JP6080939B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｒ３２冷媒単体又はＲ３２冷媒を含む混合冷媒を用いた空気調和装置に関するものである。

近年、環境保全の観点より、冷凍空調機器及びヒートポンプ等の空気調和装置の作動媒体として、Ｒ４１０Ａ冷媒やＲ４０７ｃ冷媒、Ｒ１３４ａ冷媒などの地球温暖化係数（ＧＷＰ）が高い冷媒から、自然冷媒である二酸化炭素、炭化水素系冷媒、もしくはＨＦＯ系冷媒、Ｒ３２冷媒などＧＷＰの低い冷媒への転換が検討されている。このうち、Ｒ３２冷媒は、作動圧力が現行のＲ４１０Ａ冷媒とほぼ同等であり、単位体積あたりの冷凍能力がＲ４１０Ａ冷媒よりも大きい。このため、機器の小型化が可能であり、Ｒ３２冷媒単体もしくはＲ３２冷媒とＨＦＯ系冷媒とを混合させた混合冷媒を空気調和装置に採用することが考えられている。

Ｒ３２冷媒はＲ４１０Ａ冷媒に比べて比熱比が大きい。このため、冷媒の吐出温度が高くなり、例えば蒸発温度０℃、凝縮温度５０℃であって圧縮機吸入時の冷媒の過熱度が２℃の場合、Ｒ３２冷媒はＲ４１０Ａ冷媒よりも吐出温度が２０℃程度上昇する。吐出温度が高くなると冷凍機油やシール材の保障温度を超えるため、吐出温度を低減する対策が必要となる。

ここで、従来から吐出温度を低減するために圧縮機の吸入側に液インジェクションする手法が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。特許文献１には、液冷媒を流通する液配管と圧縮機とが接続され、液配管上に流量制御のための流量調整弁を設けたインジェクション回路を有し、インジェクション回路から圧縮機に液インジェクションを行う冷凍装置が開示されている。また、特許文献２には、アキュムレータと圧縮機との間の吸入配管に接続されたインジェクション配管と、インジェクション配管上に設けられた冷媒流量を制御するための流量制御手段とを設け、吸入配管に液インジェクションする冷凍装置が開示されている。

特開２００５−２８２９７２号公報 特開平４−１６１７５８号公報

特許文献１、２は、冷房運転時及び暖房運転時において、圧縮機の吸入側に液インジェクションすることにより、冷媒の吐出温度を下げ圧縮機を安定的に運転させている。しかし、冷房運転時及び暖房運転時において、外気温度や室内機の負荷状況などにより、インジェクション流路に流入する冷媒の乾き度が変化する場合がある。インジェクション流路に流入する冷媒の乾き度が変化した場合、インジェクションに起因して振動等が発生し圧縮機を安定的に運転することが困難となるという課題がある。

また、特許文献２は、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度が所定温度以上になったとき、インジェクション回路に付属の流量制御装置を開くように制御しているため、インジェクション開始時から吐出温度が低減し始めるまでの間の吐出温度上昇が避けられない。Ｒ３２冷媒の場合、能力が低下するといった理由から制御開始温度（目標温度）を低く設定することができないため、インジェクション開始時から吐出温度が低減し始めるまでの間の吐出温度上昇により、圧縮機の保護のために減速もしくは運転停止する必要が生じ、安定的に運転することが困難となるという課題がある。

本発明に係る空気調和装置は、上記の課題に対応してなされたもので、圧縮機にインジェクションを行う際に、圧縮機を安定的に運転させ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、暖房運転及び冷房運転の流路の切替を行う流路切替装置、熱源側熱交換器、複数の利用側熱交換器、前記複数の利用側熱交換器に対応設置されている複数の絞り装置が配管を介して接続された冷媒回路を有し、冷媒としてジフルオロメタン（Ｒ３２）単体もしくはジフルオロメタン（Ｒ３２）の質量比率が４０ｗｔ％よりも大きい混合冷媒を用いた空気調和装置であって、前記圧縮機の吸入側に液冷媒をインジェクションするためのインジェクション配管と、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間に設けられ、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間を流れる冷媒のうち、液冷媒を前記インジェクション配管に供給する液冷媒供給装置と、前記インジェクション配管上に設けられ、液冷媒供給装置から供給される液冷媒を減圧して気液二相状態にするとともに、前記圧縮機の吸入側へ供給する流量調整器と、前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を吐出温度として検出する吐出温度センサと、前記吐出温度センサにより検出された前記吐出温度に基づいて前記流量調整器の開度を制御し、かつ前記複数の利用側熱交換器のうち暖房運転をしている台数を検知し、インジェクションを行っているときに前記台数が減少した場合に、前記台数の減少とほぼ同時に、運転台数の変化割合に応じて、前記吐出温度を低減するように前記流量調整器の開度を開く制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置によれば、液冷媒供給装置から供給される液冷媒を気液二相状態にして圧縮機にインジェクションを行うことにより、圧縮機からの吐出温度が高くなるＲ３２冷媒を用いた場合であっても、圧縮機からの吐出温度を低減させながら圧縮機を安定的に運転させることができる。また、運転台数の変化割合に応じて、流量調整器の開度を制御する制御手段を有することにより、圧縮機の吐出温度を低減し、冷媒や冷凍機油の劣化及び圧縮機のシール材等の疲労を低減でき、信頼性の高い状態で運転できる。

本発明の空気調和装置の実施形態１を示す冷媒回路図である。 図１の空気調和装置の冷房運転時にインジェクションしない場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図２の空気調和装置の冷房運転時にインジェクションしない場合のＰ−ｈ線図である。 図１の空気調和装置の冷房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図４の空気調和装置の冷房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線図である。 図１の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションしない場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図６の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションしない場合のＰ−ｈ線図である。 図１に示す空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図８の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線図である。 Ｒ３２冷媒の混合比率に対する圧縮機から吐出される冷媒の温度を示すグラフである。 室内機の運転台数が減少した場合の圧縮機１から吐出される冷媒の温度について示すグラフである。 流量調整器の制御のフローチャートである。 本発明の空気調和装置の実施形態２を示す冷媒回路図である。 図１３の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図１４の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線を示すグラフである。 本発明の空気調和装置の実施形態３を示す冷媒回路図である。 図１６の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図１６の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線を示すグラフである。 本発明の空気調和装置の実施形態４を示す冷媒回路図である。 図１９の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。 図１９の空気調和装置の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線を示すグラフである。 本発明の空気調和装置５００の実施形態５を示す冷媒回路図である。

実施形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の空気調和装置の実施形態１を示す冷媒回路図であり、図１を用いて空気調和装置１００の回路構成について説明する。この空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用して冷房運転及び暖房運転を行なうものであって、空気調和装置１００の冷媒回路を流れる冷媒として、ジフルオロメタン（以下、「Ｒ３２」という）単体、Ｒ３２とテトラフルオロプロペン（以下、「ＨＦＯ−１２３４ｙｆ」又は「ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）」という）の混合冷媒が用いられている。

図１の空気調和装置１００は、室外機（熱源機）１０と複数の室内機２０Ａ、２０Ｂとが配管１０１、１０２で接続された構成を有している。なお、図１において、１台の室外機１０と２台の室内機２０Ａ、２０Ｂとが接続された場合について例示するが、２台以上の室内機２０Ａ、２０Ｂを接続してもよい。また、配管１０１、１０２は、室外機１０と室内機２０Ａ、２０Ｂとを接続するものであればよく、途中に延長配管を用いたものであっても良い。

室外機１０は、圧縮機１、流路切替器２、熱源側熱交換器３、アキュムレータ５を備えている。圧縮機１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ものである。この圧縮機１は、吐出側が流路切替器２に接続され、吸入側が吸入配管９に接続されている。なお、以下に圧縮機１が低圧シェル構造の圧縮機であるものとして説明するが、高圧シェル構造の圧縮機であっても良い。

流路切替器２は、冷房運転もしくは暖房運転の運転モードの切替に応じて暖房流路と冷房流路との切替を行うものであって、例えば四方弁からなっている。冷房運転時において、流路切替器２は、配管１０１とアキュムレータ５とを接続させるとともに、圧縮機１の吐出側と熱源側熱交換器３とを接続させる。すると、圧縮機１から吐出された冷媒は熱源側熱交換器３側へ流れるとともに、室内機２０Ａ、２０Ｂから流出した冷媒は配管１０１を介して室外機１０側へ流入する。一方、暖房運転時において、流路切替器２は熱源側熱交換器３とアキュムレータ５とを接続させるとともに、圧縮機１の吐出側と配管１０１とを接続させる。すると、圧縮機１から吐出された冷媒は室内機２０Ａ、２０Ｂ側へ流れるとともに、室内機２０Ａ、２０Ｂから流出した冷媒は配管１０２を介して室外機１０へ流入する。なお、流路切替器２として四方弁を用いた場合について例示しているが、これに限らず例えば複数の二方弁等を組み合わせて構成してもよい。

熱源側熱交換器３は、冷媒と空気（外気）との間で熱交換を行うものであって、例えば冷媒を通過させる伝熱管と、伝熱管を流れる冷媒と外気との間の伝熱面積を大きくするためのフィンとを備えた構造を有している。また、熱源側熱交換器３に送風を行う送風機３ａが配置されており、送風機３ａの駆動により冷媒が空気と熱交換を行うようになっている。熱源側熱交換器３は流路切替器２と流量制御装置４との間に接続されており、冷房運転時には冷媒を凝縮して液化させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて気化させる蒸発器として機能する。

流量制御装置４は、熱源側熱交換器３と室内機２０Ａ、２０Ｂとの間に配置されており、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっている。流量制御装置４は、冷媒を減圧して膨張させる減圧弁又は膨張弁としての機能を有し、流量制御装置４の開度を調整することにより、暖房運転時において室内機２０Ａ、２０Ｂから室外機１０に流入する冷媒の中間温度（中間圧力）を制御することができる。

アキュムレータ５は、圧縮機１の吸引側に設けられたものであって、冷房運転時と暖房運転時との違いによる余剰冷媒又は過渡的な運転の変化（例えば室内機２０Ａ、２０Ｂのうちいずれを運転するか）に対する余剰冷媒を蓄えるものである。アキュムレータ５において、流路切替器２側から冷媒が流入されるとともに、吸入配管９を介して圧縮機１の吸入側に冷媒が供給されるようになっている。なお、アキュムレータ５は必ずしも必須ではなく、アキュムレータ５を設けずに流路切替器２と吸入配管９とを直接接続するようにしてもよい。

さらに、室外機１０には、室内機２０Ａ、２０Ｂに連結された配管１０２と流量制御装置４との間にインジェクション回路が設けられており、インジェクション回路は、液冷媒供給装置６、インジェクション配管７、流量調整器８を備えている。液冷媒供給装置６は、熱源側熱交換器３との間を流れる冷媒のうち、液相の冷媒を圧縮機１に供給するものであって、気相の冷媒と液相の冷媒が混在する二相状態の冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器からなっている。また、液冷媒供給装置６の下部側（液相側）にはインジェクション配管７が接続されており、液冷媒供給装置６はインジェクション配管７に液冷媒を供給する。また、液冷媒供給装置６はインジェクション配管７に供給される液冷媒以外の冷媒を熱源側熱交換器３と室内機２０Ａ、２０Ｂとの間を配管１０２を介して流通させるようになっている。

インジェクション配管７は、液冷媒供給装置６と圧縮機１の吸入配管９とを接続し、液冷媒供給装置６から圧縮機１の吸入側へインジェクションを行うための配管である。このインジェクション配管７上には流量調整器８が設けられている。流量調整器８は、液冷媒供給装置６から供給される液冷媒を減圧して気相と液相の気液二相状態にするとともに、圧縮機１の吸入配管９に流入する冷媒流量を制御するものであって、例えば開度が可変に制御可能な電子式膨張弁からなっている。

各室内機２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂ、絞り装置２２Ａ、２２Ｂ、送風機２３Ａ、２３Ｂを備えている。利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂは、冷房運転時には蒸発器（吸熱器）として機能し、暖房運転時には凝縮器（放熱器）として機能する。そして、利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂは、送風機２３Ａ、２３Ｂから供給される空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内空間の冷房及び暖房を行う。

絞り装置２２Ａ、２２Ｂは、たとえば開度を変化させることができる電子式膨張弁等で構成されており、利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ直列的に接続されている。絞り装置２２Ａ、２２Ｂは、減圧弁や膨張弁として機能し利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂを通過する冷媒の圧力を調整する。

さらに、空気調和装置１００は、室外機制御手段３０、室内機制御手段４０、吐出温度センサ５１、中間温度センサ５２を備えている。吐出温度センサ５１は、圧縮機１の吐出側に設けられており、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を吐出温度Ｔ１として検出する。中間温度センサ５２は、絞り装置２２Ａ、２２Ｂと流量制御装置４との間に設けられており、暖房運転時に流量制御装置４に流入する冷媒の中間温度Ｔ２を検出するものである。

室外機制御手段３０は、室外機１０の動作を制御するものであって、吐出温度センサ５１、中間温度センサ５２、もしくは図示しない各種検出器で検出された冷媒圧力情報、冷媒温度情報、室外温度情報、室内温度情報等に基づいて、圧縮機１の駆動、流路切替器２の切替、熱源側熱交換器３に付随する送風機３ａの送風機モータ駆動、各流量制御装置の開度等を制御する。

室内機制御手段４０は、室内機２０Ａ、２０Ｂの動作を制御するものであって、利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂに付随する送風機２３Ａ、２３Ｂの送風機モータの駆動、絞り装置２２Ａ、２２Ｂの開度等を制御する。

室外機制御手段３０は、室内機制御手段４０に接続され、冷房運転、暖房運転、熱負荷（暖房負荷）のないサーモオフ運転、停止等の各室内機２０Ａ、２０Ｂの運転状態情報に基づいて、圧縮機１の駆動、流路切替器２の切替、熱源側熱交換器３に付随する送風機３ａの駆動、流量調整器８の開度、その他の流量制御装置の開度等を制御する。各室内機２０Ａ、２０Ｂには、容量（冷房能力または暖房能力）に応じて決められた機種コードが付与されており、室外機制御手段３０は、運転している各室内機２Ａ、２Ｂの機種コードに対応する容量の総和を運転状態情報として保有する。

例えば、室内機２０Ａが５．０馬力の容量で機種コードが５０、室内機２０Ｂが２．５馬力の容量で機種コードが２５の場合、室内機２０Ａ、２０Ｂがともに停止している場合の運転状態情報は０、室内機２０Ａのみ運転の場合の運転状態情報は５０、室内機２０Ｂのみ運転の場合の運転状態情報は２５、室内機２０Ａ、２０Ｂのいずれも運転している場合の運転状態情報は７５になる。なお、容量が馬力である場合について例示しているが、冷房能力もしくは暖房能力（ｋＷ）であってもよい。

上述した空気調和装置１００の運転動作には、冷房運転と暖房運転と２種類の運転モードがある。冷房運転とは、室内機２０Ａ、２０Ｂの双方もしくはいずれか一方が冷房運転を行う運転モードであり、暖房運転とは、室内機２０Ａ、２０Ｂの双方もしくはいずれか一方が暖房運転を行う運転モードである。以下に、冷房運転及び暖房運転のそれぞれについて、インジェクションしない場合とした場合の冷媒の流れをＰ−ｈ線図とともに説明する。

［冷房運転時にインジェクションしない場合］
図２は図１の空気調和装置１００の冷房運転時にインジェクションしない場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図、図３は図２の空気調和装置１００の冷房運転時におけるＰ−ｈ線図である。なお、図２において冷房運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線とし、図３の点（ａ）〜点（ｄ）は図２の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。冷房運転時には、流路切替器２は圧縮機１から吐出された冷媒が熱源側熱交換器３へ流入させるように切り替えられる。また、流量制御装置４は全開に設定されているとともに、流量調整器８は全閉に設定され圧縮機１へ冷媒がインジェクションされないようになっている。

まず、圧縮機１の運転を開始した際、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１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。この圧縮機１の冷媒圧縮過程は、圧縮機１の断熱効率の分だけ等エントロピー線で断熱圧縮される場合と比較して加熱されるように圧縮される（点（ａ）→（ｂ））。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替器２を通過して熱源側熱交換器３に流入する。熱源側熱交換器３に流入した冷媒は、室外空気と熱交換して冷却され、中温高圧の液冷媒となる。熱源側熱交換器３での冷媒変化は、熱源側熱交換器３の圧力損失を考慮すると、やや傾いた水平に近い線で表される（点（ｂ）→（ｃ））。

熱源側熱交換器３から流出した中温高圧の液冷媒は、全開状態の流量制御装置４、液冷媒供給装置６及び配管１０２を通過した後、各室内機２０Ａ、２０Ｂの絞り装置２２Ａ、２２Ｂに流入する。そして、冷媒は絞り装置２２Ａ、２２Ｂにおいて絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。絞り装置２２Ａ、２２Ｂでの冷媒の変化はエンタルピーが一定の下で行われる（点（ｃ）→（ｄ））。絞り装置２２Ａ、２２Ｂから流出した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂに流入する。

利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂに流入した冷媒は、室内空気と熱交換間しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。この熱交換により室内空気が冷却されることになる。なお、絞り装置２２Ａ、２２Ｂは、低温低圧のガス冷媒のスーパーヒート（過熱度）が２〜５Ｋ程度になるように室内機制御手段４０により制御されている。利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂでの冷媒の変化は、圧力損失を考慮すると、やや傾いた水平に近い直線で表される（点（ｄ）→（ａ））。利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂを流出した低温低圧のガス冷媒は、配管１０１を通過した後に室外機１０内に入り、流路切替器２及びアキュムレータ５を通って圧縮機１に流入し圧縮される。

［冷房運転時にインジェクションする場合］
図４は図１の空気調和装置１００の冷房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図、図５は図４の空気調和装置１００の冷房運転時にインジェクションする場合におけるＰ−ｈ線図である。なお、図４において冷房運転時に冷媒が流れる部分を太線、冷媒が流れない部分を細線とし、図５の点（ａ）〜点（ｇ）は図４の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。流量制御装置４及び流量調整器８のいずれも全開に設定されている。また、以下にインジェクションに関する点（ｅ）〜（ｇ）の冷媒の流れについて説明し、点（ａ）〜点（ｄ）の動作は図２及び図３の冷房運転時にインジェクションしない場合の点（ａ）〜点（ｄ）の動作と同一であるため、その説明を省略する。

圧縮機１から吐出して流路切替器２を通過し熱源側熱交換器３で冷却された液冷媒は流量制御装置４を通過し液冷媒供給装置６に流入する。液冷媒供給装置６に流入した液冷媒は、インジェクション配管７側に流入する液冷媒と、配管１０２を介して室内機２０Ａ、２０Ｂ側に流入する冷媒とに分岐する。インジェクション配管７側に流入した液冷媒は、流量調整器８により減圧される（点（ｆ）→（ｇ））。そして、流量調整器８により減圧され気液二相となった冷媒が吸入配管９にインジェクションされる。その後、インジェクションされた気液二相の冷媒は、吸入配管９を流れるガス冷媒と合流し、ガス冷媒を冷却しながら加熱される（気液二相の冷媒：図５の点（ｇ）→（ａ）、ガス冷媒：点（ｅ）→（ａ））。

［暖房運転時にインジェクションしない場合］
図６は、図１の空気調和装置１００の暖房運転時にインジェクションしない場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図であり、図７は図６の空気調和装置１００の暖房運転時にインジェクションしない場合のＰ−ｈ線図である。なお、図６において暖房運転時に冷媒が流れる部分を太線、冷媒が流れない部分を細線とし、図７の点（ａ）〜点（ｅ）は図６の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。また、暖房運転時には、流路切替器２は圧縮機１から吐出された冷媒が室内機２０Ａ、２０Ｂ側へ流入させるように切り替えられるとともに、流量調整器８は冷媒が流れないように全閉に設定される。

まず、低温低圧のガス冷媒が圧縮機１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（点（ａ）→（ｂ））。圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替器２、配管１０１を通過した後に各室内機２０Ａ、２０Ｂの利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂにそれぞれ流入する。利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂに流入した冷媒は、室外空気を加熱しながら冷却され、中温高圧の液冷媒となる。利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂでの冷媒変化は、利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂの圧力損失を考慮すると、やや傾いた水平に近い線で表される（点（ｂ）→（ｃ））。

利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂから流出した中温高圧の液冷媒は、絞り装置２２Ａ、２２Ｂにおいて絞られて膨張、減圧され、中圧の気液二相状態になる。この絞り装置２２Ａ、２２Ｂでの冷媒の変化はエンタルピーが一定の下で行われ（点（ｃ）→（ｄ））、絞り装置２２Ａ、２２Ｂは、例えば中温高圧の液冷媒のサブクール（過冷却度）が５Ｋ〜２０Ｋ程度になるように制御される。

絞り装置２２Ａ、２２Ｂを流出した中圧の気液二相状態の冷媒は、配管１０２を通過した後、室外機１０内の液冷媒供給装置６を通って流量制御装置４に流入する。流量制御装置４において中圧の気液二相状態の冷媒は絞られて膨張、減圧し、低温低圧の気液二相状態になる。流量制御装置４での冷媒の変化はエンタルピーが一定の下で行われる（点（ｄ）→（ｅ））。この際、流量制御装置４は、例えば全開の状態で固定される、もしくは配管１０２などの中間圧の飽和温度が０〜２０℃程度になるように制御される。

流量制御装置４から流出した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器３に流入する。熱源側熱交換器３に流入した冷媒は、室内空気を冷却しながら加熱され、低温低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器３での冷媒の変化は、圧力損失を考慮すると、やや傾いた水平に近い直線で表される（点（ｅ）→（ａ））。その後、熱源側熱交換器３を流出した低温低圧のガス冷媒は、流路切替器２及びアキュムレータ５を通って圧縮機１に流入し、圧縮される。

［暖房運転時にインジェクションする場合］
図８は、本発明の実施形態１に係る空気調和装置１００の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図、図９は、本発明の実施形態１に係る空気調和装置１００の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線図である。なお、図８において暖房運転時に冷媒が流れる部分を太線とし、冷媒が流れない部分を細線とし、図９の点（ａ）〜点（ｉ）は図８の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。また、以下にインジェクションに関する点（ｅ）〜（ｇ）の冷媒の流れについて説明し、点（ａ）〜点（ｄ）の動作は図６及び図７の暖房運転時にインジェクションしない場合の点（ａ）〜点（ｄ）の動作と同一であるため、その説明を省略する。

室内機２０Ａ、２０Ｂに流入した冷媒が利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂで冷却され、絞り装置２２Ａ、２２Ｂにおいて中圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、中圧の気液二相状態の冷媒は、絞り装置２２Ａ、２２Ｂから配管１０２を介して液冷媒供給装置６に流入する。液冷媒供給装置６において、気液二相状態の冷媒は気相と液相とに分離され、分離された液冷媒の一部がインジェクション配管７に流入する（点（ｈ））。なお、残りの冷媒は液冷媒供給装置６から流出し、流量制御装置４で減圧され（点（ｅ）→（ｆ））、熱源側熱交換器３に流入する。

インジェクション配管７を通過した液冷媒は流量調整器８に流入して減圧され気液二相状態になり（点（ｈ）→（ｉ））、気液二相状態の冷媒が吸入配管９にインジェクションされる。インジェクションされた気液二相の冷媒は、吸入配管９を流れるガス冷媒と合流し、ガス冷媒を冷却しながら加熱される（気液二相の冷媒：点（ｉ）→（ａ）、ガス冷媒：点（ｇ）→（ａ））。

以上のように、Ｒ３２冷媒を用いた空気調和装置１００の冷房運転時及び暖房運転時において、液冷媒供給装置６から供給される液冷媒を吸入配管９にインジェクションすることにより、圧縮機１の吐出温度を低減することができるため、冷媒や冷凍機油の劣化や圧縮機１のシール材などの疲労を低減できる。すなわち、上述したように、空気調和装置１００の冷媒回路を流れる冷媒として、Ｒ３２冷媒単体、Ｒ３２冷媒とＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒との混合冷媒もしくはＲ３２冷媒とＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒との混合冷媒が用いられている。Ｒ３２冷媒はＲ４１０Ａ冷媒等の冷媒に比べて比熱比が大きい。

具体的には、図１０は、Ｒ３２冷媒の混合比率に対する圧縮機１から吐出される冷媒の温度について示すグラフである。図１０において、Ｒ４１０Ａ冷媒単体、Ｒ３２冷媒とＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒との混合冷媒、Ｒ３２冷媒とＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒との混合冷媒における圧縮機１から吐出される冷媒の温度のシミュレーション結果を示している。この際、圧縮機吸入の蒸発温度０℃、凝縮温度５０℃、吸入過熱度２℃、圧縮機１の断熱効率を６５％と仮定している。図１０に示すように、Ｒ３２の混合比率が高くなればなるほど、圧縮機１から吐出される冷媒の吐出温度が高くなる。冷媒としてＲ３２冷媒が単体で使用された場合、吐出温度はＲ４１０Ａ冷媒が単体で使用された場合に比べて２０℃程度上昇する。特に、暖房運転時に外気温度が低い場合もしくは室内温度が高い場合等において、圧縮機１での冷媒の圧縮比が大きくなり、例えば冷媒の吐出温度が１２０℃を超えるというように、圧縮機１から吐出される冷媒温度が高くなる可能性がある。

圧縮機１から吐出される冷媒の吐出温度が高い場合、圧縮機１のシール材、冷凍機油の劣化や冷媒の安定性が悪化する。したがって、冷媒の吐出温度は例えば１２０℃以下に抑えることが要求される。具体的には、Ｒ４１０Ａ冷媒単体で使用した場合と同程度の信頼性を保つためには、Ｒ３２とＨＦＯ−１２３４ｙｆの混合冷媒では、Ｒ３２冷媒が４０ｗｔ％以上、Ｒ３２とＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）の混合冷媒では、Ｒ３２が５０ｗｔ％以上の場合に吐出温度を低減する必要がある。また、Ｒ４１０Ａ冷媒よりも５℃程度の上昇まで許容できるとした場合、Ｒ３２冷媒とＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒との混合冷媒ではＲ３２冷媒が６０ｗｔ％以上、Ｒ３２冷媒とＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒との混合冷媒では、Ｒ３２冷媒が５０ｗｔ％以上の場合に吐出温度を低減する必要がある。

また、図１１は、Ｒ３２冷媒とＲ４１０Ａ冷媒の室内機の運転台数が減少した場合の圧縮機１から吐出される冷媒の温度について示すグラフである。図１１において、Ｒ４１０Ａ冷媒、Ｒ３２冷媒における吐出温度の変化の概略である。配管１０１、１０２の長さ、室内機２０Ａ、２０Ｂの運転状態、室内空気温度及び室外空気温度の条件によっては、図１１に示すような状況が発生する場合がある。図１１に示すように、例えばＲ４１０Ａのインジェクション開始温度が９５℃とした場合、暖房運転が行われている室内機の台数が減少した後、８０℃から１１０℃まで吐出温度Ｔ１が上昇する。９５℃でインジェクションが開始されるが、インジェクションの効果が表れるまで時間を要し、その間に吐出温度Ｔ１が１１０℃まで上昇した後、吐出温度Ｔ１は下がる。Ｒ３２冷媒の場合、能力低下抑制や圧縮機１の保護の観点からインジェクション量を少なくする必要があり、インジェクション開始温度はＲ４１０Ａよりも高く設定する必要がある。Ｒ３２冷媒のインジェクション開始温度が１１０℃とした場合、暖房運転台数が減少した後、１１０℃でインジェクションが開始される。但し、インジェクションの効果が表れるまで時間を要し、その間に吐出温度Ｔ１が１２０℃まで上昇し、保護制御により圧縮機１が停止する。なお、インジェクション開始温度及び保護制御の温度は、これに限定するものではない。

そこで、上述のように冷媒回路内にインジェクション回路を設け、冷房運転時及び暖房運転時において、液または気液二相冷媒を吸入配管９にインジェクションする。これにより、圧縮機１の吐出温度を低減することができるため、冷媒や冷凍機油の劣化や圧縮機１のシール材などの疲労を低減できる。また、上述したインジェクション回路内に流量調整器８を有し、冷房運転時及び暖房運転時において、吸入配管９に流入する液または気液二相冷媒の流量を制御する。これにより、圧縮機１の吐出温度を制御することができるため、圧縮機１の安定的な運転ができる。

一方で、上述したインジェクション配管７上の流量調整器８に気液二相状態の冷媒が流入すると、気体と液体とが交互に流入することで大きな圧力振動が発生する場合がある。また、外気温度や室内機２０Ａ、２０Ｂの負荷状況などにより、インジェクション流路に流入する冷媒の乾き度が変化した場合、インジェクションに起因して振動等が発生し圧縮機１を安定的に運転することが困難となる。さらに、流量調整器８に気液二相状態の冷媒が流入すると、冷媒のエンタルピーが液冷媒に比べて大きくなり冷媒流量が増える。そのため、気液二相状態の冷媒をインジェクションする場合を想定して、流量調整器８を大型化する必要がある。

このとき、上述したインジェクション回路内に液冷媒供給装置６を有し、冷房運転時及び暖房運転時において、流量調整器８に液単相状態の冷媒を流量調整器８に供給するようになっている。これにより、外気温度や負荷状況によらず、ほぼ同一の冷媒状態の冷媒をインジェクション配管７に供給することができる。さらに、流量調整器８に液状態の冷媒が流入すると、冷媒のエンタルピーが気液二相冷媒に比べて小さくなり冷媒流量を低減することができる。

また、上述したインジェクション回路内に液冷媒供給装置６及び流量調整器８を有することにより、流量調整器８に液単相状態の冷媒を流量調整器８に供給するため、圧力振動の発生を抑制することができるとともに、冷媒流量を抑制して流量調整器８を小型化することができる。

特に、空気調和装置１００の室外機制御手段３０は、インジェクションが必要な吐出温度であると判断した場合にインジェクションを開始するように制御する機能を有している。具体的には、室外機制御手段３０は、吐出温度センサ５１により検出される吐出温度Ｔ１に基づいて流量調整器８を制御する機能を有している。室外機制御手段３０は、冷媒の吐出温度Ｔ１が目標吐出温度Ｔ１ｒｅｆを超えた場合（Ｔ１＞Ｔｒｅｆ）、流量調整器８を開放しインジェクションを行う。一方、冷媒の吐出温度Ｔ１が目標吐出温度Ｔ１ｒｅｆ以下である場合（Ｔ≦Ｔｒｅｆ）、室外機制御手段３０は流量調整器８を閉止しインジェクションを行わない。

なお、目標吐出温度Ｔ１ｒｅｆは、予め冷媒や冷凍機油の劣化や圧縮機１のシール材などの疲労が発生しないような温度が設定されたものであり、例えばＴｒｅｆ＝９０℃〜１１０℃の範囲内の温度が設定される。また、目標吐出温度Ｔ１ｒｅｆは、所定の温度であってもよいし所定の範囲の温度であってもよい。目標吐出温度Ｔ１ｒｅｆが所定の範囲の温度である場合、室外機制御手段３０は上限目標吐出温度を超えた場合に流量調整器８を開放し、下限目標吐出温度を下回った場合に流量調整器８を閉止するように制御することになる。

このように、冷房運転時及び暖房運転時において、吐出温度Ｔ１に基づいてインジェクションを行うことにより、圧縮機１の吐出温度Ｔ１が高くなり上述した不具合が生じると判断した場合にインジェクションを開始するため、過度の冷却による運転効率の低下を防止することができる。

さらに、室外機制御手段３０は、暖房運転時において、室内機制御手段４０により送信される室内機運転情報（容量）に基づいて流量調整器８の開度を制御する機能を有している。具体的には、室外機制御手段３０は、暖房運転を行っている室内機２０Ａ、２０Ｂの台数を検知し、暖房運転の台数が減少した場合に、下記式（１）のように、流量調整器８の開度を補正する。

開度補正量＝Ｃ×
（変化前機種コードの総和―変化後の機種コードの総和） ・・・（１）

ここで、Ｃは補正係数であり、流量調整器８の抵抗係数等に応じて決定される。なお、上記では機種コードの総和の変化により開度補正量を決定するとしたが、これに限定するものではなく、室内機２０Ａ、２０Ｂの運転台数の変化割合であっても良い。

図１２は、動作例を示すフローチャートであり、図１から図１２を参照して流量調整器８の開度を制御する際の動作例について説明する。まず、吐出温度センサ５１において圧縮機１の吐出温度Ｔ１が検出される（ステップＳＴ１）。その後、室外機制御手段３０において、吐出温度Ｔ１に基づいて流量調整器８の開度が演算されるとともに（ステップＳＴ２）、室内機２０Ａ、２０Ｂの運転台数が検知される（ステップＳＴ３）。そして、運転台数が減少しているか否かが判断され（ステップＳＴ４）、運転台数が減少している場合には、上記式（１）に基づいて開度補正量が演算される（ステップＳＴ５）。そして、演算した流量調整器８の開度が開度補正量に基づいて補正され（ステップＳＴ６）、流量調整器８の開度が演算した開度になるように制御される（ステップＳＴ７）

このように、運転台数変化時において、それとほぼ同時に運転台数の変化割合に応じた流量調整器８の開度を補正する制御を行うことにより、冷媒回路の負荷状態が変化しても吐出温度を上昇させることなくインジェクションを行い、安定的に運転させることができる。特に、式（１）に示すように、運転台数の変化割合が、室内機２０Ａ、２０Ｂの容量に基づいて決定される機種コードの変化前の総和と変化後の総和の差分からなる場合、容量の異なる種類の室内機２０Ａ、２０Ｂを用いた場合であっても、室内機２０Ａ、２０Ｂの運転台数変化に応じて流量調整器８の開度を開くことができるため、最適なインジェクションを行い、吐出温度Ｔ１を低減することができる。

また、室内機制御手段４０は、利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂが暖房運転をしている場合、利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂから液冷媒が流出するように、絞り装置２２及び利用側熱交換器に付属の送風機２３の制御を行う。そのため、インジェクション回路入口には液冷媒が流入する。しかしながら、複数の利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂのうち一部が停止状態にあり、残りが暖房運転をしている部分暖房運転時は、例えば停止状態にある利用側熱交換器２１Ａからガス冷媒または二相状態の冷媒が流出し、暖房運転をしている利用側熱交換器２１Ｂから液冷媒が流出するように、絞り装置２２Ａ、２２Ｂ及び送風機２３Ａ、２３Ｂの制御を行う。そのため、インジェクション回路入口には二相冷媒が流入する。インジェクション回路内に液冷媒供給装置６を有することにより、室内機２Ａ、２Ｂの運転台数が減少した場合においても、インジェクション回路に液冷媒を供給することができるため、冷媒回路の負荷状態が変化しても吐出温度Ｔ１を上昇させることなくインジェクションを行い、安定的に運転させることができる。特に、停止状態の利用側熱交換器２１Ａが存在する場合においても、液冷媒が流出し、インジェクションに必要な液冷媒を生成することができる。

さらに、室外機制御手段３０は、暖房運転時において、中間温度センサ５２により検出される中間温度Ｔ２に基づいて流量制御装置４の開度を制御する機能を有している。具体的には、室外機制御手段３０は、中間温度センサ５２から気液二相である中圧の領域の中間温度（飽和温度）Ｔ２を測定し、下記式（２）のように、中間温度Ｔ２が設定範囲内に収まるよう制御する。

Ｔｒｅｆ−ΔＴ≦Ｔ２≦Ｔｒｅｆ＋ΔＴ ・・・（２）

なお、例えば中圧のしきい値Ｔｒｅｆ＝０℃〜２０℃の範囲内の温度に設定されΔＴは５℃に設定されている。

このように、暖房運転時において液冷媒供給装置６に流入する冷媒の中間温度Ｔ２が目標温度Ｔ２ｒｅｆになるように流量制御装置４を制御することにより、圧縮機１にインジェクションする冷媒の圧力を上昇させ、インジェクション量の調整を行いやすくすることができる。つまり、暖房運転時にインジェクションされる冷媒は中圧となり、中圧と吸入圧力で差圧を確保し、安定的に吸入配管にインジェクションを行い、吐出温度Ｔ１を低減することができる。

実施形態２．
図１３は、本発明の空気調和装置２００の実施形態２を示す冷媒回路図である。なお、図１３の空気調和装置２００において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１１の空気調和装置２００が、図１の空気調和装置１００と異なる点は液冷媒供給装置２０６の構成である。

図１３の液冷媒供給装置２０６は、冷媒間熱交換器からなっており、一方が流量制御装置４と絞り装置２２Ａ、２２Ｂとの間に接続され、他方が熱源側熱交換器３と流量制御装置４に接続されている。そして、液冷媒供給装置２０６は、暖房運転時に、中圧の気液二相状態の冷媒と、低温低圧の気液二相状態の冷媒を熱交換するようになっている。インジェクション配管７は、流量制御装置４と液冷媒供給装置２０６との間に接続されており、インジェクション配管７には、絞り装置２２Ａ、２２Ｂから液冷媒供給装置２０６を流通した後に流量制御装置４側へ流れる冷媒が供給される。

［暖房運転・インジェクションする場合］
図１４は図１３の空気調和装置２００の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図、図１５は図１４の空気調和装置２００の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線を示すグラフである。なお、図１４において暖房運転時に冷媒が流れる部分を太線、冷媒が流れない部分を細線とし、図１５の点（ａ）〜点（ｉ）は図１４の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。また、以下にインジェクションに関する点（ｅ）〜（ｇ）の冷媒の流れについて説明し、点（ａ）〜点（ｄ）の動作は図６及び図７の暖房運転時にインジェクションしない場合の点（ａ）〜点（ｄ）の動作と同一であるため、その説明を省略する。

室内機２０Ａ、２０Ｂに流入した冷媒が利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂで冷却され、絞り装置２２Ａ、２２Ｂにおいて中圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、中圧の気液二相状態の冷媒は、絞り装置２２Ａ、２２Ｂから配管１０２を介して液冷媒供給装置６に流入し、流量制御装置４で減圧される。すると、冷媒は低温低圧の気液二相状態の冷媒を加熱しながら冷却され、中圧の液冷媒となる（点（ｄ）→（ｅ））。液冷媒供給装置２０６で冷却された液冷媒は、一部の冷媒がインジェクション配管７へ流入し、残りの冷媒は流量制御装置４で減圧され（点（ｅ）→（ｆ））、冷媒間熱交換器で加熱された後（点（ｆ）→（ｇ））、熱源側熱交換器３に流入する。

一方、分岐された液冷媒は、インジェクション配管７を通過後、流量調整器８に流入して減圧される（点（ｅ）→（ｉ））。この流量調整器８により減圧され気液二相となった冷媒が、吸入配管９にインジェクションされる。インジェクションされた気液二相の冷媒は、吸入配管９を流れるガス冷媒と合流し、ガス冷媒を冷却しながら加熱される（気液二相の冷媒：点（ｉ）→（ａ）、ガス冷媒：点（ｈ）→（ａ））。つまり、空気調和装置２００においては、暖房運転時にインジェクションする際に、気液二相状態の冷媒が液冷媒供給装置２０６に流入して中圧の液冷媒となった後、インジェクション配管７に液冷媒を供給するようになっている。

上記実施形態２の場合であっても、冷房運転時及び暖房運転時において、液冷媒供給装置６から供給される液冷媒を減圧し気液二相状態にした後に吸入配管９にインジェクションすることにより、圧縮機１の吐出温度を低減することができるため、冷媒や冷凍機油の劣化や圧縮機１のシール材などの疲労を低減できる。また、液冷媒供給装置２０６が液単相状態の冷媒を流量調整器８に供給するようにしているため、外気温度や負荷状況によらず、ほぼ同一の冷媒状態の冷媒をインジェクション配管７に供給することができる。これにより、圧力振動の発生を抑制することができるとともに、冷媒流量を抑制して流量調整器８を小型化することができる。さらに、流量調整器８において、減圧し気液二相状態にすることにより、圧縮機１へ吸入される冷媒の過度の冷却を防止することができる。

実施形態３．
図１６は、本発明の空気調和装置３００の実施形態３を示す冷媒回路図である。なお、図１６の空気調和装置３００において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１６の空気調和装置３００が、図１の空気調和装置１００と異なる点は液冷媒供給装置３０６の構成である。

図１６の液冷媒供給装置３０６は、冷媒間熱交換器からなっており、一方がインジェクション配管７の入口側と流量調整器８の入口側との間に接続され、他方が流量調整器８の出口側とインジェクション配管７の出口側に接続されている。そして、液冷媒供給装置３０６は、暖房運転時に、中圧の気液二相状態の冷媒と、低温低圧の気液二相状態の冷媒を熱交換するようになっている。

［暖房運転・インジェクションする場合］
図１７は図１６の空気調和装置３００の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図、図１８は図１６の空気調和装置３００の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線を示すグラフである。なお、図１７において暖房運転時に冷媒が流れる部分を太線、冷媒が流れない部分を細線とし、図１８の点（ａ）〜点（ｉ）は図１７の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。また、以下にインジェクションに関する点（ｅ）〜（ｉ）の冷媒の流れについて説明し、点（ａ）〜点（ｄ）の動作は図６及び図７の暖房運転時にインジェクションしない場合の点（ａ）〜点（ｄ）の動作と同一であるため、その説明を省略する。

室内機２０Ａ、２０Ｂに流入した冷媒が利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂで冷却され、絞り装置２２Ａ、２２Ｂにおいて中圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、中圧の気液二相状態の冷媒は、絞り装置２２Ａ、２２Ｂから配管１０２を介した後、気液二相状態の冷媒の一部がインジェクション配管７に流入し、液冷媒供給装置３０６で冷却され、中圧の液冷媒となる（点（ｄ）→点（ｇ））。液冷媒は、流量調整器８に流入して減圧される（点（ｇ）→（ｈ））。この流量調整器８により減圧され気液二相となった冷媒は、液冷媒供給装置３０６に流入して加熱され、低圧の気液二相状態の冷媒となり（点（ｇ）→点（ｈ））、吸入配管９にインジェクションされる。インジェクションされた気液二相の冷媒は、吸入配管９を流れるガス冷媒と合流し、ガス冷媒を冷却しながら加熱される（気液二相の冷媒：点（ｈ）→（ａ）、ガス冷媒：点（ｆ）→（ａ））。つまり、空気調和装置３００においては、暖房運転時にインジェクションする際に、インジェクション配管７に流入した冷媒同士で熱交換を行うことで、中圧の液冷媒を生成し、流量調整器８に液冷媒を供給するようになっている。

上記実施形態３の場合であっても、冷房運転時及び暖房運転時において、インジェクション配管７に流入した冷媒同士で熱交換を行うことで、中圧の液冷媒を生成し、流量調整器８に液冷媒を供給した後に吸入配管９にインジェクションすることにより、圧縮機１の吐出温度を低減することができるため、冷媒や冷凍機油の劣化や圧縮機１のシール材などの疲労を低減できる。また、液冷媒供給装置３０６が液単相状態の冷媒を流量調整器８に供給するようにしているため、外気温度や負荷状況によらず、ほぼ同一の冷媒状態の冷媒をインジェクション配管７に供給することができる。これにより、圧力振動の発生を抑制することができるとともに、冷媒流量を抑制して流量調整器８を小型化することができる。さらに、流量調整器８において、減圧し気液二相状態にすることにより、圧縮機１へ吸入される冷媒の過度の冷却を防止することができる。

実施形態４．
図１９は、本発明の空気調和装置４００の実施形態４を示す冷媒回路図である。なお、図１９の空気調和装置４００において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１８の空気調和装置４００が、図１の空気調和装置１００と異なる点は液冷媒供給装置４０６の構成である。

図１９の液冷媒供給装置４０６は、冷媒間熱交換器からなっており、一方が熱源側熱交換器３と流量制御装置４との間に接続され、他方がインジェクション配管７の入口側と流量調整器８の入口側との間に接続されている。そして、液冷媒供給装置４０６は、暖房運転時に、中圧の気液二相状態の冷媒と、低温低圧の気液二相状態の冷媒を熱交換するようになっている。

［暖房運転・インジェクションする場合］
図２０は図１９の空気調和装置４００の暖房運転時にインジェクションする場合の冷媒の流れを示す冷媒回路図、図２１は図１９の空気調和装置４００の暖房運転時にインジェクションする場合のＰ−ｈ線を示すグラフである。なお、図２０において暖房運転時に冷媒が流れる部分を太線、冷媒が流れない部分を細線とし、図２１の点（ａ）〜点（ｉ）は図２０の同じ記号を付した部分での冷媒の状態を示す。また、以下にインジェクションに関する点（ｅ）〜（ｉ）の冷媒の流れについて説明し、点（ａ）〜点（ｄ）の動作は図６及び図７の暖房運転時にインジェクションしない場合の点（ａ）〜点（ｄ）の動作と同一であるため、その説明を省略する。

室内機２０Ａ、２０Ｂに流入した冷媒が利用側熱交換器２１Ａ、２１Ｂで冷却され、絞り装置２２Ａ、２２Ｂにおいて中圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、中圧の気液二相状態の冷媒は、絞り装置２２Ａ、２２Ｂから配管１０２を介した後、気液二相状態の冷媒の一部がインジェクション配管７に流入し、残りは流量制御装置４で減圧され、低温低圧の気液二相状態の冷媒となる（点（ｄ）→（ｅ））。低温低圧の冷媒は、液冷媒供給装置４０６に流入して加熱された後（点（ｅ）→点（ｆ））、熱源側熱交換器３に流入する。

一方、分岐された液冷媒は、インジェクション配管７を通過後、液冷媒供給装置４０６に流入して冷却され、中圧の液冷媒となる（点（ｄ）→点（ｈ））。液冷媒は、流量調整器８に流入して減圧され（点（ｈ）→（ｉ））、吸入配管９にインジェクションされる。インジェクションされた気液二相の冷媒は、吸入配管９を流れるガス冷媒と合流し、ガス冷媒を冷却しながら加熱される（気液二相の冷媒：点（ｉ）→（ａ）、ガス冷媒：点（ｆ）→（ａ））。つまり、空気調和装置４００においては、暖房運転時にインジェクションする際に、インジェクション配管７に流入した冷媒と流量制御装置４で減圧された冷媒とで熱交換を行うことで、中圧の液冷媒を生成し、流量調整器８に液冷媒を供給するようになっている。

上記実施形態４の場合であっても、冷房運転時及び暖房運転時において、インジェクション配管７に流入した冷媒と流量制御装置４で減圧された冷媒とで熱交換を行うことで、中圧の液冷媒を生成し、流量調整器８に液冷媒を供給した後に吸入配管９にインジェクションすることにより、圧縮機１の吐出温度を低減することができるため、冷媒や冷凍機油の劣化や圧縮機１のシール材などの疲労を低減できる。また、液冷媒供給装置４０６が液単相状態の冷媒を流量調整器８に供給するようにしているため、外気温度や負荷状況によらず、ほぼ同一の冷媒状態の冷媒をインジェクション配管７に供給することができる。これにより、圧力振動の発生を抑制することができるとともに、冷媒流量を抑制して流量調整器８を小型化することができる。さらに、流量調整器８において、減圧し気液二相状態にすることにより、圧縮機１へ吸入される冷媒の過度の冷却を防止することができる。

実施形態５．
図２２は、本発明の空気調和装置５００の実施形態５を示す冷媒回路図である。なお、図２２の空気調和装置５００において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、その説明を省略する。図２２の空気調和装置５００が、図１の空気調和装置１００と異なる点は熱源側熱交換器３の構成である。

図２２の熱源側熱交換器５０３は、水冷媒熱交換器からなっており、冷媒と水との間で熱交換を行うものであって、たとえばプレート式熱交換器のようなもので構成される。熱源側熱交換器５０３の一方に水を供給する回路に接続され、他方が冷媒回路に接続され、冷媒が水と熱交換を行うようになっている。そして、冷房運転時には冷媒を凝縮して液化させる凝縮器として機能し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて気化させる蒸発器として機能する。実施形態５の動作は実施形態１と同一であるため、その説明を省略する。

上記実施形態５の場合、熱源側熱交換器５０３に水を用いることにより、水の熱伝達率が向上し、熱源側熱交換器５０３の性能向上により、吐出温度が低減可能となる。また、水温は凍結防止のため、０℃以上に維持されるため、吐出温度が低減し、必要インジェクション量が少なくなるため、流量調整器８の小型化とコスト低減が可能となる。

なお、図２２の空気調和装置５００は、気液分離器を液冷媒供給装置６として用いた場合について例示しているが、図１３〜図２１に示すように、冷媒間熱交換器からなる液冷媒供給装置２０６、３０６、４０６を適用したものであってもよい。

本発明の実施形態は、上記各実施形態に限定されない。例えば上記各実施形態１〜５において、配管１０１、１０２に流れる冷媒流路の向きが冷房運転と暖房運転とにおいて逆向きになる場合について例示しているが、例えば４つの逆止弁を用いた流路形成部等の公知の手法により、配管１０１、１０２に流れる冷媒流路の向きが冷房運転と暖房運転とにおいて同一方向になる空気調和装置についても適用することができる。

１ 圧縮機、２ 流路切替器、３、５０３ 熱源側熱交換器、３ａ 送風機、４ 流量制御装置、５ アキュムレータ、６、２０６、３０６、４０６ 液冷媒供給装置、７ インジェクション配管、８ 流量調整器、９ 吸入配管、１０ 室外機、２０Ａ、２０Ｂ 室内機、２１Ａ、２１Ｂ 利用側熱交換器、２２Ａ、２２Ｂ 絞り装置、２３Ａ、２３Ｂ 送風機、３０ 室外機制御手段、４０ 室内機制御手段、５１ 吐出温度センサ、５２ 中間温度センサ、１００、２００、３００、４００、５００ 空気調和装置、１０１、１０２ 配管、２０６ 液冷媒供給装置、Ｔ１ 吐出温度、Ｔ１ｒｅｆ 目標吐出温度、Ｔ２ 中間温度、Ｔ２ｒｅｆ しきい値。

Claims (10)

1. 圧縮機、暖房運転及び冷房運転の流路の切替を行う流路切替装置、熱源側熱交換器、複数の利用側熱交換器、前記複数の利用側熱交換器に対応設置されている複数の絞り装置が配管を介して接続された冷媒回路を有し、冷媒としてジフルオロメタン（Ｒ３２）単体もしくはジフルオロメタン（Ｒ３２）の質量比率が４０ｗｔ％よりも大きい混合冷媒を用いた空気調和装置であって、
   前記圧縮機の吸入側に液冷媒をインジェクションするためのインジェクション配管と、
   前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間に設けられ、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間を流れる冷媒のうち、液冷媒を前記インジェクション配管に供給する液冷媒供給装置と、
   前記インジェクション配管上に設けられ、液冷媒供給装置から供給される液冷媒を減圧して気液二相状態にするとともに、前記圧縮機の吸入側へ供給する流量調整器と、
   前記圧縮機から吐出される冷媒の温度を吐出温度として検出する吐出温度センサと、
   前記吐出温度センサにより検出された前記吐出温度に基づいて前記流量調整器の開度を制御し、かつ前記複数の利用側熱交換器のうち暖房運転をしている台数を検知し、インジェクションを行っているときに前記台数が減少した場合に、前記台数の減少とほぼ同時に、運転台数の変化割合に応じて、前記吐出温度を低減するように前記流量調整器の開度を開く制御手段と、
   を有することを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の利用側熱交換器のうち全台数が暖房運転をしている全台数暖房運転時は、すべての前記利用側熱交換器から液冷媒が流出するように、前記複数の絞り装置及び前記複数の利用側熱交換器に付属の複数の送風機を制御し、前記複数の利用側熱交換器のうち一部が停止状態にあり、残りが暖房運転をしている部分暖房運転時は、停止状態にある前記利用側熱交換器からガス冷媒または二相状態の冷媒が流出し、暖房運転をしている前記利用側熱交換器から液冷媒が流出するように前記複数の絞り装置及び前記複数の送風機を制御することを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記制御手段は、前記吐出温度が予め設定された目標吐出温度よりも大きいと判断した場合、前記圧縮機への液冷媒のインジェクションを開始するように前記流量調整器を制御するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
4. 前記熱源側熱交換器と前記液冷媒供給装置との間に設けられた流量制御装置と、
   暖房運転時において前記流量制御装置に流入される冷媒の温度を中間温度として検出する中間温度センサと
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記中間温度センサにより検出された前記中間温度を用いて前記流量制御装置の開度を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記液冷媒供給装置は、暖房運転時に、前記利用側熱交換器から前記流量制御装置へ流れる冷媒と、前記流量制御装置から前記熱源側熱交換器へ流れる冷媒との間で熱交換を行う冷媒間熱交換器からなるものであって、
   前記インジェクション配管には、前記利用側熱交換器から前記冷媒間熱交換器を流通した後に前記流量制御装置側へ流れる冷媒が供給されることを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記利用側熱交換器及び前記絞り装置は、複数の室内機にそれぞれ設置されたものであり、
   前記圧縮機、前記流路切替装置及び前記熱源側熱交換器は、前記複数の室内機に冷媒配管を介して接続された室外機に設置されたものであり、
   前記複数の室内機のそれぞれには、容量に応じて機種コードが付与されており、
   前記制御手段は、前記複数の室内機のそれぞれの機種コードと前記複数の室内機のそれぞれの容量とを対応付けて記憶しており、前記複数の室内機のうち運転している室内機の前記機種コードから運転台数の総容量を算出し、算出した総容量の変化割合を運転台数の変化割合として算出するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気調和装置。
7. 前記圧縮機の吸入側と流路切替器の間に設けられたアキュムレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
8. 冷媒は、ジフルオロメタン（Ｒ３２）とハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）の混合冷媒、もしくはジフルオロメタン（Ｒ３２）とテトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））との混合冷媒であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気調和装置。
9. 前記液冷媒供給装置は、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間を流れる冷媒を気相の冷媒と液冷媒とに分離し、液冷媒を前記インジェクション配管に供給する気液分離器からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の空気調和装置。
10. 前記熱源側熱交換器は、水と冷媒との間で熱交換を行う水冷媒熱交換器からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置。

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