JP2010112579A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多段圧縮を複数台の圧縮機で並列に行う冷凍装置において、後発の圧縮機の起動を確実に行わせるようにして、冷凍装置の信頼性を向上させる。
【解決手段】並列に接続された２台の一軸二段の圧縮機３ｃ，３ｄは、前段側の圧縮要素３ｄｍ，３ｃｎの吐出口から中間圧路７に冷媒を吐出し、中間圧路７から後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入口に冷媒を吸込む。この圧縮機３ｃ，３ｄの一方が既に起動しているときに、停止している方の後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吐出口と吸入口を均圧するための均圧路として、油分離機構２１，２２を設ける。この油分離機構２１，２２は、油分離器２１ａ，２２ａと減圧機構２１ｂ，２１ｂと油戻し管２１ｃ，２２ｃにより、吐出路３ｂと中間圧路７を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置に関し、特に、多段圧縮を複数台の圧縮機で並列に行う冷凍装置に関する。

従来より、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置の１つとして、特許文献１に示されるような、二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置がある。この空気調和装置は、主として、直列に接続された２つの圧縮要素を有する圧縮機と、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを有している。
特開２００７−２３２２６３号公報

上述の空気調和装置においては、圧縮機の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が圧縮機の後段側の圧縮要素に吸入されてさらに圧縮されるため、圧縮機の後段側の圧縮要素から吐出される冷媒の温度が高くなり、例えば、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器において、熱源としての空気や水と冷媒との間の温度差が大きくなってしまい、室外熱交換器における放熱ロスが大きくなることから、高い運転効率が得られにくいという問題がある。

この問題に対して、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間冷却器を、前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素に吸入させるための中間冷媒管に設けることで、後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の温度を低くし、その結果、後段側の圧縮要素から吐出される冷媒の温度を低くして、室外熱交換器における放熱ロスを小さくすることが考えられる。このような中間冷却器を用いる場合、特に、圧縮機構の能力を大きくする必要があるときに、多段の圧縮機を複数並列につなぎ、しかも中間冷媒管を共通化することがある。

しかし、複数の多段圧縮機を並列に接続しかつ、中間冷媒管を共通化した場合において、圧縮能力の要求に応じて運転する圧縮機の台数を変更可能に構成すると、後発の圧縮機の起動時に後段側の圧縮要素において圧縮要素の吸入口と吐出口の圧力差のために、後発の圧縮機の起動が困難になるという問題が生じる。

本発明の課題は、多段圧縮を複数台の圧縮機で並列に行う冷凍装置において、後発の圧縮機の起動を確実に行わせるようにして、圧縮機構の信頼性を向上させることにある。

第１発明に係る冷凍装置は、圧縮機構と、膨張機構と、熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と、中間圧路と、第１均圧路とを備えている。圧縮機構は、吸入路と、吐出路と、第１圧縮部と、第２圧縮部とを含んでいる。第１圧縮部は、第１低圧圧縮要素と第１高圧圧縮要素とを有し、第１低圧圧縮要素と第１高圧圧縮要素が同一の駆動源で駆動される。第２圧縮部は、第２低圧圧縮要素と第２高圧圧縮要素とを有し、第２低圧圧縮要素と第２高圧圧縮要素が同一の駆動源で駆動される。吸入路から吸入された冷媒は、第１低圧圧縮要素と第２低圧圧縮要素で圧力を高められる。そして、第１高圧圧縮要素と第２高圧圧縮要素は、第１低圧圧縮要素と第２低圧圧縮要素よりもさらに冷媒の圧力を高めて吐出路から吐出する。その際、第２圧縮部は、第１圧縮部より後に起動することが可能である。ここで、「第１圧縮部」及び「第２圧縮部」は、複数の圧縮要素が一体に組み込まれた圧縮機や、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台接続したものを含む構成を意味している。

膨張機構は、圧縮機構の吐出路から送られる冷媒を減圧して吸入路に戻す。膨張機構と圧縮機構の吸入路との間及び膨張機構と圧縮機構の吐出路との間のうちの一方に熱源側熱交換器が設けられ、他方に利用側熱交換器が設けられる。熱源側熱交換器及び利用側熱交換器は、膨張機構と圧縮機構の吐出路との間に設けられたものが冷媒の冷却器として機能し、膨張機構と圧縮機構の吸入路との間に設けられたものが冷媒の加熱器として機能する。

中間圧路は、第１低圧圧縮要素の吐出口及び第２低圧圧縮要素の吐出口から吐出された冷媒を、第１高圧圧縮要素の吸入口及び第２高圧圧縮要素の吸入口に戻す。第１均圧路は、中間圧路と第２高圧圧縮要素の吐出口との間に設けられる。第１均圧路は、第２圧縮部の停止時において、中間圧路と第２高圧圧縮要素の吐出口とを均圧にし得る。

本発明によれば、第１均圧路によって、第２圧縮部の停止時において、中間圧路と第２高圧圧縮要素の吐出口とを均圧にできる。それにより、第１圧縮部が第２圧縮部に先駆けて運転され、そのため、圧縮機構の吐出路と中間圧路との間に圧力差が生じている場合であっても、第２圧縮部の第２高圧圧縮要素の吐出口と中間圧路の圧力差がほとんどなくなる。その結果、第１圧縮部を駆動した後に第２圧縮部を駆動する場合、第２低圧圧縮要素と同一の駆動源により駆動される第２高圧圧縮要素の吸入口と吐出口との間に圧力差が生じるのを第１均圧路によって防ぎ、後発の第２圧縮部の駆動の妨げになる、圧力差により生じる力を抑制することができる。

第２発明に係る冷凍装置は、第１発明の冷凍装置であって、中間圧路と第１低圧圧縮要素の吸入口との間に設けられた第２均圧路をさらに備えている。第２均圧路は、第２圧縮部の停止時において、中間圧路と第１低圧圧縮要素の吸入口とを均圧にし得る。

本発明によれば、第２均圧路によって、第２圧縮部の停止時において、中間圧路と第２低圧圧縮要素の吸入口とを均圧にできる。それにより、第１圧縮部が第２圧縮部に先駆けて運転され、そのため、圧縮機構の吸入路と中間圧路との間に圧力差が生じている場合であっても、第２圧縮部の第２低圧圧縮要素の吸入口と中間圧路の圧力差がほとんどなくなる。その結果、第１圧縮部を駆動した後に第２圧縮部を駆動する場合、第２圧縮部の第２低圧圧縮要素の吸入口と吐出口との間に圧力差が生じるのを、第２均圧路によって防ぎ、後発の第２圧縮部の駆動の妨げとなる力をさらに小さくすることができる。

第３発明に係る冷凍装置は、第１発明または第２発明の冷凍装置であって、第１均圧路が油分離器と減圧機構と油戻し管とにより構成されている。油分離器は、吐出路に介挿されて第２高圧圧縮要素の吐出口に接続される。油戻し管は、油分離器及び中間圧路に接続される。減圧機構は、油戻し管を流れる流体を減圧する。

本発明によれば、油分離器と減圧機構と油戻し管によって、中間圧路と第２高圧圧縮要素との間の均圧を第２圧縮部の停止時に行え、かつ第２高圧圧縮要素の吐出口から吐出される油を中間圧路に戻すことができる。

第４発明に係る冷凍装置は、第１発明から第３発明のいずれかの冷凍装置であって、中間圧路と第１高圧圧縮要素の吐出口との間に設けられた第３均圧路をさらに備えている。第３均圧路は、第１圧縮部の停止時において、中間圧路と第１高圧圧縮要素の吐出口とを均圧にし得る。そして、第１圧縮部は、第２圧縮部より後に起動可能である。

本発明によれば、第３均圧路によって、第１圧縮部の停止時において、中間圧路と第１高圧圧縮要素の吐出口とを均圧にできる。それにより、第２圧縮部が第１圧縮部に先駆けて運転され、そのため、圧縮機構の吐出路と中間圧路との間に圧力差が生じている場合であっても、第１圧縮部の第１高圧圧縮要素の吐出口と中間圧路の圧力差がほとんどなくなる。その結果、第２圧縮部を駆動した後に第１圧縮部を駆動する場合、第１圧縮部の第１高圧圧縮要素の吸入口と吐出口との間に圧力差が生じるのを、第３均圧路によって防ぎ、後発の第１圧縮部の駆動の妨げになる力を取り除くことができる。

第５発明に係る冷凍装置は、第１発明から第４発明のいずれかの冷凍装置であって、中間圧路に介挿された中間冷却器と、注入路とをさらに備える。中間冷却器は、第１高圧圧縮要素の吸入口及び第２高圧圧縮要素の吸入口に戻す冷媒を冷却する。注入路は、膨張機構で減圧される前の冷媒を分岐して中間冷却器と第１高圧圧縮要素の吸入口との間の中間圧路に注入する。

本発明によれば、中間冷却器によって第１高圧圧縮要素及び第２高圧圧縮要素の吸入口に戻される冷媒の冷却ができるのに加え、膨張機構で減圧される前の冷媒を注入路から注入することによって外部に熱を捨てることなく熱の受け渡しを行って冷媒を冷却することができる。

第１発明の冷凍装置では、第１圧縮部が起動している状態において第１圧縮部よりも後から第２圧縮部を起動する場合に、後発の第２圧縮部を安定して確実に起動でき、冷凍装置の信頼性を向上することができる。

第２発明の冷凍装置では、第１圧縮部に遅れて第２圧縮部を起動する場合に第２圧縮部の起動を妨げる力をさらに小さく抑えられるので、圧縮機構の能力の切り換えをスムーズに行うことができる。

第３発明の冷凍装置では、第１均圧路が油を分離するための機構を兼ねるので、冷凍装
置の信頼性向上のために冷凍装置の構造が複雑化するのを抑えることができる。

第４発明の冷凍装置では、第１圧縮部を先発にして第２圧縮部を後発にする場合も、第２圧縮部を先発にして第１圧縮部を後発にする場合も、後発の方を安定して確実に起動できるので、第１圧縮部と第２圧縮部の先発後発の入れ換えが可能になることから冷凍装置の運転が柔軟に行える。

第５発明の冷凍装置では、第１圧縮部と第２圧縮部の並列運転が可能な圧縮機構において、一台の中間冷却器と一つの注入路で圧縮機構から吐出される冷媒温度を低くできるので、冷却機能を付加するためのコストを抑えつつ冷凍装置の運転効率を向上させることができる。

（１）空気調和装置の基本構成
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。空気調和装置１は、冷房運転が可能となるように構成された冷媒回路２を有し、超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う装置である。

空気調和装置１の冷媒回路２は、主として、圧縮機構３と、熱源側熱交換器４と、膨張機構５と、利用側熱交換器６と、中間冷却器７ｄとを有している。中間冷却器７ｄは中間圧路７に設けられている。

圧縮機構３は、本実施形態において、吸入路３ａ、吐出路３ｂ、及び２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する２台の圧縮機３ｃ，３ｄから構成されている。２台の圧縮機３ｃ，３ｄは、並列に接続されており、それぞれ、一つのケーシング３ｃａ，３ｄａ内に、一台の圧縮機駆動モータ３ｃｂ，３ｄｂと、一つの駆動軸３ｃｃ，３ｄｃと、２つの圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎとが収容された密閉式構造となっている。圧縮機駆動モータ３ｃｂ，３ｄｂは、それぞれ駆動軸３ｃｃ，３ｄｃに連結されている。そして、この駆動軸３ｃｃ，３ｄｃは、２つの圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ及び２つの圧縮要素３ｄｍ，３ｄｎにそれぞれ連結されている。すなわち、圧縮機３ｃは、２つの圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎが単一の駆動軸３ｃｃに連結されており、２つの圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎがともに圧縮機駆動モータ３ｃｂによって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。同様に、圧縮機３ｄは、２つの圧縮要素３ｄｍ，３ｄｎが単一の駆動軸３ｄｃに連結されており、２つの圧縮要素３ｄｍ，３ｄｎがともに圧縮機駆動モータ３ｄｂによって回転駆動される一軸二段圧縮構造となっている。圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎは、本実施形態において、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素である。

圧縮機３ｃは、吸入路３ａの吸入母管３ａａから分岐された吸入枝管３ａｂの他端に圧縮要素３ｃｍの吸入口を接続し、吐出路３ｂの吐出母管３ｂａに合流する吐出枝管３ｂｂの一端に圧縮要素３ｃｎの吐出口を接続している。また、圧縮機３ｃは、中間圧路７の吐出側中間母管７ｃに合流する吐出側中間枝管７ａの一端に前段側の圧縮要素３ｃｍの吐出口を接続し、中間圧路７の吸入側中間母管７ｅから分岐する吸入側中間枝管７ｆの他端に後段側の圧縮要素３ｃｎの吸入口を接続している。同様に、圧縮機３ｄは、吸入路３ａの吸入母管３ａａから分岐された吸入枝管３ａｃの他端に圧縮要素３ｄｍの吸入口を接続し、吐出路３ｂの吐出母管３ｂａに合流する吐出枝管３ｂｃの一端に圧縮要素３ｄｎの吐出口を接続している。また、中間圧路７の吐出側中間母管７ｃに合流する吐出側中間枝管７ｂの一端に前段側の圧縮要素３ｄｍの吐出口を接続し、中間圧路７の吸入側中間母管７ｅから分岐する吸入側中間枝管７ｆの他端に後段側の圧縮要素３ｃｎの吸入口を接続している。

圧縮機構３は、このような圧縮機３ｃ，３ｄの構成により、一つの吸入路３ａから吸入された冷媒を、前段側の２つの圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍで分けて吸入し、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍで圧縮した冷媒をさらに後段側の２つの圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎで圧縮して後に、２つの圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎで圧縮された冷媒を合わせて一つの吐出路３ｂから吐出する。圧縮機構３は、吸入路３ａから吸入して吐出路３ｂから吐出する過程で、吸入路３ａから吸入した冷媒を二つの圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍで圧縮した後に二つの圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの吐出口から一つの中間圧路７に合わせて吐出し、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出されて中間圧路７で合流した冷媒を分けて、圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入口からそれぞれ吸入する。

このように、圧縮機構３は、本実施形態において、４つの圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎを有しており、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍは互いに並列に接続されまた、圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎは互いに並列に接続されている。そして、これらの圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎのうちの前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍで中間圧に圧縮された冷媒を後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎでさらに高い圧力に順次圧縮するように構成されている。

圧縮機構３に接続される中間圧路７は、その一端側において、圧縮要素３ｃｍの吐出口に一端を接続している吐出側中間枝管７ａの他端が、油分離機構２５と逆止機構２７を介して吐出側中間母管７ｃの一端側に接続される。また、中間圧路７は、その一端側において、圧縮要素３ｄｍの吐出口に一端を接続している吐出側中間枝管７ｂの他端が、油分離機構２６と逆止機構２８を介して吐出側中間母管７ｃの一端側に接続される。一方、中間圧路７は、その他端側において、圧縮要素３ｃｎの吸入口に他端を接続している吸入側中間枝管７ｆの一端が吸入側中間母管７ｅの他端側に接続されるとともに、圧縮要素３ｄｎの吸入口に他端を接続している吸入側中間枝管７ｇの一端が吸入側中間母管７ｅの他端側に接続される。そして、吸入側中間枝間７ｆ，７ｇに同じ圧力の冷媒が流れる。

中間圧路７には、中間冷却器７ｄが設けられており、中間冷却器７ｄの一端は吐出側中間母管７ｃの他端に接続され、中間冷却器７ｄの他端は、吸入側中間母管７ｅの一端に接続されている。中間冷却器７ｄは、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの吐出口から吐出されて圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入口に吸入される冷媒の冷却器として機能する熱交換器である。なお、ここでは図示しないが、中間冷却器７ｄには、中間冷却器７ｄを流れる冷媒と熱交換を行う冷却源としての水や空気が供給されるようになっている。このように、中間冷却器７ｄは、冷媒回路２を循環する冷媒を用いたものではないという意味で、外部熱源を用いた冷却器ということができる。

油分離機構２５，２６は、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出される冷媒に混じって吐出される冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構３の吸入路３ａへ戻す機構である。この油分離機構２５，２６は、主として、冷媒に混じって吐出される冷凍機油を冷媒から分離する油分離器２５ａ，２６ａと、冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構３の吸入路３ａに戻す油戻し管２５ｃ，２６ｃと、油戻し管２５ｃ，２６ｃを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構２５ｂ，２６ｂとを有している。油分離器２１ａと減圧機構２１ｂと油戻し管２１ｃは、この順で吐出側中間枝管７ａから吸入枝管３ａｃへと接続されている。また、油分離器２２ａと減圧機構２２ｂと油戻し管２２ｃは、この順で吐出側中間枝管７ｂから吸入枝管３ａｂへと接続されている。それにより、吐出側中間枝管７ａ，７ｂと吸入枝管３ａｂ，３ｂｃとは、油分離機構２５，２６によって、いわゆるたすき掛けの状態に接続されている。減圧機構２５ｂ，２６ｂは、本実施形態において、キャピラリチューブが使用されている。

本実施形態において、吐出側中間枝管７ａ，７ｂと吸入枝管３ａｂ，３ｂｃとが、油分離機構２５，２６によって、たすき掛けの状態に接続されているため、圧縮要素３ｃｍ内に溜まった冷凍機油の量と圧縮要素３ｄｍ内に溜まった冷凍機油の量との間に生じた偏りに起因して圧縮要素３ｃｍから吐出される冷媒中の冷凍機油の量と圧縮要素３ｄｎから吐出される冷媒中の冷凍機油の量との間に偏りが生じた場合であっても、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍのうち冷凍機油の量が少ない方に冷凍機油が多く戻ることになり、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍ内に溜まった冷凍機油の量の偏りが解消されるようになっている。

逆止機構２７，２８は、油分離器２５ａ，２６ａの吐出口と吐出側中間母管７ｃとの間に接続され、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの吐出口から吐出側中間母管７ｃへの冷媒の流れを許容し、かつ、吐出側中間母管７ｃから圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの吐出口への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態において、逆止弁が使用されている。

このため、圧縮機３ｃ，３ｄのいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が中間圧路７を通じて、停止中の圧縮機の前段側の圧縮要素の吐出側に達するということが生じないため、運転中の圧縮機の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が、停止中の圧縮機の前段側の圧縮要素内を通じて圧縮機構３の吸入側に抜けて停止中の圧縮機の冷凍機油が流出するということが生じなくなり、これにより、停止中の圧縮機を起動する際の冷凍機油の不足が生じにくくなっている。なお、圧縮機３ｃ，３ｄ間に運転の優先順位を設けている場合（例えば、圧縮機３ｃを優先的に運転する圧縮機とする場合）には、上述の停止中の圧縮機に該当することがあるのは、圧縮機３ｄに限られることになるため、この場合には、圧縮機３ｄに対応する逆止機構２８だけを設けるようにしてもよい。

一方、圧縮機構３から吐出された冷媒を熱源側熱交換器４に送るための吐出路３ｂには、油分離機構２１，２２と逆止機構２３，２４とが設けられている。吐出枝管３ｂｂは、圧縮機３ｃの圧縮要素３ｃｎの吐出口に一端を接続し、油分離機構２１と逆止機構２３を介して吐出母管３ｂａの一端側に他端を接続している。また、吐出枝管３ｂｃは、圧縮機３ｄの圧縮要素３ｄｎの吐出口に一端を接続し、油分離機構２２と逆止機構２４を介して吐出母管３ｂａの一端側に他端を接続している。そして、吐出母管３ｂａの他端は熱源側熱交換器４に接続している。これにより、圧縮機３ｃから吐出された冷媒と圧縮機３ｄから吐出された冷媒は、それぞれ別々に油分離機構２１，２２と逆止機構２３，２４を通過して吐出母管３ｂａで合流し、放熱器としての熱源側熱交換器４に入る。

油分離機構２１，２２は、圧縮機３ｃ，３ｄのから吐出される冷媒に混じって吐出される冷凍機油を冷媒から分離して圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎへ戻す機構である。この油分離機構２１，２２は、主として、冷媒に混じって吐出される冷凍機油を冷媒から分離する油分離器２１ａ，２２ａと、冷媒から分離された冷凍機油を圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入口に接続されている中間路７に戻す油戻し管２１ｃ，２２ｃと、油戻し管２１ｃ，２２ｃを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構２１ｂ，２２ｂとを有している。油分離器２１ａが吐出路３に介挿され、油分離器２１ａと減圧機構２１ｂと油戻し管２１ｃは、この順で吐出枝管３ｂｂから吸入側中間枝管７ｇへと接続されている。また、油分離器２２ａが吐出路３に介挿され、油分離器２２ａと減圧機構２２ｂと油戻し管２２ｃは、この順で吐出枝管３ｂｃから吸入側中間枝管７ｆへと接続されている。それにより、吐出枝管３ｂｂ，３ｂｃと吸入側中間枝管７ｆ，７ｇとは、油分離機構２１，２２によって、いわゆるたすき掛けの状態に接続されている。減圧機構２１ｂ，２２ｂは、本実施形態において、キャピラリチューブが使用されている。逆止機構２３，２４は、油分離器２１ａ，２２ａの吐出口と吐出母管３ｂａとの間に接続され、圧縮機構３の吐出路３ｂから熱源側熱交換器４への冷媒の流れを許容し、かつ、熱源側熱交換器４から圧縮機構３の吐出路３ｂへの冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態において、逆止弁が使用されている。

本実施形態において、吐出側中間枝管７ａ，７ｂと吸入枝管３ａｂ，３ｂｃとが、油分離機構２５，２６によって、たすき掛けの状態に接続されているため、圧縮要素３ｃｎ内に溜まった冷凍機油の量と圧縮要素３ｄｎ内に溜まった冷凍機油の量との間に生じた偏りに起因して圧縮要素３ｃｎから吐出される冷媒中の冷凍機油の量と圧縮要素３ｄｎから吐出される冷媒中の冷凍機油の量との間に偏りが生じた場合であっても、圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎのうち冷凍機油の量が少ない方に冷凍機油が多く戻ることになり、圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎ内に溜まった冷凍機油の量の偏りが解消されるようになっている。

熱源側熱交換器４は、冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器４は、その一端が圧縮機構３の吐出路３ｂに接続されており、その他端が膨張機構５の一端に接続されている。なお、ここでは図示しないが、熱源側熱交換器４には、熱源側熱交換器４を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源として水や空気が供給されるようになっている。

膨張機構５は、放熱器としての熱源側熱交換器４から蒸発器としての利用側熱交換器６に送られる冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を利用側熱交換器６に送る前に冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。また、本実施形態において、膨張機構５には、電動膨張弁が使用されている。膨張機構５は、その一端が熱源側熱交換器４に接続され、その他端が利用側熱交換器６に接続されている。

利用側熱交換器６は、冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器６は、その一端が膨張機構５に接続されており、その他端が圧縮機構３の吸入路３ａに接続されている。なお、ここでは図示しないが、利用側熱交換器６には、利用側熱交換器６を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源としての水や空気が供給されるようになっている。

さらに、空気調和装置１は、ここでは図示しないが、圧縮機構３、膨張機構５等の空気調和装置１を構成する各部の動作を制御する制御部を有している。

（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１の動作について、図１〜図３を用いて説明する。ここで、図２は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図３は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。なお、以下の冷房運転における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図２、図３の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図２、図３の点Ａ、Ｆにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２、図３の点Ｂ、Ｃにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時においては、膨張機構５が開度調節される。この冷媒回路２の状態において、低圧の冷媒（図１〜図３の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図１〜図３の点Ｂ参照）。そして、この圧縮機構３から吐出された中間圧の冷媒は、油分離機構２５，２６を構成する油分離器２５ａ，２６ａに流入し、冷媒中の冷凍機油が分離される。また、油分離器２５ａ，２６ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構２５，２６を構成する油戻し管２５ｃ，２６ｃに流入し、油戻し管２５ｃ，２６ｃに設けられた減圧機構２５ｂ，２６ｂで減圧された後に吸入路３ａの吸入枝管３ａｃ，３ａｂに戻されて、再び、圧縮機構３に吸入される。

この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器７ｄにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１〜図３の点Ｃ参照）。この中間冷却器７ｄにおいて冷却された冷媒は、次に、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出される（図１〜図３の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構２１，２２を構成する油分離器２１ａ，２２ａに流入し、冷媒中の冷凍機油が分離される。また、油分離器２１ａ，２２ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構２１，２２を構成する油戻し管２１ｃ，２２ｃに流入し、油戻し管２１ｃ，２２ｃに設けられた減圧機構２１ｂ，２２ｂで減圧された後に中間圧路７の吸入側中間枝管７ｇ，７ｆに戻されて、再び、圧縮機構３に吸入される。

次に、油分離機構２１，２２において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構２３，２４を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１〜図３の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構５によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１〜図３の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、利用側熱交換器６において、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１〜図３の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、空気調和装置１では、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された冷媒を圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入させるための中間圧路７に中間冷却器７ｄを設けることによって、中間冷却器７ｄを冷却器として機能する状態にしているため、中間冷却器７ｄを設けなかった場合（この場合には、図２、図３において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｆの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入される冷媒の温度が低下し（図３の点Ｂ、Ｃ参照）、圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎから吐出される冷媒の温度も低下することになる（図３の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、高圧の冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４において、中間冷却器７ｄを設けなかった場合に比べて、冷却源としての水や空気と冷媒との温度差を小さくすることが可能になり、放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。

以上の説明は、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄが並列して同時に運転されている場合である。例えば、冷凍負荷が変化し、圧縮機構３の圧縮機３ｃ，３ｄの一方のみで運転していたものが、両方の圧縮機３ｃ，３ｄを駆動することが必要になる場合がある。このような場合に例えば、圧縮機３ｃを先発で運転しているとすると、もし油分離機構２２がなければ、圧縮機３ｄの圧縮要素３ｄｎの吸入口の圧力が中間圧になるため、圧縮要素３ｄｎの吐出口の圧力よりも高くなり、始動時に大きな負荷が掛かってしまい起動が難しくなる。油分離機構２２があることによって、圧縮機３ｃに遅れて圧縮機３ｄを運転する場合、圧縮要素３ｄｎの吐出口と吸入口が油分離機構２２により均圧される。このように油分離機構２２が均圧路として機能することにより、圧縮機３ｃを先発で運転し、圧縮機３ｄを後発で無理なく起動することが可能になる。また、油分離機構２１が設けられていることから、圧縮機３ｄを先発で運転し、圧縮機３ｃを後発で運転することができる。それにより、圧縮機構３に要求される能力が圧縮機構３の運転中に変化して圧縮機３ｃ，３ｄの運転台数を変更しなければならない場合にも対応が可能になることから、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になる。

（３）変形例１
上述の一実施形態においては、二段圧縮式冷凍サイクルを用いて冷房運転が可能な空気調和装置について説明したが、この構成に加えて、冷房運転と暖房運転を切り換える切換機構を設けることにより、冷房運転と暖房運転とを切換可能に構成することができる。

図４は変形例１に係る空気調和装置の概略構成図である。空気調和装置１Ａは、図４に示されるように、上述の一実施形態の冷媒回路２（図１参照）の構成に冷房運転と暖房運転とを切換可能にするための切換機構８、レシーバ９及びブリッジ回路１０が加わり、膨張機構５に代えて第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂが設けられた冷媒回路２Ａを備えて構成される。

切換機構８は、冷媒回路２Ａ内における冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、熱源側熱交換器４を圧縮機構３から吐出される冷媒の放熱器として、かつ、利用側熱交換器６を熱源側熱交換器４において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構３の吐出路３ｂと熱源側熱交換器４の一端とを接続するとともに圧縮機３の吸入路３ａと利用側熱交換器６の他端とを接続する（図４の切換機構８の実線を参照、以下、この切換機構８の状態を「冷却運転状態」という）。一方、暖房運転時には、利用側熱交換器６を圧縮機構３から吐出される冷媒の放熱器として、かつ、熱源側熱交換器４を利用側熱交換器６において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構３の吐出路３ｂと利用側熱交換器６の他端とを接続するとともに圧縮機構３の吸入路３ａと熱源側熱交換器４の一端とを接続する（図４の切換機構８の破線を参照、以下、この切換機構８の状態を「加熱運転状態」という）。

本変形例において、切換機構８は、圧縮機構３の吸入路３ａ、圧縮機構３の吐出路３ｂ、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６に接続された四路切換弁である。なお、切換機構８は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。

このように、切換機構８は、圧縮機構３、熱源側熱交換器４、第１膨張機構５ａ、レシーバ９、第２膨張機構５ｂ、利用側熱交換器６の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構３、利用側熱交換器６、第１膨張機構５ａ、レシーバ９、第２膨張機構５ｂ、熱源側熱交換器４の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換えることができるように構成されている。

ブリッジ回路１０は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間に設けられており、レシーバ９の入口に接続されるレシーバ入口管９ａ、及びレシーバ９の出口に接続されるレシーバ出口管９ｂに接続されている。ブリッジ回路１０は、本変形例において、４つの逆止弁１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを有している。そして、入口逆止弁１０ａは、熱源側熱交換器４からレシーバ入口管９ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。入口逆止弁１０ｂは、利用側熱交換器６からレシーバ入口管９ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁１０ａ、１０ｂは、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の一方からレシーバ入口管９ａに冷媒を流通させる機能を有している。出口逆止弁１０ｃは、レシーバ出口管９ｂから利用側熱交換器６への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。出口逆止弁１０ｄは、レシーバ出口管９ｂから熱源側熱交換器４への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、出口逆止弁１０ｃ、１０ｄは、レシーバ出口管９ｂから熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の他方に冷媒を流通させる機能を有している。

第１膨張機構５ａは、レシーバ入口管９ａに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本変形例において、電動膨張弁が使用されている。また、本変形例において、第１膨張機構５ａは、冷房運転時には、レシーバ９を介して利用側熱交換器６に送る前に、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を冷媒の飽和圧力付近まで減圧し、暖房運転時には、レシーバ９を介して熱源側熱交換器４に送る前に、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒を冷媒の飽和圧力付近まで減圧する。

レシーバ９は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路２Ａにおける冷媒の循環量が異なる等の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を溜めることができるように、第１膨張機構５ａで減圧された後の冷媒を一時的に溜めるために設けられた容器である。そのため、レシーバ９の入口がレシーバ入口管９ａに接続されており、その出口がレシーバ出口管９ｂに接続されている。また、レシーバ９には、レシーバ９内から冷媒を抜き出して圧縮機構３の吸入路３ａ（すなわち、圧縮機構３の前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの吸入口）に戻すことが可能な吸入戻し管３０が接続されている。この吸入戻し管３０には、吸入戻し開閉弁３０ａが設けられている。吸入戻し開閉弁３０ａは、本変形例において、電磁弁である。

第２膨張機構５ｂは、レシーバ出口管９ｂに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本変形例において、電動膨張弁が使用されている。また、本変形例において、第２膨張機構５ｂは、冷房運転時には、レシーバ９を介して利用側熱交換器６に送る前に、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒を冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧し、暖房運転時には、レシーバ９を介して熱源側熱交換器４に送る前に、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒を冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧する。

このように、本変形例では、ブリッジ回路１０、レシーバ９、レシーバ入口管９ａ及びレシーバ出口管９ｂによって、切換機構８を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ａ、レシーバ入口管９ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ９、レシーバ出口管９ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｃを通じて、利用側熱交換器６に送ることができるようになっている。また、切換機構８を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ｂ、レシーバ入口管９ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ９、レシーバ出口管９ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｄを通じて、熱源側熱交換器４に送ることができるようになっている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図２〜図６を用いて説明する。ここで、図５は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図６は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。ここで、冷房運転時の冷凍サイクルについては、図２〜図４を用いて説明するものとする。また、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図２、図３の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図５、図６の点Ｄ、Ｄ’、Ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図２、図３の点Ａ、Ｆにおける圧力や図５、図６の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２、図３、図５、図６の点Ｂ、Ｃ、Ｃ’における圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構８が図４の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。

この冷媒回路２Ａの状態において、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入される低圧の冷媒（図２〜図４の点Ａ参照）を、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒（図２〜図４の点Ｅ参照）にするまでの過程の説明は、一実施形態の冷媒回路２と同じであることから省略する。

熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ａを通じてレシーバ入口管９ａに流入し、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ９内に一時的に溜められる（図４の点Ｉ参照）。そして、レシーバ９内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管９ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図２〜図４の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図２〜図４の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、空気調和装置１Ａでは、上述の実施形態と同様に、高圧の冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４において、中間冷却器７ｄを設けなかった場合に比べて、冷却源としての水や空気と冷媒との温度差を小さくすることが可能になり、運転効率を向上させることができる。

また、冷房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、一実施形態と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になる。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構８が図４の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。

この冷媒回路２Ａの状態において、低圧の冷媒（図４〜図６の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図４〜図６の点Ｂ参照）。そして、この圧縮機構３から吐出された中間圧の冷媒は、油分離機構２５，２６を構成する油分離器２５ａ，２６ａに流入し、冷媒中の冷凍機油が分離される。また、油分離器２５ａ，２６ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構２５，２６を構成する油戻し管２５ｃ，２６ｃに流入し、油戻し管２５ｃ，２６ｃに設けられた減圧機構２５ｂ，２６ｂで減圧された後に吸入路３ａの吸入枝管３ａｃ，３ａｂに戻されて、再び、圧縮機構３に吸入される。この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器７ｄにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図４〜図６の点Ｃ参照）。この中間冷却器７ｄにおいて冷却された冷媒は、次に、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出される（図４〜図６の点Ｄ参照）。

ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図５に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構２１，２２を構成する油分離器２１ａ，２２ａに流入し、冷媒中の冷凍機油が分離される。また、油分離器２１ａ，２２ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構２１，２２を構成する油戻し管２１ｃ，２２ｃに流入し、油戻し管２１ｃ，２２ｃに設けられた減圧機構２１ｂ，２２ｂで減圧された後に圧縮要素３ｄ，３ｃの吸入口に戻されて、再び、圧縮機構３に吸入される。

次に、油分離機構２１，２２において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構２３，２４及び切換機構８を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図４〜図６の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ｂを通じてレシーバ入口管９ａに流入し、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ９内に一時的に溜められる（図４の点Ｉ参照）。そして、レシーバ９内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管９ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図４〜図６の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図４〜図６の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱された低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

空気調和装置１Ａにおいて、暖房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、冷房運転時と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になっている。

（４）変形例２
変形例１の空気調和装置１Ａにおいては、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、暖房運転時において冷房運転時と同様に中間冷却器７ｄを通過させたが、暖房運転時においては冷房運転時とは異なり、中間冷却器７ｄを通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、バイパスを通過するように構成してもよい。

図７は変形例２に係る空気調和装置の概略構成図である。本変形例の空気調和装置１Ｂの冷媒回路２Ｂは、図７に示されるように変形例１の冷媒回路２Ａ（図４参照）の構成に、中間冷却器バイパス管７ｉ、中間冷却器開閉弁７ｈ、及び中間冷却器バイパス開閉弁７ｊを加えて構成される。冷房運転時においては、冷媒が中間冷却器７ｄを通過するようにするために、中間冷却器開閉弁７ｈを開き、中間冷却器バイパス開閉弁７ｊを閉じる。一方、暖房運転時においては、冷媒が中間冷却器バイパス管７ｉを通過するように、中間冷却器開閉弁７ｈを閉じ、中間冷却器バイパス開閉弁７ｊを開く。

暖房運転時においては冷房運転時とは異なり、中間冷却器７ｄを通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管７ｉを通過するため（図７〜図９の点Ｃ参照）、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出されるようになる（図４〜図９の点Ｄ参照）。

このように、切換機構８を加熱運転状態にした暖房運転において、中間冷却器バイパス管によって、中間冷却器７ｄを冷却器として機能しない状態にしているため、中間冷却器７ｄだけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間冷却器７ｄを冷却器として機能させた場合（この場合には、図５、図６において、点Ａ→点Ｂ→点Ｃ’→点Ｄ’→点Ｆ→点Ｅの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮機構３から吐出される冷媒の温度の低下が抑えられる（図６の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、中間冷却器７ｄだけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間冷却器７ｄを冷却器として機能させた場合に比べて、外部への放熱を抑え、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に供給される冷媒の温度の低下を抑えることが可能になり、図８の点Ｄと点Ｆとのエンタルピ差と点Ｄ’と点Ｆとのエンタルピ差との差分に相当する加熱能力の低下を抑えて、運転効率の低下を防ぐことができる。

（５）変形例３
上述の変形例２においては、二段圧縮式冷凍サイクルを用いて冷房運転と暖房運転とを行い、暖房運転時に中間冷却器を機能させない空気調和装置について説明したが、変形例１の構成（図７参照）に加えて、インジェクション管及びエコノマイザ熱交換器を設けることにより、中間圧インジェクションを行うように構成することができる。

図１０は変形例３に係る空気調和装置の概略構成図である。空気調和装置１Ｃは、図１０に示されるように、上述の変形例２の冷媒回路２Ｂ（図７参照）の構成にインジェクション管１１及びエコノマイザ熱交換器１２が設けられた冷媒回路２Ｃを備えて構成される。

インジェクション管１１は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒を分岐して圧縮機構３の後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻す機能を有している。インジェクション管１１は、レシーバ入口管９ａを流れる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入側に戻すように設けられている。より具体的には、インジェクション管１１は、レシーバ入口管９ａの第１膨張機構５ａの上流側の位置（すなわち、切換機構８を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４と第１膨張機構５ａとの間）から冷媒を分岐して中間圧路７の中間冷却器７ｄの下流側の位置に戻すように設けられている。また、このインジェクション管１１には、開度制御が可能なインジェクション開閉弁１１ａが設けられている。そして、インジェクション開閉弁１１ａは、本変形例において、電動膨張弁である。

エコノマイザ熱交換器１２は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒とインジェクション管１１を流れる冷媒（より具体的には、インジェクション開閉弁１１ａにおいて中間圧付近まで減圧された後の冷媒）との熱交換を行う熱交換器である。本変形例において、エコノマイザ熱交換器１２は、レシーバ入口管９ａの第１膨張機構５ａの上流側の位置（すなわち、切換機構８を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４と第１膨張機構５ａとの間）を流れる冷媒とインジェクション管１１を流れる冷媒との熱交換を行うように設けられており、また、両冷媒が対向するように流れる流路を有している。また、本変形例において、エコノマイザ熱交換器１２は、インジェクション管１１がレシーバ入口管９ａから分岐されている位置よりも下流側に設けられている。このため、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒は、レシーバ入口管９ａにおいて、エコノマイザ熱交換器１２にて熱交換される前にインジェクション管１１に分岐され、その後に、エコノマイザ熱交換器１２において、インジェクション管１１を流れる冷媒と熱交換を行うことになる。

このように、本変形例では、切換機構８を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ａ、エコノマイザ熱交換器１２、レシーバ入口管９ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ９、レシーバ出口管９ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｃを通じて、利用側熱交換器６に送ることができるようになっている。また、切換機構８を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ｂ、エコノマイザ熱交換器１２、レシーバ入口管９ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ９、レシーバ出口管９ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｄを通じて、熱源側熱交換器４に送ることができるようになっている。

さらに、本変形例において、中間圧路７又は圧縮機構３には、中間圧路７を流れる冷媒の圧力を検出する中間圧力センサ１３が設けられている。エコノマイザ熱交換器１２のインジェクション管１１側の出口には、エコノマイザ熱交換器１２のインジェクション管１１側の出口における冷媒の温度を検出するエコノマイザ出口温度センサ１４が設けられている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図１０〜図１４を用いて説明する。ここで、図１１は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図１２は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図１３は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図１４は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。また、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１１、図１２の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図１３、図１４の点Ｄ、Ｄ’、Ｆ、Ｈにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図１１、１４の点Ａ、Ｆにおける圧力や図１３、図１４の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図１１〜図１４の点Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｊ、Ｋにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構８が図１０の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。また、インジェクション開閉弁１１ａも、開度調節される。より具体的には、本変形例において、インジェクション開閉弁１１ａは、エコノマイザ熱交換器１２のインジェクション管１１側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本変形例において、エコノマイザ熱交換器１２のインジェクション管１１側の出口における冷媒の過熱度は、中間圧力センサ１３により検出される中間圧を飽和温度に換算し、エコノマイザ出口温度センサ１４により検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって得られる。また、中間冷却器７ｄが機能する状態にするために、中間冷却器開閉弁７ｈが開けられ、中間冷却器バイパス開閉弁７ｊが閉じられる。

この冷媒回路２Ｃの状態において、低圧の冷媒（図１０〜図１２の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図１０〜図１２の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器７ｄにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１０〜図１２の点Ｃ参照）。この中間冷却器７ｄにおいて冷却された冷媒は、インジェクション管１１から後段側の圧縮機構３ｄに戻される冷媒（図１０〜図１２の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１０〜図１２の点Ｇ参照）。

次に、インジェクション管１１から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３の吐出路３ｂに吐出される（図１０〜図１２の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、低圧側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍと高圧側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１１に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。

圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構２１，２２を構成する油分離器２１ａ，２２ａに流入し、冷媒中の冷凍機油が分離される。また、油分離器２１ａ，２２ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構２１，２２を構成する油戻し管２１ｃ，２２ｃに流入し、油戻し管２１ｃ，２２ｃに設けられた減圧機構２１ｂ，２２ｂで減圧された後に圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入口に戻されて、再び、圧縮機構３に吸入される。

次に、油分離機構２１，２２において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構２３，２４及び切換機構８を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１０〜図１２の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ａを通じてレシーバ入口管９ａに流入し、その一部がインジェクション管１１に分岐される。そして、インジェクション管１１を流れる冷媒は、インジェクション開閉弁１１ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器１２に送られる（図１０〜図１２の点Ｊ参照）。

また、インジェクション管１１に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器１２に流入し、インジェクション管１１を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１０〜図１２の点Ｈ参照）。一方、インジェクション管１１を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１０〜図１２の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、エコノマイザ熱交換器１２において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ９内に一時的に溜められる（図１０の点Ｉ参照）。そして、レシーバ９内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管９ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１０〜図１２の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１０〜図１２の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

そして、本変形例の構成においては、上述の変形例２と同様、切換機構８を冷却運転状態にした冷房運転において、中間冷却器７ｄを冷却器として機能する状態にしていることから、中間冷却器７ｄを設けなかった場合に比べて、熱源側熱交換器４における放熱ロスを小さくできるようになっている。

しかも、本変形例の構成では、インジェクション管１１及びエコノマイザ熱交換器１２を設けて熱源側熱交換器４から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻すようにしているため、中間冷却器７ｄのような外部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる（図１２の点Ｃ、Ｇ参照）。これにより、圧縮機構３から吐出される冷媒の温度がさらに低く抑えられ（図１２の点Ｄ、Ｄ’参照）、インジェクション管１１を設けていない場合に比べて、運転効率をさらに向上させることができる。

また、冷房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、一実施形態と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になっている。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構８が図１０の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。また、インジェクション開閉弁１１ａは、上述の冷房運転と同様の開度調節がなされる。そして、中間圧路７の中間冷却器開閉弁７ｈが閉められ、中間冷却器バイパス管７ｉの中間冷却器バイパス開閉弁７ｊが開けられることによって、中間冷却器７ｄが冷却器として機能しない状態とされる。

この冷媒回路２Ｃの状態において、低圧の冷媒（図１０、図１３、図１４の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図１０、図１３、図１４の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、冷房運転時とは異なり、中間冷却器７ｄを通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管７ｉを通過して（図１０、図１３、図１４の点Ｃ参照）、インジェクション管１１から後段側の圧縮機構３ｄに戻される冷媒（図１０、図１３、図１４の点Ｋ参照）と合流することで冷却される（図１０、図１３、図１４の点Ｇ参照）。次に、インジェクション管１１から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出される（図１０、図１３、図１４の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１３に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構２１，２２を構成する油分離器２１ａ，２２ａに流入し、冷媒中の冷凍機油が分離される。また、油分離器２１ａ，２２ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構２１，２２を構成する油戻し管２１ｃ，２２ｃに流入し、油戻し管２１ｃ，２２ｃに設けられた減圧機構２１ｂ，２２ｂで減圧された後に圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入口に戻されて、再び、圧縮機構３に吸入される。次に、油分離機構２１，２２において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構２３，２４及び切換機構８を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１０、図１３、図１４の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１０の入口逆止弁１０ｂを通じてレシーバ入口管９ａに流入し、その一部がインジェクション管１１に分岐される。そして、インジェクション管１１を流れる冷媒は、インジェクション開閉弁１１ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器１２に送られる（図１０、図１３、図１４の点Ｊ参照）。また、インジェクション管１１に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器１２に流入し、インジェクション管１１を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１０、図１３、図１４の点Ｈ参照）。一方、インジェクション管１１を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１０、図１３、図１４の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、エコノマイザ熱交換器１２において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ９内に一時的に溜められる（図１０の点Ｉ参照）。そして、レシーバ９内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管９ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１０、図１３、図１４の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１０、図１３、図１４の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱された低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

そして、本変形例の構成においては、上述の変形例２と同様、切換機構８を加熱運転状態にした暖房運転において、中間冷却器７ｄだけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間冷却器７ｄを冷却器として機能させた場合に比べて、外部への放熱を抑え、加熱能力の低下を抑えて、運転効率の低下を防ぐことができるようになっている。

しかも、本変形例の構成では、冷房運転時と同様に、インジェクション管１１及びエコノマイザ熱交換器１２を設けて熱源側熱交換器４から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻すようにしているため、中間冷却器７ｄのような外部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる（図１４の点Ｂ、Ｇ参照）。これにより、圧縮機構３から吐出される冷媒の温度がさらに低く抑えられ（図１４の点Ｄ、Ｄ’参照）、インジェクション管１１を設けていない場合に比べて、運転効率をさらに向上させることができる。

また、冷房運転及び暖房運転に共通する利点として、本変形例の構成では、エコノマイザ熱交換器１２として、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒とインジェクション管１１を流れる冷媒とが対向するように流れる流路を有する熱交換器を採用しているため、エコノマイザ熱交換器１２における熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒とインジェクション管１１を流れる冷媒との温度差を小さくすることができ、高い熱交換効率を得ることができる。

そして、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションは、冷凍サイクルにおける中間圧が臨界圧力付近まで上昇した条件においても使用可能であることから、上述の実施形態及びその変形例における冷媒回路２、２Ａ、２Ｂ（図１、図７、図１０参照）のように、１つの利用側熱交換器６を有する構成では、超臨界域で作動する冷媒を使用する場合に、特に、有利であると考えられる。

また、本変形例においても、上述の変形例１と同様、切換機構８を加熱運転状態にした暖房運転時にも、中間冷却器バイパス管７ｉを通じて前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入させるようにしているため、切換機構８を加熱運転状態にしている際における中間冷却器７ｄから外部への放熱ロスを防ぐことができ、これにより、切換機構８を加熱運転状態にした暖房運転時には、冷媒の放熱器としての利用側熱交換器６における加熱能力の低下を抑えることができるようになる。

また、空気調和装置１Ｃにおいて、暖房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、冷房運転時と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になっている。

（６）変形例４
なお、変形例３では採用していないが、エコノマイザ熱交換器１２のインジェクション管１１側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度をエコノマイザ出口温度センサ１４により検出される冷媒温度から差し引くことによって、エコノマイザ熱交換器１２のインジェクション管１１側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、インジェクション開閉弁１１ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路２Ｃにおける冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。

（７）変形例５
上述の変形例３においては、二段圧縮式冷凍サイクルを用いた冷房運転と暖房運転の際に中間圧インジェクションを行う空気調和装置について説明したが、変形例３の構成（図１０参照）に加えて、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器を設けることにより、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うように構成することができる。

図１５は変形例５に係る空気調和装置の概略構成図である。空気調和装置１Ｄは、図１５に示されるように、上述の変形例３の冷媒回路２Ｃ（図１０参照）の構成に加えてレシーバ９を気液分離器として機能させて中間圧インジェクションを行うことができるようにするために、レシーバ９にインジェクション管１５を接続するようにして、冷房運転時には、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションを行い、暖房運転時には、気液分離器としてのレシーバ９による中間圧インジェクションを行うことを可能にした冷媒回路１Ｄを備えて構成される。

インジェクション管１５は、レシーバ９から冷媒を抜き出して圧縮機構３の後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻す中間圧インジェクションを行うことが可能な冷媒管であり、本変形例において、レシーバ９の上部と中間圧路７（すなわち、圧縮機構３の後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎの吸入側）とを接続するように設けられている。このインジェクション管１５には、インジェクション開閉弁１５ａとインジェクション逆止機構１５ｂとが設けられている。インジェクション開閉弁１５ａは、開閉動作が可能な弁であり、本変形例において、電磁弁である。インジェクション逆止機構１５ｂは、レシーバ９から後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎへの冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎからレシーバ９への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本変形例において、逆止弁が使用されている。なお、インジェクション管１５と吸入戻し管３０とは、レシーバ９側の部分が一体となっている。また、インジェクション管１５とインジェクション管１１とは、中間圧路７側の部分が一体となっている。また、本変形例において、利用側膨張機構５ｃは、電動膨張弁である。また、本変形例では、上述のように、インジェクション管１１及びエコノマイザ熱交換器１２を冷房運転時に使用し、インジェクション管１５を暖房運転時に使用するようにしていることから、エコノマイザ熱交換器１２への冷媒の流通方向を冷房運転及び暖房運転を問わず一定にする必要がないため、ブリッジ回路１０を省略して、冷媒回路１Ｄの構成を簡単なものとしている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図１１、図１２、図１５〜図１７を用いて説明する。ここで、図１６は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図１７は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。ここで、本変形例における冷房運転時の冷凍サイクルについては、図１１、図１２を用いて説明するものとする。なお、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１１、図１２の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図１６、図１７の点Ｄ、Ｄ’、Ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図１１、図１２の点Ａ、Ｆにおける圧力や図１６、図１７の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図１１、図１２の点Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｊ、Ｋや図１６、図１７の点Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｉ、Ｌ、Ｍにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構８が図１５の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構８が冷却運転状態となるため、中間圧路７の中間冷却器開閉弁７ｈが開けられ、そして、中間冷却器バイパス管７ｉの中間冷却器バイパス開閉弁７ｊが閉められることによって、中間冷却器７ｄが冷却器として機能する状態とされる。また、切換機構８を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ９による中間圧インジェクションを行わずに、インジェクション管１１を通じて、エコノマイザ熱交換器１２において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻すエコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、インジェクション開閉弁１５ａは閉状態にされて、インジェクション開閉弁１１ａは、上述の変形例３と同様の開度調節がなされる。

この冷媒回路１Ｄの状態において、低圧の冷媒（図１５、図１１、図１２の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図１５、図１１、図１２の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器７ｄにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１５、図１１、図１２の点Ｃ参照）。この中間冷却器７ｄにおいて冷却された冷媒は、インジェクション管１１から後段側の圧縮機構３ｄに戻される冷媒（図１５、図１１、図１２の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１５、図１１、図１２の点Ｇ参照）。次に、インジェクション管１１から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出される（図１５、図１１、図１２の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１１に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、切換機構８を経由して、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１５、図１１、図１２の点Ｅ参照）。そして、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、その一部がインジェクション管１１に分岐される。そして、インジェクション管１１を流れる冷媒は、インジェクション開閉弁１１ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器１２に送られる（図１５、図１１、図１２の点Ｊ参照）。また、インジェクション管１１に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器１２に流入し、インジェクション管１１を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１５、図１１、図１２の点Ｈ参照）。一方、インジェクション管１１を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１５、図１１、図１２の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、エコノマイザ熱交換器１２において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ９内に一時的に溜められる（図１５、図１１、図１２の点Ｉ参照）。そして、レシーバ９内に溜められた冷媒は、利用側膨張機構５ｃに送られて、利用側膨張機構５ｃによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６ａに送られる（図１５、図１１、図１２の点Ｆ参照）。そして、蒸発器としての利用側熱交換器６ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１５、図１１、図１２の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器６ａにおいて加熱され蒸発した低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

また、冷房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、一実施形態と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になっている。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構８が図１５の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構８が加熱運転状態となるため、中間圧路７の中間冷却器開閉弁７ｈが閉められ、そして、中間冷却器バイパス管７ｉの中間冷却器バイパス開閉弁７ｊが開けられることによって、中間冷却器７ｄが冷却器として機能しない状態とされる。また、切換機構８を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションを行わずに、インジェクション管１５を通じて、気液分離器としてのレシーバ９から冷媒を後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻すレシーバ９による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、インジェクション開閉弁１５ａが開状態にされて、インジェクション開閉弁１１ａが全閉状態にされる。

この冷媒回路１Ｄの状態において、低圧の冷媒（図１５〜図１７の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図１５〜図１７の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、冷房運転時とは異なり、中間冷却器７ｄを通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管７ｉを通過して（図１５〜図１７の点Ｃ参照）、レシーバ９からインジェクション管１５を通じて後段側の圧縮機構３ｄに戻される冷媒（図１５〜図１７の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１５〜図１７の点Ｇ参照）。次に、インジェクション管１５から戻る冷媒と合流した（すなわち、気液分離器としてのレシーバ９による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出される（図１５〜図１７の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１６に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、切換機構８を経由して、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６ａに送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１５〜図１７の点Ｆ参照）。そして、放熱器としての利用側熱交換器６ａにおいて冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構５ｃによって中間圧付近まで減圧された後に、レシーバ９内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる（図１５〜図１７の点Ｉ、Ｌ、Ｍ参照）。そして、レシーバ９において気液分離されたガス冷媒は、インジェクション管１５によってレシーバ９の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、レシーバ９内に溜められた液冷媒は、第１膨張機構５ａによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１５〜図１７の点Ｅ参照）。そして、蒸発器としての熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１５〜図１７の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての熱源側熱交換器４において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

本変形例の構成においては、暖房運転時にエコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションに代えて気液分離器としてのレシーバ９による中間圧インジェクションを行う点が変形例３と異なるが、その他の点については、変形例３と同様の作用効果を得ることができる。

なお、詳細は図示しないが、上述の変形例３におけるブリッジ回路１０を有する冷媒回路２Ｃ（図１０参照）において、変形例５と同様に互いが並列に接続された複数（ここでは、２つ）の利用側熱交換器を設けるとともに、気液分離器としてのレシーバ９（より具体的には、ブリッジ回路１０）と利用側熱交換器との間において各利用側熱交換器に対応するように利用側膨張機構を設け、レシーバ出口管９ｂに設けられていた第２膨張機構５ｂを削除し、また、ブリッジ回路１０の出口逆止弁１０ｄに代えて、暖房運転時に冷凍サイクルにおける低圧まで冷媒を減圧する第３膨張機構を設けることが考えられる。

そして、このような構成においても、切換機構８を冷却運転状態にする冷房運転のように、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された後に熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ以外に大幅な減圧操作が行われることなく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用できる条件においては、上述の変形例３と同様、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションが有利である。

しかし、切換機構８を加熱運転状態にする暖房運転のように、各利用側膨張機構が放熱器としての各利用側熱交換器において必要とされる冷凍負荷が得られるように放熱器としての各利用側熱交換器を流れる冷媒の流量を制御しており、放熱器としての各利用側熱交換器を通過する冷媒の流量が、各利用側熱交換器の下流側でかつエコノマイザ熱交換器１２の上流側に設けられた利用側膨張機構の開度制御による冷媒の減圧操作によって概ね決定される条件においては、各利用側膨張機構の開度制御による冷媒の減圧の程度が、放熱器としての各利用側熱交換器を流れる冷媒の流量だけでなく、複数の放熱器としての利用側熱交換器間の流量分配の状態によって変動することになり、複数の利用側膨張機構間で減圧の程度が大きく異なる状態が生じたり、利用側膨張機構における減圧の程度が比較的大きくなったりする場合があるため、エコノマイザ熱交換器１２の入口における冷媒の圧力が低くなるおそれがあり、このような場合には、エコノマイザ熱交換器１２における交換熱量（すなわち、インジェクション管１１を流れる冷媒の流量）が小さくなってしまい使用が困難になるおそれがある。特に、このような空気調和装置を、主として圧縮機構３、熱源側熱交換器４及びレシーバ９を含む熱源ユニットと、主として利用側熱交換器を含む利用ユニットとが連絡配管によって接続されたセパレート型の空気調和装置として構成する場合には、利用ユニット及び熱源ユニットの配置によっては、この連絡配管が非常に長くなることがあり得るため、その圧力損失による影響も加わり、エコノマイザ熱交換器１２の入口における冷媒の圧力がさらに低下することになる。そして、エコノマイザ熱交換器１２の入口における冷媒の圧力が低下するおそれがある場合には、気液分離器圧力が臨界圧力よりも低い圧力であれば気液分離器圧力と冷凍サイクルにおける中間圧（ここでは、中間圧路７を流れる冷媒の圧力）との圧力差が小さい条件であっても使用可能な気液分離器による中間圧インジェクションが有利である。

また、空気調和装置１Ｄにおいて、暖房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、冷房運転時と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になっている。

（８）変形例６
上述の変形例５においては、二段圧縮式冷凍サイクルを用いた冷房運転と暖房運転の際に中間圧インジェクションを行うように構成して複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房が可能な空気調和装置について説明したが、変形例５の構成（図１５参照）に加えて、レシーバから各利用側膨張機構に送られる冷媒を過冷却状態にする機能を備えるようにすることができる。

変形例５のような構成では、冷房運転時において、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ９内に一時的に溜められた冷媒（図１５の点Ｉ参照）が、各利用側膨張機構５ｃに分配されるが、レシーバ９から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒が気液二相状態であると、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれがあるため、レシーバ９から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒をできるだけ過冷却状態にすることが望ましいからである。

図１８は変形例６に係る空気調和装置の概略構成図である。空気調和装置１Ｅは、図１８に示されるように、上述の変形例５における冷媒回路１Ｄの構成に加えてレシーバ９と利用側膨張機構５ｃとの間に過冷却熱交換器１６及び吸入戻し管１７を設けた冷媒回路２Ｅを備えて構成される。

過冷却熱交換器１６は、レシーバ９から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒を冷却する熱交換器である。より具体的には、過冷却熱交換器１６は、冷房運転時に、レシーバ９から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒の一部を分岐して圧縮機構３の吸入側（すなわち、蒸発器としての利用側熱交換器６ａと圧縮機構３との間の吸入路３ａ）に戻す吸入戻し管１７を流れる冷媒との熱交換を行う熱交換器であり、両冷媒が対向するように流れる流路を有している。ここで、吸入戻し管１７は、放熱器としての熱源側熱交換器４から膨張機構５ｃに送られる冷媒を分岐して圧縮機構３の吸入側（すなわち、吸入路３ａ）に戻す冷媒管である。この吸入戻し管１７には、開度制御が可能な吸入戻し弁１７ａが設けられており、過冷却熱交換器１６において、レシーバ９から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒と吸入戻し弁１７ａにおいて低圧付近まで減圧された後の吸入戻し管１７を流れる冷媒との熱交換を行うようになっている。吸入戻し弁１７ａは、本変形例において、電動膨張弁である。過冷却熱交換器１６の吸入戻し管１７側の出口には、過冷却熱交換器１６の吸入戻し管１７側の出口における冷媒の温度を検出する過冷却熱交出口温度センサ１８が設けられている。また、吸入路３ａ又は圧縮機構３には、圧縮機構３の吸入側を流れる冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ１９が設けられている。

次に、本変形例の空気調和装置１Ｅの動作について、図１６〜図２０を用いて説明する。ここで、図１９は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図２０は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。本変形例における暖房運転時の冷凍サイクルについては、図１６、図１７を用いて説明するものとする。なお、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１９、図２０の点Ｄ、Ｅ、Ｉ、Ｒにおける圧力や図１６、図１７の点Ｄ、Ｄ’、Ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図１９、図２０の点Ａ、Ｆ、Ｆ、Ｓ’、Ｕにおける圧力や図１６、図１７の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図１９、図２０の点Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｊ、Ｋや図１６、図１７の点Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｉ、Ｌ、Ｍにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構８が図１８の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構８が冷却運転状態となるため、中間圧路７の中間冷却器開閉弁７ｈが開けられる。中間冷却器バイパス管７ｉの中間冷却器バイパス開閉弁７ｊが閉められることによって、中間冷却器７ｄが冷却器として機能する状態とされる。

また、切換機構８を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ９による中間圧インジェクションを行わずに、インジェクション管１１を通じて、エコノマイザ熱交換器１２において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻すエコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、インジェクション開閉弁１５ａは閉状態にされて、インジェクション開閉弁１１ａは、上述の変形例３と同様の開度調節がなされる。また、切換機構８を冷却運転状態にしている際には、過冷却熱交換器１６を使用するため、吸入戻し弁１７ａについても、開度調節される。より具体的には、本変形例において、吸入戻し弁１７ａは、過冷却熱交換器１６の吸入戻し管１７側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本変形例において、過冷却熱交換器１６の吸入戻し管１７側の出口における冷媒の過熱度は、吸入圧力センサ１９により検出される低圧を飽和温度に換算し、過冷却熱交出口温度センサ１８により検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって得られる。

この冷媒回路２Ｅの状態において、低圧の冷媒（図１８〜図２０の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図１８〜図２０の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器７ｄにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１８〜図２０の点Ｃ参照）。この中間冷却器７ｄにおいて冷却された冷媒は、インジェクション管１１から後段側の圧縮機構３ｄに戻される冷媒（図１８〜図２０の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１８〜図２０の点Ｇ参照）。次に、インジェクション管１１から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出される（図１８〜図２０の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１９に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、切換機構８を経由して、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１８〜図２０の点Ｅ参照）。そして、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、その一部がインジェクション管１１に分岐される。そして、インジェクション管１１を流れる冷媒は、インジェクション開閉弁１１ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器１２に送られる（図１８〜図２０の点Ｊ参照）。また、インジェクション管１１に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器１２に流入し、インジェクション管１１を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１８〜図２０の点Ｈ参照）。一方、インジェクション管１１を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１８〜図２０の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、エコノマイザ熱交換器１２において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ９内に一時的に溜められる（図１８〜図２０の点Ｉ参照）。そして、レシーバ９内に溜められた冷媒は、その一部が吸入戻し管１７に分岐される。そして、吸入戻し管１７を流れる冷媒は、吸入戻し弁１７ａにおいて低圧付近まで減圧された後に、過冷却熱交換器１６に送られる（図１８〜図２０の点Ｓ参照）。また、吸入戻し管１７に分岐された後の冷媒は、過冷却熱交換器１６に流入し、吸入戻し管１７を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される（図１８〜図２０の点Ｒ参照）。一方、吸入戻し管１７を流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器１２において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１８〜図２０の点Ｕ参照）、圧縮機構３の吸入側（ここでは、吸入路３ａ）を流れる冷媒に合流することになる。この過冷却熱交換器１６において冷却された冷媒は、利用側膨張機構５ｃに送られて、利用側膨張機構５ｃによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６ａに送られる（図１８〜図２０の点Ｆ参照）。そして、蒸発器としての利用側熱交換器６ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１８〜図２０の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器６ａにおいて加熱され蒸発した低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

また、冷房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、一実施形態と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になっている。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構８が図１８の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構８が加熱運転状態となるため、中間圧路７の中間冷却器開閉弁７ｈが閉められ、そして、中間冷却器バイパス管７ｉの中間冷却器バイパス開閉弁７ｊが開けられることによって、中間冷却器７ｄが冷却器として機能しない状態とされる。また、切換機構８を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器１２による中間圧インジェクションを行わずに、インジェクション管１５を通じて、気液分離器としてのレシーバ９から冷媒を後段側の圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに戻すレシーバ９による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、インジェクション開閉弁１５ａが開状態にされて、インジェクション開閉弁１１ａが全閉状態にされる。また、切換機構８を加熱運転状態にしている際には、過冷却熱交換器１６を使用しないため、吸入戻し弁１７ａについても全閉状態にされる。

この冷媒回路２Ｅの状態において、低圧の冷媒（図１８、図１６、図１７の点Ａ参照）は、吸入路３ａから圧縮機構３に吸入され、まず、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍによって中間圧力まで圧縮された後に、中間圧路７に吐出される（図１８、図１６、図１７の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒は、冷房運転時とは異なり、中間冷却器７ｄを通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管７ｉを通過して（図１８、図１６、図１７の点Ｃ参照）、レシーバ９からインジェクション管１５を通じて後段側の圧縮機構３ｄに戻される冷媒（図１８、図１６、図１７の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１８、図１６、図１７の点Ｇ参照）。次に、インジェクション管１５から戻る冷媒と合流した（すなわち、気液分離器としてのレシーバ９による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍの後段側に接続された圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構３から吐出路３ｂに吐出される（図１８、図１６、図１７の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１６に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構３から吐出された高圧の冷媒は、切換機構８を経由して、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６ａに送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１８、図１６、図１７の点Ｆ参照）。そして、放熱器としての利用側熱交換器６ａにおいて冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構５ｃによって中間圧付近まで減圧された後に、レシーバ９内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる（図１８、図１６、図１７の点Ｉ、Ｌ、Ｍ参照）。そして、レシーバ９において気液分離されたガス冷媒は、インジェクション管１５によってレシーバ９の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素３ｃｍ，３ｄｍから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、レシーバ９内に溜められた液冷媒は、第１膨張機構５ａによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１８、図１６、図１７の点Ｅ参照）。そして、蒸発器としての熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１８、図１６、図１７の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての熱源側熱交換器４において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、切換機構８を経由して、再び、圧縮機構３に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

そして、本変形例の構成においては、上述の変形例５と同様の作用効果が得られるとともに、冷房運転時にレシーバ９から利用側膨張機構５ｃへ送られる冷媒（図１８〜図２０の点Ｉ参照）を過冷却熱交換器１６によって過冷却状態まで冷却することができるため（図１９、図２０点Ｉ、Ｒ参照）、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれを少なくすることができる。

また、空気調和装置１Ｅにおいて、暖房運転時に、圧縮機構３において、圧縮機３ｃ，３ｄの一方を先発させ、他方を後発で運転することができるのは、冷房運転時と同様であり、圧縮機構３の柔軟な運転が可能になっている。

（９）変形例７
なお、変形例６では採用していないが、過冷却熱交換器１６の吸入戻し管１７側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度を過冷却熱交出口温度センサ１８により検出される冷媒温度から差し引くことによって、過冷却熱交換器１６の吸入戻し管１７側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、吸入戻し弁１７ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路２Ｅにおける冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。

（１０）変形例８
上述の実施形態及びその変形例では、１台の一軸二段圧縮構造の圧縮機３ｃ，３ｄによって、２つの圧縮要素３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎのうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮する二段圧縮式の圧縮機構３が構成されているが、三段圧縮式等のような二段圧縮式よりも多段の圧縮機構を採用してもよいし、また、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台直列に接続することで多段の圧縮機構を構成してもよい。また、利用側熱交換器が多数接続される場合等のように、圧縮機構の能力を大きくする必要がある場合には、多段圧縮式の圧縮機構を２系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構を採用してもよい。

（１１）他の実施形態
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上述の実施形態及びその変形例において、利用側熱交換器６を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源又は冷却源としての水やブラインを使用するとともに、利用側熱交換器６，６ａにおいて熱交換された水やブラインと室内空気とを熱交換させる二次熱交換器を設けた、いわゆる、チラー型の空気調和装置に本発明を適用してもよい。

また、上述のチラータイプの空気調和装置の他の型式の冷凍装置であっても、超臨界域で作動する冷媒を冷媒として使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行うものであれば、本発明を適用可能である。

また、超臨界域で作動する冷媒としては、二酸化炭素に限定されず、エチレン、エタンや酸化窒素等を使用してもよい。

＜特徴＞
（ａ）
上述の実施形態及び変形例によれば、圧縮機３ｃが第１圧縮部に相当するとき、油分離機構２２（第１均圧路）によって、圧縮機３ｄ（第２圧縮部）の停止時において、中間圧路７と圧縮要素３ｄｎ（第２高圧圧縮要素）の吐出口とを均圧にできる。つまり、圧縮機３ｃが圧縮機３ｄに先駆けて運転され、そのため、圧縮機構３の吐出路３ｂと中間圧路７との間に圧力差が生じている場合であっても、圧縮機３ｄ（第２圧縮部）の圧縮要素３ｄｎ（第２高圧圧縮要素）の吐出口と中間圧路７の圧力差がほとんどなくなる。それにより、圧縮機３ｃ（第１圧縮部）を駆動した後に圧縮機３ｄ（第２圧縮部）を駆動する場合、圧縮要素３ｄｍ（第２低圧圧縮要素）と同一の圧縮機駆動モータ３ｄｂ（駆動源）により駆動される圧縮要素３ｄｎ（第２高圧圧縮要素）の吸入口と吐出口との間に圧力差が生じるのを油分離機構２２（第１均圧路）によって防ぎ、後発の圧縮機３ｄ（第２圧縮部）の駆動の妨げになる、圧力差により生じる力を抑制することができる。その結果、圧縮機３ｃ（第１圧縮部）が起動している状態において圧縮機３ｃよりも後から圧縮機３ｄ（第２圧縮部）を起動する場合に、後発の圧縮機３ｄを安定して確実に起動でき、冷凍装置の信頼性を向上することができる。

一方、圧縮機３ｄが第１圧縮部で、圧縮機３ｃが第２圧縮部である場合には、油分離機構２１が第１均圧路に相当し、圧縮要素３ｃｎが第２高圧圧縮要素に相当する。このように、圧縮機３ｃと圧縮機３ｄを入れ替えても同様の効果を奏する。また、圧縮機３ｃ，３ｄの先発後発が決まっている場合には、第１均圧路は一方のみでも効果を奏する。

（ｂ）
上述の実施形態及び変形例によれば、圧縮機３ｃが第１圧縮部に相当するとき、油分離機構２６（第２均圧路）によって、圧縮機３ｄ（第２圧縮部）の停止時において、中間圧路７と圧縮要素３ｄｍ（第２低圧圧縮要素）の吸入口とを均圧にできる。つまり、圧縮機３ｃ（第１圧縮部）が圧縮機３ｄ（第２圧縮部）に先駆けて運転され、そのため、圧縮機構３の吸入路３ａと中間圧路７との間に圧力差が生じている場合であっても、圧縮機３ｄ（第２圧縮部）の圧縮要素３ｄｍ（第２低圧圧縮要素）の吸入口と中間圧路７の圧力差がほとんどなくなる。それにより、圧縮機３ｃを駆動した後に圧縮機３ｄを駆動する場合、圧縮機３ｄ（第２圧縮部）の圧縮要素３ｄｍ（第２低圧圧縮要素）の吸入口と吐出口との間に圧力差が生じるのを、油分離機構２６（第２均圧路）によって防ぎ、後発の圧縮機３ｄ（第２圧縮部）の駆動の妨げとなる力をさらに小さくすることができる。その結果、圧縮機３ｃに遅れて圧縮機３ｄを起動する場合に圧縮機３ｄの起動を妨げる力を小さく抑えられるので、圧縮機構３の能力の切り換えをスムーズに行うことができる。

一方、圧縮機３ｄが第１圧縮部で、圧縮機３ｃが第２圧縮部である場合には、油分離機構２５が第２均圧路に相当し、圧縮要素３ｃｍが第２低圧圧縮要素に相当する。このように、圧縮機３ｃと圧縮機３ｄを入れ替えても同様の効果を奏する。また、圧縮機３ｃ，３ｄの先発後発が決まっている場合には、第２均圧路は一方のみでも効果を奏する。

（ｃ）
上述の実施形態及び変形例によれば、第１均圧路が油分離機構２１，２２により構成され、油分離器２１ａ，２２ａと油戻し管２１ｃ，２２ｃによって、中間圧路７と圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎ（第２高圧圧縮要素）との間の均圧を圧縮機３ｃ，３ｄ（第２圧縮部）の停止時に行え、かつ圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎ（第２高圧圧縮要素）の吐出口から吐出される油を中間圧路７に戻すことができる。その結果、第１均圧路が油を分離するための機構を兼ねるので、冷凍装置の信頼性向上のために冷凍装置の構造が複雑化するのを抑えることができる。

（ｄ）
上述の実施形態及び変形例によれば、第１均圧路が油分離機構２２のときは、油分離機構２１が第３均圧路に相当し、第１均圧路が油分離機構２１のときは、油分離機構２２が第３均圧路に相当する。油分離機構２１（第３均圧路）によって、圧縮機３ｃ（第１圧縮部）の停止時において、中間圧路７と圧縮要素３ｃｎ（第１高圧圧縮要素）の吐出口とを均圧にできる。つまり、圧縮機３ｄ（第２圧縮部）が圧縮機３ｃ（第１圧縮部）に先駆けて運転され、そのため、圧縮機構３の吐出路３ｂと中間圧路７との間に圧力差が生じている場合であっても、圧縮機３ｃの圧縮要素３ｃｎ（第１高圧圧縮要素）の吐出口と中間圧路の圧力差がほとんどなくなる。それにより、圧縮機３ｄ（第２圧縮部）を駆動した後に圧縮機３ｃ（第１圧縮部）を駆動する場合、圧縮機３ｃの圧縮要素３ｃｎの吸入口と吐出口との間に圧力差が生じるのを、油分離機構２１によって防ぎ、後発の圧縮機３ｃの駆動の妨げになる力を取り除くことができる。その結果、圧縮機３ｃを先発にして圧縮機３ｄを後発にする場合も、圧縮機３ｄを先発にして圧縮機３ｃを後発にする場合も、後発の方を安定して確実に起動できるので、圧縮機３ｃと圧縮機３ｄの先発後発の入れ換えが可能になることから冷凍装置の運転が柔軟に行える。

（ｅ）
上述の変形例３から変形例８によれば、中間冷却器７ｄによって圧縮要素３ｃｎ，３ｄｎ（第１高圧圧縮要素及び第２高圧圧縮要素）の吸入口に戻される冷媒の冷却ができるのに加え、膨張機構５ａで減圧される前の冷媒をインジェクション管１１（注入路）から注入することによって外部に熱を捨てることなく熱の受け渡しを行って冷媒を冷却することができる。その結果、圧縮機３ｃと圧縮機３ｄの並列運転が可能な圧縮機構３において、一台の中間冷却器７ｄと一つのインジェクション管１１（注入路）で圧縮機構３から吐出される冷媒温度を低くできるので、冷却機能を付加するためのコストを抑えつつ冷凍装置の運転効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例１に係る空気調和装置の概略構成図である。 変形例１に係る空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例１に係る空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例２に係る空気調和装置の概略構成図である。 変形例２の変形例に係る空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例２の変形例に係る空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例３による空気調和装置の概略構成図である。 変形例３にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例５にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例５にかかる空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例５にかかる空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例６にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例６にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例６にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ．１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 空気調和装置（冷凍装置）
３ 圧縮機構
３ｃ，３ｄ 圧縮機（第１圧縮部、第２圧縮部）
３ｃｍ，３ｃｎ，３ｄｍ，３ｄｎ 圧縮要素
８ 切換機構
４ 熱源側熱交換器
６ 利用側熱交換器
７ 中間圧路
７ｄ 中間冷却器
１１ インジェクション管（注入路）
２１，２２ 油分離機構（第１均圧路、第３均圧路）
２５，２６ 油分離機構（第２均圧路）

Claims (5)

1. 吸入路（３ａ）と、吐出路（３ｂ）と、前記吸入路から吸入した冷媒の圧力を高める第１低圧圧縮要素（３ｃｍ，３ｄｍ）及び前記第１低圧圧縮要素と同一の駆動源（３ｃｂ，３ｄｂ）で駆動されて前記第１低圧圧縮要素よりもさらに冷媒の圧力を高めて前記吐出路から吐出する第１高圧圧縮要素（３ｃｎ，３ｄｎ）を有する第１圧縮部（３ｃ，３ｄ）と、前記第１圧縮部より後に起動可能で、前記吸入路から吸入した冷媒の圧力を高める第２低圧圧縮要素（３ｄｍ，３ｃｍ）及び前記第２低圧圧縮要素と同一の駆動源（３ｄｂ，３ｃｂ）で駆動されて前記第２低圧圧縮要素よりもさらに冷媒の圧力を高めて前記吐出路から吐出する第２高圧圧縮要素（３ｄｎ，３ｃｎ）を有する第２圧縮部（３ｄ，３ｃ）とを含む圧縮機構（３）と、
   前記圧縮機構の前記吐出路から送られる冷媒を減圧して前記圧縮機構の前記吸入路に戻す膨張機構（５）と、
   前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吐出路または前記吸入路との間に設けられ、冷媒の冷却器または加熱器として機能する熱源側熱交換器（４）と、
   前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吸入路または前記吐出路との間に設けられ、冷媒の加熱器または冷却器として機能する利用側熱交換器（６）と、
   前記第１低圧圧縮要素の吐出口及び前記第２低圧圧縮要素の吐出口から吐出された冷媒を前記第１高圧圧縮要素の吸入口及び前記第２高圧圧縮要素の吸入口に戻す中間圧路（７）と、
   前記中間圧路と前記第２高圧圧縮要素の吐出口との間に設けられ、前記第２圧縮部の停止時において、前記中間圧路と前記第２高圧圧縮要素の前記吐出口とを均圧にし得る第１均圧路（２２，２１）と
   を備える冷凍装置。
2. 前記中間圧路と前記第２低圧圧縮要素の吸入口との間に設けられ、前記第２圧縮部の停止時において、前記中間圧路と前記第２低圧圧縮要素の前記吸入口とを均圧にし得る第２均圧路（２６，２５）をさらに備える、請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記第１均圧路は、前記吐出路に介挿されて前記第２高圧圧縮要素の前記吐出口に接続された油分離器（２６ａ，２５ａ）と、前記油分離器及び前記中間圧路に接続された油戻し管（２６ｃ，２５ｃ）と、前記油戻し管を流れる流体を減圧する減圧機構（２６ｂ，２６ａ）とにより構成されている、請求項１または２に記載の冷凍装置。
4. 前記中間圧路と前記第１高圧圧縮要素の吐出口との間に設けられ、前記第１圧縮部の停止時において、前記中間圧路と前記第１高圧圧縮要素の前記吐出口とを均圧にし得る第３均圧路（２１，２２）をさらに備え、
   前記第１圧縮部は、前記第２圧縮部より後に起動可能である、請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。
5. 前記中間圧路に介挿され、前記第１高圧圧縮要素の吸入口及び前記第２高圧圧縮要素の吸入口に戻す冷媒を冷却する中間冷却器（７ｄ）と、
   前記膨張機構で減圧される前の冷媒を分岐して前記中間冷却器と前記第１高圧圧縮要素の吸入口との間の前記中間圧路に注入する注入路（１１）と
   をさらに備える、請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置。

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