CN113677939A - 制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

制冷剂回路(20)具有第1压缩机(21)、第2压缩机(22)、热源侧热交换器(24)、膨胀机构(26)和利用侧热交换器(27)。制冷剂回路(20)能够进行第1压缩机(21)和第2压缩机(22)中的一方工作而另一方停止的单级压缩运转、以及第1压缩机(21)和第2压缩机(22)双方工作的双级压缩运转。控制部(100)对制冷剂回路(20)进行控制，以便进行单级压缩运转和双级压缩运转中的压缩效率高的一方。

Description

制冷循环装置

技术领域

本发明涉及制冷循环装置。

背景技术

在专利文献1中公开了一种制冷装置，该制冷装置具有依次连接低级侧压缩机构、高级侧压缩机构、冷凝器、膨胀机构和蒸发器而成的制冷剂回路。该制冷装置在低级侧压缩机构和高级侧压缩机构中的一个压缩机构工作而另一个压缩机构停止的单级压缩运转与低级侧压缩机构和高级侧压缩机构均工作的双级压缩运转之间切换自如。此外，该制冷装置具有切换控制单元。该切换控制单元切换运转状态，以便在制冷剂回路中的高压制冷剂与低压制冷剂的高低差压小于规定的第1设定压力值时进行单级压缩运转、另一方面在高低差压为规定的第1设定压力值以上时进行双级压缩运转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-64421号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1的制冷装置中，不考虑压缩效率地切换单级压缩运转和双级压缩运转，因此，很难改善压缩效率。

用于解决课题的手段

本发明的第1方式涉及制冷循环装置，该制冷循环装置具有：制冷剂回路20，其具有第1压缩机21、第2压缩机22、热源侧热交换器24、膨胀机构26和利用侧热交换器27，能够进行所述第1压缩机21和所述第2压缩机22中的一方工作而另一方停止的单级压缩运转、以及所述第1压缩机21和所述第2压缩机22双方工作的双级压缩运转；以及控制部100，其对所述制冷剂回路20进行控制，以便进行所述单级压缩运转和所述双级压缩运转中的压缩效率高的一方。

在第1方式中，能够改善制冷循环装置10中的压缩效率。

本发明的第2方式在第1方式中，制冷循环装置的特征在于，所述控制部100在所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于预定的能力阈值Qth的情况下，对所述制冷剂回路20进行控制以便进行所述单级压缩运转，在所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于所述能力阈值Qth的情况下，对所述制冷剂回路20进行控制以便进行所述双级压缩运转，所述能力阈值Qth是根据和所述制冷剂回路20的高压与低压之差相关的物理量X而变化的值，对应于作为如下边界的所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在所述物理量X是与该能力阈值Qth对应的物理量X这样的条件下，所述双级压缩运转下的压缩效率η2比所述单级压缩运转下的压缩效率η1高。

在第2方式中，能够考虑双级压缩运转下的压缩效率比单级压缩运转下的压缩效率高的边界来切换单级压缩运转和双级压缩运转。由此，能够改善制冷循环装置10中的压缩效率。

本发明的第3方式在第2方式中，制冷循环装置的特征在于，所述能力阈值Qth随着所述物理量X的增大而逐渐减小。

在第3方式中，能够考虑双级压缩运转下的压缩效率比单级压缩运转下的压缩效率高的边界来适当地切换单级压缩运转和双级压缩运转。

本发明的第4方式在第2或第3方式中，制冷循环装置的特征在于，所述控制部100在所述物理量X低于预定的第1物理量阈值Xth1的情况下，对所述制冷剂回路20进行控制，以便与所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行所述单级压缩运转，在所述物理量X高于比所述第1物理量阈值Xth1大的第2物理量阈值Xth2的情况下，对所述制冷剂回路20进行控制，以便与所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行所述双级压缩运转。

在第4方式中，在物理量X低于第1物理量阈值Xth1的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行单级压缩运转，由此，在制冷剂回路20中的高压与低压之差过小而无法实施双级压缩运转的情况下，能够禁止实施双级压缩运转。由此，能够避免由于实施双级压缩运转而产生不良情况。

此外，在第4方式中，在物理量X高于第2物理量阈值Xth2的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行双级压缩运转，由此，在制冷剂回路20中的高压与低压之差过大而无法实施单级压缩运转的情况下，能够禁止实施单级压缩运转。由此，能够避免由于实施单级压缩运转而产生不良情况。

本发明的第5方式在第2～第4方式中的任意一个方式中，制冷循环装置的特征在于，所述制冷循环装置具有注入回路30，在所述双级压缩运转中，所述第2压缩机22吸入从所述第1压缩机21喷出的制冷剂，在所述双级压缩运转中，所述注入回路30将从所述热源侧热交换器24和所述利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机22的吸入侧。

在第5方式中，在双级压缩运转中，将从成为放热器的热交换器(热源侧热交换器24或利用侧热交换器27)朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧，由此，能够对吸入到第2压缩机22的制冷剂进行冷却。由此，能够减小吸入到第2压缩机22的制冷剂的焓，因此，能够降低第2压缩机22的理论动力，能够提高制冷循环装置10的运转效率(例如COP)。

本发明的第6方式在第5方式中，制冷循环装置的特征在于，所述第1压缩机21和所述第2压缩机22中的一方是注入压缩机20a，所述注入压缩机20a构成为具有用于对制冷剂进行压缩的压缩室，能够向处于压缩中途的压缩室供给制冷剂，在所述单级压缩运转中，所述注入压缩机20a工作，在所述单级压缩运转中，所述注入回路30在第1状态和第2状态之间进行切换，在所述第1状态下，不将从所述热源侧热交换器24和所述利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机22的吸入侧和所述注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室中的任何一方，在所述第2状态下，将该制冷剂的一部分供给到所述注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室，在所述双级压缩运转中，所述注入回路30被切换为第3状态，在所述第3状态下，将从所述热源侧热交换器24和所述利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机22的吸入侧。

在第6方式中，在单级压缩运转中，能够将注入回路30在第1状态和第2状态之间进行切换，因此，能够利用注入来适当地抑制从第2压缩机22喷出的制冷剂的温度(以下记载为“喷出温度”)的上升。由此，能够扩大单级压缩运转下的制冷循环装置10的可动作范围(制冷剂回路20中的高压与低压之差的范围)。

此外，在第6方式中，能够伴随着单级压缩运转和双级压缩运转的切换来进行注入回路30的第1状态(或第2状态)和第3状态的切换。由此，能够考虑双级压缩运转下的压缩效率比单级压缩运转下的压缩效率高的边界来适当地切换单级压缩运转和双级压缩运转。

本发明的第7方式在第5方式中，制冷循环装置的特征在于，所述控制部100在对所述制冷剂回路20进行控制以便进行所述单级压缩运转的条件下，在所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于预定的单级能力阈值Qa的情况下，使所述注入回路30成为所述第1状态，在所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于所述单级能力阈值Qa的情况下，使所述注入回路30成为所述第2状态，所述单级能力阈值Qa是根据所述物理量X而变化的值，对应于作为如下边界的所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在所述物理量X是与该单级能力阈值Qa对应的物理量X这样的条件下，所述注入回路30处于所述第2状态时的所述单级压缩运转下的压缩效率比所述注入回路30处于所述第1状态时的所述单级压缩运转下的运转效率高。

在第7方式中，能够考虑注入回路30处于第2状态时的单级压缩运转(以下记载为“第2单级压缩运转”)下的压缩效率比注入回路30处于第1状态时的单级压缩运转(以下记载为“第1单级压缩运转”)下的压缩效率高的边界，将单级压缩运转下的注入回路30的状态在第1状态和第2状态之间进行切换。由此，能够改善制冷循环装置10的单级压缩运转下的压缩效率。

本发明的第8方式在第7方式中，制冷循环装置的特征在于，所述单级能力阈值Qa随着所述物理量X的增大而逐渐减小。

在第8方式中，能够考虑第2单级压缩运转下的压缩效率比第1单级压缩运转下的压缩效率高的边界来适当地切换注入回路30的第1状态和第2状态。

本发明的第9方式在第6～第8方式中的任意一个方式中，制冷循环装置的特征在于，在所述双级压缩运转中，所述注入回路30在所述第3状态和第4状态之间进行切换，在所述第4状态下，将从所述热源侧热交换器24和所述利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机22的吸入侧和所述注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室双方。

在第9方式中，在双级压缩运转中，能够将注入回路30在第3状态和第4状态之间进行切换，因此，能够利用注入来适当地抑制第2压缩机22的喷出温度的上升。由此，能够扩大双级压缩运转下的制冷循环装置10的可动作范围(制冷剂回路20中的高压与低压之差的范围)。

本发明的第10方式在第9方式中，制冷循环装置的特征在于，所述控制部100在对所述制冷剂回路20进行控制以便进行所述双级压缩运转的条件下，在所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于预定的双级能力阈值Qd的情况下，使所述注入回路30成为所述第3状态，在所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于所述双级能力阈值Qd的情况下，使所述注入回路30成为所述第4状态，所述双级能力阈值Qd是根据所述物理量X而变化的值，对应于作为如下边界的所述制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在所述物理量X是与该双级能力阈值Qd对应的物理量X这样的条件下，在所述注入回路30处于所述第3状态时的所述双级压缩运转中从所述第2压缩机22喷出的制冷剂的温度比预定的容许喷出温度高。

在第10方式中，能够考虑在注入回路30处于第3状态时的双级压缩运转(以下记载为“第1双级压缩运转”)中第2压缩机22的喷出温度比容许喷出温度高的边界，将双级压缩运转下的注入回路30的状态在第3状态和第4状态之间进行切换。由此，能够适当地抑制双级压缩运转下的第2压缩机22的喷出温度的上升，能够保护第2压缩机22不被高温破坏。

本发明的第11方式在第10方式中，所述双级能力阈值Qd随着所述物理量X的增大而逐渐减小。

在第11方式中，能够考虑在第1双级压缩运转中第2压缩机22的喷出温度比容许喷出温度高的边界来适当地切换注入回路30的第3状态和第4状态。

附图说明

图1是例示实施方式1的制冷循环装置的结构的配管图。

图2是用于说明单级压缩运转和双级压缩运转的压缩效率的曲线图。

图3是用于说明实施方式1的制冷循环装置的运转控制的曲线图。

图4是用于说明实施方式1的变形例的制冷循环装置的运转的切换的曲线图。

图5是例示实施方式2的制冷循环装置的结构的配管图。

图6是用于说明实施方式2的制冷循环装置的运转控制的曲线图。

图7是用于说明实施方式2的变形例的制冷循环装置的运转控制的曲线图。

图8是用于说明实施方式2的变形例的制冷循环装置的运转控制的另一个曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施方式进行详细说明。另外，对图中相同或相当部分标注相同标号且不重复其说明。

(实施方式1)

图1例示实施方式1的制冷循环装置10的结构。在该例子中，制冷循环装置10构成进行制热运转和制冷运转的空调机，在该制热运转中，对供给到空调对象空间(省略图示)的水(利用侧流体的一例)进行加热，由此对空调对象空间进行制热，在该制冷运转中，对供给到空调对象空间的水进行冷却，由此对空调对象空间进行制冷。制冷循环装置10具有制冷剂回路20、注入回路30、中间热交换器40和控制部100。

〔制冷剂回路〕

制冷剂回路20具有第1压缩机21、第2压缩机22、四路切换阀23、热源侧热交换器24、止回阀桥25、膨胀机构26、利用侧热交换器27、气液分离器28和旁通止回阀29。在制冷剂回路20中填充有制冷剂，制冷剂在制冷剂回路20中循环，由此进行制冷循环。制冷剂例如是R410A、R32、R407C等。

此外，制冷剂回路20能够进行单级压缩运转和双级压缩运转。在单级压缩运转中，第1压缩机21和第2压缩机22中的一方工作，另一方停止。在双级压缩运转中，第1压缩机21和第2压缩机22双方工作。另外，单级压缩运转和双级压缩运转在后面详细说明。

<第1压缩机>

第1压缩机21对吸入的制冷剂进行压缩，并喷出压缩后的制冷剂。例如，第1压缩机21可以是涡旋式的压缩机，可以是旋转式的压缩机，可以是摆动活塞式的压缩机，可以是涡轮式的压缩机，还可以是其他压缩机。另外，旋转式的压缩机是指活塞和叶片(翼片)分体的压缩机。摆动活塞式的压缩机是指活塞和叶片被一体化的压缩机。

此外，第1压缩机21的转速可变。例如，第1压缩机21使与第1压缩机21电连接的变频器(省略图示)的输出频率变化，由此，设置于第1压缩机21的内部的马达的转速变化，其结果是，第1压缩机21的转速(运转频率)变化。

<第2压缩机>

第2压缩机22对吸入的制冷剂进行压缩，并喷出压缩后的制冷剂。例如，第2压缩机22可以是涡旋式的压缩机，可以是旋转式的压缩机，可以是摆动活塞式的压缩机，可以是涡轮式的压缩机，还可以是其他压缩机。

此外，与第1压缩机21同样，第2压缩机22的转速可变。例如，第2压缩机22使与第2压缩机22电连接的变频器(省略图示)的输出频率变化，由此，设置于第2压缩机22的内部的马达的转速变化，其结果是，第2压缩机22的转速(运转频率)变化。

在该例子中，第2压缩机22构成为对从第1压缩机21喷出的制冷剂进行压缩。具体而言，第2压缩机22的吸入侧经由第1制冷剂配管P1而与第1压缩机21的喷出侧连接。

<四路切换阀>

四路切换阀23的第1阀口经由第2制冷剂配管P2而与第2压缩机22的喷出侧连接。四路切换阀23的第2阀口经由第3制冷剂配管P3而与第1压缩机21的吸入侧连接。四路切换阀23的第3阀口经由第4制冷剂配管P4而与热源侧热交换器24的气体侧连接。四路切换阀23的第4阀口经由第5制冷剂配管P5而与利用侧热交换器27的气体侧连接。

四路切换阀23在第1阀口和第4阀口连通且第2阀口和第3阀口连通的第1流路状态(图1的实线所示的状态)、以及第1阀口和第3阀口连通且第2阀口和第4阀口连通的第2流路状态(图1的虚线所示的状态)之间进行切换。

<热源侧热交换器>

热源侧热交换器24使制冷剂和热源侧流体进行热交换。在该例子中，热源侧热交换器24使制冷剂和空气(热源侧流体的一例)进行热交换。

<止回阀桥>

止回阀桥25将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器流出的制冷剂供给到膨胀机构26，并将从膨胀机构26流出的制冷剂供给到热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为蒸发器的热交换器。

具体而言，止回阀桥25具有第1止回阀C1、第2止回阀C2、第3止回阀C3和第4止回阀C4。第1～第4止回阀C1～C4分别容许制冷剂向图1的箭头所示的方向流动，并阻碍制冷剂向其相反方向流动。第1止回阀C1和第2止回阀C2串联连接，第3止回阀C3和第4止回阀C4串联连接。此外，第1止回阀C1和第3止回阀C3彼此连接，第2止回阀C2和第4止回阀C4彼此连接。

第1止回阀C1和第2止回阀C2的连接点即第1连接点Q1经由第6制冷剂配管P6而与热源侧热交换器24的液体侧连接。第3止回阀C3和第4止回阀C4的连接点即第2连接点Q2经由第7制冷剂配管P7而与利用侧热交换器27的液体侧连接。第1止回阀C1和第3止回阀C3的连接点即第3连接点Q3经由第8制冷剂配管P8而与膨胀机构26连接。第2止回阀C2和第4止回阀C4的连接点即第4连接点Q4经由第9制冷剂配管P9而与膨胀机构26连接。

<膨胀机构>

膨胀机构26使制冷剂膨胀而使制冷剂的压力降低。在该例子中，膨胀机构26由能够调节开度的膨胀阀(例如电子膨胀阀)构成。

<利用侧热交换器>

利用侧热交换器27使制冷剂和利用侧流体进行热交换。在该例子中，利用侧热交换器27使制冷剂和水(利用侧流体的一例)进行热交换。

<气液分离器>

气液分离器28设置于第3制冷剂配管P3。具体而言，第3制冷剂配管P3具有连接四路切换阀23的第2阀口和气液分离器28的入口侧的第1配管部P31、以及连接气液分离器28的出口侧和第1压缩机21的吸入侧的第2配管部P32。

<旁通止回阀>

旁通止回阀29是为了在第1压缩机21停止的情况下绕过第1压缩机21向第2压缩机22的吸入侧供给制冷剂而设置的。具体而言，第3制冷剂配管P3的第2配管部P32的中途部经由偏置配管PB而与第1制冷剂配管P1的中途部连接。旁通止回阀29设置于偏置配管PB。旁通止回阀29容许制冷剂向从第3制冷剂配管P3朝向第1制冷剂配管P1的方向流动，阻碍制冷剂向其相反方向流动。

〔注入回路〕

在双级压缩运转中，注入回路30将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧。具体而言，注入回路30具有注入膨胀阀31。此外，在注入回路30设置有第1注入配管PJ1。第1注入配管PJ1的一端与第8制冷剂配管P8的中途部连接。第1注入配管PJ1的另一端与第1制冷剂配管P1的中途部连接。而且，在第1注入配管PJ1设置有注入膨胀阀31。注入膨胀阀31对在注入回路30中流动的制冷剂(在该例子中为在第1注入配管PJ1中流动的制冷剂)进行减压。

〔中间热交换器〕

中间热交换器40使从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器流出的制冷剂和由注入膨胀阀31减压后的制冷剂进行热交换。在该例子中，中间热交换器40与第8制冷剂配管P8中的、位于第8制冷剂配管P8的一端(第3连接点Q3)与第8制冷剂配管P8和第1注入配管PJ1的连接点之间的配管部连接。此外，中间热交换器40与第1注入配管PJ1中的位于注入膨胀阀31与第1注入配管PJ1的另一端(第1注入配管PJ1和第1制冷剂配管P1的连接点)之间的配管部连接。而且，中间热交换器40使在这些配管部中流动的制冷剂进行热交换。

〔各种传感器〕

在制冷循环装置10设置有检测制冷剂等的温度的温度传感器、检测制冷剂等的压力的压力传感器等各种传感器(省略图示)。这些各种传感器的检测结果(信号)被发送到控制部100。

〔控制部〕

控制部100根据设置于制冷循环装置10的各种传感器的信号或来自外部的控制信号，对制冷循环装置10的各部进行控制，从而对制冷循环装置10的动作进行控制。具体而言，控制部100对第1压缩机21、第2压缩机22、四路切换阀23、膨胀机构26、注入膨胀阀31和减压阀32进行控制。例如，控制部100由处理器和存储器构成，该存储器与处理器电连接，存储用于使处理器进行动作的程序和信息。

〔制冷循环装置的运转动作〕

在实施方式1的制冷循环装置10中，进行单级压缩运转和双级压缩运转。在单级压缩运转中，第1压缩机21和第2压缩机22中的一方停止，第1压缩机21和第2压缩机22中的另一方工作。在该例子中，第1压缩机21停止，第2压缩机22工作。在双级压缩运转中，第1压缩机21和第2压缩机22双方工作。在该例子中，作为单级压缩运转，进行单级压缩制热运转和单级压缩制冷运转，作为双级压缩运转，进行双级压缩制热运转和双级压缩制冷运转。

<单级压缩制热运转>

在单级压缩制热运转中，进行利用侧热交换器27成为冷凝器(放热器)、且热源侧热交换器24成为蒸发器的制冷循环。具体而言，四路切换阀23被设定成第1流路状态(图1的实线所示的状态)。适当地调节膨胀机构26中的减压量(具体而言为构成膨胀机构26的膨胀阀的开度)。注入膨胀阀31被设定成全闭状态。进而，第1压缩机21停止，第2压缩机22工作。

从第2压缩机22喷出的制冷剂通过四路切换阀23，在利用侧热交换器27中向利用侧流体散热而冷凝。从利用侧热交换器27流出的制冷剂通过止回阀桥25，在膨胀机构26中被减压。在膨胀机构26中被减压后的制冷剂通过止回阀桥25，在热源侧热交换器24中从热源侧流体吸热而蒸发。从热源侧热交换器24流出的制冷剂依次通过四路切换阀23、气液分离器28和旁通止回阀29，被吸入到第2压缩机22而被压缩。

<单级压缩制冷运转>

在单级压缩制冷运转中，进行热源侧热交换器24成为冷凝器(放热器)、且利用侧热交换器27成为蒸发器的制冷循环。具体而言，四路切换阀23被设定成第2流路状态(图1的虚线所示的状态)。适当地调节膨胀机构26中的减压量(具体而言为构成膨胀机构26的膨胀阀的开度)。注入膨胀阀31被设定成全闭状态。进而，第1压缩机21停止，第2压缩机22工作。

从第2压缩机22喷出的制冷剂通过四路切换阀23，在热源侧热交换器24中向热源侧流体散热而冷凝。从热源侧热交换器24流出的制冷剂通过止回阀桥25，在膨胀机构26中被减压。膨胀机构26中被减压后的制冷剂通过止回阀桥25，在利用侧热交换器27中从利用侧流体吸热而蒸发。从利用侧热交换器27流出的制冷剂依次通过四路切换阀23、气液分离器28和旁通止回阀29，被吸入到第2压缩机22而被压缩。

<双级压缩制热运转>

在双级压缩制热运转中，进行利用侧热交换器27成为冷凝器(放热器)、且热源侧热交换器24成为蒸发器的制冷循环。具体而言，四路切换阀23被设定成第1流路状态(图1的实线所示的状态)。适当地调节膨胀机构26中的减压量(具体而言为构成膨胀机构26的膨胀阀的开度)和注入膨胀阀31的开度。进而，第1压缩机21和第2压缩机22双方工作。

从第2压缩机22喷出的制冷剂通过四路切换阀23，在利用侧热交换器27中向利用侧流体散热而冷凝。从利用侧热交换器27流出的制冷剂通过止回阀桥25而在第8制冷剂配管P8中流动，并在中间热交换器40中向在注入回路30的第1注入配管PJ1中流动的制冷剂散热而被过冷却。从中间热交换器40流出而在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂的一部分被供给到注入回路30，其余部分被供给到膨胀机构26。

被供给到膨胀机构26的制冷剂在膨胀机构26中被减压，通过止回阀桥25，在热源侧热交换器24中从热源侧流体吸热而蒸发。从热源侧热交换器24流出的制冷剂依次通过四路切换阀23和气液分离器28，被吸入到第1压缩机21而被压缩。从第1压缩机21喷出的制冷剂被吸入到第2压缩机22而被压缩。

另一方面，被供给到注入回路30的制冷剂在第1注入配管PJ1中流动，在注入膨胀阀31中被减压，并在中间热交换器40中从在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂吸热。从中间热交换器40流出而在第1注入配管PJ1中流动的制冷剂被供给到第1制冷剂配管P1的中途部。被供给到第1制冷剂配管P1的制冷剂与从第1压缩机21喷出的制冷剂汇合，被吸入到第2压缩机22而被压缩。由此，被吸入到第2压缩机22的制冷剂被冷却。

<双级压缩制冷运转>

在双级压缩制冷运转中，进行热源侧热交换器24成为冷凝器(放热器)、且利用侧热交换器27成为蒸发器的制冷循环。具体而言，四路切换阀23被设定成第2流路状态(图1的虚线所示的状态)。适当地调节膨胀机构26中的减压量(具体而言为构成膨胀机构26的膨胀阀的开度)和注入膨胀阀31的开度。进而，第1压缩机21和第2压缩机22双方工作。

从第2压缩机22喷出的制冷剂通过四路切换阀23，在热源侧热交换器24中向热源侧流体散热而冷凝。从热源侧热交换器24流出的制冷剂通过止回阀桥25而在第8制冷剂配管P8中流动，并在中间热交换器40中向在注入回路30的第1注入配管PJ1中流动的制冷剂散热而被过冷却。从中间热交换器40流出而在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂的一部分被供给到注入回路30，其余部分被供给到膨胀机构26。

被供给到膨胀机构26的制冷剂在膨胀机构26中被减压，通过止回阀桥25，在利用侧热交换器27中从利用侧流体吸热而蒸发。从利用侧热交换器27流出的制冷剂依次通过四路切换阀23和气液分离器28，被吸入到第1压缩机21而被压缩。从第1压缩机21喷出的制冷剂被吸入到第2压缩机22而被压缩。

另一方面，被供给到注入回路30的制冷剂在第1注入配管PJ1中流动，在注入膨胀阀31中被减压，并在中间热交换器40中从在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂吸热。从中间热交换器40流出而在第1注入配管PJ1中流动的制冷剂被供给到第1制冷剂配管P1的中途部。被供给到第1制冷剂配管P1的制冷剂与从第1压缩机21喷出的制冷剂汇合，被吸入到第2压缩机22而被压缩。由此，被吸入到第2压缩机22的制冷剂被冷却。

〔压缩效率的说明〕

接着，参照图2对实施方式1的制冷循环装置10中的压缩效率进行说明。在实施方式1的制冷循环装置10中，考虑单级压缩运转下的压缩效率η1和双级压缩运转下的压缩效率η2。图2的纵轴示出压缩效率η，图2的横轴示出制冷剂回路20所需要具有的能力Q(制冷剂回路20所需要的能力)。

如图2所示，单级压缩运转下的压缩效率η1根据制冷剂回路20所需要具有的能力Q而变化。具体而言，随着制冷剂回路20所需要具有的能力Q远离与单级压缩运转下的压缩效率η1的最高点对应的所需要具有的能力，单级压缩运转下的压缩效率η1逐渐降低。与其同样地，双级压缩运转下的压缩效率η2根据制冷剂回路20所需要具有的能力Q而变化。具体而言，随着制冷剂回路20所需要具有的能力Q远离与双级压缩运转下的压缩效率η2的最高点对应的所需要具有的能力，双级压缩运转下的压缩效率η2逐渐降低。另外，与双级压缩运转下的压缩效率η2的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q比与单级压缩运转下的压缩效率η1的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q大。

此外，如图2所示，表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的单级压缩运转下的压缩效率η1的变化的单级压缩特性曲线跟表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的双级压缩运转下的压缩效率η2的变化的双级压缩特性曲线交叉。与该单级压缩特性曲线和双级压缩特性曲线的交点对应的所需要具有的能力(边界必要能力Qk)是作为双级压缩运转下的压缩效率η2比单级压缩运转下的压缩效率η1高的边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于边界必要能力Qk的情况下，单级压缩运转下的压缩效率η1比双级压缩运转下的压缩效率η2高。另一方面，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于边界必要能力Qk的情况下，双级压缩运转下的压缩效率η2比单级压缩运转下的压缩效率η1高。

另外，该边界必要能力Qk根据制冷剂回路20的高压与低压之差而变化。具体而言，随着制冷剂回路20的高压与低压之差的增大，边界必要能力Qk逐渐减小。

〔压缩效率的导出〕

接着，对制冷循环装置10中的压缩效率的导出进行说明。

在单级压缩运转中，第1压缩机21和第2压缩机22中的一方停止，另一方工作。因此，单级压缩运转下的压缩效率η1能够视为第1压缩机21和第2压缩机22中成为工作状态的压缩机(在该例子中为第2压缩机22)的压缩效率。

在双级压缩运转中，第1压缩机21和第2压缩机22双方工作。因此，双级压缩运转下的压缩效率η2能够视为与第1压缩机21的压缩效率和第2压缩机22的压缩效率对应的压缩效率。

例如，双级压缩运转下的压缩效率η2能够根据下面的式1来导出。在式1中，“η21”是第1压缩机21的压缩效率，“η22”是第2压缩机22的压缩效率，“Z21”是第1压缩机21的理论输入值，“Z22”是第2压缩机22的理论输入值。

[数学式1]

此外，双级压缩运转下的压缩效率η2也可以根据下面的式2来导出。在式2中，“ΔP21”是第1压缩机21的差压(喷出侧与吸入侧的压力差)，“ΔP22”是第2压缩机22的差压，“ΔP20”是第1压缩机21和第2压缩机22的整体差压(具体而言为第1压缩机21的吸入侧与第2压缩机22的喷出侧的压力差)。“A”和“B”是校正系数，根据第1压缩机21和第2压缩机22各自的容积率和设计差压等导出。

[数学式2]

此外，双级压缩运转下的压缩效率η2也可以根据下面的式3来导出。在式3中，“Pr21”是第1压缩机21的压缩比，“P22”是第2压缩机22的压缩比，“P20”是第1压缩机21和第2压缩机22的整体的压缩比(具体而言为第1压缩机21的压缩比与第2压缩机22的压缩比之积)。“C”和“D”是校正系数，根据第1压缩机21和第2压缩机22各自的容积率和设计差压等导出。

[数学式3]

此外，双级压缩运转下的压缩效率η2也可以根据下面的式4来导出。

[数学式4]

另外，第1压缩机21的压缩效率η21例如根据事前准备的第1压缩效率映射来导出。在该第1压缩效率映射中，将制冷剂回路20的运转条件(例如冷凝压力、蒸发压力、过热度等)和第1压缩机21的压缩效率η21对应起来。与其同样地，第2压缩机22的压缩效率η22例如根据事前准备的第2压缩效率映射来导出。在该第2压缩效率映射中，将制冷剂回路20的运转条件(例如冷凝压力、蒸发压力、过热度等)和第2压缩机22的压缩效率η22对应起来。

控制部100也可以如下所述导出单级压缩运转下的压缩效率η1和双级压缩运转下的压缩效率η2。例如，控制部100存储第1压缩效率映射和第2压缩效率映射。而且，控制部100定期地取得由设置于制冷循环装置10的各种传感器(省略图示)检测到的制冷剂回路20的运转条件，根据该取得的制冷剂回路20的运转条件以及第1压缩效率映射和第2压缩效率映射，导出单级压缩运转下的压缩效率η1和双级压缩运转下的压缩效率η2。

具体而言，控制部100选择第1压缩效率映射和第2压缩效率映射中的、与在单级压缩运转中成为工作状态的压缩机对应的压缩效率映射(在该例子中为与第2压缩机22对应的第2压缩效率映射)。然后，控制部100从该选择出的压缩效率映射中选择与制冷剂回路20的运转条件对应的压缩机的压缩效率(在该例子中为第2压缩机22的压缩效率η22)，将该压缩机的压缩效率设为单级压缩运转下的压缩效率η1。此外，控制部100从第1压缩效率映射和第2压缩效率映射中分别选择与制冷剂回路20的运转条件对应的第1压缩机21的运转效率η1和第2压缩机22的运转效率η2。然后，控制部100将该选择出的第1压缩机21的运转效率η1和第2压缩机22的运转效率η2代入上述式1～式4中的任意一方，由此导出双级压缩运转下的压缩效率η2。

另外，双级压缩运转下的压缩效率η2也可以利用不是上述式1～式4的其他方法导出。此外，第1压缩机21的压缩效率η21和第2压缩机22的压缩效率η22也可以不根据第1压缩效率映射和第2压缩效率映射来计算，而根据第1压缩机21和第2压缩机22的状态来计算。

〔运转控制〕

接着，参照图3对实施方式1的制冷循环装置10的运转控制进行说明。控制部100对制冷剂回路20进行控制，以便进行单级压缩运转和双级压缩运转中的压缩效率较高的一方。具体而言，控制部100对制冷剂回路20所需要具有的能力Q和预定的能力阈值Qth进行比较。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于能力阈值Qth的情况下，控制部100对制冷剂回路20进行控制，以便进行单级压缩运转。另一方面，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于能力阈值Qth的情况下，控制部100对制冷剂回路20进行控制，以便进行双级压缩运转。

〔能力阈值〕

能力阈值Qth是根据和制冷剂回路20的高压与低压之差相关的物理量X而变化的值。此外，能力阈值Qth对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该能力阈值Qth对应的物理量X这样的条件下，双级压缩运转下的压缩效率η2比单级压缩运转下的压缩效率η1高。另外，能力阈值Qth对应于图2所示的边界必要能力Qk。具体而言，能力阈值Qth是与图2所示的单级压缩特性曲线和双级压缩特性曲线的交点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q。例如，在从表示与物理量X的变化对应的能力阈值Qth的变化的线(图3所示的能力阈值Qth的线)中选择与任意的物理量X对应的能力阈值Qth时，该选择出的能力阈值Qth是物理量X为该任意的物理量X时的边界必要能力Qk(作为双级压缩运转下的压缩效率η2比单级压缩运转下的压缩效率η1高的边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q)。

在该例子中，能力阈值Qth随着物理量X的增大而逐渐减小。另外，在该例子中，表示与物理量X的变化对应的能力阈值Qth的变化的线成为直线。

〔物理量的具体例〕

接着，对物理量X进行说明。如上所述，物理量X是和制冷剂回路20中的高压与低压之差相关的量。

作为与制冷剂回路20中的高压相关的量，例如能够列举以下9个参数。

(1)喷出压力：从由第1压缩机21和第2压缩机22构成的压缩机构喷出的制冷剂的压力

(2)喷出温度：从压缩机构喷出的制冷剂的温度

(3)冷凝压力：热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器的热交换器中的制冷剂的冷凝压力

(4)冷凝温度：成为冷凝器的热交换器中的制冷剂的冷凝温度

(5)高压：由制冷剂压力传感器(省略图示)检测到的高压

(6)出热水温度：在利用侧热交换器27使制冷剂和水进行热交换的情况下，在制热运转中从利用侧热交换器27流出的水的温度

(7)制热吹出温度：在利用侧热交换器27使制冷剂和空气(利用侧流体的一例)进行热交换的情况下，在制热运转中从利用侧热交换器27流出的空气的温度

(8)制热吸入温度：在利用侧热交换器27使制冷剂和空气(利用侧流体的一例)进行热交换的情况下，在制热运转中流入利用侧热交换器27的空气的温度

(9)制冷外部空气温度：在热源侧热交换器24使制冷剂和空气进行热交换的情况下，在制冷运转中流入热源侧热交换器24的空气的温度

以上的与制冷剂回路20中的高压相关的参数能够由设置于制冷循环装置10的各种传感器得到。

此外，作为与制冷剂回路20中的低压相关的量，例如能够列举以下9个参数。

(1)吸入压力：被吸入到由第1压缩机21和第2压缩机22构成的压缩机构的制冷剂的压力

(2)吸入温度：被吸入到压缩机构的制冷剂的温度

(3)蒸发压力：热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为蒸发器的热交换器中的制冷剂的蒸发压力

(4)蒸发温度：成为蒸发器的热交换器中的制冷剂的蒸发温度

(5)低压：由制冷剂压力传感器(省略图示)检测到的低压

(6)冷却水温度：在利用侧热交换器27使制冷剂和水进行热交换的情况下，在制冷运转中从利用侧热交换器27流出的水的温度

(7)制冷吹出温度：在利用侧热交换器27使制冷剂和空气热交换进行热交换的情况下，在制冷运转中从利用侧热交换器27流出的空气的温度

(8)制冷吸入温度：在利用侧热交换器27使制冷剂和空气热交换进行热交换的情况下，在制冷运转中流入利用侧热交换器27的空气的温度

(9)制热外部空气温度：在热源侧热交换器24使制冷剂和空气热交换进行热交换的情况下，在制热运转中流入热源侧热交换器24的空气的温度

以上的与制冷剂回路20中的低压相关的参数能够由设置于制冷循环装置10的各种传感器得到。

如上所述，作为物理量X，例如能够利用(1)喷出压力与吸入压力之差、(2)喷出温度与吸入温度之差、(3)冷凝压力与蒸发压力之差、(4)冷凝温度与蒸发温度之差、(5)高压与低压之差、(6)出热水温度与制热外部空气温度之差、(7)制冷外部空气温度与冷却水温度之差、(8)制热吹出温度与制热外部空气温度之差、(9)制热吸入温度与制热外部空气温度之差、(10)制冷外部空气温度与制冷吹出温度之差、(11)制冷外部空气温度与制冷吸入温度之差等。

〔实施方式1的特征(1)〕

本实施方式的制冷循环装置10具有：制冷剂回路20，其具有第1压缩机21、第2压缩机22、热源侧热交换器24、膨胀机构26和利用侧热交换器27，能够进行第1压缩机21和第2压缩机22中的一方工作而另一方停止的单级压缩运转、以及第1压缩机21和第2压缩机22双方工作的双级压缩运转；以及控制部100，其在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于预定的能力阈值Qth的情况下，对制冷剂回路20进行控制以便进行单级压缩运转，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于能力阈值Qth的情况下，对制冷剂回路20进行控制以便进行双级压缩运转。能力阈值Qth是根据和制冷剂回路20的高压与低压之差相关的物理量X而变化的值，对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该能力阈值Qth对应的物理量X这样的条件下，双级压缩运转下的压缩效率η2比单级压缩运转下的压缩效率η1高。

在本实施方式中，能够考虑双级压缩运转下的压缩效率比单级压缩运转下的压缩效率高的边界来切换单级压缩运转和双级压缩运转。由此，能够改善制冷循环装置10中的压缩效率。

若详细说明，在单级压缩运转中，与双级压缩运转相比，能够减少与压缩机的工作相伴的能量损失(例如压缩机的吸入管和喷出管中的压力损失和压缩机中的热损失等)。另一方面，在双级压缩运转中，与单级压缩运转相比，能够减小每1个压缩机的差压(压缩机的吸入侧与喷出侧的压力差)，容易改善每1个压缩机的压缩效率。另外，在制冷剂回路20的高压与低压之差比较小的情况下，存在如下倾向：与基于上述的减小每1个压缩机的差压而实现的压缩效率的改善相比，基于上述的减少能量损失而实现的压缩效率的改善更加有效。换言之，在制冷剂回路20的高压与低压之差比较小的情况下，存在如下倾向：与双级压缩运转下的压缩效率相比，单级压缩运转下的压缩效率更高。相反，在制冷剂回路20的高压与低压之差比较大的情况下，存在如下倾向：与基于上述的减少能量损失而实现的压缩效率的改善相比，基于上述的减小每1个压缩机的差压而实现的压缩效率的改善更加有效。换言之，在制冷剂回路20的高压与低压之差比较大的情况下，存在如下倾向：与单级压缩运转下的压缩效率相比，双级压缩运转下的压缩效率更高。

此外，第1压缩机21和第2压缩机22各自的总隔热效率根据该压缩机的转速而变化。具体而言，随着压缩机的转速远离与该压缩机的总隔热效率的最高点对应的转速，该压缩机的总隔热效率逐渐降低。此外，存在第1压缩机21和第2压缩机22各自的容积效率与该压缩机的转速成正比的倾向。另外，第1压缩机21和第2压缩机22各自的转速取决于制冷剂回路20所需要具有的能力Q(制冷剂回路20所需要的能力)。换言之，当制冷剂回路20所需要具有的能力Q变化时，第1压缩机21和第2压缩机22中的至少一个压缩机的转速变化。

因此，根据和制冷剂回路20的高压与低压之差相关的物理量X以及制冷剂回路20所需要具有的能力Q来切换单级压缩运转和双级压缩运转，由此，能够考虑双级压缩运转下的压缩效率比单级压缩运转下的压缩效率高的边界来切换单级压缩运转和双级压缩运转。

另外，在第1压缩机21的体格(例如气缸容积率或设计压缩比等)和第2压缩机22的体格彼此不同的情况下，第1压缩机21的转速和第2压缩机22的转速彼此不同。因此，特别是在第1压缩机21的体格和第2压缩机22的体格彼此不同的情况下，根据取决于第1压缩机21和第2压缩机22各自的转速的制冷剂回路20所需要具有的能力Q以及物理量X来切换单级压缩运转和双级压缩运转，由此，能够适当地改善制冷循环装置10中的压缩效率。

〔实施方式1的特征(2)〕

在本实施方式的制冷循环装置10中，能力阈值Qth随着物理量X的增大而逐渐减小。

在本实施方式中，能够考虑双级压缩运转下的压缩效率比单级压缩运转下的压缩效率高的边界来适当地切换单级压缩运转和双级压缩运转。

若详细说明，随着与制冷剂回路20的高压和低压相关的物理量X的增大，逐渐减小能力阈值Qth，由此，在制冷剂回路20的高压与低压之差比较小的情况下，能够进行单级压缩运转，在制冷剂回路20的高压与低压之差比较大的情况下，能够进行双级压缩运转。通过在制冷剂回路20的高压与低压之差比较小的情况下进行单级压缩运转，由此，能够适当地进行基于减少与压缩机的工作相伴的能量损失而实现的压缩效率的改善。此外，在制冷剂回路20的高压与低压之差比较大的情况下进行双级压缩运转，由此，能够适当地进行基于减小每1个压缩机的差压而实现的压缩效率的改善。

〔实施方式1的特征(3)〕

本实施方式的制冷循环装置10具有注入回路30，在双级压缩运转中，第2压缩机22吸入从第1压缩机21喷出的制冷剂，在双级压缩运转中，注入回路30将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧。

在本实施方式中，在双级压缩运转中，将从成为放热器的热交换器(热源侧热交换器24或利用侧热交换器27)朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧，由此，能够对吸入到第2压缩机22的制冷剂进行冷却。由此，能够减小吸入到第2压缩机22的制冷剂的焓，因此，能够降低第2压缩机22的理论动力，能够提高制冷循环装置10的运转效率(例如COP)。

此外，在本实施方式中，能够抑制从第2压缩机22喷出的制冷剂的温度(以下记载为“喷出温度”)的上升。由此，能够保护第2压缩机22不被高温破坏，因此，能够确保第2压缩机22的可靠性。此外，能够增加被吸入到第2压缩机22的制冷剂的密度，因此，能够提高第2压缩机22的机械效率。

(实施方式1的变形例)

如图4所示，在实施方式1的变形例中，控制部100在物理量X低于预定的第1物理量阈值Xth1的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行单级压缩运转。此外，控制部100在物理量X高于预定的第2物理量阈值Xth2的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行双级压缩运转。第2物理量阈值Xth2比第1物理量阈值Xth1大。

而且，在物理量X不低于第1物理量阈值Xth1且不高于第2物理量阈值Xth2的情况下，控制部100根据物理量X和能力阈值Qth的比较结果对制冷剂回路20进行控制，以便进行单级压缩运转和双级压缩运转中的任意一方。

〔实施方式1的变形例的特征〕

在本实施方式的制冷循环装置10中，控制部100在物理量X低于预定的第1物理量阈值Xth1的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行单级压缩运转，在物理量X高于比第1物理量阈值Xth1大的第2物理量阈值Xth2的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行双级压缩运转。

在本实施方式中，在物理量X低于第1物理量阈值Xth1的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行单级压缩运转，由此，在制冷剂回路20中的高压与低压之差过小而无法实施双级压缩运转的情况下，能够禁止实施双级压缩运转。由此，能够避免由于实施双级压缩运转而产生不良情况。例如，在第1压缩机21和第2压缩机22中的一方或双方中，能够避免由于压缩机的压差不足而产生不能启动、供油不足、轴承损伤等。

此外，在本实施方式中，在物理量X高于第2物理量阈值Xth2的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行双级压缩运转，由此，在制冷剂回路20中的高压与低压之差过大而无法实施单级压缩运转的情况下，能够禁止实施单级压缩运转的实施。由此，能够避免由于实施单级压缩运转而产生不良情况。例如，在第1压缩机21和第2压缩机22中的一方或双方中，能够避免由于压缩机的压差过剩而产生不能启动、轴承损伤、能力不足、压缩效率降低等。

(实施方式2)

图5例示实施方式2的制冷循环装置10的结构。实施方式2的制冷循环装置10与实施方式1的制冷循环装置10的不同之处在于第2压缩机22的结构和注入回路30的结构。实施方式2的制冷循环装置10的其他结构与实施方式1的制冷循环装置10的结构相同。

〔注入压缩机〕

在实施方式2中，第1压缩机21和第2压缩机22中的一方是注入压缩机20a。注入压缩机20a构成为具有用于对制冷剂进行压缩的压缩室，能够向处于压缩中途的压缩室供给制冷剂。具体而言，在注入压缩机20a设置有吸入端口、中间端口和喷出端口。吸入端口在注入压缩机20a的吸入行程中与压缩室(低压的压缩室)连通。中间端口在注入压缩机20a的压缩行程的中途与压缩室(中间压的压缩室)连通。喷出端口在注入压缩机20a的喷出行程中与压缩室(高压的压缩室)连通。在该例子中，第2压缩机22是注入压缩机20a。

〔注入回路〕

在实施方式2中，注入回路30能够切换为第1状态、第2状态、第3状态和第4状态。在该例子中，注入回路30在单级压缩运转中被切换为第1状态和第2状态，在双级压缩运转中被切换为第3状态和第4状态。此外，注入回路30被切换为单级压缩运转下的第1状态(或第2状态)和双级压缩运转下的第3状态(或第4状态)。

在第1状态下，注入回路30不将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧和注入压缩机20a(在该例子中为第2压缩机22)的处于压缩中途的压缩室中的任何一方。

在第2状态下，注入回路30将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到注入压缩机20a(在该例子中为第2压缩机22)的处于压缩中途的压缩室。

在第3状态下，注入回路30将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧。

在第4状态下，注入回路30将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧和注入压缩机20a(在该例子中为第2压缩机22)的处于压缩中途的压缩室双方。

具体而言，在该例子中，注入回路30除了具有注入膨胀阀31以外，还具有减压阀32和注入止回阀33。此外，在注入回路30中，除了设置有第1注入配管PJ1以外，还设置有第2注入配管PJ2和第3注入配管PJ3。第2注入配管PJ2连接第1注入配管PJ1的另一端和第1制冷剂配管P1的中途部。第3注入配管PJ3连接第1注入配管PJ1的另一端和注入压缩机20a即第2压缩机22的中间端口。在第2注入配管PJ2设置有减压阀32。在第3注入配管PJ3设置有注入止回阀33。

减压阀32能够调节开度。例如，减压阀32由电动阀构成。注入止回阀33容许制冷剂从第1注入配管PJ1朝向注入压缩机20a即第2压缩机22的中间端口流动，阻碍制冷剂向其相反方向流动。另外，注入止回阀33也可以设置于注入压缩机20a即第2压缩机22内。

在该例子中，通过使注入膨胀阀31成为全闭状态，注入回路30成为第1状态(不将上述制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧和注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室中的任何一方的状态)。通过使注入膨胀阀31成为调节状态(适当地调节开度的状态)、且使减压阀32成为全开状态，注入回路30成为第2状态(将上述制冷剂的一部分供给到注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室的状态)。

此外，通过使注入膨胀阀31成为调节状态、且使减压阀32成为全闭状态，注入回路30成为第3状态(将上述制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧的状态)。通过使注入膨胀阀31成为调节状态、且使减压阀32成为全闭状态与全开状态之间的状态，注入回路30成为第4状态(将上述制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧和注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室双方的状态)。

〔制冷循环装置的运转动作〕

与实施方式1的制冷循环装置10同样，在实施方式2的制冷循环装置10中，进行单级压缩运转和双级压缩运转。作为单级压缩运转，进行单级压缩制热运转和单级压缩制冷运转，作为双级压缩运转，进行双级压缩制热运转和双级压缩制冷运转。

<单级压缩运转>

实施方式2的单级压缩运转(单级压缩制热运转和单级压缩制冷运转)与实施方式1的单级压缩制热运转(单级压缩制热运转和单级压缩制冷运转)的不同之处在于注入回路30的动作。在实施方式2的单级压缩制热运转中，根据注入回路30的状态，从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为冷凝器(放热器)的热交换器依次通过止回阀桥25和中间热交换器40而在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂的一部分被供给到注入回路30。

在注入回路30处于第1状态的情况下(具体而言为注入膨胀阀31处于全闭状态的情况下)，在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂不供给到注入回路30，而被供给到膨胀机构26。

在注入回路30处于第2状态的情况下(具体而言为注入膨胀阀31处于调节状态、且减压阀32处于全闭状态的情况下)，在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂的一部分被供给到注入回路30的第1注入配管PJ1，其余部分被供给到膨胀机构26。被供给到注入回路30的制冷剂在第1注入配管PJ1中流动，在注入膨胀阀31中被减压，在中间热交换器40中从在第8制冷剂配管P8中流动的制冷剂吸热。从中间热交换器40流出而在第1注入配管PJ1中流动的制冷剂通过注入止回阀33被供给到注入压缩机20a即第2压缩机22的中间端口。被供给到第2压缩机22的中间端口的制冷剂被供给到第2压缩机22的处于压缩中途的压缩室，与压缩室内的制冷剂混合。由此，第2压缩机22的压缩室内的制冷剂被冷却。

<双级压缩运转>

实施方式2的双级压缩运转(双级压缩制热运转和双级压缩制冷运转)与实施方式1的双级压缩制热运转(双级压缩制热运转和双级压缩制冷运转)的不同之处在于注入回路30的动作。在实施方式2的双级压缩制热运转中，根据注入回路30的状态，从中间热交换器40流出而在第1注入配管PJ1中流动的制冷剂被供给到第2压缩机22的吸入侧、或第2压缩机22的吸入侧和注入压缩机20a(在该例子中为第2压缩机22)的处于压缩中途的压缩室双方。

在注入回路30处于第3状态的情况下(具体而言为注入膨胀阀31处于调节状态、且减压阀32处于全开状态的情况下)，在第1注入配管PJ1中流动的制冷剂通过打开状态的减压阀32被供给到第1制冷剂配管P1的中途部。被供给到第1制冷剂配管P1的制冷剂与从第1压缩机21喷出的制冷剂汇合，被吸入到第2压缩机22而被压缩。由此，被吸入到第2压缩机22的制冷剂被冷却。

在注入回路30处于第4状态的情况下(具体而言为注入膨胀阀31处于调节状态、且减压阀32处于全闭状态与全开状态之间的状态的情况下)，在第1注入配管PJ1中流动的制冷剂通过注入止回阀33被供给到注入压缩机20a即第2压缩机22的中间端口。被供给到第2压缩机22的中间端口的制冷剂被供给到第2压缩机22的处于压缩中途的压缩室，与压缩室内的制冷剂混合。由此，第2压缩机22的压缩室内的制冷剂被冷却。

〔压缩效率的说明〕

接着，对实施方式2的制冷循环装置10中的压缩效率进行说明。在实施方式2的制冷循环装置10中，考虑注入回路30处于第1状态时的单级压缩运转(以下记载为“第1单级压缩运转”)中的压缩效率、注入回路30处于第2状态时的单级压缩运转(以下记载为“第2单级压缩运转”)中的压缩效率、注入回路30处于第3状态时的双级压缩运转(以下记载为“第1双级压缩运转”)中的压缩效率。

<第1单级压缩运转与第2单级压缩运转的关系>

首先，对第1单级压缩运转下的压缩效率与第2单级压缩运转下的压缩效率的关系进行说明。第1单级压缩运转下的压缩效率与第2单级压缩运转下的压缩效率的关系跟图2所示的单级压缩运转下的压缩效率η1与双级压缩运转下的压缩效率η2的关系相同。具体而言，与第2单级压缩运转下的压缩效率的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q比与第1单级压缩运转下的压缩效率的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q大。

表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的第1单级压缩运转下的压缩效率的变化的第1单级压缩特性曲线(与图2的压缩效率η2的曲线相同的曲线)跟表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的第2单级压缩运转下的压缩效率的变化的第2单级压缩特性曲线(与图2的压缩效率η1的曲线相同的曲线)交叉。与该第1单级压缩特性曲线和第2单级压缩特性曲线的交点对应的边界必要能力(与图2的边界必要能力Qk相同的必要能力)是作为第2单级压缩运转下的压缩效率比第1单级压缩运转下的压缩效率高的边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于该边界必要能力的情况下，第1单级压缩运转下的压缩效率比第2单级压缩运转下的压缩效率高。另一方面，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于该边界必要能力的情况下，第2单级压缩运转下的压缩效率比第1单级压缩运转下的压缩效率高。

另外，该边界必要能力根据制冷剂回路20的高压与低压之差而变化。具体而言，随着制冷剂回路20的高压与低压之差的增大，该边界必要能力逐渐减小。

<第1单级压缩运转与第1双级压缩运转的关系>

接着，对第1单级压缩运转下的压缩效率与第1双级压缩运转下的压缩效率的关系进行说明。第1单级压缩运转下的压缩效率与第1双级压缩运转下的压缩效率的关系跟图2所示的单级压缩运转下的压缩效率η1与双级压缩运转下的压缩效率η2的关系相同。具体而言，与第1双级压缩运转下的压缩效率的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q比与第1单级压缩运转下的压缩效率的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q大。

表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的第1单级压缩运转下的压缩效率的变化的第1单级压缩特性曲线(与图2的压缩效率η2的曲线相同的曲线)跟表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的第1双级压缩运转下的压缩效率的变化的第1双级压缩特性曲线(与图2的压缩效率η1的曲线相同的曲线)交叉。与该第1单级压缩特性曲线和第1双级压缩特性曲线的交点对应的边界必要能力(与图2的边界必要能力Qk相同的必要能力)是作为第1双级压缩运转下的压缩效率比第1单级压缩运转下的压缩效率高的边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于该边界必要能力的情况下，第1单级压缩运转下的压缩效率比第1双级压缩运转下的压缩效率高。另一方面，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于该边界必要能力的情况下，第1双级压缩运转下的压缩效率比第1单级压缩运转下的压缩效率高。

另外，该边界必要能力根据制冷剂回路20的高压与低压之差而变化。具体而言，随着制冷剂回路20的高压与低压之差的增大，该边界必要能力逐渐减小。

<第2单级压缩运转与第1双级压缩运转的关系>

接着，对第2单级压缩运转下的压缩效率与第1双级压缩运转下的压缩效率的关系进行说明。第2单级压缩运转下的压缩效率与第1双级压缩运转下的压缩效率的关系跟图2所示的单级压缩运转下的压缩效率η1与双级压缩运转下的压缩效率η2的关系相同。具体而言，与第1双级压缩运转下的压缩效率的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q比与第2单级压缩运转下的压缩效率的最高点对应的制冷剂回路20所需要具有的能力Q大。

在制冷剂回路20的高压与低压之差比较小的情况下，表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的第2单级压缩运转下的压缩效率的变化的第2单级压缩特性曲线(与图2的压缩效率η2的曲线相同的曲线)跟表示与制冷剂回路20所需要具有的能力Q的变化对应的第1双级压缩运转下的压缩效率的变化的第1双级压缩特性曲线(与图2的压缩效率η1的曲线相同的曲线)交叉。与该第2单级压缩特性曲线和第1双级压缩特性曲线的交点对应的边界必要能力(与图2的边界必要能力Qk相同的必要能力)是作为第1双级压缩运转下的压缩效率比第2单级压缩运转下的压缩效率高的边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于该边界必要能力的情况下，第2单级压缩运转下的压缩效率比第1双级压缩运转下的压缩效率高。另一方面，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于该边界必要能力的情况下，第1双级压缩运转下的压缩效率比第2单级压缩运转下的压缩效率高。

另外，该边界必要能力根据制冷剂回路20的高压与低压之差而变化。具体而言，随着制冷剂回路20的高压与低压之差的增大，该边界必要能力逐渐减小。

此外，在制冷剂回路20的高压与低压之差增大而高于规定差(边界高低压差)时，边界必要能力成为零。换言之，第2单级压缩特性曲线和第1双级压缩特性曲线不交叉。因此，在制冷剂回路20的高压与低压之差高于边界高低压差的情况下，与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地，第1双级压缩运转下的压缩效率始终比第2单级压缩运转下的压缩效率高。边界高低压差是作为如下边界的制冷剂回路20的高压与低压之差，该边界是指：与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地，第1双级压缩运转下的压缩效率始终比第2单级压缩运转下的压缩效率高。

另外，该边界高低压差根据第1压缩机21和第2压缩机22中的由注入压缩机20a构成的压缩机的体格(具体而言为气缸容积率或设计差压)而变化。例如，存在如下倾向：随着注入压缩机20a的体格减小，边界高低压差逐渐减小。

〔双级压缩运转下的第2压缩机的喷出温度〕

接着，对双级压缩运转下的第2压缩机22的喷出温度进行说明。存在如下倾向：随着制冷剂回路20的高压与低压之差的增大，双级压缩运转下的第2压缩机22的喷出温度容易上升。具体而言，若将作为在第1双级压缩运转中第2压缩机22的喷出温度比预定的容许喷出温度高的边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q设为“高温边界能力阈值”，则在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于高温边界阈值的情况下，第1双级压缩运转下的第2压缩机22的喷出温度不超过容许喷出温度，但是，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于高温边界阈值的情况下，第1双级压缩运转下的第2压缩机22的喷出温度超过容许喷出温度。而且，高温边界能力阈值随着制冷剂回路20的高压与低压之差的增大而逐渐减小。

另外，注入回路30处于第4状态时的双级压缩运转(以下为“第2双级压缩运转”)与第1双级压缩运转相比，能够抑制第2压缩机22的喷出温度的上升。因此，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于高温边界能力阈值的情况下，通过代替第1双级压缩运转而进行第2双级压缩运转，能够抑制第2压缩机22的喷出温度的上升。

〔运转控制〕

接着，参照图6对实施方式2的制冷循环装置10的运转控制进行说明。与实施方式1的变形例同样，控制部100在物理量X低于第1物理量阈值Xth1的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行单级压缩运转。此外，控制部100在物理量X高于第2物理量阈值Xth2的情况下，对制冷剂回路20进行控制，以便与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地进行双级压缩运转。第2物理量阈值Xth2比第1物理量阈值Xth1大。而且，在物理量X不低于第1物理量阈值Xth1且不高于第2物理量阈值Xth2的情况下，控制部100根据物理量X和能力阈值Qth的比较结果，对制冷剂回路20进行控制，以便进行单级压缩运转和双级压缩运转中的任意一方。控制部100对制冷剂回路20进行控制，以便进行单级压缩运转和双级压缩运转中的压缩效率较高的一方。

在该例子中，在物理量X低于预定的边界物理量Xc的情况下，能力阈值Qth被设定成预定的第1能力阈值Qb，在物理量X不低于边界物理量Xc的情况下，能力阈值Qth被设定成预定的第2能力阈值Qc。另外，边界物理量Xc是与上述的边界高低压差对应的物理量X，是作为如下边界的物理量X，该边界是指：与制冷剂回路20所需要具有的能力Q无关地，第1双级压缩运转下的压缩效率始终比第2单级压缩运转下的压缩效率高。在该例子中，边界物理量Xc比第1物理量阈值Xth1大，且比第2物理量阈值Xth2小。

〔第1能力阈值〕

第1能力阈值Qb是根据物理量X而变化的值。此外，第1能力阈值Qb对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该第1能力阈值Qb对应的物理量X这样的条件下，第1双级压缩运转(注入回路30处于第3状态时的双级压缩运转)中的压缩效率比第1单级压缩运转(注入回路30处于第1状态时的单级压缩运转)中的压缩效率高。

在该例子中，第1能力阈值Qb随着物理量X的增大而逐渐减小。具体而言，随着物理量X从边界物理量Xc朝向第2物理量阈值Xth2增大，第1能力阈值Qb逐渐减小。另外，在该例子中，表示与物理量X的变化对应的第1能力阈值Qb的变化的线成为直线。

〔第2能力阈值〕

第2能力阈值Qc是根据物理量X而变化的值。此外，第2能力阈值Qc对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该第2能力阈值Qc对应的物理量X这样的条件下，第1双级压缩运转(注入回路30处于第3状态时的双级压缩运转)中的压缩效率比第2单级压缩运转(注入回路30处于第2状态时的单级压缩运转)中的压缩效率高。

在该例子中，第2能力阈值Qc随着物理量X的增大而逐渐减小。在物理量X是第1物理量阈值Xth1的情况下，第2能力阈值Qc被设定成制冷剂回路20所需要具有的能力Q的最大值即最大必要能力Qmax。此外，在物理量X是边界物理量Xc的情况下，第2能力阈值Qc被设定成作为第1双级压缩运转下的压缩效率比第2单级压缩运转下的压缩效率高的边界的所需要具有的能力(在该例子中为第1能力阈值Qb)。具体而言，随着物理量X从第1物理量阈值Xth1朝向边界物理量Xc增大，第2能力阈值Qc从最大必要能力Qmax朝向物理量X是边界物理量Xc时的第1能力阈值Qb逐渐减小。另外，在该例子中，表示与物理量X的变化对应的第2能力阈值Qc的变化的线成为直线。例如，将第1物理量阈值Xth1中的最大必要能力Qmax设为始点，将边界物理量Xc中的第1能力阈值Qb设为终点，对该始点与终点之间进行补充(在该例子中为线性补充)，由此，能够导出表示与物理量X的变化对应的第2能力阈值Qc的变化的线。

〔注入回路的状态的切换〕

此外，控制部100在对制冷剂回路20进行控制以便进行单级压缩运转的条件下，对制冷剂回路20所需要具有的能力Q和预定的单级能力阈值Qa进行比较。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于单级能力阈值Qa的情况下，控制部100使注入回路30成为第1状态。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于单级能力阈值Qa的情况下，控制部100使注入回路30成为第2状态。

此外，控制部100在对制冷剂回路20进行控制以便进行双级压缩运转的条件下，对制冷剂回路20所需要具有的能力Q和预定的双级能力阈值Qd进行比较。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于预定的双级能力阈值Qd的情况下，控制部100使注入回路30成为第3状态。在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100使注入回路30成为第4状态。

〔单级能力阈值〕

单级能力阈值Qa是根据物理量X而变化的值。此外，单级能力阈值Qa对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该单级能力阈值Qa对应的物理量X这样的条件下，第2单级压缩运转(注入回路30处于第2状态时的单级压缩运转)中的压缩效率比第1单级压缩运转(注入回路30处于第1状态时的单级压缩运转)中的运转效率高。

在该例子中，单级能力阈值Qa随着物理量X的增大而逐渐减小。具体而言，随着物理量X朝向边界物理量Xc增大，单级能力阈值Qa逐渐减小。另外，在该例子中，表示与物理量X的变化对应的单级能力阈值Qa的变化的线成为直线。此外，表示与物理量X的变化对应的单级能力阈值Qa的变化的线与边界物理量Xc中表示与物理量X的变化对应的能力阈值Qth的变化的线(具体而言为第1能力阈值Qb的线和第2能力阈值Qc的线)相连。

〔双级能力阈值〕

双级能力阈值Qd是根据物理量X而变化的值。此外，双级能力阈值Qd对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该双级能力阈值Qd对应的物理量X这样的条件下，在第1双级压缩运转(注入回路30处于第3状态时的双级压缩运转)中从第2压缩机22喷出的制冷剂的温度比预定的容许喷出温度高。

在该例子中，双级能力阈值Qd随着物理量X的增大而逐渐减小。此外，在物理量X是第1物理量阈值Xth1的情况下，双级能力阈值Qd被设定成最大必要能力Qmax。具体而言，随着物理量X从第1物理量阈值Xth1增大，双级能力阈值Qd从最大必要能力Qmax逐渐减小。另外，在该例子中，表示与物理量X的变化对应的双级能力阈值Qd的变化的线成为直线。

〔运转控制的具体例〕

例如，控制部100按照以下这种步骤进行制冷剂回路20的控制和注入回路30的控制。

<物理量判定>

首先，控制部100对物理量X、第1物理量阈值Xth1、边界物理量Xc、第2物理量阈值Xth2进行比较。另外，在该例子中，边界物理量Xc比第1物理量阈值Xth1大，且比第2物理量阈值Xth2小。

<物理量X<第1物理量阈值Xth1>

在物理量X低于第1物理量阈值Xth1的情况下，控制部100进行低侧能力判定。在低侧能力判定中，控制部100对制冷剂回路20所需要具有的能力Q和单级能力阈值Qa进行比较。

在所需要具有的能力Q低于单级能力阈值Qa的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1单级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于单级能力阈值Qa的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第2单级压缩运转。

<第1物理量阈值Xth1≤物理量X<边界物理量Xc>

在物理量X不低于第1物理量阈值Xth1、但是低于边界物理量Xc的情况下，控制部100进行第1中间能力判定。在第1中间能力判定中，控制部100对制冷剂回路20所需要具有的能力Q、单级能力阈值Qa、第2能力阈值Qc进行比较。

在所需要具有的能力Q低于单级能力阈值Qa的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1单级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于单级能力阈值Qa、但是低于第2能力阈值Qc的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第2单级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于第2能力阈值Qc、但是低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1双级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第2双级压缩运转。

<边界物理量Xc≤物理量X<第2物理量阈值Xth2>

在物理量X不低于边界物理量Xc、但是低于第2物理量阈值Xth2的情况下，控制部100进行第2中间能力判定。在第2中间能力判定中，控制部100对制冷剂回路20所需要具有的能力Q、第1能力阈值Qb、双级能力阈值Qd进行比较。

在所需要具有的能力Q低于第1能力阈值Qb的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1单级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于第1能力阈值Qb、但是低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1双级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第2双级压缩运转。

<物理量X≥第2物理量阈值Xth2>

在物理量X不低于第2物理量阈值Xth2的情况下，控制部100进行高侧能力判定。在高侧中间能力判定中，控制部100对制冷剂回路20所需要具有的能力Q和双级能力阈值Qd进行比较。

在所需要具有的能力Q低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1双级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第2双级压缩运转。

〔实施方式2的特征(1)〕

如上所述，在本实施方式的制冷循环装置10中，第1压缩机21和第2压缩机22中的一方是注入压缩机20a，注入压缩机20a构成为具有用于对制冷剂进行压缩的压缩室，能够向处于压缩中途的压缩室供给制冷剂，在单级压缩运转中，注入压缩机20a工作，在单级压缩运转中，注入回路30在第1状态和第2状态之间进行切换，在第1状态下，不将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧和注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室中的任何一方，在第2状态下，将该制冷剂的一部分供给到注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室，在双级压缩运转中，注入回路30被切换为第3状态，在第3状态下，将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧。

在本实施方式中，在单级压缩运转中，能够将注入回路30在第1状态和第2状态之间进行切换，因此，能够利用注入来适当地抑制第2压缩机22的喷出温度的上升。由此，能够扩大单级压缩运转下的制冷循环装置10的可动作范围(制冷剂回路20中的高压与低压之差的范围)。此外，能够利用注入来增加第2压缩机22的制冷剂流量，因此，能够扩大制冷循环装置10的可应对的能力范围。

此外，在本实施方式中，能够伴随着单级压缩运转和双级压缩运转的切换来进行注入回路30的第1状态(或第2状态)和第3状态的切换。由此，能够考虑双级压缩运转下的压缩效率比单级压缩运转下的压缩效率高的边界来适当地切换单级压缩运转和双级压缩运转。

若详细说明，伴随着单级压缩运转和双级压缩运转的切换来进行注入回路30的第1状态(或第2状态)和第3状态的切换，由此，能够得到与实施方式1相同的效果。

例如，在第1单级压缩运转或第2单级压缩运转的实施中，由于制冷剂回路20的高压与低压之差的增加(或制冷剂回路20所需要具有的能力Q的增加)，制冷循环装置10中的压缩效率要降低时，从单级压缩运转切换为双级压缩运转，同时，注入回路30的状态从第1状态或第2状态切换为第3状态。此外，在第1双级压缩运转的实施中，由于制冷剂回路20的高压与低压之差的减小(或制冷剂回路20所需要具有的能力Q的减小)，制冷循环装置10中的压缩效率要降低时，从双级压缩运转切换为单级压缩运转，同时，注入回路30的状态从第3状态切换为第1状态或第2状态。

〔实施方式2的特征(2)〕

在本实施方式的制冷循环装置10中，控制部100在对制冷剂回路20进行控制以便进行单级压缩运转的条件下，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于预定的单级能力阈值Qa的情况下，使注入回路30成为第1状态，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于单级能力阈值Qa的情况下，使注入回路30成为第2状态，单级能力阈值Qa是根据物理量X而变化的值，对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该单级能力阈值Qa对应的物理量X这样的条件下，注入回路30处于第2状态时的单级压缩运转下的压缩效率比注入回路30处于第1状态时的单级压缩运转下的运转效率高。

在本实施方式中，能够考虑注入回路30处于第2状态时的单级压缩运转(以下记载为“第2单级压缩运转”)中的压缩效率比注入回路30处于第1状态时的单级压缩运转(以下记载为“第1单级压缩运转”)中的压缩效率高的边界，将单级压缩运转下的注入回路30的状态在第1状态和第2状态之间进行切换。由此，能够改善制冷循环装置10的单级压缩运转下的压缩效率。

〔实施方式2的特征(3)〕

在本实施方式的制冷循环装置10中，单级能力阈值Qa随着物理量X的增大而逐渐减小。

在本实施方式中，能够考虑第2单级压缩运转下的压缩效率比第1单级压缩运转下的压缩效率高的边界来适当地切换注入回路30的第1状态和第2状态。

〔实施方式2的特征(4)〕

在本实施方式的制冷循环装置10中，在双级压缩运转中，注入回路30在第3状态和第4状态之间进行切换，在第4状态下，将从热源侧热交换器24和利用侧热交换器27中成为放热器的热交换器朝向膨胀机构26流动的制冷剂的一部分供给到第2压缩机22的吸入侧和注入压缩机20a的处于压缩中途的压缩室双方。

在本实施方式中，在双级压缩运转中，能够将注入回路30在第3状态和第4状态之间进行切换，因此，能够利用注入来适当地抑制第2压缩机22的喷出温度的上升。由此，能够扩大双级压缩运转下的制冷循环装置10的可动作范围(制冷剂回路20中的高压与低压之差的范围)。

此外，在本实施方式中，通过将注入回路30从第3状态切换为第4状态，能够在从第1压缩机21的吸入侧到第2压缩机22的喷出侧的路径中对制冷剂进行2次冷却，因此，能够进一步减小第2压缩机22的理论动力。由此，能够提高制冷循环装置10的运转效率(例如COP)。

〔实施方式2的特征(5)〕

在本实施方式的制冷循环装置10中，控制部100在对制冷剂回路20进行控制以便进行双级压缩运转的条件下，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q低于预定的双级能力阈值Qd的情况下，使注入回路30成为第3状态，在制冷剂回路20所需要具有的能力Q不低于双级能力阈值Qd的情况下，使注入回路30成为第4状态，双级能力阈值Qd是根据物理量X而变化的值，对应于作为如下边界的制冷剂回路20所需要具有的能力Q，该边界是指：在物理量X是与该双级能力阈值Qd对应的物理量X这样的条件下，在注入回路30处于第3状态时的双级压缩运转中从第2压缩机22喷出的制冷剂的温度比预定的容许喷出温度高。

在本实施方式中，能够考虑在注入回路30处于第3状态时的双级压缩运转(以下记载为“第1双级压缩运转”)中第2压缩机22的喷出温度比容许喷出温度高的边界，将双级压缩运转下的注入回路30的状态在第3状态和第4状态之间进行切换。由此，能够适当地抑制双级压缩运转下的第2压缩机22的喷出温度的上升，能够保护第2压缩机22不被高温破坏。

〔实施方式2的特征(6)〕

在本实施方式的制冷循环装置10中，双级能力阈值Qd随着物理量X的增大而逐渐减小。

在本实施方式中，能够考虑在第1双级压缩运转中第2压缩机22的喷出温度比容许喷出温度高的边界来适当地切换注入回路30的第3状态和第4状态。

(实施方式2的变形例)

另外，能力阈值Qth和单级能力阈值Qa根据第1压缩机21和第2压缩机22各自的设计条件(例如设计压缩比)而变化。因此，例如如图7或图8所示，有时能力阈值Qth不被设定成第1能力阈值Qb，而仅被设定成第2能力阈值Qc。

在图7的例子中，边界物理量X与第2物理量阈值Xth2一致。表示与物理量X的变化对应的能力阈值Qth的变化的线跟表示与物理量X的变化对应的第2能力阈值Qc的变化的线一致。而且，表示与物理量X的变化对应的第2能力阈值Qc的变化的线跟第2物理量阈值Xth2中表示与物理量X的变化对应的单级能力阈值Qa的变化的线相连。

在图8的例子中，边界物理量X比第2物理量阈值Xth2大。表示与物理量X的变化对应的能力阈值Qth的变化的线跟表示与物理量X的变化对应的第2能力阈值Qc的变化的线一致。另外，表示与物理量X的变化对应的第2能力阈值Qc的变化的线不跟表示与物理量X的变化对应的单级能力阈值Qa的变化的线相连。

此外，在图7或图8的例子的情况下，控制部100也可以构成为代替上述的第1中间能力判定和第2中间能力判定而进行中间能力判定。在物理量X不低于第1物理量阈值Xth1、但是低于第2物理量阈值Xth2的情况下，进行中间能力判定。在中间能力判定中，控制部100对制冷剂回路20所需要具有的能力Q、单级能力阈值Qa、能力阈值Qth(具体而言为第2能力阈值Qc)进行比较。

在所需要具有的能力Q低于单级能力阈值Qa的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1单级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于单级能力阈值Qa、但是低于第1能力阈值Qb的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第2单级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于第1能力阈值Qb、但是低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第1双级压缩运转。此外，在所需要具有的能力Q不低于双级能力阈值Qd的情况下，控制部100对制冷剂回路20和注入回路30进行控制，以便进行第2双级压缩运转。

(其他实施方式)

在以上的说明中，举例了表示与物理量X的变化对应的能力阈值Qth的变化的线成为直线的情况，但是不限于此。例如，表示与物理量X的变化对应的能力阈值Qth的变化的线也可以是向下凸出的曲线，还可以是向上凸出的曲线。另外，构成能力阈值Qth的第1能力阈值Qb和第2能力阈值Qc、单级能力阈值Qa、双级能力阈值Qd也同样。

此外，在以上的说明中，作为制冷剂的具体例，列举了R410A、R32、R407C等，但是，制冷剂也可以是其他种类的制冷剂。例如，制冷剂也可以是二氧化碳。

此外，说明了实施方式和变形例，但是，能够理解到能够在不脱离权利要求书的主旨和范围的情况下进行方式和详细情况的多种变更。此外，只要不损害本发明的对象的功能，则以上的实施方式和变形例也可以适当地组合或置换。

产业上的可利用性

如以上说明的那样，本发明作为制冷循环装置是有用的。

标号说明

10 制冷循环装置

20 制冷剂回路

20a 注入压缩机

21 第1压缩机

22 第2压缩机

23 四路切换阀

24 热源侧热交换器

25 止回阀桥

26 膨胀机构

27 利用侧热交换器

28 气液分离器

29 旁通止回阀

30 注入回路

31 注入膨胀阀

32 减压阀

33 注入止回阀

40 中间热交换器

Claims (11)

1.一种制冷循环装置，其特征在于，所述制冷循环装置具有：

制冷剂回路(20)，其具有第1压缩机(21)、第2压缩机(22)、热源侧热交换器(24)、膨胀机构(26)和利用侧热交换器(27)，能够进行所述第1压缩机(21)和所述第2压缩机(22)中的一方工作而另一方停止的单级压缩运转、以及所述第1压缩机(21)和所述第2压缩机(22)双方工作的双级压缩运转；以及

控制部(100)，其对所述制冷剂回路(20)进行控制，以便进行所述单级压缩运转和所述双级压缩运转中的压缩效率高的一方。

2.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于，

控制部(100)在所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)低于预定的能力阈值(Qth)的情况下，对所述制冷剂回路(20)进行控制以便进行所述单级压缩运转，在所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)不低于所述能力阈值(Qth)的情况下，对所述制冷剂回路(20)进行控制以便进行所述双级压缩运转，

所述能力阈值(Qth)是根据和所述制冷剂回路(20)的高压与低压之差相关的物理量(X)而变化的值，对应于作为如下边界的所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)，该边界是指：在所述物理量(X)是与该能力阈值(Qth)对应的物理量(X)这样的条件下，所述双级压缩运转下的压缩效率(η2)比所述单级压缩运转下的压缩效率(η1)高。

3.根据权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述能力阈值(Qth)随着所述物理量(X)的增大而逐渐减小。

4.根据权利要求2或3所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述控制部(100)在所述物理量(X)低于预定的第1物理量阈值(Xth1)的情况下，对所述制冷剂回路(20)进行控制，以便与所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)无关地进行所述单级压缩运转，

在所述物理量(X)高于比所述第1物理量阈值(Xth1)大的第2物理量阈值(Xth2)的情况下，对所述制冷剂回路(20)进行控制，以便与所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)无关地进行所述双级压缩运转。

5.根据权利要求2～4中的任意一项所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述制冷循环装置具有注入回路(30)，

在所述双级压缩运转中，所述第2压缩机(22)吸入从所述第1压缩机(21)喷出的制冷剂，

在所述双级压缩运转中，所述注入回路(30)将从所述热源侧热交换器(24)和所述利用侧热交换器(27)中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构(26)流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机(22)的吸入侧。

6.根据权利要求5所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述第1压缩机(21)和所述第2压缩机(22)中的一方是注入压缩机(20a)，

所述注入压缩机(20a)构成为具有用于对制冷剂进行压缩的压缩室，能够向处于压缩中途的压缩室供给制冷剂，

在所述单级压缩运转中，所述注入压缩机(20a)工作，

在所述单级压缩运转中，所述注入回路(30)在第1状态和第2状态之间进行切换，在所述第1状态下，不将从所述热源侧热交换器(24)和所述利用侧热交换器(27)中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构(26)流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机(22)的吸入侧和所述注入压缩机(20a)的处于压缩中途的压缩室中的任何一方，在所述第2状态下，将该制冷剂的一部分供给到所述注入压缩机(20a)的处于压缩中途的压缩室，

在所述双级压缩运转中，所述注入回路(30)被切换为第3状态，在所述第3状态下，将从所述热源侧热交换器(24)和所述利用侧热交换器(27)中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构(26)流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机(22)的吸入侧。

7.根据权利要求6所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述控制部(100)在对所述制冷剂回路(20)进行控制以便进行所述单级压缩运转的条件下，在所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)低于预定的单级能力阈值(Qa)的情况下，使所述注入回路(30)成为所述第1状态，在所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)不低于所述单级能力阈值(Qa)的情况下，使所述注入回路(30)成为所述第2状态，

所述单级能力阈值(Qa)是根据所述物理量(X)而变化的值，对应于作为如下边界的所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)，该边界是指：在所述物理量(X)是与该单级能力阈值(Qa)对应的物理量(X)这样的条件下，所述注入回路(30)处于所述第2状态时的所述单级压缩运转下的压缩效率比所述注入回路(30)处于所述第1状态时的所述单级压缩运转下的运转效率高。

8.根据权利要求7所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述单级能力阈值(Qa)随着所述物理量(X)的增大而逐渐减小。

9.根据权利要求6～8中的任意一项所述的制冷循环装置，其特征在于，

在所述双级压缩运转中，所述注入回路(30)在所述第3状态和第4状态之间进行切换，在所述第4状态下，将从所述热源侧热交换器(24)和所述利用侧热交换器(27)中成为放热器的热交换器朝向所述膨胀机构(26)流动的制冷剂的一部分供给到所述第2压缩机(22)的吸入侧和所述注入压缩机(20a)的处于压缩中途的压缩室双方。

10.根据权利要求9所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述控制部(100)在对所述制冷剂回路(20)进行控制以便进行所述双级压缩运转的条件下，在所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)低于预定的双级能力阈值(Qd)的情况下，使所述注入回路(30)成为所述第3状态，在所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)不低于所述双级能力阈值(Qd)的情况下，使所述注入回路(30)成为所述第4状态，

所述双级能力阈值(Qd)是根据所述物理量(X)而变化的值，对应于作为如下边界的所述制冷剂回路(20)所需要具有的能力(Q)，该边界是指：在所述物理量(X)是与该双级能力阈值(Qd)对应的物理量(X)这样的条件下，在所述注入回路(30)处于所述第3状态时的所述双级压缩运转中从所述第2压缩机(22)喷出的制冷剂的温度比预定的容许喷出温度高。

11.根据权利要求10所述的制冷循环装置，其特征在于，

所述双级能力阈值(Qd)随着所述物理量(X)的增大而逐渐减小。

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