(57)【要約】【課題】低外気時に熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースしても、冷凍サイクルの運転効率及び異物の回収効率を低下させないようにした空気調和装置を提供する。【解決手段】空気調和装置１００は、負荷側ユニット５０と、インジェクション回路を形成した熱源側ユニット１０とを接続し、冷媒熱交換器１６と負荷側絞り装置５１との間で液配管１を分岐させ、冷媒熱交換器１５と負荷側絞り装置５１との間で液配管１に再接続させたバイパス管３０で開閉弁３２、異物分離器３１及び開閉弁３３を順次接続した異物回収回路と、バイパス管３０に分岐する部分と、バイパス管３０を再接続する部分との間における液配管１に開閉弁２４とを設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2008215697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置で構成された負荷側ユニットと、
圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第１開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、
前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管を分岐させ、該冷媒熱交換器と該負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第２の開閉弁、異物分離器及び第３の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、
前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第４の開閉弁とを設けた
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置で構成された負荷側ユニットと、
圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第１開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、
前記流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管を分岐させ、該流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第２の開閉弁、異物分離器及び第３の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、
前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第４の開閉弁とを設けた
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
前記流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間にアキュムレータを設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記負荷側ユニットまたは前記熱源側ユニットのうち少なくとも１つをリプレースした場合において、
外気温度が所定の基準温度値よりも低い場合に、
前記第１開閉弁及び前記バイパス用絞り装置を開放状態に制御して前記インジェクション管に冷媒を導通させるとともに、
第２開閉弁及び第３開閉弁を開放状態に、第４開閉弁を閉止状態に制御して前記バイパス管に冷媒を導通させる制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
所定の時間経過後に、
第２開閉弁及び第３開閉弁を閉止状態に、第４開閉弁を開放状態に制御して前記バイパス管を前記冷媒配管から分離する
ことを特徴とする請求項４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、既設の冷媒配管を利用して新しい熱源側ユニット及び負荷側ユニットに置き換え可能な空気調和装置に関し、特に新しい熱源側ユニット及び負荷側ユニットに置き換えた場合に、冷凍サイクルの運転効率を維持しつつ、冷媒配管内の異物回収の効率を向上させた空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、既設の冷媒配管をそのまま利用して、冷媒を入れ替えることができる空気調和装置が存在する。このような空気調和装置は、既設の熱源側ユニット（室外ユニット）及び負荷側ユニット（室内ユニット）を新しい熱源側ユニット及び負荷側ユニットに置き換える、つまりリプレースするだけでよく、新しい冷媒配管に交換しなくて済む。したがって、冷媒配管の交換作業に要する手間、費用及び時間を削減できることになる。また、熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースするだけなので、空気調和装置が設置されている建物の大幅な工事が不要となり、空気調和装置の信頼性が向上することになる。
【０００３】
また、このような空気調和装置は、通常、熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースした後に、既設の冷媒配管内に残留している冷凍機油やその劣化物等の異物を回収するようになっている。つまり、熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースした後に、空気調和装置の運転を開始させて、封入された新しい冷媒で冷媒配管内に残留している異物を押し流し、その異物を異物補足器等で回収し、新しい冷媒のみを冷媒配管内に流れるようにして空気調和装置を更新している。
【０００４】
そのようなものとして、「第一の冷媒と第一の潤滑油を用いた冷凍サイクル装置に使用していた延長配管及び／又は利用側機を、第二の冷媒と第二の潤滑油を用いた冷凍サイクル装置の延長配管及び／又は利用側機として用いる冷凍サイクル装置において、冷凍サイクル運転を実施しながら、前記延長配管及び／又は利用側機に残留した前記第一の潤滑油を連続的に冷媒回路内の一部に蓄積する蓄積手段を有する冷凍サイクル装置」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１１２７０８号公報（第７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の冷凍サイクル装置では、外気温度がマイナス１０℃（以下、低外気という）となるような寒冷地において、異物の回収効率が低下してしまっていた。このような寒冷地では、その外気と冷媒とで熱交換を行なうため、冷媒の蒸発温度が低下するとともに、冷媒の低圧も低下することになる。したがって、圧縮機に吸入される冷媒の密度が低下してしまう。つまり、圧縮機に吸入される冷媒の流量が減少することになるのである。そうすると、異物を押し流せる量が減少することになるために、結果として異物の回収効率が低下してしまっていた。
【０００７】
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、低外気時に熱源側ユニット及び負荷側ユニットをリプレースしても、冷凍サイクルの運転効率及び異物の回収効率を低下させないようにした空気調和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】
本発明に係る空気調和装置は、負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置で構成された負荷側ユニットと、圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第１開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管を分岐させ、該冷媒熱交換器と該負荷側絞り装置との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第２の開閉弁、異物分離器及び第３の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第４の開閉弁とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る空気調和装置は、負荷側熱交換器及び負荷側絞り装置で構成された負荷側ユニットと、圧縮機、流路切替弁、冷媒熱交換器、熱源側絞り装置及び熱源側交換器で構成され、前記冷媒熱交換器と前記負荷側絞り装置との間で冷媒配管を分岐させたインジェクション管でバイパス用絞り装置、前記冷媒熱交換器、第１開閉弁及び前記圧縮機のインジェクションポートを順次接続したインジェクション回路を形成した熱源側ユニットとを接続した空気調和装置であって、前記流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管を分岐させ、該流路切替弁と前記圧縮機の吸入口との間で前記冷媒配管に再接続させたバイパス管で第２の開閉弁、異物分離器及び第３の開閉弁を順次接続した異物回収回路と、前記バイパス管に分岐する部分と、該バイパス管を再接続する部分との間における前記冷媒配管に第４の開閉弁とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る空気調和装置は、インジェクション回路と異物回収回路とを備えているので、冷媒流量が低下する低外気時においても、冷媒流量を増加させることができ、暖房能力及び異物回収効率を低下させないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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１００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図１に基づいて、空気調和装置１００の回路構成について説明する。この空気調和装置１００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転及び暖房運転を行なうものである。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。
【００１２】
空気調和装置１００は、大きく分けて熱源側ユニット１０と、負荷側ユニット５０とで構成されている。この熱源側ユニット１０と負荷側ユニット５０とは、冷媒配管である液配管１と冷媒配管であるガス配管２とで接続されて連絡するようになっている。具体的には、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０は、圧縮機１１、流路切替弁としての四方弁１３、負荷側熱交換器５２、負荷側絞り装置５１、冷媒熱交換器１６、熱源側絞り装置１５及び熱源側交換器１４を液配管１及びガス配管２で順次接続した冷媒回路である主回路で連絡している。つまり、主回路を冷媒が循環することによって、空気調和装置１００は冷房運転及び暖房運転することができるようになっているのである。
【００１３】
熱源側ユニット１０には、メイン冷媒回路と、インジェクション回路と、異物回収回路とが形成されている。熱源側ユニット１０のメイン冷媒回路は、圧縮機１１と、油分離機器１２と、四方弁１３と、熱源側熱交換器１４と、熱源側絞り装置１５と、冷媒熱交換器１６と、アキュムレータ１８とが順次接続されて構成されている。圧縮機１１は、インバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプであり、液配管１を流れる冷媒を吸入して、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものである。また、圧縮機１１は、その内部の圧縮室内にインジェクション回路から供給される冷媒をインジェクション（注入）することができる構造となっている。
【００１４】
油分離機器１２は、冷凍機油が混在している冷媒ガスから冷凍機油成分を分離する機能を有している。なお、分離した冷凍機油は、圧縮機１１に接続している吸入側配管と油分離器１２とを連絡する冷媒配管に設けられている毛細管１７で流量がコントロールされて圧縮機１１に戻されるようになっている。四方弁１３は、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流れを切り替えるものである。熱源側熱交換器１４は、凝縮器として機能するものであり、図示省略のファン等から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なって冷媒を凝縮液化するものである。
【００１５】
熱源側絞り装置１５は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この熱源側絞り装置１５は、開度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されているものとする。冷媒熱交換器１６は、メイン冷媒回路を流れる冷媒と、インジェクション回路を流れる冷媒との間で熱交換を行なうようになっている。アキュムレータ１８は、過剰な冷媒を貯留するものである。アキュムレータ１８があることによって、気液分離が可能であり、圧縮機吸入の乾き度を規定以上にすることができる。なお、アキュムレータ１８は、過剰な冷媒を貯留できる容器であればよい。
【００１６】
熱源側ユニット１０のインジェクション回路は、冷媒熱交換器１６と負荷側ユニット５０の負荷側絞り装置５１との間で液配管１を分岐させたインジェクション管２０を圧縮機１１のインジェクションポートに接続することで構成されている。また、液配管１との分岐した部分と冷媒熱交換器１６との間におけるインジェクション管２０には、バイパス用絞り装置２１が備えられている。このインジェクション管２０を、冷媒熱交換器１６と圧縮機１１との間で更に分岐させ、一方を開閉弁２２を介してアキュムレータ１８に接続し、他方を第１開閉弁である開閉弁２３を介して圧縮機１１のインジェクションポートに接続させている。
【００１７】
バイパス用絞り装置２１は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。このバイパス用絞り装置２１は、開度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されているものとする。つまり、メイン冷媒回路を流れる冷媒の一部をインジェクション回路に流入させることによって、冷媒熱交換器１６において、メイン冷媒回路（液配管１）を流れる冷媒と、インジェクション管２０を流れバイパス用絞り装置２１で減圧され低温となった冷媒とで熱交換するようになっているのである。
【００１８】
開閉弁２２は、制御手段４０に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。なお、開閉弁２２は、制御手段４０に開閉制御されることによって、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するために設置されている。開閉弁２３も、制御手段４０に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。つまり、開閉弁２３を開放状態にすることによって、インジェクション管２０に冷媒を導通させ、インジェクション回路を形成するのである。
【００１９】
熱源側ユニット１０の異物回収回路は、冷媒熱交換器１６と負荷側絞り装置５１との間で液配管１を分岐させたバイパス管３０を、冷媒熱交換器１６と負荷側絞り装置５１との間の液配管１に再接続させることで構成されている。また、バイパス管３０には、２つの開閉弁（第２開閉弁である開閉弁３２及び第３開閉弁である開閉弁３３）と、その２つの開閉弁の間に異物分離器３１とが備えられている。さらに、バイパス管３０を分岐させた部分と再接続させた部分との間における液配管１には、第４開閉弁である開閉弁２４を備えている。
【００２０】
開閉弁３２及び開閉弁３３は、制御手段４０に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。この開閉弁３２及び開閉弁３３の開閉を制御することによって、バイパス管３０に冷媒を導通させ、異物分離器３１内に異物を封鎖することができる。また、開閉弁２４も、制御手段４０に開閉制御されて冷媒を導通したりしなかったりするものである。つまり、開閉弁２４を閉止状態にすることよって、バイパス管３０に冷媒を導通させ、異物回収回路を形成するのである。異物分離器３１は、液配管１及びガス配管２内に残留している異物と冷媒とを分離するためのものである。
【００２１】
すなわち、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０をリプレース後に運転させた際に、開閉弁２４を閉止状態にし、冷媒をバイパス管３０内に導通させ、異物分離器３１で異物を回収する。そして、異物回収工程が終了したら、開閉弁２４を開放状態にするとともに、開閉弁３２及び開閉弁３３を閉止状態にして、異物を冷凍サイクルから分離・回収する。なお、この異物分離器３１は、冷媒内に混在している冷凍機油等の異物を回収できるものであれば、特に構成を限定するものではない。また、異物回収回路が熱源側ユニット１０内に備えら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、異物回収回路を、負荷側ユニット５０に備えてもよく、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０の外部に備えるようにしてもよい。
【００２２】
制御手段４０は、空気調和装置１００の全体を統括制御する機能を有する。具体的には、制御手段４０は、圧縮機１１の駆動周波数を制御したり、熱源側絞り装置１５、バイパス用絞り装置２１及び負荷側絞り装置５１の開度や、開閉弁２２、開閉弁２３、開閉弁２４、開閉弁３２及び開閉弁３３の開閉を制御したりするようになっている。ここでは、制御手段４０が、熱源側ユニット１０内に備えられている場合を例に説明しているが、これに限定するものでない。たとえば、制御手段４０を負荷側ユニット５０内に備えてもよく、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０の外部に備えてもよい。
【００２３】
負荷側ユニット５０には、負荷側絞り装置５１と、負荷側熱交換器５２とが搭載されている。負荷側絞り装置５１は、減圧弁や膨張弁として機能し、冷媒を減圧して膨張させるものである。この負荷側絞り装置５１は、開度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されているものとする。負荷側熱交換器５２は、蒸発器として機能し、冷媒と空気との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化及び凝縮液化するものである。なお、この実施の形態１では、空気調和装置１００に負荷側ユニット５０が１台搭載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く、複数台搭載してもよい。
【００２４】
ガス配管２は、圧縮機１１で圧縮されて気体になった冷媒を導通させる冷媒配管である。液配管１は、負荷側熱交換器５２で凝縮されて液体となった冷媒を導通させる冷媒配管である。なお、インジェクション管２０及びバイパス管３０も冷媒を導通する冷媒配管である。また、圧縮機１１の駆動周波数や、熱源側絞り装置１５と、バイパス用絞り装置２１と、負荷側絞り装置５１との開度、開閉弁２２と、開閉弁２３との開閉の制御は、制御手段４０が行なうようになっている。つまり、制御手段４０は、図示省略の各温度センサや各圧力センサから送られる情報に基づいて、各機器を制御するようになっているのである。
【００２５】
空気調和装置１００に使用する冷媒について説明する。
空気調和装置１００の冷凍サイクルに使用できる冷媒には、非共沸混合冷媒や擬似共沸混合冷媒、単一冷媒等がある。非共沸混合冷媒には、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）冷媒であるＲ４０７Ｃ（Ｒ３２／Ｒ１２５／Ｒ１３４ａ）等がある。この非共沸混合冷媒は、沸点が異なる冷媒の混合物であるので、液相冷媒と気相冷媒との組成比率が異なるという特性を有している。擬似共沸混合冷媒には、ＨＦＣ冷媒であるＲ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）やＲ４０４Ａ（Ｒ１２５／Ｒ１４３ａ／Ｒ１３４ａ）等がある。この擬似共沸混合冷媒は、非共沸混合冷媒と同様の特性の他、Ｒ２２の約１．６倍の動作圧力という特性を有している。
【００２６】
また、単一冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロクロロフルオロカーボン）冷媒であるＲ２２やＨＦＣ冷媒であるＲ１３４ａ等がある。この単一冷媒は、混合物ではないので、取扱いが容易であるという特性を有している。その他、自然冷媒である二酸化炭素やプロパン、イソブタン、アンモニア等を使用することもできる。なお、Ｒ２２はクロロジフルオロメタン、Ｒ３２はジフルオロメタンを、Ｒ１２５はペンタフルオロエタンを、Ｒ１３４ａは１，１，１，２−テトラフルオロエタンを、Ｒ１４３ａは１，１，１−トリフルオロエタンをそれぞれ示している。したがって、空気調和装置１００の用途や目的に応じた冷媒を使用するとよい。
【００２７】
ここで、空気調和装置１００の更新について説明する。
まず、空気調和装置１００を構成する熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０をそれぞれ新しい熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０に起き換える、つまり新しい熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０をリプレースする。次に、リプレースした熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０を既設の液配管１及びガス配管２で接続し、これにより冷凍サイクルを形成する。このように、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０を新しいものにリプレースするだけで、冷媒を補充したり、入れ替えたりすることができるのである。
【００２８】
その後、既設の液配管１及びガス配管２内に残留している冷凍機油やその劣化物等の異物を回収するようになっている。つまり、新しい熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０にリプレースした後に、空気調和装置１００の運転を開始させて、封入された新しい冷媒で液配管１及びガス配管２内に残留している異物を押し流し、その異物を異物補足器３１で回収し、冷媒のみを液配管１及びガス配管２内に流れるようにして空気調和装置１００を更新するのである。なお、封入された新しい冷媒は、リプレース前に使用されていた冷媒を補充するための冷媒であってもよく、リプレース前に使用されていた冷媒と異なる冷媒であってもよい。
【００２９】
具体的には、開閉弁２４を閉止状態にするとともに、開閉弁３２及び開閉弁３３を開放状態にする。このような弁状態とすると、異物が混在している冷媒がバイパス管３０に流入することになり、異物分離器３１で異物が回収された後、冷媒のみを主回路に戻るようになる。このような弁状態で所定の時間、運転を継続させると、冷媒に混在している異物が回収できることになる。その後、開閉弁２４を開放状態にし、開閉弁３２及び開閉弁３３を閉止状態とすることで、異物を主回路から取り除き、異物分離器３１内に封止することができる。
【００３０】
ここで、空気調和装置１００の更新を含めた動作について説明する。
まず、外気温度が比較的高い場合の暖房運転について説明する。図１に基づいて、空気調和装置１００の暖房運転時における冷媒状態について説明する。空気調和装置１００が暖房運転を開始すると、まず圧縮機１１が駆動される。そして、圧縮機１１から吐出した高温・高圧のガス冷媒は、油分離器１２及び四方弁１３を経由して熱源側ユニット１０から流出し、ガス配管２を流れて負荷側ユニット５０内の負荷側熱交換器５２に到達する。
【００３１】
この高温・高圧のガス冷媒がガス配管２を流れる際に、旧ユニット（リプレース前の熱源側ユニット及び負荷側ユニット）で使用されていた冷凍機油やその劣化物を冷媒と一緒に押し流し、負荷側熱交換器５２に到達する。この負荷側熱交換器５２では、ガス冷媒は、空気や水に放熱しながら凝縮液化し、低温・高圧の液冷媒となる。つまり、冷媒に蓄えられていた熱を負荷側の空気や水に与えることで暖房運転を行なうようになっているのである。
【００３２】
また、負荷側熱交換器５２で凝縮液化した液冷媒は、負荷側絞り装置５１で中間圧力まで減圧され、中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒となる。この中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒は、負荷側ユニット５０から流出し、液配管１を流れて熱源側ユニット１０に到達する。このとき、開閉弁２４を閉止状態に、開閉弁３２及び開閉弁３３を開放状態にすることで、熱源側ユニット１０に到達する前に、異物回収回路に異物が混在している冷媒を流通させる。この冷媒は、バイパス管３０を流れ、異物分離器３１で異物が回収された後に液配管１に戻り、熱源側ユニット１０に到達する。
【００３３】
ここでは、比較的外気温度が高いので、インジェクション回路に冷媒が流入しないようになっている。つまり、バイパス用絞り装置２１及び開閉弁２３を閉止状態とするように制御されているのである。なお、開閉弁２２は、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するように開閉制御されるようにしておけばよい。たとえば、バイパス用絞り装置２１及び開閉弁２３を閉止状態としているときには、開閉弁２２を開放状態として、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するとよい。
【００３４】
このような状態では、熱源側ユニット１０に流入した冷媒は、冷媒熱交換器１６を経由した後、熱源側絞り装置１５で減圧されて低圧・低温の液冷媒もしくは気液二相冷媒となる。この冷媒は、熱源側熱交換器１４で空気と熱交換することによって、蒸発ガス化してガス冷媒となる。つまり、熱源側熱交換器１４に供給される空気から吸熱することで気体に状態変化するのである。そして、ガス冷媒は、四方弁１３及びアキュムレータ１８を経由した後、圧縮機１１に吸入される。このような弁状態を維持させたままで所定の時間、暖房運転を継続させる。その後、開閉弁２４を開放状態に、開閉弁３２及び開閉弁３３を閉止状態にすることで、異物回収回路を主回路から分離することができる。すなわち、異物を異物分離器３１に回収し、封止することができるのである。
【００３５】
この実施の形態１では、熱源側ユニット１０が１台搭載されている場合を例に説明しているが、これに限定するものではない。たとえば、空気調和装置１００に要求される空調負荷が大きい場合に備えて、熱源側ユニット１０を複数台搭載してもよい。なお、外気温度が比較的高い場合には、インジェクション回路に冷媒が流入しないため、冷媒熱交換器１６では熱交換は行われない。また、外気温度が比較的高い場合は、主回路を流れる冷媒の流量がさほど減少せず、暖房運転効率及び異物回収効率が顕著に低下することはない。
【００３６】
次に、比較的外気温度が低い、つまり外気温度がマイナス１０℃以下（低外気）となるような場合の暖房運転について説明する。図２は、比較的外気温度が低いときの暖房運転の冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。図１及び図２に基づいて、空気調和装置１００の比較的外気温度が低い場合における暖房運転時の冷媒状態について説明する。図２では、縦軸が絶対圧力（Ｐ）を、横軸が比エンタルピ（Ｈ）をそれぞれ示している。また、冷媒は、飽和液線と飽和蒸気線とで囲まれた部分では気液二相状態であることを、飽和液線の左側では液化した状態であることを、飽和蒸気線の右側ではガス化した状態であることをそれぞれ表している。なお、このモリエル線図は、Ｒ４１０Ａ冷媒の状態を表している。
【００３７】
空気調和装置１００が暖房運転を開始すると、まず圧縮機１１が駆動される。そして、圧縮機１１から吐出した高温・高圧のガス冷媒（状態（ａ））は、油分離器１２及び四方弁１３を経由して熱源側ユニット１０から流出し、ガス配管２を流れて負荷側ユニット５０内の負荷側熱交換器５２に到達する。この高温・高圧のガス冷媒がガス配管２を流れる際に、旧ユニットで使用されていた冷凍機油やその劣化物を冷媒と一緒に押し流し、負荷側熱交換器５２に到達する。この負荷側熱交換器５２では、ガス冷媒は、空気や水に放熱しながら凝縮液化し、低温・高圧の液冷媒となる（状態（ｂ））。つまり、冷媒に蓄えられていた熱を負荷側の空気や水に与えることで暖房運転を行なうようになっているのである。
【００３８】
また、負荷側熱交換器５２で凝縮液化した液冷媒は、負荷側絞り装置５１で中間圧力まで減圧され、中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒となる（状態（ｃ））。この中間圧力の液冷媒もしくは気液二相冷媒は、負荷側ユニット５０から流出し、液配管１を流れて熱源側ユニット１０に到達する。このとき、開閉弁２４を閉止状態に、開閉弁３２及び開閉弁３３を開放状態にすることで、熱源側ユニット１０に到達する前に、異物回収回路に異物が混在している冷媒を流通させる。この冷媒は、バイパス管３０を流れ、異物分離器３１で異物が回収された後に液配管１に戻り、熱源側ユニット１０に到達する。
【００３９】
ここでは、低外気であるので、冷媒の一部をインジェクション回路に流入させるようになっている。なお、低外気であるかどうかの判断は、制御手段４０が外気温度と予め設定してある基準温度値とを比較することで行なうようになっている。制御手段４０は、バイパス用絞り装置２１及び開閉弁２３を開放状態に制御して、熱源側ユニット１０に流入した冷媒を分流させる。つまり、熱源側ユニット１０に流入した冷媒は、メイン冷媒回路とインジェクション回路とに分流されるのである。なお、バイパス用絞り装置２１及び開閉弁２３を開放状態としているときには、開閉弁２２を閉止状態として、冷凍サイクル内の圧力変動を調整するとよい。
【００４０】
メイン冷媒回路に分流された冷媒は、冷媒熱交換器１６で、インジェクション回路に分流され、バイパス用絞り装置２１で若干減圧された低温・低圧の冷媒（状態（ｇ））と熱交換し、更に冷却され低温・高圧の液冷媒となる（状態（ｄ））。この液冷媒は、冷媒熱交換器１６を経由した後、熱源側絞り装置１５で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒となる（状態（ｅ））。この気液二相冷媒は、熱源側熱交換器１４で空気と熱交換することによって、蒸発ガス化してガス冷媒となる（状態（ｆ））。つまり、熱源側熱交換器１４に供給される空気から吸熱することで気体に状態変化するのである。そして、このガス冷媒は、四方弁１３及びアキュムレータ１８を経由した後、圧縮機１１に吸入される。
【００４１】
一方、インジェクション回路に分流された冷媒は、バイパス用絞り装置２１で減圧されて低温・低圧の気液二相冷媒となる（状態（ｇ））。この気液二相冷媒は、冷媒熱交換器１６に流入し、メイン冷媒回路を流れる中間圧力の液冷媒または気液二相冷媒（状態（ｃ））と熱交換し、加熱される（状態（ｈ））。つまり、インジェクション回路を流れる冷媒は、冷媒熱交換器１６でメイン冷媒回路を流れる冷媒と熱交換することで、若干、高乾き度の冷媒となるのである。そして、この冷媒は、開閉弁２３を介して圧縮機１１のインジェクションポートにインジェクションされる。
【００４２】
圧縮機１１では、メイン冷媒回路を経て吸入された冷媒（状態（ｆ））が中間圧力まで圧縮、加熱された（状態（ｉ））後で、インジェクション回路からインジェクションされる冷媒（状態（ｈ））と合流させる。そして、合流した冷媒は、温度が若干低下した（状態（ｊ））後で、高圧まで圧縮され（状態（ａ））、再度吐出される。このような弁状態を維持させたままで所定の時間、暖房運転を継続させる。その後、開閉弁２４を開放状態に、開閉弁３２及び開閉弁３３を閉止状態にすることで、異物回収回路を主回路から分離することができる。すなわち、異物を異物分離器３１に回収し、封止することができるのである。なお、インジェクション回路に冷媒を流入させるため、冷媒熱交換器１６で熱交換が行なわれるようになっている。
【００４３】
図３は、外気温度と冷媒流量との関係を説明するためのグラフである。図４は、外気温度と異物回収時間との関係を説明するためのグラフである。図３及び図４に基づいて、低外気時においてインジェクション回路に冷媒を流通させた場合における異物回収時間について説明する。なお、この図３では、縦軸が冷媒流量を、横軸が外気温度をそれぞれ示している。また、この図４では、縦軸が異物回収時間で、横軸が外気温度をそれぞれ示している。
【００４４】
比較的外気温度が低い場合の暖房運転では、その外気と熱交換しなければならないために、冷媒の蒸発温度が低下し、それに伴って蒸発圧力（低圧）が低下する。そして、圧縮機１１に吸入される冷媒の密度も低下する。その結果として、図３のラインＡで示すように冷媒流量が外気温度とともに低下するのである。したがって、インジェクション回路を備えていない冷凍サイクルでは、圧縮機に吸入される冷媒の密度が低下することになるため、冷媒流量が減少することになり、圧縮比が大きくなろうとする。つまり、冷凍サイクルの能力が低下してしまうのである。
【００４５】
この実施の形態１に係る空気調和装置１００のようにインジェクション回路を備えている冷凍サイクルでは、図３のラインＢで示すように圧縮機１１の圧縮過程で中間圧の冷媒（状態（ｇ））をインジェクションして冷媒流量を増加（冷媒の密度を向上）させることができる。つまり、圧縮機１１からの吐出温度を異常上昇させることなく、低外気であっても暖房能力を維持することができるのである。また、液配管１及びガス配管２に残留する異物を冷媒で押し流すときの効率や、液配管１及びガス配管２に残留する異物の量は、その異物と冷媒との間に働くせん断力に大きく影響される。このために、低外気であって、図３のラインＡのような流量特性では、図４のラインＡで示すように外気温度の低下に伴って、異物回収時間も長くなる。つまり、異物回収効率が低下する。
【００４６】
そこで、この実施の形態１に係る空気調和装置１００のようにインジェクション回路を備えている冷凍サイクルでは、図３のラインＢで示すように圧縮機１１の圧縮過程で中間圧の冷媒（状態（ｇ））をインジェクションして冷媒流量を増加させることができるので、冷媒流量の低下を低減し、低外気であっても異物回収能力を維持することができるのである。したがって、図３及び図４からわかるように、この実施の形態１に係る空気調和装置１００は、インジェクション回路を備えているために、低外気時であっても、インジェクション回路に冷媒を流通させることによって暖房能力を維持しつつ、異物回収能力も改善しているのである。
【００４７】
実施の形態２.
図５は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置２００の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。図５に基づいて、空気調和装置２００の回路構成について説明する。この空気調和装置２００は、冷媒を循環させる冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用して、冷房運転及び暖房運転を行なうものである。なお、実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００４８】
空気調和装置２００の実施の形態１に係る空気調和装置１００との相違点は、異物回収回路の設置位置である。この実施の形態２にかかる異物回収回路は、四方弁１３とアキュムレータ１８との間でガス配管２を分岐させたバイパス管３０ａを、四方弁１３とアキュムレータ１８との間のガス配管２に再接続することで構成されている。また、バイパス管３０ａには、２つの開閉弁（第２開閉弁である開閉弁３２ａ及び第３開閉弁である開閉弁３３ａ）と、その２つの開閉弁の間に異物分離器３１ａとが備えられている。さらに、バイパス管３０ａを分岐させた部分と再接続させた部分との間におけるガス配管２には、第４開閉弁である開閉弁２４ａを備えている。
【００４９】
異物回収回路をこのような配置としても、実施の形態１に係る空気調和装置１００と同様な効果を得ることができる。したがって、実施の形態２に係る空気調和装置２００は、インジェクション回路を設けることによって、圧縮機１１から吐出する冷媒の温度を異常上昇させることなく、冷媒流量を増加（冷媒密度を向上）させることができ、低外気であっても暖房能力及び異物回収能力を維持することができる。
【００５０】
実施の形態１及び実施の形態２では、熱源側ユニット１０及び負荷側ユニット５０の双方をリプレースした場合を例に説明したが、これに限定するものではない。すなわち、熱源側ユニット１０または負荷側ユニット５０のうち少なくとも１つをリプレースする場合であっても同様の効果を得られる。なお、空気調和装置１００及び空気調和装置２００は、冷凍装置やルームエアコン、パッケージエアコン、冷蔵庫や、加湿器、調湿装置、ヒートポンプ給湯機等に適用することが可能である。
【００５１】
したがって、空気調和装置１００及び空気調和装置２００の適用される目的・用途に応じて使用する冷媒や、熱源側ユニット１０の台数、負荷側ユニット５０の台数を決定するとよい。また、制御手段４０は、空気調和装置１００及び空気調和装置２００の全体を統括制御できるようなマイクロコンピュータ等で構成するとよい。さらに、圧縮機１１から吐出された冷媒の温度を検知する温度センサや、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力を検知する圧力センサ、冷媒熱交換器１６で熱交換した後のインジェクション管２０を流れる冷媒の温度を検知する温度センサ等を設置しておくとよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
【図２】低外気時の暖房運転の冷媒状態を示すモリエル線図（Ｐ−Ｈ線図）である。
【図３】外気温度と冷媒流量との関係を説明するためのグラフである。
【図４】外気温度と異物回収時間との関係を説明するためのグラフである。
【図５】実施の形態２に係る空気調和装置の冷媒回路構成を示す冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  液配管、２  ガス配管、１０  熱源側ユニット、１１  圧縮機、１２  油分離器、１３  四方弁、１４  熱源側熱交換器、１５  熱源側絞り装置、１６  冷媒熱交換器、１７  毛細管、１８  アキュムレータ、２０  インジェクション管、２１  バイパス用絞り装置、２２  開閉弁、２３  開閉弁（第１開閉弁）、２４  開閉弁（第４開閉弁）、２４ａ  開閉弁（第４開閉弁）、３０  バイパス管、３０ａ  バイパス管、３１  異物分離器、３１ａ  異物分離器、３２  開閉弁（第２開閉弁）、３２ａ  開閉弁（第２開閉弁）、３３  開閉弁（第３開閉弁）、３３ａ  開閉弁（第３開閉弁）、４０  制御手段、５０  負荷側ユニット、５１  負荷側絞り装置、５２  負荷側熱交換器、１００  空気調和装置、２００  空気調和装置。
【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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