JP2020056567A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メイン冷媒回路及びサブ冷媒回路を有しており、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の放熱器として機能することによって、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を加熱するように構成されている冷凍サイクル装置において、加熱運転を行う際に、メイン熱源側熱交換器においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量を小さくする。【解決手段】メイン冷媒回路（２０）及びサブ冷媒回路（８０）を有しており、サブ利用側熱交換器（８５）をサブ冷媒の蒸発器又は放熱器として機能させることによって、メイン熱源側熱交換器（２５）とメイン利用側熱交換器（７２ａ、７２ｂ）との間を流れるメイン冷媒を冷却又は加熱する構成において、メイン冷媒回路（２０）のサブ利用側熱交換器（８５）の上流側及び下流側に、メイン冷媒を減圧する第１メイン膨張機構（２７）及び第２メイン膨張機構（７１ａ、７１ｂ、４４）を設ける。【選択図】図１

Description

メイン冷媒が循環するメイン冷媒回路と、サブ冷媒が循環するサブ冷媒回路と、を有しており、サブ冷媒回路のサブ利用側熱交換器がサブ冷媒の蒸発器又は放熱器として機能することによって、メイン冷媒回路のメイン熱源側熱交換器とメイン冷媒回路のメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を冷却又は加熱するように構成されている冷凍サイクル装置

従来より、メイン圧縮機、メイン熱源側熱交換器、メイン利用側熱交換器及びメイン流路切換機構を有するメイン冷媒回路を含む冷凍サイクル装置がある。このような冷凍サイクル装置として、特許文献１（特許第４７５３７１９号）に示すように、サブ圧縮機、サブ熱源側熱交換器、サブ利用側熱交換器及びサブ流路切換機構を有するサブ冷媒回路をさらに含んでおり、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の蒸発器又は放熱器として機能することによって、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を冷却又は加熱するように構成されている。ここで、メイン流路切換機構は、メイン利用側熱交換器がメイン冷媒の蒸発器として機能するようにメイン冷媒を循環させるメイン冷却運転状態と、メイン利用側熱交換器がメイン冷媒の放熱器として機能するようにメイン冷媒を循環させるメイン加熱運転状態と、を切り換えることができる。また、サブ流路切換機構は、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の蒸発器として機能するようにサブ冷媒を循環させるサブ冷却運転状態と、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の放熱器として機能するようにサブ冷媒を循環させるサブ加熱運転状態と、を切り換えることができる。すなわち、この冷凍サイクル装置では、メイン流路切換機構をメイン冷却運転状態に切り換えて運転（冷却運転）する際に、サブ流路切換機構をサブ冷却運転状態に切り換えることによって、サブ利用側熱交換器をサブ冷媒の蒸発器として機能させて、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を冷却することができる。また、この冷凍サイクル装置では、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態に切り換えて運転（加熱運転）する際に、サブ流路切換機構をサブ加熱運転状態に切り換えることによって、サブ利用側熱交換器をサブ冷媒の放熱器として機能させて、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を加熱することができる。

上記従来の冷凍サイクル装置では、加熱運転を行う際に、サブ冷媒の放熱器として機能するサブ利用側熱交換器において、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を加熱することができるため、メイン熱源側熱交換器に送られるメイン冷媒のエンタルピが増加し、メイン熱源側熱交換器において冷媒をメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量を小さくすることができる。

しかし、上記従来の冷凍サイクル装置では、サブ利用側熱交換器において、メイン冷媒と熱交換を行うサブ冷媒との温度差が小さいため、サブ利用側熱交換器におけるメイン冷媒の加熱能力が小さくなり、これにより、メイン熱源側熱交換器に送られるメイン冷媒のエンタルピが増加しにくくなり、メイン熱源側熱交換器においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量が小さくなりにくい傾向にある。

このため、メイン冷媒回路及びサブ冷媒回路を有しており、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の放熱器として機能することによって、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を加熱するように構成されている冷凍サイクル装置においては、加熱運転を行う際に、メイン熱源側熱交換器においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量を小さくできるようにすることが望まれる。

第１の観点にかかる冷凍サイクル装置は、メイン冷媒回路と、サブ冷媒回路と、を有している。メイン冷媒回路は、メイン圧縮機と、メイン熱源側熱交換器と、メイン利用側熱交換器と、サブ利用側熱交換器と、メイン流路切換機構と、を有している。メイン圧縮機は、メイン冷媒を圧縮する圧縮機である。メイン熱源側熱交換器は、メイン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。メイン利用側熱交換器は、メイン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。サブ利用側熱交換器は、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒の冷却器又は加熱器として機能する熱交換器である。メイン流路切換機構は、メイン利用側熱交換器がメイン冷媒の蒸発器として機能するようにメイン冷媒を循環させるメイン冷却運転状態と、メイン利用側熱交換器がメイン冷媒の放熱器として機能するようにメイン冷媒を循環させるメイン加熱運転状態と、を切り換える切換機構である。サブ冷媒回路は、サブ圧縮機と、サブ熱源側熱交換器と、サブ利用側熱交換器と、サブ流路切換機構と、を有している。サブ圧縮機は、サブ冷媒を圧縮する圧縮機である。サブ熱源側熱交換器は、サブ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。サブ利用側熱交換器は、サブ冷媒の蒸発器として機能してメイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を冷却する、又は、サブ冷媒の放熱器として機能してメイン利用側熱交換器とメイン熱源側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を加熱する熱交換器である。サブ流路切換機構は、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の蒸発器として機能するようにサブ冷媒を循環させるサブ冷却運転状態と、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の放熱器として機能するようにサブ冷媒を循環させるサブ加熱運転状態と、を切り換える切換機構である。そして、メイン冷媒回路は、メイン熱源側熱交換器及びメイン利用側熱交換器の一方とサブ利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を減圧する第１メイン膨張機構と、サブ利用側熱交換器とメイン熱源側熱交換器及びメイン利用側熱交換器の他方との間を流れるメイン冷媒を減圧する第２メイン膨張機構と、を有している。

ここでは、上記のように、メイン冷媒回路及びサブ冷媒回路を有しており、サブ利用側熱交換器をサブ冷媒の蒸発器又は放熱器として機能させることによって、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を冷却又は加熱するように構成するだけでなく、メイン冷媒回路において、サブ利用側熱交換器の上流側及び下流側に、メイン冷媒を減圧する第１メイン膨張機構及び第２メイン膨張機構を設けている。このため、ここでは、冷却運転を行う際及び加熱運転を行う際のいずれにおいても、サブ利用側熱交換器に、第１メイン膨張機構で減圧された後で、かつ、第２メイン膨張機構で減圧される前の中間圧のメイン冷媒を流すことができる。これにより、ここでは、加熱運転を行う際に、サブ利用側熱交換器において、メイン冷媒と熱交換を行うサブ冷媒との温度差が大きくなるため、サブ利用側熱交換器におけるメイン冷媒の加熱能力が大きくなり、メイン熱源側熱交換器に送られるメイン冷媒のエンタルピが増加しやすくなり、メイン熱源側熱交換器においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量を小さくすることができる。

このように、ここでは、メイン冷媒回路及びサブ冷媒回路を有しており、サブ利用側熱交換器がサブ冷媒の放熱器として機能することによって、メイン熱源側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を加熱するように構成されている冷凍サイクル装置において、加熱運転を行う際に、メイン熱源側熱交換器においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量を小さくすることができる。

第２の観点にかかる冷凍サイクル装置は、第１の観点にかかる冷凍サイクル装置において、メイン流路切換機構をメイン冷却運転状態にしている場合には、第１メイン膨張機構が、メイン熱源側熱交換器とサブ利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を減圧し、第２メイン膨張機構が、サブ利用側熱交換器とメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を減圧する。

ここでは、メイン流路切換機構をメイン冷却運転状態にしている場合には、メイン熱源側熱交換器、第１メイン膨張機構、サブ利用側熱交換器、第２メイン膨張機構、メイン利用側熱交換器の順にメイン冷媒を流すことができる。

第３の観点にかかる冷凍サイクル装置は、第１又は第２の観点にかかる冷凍サイクル装置において、メイン圧縮機が、メイン冷媒を圧縮する低段側圧縮要素と、低段側圧縮要素から吐出されたメイン冷媒を圧縮する高段側圧縮要素と、を含んでいる。メイン冷媒回路は、メイン流路切換機構をメイン冷却運転状態にしている場合に、低段側圧縮要素と高段側圧縮要素との間を流れるメイン冷媒の冷却器として機能し、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合に、サブ利用側熱交換器において加熱されたメイン冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器を有している。

ここでは、上記のように、メイン流路切換機構をメイン冷却運転状態にしている場合に、中間熱交換器において、低段側圧縮要素と高段側圧縮要素との間を流れる中間圧のメイン冷媒を冷却することができるため、メイン圧縮機から吐出される高圧のメイン冷媒の温度を低く抑えることができる。しかも、ここでは、上記のように、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合に、中間熱交換器において、サブ利用側熱交換器において加熱されたメイン冷媒を蒸発させることができるため、メイン熱源側熱交換器だけでサブ利用側熱交換器において加熱されたメイン冷媒を蒸発させる場合に比べて、蒸発能力を大きくすることができる。

第４の観点にかかる冷凍サイクル装置は、第１〜第３の観点のいずれかにかかる冷凍サイクル装置において、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合には、第１メイン膨張機構が、メイン利用側熱交換器とサブ利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を減圧し、第２メイン膨張機構が、サブ利用側熱交換器とメイン熱源側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を減圧する。

ここでは、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合には、メイン利用側熱交換器、第１メイン膨張機構、サブ利用側熱交換器、第２メイン膨張機構、メイン熱源側熱交換器の順にメイン冷媒を流すことができる。

第５の観点にかかる冷凍サイクル装置は、第３の観点にかかる冷凍サイクル装置において、メイン冷媒回路は、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合に、低段側圧縮要素から吐出されたメイン冷媒を中間熱交換器をバイパスして高段側圧縮要素に送る中間熱交バイパス管と、サブ利用側熱交換器とメイン熱源側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を分岐して中間熱交換器に送る中間熱交送り管と、メイン冷媒を中間熱交換器からメイン圧縮機の吸入側に戻す中間熱交戻し管と、を有している。

ここでは、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合に、低段側圧縮要素と高段側圧縮要素との間を流れる中間圧のメイン冷媒を、中間熱交バイパス管によって中間熱交換器をバイパスさせて高段側圧縮要素に送るとともに、サブ利用側熱交換器において加熱されたメイン冷媒の一部を、中間熱交送り管及び中間熱交戻し管によって中間熱交換器において蒸発させてメイン圧縮機の吸入側に戻すことができる。すなわち、ここでは、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合に、中間熱交換器をメイン熱源側熱交換器と並列のメイン冷媒の蒸発器として機能させることができる。

第６の観点にかかる冷凍サイクル装置は、第５の観点にかかる冷凍サイクル装置において、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合には、第１メイン膨張機構が、メイン利用側熱交換器とサブ利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を減圧し、第２メイン膨張機構が、サブ利用側熱交換器とメイン熱源側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を減圧する。メイン冷媒回路は、中間熱交送り管を流れるメイン冷媒を減圧する第３メイン膨張機構を有している。

ここでは、メイン流路切換機構をメイン加熱運転状態にしている場合には、メイン利用側熱交換器、第１メイン膨張機構、サブ利用側熱交換器の順にメイン冷媒を流し、その後２つに分岐して、第２メイン膨張機構、メイン熱源側熱交換器の順にメイン冷媒を流すとともに、第３メイン膨張機構、中間熱交換器の順にメイン冷媒を流すことができる。

第７の観点にかかる冷凍サイクル装置は、第１〜第６の観点のいずれかにかかる冷凍サイクル装置において、メイン冷媒が、二酸化炭素であり、サブ冷媒が、ＧＷＰが７５０以下のＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、又は、ＨＦＣ冷媒とＨＦＯ冷媒との混合冷媒である。

ここでは、上記のように、メイン冷媒及びサブ冷媒とともに、低ＧＷＰの冷媒を使用しているため、地球温暖化等の環境負荷を低減することができる。

第８の観点にかかる冷凍サイクル装置は、第１〜第６の観点のいずれかにかかる冷凍サイクル装置において、メイン冷媒が、二酸化炭素であり、サブ冷媒が、二酸化炭素よりも成績係数が高い自然冷媒である。

ここでは、上記のように、サブ冷媒として二酸化炭素よりも成績係数が高い自然冷媒を使用しているため、地球温暖化等の環境負荷を低減することができる。

本開示の一実施形態にかかる冷凍サイクル装置の概略構成図である。 冷房運転時における冷凍サイクル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。 暖房運転時における冷凍サイクル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。 変形例１の冷凍サイクル装置の概略構成図である。

以下、冷凍サイクル装置について、図面に基づいて説明する。

（１）構成
図１は、本開示の一実施形態にかかる冷凍サイクル装置１の概略構成図である。

＜回路構成＞
冷凍サイクル装置１は、メイン冷媒が循環するメイン冷媒回路２０と、サブ冷媒が循環するサブ冷媒回路８０と、を有しており、室内の空調（ここでは、冷房及び暖房）を行う装置である。

−メイン冷媒回路−
メイン冷媒回路２０は、主として、メイン圧縮機２１、２２と、メイン熱源側熱交換器２５と、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂと、サブ利用側熱交換器８５と、第１メイン流路切換機構２３と、を有している。また、メイン冷媒回路２０は、中間冷媒管６１と、第２メイン流路切換機構２４と、中間熱交換器２６と、中間熱交バイパス管６３と、ブリッジ回路４０と、中間インジェクション管３１と、エコノマイザ熱交換器３２と、上流側メイン膨張機構２７と、メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂと、中間熱交送り管６５と、中間熱交戻し管６７と、を有している。そして、メイン冷媒回路２０には、メイン冷媒として、二酸化炭素が封入されている。

メイン圧縮機２１、２２は、メイン冷媒を圧縮する機器である。第１メイン圧縮機２１は、ロータリやスクロール等の低段側圧縮要素２１ａをモータやエンジン等の駆動機構によって駆動する圧縮機である。第２メイン圧縮機２２は、ロータリやスクロール等の高段側圧縮要素２２ａをモータやエンジン等の駆動機構によって駆動する圧縮機である。メイン圧縮機２１、２２は、低段側の第１メイン圧縮機２１においてメイン冷媒を圧縮した後に吐出し、そして、第１メイン圧縮機２１から吐出されたメイン冷媒を高段側の第２メイン圧縮機２２で圧縮する多段（ここでは、２段）圧縮機を構成している。ここで、第１メイン圧縮機２１（低段側圧縮要素２１ａ）の吐出側と第２メイン圧縮機２２（高段側圧縮要素２２ａ）の吸入側との間は、中間冷媒管６１によって接続されている。

第１メイン流路切換機構２３は、メイン冷媒回路２０内におけるメイン冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。第１メイン流路切換機構２３は、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂがメイン冷媒の蒸発器として機能するようにメイン冷媒を循環させるメイン冷却運転状態と、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂがメイン冷媒の放熱器として機能するようにメイン冷媒を循環させるメイン加熱運転状態と、を切り換える切換機構である。具体的には、第１メイン流路切換機構２３は、四路切換弁であり、メイン圧縮機２１、２２の吸入側（ここでは、第１メイン圧縮機２１の吸入側）、メイン圧縮機２１、２２の吐出側（ここでは、第２メイン圧縮機２２の吐出側）、メイン熱源側熱交換器２５の一端、及び、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの他端に接続されている。そして、第１メイン流路切換機構２３は、メイン冷却運転状態において、第２メイン圧縮機２２の吐出側とメイン熱源側熱交換器２５の一端とを接続し、かつ、第１メイン圧縮機２１の吸入側とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの他端とを接続する（図１の第１メイン流路切換機構２３の実線を参照）。また、第１メイン流路切換機構２３は、メイン加熱運転状態において、第２メイン圧縮機２２の吐出側とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの他端とを接続し、かつ、第１メイン圧縮機２１の吸入側とメイン熱源側熱交換器２５の一端とを接続する（図１の第１メイン流路切換機構２３の破線を参照）。尚、第１メイン流路切換機構２３は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の二方弁や三方弁を組み合わせる等によって、上記と同様のメイン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。

メイン熱源側熱交換器２５は、メイン冷媒と室外空気とを熱交換させる機器であり、ここでは、メイン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。メイン熱源側熱交換器２５は、一端が第１メイン流路切換機構２３に接続されており、他端がブリッジ回路４０に接続されている。そして、メイン熱源側熱交換器２５は、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合に、メイン冷媒の放熱器として機能し、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、メイン冷媒の蒸発器として機能するようになっている。

ブリッジ回路４０は、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間に設けられている。ブリッジ回路４０は、第１メイン流路切換機構２３がメイン冷却運転状態及びメイン加熱運転状態のいずれにおいても、メイン冷媒回路２０を循環するメイン冷媒が、エコノマイザ熱交換器３２（第１エコノマイザ流路３２ａ）、上流側メイン膨張機構２７、サブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）の順に流れるように整流する回路である。ブリッジ回路４０は、ここでは、３つの逆止機構４１、４２、４３と、第１下流側メイン膨張機構４４と、を有している。ここで、入口逆止機構４１は、メイン熱源側熱交換器２５からエコノマイザ熱交換器３２や上流側メイン膨張機構２７へのメイン冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。入口逆止機構４２は、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂからエコノマイザ熱交換器３２や上流側メイン膨張機構２７へのメイン冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。出口逆止機構４３は、サブ利用側熱交換器８５からメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂへのメイン冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。第１下流側メイン膨張機構４４は、メイン冷媒を減圧する機器であり、ここでは、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合に、全閉され、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、サブ利用側熱交換器８５からメイン熱源側熱交換器２５に送られるメイン冷媒を減圧する膨張機構である。すなわち、第１下流側メイン膨張機構４４は、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、サブ利用側熱交換器８５とメイン熱源側熱交換器２５との間を流れるメイン冷媒を減圧する第２メイン膨張機構として機能するようになっている。第１下流側メイン膨張機構４４は、例えば、電動膨張弁である。

中間インジェクション管３１は、メイン冷媒が流れる冷媒管であり、ここでは、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒を分岐してメイン圧縮機２１、２２に送る冷媒管である。具体的には、中間インジェクション管３１は、ブリッジ回路４０の入口逆止機構４１、４２と上流側メイン膨張機構２７との間を流れるメイン冷媒を分岐して第２メイン圧縮機２２の吸入側に送る冷媒管であり、第１中間インジェクション管３１ａと第２中間インジェクション管３１ｂとを有している。第１中間インジェクション管３１ａは、一端がブリッジ回路４０の入口逆止機構４１、４２とエコノマイザ熱交換器３２（第１エコノマイザ流路３２ａの一端）との間に接続されており、他端がエコノマイザ熱交換器３２（第２エコノマイザ流路３２ｂの一端）に接続されている。第２中間インジェクション管３１ｂは、一端がエコノマイザ熱交換器３２（第２エコノマイザ流路３２ｂの他端）に接続されており、他端が中間熱交換器２６の出口と第２メイン圧縮機２２の吸入側との間に接続されている。

また、中間インジェクション管３１は、中間インジェクション膨張機構３３を有している。中間インジェクション膨張機構３３は、第１中間インジェクション管３１ａに設けられている。中間インジェクション膨張機構３３は、メイン冷媒を減圧する機器であり、ここでは、中間インジェクション管３１を流れるメイン冷媒を減圧する膨張機構である。中間インジェクション膨張機構３３は、例えば、電動膨張弁である。

エコノマイザ熱交換器３２は、メイン冷媒同士を熱交換させる機器であり、ここでは、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒を中間インジェクション管３１を流れるメイン冷媒との熱交換によって冷却する熱交換器である。具体的には、エコノマイザ熱交換器３２は、ブリッジ回路４０の入口逆止機構４１、４２と上流側メイン膨張機構２７との間を流れるメイン冷媒を中間インジェクション管３１を流れるメイン冷媒との熱交換によって冷却する熱交換器である。エコノマイザ熱交換器３２は、ブリッジ回路４０の入口逆止機構４１、４２と上流側メイン膨張機構２７との間を流れるメイン冷媒を流す第１エコノマイザ流路３２ａと、中間インジェクション管３１を流れるメイン冷媒を流す第２エコノマイザ流路３２ｂと、を有している。第１エコノマイザ流路３２ａは、一端（入口）がブリッジ回路４０の入口逆止機構４１、４２に接続されており、他端（出口）が上流側メイン膨張機構２７の入口に接続されている。第２エコノマイザ流路３２ｂは、一端（入口）が第１中間インジェクション管３１ａの他端に接続されており、他端（出口）が第２中間インジェクション管３１ｂの一端に接続されている。

上流側メイン膨張機構２７は、メイン冷媒を減圧する機器であり、ここでは、メイン熱源側熱交換器２５及びメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの一方とサブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）との間を流れるメイン冷媒を減圧する膨張機構（第１メイン膨張機構）である。すなわち、上流側メイン膨張機構２７は、メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合に、メイン熱源側熱交換器２５とサブ利用側熱交換器８５との間を流れるメイン冷媒を減圧し、メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとサブ利用側熱交換器８５との間を流れるメイン冷媒を減圧する。具体的には、上流側メイン膨張機構２７は、ブリッジ回路４０の入口逆止機構４１、４２とサブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）との間に設けられている。上流側メイン膨張機構２７は、例えば、電動膨張弁である。尚、上流側メイン膨張機構２７は、メイン冷媒を減圧して動力を発生させる膨張機でもよい。

サブ利用側熱交換器８５は、メイン冷媒とサブ冷媒とを熱交換させる機器であり、ここでは、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒の冷却器又は加熱器として機能する熱交換器である。すなわち、サブ利用側熱交換器８５は、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合に、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒の冷却器として機能し、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒の加熱器として機能するようになっている。具体的には、サブ利用側熱交換器８５は、上流側メイン膨張機構２７とブリッジ回路４０の第３逆止機構４３及び第１下流側メイン膨張機構４４との間を流れるメイン冷媒を冷却又は加熱する熱交換器である。

メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂは、メイン冷媒を減圧する機器である。ここで、メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂは、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合に、サブ利用側熱交換器８５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒を減圧する膨張機構（第２メイン膨張機構）である。また、メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂは、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂと上流側メイン膨張機構２７との間を流れるメイン冷媒を減圧する膨張機構である。具体的には、メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂは、ブリッジ回路４０の入口逆止機構４２及び出口逆止機構４３とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの一端との間に設けられている。メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂは、例えば、電動膨張弁である。

メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂは、メイン冷媒と室内空気とを熱交換させる機器であり、ここでは、メイン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。メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂは、一端がメイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂに接続されており、他端が第１圧縮機２１の吸入側に接続されている。

中間熱交換器２６は、メイン冷媒と室外空気とを熱交換させる機器であり、ここでは、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合に、第１メイン圧縮機２１と第２メイン圧縮機２２との間を流れるメイン冷媒の冷却器として機能する熱交換器である。また、中間熱交換器２６は、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、サブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）において加熱されたメイン冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。中間熱交換器２６は、中間冷媒管６１に設けられている。

中間冷媒管６１は、第１中間冷媒管６１ａと第２中間冷媒管６１ｂと第３中間冷媒管６１ｃとを有している。第１中間冷媒管６１ａは、一端が第１メイン圧縮機２１（低段側圧縮要素２１ａ）の吐出側に接続されており、他端が第２メイン流路切換機構２４に接続されている。第２中間冷媒管６１ｂは、一端が第２メイン流路切換機構２４に接続されており、他端が中間熱交換器２６の一端に接続されている。第３中間冷媒管６１ｃは、一端が中間熱交換器２６の他端に接続されており、他端が第２メイン圧縮機２２（高段側圧縮要素２２ａ）の吸入側に接続されている。第３中間冷媒管６１ｃには、中間熱交換器２６の他端から第２メイン圧縮機２２（高段側圧縮要素２２ａ）の吸入側へのメイン冷媒の流通のみを許容する逆止弁である逆止機構６２が設けられている。また、第３中間冷媒管６１ｃのうち逆止機構６２と第２メイン圧縮機２２（高段側圧縮要素２２ａ）の吸入側との間の部分には、第２中間インジェクション管３１ｂの他端が接続されている。

中間熱交バイパス管６３は、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、第１メイン圧縮機２１（低段側圧縮要素２１ａ）から吐出されたメイン冷媒を、中間熱交換器２６をバイパスして第２メイン圧縮機２２（高段側圧縮要素２２ａ）に送る冷媒管である。中間熱交バイパス管６３は、一端が第２メイン流路切換機構２４に接続されており、他端が第３中間冷媒管６１ｃのうち逆止機構６２と第２メイン圧縮機２２（高段側圧縮要素２２ａ）の吸入側との間の部分に接続されている。中間熱交バイパス管６３には、第２メイン流路切換機構２４から第３中間冷媒管６１ｃへのメイン冷媒の流通のみを許容する逆止弁である逆止機構６４が設けられている。

第２メイン流路切換機構２４は、メイン冷媒回路２０内におけるメイン冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。第２メイン流路切換機構２４は、第１メイン圧縮機２１から吐出されたメイン冷媒を中間熱交換器２６を通過させた後に第２メイン圧縮機２２に送る中間熱交放熱状態と、第１メイン圧縮機２１から吐出されたメイン冷媒を中間熱交換器２６を通過させずに第２メイン圧縮機２２に送る中間熱交バイパス状態と、を切り換える切換機構である。具体的には、第２メイン流路切換機構２４は、四路切換弁であり、第１メイン圧縮機２１の吐出側、第２中間冷媒管６１ｂの一端、及び、中間熱交バイパス管６３の一端に接続されている。そして、第２メイン流路切換機構２４は、中間熱交放熱状態において、第１メイン圧縮機２１の吐出側と第２メイン圧縮機２２の吸入側との間を中間熱交換器２６を通じて接続し（図１の第２メイン流路切換機構２４の実線を参照）。中間熱交バイパス状態において、第１メイン圧縮機２１の吐出側と第２メイン圧縮機２２の吸入側との間を中間熱交バイパス管６４を通じて接続する（図１の第２メイン流路切換機構２４の破線を参照）。尚、第２メイン流路切換機構２４は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の二方弁や三方弁を組み合わせる等によって、上記と同様のメイン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。

中間熱交送り管６５は、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、サブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）とメイン熱源側熱交換器２５との間を流れるメイン冷媒を分岐して中間熱交換器２６に送る冷媒管である。具体的には、中間熱交送り管６５は、一端がサブ利用側熱交換器８５とブリッジ回路４０の第３逆止機構４３及び第１下流側メイン膨張機構４４との間に接続されており、他端が第３中間冷媒管６１ｃのうち中間熱交換器２６の他端と逆止機構６２との間の部分に接続されている。

また、中間熱交送り管６５は、第２下流側メイン膨張機構６６を有している。第２下流側メイン膨張機構６６は、メイン冷媒を減圧する機器であり、ここでは、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合に、全閉され、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にし、かつ、第２メイン流路切換機構２４を中間熱交バイパス状態にしている場合に、サブ利用側熱交換器８５から中間熱交換器２６に送られるメイン冷媒を減圧する膨張機構である。すなわち、第２下流側メイン膨張機構６６は、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にし、かつ、かつ、第２メイン流路切換機構２４を中間熱交バイパス状態にしている場合に、中間熱交送り管６５を流れるメイン冷媒を減圧する第３メイン膨張機構として機能するようになっている。第２下流側メイン膨張機構６６は、例えば、電動膨張弁である。

中間熱交戻し管６７は、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合に、メイン冷媒を中間熱交換器２６からメイン圧縮機２１、２２の吸入側に戻す冷媒管である。具体的には、中間熱交戻し管６７は、一端が第２メイン流路切換機構２４に接続されており、他端が第１圧縮機２１の吸入側に接続されている。

そして、メイン冷媒回路２０では、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にし、かつ、第２メイン流路切換機構２４を中間熱交放熱状態にしている場合に、第１メイン圧縮機２１から吐出されたメイン冷媒を、中間熱交換器２６において冷却した後に、第２メイン圧縮機２２に吸入させるように流すことができる。また、メイン冷媒回路２０では、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にし、かつ、第２メイン流路切換機構２４を中間熱交バイパス状態にしている場合に、第１メイン圧縮機２１から吐出されたメイン冷媒を、中間熱交バイパス管６３を通じて中間熱交換器２６をバイパスして、第２メイン圧縮機２２に吸入させるように流すことができる。しかも、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にし、かつ、第２メイン流路切換機構２４を中間熱交バイパス状態にしている場合には、サブ利用側熱交換器８５からメイン熱源側熱交換器２５に送られるメイン冷媒の一部を、中間熱交送り管６５に分岐し、中間熱交換器２６において蒸発させた後に、中間熱交戻し管６７を通じて第１メイン圧縮機の吸入側に戻すように流すことができる。

−サブ冷媒回路−
サブ冷媒回路８０は、主として、サブ圧縮機８１と、サブ熱源側熱交換器８３と、サブ利用側熱交換器８５と、サブ流路切換機構８２と、を有している。また、サブ冷媒回路８０は、サブ膨張機構８４を有している。そして、サブ冷媒回路８０には、サブ冷媒として、ＧＷＰ（温暖化係数）が７５０以下のＨＦＣ冷媒（Ｒ３２等）、ＨＦＯ冷媒（Ｒ１２３４ｙｆやＲ１２３４ｚｅ等）、又は、ＨＦＣ冷媒とＨＦＯ冷媒との混合冷媒（Ｒ４５２Ｂ等）が封入されている。尚、サブ冷媒は、これらに限定されるものではなく、二酸化炭素よりも成績係数が高い自然冷媒（プロパンやアンモニア等）であってもよい。

サブ圧縮機８１は、サブ冷媒を圧縮する機器である。サブ圧縮機８１は、ロータリやスクロール等の圧縮要素８１ａをモータやエンジン等の駆動機構によって駆動する圧縮機である。

サブ流路切換機構８２は、サブ冷媒回路８０内におけるサブ冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。サブ流路切換機構８２は、サブ利用側熱交換器８５がサブ冷媒の蒸発器として機能するようにサブ冷媒を循環させるサブ冷却運転状態と、サブ利用側熱交換器８５がサブ冷媒の放熱器として機能するようにサブ冷媒を循環させるサブ加熱運転状態と、を切り換える切換機構である。具体的には、サブ流路切換機構８２は、四路切換弁であり、サブ圧縮機８１の吸入側、サブ圧縮機８１の吐出側、サブ熱源側熱交換器８３の一端、及び、サブ利用側熱交換器８５（第１サブ流路８５ａ）の他端に接続されている。そして、サブ流路切換機構８２は、サブ冷却運転状態において、サブ圧縮機８１の吐出側とサブ熱源側熱交換器８３の一端とを接続し、かつ、サブ圧縮機８１の吸入側とサブ利用側熱交換器８５（第１サブ流路８５ａ）の他端とを接続する（図１のサブ流路切換機構８２の実線を参照）。また、サブ流路切換機構８２は、サブ加熱運転状態において、サブ圧縮機８１の吐出側とサブ利用側熱交換器８５（第１サブ流路８５ａ）の他端とを接続し、かつ、サブ圧縮機８１の吸入側とサブ熱源側熱交換器８３の一端とを接続する（図１のサブ流路切換機構８２の破線を参照）。尚、サブ流路切換機構８２は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の二方弁や三方弁を組み合わせる等によって、上記と同様のサブ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。

サブ熱源側熱交換器８３は、サブ冷媒と室外空気とを熱交換させる機器であり、ここでは、サブ冷媒の放熱器と又は蒸発器して機能する熱交換器である。サブ熱源側熱交換器８３は、一端がサブ流路切換機構８２に接続されており、他端がサブ膨張機構８４に接続されている。そして、サブ熱源側熱交換器８３は、サブ流路切換機構８２をサブ冷却運転状態にしている場合に、サブ冷媒の放熱器として機能し、サブ流路切換機構８２をサブ加熱運転状態にしている場合に、サブ冷媒の蒸発器として機能するようになっている。

サブ膨張機構８４は、サブ冷媒を減圧する機器であり、ここでは、サブ熱源側熱交換器８３とサブ利用側熱交換器８５との間を流れるサブ冷媒を減圧する膨張機構である。具体的には、サブ膨張機構８４は、サブ熱源側熱交換器８３の他端とサブ利用側熱交換器８５（第１サブ流路８５ａの一端）との間に設けられている。サブ膨張機構８４は、例えば、電動膨張弁である。

サブ利用側熱交換器８５は、上記のように、メイン冷媒とサブ冷媒とを熱交換させる機器であり、ここでは、サブ冷媒の蒸発器として機能して、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒を冷却する、又は、サブ冷媒の放熱器として機能して、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとメイン熱源側熱交換器２５との間を流れるメイン冷媒を加熱する熱交換器である。具体的には、サブ利用側熱交換器８５は、上流側メイン膨張機構２７とブリッジ回路４０の第３逆止機構４３及び第１下流側メイン膨張機構４４との間を流れるメイン冷媒をサブ冷媒回路８０を流れる冷媒によって冷却又は加熱する熱交換器である。サブ利用側熱交換器８５は、サブ膨張機構８４とサブ流路切換機構８２との間を流れるサブ冷媒を流す第１サブ流路８５ａと、上流側メイン膨張機構２７とブリッジ回路４０の第３逆止機構４３及び第１下流側メイン膨張機構４４との間を流れるメイン冷媒を流す第２サブ流路８５ｂと、を有している。第１サブ流路８５ａは、一端がサブ膨張機構８４に接続されており、他端がサブ流路切換機構８２に接続されている。第２サブ流路８５ｂは、一端（入口）が上流側メイン膨張機構２７に接続されており、他端（出口）がブリッジ回路４０の第３逆止機構４３及び第１下流側メイン膨張機構４４に接続されている。

＜ユニット構成＞
上記のメイン冷媒回路２０及びサブ冷媒回路８０の構成機器は、熱源ユニット２と、複数の利用ユニット７ａ、７ｂと、サブユニット８と、に設けられている。利用ユニット７ａ、７ｂはそれぞれ、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂに対応して設けられている。

−熱源ユニット−
熱源ユニット２は、室外に配置されている。サブ利用側熱交換器８５、メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂ及びメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂを除くメイン冷媒回路２０が、熱源ユニット２に設けられている。

また、熱源ユニット２には、メイン熱源側熱交換器２５及び中間熱交換器２６に室外空気を送るための熱源側ファン２８が設けられている。熱源側ファン２８は、プロペラファン等の送風要素をモータ等の駆動機構によって駆動するファンである。

また、熱源ユニット２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、第１メイン圧縮機２１の吸入側におけるメイン冷媒の圧力及び温度を検出する圧力センサ９１及び温度センサ９２が設けられている。第１メイン圧縮機２１の吐出側におけるメイン冷媒の圧力を検出する圧力センサ９３が設けられている。第２メイン圧縮機２１の吐出側におけるメイン冷媒の圧力及び温度を検出する圧力センサ９４及び温度センサ９５が設けられている。メイン熱源側熱交換器２５の他端側におけるメイン冷媒の温度を検出する温度センサ９６が設けられている。エコノマイザ熱交換器３２の他端（第１エコノマイザ流路３２ａの他端）側におけるメイン冷媒の温度を検出する温度センサ３４が設けられている。第２中間インジェクション管３１ｂにおけるメイン冷媒の温度を検出する温度センサ３５が設けられている。上流側メイン膨張機構２７とサブ利用側熱交換器８５との間におけるメイン冷媒の圧力及び温度を検出する圧力センサ９７及び温度センサ９８が設けられている。サブ利用側熱交換器８５の他端（第２サブ流路８５ｂの他端）側におけるメイン冷媒の温度を検出する温度センサ１０５が設けられている。室外空気の温度（外気温度）を検出する温度センサ９９が設けられている。

−利用ユニット−
利用ユニット７ａ、７ｂは、室内に配置されている。メイン冷媒回路２０のメイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂ及びメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂが利用ユニット７ａ、７ｂに設けられている。

また、利用ユニット７ａ、７ｂには、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂに室内空気を送るための利用側ファン７３ａ、７３ｂが設けられている。利用側ファン７３ａ、７３ｂは、遠心ファンや多翼ファン等の送風要素をモータ等の駆動機構によって駆動するファンである。

また、利用ユニット７ａ、７ｂには、各種のセンサが設けられている。具体的には、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの一端側におけるメイン冷媒の温度を検出する温度センサ７４ａ、７４ｂと、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの他端側におけるメイン冷媒の温度を検出する温度センサ７５ａ、７５ｂと、が設けられている。

−サブユニット−
サブユニット８は、室外に配置されている。サブ冷媒回路８０、及び、メイン冷媒回路２０を構成する冷媒管の一部（サブ利用側熱交換器８５に接続されるメイン冷媒が流れる冷媒管の一部）が、サブユニット８に設けられている。

また、サブユニット８には、サブ熱源側熱交換器８３に室外空気を送るためのサブ側ファン８６が設けられている。サブ側ファン８６は、プロペラファン等の送風要素をモータ等の駆動機構によって駆動するファンである。

ここでは、サブユニット８が熱源ユニット２に隣接して設けられており、実質的にサブユニット８と熱源ユニット２とが一体化した構成になっているが、これに限定されるものではなく、サブユニット８を熱源ユニット２から離して設けてもよいし、また、サブユニット８の構成機器をすべて熱源ユニット２に設けて、サブユニット８を省略してもよい。

また、サブユニット８には、各種のセンサが設けられている。具体的には、サブ圧縮機８１の吸入側におけるサブ冷媒の圧力及び温度を検出する圧力センサ１０１及び温度センサ１０２が設けられている。サブ圧縮機８１の吐出側におけるサブ冷媒の圧力及び温度を検出する圧力センサ１０３及び温度センサ１０４が設けられている。室外空気の温度（外気温度）を検出する温度センサ１０６が設けられている。サブ利用側熱交換器８５の一端（第１サブ流路８５ａの一端）側におけるサブ冷媒の温度を検出する温度センサ１０７が設けられている。

−メイン冷媒連絡管−
熱源ユニット２と利用ユニット７ａ、７ｂとは、メイン冷媒回路２０の一部を構成するメイン冷媒連絡管１１、１２によって接続されている。

第１メイン冷媒連絡管１１は、ブリッジ回路４０の入口逆止機構４２及び出口逆止機構４３とメイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂとの間を接続する配管の一部である。

第２メイン冷媒連絡管１２は、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの他端と第１メイン流路切換機構２３との間を接続する配管の一部である。

−制御部−
そして、上記のメイン冷媒回路２０及びサブ冷媒回路８０の構成機器を含めた熱源ユニット２、利用ユニット７ａ、７ｂ及びサブユニット８の構成機器は、制御部９によって制御されるようになっている。制御部９は、熱源ユニット２、利用ユニット７ａ、７ｂ及びサブユニット８に設けられた制御基板等が通信接続されることによって構成されており、各種センサ３４、３５、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１〜９９、１０１〜１０７の検出信号等を受けることができるように構成されている。尚、図１においては、便宜上、熱源ユニット２、利用ユニット７ａ、７ｂ及びサブユニット８等とは離れた位置に制御部９を図示している。このように、制御部９は、各種センサ３４、３５、７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂ、９１〜９９、１０１〜１０７等の検出信号等に基づいて、冷凍サイクル装置１の構成機器２１〜２４、２７、２８、３３、４４、６６、７１ａ、７１ｂ、７３ａ、７３ｂ、８１、８２、８４、８６の制御、すなわち、冷凍サイクル装置１全体の運転制御を行うようになっている。

（２）動作
次に、冷凍サイクル装置１の動作について、図２〜図５を用いて説明する。ここで、図２は、冷房運転時における冷凍サイクル装置１内の冷媒の流れを示す図である。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る。図４は、暖房運転時における冷凍サイクル装置１内の冷媒の流れを示す図である。図５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る。

冷凍サイクル装置１は、室内の空調として、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂがメイン冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却する冷房運転（冷却運転）と、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂがメイン冷媒の放熱器として機能して室内空気を加熱する暖房運転（加熱運転）と、を行うことができる。また、ここでは、冷房運転時には、サブ冷媒回路８０を使用してメイン冷媒を冷却するサブ冷媒回路冷却動作を行い、暖房運転時には、サブ冷媒回路８０を使用してメイン冷媒を加熱するサブ冷媒回路加熱動作を行うことができる。尚、サブ冷媒回路冷却動作を伴う冷房運転やサブ冷媒回路加熱動作を伴う暖房運転の動作は、制御部９によって行われる。

＜サブ冷媒回路冷却動作を伴う冷房運転＞
冷房運転時は、第１メイン流路切換機構２３が図２の実線で示されるメイン冷却運転状態に切り換えられ、かつ、第２メイン流路切換機構２４が図２の実線で示される中間熱交放熱状態に切り換えられる。また、第１メイン流路切換機構２３がメイン冷却運転状態に切り換えられ、かつ、第２メイン流路切換機構２４が中間熱交放熱状態に切り換えられるため、第１下流側メイン膨張機構４４及び第２下流側メイン膨張機構６６が閉じられる。また、冷房運転時は、サブ冷媒回路冷却動作を行うため、サブ流路切換機構８２が図２の実線で示されるサブ冷却運転状態に切り換えられる。

このメイン冷媒回路２０の状態において、冷凍サイクルにおける低圧（ＬＰｈ）のメイン冷媒（図２及び図３の点Ａ参照）は、第１メイン圧縮機２１に吸入され、第１メイン圧縮機２１において、冷凍サイクルにおける中間圧（ＭＰｈ１）まで圧縮されて吐出される（図２及び図３の点Ｂ参照）。

第１メイン圧縮機２１から吐出された中間圧のメイン冷媒は、第２メイン流路切換機構２４を通じて、中間熱交換器２６に送られ、中間熱交換器２６において、熱源側ファン２８によって送られる室外空気と熱交換を行って冷却される（図２及び図３の点Ｃ参照）。

中間熱交換器２６において冷却された中間圧のメイン冷媒は、逆止機構６２を通過した後に、中間インジェクション管３１（第２中間インジェクション管３１ｂ）から第２メイン圧縮機２２の吸入側に送られる中間圧のメイン冷媒と合流することでさらに冷却される（図２及び図３の点Ｄ参照）。

中間インジェクション管３１からメイン冷媒のインジェクションがなされた中間圧のメイン冷媒は、第２メイン圧縮機２２に吸入され、第２メイン圧縮機２２において、冷凍サイクルにおける高圧（ＨＰｈ）まで圧縮されて吐出される（図２及び図３の点Ｅ参照）。ここで、第２メイン圧縮機２２から吐出された高圧のメイン冷媒は、メイン冷媒の臨界圧を超える圧力になっている。

第２メイン圧縮機２２から吐出された高圧のメイン冷媒は、メイン熱源側熱交換器２５に送られ、メイン熱源側熱交換器２５において、熱源側ファン２８によって送られる室外空気と熱交換を行って冷却される（図２及び図３の点Ｆ参照）。

メイン熱源側熱交換器２５において冷却された高圧のメイン冷媒は、ブリッジ回路４０の入口逆止機構４１を通過した後に、その一部が中間インジェクション膨張機構３３の開度に応じて中間インジェクション管３１に分岐され、残りがエコノマイザ熱交換器３２（第１エコノマイザ流路３２ａ）に送られる。中間インジェクション管３１に分岐された高圧のメイン冷媒は、中間インジェクション膨張機構３３において中間圧（ＭＰｈ１）まで減圧されて気液二相状態になり（図２及び図３の点Ｋ参照）、エコノマイザ熱交換器３２（第２エコノマイザ流路３２ｂ）に送られる。エコノマイザ熱交換器３２において、第１エコノマイザ流路３２ａを流れる高圧のメイン冷媒は、第２エコノマイザ流路３２ｂを流れる中間圧の気液二相状態のメイン冷媒と熱交換を行って冷却される（図２及び図３の点Ｇ参照）。逆に、第２エコノマイザ流路３２ｂを流れる中間圧の気液二相状態のメイン冷媒は、第１エコノマイザ流路３２ａを流れる高圧のメイン冷媒との熱交換によって加熱されて（図２及び図３の点Ｌ参照）、上記のように、中間熱交換器２６において冷却された中間圧のメイン冷媒と合流して、第２メイン圧縮機２２の吸入側に送られる。

ここで、中間インジェクション膨張機構３３は、エコノマイザ熱交換器３２の中間インジェクション管３１側の出口におけるメイン冷媒の過熱度ＳＨｈ１に基づいて開度調節される。例えば、制御部９が、過熱度ＳＨｈ１が目標値ＳＨｈ１ｔになるように、中間インジェクション膨張機構３３の開度を制御する。尚、過熱度ＳＨｈ１は、圧力センサ９３により検出されるメイン冷媒の圧力（ＭＰｈ１）を飽和温度に換算し、温度センサ３５により検出されるメイン冷媒の温度からこの飽和温度を差し引くことによって得られる。

エコノマイザ熱交換器３２において冷却された高圧のメイン冷媒は、第１メイン膨張機構としての上流側メイン膨張機構２７に送られ、上流側メイン膨張機構２７において、冷凍サイクルにおける中間圧（ＭＰｈ２）まで減圧されて、気液二相状態になる（図２及び図３の点Ｈ参照）。

上流側メイン膨張機構２７において減圧された中間圧のメイン冷媒は、サブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）に送られる。

一方、サブ冷媒回路８０においては、冷凍サイクルにおける低圧（ＬＰｓ）のサブ冷媒（図２及び図３の点Ｒ参照）は、サブ圧縮機８１に吸入され、サブ圧縮機８１において、冷凍サイクルにおける高圧（ＨＰｓ）まで圧縮されて吐出される（図２及び図３の点Ｓ参照）。

サブ圧縮機８１から吐出された高圧のサブ冷媒は、サブ流路切換機構８２を通じて、サブ熱源側熱交換器８３に送られ、サブ熱源側熱交換器８３において、サブ側ファン８６によって送られる室外空気と熱交換を行って冷却される（図２及び図３の点Ｔ参照）。

サブ熱源側熱交換器８３において冷却された高圧のサブ冷媒は、サブ膨張機構８４に送られ、サブ膨張機構８４において、低圧まで減圧されて、気液二相状態になる（図２及び図３の点Ｕ参照）。

そして、サブ利用側熱交換器８５において、第２サブ流路８５ｂを流れる中間圧のメイン冷媒は、第１サブ流路８５ａを流れる低圧の気液二相状態のサブ冷媒と熱交換を行って冷却される（図２及び図３の点Ｉ参照）。逆に、第１サブ流路８５ａを流れる低圧の気液二相状態のサブ冷媒は、第２サブ流路８５ｂを流れる中間圧のメイン冷媒と熱交換を行って加熱されて（図２及び図３の点Ｒ参照）、サブ流路切換機構８２を通じて、再び、サブ圧縮機８１の吸入側に吸入される。

ここで、サブ圧縮機８１は、サブ冷媒回路８０の低圧ＬＰｓに基づいて運転容量が調節される。例えば、制御部９が、低圧ＬＰｓが目標値ＬＰｓｔになるように、サブ圧縮機８１の運転容量（運転周波数や回転数）を制御する。尚、低圧ＬＰｓは、圧力センサ１０１により検出される。また、サブ膨張機構８４は、サブ利用側熱交換器８５のサブ冷媒回路８０側の出口におけるサブ冷媒の過熱度ＳＨｓ１に基づいて開度調節される。例えば、制御部９が、過熱度ＳＨｓ１が目標値ＳＨｓ１ｔになるように、サブ膨張機構８４の開度を制御する。尚、過熱度ＳＨｓ１は、圧力センサ１０１により検出されるサブ冷媒の圧力（ＬＰｓ）を飽和温度に換算し、温度センサ１０２により検出されるサブ冷媒の温度からこの飽和温度を差し引くことによって得られる。

サブ利用側熱交換器８５において冷却された中間圧のメイン冷媒は、ブリッジ回路４０の出口逆止機構４３及び第１メイン冷媒連絡管１１を通じて、第２メイン膨張機構としてのメイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂに送られ、メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂにおいて、低圧（ＬＰｈ）まで減圧されて、気液二相状態になる（図２及び図３の点Ｊ参照）。

メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂにおいて減圧された低圧のメイン冷媒は、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂに送られ、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂにおいて、利用側ファン７３ａ、７３ｂによって送られる室内空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発する（図２及び図３の点Ａ参照）。逆に、室内空気は、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂを流れる低圧の気液二相状態のメイン冷媒と熱交換を行って冷却されて、これにより、室内の冷房が行われる。

メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂにおいて蒸発した低圧のメイン冷媒は、第２メイン冷媒連絡管１２及び第１メイン流路切換機構２３を通じて、第１メイン圧縮機２１の吸入側に送られ、再び、第１メイン圧縮機２１に吸入される。このようにして、サブ冷媒回路冷却動作を伴う冷房運転が行われる。

＜サブ冷媒回路加熱動作を伴う暖房運転＞
暖房運転時は、第１メイン流路切換機構２３が図４の破線で示されるメイン加熱運転状態に切り換えられ、かつ、第２メイン流路切換機構２４が図４の破線で示される中間熱交バイパス状態に切り換えられる。また、第１メイン流路切換機構２３がメイン加熱運転状態に切り換えられ、かつ、第２メイン流路切換機構２４が中間熱交バイパス状態に切り換えられるため、第１下流側メイン膨張機構４４及び第２下流側メイン膨張機構６６が開けられる。また、暖房運転時は、サブ冷媒回路加熱動作を行うため、サブ流路切換機構８２が図４の破線で示されるサブ加熱運転状態に切り換えられる。

このメイン冷媒回路２０の状態において、冷凍サイクルにおける低圧（ＬＰｈ）のメイン冷媒（図４及び図５の点Ａ参照）は、第１メイン圧縮機２１に吸入され、第１メイン圧縮機２１において、冷凍サイクルにおける中間圧（ＭＰｈ１）まで圧縮されて吐出される（図４及び図５の点Ｂ参照）。

第１メイン圧縮機２１から吐出された中間圧のメイン冷媒は、第２メイン流路切換機構２４及び中間熱交バイパス管６３を通じて、中間熱交換器２６において放熱することなく、中間冷媒管６１（第３中間冷媒管６１ｃ）の逆止機構６２と第２メイン圧縮機２２の吸入側との間の部分に送られる。

中間熱交換器２６をバイパスした中間圧のメイン冷媒は、中間インジェクション管３１（第２中間インジェクション管３１ｂ）から第２メイン圧縮機２２の吸入側に送られる中間圧のメイン冷媒と合流することで冷却される（図４及び図５の点Ｄ参照）。

中間インジェクション管３１からメイン冷媒のインジェクションがなされた中間圧のメイン冷媒は、第２メイン圧縮機２２に吸入され、第２メイン圧縮機２２において、冷凍サイクルにおける高圧（ＨＰｈ）まで圧縮されて吐出される（図４及び図５の点Ｅ参照）。ここで、第２メイン圧縮機２２から吐出された高圧のメイン冷媒は、メイン冷媒の臨界圧を超える圧力になっている。

第２メイン圧縮機２２から吐出された高圧のメイン冷媒は、第１メイン流路切換機構２３及び第２メイン冷媒連絡管１２を通じて、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂに送られ、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂにおいて、利用側ファン７３ａ、７３ｂによって送られる室内空気と熱交換を行って放熱する（図４及び図５の点Ｊ参照）。逆に、室内空気は、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂを流れる高圧のメイン冷媒と熱交換を行って加熱されて、これにより、室内の暖房が行われる。

メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂにおいて放熱した高圧のメイン冷媒は、メイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂ、第１メイン冷媒連絡管１１及びブリッジ回路４０の入口逆止機構４２を通過した後に、その一部が中間インジェクション膨張機構３３の開度に応じて中間インジェクション管３１に分岐され、残りがエコノマイザ熱交換器３２（第１エコノマイザ流路３２ａ）に送られる。中間インジェクション管３１に分岐された高圧のメイン冷媒は、中間インジェクション膨張機構３３において中間圧（ＭＰｈ１）まで減圧されて気液二相状態になり（図４及び図５の点Ｋ参照）、エコノマイザ熱交換器３２（第２エコノマイザ流路３２ｂ）に送られる。エコノマイザ熱交換器３２において、第１エコノマイザ流路３２ａを流れる高圧のメイン冷媒は、第２エコノマイザ流路３２ｂを流れる中間圧の気液二相状態のメイン冷媒と熱交換を行って冷却される（図４及び図５の点Ｇ参照）。逆に、第２エコノマイザ流路３２ｂを流れる中間圧の気液二相状態のメイン冷媒は、第１エコノマイザ流路３２ａを流れる高圧のメイン冷媒との熱交換によって加熱されて（図４及び図５の点Ｌ参照）、上記のように、中間熱交換器２６をバイパスした中間圧のメイン冷媒と合流して、第２メイン圧縮機２２の吸入側に送られる。

ここで、中間インジェクション膨張機構３３は、冷房運転時と同様に、エコノマイザ熱交換器３２の中間インジェクション管３１側の出口におけるメイン冷媒の過熱度ＳＨｈ１に基づいて開度調節される。

エコノマイザ熱交換器３２において冷却された高圧のメイン冷媒は、第１メイン膨張機構としての上流側メイン膨張機構２７に送られ、上流側メイン膨張機構２７において、冷凍サイクルにおける中間圧（ＭＰｈ２）まで減圧されて、気液二相状態になる（図４及び図５の点Ｈ参照）。

上流側メイン膨張機構２７において減圧された中間圧のメイン冷媒は、サブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）に送られる。

一方、サブ冷媒回路８０においては、冷凍サイクルにおける低圧（ＬＰｓ）のサブ冷媒（図４及び図５の点Ｒ参照）は、サブ圧縮機８１に吸入され、サブ圧縮機８１において、冷凍サイクルにおける高圧（ＨＰｓ）まで圧縮されて吐出される（図４及び図５の点Ｓ参照）。

サブ圧縮機８１から吐出された高圧のサブ冷媒は、サブ流路切換機構８２を通じて、サブ利用側熱交換器８５に送られる。

そして、サブ利用側熱交換器８５において、第２サブ流路８５ｂを流れる中間圧のメイン冷媒は、第１サブ流路８５ａを流れる高圧のサブ冷媒と熱交換を行って加熱される（図４及び図５の点Ｉ参照）。逆に、第１サブ流路８５ａを流れる高圧のサブ冷媒は、第２サブ流路８５ｂを流れる中間圧のメイン冷媒と熱交換を行って冷却される（図４及び図５の点Ｕ参照）。

サブ利用側熱交換器８５において冷却された高圧のサブ冷媒は、サブ膨張機構８４に送られ、サブ膨張機構８４において、低圧まで減圧されて、気液二相状態になる（図４及び図５の点Ｔ参照）。

サブ膨張機構８４において減圧された低圧のサブ冷媒は、サブ熱源側熱交換器８３に送られ、サブ熱源側熱交換器８３において、サブ側ファン８６によって送られる室外空気と熱交換を行って加熱されて（図４及び図５の点Ｒ参照）、サブ流路切換機構８２を通じて、再び、サブ圧縮機８１の吸入側に吸入される。

ここで、サブ圧縮機８１は、サブ冷媒回路８０の高圧ＨＰｓに基づいて運転容量が調節される。例えば、制御部９が、高圧ＨＰｓが目標値ＨＰｓｔになるように、サブ圧縮機８１の運転容量（運転周波数や回転数）を制御する。尚、高圧ＨＰｓは、圧力センサ１０３により検出される。また、サブ膨張機構８４は、サブ利用側熱交換器８５のサブ冷媒回路８０側の出口におけるサブ冷媒の過冷却度ＳＣｓ１に基づいて開度調節される。例えば、制御部９が、過冷却度ＳＣｓ１が目標値ＳＣｓ１ｔになるように、サブ膨張機構８４の開度を制御する。尚、過冷却度ＳＣｓ１は、圧力センサ１０３により検出されるサブ冷媒の圧力（ＨＰｓ）を飽和温度に換算し、この飽和温度から温度センサ１０７により検出されるサブ冷媒の温度を差し引くことによって得られる。

サブ利用側熱交換器８５において加熱された中間圧のメイン冷媒は、その一部が中間熱交送り管６５に分岐されるとともに、残りがブリッジ回路４０の第１下流側メイン膨張機構４４に送られる。

中間熱交送り管６５に送られた中間圧のメイン冷媒は、第３メイン膨張機構としての第２下流側メイン膨張機構６６において、低圧まで減圧されて（図４及び図５の点Ｃ参照）、メイン冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器２６に送られる。また、第１下流側メイン膨張機構４４に送られた中間圧のメイン冷媒は、第２メイン膨張機構としての第１下流側メイン膨張機構４４において、低圧まで減圧されて（図４及び図５の点Ｆ参照）、メイン冷媒の蒸発器として機能するメイン熱源側熱交換器２５に送られる。

中間熱交換器２６に送られた低圧のメイン冷媒は、中間熱交換器２６において、熱源側ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行うことによって蒸発する。また、メイン熱源側熱交換器２５に送られた低圧のメイン冷媒も、メイン熱源側熱交換器２５において、熱源側ファン２８によって供給される室外空気と熱交換を行うことによって蒸発する。そして、メイン熱源側熱交換器２５において蒸発した低圧のメイン冷媒は、第１メイン流路切換機構２３を通じて、第１メイン圧縮機２１の吸入側に送られ、中間熱交換器２６において蒸発した低圧のメイン冷媒は、第２メイン流路切換機構２４及び中間熱交戻し管６７を通じて、第１メイン圧縮機２１の吸入側に送られ、両メイン冷媒が合流して、再び、第１メイン圧縮機２１に吸入される。このようにして、サブ冷媒回路加熱動作を伴う暖房運転が行われる。

（３）特徴
次に、冷凍サイクル装置１の特徴について説明する。

＜Ａ＞
ここでは、上記のように、メイン冷媒回路２０及びサブ冷媒回路８０を有しており、サブ利用側熱交換器８５をサブ冷媒の蒸発器又は放熱器として機能させることによって、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒を冷却又は加熱するように構成している。しかも、ここでは、メイン冷媒回路２０において、サブ利用側熱交換器８５の上流側及び下流側に、メイン冷媒を減圧する第１メイン膨張機構としての上流側メイン膨張機構２７、及び、第２メイン膨張機構としてのメイン利用側膨張機構７１ａ、７１ｂや第１下流側メイン膨張機構４４を設けている。

このため、ここでは、冷房運転（冷却運転）を行う際、及び、暖房運転（加熱運転）を行う際のいずれにおいても、サブ利用側熱交換器８５に、第１メイン膨張機構２７で減圧された後で、かつ、第２メイン膨張機構７１ａ、７１ｂ、４４で減圧される前の中間圧（ＭＰｈ２）のメイン冷媒を流すことができる。すなわち、冷却運転時（第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合）には、メイン熱源側熱交換器２５、第１メイン膨張機構２７、サブ利用側熱交換器８５、第２メイン膨張機構７１ａ、７１ｂ、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂの順にメイン冷媒を流すことができる（図３の点Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ａ参照）。また、加熱運転時（第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合）には、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂ、第１メイン膨張機構２７、サブ利用側熱交換器８５、第２メイン膨張機構４４、メイン熱源側熱交換器２５の順にメイン冷媒を流すことができる（図５の点Ｅ、Ｊ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｆ、Ａ参照）。

これにより、ここでは、加熱運転を行う際に、サブ利用側熱交換器８５において、メイン冷媒（図５の点Ｈ、Ｉ参照）と熱交換を行うサブ冷媒（図５の点Ｓ、Ｕ参照）との温度差が大きくなる。このため、サブ利用側熱交換器８５におけるメイン冷媒の加熱能力が大きくなり、メイン熱源側熱交換器２５に送られるメイン冷媒のエンタルピが増加しやすくなり（図５の点Ｉ参照）、メイン熱源側熱交換器２５においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量Ｑｅを小さくすることができる（図５の点Ｃ、Ａ参照）。

このように、ここでは、メイン冷媒回路２０及びサブ冷媒回路８０を有し、サブ利用側熱交換器８５がサブ冷媒の放熱器として機能することによって、メイン熱源側熱交換器２５とメイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂとの間を流れるメイン冷媒を加熱する構成において、加熱運転を行う際に、メイン熱源側熱交換器２５においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量Ｑｅを小さくすることができる。そして、これにより、メイン熱源側熱交換器２５における熱交換効率が高くなり、メイン冷媒の低圧（ＬＰｈ）が上昇するため、メイン圧縮機２１、２２の消費動力を低減することができる。また、加熱運転時にメイン冷媒の低圧が上昇すると、メイン熱源側熱交換器２５における着霜が抑えられるため、除霜運転を行う頻度を少なくすることができる。

特に、ここでは、ＨＦＣ冷媒等に比べて成績係数が低い二酸化炭素をメイン冷媒として使用しているため、上記のように、サブ冷媒回路８０を利用してメイン熱源側熱交換器２５においてメイン冷媒を蒸発させるために必要な熱交換量Ｑｅを小さくすることは、メイン圧縮機２１、２２の消費動力の低減、ひいては成績係数の向上につながるため、非常に有用である。

＜Ｂ＞
ここでは、上記のように、第１メイン流路切換機構２３をメイン冷却運転状態にしている場合（冷却運転時）に、中間熱交換器２６において、第１メイン圧縮機２１（低段側圧縮要素２１ａ）と第２メイン圧縮機２２（高段側圧縮要素２２ａ）との間を流れる中間圧のメイン冷媒を冷却することができるため（図３の点Ｃ参照）、第２メイン圧縮機２２から吐出される高圧のメイン冷媒の温度を低く抑えることができる（図３の点Ｅ参照）。しかも、ここでは、上記のように、第１メイン流路切換機構２３をメイン加熱運転状態にしている場合（加熱運転時）に、中間熱交換器２６において、サブ利用側熱交換器８５において加熱されたメイン冷媒を蒸発させることができる。

特に、ここでは、加熱運転時に、低段側圧縮要素２１ａと高段側圧縮要素２２ａとの間を流れる中間圧のメイン冷媒を、中間熱交バイパス管６３によって中間熱交換器２６をバイパスさせて高段側圧縮要素２２ａに送るとともに、サブ利用側熱交換器８５において加熱されたメイン冷媒の一部を、中間熱交送り管６５及び中間熱交戻し管６７によって中間熱交換器２６において蒸発させて第１メイン圧縮機２１の吸入側に戻すことができる。すなわち、加熱運転時に、メイン利用側熱交換器７２ａ、７２ｂ、第１メイン膨張機構２７、サブ利用側熱交換器８５の順にメイン冷媒を流し、その後２つに分岐して、第２メイン膨張機構４４、メイン熱源側熱交換器２５の順にメイン冷媒を流すとともに、第３メイン膨張機構６６、中間熱交換器２６の順にメイン冷媒を流し、中間熱交換器２６をメイン熱源側熱交換器２６と並列のメイン冷媒の蒸発器として機能させることができる。

このため、ここでは、メイン熱源側熱交換器２５だけでサブ利用側熱交換器８５において加熱されたメイン冷媒を蒸発させる場合に比べて、蒸発能力を大きくすることができる。そして、これにより、メイン冷媒の低圧（ＬＰｈ）がさらに上昇するため、メイン圧縮機２１、２２の消費動力をさらに低減することができる。

＜Ｃ＞
また、ここでは、上記のように、メイン冷媒として二酸化炭素を使用し、サブ冷媒として低ＧＷＰの冷媒や二酸化炭素よりも成績係数が高い自然冷媒を使用しているため、地球温暖化等の環境負荷を低減することができる。

（４）変形例
＜変形例１＞
上記実施形態では、第１メイン膨張機構としての上流側メイン膨張機構２７において減圧されたメイン冷媒をサブ利用側熱交換器８５（第２サブ流路８５ｂ）に直接送る構成を採用しているが、これに限定されるものではなく、図６に示すように、上流側メイン膨張機構２７とサブ利用側熱交換器８５との間に気液分離器５１を設けてもよい。

気液分離器５１は、メイン冷媒を気液分離する機器であり、ここでは、上流側メイン膨張機構２７において減圧されたメイン冷媒を気液分離する容器である。また、気液分離器５１を設ける場合には、気液分離器５１からガス状態のメイン冷媒を抜き出してメイン圧縮機２１、２２の吸入側に送るガス抜き管５２をさらに設けることが好ましい。ここで、ガス抜き管５２は、気液分離器５１から抜き出したガス状態のメイン冷媒を第１メイン圧縮機２１の吸入側に送る冷媒管である。ガス抜き管５２は、一端が気液分離器５１の上部空間に連通するように接続されており、他端が第１メイン圧縮機２１の吸入側に接続されている。また、ガス抜き管５２は、ガス抜き膨張機構５３を有している。ガス抜き膨張機構５３は、メイン冷媒を減圧する機器であり、ここでは、ガス抜き管５２を流れるメイン冷媒を減圧する膨張機構である。ガス抜き膨張機構５３は、例えば、電動膨張弁である。

この場合においても、上記実施形態と同様に、サブ冷媒回路冷却動作を伴う冷房運転及びサブ冷媒回路加熱動作を伴う暖房運転を行うことができる。

しかも、ここでは、気液分離器５１においてガス状態のメイン冷媒が除かれた液状態のメイン冷媒をサブ利用側熱交換器８５に送ることができるため、冷房運転時には、サブ利用側熱交換器８５において、メイン冷媒の温度をさらに低下させることができる。また、暖房運転時には、サブ利用側熱交換器８５、メイン熱源側熱交換器２５及び中間熱交換器２６に送るメイン冷媒の流量を減らして圧力損失を低減し、これにより、メイン冷媒の低圧（ＬＰｈ）をさらに上昇させることができる。

＜変形例２＞
上記実施形態及び変形例１では、中間インジェクション管３１及びエコノマイザ熱交換器３２が設けられた構成を採用しているが、これに限定されるものではなく、中間インジェクション管３１及びエコノマイザ熱交換器３２が設けられていなくてもよい。

＜変形例３＞
上記実施形態及び変形例１、２では、中間熱交送り管６５及び中間熱交戻し管６７を設けることによって、暖房運転時に中間熱交換器２６をメイン冷媒の蒸発器として機能させるようにしているが、これに限定されるものではなく、中間熱交送り管６５及び中間熱交戻し管６７を設けずに、暖房運転時に中間熱交換器２６をバイパスさせるだけでもよい。

＜変形例４＞
上記実施形態及び変形例１〜３では、第１メイン圧縮機２１と第２メイン圧縮機２２との間にメイン冷媒を冷却する中間熱交換器２６が設けられた構成を採用しているが、これに限定されるものではなく、中間熱交換器２６が設けられていなくてもよい。

＜変形例５＞
上記実施形態及び変形例１〜４では、複数のメイン圧縮機２１、２２によって、多段圧縮機を構成しているが、これに限定されるものではなく、圧縮要素２１ａ、２１ｂを有する１台のメイン圧縮機によって多段圧縮機を構成してもよい。

以上、本開示の実施形態を説明したが、請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能であることが理解されるであろう。

本開示は、メイン冷媒が循環するメイン冷媒回路と、サブ冷媒が循環するサブ冷媒回路と、を有しており、サブ冷媒回路のサブ利用側熱交換器がサブ冷媒の蒸発器又は放熱器として機能することによって、メイン冷媒回路のメイン熱源側熱交換器とメイン冷媒回路のメイン利用側熱交換器との間を流れるメイン冷媒を冷却又は加熱するように構成されている冷凍サイクル装置に対して、広く適用可能である。

１ 冷凍サイクル装置
２０ メイン冷媒回路
２１、２２ メイン圧縮機
２１ａ 低段側圧縮要素
２２ａ 高段側圧縮要素
２３ 第１メイン流路切換機構
２５ メイン熱源側熱交換器
２６ 中間熱交換器
２７ 上流側メイン膨張機構（第１メイン膨張機構）
４４ 第１下流側メイン膨張機構（第２メイン膨張機構）
６３ 中間熱交バイパス管
６５ 中間熱交送り管
６６ 第２下流側メイン膨張機構（第３メイン膨張機構）
６７ 中間熱交戻し管
７１ａ、７１ｂ メイン利用側膨張機構（第２メイン膨張機構）
７２ａ、７２ｂ メイン利用側熱交換器
８０ サブ冷媒回路
８１ サブ圧縮機
８２ サブ流路切換機構
８３ サブ熱源側熱交換器
８５ サブ利用側熱交換器

特許第４７５３７１９号

Claims (8)

1. メイン冷媒を圧縮するメイン圧縮機（２１、２２）と、
   前記メイン冷媒の放熱器又は蒸発器として機能するメイン熱源側熱交換器（２５）と、
   前記メイン冷媒の蒸発器又は放熱器として機能するメイン利用側熱交換器（７２ａ、７２ｂ）と、
   前記メイン熱源側熱交換器と前記メイン利用側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒の冷却器又は加熱器として機能するサブ利用側熱交換器（８５）と、
   前記メイン利用側熱交換器が前記メイン冷媒の蒸発器として機能するように前記メイン冷媒を循環させるメイン冷却運転状態と、前記メイン利用側熱交換器が前記メイン冷媒の放熱器として機能するように前記メイン冷媒を循環させるメイン加熱運転状態と、を切り換えるメイン流路切換機構（２３）と、
   を有する、メイン冷媒回路（２０）を備えており、
   サブ冷媒を圧縮するサブ圧縮機（８１）と、
   前記サブ冷媒の放熱器又は蒸発器として機能するサブ熱源側熱交換器（８３）と、
   前記サブ冷媒の蒸発器として機能して前記メイン熱源側熱交換器と前記メイン利用側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を冷却する、又は、前記サブ冷媒の放熱器として機能して前記メイン利用側熱交換器と前記メイン熱源側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を加熱する、前記サブ利用側熱交換器（８５）と、
   前記サブ利用側熱交換器が前記サブ冷媒の蒸発器として機能するように前記サブ冷媒を循環させるサブ冷却運転状態と、前記サブ利用側熱交換器が前記サブ冷媒の放熱器として機能するように前記サブ冷媒を循環させるサブ加熱運転状態と、を切り換えるサブ流路切換機構（８２）と、
   を有する、サブ冷媒回路（８０）を備えており、
   前記メイン冷媒回路は、前記メイン熱源側熱交換器及び前記メイン利用側熱交換器の一方と前記サブ利用側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を減圧する第１メイン膨張機構（２７）と、前記サブ利用側熱交換器と前記メイン熱源側熱交換器及び前記メイン利用側熱交換器の他方との間を流れる前記メイン冷媒を減圧する第２メイン膨張機構（７１ａ、７１ｂ、４４）と、を有している、
   冷凍サイクル装置（１）。
2. 前記メイン流路切換機構を前記メイン冷却運転状態にしている場合には、前記第１メイン膨張機構が、前記メイン熱源側熱交換器と前記サブ利用側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を減圧し、前記第２メイン膨張機構（７１ａ、７１ｂ）が、前記サブ利用側熱交換器と前記メイン利用側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を減圧する、
   請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記メイン圧縮機は、前記メイン冷媒を圧縮する低段側圧縮要素（２１ａ）と、前記低段側圧縮要素から吐出された前記メイン冷媒を圧縮する高段側圧縮要素（２２ａ）と、を含んでおり、
   前記メイン冷媒回路は、前記メイン流路切換機構を前記メイン冷却運転状態にしている場合に、前記低段側圧縮要素と前記高段側圧縮要素との間を流れる前記メイン冷媒の冷却器として機能し、前記メイン流路切換機構を前記メイン加熱運転状態にしている場合に、前記サブ利用側熱交換器において加熱された前記メイン冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器（２６）を有している、
   請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記メイン流路切換機構を前記メイン加熱運転状態にしている場合には、前記第１メイン膨張機構が、前記メイン利用側熱交換器と前記サブ利用側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を減圧し、前記第２メイン膨張機構（４４）が、前記サブ利用側熱交換器と前記メイン熱源側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を減圧する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記メイン冷媒回路は、前記メイン流路切換機構を前記メイン加熱運転状態にしている場合に、前記低段側圧縮要素から吐出された前記メイン冷媒を前記中間熱交換器をバイパスして前記高段側圧縮要素に送る中間熱交バイパス管（６３）と、前記サブ利用側熱交換器と前記メイン熱源側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を分岐して前記中間熱交換器に送る中間熱交送り管（６５）と、前記メイン冷媒を前記中間熱交換器から前記メイン圧縮機の吸入側に戻す中間熱交戻し管（６７）と、を有している、
   請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記メイン流路切換機構を前記メイン加熱運転状態にしている場合には、前記第１メイン膨張機構が、前記メイン利用側熱交換器と前記サブ利用側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を減圧し、前記第２メイン膨張機構（４４）が、前記サブ利用側熱交換器と前記メイン熱源側熱交換器との間を流れる前記メイン冷媒を減圧し、
   前記メイン冷媒回路は、前記中間熱交送り管を流れる前記メイン冷媒を減圧する第３メイン膨張機構（６６）を有している、
   請求項５に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記メイン冷媒は、二酸化炭素であり、
   前記サブ冷媒は、ＧＷＰが７５０以下のＨＦＣ冷媒、ＨＦＯ冷媒、又は、ＨＦＣ冷媒とＨＦＯ冷媒との混合冷媒である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記メイン冷媒は、二酸化炭素であり、
   前記サブ冷媒は、二酸化炭素よりも成績係数が高い自然冷媒である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。

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