JP2009133585A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、圧縮機構の油切れを防ぐ。
【解決手段】空気調和装置１は、二酸化炭素を冷媒として使用しており、二段圧縮式の圧縮機構２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、前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるための中間冷媒管８に設けられ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７と、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分に設けられ、前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２の吸入側に戻す中間油分離機構１６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置、特に、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置に関する。

従来より、超臨界域で作動する冷媒を使用して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、二酸化炭素を冷媒として使用して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、熱源側熱交換器としての室外熱交換器と、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、室外熱交換器として空気を熱源とする熱交換器を採用する場合には、冷媒として使用される二酸化炭素の臨界温度（約３１℃）が冷媒の冷却器として機能する室外熱交換器の熱源となる空気の温度と同程度であり、Ｒ２２やＲ４１０Ａ等の冷媒に比べて低いことから、冷却運転としての冷房運転時には、室外熱交換器における空気による冷媒の冷却が可能になるように、冷凍サイクルの高圧が冷媒の臨界圧力よりも高い状態で運転がなされることになる。このことに起因して、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るため、冷媒の冷却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、圧縮機の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。

ここで、圧縮機の前段側の圧縮要素から吐出される冷媒には、圧縮機内の冷凍機油が同伴するため、圧縮機内の冷凍機油は、中間冷媒管によって圧縮機外に持ち出されることになる。そして、上述のように、中間冷却器を設けた場合には、中間冷却器内に冷凍機油が溜まり込んでしまって圧縮機に戻らなくなってしまうため、圧縮機の油切れが生じるおそれがある。

本発明の課題は、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、圧縮機構の油切れを防ぐことにある。

第１の発明にかかる冷凍装置は、超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍装置であって、圧縮機構と、熱源側熱交換器と、冷媒を減圧する膨張機構と、利用側熱交換器と、中間冷却器と、中間油分離機構とを備えている。圧縮機構は、複数の圧縮要素を有しており、複数の圧縮要素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ように構成されている。ここで、「圧縮機構」とは、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。また、「複数の圧縮要素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」とは、「前段側の圧縮要素」及び「後段側の圧縮要素」という直列に接続された２つの圧縮要素を含むことだけを意味しているのではなく、複数の圧縮要素が直列に接続されており、各圧縮要素間の関係が、上述の「前段側の圧縮要素」と「後段側の圧縮要素」との関係を有することを意味している。中間冷却器は、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られ、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。中間油分離機構は、中間冷媒管の前段側の圧縮要素と中間冷却器の入口との間の部分に設けられ、前段側の圧縮要素から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構の吸入側に戻す機構である。

この冷凍装置では、前段側の圧縮要素から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油が中間冷却器に流入するのを抑えることができるため、中間冷却器への冷凍機油の溜まり込みを防ぎ、圧縮機構の油切れを防ぐことができる。また、中間冷却器への冷凍機油の溜まり込みによる中間冷却器の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぎ、冷凍装置の性能を向上させることができる。

特に、圧縮機構が、複数の直列接続される圧縮要素を同じケーシング内に収容した高圧ドーム型の圧縮機を含んでいる場合には、後段側の圧縮要素から吐出される冷媒は、ケーシング内の冷凍機油が溜まった空間に一旦吐出された後に、ケーシング外に吐出されることから、冷媒に同伴する冷凍機油の量は多くないのに対して、前段側の圧縮要素から吐出される冷媒は、直接ケーシング外に吐出されることから、冷媒に同伴する冷凍機油の量が多く、中間冷却器に溜まり込む冷凍機油の量が多くなるおそれが高いため、本発明にかかる中間油分離機構を設けることが非常に有効である。

第２の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、中間油分離機構は、前段側の圧縮要素から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する中間油分離器と、中間油分離器に接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構に戻すための中間油戻し管とを有している。

この冷凍装置では、中間油分離器を前段側の圧縮要素の近傍に設けることによって、前段側の圧縮要素の近傍で冷媒から冷凍機油を分離することができるため、中間冷却器だけでなく中間冷媒管内における冷凍機油の溜まり込みも防ぐことができる。

第３の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、中間油分離機構は、中間冷却器の入口に設けられたヘッダと、ヘッダの下端と圧縮機構とを接続するための中間油戻し管とを有している。

この冷凍装置では、中間冷却器の入口に設けられたヘッダが油分離器として機能することになるため、機器点数の増加を抑えることができる。

第４の発明にかかる冷凍装置は、第１〜第３の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、超臨界域で作動する冷媒は、二酸化炭素である。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１又は第４の発明では、中間冷却器への冷凍機油の溜まり込みを防ぎ、圧縮機構の油切れを防ぐことができる。また、中間冷却器への冷凍機油の溜まり込みによる中間冷却器の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぎ、冷凍装置の性能を向上させることができる。

第２の発明では、中間冷却器だけでなく中間冷媒管内における冷凍機油の溜まり込みも防ぐことができる。

第３の発明では、機器点数の増加を抑えることができる。

以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について説明する。

（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置１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１０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１０は、主として、圧縮機構２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７とを有している。

圧縮機構２は、本実施形態において、２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機２１から構成されている。圧縮機２１は、ケーシング２１ａ内に、圧縮機駆動モータ２１ｂと、駆動軸２１ｃと、圧縮要素２ｃ、２ｄ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２１ｂは、駆動軸２１ｃに連結されている。そして、この駆動軸２１ｃは、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄに連結されている。すなわち、圧縮機２１は、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄが単一の駆動軸２１ｃに連結されており、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄがともに圧縮機駆動モータ２１ｂ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。圧縮要素２ｃ、２ｄ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。そして、圧縮機２１は、吸入管２ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素２ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８に吐出し、中間冷媒管８に吐出された冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に吐出管２ｂに吐出するように構成されている。ここで、中間冷媒管８は、圧縮要素２ｄの前段側に接続された圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入させるための冷媒管である。また、吐出管２ｂは、圧縮機構２から吐出された冷媒を熱源側熱交換器４に送るための冷媒管であり、吐出管２ｂには、油分離機構４１と逆止機構４２とが設けられている。油分離機構４１は、圧縮機構２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２の吸入側へ戻す機構であり、主として、圧縮機構２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器４１ａと、油分離器４１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構２の吸入管２ａに戻す油戻し管４１ｂとを有している。油戻し管４１ｂには、油戻し管４１ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構４１ｃが設けられている。減圧機構４１ｃ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４２は、圧縮機構２の吐出側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２の吐出側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。

このように、圧縮機構２は、本実施形態において、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄを有しており、これらの圧縮要素２ｃ、２ｄ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ように構成されている。

熱源側熱交換器４は、冷媒の冷却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２に接続されており、その他端が膨張機構５に接続されている。尚、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の水や空気が供給されるようになっている。

膨張機構５は、冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、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。また、本実施形態において、膨張機構５は、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に送る前に減圧する。

利用側熱交換器６は、冷媒の加熱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２に接続されている。尚、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。

中間冷却器７は、中間冷媒管８に設けられており、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて圧縮要素２ｄ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。尚、ここでは図示しないが、中間冷却器７には、中間冷却器７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７は、冷媒回路１０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。

また、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分には、中間油分離機構１６が設けられている。中間油分離機構１６は、前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２に戻す機構である。中間油分離機構１６は、主として、前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する中間油分離器１６ａと、中間油分離器１６ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構２に戻すための中間油戻し管１６ｂとを有している。中間油戻し管１６ｂは、本実施形態において、中間油分離器１６ａの油出口と圧縮機構２の吸入側（ここでは、吸入管２ａ）との間を接続しており、中間油戻し管１６ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構１６ｃが設けられている。減圧機構１６ｃ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。

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２、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。尚、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、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、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、３の点Ｂ１、Ｃ１における圧力）を意味している。

圧縮機構２を駆動すると、低圧の冷媒（図１〜図３の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図１〜図３の点Ｂ１参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間油分離機構１６を構成する中間油分離器１６ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離された後に、中間冷却器７に送られる。また、中間油分離器１６ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、中間油分離機構１６を構成する中間油戻し管１６ｂに流入し、中間油戻し管１６ｂに設けられた減圧機構１６ｃで減圧された後に圧縮機構２（ここでは、吸入管２ａ）に戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、中間油分離機構１６において冷凍機油が分離された後の中間圧の冷媒は、中間冷却器７において、冷却源としての水又は空気と熱交換を行うことで冷却される（図１〜図３の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、次に、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図１〜図３の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄ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２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａ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４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１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４２を通じて、冷媒の冷却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、冷却源としての水又は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、冷媒の加熱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、加熱源としての水又は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２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２ｃから吐出された冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させるための中間冷媒管８に中間冷却器７を設けているため、中間冷却器７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Ｂ１→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２ｃの後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の温度が低下し（図３の点Ｂ１、Ｃ１参照）、圧縮要素２ｄ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、高圧の冷媒の冷却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７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、図３の点Ｂ１、Ｄ’、Ｄ、Ｃ１を結ぶことによって囲まれる面積に相当する分の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。

また、空気調和装置１では、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分に、前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２に戻す中間油分離機構１６を設けているため、中間油分離機構１６を設けなかった場合に比べて、前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油が中間冷却器７に流入するのを抑えることができるようになり、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みを防ぎ、圧縮機構２の油切れを防ぐことができる。

また、中間油分離機構１６を設けなかった場合には、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによって、中間冷却器７の伝熱性能の低下が生じて、中間冷却器７における交換熱量（すなわち、図２の点Ｂ１、点Ｃ１間のエンタルピ差）が小さくなってしまうため、熱源側熱交換器４における放熱ロスが小さくできなくなるおそれがあり、また、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによって、中間冷却器７の圧力損失の増大が生じて、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の圧力（すなわち、図２の点Ｃ１）が低くなって、後段側の圧縮要素２ｄの消費動力が増大するおそれがあるが、中間油分離機構１６を設けているため、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによる中間冷却器７の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぎ、空気調和装置１の性能を向上させることができる。

さらに、本実施形態における中間油分離機構１６は、前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する中間油分離器１６ａと、中間油分離器１６ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構２に戻すための中間油戻し管１６ｂとを有しているため、中間油分離器１６ａを前段側の圧縮要素２ｃの近傍に設けることによって、前段側の圧縮要素２ｃの近傍で冷媒から冷凍機油を分離することができ、これにより、中間冷却器７だけでなく中間冷媒管８内における冷凍機油の溜まり込みも防ぐことができる。

尚、圧縮機構２を構成する圧縮機２１としては、ケーシング２１ａ内の冷凍機油が溜まる空間に前段側の圧縮要素２ｃに吸入される冷媒が充満する低圧ドーム型、冷凍機油が溜まるケーシング２１ａ内の空間に前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒が充満する中間圧ドーム型、冷凍機油が溜まるケーシング２１ａ内の空間に後段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒が充満する高圧ドーム型のいずれを採用した場合であっても、中間油分離機構１６を設けることによって、圧縮機構２の油切れを防ぐ等の効果を得ることができるが、特に、圧縮機構２を構成する圧縮機２１として高圧ドーム型の圧縮機を採用した場合には、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒が、冷凍機油が溜まったケーシング２１ａ内の空間に一旦吐出された後に、ケーシング２１ａ外に吐出されることから、冷媒に同伴する冷凍機油の量は多くないのに対して、前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒は、直接ケーシング２１ａ外に吐出されることから、冷媒に同伴する冷凍機油の量が多く、中間冷却器７に溜まり込む冷凍機油の量が多くなるおそれが高いため、中間油分離機構１６を設けることが非常に有効である。

（３）変形例１
上述の実施形態においては、中間油分離機構１６が中間油分離器１６ａと中間油戻し管１６ｂとから構成されているが、図４に示されるように、中間油分離機構１６を中間冷却器７の入口に設けられたヘッダ１６ｄの下端に中間油戻し管１６ｂを接続した構成にしてもよい。ここで、ヘッダ１６ｄは、中間冷却器７が複数の伝熱流路を有する構造である場合において、中間冷媒管８と各伝熱流路に分岐させるための分岐管との間に介在する管部材である。また、中間油戻し管１６ｂは、中間油分離器１６ａの油出口ではなくヘッダ１６ｄの下端に接続されている点を除き、上述の実施形態における中間油戻し管１６ｂと同様の構成である。

そして、この変形例１の構成では、中間冷却器７の入口に設けられたヘッダ１６ｄが油分離器として機能することになるため、上述の実施形態に比べて、機器点数の増加を抑えることができる。

尚、後述の変形例においては、中間油分離機構１６として、中間油分離器１６ａと中間油戻し管１６ｂとを有するものを例に挙げて説明するが、本変形例のように、中間冷却器７の入口に設けられたヘッダ１６ｄの下端に中間油戻し管１６ｂを接続した構成を採用してもよい。

（４）変形例２
上述の実施形態及びその変形例においては、圧縮機構２として、１台の一軸二段圧縮構造の圧縮機２１によって、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄ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２が構成されているが、１つの圧縮要素が１つの圧縮機駆動モータによって回転駆動される単段圧縮構造の圧縮機を２台直列に接続することによって二段圧縮構造の圧縮機構２が構成されていてもよい。

例えば、図５に示されるように、上述の実施形態において、圧縮要素２ｃが収容された圧縮機２２、及び、圧縮要素２ｄが収容された圧縮機２３を２台直列に接続することで圧縮機構２を構成し、上述の実施形態と同様の中間油分離機構１６（すなわち、中間油分離器１６ａと中間油戻し管１６ｂとを有する中間油分離機構１６）を中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃ（すなわち、圧縮機２２）と中間冷却器７の入口との間の部分に設けた構成にすることができる。ここで、圧縮機構２は、圧縮機２２と、圧縮機２３とを有している。圧縮機２２は、ケーシング２２ａ内に、圧縮機駆動モータ２２ｂと、駆動軸２２ｃと、圧縮要素２ｃとが収容された密閉式構造となっている。そして、圧縮機駆動モータ２２ｂは、駆動軸２２ｃに連結されており、駆動軸２２ｃは、圧縮要素２ｃに連結されている。また、圧縮機２３は、ケーシング２３ａ内に、圧縮機駆動モータ２３ｂと、駆動軸２３ｃと、圧縮要素２ｄとが収容された密閉式構造となっている。そして、圧縮機駆動モータ２３ｂは、駆動軸２３ｃに連結されており、駆動軸２３ｃは、圧縮要素２ｄに連結されている。そして、圧縮機構２は、上述の実施形態及びその変形例と同様に、吸入管２ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素２ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８に吐出し、中間冷媒管８に吐出された冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に吐出管２ｂに吐出するように構成されている。

そして、この変形例２の構成においても、圧縮機２２に収容された前段側の圧縮要素２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油が中間冷却器７に流入するのを抑えることができるため、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みを防ぎ、圧縮機構２の油切れを防ぐことができる。また、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによる中間冷却器７の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぎ、空気調和装置１の性能を向上させることができる。

（５）変形例３
上述の実施形態及びその変形例においては、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄ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２を採用しているが、３つの圧縮要素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三段圧縮式の圧縮機構１０２を採用してもよい。

例えば、図６に示されるように、上述の実施形態において、圧縮要素１０２ｃが収容された圧縮機２４、及び、圧縮要素１０２ｄ、１０２ｅが収容された圧縮機２５を２台直列に接続することで圧縮機構１０２を構成し、上述の実施形態と同様の中間油分離機構１６（すなわち、中間油分離器１６ａと中間油戻し管１６ｂとを有する中間油分離機構１６）を中間冷媒管８（圧縮要素１０２ｃと圧縮要素１０２ｄとを接続するもの）の前段側の圧縮要素１０２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分、及び、中間冷媒管８（圧縮要素１０２ｄと圧縮要素１０２ｅとを接続するもの）の前段側の圧縮要素１０２ｄと中間冷却器７の入口との間の部分に設けた構成にすることができる。ここで、圧縮機構１０２は、１つの圧縮要素で冷媒を単段圧縮する圧縮機２４と、２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機２５とが直列に接続されることによって構成されている。圧縮機２４は、上述の変形例３における単段圧縮構造の圧縮機２２、２３と同様、ケーシング２４ａ内に、圧縮機駆動モータ２４ｂと、駆動軸２４ｃと、圧縮要素１０２ｃとが収容された密閉式構造となっている。そして、圧縮機駆動モータ２４ｂは、駆動軸２４ｃに連結されており、駆動軸２４ｃは、圧縮要素１０２ｃに連結されている。また、圧縮機２５は、上述の実施形態における二段圧縮構造の圧縮機２１と同様、ケーシング２５ａ内に、圧縮機駆動モータ２５ｃと、駆動軸２５ｃと、圧縮要素１０２ｄ、１０２ｅとが収容された密閉式構造となっている。そして、圧縮機駆動モータ２５ｂは、駆動軸２５ｃに連結されており、この駆動軸２５ｃは、２つの圧縮要素１０２ｄ、１０２ｅに連結されている。そして、圧縮機２４は、吸入管１０２ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素１０２ｃによって圧縮した後に、圧縮要素１０２ｃの後段側に接続された圧縮要素１０２ｄに吸入させるための中間冷媒管８に吐出するように構成されている。そして、圧縮機２５は、この中間冷媒管８に吐出された冷媒を圧縮要素１０２ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に、圧縮要素１０２ｄの後段側に接続された圧縮要素１０２ｅに吸入させるための中間冷媒管８に吐出し、この中間冷媒管８に吐出された冷媒を圧縮要素１０２ｅに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に、吐出管１０２ｂに吐出するように構成されている。

また、図６に示される構成（すなわち、単段圧縮式の圧縮機２４と二段圧縮式の圧縮機２５とが直列に接続された構成）に代えて、図７に示されるように、二段圧縮式の圧縮機２６と単段圧縮式の圧縮機２７とが直列に接続された構成にしてもよい。この場合においても、圧縮機２６が圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄを有し、圧縮機２７が圧縮要素１０２ｅを有しているため、図７に示される構成と同様に、３つの圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅが直列接続された構成が得られる。尚、圧縮機２６は、上述の実施形態における圧縮機２１と同様の構成であり、圧縮機２７は、上述の変形例３における圧縮機２２、２３と同様の構成であるため、圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅを除く各部を示す符号をそれぞれ２６番台や２７番台に置き換えることとし、ここでは、説明を省略する。

さらに、図６に示される構成（すなわち、単段圧縮式の圧縮機２５と二段圧縮式の圧縮機２４とが直列に接続された構成）に代えて、図８に示されるように、３台の単段圧縮式の圧縮機２４、２８、２７が直列に接続された構成にしてもよい。この場合においても、圧縮機２４が圧縮要素１０２ｃを有し、圧縮機２８が圧縮要素１０２ｄを有し、圧縮機２７が圧縮要素１０２ｅを有しているため、図６や図７に示される構成と同様に、３つの圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅが直列接続された構成が得られる。尚、圧縮機２４、２８は、上述の変形例３における圧縮機２２、２３と同様の構造であるため、圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄを除く各部を示す符号をそれぞれ２４番台や２８番台に置き換えることとし、ここでは、説明を省略する。

このように、本変形例において、圧縮機構１０２は、３つの圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅを有しており、これらの圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ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ように構成されている。そして、本変形例における冷媒回路１１０は、圧縮機構１０２、中間冷媒管８、中間冷却器７及び中間油分離機構１６等から構成されている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図６〜図１０を用いて説明する。ここで、図９は、変形例３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り、図１０は、変形例３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。尚、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９、１０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９、１０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９、１０の点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ２’、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ２’における圧力）を意味している。

圧縮機構１０２を駆動すると、低圧の冷媒（図６〜図１０の点Ａ参照）は、吸入管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、圧縮要素１０２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、前段側の圧縮要素１０２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素１０２ｄに吸入させるための中間冷媒管８に吐出される（図６〜図１０の点Ｂ１参照）。この前段側の圧縮要素１０２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素１０２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分に設けられた中間油分離機構１６を構成する中間油分離器１６ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離された後に、中間冷却器７に送られる。また、この中間油分離器１６ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、中間油分離機構１６を構成する中間油戻し管１６ｂに流入し、中間油戻し管１６ｂに設けられた減圧機構１６ｃで減圧された後に圧縮機構１０２（ここでは、吸入管１０２ａ）に戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、中間油分離機構１６において冷凍機油が分離された後の中間圧の冷媒は、中間冷却器７において、冷却源としての水又は空気と熱交換を行うことで冷却される（図６〜図１０の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、次に、圧縮要素１０２ｃの後段側に接続された圧縮要素１０２ｄに吸入されてさらに高い中間圧力まで圧縮された後に、前段側の圧縮要素１０２ｄから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素１０２ｅに吸入させるための中間冷媒管８に吐出される（図６〜図１０の点Ｂ２参照）。この前段側の圧縮要素１０２ｄから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素１０２ｄと中間冷却器７の入口との間の部分に設けられた中間油分離機構１６を構成する中間油分離器１６ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離された後に、中間冷却器７に送られる。また、この中間油分離器１６ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、中間油分離機構１６を構成する中間油戻し管１６ｂに流入し、中間油戻し管１６ｂに設けられた減圧機構１６ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管１０２ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、中間油分離機構１６において冷凍機油が分離された後の中間圧の冷媒は、中間冷却器７において、冷却源としての水又は空気と熱交換を行うことで冷却される（図６〜図１０の点Ｃ２参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、次に、圧縮要素１０２ｄの後段側に接続された圧縮要素１０２ｅに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構１０２から吐出管１０２ｂに吐出される（図６〜図１０の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構１０２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅによる三段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図９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１０２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａ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４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構１０２（ここでは、吸入管１０２ａ）に戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構４１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４２を通じて、冷媒の冷却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、冷却源としての水又は空気と熱交換を行って冷却される（図６〜図１０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、冷媒の加熱器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図６〜図１０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、加熱源としての水又は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６〜図１０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１０２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、本変形例の構成においては、圧縮要素１０２ｃから吐出された冷媒を圧縮要素１０２ｄに吸入させるための中間冷媒管８に中間冷却器７を設け、かつ、圧縮要素１０２ｄから吐出された冷媒を圧縮要素１０２ｅに吸入させるための中間冷媒管８に中間冷却器７を設けているため、中間冷却器７を設けなかった場合（この場合には、図９、図１０において、点Ａ→点Ｂ１→点Ｂ２’（Ｃ２’）→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１０２ｃの後段側の圧縮要素１０２ｄに吸入される冷媒の温度、及び、圧縮要素１０２ｄの後段側の圧縮要素１０２ｅに吸入される冷媒の温度が低下し（図１０の点Ｂ１、Ｃ１、Ｂ２、Ｃ２参照）、圧縮要素１０２ｅから吐出される冷媒の温度も低下することになる（図１０の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、本変形例の構成において、高圧の冷媒の冷却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７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、図１０の点Ｂ１、Ｂ２’（Ｃ２’）、Ｄ’、Ｄ、Ｃ２、Ｂ２、Ｃ１によって囲まれる面積に相当する分の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。しかも、この面積は、上述の実施形態及びその変形例のような二段圧縮式冷凍サイクルにおける面積よりも大きくなるため、上述の実施形態及びその変形例に比べて、さらに運転効率を向上させることができる。

また、本変形例の構成においては、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素１０２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分に、前段側の圧縮要素１０２ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２の吸入側に戻す中間油分離機構１６を設け、かつ、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素１０２ｄと中間冷却器７の入口との間の部分に、前段側の圧縮要素１０２ｄから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２の吸入側に戻す中間油分離機構１６を設けているため、上述の実施形態及びその変形例と同様、圧縮機構１０２の油切れを防ぐことができる。

また、中間油分離機構１６を設けなかった場合には、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによって、中間冷却器７の伝熱性能の低下が生じて、中間冷却器７における交換熱量（すなわち、図９の点Ｂ１、点Ｃ１間のエンタルピ差や、点Ｂ２、点Ｃ２間のエンタルピ差）が小さくなってしまうため、熱源側熱交換器４における放熱ロスが小さくできなくなるおそれがあり、また、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによって、中間冷却器７の圧力損失の増大が生じて、後段側の圧縮要素１０２ｄや圧縮要素１０２ｅに吸入される冷媒の圧力（すなわち、図９の点Ｃ１や点Ｃ２）が低くなって、後段側の圧縮要素１０２ｄや圧縮要素１０２ｅの消費動力が増大するおそれがあるが、中間油分離機構１６を設けているため、上述の実施形態及びその変形例と同様、空気調和装置１の性能を向上させることができる。

尚、圧縮機構１０２を構成する二段圧縮式の圧縮機２５（図６参照）としては、ケーシング２５ａ、２５ａ内の冷凍機油が溜まる空間に前段側の圧縮要素１０２ｄに吸入される冷媒が充満する低圧ドーム型、冷凍機油が溜まるケーシング２５ａ内の空間に前段側の圧縮要素１０２ｄから吐出される冷媒が充満する中間圧ドーム型、冷凍機油が溜まるケーシング２５ａ内の空間に後段側の圧縮要素１０２ｅから吐出される冷媒が充満する高圧ドーム型のいずれを採用した場合であっても、中間油分離機構１６を設けることによって、圧縮機構１０２の油切れを防ぐ等の効果を得ることができるが、特に、圧縮機構１０２を構成する圧縮機２５として高圧ドーム型の圧縮機を採用した場合には、後段側の圧縮要素１０２ｅから吐出される冷媒が、冷凍機油が溜まったケーシング２５ａ内の空間に一旦吐出された後に、ケーシング２５ａ外に吐出されることから、冷媒に同伴する冷凍機油の量は多くないのに対して、前段側の圧縮要素１０２ｄから吐出される冷媒は、直接ケーシング２５ａ外に吐出されることから、冷媒に同伴する冷凍機油の量が多く、中間冷却器７に溜まり込む冷凍機油の量が多くなるおそれが高いため、中間油分離機構１６を設けることが非常に有効である。また、圧縮機構１０２を構成する二段圧縮式の圧縮機２６（図７参照）についても、高圧ドーム型を採用する場合には、圧縮機２５と同様、中間油分離機構１６を設けることが非常に有効である。

また、ここでは、詳しい説明を省略するが、三段圧縮式の圧縮機構１０２に代えて、四段圧縮式等のような三段圧縮式よりも多段の圧縮機構を採用してもよく、この場合においても、本変形例と同様の効果を得ることができる。

（６）変形例４
上述の実施形態及びその変形例においては、複数の圧縮要素で順次圧縮する多段圧縮式の圧縮機構２や圧縮機構１０２を一系統だけ有する構成としているが、例えば、能力の大きな利用側熱交換器６が接続される場合や複数の利用側熱交換器６が接続される場合等においては、多段圧縮式の圧縮機構２や圧縮機構１０２を複数系統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。

例えば、図１１に示されるように、圧縮要素２０３ｃ、２０３ｄを有する二段圧縮式の第１圧縮機構２０３と圧縮要素２０４ｃ、２０４ｄを有する二段圧縮式の第２圧縮機構２０４とを並列に接続した構成を有する圧縮機構２０２を採用した冷媒回路２１０にすることができる。

第１圧縮機構２０３は、本変形例において、２つの圧縮要素２０３ｃ、２０３ｄで冷媒を二段圧縮する圧縮機２９から構成されており、圧縮機構２０２の吸入母管２０２ａから分岐された第１吸入枝管２０３ａ、及び、圧縮機構２０２の吐出母管２０２ｂに合流する第１吐出枝管２０３ｂに接続されている。第２圧縮機構２０４は、本変形例において、２つの圧縮要素２０４ｃ、２０４ｄで冷媒を二段圧縮する圧縮機３０から構成されており、圧縮機構２０２の吸入母管２０２ａから分岐された第２吸入枝管２０４ａ、及び、圧縮機構２０２の吐出母管２０２ｂに合流する第２吐出枝管２０４ｂに接続されている。尚、圧縮機２９、３０は、上述の実施形態における圧縮機２１と同様の構成であるため、圧縮要素２０３ｃ、２０３ｄ、２０４ｃ、２０４ｄを除く各部を示す符号をそれぞれ２９番台や３０番台に置き換えることとし、ここでは、説明を省略する。そして、圧縮機２９は、第１吸入枝管２０３ｂから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素２０３ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８を構成する第１入口側中間枝管８１に吐出し、第１入口側中間枝管８１に吐出された冷媒を中間冷媒管８を構成する中間母管８２及び第１出口側中間枝管８３を通じて圧縮要素２０３ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第１吐出枝管２０３ｂに吐出するように構成されている。圧縮機３０は、第１吸入枝管２０４ｂから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素２０４ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８を構成する第２入口側中間枝管８４に吐出し、第２入口側中間枝管８４に吐出された冷媒を中間冷媒管８を構成する中間母管８２及び第２出口側中間枝管８５を通じて圧縮要素２０４ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第２吐出枝管２０４ｂに吐出するように構成されている。中間冷媒管８は、本変形例において、圧縮要素２０３ｄ、２０４ｄの前段側に接続された圧縮要素２０３ｃ、２０４ｃから吐出された冷媒を、圧縮要素２０３ｃ、２０４ｃの後段側に接続された圧縮要素２０３ｄ、２０４ｄに吸入させるための冷媒管であり、主として、第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃの吐出側に接続される第１入口側中間枝管８１と、第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃの吐出側に接続される第２入口側中間枝管８４と、両入口側中間枝管８１、８４が合流する中間母管８２と、中間母管８２から分岐されて第１圧縮機構２０３の後段側の圧縮要素２０３ｄの吸入側に接続される第１出口側中間枝管８３と、中間母管８２から分岐されて第２圧縮機構２０４の後段側の圧縮要素２０４ｄの吸入側に接続される第２出口側中間枝管８５とを有している。また、吐出母管２０２ｂは、圧縮機構２０２から吐出された冷媒を熱源側熱交換器４に送るための冷媒管であり、吐出母管２０２ｂに接続される第１吐出枝管２０３ｂには、第１油分離機構２４１と第１逆止機構２４２とが設けられており、吐出母管２０２ｂに接続される第２吐出枝管２０４ｂには、第２油分離機構２４３と第２逆止機構２４４とが設けられている。第１油分離機構２４１は、第１圧縮機構２０３から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２０２の吸入側へ戻す機構であり、主として、第１圧縮機構２０３から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第１油分離器２４１ａと、第１油分離器２４１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構２０２の吸入側に戻す第１油戻し管２４１ｂとを有している。第２油分離機構２４３は、第２圧縮機構２０４から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２０２の吸入側へ戻す機構であり、主として、第２圧縮機構２０４から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第２油分離器２４３ａと、第２油分離器２４３ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構２０２の吸入側に戻す第２油戻し管２４３ｂとを有している。本変形例において、第１油戻し管２４１ｂは、第２吸入枝管２０４ａに接続されており、第２油戻し管２４３ｃは、第１吸入枝管２０３ａに接続されている。このため、第１圧縮機構２０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構２０４内に溜まった冷凍機油の量との間に偏りに起因して第１圧縮機構２０３から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量と第２圧縮機構２０４から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量との間に偏りが生じた場合であっても、圧縮機構２０３、２０４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、第１圧縮機構２０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構２０４内に溜まった冷凍機油の量との間の偏りが解消されるようになっている。また、本変形例において、第１吸入枝管２０３ａは、第２油戻し管２４３ｂとの合流部から吸入母管２０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管２０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されており、第２吸入枝管２０４ａは、第１油戻し管２４１ｂとの合流部から吸入母管２０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管２０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されている。このため、圧縮機構２０３、２０４のいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機構に対応する油戻し管から停止中の圧縮機構に対応する吸入枝管に戻される冷凍機油は、吸入母管２０２ａに戻ることになり、運転中の圧縮機構の油切れが生じにくくなっている。油戻し管２４１ｂ、２４３ｂには、油戻し管２４１ｂ、２４３ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構２４１ｃ、２４３ｃが設けられている。逆止機構２４２、２４４は、圧縮機構２０３、２０４の吐出側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２０３、２０４の吐出側への冷媒の流れを遮断するための機構である。

このように、圧縮機構２０２は、本変形例において、２つの圧縮要素２０３ｃ、２０３ｄを有するとともにこれらの圧縮要素２０３ｃ、２０３ｄ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ように構成された第１圧縮機構２０３と、２つの圧縮要素２０４ｃ、２０４ｄを有するとともにこれらの圧縮要素２０４ｃ、２０４ｄ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ように構成された第２圧縮機構２０４とを並列に接続した構成となっている。

中間冷却器７は、本変形例において、中間冷媒管８を構成する中間母管８２に設けられており、第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃから吐出された冷媒と第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃから吐出された冷媒とが合流したものを冷却する熱交換器である。すなわち、中間冷却器７は、２つの圧縮機構２０３、２０４に共通の冷却器として機能するものとなっている。このため、多段圧縮式の圧縮機構２０３、２０４を複数系統並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構２０２に対して中間冷却器７を設ける際の圧縮機構２０２周りの回路構成の簡素化が図られている。

また、中間油分離機構１６は、本変形例において、中間冷媒管８を構成する中間母管８２の入口側中間枝管８１、８４との合流部と中間冷却器７の入口との間の部分に設けられており、中間冷却器７と同様、２つの圧縮機構２０３、２０４に共通に設けられている。また、本変形例においては、中間油戻し管１６ｂは、中間油分離器１６ａの油出口と圧縮機構２０２の吸入母管２０２ａとの間を接続している。

また、中間冷媒管８を構成する第１入口側中間枝管８１には、第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃの吐出側から中間母管８２側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管８２側から前段側の圧縮要素２０３ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構８１ａが設けられており、中間冷媒管８を構成する第２入口側中間枝管８４には、第２圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０４ｃの吐出側から中間母管８２側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管８２側から前段側の圧縮要素２０４ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構８４ａが設けられている。本変形例においては、逆止機構８１ａ、８４ａとして逆止弁が使用されている。このため、圧縮機構２０３、２０４のいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機構の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が中間冷媒管８を通じて、停止中の圧縮機構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、運転中の圧縮機構の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が、停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素内を通じて圧縮機構２０２の吸入側に抜けて停止中の圧縮機構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、停止中の圧縮機構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。尚、圧縮機構２０３、２０４間に運転の優先順位を設けている場合（例えば、第１圧縮機構２０３を優先的に運転する圧縮機構とする場合）には、上述の停止中の圧縮機構に該当することがあるのは、第２圧縮機構２０４に限られることになるため、この場合には、第２圧縮機構２０４に対応する逆止機構８４ａだけを設けるようにしてもよい。

また、上述のように、第１圧縮機構２０３を優先的に運転する圧縮機構とする場合においては、中間冷媒管８が圧縮機構２０３、２０４に共通に設けられているため、運転中の第１圧縮機構２０３に対応する前段側の圧縮要素２０３ｃから吐出された冷媒が中間冷媒管８の第２出口側中間枝管８５を通じて、停止中の第２圧縮機構２０４の後段側の圧縮要素２０４ｄの吸入側に達し、これにより、運転中の第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮機構２０４の後段側の圧縮要素２０４ｄ内を通じて圧縮機構２０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構２０４の冷凍機油が流出して、停止中の第２圧縮機構２０４を起動する際の冷凍機油の不足が生じるおそれがある。そこで、本変形例では、第２出口側中間枝管８５に開閉弁８５ａを設け、第２圧縮機構２０４が停止中の場合には、この開閉弁８５ａによって第２出口側中間枝管８５内の冷媒の流れを遮断するようにしている。これにより、運転中の第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃから吐出された冷媒が中間冷媒管８の第２出口側中間枝管８５を通じて、停止中の第２圧縮機構２０４の後段側の圧縮要素２０４ｄの吸入側に達することがなくなるため、運転中の第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮機構２０４の後段側の圧縮要素２０４ｄ内を通じて圧縮機構２０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構２０４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、停止中の第２圧縮機構２０４を起動する際の冷凍機油の不足がさらに生じにくくなっている。尚、本変形例においては、開閉弁８５ａとして電磁弁が使用されている。

また、第１圧縮機構２０３を優先的に運転する圧縮機構とする場合においては、第１圧縮機構２０３の起動に続いて第２圧縮機構２０４を起動することになるが、この際、中間冷媒管８が圧縮機構２０３、２０４に共通に設けられているため、第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０３ｃの吐出側の圧力及び後段側の圧縮要素２０３ｄの吸入側の圧力が、前段側の圧縮要素２０３ｃの吸入側の圧力及び後段側の圧縮要素２０３ｄの吐出側の圧力よりも高くなった状態から起動することになり、安定的に第２圧縮機構２０４を起動することが難しい。そこで、本変形例では、第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃの吐出側と後段側の圧縮要素２０４ｄの吸入側とを接続する起動バイパス管８６を設けるとともに、この起動バイパス管８６に開閉弁８６ａを設け、第２圧縮機構２０４が停止中の場合には、この開閉弁８６ａによって起動バイパス管８６内の冷媒の流れを遮断し、かつ、開閉弁８５ａによって第２出口側中間枝管８５内の冷媒の流れを遮断するようにし、第２圧縮機構２０４を起動する際に、開閉弁８６ａによって起動バイパス管８６内に冷媒を流すことができる状態にすることで、第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃから吐出される冷媒を第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０４ｃから吐出される冷媒に合流させることなく、起動バイパス管８６を通じて後段側の圧縮要素２０４ｄに吸入させるようにして、圧縮機構２０２の運転状態が安定した時点（例えば、圧縮機構２０２の吸入圧力、吐出圧力及び中間圧力が安定した時点）で、開閉弁８５ａによって第２出口側中間枝管８５内に冷媒を流すことができる状態にし、かつ、開閉弁８６ａによって起動バイパス管８６内の冷媒の流れを遮断して、通常の冷房運転に移行することができるようになっている。尚、本変形例において、起動バイパス管８６は、その一端が第２出口側中間枝管８５の開閉弁８５ａと第２圧縮機構２０４の後段側の圧縮要素２０４ｄの吸入側との間に接続され、その他端が第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃの吐出側と第２入口側中間枝管８４の逆止機構８４ａとの間に接続されており、第２圧縮機構２０４を起動する際に、第１圧縮機構２０３の中間圧部分の影響を受けにくい状態にできるようになっている。また、本変形例においては、開閉弁８６ａとして電磁弁が使用されている。

また、本変形例の空気調和装置１の冷房運転時の動作は、圧縮機構２に代えて設けられた圧縮機構２０２によって、圧縮機構２０２周りの回路構成がやや複雑化したことによる変更点を除いては、上述の実施形態における冷房運転時の動作（図１〜３及びその関連記載）と基本的に同じであるため、ここでは、説明を省略する。

そして、この変形例４の構成においても、第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃ及び第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油が中間冷却器７に流入するのを抑えることができるため、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みを防ぎ、圧縮機構２０２の油切れを防ぐことができる。また、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによる中間冷却器７の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぎ、空気調和装置１の性能を向上させることができる。また、本変形例の構成では、多段圧縮式の圧縮機構２０３、２０４を複数系統並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構２０２を採用しているにもかかわらず、中間油分離機構１６を２つの圧縮機構２０３、２０４に共通に設けるようにしているため、圧縮機構２０２周りの回路構成の簡素化を図ることができる。また、本変形例においては、中間油戻し管１６ｂを中間油分離器１６ａの油出口と圧縮機構２０２の吸入母管２０２ａとの間を接続しているため、圧縮機構２０３、２０４の両方に対して確実に冷凍機油を戻すことができる。

また、ここでは、詳しい説明を省略するが、二段圧縮式の圧縮機構２０３、２０４に代えて、三段圧縮式（例えば、変形例３における圧縮機構１０２）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、多段圧縮式の圧縮機構を３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く、この場合においても、本変形例と同様の効果を得ることができる。

（７）変形例５
上述の変形例４においては、図１１に示されるように、中間油分離機構１６を２つの圧縮機構２０３、２０４に共通に設けるようにしているが、図１２に示されるように、各圧縮機構２０３、２０４に対応するように設けるようにしてもよい。例えば、第１圧縮機構２０３に対しては、中間油分離機構１６を前段側の圧縮要素２０３ｃの吐出側に接続された第１入口側中間枝管８１に設け、第２圧縮機構２０４に対しては、中間油分離機構１６を前段側の圧縮要素２０４ｃの吐出側に接続された第２入口側中間枝管８４に設けるようにすることができる。

そして、この変形例５の構成においても、上述の変形例４と同様、第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃ及び第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油が中間冷却器７に流入するのを抑えることができるため、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みを防ぎ、圧縮機構２０２の油切れを防ぐことができる。また、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによる中間冷却器７の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぎ、空気調和装置１の性能を向上させることができる。また、本変形例の構成では、各圧縮機構２０３、２０４に対応するように中間油分離機構１６を設けるようにしているため、中間油分離器１６ａを前段側の圧縮要素２０３ｃ、２０４ｃの近傍に設けることによって、前段側の圧縮要素２０３ｃ、２０４ｃの近傍で冷媒から冷凍機油を分離することができ、これにより、中間冷却器７だけでなく、中間母管８２や入口側中間枝管８１、８４等の中間冷媒管８内における冷凍機油の溜まり込みも防ぐことができる。

また、図１２に示される構成において、第１圧縮機構２０３に対応して設けられた中間油分離機構１６の中間油戻し管１６ｂを、第２吸入枝管２０４ａの吸入母管２０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成された部分に接続し、第２圧縮機構２０４に対応して設けられた中間油分離機構１６の中間油戻し管１６ｂを、第１吸入枝管２０３ａの吸入母管２０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成された部分に接続してもよい（図１３参照）。

そして、この構成においては、上述の効果に加えて、第１圧縮機構２０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構２０４内に溜まった冷凍機油の量との間に偏りに起因して第１圧縮機構２０３の前段側の圧縮要素２０３ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量と第２圧縮機構２０４の前段側の圧縮要素２０４ｃから吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量との間に偏りが生じた場合であっても、圧縮機構２０３、２０４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、第１圧縮機構２０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構２０４内に溜まった冷凍機油の量との間の偏りを解消することができる。しかも、圧縮機構２０３、２０４のいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機構に対応する中間油戻し管から停止中の圧縮機構に対応する吸入枝管に戻される冷凍機油は、吸入母管２０２ａに戻ることになり、運転中の圧縮機構の油切れを生じにくくできる。

（８）変形例６
上述の実施形態及びその変形例においては、冷房運転が可能に構成された空気調和装置１において、中間冷媒管８に中間冷却器７を設けるとともに、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素と中間冷却器８の入口との間に中間油分離機構１６を設けることで、冷媒の冷却器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスを小さくして、運転効率を向上させるとともに、運転中の圧縮機構の油切れを防ぐ等の効果を得るようにしているが、この構成に加えて、冷房運転と暖房運転とを切換可能な構成にするとともに、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６において冷却された冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄに戻すための後段側インジェクション管をさらに設けるようにしてもよい。

例えば、図１４に示されるように、二段圧縮式の圧縮機構２が採用された上述の実施形態において、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３が設けられ、そして、膨張機構５に代えてレシーバ入口膨張機構５ａ及びレシーバ出口膨張機構５ｂが設けられるとともに、ブリッジ回路１７、レシーバ１８、後段側インジェクション管１９、及び、エコノマイザ熱交換器２０が設けられた冷媒回路３１０にすることができる。

切換機構３は、冷媒回路３１０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り、冷房運転時には、熱源側熱交換器４を圧縮機構２によって圧縮される冷媒の冷却器として、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加熱器として機能させるために、圧縮機構２の吐出側と熱源側熱交換器４の一端とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と利用側熱交換器６とを接続し（図１４の切換機構３の実線を参照、以下、この切換機構３の状態を「冷却運転状態」とする）、暖房運転時には、利用側熱交換器６を圧縮機構２によって圧縮される冷媒の冷却器として、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加熱器として機能させるために、圧縮機構２の吐出側と利用側熱交換器６とを接続するとともに圧縮機構２の吸入側と熱源側熱交換器４の一端とを接続することが可能である（図１４の切換機構３の破線を参照、以下、この切換機構３の状態を「加熱運転状態」とする）。本実施形態において、切換機構３は、圧縮機構２の吸入側、圧縮機構２の吐出側、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。尚、切換機構３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３は、圧縮機構２、熱源側熱交換器４、膨張機構５ａ、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２、利用側熱交換器６、膨張機構５ａ、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。

また、中間冷媒管８には、中間冷却器７をバイパスするように、中間冷却器バイパス管９が接続されている。この中間冷却器バイパス管９は、中間冷却器７を流れる冷媒の流量を制限する中間冷却機能制限機構として機能するものである。そして、中間冷却器バイパス管９には、中間冷却器バイパス開閉弁１１が設けられている。中間冷却器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、電磁弁である。この中間冷却器バイパス開閉弁１１は、切換機構３を冷却運転状態にしている際に閉め、切換機構３を加熱運転状態にしている際に開ける制御がなされる。

また、中間冷媒管８には、中間冷却器バイパス管９との接続部から中間冷却器７側の位置（すなわち、中間冷却器７の入口側の中間冷却器バイパス管９との接続部から中間冷却器７の出口側の接続部までの部分）に、冷却器開閉弁１２が設けられている。この冷却器開閉弁１２は、中間冷却器７を流れる冷媒の流量を制限する中間冷却機能制限機構として機能するものである。冷却器開閉弁１２は、本実施形態において、電磁弁である。この冷却器開閉弁１２は、切換機構３を冷却運転状態にしている際に開け、切換機構３を加熱運転状態にしている際に閉める制御がなされる。

ブリッジ回路１７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１８の入口に接続されるレシーバ入口管１８ａ、及び、レシーバ１８の出口に接続されるレシーバ出口管１８ｂに接続されている。ブリッジ回路１７は、本変形例において、４つの逆止弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを有している。そして、入口逆止弁１７ａは、熱源側熱交換器４からレシーバ入口管１８ａ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１７ｂは、利用側熱交換器６からレシーバ入口管１８ａ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１７ａ、１７ｂ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１８ａに冷媒を流通させる機能を有している。出口逆止弁１７ｃは、レシーバ出口管１８ｂ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１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂ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１７ｃ、１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂ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。

レシーバ入口膨張機構５ａは、レシーバ入口管１８ａ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、レシーバ入口膨張機構５ａは、冷房運転時には、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を利用側熱交換器６に送る前に減圧し、暖房運転時には、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒を熱源側熱交換器４に送る前に減圧する。

レシーバ１８は、レシーバ入口膨張機構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り、その入口がレシーバ入口管１８ａに接続されており、その出口がレシーバ出口管１８ｂに接続されている。また、レシーバ１８には、レシーバ１８内から冷媒を抜き出して圧縮機構２の吸入管２ａ（すなわち、圧縮機構２の前段側の圧縮要素２ｃの吸入側）に戻すことが可能な吸入戻し管１８ｃが接続されている。この吸入戻し管１８ｃには、吸入戻し開閉弁１８ｄが設けられている。吸入戻し開閉弁１８ｄは、本変形例において、電磁弁である。

レシーバ出口膨張機構５ｂは、レシーバ出口管１８ｂ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、レシーバ出口膨張機構５ｂは、冷房運転時には、レシーバ入口膨張機構５ａによって減圧された冷媒を利用側熱交換器６に送る前に低圧になるまでさらに減圧し、暖房運転時には、レシーバ入口膨張機構５ａによって減圧された冷媒を熱源側熱交換器４に送る前に低圧になるまでさらに減圧する。

このように、ブリッジ回路１７、レシーバ１８、レシーバ入口管１８ａ及びレシーバ出口管１８ｂによって、切換機構３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が、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａ、レシーバ入口管１８ａのレシーバ入口膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂのレシーバ出口膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃ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３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が、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂ、レシーバ入口管１８ａのレシーバ入口膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂのレシーバ出口膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、熱源側熱交換器６に送ることができるようになっている。

後段側インジェクション管１９は、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６において冷却された冷媒を分岐して圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄに戻す機能を有している。本変形例において、後段側インジェクション管１９は、レシーバ入口管１８ａを流れる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄの吸入側に戻すように設けられている。より具体的には、後段側インジェクション管１９は、レシーバ入口管１８ａのレシーバ入口膨張機構５ａの上流側の位置（すなわち、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４とレシーバ入口膨張機構５ａとの間、また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器６とレシーバ入口膨張機構５ａとの間）から冷媒を分岐して中間冷媒管８の中間冷却器７の下流側の位置に戻すように設けられている。この後段側インジェクション管１９には、開度制御が可能な後段側インジェクション弁１９ａが設けられている。後段側インジェクション弁１９ａ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２０は、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６において冷却された冷媒と後段側インジェクション管１９を流れる冷媒（より具体的には、後段側インジェクション弁１９ａ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２０は、レシーバ入口管１８ａのレシーバ入口膨張機構５ａの上流側の位置（すなわち、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４とレシーバ入口膨張機構５ａとの間、また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器６とレシーバ入口膨張機構５ａとの間）を流れる冷媒と後段側インジェクション管１９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２０は、レシーバ入口管１８ａの後段側インジェクション管１９の上流側に設けられている。このため、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６において冷却された冷媒は、レシーバ入口管１８ａにおいて、エコノマイザ熱交換器２０において熱交換される前に後段側インジェクション管１９に分岐され、その後に、エコノマイザ熱交換器２０において、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行うことになる。

さらに、本変形例の空気調和装置１には、各種のセンサが設けられている。具体的には、中間冷媒管８又は圧縮機構２には、中間冷媒管８を流れる冷媒の圧力を検出する中間圧力センサ５４が設けられている。エコノマイザ熱交換器２０の後段側インジェクション管１９側の出口には、エコノマイザ熱交換器２０の後段側インジェクション管１９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５５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１４〜図１８を用いて説明する。ここで、図１５は、変形例６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り、図１６は、変形例６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り、図１７は、変形例６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り、図１８は、変形例６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。尚、以下の冷房運転や暖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１５、１６の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図１７、１８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１５、１６の点Ａ、Ｆ、Ｆ’における圧力や図１７、１８の点Ａ、Ｅ、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１５〜１８の点Ｂ１、Ｃ１、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３が図１４の実線で示される冷却運転状態とされる。レシーバ入口膨張機構５ａ及びレシーバ出口膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、冷却器開閉弁１２が開けられ、また、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間冷却器７が冷却器として機能する状態とされる。さらに、後段側インジェクション弁１９ａも、開度調節される。より具体的には、本変形例において、後段側インジェクション弁１９ａは、エコノマイザ熱交換器２０の後段側インジェクション管１９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２０の後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の過熱度は、中間圧力センサ５４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５５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。尚、本変形例では採用していないが、エコノマイザ熱交換器２０の後段側インジェクション管１９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５５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２０の後段側インジェクション管１９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。

この冷媒回路３１０の状態において、圧縮機構２を駆動すると、低圧の冷媒（図１４〜図１６の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図１４〜図１６の点Ｂ１参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、上述の実施形態と同様に、中間油分離機構１６を構成する中間油分離器１６ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離された後に、中間冷却器７に送られる。また、中間油分離器１６ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、中間油分離機構１６を構成する中間油戻し管１６ｂに流入し、中間油戻し管１６ｂに設けられた減圧機構１６ｃで減圧された後に圧縮機構２（ここでは、吸入管２ａ）に戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、中間油分離機構１６において冷凍機油が分離された後の中間圧の冷媒は、中間冷却器７において、冷却源としての水又は空気と熱交換を行うことで冷却される（図１４〜図１６の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図１４〜図１６の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１４〜図１６の点Ｇ参照）。次に、後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図１４〜図１６の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１５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２から吐出された高圧の冷媒は、切換機構３を経由して、冷媒の冷却器として機能する熱源側熱交換器４に送られて、冷却源としての水又は空気と熱交換を行って冷却される（図１４〜図１６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１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、後段側インジェクション弁１９ａ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２０に送られる（図１４〜図１６の点Ｊ参照）。また、後段側インジェクション管１９に分岐された後のレシーバ入口管１８ａを流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１４〜図１６の点Ｈ参照）。一方、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、レシーバ入口管１８ａを流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１４〜図１６の点Ｋ参照）、上述のように、中間冷却器７において冷却された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２０において冷却された高圧の冷媒は、レシーバ入口膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１４〜図１６の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、レシーバ出口膨張機構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１７の出口逆止弁１７ｃを通じて冷媒の加熱器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１４〜図１６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、加熱源としての水又は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１４〜図１６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３を経由して、再び、圧縮機構２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、上述の実施形態と同様、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転において、中間冷却器７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７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。

また、本変形例の構成においては、上述の実施形態と同様、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分に中間油分離機構１６を設けているため、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによる圧縮機構２の油切れを防ぐことができ、また、中間冷却器７の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぐことができる。さらに、本変形例では、中間油分離機構１６は、中間冷媒管８と中間冷却器バイパス管９との接続部よりも上流側の位置に設けられているため、中間冷却器バイパス管９内における冷凍機油の溜まり込みも防ぐことができる。

しかも、本変形例の構成では、後段側インジェクション管１９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５ｄに戻すようにしているため、中間冷却器７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５ｄ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１６の点Ｃ１、Ｇ参照）。これにより、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度がさらに低く抑えられ（図１６の点Ｄ、Ｄ’参照）、後段側インジェクション管１９を設けていない場合に比べて、図１６の点Ｃ１、Ｄ’、Ｄ、Ｇを結ぶことによって囲まれる面積に相当する分の放熱ロスをさらに小さくできることから、運転効率をさらに向上させることができる。

また、本変形例の構成では、熱源側熱交換器４から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒と後段側インジェクション管１９を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器２０をさらに設けているため、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒によって熱源側熱交換器４から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒を冷却することができ（図１５、図１６の点Ｅ、点Ｈ参照）、後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けない場合（この場合には、図１５、図１６において、点Ａ→点Ｂ１→点Ｃ１→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｆ’の順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、利用側熱交換器６における冷媒の単位流量当たりの冷却能力を高くすることができる。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１４の破線で示される加熱運転状態とされる。レシーバ入口膨張機構５ａ及びレシーバ出口膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、冷却器開閉弁１２が閉められ、また、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間冷却器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、後段側インジェクション弁１９ａも、冷房運転時と同様の過熱度制御によって開度調節される。

この冷媒回路３１０の状態において、圧縮機構２を駆動すると、低圧の冷媒（図１４、図１７、図１８の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図１４、図１７、図１８の点Ｂ１参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、上述の実施形態と同様に、中間油分離機構１６を構成する中間油分離器１６ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離された後に、中間冷却器７に送られる。また、中間油分離器１６ａにおいて中間圧の冷媒から分離された冷凍機油は、中間油分離機構１６を構成する中間油戻し管１６ｂに流入し、中間油戻し管１６ｂに設けられた減圧機構１６ｃで減圧された後に圧縮機構２（ここでは、吸入管２ａ）に戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、中間油分離機構１６において冷凍機油が分離された後の中間圧の冷媒は、冷房運転時とは異なり、中間冷却器７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９を通過して（図１４、図１７、図１８の点Ｃ１参照）、後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図１４、図１７、図１８の点Ｋ参照）と合流することで冷却される（図１４、図１７、図１８の点Ｇ参照）。次に、後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図１４、図１７、図１８の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２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２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１７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２から吐出された高圧の冷媒は、切換機構３を経由して、冷媒の冷却器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水又は空気と熱交換を行って冷却される（図１４、図１７、図１８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１７の入口逆止弁１７ｂを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、後段側インジェクション弁１９ａ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２０に送られる（図１４、図１７、図１８の点Ｊ参照）。また、後段側インジェクション管１９に分岐された後のレシーバ入口管１８ａを流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１４、図１７、図１８の点Ｈ参照）。一方、後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、レシーバ入口管１８ａを流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１４、図１７、図１８の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素２ｃ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２０において冷却された高圧の冷媒は、レシーバ入口膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１４、図１７、図１８の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、レシーバ出口膨張機構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１７の出口逆止弁１７ｄを通じて冷媒の加熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１４、図１７、図１８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、加熱源としての水又は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１４、図１７、図１８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３を経由して、再び、圧縮機構２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、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転において、冷却器開閉弁１２を閉め、また、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１を開けることによって、中間冷却器７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７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７を冷却器として機能させた場合に比べて、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度の低下が抑えられる（図１８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７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７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、冷媒の冷却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、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。

また、本変形例の構成においては、上述の冷房運転時と同様、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃと中間冷却器７の入口との間の部分に中間油分離機構１６を設けているため、中間冷却器７への冷凍機油の溜まり込みによる圧縮機構２の油切れを防ぐことができ、また、中間冷却器７の伝熱性能の低下や圧力損失の増大を防ぐことができる。

しかも、本変形例の構成では、後段側インジェクション管１９を設けて利用側熱交換器６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５ｄに戻すようにしているため、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度が低くなり（図１８の点Ｄ、点Ｄ’参照）、これによって、利用側熱交換器６における冷媒の単位流量当たりの加熱能力は小さくなるが（図１７の点Ｄ、点Ｄ’、点Ｆ参照）、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の流量は増加するため、利用側熱交換器６における加熱能力が確保されて、運転効率を向上させることができる。

また、本変形例の構成では、利用側熱交換器６から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒と後段側インジェクション管１９を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器２０をさらに設けているため、利用側熱交換器６から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒によって後段側インジェクション管１９を流れる冷媒を加熱することができ（図１７、図１８の点Ｊ、点Ｋ参照）、後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けない場合（この場合には、図１７、図１８において、点Ａ→点Ｂ１→点Ｃ１→点Ｄ’→点Ｆ→点Ｅ’の順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の流量を増加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２０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に送られる冷媒と後段側インジェクション管１９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２０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に送られる冷媒と後段側インジェクション管１９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。また、本変形例の構成では、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に送られる冷媒がエコノマイザ熱交換器２０において熱交換される前に熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒を分岐するように後段側インジェクション管１９を設けているため、エコノマイザ熱交換器２０において後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行う熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒の流量を少なくすることができ、エコノマイザ熱交換器２０における交換熱量を小さくすることができ、エコノマイザ熱交換器２０のサイズを小さくすることができる。

また、ここでは、詳しい説明を省略するが、二段圧縮式の圧縮機構２に代えて、三段圧縮式（例えば、変形例３における圧縮機構１０２）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、二段圧縮式の圧縮機構２に代えて、変形例４における二段圧縮式の圧縮機構２０３、２０４を有する圧縮機構２０２を採用した冷媒回路４１０（図１９参照）にする等のように、圧縮機構を複数系統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く、この場合においても、本変形例と同様の効果を得ることができる。また、本変形例の空気調和装置１では、レシーバ入口膨張機構５ａ、レシーバ出口膨張機構５ｂ、レシーバ１８、後段側インジェクション管１９、又は、エコノマイザ熱交換器２０に対する冷媒の流れ方向を、冷房運転及び暖房運転にかかわらず一定させるという観点から、ブリッジ回路１７を併せて採用しているが、例えば、冷房運転時又は暖房運転時のいずれか一方だけ後段側インジェクション管１９やエコノマイザ熱交換器２０を使用する等のように、レシーバ入口膨張機構５ａ、レシーバ出口膨張機構５ｂ、レシーバ１８、後段側インジェクション管１９、又は、エコノマイザ熱交換器２０に対する冷媒の流れ方向を冷房運転及び暖房運転にかかわらず一定させる必要がない場合には、ブリッジ回路１７を省略してもよい。

（９）変形例７
上述の変形例６における冷媒回路３１０（図１４参照）及び冷媒回路４１０（図１９参照）では、１つの利用側熱交換器６が接続された構成となっているが、複数の利用側熱交換器６を接続するとともに、これらの利用側熱交換器６を個別に発停させることができるように構成してもよい。

例えば、図２０に示されるように、二段圧縮式の圧縮機構２が採用された変形例７の冷媒回路３１０（図１５参照）において、２つの利用側熱交換器６が接続されるとともに、各利用側熱交換器６のブリッジ回路１７側端に対応して利用側膨張機構５ｃが設けられ、レシーバ出口管１８ｂに設けられていたレシーバ出口膨張機構５ｂが削除され、さらに、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄに代えて、ブリッジ出口膨張機構５ｄが設けられた冷媒回路５１０にしたり、また、図２１に示されるように、並列二段圧縮式の圧縮機構２０２が採用された変形例６の冷媒回路４１０（図１９参照）において、２つの利用側熱交換器６が接続されるとともに、各利用側熱交換器６のブリッジ回路１７側端に対応して利用側膨張機構５ｃが設けられ、レシーバ出口管１８ｂに設けられていたレシーバ出口膨張機構５ｂが削除され、さらに、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄに代えて、ブリッジ出口膨張機構５ｄが設けられた冷媒回路６１０にしてもよい。

そして、本変形例の構成においては、冷房運転時において、ブリッジ出口膨張機構５ｄが全閉状態にされる点と、変形例７におけるレシーバ出口膨張機構５ｂの代わりに、利用側膨張機構５ｃがレシーバ入口膨張機構５ａによって減圧された冷媒を利用側熱交換器６に送る前に低圧になるまでさらに減圧する動作を行う点とが、変形例６における冷房運転時の動作と異なるが、その他の動作については、変形例６における冷房運転時の動作（図１４〜図１６及びその関連記載）と基本的に同じである。また、暖房運転時においては、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御するために利用側膨張機構５ｃの開度調節がなされる点と、変形例６におけるレシーバ出口膨張機構５ｂの代わりに、ブリッジ出口膨張機構５ｄがレシーバ入口膨張機構５ａによって減圧された冷媒を熱源側熱交換器４に送る前に低圧になるまでさらに減圧する動作を行う点とが、変形例６における暖房運転時の動作と異なるが、その他の動作については、変形例６における暖房運転時の動作（図１４、図１７、図１８及びその関連記載）と基本的に同じである。

そして、本変形例の構成においても、上述の変形例６と同様の作用効果を得ることができる。

また、ここでは、詳しい説明を省略するが、二段圧縮式の圧縮機構２、２０３、２０４に代えて、三段圧縮式（例えば、変形例３における圧縮機構１０２）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。

（１０）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。

本発明を利用すれば、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、圧縮機構の油切れを防ぐことができるようになる。

本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての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にかかる空気調和装置における中間冷却器及び中間油分離機構の概略構成図である。 変形例２にかか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の概略構成図である。 変形例３にかか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４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の概略構成図である。 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。 変形例６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６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７にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例７にかかる空気調和装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 空気調和装置（冷凍装置）
２、１０２、２０２ 圧縮機構
４ 熱源側熱交換器
５ 膨張機構
６ 利用側熱交換器
７ 中間冷却器
８ 中間冷媒管
１６ 中間油分離機構
１６ａ 中間油分離器
１６ｂ 中間油戻し管
１６ｄ ヘッダ

Claims (4)

1. 超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍装置であって、
   複数の圧縮要素を有しており、前記複数の圧縮要素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ように構成された圧縮機構（２、１０２、２０２）と、
   熱源側熱交換器（４）と、
   冷媒を減圧する膨張機構（５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と、
   利用側熱交換器（６）と、
   前記前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を前記後段側の圧縮要素に吸入させるための中間冷媒管（８）に設けられ、前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記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（７）と、
   前記中間冷媒管の前記前段側の圧縮要素と前記中間冷却器の入口との間の部分に設けられ、前記前段側の圧縮要素から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して前記圧縮機構に戻す中間油分離機構（１６）と、
   を備えた冷凍装置（１）。
2. 前記中間油分離機構（１６）は、前記前段側の圧縮要素から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する中間油分離器（１６ａ）と、前記中間油分離器に接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構（２、１０２、２０２）に戻すための中間油戻し管（１６ｂ）とを有している、請求項１に記載の冷凍装置（１）。
3. 前記中間油分離機構（１６）は、前記中間冷却器（７）の入口に設けられたヘッダ（１６ｄ）と、前記ヘッダの下端と前記圧縮機構（２、１０２、２０２）とを接続するための中間油戻し管（１６ｂ）とを有している、請求項１に記載の冷凍装置（１）。
4. 前記超臨界域で作動する冷媒は、二酸化炭素である、請求項１〜３のいずれかに記載の冷凍装置（１）。

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