(57)【要約】      （修正有）【課題】冷凍サイクルの状態に応じて適切なインジェクションが行えるヒートポンプサイクル装置を提供する。【解決手段】制御手段６０は、圧力センサ５０で検出した凝縮圧力ＨＰを取り込むとともに、記憶部に記憶している圧縮機回転数Ｆを読み出す。次に、制御手段６０は、開閉弁／副膨張弁制御テーブルを参照し、取り込んだ凝縮圧力ＨＰと読み出した圧縮機回転数Ｆとに対応する第１開閉弁２３および第２開閉弁２４の開閉と、副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを抽出する。次に、制御手段６０は、抽出した第１開閉弁２３および第２開閉弁２４の開閉に応じて、第１開閉弁２３および第２開閉弁２４を開あるいは閉とする。また、制御手段６０は、抽出した副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを副膨張弁２２に加えて、副膨張弁２２の開度を加えるパルス数Ｐａに対応する開度とする。【選択図】図１
2017026238.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と利用側熱交換器と主膨張弁と熱源側熱交換器とが順次主冷媒配管で接続されてなる冷媒回路と、
一端が前記冷媒配管における前記利用側熱交換器と前記主膨張弁の間に接続され他端が前記圧縮機の中間圧力部に接続されたインジェクション回路と、過冷却熱交換器と、前記圧縮機の回転数制御を行う制御手段と
を備えたヒートポンプサイクル装置であって、
前記インジェクション回路は、同インジェクション回路に流入した冷媒を前記過冷却熱交換器を介して前記圧縮機の中間圧力部に導く第１流路と、前記インジェクション回路に流入した冷媒を直接前記圧縮機の中間圧力部に導く第２流路と切り替える流路切替手段を有し、
前記過冷却熱交換器は、前記主冷媒配管を流れる冷媒と前記第１流路を流れる冷媒とを熱交換させ、
前記制御手段は、
前記利用側熱交換器を凝縮器として機能させているときに前記圧縮機の中間圧力部に冷媒をインジェクションするとき、ガスインジェクションを行う場合は前記インジェクション回路に流入した冷媒が前記第１流路を流れるように前記流路切替手段を切り替え、液インジェクションを行う場合は前記インジェクション回路に流入した冷媒が前記第２流路を流れるように前記流路切替手段を切り替える、
ことを特徴とするヒートポンプサイクル装置。
【請求項２】
凝縮圧力を検出する凝縮圧力検出手段をさらに有し、
前記制御手段は、前記凝縮圧力検出手段で検出した凝縮圧力と前記圧縮機の回転数に応じて、前記ガスインジェクションあるいは前記液インジェクションのうちいずれかを選択して行う、
請求項１に記載のヒートポンプサイクル装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ガスインジェクションあるいは前記液インジェクションのうちいずれかを行うとき、前記副膨張弁の開度を前記凝縮圧力検出手段で検出した凝縮圧力と前記圧縮機の回転数に応じた開度とする、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒートポンプサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプサイクル装置に係わり、詳細には、圧縮機の中間圧力部に冷媒のインジェクションが行えるヒートポンプサイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプサイクル装置では、圧縮機の吐出冷媒温度の上昇を抑制するために、あるいは、利用側熱交換器での冷媒流量を増加させて暖房能力や給湯能力を確保するために、圧縮機の中間圧力部に冷媒をインジェクションするインジェクション配管を備えたものが提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示されているのは、ヒートポンプサイクル装置の１つである冷凍装置である。この冷凍装置は、圧縮機と、凝縮器と、気液分離器と、メイン膨張弁と、蒸発器と、凝縮器と膨張弁の間に配置される過冷却熱交換器と、凝縮器から流出した冷媒の一部を圧縮機の中間圧力部に導くインジェクション配管と、インジェクション配管を流れる冷媒量を調整するインジェクション用膨張弁を有する。この冷凍装置では、インジェクション配管を流れる冷媒が凝縮器から液管に流出した冷媒と過冷却熱交換器で熱交換してガス冷媒となって圧縮機にインジェクションされるガスインジェクションが行われる。
【０００４】
一方、特許文献２に開示されているヒートポンプサイクル装置は、圧縮機と、利用側熱交換器と、第１膨張弁と、熱源側熱交換器とを順次冷媒配管で接続し、利用側熱交換器と第１流量調整手段とを接続する冷媒配管から分岐して圧縮機の中間圧力部と接続され第２膨張弁を有するインジェクション配管を備えた冷媒回路を有する。このヒートポンプサイクル装置では、利用側熱交換器が凝縮器として機能するときに、利用側熱交換器で凝縮した液冷媒がそのままインジェクション配管を介して圧縮機にインジェクションされる液インジェクションが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１２７９０２号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５５９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、圧縮機の吐出冷媒温度を低下させる目的でインジェクションを行う場合は、液インジェクションを行う方が好ましい。ヒートポンプ式温冷水空気調和機やヒートポンプ式給湯装置では、外気温度が低いときに高い出湯温度が求められる場合があり、このとき、圧縮機を高回転で駆動する必要があるため吐出冷媒温度が急激に上昇して圧縮機の許容温度を超える恐れがある。このような場合に液インジェクションを行えば、圧縮機内部で液冷媒が蒸発する際に圧縮機から熱を奪うことによって、吐出冷媒温度を迅速に低下させることができるためである。一方、暖房能力や給湯能力を確保するために凝縮器（暖房運転時の室内熱交換器や給湯時の水冷媒熱交換器）における冷媒流量を増加させる目的でインジェクションを行う場合は、ガスインジェクションを行う方が好ましい。凝縮器における冷媒流量を増加させたいときは、必ずしも圧縮機の吐出冷媒温度が高くない場合がある。このような場合にガスインジェクションを行えば、吐出冷媒温度を必要以上に低下させることによって暖房能力や給湯能力を低下させたり、圧縮機で液圧縮が起こることがなく、凝縮器における冷媒流量を増加させることができるためである。
【０００７】
特許文献１に記載の冷凍装置は、前述したようにガスインジェクションを行うよう構成されている。そのため、液インジェクションを行う場合のように、液冷媒が蒸発する際に圧縮機から熱を奪うということがない。従って、液インジェクションを行う場合と比べて圧縮機内部の温度を低下させることができない場合があるため、圧縮機の吐出冷媒温度を低下させることに対しては不適であった。また、特許文献２に記載のヒートポンプサイクル装置は、前述したように液インジェクションを行うように構成されている。そのため、吐出冷媒温度を必要以上に低下させたり圧縮機で液圧縮を起こす恐れがあるので、凝縮器における冷媒流量を増加させることに対しては不適であった。
【０００８】
本発明は以上述べた問題点を解決し、冷凍サイクルの状態に応じて適切なインジェクションが行えるヒートポンプ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】
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するものであって、本発明のヒートポンプサイクル装置は、圧縮機と利用側熱交換器と主膨張弁と熱源側熱交換器とが順次主冷媒配管で接続されてなる冷媒回路と、一端が冷媒配管における利用側熱交換器と主膨張弁の間に接続され他端が圧縮機の中間圧力部に接続されたインジェクション回路と、過冷却熱交換器と、圧縮機の回転数制御を行う制御手段を備えたものであって、インジェクション回路は、このインジェクション回路に流入した冷媒を過冷却熱交換器を介して圧縮機の中間圧力部に導く第１流路と、インジェクション回路に流入した冷媒を直接圧縮機の中間圧力部に導く第２流路と切り替える流路切替手段を有する。過冷却熱交換器は、主冷媒配管を流れる冷媒と第１流路を流れる冷媒とを熱交換させる。制御手段は、利用側熱交換器を凝縮器として機能させているときに圧縮機の中間圧力部に冷媒をインジェクションするとき、ガスインジェクションを行う場合はインジェクション回路に流入した冷媒が第１流路を流れるように流路切替手段を切り替え、液インジェクションを行う場合はインジェクション回路に流入した冷媒が第２流路を流れるように流路切替手段を切り替える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のヒートポンプサイクル装置は、ガスインジェクションあるいは液インジェクションを選択的に行うことができるので、冷凍サイクルの状態に応じて適切なインジェクションを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態における、ヒートポンプサイクル装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態における、開閉弁／副膨張弁制御テーブルである。
【図３】本発明の実施形態における、インジェクションを行う際の処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施形態としては、床暖房装置やラジエタ等の室内ユニットを有し、水冷媒熱交換器で冷媒と熱交換した水を室内ユニットに供給するヒートポンプサイクル装置を例に挙げて説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明によるヒートポンプサイクル装置の構成を示している。このヒートポンプサイクル装置１００は、圧縮機１、四方弁２、冷媒と水との熱交換を行う利用側熱交換器である水冷媒熱交換器３、主膨張弁４、熱源側熱交換器５、アキュムレータ６が順に主冷媒配管１１で接続されて冷媒回路１０が構成されている。
【００１４】
圧縮機１は、インバータにより回転数が制御される図示しないモータによって駆動されることで、運転容量を可変できる能力可変型圧縮機である。圧縮機１には、後述するインジェクション配管１８が接続される中間圧力部１ａが備えられている。四方弁２は、冷媒回路１０における冷媒循環方向を切り換えるための弁である。水冷媒熱交換器３は、主冷媒配管１１を流れて水冷媒熱交換器３に流入した冷媒と後述する水配管１６を循環して水冷媒熱交換器３に流入した水とを熱交換させる。主膨張弁４は、ステッピングモータを用いてパルス制御により弁の開度を制御するものであり、熱源側熱交換器５に流入あるいは熱源側熱交換器５から流出する冷媒量を調整する。熱源側熱交換器５は、主冷媒配管１１を流れて熱源側熱交換器５に流入した冷媒と外気とを熱交換させる。アキュムレータ６は、四方弁２から流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離し、ガス冷媒のみを圧縮機１に吸入させる。
【００１５】
冷媒回路１０には、一端が主冷媒配管１１における水冷媒熱交換器３と主膨張弁４の間に、他端が圧縮機１の中間圧力部１ａに各々接続されるインジェクション回路２０が備えられている。このインジェクション回路２０は、過冷却熱交換器２１と、副膨張弁２２と、第１開閉弁２３と、第２開閉弁２４と、副冷媒配管１７と、第１分管１７ａおよび第２分管１７ｂと、インジェクション配管１８を有する。
【００１６】
副冷媒配管１７は、一端が主冷媒配管１１における水冷媒熱交換器３と主膨張弁４の間に接続され、他端が後述する第１分管１７ａおよび第２分管１７ｂの各々の一端に接続される。副冷媒配管１７には副膨張弁２２が設けられている。副膨張弁２２は、ステッピングモータを用いてパルス制御により弁の開度を制御するものであり、副冷媒配管１７を流れる冷媒量を調整する。
【００１７】
第１分管１７ａおよび第２分管１７ｂは、各々の一端が上述したように副冷媒配管１７の他端に接続され、各々の他端が後述するインジェクション配管１８の一端に接続されている。つまり、第１分管１７ａと第２分管１７ｂとは、副冷媒配管１７およびインジェクション配管１８の間に並列に接続されている。第１分管１７ａの一部は後述する過冷却熱交換器２１に配置されている。第１分管１７ａにおける副冷媒配管１７と第１分管１７ａとの接続箇所と過冷却熱交換器２１の間には、第１開閉弁２３が設けられている。第１開閉弁２３を開閉することで、第１分管１７ａに冷媒を流すあるいは冷媒の流れを遮断することができる。第２分管１７ｂには第２開閉弁２４が設けられており、第２開閉弁２４を開閉することで、第２分管１７ｂに冷媒を流すあるいは冷媒の流れを遮断することができる。
【００１８】
インジェクション配管１８は、一端が上述したように第１分管１７ａおよび第２分管１７ｂの他端に接続され、他端が圧縮機１の中間圧力部１ａに接続されている。インジェクション配管１８は、主冷媒回路１１から副膨張弁２２の開度に応じた量で副冷媒配管１７に分流した冷媒を、第１分管１７ａあるいは第２分管１７ｂを介して圧縮機１の中間圧力部１ａに導く。
【００１９】
また、ヒートポンプ装置１００は、過冷却熱交換器２１を有する。過冷却熱交換器２１は、主冷媒配管１１と副冷媒配管１７の接続箇所と主膨張弁４の間に配置される。過冷却熱交換器２１は、水冷媒熱交換器３が凝縮器として機能するときに、水冷媒熱交換器３から流出した冷媒と第１分管１７ａを流れる冷媒とを熱交換させる。
【００２０】
以上説明したインジェクション回路２０の構成のうち、第１開閉弁２３および第２開閉弁２４が、本発明の流路切替手段である。また、副冷媒配管１７と第１分管１７ａとインジェクション配管１８で形成される冷媒流路が、本発明の第１流路である。さらには、副冷媒配管１７と第２分管１７ｂとインジェクション配管１８で形成される冷媒流路が、本発明の第２流路である。尚、流路切替手段は上記第１開閉弁２３および第２開閉弁２４に限らず、三方弁で構成されてもよく、インジェクション回路２０に流入した冷媒を第１流路あるいは第２流路に切り替えて流すことができるものであればよい。
【００２１】
主冷媒配管１１における圧縮機１の吐出口付近には、圧縮機１から吐出された冷媒の温度（吐出冷媒温度）を検出するための吐出冷媒温度センサ５１が備えられている。圧縮機１の密閉容器の下方には、圧縮機１の温度を検出するための圧縮機温度センサ５２が備えられている。主冷媒配管１１における過冷却熱交換器２１と主膨張弁４との間には、主膨張弁４付近の冷媒温度を検出する冷媒温度センサ５３が備えられている。主冷媒配管１１における主膨張弁４と熱源側熱交換器５との間には、熱源側熱交換器５の温度を検出する熱交温度センサ５４が備えられている。熱源側熱交換器５の近傍には、外気温度を検出するための外気温度センサ５５が設けられている。主冷媒配管１１における圧縮機１の吐出側（四方弁２と水冷媒熱交換器３との間）には、凝縮圧力検出手段である圧力センサ５０が備えられている。
【００２２】
水冷媒熱交換器３には、前述した主冷媒配管１１と水配管１６が接続されている。水配管１６には室内ユニット４０と循環ポンプ３０が設けられている。循環ポンプ３０の駆動により水冷媒熱交換器３において冷媒と熱交換された水が水配管１６を図１に示す矢印８０の方向に循環する。また、水配管１６における水冷媒熱交換器３の水の入口側には、水冷媒熱交換器３に流入する水の温度を検出する戻り温度センサ５６が、水配管１６における水冷媒熱交換器３の水の出口側には、水冷媒熱交換器３から流出するする水の温度を検出する往き温度センサ５７が、それぞれ備えられている。
【００２３】
以上説明した構成の他に、ヒートポンプサイクル装置１００には制御手段６０が備えられている。制御手段６０は、各温度センサで検出した温度や圧力センサ５０で検出した凝縮圧力を入力し、あるいは、図示しないリモコン等による使用者からの運転要求に応じて、圧縮機１や循環ポンプ３０の駆動制御、四方弁２の切り換え制御、第１開閉弁２３および第２開閉弁２４の開閉制御、主膨張弁４および副膨張弁２２の開度調整等といった、ヒートポンプサイクル装置１００の制御を行う。
【００２４】
図１では、ヒートポンプサイクル装置１００を、冷媒回路１０を暖房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向を矢印７０で示している。また、副膨張弁２２を所定の開度として副冷媒配管１７に冷媒が流れた場合の冷媒流れ方向を矢印９０で示している。さらには、第１開閉弁２３を開／第２開閉弁２４を閉として副冷媒配管１７から第１分管１７ａに冷媒が流れた場合の冷媒流れ方向を矢印９０ａで、第１開閉弁２３を閉／第２開閉弁２４を開として副冷媒配管１７から第２分管１７ｂに冷媒が流れた場合の冷媒流れ方向を矢印９０ｂでそれぞれ示している。
【００２５】
尚、ヒートポンプサイクル装置１００において、冷媒回路１０を冷房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向は、圧縮機１と四方弁２との間を除いて暖房サイクルとして運転したときの冷媒流れ方向（矢印７０の方向）と逆方向となるが、冷房サイクル時の冷媒流れ方向の記載は省略している。また、冷媒回路１０を冷房サイクルとして運転しているときは、副膨張弁２２が全閉とされるとともに、第１開閉弁２３と第２開閉弁２４は閉とされて、圧縮機１へのインジェクションを行わない。
【００２６】
次に、本発明のヒートポンプサイクル装置１００における、冷媒回路１０およびインジェクション回路２０の動作やその作用・効果について、図１および図２を用いて説明する。尚、以下の説明では、ヒートポンプサイクル装置１００が暖房運転を行う場合、つまり、冷媒回路１０を暖房サイクルとして運転する場合について説明する。
【００２７】
制御手段６０の図示しない記憶部には、図２に示す開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００が記憶されている。この開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００は、圧縮機１の中間圧力部１ａに液冷媒をインジェクションする液インジェクションを行うとき、あるいは、ガスインジェクションの一種であり圧縮機１の中間圧力部１ａに気相冷媒あるいは気液二相の飽和冷媒であるフラッシュガスをインジェクションするフラッシュインジェクションを行うときの、第１開閉弁２３、第２開閉弁２４および副膨張弁２２の制御態様を定めたものである。尚、この開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００は、予め試験等による確認結果に基づいて作成されて、制御手段６０に記憶されている。
【００２８】
液インジェクションは、主に圧縮機１の吐出冷媒温度を低下させるために行うものである。圧縮機１の中間圧力部１ａに液冷媒をインジェクションすることで、圧縮機１内部が冷却されて吐出冷媒温度が低下する。ガスインジェクションは、主に水冷媒熱交換器３における冷媒流量を増加させるために行うものである。ガスインジェクションを行うことで、熱源側熱交換器５に向かう冷媒の一部を圧縮機１に吸入させて、吐出冷媒温度をほとんど低下させることなく水冷媒熱交換器３に流す冷媒量を増加させる。フラッシュガスインジェクションは、主に水冷媒熱交換器３における冷媒流量を増加させるという効果についてはガスインジェクションと同じであるが、ガスインジェクションと異なり気液二相の飽和冷媒をインジェクションするため、液インジェクションには及ばないが吐出冷媒温度を低下させる効果もある。
【００２９】
開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００には、圧力センサ５０で検出する凝縮圧力（以降、凝縮圧力ＨＰと記載）および圧縮機１の回転数（以降、圧縮機回転数Ｆと記載）に対応して、第１開閉弁２３および第２開閉弁２４の開閉と、副膨張弁２２の開度が定められている。
【００３０】
副膨張弁２２の開度は、前述したようにステッピングモータで制御されるので、開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００には、各凝縮圧力ＨＰおよび圧縮機回転数Ｆにおける副膨張弁２２の開度に対応した、ステッピングモータに加えるパルス数Ｐａ（単位：Ｐ）が定められている。また、副膨張弁２２の開度とパルス数との関係は、パルス数が小さい程副膨張弁２２の開度が小さくなり、パルス数が０Ｐの時は、副膨張弁２２は全閉（副膨張弁２２を冷媒が通過できない状態）となる。
【００３１】
また、圧縮機回転数Ｆは制御手段６０によって制御されており、制御手段６０は、現在の圧縮機回転数Ｆを記憶部に記憶し、圧縮機回転数Ｆを変更する毎に更新を行っている。
【００３２】
ヒートポンプサイクル装置１００が暖房運転を行っているとき、外気温度が低い（例えば、−２０℃）、かつ、高い暖房能力が必要となる場合、例えば、水冷媒熱交換器３から流出する温水温度（出湯温度。往き温度センサ５７で検出される）を高く（例えば、６５℃）した状態で大量の温水が必要となる場合には、圧縮機１を高回転で駆動する必要がある。圧縮機１を高回転で駆動すると、圧縮機１の吐出冷媒温度が急激に上昇して圧縮機１の許容温度を超える恐れがある。吐出冷媒温度の急激な上昇を抑えるために圧縮機１に液インジェクションを行うことで、フラッシュインジェクションを行う場合と比べて吐出冷媒温度を確実に低下させる必要がある。
【００３３】
一方で、暖房運転を行っているときに吐出冷媒温度がさほど高くなっていない場合であっても、インジェクション回路２０を介して圧縮機１にインジェクションを行うことで、吐出冷媒温度を僅かに低下させたい場合や、水冷媒熱交換器３における冷媒流量を増加させて暖房能力を確保する場合がある。このような場合に液インジェクションを行うと、吐出冷媒温度が高くなっていないつまり圧縮機１内部の温度が高くないために、圧縮機１内部の温度が必要以上に低下するつまりは吐出冷媒温度が必要以上に低下して、ヒートポンプサイクル装置１００の暖房能力が低下する恐れがある。また、吐出冷媒温度が高くなっていないつまり圧縮機１内部の温度が高くないために、インジェクションされた液冷媒が圧縮機１内部で蒸発し切らず、所謂液圧縮となる恐れがある。従って、上記のような場合には、フラッシュインジェクションを行うことが望ましい。
【００３４】
本実施例の開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００では、暖房運転時のヒートポンプサイクル装置１００の状態に合わせて適宜液インジェクションあるいはフラッシュインジェクションを行うために、凝縮圧力ＨＰおよび圧縮機回転数Ｆに対応づけて、第１開閉弁２３と第２開閉弁２４の開閉および副膨張弁２２の開度が定められている。
【００３５】
液インジェクションを行うときは、第１開閉弁２３を閉、第２開閉弁２４を開とする。これにより、水冷媒熱交換器３で凝縮して液相となった冷媒が、副膨張弁２２の開度に応じた量だけ副冷媒配管１７に分流し、第２分管１７ｂからインジェクション配管１８へと流れて圧縮機１の中間圧力部１ａに流入する。
【００３６】
一方、フラッシュインジェクションを行うときは、第１開閉弁２３を開、第２開閉弁２４を閉とする。これにより、水冷媒熱交換器３で凝縮して液相となった冷媒が、副膨張弁２２の開度に応じた量だけ副冷媒配管１７に分流して第１分管１７ａに流入し、過冷却熱交換器２１で主冷媒配管１１を流れる冷媒と熱交換を行って蒸発してフラッシュガスとなり、第１分管１７ａからインジェクション配管１８へと流れて圧縮機１の中間圧力部１ａに流入する。
【００３７】
次に、開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００についてより詳細に説明する。開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００では、凝縮圧力ＨＰが、３．５ＭＰａ以上、３．０ＭＰａ以上３．５ＭＰａ未満、２．５ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満、２．５ＭＰａ未満の４つの圧力範囲に区分されている。また、４つの凝縮圧力範囲それぞれについて、圧縮機回転数Ｆが、５０ｒｐｓ未満、５０ｒｐｓ以上６０ｒｐｓ未満、６０ｒｐｓ以上７０ｒｐｓ未満、７０ｒｐｓ以上８０ｒｐｓ未満、８０ｒｐｓ以上の５つの回転数範囲が割り当てられている。そして、各圧力範囲における各回転数範囲に、第１開閉弁２３の開閉、第２開閉弁の開閉、副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐが、各々定められている。
【００３８】
凝縮圧力ＨＰが３．５ＭＰａ以上であるときは、圧縮機回転数Ｆが６０ｒｐｓ以上で吐出冷媒温度が圧縮機１の許容温度を超える恐れがあるため、第１開閉弁２３を閉／第２開閉弁２４を開として液インジェクションを行い吐出冷媒温度を低下させる。そして、回転数範囲が上がるほど吐出冷媒温度の上昇速度が早くなるので、副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを大きくつまり副膨張弁２２の開度を大きくして液インジェクション量を増加させている。一方、圧縮機回転数Ｆが６０ｒｐｓ未満では、さほど吐出冷媒温度が高くならないため、第１開閉弁２３を開／第２開閉弁２４を閉としてフラッシュインジェクションを行う。そして、回転数範囲が上がるほど副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを大きくして、つまり、副膨張弁２２の開度を大きくしてフラッシュインジェクション量を増加させることで、水冷媒熱交換器３における冷媒流量を増加させて、室内ユニット４０で要求される暖房能力に応じたインジェクション制御を行う。
【００３９】
凝縮圧力ＨＰが３．０ＭＰａ以上３．５ＭＰａ未満であるときは、圧縮機回転数Ｆが７０ｒｐｓ以上で吐出冷媒温度が圧縮機１の許容温度を超える恐れがあるため、第１開閉弁２３を閉／第２開閉弁２４を開として液インジェクションを行い吐出冷媒温度を低下させる。そして、回転数範囲が上がるほど吐出冷媒温度の上昇速度が早くなるので、副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを大きくつまり副膨張弁２２の開度を大きくして液インジェクション量を増加させている。一方、圧縮機回転数Ｆが７０ｒｐｓ未満では、さほど吐出冷媒温度が高くならないため、第１開閉弁２３を開／第２開閉弁２４を閉としてフラッシュインジェクションを行う。そして、回転数範囲が上がるほど副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを大きくして、つまり、副膨張弁２２の開度を大きくしてフラッシュインジェクション量を増加させることで、水冷媒熱交換器３における冷媒流量を増加させて、室内ユニット４０で要求される暖房能力に応じたインジェクション制御を行う。
【００４０】
凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満であるときは、圧縮機回転数Ｆが８０ｒｐｓ以上で吐出冷媒温度が圧縮機１の許容温度を超える恐れがあるため、第１開閉弁２３を閉／第２開閉弁２４を開として液インジェクションを行い吐出冷媒温度を低下させる。一方、圧縮機回転数Ｆが８０ｒｐｓ未満では、さほど吐出冷媒温度が高くならないため、第１開閉弁２３を開／第２開閉弁２４を閉としてフラッシュインジェクションを行う。そして、回転数範囲が上がるほど副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを大きくして、つまり、副膨張弁２２の開度を大きくしてフラッシュインジェクション量を増加させることで、水冷媒熱交換器３における冷媒流量を増加させて、室内ユニット４０で要求される暖房能力に応じたインジェクション制御を行う。
【００４１】
そして、凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ未満であるときは、圧縮機回転数Ｆに関わらず液インジェクションが必要となるほど吐出冷媒温度が高くならないため、圧縮機回転数Ｆが５０ｒｐｓ以上で第１開閉弁２３を開／第２開閉弁２４を閉としてフラッシュインジェクションを行う。そして、回転数範囲が上がるほど副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを大きくして、つまり、副膨張弁２２の開度を大きくしてフラッシュインジェクション量を増加させることで、水冷媒熱交換器３における冷媒流量を増加させて、室内ユニット４０で要求される暖房能力に応じたインジェクション制御を行う。一方、圧縮機回転数Ｆが５０ｒｐｓ未満ではインジェクションを行う必要がなく、第１開閉弁２３／第２開閉弁２４を共に閉、副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを０Ｐ、つまり、副膨張弁２２を全閉としている。
【００４２】
以上説明したように、開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００では、凝縮圧力ＨＰが高くなるほど、また、圧縮機回転数Ｆが高くなるほど吐出冷媒温度が高くなることを考慮して、凝縮圧力ＨＰと圧縮機回転数Ｆに応じて液インジェクション／フラッシュインジェクションの選択が行えるように定められている。尚、開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００において、凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ以上の圧力範囲における各々の最低値（２．５ＭＰａ、３．０ＭＰａ、および３．５ＭＰａ）が、本発明の閾圧力である。また、凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ以上の圧力範囲における各々で液インジェクションを行う圧縮機回転数Ｆの最低値（凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ以上３．０ＭＰａ未満のときの８０ｒｐｓ、凝縮圧力ＨＰが３．０ＭＰａ以上３．５ＭＰａ未満のときの７０ｒｐｓ、および凝縮圧力ＨＰが３．５ＭＰａ以上のときの６０ｒｐｓ）が、本発明の第１閾回転数である。さらには、凝縮圧力ＨＰが２．５ＭＰａ未満（閾圧力未満）の圧力範囲におけるインジェクションを行わない圧縮機回転数Ｆの最大値（５０ｒｐｓ）が、本発明における第２閾回転数である。
【００４３】
次に、ヒートポンプサイクル装置１００の具体的な動作について、図１乃至図３を用いて説明する。図３は、ヒートポンプサイクル装置１００が暖房運転を行うときに、制御手段６０が実行する処理の流れを示すフローチャートであり、ＳＴはステップを表し、これに続く数字はステップ番号を表している。
【００４４】
使用者が室内ユニット４０の図示しないリモコン等を操作して運転開始を指示すると、制御手段６０は、使用者の指示した運転が暖房運転であるか否かを判断する（ＳＴ１）。使用者の指示した運転が暖房運転であれば（ＳＴ１−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、暖房運転開始処理を実行する（ＳＴ２）。
【００４５】
ここで、制御手段６０が実行する暖房運転開始処理とは、次のような処理である。制御手段６０は、循環ポンプ３０を駆動して水冷媒熱交換器３と室内ユニット４０との間で水を循環させるとともに、冷媒回路１０が暖房サイクルとなっている場合はその状態を維持し、冷房サイクルとなっている場合は四方弁２を切り換えて冷媒回路１０を暖房サイクルとする。そして、制御手段６０は、使用者が設定した暖房運転の設定温度に対応する温水温度と往き温度センサ５７から取り込んだ往き温度との温度差や、外気温度センサ５５から取り込んだ外気温度を使用して、圧縮機回転数Ｆを決定しこの回転数で圧縮機１を駆動する。尚、ヒートポンプサイクル装置１００が暖房運転を開始したときは、第１開閉弁２３と第２開閉弁２４は閉、副膨張弁２２は全閉とされている。また、制御手段６０は、決定した圧縮機回転数Ｆを図示しない記憶部に記憶する。
【００４６】
ＳＴ２の処理を終えた制御手段６０は、圧力センサ５０で検出した凝縮圧力ＨＰを取り込む（ＳＴ３）とともに、図示しない記憶部に記憶している圧縮機回転数Ｆを読み出す（ＳＴ４）。
【００４７】
次に、制御手段６０は、開閉弁／副膨張弁制御テーブル２００を参照し、取り込んだ凝縮圧力ＨＰと読み出した圧縮機回転数Ｆとに対応する第１開閉弁２３および第２開閉弁２４の開閉と、副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを抽出する（ＳＴ５）。
【００４８】
次に、制御手段６０は、抽出した第１開閉弁２３および第２開閉弁２４の開閉に応じて、第１開閉弁２３および第２開閉弁２４を開あるいは閉とする（ＳＴ６）。また、制御手段６０は、抽出した副膨張弁２２に加えるパルス数Ｐａを副膨張弁２２に加えて（ＳＴ７）、副膨張弁２２の開度を加えるパルス数Ｐａに対応する開度とする。
【００４９】
次に、制御手段６０は、ヒートポンプサイクル装置１００の運転終了指示があるか否かを判断する（ＳＴ８）。運転終了指示があれば（ＳＴ８−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、圧縮機１と循環ポンプ３０を停止するとともに、主膨張弁４と副膨張弁２２を全閉、第１開閉弁２３と第２開閉弁２４を閉としてヒートポンプサイクル装置１００を停止させ、処理を終了する。運転終了指示がなければ（ＳＴ８−Ｎｏ）、制御手段６０は、使用者による運転切替指示があるか否かを判断する（ＳＴ９）。ここで、運転切替指示とは、暖房運転から冷房運転への切り替え、あるいは、冷房運転から暖房運転への切り替えが、使用者から指示されることを意味する。
【００５０】
使用者による運転切替指示があれば（ＳＴ９−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、ＳＴ１に処理を戻す。使用者による運転切替指示がなければ（ＳＴ９−Ｎｏ）、制御手段６０は、現在行っている運転が暖房運転であるか否かを判断する（ＳＴ１０）。現在行っている運転が暖房運転であれば（ＳＴ１０−Ｙｅｓ）、制御手段６０は、ＳＴ３に処理を戻す。現在行っている運転が暖房運転でなければ（ＳＴ１０−Ｎｏ）、つまり、冷房運転あるいは除湿運転であれば、制御手段６０は、ＳＴ１２に処理を戻す。
【００５１】
尚、ＳＴ１において、要求される運転が暖房運転でない場合（ＳＴ１−Ｎｏ）、つまり、冷房運転あるいは除湿運転である場合は、制御手段６０は、冷媒回路１０が冷房サイクルとなっている場合はその状態を維持し、暖房サイクルとなっている場合は四方弁２を切り換えて冷媒回路１０を冷房サイクルとする。次に、制御手段６０は、副膨張弁２２を全閉とする、あるいは、全閉である状態を維持するとともに、第１開閉弁２３および第２開閉弁２４を閉じる、あるいは、閉じた状態を維持する（ＳＴ１１）。そして、制御手段６０は、冷房運転あるいは除湿運転に関する制御を行い（ＳＴ１２）、ＳＴ８に処理を進める。
【００５２】
以上説明した通り、本発明のヒートポンプサイクル装置は、暖房運転時に凝縮圧力と圧縮機回転数を用いて冷媒回路の状態を判断し、冷媒回路の状態に応じてフラッシュインジェクションもしくは液インジェクションを適宜選択して行う。これにより、圧縮機の吐出冷媒温度の過昇を効果的に抑制できるとともに、吐出冷媒温度の過昇を抑制する必要がない場合に吐出冷媒温度の必要以上の低下や液圧縮が起こることを抑制できる。
【００５３】
尚、以上説明した実施形態では、凝縮圧力と圧縮機回転数に応じて液インジェクションあるいはフラッシュガスインジェクションを適宜選択して行う場合について説明したが、フラッシュガスインジェクションの代わりにガス冷媒のみをインジェクションするガスインジェクションを行ってもよい。但し、ガスインジェクションを行う場合は、フラッシュガスインジェクションの場合のように気液二相冷媒ではない（液冷媒が含まれない）ため、吐出冷媒温度低下させる効果はほとんどない。また、第１開閉弁および第２開閉弁の開閉に加えて副膨張弁の開度制御をさらに細かく行うことで、液インジェクション、フラッシュガスインジェクション、およびガスインジェクションを適宜選択して行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  圧縮機
１ａ  中間圧力部
２  四方弁
３  水冷媒熱交換器
４  主膨張弁
５  熱源側熱交換器
１０  冷媒回路
１１  主冷媒配管
１７  副冷媒配管
１７ａ  第１分管
１７ｂ  第２分管
１８  インジェクション配管
２０  インジェクション回路
２１  過冷却熱交換器
２２  副膨張弁
２３  第１開閉弁
２４  第２開閉弁
３０  循環ポンプ
４０  室内ユニット
５０  圧力センサ
５１  吐出冷媒温度センサ
５５  外気温度センサ
５７  往き温度センサ
６０  制御手段
７０  冷媒流れ
８０  水流れ
９０  副冷媒配管での冷媒流れ
９０ａ  第１分管での冷媒流れ
９０ｂ  第２分管での冷媒流れ
１００  ヒートポンプサイクル装置
２００  開閉弁／副膨張弁制御テーブル
ＨＰ  凝縮圧力
Ｆ  圧縮機回転数
Ｐａ  パルス数
【図１】
2017026238.tif 000003
【図２】
2017026238.tif 000004
【図３】
2017026238.tif 000005