(57)【要約】【課題】中圧レシーバを備える空気調和機において、圧縮機の信頼性低下を抑制した空気調和機を提供する。【解決手段】空気調和機１は、冷媒が、圧縮機２１、凝縮器２３、第２膨張弁２８、中圧レシーバ８１、第１膨張弁２４、蒸発器３１の順に流れるように冷媒配管で接続された冷媒回路１０，１３と、第２膨張弁２８及び第１膨張弁２４を制御する制御手段２００を備え、制御手段２００は、制御手段は、凝縮温度と出口温度の差であるＳＣ値が目標値となるように凝縮側膨張弁の開度を制御するＳＣ制御を行い、制御手段は、凝縮器における凝縮温度と周囲温度の差Δｔに応じて、目標値ＳＣｔを変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が、圧縮機、凝縮器、凝縮側膨張弁、中圧レシーバ、蒸発側膨張弁、蒸発器の順に流れるように冷媒配管で接続された冷媒回路と、
前記凝縮側膨張弁及び前記蒸発側膨張弁を制御する制御手段と、
凝縮温度を検出する凝縮温度センサと、前記凝縮器から流出した冷媒の温度である凝縮器出口温度を検出する凝縮器出口温度センサと、前記凝縮器の周囲温度を検出する凝縮器周囲温度センサと、を備え、
前記制御手段は、前記凝縮温度と前記凝縮器出口温度の差であるＳＣ値が目標値ＳＣｔとなるように前記凝縮側膨張弁の開度を制御するＳＣ制御を行い、
前記制御手段は、前記凝縮温度と前記周囲温度の差Δｔに応じて、前記目標値ＳＣｔを変更する、ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記目標値ＳＣｔは、前記差Δｔに応じて複数設けられており、
前記差Δｔが大きい程目標値ＳＣｔも大きい値が設定される、ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機の室外機において、凝縮器と蒸発器の間に中圧レシーバを設け、その前後に膨張弁を備えたものがある。この時の２つの膨張弁の制御としては、暖房運転時の上流側（凝縮側）膨張弁をＳＣ（サブクール：過冷却度）制御、暖房運転時の下流側（蒸発側）膨張弁を吸入ＳＨ(吸入スーパーヒート：吸入過熱度)制御又は吐出温度制御としている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来技術の制御では、凝縮側膨張弁のＳＣ制御において、ＳＣが予め定めた目標値となるように開度制御することから、ＳＣが目標値に到達しにくい条件（例えば、冷媒の循環量が少ない運転時や、高外気温下における冷房運転時）では、凝縮側膨張弁の開度が過度に小さくなる。
【０００４】
そうすると、凝縮器から冷媒が流出しなくなるため、凝縮器の内部に液冷媒が溜まる。凝縮器の内部に液冷媒が溜まると、中圧レシーバ内の液冷媒が減ることによって蒸発器に流れる冷媒の量が減り、蒸発器側膨張弁の開度を大きくしても圧縮機に吸入される冷媒の乾き度が下降しないなど、蒸発側膨張弁が機能しなくなる。その結果、圧縮機の信頼性低下、保護動作発生による回転数低下が発生するという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０１７７６７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、中圧レシーバを備える空気調和機において、圧縮機の信頼性低下を抑制した空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、以下のように把握される。
（１）本発明の第１の観点は、空気調和機であって、冷媒が、圧縮機、凝縮器、凝縮側膨張弁、中圧レシーバ、蒸発側膨張弁、蒸発器の順に流れるように冷媒配管で接続された冷媒回路と、前記凝縮側膨張弁及び前記蒸発側膨張弁を制御する制御手段と、凝縮温度を検出する凝縮温度センサと、前記凝縮器から流出した冷媒の温度である凝縮器出口温度を検出する凝縮器出口温度センサと、前記凝縮器の周囲温度を検出する凝縮器周囲温度センサと、を備え、前記制御手段は、前記凝縮温度と前記凝縮器出口温度の差であるＳＣ値が目標値ＳＣｔとなるように前記凝縮側膨張弁の開度を制御するＳＣ制御を行い、前記制御手段は、前記凝縮温度と前記周囲温度の差Δｔに応じて、前記目標値ＳＣｔを変更する、ことを特徴とする。
（２）上記（１）において、前記目標値ＳＣｔは、前記差Δｔに応じて複数設けられており、前記差Δｔが大きい程目標値ＳＣｔも大きい値が設定される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、中圧レシーバを備える空気調和機において、圧縮機の信頼性低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態の空気調和機を説明する図であって、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段のブロック図である。
【図２】基本的な冷媒回路を説明する図である。
【図３】図２の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図４】インジェクション回路を有する冷媒回路を説明する図である。
【図５】図４の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図６】本発明の実施形態の空気調和機において、中圧レシーバを備えた冷媒回路を説明する図である。
【図７】図６の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図８】本発明の実施形態の空気調和機において、インジェクション回路及び中圧レシーバを有する冷媒回路を説明する図である。
【図９】図８の冷媒回路に係るモリエル線図（ｐｈ線図）である。
【図１０】本発明の実施形態の空気調和機における動作フローである。
【図１１】ＳＣ制御を説明する図であって、（ａ）は凝縮温度と周囲温度の差分とＳＣ値との関係を一般的に示す図、（ｂ）は従来例において目標ＳＣ値を固定した場合を示す図、（ｃ）は本発明の実施形態の空気調和機において目標ＳＣ値を複数設けた場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００１１】
＜冷媒回路の構成＞
まず、図１（Ａ）を参照して、室外機２を含む空気調和機１の冷媒回路について説明する。図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室内に設置され、室外機２に液管４及びガス管５で接続された室内機３を備えている。詳細には、室外機２の液側閉鎖弁２５と室内機３の液管接続部３３が液管４で接続されている。また、室外機２のガス側閉鎖弁２６と室内機３のガス管接続部３４がガス管５で接続されている。以上により、空気調和機１の冷媒回路１０が形成される。
【００１２】
＜＜室外機の冷媒回路＞＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、暖房運転時における第１膨張弁２４と、液管４が接続された液側閉鎖弁２５と、ガス管５が接続されたガス側閉鎖弁２６と、室外ファン２７と、暖房運転時における第２膨張弁２８と、インジェクション膨張弁２９と、中圧レシーバ８１と、冷媒間熱交換器８２を備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路１０ａを形成している。なお、圧縮機２１の冷媒吸入側には、アキュムレータ（不図示）が設けられてもよい。また、本明細書では「インジェクション」を「ＩＮＪ」と表記することがある。
【００１３】
圧縮機２１は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、四方弁２２のポートａと吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、四方弁２２のポートｃと吸入管６６で接続されている。
【００１４】
中圧レシーバ８１は、液側閉鎖弁２５と室外熱交換器２３との間の室外機液管６３に、第１膨張弁２４と第２膨張弁２８に挟まれて設けられている。中圧レシーバ８１は、大小様々な室内機３が接続されても、適切な冷媒量に調整するためのものである。中圧レシーバ８１の下流側ではインジェクション配管（インジェクション回路ともいう）６５が分岐しており、インジェクション配管６５は、インジェクション膨張弁２９を介して圧縮機２１内部の図示しないシリンダの中間部に接続されている。インジェクション配管６５は、凝縮器（暖房運転時には室内熱交換器３１）の冷媒循環量を増やしたり、圧縮機２１の吐出温度を下げたりするため、圧縮機２１に冷媒をインジェクションするものである。インジェクション配管６５の途中には、インジェクション配管６５を流れる冷媒と室外機液管６３を流れる冷媒との間で熱交換を行う冷媒間熱交換器８２が設けられている。
【００１５】
インジェクション配管６５、インジェクション膨張弁２９を含む一連の回路をインジェクション回路という（なお、本明細書では、インジェクション配管６５で代表させてインジェクション回路ということがある。また、ここで示すインジェクション回路は一例であって、他の態様であってもよい）。インジェクション膨張弁２９は、全閉可能であって、インジェクション配管６５の開閉手段として設けられ、圧縮機２１の吐出温度又は吐出ＳＨを制御する。
【００１６】
四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、上述したように圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管６６で接続されている。そして、ポートｄは、ガス側閉鎖弁２６と室外機ガス管６４で接続されている。なお、四方弁２２が、本発明の流路切替手段である。
【００１７】
室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂと冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は液側閉鎖弁２５と室外機液管６３で接続されている。室外熱交換器２３は、後述する四方弁２２の切替えによって、冷房時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。
【００１８】
暖房運転時における第１膨張弁２４及び第２膨張弁２８は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁である。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。第１膨張弁２４は、ＳＣが所定の目標値になるように、その開度が調整される。また、第２膨張弁２８は、暖房運転時は圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。
【００１９】
室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、その中心部が図示しないファンモータの回転軸に接続されている。ファンモータが回転することで室外ファン２７が回転する。室外ファン２７の回転によって、室外機２の図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を、室外機２の図示しない吹出口から室外機２外部へ放出する。
【００２０】
以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（上述した吐出温度）を検出する吐出温度センサ７３が設けられている。吸入管６６には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ７２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ７４が、室外機液管６３には、暖房運転時に第１膨張弁２４から流出した冷媒の温度を検出する室外機液管温度センサ７７ｂが設けられている。
【００２１】
室外熱交換器２３の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器２３の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ７５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ７６が備えられている。
【００２２】
また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０を備えている（なお、本明細書では、室外機制御手段２００を単に制御手段ということがある）。
【００２３】
記憶部２２０は、フラッシュメモリで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７等の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部２２０には室内機３から受信する要求能力に応じて圧縮機２１の回転数を定めた回転数テーブルが予め記憶されている。
【００２４】
通信部２３０は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。
【００２５】
ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部２４０を介して取り込む。さらには、ＣＰＵ２１０は、室内機３から送信される制御信号を、通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切替制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、第１膨張弁２４及び第２膨張弁２８の開度調整、インジェクション膨張弁２９の開閉制御及び開度調整を行う。ＣＰＵ２１０には、中圧レシーバ８１内に液冷媒が貯まっているか否かを判定する液貯留判定部が設けられており、液貯留判定部は、詳しくは後述するように、中圧レシーバ８１内に液冷媒が貯まっていると判定すると、インジェクション膨張弁２９を開いて冷媒を圧縮機２１の中圧へインジェクションを行う。
【００２６】
＜＜室内機の冷媒回路＞＞
次に、図１（Ａ）を用いて、室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４を備えている。そして、室内ファン３２を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂを形成している。
【００２７】
室内熱交換器３１は、冷媒と後述する室内ファン３２の回転により室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器３１の一方の冷媒出入口は、液管接続部３３と室内機液管６７で接続されている。室内熱交換器３１の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部３４と室内機ガス管６８で接続されている。室内熱交換器３１は、室内機３が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機３が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。
【００２８】
室内ファン３２は樹脂材で形成されており、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３２は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換した室内空気を室内機３の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。
【００２９】
以上説明した構成の他に、室内機３には各種のセンサが設けられている。室内機液管６７には、室内熱交換器３１に流入あるいは室内熱交換器３１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ７７ａが設けられている。室内機ガス管６８には、室内熱交換器３１から流出あるいは室内熱交換器３１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ７８が設けられている。そして、室内機３の図示しない吸込口付近には、室内機３の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ７９が備えられている。
【００３０】
＜冷媒回路の動作の概要＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、より詳しくは図２から図１１を用いて説明するが、図１（Ａ）を用いてその概要をまず説明する。以下では、図中、実線で示した冷媒の流れに基づいて、室内機３が暖房運転を行う場合について説明する。なお、破線で示した冷媒の流れが冷房運転を示している。
【００３１】
室内機３が暖房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、図１（Ａ）に示すように四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
【００３２】
圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入する。四方弁２２のポートａに流入した冷媒は、四方弁２２のポートｄから室外機ガス管６４を流れて、ガス側閉鎖弁２６を介してガス管５に流入する。ガス管５を流れる冷媒は、ガス管接続部３４を介して室内機３に流入する。
【００３３】
室内機３に流入した冷媒は、室内機ガス管６８を流れて室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器３１が凝縮器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。
【００３４】
室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機液管６７を流れ、液管接続部３３を介して液管４に流入する。液管４を流れ、液側閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機液管６３を流れて第１膨張弁２４、中圧レシーバ８１、第２膨張弁２８を通過する際に減圧される。上述したように、暖房運転時において、第１膨張弁２４の開度は、室内熱交換器３１流出後の冷媒の過冷却度（ＳＣ）が所定の目標値となるように、第２膨張弁２８の開度は、圧縮機２１の吐出温度が所定の目標値となるように調整されるか、若しくは、圧縮機２１に吸入される冷媒の吸入過熱度（吸入ＳＨ）が所定の目標値となるように調整される。
【００３５】
第１膨張弁２４、中圧レシーバ８１、第２膨張弁２８を通過して室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管６２に流出した冷媒は、四方弁２２のポートｂ及びポートｃ、吸入管６６を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
【００３６】
＜冷媒回路の動作の詳細＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図２から図１１を用いて詳しく説明する。説明にあたっては、基本的な冷媒回路１１、インジェクション回路６５を有する冷媒回路１２、中圧レシーバ８１を有する冷媒回路１３、そして、本実施形態に係るインジェクション回路６５及び中圧レシーバ８１を有する冷媒回路１０を順に説明する。
【００３７】
＜＜基本的な冷媒回路＞＞
図２及び図３を用いて、基本的な冷媒回路１１について説明する。図２に示すように、冷媒回路１１における基準点として、点Ａは圧縮機２１と凝縮器（暖房運転時の室内熱交換器３１に対応。以下、凝縮器３１と表記）の間、点Ｂは凝縮器３１と膨張弁（暖房運転時の第２膨張弁２８に対応。以下、膨張弁２８と表記）の間、点Ｃは膨張弁２８と蒸発器（暖房運転時の室外熱交換器２３に対応。以下、蒸発器２３と表記）の間、点Ｄは蒸発器２３と圧縮機２１の間を指す（以下同様）。
【００３８】
点Ａから点Ｄ、又は各点間における冷媒の状態は、図３に示すように、以下のとおりとなる。（１）圧縮機２１での圧縮過程の冷媒（点Ｄ〜Ａ間）は、圧縮され、圧力（縦軸）・温度共に上昇して高温高圧の過熱蒸気となる（周囲空気との熱交換で凝縮しやすい状態になる）。（２）圧縮機２１から吐出された冷媒（点Ａ）は、過熱状態の高圧気相冷媒である。（３）凝縮器３１での凝縮過程の冷媒（点Ａ〜Ｂ間）は、周囲空気と熱交換（放熱）することで、圧力が一定のまま、過熱蒸気、飽和蒸気、湿り蒸気、飽和液の各状態を経て高圧の過冷却液となる。（４）凝縮器３１から流出した冷媒（点Ｂ）は、過冷却状態の高圧液相冷媒である。（５）膨張弁２８での膨張過程の冷媒（点Ｂ〜Ｃ間）は、膨張し、圧力（縦軸）・温度共に下降して湿り蒸気となる（周囲空気との熱交換で蒸発しやすい状態になる）。（６）膨張弁２８から流出した冷媒（点Ｃ）は、液リッチ（＝液相比率が高い）状態の低圧二相冷媒である。（７）蒸発器２３での蒸発過程の冷媒（点Ｃ〜Ｄ間）は、周囲空気と熱交換（吸熱）することで、圧力が一定のまま、湿り蒸気、飽和蒸気、の各状態を経て低圧の過熱蒸気となる。（８）蒸発器２３から流出した冷媒（点Ｄ）は、過熱状態の低圧気相冷媒である。
【００３９】
この基本的な冷媒回路１１における制御対象である圧縮機２１、室内ファン３２、膨張弁２８及び室外ファン２７の制御方法は、次のとおりである。圧縮機２１は、室内機３側の要求される能力に基づいて制御される（要求される能力：室内熱交換器３１（暖房運転時：凝縮器、冷房時：蒸発器）の周囲温度（＝室温）と目標温度の差に応じて設定）。室内ファン３２は、暖房運転時（凝縮器が室内熱交換器３１の場合）冷房運転時（凝縮器が室外熱交換器２３の場合）ともに室温と設定温度の差に応じて制御、若しくはユーザによって好みの風量となるように設定される。膨張弁２８は、点Ａの温度（吐出温度）が目標値となるように制御（吐出温度制御）、又は、圧縮機２１の回転数の変化量に応じて予め定めた制御量（パルス）で膨張弁２８の開度を調整する制御（回転数パルス制御）によって制御される。なお、吐出温度制御は、室内温度や外気温等の外乱が吐出温度の変化に現れてから開度調整を行うフィードバック制御であるのに対し、回転数パルス制御は、回転数の変化量から循環量の変化量を予測して予め膨張弁２８が適正な開度となるように調整を行うフィードフォワード制御である。室外ファン２７は、暖房運転時（蒸発器が熱源側の場合）冷房運転時（蒸発器が利用側の場合）ともに圧縮機２１の回転数に基づいて制御される。
【００４０】
基本的な冷媒回路１１における運転上の制約は、次のとおりである。点Ｂでは冷媒が液相状態である（＝過冷却が取れている）ことが求められる。なぜならば、膨張弁２８に二相冷媒が流入すると、冷媒流動音の発生や、制御性の悪化などの不都合が生じるからである。点Ｄでは冷媒が気相状態である（＝過熱が取れている）ことが求められる。なぜならば、圧縮機２１に液相冷媒が流入すると液圧縮（液相冷媒は非圧縮性であるため、圧縮機２１が破損する。）し、信頼性が低下するからである。
【００４１】
＜＜インジェクション回路を有する冷媒回路＞＞
図４及び図５を用いて、インジェクション回路６５を有する冷媒回路１２について説明する。図４に示すように、インジェクション回路６５を有する冷媒回路１２では、凝縮器３１からの流出後の冷媒の一部を圧縮機２１の中間圧へ流入させる。インジェクション回路６５には、圧縮機２１へインジェクションする冷媒量を調整するインジェクション膨張弁２９を備えるとともに、インジェクションする冷媒の乾き度を上げるため、冷媒間熱交換器８２（ＳＣ熱交換器）を備える。
【００４２】
図４に示すように、冷媒回路１２の基準点としては、点Ａ〜Ｄのほかに点Ｅ〜Ｇが加えられ、点Ｅは冷媒間熱交換器８２の室外機液管６３側流路出口と膨張弁２８の間、点Ｆはインジェクション膨張弁２９と冷媒間熱交換器８２のインジェクション回路６５側流路入口の間、点Ｇは冷媒間熱交換器８２のインジェクション回路６５側流路出口と圧縮機２１の間を指す（以下同様）。
【００４３】
インジェクション回路６５の目的は、凝縮器３１の冷媒循環量を増やす（低外気（−２０〜−３０℃）暖房運転時等、暖房能力を上昇させる）こと、また、圧縮機２１の吐出温度を下げる（低外気暖房運転時等、蒸発温度を外気温度よりも低くすることで、高圧（凝縮圧力）と低圧（蒸発圧力）の圧力差が大きくなっても、圧縮機２１の温度が異常温度とならないようにする）ことである。
【００４４】
冷媒回路１２における冷媒の状態は、図５に示すようになるが、冷媒回路１１と異なる点は以下のとおりとなる。（１）圧縮機２１での圧縮過程の点Ｄ〜Ａ間において、インジェクション回路６５を介して凝縮過程の冷媒の一部が二相状態で圧縮機２１の中間圧に流入することにより、圧縮機２１で圧縮される冷媒の温度が圧縮途中で低下し、インジェクション回路６５に冷媒を循環させない場合と比較して点Ａにおける吐出温度が下がる。（２）冷媒は、凝縮過程の点Ａ〜Ｂ間を通過して液相状態になった後、点Ｂ〜Ｅ間においてインジェクション回路６５の点Ｆ〜Ｇ間を流れる冷媒と冷媒間熱交換器８２によって熱交換され過冷却される。（３）点Ａ〜Ｂ間から分岐したインジェクション回路６５に流入した冷媒は、点Ｂ〜Ｆ間でインジェクション膨張弁２９を介して低圧の二相状態になり、その後、点Ｆ〜Ｇ間において点Ｂ〜Ｅ間を流れる冷媒と冷媒間熱交換器８２によって熱交換されて乾き度が上昇し、点Ｇから圧縮過程の点Ｄ〜Ａ間にインジェクションされる。
【００４５】
この冷媒回路１２における特徴的な制御対象である膨張弁２８及びインジェクション膨張弁２９の制御方法は、次のとおりである。膨張弁２８は、インジェクションをしない場合は、点Ａの温度（吐出温度）が目標値となるように制御（吐出温度制御）し、また、圧縮機２１の回転数の変化量に応じて予め定めた制御量（パルス）で膨張弁２８の開度を調整するように制御（回転数パルス制御）する。インジェクションを行う場合は、吸入ＳＨ（＝点Ｄの温度−点Ｃの温度）が目標値となるように制御（吸入ＳＨ制御）し、圧縮機２１の回転数の変化量に応じて予め定めた制御量（パルス）で膨張弁２８の開度を調整するように制御（回転数パルス制御）する。インジェクション膨張弁２９は、インジェクションをしない場合は、閉じる。インジェクションを行う場合は、点Ａの温度（吐出温度）又は吐出ＳＨが目標値となるように制御（吐出温度制御又は吐出ＳＨ制御）する。
【００４６】
＜＜中圧レシーバを有する冷媒回路＞＞
図６及び図７を用いて、中圧レシーバ８１を有する冷媒回路１３について説明する。図６に示すように、冷媒回路１３の基準点は、基本的な冷媒回路１１と同様に点Ａ〜Ｄである。
【００４７】
中圧レシーバ８１の目的は、接続される室内機３の大きさを問わず、適切な冷媒量に調整することである。これは、室内熱交換器３１の大きさや、各所の配管の長さ（管内容積）によって冷媒回路１３に必要な冷媒量が異なることに対応するものである。ここで、「必要な冷媒量が異なる」とは、効率の良い、信頼性的に問題ない運転（適性吸入ＳＨ、ＳＣ）を行うために必要な冷媒量は室内熱交換器大きさや接続配管長さといった容積差で異なることを意味しており、中圧レシーバ８１内は、その内部の冷媒を冷媒回路１３内に出入りさせることで調整する。
【００４８】
中圧レシーバ８１を有する冷媒回路１３では、凝縮器３１と蒸発器２３の間に中圧レシーバ８１を備えており、中圧レシーバ８１の上流側と下流側にはそれぞれ、第１膨張弁２４と第２膨張弁２８が設けられている。冷媒回路１３における冷媒の状態は、図７に示すように、基本的な冷媒回路１１と実質的に同様である。
【００４９】
この冷媒回路１３における特徴的な制御対象である第１膨張弁２４及び第２膨張弁２８の制御方法は、次のとおりである。第１膨張弁２４は、ＳＣ、すなわち、過冷却度（＝点Ａ〜Ｂ間の二相域の温度−点Ｂの温度）が目標値となるように制御（ＳＣ制御）する。第２膨張弁２８は、点Ａの温度（吐出温度）が目標値となるように制御（吐出温度制御）、若しくは、吸入ＳＨ、すなわち、吸入過熱度（＝点Ｄの温度−点Ｃの温度）が目標値となるように制御（吸入ＳＨ制御）する。
【００５０】
＜＜本実施形態に係るインジェクション回路及び中圧レシーバを有する冷媒回路＞＞
本実施形態に係る冷媒回路１０について、図８及び図９を用いて説明する。図１に示したように、冷媒回路１０は、上記で説明したインジェクション回路６５及び中圧レシーバ８１の双方を備えている。図８は、図１を簡略化して冷媒回路１０を図示したものであり、図４のインジェクション回路６５を有する冷媒回路１２において、インジェクション回路６５が分岐する手前（上流側）に第１膨張弁２４と中圧レシーバ８１を設けた態様となる。図４における膨張弁２８は、第２膨張弁２８となる。図８に示すように、冷媒回路１０の基準点としては、点Ａ〜Ｄ、点Ｅ〜Ｇのほかに点Ｈが加えられ、点Ｈは第１膨張弁２４と中圧レシーバ８１の間を指す。
【００５１】
冷媒回路１０における冷媒の状態は、図９に示すようになるが、冷媒回路１２と異なる点は以下のとおりとなる。（１）冷媒は、凝縮過程の点Ａ〜Ｂ間を経た後、点Ｂ〜Ｈ間で第１膨張弁２４を介して圧力が下がり、その後、点Ｈ〜Ｅ間においてインジェクション回路６５の点Ｆ〜Ｇ間と冷媒間熱交換器８２によって熱交換される。（２）点Ａ〜Ｅ間の点Ｈから分岐したインジェクション回路６５に流入した冷媒は、点Ｈ〜Ｆ間でインジェクション膨張弁２９を介して圧力が下がり、その後、点Ｆ〜Ｇ間において点Ｂ〜Ｅ間と冷媒間熱交換器８２によって熱交換されて乾き度が上昇し、点Ｇから圧縮過程の点Ｄ〜Ａ間にインジェクションされる。
【００５２】
＜＜冷房運転時の処理の流れ＞＞
ここで、凝縮温度と周囲温度の差とＳＣ制御の関係について、図１１を用いて説明する。図１１（ａ）は、凝縮温度と周囲温度の差（以下、Δｔとする）とＳＣ値との関係を一般的に示している。図１１（ａ）に示すように、ＳＣｍｉｎ（１〜２ｄｅｇ）を下回る範囲については、Δｔの値に関わらず冷媒が凝縮器２３から第２膨張弁２８に流れるまでの間に圧力損失によって二相化してしまい、冷媒流動音（騒音）が発生する可能性がある。
【００５３】
また、凝縮器を流れる冷媒は、周囲温度の空気によって冷やされるため、ＳＣの限界値はΔｔとなる。そのため、ＳＣ＞Δｔの領域（Ｘ領域）に目標ＳＣ値を設定した場合、目標ＳＣ値に到達させることが不可能となる。よって、目標ＳＣを設定する条件は、「ＳＣｍｉｎ≦目標ＳＣ≦Δｔ」の領域（Ｙ領域およびＺ領域）である。
【００５４】
一方、「目標ＳＣ≦Δｔ」であっても、ＳＣ＝Δｔや、それに近い領域（Δｔ＊α＜ＳＣ≦Δｔ  （０＜α≦１のとき））でも、ＳＣ値が目標ＳＣに到達するのに時間がかかる。これは、凝縮温度と周囲温度との温度勾配が小さい程、単位時間当たりに移動する熱量は小さくなるためである。よって、ＳＣ＝Δｔや、それに近い領域（Δｔ＊α＜ＳＣ≦Δｔ  （０＜α≦１のとき））に目標ＳＣを設定しないことが好ましい。また、もしＳＣ＝Δｔや、それに近い領域（Δｔ＊α＜ＳＣ≦Δｔ  （０＜α＜１のとき））に目標ＳＣを設定した場合、凝縮器の内部において液単相の冷媒が流れる経路が長くなる。これは、当該領域に目標ＳＣを設定すると、凝縮器の内部で過冷却された液単相冷媒が目標ＳＣとなるまで膨張弁の開度が小さくなる。前述の通り、単位時間当たりに移動する熱量は小さいため、凝縮器の内部で過冷却が始まってから、凝縮器出口側の冷媒が目標ＳＣとなるまで、十分な経路の長さをかけて周囲温度の空気で冷媒を冷やす必要がある。その結果、凝縮器の内部において液単相の冷媒が流れる経路が長くなるため、凝縮器の内部において液単相の冷媒が多く溜まってしまう。凝縮器の内部の流路のうち、液冷媒が多く溜まっている液単相領域は、冷媒が潜熱変化をしないため、空気との熱交換にあまり寄与しない。すなわち、当該領域（Δｔ＊α＜ＳＣ≦Δｔ）では、空気との熱交換に寄与しない液単相領域が増えるため、熱交換器の熱交換効率が低下する。よって、目標ＳＣを設定する好ましい条件は、「ＳＣｍｉｎ≦目標ＳＣ≦Δｔ＊α」の領域（Ｚ領域）である。なお、このときのαは予め試験などを行い定めたものであり（例えば、０．２≦α≦０．８、好ましくはα＝０．５）、Δｔの値に対して空気調和機としての性能（例えばＣＯＰ）が最も良くなるＳＣ値とする。
【００５５】
図１１（ｂ）は、従来例において目標ＳＣ値を固定した場合すなわち一定値にした場合を示している。図中の太線が目標ＳＣ値ＳＣｔ（固定）である。Δｔが小さい領域Ａ１では、空気調和機としての性能（例えばＣＯＰ）が最も良くなるＳＣ値（ＳＣ＝Δｔ＊α）に対して目標ＳＣ値ＳＣｔ（固定）が大きい。そのため、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、ＳＣが目標ＳＣ値となるように第２膨張弁２８の開度を過剰に小さくする。その結果、凝縮器２３に液冷媒が溜り、空気との熱交換に寄与しない液単相領域が増えて熱交換効率が低下する。また、凝縮器２３に液冷媒が溜ることで、蒸発器３１に流れる冷媒の量が減るため、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度が上昇する。そのため、圧縮機２１の信頼性低下や、吐出温度の過昇による圧縮機２１の保護動作により能力低下が発生する。また、Δｔが小さい領域Ａ１では、凝縮温度と周囲温度との差が小さく、ＳＣ値を上昇させにくく、目標ＳＣが高い（ＳＣｔ＞Δｔ＊α）程、ＳＣ値を目標ＳＣに到達させるのに時間がかかる。
【００５６】
一方、Δｔが大きい領域Ａ２では、空気調和機としての性能（例えばＣＯＰ）が最も良くなるＳＣ値（ＳＣ＝Δｔ＊α）に対して目標ＳＣ値ＳＣｔ（固定）が小さい。そのため、ＣＰＵ２１０は、第２膨張弁２８の開度を過剰に大きくする。周囲温度に対し凝縮温度が大きいときは、凝縮器２３に液冷媒が多く溜まっているが、第２膨張弁２８の開度を大きくことで、冷媒が中圧レシーバ８１に流れ込む。中圧レシーバ８１の下流側に位置する蒸発器側膨張弁２４は、第２膨張弁２８から流出した液冷媒の量によらず、圧縮機２１に吸入される冷媒の吸入過熱度（吸入ＳＨ）が所定の目標値となるように調整される。そのため、目標ＳＣ値を固定した場合、中圧レシーバ８１は、第２膨張弁２８から流出した冷媒を貯めるために十分な容積が必要である。すなわち、空気調和機の大型化に繋がってしまう。
【００５７】
以上に対し、図１１（ｃ）は、実施形態の空気調和機において目標ＳＣ値を多段階に変化する場合を示している。図中の太線が目標ＳＣ値ＳＣｔ（変化）である。本実施形態では、Δｔに応じて目標ＳＣ値を４段階（第１目標ＳＣ値、第２目標ＳＣ値、第３目標ＳＣ値、第４目標ＳＣ値）に切り替えるものである。
【００５８】
Δｔが小さい領域Ａ３では、図１１（ｂ）の目標ＳＣ値（固定）より小さい第１目標ＳＣ値に切替えられる。第１目標ＳＣ値について、制御性及び騒音対策として最低限必要なＳＣ値（例えば、２ｄｅｇ）が目標ＳＣ値となるように、Δｔに対応する目標ＳＣ値ＳＣｔを予め記憶部２２０に記憶しておく。制御性及び騒音対策として最低限必要なＳＣ値は、冷媒が凝縮器２３から第２膨張弁２８に流れるまでの間に圧力損失によって二相化し、冷媒流動音（騒音）が発生することのない最低限のＳＣ値を予め試験など行い定めるものとする。
【００５９】
一方、Δｔが大きい領域Ａ４では、図１１（ｂ）の目標ＳＣ値（固定）より大きい第３目標ＳＣ値に切替えられる。空気調和機としての性能（例えばＣＯＰ）が最も良くなるＳＣ値が目標ＳＣ値（例えば６ｄｅｇ）となるようにΔｔに対応する目標ＳＣ値ＳＣｔを予め記憶部２２０に記憶しておく。目標ＳＣ値は、予め試験などにより定め、記憶部２２０に記憶される。また、Δｔが大きい領域Ａ４における目標ＳＣ値ＳＣｔは、「ＳＣ＝Δｔ＊α」と「ＳＣ＝ＳＣｍｉｎ」の中央値でもよい。これにより、空調負荷などが変化した際に、一時的に「Δｔ＊α」を超える、若しくは、「ＳＣｍｉｎ」未満になることを防止することができる。ＳＣ＜ＳＣｍｉｎになってしまうと一時的な騒音が生じ、ＳＣ＞Δｔ＊αになると熱交換器の熱交換効率が低下する。また、このように目標ＳＣ値ＳＣｔを設定すると、凝縮器２３に液冷媒を溜めることができるので、中圧レシーバ８１に必要な容積を低減することができる。
【００６０】
また、空気調和機としての性能（例えばＣＯＰ）が最も良くなるＳＣ値について説明する。ＣＯＰは、凝縮過程、又は、蒸発過程のエンタルピー差を圧縮過程のエンタルピー差で除した値である。すなわち、圧縮過程のエンタルピー差を増加させずに凝縮過程、又は、蒸発過程のエンタルピー差を増加させることができれば、ＣＯＰは向上する。目標ＳＣ値は、大きくした方が凝縮過程におけるエンタルピー差が大きくなる。つまり、できるだけ目標ＳＣ値を大きくすることで、性能が良くなる。しかし、目標ＳＣ値を大きくし過ぎる（Δｔ＊α＜ＳＣ）と、ＳＣ値が目標ＳＣに到達するのに時間がかかる。ＳＣ値が目標ＳＣ値に到達するまで膨張弁２８の開度は小さくなっていくため、蒸発器に流れる冷媒密度が低下して、圧縮機２１の信頼性が低下するなどの問題が生じる。したがって、空気調和機としての性能（例えばＣＯＰ）が最も良くなる、且つ、圧縮機２１の信頼性を確保できるＳＣ値を選択して目標ＳＣ値とすることができる。
【００６１】
次に、図１０に示すフローチャートを用いて、冷房運転を行う際に、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。なお、暖房運転を行う場合は、第１膨張弁２４が上流側膨張弁となり、第２膨張弁が下流側膨張弁となる。
【００６２】
図１０に示すフローチャートは、ＣＰＵ２１０が冷房運転を行う際の処理の流れを示すものであり、ＳＴはステップを表しこれに続く番号はステップ番号を表している。なお、図１０では、本発明に関わる処理を中心に説明しており、これ以外の処理、例えば、使用者の指示した設定温度や風量等の運転条件に対応した冷媒回路１０の制御といった、空気調和機１に関わる一般的な処理については説明を省略している。
【００６３】
ＣＰＵ２１０は、冷房運転を開始すると、圧縮機２１、上流側膨張弁（第２膨張弁２８）、下流側膨張弁（第１膨張弁２４）の起動制御を行う（ＳＴ１０１）。圧縮機２１の起動制御は、圧縮機２１からの吐油量を抑える目的で段階的に回転数を上昇させる制御である。第２膨張弁２８及び第１膨張弁２４の起動制御は、予め試験等で定められた外気温に応じた初期パルスが記憶部２２０にそれぞれ記憶されており、当該初期パルスで各々の開度を固定する制御である。次に、ＣＰＵ２１０は、起動制御の終了条件（例えば、起動制御開始から１０分経過）が成立したか否かを判定し（ＳＴ１０２）、終了条件が成立していれば（ＳＴ１０２−ＹＥＳ）、圧縮機２１、第２膨張弁２８、第１膨張弁２４を通常制御に切り換える（ＳＴ１０３）。終了条件が成立していなければ（ＳＴ１０２−ＮＯ）、ＳＴ１０２に戻る。通常制御では、圧縮機２１は要求コードに対応する回転数に制御、第２膨張弁２８はＳＣ制御、第１膨張弁２４は吸入ＳＨ制御とする。ここで、要求コードとは、室内機３から室外機制御手段２００の通信部を介して送られる信号である。例えば、要求コードは、冷房運転時において、室温センサ７９の検出値である室内温度が空気調和機の設定温度に対して大きく上回っている場合、その差に応じて圧縮機２１の回転数を大きくする値が設定される。
【００６４】
次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１０３の処理の後、図示しないカウンタのカウント値ｎに「２」を設定する。カウンタは、ＣＰＵ２１０に設けられている。カウント値ｎは、後述する複数の目標ＳＣ値の切り替えに用いられる。本実施例では、図１１（ｃ）に示すとおり、４つの目標値ＳＣｔ（第１目標ＳＣ値、第２目標ＳＣ値、第３目標ＳＣ値、第４目標ＳＣ値）が記憶部２２０に記憶されている。カウント値ｎは、目標値の数に対応する数の値を有する。よって、カウント値ｎの最大値ｎｍａｘは「４」、最小値ｎｍｉｎ「１」となる。なお、ＳＴ１０３において、カウンタのカウント値ｎを「２」に設定したが、他の値であっても良い。
【００６５】
次に、ＣＰＵ２１０は、本ステップでは、Δｔ＊α＜第ｎ目標ＳＣ値であるか否かを判定する（ＳＴ１０５）。ＳＴ１０３において、カウント値ｎに「２」を設定していたため、ここでは「Δｔ＊α＜第２目標ＳＣ値」が判定条件となる。係数αについては後述する。ＳＴ１０５の判定において、Δｔ＊αが第ｎ目標ＳＣ値未満であれば（ＳＴ１０５−ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１０は、ｎが最小値ｎｍｉｎであるか否かを判定する（ＳＴ１０６）。ｎが最小値ｎｍｉｎではない場合（ＳＴ１０６−ＮＯ）、ＳＴ１０５の判定に戻る。ｎが最小値ｎｍｉｎである場合（ＳＴ１０６−ＹＥＳ）、目標ＳＣ値に第（ｎ−１）目標ＳＣ値を設定する（ＳＴ１０７）。ここでは、目標ＳＣ値に第１目標ＳＣ値を設定する。そして、所定時間（例えば、１０秒）が経過したか否かを判定し（ＳＴ１０８）、所定時間を経過しているときは（ＳＴ１０８−ＹＥＳ）、ＳＴ１０５の判定に戻る。所定時間を経過していないときは（ＳＴ１０８−ＮＯ）、ＳＴ１０８の判定を繰り返す。なお、所定時間は、本制御の制御間隔である。目標ＳＣ値ＳＣｔを変更した後、圧縮機２１の回転数変化などで差Δｔが変化する。このような場合に対応する目標ＳＣ値ＳＣｔに変更できるように、例えば、所定時間を１０秒に設定して常時本制御を行えるようにしている。他方、ＳＴ１０５の判定において、Δｔ＊αが第ｎ目標ＳＣ値以下の場合（ＳＴ１０５−ＮＯ）、ＣＰＵ２１０は、ｎが最大値ｎｍａｘであるか否かを判定する（ＳＴ１０９）。ｎが最大値ｎｍａｘではない場合（ＳＴ１０９−ＮＯ）、ＳＴ１０４の判定に戻る。ｎが最大値ｎｍａｘである場合（ＳＴ１０８−ＹＥＳ）、目標ＳＣ値を第（ｎ＋１）目標ＳＣ値に設定する（ＳＴ１１０）。ここでは、目標ＳＣ値に第３目標ＳＣ値を設定する。そして、ＳＴ１０８へ移行する。そして、所定時間（例えば、３０秒）が経過したか否かを判定し（ＳＴ１０８）、所定時間を経過しているときは（ＳＴ１０８−ＹＥＳ）、ＳＴ１０５の判定に戻る。所定時間を経過していないときは（ＳＴ１０８−ＮＯ）、ＳＴ１０８の判定を繰り返す。
【符号の説明】
【００６６】
１  空気調和機
２  室外機
３  室内機
４  液管
５  ガス管
１０  冷媒回路
１０ａ  室外機冷媒回路
１０ｂ  室内機冷媒回路
２１  圧縮機
２２  四方弁
２３  室外熱交換器
２４  （暖房運転時）上流側膨張弁
２５  液側閉鎖弁
２６  ガス側閉鎖弁
２７  室外ファン
２８  （暖房運転時）下流側膨張弁
２９  インジェクション膨張弁
３１  室内熱交換器
３２  室内ファン
３３  液管接続部
３４  ガス管接続部
６１  吐出管（圧縮機〜四方弁）
６２  冷媒配管（四方弁〜室外熱交換器）
６３  室外機液管（室外熱交換器〜液側閉鎖弁）
６４  室外機ガス管（ガス側閉鎖弁〜四方弁）
６５  インジェクション配管（中圧レシーバ、冷媒間熱交換器〜圧縮機）
６６  吸入管（四方弁〜圧縮機）
６７  室内機液管（液側閉鎖弁〜室内熱交換器）
６８  室内機ガス管（室内熱交換器〜ガス側閉鎖弁）
７１  吐出圧力センサ
７２  吸入圧力センサ
７３  吐出温度センサ
７４  吸入温度センサ
７５  熱交温度センサ
７６  外気温度センサ
７７ａ  液側温度センサ
７７ｂ  室外機液管温度センサ
７８  ガス側温度センサ
７９  室温センサ
８１  中圧レシーバ
８２  冷媒間熱交換器
２００  室外機制御手段
２１０  ＣＰＵ
２２０  記憶部
２３０  通信部
２４０  センサ入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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