JP2009229051A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、高い運転効率が得られるようにする。
【解決手段】空気調和装置１は、二段圧縮式の圧縮機構２と、熱源側熱交換器４と、利用側熱交換器６と、切換機構３と、中間熱交換器７とを備えている。切換機構３は、圧縮機構２、熱源側熱交換器４、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、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機構である。中間熱交換器７は、切換機構３を冷却運転状態にしている際に、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の冷却器として機能させ、切換機構３を加熱運転状態にしている際に、利用側熱交換器６において放熱した冷媒の蒸発器として機能させることが可能な熱交換器である。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置、特に、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、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、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、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、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、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、冷房運転と暖房運転とを切り換えるための四路切換弁と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを有している。
特開２００７−２３２２６３号公報

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

本発明の課題は、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、高い運転効率が得られるようにすることにある。

第１の発明にかかる冷凍装置は、圧縮機構と、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱源側熱交換器と、冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する利用側熱交換器と、切換機構と、中間熱交換器とを備えている。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。切換機構は、圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換える機構である。中間熱交換器は、切換機構を冷却運転状態にしている際に、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させ、切換機構を加熱運転状態にしている際に、利用側熱交換器において放熱した冷媒の蒸発器として機能させることが可能な熱交換器である。

この冷凍装置において、仮に、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熱交換器を設けた場合には、後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の温度が低くなるため、中間熱交換器を設けない場合に比べて、最終的に圧縮機構から吐出される冷媒の温度を低く抑えることができる。これにより、冷却運転時において、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスが小さくなるため、冷却運転時の運転効率を向上させることができる。

しかし、加熱運転時においては、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熱交換器を設けない場合であれば、加熱運転時において、利用側熱交換器において利用できるはずの熱を、中間熱交換器を設けたために、中間熱交換器から外部に放熱してしまうことになり、これにより、利用側熱交換器における加熱能力が低くなり、加熱運転時の運転効率が低下してしまうことになる。

これに対して、例えば、中間熱交換器をバイパスする中間熱交換器バイパス管を設けるとともに、加熱運転時には、この中間熱交換器バイパス管を用いて、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が中間熱交換器において冷却されないようにバイパスすることにより、中間熱交換器を使用しない状態にすることで、加熱運転時において、利用側熱交換器における加熱能力が低くなるのを抑えて、加熱運転時の運転効率が低下しないようにすることができる。

ところが、加熱運転時に中間熱交換器を使用しない状態にすると、中間熱交換器が冷却運転時だけに使用される熱交換器として設けられることになるため、中間熱交換器は、加熱運転時には利用されない機器となってしまう。

そこで、この冷凍装置では、切換機構を冷却運転状態にしている際に中間熱交換器を冷却器として機能させ、切換機構を加熱運転状態にしている際に、利用側熱交換器において放熱した冷媒の蒸発器として機能させるようにしている。このため、この冷凍装置では、冷却運転時においては、圧縮機構から吐出される冷媒の温度を低く抑えることができ、加熱運転時においては、冷媒の蒸発能力を高めることができるとともに、中間熱交換器から外部への放熱を抑えることができる。

これにより、この冷凍装置では、冷却運転時においては、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスが小さくなり、冷却運転時の運転効率を向上させることができ、加熱運転時においては、中間熱交換器の有効利用が図られるとともに、利用側熱交換器における加熱能力が低くなるのを抑えて、加熱運転時の運転効率が低下しないようにすることができる。

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、中間熱交換器は、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ており、中間冷媒管には、中間熱交換器をバイパスするように中間熱交換器バイパス管が接続されており、中間熱交換器の一端と圧縮機構の吸入側とを接続させるための吸入戻し管と、利用側熱交換器と熱源側熱交換器との間と中間熱交換器の他端とを接続させるための中間熱交換器戻し管とをさらに備えている。

この冷凍装置では、冷却運転時には、中間冷媒管を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器によって冷却することができ、加熱運転時には、中間冷媒管を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器バイパス管によって、中間熱交換器をバイパスさせるとともに、吸入戻し管及び中間熱交換器戻し管によって、利用側熱交換器において冷却された冷媒の一部を中間熱交換器に導いて蒸発させ、圧縮機構の吸入側に戻すことができる。

第３の発明にかかる冷凍装置は、第２の発明にかかる冷凍装置において、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間熱交換器バイパス管を通じて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とともに、吸入戻し管を通じて中間熱交換器と圧縮機構の吸入側とを接続させる。

この冷凍装置では、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間熱交換器バイパス管を通じて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とともに、吸入戻し管を通じて中間熱交換器と圧縮機構の吸入側とを接続させるようにしているため、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始前に、中間熱交換器内に液冷媒が溜まり込んでいたとしても、この液冷媒を中間熱交換器外に抜くことができる。これにより、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間熱交換器内に液冷媒が溜まり込んだ状態を避けることができるようになり、中間熱交換器内に液冷媒が溜まり込むことに起因した後段側の圧縮要素における液圧縮が生じさせることなく、中間熱交換器を通じて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ことができる。

第４の発明にかかる冷凍装置は、第２又は第３の発明にかかる冷凍装置において、中間熱交換器戻し管には、流量調節弁が設けられている。

この冷凍装置では、冷却運転時に中間熱交換器戻し管への冷媒の流入を防ぐことができるとともに、加熱運転時に熱源側熱交換器を流れる冷媒の流量と中間熱交換器を流れる冷媒の流量との分配を確実に行うことができる。

第５の発明にかかる冷凍装置は、第１〜第４の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間には、熱源側熱交換器と利用側熱交換器との間を流れる冷媒を等エントロピ的に膨張させる膨張装置が、熱源側熱交換器から利用側熱交換器へ向かって冷媒が流れる場合、及び、利用側熱交換器から熱源側熱交換器へ向かって冷媒が流れる場合のいずれにおいても膨張装置の入口から冷媒が流入するように整流する整流回路を介して接続されている。

この冷凍装置では、冷却運転時及び加熱運転時のいずれにおいても、膨張装置によって成績係数を高めるとともにエネルギー回収を行うことができるため、冷却運転時及び加熱運転時の運転効率をさらに向上させることができる。

第６の発明にかかる冷凍装置は、第５の発明にかかる冷凍装置において、膨張装置の出口には、冷媒の気液分離を行う気液分離器が接続されており、気液分離器には、気液分離器において分離されたガス冷媒を後段側の圧縮要素に戻すための後段側インジェクション管が接続されている。

この冷凍装置では、後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行うことができるため、運転効率をさらに向上させることができる。

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の発明では、冷却運転時においては、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスが小さくなり、冷却運転時の運転効率を向上させることができ、加熱運転時においては、中間熱交換器の有効利用が図られるとともに、利用側熱交換器における加熱能力が低くなるのを抑えて、加熱運転時の運転効率が低下しないようにすることができる。

第２の発明では、冷却運転時には、中間冷媒管を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器によって冷却することができ、加熱運転時には、中間冷媒管を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器バイパス管によって、中間熱交換器をバイパスさせるとともに、吸入戻し管及び中間熱交換器戻し管によって、利用側熱交換器において冷却された冷媒の一部を中間熱交換器に導いて蒸発させ、圧縮機構の吸入側に戻すことができる。

第３の発明では、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間熱交換器内に液冷媒が溜まり込んだ状態を避けることができるようになり、中間熱交換器内に液冷媒が溜まり込むことに起因した後段側の圧縮要素における液圧縮が生じさせることなく、中間熱交換器を通じて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ことができる。

第４の発明では、冷却運転時に中間熱交換器戻し管への冷媒の流入を防ぐことができるとともに、加熱運転時に熱源側熱交換器を流れる冷媒の流量と中間熱交換器を流れる冷媒の流量との分配を確実に行うことができる。

第５の発明では、冷却運転時及び加熱運転時のいずれにおいても、膨張装置によって成績係数を高めるとともにエネルギー回収を行うことができるため、冷却運転時及び加熱運転時の運転効率をさらに向上させることができる。

第６の発明では、後段側の圧縮要素に中間圧の冷媒を戻す中間圧インジェクションを行うことができるため、運転効率をさらに向上させることができる。

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、冷房運転と暖房運転とが切り換え可能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、切換機構３と、熱源側熱交換器４と、ブリッジ回路１７と、レシーバ１８と、第１膨張機構５ａと、第２膨張機構５ｂと、利用側熱交換器６と、中間熱交換器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から吐出された冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を、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切換機構３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の吐出側から放熱器としての熱源側熱交換器４への冷媒の流れを許容し、かつ、放熱器としての熱源側熱交換器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。

切換機構３は、冷媒回路１０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放熱器として、かつ、利用側熱交換器６を熱源側熱交換器４において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構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１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放熱器として、かつ、熱源側熱交換器４を利用側熱交換器６において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構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１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、冷媒回路１０を構成する圧縮機構２、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６だけに着目すると、圧縮機構２、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構２、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器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。

熱源側熱交換器４は、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器４は、その一端が切換機構３に接続されており、その他端がブリッジ回路１７を介して第１膨張機構５ａ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水や空気が供給されるようになっている。

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、本実施形態において、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。

第１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、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。また、本実施形態において、第１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レシーバ１８を介して利用側熱交換器６に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧し、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レシーバ１８を介して熱源側熱交換器４に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧する。

レシーバ１８は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路１０における冷媒の循環量が異なる等の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を溜めることができるように、第１膨張機構５ａで減圧された後の冷媒を一時的に溜めるために設けられた容器であり、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第１吸入戻し管１８ｆが接続されている。この第１吸入戻し管１８ｆには、第１吸入戻し開閉弁１８ｇが設けられている。第１吸入戻し開閉弁１８ｇは、本実施形態において、電磁弁である。

第２膨張機構５ｂは、レシーバ出口管１８ｂに設けられた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。また、本実施形態において、第２膨張機構５ｂは、冷房運転時には、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒をレシーバ１８を介して利用側熱交換器６に送る前に冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧し、暖房運転時には、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒をレシーバ１８を介して熱源側熱交換器４に送る前に冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧する。

利用側熱交換器６は、冷媒の蒸発器又は放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、その一端がブリッジ回路を介して第１膨張機構５ａに接続されており、その他端が切換機構３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。

このように、本実施形態では、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を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａ、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２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を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂ、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２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４に送ることができるようになっている。

中間熱交換器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、又は、利用側熱交換器６において放熱した冷媒の蒸発器として機能させることが可能な熱交換器である。尚、ここでは図示しないが、中間熱交換器７には、中間熱交換器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、中間熱交換器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には、中間熱交換器７をバイパスするように、中間熱交換器バイパス管９が接続されている。この中間熱交換器バイパス管９は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する冷媒管である。そして、中間熱交換器バイパス管９には、中間熱交換器バイパス開閉弁１１が設けられている。中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、電磁弁である。この中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、後述の冷房開始制御のような一時的な運転を行う場合を除いて、基本的には、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。すなわち、中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、冷房運転を行う際に閉め、暖房運転を行う際に開ける制御がなされる。

また、中間冷媒管８には、中間熱交換器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端との接続部から中間熱交換器７の前段側の圧縮要素２ｃ側端までの部分に、中間熱交換器開閉弁１２が設けられている。この中間熱交換器開閉弁１２は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する機構である。中間熱交換器開閉弁１２は、本実施形態において、電磁弁である。この中間熱交換器開閉弁１２は、本実施形態において、後述の冷房開始制御のような一時的な運転を行う場合を除いて、基本的には、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。すなわち、中間熱交換器開閉弁１２は、冷房運転を行う際に開け、暖房運転を行う際に閉める制御がなされる。

また、中間冷媒管８には、前段側の圧縮要素２ｃの吐出側から後段側の圧縮要素２ｄの吸入側への冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄの吸入側から前段側の圧縮要素２ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構１５が設けられている。逆止機構１５は、本実施形態において、逆止弁である。尚、逆止機構１５は、本実施形態において、中間冷媒管８の中間熱交換器７の後段側の圧縮要素２ｄ側端から中間熱交換器バイパス管９の後段側の圧縮要素２ｄ側端との接続部までの部分に設けられている。

さらに、中間熱交換器７の一端（ここでは、前段側の圧縮要素２ｃ側端）には、第２吸入戻し管９２が接続されており、中間熱交換器７の他端（ここでは、後段側の圧縮要素２ｄ側端）には、中間熱交換器戻し管９４が接続されている。この第２吸入戻し管９２は、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させる状態にしている際に、中間熱交換器７の一端と圧縮機構２の吸入側（ここでは、吸入管２ａ）とを接続させるための冷媒管である。また、この中間熱交換器戻し管９４は、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させる状態にし、かつ、切換機構３を加熱運転状態にしている際に、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間（ここでは、冷凍サイクルにおける低圧になるまで冷媒を減圧する第２膨張機構５ｂと蒸発器としての熱源側熱交換器４との間）と中間熱交換器７の他端とを接続させるための冷媒管である。本実施形態において、第２吸入戻し管９２は、その一端が、中間冷媒管８の中間熱交換器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端との接続部から中間熱交換器７の前段側の圧縮要素２ｃ側端までの部分に接続されており、他端が、圧縮機構２の吸入側（ここでは、吸入管２ａ）に接続されている。また、中間熱交換器戻し管９４は、その一端が、第２膨張機構５ｂから熱源側熱交換器４までの部分に接続されており、他端が、中間冷媒管８の中間熱交換器７の前段側の圧縮要素２ｃ側端から逆止機構１５までの部分に接続されている。そして、第２吸入戻し管９２には、第２吸入戻し開閉弁９２ａが設けられており、中間熱交換器戻し管９４には、中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが設けられている。第２吸入戻し開閉弁９２ａ及び中間熱交換器戻し開閉弁９４ａは、本実施形態において、電磁弁である。この第２吸入戻し開閉弁９２ａは、本実施形態において、後述の冷房開始制御のような一時的な運転を行う場合を除いて、基本的には、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、中間熱交換器戻し開閉弁９４ａは、後述の冷房開始制御のような一時的な運転を行う場合も含めて切換機構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。

このように、本実施形態では、主として、中間熱交換器バイパス管９、第２吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４によって、冷房運転時には、中間冷媒管８を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器７によって冷却することができ、暖房運転時には、中間冷媒管８を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器バイパス管９によって、中間熱交換器７をバイパスさせるとともに、第２吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４によって、利用側熱交換器６において冷却された冷媒の一部を中間熱交換器７に導いて蒸発させ、圧縮機構２の吸入側に戻すことができるようになっている。

さらに、空気調和装置１は、ここでは図示しないが、圧縮機構２、切換機構３、膨張機構５ａ、５ｂ、中間熱交換器バイパス開閉弁１１、中間熱交換器開閉弁１２、第１吸入戻し開閉弁１８ｇ、第２吸入戻し開閉弁９２ａ、及び中間熱交換器戻し開閉弁９４ａ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９を用いて説明する。ここで、図２は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図３は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図４は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図５は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図６は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図７は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図８は、冷房開始制御のフローチャートであり、図９は、冷房開始制御時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図である。尚、以下の冷房運転や暖房運転における運転制御、及び、冷房開始制御は、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３、４の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図６、７の点Ｄ、Ｄ’、Ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図３、４の点Ａ、Ｆにおける圧力や図６、７の点Ａ、Ｅ、Ｖ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３、４の点Ｂ１、Ｃ１における圧力や図６、７の点Ｂ１、Ｃ１、Ｃ１’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１及び図２の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続していない状態にされ（但し、後述の冷房開始制御時を除く）、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。

この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１〜図４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４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、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１〜図４の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器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４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３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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図２〜図４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、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１及び図２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、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１〜図４の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１〜図４の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、切換機構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。

このように、本実施形態の空気調和装置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に中間熱交換器７を設けるとともに、冷房運転において、中間熱交換器開閉弁１２を開け、また、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１を閉めることによって、中間熱交換器７を冷却器として機能する状態にしているため、中間熱交換器７を設けなかった場合（この場合には、図３、図４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４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４の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、高圧の冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４において、中間熱交換器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４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。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１及び図５の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続されている状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。

この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１、図５〜図７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５〜図７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、冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過して（図１、図５〜図７の点Ｃ１参照）、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５〜図７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６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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１、図５〜図７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、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１及び図５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、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（図１、図５〜図７の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１、図５〜図７の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１、図５〜図７の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２吸入戻し管９２を通じて、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。

このように、本実施形態の空気調和装置１では、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転において、中間熱交換器開閉弁１２を閉め、また、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を開けることによって、中間熱交換器７を冷却器として機能しない状態にしているため、中間熱交換器７だけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間熱交換器７を冷却器として機能させた場合（この場合には、図６、図７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、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７の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、中間熱交換器７だけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間熱交換器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、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に供給される冷媒の温度の低下を抑えることが可能になり、図７の点Ｄと点Ｆとのエンタルピ差と点Ｄ’と点Ｆとのエンタルピ差との差に相当する分の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。

しかも、本実施形態の空気調和装置１では、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転において、単に、中間熱交換器７を使用しないことで冷却器として機能しない状態にしているのではなく、熱源側熱交換器４とともに、中間熱交換器７を利用側熱交換器７において放熱した冷媒の蒸発器として機能させるようにして、暖房運転時にも利用するようにして、中間熱交換器７から外部への放熱を抑えつつ、暖房運転時における冷媒の蒸発能力を高めて、冷媒回路１０内を循環する冷媒の流量を増加させる等により、利用側熱交換器４における加熱能力が低くなるのを抑えるようにしている。これにより、本実施形態の空気調和装置１では、冷房運転時においては、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスが小さくなり、冷房運転時の運転効率を向上させることができ、暖房運転時においては、中間熱交換器７の有効利用が図られるとともに、利用側熱交換器４における加熱能力が低くなるのを抑えて、暖房運転時の運転効率が低下しないようにすることができる。

＜冷房開始制御＞
上述のような中間熱交換器７では、空気調和装置１の停止時等に、液冷媒が溜まり込むおそれがあり、中間熱交換器７に液冷媒が溜まり込んだ状態で、上述の冷房運転を開始すると、中間熱交換器７に溜まり込んだ液冷媒が後段側の圧縮要素２ｄに吸入されるため、後段側の圧縮要素２ｃにおいて液圧縮が生じてしまい、圧縮機構２の信頼性が損なわれることになる。

そこで、本実施形態では、上述の冷房運転の開始時に、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させる状態にするとともに、第２吸入戻し管９２によって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる冷房開始制御を行うようにしている。

以下、本実施形態の冷房開始制御について、図８及び図９を用いて詳細に説明する。

まず、ステップＳ１において、冷房運転開始の指令がなされると、ステップＳ２の各種弁を操作する処理に移行する。

次に、ステップＳ２において、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態を、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに、第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる冷媒戻し状態に切り換える。具体的には、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を開け、そして、中間熱交換器開閉弁１２を閉める。そうすると、中間熱交換器バイパス管９によって、前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒が中間熱交換器７を通過することなく後段側の圧縮要素２ｄに吸入される流れが生じることになる。すなわち、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされるとともに、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒が後段側の圧縮要素２ｄに吸入される状態となる（図９参照）。そして、このような状態において、第２吸入戻し開閉弁９２ａを開ける。そうすると、第２吸入戻し管９２によって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続されて、中間熱交換器７（より具体的には、中間熱交換器７を含む中間熱交換器開閉弁１２と逆止機構１５との間の部分）における冷媒の圧力が冷凍サイクルにおける低圧付近まで低下し、中間熱交換器７内の冷媒を圧縮機構２の吸入側に抜くことができる状態となる（図９参照）。

次に、ステップＳ３において、ステップＳ２における開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態（すなわち、冷媒戻し状態）を所定時間だけ維持する。これにより、空気調和装置１の停止時等に、中間熱交換器７内に液冷媒が溜まり込んでいたとしても、中間熱交換器７内に溜まり込んだ液冷媒は、減圧蒸発して、後段側の圧縮要素２ｄに吸入されることなく、中間熱交換器７外（より具体的には、圧縮機構２の吸入側）に抜かれて、圧縮機構２（ここでは、前段側の圧縮要素２ｃ）に吸入されることになる。ここで、所定時間は、中間熱交換器７内に溜まり込んでいる液冷媒を中間熱交換器７外に抜くことが可能な時間に設定される。

次に、ステップＳ４において、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態を、中間熱交換器７を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させない冷媒不戻し状態に切り換える。すなわち、上述の冷房運転時における弁１１、１２、９２ａの開閉状態に移行して、冷房開始制御を終了する。具体的には、第２吸入戻し開閉弁９２ａを閉める。そうすると、中間熱交換器７内の冷媒が圧縮機構２の吸入側に流出しない状態となる。そして、このような状態において、中間熱交換器開閉弁１２を開け、そして、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を閉める。そうすると、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態となる。

これにより、この空気調和装置１では、冷房運転の開始時において、中間熱交換器７内に液冷媒が溜まり込むことに起因した後段側の圧縮要素２ｄにおける液圧縮が生じなくなり、圧縮機構２の信頼性を向上させることができる。

（３）変形例１
上述の実施形態においては、冷房運転と冷房開始制御との間の切り換え、すなわち、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態を変化させることによって行うようにしているが、図１０に示されるように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３を設けた冷媒回路１１０にしてもよい。

ここで、中間熱交換器切換弁９３は、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態に切り換えることが可能な弁であり、本変形例において、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃの吐出側と、中間冷媒管８の中間熱交換器７の入口側と、中間熱交換器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端と、第２吸入戻し管９２の中間熱交換器７側端に接続された四路切換弁である。また、中間熱交換器バイパス管９には、前段側の圧縮要素２ｃの吐出側から後段側の圧縮要素２ｄの吸入側への冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄの吸入側から前段側の圧縮要素２ｃの吐出側や圧縮機構２の吸入側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構９ａがさらに設けられている。逆止機構９ａは、本変形例において、逆止弁である。

そして、本変形例においては、詳細な説明は省略するが、中間熱交換器切換弁９３を、中間熱交換器７を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに、第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させない冷媒不戻し状態に切り換えることで（図１０の中間熱交換器切換弁９３の実線を参照）、上述の実施形態と同様の冷房運転を行い、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに、第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる冷媒戻し状態に切り換えることで（図１０の中間熱交換器切換弁９３の破線を参照）、上述の実施形態と同様の暖房運転や冷房開始制御を行うことができるようになっている。

そして、本変形例の構成においても、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例では、中間熱交換器切換弁９３によって、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換えることができるため、上述の実施形態のような複数の弁１１、１２、９２ａによって、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換える構成を採用する場合に比べて、弁の数を減らすことができる。また、電磁弁を使用する場合に比べて圧力損失も減少するため、冷凍サイクルにおける中間圧の低下を抑えて、運転効率の低下も抑えることができる。

（４）変形例２
上述の実施形態及びその変形例において、中間熱交換器７及び熱源側熱交換器４を空気を熱源（すなわち、冷却源又は加熱源）とする熱交換器にして、両熱交換器４、７に共通の熱源側ファン４０（後述）によって熱源としての空気を供給する構成を採用することが考えられる。

例えば、空気調和装置１を、主として熱源側ファン４０、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７が設けられた熱源ユニット１ａと、主として利用側熱交換器６が設けられた利用ユニット（図示せず）とが接続された構成とした場合において、図１１及び図１２に示されるような熱源ユニット１ａを採用することが考えられる。ここで、図１１は、熱源ユニット１ａの外観斜視図（ファングリルを取り除いた状態）であり、図１２は、熱源ユニット１ａの右板を取り除いた状態における熱源ユニット１ａの側面図である。尚、以下の説明における「左」及び「右」とは、前板２４側から熱源ユニット１ａを見た場合を基準とする。

本変形例の空気調和装置１を構成する熱源ユニット１ａは、側方から空気を吸い込んで上方に向かって空気を吹き出す、いわゆる、上吹きタイプのものであり、主として、ケーシング７１と、ケーシング７１の内部に配置される熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７等の冷媒回路構成部品や熱源側ファン４０等の機器とを有している。

ケーシング７１は、本変形例において、略直方体形状の箱体であり、主として、ケーシング７１の天面を構成する天板７２と、ケーシング７１の外周面を構成する左板７３、右板７４、前板７５及び後板７６と、底板７７とから構成されている。天板７２は、主として、ケーシング７１の天面を構成する部材であり、本変形例において、略中央に吹出開口７１ａが形成された平面視が略長方形状の板状部材である。天板７２には、吹出開口７１ａを上方から覆うようにファングリル７８が設けられている。左板７３は、主として、ケーシング７１の左面を構成する部材であり、本変形例において、天板７２の左縁から下方に延びる側面視が略長方形状の板状部材である。左板７３には、上部を除くほぼ全体に吸入開口７３ａが形成されている。右板７４は、主として、ケーシング７１の右面を構成する部材であり、本変形例において、天板７２の右縁から下方に延びる側面視が略長方形状の板状部材である。右板７４には、上部を除くほぼ全体に吸入開口７４ａが形成されている。前板７５は、主として、ケーシング７１の前面を構成する部材であり、本変形例において、天板７２の前縁から下方向に順に配置された正面視が略長方形状の板状部材から構成されている。後板７６は、主として、ケーシング７１の後面を構成する部材であり、本変形例において、天板７２の後縁から下方向に順に配置された正面視が略長方形状の板状部材から構成されている。後板７６には、上部を除くほぼ全体に吸入開口７６ａが形成されている。底板７７は、主として、ケーシング７１の底面を構成する部材であり、本変形例において、平面視が略長方形状の板状部材である。

そして、中間熱交換器７は、本変形例において、熱源側熱交換器４の上方に配置された状態で熱源側熱交換器４と一体化されており、底板７７上に配置されている。より具体的には、中間熱交換器７は、伝熱フィンを共有することによって熱源側熱交換器４と一体化されている。また、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７が一体化されたものは、本変形例において、平面視が略Ｕ字形状の熱交換器パネルを形成しており、吸入開口７３ａ、７４ａ、７６ａに対向するように配置されている。また、熱源側ファン４０は、天板７２の吹出開口７１ａに対向し、かつ、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７が一体化されたもの（すなわち、熱交換器パネル）の上側に配置されている。本変形例において、熱源側ファン４０は、軸流ファンであり、ファン駆動モータ４０ａによって回転駆動することによって、吸入開口７３ａ、７４ａ、７６ａから熱源としての空気をケーシング７１内に吸い込んで、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７を通過させた後に、吹出開口７１ａから上方に向けて吹き出すことができるようになっている（図１２中の空気の流れを示す矢印を参照）。すなわち、熱源側ファン４０は、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７の両方に熱源としての空気を供給するようになっている。尚、熱源ユニット１ａの外観形状や熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７が一体化されたもの（すなわち、熱交換器パネル）の形状は、上述のものに限定されるものではない。このように、中間熱交換器７は、熱源側熱交換器４と一体化された熱交換器パネルを構成しており、この熱交換器パネルの上部に配置されている。

ここで、中間熱交換器７を熱源側熱交換器４と一体化し、両者が一体化した熱交換器パネルの上部に中間熱交換器７を配置するようにしているのは、本変形例の空気調和装置１が超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）を使用している点と、熱源ユニット１ａが側方から空気を吸い込んで上方に向かって空気を吹き出す型式である点とを考慮したものである。この点について詳細に説明すると、冷房運転時において冷却器としての中間熱交換器７内には、臨界圧力Ｐｃｐ（二酸化炭素では、約７．３ＭＰａ）よりも低い中間圧の冷媒が流れ、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４内には臨界圧力Ｐｃｐを超える高圧の冷媒が流れる冷房運転等の冷凍サイクルが行われることがあり（図３参照）、この場合には、図１３に示されるように、臨界圧力Ｐｃｐよりも低い圧力における冷媒の物性と臨界圧力Ｐｃｐを超える圧力における冷媒の物性（特に、熱伝導率や定圧比熱）との差異に起因して、冷却器としての中間熱交換器７の冷媒側の熱伝達率が冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４の冷媒側の熱伝達率に比べて低くなる傾向となる。ここで、図１３は、６．５ＭＰａの二酸化炭素を所定の流路断面積を有する伝熱流路内に所定の質量流速で流す場合における熱伝達率の値（冷却器としての中間冷熱交換器７の冷媒側の熱伝達率に対応）と、６．５ＭＰａの二酸化炭素と同一の伝熱流路及び質量流速の条件における１０ＭＰａの二酸化炭素の熱伝達率の値（放熱器としての熱源側熱交換器４の冷媒側の熱伝達率に対応）とを示しているが、これを見ると、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４や冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器７内を流れる冷媒の温度範囲（３５〜７０℃程度）においては、６．５ＭＰａの二酸化炭素の熱伝達率の値が１０ＭＰａの二酸化炭素の熱伝達率の値よりも低いことがわかる。このため、本変形例の空気調和装置１の熱源ユニット１ａ（すなわち、側方から空気を吸い込んで上方に向かって空気を吹き出すように構成された熱源ユニット）において、仮に、中間熱交換器７を熱源側熱交換器４の下方に配置された状態で熱源側熱交換器４と一体化すると、熱源となる空気の流速が小さい熱源ユニット１ａの下部に熱源側熱交換器４と一体化された中間熱交換器７が配置されることになり、中間熱交換器７を熱源ユニット１ａの下部に配置することによる中間熱交換器７の空気側の熱伝達率の低下の影響と、中間熱交換器７の冷媒側の熱伝達率が熱源側熱交換器４の冷媒側の熱伝達率に比べて低くなる影響とが重なり合って、中間熱交換器７の伝熱性能の低下が生じるからである。

そして、このような熱源ユニット１ａにおいて、仮に、暖房運転時に、中間熱交換器バイパス管９を用いて、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒が中間熱交換器７において冷却されないようにバイパスして中間熱交換器７を使用しない状態にすると、冷房運転時の熱伝達率を考慮して熱源としての空気の流速が最も大きい位置に配置された中間熱交換器７が、暖房運転時には何ら寄与しないことになってしまい、中間熱交換器７を有効利用しないことのデメリットが大きい。

しかし、本変形例では、上述の実施形態及びその変形例と同様、暖房運転時に、中間熱交換器バイパス管９を用いて、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒が中間熱交換器７において冷却されないようにバイパスするとともに、中間熱交換器７を冷媒の蒸発器として機能させることで、暖房運転時の蒸発能力を高めるのに寄与している。

（５）変形例３
上述の実施形態及びその変形例においては、切換機構３によって冷房運転と暖房運転とを切換可能に構成された二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置１において、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器７、中間熱交換器７をバイパスするように中間冷媒管８に接続されている中間熱交換器バイパス管９、中間熱交換器７の一端と圧縮機構２の吸入側とを接続させるための第２吸入戻し管９２、及び利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７の他端とを接続させるための中間熱交換器戻し管９４を設けるようにしているが、この構成に加えて、第１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による中間圧インジェクションを行うようにしてもよい。

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の冷媒回路１０（図１参照）において、第１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２１０にすることができる。

第１後段側インジェクション管１９は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒を分岐して圧縮機構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、第１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、第１後段側インジェクション管１９は、レシーバ入口管１８ａの第１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と第１膨張機構５ａとの間）から冷媒を分岐して中間冷媒管８の中間熱交換器７の下流側の位置に戻すように設けられている。また、この第１後段側インジェクション管１９には、開度制御が可能な第１後段側インジェクション弁１９ａが設けられている。そして、第１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と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒と第１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、第１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の第１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と第１膨張機構５ａとの間）を流れる冷媒と第１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、第１後段側インジェクション管１９がレシーバ入口管１８ａから分岐されている位置よりも下流側に設けられている。このため、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒は、レシーバ入口管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第１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、第１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。

このように、本変形例では、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を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａ、エコノマイザ熱交換器２０、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２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を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂ、エコノマイザ熱交換器２０、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２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４に送ることができるようになっている。

さらに、本変形例において、中間冷媒管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の第１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の第１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、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、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、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、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。ここで、冷房開始制御については、上述の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、以下の冷房運転及び暖房運転（ここでは説明しない冷房開始制御も含む）における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１５、図１６の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図１７、図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における圧力や図１７、図１８の点Ａ、Ｅ、Ｖ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〜図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。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。また、第１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、第１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の第１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の第１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の第１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の第１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。また、第１後段側インジェクション弁１９ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路１０における冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続していない状態にされ（但し、冷房開始制御時を除く）、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。

この冷媒回路２１０の状態において、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、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１４〜図１６の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第１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、第１後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素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、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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図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、その一部が第１後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第１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、第１後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第１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、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１４〜図１６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、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１４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、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図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、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図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、上述の変形例２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、中間熱交換器７を冷却器として機能する状態にしていることから、中間熱交換器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。

しかも、本変形例の構成では、第１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２ｄに戻すようにしているため、中間熱交換器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２ｄ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）、第１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、本変形例においても、上述の変形例２と同様、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転の開始時に、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに、第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させるようにしているため、切換機構２を冷却運転状態にした運転の開始前に、中間熱交換器７内に液冷媒が溜まり込んでいたとしても、この液冷媒を中間熱交換器７外に抜くことができ、これにより、切換機構３を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間熱交換器７内に液冷媒が溜まり込んだ状態を避けることができるようになり、中間熱交換器７内に液冷媒が溜まり込むことに起因した後段側の圧縮要素２ｄにおける液圧縮が生じなくなり、圧縮機構２の信頼性を向上させることができる。

＜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。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。また、第１後段側インジェクション弁１９ａは、上述の冷房運転と同様の開度調節がなされる。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。

この冷媒回路２１０の状態において、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、冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過して（図１４、図１７、図１８の点Ｃ１参照）、第１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、第１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、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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図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、その一部が第１後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第１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、第１後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第１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、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図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、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１４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、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（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、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１４、図１７、図１８の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１４、図１７、図１８の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２吸入戻し管９２を通じて、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、上述の変形例２と同様、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転において、中間熱交換器７だけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間熱交換器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、加熱能力の低下を抑えて、運転効率の低下を防ぐことができるようになっている。

しかも、本変形例の構成では、冷房運転時と同様に、第１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２ｄに戻すようにしているため、中間熱交換器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２ｄ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１８の点Ｂ１、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１８の点Ｄ、Ｄ’参照）、第１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１８の点Ｂ１、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、上述の実施形態と同様、冷房運転時においては、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスが小さくなり、冷房運転時の運転効率を向上させることができ、暖房運転時においては、中間熱交換器７の有効利用が図られるとともに、利用側熱交換器４における加熱能力が低くなるのを抑えて、暖房運転時の運転効率が低下しないようにすることができるようになっている。

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、本変形例では、冷房運転と冷房開始制御との間の切り換え、すなわち、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、上述の変形例１のように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

さらに、変形例２のような熱源ユニット１ａの構成を採用する場合には、特に有利な効果を得ることができる。

（６）変形例４
上述の変形例３における冷媒回路２１０（図１４参照）においては、上述のように、切換機構３を冷却運転状態にする冷房運転及び切換機構３を加熱運転状態にする暖房運転のいずれにおいても、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うことで、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構２の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにしている。そして、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションは、冷凍サイクルにおける中間圧が臨界圧力付近まで上昇した条件においても使用可能であることから、上述の実施形態及びその変形例における冷媒回路１０、１１０、２１０（図１、１０、１４参照）のように、１つの利用側熱交換器６を有する構成では、超臨界域で作動する冷媒を使用する場合には、特に、有利であると考えられる。

しかし、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有する構成にするとともに、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、気液分離器としてのレシーバ１８と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設ける場合がある。

例えば、詳細は図示しないが、上述の変形例３におけるブリッジ回路１７を有する冷媒回路２１０（図１４参照）において、互いが並列に接続された複数（ここでは、２つ）の利用側熱交換器６を設けるとともに、気液分離器としてのレシーバ１８（より具体的には、ブリッジ回路１７）と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設け（図１９参照）、レシーバ出口管１８ｂに設けられていた第２膨張機構５ｂを削除し、また、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄに代えて、暖房運転時に冷凍サイクルにおける低圧まで冷媒を減圧する第３膨張機構を設けることが考えられる。

そして、このような構成においても、切換機構３を冷却運転状態にする冷房運転のように、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された後に熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ以外に大幅な減圧操作が行われることなく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用できる条件においては、上述の変形例３と同様、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが有利である。

しかし、切換機構３を加熱運転状態にする暖房運転のように、各利用側膨張機構５ｃが放熱器としての各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷が得られるように放熱器としての各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御しており、放熱器としての各利用側熱交換器６を通過する冷媒の流量が、放熱器としての各利用側熱交換器６の下流側でかつエコノマイザ熱交換器２０の上流側に設けられた利用側膨張機構５ｃの開度制御による冷媒の減圧操作によって概ね決定される条件においては、各利用側膨張機構５ｃの開度制御による冷媒の減圧の程度が、放熱器としての各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量だけでなく、複数の放熱器としての利用側熱交換器６間の流量分配の状態によって変動することになり、複数の利用側膨張機構５ｃ間で減圧の程度が大きく異なる状態が生じたり、利用側膨張機構５ｃにおける減圧の程度が比較的大きくなったりする場合があるため、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力が低くなるおそれがあり、このような場合には、エコノマイザ熱交換器２０における交換熱量（すなわち、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒の流量）が小さくなってしまい使用が困難になるおそれがある。特に、このような空気調和装置１を、主として圧縮機構２、熱源側熱交換器４及びレシーバ１８を含む熱源ユニットと、主として利用側熱交換器６を含む利用ユニットとが連絡配管によって接続されたセパレート型の空気調和装置として構成する場合には、利用ユニット及び熱源ユニットの配置によっては、この連絡配管が非常に長くなることがあり得るため、その圧力損失による影響も加わり、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力がさらに低下することになる。そして、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力が低下するおそれがある場合には、気液分離器圧力が臨界圧力よりも低い圧力であれば気液分離器圧力と冷凍サイクルにおける中間圧（ここでは、中間冷媒管８を流れる冷媒の圧力）との圧力差が小さい条件であっても使用可能な気液分離器による中間圧インジェクションが有利である。

そこで、本変形例では、図１９に示されるように、レシーバ１８を気液分離器として機能させて中間圧インジェクションを行うことができるようにするために、レシーバ１８に第２後段側インジェクション管１８ｃを接続するようにして、冷房運転時には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行い、暖房運転時には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うことが可能な冷媒回路３１０としている。

尚、第２後段側インジェクション管１８ｃは、レシーバ１８から冷媒を抜き出して圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄに戻す中間圧インジェクションを行うことが可能な冷媒管であり、本変形例において、レシーバ１８の上部と中間冷媒管８（すなわち、圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄの吸入側）とを接続するように設けられている。この第２後段側インジェクション管１８ｃには、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄと第２後段側インジェクション逆止機構１８ｅとが設けられている。第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開閉動作が可能な弁であり、本変形例において、電磁弁である。第２後段側インジェクション逆止機構１８ｅは、レシーバ１８から後段側の圧縮要素２ｄへの冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄからレシーバ１８への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本変形例において、逆止弁が使用されている。尚、第２後段側インジェクション管１８ｃと第１吸入戻し管１８ｆとは、レシーバ１８側の部分が一体となっている。また、第２後段側インジェクション管１８ｃと第１後段側インジェクション管１９とは、中間冷媒管８側の部分が一体となっている。また、本変形例において、利用側膨張機構５ｃは、電動膨張弁である。また、本変形例では、上述のように、第１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を冷房運転時に使用し、第２後段側インジェクション管１８ｃを暖房運転時に使用するようにしていることから、エコノマイザ熱交換器２０への冷媒の流通方向を冷房運転及び暖房運転を問わず一定にする必要がないため、ブリッジ回路１７を省略して、冷媒回路３１０の構成を簡単なものとしている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図１９、図１５、図１６、図２０、図２１を用いて説明する。ここで、図２０は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図２１は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。ここで、冷房開始制御については、上述の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、本変形例における冷房運転時の冷凍サイクルについては、図１５、図１６を用いて説明するものとする。尚、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御（ここでは説明しない冷房開始制御も含む）は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１５、図１６の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図２０、図２１の点Ｄ、Ｄ’、Ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図１５、１６の点Ａ、Ｆにおける圧力や図２０、図２１の点Ａ、Ｅ、Ｖ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、１６の点Ｂ１、Ｃ１、Ｇ、Ｊ、Ｋや図２０、図２１の点Ｂ１、Ｃ１、Ｇ、Ｉ、Ｌ、Ｍにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図１９の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続していない状態にされ（但し、冷房開始制御時を除く）、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行わずに、第１後段側インジェクション管１９を通じて、エコノマイザ熱交換器２０において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに戻すエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄは閉状態にされて、第１後段側インジェクション弁１９ａは、上述の変形例３と同様の開度調節がなされる。

この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図１９、図１５、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１９、図１５、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、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１９、図１５、図１６の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第１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１９、図１５、図１６の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１９、図１５、図１６の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素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１９、図１５、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、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１９、図１５、図１６の点Ｅ参照）。そして、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第１後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第１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１９、図１５、図１６の点Ｊ参照）。また、第１後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第１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１９、図１５、図１６の点Ｈ参照）。一方、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１９、図１５、図１６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、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１９、図１５、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、利用側膨張機構５ｃに送られて、利用側膨張機構５ｃによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１９、図１５、図１６の点Ｆ参照）。そして、蒸発器としての利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１９、図１５、図１６の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器６において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、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。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１９の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行わずに、第２後段側インジェクション管１８ｃを通じて、気液分離器としてのレシーバ１８から冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに戻すレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄが開状態にされて、第１後段側インジェクション弁１９ａが全閉状態にされる。

この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図１９〜図２１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１９〜図２１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、冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過して（図１９〜図２１の点Ｃ１参照）、レシーバ１８から第２後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図１９〜図２１の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１９〜図２１の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１８ｃから戻る冷媒と合流した（すなわち、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素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１９〜図２１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２０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、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１９〜図２１の点Ｆ参照）。そして、放熱器としての利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構５ｃによって中間圧付近まで減圧された後に、レシーバ１８内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる（図１９〜図２１の点Ｉ、Ｌ、Ｍ参照）。そして、レシーバ１８において気液分離されたガス冷媒は、第２後段側インジェクション管１８ｃによってレシーバ１８の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素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、レシーバ１８内に溜められた液冷媒は、第１膨張機構５ａによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（図１９〜図２１の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１９〜図２１の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１９〜図２１の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２吸入戻し管９２を通じて、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、暖房運転時にエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションに代えて気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行う点が変形例３と異なるが、その他の点については、変形例３と同様の作用効果を得ることができる。

また、本変形例では、冷房運転と冷房開始制御との間の切り換え、すなわち、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、上述の変形例１のように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

さらに、変形例２のような熱源ユニット１ａの構成を採用する場合には、特に有利な効果を得ることができる。

（７）変形例５
上述の変形例４における冷媒回路３１０（図１９参照）においては、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有する構成にするとともに、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、レシーバ１８と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設けた構成を採用している。このような構成では、冷房運転時において、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められた冷媒（図１９の点Ｉ参照）が、各利用側膨張機構５ｃに分配されるが、レシーバ１８から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒が気液二相状態であると、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれがあるため、レシーバ１８から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒をできるだけ過冷却状態にすることが望ましい。

そこで、本変形例では、図２２に示されるように、上述の変形例４における冷媒回路３１０において、レシーバ１８と利用側膨張機構５ｃとの間に過冷却熱交換器９６及び第３吸入戻し管９５を設けた冷媒回路４１０としている。

過冷却熱交換器９６は、レシーバ１８から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒を冷却する熱交換器である。より具体的には、過冷却熱交換器９６は、冷房運転時に、レシーバ１８から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒の一部を分岐して圧縮機構２の吸入側（すなわち、蒸発器としての利用側熱交換器６と圧縮機構２との間の吸入管２ａ）に戻す第３吸入戻し管９５を流れる冷媒との熱交換を行う熱交換器であり、両冷媒が対向するように流れる流路を有している。ここで、第３吸入戻し管９５は、放熱器としての熱源側熱交換器４から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒を分岐して圧縮機構２の吸入側（すなわち、吸入管２ａ）に戻す冷媒管である。この第３吸入戻し管９５には、開度制御が可能な第３吸入戻し弁９５ａが設けられており、過冷却熱交換器９６において、レシーバ１８から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒と第３吸入戻し弁９５ａにおいて低圧付近まで減圧された後の第３吸入戻し管９５を流れる冷媒との熱交換を行うようになっている。第３吸入戻し弁９５ａは、本変形例において、電動膨張弁である。また、吸入管２ａ又は圧縮機構２には、圧縮機構２の吸入側を流れる冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ６０が設けられている。過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口には、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の温度を検出する過冷却熱交出口温度センサ５９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２２〜図２４、図２０、図２１を用いて説明する。ここで、図２３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２４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。ここで、冷房開始制御については、上述の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、本変形例における暖房運転時の冷凍サイクルについては、図２０、図２１を用いて説明するものとする。尚、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御（ここでは説明しない冷房開始制御も含む）は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図２３、図２４の点Ｄ、Ｅ、Ｉ、Ｒにおける圧力や図２０、図２１の点Ｄ、Ｄ’、Ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図２３、２４の点Ａ、Ｆ、Ｆ、Ｓ’、Ｕにおける圧力や図２０、図２１の点Ａ、Ｅ、Ｖ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２３、２４の点Ｂ１、Ｃ１、Ｇ、Ｊ、Ｋや図２０、図２１の点Ｂ１、Ｃ１、Ｇ、Ｉ、Ｌ、Ｍにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図２２の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続していない状態にされ（但し、冷房開始制御時を除く）、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行わずに、第１後段側インジェクション管１９を通じて、エコノマイザ熱交換器２０において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに戻すエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄは閉状態にされて、第１後段側インジェクション弁１９ａは、上述の変形例３と同様の開度調節がなされる。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、過冷却熱交換器９６を使用するため、第３吸入戻し弁９５ａについても、開度調節される。より具体的には、本変形例において、第３吸入戻し弁９５ａは、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本変形例において、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度は、吸入圧力センサ６０により検出される低圧を飽和温度に換算し、過冷却熱交出口温度センサ５９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、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度を過冷却熱交出口温度センサ５９により検出される冷媒温度から差し引くことによって、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、第３吸入戻し弁９５ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路４１０における冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。

この冷媒回路４１０の状態において、低圧の冷媒（図２２〜図２４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２２〜図２４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、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図２２〜図２４の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第１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２２〜図２４の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図２２〜図２４の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素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２２〜図２４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２３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、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図２２〜図２４の点Ｅ参照）。そして、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第１後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第１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２２〜図２４の点Ｊ参照）。また、第１後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第１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２０〜図２２の点Ｈ参照）。一方、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図２２〜図２４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、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図２２〜図２４の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、その一部が第３吸入戻し管９５に分岐される。そして、第３吸入戻し管９５を流れる冷媒は、第３吸入戻し弁９５ａにおいて低圧付近まで減圧された後に、過冷却熱交換器９６に送られる（図２０〜図２２の点Ｓ参照）。また、第３吸入戻し管９５に分岐された後の冷媒は、過冷却熱交換器９６に流入し、第３吸入戻し管９５を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される（図２２〜図２４の点Ｒ参照）。一方、第３吸入戻し管９５を流れる冷媒は、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と熱交換を行って加熱されて（図２２〜図２４の点Ｕ参照）、圧縮機構２の吸入側（ここでは、吸入管２ａ）を流れる冷媒に合流することになる。この過冷却熱交換器９６において冷却された冷媒は、利用側膨張機構５ｃに送られて、利用側膨張機構５ｃによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図２２〜図２４の点Ｆ参照）。そして、蒸発器としての利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図２２〜図２４の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器６において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、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。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図２２の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行わずに、第２後段側インジェクション管１８ｃを通じて、気液分離器としてのレシーバ１８から冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに戻すレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄが開状態にされて、第１後段側インジェクション弁１９ａが全閉状態にされる。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、過冷却熱交換器９６を使用しないため、第３吸入戻し弁９５ａについても全閉状態にされる。

この冷媒回路４１０の状態において、低圧の冷媒（図２２、図２０、図２１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２２、図２０、図２１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、冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過して（図２２、図２０、図２１の点Ｃ１参照）、レシーバ１８から第２後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図２２、図２０、図２１の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図２２、図２０、図２１の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１８ｃから戻る冷媒と合流した（すなわち、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素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２２、図２０、図２１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２０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、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図２２、図２０、図２１の点Ｆ参照）。そして、放熱器としての利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構５ｃによって中間圧付近まで減圧された後に、レシーバ１８内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる（図２２、図２０、図２１の点Ｉ、Ｌ、Ｍ参照）。そして、レシーバ１８において気液分離されたガス冷媒は、第２後段側インジェクション管１８ｃによってレシーバ１８の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素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、レシーバ１８内に溜められた液冷媒は、第１膨張機構５ａによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（図２２、図２０、図２１の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図２２、図２０、図２１の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図２２、図２０、図２１の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２吸入戻し管９２を通じて、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、上述の変形例５と同様の作用効果が得られるとともに、冷房運転時にレシーバ１８から利用側膨張機構５ｃへ送られる冷媒（図２２〜図２４の点Ｉ参照）を過冷却熱交換器９６によって過冷却状態まで冷却することができるため（図２３、図２４点Ｉ、Ｒ参照）、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれを少なくすることができる。

また、本変形例では、冷房運転と冷房開始制御との間の切り換え、すなわち、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、上述の変形例１のように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

さらに、変形例２のような熱源ユニット１ａの構成を採用する場合には、特に有利な効果を得ることができる。

（８）変形例６
上述の実施形態及びその変形例では、１台の一軸二段圧縮構造の圧縮機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、三段圧縮式等のような二段圧縮式よりも多段の圧縮機構を採用してもよいし、また、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台直列に接続することで多段の圧縮機構を構成してもよい。また、利用側熱交換器６が多数接続される場合等のように、圧縮機構の能力を大きくする必要がある場合には、多段圧縮式の圧縮機構を２系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構を採用してもよい。

例えば、図２５に示されるように、上述の変形例５における冷媒回路４１０（図２２参照）において、二段圧縮式の圧縮機構２に代えて、二段圧縮式の圧縮機構１０３、１０４を並列に接続した圧縮機構１０２を採用した冷媒回路５１０にしてもよい。

第１圧縮機構１０３は、本変形例において、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄ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１０２の吸入母管１０２ａから分岐された第１吸入枝管１０３ａ、及び、圧縮機構１０２の吐出母管１０２ｂに合流する第１吐出枝管１０３ｂに接続されている。第２圧縮機構１０４は、本変形例において、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄ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１０２の吸入母管１０２ａから分岐された第２吸入枝管１０４ａ、及び、圧縮機構１０２の吐出母管１０２ｂに合流する第２吐出枝管１０４ｂに接続されている。尚、圧縮機２９、３０は、上述の実施形態及びその変形例における圧縮機２１と同様の構成であるため、圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄ、１０４ｃ、１０４ｄ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１０３ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素１０３ｃ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１０３ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第１吐出枝管１０３ｂ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１０４ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素１０４ｃ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１０４ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第２吐出枝管１０４ｂ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１０３ｄ、１０４ｄの前段側に接続された圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃ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１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃ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１０３の後段側の圧縮要素１０３ｄ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１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄ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１０２ｂは、圧縮機構１０２から吐出された冷媒を切換機構３に送るための冷媒管であり、吐出母管１０２ｂに接続される第１吐出枝管１０３ｂには、第１油分離機構１４１と第１逆止機構１４２とが設けられており、吐出母管１０２ｂに接続される第２吐出枝管１０４ｂには、第２油分離機構１４３と第２逆止機構１４４とが設けられている。第１油分離機構１４１は、第１圧縮機構１０３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１０２の吸入側へ戻す機構であり、主として、第１圧縮機構１０３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１４１ａと、第１油分離器１４１ａ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１０２の吸入側に戻す第１油戻し管１４１ｂとを有している。第２油分離機構１４３は、第２圧縮機構１０４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１０２の吸入側へ戻す機構であり、主として、第２圧縮機構１０４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１４３ａと、第２油分離器１４３ａ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１０２の吸入側に戻す第２油戻し管１４３ｂとを有している。本変形例において、第１油戻し管１４１ｂは、第２吸入枝管１０４ａに接続されており、第２油戻し管１４３ｃは、第１吸入枝管１０３ａに接続されている。このため、第１圧縮機構１０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構１０４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１０３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１０４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１０３、１０４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１０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構１０４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１０３ａは、第２油戻し管１４３ｂとの合流部から吸入母管１０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管１０２ａ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１０４ａは、第１油戻し管１４１ｂとの合流部から吸入母管１０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管１０２ａ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１０３、１０４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１０２ａ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１４１ｂ、１４３ｂには、油戻し管１４１ｂ、１４３ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構１４１ｃ、１４３ｃが設けられている。逆止機構１４２、１４４は、圧縮機構１０３、１０４の吐出側から切換機構３への冷媒の流れを許容し、かつ、切換機構３から圧縮機構１０３、１０４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１０２は、本変形例において、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄを有するとともにこれらの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄ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１０３と、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄを有するとともにこれらの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄ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１０４とを並列に接続した構成となっている。

中間熱交換器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１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃ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、中間熱交換器７は、２つの圧縮機構１０３、１０４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１０３、１０４を複数系統並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構１０２に対して中間熱交換器７を設ける際の圧縮機構１０２周りの回路構成の簡素化が図られている。

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１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃ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１０３ｃ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１０３の前段側の圧縮要素１０４ｃ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１０４ｃ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１０３、１０４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１０２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１０３、１０４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１０３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１０４に限られることになるため、この場合には、第２圧縮機構１０４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１０３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１０３、１０４に共通に設けられているため、運転中の第１圧縮機構１０３に対応する前段側の圧縮要素１０３ｃ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１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側に達し、これにより、運転中の第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄ内を通じて圧縮機構１０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構１０４の冷凍機油が流出して、停止中の第２圧縮機構１０４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１０４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１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃ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１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄ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１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄ内を通じて圧縮機構１０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構１０４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１０４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１０３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１０３の起動に続いて第２圧縮機構１０４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１０３、１０４に共通に設けられているため、第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び後段側の圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力が、前段側の圧縮要素１０３ｃの吸入側の圧力及び後段側の圧縮要素１０３ｄ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１０４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１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側と後段側の圧縮要素１０４ｄ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１０４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１０４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１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃから吐出される冷媒を第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０４ｃ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１０４ｄに吸入させるようにして、圧縮機構１０２の運転状態が安定した時点（例えば、圧縮機構１０２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１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側との間に接続され、その他端が第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃ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１０４を起動する際に、第１圧縮機構１０３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の冷房運転や暖房運転等の動作は、圧縮機構２に代えて設けられた圧縮機構１０２によって、圧縮機構１０２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、上述の変形例５における動作（図２２〜図２４、図２０、図２１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、本変形例の構成においても、上述の変形例５と同様の作用効果を得ることができる。

また、本変形例では、冷房運転と冷房開始制御との間の切り換え、すなわち、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、上述の変形例１のように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

さらに、変形例２のような熱源ユニット１ａの構成を採用する場合には、特に有利な効果を得ることができる。

（９）変形例７
上述の実施形態及びその変形例では、１台の一軸二段圧縮構造の圧縮機２１によって、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を構成したり、２台の一軸二段圧縮構造の圧縮機２９、３０を並列接続することによって、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１０２を構成しているが、単段圧縮構造の圧縮機２２、２３を直列接続することによって、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を構成してもよい。

例えば、図２６に示されるように、上述の変形例１における冷媒回路１１０（図１０参照）において、一軸二段圧縮構造の圧縮機２１からなる圧縮機構２に代えて、単段圧縮構造の圧縮機２２、２３を直列に接続した圧縮機構２０２を採用した冷媒回路６１０にしてもよい。

圧縮機構２０２は、本変形例において、前段側の圧縮要素としての圧縮要素２ｃで冷媒を圧縮する圧縮機２２と、後段側の圧縮要素としての圧縮要素２ｄで冷媒を圧縮する圧縮機２２とから構成されている。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。圧縮機駆動モータ２２ｂは、駆動軸２２ｃ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。圧縮機駆動モータ２３ｂは、駆動軸２３ｃに連結されている。圧縮要素２ｃ、２ｄは、本変形例において、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、圧縮機構２０２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機２２の圧縮要素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機２３の圧縮要素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。

また、本変形例の空気調和装置１の冷房運転や暖房運転等の動作は、圧縮機構２が圧縮機構２０２に置き換えられた点を除いては、上述の変形例１における動作（図１０、図１〜図９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、本変形例の構成においても、上述の変形例１等と同様の作用効果を得ることができる。

（１０）変形例８
上述の実施形態及びその変形例では、中間熱交換器戻し管９４に電磁弁からなる中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが設けられており、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ようになっているが、この中間熱交換器戻し開閉弁９４ａに代えて、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制御することができるように流量調節弁を設けるようにしてもよい。

例えば、図２７に示されるように、上述の変形例７における冷媒回路６１０（図２６参照）において、中間熱交換器戻し開閉弁９４ａに代えて、流量調節弁としての中間熱交換器戻し弁９４ｂを設けた冷媒回路７１０にしてもよい。本変形例において、中間熱交換器戻し弁９４ｂとしては、開度調節が可能な電動膨張弁が使用されている。また、中間熱交換器戻し弁９４ｂを設けるにあたり、レシーバ入口管１８ａに設けられていた第１膨張機構５ａを熱源側熱交換器４とブリッジ回路１７との間を接続する冷媒管１８ｈ（より具体的には、冷媒管１８ｈのうち中間熱交換器戻し管９４の分岐位置と熱源側熱交換器４との間の部分）に設けることで、中間熱交換器戻し弁９４ｂの前後の差圧を確保するようにし、また、レシーバ出口管１８ｂに設けられていた第２膨張機構５ｂをブリッジ回路１７と利用側熱交換器６との間を接続する冷媒管１８ｉに設けることで、レシーバ１８における冷媒の圧力が冷凍サイクルにおける中間圧になるようにしている。

そして、本変形例の構成においては、冷房運転時にブリッジ回路１７を介して第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、第２膨張機構５ｂの順に冷媒回路７１０を冷媒が流れ、そして、暖房運転時にブリッジ回路１７を介して第２膨張機構５ｂ、レシーバ１８、第１膨張機構５ａの順に冷媒回路７１０を冷媒が流れる点が、上述の変形例７とは異なるものの（変形例７では、冷房運転時及び暖房運転時のいずれにおいても、第１膨張機構５ａ、レシーバ、第２膨張機構５ｂの順に冷媒回路６１０を冷媒が流れる）、この点を除いては、上述の変形例７等と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例の構成では、中間熱交換器戻し管９４に流量調節弁としての中間熱交換器戻し弁９４ｂが設けられているため、冷却運転時に中間熱交換器戻し管９４への冷媒の流入を防ぐことができるだけでなく、加熱運転時に熱源側熱交換器４を流れる冷媒の流量と中間熱交換器７を流れる冷媒の流量との分配を確実に行うことができる。

（１１）変形例９
上述の実施形態及びその変形例の構成において、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間に熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒を等エントロピ的に膨張させる膨張装置を設けるようにしてもよい。

例えば、図２８に示されるように、上述の変形例８における冷媒回路７１０（図２７参照）において、レシーバ入口管１８ａに冷媒を等エントロピ的に膨張させる膨張装置９７を設けた冷媒回路８１０にしてもよい。すなわち、本変形例において、膨張装置９７は、熱源側熱交換器４から利用側熱交換器６へ向かって冷媒が流れる場合、及び、利用側熱交換器６から熱源側熱交換器４へ向かって冷媒が流れる場合のいずれにおいても膨張装置９７の入口から冷媒が流入するように整流する整流回路としてのブリッジ回路１７を介して接続されている。また、本変形例において、膨張装置９７としては、遠心式や容積式の膨張機が使用されている。尚、本変形例においては、整流回路としてブリッジ回路１７が採用されているが、四路切換弁や複数の電磁弁を組み合わせて同様の機能を果たすことができるように構成してもよい。

そして、本変形例の構成においても、上述の変形例８等と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例の構成においては、冷房運転時に整流回路としてのブリッジ回路１７を介して第１膨張機構５ａ、膨張装置９７、レシーバ１８、第２膨張機構５ｂの順に冷媒回路８１０を冷媒が流れ、そして、暖房運転時に整流回路としてのブリッジ回路１７を介して第２膨張機構５ｂ、レシーバ１８、第１膨張機構５ａの順に冷媒回路８１０を冷媒が流れることで、冷房運転時及び暖房運転時のいずれにおいても、冷媒が冷凍サイクルにおける高圧から低圧に減圧される過程において、膨張装置９７による等エントロピ的な冷媒の減圧が行われて（すなわち、冷房運転時には、図３及び図４を例にすると、点Ｆが低エンタルピ側及び低エントロピ側に移動しながら冷媒の減圧が行われ、暖房運転時には、図６及び図７を例にすると、点Ｅが低エンタルピ側及び低エントロピ側に移動しながら冷媒の減圧が行われる）、これにより、成績係数を高めるとともにエネルギー回収を行うことができるため、冷房運転時及び暖房運転時の運転効率をさらに高めることができる。尚、本変形例では、冷房運転時においては、膨張装置９７の下流側の第２膨張機構５ｂの開度を大きくする制御や第１吸入戻し弁１８ｇを開ける制御を行う等により、また、冷房運転時においては、膨張装置９７の下流側の第１膨張機構５ａの開度を大きくする制御や第１吸入戻し弁１８ｇを開ける制御を行う等により、膨張装置９７における減圧幅を大きくして、運転効率の向上を最大限に図るようにしてもよい。

（１２）変形例１０
上述の変形例９の構成において、膨張装置９７の出口に位置するレシーバ１８を気液分離器として機能させ、レシーバ１８において気液分離されたガス冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに戻す後段側インジェクション管を接続するようにして、冷房運転時及び暖房運転時において、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うようにしてもよい。

例えば、図２９に示されるように、上述の変形例９における冷媒回路８１０（図２８参照）において、レシーバ１８に第２後段側インジェクション管１８ｃを接続するようにして、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うことが可能な冷媒回路９１０にしてもよい。

第２後段側インジェクション管１８ｃは、レシーバ１８から冷媒を抜き出して圧縮機構２０２の後段側の圧縮要素２ｄに戻す中間圧インジェクションを行うことが可能な冷媒管であり、本変形例において、レシーバ１８の上部と中間冷媒管８（すなわち、圧縮機構２０２の後段側の圧縮要素２ｄの吸入側）とを接続するように設けられている。この第２後段側インジェクション管１８ｃには、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄと第２後段側インジェクション逆止機構１８ｅとが設けられている。第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開閉動作が可能な弁であり、本変形例において、電磁弁である。第２後段側インジェクション逆止機構１８ｅは、レシーバ１８から後段側の圧縮要素２ｄへの冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄからレシーバ１８への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本変形例において、逆止弁が使用されている。尚、第２後段側インジェクション管１８ｃと第１吸入戻し管１８ｆとは、レシーバ１８側の部分が一体となっている。

そして、本変形例の構成においても、上述の変形例９と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例の構成においては、冷房運転時及び暖房運転時のいずれにおいても、膨張装置９の出口に接続されたレシーバ１８を気液分離器として機能させ、このレシーバ１８において気液分離されたガス冷媒を、第２後段側インジェクション管１８ｃを通じて、後段側の圧縮要素２ｄに戻す中間圧インジェクションが行われて（すなわち、図２０及び図２１を例にすると、点Ｉから点Ｍを経由して点Ｇに至る行程が行われる）、これにより、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を低下させることができるため、運転効率をさらに向上させることができる。

（１３）変形例１１
上述の変形例７〜１０において、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有する構成にするようにしてもよい。

例えば、図３０及び図３１に示されるように、上述の変形例９、１０における冷媒回路８１０、９１０（図２８及び図２９参照）において、互いに並列に接続された複数（ここでは、２つ）の利用側熱交換器６を有する冷媒回路１０１０、１１１０にしてもよい。ここで、複数の利用側熱交換器６を設けるにあたり、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、第２膨張機構５ｂに代えて、レシーバ１８と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように（すなわち、冷媒管１８ｉのうち各利用側熱交換器６に分岐された部分に）、利用側膨張機構５ｃを設けるようにしている。

そして、本変形例の構成においても、上述の変形例９、１０等と同様の作用効果を得ることができる。

（１４）変形例１２
上述の変形例７〜１１において、利用側熱交換器６や熱源側熱交換器４に送られる冷媒を過冷却状態になるように冷却することを目的として、過冷却器を設けるようにしてもよい。

例えば、図３２に示されるように、上述の変形例１１における冷媒回路１０１０（図３０参照）において、レシーバ出口管１８ｂに過冷却熱交換器９６を設けるとともに、レシーバ入口管１８ａからレシーバ１８を経由してレシーバ出口管１８ｂに至るまでの間（ここでは、レシーバ１８）に第３吸入戻し管９５を設けた冷媒回路１２１０にしてもよい。

過冷却熱交換器９６は、冷房運転時にはレシーバ１８から複数（ここでは、２つ）の利用側膨張機構５ｃを経由して各利用側熱交換器６に、暖房運転時にはレシーバ１８から第１膨張機構５ａ及び中間熱交換器戻し弁９４ｂを経由して熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７に送られる冷媒を冷却する熱交換器である。より具体的には、過冷却熱交換器９６は、レシーバ１８から圧縮機構２の吸入側（すなわち、吸入管２ａ）に戻す第３吸入戻し管９５を流れる冷媒との熱交換を行う熱交換器である。第３吸入戻し管９５には、開度制御が可能な第３吸入戻し弁９５ａが設けられており、過冷却熱交換器９６において、冷房運転時には、レシーバ１８から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒と第３吸入戻し弁９５ａにおいて低圧付近まで減圧された後の第３吸入戻し管９５を流れる冷媒との熱交換を行い、レシーバ１８から第１膨張機構５ａ及び中間熱交換器戻し弁９４ｂに送られる冷媒と第３吸入戻し弁９５ａにおいて低圧付近まで減圧された後の第３吸入戻し管９５を流れる冷媒との熱交換を行うようになっている。第３吸入戻し弁９５ａは、本変形例において、電動膨張弁である。尚、第３吸入戻し管９５と第１吸入戻し管１８ｆとは、レシーバ１８側の部分が一体となっている。

そして、本変形例の構成においても、上述の変形例１１等と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例の構成においては、冷房運転時においては、レシーバ１８から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒を、また、暖房運転時においては、レシーバ１８から第１膨張機構５ａ及び中間熱交換器戻し弁９４ｂに送られる冷媒を、過冷却状態にすることができるため（すなわち、図２３及び図２４を例にすると、点Ｉから点Ｒに至る行程が行われる）、これにより、冷房運転時には、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれが少なくでき、また、暖房運転時には、第１膨張機構５ａ及び中間熱交換器戻し弁９４ｂへの分配時に偏流を生じるおそれが少なくできる。

（１５）変形例１３
上述の実施形態及びその変形例では、二段圧縮式の圧縮機構２、１０２、２０２を採用しているが、三段圧縮式等のような、さらに多段の圧縮機構を採用してもよい。

例えば、図３３に示されるように、上述の変形例１１における冷媒回路１０１０（図３０参照）において、圧縮機構２０２を構成する圧縮機２２、２３と同様の単段圧縮構造の圧縮機２５、２６、２７を直列に接続した三段圧縮式の圧縮機構３０２を採用し、一段目の圧縮機２５の吐出と二段目の圧縮機２６の吸入とを接続する中間冷媒管８に、上述の実施形態及びその変形例と同様の中間熱交換器７、中間熱交換器バイパス管９、第２吸入戻し管９２、中間熱交換器切換弁９３、及び、中間熱交換器戻し弁９４を設け、さらに、二段目の圧縮機２６の吸入と三段目の圧縮機２７とを接続する中間冷媒管３０８に、中間熱交換器７、中間熱交換器バイパス管９、第２吸入戻し管９２、中間熱交換器切換弁９３、及び、中間熱交換器戻し弁９４と同様の中間熱交換器３０７、中間熱交換器バイパス管３０９、第２吸入戻し管３９２、中間熱交換器切換弁３９３、及び、中間熱交換器戻し弁３９４を設けるようにしてもよい。

そして、本変形例の構成においては、三段圧縮式の圧縮機構３０２を採用していることから、冷房運転時には、中間熱交換器切換弁９３、３９３を冷媒不戻し状態に切り換えることで、中間熱交換器７、３０７を冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒（前段側の圧縮要素３０２ｃから吐出された後にその後段側の圧縮要素３０２ｄに送られる冷媒、及び、前段側の圧縮要素３０３ｃから吐出された後にその後段側の圧縮要素３０２ｅに送られる冷媒）の冷却器として機能させ、暖房運転時には、中間熱交換器切換弁９３、３９３を冷媒戻し状態に切り換えることで、中間熱交換器７、３０７を冷凍サイクルにおける低圧の冷媒（利用側熱交換器６において放熱した冷媒の蒸発器として機能させる点が、上述の変形例１１等とは異なるものの、この点を除いては、上述の変形例１１等と同様の作用効果を得ることができる。

（１６）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、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、高い運転効率が得られるようになる。

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。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 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。 暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 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。 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。 冷房開始制御のフローチャートである。 冷房開始制御時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 変形例１にかかる空気調和装置の概略構成図である。 熱源ユニットの外観斜視図（ファングリルを取り除いた状態）である。 熱源ユニットの右板を取り除いた状態における熱源ユニットの側面図である。 臨界圧力よりも低い中間圧の二酸化炭素を伝熱流路内に流した場合の熱伝達率、及び、臨界圧力を超える高圧の二酸化炭素を伝熱流路内に流した場合の熱伝達率の特性を示す図である。 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３にかかる空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例４にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例４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４にかかる空気調和装置における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例５にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例５にかかる空気調和装置における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５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８にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例９にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例１０にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例１１にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例１１にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例１２にかかる空気調和装置の概略構成図である。 変形例１３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、３０２ 圧縮機構
３ 切換機構
４ 熱源側熱交換器
６ 利用側熱交換器
７、３０７ 中間熱交換器
８、３０８ 中間冷媒管
９、３０９ 中間熱交換器バイパス管
９２、３９２ 第２吸入戻し管
９４、３９４ 中間熱交換器戻し管
９４ｂ、３９４ｂ 中間熱交換器戻し弁（流量調節弁）
９７ 膨張装置
１７ 整流回路（ブリッジ回路）
１８ レシーバ（気液分離器）
１８ｃ 第２後段側インジェクション管

Claims (6)

1. 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、３０２）と、
   冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱源側熱交換器（４）と、
   冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する利用側熱交換器（６）と、
   前記圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する前記熱源側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、前記圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する前記利用側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する前記熱源側熱交換器の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換える切換機構（３）と、
   前記切換機構を前記冷却運転状態にしている際に、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させ、前記切換機構を前記加熱運転状態にしている際に、前記利用側熱交換器において放熱した冷媒の蒸発器として機能させることが可能な中間熱交換器（７、３０７）と、
   を備えた冷凍装置（１）。
2. 前記中間熱交換器（７、３０７）は、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、３０８）に設けられており、
   前記中間冷媒管には、前記中間熱交換器をバイパスするように中間熱交換器バイパス管（９、３０９）が接続されており、
   前記中間熱交換器の一端と前記圧縮機構（２、１０２、２０２、３０２）の吸入側とを接続させるための吸入戻し管（９２、３９２）と、前記利用側熱交換器（６）と前記熱源側熱交換器（４）との間と前記中間熱交換器の他端とを接続させるための中間熱交換器戻し管（９４、３９４）とをさらに備えている、
   請求項１に記載の冷凍装置（１）。
3. 前記切換機構（３）を前記冷却運転状態にした運転の開始時に、前記中間熱交換器バイパス管（９、３０９）を通じて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とともに、前記吸入戻し管（９２、３９２）を通じて前記中間熱交換器（７、３０７）と前記圧縮機構（２、１０２、２０２、３０２）の吸入側とを接続させる、請求項２に記載の冷凍装置（１）。
4. 前記中間熱交換器戻し管（９４、３９４）には、流量調節弁（９４ｂ、３９４ｂ）が設けられている、請求項２又は３に記載の冷凍装置（１）。
5. 前記熱源側熱交換器（４）と前記利用側熱交換器（６）との間には、前記熱源側熱交換器と前記利用側熱交換器との間を流れる冷媒を等エントロピ的に膨張させる膨張装置（９７）が、前記熱源側熱交換器から前記利用側熱交換器へ向かって冷媒が流れる場合、及び、前記利用側熱交換器から前記熱源側熱交換器へ向かって冷媒が流れる場合のいずれにおいても前記膨張装置の入口から冷媒が流入するように整流する整流回路（１７）を介して接続されている、請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
6. 前記膨張装置（９７）の出口には、冷媒の気液分離を行う気液分離器（１８）が接続されており、
   前記気液分離器には、前記気液分離器において分離されたガス冷媒を前記後段側の圧縮要素に戻すための後段側インジェクション管（１８ｃ）が接続されている、
   請求項５に記載の空気調和装置（１）。

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