絞り装置である。
この構成によれば、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第４開閉装置３３の開度を絞り、冷媒流量を調整する。これにより、第１熱源側熱交換器１２ａよりも伝熱面積が小さい第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる冷媒流量を少なくし、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂのそれぞれに流入させる冷媒流量が均等に分配できる。したがって、蒸発器の性能が向上できる。

実施の形態２によれば、第２開閉装置３１は、開度変化により流量を調整できる絞り装置である。熱交換器流路切替装置は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを凝縮器として使用する際に、第２開閉装置３１を閉とし、第４開閉装置３３を開とし、直列冷媒流路が構成される。第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、第２開閉装置３１および第４開閉装置３３のそれぞれの開度を変更し、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂに流入させる冷媒流量を調整するように並列冷媒流路が構成される。
この構成によれば、第２開閉装置３１および第４開閉装置３３は、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂを蒸発器として使用する際に、それぞれの開度を調整し、第１熱源側熱交換器１２ａおよび第２熱源側熱交換器１２ｂのそれぞれに流入させる冷媒流量が均等に分配できる。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置３００の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。なお、実施の形態３では、上述した実施の形態１との相違点を説明するものとし、実施の形態２と同一部分には、同一符号を付している。図９に示す空気調和装置３００が図８に示す空気調和装置２００と異なる点は、室外機１の構成である。

空気調和装置３００の室外機１では、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとがフィンを介して上下に配置されている。また、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとは別に、第３熱源側熱交換器１２ｃが独立して配置されている。
第３熱源側熱交換器１２ｃは、第１熱源側熱交換器１２ａと同様な構成をしている。

また、空気調和装置３００の室外機１は、冷媒流路切替装置１１を２つ備えている。冷媒流路切替装置１１ａは、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとに繋がる冷媒配管３である本管５に接続されている。冷媒流路切替装置１１ｂは、第３熱源側熱交換器１２ｃに繋がる冷媒配管３である第２本管５ａに接続されている。

第５ヘッダー１７ａは、第３熱源側熱交換器１２ｃを凝縮器として使用する際に、第３熱源側熱交換器１２ｃの入口側の冷媒流路となる位置に設けられている。
第５ヘッダー１７ａは、ヘッダー主配管と、複数の枝管と、を有している。
ヘッダー主配管は、鉛直方向に延びている。ヘッダー主配管は、冷媒流路切替装置１１ｂと繋がれている第２本管５ａに接続されている。ヘッダー主配管の下部が、第２本管５ａに接続されている。
複数の枝管は、鉛直方向に並列して水平方向に延びている。複数の枝管は、第３熱源側熱交換器１２ｃの熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続されている。複数の枝管は、ヘッダー主配管よりも細い配管である。
第５ヘッダー１７ａは、第３熱源側熱交換器１２ｃの各伝熱管に、伝熱管に接続された枝管を通じて冷媒を流入または流出させる。

第６ヘッダー１７ｂは、第３熱源側熱交換器１２ｃを蒸発器として使用する際に、第３熱源側熱交換器１２ｃの入口側の冷媒流路となる位置に設けられている。
第６ヘッダー１７ｂは、ヘッダー主配管と、複数の枝管と、を有している。
ヘッダー主配管は、鉛直方向に延びている。ヘッダー主配管は、第１並列配管７および主管４を介して負荷側絞り装置２２と繋がれている第４並列配管１８に接続されている。ヘッダー主配管の下部が、第４並列配管１８に接続されている。
複数の枝管は、鉛直方向に並列して水平方向に延びている。複数の枝管は、第３熱源側熱交換器１２ｃの熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続されている。複数の枝管は、ヘッダー主配管よりも細い配管である。
第６ヘッダー１７ｂは、第３熱源側熱交換器１２ｃの各伝熱管に、伝熱管に接続された枝管を通じて冷媒を流入または流出させる。

この構成によれば、冷房運転モード時の冷媒の流れは、以下の流れとなる。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、まず、２つの冷媒流路切替装置１１ａ、１１ｂに流入するように分岐される。一部のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１ａおよび第１ヘッダー１４ａを介して第１熱源側熱交換器１２ａに流入する。残りのガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１ｂおよび第５ヘッダー１７ａを介して第３熱源側熱交換器１２ｃに流入する。
そして、これらのガス冷媒は、並列に接続された第１熱源側熱交換器１２ａおよび第３熱源側熱交換器１２ｃにてファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の二相もしくは液冷媒になる。第１熱源側熱交換器１２ａから流出した一部の高圧冷媒は、第２ヘッダー１４ｂを介して直列配管６に流入する。第３熱源側熱交換器１２ｃから流出した残りの高圧冷媒は、第６ヘッダー１７ｂおよび第４並列配管１８を介して直列配管６に流入して高圧冷媒が合流する。
合流した高圧冷媒は、直列配管６、開状態に切り替えられている第１開閉装置３０および第３ヘッダー１５ａを介して第２熱源側熱交換器１２ｂに流入する。そして、高圧冷媒は、第２熱源側熱交換器１２ｂにてファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧液冷媒になる。この高圧液冷媒は、第３並列配管９を介して室外機１から流出し、主管４を通り、室内機２へ流入する。

このように、複数の熱源側熱交換器が独立して配置される場合に、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとが一部のフィンを共有して上下に繋がって配置される。第３熱源側熱交換器１２ｃは、フィンを共有せず独立して配置する。これにより、独立した第３熱源側熱交換器１２ｃもフィンを共有する場合に対し、熱源側熱交換器に使用するヘッダー総数を少なくすることができ、安価にシステムが構成できる。また、ヘッダー総数が少なくなることにより、冷媒配管３である接続配管の接続経路の簡略化が図れ、空気調和装置３００の小型化が図れる。

また、実施の形態３における第１熱源側熱交換器１２ａと第３熱源側熱交換器１２ｃとは、併せることにより、実施の形態１、２における第１熱源側熱交換器１２ａと同じ機能を有するともいえる。

以上説明した本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。
たとえば、冷媒としてＲ４１０Ａ冷媒以外に、Ｒ３２冷媒、または、Ｒ３２冷媒と、地球温暖化係数が小さく化学式がＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２で表されるテトラフルオロプロペン系冷媒であるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅなどと、の混合冷媒（非共沸混合冷媒）を使用してもよい。さらに、ＣＯ_２（Ｒ７４４）などの高圧側が超臨界で動作する冷媒を使用した場合も同様の効果を奏する。

上記実施の形態１〜３において、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとは、一部のフィンを共有して一体的に構成されている場合について例示した。しかし、第１熱源側熱交換器１２ａと第２熱源側熱交換器１２ｂとは、それぞれ独立して配置されたものでもよい。これに限らず上側に第２熱源側熱交換器１２ｂを配置してもよい。また、第２熱源側熱交換器１２ｂがフィンの下部に形成されており、第１熱源側熱交換器１２ａがフィンの上部に形成されている場合について例示した。しかし、第２熱源側熱交換器１２ｂがフィンの上部に形成されており、第１熱源側熱交換器１２ａがフィンの下部に形成されていてもよい。

上記実施の形態１〜３において、冷暖切り替えの空気調和装置を例に説明した。しかし、冷暖同時運転可能な空気調和装置においても、複数の弁からなる熱交換器流路切替装置を使用し、凝縮器を直列に接続し、蒸発器を並列に接続することによる冷凍サイクルの効率向上効果が得ることができる。

上記実施の形態１〜３において、ファン１６を１台搭載する構成を例に説明した。しかし、これに限らず、複数のファンを搭載した機種においても同様の効果が得られる。また、ファンは、トップフロー形式、サイドフロー形式などのファン設置形態に限らず、同様の効果が得られる。

実施の形態の圧縮機は、低圧シェル型の圧縮機を使用する場合を例に説明した。しかし、たとえば高圧シェル型の圧縮機を使用しても同様の効果を奏する。
また、圧縮機の中間圧部に冷媒を流入させる構造を有しない圧縮機を使用した場合を例に説明した。しかし、圧縮機の中間圧部に冷媒を流入させるインジェクションポートが設けられた構造の圧縮機にも適用することができる。

また、一般的に、熱源側熱交換器および負荷側熱交換器には、送風によって冷媒の凝縮または蒸発を促進させる送風機としてのファンが取り付けられていることが多い。しかし、これに限るものではない。たとえば負荷側熱交換器として、放射を利用したパネルヒータのようなものを用いてもよい。また、熱源側熱交換器としては、水、不凍液などの液体により熱交換する水冷式のタイプの熱交換器を用いてもよい。冷媒の放熱または吸熱が行えるものであれば、どんなものを用いてもよい。水冷式のタイプの熱交換器を用いる場合は、たとえばプレート式熱交換器、二重管式熱交換器などの水冷媒間熱交換器を設置し用いればよい。

１ 室外機、２ 室内機、３ 冷媒配管、４ 主管、５ 本管、５ａ 第２本管、６ 直列配管、７ 第１並列配管、８ 第２並列配管、９ 第３並列配管、１０ 圧縮機、１１ 冷媒流路切替装置、１１ａ 冷媒流路切替装置、１１ｂ 冷媒流路切替装置、１２ａ 第１熱源側熱交換器、１２ｂ 第２熱源側熱交換器、１２ｃ 第３熱源側熱交換器、１４ａ 第１ヘッダー、１４ｂ 第２ヘッダー、１５ａ 第３ヘッダー、１５ｂ 第４ヘッダー、１６ ファン、１７ａ 第５ヘッダー、１７ｂ 第６ヘッダー、１８ 第４並列配管、２１ 負荷側熱交換器、２２ 負荷側絞り装置、３０ 第１開閉装置、３１ 第２開閉装置、３２ 第３開閉装置、３３ 第４開閉装置、４１ 圧力センサー、４６ 第１温度センサー、４７ 第２温度センサー、４８ 第３温度センサー、４９ 低圧圧力センサー、５０ ヘッダー主配管、５１ 枝管、６０ 制御装置、１００ 空気調和装置、２００ 空気調和装置、３００ 空気調和装置。

Claims (17)

1. 圧縮機、冷媒流路切替装置、負荷側熱交換器、負荷側絞り装置および複数の熱源側熱交換器が配管で順次接続されて冷媒が循環する主回路を備え、
   前記複数の熱源側熱交換器は、第１熱源側熱交換器および第２熱源側熱交換器を有し、
   前記複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに直列に直列冷媒流路で接続され、
   前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに並列に並列冷媒流路で接続され、
   前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器または前記第２熱源側熱交換器の少なくともどちらかの入口側の冷媒流路となる位置に、冷媒の分配を調整する分配調整ヘッダーが設けられ、
   前記直列冷媒流路と前記並列冷媒流路とを切り替える熱交換器流路切替装置を備え、
   前記熱交換器流路切替装置は、
   前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とを直列に繋ぐ直列配管に配置され、前記直列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第１開閉装置と、
   前記第１熱源側熱交換器と前記負荷側絞り装置とを繋ぐ第１並列配管に配置され、前記第１並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第２開閉装置と、
   前記冷媒流路切替装置と前記第２熱源側熱交換器とを繋ぐ第２並列配管に配置され、前記第２並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第３開閉装置と、
   を有し、
   前記第１熱源側熱交換器の一部分は、前記第２熱源側熱交換器と熱交換器構成要素であるフィンを共有して一体に構成され、
   前記第１熱源側熱交換器の前記一部分以外の残りの部分は、前記第２熱源側熱交換器とは独立して構成された空気調和装置。
2. 前記熱交換器流路切替装置は、
   前記複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する際に、前記第１開閉装置を開とし、前記第２開閉装置を閉とし、前記第３開閉装置を閉とし、前記直列冷媒流路が構成される請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記熱交換器流路切替装置は、
   前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１開閉装置を閉とし、前記第２開閉装置を開とし、前記第３開閉装置を開とし、前記並列冷媒流路が構成される請求項１または請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記分配調整ヘッダーは、前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記複数の熱源側熱交換器の全部の入口側の冷媒流路となる位置にそれぞれ設けられた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記分配調整ヘッダーは、前記主回路の前記配管に接続されたヘッダー主配管と、熱交換器構成要素である伝熱管にそれぞれ接続される複数の枝管と、を有し、
   前記複数の枝管は、前記ヘッダー主配管の内部に突き出た請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の空気調和装置。
6. 前記伝熱管は、扁平管である請求項５に記載の空気調和装置。
7. 前記複数の枝管において前記ヘッダー主配管の内部に突き出た先端部は、前記複数の枝管の差し込み方向における前記ヘッダー主配管の内壁部から前記ヘッダー主配管の内半径の５０％の位置と、前記複数の枝管が差し込まれる根元側の前記ヘッダー主配管の内壁部から前記ヘッダー主配管の内半径の５０％の位置と、の間に配置された請求項５または請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記複数の枝管において前記ヘッダー主配管の内部に突き出た先端部は、前記ヘッダー主配管の内部の中心部に配置された請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記ヘッダー主配管は、鉛直方向に延び、
   前記複数の枝管は、鉛直方向に並列して水平方向に延びる請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
10. 前記ヘッダー主配管の下部が、前記主回路の前記配管に接続された請求項９に記載の空気調和装置。
11. 前記第１熱源側熱交換器の伝熱面積は、前記第２熱源側熱交換器の伝熱面積よりも大きくなるように形成された請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の空気調和装置。
12. 前記熱交換器流路切替装置は、
    前記第２熱源側熱交換器と前記負荷側絞り装置とを繋ぐ第３並列配管に配置され、前記第３並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第４開閉装置を有し、
    前記第４開閉装置は、開度変化により流量を調整できる絞り装置である請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の空気調和装置。
13. 前記第２開閉装置は、開度変化により流量を調整できる絞り装置であり、
    前記熱交換器流路切替装置は、
    前記複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する際に、前記第２開閉装置を閉とし、前記第４開閉装置を開とし、前記直列冷媒流路が構成され、
    前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第２開閉装置および前記第４開閉装置のそれぞれの開度を変更し、前記第１熱源側熱交換器および前記第２熱源側熱交換器に流入させる冷媒量を調整するように前記並列冷媒流路が構成される請求項１２に記載の空気調和装置。
14. 前記第３開閉装置は、前記複数の熱交換器を凝縮器として使用する際に、前記第２並列配管にて、前記第１熱源側熱交換器の入口側の流路から前記第２熱源側熱交換器の入口側の流路に冷媒が流入することを防止する逆流防止装置で構成された請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
15. 圧縮機、冷媒流路切替装置、負荷側熱交換器、負荷側絞り装置および複数の熱源側熱交換器が配管で順次接続されて冷媒が循環する主回路を備え、
    前記複数の熱源側熱交換器は、第１熱源側熱交換器および第２熱源側熱交換器を有し、
    前記複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに直列に直列冷媒流路で接続され、
    前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに並列に並列冷媒流路で接続され、
    前記複数の熱源側熱交換器をデフロストする際に、少なくとも前記第１熱源側熱交換器の出口側の冷媒流路となる位置に、ヘッダーが設けられ、
    前記直列冷媒流路と前記並列冷媒流路とを切り替える熱交換器流路切替装置を備え、
    前記熱交換器流路切替装置は、
    前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とを直列に繋ぐ直列配管に配置され、前記直列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第１開閉装置と、
    前記第１熱源側熱交換器と前記負荷側絞り装置とを繋ぐ第１並列配管に配置され、前記第１並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第２開閉装置と、
    前記冷媒流路切替装置と前記第２熱源側熱交換器とを繋ぐ第２並列配管に配置され、前記第２並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第３開閉装置と、
    を有し、
    前記複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する、または、デフロストする際に、前記第１開閉装置を開とし、前記第２開閉装置を閉とし、前記第３開閉装置を閉とし、前記直列冷媒流路が構成され、
    前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１開閉装置を閉とし、前記第２開閉装置を開とし、前記第３開閉装置を開とし、前記並列冷媒流路が構成される空気調和装置。
16. 圧縮機、冷媒流路切替装置、負荷側熱交換器、負荷側絞り装置および複数の熱源側熱交換器が配管で順次接続されて冷媒が循環する主回路を備え、
    前記複数の熱源側熱交換器は、第１熱源側熱交換器および第２熱源側熱交換器を有し、
    前記複数の熱源側熱交換器を凝縮器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに直列に直列冷媒流路で接続され、
    前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とが互いに並列に並列冷媒流路で接続され、
    前記複数の熱源側熱交換器をデフロストする際に、少なくとも前記第１熱源側熱交換器の出口側の冷媒流路となる位置に、ヘッダーが設けられ、
    前記直列冷媒流路と前記並列冷媒流路とを切り替える熱交換器流路切替装置を備え、
    前記熱交換器流路切替装置は、
    前記第１熱源側熱交換器と前記第２熱源側熱交換器とを直列に繋ぐ直列配管に配置され、前記直列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第１開閉装置と、
    前記第１熱源側熱交換器と前記負荷側絞り装置とを繋ぐ第１並列配管に配置され、前記第１並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第２開閉装置と、
    前記冷媒流路切替装置と前記第２熱源側熱交換器とを繋ぐ第２並列配管に配置され、前記第２並列配管を流通する冷媒の通過または遮断を行う第３開閉装置と、
    前記第１開閉装置の開度もしくは開閉、前記第２開閉装置の開度もしくは開閉、前記第３開閉装置の開度もしくは開閉を制御する制御装置と、
    を有し、
    前記複数の熱源側熱交換器をデフロストする際に、前記制御装置によって、前記第１開閉装置を閉とし、前記第２開閉装置を開とし、前記第３開閉装置を開とする空気調和装置。
17. 前記ヘッダーは、分配調整用ヘッダーであり、
    前記分配調整用ヘッダーは、前記複数の熱源側熱交換器を蒸発器として使用する際に、前記複数の熱源側熱交換器の全部の入口側の冷媒流路となる位置にそれぞれ設けられた請求項１５または請求項１６に記載の空気調和装置。

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