JP2010276239A - 冷凍空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機吐出温度を過昇させることなく、低外気での暖房能力を確保することができる冷凍空気調和装置を得る。
【解決手段】インジェクション管１６１の一端を配管接続し、インジェクション管１６１を流れる冷媒を圧縮行程の中間部分に流入させて吐出することができる圧縮装置１１０及び熱交換を行うための熱源機側熱交換器１３１を有する熱源機１００と、空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器２１０及び室内機側流量制御装置２２０を有する室内機２００とを配管接続して冷媒回路を構成する空気調和装置であって、インジェクション管１６１は、圧縮装置１１０が吐出した冷媒を分岐させて流入する位置に一端を配管接続し、また、分岐した冷媒が熱源機側熱交換器１３１を流れる冷媒等と熱交換して凝縮するように熱源機側熱交換器１３１の一部と接触させるように配管する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して冷暖房による空気調和等を行う冷凍空気調和装置に関するものである。圧縮行程中に冷媒を流入（インジェクション）して能力を向上させるようにした冷凍空気調和装置に関するものである。

例えば、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用した冷凍空気調和装置では、基本的に、圧縮機、熱源機側熱交換器等を有する熱源機（熱源機側ユニット、室外機）と流量制御装置（膨張弁等）、室内機側熱交換器等を有する負荷側ユニット（室内機）とを冷媒配管により接続し、冷媒を循環させる冷媒回路を構成している。そして、室内機側熱交換器において、冷媒が蒸発、凝縮する際に、熱交換対象となる空調対象空間の空気から吸熱、放熱することを利用し、冷媒回路における冷媒に係る圧力、温度等を変化させながら空気調和を行っている。ここで、例えば、室内機に供え付けられたリモコンの設定温度と室内機周辺の気温とに応じて、複数の室内機において、それぞれ冷房、暖房を自動的に判断し、室内機ごとに冷房、暖房を行うことができる冷暖房同時運転（冷暖房混在運転）が可能な冷凍空気調和装置もある。

一方、例えば寒冷地等に設置する冷凍空気調和装置において、室外の空気（以下、外気という）の気温が低い（低外気）場合に、暖房能力（暖房時において、圧縮機による冷媒循環により室内機側に供給する（時間当たりの）熱量。以下、冷房能力も含めてこれらを能力という）を高めるため、熱源機に設けられた圧縮機の圧縮行程途中の部分に、インジェクション管を介して冷媒を流入させる（インジェクションする）ことができるものがある（例えば、特許文献１参照）。これは、圧縮機から吐出する冷媒密度を高くすることで、能力を高めようとするものである。このとき、冷媒回路において低圧側を流れる液冷媒を分岐させることでインジェクションしていた。

特開平６−０３４２２１号公報（図１）

しかしながら、低外気環境下での暖房時に、外気温、運転形態等に影響を受けやすい低圧側の冷媒をバイパスさせて圧縮機にインジェクションすると、場合によっては圧縮途中の冷媒の圧力との差圧が十分にとれなくなる。このため、インジェクションさせる冷媒の量が不足し、圧縮機から吐出する冷媒の温度（以下、圧縮機吐出温度という）が過昇してしまう可能性があった。

そこで、本発明は上記のような問題を解決し、圧縮機吐出温度を過昇させることなく、低外気での能力を確保することができる冷凍空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る冷凍空気調和装置は、インジェクション管の一端を配管接続し、インジェクション管を流れる冷媒を圧縮行程の中間部分に流入させて吐出することができる圧縮装置及び熱交換を行うための熱源機側熱交換器を有する熱源機と、空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器及び室内機側流量制御装置を有する室内機とを配管接続して冷媒回路を構成する冷凍空気調和装置であって、インジェクション管は、圧縮装置が吐出した冷媒を分岐させて流入させる位置に別の一端を配管接続し、また、分岐した冷媒が熱源機側熱交換器を流れる冷媒及び／又は熱交換媒体と熱交換して凝縮するように熱源機側熱交換器の一部と接触させるように配管する。

本発明によれば、インジェクション管の別の一端を、圧縮装置が吐出した高圧の冷媒を分岐させて流入する位置に接続し、また、熱源機側熱交換器の一部と接触させて熱交換により凝縮した冷媒を圧縮行程の中間部分に流入させるようにしたので、インジェクション管の両端（圧縮行程の中間部分と吐出した冷媒の分岐部分）における差圧を十分に得ることができ、安定した量の冷媒を圧縮装置に流入させることができる。そのため、圧縮機吐出温度の過昇を防止することができ、効率よく能力供給を行うことができるので、十分な暖房能力を発揮することができる。また、過昇による圧縮機の損傷等を防ぎ、圧縮装置、冷凍空気調和装置全体の長寿命化をはかることができる。

本発明の実施の形態１における冷凍空気調和装置の構成を表す図。 本発明の実施の形態１における全冷房、全暖房運転状態の冷媒の流れを表す図。 本発明の実施の形態１における暖房主体運転状態の冷媒の流れを表す図。 本発明の実施の形態１における冷房主体運転状態の冷媒の流れを表す図。 全暖房運転又は暖房主体運転時における制御のフローチャートを表す図。 本発明の実施の形態２における冷凍空気調和装置の構成を表す図。 本発明の実施の形態３における冷凍空気調和装置の構成を表す図。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る冷凍空気調和装置の全体構成を表す図である。まず、図１に基づいて、冷凍空気調和装置を構成する手段（装置）等に関して説明する。この冷凍空気調和装置は、冷媒循環による冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して冷暖房運転を行うものである。特に本実施の形態の冷凍空気調和装置は、複数の室内機において、それぞれ冷房と暖房とを同時に混在して行う冷暖房同時運転を行うことができる装置であるものとする。

図１のように本実施の形態の冷凍空気調和装置は、主として、熱源機（熱源機側ユニット、室外機）１００、複数の室内機（負荷側ユニット）２００ａ、２００ｂ及び２００ｃ並びに中継機３００で構成する。本実施の形態では、冷媒の流れを制御するために熱源機１００と室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃとの間に中継機３００を設け、これらの機器の間を各種冷媒配管により配管接続する。また、複数台の室内機（負荷側ユニット）２００ａ、２００ｂ及び２００ｃについては、互いに並列となるように接続する。なお、例えば室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃ等において、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、以下、ａ、ｂ、ｃの添字を省略して記載するものとする。

配管接続については、第２主管２０と、管径が第２主管２０よりも太い第１主管１０とで、熱源機１００と中継機３００との間を接続する。第２主管２０には、熱源機１００側から中継機３００側に高圧の冷媒が流れる。また、第１主管１０には、第２主管２０を流れる冷媒に比べて低圧の冷媒が中継機３００側から熱源機１００側に流れる。ここで、圧力の高低については、基準となる圧力（数値）との関係により定められているものではなく、圧縮機１１０の加圧、各流量制御装置の開閉状態（開度）の制御等により、冷媒回路内における相対的な高低（中間を含む）に基づいて表すものであるとする（以下、同じ。基本的には、圧縮機１１０から吐出した冷媒の圧力が最も高く、流量制御装置等により圧力が低下していくため、圧縮機１１０に吸入される冷媒の圧力が最も低くなる）。

一方、中継機３００と室内機２００ａとは、第２枝管４０ａと第１枝管３０ａとにより接続する。同様に、中継機３００と室内機２００ｂとは第２枝管４０ｂ及び第１枝管３０ｂにより接続し、中継機３００と室内機２００ｃとは第２枝管４０ｃ及び第１枝管３０ｃにより接続する。第１主管１０、第２主管２０、第２枝管４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）及び第１枝管３０（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）による配管接続により、熱源機１００、中継機３００並びに室内機２００（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）の間を冷媒が循環し、冷媒回路を構成する。

本実施の形態の熱源機１００は、圧縮装置１１０、四方切換弁１２０、熱源機側熱交換部１３０、アキュムレータ１４０、熱源機側逆止弁部１５０、インジェクション管１６１及びインジェクション流量制御装置１６２を有している。

熱源機１００の圧縮装置１１０は、吸入した冷媒に圧力を加えて吐出する（送り出す）。ここで、本実施の形態の圧縮装置１１０は、低段側圧縮機１１０ａ及び高段側圧縮機１１０ｂの２段構成となっているものとする。そして、低段側圧縮機１１０ａ及び高段側圧縮機１１０ｂは、インバータ回路（図示せず）により、制御手段４００の指示に基づいて駆動周波数を任意に変化することができる。このため、圧縮装置１１０は、全体として吐出容量（単位時間あたりの冷媒の吐出量）と、その吐出容量に伴って能力を変化させることができるインバータ圧縮機となる。ここで、低段側圧縮機１１０ａと高段側圧縮機１１０ｂとにおける駆動周波数は、各圧縮機のストロークボリュームに応じてあらかじめ所定の比率になるように決めておいてもよい。この所定の比率とは、高段側圧縮機１１０ｂの吸入圧力が所定の値となる場合の比率である。また、低段側圧縮機１１０ａと高段側圧縮機１１０ｂとの間の圧縮行程の途中部分に、インジェクション管１６１から流入する冷媒を高段側圧縮機１１０ｂに吸入させるためのインジェクションポート（図示せず）を設けている。このため、例えば、低外気の環境下で低圧が低下し、低段側圧縮機１１０ａが吸入する冷媒の密度が減少する場合に、圧縮機の駆動回転数をインバータ回路で増速させて、冷媒流量の低下を防ぎ、暖房能力を維持する。また、低圧が低下することで、高圧縮比の運転となり、吐出温度が高くなることについては、インジェクションポートから熱源側熱交換器１３１で冷却された冷媒を、インジェクションポートを介して流入させることで過昇を防止する。

四方切換弁１２０は、制御手段４００の指示に基づいて、冷暖房の形態（モード）に対応した弁の切り換えを行い、冷媒の経路が切り換わるようにする。本実施の形態では、全冷房運転（ここでは、運転しているすべての室内機が冷房をしていることをいう）、冷房主体運転（冷暖房同時運転のうち、冷房が主となる）時と、全暖房運転（ここでは、運転しているすべての室内機が暖房をしていることをいう）、暖房主体運転（冷暖房同時運転のうち、暖房が主となる）時とによって経路が切り換わるようにする。

熱源機側熱交換部１３０は、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）、熱源機側第１電磁開閉弁１３２（１３２ａ、１３２ｂ）、熱源機側第２電磁開閉弁１３３（１３３ａ、１３３ｂ）、熱源機側送風機１３４、熱交換器バイパス管１３５及び熱源機側第３電磁開閉弁１３６を有している。

熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）は、冷媒を通過させる伝熱管及びその伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィン（図示せず）を有し、冷媒と空気（外気）との熱交換を行う。本実施の形態では、インジェクション管１６１を流れる冷媒と伝熱管を流れる冷媒との熱交換も行う。例えば、全暖房運転時、暖房主体運転時においては蒸発器として機能し、伝熱管を流れる冷媒を蒸発させて気化させる。一方、全冷房運転時、冷房主体運転時においては凝縮器として機能し、伝熱管を流れる冷媒を凝縮して液化させる。場合によっては、例えば冷房主体運転時のように、完全にガス化、液化するのではなく、液体とガス（気体）との二相混合（気液二相冷媒）の状態まで凝縮する等の調整が行われることもある。ここで、本実施の形態では、熱源機側熱交換部１３０は２つの熱源機側熱交換器１３１ａ、１３１ｂを有している。熱源機側熱交換器１３１ａと熱源機側熱交換器１３１ｂとのフィンにおける伝熱面積等をそれぞれ異ならせ、熱交換に係る性能を異ならせるようにしてもよいが、ここでは熱源機側熱交換器１３１ａと熱源機側熱交換器１３１ｂの熱交換に係る性能は同じであるものとする。

また、熱源機側第１電磁開閉弁１３２（１３２ａ、１３２ｂ）と熱源機側第２電磁開閉弁１３３（１３３ａ、１３３ｂ）は、制御手段４００の指示に基づいて開閉し、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）への冷媒流入出を制御する。例えば、熱源機側第１電磁開閉弁１３２ａ（熱源機側第２電磁開閉弁１３３ａ）又は熱源機側第１電磁開閉弁１３２ｂ（熱源機側第２電磁開閉弁１３３ｂ）のいずれか一方を閉止する。これにより、熱源機側熱交換器１３１ａ、１３１ｂのいずれか一方に冷媒が流入しないようにして熱交換できないようにし、熱源機側熱交換部１３０（熱源機側熱交換器１３１）全体として熱交換容量（熱交換に係る熱量）を減らすことができる。

そして、熱源機側熱交換器１３１の近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための熱源機側送風機１３４を設けている。熱源機側送風機１３４は、制御手段４００からの指示に基づいて風量を変化させることができ、この風量変化によっても熱源機側熱交換器１３１における熱交換容量を変化させることができる。

さらに、熱交換器バイパス管１３５の冷媒通過を制御するための熱源機側第３電磁開閉弁１３６を有している。例えば、熱源機側第３電磁開閉弁１３６を開放することで、熱源機側熱交換器１３１を通過させずに、熱交換器バイパス管１３５を介して冷媒を通過させることができる。

アキュムレータ１４０は冷媒回路中の過剰な冷媒を貯留する。また、熱源機側逆止弁部１５０は、熱源機側第１逆止弁１５１〜熱源機側第４逆止弁１５４を有している。各熱源機側逆止弁は冷媒が逆流することを防止して冷媒の流れを整え、冷媒の循環経路をモードに合わせて一定にするものである。熱源機側第１逆止弁１５１は、熱源機側熱交換部１３０と熱源機側第２主管２０との間の配管上に位置し、熱源機側熱交換部１３０から第２主管２０の方向への冷媒流通を許容する。熱源機側第２逆止弁１５２は、四方切換弁１２０と第１主管１０との間の配管上に位置し、第１主管１０から四方切換弁１２０の方向への冷媒流通を許容する。熱源機側第３逆止弁１５３は、四方切換弁１２０と第２主管２０との間の配管上に位置し、四方切換弁１２０から第２主管２０の方向への冷媒流通を許容する。熱源機側第４逆止弁１５４は、熱源機側熱交換部１３０と第１主管１０との間の配管上に位置し、第１主管１０から熱源機側熱交換器１３１の方向への冷媒流通を許容する。

また、インジェクション管１６１は、一端をインジェクションポートと接続し、インジェクションポートを介して圧縮装置１１０（高段側圧縮機１１０ｂ）に流入させる（供給する）冷媒を通過させる。ここで、本実施の形態のインジェクション管１６１は、もう一端を、四方切換弁１２０と熱源機側第３逆止弁１５３との間の配管と接続している。そして、全暖房運転時及び暖房主体運転時に、四方切換弁１２０から熱源機側第３逆止弁１５３に流れる高圧のガス冷媒を分岐し、凝縮した冷媒を圧縮装置１１０に流入させる。ガス冷媒を凝縮するために、インジェクション管１６１の一部が熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）を通過するように設置する。そして、インジェクション管１６１を流れる冷媒及び／又は外気（空気）等の熱交換媒体と熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）の伝熱管を流れる冷媒との間で熱交換を行うようにする。

ここで、インジェクション管１６１に冷媒を通過させる全暖房運転時、暖房主体運転時においては、熱源機側熱交換器１３１は蒸発器として機能する。このとき、熱交換によって空気中の水分が氷結して熱源機側熱交換器１３１に着霜する。このため、例えば熱源機側熱交換器１３１に対して定期的に熱を加え、霜を融かす（除霜）作業を行う。このとき、熱源機側熱交換器１３１の上部から落ちた水分を十分に除去しない状態で全暖房運転、暖房主体運転等を行うと、熱源機側熱交換器１３１下部において根氷が生成する場合がある。そこで、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）の下部をインジェクション管１６１の一部が通過するようにする。これにより、インジェクション管１６１内の冷媒の放熱による熱を熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）に伝播させて根氷の生成を防止する。

インジェクション流量制御装置１６２は、制御手段４００の指示に基づいて、インジェクション管１６１を通過する冷媒流量（単位時間あたりに流れる冷媒の量）を調整する。

また、本実施の形態では、圧縮装置１１０の吐出側と接続した配管上に、吐出に係る冷媒の圧力を検出するための圧力センサとなる熱源機側第１圧力検出器１７０を取り付ける。熱源機側第１圧力検出器１７０からの信号に基づいて、制御手段４００は、例えば圧縮機１１０が吐出した冷媒の圧力Ｐｄ、温度Ｔｄ等の検知及び圧力Ｐｄに基づく凝縮温度Ｔｃ等の演算を行う。さらに、熱源機１００と第１主管１０とを接続する配管上に、中継機３００（室内機２００）側から流入する冷媒の圧力を検出するための熱源機側第２圧力検出器１７１を取り付ける。さらに、外気の温度（外気温）を検出するための外気温度検出器１７２を取り付ける。

次に、本実施の形態の中継機３００は、中継機側気液分離装置３１０、第１分岐部３２０、第２分岐部３３０及び中継機側熱交換部３４０で構成する。中継機側気液分離装置３１０は、第２主管２０から流れる冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離する。ガス冷媒が流れ出る気相部（図示せず）は、第１分岐部３２０と接続する。一方、液冷媒が流れ出る液相部（図示せず）は、中継機側熱交換部３４０を介して第２分岐部３３０と接続する。

第１分岐部３２０は、３つのポートを有する三方切換弁３２１（３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ）を有している。各三方切換弁３２１について、第１のポートを中継機側気液分離装置３１０の気相部側と接続する。また、第２のポートを第１主管１０と接続し、第３のポートを各第１枝管３０と接続する。三方切換弁３２１は制御手段４００の指示に基づいて室内機２００側から第１主管１０側に冷媒が流れるようにするか、又は中継機側気液分離装置３１０側から室内機２００側に冷媒が流れるように弁を切り換える。

第２分岐部３３０は、中継機側第１逆止弁３３１（３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃ）及び中継機側第２逆止弁３３２（３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ）を有している。中継機側第１逆止弁３３１と中継機側第２逆止弁３３２とは、それぞれ逆並列関係になっており、それぞれの一端は、第２枝管４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）と接続する。室内機２００側から中継機側熱交換部３４０側に冷媒が流れる際には、中継機側第１逆止弁３３１を通過して中継機側熱交換部３４０の中継機側第２バイパス配管３４６に流れる。また、中継機側熱交換部３４０側から室内機２００側に冷媒が流れる際には中継機側第２逆止弁３３２を通過する。

中継機側熱交換部３４０は、中継機側第１流量制御装置３４１、中継機側第１バイパス配管３４２、中継機側第２流量制御装置３４３、中継機側第２熱交換器３４４、中継機側第１熱交換器３４５及び中継機側第２バイパス配管３４６を有している。

中継機側熱交換部３４０は、例えば全冷房運転時に液冷媒を過冷却して室内機２００側に供給する。また、第１主管１０との間で配管接続し、室内機２００側から流れてきた冷媒、過冷却を行うために用いた冷媒を第１主管１０に流す。中継機側第１流量制御装置３４１は、中継機側第１熱交換器３４５と中継機側第２熱交換器３４４との間に設けられ、制御手段４００の指示に基づいて開度を制御し、中継機側気液分離装置３１０から流れる冷媒流量及び冷媒の圧力を調整する。一方、中継機側第２流量制御装置３４３は、制御手段４００の指示に基づいて開度を制御し、中継機側第１バイパス配管３４２を通過する冷媒の冷媒流量を調整する。ここで、本実施の形態の中継機側第２流量制御装置３４３の開度は、中継機側第１温度検出器３５２と中継機側第２温度検出器３５３との温度差が所定値となるように、制御手段４００が決定するものとする。中継機側第２流量制御装置３４３、中継機側第１バイパス配管３４２を通過した冷媒は、例えば中継機側第２熱交換器３４４、中継機側第１熱交換器３４５において冷媒を過冷却し、第１主管１０に流れることになる。

中継機側第２熱交換器３４４は、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる中継機側第２流量制御装置３４３の下流部分の冷媒（中継機側第２流量制御装置３４３を通過した冷媒）と、中継機側第１流量制御装置３４１から流れてくる冷媒との間で熱交換を行う。また、中継機側第１熱交換器３４５は、中継機側第１バイパス配管３４２、中継機側第２熱交換器３４４を通過した冷媒と、中継機側気液分離装置３１０から中継機側第１流量制御装置３４１に流れる冷媒との間で熱交換を行う。

さらに、中継機側第２バイパス配管３４６は、中継機側第１逆止弁３３１を通過した室内機２００からの冷媒を流す。中継機側第２バイパス配管３４６を通過した冷媒は、例えば冷房主体運転、暖房主体運転時には、例えば中継機側第２熱交換器３４４を通過した後、一部又は全部が冷房を行っている室内機２００に流れる。また、例えば全暖房運転を行っている場合には、全部が中継機側第２流量制御装置３４３、中継機側第１バイパス配管３４２を通過して第１主管１０に流れる。

また、中継機３００においては、中継機側第１流量制御装置３４１通過前後の冷媒の圧力を検出するために、中継機側第１流量制御装置３４１と中継機側気液分離装置３１０とを接続する配管側に中継機側第１圧力検出器３５０を取り付ける。また、第２分岐部３３０とを接続する配管側には中継機側第２圧力検出器３５１を取り付ける。全暖房運転、暖房主体運転又は冷房主体運転時には、中継機側第１圧力検出器３５０及び中継機側第２圧力検出器３５１の検出した圧力の差に基づいて、制御手段４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を決定し、指示を行う。第１主管１０と中継機側第１熱交換器３４５とを接続する配管に中継機側第１温度検出器３５２を取り付けている。また、中継機側第２流量制御装置３４３と中継機側第２熱交換器３４４とを接続する配管に中継機側第２温度検出器３５３を取り付けている。全冷房運転時には、中継機側第１温度検出器３５２及び中継機側第２温度検出器３５３からの信号に基づいて、例えば、制御手段４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を決定する。

次に、室内機２００（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）の構成について説明する。室内機２００は、室内機側熱交換器２１０（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ）、室内機側熱交換器２１０に近接して直列接続した室内機側流量制御装置２２０（２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ）及び室内機側制御手段２３０（２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ）を有している。室内機側熱交換器２１０は、前述した熱源機側熱交換器１３１と同様に、冷房の際は蒸発器となり、暖房の際は凝縮器となって、空調対象空間の空気と冷媒の間で熱交換を行う。また、各室内機側熱交換器２１０の近辺に、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うための室内機側送風機２１１（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ）を設けている。

室内機側流量制御装置２２０は、減圧弁や膨張弁として機能し、室内機側熱交換器２１０を通過する冷媒の圧力を調整する。ここで、本実施の形態の室内機側流量制御装置２２０は、例えば開度を変化させることができる電子式膨張弁等で構成しているものとする。そして、室内機側流量制御装置２２０の開度については、冷房時には室内機側熱交換器２１０の冷媒出口側（ここでは第１枝管３０側となる）の過熱度に基づいて、例えば各室内機２００が有する室内機側制御手段２３０が決定する。また、暖房時には冷媒出口側（ここでは第２枝管４０側となる）の過冷却度に基づいて決定する。室内機側制御手段２３０は、室内機２００の各手段の動作を制御する。また、有線又は無線によって、制御手段４００との間で各種データを含む信号の通信を行い、処理を行う。

各室内機２００の室内機側熱交換器２１０における冷媒の流入口、流出口となる配管には、室内機側第１温度検出器２４０（２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ）及び室内機側第２温度検出器２４１（２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ）を取り付ける。室内機側第１温度検出器２４０が検出した温度と室内機側第２温度検出器２４１が検出した温度との差に基づいて、室内機側制御手段２３０が、それぞれ過熱度又は過冷却度を算出し、各室内機側流量制御装置２２０の開度を決定する。

制御手段４００は、例えば冷凍空気調和装置内外に設けられた各種検出器（センサ）、冷凍空気調和装置の各機器（手段）から送信される信号に基づく判断処理等を行う。そして、その判断に基づいて各機器を動作させ、冷凍空気調和装置の全体の動作を統括制御する機能を有する。具体的には、圧縮装置１１０の駆動周波数制御、熱源機側流量制御装置１３５等の流量制御装置の開度制御、熱源機側第１電磁開閉弁１３２等の開閉弁の開閉制御、四方切換弁１２０、三方切換弁３２１の切換制御等がある。記憶手段４１０は、制御手段４００が処理を行うために必要となる各種データ、プログラム等を一時的又は長期的に記憶しておく。ここで、本実施の形態では、制御手段４００及び記憶手段４１０を熱源機１００と独立して設けるものとするが、例えば熱源機１００内に設けられていることも多い。また、制御手段４００及び記憶手段４１０を装置近辺に設けるものとするが、例えば、公衆電気通信網等を介した信号通信を行うことにより、遠隔制御できるようにしてもよい。

以上のように構成した本実施の形態の冷凍空気調和装置は、前述したように、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転及び暖房主体運転の４つの形態（モード）のいずれかによる運転を行うことができる。ここで、熱源機１００の熱源機側熱交換器１３１は、全冷房運転時及び冷房主体運転時には凝縮器として機能し、全暖房運転時及び暖房主体運転時には蒸発器として機能する。次に、各形態の運転における基本的な各機器の動作及び冷媒の流れについて説明する。

図２は実施の形態１に係る全冷房又は全暖房運転状態の冷媒の流れを表す図である。まず、図２に基づいて全冷房運転における各機器の動作及び冷媒の流れについて説明する。全冷房運転における冷媒の流れは図２に実線矢印で示している。ここでは、すべての室内機２００が停止することなく冷房を行っている場合について説明する。また、制御手段４００は、熱源機側第１電磁開閉弁１３２ａ、１３２ｂと熱源機側第２電磁開閉弁１３３ａ、１３３ｂとを開いた状態、熱源機側第３電磁開閉弁１３６が閉じた状態となるようにさせて、熱源機側熱交換器１３１ａ及び１３１ｂの両方に熱交換を行わせるものとする（各モードの流れの説明において同じものとする）。

熱源機１００においては、圧縮装置１１０が、吸入した冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮装置１１０から吐出した冷媒は、四方切換弁１２０を経て、熱源機側熱交換器１３１に流れる。高圧のガス冷媒は熱源機側熱交換器１３１内を通過する間に外気との熱交換により凝縮し、高圧の液冷媒となり、熱源機側第１逆止弁１５１を流れる（冷媒の圧力の関係で熱源機側第３逆止弁１５３、熱源機側第４逆止弁１５４側には流れない）。そして、高圧の液冷媒は第２主管２０を通って中継機３００に流入する。

中継機３００に流入した冷媒を中継機側気液分離装置３１０がガス冷媒と液冷媒とに分離する。ここで、全冷房運転時に中継機３００へ流入する冷媒は液冷媒であり、また、制御手段４００が第１分岐部３２０の三方切換弁３２１を切換制御する。このとき、三方切換弁３２１（３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ）の第１のポートを閉止し、第２のポート及び第３のポートを開放するようにする。このため、中継機側気液分離装置３１０から室内機２００（２０ａ、２００ｂ、２００ｃ）側にはガス冷媒は流れない。一方、液冷媒は中継機側第２熱交換器３４５、中継機側第１流量制御装置３４１、中継機側第２熱交換器３４４を通過して、その一部が第２分岐部３３０に流入する。第２分岐部３３０へ流入した冷媒は中継機側第２逆止弁３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃ及び第２枝管４０ａ、４０ｂ、４０ｃを介して室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃに分流する。

室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいては、第２枝管４０ａ、４０ｂ、４０ｃからそれぞれ流れてきた液冷媒を、室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃが開度調整し、各室内機２００に流れる冷媒流量を調整する。ここで、前述したように、各室内機側流量制御装置２２０の開度調整は、各室内機側熱交換器２１０の冷媒出口側の過熱度に基づいて行う。各室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃの開度調整により、低圧の液冷媒又は気液二相冷媒となった冷媒は、それぞれ室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃに流れる。低圧の液冷媒又は気液二相冷媒は、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃをそれぞれ通過する間に空調対象空間となる室内空気との熱交換により蒸発する。そして、低圧のガス冷媒となり、それぞれ第１枝管３０ａ、３０ｂ、３０ｃに流れる。このとき、熱交換により室内空気を冷却して室内の冷房を行う。ここではガス冷媒としているが、例えば、各室内機２００における空調負荷（室内機が必要とする熱量。以下、負荷という）が小さい場合、開始直後等過渡的な状態の場合等には、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃにおいて完全に気化せず、気液二相冷媒が流れることもあり得る。第１枝管３０ａ、３０ｂ、３０ｃから流れてきた低圧のガス冷媒又は気液二相冷媒（低圧の冷媒）は、三方切換弁３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃを通過して第１主管１０に流れる。

第１主管１０を通過して熱源機１００に流れた冷媒は、熱源機側第２逆止弁１５２、四方切換弁１２０、アキュムレータ１４０を経て、再び圧縮装置１１０に戻ることで循環する。これが全冷房運転時の基本的な冷媒の循環経路となる。このとき、インジェクション流量制御装置１６２は、全閉して冷媒が流れないようにする。

ここで、中継機側熱交換部３４０における冷媒の流れについて説明する。前述したように、中継機側気液分離装置３１０で分離した液冷媒は中継機側第２熱交換器３４５、中継機側第１流量制御装置３４１、中継機側第２熱交換器３４４を通過して一部が第２分岐部３３０に流入する。一方、第２分岐部３３０側に流れなかった冷媒は、中継機側第２流量制御装置３４３を通過する。そして、中継機側第１バイパス配管３４２を通過し、中継機側第２熱交換器３４４、中継機側第１熱交換器３４５において、中継機側気液分離装置３１０から流れる冷媒を過冷却し、第１主管１０に流れる。冷媒を過冷却して第２分岐部３３０側に流すことにより、冷媒入口側（ここでは、第２枝管４０側）のエンタルピを小さくし、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃにおいて、空気との熱交換量を大きくすることができる。ここで、中継機側第２流量制御装置３４３の開度が大きく、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる冷媒（過冷却に用いる冷媒）の量が多くなると、蒸発されない冷媒が多くなり過ぎる。このため、中継機側第１温度検出器３５２と中継機側第２温度検出器３５３との温度差が所定値となるように、中継機側第１流量制御装置３４１出口での冷媒の過熱度を中継機側第２流量制御装置３４３で制御する。

ここで、室内機２００（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）の室内機側熱交換器２１０（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ）の冷媒の蒸発温度、熱源機側熱交換器１３１における冷媒の凝縮温度が予め定めた目標温度になるようにする。そのため、制御手段４００は、圧縮装置１１０の吐出容量及び熱源機側送風機１３４の風量を制御し、室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃの負荷に対応した能力供給を行う。

次に全暖房運転における各機器の動作及び冷媒の流れについて説明する。ここでは、すべての室内機２００が停止することなく暖房を行っている場合について説明する。全暖房運転の冷媒の流れは図２に点線矢印で示している。熱源機１００においては、圧縮装置１１０が、吸入した冷媒を圧縮し、高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮装置１１０が吐出した冷媒は、四方切換弁１２０、熱源機側第３逆止弁１５３を流れる（冷媒の圧力の関係で熱源機側第２逆止弁１５２、熱源機側第１逆止弁１５１側には流れない）、第２主管２０を通って中継機３００に流入する。

中継機３００へ流入した冷媒を中継機側気液分離装置３１０がガス冷媒と液冷媒とに分離し、第１分岐部３２０に流れる。ここで、第１分岐部３２０では、三方切換弁３２１（３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ）の第２のポートを閉止し、第１のポート及び第３のポートを開放する。このため、第１分岐部３２０では三方切換弁３２１（３２１ａ、３２１ｂ、３２１ｃ）から第１枝管３０ａ、３０ｂ、３０ｃを介してすべての室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃに分流する。

室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃにおいては、室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃがそれぞれ開度調整する。これにより、第１枝管３０ａ、３０ｂ、３０ｃからそれぞれ流れてきた冷媒について、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ内を流れる冷媒の圧力調整をする。そして、高圧のガス冷媒は、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ内を通過する間に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃを通過する。このとき、熱交換により室内空気を加熱して空調対象空間（室内）の暖房を行う。ここで、各室内機側流量制御装置２２０の開度調整は、各室内機側熱交換器２１０の冷媒出口側の過冷却度に基づいて行うようにする。室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃを通過した冷媒は低圧の液冷媒又は気液二相冷媒となり、第２枝管４０ａ、４０ｂ、４０ｃと中継機側第１逆止弁３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃとを介して中継機側第２バイパス配管３４６を流れる。そして、中継機側第２流量制御装置３４３、中継機側第１バイパス配管３４２を通過して第１主管１０に流れる。このとき、中継機側第２流量制御装置３４３の開度調整をすることにより、低圧の気液二相冷媒が第１主管１０に流れる。

第１主管１０から熱源機１００に流入した冷媒は、熱源機１００の熱源機側第４逆止弁１５４を通過し、熱源機側熱交換器１３１に流入する。熱源機側熱交換器１３１を通過する間に空気との熱交換により蒸発してガス冷媒となる。そして、四方切換弁１２０、アキュムレータ１４０を経て、再び圧縮装置１１０に戻る。前述したように吐出することで循環する。これが全暖房運転時の冷媒の循環経路となる。

ここで、室内機２００（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）の室内機側熱交換器２１０（２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ）の冷媒の凝縮温度、熱源機側熱交換器１３１における冷媒の蒸発温度が予め定めた目標温度になるようにする。そのため、制御手段４００は、圧縮装置１１０の吐出容量及び熱源機側送風機１３４の風量を制御し、室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃのそれぞれの負荷に対応した能力供給を行う。

ここで、制御手段４００は、外気温に基づいてインジェクションを行うものと判断すると、インジェクション流量制御装置１６２を制御して開度を変化させる。これにより、圧縮装置１１０から吐出し、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）において凝縮された冷媒が、インジェクションポートから高段側圧縮機１１０ｂの吸入側に流入する。このとき圧縮装置１１０が供給する能力の確保は駆動周波数の増速等により行う。

また、前述した全冷房運転及び全暖房運転において、すべての室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃが運転しているものとして説明したが、例えば一部の室内機が停止していてもよい。また、例えば一部の室内機２００が停止しており、冷凍空気調和装置全体として負荷が小さい場合は、低段側圧縮機１１０ａ、高段側圧縮機１１０ｂのいずれか一方を停止する等して供給する能力を変化させるようにしてもよい。また、場合によっては、熱源機側第１電磁開閉弁１３２（１３２ａ、１３２ｂ）、熱源機側第２電磁開閉弁１３３（１３３ａ、１３３ｂ）等により、例えば、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）における冷媒流入を制御し、熱交換容量も変化させるようにしてもよい。

図３は暖房主体運転状態の冷媒の流れを表す図である。ここでは、室内機２００ａ、２００ｂが暖房を行い、室内機２００ｃが冷房を行っている場合について説明する。暖房主体運転における冷媒の流れは図３に実線矢印で示している。熱源機１００の各機器の動作及び冷媒の流れは、図２を用いて説明した全暖房運転と同じである。

また、室内機２００ａ、２００ｂの暖房における冷媒の流れについては、図２を用いて説明した全暖房運転時の流れと同様である。このため、三方切換弁３２１ａ及び３２１ｂでは第２のポートを閉止し、第１のポート及び第３のポートを開放する。一方、室内機２０ｃが冷房を行っており、暖房を行っている室内機２００ａ、２００ｂとは冷媒の流れが異なる。室内機２００ａ、２００ｂにおいて、室内機側熱交換器２１０ａ、２１０ｂ内を通過する間に熱交換により凝縮された冷媒は、室内機側流量制御装置２２０ａ、２２０ｂ、中継機側第１逆止弁３３１ａ、３３１ｂを通過して中継機側第２バイパス配管３４６に流れる。ここで、制御手段４００は、中継機側第１流量制御装置３４１を閉止させるようにして中継機側気液分離装置３１０との間の冷媒の流れを遮断する。そのため、凝縮された冷媒が、中継機側第２逆止弁３３２ｃ及び第２枝管４００ｃを通過して室内機２００ｃに流入し、冷房に用いる冷媒となる。このとき、中継機側第２流量制御装置３４３を調整し、制御手段４００は、中継機側第１熱交換器３４５を制御して開度を調整させ、室内機２００ｃに必要な冷媒供給を行いつつ、残りの冷媒を中継機側第１バイパス配管３４２を介して第１主管１０に流す。ここで、三方切換弁３２１ｃでは、第１のポートを閉止し、第２のポート及び第３のポートを開放する。

また、全暖房運転と同じように、制御手段４００が、インジェクションを行うものと判断すると、インジェクション流量制御装置１６２を制御して開度を変化させ、インジェクションポートから高段側圧縮機１１０ｂの吸入側に冷媒を流入させる。

暖房主体運転において、冷房を行う室内機（ここでは室内機２０ｃ）には、暖房を行っている室内機（ここでは室内機２０ａ、２０ｂ）から流出した冷媒が流れることになる。そのため、冷房を行う室内機２００が停止すると、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる気液二相冷媒の量が増加する。反対に冷房を行う室内機２００における負荷が増えると、中継機側第１バイパス配管３４２を流れる気液二相冷媒の量が減少する。そのため、暖房を行う室内機２００に必要な冷媒の量は変わらないまま、冷房を行う室内機２００における室内機側熱交換器２１０（蒸発器）の負荷が変化する。

このような暖房主体運転についても、制御手段４００は、圧縮装置１１０の吐出容量及び熱源機側送風機１３４の風量を制御し、室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃのそれぞれの負荷に対応した能力供給を行う。また、場合によっては、熱源機側第１電磁開閉弁１３２（１３２ａ、１３２ｂ）、熱源機側第２電磁開閉弁１３３（１３３ａ、１３３ｂ）等により、例えば、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）における冷媒流入を制御して伝熱面積等を変化させ、熱交換容量も変化させる。

図４は冷房主体運転状態の冷媒の流れを表す図である。ここでは、室内機２００ａ、２００ｂが冷房を行い、室内機２００ｃが暖房を行っている場合について説明する。冷房主体運転における冷媒の流れは図４に実線矢印で示している。熱源機１００の各機器が行う動作及び冷媒の流れは、図２を用いて説明した全冷房運転時と同じである。ただ、ここでは、熱源機側熱交換器１３１における冷媒の凝縮を制御することで、第２主管２０を通って中継機３００に流入する冷媒が気液二相冷媒となるものとする。

また、冷房が行われる室内機２００ａ、２００ｂに至り、第１主管１０を通過し、熱源機１００に流入するまでの冷媒の流れについては、図２を用いて説明した全冷房運転時における流れと同様である。一方、暖房を行う室内機２００ｃに係る冷媒の流れについては、冷房を行っている室内機２００ａ、２００ｂとは異なる。まず、中継機３００へ流入した気液二相冷媒を中継機側気液分離装置３１０がガス冷媒と液冷媒とに分離する。制御手段４００は、第１分岐部３２０の三方切換弁３２１ａ、３２１ｂについては、第１のポートを閉止し、第２のポート及び第３のポートを開放して室内機２００ａ、２００ｂ側にガス冷媒が流れないようにさせている。一方、三方切換弁３２１ｃについては、第２のポートを閉止し、第１のポート及び第３のポートを開放して第１枝管３０ｃを介して室内機２００ｃ側にガス冷媒が流れるようにさせる。

室内機２００ｃにおいては、室内機側流量制御装置２２０ｃの開度調整により、第１枝管３０ｃから流れてきた冷媒について、室内機側熱交換器２１０ｃ内を流れる冷媒の流量を調整する。そして、高圧のガス冷媒は、室内機側熱交換器２１０ｃ内を通過する間に熱交換により凝縮して液冷媒となり、室内機側流量制御装置２２０ｃを通過する。このとき、熱交換により室内空気を加熱して室内の暖房を行う。室内機側流量制御装置２２０ｃを通過した冷媒は若干圧力が減少した液冷媒となり、第２枝管４０ｃと中継機側第１逆止弁３３１ｃとを介して中継機側第２バイパス配管３４６を流れる。そして、中継機側気液分離装置３１０から流れてきた液冷媒と合流し、室内機２００ａ、２００ｂに流れ、冷房のための冷媒として利用される。

このように冷房主体運転においては、熱源機１００の熱源機側熱交換器１３１は、凝縮器として機能する。また、暖房を行う室内機２００（ここでは室内機２００ｃ）を通過した冷媒は、冷房を行う室内機２００（ここでは室内機２００ａ、２００ｂ）の冷媒として用いる。ここで、室内機２００ａ、２００ｂにおける負荷が小さく、室内機２００ａ、２００ｂに流れる冷媒を抑制する等の場合には、制御手段４００は、中継機側第２流量制御装置３４３の開度を大きくさせる。これにより、冷房を行っている室内機２００ａ、２００ｂに必要以上の冷媒を供給しなくても、中継機側第１バイパス配管３４２を介して第１主管１０に流すことができる。

このような冷房主体運転についても、制御手段４００は、圧縮装置１１０の吐出容量及び熱源機側送風機１３４の風量を制御し、室内機２００ａ、２００ｂ、２００ｃのそれぞれの負荷に対応した能力供給を行う。また、場合によっては、熱源機側第１電磁開閉弁１３２（１３２ａ、１３２ｂ）、熱源機側第２電磁開閉弁１３３（１３３ａ、１３３ｂ）等により、例えば、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）における冷媒流入を制御して伝熱面積等を変化させ、熱交換容量も変化させる。

ここで、外気温が低くなると圧縮比が高くなり過ぎ、圧縮装置１１０による圧縮機吐出温度が高くなる（過昇する）。全暖房運転、暖房主体運転において蒸発器となる熱源機側熱交換器１３１における圧力（圧縮装置１１０の吸入側に係る圧力）が低下する。そのため、圧縮装置１１０に吸入される冷媒（循環する冷媒）が減少（冷媒密度が低下）し、圧縮比が高くなり過ぎて、圧縮装置１１０が吐出する冷媒の温度（吐出温度）が高くなる。そこで、制御手段４００は、インジェクション流量制御装置１６２を制御して開度を変化させる。これにより、インジェクションポートから冷媒を補って冷媒密度を高め、また、高段側圧縮機１１０ｂが吸入する冷媒の温度を低くして圧縮機吐出温度が過昇しないようにする。

本実施の形態では、インジェクション管１６１の一端を、四方切換弁１２０と熱源機側第３逆止弁１５３との間の配管と接続し、四方切換弁１２０から熱源機側第３逆止弁１５３に流れる高圧のガス冷媒を分岐させるようにする。そして、インジェクション管１６１の一部が熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）を通過するようにし、伝熱管を流れる冷媒との間で熱交換を行わせ、凝縮した冷媒を圧縮装置１１０（高段側圧縮機１１０ｂ）に流入させる。圧縮装置１１０から吐出し、安定した高圧の冷媒をインジェクション流量制御装置１６２により減圧調整し、十分な差圧を設けることで、インジェクションポートから圧縮装置１１０に安定した量の冷媒を流入させることができる。

また、このとき、インジェクション管１６１を通過する冷媒は高温の冷媒である（外気よりも温度が高い）。このため、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）では、効率よく熱交換できる。そして、インジェクションを行う際、インジェクション管１６１を通過する冷媒の熱を、少なくとも熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）の下部に伝播させて、根氷の生成を防止する。

図５は、インジェクションに係る制御を行うためのフローチャートを表す図である。まず、制御手段４００は、外気温度検出器１７２から送信される信号に基づいて、外気温が、あらかじめ定めた所定外気温度よりも低いかどうかを判断（低外気判定）する（ＳＴＥＰ１）。

外気温が所定外気温度よりも低くない（外気温が所定外気温度以上である）と判断すると、制御手段４００は、インジェクション流量制御装置１６２を閉止させる（閉止しているときはそのままにする）。これにより、インジェクション管１６１に冷媒が流れないようにし、通常動作による制御を行う（ＳＴＥＰ８）。

一方、外気温が所定外気温度よりも低いと判断すると、全暖房運転又は暖房主体運転を行っている状態であるかどうかを判断する（ＳＴＥＰ２）。全暖房運転又は暖房主体運転を行っていない（全冷房運転又は冷房主体運転を行っている）と判断すれば、制御手段４００は、インジェクション流量制御装置１６２を閉止させる（閉止しているときはそのままにする）（ＳＴＥＰ８）。

全暖房運転又は暖房主体運転を行っていると判断すると、インジェクション流量制御装置１６２の開度を調整させる制御を行い、インジェクション管１６１に冷媒が流れるようにする。そして、インジェクションポートを介して圧縮装置１１０に冷媒を流入させるようにする。

そのため、制御手段４００は、熱源機側第１圧力検出器１７０の検出に基づいて、圧縮装置１１０が吐出した冷媒の圧力Ｐｄ、温度Ｔｄを検知（判断）する（ＳＴＥＰ３）。また、圧力Ｐｄに基づいて凝縮温度Ｔｃを演算し、温度Ｔｄと凝縮温度Ｔｃとの差となる吐出過熱度ＴｄＳＨを算出する（ＳＴＥＰ４）。さらに、インジェクション流量制御装置１６２の開度目標の差ΔＬＥＶを次式（１）に基づいて算出する（ＳＴＥＰ５）。ここで、ＴｄＳＨ_m は、目標として設定されて記憶手段４１０に記憶した吐出過熱度を表す。またｋは定数である。
ΔＬＥＶ＝ｋ（ＴｄＳＨ−ＴｄＳＨ_m ） …（１）

そして、算出したΔＬＥＶに基づいて、インジェクション流量制御装置１６２の次の開度目標ＬＥＶ_m を次式（２）に基づいて算出する（ＳＴＥＰ６）。ここでＬＥＶは現在の開度目標を表す。
ＬＥＶ_m ＝ＬＥＶ＋ΔＬＥＶ …（２）

以上の処理を所定時間毎に繰り返し（ＳＴＥＰ７）、制御手段４００は、インジェクション流量制御装置１６２の開度を制御することにより、インジェクション管１６１を流れる冷媒流量を制御する。

以上のように、実施の形態１の冷凍空気調和装置によれば、インジェクション管１６１の一端を、四方切換弁１２０と熱源機側第３逆止弁１５３との間の配管と接続し、全暖房運転時及び暖房主体運転時に、四方切換弁１２０から熱源機側第３逆止弁１５３に流れる高圧のガス冷媒を分岐し、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）を通過させて凝縮し、インジェクション流量制御装置１６２で圧力調整した冷媒を圧縮装置１１０に流入させるようにしたので、高段側圧縮機１１０ｂの吸入側の圧力（低段側圧縮機１１０ａの吐出側の圧力）との差圧を安定させることができる。これにより、低外気における全暖房運転、暖房主体運転においてインジェクションさせる際に、安定した量の冷媒を圧縮装置１１０に流入させることができる。また、インジェクションを行うことにより、圧縮装置１１０における過昇を防止し、吐出過熱度の低減をはかることができ、圧縮機の増速によって十分な暖房能力を発揮することができる。このとき、熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）の下部をインジェクション管１６１の一部が通過するようにしたので、インジェクション管１６１内の冷媒の放熱によって熱源機側熱交換器１３１（１３１ａ、１３１ｂ）の下部に生じうる根氷の生成を防止することができる。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る冷凍空気調和装置の全体構成を表す図である。図６において、図１と同じ符号を付している手段等は、実施の形態１で説明したことと同様の機能、動作を行う。上述した圧縮装置１１０は、低段側圧縮機１１０ａ及び高段側圧縮機１１０ｂの２段構成となっていたが、本実施の形態の圧縮装置１１１は１台の圧縮機で構成する。そして、圧縮装置１１１を構成する圧縮機において、圧縮室の一部分を開口し、圧縮工程の途中である中間圧部に直接インジェクションポートを設けるようにする。

以上のように実施の形態２の冷凍空気調和装置によれば、圧縮室の一部分を開口してインジェクションポートを設けた１台の圧縮機で構成した圧縮装置１１１で装置構成をするようにしたので、２台の圧縮機で構成するよりもコスト削減を図ることができる。また、２台搭載するよりも熱源機１００内における圧縮機の設置に係るスペースを小さくすることができる。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係る冷凍空気調和装置の全体構成を表す図である。図７において、図１と同じ符号を付している手段等は、実施の形態１で説明したことと同様の機能、動作を行う。図７において、熱源機側第４電磁開閉弁１３７は、熱源機１００において除霜運転を行っている際に、圧縮装置１１０から吐出した冷媒が第１主管１０（第２主管２０）を通過しないようにするものである。

本実施の形態では、熱源機１００において、熱源機側熱交換器１３１に付着した霜を除くために行う除霜運転について説明する。まず、除霜運転を行う際、制御手段４００は熱源機側第４電磁開閉弁１３７を閉止させて、圧縮装置１１０から吐出した冷媒が熱源機側第３逆止弁１５３、第１主管１０に流れないようにする。また、インジェクション流量制御装置１６２を全開にする。

例えば、高段側圧縮機１１０ｂの加圧により、圧縮装置１１０から吐出した冷媒は、四方切換弁１２０を通過し、インジェクション管１６１（インジェクション流量制御装置１６２）を通過する。このとき、熱源機側熱交換器１３１に付いた霜と冷媒とが熱交換する（霜側が吸熱する）ことにより、霜が融解して熱源機側熱交換器１３１から流れ落ちる。
インジェクション管１６１を通過した冷媒はインジェクションポートから流入し、高段側圧縮機１１０ｂに加圧される。これにより冷媒が循環し、除霜回路を構成する。また、除霜運転において、一旦、熱源側送風機１３４を停止させ、四方切換弁１２０を冷房運転を行う際の位置に切り換えて、熱源側熱交換器１３１にホットガス（高温の冷媒）を通過させて除霜する。その後、図７の冷媒の流れにして熱源側熱交換器１３１下部の残霜を溶かすようにしてもよい。

以上のように、実施の形態３の冷凍空気調和装置によれば、インジェクション管１６１（インジェクション流量制御装置１６２）を利用して除霜回路を構成し、除霜運転を行うようにしたので、効率よく熱源機側熱交換器１３１の除霜を行うことができる。

実施の形態４．
上述の実施の形態においては、中継機３００を有し、冷暖同時運転を行うことができる冷凍空気調和装置について説明したが、このような装置に限定するものではない。例えば、冷房と暖房を切り替えて行う冷凍空気調和装置に適用することができる。また、室内機（負荷側ユニット）が暖房（加熱）専用となる冷凍空気調和装置に適用することができる。

１０ 第１主管、２０ 第２主管、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 第１枝管、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 第２枝管、１００ 熱源機、１１０，１１１ 圧縮装置、１１０ａ 低段側圧縮機、１１０ｂ 高段側圧縮機、１２０ 四方切換弁、１３０ 熱源機側熱交換部、１３１ａ，１３１ｂ 熱源機側熱交換器、１３２ａ，１３２ｂ 熱源機側第１電磁開閉弁、１３３ａ，１３３ｂ 熱源機側第２電磁開閉弁、１３４ 熱源機側送風機、１３５ 熱交換器バイパス管、１３６ 熱源機側第３電磁開閉弁、１３７ 熱源機側第４電磁開閉弁、１４０ アキュムレータ、１５０ 熱源機側逆止弁部、１５１ 熱源機側第１逆止弁、１５２ 熱源機側第２逆止弁、１５３ 熱源機側第３逆止弁、１５４ 熱源機側第４逆止弁、１６１ インジェクション管、１６２ インジェクション流量制御装置、１７０ 熱源機側第１圧力検出器、１７１ 熱源機側第２圧力検出器、１７２ 外気温度検出器、２００ａ，２００ｂ，２００ｃ 室内機、２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ 室内機側熱交換器、２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ 室内機側送風機、２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ 室内機側流量制御装置、２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃ 室内機側制御手段、２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ 室内機側第１温度検出器、２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ 室内機側第２温度検出器、３００ 中継機、３１０ 中継機側気液分離装置、３２０ 第１分岐部、３２１ａ，３２１ｂ，３２１ｃ 三方切換弁、３３０ 第２分岐部、３３１ａ，３３１ｂ，３３１ｃ 中継機側第１逆止弁、３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃ 中継機側第２逆止弁、３４０ 中継機側熱交換部、３４１ 中継機側第１流量制御装置、３４２ 中継機側第１バイパス配管、３４３ 中継機側第２流量制御装置、３４４ 中継機側第２熱交換器、３４５ 中継機側第１熱交換器、３４６ 中継機側第２バイパス配管、３５０ 中継機側第１圧力検出器、３５１ 中継機側第２圧力検出器、３５２ 中継機側第１温度検出器、３５３ 中継機側第２温度検出器、４００ 制御手段、４１０ 記憶手段。

Claims (7)

1. インジェクション管の一端を配管接続し、該インジェクション管を流れる冷媒を圧縮行程の中間部分に流入させて吐出することができる圧縮装置及び熱交換を行うための熱源機側熱交換器を有する熱源機と、空調対象の空気と冷媒との熱交換を行う室内機側熱交換器及び室内機側流量制御装置を有する室内機とを配管接続して冷媒回路を構成する冷凍空気調和装置であって、
   前記インジェクション管は、前記圧縮装置が吐出した冷媒を分岐させて流入させる位置に別の一端を配管接続し、また、分岐した冷媒が前記熱源機側熱交換器を流れる冷媒及び／又は熱交換媒体と熱交換して凝縮するように前記熱源機側熱交換器の一部と接触させるように配管することを特徴とする冷凍空気調和装置。
2. 前記熱源機と前記複数の室内機との間にあって、暖房を行う前記室内機に気体の冷媒を供給し、冷房を行う前記室内機に液体の冷媒を供給するための流路を形成する中継機をさらに配管接続することを特徴とする請求項１記載の冷凍空気調和装置。
3. 複数の圧縮機を直列に接続して前記圧縮装置を構成し、前記圧縮機の連結部分に前記インジェクション管の一端を配管接続することを特徴とする請求項１又は２記載の冷凍空気調和装置。
4. 前記インジェクション管と前記熱源機側熱交換器とを、前記熱源機側熱交換器の最下部において接触させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍空気調和装置。
5. 前記インジェクション管を通過する冷媒量を調整するためのインジェクション用流量制御装置と、
   該インジェクション用流量制御装置の開度を指示する制御手段と
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記熱源機側熱交換器を通過する冷媒と熱交換を行う空気の温度が所定の温度以下であると判断すると、前記インジェクション用流量制御装置を開放させて前記冷媒を前記圧縮装置に流入させる制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍空気調和装置。
6. 前記制御手段は、前記圧縮装置が吐出する冷媒の過熱度に基づいて、前記インジェクション用流量制御装置の開度を制御することを特徴とする請求項５記載の冷凍空気調和装置。
7. 前記制御手段は、前記熱源機側熱交換器に付いた霜を除くための除霜運転を行う際に、前記インジェクション用流量制御装置を全開させる制御を行うことを特徴とする請求項５又は６記載の冷凍空気調和装置。

Images