JP5847366B1 - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

空気調和装置は、一端が圧縮機の吐出側に接続され、圧縮機から流出した冷媒が流れるバイパス配管と、バイパス配管の他端と圧縮機の吸入部とに接続され、バイパス配管を流れる冷媒を冷却して圧縮機の吸入部に供給する補助熱交換器と、補助熱交換器の冷媒の流出側に設けられており、補助熱交換器から圧縮機の吸入部に流入される冷媒の流量を調整する流量調整器とを備えたものである。

Description

本発明は、例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。

従来から、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置は、例えば建物外に配置した熱源機である室外機（室外ユニット）と建物内に配置した室内機（室内ユニット）との間を配管を介して接続した冷媒回路を有するものが知られている。そして、冷媒回路において冷媒が循環し、冷媒の放熱または吸熱を利用して空気を加熱または冷却することにより、空調対象空間の暖房又は冷房を行なっている。そして、近年、ビル用マルチエアコンとして、Ｒ３２冷媒等の地球温暖化係数が小さいフロン系冷媒を使用する空気調和装置が考えられている。

Ｒ３２冷媒は、冷媒の特性として従来からビル用マルチエアコンなどの空気調和装置の冷媒として広く使用されているＲ４１０Ａ冷媒に対して、圧縮機の吐出温度が高いため冷凍機油の劣化等の問題が生じ、圧縮機の破損に繋がる。このため、圧縮機の吐出温度を低下させるために、圧縮機の回転数を減速させ圧縮比を小さくする必要がある。よって、圧縮機の回転数を増速することができず、冷房能力不足または暖房能力不足が生じる。このような問題を解決するために、圧縮機の圧縮過程で中間圧になる中間圧室に、気液二相状態の冷媒をインジェクションすることにより、圧縮機の回転数を増速しつつ、圧縮機の吐出温度を低下させる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１３８９２１号公報（図１、図２等）

特許文献１に記載されている空気調和装置は、起動後、高圧冷媒の飽和温度が室内もしくは室外の空気温度以上になると、高圧ガス冷媒から室内空気もしくは室外空気へ放熱することにより冷媒が液化する。すると、インジェクションにより乾き度が小さい（液相が多い）気液二相状態の冷媒を圧縮機の中間圧部に流入させることができ、圧縮機の吐出温度を低下させることができる。しかし、圧縮機の中間圧部に冷媒を流入させる構造を有する圧縮機のみでしか吐出温度の抑制を行うことができず、汎用的ではない。また、圧縮機の中間圧部に冷媒を流入させる構造を有する圧縮機はその構造を有しない圧縮機に比べて高価になる。

また、特許文献１の空気調和装置は、冷房運転時にもインジェクションが可能な回路構成になっている。具体的には、特許文献１の空気調和装置は、圧縮機の中間圧室にインジェクションする冷媒流量を制御するバイパス用絞り装置と、バイパス用絞り装置から流れる冷媒を冷却する冷媒間熱交換器とを備えている。そして、冷媒間熱交換器に流す冷媒の流量が絞り装置により制御され、圧縮機から吐出する冷媒の吐出温度が制御される。このため、吐出温度と凝縮器出口における過冷却度との双方を別々に目標値を用いて制御することができず、適正な過冷却度を保ちながら、吐出温度を適正に制御することができない。

すなわち、室外機と室内機とを接続する延長配管が長い場合、吐出温度が目標値になるように制御すると、室外機出口の過冷却度が目標値になるような制御を行うことができない。このため、延長配管での圧力損失により、室内機に流入する冷媒が気液二相化してしまう可能性がある。例えば、複数の室内機を有するマルチ型の空気調和装置等のように室内機側に絞り装置が設けられている場合、絞り装置の流入口側に気液二相状態の冷媒が流入されると、異音が発生し、もしくは制御が不安定になる等のシステムの信頼性が低下してしまうという課題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、特殊な構造の圧縮機を使用せず安価な圧縮機を使用した場合であっても、システムの信頼性を確保した空気調和装置を提供するものである。

本発明の空気調和装置は、圧縮機と、冷媒流路切替装置と、熱源側熱交換器と、負荷側絞り装置と、負荷側熱交換器とを冷媒配管で接続した冷凍サイクルを備え、冷凍サイクルに冷媒が循環し、冷媒流路切替装置により流路を切り替えることで冷房運転と暖房運転が可能な空気調和装置であって、一端が高圧の冷媒が流通する配管に接続され、冷房運転時には熱源側熱交換器から流出した高圧の液冷媒もしくは二相冷媒の一部を導入し、暖房運転時には圧縮機から吐出した高圧のガス冷媒の一部を導入するバイパス配管と、バイパス配管の他端と圧縮機の吸入部とに接続され、バイパス配管を流れる冷媒を空気で冷却して圧縮機の吸入部に供給する補助熱交換器と、補助熱交換器の冷媒の流出側に設けられており、補助熱交換器から圧縮機の吸入部に流入される冷媒の流量を調整する流量調整器とを備えたものである。

本発明に係る空気調和装置によれば、あらゆる運転状態において、バイパス配管から圧縮機の吸入部へ流入される冷媒の状態及び流量を補助熱交換器、流量調整器及び第２絞り装置を用いて制御することにより、圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度の上昇を抑制することができるため、圧縮機を特殊な構造にすることなく安価にシステムの信頼性を向上させることができる。

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。 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。 本発明の実施の形態１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。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の熱源側熱交換器の伝熱面積と補助熱交換器の伝熱面積の和に対する熱源側熱交換器の伝熱面積比と、空気調和装置の性能の大きさを表す指標の一つであるＣＯＰとの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態２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。 本発明の実施の形態２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。 本発明の実施の形態２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。 本発明の実施の形態２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。 本発明の実施の形態３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。 本発明の実施の形態４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。 本発明の別の実施の形態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。

実施の形態１．
以下、本発明に係る空気調和装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は実施の形態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１の空気調和装置１００は、室外機１と室内機２とが主管５で接続された構成を有している。なお、図１において、１台の室内機２が主管５を介して室外機１に接続されている場合を例に示しているが、室内機２の接続台数を１台に限定するものではなく、複数台接続してもよい。

［室外機１］
室外機１は、圧縮機１０と、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、補助熱交換器４０と、流量調整器４２と、バイパス配管４１と、が冷媒配管４で接続されており、送風機であるファン１６と共に搭載されている。

圧縮機１０は、冷媒を吸入し圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機等で構成されている。圧縮機１０は、例えば、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になり、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のものを使用する。

冷媒流路切替装置１１は、例えば四方弁等からなっており、暖房運転モード時における冷媒流路と冷房運転モード時における冷媒流路とを切り替えるものである。なお、暖房運転モードとは、熱源側熱交換器１２が凝縮器もしくはガスクーラとして作用する場合であり、暖房運転モードとは、熱源側熱交換器１２が蒸発器として作用する場合である。

熱源側熱交換器１２は、暖房運転モード時には蒸発器として機能し、冷房運転モード時には凝縮器として機能するものであって、ファン１６から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なう。アキュムレーター１９は、圧縮機１０の吸入部に設けられており、暖房運転モード時と冷房運転モード時と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。

補助熱交換器４０は、暖房運転モード時及び冷房運転モード時の双方において凝縮器として機能し、ファン１６から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行なうものである。ここで、熱源側熱交換器１２と補助熱交換器４０とは、それぞれ冷媒流路が異なる伝熱管が共通の伝熱フィンに取り付けられた構造を有している。具体的には、複数の伝熱フィンは同一方向を向くように、互いに隣り合って配置されているとともに、複数の伝熱管に伝熱フィンが多数挿入されている。そして、熱源側熱交換器１２と補助熱交換器４０とは、同一の伝熱フィン上に一体的に設けられており、伝熱管は互いに独立した状態になっている。そして、例えば熱源側熱交換器１２は上側に配置され、補助熱交換器４０は下側に配置され、隣り合う複数の伝熱フィンは共有されている。よって、熱源側熱交換器１２の周囲の空気は熱源側熱交換器１２と補助熱交換器４０との双方に流通する。また、補助熱交換器４０は、伝熱面積が熱源側熱交換器１２の伝熱面積よりも小さくなるように配置されている。さらに、補助熱交換器４０は、冷媒を凝縮させ、補助熱交換器４０出口での冷媒状態を液とするために必要な伝熱面積を有する。

バイパス配管４１は、高圧の冷媒を補助熱交換器４０に流入させ、補助熱交換器４０において凝縮された液冷媒を流量調整器４２を介して、圧縮機１０の吸入部に流入させる配管である。バイパス配管４１は、一端が圧縮機１０と冷媒流路切替装置１１との間の冷媒配管４に接続され、他端が圧縮機１０とアキュムレーター１９との間の冷媒配管４に接続されている。

流量調整器４２は、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、補助熱交換器４０の出口側に設けられている。流量調整器４２は、補助熱交換器４０で凝縮された後に圧縮機１０の吸入部に流入させる液冷媒の流量を調整するものである。

さらに、室外機１には、圧縮機１０から吐出される高温・高圧の冷媒の温度を検出する吐出温度センサー４３、圧縮機１０の冷凍機油の温度を検出する冷凍機油温度センサー４４、圧縮機１０の吸入側の冷媒の低圧圧力を検出する低圧検出センサー４５とが設けられている。また、室外機１には、室外機１の周囲の温度を測定する外気温度センサー４６が熱源側熱交換器１２の空気吸込み部に設けられている。

［室内機２］
室内機２は、負荷側熱交換器２６及び負荷側絞り装置２５を有している。負荷側熱交換器２６は、主管５を介して室外機１に接続されており、空気と冷媒との間で熱交換を行ない、室内空間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。なお、負荷側熱交換器２６には、図示しないファン等の送風機から室内空気が送風されるようになっている。負荷側絞り装置２５は、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、減圧弁や膨張弁としての機能を有して冷媒を減圧し膨張させるものである。負荷側絞り装置２５は、全冷房運転モード時において負荷側熱交換器２６の上流側に設けられている。

また、室内機２には、サーミスター等からなる入口側温度センサー３１及び出口側温度センサー３２が設けられている。入口側温度センサー３１は負荷側熱交換器２６に流入する冷媒の温度を検出するものであり、負荷側熱交換器２６の冷媒の入口側の配管に設けられている。出口側温度センサー３２は、負荷側熱交換器２６の冷媒の出口側に設けられており、負荷側熱交換器２６から流出した冷媒の温度を検出するものである。

制御装置６０は、マイコン等で構成されており、上述した各種センサーにおいて検出された検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、冷媒流路切替装置１１の切り替え、流量調整器４２の開度、負荷側絞り装置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６０が、室外機１に設けられている場合について例示しているが、ユニット毎に設けてもよいし室内機２側に設けてもよい。

次に、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。空気調和装置１００は、室内機２からの指示に基づいて、その室内機２で冷房運転モード及び暖房運転モードを行うようになっている。なお、図１の空気調和装置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暖房運転モードがある。以下に、各運転モードについて、冷媒の流れとともに説明する。

［冷房運転モード］
図２は、空気調和装置１００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２では、負荷側熱交換器２６で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２では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図２において、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、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でファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の液冷媒になる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧冷媒は室外機１から流出し、主管５を通って室内機２へ流入する。

室内機２において、高圧冷媒は、負荷側絞り装置２５で膨張させられて、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器２６に流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒になる。この際、負荷側絞り装置２５の開度は、入口側温度センサー３１において検出された温度と出口側温度センサー３２において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制御装置６０により制御される。負荷側熱交換器２６から流出したガス冷媒は、主管５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、冷媒流路切替装置１１及びアキュムレーター１９を通って、圧縮機１０へ再度吸入される。

（全冷房運転モードにおけるインジェクションの必要性と効果概要）
空気調和装置１００の冷凍サイクルに使用される冷媒が、例えばＲ３２等のようなＲ４１０Ａ冷媒（以下、Ｒ４１０Ａという）よりも圧縮機１０の吐出温度が高温になる冷媒である場合、冷凍機油の劣化や圧縮機１０の焼損を防ぐために、吐出温度を低下させる必要がある。そこで、冷房運転モード時において、圧縮機１０を流出した高圧のガス冷媒の一部がバイパス配管４１を介して補助熱交換器４０に流入するようにする。そして、補助熱交換器４０でファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の過冷却液となった冷媒が、流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸入部に流入する。これにより、圧縮機１０の吐出冷媒の温度を低下させることができ、安全に使用できるようになる。

（流量調整器４２の制御）
冷房運転モード時における制御装置６０による流量調整器４２の制御について説明する。制御装置６０は、吐出温度センサー４３において検出された圧縮機１０の吐出温度に基づいて流量調整器４２の開度を制御するようになっている。すなわち、圧縮機１０の吐出温度は、流量調整器４２の開度（開口面積）を大きくし、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を増加させると低下する。一方、流量調整器４２の開度（開口面積）を小さくして、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を減少させると圧縮機１０の吐出温度は上昇する。

そこで、制御装置６０は、吐出温度センサー４３において検出された圧縮機１０の吐出温度が圧縮機１０の焼損や冷凍機油の劣化する吐出温度しきい値以下（例えば１１５℃以下）である場合、流量調整器４２が全閉状態になるように制御する。すると、補助熱交換器４０からバイパス配管４１を介して圧縮機１０の吸入部に流入する冷媒の流路が遮断される。なお、吐出温度しきい値は、圧縮機１０の吐出温度の限界値に応じて設定される。

一方、吐出温度が吐出温度しきい値よりも大きくなった場合、制御装置６０は流量調整器４２が開き、補助熱交換器４０において過冷却された冷媒が圧縮機１０の吸入部に流れるように制御する。この際、制御装置６０は、吐出温度が吐出温度しきい値以下になるように流量調整器４２の開度（開口面積）を調整する。例えば制御装置６０には、吐出温度と流量調整器４２との開度とが関連づけされたテーブルもしくは数式が記憶されており、吐出温度に基づいて流量調整器４２の開度を制御する。そして、アキュムレーター１９から流出した低圧・低温のガス冷媒と補助熱交換器４０において過冷却された液冷媒とが混合し、高乾き度の低圧の気液二相状態の冷媒が圧縮機１０の吸引部から吸引されることになる。

また、制御装置６０は、冷凍機油温度センサー４４において検出された冷凍機油温度と低圧検出センサー４５において検出された低圧圧力より演算した蒸発温度の差である冷凍機油過熱度に基づいて流量調整器４２の開度を補助的に制御するようになっている。すなわち、圧縮機１０の冷凍機油過熱度は、流量調整器４２の開度（開口面積）を大きくし、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を増加させると低下する。一方、流量調整器４２の開度（開口面積）を小さくして、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を減少させると圧縮機１０の吐出温度は上昇する。

そこで、制御装置６０は、冷凍機油温度センサー４４及び低圧検出センサー４５において検出、演算された圧縮機１０の冷凍機油過熱度が冷凍機油温過熱度しきい値以上（例えば１０℃以上）である場合、吐出温度のみに基づいて制御を行う。なお、冷凍機油過熱度しきい値は、圧縮機１０の冷凍機油過熱度の限界値に応じて設定される。

一方、冷凍機油過熱度が冷凍機油過熱度しきい値よりも小さくなった場合、制御装置６０は流量調整器４２が全閉状態になるように制御する。すると、補助熱交換器４０からバイパス配管４１を介して圧縮機１０の吸入部に流入する冷媒の流路が遮断される。その際、吐出温度が上昇するため、制御装置６０は、吐出温度が吐出温度しきい値以下になるように圧縮機１０の回転数を低くするように制御する。

（冷房運転モード時のインジェクションの動作及び効果）
このように、圧縮機１０の吸入エンタルピが減少した状態の冷媒が圧縮機１０の吸引部に流入することにより、圧縮機１０の吐出温度の過昇を抑制することができる。このため、冷凍機油の劣化を抑制し、圧縮機１０が破損することを防ぐことができる。よって、特殊な構造の圧縮機を使用せず安価な圧縮機を使用した場合であっても、システムの信頼性を確保することができる。また、圧縮機１０の吐出温度の過昇を抑制することにより、圧縮機１０を増速することが可能になり、暖房能力を確保でき、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制できる。

さらに、冷房運転モード時において、制御装置６０は、圧縮機１０から吐出した高圧の冷媒の一部を補助熱交換器４０において過冷却することにより、流量調整器４２に流入する冷媒は確実に液冷媒の状態になる。このため、流量調整器４２に二相状態の冷媒が流入するのを防ぐことができ、流量調整器４２での騒音発生を防ぐとともに、流量調整器４２による圧縮機１０の吐出温度の制御が不安定になるのを防ぐことができる。

［全暖房運転モード］
図３は、空気調和装置１００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３では、負荷側熱交換器２６で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３では、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。

図３において、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、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・高圧のガス冷媒は主管５を通り、負荷側熱交換器２６で室内空気に放熱することにより、室内空間を暖房しながら液冷媒になる。負荷側熱交換器２６から流出した液冷媒は、負荷側絞り装置２５で膨張させられて、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になり、主管５を通って再び室外機１へ流入する。室外機１へ流入した低温・低圧の気液二相状態の冷媒は熱源側熱交換器１２に流入し、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱しながら、低温・低圧のガス冷媒になり、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。

（暖房運転モード時におけるインジェクションの必要性と効果概要）
ここで、上述した冷房運転モードと同様、暖房運転モードにおいても例えばＲ３２等のような圧縮機１０の吐出温度が高温になる冷媒である場合、冷凍機油の劣化や圧縮機１０の焼損を防ぐために、吐出温度を低下させる必要がある。そこで、暖房運転モード時においては圧縮機１０から吐出された高圧のガス冷媒の一部が、バイパス配管４１を介して補助熱交換器４０に流入するようにする。そして、補助熱交換器４０でファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の過冷却液となった冷媒が、流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸入部に流入させる。これにより、圧縮機１０の吐出冷媒の温度を低下させることができ、安全に使用できるようになる。

（流量調整器４２の制御）
暖房運転モード時における制御装置６０による流量調整器４２の制御について説明する。制御装置６０は、吐出温度センサー４３において検出された圧縮機１０の吐出温度に基づいて流量調整器４２の開度を制御するようになっている。すなわち、圧縮機１０の吐出温度は、流量調整器４２の開度（開口面積）を大きくし、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を増加させると低下する。一方、流量調整器４２の開度（開口面積）を小さくして、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を減少させると圧縮機１０の吐出温度は上昇する。

そこで、制御装置６０は、吐出温度センサー４３において検出された圧縮機１０の吐出温度が圧縮機１０の焼損や冷凍機油の劣化する吐出温度しきい値以下（例えば１１５℃以下）である場合、流量調整器４２が全閉状態になるように制御する。すると、補助熱交換器４０からバイパス配管４１を介して圧縮機１０の吸入部に流入する冷媒の流路が遮断される。

一方、暖房運転モード時に、例えば室外機１が設置されている環境の温度が低温であり、かつ、室内機２が設置されている環境の温度が高温である場合、圧縮機１０の吐出部の高圧と、圧縮機１０の吸入部の低圧の比である圧縮比が高くなり、圧縮機１０の吐出温度が過剰に上昇する。そして、吐出温度が吐出温度しきい値よりも大きくなった場合、制御装置６０は流量調整器４２が開き、補助熱交換器４０を流通した冷媒が圧縮機１０の吸入部に流れるように制御する。この際、制御装置６０は、吐出温度が吐出温度しきい値以下になるように流量調整器４２の開度（開口面積）を調整する。例えば制御装置６０には、吐出温度と流量調整器４２との開度とが関連づけされたテーブルもしくは数式が記憶されており、吐出温度に基づいて流量調整器４２の開度を制御する。なお、吐出温度しきい値は、圧縮機１０の吐出温度の限界値に応じて設定される。

すると、補助熱交換器４０において、ファン１６から供給される空気と、空気温度よりも高い飽和温度である高圧のガス状態の冷媒との間で熱交換が行われ、過冷却された高圧の液冷媒が流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸入部に流入させる。このとき、アキュムレーター１９から流出した低圧・低温のガス冷媒と、補助熱交換器４０において冷却された液冷媒とが混合して高乾き度の低圧の気液二相状態の冷媒になる。つまり、圧縮機１０の吸入エンタルピが減少した状態の冷媒が圧縮機１０に流入されることになり、圧縮機１０の吐出温度の過昇を抑制することができるため、冷凍機油の劣化を抑制し、圧縮機１０が破損することを防ぐことができる。

また、制御装置６０は、冷凍機油温度センサー４４において検出された冷凍機油温度と低圧検出センサー４５において検出された低圧圧力より演算した蒸発温度の差である冷凍機油過熱度に基づいて流量調整器４２の開度を制御するようになっている。すなわち、圧縮機１０の冷凍機油過熱度は、流量調整器４２の開度（開口面積）を大きくし、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を増加させると低下する。一方、流量調整器４２の開度（開口面積）を小さくして、補助熱交換器４０から圧縮機１０の吸入部に流入させる過冷却された液冷媒量を減少させると圧縮機１０の吐出温度は上昇する。

そこで、制御装置６０は、冷凍機油温度センサー４４及び低圧検出センサー４５において検出、演算された圧縮機１０の冷凍機油過熱度が冷凍機油温過熱度しきい値以上（例えば１０℃以上）である場合、吐出温度のみに基づいて制御を行う。なお、冷凍機油過熱度しきい値は、圧縮機１０の冷凍機油過熱度の限界値に応じて設定される。

一方、冷凍機油過熱度が冷凍機油過熱度しきい値よりも小さくなった場合、制御装置６０は流量調整器４２が全閉状態になるように制御する。すると、補助熱交換器４０からバイパス配管４１を介して圧縮機１０の吸入部に流入する冷媒の流路が遮断される。その際、吐出温度が上昇するため、制御装置６０は、吐出温度が吐出温度しきい値以下になるように圧縮機１０の回転数を低くするように制御する。

なお、空気調和装置１００において、補助熱交換器４０の入口側に全閉機能を有する第一流路開閉装置が設けられていてもよい。そして、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要無い場合などに、制御装置６０は第一流路開閉装置及び開閉装置４７を閉とし、流量調整器４２を全閉とならないわずかな開度に制御する。これにより、バイパス配管４１と、補助熱交換器４０に、冷媒が寝込むことを抑制でき、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要となった時に、流量調整器４２から、過剰に液冷媒が圧縮機１０の吸入部に流入することを防げ、過剰な液バックによる圧縮機１０の破損を防ぐことができる。

（暖房運転モード時のインジェクションの効果）
このように、暖房運転モードにおいて、室内機２から室外機１に流入する中圧・中温の冷媒の一部を補助熱交換器４０において過冷却液にして圧縮機１０の吸入部に流入させ、圧縮機１０の吐出温度上昇を抑制する方式をとることにより、圧縮機１０から吐出された全ての高圧・高温のガス冷媒を室内機２に供給することが可能になる。よって、特殊な構造の圧縮機を使用せず安価な圧縮機を使用した場合であっても、システムの信頼性を確保することができる。また、圧縮機１０の吐出温度の過昇を抑制することにより、圧縮機１０を増速することが可能になり、暖房能力を確保でき、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制できる。

（補助熱交換器のサイズの選定）
流量調整器４２の制御性を安定させるために、補助熱交換器４０から流出する冷媒を確実に液化させる必要があり、そのために補助熱交換器４０の伝熱面積について考慮する必要がある。ここで、暖房運転モード時において、圧縮機１０の吐出温度の上昇を抑制する必要がある環境としては、室外機１が設置されている環境温度が低い環境（例えば環境温度が−１０℃以下）が考えられる。この場合には、補助熱交換器４０において過冷却する必要がある高圧・高温のガス冷媒の飽和温度と環境温度との温度差が大きくなり、補助熱交換器４０の伝熱面積は小さくとも十分に過冷却できる。

一方、冷房運転モード時において、圧縮機１０の吐出温度の上昇を抑制する必要がある環境としては、室外機１が設置されている環境温度が高い環境（例えば環境温度が４０℃以上）が考えられる。この環境下においては、補助熱交換器４０において過冷却する必要がある高圧・高温のガス冷媒の飽和温度と環境温度との温度差が小さくなる。このため、補助熱交換器４０において十分に過冷却するためには、補助熱交換器４０の伝熱面積を暖房運転モード時よりも大きくする必要がある。

よって、補助熱交換器４０の伝熱面積は、冷房運転モードのインジェクション時に圧縮機１０の吸入部に流入する過冷却液の量が最も多い条件において選定すればよい。この条件は、空気調和装置１００の運転可能な環境温度に依存するが、熱源側熱交換器１２において冷却される冷媒の圧力と、負荷側熱交換器２６において加熱される冷媒の圧力との差が最も大きくなる条件が、圧縮機１０から吐出される高圧・高温の冷媒の温度が最も上昇する条件である。

したがって、圧縮機１０から吐出される高圧・高温の冷媒の温度が最も上昇する環境下を想定して補助熱交換器４０の伝熱面積を決定する。例えば、空気調和装置１００の運転可能な環境温度が、室外機１が設置されている環境温度の最大値が４３℃、室内機２が設置されている環境温度の最小値が１５℃であると仮定した場合、この環境下が圧縮機１０から吐出される冷媒の温度が最も上昇する条件であり、この条件下において補助熱交換器４０の伝熱面積が決定される。

まず、冷房運転モード時に、室外機１が設置されている環境温度最大値を４３℃、室内機２が設置されている環境温度最小値を１５℃とした場合の圧縮機１０の吐出冷媒温度を吐出温度しきい値以下（例えば１１５℃以下）とするために必要になる補助熱交換器４０から、圧縮機１０の吸入部に流入させる必要がある過冷却液の冷媒流量（インジェクション量）は、式（１）のエネルギ保存則から算出すればよい。

なお、式（１）において、Ｇｒ１（ｋｇ／ｈ）及びｈ１（ｋＪ／ｋｇ）は、アキュムレーター１９から圧縮機１０の吸入部に流入する低温・低圧のガス冷媒の流量及びエンタルピ、Ｇｒ２（ｋｇ／ｈ）及びｈ２（ｋＪ／ｋｇ）は、補助熱交換器４０から流量調整器４２及びバイパス配管４１を介して圧縮機１０の吸入部にインジェクションされる低温・低圧の液冷媒の流量及びエンタルピ、Ｇｒ（ｋｇ／ｈ）及びｈ（ｋＪ／ｋｇ）は圧縮機１０の吸入部でそれぞれの冷媒が合流した後の合計冷媒流量及び合流後エンタルピである。

式（１）より算出される合流後のエンタルピｈ（ｋＪ／ｋｇ）は、アキュムレーター１９から圧縮機１０の吸入部に流入する低温・低圧のガス冷媒のエンタルピｈ１（ｋＪ／ｋｇ）よりも小さくなる。このため、補助熱交換器４０から液冷媒の流入が無い場合よりも補助熱交換器４０から冷媒のインジェクションがなされた場合の方が圧縮機１０から吐出される冷媒の吐出温度は低下する。

ここで、流量調整器４２が全閉状態の場合に冷媒がエンタルピｈ１（ｋＪ／ｋｇ）から所定の圧力まで圧縮された場合と、流量調整器４２が開いてバイパス配管４１からの液インジェクションがなされた場合に冷媒が所定の圧力まで圧縮された場合とにおいて、冷媒は同等の断熱効率及び同等の押しのけ量で、同じ圧力まで圧縮されるものとする。この条件下において、圧縮機１０から吐出されるガス冷媒の温度が吐出温度しきい値以下（例えば１１５℃以下）になる冷媒流量Ｇｒ２が式（１）から導出される。

次に、補助熱交換器４０の熱交換量をＱ１（Ｗ）、冷房運転モード時の圧縮機１０から吐出した高圧・高温の冷媒のエンタルピであって補助熱交換器４０の入口側の冷媒のエンタルピをｈ３（ｋＪ／ｋｇ）とすると、式（２）に示す一般的なエンタルピ変化による熱交換量の式が成り立つ。

また、補助熱交換器４０が室外機１が設置されている環境の空気と接触する面積（以下、全伝熱面積と称する）をＡ１（ｍ２）、冷媒と空気の温度差による熱の伝わり易さを示す係数であって、補助熱交換器４０で使用されているフィンと伝熱管外面とが設置されている環境の空気と接触する側を基準（以下管外側基準と称する）とした熱通過率をｋ（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））、補助熱交換器４０における冷媒と空気それぞれの出入口の流れ方向の温度変化を考慮した温度差である対数平均温度差をΔＴｍ（Ｋまたは℃）とすると、補助熱交換器４０の熱交換量Ｑ１（Ｗ）は、一般的な熱通過による熱交換量の式（３）として表すことができる。

ここで、管外側基準の熱通過率ｋは、プレートフィンチューブ熱交換器である補助熱交換器４０において使用する伝熱管の仕様、フィン形状、ファン風速、冷凍サイクルの運転状態等の変化による熱伝達率の変化において変化するものである。例えば、多くの冷房運転モードの試験結果より得られている凝縮器の値であるｋ＝約７２（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））とする。

対数平均温度差をΔＴｍ（Ｋまたは℃）は、補助熱交換器４０の空気と熱交換する方式を向流式と仮定した場合、冷媒の飽和温度をＴｃ（Ｋまたは℃）、補助熱交換器４０に流入する空気温度をＴ１（Ｋまたは℃）、流出する空気の温度をＴ２（Ｋまたは℃）とすると、式（４）において算出できる。

上記式（１）〜式（４）を使用することにより、補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１を算出することができる。一例として、冷媒としてＲ３２冷媒を使用した１０馬力相当の空気調和装置１００について全伝熱面積Ａ１を求める場合について説明する。この空気調和装置１００において、室外機１が設置されている環境温度が約４３℃、室内機２が設置されている環境温度が約１５℃の条件下において、式（１）の合計冷媒流量Ｇｒ（＝Ｇｒ１＋Ｇｒ２）は約３４０（ｋｇ／ｈ）になる。また、圧縮機１０から吐出される冷媒の飽和温度が例えば５４℃であり、その５４℃の飽和ガスのエンタルピｈ３は約５０３（ｋＪ／ｋｇ）となる。その５４℃の飽和ガスが補助熱交換器４０において約４３℃の空気と熱交換を行い、十分に過冷却するために、５４℃の飽和液と補助熱交換器４０の出口側の液冷媒の温度差である過冷却度を約５℃ほど確保するとした場合に、補助熱交換器４０の出口のエンタルピｈ２は、入口側の５４℃の飽和液と補助熱交換器４０の出口の液冷媒の温度とから決まり、約２９６（ｋＪ／ｋｇ）となる。また、アキュムレーター１９から圧縮機１０の吸入部に流入する冷媒のエンタルピｈ１は、圧縮機１０の吸入部の飽和ガス温度を約０℃とすると、エンタルピｈ１＝約５１５（ｋＪ／ｋｇ）になる。

このように、空気調和装置１００の運転可能な条件等に基づき、式（１）における合計冷媒流量Ｇｒ及びエンタルピｈ１、ｈ２が求まる。そして、熱源側熱交換器１２内の冷媒の飽和温度である５４℃の圧力まで冷媒を圧縮する場合に、圧縮機１０の吐出温度が第一の所定値以下（１１５℃以下）になるために必要になる冷媒流量Ｇｒ２は、式（１）から約１２（ｋｇ／ｈ）となる。

次に、上述のように、圧縮機１０から吐出される冷媒の飽和温度が例えば５４℃である場合、５４℃の飽和ガスのエンタルピｈ３は約５０３（ｋＪ／ｋｇ）となる。よって、補助熱交換器４０で必要となる熱交換量Ｑ１は、冷媒流量Ｇｒ２及びエンタルピｈ２、ｈ３を式（２）に代入することにより約６９０（Ｗ）となる。

また、圧縮機１０から吐出される冷媒の飽和温度Ｔｃは約５４（℃）、補助熱交換器４０に流入する空気温度Ｔ１は４３（℃）であり、流出する空気の温度Ｔ２は補助熱交換器４０における熱交換量Ｑ１が約６９０（Ｗ）と大きいため、ほぼ冷媒の飽和温度まで上昇するとみて、流入する空気温度から１０℃程度上昇するとし、５３（℃）とした場合、式（４）より対数平均温度差は、約４．１７（℃）となり、式（３）より必要とされる補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１は約２．２９８（ｍ２）になる。

Ｒ３２冷媒が１０馬力相当の空気調和装置１００の冷媒として使用される際、熱源側熱交換器１２で必要とされる全伝熱面積Ａ２は約１４１（ｍ２）程度である。補助熱交換器４０が熱源側熱交換器１２の一部からなっている場合、熱源側熱交換器１２の必要とされる全伝熱面積Ａ２と補助熱交換器４０の必要とされる全伝熱面積Ａ１の和に対する、補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の比率Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）＝２．２９８／１４１．６４４は約１．６２％以上になる。

なお、所定の運転可能な条件下における１０馬力相当の空気調和装置１００を一例として、補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の算出を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、空気調和装置１００の構成において、必要とされる冷房、暖房能力（馬力）が変化しても、室外機１と室内機２が設置されている環境温度に対する冷媒の高圧・低圧の冷媒運転状態がほぼ変わらない場合、圧縮機１０の押しのけ量の変化（合計冷媒流量Ｇｒ（ｋｇ／ｈ）の変化）のみにより、冷房、暖房能力（馬力）が変化する。このため、圧縮機１０の押しのけ量の変化比率に応じて、補助熱交換器４０に流入させる冷媒流量Ｇｒ２が変化するようにし、式（２）と式（３）より補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１が算出されるようにしてもよい。

例えば、１４馬力相当の空気調和装置１００は、１０馬力相当の空気調和装置に対し、約１．４倍の圧縮機１０の押しのけ量が必要になる。よって、補助熱交換器４０に流入させる冷媒流量Ｇｒ２は、約１６．８（ｋｇ／ｈ）（＝１０馬力相当のＧｒ２である１２（ｋｇ／ｈ）×１．４）になる。補助熱交換器４０の出入口の冷媒のエンタルピは１０馬力相当の空気調和装置１００の場合とほぼ同等とすると、式（２）より、補助熱交換器４０での熱交換量Ｑ１は約９９６（Ｗ）になり、式（３）より、熱通過率ｋと、対数平均温度差ΔＴｍも１０馬力相当の空気調和装置１００の場合とほぼ同等とみなせるため、必要とされる補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１は、１０馬力相当の空気調和装置の補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の約１．４倍である３．２１７（ｍ２）になる。また、熱源側熱交換器１２の必要とされる全伝熱面積Ａ２に関しても、圧縮機１０の押しのけ量の変化（合計冷媒流量Ｇｒ（ｋｇ／ｈ）の変化）のみにより、冷房、暖房能力（馬力）が変化すると考えると、熱源側熱交換器１２の必要とされる全伝熱面積Ａ２も、１０馬力相当の空気調和装置の約１．４倍必要と考えることができる。すなわち、空気調和装置１００の馬力によらず、熱源側熱交換器１２の必要とされる全伝熱面積Ａ２と補助熱交換器４０の必要とされる全伝熱面積Ａ１の和に対する、補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の比率Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）は約１．６２％以上になる。

熱源側熱交換器１２の一部を補助熱交換器４０として使用する場合、例えば、室外機１の高さ方向の制約等が生じ、熱源側熱交換器１２の段数を増加させることができない状況がある。この場合に熱源側熱交換器１２の一部である補助熱交換器４０を過大にすると、熱源側熱交換器１２の全伝熱面積Ａ１が減少し、熱源側熱交換器１２の性能が低下する。

図４は、空気調和装置１００の熱源側熱交換器１２の全伝熱面積Ａ２と補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の和に対する熱源側熱交換器１２の伝熱面積比と、空気調和装置１００の性能の大きさを表す指標の１つであるＣＯＰとの関係を示すグラフである。図４に示すように、ＣＯＰの低下率を約１．５％以内に抑えるとすると、全伝熱面積の和Ａ１＋Ａ２に対する熱源側熱交換器１２の全伝熱面積Ａ２の比率Ａ２／（Ａ１＋Ａ２）は約９５％になる。したがって、補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の比率Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）は５％以内になり、全伝熱面積の和Ａ１＋Ａ２に対する補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の比率Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）が約５％以内の大きさとする方が望ましい。ただし、補助熱交換器４０が熱源側熱交換器１２の一部ではなく独立して設置されている場合、比率Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）を約５％以内にする必要はなく、Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）が約１．６２％以上であればよい。

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の回路構成の一例を示す冷媒回路図であり、図５を参照して空気調和装置２００について説明する。なお、図５において、図１の空気調和装置１００と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

図５の空気調和装置２００は、熱源機である１台の室外機２０１と、複数台の室内機２ａ〜２ｄと、室外機２０１と室内機２ａ〜２ｄとの間に開閉装置を備えた中継装置３を有している。室外機２０１と中継装置３とは、冷媒が流通する主管５により接続され、中継装置３と複数の室内機２ａ〜２ｄとは、冷媒が流通する枝管６により接続されている。そして、室外機１で生成された冷熱あるいは温熱は、中継装置３を介して各室内機２ａ〜２ｄに流通されるようになっている。

室外機２０１と中継装置３とは２本の主管５を用いて接続されており、中継装置３と各室内機２とは２本の枝管６を用いて接続されている。このように、２本の配管を用いて室外機２０１と中継装置３及び室内機２ａ〜２ｄと中継装置３とをそれぞれ接続することにより、施工が容易になっている。

［室外機２０１］
室外機２０１は、実施の形態１と同様、圧縮機１０と、四方弁等の冷媒流路切替装置１１と、熱源側熱交換器１２と、補助熱交換器４０と、流量調整器４２と、バイパス配管４１と、アキュムレーター１９とが冷媒配管４で接続され、送風機であるファン１６と共に搭載されている。

さらに、室外機２０１は、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ、逆止弁等からなる第１逆流防止装置１３ａ〜１３ｄを有している。第１逆流防止装置１３ａは、全暖房運転モード時と暖房主体運転モード時に、第１接続配管４ａから熱源側熱交換器１２に、高温・高圧のガス冷媒が逆流することを防止するものである。第１逆流防止装置１３ｂは、全冷房運転モード時と冷房主体運転モード時に、第１接続配管４ａからアキュムレーター１９に、高圧の液もしくは気液二相状態の冷媒が逆流することを防止するものである。第１逆流防止装置１３ｃは、全冷房運転モード時と冷房主体運転モード時に、第１接続配管４ａからアキュムレーター１９に、高圧の液もしくは、気液二相状態の冷媒が逆流することを防止するものである。第１逆流防止装置１３ｄは、全暖房運転モード時と暖房主体運転モード時に、圧縮機１０の吐出側の流路から第２接続配管４ｂに、高温・高圧のガス冷媒が逆流することを防止するものである。

このように、第１接続配管４ａ、第２接続配管４ｂ及び第１逆流防止装置１３ａ〜１３ｄを設けることにより、室内機２の要求する運転に関わらず、中継装置３に流入させる冷媒の流れを一定方向にすることができる。なお、第１逆流防止装置１３ａ〜１３ｄが逆止弁からなる場合について例示しているが、冷媒の逆流を防止できればその構成を問わず、開閉装置や全閉機能を有する絞り装置であってもよい。

［室内機２ａ〜２ｄ］
複数の室内機２ａ〜２ｄは、例えば同一の構成を有するものであって、それぞれ負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄと、負荷側絞り装置２５ａ〜２５ｄを備えている。負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄは、枝管６と、中継装置３と、主管５を介して室外機２０１に接続されており、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と冷媒の間で熱交換を行ない、室内空間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。負荷側絞り装置２５ａ〜２５ｄは、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、冷媒を減圧して膨張させる減圧弁や膨張弁としての機能を有している。負荷側絞り装置２５ａ〜２５ｄは、全冷房運転モード時の冷媒の流れにおいて負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄの上流側に設けられている。

また、室内機２には、それぞれ負荷側熱交換器２６に流入する冷媒の温度を検出する入口側温度センサー３１ａ〜３１ｄと、負荷側熱交換器２６から流出した冷媒の温度を検出する出口側温度センサー３２ａ〜３２ｄが設けられている。なお、入口側温度センサー３１ａ〜３１ｄ及び出口側温度センサー３２ａ〜３２ｄは、例えばサーミスター等からなっており、検出した負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄの入口側温度及び出口側温度は制御装置６０に送られる。

なお、図５において、４台の室内機２が中継装置３及び冷媒配管４を介して室外機２０１に接続されている場合について例示しているが、室内機２の接続台数を４台に限定するものではなく、２台以上接続されていればよい。

［中継装置３］
中継装置３は、気液分離器１４と、冷媒間熱交換器５０と、第３絞り装置１５と、第４絞り装置２７と、複数の第１開閉装置２３ａ〜２３ｄと、複数の第２開閉装置２４ａ〜２４ｄと、逆止弁等の逆流防止装置である複数の第２逆流防止装置２１ａ〜２１ｄと、逆止弁等の逆流防止装置である複数の第３逆流防止装置２２ａ〜２２ｄとを有している。

気液分離器１４は、冷房負荷が大きい冷房暖房混在運転モード時において、室外機２０１で生成された高圧の気液二相状態の冷媒を、液とガスに分離し、液は紙面上の下側の配管に流入させて、室内機２に冷熱を供給し、ガスは紙面上の上側の配管に流入させて、室内機２に温熱を供給するものである。気液分離器１４は、中継装置３の入口に設置されている。

冷媒間熱交換器５０は、例えば二重管式熱交換器やプレート式熱交換器等で構成され、全冷房運転モード時、冷房主体運転モード時、暖房主体運転モード時に、冷熱負荷が発生している室内機２の負荷側絞り装置２５に供給する液もしくは気液二相状態の冷媒の過冷却度を十分に確保するために、高圧もしくは中圧冷媒と低圧冷媒とを熱交換させるものである。冷媒間熱交換器５０の高圧もしくは中圧状態の冷媒の流路は、第３絞り装置１５と第２逆流防止装置２１ａ〜２１ｄとの間に接続されている。低圧状態の冷媒の流路は、一端が第２逆流防止装置２１ａ〜２１ｄと、冷媒間熱交換器５０の高圧もしくは中圧状態の冷媒の流路の出口側との間に接続され、他端が第４絞り装置２７と冷媒間熱交換器５０とを介して、中継装置３の出口側の低圧配管に導通されている。

第３絞り装置１５は、減圧弁や開閉弁としての機能を有し、液冷媒を減圧させて所定の圧力に調整し、もしくは液冷媒の流路を開閉するものである。第３絞り装置１５は、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、気液分離器１４から液冷媒が流出する配管上に設けられている。

第４絞り装置２７は、減圧弁や開閉弁としての機能を有し、全暖房運転モードにおいて、冷媒流路を開閉するものであり、暖房主体運転モードにおいて、室内側負荷に応じ、バイパス液流量を調整するものである。そして、第４絞り装置２７は、全冷運転モード時、冷房主体運転モード時、暖房主体運転モード時に、冷媒間熱交換器５０に冷媒を流出し、冷熱負荷が発生している室内機２の負荷側絞り装置２５に供給する冷媒の過冷却度を調整するものである。第４絞り装置２７は、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、冷媒間熱交換器５０の低圧状態の冷媒の入口側の流路に設置されている。

複数の第１開閉装置２３ａ〜２３ｄは、複数の室内機２ａ〜２ｄ毎にそれぞれ設置台数に応じた個数分（ここでは４つ）設けられている。複数の第１開閉装置２３ａ〜２３ｄは、例えば電磁弁等で構成されており、それぞれ各室内機２ａ〜２ｄに供給される高温・高圧のガス冷媒の流路を開閉するものである。第１開閉装置２３ａ〜２３ｄは、それぞれ気液分離器１４のガス側配管に接続されている。なお、第１開閉装置２３ａ〜２３ｄは流路の開閉を行えればよく、全閉機能を有する絞り装置であってもよい。

複数の第２開閉装置２４ａ〜２４ｄは、複数の室内機２ａ〜２ｄ毎にそれぞれ設置台数に応じた個数分（ここでは４つ）設けられている。複数の第２開閉装置２４ａ〜２４ｄは、例えば電磁弁等で構成されており、室内機２ａ〜２ｄから流出した低圧・低温のガス冷媒の流路を開閉するものである。第２開閉装置２４ａ〜２４ｄは、中継装置３の出口側に導通する低圧配管に接続されている。また、第２開閉装置２４ａ〜２４ｄは流路の開閉を行えればよく、全閉機能を有する絞り装置であってもよい。

複数の第２逆流防止装置２１ａ〜２１ｄは、複数の室内機２ａ〜２ｄ毎にそれぞれ設置台数に応じた個数分（ここでは４つ）設けられている。複数の第２逆流防止装置２１ａ〜２１ｄは、冷房運転を実施している室内機２ａ〜２ｄに高圧液冷媒を流入させるものであって、第３絞り装置１５の出口側の配管に接続されている。これにより、冷房主体運転モード時と暖房主体運転モード時に、暖房運転を実施している室内機２の負荷側絞り装置２５から流出した、過冷却度が十分に確保できていない中温・中圧の液もしくは気液二相状態の冷媒が、冷房運転を実施している室内機２の負荷側絞り装置２５に流入することを防ぐことができる。また、第２逆流防止装置２１ａ〜２１ｄは、逆止弁であるかのように図示しているが、冷媒の逆流を防止できればどんなものでもよく、開閉装置や全閉機能を有する絞り装置であってもよい。

複数の第３逆流防止装置２２ａ〜２２ｄは、複数の室内機２ａ〜２ｄ毎にそれぞれ設置台数に応じた個数分（ここでは４つ）設けられている。複数の第３逆流防止装置２２ａ〜２２ｄは、冷房運転を実施している室内機２に高圧液冷媒を流入させるものであり、第３絞り装置１５の出口配管に接続されている。第３逆流防止装置２２ａ〜２２ｄは、冷房主体運転モード時と暖房主体運転モード時に、第３絞り装置１５から流出した過冷却度が十分に確保できていない中温・中圧の液もしくは気液二相状態の冷媒が、冷房運転を実施している室内機２の負荷側絞り装置２５に流入することを防止している。また、第３逆流防止装置２２ａ〜２２ｄは、逆止弁であるかのように図示しているが、冷媒の逆流を防止できればどんなものでもよく、開閉装置や全閉機能を有する絞り装置であってもよい。

また、中継装置３において、第３絞り装置１５の入口側には入口側圧力センサー３３が設けられており、第３絞り装置１５の出口側には出口側圧力センサー３４が設けられている。入口側圧力センサー３３は、高圧冷媒の圧力を検出するものであり、出口側圧力センサー３４は、冷房主体運転モード時、第３絞り装置１５出口の液冷媒の中間圧力を検出するものである。

さらに中継装置３には、冷媒間熱交換器５０を流出した高圧もしくは中圧状態の冷媒の温度を検出する温度センサー５１が設けられている。温度センサー５１は、冷媒間熱交換器５０の高圧もしくは中圧状態の冷媒の流路の出口側の配管に設けられており、サーミスター等で構成するとよい。

図５の空気調和装置２００においても、制御装置６０は、各種センサーでの検出情報及びリモコンからの指示に基づいて、圧縮機１０の駆動周波数、送風機の回転数（ＯＮ／ＯＦＦ含む）、冷媒流路切替装置１１の切り替え、流量調整器４２の開度、負荷側絞り装置２５の開度、第１開閉装置２３ａ〜２３ｄ、第２開閉装置２４ａ〜２４ｄ、第４絞り装置２７、第３絞り装置１５の開閉等を制御し、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６０は、ユニット毎に設けてもよく、室外機２０１または中継装置３に設けてもよい。

空気調和装置２００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２００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２００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。

空気調和装置２００が実行する運転モードには、冷房運転モードとして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、冷房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての冷房主体運転モードがあり、暖房運転モードとして室内機２の全てが暖房運転を実行する全暖房運転モード及び暖房負荷の方が大きい冷房暖房混在運転モードとしての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説明する。

［全冷房運転モード］
図６は、空気調和装置２００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６では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。なお、図６では、負荷側熱交換器２６ａ及び負荷側熱交換器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。また、図６に示す全冷房運転モードの場合、制御装置６０は、室外機２０１の冷媒流路切替装置１１を、圧縮機１０から吐出された冷媒が熱源側熱交換器１２へ流入するように切り替える。

まず、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０により圧縮され、高温・高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、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高圧液冷媒になる。熱源側熱交換器１２から流出した高圧液冷媒は、第１逆流防止装置１３ａを通って、室外機２０１から流出し、主管５を通って中継装置３に流入する。

中継装置３に流入した高圧液冷媒は、気液分離器１４及び第３絞り装置１５を経由し、冷媒間熱交換器５０において十分に過冷却される。その後、過冷却された高圧冷媒の大部分は第２逆流防止装置２１ａ、２１ｂ及び枝管６を経由し、負荷側絞り装置２５で膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。高圧冷媒の残りの一部は第４絞り装置２７で膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。そして、低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒間熱交換器５０において高圧液冷媒と熱交換することにより、低温・低圧のガス冷媒になり、中継装置３の出口側の低圧配管に流入する。この際、第４絞り装置２７は、出口側圧力センサー３４で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、温度センサー５１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。

負荷側絞り装置２５ａ、２５ｂを流出した大部分の低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器２６ａ、２６ｂにそれぞれ流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒になる。この際、負荷側絞り装置２５ａは、入口側温度センサー３１ａで検出された温度と出口側温度センサー３２ａ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が制御される。同様に、負荷側絞り装置２５ｂは、入口側温度センサー３１ｂで検出された温度と出口側温度センサー３２ｂ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。

負荷側熱交換器２６ａ、２６ｂからそれぞれ流出したガス冷媒は、枝管６及び第２開閉装置２４を経由して、冷媒間熱交換器５０を流出したガス冷媒と合流し、中継装置３から流出し、主管５を通って再び室外機２０１へ流入する。室外機２０１に流入した冷媒は、第１逆流防止装置１３ｄを通って、冷媒流路切替装置１１、アキュムレーター１９を経由して、圧縮機１０へ再度吸入される。

なお、冷熱負荷がない負荷側熱交換器２６ｃ及び負荷側熱交換器２６ｄにおいては、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置２５ｃと、負荷側絞り装置２５ｄは閉状態になっている。そして、負荷側熱交換器２６ｃ又は負荷側熱交換器２６ｄから冷熱負荷の発生があった場合には、負荷側絞り装置２５ｃ又は負荷側絞り装置２５ｄが開放して冷媒が循環する。この際、負荷側絞り装置２５ｃ又は負荷側絞り装置２５ｄの開度は、上述した負荷側絞り装置２５ａ又は負荷側絞り装置２５ｂと同様に、入口側温度センサー３１と、出口側温度センサー３２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が制御される。

［冷房主体運転モード］
図７は、空気調和装置２００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７では、負荷側熱交換器２６ａで冷熱負荷が発生し、負荷側熱交換器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の循環する配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。図７に示す冷房主体運転モードの場合、室外機２０１では、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。

まず、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０により圧縮され、高温・高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、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気液二相状態の冷媒になる。熱源側熱交換器１２から流出した冷媒は、第１逆流防止装置１３ａ及び主管５を通り中継装置３に流入する。

中継装置３に流入した気液二相状態の冷媒は、気液分離器１４で高圧ガス冷媒と高圧液冷媒に分離される。この高圧ガス冷媒は、第１開閉装置２３ｂ及び枝管６を経由した後に、凝縮器として作用する負荷側熱交換器２６ｂに流入し、室内空気に放熱することにより、室内空間を暖房しながら液冷媒になる。この際、負荷側絞り装置２５ｂは、入口側圧力センサー３３で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、入口側温度センサー３１ｂ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。負荷側熱交換器２６ｂから流出した液冷媒は、負荷側絞り装置２５ｂで膨張させられて、枝管６及び第３逆流防止装置２２ｂを経由する。

その後、冷媒は、気液分離器１４で分離された後に第３絞り装置１５において中間圧まで膨張させられた中間圧液冷媒と、第３逆流防止装置２２ｂを通ってきた液冷媒とが合流する。この際、第３絞り装置１５は、入口側圧力センサー３３で検出された圧力と、出口側圧力センサー３４で検出された圧力との圧力差が所定の圧力差（例えば０．３ＭＰａなど）になるように開度が制御される。

合流した液冷媒は、冷媒間熱交換器５０において、十分に過冷却された後に、大部分は第２逆流防止装置２１ａ及び枝管６を経由した後に、負荷側絞り装置２５ａで膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。液冷媒の残りの一部は第４絞り装置２７で膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。この際、第４絞り装置２７は、出口側圧力センサー３４で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、温度センサー５１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。その後、低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒間熱交換器５０において中圧液冷媒と熱交換することにより、低温・低圧のガス冷媒になり、中継装置３の出口側の低圧配管に流入する。

一方、気液分離器１４において分離された高圧液冷媒は、冷媒間熱交換器５０及び第２逆流防止装置２１ａを介して室内機２ａに流入する。室内機２ａの負荷側絞り装置２５ａで膨張させられた大部分の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器２６ａに流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒になる。この際、負荷側絞り装置２５ａは、入口側温度センサー３１ａで検出された温度と出口側温度センサー３２ｂ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が制御される。負荷側熱交換器２６ａから流出したガス冷媒は、枝管６、第２開閉装置２４ａを経由して、冷媒間熱交換器５０を流出した残りの一部のガス冷媒と合流した後に中継装置３から流出し、主管５を通って再び室外機２０１へ流入する。室外機２０１に流入した冷媒は、第１逆流防止装置１３ｄを通って、冷媒流路切替装置１１、アキュムレーター１９を経由して、圧縮機１０へ再度吸入される。

なお、熱負荷がない負荷側熱交換器２６ｃ及び負荷側熱交換器２６ｄにおいては、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置２５ｃ及び負荷側絞り装置２５ｄは閉状態になっている。そして、負荷側熱交換器２６ｃ又は負荷側熱交換器２６ｄから冷熱負荷があった場合には、負荷側絞り装置２５ｃ又は負荷側絞り装置２５ｄが開放して冷媒が循環する。この際、負荷側絞り装置２５ｃ又は負荷側絞り装置２５ｄの開度は、上述した負荷側絞り装置２５ａ又は負荷側絞り装置２５ｂと同様に、入口側温度センサー３１と、出口側温度センサー３２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が制御される。

［全暖房運転モード］
図８は、空気調和装置２００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。なお、図８では、太線で表された配管が冷媒の流れる配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。図８では、負荷側熱交換器２６ａ及び負荷側熱交換器２６ｂでのみ冷熱負荷が発生している場合を例に全暖房運転モードについて説明する。また、図８に示す全暖房運転モードの場合、室外機２０１では、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が熱源側熱交換器１２を経由させずに中継装置３へ流入するように切り替える。

まず、低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１、第１逆流防止装置１３ｂを通り、室外機２０１から流出する。室外機２０１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、主管５を通って中継装置３に流入する。

中継装置３に流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器１４、第１開閉装置２３ａ、２３ｂ及び枝管６を経由した後に、凝縮器として作用する負荷側熱交換器２６ａ及び負荷側熱交換器２６ｂのそれぞれに流入する。負荷側熱交換器２６ａ及び負荷側熱交換器２６ｂに流入した冷媒は室内空気に放熱することにより、室内空間を暖房しながら液冷媒になる。負荷側熱交換器２６ａ及び負荷側熱交換器２６ｂから流出した液冷媒は、負荷側絞り装置２５ａ、２５ｂでそれぞれ膨張させられて、枝管６、第３逆流防止装置２２ａ、２２ｂ、冷媒間熱交換器５０、開状態に制御された第４絞り装置２７及び主管５を通って再び室外機２０１へ流入する。この際、負荷側絞り装置２５ａは、入口側圧力センサー３３で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、入口側温度センサー３１ａ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、負荷側絞り装置２５ｂは、入口側圧力センサー３３で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、入口側温度センサー３１ｂ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。

室外機２０１に流入した冷媒は、第１逆流防止装置１３ｃを通り、熱源側熱交換器１２において室外空気から吸熱しながら、低温・低圧のガス冷媒になり、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。

なお、熱負荷がない負荷側熱交換器２６ｃ及び負荷側熱交換器２６ｄにおいては、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置２５ｃ及び負荷側絞り装置２５ｄは閉状態になっている。そして、負荷側熱交換器２６ｃ又は負荷側熱交換器２６ｄから冷熱負荷があった場合には、負荷側絞り装置２５ｃ又は負荷側絞り装置２５ｄが開放して冷媒が循環する。この際、負荷側絞り装置２５ｃ又は負荷側絞り装置２５ｄの開度は、上述した負荷側絞り装置２５ａ又は負荷側絞り装置２５ｂと同様に、入口側温度センサー３１と、出口側温度センサー３２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が制御される。

［暖房主体運転モード］
図９は、空気調和装置２００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。なお、図９では、太線で表された配管が冷媒の循環する配管を示しており、冷媒の流れ方向を実線矢印で示している。図９では、負荷側熱交換器２６ａで冷熱負荷が発生し、負荷側熱交換器２６ｂで温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。図９に示す暖房主体運転モードの場合、室外機２０１では、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を経由させずに中継装置３へ流入させるように切り替える。

低温・低圧の冷媒が圧縮機１０によって圧縮され、高温・高圧のガス冷媒になって吐出される。圧縮機１０から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、冷媒流路切替装置１１、第１逆流防止装置１３ｂを通り、室外機２０１から流出する。室外機２０１から流出した高温・高圧のガス冷媒は、主管５を通って中継装置３に流入する。

中継装置３に流入した高温・高圧のガス冷媒は、気液分離器１４、第３絞り装置１５、第１開閉装置２３ｂ及び枝管６を経由した後に、凝縮器として作用する負荷側熱交換器２６ｂに流入する。負荷側熱交換器２６ｂに流入した冷媒は室内空気に放熱することにより、室内空間を暖房しながら液冷媒になる。負荷側熱交換器２６ｂから流出した液冷媒は、負荷側絞り装置２５ｂで膨張させられて、枝管６及び第３逆流防止装置２２ｂを経由して、冷媒間熱交換器５０において十分に過冷却される。その後、大部分は第２逆流防止装置２１ａ及び枝管６を経由した後に、負荷側絞り装置２５ａで膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。液冷媒の残りの一部はバイパスとしても使用する第４絞り装置２７で膨張させられ、低温・低圧の気液二相の冷媒になり、冷媒間熱交換器５０において、液冷媒と熱交換することにより、低温・低圧のガスもしくは気液二相状態の冷媒になり、中継装置３の出口側の低圧配管に流入する。

負荷側絞り装置２５ａで膨張させられた大部分の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する負荷側熱交換器２６ａに流入し、室内空気から吸熱することにより、室内空気を冷却しながら、低温・中圧の気液二相状態の冷媒になる。負荷側熱交換器２６ａから流出した気液二相状態の冷媒は、枝管６及び第２開閉装置２４ａを経由して、冷媒間熱交換器５０を流出した残りの一部の冷媒と合流し、中継装置３から流出し、主管５を通って再び室外機２０１へ流入する。室外機２０１に流入した冷媒は、第１逆流防止装置１３ｃを通って、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になり、熱源側熱交換器１２で室外空気から吸熱しながら、低温・低圧のガス冷媒になり、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。

このとき、負荷側絞り装置２５ｂは、入口側圧力センサー３３で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、入口側温度センサー３１ｂ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。一方、負荷側絞り装置２５ａは、入口側温度センサー３１ａで検出された温度と出口側温度センサー３２ｂ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が制御される。

また、第４絞り装置２７は、出口側圧力センサー３４で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、温度センサー５１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。例えば第４絞り装置２７は、入口側圧力センサー３３で検出された圧力と出口側圧力センサー３４で検出された圧力との圧力差が所定の圧力差（例えば０．３ＭＰａなど）になるように開度が制御される。

なお、熱負荷がない負荷側熱交換器２６ｃ及び負荷側熱交換器２６ｄにおいては、冷媒を流す必要がなく、それぞれに対応する負荷側絞り装置２５ｃと、負荷側絞り装置２５ｄは閉になっている。そして、負荷側熱交換器２６ｃや負荷側熱交換器２６ｄから熱負荷の発生があった場合には、負荷側絞り装置２５ｃや、負荷側絞り装置２５ｄを開放して、冷媒を循環させればよい。

図５〜図９に示す空気調和装置２００であっても、図１〜図４に示す空気調和装置１００と同様、冷房運転モード時及び暖房運転モード時において、圧縮機１０が吐出した高圧のガス冷媒を過冷却することにより、流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸引部へ冷媒のインジェクションが行われる。これにより、特殊な構造の圧縮機を使用せず安価な圧縮機を使用した場合であっても、システムの信頼性を確保することができる。また、圧縮機１０の吐出温度の過昇を抑制することにより、圧縮機１０を増速することが可能になり、暖房能力を確保でき、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制できる。

また、空気調和装置２００においても、必要とされる補助熱交換器４０の室外機２０１が設置されている環境の空気と接触する面積である全伝熱面積Ａ１（ｍ２）の算出方法及びサイズは、実施の形態１と同様である。

なお、空気調和装置２００において、補助熱交換器４０の入口側に、開閉装置もしくは流路の開閉を行える全閉機能を有する絞り装置等の第一流路開閉装置を設けてもよい。そして、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要無い場合などに、制御装置６０は第一流路開閉装置及び開閉装置４７を閉状態になるようにし、流量調整器４２を全閉とならないわずかな開度に制御してもよい。これにより、バイパス配管４１及び補助熱交換器４０に冷媒が寝込むことを抑制できるため、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要となった時に、液冷媒が過剰に流量調整器４２から圧縮機１０の吸入部に流入することを防げ、過剰な液バックによる圧縮機１０の破損を防ぐことができる。

実施の形態３．
図１０は、実施の形態３に係る空気調和装置の全暖房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態２と同一部分には、同一符号を付している。図１０の空気調和装置３００が図５〜図９の空気調和装置２００と異なる点は、室外機３０１の構成である。

空気調和装置３００の室外機３０１は、バイパス配管４１の一端が、第１逆流防止装置１３ａと主管５の間の冷媒配管４に接続されている。

そして、全冷房運転モード時と冷房主体運転モード時に、圧縮機１０の吐出冷媒の温度上昇を抑制する際、熱源側熱交換器１２を流出した高圧の液冷媒の一部を、バイパス配管４１とを介して、補助熱交換器４０に流入させるようになっている。このように、補助熱交換器４０でファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の過冷却液となった冷媒を、流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸入部に流入させることにより、圧縮機１０の吐出冷媒の温度を低下させることができる。

一方、全暖房運転モード時と暖房主体運転モード時に、圧縮機１０の吐出冷媒の温度上昇を抑制する際は、圧縮機１０から吐出し第１逆流防止装置１３ｂを流出した高圧のガス冷媒の一部が、バイパス配管４１を介して補助熱交換器４０に流入するようになっている。

空気調和装置３００によれば、必要とされる補助熱交換器４０の室外機１が設置されている環境の空気と接触する面積である全伝熱面積Ａ１（ｍ２）の小型化が可能となる。すなわち、全冷房運転モード時と冷房主体運転モード時に、圧縮機１０から吐出され、熱源側熱交換器１２で冷却された高圧・低温の冷媒を補助熱交換器４０にて過冷却するため、補助熱交換器４０で必要とする熱交換量が少なくてよいため、補助熱交換器４０の伝熱面積も小さくてよい。補助熱交換器４０の伝熱面積の算出方法は、実施の形態１と同様であるが、補助熱交換器４０における冷媒の温度変化を考慮する必要がある。

具体的には、対数平均温度差をΔＴｍ（Ｋまたは℃）、補助熱交換器４０の伝熱管内に流入する冷媒の温度をＴｒ１（Ｋまたは℃）、流出する冷媒の温度をＴｒ２（Ｋまたは℃）、補助熱交換器４０に流入する空気温度をＴ１（Ｋまたは℃）、流出する空気の温度をＴ２（Ｋまたは℃）とすると、式（４）を式（５）に置き換えることで算出することができる。

たとえば、熱源側熱交換器１２で冷却される冷媒の飽和温度が５４℃であり、熱源側熱交換器１２にて５４℃の飽和液になるまで冷却されるとする。すると、５４℃の飽和液のエンタルピｈ３は約３０７（ｋＪ／ｋｇ）となる。また、５４℃の飽和液が補助熱交換器４０にて約４３℃の空気と熱交換を行い、十分に過冷却するために、５４℃の飽和液と補助熱交換器４０の出口側の液冷媒の温度差である過冷却度を約５℃ほど確保するとする。この場合、補助熱交換器４０の出口のエンタルピｈ２は冷媒の飽和温度が５４℃から算出される圧力と、補助熱交換器４０の出口の液冷媒の温度から決まり、約２９６（ｋＪ／ｋｇ）となる。アキュムレーター１９から圧縮機１０の吸入部に流入する冷媒のエンタルピｈ１は、圧縮機１０の吸入部の飽和ガス温度を約０℃とすると、約５１５（ｋＪ／ｋｇ）となる。

よって、式（１）より圧縮機１０の断熱効率を０．６とし、熱源側熱交換器１２内の冷媒の飽和温度である５４℃の圧力まで冷媒を圧縮する場合に、圧縮機１０の吐出温度を吐出温度しきい値（例えば１１５℃）以下にするために必要となる冷媒流量Ｇｒ２は約１２（ｋｇ／ｈ）となり、補助熱交換器４０で必要となる熱交換量Ｑ１は式（２）より、約４０（Ｗ）となる。

そして、補助熱交換器４０の伝熱管内に流入する冷媒の温度Ｔｒ１は約５４（℃）、流出する冷媒の温度Ｔｒ２は４９（℃）、補助熱交換器４０に流入する空気温度Ｔ１は４３（℃）であり、流出する空気の温度Ｔ２は補助熱交換器４０における熱交換量Ｑ１が約４０（Ｗ）と小さいため、ほぼ変化しないとみて、流入する空気温度から１℃程度上昇するとして、４４（℃）とする。この場合、式（４）より対数平均温度差は、約７．８３（℃）となり、管外側基準の熱通過率ｋを、多くの冷房運転モードの試験結果より得られている液冷却器の値である約２５（Ｗ／（ｍ２・Ｋ））とすると、式（３）より必要とされる補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１は約０．２０４（ｍ２）となる。

また、Ｒ３２冷媒を１０馬力相当の空気調和装置１００の冷媒として使用する際、熱源側熱交換器１２で必要とされる全伝熱面積Ａ２は約１４１（ｍ２）程度であり、補助熱交換器４０を熱源側熱交換器１２の一部としてみた場合、熱源側熱交換器１２の必要とされる全伝熱面積Ａ２と補助熱交換器４０の必要とされる全伝熱面積Ａ１の和に対する、補助熱交換器４０の全伝熱面積Ａ１の比率Ａ１/（Ａ１＋Ａ２）（＝０．２０４／１４１.６４４）は約０．１４４％以上となる。

図１０に示す空気調和装置３００であっても、図５〜図９に示す空気調和装置２００と同様、冷房運転モード時及び暖房運転モード時において、補助熱交換器４０及び流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸引部へ冷媒のインジェクションが行われる。これにより、特殊な構造の圧縮機を使用せず安価な圧縮機を使用した場合であっても、システムの信頼性を確保することができる。また、圧縮機１０の吐出温度の過昇を抑制することにより、圧縮機１０を増速することが可能になり、暖房能力を確保でき、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制できる。

図１０に示す空気調和装置３００において、全冷房運転モード時と冷房主体運転モード時に、圧縮機１０の吐出冷媒の温度上昇を抑制する際、熱源側熱交換器１２を流出した高圧の液冷媒の一部を、バイパス配管４１とを介して、補助熱交換器４０に流入させるため、必要とされる補助熱交換器４０が小型化ができる。そのため、熱源側熱交換器の伝熱面積を大型化することができるため、性能を向上することができる。

なお、空気調和装置３００において、補助熱交換器４０の入口側に、開閉装置もしくは流路の開閉を行える全閉機能を有する絞り装置等からなる第一流路開閉装置を設けても良い。そして、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要無い場合などに、制御装置６０において第一流路開閉装置と開閉装置４７が閉状態に制御され、流量調整器４２が全閉とならないわずかな開度に制御されることで、バイパス配管４１と補助熱交換器４０とに冷媒が寝込むことを抑制でき、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要となった時に、流量調整器４２から過剰に液冷媒が圧縮機１０の吸入部に流入することを防げ、過剰な液バックによる圧縮機１０の破損を防ぐことができる。

実施の形態４．
図１１は、実施の形態４に係る空気調和装置の全冷房運転モード時の冷媒の流れを示す冷媒回路図である。なお、この実施の形態４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、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付している。図１１に示す空気調和装置４００は、室外機４０１の構成が空気調和装置１００と異なっている。

すなわち、空気調和装置４００の室外機４０１において、バイパス配管４１の一端が、第１分岐配管４８と、第２分岐配管４９に二分岐されている。第１分岐配管４８の一端が、熱源側熱交換器１２と負荷側絞り装置２５との間の冷媒配管４に接続され、第１分岐配管４８の他端は、逆流防止装置１３ｇを介して第２分岐配管４９と合流し、バイパス配管４１に接続されている。第２分岐配管４９は、一端が圧縮機１０の吐出側の流路と冷媒流路切替装置１１との間の冷媒配管４に接続され、他端は、開閉装置４７を介して第１分岐配管４８と合流し、バイパス配管４１に接続されている。なお、開閉装置４７は流路の開閉を行えればよく、全閉機能を有する絞り装置でも構わない。

逆流防止装置１３ｇは、暖房運転モード時に、補助熱交換器４０に高圧のガス冷媒を流入させる際、圧縮機１０から吐出された高圧のガス冷媒が、負荷側熱交換器２６から流出した高圧の液もしくは気液二相状態の冷媒の流路である冷媒配管４に逆流することを防ぐものである。

空気調和装置４００では、暖房運転モード時に、圧縮機１０の吐出冷媒の温度上昇を抑制する際、圧縮機１０から吐出された高圧のガス冷媒の一部を、第２分岐配管４９と、開に制御された開閉装置４７と、バイパス配管４１を介して、補助熱交換器４０に流入させる。そして、補助熱交換器４０でファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の過冷却液になった冷媒が、流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸入部に流入する。これにより、圧縮機１０の吐出冷媒の温度を低下させることができる。

一方、冷房運転モード時は、開閉装置４７は閉に制御され、圧縮機１０の吐出冷媒の温度上昇を抑制する際、熱源側熱交換器１２から流出した高圧の液冷媒の一部を、第１分岐配管４８と、バイパス配管４１を介して、補助熱交換器４０に流入させる。そして、補助熱交換器４０でファン１６から供給される室外空気に放熱しながら高圧の過冷却液になった冷媒が、流量調整器４２を介して圧縮機１０の吸入部に流入する。これにより、圧縮機１０の吐出冷媒の温度を低下させることができる。なお、逆流防止装置１３ｇは、逆止弁であるかのように図示しているが、冷媒の逆流を防止できればどんなものでもよく、開閉装置や全閉機能を有する絞り装置でも構わない。また、開閉装置４７は流路の開閉を行えればよく、全閉機能を有する絞り装置でも構わない。

また、空気調和装置４００には、逆流防止装置１３ｇを設けているが、逆流防止装置１３ｇの代わりに、開閉装置もしくは流路の開閉を行える全閉機能を有する絞り装置等からなる第１分岐配管開閉装置を設けてもよい。そして、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要無い場合などに、第１分岐配管開閉装置と開閉装置４７とが閉状態になるように制御し、流量調整器４２を全閉とならないわずかな開度となるように制御する。これにより、バイパス配管４１と補助熱交換器４０とに冷媒が寝込むことを抑制できる。よって、圧縮機１０の吐出温度の過昇抑制が必要となった時に、流量調整器４２から過剰に液冷媒が圧縮機１０の吸入部に流入することを防げ、過剰な液バックによる圧縮機１０の破損を防ぐことができる。

このように、図１１に示す空気調和装置４００であっても、圧縮機１０の吸引部へ冷媒のインジェクションが行われることにより、特殊な構造の圧縮機を使用せず安価な圧縮機を使用した場合であっても、システムの信頼性を確保することができる。また、圧縮機１０の吐出温度の過昇を抑制することにより、圧縮機１０を増速することが可能になり、暖房能力を確保でき、ユーザーの快適性を低減させてしまうことを抑制できる。

図１１に示す空気調和装置４００において、冷房運転モード時に、圧縮機１０の吐出冷媒の温度上昇を抑制する際、熱源側熱交換器１２を流出した高圧の液冷媒の一部を、バイパス配管４１とを介して、補助熱交換器４０に流入させるため、必要とされる補助熱交換器４０の小型化ができる。そのため、熱源側熱交換器の伝熱面積を大型化することができるため、性能を向上することができる。

また、空気調和装置４００においても、必要とされる補助熱交換器４０の室外機２０１が設置されている環境の空気と接触する面積である全伝熱面積Ａ１（ｍ２）の算出方法及びサイズは、実施の形態１と同様である。

実施の形態５．
図１２は、本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の回路構成の一例を示す冷媒回路図である。なお、この実施の形態５では上述した実施の形態２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態２と同一部分には、同一符号を付している。図１２に示す空気調和装置５００は、中継装置５０３の構成が空気調和装置２００と異なっている。

すなわち、空気調和装置５００において、室外機５０１と中継装置５０３の間において、第１の冷媒（以降は冷媒と表記）が流通される１次側サイクルが形成され、中継装置５０３と室内機２ａ〜２ｄの間において、第２の冷媒（以降はブラインと表記）が流通される２次側サイクルが形成され、中継装置５０３に設置された第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂにおいて１次側サイクルと２次側サイクルの熱交換が行われている。ブラインとしては、水や不凍液、防食材を添加した水等を用いればよい。

［室内機２ａ〜２ｄ］
複数の室内機２ａ〜２ｄは、例えば同一の構成を有するものであって、それぞれ負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄを備えている。負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄは、枝管６を介して中継装置５０３に接続されており、図示省略のファン等の送風機から供給される空気と冷媒の間で熱交換を行ない、室内空間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。

［中継装置５０３］
中継装置５０３は、冷媒間熱交換器５０と、第３絞り装置１５と、第４絞り装置２７と、第１流量制御装置７０ａと、第２流量制御装置７０ｂと、第１中間熱交換器７１ａと、第２中間熱交換器７１ｂと、第１流路切替装置７２ａと、第２流路切替装置７２ｂと、第１ポンプ７３ａと、第２ポンプ７３ｂと、複数の第１流路切替装置７４ａ〜７４ｄと、複数の第２流路切替装置７５ａ〜７５ｄと、複数の負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄとを有している。第１流量制御装置７０ａ及び第２流量制御装置７０ｂは、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、冷媒を減圧して膨張させる減圧弁や膨張弁としての機能を有している。

第１流量制御装置７０ａ及び第２流量制御装置７０ｂは、全冷房運転モード時の冷媒の流れにおいて一次側サイクルの第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの上流側に設けられている。第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂは、例えば二重管式熱交換器やプレート式熱交換器等で構成され、１次側サイクルの冷媒と２次側サイクルの冷媒とを熱交換するためのものである。運転している室内機がすべて冷房の場合には両方とも蒸発器として、すべて暖房の場合には両方とも凝縮器として、冷房と暖房が混在している場合には片方の中間熱交換器が凝縮器として、他方の中間熱交換器が蒸発器として動作する。

第１流路切替装置７２ａ及び第２流路切替装置７２ｂは、例えば四方弁等からなっており、全冷房運転モード時、冷房主体運転モード時、全暖房運転モード時、暖房主体運転モード時における冷媒流路を切り替えるものである。なお、全冷房運転モードとは第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂがいずれも蒸発器として、冷房主体運転モード時及び暖房主体運転モードとは第１中間熱交換器７１ａが蒸発器、第２中間熱交換器７１ｂが凝縮器として、全暖房運転モードとは第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂがいずれも凝縮器として作用する場合である。第１流路切替装置７２ａ及び第２流路切替装置７２ｂは、全冷房運転モード時の冷媒の流れにおいて一次側サイクルの第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの下流側に設けられている。

第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂは、例えばインバータ式の遠心ポンプ等からなっており、ブラインを吸入し昇圧した状態にするものである。第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂは、二次側サイクルの第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの上流側に設けられている。

複数の第１流路切替装置７４ａ〜７４ｄは、複数の室内機２ａ〜２ｄ毎にそれぞれ設置台数に応じた個数分（ここでは４つ）設けられている。複数の第１流路切替装置７４ａ〜７４ｄは、例えば二方弁等で構成されており、それぞれ各室内機２ａ〜２ｄの流入側の接続先を第１中間熱交換器７１ａからの流路と第２中間熱交換器７１ｂからの流路とを切り替えるものである。第１流路切替装置７４ａ〜７４ｄは、二次側サイクルの第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの下流側に設けられている。

複数の第２流路切替装置７５ａ〜７５ｄは、複数の室内機２ａ〜２ｄ毎にそれぞれ設置台数に応じた個数分（ここでは４つ）設けられている。複数の第２流路切替装置７５ａ〜７５ｄは、例えば二方弁等で構成されており、それぞれ各室内機２ａ〜２ｄの流出側の接続先を第１ポンプ７３ａへの流路と第２ポンプ７３ｂへの流路とを切り替えるものである。第２流路切替装置７５ａ〜７５ｄは、二次側サイクルの第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂの上流側に設けられている。

複数の負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄは、例えば電子式膨張弁等の開度が可変に制御可能なものからなっており、各室内機に流入するブラインの流量を調整する減圧弁としての機能を有している。負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄは、全冷房運転モード時の冷媒の流れにおいて二次側サイクルの第２流路切替装置７５ａ〜７５ｄの上流側に設けられている。また、中継装置５０３において、冷媒間熱交換器５０の低圧側の入口には入口温度センサー８１が設けられており、冷媒間熱交換器５０の低圧側の出口には出口温度センサー８２が設けられており、サーミスター等で構成するとよい。

さらに中継装置５０３には、第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの一次側サイクルの入口には入口温度センサー８３ａ〜８３ｂが設けられており、一次側サイクルの出口には出口温度センサー８４ａ〜８４ｂが設けられており、サーミスター等で構成するとよい。

中継装置５０３には、第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの二次側サイクルの出口には室内機入口温度センサー８５ａ〜８５ｂが設けられており、複数の負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄの入口には室内機出口温度センサー８６ａ〜８６ｄが設けられており、サーミスター等で構成するとよい。中継装置５０３において、第２中間熱交換器７１ｂの出口側には出口圧力センサー８７が設けられている。出口圧力センサー８７は、高圧冷媒の圧力を検出するものである。

［全冷房運転モード］
全冷房運転モードでは、一次側サイクルは、中継装置５０３に流入した高圧液冷媒は、第３絞り装置１５を経由し、冷媒間熱交換器５０において十分に過冷却される。その後、過冷却された高圧冷媒の大部分は第１流量制御装置７０ａ及び第２流量制御装置７０ｂで膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。高圧冷媒の残りの一部は第４絞り装置２７で膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。そして、低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒間熱交換器５０において高圧液冷媒と熱交換することにより、低温・低圧のガス冷媒になり、中継装置５０３の出口側の低圧配管に流入する。この際、第４絞り装置２７は、入口温度センサー８１で検出された温度と、出口温度センサー８２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が制御される。

第１流量制御装置７０ａ及び第２流量制御装置７０ｂを流出した大部分の低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂにそれぞれ流入し、ブラインを冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒になる。この際、第１流量制御装置７０ａ及び第２流量制御装置７０ｂは、入口温度センサー８３ａ〜８３ｂで検出された温度と出口温度センサー８４ａ〜８４ｂ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が制御される。

第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂからそれぞれ流出したガス冷媒は、第１流路切替装置７２ａ及び第２流路切替装置７２ｂを経由して、冷媒間熱交換器５０を流出したガス冷媒と合流し、中継装置５０３から流出し、主管５を通って再び室外機５０１へ流入する。室外機５０１に流入した冷媒は、第１逆流防止装置１３ｄを通って、冷媒流路切替装置１１、アキュムレーター１９を経由して、圧縮機１０へ再度吸入される。

二次側サイクルについては、第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂにて昇圧されたブラインは、第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂに流入する。第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂにて低温となったブラインは、第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの双方もしくはどちらか一方に連通した状態に設定された第１流路切替装置７４ａ〜７４ｄを通過し、負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄへと流入する。このブラインは負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄで室内の空気を冷却し、冷房を行う。冷房の際にブラインは室内の空気により加熱され、負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄ及び第２流路切替装置７５ａ〜７５ｄを通り、中継装置５０３内の第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂへと戻る。この際、負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄ及び第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂは、室内機入口温度センサー８５ａ〜８５ｂで検出された温度と室内機出口温度センサー８６ａ〜８６ｂで検出された温度との差が一定になるように開度及び電圧が制御される。

［冷房主体運転モード、暖房主体モード］
中継装置５０３に流入した気液二相状態の冷媒は、高圧ガス冷媒と高圧液冷媒に分離される。この高圧ガス冷媒は、第２流路切替装置７２ｂを経由した後に、凝縮器として作用する第２中間熱交換器７１ｂに流入し、ブラインを加熱しながら液冷媒になる。この際、第２流量制御装置７０ｂは、出口圧力センサー８７で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、入口温度センサー８３ｂ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。第２中間熱交換器７１ｂから流出した液冷媒は、第２流量制御装置７０ｂで膨張させられる。

その後、冷媒は、中継装置５０３入口で分離された後に第３絞り装置１５において中間圧まで膨張させられた中間圧液冷媒と、第２流量制御装置７０ｂを通ってきた液冷媒とが合流する。

合流した液冷媒は、大部分は第１流量制御装置７０ａで膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。液冷媒の残りの一部は第４絞り装置２７で膨張させられ、低温・低圧の気液二相状態の冷媒になる。この際、第４絞り装置２７は、入口温度センサー８１で検出された温度と、出口温度センサー８２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が制御される。その後、低温・低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒間熱交換器５０において高圧液冷媒と熱交換することにより、低温・低圧のガス冷媒になり、中継装置５０３の出口側の低圧配管に流入する。

一方、第１流量制御装置７０ａで膨張させられた大部分の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する第１中間熱交換器７１ａに流入し、ブラインを冷却しながら、低温・低圧のガス冷媒になる。この際、第１流量制御装置７０ａは、入口温度センサー８３ａで検出された温度と出口温度センサー８４ａ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が制御される。第１中間熱交換器７１ａから流出したガス冷媒は、第１流路切替装置７２ａを経由して、冷媒間熱交換器５０を流出した残りの一部のガス冷媒と合流した後に中継装置５０３から流出し、主管５を通って再び室外機２０１へ流入する。室外機５０１に流入した冷媒は、第１逆流防止装置１３ｄを通って、冷媒流路切替装置１１、アキュムレーター１９を経由して、圧縮機１０へ再度吸入される。

二次側サイクルは、以下室内機２ａ及び２ｂが冷房運転、室内機２ｃ及び２ｄが暖房運転をしている場合の説明を行う。冷房をしている室内機については、第１ポンプ７３ａにて昇圧されたブラインは、第１中間熱交換器７１ａに流入する。第１中間熱交換器７１ａにて低温となったブラインは、第１中間熱交換器７１ａに連通した状態に設定された第１流路切替装置７４ａ〜７４ｂを通過し、負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｂへと流入する。このブラインは負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｂで室内の空気を冷却し、冷房を行う。冷房の際にブラインは室内の空気により加熱され、負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｂ及び第２流路切替装置７５ａ〜７５ｂを通り、中継装置５０３内の第１ポンプ７３ａへと戻る。この際、負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｂ及び第１ポンプ７３ａは、室内機入口温度センサー８５ａで検出された温度と室内機出口温度センサー８６ａ〜８６ｂで検出された温度との差が一定になるように開度及び電圧が制御される。

暖房をしている室内機については、第２ポンプ７３ｂにて昇圧されたブラインは、第２中間熱交換器７１ｂに流入する。第２中間熱交換器７１ｂにて高温となったブラインは、第２中間熱交換器７１ｂに連通した状態に設定された第１流路切替装置７４ｃ〜７４ｄを通過し、負荷側熱交換器２６ｃ〜２６ｄへと流入する。このブラインは負荷側熱交換器２６ｃ〜２６ｄで室内の空気を加熱し、暖房を行う。暖房の際にブラインは室内の空気により冷却され、負荷流量調整装置７６ｃ〜７６ｄ及び複数の第２流路切替装置７５ｃ〜７５ｄを通り、中継装置５０３内の第２ポンプ７３ｂへと戻る。この際、負荷流量調整装置７６ｄ及び第２ポンプ７３ｂは、室内機入口温度センサー８５ｂで検出された温度と室内機出口温度センサー８６ｃ〜８６ｄで検出された温度との差が一定になるように開度が制御される。

［全暖房運転モード］
この場合は、中継装置５０３に流入した高温・高圧のガス冷媒は、第１流路切替装置７２ａ及び第２流路切替装置７２ｂを経由した後に、凝縮器として作用する第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂのそれぞれに流入する。第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂに流入した冷媒はブラインを加熱しながら液冷媒になる。第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂから流出した液冷媒は、第１流量制御装置７０ａ及び第２流量制御装置７０ｂでそれぞれ膨張させられて、開状態に制御された第４絞り装置２７及び主管５を通って再び室外機２０１へ流入する。この際、負荷側絞り装置２５ａは、出口圧力センサー８７で検出された圧力を飽和温度に換算した値と、入口温度センサー８３ａ〜８３ｂ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。

二次側サイクルについては、第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂにて昇圧されたブラインは、第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂに流入する。第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂにて高温となったブラインは、第１中間熱交換器７１ａ及び第２中間熱交換器７１ｂの双方もしくはどちらか一方に連通した状態に設定された第１流路切替装置７４ａ〜７４ｄを通過し、負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄへと流入する。このブラインは負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄで室内の空気を加熱し、暖房を行う。暖房の際にブラインは室内の空気により冷却され、負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄ及び第２流路切替装置７５ａ〜７５ｄを通り、中継装置５０３内の第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂへと戻る。この際、負荷流量調整装置７６ａ〜７６ｄ及び第１ポンプ７３ａ及び第２ポンプ７３ｂは、室内機入口温度センサー８５ａ〜８５ｂで検出された温度と室内機出口温度センサー８６ａ〜８６ｂで検出された温度との差が一定になるように開度及び電圧が制御される。

本発明の実施の形態は、上記実施の形態１〜５に限定されず、種々の変更を行うことができる。例えば冷房運転モード及び暖房運転モードにおいて、吐出温度しきい値が１１５℃である場合について例示しているが、圧縮機１０の吐出温度の限界値に応じて設定されるものであればよい。例えば圧縮機１０の吐出温度の限界値が１２０℃の場合、吐出温度がこれを超えないように圧縮機１０の動作が制御装置６０により制御されている。具体的には、吐出温度が１１０℃を超えた場合、制御装置６０は圧縮機１０の周波数を低くして減速させるように制御する。したがって、上述したインジェクションを行って圧縮機１０の吐出温度を下げる場合、圧縮機１０の周波数を低くする温度しきい値である１１０℃よりも少し低い温度である１００℃から１１０℃の間の温度（例えば１０５℃等）に設定することが好ましい。例えば、吐出温度が１１０℃で圧縮機１０の周波数を低くしない場合には、インジェクションを行って下げる吐出温度しきい値が１００℃から１２０℃の間（例えば１１５℃等）に設定されるようにすればよい。

さらに、冷媒として例えばＲ３２冷媒等のように、Ｒ３２冷媒以外には、Ｒ３２冷媒と、地球温暖化係数が小さく化学式がＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２で表されるテトラフルオロプロペン系冷媒であるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ等との混合冷媒（非共沸混合冷媒）を使用してもよい。特に、冷媒としてＲ３２を使用した場合、Ｒ４１０Ａを使用した場合に対して、同一運転状態において、吐出温度が約２０℃上昇する。このため、吐出温度を低下させる必要があり、本発明によるインジェクションの効果が大きい。吐出温度が高くなる冷媒を使用する場合に効果が特に大きくなる。

また、Ｒ３２冷媒とＨＦＯ１２３４ｙｆとの混合冷媒においては、Ｒ３２の質量比率が６２％（６２ｗｔ％）以上である場合に、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合よりも吐出温度が３℃以上高くなる。このため、本発明によるインジェクションにより、吐出温度を低下させるようにする効果が大きい。また、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｚｅとの混合冷媒においては、Ｒ３２の質量比率が４３％（４３ｗｔ％）以上である場合に、Ｒ４１０Ａ冷媒を使用した場合よりも吐出温度が３℃以上高くなる。このため、上述した空気調和装置１００〜５００におけるインジェクションによる吐出温度を低下させる効果が大きい。また、混合冷媒における冷媒種はこれに限るものではなく、その他の冷媒成分を少量含んだ混合冷媒であっても、吐出温度には大きな影響がなく、同様の効果を奏する。また、例えば、Ｒ３２とＨＦＯ１２３４ｙｆとその他の冷媒を少量含んだ混合冷媒等においても使用でき、吐出温度がＲ４１０Ａよりも高くなる冷媒であれば、どんな冷媒であっても吐出温度を低下させる必要があり、同様の効果がある。

さらに、上記実施の形態１〜５の冷媒として、ＣＯ２（Ｒ７４４）等の高圧側が超臨界で動作する冷媒を使用し、吐出温度を低下させる必要がある場合にも、本実施の形態の冷媒回路構成とすることにより、吐出温度を低下させることができる。

上記実施の形態１〜５において、補助熱交換器４０と熱源側熱交換器１２とは、一体的に構成されている場合について例示しているが、補助熱交換器４０が独立して、配置されたものであってもよい。これに限らず上側に補助熱交換器４０を配置してもよい。また、補助熱交換器４０がフィンの下側に形成されており、熱源側熱交換器１２が伝熱フィンの上側に形成されている場合について例示しているが、補助熱交換器４０が上側に形成されており、熱源側熱交換器１２が下側に形成されていてもよい。

上述の実施の形態２、３の冷暖同時運転可能な空気調和装置の配管接続としては、室外機２０１と中継装置３の間を、２本の主管５を使用して接続した例を示しているが、これに限らず、種々の公知の手法を用いることができる。例えば、室外機１と中継装置３との間が３本の主管５を使用して接続された冷暖同時運転を実施する空気調和装置においても、上述の実施の形態２と同様に圧縮機１０から吐出する高圧・高温のガス冷媒の温度の過上昇を抑制できる。

本実施の形態１〜５の圧縮機１０は、低圧シェル型の圧縮機を使用する場合を例に説明したが、例えば高圧シェル型の圧縮機を使用しても同様の効果を奏する。

また、圧縮機１０の中間圧部に冷媒を流入させる構造を有さない圧縮機を使用した場合を例に説明しているが、圧縮機の中間圧部に冷媒を流入させるインジェクションポートを備えた構造の圧縮機にも適用することができる。

また、一般的に、熱源側熱交換器１２及び負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄには、送風によって冷媒の凝縮又は蒸発を促進させる送風機が取り付けられていることが多いが、これに限るものではない。例えば負荷側熱交換器２６ａ〜２６ｄとして、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。また、熱源側熱交換器１２としては、水、不凍液等の液体により熱交換する水冷式のタイプの熱交換器を用いることができる。冷媒の放熱又は吸熱が行えるものであればどんなものでも用いることができる。水冷式のタイプの熱交換器を用いる場合は、例えば、補助熱交換器４０として、プレート式熱交換器を用いればよい。

さらに、室外機１と室内機２と、または室外機１と中継装置３と室内機２の間を配管接続して冷媒を循環させる直膨式空気調和装置、及び室外機１と室内機２との間に中継装置３を接続し、中継装置３内にプレート式熱交換器等の冷媒と水、ブライン等の熱媒体を熱交換させる熱交換器を負荷側熱交換器２６ａ、２６ｂとして備え、室内機２ａ〜２ｄ側には熱交換器２８ａ〜２８ｄを備えた間接式空気調和装置を例として説明を行ったが、これに限るものではない。室外機内のみで冷媒を循環させ、室外機、中継装置及び室内機の間で水、ブライン等の熱媒体を循環させて、室外機において冷媒と熱媒体との熱交換を行って空気調和を行う空気調和装置についても適用することができる。

１、２０１、３０１、４０１、５０１ 室外機、２、２ａ〜２ｄ 室内機、３、５０３ 中継装置、４ 冷媒配管、４ａ 第１接続配管、４ｂ 第２接続配管、５ 主管、６ 枝管、１０ 圧縮機、１１ 冷媒流路切替装置、１２ 熱源側熱交換器、１３ａ〜１３ｄ 第１逆流防止装置、１３ｇ 逆流防止装置、１４ 気液分離器、１５ 第３絞り装置、１６ ファン、１９ アキュムレーター、２１ａ〜２１ｄ 第２逆流防止装置、２２ａ〜２２ｄ 第３逆流防止装置、２３ａ〜２３ｄ 第１開閉装置、２４ａ〜２４ｄ 第２開閉装置、２５、２５ａ〜２５ｄ 負荷側絞り装置、２６、２６ａ〜２６ｄ 負荷側熱交換器、２７ 第４絞り装置、２８ａ 熱交換器、３１、３１ａ〜３１ｄ 入口側温度センサー、３２、３２ａ〜３２ｄ 出口側温度センサー、３３ 入口側圧力センサー、３４ 出口側圧力センサー、４０ 補助熱交換器、４１ バイパス配管、４２ 流量調整器、４３ 吐出温度センサー、４４ 冷凍機油温度センサー、４５、低圧検出センサー、４６ 外気温度センサー、４７ 開閉装置、４８ 第１分岐配管、４９ 第２分岐配管、５０ 冷媒間熱交換器、５１ 温度センサー、６０ 制御装置、７０ａ 第１流量制御装置、７０ｂ 第２流量制御装置、７１ａ 第１中間熱交換器、７１ｂ 第２中間熱交換器、７２ａ 第１流路切替装置、７２ｂ 第２流路切替装置、７３ａ 第１ポンプ、７３ｂ 第２ポンプ、７４ａ〜７４ｄ 第１流路切替装置、７５ａ〜７５ｄ 第２流路切替装置、７６ａ〜７６ｄ 負荷流量調整装置、８１ 入口温度センサー、８２ 出口温度センサー、８３ａ〜８３ｂ 入口温度センサー、８４ａ〜８４ｂ 出口温度センサー、８５ａ〜８５ｂ 室内機入口温度センサー、８６ａ〜８６ｄ 室内機出口温度センサー、８７ 出口側圧力センサー、１００、２００、３００、４００、５００ 空気調和装置、Ａ１ 全伝熱面積、Ａ２ 全伝熱面積、Ｂ 間、Ｇｒ 合計冷媒流量、Ｇｒ２ 冷媒流量、Ｑ１ 熱交換量、Ｔ１、Ｔ２ 温度、ｈ、ｈ１、ｈ２、ｈ３ エンタルピ、ｋ 熱通過率、ΔＴｍ 対数平均温度差。

Claims (15)

1. 圧縮機と、冷媒流路切替装置と、熱源側熱交換器と、負荷側絞り装置と、負荷側熱交換器とを冷媒配管で接続した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルに冷媒が循環し、前記冷媒流路切替装置により流路を切り替えることで冷房運転と暖房運転が可能な空気調和装置であって、
   一端が高圧の冷媒が流通する配管に接続され、冷房運転時には前記熱源側熱交換器から流出した高圧の液冷媒もしくは二相冷媒の一部を導入し、暖房運転時には前記圧縮機から吐出した高圧のガス冷媒の一部を導入するバイパス配管と、
   前記バイパス配管の他端と前記圧縮機の吸入部とに接続され、前記バイパス配管を流れる冷媒を空気で冷却して前記圧縮機の吸入部に供給する補助熱交換器と、
   前記補助熱交換器の冷媒の流出側に設けられており、前記補助熱交換器から前記圧縮機の吸入部に流入される冷媒の流量を調整する流量調整器と
   を備えた空気調和装置。
2. 前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度を検出する吐出温度センサーと、
   前記吐出温度センサーにより検出された吐出温度に基づいて、前記流量調整器の開度を制御する制御装置と
   をさらに備え、
   前記制御装置は、前記吐出温度センサーにより検出された吐出温度が吐出温度しきい値よりも高くなった場合、吐出温度が前記吐出温度しきい値以下になるように前記流量調整器の開度を調整するものである請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記吐出温度しきい値の設定可能な上限値は、１１５℃である請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記熱源側熱交換器と前記補助熱交換器とは、それぞれ冷媒流路が異なる伝熱管が共通の伝熱フィンに取り付けられて構成されたものであり、
   前記熱源側熱交換器の周囲の空気は前記熱源側熱交換器と前記補助熱交換器との双方に流通するものであり、
   前記補助熱交換器は、伝熱面積が前記熱源側熱交換器の伝熱面積よりも小さくなるように形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置。
5. 前記補助熱交換器は、前記流量調整器に液状態の冷媒を流入させるために、流入する冷媒を冷却し液化するのに必要な伝熱面積を有するように形成されている請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記補助熱交換器における空気に接する面積がＡ１であり、前記熱源側熱交換器における空気に接する前記熱源側熱交換器の面積がＡ２であるときに、Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）が１．６２％以上であって５％以内になる請求項４又は５に記載の空気調和装置。
7. 前記バイパス配管は、一端が、第１分岐配管と、第２分岐配管に二分岐され、前記第１分岐配管が前記熱源側熱交換器と前記負荷側絞り装置との間の冷媒配管に接続され、前記第２分岐配管は、前記圧縮機の吐出側の流路と前記冷媒流路切替装置との間の冷媒配管に接続されたものであり、
   前記第２分岐配管には、前記バイパス配管へ流入する冷媒の流量を調整する開閉装置が設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和装置。
8. 前記第１分岐配管には、逆流を防止するための逆流防止装置が設けられている請求項７に記載の空気調和装置。
9. 冷房運転時には前記開閉装置を閉状態に制御し、暖房運転時には前記第２分岐配管から前記バイパス配管へ前記圧縮機から吐出された高圧ガス冷媒の一部が流入するように前記開閉装置を制御する制御装置をさらに備えた請求項７又は８に記載の空気調和装置。
10. 前記圧縮機と、前記冷媒流路切替装置と、前記熱源側熱交換器とは、室外機に設置されたものであり、
    前記負荷側絞り装置及び負荷側熱交換器は、室内機に設置されたものであり、
    前記室外機と前記室内機とは、中継装置を介して冷媒が循環するように接続されたものである請求項１〜９のいずれか１項に記載の空気調和装置。
11. 前記熱源側熱交換器の出口側の流路と、前記中継装置の入口側の流路との間に接続された第一逆流防止装置と、
    前記中継装置の出口側の流路と、前記冷媒流路切替装置との間に接続された第二逆流防止装置と、
    前記第二逆流防止装置と前記冷媒流路切替装置との間の配管と、前記第一逆流防止装置と前記中継装置の入口との間の配管を接続する第三逆流防止装置と、
    前記中継装置の出口と前記第二逆流防止装置との間の配管と、前記第一逆流防止装置と前記熱源側熱交換器との間の配管を接続する第四逆流防止装置と、
    前記バイパス配管の一端は、前記第一逆流防止装置と前記中継装置の入口との間に接続された請求項１０に記載の空気調和装置。
12. 前記補助熱交換器における空気に接する面積がＡ１であり、前記熱源側熱交換器における空気に接する前記熱源側熱交換器の面積がＡ２であるときに、Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）が０．１４％以上であって５％以内になる請求項７〜１１のいずれか１項に記載の空気調和装置。
13. 前記圧縮機は、低圧シェル構造の圧縮機からなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の空気調和装置。
14. 前記圧縮機の冷凍機油温度を検出する冷凍機油温度検出センサーと、
    前記圧縮機の吸入側に設けられ、冷媒の低圧圧力を検出する低圧検出センサーと、
    前記冷凍機油温度検出センサーにより検出された冷凍機油温度と前記低圧検出センサーが検出する低圧圧力より演算される蒸発温度との温度差である冷凍機油過熱度に基づいて、前記流量調整器の開度を制御する制御装置と
    をさらに備え、
    前記制御装置は、冷凍機油過熱度が冷凍機油過熱度しきい値よりも低くなった場合、冷凍機油過熱度が前記冷凍機油過熱度しきい値以上になるように前記流量調整器の開度を調整するものである請求項１３に記載の空気調和装置。
15. 前記冷凍機油過熱度しきい値の設定可能な下限値は、１０℃である請求項１４に記載の空気調和装置。

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