JP6017048B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばビル用マルチエアコン等に適用される空気調和装置に関するものである。

ビル用マルチエアコン等の空気調和装置において、圧縮機の吐出温度を低下させるために、高圧液管から圧縮機の圧縮行程の中間部分に液状の冷媒をインジェクション（液インジェクション）する冷媒回路を有する空気調和装置が存在している。この空気調和装置では、運転状態によらず吐出温度を設定温度に制御することができる（例えば、特許文献１参照）。

また、冷房運転および暖房運転のいずれにおいても、冷凍サイクルにおいて高圧状態の液冷媒を、圧縮機の吸入側の配管にインジェクションすることができる空気調和装置も存在している（例えば、特許文献２参照）。

さらに、凝縮器の冷媒流出口側に過冷却熱交換器を備え、過冷却熱交換器へ流す冷媒流量を制御し、圧縮機の吐出温度を制御する空気調和装置も存在している（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−２８２９７２号公報（第４頁、図１等） 特開平２−１１０２５５号公報（第３頁、図１等） 特開２００１−２２７８２３号公報（第４頁、図１等）

例えば、上記の特許文献１に記載の空気調和装置においては、高圧液管から圧縮機の中間にインジェクションする方法しか記載されておらず、冷凍サイクルの循環路を逆転させた場合（冷房、暖房の切り替え）等の対応ができないという課題があった。

特許文献２に記載の空気調和装置においては、室内側および室外側の双方の絞り装置と並列に逆止弁が設置されており、そのため、冷房時も暖房時も、液冷媒を吸入インジェクションできる構成となっているが、そのためには特殊な室内機が必要で、絞り装置に逆止弁が並列接続されていない通常の室内機を用いることはできず、汎用的な構成ではないという課題があった。

特許文献３に記載の空気調和装置においては、過冷却熱交換器に付属の絞り装置で、過冷却熱交換器に流す冷媒の流量を制御し、吐出温度を制御しているため、吐出温度と凝縮器出口の過冷却度の双方を別々に目標値に制御することができず、適正な過冷却度を保ちながら、吐出温度を適正に制御することができないため、室外機と室内機とを接続する延長配管が長い場合、吐出温度を目標値に制御すると、室外機出口の過冷却度を目標値に制御できず、延長配管での圧力損失のため、室内機に流入する冷媒が二相化してしまう可能性があり、マルチ型の空気調和装置等のように室内機に絞り装置を備えている場合、絞り装置の入口側が二相になると音が出たり制御が不安定になったりしてしまう、という課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、圧縮機の吐出温度および冷媒の過冷却度を安定して制御することができる空気調和装置を得るものである。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮室および圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクションポートを有し、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、冷媒の熱交換を行う第１熱交換器と、第１熱交換器を凝縮器とするか蒸発器とするかを切り替える冷媒流路切替装置と、第１流路と第２流路とを有し、各流路を通過する冷媒を熱交換させて第１流路を流れる冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、冷媒の熱交換を行う第２熱交換器と、第２熱交換器を通過する冷媒の圧力を調整する第１絞り装置とを配管接続して冷媒を循環させる冷媒回路を構成し、第１熱交換器と第２熱交換器との間の配管と過冷却熱交換器の第２流路の冷媒流入側および過冷却熱交換器の第２流路の冷媒流出側と圧縮機の冷媒吸入側の配管とを接続する第１バイパス配管と、第１バイパス配管において、第１熱交換器と第２熱交換器との間の配管から過冷却熱交換器の第２流路に流れる冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、第１バイパス配管において、過冷却熱交換器の第２流路から圧縮機の冷媒吸入側の配管に流れる冷媒の圧力を調整する第３絞り装置と、過冷却熱交換器の第２流路の冷媒流出側とインジェクションポートとを接続する第２バイパス配管と、第２バイパス配管を流れる冷媒の流量を調整する第４絞り装置とを備え、圧縮機の冷媒吐出側における冷媒の温度である吐出温度が、同条件においてＲ４１０Ａよりも高温になる冷媒を冷媒に用い、第１熱交換器が蒸発器として作用しているときに、第４絞り装置を介して第２バイパス配管を通過させて圧縮室内に冷媒を導入させ、かつ、第３絞り装置の開度を全閉または冷媒がほとんど流れない開度に制御し、また、過冷却熱交換器の第１流路の冷媒流出側の冷媒の過冷却度を目標値に近づけるように第２絞り装置の開度を制御し、吐出温度を目標値に近づけるように第４絞り装置の開度を制御する制御装置をさらに備えるもので、冷房運転時において、過冷却熱交換器の出口の冷媒の過冷却度を大きく制御しながら、冷媒を圧縮機の圧縮室の内部にインジェクションして圧縮機の吐出温度を下げることができ、延長配管での冷媒の二相化を防ぎながら、圧縮機の吐出温度を低下させることができ、安全に運転することができ、機器の寿命を長くするものである。

本発明の空気調和装置においては、冷房運転時に室外機出口の過冷却度を適切な値に保ちながら、圧縮機の圧縮室に冷媒をインジェクション可能にすることで、圧縮機の吐出温度を高くなりすぎないようにすることができる。このため、圧縮機の損傷を防ぐことができ、寿命を延ばすことができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の概略を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が低い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が低い場合の冷房運転時におけるｐ−ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が高い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が高い場合の冷房運転時におけるｐ−ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れ示す図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転時におけるｐ−ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。

以下、発明の実施の形態に係る空気調和装置について図面等を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。そして、温度、圧力等の高低については、特に絶対的な値との関係で高低等が定まっているものではなく、システム、装置等における状態、動作等において相対的に定まるものとする。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の設置例を示す概略図である。図１に基づいて、本実施の形態における空気調和装置の設置例について説明する。本実施の形態における空気調和装置は、冷媒の相変化による冷凍サイクルを利用することで、運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードのいずれかを選択することができる。

図１において、本実施の形態に係る空気調和装置は、熱源機である１台の室外機１および複数台の室内機２を有している。そして、冷媒が通過する延長配管（冷媒配管）５により室外機１と室内機２とを接続している。

室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（例えば、屋上等）である室外空間６に配置される。また、室外機１は、冷熱または温熱を生成し、延長配管５を介して室内機２に配送する。室内機２は、建物９の内部の空間（例えば、居室等）である室内空間７に、温度等を調整した空気を供給できる位置に配置される。室内空間７に冷房用空気または暖房用空気を供給する。

図１に示すように、本実施の形態に係る空気調和装置においては、室外機１と各室内機２とが２本の延長配管（冷媒配管）５を用いて、それぞれ接続されている。

ここで、図１においては、室内機２が天井カセット型である場合を例に示してあるが、これに限定するものではない。例えば天井埋込型、天井吊下式等、室内空間７に直接またはダクトを介する等して、冷房用空気または暖房用空気を供給できるものであればどんな種類のものでもよい。

また、図１においては、室外機１が室外空間６に設置されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。例えば、換気口付の機械室等のように囲まれた空間に室外機１を設置するようにしてもよい。

さらに、排気ダクト等により建物９の外に排気することができるのであれば、建物９内に室外機１を設置してもよい。また、水冷式の室外機１等を建物９の内部に設置するようにしてもよい。本実施の形態の室外機１をどのような場所に設置するとしても、特段の問題が発生することはない。

また、室外機１および室内機２の接続台数を図１に示してある台数に限定するものではない。例えば、本実施の形態に係る空気調和装置が設置される建物９に応じて台数を決定すればよい。

図２は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の構成の概略を示す図である。図２以降においては、本実施の形態の空気調和装置を空気調和装置１００とする。図２に基づいて、本実施の形態における空気調和装置１００の詳しい構成について説明する。前述したように、室外機１と室内機２とが、内部に冷媒が流れる延長配管５で接続されており、冷媒回路を構成する。

［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０、四方弁等の冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２およびアキュムレータ１５が冷媒配管で直列となるように接続されて搭載され、室内機２の絞り装置１６および利用側熱交換器１７とともに主となる冷媒回路を構成する。また、室外機１には、第１バイパス配管４ａ、第２バイパス配管４ｂ、過冷却熱交換器１３、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ、絞り装置１４ｃ、絞り装置１４ｄおよび液分離器１８が設けられている。

圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。例えば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成するとよい。ここで、本実施の形態の圧縮機１０は、圧縮機１０の内部において冷媒を圧縮する圧縮室に、圧縮機１０の外部から冷媒を圧縮室内部に導入することができるインジェクションポートを備えている。また、圧縮機１０は、例えば、密閉容器内に圧縮室を有し、密閉容器内が低圧の冷媒圧雰囲気となり、密閉容器内の低圧冷媒を吸入して圧縮する低圧シェル構造のものを使用する。冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時における冷媒の流れと冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。熱源側熱交換器１２は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器または放熱器として機能して、図示省略の送風機により供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、その冷媒を吸熱させて蒸発ガス化または放熱させて凝縮液化するものである。過冷却熱交換器１３は、例えば二重管式の熱交換器等で構成され、第１流路と第２流路とを有し、各流路を通過する冷媒を熱交換させる冷媒間熱交換器である。第１流路には熱源側熱交換器１２に流入出する冷媒が通過する。第２流路には、絞り装置１４ａを通過した冷媒が流入し、第１バイパス配管４ａに流出する。ここで、過冷却熱交換器１３は、二管式の熱交換器に限るものではなく、第１流路を通った冷媒と第２流路を通った冷媒とで熱交換可能なものであれば、どのような構造のものでも構わない。

本発明において第２絞り装置として機能する絞り装置１４ａは、液分離器１８から第１バイパス配管４ａを通過して過冷却熱交換器１３の第２流路に流れる冷媒の圧力および流量調整を行う。また、本発明において第３絞り装置として機能する絞り装置１４ｂは、過冷却熱交換器１３の第２流路から第１バイパス配管４ａを通過してアキュムレータ１５の上流側（圧縮機１０の吸入側）の配管に流れる冷媒の圧力および流量調整を行う。さらに、本発明において第４絞り装置として機能する絞り装置１４ｄは、第２バイパス配管４ｂを通過する冷媒の圧力および流量調整を行う。そして、絞り装置１４ｃは、本実施の形態においては、絞り装置１４ａと絞り装置１６との間の配管における冷媒の圧力調整を行う。

アキュムレータ１５は、吸入側流路となる配管を介して圧縮機１０と接続されており、冷媒回路中で余剰となる冷媒を貯留するものである。ここで、アキュムレータ１５は必要に応じて設ければよく、例えば冷媒回路において余剰冷媒が発生しないまたは余剰冷媒が少ない場合は、アキュムレータ１５を備えていなくてもよい。液分離器１８は、冷媒回路において、冷房運転時に熱源側熱交換器１２の冷媒流出側となる位置（熱源側熱交換器１２と絞り装置１６との間の配管上）に設けられている。液分離器１８は、熱源側熱交換器１２と各室内機２の利用側熱交換器１７との間（例えば熱源側熱交換器１２と延長配管５との間）の配管に設けられ、冷媒を分岐する分岐手段となる。例えば気液二相状態の冷媒（二相冷媒）が通過したときに、液冷媒の一部（全部を含むこともある）と残りの冷媒（他の液冷媒とガス冷媒）とに分離する。そして、液冷媒の一部が第１バイパス配管４ａに流れるようにし、残りの冷媒が主となる冷媒回路に流れるようにする。

第１バイパス配管４ａは、例えば、冷房運転時において、凝縮器となる熱源側熱交換器１２で凝縮液化された冷媒を、絞り装置１４ａ、過冷却熱交換器１３の第２流路および絞り装置１４ｄを介して、低圧の過熱ガス冷媒として、圧縮機１０の吸入側流路（アキュムレータ１５の上流側）にバイパスする配管である。ここで、図２では、アキュムレータ１５の上流側に接続しているが、圧縮機１０の吸入側流路であればよいので、アキュムレータ１５の出口側（下流側）の配管と接続してもよい。

第２バイパス配管４ｂは、過冷却熱交換器１３の第２流路の冷媒流出側と圧縮機１０のインジェクションポートとの間を接続する配管である。第２バイパス配管４ｂにより、冷房運転時および暖房運転時において、高圧または第１中圧の液冷媒を、絞り装置１４ｂの作用で減圧し、第１中圧よりも圧力が低い第２中圧の二相冷媒を圧縮室の内部にインジェクションすることができる。ここで、高圧は圧縮機１０の吐出側における冷媒の圧力である。低圧は圧縮機１０の吸入側における冷媒の圧力である。そして、中圧は高圧よりも低く、低圧よりも高い圧力である。

また、室外機１には、吐出冷媒温度検出装置２１、高圧検出装置２２、低圧検出装置２３、液冷媒温度検出装置２４、過冷却熱交換器入口冷媒温度検出装置２５、過冷却熱交換器出口冷媒温度検出装置２６および制御装置５０が備えられている。吐出冷媒温度検出装置２１は、圧縮機１０が吐出する冷媒の温度を検出する装置である。高圧検出装置２２は、冷媒回路において高圧側となる圧縮機１０の吐出側の圧力を検出する装置である。低圧検出装置２３は、冷媒回路において低圧側となるアキュムレータ１５の冷媒流入側の圧力を検出する装置である。液冷媒温度検出装置２４は、液冷媒の温度を検出する装置である。過冷却熱交換器入口冷媒温度検出装置２５は、過冷却熱交換器１３の第２流路に流入する冷媒の温度を検出する装置である。過冷却熱交換器出口冷媒温度検出装置２６は過冷却熱交換器１３の第２流路から流出する冷媒の温度を検出する装置である。また、制御装置５０は、各種検出装置での検出情報、リモートコントローラからの信号に含まれる指示等に基づいて、室外機１の各機器を制御する。例えば圧縮機１０の周波数、送風機（図示せず）の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、冷媒流路切替装置１１の切り替え等の制御を行い、後述する各運転モードを実行する。本実施の形態では、例えば、絞り装置１４ｂ、絞り装置１４ｃ、絞り装置１４ｄ等の制御を行い、圧縮機１０の吸入側にインジェクションする冷媒の流量、圧力等を調整することができる。このため、Ｒ３２冷媒（以下、Ｒ３２という）等の圧縮機１０の吐出温度が高温になりやすい冷媒を使用している場合において、圧縮機１０の吐出温度を下げることができる。制御装置５０が行う具体的な制御動作については、後述の各運転モードの動作説明において説明を行う。ここで、制御装置５０は、マイクロコンピュータ等で構成されている。

［室内機２］
室内機２には、それぞれ絞り装置１６および利用側熱交換器１７が搭載されている。絞り装置１６および利用側熱交換器１７は、延長配管５によって室外機１に接続するようになっている。本発明において第１絞り装置として機能する、例えば膨張弁、流量調整装置等の絞り装置１６は通過する冷媒の減圧を行う。また、本発明において第２熱交換器となる利用側熱交換器１７は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間７に供給するための暖房用空気あるいは冷房用空気を生成するものである。また、図２等では図示していないが、各室内機２は、絞り装置１６、送風機等の制御を行う制御装置を有している。

ここで、図２では、４台の室内機２が接続されている場合を例に示しており、紙面下から室内機２ａ、室内機２ｂ、室内機２ｃ、室内機２ｄとして図示している。同様に、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じ、絞り装置１６については、紙面下側から絞り装置１６ａ、絞り装置１６ｂ、絞り装置１６ｃ、絞り装置１６ｄとして図示している。また、利用側熱交換器１７は、紙面下側から利用側熱交換器１７ａ、利用側熱交換器１７ｂ、利用側熱交換器１７ｃ、利用側熱交換器１７ｄとして図示している。図２では４台で図示しているが、図１と同様に、本実施の形態の室内機２の接続台数は４台に限定するものではない。

次に、空気調和装置１００が実行する各運転モードについて説明する。本実施の形態の空気調和装置１００は、例えば各室内機２からの指示に基づいて、室外機１の運転モードを、冷房運転モードまたは暖房運転モードのいずれかに決定する。

空気調和装置１００は、決定した運転モードに基づいて、駆動しているすべての室内機２が同一運転（冷房運転か暖房運転）を行って室内空間７を空気調和する。ここで、冷房運転モード、暖房運転モードのいずれにおいても、各室内機２の運転または停止を自由に行うことができる。

［冷房運転モード（吐出温度が低い場合）］
図３は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が低い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。吐出温度が低いとは、例えば吐出温度が１０５℃未満である場合のことである。図３では、全部の利用側熱交換器１７において冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。ここで、図３において太線で表した配管が冷媒が流れる配管を示しており、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。

図３に示す冷房運転モードの場合、室外機１では、制御装置５０が冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２へ流入する流路に切り替えるように指示する。そして、圧縮機１０が低温低圧の冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧液冷媒は、全開状態となっている絞り装置１４ｃ、過冷却熱交換器１３の第１流路を通過する。過冷却熱交換器１３の第１流路を通過した冷媒は、２つの流路に分岐される。一方は、液分離器１８を通って室外機１から流出する。他方は、第１バイパス配管４ａに流入する。第１バイパス配管４ａに流入した高温高圧の液冷媒は、絞り装置１４ａで減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、過冷却熱交換器１３の第２流路と全開状態の絞り装置１４ｄとを通過して、アキュムレータ１５の上流側の流路に流入する。このとき、過冷却熱交換器１３において、第１流路を通った高温高圧の液冷媒と第２流路を通った低温低圧の二相冷媒とによる熱交換が行われる。このため、第１流路を通った冷媒は第２流路を通った冷媒によって冷却され、第２流路を通った冷媒は第１流路を通った冷媒によって加熱される。

過冷却熱交換器１３の第２流路（第１バイパス配管４ａ）を通る冷媒の流量は、絞り装置１４ｄが全開であることから、絞り装置１４ａの開度（開口面積）により調整されることになる。制御装置５０は、高圧検出装置２２の検出圧力の飽和温度と液冷媒温度検出装置２４の検出温度との温度差となる、過冷却熱交換器１３の第１流路の下流側における冷媒の過冷却度が目標値に近づくように、絞り装置１４ａの開度（開口面積）を制御する。ここで、過冷却熱交換器出口冷媒温度検出装置２６の検出温度と過冷却熱交換器入口冷媒温度検出装置２５の検出温度との温度差となる、過冷却熱交換器１３の第２流路における冷媒の温度差（過熱度）が目標値に近づくように、絞り装置１４ａの開度を制御してもよい。また、液冷媒温度検出装置２４は過冷却熱交換器１３の第１流路の他端に備えるようにしてもよい。

室外機１を流出した高温高圧の液冷媒は、延長配管５を通って、室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高温高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で膨張させられて、低温低圧の二相冷媒となり、蒸発器として作用する利用側熱交換器１７（１７ａ〜１７ｄ）のそれぞれに流入し、利用側熱交換器１７の周囲を流通する空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。そして、低温低圧のガス冷媒は、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出し、延長配管５を通って再び室外機１へ流入し、冷媒流路切替装置１１を通り、第１バイパス配管４ａを流通してアキュムレータ１５の上流側にバイパスさせられた冷媒と合流した後、アキュムレータ１５へ流入し、その後、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、利用側熱交換器ガス冷媒温度検出装置２８の検出温度と利用側熱交換器液冷媒温度検出装置２７の検出温度との温度差（過熱度）が目標値に近づくように制御される。

ここで、本実施の形態においては、延長配管５が長い（例えば１００ｍ等）場合であっても確実に冷媒を過冷却させておく（液冷媒にしておく）ために過冷却熱交換器１３を設けている。延長配管５が長い場合、延長配管５内での圧力損失が大きくなる。このため、冷媒の過冷却度が小さいと、室内機２に至るまでに二相冷媒になってしまう可能性がある。二相冷媒が室内機２に流入すると、絞り装置１６に二相冷媒が流入することになる。膨張弁、流量調整装置等の絞り装置は二相冷媒が流入すると周囲に音が発する性質がある。本実施の形態の絞り装置１６は、室内空間７に温度調整した空気を送る室内機２内に配置されているため、発生した音が室内空間７に漏れると、居住者に不快な思いをさせることがある。また、二相冷媒が絞り装置１６に流入すると、圧力が安定せず、絞り装置１６の動作が不安定になる。そこで、絞り装置１６には、確実に過冷却された液状態の冷媒を流入させる必要がある。以上のことから過冷却熱交換器１３を設けている。第１バイパス配管４ａには絞り装置１４ａが設けられ、絞り装置１４ａの開度（開口面積）を増やして、過冷却熱交換器１３の第２流路に流れる低温低圧の二相冷媒の流量を増加させると過冷却熱交換器１３の第１流路から流出する冷媒の過冷却度が増加する。逆に絞り装置１４ａの開度（開口面積）を減らして、過冷却熱交換器１３の第２流路に流れる低温低圧の二相冷媒の流量を低下させると過冷却熱交換器１３の第１流路から流出する冷媒の過冷却度が低下する。このように、絞り装置１４ａの開度（開口面積）を調整することにより、過冷却熱交換器１３の第１流路の出口冷媒の過冷却度を適切な値に制御することができる。しかし、信頼性の面からは、通常の運転において圧縮機１０が液冷媒が多く混ざった乾き度の小さい冷媒を吸入することは好ましくない。そこで、本実施の形態では、第１バイパス配管４ａはアキュムレータ１５の冷媒流入側（上流側）配管に接続されている。アキュムレータ１５は余剰冷媒を貯留するためのものであり、第１バイパス配管４ａにより、アキュムレータ１５の冷媒流入側にバイパスされた冷媒は、その大半がアキュムレータ１５の内部に貯留され、圧縮機１０に多量の液冷媒が戻るのを防ぐことができる。

以上が冷房運転モードにおいて圧縮機１０の吐出温度が低い場合の冷媒回路における各装置の動作および冷媒の流れとなる。圧縮機１０の吐出温度が高い場合については後述する。圧縮機１０の吐出温度が低いため、第２バイパス配管４ｂを全閉または冷媒が流れない小さい開度とし、第２バイパス配管４ｂに冷媒が流れないようにしている。ここで、冷房運転モードにおいては、熱源側熱交換器１２の周囲の温度がかなり高い状態でなければ、吐出温度も高くはならない。

図４は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が低い場合の冷房運転時におけるｐ−ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。冷房運転モードにおいては、圧縮機１０において圧縮され吐出された冷媒（図４の点Ｇ）は、熱源側熱交換器１２にて凝縮され液化されて高圧液冷媒となる（図４の点Ｊ）。さらに、過冷却熱交換器１３で第１バイパス配管４ａに分岐された冷媒で冷却されて過冷却度が増加し（図４の点Ｌ）、液分離器１８に流入する。液分離器１８で、過冷却熱交換器１３の第２流路に分岐された一部の液冷媒は、絞り装置１４ａで減圧された後、過冷却熱交換器１３で加熱されて蒸発ガス化し、第１バイパス配管４ａおよび全開状態の絞り装置１４ｄを通り、アキュムレータ１５の冷媒流入側に流入する。一方、液分離器１８を通過した高圧二相冷媒は、室外機１を流出し、延長配管５を通過して、室内機２に流入し、室内機２の絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で減圧される（図４の点Ｋ）。さらに利用側熱交換器１７（１７ａ〜１７ｄ）で蒸発した後、室内機２を流出して、延長配管５を通過して室外機１に流入する。そして、冷媒流路切替装置１１を通り、第１バイパス配管４ａを流通してアキュムレータ１５の上流側にバイパスさせられた冷媒と合流した後、アキュムレータ１５に流入する（図４の点Ｆ）。

ここで、絞り装置１４ａは、電子式膨張弁等のように、開口面積を変化させられるものが望ましい。電子式膨張弁を使用すれば、過冷却熱交換器１３の第２流路を通る冷媒の流量を任意に調整することができ、室外機１を流出する冷媒の過冷却度を細かく制御することができる。しかし、絞り装置１４ａは、これに限るものではない。例えば、小型の電磁弁等の開閉弁を組み合わせて、開度を複数段階で選択制御できるような構成にしてもよい。また、キャピラリチューブにより冷媒の圧損に応じた過冷却を行えるようにした構成にしてもよい。制御性は電子式膨張弁等の場合より少し悪化するものの、過冷却度を目標に近づけることができる。一方で、絞り装置１４ｂは、流路を閉止できるものであればどんなものでもよい。また、圧縮機１０の吐出温度が低い場合の冷房運転モードにおいては、絞り装置１４ｄは全開状態であり、大きな圧力損失が生じないものであれば、どんなものでもよい。例えば、電磁弁等の流路を開閉するもの、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるもの等でもよい。ここで、全開状態とは、全く圧力損失を生じない状態、という意味ではなく、圧力損失があまり大きくない状態、という意味である。

冷房運転モードを実行する際、熱負荷のない利用側熱交換器１７（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がないため、運転を停止させる。このとき、停止している室内機２に対応する絞り装置１６は、全閉または冷媒が流れない小さい開度としておく。

［冷房運転モード（吐出温度が高い場合）］
図５は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が高い場合の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。吐出温度が高いとは、例えば、インジェクションをしない状態で吐出温度が１０５℃以上の場合のことである。図５では、全部の利用側熱交換器１７において冷熱負荷が発生している場合を例に冷房運転モードについて説明する。ここで、図５において太線で表した配管が冷媒が流れる配管を示しており、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。

図５に示す冷房運転モードの場合、室外機１では、制御装置５０が冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２へ流入する流路に切り替えるように指示する。そして、圧縮機１０が低温低圧の冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧液冷媒は、全開状態となっている絞り装置１４ｃ、過冷却熱交換器１３の第１流路を通過する。過冷却熱交換器１３の第１流路を通過した冷媒は、２つの流路に分岐される。一方は、液分離器１８を通って室外機１から流出する。他方は、第１バイパス配管４ａに流入する。圧縮機１０が低温低圧の冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら凝縮液化し、高圧液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧液冷媒は、全開状態となっている絞り装置１４ｃ、過冷却熱交換器１３の第１流路を通過する。過冷却熱交換器１３の第１流路を通過した冷媒は、２つの流路に分岐され、一方は、液分離器１８を通って室外機１から流出し、他方は、絞り装置１４ａに至る流路に流入する。第１バイパス配管４ａに流入した高温高圧の液冷媒は、絞り装置１４ａで減圧されて第１中圧の二相冷媒となり、過冷却熱交換器１３の第２流路と絞り装置１４ｄとを通過して、アキュムレータ１５の上流側の流路に流入する。このとき、過冷却熱交換器１３において、第１流路を通った高温高圧の液冷媒と第２流路を通った第一中圧の二相冷媒とによる熱交換が行われる。このため、第１流路を通った冷媒は第２流路を通った冷媒によって冷却され、第２流路を通った冷媒は第１流路を通った冷媒によって加熱される。

過冷却熱交換器１３の第２流路を通る冷媒の流量は、絞り装置１４ａの開度（開口面積）により調整される。制御装置５０は、高圧検出装置２２の検出圧力の飽和温度と液冷媒温度検出装置２４の検出温度との温度差となる、過冷却熱交換器１３の第１流路の下流側における冷媒の過冷却度が目標値に近づくように、絞り装置１４ａの開度（開口面積）を制御する。

室外機１を流出した高温高圧の液冷媒は、延長配管５を通って、室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高温高圧の液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で膨張させられて、低温低圧の二相冷媒となり、蒸発器として作用する利用側熱交換器１７（１７ａ〜１７ｄ）のそれぞれに流入し、利用側熱交換器１７の周囲を流通する空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。そして、低温低圧のガス冷媒は、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出し、延長配管５を通って再び室外機１へ流入し、冷媒流路切替装置１１を通り、第１バイパス配管４ａを流通してアキュムレータ１５の上流側にバイパスさせられた冷媒と合流した後、アキュムレータ１５へ流入し、その後、圧縮機１０へ再度吸入される。

このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、利用側熱交換器ガス冷媒温度検出装置２８の検出温度と利用側熱交換器液冷媒温度検出装置２７の検出温度との温度差（過熱度）が目標値に近づくように制御される。

上述したように、本実施の形態においては、延長配管５が長い場合であっても確実に冷媒を過冷却させておくために過冷却熱交換器１３を設けている。そして、絞り装置１４ａの開度（開口面積）を調整することにより、過冷却熱交換器１３の第１流路の出口冷媒の過冷却度を適切な値に制御することができる。

ここで、冷媒として、Ｒ４１０Ａよりも圧縮機１０の吐出温度が高温になりやすいＲ３２等の冷媒を使用する場合、冷凍機油の劣化、圧縮機１０の焼損等を防ぐために、吐出温度を低下させる必要がある。そこで、過冷却熱交換器１３の第２流路を通過した冷媒の一部を分岐させて、第２バイパス配管４ｂおよび絞り装置１４ｂを通過させ、圧縮機１０に設けられたインジェクションポートを介して、圧縮機１０の圧縮室の内部に流入させる。インジェクションポートから冷媒を流入させることで、圧縮機１０が吐出する冷媒の温度を低下させることができ、安全に使用できるようになる。

ここで、第２バイパス配管４ｂは、圧縮機１０の圧縮室に設けられたインジェクションポートに接続されている。圧縮機１０の保護をはかるためには、圧縮機１０の吐出温度が高くなり過ぎないようにする必要がある。例えば、アキュムレータ１５の冷媒流入口側（上流側）に冷媒をバイパスしても、その大半がアキュムレータ１５に貯留され、圧縮機１０にはその一部の冷媒しか流入しない。そこで、第２バイパス配管４ｂを介して、圧縮機１０のインジェクションポートを介して、乾き度の大きい二相状態の冷媒を、直接圧縮室の内部にインジェクションすることができる。

第２バイパス配管４ｂを通る冷媒の流量は、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）により調整される。絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を大きくし、第２バイパス配管４ｂを流れる冷媒の流量を増やすと、圧縮機１０の吐出温度が低下する。逆に絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を小さくし、第２バイパス配管４ｂを流れる冷媒の流量を減らすと、圧縮機１０の吐出温度が高くなる。したがって、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を調整することにより、吐出冷媒温度検出装置２１の検出値である圧縮機１０の吐出温度を目標値に近づけるように制御することができる。

また、冷房運転モードにおいては、熱源側熱交換器１２の周囲の温度が高い、高外気冷房の場合等に、圧縮機１０の吐出温度が高くなり、第２バイパス配管４ｂを介したインジェクションが必要となる。

図６は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の吐出温度が高い場合の冷房運転時におけるｐ−ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。図６に基づいて、インジェクションに係る動作の詳細について説明する。冷房運転モードにおいては、圧縮機１０において圧縮され吐出された冷媒（図６の点Ｉ）は、熱源側熱交換器１２にて凝縮され液化されて高圧液冷媒となる（図６の点Ｊ）。さらに、過冷却熱交換器１３で第１バイパス配管４ａに分岐された冷媒で冷却されて過冷却度が増加し（図６の点Ｌ）、液分離器１８に流入する。

液分離器１８で分岐し、第１バイパス配管４ａ側に流れた液冷媒の一部は、絞り装置１４ａで減圧されて第１中圧になる（図６の点Ｍ）。そして、そのまま第１バイパス配管４ａを流れる冷媒と第２バイパス配管４ｂに分岐する冷媒とに分けられる。このうち、第２バイパス配管４ｂを流れる冷媒は、絞り装置１４ｂを介して第２中圧に減圧され、圧縮機１０の圧縮室に設けられたインジェクションポートから圧縮室にインジェクションされる。そして、圧縮機１０に吸入され第２中圧まで圧縮された冷媒と合流する。また、第１バイパス配管４ａを流れる冷媒は、絞り装置１４ｄを介して低圧に減圧され、アキュムレータ１５の上流側の流路に流入する。

一方、液分離器１８を通過した高圧二相冷媒は、室外機１を流出し、延長配管５を通過して、室内機２に流入し、室内機２の絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で減圧される（図６の点Ｋ）。さらに利用側熱交換器１７（１７ａ〜１７ｄ）で蒸発した後、室内機２を流出して、延長配管５を通過して室外機１に流入する。そして、冷媒流路切替装置１１を通り、第１バイパス配管４ａを流通してアキュムレータ１５の上流側にバイパスさせられた冷媒と合流した後、アキュムレータ１５に流入する。また、アキュムレータ１５を流出した冷媒は、吸入側流路を通過して圧縮機１０に吸入される。

ここで、本実施の形態の圧縮機１０は低圧シェル型の圧縮機である。圧縮機１０内の下部には吸入された冷媒と油とが流入する。また、中間部にはモータが配置されている。そして、上部では、圧縮室で圧縮された高温高圧の冷媒が密閉容器内の吐出室に吐出された後、圧縮機１０から吐出される。したがって、圧縮機１０の金属製の密閉容器は高温高圧の冷媒にさらされている部分と、低温低圧の冷媒にさらされている部分とがある。このため、密閉容器の温度はその中間的な温度になる。また、モータには電流が流れるため発熱する。したがって、圧縮機１０に吸入された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１０の密閉容器とモータとによって加熱されて温度が上昇する（図６の点Ｆ）。そして、圧縮室内に吸入され、圧縮室内で第２中圧まで圧縮される（図６の点Ｎ）。そして、第２バイパス配管４ｂを介して、圧縮機１０の圧縮室内に冷媒をインジェクションした場合、圧縮室内では、吸入側流路から吸入された冷媒とインジェクションに係る冷媒との合流部分における冷媒の温度が下がる（図６の点Ｈ）。そして、圧縮室内において、さらに圧縮が継続されることで、高圧のガス冷媒となって圧縮機１０から吐出する。そのため、第２バイパス配管４ｂを介して冷媒を流入させると、合流部分において冷媒の温度が低下するため、流入させない場合（図６の点Ｇ）の圧縮機１０の吐出温度に対して、吐出温度が低下する（図６の点Ｉ）。例えばＲ３２等のように、圧縮機１０の吐出温度がＲ４１０Ａよりも高温になる冷媒を使用している場合等においても、圧縮機１０の吐出温度を低下させることができ、安全に使用することができる。また、信頼性が高くなる。

さて、吐出温度が高い冷房運転モードの場合、過冷却熱交換器１３の第１流路の過冷却度と圧縮機１０の吐出温度の両方を目標に近づけるように制御する必要がある。例えば、制御装置５０は以下のような制御を行う。まず、過冷却熱交換器１３の第１流路を通過した冷媒の過冷却度が目標値に近づくように、絞り装置１４ａの開度（開口面積）を変化させ、過冷却熱交換器１３の第２流路を流れる冷媒流量を制御する。そして、圧縮機１０の吐出温度が目標値に近づくように、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を変化させ、第２バイパス配管４ｂを介して圧縮機１０のインジェクションポートに流入する冷媒流量を制御する。

このとき、過冷却熱交換器１３の第２流路を流れた冷媒は、絞り装置１４ｄが設置された第１バイパス配管４ａと絞り装置１４ｂが設置された第２バイパス配管４ｂとに分岐される。圧縮機１０の吐出温度が低い場合は、絞り装置１４ｂは全閉または冷媒が流れない小さい開度に設定され、かつ、絞り装置１４ｄは全開に設定されている。そして、吐出温度が高くなった場合に、絞り装置１４ｄを全開に設定したままで、絞り装置１４ｂの開度を変化させても、第１バイパス配管４ａに設置された絞り装置１４ｄの内部の流動抵抗が小さいため、ほとんどの冷媒が第１バイパス配管４ａを通って流れてしまう。このため、第２バイパス配管４ｂを介して圧縮機１０のインジェクションポートに流れる冷媒の流量を調整して、圧縮機１０の吐出温度を制御することができない。

そこで、絞り装置１４ｂを開度を制御することによって第２バイパス配管４ｂに流れる冷媒の流量を変化させるためには、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）の変化に合わせて絞り装置１４ｄの開度（開口面積）を変化させる必要がある。例えば圧縮機１０の吐出温度が低いときは、絞り装置１４ｄが全開、絞り装置１４ｂが全閉または冷媒が流れない小さい開度となっている。この状態から、圧縮機１０の吐出温度が高くなった場合でも、過冷却熱交換器１３の第２流路を流れる冷媒の流量が大きく変化しないようにしながら、圧縮機１０の吐出温度が高くなりすぎないように制御する。このため、絞り装置１４ｂの開口面積と絞り装置１４ｄの開口面積との合計が大きく変わらないように、絞り装置１４ｂの制御と絞り装置１４ｄの制御とを連動して、（ほぼ同時に）制御する。例えば、絞り装置１４ｄが全開の状態における開口面積から、吐出温度を目標として制御する絞り装置１４ｂの開口面積を引いた値を、新しい絞り装置１４ｄの開口面積とすればよい。

一般的に、絞り装置は、開度と開口面積とがほぼ直線に近い形で対応するように設計されることが多い。このような場合は、絞り装置１４ｄが全開の状態での開度から、吐出温度を目標として制御する絞り装置１４ｂの開度を引いた値を、新しい絞り装置１４ｄの開度とすればよい。例えば、絞り装置１４ｂおよび絞り装置１４ｄが同容量（全開開度時の開口面積がほぼ同一）であり、かつ、同種類の絞り装置である場合を想定する。より具体的には、全開の開度が１５００パルスであり、１００パルス以下の開度で冷媒が流れなくなる性質を持ったものである。そして、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄとは、開度と開口面積とがほぼ直線に近い形で対応するように設計されている場合を想定する。

このような想定において、吐出温度が小さいときは、絞り装置１４ｄは１５００パルス、絞り装置１４ｂは１００パルスに設定されている。このとき、絞り装置１４ｄの開度と絞り装置１４ｂの開度の合計は、１６００パルスである。ここで、圧縮機１０の吐出温度が高くなり、絞り装置１４ｂは、吐出温度を目標値として開度が制御され、６００パルスになったとする。このとき、絞り装置１４ｂが制御されるのとほぼ同時に絞り装置１４ｄの開度も制御する。絞り装置１４ｄの開度を、２つの絞り装置の合計開度である１６００パルスから絞り装置１４ｂの開度である６００パルスを減じた１０００パルスに設定する。このようにすると、第１バイパス配管４ａに設置された絞り装置１４ｄの内部の流動抵抗が大きくなり、第２バイパス配管４ｂに設置された絞り装置１４ｂの内部の流動抵抗が小さくなるため、第２バイパス配管４ｂに冷媒を流すことができるようになる。毎回、絞り装置１４ｂの開度を制御する度に、絞り装置１４ｄの開度も併せて制御することにより、圧縮機１０の吐出温度を適切に制御することができる。

ここで、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄとをほぼ同時に制御するという説明を行ったが、実際は、各絞り装置は同時ではなく、各制御タイミングにおいて、順に制御がなされる。したがって、本実施の形態における、ほぼ同時とは、同じ制御タイミング（例えば３０秒毎）に各絞り装置を制御することを意味している。同じ制御タイミングであっても、実際は各絞り装置は同時ではなく、例えば絞り装置１４ｂの開度を制御し、次に絞り装置１４ｄの開度を制御するというように順次制御される場合が多く、このように順次制御しても、同時に制御しても、どちらでもよい。また、順次制御する場合に、先に絞り装置１４ｄの開度を制御し、その後に、絞り装置１４ｂの開度を制御するようにしてもよい。また、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄの制御タイミングが、少し（例えば３０秒から１分程度）ずれたとしても、大きな問題は起きず、過冷却熱交換器１３の過冷却度および圧縮機１０の吐出温度を、共に目標に制御することができる。ただし、各絞り装置を同一の制御タイミングで制御した方が、制御性がよく、吐出温度が早く目標値に達する。また、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄを順次制御ではなく、同時に制御した方が、吐出温度の制御性がよい。

上述したように、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄが同容量（全開開度時の開口面積がほぼ同一）である場合は、２つの絞り装置における合計の開口面積がほぼ同じになるように制御するのが望ましい。ここで、２つの絞り装置における合計の開口面積がほぼ同じであるとは、例えば、双方の合計の開口面積が±１％程度の範囲に収まっていることをいう。例えば、前述した例のように、合計の開度が１６００のときには、合計の開度が１６００±１６パルスに収まっていればよい。また、例えば、絞り装置１４ｂの開度が６００パルスの場合、絞り装置１４ｄの開度は９８４パルスと１０１６パルスとの間のパルスに設定されていればよい。

また、合計の開口面積を±１％程度の範囲で収める場合よりも少し制御性は悪くなるが、２つの絞り装置における合計の開口面積が±１０％程度の範囲に収まるようにすれば、圧縮機１０の吐出温度を目標値に正常に制御することができる。例えば、前述した例のように、合計の開度が１６００のときには、合計の開度が１６００±１６０パルスに収まるようにすればよい。例えば、絞り装置１４ｂの開度が６００パルスの場合、絞り装置１４ｄの開度は８４０パルスと１１６０パルスとの間のパルスに設定されていればよい。また、さらに制御性は悪くなるが、双方の合計の開口面積が±２０％程度の範囲に収まっていれば、少し制御の応答性は悪化するが、制御上の問題は起きず、吐出温度を目標値に制御することができる。例えば、前述した例のように、合計の開度が１６００のときには、合計の開度が１６００±３２０パルスに収まるようにすればよい。例えば、絞り装置１４ｂの開度が６００パルスの場合、絞り装置１４ｄの開度は６８０パルスと１３２０パルスとの間のパルスに設定されていればよい。

ここでは、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄが同容量（全開開度時の開口面積がほぼ同一）のものである場合について説明したが、これに限るものではなく、異なる種類、異なる容量のものであっても構わない。種類等が異なる場合は、絞り装置１４ｂの絞り部の開口面積と絞り装置１４ｄの絞り部の開口面積との合計の開口面積がほぼ同じになるように、双方の絞り装置を制御すればよい。

また、絞り装置１４ｂの開口面積と絞り装置１４ｄの開口面積の合計が多少異なったとしても、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）の変化に対応して、絞り装置１４ｄの開度（開口面積）を逆方向に変化させるようにしてもよい。これにより、絞り装置１４ａの開度（開口面積）を調整して過冷却熱交換器１３の第１流路の過冷却度を制御し、第２バイパス配管４ｂに設置された絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を調整して圧縮機１０の吐出温度を制御することができる。ここで、逆方向に変化させるとは、例えば、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）が大きくなれば絞り装置１４ｄの開度（開口面積）を小さくし、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）が小さくなれば絞り装置１４ｄの開度（開口面積）を大きくするように変化させることである。例えば、絞り装置１４ｂの最大開度時の開口面積が絞り装置１４ｄの最大開度時の開口面積の１．５倍であり、開度と開口面積は直線関係になっているものとする。また、絞り装置１４ｂについては、全開開度が２０００パルスであり、冷媒が流れなくなる最低開度が２００パルスであるものとする。そして、絞り装置１４ｄについては、全開開度が１０００パルスであり、冷媒が流れなくなる最低開度が１００パルスであるものとする。このような条件において、吐出温度が小さいときは、絞り装置１４ｄは最大開度の１０００パルス、絞り装置１４ｂは最低開度の２００パルスに設定されている。圧縮機１０の吐出温度が高くなり、圧縮機１０の吐出温度が目標値になるように絞り装置１４ｂの開度を制御する場合に、制御装置５０が、８００パルスが絞り装置１４ｂの適切開度であると演算したものとする。このとき、絞り装置１４ｂの開度を最低開度の２００パルスから新しい開度である８００パルスに開く制御を行うのと対応させて、絞り装置１４ｄの開度を全開開度である１０００パルスから閉じるように制御する。そして、絞り装置１４ｄの開度を、例えば、式（１）に基づいて決定する。これは、絞り装置１４ｂの開度が開く変化割合と同じ割合で絞り装置１４ｄを閉じるようにするものである。

式（１）に、条件に基づく具体的な値を代入すると、式（２）のようになる。式（２）を演算すると４００パルスとなる。

したがって、制御装置５０は、絞り装置１４ｄの開度を８００パルスに制御する制御タイミングで、絞り装置１４ｂの開度を４００パルスに制御する。このとき、各絞り装置の開度の変化量は、絞り装置１４ｄは（８００−２００）＝６００パルスとなり、絞り装置１４ｂは（４００−１００）＝３００パルスとなる。各絞り装置とも、それぞれの絞り装置の最大開度と最低開度との差に対して約３３％分の変化である。

このように、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄの容量（最大開度での開口面積）に違いがあっても、絞り装置１４ｂの開度の変化に対応させて絞り装置１４ｄの開度の変化量を決定し、かつ、絞り装置１４ｂの開度の変化方向と絞り装置１４ｄの開度の変化方向を逆方向に制御すれば、圧縮機１０の吐出温度を目標値に制御できる。ただし、この場合、制御前と制御後とでは、絞り装置１４ｂの開口面積と絞り装置１４ｄの開口面積の合計面積が異なる。そこで、絞り装置１４ａの開度を制御し、過冷却熱交換器１３の第１流路の過冷却度を目標に保つ必要がある。

例えば、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄとの容量が違う場合、開度と開口面積の関係は直線関係になっている方が制御性がよいが、これに限るものではない。どのような形の対応関係になっていても、開度を大きくすると開口面積が大きくなるものであれば、同様の制御を行うことができる。

以上説明したように、圧縮機１０の吐出温度が高い冷房運転モードにおいては、過冷却熱交換器１３の第１流路の過冷却度を目標に近づけるように、絞り装置１４ａを制御して、過冷却熱交換器１３の第２流路を流れる冷媒流量を調整する。また、圧縮機１０の吐出温度を目標に近づけるように、絞り装置１４ｂの開度を制御して、圧縮機１０のインジェクションポートに接続された第２バイパス配管４ｂに流れる冷媒の流量を調整する。このとき、絞り装置１４ｄを絞り装置１４ｂと連動制御し、制御後の絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を基に、演算し、絞り装置１４ｄの開度（開口面積）を設定するようにすることで、過冷却熱交換器１３の過冷却度と圧縮機１０の吐出温度との双方を適切に制御することができる。

ここで、絞り装置１４ｂの開度変化方向と絞り装置１４ｄの開度変化方向とは、逆方向となるようにする。例えば、制御装置５０は、絞り装置１４ｂの開口面積が大きくなるように制御するときは、絞り装置１４ｄの開口面積が小さくなるように制御する。また、絞り装置１４ｂの開口面積が小さくなるように制御するときは、絞り装置１４ｄの開口面積が大きくなるように制御する。

ここで、圧縮機１０のインジェクションポートが圧縮室に開口する角度は、通常、圧縮室の吸入口が閉じてすぐの場合が多い。この場合、インジェクションポートが位置する圧縮室内の圧力は低圧（吸入側の圧力）に近い値である。このときは、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄとは同容量（全開開度時の開口面積がほぼ同一）のものを使用する。しかし、絞り装置を流れる流量は、絞り装置前後の圧力差の平方根に比例する。例えば圧縮室の吸入口が閉じてからかなり回転角度が大きくなってから、圧縮機１０のインジェクションポートが圧縮室に開口する場合は、圧縮室内の圧力が低圧よりも十分に高くなる。したがって、絞り装置１４ｂの前後の圧力差が、絞り装置１４ｄの前後の圧力差に対して小さくなる。このため、絞り装置１４ｄの容量（全開開度時の開口面積）に対して、絞り装置１４ｂの容量（全開開度時の開口面積）を大きくした方が、制御性がよくなる。この場合でも、絞り装置１４ｂの制御と絞り装置１４ｄの制御を連動させることには変わりはない。制御装置５０は、絞り装置１４ｂの開度若しくは開度の変化量または開口面積若しくは開口面積の変化量を基に、絞り装置１４ｄの開度若しくは開度の変化量または開口面積若しくは開口面積の変化量を演算すればよい。

ここで、絞り装置１４ａについては、電子式膨張弁等のように、開口面積を変化させられるものが望ましいが、これに限定するものではない。例えば、小型の電磁弁等の開閉弁を組み合わせて構成する、キャピラリチューブで構成する等してもよい。

また、絞り装置１４ｄは、絞り装置１４ｂの開度の変化に応じて、流動抵抗を変化させられればよい。このため、開口面積を変化させられる電子式膨張弁等で構成することが望ましいが、これに限るものではない。例えば、複数の電磁弁を並列に組み合わせて構成し、絞り装置１４ｂの開度の変化に応じて、複数段階で開口面積を変化させられるようにしてもよい。この場合、連続的に開口面積を変えられないので、吐出温度の制御精度は少し悪化するが、吐出温度が限界値を超えないように制御することができるので問題ない。

また、上述したように、熱負荷のない利用側熱交換器１７（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がないため、運転を停止させる。このとき、停止している室内機２に対応する絞り装置１６は、全閉または冷媒が流れない小さい開度としておく。

以上のように、過冷却熱交換器１３の第２流路の下流側に２つのバイパス配管を備え、第１バイパス配管４ａには、絞り装置１４ｄを介して、アキュムレータ１５の上流側（圧縮機１０の吸入側）の流路に冷媒が流れるようにし、第２バイパス配管４ｂには、絞り装置１４ｂを介して、圧縮機１０の圧縮室に冷媒をインジェクションできるようにする。このとき、絞り装置１４ｂと絞り装置１４ｄとを連動制御することにより、延長配管５が長い場合であっても、室内機２に流入する冷媒に確実に過冷却度がついている状態にでき、かつ、圧縮機１０の吐出温度が高くなる条件において、圧縮機１０の吐出温度が上限を超えないように、確実に制御することができる。

ここで、過冷却熱交換器１３の第２流路を通った冷媒は、低温の二相冷媒またはガス冷媒である。例えば圧縮機１０の吐出温度が限界温度よりも少しだけ高い場合は、第２バイパス配管４ｂを介して低温のガス冷媒を圧縮機１０の圧縮室に流入させればよい。一方、吐出温度が限界温度よりもかなり高い場合は、圧縮機１０の圧縮室には、低温の二相冷媒を流入させる必要がある。過冷却熱交換器１３の第２流路を通った冷媒を二相状態とする場合は、二相状態の冷媒を第１バイパス配管４ａと第２バイパス配管４ｂとに分岐することになる。この場合、第１バイパス配管４ａと第２バイパス配管４ｂとの分岐部に流入した冷媒が、例えば、重力方向（高さ方向）において下から上に向かって流れるように構成する。そして、分岐後の冷媒が高さ方向において、ほぼ同じ高さで流れるように分岐後の流路を構成する。このように構成すると、液冷媒が片方の流路に偏ることなく、二相状態の冷媒をきれいに（均等に）分岐することができる。この場合の分岐部には、Ｔ型の継手やＹ型の継手が用いられる。また、分岐部が少し傾いていたとしても、僅かな傾きであれば問題はなく、二相冷媒はきれいに分配される。この許容傾き角度は、約１５度以内であり、これ以下であれば問題なく二相冷媒を分配することができる。ただし、第１バイパス配管４ａと第２バイパス配管４ｂとの分岐部は、これに限るものではなく、二相状態の冷媒を、冷媒液が片方に偏ることなく、きれいに分岐できるものであれば、どのような構造のものでもよい。

［暖房運転モード］
図７は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す図である。図７では、全部の利用側熱交換器１７において温熱負荷が発生している場合を例に暖房運転モードについて説明する。ここで、図５において太線で表した配管が冷媒が流れる配管を示しており、冷媒が流れる方向を実線矢印で示している。

図７に示す暖房運転モードの場合、室外機１では、制御装置５０が、冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２を経由せずに室外機１を流出して室内機２へ流入する流路に切り替えるように指示する。そして、圧縮機１０が低温低圧の冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒を吐出する。圧縮機１０から吐出された高温高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１を通過して室外機１から流出する。室外機１から流出した高温高圧のガス冷媒は、延長配管５を通って室内機２（２ａ〜２ｄ）のそれぞれに流入する。室内機２（２ａ〜２ｄ）に流入した高温高圧のガス冷媒は、利用側熱交換器１７（１７ａ〜１７ｄ）のそれぞれに流入し、利用側熱交換器１７（１７ａ〜１７ｄ）の周囲を流通する空気に放熱しながら凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。利用側熱交換器１７（１７ａ〜１７ｄ）から流出した液冷媒は、絞り装置１６（１６ａ〜１６ｄ）で膨張させられて、第１中圧の二相冷媒となり、室内機２（２ａ〜２ｄ）から流出する。室内機２から流出した第１中圧の二相冷媒は、延長配管５を通って再び室外機１へ流入する。

このとき、絞り装置１６ａ〜１６ｄの開度（開口面積）は、利用側熱交換器１７ａ〜１７ｄにおける凝縮温度と利用側熱交換器液冷媒温度検出装置２７の検出温度との温度差（過冷却度）が目標値に近づくように制御される。利用側熱交換器１７ａ〜１７ｄにおける凝縮温度は、例えば室外機１の制御装置５０が値を決定し、各室内機２が有する制御装置（図示せず）に通信で信号を送る。

室外機１に流入した第１中圧の二相冷媒は、液分離器１８に流入する。液分離器１８に流入した液冷媒の一部は、液分離器１８の重力方向において下側に設けられた流出口より流出して第１バイパス配管４ａを流れ、絞り装置１４ａを通過する。第１中圧の液冷媒は、絞り装置１４ａで減圧され、第２中圧の二相冷媒となって過冷却熱交換器１３の第２流路を通過する。過冷却熱交換器１３の第２流路を通過することで、過冷却熱交換器１３の第１流路を通過した冷媒により加熱されて乾き度が大きくなった二相冷媒またはガス冷媒となる。そして、第２バイパス配管４ｂおよび全開状態の絞り装置１４ｂを介して、圧縮機１０に設けられたインジェクションポートより圧縮室内に流入する。

また、液分離器１８に流入した残りの二相冷媒は液分離器１８の重力方向の中央近辺または上側に設けられた流出口より流出して過冷却熱交換器１３の第１流路に流入する。過冷却熱交換器１３の第１流路に流入した第１中圧の二相冷媒は、過冷却熱交換器１３の第２流路を流れる第２中圧の冷媒によって少し冷却され、乾き度が少し小さくなって流出する。そして、絞り装置１４ｃを通って減圧されて、低温低圧の二相冷媒になり、熱源側熱交換器１２に流入する。低温低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器１２内において、熱源側熱交換器１２の周囲に流れる空気から吸熱し、蒸発して低温低圧のガス冷媒となって流出する。そして、冷媒流路切替装置１１およびアキュムレータ１５を介して、再び圧縮機１０に吸入される。

上述したように、冷房運転モードでは、過冷却熱交換器１３の第２流路に冷媒を流し、過冷却熱交換器１３の第１流路を流れる冷媒を過冷却し、延長配管５に送り出していた。ここで、暖房運転モードにおいては、延長配管５を流れる冷媒を過冷却させる必要はない。過冷却熱交換器１３の第２流路に冷媒を流す第一の目的は、圧縮機１０の吐出温度が高くなりすぎる場合に吐出温度を下げるためである。また、第二の目的は暖房能力を向上させるためである。いずれも外気温度が低い場合等に必要になる。このため、外気温度が比較的高い場合（例えば、インジェクションをしない状態で吐出温度が１０５℃以下の場合）等、圧縮機１０の吐出温度があまり高くなく、また、暖房能力を向上させる必要がない場合、制御装置５０は、絞り装置１４ｂは全閉または冷媒が流れない小さい開度に制御して、第２バイパス配管４ｂに冷媒が流れないようにする。また、絞り装置１４ｄは、暖房運転モードにおいては、通常、全閉または冷媒が流れない小さい開度に設定し、第１バイパス配管４ａに冷媒が流れないようにしている。

ここで、冷媒として、Ｒ４１０Ａよりも圧縮機１０の吐出温度が高温になる、Ｒ３２等の冷媒を使用する場合、少し高い外気温度において、Ｒ４１０Ａを使用した場合よりも吐出温度が高くなる。例えば、冷凍機油の劣化、圧縮機１０の焼損等を防ぐために、吐出温度を低下させる必要がある。

上述したように、圧縮機１０のインジェクションポートと接続する第２バイパス配管４ｂを介して、圧縮室の内部に乾き度の大きい二相状態の冷媒を、圧縮機１０に直接インジェクションすることができる。

第２バイパス配管４ｂを通る冷媒の流量は、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）により調整される。絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を大きくし、第２バイパス配管４ｂを流れる冷媒の流量を増やすと、圧縮機１０の吐出温度が低下する。逆に絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を小さくし、第２バイパス配管４ｂを流れる冷媒の流量を減らすと、圧縮機１０の吐出温度が高くなる。したがって、絞り装置１４ｂの開度（開口面積）を調整することにより、圧縮機１０の吐出温度を制御できる。例えば、暖房運転モードにおいては、乾き度の大きい二相状態の冷媒が圧縮機１０の圧縮室にインジェクションされるようにする。このとき、吐出冷媒温度検出装置２１で検出した吐出温度と高圧検出装置２２で検出した圧力の飽和温度とから吐出過熱度を算出し、吐出過熱度が目標の範囲に収まるように制御する。このようにすると、インジェクションできる冷媒の量が増え、暖房能力を向上させることができる。

例えば、上述したように、冷媒としてＲ３２を使用した場合は、吐出温度が高くなりやすいので、圧縮機１０にインジェクションすることになる。このような場合は、基本的には暖房能力を向上させなくてもよいので、制御装置５０は、吐出温度を目標として、インジェクションする冷媒の量を制御するようにしてもよい。当然、Ｒ３２を使用した場合でも、暖房能力を向上させるために、吐出過熱度を目標としてインジェクション量を制御してもよい。

また、絞り装置１４ｃは、絞り装置１６と絞り装置１４ａとの間（液分離器１８）の冷媒の圧力を第１中圧にするために制御する。第１中圧とは、前述したように、圧縮機１０の吐出側の高圧よりも低く、第２バイパス配管４ｂの下流側の圧力である。そして、圧縮機１０の圧縮室のインジェクションポートの圧力である第２中圧よりも高い圧力である。絞り装置１６と絞り装置１４ｃとの間の冷媒の圧力を第１中圧に保つことにより、絞り装置１４ａの前後差圧を確保することができ、圧縮機１０に確実に冷媒をインジェクションすることができる。ここで、絞り装置１４ｃの開度（開口面積）は、液冷媒温度検出装置２４の検出温度を飽和圧力に換算した中圧が目標値に近づくように制御される。

図８は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転時におけるｐ−ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。暖房運転モードにおいては、圧縮機１０において圧縮され、吐出された冷媒（図８の点Ｉ）は、冷媒流路切替装置１１を介して室外機１を流出し、延長配管５を介して室内機２に流入する。そして、室内機２の利用側熱交換器１７で凝縮された後、絞り装置１６を通過して、延長配管５を介して、室外機１に戻る。さらに、液分離器１８、過冷却熱交換器１３の第一流路を介して、絞り装置１４ｃに流れる。絞り装置１４ｃの開度を調整することで、絞り装置１６と絞り装置１４ｃとの間を流れる冷媒（絞り装置１４ｃの上流側の冷媒）の圧力は第１中圧となるように制御される（図８の点Ｊ）。絞り装置１６と絞り装置１４ｃとの間を流れる第１中圧の冷媒は、液分離器１８で液冷媒の一部が分岐される（図８の点Ｊ_１）。分岐された液冷媒の一部は、第１バイパス配管４ａを通過し、絞り装置１４ａによって減圧されて第２中圧の冷媒になる（図８の点Ｍ）。さらに、過冷却熱交換器１３の第２流路を通過することで、過冷却熱交換器１３の第１流路を流れる冷媒と熱交換をして加熱され、乾き度の大きい第２中圧の二相冷媒となる（図８の点Ｍ_１）。そして、第２バイパス配管４ｂおよび全開状態の絞り装置１４ｂを介して、圧縮機１０が有するインジェクションポートから圧縮室にインジェクションされる。

一方、液分離器１８で液冷媒の一部が分岐したことで、残りの冷媒は、乾き度が若干大きくなる（図８の点Ｊ_２）。そして、残りの冷媒は、過冷却熱交換器１３の第１流路を通過することで、過冷却熱交換器１３の第２流路を流れる冷媒と熱交換をして冷却される（図８の点Ｊ_３）。さらに、絞り装置１４ｃで減圧されて、低圧の二相冷媒となる（図８の点Ｋ）。低圧の二相冷媒は、熱源側熱交換器１２で蒸発した後、冷媒流路切替装置１１を介して、アキュムレータ１５に流入する。また、アキュムレータ１５を流出した冷媒は、吸入側流路を通過して圧縮機１０に吸入される。

ここで、本実施の形態の圧縮機１０は低圧シェル型の圧縮機である。圧縮機１０内の下部には吸入された冷媒と油とが流入する。また、中間部にはモータが配置されている。そして、上部では、圧縮室で圧縮された高温高圧の冷媒が密閉容器内の吐出室に吐出された後、圧縮機１０から吐出される。したがって、圧縮機１０の金属製の密閉容器は高温高圧の冷媒にさらされている部分と、低温低圧の冷媒にさらされている部分とがある。このため、密閉容器の温度はその中間的な温度になる。また、モータには電流が流れるため発熱する。したがって、圧縮機１０に吸入された低温低圧のガス冷媒は、圧縮機１０の密閉容器とモータとによって加熱されて温度が上昇する（図８の点Ｆ）。そして、圧縮室内に吸入され、圧縮室内で第２中圧まで圧縮される（図８の点Ｎ）。そして、第２バイパス配管４ｂを介して、圧縮機１０の圧縮室内に冷媒をインジェクションした場合、圧縮室内では、吸入側流路から吸入された冷媒とインジェクションに係る冷媒との合流部分における冷媒の温度が下がる（図８の点Ｈ）。そして、圧縮室内において、さらに圧縮が継続されることで、高圧のガス冷媒となって圧縮機１０から吐出する。そのため、第２バイパス配管４ｂを介して冷媒を流入させると、合流部分において冷媒の温度が低下するため、流入させない場合（図８の点Ｇ）の圧縮機１０の吐出温度に対して、吐出温度が低下する（図８の点Ｉ）。例えばＲ３２等のように、圧縮機１０の吐出温度がＲ４１０Ａよりも高温になる冷媒を使用している場合等においても、圧縮機１０の吐出温度を低下させることができ、安全に使用することができる。また、信頼性が高くなる。

ここで、絞り装置１４ｃは、電子式膨張弁等のように、開口面積を変化させられるものが望ましい。電子式膨張弁を使用すれば、絞り装置１４ｃの上流側の冷媒の圧力となる第１中圧を任意の圧力に調整することができ、吐出温度を細かく制御することができる。しかし、絞り装置１４ｃは、これに限るものではない。例えば、小型の電磁弁等の開閉弁を組み合わせて、開度を複数段階で選択制御できるような構成にしてもよい。また、キャピラリチューブにより冷媒の圧損に応じた過冷却を行えるようにした構成にしてもよい。電子式膨張弁よりも制御性は少し悪化するものの、吐出温度を目標に近づけることができる。

また、第１中圧を求める場合に、液冷媒温度検出装置２４の検出温度を飽和圧力換算して求める方法について説明した。この方法にすることで、システムを安価に構成することができる。ただ、これに限るものではない。例えば圧力センサーを設け、直接検出した圧力を用いて第１中圧を求めてもよい。絞り装置１４ａは、開口面積を変化させられる電子式膨張弁等で構成する。そして、制御装置５０は、吐出冷媒温度検出装置２１が検出する圧縮機１０の吐出温度と、高圧検出装置２２が検出する高圧の飽和温度との温度差で算出される吐出過熱度が目標の範囲内に入るように、絞り装置１４ａの開口面積を制御する。また、吐出温度が一定値（例えば１１０℃等）を超えたと判断したときに、一定の開度分、例えば１０パルスずつ、開くように制御してもよい。また、目標温度を一定値ではなく、範囲で設定し、吐出温度が目標温度範囲内（例えば１００℃から１１０℃の間）に入るように制御してもよい。なお、暖房運転モードにおいては、通常は、絞り装置１４ｂは全開状態とし、絞り装置１４ｄは全閉状態とする。起動時等は、絞り装置１４ｂを全閉とする場合もある。

ここで、暖房運転モードを実行する際、熱負荷（暖房負荷）のない利用側熱交換器１７（サーモオフを含む）へは冷媒を流す必要がない。しかし、暖房運転モードにおいて、暖房負荷のない利用側熱交換器１７と対応する絞り装置１６を全閉または冷媒が流れないほどの小さい開度とすると、停止している室内機２の利用側熱交換器１７の内部で冷媒が周囲空気によって冷やされて凝縮して溜まり込んでしまい、冷媒回路全体として冷媒不足に陥ってしまう可能性がある。そこで、本実施の形態では、暖房運転時において、熱負荷のない利用側熱交換器１７と対応する絞り装置１６の開度（開口面積）は全開等の大きい開度にして冷媒が通過できるようにする。このため、冷媒の溜まり込みを防止することができる。

絞り装置１４ａの開度（開口面積）は、吐出過熱度が目標値（例えば４０℃）に近づくように制御するか、または、目標の範囲（例えば３０℃から４０℃）に入るように制御する。吐出過熱度の目標値は、外気温度に基づいて異なる値に設定し、各外気温度にて、室内機２が発揮する暖房能力の向上度合いがなるべく大きく、かつ、吐出温度が限界温度を超えない値に設定する。

また、絞り装置１４ａの開度（開口面積）は、圧縮機１０の吐出温度が目標値に近づくように制御してもよい。吐出温度の目標値は、吐出温度の限界値よりは低くする。ただ、高い温度の方が室内機２が発揮する暖房能力を大きくすることができるので、なるべく高い温度に設定することが望ましい。例えば、圧縮機１０の吐出温度限界が１２０℃の場合、吐出温度が１２０℃を超えないようにするため、１１０℃を超えると圧縮機１０の周波数を減速させるようにする。したがって、インジェクションを行って圧縮機１０の吐出温度を下げる場合、圧縮機１０の周波数が減速する温度である１１０℃よりも少し低い温度である、１００℃から１１０℃の間の温度（例えば１０５℃等）に吐出温度の目標値を設定するとよい。ここで、１１０℃による周波数の減速がかからない場合は、吐出温度の目標値は１００℃から１２０℃の間の温度（例えば１１５℃等）とするとよい。

実施の形態２．
上述した実施の形態１においては、特に示さなかったが、第２冷媒流路切替装置１９としては、四方弁を用いるのが一般的である。ただ、これに限るものではなく、二方流路切替弁、三方流路切替弁等を複数個用いて、四方弁と同様の流路切替を行えるように構成してもよい。

また、室内機２が４台接続されている場合を例に説明したが、室内機２の接続台数は何台接続されていても、実施の形態１と同様のことが成り立つ。

ここで、上述の実施の形態１では液分離器１８の構成の詳細については特に説明しなかった。例えば、１つの入口側流路と２つの出口側流路を持ち、入口側流路から流入した冷媒から液冷媒を分離して、一方の出口側流路から第１バイパス配管４ａに流出させることができるものであればよい。また、第１バイパス配管４ａに流出する冷媒に多少のガス冷媒が混入していても、ガス冷媒の混入度が、絞り装置の制御に大きな影響を与えない程度であれば、液分離器１８における液冷媒の分離効率が１００％でなくてもよい。

また、上述の実施の形態では、室外機１が１台の場合について説明したが、複数台接続するようにしてもよい。このとき、複数の室外機１に流入出する冷媒の分流部分または合流部分が各室外機１の外部に位置していてもよい。

また、圧縮機１０は、低圧シェル型の圧縮機を使用する場合を例に説明したが、例えば高圧シェル型の圧縮機を使用しても同様の効果を奏する。

上述の実施の形態１においては、Ｒ３２以外の冷媒について言及しなかった。例えば、Ｒ３２等のように、吐出温度が高くなりやすい冷媒を使用する場合に本発明の効果が特に大きくなる。ただし、Ｒ３２に限定するものではない。例えば、Ｒ３２以外には、Ｒ３２と、地球温暖化係数が小さく化学式がＣＦ_３ ＣＦ＝ＣＨ_２ で表されるテトラフルオロプロペン系冷媒であるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ等との混合冷媒（非共沸混合冷媒）を使用してもよい。例えば冷媒としてＲ３２を使用した場合は、Ｒ４１０Ａを使用した場合に対して、同一運転状態において、吐出温度が約２０℃上昇する。このため、吐出温度を低下させる必要があり、本発明によるインジェクションの効果が大きい。また、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとの混合冷媒においては、Ｒ３２の質量比率が６２％（６２ｗｔ％）以上である場合に、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合よりも吐出温度が３℃以上高くなる。このため、本発明によるインジェクションにより、吐出温度を低下させるようにする効果が大きい。また、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｚｅとの混合冷媒においては、Ｒ３２の質量比率が４３％（４３ｗｔ％）以上である場合に、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合よりも吐出温度が３℃以上高くなる。このため、本発明によるインジェクションにより、吐出温度を低下させるようにする効果が大きい。また、混合冷媒における冷媒種はこれに限るものではなく、その他の冷媒成分を少量含んだ混合冷媒であっても、吐出温度には大きな影響がなく、同様の効果を奏する。また、例えば、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとその他の冷媒を少量含んだ混合冷媒等においても使用でき、吐出温度がＲ４１０Ａよりも高くなる冷媒であれば、どんな冷媒であっても吐出温度を低下させる必要があり、同様の効果がある。

また、一般的に、熱源側熱交換器１２および利用側熱交換器１７ａ〜１７ｄには、送風によって冷媒の凝縮または蒸発を促進させる送風機が取り付けられていることが多いが、これに限るものではない。例えば利用側熱交換器１７ａ〜１７ｄとして、放射を利用したパネルヒータのようなものも用いることができる。また、熱源側熱交換器１２としては、水、不凍液等の液体により熱交換する水冷式のタイプの熱交換器を用いることができる。冷媒の放熱または吸熱が行えるものであればどんなものでも用いることができる。

また、ここでは、室外機１と室内機２との間を配管接続して冷媒を循環させる直膨式空気調和装置を例として説明を行ったが、これに限るものではない。例えば室外機１と室内機２との間に中継機を備える。そして、室外機と中継機の間で冷媒を循環させ、中継機と室内機との間で水、ブライン等の熱媒体を循環させて、中継機において冷媒と熱媒体との熱交換を行って空気調和を行う空気調和装置についても適用することができ、同様の効果を奏する。このような空気調和装置においては、液分離器１８の設置は不要となる。

１ 室外機、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 室内機、４ａ 第１バイパス配管、４ｂ 第２バイパス配管、５ 延長配管、６ 室外空間、７ 室内空間、９ 建物、１０ 圧縮機、１１ 冷媒流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ 過冷却熱交換器、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 絞り装置、１５ アキュムレータ、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ 絞り装置、１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 利用側熱交換器、１８ 液分離器、１９ 第２冷媒流路切替装置、２１ 吐出冷媒温度検出装置、２２ 高圧検出装置、２３ 低圧検出装置、２４ 液冷媒温度検出装置、２５ 過冷却熱交換器入口冷媒温度検出装置、２６ 過冷却熱交換器出口冷媒温度検出装置、２７ 利用側熱交換器液冷媒温度検出装置、２８ 利用側熱交換器ガス冷媒温度検出装置、５０ 制御装置、１００ 空気調和装置。

Claims (15)

1. 圧縮室および該圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクションポートを有し、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
   前記冷媒の熱交換を行う第１熱交換器と、
   該第１熱交換器を凝縮器とするか蒸発器とするかを切り替える冷媒流路切替装置と、
   第１流路と第２流路とを有し、各流路を通過する前記冷媒を熱交換させて前記第１流路を流れる前記冷媒を過冷却する過冷却熱交換器と、
   前記冷媒の熱交換を行う第２熱交換器と、
   該第２熱交換器を通過する前記冷媒の圧力を調整する第１絞り装置と
   を配管接続して前記冷媒を循環させる冷媒回路を構成し、
   前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の配管と前記過冷却熱交換器の前記第２流路の冷媒流入側および前記過冷却熱交換器の前記第２流路の冷媒流出側と前記圧縮機の冷媒吸入側の配管とを接続する第１バイパス配管と、
   該第１バイパス配管において、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の配管から前記過冷却熱交換器の前記第２流路に流れる前記冷媒の圧力を調整する第２絞り装置と、
   該第１バイパス配管において、前記過冷却熱交換器の前記第２流路から前記圧縮機の冷媒吸入側の配管に流れる前記冷媒の圧力を調整する第３絞り装置と、
   前記過冷却熱交換器の前記第２流路の冷媒流出側と前記インジェクションポートとを接続する第２バイパス配管と、
   該第２バイパス配管を流れる前記冷媒の流量を調整する第４絞り装置とを備え、
   前記圧縮機の冷媒吐出側における前記冷媒の温度である吐出温度が、同条件においてＲ４１０Ａよりも高温になる冷媒を前記冷媒に用い、
   前記第１熱交換器が蒸発器として作用しているときに、前記第４絞り装置を介して前記第２バイパス配管を通過させて前記圧縮室内に前記冷媒を導入させ、かつ、前記第３絞り装置の開度を全閉または前記冷媒がほとんど流れない開度に制御し、また、前記過冷却熱交換器の前記第１流路の冷媒流出側の前記冷媒の過冷却度を目標値に近づけるように前記第２絞り装置の開度を制御し、前記吐出温度を目標値に近づけるように前記第４絞り装置の開度を制御する制御装置をさらに備える空気調和装置。
2. 前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、
   前記圧縮機の冷媒吐出側における前記冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、
   前記過冷却熱交換器の前記第１流路の冷媒流出側における前記冷媒の温度を検出する液冷媒温度検出手段と
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記高圧検出手段の検出に係る圧力の飽和温度と液冷媒温度検出手段の検出に係る温度との温度差である過冷却度を目標値に近づけるように前記第２絞り装置の開度を制御し、前記吐出温度検出手段の検出に係る吐出温度を目標値に近づけるように前記第４絞り装置の開度を制御する請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度検出手段と、
   前記圧縮機の冷媒吐出側における前記冷媒の圧力を検出する高圧検出手段と、
   前記過冷却熱交換器の前記第１流路の冷媒流出側における前記冷媒の温度を検出する液冷媒温度検出手段と
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記高圧検出手段の検出に係る圧力の飽和温度と前記液冷媒温度検出手段の検出に係る温度との温度差である過冷却度を目標値に近づけるように前記第２絞り装置の開度を制御し、前記第１熱交換器が凝縮器として作用しているときは、前記吐出温度検出手段の検出に係る吐出温度を目標値に近づけるように前記第４絞り装置の開度を制御し、前記第１熱交換器が蒸発器として作用しているときは、前記吐出温度と前記高圧検出手段の検出に係る圧力の飽和温度との差である吐出過熱度を目標値に近づけるように前記第４絞り装置の開度を制御する請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記制御装置は、前記第４絞り装置に連動して前記第３絞り装置を制御し、前記第４絞り装置の制御後における開度若しくは開度の変化量または開口面積若しくは開口面積の変化量に基づいて、前記第３絞り装置の開度若しくは開度の変化量または開口面積若しくは開口面積の変化量を演算する請求項２または請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記制御装置は、前記第４絞り装置の開口面積を大きくする制御を行うときは、前記第３絞り装置の開口面積を小さくする制御を行い、前記第４絞り装置の開口面積を小さくする制御を行うときは、前記第３絞り装置の開口面積を大きくする制御を行う請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記制御装置は、前記第３絞り装置の新しい開口面積と前記第４絞り装置の新しい開口面積との合計が、前記第３絞り装置の現在の開口面積と前記第４絞り装置の現在の開口面積とを加えた値の±２０％の範囲内に収まるように前記第３絞り装置の新しい開度を設定する、または、前記第３絞り装置の新しい開度と前記第４絞り装置の新しい開度との合計が、前記第３絞り装置の現在の開度と前記第４絞り装置の現在の開度とを加えた値の±２０％の範囲内に収まるように前記第３絞り装置の新しい開度を設定する請求項５に記載の空気調和装置。
7. 前記制御装置は、前記第３絞り装置の新しい開口面積と前記第４絞り装置の新しい開口面積との合計が、前記第３絞り装置の現在の開口面積と前記第４絞り装置の現在の開口面積とを加えた値の±１０％の範囲内に収まるように前記第３絞り装置の新しい開度を設定する、または、前記第３絞り装置の新しい開度と前記第４絞り装置の新しい開度との合計が、前記第３絞り装置の現在の開度と前記第４絞り装置の現在の開度とを加えた値の±１０％の範囲内に収まるように前記第３絞り装置の新しい開度を設定する請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記制御装置は、前記第３絞り装置の新しい開口面積と前記第４絞り装置の新しい開口面積との合計が、前記第３絞り装置の現在の開口面積と前記第４絞り装置の現在の開口面積とを加えた値の±１％の範囲内に収まるように前記第３絞り装置の新しい開度を設定する、または、前記第３絞り装置の新しい開度と前記第４絞り装置の新しい開度との合計が、前記第３絞り装置の現在の開度と前記第４絞り装置の現在の開度とを加えた値の±１％の範囲内に収まるように前記第３絞り装置の新しい開度を設定する請求項７に記載の空気調和装置。
9. Ｒ３２または質量比率においてＲ３２を６２％以上含む混合冷媒を用いる請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
10. 前記制御装置は、前記吐出温度の目標値を、１００℃から１２０℃の間の値に設定し、前記吐出温度の目標値に基づいて、前記第４絞り装置の開度を調整する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
11. 前記制御装置は、前記吐出温度の目標値を、１００℃から１１０℃の間の値に設定し、前記吐出温度の目標値に基づいて、前記第４絞り装置の開度を調整する請求項１０に記載の空気調和装置。
12. 前記冷媒回路において、前記圧縮機の吸入側と接続され、余剰冷媒を貯留するアキュムレータをさらに備え、前記第１バイパス配管を、前記アキュムレータの冷媒流入側の配管と接続し、
    前記圧縮機、前記アキュムレータ、前記過冷却熱交換器、前記第２絞り装置、前記第３絞り装置、前記第４絞り装置、前記第１熱交換器、前記第１バイパス配管および前記第２バイパス配管を室外機に収容する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の空気調和装置。
13. 前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間の流路に、通過する冷媒から液冷媒を分離可能な液分離器をさらに備え、
    該液分離器が分離した液冷媒の一部を前記第１バイパス配管に通過させる請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の空気調和装置。
14. 前記過冷却熱交換器の前記第２流路の冷媒流出側に、二相冷媒を前記第１バイパス配管と前記第２バイパス配管とに均等に分配する二相冷媒分岐部をさらに備える請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
15. 二相冷媒分岐部は、Ｔ型またはＹ型の継手であり、重力方向においてほぼ下側から上側に向かって冷媒が流入し、重力方向においてほぼ同じ高さで分配されるような向きに設置する請求項１４に記載の空気調和装置。

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