WO2021214832A1

WO2021214832A1 - 冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2021214832A1
Application number: PCT/JP2020/017058
Authority: WO
Inventors: 健太村田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2021-10-28
Also published as: JPWO2021214832A1; EP4141348A1; US20230126980A1; EP4141348A4

Abstract

冷凍サイクル装置（１００）は、冷媒回路（ＲＣ）と、冷媒とを備えている。冷媒回路（ＲＣ）は、圧縮機（１）と、凝縮器（３）と、減圧弁（４）と、蒸発器（５）とを有している。冷媒は非共沸混合冷媒である。凝縮器（３）および蒸発器（５）の少なくともいずれかは、空気が流れる第１方向（Ｄ１）において、風上側に配置された第１熱交換部（Ｃ１）および風下側に配置された第２熱交換部（Ｃ２）を有している。第１熱交換部（Ｃ１）および第２熱交換部（Ｃ２）の各々は、第１方向（Ｄ１）に交差する第２方向（Ｄ２）において、複数段に配置された冷媒の流入路（ＩＦ）および流出路（ＯＦ）を有している。冷媒は第２熱交換部（Ｃ２）の流出路（ＯＦ）から第１熱交換部（Ｃ１）の流入路（ＩＦ）に流れる。第２方向（Ｄ２）において、第２熱交換部（Ｃ２）の流出路（ＩＦ）は、第１熱交換部（Ｃ１）の流出路（ＯＦ）と同じ段に配置されている。

Description

冷凍サイクル装置

　本開示は、冷凍サイクル装置に関するものである。

　地球温暖化係数（ＧＷＰ：Global　Warming　Potential）が低い冷媒として混合冷媒が検討されている。混合冷媒のうち、沸点が異なる冷媒を混合した非共沸混合冷媒が用いられている。非共沸混合冷媒では、気液二相領域において冷媒の乾き度によって冷媒の温度が変化する。つまり、温度勾配が発生する。この温度勾配では、冷媒の乾き度が小さくなるにつれて冷媒の温度が低下する。

　たとえば、特開平７－２６９９８５号公報（特許文献１）には、非共沸混合冷媒を用いた空気調和機の熱交換器が記載されている。この熱交換器では、熱交換パイプの流路は、空気の上流側および下流側において複数列に配置されている。上流側列における冷媒の出口と下流側列における冷媒の入口とは空気の流れる方向に並んで配置されている。

特開平７－２６９９８５号公報

　上記の公報に記載された空気調和機の熱交換器では、上流側列における冷媒の出口と下流側列における冷媒の入口とが並んだ部分では、冷媒と空気との温度差が小さくなるため、熱交換量が低下する。

　本開示は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、地球温暖化係数が低い非共沸混合冷媒を用いつつ熱交換量の低下を抑制することができる冷凍サイクル装置を提供することである。

　本開示の冷凍サイクル装置は、冷媒回路と、冷媒とを備えている。冷媒回路は、圧縮機と、凝縮器と、減圧弁と、蒸発器とを有している。冷媒は、冷媒回路を、圧縮機、凝縮器、減圧弁、蒸発器の順に流れる。冷媒は非共沸混合冷媒である。凝縮器および蒸発器の少なくともいずれかは、空気が流れる第１方向において、風上側に配置された第１熱交換部および風下側に配置された第２熱交換部を有している。第１熱交換部および第２熱交換部の各々は、第１方向に交差する第２方向において、複数段に配置された冷媒の流入路および流出路を有している。冷媒は第２熱交換部の流出路から第１熱交換部の流入路に流れる。第２方向において、第２熱交換部の流出路は、第１熱交換部の流出路と同じ段に配置されている。

　本開示の冷凍サイクル装置によれば、冷媒は非共沸混合冷媒である。第２方向において、第２熱交換部の流出路は、第１熱交換部の流出路と同じ段に配置されている。このため、地球温暖化係数が低い非共沸混合冷媒を用いつつ熱交換量の低下を抑制することができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の構成を概略的に示す斜視図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の熱交換器における冷媒および空気の温度を示すグラフである。実施の形態１の比較例の熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。実施の形態１の比較例の熱交換器における冷媒および空気の温度を示すグラフである。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の構成を概略的に示す斜視図である。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。実施の形態２の比較例に係る熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の変形例における熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の熱交換器および送付機の配置を示す図である。実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の熱交換器の構成を概略的に示す断面図である。実施の形態５の比較例の熱交換器での熱ロスを説明するための断面図である。

　以下、実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下において、同一または相当する部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

　実施の形態１．
　図１を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。冷凍サイクル装置１００は、たとえば、空気調和機および冷凍機などである。実施の形態１では、冷凍サイクル装置１００の一例として空気調和機について説明する。冷凍サイクル装置１００は、冷媒回路ＲＣと、冷媒と、制御装置ＣＤと、送風装置６、７とを備えている。

　冷媒回路ＲＣは、圧縮機１と、四方弁２と、室外熱交換器３と、減圧弁４と、室内熱交換器５とを含んでいる。圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧弁４および室内熱交換器５は、配管によって接続されている。冷媒回路ＲＣは、冷媒を循環させるように構成されている。冷媒回路ＲＣは、冷媒が相変化しながら循環する冷凍サイクルが行われるように構成されている。

　圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧弁４、制御装置ＣＤおよび送風装置６は、室外機１０１に収容されている。室内熱交換器５および送風装置７は、室内機１０２に収容されている。

　冷媒回路ＲＣは、冷房運転時には、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器（凝縮器）３、減圧弁４、室内熱交換器（蒸発器）５、四方弁２の順に冷媒が循環するように構成されている。また、冷媒回路ＲＣは、暖房運転時には、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器（凝縮器）５、減圧弁４、室外熱交換器（蒸発器）３、四方弁２の順に冷媒が循環するように構成されている。

　冷媒は、冷媒回路ＲＣを、圧縮機１、凝縮器、減圧弁４、蒸発器の順に流れる。冷媒は、非共沸混合冷媒である。つまり、冷媒は、混合冷媒のうち、沸点が異なる冷媒が混合された非共沸混合冷媒である。冷媒は、気液二相領域において冷媒の乾き度によって冷媒の温度が変化する温度勾配を有する非共沸混合冷媒である。具体的には、冷媒は、冷媒の乾き度が小さくなるにつれて冷媒の温度が低下する温度勾配を有する非共沸混合冷媒である。冷媒は、たとえば、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４５４Ａ等が挙げられる。

　制御装置ＣＤは、演算、指示等を行って冷凍サイクル装置１００の各機器等を制御するように構成されている。制御装置ＣＤは、圧縮機１、四方弁２、減圧弁４、送風装置６、７などに電気的に接続されており、これらの動作を制御するように構成されている。

　圧縮機１は、冷媒を圧縮するように構成されている。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、容量可変に構成されていてもよい。圧縮機１は、制御装置ＣＤからの指示に基づいて圧縮機１の回転数が調整されることにより容量が変化するように構成されていてもよい。

　四方弁２は、圧縮機１により圧縮された冷媒を室外熱交換器３または室内熱交換器５に流すように冷媒の流れを切替えるように構成されている。四方弁２は、冷房運転時には圧縮機１から吐出された冷媒を室外熱交換器（凝縮器）３に流すように構成されている。また、四方弁２は、暖房運転時には圧縮機１から吐出された冷媒を室内熱交換器（蒸発器）５に流すように構成されている。

　室外熱交換器３は、室外熱交換器３の内部を流れる冷媒と室外熱交換器３の外部を流れる空気との間で熱交換を行うように構成されている。室外熱交換器３は、冷房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能するように構成されている。室外熱交換器３は、複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とを有するフィンアンドチューブ型熱交換器である。

　減圧弁４は、凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させることにより減圧させるように構成されている。減圧弁４は、冷房運転時には室外熱交換器（凝縮器）３により凝縮された冷媒を減圧させ、暖房運転時には室内熱交換器（蒸発器）５により凝縮された冷媒を減圧させるように構成されている。減圧弁４は、たとえば、電磁弁である。

　室内熱交換器５は、室内熱交換器５の内部を流れる冷媒と室内熱交換器５の外部を流れる空気との間で熱交換を行うように構成されている。室内熱交換器５は、冷房運転時には冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒を凝縮させる凝縮器として機能するように構成されている。室内熱交換器５は、複数のフィンと、複数のフィンを貫通する伝熱管とを有するフィンアンドチューブ型熱交換器である。

　送風装置６は、室外熱交換器３に室外の空気を送風するように構成されている。つまり、送風装置６は、室外熱交換器３に対して空気を供給するように構成されている。送風装置６は、制御装置ＣＤからの指示に基づいて送風装置６の回転数が調整されることにより室外熱交換器３の周囲を流れる空気の量を調整することで冷媒と空気との熱交換量を調整するように構成されていてもよい。

　送風装置７は、室内熱交換器５に室内の空気を送風するように構成されている。つまり、送風装置７は、室内熱交換器５に対して空気を供給するように構成されている。送風装置７は、制御装置ＣＤからの指示に基づいて送風装置７の回転数が調整されることにより室内熱交換器５の周囲を流れる空気の量を調整することで冷媒と空気との熱交換量を調整するように構成されていてもよい。

　続いて、図１を参照して、冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。図１中実線矢印は冷房運転時における冷媒の流れを示し、図１中破線矢印は暖房運転時のおける冷媒の流れを示している。

　冷凍サイクル装置１００は、冷房運転と暖房運転とを選択的に行うことが可能である。冷房運転時には、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、減圧弁４、室内熱交換器５、四方弁２の順に冷媒が冷媒回路ＲＣを循環する。冷房運転時には室外熱交換器３は、凝縮器として機能する。室外熱交換器３を流れる冷媒と送風装置６によって送風される空気との間で熱交換が行われる。冷房運転時には室内熱交換器５は、蒸発器として機能する。室内熱交換器５を流れる冷媒と送風装置７によって送風される空気との間で熱交換が行われる。

　暖房運転においては、圧縮機１、四方弁２、室内熱交換器５、減圧弁４、室外熱交換器３、四方弁２の順に冷媒が冷媒回路ＲＣを循環する。暖房運転時には室内熱交換器５は、凝縮器として機能する。室内熱交換器５を流れる冷媒と送風装置７によって送風される空気との間で熱交換が行われる。暖房運転時には室外熱交換器３は、蒸発器として機能する。室外熱交換器３を流れる冷媒と送風装置６によって送風される空気との間で熱交換が行われる。

　次に、図２および図３を参照して、凝縮器または蒸発器として機能する室外熱交換器３の構成について詳しく説明する。なお、室内熱交換器５は、室外熱交換器３と同様に凝縮器または蒸発器として機能し、室外熱交換器３と同様の構成を有していてもよい。本実施の形態では、凝縮器または蒸発器として機能する室外熱交換器３および室内熱交換器５の少なくともいずれかが次の構成を有していればよい。

　室外熱交換器３は、複数のフィンＦと、複数のフィンＦを貫通する伝熱管Ｐとを有している。伝熱管Ｐは、複数の伝熱部Ｐ１と、複数の接続部Ｐ２とを有している。複数の伝熱部Ｐ１は、複数のフィンＦを貫通する部分である。複数の伝熱部Ｐ１は直線状に構成されている。複数の接続部Ｐ２は、複数のフィンＦの外側で伝熱部Ｐ１同士を接続する部分である。複数の接続部Ｐ２はＵ字状に構成されている。

　室外熱交換器３は、第１熱交換部Ｃ１と、第２熱交換部Ｃ２とを有している。第１熱交換部Ｃ１は、空気が流れる第１方向Ｄ１において風上側に配置されている。第１熱交換部Ｃ１は、第１方向Ｄ１において第１列に配置されている。第２熱交換部Ｃ２は、第１方向Ｄ１において風下側に配置されている。第２熱交換部Ｃ２は、第１方向Ｄ１において第２列に配置されている。

　第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々は、第１方向Ｄ１に交差する第２方向Ｄ２において、複数段に配置された冷媒の流入路ＩＦおよび流出路ＯＦを有している。第２方向Ｄ２において、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは、第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦと同じ段に配置されている。第１方向Ｄ１において、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは、第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦに重なるように配置されている。つまり、第１方向Ｄ１から見て第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは、第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦに重なるように配置されている。本実施の形態では、第２方向Ｄ２において、第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは、第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦと同じ段に配置されている。第１方向Ｄ１において、第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは、第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦに重なるように配置されている。

　第１方向Ｄ１は第２方向Ｄ２に直交していてもよい。第１方向Ｄ１は水平方向であってもよい。第２方向Ｄ２は上下方向（鉛直方向）にであってもよい。第３方向Ｄ３は、伝熱部Ｐ１が直線状に延びる方向である。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に直交していてもよい。

　複数の伝熱部Ｐ１は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、第２方向Ｄ２に複数段に配置されている。本実施の形態では、複数の伝熱部Ｐ１は、４段に配置されている。つまり、複数の伝熱部Ｐ１は、第１段Ｓ１～第４段Ｓ４に配置されている。本実施の形態では、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流入路ＩＦは、第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流出路ＯＦは、第４段Ｓ４に配置された伝熱部Ｐ１である。

　第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、複数の伝熱部Ｐ１は、接続部Ｐ２によって次のように接続されている。第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１は、第２段Ｓ２の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって奥側で接続されている。第２段Ｓ２の伝熱部Ｐ１は、第３段Ｓ３の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって手前側で接続されている。第３段Ｓ３の伝熱部Ｐ１は、第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって奥側で接続されている。第１熱交換部Ｃ１の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１は、第２熱交換部Ｃ２の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって手前側で接続されている。

　続いて、図２および図３を参照して、室外熱交換器３における冷媒および空気の流れについて説明する。

　冷媒は、第２熱交換部Ｃ２の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第２熱交換部Ｃ２に流入する。冷媒は、第２熱交換部Ｃ２において第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。その後、冷媒は、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦから第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦに流れる。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第１熱交換部Ｃ１に流入する。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１において第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。その後、冷媒は、第１熱交換部Ｃ１から流出する。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を逆Ｎ字状に流れる。

　冷媒は、第２熱交換部Ｃ２から第１熱交換部Ｃ１に向けて流れる。空気は、第１熱交換部Ｃ１から第２熱交換部Ｃ２に向けて流れる。そのため、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を流れる空気の流れに対して、第２熱交換部Ｃ２および第１熱交換部Ｃ１を流れる冷媒の流れは対向流となる。

　図３および図４を参照して、室外熱交換器３における冷媒および空気の温度について説明する。図４中実線矢印は冷媒の温度を示し、図４中破線矢印は空気の温度を示している。また、図４中両矢印は冷媒と空気との温度差を示している。

　図４（ａ）は、第１熱交換部および第２熱交換部の各々の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１での冷媒および空気の温度を示している。図４（ｂ）は、第１熱交換部および第２熱交換部の各々の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１での冷媒および空気の温度を示している。

　図４（ａ）に示されるように、第１熱交換部Ｃ１の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１での冷媒と空気との温度差ΔＴ１および第２熱交換部Ｃ２の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１での冷媒と空気との温度差ΔＴ２が確保される。図４（ｂ）に示されるように、第１熱交換部Ｃ１での第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１での冷媒と空気との温度差ΔＴ３および第２熱交換部Ｃ２での第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１での冷媒と空気との温度差ΔＴ４が確保される。なお、空気の吸込温度Ｔａは一定である。

　次に、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について比較例と対比して説明する。

　図５および図６を参照して、実施の形態１の比較例の室外熱交換器３における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を流れる冷媒の流れは、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器３における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を流れる冷媒の流れと異なっている。図６（ａ）は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１での冷媒および空気の温度を示している。図６（ｂ）は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１での冷媒および空気の温度を示している。

　実施の形態１の比較例の室外熱交換器３では、第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは第４段Ｓ４に配置された伝熱部Ｐ１である。第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦは第４段Ｓ４に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦは第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。

　実施の形態１の比較例の室外熱交換器３では、冷媒は、第２熱交換部Ｃ２の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第２熱交換部Ｃ２に流入する。冷媒は、第２熱交換部Ｃ２において第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。その後、冷媒は、第１熱交換部Ｃ１の第４段の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第１熱交換部Ｃ１に流入する。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１において第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２をＵ字状に流れる。

　実施の形態１の比較例の室外熱交換器３では、第２熱交換部Ｃ２の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１において、冷媒と空気との温度差ΔＴ４が小さくなる。この要因は次のとおりである。第１熱交換部Ｃ１の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１では冷媒と空気との温度差ΔＴ３が大きいため、熱交換量が大きくなる。したがって、第１熱交換部Ｃ１の吹出空気温度が上昇する。そして、第１熱交換部Ｃ１の吹出空気温度が第２熱交換部Ｃ２の吸込空気温度となるため、第２熱交換部Ｃ２の吸込空気温度と冷媒との温度差が小さくなる。この結果、第２熱交換部Ｃ２の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦにおいて熱交換量が低下する。

　これに対して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００によれば、図２および図３を参照して、第２方向Ｄ２において、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは、第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦと同じ段に配置されている。このため、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦにおいて、冷媒と空気との温度差ΔＴ４が小さくなる。この要因は次のとおりである。第１熱交換部Ｃ１の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１では冷媒と空気との温度差ΔＴ３が小さいため、熱交換量が小さくなる。したがって、第１熱交換部Ｃ１の吹出空気温度の上昇が抑えられる。そして、第１熱交換部Ｃ１の吹出空気温度が第２熱交換部Ｃ２の吸込空気温度となるため、第２熱交換部Ｃ２の吸込空気温度と冷媒との温度差が大きくなる。このため、冷媒と空気との温度差ΔＴが確保される。この結果、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦにおいて熱交換量の低下が抑制される。よって、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦにおいて熱交換器性能が向上する。

　実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００では、冷媒は非共沸混合冷媒である。したがって、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００によれば、地球温暖化係数が低い非共沸混合冷媒を用いつつ熱交換量の低下を抑制することができる。

　実施の形態２．
　実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、特に説明しない限り、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と同一の構成、動作および作用効果を有している。

　図７および図８を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００における室外熱交換器３の構成について説明する。

　実施の形態２では、室外熱交換器３は、冷媒を流すための２つのパスを有している。つまり、室外熱交換器３は、第１パスＰＡおよび第２パスＰＢを有している。なお、室外熱交換器３は、２つ以上のパスを有していてもよい。

　室外熱交換器３は、第２方向Ｄ２に配置された第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２を有している。第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２は、第２方向Ｄ２に互いに隣り合うように配置されている。第１熱交換領域ＨＦ１は、第１パスＰＡを有している。第２熱交換領域ＨＦ２は、第２パスＰＢを有している。第１パスＰＡおよび第２パスＰＢは互いに並列に冷媒を流すように構成されている。第１パスＰＡおよび第２パスＰＢは第２方向Ｄ２に互いに線対称に配置されている。

　第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流入路ＩＦおよび流出路ＯＦを有している。第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々では、第２方向Ｄ２において、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは、第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦと同じ段に配置されている。

　第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を有している。本実施の形態では、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々において、複数の伝熱部Ｐ１は、第１段Ｓ１～第４段Ｓ４に配置されている。

　本実施の形態では、第１熱交換領域ＨＦ１において、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流入路ＩＦは、第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流出路ＯＦは、第４段Ｓ４に配置された伝熱部Ｐ１である。

　本実施の形態では、第２熱交換領域ＨＦ２において、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流入路ＩＦは、第４段Ｓ４に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流出路ＯＦは、第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。

　第１熱交換領域ＨＦ１では、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、複数の伝熱部Ｐ１は、接続部Ｐ２によって次のように接続されている。第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１は、第２段Ｓ２の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって奥側で接続されている。第２段Ｓ２の伝熱部Ｐ１は、第３段Ｓ３の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって手前側で接続されている。第３段Ｓ３の伝熱部Ｐ１は、第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって奥側で接続されている。第１熱交換部Ｃ１の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１は、第２熱交換部Ｃ２の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって手前側で接続されている。

　第２熱交換領域ＨＦ２では、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、複数の伝熱部Ｐ１は、接続部Ｐ２によって次のように接続されている。第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１は、第３段Ｓ３の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって奥側で接続されている。第３段Ｓ３の伝熱部Ｐ１は、第２段Ｓ２の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって手前側で接続されている。第２段Ｓ２の伝熱部Ｐ１は、第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって奥側で接続されている。第１熱交換部Ｃ１の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１は、第２熱交換部Ｃ２の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１に接続部Ｐ２によって手前側で接続されている。

　図８中の領域Ａ１で示されるように、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々の第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦは、第２方向Ｄ２において互いに隣り合うように配置されている。本実施の形態では、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々の第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦは、互いに隣り合う段に配置されている。

　続いて、図７および図８を参照して、室外熱交換器３における冷媒および空気の流れについて説明する。

　第１熱交換領域ＨＦ１において、冷媒は、第２熱交換部Ｃ２の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第２熱交換部Ｃ２に流入する。冷媒は、第２熱交換部Ｃ２において第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。その後、冷媒は、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦから第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦに流れる。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１の第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第１熱交換部Ｃ１に流入する。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１において第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。その後、冷媒は、第１熱交換部Ｃ１から流出する。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を逆Ｎ字状に流れる。

　第２熱交換領域ＨＦ２において、冷媒は、第２熱交換部Ｃ２の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第２熱交換部Ｃ２に流入する。冷媒は、第２熱交換部Ｃ２において第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。その後、冷媒は、第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦから第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦに流れる。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１の第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第１熱交換部Ｃ１に流入する。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１において第４段Ｓ４の伝熱部Ｐ１である流入路ＩＦから第１段Ｓ１の伝熱部Ｐ１である流出路ＯＦに流れる。その後、冷媒は、第１熱交換部Ｃ１から流出する。冷媒は、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２をＮ字状に流れる。

　第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々では、冷媒は、第２熱交換部Ｃ２から第１熱交換部Ｃ１に向けて流れる。空気は、第１熱交換部Ｃ１から第２熱交換部Ｃ２に向けて流れる。そのため、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を流れる空気の流れに対して、第２熱交換部Ｃ２および第１熱交換部Ｃ１を流れる冷媒の流れは対向流となる。

　次に、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について比較例と対比して説明する。

　図９を参照して、実施の形態２の比較例の室外熱交換器３における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を流れる冷媒の流れは、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の室外熱交換器３における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２を流れる冷媒の流れと異なっている。

　図９を参照して、実施の形態２の比較例の室外熱交換器３では、第１パスＰＡおよび第２パスＰＢは両方とも逆Ｎ字状に配置されている。つまり、第１パスＰＡおよび第２パスＰＢは第２方向Ｄ２に互いに線対称に配置されていない。図９中の領域Ａ１で示されるように、第１熱交換領域ＨＦ１の第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦは、第２熱交換領域ＨＦ２の第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦに第２方向Ｄ２において隣り合うように配置されている。複数のフィンＦによる熱伝導によって、第１熱交換領域ＨＦ１の第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦを流れる冷媒と第２熱交換領域ＨＦ２の第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦを流れる冷媒との間で熱交換が行われる。このため、第１パスＰＡと第２パスＰＢとの間で熱ロスが生じる。

　これに対して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置によれば、図７および図８を参照して、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々の第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦは、第２方向Ｄ２において互いに隣り合うように配置されている。このため、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々の第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦを流れる冷媒の温度差を小さくすることができる。したがって、第１パスＰＡと第２パスＰＢとの間での熱ロスを小さくすることができる。

　続いて、図１０を参照して、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の変形例について説明する。

　実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の変形例では、第１熱交換領域ＨＦ１と第２熱交換領域ＨＦ２との段数が互いに異なっている。さらに、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々において、第１熱交換部Ｃ１と第２熱交換部Ｃ２との段数が異なっている。第１パスＰＡおよび第２パスＰＢは、第２方向Ｄ２に互いに線対称に配置されていない。

　第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々では、第２方向Ｄ２において、第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは、第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦと異なる段に配置されている。第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは、第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦと２段ずれて配置されていることが好ましい。

　第１熱交換領域ＨＦ１では、複数の伝熱部Ｐ１は、第１段Ｓ１～第７段Ｓ７に配置されている。第１熱交換領域ＨＦ１では、第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは、第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは、第７段Ｓ７に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦは、第３段Ｓ３に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦは、第７段Ｓ７に配置された伝熱部Ｐ１である。

　第２熱交換領域ＨＦ２では、複数の伝熱部Ｐ１は、第１段Ｓ１～第５段Ｓ５に配置されている。第２熱交換領域ＨＦ２では、第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは、第３段Ｓ３に配置された伝熱部Ｐ１である。第２熱交換部Ｃ２の流出路ＯＦは、第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦは、第５段Ｓ５に配置された伝熱部Ｐ１である。第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦは、第１段Ｓ１に配置された伝熱部Ｐ１である。

　実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の変形例によれば、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々では、第２方向Ｄ２において、第２熱交換部Ｃ２の流入路ＩＦは、第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦと異なる段に配置されている。このため、設計の自由度を向上させることができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は、特に説明しない限り、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００と同一の構成、動作および作用効果を有している。

　図１１を参照して、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００における室外熱交換器３の構成について説明する。

　実施の形態３では、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、複数の伝熱部Ｐ１の内径は段毎に異なっている。第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、伝熱部Ｐ１の内径は、第１段Ｓ１～第４段Ｓ４の順に小さくなっている。第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、流入路ＩＦは流出路ＯＦよりも大きい内径を有している。

　次に、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について説明する。
　実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００によれば、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々において、流入路ＩＦは流出路ＯＦよりも大きい内径を有している。第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々では、流入路ＩＦでの冷媒の温度は、流出路ＯＦでの冷媒の温度よりも高い。したがって、流入路ＩＦでは冷媒と空気との温度差が大きいため、熱交換量が大きい。他方、流出路ＯＦでは冷媒と空気との温度差が小さいため、熱交換量が小さい。流入路ＩＦは流出路ＯＦよりも大きい内径を有しているため、熱交換性能を向上させることができる。

　実施の形態４．
　実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００は、特に説明しない限り、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００と同一の構成、動作および作用効果を有している。

　図１２を参照して、実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００における室外熱交換器３の構成について説明する。

　実施の形態４では、送風装置６は、先端および根元を有するファン６ａと、ファン６ａの根元が固定されたボス６ｂと、ボス６ｂが回転可能に接続されるモータ６ｃとを有している。送風装置６は、たとえば、プロペラファンである。

　第１熱交換領域ＨＦ１における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流出路ＯＦは、第１方向Ｄ１においてファン６ａの先端と重なるように配置されている。つまり、第１熱交換領域Ｆ１における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流出路ＯＦは、第１方向Ｄ１から見てファン６ａの先端と重なるように配置されている。第２熱交換領域ＨＦ２における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流出路ＯＦは、第１方向Ｄ１においてボス６ｂおよびモータ６ｃと重なるように配置されている。

　第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流入路ＩＦは、第１方向Ｄ１においてファン６ａの先端と根元との中央と重なるように配置されている。たとえば、ファン６ａの中央は、ファン６ａの先端と根元との中間を挟み、かつ第１方向Ｄ１においてファン６ａの先端と根元との距離の４０％以上６０％以下の部分である。

　続いて、送風装置６によって生じる風の風速分布について説明する。この風速分布は、フィンの積幅方向（積層方向）に平均した風速である。ファン６ａおよびボス６ｂは略円形であるため、フィンの積幅方向に積算した場合、ファン６ａの先端（外縁部）Ｌ１ではファン６ａの中央（中心部分）Ｌ２に比べて、風速は小さい。ボス６ｂおよびモータ６ｃが配置された送風装置６の中央部Ｌ３ではファン６ａの中央（中心部分）Ｌ２に比べて風速は小さい。つまり、ファン６ａの中央（中心部分）Ｌ２ではファン６ａの先端（外縁部）Ｌ１および送風装置６の中央部Ｌ３に比べて風速は大きい。

　次に、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について説明する。
　実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１００によれば、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々における第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流入路ＩＦは、第１方向Ｄ１においてファン６ａの先端と根元との中央と重なるように配置されている。このため、第１熱交換部Ｃ１および第２熱交換部Ｃ２の各々の流入路ＩＦを風速（風量）が大きいファン６ａの中央と重なるように配置することができる。したがって、吹出温度を低くすることができる。

　実施の形態５．
　実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００は、特に説明しない限り、実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００と同一の構成、動作および作用効果を有している。

　図１３を参照して、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００における室外熱交換器３の構成について説明する。

　実施の形態５では、室外熱交換器３は、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の各々における第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦに接続されたサブクールラインＳＣＬをさらに有している。サブクールラインＳＣＬは、冷媒を過冷却状態に冷却するように構成されている。サブクールラインＳＣＬは、第２方向Ｄ２において第１熱交換領域ＨＦ１における第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦに隣り合うように配置されている。

　実施の形態５では、室外熱交換器３は、第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の組を２つ有している。第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の第１組ＳＴ１および第２組ＳＴ２は、第２方向Ｄ２に配置されている。第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の第１組ＳＴ１および第２組のＳＴ２各々において、サブクールラインＳＣＬは、第２方向Ｄ２において第１熱交換領域ＨＦ１に対して第２熱交換領域ＨＦ２と反対側に配置されている。

　第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の第１組ＳＴ１および第２組ＳＴ２の各々は、冷媒の温度が高い箇所Ｒ１および冷媒の温度が低い箇所Ｒ１を有している。第１熱交換領域ＨＦ１および第２熱交換領域ＨＦ２の第２組ＳＴ２のサブクールラインＳＣＬは、冷媒の温度が低い箇所Ｒ２の間に挟まれるように配置されている。

　次に、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００の作用効果について比較例と対比して説明する。

　図１４を参照して、実施の形態５の比較例では、第１熱交換領域ＨＦ１の第１パスＰＡおよび第２熱交換領域ＨＦ２の第２パスＰＢはそれぞれＵ字状に構成されている。サブクールラインＳＣＬは、第２方向Ｄ２において第１熱交換領域ＨＦ１の第１熱交換部Ｃ１の流入路ＩＦに隣り合うように配置されている。このため、第１パスＰＡとサブクールラインＳＣＬとの間で冷媒の温度差が大きくなる。このため、第１パスＰＡとサブクールラインＳＣＬとの間の熱ロスが大きくなる。

　これに対して、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置１００では、サブクールラインＳＣＬは、第２方向Ｄ２において第１熱交換領域ＨＦ１における第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦに隣り合うように配置されている。このため、第１熱交換領域ＨＦ１における第１熱交換部Ｃ１の流出路ＯＦとサブクールラインＳＣＬとの間で冷媒の温度差が小さくなる。したがって、第１パスＰＡとサブクールラインＳＣＬとの間での熱ロスを小さくすることができる。よって、サブクールラインＳＣＬでの熱交換量の低下を抑制することができる。

　上記の各実施の形態は適宜組み合わされてもよい。
　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。本開示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。

　１　圧縮機、２　四方弁、３　室外熱交換器、４　減圧弁、５　室内熱交換器、６，７　送風装置、６ａ　ファン、６ｂ　ボス、６ｃ　モータ、１００　冷凍サイクル装置、１０１　室外機、１０２　室内機、Ｃ１　第１熱交換部、Ｃ２　第２熱交換部、ＣＤ　制御装置、Ｄ１　第１方向、Ｄ２　第２方向、Ｄ３　第３方向、Ｆ　フィン、ＨＦ１　第１熱交換領域、ＨＦ２　第２熱交換領域、ＩＦ　流入路、ＯＦ　流出路、Ｐ　伝熱管、Ｐ１　伝熱部、Ｐ２　接続部、ＰＡ　第１パス、ＰＢ　第２パス、ＲＣ　冷媒回路、ＳＣＬ　サブクールライン。

Claims

　圧縮機と、凝縮器と、減圧弁と、蒸発器とを有する冷媒回路と、
　前記冷媒回路を、前記圧縮機、前記凝縮器、前記減圧弁、前記蒸発器の順に流れる冷媒とを備え、
　前記冷媒は非共沸混合冷媒であり、
　前記凝縮器および前記蒸発器の少なくともいずれかは、空気が流れる第１方向において、風上側に配置された第１熱交換部および風下側に配置された第２熱交換部を有し、
　前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の各々は、前記第１方向に交差する第２方向において、複数段に配置された前記冷媒の流入路および流出路を有し、
　前記冷媒は前記第２熱交換部の前記流出路から前記第１熱交換部の前記流入路に流れ、
　前記第２方向において、前記第２熱交換部の前記流出路は、前記第１熱交換部の前記流出路と同じ段に配置されている、冷凍サイクル装置。
　前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の各々において、前記流入路は前記流出路よりも大きい内径を有している、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記凝縮器および前記蒸発器の少なくともいずれかは、前記第２方向に配置された第１熱交換領域および第２熱交換領域を有し、
　前記第１熱交換領域および前記第２熱交換領域の各々は、前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の各々の前記流入路および前記流出路を有し、
　前記第１熱交換領域および前記第２熱交換領域の各々において、前記冷媒は前記第２熱交換部の前記流出路から前記第１熱交換部の前記流入路に流れ、
　前記第１熱交換領域および前記第２熱交換領域の各々では、前記第２方向において、前記第２熱交換部の前記流出路は、前記第１熱交換部の前記流出路と同じ段に配置されており、
　前記第１熱交換領域および前記第２熱交換領域の各々の前記第１熱交換部の前記流入路は、前記第２方向において互いに隣り合うように配置されている、請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
　前記第１熱交換領域および前記第２熱交換領域の各々では、前記第２方向において、前記第２熱交換部の前記流入路は、前記第１熱交換部の前記流入路と異なる段に配置されている、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
　送風装置をさらに備え、
　前記送風装置は、先端および根元を有するファンと、前記ファンの前記根元が固定されたボスと、前記ボスが回転可能に接続されるモータとを有し、
　前記第１熱交換領域における前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の各々の前記流出路は、前記第１方向において前記ファンの前記先端と重なるように配置されており、
　前記第２熱交換領域における前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の各々の前記流出路は、前記第１方向において前記ボスおよび前記モータと重なるように配置されており、
　前記第１熱交換領域および前記第２熱交換領域の各々における前記第１熱交換部および前記第２熱交換部の各々の前記流入路は、前記第１方向において前記ファンの前記先端と前記根元との中央と重なるように配置されている、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
　前記凝縮器および前記蒸発器の少なくともいずれかは、前記第１熱交換領域および前記第２熱交換領域の各々における前記第１熱交換部の前記流出路に接続されたサブクールラインをさらに有し、
　前記サブクールラインは、前記第２方向において前記第１熱交換領域における前記第１熱交換部の前記流出路に隣り合うように配置されている、請求項３に記載の冷凍サイクル装置。