JP7439681B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機の圧縮室に冷媒をインジェクションできる空気調和装置に関する。

従来、低外気温度下で暖房能力を向上させるために、圧縮機の圧縮室に凝縮器として機能する熱交換器から流出した冷媒の一部を抽入できる、所謂インジェクションが行える空気調和装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献1に記載の空気調和装置は、室外機に、圧縮室に冷媒を抽入可能なインジェクションポートを有する圧縮機と、室外熱交換器と、室外膨張弁と、過冷却熱交換器と、インジェクション膨張弁を備え一端が圧縮機のインジェクションポートに接続され他端が暖房運転時の過冷却熱交換器の冷媒入り口側に接続されるインジェクション管とを有する。

上述した空気調和装置で、低外気温度下（例えば、２℃）で暖房運転を行うときは、インジェクション膨張弁を開いて室内機から室外機に流入した冷媒の一部をインジェクション管に分流させる。インジェクション管に分流した冷媒は、過冷却熱交換器において室外膨張弁を通過して室外熱交換器へと流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて、インジェクションポートを介して圧縮機の圧縮室に抽入される。なお、過冷却熱交換器において室外膨張弁を通過して室外熱交換器へと流れる冷媒は、インジェクション管に分流した冷媒によって冷却される。

ところで、暖房運転時の室内膨張弁（以降、凝縮器膨張弁と記載する場合がある）の開度は、凝縮器として機能する室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度が、所定の目標値（以降、目標冷媒過冷却度と記載する）となるように調整される。具体的には、冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度よりも大きな値である場合は、室内膨張弁の開度が冷媒過冷却度と目標冷媒過冷却度との差分に応じて現在の開度より大きくされる。また、冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度よりも小さな値である場合は、室内膨張弁の開度が冷媒過冷却度と目標冷媒過冷却度との差分に応じて現在の開度より小さくされる。

特開２００７－２６３４４０号公報

上述したように、暖房運転時に、室内膨張弁の開度が室内熱交換器の冷媒出口側における冷媒過冷却度に基づいて調整されるときに室内膨張弁の開度が小さくされると、当該室内膨張弁より下流側すなわち冷媒回路における当該室内膨張弁から室外機の圧縮機までの区間を流れる冷媒の量が、室内膨張弁の開度が小さくされる前と比べて減少する。このとき、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器に流入する冷媒量が減少し、室外熱交換器の冷媒出口側における冷媒過熱度つまりは圧縮機に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が大きくなって、圧縮機の吐出温度が過昇する恐れがあった。また、蒸発器として機能する室外熱交換器に流入する冷媒量が減少すれば、当該室外熱交換器での蒸発圧力が低下する、すなわち、蒸発温度が低下するため、室外熱交換器の温度が低下して除霜運転が必要と誤判断されて暖房運転が中断される恐れがあった。

また、特許文献１に記載の空気調和装置のように、圧縮機に冷媒を抽入するインジェクション管を有するものでは、室内機から室外機へと流入した冷媒が、インジェクション管と室外熱交換器へとつながる配管とに分流する。このため、室内膨張弁の開度が小さくされることで室外機に流入する冷媒量が減少すれば、インジェクション管を持たない場合と比べて蒸発器として機能する室外熱交換器に流入する冷媒量がより減少するため、上述した吐出温度の過昇や除霜運転の誤判断がより発生しやすくなるという問題があった。さらには、インジェクション管に分流する冷媒量も室内膨張弁の開度が小さくされる前と比べて減少するため、圧縮機に冷媒が抽入されることによる圧縮機の冷却効果や暖房能力の増大効果が低減する恐れがあった。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、冷媒回路において凝縮器膨張弁より下流側に流れる冷媒量を考慮して凝縮器膨張弁の開度を調整することで、圧縮機の吐出温度の過昇を抑制しつつ暖房能力の低下を抑制できる空気調和装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和装置は、圧縮機と凝縮器と凝縮器における冷媒流量を調整する凝縮器膨張弁と蒸発器と蒸発器における冷媒流量を調整する蒸発器膨張弁を有し、圧縮機、凝縮器、凝縮器膨張弁、蒸発器膨張弁、蒸発器の順で冷媒が循環可能な冷媒回路を有する。また、本発明の空気調和装置は、凝縮器の冷媒出口側における冷媒過冷却度を検出する過冷却度検出手段と、凝縮器膨張弁および蒸発器膨張弁を制御する制御手段とを有する。制御手段は、凝縮器膨張弁の開度を、過冷却度検出手段で検出した冷媒過冷却度とこの冷媒過冷却度の制御目標値である目標冷媒過冷却度との差分に基づいた第１開度に調整し、蒸発器膨張弁の開度の制御態様に基づいて、冷媒回路における凝縮器膨張弁より下流側を流れる冷媒量が不足している冷媒不足状態となっているか否かを判断する。そして、制御手段は、冷媒不足状態と判断した場合に、第１開度を、冷媒不足状態と判断した際に使用した蒸発器膨張弁の制御態様に基づいて補正する。

上記のように構成した本発明の空気調和装置によれば、冷媒回路において凝縮器膨張弁より下流側に流れる冷媒量を考慮して凝縮器膨張弁の開度を調整することで、圧縮機の吐出温度の過昇を抑制しつつ暖房能力の低下を抑制できる。

本発明の実施形態における、空気調和装置の説明図であり、（Ａ）は冷媒回路図、（Ｂ）は室外機制御手段および室内機制御手段のブロック図である。 本発明の実施形態における、不足判定方法テーブルである。 本発明の実施形態における、室外機制御手段が実行する不足判定および室内膨張弁の開度補正値の決定に関わる処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における、室内機制御手段が実行する室内膨張弁の開度調整に関わる処理を示すフローチャートである。

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、１台の室外機に３台の室内機が並列に接続され、全ての室内機で同時に冷房運転あるいは暖房運転が行える空気調和装置を例に挙げて説明する。なお、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。

図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和装置１は、１台の室外機２と、室外機２に液管８およびガス管９で並列に接続された３台の室内機５ａ～５ｃを備えている。詳細には、液管８は、一端が室外機２の閉鎖弁２５に、他端が分岐して室内機５ａ～５ｃの各液管接続部５３ａ～５３ｃに、それぞれ接続されている。また、ガス管９は、一端が室外機２の閉鎖弁２６に、他端が分岐して室内機５ａ～５ｃの各ガス管接続部５４ａ～５４ｃに、それぞれ接続されている。以上により、空気調和装置１の冷媒回路１００が形成されている。

＜室外機の構成＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２０と、四方弁２１と、室外熱交換器２２と、過冷却熱交換器２３と、室外膨張弁２４と、液管８の一端が接続された閉鎖弁２５と、ガス管９の一端が接続された閉鎖弁２６と、アキュムレータ２７と、室外ファン２８と、インジェクション膨張弁２９と、レシーバ３０を備えている。そして、室外ファン２８を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室外機冷媒回路２０を形成している。

圧縮機２０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２０の冷媒吐出側は、後述する四方弁２１のポートａと吐出管４１で接続されており、また、圧縮機２０の冷媒吸入側は、アキュムレータ２７の冷媒流出側と吸入管４２で接続されている。圧縮機２０には、後述するインジェクション管４７から圧縮機２０の内部の図示しない圧縮室に冷媒を抽入するためのインジェクションポート２０ａが設けられている。

四方弁２１は、冷媒の流れる方向を切り換えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２０の冷媒吐出側と吐出管４１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２２の一方の冷媒出入口と冷媒配管４３で接続されている。ポートｃは、アキュムレータ２７の冷媒流入側と冷媒配管４６で接続されている。そして、ポートｄは、閉鎖弁２６と室外機ガス管４５で接続されている。

室外熱交換器２２は、例えばフィンアンドチューブ式の熱交換器であり、冷媒と、後述する室外ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２２の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２１のポートｂと冷媒配管４３で接続され、他方の冷媒出入口は後述するレシーバ３０と第１室外機液管４４ａで接続されている。なお、室外熱交換器２２が、本発明の熱源側熱交換器に相当する。

室外膨張弁２４は、第１室外機液管４４ａに設けられている。室外膨張弁２４は電子膨張弁であり、冷房運転時は後述する過冷却熱交換器２３の冷媒出口側における冷媒の過冷却度が所定の目標値となるようにその開度が調整される。また、暖房運転時は後述するように、圧縮機２０にインジェクションを行わない場合は、圧縮機２０から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標吐出温度となるようにその開度が調整され、圧縮機２０にインジェクションを行う場合は、圧縮機２０に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が所定の目標吸入冷媒過熱度となるようにその開度が調整される。なお、室外熱交換器２２が蒸発器として機能する際の室外膨張弁２４が、本発明の蒸発器膨張弁に相当する。

過冷却熱交換器２３は、室外膨張弁２４と閉鎖弁２５の間に配置される。過冷却熱交換器２３は例えば二重管熱交換器であり、二重管熱交換器の図示しない内管が後述するインジェクション管４７の一部となるように配置され、図示しない外管が第１室外機液管４４ａの一部となるように配置される。過冷却熱交換器２３では、後述するインジェクション膨張弁２９で減圧されて内管を流れる冷媒と、第１室外機液管４４ａから外管へと流れる冷媒が熱交換を行う。

レシーバ３０は、過冷却熱交換器２３と閉鎖弁２５の間に配置され、前述したように第１室外機液管４４ａで室外熱交換器２２と接続されるとともに、第２室外機液管４４ｂで閉鎖弁２５と接続される。レシーバ３０は、室外熱交換器２２の内部における冷媒量を調整するバッファとしての役割を果たす。また、レシーバ３０は、流入した冷媒の気液分離を行う。

インジェクション管４７は、一端が第１室外機液管４４ａにおける過冷却熱交換器２３とレシーバ３０の間に接続され、他端が圧縮機２０のインジェクションポート２０ａに接続されている。上述したように、過冷却熱交換器２３の図示しない内管はインジェクション管４７の一部とされており、インジェクション管４７の第１室外機液管４４ａにおける接続点と過冷却熱交換器２３の内管の間にインジェクション膨張弁２９が設けられている。インジェクション膨張弁２９は電子膨張弁であり、その開度が調整されることで第１室外機液管４４ａから分流した冷媒の一部を減圧し過冷却熱交換器２３を介して圧縮機２０にインジェクションポート２０ａを介して抽入される冷媒量を調整する。なお、インジェクション膨張弁２９が本発明の第２膨張弁に相当する。また、インジェクション管４７とインジェクション膨張弁２９とで本発明のインジェクション回路が形成される。

アキュムレータ２７は、前述したように、冷媒流入側が四方弁２１のポートｃと冷媒配管４６で接続されるとともに、冷媒流出側が圧縮機２０の冷媒吸入側と吸入管４２で接続されている。アキュムレータ２７は、冷媒配管４６からアキュムレータ２７の内部に流入した冷媒をガス冷媒と液冷媒に分離してガス冷媒のみを圧縮機２０に吸入させる。

室外ファン２８は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２２の近傍に配置されている。室外ファン２８は、図示しないファンモータによって回転することで図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２２において冷媒と熱交換した外気を図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。

以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管４１には、圧縮機２０から吐出される冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ３１と、圧縮機２０から吐出される冷媒の温度である吐出温度を検出する吐出温度センサ３３が設けられている。冷媒配管４６におけるアキュムレータ２７の冷媒流入口の近傍には、圧縮機２０に吸入される冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ３２と、圧縮機２０に吸入される冷媒の温度である吸入温度を検出する吸入温度センサ３４が設けられている。

第１室外機液管４４ａにおける室外熱交換器２２と室外膨張弁２４の間には、第１室外機液管４４ａを流れる冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサ３５が設けられている。室外熱交換器２２の図示しない熱交パスの中間部には、室外熱交換器２２の温度を検出する室外熱交中間温度センサ３６が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ３７が備えられている。

また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０を備えている。

記憶部２２０は、例えばフラッシュメモリで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２０の回転数、室外膨張弁２４の開度、インジェクション膨張弁２９の開度などを記憶している。通信部２３０は、室内機５ａ～５ｃとの通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。

ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部２４０を介して取り込む。また、ＣＰＵ２１０は、室内機５ａ～５ｃから送信される制御信号を、通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、圧縮機２０や室外ファン２８の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２１の切り換え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、室外膨張弁２４やインジェクション膨張弁２９の開度調整を行う。
なお、室外膨張弁２４やインジェクション膨張弁２９の開度調整については、後に詳細に説明する。

＜室内機の構成＞
次に、３台の室内機５ａ～５ｃについて説明する。３台の室内機５ａ～５ｃは、室内熱交換器５１ａ～５１ｃと、室内膨張弁５２ａ～５２ｃと、分岐した液管８の他端が接続された液管接続部５３ａ～５３ｃと、分岐したガス管９の他端が接続されたガス管接続部５４ａ～５４ｃと、室内ファン５５ａ～５５ｃを備えている。そして、室内ファン５５ａ～５５ｃを除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１００の一部をなす室内機冷媒回路５０ａ～５０ｃを形成している。

なお、室内機５ａ～５ｃの構成は全て同じであるため、以下の説明では、室内機５ａの構成についてのみ説明を行い、その他の室内機５ｂ、５ｃについては説明を省略する。また、図１では、室内機５ａ中の各構成に付与した番号の末尾をａからｂまたはｃにそれぞれ変更したものが、室内機５ａ中の各構成と対応する室内機５ｂ、５ｃの各構成となる。

室内熱交換器５１ａは、冷媒と後述する室内ファン５５ａの回転により図示しない吸込口から室内機５ａの内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものであり、一方の冷媒出入口が液管接続部５３ａと室内機液管７１ａで接続され、他方の冷媒出入口がガス管接続部５４ａと室内機ガス管７２ａで接続されている。室内熱交換器５１ａは、室内機５ａが冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機５ａが暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。なお、液管接続部５３ａには液管８が溶接やフレアナット等により接続され、また、ガス管接続部５４ａにはガス管９が溶接やフレアナット等により接続されている。また、室内熱交換器５１ａが、本発明の利用側熱交換器に相当する。

室内膨張弁５２ａは、室内機液管７１ａに設けられている。室内膨張弁５２ａは電子膨張弁であり、室内熱交換器５１ａが蒸発器として機能する場合すなわち室内機５ａが冷房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（ガス管接続部５４ａ側）での冷媒過熱度が目標冷媒過熱度となるように調整される。また、室内膨張弁５２ａは、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する場合すなわち室内機５ａが暖房運転を行う場合は、その開度は、室内熱交換器５１ａの冷媒出口（液管接続部５３ａ側）での冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。ここで、目標冷媒過熱度や目標冷媒過冷却度は、室内機５ａで十分な暖房能力あるいは冷房能力が発揮されるための値である。なお、室内熱交換器５１ａが凝縮器として機能する際の室内膨張弁５２ａが、本発明の凝縮器膨張弁に相当する。

室内ファン５５ａは樹脂材で形成されており、室内熱交換器５１ａの近傍に配置されている。室内ファン５５ａは、図示しないファンモータによって回転することで、図示しない吸込口から室内機５ａの内に室内空気を取り込み、室内熱交換器５１ａにおいて冷媒と熱交換した室内空気を図示しない吹出口から室内へ供給する。

以上説明した構成の他に、室内機５ａには各種のセンサが設けられている。室内機液管７１ａにおける室内熱交換器５１ａと室内膨張弁５２ａの間には、室内熱交換器５１ａに流入あるいは室内熱交換器５１ａから流出する冷媒の温度である液温度を検出する液側温度センサ６１ａが設けられている。室内機ガス管７２ａには、室内熱交換器５１ａから流出あるいは室内熱交換器５１ａに流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ６２ａが設けられている。室内機５ａの図示しない吸込口付近には、室内機５ａの内部に流入する室内空気の温度、すなわち室内温度を検出する室内温度センサ６３ａが備えられている。

また、室内機５ａには、室内機制御手段５００ａが備えられている。室内機制御手段５００ａは、室内機５ａの図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室内機制御手段５００ａは、ＣＰＵ５１０ａと、記憶部５２０ａと、通信部５３０ａと、センサ入力部５４０ａを備えている。

記憶部５２０ａは、例えばフラッシュメモリで構成されており、室内機５ａの制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、室内ファン５５ａの回転数、室内膨張弁５２ａの開度などを記憶している。通信部５３０ａは、室外機２との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部５４０ａは、室内機５ａの各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ５１０ａに出力する。

ＣＰＵ５１０ａは、前述した室内機５ａの各センサでの検出結果を、センサ入力部５４０ａを介して取り込む。また、ＣＰＵ５１０ａは、図示しないリモコンから送信される信号を、通信部５３０ａを介して取り込む。ＣＰＵ５１０ａは、取り込んだ検出結果や信号に基づいて、室内ファン５５ａの駆動制御を行う。また、ＣＰＵ５１０ａは、取り込んだ検出結果や信号に基づいて、室内膨張弁５２ａの開度調整を行う。

なお、ここまでに説明した室外機制御手段２００と室内機制御手段５００ａ～５００ｃが、本発明の制御手段に相当する。また、室外機２の吐出圧力センサ３１と室内機５ａ～５ｃの液側温度センサ６１ａ～６１ｃと室内機制御手段５００ａ～５００ｃとで、本発明の過冷却度検出手段が形成される。さらには、暖房運転時の冷媒回路１０における室内膨張弁５２ａ～５２ｃの液管接続部５３ａ～５３ｃ側以降が、本発明の「冷媒回路における凝縮器膨張弁より下流側」に相当する。

＜空気調和装置の動作＞
次に、本実施形態における空気調和装置１の空調運転時の冷媒回路１００における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。なお、以下の説明では、室内機５ａ～５ｃが暖房運転を行う場合について説明し、冷房運転を行う場合については詳細な説明を省略する。なお、以下の説明では、圧縮機２０に冷媒をインジェクションしない非ＩＮＪ時と、圧縮機２０に冷媒をインジェクションするＩＮＪ時とに分けて説明する。図１（Ａ）において、実線矢印は非ＩＮＪ時およびＩＮＪ時におけるインジェクション管４７以外の冷媒回路１００における冷媒の流れを示しており、破線矢印はＩＮＪ時におけるインジェクション管４７での冷媒の流れを示している。

＜非ＩＮＪ時の動作＞
まず、図１（Ａ）を用いて、暖房運転における非ＩＮＪ時の冷媒回路１００の動作を説明する。空気調和装置１が暖房運転を行っているときに後述するインジェクション開始条件が成立していない場合は、インジェクション膨張弁２９が閉じられてインジェクション管４７に冷媒が流れないようにする。また、四方弁２１が実線で示す状態、すなわち、四方弁２１のポートａとポートｄが連通するように、また、ポートｂとポートｃが連通するように切り換えられる。これにより、冷媒回路１００は、室外熱交換器２２が蒸発器として機能するとともに室内熱交換器５１ａ～５１ｃのそれぞれが凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。

冷媒回路１００が上記の状態となって圧縮機２０が駆動すると、圧縮機２０から吐出された冷媒は、吐出管４１を流れて四方弁２１に流入し、四方弁２１から室外機ガス管４５を流れ閉鎖弁２６を介してガス管９に流出する。ガス管９に流出した冷媒は分流しガス管接続部５４ａ～５４ｃを介して室内機５ａ～５ｃに流入する。

室内機５ａ～５ｃに流入した冷媒は、室内機ガス管７２ａ～７２ｃを流れて室内熱交換器５１ａ～５１ｃに流入し、室内ファン５５ａ～５５ｃの回転により室内機５ａ～５ｃの内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器５１ａ～５１ｃが凝縮器として機能し、室内熱交換器５１ａ～５１ｃで冷媒と熱交換を行って加熱された室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機５ａ～５ｃが設置された室内の暖房が行われる。

室内熱交換器５１ａ～５１ｃから室内機液管７１ａ～７１ｃへと流出した冷媒は、室内膨張弁５２ａ～５２ｃを通過する際に減圧される。ここで、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度は、前述したように、各室内熱交換器５１ａ～５１ｃの冷媒出口側（液管接続部５３ａ～５３ｃ側）における冷媒過冷却度と目標冷媒過冷却度との差分に応じた開度とされる。なお、各室内熱交換器５１ａ～５１ｃの冷媒出口側における冷媒過冷却度は、室外機２の吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力を用いて算出した高圧飽和温度を各室内機５ａ～５ｃに取り込み、各室内機５ａ～５ｃの液側温度センサ６１ａ～６１ｃの各々で検出した液温度を取り込んだ高圧飽和温度から減じることで、求めることができる。
室内膨張弁５２ａ～５２ｃを通過した冷媒は、室内機液管７１ａ～７１ｃを流れて液管接続部５３ａ～５３ｃを介して室内機５ａ～５ｃから液管８へと流出する。

室内機５ａ～５ｃから液管８へと流出した冷媒は液管８で合流し、閉鎖弁２５を介して室外機２に流入する。室外機２に流入した冷媒は、第２室外機液管４４ｂを流れてレシーバ３０に流入する。レシーバ３０から第１室外機液管４４ａに流出した冷媒は過冷却熱交換器２３を経て室外膨張弁２４へと流れ、室外膨張弁２４を通過する際に減圧される。

このとき、室外膨張弁２４の開度は、定期的（例えば、３０秒毎）に吐出温度センサ３３で検出した吐出温度が、凝縮圧力と蒸発圧力とを用いて算出した目標吐出温度となるように調整される。室外機制御手段２００の記憶部２２０には、目標吐出温度を求めるための凝縮圧力と蒸発圧力を含む演算式が予め記憶されており、この関数に、吐出圧力センサ３１で検出する凝縮圧力相当の圧力である吐出圧力と、吸入圧力センサ３２で検出する蒸発圧力相当の圧力である吸入圧力とが代入されることで、目標吐出温度が求められる。なお、この関数を用いて求められる目標吐出温度は、実際の吐出温度が目標吐出温度となれば、圧縮機２０に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が０ｄｅｇ以上の所定の値（例えば、２ｄｅｇ）以上となる吐出温度であることが予め確認できているものである。

吐出温度センサ３３で検出した吐出温度は定期的（例えば、２分毎）に取り込まれ、吐出温度が取り込まれる度に目標吐出温度との差分を求めこの差分に応じて室外膨張弁２４の開度が調整される。具体的には、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度が目標吐出温度より大きな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より大きくされ、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度が目標吐出温度より小さな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より小さくされる。このとき、吐出温度センサ３３で検出した吐出温度と目標吐出温度との差分が大きいほど、室外膨張弁２４の開度の変化量は大きくなる。

室外膨張弁２４で減圧された冷媒は室外熱交換器２２に流入し、室外ファン２８の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２２から冷媒配管４３に流出した冷媒は、四方弁２１、冷媒配管４６、アキュムレータ２７、吸入管４２の順に流れ、圧縮機２０に吸入されて再び圧縮される。

＜ＩＮＪ時の動作＞
次に、図１（Ａ）を用いて、暖房運転でＩＮＪ時の冷媒回路１００の動作を説明する。なお、非ＩＮＪ時とＩＮＪ時とで異なるのは、インジェクション膨張弁２９が開かれてインジェクション管４７に冷媒が分流しインジェクションポート２０ａを介して圧縮機２０に冷媒がインジェクションされること、および、室外膨張弁２４の開度制御の方法のみであり、これら以外の冷媒回路１００の動作は前述した非ＩＮＪ時と同じであるため、詳細な説明を省略する。

空気調和装置１が暖房運転を行っているときにインジェクション開始条件が成立している場合は、インジェクション膨張弁２９が開かれて、図１（Ａ）に破線矢印で示すように、第１室外機液管４４ａを流れる冷媒の一部がインジェクション管４７に分流し、過冷却熱交換器２３において第１液分管４４ａを流れる冷媒と熱交換を行って加熱される。そして、過冷却熱交換器２３で加熱された冷媒は、インジェクションポート２０ａを介して圧縮機２０に抽入される。

ここで、インジェクション開始条件は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものである。インジェクション開始条件が成立しているときは、使用者が要求する暖房能力を発揮できない場合があるが、このときに圧縮機２０にインジェクションを行えば暖房能力が大きくなって使用者が要求する暖房能力を発揮できるようになる。本実施形態では、インジェクション開始条件は次の通りである。

インジェクション開始条件：以下１）～３）をすべて満たせば成立
１）圧縮機２０の回転数が５０ｒｐｓ以上
２）外気温度が２℃以下
３）圧縮機２０から吐出される冷媒の過熱度である吐出冷媒過熱度^※が３０ｄｅｇ以上
※吐出冷媒過熱度＝吐出温度－高圧飽和温度
吐出温度：吐出温度センサ３３で検出
高圧飽和温度：吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力から換算

また、室外膨張弁２４の開度は、圧縮機２０に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度となるように調整される。ここで、吸入冷媒過熱度は、吸入温度センサ３４で検出される吸入温度から室外中間熱交温度センサ３６で検出される室外中間熱交温度を減じて求めることができる。また、目標吸入冷媒過熱度は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている値であり、圧縮機２０に吸入される冷媒を確実にガス冷媒とできる値である。本実施形態では、目標吸入冷媒過熱度は４ｄｅｇである。

吸入温度センサ３４で検出される吸入温度および室外中間熱交温度センサ３６で検出される室外中間熱交温度は、それぞれ定期的（例えば、２分毎）に取り込まれ、これら各温度が取り込まれる度に吸入冷媒過熱度が算出される。そして、吸入冷媒過熱度が算出される度に目標吸入冷媒過熱度との差分を求めこの差分に応じて室外膨張弁２４の開度が調整される。具体的には、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度より大きな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より大きくされ、算出した吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度より小さな値である場合は、室外膨張弁２４の開度は現在の開度より小さくされる。このとき、算出した吸入冷媒過熱度と目標吸入冷媒過熱度との差分が大きいほど、室外膨張弁２４の開度の変化量は大きくなる。

なお、ＩＮＪ時に、前述したインジェクション開始条件の１）あるいは２）のいずれかが成立しなくなった場合、あるいは、吐出冷媒過熱度が１０ｄｅｇ以下となった場合は、インジェクション膨張弁２９を閉じて圧縮機２０への冷媒のインジェクションを停止する、すなわち、非ＩＮＪ時の暖房運転制御とする。ここで、吐出冷媒過熱度のみ開始条件と異なる値としているのは、非ＩＮＪ時とＩＮＪ時の切り替わりが頻繁に発生する所謂ハンチングを防ぐためであり、本実施形態では１０ｄｅｇとしているが、開始条件３）の３０ｄｅｇより小さな値、例えば、１５ｄｅｇや２０ｄｅｇであってもよい。また、以上に説明したインジェクションを停止する条件を、以降の説明でインジェクション終了条件と記載する場合がある。

また、インジェクション膨張弁２９の開度は、前述した方法で算出した吐出冷媒過熱度が目標吐出冷媒過熱度となるように調整される。ここで、目標吐出冷媒過熱度は、予め試験などを行って求められて室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている値であり、圧縮機２０に冷媒をインジェクションしている場合に吐出冷媒過熱度を目標吐出冷媒過熱度とすれば、室内機５ａ～５ｃのそれぞれで要求される暖房能力を発揮できることが判明している値である。本実施形態では、目標吐出冷媒過熱度は３０ｄｅｇである。

吐出温度センサ３３で検出される吐出温度および吐出圧力センサ３１で検出される吐出圧力は、それぞれ定期的（例えば、２分毎）に取り込まれ、吐出温度および吐出圧力が取り込まれる度に吐出冷媒過熱度が算出される。そして、吐出冷媒過熱度が算出される度に目標吐出冷媒過熱度との差分を求めこの差分に応じてインジェクション膨張弁２９の開度が調整される。具体的には、算出した吐出冷媒過熱度が目標吐出冷媒過熱度より大きな値である場合は、インジェクション膨張弁２９の開度は現在の開度より大きくされ、算出した吐出冷媒過熱度が目標吐出冷媒過熱度より小さな値である場合は、インジェクション膨張弁２９の開度は現在の開度より小さくされる。このとき、算出した吐出冷媒過熱度と目標吐出冷媒過熱度との差分が大きいほど、インジェクション膨張弁２９の開度の変化量は大きくなる。

インジェクション膨張弁２９が開かれると、室内機５ａ～５ｃから室外機２に流入し、閉鎖弁２５、第２室外機液管４４ｂ、および、レシーバ３０を介して第１室外機液管４４ａに流入した冷媒の一部がインジェクション管４７に分流する。一方で、第１室外機液管４４ａを流れる冷媒は、過冷却熱交換器２３および室外膨張弁２４を介して室外熱交換器２２に流入する。

過冷却熱交換器２３において、第１室外機液管４４ａから図示しない外管に流入した冷媒と、インジェクション膨張弁２９で減圧されてインジェクション管４７から図示しない内管に流入した冷媒が熱交換する。過冷却熱交換器２３からインジェクション管４７に流出した冷媒は、インジェクションポート２０ａを介して圧縮機２０の図示しない圧縮室に抽入される。過冷却熱交換器２３から第１室外機液管４４ａに流出した冷媒は、前述したように過冷却熱交換器２３および室外膨張弁２４を介して室外熱交換器２２に流入して蒸発する。

＜暖房運転時の冷媒不足判定について＞
前述したように、暖房運転時は、各室内機５ａ～５ｃの室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が、各室内熱交換器５１ａ～５１ｃの冷媒出口側における各冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度となるように調整される。このとき、各室内機５ａ～５ｃにおいて冷媒過冷却度が目標冷媒過冷却度よりも小さい値であれば、各室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度が現在の開度より小さくされる。各室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度が現在の開度より小さくされると、各室内熱交換器５１ａ～５１ｃにおける冷媒流量が減少して冷媒過冷却度を大きくなって目標冷媒過冷却度に到達する。

各室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度が現在の開度より小さくされると、室内機５ａ～５ｃの各々から流出して室外機２へと流入する冷媒量が、各室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度が小さくされる前と比べて減少する。このとき、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器２２に流入する冷媒量も減少し、室外熱交換器２３の冷媒出口側（四方弁２２のポートｂ側）における冷媒過熱度つまりは圧縮機２０に吸入される冷媒の過熱度である吸入冷媒過熱度が大きくなって、圧縮機２０の吐出温度が過昇して保護停止することで暖房運転が停止される恐れがある。また、蒸発器として機能する室外熱交換器２２に流入する冷媒量が減少すれば、当該室外熱交換器２２での蒸発圧力が低下する、すなわち、蒸発温度が低下するため、室外熱交換器２２の温度が低下して除霜運転が必要と誤判断されて暖房運転が中断される恐れがある。つまり、室外熱交換器２２に流入する冷媒量の減少に起因して、暖房運転が中断あるいは停止されることで、使用者に不快感を与える恐れがある

また、本実施形態の空気調和装置１のように、圧縮機２０に冷媒を抽入するインジェクション管４７を有するものでは、各室内機５ａ～５ｃから室外機２へと流入した冷媒が、インジェクション管４７と第１室外機液管４４ａとに分流する。このため、各室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度が小さくされることで室外機２に流入する冷媒量が減少すれば、インジェクション管４７を持たない場合と比べて蒸発器として機能する室外熱交換器２２に流入する冷媒量がより減少する。このため、上述した吐出温度の過昇や除霜運転の誤判断がより発生しやすくなり、頻繁に暖房運転が中断あるいは停止される恐れがある。

さらには、インジェクション管４７に分流する冷媒量も、各室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度が小さくされる前と比べて減少する。このため、圧縮機２０に冷媒が抽入されることによる圧縮機２０の冷却効果が低減して、圧縮機２０の吐出温度が過昇して保護停止することで暖房運転が停止される恐れがある。また、インジェクション管４７による圧縮機２０への冷媒の抽入により各室内機５ａ～５ｃに供給される冷媒量が、圧縮機２０に抽入される冷媒量の減少に応じて減少するため、各室内機５ａ～５ｃで発揮される暖房能力の増大効果が低減する恐れがある。

そこで、本実施形態の空気調和装置１は、暖房運転時に各室内機５ａ～５ｃの室内膨張弁５２ａ～５２ｃを介して各室内機５ａ～５ｃから流出して室外機２へと流れる冷媒量が、各室内機５ａ～５ｃで発揮される暖房能力に支障をきたして使用者に不快感を与える恐れがある量まで減少していることを室外膨張弁２４の開度の制御態様とインジェクション膨張弁２９の開度の制御態様に基づいて検知し、当該室外機２へと流れる冷媒の量が減少していることを検知すれば、各室内機５ａ～５ｃの室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を大きくするように補正する。

以下、暖房運転時に冷媒回路１００において各室内熱交換器５１ａ～５１ｃが凝縮器として機能しているときに各室内膨張弁５２ａ～５２ｃ（凝縮器膨張弁）より下流側を流れる冷媒量が各室内機５ａ～５ｃで発揮される暖房能力に支障をきたすほど低下している（以降、冷媒量不足状態と記載する）か否かを判定する方法と、冷媒量不足状態と判定した際の室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度の補正方法について詳細に説明する。

＜冷媒量不足状態の判定方法＞
まず、冷媒量不足状態の判定方法について、主に図２を用いて説明する。図２に示すのは、冷媒量不足状態の判定方法を示す不足判定方法テーブル３００である。不足判定方法テーブル３００は、予め室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されているものであり、例えば、空気調和装置１の設置時に図示しない室外機２の表示部にこの不足判定方法テーブル３００が表示され、空気調和装置１の使用者によって、以下に説明する４つの判定方向が奏する効果が考慮されていずれかが選択される。このとき、選択された判定方法は、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶され、空気調和装置１が空調運転を行っているときに、記憶部２２０に記憶された判定方法で、暖房運転時に冷媒量不足状態であるか否かが判定される。

本実施形態の不足判定方法テーブル３００には、判定方法として、「蒸発器膨張弁開度」、「インジェクション膨張弁開度」、「蒸発器膨張弁開度、もしくは、インジェクション膨張弁開度」、「蒸発器膨張弁開度、かつ、インジェクション膨張弁開度」、の４種類の判定方法が掲載されている。ここで、蒸発器膨張弁は、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器２２の冷媒流量を調整する室外膨張弁２４である。また、インジェクション膨張弁はインジェクション膨張弁２９である。
以下、４種類の判定方法について順に詳細に説明する。

＜蒸発器膨張弁開度＞
判定方法「蒸発器膨張弁開度」は、暖房運転時の室外膨張弁２４の開度を用いて冷媒量不足状態を判定するものである。具体的には、室外膨張弁２４の開度調整が前述したように定期的に行われる中で複数回連続、例えば２回連続で開度が大きくされた場合（本発明における「蒸発器膨張弁の開度の制御態様」に相当）に、室外熱交換器２２でより多くの量の冷媒が必要とされている、つまり、室外熱交換器２２で冷媒量が不足していると判定する。なお、前述したように、暖房運転時の室外膨張弁２４の開度は、非ＩＮＪ時は吐出温度センサ３３で検出した吐出温度が目標吐出温度となるように調整され、ＩＮＪ時は吸入温度センサ３４で検出される吸入温度と室外中間熱交温度センサ３６で検出される室外中間熱交温度を用いて算出された吸入冷媒過熱度が目標吸入冷媒過熱度となるように調整される。そして、上記吐出温度、吸入温度、および、室外中間熱交温度はそれぞれ定期的に検出され、その度に吐出温度や吸入冷媒過熱度を用いて室外膨張弁２４の開度が調整される。

上記のように、定期的に室外膨張弁２４の開度が調整されるときに、複数回連続で室外膨張弁２４の開度が現在の開度より大きくなるように調整されたということは、吐出温度や吸入冷媒過熱度をそれぞれの目標値に到達させるために室外熱交換器２２で必要とされる冷媒量が不足していることを意味する。つまり、室外膨張弁２４の開度を複数回連続で大きくしても開度を大きくした分の冷媒量の増量がなく、吐出温度の低下による目標吐出温度への到達や、吸入冷媒過熱度の減少による目標吸入冷媒過熱度への到達が果たせなかったことを意味する。

以上に説明した判定方法「蒸発器膨張弁開度」は、ＩＮＪ時あるいは非ＩＮＪ時に関わらず動作している室外膨張弁２４の開度を用いるため、非ＩＮＪ時でもＩＮＪ時でも用いることができる。また、不足判定方法テーブル３００の「効果」の項目に掲載しているように、判定方法「蒸発器膨張弁開度」によって冷媒量不足状態であることを判定し、後述する室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度補正を行えば、暖房運転の継続時間を長くできるという効果が得られる。前述したように、暖房運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器２２の冷媒量が減少すると、圧縮機２０の吐出温度の過昇による保護停止で暖房運転が停止される、あるいは、室外熱交換器２２での蒸発圧力が低下することに起因して除霜運転が必要と誤判断されて暖房運転が中断される恐れがある。つまり、判定方法「蒸発器膨張弁開度」は、蒸発器として機能する室外熱交換器２２における冷媒量の不足に起因する暖房運転の停止や中断をできる限り少なくするという効果を得ることを目的とした判定方法である。

＜インジェクション膨張弁開度＞
判定方法「インジェクション膨張弁開度」は、暖房運転におけるＩＮＪ時のインジェクション膨張弁２９の開度を用いて冷媒量不足状態を判定するものである。具体的には、インジェクション膨張弁２９の開度調整が前述したように定期的に行われる中で複数回連続、例えば２回連続で開度が大きくされた場合（本発明における「インジェクション膨張弁の開度の制御態様」に相当）に、圧縮機２０でより多くの冷媒の抽入が必要とされている、つまり、圧縮機２０に抽入する冷媒量が不足していると判定する。なお、前述したように、暖房運転におけるＩＮＪ時のインジェクション膨張弁２９の開度は、インジェクション膨張弁２９の開度は、吐出温度センサ３３で検出される吐出温度および吐出圧力センサ３１で検出される吐出圧力を用いて算出した吐出冷媒過熱度が目標吐出冷媒過熱度となるように調整される。そして、上記吐出温度、および、吐出圧力はそれぞれ定期的に検出され、その度に吐出冷媒過熱度を用いてインジェクション膨張弁２９の開度が調整される。

上記のように、定期的にインジェクション膨張弁２９の開度が調整されるときに、複数回連続でインジェクション膨張弁２９の開度が現在の開度より大きくなるように調整されたということは、それだけ圧縮機２０に抽入される冷媒量が不足していることを意味する。つまり、インジェクション膨張弁２９の開度を複数回連続で大きくしても開度を大きくした分の冷媒量の増量がなく、吐出冷媒過熱度の低下による目標吐出冷媒過熱度への到達が果たせなかったことを意味する。

以上に説明した判定方法「インジェクション膨張弁開度」は、インジェクション膨張弁２９の開度を用いるため、インジェクション膨張弁２９が動作しているＩＮＪ時のみ実行することができる。また、不足判定方法テーブル３００の「効果」の項目に掲載しているように、判定方法「インジェクション膨張弁開度」によって冷媒不足状態であることを判定し、後述する室内膨張弁５２ａ～５２ｂの開度補正を行えば、暖房運転時に高い暖房能力を室内機５ａ～５ｃで発揮できるという効果が得られる。前述したように、暖房運転におけるＩＮＪ時に圧縮機２０に抽入される冷媒量が減少すると、圧縮機２０の冷却効果が低減して圧縮機２０の吐出温度が過昇して保護停止することで暖房運転が停止されること、および、各室内機５ａ～５ｃに供給される冷媒量が圧縮機２０に抽入される冷媒量の減少に応じて減少することで、各室内機５ａ～５ｃで発揮される暖房能力の増大効果が低減する恐れがある。つまり、判定方法「インジェクション膨張弁開度」は、圧縮機２０への冷媒の抽入量の低下に起因する暖房能力の増大効果の低減をできる限り少なくする、すなわち、暖房運転時に高い暖房能力を発揮させるという効果を得ることを目的とした判定方法である。

＜蒸発器膨張弁開度、または、インジェクション膨張弁開度＞
判定方法「蒸発器膨張弁開度、または、インジェクション膨張弁開度」は、上述した判定方法「蒸発器膨張弁開度」または判定方法「インジェクション膨張弁開度」のうちのいずれかの判定方法で冷媒量不足状態を判定するものである。この判定方法「蒸発器膨張弁開度、または、インジェクション膨張弁開度」は、インジェクション膨張弁２９の開度を用いるため、インジェクション膨張弁２９が動作しているＩＮＪ時のみ実行することができるものであり、ＩＮＪ時に室外膨張弁２４およびインジェクション膨張弁２９の各開度の変化を見て、室外膨張弁２４、あるいは、インジェクション膨張弁２９のいずれか一方の膨張弁の直近２回の開度を連続して大きくする制御であれば、冷媒不足状態と判定する。また、不足判定方法テーブル３００の「効果」の項目に掲載しているように、空気調和装置１の使用者が、判定方法「蒸発器膨張弁開度」で得られる効果である「暖房運転継続時間を長くしたい」、あるいは、判定方法「インジェクション膨張弁開度」で得られる効果である「暖房運転時に高い暖房能力を発揮させたい」のいずれかの効果を得ることを目的とした判定方法である。

＜蒸発器膨張弁開度、かつ、インジェクション膨張弁開度＞
判定方法「蒸発器膨張弁開度、かつ、インジェクション膨張弁開度」は、上述した判定方法「蒸発器膨張弁開度」および判定方法「インジェクション膨張弁開度」の両方の判定結果を持って冷媒量不足状態を判定するものである。この判定方法「蒸発器膨張弁開度、かつ、インジェクション膨張弁開度」は、インジェクション膨張弁２９の開度を用いるため、インジェクション膨張弁２９が動作しているＩＮＪ時のみ実行することができるものであり、ＩＮＪ時に室外膨張弁２４およびインジェクション膨張弁２９の各開度の変化を見て、室外膨張弁２４の直近２回の開度、および、インジェクション膨張弁２９の直近２回の開度いずれもが連続して開度を大きくする制御であれば、冷媒不足状態と判定する。また、不足判定方法テーブル３００の「効果」の項目に掲載しているように、暖房運転時に凝縮器として機能する室内熱交換器５１ａ～５１ｃの冷媒出口側における冷媒過冷却度を小さくしないという効果を得ることを目的とした判定方法である。

つまり、判定方法「蒸発器膨張弁開度、かつ、インジェクション膨張弁開度」は、各室内熱交換器５１ａ～５１ｃの冷媒出口側における冷媒過冷却度が小さくなることで各室内熱交換器５１ａ～５１ｃから流出した冷媒が気液二相冷媒となり、この気液二相冷媒が室内膨張弁５２ａ～５２ｃを流れる際に発生する流れ音を抑制するという効果を得るための判定方法であり、かつ、ここまでに説明した３種類の判定方法のいずれも使用者が選択しなかった場合に選択される判定方法である。なお、この判定方法「蒸発器膨張弁開度、かつ、インジェクション膨張弁開度」では、判定方法「蒸発器膨張弁開度」の判定結果と、判定方法「インジェクション膨張弁開度」の判定結果がともに冷媒量不足状態という判定とならないと、冷媒量不足状態と判定しない。従って、判定方法「蒸発器膨張弁開度、かつ、インジェクション膨張弁開度」は、他の３種類の判定方法と比べて冷媒量不足状態という結果が一番出にくい判定方法であり、この判定方法を用いると、この後説明する室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度の補正が一番行われにくい、すなわち、室内熱交換器５１ａ～５１ｃの冷媒出口側における冷媒過冷却度が、他の３種類の判定方法による室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度の補正が行われる場合より小さくなりにくく、上述した気液二相冷媒が室内膨張弁５２ａ～５２ｃを流れる際の流れ音が発生しにくい。

＜凝縮器膨張弁の開度補正＞
次に、以上に説明した各不足判定方法のいずれかで冷媒量不足状態と判定した際の、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度の補正方法について説明する。本実施期待における開度の補正方法は、１）室外膨張弁２４および／またはインジェクション膨張弁２９の開度増大率（現在の開度と大きくした開度との比率）の合計値を用いる方法、２）室外膨張弁２４および／またはインジェクション膨張弁２９の開度増大率の平均値を用いる方法、３）室外膨張弁２４および／またはインジェクション膨張弁２９の開度増大率の直近の値を用いる方法、の３種類である。これら１）～３）の各補正方法は、空気調和装置の設計時に行われる試験などによって、当該空気調和装置に最適な補正方法が選択されて、室外機制御手段２００の記憶部２２０に記憶されている。
以下、上記各１）～３）の室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度の補正方法について、順に詳細に説明する。

・ 室外膨張弁２４とインジェクション膨張弁２９の開度増大率の合計値を用いる方法
１）の方法では、複数回連続で室外膨張弁２４またはインジェクション膨張弁２９の開度が増大したとき、あるいは、複数回連続で室外膨張弁２４またはインジェクション膨張弁２９の開度がともに増大したときに、例えば直近の２回の開度増大率の合計値を用いて、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を補正する。ここで、開度増大率は、現在の室外膨張弁２４の開度で一つ前の室外膨張弁２４の開度を除して求めることができる。例えば、判定方法として「蒸発器膨張弁開度」を採用した場合に、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を１０％×２＝２０％増しとする。また、例えば、判定方法として「蒸発器膨張弁開度、または、インジェクション膨張弁開度」を採用した場合に、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに１０％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を１０％×４＝４０％増しとする。

なお、判定方法「蒸発器膨張弁開度、または、インジェクション膨張弁開度」で冷媒量不足状態と判定して上述した１）の方法で室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を補正するときに、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率、あるいは、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率のうちのいずれか一方にマイナス値（開度が小さくされる）が含まれる場合がある。具体的には、室外膨張弁２４あるいはインジェクション膨張弁２９のいずれか一方の膨張弁の直近２回の開度が連続して大きくされるように制御されている間に、他方の膨張弁の開度を変化させないあるいは小さくさせるように制御する場合（例えば、一方の膨張弁の開度制御時において、ｎ回目のタイミングにおける膨張弁開度がｎ－１回目の膨張弁開度より大きくされる制御が行われるときに、他方の膨張弁における開度の制御を、ｎ回目のタイミングにおける膨張弁開度をｎ－１回目の当該膨張弁の開度と比べて変化させないか、あるいは小さくするように制御される場合）である。このような場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度の補正値がすべての開度増大率がプラス値である場合と比べて小さくなり、一方の膨張弁の開度増大値がマイナス値となる場合、当該開度増大値の絶対値が他方の膨張弁の開度増大率の絶対値より大きければ補正値がマイナス値（室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が小さくなる方向への補正）となるという問題がある。

例えば、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－５％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度は、１０％＋１０％－５％－５％＝１０％増しに補正される。この場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が１０％しか大きくされず、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がすべてプラス値である場合と比べると、冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量の増加率が小さくなる。

また、例えば、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－１５％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度は、１０％＋１０％－１５％－１５％＝－１０％増し、つまり、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が１０％小さくなる方に補正される。この場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が２．５％小さくされるので、冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量がさらに減少する。

そこで、室外膨張弁２４あるいはインジェクション膨張弁２９のいずれか一方のみの膨張弁の開度が所定回数連続して大きくされる場合、つまり、室外膨張弁２４あるいはインジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率のうちのいずれか一方にマイナス値が含まれる場合は、開度が所定回数連続して大きくされた方の膨張弁の制御態様のみに基づいて室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度の補正値を算出する、つまり、開度増大率がマイナス値となっている膨張弁については、当該開度増大率を０％として補正値を算出する。上述した例で、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－５％である場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を、１０％＋１０％+０％＋０％＝２０％増しに補正するので、冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量を増加させることができる。また、上述した例で、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－１５％である場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を、１０％＋１０％+０％+０％＝２０％増しに補正するので、この場合も冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量を増加させることができる。

・ 室外膨張弁２４とインジェクション膨張弁２９の開度増大率の平均値を用いる方法
２）の方法では、複数回連続で室外膨張弁２４またはインジェクション膨張弁２９の開度が増大したとき、あるいは、複数回連続で室外膨張弁２４またはインジェクション膨張弁２９の開度がともに増大したときに、例えば直近の２回の開度増大率の平均値を用いて、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を補正する。例えば、判定方法として「蒸発器膨張弁開度」を採用した場合に、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率が１０％と２０％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を（１０％＋２０％）÷２＝１５％増しとする。また、例えば、判定方法として「蒸発器膨張弁開度、もしくは、インジェクション膨張弁開度」を採用した場合に、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率が４０％と２０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに２０％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を（２０％×３＋４０％）÷４＝２５％増しとする。

なお、判定方法「蒸発器膨張弁開度、または、インジェクション膨張弁開度」で冷媒量不足状態と判定して上述した２）の方法で室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を補正するときに、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率、あるいは、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率のうちのいずれか一方にマイナス値（開度が小さくされる）が含まれる場合がある。具体的には、室外膨張弁２４あるいはインジェクション膨張弁２９のいずれか一方の膨張弁の直近２回の開度が連続して大きくされるように制御されている間に、他方の膨張弁の開度を変化させないあるいは小さくするように制御する場合（例えば、一方の膨張弁の開度制御時において、ｎ回目のタイミングにおける膨張弁開度がｎ－１回目の膨張弁開度より大きくされる制御が行われるときに、他方の膨張弁における開度の制御を、ｎ回目のタイミングにおける膨張弁開度をｎ－１回目の当該膨張弁の開度と比べて変化させないか、あるいは小さくするように制御する場合）である。このような場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度の補正値がすべての開度増大率がプラス値である場合と比べて小さくなり、一方の膨張弁の開度増大値がマイナス値となる場合、当該開度増大値の絶対値が他方の膨張弁の開度増大率の絶対値より大きければ補正値がマイナス値（室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が小さくなる方向への補正）となるという問題がある。

例えば、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－５％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度は（１０％＋１０％－５％－５％）／４＝２．５％増しに補正される。この場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が２．５％しか大きくされず、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がすべてプラス値である場合と比べると、冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量をさほど増加させることができない。

また、例えば、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－１５％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度は（１０％＋１０％－１５％－１５％）／４＝－２．５％増し、つまり、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が２．５％小さくなる方に補正される。この場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度が２．５％小さくされるので、冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量がさらに減少する。

そこで、室外膨張弁２４あるいはインジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率のうちのいずれか一方にマイナス値が含まれる場合、つまり、室外膨張弁２４あるいはインジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率のうちのいずれか一方にマイナス値が含まれる場合は、開度が所定回数連続して大きくされた方の膨張弁の制御態様のみに基づいて室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度の補正値を算出する、つまり、開度増大率がマイナス値となっている膨張弁については、当該開度増大率を０％として補正値を算出する。上述した例で、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－５％である場合は、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を（１０％＋１０％+０％＋０％）／４＝５％増しに補正するので、冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量を増加させることができる。また、上述した例で、室外膨張弁２４の直近の２回の開度増大率がともに１０％、インジェクション膨張弁２９の直近の２回の開度増大率がともに－１５％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を（１０％＋１０％+０％+０％）／４＝５％増しに補正するので、この場合も冷媒量が不足している室外膨張弁２４側に流れる冷媒量を増加させることができる。

・ 室外膨張弁２４とインジェクション膨張弁２９の開度増大率の直近の値を用いる方法
３）の方法では、複数回連続で室外膨張弁２４またはインジェクション膨張弁２９の開度が増大したとき、あるいは、複数回連続で室外膨張弁２４またはインジェクション膨張弁２９の開度がともに増大したときに、直近の開度増大率を用いて、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を補正する。例えば、判定方法として「蒸発器膨張弁開度」を採用した場合に、室外膨張弁２４の直近の開度増大率が１０％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を１０％増しとする。また、例えば、判定方法として「インジェクション膨張弁開度」を採用した場合に、インジェクション膨張弁２９の直近の開度増大率が２０％であれば、冷媒過冷却度に基づいて決定された室内膨張弁５２ａ～５２ｃの各開度を２０％増しとする。

＜冷媒量不足状態の判定および凝縮器膨張弁の開度の補正に関わる処理の流れ＞
次に、暖房運転時に冷媒量不足状態の判定および凝縮器膨張弁の開度の補正を行う際に、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が実行する制御に関わる処理について図３を用いて説明し、室内機制御手段５００ａ～５００ｃのＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃが実行する制御に関わる処理について図４を用いて説明する。図３および図４において、ＳＴは処理のステップを示しこれに続く番号はステップの番号を示している。

なお、図３において、吐出圧力をＰｈ、高圧飽和温度をＴｈｓ、開度補正値をＤｃとしている。また、図４において、液温度をＴｌ、冷媒過冷却度をＳＣ、目標冷媒過冷却度をＳＣｔ、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度である室内膨張弁開度をＤｉとしている。

＜室外機制御手段が行う処理＞
まず、図３を用いて、暖房運転時に冷媒量不足状態の判定および凝縮器膨張弁の開度補正を行う際に室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０が実行する処理について説明する。空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、室外機制御手段２００のＣＰＵ２１０は、吐出圧力Ｐｈを取り込み、取り込んだ吐出圧力Ｐｈを用いて高圧飽和温度Ｔｈｓを算出する（ＳＴ１）。ＣＰＵ２１０は、吐出圧力センサ３１で検出した吐出圧力をセンサ入力部２４０を介して定期的に取り込み、吐出圧力Ｐｈを取り込む度に高圧飽和温度Ｔｈｓを算出している。

次に、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１で算出した高圧飽和温度Ｔｈｓを通信部２３０を介して各室内機５ａ～５ｃに送信する（ＳＴ２）。

次に、ＣＰＵ２１０は、空気調和装置１の設置時に不足判定方法テ－ブル３００から選択されて記憶部２２０に記憶されている不足判定方法を読み出し（ＳＴ３）、読み出した判定方法を用いて冷媒量不足状態であるか否かを判断する（ＳＴ４）。冷媒量不足状態でなければ（ＳＴ４－Ｎｏ）、ＣＰＵ２１０は、ＳＴ１に処理を戻す。冷媒量不足状態であれば（ＳＴ４－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶している補正方法で開度補正値Ｄｃを決定し、通信部２３０を介して各室内機５ａ～５ｃに送信し（ＳＴ５）、ＳＴ１に処理を戻す。

＜各室内機制御手段が行う処理＞
次に、図４を用いて、暖房運転時に冷媒量不足状態の判定および凝縮器膨張弁の開度補正を行う際に各室内機制御手段５００ａ～５００ｃのＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃが実行する処理について説明する。空気調和装置１が暖房運転を行っているとき、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、液温度Ｔｌを取り込む（ＳＴ２１）。ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、液側温度センサ６１ａ～６１ｃで検出した液温度Ｔｌをセンサ入力部５４０ａ～５４０ｃを介して定期的に取り込む。

次に、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、室外機２から通信部５３０ａ～５３０ｃを介して高圧飽和温度Ｔｈｓを受信したか否かを判断する（ＳＴ２２）。高圧飽和温度Ｔｈｓを受信していなければ（ＳＴ２２－Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、処理をＳＴ２１に戻す。高圧飽和温度Ｔｈｓを受信していれば（ＳＴ２２－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、ＳＴ２１で取り込んだ液温度ＴｌとＳＴ２２で受信した高圧飽和温度Ｔｈｓを用いて冷媒過冷却度ＳＣを算出する（ＳＴ２３）。

次に、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、ＳＴ２３で求めた冷媒過冷却度ＳＣと記憶部５２０ａ～５２０ｃから読みだした目標冷媒過冷却度ＳＣｔを用いて室内膨張弁開度Ｄｉを決定する（ＳＴ２４）。前述したように、室内膨張弁開度Ｄｉは冷媒過冷却度ＳＣと目標冷媒過冷却度ＳＣｔとの差分に応じて決定される。

次に、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、室外機２から通信部５３０ａ～５３０ｃを介して開度補正値Ｄｃを受信したか否かを判断する（ＳＴ２５）。開度補正値Ｄｃを受信していなければ（ＳＴ２５－Ｎｏ）、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、ＳＴ２７に処理を進める。開度補正値Ｄｃを受信していれば（ＳＴ２５－Ｙｅｓ）、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、ＳＴ２４で決定した室内膨張弁開度ＤｉをＳＴ２５で受信した開度補正値Ｄｃで補正し（ＳＴ２６）、ＳＴ２７に処理を進める。

そして、ＣＰＵ５１０ａ～５１０ｃは、ＳＴ２７において、室内膨張弁開度Ｄｉあるいは室内膨張弁開度Ｄｉを開度補正値Ｄｃで補正した開度となるように、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度を調整し、ＳＴ２１に処理を戻す。

以上説明したように、本実施形態の空気調和装置１では、暖房運転時に冷媒不足状態となっているか否かを判断し、冷媒不足状態となっていると判断すれば、室外膨張弁５２ａ～５２ｃの開度が大きくなるように補正する。これにより、暖房運転時の室外機２における冷媒不足状態が解消して、圧縮機２０の吐出温度の過昇に起因する暖房運転の停止や、除霜運転が必要と誤判断されて暖房運転が中断されることを抑制できる。また、圧縮機２０に冷媒を抽入したことによる圧縮機２０の冷却や室内機５ａ～５ｃで発揮される暖房能力の向上を妨げることがなく、圧縮機２０の吐出温度の過昇を抑制しつつ暖房能力の低下を抑制できる。

なお、以上に説明した実施形態では、凝縮器膨張弁の開度の補正方法として前述した１）～３）の方法を説明した。しかし、これら１）～３）の各補正方法に代えて、冷媒不足状態と判定した場合に、室内膨張弁５２ａ～５２ｃの開度を一定の割合、例えば、開度が２０％増しとなるようにしてもよい。

１ 空気調和装置
２ 室外機
５ａ～５ｃ 室内機
２０ 圧縮機
２０ａ インジェクションポート
２２ 室外熱交換器
２３ 過冷却熱交換器
２４ 室外膨張弁
２９ インジェクション膨張弁
３１ 吐出圧力センサ
４７ インジェクション管
５１ａ～５１ｃ 室内熱交換器
５２ａ～５２ｃ 室内膨張弁
６１ａ～６１ｃ 液側温度センサ
１００ 冷媒回路
２００ 室外機制御手段
２１０ ＣＰＵ
５００ａ～５００ｃ 室内機制御手段
５１０ａ～５１０ｃ ＣＰＵ
Ｄｃ 開度補正値
Ｄｉ 室内膨張弁開度
Ｐｈ 吐出圧力
Ｔｈｓ 高圧飽和温度
Ｔｌ 液温度

Claims (5)

1. 圧縮機と、凝縮器と、同凝縮器における冷媒流量を調整する凝縮器膨張弁と、蒸発器と、同蒸発器における冷媒流量を調整する蒸発器膨張弁を有し、前記圧縮機、前記凝縮器、前記凝縮器膨張弁、前記蒸発器膨張弁、前記蒸発器の順で冷媒が循環可能な冷媒回路と、
   前記凝縮器の冷媒出口側における冷媒過冷却度を検出する過冷却度検出手段と、
   前記凝縮器膨張弁および前記蒸発器膨張弁を制御する制御手段と、
   を有する空気調和装置であって、
   前記制御手段は、
   前記凝縮器膨張弁の開度を、前記過冷却度検出手段で検出した冷媒過冷却度と同冷媒過冷却度の制御目標値である目標冷媒過冷却度との差分に基づいた第１開度に調整し、
   前記蒸発器膨張弁の開度の制御態様に基づいて、前記冷媒回路における前記凝縮器膨張弁より下流側を流れる冷媒量が不足している冷媒不足状態となっているか否かを判断し、
   前記冷媒不足状態と判断した場合に、前記第１開度を、前記冷媒不足状態と判断した際に使用した前記蒸発器膨張弁の制御態様に基づいて補正する、
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記制御手段は、
   前記蒸発器膨張弁の開度が所定回数連続して大きくされた場合に、前記冷媒不足状態となっていると判断する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記圧縮機は、圧縮室に冷媒を導くインジェクションポートを有し、
   一端が前記インジェクションポートに接続され他端が前記冷媒回路における前記凝縮器膨張弁と前記蒸発器膨張弁の間に接続されるインジェクション管と、同インジェクション管に設けられるインジェクション膨張弁とで形成されるインジェクション回路を有し、
   前記制御手段は、
   前記蒸発器膨張弁の開度の制御態様、あるいは、前記インジェクション膨張弁の開度の制御態様のうち少なくとも一方に基づいて、前記冷媒不足状態であるか否かを判断し、
   前記冷媒不足状態と判断した場合に、前記第１開度を、前記冷媒不足状態と判断した際に使用した前記蒸発器膨張弁の制御態様または前記インジェクション膨張弁の開度の制御態様のうちの少なくとも一方に基づいて補正する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和装置。
4. 前記制御手段は、
   前記蒸発器膨張弁の開度が所定回数連続して大きくされた場合、あるいは、前記インジェクション膨張弁の開度が所定回数連続して大きくされた場合、のうち少なくとも一方が生じた場合に、前記冷媒不足状態となっていると判断する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記制御手段は、
   前記蒸発器膨張弁の開度あるいは前記インジェクション膨張弁の開度のうち、いずれか一方のみの膨張弁の開度が所定回数連続して大きくされる場合は、開度が所定回数連続して大きくされた方の膨張弁の制御態様のみに基づいて前記第１開度を補正する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和装置。

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