JPH11142001A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液管に介装した気液分離器から、ガスインジ
ェクション用のバイパス配管を通して圧縮機に返流され
るガス冷媒中への液冷媒の混入に伴う圧縮機の信頼性の
低下を防止し、かつ、ガスインジェクションをより有効
に活用する。 【解決手段】 気液分離器１０に、内部の液冷媒の液面
高さを検出するフロートスイッチ１７Ｌ・１７Ｍ・１７
Ｕを取り付け、これらで検出される液面高さに応じて、
バイパス配管１４に介設されている電動弁から成るバイ
パス弁１５の開度を制御する。液面が高いときにはバイ
パス弁１５を中間開度に設定して圧縮機１からの吸引力
を弱めることで、気液分離器内における液面高さの変動
範囲内において、より広い範囲にわたって、液冷媒の混
入が無い状態でのガスインジェクションを継続すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、室外熱交換器と
室内熱交換器とを相互に接続する液管中に気液分離器を
介装し、この気液分離器からガス冷媒を圧縮機に返流さ
せるためのバイパス配管を備えた空気調和機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機における例えば暖房運転は、
圧縮機からの吐出ガス冷媒を室内熱交換器から室外熱交
換器へと循環させることによって行われる。このとき、
外気温が低いと充分な暖房能力を得難くなる。このよう
な場合に、室内熱交換器で凝縮して室外熱交換器へと流
れる液冷媒中に混入するガス冷媒を分離し、これを圧縮
機に返流させるガスインジェクションを行うことで、こ
のガス冷媒は圧縮機で二段圧縮されて再度室内熱交換器
に供給されることになり、これによって、全体的な暖房
能力が向上する。

【０００３】このようなガスインジェクションを行うた
めに、従来、圧縮能力が一定の圧縮機を設けた空気調和
機において、室内熱交換器と室外熱交換器との間の液管
中に気液分離器を介装し、この気液分離器と圧縮機の吸
込側との間に、開閉弁より成るバイパス弁を介設したバ
イパス配管を設けたものが知られている。気液分離器内
ではガス冷媒と液冷媒とが上下に分離し、バイパス弁を
開弁すると圧縮機からの吸引力が気液分離器内に作用
し、気液分離器の上壁近傍に開口するバイパス配管を通
して上部側のガス冷媒が吸い出され、圧縮機に返流され
る。

【０００４】なお、近年は、インバータ制御により圧縮
能力が可変な圧縮機を内装する空気調和機が主流になっ
てきている。このような空気調和機においても、上記の
ような気液分離器を液管に介装し、この気液分離器か
ら、ガスインジェクション用のバイパス配管を通してガ
ス冷媒を圧縮機に返流させることによって、能力が増加
した暖房運転や冷房運転を行うことが可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特にイ
ンバータ制御による圧縮能力可変な圧縮機を備える空気
調和機においては、上記した気液分離器およびバイパス
配管を設けてガスインジェクションを行う場合に、気液
分離器から圧縮機に返流されるガス冷媒（以下、インジ
ェクションガスという）中に液冷媒の混入が生じ易いと
いう問題が生じている。

【０００６】つまり、このような空気調和機では、最大
負荷時に必要な冷媒循環量を見込んで、多量の冷媒が冷
媒循環回路に充填される。そして、実際の冷媒循環量は
負荷の変化に応じて大きく変動し、これに伴って、気液
分離器内における液冷媒量も大きく変動する。このた
め、気液分離器内で液冷媒の液面高さが高く、これがバ
イパス配管の開口端に近いときにガスインジェクション
を行うと、圧縮機からの吸引力に応じて液冷媒も吸い出
され、これによって、インジェクションガス中に液冷媒
が混入する。この液冷媒が圧縮機に吸い込まれると液圧
縮が生じ、これが継続すると圧縮機の信頼性が低下す
る。

【０００７】なお、気液分離器内における液冷媒の占め
る割合が最大となったときでも、上部側に充分なガス冷
媒相が存在するように、容量の大きな気液分離器を設け
れば圧縮機への液冷媒の返流を防止することが可能には
なる。しかしながら、このように容量の大きな気液分離
器を設けるのでは装置が大形化し、また、装置コストが
高くなる。

【０００８】この発明は上記した問題点に鑑みなされた
もので、その目的は、容量の大きな気液分離器を設けず
とも、ガスインジェクションに伴う圧縮機の信頼性の低
下を抑制することが可能であると共に、さらに、ガスイ
ンジェクションをより有効に活用して空調快適性を向上
し得る空気調和機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の空気
調和機は、圧縮機１に冷媒循環可能に接続した室外熱交
換器８と室内熱交換器との間の液管９・１１に気液分離
器１０を介装し、この気液分離器１０と圧縮機１の吸込
側との間に、気液分離器１０内の上部側に液冷媒から分
離したガス冷媒を圧縮機１に返流させるガスインジェク
ション用のバイパス配管１４と、このバイパス配管１４
を通しての流路を開閉するバイパス弁１５とを設けた空
気調和機であって、気液分離器１０内における液冷媒の
液面高さを検出する液面検出手段１７Ｌ・１７Ｍ・１７
Ｕと、該液面検出手段１７Ｌ・１７Ｍ・１７Ｕで検出さ
れる液面高さが基準高さを超えたときにバイパス弁１５
を閉弁方向に作動するガスインジェクション制御手段１
６とを設けていることを特徴としている。

【００１０】上記構成の空気調和機においては、液面検
出手段１７Ｌ・１７Ｍ・１７Ｕで検出される気液分離器
１０内の液面高さが基準高さを超えると、バイパス弁１
５が閉弁方向に作動され、これにより、バイパス弁１５
が閉弁状態になるとガスインジェクションが停止する。
また、バイパス弁１５が、後述するように、全開状態と
全閉状態との間の中間開度に設定可能なものであれば、
上記した閉弁方向の作動で、例えば中間開度まで開度を
減少させるように制御することも可能である。この場合
には、バイパス配管１４を通しての流路が絞られて圧縮
機１から気液分離器１０内に作用する吸引力が低下する
結果、液冷媒の吸い出しが生じにくくなる。

【００１１】したがって、例えば、バイパス弁１５を全
開状態としてガスインジェクションを行うときに、イン
ジェクションガス中に液冷媒が混入するおそれを生じ始
める高さを予め求めて基準高さとして設定しておくこと
により、液面高さがこの基準高さを超えたときにはガス
インジェクションが自動的に停止され、或いは、液冷媒
の混入を抑制したガスインジェクション状態に切換わる
ので、容量が過大な気液分離器を設けずとも、圧縮機で
の液圧縮の発生が抑制され、圧縮機の信頼性が確保され
る。

【００１２】請求項２の空気調和機は、上記バイパス弁
１５が、全閉状態と全開状態との間の中間開度に設定可
能であることを特徴としており、このようなバイパス弁
１５を備えた空気調和機においては、例えば請求項３の
ように、液面検出手段１７Ｌ・１７Ｍ・１７Ｕで検出さ
れる液面高さが基準高さよりも低いときにバイパス弁１
５を全開状態とする一方、基準高さを超えて上限高さに
達するまでは、バイパス弁１５を閉弁方向に作動して中
間開度に設定し、上限高さを超えたときにバイパス弁１
５を全閉状態とする制御を上記ガスインジェクション制
御手段１６が行う構成とすることが可能である。

【００１３】このように、液面高さが基準高さを超えて
も、上限高さに達するまではバイパス弁１５を中間開度
に設定することで、前記したように、圧縮機１から気液
分離器１０内に作用する吸引力の低下によって、インジ
ェクションガス中への液冷媒の混入が抑えられたガスイ
ンジェクションを行うことができる。したがって、能力
が向上した運転をより広い範囲にわたって行うことが可
能となる。

【００１４】一方、中間開度に設定可能なバイパス弁１
５を備える空気調和機においては、請求項４のように、
液面検出手段１７Ｌ・１７Ｍ・１７Ｕで検出される液面
高さが基準高さを超えたときにバイパス弁１５を全閉状
態とする一方、基準高さとこの基準高さよりも低い目標
高さ領域との間のときにバイパス弁１５の開度を減少さ
せ、目標高さ領域よりも低いときにバイパス弁１５の開
度を増加させる制御をガスインジェクション制御手段１
６で行うように構成することも可能である。

【００１５】この場合、液面高さが基準高さよりも低い
目標高さ領域で保持されるような制御状態を得ることが
できる。つまり、液面高さが目標高さ領域よりも低いと
きに、バイパス弁１５の開度を増加させるとインジェク
ションガス流量が増加し、これに伴って、気液分離器内
の液面高さが上昇する。一方、基準高さと目標高さ領域
との間でバイパス弁１５の開度を減少させると、インジ
ェクションガス流量が減少し、これに伴って液面高さは
低くなる。

【００１６】したがって、目標高さ領域を挟んで上記し
た開度の増減制御が行われることで、液面高さは目標高
さ領域に保持されるような制御状態となる。このとき、
これに対応して、バイパス弁１５の開度およびインジェ
クションガス流量も略一定に保持されることになって、
インジェクションガス流量の変化に伴う空調能力の変動
が抑えられるので、空調快適性が維持される。

【００１７】なお、請求項５の空気調和機は、圧縮機１
がインバータ制御によって圧縮能力可変な圧縮機である
ことを特徴としており、このような空気調和機では、最
大負荷時に必要な冷媒循環量を見込んで多量の冷媒が冷
媒循環回路に充填されるが、この冷媒量に比して容量の
小さな気液分離器を採用することができるので、装置の
小形化や低コスト化の面においてより顕著な効果を得る
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の空気調和機の具
体的な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。

【００１９】図１は、セパレート形空気調和機における
室外機内の構成を示す冷媒回路図である。図のように、
この室外機には圧縮機１が内装されており、この圧縮機
１の吐出配管２と、アキュムレータ３・３が介設された
吸込配管４とは、それぞれ四路切換弁５に接続されてい
る。上記圧縮機１は、その回転速度、つまり圧縮能力を
制御するためのインバータ１ａを有するものである。

【００２０】四路切換弁５には、その一方の切換ポート
に第１ガス管６が、また、他方の切換ポートに第２ガス
管７がそれぞれ接続されている。この第２ガス管７に室
外熱交換器８が接続され、さらに、この室外熱交換器８
に、順次、第１液管９と気液分離器１０と第２液管１１
とが接続されている。なお、第１液管９には、後述する
暖房運転時における過熱度制御を行う際に駆動される第
１電動弁１２が減圧機構として介設されている。また、
第２液管１１には、後述する冷房運転時に駆動される第
２電動弁１３が介設されている。

【００２１】この第２液管１１の先端と、前記第１ガス
管６の先端との間に、図示してはいないが、室内熱交換
器が内装された室内機が連絡配管を介して接続され、こ
れによって、圧縮機１からの吐出冷媒が、室外熱交換器
８と室内熱交換器とを通過した後に圧縮機１に返流され
る冷媒循環回路が構成されている。

【００２２】すなわち、四路切換弁５を図中実線で示す
ような切換位置に位置させて圧縮機１を運転すると、圧
縮機１からの吐出冷媒が図中実線矢印に沿って循環し、
このとき、室外熱交換器８が蒸発器として機能して外部
より吸熱する一方、室内熱交換器が凝縮器として機能
し、その放熱によって室内暖房が行われる。

【００２３】一方、四路切換弁５を上記から切換えて、
圧縮機１からの吐出冷媒を図中破線矢印に沿って循環さ
せることにより、室外熱交換器８が凝縮器として機能す
ると共に、室内熱交換器が蒸発器として機能する冷房運
転が行われる。

【００２４】前記第１液管９と第２液管１１との間に介
装されている気液分離器１０は、さらに、バイパス配管
１４によって圧縮機１の中間ポートに接続され、このバ
イパス配管１４には、電動弁よりなるバイパス弁１５が
介設されている。

【００２５】密閉容器状の気液分離器１０内において
は、第１液管９と第２液管１１とがこの気液分離器１０
の底部に近接する位置に開口する一方、バイパス配管１
４は気液分離器１０の上壁近傍位置に開口している。こ
れにより、例えば暖房運転時に第２液管１１からこの気
液分離器１０内に流入した冷媒は、これにガス成分が混
入していれば、ガス相と液相とにこの気液分離器１０内
で上下に分離し、分離した液冷媒が第１液管９へと供給
される。また、冷房運転時においても、上記同様に、第
１液管９からの冷媒は、気液分離器１０内でガス相と液
相とに上下に分離し、分離した液冷媒が第２液管１１へ
と供給される。

【００２６】一方、気液分離器１０内で上部側に分離し
たガス冷媒は、前記したバイパス弁１５が開弁されてい
れば、バイパス配管１４を通して圧縮機１に返流され、
このガス冷媒は、アキュムレータ３を通して返流された
ガス冷媒と共に、圧縮機１で圧縮され吐出される（以
下、このバイパス配管１４を通して気液分離器１０内の
ガス冷媒を圧縮機１に返流させる運転を、ガスインジェ
クションという）。

【００２７】上記のようなガスインジェクションを行う
ことにより、前述したように、冷凍能力が増加した暖房
運転あるいは冷房運転を行うことができる。しかしなが
ら、このようなガスインジェクションを併用した運転に
おいて、気液分離器１０内での液冷媒の量が増加し、そ
の液面高さがバイパス配管１４の開口端に近づいてくる
と、バイパス配管１４を通して圧縮機１に返流されるガ
ス冷媒（以下、インジェクションガスという）中に液冷
媒が混入し易くなる。

【００２８】そこで、本実施形態では、この空気調和機
全体を監視し、圧縮機１の圧縮能力、すなわち、その回
転速度を負荷に応じて定める周波数制御を行いながら、
暖房運転もしくは冷房運転を制御する空調制御装置（図
示せず）とは別に、上記したインジェクションガスへの
液冷媒の混入を防止し得るように、電動弁から成る前記
バイパス弁１５の開閉状態を制御するガスインジェクシ
ョン制御装置（ガスインジェクション制御手段）１６が
さらに設けられている。

【００２９】また、気液分離器１０には、複数、図の場
合には３個のフロートスイッチ（液面検出手段）１７Ｌ
・１７Ｍ・１７Ｕが、高さ方向の位置を相互に異ならせ
て取り付けられている（以下、下段側から、第１フロー
トスイッチ１７Ｌ、第２フロートスイッチ１７Ｍ、第３
フロートスイッチ１７Ｕという）。これら各スイッチ１
７Ｌ・１７Ｍ・１７Ｕからは、気液分離器１０内で分離
された液冷媒の液面高さが、各々の取り付け位置に対応
する設定高さを超えているときに、それぞれＯＮ信号が
出力される。

【００３０】前記ガスインジェクション制御装置１６に
よるバイパス弁１５の開閉制御は、上記した各フロート
スイッチ１７Ｌ・１７Ｍ・１７ＵからのＯＮ／ＯＦＦ信
号に基づいて行われる。以下、その制御手順について図
２を参照して説明する。

【００３１】前記空調制御装置によって冷房または暖房
運転が開始されると、これと同時に、ガスインジェクシ
ョン制御装置１６による制御がスタートし、まず、ステ
ップＳ１において、空調制御装置でガスインジェクショ
ンを併用する運転モード、すなわち、ガスインジェクシ
ョンＯＮの運転モードが選択されているか否かの判別が
行われる。

【００３２】ガスインジェクションＯＮのモードが選択
されていれば、次いで、ステップＳ２において、前記し
た第１フロートスイッチ１７ＬからのＯＮ／ＯＦＦ信号
により、気液分離器１０内の液冷媒の液面高さＨが、後
述する基準高さＨ_L 以下か否かが判別される。ＨがＨ_L
以下であれば、ステップＳ３において、バイパス弁１５
を全開にし、その後、前記ステップＳ１に戻る処理が行
われる。これにより、以降もＳ１・Ｓ２での判別結果に
変化がなければステップＳ１〜Ｓ３の処理が繰り返さ
れ、この結果、バイパス弁１５を全開にした状態でガス
インジェクションが実行される。

【００３３】一方、ステップＳ２において、液面高さＨ
が基準高さＨ_L を超えていることが、第１フロートスイ
ッチ１７ＬからＯＮ信号が出力されていることによって
判別されると、次いで、ステップＳ４において、第２フ
ロートスイッチ１７ＭからのＯＮ／ＯＦＦ信号により、
液面高さＨが後述する中間高さＨ_M 以下か否かが判別さ
れる。ＨがＨ_M 以下であれば、ステップＳ５において、
バイパス弁１５を、全開状態よりも開度の小さな第１中
間開度に設定する処理が行われる。その後、前記ステッ
プＳ１に戻ることにより、このときにはバイパス弁１５
を第１中間開度にした状態で、ガスインジェクションが
行われる。

【００３４】また、上記ステップＳ４において、液面高
さＨが中間高さＨ_M も超えていることが判別された場合
には、さらに、ステップＳ６において、第３フロートス
イッチ１７ＵからのＯＮ／ＯＦＦ信号により、液面高さ
Ｈが後述する上限高さＨ_U 以下か否かが判別される。Ｈ
がＨ_U 以下であれば、ステップＳ７において、バイパス
弁１５を、前記第１中間開度よりも開度の小さな第２中
間開度に設定する処理が行われる。その後、前記ステッ
プＳ１に戻ることにより、このときにはバイパス弁１５
を第２中間開度にした状態で、ガスインジェクションが
行われる。

【００３５】一方、上記ステップＳ６において、液面高
さＨが上限高さＨ_U を超えていることが判別されたとき
には、ステップＳ８においてバイパス弁１５を全閉状態
にする処理が行われ、したがって、前記空調制御装置で
ガスインジェクションＯＮの運転モードが選択されてい
ても、このときには、ガスインジェクションを強制的に
停止する制御がガスインジェクション制御装置１６によ
って行われる。

【００３６】なお、空調制御装置でガスインジェクショ
ンＯＮの運転モードが選択されていない場合、或いは、
ガスインジェクションＯＮからＯＦＦへの運転モードの
切換えが行われた場合には、前記ステップＳ１からステ
ップＳ８に移行してバイパス弁１５を全閉にする処理が
行われる。

【００３７】上記したような制御により、下記〜に
示すように、気液分離器１０内の液面高さＨに応じてバ
イパス弁１５の開閉状態が随時切換えられながらガスイ
ンジェクションが継続され、或いは停止される。 Ｈ≦Ｈ_L →バイパス弁全開（ガスインジェク
ションＯＮ） Ｈ_L ＜Ｈ≦Ｈ_M →第１中間開度 （ガスインジェク
ションＯＮ） Ｈ_M ＜Ｈ≦Ｈ_U →第２中間開度 （ガスインジェク
ションＯＮ） Ｈ＞Ｈ_U →バイパス弁全閉（ガスインジェク
ションＯＦＦ）

【００３８】ここで、まず、基準高さＨ_L について説明
する。

【００３９】ガスインジェクションは、バイパス配管１
４を通して圧縮機１からの吸引力が作用することによっ
て生じるが、バイパス弁１５が全開状態であると、例え
ば圧縮機１を高い運転周波数で運転しているような場
合、その周波数に応じた大きな吸引力が圧縮機１から気
液分離器１０内に作用する。このとき、気液分離器１０
内における液面とバイパス配管１４の開口端とが離れて
いるとしても、液面高さＨが開口端に近づいてくると、
上記の吸引力に応じて液冷媒も吸い出され易くなり、イ
ンジェクションガス中への液冷媒の混入を生じてしま
う。

【００４０】そこで、圧縮機１が最大周波数で運転さ
れ、かつ、バイパス弁１５が全開のときのガスインジェ
クションにおいて、インジェクションガス中への液冷媒
の混入を生じない最大液面高さを予め求め、これを基準
高さＨ_L として設定している。そして、この高さに対応
させて、前記した第１フロートスイッチ１７Ｌの取り付
け位置を定めている。

【００４１】さらに、本実施形態では、バイパス弁１５
を、全閉状態と全開状態との間の中間開度に設定可能な
電動弁で構成しており、この場合、バイパス弁１５の開
度を小さくし、バイパス配管１４を通しての流路を絞る
ことによって、気液分離器１０内に作用する圧縮機１か
らの吸引力が弱められる。これにより、液面高さＨが上
記した基準高さＨ_L を超えたとしても、インジェクショ
ンガス中への液冷媒の混入を生じさせずに、ガスインジ
ェクションを行うことが可能となる。

【００４２】このような観点で、前記の中間高さＨ_M と
上限高さＨ_U 、また、第１中間開度・第２中間開度が設
定されている。すなわち、バイパス弁１５の開度を全開
状態よりも適度に小さくした第１中間開度に設定してガ
スインジェクションを行ったときに、インジェクション
ガス中への液冷媒の混入を生じない最大の液面高さが中
間高さＨ_M として設定され、さらに、第１中間開度より
も小さな第２中間開度にバイパス弁１５を設定してガス
インジェクションを行ったときに、インジェクションガ
ス中への液冷媒の混入を生じない最大の液面高さが上限
高さＨ_U として設定されている。

【００４３】そして、液面高さＨが上限高さＨ_U を超え
たときにだけ、バイパス弁１５を全閉にしてガスインジ
ェクションを停止する。

【００４４】したがって、本実施形態においては、上記
のように液面高さＨに応じてバイパス弁１５の開閉状態
が制御されることによって、過大な容量の気液分離器を
設けずとも、インジェクションガス中への液冷媒の混入
のないガスインジェクションを行わせることが可能であ
り、したがって、圧縮機における液圧縮が回避され、信
頼性を維持・向上することができる。

【００４５】しかも、液面高さＨが基準高さＨ_U を超え
たとしても、バイパス弁１５の開度を全開状態よりも小
さな第１中間開度や第２中間開度とすることで、インジ
ェクションガス中への液冷媒の混入を生じさせずに、ガ
スインジェクションを継続することができるので、ガス
インジェクションをより有効に活用して能力が向上した
空調運転をより広い範囲で行い得るものとなっている。

【００４６】以上にこの発明の具体的な実施形態につい
て説明したが、この発明は上記形態に限定されるもので
はなく、この発明の範囲内で種々変更して実施すること
ができる。

【００４７】例えば、上記形態では、バイパス弁１５を
全開状態と全閉状態との間で、予め定められた第１中間
開度や第２中間開度に設定してガスインジェクションを
行うように制御する例を挙げたが、例えば、基準高さＨ
_L を検出するためのフロートスイッチよりも下側に、目
標高さ領域の上限と下限とを各々検出するフロートスイ
ッチを設け、液面高さＨが基準高さＨ_L を超えていると
きにはバイパス弁１５を全閉にする一方、基準高さＨ_L
と目標高さ領域との間でバイパス弁１５の開度を次第に
減少させ、目標高さ領域よりも低いときには開度を次第
に増加させるように、前記ガスインジェクション制御装
置１６を構成することも可能である。

【００４８】このような制御構成によれば、ガスインジ
ェクション中も大きな能力変動が抑えられて安定した空
調運転を行うことができる。つまり、バイパス弁１５の
開度が大きくなるほど、インジェクションガス流量が多
くなるが、これに対して気液分離器１０内に流入する液
冷媒中に混在するガス成分が少ないと、気液分離器１０
内のガス冷媒量が低下し、その分、液冷媒の量が多くな
る。

【００４９】そこで、液面高さＨが目標高さ領域よりも
低いときにバイパス弁１５の開度を次第に大きくする
と、気液分離器１０内の液面高さが高くなり、逆に、目
標高さ領域を超えるときにバイパス弁１５の開度を次第
に小さくすると液面高さが低くなる。

【００５０】したがって、このような制御により、気液
分離器１０内では、液冷媒の液面高さが目標高さ領域で
保持されるような制御状態となる。そして、このときの
バイパス弁１５の開度も、液面高さに応じた開度で保持
されるようになるので、圧縮機１に返流されるインジェ
クションガス流量もほぼ一定となる。これによって、こ
のインジェクションガス流量に応じて増加する冷凍能力
に大きな変動が生じることが抑えられ、したがって、ガ
スインジェクション中も安定した空調運転を継続するこ
とができる。

【００５１】また、上記のような目標高さ領域を複数箇
所に設定して構成することも可能である。この場合、液
冷媒の液面高さをより低いレベルで保持するようにバイ
パス弁１５の開度を制御するときには、インジェクショ
ンガス流量が大きくなって冷凍能力の増加分が大きくな
り、液面高さをより高いレベルで保持するように制御す
るときには、インジェクションガス流量が小さくなって
冷凍能力の増加分は小さくなる。したがって、ガスイン
ジェクションによる冷凍能力の増加量を制御することが
可能になる。

【００５２】なお、このような制御において、特に、イ
ンジェクションガス流量をより多くする場合には、例え
ば、図１に示した前記第１液管９と第２液管１３とに各
々介設されている第１電動弁１２および第２電動弁１３
の各開度制御と連動させることで、より安定した制御状
態を得ることができる。

【００５３】すなわち、上記した各電動弁１２・１３に
対し、例えば暖房運転時には、通常は、第２電動弁１３
は全開状態とされ、第１電動弁１２が、室外熱交換器８
を通過した後の冷媒の過熱度を一定にするように開度制
御される。このとき、室内熱交換器で凝縮して第２液管
１１から気液分離器１２を通して第１液管９へと流通す
る過冷却状態の高温高圧の液冷媒は、第１電動弁１２通
過時の絞り作用により低温低圧の液冷媒となるが、この
ときに一部は蒸気となり、気液混合状態となって室外熱
交換器８に供給される。

【００５４】これに対し、まず、第２電動弁１３である
程度の絞り作用を与えて過冷却状態の高温高圧の液冷媒
を中間圧力まで低下させ、そして、第１電動弁１２で、
上記した過熱度一定とする開度制御を行うと、液冷媒に
対する絞り作用が、気液分離器１０に流入する前にある
程度与えられることから、この時の絞り作用に応じて液
冷媒中に蒸気が発生し、これによって、気液分離器１０
内で分離されるガス成分の量を多くすることができる。

【００５５】したがって、上記のような第１・第２電動
弁１２・１３での開度制御と連動させることで、インジ
ェクションガス流量を多くした制御状態も安定して維持
することが可能になる。

【００５６】さらに、請求項２における中間開度に設定
可能なバイパス弁を設けた空気調和機においては、上記
した各制御構成の他、例えば、液面高さＨが前記した基
準高さＨ_L 以下のときのバイパス弁１５の開度を、暖房
運転時には全開状態に、冷房運転時には中間開度にする
などの構成とすることも可能である。つまり、ガスイン
ジェクションを併用する運転とこれを行わない運転との
切換時には冷凍能力が大きく変動して空調快適性が損な
われるおそれがあることから、能力が不足気味になり易
い暖房運転時にはバイパス弁を全開にしたガスインジェ
クションを行うものの、能力増加をそれほど必要としな
い冷房運転時には、バイパス弁を中間開度とすること
で、上記した空調快適性の低下を抑えることができる。

【００５７】一方、前記実施形態では、気液分離器１０
に３個のフロートスイッチ１７Ｌ・１７Ｍ・１７Ｕを取
り付けて構成した例を挙げたが、その数に限定されるも
のではなく、例えば請求項１の範囲においては、前記し
た基準高さＨ_U に対応する第１フロートスイッチ１７Ｌ
のみを設け、そのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、電磁弁
より成るバイパス弁に対して、その全開状態と全閉状態
とを切換えるように構成することも可能である。また、
フロートスイッチに代えて、気液分離器１０内の液面の
変化に応じた信号を出力するものであれば任意の検出手
段を採用することができる。

【００５８】また、前記実施形態では、室外機に１台の
室内機を接続したセパレート形空気調和機を例に挙げた
が、室外機に複数の室内機を接続して構成されるマルチ
タイプの空気調和機にも本発明を適用することが可能で
あり、また、上記では、インバータによる圧縮能力可変
な圧縮機１を備える空気調和機を例に挙げたが、請求項
１〜４の範囲においては、圧縮能力一定の圧縮機を設け
て構成される空気調和機にも本発明を適用することがで
きる。もっとも、インバータ制御によって圧縮能力可変
な圧縮機を備える空気調和機では、最大負荷時に必要な
冷媒循環量を見込んで多量の冷媒が冷媒循環回路に充填
されるが、このような空気調和機に本発明を適用するこ
とによって、冷媒量に比して容量の小さな気液分離器を
採用することができるので、装置の小形化や低コスト化
の面においてより顕著な効果を得ることができる。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明のように、この発明の請求項
１の空気調和機においては、液面検出手段で検出される
気液分離器内の液面高さが基準高さを超えたときに、バ
イパス弁を閉弁方向に作動する制御が行われるので、イ
ンジェクションガス中への液冷媒の混入が抑制された運
転状態を維持することができ、これによって、容量が過
大な気液分離器を設けずとも、圧縮機での液圧縮の発生
が抑制されて圧縮機の信頼性が確保される。

【００６０】請求項２の空気調和機は、バイパス弁が全
閉状態と全開状態との間の中間開度に設定可能であり、
このようなバイパス弁を備えた空気調和機においては、
例えば請求項３のように、気液分離器内の液面高さが基
準高さを超えても、上限高さに達するまでは、バイパス
弁を中間開度に設定することで、インジェクションガス
中への液冷媒の混入のないガスインジェクションを継続
することができ、これによって、ガスインジェクション
によって能力が向上した運転をより広い範囲にわたって
継続することができる。

【００６１】また、中間開度に設定可能なバイパス弁を
備える空気調和機においては、請求項４のように、液面
高さが、基準高さとこの基準高さよりも低い目標高さ領
域との間のときにバイパス弁の開度を減少させる一方、
目標高さ領域よりも低いときにバイパス弁の開度を増加
させる制御を行うようにすることも可能である。この場
合、液面高さが目標高さ領域に保持されるような制御状
態が得られ、これに対応して、バイパス弁の開度および
インジェクションガス流量も略一定に保持されることに
なって、インジェクションガス流量の変化に伴う空調能
力の変動が抑えられるので、空調快適性が維持される。

【００６２】また、請求項５の空気調和機のように、圧
縮機がインバータ制御によって圧縮能力可変な圧縮機で
ある場合には、冷媒回路に充填される冷媒量に比して容
量の小さな気液分離器を採用することができるので、装
置の小形化や低コスト化の面においてより顕著な効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における空気調和機の室外
機内の構成について、制御ブロック図を付記して示す冷
媒回路図である。

【図２】上記空気調和機におけるガスインジェクション
の制御手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ８ 室外熱交換器 ９ 第１液管 １０ 気液分離器 １１ 第２液管 １４ バイパス配管 １５ バイパス弁 １６ ガスインジェクション制御装置（ガスインジェク
ション制御手段） １７Ｌ 第１フロートスイッチ（液面検出手段） １７Ｍ 第２フロートスイッチ（液面検出手段） １７Ｕ 第３フロートスイッチ（液面検出手段） Ｈ_L 基準高さ Ｈ_M 中間高さ Ｈ_U 上限高さ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機（１）に冷媒循環可能に接続した
   室外熱交換器（８）と室内熱交換器との間の液管（９）
   （１１）に気液分離器（１０）を介装し、この気液分離
   器（１０）と圧縮機（１）の吸込側との間に、気液分離
   器（１０）内の上部側に液冷媒から分離したガス冷媒を
   圧縮機（１）に返流させるガスインジェクション用のバ
   イパス配管（１４）と、このバイパス配管（１４）を通
   しての流路を開閉するバイパス弁（１５）とを設けた空
   気調和機であって、気液分離器（１０）内における液冷
   媒の液面高さを検出する液面検出手段（１７Ｌ）（１７
   Ｍ）（１７Ｕ）と、該液面検出手段（１７Ｌ）（１７
   Ｍ）（１７Ｕ）で検出される液面高さが基準高さを超え
   たときにバイパス弁（１５）を閉弁方向に作動するガス
   インジェクション制御手段（１６）とを設けていること
   を特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】 上記バイパス（１５）弁が、全閉状態と
   全開状態との間の中間開度に設定可能であることを特徴
   とする請求項１の空気調和機。
3. 【請求項３】 液面検出手段（１７Ｌ）（１７Ｍ）（１
   ７Ｕ）で検出される液面高さが基準高さよりも低いとき
   にバイパス弁（１５）を全開状態とする一方、基準高さ
   を超えて上限高さに達するまでは、バイパス弁（１５）
   を閉弁方向に作動して中間開度に設定し、上限高さを超
   えたときにバイパス弁（１５）を全閉状態とする制御を
   上記ガスインジェクション制御手段（１６）が行うこと
   を特徴とする請求項２の空気調和機。
4. 【請求項４】 液面検出手段（１７Ｌ）（１７Ｍ）（１
   ７Ｕ）で検出される液面高さが基準高さを超えたときに
   バイパス弁（１５）を全閉状態とする一方、基準高さと
   この基準高さよりも低い目標高さ領域との間のときにバ
   イパス弁（１５）の開度を減少させ、目標高さ領域より
   も低いときにバイパス弁（１５）の開度を増加させる制
   御を上記ガスインジェクション制御手段（１６）が行う
   ことを特徴とする請求項２の空気調和機。
5. 【請求項５】 圧縮機（１）が、インバータ制御による
   圧縮能力可変な圧縮機であることを特徴とする請求項１
   から４のいずれかに記載の空気調和機。