(57)【要約】【課題】圧縮機にインジェクションを行う冷凍サイクルにおいて、２個の絞り装置を適正に制御することによって、インジェクションによる性能向上の効果を最大限に発揮させる。【解決手段】圧縮機回転数と外気温度とを検出し、圧縮機回転数と外気温度に応じて、下流側の絞り装置の絞り量を制御するようにするとともに、圧縮機吐出冷媒温度と圧縮機吸入冷媒温度より液インジェクション状態を検知したならば、下流側膨張弁を開いて液インジェクションによる性能低下を防ぐようにした。【選択図】図３
2006200890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、室内吸込み空気温度を検出する手段と、外気温度を検出する手段と、検出された圧縮機回転数と室内温度と外気温度に応じて前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞り装置の絞り量を制御する手段とを備えた空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、冷房運転時、同じ圧縮機回転数、同じ外気温度のときは、室内温度が高いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開き、同じ圧縮機回転数、同じ室内温度のときは、外気温度が低いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開く制御を行い、暖房運転時、同じ圧縮機回転数、同じ外気温度のときは、室内温度が低いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開き、同じ圧縮機回転数、同じ室内温度のときは、外気温度が高いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開く制御を行う空気調和装置。
【請求項３】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、圧縮機吐出冷媒温度を検出する手段と、圧縮機吸入冷媒温度を検出する手段と、外気温度を検出する手段とを備え、圧縮機吐出冷媒温度が圧縮機回転数と外気温度の両方または圧縮機回転数のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上低く、圧縮機吸入冷媒温度が圧縮機回転数と外気温度の両方又は圧縮機回転数のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上高い場合に、前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを所定量開く制御を行う空気調和装置。
【請求項４】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、圧縮機吐出冷媒温度を検出する手段と、圧縮機吸入冷媒温度を検出する手段と、室外熱交換器温度を検出する手段とを備え、圧縮機吐出冷媒温度が圧縮機回転数と外気温度の両方又は圧縮機回転数のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上低く、圧縮機吸入冷媒温度が室外熱交換器温度と圧縮機回転数の両方又は室外熱交換器温度のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上高い場合に、前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを所定量開く制御を行う空気調和装置。
【請求項５】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、圧縮機回転数が所定値より低いときには二方弁を閉じるようにした空気調和機。
【請求項６】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、外気温度を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、冷房運転時に外気温度が所定値より低い場合又は暖房運転時に外気温度が所定値より高い場合には前記二方弁を閉じるようにした空気調和機。
【請求項７】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、室内吸込み空気温度を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、冷房運転時に室内吸込み空気温度が所定値より高い場合又は暖房運転時に室内吸込み空気温度が所定値より低い場合には前記二方弁を閉じるようにした空気調和機。
【請求項８】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、室内吸込み空気温度を検出する手段と、室内吸込み空気湿度を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、冷房運転時に室内吸込み空気温度が所定値より高い場合又は室内吸込み空気湿度が所定値より高い場合には前記二方弁を閉じるようにした空気調和機。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれかにおいて、前記二方弁を閉じたときには、前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを全開にする空気調和装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記二方弁を閉じて下流側の絞りを全開にするとき、下流側絞りを一回に開く開度に制限を設け、徐々に下流側絞りを全開にする空気調和装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項２において、２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを絞る場合には、一回に絞る絞り量を所定値以下に制限するようにした空気調和装置。
【請求項１２】
圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、運転開始から所定時間は二方弁を閉じ、二方弁を開いたときには下流側の絞りの開度を所定量に絞るとき、一回に絞る絞り量を所定値以下に制限した空気調和装置。
【請求項１３】
請求項５又は請求項６において、圧縮機吐出冷媒温度の替わりに圧縮機頭部のチャンバ表面温度を検出するものである空気調和機。
【請求項１４】
請求項３又は請求項４において、圧縮機吸入冷媒温度の替わりに圧縮機吸入部に設けたアキュムレータの表面温度を検出するものである空気調和機。
【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】
特開平１０−１８５３４３号公報（特許文献１）に、インジェクションを行う冷凍サイクルにおいて、気液分離器内の圧力である中間圧力を何らかにより測定し目標圧力にこの測定された圧力がなるように、気液分離器の配管前後に設けられた膨張弁のうち下流側にある膨張弁の開度を制御するようにしている。また、インジェクション回路を流れる中間ガス冷媒の最大流量に対応する中間圧力又は中間温度になるように、主冷媒回路の下流側膨張弁を制御する例が見られる。さらに、中間圧力を算出するために、気液分離器の出口温度を検出し、これと圧縮機の回転数によりて中間圧力を算出することが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、下流側膨張弁の制御を行うために、気液分離器に温度センサなどを設ける必要がある。中間圧力を気液分離器温度によって制御する場合、気液分離器温度を正確に検出できれば、下流側膨張弁を適正に制御できるが、気液分離器の出口温度の変化量に対して中間圧力の変化量は相当大きいので、温度センサの絶対値に対する精度及び分解能が制御量にきいてきてしまう。気液分離器温度が１℃と異なると性能が数パーセント変わってしまい、このため、高い精度の高価な温度センサが必要である。実際にはこのように高い精度で気液分離器温度を検出することは困難なので、下流側膨張弁を適正に制御できないという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、下流側膨張弁を適正に制御することにより、インジェクションによる性能向上の効果を最大限に発揮させることにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、液インジェクションが起こりやすい条件ではインジェクションを止めることにより、液インジェクションが生じることによる性能低下を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、室内吸込み空気温度を検出する手段と、外気温度を検出する手段と、検出された圧縮機回転数と室内温度と外気温度に応じて前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞り装置の絞り量を制御する手段とを備えたことにより達成される。
【０００８】
また上記目的は、冷房運転時、同じ圧縮機回転数、同じ外気温度のときは、室内温度が高いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開き、同じ圧縮機回転数、同じ室内温度のときは、外気温度が低いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開く制御を行い、暖房運転時、同じ圧縮機回転数、同じ外気温度のときは、室内温度が低いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開き、同じ圧縮機回転数、同じ室内温度のときは、外気温度が高いほど前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを開く制御を行うことにより達成される。
【０００９】
また上記目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、圧縮機吐出冷媒温度を検出する手段と、圧縮機吸入冷媒温度を検出する手段と、外気温度を検出する手段とを備え、圧縮機吐出冷媒温度が圧縮機回転数と外気温度の両方または圧縮機回転数のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上低く、圧縮機吸入冷媒温度が圧縮機回転数と外気温度の両方又は圧縮機回転数のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上高い場合に、前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを所定量開く制御を行うことにより達成される。
【００１０】
また上記目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、圧縮機吐出冷媒温度を検出する手段と、圧縮機吸入冷媒温度を検出する手段と、室外熱交換器温度を検出する手段とを備え、圧縮機吐出冷媒温度が圧縮機回転数と外気温度の両方又は圧縮機回転数のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上低く、圧縮機吸入冷媒温度が室外熱交換器温度と圧縮機回転数の両方又は室外熱交換器温度のみに応じて定められた所定値よりも所定量以上高い場合に、前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを所定量開く制御を行うことにより達成される。
【００１１】
また上記目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、圧縮機回転数を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、圧縮機回転数が所定値より低いときには二方弁を閉じるようにしたことにより達成される。
【００１２】
また上記目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、外気温度を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、冷房運転時に外気温度が所定値より低い場合又は暖房運転時に外気温度が所定値より高い場合には前記二方弁を閉じるようにしたことにより達成される。
【００１３】
また上記目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、室内吸込み空気温度を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、冷房運転時に室内吸込み空気温度が所定値より高い場合又は暖房運転時に室内吸込み空気温度が所定値より低い場合には前記二方弁を閉じるようにしたことにより達成される。
【００１４】
また上記目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、室内吸込み空気温度を検出する手段と、室内吸込み空気湿度を検出する手段と、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、冷房運転時に室内吸込み空気温度が所定値より高い場合又は室内吸込み空気湿度が所定値より高い場合には前記二方弁を閉じるようにしたことにより達成される。
【００１５】
また上記目的は、前記二方弁を閉じたときには、前記２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを全開にすることにより達成される。
【００１６】
また上記目的は、前記二方弁を閉じて下流側の絞りを全開にするとき、下流側絞りを一回に開く開度に制限を設け、徐々に下流側絞りを全開にすることにより達成される。
【００１７】
また上記目的は、２つの絞り装置のうちの下流側の絞りを絞る場合には、一回に絞る絞り量を所定値以下に制限するようにしたことにより達成される。
【００１８】
また上記目的は、圧縮機と、室外熱交換器と、開度の調節が可能な第１の絞り装置と、気液分離器と、開度の調節が可能な第２の絞り装置と、室内熱交換器とを順次接続して冷凍サイクルを構成し、前記気液分離器より前記圧縮機に冷媒を供給するインジェクション配管を備えた空気調和機において、インジェクション配管の途中に開閉可能な二方弁を備え、運転開始から所定時間は二方弁を閉じ、二方弁を開いたときには下流側の絞りの開度を所定量に絞るとき、一回に絞る絞り量を所定値以下に制限したことにより達成される。
【００１９】
また上記目的は、圧縮機吐出冷媒温度の替わりに圧縮機頭部のチャンバ表面温度を検出するものであることにより達成される。
【００２０】
また上記目的は、圧縮機吸入冷媒温度の替わりに圧縮機吸入部に設けたアキュムレータの表面温度を検出することにより達成される。
【発明の効果】
【００２１】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ガスインジェクションによる性能向上の効果を最大限に発揮させることができる。また本発明によれば、外気温度や圧縮機回転数の条件によっては二方弁を閉じてインジェクションを止めることにより、液インジェクションが生じることによる性能低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を図面に示す実施の形態により説明する。本発明の一実施形態（第１の実施形態）の空気調和機の構成を図１に示す。
【００２３】
圧縮機１，四方弁２，室外熱交換器３，電動膨張弁等の絞り量が変更可能な第１の絞り装置４，気液分離器５，電動膨張弁等の絞り量が変更可能な第２の絞り装置６，室内熱交換器７は、冷媒配管により順次接続されて主冷凍サイクルを構成する。冷房運転時においては、四方弁２を図１の実線のように切り換え、図１の実線の矢印方向に冷媒が流れて冷房サイクルを構成する。冷房運転時、圧縮機で圧縮された冷媒は、室外熱交換器３において凝縮して空気に放熱し、次に第１の電動膨張弁４で減圧されて凝縮圧力と蒸発圧力の中間圧力となり、気液分離器５においてガス冷媒と液冷媒とに分離される。液冷媒は、第２の電動膨張弁６で更に減圧されて、室内熱交換器７において空気から吸熱して圧縮機１に戻る。一方、気液分離器で分離されたガス冷媒は、インジェクション配管８を通って、圧縮機１に注入される。インジェクション配管８には二方弁９を設け、必要に応じて二方弁９を閉じることにより、インジェクションを停止することができる。
【００２４】
暖房運転時は、四方弁２を図１の破線のように切り換え、破線の矢印方向に冷媒が流れる。暖房運転時は、圧縮機で圧縮された冷媒は、室内熱交換器７において凝縮して空気に放熱し、次に第２の電動膨張弁６で減圧されて凝縮圧力と蒸発圧力の中間圧力となり、気液分離器５においてガス冷媒と液冷媒に分離される。液冷媒は、第１の電動膨張弁４で更に減圧されて、室外熱交換器３で蒸発して空気から吸熱して圧縮機１に戻る。一方、気液分離器で分離されたガス冷媒は、インジェクション配管８を通って圧縮機に注入される。
【００２５】
圧縮機のチャンバには、圧縮機チャンバ表面温度センサ１０を設け、圧縮機頭部のチャンバ温度を検出する。なお、圧縮機チャンバ温度センサの替わりに、冷媒吐出配管に圧縮機吐出冷媒配管温度センサを設けてもよい。以下の説明では、圧縮機吐出冷媒配管温度又は圧縮機頭部チャンバ表面温度のことを圧縮機吐出冷媒温度と呼ぶ。圧縮機の冷媒吸入配管には圧縮機吸入冷媒配管温度センサ１１を設け、吸入冷媒温度を検出する。圧縮機吸入配管にセンサを設ける替わりに、圧縮機吸入部に設けられる液溜め（アキュムレータ）等にセンサを取り付けてもよい。室外機には外気温度センサ１２及び室外熱交換器センサ
１３を設け、外気温度及び室外熱交換器温度を検出する。
【００２６】
圧縮機１，第１の電動膨張弁４，第２の電動膨張弁６などの制御や、センサからの信号の取り込みは、制御装置１４によって行われる。制御装置１４はマイクロコンピュータ
１５とその周辺機器から構成される。圧縮機１は、制御装置１４とインバータ回路１６によって回転数を制御される。圧縮機の回転数はセンシングされて、マイクロコンピュータ１５に取り込まれる。圧縮機回転数のセンシングは、モータへの出力電流をフィードバックするなどの方法により行う。圧縮機に回転数センサを取り付けてもよい。
【００２７】
次に、インジェクションサイクルの動作とサイクル効率向上について、図２により説明する。図２に示したモリエル線図は、横軸にエンタルピー、縦軸に圧力を取って冷凍サイクルの特性を表している。破線が従来サイクル、実線がガスインジェクションサイクルを表す。従来サイクルでは、Ａ点からＤ′点まで圧縮機で冷媒が圧縮され、Ｄ′点からＥ点において凝縮器において冷媒は凝縮して外気に放熱する。Ｅ点からＨ′点では、膨張弁によって冷媒は膨張し、Ｈ′点からＡ点では蒸発器において冷媒が蒸発し、室内の空気の熱を吸熱する。インジェクションサイクルにおいては、圧縮機でまずＡ点からＢ点において冷媒が圧縮され、ここで気液分離器において分離されたガス冷媒が注入されてＣ点に至り、更に圧縮機においてＣ点からＤ点まで圧縮される。Ｄ点からＥ点において冷媒は凝縮器で凝縮し、Ｅ点からＦ点においては、第１の電動膨張弁で冷媒は膨張し、蒸発圧力と凝縮圧力の中間圧力のＦ点で気液分離器において冷媒はガスと液に分離される。ガスはＦ点からＣ点で圧縮機に注入され、液はＧ点からＨ点まで第２の電動膨張弁で減圧され、Ｈ点からＡ点において蒸発器で蒸発する。冷房運転の場合、従来サイクルの蒸発能力即ち冷房能力はＡ点とＨ′点のエンタルピーの差で表され、インジェクションサイクルの蒸発能力はＡ点とＨ点のエンタルピーの差で表される。Ｈ点のエンタルピーはＨ′点のエンタルピーよりも小さいので、インジェクションサイクルにおいては冷房能力が増加する。暖房運転の場合、従来サイクルのときの凝縮器の冷媒流量をＧ、ガスインジェクションサイクルにおいてインジェクションされる冷媒流量をＧ１とすると、インジェクションサイクルで凝縮器を流れる冷媒流量はＧ＋Ｇ１となり、凝縮器出入口のエンタルピー差と冷媒流量の積である暖房能力が増加する。
【００２８】
次に、本実施の形態における冷凍サイクル制御の動作について図３のフローチャートにより説明する。以下の説明では、２個の電動膨張弁をそれぞれ上流側膨張弁、下流側膨張弁と呼ぶことにする。２個の電動膨張弁のうち、冷房運転時は図１における第１の電動膨張弁４が上流側膨張弁、第２の電動膨張弁６が下流側膨張弁となり、暖房運転時は電動膨張弁６が上流側膨張弁、電動膨張弁４が下流側膨張弁となる。また、膨張弁開度の数値については、数値が大きいほど膨張弁が開く方向と定義する。
【００２９】
図３は冷房の場合のフローを示しているが、暖房の場合も基本的には同様である。暖房と冷房で計算式が異なる場合については、それぞれについて本文中で説明する。
【００３０】
図３のステップ１０１において、変数の初期化等の初期化処理を行い、ステップ１０２において、初期運転タイマをスタートする。初期運転は図１の二方弁９を閉じてガスインジェクションを行わずに所定時間運転するもので、このタイマはその時間を与える。ステップ１０３では、上流側及び下流側膨張弁開度の初期値を設定する。下流側膨張弁は通常全開にするが、圧縮機回転数に応じた開度に設定してもよい。次のステップ１０４で、サンプリングタイムを与えるタイマをスタートする。このタイマは、圧縮機吐出冷媒温度等のセンシングや２個の膨張弁制御を行う間隔（サンプリングタイム）を与えるものである。ステップ１０５では、圧縮機吐出冷媒温度Ｔｄ、圧縮機吸込み冷媒温度Ｔｓ、外気温度Ｔｏ、室外熱交換器温度Ｔｅｏ、圧縮機回転数Ｎを読み込む。ステップ１０６においては、上流側膨張弁の開度変更量を算出する。上流側膨張弁は、圧縮機吐出冷媒温度とその変化量に応じて制御される。次にステップ１０７において、初期運転時間が経過したかどうかを判定し、初期運転時間に達していない場合には、ステップ１０８で二方弁は閉じたままとし、ステップ１０９において、下流側膨張弁は全開に保たれる。初期運転時間経過後は、ステップ１１０で、圧縮機回転数と外気温度によって、ガスインジェクションを行うかどうかの判定を行う。冷房運転では、圧縮機回転数が所定値以下又は外気温度が所定値以下の場合、即ち、以下の式（１），（２）のいずれかが成立した場合には、ガスインジェクションを行わない。
【００３１】
Ｎ≦Ｎｃ０                                                        （１）
Ｔｏ≦Ｔｏｃ０                                                    （２）
ここで、Ｎは圧縮機回転数、Ｔｏは外気温度、Ｎｃ０，Ｔｏｃ０は定数である。すなわち、圧縮機回転数が低い場合は低能力運転であると判断し、外気温が低い場合は室内温度もそう高くなく能力が低い運転であると看做す。
【００３２】
暖房運転では、圧縮機回転数が所定値以下又は外気温度が所定値以上の場合、即ち、式（３），（４）のいずれかが成立した場合には、ガスインジェクションを行わない。
【００３３】
Ｎ≦Ｎｈ０                                                        （３）
Ｔｏ≧Ｔｏｈ０                                                    （４）
ここで、Ｎｈ０，Ｔｏｈ０は定数である。冷房同様、圧縮機回転数が低い場合は低能力運転であると判断し、外気温が高い場合は室内温度もそう低くなく能力が低い運転であると看做す。
【００３４】
これらの条件でガスインジェクションを行わないのは、このような条件では蒸発圧力が高いため、ガスインジェクションしてもインジェクション量が極めて少なく効果があまりない上に、液インジェクションになりやすく、逆に性能が低下する恐れがあるからである。
【００３５】
ガスインジェクションを行わない場合、ステップ１０８で二方弁を閉じ、ステップ109で、下流側膨張弁を全開にする。下流弁を絞った状態から全開にするときには、一回で全開にせずに、徐々に全開まで開くようにしてもよい。また、下流側膨張弁を徐々に開いて全開になった時点で二方弁を閉じるようにしてもよい。下流側膨張弁を徐々に開くことにより、圧縮機吐出冷媒温度或いは圧縮機吸入スーパヒートの急激な低下を避けることができる。
【００３６】
ステップ１１０で、式（１），（２）又は式（３），（４）の条件が成立しない場合には、ステップ１１１で二方弁を開いてガスインジェクションを行う。既に二方弁が開いている場合は、そのまま開いた状態を保持する。
【００３７】
次にステップ１１２では、圧縮機吐出冷媒温度Ｔｄの目標値Ｔｄｓを式（５）により算出する。
【００３８】
Ｔｄｓ＝ａ１・Ｎ＋ｂ１・Ｔｏ＋ｃ１                                （５）
ここで、Ｎは圧縮機回転数（センシングした値）、Ｔｏは外気温度、ａ１，ｂ１，ｃ１は定数である。
【００３９】
次のステップ１１３では圧縮機吸入温度Ｔｓの基準値Ｔｓｓを式（６）により計算する。
【００４０】
Ｔｓｓ＝ａ２・Ｎ＋ｂ２・Ｔｏ＋ｃ２                                （６）
ここで、ａ２，ｂ２，ｃ２は定数である。
【００４１】
圧縮機吸い込み温度の基準値Ｔｓｓについては、暖房の場合は室外熱交換器に霜が着く場合も考慮して、室外熱交換器温度Ｔｅｏを用いた式（７）によって求めてもよい。
【００４２】
Ｔｓｓ＝ａ２・Ｎ＋ｂ２・Ｔｅｏ＋ｃ２                              （７）
次のステップ１１４では、インジェクションされる冷媒に液が混合しているかどうかの判定を行う。判定は、式（８）と式（９）が同時に満たされたときに液インジェクションが起こっていると判定される。
【００４３】
Ｔｄ≦Ｔｄｓ−α                                                  （８）
Ｔｓ≧Ｔｓｓ＋β                                                  （９）
ここで、Ｔｄｓはステップ１１２で算出された圧縮機吐出冷媒温度の目標値、Ｔｓｓはステップ１１３で算出された圧縮機吸入冷媒温度の基準値、α，βは定数である。このような条件によって液インジェクションの判定が可能な理由は、液インジェクションが生じると液によって圧縮室内冷媒が冷却されて圧縮機吐出冷媒温度が低下するとともに、気液分離器に冷媒が溜まることによってサイクルの冷媒が不足ぎみになり、圧縮機吸入冷媒温度が上昇するからである。
【００４４】
ステップ１１４において条件が成立したならば、液インジェクションが起こっていると見なし、ステップ１１５において式（１０）に示すように下流側膨張弁開度の補正値
ＳＰ（ｎ）に所定量ｄＰ２ａを加える。
【００４５】
ＳＰ（ｎ）＝ＳＰ（ｎ−１）＋ｄＰ２ａ                            （１０）
ｄＰ２ａの値は正（膨張弁が開く方向の値）とする。ここで、ｎはサンプリング番号である。下流弁を開くことによって気液分離器内の冷媒圧力が低下するので、液インジェクションを終息させることができる。ＳＰ（ｎ−１）は開度補正値の前回値であり、ここでこの値が０であったときに液インジェクションが判定されたことを想定して説明する。液インジェクションであると判定されると、今回の補正量をｄｐ２ａとする。次回まだ液インジェクションが継続していると判断されると、補正量は２ｄｐ２ａとなり、液インジェクションが収まるまで繰り返される。すなわち、補正量の積分制御となる。なお、下流弁を開く替わりに二方弁を閉じることによってインジェクションを止めてしまう方法もある。
【００４６】
次のステップ１１６では、下流側膨張弁開度の基準値Ｐ２ｓを式（１１）により算出する。
【００４７】
Ｐ２ｓ＝ａ３・Ｎ＋ｂ３・Ｔｏ＋ｃ３＋ＳＰ（ｎ）                  （１１）
ここで、Ｎは圧縮機回転数、Ｔｏは外気温度、ＳＰ（ｎ）は下流側膨張弁開度の補正量、ａ３，ｂ３，ｃ３は定数である。冷房運転では、ａ３は正、ｂ３は負であり、暖房運転ではａ３は正、ｂ３も正である。従って、冷房運転では外気温度が高いほど下流側膨張弁を絞り、暖房運転では外気温度が高いほど下流側膨張弁を開く制御が行われる。
【００４８】
その理由を説明する。圧縮機回転数に比例して開度調整を行う理由は、回転数が高いと冷媒循環量が増え気液分離器内の液冷媒が増加し液インジェクションとなる可能性が高いので、下流側膨張弁を開いて液インジェクションとなることを防止するためである。
【００４９】
外気温に応じて下流側膨張弁の開度を調節する理由は、冷房時において、室外熱交換器は凝縮器として作用しており、外気温が急激に上昇したとすると、凝縮器の温度が上昇して凝縮量が減少した分ガス冷媒の割合が増加する。このため、凝縮器の圧力が増大する。凝縮器の圧力増大はサイクル全体の圧力増大となる。この時、圧縮機内の中間圧力も増大するので、気液分離器内の中間圧を大きくしなければガスインジェクションの量が少なくなりＣＯＰ低下につながるので、下流側膨張弁を絞って適正にガスインジェクションを行わせるためである。一方、暖房時は、室外機は蒸発器として機能する。外気温が高くなると、蒸発器温度も高くなり蒸発量が増える。このため、蒸発器内の圧力が大きくなり、圧縮機の吸込圧力が大きくなる。吸込圧力が増大するということは、圧縮機に吸込まれるガス冷媒の密度が増すことであるので、圧縮機によって圧縮される冷媒の量が増えたこととなり、結果として冷媒循環量が多くなることを意味する。この時気液分離器内の圧力上昇分は、圧縮機のインジェクションポートの圧力上昇分よりも大きいため、気液分離器内の液量が増加して液戻りになってしまう可能性がある。このため、下流側の膨張弁を開いて、液戻りを防止するのである。
【００５０】
次のステップ１１７では、下流側膨張弁の一回に絞る絞り量を所定値ｄＰ２ｍａｘ以下に制限するために、前回のサンプリングタイムにおける下流側膨張弁開度Ｐ２(ｎ−１)とステップ１１６で算出された下流側膨張弁開度Ｐ２ｓとの差を求め、それがｄＰ２ｍａｘ以下ならば、ステップ１１８において、下流側膨張弁開度Ｐ２（ｎ）をＰ２ｓに設定する。そうでないときには、ステップ１１９において下流側膨張弁開度Ｐ２（ｎ）は前回の開度からｄＰ２ｍａｘを減じた値とする。一回に絞る絞り量を制限している理由は、急激に下流側膨張弁を絞ると中間圧力が上昇して液インジェクションが起こり易くなるのと、圧縮機吐出温度が急激に上昇して制御の安定性が損なわれるためである。
【００５１】
次のステップ１２０では、下流側膨張弁開度の変更量を求め、ステップ１２１において膨張弁コイルにパルスを出力して上流側及び下流側膨張弁を動作させる。ステップ１２２においてサンプリングタイムをカウントし、サンプリングタイムに達したならば、ステップ１０４に戻って以下の一連の動作を繰り返す。
【００５２】
本実施形態によれば、下流側膨張弁開度を圧縮機回転数と外気温度に応じて制御することにより中間圧力を適正に保つことができるので、ガスインジェクションによる性能向上が大きい。また、圧縮機吐出冷媒温度と圧縮機吸入冷媒温度によって液インジェクションを判定して下流側膨張弁開度を調整しているので、液インジェクションによる性能低下が防止できる。また、本実施形態によれば、圧縮機回転数や外気温度に応じて、二方弁を閉じてインジェクションを止める制御を行っているので、液インジェクションによる性能低下が起こりにくい。
【００５３】
本発明の他の実施形態（第２の実施形態）の空気調和機の構成を図４に示す。本実施形態における冷凍サイクル構成は、第１の実施形態と同様であるが、室内機に室内吸込み空気温度センサと室内熱交換器センサを設けている。本実施形態における冷凍サイクル制御の動作について図５のフローチャートにより説明する。制御動作の基本的な流れは、第１の実施形態と同様なので、本実施形態に関する説明は、第１の実施形態と異なる部分のみについて行うことにする。
【００５４】
ステップ２０５では、圧縮機吐出冷媒温度Ｔｄ，圧縮機吸入冷媒温度Ｔｓ，外気温度
Ｔｏ，室外熱交換器温度Ｔｅｏの他に、室内吸込み空気温度Ｔｉ及び室内熱交換器温度
Ｔｅｉを読み込む。室内吸込み空気温度と室内熱交換器温度については、直接室外機の制御装置に取り込めない場合には、室内機に設けた制御装置に取り込んで室外機の制御装置にデータを送るようにしてもよい。
【００５５】
ステップ２１０のガスインジェクションを行うかどうかの判定において、冷房運転では式（１２）から（１４）のいずれかが成立した場合には、ガスインジェクションを行わない。
【００５６】
Ｎ≦Ｎｃ０                                                      （１２）
Ｔｏ≦Ｔｏｃ０                                                  （１３）
Ｔｉ≧Ｔｉｃ０                                                  （１４）
ここで、Ｎは圧縮機回転数、Ｔｏは外気温度、Ｔｉは室内吸込み空気温度、Ｎｃ０，
Ｔｏｃ０，Ｔｉｃ０は定数である。更に室内吸込み空気湿度センサを設け、室内吸込み空気湿度が所定値以上の場合にも二方弁を閉じるようにしてもよい。
【００５７】
暖房運転では、式（１５）から（１７）のいずれかが成立した場合には、ガスインジェクションを行わない。
【００５８】
Ｎ≦Ｎｈ０                                                      （１５）
Ｔｏ≧Ｔｏｈ０                                                  （１６）
Ｔｉ≦Ｔｉｈ０                                                  （１７）
ここで、Ｎｈ０，Ｔｏｈ０，Ｔｉｈ０は定数である。
【００５９】
ステップ２１３において、冷房運転の場合は、圧縮機吸入冷媒温度Ｔｓの基準値Ｔｓｓを式（１８）により計算する。
【００６０】
Ｔｓｓ＝ａ２・Ｎ＋ｂ２・Ｔｅｉ＋ｃ２                            （１８）
ここで、ａ２，ｂ２，ｃ２は定数である。本実施形態では、圧縮機吸入冷媒温度の基準値の算出に、室内熱交換器の温度を用いている。暖房運転の場合については、第１の実施形態と同様に、前述の式（６）又は式（７）により圧縮機吸入温度基準値を求める。
【００６１】
ステップ２１６において、下流側膨張弁開度基準値は式（１９）により求める。
【００６２】
Ｐ２ｓ＝ａ３・Ｎ＋ｂ３・Ｔｏ＋ｃ３・Ｔｉ＋ｄ３＋ＳＰ（ｎ）      （１９）
ここでは、室内吸込み空気温度も下流側膨張弁開度の算出に用いている。
【００６３】
本実施形態によれば、下流側膨張弁開度を圧縮機回転数と外気温度の他に、室内吸込み空気温度にも応じて制御することにより中間圧力をより適正に保つことができるので、ガスインジェクションによる性能向上の効果が最大限に引き出される。また、本実施形態によれば、圧縮機回転数や外気温度の他に室内吸込み空気温度によっても二方弁を閉じてインジェクションを止める制御を行っているので、液インジェクションによる性能低下が起こりにくくなっている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態における空気調和機の構成。
【図２】ガスインジェクションサイクルの動作を示すモリエル線図。
【図３】膨張弁制御のフローチャート。
【図４】本発明の第２の実施形態の空気調和機の構成。
【図５】本発明の第２の実施形態の空気調和機の膨張弁制御のフローチャート。
【符号の説明】
【００６５】
１…圧縮機、２…四方弁、３…室外熱交換器、４…第１の絞り装置、５…気液分離器、６…第２の絞り装置、７…室内熱交換器、８…インジェクション配管、１０…圧縮機チャンバ表面温度センサ、１１…圧縮機吸入冷媒配管温度センサ、１２…外気温度センサ、
１４…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006200890.tif 000006
【図５】
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