CN102016449B - 冷冻装置 - Google Patents

Abstract

一种能提高压缩效率并能提高供热水用的水的加热效率的冷冻装置。该冷冻装置是对水回路(910)的水进行处理的供热水装置(1)，所述水回路(910)包括：将从外部供给来的水引导至水分岔点(W)的进水配管(901)；从水分岔点(W)延伸出的热源水配管(902、903)及中间水配管(904、905)；以及从热源水配管(902、903)与中间水配管(904、905)合流的合流点(Z)延伸到外部的出水配管(906)，中间冷却器(7)使通过从低级侧朝向高级侧的中间制冷剂管(22)的制冷剂与在中间水配管(904、905)中流动的水彼此进行热交换。热源侧热交换器(4)使通过连接高级侧的压缩元件(2d)的喷出侧与膨胀机构(5)的连接配管(72)的制冷剂不与在进水配管(901)中流动的水彼此进行热交换，而与在热源水配管(902、903)中流动的水进行热交换。

Description

冷冻装置

技术领域

本发明涉及一种冷冻装置，尤其涉及使用在包含超临界状态的过程中工作的制冷剂来进行多级压缩式制冷循环的冷冻装置。

背景技术

一直以来，作为使用在超临界区工作的制冷剂以进行多级压缩式制冷循环的冷冻装置之一，有如专利文献1(日本专利特开2007-232263号公报)所示那样的、使用二氧化碳作为制冷剂以进行两级压缩式制冷循环的空调装置。

此外，作为将这种两级压缩式的制冷循环用于供热水器的例子，例如，已知有专利文献2(日本专利特开2002-106988号公报)所示的供热水器。在该供热水器中，采用了利用中间冷却器来冷却从低级压缩元件流向高级压缩元件的制冷剂从而提高压缩效率的现有技术。此外，不仅利用气体冷却器来加热供热水用的水，还将该被加热的水的一部分分岔，将一方继续引导至气体冷却器加热，将另一方引导至中间冷却器加热，从而获得供热水用的热水。这样，能将中间冷却器作为热水的加热器利用，并能将中间冷却器作为吸入到高级压缩元件的制冷剂的冷却器利用，因此，能提高能量效率。

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述供热水器中，流入中间冷却器的水在通过气体冷却器时已经被加热而成为一定程度高温的温水。因此，例如存在以下情形，与通过中间冷却器的制冷剂的温度相比，通过气体冷却器而被加热的温水的温度变得更高。在这种情形下，不仅不能利用中间冷却器来加热水，也不能对吸入到高级压缩元件的制冷剂进行冷却，不能提高压缩效率。

本发明的技术问题在于提供一种冷冻装置，该冷冻装置使用在包含超临界状态的过程中工作的制冷剂，能更可靠地提高压缩效率，并能提高加热供热水用的水的效率。

解决技术问题所采用的技术方案

第一发明的冷冻装置以水配管系统为对象进行热交换，在制冷循环的至少一部分，工作制冷剂处于超临界状态，其中，水配管系统包括：将从外部供给来的水引导至水分岔点的进水配管；从水分岔点延伸出的第一分岔水配管和第二分岔水配管；以及从第一分岔水配管与第二分岔水配管合流的合流点引出至外部的出水配管，该冷冻装置包括主膨胀机构、蒸发器、第一压缩元件、第二压缩元件、第一制冷剂配管、第一热交换器、第二制冷剂配管及第二热交换器。主膨胀机构使制冷剂减压。蒸发器与主膨胀机构连接，并使制冷剂蒸发。第一压缩元件将通过蒸发器的制冷剂吸入并在对其压缩后将其喷出。第二压缩元件将从第一压缩元件喷出的制冷剂吸入并在对其进一步压缩后将其喷出。第一制冷剂配管以将从第一压缩元件喷出的制冷剂吸入第二压缩元件的方式延伸。第一热交换器使通过第一制冷剂配管的制冷剂与在第一分岔水配管中流动的水彼此进行热交换。第二制冷剂配管连接第二压缩元件的喷出侧与主膨胀机构。第二热交换器使通过第二制冷剂配管的制冷剂不与在进水配管中流动的水彼此进行热交换，而与在第二分岔水配管中流动的水彼此进行热交换。在此，第一压缩元件和第二压缩元件可以是收容在同一壳体等内被一起控制的元件，也可以是分别配置的各自独立控制的元件。

在此，例如，即便欲在制冷剂温度比第二热交换器的制冷剂温度低的第一热交换器中对通过水配管系统的水进行加热，由于水在流入第一热交换器之前已经被加热，因此，有可能出现水的温度比在第一热交换器中流动的制冷剂的温度高的情形。此时，在第一热交换器中可能不能通过热交换来冷却制冷剂，水的热反而被制冷剂夺去。

对此，在该冷冻装置中，第二热交换器不使通过第二制冷剂管的制冷剂与在进水配管中流动的水彼此进行热交换。因此，不仅是流入第二热交换器的水，流入第一热交换器的水也尚未与制冷剂进行热交换而被加热，而是以温度低的状态流入。

藉此，能在第一热交换器和第二热交换器两者中可靠地进行对从第一压缩元件流向第二压缩元件的制冷剂进行冷却、可靠地提高压缩效率、提高水的温度的热交换，并能提高冷冻装置的性能系数。

第二发明的冷冻装置是在第一发明的冷冻装置的基础上，还具有能调节在第一分岔水配管中流动的水的量与在第二分岔水配管中流动的水的量之比的流量比调节机构。

在该冷冻装置中，由于能调节在第一热交换器中流动的水的量与在第二热交换器中流动的水的量之比，因此，能有效地进行水的加热。

第三发明的冷冻装置是在第二发明的冷冻装置的基础上，还包括加热能力检测部和水分配量控制部。

加热能力检测部能检测通过第一热交换器的制冷剂对水的加热能力、通过第二热交换器的制冷剂对水的加热能力。水分配量控制部根据加热能力检测部检测到的第一热交换器与第二热交换器的加热能力的比，通过控制流量调节机构来调节在第一分岔水配管中流动的水的量与在第二分岔水配管中流动的水的量之比。作为此处的利用水分配量控制部进行的控制，例如也可对在第一分岔水配管中流动的水的量与在第二分岔水配管中流动的水的量之比进行调节，以使水的量之比等于或接近第一比焓与第二比焓之比，第一比焓是从第二压缩元件的吸入制冷剂的比焓中减去第一压缩元件的喷出制冷剂的比焓所得到的，第二比焓是从第二压缩元件的喷出制冷剂的比焓中减去第二压缩元件的吸入制冷剂的比焓所得到的。此外，作为利用水分配量控制部进行的控制，例如还可对在第一分岔水配管中流动的水的量与在第二分岔水配管中流动的水的量之比进行调节，以使第一分岔水配管中第一热交换器的出口的水的温度与第二分岔水配管中第二热交换器的出口的水的温度大致相等。

在该冷冻装置中，能自动地进行流量控制，在该流量控制中，使冷却制冷剂并加热水的热交换在第一热交换器和第二热交换器两者中进行，提高冷冻装置的性能系数。

第四发明的冷冻装置是在第一发明至第三发明中任意一项的冷冻装置的基础上，第二制冷剂配管具有连接第二热交换器与主膨胀机构的第三制冷剂配管。此外，还包括：连接蒸发器与第一压缩元件的吸入侧的第四制冷剂配管；使在第三制冷剂配管中流动的制冷剂与在上述第四制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换的第三热交换器；连接第三制冷剂配管中途经第三热交换器的部分的一端侧与另一端侧的第三热交换旁路配管；以及能对制冷剂在第三制冷剂配管中的途经第三热交换器的部分中流动的状态与制冷剂在第三热交换旁路配管中流动的状态进行切换的热交换器切换机构。

在该冷冻装置中，利用第三热交换器中的热交换，通过提高流向主膨胀机构的制冷剂的过冷度，能提高性能系数。此外，利用第三热交换器中的热交换，能使第一压缩元件的吸入制冷剂带有适当的过热度，能对在第一压缩元件中产生的液体压缩进行抑制并能提高喷出温度以较高地维持所获得的水的温度。

第五发明的冷冻装置是在第四发明的冷冻装置的基础上，还包括温度检测部和热交换控制部。温度检测部对第一压缩元件和第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度与蒸发器周边的空气温度中的至少任意一个温度进行检测。热交换量控制部在满足由温度检测部检测到的值为空气温度时空气温度比规定高温空气温度高、而由温度检测部检测到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定低温制冷剂温度低这样的条件下，对热交换器切换机构进行控制，以增大在第三制冷剂配管中途经第三热交换器的部分中流动的制冷剂量。

在上述冷冻装置中，即使在可能要发生蒸发器周边的空气温度变高或来自压缩元件的喷出制冷剂温度变低这样的状况时，也能增大在第三制冷剂配管中途经第三热交换器的部分中流动的制冷剂量。

藉此，能提高流向主膨胀机构的制冷剂的过冷度，并能提高性能系数。

另外，由于能使第一压缩元件的吸入制冷剂带有适当的过热度，因此，在第一压缩元件中不易出现液体压缩。

而且，由于能提高第一压缩元件的吸入制冷剂的过热度，因此，能应对在散热器中所要求的温度较高的情形。

第六发明的冷冻装置是在第一发明至第三发明中任意一项的冷冻装置的基础上，第二制冷剂配管具有连接第二热交换器与主膨胀机构的第三制冷剂配管。此外，还具有分岔膨胀机构、第五制冷剂配管、第六制冷剂配管及第四热交换器。分岔膨胀机构使制冷剂减压。第五制冷剂配管从第三制冷剂配管分岔，并延伸到分岔膨胀机构。第六制冷剂配管从分岔膨胀机构延伸到第一制冷剂配管。第四热交换器使在第三制冷剂配管中流动的制冷剂与在第六制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换。

在上述冷冻装置中，通过提高流向分岔膨胀机构的制冷剂的过冷度，能提高性能系数。

此外，当从第六制冷剂配管合流的制冷剂的温度比在第一制冷剂配管中流动的制冷剂的温度低时，能抑制第二压缩元件的喷出制冷剂的温度过度上升。

此外，能使通过第二热交换器的制冷剂量增大。

第七发明的冷冻装置是在第六发明的冷冻装置的基础上，还包括温度检测部和分岔量控制部。温度检测部对蒸发器周边的空气温度和第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测。分岔量控制部在满足由温度检测部检测到的值为空气温度时空气温度比规定低温空气温度低、而由温度检测部检测到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定高温制冷剂温度高这样的条件下，对分岔膨胀机构进行控制，以增加所通过的制冷剂量。此处的利用分岔量控制部增加通过分岔膨胀机构的制冷剂量的控制中，例如还包括从流量为零的状况(没有流动的状况)产生流动的控制。

在该冷冻装置中，即使在来自第一压缩元件或第二压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变高或蒸发器周边的空气的温度变低的情况下，也能通过增大通过分岔膨胀机构的制冷剂量来抑制第二压缩元件的喷出制冷剂的温度过度上升，并能提高第一压缩元件或第二压缩元件的可靠性。

第八发明的冷冻装置是在第六发明或第七发明的冷冻装置的基础上，还包括水温度检测部、第一制冷剂温度检测部和制冷剂分配量控制部。水温度检测部检测在水配管系统中的任意位置流动的水的温度。第一制冷剂温度检测部对通过第一制冷剂配管的制冷剂的温度进行检测。此外，制冷剂分配量控制部在水温度检测部的检测温度与第一制冷剂温度检测部的检测温度之差不足规定值时，对分岔膨胀机构进行控制，以使所通过的制冷剂量增加。

在该冷冻装置中，即使在无法充分获得利用水对在第一制冷剂配管中流动的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，通过使第六制冷剂配管合流来降低通过第一制冷剂配管的制冷剂温度，从而能提高制冷循环的性能系数。

第九发明的冷冻装置是在第一发明至第三发明中任意一项的冷冻装置的基础上，第二制冷剂配管具有连接第二热交换器与主膨胀机构的第三制冷剂配管。此外，还具有分岔膨胀机构、第四制冷剂配管、第三热交换器、第五制冷剂配管、第六制冷剂配管及第四热交换器。分岔膨胀机构使制冷剂减压。第四制冷剂配管将蒸发器与第一压缩元件的吸入侧连接。第三热交换器使在第三制冷剂配管中流动的制冷剂与在第四制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换。第五制冷剂配管从第三制冷剂配管分岔，并延伸到分岔膨胀机构。第六制冷剂配管将分岔膨胀机构与第一制冷剂配管连接。第四热交换器使在第三制冷剂配管中流动的制冷剂与在第六制冷剂配管中流动的制冷剂彼此进行热交换。

在上述冷冻装置中，可提高流向分岔膨胀机构的制冷剂的过冷度来提高性能系数，并能使第一压缩元件的吸入制冷剂带有适当的过热度来防止在第一压缩元件中产生液体压缩和/或使在第三制冷剂配管中流动的制冷剂冷却。

第十发明的冷冻装置是在第九发明的冷冻装置的基础上，还包括温度检测部和分岔热量控制部。温度检测部对蒸发器周边的空气温度和第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测。分岔热量控制部在满足由温度检测部检测到的值为空气温度时空气温度比规定低温空气温度低、而由温度检测部检测到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定高温制冷剂温度高这样的条件下，对分岔膨胀机构进行控制，以增加所通过的制冷剂量。此处的利用分岔量控制部增加通过分岔膨胀机构的制冷剂量的控制中，例如还包括从流量为零的状况(没有流动的状况)产生流动的控制。

在该冷冻装置中，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变高或蒸发器周边的空气的温度变低的情况下，也能通过增大流过分岔膨胀机构的制冷剂量来抑制第二压缩元件的喷出制冷剂的温度过度上升，并能提高第二压缩元件的可靠性。

第十一发明的冷冻装置是在第九发明或第十发明的冷冻装置的基础上，还包括第一热交换旁路配管和旁路切换机构。第一热交换旁路配管将第一制冷剂配管中途经第一热交换器的部分的一端侧与另一端侧连接。旁路切换机构可对制冷剂在第一制冷剂配管中途经第一热交换器的部分中流动的状态与制冷剂在第一热交换旁路配管中流动的状态进行切换。

在上述冷冻装置中，对于第一热交换器，通过旁路切换机构的切换，能切换成允许制冷剂通过热交换旁路配管的状态和不允许制冷剂通过热交换旁路配管的状态，能调节使用状况。

第十二发明的冷冻装置是在第十一发明的冷冻装置的基础上，还包括温度检测部和旁路控制部。温度检测部对蒸发器周边的空气温度和第一压缩元件及第二压缩元件中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测。此外，旁路控制部在满足由温度检测部检测到的值为空气温度时空气温度比规定高温空气温度高、而由温度检测部检测到的值为制冷剂温度时制冷剂温度比规定低温制冷剂温度低这样的条件下，对旁路切换机构进行控制，以增大在第一制冷剂配管中途经第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量。此处的利用分岔量控制部增加通过分岔膨胀机构的制冷剂量的控制中，例如还包括从流量为零的状况(没有流动的状况)产生流动的控制。

在上述冷冻装置中，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变低或蒸发器周边的空气的温度变高的情况下，也能通过减少在第一制冷剂配管中途经第一热交换器的部分中流动的制冷剂量来提高第二压缩元件的吸入制冷剂的过热度，从而能应对在散热器中所要求的温度较高的情形。

第十三发明的冷冻装置是在第九发明至第十二发明中任意一项的冷冻装置的基础上，还包括水温度检测部、第一制冷剂温度检测部和水对应制冷剂量控制部。水温度检测部检测在水配管系统中的任意位置流动的水的温度。第一制冷剂温度检测部对通过第一制冷剂配管的制冷剂的温度进行检测。此外，水对应制冷剂量控制部在水温度检测部的检测温度与第一制冷剂温度检测部的检测温度之差不足规定值时，对分岔膨胀机构进行控制，以使所通过的制冷剂量增加。

在该冷冻装置中，即使在无法充分获得利用水对在第一制冷剂配管中流动的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，通过使流过第六制冷剂配管的制冷剂合流来降低在第一制冷剂配管中流动的制冷剂的温度，从而能提高制冷循环的性能系数。

第十四发明的冷冻装置是在第一发明至第十三发明中任意一项的冷冻装置的基础上，还包括：驱动第一压缩元件的第一驱动部；独立于第一压缩元件对第二压缩元件进行驱动的第二驱动部。

在该冷冻装置中，由于能进行调节以使第一压缩元件的能力与第二压缩元件的能力不同，因此，在使流过第一分岔水配管的水与流过第二分岔水配管的水合流而欲使在出水配管中流动的水的温度达到目标温度的控制中，通过分别调节第一压缩元件侧的能力和第二压缩元件侧的能力，能使性能系数变成良好，并能进一步提高将压缩功抑制得较小的效果。

第十五发明的冷冻装置是在第一发明至第十三发明中任意一项的冷冻装置的基础上，第一压缩元件和第二压缩元件具有用于通过驱动各自旋转来产生压缩功的共用的转轴。

在上述冷冻装置中，通过在使离心力彼此抵消的情况下进行驱动，能抑制振动的产生和转矩负载的变动。

第十六发明的冷冻装置是在第一发明至第十五发明中任意一项的冷冻装置的基础上，工作制冷剂为二氧化碳。

在上述冷冻装置中，临界点附近的超临界状态的二氧化碳只要稍许改变制冷剂压力就能使制冷剂的密度急剧变化。因此，能利用较少的压缩功使冷冻装置的效率提高。

发明效果

如以上的说明所述的那样，根据本发明，能得到以下效果。

在第一发明中，能在第一热交换器和第二热交换器两者中可靠地进行对从第一压缩元件流向第二压缩元件的制冷剂进行冷却、可靠地提高压缩效率、提高水的温度的热交换，并能提高冷冻装置的性能系数。

在第二发明中，能有效地进行水的加热。

在第三发明中，能自动地进行提高冷冻装置的性能系数的流量控制。

在第四发明中，不仅能提高性能系数，还能抑制在第一压缩元件中产生液体压缩，并能提高喷出温度以较高地维持所获得的水的温度。

在第五发明中，能提高流向主膨胀机构的制冷剂的过冷度，并能提高性能系数。

在第六发明中，能通过提高流向分岔膨胀机构的制冷剂的过冷度来提高性能系数。

在第七发明中，能提高第一压缩元件或第二压缩元件的可靠性。

在第八发明中，即使在无法充分获得利用水对在第一制冷剂配管中流动的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，也能提高制冷循环的性能系数。

在第九发明中，能提高性能系数、防止在第一压缩元件中产生液体压缩和/或冷却在第三制冷剂配管中流动的制冷剂。

在第十发明中，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变高或蒸发器周边的空气温度变低的情况下，也能提高第二压缩元件的可靠性。

在第十一发明中，能切换成允许制冷剂通过热交换旁路配管的状态和不允许制冷剂通过热交换旁路配管的状态，能调节使用状况。

在第十二发明中，即使在来自压缩元件的喷出制冷剂的温度可能要变低或蒸发器周边的空气温度变高的情况下，也能应对在散热器中所要求的温度较高的情形。

在第十三发明中，即使在无法充分获得利用水对在第一制冷剂配管中流动的制冷剂进行冷却的冷却效果的情况下，也能提高制冷循环的性能系数。

在第十四发明中，能使性能系数良好，并能进一步提高将压缩功抑制得较小的效果。

在第十五发明中，通过在使离心力彼此抵消的情况下进行驱动，能抑制振动的产生和转矩负载的变动。

在第十六发明中，能利用较少的压缩功使冷冻装置的效率提高。

附图说明

图1是作为本发明第一实施方式的冷冻装置的一实施方式的空调装置的概略结构图。

图2是对第一实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图3是对第一实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图4是第一实施方式的变形例1的空调装置的概略结构图。

图5是第一实施方式的变形例2的空调装置的概略结构图。

图6是第一实施方式的变形例3的空调装置的概略结构图。

图7是第一实施方式的变形例7的空调装置的概略结构图。

图8是作为本发明第二实施方式的冷冻装置的一实施方式的空调装置的概略结构图。

图9是对第二实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图10是对第二实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图11是第二实施方式的变形例1的空调装置的概略结构图。

图12是第二实施方式的变形例5的空调装置的概略结构图。

图13是作为本发明第三实施方式的冷冻装置的一实施方式的空调装置的概略结构图。

图14是对第三实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图15是对第三实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图16是第三实施方式的变形例1的空调装置的概略结构图。

图17是第三实施方式的变形例4的空调装置的概略结构图。

图18是作为本发明第四实施方式的冷冻装置的一实施方式的空调装置的概略结构图。

图19是对第四实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的压力-焓线图。

图20是对第四实施方式的空调装置的制冷循环加以图示的温度-熵线图。

图21是第四实施方式的变形例1的空调装置的概略结构图。

图22是第四实施方式的变形例2的空调装置的概略结构图。

图23是第四实施方式的变形例3的空调装置的概略结构图。

图24是第四实施方式的变形例4的空调装置的概略结构图。

图25是第四实施方式的变形例8的空调装置的概略结构图。

具体实施方式

(1)第一实施方式

(1-1)空调装置的结构

图1是作为本发明的冷冻装置的一实施方式的供热水装置1的概略结构图。供热水装置1是使用在超临界区工作的制冷剂(在此是二氧化碳)进行两级压缩式制冷循环来产生温水的装置。

供热水装置1具有水回路910和制冷剂回路10。

(水回路)

如图1所示，水回路910包括：将从外部供给来的水引导至水分岔点W的进水配管901；从水分岔点W延伸的热源水配管902、903及中间水配管904、905；从热源水配管902、903与中间水配管904、905合流的合流点Z引导至外部的出水配管906。

在该进水配管901上设有可调节通过的水的量的泵921。该泵921中设有电动机921m，利用控制部99调节电动机921m的转速，从而调节泵的流量。此外，在水回路910中设有对通过进水配管901的水的温度进行检测的水温传感器910T。通过该水温传感器910T，控制部99能把握供给来的水的温度，并可把握与使用者所要求的热水温度的差，从而调节制冷剂回路10的制冷循环。

热源水配管902从分岔点W延伸至后述制冷剂回路10的热源侧热交换器4。此外，热源水配管903以将从热源侧热交换器4流出的水引导至合流点Z的方式延伸。这样，在热源水配管902、903中流动的水在热源侧热交换器4中与在制冷剂回路10中流动的制冷剂进行热交换而被加热，从而制出温水。另外，以中间冷却器7的制冷剂流与水流成为对流的方式构成配管，来提高热交换效率。

中间水配管904从分岔点W延伸至后述制冷剂回路10的中间冷却器7。中间水配管905以将从中间冷却器7流出的水引导至合流点Z的方式延伸。这样，在中间水配管904、905中流动的水在中间冷却器7中与在制冷剂回路10中流动的制冷剂进行热交换而被加热，从而制出温水。另外，以热源侧热交换器4的制冷剂流与水流成为对流的方式构成配管，来提高热交换效率。在中间水配管904、905中，作为热交换对象的制冷剂的温度比热源侧热交换器4的制冷剂的温度低，因此，为了主要在热源侧热交换器4进行水的加热，将该中间水配管904、905的管径设计得比热源水配管902、903的管径小。

接着，分别在热源水配管902、903及中间水配管904、905中被加热、并在合流点Z合流的热水通过出水配管906供给给使用者。

(制冷剂回路)

制冷剂回路10主要具有低级侧压缩元件2c、高级侧压缩元件2d、热源侧热交换器4、膨胀机构5、利用侧热交换器6、中间制冷剂管22、中间冷却器7、将上述构件连接的连接配管71、72、76等、利用侧温度传感器6T。

在本实施方式中，低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d将制冷剂依次两级压缩。

低级侧的压缩元件2c采用在壳体21a内收容有压缩机驱动电动机21b、驱动轴21c的封闭式结构。压缩机驱动电动机21b与驱动轴21c连结。此外，该驱动轴21c与压缩元件2c连结。在本实施方式中，压缩元件2c是旋转式或涡旋式等容积式的压缩元件。此外，低级侧的压缩元件2c从吸入管2a吸入制冷剂，将该吸入后的制冷剂压缩，并朝中间制冷剂管22喷出。中间制冷剂管22经由中间冷却器7将低级侧的压缩元件2c的喷出侧与高级侧的压缩元件2d的吸入侧连接。喷出管2b是用于将从低级侧的压缩元件2c喷出的制冷剂经由中间冷却器7输送到高级侧的压缩元件2d的制冷剂管，在喷出管2b上设有将与从低级侧的压缩元件2c喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油从制冷剂分离出、并使其返回低级侧的压缩元件2c的吸入侧的机构和单向机构42c。使制冷机油返回的机构主要包括：将与从低级侧的压缩元件2c喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油从制冷剂分离出的油分离器41a；以及与油分离器41a连接，使从制冷剂分离出的制冷机油返回低级侧的压缩元件2c的吸入管2a的回油管41b。在回油管41b上设有使在回油管41b中流动的制冷机油减压的减压机构41c。在本实施方式中，减压机构41c使用毛细管。单向机构42是用于允许制冷剂从低级侧的压缩元件2c的喷出侧朝中间冷却器7流动并阻止制冷剂从中间冷却器7朝低级侧的压缩元件2c的喷出侧流动的机构，在本实施方式中，使用单向阀。

高级侧的压缩元件2d与低级侧的压缩元件2c同样，采用在壳体21d内收容有压缩机驱动电动机21e、驱动轴21f的封闭式结构。压缩机驱动电动机21e与驱动轴21f连结。此外，该驱动轴21f与压缩元件2d连结。在本实施方式中，压缩元件2d是旋转式或涡旋式等容积式的压缩元件。此外，高级侧的压缩元件2d从中间制冷剂管22吸入制冷剂，将该吸入后的制冷剂压缩，并朝喷出管2e喷出。喷出管2e连接高级侧的压缩元件2d的喷出侧与热源侧热交换器4。在喷出管2e上设有将与从高级侧的压缩元件2d喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油从制冷剂分离出、并使其返回高级侧的压缩元件2d的吸入侧的机构和单向机构42d。使制冷机油返回的机构主要包括：将与从高级侧的压缩元件2d喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油从制冷剂分离出的油分离器41d；以及与油分离器41d连接，使从制冷剂分离出的制冷机油返回高级侧的压缩元件2d的吸入侧、即中间制冷剂管22的回油管41e。在回油管41e上设有使在回油管41e中流动的制冷机油减压的减压机构41f。在本实施方式中，减压机构41f使用毛细管。单向机构42d是用于允许制冷剂从高级侧的压缩元件2d的喷出侧朝热源侧热交换器4流动并阻止制冷剂从热源侧热交换器4朝高级侧的压缩元件2d的喷出侧流动的机构，在本实施方式中，使用单向阀。

即，两个压缩元件2c、2d彼此串联连接，并分别与不同的驱动轴21c、21f连结，两个压缩元件2c、2d采用分别被压缩机驱动电动机21b、21e驱动而旋转的两级压缩结构。

在中间冷却器7中，在中间水配管904、905中流动的水被通过中间制冷剂管22的制冷剂的热加热，在中间制冷剂管22中流动的制冷剂被在中间水配管904、905中流动的水冷却。藉此，能降低高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的过热度，且不会出现高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度过度升高的情况。此外，如上所述通过降低在中间制冷剂管22中流动的制冷剂温度，被高级侧的压缩元件2d吸入的制冷剂密度提高，因此，能提高冷冻能力。

热源侧热交换器4是以空气为热源、起到制冷剂的散热器的作用的热交换器。热源侧热交换器4的一端经由连接配管71和单向机构42而与高级侧的压缩元件2d的喷出侧连接，另一端经由连接配管72与膨胀机构5连接。在该热源侧热交换器4中，在热源水配管902、903中流动的水被从连接配管71朝连接配管72流动的制冷剂加热，从连接配管71朝连接配管72流动的制冷剂被在热源水配管902、903中流动的水冷却。

膨胀机构5的一端与连接配管72连接，另一端经由连接配管76与利用侧热交换器6连接。该膨胀机构5是使制冷剂减压的机构，在本实施方式中，使用电动膨胀阀。此外，在本实施方式中，膨胀机构5将在热源侧热交换器4中冷却后的高压的制冷剂在输送到利用侧热交换器6之前减压到制冷剂的饱和压力附近。

利用侧热交换器6是起到制冷剂的蒸发器的作用的热交换器。利用侧热交换器6的一端经由连接配管76与膨胀机构5连接，另一端经由吸入管2a与低级侧的压缩元件2c的吸入侧连接。另外，在此虽未图示，但对利用侧热交换器6供给有与在利用侧热交换器6中流动的制冷剂进行热交换的作为加热源的水和空气。

利用侧温度传感器6T对为了与在上述利用侧热交换器6中流动的制冷剂进行热交换而被供给作为加热源的水和空气的温度进行检测。

如上所述，供热水装置1中设有控制部99，该控制部99把握利用侧温度传感器6T的检测温度，控制低级侧的压缩元件2c、高级侧的压缩元件2d、膨胀机构5、泵921等构成供热水装置1的各部分的动作。

(1-2)空调装置的动作

接着，使用图1、图2及图3对本实施方式的供热水装置1的动作进行说明。

在此，图2是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图3是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

在图2所示的压力-焓线图及图3所示的温度-熵线图中分别对应地表示了图1的制冷剂回路10中A、B、C、D、K、M所示的点的制冷剂的状态。

在该制冷循环中，在中间制冷剂管22中流动的制冷剂在通过中间冷却器7时，被在水回路910的中间水配管904、905中流动的制冷剂冷却(参照图2、图3的点B→点C)。

(目标能力输出控制)

在这样的制冷循环中，控制部99进行如下所述的目标能力输出控制。

首先，控制部99接收使用者通过未图示的控制器等输入的出热水温度的输入值和所需出热水量的输入值。控制部99根据所需出热水量的输入值，控制泵921的电动机921m的转速，从而控制水的流量。

此外，控制部99把握水温传感器910T检测到的水的温度、利用泵921的电动机921m控制的流量，计算出供给到热源侧热交换器4的制冷剂所需的放出热量。此外，控制部99根据该所需的放出热量来计算出高级侧压缩元件2的喷出制冷剂压力的目标喷出压力。

另外，在此，以目标喷出压力的情形为例对目标能力输出控制中的目标值进行说明，但除了上述目标喷出压力以外，例如还能分别确定喷出制冷剂压力和喷出制冷剂温度的目标值以使喷出制冷剂压力乘以喷出制冷剂温度的值在规定范围内。这是因为，在负载变化的情形下，当吸入制冷剂的过热度较高时，喷出制冷剂的密度会变低，因此，有的时候即使能维持从高级侧的压缩元件2d喷出的喷出制冷剂的温度，也无法确保热源侧热交换器4所要求的放出热量。

接着，控制部99根据利用侧温度传感器6T检测出的温度来确定目标蒸发温度和目标蒸发压力(临界压力以下的压力)。每次利用侧温度传感器6T检测出的温度变化时，进行该目标蒸发压力的设定。

此外，控制部99根据该目标蒸发温度的值来进行过热度控制，以使低级侧压缩元件2c所吸入的制冷剂的过热度为5℃以下的目标值x(过热度目标值)。

此外，控制部99一边进行维持如上确定的过热度下的熵值的等熵变化，一边对低级侧的压缩元件2c进行控制，以提高制冷剂压力和制冷剂温度，并将制冷剂朝制冷剂配管22喷出。在设于中间制冷剂管22的中间冷却器7中，水和制冷剂以彼此对流的关系进行热交换，制冷剂被在中间水配管904、905中流动的水冷却，在中间水配管904、905中流动的水被制冷剂加热。这样，在中间制冷剂管22中流动的制冷剂在中间冷却器7中被冷却，并被吸入高级侧的压缩元件2d。在高级侧的压缩元件2d中，通过转速控制来控制运转容量，制冷剂变成超过临界压力的压力并被喷出。这样，由于被高级侧的压缩元件2d进一步压缩而温度上升的制冷剂被输送至热源侧热交换器4。在该热源侧热交换器4中，高温高压的超临界状态的制冷剂与水以彼此对流的关系进行热交换，从而能获得目标出热水温度的水。

在此，在热源侧热交换器4内进行的放热工序中，由于制冷剂处于超临界状态，因此，制冷剂一边被维持在目标喷出压力下，一边进行等压变化，同时制冷剂的温度连续降低。此外，在热源侧热交换器4中流动的制冷剂被冷却到值y，该值y在通过热源水配管902、903供给来的作为加热对象的水的温度以上，且与上述供给来的作为加热对象的水的温度接近。在此，通过泵921的电动机921m的供给量控制，使得y的值变化。

另外，如上在热源侧热交换器4中被冷却后的制冷剂被膨胀机构5减压至目标蒸发压力(临界压力以下的压力)，并流入利用侧热交换器6。

在利用侧热交换器6中流动的制冷剂通过吸收来自所供给的作为加热源的水和空气中的热，而在维持目标蒸发温度和目标蒸发压力的情况下，一边进行等温等压变化，一边提高制冷剂的干燥度。此外，控制部99对未图示的加热源的供给装置(在供给水的情况下为泵、在供给空气的情况下为风扇等)的供给量进行控制，以使过热度成为过热度目标值。

当如上进行控制时，控制部99计算出x的值和y的值以使制冷循环中的性能系数(COP)最高，并进行上述目标能力输出控制。在此，控制部99在进行性能系数处于最好时的x的值和y的值的计算中，根据作为工作制冷剂的二氧化碳的物性(莫里尔图等)来进行计算。另外，预先确定能一定程度良好地维持性能系数的条件，只要在上述条件内，也可以求出使压缩功为进一步小的值的x的值和y的值。此外，也可以以将压缩功限制在规定值以下为前提条件，求出满足上述前提条件的情况下性能系数最好的x的值和y的值。

在此，控制部99所进行的在制冷剂回路10的热源侧热交换器4、中间制冷剂管22中确保的放热量控制与泵921的流量控制的关系中包括，例如，在控制制冷剂回路10以使热源侧热交换器4、中间制冷剂管22中的放热量变大的情况下，调节水回路910的泵921的流量变大等。此外，在该放热量控制与流量控制的关系中，相反地，也包括在不能增加热源侧热交换器4、中间制冷剂管22中的放热量的情况下，将水回路910的泵921的流量抑制得较小的控制。此外，控制部99实现使用者所要求的出热水温度，出热水量的控制比出热水温度的优先度低。

(第一实施方式的特征)

在此，在分岔点W处分岔并在中间水配管904、905侧流动的水是未在热源侧热交换器4中被加热的水，与在进水配管901中流动的制冷剂的温度为相同温度。此外，在控制部99的控制中，在使用二氧化碳作为工作制冷剂的制冷剂回路10中，进行过热度控制，以使过热度变成5℃以下的目标值x，并进行调节，以使低级侧的压缩元件2c的压缩比与高级侧的压缩元件2d的压缩比相等。因此，根据二氧化碳的莫里尔图的特性，在热源侧热交换器4中流动的制冷剂的温度一定比在中间冷却器7中流动的制冷剂的温度高。这样，在中间冷却器7中流动的制冷剂的温度与在热源侧热交换器4中流动的制冷剂的温度不同，且在中间冷却器7中流动的制冷剂的温度较低，在这种制冷循环中，要获得中间冷却器7的制冷循环的效果、即冷却高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的效果，就得满足在中间水配管904、905中流动的水的温度比在中间制冷剂管22中流动的制冷剂的温度低。因此，假设流入中间冷却器7的水在流入中间冷却器7之前在热源侧热交换器4中已经被一定程度地加热，则不仅会降低冷却上述高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的效果，当在中间水配管904、905中流动的水的温度比在中间制冷剂管22中流动的制冷剂的温度高时，还会出现相反效果。对此，在本实施方式的供热水装置1中，流入中间冷却器7的水在被分岔点W分岔后，能不获取来自外部的热而经由中间水配管904流入中间冷却器7。因此，至少在进水配管901中流动的水的温度比在中间制冷剂管22中流动的制冷剂的温度低，藉此，能获得冷却高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的效果，并能防止因在中间水配管904、905中流动的水在流入中间冷却器7之前被加热而降低这种效果、起到相反效果的情形。

(1-3)变形例1

作为上述实施方式的控制部99的控制的一例，例如能进行如下的控制。

例如，设定低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的设计耐压为12MPa，作为喷出制冷剂压力，需要维持在该设计耐压以下。

在此，在控制部99根据使用者输入的出热水温度的输入值设定喷出制冷剂温度的情况下，将目标喷出压力和目标喷出温度设定为上述设计压力以下且能确保供给到热源侧热交换器4的制冷剂的放出热量的制冷剂压力和制冷剂温度。藉此，在使用二氧化碳作为工作制冷剂的制冷循环的莫里尔图中，作为目标的喷出制冷剂的状态定于一点。

另一方面，根据利用侧温度传感器6T的检测温度，确定制冷循环的目标蒸发压力。

此外，在进行使低级侧的压缩元件2c的压缩比与高级侧的压缩元件2d的压缩比相等的控制的情况下，根据上述目标喷出压力和蒸发压力的关系，在中间制冷剂管22中流动的目标中间压力确定。

在此，在将低级侧的压缩元件2c的吸入制冷剂的过热度设定为5℃时，通过在低级侧的压缩元件2c中进行等熵变化，喷出制冷剂的温度和压力确定。此外，当在高级侧的压缩元件2d中进行等熵变化以实现目标喷出压力和目标喷出温度时，高级侧的压缩元件2d所吸入的制冷剂的温度确定。

藉此，使从低级侧的压缩元件2c喷出的制冷剂在被高级侧的压缩元件2d吸入之前冷却所需的冷热量便确定，控制部99也可根据水温传感器910T的检测值进行泵921的流量控制，以能供给该冷热量。

另外，上述过热度并不限定于5℃，例如可在0℃～5℃的范围内进行选择，此外，可调节流入膨胀机构5的制冷剂的温度，也可一边调节上述值，一边确定x的值和y的值，以使制冷循环的性能系数最好。

(1-4)变形例2

此外，例如，如图4所示，也可以采用具有对高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度进行检测的喷出制冷剂温度传感器2T的制冷剂回路10A。

当该喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度过高时，不能维持高级侧的压缩元件2d的可靠性，因此，控制部99也可进行降低喷出制冷剂温度、降低泵921的流量的控制。

藉此，可确保高级侧的压缩元件2d的可靠性，并可实现使用者所要求的出热水温度。

(1-5)变形例3

在上述实施方式中，以将中间水配管904、905的管径设计得比热源水配管902、903的管径细的情况为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，如图5所示，也可采用设有流量比调节机构911的制冷剂回路10B，该流量比调节机构911可调节在中间水配管904、905中流动的水的量与在热源水配管902、903中流动的水的量之比率。

例如，流量比调节机构911能设于中间水配管904、905的中途。藉此，即便使中间水配管904、905的管径与热源水配管902、903的管径相同，也能调节流量比。

此外，调节在热源水配管902、903中流动的水的量与在中间水配管904、905中流动的水的量的流量比时，控制部99例如也可进行流量比的控制，以使从莫里尔图中得到的热源侧热交换器4的加热量与中间冷却器7的加热量的比率同在热源水配管902、903中流动的水的量与在中间水配管904、905中流动的水的量的比率相同。根据从高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的比焓中减去低级侧的压缩元件2c的喷出制冷剂的比焓所得到的中间比焓(莫里尔图上的点B→点C)，能把握此时的中间冷却器7的加热量。此外，根据从热源侧热交换器4出口的制冷剂的比焓中减去高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂的比焓所得到的热源比焓(莫里尔图上的点D→点K)，能把握热源侧热交换器4的加热量。这样，控制部99能将在热源水配管902、903中流动的水的量与在中间水配管904、905中流动的水的量的比率控制成同热源比焓与中间比焓的比率相等。另外，在通过控制进行流量比的调节中热源比焓、中间比焓的值变化的情况下，控制部99也可对应规定时间间隔(或规定比率乖离度)进行反馈控制，以对应于该时间点的热源比焓与中间比焓的比率。

此外，不仅可进行上述使用热源比焓、中间比焓的值的控制，例如，控制部99也可控制在热源水配管902、903中流动的水的量与在中间水配管904、905中流动的水的量的比率，以使热源水配管903的热源侧热交换器4的出口温度与中间水配管905的中间冷却器7的出口温度大致相等。此时，控制部99也可通过规定的反馈控制，使出口温度相同。

在此，例如，仅希望增加热源水配管902、903侧的水的量的情况下，控制部99可通过提高泵921的电动机的转速、增加流量、减小流量比调节机构911的开度，将在中间水配管904、905中流动的水的量维持一定，并增加在热源水配管902、903中流动的水的量。

藉此，控制部99在不仅实现使用者所期望的出热水温度还实现使用者所期望的出热水量的运转中，能进行使制冷循环的性能系数成为良好的值的控制。

(1-6)变形例4

此外，例如，如图6所示，也可采用设有热源制冷剂传感器4T、热源制冷剂压力传感器4P、中间制冷剂温度传感器22T、中间制冷剂压力传感器22P、变形例3中所示的流量比调节机构911的制冷剂回路10C，其中，热源制冷剂传感器4T对通过热源侧热交换器4的制冷剂的温度进行检测，热源制冷剂压力传感器4P对通过热源侧热交换器4的制冷剂的压力进行检测，中间制冷剂温度传感器22T对通过中间制冷剂管22的制冷剂的温度进行检测，中间制冷剂压力传感器22P对通过中间制冷剂管22的制冷剂的压力进行检测。

在此，根据对通过热源侧热交换器4的制冷剂的温度进行检测的热源制冷剂传感器4T的检测值和对通过热源侧热交换器4的制冷剂的压力进行检测的热源制冷剂压力传感器4P的检测值，能把握在热源侧热交换器4中能从制冷剂供给到水的放出热量，根据对通过中间制冷剂管22的制冷剂的温度进行检测的中间制冷剂温度传感器22T的检测值和对通过中间制冷剂管22的制冷剂的压力进行检测的中间制冷剂压力传感器22P的检测值，能把握在中间冷却器7中能从制冷剂供给到水的放出热量。因此，控制部99能进行以下控制，对应于在热源侧热交换器4中能从制冷剂供给到水的放出热量、在中间冷却器7中能从制冷剂供给到水的放出热量地调节流量比调节机构911的开度，以达到为了获得所需要的出热水温度的效率良好的流量比。

(1-7)变形例5

在上述实施例4中，以设有流量比调节机构911的水回路910为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以采用在热源水配管902、903上设置开闭阀并在中间水配管904、905上也设置开闭阀以取代流量比调节机构911的水回路。

(1-8)变形例6

在上述实施方式中，以仅设置一组进行两级压缩的具有低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的两级压缩机构的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可采用将进行上述两级压缩的两级压缩机构彼此并联设置的制冷剂回路。

此外，还可以在制冷剂回路中将多个利用侧热交换器6彼此并联配置。此时，还可以采用将膨胀机构配置在各个利用侧热交换器之前以能控制对各利用侧热交换器6供给的制冷剂量，并将膨胀机构也彼此并联配置的制冷剂回路。

(1-9)变形例7

在上述实施方式中，以分别单独设有驱动轴21c、21f及压缩机驱动电动机21b、21e的低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d为例进行了说明。

不过，本发明并不限定于此，例如，如图7所示，也可以是采用压缩机构2的制冷剂回路10D，在该压缩机构2中采用共用驱动轴121c，使用一个共用压缩机驱动电动机121b，并将动力传递到共用驱动轴121c，共用驱动轴121c兼用作低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的驱动轴。

该压缩机构2采用在壳体21a内收容有压缩机驱动电动机21b、共用驱动轴121c及压缩元件2c、2d的封闭式结构。共用压缩机驱动电动机121b与共用驱动轴121c连结。此外，该共用驱动轴121c与两个压缩元件2c、2d连结。即，两个压缩元件2c、2d与一个共用驱动轴121c连结，且两个压缩元件2c、2d均被共用压缩机驱动电动机121b驱动而旋转，即所谓的一轴两级压缩结构。压缩元件2c、2d是旋转式或涡旋式等容积式的压缩元件。此外，低级侧的压缩元件2c从吸入管2a吸入制冷剂，将该吸入后的制冷剂压缩，并朝中间制冷剂管22喷出。中间制冷剂管22经由中间冷却器7将低级侧的压缩元件2c的喷出侧与高级侧的压缩元件2d的吸入侧连接。高级侧的压缩元件2d将经由中间制冷剂管22吸入的制冷剂进一步压缩后，朝喷出管2b喷出。此外，图7中，喷出管2b是用于将从压缩机构2喷出的制冷剂送到热源侧热交换器4的制冷剂管，在喷出管2b上设有油分离机构41和单向机构42。油分离机构41是将与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油从制冷剂分离并使该制冷机油返回压缩机构2的吸入侧的机构，上述油分离机构41主要具有：从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油的油分离器41a；以及与油分离器41a连接并使从制冷剂中分离出的制冷机油返回压缩机构2的吸入管2a的回油管41b。在回油管41b上设有使在回油管41b中流动的制冷机油减压的减压机构41c。减压机构41c使用毛细管。单向机构42是用于允许制冷剂从压缩机构2的喷出侧朝热源侧热交换器4流动并阻止制冷剂从热源侧热交换器4朝压缩机构2的喷出侧流动的机构，该单向机构42使用单向阀。

这样，压缩机构2具有两个压缩元件2c、2d，并使用后级侧的压缩元件接着压缩从这些压缩元件2c、2d中的前级侧的压缩元件喷出的制冷剂。

在此，由于采用了一轴两级式的压缩机构，因此，控制部99能进行以下控制，驱动低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d并使其离心力彼此抵消，从而抑制振动的产生、转矩负载的变动，使低级侧的压缩元件2c的运转容量和高级侧的压缩元件2d的运转容量平衡，并使低级侧的压缩比与高级侧的压缩比相等。

(2)第二实施方式

(2-1)空调装置的结构

图8是本发明第二实施方式的冷冻装置即供热水装置201的概略结构图。

以下，对于第二实施方式中与第一实施方式内容相同的部分，省略其说明。

(水回路)

水回路910相对于上述实施方式的水回路还具有配置于中间水配管904、905中途的流量比调节机构911。该流量比调节机构911的开度被控制部99控制，能调节在热源水配管902、903侧流动的水的量与在中间水配管904、905侧流动的水的量的比率。

(制冷剂回路)

制冷剂回路210相对于上述实施方式的制冷剂回路还具有气液热交换器8、气液三通阀8C、气液旁路配管8B、连接上述构件的连接配管71、72、73、74、75、76、77等。

气液热交换器8具有：使从连接配管73朝连接配管74流动的制冷剂通过的液体侧的气液热交换器8L；以及使从连接配管77朝吸入管2a流动的制冷剂通过的气体侧的气液热交换器8G。此外，气液热交换器8使在上述液体侧的气液热交换器8L中流动的制冷剂与在气体侧的气液热交换器8G中流动的制冷剂之间进行热交换。另外，在此，虽然用“液体”侧、气“液”热交换器8等词语进行说明，但通过液体侧的气液热交换器8L的制冷剂并不限定于液体状态，例如还可以是超临界状态的制冷剂。此外，对于在气体侧的气液热交换器8L中流动的制冷剂，也并不限定于气体状态的制冷剂，例如还可以是略微潮湿的制冷剂。

气液旁路配管8B将气液三通阀8C的一个转换口与连接配管74的端部连接，其中，气液三通阀8C与液体侧的气液热交换器8L的上游侧即连接配管73连接，连接配管74朝液体侧的气液热交换器8L的下游侧延伸。

气液三通阀8C能在气液利用连接状态与气液非利用连接状态之间切换，其中，上述气液利用连接状态是将从热源侧热交换器4延伸出的连接配管72与从液体侧的气液热交换器8L延伸出的连接配管73连接的状态，上述气液非利用连接状态是将从热源侧热交换器4延伸出的连接配管72不与从液体侧的气液热交换器8L延伸出的连接配管73连接而与气液旁路配管8B连接的状态。

(2-2)空调装置的动作

接着，使用图8、图9及图10对该第二实施方式的供热水装置201的动作进行说明。

在此，图9是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图10是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

(气液利用连接状态)

在气液利用连接状态下，利用控制部99对气液三通阀8C的连接状态进行切换控制，以在气液热交换器8中，使通过液体侧的气液热交换器8L的制冷剂与通过气体侧的气液热交换器8G的制冷剂彼此进行热交换。

在此，从低级侧的压缩元件2c的吸入管2a吸入的制冷剂(参照图9、图10的点A)被低级侧的压缩元件2c压缩(参照图9、图10的点B)，在中间制冷剂管22中流动的制冷剂在中间冷却器7中被流过中间水配管904、905的水冷却(参照图9、图10的点C)。

被高级侧的压缩元件2d压缩至超过临界压力的压力的制冷剂(参照图9、图10的点D)被输送到热源侧热交换器4。随后，在热源侧热交换器4中，通过对流过热源水配管902、903的水进行加热，使制冷剂自身具有的热释放。另外，在此，采用二氧化碳作为工作制冷剂，且二氧化碳在超临界状态下流入热源侧热交换器4，因此，在放热工序中，在制冷剂压力固定的情况下通过显热变化朝外部放热，并且制冷剂自身的温度连续降低(参照图9、图10的点K)。此外，流出热源侧热交换器4的制冷剂流入液体侧的气液热交换器8L，通过与在气体侧的气液热交换器8G中流动的低温低压的气体制冷剂进行热交换而进一步放热，且制冷剂自身的温度进一步连续降低(参照图9、图10的点L)。流出上述液体侧的气液热交换器8L的制冷剂被膨胀机构5减压(参照图9、图10的点M)，并流入利用侧热交换器6。在利用侧热交换器6中，在压力固定的情况下，通过与外部的空气和水进行热交换，制冷剂一边在潜热变化中消耗从外部夺取的热一边进行蒸发，从而增加制冷剂的干燥度(参照图9、图10的点P)。在气体侧的气液热交换器8G中，从利用侧热交换器6流出的制冷剂在压力固定的情况下，这次利用与流过液体侧的气液热交换器8L的高温高压制冷剂进行热交换而夺取的热进一步一边潜热变化一边蒸发，从而超过在此压力下的干饱和蒸汽曲线而处于过热状态。接着，上述过热状态的制冷剂经由吸入管2a被吸入到低级侧的压缩机构2c(图9、图10的点A)。在气液利用连接状态下，反复进行这样的制冷剂循环。

(气液非利用连接状态)

在气液非利用连接状态下，控制部99对气液三通阀8C的连接状态进行控制，以使其处于将连接配管72与气液旁路配管8B连接的状态，从而不进行气液热交换器8的热交换。

另外，由于在气液非利用连接状态下，图9、图10的点A、点B、点C、点D、点K与气液利用连接状态下的点相同，因此省略其说明。

在此，流出热源侧热交换器4的制冷剂不流入液体侧的气液热交换器8L，而是在气液旁路配管8B中流动并在膨胀机构5中被减压(参照图9、图10的点L’)。接着，在膨胀机构5中被减压，并流入利用侧热交换器6(参照图9、图10的点M’)。在利用侧热交换器6中，在压力固定的情况下，通过与外部的空气、水进行热交换，制冷剂一边在潜热变化中消耗从外部夺取的热一边进行蒸发，从而超过上述压力下的干饱和蒸汽曲线而处于过热状态。接着，上述过热状态的制冷剂经由吸入管2a被吸入到低级侧的压缩机构2c(参照图9、图10的点P’)。在气液非利用连接状态下，反复进行这样的制冷剂循环。

(气液热交换器切换控制)

此外，控制部99一边进行与上述实施方式1中说明的目标能力输出控制同等的控制，一边进行气液热交换器切换控制，在上述气液热交换器切换控制中，切换上述气液利用连接状态与气液非利用连接状态。

在上述气液热交换器切换控制中，控制部99根据利用侧温度传感器6T的检测温度来切换气液三通阀8C的连接状态。

在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，则在不改变高级侧的压缩元件2d的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会上升。若像这样喷出制冷剂温度过度上升，则会影响高级侧的压缩元件2d的可靠性。因此，在此，控制部99进行将气液三通阀8C的连接状态切换成气液非利用连接状态的控制。藉此，即使利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，也能对高级侧的压缩元件2d所吸入的制冷剂的过热度的上升程度进行抑制来抑制喷出制冷剂温度的上升，并能维持所要求的放热量。

相反，在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较高而较高地设定目标蒸发温度，则在不改变高级侧的压缩元件2d的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会降低。此时，会有无法对热源侧热交换器4供给具有其所需要的放出热量的状态的制冷剂的情形。在这种情况下，控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态，使高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的过热度上升，从而能确保在热源侧热交换器4中所需要的放出热量。此外，即使能如上所述供给所需要的放出热量，也会有能改善性能系数的情形。在这种情况下，控制部99通过将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态来降低膨胀机构5的吸入制冷剂的比焓，以提高制冷循环的制冷能力，从而不仅能确保所要求的放热热量还能提高性能系数。另外，由于能确保低级侧的压缩元件2c的吸入制冷剂具有适当的过热度，因此能防止在低级侧的压缩元件2c中产生液体压缩的可能性。

(2-3)变形例1

在上述实施方式中，以控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(基于确定的目标蒸发温度)来切换气液三通阀8C的连接状态的情形为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以如图11所示，采用具有对高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度进行检测的喷出制冷剂温度传感器2T以取代利用侧温度传感器6T的制冷剂回路210A。

在上述喷出制冷剂温度传感器2T中，上述利用侧温度传感器6T的检测温度变高的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低的情形，而上述利用侧温度传感器6T的检测温度变低的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变高的情形。即，当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度过高时，由于无法维持高级侧的压缩元件2d的可靠性，因此，控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液非利用连接状态，以防止低级侧的压缩元件2c的吸入制冷剂的过热度变大。此外，当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低时，由于无法供给热源侧热交换器4所要求的放出热量，因此，控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态，以使低级侧的压缩元件2c的吸入制冷剂的过热度上升、确保能力。此外，在低级侧的压缩元件2c的吸入制冷剂的温度较低、且即使提高过热度高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度也不过度上升的情况下，控制部99将气液三通阀8C的连接状态切换成气液利用连接状态，以降低输送至膨胀机构5的制冷剂的比焓，通过提高制冷循环的制冷能力来提高性能系数。

(2-4)变形例2

在上述实施方式中，以切换气液三通阀8C的连接状态而在气液利用连接状态与气液非利用连接状态之间进行切换的情形为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以通过调节气液三通阀8C的切换状态，来使制冷剂在气液旁路配管8B与气液热交换器8L两者中流动，并控制两个流路中的制冷剂流量比。

(2-5)变形例3

在上述实施方式中，以设有气液三通阀8C的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以采用在连接配管73上设置开闭阀并在气液旁路配管8B上也设置开闭阀以取代气液三通阀8C的制冷剂回路。

(2-6)变形例4

在上述实施方式中，以仅设置一组进行两级压缩的具有低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的两级压缩机构的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可采用将进行上述两级压缩的两级压缩机构彼此并联设置的制冷剂回路。

此外，还可以在制冷剂回路中将多个利用侧热交换器6彼此并联配置。此时，还可以采用将膨胀机构配置在各个利用侧热交换器之前以能控制对各利用侧热交换器6供给的制冷剂的量，将膨胀机构也彼此并联配置的制冷剂回路。

(2-7)变形例5

在上述实施方式中，以分别单独设有驱动轴21c、21f及压缩机驱动电动机21b、21e的低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d为例进行了说明。

不过，本发明并不限定于此，例如，如图12所示，也可以是采用压缩机构2的制冷剂回路210B，在该压缩机构2中采用共用驱动轴121c，使用一个共用压缩机驱动电动机121b，并将动力传递到共用驱动轴121c，共用驱动轴121c兼用作低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的驱动轴。

该压缩机构2采用在壳体21a内收容有压缩机驱动电动机21b、共用驱动轴121c及压缩元件2c、2d的封闭式结构。共用压缩机驱动电动机121b与共用驱动轴121c连结。此外，该共用驱动轴121c与两个压缩元件2c、2d连结。即，两个压缩元件2c、2d与一个共用驱动轴121c连结，且两个压缩元件2c、2d均被共用压缩机驱动电动机121b驱动而旋转，即所谓的一轴两级压缩结构。压缩元件2c、2d是旋转式或涡旋式等容积式的压缩元件。此外，低级侧的压缩元件2c从吸入管2a吸入制冷剂，将该吸入后的制冷剂压缩，并朝中间制冷剂管22喷出。中间制冷剂管22经由中间冷却器7将低级侧的压缩元件2c的喷出侧与高级侧的压缩元件2d的吸入侧连接。高级侧的压缩元件2d将经由中间制冷剂管22吸入的制冷剂进一步压缩后，朝喷出管2b喷出。此外，在图12中，喷出管2b是用于将从压缩机构2喷出的制冷剂送到热源侧热交换器4的制冷剂管，在喷出管2b上设有油分离机构41和单向机构42。油分离机构41是从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油并使该制冷机油回到压缩机构2的吸入侧的机构，上述油分离机构41主要具有：从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油的油分离器41a；以及与油分离器41a连接并使从制冷剂中分离出的制冷机油回到压缩机构2的吸入管2a的回油管41b。在回油管41b上设有对在回油管41b中流动的制冷机油进行减压的减压机构41c。减压机构41c使用毛细管。单向机构42是用于允许制冷剂从压缩机构2的喷出侧朝热源侧热交换器4流动并阻止制冷剂从热源侧热交换器4朝压缩机构2的喷出侧流动的机构，该单向机构42使用单向阀。

这样，压缩机构2具有两个压缩元件2c、2d，并使用后级侧的压缩元件接着压缩从这些压缩元件2c、2d中的前级侧的压缩元件喷出的制冷剂。

在此，由于采用了一轴两级式的压缩机构，因此，控制部99能进行以下控制，驱动低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d并使其离心力彼此抵消，从而抑制振动的产生、转矩负载的变动，使低级侧的压缩元件2c的运转容量和高级侧的压缩元件2d的运转容量平衡，并使低级侧的压缩比与高级侧的压缩比相等。

(3)第三实施方式

(3-1)空调装置的结构

图13是本发明第三实施方式的冷冻装置即供热水装置301的概略结构图。

以下，对于第三实施方式中与第一实施方式内容相同的部分，省略其说明。

(水回路)

水回路910相对于上述实施方式的水回路还具有配置于中间水配管904、905中途的流量比调节机构911。该流量比调节机构911的开度被控制部99控制，能调节在热源水配管902、903侧流动的水的量与在中间水配管904、905侧流动的水的量的比率。

(制冷剂回路)

制冷剂回路310相对于上述实施方式的制冷剂回路还具有节能回路9和与该节能回路9连接的连接配管73c、74c等。

节能回路9具有：在连接配管72与连接配管73c之间从分岔点X起分岔的分岔上游配管9a；使制冷剂减压的节能膨胀机构9e；将经节能膨胀机构9e减压后的制冷剂引导到节能热交换器20的分岔中游配管9b；以及将从节能热交换器20流出的制冷剂引导到中间制冷剂管22的合流点Y的分岔下游配管9c。

连接配管73c使制冷剂流经节能热交换器20而引导至连接配管75c。上述连接配管75c与膨胀机构5连接。

其他结构与上述第一实施方式的供热水装置1相同。

(3-2)空调装置的动作

接着，使用图13、图14及图15对第三实施方式的供热水装置301的动作进行说明。

在此，图14是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图15是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

(节能利用状态)

在节能利用状态下，通过调节节能膨胀机构9e的开度来使制冷剂在节能回路9中流动。

在节能回路9中，从分岔点X朝分岔上游配管9a分岔流动的制冷剂在节能膨胀机构9e中被减压(参照图13、图14及图15的点R)，并经由分岔中游配管9b流入节能热交换器20。

此外，在节能热交换器20中，在连接配管73c和连接配管75c中流动的制冷剂(参照图13、图14及图15的点X→点Q)与经由分岔中游配管9b流入节能热交换器20的制冷剂(参照图13、图14及图15中的点R→点Y)之间进行热交换。

此时，在连接配管73c和连接配管75c中流动的制冷剂被经节能热交换器20减压后制冷剂的温度降低的、在分岔中游配管9b中流动的制冷剂冷却，使得比焓降低(参照图13、图14及图15的点X→点Q)。这样，通过增大送至膨胀机构5的制冷剂的过冷度，使得制冷循环的制冷能力上升，且性能系数提高。此外，上述比焓下降的制冷剂流过膨胀机构5而被减压，并流入利用侧热交换器6(参照图13、图14及图15的点Q→点M)。此外，在利用侧热交换器6中，制冷剂蒸发并被吸入低级侧的压缩元件2c(参照图13、图14及图15的点M→点A)。被吸入低级侧的压缩元件2c的制冷剂被压缩，压力随着温度上升而上升到中间压力的制冷剂处于在中间制冷剂管22中流动的状态。

在中间冷却器22中流动的制冷剂在通过中间冷却器7时，在对流过中间水配管904、905的水进行加热时放热，制冷剂温度降低(参照图13、图14及图15的点B→点S)。

此外，经由分岔中游配管9b流入节能热交换器20的制冷剂被在连接配管73c和连接配管75c中流动的制冷剂加热，从而提高制冷剂的干燥度(参照图13、图14及图15的点R→点Y)。

这样，流经节能回路9的制冷剂(参照图13、图14及图15的点Y)在上述中间制冷剂管22的合流点Y处，与在中间制冷剂管22中流动并被中间冷却器7冷却的制冷剂(参照图13、图14及图15的点S)合流，在维持中间压力的情况下，制冷剂温度下降，一边使来自低级侧的压缩元件2c的喷出制冷剂的过热度降低，一边被吸入高级侧的压缩元件2d(参照图13、图14及图15的点Y、点S及点C)。藉此，由于高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的制冷剂温度降低，因此，能防止高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度过度升高。此外，由于高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的温度降低使得制冷剂密度上升，且经节能回路9注入的制冷剂使在热源侧热交换器4中循环的制冷剂量增加，因此，能大幅增大供给至热源侧热交换器4的能力。

在节能利用状态下，反复进行这样的制冷剂循环。

(节能非利用状态)

在节能非利用状态下，使节能回路9中的节能膨胀机构9e处于全关状态。藉此，分岔中游配管9b中没有制冷剂流，节能热交换器20处于不起作用的状态(参照图13、图14及图15的点Q’、点M’及点D’)。

藉此，由于在中间制冷剂管22中流动的制冷剂的冷却效果消失，因此，高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂的温度上升，能应对使用者所要求的出热水温度较高的情形。

(节能切换控制)

控制部99一边进行与上述实施方式1中说明的目标能力输出控制同等的控制，一边进行节能切换控制，在上述节能切换控制中，切换上述节能利用状态与节能非利用状态。

在上述节能切换控制中，控制部99根据利用侧温度传感器6T的检测温度来对节能膨胀机构9e的开度进行控制。

在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，则在不改变高级侧的压缩元件2d的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会上升。若像这样喷出制冷剂温度过度上升，则会影响高级侧的压缩元件2d的可靠性。因此，在此，控制部99进行切换成节能利用状态的控制，在该控制中，通过打开节能膨胀机构9e来使制冷剂在节能回路9中流动，从而使节能热交换器20起作用。藉此，即使利用侧温度传感器6T的检测温度较低而较低地设定目标蒸发温度，也能对高级侧的压缩元件2d所吸入的制冷剂温度的上升程度进行抑制来抑制喷出制冷剂温度的上升，并能维持所要求的放热量。

相反，在上述目标能力输出控制中，基于利用侧温度传感器6T检测出的温度来确定目标蒸发温度，但若利用侧温度传感器6T的检测温度较高而较高地设定目标蒸发温度，则在不改变高级侧的压缩元件2d的目标喷出压力的控制条件下(在需要确保热源侧热交换器4中所要求的放出热量的条件下)，喷出制冷剂温度会降低。此时，会有无法对热源侧热交换器4供给具有其所需要的放出热量的状态的制冷剂的情形。在这种情况下，控制部99将节能膨胀机构9e切换成处于全关状态的节能非利用状态，使高级侧的压缩元件2d所吸入的制冷剂的过热度不降低，从而能确保在热源侧热交换器4中所需要的放出热量。此外，即使能如上所述供给所需要的放出热量，也会有能改善性能系数的情形。在这种情况下，控制部99打开节能膨胀机构9e使其处于节能利用状态，通过降低膨胀机构5的吸入制冷剂的比焓来提高制冷循环的制冷能力，从而能确保所需要的放出热量并能提高性能系数。

(3-3)变形例1

在上述实施方式中，以控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(基于确定的目标蒸发温度)来切换节能膨胀机构9e的开度的情形为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以如图16所示，采用具有对高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度进行检测的喷出制冷剂温度传感器2T以取代利用侧温度传感器6T的制冷剂回路310A。

在上述喷出制冷剂温度传感器2T中，上述利用侧温度传感器6T的检测温度变高的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低的情形，而上述利用侧温度传感器6T的检测温度变低的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变高的情形。即，当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度过高时，由于无法维持高级侧压缩元件2d的可靠性，因此，控制部99增大节能膨胀机构9e的开度来切换成节能利用状态，从而降低高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的过热度，来防止高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度变得过高。此外，当喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低时，由于无法供给热源侧热交换器4所要求的放出热量，因此，控制部99使节能膨胀机构9e处于全关状态来切换成节能非利用状态，以在不降低高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的过热度的前提下确保能力。此外，在高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的温度较低、且即使提高过热度高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度也不过度上升的情况下，控制部99增大节能膨胀机构9e的开度来切换成节能利用状态，通过降低送到膨胀机构5的制冷剂的比焓来提高制冷循环的制冷能力，从而提高性能系数。

(3-4)变形例2

在上述实施方式中，以调节节能膨胀机构9e的开度来切换节能利用状态与节能非利用状态的情形为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以通过调节节能膨胀机构9e的阀开度来控制在节能回路9及连接配管73c、75c中流动的制冷剂流量比。

(3-5)变形例3

在上述实施方式中，以仅设置一组进行两级压缩的具有低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的两级压缩机构的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可采用将进行上述两级压缩的两级压缩机构彼此并联设置的制冷剂回路。

此外，还可以在制冷剂回路中将多个利用侧热交换器6彼此并联配置。此时，还可以采用将膨胀机构配置在各个利用侧热交换器之前以能控制对各利用侧热交换器6供给的制冷剂量，将膨胀机构也彼此并联配置的制冷剂回路。

(3-6)变形例4

在上述实施方式中，以分别单独设有驱动轴21c、21f及压缩机驱动电动机21b、21e的低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d为例进行了说明。

不过，本发明并不限定于此，例如，如图17所示，也可以是采用压缩机构2的制冷剂回路310B，在该压缩机构2中采用共用驱动轴121c，使用一个共用压缩机驱动电动机121b，并将动力传递到共用驱动轴121c，共用驱动轴121c兼用作低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的驱动轴。

该压缩机构2采用在壳体21a内收容有压缩机驱动电动机21b、共用驱动轴121c及压缩元件2c、2d的封闭式结构。共用压缩机驱动电动机121b与共用驱动轴121c连结。此外，该共用驱动轴121c与两个压缩元件2c、2d连结。即，两个压缩元件2c、2d与一个共用驱动轴121c连结，且两个压缩元件2c、2d均被共用压缩机驱动电动机121b驱动而旋转，即所谓的一轴两级压缩结构。压缩元件2c、2d是旋转式或涡旋式等容积式的压缩元件。此外，低级侧的压缩元件2c从吸入管2a吸入制冷剂，将该吸入后的制冷剂压缩，并朝中间制冷剂管22喷出。中间制冷剂管22经由中间冷却器7将低级侧的压缩元件2c的喷出侧与高级侧的压缩元件2d的吸入侧连接。高级侧的压缩元件2d将经由中间制冷剂管22吸入的制冷剂进一步压缩后，朝喷出管2b喷出。此外，在图17中，喷出管2b是用于将从压缩机构2喷出的制冷剂送到热源侧热交换器4的制冷剂管，在喷出管2b上设有油分离机构41和单向机构42。油分离机构41是从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油并使该制冷机油回到压缩机构2的吸入侧的机构，上述油分离机构41主要具有：从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油的油分离器41a；以及与油分离器41a连接并使从制冷剂中分离出的制冷机油回到压缩机构2的吸入管2a的回油管41b。在回油管41b上设有对在回油管41b中流动的制冷机油进行减压的减压机构41c。减压机构41c使用毛细管。单向机构42是用于允许制冷剂从压缩机构2的喷出侧朝热源侧热交换器4流动并阻止制冷剂从热源侧热交换器4朝压缩机构2的喷出侧流动的机构，该单向机构42使用单向阀。

这样，压缩机构2具有两个压缩元件2c、2d，并使用后级侧的压缩元件接着压缩从这些压缩元件2c、2d中的前级侧的压缩元件喷出的制冷剂。

在此，由于采用了一轴两级式的压缩机构，因此，控制部99能进行以下控制，驱动低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d并使其离心力彼此抵消，从而抑制振动的产生、转矩负载的变动，使低级侧的压缩元件2c的运转容量和高级侧的压缩元件2d的运转容量平衡，并使低级侧的压缩比与高级侧的压缩比相等。

(4)第四实施方式

(4-1)空调装置的结构

图18是本发明第四实施方式的冷冻装置即供热水装置401的概略结构图。

以下，对于第四实施方式中与第一实施方式内容相同的部分，省略其说明。

(水回路)

水回路910相对于上述实施方式的水回路还具有配置于中间水配管904、905中途的流量比调节机构911。该流量比调节机构911的开度被控制部99控制，能调节在热源水配管902、903侧流动的水的量与在中间水配管904、905侧流动的水的量的比率。

(制冷剂回路)

制冷剂回路410相对于上述实施方式的制冷剂回路还具有气液热交换器8、切换三通阀28C、气液旁路配管8B、节能回路9、连接上述构件的连接配管74g、75g等。

气液热交换器8具有：使从连接配管73朝连接配管74流动的制冷剂通过的液体侧的气液热交换器8L；以及使从连接配管77朝吸入管2a流动的制冷剂通过的气体侧的气液热交换器8G。此外，气液热交换器8使在上述液体侧的气液热交换器8L中流动的制冷剂与在气体侧的气液热交换器8G中流动的制冷剂彼此进行热交换。另外，在此，虽然用“液体”侧、气“液”热交换器8等词语进行说明，但通过液体侧的气液热交换器8L的制冷剂并不限定于液体状态，例如还可以是超临界状态的制冷剂。此外，对于在气体侧的气液热交换器8L中流动的制冷剂，也并不限定于气体状态的制冷剂，例如还可以是略微潮湿的制冷剂。在连接配管74的中途设有膨胀机构95e。

气液旁路配管8B将切换三通阀28C的一个转换口与连接配管74的端部连接，其中，切换三通阀28C与液体侧的气液热交换器8L的上游侧即连接配管73连接，连接配管74朝液体侧的气液热交换器28L的下游侧延伸。

切换三通阀28C能在气液状态与节能状态之间切换，其中，上述气液状态是将从热源侧热交换器4延伸出的连接配管72与从液体侧的气液热交换器8L延伸出的连接配管73连接的状态，上述节能状态是将从热源侧热交换器4延伸出的连接配管72不与从液体侧的气液热交换器8L延伸出的连接配管73连接而与气液旁路配管8B连接的状态。此外，由于在节能状态下节能膨胀机构9e处于全关状态，因此，能切换到既不利用节能回路9也不利用气液热交换器9的两功能非利用状态。

节能回路9具有：在气液旁路配管8B与连接配管74g之间从分岔点X起分岔的分岔上游配管9a；使制冷剂减压的节能膨胀机构9e；将经节能膨胀机构9e减压后的制冷剂引导到节能热交换器20的分岔中游配管9b；以及将从节能热交换器20流出的制冷剂引导到中间制冷剂管22的合流点Y的分岔下游配管9c。

连接配管74g将制冷剂经由节能热交换器20引导至连接配管75g。上述连接配管75g与膨胀机构5连接。

另外，通过液体侧的气液热交换器8L的制冷剂和通过节能热交换器20的制冷剂在合流点L合流，并经由连接配管76流入利用侧热交换器6。

控制部99通过调节切换三通阀28C的连接状态及节能膨胀机构9e的开度，能在节能状态、气液状态和两功能非利用状态间进行切换。

其他结构与上述第一实施方式的供热水装置1、第二实施方式的供热水装置201、第三实施方式的供热水装置301中说明的内容相同。

(4-2)空调装置的动作

接着，使用图18、图19及图20对第四实施方式的供热水装置401的动作进行说明。

在此，图19是对制冷循环加以图示的压力-焓线图，图20是对制冷循环加以图示的温度-熵线图。

另外，节能状态下的点Q的比焓和气液状态下的点T的比焓中的哪个会因膨胀机构5或膨胀机构95e的开度控制而成为较大的值是变化的，因此，上述点Q的比焓和上述点T的比焓并不限定于在图19、图20中所示的例子。

(节能状态)

在节能状态下，控制部99对切换三通阀28C的连接状态进行切换以使制冷剂不在连接配管73中流动而在连接配管73g中流动，增大节能膨胀机构9e的开度，以使制冷剂在节能回路9中流动的形态进行制冷循环。在此，如图18、图19及图20中的点A、点B、点C、点D、点K、点X、点R、点Y、点Q、点L、点P所示，进行与上述第三实施方式中的节能利用状态相同的制冷循环。

在此，能通过节能热交换器20中的热交换来降低流过连接配管75g并流入膨胀机构5的制冷剂的比焓，并能使制冷循环的制冷能力提高，以使性能系数成为良好的值。而且，利用流经节能回路9并在中间制冷剂管22的合流点Y处合流的制冷剂，能不仅仅依赖于中间冷却器7而进一步减小高级侧的压缩元件2d的吸入制冷剂的过热度，并能增加压缩元件2d的吸入制冷剂的密度来提高压缩效率，且能防止喷出制冷剂温度的异常上升。此外，在这时，由于经由节能回路9而被注入中间制冷剂管22，因此，能使被供给到热源侧热交换器4的制冷剂量增加，并能增加被供给的热量。

(气液状态)

在气液状态下，控制部99对切换三通阀28C的连接状态进行切换以使制冷剂不在连接配管73g中流动而在连接配管73中流动，从而进行使气液热交换器8起作用的制冷循环。在此，如图18、图19及图20中的点A、点B、点C’、点D’、点K、点T、点L’、点P’所示，进行与上述第二实施方式中的气液利用连接状态相同的制冷循环。

在此，由于能降低流入膨胀机构95e的制冷剂的比焓，因此，不仅能使制冷循环中的制冷能力提高来使性能系数成为良好的值，还能确保低级侧的压缩元件2c的吸入制冷剂的过热度以防止液体压缩，并能提高喷出温度以确保在热源侧热交换器4中所要求的热量。

(两功能非利用状态)

在两功能非利用状态下，控制部99对切换三通阀28C的连接状态进行切换以使制冷剂不在连接配管73中流动而在连接配管73g中流动，使节能膨胀机构9e处于全关状态，以既不利用节能回路9也不利用气液热交换器8的形态进行制冷循环。在此，进行如图18、图19及图20的点A、点B、点C、点D”、点K、点X、点Q”、点L”、点P所示的单纯的制冷循环。

由于能提高从高级侧的压缩机构2d喷出的制冷剂的温度，因此，即使在热源侧热交换器4中所需的放出热量增大的情况下，也能供给所要求的热量。

(节能状态、气液状态、两功能非利用状态的切换控制)

控制部99按照以下的优先顺序进行切换上述状态的控制，将喷出制冷剂的温度控制在不异常上升的范围内、喷出制冷剂压力处于低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的耐压强度以下作为第一优先事项，将获得使用者所要求的出热水温度和出热水量作为第二优先事项，将提高运转效率(可由提高性能系数与提高压缩效率的平衡来适当确定)作为第三优先事项。

即，在热源侧热交换器4中的制冷剂的放出热量不足的情况下，进行如下控制：只要喷出温度在没有异常上升的范围内就控制成气液状态，若需要避免喷出温度异常上升则控制成两功能非利用状态。此外，在热源侧热交换器4中的放出热量足够的情况下，进行如下控制：切换成节能状态，控制节能膨胀机构9e的开度，在能供给热源侧热交换器4中所要求的放出热量的限度内增大阀的开度，通过提高制冷循环的制冷能力来使性能系数成为良好的值，并通过增加能对热源侧热交换器4供给的制冷剂量来增大供给热量。

另外，控制部99基于水温度传感器910T的检测温度和使用者所要求的出热水温度及出热水量来求出在此的放出热量。此外，控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(与之对应确定的蒸发温度)来求出喷出温度是否异常上升。

(4-3)变形例1

在上述实施方式中，以控制部99进行切换节能状态、气液状态以及两功能非利用状态的控制的情形为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以采用在利用节能回路9的同时还利用气液热交换器8的并用状态。

在此，例如，控制部99不是简单地在切换三通阀28C的连接状态间相互切换，而是在使制冷剂在节能回路9和气液热交换器8L这两者中同时流动的情况下对在节能回路9侧流动的制冷剂的流量与气液热交换器8L中的流量之间的比率进行控制，从而能在高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度处于不异常上升的范围、喷出制冷剂压力处于低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的耐压强度以下、且能供给使用者所要求的出热水温度和出热水量的前提条件下，能使运转效率良好(可由提高性能系数与提高压缩效率之间的平衡来适当确定)。另外，作为在此可进行比率调节的结构，并不限定于切换三通阀28C，例如，也可以在气液热交换器8L之前设置膨胀机构以进行流量比控制。

在此，控制部99对节能回路9侧的流量与气液热交换器8侧的流量之间的比率进行控制，从而计算出在基于利用侧温度传感器6T的检测温度来确定目标蒸发温度时高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度处于不异常上升的范围(来自高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂的温度在规定温度以下等条件下)、喷出制冷剂压力在低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的耐压强度以下、且能确保使用者所要求的出热水温度和出热水量的热量。

此外，控制部99例如首先假定节能回路9的流量为零，在目标蒸发温度下能防止喷出制冷剂温度的异常上升，喷出压力处于与低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的耐压强度相对应的规定压力以下，计算出确保放出热量所需的气液热交换器8L的流量。接着，控制部99一边减少上述所计算出的气液热交换器8L侧的流量，一边假定所减少流量份的制冷剂在节能回路9中流动，在考虑了伴随气液热交换器8的流量减少而使比焓增大所引起的制冷能力的降低程度、伴随节能回路9的流量增加而使比焓降低所引起的制冷能力的增加程度、因节能回路9的流量增大而在为确保放出热量时使高压上升所引起的压缩机构的压缩比的增大程度、因节能回路9的流量增大而使被供给到热源侧热交换器4的制冷剂密度上升所伴随而来的供应热量的增大程度之后，控制流量比，以使低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的各自的压缩比处于规定范围内，且使性能系数处于规定范围内。

例如，也可以在由控制部99进行的流量比控制中，作为使压缩功最小的中间压力而计算出使低级侧的压缩元件2c的压缩比与高级侧的压缩元件2d的压缩比相等这样的中间压力，并控制节能膨胀机构9e，以使在节能膨胀机构9e中所减压的程度为上述中间压力(以及相对于上述中间压力处在一定范围内的压力)，之后，调节切换三通阀28C的流量比，以使性能系数良好。

(4-4)变形例2

在上述实施方式中，以控制部99基于利用侧温度传感器6T的检测温度(基于确定的目标蒸发温度)来对切换三通阀28C和节能膨胀机构9e的开度进行切换的情形为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以如图21所示，采用具有对高级侧的压缩元件2d的喷出制冷剂温度进行检测的喷出制冷剂温度传感器2T以取代利用侧温度传感器6T的制冷剂回路410A。

在上述喷出制冷剂温度传感器2T中，上述利用侧温度传感器6T的检测温度变高的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变低的情形，而上述利用侧温度传感器6T的检测温度变低的情形对应于喷出制冷剂温度传感器2T的检测温度变高的情形。

(4-5)变形例3

在上述实施方式中，以对切换三通阀28C的连接状态进行切换从而在气液状态、节能状态及两功能非利用状态之间进行切换的情形为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以采用在连接配管73g上设置开闭阀并在连接配管73上也设置开闭阀以取代切换三通阀28C的制冷剂回路。

(4-6)变形例4

在上述实施方式中，以设有膨胀机构5和膨胀机构95e两者的制冷剂回路410为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以如图22所示，采用具有在节能状态下进行控制时和在气液状态下进行控制时在任意一种控制中都可以并用的并用膨胀机构405B的制冷剂回路410B。该并用膨胀机构405B设于从合流点L朝利用侧热交换器6侧延伸的连接配管76g的中途。

此时，与上述实施方式4中的制冷剂回路410相比，能使膨胀机构的数量减少。

(4-7)变形例5

在上述实施方式中，以朝节能回路9分岔的分岔点X被气液热交换器8绕过的制冷剂回路410为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如也可如图23所示，采用设有分岔点X的制冷剂回路410C，该分岔点X在合流点V与并用膨胀机构405C之间朝节能回路9分岔，合流点V使从切换气液状态和节能状态的气液三通阀8C延伸出的气液旁路配管8B与连接配管74合流。

(4-8)变形例6

此外，也可如图24所示，采用设有分岔点X的制冷剂回路410D，该分岔点X在气液三通阀8C与热源侧热交换器4之间朝节能回路9分岔。

在该制冷剂回路410C中，在气液三通阀8C处，切换与连接配管73侧和气体旁路配管8B侧的连接。此外，通过气液热交换器8L的制冷剂经由连接配管74与气液旁路配管8B在合流点L处合流。从该合流点L朝向利用侧热交换器6侧，依次设有连接配管76g和并用膨胀机构405D。

(4-9)变形例7

在上述实施方式中，以仅设置一组进行两级压缩的具有低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的两级压缩机构的制冷剂回路为例进行了说明。

然而，本发明并不限定于此，例如，也可以采用将进行上述两级压缩的两级压缩机构彼此并联设置的制冷剂回路。

此外，还可以在制冷剂回路中将多个利用侧热交换器6彼此并联配置。此时，还可以采用将膨胀机构配置在各个利用侧热交换器之前以能控制对各利用侧热交换器6供给的制冷剂量，将膨胀机构也彼此并联配置的制冷剂回路。

(4-10)变形例8

在上述实施方式中，以分别单独设有驱动轴21c、21f及压缩机驱动电动机21b、21e的低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d为例进行了说明。

不过，本发明并不限定于此，例如，如图25所示，也可以是采用压缩机构2的制冷剂回路410E，在该压缩机构2中采用共用驱动轴121c，使用一个共用压缩机驱动电动机121b，并将动力传递到共用驱动轴121c，共用驱动轴121c兼用作低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d的驱动轴。

该压缩机构2采用在壳体21a内收容有压缩机驱动电动机21b、共用驱动轴121c及压缩元件2c、2d的封闭式结构。共用压缩机驱动电动机121b与共用驱动轴121c连结。此外，该共用驱动轴121c与两个压缩元件2c、2d连结。即，两个压缩元件2c、2d与一个共用驱动轴121c连结，且两个压缩元件2c、2d均被共用压缩机驱动电动机121b驱动而旋转，即所谓的一轴两级压缩结构。压缩元件2c、2d是旋转式或涡旋式等容积式的压缩元件。此外，低级侧的压缩元件2c从吸入管2a吸入制冷剂，将该吸入后的制冷剂压缩，并朝中间制冷剂管22喷出。中间制冷剂管22经由中间冷却器7将低级侧的压缩元件2c的喷出侧与高级侧的压缩元件2d的吸入侧连接。高级侧的压缩元件2d将经由中间制冷剂管22吸入的制冷剂进一步压缩后，朝喷出管2b喷出。此外，在图25中，喷出管2b是用于将从压缩机构2喷出的制冷剂送到热源侧热交换器4的制冷剂管，在喷出管2b上设有油分离机构41和单向机构42。油分离机构41是从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油并使该制冷机油回到压缩机构2的吸入侧的机构，上述油分离机构41主要具有：从制冷剂中分离出与从压缩机构2喷出的制冷剂一同喷出的制冷机油的油分离器41a；以及与油分离器41a连接并使从制冷剂中分离出的制冷机油回到压缩机构2的吸入管2a的回油管41b。在回油管41b上设有对在回油管41b中流动的制冷机油进行减压的减压机构41c。减压机构41c使用毛细管。单向机构42是用于允许制冷剂从压缩机构2的喷出侧朝热源侧热交换器4流动并阻止制冷剂从热源侧热交换器4朝压缩机构2的喷出侧流动的机构，该单向机构42使用单向阀。

这样，压缩机构2具有两个压缩元件2c、2d，并使用后级侧的压缩元件接着压缩从这些压缩元件2c、2d中的前级侧的压缩元件喷出的制冷剂。

在此，由于采用了一轴两级式的压缩机构，因此，控制部99能进行以下控制，驱动低级侧的压缩元件2c和高级侧的压缩元件2d并使其离心力彼此抵消，从而抑制振动的产生、转矩负载的变动，使低级侧的压缩元件2c的运转容量和高级侧的压缩元件2d的运转容量平衡，并使低级侧的压缩比与高级侧的压缩比相等。

(5)其他实施方式

以上，根据附图对本发明的实施方式及其变形例进行了说明，但具体结构并不限定于这些实施方式及其变形例，可在不脱离发明的思想的范围内进行改变。

例如，还能将本发明应用于设有二次热交换器的所谓的冷水机组型空调装置中，其中，在上述二次热交换器中，使用上述实施方式及其变形例中与在利用侧热交换器6中流动的制冷剂进行热交换的、作为加热源或冷却源的水或盐水(brine)，并且使在利用侧热交换器6中经过热交换后的水或盐水与室内空气进行热交换。

此外，即使在专用于制冷的空调装置等这样的与上述冷水机组型空调装置不同型式的冷冻装置中，也可应用本发明。

此外，作为在超临界区工作的制冷剂，并不限定于二氧化碳，也可以使用乙烯、乙烷或氮氧化物等。

工业上的可利用性

本发明的冷冻装置能更可靠地提高压缩效率，并能提高加热供热水用的水的效率，因此，对于具有多级压缩式的压缩元件且使用在包含超临界状态的过程中工作的制冷剂作为工作制冷剂的冷冻装置特别有用。

(符号说明)

1空调装置(冷冻装置)

2压缩机构

4热源侧热交换器

5膨胀机构

6利用侧热交换器

7中间冷却器

8气液热交换器

10制冷剂回路

20节能热交换器(日文：エコノマイザ熱交换器)

22中间制冷剂管

99控制部

902、903热源水配管

904、905中间水配管

910水回路

911流量比调节机构

现有技术文献

专利文献1：日本专利特开2007-232263号公报

专利文献2：日本专利特开2002-106988号公报

Claims (22)

1.一种冷冻装置(201)，以水配管系统(910)为对象进行热交换，在制冷循环的至少一部分，制冷剂处于超临界状态，其中，水配管系统(910)包括：将从外部供给来的水引导至水分岔点(W)的进水配管(901)；从所述水分岔点(W)延伸的第一分岔水配管(904、905)及第二分岔水配管(902、903)；以及将水从所述第一分岔水配管(904、905)与所述第二分岔水配管(902、903)合流的合流点(Z)引导至所述外部的出水配管(906)，其特征在于，包括：

使制冷剂减压的主膨胀机构(5)；

与所述主膨胀机构(5)连接，使制冷剂蒸发的蒸发器(6)；

吸入通过所述蒸发器(6)的制冷剂，对其压缩并将其喷出的第一压缩元件(2c)；

吸入从所述第一压缩元件喷出的制冷剂，对其进一步压缩并将其喷出的第二压缩元件(2d)；

用于将从所述第一压缩元件(2c)喷出的制冷剂吸入所述第二压缩元件(2d)的第一制冷剂配管(22)；

使通过所述第一制冷剂配管(22)的制冷剂与在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水彼此进行热交换的第一热交换器(7)；

连接所述第二压缩机元件(2d)的喷出侧与所述主膨胀机构(5)的第二制冷剂配管(71、72)；以及

使通过所述第二制冷剂配管(71、72)的制冷剂不与在所述进水配管(901)中流动的水进行热交换，而与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水进行热交换的第二热交换器(4)，

所述第二制冷剂配管(71、72)具有连接所述第二热交换器(4)与所述主膨胀机构(5)的第三制冷剂配管(72)，

所述冷冻装置(201)还包括：

连接所述蒸发器(6)与所述第一压缩元件(2c)的吸入侧的第四制冷剂配管(77、2a)；

使在所述第三制冷剂配管(72)中流动的制冷剂与在所述第四制冷剂配管(77、2a)中流动的制冷剂彼此进行热交换的第三热交换器(8、8L、8G)；

连接所述第三制冷剂配管(72)的途经所述第三热交换器(8、8L)的部分的一端侧与另一端侧的第三热交换旁路配管(8B)；以及

能对制冷剂在所述第三制冷剂配管(72)的途经所述第三热交换器(8、8L)的部分中流动的状态和制冷剂在所述第三热交换旁路配管(8B)中流动的状态进行切换的热交换器切换机构(8C)，

所述冷冻装置(201)还包括：

对所述蒸发器(6)周边的空气温度进行检测的温度检测部(6T)；以及

在满足由所述温度检测部(6T)检测到的所述空气温度比规定高温空气温度高这样的条件下，对所述热交换器切换机构(8C)进行控制，以增加在所述第三制冷剂配管(72)的途经所述第三热交换器(8、8L)的部分中流动的制冷剂的量的热交换量控制部(99)。

2.如权利要求1所述的冷冻装置(201)，其特征在于，还包括能调节在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水的量与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水的量之比的流量比调节机构(911)。

3.如权利要求2所述的冷冻装置(201)，其特征在于，还包括：

能检测通过所述第一热交换器(7)的制冷剂对水的加热能力和通过所述第二热交换器(4)的制冷剂对水的加热能力的加热能力检测部(4T、4P、7T、7P)；以及

根据所述加热能力检测部(4T、4P、7T、7P)所检测到的所述第一热交换器(7)与所述第二热交换器(4)的加热能力的比，控制所述流量调节机构(911)，来调节在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水的量与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水的量之比的水分配量控制部(99)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的冷冻装置(201)，其特征在于，还包括：

驱动所述第一压缩元件(2c)的第一驱动部；以及

使所述第二压缩元件(2d)独立于所述第一压缩元件而被驱动的第二驱动部。

5.如权利要求1至3中任一项所述的冷冻装置(201)，其特征在于，所述第一压缩元件(2c)及所述第二压缩元件(2d)具有用于通过驱动所述第一压缩元件(2c)及所述第二压缩元件(2d)各自旋转来产生压缩功的共用的转轴(21c)。

6.如权利要求1至3中任一项所述的冷冻装置(201)，其特征在于，所述制冷剂是二氧化碳。

7.一种冷冻装置(301)，以水配管系统(910)为对象进行热交换，在制冷循环的至少一部分，制冷剂处于超临界状态，其中，水配管系统(910)包括：将从外部供给来的水引导至水分岔点(W)的进水配管(901)；从所述水分岔点(W)延伸的第一分岔水配管(904、905)及第二分岔水配管(902、903)；以及将水从所述第一分岔水配管(904、905)与所述第二分岔水配管(902、903)合流的合流点(Z)引导至所述外部的出水配管(906)，其特征在于，包括：

使制冷剂减压的主膨胀机构(5)；

与所述主膨胀机构(5)连接，使制冷剂蒸发的蒸发器(6)；

吸入通过所述蒸发器(6)的制冷剂，对其压缩并将其喷出的第一压缩元件(2c)；

吸入从所述第一压缩元件喷出的制冷剂，对其进一步压缩并将其喷出的第二压缩元件(2d)；

用于将从所述第一压缩元件(2c)喷出的制冷剂吸入所述第二压缩元件(2d)的第一制冷剂配管(22)；

使通过所述第一制冷剂配管(22)的制冷剂与在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水彼此进行热交换的第一热交换器(7)；

连接所述第二压缩机元件(2d)的喷出侧与所述主膨胀机构(5)的第二制冷剂配管(71、72)；以及

使通过所述第二制冷剂配管(71、72)的制冷剂不与在所述进水配管(901)中流动的水进行热交换，而与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水进行热交换的第二热交换器(4)，

所述第二制冷剂配管(71、72)具有连接所述第二热交换器(4)与所述主膨胀机构(5)的第三制冷剂配管(72)，

所述冷冻装置(301)还包括：

使制冷剂减压的分岔膨胀机构(9e)；

从所述第三制冷剂配管(72)分岔，并延伸到所述分岔膨胀机构(9e)的第五制冷剂配管(9a)；

从所述分岔膨胀机构(9e)延伸到所述第一制冷剂配管(22)的第六制冷剂配管(9b、9c)；以及

使在所述第三制冷剂配管(72)中流动的制冷剂与在所述第六制冷剂配管(9b、9c)中流动的制冷剂彼此进行热交换的第四热交换器(20)，

所述冷冻装置(301)还包括：

对所述蒸发器(6)周边的空气温度进行检测的温度检测部(6T)；以及

在满足由所述温度检测部(6T)检测到的所述空气温度比规定低温空气温度低这样的条件下，对所述分岔膨胀机构(9e)进行控制，以增加所通过的制冷剂量的分岔量控制部(99)。

8.如权利要求7所述的冷冻装置(201)，其特征在于，还包括能调节在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水的量与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水的量之比的流量比调节机构(911)。

9.如权利要求8所述的冷冻装置(201)，其特征在于，还包括：

能检测通过所述第一热交换器(7)的制冷剂对水的加热能力和通过所述第二热交换器(4)的制冷剂对水的加热能力的加热能力检测部(4T、4P、7T、7P)；以及

根据所述加热能力检测部(4T、4P、7T、7P)所检测到的所述第一热交换器(7)与所述第二热交换器(4)的加热能力的比，控制所述流量调节机构(911)，来调节在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水的量与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水的量之比的水分配量控制部(99)。

10.如权利要求7所述的冷冻装置(301)，其特征在于，还包括：

检测在所述水配管系统(910)中的任意位置流动的水的温度的水温度检测部(910T)；

对通过所述第一制冷剂配管(22)的制冷剂温度进行检测的第一制冷剂温度检测部(22T)；以及

在所述水温度检测部(910T)所检测到的温度与所述第一制冷剂温度检测部(22T)所检测到的温度的差未达到规定值的情形下，对所述分岔膨胀机构(9e)进行控制，以增加所通过的制冷剂量的制冷剂分配量控制部(99)。

11.如权利要求7至10中任一项所述的冷冻装置(301)，其特征在于，还包括：

驱动所述第一压缩元件(2c)的第一驱动部；以及

使所述第二压缩元件(2d)独立于所述第一压缩元件而被驱动的第二驱动部。

12.如权利要求7至10中任一项所述的冷冻装置(301)，其特征在于，

所述第一压缩元件(2c)及所述第二压缩元件(2d)具有用于通过驱动所述第一压缩元件(2c)及所述第二压缩元件(2d)各自旋转来产生压缩功的共用的转轴(21c)。

13.如权利要求7至10中任一项所述的冷冻装置(301)，其特征在于，所述制冷剂是二氧化碳。

14.一种冷冻装置(401)，以水配管系统(910)为对象进行热交换，在制冷循环的至少一部分，制冷剂处于超临界状态，其中，水配管系统(910)包括：

将从外部供给来的水引导至水分岔点(W)的进水配管(901)；从所述水分岔点(W)延伸的第一分岔水配管(904、905)及第二分岔水配管(902、903)；以及将水从所述第一分岔水配管(904、905)与所述第二分岔水配管(902、903)合流的合流点(Z)引导至所述外部的出水配管(906)，其特征在于，包括：

使制冷剂减压的主膨胀机构(5)；

与所述主膨胀机构(5)连接，使制冷剂蒸发的蒸发器(6)；

吸入通过所述蒸发器(6)的制冷剂，对其压缩并将其喷出的第一压缩元件(2c)；

吸入从所述第一压缩元件喷出的制冷剂，对其进一步压缩并将其喷出的第二压缩元件(2d)；

用于将从所述第一压缩元件(2c)喷出的制冷剂吸入所述第二压缩元件(2d)的第一制冷剂配管(22)；

使通过所述第一制冷剂配管(22)的制冷剂与在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水彼此进行热交换的第一热交换器(7)；

连接所述第二压缩机元件(2d)的喷出侧与所述主膨胀机构(5)的第二制冷剂配管(71、72)；以及

使通过所述第二制冷剂配管(71、72)的制冷剂不与在所述进水配管(901)中流动的水进行热交换，而与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水进行热交换的第二热交换器(4)，

所述第二制冷剂配管(71、72)具有连接所述第二热交换器(4)与所述主膨胀机构(5)的第三制冷剂配管(72)，

所述冷冻装置(401)还包括：

使制冷剂减压的分岔膨胀机构(9e)；

连接所述蒸发器(6)与所述第一压缩元件(2c)的吸入侧的第四制冷剂配管(77、2a)；

使在所述第三制冷剂配管(72)中流动的制冷剂与在所述第四制冷剂配管(77、2a)中流动的制冷剂彼此进行热交换的第三热交换器(8、8L、8G)；

从所述第三制冷剂配管(72)分岔，并延伸到所述分岔膨胀机构(9e)的第五制冷剂配管(9a)；

连接所述分岔膨胀机构(9e)与所述第一制冷剂配管(22)的第六制冷剂配管(9b、9c)；以及

使在所述第三制冷剂配管(72)中流动的制冷剂与在所述第六制冷剂配管(9b、9c)中流动的制冷剂彼此进行热交换的第四热交换器(20)，

所述冷冻装置(401)还包括：

对所述蒸发器(6)周边的空气温度进行检测的温度检测部(6T)；以及

在满足由所述温度检测部(6T)检测到的所述空气温度比规定低温空气温度低这样的条件下，对所述分岔膨胀机构(9e)进行控制，以增加所通过的制冷剂量的分岔热量控制部(99)。

15.如权利要求14所述的冷冻装置(401)，其特征在于，还包括能调节在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水的量与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水的量之比的流量比调节机构(911)。

16.如权利要求15所述的冷冻装置(401)，其特征在于，还包括：

能检测通过所述第一热交换器(7)的制冷剂对水的加热能力和通过所述第二热交换器(4)的制冷剂对水的加热能力的加热能力检测部(4T、4P、7T、7P)；以及

根据所述加热能力检测部(4T、4P、7T、7P)所检测到的所述第一热交换器(7)与所述第二热交换器(4)的加热能力的比，控制所述流量调节机构(911)，来调节在所述第一分岔水配管(904、905)中流动的水的量与在所述第二分岔水配管(902、903)中流动的水的量之比的水分配量控制部(99)。

17.如权利要求14所述的冷冻装置(401)，其特征在于，还包括：

连接所述第一制冷剂配管(22)的途经所述第一热交换器(7)的部分的一端侧与另一端侧的第一热交换旁路配管；以及

能对制冷剂在所述第一制冷剂配管(22)的途经所述第一热交换器(7)的部分中流动的状态和制冷剂在所述第一热交换旁路配管中流动的状态进行切换的旁路切换机构。

18.如权利要求17所述的冷冻装置(401)，其特征在于，还包括：

对所述蒸发器(6)周边的空气温度和所述第一压缩元件(2c)及第二压缩元件(2d)中至少任意一个压缩元件的喷出制冷剂温度中的至少任意一个温度进行检测的温度检测部(6T、2T)；以及

在满足由所述温度检测部(6T、2T)检测到的值为空气温度时所述空气温度比规定高温空气温度高、由所述温度检测部(6T、2T)检测到的值为制冷剂温度时所述制冷剂温度比规定低温制冷剂温度低这样的条件下，对所述旁路切换机构进行控制，以增加在所述第一制冷剂配管的途经所述第一热交换器的部分中流动的制冷剂的量的旁路控制部(99)。

19.如权利要求14至18中任一项所述的冷冻装置(401)，其特征在于，还包括：

检测在所述水配管系统(910)中的任意位置流动的水的温度的水温度检测部(910T)；

对通过所述第一制冷剂配管(22)的制冷剂的温度进行检测的第一制冷剂温度检测部(22T)；以及

在所述水温度检测部(910T)所检测到的温度与所述第一制冷剂温度检测部(22T)所检测到的温度的差未达到规定值的情形下，对所述分岔膨胀机构(9e)进行控制，以增加所通过的制冷剂量的制冷剂分配量控制部(99)。

20.如权利要求14至18中任一项所述的冷冻装置(401)，其特征在于，还包括：

驱动所述第一压缩元件(2c)的第一驱动部；以及

使所述第二压缩元件(2d)独立于所述第一压缩元件而被驱动的第二驱动部。

21.如权利要求14至18中任一项所述的冷冻装置(401)，其特征在于，所述第一压缩元件(2c)及所述第二压缩元件(2d)具有用于通过驱动所述第一压缩元件(2c)及所述第二压缩元件(2d)各自旋转来产生压缩功的共用的转轴(21c)。

22.如权利要求14至18中任一项所述的冷冻装置(401)，其特征在于，所述制冷剂是二氧化碳。

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