JP5644920B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置、特に、冷媒としてＲ３２を使う空気調和装置に関する。

従来から、空気調和装置などの冷凍装置であって、冷媒としてＲ３２を使用したものが提案されている。Ｒ３２を冷媒として使う場合には、Ｒ４１０ＡやＲ２２を冷媒として使う場合に較べ、圧縮機の吐出温度が高くなる傾向がある。この問題点を認識し、Ｒ３２冷媒を使いながら冷媒吐出温度の低下を図った空気調和装置が、特許文献１（特開２００９−１２７９０２号公報）に記載されている。この空気調和装置では、高圧ラインに配置される気液分離器を出た液冷媒の一部を、圧縮機へとバイパスさせ、そのバイパス冷媒を内部熱交換器によってフラッシュガスの状態に変えている。そして、フラッシュガスとなったバイパス冷媒をインジェクションして、圧縮機の中間圧状態の冷媒のエンタルピを下げ、圧縮機の冷媒吐出温度を低下させている。

特許文献１（特開２００９−１２７９０２号公報）の空気調和装置では、フラッシュガスとなったバイパス冷媒を、圧縮機の中の中間圧の冷媒に対してインジェクション注入し、圧縮機の吐出温度を低下させて運転能力の向上を図っているが、運転条件によっては中間インジェクションによる運転能力アップが運転効率を悪化させることがある。そのような場合には、中間インジェクションを止めることが考えられるが、そうすると今度は、吐出温度が上がって、運転継続が難しくなる状況が発生してしまうことがある。

本発明の課題は、冷媒としてＲ３２を使う空気調和装置であって、適切なインジェクションが可能な空気調和装置を提供することにある。

本発明に係る空気調和装置は、冷媒としてＲ３２を使う空気調和装置であって、圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、蒸発器と、中間インジェクション流路と、吸入インジェクション流路とを備えている。圧縮機は、吸入流路から低圧の冷媒を吸入し、冷媒の圧縮を行って高圧の冷媒を吐出する。凝縮器は、圧縮機から吐出された高圧の冷媒を凝縮させる。膨張機構は、凝縮器を出た高圧冷媒を膨張させる。蒸発器は、膨張機構で膨張した冷媒を蒸発させる。中間インジェクション流路は、凝縮器から蒸発器に向かって流れる冷媒の一部を、圧縮機へと導き、圧縮機の中間圧の冷媒に合流させる。吸入インジェクション流路は、凝縮器から蒸発器に向かって流れる冷媒の一部を、吸入流路へと導き、圧縮機に吸入される低圧の冷媒に合流させる。

また、本発明に係る空気調和装置は、切替機構をさらに備えている。切替機構は、中間インジェクション流路に冷媒が流れる中間インジェクション状態と、吸入インジェクション流路に冷媒が流れる吸入インジェクション状態と、を切り替える。

また、本発明に係る空気調和装置は、分岐流路と、第１インジェクション用開度調整弁と、インジェクション用熱交換器とをさらに備えている。分岐流路は、凝縮器と蒸発器とを結ぶメイン冷媒流路から分岐する流路である。第１インジェクション用開度調整弁は、分岐流路に設けられており、開度調整が可能である。インジェクション用熱交換器は、メイン冷媒流路を流れる冷媒と、分岐流路の第１インジェクション用開度調整弁の下流を流れる冷媒とを熱交換させる。そして、この空気調和装置では、インジェクション用熱交換器を出て分岐流路を流れる冷媒が、中間インジェクション流路および吸入インジェクション流路に導かれる。

ここでは、中間インジェクション流路あるいは吸入インジェクション流路を介して圧縮機へと流れることになる冷媒が、分岐流路に設けられた開度調整弁で減圧されインジェクション用熱交換器で熱交換した冷媒となる。このため、開度調整弁の開度を調整制御することで、圧縮機の中間圧の冷媒あるいは圧縮機に吸入される低圧の冷媒に合流させる冷媒を、過熱ガスにしたり、フラッシュガスにしたりすることが可能である。

また、本発明に係る空気調和装置は、冷媒貯留タンクと、バイパス流路とをさらに備えている。冷媒貯留タンクは、凝縮器と蒸発器とを結ぶメイン冷媒流路に設けられている。そして、冷媒貯留タンクの内部に溜まる冷媒のガス成分が、中間インジェクション流路および吸入インジェクション流路に導かれる。バイパス流路には、開度調整が可能な第２インジェクション用開度調整弁が設けられている。

また、本発明に係る空気調和装置は、制御部をさらに備えている。制御部は、切替機構、第１インジェクション用開度調整弁および第２インジェクション用開度調整弁を制御する。また、制御部は、圧縮機の回転数が閾値以上であるか否かを判定し、圧縮機の回転数が閾値以上である場合と、圧縮機の回転数が閾値よりも小さくなっている場合とで、第１インジェクション用開度調整弁および第２インジェクション用開度調整弁の制御を変える。

本発明に係る空気調和装置によれば、適切なインジェクションが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の冷媒配管系統を示す図。 空気調和装置の制御部の制御ブロック図。 インジェクション制御の制御フローを示す図。 変形例Ｂに係る空気調和装置の冷媒配管系統を示す図。 第２実施形態に係る空気調和装置の冷媒配管系統を示す図。 第２実施形態に係る空気調和装置のインジェクション制御フロー。 第２実施形態に係る空気調和装置のインジェクション制御フロー。 第２実施形態に係る空気調和装置のインジェクション制御フロー。 第２実施形態に係る空気調和装置のインジェクション制御フロー。

＜第１実施形態＞
（１）空気調和装置の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置１０の冷媒配管系統を示す図である。空気調和装置１０は、冷媒配管方式の分散型の空気調和装置であって、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって建物内の各室を冷暖房する。空気調和装置１０は、熱源ユニットとしての室外ユニット１１と、多数の利用ユニットとしての室内ユニット１２と、室外ユニット１１と室内ユニット１２とを接続する冷媒連絡管としての液冷媒連絡管１３およびガス冷媒連絡管１４とを備えている。すなわち、図１に示す空気調和装置１０の冷媒回路は、室外ユニット１１と、室内ユニット１２と、冷媒連絡管１３，１４とが接続されることによって構成されている。

そして、図１に示す冷媒回路内には、冷媒が封入されており、後述のように、冷媒が圧縮され、冷却・凝縮され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、Ｒ３２が用いられる。Ｒ３２は、温暖化係数が小さい低ＧＷＰ冷媒であって、ＨＦＣ系冷媒の一種である。また、冷凍機油として、Ｒ３２に対していくらかの相溶性を有するエーテル系合成油が用いられる。

（２）空気調和装置の詳細構成
（２−１）室内ユニット
室内ユニット１２は、各室の天井あるいは側壁に設置されており、冷媒連絡管１３，１４を介して室外ユニット１１に接続されている。室内ユニット１２は、主として、減圧器である室内膨張弁４２と、利用側熱交換器としての室内熱交換器５０とを有している。

室内膨張弁４２は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室内膨張弁４２は、その一端が液冷媒連絡管１３に接続され、その他端が室内熱交換器５０に接続されている。

室内熱交換器５０は、冷媒の蒸発器又は凝縮器として機能する熱交換器である。室内熱交換器５０は、その一端が室内膨張弁４２に接続され、その他端がガス冷媒連絡管１４に接続されている。

室内ユニット１２は、ユニット内に室内空気を吸入して、再び室内に供給するための室内ファン５５を備えており、室内空気と室内熱交換器５０を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。

また、室内ユニット１２は、各種のセンサや、室内ユニット１２を構成する各部の動作を制御する室内制御部９２を有している。室内制御部９２は、室内ユニット１２の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット１２を個別に操作するためのリモコン（図示せず）との間で制御信号等のやりとりを行ったり、後述する室外ユニット１１の室外制御部９１との間で伝送線９３を介して制御信号等のやりとりを行ったりする。

（２−２）室外ユニット
室外ユニット１１は、室内ユニット１２が配備される各室が存在する建物の外あるいは建物の地下室などに設置され、冷媒連絡管１３，１４を介して室内ユニット１２に接続されている。室外ユニット１１は、主として、圧縮機２０と、四路切換弁１５と、室外熱交換器３０と、室外膨張弁４１と、ブリッジ回路７０と、高圧レシーバ８０と、インジェクション用電動弁６３と、インジェクション用熱交換器６４と、中間インジェクション開閉弁６６と、吸入インジェクション開閉弁６８と、液側閉鎖弁１７と、ガス側閉鎖弁１８とを有している。

圧縮機２０は、圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機である。圧縮機２０は、本実施形態において１台のみであるが、これに限定されず、室内ユニット１２の接続台数等に応じて、２台以上の圧縮機が並列に接続されていてもよい。圧縮機２０は、圧縮機付属容器２８を介して吸入流路２７からガス冷媒を吸入する。圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９には、吐出冷媒圧力を検出する吐出圧力センサと、吐出冷媒温度を検出する吐出温度センサ９５とが装着されている。また、吸入流路２７には、圧縮機２０に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサが装着されている。なお、この圧縮機２０は中間インジェクションポート２３を備えるものであるが、中間インジェクションポート２３については後述する。

四路切換弁１５は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、室外熱交換器３０を圧縮機２０によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、室内熱交換器５０を室外熱交換器３０において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、四路切換弁１５は、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９と室外熱交換器３０の一端とを接続するとともに、圧縮機２０の吸入側の吸入流路２７（圧縮機付属容器２８を含む）とガス側閉鎖弁１８とを接続する（図１の四路切換弁１５の実線を参照）。また、暖房運転時には、室内熱交換器５０を圧縮機２０によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能させ、かつ、室外熱交換器３０を室内熱交換器５０において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、四路切換弁１５は、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９とガス側閉鎖弁１８とを接続するとともに、吸入流路２７と室外熱交換器３０の一端とを接続する（図１の四路切換弁１５の破線を参照）。本実施形態において、四路切換弁１５は、吸入流路２７、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９、室外熱交換器３０およびガス側閉鎖弁１８に接続された四方弁である。

室外熱交換器３０は、冷媒の凝縮器又は蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器３０は、その一端が四路切換弁１５に接続されており、その他端が室外膨張弁４１に接続されている。

室外ユニット１１は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための室外ファン３５を有している。室外ファン３５は、室外空気と室外熱交換器３０を流れる冷媒との間で熱交換をさせもので、室外ファン用モータによって回転駆動される。なお、室外熱交換器３０の熱源は、室外空気に限定されるものではなく、水などの別の熱媒体であってもよい。

室外膨張弁４１は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。室外膨張弁４１は、その一端が室外熱交換器３０に接続され、その他端がブリッジ回路７０に接続されている。

ブリッジ回路７０は、４つの逆止弁７１、７２、７３、７４を有している。入口逆止弁７１は、室外熱交換器３０から高圧レシーバ８０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁７２は、高圧レシーバ８０から室内熱交換器５０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。入口逆止弁７３は、室内熱交換器５０から高圧レシーバ８０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁７４は、高圧レシーバ８０から室外膨張弁４１を経て室外熱交換器３０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁７１，７３は、室外熱交換器３０および室内熱交換器５０の一方から高圧レシーバ８０に冷媒を流す機能を果たし、出口逆止弁７２，７４は、高圧レシーバ８０から室外熱交換器３０および室内熱交換器５０の他方に冷媒を流す機能を果たす。

高圧レシーバ８０は、冷媒貯留タンクとして機能する容器であり、室外膨張弁４１と液側閉鎖弁１７との間に設けられている。冷房運転時にも暖房運転時にも高圧の冷媒が流れ込む高圧レシーバ８０は、そこに溜まる余剰冷媒の温度が比較的高く保たれるため、冷凍機油を含む余剰冷媒が二層分離して上部に冷凍機油が集まってしまうという不具合が生じない。

高圧レシーバ８０の出口とブリッジ回路７０の出口逆止弁７２，７４との間には、インジェクション用熱交換器６４が設けられている。また、高圧レシーバ８０の出口とインジェクション用熱交換器６４とを結ぶメイン冷媒流路１１ａの一部分からは、分岐管６２が分岐している。メイン冷媒流路１１ａは、室外熱交換器３０と室内熱交換器５０とを結ぶ液冷媒の主流路である。高圧レシーバ８０は、メイン冷媒流路１１ａのうち、室外膨張弁４１と液側閉鎖弁１７との間に設けられていることになる。

分岐管６２には、開度調整可能なインジェクション用電動弁６３が設けられている。また、分岐管６２は、インジェクション用熱交換器６４の第２流路６４ｂに接続されている。すなわち、インジェクション用電動弁６３が開いているとき、メイン冷媒流路１１ａから分岐管６２へと分岐した冷媒は、インジェクション用電動弁６３で減圧され、インジェクション用熱交換器６４の第２流路６４ｂに流れる。なお、インジェクション用熱交換器６４の第２流路６４ｂは、分岐管６２の一部を構成している。

インジェクション用電動弁６３で減圧されてインジェクション用熱交換器６４の第２流路６４ｂに流れた冷媒は、インジェクション用熱交換器６４の第１流路６４ａを流れる冷媒と熱交換する。インジェクション用熱交換器６４の第１流路６４ａは、メイン冷媒流路１１ａの一部を構成している。このインジェクション用熱交換器６４での熱交換の後、分岐管６２を流れていく冷媒は、後述する中間インジェクション流路６５あるいは吸入インジェクション流路６７に流れ込むことになる。また、分岐管６２のインジェクション用熱交換器６４の下流側には、インジェクション用熱交換器６４での熱交換後の冷媒の温度を検出するインジェクション用温度センサ９６が取り付けられている。

インジェクション用熱交換器６４は、二重管構造を採る内部熱交換器であり、上述のように、主流路であるメイン冷媒流路１１ａを流れる冷媒と、インジェクションのためのメイン冷媒流路１１ａから分岐した分岐管６２を流れるインジェクションのための冷媒との間で熱交換を行わせる。インジェクション用熱交換器６４の第１流路６４ａの一端は高圧レシーバ８０の出口に接続されており、他端はブリッジ回路７０の出口逆止弁７２，７４に接続されている。

液側閉鎖弁１７は、室外ユニット１１と室内ユニット１２との間で冷媒をやりとりするための液冷媒連絡管１３が接続される弁である。ガス側閉鎖弁１８は、室外ユニット１１と室内ユニット１２との間で冷媒をやりとりするためのガス冷媒連絡管１４が接続される弁であり、四路切換弁１５に接続されている。ここで、液側閉鎖弁１７およびガス側閉鎖弁１８は、サービスポートを備えた三方弁である。

圧縮機付属容器２８は、四路切換弁１５と圧縮機２０との間の吸入流路２７に配置されており、過渡的に液成分を多く含む冷媒が流れ込んできたときに、圧縮機２０に液冷媒が吸入されることを防止する役割を果たす。ここでは圧縮機付属容器２８を設けているが、これに加えて圧縮機２０への液バックを防止するためのアキュムレータを吸入流路２７に配しても良い。

吸入流路２７のうち、圧縮機付属容器２８と圧縮機２０とを結ぶ配管には、吸入インジェクション流路６７が接続されている。吸入インジェクション流路６７は、上述の分岐管６２のインジェクション用熱交換器６４の下流側の部分と、吸入流路２７とを結ぶ配管である。この吸入インジェクション流路６７には、吸入インジェクション開閉弁６８が設けられている。吸入インジェクション開閉弁６８は、開状態と閉状態とが切り替わる電磁弁である。

上述のように、圧縮機２０には、中間インジェクションポート２３が設けられている。中間インジェクションポート２３は、圧縮機２０における圧縮途中の中間圧の冷媒に対して外部から冷媒を流し込むための冷媒導入用ポートである。この中間インジェクションポート２３には、中間インジェクション流路６５が接続されている。中間インジェクション流路６５は、上述の分岐管６２のインジェクション用熱交換器６４の下流側の部分と、中間インジェクションポート２３とを結ぶ配管である。この中間インジェクション流路６５には、中間インジェクション開閉弁６６が設けられている。中間インジェクション開閉弁６６は、開状態と閉状態とが切り替わる電磁弁である。なお、圧縮機２０を、２台の圧縮機が直列に配されたものに代えて、低段圧縮機の吐出ポートと高段圧縮機の吸入ポートとを結ぶ冷媒配管に中間インジェクション流路６５を接続する構成とすることも可能である。

図１に示すように、インジェクション用熱交換器６４を通って圧縮機２０へと延びる分岐管６２の先端は、二股管を介して、中間インジェクション流路６５と吸入インジェクション流路６７とにつながっている。中間インジェクション開閉弁６６が開状態のときには、インジェクション用熱交換器６４を通って分岐管６２を流れてくる冷媒が中間インジェクション流路６５から中間インジェクションポート２３に注入され、吸入インジェクション開閉弁６８が開状態のときには、分岐管６２を流れてくる冷媒が吸入インジェクション流路６７から吸入流路２７に注入されて圧縮機２０に吸入される。

また、室外ユニット１１は、各種のセンサや、室外制御部９１を有している。室外制御部９１は、室外ユニット１１の制御を行うために設けられたマイクロコンピュータやメモリ等を有しており、室内ユニット１２の室内制御部９２との間で伝送線９３を介して制御信号等のやりとりを行う。各種のセンサとしては、上述の吐出圧力センサ、吐出温度センサ９５、吸入温度センサ、インジェクション用温度センサ９６、などが配備されている。

（２−３）冷媒連絡管
冷媒連絡管１３，１４は、室外ユニット１１および室内ユニット１２を設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管である。

（２−４）制御部
空気調和装置１０の各種運転制御を行う制御手段としての制御部９０は、図１に示すように伝送線９３を介して結ばれる室外制御部９１および室内制御部９２によって構成されている。制御部９０は、図２に示すように、上述の各種センサ９５，９６，・・・の検出信号を受け、これらの検出信号等に基づいて各種機器２０，３５，４１，５５，６３，６６，６８，・・・を制御する。

制御部９０は、機能部として、室内熱交換器５０を蒸発器として使う冷房運転を行うための冷房運転制御部９０ａ、室内熱交換器５０を凝縮器として使う暖房運転を行うための暖房運転制御部９０ｂ、冷房運転や暖房運転においてインジェクション制御を行うためのインジェクション制御部９０ｃなどを備えている。

（３）空気調和装置の動作
次に、本実施形態に係る空気調和装置１０の動作について説明する。なお、以下に説明する各種運転における制御は、運転制御手段として機能する制御部９０によって行われる。

（３−１）冷房運転の基本動作
冷房運転時は、四路切換弁１５が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２０からの吐出ガス冷媒が室外熱交換器３０に流れ、かつ、吸入流路２７がガス側閉鎖弁１８に接続された状態となる。室外膨張弁４１は全開状態に、室内膨張弁４２は、開度調節されるようになる。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。

この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して、冷媒の凝縮器として機能する室外熱交換器３０に送られ、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却される。室外熱交換器３０において冷却されて液化した高圧の冷媒は、インジェクション用熱交換器６４で過冷却状態となり、液冷媒連絡管１３を経由して各室内ユニット１２に送られる。各室内ユニット１２に送られた冷媒は、室内膨張弁４２によってそれぞれ減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器５０において室内空気と熱交換をし、蒸発して低圧のガス冷媒となる。そして、室内熱交換器５０において加熱された低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管１４を経由して室外ユニット１１に送られ、四路切換弁１５を経由して再び圧縮機２０に吸入される。このようにして、室内の冷房が行われる。

室内ユニット１２のうち一部の室内ユニット１２だけが運転されている場合は、停止している室内ユニット１２については、その室内膨張弁４２が停止開度（例えば、全閉）にされる。この場合、運転停止中の室内ユニット１２内を冷媒が殆ど通過しないようになり、運転中の室内ユニット１２のみについて冷房運転が行われることになる。

（３−２）暖房運転の基本動作
暖房運転時は、四路切換弁１５が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９がガス側閉鎖弁１８に接続され、かつ、吸入流路２７が室外熱交換器３０に接続された状態となる。室外膨張弁４１および室内膨張弁４２は、開度調節されるようになっている。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。

この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５およびガス冷媒連絡管１４を経由して、各室内ユニット１２に送られる。そして、各室内ユニット１２に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の凝縮器として機能する室内熱交換器５０において、それぞれ室内空気と熱交換を行って冷却された後、室内膨張弁４２を通過し、液冷媒連絡管１３を経由して室外ユニット１１に送られる。冷媒が室内空気と熱交換を行って冷却される際に、室内空気は加熱される。室外ユニット１１に送られた高圧の冷媒は、インジェクション用熱交換器６４で過冷却状態となり、室外膨張弁４１によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器３０に流入する。室外熱交換器３０に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。室外熱交換器３０を出た低圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して再び圧縮機２０に吸入される。このようにして、室内の暖房が行われる。

（３−３）各運転におけるインジェクション制御
制御部９０の機能部の１つであるインジェクション制御部９０ｃは、冷房運転や暖房運転のときに、運転能力の向上や圧縮機２０の吐出温度の低下を目的として、原則として中間インジェクションあるいは吸入インジェクションを行う。中間インジェクションとは、凝縮器から蒸発器に向かってメイン冷媒流路１１ａを流れる冷媒の一部を分岐させ、冷媒ガスを中間インジェクション流路６５によって圧縮機２０の中間インジェクションポート２３に注入することである。吸入インジェクションとは、凝縮器から蒸発器に向かってメイン冷媒流路１１ａを流れる冷媒の一部を分岐させ、冷媒ガスを吸入インジェクション流路６７によって吸入流路２７に注入して圧縮機２０に吸入させることである。中間インジェクションも、吸入インジェクションも、圧縮機２０の吐出温度を下げる効果を有する。また、中間インジェクションは、運転能力を上げる効果を更に有する。インジェクション制御部９０ｃは、インバータ制御される圧縮機２０の回転数（あるいは周波数）と、圧縮機２０から吐出されて吐出温度センサ９５により検出される冷媒の吐出温度Ｔｄｉとに応じて、中間インジェクションを行わせる中間インジェクション制御、または、吸入インジェクションを行わせる吸入インジェクション制御を実行する。但し、いずれのインジェクション制御も必要でないときには、これらのインジェクション制御を止める。すなわち、インジェクション制御部９０ｃは、中間インジェクション制御、吸入インジェクション制御、およびインジェクションを全く実施しない非インジェクション制御を、選択的に行う。

図３に、インジェクション制御部９０ｃによるインジェクション制御のフローを示す。まずステップＳ１では、圧縮機２０の回転数が、所定の閾値よりも大きいか小さいかを判断する。所定の閾値は、例えば、かなり小さな回転数であって、それよりも小さな回転数に設定できない値、あるいは、それよりも回転数を落とすと圧縮機用モータの効率が低下してしまう値に設定される。

ステップＳ１において圧縮機２０の回転数が閾値以上であると判断されたときには、中間インジェクション制御が行われる。中間インジェクション制御では、中間インジェクション開閉弁６６を開状態にし、吸入インジェクション開閉弁６８を閉状態にする。そして、中間インジェクション制御では、ステップＳ２において、吐出温度センサ９５が検出している圧縮機２０の吐出冷媒の吐出温度Ｔｄｉが、第１上限値よりも高いか否かが判断される。例えば、第１上限値は、９５℃に設定される。吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも低い場合には、ステップＳ３において、インジェクション用温度センサ９６が検出しているインジェクション用熱交換器６４の下流側のインジェクション用の冷媒の温度Ｔｓｈに基づいて、インジェクション用電動弁６３の開度調整が為される。インジェクション制御部９０ｃは、中間インジェクションされるガス冷媒が過熱ガスになるように、すなわち数℃の過熱度が付いたガス冷媒が中間インジェクション流路６５に流れていくように、インジェクション用電動弁６３の開度を制御する。これにより、適切な能力向上が図られる。一方、ステップＳ２で吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いと判断された場合には、ステップＳ４において、圧縮機２０の吐出冷媒の吐出温度Ｔｄｉに基づいて、インジェクション用電動弁６３の開度が制御される。ここでは、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値を下回るように、中間インジェクションさせるガス冷媒を湿らせる湿り制御が行われる。すなわち、インジェクション制御部９０ｃは、中間インジェクションの冷却効果を高めるため、中間インジェクションされるガス冷媒が気液二相のフラッシュガスになるようにインジェクション用電動弁６３の開度を制御する。

ステップＳ１において圧縮機２０の回転数が閾値を下回っているときには、ステップＳ５に移行し、圧縮機２０の吐出冷媒の吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いか否かが判断される。ここで、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも低い場合には、圧縮機２０を冷却する必要もなく、また圧縮機２０の回転数をさらに小さくすることのメリットもないため、中間インジェクションも吸入インジェクションも行わせない（図３のフローでは説明を省略）。すなわち、中間インジェクション開閉弁６６も吸入インジェクション開閉弁６８も閉状態にする。ステップＳ５で吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いと判断された場合には、吸入インジェクション制御が行われる。吸入インジェクション制御では、中間インジェクション開閉弁６６を閉状態にし、吸入インジェクション開閉弁６８を開状態にする。また、ステップＳ６の吸入インジェクション制御では、圧縮機２０の吐出冷媒の吐出温度Ｔｄｉに基づいて、インジェクション用電動弁６３の開度が制御される。ここでは、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値を下回るように、吸入インジェクションさせるガス冷媒を湿らせる湿り制御が行われる。すなわち、インジェクション制御部９０ｃは、吸入インジェクションの冷却効果を高めるため、吸入インジェクションされるガス冷媒が気液二相のフラッシュガスになるようにインジェクション用電動弁６３の開度を制御する。

なお、吐出温度センサ９５で検出される圧縮機２０の吐出冷媒の吐出温度Ｔｄｉが、第１上限値よりも高い第２上限値を上回ると、圧縮機２０の垂下制御が始まって回転数が強制的に下げられ、さらに第２上限値よりも高い第３上限値を検出温度Ｔｄｉが上回ると、制御部９０が圧縮機２０の停止指令を出す。

（４）空気調和装置の特徴
（４−１）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、中間インジェクション流路６５と、吸入インジェクション流路６７とを設けるとともに、いずれによってインジェクションを行うのかを切り替える切替機構として、中間インジェクション開閉弁６６および吸入インジェクション開閉弁６８を備えている。そして、中間インジェクション状態（中間インジェクション開閉弁６６が開状態で、吸入インジェクション開閉弁６８が閉状態）のときに中間インジェクションが為され、吸入インジェクション状態（中間インジェクション開閉弁６６が閉状態で、吸入インジェクション開閉弁６８が開状態）のときに吸入インジェクションが為される。そして、制御部９０のインジェクション制御部９０ｃが、外気温が高いときの暖房運転など、低負荷で圧縮機の回転数を抑制しているときであって、中間インジェクション制御を行ったのでは運転効率が悪化してしまうような場合に、図３に示すステップＳ６のような吸入インジェクション制御を行わせ、圧縮機２０の吐出温度を低下させている。

このように、空気調和装置１０では、中間インジェクション制御と吸入インジェクション制御とを使い分けているため、圧縮機２０の吐出温度を低減して運転を継続させながら、運転効率の確保ができている。

（４−２）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、中間インジェクション流路６５あるいは吸入インジェクション流路６７を介して圧縮機２０へと流れることになるインジェクション用の冷媒が、分岐管６２に設けられたインジェクション用電動弁６３で減圧されインジェクション用熱交換器６４で熱交換した冷媒となる。このため、インジェクション用電動弁６３の開度を調整制御することで、圧縮機２０の中間圧の冷媒あるいは圧縮機２０に吸入される低圧の冷媒に合流させるインジェクション用の冷媒を、ステップＳ３のように過熱ガスにしたり、ステップＳ４やステップＳ６のようにフラッシュガスにしたりすることが可能になっている。

これにより、通常はステップＳ３のように過熱を付けた冷媒ガスで中間インジェクションを行い、圧縮機２０の吐出温度が高くなったときに湿った気液二相のフラッシュガスで冷却重視の中間インジェクションを行う（ステップＳ４）ことが可能になっている。

（４−３）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、吐出温度センサ９５が検知した吐出温度Ｔｄｉが閾値である第１上限値よりも高くなると、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値を下回るように、分岐管６２を流れるインジェクション用の冷媒で圧縮機２０の温度を下げることが好ましい。

但し、外気温が高いときの暖房運転など、熱負荷が小さく圧縮機２０の回転数を小さく下げた運転を行っているときに、中間インジェクションを行うと、能力が上がって圧縮機２０が吐出する冷媒の圧力（高圧）が上がってしまう。

これに鑑み、本実施形態に係る空気調和装置１０では、圧縮機２０の回転数が閾値よりも低く（ステップＳ１のＮｏ）、且つ、吐出温度センサ９５が検知した吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高い（ステップＳ５のＹｅｓ）ときに、それまで中間インジェクション制御を行っていたとしても、吸入インジェクション制御に切り替わる（ステップＳ６）ようにしている。これにより、低負荷の場合であっても、無駄な能力アップを抑制して運転効率を確保しつつ、吸入インジェクション制御によって吐出温度Ｔｄｉを下げることができている。

圧縮機２０の回転数が閾値よりも低い場合に中間インジェクション制御を行わない理由は、例えば、中間インジェクションを行えば圧縮機２０の回転数を落とすことができるが、既に低回転になっている回転数を更に落としてしまうと圧縮機用モータの効率が悪化してしまうためである。また、そのような場合であっても、圧縮機２０の吐出温度Ｔｄｉが第１上限値を超えて上昇していくと圧縮機２０の垂下制御や停止という事態に陥ってしまうため、吸入インジェクションを行っている。なお、吸入インジェクションは、中間インジェクションと同様に圧縮機２０の吐出温度を下げる作用効果を奏する一方、中間インジェクションのように能力を上げる作用は殆どないため、低負荷時において無駄な能力アップを行わずに運転効率を確保することができる。特に、本実施形態に係る空気調和装置１０では冷媒としてＲ３２を使用しており、高低差圧が大きくなると高圧と低圧とのエンタルピ差も大きくなってしまうため、このような吸入インジェクションへと切り替えるインジェクション制御が有効である。

（４−４）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、中間インジェクション制御をすることで、能力アップや効率アップを図っているが、運転継続が困難になるレベルまで圧縮機２０の吐出温度Ｔｄｉが上がってしまうと、圧縮機２０の回転数を強制的に下げる垂下制御や圧縮機２０の停止を実施する必要が出てくる。

これを抑えるため、空気調和装置１０では、吐出温度センサ９５の検知温度（吐出温度Ｔｄｉ）が第１上限値よりも高いときに、インジェクション用温度センサ９６の検知温度ではなく、吐出温度センサ９５の検知温度に基づいてインジェクション用電動弁６３の開度調整を行っている（ステップＳ４）。そして、ステップＳ４では、圧縮機２０の吐出温度が下がるように、湿り冷媒ガスを圧縮機２０に中間インジェクションして冷却効果を高めている。一方、吐出温度センサ９５の検知温度（吐出温度Ｔｄｉ）が第１上限値よりも低いときには、インジェクション用熱交換器６４の下流側のインジェクション用温度センサ９６の検知温度に基づいたインジェクション用電動弁６３の開度調整が行われ（ステップＳ３）、運転効率の確保が図られている。

（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態の空気調和装置１０では、中間インジェクションと吸入インジェクションとを切り替える切替機構として、中間インジェクション開閉弁６６および吸入インジェクション開閉弁６８の２つの電磁弁を採用しているが、これらに代えて、分岐管６２、中間インジェクション流路６５および吸入インジェクション流路６７の３つの配管が交わる場所に、三方弁を配置してもよい。

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態の空気調和装置１０では、中間インジェクション流路６５や吸入インジェクション流路６７に、メイン冷媒流路１１ａから分岐させた分岐管６２からインジェクション用の冷媒を供給する構成を採っている。これに代えて、図４に示すように、メイン冷媒流路１１１ａに設けられた高圧レシーバ１８０に溜まる冷媒のガス成分をバイパス流路１８２で取り出し、そのバイパス流路１８２から中間インジェクション流路６５や吸入インジェクション流路６７にインジェクション用の冷媒を供給する構成を採ることもできる。

変形例Ｂに係る空気調和装置１１０は、上記実施形態の空気調和装置１０の室外ユニット１１を、室外ユニット１１１に置き換えたものである。室外ユニット１１１は、上記の室外ユニット１１から、ブリッジ回路７０、高圧レシーバ８０、分岐管６２、インジェクション用電動弁６３およびインジェクション用熱交換器６４を外し、代わりに、高圧レシーバ１８０、バイパス流路１８２およびインジェクション用バイパス電動弁１８４を付けたものである。室外ユニット１１１において、室外ユニット１１と同じ符号を付している機器については、上記実施形態の機器と同様であるため説明を省略する。

高圧レシーバ１８０は、室外膨張弁４１と液側閉鎖弁１７とを結ぶメイン冷媒流路１１１ａの一部に設けられた容器である。メイン冷媒流路１１１ａは、室外熱交換器３０と室内熱交換器５０とを結ぶ液冷媒の主流路である。冷房運転時にも暖房運転時にも高圧の冷媒が流れ込む高圧レシーバ１８０は、そこに溜まる余剰冷媒の温度が比較的高く保たれるため、冷凍機油を含む余剰冷媒が二層分離して上部に冷凍機油が集まってしまうという不具合が生じない。高圧レシーバ１８０の内部空間のうち下部には液冷媒が上部にはガス冷媒が通常存在することになるが、その内部空間の上部から圧縮機２０に向かってバイパス流路１８２が延びている。バイパス流路１８２は、高圧レシーバ１８０の内部に溜まる冷媒のガス成分を、圧縮機２０へと導く役割を果たす配管である。バイパス流路１８２には、開度調整が可能なインジェクション用バイパス電動弁１８４が設けられている。このインジェクション用バイパス電動弁１８４を開くことで、中間インジェクション状態（中間インジェクション開閉弁６６が開状態で、吸入インジェクション開閉弁６８が閉状態）のときに中間インジェクションが為され、吸入インジェクション状態（中間インジェクション開閉弁６６が閉状態で、吸入インジェクション開閉弁６８が開状態）のときに吸入インジェクションが為される。

変形例Ｂに係る空気調和装置１１０では、中間インジェクション流路６５あるいは吸入インジェクション流路６７を介して圧縮機２０へと流れることになる冷媒が、高圧レシーバ１８０の内部に溜まる冷媒のガス成分となる。すなわち、高圧レシーバ１８０の中の冷媒の飽和ガスが、圧縮機２０へと流れることになる。この空気調和装置１１０では、上記実施形態の空気調和装置１０と同様に、中間インジェクション制御と吸入インジェクション制御との使い分けができることに加え、上記実施形態のインジェクション用熱交換器６４が不要になり、空気調和装置１１０の製造コストが小さく抑えられるという特徴を持つ。一方、湿りガスをインジェクションさせることができず、基本的に飽和ガスによるインジェクションになるため、インジェクションの冷却効果を高める制御（上記実施形態のステップＳ４のような制御）を行うことはできない。

＜第２実施形態＞
上記の第１実施形態の空気調和装置１０では、中間インジェクション流路６５や吸入インジェクション流路６７に、メイン冷媒流路１１ａから分岐させた分岐管６２からインジェクション用の冷媒を供給する構成を採っている。また、第１実施形態の変形例Ｂの空気調和装置１１０では、メイン冷媒流路１１１ａに設けられた高圧レシーバ１８０に溜まる冷媒のガス成分をバイパス流路１８２で取り出し、そのバイパス流路１８２から中間インジェクション流路６５や吸入インジェクション流路６７にインジェクション用の冷媒を供給する構成を採っている。これらの構成に代え、分岐管２６２によるインジェクションも、レシーバ２８０から延びるバイパス流路２８２によるインジェクションも選べるように、空気調和装置を構成することも可能である。

（１）空気調和装置の構成
第２実施形態に係る空気調和装置は、冷媒としてＲ３２を用いる上記第１実施形態の空気調和装置１０の室外ユニット１１を、図５に示す室外ユニット２１１に置き換えたものである。以下、第１実施形態の室外ユニット１１と重複する一部の部品については同じ符号を付して説明を省略する形で、室外ユニット２１１の説明を行う。

室外ユニット２１１は、主として、圧縮機２０と、四路切換弁１５と、室外熱交換器３０と、室外膨張弁４１と、ブリッジ回路７０と、高圧レシーバ２８０と、第１インジェクション用電動弁２６３と、インジェクション用熱交換器２６４と、第２インジェクション用電動弁２８４と、中間インジェクション開閉弁２６６と、吸入インジェクション開閉弁２６８と、液側閉鎖弁１７と、ガス側閉鎖弁１８とを有している。

圧縮機２０、圧縮機付属容器２８、吸入流路２７、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９、吐出温度センサ９５、中間インジェクションポート２３、四路切換弁１５、液側閉鎖弁１７、ガス側閉鎖弁１８、室外熱交換器３０、室外膨張弁４１、室外ファン３５およびブリッジ回路７０については、第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

高圧レシーバ２８０は、冷媒貯留タンクとして機能する容器であり、室外膨張弁４１と液側閉鎖弁１７との間に設けられている。冷房運転時にも暖房運転時にも高圧の冷媒が流れ込む高圧レシーバ２８０は、そこに溜まる余剰冷媒の温度が比較的高く保たれるため、冷凍機油を含む余剰冷媒が二層分離して上部に冷凍機油が集まってしまうという不具合が生じない。高圧レシーバ２８０の下部からインジェクション用熱交換器２６４へと延びるレシーバ出口配管には、レシーバ出口圧力センサ２９２が配備されている。レシーバ出口配管は、後述するメイン冷媒流路２１１ａの一部分である。レシーバ出口圧力センサ２９２は、高圧の液冷媒の圧力値（高圧値）を検出するセンサである。

高圧レシーバ２８０の内部空間のうち下部には液冷媒が上部にはガス冷媒が通常存在することになるが、その内部空間の上部から圧縮機２０に向かってバイパス流路２８２が延びている。バイパス流路２８２は、高圧レシーバ２８０の内部に溜まる冷媒のガス成分を、圧縮機２０へと導く役割を果たす配管である。バイパス流路２８２には、開度調整が可能な第２インジェクション用バイパス電動弁２８４が設けられている。この第２インジェクション用バイパス電動弁２８４を開くと、インジェクション共通管２０２を介して、後述する中間インジェクション流路２６５あるいは吸入インジェクション流路２６７にガス冷媒が流れる。

高圧レシーバ２８０の出口とブリッジ回路７０の出口逆止弁７２，７４との間には、インジェクション用熱交換器２６４が設けられている。また、高圧レシーバ２８０の出口とインジェクション用熱交換器２６４とを結ぶメイン冷媒流路２１１ａの一部分からは、分岐管２６２が分岐している。メイン冷媒流路２１１ａは、室外熱交換器３０と室内熱交換器５０とを結ぶ液冷媒の主流路である。

分岐管２６２には、開度調整可能な第１インジェクション用電動弁２６３が設けられている。また、分岐管２６２は、インジェクション用熱交換器２６４の第２流路２６４ｂに接続されている。すなわち、インジェクション用電動弁２６３が開いているとき、メイン冷媒流路２１１ａから分岐管２６２へと分岐した冷媒は、第１インジェクション用電動弁２６３で減圧され、インジェクション用熱交換器２６４の第２流路２６４ｂに流れる。

第１インジェクション用電動弁２６３で減圧されてインジェクション用熱交換器２６４の第２流路２６４ｂに流れた冷媒は、インジェクション用熱交換器２６４の第１流路２６４ａを流れる冷媒と熱交換する。このインジェクション用熱交換器２６４での熱交換の後、分岐管２６２を流れていく冷媒は、インジェクション共通管２０２を経て、後述する中間インジェクション流路２６５あるいは吸入インジェクション流路２６７に流れ込むことになる。また、分岐管２６２のインジェクション用熱交換器２６４の下流側には、インジェクション用熱交換器２６４での熱交換後の冷媒の温度を検出するインジェクション用温度センサ２９６が取り付けられている。

インジェクション用熱交換器２６４は、二重管構造を採る内部熱交換器であり、その第１流路２６４ａの一端は高圧レシーバ２８０の出口に接続されており、第１流路２６４ａの他端はブリッジ回路７０の出口逆止弁７２，７４に接続されている。

インジェクション共通管２０２は、高圧レシーバ２８０から延びるバイパス流路２８２およびメイン冷媒流路２１１ａからインジェクション用熱交換器２６４を経て延びる分岐管２６２の各先端と、中間インジェクション開閉弁２６６および吸入インジェクション開閉弁２６８とを結ぶ配管である。第１インジェクション用電動弁２６３および第２インジェクション用バイパス電動弁２８４の少なくとも１つが開き、且つ、中間インジェクション開閉弁２６６又は吸入インジェクション開閉弁２６８が開くと、インジェクション共通管２０２に冷媒が流れ、中間インジェクション或いは吸入インジェクションが実施される。

中間インジェクション流路２６５は、インジェクション共通管２０２に接続されている中間インジェクション開閉弁２６６から、圧縮機２０へと延びている。具体的には、中間インジェクション流路２６５の一端が中間インジェクション開閉弁２６６に接続され、中間インジェクション流路２６５の他端が、圧縮機２０の中間インジェクションポート２３に接続されている。

吸入インジェクション流路２６７は、インジェクション共通管２０２に接続されている吸入インジェクション開閉弁２６８から、吸入流路２７へと延びている。具体的には、吸入インジェクション流路２６７の一端が吸入インジェクション開閉弁２６８に接続され、吸入インジェクション流路２６７の他端が、吸入流路２７のうち圧縮機付属容器２８と圧縮機２０とを結ぶ配管に接続されている。

中間インジェクション開閉弁２６６および吸入インジェクション開閉弁２６８は、開状態と閉状態とが切り替わる電磁弁である。

（２）空気調和装置の動作
次に、第２実施形態に係る空気調和装置の動作について説明する。なお、以下に説明する各種運転における制御は、運転制御手段として機能する室外ユニット２１１の制御部によって行われる。

（２−１）冷房運転の基本動作
冷房運転時は、四路切換弁１５が図５の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２０からの吐出ガス冷媒が室外熱交換器３０に流れ、かつ、吸入流路２７がガス側閉鎖弁１８に接続された状態となる。室外膨張弁４１は全開状態に、室内膨張弁４２は、開度調節されるようになる。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。

この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して、冷媒の凝縮器として機能する室外熱交換器３０に送られ、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行って冷却される。室外熱交換器３０において冷却されて液化した高圧の冷媒は、インジェクション用熱交換器２６４で過冷却状態となり、各室内ユニット１２に送られる。各室内ユニット１２での動作は、上記の第１実施形態と同様である。各室内ユニット１２から室外ユニット１１に戻ってくる低圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して再び圧縮機２０に吸入される。基本的には、このようにして室内の冷房が行われる。

（２−２）暖房運転の基本動作
暖房運転時は、四路切換弁１５が図５の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９がガス側閉鎖弁１８に接続され、かつ、吸入流路２７が室外熱交換器３０に接続された状態となる。室外膨張弁４１および室内膨張弁４２は、開度調節されるようになっている。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。

この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５およびガス冷媒連絡管１４を経由して、各室内ユニット１２に送られる。各室内ユニット１２での動作は、上記の第１実施形態と同様である。再び室外ユニット１１に戻ってきた高圧の冷媒は、高圧レシーバ２８０を経て、インジェクション用熱交換器２６４で過冷却状態となり、室外膨張弁４１へと流れる。室外膨張弁４１で減圧されて低圧の気液二相状態となった冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器３０に流入する。室外熱交換器３０に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン３５によって供給される室外空気と熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。室外熱交換器３０を出た低圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して再び圧縮機２０に吸入される。基本的には、このようにして室内の暖房が行われる。

（２−３）各運転におけるインジェクション制御
制御部は、冷房運転や暖房運転のときに、運転能力の向上や圧縮機２０の吐出温度の低下を目的として、原則として中間インジェクションあるいは吸入インジェクションを行う。中間インジェクションとは、インジェクション用熱交換器２６４および／又は高圧レシーバ２８０からインジェクション共通管２０２へ流れてきた冷媒を、中間インジェクション流路２６５によって圧縮機２０の中間インジェクションポート２３に注入することである。吸入インジェクションとは、インジェクション用熱交換器２６４および／又は高圧レシーバ２８０からインジェクション共通管２０２へ流れてきた冷媒を、吸入インジェクション流路２６７によって吸入流路２７に注入して圧縮機２０に吸入させることである。中間インジェクションも、吸入インジェクションも、圧縮機２０の吐出温度を下げる効果を有する。また、中間インジェクションは、運転能力を上げる効果を更に有する。

制御部は、インバータ制御される圧縮機２０の回転数（あるいは周波数）、圧縮機２０から吐出されて吐出温度センサ９５により検出される冷媒の吐出温度Ｔｄｉ、インジェクション用熱交換器２６４の下流側のインジェクション用温度センサ２９６により検出されるインジェクション冷媒温度などに基づいて、インジェクション制御を行う。具体的には、中間インジェクションを行わせる中間インジェクション制御、或いは、吸入インジェクションを行わせる吸入インジェクション制御、を実行する。また、制御部は、中間インジェクションも吸入インジェクションも行うべきではない条件のときには、いずれのインジェクションも行わない非インジェクション状態で運転を行う。言い換えれば、制御部は、中間インジェクション制御、吸入インジェクション制御、およびインジェクションを全く実施しない非インジェクション制御を、選択的に行う。

次に、制御部によるインジェクション制御のフローを、図６Ａ〜図６Ｄを参照して説明する。

まず、ステップＳ２１では、圧縮機２０の回転数が、所定の閾値よりも大きいか小さいかを判断する。所定の閾値は、例えば、かなり小さな回転数であって、それよりも小さな回転数に設定できない値、あるいは、それよりも回転数を落とすと圧縮機用モータの効率が低下してしまう値に設定される。

（２−３−１）中間インジェクション制御
ステップＳ２１において圧縮機２０の回転数が閾値以上であると判断されると、ステップＳ２２に移行し、冷房運転中か暖房運転中かが判断される。ここで暖房運転中であれば、主として高圧レシーバ２８０から取り出したガス冷媒を中間インジェクション流路２６５に流す中間インジェクションが実施される。

（２−３−１−１）暖房時の中間インジェクション制御
ステップＳ２２で暖房運転中と判断されると、ステップＳ２３に移行し、吐出温度センサ９５が検出している圧縮機２０の吐出冷媒の吐出温度Ｔｄｉが、第１上限値よりも高いか否かが判断される。例えば、第１上限値は、９５℃に設定される。ここで否であれば、ステップＳ２４に移行し、中間インジェクション開閉弁２６６が開状態とされ、吸入インジェクション開閉弁２６８が閉状態とされる。それらの状態に既になっているときは、それらの状態が維持される。また、ステップＳ２４では、第１インジェクション用電動弁２６３および第２インジェクション用バイパス電動弁２８４それぞれの開度が調整される。吐出温度Ｔｄｉが平常範囲にあるため、第１インジェクション用電動弁２６３は、基本的な暖房運転の制御に従って、高圧レシーバ２８０を出てメイン冷媒流路２１１ａを流れる液冷媒に所定の過冷却度がつくように、開度調整される。また、第２インジェクション用バイパス電動弁２８４は、高圧レシーバ２８０のガス冷媒が中間インジェクション流路２６５に流れるように、開度調整される。一方、ステップＳ２３において、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いと判断されると、ステップＳ２５に移行する。ここでは、吐出温度Ｔｄｉを下げる必要があるため、その吐出温度Ｔｄｉに基づいて、第１インジェクション用電動弁２６３および第２インジェクション用バイパス電動弁２８４それぞれの開度が調整される。具体的には、ステップＳ２５では、早く吐出温度Ｔｄｉが第１上限値を下回るように、中間インジェクションさせるガス冷媒を湿らせる湿り制御が行われる。すなわち、中間インジェクションの冷却効果を高めるため、中間インジェクションされるガス冷媒が気液二相のフラッシュガスになるように、第１インジェクション用電動弁２６３などの開度が調整される。

（２−３−１−２）冷房時の中間インジェクション制御
ステップＳ２２で冷房運転中と判断されると、ステップＳ２６に移行し、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いか否かが判断される。ここで吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高ければ、ステップＳ２７に移行し、中間インジェクションさせるガス冷媒を湿らせる湿り制御を行うために、主としてインジェクション用熱交換器２６４から中間インジェクション流路２６５へと冷媒を流す。具体的には、ステップＳ２７において、中間インジェクション開閉弁２６６が開状態とされ、吸入インジェクション開閉弁２６８が閉状態とされ、さらに、第１インジェクション用電動弁２６３の開度が吐出温度Ｔｄｉに基づいて制御される。また、ステップＳ２７において、第２インジェクション用バイパス電動弁２８４は、必要に応じて開けられる。このステップＳ２７では、インジェクション用熱交換器２６４から気液二相の湿りガス冷媒が圧縮機２０に中間インジェクションされるため、高くなっている吐出温度Ｔｄｉが急激に低下することが期待できる。

ステップＳ２６で、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも低く、吐出温度Ｔｄｉを下げる必要がないと判断されると、高圧レシーバ２８０からの冷媒およびインジェクション用熱交換器２６４からの冷媒を両方とも使って中間インジェクションが行われる。具体的には、ステップＳ２８やステップＳ２９を経てステップＳ３０に移行し、中間インジェクション開閉弁２６６が開状態とされ、吸入インジェクション開閉弁２６８が閉状態とされ、さらに、第１インジェクション用電動弁２６３の開度および第２インジェクション用バイパス電動弁２８４の開度が調整される。ステップＳ２８では、高圧レシーバ２８０の出口のレシーバ出口圧力センサ２９２が検出する液冷媒の高圧値が、閾値よりも低いか否かを判断する。この閾値は、空気調和装置の室外ユニット２１１と室内ユニット１２との高低差（設置場所の高さの差）などに基づいて初期設定されている値であり、これよりも高圧値が低ければ室内ユニット１２の室内膨張弁４２を通過する前に冷媒がフラッシュガスの状態になって通過音が大きくなってしまう、という値に設定されている。ステップＳ２８で高圧値が閾値よりも低いと判断されると、高圧値を上げる必要があるため、少し絞っている状態の室外膨張弁４１の開度を増やし、室外膨張弁４１での減圧度合いを緩める。これにより、高圧レシーバ２８０の冷媒ガス成分が減り、インジェクション冷媒量全体に占める高圧レシーバ２８０からのガス冷媒量が減少し、高圧レシーバ２８０からのインジェクション比率が小さくなる。一方、ステップＳ２８で高圧値が閾値を上回っていれば、そのままのインジェクション比率でステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、上述のように中間インジェクション開閉弁２６６が開いて、高圧レシーバ２８０から流れてくる冷媒およびインジェクション用熱交換器２６４から流れてくる冷媒の両方が、中間インジェクション流路２６５から圧縮機２０の中間インジェクションポート２３に流れる。そして、ステップＳ３０では、インジェクション用熱交換器２６４の下流側のインジェクション用の冷媒の温度Ｔｓｈに基づいて、インジェクション用電動弁２６３の開度調整が為され、また、インジェクション比率に基づいて、室外膨張弁４１の開度に連動して第２インジェクション用バイパス電動弁２８４の開度調整が為される。

（２−３−２）低能力を維持するための制御
上述のステップＳ２２〜ステップＳ３０までは、ステップＳ２１において圧縮機２０の回転数が閾値以上であると判断されたときの制御であるが、まだ圧縮機２０の回転数を落として更に低能力にする余地があるため、基本的にはインジェクションによる運転能力の向上を図る。したがって、吸入インジェクションではなく中間インジェクションが選択されている。

しかし、ステップＳ２１において圧縮機２０の回転数が閾値よりも小さくなっていると判断されると、それは既に圧縮機２０が低能力に落とされていることを意味し、運転能力を上げてしまうことはユーザ要求に反することになるため、低能力状態の圧縮機２０をそのままの能力で維持する制御が行われる。

（２−３−２−１）吸入インジェクション制御
ステップＳ２１で圧縮機２０の回転数が閾値よりも小さいと判断されると、ステップＳ３１に移行し、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いか否かが判断される。ここで吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高ければ、吐出温度Ｔｄｉを下げる必要があるため、ステップＳ３３或いはステップＳ３４に移行し、吸入インジェクションが行われる。

（２−３−２−１−１）暖房時の吸入インジェクション制御
ステップＳ３１で吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いと判断され、さらにステップＳ３２で暖房運転中であると判断されると、主として高圧レシーバ２８０からの冷媒を吸入インジェクション流路２６７から吸入流路２７に流す吸入インジェクションが実施される。具体的には、ステップＳ３３において、中間インジェクション開閉弁２６６が閉状態とされ、吸入インジェクション開閉弁２６８が開状態とされる。そして、吐出温度Ｔｄｉに基づいて、暖房運転で高圧レシーバ２８０に溜まるガス冷媒が多く吸入インジェクション流路２６７に流れるように第２インジェクション用バイパス電動弁２８４の開度が調整され、また、インジェクション用熱交換器２６４から吸入インジェクション流路２６７に流れる冷媒がフラッシュガスになるように、第１インジェクション用電動弁２６３の開度が調整される。

（２−３−２−１−２）冷房時の吸入インジェクション制御
ステップＳ３１で吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも高いと判断され、さらにステップＳ３２で冷房運転中であると判断されると、主としてインジェクション用熱交換器２６４からの冷媒を吸入インジェクション流路２６７に流す吸入インジェクションが実施される。具体的には、ステップＳ３４において、中間インジェクション開閉弁２６６が閉状態とされ、吸入インジェクション開閉弁２６８が開状態とされる。そして、吐出温度Ｔｄｉに基づいて、インジェクション用熱交換器２６４から吸入インジェクション流路２６７に流れる冷媒がフラッシュガスになるように、第１インジェクション用電動弁２６３の開度が調整される。また、ステップＳ３４において、第２インジェクション用バイパス電動弁２８４は、必要に応じて開けられる。

（２−３−２−２）非インジェクション制御
ステップＳ３１で、吐出温度Ｔｄｉが第１上限値よりも低く、吐出温度Ｔｄｉを下げる必要がないと判断されると、非インジェクション状態を採る選択が為される。すなわち、吐出温度Ｔｄｉを低下させるための吸入インジェクションおよび中間インジェクションも、運転能力の向上のための中間インジェクションも不要であって、それらのインジェクションを止めることが望ましいため、非インジェクション状態が採られる。制御部は、ステップＳ３５において、中間インジェクション開閉弁２６６および吸入インジェクション開閉弁２６８を閉状態にして、第１インジェクション用電動弁２６３の開度および第２インジェクション用バイパス電動弁２８４の開度を最小開度にする。最小開度がゼロであるときには、第１インジェクション用電動弁２６３の開度および第２インジェクション用バイパス電動弁２８４は全閉状態となる。

このように、第２実施形態に係る空気調和装置では、吐出温度Ｔｄｉが低いため吸入インジェクションや中間インジェクションによって圧縮機２０の温度を下げる必要がなく、且つ、低能力が要求されているために圧縮機２０の回転数が小さくなっている場合に、非インジェクション制御を選択・実行させている。これにより、吸入インジェクション或いは中間インジェクションによる能力アップおよび運転効率の低下が生じてしまうことが抑制され、第２実施形態に係る空気調和装置では運転効率を確保しつつ低能力の要求を満たすことができている。

１０，１１０ 空気調和装置（冷凍装置）
１１ａ，１１１ａ メイン冷媒流路
２０ 圧縮機
２７ 吸入流路
３０ 室外熱交換器（凝縮器，蒸発器）
４１ 室外膨張弁（膨張機構）
４２ 室内膨張弁（膨張機構）
５０ 室内熱交換器（蒸発器，凝縮器）
６２，２６２ 分岐管（分岐流路）
６３，２６３ インジェクション用電動弁（開度調整弁）
６４，２６４ インジェクション用熱交換器
６５，２６５ 中間インジェクション流路
６６，２６６ 中間インジェクション開閉弁（切替機構）
６７，２６７ 吸入インジェクション流路
６８，２６８ 吸入インジェクション開閉弁（切替機構）
９０ 制御部
９５ 吐出温度センサ（第１温度センサ）
９６ インジェクション用温度センサ（第２温度センサ）
１８０，２８０ 高圧レシーバ（冷媒貯留タンク）
１８２，２８２ バイパス流路

特開２００９−１２７９０２号公報

Claims (6)

1. 冷媒としてＲ３２を使う空気調和装置において、
   吸入流路（２７）から低圧の冷媒を吸入し、冷媒の圧縮を行って高圧の冷媒を吐出する、圧縮機（２０）と、
   前記圧縮機から吐出された高圧の冷媒を凝縮させる、凝縮器（３０，５０）と、
   前記凝縮器を出た高圧冷媒を膨張させる、膨張機構（４２，４１）と、
   前記膨張機構で膨張した冷媒を蒸発させる、蒸発器（５０，３０）と、
   前記凝縮器から前記蒸発器に向かって流れる冷媒の一部を、前記圧縮機へと導き、前記圧縮機の中間圧の冷媒に合流させる、中間インジェクション流路（２６５）と、
   前記凝縮器から前記蒸発器に向かって流れる冷媒の一部を、前記吸入流路へと導き、前記圧縮機に吸入される低圧の冷媒に合流させる、吸入インジェクション流路（２６７）と、
   前記中間インジェクション流路に冷媒が流れる中間インジェクション状態と、前記吸入インジェクション流路に冷媒が流れる吸入インジェクション状態と、を切り替える切替機構（２６６，２６８）と、
   前記凝縮器と前記蒸発器とを結ぶメイン冷媒流路（２１１ａ）から分岐し、前記中間インジェクション流路（２６５）および前記吸入インジェクション流路に導く、分岐流路（２６２）と、
   前記分岐流路に設けられ、開度調整が可能な、第１インジェクション用開度調整弁（２６３）と、
   前記メイン冷媒流路を流れる冷媒と、前記第１インジェクション用開度調整弁の下流を流れる冷媒とを熱交換させる、インジェクション用熱交換器（２６４）と、
   前記メイン冷媒流路（２１１ａ）に設けられた冷媒貯留タンク（２８０）と、
   前記冷媒貯留タンクの内部に溜まる冷媒のガス成分を、前記中間インジェクション流路（２６５）および前記吸入インジェクション流路（２６７）に導く、バイパス流路（２８２）と、
   前記バイパス流路に設けられ、開度調整が可能な、第２インジェクション用開度調整弁（２８４）と、
   前記切替機構（２６６，２６８）、前記第１インジェクション用開度調整弁（２６３）および前記第２インジェクション用開度調整弁（２８４）を制御する、制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記圧縮機の回転数が閾値以上であるか否かを判定し（Ｓ２１）、前記圧縮機の回転数が前記閾値以上である場合と、前記圧縮機の回転数が前記閾値よりも小さくなっている場合とで、前記第１インジェクション用開度調整弁（２６３）および前記第２インジェクション用開度調整弁（２８４）の制御を変える、
   空気調和装置。
2. 前記制御部は、前記圧縮機の回転数が前記閾値（Ｓ２１）以上であり且つ暖房運転（Ｓ２２）を行っている場合に、主として前記冷媒貯留タンク（２８０）からの冷媒が中間インジェクション流路（２６５）に流れて前記中間インジェクション状態になるように制御を行う、
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機から吐出された冷媒の温度である吐出温度を検知する吐出温度センサ（９５）をさらに備え、
   前記制御部は、前記圧縮機の回転数が前記閾値（Ｓ２１）以上であり且つ冷房運転（Ｓ２２）を行っている場合に、前記吐出温度が所定の上限値よりも高いか否か（Ｓ２６）によって、主として前記インジェクション用熱交換器（２６４）からの冷媒が前記中間インジェクション流路（２６５）に流れて前記中間インジェクション状態になるように制御を行うか、前記インジェクション用熱交換器（２６４）および前記冷媒貯留タンク（２８０）の両方からの冷媒が前記中間インジェクション流路（２６５）に流れて前記中間インジェクション状態になるように制御を行うかを決める、
   請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記制御部は、前記圧縮機の回転数が前記閾値（Ｓ２１）よりも小さく且つ暖房運転（Ｓ３２）を行っている場合に、主として前記冷媒貯留タンク（２８０）からの冷媒が前記吸入インジェクション流路（２６７）に流れて前記吸入インジェクション状態になるように制御する、
   請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置。
5. 前記制御部は、前記圧縮機の回転数が前記閾値（Ｓ２１）よりも小さく且つ冷房運転（Ｓ３２）を行っている場合に、主として前記インジェクション用熱交換器（２６４）からの冷媒が前記吸入インジェクション流路（２６７）に流れて前記吸入インジェクション状態になるように制御する、
   請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置。
6. 前記メイン冷媒流路（２１１ａ）において前記冷媒貯留タンク（２８０）の出口に設けられ、冷媒の高圧値を検出する、圧力センサ（２９２）をさらに有し、
   前記制御部は、前記圧縮機の回転数が前記閾値（Ｓ２１）以上であり且つ冷房運転（Ｓ２２）を行っている場合に、前記吐出温度が前記上限値以下であれば、前記インジェクション用熱交換器（２６４）および前記冷媒貯留タンク（２８０）の両方からの冷媒が前記中間インジェクション流路（２６５）に流れて前記中間インジェクション状態になるように制御を行い、前記高圧値が所定の圧力閾値（Ｓ２８）よりも低いときには前記膨張機構の減圧度合いを緩めて前記中間インジェクション流路（２６５）に流れる冷媒に占める前記冷媒貯留タンク（２８０）からの冷媒の比率を下げる（Ｓ２９）、
   請求項３に記載の空気調和装置。

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