JP2013155992A

JP2013155992A - ヒートポンプサイクル装置

Info

Publication number: JP2013155992A
Application number: JP2012018967A
Authority: JP
Inventors: Sota Shimada; 宗太嶋田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-08-15

Abstract

【課題】インジェクション配管の振動を抑制し、かつ、設計自由度を向上させたヒートポンプサイクル装置を提供する。
【解決手段】ヒートポンプサイクル装置１００は、利用側熱交換器３と第１膨張弁４との間と、圧縮機１の中間圧力部とを接続し電磁弁２１と第２膨張弁２２とを直列に配置して備えたインジェクション配管１４を備えたものであって、インジェクション配管１４には、第２膨張弁２２をバイパスしキャピラリーチューブ２３を備えたバイパス管１５が設けられている。制御手段６０は、冷媒回路を暖房サイクルとして起動するときは、電磁弁２１を開くとともに第２膨張弁２２を全閉とする起動時イジェクション制御を行い、冷媒回路を暖房サイクルとして運転しているときは、膨張弁開度テーブルを参照して第２膨張弁２２を全閉または所定の開度とする運転時インジェクション制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプサイクル装置に係わり、詳細には、圧縮機の中間圧力部に液冷媒のインジェクションを行えるヒートポンプサイクル装置に関する。

従来、ヒートポンプサイクル装置としては、空気調和機が代表的な装置であり、圧縮機の吐出冷媒温度上昇を抑制するために、圧縮機の中間圧力部に液冷媒をインジェクション（以下、液インジェクションと記載）するインジェクション配管を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示されている空気調和機は、圧縮機と、四方弁と、利用側熱交換器と、膨張弁と、熱源側熱交換器とが順次冷媒配管で接続された冷媒回路を備え、利用側熱交換器と膨張弁とを接続する冷媒配管から分岐して圧縮機の中間圧力部と接続され、電子膨張弁等の冷媒制御弁を備えたインジェクション配管で接続されている。

一方、ヒートポンプサイクル装置の１つであり、ヒートポンプ式温冷水空気調和機やヒートポンプ式給湯装置等、利用側熱交換器で水と冷媒との熱交換により温水を生成するヒートポンプサイクル装置が存在する。このようなヒートポンプサイクル装置においても、圧縮機に液インジェクションを行うために冷媒制御弁を備えたインジェクション配管を設けたものが提案されている。

一般に、ヒートポンプサイクル装置は、低外気温度（０℃以下）で暖房運転や給湯運転を行う場合等、圧縮機が高圧縮比運転となって圧縮機の吐出冷媒温度が上昇すると、吐出冷媒温度保護制御が働いて頻繁に圧縮機が停止／再起動を繰り返す虞があり、安定したヒートポンプサイクル装置の運転が行えない虞がある。

吐出冷媒温度の上昇を抑えるため、インジェクション配管を備えたヒートポンプサイクル装置では、暖房運転や給湯運転を行っている際に、インジェクション配管に備えられた冷媒制御弁を所定開度で開くことで、利用側熱交換器で凝縮した液冷媒の一部を圧縮機の中間圧力部に注入する。このように、圧縮機に液インジェクションを行って圧縮機内部を冷却することで、圧縮機の吐出冷媒温度上昇を抑制できるので、吐出冷媒温度保護制御が働くことによって頻繁に圧縮機が停止／再起動することを防ぎ、ヒートポンプサイクル装置の運転を安定して行えるようにしている。

特開平８−２１０７０９号公報（第４〜６頁、第２図）

上記のような液インジェクションが行えるヒートポンプサイクル装置においては、一般的に、暖房運転を開始する際の圧縮機起動時は、冷媒制御弁を全閉としてインジェクション配管での冷媒の流通を遮断する、つまり、圧縮機への液インジェクションを行わない。圧縮機の起動時は、冷媒とともに冷凍機油が吐出されることで、圧縮機内部の冷凍機油量が一時的に減少する。この状態で液インジェクションにより圧縮機内部に液冷媒が注入されると、冷凍機油が希釈されて圧縮機の機構部で潤滑不足となるためである。

また、ヒートポンプサイクル装置が暖房運転中で、暖房負荷が低い等の理由により圧縮機が低回転で駆動している場合も、圧縮機への液インジェクションを行わない。圧縮機が低回転で駆動しているときは、圧縮機内部の温度が高くならず吐出冷媒温度も高くならないので、圧縮機内部を冷却する必要がない（吐出冷媒温度保護制御が働いて頻繁に圧縮機が停止／再起動することがない）ためであり、この状態で多量の液インジェクションを行うことによって圧縮機の内部温度が必要以上に低下することを防ぐためである。

しかし、冷媒制御弁が全閉とされてインジェクション配管での冷媒の流通が遮断されている場合は、圧縮機の運転によりインジェクション配管内部（インジェクション配管における、圧縮機のインジェクション配管接続口と冷媒制御弁との間）に圧力変動が発生しこれに起因するインジェクション配管の振動が発生する虞がある。

特に、圧縮機がロータリー圧縮機である場合は、機構部のロータの回転によって圧縮機のインジェクション配管内部の圧力が上昇／下降を繰り返す（ロータがインジェクション配管接続口付近にくればインジェクション配管内部の圧力が上昇し、ロータがインジェクション配管接続口から遠ざかればインジェクション配管内部の圧力が下降する）ため、インジェクション配管の振動が発生し、インジェクション配管の振動に起因する騒音が発生するという問題があった。また、インジェクション配管の振動によりインジェクション配管の接続部等の信頼性が低下するといった問題があった。

上述したインジェクション配管の振動を抑制するためには、インジェクション配管に備える冷媒制御弁として、暖房運転の際に圧縮機起動時の冷凍機油の希釈や運転中の圧縮機内部温度の過度の低下を発生させない程度の、極少量の液冷媒が流せる開度とできるものを選択し、暖房運転の際の圧縮機起動時や圧縮機の低回転駆動時は、冷媒制御弁を上記極少量の液冷媒が流せる開度としてインジェクション配管を連通させることで、インジェクション配管内部の圧力変動を抑制することも考えられる。しかし、冷媒制御弁は、一般的に極小量の冷媒を安定して流すことが困難であるという問題があった。また、極少量の液冷媒が流せる開度とするためには呼び径の大きな冷媒制御弁は使いにくく、冷媒制御弁の選択幅が狭くなってヒートポンプサイクル装置の設計自由度が低下するという問題があった。

本発明は以上述べた問題点を解決し、インジェクション配管の振動を抑制し、かつ、設計自由度を向上させたヒートポンプサイクル装置を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するものであって、本発明のヒートポンプサイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と第１流量調整手段と熱源側熱交換器とを順次冷媒配管で接続し、利用側熱交換器と第１流量調整手段とを接続する冷媒配管から分岐して圧縮機の中間圧力部と接続され直列に配置された開閉手段と第２流量調整手段とを有するインジェクション配管を備えた冷媒回路と、凝縮圧力検出手段と、圧縮機の回転数制御を行う制御手段とを備えたものであって、インジェクション配管には、第２流量調整手段をバイパスし流量規制手段を備えたバイパス管が設けられているものである。そして、制御手段は、冷媒回路を暖房サイクルとして起動するときは、開閉手段を開くとともに第２流量調整手段を全閉とする起動時イジェクション制御を行い、冷媒回路を暖房サイクルとして運転しているときは、開閉手段を開くとともに、利用側熱交換器での凝縮圧力と圧縮機の回転数とに対応して第２流量調整手段を全閉または所定の開度とする運転時インジェクション制御を行うものである。

本発明のヒートポンプサイクル装置は、冷媒回路を暖房サイクルとして起動するときに起動時インジェクション制御を行い、暖房サイクルとして運転しているときに運転時インジェクション制御を行う。暖房サイクルでの起動時や、運転中の凝縮圧力と圧縮機の回転数によっては、第２流量調整手段を全閉としバイパス管に冷媒を流して流量規制手段により極少量の液冷媒を流すバイパス管を介してインジェクション配管を連通させるので、インジェクション配管内部での圧力変動に起因する振動を抑制することができる。また、流量規制手段によって流れる液冷媒量を極少量とできるので、極少量の液インジェクションを安定して行えるとともに、第２流量調整手段の選択幅が広がって設計自由度が向上する。

本発明の実施例におけるヒートポンプサイクル装置の構成図である。本発明の実施例における、膨張弁開度テーブルである。本発明の実施例による制御を説明するフローチャートであり、（Ａ）はメインルーチンを説明するもの、（Ｂ）は起動時インジェクション制御を説明するものである。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、床暖房装置や室内機等の室内ユニットを有し、利用側熱交換器で水と冷媒との熱交換が行われるヒートポンプサイクル装置を例として説明することとする。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

図１は、本発明によるヒートポンプサイクル装置の構成を示している。このヒートポンプサイクル装置１００は、ロータリー圧縮機１（以下、圧縮機１と記載する）、四方弁２、冷媒と水との熱交換を行う利用側熱交換器３、第1流路調整手段である第１膨張弁４、熱源側熱交換器５、アキュムレータ６を順に冷媒配管で接続して冷媒回路１０が構成されており、四方弁２を介して冷媒循環方向を切り換えるように構成されている。

冷媒回路１０には、利用側熱交換器３と第１膨張弁４とを接続する冷媒配管から分岐して圧縮機１の中間圧力部（圧縮機１の図示しない機構部に対応する箇所）と接続され、開閉手段である電磁弁２１と第２流量調整手段である第２膨張弁２２とを直列に配置して備えたインジェクション配管１４が設けられている。また、インジェクション配管１４における第２膨張弁２２の両端には、流量規制手段であるキャピラリーチューブ２３を備えたバイパス管１５が接続されている。

第１膨張弁４および第２膨張弁２２は、ステッピングモータを用いて弁の開度をパルス制御可能としたものである。また、キャピラリーチューブ２３は、例えば、ヒートポンプサイクル装置１００を暖房運転で起動する際に、圧縮機１に液インジェクションされる液冷媒量が、圧縮機１の冷凍機油の希釈がごく僅かとなる極少量とできるものが選択されている。

圧縮機１の吐出口付近の冷媒配管には、圧縮機１から吐出された冷媒の温度（吐出冷媒温度）を検出するための吐出冷媒温度センサ５１が備えられている。また、圧縮機１の密閉容器の下方には、圧縮機１の温度を検出するための圧縮機温度センサ５２が備えられている。

利用側熱交換器３と第１膨張弁４との間の冷媒配管には、第１膨張弁４付近の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ５３が、また、第１膨張弁４と熱源側熱交換器５との間の冷媒配管には、熱源側熱交換器５の温度を検出する熱交温度センサ５４が、それぞれ備えられている。

熱源側熱交換器５近傍には、外気温度を検出するための外気温度センサ５５が設けられている。また、圧縮機１の吐出側（四方弁２と利用側熱交換器３との間）の冷媒配管には、凝縮圧力検出手段である圧力センサ５０が備えられている。

利用側熱交換器３には、冷媒配管と水配管１６とが接続されており、水配管１６には室内ユニット４０に水を循環させるための循環ポンプ３０が接続され、冷媒と熱交換された水の流れが図１に示す矢印８０の方向に循環するように構成されている。また、水配管１６における利用側熱交換器３の水の入口側には、利用側熱交換器３に流入する水の温度を検出する入水温度センサ５６が、水配管１６における利用側熱交換器３の水の出口側には、利用側熱交換器３から流出するする水の温度を検出する出湯温度センサ５７が、それぞれ備えられている。

以上説明した構成の他に、ヒートポンプサイクル装置１００には制御手段６０が備えられている。制御手段６０は、各温度センサで検出した温度や圧力センサ５０で検出した凝縮圧力を入力し、あるいは、図示しないリモコン等による使用者からの運転要求に応じて、圧縮機１や循環ポンプ３０の駆動制御、四方弁２の切り換え制御、電磁弁２１の開閉制御、第１膨張弁４および第２膨張弁２２の開度制御等といった、ヒートポンプサイクル装置１００の制御を行う。

また、図１では、ヒートポンプサイクル装置１００を、冷媒回路１０を暖房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向を矢印７０で、電磁弁２１を開いてインジェクション配管１４に冷媒が流れた場合の冷媒流れ方向を矢印９０で、それぞれ示している。尚、ヒートポンプサイクル装置１００を、冷媒回路１０を冷房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向は、圧縮機１と四方弁２との間を除いて暖房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向（矢印７０の方向）と逆方向となるが、矢印による冷媒流れ方向の記載は省略している。また、冷媒回路１０を冷房サイクルとして運転しているときは、電磁弁１６は閉じることでインジェクション配管１４は閉とされている。

次に、以上説明した本発明のヒートポンプサイクル装置１００における、冷媒回路１０の動作やその作用・効果について、図１および図２を用いて説明する。尚、以下の説明では、ヒートポンプサイクル装置１００が暖房運転を行う場合（冷媒回路１０を暖房サイクルとして運転する場合）を例に挙げて説明する。また、暖房運転を行っている場合は、電磁弁２１は開とされている。

制御手段６０の図示しない記憶部には、図２に示す膨張弁開度テーブル２００が記憶されている。この膨張弁開度テーブル２００は、後述する運転時インジェクション制御を行うためのものであり、冷媒回路１０を暖房サイクルとして運転しているときの第２膨張弁２２の開度制御を行うためのものである。尚、この膨張弁開度テーブル２００は、予め試験等による確認結果に基づいて作成し制御手段６０に記憶されている。

膨張弁開度テーブル２００には、圧力センサ５０で検出する凝縮圧力ＨＰおよび圧縮機１の回転数Ｆに対応して、第２膨張弁２２の開度が定められている。尚、第２膨張弁２２の開度は、上述したようにステッピングモータで制御されるので、膨張弁開度テーブル２００には、各凝縮圧力ＨＰおよび圧縮機１の回転数Ｆにおける第２膨張弁２２の開度に対応した、ステッピングモータに加えるパルス数が定められている。また、第２膨張弁２２の開度とパルス数との関係は、パルス数が０Ｐの時が全閉、パルス数が３００Ｐの時が全開、となっている。また、圧縮機１の回転数Ｆは制御手段６０によって制御されており、制御手段６０は、現在の圧縮機１の回転数を記憶部に記憶し、回転数を変更する毎に更新を行っている。

例えば、低外気温度における暖房運転時は要求される運転能力が高く、これに起因して圧縮機１内部の温度が上昇し圧縮機１の吐出圧力が性能上限値に近付く虞があるとともに、利用側熱交換器３を流通させる冷媒量を増加させる必要がある。そこで、圧縮機１に液インジェクションを行うことで、圧縮機１を冷却するとともに、インジェクション配管１４から圧縮機１に冷媒を早く戻して利用側熱交換器３を流通させる冷媒量を増加させる。一方、液インジェクション量が多すぎると、液冷媒によって圧縮機１の冷凍機油が希釈されて圧縮機１の潤滑不良が発生する虞がある。

本実施例の膨張弁開度テーブル２００では、上述した圧縮機１内部の温度上昇抑制や利用側熱交換器３での流通冷媒量の調整と、液インジェクションによる圧縮機１の潤滑不良発生とのバランスが取れるように、凝縮圧力ＨＰおよび圧縮機１の回転数Ｆに対応した第２膨張弁２２の開度が定められている。尚、第２膨張弁２２の開度は、予め試験等で確認して定められたものである。

例えば、凝縮圧力ＨＰ：３．５ＭＰａ以上である場合は、圧縮機１の回転数Ｆ：３０ｒｐｓ未満でパルス数が０Ｐ（パルス）、圧縮機１の回転数Ｆ：３０ｒｐｓ以上５０ｒｐｓ未満でパルス数が５０Ｐ、圧縮機１の回転数Ｆ：５０ｒｐｓ以上７０ｒｐｓ未満でパルス数が１５０Ｐ、圧縮機１の回転数Ｆ：７０ｒｐｓ以上でパルス数が３００Ｐ、となっている。

凝縮圧力ＨＰが３．５ＭＰａ以上である場合は、圧縮機１の吐出圧力が性能上限に達する可能性が高く、また、圧縮機１の回転数Ｆが高いほど圧縮機１の吐出圧力が高くなる。従って、凝縮圧力ＨＰが３．５ＭＰａ以上である場合は、圧縮機１の回転数Ｆが高くなるほど、インジェクション配管１４を流れて圧縮機１の中間圧力部に注入される液冷媒量を多くして圧縮機１を冷却し吐出圧力の上昇を抑制するように、圧縮機１の回転数Ｆが高くなるほど第２膨張弁２２の開度が大きくなるようにパルス数が定められている。

上記と同様に、凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満である場合や、３．０ＭＰａ以上３．５ＭＰａ未満である場合についても、圧縮機１の回転数Ｆに応じて、圧縮機１を冷却し吐出圧力の上昇を抑制するような液インジェクション量となる第２膨張弁２２の開度に対応したパルス数が定められている。

また、凝縮圧力ＨＰ：２．５ＭＰａ未満である場合は、圧縮機１の回転数Ｆに関わらず全てパルス数が０Ｐとなっている。凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ未満である場合は、圧縮機１の吐出圧力が性能上限に達する可能性が低いため、圧縮機１の中間圧力部に注入される液冷媒量を多くする必要がない。パルス数が０Ｐ、つまり、第２膨張弁２２が全閉となる場合は、バイパス管１５を流れキャピラリーチューブ２３によって極少量とされた液冷媒が、圧縮機１の中間圧力部に注入される。

次に、ヒートポンプサイクル装置１００の具体的な動作について説明する。使用者が室内ユニット４０のリモコン等を操作してスイッチをオンし、暖房運転を指示すると、制御手段６０は、循環ポンプ３０を回転させて利用側熱交換器３と室内ユニット４０との間で水を循環させるとともに、冷媒回路１０が暖房サイクルとなるように四方弁２を切り換え、圧縮機１を起動してヒートポンプサイクル装置１００の暖房運転を開始する。

このとき、制御手段６０は、電磁弁２１を開とするとともに第２膨張弁２２を全閉とする起動時インジェクション制御を行う。起動時インジェクション制御は、暖房運転が開始されて圧縮機１が起動する際に、圧縮機１に極少量の液インジェクションを行う制御であり、電磁弁２１を開／第２膨張弁２２を全閉とすることによって、利用側熱交換器３から流出した液冷媒がインジェクション配管１４に分流し、電磁弁２１、バイパス管１５、キャピラリーチューブ２３を経て圧縮機１の中間圧力部に注入される。

第２膨張弁２２は、開度を最小としたときに極小量の冷媒を安定して流すことが困難である。一方、キャピラリーチューブ２３は、圧縮機１内部における冷凍機油の希釈がごく僅かとなる極少量の冷媒を安定して流通させることができるので、起動時インジェクション制御を行っている際は、圧縮機１に安定して極少量の液インジェクションを行える。

インジェクション配管１４は、第２膨張弁２２が全閉となっていても、バイパス管１５とキャピラリーチューブ２３によって連通した状態となるため、圧縮機１のロータの回転に起因するインジェクション配管１４内部の圧力変動が小さくなり、これに起因したインジェクション配管１４の振動を抑制することができる。また、圧縮機１には、キャピラリーチューブ２３によって極少量しか液インジェクションがなされないため、圧縮機１起動時に、多量の液冷媒がインジェクションされることによって冷凍機油が希釈され、圧縮機１の機構部が潤滑不良となることを防ぐことができる。

制御手段６０は、起動時インジェクション制御を、以下に説明する起動時インジェクション制御終了条件が成立するまで行う。起動時インジェクション制御終了条件とは、圧縮機１の内部温度が所定の温度に上昇して圧縮機１内部に存在する液冷媒がガス冷媒となることで、圧縮機１から吐出される冷媒によって圧縮機１の外部に持ち出される冷凍機油量が少なくなったと考えられる条件であり、例えば、制御手段６０は、吐出冷媒温度センサ５１で検出した吐出冷媒温度と、圧力センサ５０で検出した凝縮圧力から算出する利用側熱交換器３での凝縮温度との差や、圧縮機温度センサ５２で検出した圧縮機１の温度と凝縮温度との差で、圧縮機１の内部温度を把握する。制御手段６０は、検出値から算出した圧縮機１の内部温度が所定温度以上となったか否かを判断して起動時インジェクション制御終了条件の成立／不成立を判断している。尚、上記所定温度は、予め試験等で求めて制御手段６０の記憶部に記憶されているものである。

制御手段６０は、起動時インジェクション制御終了条件が成立すれば、起動時インジェクション制御を終了して通常の暖房運転制御に移行する。具体的には、制御手段６０は、出湯温度センサ５７で検出された現在の水温、つまり、利用側熱交換器３で暖められた水の温度が、使用者が設定した暖房運転の目標温度である設定温度に対応する水の温度となるように圧縮機１の駆動制御を行う。圧縮機１から吐出された冷媒は四方弁２を通過し、利用側熱交換器３で水と熱交換して凝縮し、さらに第１膨張弁４で減圧されて熱源側熱交換器５で外気と熱交換して蒸発して再び圧縮機１で圧縮される過程を繰り返す。

制御手段６０は、上記暖房運転制御を行っているときに運転時インジェクション制御を行う。具体的には、制御手段６０は、圧力センサ５０で検出した凝縮圧力を取り込み、膨張弁開度テーブル２００を参照して取り込んだ凝縮圧力と現在の圧縮機１の回転数とに対応した、第２膨張弁２２のステッピングモータに加えるパルス数を抽出する。制御手段６０は、抽出したパルス数に対応した信号を第２膨張弁２２のステッピングモータに加えることで第２膨張弁２２の開度制御を行い、圧縮機１への液インジェクション量を制御する。

膨張弁開度テーブル２００に示すように、凝縮圧力ＨＰや圧縮機１の回転数Ｆが低い場合はパルス数が０Ｐとされており、この場合、第２膨張弁２２は全閉とされる。しかし、上述した圧縮機１の起動時に行う起動時インジェクション制御の場合と同様に、第２膨張弁２２は全閉とされると、利用側熱交換器３から流出した液冷媒がインジェクション配管１４に分流し、電磁弁２１、バイパス管１５、キャピラリーチューブ２３を経て圧縮機１の中間圧力部に注入される。

従って、インジェクション配管１４は、第２膨張弁２２が全閉となっていても、バイパス管１５とキャピラリーチューブ２３によって連通した状態となるため、圧縮機１のロータの回転に起因するインジェクション配管１４内部の圧力変動が小さくなり、これに起因したインジェクション配管１４の振動を抑制することができる。また、バイパス管１５およびキャピラリーチューブ２３の働きによって、圧縮機１には極少量の液インジェクションしか行われないので、圧縮機１内部における冷凍機油の希釈がごく僅かとなって冷凍機油の粘度低下による圧縮機１の潤滑不良発生を抑制できる。また、極少量の液インジェクションとすることによって、圧縮機１は必要以上に冷却されず、圧縮機１の内部温度低下による暖房能力の低下を最小限とすることができる。

以上説明した実施例では、凝縮圧力を圧力センサ５０で検出する場合について説明したが、これに限るものではなく、例えば、利用側熱交換器３に温度センサを設けて利用側熱交換器３での凝縮温度を検出し、検出した凝縮温度から凝縮圧力を算出してもよい。

次に、本発明のヒートポンプサイクル装置１００に関わる処理について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示すフローチャートのうち、（Ａ）はヒートポンプサイクル装置１００のメインルーチン、（Ｂ）はヒートポンプサイクル装置１００の起動時インジェクション制御を示すサブルーチンであり、両図においてＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。

図３（Ａ）に示すように、ヒートポンプサイクル装置１００が運転を開始すると、制御手段６０は、使用者によって要求される運転モードが暖房運転であるか否かを判断する（ＳＴ１）。要求される運転モードが暖房運転である場合は（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、冷媒回路１０が暖房サイクルとなっている場合はその状態を維持し、冷房サイクルとなっている場合は四方弁２を切り換えて冷媒回路１０を暖房サイクルとする。そして、制御手段６０は、起動時インジェクション制御を行う（ＳＴ２）。

起動時インジェクション制御が終了すれば、制御手段６０は、電磁弁２１を開とする、あるいは、開である状態を維持する（ＳＴ３）。次に、制御手段６０は、圧力センサ５０で検出した凝縮圧力を取り込む（ＳＴ４）。

次に、制御手段６０は、膨張弁開度テーブル２００を参照し、現在の凝縮圧力と圧縮機１の回転数とに対応するパルス数を抽出し、これに応じて第２膨張弁２２の開度制御を行う運転時インジェクション制御を行う（ＳＴ５）。

次に、制御手段６０は、ヒートポンプサイクル装置１００の運転終了指示があるか否かを判断する（ＳＴ６）。運転終了指示がなければ（ＳＴ６−Ｎｏ）、制御手段６０はＳＴ１に処理を戻し、運転終了指示があれば（ＳＴ６−Ｙｅｓ）、制御手段６０は処理を終了しヒートポンプサイクル装置１００を停止する。

尚、ＳＴ１において、要求される運転モードが暖房運転でない場合（ＳＴ１−Ｎｏ）、つまり、冷房運転あるいは除霜運転である場合は、制御手段６０は、冷媒回路１０が冷房サイクルとなっている場合はその状態を維持し、暖房サイクルとなっている場合は四方弁２を切り換えて冷媒回路１０を冷房サイクルとする。そして、圧縮機１や循環ポンプ３０の駆動制御等の暖房運転に関わる制御を行う。また、制御手段６０は、電磁弁２１を閉とする、あるいは、閉である状態を維持する（ＳＴ７）。そして、制御手段６０は、冷房運転あるいは除霜運転に関する制御を行い（ＳＴ８）、ＳＴ６に処理を進める。

次に、図３（Ｂ）に示す起動時インジェクション制御について説明する。制御手段６０は、圧力センサ５０で検出した凝縮圧力を取り込み、凝縮圧力から凝縮温度を算出する（ＳＴ２１）。また、制御手段６０は、吐出冷媒温度センサ５１で検出した圧縮機１の吐出冷媒温度や圧縮機温度センサ５２で検出し圧縮機１の温度を取り込む（ＳＴ２２）。

次に、制御手段６０は、算出した凝縮温度や取り込んだ圧縮機１の吐出冷媒温度あるいは圧縮機１の温度を使用して、起動時インジェクション制御の終了条件が成立しているか否か、つまり、吐出冷媒温度と凝縮温度との差、あるいは、圧縮機１の温度と凝縮圧力との差を求めることで、圧縮機１の内部温度が所定温度以上となったか否かを判断する（ＳＴ２３）。

圧縮機１の内部温度が所定温度以上となっていれば（ＳＴ２３−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、起動時インジェクション制御を終了する。圧縮機１の内部温度が所定温度以上となっていなければ（ＳＴ２３−Ｎｏ）、制御手段６０は、第２膨張弁２２を全閉とし（ＳＴ２４）、電磁弁２１を開とする（ＳＴ２５）。そして、制御手段６０は、ＳＴ２１に処理を戻す。

以上説明した通り、本発明のヒートポンプサイクル装置は、冷媒回路を暖房サイクルとして起動するときに起動時インジェクション制御を行い、暖房サイクルとして運転しているときに運転時インジェクション制御を行う。暖房サイクルでの起動時や、運転中の凝縮圧力と圧縮機の回転数によっては、第２流量調整手段を全閉とし、キャピラリーチューブを介してバイパス管に冷媒を流すことにより極少量の液インジェクションとするので、インジェクション配管が連通した状態となり、圧縮機のロータの回転に起因するインジェクション配管内部での圧力変動による振動を抑制することができる。また、インジェクション配管を流れる液冷媒量を極小量とするためにキャピラリーチューブを用いているので、極少量の液インジェクションを安定して行えるとともに、第２流量調整手段の選択幅が広がって設計自由度が向上する。

１圧縮機
２四方弁
３利用側熱交換器
４第1膨張弁
５熱源側熱交換器
６アキュムレータ
１０冷媒回路
１４インジェクション配管
１５バイパス管
１６水配管
２１電磁弁
２２第２膨張弁
２３キャピラリーチューブ
３０循環ポンプ
４０室内ユニット
５０圧力センサ
５１吐出冷媒温度センサ
５２圧縮機温度センサ
５３冷媒温度センサ
５４熱交温度センサ
５５外気温度センサ
５６入水温度センサ
５７出湯温度センサ
６０制御手段
７０冷媒流れ
８０水流れ
９０インジェクション配管での冷媒流れ
１００ヒートポンプサイクル装置
２００膨張弁開度テーブル

Claims

圧縮機と利用側熱交換器と第１流量調整手段と熱源側熱交換器とを順次冷媒配管で接続し、前記利用側熱交換器と前記第１流量調整手段とを接続する前記冷媒配管から分岐して前記圧縮機の中間圧力部と接続され直列に配置された開閉手段と第２流量調整手段とを有するインジェクション配管を備えた冷媒回路と、凝縮圧力検出手段と、前記圧縮機の回転数制御を行う制御手段とを備えたヒートポンプサイクル装置であって、
前記インジェクション配管には、前記第２流量調整手段をバイパスし流量規制手段を備えたバイパス管が設けられ、
前記制御手段は、前記冷媒回路を暖房サイクルとして起動するときは、前記開閉手段を開くとともに前記第２流量調整手段を全閉とする起動時イジェクション制御を行い、
前記冷媒回路を暖房サイクルとして運転しているときは、前記開閉手段を開くとともに、前記利用側熱交換器での凝縮圧力と前記圧縮機の回転数とに対応して前記第２流量調整手段を全閉とする、あるいは、所定の開度に調整する運転時インジェクション制御を行うことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
請求項１に記載のヒートポンプサイクル装置において、
前記流量規制手段はキャピラリーチューブであることを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
請求項１または請求項２に記載のヒートポンプサイクル装置において、
前記圧縮機は、ロータリー圧縮機であることを特徴とするヒートポンプサイクル装置。