(57)【要約】【課題】第１圧力調整弁で中間圧まで減圧された気液二相状態の冷媒が第１分岐部からインジェクション配管に流入する場合において、液相冷媒の流れが滞り、圧縮機に液相冷媒が供給されなくなるのを抑制すること。【解決手段】第１分岐部１２０を合流部１２３よりも鉛直方向上側に設置することにより、気液二相状態で第１分岐部１２０からインジェクション配管１１８に流入した冷媒は、重力によって液相冷媒が滞ることなく合流部１２３に到達するので、インジェクション圧縮機１１１の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給される。【選択図】図１
2019128094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と室内熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室外熱交換器とインジェクション配管とを備え、前記圧縮機と前記室内熱交換器と前記第１圧力調整装置と前記第２圧力調整装置と前記室外熱交換器とが環状に接続されている冷凍サイクル装置において、前記第１圧力調整装置と前記第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管に第１分岐部と気液分離器とを備え、前記第１分岐部と前記圧縮機の圧縮部とが前記インジェクション配管で接続され、前記気液分離器は前記気液分離器で分離されたガス冷媒が流れるガスバイパス配管を備え、前記ガスバイパス配管は前記インジェクション配管とは合流部で接続され、前記第１分岐部は、前記合流部より鉛直方向上側に設置していることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記第１分岐部と前記第１圧力調整装置との間に室外機接続部を備え、前記第１分岐部と前記室外機接続部との間に立ち上がり配管部を備え、前記立ち上がり配管部と前記室外機接続部との間に低圧冷媒と熱交換する第１過冷却熱交換器を設置していることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記合流部と前記第１分岐部との間に流量調整装置を備え、前記第１分岐部と前記流量調整装置との間に低圧冷媒と熱交換する第２過冷却熱交換器を設置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内機と圧縮機を備え、圧縮機は吸入した冷媒を圧縮し吐出する過程で中間圧の冷媒をインジェクションする機構を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、冷凍サイクル装置において、中間圧となる冷媒配管部に気液分離器およびインジェクション配管を備え、インジェクション配管は圧縮機のインジェクション孔に連通し、ガスバイパス配管によって気液分離器とインジェクション配管とを接続したインジェクション回路が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図７に特許文献１に記載の冷凍サイクル装置の構成図を示す。冷凍サイクル装置の構成において、絞り装置２６ａおよび絞り装置２６ｂと絞り装置２７とによって中間圧となる冷媒配管部を形成し、インジェクション配管２９と、インジェクション配管２９を流れる冷媒流量を調整する流量調整装置３０と、中間圧となる冷媒配管部に配置された気液分離器３１と、インジェクション配管２９と気液分離器３１とを接続するガスバイパス配管３２と、ガスバイパス配管３２を流れる冷媒流量を調整する開閉弁３３を備え、圧縮機２３を運転する時に流量調整装置３０と開閉弁３３とを開とするように構成されている。
【０００４】
これにより、室内機が暖房運転する際に、開閉弁３３を通じてガスバイパス配管３２を気相冷媒が流れ圧縮機２３のインジェクション孔から流入することで冷凍サイクル装置の運転効率を高めるとともに、流量調整装置３０を通じてインジェクション配管２９を気液二相状態の冷媒が流れ圧縮機２３のインジェクション孔から流入することで圧縮機２３から吐出する冷媒の温度の過昇を抑制する効果が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５２８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術に記載の構成では、室内機が暖房運転する際のインジェクション配管を流れる冷媒は気液二相状態であり、また、インジェクション配管とガスバイパス管との合流部とインジェクション配管の分岐部は圧力差が小さい。これらのことから、外気温度が低く圧縮比が大きくなることで圧縮機から吐出する冷媒の温度が高くなり温度低減効果のある液相冷媒の割合を増やしたい場合に、気相冷媒のみがインジェクション配管内を吹き抜けることでインジェクション配管内の液相冷媒の流れが滞り、温度低減効果のある液相冷媒が圧縮機に供給されず、圧縮機から吐出する冷媒の温度が過度に上昇するという課題があった。これにより、モーター巻線温度が過度に上昇してモーター効率が低下したり、冷凍機油が劣化して潤滑性能が低下し摺動部の摩擦損失が増加したりすることで、冷凍サイクル装置の性能が低下する。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、室内機が暖房運転し、圧縮機から吐出する冷媒の温度が高くなる時に、圧縮機に流入する液相冷媒の量が不足するのを防止する冷凍サイクル装置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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機と室内熱交換器と第
１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室外熱交換器とインジェクション配管とを備え、圧縮機と室内熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室外熱交換器が順に接続され、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管に配置された第１分岐部と圧縮機の圧縮部とがインジェクション配管で接続されている冷凍サイクル装置において、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置との間に気液分離器を備え、気液分離器とインジェクション配管とを接続し気液分離器で分離されたガス冷媒が流れるガスバイパス配管を備え、インジェクション配管とガスバイパス配管とが合流する合流部と第１分岐部との間に流量調整装置を備える冷凍サイクル装置であり、第１分岐部は、合流部より鉛直方向上側に設置していることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【０００９】
これによって、第１分岐部からインジェクション配管を流れる気液二相状態の冷媒は、密度の高い液相冷媒が重力によって滞りなく流れるため、気相冷媒のみが吹き抜けることがなく、鉛直方向下側に配置された合流部まで気液二相状態のまま滞りなく流れるようになる。
【００１０】
また、本発明の冷凍サイクル装置は、第１分岐部と室外機接続部との間に立ち上がり配管を備え、立ち上がり配管部または立ち上がり配管部と室外機接続部との間に低圧冷媒と熱交換する第１過冷却熱交換器を設置していることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１１】
これによって、乾き度が０．２〜０．４の気液二相状態で立ち上がり配管に流入した冷媒は、第１過冷却熱交換器内で低温冷媒に放熱し乾き度が０．２以下となる。
【００１２】
乾き度が０．２〜０．４の気液二相状態で立ち上がり配管を流れると、流動様式が環状流となるため、気相冷媒が吹き抜けることで液相冷媒が立ち上がり配管の内部で滞ることがあるが、第１過冷却熱交換器内で乾き度が０．２以下となって立ち上がり配管を流れるため、流動様式がチャーン流となり気液が混ざり合って流れるため、第１分岐部に液相冷媒が安定的に供給される。
【００１３】
また、本発明の冷凍サイクル装置は、第１分岐部と流量調整弁との間に低圧冷媒と熱交換する第２過冷却熱交換器を設置していることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１４】
これによって、第１分岐部からインジェクション配管に気液二相状態で流入した冷媒は、第２過冷却熱交換器内で低温冷媒に放熱し過冷却液状態となる。乾き度が０．１以下の気液二相状態で流量調整装置を流れる場合、室内空調運転の負荷変動によって飽和液状態と気液二相状態との間で状態変化が生じやすく、液単相から気液二相に変化する際の体積膨張により、流量調整装置を流れる冷媒流量の急激な低下が発生するが、第２過冷却熱交換器で放熱し過冷却状態となることで、冷媒流量の急激な低下が発生することなく、流量調整装置を流れる液相冷媒の流量が安定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の冷凍サイクル装置は、室内機が暖房運転し、第１圧力調整弁で中間圧まで減圧された気液二相状態の冷媒が第１分岐部からインジェクション配管に流入する場合において、気液二相状態のまま合流部に到達し、ガスバイパス管からインジェクション配管に流入する気相冷媒とともに圧縮機の圧縮部に流れるため、圧縮機の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給され、圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１におけるインジェクション回路の水平方向から見た立面図
【図３】高低差と気液二相状態の冷媒の質量流量比率の関係図
【図４】本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態２におけるインジェクション回路の水平方向から見た立面図
【図６】本発明の実施の形態３における冷凍サイクル装置の構成図
【図７】特許文献１に記載の冷凍サイクル装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明は、圧縮機と室内熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室外熱交換器とインジェクション配管とを備え、圧縮機と室内熱交換器と第１圧力調整装置と第２圧力調整装置と室外熱交換器が順に接続され、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置とを接続する中間圧冷媒配管に配置された第１分岐部と圧縮機の圧縮部とがインジェクション配管で接続されている冷凍サイクル装置において、第１圧力調整装置と第２圧力調整装置との間に気液分離器を備え、気液分離器とインジェクション配管とを接続し気液分離器で分離されたガス冷媒が流れるガスバイパス配管を備え、インジェクション配管とガスバイパス配管とが合流する合流部と第１分岐部との間に流量調整装置を備え、第１分岐部は、合流部より鉛直方向上側に設置していることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００１８】
これによって、第１分岐部からインジェクション配管を流れる気液二相状態の冷媒は、液相冷媒の流れが滞り気相冷媒のみが吹き抜けることなく、密度の高い液相冷媒が重力によって、鉛直方向下側に配置された合流部まで気液二相状態のまま滞りなく流れるようになる。
【００１９】
したがって、本発明の冷凍サイクル装置は、第１圧力調整装置で中間圧まで減圧された気液二相状態の冷媒が第１分岐部からインジェクション配管に流入する場合において、気液二相状態のまま合流部に到達し、圧縮機の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給されるため、圧縮機から吐出される冷媒の温度の過昇を抑制できる。
【００２０】
第２の発明は、第１の発明に記載の冷凍サイクル装置において、第１分岐部と室外機接続部との間に立ち上がり配管を備え、立ち上がり配管部または立ち上がり配管部と室外機接続部との間に低圧冷媒と熱交換する第１過冷却熱交換器を設置していることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００２１】
これによって、乾き度が０．２〜０．４の気液二相状態で立ち上がり配管に流入した冷媒は、第１過冷却熱交換器内で低温冷媒に放熱し乾き度が０．２以下となる。乾き度が０．２〜０．４の気液二相状態で立ち上がり配管を流れると、流動様式が環状流となるため、気相冷媒が吹き抜けることで液相冷媒が立ち上がり配管の内部で滞ることがあるが、第１過冷却熱交換器内で乾き度が０．２以下となって立ち上がり配管を流れるため、流動様式がチャーン流となり気液が混ざり合って流れるため、第１分岐部に液相冷媒が安定的に供給される。
【００２２】
したがって、室内温度が高く、室内熱交換器で過冷却度が取れず、中間圧の冷媒の乾き度が高くなる場合において、立ち上がり配管部を液相冷媒が安定的に流れるため、圧縮機の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給され、吐出温度の過昇を抑制できる。
【００２３】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に記載の冷凍サイクル装置において、第１分岐部と流量調整弁との間に低圧冷媒と熱交換する第２過冷却熱交換器を設置していることを特徴とする冷凍サイクル装置である。
【００２４】
これによって、第１分岐部からインジェクション配管に気液二相状態で流入した冷媒は、第２過冷却熱交換器内で低温冷媒に放熱し過冷却液状態となる。乾き度が０．１以下の
気液二相状態で流量調整装置を流れる場合、室内空調運転の負荷変動によって飽和液状態と気液二相状態との間で状態変化が生じやすく、液単相から気液二相に変化する際の体積膨張により、流量調整装置を流れる冷媒流量の急激な低下が発生するが、第２過冷却熱交換器で放熱し過冷却状態となることで、冷媒流量の急激な低下が発生することなく、流量調整装置を流れる液相冷媒の流量が安定する。
【００２５】
したがって、室内機の運転台数が減少し、第１圧力調整弁で中間圧まで減圧された冷媒が乾き度０．１以下の気液二相状態で第１分岐部からインジェクション配管に流入する場合において、流量調整装置を通過する前に過冷却液状態となるため、流量調整装置を流れる冷媒流量の急激な低下が発生せずに、圧縮機の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給され、吐出温度の過昇を抑制できる。
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって、本発明が限定されるものではない。
【００２７】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成図を示す。
【００２８】
図１の冷凍サイクル装置の構成は、室外空調ユニット１台に対し、室内空調ユニットが１台接続した構成となっている。なお、冷凍サイクル装置の構成に関しては、図１に示したものに限定されない。例えば、室外空調ユニットは２台以上、室内空調ユニットも２台以上、並列に接続可能である。
【００２９】
室外空調ユニット１０１において、インジェクション圧縮機１１１は冷媒を圧縮する圧縮機で、インジェクション圧縮機１１１で圧縮された冷媒は吐出管１１２に吐出される。室外熱交換器１１７は周囲の空気と空調用冷媒とが熱交換する熱交換器で、一般的には、フィン＆チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が利用される。
【００３０】
室外空調ユニット１０１において、インジェクション配管１１８は冷凍サイクル装置から冷媒の一部をインジェクション圧縮機１１１にインジェクションする際に冷媒が流通する配管であり、流量調整装置１１９によりインジェクション配管１１８を流れる冷媒の流量を調整する。中間圧冷媒配管１１５は中間圧の冷媒が流れる配管であり、第１分岐部１２０でインジェクション配管１１８と中間圧冷媒配管１１５とが分岐する。気液分離器１２１は液冷媒およびガス冷媒を溜める耐圧容器であり、中間圧冷媒配管１１５に接続される。ガスバイパス管１２２はインジェクション配管１１８と気液分離器１２１とを接続する配管であり、インジェクション配管１１８と合流部１２３で接続している。図１で第１分岐部１２０は第１圧力調整装置１１４と気液分離器１２１との間に配置されているが、第２圧力調整装置１１６と気液分離器１２１との間に配置されても良い。
【００３１】
室内空調ユニット１０２において、室内熱交換器１１３は周囲の空気と冷凍サイクル装置を循環する冷媒とが熱交換する熱交換器であり、第１圧力調整装置１１４により室内熱交換器１１３を流れる冷媒流量を調整する。室内熱交換器１１３として、一般的には、フィン＆チューブ型やマイクロチューブ型の熱交換器が利用される。
【００３２】
図２に本発明の実施の形態１におけるインジェクション回路の水平方向から見た立面図を示す。
【００３３】
図２において、第１分岐部１２０は合流部１２３に対して鉛直方向上側に設置されている。
【００３４】
次に、本実施の形態における冷凍サイクル装置の動作を説明する。
【００３５】
図１において、インジェクション圧縮機１１１で圧縮されて高圧になった冷媒はインジェクション圧縮機１１１から吐出され、吐出管１１２を経て室外空調ユニット１０１から出た後、室内空調ユニット１０２に入る。室内空調ユニット１０２に入った冷媒は室内熱交換器１１３で周囲の空気に熱を放出して凝縮し、高圧の過冷却液状態となった後、第１圧力調整装置１１４で中間圧力まで膨張し気液二相状態となって室内空調ユニット１０２から出る。
【００３６】
室内空調ユニット１０２から出た後、室外空調ユニット１０１に戻った冷媒は第１分岐部１２０で分岐し、一部はインジェクション配管１１８に流入し、残りの冷媒は気液分離器１２１に流入する。気液分離器１２１に流入した気液二相状態の冷媒は気相冷媒と液相冷媒とに分離され、気相冷媒はガスバイパス管１２２に流入し、液相冷媒は気液分離器１２１から出た後、第２圧力調整装置１１６に流入する。第２圧力調整装置１１６に流入した冷媒は、第２圧力調整装置１１６で減圧された後、室外熱交換器１１７で周囲の空気から熱を奪われて蒸発し、低圧の過熱ガス状態となってインジェクション圧縮機１１１に吸入される。
【００３７】
インジェクション圧縮機１１１から吐出される冷媒の温度が高くなったときなどは、流量調整装置１１９を開とすることで、インジェクション配管１１８に気液二相状態の冷媒が流入し、インジェクション配管１１８に流入した冷媒は、開状態の流量調整装置１１９を通過した後、合流部１２３を通って、ガスバイパス管１２２を流れる気相冷媒と合流した後、インジェクション圧縮機１１１に供給される。
【００３８】
ここで、第１分岐部１２０は合流部１２３に対して鉛直方向上側に設置されているため、第１分岐部１２０からインジェクション配管１１８に気液二相状態で流入した冷媒は、合流部１２３まで鉛直方向下側に向かって流れる。
【００３９】
以上のように、本実施の形態においては、第１分岐部１２０を合流部１２３に対して鉛直方向上側に設置していることにより、第１分岐部１２０からインジェクション配管１１８に流入した気液二相状態の冷媒のうち、液相冷媒の流れが重力によって滞り、気相冷媒のみが吹き抜ける現象が生じず、鉛直方向下側に向かって、合流部１２３まで気液二相状態のまま滞りなく流れるようになる。
【００４０】
したがって、本発明の冷凍サイクル装置は、第１圧力調整装置１１４で中間圧まで減圧された気液二相状態の冷媒が第１分岐部１２０からインジェクション配管１１８に流入する場合において、気液二相状態のまま合流部１２３に到達し、インジェクション圧縮機１１１の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給されるため、吐出温度の過昇を抑制できる。
【００４１】
なお、第１分岐部１２０と合流部１２３との高低差をｈとすると、高低差ｈは第１分岐部１２０を流れる気液二相状態の冷媒とガスバイパス管１２２を流れる気相冷媒との混合割合に影響し、気液二相状態の冷媒の混合割合はインジェクション圧縮機１１１から吐出する冷媒の吐出温度低減効果ΔＴに影響する。このとき、インジェクション圧縮機１１１から吐出する冷媒の吐出温度低減効果ΔＴを必要量得るための高低差ｈは以下のようにして求めることができる。
【００４２】
第１分岐部１２０を流れる気液二相状態の冷媒の密度をρ’、流速をｖ’とし、ガスバイパス管１２２を流れる気相冷媒の密度をρ”、流速をｖ”とし、合流部１２３からインジェクション圧縮機１１１に流れる気液二相状態の冷媒の密度をρ、流速をｖとし、重力
加速度をｇとすると、合流部１２３の高さを基準とした第１分岐部１２０を流れる冷媒の位置エネルギーはρ’ｇｈ、第１分岐部１２０からインジェクション配管１１８に流れる冷媒の運動エネルギーは０．５×ρ’ｖ’＾２と表すことができ、ガスバイパス管１２２を流れる冷媒の運動エネルギーは０．５×ρ”ｖ”＾２と表すことができる。
【００４３】
合流部１２３で２つの流れが合流することを考慮すると、第１分岐部１２０を流れる気液二相状態の冷媒は合流部１２３における運動エネルギーに変換される分、合流部１２３の手前における静圧が下がり、ガスバイパス管１２２を流れる気相冷媒も合流部１２３における運動エネルギーに変換される分、合流部１２３の手前における静圧が下がる。
【００４４】
ここで、気液二相状態の冷媒の静圧の下がり幅が気相冷媒の静圧の下がり幅より大きいと、気液二相状態の冷媒は流れなくなるため、気液二相状態の冷媒の位置エネルギーで補うことで、気液二相状態の冷媒の合流部１２３の手前における静圧を高くする必要がある。すなわち、式（１）が成立する場合に気液二相状態の冷媒は合流部１２３に流入する。
ρ’ｇｈ≧０．５×ρ’ｖ’＾２−０．５×ρ”ｖ”＾２    ・・・式（１）
【００４５】
ここで、合流部１２３における気液二相状態の冷媒の質量流量比率をｍとすると、気液二相状態の冷媒の質量流量比率ｍが大きいとｖ’は大きくなり、ｖ”が小さくなるため、高低差ｈが大きくなることが明らかである。
【００４６】
図３に高低差と気液二相状態の冷媒の質量流量比率の関係図を示す。図３は、式（１）に基づき高低差ｈと気液二相状態の冷媒の質量流量比率ｍとの関係を示したグラフである。冷却効果が得られる気液二相状態の冷媒の質量流量比率ｍが大きいほど、吐出温度低減効果ΔＴが大きくなるため、図３から必要な吐出温度低減効果ΔＴが得られる高低差ｈを求め、それ以上の高低差となるように第１分岐部１２０と合流部１２３を設置するのが良い。
【００４７】
このとき、合流部１２３からインジェクション圧縮機１１１に流れる気液二相冷媒の流量は、インジェクション機構部の構造により体積流量に大きく依存することから、体積流量が一定となると仮定して算出している。
【００４８】
さらに、第１分岐部１２０から気液分離器１２１までの配管内の圧力損失をΔＰとし、圧力損失ΔＰを考慮して、式（２）で高低差ｈを求めても良い。
ρ’ｇｈ≧０．５×ρ’ｖ’＾２−０．５×ρ”ｖ”＾２＋ΔＰ    ・・・式（２）
【００４９】
（実施の形態２）
図４に本発明の実施の形態２における冷凍サイクル装置の構成図を示す。
【００５０】
図４の冷凍サイクル装置の構成において、吸入バイパス管１２６は第１分岐部１２０と室外機接続部１２５との間から分岐し、吸入管１２８と接続する冷媒配管である。吸入バイパス流量調整装置１２７は吸入バイパス管１２６を流れる冷媒の流量を調整する装置で、第１過冷却熱交換器１２４はインジェクション配管１１８を流れる冷媒と熱交換が可能な熱交換器であり、吸入バイパス管１２６を流れる冷媒とインジェクション配管１１８を流れる冷媒の両方がそれぞれ仕切られた流路を流通する構造となっており、一般的には、プレート式熱交換器や二重管式熱交換器が利用される。
【００５１】
図５に本発明の実施の形態２におけるインジェクション回路の水平方向から見た立面図を示す。
【００５２】
図５において、立ち上がり配管部１２９は室外機接続部１２５が合流部１２３より鉛直
方向下側に設置されている場合に、第１分岐部１２０が合流部１２３より鉛直方向上側となるように、室外機接続部１２５から第１分岐部１２０との間に設けられた冷媒配管である。また、第１過冷却熱交換器１２４は、立ち上がり配管部１２９または立ち上がり配管部１２９と室外機接続部１２５との間に設置されている。
【００５３】
次に、本実施の形態における冷凍サイクル装置の動作を図４、図５を用いて説明する。
【００５４】
インジェクション圧縮機１１１で圧縮されて高圧になった冷媒はインジェクション圧縮機１１１から吐出され、吐出管１１２を経て室外空調ユニット１０１から出た後、室内空調ユニット１０２に入る。室内空調ユニット１０２に入った冷媒は室内熱交換器１１３で周囲の空気に熱を放出して凝縮し、高圧の過冷却液状態となった後、第１圧力調整装置１１４で中間圧力まで膨張し気液二相状態となって室内空調ユニット１０２から出る。
【００５５】
室内空調ユニット１０２から出た後、室外空調ユニット１０１に戻った冷媒の一部は、吸入バイパス管１２６に流入し、吸入バイパス流量調整装置１２７で減圧された後、第１過冷却熱交換器１２４で吸熱し過熱ガス状態となって吸入管１２８を流れる冷媒と合流する。室外空調ユニット１０１に戻った冷媒の残りは、立ち上がり配管部１２９に流入し、第１過冷却熱交換器１２４で放熱し第１過冷却熱交換器１２４から出る。第１過冷却熱交換器１２４から出た冷媒は第１分岐部１２０で分岐し、一部はインジェクション配管１１８に流入し、残りの冷媒は気液分離器１２１に流入する。気液分離器１２１に流入した気液二相状態の冷媒は気相冷媒と液相冷媒とに分離され、気相冷媒はガスバイパス管１２２に流入し、液相冷媒は気液分離器１２１から出た後、第２圧力調整装置１１６に流入する。第２圧力調整装置１１６に流入した冷媒は、第２圧力調整装置１１６で減圧された後、室外熱交換器１１７で周囲の空気から熱を奪われて蒸発し、低圧の過熱ガス状態となってインジェクション圧縮機１１１に吸入される。
【００５６】
インジェクション圧縮機１１１から吐出される冷媒の温度が高くなったときなどは、流量調整装置１１９を開とすることで、インジェクション配管１１８に気液二相状態の冷媒が流入し、インジェクション配管１１８に流入した冷媒は、開状態の流量調整装置１１９を通過した後、合流部１２３を通って、ガスバイパス管１２２を流れる気相冷媒と合流した後、インジェクション圧縮機１１１に供給される。
【００５７】
以上のように、本実施の形態においては、第１分岐部１２０と室外機接続部１２５との間に立ち上がり配管部１２９を備え、立ち上がり配管部１２９または立ち上がり配管部１２９と室外機接続部１２５との間に吸入バイパス管１２６を流れる冷媒と熱交換する第１過冷却熱交換器１２４を設置しているため、乾き度が０．２〜０．４の気液二相状態で室外空調ユニット１０１に戻ってきた冷媒は、第１過冷却熱交換器１２４で吸入バイパス管１２６を流れる冷媒に放熱し乾き度が０．２以下となる。
【００５８】
乾き度が０．２〜０．４の気液二相状態のまま立ち上がり配管部１２９を流れると、流動様式が環状流となるため、気相冷媒が配管内壁面に張り付いた液相冷媒の間を吹き抜けることで液相冷媒が立ち上がり配管部１２９の内部に滞ることがあるが、本実施の形態においては、第１過冷却熱交換器１２４で放熱し乾き度が０．２以下となって立ち上がり配管部１２９を流れることで、流動様式がチャーン流となり気液が混ざり合った流れとなるため、第１分岐部１２０に液相冷媒が安定的に供給される。
【００５９】
したがって、室内温度が高く、室内熱交換器１１３で過冷却度が取れず、中間圧の冷媒の乾き度が高くなる場合において、立ち上がり配管部１２９を液相冷媒が安定的に流れるため、インジェクション圧縮機１１１の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給され、吐出温度の過昇を抑制できる。
【００６０】
（実施の形態３）
図６に本発明の実施の形態３における冷凍サイクル装置の構成図を示す。
【００６１】
図６の冷凍サイクル装置の構成において、第２過冷却熱交換器１３０は第１分岐部１２０から分岐した冷媒と吸入管１２８を流れる冷媒とで熱交換する熱交換器で、流量調整装置１１９と第１分岐部１２０との間に設置されている。
【００６２】
次に、本実施の形態における冷凍サイクル装置の動作を説明する。
【００６３】
図６において、インジェクション圧縮機１１１で圧縮されて高圧になった冷媒はインジェクション圧縮機１１１から吐出され、吐出管１１２を経て室外空調ユニット１０１から出た後、室内空調ユニット１０２に入る。室内空調ユニット１０２に入った冷媒は室内熱交換器１１３で周囲の空気に熱を放出して凝縮し、高圧の過冷却液状態となった後、第１圧力調整装置１１４で中間圧力まで膨張し気液二相状態となって室内空調ユニット１０２から出る。
【００６４】
室外空調ユニット１０１に戻った冷媒は第１分岐部１２０で分岐し、一部はインジェクション配管１１８に流入し、第２過冷却熱交換器１３０で吸入管１２８を流れる冷媒に放熱した後、流量調整装置１１９を経て合流部１２３でガスバイパス管１２２を流れる冷媒と合流し、インジェクション圧縮機１１１に流入する。室外空調ユニット１０１に戻った冷媒の残りは気液分離器１２１に流入する。
【００６５】
気液分離器１２１に流入した気液二相状態の冷媒は気相冷媒と液相冷媒とに分離され、気相冷媒はガスバイパス管１２２に流入し、液相冷媒は気液分離器１２１から出た後、第２圧力調整装置１１６に流入する。第２圧力調整装置１１６に流入した冷媒は、第２圧力調整装置１１６で減圧された後、室外熱交換器１１７で周囲の空気から熱を奪われて蒸発し、低圧の過熱ガス状態となってインジェクション圧縮機１１１に吸入される。
【００６６】
インジェクション圧縮機１１１から吐出される冷媒の温度が高くなったときなどは、流量調整装置１１９を開とすることで、インジェクション配管１１８に気液二相状態の冷媒が流入し、インジェクション配管１１８に流入した冷媒は、開状態の流量調整装置１１９を通過した後、合流部１２３を通って、ガスバイパス管１２２を流れる気相冷媒と合流した後、インジェクション圧縮機１１１に供給される。
【００６７】
以上のように、本実施の形態においては、流量調整装置１１９と第１分岐部１２０との間に第２過冷却熱交換器１３０を備えているため、気液二相状態で室外空調ユニット１０１に戻ってきた冷媒は、第２過冷却熱交換器１３０で吸入管１２８を流れる冷媒に放熱し過冷却液状態となる。
【００６８】
飽和液状態に近い乾き度０．１以下の気液二相状態で流量調整装置１１９を流れる場合、室内空調運転の負荷変動によって飽和液状態と気液二相状態との間で状態変化が生じやすく、液単相から気液二相に変化する際の体積膨張により、流量調整装置１１９を流れる冷媒流量の急激な低下が発生する。しかし、本実施の形態においては、第２過冷却熱交換器１３０で吸入管１２８を流れる冷媒に放熱し過冷却液状態となった後に流量調整装置１１９を流れるため、冷媒流量の急激な低下は発生せずに流量が安定し、第１分岐部１２０に液相冷媒が安定的に供給される。
【００６９】
したがって、第１分岐部１２０からインジェクション配管１１８に流入する冷媒の乾き度が小さく、室内機の空調負荷が変動に伴って、飽和液状態と気液二相状態との間で状態
変化が生じる場合において、液相冷媒を合流部１２３に安定的に供給できるため、圧縮機の圧縮部に冷却効果の大きい液相冷媒が十分に供給され、吐出温度の過昇を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、第１圧力調整装置１１４で中間圧まで減圧された気液二相状態の冷媒が第１分岐部１２０からインジェクション配管１１８に流入する場合において、液相冷媒の流れが滞り、インジェクション圧縮機１１１に液相冷媒が供給されなくなるのを抑制することが可能となるので、室内機が空調運転する際に、圧縮機の吐出ガス冷媒の温度が過度に上昇し、モーター巻線温度が上昇してモーター効率が低下するのを抑制し、高効率に運転できるものとして好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０１  室外空調ユニット
１０２  室内空調ユニット
１１１  インジェクション圧縮機
１１２  吐出管
１１３  室内熱交換器
１１４  第１圧力調整装置
１１５  中間圧冷媒配管
１１６  第２圧力調整装置
１１７  室外熱交換器
１１８  インジェクション配管
１１９  流量調整装置
１２０  第１分岐部
１２１  気液分離器
１２２  ガスバイパス管
１２３  合流部
１２４  第１過冷却熱交換器
１２５  室外機接続部
１２６  吸入バイパス管
１２７  吸入バイパス流量調整装置
１２８  吸入管
１２９  立ち上がり配管部
１３０  第２過冷却熱交換器
【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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