制冷裝置制造方法
【專利摘要】提供一種容易抑制制冷劑偏流的空調裝置(10)。空調裝置（10)包括四級壓縮機（20);第一?第四熱交換器（41?44);室內熱交換器(12);切換機構(31?34);膨脹機構(70);以及制冷劑配管組。第一?第三熱交換器（41?43)在制冷運轉時作為對壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用。第四熱交換器（44)在制冷運轉時作為散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用。制冷劑配管組被配置成在制熱運轉時使制冷劑按順序流過第一?第三熱交換器（41?43)。
【專利說明】制冷裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及制冷裝置，特別地涉及包括具有多個壓縮部的多級壓縮機構在內的制冷裝置。
【背景技術】
[0002]目前，存在一種制冷裝置，其進行多級壓縮制冷循環，且包括對壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的機構。例如，在專利文獻I (日本專利特開2010 - 112618號公報)記載的制冷裝置中，熱源單元包括室外側熱交換器和室外側中間冷卻器，在制冷運轉時，室外側熱交換器作為氣體冷卻器起作用，室外側中間冷卻器作為對從前級側的壓縮要素排出并被吸入至后級側的壓縮要素的中壓制冷劑進行冷卻的中間冷卻器起作用。通過這樣對壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻，提高了制冷裝置的運轉效率。
【發明內容】
[0003]發明要解決的技術問題
[0004]在上述專利文獻I (日本專利特開2010-112618號公報)記載的制冷裝置中，在制熱運轉時，使膨脹機構中減壓后的氣液兩相制冷劑分流而并列流動至室外側熱交換器及室外側中間冷卻器這兩個構件，從而使室外側熱交換器及室外側中間冷卻器作為蒸發器起作用。這樣的話，與僅將室外側熱交換器用作蒸發器的情況比較，能增加制冷劑循環量以提高制冷裝置的運轉效率。
[0005]但是，在進行三級以上的壓縮、并存在作為中間冷卻器起作用的多個副熱源側熱交換器的情況下，制冷運轉時流動至各個熱源側熱交換器的制冷劑會存在壓力差，因此，當進行重視制冷運轉性能的設計時，制熱運轉時流動至各熱源側熱交換器的制冷劑量可能會大幅偏離恰當值。即，可能出現以下情況:在制熱運轉時產生制冷劑的偏流，僅在低壓力損失的熱源側熱交換器中流動著較多制冷劑，各熱源側熱交換器無法充分地發揮出作為蒸發器的功能。
[0006]這些制熱運轉時供制冷劑并列流動的多個熱源側熱交換器中的制冷劑偏流的問題能利用毛細管、電動閥進行分流調節，但當各熱源側熱交換器的壓力損失的差較大時，其分流調節變得困難。
[0007]本發明的技術問題在于提供一種制冷裝置，其能進行多級壓縮，并包括在制熱運轉時作為蒸發器起作用的多個熱源側熱交換器，且能容易地抑制制冷劑的偏流。
[0008]解決技術問題所采用的技術方案
[0009]本發明第一技術方案的制冷裝置包括多級壓縮機構、熱源側主熱交換器、多個熱源側副熱交換器、利用側熱交換器、切換機構、膨脹機構及制冷劑配管組。多級壓縮機構是將一個低級壓縮部和多個高級壓縮部中的各個高級壓縮部串聯連接在一起的壓縮機構。熱源側主熱交換器在制冷運轉時作為散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用。熱源側副熱交換器在制冷運轉時作為對吸入至高級壓縮部的壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用。利用側熱交換器在制冷運轉時作為蒸發器起作用，并在制熱運轉時作為散熱器起作用。切換機構切換狀態，以在制冷運轉時從熱源側主熱交換器朝利用側熱交換器輸送制冷劑，并在制熱運轉時從利用側熱交換器朝熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器輸送制冷劑。膨脹機構在制冷運轉時對從熱源側主熱交換器輸送至利用側熱交換器的制冷劑進行減壓，并在制熱運轉時對從利用側熱交換器輸送至熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器的制冷劑進行減壓。制冷劑配管組將多級壓縮機構、切換機構、熱源側主熱交換器、熱源側副熱交換器、膨脹機構及利用側熱交換器連接在一起，以在制熱運轉時使制冷劑按順序流過多個熱源側副熱交換器中的至少兩個熱源側副熱交換器。
[0010]在該制冷裝置中，在制冷運轉時，從作為散熱器起作用的熱源側主熱交換器朝作為蒸發器起作用的利用側熱交換器流動的制冷劑在膨脹機構中減壓，在多級壓縮機構中，被吸入至多個高級壓縮部的壓縮中途的中壓制冷劑被多個熱源側副熱交換器冷卻。另外，在制熱運轉時，從作為散熱器起作用的利用側熱交換器朝作為蒸發器起作用的熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器流動的制冷劑在膨脹機構中減壓，減壓后的制冷劑流動至熱源側主熱交換器，并也流動至由制冷劑配管串聯連接在一起的至少兩個熱源側副熱交換器，在熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器中蒸發。即，多個熱源側副熱交換器在制冷運轉時分別作為被吸入至高級壓縮部的制冷劑的散熱器起作用，但在制熱運轉時，至少兩個熱源側副熱交換器串聯連接而作為蒸發器起作用。由于采用了上述結構，因此，即便在以重視制冷運轉性能的方式進行熱源側副熱交換器的設計的情況下，也能使在制熱運轉時分別流動至熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器的制冷劑量接近恰當值，并能抑制制冷劑在熱源側的各熱交換器中的偏流。
[0011]本發明第二技術方案的制冷裝置是在第一技術方案的制冷裝置的基礎上，多個高級壓縮部是第二級壓縮部、第三級壓縮部、第四級壓縮部。第二級壓縮部吸入從低級壓縮部排出的制冷劑。第三級壓縮部吸入從第二級壓縮部排出的制冷劑。第四級壓縮部吸入從第三級壓縮部排出的制冷劑并朝散熱器排出制冷劑。多個熱源側副熱交換器是熱源側第一副熱交換器、熱源側第二副熱交換器及熱源側第三副熱交換器。熱源側第一副熱交換器在制冷運轉時對從低級壓縮部排出并被吸入至第二級壓縮部的制冷劑進行冷卻。熱源側第二副熱交換器在制冷運轉時對從第二級壓縮部排出并被吸入至第三級壓縮部的制冷劑進行冷卻。熱源側第三副熱交換器在制冷運轉時對從第三級壓縮部排出并被吸入至第四級壓縮部的制冷劑進行冷卻。此外，在制熱運轉時，制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器及熱源側第二副熱交換器，或者，制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器、熱源側第二副熱交換器及熱源側第三副熱交換器。
[0012]在該制冷裝置中，三個熱源側副熱交換器在制冷運轉時分別對吸入至第二級壓縮部的制冷劑、吸入至第三級壓縮部的制冷劑、吸入至第四級壓縮部的制冷劑進行冷卻。另一方面，在制熱運轉時，制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器及熱源側第二副熱交換器這兩個熱交換器，或者，制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器、熱源側第二副熱交換器及熱源側第三副熱交換器這三個熱交換器。藉此，能抑制制冷劑在熱源側的各熱交換器中的偏流。
[0013]另外，在使制冷劑并列地流過熱源側主熱交換器、串聯連接在一起的熱源側第一副熱交換器及熱源側第二副熱交換器、熱源側第三副熱交換器，并能使分流至三路的制冷劑在蒸發后的過熱度處于相近的值的情況下，以在制熱運轉時使制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器及熱源側第二副熱交換器這兩個熱交換器的方式設置制冷劑配管組是較為理想的。
[0014]另外，在使制冷劑并列地流過熱源側主熱交換器、串聯地用配管連接在一起的熱源側第一副熱交換器、熱源側第二副熱交換器及熱源側第三副熱交換器，并能使分流至兩路的制冷劑在蒸發后的過熱度處于相近的值的情況下，以在制熱運轉時使制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器、熱源側第二副熱交換器及熱源側第三副熱交換器這三個熱交換器的方式設置制冷劑配管組是較為理想的。即，本發明第三技術方案的制冷裝置是在第二技術方案的制冷裝置的基礎上，在制熱運轉時，從利用側熱交換器經由膨脹機構輸送來的制冷劑分流至熱源側主熱交換器、熱源側第三副熱交換器以及串聯連接的熱源側第一副熱交換器及熱源側第二副熱交換器這三個流路而并列地流動。
[0015]本發明第四技術方案的制冷裝置是在第一技術方案至第三技術方案中任一技術方案的制冷裝置的基礎上，制熱運轉時供制冷劑按順序流過的多個熱源側副熱交換器在制熱運轉時通過切換機構而串聯地連接在一起。
[0016]這樣，利用切換機構，用制冷劑配管組進行各設備、機構的連接，以在制熱運轉時使制冷劑按順序至少流動至兩個熱源側副熱交換器，該切換機構以在制冷運轉時和制熱運轉時使制冷劑流動方向變化的方式切換狀態，因此，能抑制空調裝置的制造成本。
[0017]本發明第五技術方案的制冷裝置是在第一技術方案至第四技術方案中任一技術方案的制冷裝置的基礎上，在制熱運轉時，多個熱源側副熱交換器中的至少兩個熱源側副熱交換器和熱源側主熱交換器串聯地連接在一起，制冷劑按順序流過多個熱源側副熱交換器中的至少兩個熱源側副熱交換器和熱源側主熱交換器。
[0018]此處，在制熱運轉時，不僅兩個以上熱源側副熱交換器串聯連接在一起，而且，這串聯連接在一起的兩個以上的熱源側副熱交換器還與熱源側主熱交換器連接。藉此，幾個熱源側副熱交換器的壓力損失較小，即便在使制冷劑并列地流過這些熱源側副熱交換器和熱源側主熱交換器時難以調節偏流，也能通過將這些熱交換器都串聯地連接、在制熱運轉時使制冷劑流動而抑制偏流。
[0019]另外，該第五技術方案的制冷裝置包括制冷裝置，該制冷裝置設有制冷劑配管組，以將所有熱源側副熱交換器和熱源側主熱交換器串聯連接在一起，從而在制熱運轉時供制冷劑流動。
[0020]本發明第六技術方案的制冷裝置包括多級壓縮機構、熱源側主熱交換器、熱源側副熱交換器、利用側熱交換器、切換機構、膨脹機構及制冷劑配管組。多級壓縮機構是低級壓縮部和高級壓縮部被串聯地連接在一起的壓縮機構。熱源側主熱交換器在制冷運轉時作為散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用。熱源側副熱交換器在制冷運轉時作為對吸入至高級壓縮部的壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用。利用側熱交換器在制冷運轉時作為蒸發器起作用，并在制熱運轉時作為散熱器起作用。切換機構切換狀態，以在制冷運轉時從熱源側主熱交換器朝利用側熱交換器輸送制冷劑，并在制熱運轉時從利用側熱交換器朝熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器輸送制冷劑。膨脹機構在制冷運轉時對從熱源側主熱交換器輸送至利用側熱交換器的制冷劑進行減壓，并在制熱運轉時對從利用側熱交換器輸送至熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器的制冷劑進行減壓。制冷劑配管組將多級壓縮機構、切換機構、熱源側主熱交換器、熱源側副熱交換器、膨脹機構及利用側熱交換器連接在一起，以在制熱運轉時使熱源側主熱交換器與熱源側副熱交換器串聯地連接在一起。
[0021]在上述專利文獻I (日本專利特開2010-112618號公報)記載的制冷裝置中，在制熱運轉時，使膨脹機構中減壓后的氣液兩相制冷劑分流而并列流動至熱源側主熱交換器(室外側熱交換器)及熱源側副熱交換器(室外側中間冷卻器)這兩個構件，從而使熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器作為蒸發器起作用。
[0022]但是，在制冷運轉時作為高壓制冷劑的氣體冷卻器起作用的熱源側主熱交換器和在制冷運轉時作為中壓制冷劑的中間冷卻器起作用的熱源側副熱交換器因各自功能的不同而形成制冷劑在熱交換器中的壓力損失大小不同的設計。因此，當進行重視制冷運轉性能的設計時，在制熱運轉時流過熱源側主熱交換器和熱源側副熱交換器的制冷劑量可能會大幅脫離恰當值。
[0023]與此相對，在本發明第六技術方案的制冷裝置中，在制冷運轉時，熱源側主熱交換器作為從多級壓縮機構排出的制冷劑的散熱器起作用，熱源側副熱交換器作為對吸入至高級壓縮部的壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的散熱器起作用，另一方面，在制熱運轉時，熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器都作為蒸發器起作用。此外，還以都在制熱運轉時作為蒸發器起作用的熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器在制熱運轉時串聯地連接在一起的方式設置制冷劑配管組。采用這種結構，在制熱運轉時串聯連接在一起的熱源側主熱交換器和熱源側副熱交換器中流動著相同的制冷劑，因此，即便在以重視制冷運轉性能的方式進行熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器的設計的情況下，也能抑制制熱運轉時的制冷劑偏流的現象。
[0024]發明效果
[0025]在本發明第一技術方案的制冷裝置中，即便在以重視制冷運轉性能的方式進行熱源側副熱交換器的設計的情況下，也能使在制熱運轉時分別流動至熱源側主熱交換器及熱源側副熱交換器的制冷劑量接近恰當值，并能抑制制冷劑在熱源側的各熱交換器中的偏流。
[0026]在本發明第二技術方案及第三技術方案的制冷裝置中，制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器及熱源側第二副熱交換器這兩個熱交換器，或者制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器、熱源側第二副熱交換器及熱源側第三副熱交換器這三個熱交換器，因此，能抑制制冷劑在熱源側的各熱交換器中的偏流。
[0027]在本發明第四技術方案的制冷裝置中，利用進行制冷、制熱切換的切換機構，使制冷劑在制熱運轉時按順序流過兩個以上熱源側副熱交換器，因此，能抑制制冷裝置的制造成本。
[0028]在本發明第五技術方案的制冷裝置中，在制熱運轉時，串聯連接在一起的兩個以上熱源側副熱交換器還與熱源側主熱交換器連接，因此，即便在熱源側的各熱交換器的壓力損失存在較大差的情況下，也能抑制制冷劑的偏流。
[0029]在本發明第六技術方案的制冷裝置中，即便在以重視制冷運轉性能的方式進行熱源側的各熱交換器的設計的情況下，也能抑制制熱運轉時的制冷劑偏流現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1是本發明一實施方式的空調裝置在制冷運轉時的示意結構圖。
[0031]圖2是圖1的制冷運轉時的制冷循環的壓力一焓線圖。
[0032]圖3是空調裝置在制熱運轉時的示意結構圖。
[0033]圖4是圖3的制熱運轉時的制冷循環的壓力一焓線圖。
[0034]圖5是將空調裝置的室外單元的一部分側板省略之后的示意外觀立體圖。
[0035]圖6是變形例A的空調裝置在制冷運轉時的示意結構圖。
[0036]圖7是變形例A的空調裝置在制熱運轉時的示意結構圖。
[0037]圖8是變形例C的空調裝置在制冷運轉時的示意結構圖。
[0038]圖9是變形例C的空調裝置在制熱運轉時的示意結構圖。
【具體實施方式】
[0039]以下，參照附圖對本發明一實施方式的制冷裝置即空調裝置10進行說明。
[0040](I)空調裝置的結構
[0041]圖1及圖3是空調裝置10的示意結構圖。空調裝置10是使用超臨界狀態的二氧化碳制冷劑進行四級壓縮制冷循環的制冷裝置。空調裝置10是熱源單元即室外單元11和利用單元即多個室內單元12被連通制冷劑配管13、14連接在一起的裝置，其具有在制冷運轉循環與制熱運轉循環之間進行切換的制冷劑回路。圖1示出了制冷運轉時在制冷劑回路中循環的制冷劑的流動。圖3示出了制熱運轉時在制冷劑回路中循環的制冷劑的流動。在圖1及圖3中，沿著制冷劑回路的制冷劑配管標示的箭頭表示制冷劑的流動。
[0042]空調裝置10的制冷劑回路主要由四級壓縮機20、第一?第四切換機構31?34、室外熱交換器40、第一及第二室外電動閥51、52、橋式回路55、節能熱交換器61、內部熱交換器62、膨脹機構70、儲罐80、過冷卻熱交換器90、室外熱交換器12a、室內電動閥12b以及將各設備和閥連接的制冷劑配管組構成。如圖5所示，室外熱交換器40由縱向排列配置的第一熱交換器41、第二熱交換器42、第三熱交換器43及第四熱交換器44構成。
[0043]以下，對制冷劑回路的各構成要素進行詳細說明。
[0044](I — I)四級壓縮機
[0045]四級壓縮機20是在密閉容器內收容有第一壓縮部21、第二壓縮部22、第三壓縮部23、第四壓縮部24及壓縮機驅動電動機(未圖示)的密閉式壓縮機。壓縮機驅動電動機經由驅動軸對四個壓縮部21?24進行驅動。即，四級壓縮機20具有四個壓縮部21?24與單個驅動軸連接的一軸四級壓縮結構。在四級壓縮機20中，第一壓縮部21、第二壓縮部22、第三壓縮部23及第四壓縮部24依次串聯地用配管連接在一起。第一壓縮部21從第一吸入管21a吸入制冷劑，并朝第一排出管21b排出制冷劑。第二壓縮部22從第二吸入管22a吸入制冷劑，并朝第二排出管22b排出制冷劑。第三壓縮部23從第三吸入管23a吸入制冷齊U，并朝第三排出管23b排出制冷劑。第四壓縮部24從第四吸入管24a吸入制冷劑，并朝第四排出管24b排出制冷劑。
[0046]第一壓縮部21是最下級的壓縮機構,其對在制冷劑回路中流動的最低壓的制冷劑進行壓縮。第二壓縮部22吸入由第一壓縮部21壓縮后的制冷劑并進行壓縮。第三壓縮部23吸入由第二壓縮部22壓縮后的制冷劑并進行壓縮。第四壓縮部24是最上級的壓縮機構，其吸入由第三壓縮部23壓縮后的制冷劑并進行壓縮。由第四壓縮部24壓縮并朝第四排出管24b排出的制冷劑成為在制冷劑回路中流動的最高壓的制冷劑。
[0047]另外，在本實施方式中，各壓縮部21?24是旋轉式、渦旋式等的容積式壓縮機構。另外，利用控制部對壓縮機驅動電動機進行逆變器控制。
[0048]在第一排出管21b、第二排出管22b、第三排出管23b及第四排出管24b分別設有油分離器。油分離器是對在制冷劑回路中循環的制冷劑中含有的潤滑油進行分離的小容器。在圖1中，雖未圖示，但包括毛細管在內的回油管從各油分離器的下部朝各吸入管21a?24a延伸，使從制冷劑分離出的油朝四級壓縮機20返回。
[0049]另外，在第二吸入管22a設有對流向第一切換機構31的制冷劑的流動進行阻止的止回閥，在第三吸入管23a設有對流向第二切換機構32的制冷劑的流動進行阻止的止回閥，在第四吸入管24a設有對流向第三切換機構33的制冷劑的流動進行阻止的止回閥。
[0050](1- 2)第一?第四切換機構
[0051]第一切換機構31、第二切換機構32、第三切換機構33及第四切換機構34是用于對制冷劑回路內的制冷劑的流動方向進行切換而在制冷運轉循環與制熱運轉循環之間進行切換的機構，它們分別是四通切換閥。
[0052]第一切換機構31的四個端口與第一排出管21b、第二吸入管22a、第一熱交換器41的高溫側配管41h及低壓制冷劑配管19的支管19a連接。低壓制冷劑配管19是供室外單元11內的低壓氣體制冷劑流動的制冷劑配管，其通過內部熱交換器62朝第一吸入管21a輸送制冷劑。支管19a是將第一切換機構31和低壓制冷劑配管19連接的配管。
[0053]第二切換機構32的四個端口與第二排出管22b、第三吸入管23a、第二熱交換器42的高溫側配管42h及串聯連接用第一配管41b連接。串聯連接用第一配管41b是將第二切換機構32和第一熱交換器41的低溫側配管41i連接的配管。
[0054]第三切換機構33的四個端口與第三排出管23b、第四吸入管24a、第三熱交換器43的高溫側配管43h及串聯連接用第二配管42b連接。串聯連接用第二配管42b是將第三切換機構33和第二熱交換器42的低溫側配管42i連接的配管。
[0055]第四切換機構34的四個端口與第四排出管24b、連通制冷劑配管14、第四熱交換器44的高溫側配管44h及低壓制冷劑配管19連接。
[0056]切換機構31?34在制冷運轉時處于圖1所示的狀態，以使熱交換器41?44作為被四級壓縮機20壓縮后的制冷劑的冷卻器起作用，且使室內熱交換器12a作為流過膨脹機構70及室內電動閥12b而膨脹的制冷劑的蒸發器(加熱器)起作用。另外，切換機構31?34在制熱運轉時處于圖3所示的狀態，以使室內熱交換器12a作為被四級壓縮機20壓縮后的制冷劑的冷卻器(散熱器)起作用，且使室外熱交換器40作為流過膨脹機構70及室外電動閥51、52而膨脹的制冷劑的蒸發器起作用。
[0057]S卩，當作為制冷劑回路的構成要素僅著眼于四級壓縮機20、室外熱交換器40、膨脹機構70及室內熱交換器12a時，切換機構31?34起到了以下作用:在使制冷劑依次在四級壓縮機20、室外熱交換器40、膨脹機構70及室內熱交換器12a中循環的制冷運轉循環與使制冷劑依次在四級壓縮機20、室內熱交換器12a、膨脹機構70及室外熱交換器40中循環的制熱運轉循環之間進行切換。
[0058](1- 3)室外熱交換器
[0059]如上所述，室外熱交換器40由第一熱交換器41、第二熱交換器42、第三熱交換器43及第四熱交換器44構成。在制冷運轉時，第一?第三熱交換器41?43分別作為對壓縮中途的制冷劑(中壓制冷劑)進行冷卻的中間冷卻器起作用，第四熱交換器44作為對最高壓的制冷劑進行冷卻的氣體冷卻器起作用。第四熱交換器44的容量比第一?第三熱交換器41?43的容量大。另外，在制熱運轉時，第一?第四熱交換器41?44都作為低壓制冷劑的蒸發器(加熱器)起作用。
[0060]如圖5所示，室外熱交換器40按第一熱交換器41、第二熱交換器42、第三熱交換器43、第四熱交換器44的順序從下往上層疊而一體化。朝該室外熱交換器40供給水和空氣以作為與在內部流動的制冷劑進行熱交換的冷卻源或加熱源。此處，室外熱交換器40通過使圖5所示的送風風扇40a朝上吹出空氣，從而將外部氣體從室外單元11的橫向及后方經由室外熱交換器40吸入至室外單元11中。由于采用這種室外單元11的結構，因此，流過配置于上方的第四熱交換器44的空氣量比較多，流過配置于下方的第一?第三熱交換器41?43的空氣量比較少。
[0061]另外，分支管即第一中間冷卻器管41a、第二中間冷卻器管42a及第三中間冷卻器管43a分別從第一熱交換器41、第二熱交換器42及第三熱交換器43的低溫側配管411、421、43i朝第二吸入管22a、第三吸入管23a及第四吸入管24a延伸。如圖1所示，在第一中間冷卻器管41a、第二中間冷卻器管42a及第三中間冷卻器管43a分別設有止回閥。
[0062](1- 4)第一及第二室外電動閥
[0063]第一及第二室外電動閥51、52配置于室外熱交換器40與橋式回路55之間。具體而言，第一室外電動閥51配置于第四熱交換器44與橋式回路55之間,第二室外電動閥52配置于第三熱交換器43與橋式回路55之間。在制熱運轉時，從橋式回路55朝室外熱交換器40流動的制冷劑分流為兩部分，在第一室外電動閥51/第二室外電動閥52中膨脹，并流入第四熱交換器44/第三熱交換器43。
[0064]在制冷運轉時，第二室外電動閥52關閉，第一室外電動閥51處于全開狀態。在制熱運轉時，第一及第二室外電動閥51、52以使朝第四熱交換器44/第三熱交換器43流入的制冷劑量變得恰當(無偏流)的方式進行開度調節，從而分別起到了作為膨脹機構的作用。
[0065]另外，上述第三中間冷卻器管43a從第三熱交換器43和第二室外電動閥52之間分支。
[0066](I — 5)橋式回路
[0067]橋式回路55設于室外熱交換器40與室內熱交換器12a之間，經由節能熱交換器61、內部熱交換器62及膨脹機構70與儲罐80的入口管81連接，并經由過冷卻熱交換器90與儲罐80的出口管82連接。
[0068]橋式回路55具有四個止回閥55a、55b、55c、55d。入口止回閥55a是僅允許從室外熱交換器40流向儲罐80的入口管81的制冷劑的流動的止回閥。入口止回閥55b是僅允許從室內熱交換器12流向儲罐80的入口管81的制冷劑的流動的止回閥。出口止回閥55c是僅允許從儲罐80的出口管82流向室外熱交換器40的制冷劑的流動的止回閥。出口止回閥55d是僅允許從儲罐80的出口管82流向室內熱交換器12a的制冷劑的流動的止回閥。即，入口止回閥55a、55b起到了使制冷劑從室外熱交換器40和室內熱交換器12a中的一方流動至儲罐80的入口管81的功能，出口止回閥55c、55d起到了使制冷劑從儲罐80的出口管82流動至室外熱交換器40和室內熱交換器12a中的另一方的功能。
[0069](1- 6)節能熱交換器
[0070]節能熱交換器61在從橋式回路55流向膨脹機構70及儲罐80的高壓制冷劑與使該高壓制冷劑的一部分分支并膨脹后的中壓制冷劑之間進行熱交換。在從用于使制冷劑由橋式回路55朝膨脹機構70流動的主制冷劑配管分支出的配管(注入配管61a)中配置有第五室外電動閥61b。流過該第五室外電動閥61b而膨脹并在節能熱交換器61中蒸發后的制冷劑經由朝第二中間冷卻器管42a延伸的注入配管61a而流入第二中間冷卻器管42a的比止回閥更靠近第三吸入管23a的部分，以對從第三吸入管23a吸入至第三壓縮部23的制冷劑進行冷卻。
[0071](1- 7)內部熱交換器
[0072]內部熱交換器62在從橋式回路55流向膨脹機構70及儲罐80的高壓制冷劑與流過膨脹機構70、在室內熱交換器12a或室外熱交換器40中蒸發并在低壓制冷劑配管19中流動的低壓氣體制冷劑之間進行熱交換。內部熱交換器62也被稱為氣液熱交換器。從橋式回路55流出的高壓制冷劑首先流過節能熱交換器61，接著流過內部熱交換器62，并流向膨脹機構70及儲罐80。
[0073](1 — 8)膨脹機構
[0074]膨脹機構70使從橋式回路55流來的高壓制冷劑減壓、膨脹，并使氣液兩相狀態的中壓制冷劑朝儲罐80流動。即，膨脹機構70在制冷運轉時對從作為高壓制冷劑的氣體冷卻器(散熱器)起作用的室外的第四熱交換器44輸送至作為低壓制冷劑的蒸發器起作用的室內熱交換器12a的制冷劑進行減壓，并在制熱運轉時對從作為高壓制冷劑的氣體冷卻器(散熱器)起作用的室內熱交換器12a輸送至作為低壓制冷劑的蒸發器起作用的室外熱交換器40的制冷劑進行減壓。膨脹機構70由膨脹器71及第六室外電動閥72構成。膨脹器71起到將制冷劑減壓過程的節流損失作為有效的功(能量)加以回收的作用。
[0075](1 — 9)儲罐
[0076]儲罐80將從膨脹機構70流出后由入口管81進入內部空間的氣液兩相狀態的中壓制冷劑分離為液體制冷劑和氣體制冷劑。分離出的氣體制冷劑流過設于低壓返回配管(low-pressure return pipe)91a的第七室外電動閥91而成為低壓的富氣制冷劑(gasrich refrigerant),并被輸送至過冷卻熱交換器90。分離出的液體制冷劑由出口管82被輸送至過冷卻熱交換器90。
[0077](I — 10)過冷熱交換器
[0078]過冷卻熱交換器90在低壓氣體制冷劑與從儲罐80的出口管82流出的中壓液體制冷劑之間進行熱交換。從儲罐80的出口管82流出的中壓液體制冷劑的一部分在制冷運轉時，在從儲罐80與過冷卻熱交換器90之間分支出的分支管92a中流動，并流過第八室外電動閥92而成為氣液兩相狀態的低壓制冷劑。在制冷運轉時，在第八室外電動閥92中減壓后的低壓制冷劑與在第七室外電動閥91中減壓后的低壓制冷劑合流，在過冷卻熱交換器90中，與從儲罐80的出口管82流向橋式回路55的中壓液體制冷劑進行熱交換，并在過熱狀態下從過冷卻熱交換器90經由低壓返回配管91a朝低壓制冷劑配管19流動。另一方面，從儲罐80的出口管82流向橋式回路55的中壓液體制冷劑在過冷卻熱交換器90中被奪去熱量，并在過冷狀態下朝橋式回路55流動。
[0079]另外，在制熱運轉時，第八室外電動閥92關閉，制冷劑不流向分支管92a，從儲罐80的出口管82流出的中壓液體制冷劑和在第七室外電動閥91中減壓后的低壓制冷劑在過冷卻熱交換器90中進行熱交換。
[0080](1- 11)室內熱交換器
[0081]室內熱交換器12a設于多個室內單元12中的各個室內單元12，其在制冷運轉時作為制冷劑的蒸發器起作用，并在制熱運轉時作為制冷劑的冷卻器起作用。朝上述室內熱交換器12a供給水和空氣以作為與在內部流動的制冷劑進行熱交換的制冷對象或制熱對象。此處，來自未圖示的室內送風風扇的室內空氣流動至室內熱交換器12a，冷卻或加熱后的空調空氣朝室內供給。
[0082]室內熱交換器12a的一端與室內電動閥12b連接，室內熱交換器12a的另一端與連通制冷劑配管14連接。
[0083](I 一 12)室內電動閥
[0084]室內電動閥12b設于多個室內單元12中的各個室內單元12，對流動至室內熱交換器12a的制冷劑的量進行調節或進行制冷劑的減壓、膨脹。室內電動閥12b配置于連通制冷劑配管13與室內熱交換器12a之間。
[0085](I — 13)控制部
[0086]雖未圖示，但控制部是與四級壓縮機20的壓縮機驅動電動機、第一?第四切換機構31?34、各電動閥12b、51、52、61b、72、91、92連接的微型計算機。該控制部根據從外部輸入的室內設定溫度等信息進行壓縮機驅動電動機的轉速控制、制冷運轉循環與制熱運轉循環的切換、電動閥開度的調節等。
[0087](2)空調裝置的動作
[0088]一邊參照圖1?圖4，一邊對空調裝置10的動作進行說明。圖2是在制冷運轉時的制冷循環的壓力一焓線圖(P — h線圖)。圖4是在制熱運轉時的制冷循環的壓力一焓線圖(P — h線圖)。在圖2及圖4中，朝上凸起的點劃線所示曲線是制冷劑的飽和液體線及干飽和蒸汽線。在圖2及圖4中，制冷循環上的標注英文字母的點分別表示圖1及圖3中用相同英文字母表示的點的制冷劑壓力及焓。例如，圖1的點B的制冷劑處于圖2的點B的壓力及焓的狀態。另外，利用控制部進行空調裝置10的制冷運轉時及制熱運轉時的各運轉控制。
[0089](2 -1)制冷運轉時的動作
[0090]在制冷運轉時，在圖1所示的沿著制冷劑配管的箭頭方向上，制冷劑按照四級壓縮機20、室外熱交換器40、膨脹機構70、室內熱交換器12a的順序在制冷劑回路內循環。以下，一邊參照圖1及圖2，一邊對制冷運轉時的空調裝置10的動作進行說明。
[0091]從第一吸入管21a吸入至四級壓縮機20的低壓氣體制冷劑(點A)在第一壓縮部21中被壓縮，并朝第一排出管21b排出(點B)。排出的制冷劑流過第一切換機構31，在作為中間冷卻器起作用的第一熱交換器41中被冷卻之后，經由第一中間冷卻器管41a而流入第二吸入管22a (點C)。
[0092]從第二吸入管22a吸入至第二壓縮部22的制冷劑被壓縮并排出至第二排出管22b (點D)。排出的制冷劑流過第二切換機構32，在作為中間冷卻器起作用的第二熱交換器42中被冷卻之后，流動至第二中間冷卻器42a(點E)。在第二中間冷卻器管42a中流動的制冷劑與在節能熱交換器61中進行熱交換并從注入配管61a流來的中壓制冷劑(點L)合流之后，流入至第三吸入管23a (點F)。
[0093]從第三吸入管23a吸入至第三壓縮部23的制冷劑被壓縮并排出至第三排出管23b (點G)。排出的制冷劑流過第三切換機構33，在作為中間冷卻器起作用的第三熱交換器43中被冷卻之后，經由第三中間冷卻器管43a而流入第四吸入管24a(點H)。
[0094]從第四吸入管24a吸入至第四壓縮部24的制冷劑被壓縮并排出至第四排出管24b (點I)。排出的高壓制冷劑流過第四切換機構34，在作為氣體冷卻器起作用的第四熱交換器44中被冷卻，并經由全開狀態的第一室外電動閥51及橋式回路55的入口止回閥55a朝節能熱交換器61流動(點J)。
[0095]流過橋式回路55的入口止回閥55a的高壓制冷劑流入節能熱交換器61，并且其一部分分支而朝第五室外電動閥61b流動。在第五室外電動閥61b中減壓、膨脹而處于氣液兩相狀態的中壓制冷劑(點K)在節能熱交換器61中與從橋式回路55流向內部熱交換器62的高壓制冷劑(點J)進行熱交換，從而形成中壓氣體制冷劑(點L)，并如上所述從注入配管61a流入第二中間冷卻器管42a。
[0096]與從第五室外電動閥61b流出的中壓制冷劑進行熱交換、繼而在溫度降低的狀態下從節能熱交換器61流出的高壓制冷劑(點M)接著在內部熱交換器62中流動，并朝膨脹機構70流動(點N)。在內部熱交換器62中，與后述從低壓制冷劑配管19朝四級壓縮機20的第一吸入管21a流動的低壓制冷劑進行熱交換，點M的狀態下的高壓制冷劑因溫度降低而成為點N的狀態下的高壓制冷劑。
[0097]從內部熱交換器62流出的高壓制冷劑(點N)分支為兩部分，并分別流動至膨脹機構70的膨脹器71、膨脹機構70的第六室外電動閥72。膨脹器71中減壓、膨脹后的中壓制冷劑(點P)和第六室外電動閥72中減壓、膨脹后的中壓制冷劑(點O)在合流之后，從入口管81流入儲罐80的內部空間(點Q)。該流入儲罐80的氣液兩相狀態的中壓制冷劑在儲罐80的內部空間中被分離為液體制冷劑和氣體制冷劑。
[0098]儲罐80中分離出的液體制冷劑(點R)經由出口管82就這樣朝過冷卻熱交換器90流動，儲罐80中分離出的氣體制冷劑(點U)在第七室外電動閥91中被減壓而成為低壓制冷劑(點W)，并朝過冷卻熱交換器90流動。從儲罐80的出口管82流向過冷卻熱交換器90的中壓制冷劑在過冷卻熱交換器90的跟前側分支，一方經由過冷卻熱交換器90流向橋式回路55，另一方朝分支管92a的第八室外電動閥92流動。流過第八室外電動閥92而減壓后的氣液兩相狀態的低壓制冷劑(點S)與流過第七室外電動閥91的低壓制冷劑(點W)合流(點X)，并經由過冷卻熱交換器90朝低壓制冷劑配管19流動。通過在過冷卻熱交換器90中的熱交換，使朝低壓制冷劑配管19流動的低壓制冷劑(點X)蒸發而成為過熱的低壓制冷劑(點Y)，并使朝橋式回路55流動的中壓制冷劑(點R)被奪去熱量而成為過冷卻的中壓制冷劑(點T)。
[0099]過冷卻熱交換器90中過冷卻的中壓制冷劑(點T)經由橋式回路55的出口止回閥55d而朝連通制冷劑配管13流動。從連通制冷劑配管13進入室內單元12的制冷劑在流過室內電動閥12b時膨脹，成為氣液兩相的低壓制冷劑(點V)而流入室內熱交換器12a。該低壓制冷劑在室內熱交換器12a中從室內空氣奪取熱量，從而成為過熱的低壓氣體制冷劑(點Z)。從室內單元12流出的低壓制冷劑經由連通制冷劑配管14及第四切換機構34而朝低壓制冷劑配管19流動。
[0100]從室內單元12返回來的低壓制冷劑(點Z)和從過冷卻熱交換器90流來的低壓制冷劑(點Y)在低壓制冷劑配管19中合流(點AB)，并經由內部熱交換器62從第一吸入管21a朝四級壓縮機20返回。如上所述，在內部熱交換器62中，流向四級壓縮機20的低壓制冷劑(點AB)和從橋式回路55流向儲罐80的高壓制冷劑(點M)進行熱交換。
[0101]如上所述，制冷劑在制冷劑回路內循環，使空調裝置10進行制冷運轉循環。
[0102](2 - 2)制熱運轉時的動作
[0103]在制熱運轉時，在圖3所示的沿著制冷劑配管的箭頭方向上，制冷劑按照四級壓縮機20、室內熱交換器12a、膨脹機構70、室外熱交換器40的順序在制冷劑回路內循環。以下，一邊參照圖3及圖4，一邊對制熱運轉時的空調裝置10的動作進行說明。
[0104]從第一吸入管21a吸入至四級壓縮機20的低壓氣體制冷劑(點A)在第一壓縮部21中被壓縮，并朝第一排出管21b排出(點B)。排出的制冷劑流過第一切換機構31，并在第二吸入管22a中流動(點C)。
[0105]從第二吸入管22a吸入至第二壓縮部22的制冷劑被壓縮并排出至第二排出管22b (點D)。排出的制冷劑流過第二切換機構32，并在第三吸入管23a中流動。另外，在節能熱交換器61中熱交換并經注入配管61a流來的中壓制冷劑(點L)也流入第三吸入管23a，因此，制冷劑的溫度降低(點F)。
[0106]從第三吸入管23a吸入至第三壓縮部23的制冷劑被壓縮并排出至第三排出管23b (點G)。排出的制冷劑流過第三切換機構33，并在第四吸入管24a中流動(點H)。
[0107]從第四吸入管24a吸入至第四壓縮部24的制冷劑被壓縮并排出至第四排出管24b (點I)。排出的高壓制冷劑流過第四切換機構34，并經由連通制冷劑配管14而流入室內單元12 (點Z) ο
[0108]從連通制冷劑配管14進入室內單元12的高壓制冷劑在作為制冷劑的冷卻器起作用的室內熱交換器12a中朝室內空氣散熱，以對室內空氣進行加熱。因在室內熱交換器12a中的熱交換而使溫度下降的高壓制冷劑(點V)在流過室內電動閥12b時稍許減壓，經由連通制冷劑配管13朝室外單元11的橋式回路55流動，并從入口止回閥55b流向節能熱交換器61(點J)。
[0109]從橋式回路55流出的高壓制冷劑(AJ)流入節能熱交換器61，并且其一部分分支而朝第五室外電動閥61b流動。在第五室外電動閥61b中減壓、膨脹而處于氣液兩相狀態的中壓制冷劑(點K)在節能熱交換器6中與從橋式回路55流向內部熱交換器62的高壓制冷劑(點J)進行熱交換，從而形成中壓氣體制冷劑(點L)，并從注入配管61a流入第二中間冷卻器管42a。
[0110]與從第五室外電動閥61b流出的中壓制冷劑進行熱交換、繼而在溫度降低的狀態下從節能熱交換器61流出的高壓制冷劑(點M)接著在內部熱交換器62中流動，并朝膨脹機構70流動(點N)。在內部熱交換器62中，與后述從低壓制冷劑配管19朝四級壓縮機20的第一吸入管21a流動的低壓制冷劑進行熱交換，點M的狀態下的高壓制冷劑因溫度降低而成為點N的狀態下的高壓制冷劑。
[0111]從內部熱交換器62流出的高壓制冷劑(點N)分支為兩部分，并分別流動至膨脹機構70的膨脹器71、膨脹機構70的第六室外電動閥72。膨脹器71中減壓、膨脹后的中壓制冷劑(點P)和第六室外電動閥72中減壓、膨脹后的中壓制冷劑(點O)在合流之后，從入口管81流入儲罐80的內部空間(點Q)。該流入儲罐80的氣液兩相狀態的中壓制冷劑在儲罐80的內部空間中被分離為液體制冷劑和氣體制冷劑。
[0112]儲罐80中分離出的液體制冷劑(點R)經由出口管82就這樣朝過冷卻熱交換器90流動，儲罐80中分離出的氣體制冷劑(點U)在第七室外電動閥91中被減壓而成為低壓制冷劑(點W)，并朝過冷卻熱交換器90流動。從儲罐80的出口管82流向過冷卻熱交換器90的中壓制冷劑因第八室外電動閥92關閉而不朝分支管92a流動，全部的量流入過冷卻熱交換器90。在過冷卻熱交換器90中，在從儲罐80的出口管82流來的中壓制冷劑(點R)與第七室外電動閥91中減壓后的低壓制冷劑(點W、X)之間進行熱交換。通過該熱交換，使朝低壓制冷劑配管19流動的低壓制冷劑(點X)蒸發而成為過熱的低壓制冷劑(點Y)，并使從儲罐8流向橋式回路55的中壓制冷劑(點R)被奪去熱量而成為過冷卻的中壓制冷劑(點T)。
[0113]從過冷卻熱交換器90流出并流過橋式回路55的出口止回閥55d的中壓制冷劑分流為兩路，并分別由第一及第二室外電動閥51、52減壓、膨脹而成為氣液兩相的低壓制冷劑(點AC)。此時，根據串聯連接的第一?第三熱交換器41?43的壓力損失量和第四熱交換器44的壓力損失量來調節第一及第二室外電動閥51、52的開度，從而可抑制制冷劑朝任意一方的流路偏流。
[0114]流入室外熱交換器40的第四熱交換器44的低壓制冷劑從外部氣體奪取熱量而蒸發，并從第四熱交換器44的高溫側配管44h經由第四切換機構34而朝低壓制冷劑配管19流動。另一方面，流入室外熱交換器40的第三熱交換器43的低壓制冷劑依次流過第二熱交換器42、第一熱交換器41，經由支管19a朝低壓制冷劑配管19流動，并與從第四熱交換器44流出的制冷劑合流。具體而言，從第三熱交換器43流出的制冷劑依次流過第三熱交換器43的高溫側配管43h、第三切換機構33、串聯連接用第二配管42b、第二熱交換器42的低溫側配管421、第二熱交換器42、第二熱交換器42的高溫側配管42h、第二切換機構32、串聯連接用第一配管41b、第一熱交換器41的低溫側配管411、第一熱交換器41、第一熱交換器41的高溫側配管41h、第一切換機構31，不僅在第三熱交換器43中，也依次在第二熱交換器42、第一熱交換器41中從外部氣體奪取熱量而蒸發，并從支管19a朝低壓制冷劑配管19流動。
[0115]如圖3所示，在第四熱交換器44及串聯連接的第一?第三熱交換器41?43中蒸發而過熱的低壓氣體制冷劑在室外熱交換器40的下游側的低壓制冷劑配管19處合流(點AD)，繼而與從過冷卻熱交換器90流來的低壓制冷劑(點Y)合流(點AB)，并經由內部熱交換器62從第一吸入管21a朝四級壓縮機20返回。如上所述，在內部熱交換器62中，流向四級壓縮機20的低壓制冷劑(點AB)和從橋式回路55流向儲罐80的高壓制冷劑(點M)進行熱交換。
[0116]如上所述，制冷劑在制冷劑回路內循環，使空調裝置10進行制熱運轉循環。
[0117](3)空調裝置的特征
[0118](3 — I)
[0119]在本實施方式的空調裝置10中，制冷劑配管組將四級壓縮機20、切換機構31?34、第四熱交換器44、第一?第三熱交換器41?43、膨脹機構70及室內熱交換器12a連接在一起，以在制熱運轉時使制冷劑按順序流過三個第一?第三熱交換器41?43。
[0120]具體而言，如圖3所示，在制熱運轉時，第一切換機構31處于將第一排出管21b和第二吸入管22a連接、并將第一熱交換器41的高溫側配管41h和低壓制冷劑配管19的支管19a連接的狀態。第二切換機構32處于將第二排出管22b和第三吸入管23a連接、并將第二熱交換器42的高溫側配管42h和串聯連接用第一配管41b連接的狀態。第三切換機構33處于將第三排出管23b和第四吸入管24a連接、并將第三熱交換器43的高溫側配管43h和串聯連接用第二配管42b連接的狀態。此外，第四切換機構34處于將第四排出管24b和連通制冷劑配管14連接、并將第四熱交換器44的高溫側配管44h和低壓制冷劑配管19連接的狀態。藉此，第三熱交換器43的高溫側配管43h經由第三切換機構33及串聯連接用第二配管42b與第二熱交換器42的低溫側配管42i連接。另外，第二熱交換器42的高溫側配管42h經由第二切換機構32及串聯連接用第一配管41b與第一熱交換器41的低溫側配管41i連接。即，第三熱交換器43、第二熱交換器42及第一熱交換器41這三個熱交換器處于串聯連接的狀態。
[0121]在空調裝置10中采用這樣配置有制冷劑配管組的制冷劑回路，因此，在制熱運轉時，膨脹機構70及第一、第二室外電動閥51、52中減壓后的低壓制冷劑流動至第四熱交換器44，并也流動至串聯連接的第一?第三熱交換器41?43，在第一?第四熱交換器41?44中蒸發。即，第一?第三熱交換器41?43在制冷運轉時分別作為對壓縮中途的制冷劑(中壓制冷劑)進行冷卻的中間冷卻器起作用，但在制熱運轉時串聯連接地作為蒸發器起作用。由于采用上述結構，因此，即便重視制冷運轉性能地進行第四熱交換器44的設計，也能在制熱運轉時使在第四熱交換器44及第一?第三熱交換器41?43的兩蒸發器中流動的制冷劑量接近恰當值，并能抑制制冷劑在室外熱交換器40中的偏流。
[0122](3 — 2)
[0123]特別地，在空調裝置10中，將按照第一熱交換器41、第二熱交換器42、第三熱交換器43、第四熱交換器44的順序從下往上層疊而一體化的室外熱交換器40收容于配置有上吹式的送風風扇40a的室外單元11內。因此，如上所述，流過配置于上方的第四熱交換器44的空氣量比較多，流過配置于下方的第一?第三熱交換器41?43的空氣量比較少。
[0124]另外，由于以重視制冷運轉性能的方式設計室外熱交換器40，因此，第四熱交換器44的通路長度比第一?第三熱交換器41?43各自的通路長度長很多。即，第四熱交換器44形成比第一?第三熱交換器41?43各個熱交換器高的壓力損失。
[0125]因此，當假定以在制熱運轉時也使制冷劑并列流過的方式使用第一?第四熱交換器41?44各個熱交換器時，供空氣大量流動的第四熱交換器44因其壓力損失較高而處于制冷劑幾乎不流動的狀態，相反地，會形成制冷劑大量流動至空氣流動量較少的第一?第三熱交換器41?43的狀態。這樣的話，室外熱交換器40作為蒸發器無法充分地發揮出功倉泛。
[0126]但是，在空調裝置10中，在制熱運轉時，采用將第一?第四熱交換器41?44劃分為第四熱交換器44和串聯連接的第一?第三熱交換器41?43這兩組熱交換器，并使低壓制冷劑分流地流動至上述兩個流路這樣的結構，因此，可在作為蒸發器起作用的室外熱交換器40中抑制制冷劑偏流，從而提高了制熱運轉時的運轉效率。
[0127](3 — 3)
[0128]在空調裝置10中，在制熱運轉時，除了第一熱交換器41的高溫側配管41h、第一熱交換器41的低溫側配管411、串聯連接用第一配管41b、第二熱交換器42的高溫側配管42h、第二熱交換器42的低溫側配管421、串聯連接用第二配管42b、第三熱交換器43的高溫側配管43h這樣的制冷劑配管組之外，還利用第二切換機構32及第三切換機構33來串聯連接第一?第三熱交換器41?43。
[0129]這樣，利用切換機構31?34，用制冷劑配管組進行各熱交換器、切換機構的連接，以在制熱運轉時使制冷劑按順序流動至第一?第三熱交換器41?43,該切換機構31?34以在制冷運轉時和制熱運轉時使制冷劑流動方向變化的方式切換狀態，因此，能抑制空調裝置10的制造成本。
[0130](4)變形例
[0131](4 一 I)變形例 A
[0132]在上述實施方式中，以作為在制冷運轉時對壓縮中途的制冷劑(中壓制冷劑)進行冷卻的中間冷卻器起作用的第一?第三熱交換器41?43在制熱運轉時全被串聯連接的方式配置制冷劑回路的制冷劑配管組，但本發明也能采用以下形式。
[0133]圖6、圖7是表示變形例A的空調裝置110的制冷劑回路的示意結構圖。圖6示出了制冷運轉時在制冷劑回路中循環的制冷劑的流動。圖7示出了制熱運轉時在制冷劑回路中循環的制冷劑的流動。在該空調裝置110的室外單元111中，從上述實施方式的室外單元11的結構中去除串聯連接用第二配管42b，并追加第三室外電動閥53，以改變制熱運轉時的室外熱交換器40中的制冷劑流動。
[0134]此處，第三切換機構33的四個端口與第三排出管23b、第四吸入管24a、第三熱交換器43的高溫側配管43h及低壓制冷劑配管19的支管19a連接。此外，在制熱運轉時，從過冷卻熱交換器90流出(點Y)并流過橋式回路55的出口止回閥55d的中壓制冷劑分流為三路，并分別由第一、第二及第三室外電動閥51、52、53減壓、膨脹而成為氣液兩相的低壓制冷劑(點AC)。流入室外熱交換器40的第四熱交換器44的低壓制冷劑從外部氣體奪取熱量而蒸發，并從高溫側配管44h經由第四切換機構34而朝低壓制冷劑配管19流動。流入室外熱交換器40的第三熱交換器43的低壓制冷劑也從外部氣體奪取熱量而蒸發，并從高溫側配管43h經由第三切換機構33由支管19a朝低壓制冷劑配管19流動。另一方面，流入室外熱交換器40的第二熱交換器42的低壓制冷劑經由第二切換機構32及串聯連接用第一配管41b而流動至第一熱交換器41，然后，經由第一切換機構31及支管19a朝低壓制冷劑配管流動，并與從第四熱交換器44及第三熱交換器43流出的制冷劑合流。具體而言，從第二熱交換器42流出的制冷劑依次流過第二熱交換器42的高溫側配管42h、第二切換機構32、串聯連接用第一配管41b、第一熱交換器41的低溫側配管411、第一熱交換器41、第一熱交換器41的高溫側配管41h、第一切換機構31，不僅在第二熱交換器42中，也在第一熱交換器41中從外部氣體奪取熱量而蒸發，并從支管19a朝低壓制冷劑配管19流動。
[0135]如圖7所示，在第四熱交換器44、第三熱交換器及串聯連接的第一及第二熱交換器41、42中蒸發而過熱的三個流路各自的低壓氣體制冷劑在室外熱交換器40的下游側的支管19a及低壓制冷劑配管19中合流(點AD)。
[0136]上述變形例A的空調裝置110在第四熱交換器44、第三熱交換器43的通路長度比第一、第二熱交換器41、42各自的通路長度長很多的情況下特別有效。S卩，在與第一、第二熱交換器41、42相比第三、第四熱交換器43、44形成較高的壓力損失的情況下，通過使低壓制冷劑分別并列地流過第一及第二熱交換器41、42、第三熱交換器43及第四熱交換器44這三個流路，低壓制冷劑在室外熱交換器40中的偏流減小，能在室外電動閥51?53的調節范圍內使恰當的制冷劑量流過三個流路。
[0137](4 —2)變形例 B
[0138]在上述實施方式中，將本發明應用于包括四級壓縮機20、并由四個熱交換器41?44構成室外熱交換器40的空調裝置10，但也能將本發明應用于包括三級壓縮機的制冷裝置，并將在制冷運轉時作為對壓縮中途的制冷劑進行冷卻的中間冷卻器起作用的兩個熱源側的熱交換器在制熱運轉時串聯連接，以用作蒸發器。在該情況下，制熱運轉時的低壓制冷劑分流至在制冷運轉時作為對高壓制冷劑進行冷卻的氣體冷卻器起作用的第三個熱交換器和串聯連接的兩個熱交換器這兩個流路，但能減小兩流路的壓力損失的差。
[0139]另外，雖然省略了詳細說明，但本發明也能應用于包括五級以上壓縮機的制冷裝置。
[0140](4 — 3)變形例 C
[0141]在上述實施方式中，以作為在制冷運轉時對壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的中間冷卻器起作用的第一?第三熱交換器41?43在制熱運轉時全被串聯連接的方式配置制冷劑回路的制冷劑配管組，但本發明也能采用以下形式。
[0142]圖8、圖9是表示變形例C的空調裝置210的制冷劑回路的示意結構圖。圖8示出了制冷運轉時在制冷劑回路中循環的制冷劑的流動。圖9示出了制熱運轉時在制冷劑回路中循環的制冷劑的流動。在該空調裝置210的室外單元211中，從上述實施方式的室外單元11的結構中去除第二室外電動閥52，并追加串聯連接用第三配管43b及串聯連接用三通閥35，以改變制熱運轉時的室外熱交換器40中的制冷劑流動。
[0143]此處，在第四切換機構34與第四熱交換器44的高溫側配管44h之間配置串聯連接用三通閥35。此外，第四切換機構34的四個端口與第四排出管24b、連通制冷劑配管14、通向串聯連接用三通閥35的連接管44c及低壓制冷劑配管19連接。串聯連接用三通閥35是在第一狀態與第二狀態之間進行切換的切換機構，其中，在上述第一狀態中，經由連接管44使第四切換機構34與第四熱交換器44的高溫側配管44h連通，在上述第二狀態中，經由串聯連接用第三配管43b使第四熱交換器44的高溫側配管44h與第三熱交換器43的低溫側配管43i連通。串聯連接用三通閥35在制冷運轉時處于第一狀態，并在制熱運轉時處于第二狀態(參照圖8及圖9)。
[0144]此外，在變形例C的空調裝置210中，在制冷運轉時，形成與上述空調裝置10相同的制冷劑流動，但在制熱運轉時，制冷劑在室外熱交換器40中的流動發生變化。在制熱運轉時，從過冷卻熱交換器90流出(點Y)并流過橋式回路55的出口止回閥55d的中壓制冷劑以不分流的方式在第一室外電動閥51中減壓、膨脹，從而形成氣液兩相的低壓制冷劑(點AC)。流入室外熱交換器40的第四熱交換器44的低壓制冷劑依次流過第三熱交換器43、第二熱交換器42、第一熱交換器41，并經由支管19a朝低壓制冷劑配管19流動。具體而言，從第四熱交換器44流出的制冷劑依次流過第四熱交換器44的高溫側配管44h、串聯連接用三通閥35、串聯連接用第三配管43b、第三熱交換器43的低溫側配管431、第三熱交換器43、第三熱交換器43的高溫側配管43h、第三切換機構33、串聯連接用第二配管42b、第二熱交換器42的低溫側配管421、第二熱交換器42、第二熱交換器42的高溫側配管42h、第二切換機構32、串聯連接用第一配管41b、第一熱交換器41的低溫側配管411、第一熱交換器41、第一熱交換器41的高溫側配管41h、第一切換機構31，不僅在第四熱交換器43中，也依次在第三熱交換器43、第二熱交換器42、第一熱交換器41中從外部氣體奪取熱量而蒸發，并從支管19a朝低壓制冷劑配管19流動。
[0145]在連接成一列的第四熱交換器44、第三熱交換器43、第二熱交換器42及第一熱交換器41中蒸發而過熱的低壓氣體制冷劑(點AD)與從過冷卻熱交換器90流來的低壓制冷劑(點Y)合流(點AB)，并經由內部熱交換器62從第一吸入管21a朝四級壓縮機20返回。
[0146]上述變形例C的空調裝置210在以下情況下是有效的:即便將由四個熱交換器41?44構成的室外熱交換器40在制熱運轉時用作一個通路長度較長的蒸發器，室外熱交換器40的壓力損失也幾乎不成問題。在空調裝置210的室外單元211中，無需在作為蒸發器起作用的室外熱交換器40的跟前側分流低壓制冷劑，必然不會產生制冷劑偏流的問題。
[0147](4 —4)變形例 D
[0148]在上述實施方式中，在制熱運轉時，采用將第一?第四熱交換器41?44劃分為第四熱交換器44和串聯連接的第一?第三熱交換器41?43這兩組熱交換器，并使低壓制冷劑分流地流動至上述兩個流路這樣的結構，但也能劃分為其它兩個流路。例如，也能采用以下結構:在制熱運轉時，第四熱交換器44和第一熱交換器41串聯連接，第三熱交換器43和第二熱交換器42串聯連接，并使低壓制冷劑分流地流動至上述兩個流路。
[0149](4 —5)變形例 E
[0150]在上述實施方式中，將本發明應用于包括四級壓縮機20、并由四個熱交換器41?44構成室外熱交換器40的空調裝置10，但也能將本發明應用于包括二級壓縮機的制冷裝置，并將在制冷運轉時作為對壓縮中途的制冷劑進行冷卻的中間冷卻器起作用的熱源側的一方熱交換器和作為對高壓制冷劑進行冷卻的氣體冷卻器起作用的另一方熱交換器在制熱運轉時串聯連接，以用作蒸發器。
[0151]此處，均在制熱運轉時作為蒸發器起作用的熱源側的一方熱交換器及熱源側的另一方熱交換器在制熱運轉時串聯連接，供相同的制冷劑流過，因此，即便在以重視制冷運轉性能的方式進行熱源側的兩個熱交換器的設計的情況下，也能抑制制熱運轉時的制冷劑偏流的現象。
[0152]符號說明
[0153]10、110、210空調裝置(制冷裝置)
[0154]12a室內熱交換器(利用側熱交換器)
[0155]20四級壓縮機(多級壓縮機構)
[0156]21第一壓縮部(低級側壓縮部)
[0157]22第二壓縮部(高級壓縮部、第二級壓縮部)
[0158]23第三壓縮部(高級壓縮部、第三級壓縮部)
[0159]24第四壓縮部(高級壓縮部、第四級壓縮部)
[0160]31第一切換機構
[0161]32第一切換機構
[0162]33第一切換機構
[0163]34第一切換機構
[0164]35串聯連接用三通閥
[0165]40室外熱交換器
[0166]41第一熱交換器(熱源側第一副熱交換器)
[0167]42第二熱交換器(熱源側第二副熱交換器)
[0168]43第三熱交換器(熱源側第三副熱交換器)
[0169]44第四熱交換器(熱源側主熱交換器)
[0170]41b串聯連接用第一配管
[0171]42b串聯連接用第二配管
[0172]43b串聯連接用第三配管
[0173]70膨脹機構
[0174]現有技術文獻
[0175]專利文獻
[0176]專利文獻1:日本專利特開2010-112618號公報
【權利要求】
1.一種制冷裝置(10)，其特征在于，包括: 多級壓縮機構(20)，在該多級壓縮機構(20)中，一個低級壓縮部(21)和多個高級壓縮部(22、23、24)中的各個高級壓縮部被串聯地連接在一起； 熱源側主熱交換器(44)，該熱源側主熱交換器(44)在制冷運轉時作為散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用； 多個熱源側副熱交換器(41?43)，這多個熱源側副熱交換器(41?43)在制冷運轉時作為對吸入至所述高級壓縮部的壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用； 利用側熱交換器(12a)，該利用側熱交換器(12a)在制冷運轉時作為蒸發器起作用，并在制熱運轉時作為散熱器起作用； 切換機構(31?34)，該切換機構(31?34)切換狀態，以在制冷運轉時從所述熱源側主熱交換器朝所述利用側熱交換器輸送制冷劑，并在制熱運轉時從所述利用側熱交換器朝所述熱源側主熱交換器及所述熱源側副熱交換器輸送制冷劑； 膨脹機構(70)，該膨脹機構(70)在制冷運轉時對從所述熱源側主熱交換器輸送至所述利用側熱交換器的制冷劑進行減壓，并在制熱運轉時對從所述利用側熱交換器輸送至所述熱源側主熱交換器及所述熱源側副熱交換器的制冷劑進行減壓；以及 制冷劑配管組，該制冷劑配管組將所述多級壓縮機構、所述切換機構、所述熱源側主熱交換器、所述熱源側副熱交換器、所述膨脹機構及所述利用側熱交換器連接在一起，以在制熱運轉時使制冷劑按順序流過多個所述熱源側副熱交換器(41?43)中的至少兩個所述熱源側副熱交換器。
2.如權利要求1所述的制冷裝置，其特征在于， 多個所述高級壓縮部是第二級壓縮部(22)、第三級壓縮部(23)及第四級壓縮部(24)，其中，所述第二級壓縮部(22)吸入從所述低級壓縮部排出的制冷劑，所述第三級壓縮部(23)吸入從所述第二級壓縮部排出的制冷劑，所述第四級壓縮部(24)吸入從所述第三級壓縮部排出的制冷劑并朝所述散熱器排出制冷劑， 多個所述熱源側副熱交換器是熱源側第一副熱交換器(41)、熱源側第二副熱交換器(42)及熱源側第三副熱交換器(43)，其中，所述熱源側第一副熱交換器(41)在制冷運轉時對從所述低級壓縮部排出并被吸入至所述第二級壓縮部的制冷劑進行冷卻，所述熱源側第二副熱交換器(42)在制冷運轉時對從所述第二級壓縮部排出并被吸入至所述第三級壓縮部的制冷劑進行冷卻，所述熱源側第三副熱交換器(43)在制冷運轉時對從所述第三級壓縮部排出并被吸入至所述第四級壓縮部的制冷劑進行冷卻， 在制熱運轉時，制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器(41)及熱源側第二副熱交換器(42)，或者，制冷劑按順序流過熱源側第一副熱交換器(41)、熱源側第二副熱交換器(42)及熱源側第三副熱交換器(43)。
3.如權利要求2所述的制冷裝置，其特征在于， 在制熱運轉時，從所述利用側熱交換器經由所述膨脹機構輸送來的制冷劑分流至所述熱源側主熱交換器(44)、所述熱源側第三副熱交換器(43)以及串聯連接的所述熱源側第一副熱交換器(41)及所述熱源側第二副熱交換器(42)這三個流路而并列地流動。
4.如權利要求1至3中任一項所述的制冷裝置，其特征在于， 制熱運轉時供制冷劑按順序流過的多個所述熱源側副熱交換器在制熱運轉時通過所述切換機構而串聯地連接在一起。
5.如權利要求1至4中任一項所述的制冷裝置，其特征在于， 在制熱運轉時，多個所述熱源側副熱交換器(41?43)中的至少兩個所述熱源側副熱交換器和所述熱源側主熱交換器(44)串聯地連接在一起，制冷劑按順序流過多個所述熱源側副熱交換器(41?43)中的至少兩個所述熱源側副熱交換器和所述熱源側主熱交換器(44)。
6.一種制冷裝置，其特征在于，包括: 多級壓縮機構，在該多級壓縮機構中，低級壓縮部和高級壓縮部被串聯地連接在一起; 熱源側主熱交換器，該熱源側主熱交換器在制冷運轉時作為散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用； 熱源側副熱交換器，該熱源側副熱交換器在制冷運轉時作為對吸入至所述高級壓縮部的壓縮中途的中壓制冷劑進行冷卻的散熱器起作用，并在制熱運轉時作為蒸發器起作用；利用側熱交換器，該利用側熱交換器在制冷運轉時作為蒸發器起作用，并在制熱運轉時作為散熱器起作用； 切換機構，該切換機構切換狀態，以在制冷運轉時從所述熱源側主熱交換器朝所述利用側熱交換器輸送制冷劑，并在制熱運轉時從所述利用側熱交換器朝所述熱源側主熱交換器及所述熱源側副熱交換器輸送制冷劑； 膨脹機構，該膨脹機構在制冷運轉時對從所述熱源側主熱交換器輸送至所述利用側熱交換器的制冷劑進行減壓，并在制熱運轉時對從所述利用側熱交換器輸送至所述熱源側主熱交換器及所述熱源側副熱交換器的制冷劑進行減壓；以及 制冷劑配管組，該制冷劑配管組將所述多級壓縮機構、所述切換機構、所述熱源側主熱交換器、所述熱源側副熱交換器、所述膨脹機構及所述利用側熱交換器連接在一起，以在制熱運轉時使所述熱源側主熱交換器與所述熱源側副熱交換器串聯地連接在一起。
【文檔編號】F25B1/10GK104220823SQ201380016335
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月27日 優先權日:2012年3月30日
【發明者】楊國忠, 岡本哲也, 巖田育弘, 古莊和宏 申請人:大金工業株式會社