熱源ユニット
【課題】熱源ユニットにおいて、熱交換器の伝熱管の細径化による圧力損失を抑制しつつ、冷媒量を削減することを目的とする。
【解決手段】熱源側熱交換器２３のサブ熱交換部２３ｂは、凝縮時の過冷却を効率よく得るために、１パスだけ設けられている。それゆえ、熱源側熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房運転においては、サブ熱交換部２３ｂで冷媒に圧力損失が生じる。そこで、メイン熱交換部２３ａとサブ熱交換部２３ｂとの間には気液分離器２１が接続されている。これによって、冷媒はメイン熱交換部２３ａの手前で液冷媒とガス冷媒とに分離され、ガス冷媒はバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。その結果、メイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量が減少し圧力損失も減少し、その分、伝熱管の径を小さくすることができる。
【解決手段】熱源側熱交換器２３のサブ熱交換部２３ｂは、凝縮時の過冷却を効率よく得るために、１パスだけ設けられている。それゆえ、熱源側熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房運転においては、サブ熱交換部２３ｂで冷媒に圧力損失が生じる。そこで、メイン熱交換部２３ａとサブ熱交換部２３ｂとの間には気液分離器２１が接続されている。これによって、冷媒はメイン熱交換部２３ａの手前で液冷媒とガス冷媒とに分離され、ガス冷媒はバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。その結果、メイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量が減少し圧力損失も減少し、その分、伝熱管の径を小さくすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源ユニットに関し、特に、空気調和機において暖房運転時に蒸発器となる熱交換器を備えた熱源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用ルームエアコンにおいて、一般的に、室内熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転時に室内熱交換器に溜めることができる冷媒量は、室外熱交換器が凝縮器として機能する冷房運転時に室外熱交換器に溜めることができる液冷媒量に比べて少ない。また、冷媒回路内には冷房運転時に必要な冷媒量が封入されるので、暖房運転時に室内熱交換器に溜めきれずに余った冷媒は、特許文献１（実開平４−３９６５２号公報）に開示されているようなレシーバに一時的に溜められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年、室内ユニットの小型化にともない室内熱交換器が小さくなる一方で、室外熱交換器は大型化する傾向にあり、室外熱交換器の大型化はレシーバの大型化を招くことになる。このレシーバの大型化を解消するためには、室外熱交換器の伝熱管径を細くすることが有効であるが、細径化は室外熱交換器が特に蒸発器として機能する際に圧力損失の増大を招く。
【０００４】
本発明は、伝熱管の細径化による圧力損失を抑制しつつ、冷媒量を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る熱源ユニットは、利用ユニットとともに、冷房運転および暖房運転を行うことが可能な冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、圧縮機と、膨張機構と、熱交換器とを備える。熱交換器は、圧縮機に接続されるメイン熱交換部、および膨張機構に接続されるサブ熱交換部を有する。メイン熱交換部とサブ熱交換部との間には、気液分離器が配置されている。さらに、メイン熱交換部をバイパスするため、バイパス路が気液分離器からメイン熱交換部の圧縮機側の冷媒配管へと設けられている。また、メイン熱交換部の伝熱管の径は、サブ熱交換部の伝熱管の径よりも小さい。そして、暖房運転時、メイン熱交換部およびサブ熱交換部は共に蒸発器として機能する。
【０００６】
この熱源ユニットでは、メイン熱交換部をバイパスするためバイパス路が気液分離器からメイン熱交換部の圧縮機側の冷媒配管へと延ばされている場合、サブ熱交換部で生じたガス冷媒はメイン熱交換部の入口手前で分離されて出口に迂回する。そうすると、熱交換器が蒸発器として機能するとき、メイン熱交換部を循環する冷媒量が減少するので、メイン熱交換部器での冷媒の圧力損失が抑制される。これは、圧力損失の増大を伴う伝熱管径の細径化に有効である。つまり、冷媒の圧力損失が抑制される程度を見越して、メイン熱交換部の伝熱管の径をサブ熱交換部の伝熱管の径よりも小さくすることができるので、冷媒の圧力損失を増大させることなく、冷媒量を削減することができる。
【０００７】
本発明の第２観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、メイン熱交換部の伝熱管およびサブ熱交換部の伝熱管は、共通の放熱用フィンに固定されている。この熱源ユニットでは、放熱用フィンの共通化によって、製造コストの低減が図られる。
【０００８】
本発明の第３観点に係る熱源ユニットは、第１観点または第２観点に係る熱源ユニットであって、サブ熱交換部が、冷媒が通過する１つの冷媒パスを有する。気液分離器を使用する目的は、蒸発に利用されないガス冷媒を蒸発器に流さないようにすることであるので、冷媒の乾き度が小さい状態では気液分離器の十分な効果が得られない。それゆえ、冷媒は、その乾き度が高い状態で気液分離器に入るのが好ましい。
【０００９】
この熱源ユニットでは、サブ熱交換部が１つの冷媒パスであるので、通過する冷媒の圧力を損失させ、サブ熱交換部入口の冷媒乾き度は低くなるが、サブ熱交換部出口（メイン熱交換部の入口）では冷媒乾き度が高くなり、気液分離器が有効に作用する。
【００１０】
本発明の第４観点に係る熱源ユニットは、第１観点または第２観点に係る熱源ユニットであって、メイン熱交換部が、冷媒が通過する複数の冷媒パスを有する。
【００１１】
この熱源ユニットでは、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量が減少すること、及びメイン熱交換部が複数の冷媒パスを有することによって、メイン熱交換部における冷媒の圧力損失が抑制される。
【００１２】
本発明の第５観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、サブ熱交換部が、過冷却用である。気液分離器を使用する目的は、蒸発に利用されないガス冷媒を蒸発器に流さないようにすることであるので、冷媒の乾き度が小さい状態では気液分離器の十分な効果が得られない。それゆえ、冷媒は、その乾き度が高い状態で気液分離器に入るのが好ましい。
【００１３】
この熱源ユニットでは、熱交換器が凝縮器として機能する際、サブ熱交換部が過冷却用として使用される。そうすると、熱交換器が蒸発器として機能するときは、メイン熱交換部の入口における冷媒乾き度を高くするので、気液分離器が有効に作用する。
【００１４】
本発明の第６観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、バイパス路が流量調整弁を有する。
【００１５】
この熱源ユニットでは、バイパス路を流れる冷媒量だけでなく、バイパス路に圧力損失を付けてメイン熱交換部を流れる冷媒量をも調整することができる。
【００１６】
本発明の第７観点に係る熱源ユニットは、第６観点に係る熱源ユニットであって、流量調整弁が電動弁である。
【００１７】
この熱源ユニットでは、電動弁であることによって、圧縮機の運転周波数に応じて弁開度の制御が可能となるので、バイパス路を流れる冷媒量が運転状態に応じて調節される。
【００１８】
本発明の第８観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、利用ユニットが利用側熱交換器を備えている。メイン熱交換部の伝熱管の径は、利用側熱交換器の伝熱管の径以上、φ６．３５以下である。
【００１９】
この熱源ユニットでは、一般にメイン熱交換部の伝熱管径はφ７〜φ８であるので、伝熱管の細径化によって必要冷媒量を低減することができる。なお、細径化による圧力損失は、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量を減少させることによって抑制される。
【００２０】
本発明の第９観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、利用ユニットが利用側熱交換器を備えている。利用側熱交換器と膨張機構との間にレシーバが接続されている。この熱源ユニットでは、利用側熱交換器が凝縮器として機能するとき、余った液冷媒はレシーバに貯められる。
【００２１】
本発明の第１０観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、利用ユニットが利用側熱交換器を備えている。利用側熱交換器の一部が凝縮器と機能し他が蒸発器として機能する再熱除湿運転のとき、圧縮機から吐出された冷媒がバイパス路を経て利用側熱交換器へ流される。
【００２２】
この熱源ユニットでは、再熱除湿運転時、圧縮機から吐出された冷媒の大部分はメイン熱交換部およびサブ熱交換部を通らないので、熱を放出することがなく利用側熱交換器に流れるので、再熱除湿運転の再熱能力が向上する。
【００２３】
本発明の第１１観点に係る熱源ユニットは、利用ユニットとともに冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、圧縮機と、膨張機構と、熱交換器と、気液分離器と、バイパス路とを備えている。熱交換器は、圧縮機側に接続されるメイン熱交換部と、膨張機構側に接続されるサブ熱交換部とを有する。気液分離器は、メイン熱交換部とサブ熱交換部との間に配置される。バイパス路は、メイン熱交換部をバイパスするため、気液分離器からメイン熱交換部の圧縮機側の冷媒配管へ延びる。また、サブ熱交換部の伝熱管の径が、メイン熱交換部の伝熱管の径より大きく形成されている。
【００２４】
この熱源ユニットでは、気液分離器がメイン熱交換部とサブ熱交換部との間に配置されることによって、メイン熱交換部の圧力損失が抑制され、サブ熱交換部の伝熱管の径がメイン熱交換部の伝熱管の径より大きいことによって、サブ熱交換部の圧力損失が過度になることが回避される。
【００２５】
本発明の第１２観点に係る熱源ユニットは、第１１観点に係る熱源ユニットであって、
メイン熱交換部とサブ熱交換部とは別体である。この熱源ユニットでは、冷房運転時に過冷却が得られ易い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１観点に係る熱源ユニットでは、メイン熱交換部を循環する冷媒量が減少するので、メイン熱交換部での冷媒の圧力損失が抑制される。
【００２７】
本発明の第２観点に係る熱源ユニットでは、放熱用フィンの共通化によって、製造コストの低減が図られる。
【００２８】
本発明の第３観点に係る熱源ユニットでは、サブ熱交換部が１つの冷媒パスであるので、通過する冷媒の圧力を損失させ、サブ熱交換部入口の冷媒乾き度は低くなるが、サブ熱交換部出口（メイン熱交換部の入口）では冷媒乾き度が高くなり、気液分離器が有効に作用する。
【００２９】
本発明の第４観点に係る熱源ユニットでは、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量が減少すること、及びメイン熱交換部が複数の冷媒パスを有することによって、メイン熱交換部における冷媒の圧力損失が抑制される。
【００３０】
本発明の第５観点に係る熱源ユニットでは、熱交換器が蒸発器として機能するとき、メイン熱交換部の入口における冷媒乾き度が高く、気液分離器が有効に作用する。
【００３１】
本発明の第６観点に係る熱源ユニットでは、バイパス路を流れる冷媒量だけでなく、バイパス路に圧力損失を付けてメイン熱交換部を流れる冷媒量をも調整することができる。
【００３２】
本発明の第７観点に係る熱源ユニットでは、電動弁であることによって、圧縮機の運転周波数に応じて弁開度の制御が可能となるので、バイパス路を流れる冷媒量が運転状態に応じて調節される。
【００３３】
本発明の第８観点に係る熱源ユニットでは、一般にメイン熱交換部の伝熱管径はφ７〜φ８であるので、伝熱管の細径化によって必要冷媒量を低減することができる。なお、細径化による圧力損失は、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量が減少することによって抑制される。
【００３４】
本発明の第９観点に係る熱源ユニットでは、利用側熱交換器が凝縮器として機能するとき、余った液冷媒はレシーバに貯められる。
【００３５】
本発明の第１０観点に係る熱源ユニットでは、再熱除湿運転時、圧縮機から吐出された冷媒の大部分はメイン熱交換部およびサブ熱交換部を通らないので、熱を放出することがなく利用側熱交換器に流れるので、再熱除湿運転の再熱能力が向上する。
【００３６】
本発明の第１１観点に係る熱源ユニットでは、気液分離器がメイン熱交換部とサブ熱交換部との間に配置されることによって、メイン熱交換部の圧力損失が抑制され、サブ熱交換部の伝熱管の径がメイン熱交換部の伝熱管の径より大きいことによって、サブ熱交換部の圧力損失が過度になることが回避される。
【００３７】
本発明の第１２観点に係る熱源ユニットでは、冷房運転時に過冷却が得られ易い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図２】図１の空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図３】変形例に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の再熱除湿運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００４０】
＜第１実施形態＞
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の冷媒回路図である。図１において、空気調和装置１は、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、利用ユニット２と、熱源ユニット３と、利用ユニット２と熱源ユニット３とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。
【００４１】
（１−２）利用ユニット
利用ユニット２は、利用側熱交換器１５を有している。利用側熱交換器１５は、内部を流れる冷媒を蒸発又は凝縮させることによって室内の空気を冷却又は加熱する熱交換器である。
【００４２】
（１−３）熱源ユニット
熱源ユニット３は、主に、圧縮機１３、四路切換弁１４、レシーバ１７、膨張弁１９、気液分離器２１、熱源側熱交換器２３、液側閉鎖弁３７、及びガス側閉鎖弁３８を有している。
【００４３】
（１−３−１）圧縮機と四路切換弁
圧縮機１３は、ガス冷媒を吸入して圧縮するための機器である。四路切換弁１４は、冷房運転と暖房運転との切換時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。冷房運転時、四路切換弁１４は、圧縮機１３の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側とガス側閉鎖弁３８とを接続する。また、暖房運転時、四路切換弁１４は、圧縮機１３の吐出側とガス側閉鎖弁３８とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続する。
【００４４】
（１−３−２）レシーバ
レシーバ１７は、熱源側熱交換器２３又は利用側熱交換器１５において凝縮された冷媒を溜めることが可能な機器である。例えば、利用熱交換器１５が凝縮器として機能する暖房運転時に利用熱交換器１５に溜めることができる液冷媒量は１１００ｃｃであり、熱源側熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房運転時に熱源側熱交換器２３に溜めることができる液冷媒量は１４００である場合、暖房運転時に利用熱交換器に溜めきれずに余った液冷媒３００ｃｃは、レシーバ１７に一時的に溜められる。
【００４５】
（１−３−３）膨張弁
膨張弁１９は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、レシーバ１７から熱源側熱交換器２３に向う配管に接続され、冷房運転時及び暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。
【００４６】
（１−３−４）気液分離器
気液分離器２１は、膨張弁１９から熱源側熱交換器２３に向う配管に接続され、膨張弁１９を通過するときに発生したガス成分を分離する。気液分離器２１で分離されたガス冷媒は、バイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ流れる。また、気液分離器２１で分離された液冷媒は、メイン熱交換部２３ａへ流れる。なお、バイパス２５の途中には、流量調整弁２７が接続されている。
【００４７】
（１−３−５）熱源側熱交換器
熱源側熱交換器２３は、空気又は水を熱源として内部を流れる冷媒を凝縮又は蒸発させることができる。熱源側熱交換器２３は、圧縮機１３に接続されるメイン熱交換部２３ａと、膨張弁１９に接続されるサブ熱交換部２３ｂとを有している。メイン熱交換部２３ａの伝熱管およびサブ熱交換部２３ｂの伝熱管は、共通の放熱用フィンに固定されている。メイン熱交換部２３ａには冷媒が通過する複数の冷媒パスが形成され、サブ熱交換部２３ｂには１つの冷媒パスが形成されている。メイン熱交換部２３ａの伝熱管の径は、φ５（又は、利用側熱交換器１５の伝熱管の径）以上で、φ６．３５以下に設定されている。一般にメイン熱交換部２３ａの伝熱管径はφ７〜φ８であることを鑑みれば、伝熱管の細径化によって必要冷媒量を低減することができる。また、サブ熱交換部２３ｂの伝熱管の径は、φ７以上に設定されている。
【００４８】
（１−３−６）閉鎖弁および冷媒連絡配管
液側閉鎖弁３７及びガス側閉鎖弁３８は、それぞれ、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に接続されている。液冷媒連絡配管６は、利用ユニット２の利用側熱交換器１５の液側と熱源ユニット３の液側閉鎖弁３７との間を接続している。ガス冷媒連絡配管７は、利用ユニット２の利用側熱交換器１５のガス側と熱源ユニット３のガス側閉鎖弁３８との間を接続している。
【００４９】
（２）暖房運転時の冷媒の流れ
図１において、暖房運転時、四路切換弁１４は、圧縮機１３の吐出側とガス側閉鎖弁３８とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続する。また、膨張弁１９は開度を絞る。その結果、熱源側熱交換器２３が冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用側熱交換器１５が冷媒の放熱器として機能する。
【００５０】
このような状態の冷媒回路において、低圧の冷媒は、圧縮機１３に吸入され、高圧に圧縮された後に吐出される。圧縮機１３から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁１４、ガス側閉鎖弁３８及びガス冷媒連絡配管７を通じて、利用側熱交換器１５に送られる。利用側熱交換器１５に送られた高圧の冷媒は、そこで室内空気と熱交換を行って放熱する。これにより、室内空気は加熱される。利用側熱交換器１５で放熱した高圧の冷媒は、液冷媒連絡配管６及び液側閉鎖弁３７を通じて、レシーバ１７に送られる。レシーバ１７の働きについては既に説明しているのでここでは省略する。
【００５１】
レシーバ１７を出た冷媒は、膨張弁１９に送られて低圧に減圧され、その後、サブ熱交換部２３ｂに送られる。低圧の冷媒は、サブ熱交換部２３ｂにおいて蒸発するが、サブ熱交換部２３ｂの伝熱管径はメイン熱交換部２３ａの伝熱管より大きいφ７に設定されているので、蒸発時の圧力損失は抑制される。
【００５２】
サブ熱交換部２３ｂを出た冷媒は、気液分離器２１に送られる。膨張弁１９及びサブ熱交換部２３を通過してきた冷媒は、液とガスとの混合状態であるので、気液分離器１９では、液冷媒とガス冷媒とに分離され、ガス冷媒のほとんどがバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。
【００５３】
他方、液冷媒は、メイン熱交換部２３ａに送られ、そこで、ファン（図示せず）によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。メイン熱交換部２３ａの入口からはガス冷媒がほとんど入らないので、メイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量が減った分、圧力損失が抑制される。メイン熱交換部２３ａで蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁１４を通じて、再び、圧縮機１３に吸入される。
【００５４】
（３）冷房運転時の冷媒の流れ
図２は、図１の空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図２において、冷房運転時、四路切換弁１４が、圧縮機１３の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側とガス側閉鎖弁３８とを接続する。また、膨張弁１９は開度を絞る。その結果、熱源側熱交換器２３が冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器１５が冷媒の蒸発器として機能する。
【００５５】
このような状態の冷媒回路において、低圧の冷媒は、圧縮機１３に吸入され、高圧に圧縮された後に吐出される。圧縮機１３から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁１４を通じて、熱源側熱交換器２３のメイン熱交換部２３ａに送られる。
【００５６】
メイン熱交換部２３ａに送られた高圧の冷媒は、そこで室外空気と熱交換を行って放熱する。メイン熱交換部２３ａにおいて放熱した高圧の冷媒は、膨張弁１９に送られて、低圧に減圧される。
【００５７】
なお、冷媒は、膨張弁１９に送られる途中で気液分離器２１を通過するが、バイパス２５の流量調整弁２７が閉じているので、ガス冷媒が圧縮機１３の吸い込み側に送られることはない。
【００５８】
膨張弁１９で減圧された低圧の冷媒は、液側閉鎖弁３７及び液冷媒連絡配管６を通じて、利用側熱交換器１５に送られる。
【００５９】
なお、冷媒は、利用側熱交換器１５へ送られる途中でレシーバ１７を通過するが、冷房運転時ではほとんどの液冷媒が凝縮器（熱源側熱交換器２３）に溜まるので、レシーバ１７が液冷媒で満たされていることはなく、一配管として機能するのみである。
【００６０】
利用熱交換器１５に送られた低圧の冷媒は、そこで室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却される。利用側熱交換器１５において蒸発した低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡配管７、ガス側閉鎖弁３８及び四路切換弁１４を通じて、再び、圧縮機１３に吸入される。
【００６１】
（４）特徴
（４−１）
熱源側熱交換器２３のサブ熱交換部２３ｂは、熱源側熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房運転において、凝縮時の過冷却を効率よく得るために、１パスだけ設けられている。それゆえ、熱源側熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房運転においては、メイン熱交換部２３ａ入口の冷媒乾き度が高く、冷媒がメイン熱交換部２３ａで有効に蒸発することができない。
【００６２】
そこで、メイン熱交換部２３ａとサブ熱交換部２３ｂとの間には気液分離器２１が接続されている。これによって、冷媒はメイン熱交換部２３ａの手前で液冷媒とガス冷媒とに分離され、ガス冷媒はバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。その結果、メイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量が減少し圧力損失も減少し、その分、伝熱管の径を小さくすることができる。
【００６３】
したがって、メイン熱交換部２３ａの伝熱管の径が一般より小さいφ６．３５に設定されても、従来品以上に圧力損失が生じることはない。
【００６４】
（４−２）
また、冷媒のサブ熱交換部２３ｂでの圧力損失が大きいほど、気液分離器２１の入口での冷媒乾き度が低下し、バイパス２５へ送くられるガス冷媒が減少する。これでは、気液分離器２１の効果が十分に発揮されないので、サブ熱交換部２３ｂの伝熱管の径はφ７以上に設定されている。
【００６５】
（５）変形例
第１実施形態では、凝縮器（冷房運転時のメイン熱交換部２３ａ）の出口にサブ熱交換部２３ｂが設けられた構成であるが、それに限定されるのではなく、サブ熱交換部２３ｂがない構成でもよい。
【００６６】
図３は、変形例に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図３において、熱源側熱交換器２３は凝縮器として機能するときの過冷却性能を高めるため、熱源側熱交換器２３の出口に１つの冷媒パス２３１が設けられている。１つの冷媒パス２３１は、熱源側熱交換器２３が蒸発器として機能するときは冷媒に圧力損失を生じさせるので、蒸発器（暖房運転時の熱源側熱交換器２３）の入口における冷媒乾き度が低下する。
【００６７】
それゆえ、冷媒パス２３１の入口付近に気液分離器２１を配置して液冷媒が冷媒パス２３１に入るようにしても、冷媒パス２３１で圧力損失が生じ、冷媒が膨張されガス成分が発生するので、冷媒パス２３１後の複数の冷媒パスの部分での圧力損失を低減しようとする気液分離器２１の目的が達成されない。
【００６８】
そこで、図３に示すように、変形例に係る熱源ユニット３では、冷媒が冷媒パス２３１を通過した後に気液分離器２１によって液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は熱源側熱交換器２３に入り、ガス冷媒はバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
（１）空気調和装置の構成
図４は、本発明の第２実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の再熱除湿運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図４において、空気調和装置１は、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、利用ユニット２と、熱源ユニット３と、利用ユニット２と熱源ユニット３とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。なお、第１実施形態との差異は、利用ユニット２の構成が異なるだけであるので、ここでは、利用ユニット２についてのみ説明する。
【００７０】
（１−２）利用ユニット
利用ユニット２は、第１熱交換器１５ａ、と第２熱交換部１５ｂと、第２膨張弁１６を有している。第２膨張弁１６は、第１熱交換部１５ａと第２熱交換部１５ｂとの間に接続され、暖房運転時および冷房運転時は全開となり、第１熱交換部１５ａと第２熱交換部１５ｂとが１つの利用側熱交換器として機能し、内部を流れる冷媒を蒸発又は凝縮させることによって室内の空気を冷却又は加熱する。したがって、暖房運転時および冷房運転時の冷媒の流れは、第１実施形態と同じである。
【００７１】
他方、再熱除湿運転は、蒸発器で空気を結露させることによる除湿と、蒸発器によって冷えた空気を凝縮器で暖めることによって除湿による冷え過ぎを解消する運転である。再熱除湿運転時、冷媒回路内の冷媒は冷房運転と同じように循環するが、冷媒は第２膨張弁１６で減圧されるので、第１熱交換部１５ａは凝縮器として機能し、第２熱交換部１５ｂは蒸発器として機能する。以下、再熱除湿運転時の冷媒の流れについて説明する。
【００７２】
（２）再熱除湿運転時の冷媒の流れ
図４において、再熱除湿運転では、四路切換弁１４が、圧縮機１３の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側とガス側閉鎖弁３８とを接続する。また、膨張弁１９は全開となり、第２膨張弁１６は開度を絞る。その結果、熱源側熱交換器２３および利用側熱交換器１５の第１熱交換部１５ａが冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器１５の第２熱交換部１５ｂが冷媒の蒸発器として機能する。また、バイパス２５の流量調整弁２７は開いている。
【００７３】
このような状態の冷媒回路において、低圧の冷媒は、圧縮機１３に吸入され、高圧に圧縮された後に吐出される。圧縮機１３から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁１４を通じて、熱源側熱交換器２３のメイン熱交換部２３ａ側に送られる。なお、高圧の冷媒は、バイパス２５との分岐点Ｐを通る際、メイン熱交換部２３ａに流れる冷媒と、バイパス２５に流れる冷媒とに分かれる。流通抵抗は、バイパス２５に比べてメイン熱交換部２３ａのほうが大きいので、大部分の冷媒はバイパス２５を通り、気液分離器２１、全開の膨張弁１９、及びレシーバ１７を通過して第１熱交換部１５ａに入る。
【００７４】
また、メイン熱交換部２３ａにも冷媒が流れ、室外空気と熱交換を行って放熱するので、メイン熱交換部２３ａには液冷媒が溜まる。この液冷媒が流れるように、バイパス２５に流通抵抗を付けるのが好ましい。例えば、バイパス２５に設けられている流量調整弁２７によってバイパス２５に圧力損失を付けてメイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量をも微調整することも考えられる。なお、流量調整弁２７は電動弁であるので、圧縮機１３の運転周波数に応じて弁開度が制御が可能であり、バイパス２５を流れる冷媒量が運転状態に応じて調節される。
【００７５】
第１熱交換部１５ａに入った冷媒は、そこで室内空気と熱交換を行って凝縮し、室内空気を加熱する。第１熱交換部１５ａから出た冷媒は第２膨張弁１６で減圧され、その後、第２熱交換部１５ｂに入り蒸発する。これにより、室内空気は冷却され除湿されるが、第１熱交換部１５ａで加熱された空気と混合され暖められる。第２熱交換部１５ｂにおいて蒸発した低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡配管７、ガス側閉鎖弁３８及び四路切換弁１４を通じて、再び、圧縮機１３に吸入される。
（３）第２実施形態の特徴
メイン熱交換部２３ａとサブ熱交換部２３ｂとの間に気液分離器２１が接続されることによって、メイン熱交換部２３ａの伝熱管径を細くすることはできるが、再熱除湿運転時にメイン熱交換部２３ａが凝縮器として機能したとき、伝熱管の細径化によって必然的に生じる圧力損失が再熱能力を低下させる可能性がある。
【００７６】
しかし、第２実施形態では、圧縮機１３から吐出された高温高圧のガス冷媒が、バイパス２５を経て利用ユニット２の第１熱交換部１５ａに直接送られるので、再熱能力はむしろ向上する。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明によれば、熱源側熱交換器の伝熱管径を小さくすることができ、熱源ユニットの小型化が可能となるので、空気調和装置の室外ユニットを含め、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷凍装置の熱源側に有用である。
【符号の説明】
【００７８】
３ 熱源ユニット
１３ 圧縮機
１５ 利用側熱交換器
１７ レシーバ
１９ 膨張弁（膨張機構）
２１ 気液分離器
２３ 熱源側熱交換器
２３ａ メイン熱交換部
２３ｂ サブ熱交換部
２５ バイパス
２７ 流量調整弁
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】実開平４−３９６５２号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱源ユニットに関し、特に、空気調和機において暖房運転時に蒸発器となる熱交換器を備えた熱源ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用ルームエアコンにおいて、一般的に、室内熱交換器が凝縮器として機能する暖房運転時に室内熱交換器に溜めることができる冷媒量は、室外熱交換器が凝縮器として機能する冷房運転時に室外熱交換器に溜めることができる液冷媒量に比べて少ない。また、冷媒回路内には冷房運転時に必要な冷媒量が封入されるので、暖房運転時に室内熱交換器に溜めきれずに余った冷媒は、特許文献１（実開平４−３９６５２号公報）に開示されているようなレシーバに一時的に溜められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、近年、室内ユニットの小型化にともない室内熱交換器が小さくなる一方で、室外熱交換器は大型化する傾向にあり、室外熱交換器の大型化はレシーバの大型化を招くことになる。このレシーバの大型化を解消するためには、室外熱交換器の伝熱管径を細くすることが有効であるが、細径化は室外熱交換器が特に蒸発器として機能する際に圧力損失の増大を招く。
【０００４】
本発明は、伝熱管の細径化による圧力損失を抑制しつつ、冷媒量を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る熱源ユニットは、利用ユニットとともに、冷房運転および暖房運転を行うことが可能な冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、圧縮機と、膨張機構と、熱交換器とを備える。熱交換器は、圧縮機に接続されるメイン熱交換部、および膨張機構に接続されるサブ熱交換部を有する。メイン熱交換部とサブ熱交換部との間には、気液分離器が配置されている。さらに、メイン熱交換部をバイパスするため、バイパス路が気液分離器からメイン熱交換部の圧縮機側の冷媒配管へと設けられている。また、メイン熱交換部の伝熱管の径は、サブ熱交換部の伝熱管の径よりも小さい。そして、暖房運転時、メイン熱交換部およびサブ熱交換部は共に蒸発器として機能する。
【０００６】
この熱源ユニットでは、メイン熱交換部をバイパスするためバイパス路が気液分離器からメイン熱交換部の圧縮機側の冷媒配管へと延ばされている場合、サブ熱交換部で生じたガス冷媒はメイン熱交換部の入口手前で分離されて出口に迂回する。そうすると、熱交換器が蒸発器として機能するとき、メイン熱交換部を循環する冷媒量が減少するので、メイン熱交換部器での冷媒の圧力損失が抑制される。これは、圧力損失の増大を伴う伝熱管径の細径化に有効である。つまり、冷媒の圧力損失が抑制される程度を見越して、メイン熱交換部の伝熱管の径をサブ熱交換部の伝熱管の径よりも小さくすることができるので、冷媒の圧力損失を増大させることなく、冷媒量を削減することができる。
【０００７】
本発明の第２観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、メイン熱交換部の伝熱管およびサブ熱交換部の伝熱管は、共通の放熱用フィンに固定されている。この熱源ユニットでは、放熱用フィンの共通化によって、製造コストの低減が図られる。
【０００８】
本発明の第３観点に係る熱源ユニットは、第１観点または第２観点に係る熱源ユニットであって、サブ熱交換部が、冷媒が通過する１つの冷媒パスを有する。気液分離器を使用する目的は、蒸発に利用されないガス冷媒を蒸発器に流さないようにすることであるので、冷媒の乾き度が小さい状態では気液分離器の十分な効果が得られない。それゆえ、冷媒は、その乾き度が高い状態で気液分離器に入るのが好ましい。
【０００９】
この熱源ユニットでは、サブ熱交換部が１つの冷媒パスであるので、通過する冷媒の圧力を損失させ、サブ熱交換部入口の冷媒乾き度は低くなるが、サブ熱交換部出口（メイン熱交換部の入口）では冷媒乾き度が高くなり、気液分離器が有効に作用する。
【００１０】
本発明の第４観点に係る熱源ユニットは、第１観点または第２観点に係る熱源ユニットであって、メイン熱交換部が、冷媒が通過する複数の冷媒パスを有する。
【００１１】
この熱源ユニットでは、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量が減少すること、及びメイン熱交換部が複数の冷媒パスを有することによって、メイン熱交換部における冷媒の圧力損失が抑制される。
【００１２】
本発明の第５観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、サブ熱交換部が、過冷却用である。気液分離器を使用する目的は、蒸発に利用されないガス冷媒を蒸発器に流さないようにすることであるので、冷媒の乾き度が小さい状態では気液分離器の十分な効果が得られない。それゆえ、冷媒は、その乾き度が高い状態で気液分離器に入るのが好ましい。
【００１３】
この熱源ユニットでは、熱交換器が凝縮器として機能する際、サブ熱交換部が過冷却用として使用される。そうすると、熱交換器が蒸発器として機能するときは、メイン熱交換部の入口における冷媒乾き度を高くするので、気液分離器が有効に作用する。
【００１４】
本発明の第６観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、バイパス路が流量調整弁を有する。
【００１５】
この熱源ユニットでは、バイパス路を流れる冷媒量だけでなく、バイパス路に圧力損失を付けてメイン熱交換部を流れる冷媒量をも調整することができる。
【００１６】
本発明の第７観点に係る熱源ユニットは、第６観点に係る熱源ユニットであって、流量調整弁が電動弁である。
【００１７】
この熱源ユニットでは、電動弁であることによって、圧縮機の運転周波数に応じて弁開度の制御が可能となるので、バイパス路を流れる冷媒量が運転状態に応じて調節される。
【００１８】
本発明の第８観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、利用ユニットが利用側熱交換器を備えている。メイン熱交換部の伝熱管の径は、利用側熱交換器の伝熱管の径以上、φ６．３５以下である。
【００１９】
この熱源ユニットでは、一般にメイン熱交換部の伝熱管径はφ７〜φ８であるので、伝熱管の細径化によって必要冷媒量を低減することができる。なお、細径化による圧力損失は、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量を減少させることによって抑制される。
【００２０】
本発明の第９観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、利用ユニットが利用側熱交換器を備えている。利用側熱交換器と膨張機構との間にレシーバが接続されている。この熱源ユニットでは、利用側熱交換器が凝縮器として機能するとき、余った液冷媒はレシーバに貯められる。
【００２１】
本発明の第１０観点に係る熱源ユニットは、第１観点に係る熱源ユニットであって、利用ユニットが利用側熱交換器を備えている。利用側熱交換器の一部が凝縮器と機能し他が蒸発器として機能する再熱除湿運転のとき、圧縮機から吐出された冷媒がバイパス路を経て利用側熱交換器へ流される。
【００２２】
この熱源ユニットでは、再熱除湿運転時、圧縮機から吐出された冷媒の大部分はメイン熱交換部およびサブ熱交換部を通らないので、熱を放出することがなく利用側熱交換器に流れるので、再熱除湿運転の再熱能力が向上する。
【００２３】
本発明の第１１観点に係る熱源ユニットは、利用ユニットとともに冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、圧縮機と、膨張機構と、熱交換器と、気液分離器と、バイパス路とを備えている。熱交換器は、圧縮機側に接続されるメイン熱交換部と、膨張機構側に接続されるサブ熱交換部とを有する。気液分離器は、メイン熱交換部とサブ熱交換部との間に配置される。バイパス路は、メイン熱交換部をバイパスするため、気液分離器からメイン熱交換部の圧縮機側の冷媒配管へ延びる。また、サブ熱交換部の伝熱管の径が、メイン熱交換部の伝熱管の径より大きく形成されている。
【００２４】
この熱源ユニットでは、気液分離器がメイン熱交換部とサブ熱交換部との間に配置されることによって、メイン熱交換部の圧力損失が抑制され、サブ熱交換部の伝熱管の径がメイン熱交換部の伝熱管の径より大きいことによって、サブ熱交換部の圧力損失が過度になることが回避される。
【００２５】
本発明の第１２観点に係る熱源ユニットは、第１１観点に係る熱源ユニットであって、
メイン熱交換部とサブ熱交換部とは別体である。この熱源ユニットでは、冷房運転時に過冷却が得られ易い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の第１観点に係る熱源ユニットでは、メイン熱交換部を循環する冷媒量が減少するので、メイン熱交換部での冷媒の圧力損失が抑制される。
【００２７】
本発明の第２観点に係る熱源ユニットでは、放熱用フィンの共通化によって、製造コストの低減が図られる。
【００２８】
本発明の第３観点に係る熱源ユニットでは、サブ熱交換部が１つの冷媒パスであるので、通過する冷媒の圧力を損失させ、サブ熱交換部入口の冷媒乾き度は低くなるが、サブ熱交換部出口（メイン熱交換部の入口）では冷媒乾き度が高くなり、気液分離器が有効に作用する。
【００２９】
本発明の第４観点に係る熱源ユニットでは、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量が減少すること、及びメイン熱交換部が複数の冷媒パスを有することによって、メイン熱交換部における冷媒の圧力損失が抑制される。
【００３０】
本発明の第５観点に係る熱源ユニットでは、熱交換器が蒸発器として機能するとき、メイン熱交換部の入口における冷媒乾き度が高く、気液分離器が有効に作用する。
【００３１】
本発明の第６観点に係る熱源ユニットでは、バイパス路を流れる冷媒量だけでなく、バイパス路に圧力損失を付けてメイン熱交換部を流れる冷媒量をも調整することができる。
【００３２】
本発明の第７観点に係る熱源ユニットでは、電動弁であることによって、圧縮機の運転周波数に応じて弁開度の制御が可能となるので、バイパス路を流れる冷媒量が運転状態に応じて調節される。
【００３３】
本発明の第８観点に係る熱源ユニットでは、一般にメイン熱交換部の伝熱管径はφ７〜φ８であるので、伝熱管の細径化によって必要冷媒量を低減することができる。なお、細径化による圧力損失は、気液分離器によってメイン熱交換部を循環する冷媒量が減少することによって抑制される。
【００３４】
本発明の第９観点に係る熱源ユニットでは、利用側熱交換器が凝縮器として機能するとき、余った液冷媒はレシーバに貯められる。
【００３５】
本発明の第１０観点に係る熱源ユニットでは、再熱除湿運転時、圧縮機から吐出された冷媒の大部分はメイン熱交換部およびサブ熱交換部を通らないので、熱を放出することがなく利用側熱交換器に流れるので、再熱除湿運転の再熱能力が向上する。
【００３６】
本発明の第１１観点に係る熱源ユニットでは、気液分離器がメイン熱交換部とサブ熱交換部との間に配置されることによって、メイン熱交換部の圧力損失が抑制され、サブ熱交換部の伝熱管の径がメイン熱交換部の伝熱管の径より大きいことによって、サブ熱交換部の圧力損失が過度になることが回避される。
【００３７】
本発明の第１２観点に係る熱源ユニットでは、冷房運転時に過冷却が得られ易い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図２】図１の空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図３】変形例に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の再熱除湿運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００４０】
＜第１実施形態＞
（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の冷媒回路図である。図１において、空気調和装置１は、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、利用ユニット２と、熱源ユニット３と、利用ユニット２と熱源ユニット３とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。
【００４１】
（１−２）利用ユニット
利用ユニット２は、利用側熱交換器１５を有している。利用側熱交換器１５は、内部を流れる冷媒を蒸発又は凝縮させることによって室内の空気を冷却又は加熱する熱交換器である。
【００４２】
（１−３）熱源ユニット
熱源ユニット３は、主に、圧縮機１３、四路切換弁１４、レシーバ１７、膨張弁１９、気液分離器２１、熱源側熱交換器２３、液側閉鎖弁３７、及びガス側閉鎖弁３８を有している。
【００４３】
（１−３−１）圧縮機と四路切換弁
圧縮機１３は、ガス冷媒を吸入して圧縮するための機器である。四路切換弁１４は、冷房運転と暖房運転との切換時に、冷媒の流れの方向を切り換えるための弁である。冷房運転時、四路切換弁１４は、圧縮機１３の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側とガス側閉鎖弁３８とを接続する。また、暖房運転時、四路切換弁１４は、圧縮機１３の吐出側とガス側閉鎖弁３８とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続する。
【００４４】
（１−３−２）レシーバ
レシーバ１７は、熱源側熱交換器２３又は利用側熱交換器１５において凝縮された冷媒を溜めることが可能な機器である。例えば、利用熱交換器１５が凝縮器として機能する暖房運転時に利用熱交換器１５に溜めることができる液冷媒量は１１００ｃｃであり、熱源側熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房運転時に熱源側熱交換器２３に溜めることができる液冷媒量は１４００である場合、暖房運転時に利用熱交換器に溜めきれずに余った液冷媒３００ｃｃは、レシーバ１７に一時的に溜められる。
【００４５】
（１−３−３）膨張弁
膨張弁１９は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、レシーバ１７から熱源側熱交換器２３に向う配管に接続され、冷房運転時及び暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。
【００４６】
（１−３−４）気液分離器
気液分離器２１は、膨張弁１９から熱源側熱交換器２３に向う配管に接続され、膨張弁１９を通過するときに発生したガス成分を分離する。気液分離器２１で分離されたガス冷媒は、バイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ流れる。また、気液分離器２１で分離された液冷媒は、メイン熱交換部２３ａへ流れる。なお、バイパス２５の途中には、流量調整弁２７が接続されている。
【００４７】
（１−３−５）熱源側熱交換器
熱源側熱交換器２３は、空気又は水を熱源として内部を流れる冷媒を凝縮又は蒸発させることができる。熱源側熱交換器２３は、圧縮機１３に接続されるメイン熱交換部２３ａと、膨張弁１９に接続されるサブ熱交換部２３ｂとを有している。メイン熱交換部２３ａの伝熱管およびサブ熱交換部２３ｂの伝熱管は、共通の放熱用フィンに固定されている。メイン熱交換部２３ａには冷媒が通過する複数の冷媒パスが形成され、サブ熱交換部２３ｂには１つの冷媒パスが形成されている。メイン熱交換部２３ａの伝熱管の径は、φ５（又は、利用側熱交換器１５の伝熱管の径）以上で、φ６．３５以下に設定されている。一般にメイン熱交換部２３ａの伝熱管径はφ７〜φ８であることを鑑みれば、伝熱管の細径化によって必要冷媒量を低減することができる。また、サブ熱交換部２３ｂの伝熱管の径は、φ７以上に設定されている。
【００４８】
（１−３−６）閉鎖弁および冷媒連絡配管
液側閉鎖弁３７及びガス側閉鎖弁３８は、それぞれ、液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７に接続されている。液冷媒連絡配管６は、利用ユニット２の利用側熱交換器１５の液側と熱源ユニット３の液側閉鎖弁３７との間を接続している。ガス冷媒連絡配管７は、利用ユニット２の利用側熱交換器１５のガス側と熱源ユニット３のガス側閉鎖弁３８との間を接続している。
【００４９】
（２）暖房運転時の冷媒の流れ
図１において、暖房運転時、四路切換弁１４は、圧縮機１３の吐出側とガス側閉鎖弁３８とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続する。また、膨張弁１９は開度を絞る。その結果、熱源側熱交換器２３が冷媒の蒸発器として機能し、かつ、利用側熱交換器１５が冷媒の放熱器として機能する。
【００５０】
このような状態の冷媒回路において、低圧の冷媒は、圧縮機１３に吸入され、高圧に圧縮された後に吐出される。圧縮機１３から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁１４、ガス側閉鎖弁３８及びガス冷媒連絡配管７を通じて、利用側熱交換器１５に送られる。利用側熱交換器１５に送られた高圧の冷媒は、そこで室内空気と熱交換を行って放熱する。これにより、室内空気は加熱される。利用側熱交換器１５で放熱した高圧の冷媒は、液冷媒連絡配管６及び液側閉鎖弁３７を通じて、レシーバ１７に送られる。レシーバ１７の働きについては既に説明しているのでここでは省略する。
【００５１】
レシーバ１７を出た冷媒は、膨張弁１９に送られて低圧に減圧され、その後、サブ熱交換部２３ｂに送られる。低圧の冷媒は、サブ熱交換部２３ｂにおいて蒸発するが、サブ熱交換部２３ｂの伝熱管径はメイン熱交換部２３ａの伝熱管より大きいφ７に設定されているので、蒸発時の圧力損失は抑制される。
【００５２】
サブ熱交換部２３ｂを出た冷媒は、気液分離器２１に送られる。膨張弁１９及びサブ熱交換部２３を通過してきた冷媒は、液とガスとの混合状態であるので、気液分離器１９では、液冷媒とガス冷媒とに分離され、ガス冷媒のほとんどがバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。
【００５３】
他方、液冷媒は、メイン熱交換部２３ａに送られ、そこで、ファン（図示せず）によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発する。メイン熱交換部２３ａの入口からはガス冷媒がほとんど入らないので、メイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量が減った分、圧力損失が抑制される。メイン熱交換部２３ａで蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁１４を通じて、再び、圧縮機１３に吸入される。
【００５４】
（３）冷房運転時の冷媒の流れ
図２は、図１の空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図２において、冷房運転時、四路切換弁１４が、圧縮機１３の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側とガス側閉鎖弁３８とを接続する。また、膨張弁１９は開度を絞る。その結果、熱源側熱交換器２３が冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器１５が冷媒の蒸発器として機能する。
【００５５】
このような状態の冷媒回路において、低圧の冷媒は、圧縮機１３に吸入され、高圧に圧縮された後に吐出される。圧縮機１３から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁１４を通じて、熱源側熱交換器２３のメイン熱交換部２３ａに送られる。
【００５６】
メイン熱交換部２３ａに送られた高圧の冷媒は、そこで室外空気と熱交換を行って放熱する。メイン熱交換部２３ａにおいて放熱した高圧の冷媒は、膨張弁１９に送られて、低圧に減圧される。
【００５７】
なお、冷媒は、膨張弁１９に送られる途中で気液分離器２１を通過するが、バイパス２５の流量調整弁２７が閉じているので、ガス冷媒が圧縮機１３の吸い込み側に送られることはない。
【００５８】
膨張弁１９で減圧された低圧の冷媒は、液側閉鎖弁３７及び液冷媒連絡配管６を通じて、利用側熱交換器１５に送られる。
【００５９】
なお、冷媒は、利用側熱交換器１５へ送られる途中でレシーバ１７を通過するが、冷房運転時ではほとんどの液冷媒が凝縮器（熱源側熱交換器２３）に溜まるので、レシーバ１７が液冷媒で満たされていることはなく、一配管として機能するのみである。
【００６０】
利用熱交換器１５に送られた低圧の冷媒は、そこで室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却される。利用側熱交換器１５において蒸発した低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡配管７、ガス側閉鎖弁３８及び四路切換弁１４を通じて、再び、圧縮機１３に吸入される。
【００６１】
（４）特徴
（４−１）
熱源側熱交換器２３のサブ熱交換部２３ｂは、熱源側熱交換器２３が凝縮器として機能する冷房運転において、凝縮時の過冷却を効率よく得るために、１パスだけ設けられている。それゆえ、熱源側熱交換器２３が蒸発器として機能する暖房運転においては、メイン熱交換部２３ａ入口の冷媒乾き度が高く、冷媒がメイン熱交換部２３ａで有効に蒸発することができない。
【００６２】
そこで、メイン熱交換部２３ａとサブ熱交換部２３ｂとの間には気液分離器２１が接続されている。これによって、冷媒はメイン熱交換部２３ａの手前で液冷媒とガス冷媒とに分離され、ガス冷媒はバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。その結果、メイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量が減少し圧力損失も減少し、その分、伝熱管の径を小さくすることができる。
【００６３】
したがって、メイン熱交換部２３ａの伝熱管の径が一般より小さいφ６．３５に設定されても、従来品以上に圧力損失が生じることはない。
【００６４】
（４−２）
また、冷媒のサブ熱交換部２３ｂでの圧力損失が大きいほど、気液分離器２１の入口での冷媒乾き度が低下し、バイパス２５へ送くられるガス冷媒が減少する。これでは、気液分離器２１の効果が十分に発揮されないので、サブ熱交換部２３ｂの伝熱管の径はφ７以上に設定されている。
【００６５】
（５）変形例
第１実施形態では、凝縮器（冷房運転時のメイン熱交換部２３ａ）の出口にサブ熱交換部２３ｂが設けられた構成であるが、それに限定されるのではなく、サブ熱交換部２３ｂがない構成でもよい。
【００６６】
図３は、変形例に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図３において、熱源側熱交換器２３は凝縮器として機能するときの過冷却性能を高めるため、熱源側熱交換器２３の出口に１つの冷媒パス２３１が設けられている。１つの冷媒パス２３１は、熱源側熱交換器２３が蒸発器として機能するときは冷媒に圧力損失を生じさせるので、蒸発器（暖房運転時の熱源側熱交換器２３）の入口における冷媒乾き度が低下する。
【００６７】
それゆえ、冷媒パス２３１の入口付近に気液分離器２１を配置して液冷媒が冷媒パス２３１に入るようにしても、冷媒パス２３１で圧力損失が生じ、冷媒が膨張されガス成分が発生するので、冷媒パス２３１後の複数の冷媒パスの部分での圧力損失を低減しようとする気液分離器２１の目的が達成されない。
【００６８】
そこで、図３に示すように、変形例に係る熱源ユニット３では、冷媒が冷媒パス２３１を通過した後に気液分離器２１によって液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は熱源側熱交換器２３に入り、ガス冷媒はバイパス２５を通って圧縮機１３の吸い込み側へ送られる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
（１）空気調和装置の構成
図４は、本発明の第２実施形態に係る熱源ユニットを使用した空気調和装置の再熱除湿運転時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図４において、空気調和装置１は、冷房運転及び暖房運転が可能な空気調和装置であり、利用ユニット２と、熱源ユニット３と、利用ユニット２と熱源ユニット３とを接続するための液冷媒連絡配管６及びガス冷媒連絡配管７とを備えている。なお、第１実施形態との差異は、利用ユニット２の構成が異なるだけであるので、ここでは、利用ユニット２についてのみ説明する。
【００７０】
（１−２）利用ユニット
利用ユニット２は、第１熱交換器１５ａ、と第２熱交換部１５ｂと、第２膨張弁１６を有している。第２膨張弁１６は、第１熱交換部１５ａと第２熱交換部１５ｂとの間に接続され、暖房運転時および冷房運転時は全開となり、第１熱交換部１５ａと第２熱交換部１５ｂとが１つの利用側熱交換器として機能し、内部を流れる冷媒を蒸発又は凝縮させることによって室内の空気を冷却又は加熱する。したがって、暖房運転時および冷房運転時の冷媒の流れは、第１実施形態と同じである。
【００７１】
他方、再熱除湿運転は、蒸発器で空気を結露させることによる除湿と、蒸発器によって冷えた空気を凝縮器で暖めることによって除湿による冷え過ぎを解消する運転である。再熱除湿運転時、冷媒回路内の冷媒は冷房運転と同じように循環するが、冷媒は第２膨張弁１６で減圧されるので、第１熱交換部１５ａは凝縮器として機能し、第２熱交換部１５ｂは蒸発器として機能する。以下、再熱除湿運転時の冷媒の流れについて説明する。
【００７２】
（２）再熱除湿運転時の冷媒の流れ
図４において、再熱除湿運転では、四路切換弁１４が、圧縮機１３の吐出側と熱源側熱交換器２３のガス側とを接続するとともに圧縮機１３の吸入側とガス側閉鎖弁３８とを接続する。また、膨張弁１９は全開となり、第２膨張弁１６は開度を絞る。その結果、熱源側熱交換器２３および利用側熱交換器１５の第１熱交換部１５ａが冷媒の放熱器として機能し、かつ、利用側熱交換器１５の第２熱交換部１５ｂが冷媒の蒸発器として機能する。また、バイパス２５の流量調整弁２７は開いている。
【００７３】
このような状態の冷媒回路において、低圧の冷媒は、圧縮機１３に吸入され、高圧に圧縮された後に吐出される。圧縮機１３から吐出された高圧の冷媒は、四路切換弁１４を通じて、熱源側熱交換器２３のメイン熱交換部２３ａ側に送られる。なお、高圧の冷媒は、バイパス２５との分岐点Ｐを通る際、メイン熱交換部２３ａに流れる冷媒と、バイパス２５に流れる冷媒とに分かれる。流通抵抗は、バイパス２５に比べてメイン熱交換部２３ａのほうが大きいので、大部分の冷媒はバイパス２５を通り、気液分離器２１、全開の膨張弁１９、及びレシーバ１７を通過して第１熱交換部１５ａに入る。
【００７４】
また、メイン熱交換部２３ａにも冷媒が流れ、室外空気と熱交換を行って放熱するので、メイン熱交換部２３ａには液冷媒が溜まる。この液冷媒が流れるように、バイパス２５に流通抵抗を付けるのが好ましい。例えば、バイパス２５に設けられている流量調整弁２７によってバイパス２５に圧力損失を付けてメイン熱交換部２３ａを流れる冷媒量をも微調整することも考えられる。なお、流量調整弁２７は電動弁であるので、圧縮機１３の運転周波数に応じて弁開度が制御が可能であり、バイパス２５を流れる冷媒量が運転状態に応じて調節される。
【００７５】
第１熱交換部１５ａに入った冷媒は、そこで室内空気と熱交換を行って凝縮し、室内空気を加熱する。第１熱交換部１５ａから出た冷媒は第２膨張弁１６で減圧され、その後、第２熱交換部１５ｂに入り蒸発する。これにより、室内空気は冷却され除湿されるが、第１熱交換部１５ａで加熱された空気と混合され暖められる。第２熱交換部１５ｂにおいて蒸発した低圧の冷媒は、ガス冷媒連絡配管７、ガス側閉鎖弁３８及び四路切換弁１４を通じて、再び、圧縮機１３に吸入される。
（３）第２実施形態の特徴
メイン熱交換部２３ａとサブ熱交換部２３ｂとの間に気液分離器２１が接続されることによって、メイン熱交換部２３ａの伝熱管径を細くすることはできるが、再熱除湿運転時にメイン熱交換部２３ａが凝縮器として機能したとき、伝熱管の細径化によって必然的に生じる圧力損失が再熱能力を低下させる可能性がある。
【００７６】
しかし、第２実施形態では、圧縮機１３から吐出された高温高圧のガス冷媒が、バイパス２５を経て利用ユニット２の第１熱交換部１５ａに直接送られるので、再熱能力はむしろ向上する。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明によれば、熱源側熱交換器の伝熱管径を小さくすることができ、熱源ユニットの小型化が可能となるので、空気調和装置の室外ユニットを含め、蒸気圧縮式冷凍サイクルを利用した冷凍装置の熱源側に有用である。
【符号の説明】
【００７８】
３ 熱源ユニット
１３ 圧縮機
１５ 利用側熱交換器
１７ レシーバ
１９ 膨張弁（膨張機構）
２１ 気液分離器
２３ 熱源側熱交換器
２３ａ メイン熱交換部
２３ｂ サブ熱交換部
２５ バイパス
２７ 流量調整弁
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】実開平４−３９６５２号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
利用ユニットとともに、冷房運転および暖房運転を行うことが可能な冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、
圧縮機（１３）と、
膨張機構（１９）と、
前記圧縮機（１３）に接続されるメイン熱交換部（２３ａ）、および前記膨張機構（１９）に接続されるサブ熱交換部（２３ｂ）を有する前記熱交換器（２３）と、
を備え、
前記メイン熱交換部（２３ａ）と前記サブ熱交換部（２３ｂ）との間に気液分離器（２１）が配置され、前記メイン熱交換部（２３ａ）をバイパスするためバイパス路（２５）が前記気液分離器（２１）から前記メイン熱交換部（２３ａ）の前記圧縮機（１３）側の冷媒配管へと設けられており、
前記メイン熱交換部（２３ａ）の伝熱管の径は、前記サブ熱交換部（２３ｂ）の伝熱管の径よりも小さく、
暖房運転時、前記メイン熱交換部（２３ａ）及び前記サブ熱交換部（２３ｂ）は共に蒸発器として機能する、
熱源ユニット（３）。
【請求項２】
前記メイン熱交換部（２３ａ）の前記伝熱管および前記サブ熱交換部（２３ｂ）の前記伝熱管は、共通の放熱用フィンに固定されている、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項３】
前記サブ熱交換部（２３ｂ）は、冷媒が通過する１つの冷媒パスを有する、
請求項１又は請求項２に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項４】
前記メイン熱交換部（２３ａ）は、冷媒が通過する複数の冷媒パスを有する、
請求項１又は請求項２に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項５】
前記サブ熱交換部（２３ｂ）は、過冷却用である、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項６】
前記バイパス路（２５）は流量調整弁（２７）を有する、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項７】
前記流量調整弁（２７）が電動弁である、
請求項６に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項８】
前記利用ユニットは、利用側熱交換器（１５）を備えており、
前記メイン熱交換部（２３ａ）の伝熱管の径は、前記利用側熱交換器（１５）の伝熱管の径以上、φ６．３５以下である、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項９】
前記利用ユニットは、利用側熱交換器（１５）を備えており、
前記利用側熱交換器（１５）と前記膨張機構（１９）との間にレシーバ（１７）が接続されている、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項１０】
前記利用ユニットは、利用側熱交換器（１５）を備えており、
前記利用側熱交換器（１５）の一部が凝縮器と機能し他が蒸発器として機能する再熱除湿運転のとき、前記圧縮機（１３）から吐出された冷媒が前記バイパス路（２５）を経て前記利用側熱交換器（１５）へ流される、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項１１】
利用ユニットとともに冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、
圧縮機（１３）と、
膨張機構（１９）と、
前記圧縮機（１３）側に接続されるメイン熱交換部（２３ａ）と、前記膨張機構（１９）側に接続されるサブ熱交換部（２３ｂ）とを有する熱交換器（２３）と、
前記メイン熱交換部（２３ａ）と前記サブ熱交換部（２３ｂ）との間に配置される気液分離器（２１）と、
前記メイン熱交換部（２３ａ）をバイパスするため、前記気液分離器（２１）から前記メイン熱交換部（２３ａ）の前記圧縮機（１３）側の冷媒配管へ延びるバイパス路（２５）と、
を備え、
前記サブ熱交換部（２３ｂ）の伝熱管の径が、前記メイン熱交換部（２３ａ）の伝熱管の径より大きく形成されている、
熱源ユニット（３）。
【請求項１２】
前記メイン熱交換部（２３ａ）と前記サブ熱交換部（２３ｂ）とは別体である、
請求項１１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項１】
利用ユニットとともに、冷房運転および暖房運転を行うことが可能な冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、
圧縮機（１３）と、
膨張機構（１９）と、
前記圧縮機（１３）に接続されるメイン熱交換部（２３ａ）、および前記膨張機構（１９）に接続されるサブ熱交換部（２３ｂ）を有する前記熱交換器（２３）と、
を備え、
前記メイン熱交換部（２３ａ）と前記サブ熱交換部（２３ｂ）との間に気液分離器（２１）が配置され、前記メイン熱交換部（２３ａ）をバイパスするためバイパス路（２５）が前記気液分離器（２１）から前記メイン熱交換部（２３ａ）の前記圧縮機（１３）側の冷媒配管へと設けられており、
前記メイン熱交換部（２３ａ）の伝熱管の径は、前記サブ熱交換部（２３ｂ）の伝熱管の径よりも小さく、
暖房運転時、前記メイン熱交換部（２３ａ）及び前記サブ熱交換部（２３ｂ）は共に蒸発器として機能する、
熱源ユニット（３）。
【請求項２】
前記メイン熱交換部（２３ａ）の前記伝熱管および前記サブ熱交換部（２３ｂ）の前記伝熱管は、共通の放熱用フィンに固定されている、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項３】
前記サブ熱交換部（２３ｂ）は、冷媒が通過する１つの冷媒パスを有する、
請求項１又は請求項２に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項４】
前記メイン熱交換部（２３ａ）は、冷媒が通過する複数の冷媒パスを有する、
請求項１又は請求項２に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項５】
前記サブ熱交換部（２３ｂ）は、過冷却用である、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項６】
前記バイパス路（２５）は流量調整弁（２７）を有する、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項７】
前記流量調整弁（２７）が電動弁である、
請求項６に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項８】
前記利用ユニットは、利用側熱交換器（１５）を備えており、
前記メイン熱交換部（２３ａ）の伝熱管の径は、前記利用側熱交換器（１５）の伝熱管の径以上、φ６．３５以下である、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項９】
前記利用ユニットは、利用側熱交換器（１５）を備えており、
前記利用側熱交換器（１５）と前記膨張機構（１９）との間にレシーバ（１７）が接続されている、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項１０】
前記利用ユニットは、利用側熱交換器（１５）を備えており、
前記利用側熱交換器（１５）の一部が凝縮器と機能し他が蒸発器として機能する再熱除湿運転のとき、前記圧縮機（１３）から吐出された冷媒が前記バイパス路（２５）を経て前記利用側熱交換器（１５）へ流される、
請求項１に記載の熱源ユニット（３）。
【請求項１１】
利用ユニットとともに冷媒回路を構成する熱源ユニットであって、
圧縮機（１３）と、
膨張機構（１９）と、
前記圧縮機（１３）側に接続されるメイン熱交換部（２３ａ）と、前記膨張機構（１９）側に接続されるサブ熱交換部（２３ｂ）とを有する熱交換器（２３）と、
前記メイン熱交換部（２３ａ）と前記サブ熱交換部（２３ｂ）との間に配置される気液分離器（２１）と、
前記メイン熱交換部（２３ａ）をバイパスするため、前記気液分離器（２１）から前記メイン熱交換部（２３ａ）の前記圧縮機（１３）側の冷媒配管へ延びるバイパス路（２５）と、
を備え、
前記サブ熱交換部（２３ｂ）の伝熱管の径が、前記メイン熱交換部（２３ａ）の伝熱管の径より大きく形成されている、
熱源ユニット（３）。
【請求項１２】
前記メイン熱交換部（２３ａ）と前記サブ熱交換部（２３ｂ）とは別体である、
請求項１１に記載の熱源ユニット（３）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−６３０８３（Ｐ２０１２−６３０８３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０７８０６（Ｐ２０１０−２０７８０６）
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【出願人】（０００００２８５３）ダイキン工業株式会社 (7,604)
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