JP2013210160A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数段圧縮を行う空気調和装置において、除霜運転に必要な時間を短縮する。
【解決手段】空気調和装置１０は、四段圧縮機２０と、第４熱交換器４４と、冷房運転時に圧縮途中の中間圧冷媒を冷やす第１〜第３熱交換器４１〜４３と、室内熱交換器１２ａと、切換機構３１〜３４と、膨張機構７０と、制御部とを備える。制御部は、第１〜第４熱交換器４１〜４４に付着した霜を溶かす除霜運転において、圧縮途中の中間圧冷媒が第１〜第３熱交換器４１〜４３を通らないように切換機構３１〜３４の状態を制御し、四段圧縮機２０の最も高段の第４圧縮部２４から吐出された高圧冷媒を第４熱交換器４４および第１〜第３熱交換器４１〜４３に流す。
【選択図】図６

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来から、多段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、圧縮途中の中間圧の冷媒を冷却する手段を備えたものが存在する。例えば、特許文献１（特開２０１０−１１２６１８号公報）に記載の冷凍装置では、熱源ユニットが室外側熱交換器と室外側中間冷却器とを備えており、冷房運転時に、室外側熱交換器がガスクーラとして機能し、室外側中間冷却器が、前段側の圧縮要素から吐出され後段側の圧縮要素に吸入される中間圧の冷媒を冷却するインタークーラとして機能する。このように圧縮途中の中間圧の冷媒を冷却することにより、冷凍装置の運転効率が高まる。

上述の特許文献１（特開２０１０−１１２６１８号公報）に記載の冷凍装置では、暖房運転時に、膨張機構で減圧された気液二相の冷媒を分流して室外側熱交換器および室外側中間冷却器の両方に並列に流し、室外側熱交換器および室外側中間冷却器を蒸発器として機能させている。このようにすれば、室外側熱交換器だけを蒸発器として用いる場合に較べて、冷媒循環量を増やし冷凍装置の運転効率を上げることができる。

ところで、暖房運転時に共に蒸発器として機能する熱源ユニットの両熱交換器には、熱源である空気（外気）に含まれる水分が結露して、特に外気温度が低いときには熱交換器への着霜が多くなる。このような熱源ユニットの熱交換器に付着した霜を溶かすために、冷凍装置においては一般に除霜運転が行われる。除霜運転では、通常、暖房運転を休止して冷房運転のサイクルで冷媒を流し、圧縮機から吐出された高温の冷媒を熱源ユニットの熱交換器に流す。しかし、上述の特許文献１（特開２０１０−１１２６１８号公報）に記載の冷凍装置では、冷房運転サイクルにおいて、熱源ユニットの一方の熱交換器には高段側の圧縮要素から吐出された高圧冷媒が流れるが、他方の熱交換器には前段側（低段側）の圧縮要素から吐出された中間圧冷媒が流れる。したがって、冷房運転サイクルで冷媒を流す通常の除霜運転を行っても、冷房時にインタークーラとして機能する熱交換器のほうには、温度が十分に高くなっていない中間圧の冷媒が流れ、霜を溶かすまでに要する時間が長くなってしまう。

本発明の課題は、複数段圧縮を行う冷凍装置において、除霜運転に必要な時間を短縮することにある。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、複数段圧縮機構と、熱源側メイン熱交換器と、熱源側サブ熱交換器と、利用側熱交換器と、切換機構と、膨張機構と、制御部とを備えている。複数段圧縮機構では、低段圧縮部と、高段圧縮部とが、直列に接続されている。熱源側メイン熱交換器は、冷房運転時に放熱器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。熱源側サブ熱交換器は、冷房運転時に、高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒を冷やす放熱器として機能し、暖房運転時に、蒸発器として機能する。利用側熱交換器は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に放熱器として機能する。切換機構は、冷房運転時には熱源側メイン熱交換器から利用側熱交換器に冷媒が送られ、暖房運転時には利用側熱交換器から熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に冷媒が送られるように、状態が切り換わる。膨張機構は、冷房運転時に熱源側メイン熱交換器から利用側熱交換器に送られる冷媒を減圧し、暖房運転時に利用側熱交換器から熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に送られる冷媒を減圧する。制御部は、冷房運転と、暖房運転と、除霜運転とを選択的に行う。除霜運転は、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に付着した霜を溶かす運転である。制御部は、除霜運転において、高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒が熱源側サブ熱交換器を通らないように切換機構の状態を制御し、複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部から吐出された高圧冷媒を熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に流す。

この冷凍装置では、冷房運転時には、放熱器として機能する熱源側メイン熱交換器から蒸発器として機能する利用側熱交換器へと流れる冷媒が、膨張機構で減圧され、複数段圧縮機構では、複数の高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒が、熱源側サブ熱交換器によって冷やされる。また、暖房運転時には、放熱器として機能する利用側熱交換器から蒸発器として機能する熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器へと流れる冷媒が、膨張機構で減圧され、減圧後の冷媒が、熱源側メイン熱交換器に流れるとともに、熱源側サブ熱交換器にも流れ、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器において蒸発する。そして、除霜運転時には、高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒が熱源側サブ熱交換器を通らないようにして、その熱源側サブ熱交換器にも熱源側メイン熱交換器と同じく高圧冷媒が流れる。このように、複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部から吐出された高温の高圧冷媒が、除霜運転において熱源側メイン熱交換器にも熱源側サブ熱交換器にも流れるため、冷房運転と同じサイクルで熱源側サブ熱交換器の霜を中間圧冷媒で溶かす場合に較べて、除霜時間を短縮化できる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、切換機構は、サブ熱交換器用切換機構と、メイン熱交換器用切換機構とを有する。サブ熱交換器用切換機構は、サブ熱交換器用配管を介して熱源側サブ熱交換器と接続されている。メイン熱交換器用切換機構は、メイン熱交換器用配管を介して熱源側メイン熱交換器と接続されている。また、メイン熱交換器用切換機構には、最高段吐出管が接続されている。最高段吐出管は、複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部から吐出された高圧冷媒が流れる。また、第２観点に係る冷凍装置は、除霜用高圧冷媒配管と、除霜用開閉機構とをさらに備えている。除霜用高圧冷媒配管は、メイン熱交換器用配管から分岐して、サブ熱交換器用切換機構に延びている。除霜用開閉機構は、除霜用高圧冷媒配管に設けられている。除霜用開閉機構は、メイン熱交換器用配管からサブ熱交換器用切換機構に冷媒が流れる流通状態と、メイン熱交換器用配管からサブ熱交換器用切換機構に冷媒が流れない非流通状態と、を切り換える機構である。そして、制御部は、除霜運転において、最高段吐出管からメイン熱交換器用配管に高圧冷媒が流れるようにメイン熱交換器用切換機構の状態を切り換え、除霜用開閉機構を流通状態にし、除霜用高圧冷媒配管を流れる高圧冷媒がサブ熱交換器用配管に流れるようにサブ熱交換器用切換機構の状態を切り換えて、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に高圧冷媒を並列に流す。

ここでは、最高段吐出管が接続されるメイン熱交換器用切換機構と熱源側メイン熱交換器とを結ぶメイン熱交換器用配管から、除霜用高圧冷媒配管を分岐し、サブ熱交換器用切換機構に延ばすとともに、除霜用開閉機構を設けている。そして、除霜用開閉機構を流通状態にすることで、メイン熱交換器用配管からサブ熱交換器用切換機構に冷媒が流れるようにしているので、サブ熱交換器用切換機構の状態を切り換えることで、除霜運転時に熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に高圧冷媒を並列に流すことができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第２観点に係る冷凍装置であって、インタークーラ配管と、インタークーラ用開閉弁とをさらに備えている。インタークーラ配管には、冷房運転時に、熱源側サブ熱交換器で冷やされて高段圧縮部に向かう中間圧冷媒が流れる。インタークーラ用開閉弁は、インタークーラ配管に設けられている。そして、制御部は、除霜運転において、インタークーラ用開閉弁を閉状態にし、最高段吐出管から熱源側サブ熱交換器に流れた高圧冷媒がインタークーラ配管を通って高段圧縮部に流れ込まないようにする。

ここでは、インタークーラ用開閉弁を配備しているため、冷房運転時には熱源側サブ熱交換器で冷やされた中間圧冷媒をインタークーラ配管によって高段圧縮部に導くことができ、除霜運転時には熱源側サブ熱交換器に流れて霜を溶かした高圧冷媒が高段圧縮部に流れ込むことを阻止することができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１〜第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、逆止機構をさらに備えている。逆止機構は、膨張機構と、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器との間に配置されている。逆止機構は、冷房運転時には、熱源側メイン熱交換器を出た冷媒が熱源側サブ熱交換器へと流れ込むことを止める。また、逆止機構は、除霜運転時には、熱源側メイン熱交換器を出た冷媒および熱源側サブ熱交換器を出た冷媒が合流して膨張機構に送られるようにする。

ここでは、熱源側メイン熱交換器が放熱器として機能し且つ熱源側サブ熱交換器が圧縮途中の中間圧冷媒を冷やす放熱器として機能する冷房運転と、熱源側メイン熱交換器にも熱源側サブ熱交換器にも高圧冷媒を流す除霜運転とを両立させるために、流路の切り換えや開閉を行う追加の機構を設ける代わりに、上述の逆止機構を採用している。このため、冷凍装置の製造コストを低く抑えることができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第２観点に係る冷凍装置であって、高段圧縮部は、第２段圧縮部と、第３段圧縮部とを含む。第２段圧縮部は、低段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する。第３段圧縮部は、第２段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する。熱源側サブ熱交換器は、熱源側第１サブ熱交換器と、熱源側第２サブ熱交換器とを含む。熱源側第１サブ熱交換器は、冷房運転時に、低段圧縮部から吐出され第２段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす。熱源側第２サブ熱交換器は、冷房運転時に、第２段圧縮部から吐出され第３段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす。サブ熱交換器用切換機構は、第１サブ熱交換器用切換機構と、第２サブ熱交換器用切換機構とを含む。第１サブ熱交換器用切換機構は、第１サブ熱交換器用配管を介して、熱源側第１サブ熱交換器と接続されている。第２サブ熱交換器用切換機構は、第２サブ熱交換器用配管を介して、熱源側第２サブ熱交換器と接続されている。そして、除霜運転において、最高段吐出管から除霜用高圧冷媒配管に流れてきた高圧冷媒が、第１サブ熱交換器用切換機構を経て熱源側第１サブ熱交換器に流れる流路と、第２サブ熱交換器用切換機構を経て熱源側第２サブ熱交換器に流れる流路とに分流し、熱源側メイン熱交換器、熱源側第１サブ熱交換器および熱源側第２サブ熱交換器に高圧冷媒が並列に流れる。

ここでは、複数段圧縮機構が、低段圧縮部、第２段圧縮部および第３段圧縮部を含む３段以上の圧縮機構となっており、冷房運転では、特に低段圧縮部から吐出される冷媒の温度が低くなる傾向がある。したがって、冷房運転と同じように冷媒を流して除霜を行う場合には、低段圧縮部から吐出される中間圧冷媒で熱源側第１サブ熱交換器の霜を溶かさなければならないため、長い時間が必要となってしまう。これに対し、本発明に係る冷凍装置の除霜運転では、熱源側第１サブ熱交換器にも、他の熱源側サブ熱交換器や熱源側メイン熱交換器と同じく、複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部から吐出された高圧冷媒が流れるため、除霜運転に必要な時間が短縮される。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、除霜運転において高温の高圧冷媒が熱源側メイン熱交換器にも熱源側サブ熱交換器にも流れるため、冷房運転と同じサイクルで熱源側サブ熱交換器の霜を中間圧冷媒で溶かす場合に較べて、除霜時間を短縮化できる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、除霜用開閉機構を流通状態にすることで、メイン熱交換器用配管からサブ熱交換器用切換機構に冷媒が流れるようにしているので、サブ熱交換器用切換機構の状態を切り換えることで、除霜運転時に熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に高圧冷媒を並列に流すことができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、インタークーラ用開閉弁の開閉によって、冷房運転時には熱源側サブ熱交換器で冷やされた中間圧冷媒を高段圧縮部に導くことができ、除霜運転時には熱源側サブ熱交換器に流れて霜を溶かした高圧冷媒が高段圧縮部に流れ込むことを阻止することができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、逆止機構を採用しているため、冷凍装置の製造コストを低く抑えることができる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置では、３段以上の複数段圧縮機構を備え、特に低段圧縮部から吐出される冷媒の温度が低くなる傾向があるが、除霜運転において熱源側第１サブ熱交換器にも高圧冷媒が流れるため、除霜運転に必要な時間が短縮される。本発明は、２段以上の複数段圧縮機構を備える冷凍装置において有効であるが、特に３段以上の複数段圧縮機構を備える冷凍装置では効果が顕著に現れる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の制御部の制御対象を示す制御構成図である。 空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 図２の冷房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 図４の暖房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 空気調和装置の除霜運転時の概略構成図である。 図６の除霜運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の暖房運転の概略構成図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の除霜運転時の概略構成図である。 変形例Ｂに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 変形例Ｂに係る空気調和装置の暖房運転の概略構成図である。 変形例Ｂに係る空気調和装置の除霜運転時の概略構成図である。 変形例Ｃに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 変形例Ｃに係る空気調和装置の暖房運転の概略構成図である。 変形例Ｃに係る空気調和装置の除霜運転時の概略構成図である。 変形例Ｃに係る空気調和装置の室外熱交換器の模式図である。 変形例Ｃに係る空気調和装置の室外熱交換器の一体型ヘッダの逆止機構を示す図である。

本発明の一実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置１０について、以下、図面を参照しながら説明する。

（１）空気調和装置の構成
図１、図２、図４および図６は、空気調和装置１０の概略構成図である。空気調和装置１０は、超臨界状態の二酸化炭素冷媒を使用して四段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置である。空気調和装置１０は、熱源ユニットである室外ユニット１１と、利用ユニットである複数の室内ユニット１２とが、連絡冷媒配管１３，１４によって結ばれた装置であり、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとが切り換わる冷媒回路を有する。図１は、空気調和装置１０における制御部１０ａの制御対象機器を示す制御構成図である。図２は、冷房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図４は、暖房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図６は、除霜運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図２、図４および図６において、冷媒回路の配管に沿って示す矢印が、冷媒の流れを表している。

空気調和装置１０の冷媒回路は、主として、四段圧縮機２０、第１〜第４切換機構３１〜３４、室外熱交換器４０、第１〜第４室外電動弁５１〜５４、ブリッジ回路５５、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２、膨張機構７０、レシーバ８０、過冷却熱交換器９０、室内熱交換器１２ａ、室内電動弁１２ｂおよび制御部（図示せず）から成る。室外熱交換器４０は、並列に配置された、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３および第４熱交換器４４から成る。また、空気調和装置１０の冷媒回路には、除霜用開閉弁１７ａ、暖房用開閉弁１７ｂ、および第１〜第３インタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを含む第１〜第３インタークーラ管４１ａ，４２ａ，４３ａが配備されている。

以下、冷媒回路の各構成要素を詳細に説明する。

（１−１）四段圧縮機
四段圧縮機２０は、密閉容器内に、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３、第４圧縮部２４および圧縮機駆動モータ（図示せず）が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、４つの圧縮部２１〜２４を駆動する。すなわち、四段圧縮機２０は、４つの圧縮部２１〜２４が単一の駆動軸に連結された一軸四段の圧縮構造を有している。四段圧縮機２０では、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３および第４圧縮部２４が、この順番で直列に配管接続される。第１圧縮部２１は、第１吸入管２１ａから冷媒を吸い込み、第１吐出管２１ｂへと冷媒を吐出する。第２圧縮部２２は、第２吸入管２２ａから冷媒を吸い込み、第２吐出管２２ｂへと冷媒を吐出する。第３圧縮部２３は、第３吸入管２３ａから冷媒を吸い込み、第３吐出管２３ｂへと冷媒を吐出する。第４圧縮部２４は、第４吸入管２４ａから冷媒を吸い込み、第４吐出管２４ｂへと冷媒を吐出する。

第１圧縮部２１は、最下段の圧縮機構であり、冷媒回路を流れる最も低圧の冷媒を圧縮する。第２圧縮部２２は、第１圧縮部２１によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第３圧縮部２３は、第２圧縮部２２によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第４圧縮部２４は、最上段の圧縮機構であり、第３圧縮部２３によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第４圧縮部２４によって圧縮され第４吐出管２４ｂへと吐出された冷媒は、冷媒回路を流れる最も高圧の冷媒となる。

なお、本実施形態において、各圧縮部２１〜２４は、ロータリー式やスクロール式などの容積式の圧縮機構である。また、圧縮機駆動モータは、制御部によってインバータ制御される。

第１吐出管２１ｂ、第２吐出管２２ｂ、第３吐出管２３ｂおよび第４吐出管２４ｂには、それぞれ油分離器が設けられている。油分離器は、冷媒回路を循環する冷媒に含まれる潤滑油を分離する小容器である。図１では図示を省略しているが、各油分離器の下部からはキャピラリーチューブを含む油戻し管が各吸入管２１ａ〜２４ａに向かって延びており、冷媒から分離した油を四段圧縮機２０へと戻す。

（１−２）第１〜第４切換機構、除霜用開閉弁および暖房用開閉弁
第１切換機構３１、第２切換機構３２、第３切換機構３３および第４切換機構３４は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えるために設けられている機構で、それぞれ四路切換弁である。

第１切換機構３１は、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１熱交換器４１に延びる第１冷房入口配管４１ｆ、および第１配管３９と接続されている。第１冷房入口配管４１ｆは、第１切換機構３１と第１熱交換器４１とを結ぶ配管である。第１配管３９は、第１〜第３切換機構３１〜３３に接続される共通配管で、暖房運転時には低圧冷媒が流れ、除霜運転時には高圧冷媒が流れる配管である。暖房運転時には、第１配管３９から暖房運転時のみ開状態になる暖房用開閉弁１７ｂを通って、低圧冷媒配管１９に低圧冷媒が流れる。低圧冷媒配管１９は、室外ユニット１１内の低圧のガス冷媒が流れる冷媒配管であり、内部熱交換器６２を介して第１吸入管２１ａに冷媒を送る。

第２切換機構３２は、第２吐出管２２ｂ、第３吸入管２３ａ、第２熱交換器４２に延びる第２冷房入口配管４２ｆ、および第１配管３９と接続されている。第２冷房入口配管４２ｆは、第２切換機構３２と第２熱交換器４２とを結ぶ配管である。

第３切換機構３３は、第３吐出管２３ｂ、第４吸入管２４ａ、第３熱交換器４３に延びる第３冷房入口配管４３ｆ、および第１配管３９と接続されている。第３冷房入口配管４３ｆは、第３切換機構３３と第３熱交換器４３とを結ぶ配管である。

第４切換機構３４は、第４吐出管２４ｂ、連絡冷媒配管１４、第４熱交換器４４に延びる第４冷房入口配管４４ｆ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。第４冷房入口配管４４ｆは、第４切換機構３４と第４熱交換器４４とを結ぶ配管である。

除霜用開閉弁１７ａは、第４冷房入口配管４４ｆと第１配管３９とを結ぶ除霜用高圧冷媒配管４４ｇに設けられている。除霜用高圧冷媒配管４４ｇは、第４冷房入口配管４４ｆから分岐し、第１〜第３切換機構３１〜３３に向かって延びる配管で、第１〜第３切換機構３１〜３３に接続されている第１配管３９の端部に接続されている。除霜用開閉弁１７ａは、冷房運転時には閉状態、暖房運転時には閉状態、除霜運転時には開状態となる。

暖房用開閉弁１７ｂは、低圧冷媒配管１９の分岐管１９ａに設けられている。この分岐管１９ａは、低圧冷媒配管１９と第１配管３９の端部とを結ぶ。暖房用開閉弁１７ｂは、冷房運転時には閉状態、暖房運転時には開状態、除霜運転時には閉状態となる。

切換機構３１〜３４は、冷房運転時において、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器として熱交換器４１〜４４を機能させ、かつ、膨張機構７０および室内電動弁１２ｂを通過して膨張した冷媒の蒸発器（加熱器）として室内熱交換器１２ａを機能させるように、図２に示す状態になる。また、切換機構３１〜３４は、暖房運転時において、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器（放熱器）として室内熱交換器１２ａを機能させ、かつ、膨張機構７０および室外電動弁５１〜５４を通過して膨張した冷媒の蒸発器として室外熱交換器４０を機能させるように、図４に示す状態になる。

すなわち、切換機構３１〜３４は、冷媒回路の構成要素として四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０および室内熱交換器１２ａのみに着目すると、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒を循環させる冷房運転サイクルと、四段圧縮機２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒を循環させる暖房運転サイクルとを切り換える役割を果たす。また、切換機構３１〜３４は、除霜運転サイクルにおいて、図６に示す状態となる。

（１−３）室外熱交換器およびインタークーラ管
室外熱交換器４０は、上述のように、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３および第４熱交換器４４から成る。冷房運転時には、第１〜第３熱交換器４１〜４３が、圧縮途中の冷媒（中間圧冷媒）を冷やすインタークーラとして機能し、第４熱交換器４４が、最も高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。第４熱交換器４４は、第１〜第３熱交換器４１〜４３よりも容量が大きい。また、暖房運転時には、第１〜第４熱交換器４１〜４４の全てが、低圧の冷媒の蒸発器（加熱器）として機能する。

第１〜第４熱交換器４１〜４４は、並列に配置され、１つの室外熱交換器４０として一体化されている。この室外熱交換器４０には、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源あるいは加熱源として、水や空気が供給される。ここでは、室外熱交換器４０に、図示しない送風ファンから空気（外気）が供給される。

また、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２および第３熱交換器４３の室外電動弁側の配管からは、第２吸入管２２ａ、第３吸入管２３ａおよび第４吸入管２４ａに向かって、分岐管である第１インタークーラ管４１ａ、第２インタークーラ管４２ａおよび第３インタークーラ管４３ａがそれぞれ延びている。第１インタークーラ管４１ａ、第２インタークーラ管４２ａおよび第３インタークーラ管４３ａには、図２に示すように、第１インタークーラ用開閉弁４１ｂ、第２インタークーラ用開閉弁４２ｂおよび第３インタークーラ用開閉弁４３ｂが設けられている。これらの第１〜第３インタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、冷房運転時には開状態、暖房運転時には閉状態、除霜運転時には閉状態となる。

（１−４）第１〜第４室外電動弁
第１〜第４室外電動弁５１〜５４は、第１〜第４熱交換器４１〜４４とブリッジ回路５５との間に配備されている。上述の第１インタークーラ管４１ａ、第２インタークーラ管４２ａおよび第３インタークーラ管４３ａは、それぞれ、第１熱交換器４１と第１室外電動弁５１との間、第２熱交換器４２と第２室外電動弁５２との間および第３熱交換器４３と第３室外電動弁５３との間から分岐している。

冷房運転時、第１〜第３室外電動弁５１〜５３は閉じられ、第４室外電動弁は全開状態にされる。暖房運転時、第１〜第４室外電動弁５１〜５４は、ブリッジ回路５５から第１〜第４熱交換器４１〜４４への冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為され、それぞれ膨張機構としての役割も果たす。除霜運転時、第１〜第４室外電動弁５１〜５４は開状態にされる。

（１−５）ブリッジ回路
ブリッジ回路５５は、室外熱交換器４０と室内熱交換器１２ａとの間に設けられており、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２および膨張機構７０を介してレシーバ８０の入口管８１に接続されるとともに、過冷却熱交換器９０を介してレシーバ８０の出口管８２に接続されている。

ブリッジ回路５５は、４つの逆止弁５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄを有している。入口逆止弁５５ａは、室外熱交換器４０からレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。入口逆止弁５５ｂは、室内熱交換器１２ａからレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁５５ｃは、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器４０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁５５ｄは、レシーバ８０の出口管８２から室内熱交換器１２ａへ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁５５ａ，５５ｂは、室外熱交換器４０および室内熱交換器１２ａの一方からレシーバ８０の入口管８１に冷媒を流す機能を果たし、出口逆止弁５５ｃ、５５ｄは、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器４０および室内熱交換器１２ａの他方に冷媒を流す機能を果たす。

（１−６）エコノマイザ熱交換器
エコノマイザ熱交換器６１は、ブリッジ回路５５から膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう高圧の冷媒と、その高圧の冷媒の一部を分岐させ膨張させた中間圧の冷媒との間で熱交換を行わせる。ブリッジ回路５５から膨張機構７０へ冷媒を流す主冷媒配管から分岐した配管（インジェクション配管６１ａ）には、第５室外電動弁６１ｂが配備されている。この第５室外電動弁６１ｂを通って膨張し、エコノマイザ熱交換器６１で蒸発した冷媒は、第２インタークーラ管４２ａに向かって延びるインジェクション配管６１ａを通って、第２インタークーラ管４２ａの第２インタークーラ用開閉弁４２ｂよりも第３吸入管２３ａに近い部分に流れ込み、第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３へ吸い込まれる冷媒を冷やす。

（１−７）内部熱交換器
内部熱交換器６２は、ブリッジ回路５５から膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう高圧の冷媒と、膨張機構７０等を通過し室内熱交換器１２ａあるいは室外熱交換器４０で蒸発して低圧冷媒配管１９を流れる低圧のガス冷媒と、の間で熱交換を行わせる。内部熱交換器６２は、液ガス熱交換器と呼ばれることもある。ブリッジ回路５５を出た高圧の冷媒は、まずエコノマイザ熱交換器６１を通過し、次に内部熱交換器６２を通過して、膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう。

（１−８）膨張機構
膨張機構７０は、ブリッジ回路５５から流れてきた高圧の冷媒を減圧・膨張させ、気液二相状態の中間圧の冷媒をレシーバ８０へと流す。すなわち、膨張機構７０は、冷房運転時には、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室外の第４熱交換器４４から、低圧冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器１２ａに送られる冷媒を減圧し、暖房運転時には、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室内熱交換器１２ａから、低圧冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器４０に送られる冷媒を減圧する。また、膨張機構７０は、除霜運転時には、高圧冷媒の放熱器として機能する室外の第１〜第４熱交換器４１〜４４から、低圧冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器１２ａに送られる冷媒を減圧する。膨張機構７０は、膨張機７１および第６室外電動弁７２から構成される。膨張機７１は、冷媒の減圧過程の絞り損失を有効な仕事（エネルギー）として回収する役割を果たす。

（１−９）レシーバ
レシーバ８０は、膨張機構７０を出て入口管８１から内部空間に入ってきた気液二相状態の中間圧の冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離する。分離されたガス冷媒は、低圧戻し配管９１ａに設けられた第７室外電動弁９１を通過して低圧のガスリッチな冷媒となり、過冷却熱交換器９０に送られる。分離された液冷媒は、出口管８２によって過冷却熱交換器９０に送られる。

（１−１０）過冷却熱交換器
過冷却熱交換器９０は、低圧のガス冷媒と、レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒との間で熱交換を行わせる。レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒の一部は、冷房運転時および除霜運転時には、レシーバ８０と過冷却熱交換器９０との間から分岐する分岐管９２ａを流れ、第８室外電動弁９２を通過して、気液二相状態の低圧の冷媒となる。冷房運転時に第８室外電動弁９２で減圧された低圧冷媒は、第７室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒と合流し、過冷却熱交換器９０において、レシーバ８０の出口管８２からブリッジ回路５５に向かう中間圧の液冷媒と熱交換され、過熱がついた状態で過冷却熱交換器９０から低圧戻し配管９１ａを通って低圧冷媒配管１９へと流れていく。一方、レシーバ８０の出口管８２からブリッジ回路５５に向かう中間圧の液冷媒は、過冷却熱交換器９０において熱を奪われ、過冷却がついた状態でブリッジ回路５５へ流れていく。

なお、暖房運転時には、第８室外電動弁９２が閉まり、分岐管９２ａには冷媒が流れないが、レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒と、第７室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒とが、過冷却熱交換器９０において熱交換を行うことになる。

（１−１１）室内熱交換器
室内熱交換器１２ａは、複数の室内ユニット１２それぞれに設けられており、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の冷却器として機能する。これらの室内熱交換器１２ａには、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷房対象あるいは暖房対象として、水や空気が流される。ここでは、室内熱交換器１２ａに、図示しない室内送風ファンからの室内空気が流れ、冷却あるいは加熱された空調空気が室内へと供給される。

室内熱交換器１２ａの一端は室内電動弁１２ｂに、室内熱交換器１２ａの他端は連絡冷媒配管１４に接続されている。

（１−１２）室内電動弁
室内電動弁１２ｂは、複数の室内ユニット１２それぞれに設けられており、室内熱交換器１２ａに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。室内電動弁１２ｂは、連絡冷媒配管１３と室内熱交換器１２ａとの間に配置されている。

（１−１３）制御部
制御部１０ａは、室外ユニット１１および室内ユニット１２の電子部品が実装された各制御基板が通信線で結ばれて構成されているもので、図１に示すように、四段圧縮機２０の圧縮機駆動モータや第１〜第４切換機構３１〜３４、各電動弁１２ｂ，５１〜５４，６１ｂ，７２，９１，９２、除霜用開閉弁１７ａ、暖房用開閉弁１７ｂ、第１〜第３インタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂと接続される。この制御部１０ａは、外部から入力された室内設定温度、図示しない温度センサや圧力センサの計測値などの情報に基づいて、圧縮機駆動モータの回転数制御や電動弁開度の調節などを行う。

制御部１０ａは、冷房運転モード、暖房運転モード、室外ユニット１１の第１〜第４熱交換器４１〜４４に付着した霜を溶かす除霜運転モードを有しており、いずれかの運転を選択的に行う。

（２）空気調和装置の動作
空気調和装置１０の動作について、図２〜図７を参照しながら説明する。図３，図５および図７は、それぞれ、冷房運転、暖房運転、除霜運転における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。これらの各図において、上に凸の一点鎖線で示す曲線は、冷媒の飽和液線および乾き飽和蒸気線である。また、各図において、冷凍サイクル上の英文字が付された点は、それぞれ、図２、図４および図６において同じ英文字で表される点における冷媒の圧力およびエンタルピを表している。例えば、図２の点Ｂにおける冷媒は、図３の点Ｂにおける圧力およびエンタルピの状態になっている。なお、空気調和装置１０の冷房運転、暖房運転および除霜運転における各運転制御は、制御部１０ａによって行われる。

（２−１）冷房運転モードのときの動作
冷房運転時は、図２に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒回路内を循環する。以下、冷房運転時における空気調和装置１０の動作について、図２および図３を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂへと吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、インタークーラとして機能する第１熱交換器４１で冷却された後、第１インタークーラ管４１ａを介して第２吸入管２２ａに流れ込む（点Ｃ）。

第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２切換機構３２を通過し、インタークーラとして機能する第２熱交換器４２で冷却された後、第２インタークーラ管４２ａに流れる（点Ｅ）。第２インタークーラ管４２ａを流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器６１において熱交換されてインジェクション配管６１ａを流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）と合流した後、第３吸入管２３ａに流れ込む（点Ｆ）。

第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３切換機構３３を通過し、インタークーラとして機能する第３熱交換器４３で冷却された後、第３インタークーラ管４３ａを介して第４吸入管２４ａに流れ込む（点Ｈ）。

第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第４切換機構３４を通過し、ガスクーラとして機能する第４熱交換器４４で冷却され、ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通ってエコノマイザ熱交換器６１へと流れていく（点Ｊ）。

ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通過した高圧冷媒は、エコノマイザ熱交換器６１に流れ込むとともに、その一部が分岐して第５室外電動弁６１ｂへと流れる。第５室外電動弁６１ｂで減圧・膨張して気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器６１において、ブリッジ回路５５から内部熱交換器６２に向かう高圧冷媒（点Ｊ）と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となって上述のようにインジェクション配管６１ａから第２インタークーラ管４２ａへと流れ込む。

第５室外電動弁６１ｂを出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、後述する低圧冷媒配管１９から四段圧縮機２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がって点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第６室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第６室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第７室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、過冷却熱交換器９０の手前で分岐し、一方が過冷却熱交換器９０を通ってブリッジ回路５５に向かい、他方が分岐管９２ａの第８室外電動弁９２へと流れる。第８室外電動弁９２を通過して減圧された気液二相状態の低圧冷媒（点Ｓ）は、第７室外電動弁９１を通過した低圧冷媒（点Ｗ）と合流し（点Ｘ）、過冷却熱交換器９０を経て低圧冷媒配管１９へと流れる。過冷却熱交換器９０での熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、ブリッジ回路５５に向かって流れる中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０で過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）は、ブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通って、連絡冷媒配管１３へと流れていく。連絡冷媒配管１３から室内ユニット１２に入った冷媒は、室内電動弁１２ｂを通過するときに膨張し、気液二相の低圧冷媒（点Ｖ）となって室内熱交換器１２ａに流れ込む。この低圧冷媒は、室内熱交換器１２ａで室内空気から熱を奪い、過熱のついた低圧のガス冷媒（点Ｚ）になる。室内ユニット１２を出た低圧冷媒は、連絡冷媒配管１４および第４切換機構３４を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。

室内ユニット１２から戻ってきた低圧冷媒（点Ｚ）と、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）とは、低圧冷媒配管１９で合流し（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、四段圧縮機２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１０は冷房運転サイクルを行う。

（２−２）暖房運転モードのときの動作
暖房運転時は、図４に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒回路内を循環する。以下、暖房運転時における空気調和装置１０の動作について、図４および図５を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂに吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、第２吸入管２２ａを流れる（点Ｃ）。

第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２切換機構３２を通過し、第３吸入管２３ａを流れる。なお、第３吸入管２３ａには、エコノマイザ熱交換器６１において熱交換されてインジェクション配管６１ａを流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）も流れ込んでくるため、冷媒の温度が下がる（点Ｆ）。

第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３切換機構３３を通過し、第４吸入管２４ａを流れる（点Ｈ）。

第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第４切換機構３４を通過し、連絡冷媒配管１４を介して室内ユニット１２に流入する（点Ｚ）。

連絡冷媒配管１４から室内ユニット１２に入った高圧冷媒は、冷媒の冷却器として機能する室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱し、室内空気を暖める。室内熱交換器１２ａでの熱交換によって温度が下がった高圧冷媒（点Ｖ）は、室内電動弁１２ｂを通過する際にわずかに減圧され、連絡冷媒配管１３を通って室外ユニット１１のブリッジ回路５５へと流れ、入口逆止弁５５ｂからエコノマイザ熱交換器６１へ向かう（点Ｊ）。

ブリッジ回路５５を出た高圧冷媒（点Ｊ）は、エコノマイザ熱交換器６１に流れ込むとともに、その一部が分岐して第５室外電動弁６１ｂへと流れる。第５室外電動弁６１ｂで減圧・膨張して気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器６において、ブリッジ回路５５から内部熱交換器６２に向かう高圧冷媒（点Ｊ）と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となってインジェクション配管６１ａから第２インタークーラ管４２ａへと流れ込む。

第５室外電動弁６１ｂを出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、後述する低圧冷媒配管１９から四段圧縮機２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がって点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第６室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第６室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第７室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、第８室外電動弁９２が閉められているため分岐管９２ａには流れず、全量が過冷却熱交換器９０に流れ込む。過冷却熱交換器９０では、レシーバ８０の出口管８２から流れてくる中間圧冷媒（点Ｒ）と、第７室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒（点Ｗ，Ｘ）との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、レシーバ８０からブリッジ回路５５に向かう中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０を出てブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通過した中間圧冷媒は、４路に分流し、第１〜第４室外電動弁５１〜５４でそれぞれ減圧・膨張され気液二相の低圧冷媒となる（点ＡＣ）。このとき、第１〜第４室外電動弁５１〜５４の開度は、第１〜第４熱交換器４１〜４４それぞれの容量や圧力損失量に応じて調節されており、いずれかの熱交換器に冷媒が偏流してしまうことが抑制されている。

室外熱交換器４０の、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３および第４熱交換器４４に流入した各路の低圧冷媒は、外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第１〜第４切換機構３１〜３４に流れる。第１〜第３切換機構３１〜３３を通過した冷媒は、第１配管３９から分岐管１９ａの開状態の暖房用開閉弁１７ｂを通って、低圧冷媒配管１９に流れる。そして、第４切換機構３４を通り低圧冷媒配管１９に流れる冷媒と合流し（点ＡＤ）、さらに過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）と合流して（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、四段圧縮機２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１０は暖房運転サイクルを行う。

（２−３）除霜運転モードのときの動作
制御部１０ａは、暖房運転中に、室外熱交換器４０に霜が付きやすい条件（外気温度などの条件）になると、自動的に除霜運転モードに入って除霜運転を実行する。この除霜運転において、制御部１０ａは、第２〜第４圧縮部２２，２３，２４に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒が第１〜第３熱交換器４１，４２，４３を通って冷やされることがないように第１〜第３切換機構３１，３２，３３の状態を図６に示す暖房運転時と同じ状態にし、最も高段の第４圧縮部２４から吐出された高圧冷媒を第４熱交換器４４だけではなく第１〜第３熱交換器４１，４２，４３にも流す。第４切換機構３４は、暖房運転時の状態から、冷房運転時と同じ状態に切り換わる。

以下、除霜運転時の空気調和装置１０の動作について、冷房運転あるいは暖房運転の動作と同じ部分を省略しながら説明を行う。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）が、各圧縮部２１〜２４で圧縮され、最終的に四段圧縮機２０から第４吐出管２４ｂに吐出され）点Ｉ）、第４切換機構３４から第４冷房入口配管４４ｆに流れるまでの動作は、上記の暖房運転と同じである。

ここで、制御部１０ａは、第４冷房入口配管４４ｆから分岐する除霜用高圧冷媒配管４４ｇに設けられた除霜用開閉弁１７ａを開状態にしている。このため、第４冷房入口配管４４ｆを流れる高圧冷媒の一部は、第１〜第３切換機構３１，３２，３３が接続される第１配管３９に流れ込む。第４冷房入口配管４４ｆから第１配管３９に流れてきた高圧冷媒は、第３切換機構３３および第３冷房入口配管４３ｆを経て第３熱交換器４３に入る流れと、第２切換機構３２および第２冷房入口配管４２ｆを経て第２熱交換器４２に入る流れと、第１切換機構３１および第１冷房入口配管４１ｆを経て第１熱交換器４１に入る流れと、の３つに分かれる。すなわち、四段圧縮機２０の第４圧縮部２４から吐出された高圧冷媒は、４つの流れに分流され、それぞれ、第４熱交換器４４、第３熱交換器４３、第２熱交換器４２および第１熱交換器４１を並列に流れる。

制御部１０ａによって各インタークーラ管４１ａ，４２ａ，４３ａのインタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂが閉状態になっているため、各熱交換器４１〜４４で放熱して霜を溶かし温度が下がった冷媒（点Ｅ）は、開状態の各室外電動弁５１〜５４を通過して、合流した後、ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通ってエコノマイザ熱交換器６１へと流れていく（点Ｊ）。その後、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２、膨張機構７０、レシーバ８０、過冷却熱交換器９０、室内熱交換器１２ａ、低圧冷媒配管１９、内部熱交換器６２、第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０へと戻っていく冷媒の流れについては、上記の冷房運転と同じである。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１０は、高温の高圧冷媒を室外熱交換器４０の各熱交換器４１〜４４に並列に流し、比較的短時間で除霜を行わせる。

（３）空気調和装置の特徴
（３−１）
空気調和装置１０では、複数段圧縮機構である四段圧縮機２０が、低段圧縮部としての第１圧縮部２１および高段圧縮部としての第２〜第４圧縮部２２〜２４を有する４段の圧縮機構となっている。このため、冷房運転では、特に第１圧縮部２１や第２圧縮部２２などから吐出される中間圧の冷媒ガスの温度が十分に高くはない。したがって、従来のように冷房運転サイクルで冷媒を流すことで各熱交換器４１〜４４の除霜を行う場合には、第１圧縮部２１や第２圧縮部２２などから吐出される中間圧冷媒で霜を溶かすことになる第１熱交換器４１や第２熱交換器４２では、除霜に要する時間が長くなってしまうという問題が想定される。

しかし、本実施形態に係る空気調和装置１０では、冷房運転サイクルではなく独自の除霜運転サイクルで冷媒を流す除霜運転モードを設け、除霜運転時には、高段の各圧縮部２２〜２４に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒が第１〜第３熱交換器４１〜４３を通らないようにしている。そして、制御部１０ａは、除霜運転時に、第１〜第３熱交換器４１〜４３にも第４熱交換器４４と同じく高圧冷媒が流れるように、第１〜第４切換機構３１〜３４、除霜用開閉弁１７ａおよび暖房用開閉弁１７ｂの状態を切り換えている。

このように、空気調和装置１０の除霜運転では、四段圧縮機２０の最も高段の第４圧縮部２４から吐出された高温の高圧冷媒が、室外熱交換器４０を構成する第４熱交換器４４にも第１〜第３熱交換器４１〜４３にも並列に流れるため、冷房運転と同じサイクルで第１〜第３熱交換器４１〜４３の霜を中間圧冷媒で溶かす場合に較べて、除霜時間を短縮化できている。

（３−２）
この空気調和装置１０では、除霜用開閉弁１７ａを含む除霜用高圧冷媒配管４４ｇを設け、また暖房用開閉弁１７ｂを配備して、除霜運転のときには、除霜用開閉弁１７ａを開状態、暖房用開閉弁１７ｂを閉状態にしている。これにより、除霜運転時に高圧冷媒を第１配管３９から３つの切換機構３１〜３３に分流させて第１〜第３熱交換器４１〜４３に流すようにできるとともに、高圧冷媒が低圧冷媒配管１９に直接流れ込むことを止めている。

このように、除霜用開閉弁１７ａを含む除霜用高圧冷媒配管４４ｇや暖房用開閉弁１７ｂを配備し、冷房・暖房を切り換える機能を有する第１〜第３切換機構３１〜３３を利用して新しい除霜運転サイクルを実現しているため、本発明に係る除霜運転を行うために必要な切換機構や弁の数が空気調和装置１０では最小限に抑えられている。

（３−３）
また、空気調和装置１０では、第１〜第３熱交換器４１〜４３がインタークーラとして機能する冷房運転時に冷却した中間圧冷媒を四段圧縮機２０の第２〜第４圧縮部２２〜２４に戻すインタークーラ管４１ａ，４２ａ，４３ａに、インタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを設けている。そして、冷房運転モードのときのみ、これらの第１〜第３インタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを開け、暖房運転モードおよび除霜運転モードのときには第１〜第３インタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂを閉めている。これにより、除霜運転においても、各熱交換器４１〜４３を流れた高圧冷媒が、四段圧縮機２０には戻らずに、第４熱交換器４４を流れた冷媒と合流して膨張機構７０を経て室内熱交換器１２ａへと流れるようになっている。

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記実施形態では、第１〜第４熱交換器４１〜４４とブリッジ回路５５との間に第１〜第４室外電動弁５１〜５４を配備しているが、これらに代えて、図８〜図１０に示すように逆止弁４１ｄ〜４４ｄとキャピラリーチューブ４１ｅ〜４４ｅを採用した室外ユニット２１１を備える空気調和装置において本発明を適用することもできる。

以下、上記の空気調和装置１０の室外ユニット１１との違いを中心に、変形例Ａに係る空気調和装置について説明する。図８は、空気調和装置の冷房運転時の概略構成図、図９は、空気調和装置の暖房運転時の概略構成図、図１０は、空気調和装置の除霜運転時の概略構成図である。

変形例Ａに係る空気調和装置では、室内ユニットは空気調和装置１０の室内ユニット１２をそのまま採用しており、室外ユニットを図８〜図１０に示す室外ユニット２１１に置き替えている。室外ユニット２１１では、室外ユニット１１の第１〜第４室外電動弁５１〜５４の代わりに、逆止弁４１ｄ〜４４ｄおよびキャピラリーチューブ４１ｅ〜４４ｅを採用し、また室外ユニット１１のブリッジ回路５５の代わりに、逆止弁回路１５５および室外電動弁１５０を採用している。

逆止弁回路１５５は、室外熱交換器４０と室内熱交換器１２ａとの間に設けられており、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２および膨張機構７０を介してレシーバ８０の入口管８１に接続されるとともに、過冷却熱交換器９０を介してレシーバ８０の出口管８２に接続されている。逆止弁回路１５５は、３つの逆止弁１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｄを有している。入口逆止弁１５５ａは、室外熱交換器４０からレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。入口逆止弁１５５ｂは、室内熱交換器１２ａからレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁１５５ｄは、レシーバ８０の出口管８２から室内熱交換器１２ａへ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。室外電動弁１５０は、暖房運転時に、冷媒の膨張機構として開度調整されるもので、レシーバ８０の出口管８２と室外熱交換器４０との間に配置されている。逆止弁回路１５５および室外電動弁１５０の存在により、どの運転においても、冷媒は、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２、膨張機構７０、レシーバ８０、過冷却熱交換器９０に順に流れる。

室外電動弁１５０と室外熱交換器４０の第１熱交換器４１との間には、中間圧や高圧の冷媒が室外電動弁１５０のほうに流れることを止める第１逆止弁４１ｄが、室外電動弁１５０と室外熱交換器４０の第２熱交換器４２との間には、中間圧や高圧の冷媒が室外電動弁１５０のほうに流れることを止める第２逆止弁４２ｄが、室外電動弁１５０と室外熱交換器４０の第３熱交換器４３との間には、中間圧や高圧の冷媒が室外電動弁１５０のほうに流れることを止める第３逆止弁４３ｄが、室外電動弁１５０と室外熱交換器４０の第４熱交換器４４との間には、高圧の冷媒が室外電動弁１５０のほうに流れることを止める第４逆止弁４４ｄが、それぞれ設けられている。第１〜第３逆止弁４１ｄ〜４３ｄは、インタークーラ管４１ａ〜４３ａよりも室外電動弁１５０側に配置される。図９に示すように、暖房運転時、室外電動弁１５０で減圧された低圧冷媒は、分流器１５０ａで４つの流れに分かれ、それぞれ、第１逆止弁４１ｄを通って第１熱交換器４１に、第２逆止弁４２ｄを通って第２熱交換器４２に、第３逆止弁４３ｄを通って第３熱交換器４３に、第４逆止弁４４ｄを通って第４熱交換器４４に流れる。また、分流器１５０ａと第１〜第４逆止弁４１ｄ〜４４ｄとの間には、キャピラリーチューブ４１ｅ〜４４ｅが設けられている。それぞれのキャピラリーチューブ４１ｅ，４２ｅ，４３ｅ，４４ｅは、室外電動弁１５０から第１〜第４熱交換器４１〜４４へと流れる冷媒が偏流しないように長さが調整されている。

更に、室外ユニット２１１では、第１〜第４室外電動弁５１〜５４の代わりに逆止弁４１ｄ〜４４ｄおよびキャピラリーチューブ４１ｅ〜４４ｅを採用したことに伴い、除霜用逆止弁群４０ａ（具体的には、３つの除霜用逆止弁４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ）を設けている。これらの除霜用逆止弁４１ｃ，４２ｃ，４３ｃがある新設の冷媒配管は、図１０に示すように、除霜運転のときに、第１〜第３熱交換器４１〜４３で霜を溶かした高圧冷媒を逆止弁回路１５５の入口逆止弁１５５ａへと流す。一方、冷房運転のときには、図８に示すように、第４熱交換器４４を出た高圧冷媒が、中間圧冷媒が流れる第１〜第３熱交換器４１〜４３に流れ込まないように、除霜用逆止弁４１ｃ，４２ｃ，４３ｃが冷媒の流れを止める。

以上のような室外ユニット２１１を備える空気調和装置においても、上記の空気調和装置１０と同様に、除霜運転において四段圧縮機２０から吐出された高温の高圧冷媒が第４熱交換器４４にも第１〜第３熱交換器４１〜４３にも並列に流れるため、除霜時間を短縮化できる（図１０参照）。

また、室外ユニット２１１を備える空気調和装置では、第４熱交換器４４が放熱器として機能し且つ第１〜第３熱交換器４１〜４３が中間圧冷媒を冷やす放熱器として機能する冷房運転と、第４熱交換器４４にも第１〜第３熱交換器４１〜４３にも高圧冷媒を流す除霜運転とを両立させるために、流路の切り換えを行う四路切換弁や三方弁、開閉弁といった高価な機器を配備する代わりに、上述の３つの除霜用逆止弁４１ｃ，４２ｃ，４３ｃを含む３つの新設流路を採用している。このため、空気調和装置の製造コストが低く抑えられている。

（４−２）変形例Ｂ
上記実施形態や変形例Ａでは、４段の圧縮を行う四段圧縮機２０を採用する空気調和装置に本発明を適用しているが、本発明を２段の圧縮を行う室外ユニットを備える空気調和装置に適用することも可能である。以下、変形例Ａに係る室外ユニット２１１の代わりに、図１１〜図１３に示す二段圧縮機３２０を採用する室外ユニット３１１を備える空気調和装置について、図を参照しながら変形例Ａに係る空気調和装置と違う点を中心に説明する。図１１は、空気調和装置の冷房運転時の概略構成図、図１２は、空気調和装置の暖房運転時の概略構成図、図１３は、空気調和装置の除霜運転時の概略構成図である。

変形例Ｂに係る空気調和装置の室外ユニット３１１は、主として、二段圧縮機３２０、第１，第２切換機構３３１，３３４、室外熱交換器３４０、逆止弁３４１ｄ，３４４ｄおよびキャピラリーチューブ３４１ｅ，３４４ｅ、逆止弁回路１５５、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２、膨張機構７０、レシーバ８０、過冷却熱交換器９０、室内熱交換器１２ａ、室内電動弁１２ｂおよび制御部から成る。室外熱交換器３４０は、並列に配置された、第１熱交換器３４１および第２熱交換器３４４から成る。また、室外ユニット３１１の冷媒回路には、暖房・除霜切換機構３１７ａと、インタークーラ用開閉弁３４１ｂを含むインタークーラ管３４１ａとが配備されている。

二段圧縮機３２０は、低段圧縮部３２１、高段圧縮部３２４および圧縮機駆動モータ（図示せず）が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、２つの圧縮部３２１，３２４を駆動する。低段圧縮部３２１は、低段吸入管３２１ａから冷媒を吸い込み、低段吐出管３２１ｂへと冷媒を吐出する。高段圧縮部３２４は、高段吸入管３２４ａから冷媒を吸い込み、高段吐出管３２４ｂへと冷媒を吐出する。

第１切換機構３３１および第２切換機構３３４は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えるために設けられている切換機構である。第１切換機構３３１は、低段吐出管３２１ｂ、高段吸入管３２４ａ、第１熱交換器３４１に延びる第１冷房入口配管３４１ｆ、および暖房・除霜切換機構３１７ａと接続されている。第２切換機構３３４は、高段吐出管３２４ｂ、連絡冷媒配管１４、第２熱交換器３４４に延びる第２冷媒配管３４４ｆ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。

暖房・除霜切換機構３１７ａは、第１切換機構３３１、低圧冷媒配管１９の分岐管１９ａ、第２冷媒配管３４４ｆから分岐する除霜用高圧冷媒配管３４４ｇ、および高段吐出管３２４ｂと接続されている。暖房・除霜切換機構３１７ａと高段吐出管３２４ｂとの間には、高段吐出管３２４ｂから暖房・除霜切換機構３１７ａへ向かう冷媒の流れを止める逆止弁３１７ｂが配置されている。図１１に示す冷房運転時には、暖房・除霜切換機構３１７ａを冷媒は通らない。暖房・除霜切換機構３１７ａは、図１２に示す暖房運転時には、第１熱交換器３４１で蒸発し第１切換機構３３１を通過した低圧冷媒を、低圧冷媒配管１９へと流す状態になり、図１３に示す除霜運転時には、第２冷媒配管３４４ｆから除霜用高圧冷媒配管３４４ｇに分流して流れる高圧冷媒を、第１切換機構３３１および第１熱交換器３４１へと流す状態になる。

室外熱交換器３４０は、図１１に示す冷房運転時には、第１熱交換器３４１が、圧縮途中の冷媒（中間圧冷媒）を冷やすインタークーラとして機能し、第２熱交換器３４４が、高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。図１２に示す暖房運転時には、第１熱交換器３４１も第２熱交換器３４４も、低圧の冷媒の蒸発器として機能する。第１熱交換器３４１の逆止弁回路１５５側の配管からは、高段吸入管３２４ａに向かって、分岐管であるインタークーラ管３４１ａが延びている。インタークーラ管３４１ａには、インタークーラ用開閉弁３４１ｂが設けられている。このインタークーラ用開閉弁３４１ｂは、冷房運転時には開状態、暖房運転時には閉状態、除霜運転時には閉状態となる。

室外電動弁１５０と室外熱交換器３４０の第１熱交換器３４１との間には、中間圧や高圧の冷媒が室外電動弁１５０のほうに流れることを止める第１逆止弁３４１ｄが、室外電動弁１５０と室外熱交換器３４０の第２熱交換器３４４との間には、高圧の冷媒が室外電動弁１５０のほうに流れることを止める第２逆止弁３４４ｄが、それぞれ設けられている。図１２に示すように、暖房運転時、室外電動弁１５０で減圧された低圧冷媒は、２つの流れに分かれ、それぞれ、第１逆止弁３４１ｄを通って第１熱交換器３４１に、第２逆止弁３４４ｄを通って第２熱交換器３４４に流れる。また、分流地点と逆止弁３４１ｄ，３４４ｄとの間には、キャピラリーチューブ３４１ｅ，３４４ｅが設けられている。更に、室外ユニット３１１では、第１逆止弁３４１ｄと第１熱交換器３４１との間の冷媒配管３４７から、第２逆止弁３４４ｄと第２熱交換器３４４との間の冷媒配管３４８へと延びる、除霜用配管３４９が設けられている。除霜用配管３４９には、逆止弁３４１ｃが配置されている。除霜用配管３４９は、除霜運転のときに、第１熱交換器３４１で霜を溶かした高圧冷媒を逆止弁回路１５５の入口逆止弁１５５ａへと流す。一方、冷房運転のときには、第２熱交換器３４４を出た高圧冷媒が、中間圧冷媒が流れる第１熱交換器３４１に流れ込まないように、逆止弁３４１ｃが冷媒の流れを止める。

以上のような室外ユニット３１１を備える空気調和装置においても、上記の空気調和装置１０と同様に、除霜運転において二段圧縮機３２０から吐出された高温の高圧冷媒が第２熱交換器３４４にも第１熱交換器３４１にも並列に流れるため、除霜時間を短縮化できる（図１３参照）。

（４−３）変形例Ｃ
上記の変形例Ａに係る室外ユニット２１１を備える空気調和装置の代わりに、図１４〜図１６に示す室外ユニット４１１を採用することも可能である。この室外ユニット４１１では、室外ユニット２１１の分流器１５０ａ、キャピラリーチューブ４１ｅ〜４４ｅ、逆止弁４１ｄ〜４４ｄ、除霜用逆止弁４１ｃ，４２ｃ，４３ｃが設けられた冷媒配管、および室外熱交換器４０を取り除き、それらの代わりに、一体型ヘッダ１８を備える室外熱交換器４４０を採用している。

室外ユニット４１１の室外熱交換器４４０は、図１７に示すように、主として、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３および第４熱交換器４４から構成される。冷房運転時には、第１〜第３熱交換器４１〜４３が、圧縮途中の冷媒を冷やすインタークーラとして機能し、第４熱交換器４４が、最も高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。また、暖房運転時には、第１〜第４熱交換器４１〜４４の全てが、低圧の冷媒の蒸発器として機能する。室外熱交換器４０は、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３、第４熱交換器４４の順で下から上に積み上げられるクロスフィン型の熱交換器で、伝熱フィンを共用することで各熱交換器４１〜４４が一体化されている。第１〜第４熱交換器４１〜４４の一端には、第１〜第４切換機構３１〜３４から延びる第１〜第４冷房入口配管４１ｆ〜４４ｆが、個別ヘッダを介して接続されている。第１〜第４熱交換器４１〜４４の他端には、一体型ヘッダ１８が接続されている。

一体型ヘッダ１８は、上下に長く延び、その内部が仕切り部１８ｈ，１８ｉ，１８ｊによって４つの空間１８ａ〜１８ｄに区切られている。図１７に示すように、第１空間１８ａが第１熱交換器４１の伝熱管に、第２空間１８ｂが第２熱交換器４２の伝熱管に、第３空間１８ｃが第３熱交換器４３の伝熱管に、第４空間１８ｄが第４熱交換器４４の伝熱管に、それぞれ連通している。また、第１空間１８ａから第２吸入管２２ａに向けて第１インタークーラ管４１ａが延びており、第２空間１８ｂから第３吸入管２３ａに向けて第２インタークーラ管４２ａが延びており、第３空間１８ｃから第４吸入管２４ａに向けて第３インタークーラ管４３ａが延びており、第４空間１８ｄから逆止弁回路１５５の入口逆止弁１５５ｂに向けて高圧冷媒配管４４ｈが延びている。また、第１空間１８ａには、室外電動弁１５０から室外熱交換器４４０へと延びる蒸発前冷媒用配管１５０ｂが接続されている。

仕切り部１８ｈ，１８ｉ，１８ｊは、図１８に示すように、隣接する両空間の圧力差によって連通状態と仕切り状態とが切り換わる。図１８（Ａ）に示す状態は、上下の両空間の冷媒圧力に差がなく、バネの力によって弁体１８ｅ，１８ｆ，１８ｇが仕切り板の開口Ｈ１８から離れ、両空間が連通している連通状態である。図１８（Ｂ）に示す状態は、上の空間の冷媒圧力が下の空間の冷媒圧力より大きく、その圧力差でバネが縮み、弁体１８ｅ，１８ｆ，１８ｇが仕切り板の開口Ｈ１８を塞いでいる、両空間が仕切られた仕切り状態である。

図１４に示すように、冷房運転時には、第４空間１８ｄには第４圧縮部２４から第４熱交換器４４に流れた高圧冷媒が流れ、第３空間１８ｃには第３圧縮部２３から第３熱交換器４３に流れた３段圧縮後の中間圧冷媒が流れ、第２空間１８ｂには第２圧縮部２２から第２熱交換器４２に流れた２段圧縮後の中間圧冷媒が流れ、第１空間１８ａには第１圧縮部２１から第１熱交換器４１に流れた１段圧縮後の中間圧冷媒が流れることから、各弁体１８ｅ，１８ｆ，１８ｇが仕切り板の開口Ｈ１８を塞ぎ、各空間１８ａ〜１８ｄは仕切られた状態となる。

図１５に示すように、暖房運転時には、室外電動弁１５０で減圧された低圧冷媒が、蒸発前冷媒用配管１５０ｂを通って一体型ヘッダ１８の第１空間１８ａに流入してくるが、各空間１８ａ〜１８ｄおよび各熱交換器４１〜４４は第１吸入管２１ａや低圧冷媒配管１９と同じ圧力になるため、弁体１８ｅ，１８ｆ，１８ｇが仕切り板の開口Ｈ１８から離れた状態に位置し、各空間１８ａ〜１８ｄは連通状態となる。したがって、暖房運転時、蒸発前冷媒用配管１５０ｂを通って第１空間１８ａに流入してくる低圧冷媒は、第１空間１８ａから第２空間１８ｂおよび第１熱交換器４１に分流し、第２空間１８ｂから第３空間１８ｃおよび第２熱交換器４２に分流し、第３空間１８ｃから第４空間１８ｄおよび第３熱交換器４３に分流し、第４空間１８ｄから第４熱交換器４４に流れる。このようにして、暖房運転時には、室外電動弁１５０で減圧された低圧冷媒が第１〜第４熱交換器４１〜４４に分流して並列に流れることになる。

図１６に示すように、除霜運転時には、各熱交換器４１〜４４に高圧冷媒が並列に流れ、各空間１８ａ〜１８ｄが同じ圧力になっているため、弁体１８ｅ，１８ｆ，１８ｇが仕切り板の開口Ｈ１８から離れた状態に位置し、各空間１８ａ〜１８ｄは連通状態となる。したがって、四段圧縮機２０の第４圧縮部２４から吐出され、第４熱交換器４４、第３熱交換器４３、第２熱交換器４２および第１熱交換器４１を並列に流れて除霜を行った高圧冷媒は、一体型ヘッダ１８の互いに連通する空間１８ａ〜１８ｄで合流し、第４空間１８ｄから高圧冷媒配管４４ｈを通って膨張機構７０に流れていくことになる。

以上のような室外ユニット４１１を備える空気調和装置においても、上記実施形態の空気調和装置１０や変形例Ａに係る室外ユニット２１１を備える空気調和装置と同様に、冷房運転モード、暖房運転モード、除霜運転モードで、第１〜第４切換機構３１〜３４、除霜用開閉弁１７ａ、暖房用開閉弁１７ｂおよび第１〜第３インタークーラ用開閉弁４１ｂ，４２ｂ，４３ｂの状態が切り換わり、除霜運転においては、四段圧縮機２０から吐出された高温の高圧冷媒が第４熱交換器４４にも第１〜第３熱交換器４１〜４３にも並列に流れるため、除霜時間を短縮化できる。

１０ 空気調和装置（冷凍装置）
１０ａ 制御部
１２ａ 室内熱交換器（利用側熱交換器）
１７ａ 除霜用開閉弁（除霜用開閉機構）
１７ｂ 暖房用開閉弁
１８ 一体型ヘッダ（逆止機構）
２０ 四段圧縮機（複数段圧縮機構）
２１ 第１圧縮部（低段圧縮部）
２２ 第２圧縮部（高段圧縮部；第２段圧縮部）
２３ 第３圧縮部（高段圧縮部；第３段圧縮部）
２４ 第４圧縮部（高段圧縮部）
２４ｂ 第４吐出管（最高段吐出管）
３１ 第１切換機構（サブ熱交換器用切換機構；第１サブ熱交換器用切換機構）
３２ 第２切換機構（サブ熱交換器用切換機構；第２サブ熱交換器用切換機構）
３３ 第３切換機構（サブ熱交換器用切換機構）
３４ 第４切換機構（メイン熱交換器用切換機構）
４０，３４０，４４０ 室外熱交換器
４０ａ 除霜用逆止弁群（逆止機構）
４１ 第１熱交換器（熱源側サブ熱交換器；熱源側第１サブ熱交換器）
４２ 第２熱交換器（熱源側サブ熱交換器；熱源側第２サブ熱交換器）
４３ 第３熱交換器（熱源側サブ熱交換器）
４４ 第４熱交換器（熱源側メイン熱交換器）
４１ａ 第１インタークーラ管（インタークーラ配管）
４２ａ 第２インタークーラ管（インタークーラ配管）
４３ａ 第３インタークーラ管（インタークーラ配管）
４１ｂ 第１インタークーラ用開閉弁（インタークーラ用開閉弁）
４２ｂ 第２インタークーラ用開閉弁（インタークーラ用開閉弁）
４３ｂ 第３インタークーラ用開閉弁（インタークーラ用開閉弁）
４１ｃ，４２ｃ，４３ｃ 除霜用逆止弁（逆止機構）
４１ｆ 第１冷房入口配管（サブ熱交換器用配管；第１サブ熱交換器用配管）
４２ｆ 第２冷房入口配管（サブ熱交換器用配管；第２サブ熱交換器用配管）
４３ｆ 第３冷房入口配管（サブ熱交換器用配管）
４４ｆ 第４冷房入口配管（メイン熱交換器用配管）
４４ｇ 除霜用高圧冷媒配管
７０ 膨張機構
３１７ａ 暖房・除霜切換機構（除霜用開閉機構）
３２０ 二段圧縮機（複数段圧縮機構）
３２１ 低段圧縮部
３２４ 高段圧縮部
３４１ 第１熱交換器（熱源側サブ熱交換器）
３４２ 第２熱交換器（熱源側メイン熱交換器）

特開２０１０−１１２６１８号公報

Claims (5)

1. 低段圧縮部（２１）と、高段圧縮部（２２，２３，２４）とが、直列に接続された、複数段圧縮機構（２０）と、
   冷房運転時に、放熱器として機能し、暖房運転時に、蒸発器として機能する、熱源側メイン熱交換器（４４）と、
   冷房運転時に、前記高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒を冷やす放熱器として機能し、暖房運転時に、蒸発器として機能する、熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）と、
   冷房運転時に、蒸発器として機能し、暖房運転時に、放熱器として機能する、利用側熱交換器（１２ａ）と、
   冷房運転時には、前記熱源側メイン熱交換器から前記利用側熱交換器に冷媒が送られ、暖房運転時には、前記利用側熱交換器から前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器に冷媒が送られるように、状態が切り換わる、切換機構（３１〜３４）と、
   冷房運転時に、前記熱源側メイン熱交換器から前記利用側熱交換器に送られる冷媒を減圧し、暖房運転時に、前記利用側熱交換器から前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器に送られる冷媒を減圧する、膨張機構（７０）と、
   冷房運転と、暖房運転と、前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器に付着した霜を溶かす除霜運転とを選択的に行う制御部（１０ａ）と、
   を備え、
   前記制御部は、除霜運転において、前記高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒が前記熱源側サブ熱交換器を通らないように前記切換機構の状態を制御し、前記複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部（２４）から吐出された高圧冷媒を前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器に流す、
   冷凍装置（１０）。
2. 前記切換機構は、サブ熱交換器用配管（４１ｆ〜４３ｆ）を介して前記熱源側サブ熱交換器と接続されたサブ熱交換器用切換機構（３１〜３３）と、メイン熱交換器用配管（４４ｆ）を介して前記熱源側メイン熱交換器と接続されたメイン熱交換器用切換機構（３４）とを有し、
   前記メイン熱交換器用切換機構（３４）には、前記複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部（２４）から吐出された高圧冷媒が流れる最高段吐出管（２４ｂ）が接続されており、
   前記メイン熱交換器用配管（４４ｆ）から分岐して前記サブ熱交換器用切換機構（３１〜３３）に延びる、除霜用高圧冷媒配管（４４ｇ）と、
   前記除霜用高圧冷媒配管に設けられ、前記メイン熱交換器用配管（４４ｆ）から前記サブ熱交換器用切換機構（３１〜３３）に冷媒が流れる流通状態と、前記メイン熱交換器用配管（４４ｆ）から前記サブ熱交換器用切換機構（３１〜３３）に冷媒が流れない非流通状態とが切り換わる除霜用開閉機構（１７ａ）と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、除霜運転において、前記最高段吐出管（２４ｂ）から前記メイン熱交換器用配管（４４ｆ）に高圧冷媒が流れるように前記メイン熱交換器用切換機構（３４）の状態を切り換え、前記除霜用開閉機構（１７ａ）を流通状態にし、前記除霜用高圧冷媒配管（４４ｇ）を流れる高圧冷媒が前記サブ熱交換器用配管（４１ｆ〜４３ｆ）に流れるように前記サブ熱交換器用切換機構（３１〜３３）の状態を切り換えて、前記熱源側メイン熱交換器（４４）および前記熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）に高圧冷媒を並列に流す、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 冷房運転時に前記熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）で冷やされて前記高段圧縮部に向かう中間圧冷媒が流れるインタークーラ配管（４１ａ〜４３ａ）と、
   前記インタークーラ配管（４１ａ〜４３ａ）に設けられたインタークーラ用開閉弁（４１ｂ〜４３ｂ）と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、除霜運転において、前記インタークーラ用開閉弁（４１ｂ〜４３ｂ）を閉状態にし、前記最高段吐出管（２４ｂ）から前記熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）に流れた高圧冷媒が前記インタークーラ配管を通って前記高段圧縮部に流れないようにする、
   請求項２に記載の冷凍装置。
4. 冷房運転時には、前記熱源側メイン熱交換器を出た冷媒が前記熱源側サブ熱交換器へと流れ込むことを止め、除霜運転時には、前記熱源側メイン熱交換器を出た冷媒および前記熱源側サブ熱交換器を出た冷媒が合流して前記膨張機構に送られるように、前記膨張機構と前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器との間に配置されている、逆止機構（４０ａ，１８）、
   をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。
5. 前記高段圧縮部は、前記低段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する第２段圧縮部（２２）と、前記第２段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する第３段圧縮部（２３）とを含み、
   前記熱源側サブ熱交換器は、冷房運転時に前記低段圧縮部から吐出され前記第２段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす熱源側第１サブ熱交換器（４１）と、冷房運転時に前記第２段圧縮部から吐出され前記第３段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす熱源側第２サブ熱交換器（４２）とを含み、
   前記サブ熱交換器用切換機構は、第１サブ熱交換器用配管（４１ｆ）を介して前記熱源側第１サブ熱交換器（４１）と接続された第１サブ熱交換器用切換機構（３１）と、第２サブ熱交換器用配管（４２ｆ）を介して前記熱源側第２サブ熱交換器（４２）と接続された第２サブ熱交換器用切換機構（３２）とを含み、
   前記除霜運転において、前記最高段吐出管（２４ｂ）から前記除霜用高圧冷媒配管（４４ｇ）に流れてきた高圧冷媒が、前記第１サブ熱交換器用切換機構（３１）を経て前記熱源側第１サブ熱交換器（４１）に流れる流路と、前記第２サブ熱交換器用切換機構（３２）を経て前記熱源側第２サブ熱交換器（４２）に流れる流路とに分流し、前記熱源側メイン熱交換器（４４）、前記熱源側第１サブ熱交換器（４１）および前記熱源側第２サブ熱交換器（４２）に高圧冷媒が並列に流れる、
   請求項２に記載の冷凍装置。

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