JPWO2013160965A1

JPWO2013160965A1 - 空気調和装置

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Publication number: JPWO2013160965A1
Application number: JP2014512032A
Authority: JP
Inventors: 傑鳩村; 山下　浩司; 浩司山下; 直史竹中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2015-12-21
Anticipated expiration: 2032-04-27
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Abstract

予め定めた低外気時に利用側熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行う際において、圧縮機から吐出された冷媒を利用側熱交換器に流入させながら、インジェクション配管を介して圧縮機のインジェクションポートに冷媒を供給するとともに、熱源側熱交換器で放熱させた冷媒の一部を圧縮機に供給する低外気暖房運転起動モードを実行した後に、圧縮機から吐出された冷媒を利用側熱交換器に流入させながら、インジェクション配管を介して圧縮機のインジェクションポートに供給する低外気暖房運転モードに移行する。

Description

本発明は、たと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。

従来から、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置においては、たとえば建物外に配置した熱源機である室外機（室外ユニット）と建物内に配置した室内機（室内ユニット）との間を配管接続して冷媒回路を構成し、冷媒を循環させている。そして、冷媒の放熱、吸熱を利用して空気を加熱、冷却することで、空調対象空間の暖房又は冷房を行なっている。

外気温度が−１０℃程度を下回る場合において、このようなビル用マルチエアコンで暖房運転を実施する際には、この低外気の空気と冷媒とが熱交換することとなるため、冷媒の蒸発温度が低下し、それに伴い蒸発圧力が低下する。
これにより、圧縮機に吸入される冷媒の密度が小さくなって冷媒流量が減少し、空気調和装置の暖房能力不足となる。また、圧縮機に吸入される冷媒の密度が小さい分、圧縮比が大きくなるため、圧縮機の吐出冷媒の温度上昇を過度に引き起こし、冷凍機油の劣化及び圧縮機の破損等の問題が生じる。

これらの問題に対処するため、圧縮機の圧縮過程で中間圧となる箇所に、二相冷媒をインジェクションすることで、圧縮させる冷媒の密度を向上し冷媒流量を増加させて、低外気時の暖房能力を確保し、圧縮機の吐出温度を低下させる空気調和装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の技術は、負荷側熱交換器に供給された高圧冷媒の飽和温度が室内空気の温度以上となると、高圧ガス冷媒から室内空気に放熱して冷媒が液化して二相冷媒となることを利用し、この二相冷媒を圧縮機の圧縮過程で中間圧となる箇所にインジェクションして圧縮機の吐出冷媒温度を低下させるものである。

特開２００８−１３８９２１号公報（図１、図２等）

外気温度が−１０℃程度を下回る場合においては、室内機の設置される空調対象空間の温度もそれに対応して小さくなる。すなわち、空気調和装置の起動直後５〜１５分程度は、室内機内に設けられる負荷側熱交換器に供給される高圧冷媒の飽和温度が、室内の空気温度よりも低くなる。このため、暖房運転を実施するにあたり、高圧冷媒を負荷側熱交換器に供給しても高温・高圧のガス冷媒が負荷側熱交換器で液化されないこととなる。
このため、特許文献１に記載の技術では、低外気温度下で空気調和装置を運転すると、ガス冷媒が圧縮機にインジェクションされることとなり、圧縮機から吐出される冷媒温度の上昇抑制の効果が小さくなってしまう。さらに、外気温度が低くなるほど（たとえば−３０℃以下）、圧縮機に吸入される冷媒密度が小さくなり、圧縮機の吐出冷媒温度の上昇幅が大きくなる。

すなわち、特許文献１に記載の技術では、高圧冷媒が室内の空気温度以上になる前に、圧縮機の吐出冷媒温度が一時的に約１２０℃以上まで過昇し、「冷凍機油の劣化」及び「冷凍機油の劣化に伴う圧縮機の摺動部の摩耗による破損」を引き起こすという課題があった。

また、特許文献１に記載の技術では、圧縮機を減速して回転数を低下させ、圧縮機の吐出冷媒温度の上昇を抑制する方法を採用すると、圧縮機をスムーズに増速できないこととなるので、暖房能力を確保するまでに要する時間が長くなり、ユーザーの快適性を低減させ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、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制しながら、圧縮機の吐出冷媒温度の上昇を抑制する空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、圧縮機、冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、利用側絞り装置及び利用側熱交換器が冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成した空気調和装置において、一方が圧縮機のインジェクションポートに接続され、他方が利用側絞り装置と熱源側熱交換器との間の冷媒配管に接続され、圧縮機の圧縮運転中に冷媒を注入するインジェクション配管と、冷凍サイクルの冷媒配管を流れる冷媒と、インジェクション配管を流れる冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器と、を有し、予め定めた低外気時に利用側熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行う際において、圧縮機から吐出された冷媒を利用側熱交換器に流入させながら、インジェクション配管を介して圧縮機のインジェクションポートに冷媒を供給するとともに、熱源側熱交換器で放熱させた冷媒の一部を圧縮機に供給する低外気暖房運転起動モードを実行した後に、圧縮機から吐出された冷媒を利用側熱交換器に流入させながら、インジェクション配管を介して圧縮機のインジェクションポートに供給する低外気暖房運転モードに移行するものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、予め定めた低外気時に利用側熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行う際において、低外気暖房運転起動モードを実行した後に、低外気暖房運転モードに移行するので、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制しながら、圧縮機の吐出冷媒温度の上昇を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の低外気暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の低外気暖房運転起動モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の低外気暖房運転起動モード時における制御動作を示すフローチャートである。本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置（以下、１００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の詳しい構成について説明する。この空気調和装置１００は、室外機１と室内機２が冷媒主管４で接続されており、これらの間に冷媒を循環させることで、冷凍サイクルを利用した空気調和を行うことができるようになっている。
空気調和装置１００は、低外気温度である場合においても、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制しながら、圧縮機の吐出冷媒温度の上昇を抑制する改良が加えられたものである。

［室外機１］
室外機１は、インジェクションポートを有する圧縮機１０と、四方弁等の冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ１３と、冷媒中に含まれる冷凍機油を分離するオイルセパレータ１４と、一方がオイルセパレータ１４に接続され、他方が圧縮機１０の吸入側に接続される油戻し管１５と、二重管式熱交換器等の冷媒熱交換器１６と、第１絞り装置３０とを有し、これらが冷媒主管４で接続されて設けられている。

冷媒熱交換器１６と室内機２の間の冷媒主管４には、圧縮機１０の中間圧縮室にインジェクションを行うためにインジェクション配管１８が接続され、インジェクション配管１８に第２絞り装置３１、冷媒熱交換器１６、及び第１開閉装置３２が直列に接続されている。なお、インジェクション配管１８には、アキュムレータ１３の冷媒入口側に冷媒を供給する分岐管１８Ｂが接続され、この分岐管１８Ｂに第２開閉装置３３が接続されている。また、第２絞り装置３１及びインジェクション配管１８は、室外機１に設けられている。
室外機１は、暖房運転時において、圧縮機１０の吐出側と、熱源側熱交換器１２を介して圧縮機１０の吸入側とをバイパスするバイパス配管１７を有し、このバイパス配管１７に流量を調整するための第３開閉装置３５が接続されている。
なお、室外機１には、冷媒の温度を検出する第１温度センサ４３、第２温度センサ４５、第３温度センサ４８と、冷媒の圧力を検出する第１圧力センサ４１、第２圧力センサ４２及び第３圧力センサ４９と、これらの検出情報に基づいて圧縮機１０の回転数などを制御する制御装置５０とが設けられている。

圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たと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。圧縮機１０は、吐出側がオイルセパレータ１４を介して冷媒流路切替装置１１に接続され、吸入側がアキュムレータ１３に接続されている。圧縮機１０は、中間圧縮室を有しており、この中間圧力室にインジェクション配管１８が接続されている。

冷媒流路切替装置１１は、暖房運転モード時における冷媒の流れと冷房運転モード時における冷媒の流れとを切り替えるものである。冷媒流路切替装置１１は、冷房運転モード時においては、オイルセパレータ１４を介して圧縮機１０の吐出側と熱源側熱交換器１２とを接続するとともに、アキュムレータ１３と室内機２とを接続するように切り替えられる。冷媒流路切替装置１１は、暖房運転モード時においては、オイルセパレータ１４を介して圧縮機１０の吐出側と室内機２とを接続するとともに、熱源側熱交換器１２とアキュムレータ１３とを接続するように切り替えられる。

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として機能し、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なうものである。熱源側熱交換器１２は、一方が冷媒流路切替装置１１に接続され、他方が第１絞り装置３０に接続されている。また、熱源側熱交換器１２は、バイパス配管１７に接続されており、バイパス配管１７から供給される冷媒とファン等の送風機から供給される空気とを熱交換させることができるようになっている。

アキュムレータ１３は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、暖房運転モード時と冷房運転モード時の違いによる余剰冷媒、過渡的な運転の変化に対する余剰冷媒を蓄えるものである。アキュムレータ１３は、一方が圧縮機１０の吸入側に接続され、他方が冷媒流路切替装置１１に接続されている。

オイルセパレータ１４は、圧縮機１０から吐出された冷媒と冷凍機油の混合物を分離するものである。オイルセパレータ１４は、圧縮機１０の吐出側、冷媒流路切替装置１１、及び油戻し管１５に接続されている。
油戻し管１５は圧縮機１０に冷凍機油を戻すものであり、一部を毛細管等で構成するとよい。油戻し管１５は、一方がオイルセパレータ１４に接続され、他方が圧縮機１０の吸入側に接続されている。

冷媒熱交換器１６は、冷媒同士の間で熱交換をさせるもので、たとえば二重管式熱交換器等で構成され、冷房運転時は、高圧冷媒の過冷却度を十分に確保するものであり、低外気の暖房運転時は圧縮機１０のインジェクションポートに流入させる冷媒の乾き度を調整するものである。冷媒熱交換器１６は、一方の冷媒流路側が第１絞り装置３０と室内機２とを接続する冷媒主管４に接続され、他方の冷媒流路側がインジェクション配管１８に接続されている。

第１絞り装置３０は、暖房運転モード時に熱源側熱交換器１２に流入させる冷媒の圧力を調整するものである。第１絞り装置３０は、一方が冷媒熱交換器１６に接続され、他方が熱源側熱交換器１２に接続されている。
第２絞り装置３１は、低外気の暖房運転時に圧縮機１０のインジェクションポートに冷媒を流入させる冷媒の圧力を調整するものである。第２絞り装置３１は、一方が冷媒熱交換器１６と室内機２とを接続する冷媒主管４に接続され、他方が冷媒熱交換器１６に接続されている。
第１絞り装置３０及び第２絞り装置３１は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

インジェクション配管１８は、室内機２と冷媒熱交換器１６を接続する冷媒主管４と、圧縮機１０とを接続するものである。また、インジェクション配管１８は、分岐管１８Ｂに接続されている。なお、この分岐管１８Ｂは、第２開閉装置３３が設けられ、一方がアキュムレータ１３の冷媒入口側の冷媒主管４に接続され、他方がインジェクション配管１８に接続されている。
インジェクション配管１８には、流量を調整するための第１開閉装置３２及び第２開閉装置３３が設けられている。第１開閉装置３２は、圧縮機１０のインジェクションポートに流入させる冷媒量を調整するものであり、第２開閉装置３３は、アキュムレータ１３の入口側に供給される冷媒量を調整するものである。
このインジェクション配管１８、冷媒熱交換器１６、第２絞り装置３１、第１開閉装置３２及び第２開閉装置３３によって、空気調和装置１００は、「低外気の暖房運転時において、冷媒熱交換器１６から圧縮機１０のインジェクションポートに流入させる冷媒量を調整」することができ、また、「冷房運転時において、低圧冷媒の流量を調整し、高圧冷媒の過冷却度を確保し、アキュムレータ１３の入口側に冷媒をバイパスさせる」ことが可能となっている。

バイパス配管１７は、暖房運転時において、圧縮機１０の吐出側と、熱源側熱交換器１２を介して圧縮機１０の吸入側とをバイパスするように接続されている配管である。より詳細には、バイパス配管１７は、一方が冷媒流路切替装置１１と室内機２とを接続する冷媒主管４に接続され、他方がアキュムレータ１３と圧縮機１０の吸入側とを接続する冷媒主管４に接続されている。このバイパス配管１７は、熱源側熱交換器１２を流れる冷媒と熱交換が可能なように、熱源側熱交換器１２を介して設けられている。
バイパス配管１７には、冷媒量を調整するための第３開閉装置３５が設けられている。第３開閉装置３５は、圧縮機１０の吸入側に供給される、熱源側熱交換器１２で熱交換された高圧の液、もしくは二相の冷媒の流れを調整するものである。
なお、第１開閉装置３２、第２開閉装置３３、及び第３開閉装置３５は、たとえば二方弁、電磁弁、電子式膨張弁等、冷媒流路の開度調整をすることができるもので構成するとよい。

第１温度センサ４３は、圧縮機１０の吐出側とオイルセパレータ１４との間を接続する冷媒主管４に設けられており、圧縮機１０から吐出した冷媒の温度を検出するものである。第２温度センサ４５は、熱源側熱交換器１２の空気吸込み部に設けられており、室外機１の周囲の空気温度を測定するものである。第３温度センサ４８は、冷媒熱交換器１６と第１開閉装置３２との間を接続するインジェクション配管１８に設けられており、インジェクション配管１８内に流入し、第２絞り装置３１を介して冷媒熱交換器１６から流出した冷媒の温度を検出するものである。第１温度センサ４３、第２温度センサ４５、及び第３温度センサ４８は、たとえばサーミスターなどで構成するとよい。
第１圧力センサ４１は、圧縮機１０とオイルセパレータ１４との間を接続する冷媒主管４に設けられ、圧縮機１０により圧縮され吐出した高温・高圧の冷媒の圧力を検出するものである。第２圧力センサ４２は、室内機２と冷媒熱交換器１６とを接続する冷媒主管４に設けられており、第１絞り装置３０に流入する低温・中圧の冷媒の圧力を検出するものである。第３圧力センサ４９は、冷媒流路切替装置１１とアキュムレータ１３とを接続する冷媒主管４に設けられており、低圧の冷媒の圧力を検出するものである。

制御装置５０は、空気調和装置１００の統括制御を行うものであり、マイコン等で構成されるものである。制御装置５０は、各種検出手段での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２１のための送風機（図示省略）の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、冷媒流路切替装置１１の切り替え、第１絞り装置３０の開度、第２絞り装置３１の開度、第３絞り装置２２の開度、第１開閉装置３２の開／閉、第２開閉装置３３の開／閉、第３開閉装置３５の開／閉、等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。なお、制御装置５０は、ユニット毎に設けてもよく、室外機１または室内機２に設けてもよい。

［室内機２］
室内機２には、利用側熱交換器２１と、第３絞り装置２２とが搭載されている。また、室内機２には、冷媒の温度を検出する第４温度センサ４６、第５温度センサ４７、及び第６温度センサ４４が設けられている。
利用側熱交換器２１は、冷媒主管４を介して室外機１と接続し、冷媒が流入出するようになっている。利用側熱交換器２１は、たとえば、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ない、室内空間に供給するための暖房用空気又は冷房用空気を生成するものである。
第３絞り装置２２は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものであり、冷房運転モード時の冷媒の流れにおいて利用側熱交換器２１の上流側に設けられており、第３絞り装置２２は、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

第４温度センサ４６は、第３絞り装置２２と利用側熱交換器２１との間を接続する配管に設けられ、第５温度センサ４７は、利用側熱交換器２１と冷媒流路切替装置１１に接続する配管に設けられている。第４温度センサ４６及び第５温度センサ４７は、利用側熱交換器２１に流入する冷媒の温度、もしくは利用側熱交換器２１から流出した冷媒の温度を検出するものである。第６温度センサ４４は、利用側熱交換器２１の空気吸込み部に設けられている。第４温度センサ４６、第５温度センサ４７及び第６温度センサ４４は、たとえばサーミスター等で構成するとよい。

なお、図１では、空気調和装置１００は、室内機２が１台設けられている場合を図示しているがそれに限定されるものではない。すなわち、空気調和装置１００は、室内機２が室外機１に対して並列に接続されるように複数台設けられ、後述して説明する「全ての室内機２が冷房を行う冷房運転モード」又は「全ての室内機２が暖房を行う暖房運転モード」を選択することができるようになっている。

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。この空気調和装置１００は、室内機２からの指示に基づいて冷房運転モード、もしくは暖房運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。

［冷房運転モード］
図２は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。この図２では、利用側熱交換器２１で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。なお、図２では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図２に示す冷房運転モードの場合、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１４で高温・高圧ガス冷媒と冷凍機油を分離させられ、高温・高圧ガス冷媒のみ冷媒流路切替装置１１を介して熱源側熱交換器１２に流入する。なお、オイルセパレータ１４で分離させられた冷凍機油は、油戻し管１５を介して、圧縮機１０の吸入側から流入する。

熱源側熱交換器１２に流入する高温・高圧ガス冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気に放熱しながら高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧冷媒は、全開に近い開度の第１絞り装置３０を介して冷媒熱交換器１６に流入する。そして、冷媒熱交換器１６の出口で、室外機１から流出する高圧の液冷媒と、第２絞り装置３１に流入する高圧の液冷媒に分岐される。

ここで、室外機１から流出する高圧の液冷媒は、冷媒熱交換器１６で、第２絞り装置３１によって減圧された低圧・低温冷媒に放熱することで、過冷却された高圧の液冷媒となる。
一方、第２絞り装置３１に流入する高圧の液冷媒は、冷媒熱交換器１６で、第２絞り装置３１によって低圧・低温冷媒に減圧された後、第１絞り装置３０から流出した高圧の液冷媒から吸熱することで低圧のガス冷媒となり、第２開閉装置３３を介してアキュムレータ１３に流入する。なお、第１開閉装置３２は閉じられており、冷媒は圧縮機１０へインジェクションされない。

室外機１から流出した高圧の液冷媒は、冷媒主管４を通って、第３絞り装置２２で膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、蒸発器として作用する利用側熱交換器２１に流入し、室内空気から吸熱することで、室内空気を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。利用側熱交換器２１から流出したガス冷媒は、冷媒主管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１３を通って、圧縮機１０へ再度吸入される。

ここで、第２絞り装置３１は、第３圧力センサ４９で検出された圧力から算出された冷媒飽和温度と、第３温度センサ４８で検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。また、第３絞り装置２２は、第４温度センサ４６で検出された温度と、第５温度センサ４７で検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。

［暖房運転モード］
図３は、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冷媒回路図である。この暖房運転モードは、比較的外気温度が高い場合（たとえば５℃以上）に実施される。なお、図３では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図３に示す低外気暖房運転モードの場合、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１４で高温・高圧ガス冷媒と冷凍機油を分離させられ、高温・高圧ガス冷媒のみ冷媒流路切替装置１１を介して室外機１から流出する。なお、オイルセパレータ１４で分離させられた冷凍機油は、油戻し管１５を介して圧縮機１０の吸入側から流入する。

室外機１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒主管４を通って、利用側熱交換器２１で室内空気に放熱することで、室内空気を暖房しながら液冷媒となる。利用側熱交換器２１から流出した液冷媒は、第３絞り装置２２で膨張させられて、低温・中圧の二相、もしくは液冷媒となり冷媒主管４を通って再び室外機１へ流入する。
室外機１へ流入した低温・中圧の二相、もしくは液冷媒は、冷媒熱交換器１６を通り、ここで熱交換されることなく、全開に近い開度の第１絞り装置３０を介し、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱しながら、低温・低圧のガス冷媒となり、冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１３を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

ここで、通常の暖房運転モードでは、第２絞り装置３１は閉としている。また、第３絞り装置２２は、第１圧力センサ４１で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、第４温度センサ４６で検出された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように開度が制御される。

［低外気暖房運転モード］
図４は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の低外気暖房運転モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。低外気暖房運転モードは、比較的外気温度が低い場合（たとえば−１０℃以下）に実施される。なお、図４では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図４に示す低外気暖房運転モードの場合、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１４で高温・高圧ガス冷媒と冷凍機油を分離させられ、高温・高圧ガス冷媒のみ冷媒流路切替装置１１を介して室外機１から流出する。なお、オイルセパレータ１４で分離させられた冷凍機油は、油戻し管１５を介して圧縮機１０の吸入側から流入する。

室外機１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、冷媒主管４を通って、利用側熱交換器２１で室内空気に放熱することで、室内空気を暖房しながら、液冷媒となる。利用側熱交換器２１から流出した液冷媒は、第３絞り装置２２で膨張させられて、低温・中圧の二相、もしくは液冷媒となり、冷媒主管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した低温・中圧の二相、もしくは液冷媒は、冷媒熱交換器１６の入口で、冷媒熱交換器１６に流入する冷媒と、インジェクション配管１８に流入する冷媒に分岐させられる。

冷媒主管４側の冷媒熱交換器１６に流入した冷媒は、インジェクション配管１８側の冷媒であって第２絞り装置３１で減圧された低温・低圧の二相冷媒に放熱し、更に冷却された低温・中圧の液冷媒となる。そして、冷媒熱交換器１６で更に冷却された低温・中圧の液冷媒は、第１絞り装置３０に流入して減圧された後に、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。この熱源側熱交換器１２から流出した低温・低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１３を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

一方、インジェクション配管１８に流入した冷媒は、第２絞り装置３１に流入して減圧され、低温・低圧の二相冷媒となった後に、冷媒熱交換器１６に流入して低温・中圧の二相、もしくは液冷媒から吸熱することで、若干乾き度が高く、圧縮機１０の中間圧力よりも圧力が高い、低温・低圧の二相冷媒となる。インジェクション配管１８側の冷媒熱交換器１６から流出した低温・低圧の二相冷媒は、第１開閉装置３２を介して圧縮機１０の中間圧縮室にインジェクションされる。

ここで、第１絞り装置３０は、第２圧力センサ４２で検出された圧力が、所定値（たとえば１．０ＭＰａ程度）になるように開度が制御される。第２絞り装置３１は、第１圧力センサ４１で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、第１温度センサ４３で検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。第３絞り装置２２は、第１圧力センサ４１で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、第４温度センサ４６で検出された温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が一定になるように開度が制御される。

［低外気暖房運転モードの効果］
圧縮機１０にインジェクションがなされないと、冷媒は熱源側熱交換器１２で、低外気の空気から吸熱しなければならないため、冷媒の蒸発温度は低下し、圧縮機１０に吸入される冷媒の密度が低下することとなる。
圧縮機１０に吸入される冷媒密度が低下すると、冷凍サイクルの冷媒流量が低下することとなり、暖房能力の確保が困難になる。また、圧縮機１０に吸入される冷媒の密度が低下すると、希薄な冷媒が圧縮、加熱されることとなるため、圧縮機１０から吐出された冷媒の温度が非常に高くなる。
しかし、空気調和装置１００は、後述する低外気暖房運転起動モードを実施した後に、本低外気暖房運転モードを実施するため、確実に冷媒密度の低下を抑制することができ、暖房能力の確保及び吐出冷媒温度の上昇の抑制を実現することができる。

低外気暖房運転モードでは、熱源側熱交換器１２で吸熱して低温・低圧ガス冷媒となった冷媒が、アキュムレータ１３を介して圧縮機１０に流入し、その後、圧縮機１０で中間圧力まで圧縮されるとともに加熱されて中間圧縮室に送り込まれる。その一方で、インジェクション配管１８を介して圧縮機１０の中間圧縮室に二相冷媒が流入する。
すなわち、圧縮機１０で中間圧力まで圧縮された冷媒と、インジェクション配管１８を介して流入した二相冷媒とが合流する。

これにより、圧縮機１０で中間圧力まで圧縮された冷媒は、インジェクションされる冷媒と合流することで、インジェクションされる前よりも温度が低下した状態で、高圧まで圧縮されて吐出される。このように、空気調和装置１００は、圧縮機１０の吐出冷媒温度がインジェクションされる前よりも低下するため、圧縮機１０の吐出冷媒温度の異常上昇を抑制することができる。
また、圧縮機１０で中間圧力まで圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器１２を通過しているため、熱源側熱交換器１２で吸熱した低温・低圧ガス冷媒である。一方、インジェクションされる冷媒は、熱源側熱交換器１２を通過していない分、高密度の二相冷媒である。このため、インジェクションにより、圧縮機１０で中間圧力まで圧縮された冷媒の密度を増大させて、冷凍サイクルの冷媒流量を増加させることができ、低外気であっても暖房能力を確保することができる。

[低外気暖房運転起動モード]
図５は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の低外気暖房運転起動モード時における冷媒の流れを示す冷媒回路図である。低外気暖房運転モードは、比較的外気温度が低い場合（たとえば−１０℃以下）に実施される。なお、図５では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。
この低外気暖房運転起動モードは、前述した図４の低外気暖房運転モードに先だって実施される運転モードである。すなわち、この低外気暖房運転起動モードを実施した後に、上述した低外気暖房運転モードを実施する。

図５に示す低外気暖房運転起動モードの場合、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１４で高温・高圧ガス冷媒と冷凍機油を分離させられ、高温・高圧ガス冷媒のみ冷媒流路切替装置１１に流入する。なお、オイルセパレータ１４で分離させられた冷凍機油は、油戻し管１５を介して、圧縮機１０の吸入配管に流入する。

冷媒流路切替装置１１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、その一部がバイパス配管１７に流入し、当該ガス冷媒の残りが室外機１から流出する。
バイパス配管１７に流入した高温・高圧ガスの冷媒は、熱源側熱交換器１２に流入して室外空気に放熱することで低温・高圧の液冷媒となり、第３開閉装置３５を介して圧縮機１０の吸入側から圧縮機１０に流入する。
冷媒流路切替装置１１から流出した高温・高圧のガス冷媒の残りは、冷媒主管４を通って、利用側熱交換器２１に流入する。ここで、利用側熱交換器２１に流入した高温・高圧のガス冷媒の飽和温度が、室内空気の温度よりも高ければ、流入した冷媒が室内空気に放熱して室内空気を暖房しながら液冷媒となる。また、利用側熱交換器２１に流入した高温・高圧のガス冷媒の飽和温度が、室内空気の温度よりも低い場合は、室内空気から吸熱して温度が上昇したガス冷媒となる。

利用側熱交換器２１から流出した冷媒は、第３絞り装置２２で膨張させられて、低温・中圧の二相冷媒、液冷媒、ガス冷媒のいずれかとなり、冷媒主管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した冷媒は、冷媒熱交換器１６の入口で、冷媒熱交換器１６に流入する冷媒と、インジェクション配管１８に流入する冷媒に分岐させられる。
冷媒主管４側の冷媒熱交換器１６に流入した冷媒は、インジェクション配管１８側の冷媒であって第２絞り装置３１で減圧された低温・低圧の二相冷媒に放熱し、更に冷却された低温・中圧の液冷媒となる。そして、冷媒熱交換器１６で更に冷却された低温・中圧の液冷媒は、第１絞り装置３０に流入して減圧された後に、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。この熱源側熱交換器１２から流出した低温・低圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１３を介して圧縮機１０へ再度吸入される。

ここで、第１絞り装置３０は、低圧圧力の低下を防ぐために全開に近い開度に設定されている。第２絞り装置３１は、第１圧力センサ４１で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、第１温度センサ４３で検出された温度との差として得られるスーパーヒート（過熱度）が一定になるように開度が制御される。第３絞り装置２２は、低圧圧力の低下を防ぐために全開に近い開度に設定されている。

［低外気暖房運転起動モードの効果］
たとえば外気温度−１０℃以下程度の低外気環境においては、この低外気温度に対応して室内温度も低下する。これにより、空気調和装置の起動直後５〜１５分程度は、高圧冷媒の飽和温度が室内の空気温度よりも低い状態になる。したがって、暖房運転を実施するにあたり、高圧冷媒を熱源側熱交換器に供給しても高温・高圧のガス冷媒が熱源側熱交換器で液化されない。すなわち、ガス冷媒が、インジェクション配管を介して圧縮機に供給されることとなり、圧縮機から吐出される冷媒温度の上昇抑制の効果が小さくなってしまう。

これにより、圧縮機の回転数が上昇し、高圧が上昇していく過程で、「圧縮機から吐出された冷媒温度の異常上昇」「冷凍機油の劣化」及び「冷凍機油の劣化による圧縮機の損傷」などが起こる可能性がある。また、これらを防止するために圧縮機の回転数を減少させると、冷媒の高圧の上昇が遅くなり、暖房能力が確保できるまでに時間を要することとなり「ユーザーの快適性の低減」を招いてしまう。

そこで、空気調和装置１００は、「圧縮機１０にインジェクションする低外気暖房運転モード」を実施する前に、「圧縮機１０から吐出される冷媒温度を低下させながら圧縮機１０にインジェクションする低外気暖房運転起動モード」を実施する。これにより、空気調和装置１００は、たとえば起動直後５〜１５分程度、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度上昇を抑制し、圧縮機１０のインジェクション効果を向上させることができる。

より詳細には、空気調和装置１００は、低外気暖房運転モードを実施する前に、圧縮機１０から吐出した高温・高圧のガス冷媒の一部を、バイパス配管１７を介して熱源側熱交換器１２に流入させる低外気暖房運転起動モードを実施する。これにより、空気調和装置１００は、たとえば起動直後５〜１５分程度、圧縮機１０の吸入側に流入する冷媒温度を低下させることができ、「圧縮機１０の吐出冷媒温度の異常上昇を抑制」、「冷凍機油の劣化」及び「圧縮機１０の破損防止」を実現し、ひいては「圧縮機１０の回転数をスムーズに増速」させることができる。
なお、たとえば起動直後５〜１５分程度が経過した後は、高圧冷媒の飽和温度が室内の空気温度よりも高くなるので、「低外気暖房運転起動モード」から「低外気暖房運転モード」に移行し、「循環する全冷媒量」に対する「インジェクション冷媒量」を大きくすればよい。

図６は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の低外気暖房運転起動モード時における制御動作を示すフローチャートである。図６を参照して、低外気暖房運転起動モード時における制御装置５０の動作を説明する。

（ＣＴ１）
制御装置５０は、室内機２から暖房運転要求があり、且つ、外気温度が所定の値の範囲（たとえば、０℃〜１０℃）である場合には通常の暖房運転モードを実行するが、外気温度が所定の値未満（たとえば、０℃未満）である場合には、低外気暖房運転起動モードを実行し、ＣＴ２に移行する。

（ＣＴ２）
制御装置５０は、第２温度センサ４５で検出された室外空気温度が所定値以下（たとえば−１０℃以下）であるか否かを判定する。なお、この所定値は、第２の所定値に対応する。
室外空気温度が所定値以下である場合には、ＣＴ３に移行する。
室外空気温度が所定値以下でない場合には、ＣＴ９に移行し、低外気暖房運転モードを実行する。

（ＣＴ３）
制御装置５０は、「第１圧力センサ４１で検出された圧力より算出される圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度が、第６温度センサ４４で検出される温度以下」又は「第１圧力センサ４１で検出される圧力を飽和温度に換算した値と、第４温度センサ４６で検出される熱源側熱交換器１２の出口温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が所定値以下（たとえば０℃以下）」を満たすか否かを判定する。
いずれか一方を満たす場合には、ＣＴ４に移行する。
両方とも満たさない場合には、ＣＴ９に移行する。

（ＣＴ４）
制御装置５０は、第１温度センサ４３で検出される圧縮機１０の吐出冷媒温度が所定値以上（たとえば１００℃以上）であるか否かを判定する。なお、この所定値は、第１の所定値に対応する。
冷媒温度が所定値以上である場合には、ＣＴ５に移行する。
冷媒温度が所定値以上でない場合には、ＣＴ６に移行する。

（ＣＴ５）
制御装置５０は、第３開閉装置３５を開いて、バイパス配管１７からの冷媒を圧縮機１０の吸入側に流す。これにより、圧縮機１０の吐出冷媒の温度を低下させることができる。

（ＣＴ６）
制御装置５０は、第３開閉装置３５を閉じる。

（ＣＴ７）
制御装置５０は、圧縮機１０の吐出冷媒のスーパーヒート（過熱度）が所定値以下（たとえば２０℃以下）であるか否かを判定する。なお、このスーパーヒートは、第１温度センサ４３で検出された圧縮機１０の吐出冷媒温度と、第１圧力センサ４１で検出された圧力より算出される圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度との差から算出される。
スーパーヒート（過熱度）が所定値以下である場合には、ＣＴ６に移行する。
スーパーヒート（過熱度）が所定値以下でない場合には、ＣＴ８に移行する。

本ＣＴ７においてスーパーヒート（過熱度）が所定値以下である場合には、ＣＴ６に移行して第３開閉装置３５を閉じ、圧縮機１０に液冷媒を過剰に流入させることを防いでいる。これにより、圧縮機１０内の冷凍機油の濃度が低下することを防ぎ、冷凍機油の枯渇により圧縮機１０が破損することを防ぐことができる。

（ＣＴ８）
制御装置５０は、ＣＴ３における判定内容と同様の判定を実施する。すなわち、制御装置５０は、「第１圧力センサ４１で検出された圧力より算出される圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度が、第６温度センサ４４で検出される温度以下」及び「第１圧力センサ４１で検出される圧力を飽和温度に換算した値と、第４温度センサ４６で検出される熱源側熱交換器１２の出口温度との差として得られるサブクール（過冷却度）が所定値以下（たとえば０℃以下）」のうちの少なくとも一方を満たすか否かを判定する。
少なくとも一方を満たす場合には、ＣＴ５に移行する。
両方とも満たさない場合には、ＣＴ６に移行する。

（ＣＴ９）
制御装置５０は、第３開閉装置３５を閉じて低外気暖房運転起動モードの制御を終了し、低外気暖房運転モードに移行する。

なお、図６の説明では、「ＣＴ２の判定」及び「ＣＴ３の判定」を満たした後に、「ＣＴ４の判定」に移行する場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。すなわち、「ＣＴ２の判定」及び「ＣＴ３の判定」を実施せずに、ＣＴ１から「ＣＴ４の判定」に移行する制御としてもよい。このような低外気暖房運転起動モードにおいても、圧縮機１０から吐出される冷媒の温度の異常上昇を抑制でき、圧縮機１０が破損することを防ぐ効果を得ることができる。

また、ＣＴ４においては、圧縮機１０の吐出冷媒温度の設定を、１００℃以上とした例を説明しているが、それに限定されるものではない。すなわち、圧縮機１０の吐出冷媒温度の設定を、たとえば約１２０℃以上としてもよい。
また、第１温度センサ４３で検出される圧縮機１０の吐出冷媒温度と、第１圧力センサ４１で検出される圧力より算出される圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度との差が、たとえば約２０℃以上となるように、第１温度センサ４３で検出される圧縮機１０から吐出される冷媒温度の所定値を設定してもよい。これにより、圧縮機１０の増速過程で、圧縮機１０から吐出されるガス冷媒の温度が、確実に圧縮機１０の破損を防止するために設定された温度に到達しないようにしつつ、圧縮機１０の吸入側に過剰に液冷媒を流入させないようにすることができ、圧縮機１０内の冷凍機油の枯渇により圧縮機１０が破損することを防ぐことができる。

（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）
次に、圧縮機１０の吐出冷媒温度を確実に低下させつつ、圧縮機１０の吸入側に液冷媒を過剰に流入させないようにするため、第３開閉装置３５のサイズを適切に選定する方法について説明する。
アキュムレータ１３から圧縮機１０の吸入側に流入する低温・低圧のガス冷媒の流量をＧｒ_１（ｋｇ／ｈ）、エンタルピをｈ_１（ｋＪ／ｋｇ）とする。また、熱源側熱交換器１２から、バイパス配管１７を介して圧縮機１０の吸入配管に流入する低温・低圧の液冷媒の流量をＧｒ_２（ｋｇ／ｈ）、エンタルピをｈ_２（ｋＪ／ｋｇ）とする。さらに、圧縮機１０の吸入側で冷媒が合流した後の合計冷媒流量をＧｒ（＝Ｇｒ_１＋Ｇｒ_２ｋｇ／ｈ）、合流後エンタルピをｈ（ｋＪ／ｋｇ）とする。このとき、式（１）に示すエネルギ保存式が成り立つ。

式（１）より算出される、合流後のエンタルピｈ（ｋＪ／ｋｇ）は、アキュムレータ１３から圧縮機１０の吸入側に流入する低温・低圧のガス冷媒のエンタルピｈ_１（ｋＪ／ｋｇ）よりも小さくなり、バイパス配管１７から液冷媒の合流が無い場合よりも圧縮後の冷媒の吐出温度は低下する。
ここで、第３開閉装置３５のサイズの選定にあたり、以下の仮定（以下、サイズの選定方法Ａの仮定とも称する）をする。すなわち、『「バイパス配管１７から圧縮機１０の吸入側に流入する冷媒を遮断するように第３開閉装置３５が閉」とした状態において「圧縮機１０の吸入側に供給されるエンタルピｈ_１（ｋＪ／ｋｇ）の冷媒を所定の圧力まで圧縮する」』場合と、『「バイパス配管１７から圧縮機１０の吸入配管に冷媒が流入するように、第３開閉装置３５が開」とした状態において「冷媒が圧縮機１０の吸入側で合流してエンタルピがｈ（ｋＪ／ｋｇ）となった」後に、この「エンタルピｈ（ｋＪ／ｋｇ）の冷媒を所定の圧力まで圧縮する」』場合とは、冷媒を所定の圧力まで圧縮するのにあたり、同等の断熱効率及び同等の押しのけ量であると仮定する。

そして、式（１）のＧｒ_２（ｋｇ／ｈ）の値を任意に変化させ、圧縮機１０の吐出冷媒温度が「圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度よりも約１０℃（第３の所定値に対応）以上高く」なるように「ガス冷媒の温度を低下」させるためのＧｒ_２（ｋｇ／ｈ）の値を算出する。そして、その算出されたＧｒ_２（ｋｇ／ｈ）と、圧縮機１０から吐出される冷媒圧力と圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力の差圧から、以下の式（２）を用いて第３開閉装置３５のサイズを選定すると、次のようになる。

すなわち、第３開閉装置３５のサイズは、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が１５ｍ^３／ｈ以上かつ３０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０１以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が３０ｍ^３／ｈ以上かつ４０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０２以下」』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が４０ｍ^３／ｈ以上かつ６０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０３以下」』とするとよい。

ここで、式（２）において、Ｑ（ｍ^３／ｈ）はバイパス配管１７に流れる冷媒流量、γ（−）は比重、Ｐ_１（ｋｇｆ／ｃｍ^２ａｂｓ）は圧縮機１０から吐出される冷媒圧力、Ｐ_２（ｋｇｆ／ｃｍ^２ａｂｓ）は圧縮機１０の吸入配管内の冷媒圧力である。また、Ｃｖ値は、第３開閉装置３５の容量を表すものである。第３開閉装置３５に流入する冷媒を液冷媒としたときにおけるＣｖ値を式（２）から計算する。
なお、式（２）の出典元は、出版「平成１０年６月３０日第四版」、著者「バルブ講座編纂委員会」、発行人「小林作太郎」、発行所「日本工業出版株式会社」、タイトル「初歩と実用のバルブ講座改訂版」である。

（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）
（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）では、上述した「サイズ選定方法の仮定Ａ」からサイズを得るものであり、バイパス配管１７の摩擦損失による圧力低下をほとんど考慮に入れない選定方法であった。そこで、（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）として、バイパス配管１７の配管内径及び長さに応じて変わる摩擦損失をも考慮し、以下の式（３）（４）を利用して第３開閉装置３５のサイズを選定してもよい。
すなわち、バイパス配管１７の摩擦損失による圧力低下が、たとえば約０．００１（ＭＰａ）以下と無視できるくらい小さい場合においては、第３開閉装置３５のサイズは、上述した（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）のＣｖ値の範囲としてもよい。一方、バイパス配管１７の一部、又は全てにおける摩擦損失による圧力低下が大きい場合には、バイパス配管１７から圧縮機１０の吸入配管に流入する液冷媒量が減少し、圧縮機１０から吐出されるガス冷媒の温度の異常上昇の抑制効果が小さくなるため、その分、第３開閉装置３５のサイズを大きく選定する（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）を採用するとよい。

（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）では、「バイパス配管１７における圧力損失と第３開閉装置３５における圧力損失」の合計が、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力」との差と略等しくなるようにするものである。具体的には以下に説明する。

たとえば、以下の条件（Ａ）及び条件（Ｂ）を満たす場合において、圧縮機１０の吐出冷媒温度が「圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度よりも約１０℃以上高く」なるように「ガス冷媒の温度を低下」させるためには、（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）で述べた事項に基づいて算出すると、液冷媒の流量Ｇｒ_２（ｋｇ／ｈ）として約４４（ｋｇ／ｈ）が必要になる。
条件（Ａ）が「１．２（ＭＰａａｂｓ）の高圧液冷媒がバイパス配管１７を介し、０．２ＭＰａ・ａｂｓの吸入配管に流入する」ことである。
条件（Ｂ）が「押しのけ量が１０馬力（約３０ｍ^３／ｈ）相当の力で圧縮機１０からガス冷媒が吐出される」ことである。

ここで、一例として、第３の開閉装置３５と圧縮機１０の吸入部の間のバイパス配管１７の一部に、内径１．２（ｍｍ）、長さ１２６３（ｍｍ）の配管を接続したものとし、第３開閉装置３５における圧力損失をαとする。この場合に流量Ｇｒ_２（ｋｇ／ｈ）が約４４（ｋｇ／ｈ）の液冷媒が流れると、以下の式（３）（４）より、バイパス配管１７における「圧力損失（式（３）のＰ_１−Ｐ_２）」は０．９９９（ＭＰａａｂｓ）程度となる。

すなわち、第３開閉装置３５における圧力損失であるαは、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力」と差である１．０ＭＰａと、バイパス配管１７の一部の「圧力損失（式（３）のＰ_１−Ｐ_２）」である０．９９９（ＭＰａａｂｓ）の差で算出される、０．００１（ＭＰａａｂｓ）となる。そして、４４（ｋｇ／ｈ）であるＧｒ_２よりＱを算出し、０．００１としたα（式（２）のＰ_１−Ｐ_２に対応）を式（２）に代入すると、第３開閉装置３５のＣｖ値は約０．４７以上とするとよいという結果を得ることが出来る。

以上より、（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）では、「バイパス配管１７における圧力損失と第３開閉装置３５における圧力損失」の合計が、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力」との差と略等し、「バイパス配管１７による摩擦損失分を補うように液冷媒量を確保して圧縮機１０の吐出冷媒温度の上昇抑制効果」を確実に得ることができる。

（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２の変形例）
（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）では、バイパス配管１７として所定のものを用意し、「第３開閉装置３５のＣｖ値」を算出する場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。
すなわち、「第３開閉装置３５のＣｖ値」、「バイパス配管１７の配管内径」及び「バイパス配管１７の長さ」を、「バイパス配管１７における圧力損失と第３開閉装置３５における圧力損失」の合計が、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力」との差と略等しくなるように決定してもよい。

なお、式（３）は、一般衆知のダルシー・ワイスバッハ（Ｄａｒｃｙ−Ｗｅｉｓｂａｃｈ）の配管の管摩擦による圧力損失の計算式であり、式（３）において、Ｌ（ｍ）はバイパス配管１７の長さ、ｄ（ｍ）はバイパス配管１７の内径、Ｐ_１（Ｐａ・ａｂｓ）は圧縮機１０から吐出される冷媒圧力、Ｐ_２（Ｐａ・ａｂｓ）は圧縮機１０の吸入配管内の冷媒圧力、ｇ（ｍ／ｓ２）は重力加速度、ρはバイパス配管１７に流入する液冷媒密度（ｋｇ／ｍ３）、ｖ（ｍ／ｓ）はバイパス配管１７に流入する液冷媒速度である。また、λは管摩擦損失係数であり、式（４）は一般衆知のブラジウス（Ｂｌａｓｉｕｓ）の管摩擦損失係数の式で、Ｒｅはレイノルズ数である。

［実施の形態１に係る空気調和装置１００の有する効果］
実施の形態１に係る空気調和装置１００は、低外気暖房運転起動モードを実行することができるので、たとえば起動直後５〜１５分程度においての圧縮機１０の吸入側に流入する冷媒温度を低下させることができ、「圧縮機１０の吐出冷媒温度の異常上昇を抑制」、「冷凍機油の劣化」及び「圧縮機１０の破損防止」を実現することができ、空気調和装置１００の信頼性を向上させることができる。

実施の形態１に係る空気調和装置１００は、「圧縮機１０の吐出冷媒温度の異常上昇を抑制」、「冷凍機油の劣化」及び「圧縮機１０の破損防止」を実現することができるので、「圧縮機１０の回転数をスムーズに増速」させることができ、暖房能力確保に要する時間が長くなることを抑制することができる。これにより、実施の形態１に係る空気調和装置１００は、「ユーザーの快適性の低減」を抑制することができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る空気調和装置（以下、２００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付している。

図７に示す、空気調和装置２００の構成は、室外機１の構成が空気調和装置１００とは異なっている。すなわち、空気調和装置２００は、接続配管１７Ｂが、アキュムレータ１３の底部から第３開閉装置３５を介し、圧縮機１０の吸入部に接続されて、室外機１に搭載されている。より詳細には、接続配管１７Ｂは、一方がアキュムレータ１３の底部に接続され、他方が冷媒主管４のうちアキュムレータ１３と圧縮機１０の吸入側との間の部分に接続されている。なお、接続配管１７Ｂは、バイパス配管１７とは異なり、熱源側熱交換器１２を介さないように室外機１に搭載されている。

空気調和装置２００では、アキュムレータ１３内部に貯留された液冷媒を、接続配管１７Ｂ及び第３開閉装置３５を介して、圧縮機１０の吸入側に供給するものである。すなわち、空気調和装置１００は圧縮機１０から吐出される冷媒を熱源側熱交換器１２で熱交換させて液冷媒としてから圧縮機１０の吸入側に供給するものであったが、空気調和装置２００では、アキュムレータ１３内部に貯留された液冷媒を、圧縮機１０の吸入側に供給するものである。空気調和装置２００のその他の動作及び制御は、空気調和装置１００と同様である。

次に、実施の形態２に係る第３開閉装置３５のサイズの選定方法について説明する。空気調和装置２００においては、第３開閉装置３５の前後の冷媒の圧力差が、空気調和装置１００よりも小さくなるため、第３開閉装置３５のサイズを空気調和装置１００よりも大きく選定する必要がある。実施の形態２の選定方法は、実施の形態１と同様である。実施の形態２について、上述の実施の形態１の（実施の形態２における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）に対応する結果を以下に示す。

（実施の形態２における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）
第３開閉装置３５のサイズは、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が１５ｍ^３／ｈ以上かつ３０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．１５以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が３０ｍ^３／ｈ以上かつ４０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．２０以下」』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が４０ｍ^３／ｈ以上かつ６０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．３５以下」』とするとよい。

（実施の形態２における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）
（実施の形態２における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）では、「第３開閉装置３５のＣｖ値」、「接続配管１７Ｂの配管内径」及び「接続配管１７Ｂの長さ」を、「接続配管１７Ｂにおける圧力損失と第３開閉装置３５における圧力損失」の合計が、「アキュムレータ１３内部と圧縮機１０の吸入側との圧力差」との差と略等しくなるように決定する。
なお、算出方法については、（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）と同様であるので省略する。

［実施の形態２に係る空気調和装置２００の有する効果］
実施の形態２に係る空気調和装置２００も、実施の形態１に係る空気調和装置１００と同様の効果を奏する。

実施の形態３．
図８は、実施の形態に係る空気調和装置（以下、３００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態１、２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１、２と同一部分には、同一符号を付している。

図８に示す、空気調和装置３００の構成は、室外機１の構成が、空気調和装置１００、２００と異なっている。すなわち、空気調和装置３００は、バイパス配管１７Ｃが、インジェクション配管１８に接続されて室外機１に搭載されている。より詳細には、バイパス配管１７Ｃは、一方が冷媒流路切替装置１１と室内機２とを接続する冷媒主管４に接続され、他方がインジェクション配管１８のうち第１開閉装置３２と圧縮機１０との間の部分に接続されている。なお、バイパス配管１７Ｃは、バイパス配管１７と同様に、熱源側熱交換器１２を流れる冷媒と熱交換が可能なように、熱源側熱交換器１２を介して設けられている。

空気調和装置３００では、圧縮機１０から吐出し、バイパス配管１７Ｃに流入したガス冷媒を熱源側熱交換器１２で液冷媒とした後に、バイパス配管１７Ｃ及び第３開閉装置３５を介してインジェクション配管１８に流入させる。そして、バイパス配管１７Ｃからインジェクション配管１８に流入した冷媒は、インジェクション配管１８を流れる冷媒と合流し、圧縮機１０の中間圧力室にインジェクションされる。空気調和装置３００のその他の動作及び制御は、空気調和装置１００と同様である。

（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）
実施の形態３の場合には、実施の形態１の場合の式（１）の代わりに以下の式（５）を用いる。すなわち、アキュムレータ１３から圧縮機１０の吸入配管に流入する低温・低圧のガス冷媒を圧縮機１０の中間圧縮室まで圧縮したときのエンタルピをｈ_３（ｋＪ／ｋｇ）、流量をＧｒ_３（ｋｇ／ｈ）とする。また、熱源側熱交換器１２から、第３開閉装置３５、バイパス配管１７Ｃ、インジェクション配管１８を介し、圧縮機１０の中間圧縮室に流入する低温・中圧の冷媒の流量をＧｒ_４（ｋｇ／ｈ）、エンタルピをｈ_４（ｋＪ／ｋｇ）とする。さらに、圧縮機１０の中間圧縮室でそれぞれの冷媒が合流した後のエンタルピをｈ_５（ｋＪ／ｋｇ）とする。このとき、式（５）に示すエネルギ保存式が成り立つ。

ここで、空気調和装置３００においては、第３開閉装置３５の前後の冷媒の圧力差が、空気調和装置１００よりも小さくなるため、第３開閉装置３５のサイズを空気調和装置１００よりも大きく選定する必要がある。空気調和装置１００と同様の手法で空気調和装置３００における第３開閉装置３５のサイズを選定する。
式（５）より算出される、合流後のエンタルピｈ_５（ｋＪ／ｋｇ）は、アキュムレータ１３から圧縮機１０の吸入側に流入する低温・低圧のガス冷媒のエンタルピｈ_３（ｋＪ／ｋｇ）よりも小さくなり、バイパス配管１７Ｃから液冷媒の合流が無い場合よりも圧縮後の冷媒吐出温度は低下する。
ここで、第３開閉装置３５のサイズの選定にあたり、以下の仮定（以下、サイズの選定方法Ｂの仮定とも称する）をする。すなわち、『「バイパス配管１７Ｃから圧縮機１０の中間圧縮室に流入する冷媒を遮断するように第３開閉装置３５が閉」とした状態において「圧縮機１０の吸入側に供給されるエンタルピｈ_３（ｋＪ／ｋｇ）の冷媒を所定の圧力まで圧縮する」』場合と、『「バイパス配管１７Ｃから圧縮機１０の中間圧縮室に冷媒が流入するように、第３開閉装置３５が開」とした状態において「冷媒が中間圧縮室で合流してエンタルピがｈ_５（ｋＪ／ｋｇ）となった」後に、この「エンタルピｈ_５（ｋＪ／ｋｇ）の冷媒を所定の圧力まで圧縮する」』場合とは、冷媒を所定の圧力まで圧縮するのにあたり、同等の断熱効率及び同等の押しのけ量であると仮定する。

そして、式（５）のＧｒ_４（ｋｇ／ｈ）の値を任意に変化させ、圧縮機１０の吐出冷媒温度が「圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度よりも約１０℃以上高く」なるように「ガス冷媒の温度を低下」させるためのＧｒ_４（ｋｇ／ｈ）の値を算出する。そして、その算出されたＧｒ_４（ｋｇ／ｈ）と、圧縮機１０から吐出される冷媒圧力と圧縮機１０の吸入側の冷媒圧力の差圧から、上述の式（２）を用いて第３開閉装置３５のサイズを選定すると、次のようになる。

すなわち、第３開閉装置３５のサイズは、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が１５ｍ^３／ｈ以上かつ３０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０２以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が３０ｍ^３／ｈ以上かつ４０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０３以下」』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が４０ｍ^３／ｈ以上かつ６０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０５以下」』とするとよい。

（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）
（実施の形態３のサイズ選定方法１）では、上述した「サイズ選定方法の仮定Ｂ」からサイズ選定をするものであり、バイパス配管１７Ｃの摩擦損失による圧力低下をほとんど考慮に入れない選定方法であった。そこで、（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）として、バイパス配管１７Ｃの配管内径及び長さに応じて変わる摩擦損失をも考慮し、上述の式（３）（４）を利用して第３開閉装置３５のサイズを選定してもよい。
すなわち、バイパス配管１７Ｃの摩擦損失による圧力低下が、たとえば約０．００１（ＭＰａ）以下と無視できるくらい小さい場合においては、第３開閉装置３５のサイズは、上述した（サイズ選定方法１）のＣｖ値の範囲としてもよい。一方、バイパス配管１７Ｃの一部、又は全てにおける摩擦損失による圧力低下が大きい場合には、バイパス配管１７Ｃから圧縮機１０の中間圧縮室に流入する液冷媒量が減少し、圧縮機１０から吐出されるガス冷媒の温度の異常上昇の抑制効果が小さくなるため、その分、第３開閉装置３５のサイズを大きく選定する（サイズ選定方法２）を採用するとよい。

（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）では、「バイパス配管１７Ｃにおける圧力損失と第３開閉装置３５における圧力損失」の合計が、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の中間圧縮室の冷媒圧力」との差と略等しくなるようにするものである。具体的には以下に説明する。

たとえば、以下の条件（Ｃ）及び条件（Ｄ）を満たす場合において、圧縮機１０の吐出冷媒温度が「圧縮機１０の吐出冷媒の飽和温度よりも約１０℃以上高く」なるように「ガス冷媒の温度を低下」させるためには、（実施の形態３のサイズ選定方法１）で述べた事項に基づいて算出すると、液冷媒の流量Ｇｒ_４（ｋｇ／ｈ）として約６０（ｋｇ／ｈ）が必要になる。
条件（Ｃ）が「１．２（ＭＰａａｂｓ）の高圧液冷媒がバイパス配管１７Ｃを介して、０．５（ＭＰａａｂｓ）の圧縮機１０の中間圧縮室に流入すること」である。
条件（Ｄ）が「押しのけ量が１０馬力（約３０ｍ^３／ｈ）相当の力で圧縮機１０からガス冷媒が吐出される」ことである。

ここで、一例として、第３開閉装置３５と圧縮機１０の中間圧縮室の間のバイパス配管１７Ｃの一部に、内径１．２（ｍｍ）、長さ５１２（ｍｍ）の配管を接続したものとし、第３開閉装置３５における圧力損失をβとする。この場合に流量Ｇｒ_４（ｋｇ／ｈ）が約６０（ｋｇ／ｈ）の液冷媒が流れると上述の式（３）（４）より、バイパス配管１７Ｃにおける「圧力損失（式（３）のＰ_１−Ｐ_２）」は０．６９９（ＭＰａａｂｓ）程度となる。

すなわち、第３開閉装置３５における圧力損失であるβは、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の中間圧縮室の冷媒圧力」と差である０．７（ＭＰａａｂｓ）と、バイパス配管１７Ｃの一部の「圧力損失（式（３）のＰ_１−Ｐ_２）」である０．６９９（ＭＰａａｂｓ）の差で算出される、０．００１（ＭＰａａｂｓ）となる。そして、６０（ｋｇ／ｈ）であるＧｒ_４よりＱを算出し、０．００１としたβ（式（２）のＰ_１−Ｐ_２に対応）を式（２）に代入すると、第３開閉装置３５のＣｖ値は約０．６４以上とするとよいという結果を得ることが出来る。

（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２の変形例）
（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）では、バイパス配管１７Ｃとして所定のものを用意し、「第３開閉装置３５のＣｖ値」を算出する場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。
すなわち、「第３開閉装置３５のＣｖ値」、「バイパス配管１７Ｃの配管内径」及び「バイパス配管１７Ｃの長さ」を、「バイパス配管１７Ｃにおける圧力損失と第３開閉装置３５における圧力損失」の合計が、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の中間圧力室の冷媒圧力」との差と略等しくなるように決定してもよい。

［実施の形態３に係る空気調和装置３００の有する効果］
実施の形態３に係る空気調和装置３００も、実施の形態１に係る空気調和装置１００と同様の効果を奏する。

［冷媒］
実施の形態１〜３において冷凍サイクルを循環する冷媒としては、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ３２、ＨＣ、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとを含む混合冷媒、前述冷媒を少なくとも一成分含む混合冷媒を用いた冷媒を、熱源側冷媒として用いることができる。ＨＦＯ１２３４ｚｅについては、二つの幾何学的異性体が存在しており、二重結合に対してＦとＣＦ３が対照の位置にあるトランス型と、同じ側にあるシス型があり、本実施の形態のＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ）はトランス型である。ＩＵＰＡＣ命名法では、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンである。

[第３開閉装置]
実施の形態１〜３の第３開閉装置３５としては、電時弁を使用する例を説明したが、電磁弁の他に、電子式膨張弁のように開度を可変できる弁も開閉弁として使用することができる。

以上説明したように、実施の形態１〜３では、低外気暖房運転起動モード時において、圧縮機１０から吐出される高温・高圧ガス冷媒の温度の異常上昇を抑制することができ、冷凍機油の劣化や、圧縮機１０の破損に対する信頼性を向上させることができ、圧縮機１０をスムーズに増速することが可能となり、低外気の暖房能力確保までに要する時間を短縮することができる。

また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２１には、送風機が取り付けられており、送風により凝縮あるいは蒸発を促進させる場合が多いが、これに限るものではない。たとえば、利用側熱交換器２１としては放射を利用したパネルヒーターのようなものを用いることもできるし、熱源側熱交換器１２としては、水や不凍液により熱を移動させる水冷式のタイプのものを用いることもできる。つまり、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２１としては、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであれば種類を問わず、用いることができる。

実施の形態１〜３の回路構成としては、室内機２に搭載されている利用側熱交換器２１に直接冷媒を流入させ、室内空気を冷却、もしくは加熱させる例を説明したが、これに限定されるものではない。室外機１で生成された冷媒の温熱、冷熱を、二重管やプレート式熱交換器等の熱媒体間熱交換器を利用して、水や不凍液等の熱媒体に熱交換させ、その水や不凍液等の熱媒体を冷却、もしくは加熱し、ポンプ等の熱媒体搬送手段を使用して、利用側熱交換器２１に流入させ、その熱媒体を利用して、室内空気を冷却、もしくは加熱させる回路構成としても良い。

１室外機、２室内機、４冷媒主管、１０圧縮機、１１冷媒流路切替装置、１２熱源側熱交換器、１３アキュムレータ、１４オイルセパレータ、１５油戻し管、１６冷媒熱交換器、１７、１７Ｃバイパス配管（接続配管）、１７Ｂ接続配管、１８インジェクション配管、１８Ｂ分岐管、２１利用側熱交換器、２２第３絞り装置（利用側絞り装置）、３０第１絞り装置、３１第２絞り装置、３２第１開閉装置、３３第２開閉装置、３５第３開閉装置、４１第１圧力センサ、４２第２圧力センサ、４３第１温度センサ、４４第６温度センサ、４５第２温度センサ、４６第４温度センサ、４７第５温度センサ、４８第３温度センサ、４９第３圧力センサ、５０制御装置、１００、２００、３００空気調和装置。

圧縮機１０は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たと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。圧縮機１０は、吐出側がオイルセパレータ１４を介して冷媒流路切替装置１１に接続され、吸入側がアキュムレータ１３に接続されている。圧縮機１０は、中間圧縮室を有しており、この中間圧縮室にインジェクション配管１８が接続されている。

第１絞り装置３０は、暖房運転モード時に熱源側熱交換器１２に流入させる冷媒の圧力を調整するものである。第１絞り装置３０は、一方が冷媒熱交換器１６に接続され、他方が熱源側熱交換器１２に接続されている。
第２絞り装置３１は、低外気の暖房運転時に圧縮機１０のインジェクションポートに流入させる冷媒の圧力を調整するものである。第２絞り装置３１は、一方が冷媒熱交換器１６と室内機２とを接続する冷媒主管４に接続され、他方が冷媒熱交換器１６に接続されている。
第１絞り装置３０及び第２絞り装置３１は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、冷媒を減圧して膨張させるものであり、開度が可変に制御可能なもの、たとえば電子式膨張弁等で構成するとよい。

インジェクション配管１８は、室内機２と冷媒熱交換器１６を接続する冷媒主管４と、圧縮機１０とを接続するものである。また、インジェクション配管１８は、分岐管１８Ｂに接続されている。なお、この分岐管１８Ｂは、第２開閉装置３３が設けられ、一方がアキュムレータ１３の冷媒入口側の冷媒主管４に接続され、他方がインジェクション配管１８に接続されている。
インジェクション配管１８には、流量を調整するための第１開閉装置３２が設けられている。第１開閉装置３２は、圧縮機１０のインジェクションポートに流入させる冷媒量を調整するものであり、第２開閉装置３３は、アキュムレータ１３の入口側に供給される冷媒量を調整するものである。
このインジェクション配管１８、冷媒熱交換器１６、第２絞り装置３１、第１開閉装置３２及び第２開閉装置３３によって、空気調和装置１００は、「低外気の暖房運転時において、冷媒熱交換器１６から圧縮機１０のインジェクションポートに流入させる冷媒量を調整」することができ、また、「冷房運転時において、低圧冷媒の流量を調整し、高圧冷媒の過冷却度を確保し、アキュムレータ１３の入口側に冷媒をバイパスさせる」ことが可能となっている。

室外機１から流出した高圧の液冷媒は、冷媒主管４を通って、第３絞り装置２２で膨張させられて、低温・低圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、蒸発器として作用する利用側熱交換器２１に流入し、室内空気から吸熱することで、室内空気を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒となる。利用側熱交換器２１から流出したガス冷媒は、冷媒主管４を通って再び室外機１へ流入する。室外機１に流入した冷媒は、冷媒流路切替装置１１及びアキュムレータ１３を通って、圧縮機１０へ再度吸入される。

図３に示す暖房運転モードの場合、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒となって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、オイルセパレータ１４で高温・高圧ガス冷媒と冷凍機油を分離させられ、高温・高圧ガス冷媒のみ冷媒流路切替装置１１を介して室外機１から流出する。なお、オイルセパレータ１４で分離させられた冷凍機油は、油戻し管１５を介して圧縮機１０の吸入側から流入する。

より詳細には、空気調和装置１００は、低外気暖房運転モードを実施する前に、圧縮機１０から吐出した高温・高圧のガス冷媒の一部を、バイパス配管１７を介して熱源側熱交換器１２に流入させる低外気暖房運転起動モードを実施する。これにより、空気調和装置１００は、たとえば起動直後５〜１５分程度、圧縮機１０の吸入側に流入する冷媒温度を低下させることができ、「圧縮機１０の吐出冷媒温度の異常上昇を抑制」、「冷凍機油の劣化防止」及び「圧縮機１０の破損防止」を実現し、ひいては「圧縮機１０の回転数をスムーズに増速」させることができる。
なお、たとえば起動直後５〜１５分程度が経過した後は、高圧冷媒の飽和温度が室内の空気温度よりも高くなるので、「低外気暖房運転起動モード」から「低外気暖房運転モード」に移行し、「循環する全冷媒量」に対する「インジェクション冷媒量」を大きくすればよい。

すなわち、第３開閉装置３５のサイズは、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が１５ｍ^３／ｈ以上かつ３０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０１以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が３０ｍ^３／ｈ以上かつ４０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０２以下」』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が４０ｍ^３／ｈ以上かつ６０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０３以下』とするとよい。

（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）
（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）では、上述した「サイズ選定方法Ａの仮定」からサイズを得るものであり、バイパス配管１７の摩擦損失による圧力低下をほとんど考慮に入れない選定方法であった。そこで、（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）として、バイパス配管１７の配管内径及び長さに応じて変わる摩擦損失をも考慮し、以下の式（３）（４）を利用して第３開閉装置３５のサイズを選定してもよい。
すなわち、バイパス配管１７の摩擦損失による圧力低下が、たとえば約０．００１（ＭＰａ）以下と無視できるくらい小さい場合においては、第３開閉装置３５のサイズは、上述した（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）のＣｖ値の範囲としてもよい。一方、バイパス配管１７の一部、又は全てにおける摩擦損失による圧力低下が大きい場合には、バイパス配管１７から圧縮機１０の吸入配管に流入する液冷媒量が減少し、圧縮機１０から吐出されるガス冷媒の温度の異常上昇の抑制効果が小さくなるため、その分、第３開閉装置３５のサイズを大きく選定する（実施の形態１における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）を採用するとよい。

なお、式（３）は、一般衆知のダルシー・ワイスバッハ（Ｄａｒｃｙ−Ｗｅｉｓｂａｃｈ）の配管の管摩擦による圧力損失の計算式であり、式（３）において、Ｌ（ｍ）はバイパス配管１７の長さ、ｄ（ｍ）はバイパス配管１７の内径、Ｐ_１（Ｐａ・ａｂｓ）は圧縮機１０から吐出される冷媒圧力、Ｐ_２（Ｐａ・ａｂｓ）は圧縮機１０の吸入配管内の冷媒圧力、ｇ（ｍ／ｓ^２）は重力加速度、ρはバイパス配管１７に流入する液冷媒密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｖ（ｍ／ｓ）はバイパス配管１７に流入する液冷媒速度である。また、λは管摩擦損失係数であり、式（４）は一般衆知のブラジウス（Ｂｌａｓｉｕｓ）の管摩擦損失係数の式で、Ｒｅはレイノルズ数である。

［実施の形態１に係る空気調和装置１００の有する効果］
実施の形態１に係る空気調和装置１００は、低外気暖房運転起動モードを実行することができるので、たとえば起動直後５〜１５分程度においての圧縮機１０の吸入側に流入する冷媒温度を低下させることができ、「圧縮機１０の吐出冷媒温度の異常上昇を抑制」、「冷凍機油の劣化防止」及び「圧縮機１０の破損防止」を実現することができ、空気調和装置１００の信頼性を向上させることができる。

実施の形態１に係る空気調和装置１００は、「圧縮機１０の吐出冷媒温度の異常上昇を抑制」、「冷凍機油の劣化防止」及び「圧縮機１０の破損防止」を実現することができるので、「圧縮機１０の回転数をスムーズに増速」させることができ、暖房能力確保に要する時間が長くなることを抑制することができる。これにより、実施の形態１に係る空気調和装置１００は、「ユーザーの快適性の低減」を抑制することができる。

（実施の形態２における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）
第３開閉装置３５のサイズは、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が１５ｍ^３／ｈ以上かつ３０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．１５以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が３０ｍ^３／ｈ以上かつ４０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．２０以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が４０ｍ^３／ｈ以上かつ６０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．３５以下』とするとよい。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る空気調和装置（以下、３００と称する）の回路構成の一例を示す概略回路構成図である。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態１、２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１、２と同一部分には、同一符号を付している。

空気調和装置３００では、圧縮機１０から吐出し、バイパス配管１７Ｃに流入したガス冷媒を熱源側熱交換器１２で液冷媒とした後に、バイパス配管１７Ｃ及び第３開閉装置３５を介してインジェクション配管１８に流入させる。そして、バイパス配管１７Ｃからインジェクション配管１８に流入した冷媒は、インジェクション配管１８を流れる冷媒と合流し、圧縮機１０の中間圧縮室にインジェクションされる。空気調和装置３００のその他の動作及び制御は、空気調和装置１００と同様である。

（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法１）
実施の形態３の場合には、実施の形態１の場合の式（１）の代わりに以下の式（５）を用いる。すなわち、アキュムレータ１３から圧縮機１０の吸入配管に流入する低温・低圧のガス冷媒を圧縮機１０の中間圧縮室で圧縮したときのエンタルピをｈ_３（ｋＪ／ｋｇ）、流量をＧｒ_３（ｋｇ／ｈ）とする。また、熱源側熱交換器１２から、第３開閉装置３５、バイパス配管１７Ｃ、インジェクション配管１８を介し、圧縮機１０の中間圧縮室に流入する低温・中圧の冷媒の流量をＧｒ_４（ｋｇ／ｈ）、エンタルピをｈ_４（ｋＪ／ｋｇ）とする。さらに、圧縮機１０の中間圧縮室でそれぞれの冷媒が合流した後のエンタルピをｈ_５（ｋＪ／ｋｇ）とする。このとき、式（５）に示すエネルギ保存式が成り立つ。

すなわち、第３開閉装置３５のサイズは、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が１５ｍ^３／ｈ以上かつ３０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０２以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が３０ｍ^３／ｈ以上かつ４０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０３以下』とし、『「圧縮機１０の押しのけ量の範囲」が４０ｍ^３／ｈ以上かつ６０ｍ^３／ｈ未満では「第３開閉装置３５の流量係数（Ｃｖ値）」を約０．０５以下』とするとよい。

すなわち、第３開閉装置３５における圧力損失であるβは、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の中間圧縮室の冷媒圧力」との差である０．７（ＭＰａａｂｓ）と、バイパス配管１７Ｃの一部の「圧力損失（式（３）のＰ_１−Ｐ_２）」である０．６９９（ＭＰａａｂｓ）の差で算出される、０．００１（ＭＰａａｂｓ）となる。そして、６０（ｋｇ／ｈ）であるＧｒ_４よりＱを算出し、０．００１としたβ（式（２）のＰ_１−Ｐ_２に対応）を式（２）に代入すると、第３開閉装置３５のＣｖ値は約０．６４以上とするとよいという結果を得ることが出来る。

（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２の変形例）
（実施の形態３における第３開閉装置３５のサイズ選定方法２）では、バイパス配管１７Ｃとして所定のものを用意し、「第３開閉装置３５のＣｖ値」を算出する場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。
すなわち、「第３開閉装置３５のＣｖ値」、「バイパス配管１７Ｃの配管内径」及び「バイパス配管１７Ｃの長さ」を、「バイパス配管１７Ｃにおける圧力損失と第３開閉装置３５における圧力損失」の合計が、「圧縮機１０の吐出ガス冷媒圧力と圧縮機１０の中間圧縮室の冷媒圧力」との差と略等しくなるように決定してもよい。

［冷媒］
実施の形態１〜３において冷凍サイクルを循環する冷媒としては、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ３２、ＨＣ、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとを含む混合冷媒、前述冷媒を少なくとも一成分含む混合冷媒を用いた冷媒を、熱源側冷媒として用いることができる。ＨＦＯ１２３４ｚｅについては、二つの幾何学的異性体が存在しており、二重結合に対してＦとＣＦ_３が対称の位置にあるトランス型と、同じ側にあるシス型があり、本実施の形態のＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ）はトランス型である。ＩＵＰＡＣ命名法では、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンである。

[第３開閉装置]
実施の形態１〜３の第３開閉装置３５としては、電磁弁を使用する例を説明したが、電磁弁の他に、電子式膨張弁のように開度を可変できる弁も開閉弁として使用することができる。

Claims

圧縮機、冷媒流路切替装置、熱源側熱交換器、利用側絞り装置及び利用側熱交換器が冷媒配管で接続されて冷凍サイクルを構成した空気調和装置において、
一方が前記圧縮機のインジェクションポートに接続され、他方が前記利用側絞り装置と前記熱源側熱交換器との間の冷媒配管に接続され、前記圧縮機の圧縮運転中に冷媒を注入するインジェクション配管と、
前記冷凍サイクルの冷媒配管を流れる冷媒と、前記インジェクション配管を流れる冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器と、
を有し、
予め定めた低外気時に前記利用側熱交換器を凝縮器として機能させる暖房運転を行う際において、
前記圧縮機から吐出された冷媒を前記利用側熱交換器に流入させながら、前記インジェクション配管を介して前記圧縮機のインジェクションポートに冷媒を供給するとともに、前記熱源側熱交換器で放熱させた冷媒の一部を前記圧縮機に供給する低外気暖房運転起動モードを実行した後に、
前記圧縮機から吐出された冷媒を前記利用側熱交換器に流入させながら、前記インジェクション配管を介して前記圧縮機のインジェクションポートに供給する低外気暖房運転モードに移行する
ことを特徴とする空気調和装置。
一方が前記冷媒流路切替装置と前記利用側熱交換器との間の冷媒配管に接続され、他方が前記圧縮機の吸入側に接続され、前記圧縮機からの吐出冷媒の一部を前記熱源側熱交換器に導いた後に前記圧縮機の吸入側に供給する接続配管を有し、
前記低外気暖房運転起動モード時において、
前記圧縮機から吐出された冷媒の一部は、前記接続配管に流入して前記熱源側熱交換器で放熱し、前記圧縮機の吸入側に供給される
ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
前記接続配管に設けられ、当該接続配管の流路の開閉が切り替えられる開閉装置と、
前記圧縮機の吐出側の温度を検知する第１温度センサと、
前記第１温度センサの検出結果に基づいて前記開閉装置を切り替える制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記第１温度センサの検出結果が予め設定される第１の所定値以上となった場合に、
前記開閉装置を開いて、前記圧縮機から吐出した冷媒の一部を前記接続配管に流す
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
少なくとも前記圧縮機及び前記熱源側熱交換器が搭載される室外機と、
少なくとも前記利用側熱交換器が搭載される室内機と、
前記室外機の周りの空気温度を検知する第２温度センサと、
前記室内機の吸込み空気温度を検知する第３温度センサと、
前記圧縮機の吐出側の冷媒圧力を検知する圧力センサとを有し、
前記制御装置は、
前記低外気暖房運転起動モード時において、
前記第２温度センサの検出結果が予め設定されている第２の所定値以下であり、
前記圧力センサの検出結果から算出された冷媒の飽和温度が、前記第３温度センサの検出結果よりも低く、
前記第１温度センサの検出結果が予め設定される前記第１の所定値以上となった場合に、
前記開閉装置を開いて、前記圧縮機から吐出した冷媒の一部を前記接続配管に流す
ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、
前記第２温度センサの検出結果が予め設定されている前記第２の所定値より大きい場合、
又は、
前記第２温度センサの検出結果が予め設定されている前記第２の所定値以下であり、前記圧力センサの検出結果から算出された冷媒の飽和温度が、前記第３温度センサの検出結果よりも高い場合には、
前記開閉装置を閉じて前記低外気暖房運転起動モードから前記低外気暖房運転モードに移行する
ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
前記制御装置は、
前記第１温度センサの検出結果が、前記圧縮機の吐出冷媒の飽和温度よりも第３の所定値以上高くなるように、前記開閉装置の開度を制御して前記接続配管内に流れる冷媒流量を調整する
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
前記冷媒流量の冷媒が前記開閉装置を流れることで生じる冷媒の圧力降下と、前記冷媒流量の冷媒が前記接続配管を流れることで生じる前記圧力降下との合計が、
前記圧縮機の吐出側の冷媒の圧力と、前記圧縮機の吸入側の冷媒圧力又は前記インジェクションポート内の冷媒圧力との差である差圧と等しくなるように、前記開閉装置の容量、前記接続配管の内径及び前記接続配管の長さを設定している
ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。
前記第３の所定値が１０℃であって、
前記差圧及び前記冷媒流量から算出される前記開閉装置の容量をＣｖ値とし、前記圧縮機の前記吐出側から流出する全ての冷媒量を押しのけ量とするとき、
押しのけ量が１５ｍ^３／ｈ以上かつ３０ｍ^３／ｈ未満では、Ｃｖ値を０．０１以下とし、
押しのけ量が３０ｍ^３／ｈ以上かつ４０ｍ^３／ｈ未満では、Ｃｖ値を０．０２以下とし、
押しのけ量が４０ｍ^３／ｈ以上かつ６０ｍ^３／ｈ未満では、Ｃｖ値を０．０３以下としている
ことを特徴とする請求項６のうち請求項２に従属する請求項に記載の空気調和装置。
前記冷凍サイクルを循環する冷媒が、
ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ３２、ＨＣ、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆの混合冷媒、又はこれらの冷媒を少なくとも１つ含む混合冷媒である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気調和装置。