WO2024261859A1

WO2024261859A1 - 空気調和装置

Info

Publication number: WO2024261859A1
Application number: PCT/JP2023/022759
Authority: WO
Inventors: 淳平濱口
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2023-06-20
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2024-12-26
Anticipated expiration: 2025-12-20

Abstract

空気調和装置は、圧縮機、２つの流路切替装置、１つ以上の室内熱交換器並びに減圧装置、それぞれが複数の分岐流路で構成された２系統の流路を有する室外熱交換器、および、室外熱交換器の各２系統の流路の流れをそれぞれ調整する２つの流量調整装置が、配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、圧縮機の吐出側と２つの流路切替装置のうち一方との間と、室外熱交換器の２系統の流路のうち一方を有する第１の部分熱交換器と２つの流量調整装置のうち一方との間、および、圧縮機の吐出側と２つの流路切替装置のうち一方との間と、室外熱交換器の２系統の流路のうち他方を有する第２の部分熱交換器と２つの流量調整装置のうち他方との間とをそれぞれ接続し、圧縮機から吐出された冷媒の一部が分岐して流れるバイパス配管と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管に流れる冷媒の流量を調整するバイパス流量調整装置と、を有するバイパス回路と、２つの流路切替装置、減圧装置、２つの流量調整装置、および、２つのバイパス流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、運転モードとして、第１の部分熱交換器および第２の部分熱交換器を蒸発器として作用させる通常暖房運転モードと、第１の部分熱交換器および第２の部分熱交換器のうち、一方をデフロスト対象に設定し、他方を蒸発器として作用させる暖房デフロスト運転モードと、を有し、室外熱交換器の２系統の流路のうち、第１の部分熱交換器が有する流路の複数の分岐流路と、第２の部分熱交換器が有する流路の複数の分岐流路とは、天地方向に交互に配置されているものである。

Description

空気調和装置

　本開示は、室外熱交換器に付着する霜を除去するデフロスト機能を有する空気調和装置に関するものである。

　近年、地球環境保護の観点から、化石燃料を燃やして暖房を行うボイラ式の暖房器具に代わって、寒冷地域にも空気を熱源とするヒートポンプ式の空気調和装置が導入される事例が増えている。ヒートポンプ式の空気調和装置は、圧縮機への電気入力に加えて空気から熱が供給される分だけ効率よく暖房を行うことができる。

　しかし、この反面、ヒートポンプ式の空気調和装置は、屋外等における外気温度が低温になるほど、蒸発器として作用し、外気と冷媒とを熱交換する室外熱交換器に着霜しやすくなる。このため、室外熱交換器に付着した霜を融かすデフロストを行う必要がある。デフロストを行う方法として、例えば、暖房における冷媒の流れを逆転させ、圧縮機からの冷媒を室外熱交換器に供給する方法がある。ただし、この方法では、デフロスト中、室内の暖房を停止して行う場合があるため、快適性が損なわれるという課題があった。

　そこで、上記課題を解決するため、室外熱交換器が複数の室外熱交換器に分割され、暖房デフロスト運転モードを行う空気調和装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の空気調和装置は、一方の室外熱交換器に圧縮機から吐出された冷媒の一部を流入させることでデフロストしている間、他方の室外熱交換器を蒸発器として作用させる、暖房デフロスト運転モードを有する。この暖房デフロスト運転モードでは、各室外熱交換器を交互にデフロストするため、冷凍サイクルの流れを冷房運転と同じにすることなく、連続して室内の暖房を行うことができる。

国際公開第２０２０／１９４４３５号

　デフロストの目的は、暖房デフロスト運転中の室外熱交換器の表面の霜を融解させることであるが、特許文献１では、霜の融解の成否を安価に検知する手段がなく、デフロスト後の冷媒温度などから融解の成否を推測して暖房デフロスト運転を終了させていた。そのため、室外熱交換器の一部では霜の融解が完了した後もなお暖房デフロスト運転のための過熱ガスが流入し、室外熱交換器の表面に霜が融解して生じた水に不必要にエネルギーを加えることになり、この水が排出される際に冷媒の持つエネルギーを捨ててしまっていた。その結果、暖房デフロスト運転モード時の暖房能力が低減してしまうという課題があった。

　本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、従来よりも暖房デフロスト運転モード時の暖房能力を向上させた空気調和装置を提供することを目的としている。

　本開示に係る空気調和装置は、圧縮機、２つの流路切替装置、１つ以上の室内熱交換器並びに減圧装置、それぞれが複数の分岐流路で構成された２系統の流路を有する室外熱交換器、および、前記室外熱交換器の各前記２系統の流路の流れをそれぞれ調整する２つの流量調整装置が、配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、前記圧縮機の吐出側と前記２つの流路切替装置のうち一方との間と、前記室外熱交換器の前記２系統の流路のうち一方を有する第１の部分熱交換器と前記２つの流量調整装置のうち一方との間、および、前記圧縮機の吐出側と前記２つの流路切替装置のうち一方との間と、前記室外熱交換器の前記２系統の流路のうち他方を有する第２の部分熱交換器と前記２つの流量調整装置のうち他方との間とをそれぞれ接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部が分岐して流れるバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管に流れる冷媒の流量を調整するバイパス流量調整装置と、を有するバイパス回路と、前記２つの流路切替装置、前記減圧装置、前記２つの流量調整装置、および、２つの前記バイパス流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、運転モードとして、前記第１の部分熱交換器および前記第２の部分熱交換器を蒸発器として作用させる通常暖房運転モードと、前記第１の部分熱交換器および前記第２の部分熱交換器のうち、一方をデフロスト対象に設定し、他方を蒸発器として作用させる暖房デフロスト運転モードと、を有し、前記室外熱交換器の前記２系統の流路のうち、前記第１の部分熱交換器が有する流路の前記複数の分岐流路と、前記第２の部分熱交換器が有する流路の前記複数の分岐流路とは、天地方向に交互に配置されているものである。

　本開示に係る空気調和装置によれば、第１の部分熱交換器が有する流路の複数の分岐流路と、第２の部分熱交換器が有する流路の複数の分岐流路とは、天地方向に交互に配置されているので、暖房デフロスト運転モード中に、第１の部分熱交換器および第２の部分熱交換器のうち、デフロスト運転側の熱交換器の表面に、霜が融解して生じた水が重力によって排出される際に、蒸発器として作用する熱交換器の表面を通過する。その結果、デフロスト運転時に霜を融解させる以上に、霜が融解して生じた水に加えたエネルギーを蒸発器として作用する熱交換器で回収するため、エネルギーロスが抑制され、従来よりも暖房能力を向上させることができる。

実施の形態に係る空気調和装置の構成を示す図である。実施の形態に係る空気調和装置の室外熱交換器の拡大模式図である。実施の形態に係る空気調和装置の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。実施の形態に係る空気調和装置の暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。実施の形態に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時の第１の部分熱交換器をデフロストする際の冷媒の流れを示す図である。実施の形態に係る空気調和装置の暖房デフロスト運転時の第２の部分熱交換器をデフロストする際の冷媒の流れを示す図である。

　以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態に係る空気調和装置１００の構成を示す図である。図２は、実施の形態に係る空気調和装置１００の室外熱交換器１３の拡大模式図である。実施の形態に係る空気調和装置１００は、空調対象となる室内空間の空気を調整する装置である。図１に示すように、空気調和装置１００は、室外機１０、室内機２０、および、制御装置５０を備えている。室外機１０は、圧縮機１１、複数の流路切替装置１２（第１の流路切替装置１２ａ、第２の流路切替装置１２ｂ）、室外熱交換器１３、室外送風機１４、複数の流量調整装置１５（第１の流量調整装置１５ａ、第２の流量調整装置１５ｂ）、および、複数のバイパス回路４２（第１のバイパス回路４２ａ、第２のバイパス回路４２ｂ）を有する。また、室内機２０は、室内熱交換器２１、室内送風機２２、および、減圧装置２３を有する。そして、室外機１０と室内機２０とは、第１の延長配管３１および第２の延長配管３２で接続されている。ここで、実施の形態１では、室外機１０および室内機２０が、それぞれ１台である空気調和装置１００について例示しているが、２台以上の室外機１０および室内機２０を有する空気調和装置１００でもよい。

　空気調和装置１００において、圧縮機１１、複数の流路切替装置１２、室外熱交換器１３、複数の流量調整装置１５、減圧装置２３、および、室内熱交換器２１が、第１の延長配管３１および第２の延長配管３２を含む配管により接続されて、冷媒が循環する主回路４１が構成される。空気調和装置１００の冷媒回路は、この主回路４１と後述するバイパス回路４２とで構成されている。

　圧縮機１１は、低温かつ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して、高温かつ高圧の状態の冷媒にして吐出する。

　流路切替装置１２は、冷媒回路において冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば、四方弁である。そして、圧縮機１１の吐出側と流路切替装置１２とは、吐出配管３５（第１の吐出配管３５ａ、第２の吐出配管３５ｂ）で接続されている。また、圧縮機１１の吸入側と流路切替装置１２とが、吸入配管３６で接続されている。

　室外熱交換器１３は、例えば、室外の空気である外気と冷媒とを熱交換させるものであり、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。室外熱交換器１３は、２系統（Ｓａ、Ｓｂ）の流路を有し、各系統の流路は複数の分岐流路を有し、各系統の分岐流路が天地方向に交互に配置されている。室外熱交換器１３は、一方の系統Ｓａの流路を有する第１の部分熱交換器１３ａと、他方の系統Ｓｂの流路を有する第２の部分熱交換器１３ｂとで構成されている。つまり、図２に示すように、第１の部分熱交換器１３ａは、天地方向（図２の矢印Ｘ方向）に分割して配置された複数の分岐流路ＢＦのうち、奇数番目の分岐流路ＢＦを有しており、第２の部分熱交換器１３ｂは、偶数番目の分岐流路ＢＦを有している、あるいは、第１の部分熱交換器１３ａは、天地方向に分割して配置された複数の分岐流路ＢＦのうち、偶数番目の分岐流路ＢＦを有しており、第２の部分熱交換器１３ｂは、奇数番目の分岐流路ＢＦを有している。なお、実施の形態では、室外熱交換器１３は、２系統（Ｓａ、Ｓｂ）の流路を有し、各系統の分岐流路ＢＦが天地方向に交互に配置されている例を示しているが、それに限定されず、３系統以上の流路を有し、各系統の分岐流路ＢＦが天地方向に交互に配置されている構成でもよい。また、ここでは、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂは、熱交換に係る面積および熱交換率などが同じであり、能力が同じであるものとする。

　室外送風機１４は、室外熱交換器１３の近傍に設けられ、室外熱交換器１３に対して室外空気を送るものである。

　流量調整装置１５は、複数の分岐配管３７（第１の分岐配管３７ａ、第２の分岐配管３７ｂ）のそれぞれに設けられ、分岐配管３７を流れる冷媒量を調整するものである。具体的には、第１の流量調整装置１５ａは、第１の分岐配管３７ａに設けられ、第１の分岐配管３７ａを流れる冷媒量を調整する。第２の流量調整装置１５ｂは、第２の分岐配管３７ｂに設けられ、第２の分岐配管３７ｂを流れる冷媒量を調整する。流量調整装置１５は、少なくとも流路の開閉が可能な装置であればよく、例えば、電磁弁あるいは二方弁などにより構成される。

　バイパス回路４２は、バイパス配管１６（第１のバイパス配管１６ａ、第２のバイパス配管１６ｂ）と、バイパス流量調整装置１７（第１のバイパス流量調整装置１７ａ、第２のバイパス流量調整装置１７ｂ）とを備えている。バイパス回路４２は、圧縮機１１から吐出された冷媒の一部が、圧縮機１１と複数の流路切替装置１２との間の吐出配管３５から室外熱交換器１３と流量調整装置１５との間の分岐配管３７に流れるようにする回路である。バイパス配管１６は、圧縮機１１の吐出側から分岐配管３７にバイパスする配管である。具体的には、第１のバイパス配管１６ａは、圧縮機１１と第１の流路切替装置１２ａとの間の第１の吐出配管３５ａから、第１の部分熱交換器１３ａと第１の流量調整装置１５ａとの間の第１の分岐配管３７ａにバイパスする配管である。第２のバイパス配管１６ｂは、圧縮機１１と第２の流路切替装置１２ｂとの間の第２の吐出配管３５ｂから、第２の部分熱交換器１３ｂと第２の流量調整装置１５ｂとの間の第２の分岐配管３７ｂにバイパスする配管である。

　バイパス流量調整装置１７は、バイパス配管１６に設けられ、バイパス配管１６を流れる冷媒量を調整するものである。具体的には、第１のバイパス流量調整装置１７ａは、第１のバイパス配管１６ａに設けられ、第１のバイパス配管１６ａを流れる冷媒量を調整する。第２のバイパス流量調整装置１７ｂは、第２のバイパス配管１６ｂに設けられ、第２のバイパス配管１６ｂを流れる冷媒量を調整する。バイパス流量調整装置１７は、少なくとも流路の開閉が可能な装置であればよく、例えば、電磁弁あるいは二方弁などにより構成される。

　室内熱交換器２１は、例えば、空調対象空間となる室内空気と冷媒とを熱交換させるものであり、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。

　室内送風機２２は、室内熱交換器２１の近傍に設けられ、室内熱交換器２１に対して室内空気を送るものである。

　減圧装置２３は、冷媒を減圧して膨張するものであり、例えば、開度を調整することができる電子式膨張弁である。

　ここで、冷媒回路を循環させる冷媒としては、例えば、フロン冷媒、ＨＦＯ冷媒などを用いることができる。フロン冷媒としては、例えば、ＨＦＣ系冷媒のＲ３２冷媒、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａなどがある。また、ＨＦＣ系冷媒の混合冷媒であるＲ４１０Ａ、Ｒ４０７ｃ、Ｒ４０４Ａなどがある。また、ＨＦＯ冷媒としては、例えば、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ（Ｅ）、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ（Ｚ）などがある。また、その他の冷媒としては、ＣＯ_２冷媒、ＨＣ冷媒、アンモニア冷媒、Ｒ３２とＨＦＯ－１２３４ｙｆとの混合冷媒などのように、上記の冷媒の混合冷媒など、蒸気圧縮式のヒートポンプ回路に用いられる冷媒を用いることができる。ＨＣ冷媒は、例えばプロパン、イソブタン冷媒などである。

　空気調和装置１００は、運転モードとして、冷房運転モード、通常暖房運転モード、および、暖房デフロスト運転モードを有する。冷房運転モードは、室外熱交換器１３が凝縮器として作用し、室内機２０が室内を冷房する。通常暖房運転モードは、室外熱交換器１３が蒸発器として作用し、室内機２０が室内を暖房する。暖房デフロスト運転モードは、室外熱交換器１３の一部がデフロスト対象となり、つまり、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂのうち、一方がデフロスト対象となり、他方が蒸発器として作用し、室内機２０が室内を暖房する。このように、暖房デフロスト運転モードは、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂのうち、他方が蒸発器として作用することにより、デフロストしつつも暖房運転を維持する運転モードである。

　暖房デフロスト運転モードでは、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂが交互にデフロストされる。例えば、暖房デフロスト運転モードでは、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂのうち一方が蒸発器として作用して暖房運転を行いつつ、他方のデフロストが行われる。そして、暖房デフロスト運転モードは、他方のデフロストが終了すると、その他方が蒸発器として作用して暖房運転を行い、一方のデフロストが実施される。暖房デフロスト運転モードは、通常暖房運転中に、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂが着霜した場合に行われる。また、圧縮機１１の駆動周波数が周波数閾値よりも低くなったときに、暖房デフロストモードに切り替えてもよい。

　制御装置５０は、室内機２０の冷房運転および暖房運転、設定室温の変更、流量調整装置１５、バイパス流量調整装置１７、および減圧装置２３などを制御する。実施の形態に係る制御装置５０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）などの制御演算処理装置を有するマイクロコンピュータなどで構成されている。また、制御装置５０は、記憶装置（図示せず）を有しており、制御などに係る処理手順をプログラムとしたデータを有する。そして、制御演算処理装置がプログラムのデータに基づく処理を実行して制御を実現する。

＜冷房運転モード＞
　図３は、実施の形態に係る空気調和装置１００の冷房運転時の冷媒の流れを示す図である。次に、冷房運転モード時の空気調和装置１００における冷媒の流れについて説明する。冷房運転モードでは、第１の流路切替装置１２ａおよび第２の流路切替装置１２ｂがそれぞれ図３の実線で示すように切り替えられており、圧縮機１１の吐出側と第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂとが接続されており、圧縮機１１の吸入側と室内熱交換器２１とが接続されている。また、第１の流量調整装置１５ａおよび第２の流量調整装置１５ｂは開放されており、第１のバイパス流量調整装置１７ａおよび第２のバイパス流量調整装置１７ｂは閉止されている。図３では、冷媒の流れを白抜き矢印で示し、閉止されている流量調整装置を黒塗りで示す。

　図３に示すように、冷房運転において、圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮し、高温かつ高圧のガス状態の冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒は、分岐した後、それぞれ第１の流路切替装置１２ａおよび第２の流路切替装置１２ｂを通過して、凝縮器として作用する第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂに流入する。冷媒は、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂにおいて、室外送風機１４が送る室外空気と熱交換されて凝縮して液化し、中温かつ高圧の液状態の冷媒となる。凝縮された中温かつ高圧の液状態の冷媒は、それぞれ第１の流量調整装置１５ａおよび第２の流量調整装置１５ｂを通過して合流した後、減圧装置２３に流入する。減圧装置２３に流入した中温かつ高圧の液状態の冷媒は、減圧装置２３において膨張および減圧されて低温かつ低圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室内熱交換器２１に流入し、室内熱交換器２１において、室内送風機２２が送る室内空気と熱交換されて蒸発してガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、室内において冷房が行われる。蒸発した低温かつ低圧のガス状態の冷媒は、第２の流路切替装置１２ｂを通過して、圧縮機１１に吸入される。

＜通常暖房運転モード＞
　図４は、実施の形態に係る空気調和装置１００の暖房運転時の冷媒の流れを示す図である。次に、暖房運転モード時の空気調和装置１００における冷媒の流れについて説明する。暖房運転モードでは、第１の流路切替装置１２ａおよび第２の流路切替装置１２ｂがそれぞれ図４の実線で示すように切り替えられており、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器２１とが接続されており、圧縮機１１の吸入側と第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂとが接続されている。また、第１の流量調整装置１５ａおよび第２の流量調整装置１５ｂは開放されており、第１のバイパス流量調整装置１７ａおよび第２のバイパス流量調整装置１７ｂは閉止されている。図４では、冷媒の流れを白抜き矢印で示し、閉止されている流量調整装置を黒塗りで示す。

　図４に示すように、暖房運転において、圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮し、高温かつ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒は、第２の流路切替装置１２ｂを通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器２１に流入する。冷媒は、室内熱交換器２１において、室内送風機２２が送る室内空気と熱交換されて凝縮して液化し、中温かつ高圧の液状態の冷媒となる。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が行われる。凝縮された中温かつ高圧の液状態の冷媒は、減圧装置２３に流入する。減圧装置２３に流入した中温かつ高圧の冷媒は、膨張および減圧されて、中圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、分岐した後、それぞれ第１の流量調整装置１５ａおよび第２の流量調整装置１５ｂを通過して、蒸発器として作用する第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂに流入する。冷媒は、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂにおいて、室外送風機１４が送る室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温かつ低圧のガス状態の冷媒は、それぞれ第１の流路切替装置１２ａおよび第２の流路切替装置１２ｂを通過して合流した後、圧縮機１１に吸入される。

＜暖房デフロスト運転モード＞
　図５は、実施の形態に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時の第１の部分熱交換器１３ａをデフロストする際の冷媒の流れを示す図である。図６は、実施の形態に係る空気調和装置１００の暖房デフロスト運転時の第２の部分熱交換器１３ｂをデフロストする際の冷媒の流れを示す図である。次に、暖房デフロスト運転モード時の空気調和装置１００における冷媒の流れについて説明する。暖房デフロスト運転時では、第１の流路切替装置１２ａおよび第２の流路切替装置１２ｂがそれぞれ図５および図６の実線で示すように切り替えられており、圧縮機１１の吐出側と室内熱交換器２１とが接続されており、圧縮機１１の吸入側と第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂとが接続されている。ここで、暖房デフロスト運転モードでは、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂのうち、一方がデフロスト対象として選択され、デフロストが行われ、他方が蒸発器として作用して暖房運転を継続する。第１の流量調整装置１５ａおよび第２の流量調整装置１５ｂ、並びに、第１のバイパス流量調整装置１７ａおよび第２のバイパス流量調整装置１７ｂの開閉状態が交互に切り替わり、デフロスト対象が第１の部分熱交換器１３ａと第２の部分熱交換器１３ｂとで交互に切り替わる。冷媒の流れは、デフロスト対象の第１の部分熱交換器１３ａまたは第２の部分熱交換器１３ｂと、蒸発器として作用する第１の部分熱交換器１３ａまたは第２の部分熱交換器１３ｂとが切り替わることで、切り替わる。

　まず始めに、図５に示すように、第１の部分熱交換器１３ａがデフロスト対象として選択された場合を例として、第１の部分熱交換器１３ａのデフロストを行い、第２の部分熱交換器１３ｂが蒸発器として作用して暖房を継続する場合について説明する。この場合、第２の流量調整装置１５ｂおよび第１のバイパス流量調整装置１７ａは開放されており、第１の流量調整装置１５ａおよび第２のバイパス流量調整装置１７ｂは閉止されている。図５では、デフロストに係る冷媒の流れを黒矢印で示し、暖房に係る冷媒の流れを白抜き矢印で示す。また、閉止されている流量調整装置を黒塗りで示す。

　まず、暖房に係る冷媒の流れについて説明する。図５に示すように、デフロスト暖房運転において、圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮し、高温かつ高圧のガス状態の冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒の一部は、第２の流路切替装置１２ｂを通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器２１に流入する。冷媒は、室内熱交換器２１において、室内送風機２２が送る室内空気と熱交換されて凝縮して液化し、中温かつ高圧の液状態の冷媒となる。凝縮された中温かつ高圧の液状態の冷媒は、減圧装置２３に流入する。減圧装置２３に流入した中温かつ高圧の冷媒は、膨張および減圧されて、中圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、デフロスト対象である第１の部分熱交換器１３ａに流れず、蒸発器として作用する第２の部分熱交換器１３ｂに流入し、第２の部分熱交換器１３ｂにおいて、室外送風機１４が送る室外空気と熱交換され、蒸発してガス化する。蒸発した低温かつ低圧のガス状態の冷媒は、第２の流路切替装置１２ｂを通過して、圧縮機１１に吸入される。

　次に、デフロストに係る冷媒の流れについて説明する。圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒の一部は、第１の流路切替装置１２ａを通過せずに第１のバイパス配管１６ａに流れる。第１のバイパス配管１６ａに流れた冷媒は、第１のバイパス流量調整装置１７ａを通過して、デフロスト対象の第１の部分熱交換器１３ａに流れる。第１の部分熱交換器１３ａに流入した冷媒は、第１の部分熱交換器１３ａに付着した霜との熱交換によって冷却される。このように、圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒が第１の部分熱交換器１３ａに流入することによって、第１の部分熱交換器１３ａに付着した霜を融かす。第１の部分熱交換器１３ａのデフロストを行い、第１の部分熱交換器１３ａから流出した冷媒は、第１の流路切替装置１２ａを通過して、第２の流路切替装置１２ｂを通過した低温かつ低圧のガス状態の冷媒と合流した後、圧縮機１１に吸入される。

　次に、図６に示すように、第２の部分熱交換器１３ｂがデフロスト対象として選択された場合を例として、第２の部分熱交換器１３ｂのデフロストを行い、第１の部分熱交換器１３ａが蒸発器として作用して暖房を継続する場合について説明する。この場合、第１の流量調整装置１５ａおよび第２のバイパス流量調整装置１７ｂは開放されており、第２の流量調整装置１５ｂおよび第１のバイパス流量調整装置１７ａは閉止されている。図６では、デフロストに係る冷媒の流れを黒矢印で示し、暖房に係る冷媒の流れを白抜き矢印で示す。また、閉止されている流量調整装置を黒塗りで示す。

　まず、暖房に係る冷媒の流れについて説明する。図６に示すように、デフロスト暖房運転において、圧縮機１１は、吸入した冷媒を圧縮し、高温かつ高圧のガス状態の冷媒を吐出する。圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒の一部は、第２の流路切替装置１２ｂを通過して、凝縮器として作用する室内熱交換器２１に流入する。冷媒は、室内熱交換器２１において、室内送風機２２が送る室内空気と熱交換されて凝縮して液化し、中温かつ高圧の液状態の冷媒となる。凝縮された中温かつ高圧の液状態の冷媒は、減圧装置２３に流入する。減圧装置２３に流入した中温かつ高圧の冷媒は、膨張および減圧されて、中圧の気液二相状態の冷媒となる。気液二相状態の冷媒は、デフロスト対象である第２の部分熱交換器１３ｂに流れず、蒸発器として作用する第１の部分熱交換器１３ａに流入し、第１の部分熱交換器１３ａにおいて、室外送風機１４が送る室外空気と熱交換され、蒸発してガス化する。蒸発した低温かつ低圧のガス状態の冷媒は、第１の流路切替装置１２ａを通過して、圧縮機１１に吸入される。

　次に、デフロストに係る冷媒の流れについて説明する。圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒の一部は、第２の流路切替装置１２ｂを通過せずに第２のバイパス配管１６ｂに流れる。第２のバイパス配管１６ｂに流れた冷媒は、第２のバイパス流量調整装置１７ｂを通過して、デフロスト対象の第２の部分熱交換器１３ｂに流れる。第２の部分熱交換器１３ｂに流入した冷媒は、第２の部分熱交換器１３ｂに付着した霜との熱交換によって冷却される。このように、圧縮機１１から吐出された高温かつ高圧のガス状態の冷媒が第２の部分熱交換器１３ｂに流入することによって、第２の部分熱交換器１３ｂに付着した霜を融かす。第２の部分熱交換器１３ｂのデフロストを行い、第２の部分熱交換器１３ｂから流出した冷媒は、第２の流路切替装置１２ｂを通過して、第１の流路切替装置１２ａを通過した低温かつ低圧のガス状態の冷媒と合流した後、圧縮機１１に吸入される。

　実施の形態に係る空気調和装置１００では、室外熱交換器１３が、２系統（Ｓａ、Ｓｂ）の流路を有し、各系統の流路は複数の分岐流路ＢＦを有し、各系統の分岐流路ＢＦが天地方向に交互に配置されている。また、室外熱交換器１３は、一方の系統の流路を有する第１の部分熱交換器１３ａと他方の系統の流路を有する第２の部分熱交換器１３ｂとで構成されている。そのため、暖房デフロスト運転モード中に、デフロスト対象の第１の部分熱交換器１３ａまたは第２の部分熱交換器１３ｂの表面に、霜が融解して生じた水が重力によって排出される際に、蒸発器として作用する第１の部分熱交換器１３ａまたは第２の部分熱交換器１３ｂの表面を通過する。その結果、デフロスト運転時に霜を融解させる以上に、霜が融解して生じた水に加えたエネルギーを蒸発器として作用する第１の部分熱交換器１３ａまたは第２の部分熱交換器１３ｂで回収するため、エネルギーロスが抑制され、従来よりも暖房能力を向上させることができる。

　以上、実施の形態に係る空気調和装置１００は、圧縮機１１、２つの流路切替装置１２、１つ以上の室内熱交換器２１並びに減圧装置２３、それぞれが複数の分岐流路ＢＦで構成された２系統（Ｓａ、Ｓｂ）の流路を有する室外熱交換器１３、および、室外熱交換器１３の各２系統の流路の流れをそれぞれ調整する２つの流量調整装置１５が、配管で接続され、冷媒が循環する主回路４１と、圧縮機１１の吐出側と２つの流路切替装置１２のうち一方との間と、室外熱交換器１３の２系統の流路のうち一方を有する第１の部分熱交換器１３ａと２つの流量調整装置１５のうち一方との間、および、圧縮機１１の吐出側と２つの流路切替装置１２のうち一方との間と、室外熱交換器１３の２系統の流路のうち他方を有する第２の部分熱交換器１３ｂと２つの流量調整装置１５のうち他方との間とをそれぞれ接続し、圧縮機１１から吐出された冷媒の一部が分岐して流れるバイパス配管１６と、バイパス配管１６に設けられ、バイパス配管１６に流れる冷媒の流量を調整するバイパス流量調整装置１７と、を有するバイパス回路４２と、２つの流路切替装置１２、減圧装置２３、２つの流量調整装置１５、および、２つのバイパス流量調整装置１７を制御する制御装置５０と、を備え、制御装置５０は、運転モードとして、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂを蒸発器として作用させる通常暖房運転モードと、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂのうち、一方をデフロスト対象に設定し、他方を蒸発器として作用させる暖房デフロスト運転モードと、を有し、室外熱交換器１３の２系統の流路のうち、第１の部分熱交換器１３ａが有する流路の複数の分岐流路ＢＦと、第２の部分熱交換器１３ｂが有する流路の複数の分岐流路ＢＦとは、天地方向に交互に配置されているものである。

　実施の形態に係る空気調和装置１００によれば、第１の部分熱交換器１３ａが有する流路の複数の分岐流路ＢＦと、第２の部分熱交換器１３ｂが有する流路の複数の分岐流路ＢＦとは、天地方向に交互に配置されているので、暖房デフロスト運転モード中に、第１の部分熱交換器１３ａおよび第２の部分熱交換器１３ｂのうち、デフロスト運転側の熱交換器の表面に、霜が融解して生じた水が重力によって排出される際に、蒸発器として作用する熱交換器の表面を通過する。その結果、デフロスト運転時に霜を融解させる以上に、霜が融解して生じた水に加えたエネルギーを蒸発器として作用する熱交換器で回収するため、エネルギーロスが抑制され、従来よりも暖房能力を向上させることができる。

　１０　室外機、１１　圧縮機、１２　流路切替装置、１２ａ　第１の流路切替装置、１２ｂ　第２の流路切替装置、１３　室外熱交換器、１３ａ　第１の部分熱交換器、１３ｂ　第２の部分熱交換器、１４　室外送風機、１５　流量調整装置、１５ａ　第１の流量調整装置、１５ｂ　第２の流量調整装置、１６　バイパス配管、１６ａ　第１のバイパス配管、１６ｂ　第２のバイパス配管、１７　バイパス流量調整装置、１７ａ　第１のバイパス流量調整装置、１７ｂ　第２のバイパス流量調整装置、２０　室内機、２１　室内熱交換器、２２　室内送風機、２３　減圧装置、３１　第１の延長配管、３２　第２の延長配管、３５　吐出配管、３５ａ　第１の吐出配管、３５ｂ　第２の吐出配管、３６　吸入配管、３７　分岐配管、３７ａ　第１の分岐配管、３７ｂ　第２の分岐配管、４１　主回路、４２　バイパス回路、４２ａ　第１のバイパス回路、４２ｂ　第２のバイパス回路、５０　制御装置、１００　空気調和装置。

Claims

　圧縮機、２つの流路切替装置、１つ以上の室内熱交換器並びに減圧装置、それぞれが複数の分岐流路で構成された２系統の流路を有する室外熱交換器、および、前記室外熱交換器の各前記２系統の流路の流れをそれぞれ調整する２つの流量調整装置が、配管で接続され、冷媒が循環する主回路と、
　前記圧縮機の吐出側と前記２つの流路切替装置のうち一方との間と、前記室外熱交換器の前記２系統の流路のうち一方を有する第１の部分熱交換器と前記２つの流量調整装置のうち一方との間、および、前記圧縮機の吐出側と前記２つの流路切替装置のうち一方との間と、前記室外熱交換器の前記２系統の流路のうち他方を有する第２の部分熱交換器と前記２つの流量調整装置のうち他方との間とをそれぞれ接続し、前記圧縮機から吐出された冷媒の一部が分岐して流れるバイパス配管と、前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管に流れる冷媒の流量を調整するバイパス流量調整装置と、を有するバイパス回路と、
　前記２つの流路切替装置、前記減圧装置、前記２つの流量調整装置、および、２つの前記バイパス流量調整装置を制御する制御装置と、を備え、
　前記制御装置は、
　運転モードとして、前記第１の部分熱交換器および前記第２の部分熱交換器を蒸発器として作用させる通常暖房運転モードと、前記第１の部分熱交換器および前記第２の部分熱交換器のうち、一方をデフロスト対象に設定し、他方を蒸発器として作用させる暖房デフロスト運転モードと、を有し、
　前記室外熱交換器の前記２系統の流路のうち、前記第１の部分熱交換器が有する流路の前記複数の分岐流路と、前記第２の部分熱交換器が有する流路の前記複数の分岐流路とは、天地方向に交互に配置されている
　空気調和装置。
　前記制御装置は、
　前記暖房デフロスト運転モード時において、
　前記第１の部分熱交換器と前記第２の部分熱交換器とを交互に前記デフロスト対象に設定する
　請求項１に記載の空気調和装置。