(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、冷媒流路切替装置と、第１熱交換器と、第１絞り装置と、第２熱交換器と、を配管接続して構成された冷媒循環回路を有する空気調和装置であって、
前記圧縮機における圧縮途中過程の圧縮室の一部に開口部を設け、前記圧縮機の外部から前記開口部を介して前記圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクション配管と、
前記インジェクション配管に設けられた第２絞り装置と、
前記圧縮機の消費電力が小さくなるように、または、第１熱交換器あるいは前記第２熱交換器のいずれかである負荷側熱交換器の加熱能力あるいは冷却能力が大きくなるように、または、前記加熱能力または前記冷却能力を前記消費電力で除して求めたＣＯＰが大きくなるように、前記第２絞り装置の開度を調整して、前記圧縮機への冷媒のインジェクション量を制御する制御装置と、
前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力検出装置と、を備え、
前記インジェクション配管は、
冷房運転時に凝縮器として動作する前記第１熱交換器と前記第１絞り装置との間の配管と、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と、を接続した配管と前記開口部とを接続し、又は、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と前記開口部とを接続し、
前記制御装置は、
前記インジェクション配管から前記圧縮室に導入される冷媒の状態量を計測または推測する機能と、
インジェクションされる冷媒の状態量に基づいて前記冷媒のインジェクション量を制御する機能と、
少なくとも前記吸入圧力検出装置の検出圧力を用いて、前記圧縮機の前記開口部が前記インジェクション配管に開口した状態での前記圧縮室内の中圧を推測する機能と、
前記中圧を用いて前記冷媒のインジェクション量を制御するための前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度の制御目標値を演算する機能と、を有する
空気調和装置。
【請求項２】
前記インジェクションされる冷媒の状態量とは、前記インジェクションされる冷媒の過熱度、または前記インジェクションされる冷媒の乾き度、または前記インジェクションされる冷媒のエンタルピのいずれかのことである
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記圧縮室内の冷媒と前記インジェクション配管から前記圧縮室に導入された冷媒とが合流された後の冷媒の状態量と、前記合流後の冷媒が圧縮され前記圧縮機から吐出された冷媒の状態量と、に基づいて前記冷媒のインジェクション量を制御する機能を有する
請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記合流後の冷媒の状態量とは、合流直後の前記冷媒の乾き度、または合流直後の前記冷媒の過熱度、または合流直後の前記冷媒のエンタルピのいずれかのことであり、
前記吐出冷媒の状態量とは、前記吐出冷媒の温度、または前記吐出冷媒のエンタルピのことである
請求項３に記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記合流後の冷媒の状態は二相状態であり、前記合流後の冷媒の乾き度が０．９以上かつ０．９９未満である
請求項３または４に記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
あらかじめ記憶された前記圧縮室の前記開口部が前記インジェクション配管に開口した状態での前記圧縮室内の容積、または前記容積と前記圧縮機のストロークボリュームとの比を用いて、前記中圧を演算する
請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項７】
前記第１熱交換器に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させかつ前記第２熱交換器の一部または全部に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させる暖房運転が少なくとも可能であり、
前記暖房運転時における前記第２熱交換器から前記第１熱交換器に至る冷媒の流路に、前記高圧よりも小さくかつ前記低圧よりも大きい第２の中圧を生成可能な第３絞り装置を備え、
前記暖房運転における前記第３絞り装置の上流側の流路と前記第２絞り装置の上流側とを配管接続し、
前記暖房運転時、
冷媒は前記第３絞り装置によって生成された前記第２の中圧で前記開口部に導入される
請求項１〜６のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項８】
前記冷媒流路切替装置の作用により、
前記第１熱交換器に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させかつ前記第２熱交換器の一部または全部に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させる冷房運転と、
前記第１熱交換器に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させかつ前記第２熱交換器の一部または全部に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させる暖房運転と、が切り替え可能であり、
前記冷媒循環回路のいずれかの位置に設けられ、前記高圧よりも小さくかつ前記低圧よりも大きい第２の中圧を生成可能な第３絞り装置と、を備え、
前記冷房運転時、
冷媒は前記第３絞り装置を通らずに前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間を流動し、一部が高圧の状態で前記開口部に導入され、
前記暖房運転時、
冷媒は前記第２熱交換器から前記第３絞り装置を通って前記第１熱交換器へ流入し、一部が前記第３絞り装置によって生成された前記第２の中圧の状態で前記開口部に導入される
請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項９】
前記第１熱交換器と前記第１絞り装置との間の流路に設置され前記第１熱交換器から前記第１絞り装置へ流れる前記冷媒を分流させる第１冷媒分岐部と、
前記第２熱交換器と前記第１熱交換器との間の流路に設置され前記第２熱交換器から前記第１熱交換器へ流れる前記冷媒を分流させる第２冷媒分岐部と、
前記第２冷媒分岐部と前記第１熱交換器の間の流路に設置され前記第２冷媒分岐部から前記第１熱交換器へ流れる冷媒を減圧する前記第３絞り装置と、
前記第１冷媒分岐部と前記第２冷媒分岐部とを接続する分岐配管と、
前記分岐配管のいずれかの位置と前記インジェクション配管とを接続する接続口と、
前記分岐配管に設けられた開閉装置と、
前記分岐配管と前記インジェクション配管との接続部分と前記第２冷媒分岐部との間に設置された逆流防止装置と、を備えた
請求項７または８に記載の空気調和装置。
【請求項１０】
前記圧縮機、前記冷媒流路切替装置、及び、第１熱交換器を室外機に収容し、
前記第１絞り装置と、前記第２熱交換器と、を熱媒体変換機に収容し、
前記室外機と前記熱媒体変換機とを、２本の冷媒配管で接続し、
前記熱媒体変換機と空調対象空間の空気を加熱または冷却する複数の室内機とを、熱媒体を流通させる配管で接続し、
前記２本の冷媒配管の一方に高圧の液冷媒を流し、他方に低圧のガス冷媒を流す全冷房運転モードと、
前記２本の冷媒配管の一方に高圧のガス冷媒を流し、他方に中圧の二相冷媒を流す全暖房運転モードと、を備え、
前記全冷房運転モードにおいては、
前記開閉装置を開とし、前記第１冷媒分岐部から前記開閉装置を介して前記分岐配管に高圧の液冷媒を導入し、
前記全暖房運転モードにおいては、
前記開閉装置を閉とし、前記第２冷媒分岐部から前記分岐配管に中圧の二相冷媒を導入する
請求項９に記載の空気調和装置。
【請求項１１】
前記２本の冷媒配管の一方に高圧の二相冷媒を流し、他方に低圧のガス冷媒を流す冷房主体運転モードと、
前記２本の冷媒配管の一方に高圧のガス冷媒を流し、他方に中圧の二相冷媒を流す暖房主体運転モードと、を備え、
前記冷房主体運転モードにおいては、
前記開閉装置を開とし、前記第１冷媒分岐部から前記開閉装置を介して前記分岐配管に高圧の二相冷媒を導入し、
前記暖房主体運転モードにおいては、
前記開閉装置を閉とし、前記第２冷媒分岐部から前記分岐配管に中圧の二相冷媒を導入する
請求項１０に記載の空気調和装置。
【請求項１２】
圧力または温度を検出可能な検出装置を前記第２の中圧を測定可能な位置に設置し、
前記制御装置は、
前記検出装置の検出圧力あるいは前記検出装置の検出温度の飽和圧力、または、前記検出装置の検出温度あるいは前記検出装置の検出圧力の飽和温度が目標値に近づくように、または、目標範囲に収まるように、前記第３絞り装置を制御する
請求項７〜１１のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【請求項１３】
圧縮機と、冷媒流路切替装置と、第１熱交換器と、第１絞り装置と、第２熱交換器と、を配管接続して構成された冷媒循環回路を有する空気調和装置であって、
前記圧縮機における圧縮途中過程の圧縮室の一部に開口部を設け、前記圧縮機の外部から前記開口部を介して前記圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクション配管と、
前記インジェクション配管に設けられた第２絞り装置と、
前記圧縮機の消費電力が小さくなるように、または、第１熱交換器あるいは前記第２熱交換器のいずれかである負荷側熱交換器の加熱能力あるいは冷却能力が大きくなるように、または、前記加熱能力または前記冷却能力を前記消費電力で除して求めたＣＯＰが大きくなるように、前記第２絞り装置の開度を調整して、前記圧縮機への冷媒のインジェクション量を制御する制御装置と、を備え、
前記インジェクション配管は、
冷房運転時に凝縮器として動作する前記第１熱交換器と前記第１絞り装置との間の配管と、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と、を接続した配管と前記開口部とを接続し、又は、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と前記開口部とを接続し、
前記制御装置は、
前記圧縮室内の冷媒と前記インジェクション配管から前記圧縮室に導入された冷媒とが合流された後の冷媒の状態量と、前記合流後の冷媒が圧縮され前記圧縮機から吐出された冷媒の状態量と、に基づいて前記冷媒のインジェクション量を制御する機能を有し、
前記合流後の冷媒の状態は二相状態であり、前記合流後の冷媒の乾き度が０．９以上かつ０．９９未満である
空気調和装置。
【請求項１４】
前記合流後の冷媒の状態量とは、合流直後の前記冷媒の乾き度、または合流直後の前記冷媒の過熱度、または合流直後の前記冷媒のエンタルピのいずれかのことであり、
前記吐出冷媒の状態量とは、前記吐出冷媒の温度、または前記吐出冷媒のエンタルピのことである
請求項１３に記載の空気調和装置。
【請求項１５】
圧縮機と、冷媒流路切替装置と、第１熱交換器と、第１絞り装置と、第２熱交換器と、を配管接続して構成された冷媒循環回路を有する空気調和装置であって、
前記圧縮機における圧縮途中過程の圧縮室の一部に開口部を設け、前記圧縮機の外部から前記開口部を介して前記圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクション配管と、
前記インジェクション配管に設けられた第２絞り装置と、
前記圧縮機の消費電力が小さくなるように、または、第１熱交換器あるいは前記第２熱交換器のいずれかである負荷側熱交換器の加熱能力あるいは冷却能力が大きくなるように、または、前記加熱能力または前記冷却能力を前記消費電力で除して求めたＣＯＰが大きくなるように、前記第２絞り装置の開度を調整して、前記圧縮機への冷媒のインジェクション量を制御する制御装置と、
前記第１熱交換器に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させかつ前記第２熱交換器の一部または全部に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させる暖房運転が少なくとも可能であり、前記暖房運転時における前記第２熱交換器から前記第１熱交換器に至る冷媒の流路に、前記高圧よりも小さくかつ前記低圧よりも大きい第２の中圧を生成可能な第３絞り装置と、を備え、
前記インジェクション配管は、
冷房運転時に凝縮器として動作する前記第１熱交換器と前記第１絞り装置との間の配管と、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と、を接続した配管と前記開口部とを接続し、又は、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と前記開口部とを接続し、
前記暖房運転における前記第３絞り装置の上流側の流路と前記第２絞り装置の上流側とを配管接続し、
前記暖房運転時、
冷媒は前記第３絞り装置によって生成された前記第２の中圧で前記開口部に導入される
空気調和装置。
【請求項１６】
圧縮機と、冷媒流路切替装置と、第１熱交換器と、第１絞り装置と、第２熱交換器と、を配管接続して構成された冷媒循環回路を有する空気調和装置であって、
前記圧縮機における圧縮途中過程の圧縮室の一部に開口部を設け、前記圧縮機の外部から前記開口部を介して前記圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクション配管と、
前記インジェクション配管に設けられた第２絞り装置と、
前記圧縮機の消費電力が小さくなるように、または、第１熱交換器あるいは前記第２熱交換器のいずれかである負荷側熱交換器の加熱能力あるいは冷却能力が大きくなるように、または、前記加熱能力または前記冷却能力を前記消費電力で除して求めたＣＯＰが大きくなるように、前記第２絞り装置の開度を調整して、前記圧縮機への冷媒のインジェクション量を制御する制御装置と、
前記冷媒流路切替装置の作用により、前記第１熱交換器に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させかつ前記第２熱交換器の一部または全部に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させる冷房運転、及び前記第１熱交換器に低圧の冷媒を流して蒸発器として動作させかつ前記第２熱交換器の一部または全部に高圧の冷媒を流して凝縮器として動作させる暖房運転が切り替え可能であり、前記冷媒循環回路のいずれかの位置に設けられ、前記高圧よりも小さくかつ前記低圧よりも大きい第２の中圧を生成可能な第３絞り装置と、を備え、
前記インジェクション配管は、
冷房運転時に凝縮器として動作する前記第１熱交換器と前記第１絞り装置との間の配管と、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と、を接続した配管と前記開口部とを接続し、又は、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と前記開口部とを接続し、
前記冷房運転時、
冷媒は前記第３絞り装置を通らずに前記第１熱交換器と前記第２熱交換器との間を流動し、一部が高圧の状態で前記開口部に導入され、
前記暖房運転時、
冷媒は前記第２熱交換器から前記第３絞り装置を通って前記第１熱交換器へ流入し、一部が前記第３絞り装置によって生成された前記第２の中圧の状態で前記開口部に導入される
空気調和装置。
【請求項１７】
前記第１熱交換器と前記第１絞り装置との間の流路に設置され前記第１熱交換器から前記第１絞り装置へ流れる前記冷媒を分流させる第１冷媒分岐部と、
前記第２熱交換器と前記第１熱交換器との間の流路に設置され前記第２熱交換器から前記第１熱交換器へ流れる前記冷媒を分流させる第２冷媒分岐部と、
前記第２冷媒分岐部と前記第１熱交換器の間の流路に設置され前記第２冷媒分岐部から前記第１熱交換器へ流れる冷媒を減圧する前記第３絞り装置と、
前記第１冷媒分岐部と前記第２冷媒分岐部とを接続する分岐配管と、
前記分岐配管のいずれかの位置と前記インジェクション配管とを接続する接続口と、
前記分岐配管に設けられた開閉装置と、
前記分岐配管と前記インジェクション配管との接続部分と前記第２冷媒分岐部との間に設置された逆流防止装置と、を備えた
請求項１５または１６に記載の空気調和装置。
【請求項１８】
前記圧縮機、前記冷媒流路切替装置、及び、第１熱交換器を室外機に収容し、
前記第１絞り装置と、前記第２熱交換器と、を熱媒体変換機に収容し、
前記室外機と前記熱媒体変換機とを、２本の冷媒配管で接続し、
前記熱媒体変換機と空調対象空間の空気を加熱または冷却する複数の室内機とを、熱媒体を流通させる配管で接続し、
前記２本の冷媒配管の一方に高圧の液冷媒を流し、他方に低圧のガス冷媒を流す全冷房運転モードと、
前記２本の冷媒配管の一方に高圧のガス冷媒を流し、他方に中圧の二相冷媒を流す全暖房運転モードと、を備え、
前記全冷房運転モードにおいては、
前記開閉装置を開とし、前記第１冷媒分岐部から前記開閉装置を介して前記分岐配管に高圧の液冷媒を導入し、
前記全暖房運転モードにおいては、
前記開閉装置を閉とし、前記第２冷媒分岐部から前記分岐配管に中圧の二相冷媒を導入する
請求項１７に記載の空気調和装置。
【請求項１９】
前記２本の冷媒配管の一方に高圧の二相冷媒を流し、他方に低圧のガス冷媒を流す冷房主体運転モードと、
前記２本の冷媒配管の一方に高圧のガス冷媒を流し、他方に中圧の二相冷媒を流す暖房主体運転モードと、を備え、
前記冷房主体運転モードにおいては、
前記開閉装置を開とし、前記第１冷媒分岐部から前記開閉装置を介して前記分岐配管に高圧の二相冷媒を導入し、
前記暖房主体運転モードにおいては、
前記開閉装置を閉とし、前記第２冷媒分岐部から前記分岐配管に中圧の二相冷媒を導入する
請求項１８に記載の空気調和装置。
【請求項２０】
圧力または温度を検出可能な検出装置を前記第２の中圧を測定可能な位置に設置し、
前記制御装置は、
前記検出装置の検出圧力あるいは前記検出装置の検出温度の飽和圧力、または、前記検出装置の検出温度あるいは前記検出装置の検出圧力の飽和温度が目標値に近づくように、または、目標範囲に収まるように、前記第３絞り装置を制御する
請求項１５〜１９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
ビル用マルチエアコン等の空気調和装置において、室外機から中継器まで冷媒を循環させ、中継器から室内機まで水等の熱媒体を循環させることにより、室内機に水等の熱媒体を循環させながら、熱媒体の搬送動力を低減させ、冷房暖房混在運転を実現する空気調和装置が存在している（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
圧縮機の吐出温度を低下させるために、冷凍サイクルの高圧液管から圧縮機に液インジェクションをする回路を備え、運転状態によらず吐出温度を設定温度に制御できる空気調和装置も存在している（たとえば、特許文献２参照）。【０００４】
冷凍サイクルの高圧液管にある気液分離器の出口側から密閉容器内が吐出圧雰囲気の圧縮機（高圧シェル圧縮機）内にインジェクションをする空気調和装置も存在している（たとえば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ１０／０４９９９８号公報（第３頁、図１等）
【特許文献２】特開２００５−２８２９７２号公報（第４頁、図１等）
【特許文献３】特開２００９−１２７９０２号公報（第４頁、図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているビル用マルチエアコンのような空気調和装置においては、冷媒として、Ｒ４１０Ａ等の冷媒を使用している場合には問題ないが、Ｒ３２冷媒等を使用する場合には、低外気温度の暖房運転時等に、圧縮機の吐出温度が高くなり過ぎ、冷媒や冷凍機油が劣化してしまうという可能性があった。また、特許文献１には冷房暖房同時運転についての記載はあるが、吐出温度を下げる方法や低外気時暖房時の暖房能力を向上させる方法については記述されていない。なお、ビル用マルチエアコンにおいては、通常、冷媒を減圧する電子式膨張弁等の絞り装置が、室外機から離れた中継機または室内機に設置されている。【０００７】
特許文献２に記載されている空気調和装置においては、高圧液管からのインジェクション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。加えて、特許文献２に記載されている空気調和装置は、冷房暖房混在運転にも対応していない。また、引用文献２には、効率（ＣＯＰ）が最大になるように、インジェクション流量を制御する方法についての記載もない。【０００８】
特許文献３に記載の空気調和装置においては、複数の逆止弁を用いて冷房運転時も暖房運転時も高圧液管からインジェクション方法が開示されているが、電子式膨張弁等の絞り装置が室内機に設置されておらず、室外機に設置されている場合にしか適用できないという課題があった。なお、特許文献３に記載されている空気調和装置には、高圧シェル構造の圧縮機を使用していた。また、特許文献３に記載されている空気調和装置は、冷房暖房混在運転にも対応していない。さらに、引用文献３には、効率（ＣＯＰ）が最大になるように、インジェクション流量を制御する方法についての記載もない。【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機の吐出温度を低下させながらシステムの性能（ＣＯＰ）がなるべく高くなるようにインジェクション冷媒の流量を適切に制御する、あるいは、低外気暖房時の暖房能力を向上させながらシステムの性能（ＣＯＰ）がなるべく高くなるようにインジェクション冷媒の流量を適切に制御する空気調和装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る空気調和装置は、圧縮機と、冷媒流路切替装置と、第１熱交換器と、第１絞り装置と、第２熱交換器と、を配管接続して構成された冷媒循環回路を有する空気調和装置であって、前記圧縮機における圧縮途中過程の圧縮室の一部に開口部を設け、前記圧縮機の外部から前記開口部を介して前記圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクション配管と、前記インジェクション配管に設けられた第２絞り装置と、前記圧縮機の消費電力が小さくなるように、または、第１熱交換器あるいは前記第２熱交換器のいずれかである負荷側熱交換器の加熱能力あるいは冷却能力が大きくなるように、または、前記加熱能力または前記冷却能力を前記消費電力で除して求めたＣＯＰが大きくなるように、前記第２絞り装置の開度を調整して、前記圧縮機への冷媒のインジェクション量を制御する制御装置と、前記圧縮機に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力検出装置と、を備え、前記インジェクション配管は、冷房運転時に凝縮器として動作する前記第１熱交換器と前記第１絞り装置との間の配管と、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と、を接続した配管と前記開口部とを接続し、又は、暖房運転時に前記第１絞り装置と蒸発器として動作する前記第１熱交換器との間の配管と前記開口部とを接続し、前記制御装置は、前記インジェクション配管から前記圧縮室に導入される冷媒の状態量を計測または推測する機能と、インジェクションされる冷媒の状態量に基づいて前記冷媒のインジェクション量を制御する機能と、少なくとも前記吸入圧力検出装置の検出圧力を用いて、前記圧縮機の前記開口部が前記インジェクション配管に開口した状態での前記圧縮室内の中圧を推測する機能と、前記中圧を用いて前記冷媒のインジェクション量を制御するための前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度の制御目標値を演算する機能と、を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る空気調和装置によれば、圧縮機へのインジェクション流量を最適に制御することにより、システムＣＯＰを向上し、省エネに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】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２】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。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全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。
【図４】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全冷房運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全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。
【図６】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の全暖房運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体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。
【図８】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷房主体運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体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。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の暖房主体運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置が実行するインジェクション制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本実施の形態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。
【図１３】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。
【図１４】本発明の実施の形態２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。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の暖房運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る空気調和装置が実行するインジェクション制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
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、空気調和装置の設置例について説明する。この空気調和装置は、冷媒（熱源側冷媒、熱媒体）を循環させる冷凍サイクル（冷媒循環回路Ａ、熱媒体循環回路Ｂ）を利用することで各室内機が運転モードとして冷房モードあるいは暖房モードを自由に選択できるものである。なお、図１を含め、以下の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。
【００１４】
図１においては、本実施の形態１に係る空気調和装置は、熱源機である１台の室外機１と、複数台の室内機２と、室外機１と室内機２との間に介在する熱媒体変換機３と、を有している。熱媒体変換機３は、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行なうものである。室外機１と熱媒体変換機３とは、熱源側冷媒を導通する冷媒配管４で接続されている。熱媒体変換機３と室内機２とは、熱媒体を導通する配管（熱媒体配管）５で接続されている。そして、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、熱媒体変換機３を介して室内機２に配送されるようになっている。
【００１５】
室外機１は、通常、ビル等の建物９の外の空間（たとえば、屋上等）である室外空間６に配置され、熱媒体変換機３を介して室内機２に冷熱又は温熱を供給するものである。室内機２は、建物９の内部の空間（たとえば、居室等）である室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給できる位置に配置され、空調対象空間となる室内空間７に冷房用空気あるいは暖房用空気を供給するものである。熱媒体変換機３は、室外機１及び室内機２とは別筐体として、室外空間６及び室内空間７とは別の位置に設置できるように構成されており、室外機１及び室内機２とは冷媒配管４及び配管５でそれぞれ接続され、室外機１から供給される冷熱あるいは温熱を室内機２に伝達するものである。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態１に係る空気調和装置においては、室外機１と熱媒体変換機３とが２本の冷媒配管４を用いて、熱媒体変換機３と各室内機２とが２本の配管５を用いて、それぞれ接続されている。このように、本実施の形態１に係る空気調和装置では、２本の配管（冷媒配管４、配管５）を用いて各ユニット（室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３）を接続することにより、施工が容易となっている。
【００１７】
なお、図１においては、熱媒体変換機３が、建物９の内部ではあるが室内空間７とは別の空間である天井裏等の空間（以下、単に空間８と称する）に設置されている状態を例に示している。熱媒体変換機３は、その他、エレベーター等がある共用空間等に設置することも可能である。また、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く、天井埋込型や天井吊下式等、室内空間７に直接またはダクト等により、暖房用空気あるいは冷房用空気を吹き出せるようになっていればどんな種類のものでもよい。
【００１８】
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。たとえば、室外機１は、換気口付の機械室等の囲まれた空間に設置してもよく、排気ダクトで廃熱を建物９の外に排気することができるのであれば建物９の内部に設置してもよく、あるいは、水冷式の室外機１を用いて建物９の内部に設置するようにしてもよい。どのような場所に室外機１を設置するとしても、特段の問題が発生することはない。
【００１９】
また、熱媒体変換機３は、室外機１の近傍に設置することもできる。ただし、熱媒体変換機３から室内機２までの距離が長すぎると、熱媒体の搬送動力がかなり大きくなるため、省エネの効果は薄れることに留意が必要である。さらに、室外機１、室内機２及び熱媒体変換機３の接続台数を図１に図示してある台数に限定するものではなく、本実施の形態１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。
【００２０】
１台の室外機１に対して複数台の熱媒体変換機３を接続する場合、その複数台の熱媒体変換機３をビル等の建物における共用スペースまたは天井裏等のスペースに点在して設置することができる。そうすることにより、各熱媒体変換機３内の熱媒体間熱交換器で空調負荷を賄うことができる。また、室内機２を、各熱媒体変換機３内における熱媒体搬送装置の搬送許容範囲内の距離または高さに設置することが可能であり、ビル等の建物全体へ対しての配置が可能となる。
【００２１】
図２は、本実施の形態１に係る空気調和装置（以下、空気調和装置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２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。図２に示すように、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に備えられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して冷媒配管４で接続されている。また、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して配管５で接続されている。なお、冷媒配管４及び配管５については後段で詳述するものとする。
【００２２】
［室外機１］
室外機１には、圧縮機１０と、四方弁等の第１冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、アキュムレーター１９とが冷媒配管４で直列に接続されて搭載されている。また、室外機１には、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄが設けられている。第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁１３ａ、逆止弁１３ｂ、逆止弁１３ｃ、及び、逆止弁１３ｄを設けることで、室内機２の要求する運転に関わらず、熱媒体変換機３に流入させる熱源側冷媒の流れを一定方向にすることができる。
【００２３】
圧縮機１０は、熱源側冷媒を吸入し、その熱源側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。第１冷媒流路切替装置１１は、暖房運転時（全暖房運転モード時及び暖房主体運転モード時）における熱源側冷媒の流れと冷房運転時（全冷房運転モード時及び冷房主体運転モード時）における熱源側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、図示省略の送風機から供給される空気と熱源側冷媒との間で熱交換を行ない、その熱源側冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。アキュムレーター１９は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、暖房運転時と冷房運転時の違いによる余剰冷媒、または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。
【００２４】
逆止弁１３ｄは、熱媒体変換機３と第１冷媒流路切替装置１１との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（熱媒体変換機３から室外機１への方向）のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ａは、熱源側熱交換器１２と熱媒体変換機３との間における冷媒配管４に設けられ、所定の方向（室外機１から熱媒体変換機３への方向）のみに熱源側冷媒の流れを許容するものである。逆止弁１３ｂは、第１接続配管４ａに設けられ、暖房運転時において圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱媒体変換機３に流通させるものである。逆止弁１３ｃは、第２接続配管４ｂに設けられ、暖房運転時において熱媒体変換機３から戻ってきた熱源側冷媒を圧縮機１０の吸入側に流通させるものである。
【００２５】
第１接続配管４ａは、室外機１内において、第１冷媒流路切替装置１１と逆止弁１３ｄとの間における冷媒配管４と、逆止弁１３ａと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、を接続するものである。第２接続配管４ｂは、室外機１内において、逆止弁１３ｄと熱媒体変換機３との間における冷媒配管４と、熱源側熱交換器１２と逆止弁１３ａとの間における冷媒配管４と、を接続するものである。
【００２６】
また、室外機１には、分岐部２７ａ、分岐部２７ｂ、開閉装置２４、逆流防止装置２０、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ、中圧検出装置３２、分岐冷媒温度検出装置３３、吐出冷媒温度検出装置３７、吸入冷媒温度検出装置３８、吸入冷媒圧力検出装置４０、高圧検出装置３９、インジェクション配管４ｃ、分岐配管４ｄ、制御装置５０が備えられている。また、圧縮機１０は、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、圧縮室に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となっている。
【００２７】
そして、圧縮機１０の圧縮室の一部に開口部を設け、密閉容器の外部から開口部を介して圧縮室の内部に冷媒を導入するインジェクション配管４ｃを備え、圧縮機１０の圧縮室に、高圧または中圧の冷媒をインジェクションすることができるようになっている。圧縮機１０の圧縮室にインジェクションを行うことにより、Ｒ３２等の圧縮機１０の吐出温度が高温になる冷媒を使用している場合に圧縮機１０の吐出温度を下げることができ、また、低外気時の暖房運転時に暖房能力を向上させることができる。
【００２８】
制御装置５０は、開閉装置２４、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ等を制御することにより、圧縮機１０の圧縮室にインジェクションする冷媒の流量が調整できるようになっている。インジェクションする冷媒の量を最適に制御することにより、吐出温度低下や暖房能力向上と言った必要な行為を行った上で、運転効率（ＣＯＰ）がなるべく高くなるように、制御をすることができる。なお、インジェクションする冷媒の量の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する。
【００２９】
分岐配管４ｄは、逆止弁１３ａと逆止弁１３ｂの下流側に設けられている分岐部２７ａと、逆止弁１３ｄと逆止弁１３ｃの上流側に設けられている分岐部２７ｂと、を接続している。分岐配管４ｄには、逆流防止装置２０及び開閉装置２４が、分岐部２７ｂ側から順に設けられている。インジェクション配管４ｃは、逆流防止装置２０と絞り装置１４ｂとの間における分岐配管４ｄと、圧縮機１０の図示省略のインジェクションポートと、を接続している。このインジェクションポートは、圧縮機１０の圧縮室の一部に形成されている開口部に連通するようになっている。つまり、インジェクション配管４ｃは、圧縮機１０の密閉容器の外部から圧縮室の内部に冷媒を導入可能にするものである。また、インジェクション配管４ｃは、分岐配管４ｄに形成されている接続口を介して分岐配管４ｄに接続されている。
【００３０】
分岐部２７ａは、逆止弁１３ａ又は逆止弁１３ｂを経由してきた冷媒を、冷媒配管４と分岐配管４ｄとに分流するものである。分岐部２７ｂは、熱媒体変換機３から戻ってきた冷媒を、分岐配管４ｄと、逆止弁１３ｂ又は逆止弁１３ｃに流れる冷媒と、に分流するものである。逆流防止装置２０は、所定の方向（分岐部２７ｂから分岐部２７ａへの方向）のみに冷媒の流れを許容するものである。開閉装置２４は、二方弁等で構成されており、分岐配管４ｄを開閉するものである。絞り装置１４ａは、第２接続配管４ｂにおける逆止弁１３ｃの上流側に設けられ、第２接続配管４ｂを流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置１４ｂは、インジェクション配管４ｃに設けられ、インジェクション配管４ｃを流れる冷媒を減圧して膨張させるものである。
【００３１】
中圧検出装置３２は、逆止弁１３ｄと絞り装置１４ａの上流側であって分岐部２７ｂの下流側に設けられており、設置位置における冷媒配管４を流れる冷媒の圧力を検出するものである。分岐冷媒温度検出装置３３は、逆止弁１３ａと分岐部２７ａとの間に設けられており、設置位置における冷媒配管４を流れる冷媒の温度を検出するものである。吐出冷媒温度検出装置３７は、圧縮機１０の吐出側に設けられており、圧縮機１０から吐出された冷媒の温度を検出するものである。吸入冷媒温度検出装置３８は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、圧縮機１０に吸入される冷媒の温度を検出するものである。吸入冷媒圧力検出装置４０は、圧縮機１０の吸入側に設けられており、圧縮機１０に吸入される冷媒の圧力を検出するものである。高圧検出装置３９は、圧縮機１０の吐出側に設けられており、圧縮機１０から吐出された冷媒の圧力を検出するものである。
【００３２】
なお、制御装置５０は、マイコン等で構成されており、各種検出装置での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、制御を行なうもので、上述のアクチュエーター（開閉装置２４、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ等の駆動部品）の制御の他に、圧縮機１０の駆動周波数、図示省略の送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え等を制御し、後述する各運転モードを実行するようになっている。
【００３３】
［室内機２］
室内機２には、それぞれ利用側熱交換器２６が搭載されている。この利用側熱交換器２６は、配管５によって熱媒体変換機３の熱媒体流量調整装置２５と第２熱媒体流路切替装置２３に接続するようになっている。この利用側熱交換器２６は、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と熱媒体との間で熱交換を行ない、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。
【００３４】
この図２では、４台の室内機２が熱媒体変換機３に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。また、室内機２ａ〜室内機２ｄに応じて、利用側熱交換器２６も、紙面下側から利用側熱交換器２６ａ、利用側熱交換器２６ｂ、利用側熱交換器２６ｃ、利用側熱交換器２６ｄとして図示している。なお、図１と同様に、室内機２の接続台数を図２に示す４台に限定するものではない。
【００３５】
［熱媒体変換機３］
熱媒体変換機３には、２つの熱媒体間熱交換器１５と、２つの絞り装置１６と、２つの開閉装置１７と、２つの第２冷媒流路切替装置１８と、２つのポンプ２１と、４つの第１熱媒体流路切替装置２２と、４つの第２熱媒体流路切替装置２３と、４つの熱媒体流量調整装置２５と、が搭載されている。
【００３６】
２つの熱媒体間熱交換器１５（熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂ）は、凝縮器（放熱器）又は蒸発器として機能し、熱源側冷媒と熱媒体とで熱交換を行ない、室外機１で生成され熱源側冷媒に貯えられた冷熱又は温熱を熱媒体に伝達するものである。熱媒体間熱交換器１５ａは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の冷却に供するものである。また、熱媒体間熱交換器１５ｂは、冷媒循環回路Ａにおける絞り装置１６ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられており、冷房暖房混在運転モード時において熱媒体の加熱に供するものである。
【００３７】
２つの絞り装置１６（絞り装置１６ａ、絞り装置１６ｂ）は、減圧弁や膨張弁としての機能を有し、熱源側冷媒を減圧して膨張させるものである。絞り装置１６ａは、冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの上流側に設けられている。絞り装置１６ｂは、冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの上流側に設けられている。２つの絞り装置１６は、開度（開口面積）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。
【００３８】
２つの開閉装置１７（開閉装置１７ａ、開閉装置１７ｂ）は、二方弁等で構成されており、冷媒配管４を開閉するものである。開閉装置１７ａは、熱源側冷媒の入口側における冷媒配管４に設けられている。開閉装置１７ｂは、熱源側冷媒の入口側と出口側の冷媒配管４を接続した配管（バイパス管４ｅ）に設けられている。なお、開閉装置１７は、冷媒配管４を開閉可能なものであればよく、たとえば電子式膨張弁等の開度を可変に制御が可能なものを用いてもよい。
【００３９】
２つの第２冷媒流路切替装置１８（第２冷媒流路切替装置１８ａ、第２冷媒流路切替装置１８ｂ）は、四方弁等で構成され、運転モードに応じて熱媒体間熱交換器１５が凝縮器または蒸発器として作用するよう、熱源側冷媒の流れを切り替えるものである。第２冷媒流路切替装置１８ａは、冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ａの下流側に設けられている。第２冷媒流路切替装置１８ｂは、全冷房運転時の熱源側冷媒の流れにおいて熱媒体間熱交換器１５ｂの下流側に設けられている。
【００４０】
２つのポンプ２１（ポンプ２１ａ、ポンプ２１ｂ）は、配管５を導通する熱媒体を熱媒体循環回路Ｂに循環させるものである。ポンプ２１ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。ポンプ２１ｂは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２熱媒体流路切替装置２３との間における配管５に設けられている。２つのポンプ２１は、たとえば容量制御可能なポンプ等で構成し、室内機２における負荷の大きさによってその流量を調整できるようにしておくとよい。
【００４１】
４つの第１熱媒体流路切替装置２２（第１熱媒体流路切替装置２２ａ〜第１熱媒体流路切替装置２２ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第１熱媒体流路切替装置２２は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第１熱媒体流路切替装置２２は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが熱媒体流量調整装置２５に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第１熱媒体流路切替装置２２ａ、第１熱媒体流路切替装置２２ｂ、第１熱媒体流路切替装置２２ｃ、第１熱媒体流路切替装置２２ｄとして図示している。また、熱媒体流路の切替には、一方から他方への完全な切替だけでなく、一方から他方への部分的な切替も含んでいるものとする。
【００４２】
４つの第２熱媒体流路切替装置２３（第２熱媒体流路切替装置２３ａ〜第２熱媒体流路切替装置２３ｄ）は、三方弁等で構成されており、熱媒体の流路を切り替えるものである。第２熱媒体流路切替装置２３は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。第２熱媒体流路切替装置２３は、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ａに、三方のうちの一つが熱媒体間熱交換器１５ｂに、三方のうちの一つが利用側熱交換器２６に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けられている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２熱媒体流路切替装置２３ａ、第２熱媒体流路切替装置２３ｂ、第２熱媒体流路切替装置２３ｃ、第２熱媒体流路切替装置２３ｄとして図示している。また、熱媒体流路の切替には、一方から他方への完全な切替だけでなく、一方から他方への部分的な切替も含んでいるものとする。
【００４３】
４つの熱媒体流量調整装置２５（熱媒体流量調整装置２５ａ〜熱媒体流量調整装置２５ｄ）は、開口面積を制御できる二方弁等で構成されており、配管５に流れる流量を制御するものである。熱媒体流量調整装置２５は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。熱媒体流量調整装置２５は、一方が利用側熱交換器２６に、他方が第１熱媒体流路切替装置２２に、それぞれ接続され、利用側熱交換器２６の熱媒体流路の出口側に設けられている。すなわち、熱媒体流量調整装置２５は、室内機２へ流入する熱媒体の温度及び流出する熱媒体の温度により室内機２へ流入する熱媒体の量を調整し、室内負荷に応じた最適な熱媒体量を室内機２に提供可能にするものである。
【００４４】
なお、室内機２に対応させて、紙面下側から熱媒体流量調整装置２５ａ、熱媒体流量調整装置２５ｂ、熱媒体流量調整装置２５ｃ、熱媒体流量調整装置２５ｄとして図示している。また、熱媒体流量調整装置２５を利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側に設けてもよい。さらに、熱媒体流量調整装置２５を利用側熱交換器２６の熱媒体流路の入口側であって、第２熱媒体流路切替装置２３と利用側熱交換器２６との間に設けてもよい。またさらに、室内機２において、停止やサーモＯＦＦ等の負荷を必要としていないときは、熱媒体流量調整装置２５を全閉にすることにより、室内機２への熱媒体供給を止めることができる。
【００４５】
また、熱媒体変換機３には、各種検出装置（２つの第１温度センサー３１、４つの第２温度センサー３４、４つの第３温度センサー３５、及び、２つの圧力センサー３６）が設けられている。これらの検出装置で検出された情報（温度情報、圧力情報）は、空気調和装置１００の動作を統括制御する制御装置（たとえば制御装置５０）に送られ、圧縮機１０の駆動周波数、図示省略の送風機の回転数、第１冷媒流路切替装置１１の切り替え、ポンプ２１の駆動周波数、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、熱媒体の流路の切替等の制御に利用されることになる。なお、制御装置５０が室外機１内に搭載されている状態を例に示しているが、これに限定するものではなく、熱媒体変換機３又は室内機２、あるいは、各ユニットに通信可能に搭載するようにしてもよい。
【００４６】
２つの第１温度センサー３１（第１温度センサー３１ａ、第１温度センサー３１ｂ）は、熱媒体間熱交換器１５から流出した熱媒体、つまり熱媒体間熱交換器１５の出口における熱媒体の温度を検出するものであり、たとえばサーミスター等で構成するとよい。第１温度センサー３１ａは、ポンプ２１ａの入口側における配管５に設けられている。第１温度センサー３１ｂは、ポンプ２１ｂの入口側における配管５に設けられている。
【００４７】
４つの第２温度センサー３４（第２温度センサー３４ａ〜第２温度センサー３４ｄ）は、第１熱媒体流路切替装置２２と熱媒体流量調整装置２５との間に設けられ、利用側熱交換器２６から流出した熱媒体の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。第２温度センサー３４は、室内機２の設置台数に応じた個数（ここでは４つ）が設けられるようになっている。なお、室内機２に対応させて、紙面下側から第２温度センサー３４ａ、第２温度センサー３４ｂ、第２温度センサー３４ｃ、第２温度センサー３４ｄとして図示している。
【００４８】
４つの第３温度センサー３５（第３温度センサー３５ａ〜第３温度センサー３５ｄ）は、熱媒体間熱交換器１５の熱源側冷媒の入口側または出口側に設けられ、熱媒体間熱交換器１５に流入する熱源側冷媒の温度または熱媒体間熱交換器１５から流出した熱源側冷媒の温度を検出するものであり、サーミスター等で構成するとよい。第３温度センサー３５ａは、熱媒体間熱交換器１５ａと第２冷媒流路切替装置１８ａとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｂは、熱媒体間熱交換器１５ａと絞り装置１６ａとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｃは、熱媒体間熱交換器１５ｂと第２冷媒流路切替装置１８ｂとの間に設けられている。第３温度センサー３５ｄは、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられている。
【００４９】
圧力センサー３６は、第３温度センサー３５ｄの設置位置と同様に、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間に設けられ、熱媒体間熱交換器１５ｂと絞り装置１６ｂとの間を流れる熱源側冷媒の圧力を検出するものである。
【００５０】
なお、熱媒体変換機３には、マイコン等で構成されている図示省略の制御装置が備えられている。この制御装置は、各種検出装置での検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、ポンプ２１の駆動、絞り装置１６の開度、開閉装置１７の開閉、第２冷媒流路切替装置１８の切り替え、第１熱媒体流路切替装置２２の切り替え、第２熱媒体流路切替装置２３の切り替え、及び、熱媒体流量調整装置２５の開度等を制御し、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、制御装置は、室外機１と熱媒体変換機３のいずれかのみに設けるようにしてもよい。つまり、室外機１に備えられている制御装置５０が、熱媒体変換機３に搭載されている各機器を制御してもよい。
【００５１】
熱媒体を導通する配管５は、熱媒体間熱交換器１５ａに接続されるものと、熱媒体間熱交換器１５ｂに接続されるものと、で構成されている。配管５は、熱媒体変換機３に接続される室内機２の台数に応じて分岐（ここでは、各４分岐）されている。そして、配管５は、第１熱媒体流路切替装置２２、及び、第２熱媒体流路切替装置２３で接続されている。第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を制御することで、熱媒体間熱交換器１５ａからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるか、熱媒体間熱交換器１５ｂからの熱媒体を利用側熱交換器２６に流入させるかが決定されるようになっている。
【００５２】
そして、空気調和装置１００では、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、開閉装置１７、第２冷媒流路切替装置１８、熱媒体間熱交換器１５ａの冷媒流路、絞り装置１６、及び、アキュムレーター１９を、冷媒配管４で接続して冷媒循環回路Ａを構成している。また、熱媒体間熱交換器１５ａの熱媒体流路、ポンプ２１、第１熱媒体流路切替装置２２、熱媒体流量調整装置２５、利用側熱交換器２６、及び、第２熱媒体流路切替装置２３を、配管５で接続して熱媒体循環回路Ｂを構成している。つまり、熱媒体間熱交換器１５のそれぞれに複数台の利用側熱交換器２６が並列に接続され、熱媒体循環回路Ｂを複数系統としているのである。
【００５３】
よって、空気調和装置１００では、室外機１と熱媒体変換機３とが、熱媒体変換機３に設けられている熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続され、熱媒体変換機３と室内機２とも、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂを介して接続されている。すなわち、空気調和装置１００では、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂで冷媒循環回路Ａを循環する熱源側冷媒と熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体とが熱交換するようになっている。
【００５４】
［運転モード］
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、各室内機２からの指示に基づいて、その室内機２で冷房運転あるいは暖房運転が可能になっている。つまり、空気調和装置１００は、室内機２の全部で同一運転をすることができるとともに、室内機２のそれぞれで異なる運転をすることができるようになっている。
【００５５】
空気調和装置１００が実行する運転モードには、駆動している室内機２の全てが冷房運転を実行する全冷房運転モード、駆動している室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード、冷房暖房混在運転モードのうち暖房負荷よりも冷房負荷の方が大きい冷房主体運転モード、及び、冷房暖房混在運転モードのうち冷房負荷よりも暖房負荷の方が大きい暖房主体運転モードがある。以下に、各運転モードについて、熱源側冷媒及び熱媒体の流れとともに説明する。
【００５６】
［全冷房運転モード］
図３は、空気調和装置１００の全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３では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全冷房運転モードについて説明する。なお、図３では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図３では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。  
【００５７】
図３に示す全冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。
【００５８】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
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、第１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、逆止弁１３ａを通って、分岐部２７ａを介して、一部が室外機１から流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高圧液冷媒は、開閉装置１７ａを経由した後に分岐されて絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、低温低圧の二相冷媒となる。
【００５９】
この二相冷媒は、蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低温低圧のガス冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出したガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管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、分岐部２７ｂを介して、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【００６０】
このとき、絞り装置１６ａは、第３温度センサー３５ａで検出された温度と第３温度センサー３５ｂ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（開口面積）が制御される。同様に、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ｃで検出された温度と第３温度センサー３５ｄ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が一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ａは開、開閉装置１７ｂは閉となっている。
【００６１】
空気調和装置１００が実行する全冷房運転モード時のインジェクション動作について説明する。このときのインジェクション動作を図３及び図４を用いて説明する。図４は、全冷房運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。図４では、縦軸が圧力を、横軸がエンタルピを、それぞれ示している。
【００６２】
圧縮機１０では、圧縮機１０の吸入口から吸入された低温低圧のガス冷媒が密閉容器内に導入され、密閉容器内に満たされた低温低圧のガス冷媒が圧縮室（図示せず）に吸入される。圧縮室は、モータ（図示せず）により０〜３６０度回転させられる間に内容積が小さくなって行く。圧縮室に吸入された内部の冷媒は、圧縮室の内容積が小さくなるに伴い圧縮されて圧力及び温度が上昇する。モータの回転角度が一定角度になった時に、開口部（圧縮室の一部に形成されている）が開口し（この時の状態は、図４の点Ｆ）、圧縮室の内部と圧縮機１０の外部のインジェクション配管４ｃとが連通するようになっている。
【００６３】
全冷房運転モードにおいては、圧縮機１０で圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器１２にて凝縮液化されて高圧の液冷媒となり（図４の点Ｊ）、逆止弁１３ａを介して、分岐部２７ａに至る。開閉装置２４を開とし、この高圧液冷媒の一部を、分岐部２７ａで分岐して、開閉装置２４、分岐配管４ｄを介して、インジェクション配管４ｃに流入させる。インジェクション配管４ｃに流入した冷媒は、絞り装置１４ｂによって減圧されて低温中圧の二相冷媒となり（図４の点Ｋ）、圧縮機１０の圧縮室に設けられた開口部から圧縮室内に流入する。
【００６４】
圧縮室内では、中圧のガス冷媒（図４の点Ｆ）と低温中圧の二相冷媒（図４の点Ｋ）とが混合されて、冷媒の温度が下がる（図４の点Ｈ）。これにより、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度が低下する（図４の点Ｉ）。このインジェクションを行わない場合の圧縮機１０の吐出温度は図４の点Ｇであり、インジェクションにより、吐出温度が点Ｇから点Ｉに低下していることが分かる。このように動作させることにより、Ｒ３２等の圧縮機１０の吐出温度が高温になる冷媒を使用している場合等に、圧縮機１０の吐出温度を低下させることができ、安全に使用できる。
【００６５】
このとき、分岐配管４ｄの開閉装置２４から逆流防止装置２０に至る流路の冷媒は高圧冷媒であり、熱媒体変換機３から冷媒配管４を経由して室外機１に戻り、分岐部２７ｂに至る冷媒は低圧冷媒である。逆流防止装置２０は、分岐配管４ｄから分岐部２７ｂへ流れる冷媒を防ぐものであり、逆流防止装置２０の作用により、分岐配管４ｄの高圧冷媒が分岐部２７ｂの低圧冷媒と混合するのを防止している。
【００６６】
なお、開閉装置２４は、電磁弁等の開閉を切り替えられるものの他、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものでもよく、流路の開閉を切り替えられれば、どんなものでもよい。逆流防止装置２０は、逆止弁でもよいし、電磁弁等の開閉を切り替えられるものや電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるもの等の流路の開閉を切り替えられるものでもよい。また、絞り装置１４ａは、冷媒が流れないので、任意の開度に設定しておいてよい。また、絞り装置１４ｂは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとし、吐出冷媒温度検出装置３７が検出する圧縮機１０の吐出温度が高くなり過ぎず、かつ、運転時のシステム全体の効率（ＣＯＰ）がなるべく高くなるように、開口面積が制御される。具体的な制御方法については、後述する。
【００６７】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。
【００６８】
それから、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。
【００６９】
なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、第１温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサー３１ａまたは第１温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。
【００７０】
全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２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図３においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。
【００７１】
［全暖房運転モード］
図５は、空気調和装置１００の全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。この図５では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ温熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。なお、図５では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図５では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【００７２】
図５に示す全暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれと利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。
【００７３】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
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、第１冷媒流路切替装置１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂ、分岐部２７ａを通過し、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、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高温高圧のガス冷媒は、分岐されて第２冷媒流路切替装置１８ａ及び第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂのそれぞれに流入する。
【００７４】
熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した高温高圧のガス冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂで膨張させられて、中温中圧の二相冷媒となる。この二相冷媒は、開閉装置１７ｂを通って、熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管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、分岐部２７ｂを介して、一部が第２接続配管４ｂに流れ込んで絞り装置１４ａを通り、絞り装置１４ａにより絞られて、低温低圧の二相冷媒となり、逆止弁１３ｃを通過して、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。
【００７５】
そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。
【００７６】
このとき、絞り装置１６ａは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂ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。同様に、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度が制御される。また、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは開となっている。なお、熱媒体間熱交換器１５の中間位置の温度が測定できる場合は、その中間位置での温度を圧力センサー３６の代わりに用いてもよく、安価にシステムを構成できる。
【００７７】
空気調和装置１００が実行する全暖房運転モード時のインジェクション動作について説明する。このときのインジェクション動作を図５及び図６を用いて説明する。図６は、全暖房運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。図６では、縦軸が圧力を、横軸がエンタルピを、それぞれ示している。
【００７８】
圧縮機１０では、圧縮機１０の吸入口から吸入された低温低圧のガス冷媒が密閉容器内に導入され、密閉容器内に満たされた低温低圧のガス冷媒が圧縮室（図示せず）に吸入される。圧縮室は、モータ（図示せず）により０〜３６０度回転させられる間に、内容積が小さくなって行く。圧縮室に吸入された内部の冷媒は、圧縮室の内容積が小さくなるに伴い圧縮されて圧力及び温度が上昇する。モータの回転角度が一定角度になった時に、開口部（圧縮室の一部に形成されている）が開口し（この時の状態は、図６の点Ｆ）、圧縮室の内部と圧縮機１０の外部のインジェクション配管４ｃとが連通するようになっている。
【００７９】
全暖房運転モードにおいては、熱媒体変換機３から冷媒配管４を経由して室外機１に戻ってくる冷媒は、分岐部２７ｂを介し、一部が絞り装置１４ａに流れる。絞り装置１４ａの作用により、絞り装置１４ａの上流側の冷媒の圧力は中圧状態に制御される（図６の点Ｊ）。絞り装置１４ａによって中圧状態にされた二相冷媒の一部は、分岐部２７ｂで分岐されて、分岐配管４ｄに流れ込む。この冷媒は、逆流防止装置２０を介して、インジェクション配管４ｃへ流れ、絞り装置１４ｂによって減圧されて少し圧力が下がった低温中圧の二相冷媒となる（図６の点Ｋ）。そして、この冷媒は、圧縮機１０の圧縮室に設けられた開口部から圧縮室内に流入する。
【００８０】
圧縮室内では、中圧のガス冷媒（図６の点Ｆ）と低温中圧の二相冷媒（図６の点Ｋ）とが混合されて、冷媒の温度が下がる（図６の点Ｈ）。これにより、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度が低下する（図６の点Ｉ）。このインジェクションを行わない場合の圧縮機１０の吐出温度は図６の点Ｇであり、インジェクションにより、吐出温度が点Ｇから点Ｉに低下していることが分かる。このように動作させることにより、Ｒ３２等の圧縮機１０の吐出温度が高温になる冷媒を使用している場合等に、圧縮機１０の吐出温度を低下させることができ、安全に使用できる。
【００８１】
分岐部２７ｂには、二相状態の冷媒が流れ込むため、均一に分配するために、分岐部２７ｂは、冷媒を下から上に流した状態で分流させる構造とする。このようにすることで、二相冷媒が均一に分配される。なお、このとき、開閉装置２４は閉となっており、分岐部２７ａから高圧状態の冷媒が、逆流防止装置２０を通って来た中圧状態の冷媒と混合するのを防止している。
【００８２】
開閉装置２４及び逆流防止装置２０の構成については、全冷房運転モードで説明した通りである。また、絞り装置１４ａは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものが望ましく、電子式膨張弁を使用すれば、絞り装置１４ａの上流側の中圧を任意の圧力に制御できる。たとえば、中圧検出装置３２で検出した中圧が一定値になるように絞り装置１４ａの開度を制御すれば、絞り装置１４ｂによる吐出温度の制御が安定する。しかし、絞り装置１４ａは、これに限るものではなく、小型の電磁弁等の開閉弁を組み合わせて開口面積を複数選択できるようにしてもよいし、キャピラリチューブとして冷媒の圧損に応じて中圧が形成されるようにしてもよい。また、制御性は少し悪化するが、吐出温度を目標に制御することはできる。さらに、中圧検出装置３２は、圧力センサーでもよいし、温度センサーを用いて演算により中圧を演算するようにしてもよい。
【００８３】
また、絞り装置１４ｂは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとし、吐出冷媒温度検出装置３７が検出する圧縮機１０の吐出温度が高くなり過ぎず、かつ、運転時のシステム全体の効率（ＣＯＰ）がなるべく高くなるように、絞り装置１４ｂの開口面積を制御する。具体的な制御方法については、後述する。
【００８４】
なお、全暖房運転モードにおいては、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂは、共に熱媒体を加熱しているため、絞り装置１６ａ及び絞り装置１６ｂがサブクールが制御できる範囲内であれば、絞り装置１４ａの上流側の冷媒の圧力（中圧）が高めになるように制御しても構わない。中圧が高めになるように制御すると、圧縮室内との圧力との差圧を大きくできるため、圧縮室にインジェクションする冷媒の量を多くすることができ、外気温度が低い場合においても、吐出温度を低下させるために十分なインジェクション量を圧縮室に供給することができる。
【００８５】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
全暖房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方で熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。
【００８６】
それから、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、第１熱媒体流路切替装置２２ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。
【００８７】
なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、第１温度センサー３１ａで検出された温度、あるいは、第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。熱媒体間熱交換器１５の出口温度は、第１温度センサー３１ａまたは第１温度センサー３１ｂのどちらの温度を使用してもよいし、これらの平均温度を使用してもよい。
【００８８】
このとき、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方へ流れる流路が確保されるように、中間的な開度にしている。また、本来、利用側熱交換器２６ａは、その入口と出口の温度差で制御すべきであるが、利用側熱交換器２６の入口側の熱媒体温度は、第１温度センサー３１ｂで検出された温度とほとんど同じ温度であり、第１温度センサー３１ｂを使用することにより温度センサーの数を減らすことができ、安価にシステムを構成できる。なお、全冷房運転モードと同様に、利用側熱交換器２６での熱負荷の有無に応じて熱媒体流量調整装置２５の開度を制御すればよい。
【００８９】
［冷房主体運転モード］
図７は、空気調和装置１００の冷房主体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７では、利用側熱交換器２６ａで冷熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで温熱負荷が発生している場合を例に冷房主体運転モードについて説明する。なお、図７では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図７では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【００９０】
図７に示す冷房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ａとの間を、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ｂとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。
【００９１】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
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、第１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し、二相冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した二相冷媒は、逆止弁１３ａを通って、分岐部２７ａを介して、一部が室外機１から流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した二相冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。
【００９２】
熱媒体間熱交換器１５ｂに流入した二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて低圧二相冷媒となる。この低圧二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。熱媒体間熱交換器１５ａに流入した低圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低圧のガス冷媒となる。このガス冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ａから流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管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、分岐部２７ｂを介して、逆止弁１３ｄを通って、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【００９３】
このとき、絞り装置１６ｂは、第３温度センサー３５ａで検出された温度と第３温度センサー３５ｂ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が一定になるように開度が制御される。また、絞り装置１６ａは全開、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｄで検出された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度を制御してもよい。また、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでスーパーヒートまたはサブクールを制御するようにしてもよい。
【００９４】
空気調和装置１００が実行する冷房主体運転モード時のインジェクション動作について説明する。このときのインジェクション動作を図７及び図８を用いて説明する。図８は、冷房主体運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。図８では、縦軸が圧力を、横軸がエンタルピを、それぞれ示している。
【００９５】
圧縮機１０では、圧縮機１０の吸入口から吸入された低温低圧のガス冷媒が密閉容器内に導入され、密閉容器内に満たされた低温低圧のガス冷媒が圧縮室（図示せず）に吸入される。圧縮室は、モータ（図示せず）により０〜３６０度回転させられる間に内容積が小さくなって行く。圧縮室に吸入された内部の冷媒は、圧縮室の内容積が小さくなるに伴い圧縮されて圧力及び温度が上昇する。モータの回転角度が一定角度になった時に、開口部（圧縮室の一部に形成されている）が開口し（この時の状態は、図８の点Ｆ）、圧縮室の内部と圧縮機１０の外部のインジェクション配管４ｃとが連通するようになっている。
【００９６】
冷房主体運転モードにおいては、圧縮機１０で圧縮された冷媒は、熱源側熱交換器１２にて凝縮され高圧の二相冷媒となり（図８の点Ｊ）、逆止弁１３ａを介して、分岐部２７ａに至る。開閉装置２４を開とし、この高圧二相冷媒の一部を、分岐部２７ａで分岐して、開閉装置２４、分岐配管４ｄを介して、インジェクション配管４ｃに流入させる。インジェクション配管４ｃに流入した冷媒は、絞り装置１４ｂによって減圧されて低温中圧の二相冷媒となり（図８の点Ｋ）、圧縮機１０の圧縮室に設けられた開口部から圧縮室内に流入する。
【００９７】
圧縮室内では、中圧のガス冷媒（図８の点Ｆ）と低温中圧の二相冷媒（図８の点Ｋ）とが混合されて、冷媒の温度が下がる（図８の点Ｈ）。これにより、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度が低下する（図８の点Ｉ）。このインジェクションを行わない場合の圧縮機１０の吐出温度は図８の点Ｇであり、インジェクションにより、吐出温度が点Ｇから点Ｉに低下していることが分かる。このように動作させることにより、Ｒ３２等の圧縮機１０の吐出温度が高温になる冷媒を使用している場合等に、圧縮機１０の吐出温度を低下させることができ、安全に使用できる。
【００９８】
分岐部２７ａには、二相状態の冷媒が流れ込むため、均一に分配するために、分岐部２７ａは、冷媒を下から上に流した状態で分流させる構造とする。このようにすることで、二相冷媒が均一に分配される。
【００９９】
このとき、分岐配管４ｄの開閉装置２４から逆流防止装置２０に至る流路の冷媒は高圧冷媒であり、熱媒体変換機３から冷媒配管４を経由して室外機１に戻り、分岐部２７ｂに至る冷媒は低圧冷媒である。逆流防止装置２０は、分岐配管４ｄから分岐部２７ｂへ流れる冷媒を防ぐものであり、逆流防止装置２０の作用により、分岐配管４ｄの高圧冷媒が分岐部２７ｂの低圧冷媒と混合するのを防止している。
【０１００】
開閉装置２４及び逆流防止装置２０の構成については、全冷房運転モードで説明した通りである。また、絞り装置１４ａは、冷媒が流れないので、任意の開度に設定しておいてよい。また、絞り装置１４ｂは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとし、吐出冷媒温度検出装置３７が検出する圧縮機１０の吐出温度が高くなり過ぎず、かつ、運転時のシステム全体の効率（ＣＯＰ）がなるべく高くなるように、絞り装置１４ｂの開口面積を制御する。具体的な制御方法については、後述する。
【０１０１】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、冷房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。
【０１０２】
利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。また、利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ａを通って、熱媒体間熱交換器１５ａへ流入し、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。
【０１０３】
この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサー３４で検出された温度と第１温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
【０１０４】
なお、全冷房運転モード及び全暖房運転モードと同様に、利用側熱交換器２６での熱負荷の有無に応じて熱媒体流量調整装置２５の開度を制御すればよい。
【０１０５】
［暖房主体運転モード］
図９は、空気調和装置１００の暖房主体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９では、利用側熱交換器２６ａで温熱負荷が発生し、利用側熱交換器２６ｂで冷熱負荷が発生している場合を例に暖房主体運転モードについて説明する。なお、図９では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の循環する配管を示している。また、図９では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【０１０６】
図９に示す暖房主体運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂを駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５ａと利用側熱交換器２６ｂとの間を、熱媒体間熱交換器１５ｂと利用側熱交換器２６ａとの間を、それぞれ熱媒体が循環するようにしている。
【０１０７】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
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、第１冷媒流路切替装置１１を通り、第１接続配管４ａを導通し、逆止弁１３ｂを通過し、分岐部２７ａを介して、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、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高温高圧のガス冷媒は、第２冷媒流路切替装置１８ｂを通って凝縮器として作用する熱媒体間熱交換器１５ｂに流入する。
【０１０８】
熱媒体間熱交換器１５ｂに流入したガス冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、液冷媒となる。熱媒体間熱交換器１５ｂから流出した液冷媒は、絞り装置１６ｂで膨張させられて中圧二相冷媒となる。この中圧二相冷媒は、絞り装置１６ａを介して蒸発器として作用する熱媒体間熱交換器１５ａに流入する。熱媒体間熱交換器１５ａに流入した中圧二相冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで蒸発し、熱媒体を冷却する。この中圧二相冷媒は、熱媒体間熱交換器１５ａから流出し、第２冷媒流路切替装置１８ａを介して熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。
【０１０９】
室外機１に流入した冷媒は、分岐部２７ｂを介して、一部が第２接続配管４ｂに流れ込んで絞り装置１４ａを通り、絞り装置１４ａにより絞られて、低温低圧の二相冷媒となり、逆止弁１３ｃを通って、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入する。そして、熱源側熱交換器１２に流入した冷媒は、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。熱源側熱交換器１２から流出した低温低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。
【０１１０】
このとき、絞り装置１６ｂは、圧力センサー３６で検出された圧力を飽和温度に換算した値と第３温度センサー３５ｂで検出された温度との差として得られるサブクールが一定になるように開度が制御される。また、絞り装置１６ａは全開、開閉装置１７ａは閉、開閉装置１７ｂは閉となっている。なお、絞り装置１６ｂを全開とし、絞り装置１６ａでサブクールを制御するようにしてもよい。
【０１１１】
空気調和装置１００が実行する暖房主体運転モード時のインジェクション動作について説明する。このときのインジェクション動作を図９及び図１０を用いて説明する。図１０は、暖房主体運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。図１０では、縦軸が圧力を、横軸がエンタルピを、それぞれ示している。
【０１１２】
圧縮機１０では、圧縮機１０の吸入口から吸入された低温低圧のガス冷媒が密閉容器内に導入され、密閉容器内に満たされた低温低圧のガス冷媒が圧縮室（図示せず）に吸入される。圧縮室は、モータ（図示せず）により０〜３６０度回転させられる間に、内容積が小さくなって行く。圧縮室に吸入された内部の冷媒は、圧縮室の内容積が小さくなるに伴い圧縮されて圧力及び温度が上昇する。モータの回転角度が一定角度になった時に、開口部（圧縮室の一部に形成されている）が開口し（この時の状態は、図１０の点Ｆ）、圧縮室の内部と圧縮機１０の外部のインジェクション配管４ｃとが連通するようになっている。
【０１１３】
暖房主体運転モードにおいては、熱媒体変換機３から冷媒配管４を経由して室外機１に戻ってくる冷媒は、分岐部２７ｂを介し、一部が絞り装置１４ａに流れる。絞り装置１４ａの作用により、絞り装置１４ａの上流側の冷媒の圧力は中圧状態に制御される（図１０の点Ｊ）。絞り装置１４ａによって中圧状態にされた二相冷媒の一部は、分岐部２７ｂで分岐されて、分岐配管４ｄに流れ込む。この冷媒は、逆流防止装置２０を介して、インジェクション配管４ｃへ流れ、絞り装置１４ｂによって減圧されて少し圧力が下がった低温中圧の二相冷媒となる（図１０の点Ｋ）。そして、この冷媒は、圧縮機１０の圧縮室に設けられた開口部から圧縮室内に流入する。
【０１１４】
圧縮室内では、中圧のガス冷媒（図１０の点Ｆ）と低温中圧の二相冷媒（図１０の点Ｋ）とが混合されて、冷媒の温度が下がる（図１０の点Ｈ）。これにより、圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度が低下する（図１０の点Ｉ）。このインジェクションを行わない場合の圧縮機１０の吐出温度は図１０の点Ｇであり、インジェクションにより、吐出温度が点Ｇから点Ｉに低下していることが分かる。このように動作させることにより、Ｒ３２等の圧縮機１０の吐出温度が高温になる冷媒を使用している場合等に、圧縮機１０の吐出温度を低下させることができ、安全に使用できる。
【０１１５】
なお、分岐部２７ｂには、二相状態の冷媒が流れ込むため、均一に分配するために、分岐部２７ｂは、冷媒を下から上に流した状態で分流させる構造とする。このようにすることで、二相冷媒が均一に分配される。なお、このとき、開閉装置２４は閉となっており、分岐部２７ａから高圧状態の冷媒が、逆流防止装置２０を通って来た中圧状態の冷媒と混合するのを防止している。
【０１１６】
開閉装置２４及び逆流防止装置２０の構成については、全冷房運転モードで説明した通りである。また、絞り装置１４ａは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものが望ましく、電子式膨張弁を使用すれば、絞り装置１４ａの上流側の中圧を任意の圧力に制御できる。たとえば、中圧検出装置３２で検出した中圧が一定値になるように絞り装置１４ａの開度を制御すれば、絞り装置１４ｂによる吐出温度の制御が安定する。しかし、絞り装置１４ａは、これに限るものではなく、小型の電磁弁等の開閉弁を組み合わせて開口面積を複数選択できるようにしてもよいし、キャピラリチューブとして冷媒の圧損に応じて中圧が形成されるようにしてもよい。また、制御性は少し悪化するが、吐出温度を目標に制御することはできる。さらに、中圧検出装置３２は、圧力センサーでもよいし、温度センサーを用いて演算により中圧を演算するようにしてもよい。
【０１１７】
また、絞り装置１４ｂは、電子式膨張弁等の開口面積を変化させられるものとし、吐出冷媒温度検出装置３７が検出する圧縮機１０の吐出温度が高くなり過ぎず、かつ、運転時のシステム全体の効率（ＣＯＰ）がなるべく高くなるように、絞り装置１４ｂの開口面積を制御する。具体的な制御方法については、後述する。
【０１１８】
なお、暖房主体運転モードにおいては、熱媒体間熱交換器１５ｂにおいて、熱媒体を冷やす必要があり、絞り装置１４ａの上流側の冷媒の圧力（中圧）をあまり高く制御することができない。中圧を高くすることができないと、圧縮室にインジェクションする冷媒の量が少なくなり、吐出温度の低下分が小さくなってしまう。しかし、熱媒体の凍結を防止する必要があるため、外気温度が低い時（例えば外気温度が−５℃以下）は、暖房主体運転モードには入らないようになっている。外気温度が高い時は、吐出温度があまり高くなく、インジェクション量もそれほど多くなくてよいため、問題はない。絞り装置１４ａにより、熱媒体間熱交換器１５ｂでの熱媒体の冷却もでき、インジェクション量も吐出温度を低下させるために十分な量を圧縮室に供給できる中圧に設定することにより安全に運転することができる。
【０１１９】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ｂで熱源側冷媒の温熱が熱媒体に伝えられ、暖められた熱媒体がポンプ２１ｂによって配管５内を流動させられることになる。また、暖房主体運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５ａで熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１ａによって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１ａ及びポンプ２１ｂで加圧されて流出した熱媒体は、第２熱媒体流路切替装置２３ａ及び第２熱媒体流路切替装置２３ｂを介して、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。
【０１２０】
利用側熱交換器２６ｂでは熱媒体が室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。また、利用側熱交換器２６ａでは熱媒体が室内空気に放熱することで、室内空間７の暖房を行なう。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。利用側熱交換器２６ｂを通過し若干温度が上昇した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ｂ及び第１熱媒体流路切替装置２２ｂを通って、熱媒体間熱交換器１５ａに流入し、再びポンプ２１ａへ吸い込まれる。利用側熱交換器２６ａを通過し若干温度が低下した熱媒体は、熱媒体流量調整装置２５ａ及び第１熱媒体流路切替装置２２ａを通って、熱媒体間熱交換器１５ｂへ流入し、再びポンプ２１ｂへ吸い込まれる。
【０１２１】
この間、暖かい熱媒体と冷たい熱媒体とは、第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３の作用により、混合することなく、それぞれ温熱負荷、冷熱負荷がある利用側熱交換器２６へ導入される。なお、利用側熱交換器２６の配管５内では、暖房側、冷房側ともに、第２熱媒体流路切替装置２３から熱媒体流量調整装置２５を経由して第１熱媒体流路切替装置２２へ至る向きに熱媒体が流れている。また、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、暖房側においては第１温度センサー３１ｂで検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を、冷房側においては第２温度センサー３４で検出された温度と第１温度センサー３１ａで検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
【０１２２】
なお、全冷房運転モード、全暖房運転モード及び冷房主体運転モードと同様に、利用側熱交換器２６での熱負荷の有無に応じて熱媒体流量調整装置２５の開度を制御すればよい。
【０１２３】
［冷媒配管４］
以上説明したように、本実施の形態に係る空気調和装置１００は、幾つかの運転モードを具備している。これらの運転モードにおいては、室外機１と熱媒体変換機３とを接続する冷媒配管４には熱源側冷媒が流れている。
【０１２４】
［配管５］
本実施の形態に係る空気調和装置１００が実行する幾つかの運転モードにおいては、熱媒体変換機３と室内機２を接続する配管５には水や不凍液等の熱媒体が流れている。
【０１２５】
［インジェクション流量の制御］
図１１は、空気調和装置１００が実行するインジェクション制御の処理の流れを示すフローチャートである。図１１に基づいて、空気調和装置１００のインジェクション制御動作について説明する。図１１のフローチャートでは、インジェクション冷媒と圧縮機１０の圧縮室内の冷媒との合流後の冷媒が指定乾き度になるようにするインジェクション制御の処理の流れを示している。なお、インジェクションは圧縮機１０の吐出温度を低下させるために行うが、空気調和装置１００においては、吐出温度低下とＣＯＰ向上との両者を考慮して、インジェクション制御の目標値である乾き度の目標値の設定がなされており、目標値通りに制御することにより、両者の効果が得られるようになっている。
【０１２６】
処理が開始されると（ＳＴ０）、制御装置５０は運転モード判定を行う（ＳＴ１）。制御装置５０は、運転モードが全暖房運転か暖房主体運転であると判断すると（ＳＴ１；全暖房運転ｏｒ暖房主体運転）、開閉装置２４を開、絞り装置１４ａの開度を予め決められた初期開度に設定する（ＳＴ２）。その後逐次、制御装置５０は絞り装置１４ａの開度の制御を行う（ＳＴ３）。次に、制御装置５０は、中圧検出装置３２の検出値と目標値とがほぼ等しいかどうかを判断する（ＳＴ４）。
【０１２７】
中圧検出装置３２の検出値と目標値とが等しくなければ（ＳＴ４；Ｎｏ）、制御装置５０は、中圧検出装置３２の検出値が目標値と等しくなるような絞り装置１４ａの開度変化量を演算する（ＳＴ５）。そして、制御装置５０は、絞り装置１４ａの開度制御（ＳＴ３）からの処理を繰り返し行う。中圧検出装置３２の検出値と目標値とが等しければ（ＳＴ４；Ｙｅｓ）、制御装置５０は、インジェクション流量を仮定する（ＳＴ７）。
【０１２８】
一方、制御装置５０は、運転モードが全冷房運転か冷房主体運転であると判断すると（ＳＴ１；全冷房運転ｏｒ冷房主体運転）、開閉装置２４を閉、絞り装置１４ａを任意の開度に設定する（ＳＴ６）。その後、制御装置５０は、インジェクション流量を仮定する（ＳＴ７）。
【０１２９】
次に、制御装置５０は、再度、運転モード判定を行う（ＳＴ８）。制御装置５０は、運転モードが全暖房運転か暖房主体運転であると判断すると（ＳＴ８；全暖房運転ｏｒ暖房主体運転）、中圧検出装置３２の検出値およびその飽和換算値をインジェクション温度およびインジェクション圧力に設定する（ＳＴ９）。一方、制御装置５０は、運転モードが全冷房運転か冷房主体運転であると判断すると（ＳＴ８；全冷房運転ｏｒ冷房主体運転）、分岐冷媒温度検出装置３３の検出値をインジェクション温度に設定し（ＳＴ１０）、高圧検出装置３９の検出値をインジェクション圧力に設定する（ＳＴ１１）。
【０１３０】
次からは、制御装置５０は、運転モードによらず、同じ処理を実行する。まず、制御装置５０は、設定したインジェクション圧力およびインジェクション温度よりインジェクション冷媒のエンタルピを演算する（ＳＴ１２）。次に、制御装置５０は、圧縮機１０の構造、特性から圧縮室の開口部がインジェクション配管４ｃに開口した時の圧縮室内の冷媒の圧力およびエンタルピを推測する（ＳＴ１３）。それから、制御装置５０は、ＣＯＰが最大となるインジェクション冷媒と圧縮室内冷媒の合流後の乾き度を仮定して、合流前の圧縮室内圧力を用い合流後の冷媒のエンタルピを演算する（ＳＴ１４）。そして、制御装置５０は、圧縮機１０の構造、特性から吐出温度を推測する（ＳＴ１５）。制御装置５０は、吐出温度の推測値と吐出冷媒温度検出装置３７の検出値とがほぼ等しいかかどうかを判断する（ＳＴ１６）。
【０１３１】
吐出温度の推測値と吐出冷媒温度検出装置３７の検出値とがほぼ等しければ（ＳＴ１６；Ｙｅｓ）、制御装置５０は、処理を完了する（ＳＴ１８）。吐出温度の推測値と吐出冷媒温度検出装置３７の検出値とが等しくなければ、制御装置５０は、絞り装置１４ｂの開度を変化させてインジェクション量を制御する（ＳＴ１９）。このとき、吐出温度の推測値が吐出冷媒温度検出装置３７の検出値よりも小さければ絞り装置１４ｂを開く、すなわちインジェクション量を増やして吐出温度を下げ、吐出温度の推測値が吐出冷媒温度検出装置３７の検出値よりも大きければ絞り装置１４ｂを閉じ、すなわちインジェクション量を減らして吐出温度を上げる。そして、制御装置５０は、ＳＴ８からの処理を繰り返す。
【０１３２】
なお、上記フローチャートにおいて、圧縮機１０の構造、特性から圧縮室の開口部がインジェクション配管４ｃに開口した時の圧縮室内の冷媒の圧力およびエンタルピを推測するという説明を行った。これは、圧縮室の開口部がインジェクション配管４ｃに開口した状態での圧縮室内の容積または容積に関連する値、圧縮機１０のストロークボリュームとの比等、をあらかじめ記憶させておき、吸入冷媒圧力検出装置４０により検出した圧縮前の圧縮室内の圧力を用い、圧縮前の圧縮室内の圧力と容積の関係とインジェクションポート開口時の圧縮室内の圧力と容積の関係とが、熱力学の分野で一般周知のポリトロープ圧縮の式で表されることから、中圧を演算するということを意味している。
【０１３３】
また、ここでは、インジェクション冷媒と圧縮機１０内の圧縮室内の冷媒とが合流した後の冷媒の状態量である乾き度を仮定し、圧縮後の冷媒の状態量である吐出温度を見て、仮定した乾き度を補正し、目標値である吐出温度が限界温度以下で、かつ、ＣＯＰが最大になるような状態になるように制御する説明を行った。インジェクション後の合流冷媒が少し湿った状態である方が、ＣＯＰが高くなり、乾き度が０．９〜０．９９の間である場合が、最もＣＯＰが高いことが分かっている。しかし、湿った状態の冷媒を圧縮すると、圧縮機１０として圧縮負荷が大きくなることもあるため、合流後の冷媒が、飽和状態であってもよいし、飽和状態よりも少し乾いた状態、たとえば過熱度１℃等になるように制御しても構わない。
【０１３４】
また、合流後の冷媒の状態量として、合流直後の冷媒の乾き度、合流直後の冷媒の過熱度以外に、合流直後の冷媒のエンタルピを用いてもよい。また、吐出冷媒の状態量として、吐出温度以外に、吐出冷媒のエンタルピを用いてもよい。
【０１３５】
なお、ＣＯＰが最大になるように制御するとは、圧縮機１０の消費電力がなるべく小さくなるように、または、負荷側の熱交換器である熱媒体間熱交換器１５の加熱能力あるいは冷却能力がなるべく大きくなるように、または、加熱能力あるいは冷却能力を圧縮機１０の消費電力で除して求めたＣＯＰがなるべく大きくなるように、制御するということを意味している。
【０１３６】
以上の方法により、空気調和装置１００では、圧縮機１０の吐出温度を適切な値に保った上で、ＣＯＰがなるべく大きくなるように制御を行うことが可能になっている。
【０１３７】
空気調和装置１００では、利用側熱交換器２６にて暖房負荷または冷房負荷のみが発生している場合は、対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を中間の開度にし、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方に熱媒体が流れるようにしている。これにより、熱媒体間熱交換器１５ａ及び熱媒体間熱交換器１５ｂの双方を暖房運転または冷房運転に使用することができるため、伝熱面積が大きくなり、効率のよい暖房運転または冷房運転を行なうことができる。
【０１３８】
また、利用側熱交換器２６にて暖房負荷と冷房負荷とが混在して発生している場合は、暖房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を加熱用の熱媒体間熱交換器１５ｂに接続される流路へ切り替え、冷房運転を行なっている利用側熱交換器２６に対応する第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３を冷却用の熱媒体間熱交換器１５ａに接続される流路へ切り替えることにより、各室内機２にて、暖房運転、冷房運転を自由に行なうことができる。
【０１３９】
なお、実施の形態１で説明した第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３は、三方弁等の三方流路を切り替えられるもの、開閉弁等の二方流路の開閉を行なうものを２つ組み合わせる等、流路を切り替えられるものであればよい。また、ステッピングモーター駆動式の混合弁等の三方流路の流量を変化させられるもの、電子式膨張弁等の２方流路の流量を変化させられるものを２つ組み合わせる等して第１熱媒体流路切替装置２２及び第２熱媒体流路切替装置２３として用いてもよい。この場合は、流路の突然の開閉によるウォーターハンマーを防ぐこともできる。さらに、実施の形態１では、熱媒体流量調整装置２５が二方弁である場合を例に説明を行なったが、三方流路を持つ制御弁とし利用側熱交換器２６をバイパスするバイパス管と共に設置するようにしてもよい。
【０１４０】
また、熱媒体流量調整装置２５は、ステッピングモーター駆動式で流路を流れる流量を制御できるものを使用するとよく、二方弁でも三方弁の一端を閉止したものでもよい。また、熱媒体流量調整装置２５として、開閉弁等の二方流路の開閉を行うものを用い、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返して平均的な流量を制御するようにしてもよい。
【０１４１】
また、第２冷媒流路切替装置１８が四方弁であるかのように示したが、これに限るものではなく、二方流路切替弁や三方流路切替弁を複数個用い、同じように冷媒が流れるように構成してもよい。
【０１４２】
また、利用側熱交換器２６と熱媒体流量調整装置２５とが１つしか接続されていない場合でも同様のことが成り立つのは言うまでもなく、更に熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６として、同じ動きをするものが複数個設置されていても、当然問題ない。さらに、熱媒体流量調整装置２５は、熱媒体変換機３に内蔵されている場合を例に説明したが、これに限るものではなく、室内機２に内蔵されていてもよく、熱媒体変換機３と室内機２とは別体に構成されていてもよい。
【０１４３】
熱媒体としては、たとえばブライン（不凍液）や水、ブラインと水の混合液、水と防食効果が高い添加剤の混合液等を用いることができる。したがって、空気調和装置１００においては、熱媒体が室内機２を介して室内空間７に漏洩したとしても、熱媒体に安全性の高いものを使用しているため安全性の向上に寄与することになる。
【０１４４】
また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄ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く、たとえば利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄとしては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も用いることができ、放熱あるいは吸熱をできる構造のものであればどんなものでも用いることができる。
【０１４５】
実施の形態１では、利用側熱交換器２６ａ〜２６ｄが４つである場合を例に説明を行ったが、幾つ接続してもよい。また、熱媒体間熱交換器１５ａ、熱媒体間熱交換器１５ｂが２つである場合を例に説明を行ったが、当然、これに限るものではなく、熱媒体を冷却または／及び加熱できるように構成すれば、幾つ設置してもよい。さらに、ポンプ２１ａ、ポンプ２１ｂはそれぞれ一つとは限らず、複数の小容量のポンプを並列に並べて接続してもよい。またさらに、実施の形態１では、空気調和装置１００にアキュムレーター１９を含めている場合を例に説明したが、アキュムレーター１９を設けなくてもよい。
【０１４６】
また、ここでは、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ、開閉装置１７及び逆流防止装置２０を室外機１に収容し、利用側熱交換器２６を室内機２に収容し、熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６を熱媒体変換機３に収容し、室外機１と熱媒体変換機３との間を２本一組の配管で接続し、室外機１と熱媒体変換機３との間で冷媒を循環させ、室内機２と熱媒体変換機３との間をそれぞれ２本一組の配管で接続し、室内機２と熱媒体変換機３との間で熱媒体を循環させ、熱媒体間熱交換器１５で冷媒と熱媒体とを熱交換させるシステムを例に説明を行ったが、これに限るものではない。
【０１４７】
たとえば、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ、開閉装置１７及び逆流防止装置２０を室外機１に収容し、空調対象空間の空気と冷媒とを熱交換させる負荷側熱交換器及び絞り装置１６を室内機２に収容し、室外機１及び室内機２とは別体に形成された中継器を備え、室外機１と中継器との間を２本一組の配管で接続し、室内機２と中継器との間をそれぞれ２本一組の配管で接続し、中継機を介して室外機１と室内機２との間で冷媒を循環させ、全冷房運転、全暖房運転、冷房主体運転、暖房主体運転を行うことができる直膨システムにも適用することができ、同様の効果を奏する。
【０１４８】
以上のように、本実施の形態１に係る空気調和装置１００は、圧縮機１０の吐出温度が高くなってしまうＲ３２等のような冷媒を使用した場合においても、運転モードによらず、圧縮機１０の圧縮途中の圧縮室に冷媒をインジェクションし、吐出温度が高くなりすぎないように制御することを可能にしている。また、空気調和装置１００によれば、圧縮機１０へのインジェクション流量を最適に制御することができるので、システムＣＯＰが高くなり、省エネに寄与することができる。
【０１４９】
実施の形態２．
図１２は、本実施の形態２に係る空気調和装置（以下、空気調和装置１００Ａ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１２に基づいて、空気調和装置１００Ａについて説明する。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、冷媒回路構成など実施の形態１と同一の箇所については説明を割愛するものとする。
【０１５０】
図１２に示すように、空気調和装置１００Ａは、逆止弁１３ａ〜１３ｄがなく、第１接続配管４ａ及び第２接続配管４ｂがなく、分岐配管４ｄがなく、開閉装置２４がなく、逆流防止装置２０がなく、開閉装置１７がなく、第２冷媒流路切替装置１８がなく、１つの分岐部２７、１つの熱媒体間熱交換器１５、１つの絞り装置１６、１つのポンプ２１を備えている点で、実施の形態１に係る空気調和装置１００とは相違している。すなわち、空気調和装置１００Ａでは、冷房暖房混在運転モードを備えていないのである。
【０１５１】
図１２に示すように、空気調和装置１００Ａは、冷媒−冷媒間熱交換器２８が暖房運転時の絞り装置１４ａの上流側に設置してある。冷媒−冷媒間熱交換器２８と絞り装置１４ａとの間の流路に分岐部２７を設けている。そして、分岐部２７にて分岐された冷媒が、絞り装置１４ｂ及び冷媒−冷媒間熱交換器２８を介し、インジェクション配管４ｃを通って、圧縮機１０の圧縮室に設けられた開口部を介して、圧縮機１０の圧縮室にインジェクションされるようになっている。この際、冷媒−冷媒間熱交換器２８にて、絞り装置１４ｂにて絞られた冷媒で、主流の冷媒が自己冷却されるようになっている。このような構成にすることにより、低外気時の暖房能力が向上すると共に、運転効率（ＣＯＰ）も向上する。次に、空気調和装置１００が実行する運転モード毎に、動作について説明する。
【０１５２】
［冷房運転モード］
図１３は、空気調和装置１００Ａ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１３では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ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１３では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図１３では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【０１５３】
図１３に示す冷房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１を駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５と利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。
【０１５４】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
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、第１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１４ａ、分岐部２７、冷媒−冷媒間熱交換器２８を介して、一部が室外機１から流出し、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。
【０１５５】
熱媒体変換機３に流入した高圧液冷媒は、絞り装置１６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熱媒体間熱交換器１５に流入する。熱媒体間熱交換器１５に流入した冷媒は、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体から吸熱することで、熱媒体を冷却しながら、低温低圧のガス冷媒となる。そして、熱媒体間熱交換器１５から流出したガス冷媒は、熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管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ー１９を介して、圧縮機１０へ再度吸入される。
【０１５６】
冷房運転時においては、絞り装置１４ｂは全閉または冷媒が流れない小さい開度となっており、インジェクション配管４ｃを介した圧縮機１０の圧縮室へのインジェクションは行われない。冷房運転時は、インジェクション配管４ｃに冷媒を流してしまうと、圧縮機１０で圧縮した冷媒のエネルギーの一部が、負荷側である熱媒体間熱交換器１５に伝わらなくなり、冷房能力が不足するようになってしまう。そこで、冷房運転時は、インジェクションを行わず、すべての冷媒を熱媒体間熱交換器１５に流した方が、冷房能力も大きくなり、運転効率もよくなる。
【０１５７】
次に、熱媒体循環回路Ｂにおける熱媒体の流れについて説明する。
冷房運転モードでは、熱媒体間熱交換器１５で熱源側冷媒の冷熱が熱媒体に伝えられ、冷やされた熱媒体がポンプ２１によって配管５内を流動させられることになる。ポンプ２１で加圧されて流出した熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入する。そして、熱媒体が利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂで室内空気から吸熱することで、室内空間７の冷房を行なう。
【０１５８】
それから、熱媒体は、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂから流出して熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂに流入する。このとき、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂの作用によって熱媒体の流量が室内にて必要とされる空調負荷を賄うのに必要な流量に制御されて利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂに流入するようになっている。熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂから流出した熱媒体は、配管５を介して、熱媒体間熱交換器１５へ流入し、再びポンプ２１へ吸い込まれる。
【０１５９】
なお、室内空間７にて必要とされる空調負荷は、第１温度センサー３１で検出された温度と第２温度センサー３４で検出された温度との差を目標値に保つように制御することにより、賄うことができる。
【０１６０】
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２６（サーモオフを含む）へは熱媒体を流す必要がないため、熱媒体流量調整装置２５により流路を閉じて、利用側熱交換器２６へ熱媒体が流れないようにする。図１３においては、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂにおいては熱負荷があるため熱媒体を流しているが、利用側熱交換器２６ｃ及び利用側熱交換器２６ｄにおいては熱負荷がなく、対応する熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉としている。そして、利用側熱交換器２６ｃや利用側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、熱媒体流量調整装置２５ｃや熱媒体流量調整装置２５ｄを開放し、熱媒体を循環させればよい。
【０１６１】
［暖房運転モード］
図１４は、空気調和装置１００Ａ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。この図１４では、利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂでのみ冷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。なお、図１４では、太線で表された配管が冷媒（熱源側冷媒及び熱媒体）の流れる配管を示している。また、図１４では、熱源側冷媒の流れ方向を実線矢印で、熱媒体の流れ方向を破線矢印で示している。
【０１６２】
図１４に示す暖房運転モードの場合、室外機１では、第１冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された熱源側冷媒を熱源側熱交換器１２を経由させずに熱媒体変換機３へ流入させるように切り替える。熱媒体変換機３では、ポンプ２１を駆動させ、熱媒体流量調整装置２５ａ及び熱媒体流量調整装置２５ｂを開放し、熱媒体流量調整装置２５ｃ及び熱媒体流量調整装置２５ｄを全閉とし、熱媒体間熱交換器１５と利用側熱交換器２６ａ及び利用側熱交換器２６ｂとの間を熱媒体が循環するようにしている。
【０１６３】
まず始めに、冷媒循環回路Ａにおける熱源側冷媒の流れについて説明する。
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、第１冷媒流路切替装置１１を通り、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、冷媒配管４を通って熱媒体変換機３に流入する。熱媒体変換機３に流入した高温高圧のガス冷媒は、熱媒体間熱交換器１５に流入し、熱媒体循環回路Ｂを循環する熱媒体に放熱しながら凝縮液化し、高圧の液冷媒となる。そして、熱媒体間熱交換器１５から流出した液冷媒は、絞り装置１６で膨張させられて、中温中圧の二相冷媒となって、熱媒体変換機３から流出し、冷媒配管４を通って再び室外機１へ流入する。
【０１６４】
室外機１に流入した冷媒は、冷媒−冷媒間熱交換器２８を介して、分岐部２７に達し、２つの流れに分岐される。分岐部２７にて分岐された一方の冷媒は、絞り装置１４ａを通り、絞り装置１４ａによって絞られて、低温低圧の二相冷媒となる。この冷媒は、蒸発器として作用する熱源側熱交換器１２に流入し、熱源側熱交換器１２にて室外空気から吸熱して、低温低圧のガス冷媒となる。そして、熱源側熱交換器１２から流出した低温低圧のガス冷媒は、第１冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を介して圧縮機１０へ再度吸入される。
【０１６５】
分岐部２７にて分岐された他方の冷媒は、絞り装置１４ｂにて絞られて、インジェクション時の圧縮機１０の圧縮室内の圧力とほぼ同じか若干高い圧力である中圧の二相冷媒になる。この中圧の二相冷媒は、冷媒−冷媒間熱交換器２８に流入し、絞り装置１４ｂにて絞られる前の絞り装置１４ａに流れ込む主流冷媒と熱交換する。冷媒−冷媒間熱交換器２８においては、絞り装置１４ａに流れ込む主流冷媒は冷却され、絞り装置１４ｂを出た冷媒は加熱される。そして、冷媒−冷媒間熱交換器２８を出た冷媒は、インジェクション配管４ｃを流れ、圧縮機１０の圧縮室に設けられた開口部を介して、圧縮機１０の圧縮室内にインジェクションされる。このようなインジェクション動作を行わせることにより、低外気時の暖房能力が上昇し、運転効率も向上させることができる。
【０１６６】
なお、絞り装置１４ａは、絞り装置１４ａの上流側の冷媒を凝縮器内の冷媒の圧力である高圧よりも低く、蒸発器内の冷媒の圧力である低圧よりも高く、かつ、インジェクション配管４ｃ内の圧力またはインジェクション時の圧縮機１０の圧縮室内の圧力である中圧よりも高い圧力である第２の中圧に保つように開度制御が行われる。
【０１６７】
空気調和装置１００Ａが実行する暖房運転モード時のインジェクション動作について説明する。このときのインジェクション動作を図１４及び図１５を用いて説明する。図１５は、暖房運転モード時における熱源側冷媒の状態遷移を示すｐ―ｈ線図（圧力−エンタルピ線図）である。図１５では、縦軸が圧力を、横軸がエンタルピを、それぞれ示している。
【０１６８】
圧縮機１０では、圧縮機１０の吸入口から吸入された低温低圧のガス冷媒が密閉容器内に導入され、密閉容器内に満たされた低温低圧のガス冷媒が圧縮室（図示せず）に吸入される。圧縮室は、モータ（図示せず）により０〜３６０度回転させられる間に、内容積が小さくなって行く。圧縮室に吸入された内部の冷媒は、圧縮室の内容積が小さくなるに伴い圧縮されて圧力及び温度が上昇する。モータの回転角度が一定角度になった時に、開口部（圧縮室の一部に形成されている）が開口し（この時の状態は、図１５の点Ｆ）、圧縮室の内部と圧縮機１０の外部のインジェクション配管４ｃとが連通するようになっている。
【０１６９】
熱媒体変換機３から冷媒配管４を経由して室外機１に戻ってくる冷媒は、分岐部２７を介し、一部が絞り装置１４ａに流れる。絞り装置１４ａの作用により、絞り装置１４ａの上流側の冷媒の圧力は第２の中圧状態に制御される（図１５の点Ｊ）。絞り装置１４ａにより、第２の中圧状態にされた二相冷媒の一部は、分岐部２７で分岐されて、絞り装置１４ｂに流れ込んで絞られ、少し圧力の下がった中圧（図１５の点Ｋ’）になって、冷媒−冷媒間熱交換器２８に流れ込む。冷媒−冷媒間熱交換器２８では、絞り装置１４ａに流れる第２の中圧である主流冷媒と、絞り装置１４ｂで絞られた第２の中圧よりも低い中圧である分岐流冷媒とが熱交換し、主流の冷媒が冷却され（図１５の点Ｊ’）、分岐流の冷媒が加熱される（図１４の点Ｋ）。
【０１７０】
加熱された分岐流冷媒は、インジェクション配管４ｃを流れ、圧縮機１０の圧縮室の開口部から圧縮室内に導入される。絞り装置１４ｂは、二相状態の冷媒が流入すると、安定した制御ができなくなることがある。そこで、空気調和装置１００Ａでは、このようにすることにより、中圧二相状態の冷媒を、中圧液冷媒にして、絞り装置１４ｂに流入させることができ、安定した制御が可能になる。圧縮機１０の圧縮室内では、中圧状態のインジェクション冷媒（図１５の点Ｋ）と圧縮室内の圧縮冷媒（図１５の点Ｆ）が混合された後（図１５の点Ｈ）、再び圧縮機１０にて圧縮され、圧縮から吐出される（図１５の点Ｉ）。
【０１７１】
このようなインジェクションを行うことにより、空気調和装置１００Ａでは、低外気時の暖房能力を向上させることができると共に、運転効率を高く保つことができる。この時、インジェクション配管４ｃから圧縮機１０の圧縮室に導入する冷媒の状態（図１５の点Ｋ）を最適に制御することにより、運転効率（ＣＯＰ）が最大になるようにすることができる。
【０１７２】
なお、ＣＯＰが最大となる冷媒の状態は、飽和ガス近辺の状態であり、少し湿った二相状態である状態が最もＣＯＰが高くなる。しかし、この二相状態で、指定の乾き度に保つ制御をするのは、少し困難なため、若干乾いた状態、たとえば過熱度１℃等、としてもよい。過熱度が若干ついた状態であれば、分岐冷媒温度検出装置３３にて検出した温度を用いて、過熱度制御を行うことができる。
【０１７３】
［インジェクション流量の制御］
図１６は、空気調和装置１００Ａが実行するインジェクション制御の処理の流れを示すフローチャートである。図１６に基づいて、空気調和装置１００Ａのインジェクション制御動作について説明する。図１６のフローチャートでは、インジェクション冷媒の過熱度制御が行われている。なお、インジェクションは低外気時の暖房能力を向上させるために行うが、低外気時の暖房能力向上とＣＯＰ向上との両者を考慮して、インジェクション制御の目標値である乾き度や過熱度の目標値の設定がなされており、目標値通りに制御することにより、両者の効果が得られるようになっている。
【０１７４】
処理が開始されると（ＧＴ０）、制御装置５０は運転モード判定を行う（ＧＴ１）。制御装置５０は、運転モードが冷房運転であると判断すると（ＧＴ１；冷房運転）、絞り装置１４ｂの開度を全閉または冷媒が流れない小さい開度に設定し（ＧＴ２）、処理を完了する（ＧＴ８）。一方、制御装置５０は、運転モードが暖房運転であると判断すると（ＧＴ１；暖房運転）、次の処理に進む。
【０１７５】
まず、制御装置５０は、分岐冷媒温度検出装置３３の検出値をインジェクション温度に設定する（ＧＴ３）。次に、制御装置５０は、圧縮機１０の構造及び特性から圧縮室の開口部がインジェクション配管４ｃに開口した時の圧縮室内の冷媒の圧力を推測する（ＧＴ４）。それから、制御装置５０は、インジェクション時の圧縮室内の圧力とインジェクション温度からインジェクション冷媒の過熱度を演算する（ＧＴ５）。そして、制御装置５０は、演算された過熱度演算値と予め設定されたＣＯＰが最大となる過熱度目標値、たとえば１℃とを比較する（ＧＴ６）。
【０１７６】
過熱度演算値と過熱度目標値とがほぼ等しければ（ＧＴ６；Ｙｅｓ）、制御装置５０は、処理を終了する（ＧＴ８）。過熱度演算値と過熱度目標値とが等しくなければ（ＧＴ６；Ｎｏ）、制御装置５０は、絞り装置１４ｂの開度を変化させてインジェクション量を制御する（ＧＴ７）。このとき、制御装置５０は、過熱度演算値が過熱度目標値よりも大きければ絞り装置１４ｂを開く方向、すなわち開度が大きくなる方向に開度を変化させて、インジェクション量を増加させる。また、制御装置５０は、過熱度演算値が過熱度目標値よりも小さければ、絞り装置１４ｂを閉じる方向、すなわち開度が小さくなる方向に開度を変化させ、インジェクション量を減少させる。そして、制御装置５０は、ＧＴ３からの処理を繰り返す。
【０１７７】
なお、ここでは、制御をし易くするために、インジェクション冷媒が乾いた状態、たとえば過熱度が１℃である場合を例に説明を行ったが、実際は、インジェクション冷媒としては、少し湿った状態である方がＣＯＰが高くなり、圧縮室内の冷媒とインジェクション冷媒との混合後の冷媒の乾き度が０．９〜０．９９の間（０．９以上かつ０．９９未満）である場合が、最もＣＯＰが高いことが分かっている。
【０１７８】
このような状態への制御は、実施の形態１と同様に、混合後の冷媒の乾き度を仮定し、その場合の吐出温度を推測し、実際の吐出温度との偏差から、混合後の乾き度が目標乾き度からずれていたと判断し、補正する、方法が考えられる。詳細は、実施の形態１に説明した内容と重なるので、説明を省略するが、このような方法により制御を行うことにより、インジェクション冷媒が二相状態である場合でも、ＣＯＰを最大にする制御が可能となる。また、圧縮室内の冷媒とインジェクション冷媒との混合後の冷媒が飽和状態となるように、制御してもよい。
【０１７９】
また、インジェクション冷媒の状態量として、インジェクション冷媒の過熱度、乾き度以外に、インジェクション冷媒のエンタルピを用いてもよい。
【０１８０】
なお、上記フローチャートにおいて、圧縮機１０の構造、特性から圧縮室の開口部がインジェクション配管４ｃに開口した時の圧縮室内の冷媒の圧力を推測するという説明を行った。これは、圧縮室の開口部がインジェクション配管に開口した状態での圧縮室内の容積または容積に関連する値、圧縮機１０のストロークボリュームとの比等、をあらかじめ記憶させておき、吸入冷媒圧力検出装置４０により検出した圧縮前の圧縮室内の圧力を用い、圧縮前の圧縮室内の圧力と容積の関係とインジェクションポート開口時の圧縮室内の圧力と容積の関係とが、熱力学の分野で一般周知のポリトロープ圧縮の式で表されることを用いて、中圧を演算するということを意味している。
【０１８１】
以上の方法により、空気調和装置１００Ａでは、低外気時の暖房能力を十分に確保した上で、ＣＯＰがなるべく大きくなるように制御を行うことができる。
【０１８２】
また、ここでは、圧縮機１０、第１冷媒流路切替装置１１、熱源側熱交換器１２、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ、冷媒−冷媒間熱交換器２８を室外機１に収容し、利用側熱交換器２６を室内機２に収容し、熱媒体間熱交換器１５及び絞り装置１６を熱媒体変換機３に収容し、室外機１と熱媒体変換機３との間を２本一組の配管で接続し、室外機１と熱媒体変換機３との間で冷媒を循環させ、室内機２と熱媒体変換機３との間をそれぞれ２本一組の配管で接続し、室内機２と熱媒体変換機３との間で熱媒体を循環させ、熱媒体間熱交換器１５で冷媒と熱媒体とを熱交換させるシステムを例に説明を行ったが、これに限るものではない。
【０１８３】
たとえば、圧縮機１０、四方弁（第一の冷媒流路切替装置）１１、熱源側熱交換器１２、絞り装置１４ａ、絞り装置１４ｂ、冷媒−冷媒間熱交換器２８を室外機１に収容し、空調対象空間の空気と冷媒とを熱交換させる負荷側熱交換器及び絞り装置１６を室内機２に収容し、室外機１に対し、複数の室内機を２本一組の配管で接続し、室外機１と室内機２との間で冷媒を循環させ、冷房運転、暖房運転を行うことができる直膨システムにも適用することができ、同様の効果を奏する。
【０１８４】
以上のように、本実施の形態２に係る空気調和装置１００Ａは、圧縮機１０へのインジェクション流量を最適に制御することができるので、システムＣＯＰが高くなり、省エネに寄与することができる。
【符号の説明】
【０１８５】
１  室外機、２  室内機、２ａ  室内機、２ｂ  室内機、２ｃ  室内機、２ｄ  室内機、３  熱媒体変換機、４  冷媒配管、４ａ  第１接続配管、４ｂ  第２接続配管、４ｃ  インジェクション配管、４ｄ  分岐配管、４ｅ  バイパス管、５  配管、６  室外空間、７  室内空間、８  空間、９  建物、１０  圧縮機、１１  第１冷媒流路切替装置、１２  熱源側熱交換器、１３ａ  逆止弁、１３ｂ  逆止弁、１３ｃ  逆止弁、１３ｄ  逆止弁、１４ａ  絞り装置（第３絞り装置）、１４ｂ  絞り装置（第２絞り装置）、１５  熱媒体間熱交換器、１５ａ  熱媒体間熱交換器、１５ｂ  熱媒体間熱交換器、１６  絞り装置（第１絞り装置）、１６ａ  絞り装置、１６ｂ  絞り装置、１７  開閉装置、１７ａ  開閉装置、１７ｂ  開閉装置、１８  第２冷媒流路切替装置、１８ａ  第２冷媒流路切替装置、１８ｂ  第２冷媒流路切替装置、１９  アキュムレーター、２０  逆流防止装置、２１  ポンプ、２１ａ  ポンプ、２１ｂ  ポンプ、２２  第１熱媒体流路切替装置、２２ａ  第１熱媒体流路切替装置、２２ｂ  第１熱媒体流路切替装置、２２ｃ  第１熱媒体流路切替装置、２２ｄ  第１熱媒体流路切替装置、２３  第２熱媒体流路切替装置、２３ａ  第２熱媒体流路切替装置、２３ｂ  第２熱媒体流路切替装置、２３ｃ  第２熱媒体流路切替装置、２３ｄ  第２熱媒体流路切替装置、２４  開閉装置、２５  熱媒体流量調整装置、２５ａ  熱媒体流量調整装置、２５ｂ  熱媒体流量調整装置、２５ｃ  熱媒体流量調整装置、２５ｄ  熱媒体流量調整装置、２６  利用側熱交換器、２６ａ  利用側熱交換器、２６ｂ  利用側熱交換器、２６ｃ  利用側熱交換器、２６ｄ  利用側熱交換器、２７  分岐部、２７ａ  分岐部（第１冷媒分岐部）、２７ｂ  分岐部（第２冷媒分岐部）、２８  冷媒−冷媒間熱交換器、３１  第１温度センサー、３１ａ  第１温度センサー、３１ｂ  第１温度センサー、３２  中圧検出装置、３３  分岐冷媒温度検出装置、３４  第２温度センサー、３４ａ  第２温度センサー、３４ｂ  第２温度センサー、３４ｃ  第２温度センサー、３４ｄ  第２温度センサー、３５  第３温度センサー、３５ａ  第３温度センサー、３５ｂ  第３温度センサー、３５ｃ  第３温度センサー、３５ｄ  第３温度センサー、３６  圧力センサー、３７  吐出冷媒温度検出装置、３８  吸入冷媒温度検出装置、３９  高圧検出装置、４０  吸入冷媒圧力検出装置、５０  制御装置、１００  空気調和装置、１００Ａ  空気調和装置、Ａ  冷媒循環回路、Ｂ  熱媒体循環回路。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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