JP2021139542A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】暖房運転に圧縮機に冷媒を抽入する場合に、適切に室外膨張弁の開度を調整できる空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１が暖房運転を行い、かつ、圧縮機２０に冷媒をインジェクションしているとき、冷媒吸入過熱度ＳＨｓが閾冷媒吸入過熱度ＳＨｓａより小さい値であれば、ＣＰＵ２１０は、室外膨張弁２４の開度制御を吸入冷媒過熱度保護制御とする。そして、吸入冷媒過熱度保護制御を実行しているときに室外膨張弁開度Ｐが下限膨張弁開度Ｐｌｉｍより小さい開度となれば、ＣＰＵ２１０は、吸入冷媒過熱度保護制御を止めて通常の制御に戻す。【選択図】図４

Description

本発明は、圧縮機の圧縮室に冷媒をインジェクションできる空気調和装置に関する。

従来、低外気温度下で暖房能力を向上させるために、圧縮機の圧縮室に凝縮器として機能する熱交換器から流出した冷媒の一部を抽入できる、所謂インジェクションが行える空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献1に記載の空気調和装置は、室外機に、圧縮室に冷媒を抽入可能なインジェクションポートを有する圧縮機と、室外熱交換器と、室外膨張弁と、過冷却熱交換器と、インジェクション膨張弁を備え一端が圧縮機のインジェクションポートに接続され他端が暖房運転時の過冷却熱交換器の冷媒入り口側に接続されるインジェクション管とを有する。

上述した空気調和装置で、低外気温度（例えば、２℃）下で暖房運転を行うときは、インジェクション膨張弁を開いて室内機から室外機に流入した冷媒の一部をインジェクション管に分流させる。インジェクション管に分流した冷媒は、過冷却熱交換器において室外膨張弁を通過して室外熱交換器へと流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて、インジェクションポートを介して圧縮機の圧縮室に抽入される。

ところで、暖房運転時の室外膨張弁の開度制御は、インジェクションを行わない場合（以降、非ＩＮＪ時と記載する場合がある）とインジェクションを行う場合（以降、ＩＮＪ時と記載する場合がある）とでその制御態様が異なる。

まず、非ＩＮＪ時では、圧縮機に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が０ｄｅｇ以上の所定の値（例えば、２ｄｅｇ）以上となるような吐出温度を、凝縮圧力と蒸発圧力とを用いて算出してこれを目標吐出温度とし、定期的（例えば、２分毎）に検出した吐出温度が目標吐出温度となるように、吐出温度を検出する度に室外膨張弁の開度が調整される。具体的には、検出した吐出温度が目標吐出温度より大きな値である場合は室外膨張弁の開度を現在の開度より大きくし、検出した吐出温度が目標吐出温度より小さな値である場合は室外膨張弁の開度を現在の開度より小さくする。このとき、検出した吐出温度と目標吐出温度との差分が大きいほど、室外膨張弁の開度を大きく変化させる。

一方、ＩＮＪ時では、圧縮機の圧縮室に冷媒が抽入されることで冷凍サイクルにおける圧縮行程で冷媒の状態が変化し、かつ、冷媒の状態の変化度合いは圧縮機に抽入される冷媒の量や、抽入される冷媒におけるガス冷媒と液冷媒との比率によって異なるため、上述した非ＩＮＪ時のように吸入冷媒過熱度が所定の値以上となるような目標吐出温度を算出できない。そこで、ＩＮＪ時では、蒸発温度と吸入温度とを定期的（例えば、２分毎）に検出しこれらを用いて吸入冷媒過熱度を算出し、算出した吸入冷媒過熱度が予め定められた目標吸入冷媒過熱度（例えば、４ｄｅｇ）となるように室外膨張弁の開度が調整される。具体的には、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度より大きな値である場合は室外膨張弁の開度を現在の開度より大きくし、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度より小さな値である場合は室外膨張弁の開度を現在の開度より小さくする。そして、算出した吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分が大きいほど、室外膨張弁の開度の変化量を大きくする。

ところで、上述したＩＮＪ時の室外膨張弁の開度制御において、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度となるように室外膨張弁の開度を調整していても、吸入冷媒過熱度が急激に低下する場合がある。例えば、圧縮機の回転数が急激に上昇した場合や低外気温度下で暖房運転を開始した場合が相当する。このような場合は、アキュムレータに多量に溜まった液冷媒がアキュムレータから流出して圧縮機に向かって流れるため、吸入冷媒過熱度が急激に低下する。

上記のように吸入冷媒過熱度が急激に低下して０ｄｅｇとなる、つまり、圧縮機に吸入される冷媒が液冷媒となれば、圧縮機で液圧縮を起こして圧縮機が故障する恐れがある。そこで、ＩＮＪ時の室外膨張弁の開度制御において、算出した吸入冷媒過熱度が例えば２ｄｅｇ以下となれば、算出した吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分で決定した室外膨張弁の開度の変化量をより大きくして圧縮機に吸入される冷媒量を減少させる。例えば、差分に応じて決定した室外膨張弁の開度である場合の圧縮機に吸入される冷媒量より少ない冷媒量となるように、室外膨張弁の開度を差分に応じて決定した室外膨張弁の開度より小さくすることで、実際の吸入冷媒過熱度が０ｄｅｇとならないようにする（以降、吸入冷媒過熱度保護制御と記載する場合がある）ことが考えられる。

特開２００７−２６３４４０号公報

上述したように、ＩＮＪ時に吸入冷媒過熱度保護制御を行うと、吸入冷媒過熱度保護制御を行わない場合と比べて室外膨張弁の開度の変化量が大きくされる。また、吸入冷媒過熱度は定期的に算出され、この吸入冷媒過熱度を算出する度に目標吸入冷媒過熱度との差分に応じて室外膨張弁の開度が調整される。しかし、室外膨張弁の開度が調整された効果が実際の吸入冷媒過熱度の値に反映されるのに時間がかかり、吸入冷媒過熱度保護制御で室外膨張弁の開度が大きく変化されたときに吸入冷媒過熱度の変化が遅れて目標吸入冷媒過熱度を大きく上回るあるいは大きく下回る値となることがある。そして、吸入過熱度を目標吸入冷媒過熱度にするために室外膨張弁の開度が調整された結果、行き過ぎてしまった吸入冷媒過熱度を目標吸入冷媒過熱度とするために再び室外膨張弁の開度が大きく変化されて目標吸入冷媒過熱度を大きく上回るあるいは大きく下回って室外膨張弁の開度が大きく変化される、といったことが繰り返される室外膨張弁の開度制御のハンチングが発生する恐れがあった。

また、室外膨張弁の開度が調整された効果が実際の吸入冷媒過熱度の値に反映されるのに時間がかかることに起因して、吸入冷媒過熱度保護制御を開始した後、実際の吸入冷媒過熱度が上昇に転じるまでの間に室外膨張弁の開度が絞られすぎてしまい、圧縮機の吸入圧力が圧縮機の使用範囲を下回って圧縮機が保護停止する恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、暖房運転におけるＩＮＪ時に適切に室外膨張弁の開度を調整できる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮室に冷媒を導くインジェクションポートを有する圧縮機と熱源側熱交換器と第１膨張弁と利用側熱交換器とが順次冷媒配管で接続されて形成される冷媒回路と、一端がインジェクションポートに接続され他端が第１膨張弁と利用側熱交換器の間に接続されるインジェクション管とこのインジェクション管に設けられる第２膨張弁とで形成されるインジェクション回路と、圧縮機に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度を検出する吸入冷媒過熱度検出手段と、外気温度を検出する外気温度検出手段と、第１膨張弁および第２膨張弁を制御する制御手段とを有する。制御手段は、暖房運転時にインジェクション回路から圧縮機へ冷媒の抽入を行う場合は、吸入冷媒過熱度検出手段で検出した吸入冷媒過熱度と所定の目標吸入冷媒過熱度との差分である吸入冷媒過熱度差に基づいて第１膨張弁の開度を調整する第１開度制御を実行する。そして、制御手段は、第１開度制御を実行しているとき、吸入冷媒過熱度検出手段で検出した吸入冷媒過熱度が所定の閾吸入冷媒過熱度より小さい値となれば、吸入冷媒過熱度差に基づく第１膨張弁の開度の変化量を補正し、補正後の変化量で第１膨張弁の開度を調整する第２開度制御を実行し、第２開度制御を実行しているとき、第１膨張弁の開度が下限膨張弁開度より小さくなれば、第２開度制御を止めて第１開度制御を実行する。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、暖房運転におけるＩＮＪ時に適切に室外膨張弁の開度を調整できる。

本発明の実施形態における、空気調和装置の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、室外膨張弁の開度の時間変化を示す図面である。 本発明の実施形態における、下限冷媒流量と下限膨張弁開度の関係を示す図面である。 本発明の実施形態における、室外機制御手段が実行する室外膨張弁の開度調整に関わる処理を示すフローチャートである。

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。実施形態としては、１台の室外機に３台の室内機が並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。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（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、１台の室外機２と、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された３台の室内機５ａ〜５ｃを備えている。詳細には、液管８は、一端が室外機２の閉鎖弁２５に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各液管接続部５３ａ〜５３ｃに、それぞれ接続されている。また、ガス管９は、一端が室外機２の閉鎖弁２６に、他端が分岐して室内機５ａ〜５ｃの各ガス管接続部５４ａ〜５４ｃに、それぞれ接続されている。以上により、空気調和装置１の冷媒回路１００が形成されている。

＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２０と、四方弁２１と、室外熱交換器２２と、過冷却熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、液管８の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９の一端が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外ファン２８と、インジェクション膨張弁２９と、レシーバ３０を備えている。そして、室外ファン２８を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室外機冷媒回路２０を形成している。

圧縮機２０は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機２０の冷媒吐出側は、後述する四方弁２１のポートａと吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２０の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管４２で接続されている。圧縮機２０には、後述するインジェクション管４７から圧縮機２０の内部の図示しない圧縮室に冷媒を抽入するためのインジェクションポート２０ａが設けられている。

四方弁２１は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２０の冷媒吐出側と吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２２の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２７の冷媒流入側と冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。

室外熱交換器２２は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器であり、冷媒と、後述する室外ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２２の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２１のポートｂと冷媒配管４３で接続され、他方の冷媒出入口は後述するレシーバ３０と第１室外機液管４４ａで接続されている。なお、室外熱交換器２２が、本発明の熱源側熱交換器に相当する。

室外膨張弁２４は、第１室外機液管４４ａに設けられている。室外膨張弁２４は電子膨張弁であり、冷房運転時は、後述する過冷却熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒の過冷却度が所定の目標値となるようにその開度が調整される。また、暖房運転時は後述するように、圧縮機２０にインジェクションを行わない場合は、圧縮機２０から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標吐出温度となるようにその開度が調整され、圧縮機２０にインジェクションを行う場合は、圧縮機２０に吐出される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が所定の目標吸入冷媒過熱度となるようにその開度が調整される。なお、この室外膨張弁２４が本発明の第１膨張弁に相当する。

過冷却熱交換器２３は、室外膨張弁２４と閉鎖弁２５の間に配置される。過冷却熱交換器２３は例えば二重管熱交換器であり、二重管熱交換器の図示しない内管が後述するインジェクション管４７の一部となるように配置され、図示しない外管が第１室外機液管４４ａの一部となるように配置される。過冷却熱交換器２３では、後述するインジェクション膨張弁２９で減圧されて内管を流れる冷媒と、第１室外機液管４４ａから外管へと流れる冷媒が熱交換を行う。

レシーバ３０は、過冷却熱交換器２３と閉鎖弁２５の間に配置され、前述したように第１室外機液管４４ａで室外熱交換器２２と接続されるとともに、第２室外機液管４４ｂで閉鎖弁２５と接続される。レシーバ３０は、室外熱交換器２２の内部における冷媒量を調整するバッファとしての役割を果たす。また、レシーバ３０は、流入した冷媒の気液分離を行う。

インジェクション管４７は、一端が第１室外機液管４４ａにおける過冷却熱交換器２３とレシーバ３０の間に接続され、他端が圧縮機２０のインジェクションポート２０ａに接続されている。上述したように、過冷却熱交換器２３の図示しない内管はインジェクション管４７の一部とされており、インジェクション管４７の第１室外機液管４４ａにおける接続点と過冷却熱交換器２３の内管の間にインジェクション膨張弁２９が設けられている。インジェクション膨張弁２９は電子膨張弁であり、その開度が調整されることで第１室外機液管４４ａから分流した冷媒の一部を減圧し過冷却熱交換器２３を介して圧縮機２０にインジェクションポート２０ａを介して抽入される冷媒量を調整する。なお、インジェクション膨張弁２９が本発明の第２膨張弁に相当する。また、インジェクション管４７とインジェクション膨張弁２９とで本発明のインジェクション回路が形成される。

アキュムレータ２７は、前述したように、冷媒流入側が四方弁２１のポートｃと冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２０の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２７は、冷媒配管４６からアキュムレータ２７の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２０に吸入させる。

室外ファン２８は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２２の近傍に配置されている。室外ファン２８は、図示しないファンモータによって回転することで図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２２において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管４１には、圧縮機２０から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機２０から吐出される冷媒の温度である吐出温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２７の冷媒流入口の近傍には、圧縮機２０に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２０に吸入される冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度センサ３４が設けられている。なお、吐出温度センサ３３が本発明の吐出温度検出手段に相当する。また、吐出圧力センサ３１と吐出温度センサ３３と後述する室外機制御手段２００とで本発明の吐出冷媒過熱度検出手段が構成される。

第１室外機液管４４ａにおける室外熱交換器２２と室外膨張弁２４の間には、第１室外機液管４４ａを流れる冷媒の温度を検出するための液温度センサ３５が設けられている。室外熱交換器２２の図示しない熱交パスの中間部には、室外熱交換器２２の温度を検出する室外熱交中間温度センサ３６が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３７が備えられている。なお、室外熱交中間温度センサ３６と吸入温度センサ３４と後述する室外機制御手段２００とで本発明の吸入冷媒過熱度検出手段が形成される。また、外気温度センサ３７が本発明の外気温度検出手段に相当する。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０を備えている。

記憶部２２０は、例えばフラッシュメモリで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２０や室外ファン２８の制御状態などを記憶している。通信部２３０は、室内機５ａ〜５ｃとの通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部２４０を介して取り込む。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ〜５ｃから送信される制御信号を、通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２０や室外ファン２８の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２１の切り換え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、室外膨張弁２４やインジェクション膨張弁２９の開度調整を行う。
なお、室外膨張弁２４やインジェクション膨張弁２９の開度調整については、後に詳細に説明する。

＜室内機の構成＞
次に、３台の室内機５ａ〜５ｃについて説明する。３台の室内機５ａ〜５ｃは、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃと、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃと、分岐した液管８の他端が接続された液管接続部５３ａ〜５３ｃと、分岐したガス管９の他端が接続されたガス管接続部５４ａ〜５４ｃと、室内ファン５５ａ〜５５ｃを備えている。そして、室内ファン５５ａ〜５５ｃを除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室内機冷媒回路５０ａ〜５０ｃを形成している。

尚、室内機５ａ〜５ｃの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室内機５ａの構成についてのみ説明を行い、その他の室内機５ｂ、５ｃについては説明を省略する。また、図１では、室内機５ａ中の各構成に付与した番号の末尾をａからｂまたはｃにそれぞれ変更したものが、室内機５ａ中の各構成と対応する室内機５ｂ、５ｃの各構成となる。

室内熱交換器５１ａは、冷媒と後述する室内ファン５５ａの回転により図示しない吸込口から室内機５ａの内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液管接続部５３ａと室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部５４ａと室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、室内機５ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５ａが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。尚、液管接続部５３ａには液管８が溶接やフレアナット等により接続され、また、ガス管接続部５４ａにはガス管９が溶接やフレアナット等により接続されている。また、室内熱交換器５１ａが、本発明の利用側熱交換器に相当する。

室内膨張弁５２ａは、室内機液管７１ａに設けられている。室内膨張弁５２ａは電子膨張弁であり、室内熱交換器５１ａが蒸発器として機能する場合すなわち室内機５ａが冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（ガス管接続部５４ａ側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内膨張弁５２ａは、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合すなわち室内機５ａが暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（液管接続部５３ａ側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度は、室内機５ａで十分な暖房能力あるいは冷房能力が発揮されるための値である。

室内ファン５５ａは樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１ａの近傍に配置されている。室内ファン５５ａは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５ａの内に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１ａにおいて冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ供給する。

以上説明した構成の他に、室内機５ａには各種のセンサが設けられている。室内機液管７１ａにおける室内熱交換器５１ａと室内膨張弁５２ａの間には、室内熱交換器５１ａに流入あるいは室内熱交換器５１ａから流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ６１ａが設けられている。室内機ガス管７２ａには、室内熱交換器５１ａから流出あるいは室内熱交換器５１ａに流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２ａが設けられている。室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａの内部に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ６３ａが備えられている。

また、図示と詳細な説明は省略するが、室内機５ａには、室内機制御手段が備えられている。室内機制御手段は、室外機制御手段２００と同様に、ＣＰＵと、記憶部と、室外機２と通信を行う通信部と、上述した各温度センサの検出値を取り込むセンサ入力部を備えている。

＜空気調和装置の動作＞
次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。尚、以下の説明では、室内機５ａ〜５ｃが暖房運転を行う場合について説明し、冷房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。なお、以下の説明では、圧縮機２０に冷媒をインジェクションしない非ＩＮＪ時と、圧縮機２０に冷媒をインジェクションするＩＮＪ時とに分けて説明する。図１（Ａ）において、実線矢印は非ＩＮＪ時およびＩＮＪ時におけるインジェクション管４７以外の冷媒回路１００における冷媒の流れを示しており、破線矢印はＩＮＪ時におけるインジェクション管４７での冷媒の流れを示している。

＜非ＩＮＪ時の動作＞
まず、図１（Ａ）を用いて、暖房運転における非ＩＮＪ時の冷媒回路１００の動作を説明する。空気調和装置１が暖房運転を行っているときに後述するインジェクション開始条件が成立していない場合は、インジェクション膨張弁２９が閉じられてインジェクション管４７に冷媒が流れないようにする。また、四方弁２１が実線で示す状態、すなわち、四方弁２１のポートａとポートｄが連通するように、また、ポートｂとポートｃが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１００は、室外熱交換器２２が蒸発器として機能するとともに室内熱交換器５１ａ〜５１ｃのそれぞれが凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

冷媒回路１００が上記の状態となって圧縮機２０が駆動すると、圧縮機２０から吐出された冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２１に流入し、四方弁２１から室外機ガス管４５を流れ閉鎖弁２６を介してガス管９に流出する。ガス管９に流出した冷媒は分流しガス管接続部５４ａ〜５４ｃを介して室内機５ａ〜５ｃに流入する。

室内機５ａ〜５ｃに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ａ〜７２ｃを流れて室内熱交換器５１ａ〜５１ｃに流入し、室内ファン５５ａ〜５５ｃの回転により室内機５ａ〜５ｃの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃが凝縮器として機能し、室内熱交換器５１ａ〜５１ｃで冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ〜５ｃが設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器５１ａ〜５１ｃから室内機液管７１ａ〜７１ｃへと流出した冷媒は、室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを通過する際に減圧される。室内膨張弁５２ａ〜５２ｃを通過した冷媒は、室内機液管７１ａ〜７１ｃを流れて液管接続部５３ａ〜５３ｃを介して室内機５ａ〜５ｃから液管８へと流出する。

室内機５ａ〜５ｃから液管８へと流出した冷媒は液管８で合流し、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、第２室外機液管４４ｂを流れてレシーバ３０に流入する。レシーバ３０から第１室外機液管４４ａに流出した冷媒は過冷却熱交換器２３を経て室外膨張弁２４へと流れ、室外膨張弁２４を通過する際に減圧される。

このとき、室外膨張弁２４の開度は、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度が、凝縮圧力と蒸発圧力とを用いて算出した目標吐出温度となるように調整される。室外機制御手段２００の記憶部２２０には、目標吐出温度を求めるための凝縮圧力と蒸発圧力を含む演算式が予め記憶されており、この関数に、吐出圧力センサ３１で検出する凝縮圧力相当の圧力である吐出圧力と、吸入圧力センサ３２で検出する蒸発圧力相当の圧力である吸入圧力とが代入されることで、目標吐出温度が求められる。なお、この関数を用いて求められる目標吐出温度は、実際の吐出温度が目標吐出温度となれば、圧縮機２０に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が０ｄｅｇ以上の所定の値（例えば、２ｄｅｇ）以上となる吐出温度であることが予め確認できているものである。

吐出温度センサ３３で検出した吐出温度は定期的（例えば、２分毎）に取り込まれ、吐出温度が取り込まれる度に目標吐出温度との差分を求めこの差分に応じて室外膨張弁２４の開度が調整される。具体的には、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度が目標吐出温度より大きな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より大きくされ、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度が目標吐出温度より小さな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より小さくされる。このとき、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度と目標吐出温度との差分が大きいほど、室外膨張弁２４の開度の変化量は大きくなる。
なお、上述した吐出温度を用いた室外膨張弁２４の開度制御が、本発明の第３開度制御である。

室外膨張弁２４で減圧された冷媒は室外熱交換器２２に流入し、室外ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２２から冷媒配管４３に流出した冷媒は、四方弁２１、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２０に吸入されて再び圧縮される。

＜ＩＮＪ時の動作＞
次に、図１（Ａ）を用いて、暖房運転でＩＮＪ時の冷媒回路１００の動作を説明する。なお、非ＩＮＪ時とＩＮＪ時とで異なるのは、インジェクション膨張弁２９が開かれてインジェクション管４７に冷媒が分流しインジェクションポート２０ａを介して圧縮機２０に冷媒がインジェクションされること、および、室外膨張弁２４の開度制御の方法のみであり、これら以外の冷媒回路１００の動作は前述した非ＩＮＪ時と同じであるため、詳細な説明を省略する。

空気調和装置１が暖房運転を行っているときにインジェクション開始条件が成立している場合は、インジェクション膨張弁２９が開かれて、図１（Ａ）に破線矢印で示すように、第１室外機液管４４ａを流れる冷媒の一部がインジェクション管４７に分流し、過冷却熱交換器２３において第１液分管４４ａを流れる冷媒と熱交換を行って加熱される。そして、過冷却熱交換器２３で加熱された冷媒は、インジェクションポート２０ａを介して圧縮機２０に抽入される。

ここで、インジェクション開始条件は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものである。インジェクション開始条件が成立しているときは、使用者が要求する暖房能力を発揮できない場合があるが、このときに圧縮機２０にインジェクションを行えば暖房能力が大きくなって使用者が要求する暖房能力を発揮できるようになる。本実施形態では、インジェクション開始条件は次の通りである。

インジェクション開始条件：以下１）〜３）をすべて満たせば成立
１）圧縮機２０の回転数が５０ｒｐｓ以上
２）外気温度が２℃以下
３）圧縮機２０から吐出される冷媒の過熱度である吐出冷媒過熱度^※が３０ｄｅｇ以上
※吐出冷媒過熱度＝吐出温度−高圧飽和温度
吐出温度：吐出温度センサ３３で検出
高圧飽和温度：吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力から換算

また、室外膨張弁２４の開度は、圧縮機２０に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度となるように調整される。ここで、吸入冷媒過熱度は、吸入温度センサ３４で検出される吸入温度から室外中間熱交温度センサ３６で検出される室外中間熱交温度を減じて求めることができる。また、目標吸入冷媒過熱度は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている値であり、圧縮機２０に吸入される冷媒を確実にガス冷媒とできる値である。本実施形態では、目標吸入冷媒過熱度は４ｄｅｇである。

吸入温度センサ３４で検出される吸入温度および室外中間熱交温度センサ３６で検出される室外中間熱交温度は、それぞれ定期的（例えば、２分毎）に取り込まれ、これら各温度が取り込まれる度に吸入冷媒過熱度が算出される。そして、吸入冷媒過熱度が算出される度に目標吸入冷媒過熱度との差分を求めこの差分に応じて室外膨張弁２４の開度が調整される。具体的には、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度より大きな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より大きくされ、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度より小さな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より小さくされる。このとき、算出した吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分が大きいほど、室外膨張弁２４の開度の変化量は大きくなる。
なお、上述した吸入冷媒過熱度を用いた室外膨張弁２４の開度制御が、本発明の第１開度制御である。

なお、ＩＮＪ時に、前述したインジェクション開始条件の１）あるいは２）のいずれかが成立しなくなった場合、あるいは、吐出冷媒過熱度が１０ｄｅｇ以下となった場合は、インジェクション膨張弁２９を閉じて圧縮機２０への冷媒のインジェクションを停止する、すなわち、非ＩＮＪ時の暖房運転制御とする。ここで、吐出冷媒過熱度のみ開始条件と異なる値としているのは、非ＩＮＪ時とＩＮＪ時の切り替わりが頻繁に発生する所謂ハンチングを防ぐためであり、本実施形態では１０ｄｅｇとしているが、開始条件３）の３０ｄｅｇより小さな値、例えば、１５ｄｅｇや２０ｄｅｇであってもよい。また、以上に説明したインジェクションを停止する条件を、以降の説明でインジェクション終了条件と記載する場合がある。

また、インジェクション膨張弁２９の開度は、前述した方法で算出した吐出冷媒過熱度が目標吐出冷媒過熱度となるように調整される。ここで、目標吐出冷媒過熱度は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている値であり、圧縮機２０に冷媒をインジェクションしている場合に吐出冷媒過熱度を目標吐出冷媒過熱度とすれば、室内機５ａ〜５ｃのそれぞれで要求される暖房能力を発揮できることが判明している値である。本実施形態では、目標吐出冷媒過熱度は３０ｄｅｇである。

吐出温度センサ３３で検出される吐出温度および吐出圧力センサ３１で検出される吐出圧力は、それぞれ定期的（例えば、２分毎）に取り込まれ、吐出温度および吐出圧力が取り込まれる度に吐出冷媒過熱度が算出される。そして、吐出冷媒過熱度が算出される度に目標吐出冷媒過熱度との差分を求めこの差分に応じて室外膨張弁２４の開度が調整される。具体的には、算出した吐出冷媒過熱度が目標吐出冷媒過熱度より大きな値である場合は、インジェクション膨張弁２９の開度は現在の開度より大きくされ、算出した吐出冷媒過熱度が目標吐出冷媒過熱度より小さな値である場合は、インジェクション膨張弁２９の開度は現在の開度より小さくされる。このとき、算出した吐出冷媒過熱度と目標吐出冷媒過熱度との差分が大きいほど、インジェクション膨張弁２９の開度の変化量は大きくなる。

インジェクション膨張弁２９が開かれると、室内機５ａ〜５ｃから室外機２に流入し、閉鎖弁２５、第２室外機液管４４ｂ、および、レシーバ３０を介して第１室外機液管４４ａに流入した冷媒の一部がインジェクション管４７に分流する。一方で、第１室外機液管４４ａを流れる冷媒は、過冷却熱交換器２３および室外膨張弁２４を介して室外熱交換器２２に流入する。

過冷却熱交換器２３において、第１室外機液管４４ａから図示しない外管に流入した冷媒と、インジェクション膨張弁２９で減圧されてインジェクション管４７から図示しない内管に流入した冷媒が熱交換する。過冷却熱交換器２３からインジェクション管４７に流出した冷媒は、インジェクションポート２０ａを介して圧縮機２０の図示しない圧縮室に抽入される。過冷却熱交換器２３から第１室外機液管４４ａに流出した冷媒は、前述したように過冷却熱交換器２３および室外膨張弁２４を介して室外熱交換器２２に流入して蒸発する。

＜ＩＮＪ時の室外膨張弁の開度制御のハンチング防止について＞
前述したように、暖房運転のＩＮＪ時は、室外膨張弁２４は算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度となるように開度が調整される。このように、ＩＮＪ時に室外膨張弁２４の開度制御を行っているときに、吸入冷媒過熱度が急激に低下する場合がある。例えば、圧縮機２０の回転数が急激に上昇した場合や低外気温度下で暖房運転を開始した場合が相当し、このような場合はアキュムレータ２７に多量に溜まった液冷媒がアキュムレータ２７から流出して圧縮機２０に向かって流れるため、吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度より小さいことに起因して室外膨張弁２４の開度を小さくしていても実際の吸入冷媒過熱度が急激に低下する。

上記のように実際の吸入冷媒過熱度が急激に低下して０ｄｅｇとなる、つまり、圧縮機２０に吸入される冷媒が液冷媒となれば、圧縮機２０で液圧縮を起こして圧縮機２０が故障する恐れがある。そこで、ＩＮＪ時の室外膨張弁２４の開度制御において、算出した吸入冷媒過熱度が所定の閾吸入冷媒過熱度（例えば、２ｄｅｇ）以下となれば、算出した吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分で決定した室外膨張弁２４の開度の変化量がより大きくなるように補正する、例えば、差分に応じて決定した変化量に所定の補正数（本実施形態では、１．１）を乗じ、室外膨張弁２４の開度を算出した吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分で決定した開度より小さくして圧縮機２０に吸入される冷媒量を減少させることで、吸入冷媒過熱度が０ｄｅｇとならないようにする吸入冷媒過熱度保護制御を行う。なお、ここで、閾吸入冷媒過熱度は、予め試験などを行って求められた値であり、吸入冷媒過熱度がこの閾吸入冷媒過熱度を下回れば、圧縮機２０に液バックが発生する可能性が高いことが確認できている値である。
なお、以上に説明した吸入冷媒過熱度保護制御が、本発明の第２開度制御に相当する。

以上に説明したように、ＩＮＪ時に吸入冷媒過熱度保護制御を行うと、吸入冷媒過熱度保護制御を行わない場合と比べて室外膨張弁２４の開度の変化量が大きくされる。また、吸入冷媒過熱度は定期的（例えば、２分毎）に算出され、吸入冷媒過熱度を算出する度に目標吸入冷媒過熱度との差分に応じて室外膨張弁２４の開度が調整される。しかし、室外膨張弁２４の開度が調整された効果が実際の吸入冷媒過熱度の値に反映されるのに時間がかかり、吸入冷媒過熱度保護制御で室外膨張弁２４の開度が大きく変化されたときに実際の吸入冷媒過熱度の変化が遅れて目標吸入冷媒過熱度を大きく上回るあるいは大きく下回る値となることがある。そして、吸入過熱度を目標吸入冷媒過熱度にするために室外膨張弁の開度が調整された結果、行き過ぎてしまった実際の吸入冷媒過熱度を目標吸入冷媒過熱度とするために再び室外膨張弁２４の開度が大きく変化されて目標吸入冷媒過熱度を大きく上回るあるいは大きく下回って室外膨張弁２４の開度が大きく変化される、といったことが繰り返される室外膨張弁２４の開度制御のハンチングが発生する恐れがある。

図２は、上述した室外膨張弁２４の開度制御を行っているときに発生する室外膨張弁２４の開度のハンチングを説明する図面であり、縦軸が室外膨張弁２４の開度（以降、室外膨張弁開度Ｐと記載する）、横軸が時間（以降、時間ｔと記載する）である。また、図２において一点鎖線で示す曲線が、時刻０で吸入冷媒過熱度保護制御を開始した後の室外膨張弁２４の開度の変化を示している。また、図２において実線で示す曲線は、本発明により室外膨張弁２４の開度制御に関わるハンチングが発生しないときの室外膨張弁２４の開度の変化を示しているが、これについては後に詳細に説明する。なお、室外膨張弁開度Ｐの単位を（ｐｌｓ、パルス）としているのは、室外膨張弁２４の図示しないステッピングモータに加えるパルス数で開度を表しているためであり、ステッピングモータに加えるパルス数が大きいほど開度が大きい。

時刻０で吸入冷媒過熱度保護制御を開始したときは実際の吸入冷媒過熱度が閾吸入冷媒過熱度より小さい値となっており、実際の吸入冷媒過熱度が閾吸入冷媒過熱度より大きい値となるように室外膨張弁２４の開度を小さくする。このとき、前述したように室外膨張弁２４の開度に対して実際の吸入冷媒過熱度の変化が遅れることに起因して、室外膨張弁２４の開度が複数回にわたって小さくされた後の時刻ｔ１で、実際の吸入冷媒過熱度が閾吸入冷媒過熱度より大きい値となる。

この時刻ｔ１では、室外膨張弁２４の開度が必要以上に小さくされていることによって、圧縮機２０に吸入される冷媒量が少なくなって吸入圧力が圧縮機２０の使用範囲を下回り、その結果、圧縮機２０が保護停止する恐れがある。また、時刻ｔ１では、圧縮機２０に吸入される冷媒量が少なくなることによって、実際の吸入冷媒過熱度が急激に大きな値となって目標吸入冷媒過熱度よりも大きな値となっている恐れがある。

上記のように時刻ｔ１で実際の吸入冷媒過熱度が急激に大きな値となって目標吸入冷媒過熱度を超えてしまうと、目標吸入冷媒過熱度より大きな値となった吸入冷媒過熱度を小さくするために室外膨張弁２４の開度が大きくされるが、この際も室外膨張弁２４の開度の変化に対して実際の吸入冷媒過熱度の変化が遅れるため、室外膨張弁２４の開度が複数回にわたって大きくされた後の時刻ｔ２で、実際の吸入冷媒過熱度が急激に小さな値となって閾吸入冷媒過熱度より小さい値となる恐れがある。

以降、上述したような動作を時刻ｔ３、ｔ４、と時間が経過するにつれて繰り返すことで、図２に一点鎖線で示すように、室外膨張弁２４の開度制御による室外膨張弁２４の開度のハンチングが起こる。そして、このハンチングは収まるまで、つまり、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度となるまでに長い時間を要する。

そこで、本実施形態の空気調和装置１では、吸入冷媒過熱度保護制御の実行時の室外膨張弁２４の開度が、冷媒回路１００における冷媒循環量と外気温度とに基づいて決定される下限膨張弁開度まで小さくなれば、吸入冷媒過熱度保護制御を止めて通常の制御、すなわち、実際の吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分に基づいて決定された変化量のみ、室外膨張弁２４の開度を調整する（本発明の第１開度制御）。

＜下限膨張弁開度の決定方法＞
次に、図３を用いて、上述した室外膨張弁開度Ｐの下限膨張弁開度の決定方法について説明する。図３において、下限膨張弁開度をＰｌｉｍ（単位：ｐｌｓ）、室外膨張弁２４の最小開度をＰｍｉｎ（単位：ｐｌｓ）、室外膨張弁２４の最大開度をＰｍａｘ（単位：ｐｌｓ）、下限冷媒流量をＦｌ（単位：Ｌ／ｍｉｎ）とする。そして、図３では縦軸が下限冷媒流量Ｆｌ、横軸が下限膨張弁開度Ｐｌｉｍである。

ここで、下限冷媒流量Ｆｌとは、圧縮機２０に吸入される冷媒量がこの下限冷媒流量Ｆｌより少なくなれば、圧縮域２０の吸入圧力が圧縮機２０の使用範囲を下回る恐れがある冷媒流量を示しており、冷媒回路１００における冷媒流量の基準流量（以降、基準流量Ｆｓ（単位：ｌ／ｍｉｎ）と記載する）と、外気温度による冷媒流量の補正値（以降、外気温度補正値ＣＴｏと記載する）と、圧縮機２０の回転数に応じた冷媒流量の補正値（以降、循環量補正値ＣＧと記載する）とを積算して求めることができる。

以下、基準流量Ｆｓ、外気温度補正値ＣＴｏ、および、循環量補正値ＣＧの各々について、具体的に説明する。まず、基準流量Ｆｓは、空気調和装置１が暖房運転を行える外気温度の範囲のうち下限温度（本実施形態では−２５℃）であり、かつ、圧縮機２０の回転数が最高回転数（本実施形態では１２０ｒｐｓ）であるときの冷媒回路１００で必要とされる冷媒流量である。暖房運転を行っているときの外気温度が下限温度であるときは、蒸発器として機能する室外熱交換器２２における蒸発温度を当該下限温度より低くするために、圧縮機２０の回転数が最高回転数とされる。圧縮機２０の回転数が最高回転数とされると圧縮機２０の吸入圧力が最も低くなるが、このときに冷媒回路１００における冷媒流量が少ないと、圧縮機２０の吸入圧力が圧縮機２０の使用範囲を下回る場合がある。そこで、暖房運転時に外気温度が下限温度となっているときに、圧縮機２０の吸入圧力が圧縮機２０の使用範囲を下回らないようにするために必要な冷媒回路１００での冷媒流量を基準流量Ｆとしている。なお、この基準流量Ｆｓは、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものである。

次に、外気温度補正値ＣＴｏは、基準流量Ｆｓを決定したときの外気温度＝下限温度より外気温度が高い場合に、室外熱交換器２２における冷媒流量を増加させるために基準流量Ｆｓを補正するものである。室外熱交換器２２における蒸発能力は、蒸発温度と外気温度との温度差で決まり、圧縮機２０の回転数を変化させない場合は蒸発温度が固定される（変化しない）ため、外気温度が下限温度より高くなるほど蒸発能力が大きくなる。このため、蒸発温度の増大に応じて室外熱交換器２２に流す冷媒量を基準流量Ｆｓより増加させる必要があり、外気温度補正値ＣＴｏを用いて外気温度に応じて基準流量Ｆｓを補正する。

具体的には、外気温度補正値ＣＴｏは、ＩＮＪ時の外気温度使用範囲（本実施形態では、−２５℃〜２℃）における冷媒流量を求める特性式（以降、特性式１と記載する）を求め、この特性式１で求めた冷媒流量を基準流量Ｆｓで除して求める。
特性式１および外気温度補正値ＣＴｏの算出式は、それぞれ以下の通りである。

特性式１＝Ａ×Ｔｏ^２＋Ｂ×Ｔｏ＋Ｃ ・・・ 数式１
ＣＴｏ（外気温度補正値）＝特性式１／Ｆｓ ・・・ 数式２
Ｔｏ：外気温度
Ａ〜Ｃ：定数（試験などを行って求めたもの）

なお、上記数式１および数式２は、それぞれ予め求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。

そして、循環量補正値ＣＧは、圧縮機２０の回転数が基準流量Ｆｓを決定したときの最高回転数より低い場合に、当該回転数に応じて基準流量Ｆｓを補正するものである。冷媒回路１００における冷媒循環量は圧縮機２０の回転数に応じて変化し、圧縮機２０が最高回転数で駆動しているときの冷媒循環量が最も多く、圧縮機２０の回転数が最高回転数より低い回転数となるほど冷媒循環量が少なくなる。そして、冷媒回路１００における冷媒循環量が少なくなれば、室外熱交換器２２における冷媒流量も少なくなる。そこで、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転時の外気温度が下限温度より高い場合に室外熱交換器２２における冷媒流量を増加させるために、循環量補正値ＣＧを用いて圧縮機２０の回転数による基準流量Ｆｓを補正する。

具体的には、循環量補正値ＣＧは、ＩＮＪ時の圧縮機２０の回転数範囲（本実施形態では、５０ｒｐｓ〜１２０ｒｐｓ）における冷媒流量を求める特性式（以降、特性式２と記載する）を求め、この特性式２で求めた冷媒流量を基準流量Ｆｓで除して求める。
特性式２および循環量補正値ＣＧの算出式は、それぞれ以下の通りである。

特性式２＝Ｄ×Ｇ^２＋Ｅ×Ｇ＋Ｆ ・・・ 数式３
ＣＧ（循環量補正値）＝特性式２／Ｆｓ ・・・ 数式４
Ｇ：冷媒循環量
Ｄ〜Ｆ：定数（試験などを行って求めたもの）

なお、上記数式３および数式４は、それぞれ予め求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。

以上説明した基準流量Ｆｓと外気温度補正値ＣＴｏと循環量補正値ＣＧとを以下に記載する数式５に代入して、下限冷媒流量Ｆｌを算出する。

Ｆｌ（下限冷媒流量）＝Ｆｓ×ＣＴｏ×ＣＧ ・・・ 数式５

なお、上記数式５は、予め求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。

そして、数式５を用いて下限冷媒流量Ｆｌを算出した後、図３を用いて下限膨張弁開度Ｐｌｉｍを決定する。図３は、下限冷媒流量Ｆｌと下限膨張弁開度Ｐｌｉｍとの関係を示すテーブル（以降、下限膨張弁開度テーブルと記載する）であり、縦軸が下限冷媒流量Ｆｌ（単位：ｌ／ｍｉｎ）、横軸が下限膨張弁開度Ｐｌｉｍ（単位：ｐｌｓ）となっている。なお、この下限膨張弁開度テーブルは、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。

下限膨張弁開度テーブルでは、下限膨張弁開度Ｐｌｉｍが室外膨張弁２４の最小開度（図３ではＰｍｉｎ、例えば５５ｐｌｓ）と最大開度（図３ではＰｍａｘ、例えば４８０ｐｌｓ）の間で、下限冷媒流量Ｆｌが増加するのにしたがってこの下限冷媒流量Ｆｌを室外熱交換器２２に流すのに必要となる室外膨張弁２４の開度である下限膨張弁開度Ｐｌｉｍが大きな開度とされている。

この下限膨張弁開度テーブルを用いて、現在の下限冷媒流量Ｆｌに応じた下限膨張弁開度Ｐｌｉｍ
を決定し、ＩＮＪ時に室外膨張弁２４の開度を吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度となるように制御しているときに吸入冷媒過熱度保護制御により室外膨張弁２４の開度が下限膨張弁開度Ｐｌｉｍより小さい開度となれば、吸入冷媒過熱度保護制御を止めて通常の制御、すなわち、吸入冷媒過熱度を算出する度にこの算出した吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分に基づいて決定された変化量のみ、室外膨張弁２４の開度を調整する。

以上説明したように、吸入冷媒過熱度保護制御を行っているときに室外膨張弁２４の開度が下限膨張弁開度Ｐｌｉｍより小さい開度となって吸入冷媒過熱度保護制御を止めた場合、室外膨張弁２４の開度の変化は、図２に実線で示すようになる。具体的には、吸入冷媒過熱度保護制御を実行して室外機膨張弁開度Ｐを小さくし始めてから時刻ｔ１となる前の時点、例えば、図２に示す点Ｘの時点で室外機膨張弁開度Ｐが下限膨張弁開度Ｐｌｉｍとなれば、吸入冷媒過熱度保護制御を止めて通常の制御とする。

点Ｘの時点で室外膨張弁２４の開度を通常の制御とすることにより、これ以降の室外膨張弁２４の開度の変化が、吸入冷媒過熱度保護制御を実行する場合と比べて緩やかになり、室外膨張弁２４の開度の変化に実際の吸入冷媒過熱度の変化が追随するようになる。このため、図２に示すように、時刻ｔ１、ｔ２、・・・と時間が経過しても一点鎖線で示す吸入冷媒過熱度保護制御を行い続けた場合のように室外膨張弁２４の開度制御がハンチングすることを抑制できる。また、室外膨張弁２４の開度制御のハンチングに伴って、圧縮機２０に吸入される冷媒量が少なくなって吸入圧力が圧縮機２０の使用範囲を下回り、その結果圧縮機２０が保護停止するという事態を防ぐことができる。

＜室外膨張弁の開度制御に関わる処理の流れ＞
次に、図４を用いて暖房運転時に室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が実行する、室外膨張弁２４の開度制御に関わる処理について説明する。図４において、ＳＴは処理のステップを示しこれに続く番号はステップの番号を示している。

なお、図４では、先に説明した室外膨張弁開度Ｐと下限膨張弁開度Ｐｌｉｍと外気温度Ｔｏに加えて、圧縮機２０の回転数である圧縮機回転数をＣｒ、吐出圧力センサ３１で検出する吐出圧力をＰｄ、吐出温度センサ３３で検出する吐出温度をＴｄ、目標吐出温度をＴｄｔ、目標吐出温度Ｔｄｔから吐出温度Ｔｄを減じた吐出温度差をΔＴｄ、室外熱交中間温度センサ３６で検出する室外熱交中間温度をＴｅ、吸入温度センサ３４で検出する吸入温度をＴｓ、吐出冷媒過熱度をＳＨｄ、吸入冷媒過熱度をＳＨｓ、閾吸入冷媒過熱度をＳＨｓａ、目標吸入冷媒過熱度をＳＨｓｔ、閾吸入冷媒過熱度ＳＨｓａから吸入冷媒過熱度ＳＨｓを減じた吸入冷媒過熱度差をΔＳＨｓ、補正数をＺとする。

空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、圧縮機回転数Ｃｒと、外気温度Ｔｏと、吐出圧力Ｐｄと、吐出温度Ｔｄをそれぞれ取り込む。具体的には、ＣＰＵ２１０は、外気温度センサ３７で検出した外気温度Ｔｏ、吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力Ｐｄ、および、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度Ｔｄをそれぞれセンサ入力部２４０を介して定期的（例えば、２分毎）に取り込む。また、圧縮機回転数Ｃｒは、室内機５ａ〜５ｃの各々で要求される暖房能力に基づいて決定されて記憶部２２０に記憶されており、ＣＰＵ２１０は記憶部２２０から最新の圧縮機回転数Ｃｒを読み出す。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１で取り込んだ吐出圧力Ｐｄと吐出温度Ｔｄを用いて吐出冷媒過熱度ＳＨｄを算出する（ＳＴ２）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吐出温度Ｔｄから、同じく取り込んだ吐出圧力Ｐｄに相当する高圧飽和温度を減じて吐出冷媒過熱度ＳＨｄを算出する。

次に、ＣＰＵ２１０は、インジェクション開始条件が成立しているか否かを判断する（ＳＴ３）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１で取り込んだ圧縮機回転数Ｃｒと外気温度Ｔｏ、および、ＳＴ２で算出した吐出冷媒過熱度ＳＨｄを用いて、前述したインジェクション開始条件１）〜３）を全て満たしていればインジェクション開始条件が成立していると判断し、インジェクション開始条件１）〜３）のうちのいずれかが成立していなければインジェクション開始条件が成立していないと判断する。

ＳＴ３においてインジェクション開始条件が成立していない場合は（ＳＴ３−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、目標吐出温度ＴｄｔからＳＴ１で取り込んだ吐出温度Ｔｄを減じて吐出温度差ΔＴｄを算出し（ＳＴ１２）、算出した吐出温度差ΔＴｄに応じて室外膨張弁開度Ｐを決定して（ＳＴ１３）、ＳＴ１１に処理を進める。
なお、ＳＴ３において既にインジェクションを行っている場合は、インジェクション開始条件１）あるいは２）のうちのいずれかを満たしていない、あるいは、吐出冷媒過熱度ＳＨｄが１０ｄｅｇ以下の値であればインジェクションを止める、つまり、インジェウション膨張弁２９を閉じてＳＴ１２に処理を進める。この場合は、ＳＴ３におけるＣＰＵ２１０の判断は「Ｎｏ」となる。

一方、ＳＴ３においてインジェクション開始条件が成立している場合は（ＳＴ３−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、前述したように、ＳＴ２で求めた吐出冷媒過熱度ＳＨｄに応じてインジェクション膨張弁２９の開度を調整してインジェクションを開始する。そして、ＣＰＵ２１０は、室外熱交中間温度Ｔｅと吸入温度Ｔｓとを取り込む（ＳＴ４）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、室外熱交中間温度センサ３６で検出した室外熱交中間温度Ｔｅ、および、吸入温度センサ３４で検出した吸入温度Ｔｓをそれぞれセンサ入力部２４０を介して定期的（例えば、２分毎）に取り込む。

９に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ４で取り込んだ室外熱交中間温度Ｔｅと吸入温度Ｔｓを用いて吸入冷媒過熱度ＳＨｓを算出する（ＳＴ５）。具体的には、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ吸入温度Ｔｓから同じく取り込んだ室外熱交中間温度Ｔｅを減じて吸入冷媒過熱度ＳＨｓを算出する。

次に、ＣＰＵ２１０は、目標吸入冷媒過熱度ＳＨｓｔからＳＴ５で算出した吸入冷媒過熱度ＳＨｓを減じて吸入冷媒過熱度差ΔＳＨｓを算出し（ＳＴ６）、算出した吸入冷媒過熱度差ΔＳＨｓに応じて室外膨張弁開度Ｐを決定する（ＳＴ７）。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ５で算出した吸入冷媒過熱度ＳＨｓが閾吸入冷媒過熱度ＳＨｓａ以下であるか否かを判断する（ＳＴ８）。吸入冷媒過熱度ＳＨｓが閾吸入冷媒過熱度ＳＨｓａ以下でなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１１に処理を進める。

一方、ＳＴ８において、吸入冷媒過熱度ＳＨｓが閾吸入冷媒過熱度ＳＨｓａ以下であれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７で決定した室外膨張弁開度Ｐが下限膨張弁開度Ｐｌｉｍ以下であるか否かを判断する（ＳＴ９）。室外膨張弁開度Ｐが下限膨張弁開度Ｐｌｉｍ以下であれば（ＳＴ９−Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１１に処理を進める。
以上に説明した、ＳＴ８の処理で吸入冷媒過熱度ＳＨｓが閾吸入冷媒過熱度ＳＨｓａ以下でない場合（ＳＴ８−Ｎｏ）、および、ＳＴ９で室外膨張弁開度Ｐが下限膨張弁開度Ｐｌｉｍ以下である場合（ＳＴ９−Ｙｅｓ）は、ＣＰＵ２１０は吸入冷媒過熱度保護制御を実行しない、あるいは、実行していた吸入冷媒過熱度保護制御を止める。

一方、ＳＴ９において、室外膨張弁開度Ｐが下限膨張弁開度Ｐｌｉｍ以下でなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ７で決定した室外膨張弁開度Ｐに補正値Ｚを乗じて新たな室外膨張弁開度Ｐを算出し（ＳＴ１０）、ＳＴ１１に処理を進める。つまり、ＳＴ１０では、ＣＰＵ２１０は吸入冷媒過熱度保護制御を行う。

ＳＴ８〜１０のいずれかの処理を終えたＣＰＵ２１０は、決定した室外膨張弁開度Ｐを室外膨張弁２４に与えて（ＳＴ１１）、ＳＴ１に処理を戻す。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転におけるＩＮＪ時の室外膨張弁２４の開度制御において、吸入冷媒過熱度保護制御を実行しているときに室外膨張弁開度が下限膨張弁開度より小さい開度となれば、吸入冷媒過熱度保護制御を止めて通常の制御に戻す。これにより、室外膨張弁２４の開度制御のハンチングを防止でき、制御のハンチングに伴う室外膨張弁２４の開度の絞られすぎに起因して圧縮機２０の吸入圧力が圧縮機２０の使用範囲を下回って圧縮機２０が保護停止することを防止できる。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ〜５ｃ 室内機
２０ 圧縮機
２０ａ インジェクションポート
２２ 室外熱交換器
２３ 過冷却熱交換器
２４ 室外膨張弁
２９ インジェクション膨張弁
３１ 吐出圧力センサ
３２ 吸入圧力センサ
３３ 吐出温度センサ
３４ 吸入温度センサ
３６ 室外熱交中間温度センサ
３７ 外気温度センサ
４７ インジェクション管
５１ａ〜５１ｃ 室内熱交換器
５２ａ〜５２ｃ 室内膨張弁
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御手段
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
Ｃｒ 圧縮機回転数
Ｐ 室外膨張弁開度
Ｐｌｉｍ 下限膨張弁開度
Ｐｄ 吐出圧力
ＳＨｄ 吐出冷媒過熱度
ＳＨｓ 吸入冷媒過熱度
ＳＨｓａ 閾吸入冷媒過熱度
ＳＨｓｔ 目標吸入冷媒過熱度
Ｔｄ 吐出温度
Ｔｄｔ 目標吐出温度
Ｔｅ 室外熱交中間温度
Ｔｏ 外気温度
Ｔｓ 吸入温度
Ｚ 補正数

Claims (3)

1. 圧縮室に冷媒を導くインジェクションポートを有する圧縮機と、熱源側熱交換器と、第１膨張弁と、利用側熱交換器とが順次冷媒配管で接続されて形成される冷媒回路と、
   一端が前記インジェクションポートに接続され他端が前記第１膨張弁と前記利用側熱交換器の間に接続されるインジェクション管と、同インジェクション管に設けられる第２膨張弁とで形成されるインジェクション回路と、
   前記圧縮機に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度を検出する吸入冷媒過熱度検出手段と、
   外気温度を検出する外気温度検出手段と、
   前記第１膨張弁および前記第２膨張弁を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、暖房運転時に前記インジェクション回路から前記圧縮機へ冷媒の抽入する場合は、前記吸入冷媒過熱度検出手段で検出した吸入冷媒過熱度と所定の目標吸入冷媒過熱度との差分である吸入冷媒過熱度差に基づいて前記第１膨張弁の開度を調整する第１開度制御を実行する、
   空気調和装置であって、
   前記制御手段は、
   前記第１開度制御を実行しているとき、前記吸入冷媒過熱度検出手段で検出した吸入冷媒過熱度が所定の閾吸入冷媒過熱度より小さい値となれば、前記吸入冷媒過熱度差に基づく前記第１膨張弁の開度の変化量を補正し、同補正した後の変化量で前記第１膨張弁の開度を調整する第２開度制御を実行し、
   前記第２開度制御を実行しているとき、前記第１膨張弁の開度が下限膨張弁開度より小さくなれば、前記第２開度制御を止めて前記第１開度制御を実行する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記開度の変化量の補正は、前記吸入冷媒過熱度差に基づく前記第１膨張弁の開度の変化量が大きくなるようになされる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機から吐出される冷媒の温度である吐出温度を検出する吐出温度検出手段を有し、
   前記制御手段は、前記圧縮機への冷媒の抽入が不要と判断した場合は、前記第２膨張弁を閉じるとともに、前記吐出温度検出手段で検出した吐出温度と所定の目標吐出温度との差分である吐出温度差に基づいて前記第１膨張弁の開度を調整する第３開度制御を実行する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和装置。

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