JP5976459B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に複数の室内機を備え、冷房運転と暖房運転を同時に実現できるマルチ型の空気調和装置に関する。

室内機と室外機ユニットとの間を冷媒配管および電気配線で接続した構成とされた空気調和装置は、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構、室内熱交換器および四方弁を主な構成要素として冷媒の循環回路を形成するヒートポンプを用いており、圧縮機から送出される冷媒の循環方向を四方弁の操作によって切り換えることで、所望の空調運転を行っている。

一台の室外機ユニットに対し、複数の室内機ユニットが閉塞蓋６例に接続されたマルチ型空気調和装置が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。マルチ型空気調和装置には、異なる室内機において、冷房運転モードと冷暖運転モードが同時に選択できる冷暖フリー型の空気調和装置がある。この冷暖フリー型空気調和装置は、室内機と室外機ユニットを接続する３本の冷媒配管（渡り配管）を、分流コントローラと称される切換弁機構を介して接続し、冷暖フリー運転を可能とする。

特開２００２−１０６９９５号公報 特開２０１０−８５０７１号公報 特開２０１０−１５６４９３号公報

冷暖フリー型空気調和装置は、暖房主体運転時、及び、冷房主体運転時に、冷房室内機の能力が低下してしまうという問題がある。ここで、暖房主体運転とは、複数ある室内機の大部分が暖房運転（以下、暖房室内機）している中で、冷房運転をしている室内機（以下、冷房室内機）が例えば１台だけ稼働することをいい、冷房主体運転はこの逆をいう。暖房主体運転時に、冷房室内機の能力が低下する原因は以下の通りである。
フリー型空気調和装置を構成する空調システム内に、冷房室内機に対応する蒸発器（室内熱交換器）に加えて、暖房室内機に対応する蒸発器（室外熱交換器）が存在するが、後者の蒸発器における吸込温度が低く、そのために低い蒸発温度の室外熱交換器を基準として冷凍サイクルが構成される。したがって、室外熱交換器（蒸発器）の状態に追従して、冷房に供される室内熱交換器（蒸発器）の圧力も低下してしまい、蒸発温度が低下する。
通常、室内熱交換器は凍結しないことを前提に設計しているため、冷媒の温度が凍結危険域の０℃近傍に下がると、室内熱交換器が凍結するのを避けるために、冷房運転を停止する必要がある。その結果として、暖房主体運転時における冷房運転は断続的なものになり、冷房能力の低下を来たすことがある。オフィスをはじめとして顕熱機器が増加するのに伴い、年間を通じた冷房コストを下げたいという要望が強くなっている中で、冷房運転が断続的に行なわれることは避けたい。
そこで本発明は、暖房主体運転時において、継続的な冷房運転を確保できる冷暖フリー型の空気調和装置を提供することを目的としている。

かかる目的のもとになされた第一の本発明にかかる冷暖フリー型の空気調和装置は、室外機ユニットと複数の室内機ユニットとを備える。
室外機ユニットは、圧縮機と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器とを備える。また、室内機ユニットは、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器を備え、室外機ユニットに対してそれぞれが直列に接続される。
また、本発明の空気調和装置は、高圧ガス管と、低圧ガス管と、液管と、室内切替機構と、室外切換機構と、を備える。
高圧ガス管は一端側が圧縮機の吐出側に接続され、低圧ガス管は一端側が圧縮機の吸入側に接続され、各々の他端側が室内切替機構に並列に接続される。この室内切替機構は、高圧ガス管と低圧ガス管の室内熱交換器への冷媒流路を切り替える。液管は室外熱交換器と複数の室内熱交換器とを接続する。室外切換機構は、室外熱交換器を、圧縮機から吐出された冷媒の凝縮器として機能させるか、又は、膨張弁等で断熱膨張された冷媒の蒸発器として機能させるかを切り換える。
本発明は、以上の空気調和装置の基本的な構成に加えて、低圧ガス管と圧縮機を接続するガスインジェクション機構を備える。
空気調和装置が暖房主体運転を行っているときに、ガスインジェクション機構は、低圧ガス管を流れる、冷房運転を行っている室内ユニットから排出された冷媒を圧縮機の圧縮過程の途中に吸入させる。そうすると、圧縮機は、吸入側から吸入した冷媒を圧縮するとともに、圧縮過程でガスインジェクション機構を介して吸入した冷媒を合わせて更に圧縮して、吐出側から高圧ガス管に向けて吐出する。

以上の本発明によれば、圧縮機の吸入圧（室外機熱交換器の蒸発圧力）より高い凍結危険域以上の蒸発圧力で冷房運転している室内機の運転状態をバランスさせることができるので、冷房運転している室内機ユニットを連続的に運転できる。

本発明の空気調和装置において、圧縮機が低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を備える場合、ガスインジェクション機構は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の中間に向けて低圧ガス管を流れる冷媒を吸入させることになる。

本発明によれば、圧縮機の吸入圧（室外機熱交換器の蒸発圧力）より高い凍結危険域以上の蒸発圧力で冷房運転している室内機の運転状態をバランスさせることができるので、冷房運転している室内機ユニットを連続的に運転できる。

本実施の形態における冷暖フリー型の空気調和装置のシステム構成を示す図である。 本実施の形態の空気調和装置の回路構成図である。 図２の空気調和装置が暖房主体運転を行なっているときの冷媒の流れを示す図である。 本実施の形態の変形例を示す空気調和装置の回路構成図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１に示すように、冷暖フリー型空気調和装置２００（以下、単に空調装置２００と称する）は、一台の室外機ユニット１と、各々が並列な複数の室内機ユニット３ａ〜３ｇと、これらを接続する高圧ガス管５、低圧ガス管７、および液管９を備えている。更に、互いに直列に接続される室外機ユニット１と複数の室内機ユニット３との間には、高圧ガス管５および低圧ガス管７の切り換えを行う分流コントローラ（接続切替機構）４６ａ、４６ｅ、４６ｆ、４６ｇが設けられている。図１において、符号１００ａ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇは、室内機ユニット３ａ，３ｅ、３ｆ、３ｇの運転を制御するリモートコントローラである。なお、複数の室内機ユニット３ａ〜３ｇを総称するときは、単に室内機ユニット３という。他の構成要素、例えば分流コントローラ４６ａ〜４６ｇについても同様である。
本実施形態にかかる空調装置２００に用いられる冷媒としては、例えばＲ４１０Ａが用いられる。このＲ４１０Ａは、従来の冷媒であるＲ２２、Ｒ４０７Ｃに比べて１．４倍（５℃）の密度を有し、１．６倍（５℃）の高圧が可能な高密度高圧冷媒とされており、高い冷凍能力を発揮し、圧力損失も少ないという利点を有する。

複数の室内機ユニット３が各分流コントローラ４６に接続可能であり、図１の例では、分流コントローラ４６ａに４台の室内機ユニット３ａ〜３ｄが接続されているのを示している。また、分流コントローラ４６ｅ〜４６ｇには、室内機ユニット３ｅ〜３ｇがそれぞれ１台ずつ接続されている。

空調装置２００において、異なる分流コントローラ４６ａ〜４６ｄ、４６ｅ、４６ｆ、４６ｇに接続される各室内機ユニット３ａ〜３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇは、それぞれ異なる運転モードでの運転が可能である。一方、同じ分流コントローラ４６に接続される室内機ユニット、例えば、図１において、分流コントローラ４６ａに接続される室内機ユニット３ａ〜３ｄは、同一の運転モードで運転することが要求される。例えば、室内機ユニット３ａが暖房モードであった場合には、その他の室内機ユニット３ｂ〜３ｄについても、暖房モードでの運転が要求される。

次に、空調装置２００の室外機ユニット１及び室内機ユニット３の具体的な構成を、図２を参照しながら説明する。なお、室内機ユニットは、２台のみ（３ａ，３ｅ）を示している。なお、以下に示す室外機ユニット１、室内機ユニット３の構成は、基本的な構成を例示するに過ぎず、その他の要素を含むユニットを排除するものではない。

室外機ユニット１は、圧縮機１０、室外膨張弁１１ａ，１１ｂ、室外熱交換器１２ａ，１２ｂ、室外四方弁１４ａ，１４ｂ、レシーバ１６を主たる構成要素として備えている。
圧縮機１０は、低圧の状態で導入された冷媒を圧縮して高圧ガス冷媒とし、吐出管１７を介して高圧ガス管５へと吐出する。低圧の冷媒は吸入管１８を介して低圧ガス管７から供給される。
圧縮機１０は、圧縮機構と、圧縮機構を駆動するモータと、モータが発する駆動力を圧縮機構に伝達する駆動軸とがハウジング内に収容された密閉式構造となっている。本実施形態において圧縮機構は任意であるが、例えばロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮機構を用いることができる。なお、圧縮機１０は、圧縮機構が一つの単段型圧縮機に限らず、単一のハウジング内に複数、例えば２つの圧縮機構を備える多段型圧縮機を採用することもできる。その例は後述する。

室外熱交換器１２（１２ａ，１２ｂ）は、室外空気と冷媒とを熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器（放熱器）または蒸発器として動作する。本実施形態において、熱源側として機能する室外熱交換器１２は、２つの室外熱交換器１２ａ，１２ｂに分割されている。
室外熱交換器１２ａの液側と室外熱交換器１２ｂの液側とは、室外熱交換器１２と室内熱交換器４０ａ，４０ｅとを接続する液管９の一部を構成する液冷媒分岐管９ａ、９ｂを通じて接続されている。液冷媒分岐管９ａには室外熱交換器１２ａとレシーバ１６の間に室外膨張弁１１ａが設けられ、また、液冷媒分岐管９ｂには室外熱交換器１２ｂとレシーバ１６の間に室外膨張弁１１ｂが設けられている。室外膨張弁１１ａ、１１ｂは、暖房運転時に機能するものであり、例えば、電子膨張弁によって構成される。

室外機ユニット１内に位置する高圧ガス管５は、分岐点５ａにおいて分岐し、それぞれの分岐管６ａ，６ｂが室外四方弁１４ａ，１４ｂのポートＰ１に接続されている。室外四方弁１４ａ，１４ｂは、それぞれ、ポートＰ１〜ポートＰ４を備える。図２では、各々のポートＰ２は、室外熱交換器１２ａ，１２ｂに接続される室外側接続管１５ａ，１５ｂに接続され、ポートＰ３は、低圧ガス管７の分岐点７ｄ，７ｅにおいて分岐する低圧ガス分岐管７ａ，７ｂに接続される。ポートＰ４は、図２では封止されている。図２のように接続されている室外四方弁１４ａ，１４ｂは、室外熱交換器１２ａ，１２ｂを、液管９を流れる冷媒の蒸発器として機能させる室外切換機構を構成する。室外四方弁１４ａ，１４ｂの繋ぎを切り換えることにより、室外熱交換器１２ａ，１２ｂを、圧縮機１０から吐出された冷媒の凝縮器として機能させる室外切換機構を構成する。
室外機ユニット１内に位置する低圧ガス管７は、吸入管１８を介して圧縮機１０に接続されており、低圧ガス管７を通ってきた低温低圧の冷媒を圧縮機１０に供給する。
室外熱交換器１２ａ，１２ｂは、室外四方弁１４ａ，１４ｂに接続される側の反対側に、液冷媒分岐管９ａ、９ｂを介して、液管９が接続されている。この室外機ユニット１内の液管９には、液冷媒を貯留するレシーバ１６が設けられている。

室外機ユニット１は、圧縮機１０の圧縮過程の途中に低圧ガス管７から分岐した低圧のガス冷媒を供給するガスインジェクション機構２０を備えている。
ガスインジェクション機構２０は、低圧ガス管７から分岐点７ｃで分岐し、圧縮機１０に接続されるインジェクション配管２１と、インジェクション配管２１上に設けられる開閉弁２２と、分岐点７ｃよりも下流側の低圧ガス管７上に設けられる開閉弁２３と、インジェクション配管２１上であって、開閉弁２２と圧縮機１０の間に設けられる逆止弁２４と、から構成される。
開閉弁２２と開閉弁２３は、冷房室内機で蒸発したガス冷媒が室外四方弁１４ａ，１４ｂに向けて流れるのか、または、インジェクション配管２１に向けて流れるのかを選択的に切り替える。通常時は、開閉弁２２を閉じ（ＯＦＦ）、開閉弁２３を開く（ＯＮ）ことで、圧縮機１０は吸入管１８から吸入した低圧のガス冷媒を圧縮・吐出する。暖房主体運転の場合、圧縮機１０が吸入する冷媒は、室外熱交換器１２ａ、１２ｂで蒸発したガス冷媒と、冷房室内機で蒸発したガス冷媒とが吸入管１８で合流したものとなる。
ところが、暖房主体運転の場合には、開閉弁２２をＯＮ、開閉弁２３をＯＦＦにすることで、低圧ガス管７からの冷媒をインジェクション配管２１に流入させることで、冷房室内機で蒸発したガス冷媒を圧縮機１０の圧縮過程の途中に供給して、圧縮・吐出させる。なお、暖房主体運転とは、冷房室内機と暖房室内機が混在していて、かつ室外機ユニット１としては暖房として運転することをいい、室外熱交換器１２は蒸発器として作用する。

次に、室内機ユニット３について説明する。
各室内機ユニット３ａ，３ｅは、室内空気と熱交換を行う室内熱交換器４０ａ、４０ｅを備えている。室内熱交換器４０ａ，４０ｅは、室内空気と冷媒とを熱交換するものであり、通過する冷媒の状態に応じて、凝縮器または蒸発器として動作する。各室内熱交換器４０ａ、４０ｅにおいて、液管９側には、室内膨張弁４２ａ、４２ｅが設けられている。室内膨張弁４２ａ、４２ｅは、室内機ユニット３ａ，３ｅの冷房運転時に膨張弁として機能する。
室内機ユニット３ａ，３ｅには、室外機ユニット１との間に、高圧ガス管５および低圧ガス管７の切り換えを行う分流コントローラ４６ａ，４６ｅが設けられている。

分流コントローラ４６ａは、高圧ガス管５と低圧ガス管７とを繋ぐバイパス管４８ａを備えている。そして、分流コントローラ４６ａは、バイパス管４８ａ上であって、室内熱交換器４０ａと高圧ガス管５との間に開閉弁４７Ａを、また、室内熱交換器４０ａと低圧ガス管７との間に開閉弁４７ａを備えている。同様に、分流コントローラ４６ｅは、高圧ガス管５と低圧ガス管７とを繋ぐバイパス管４８ｅを備えている。そして、分流コントローラ４６ｅは、バイパス管４８ｅ上であって、室内熱交換器４０ｅと高圧ガス管５との間に開閉弁４７Ｅ、また、室内熱交換器４０ｅと低圧ガス管７との間に開閉弁４７ｅを備えている。

分流コントローラ４６ａは、冷房運転時には、開閉弁４７Ａを開く（ＯＮ）一方、開閉弁４７ａを閉じる（ＯＦＦ）ことで、液管９と低圧ガス管７が連通する。液管９を流れてきた液冷媒は、室内膨張弁４２ａ、室内熱交換器４０ａ及び開閉弁４７Ａを順に通って、低圧のガス冷媒となって低圧ガス管７に流入する。この過程で、室内膨張弁４２ａにおいて液冷媒は絞られて断熱膨張する。その後、液冷媒は室内熱交換器４０ａで蒸発して、室内空気から熱を奪い室内を冷房する。蒸発気化した低圧ガス冷媒は、開閉弁４７Ａを介して低圧ガス管７に流入する。分流コントローラ４６ｅにおいても、冷房運転時には同様である。

分流コントローラ４６ａは、暖房運転時には、開閉弁４７Ａを閉じる（ＯＦＦ）一方、開閉弁４７ａを開く（ＯＮ）ことで、高圧ガス管５と液管９が連通する。高圧ガス管５を流れてきた高圧のガス冷媒は、開閉弁４７ａ、室内熱交換器４０ａ及び室内膨張弁４２ａを順に通って、液冷媒となって液管９に流入する。この過程で、高圧ガス管５から供給される高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４０ａへと導かれ、この室内熱交換器４０ａで凝縮・液化することによって室内空気に熱を与えて暖房を行う。室内熱交換器４０ａで液化した高圧液冷媒は、室内膨張弁４２ａを通過して、液管９へ流入する。

空調装置２００は、以下に例示される種々の運転パターンで運転される。
全冷房全台運転：全ての室内機ユニット３において冷房運転モードが選択されるパターン
冷房主体運転：春季や秋季のような中間期であって、冷房運転を行う室内機ユニット３の台数が暖房運転を行う室内機ユニット３の台数よりも多いパターン。室外機ユニット１は冷房運転の状態をなし、室外熱交換器１２は凝縮器として作用する。
全暖房全台運転：全ての室内機ユニット３において暖房運転が選択されているパターン。
暖房主体運転：暖房運転を行なう室内機ユニット３の台数が、冷房運転を行なう室内機ユニット３の台数よりも多い暖房主体のパターン。室外機ユニット１は暖房運転の状態をなし、室外熱交換器１２は蒸発器として作用する。
冷暖バランス：室内機ユニット３の冷房運転をしている台数と暖房運転をしている台数が等しい冷暖バランス時に行われるパターン

以下、図３を参照して、暖房主体運転時の空調装置２００の動作を説明する。なお、図３は、室内機ユニット３ａが冷房運転を行い、室内機ユニット３ｅが暖房運転されている例を示しているが、他の暖房運転される室内機ユニット３の記載を省略している。

暖房主体運転時には、空調装置２００が備える各種弁は以下のように設定される。なお、閉じられている（ＯＦＦ）弁類は、図中、黒く塗りつぶされている。ただし、暖房主体運転の全期間に亘り下記のようにすることを必須とするものではなく、後述する判定基準に基づいて各種弁の動作を制御できることはいうまでもない。
室外機ユニット１
室外四方弁１４ａ ： 低圧ガス管７と室外熱交換器１２ａとを連通
室外四方弁１４ｂ ： 低圧ガス管７と室外熱交換器１２ｂとを連通
開閉弁２２ ： ＯＮ
開閉弁２３ ： ＯＦＦ
室内機ユニット３
室内機ユニット３ａ ： 開閉弁４７Ａ；ＯＮ 開閉弁４７ａ；ＯＦＦ
室内機ユニット３ｅ ： 開閉弁４７Ｅ；ＯＦＦ 開閉弁４７ｅ；ＯＮ

以上のように設定された空調装置２００において、吸入管１８から低圧の冷媒を吸い込んだ圧縮機１０は、これを圧縮して高温高圧の冷媒として吐出管１７に向けて吐出する。この高圧冷媒は、高圧ガス管５に流入し、室内機ユニット３に向けて流れる。室内機ユニット３ａは分流コントローラ４６ａの開閉弁４７ａがＯＦＦであり、室内機ユニット３ｅは分流コントローラ４６ｅの開閉弁４７ｅがＯＮであるから、高圧ガス管５を流れてきた冷媒は、分流コントローラ４６ｅを通って室内熱交換器４０ｅに流入し、室内機ユニット３ｅが設けられている空間の空気と熱交換することで当該空間を暖房する。室内熱交換器４０ｅを通過する過程で凝縮、液化された低温の冷媒は、その一部が液管９を通って室内機ユニット３ａに向けて流れ（第一の流路）、また、他の一部が液管９を通って室外機ユニット１に向けて流れる（第二の流路）。

第一の流路において液管９を通って室内機ユニット３ａに向けて流れる高圧の液冷媒は、室内膨張弁４２ａを通過する過程で絞られて断熱膨張した後に、室内熱交換器４０ａに流入し蒸発して、室内機ユニット３ａが設けられる空間の空気から熱を奪うことで当該空間を冷房する。蒸発気化した低圧ガス冷媒は、室内熱交換器４０ａから排出され分流コントローラ４６ａ内のバイパス管４８ａを流れる。分流コントローラ４６ａは、開閉弁４７ＡがＯＮ、開閉弁４７ａがＯＦＦとされているので、低圧冷媒は低圧ガス管７に流入する。低圧ガス管７に流入した低圧冷媒は、開閉弁２２がＯＮ、開閉弁２３がＯＦＦとされているので、分岐点７ｃから、インジェクション配管２１に流入し、逆止弁２４を通過してから、圧縮機１０に吸入される。このように、空調装置２００は、冷房運転を行っている室内機ユニット３ａから排出された冷媒を、圧縮過程の途中で圧縮機１０にインジェクションする。インジェクション吸入された冷媒は圧縮機１０で圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、吐出管１７から高圧ガス管５に向けて流れ、上述したサイクルが繰り返される。
なお、暖房主体運転以外の時には、開閉弁２２がＯＦＦ、開閉弁２３がＯＮとされることで、低圧の冷媒は開閉弁２３を通って低圧ガス管７、吸入管１８を介して圧縮機１０に吸入される。

一方、第二の流路において、液管９を通って室外機ユニット１に向けて流れる高圧の液冷媒はレシーバ１６を通過した後に、液冷媒分岐管９ａに流入し、室外熱交換器１２ａに向けて流れる。その途中の室外膨張弁１１ａを通過する過程で液冷媒は絞られて断熱膨張してから室外熱交換器１２ａに流入し、蒸発することで、外気から熱を奪う。こうして生成された低圧のガス冷媒は、途中で室外四方弁１４ａを通過して、室外側低圧ガス分岐管７ａを低圧ガス管７に向けて流れる。低圧ガス管７に流入した低圧のガス冷媒は吸入管１８を介して圧縮機１０に吸入される。吸入された低圧のガス冷媒は圧縮機１０で圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、吐出管１７から高圧ガス管５に向けて流れ、上述したサイクルが繰り返される。
なお、レシーバ１６を通過した冷媒は、室外熱交換器１２ａに加え室外熱交換器１２ｂに向けて流れるが、この場合の冷媒の挙動も室外熱交換器１２ａに向けて流れた冷媒と同様である。ただし、途中で通過するのが室外膨張弁１１ｂ、室外熱交換器１２ｂ、室外四方弁１４ｂ、室外側低圧ガス分岐管７ｂである点では相違する。

以上のようにして、暖房主体運転が行われるが、空調装置２００は、冷房運転を行っている室内機ユニット３ａから排出された冷媒を、圧縮過程の途中で圧縮機１０にインジェクションすることで、圧縮機１０の吸入圧（室外機熱交換器の蒸発圧力）より高い凍結危険域以上の蒸発圧力で運転状態をバランスさせることができる。これにより、冷房運転している室内機ユニット３ａは連続運転できるようになる。

以上、暖房主体運転について説明したが、空調装置２００は上述した各種のモードで運転することができる。この場合、空調装置２００が備える各種弁を運転モードに応じて設定すればよい。
また、空調装置２００は好ましい形態として２つの室外熱交換器１２ａ，１２ｂを備えるが、本発明は２つに限定されることなく、室外熱交換器を一つだけにすることもできる。
さらに、ガスインジェクション機構２０は、暖房主体運転中に冷房運転を行っている室内機ユニットからの低圧冷媒を、圧縮過程の途中で圧縮機にインジェクションできる構成を備えていればよく、適宜な変更を加えることができる。例えば、暖房主体運転中に低圧ガス管７を流れる冷媒を、室外熱交換器ではなく圧縮機１０に向けて流すことができるのであれば、開閉弁２２、開閉弁２３と２つの弁を設けることに限定されない。例えば、四方弁を分岐点７ｄに設けることによって、分岐点７ｄにおいて、圧縮機１０に向けた流れ、又は、室外熱交換器１２に向けた流れを選択的に切り替えることができればよい。

また、空調装置２００の圧縮機１０は圧縮機構が一段であることを想定しているが、図４に示すように、圧縮機構が二段の圧縮機１１０を用いることができる。二段の圧縮機１１０を用いる場合、一段目圧縮機構１１１と二段目圧縮機構１１２の間に冷媒が吸入されるようにインジェクション配管２１を圧縮機１１０に接続する。
この空調装置２０１によれば、暖房主体運転以外のモードで運転しているときには、圧縮機１１０は吸入管１８から吸入した低圧冷媒を一段目圧縮機構１１１で圧縮し、二段目圧縮機構１１２では一段目圧縮機構１１１からの吐出冷媒（中間圧冷媒）を吸入して高圧の冷媒に圧縮して、吐出管９から吐出する。また、暖房主体運転時には、低圧ガス管７及びインジェクション配管２１を通ってきた冷媒を、一段目圧縮機構１１１からの吐出冷媒（中間圧冷媒）に加えて二段目圧縮機構１１２の吸入側にインジェクションすることで、吐出冷媒とインジェクション冷媒を二段目圧縮機構１１２で共に圧縮する。

空調装置２０１も空調装置２００と同様の効果、つまり一段目圧縮機構１１１の吸入圧より高い凍結危険域以上の蒸発圧力で運転状態をバランスさせることができる。また，冷房運転をしている室内機ユニット３ａを循環する冷媒は圧縮機１１０において中間圧から高圧に昇圧するため、圧縮機１１０における圧縮動力を低減することができる。以上により、冷房運転している室内機ユニット３ａの連続運転、及び、空調装置２０１全体として高効率の運転ができるようになる。

以上、空調装置２００，２０１について説明したが、以下の判定基準に基づいて動作を制御することができる。ただし、下記する温度、圧力類はあくまで一例であり、下記以外の温度、圧力類を本発明が採用できることは言うまでもない。
（１）空調装置２００，２０１が、外気温度を検知する温度検知手段を備えるとともに、外気温度が５℃を下回るときに、冷房室内機（室内機ユニット３ａ）の凍結防止のための回路を使用する。ここでいう凍結防止のための回路とは、本発明においてガスインジェクション機構２０が該当する。以下も同様である。
（２）空調装置２００，２０１が、冷房室内機（室内機ユニット３ａ）の蒸発温度を検知する手段を備えるとともに、蒸発温度が２℃を下回ったときに冷房室内機の凍結防止のための回路を使用する。

（３）空調装置２００，２０１が、室外熱交換器１２の蒸発圧力飽和温度を検知する温度検知手段を備えるとともに、蒸発圧力飽和温度が２℃を下回るときに冷房室内機（室内機ユニット３ａ）の凍結防止のための回路を使用する。
（４）空調装置２００，２０１が、圧縮機吸入圧力（２段圧縮機１１０の場合は一段目圧縮機構１１１の吸入圧力）を検知する圧力検知手段を備えるとともに、吸入圧力から演算により求められる吸入圧力飽和温度が０℃を下回るときに冷房室内機の凍結防止のための回路を使用する。

以下は上記した判定基準（１）〜（４）を、以下のように組み合わせることもできる。
（ａ）空調装置２００，２０１について、基準（１）かつ基準（２）を満足するときに、冷房室内機の凍結防止のための回路を使用する。
（ｂ）空調装置２００，２０１について、
基準（１）かつ基準（３）、または、基準（１）かつ基準（４）、または、
基準（２）かつ基準（３）、または、基準（２）かつ基準（４）を満足するときに、冷房室内機の凍結防止のための回路を使用する。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

２００，２０１ 空調装置
１ 室外機ユニット
３，３ａ-３ｇ 室内機ユニット
５ 高圧ガス管
５ａ 分岐点
６ａ，６ｂ 分岐管
７ 低圧ガス管
７ａ，７ｂ 室外側低圧ガス分岐管
７ｃ，７ｄ 分岐点
９ 液管
９ａ，９ｂ 液冷媒分岐管
１０ 圧縮機
１１ａ，１１ｂ 室外膨張弁
１２，１２ａ，１２ｂ 室外熱交換器
１４ａ，１４ｂ 室外四方弁
１６ レシーバ
１７ 吐出管
１８ 吸入管
２０ ガスインジェクション機構
２１ インジェクション配管
２２，２３ 開閉弁
２４ 逆止弁
４０ａ，４０ｅ 室内熱交換器
４２ａ，４２ｅ 室内膨張弁
４６ａ，４６ｅ 分流コントローラ
４７Ａ，４７ａ，４７Ｅ，４７ｅ 開閉弁
４８ａ，４８ｅ バイパス管
１００ａ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ リモートコントローラ
１１０ 圧縮機
１１１ 一段目圧縮機構
１１２ 二段目圧縮機構
Ｐ１ 第１ポート
Ｐ２ 第２ポート
Ｐ３ 第３ポート
Ｐ４ 第４ポート

Claims (2)

1. 圧縮機と、外気と冷媒との間で熱交換を行う室外熱交換器とを備える室外機ユニットと、
   室内の空気と前記冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換器を備え、前記室外機ユニットに対してそれぞれが直列に接続される複数の室内機ユニットと、
   一端側が前記圧縮機の吐出側に接続される高圧ガス管と、
   一端側が前記圧縮機の吸入側に接続される低圧ガス管と、
   前記高圧ガス管の他端側と前記低圧ガス管の他端側に接続され、前記高圧ガス管と前記低圧ガス管の前記室内熱交換器への冷媒流路を切り替える室内切替機構と、
   前記室外熱交換器と複数の前記室内熱交換器とを繋ぐ液管と、
   前記室外熱交換器を、前記圧縮機から吐出された冷媒の凝縮器として機能させるか、又は、断熱膨張された冷媒の蒸発器として機能させるかを切り換える室外切換機構と、
   前記低圧ガス管と前記圧縮機を接続するガスインジェクション機構と、
   を備える冷暖フリー型の空気調和装置であって、
   前記空気調和装置が暖房主体運転を行っているときに、
   前記ガスインジェクション機構は、前記低圧ガス管を流れる、冷房運転を行っている前記室内ユニットから排出された前記冷媒を前記圧縮機の圧縮過程の途中に吸入させ、
   前記圧縮機は、前記吸入側から吸入した前記冷媒を圧縮するとともに、前記圧縮過程で前記ガスインジェクション機構を介して吸入した前記冷媒を合わせて更に圧縮して、前記吐出側から前記高圧ガス管に向けて吐出する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記圧縮機は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を備え、
   前記ガスインジェクション機構は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の中間に向けて前記低圧ガス管を流れる前記冷媒を吸入させる、
   請求項１に記載の空気調和装置。

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