JP5125611B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置、特に、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、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置の１つとして、特許文献１に示されるような、二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、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。

この問題に対して、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間冷却器を前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素に吸入させるための中間冷媒管に設けることで、後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の温度を低くし、その結果、後段側の圧縮要素から吐出される冷媒の温度を低くして、室外熱交換器における放熱ロスを小さくすることが考えられる。

しかし、この中間冷却器では、冷凍装置の停止時等に、液冷媒が溜まり込むおそれがあり、中間冷却器に液冷媒が溜まり込んだ状態で運転を開始すると、中間冷却器に溜まり込んだ液冷媒が後段側の圧縮要素に吸入されるため、後段側の圧縮要素において液圧縮が生じてしまい、圧縮機の信頼性が損なわれることになる。

本発明の課題は、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、後段側の圧縮要素における液圧縮が生じないようにして、圧縮機構の信頼性を向上させることにある。

第１の発明にかかる冷凍装置は、圧縮機構と、熱源側熱交換器と、利用側熱交換器と、中間冷却器と、中間冷却器バイパス管と、吸入戻し管とを備えている。圧縮機構は、複数の圧縮要素を有しており、複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成されている。ここで、「圧縮機構」とは、複数の圧縮要素が一体に組み込まれた圧縮機や、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台接続したものを含む構成を意味している。また、「複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮する」とは、「前段側の圧縮要素」及び「後段側の圧縮要素」という直列に接続された２つの圧縮要素を含むことだけを意味しているのではなく、複数の圧縮要素が直列に接続されており、各圧縮要素間の関係が、上述の「前段側の圧縮要素」と「後段側の圧縮要素」との関係を有することを意味している。中間冷却器は、前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素に吸入させるための中間冷媒管に設けられ、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する。中間冷却器バイパス管は、中間冷却器をバイパスするように中間冷媒管に接続されている。吸入戻し管は、中間冷却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状態にしている際に、中間冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させるための冷媒管である。

この冷凍装置では、中間冷却器バイパス管によって、前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が中間冷却器を通過することなく後段側の圧縮要素に吸入される流れを生じさせるとともに、吸入戻し管によって、中間冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させて、中間冷却器における冷媒の圧力を冷凍サイクルにおける低圧付近まで低下させて中間冷却器内の冷媒を圧縮機構の吸入側に抜くことができるため、冷凍装置の停止時等に、中間冷却器内に液冷媒が溜まり込んだとしても、中間冷却器内に溜まり込んだ液冷媒を後段側の圧縮要素に吸入させてしまうことなく、中間冷却器外に抜くことができ、また、中間冷却器バイパス管によって、前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が中間冷却器を通過することなく後段側の圧縮要素に吸入される流れを生じさせた状態で運転している際に、吸入戻し管によって、中間冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させることで、中間冷却器内に液冷媒が溜まり込みにくい状態にすることができる。これにより、この冷凍装置では、中間冷却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なくなり、圧縮機構の信頼性を向上させることができる。

しかも、この冷凍装置は、圧縮機構、熱源側熱交換器、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、利用側熱交換器、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をさらに備えており、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間冷却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冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させるものである。

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、中間冷却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冷却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、中間冷却器内に液冷媒が溜まり込んでいたとしても、この液冷媒を中間冷却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、中間冷却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、中間冷却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、中間冷却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、圧縮機構、熱源側熱交換器、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、利用側熱交換器、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をさらに備えており、切換機構を加熱運転状態にしている際に、中間冷却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冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させるものである。

この冷凍装置では、切換機構を加熱運転状態にしている際に、中間冷却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冷却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、切換機構を加熱運転状態にしている際における中間冷却器から外部への放熱ロスを防ぐとともに、中間冷却器内に液冷媒が溜まり込みにくい状態にすることができる。これにより、切換機構を加熱運転状態にしている際は、利用側熱交換器における加熱能力の低下を抑え、しかも、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間冷却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、中間冷却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、中間冷却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３の発明にかかる冷凍装置は、第１又は第２の発明にかかる冷凍装置において、中間冷却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とともに吸入戻し管を通じて中間冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させないようにする冷媒不戻し状態と、中間冷却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冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させるようにする冷媒戻し状態とを切り換えることが可能な中間冷却器切換弁をさらに備えている。

この冷凍装置では、中間冷却器切換弁によって、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、複数の弁によって、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。

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、冷凍装置の停止時等に、中間冷却器内に液冷媒が溜まり込んだとしても、中間冷却器内に溜まり込んだ液冷媒を後段側の圧縮要素に吸入させてしまうことなく、中間冷却器外に抜くことができ、また、中間冷却器バイパス管によって、前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が中間冷却器を通過することなく後段側の圧縮要素に吸入される流れを生じさせた状態で運転している際に、吸入戻し管によって、中間冷却器と圧縮機構の吸入側とを接続させることで、中間冷却器内に液冷媒が溜まり込みにくい状態にすることができるため、中間冷却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なくなり、圧縮機構の信頼性を向上させることができる。しかも、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間冷却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、中間冷却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、中間冷却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２の発明では、切換機構を加熱運転状態にしている際は、利用側熱交換器における加熱能力の低下を抑え、しかも、切換機構を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間冷却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、中間冷却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、中間冷却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３の発明では、複数の弁によって、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。

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）空気調和装置の基本構成
図１は、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、冷房運転が可能となるように構成された冷媒回路１０を有し、超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う装置である。

空気調和装置１の冷媒回路１０は、主として、圧縮機構２と、熱源側熱交換器４と、膨張機構５と、利用側熱交換器６と、中間冷却器７とを有している。

圧縮機構２は、本実施形態において、２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機２１から構成されている。圧縮機２１は、ケーシング２１ａ内に、圧縮機駆動モータ２１ｂと、駆動軸２１ｃと、圧縮要素２ｃ、２ｄとが収容された密閉式構造となっている。圧縮機駆動モータ２１ｂは、駆動軸２１ｃに連結されている。そして、この駆動軸２１ｃは、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄに連結されている。すなわち、圧縮機２１は、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄが単一の駆動軸２１ｃに連結されており、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄがともに圧縮機駆動モータ２１ｂによって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。圧縮要素２ｃ、２ｄは、本実施形態において、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素である。そして、圧縮機２１は、吸入管２ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素２ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８に吐出し、中間冷媒管８に吐出された冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に吐出管２ｂに吐出するように構成されている。ここで、中間冷媒管８は、圧縮要素２ｄの前段側に接続された圧縮要素２ｃから吐出された冷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放熱器としての熱源側熱交換器４に送るための冷媒管であり、吐出管２ｂには、油分離機構４１と逆止機構４２とが設けられている。油分離機構４１は、圧縮機構２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２の吸入側へ戻す機構であり、主として、圧縮機構２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器４１ａと、油分離器４１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構２の吸入管２ａに戻す油戻し管４１ｂとを有している。油戻し管４１ｂには、油戻し管４１ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構４１ｃが設けられている。減圧機構４１ｃは、本実施形態において、キャピラリチューブが使用されている。逆止機構４２は、圧縮機構２の吐出側から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。

熱源側熱交換器４は、冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器４は、その一端が圧縮機構２に接続されており、その他端が膨張機構５に接続されている。尚、ここでは図示しないが、熱源側熱交換器４には、熱源側熱交換器４を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源として水や空気が供給されるようになっている。

膨張機構５は、放熱器としての熱源側熱交換器４から蒸発器としての利用側熱交換器６に送られる冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。膨張機構５は、その一端が熱源側熱交換器４に接続され、その他端が利用側熱交換器６に接続されている。また、本実施形態において、膨張機構５は、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を蒸発器としての利用側熱交換器６に送る前に冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。

利用側熱交換器６は、冷媒の蒸発器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器６は、その一端が膨張機構５に接続されており、その他端が圧縮機構２に接続されている。尚、ここでは図示しないが、利用側熱交換器６には、利用側熱交換器６を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源としての水や空気が供給されるようになっている。

中間冷却器７は、中間冷媒管８に設けられており、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の冷却器として機能する熱交換器である。尚、ここでは図示しないが、中間冷却器７には、中間冷却器７を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源としての水や空気が供給されるようになっている。このように、中間冷却器７は、冷媒回路１０を循環する冷媒を用いたものではないという意味で、外部熱源を用いた冷却器ということができる。

また、中間冷媒管８には、中間冷却器７をバイパスするように、中間冷却器バイパス管９が接続されている。この中間冷却器バイパス管９は、中間冷却器７を流れる冷媒の流量を制限する冷媒管である。そして、中間冷却器バイパス管９には、中間冷却器バイパス開閉弁１１が設けられている。中間冷却器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、電磁弁である。この中間冷却器バイパス開閉弁１１は、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、基本的には閉止される。

また、中間冷媒管８には、中間冷却器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端との接続部から中間冷却器７の入口までの部分に、中間冷却器開閉弁１２が設けられている。この中間冷却器開閉弁１２は、中間冷却器７を流れる冷媒の流量を制限する機構である。中間冷却器開閉弁１２は、本実施形態において、電磁弁である。この中間冷却器開閉弁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、基本的には開けられる。

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の中間冷却器７の出口から中間冷却器バイパス管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、中間冷媒管８又は中間冷却器７の一端（ここでは、入口）には、第１吸入戻し管９２が接続されている。この第１吸入戻し管９２は、中間冷却器バイパス管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、中間冷却器７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。本実施形態において、第１吸入戻し管９２は、その一端が、中間冷媒管８の中間冷却器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端との接続部から中間冷却器７の入口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。そして、第１吸入戻し管９２には、第１吸入戻し開閉弁９２ａが設けられている。第１吸入戻し開閉弁９２ａは、本実施形態において、電磁弁である。この第１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、基本的には閉止される。

さらに、空気調和装置１は、ここでは図示しないが、圧縮機構２、膨張機構５、中間冷却器バイパス開閉弁１１、中間冷却器開閉弁１２、第１吸入戻し開閉弁９２ａ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５を用いて説明する。ここで、図２は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図３は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。図４は、冷房開始制御のフローチャートである。図５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２、３の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図２、３の点Ａ、Ｆにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２、３の点Ｂ１、Ｃ１における圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時においては、膨張機構５が開度調節される。また、中間冷媒管８の中間冷却器開閉弁１２が開けられ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間冷却器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間冷却器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る（但し、後述の冷房開始制御時を除く）。

この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１〜図３の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図１〜図３の点Ｂ１参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器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３の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、次に、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図１〜図３の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２を通じて、冷媒の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１〜図３の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構５によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の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３の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、利用側熱交換器６において、加熱源としての水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３の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、空気調和装置１では、圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させるための中間冷媒管８に中間冷却器７を設けるとともに、冷房運転において、中間冷却器開閉弁１２を開け、また、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１を閉めることによって、中間冷却器７を冷却器として機能する状態にしているため、中間冷却器７を設けなかった場合（この場合には、図２、図３において、点Ａ→点Ｂ１→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｆの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮要素２ｃの後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の温度が低下し（図３の点Ｂ１、Ｃ１参照）、圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の温度も低下することになる（図３の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、高圧の冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４において、中間冷却器７を設けなかった場合に比べて、冷却源としての水や空気と冷媒との温度差を小さくすることが可能になり、図３の点Ｂ１、Ｄ’、Ｄ、Ｃ１を結ぶことによって囲まれる面積に相当する分の放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。

＜冷房開始制御＞
上述のような中間冷却器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、中間冷却器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、中間冷却器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、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２によって、中間冷却器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４及び図５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、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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、中間冷却器バイパス開閉弁１１を開け、そして、中間冷却器開閉弁１２を閉める。そうすると、中間冷却器バイパス管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冷却器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、中間冷却器７が冷却器として機能しない状態にされるとともに、中間冷却器バイパス管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５参照）。そして、このような状態において、第１吸入戻し開閉弁９２ａを開ける。そうすると、第１吸入戻し管９２によって、中間冷却器７と圧縮機構２の吸入側とが接続されて、中間冷却器７（より具体的には、中間冷却器７を含む中間冷却器開閉弁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、中間冷却器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５参照）。

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、中間冷却器７内に液冷媒が溜まり込んでいたとしても、中間冷却器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、中間冷却器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、中間冷却器７内に溜まり込んでいる液冷媒を中間冷却器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、中間冷却器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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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１吸入戻し開閉弁９２ａを閉める。そうすると、中間冷却器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、中間冷却器開閉弁１２を開け、そして、中間冷却器バイパス開閉弁１１を閉める。そうすると、中間冷却器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、中間冷却器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の開閉状態によって行うようにしているが、図６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冷却器切換弁９３を設けた冷媒回路１１０にしてもよい。

ここで、中間冷却器切換弁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の中間冷却器７の入口側と、中間冷却器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端と、第１吸入戻し管９２の中間冷却器７側端に接続された四路切換弁である。また、中間冷却器バイパス管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、中間冷却器切換弁９３を、中間冷却器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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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６の中間冷却器切換弁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、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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６の中間冷却器切換弁９３の破線を参照）、上述の実施形態と同様の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、中間冷却器切換弁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は、冷房運転が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冷却器７、中間冷却器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冷却器バイパス管９、及び、中間冷却器バイパス管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、中間冷却器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させるため第１吸入戻し管９２を設けるようにしているが、この構成に加えて、冷房運転と暖房運転とが切換可能に構成にしてもよい。

例えば、図７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、冷房運転と暖房運転とを切換可能にするための切換機構３が設けられ、そして、膨張機構５に代えて第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂが設けられるとともに、ブリッジ回路１７、及び、レシーバ１８が設けられた冷媒回路２１０にすることができる。

切換機構３は、冷媒回路２１０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から吐出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７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から吐出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７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）。本変形例において、切換機構３は、圧縮機構２の吸入側、圧縮機構２の吐出側、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６に接続された四路切換弁である。尚、切換機構３は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。

このように、切換機構３は、圧縮機構２、熱源側熱交換器４、第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、第２膨張機構５ｂ、利用側熱交換器６の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構２、利用側熱交換器６、第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、第２膨張機構５ｂ、熱源側熱交換器４の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換えることができるように構成されている。

ブリッジ回路１７は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間に設けられており、レシーバ１８の入口に接続されるレシーバ入口管１８ａ、及び、レシーバ１８の出口に接続されるレシーバ出口管１８ｂに接続されている。ブリッジ回路１７は、本変形例において、４つの逆止弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを有している。そして、入口逆止弁１７ａは、熱源側熱交換器４からレシーバ入口管１８ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。入口逆止弁１７ｂは、利用側熱交換器６からレシーバ入口管１８ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁１７ａ、１７ｂは、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の一方からレシーバ入口管１８ａに冷媒を流通させる機能を有している。出口逆止弁１７ｃは、レシーバ出口管１８ｂから利用側熱交換器６への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。出口逆止弁１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂから熱源側熱交換器４への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、出口逆止弁１７ｃ、１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂから熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の他方に冷媒を流通させる機能を有している。

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、本変形例において、電動膨張弁が使用されている。また、本変形例において、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２１０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２吸入戻し管１８ｆが接続されている。この第２吸入戻し管１８ｆには、第２吸入戻し開閉弁１８ｇが設けられている。第２吸入戻し開閉弁１８ｇは、本変形例において、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、本変形例において、電動膨張弁が使用されている。また、本変形例において、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。

このように、本変形例では、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。

尚、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１は、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時には、上述の実施形態及びその変形例と同様、閉める制御がなされ（但し、冷房開始制御時を除く）、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時には、開ける制御がなされる。また、中間冷媒管８の中間冷却器開閉弁１２は、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時には、上述の実施形態及びその変形例と同様、開ける制御がなされ（但し、冷房開始制御時を除く）、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時には、閉める制御がなされる。さらに、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａは、冷房開始制御時だけでなく、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時にも開ける制御がなされる。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図７、図２〜図４、図８〜図１１を用いて説明する。ここで、図８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り、図９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１０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１１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る。ここで、冷房運転時の冷凍サイクルや冷房開始制御については、図２〜図４を用いて説明するものとする。また、以下の冷房運転、冷房開始制御及び暖房運転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２、３の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図９、１０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２、３の点Ａ、Ｆにおける圧力や図９、１０の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２、図３、図９、図１０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７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の中間冷却器開閉弁１２が開けられ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間冷却器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間冷却器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る（但し、後述の冷房開始制御時を除く）。

この冷媒回路２１０の状態において、低圧の冷媒（図７、図２、図３の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図７、図２、図３の点Ｂ１参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間冷却器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７、図２、図３の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、次に、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図７、図２、図３の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２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７、図２、図３の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、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７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７、図２、図３の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、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７、図２、図３の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、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、本変形例の空気調和装置１では、上述の実施形態と同様に、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、中間冷却器７を設けなかった場合に比べて、冷却源としての水や空気と冷媒との温度差を小さくすることが可能になり、運転効率を向上させることができる。

＜冷房開始制御＞
本変形例の中間冷却器７においても、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、中間冷却器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、中間冷却器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、本変形例においても、上述の実施形態と同様に、上述の冷房運転の開始時に、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２によって、中間冷却器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。

尚、本変形例の冷房開始制御については、冷房運転開始の指令に伴い、切換機構３を冷却運転状態とする点を除いては、上述の実施形態における冷房開始制御と同様であるため（図４及び図８参照）、ここでは、詳細な説明を省略する。

このため、本変形例においても、上述の実施形態と同様、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転の開始時に、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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、中間冷却器７内に液冷媒が溜まり込んでいたとしても、この液冷媒を中間冷却器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、中間冷却器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、中間冷却器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７、図１１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の中間冷却器開閉弁１２が閉められ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間冷却器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間冷却器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされる。

この冷媒回路２１０の状態において、低圧の冷媒（図７、図９〜図１１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７、図９〜図１１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、中間冷却器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管９を通過して（図７、図９〜図１１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７、図９〜図１１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９に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構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７、図９〜図１１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７、図１１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（図７、図９〜図１１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７、図９〜図１１の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

このように、本変形例の空気調和装置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、中間冷却器開閉弁１２を閉め、また、中間冷却器バイパス開閉弁１１を開けることによって、中間冷却器７を冷却器として機能しない状態にしているため、中間冷却器７だけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間冷却器７を冷却器として機能させた場合（この場合には、図９、図１０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１０の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、中間冷却器７だけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間冷却器７を冷却器として機能させた場合に比べて、外部への放熱を抑え、冷媒の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９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。

また、本変形例の空気調和装置１では、冷房運転の開始時と同様、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時にも、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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。このため、切換機構３を加熱運転状態にしている際における中間冷却器７から外部への放熱ロスを防ぐとともに、中間冷却器７内に液冷媒が溜まり込みにくい状態にすることができる。これにより、本変形例の空気調和装置１では、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時には、冷媒の放熱器としての利用側熱交換器６における加熱能力の低下を抑え、しかも、切換機構３を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間冷却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るため、中間冷却器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させることなく、中間冷却器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冷却器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

（５）変形例３
上述の変形例２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冷却器７、中間冷却器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冷却器バイパス管９、及び、中間冷却器バイパス管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、中間冷却器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させるため第１吸入戻し管９２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１２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変形例２の冷媒回路２１０（図７参照）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３１０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の中間冷却器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１２〜図１６を用いて説明する。ここで、図１３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１４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１５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１６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、上述の変形例２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１３、図１４の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図１５、図１６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１３、１４の点Ａ、Ｆにおける圧力や図１５、図１６の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図１３〜図１６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１２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、本実施形態において、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の中間冷却器開閉弁１２が開けられ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間冷却器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間冷却器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る（但し、冷房開始制御時を除く）。

この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図１２〜図１４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１２〜図１４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、中間冷却器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１２〜図１４の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、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１２〜図１４の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１２〜図１４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１２〜図１４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１３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１２〜図１４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１２〜図１４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１２〜図１４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１２〜図１４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１２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１２〜図１４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１２〜図１４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、中間冷却器７を冷却器として機能する状態にしていることから、中間冷却器７を設けなかった場合に比べて、熱源側熱交換器４における放熱ロスを小さくできるようになっている。

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、中間冷却器７のような外部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素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１４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１４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１４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、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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、中間冷却器７内に液冷媒が溜まり込んでいたとしても、この液冷媒を中間冷却器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、中間冷却器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、中間冷却器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１２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の中間冷却器開閉弁１２が閉められ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間冷却器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間冷却器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされる。

この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図１２、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１２、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、冷房運転時とは異なり、中間冷却器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管９を通過して（図１２、図１５、図１６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１２、図１５、図１６の点Ｋ参照）と合流することで冷却される（図１２、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１２、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、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１２、図１５、図１６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１２、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１２、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１２、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１２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（図１２、図１５、図１６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１２、図１５、図１６の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

そして、本変形例の構成においては、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、中間冷却器７だけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間冷却器７を冷却器として機能させた場合に比べて、外部への放熱を抑え、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、中間冷却器７のような外部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素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、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に送られる冷媒と第１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に送られる冷媒と第１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、本変形例においても、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時にも、中間冷却器バイパス管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１吸入戻し管９２を通じて中間冷却器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３を加熱運転状態にしている際における中間冷却器７から外部への放熱ロスを防ぐとともに、中間冷却器７内に液冷媒が溜まり込みにくい状態にすることができ、これにより、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時には、冷媒の放熱器としての利用側熱交換器６における加熱能力の低下を抑え、しかも、切換機構３を冷却運転状態にした運転の開始時に、中間冷却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、中間冷却器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させることなく、中間冷却器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冷却器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

（６）変形例４
上述の変形例３における冷媒回路３１０（図１２参照）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、３１０（図１、６、７、１２参照）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３１０（図１２参照）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１７参照）、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２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１７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４１０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、本実施形態において、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２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４１０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１７、図１３、図１４、図１８、図１９を用いて説明する。ここで、図１８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１９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、上述の変形例２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１３、図１４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１３、図１４の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図１８、図１９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１３、１４の点Ａ、Ｆにおける圧力や図１８、図１９の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図１３、１４の点Ｂ１、Ｃ１、Ｇ、Ｊ、Ｋや図１８、図１９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１７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の中間冷却器開閉弁１２が開けられ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間冷却器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間冷却器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る（但し、冷房開始制御時を除く）。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４１０の状態において、低圧の冷媒（図１７、図１３、図１４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１７、図１３、図１４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、中間冷却器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１７、図１３、図１４の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、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１７、図１３、図１４の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１７、図１３、図１４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１７、図１３、図１４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１３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１７、図１３、図１４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１７、図１３、図１４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１７、図１３、図１４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１７、図１３、図１４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１７、図１３、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、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１７、図１３、図１４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１７、図１３、図１４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１７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の中間冷却器開閉弁１２が閉められ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間冷却器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間冷却器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされる。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４１０の状態において、低圧の冷媒（図１７〜図１９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１７〜図１９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、中間冷却器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管９を通過して（図１７〜図１９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１７〜図１９の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１７〜図１９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１７〜図１９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１８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１７〜図１９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１７〜図１９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（図１７〜図１９の点Ｅ参照）。そして、蒸発器としての熱源側熱交換器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１７〜図１９の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての熱源側熱交換器４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、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冷却器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

（７）変形例５
上述の変形例４における冷媒回路４１０（図１７参照）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１７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２０に示されるように、上述の変形例４における冷媒回路４１０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５１０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から膨張機構５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２０〜図２２、図１８、図１９を用いて説明する。ここで、図２１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２２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、上述の変形例２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１８、図１９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２１、図２２の点Ｄ、Ｅ、Ｉ、Ｒにおける圧力や図１８、図１９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２１、２２の点Ａ、Ｆ、Ｆ、Ｓ’、Ｕにおける圧力や図１８、図１９の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２１、２２の点Ｂ１、Ｃ１、Ｇ、Ｊ、Ｋや図１８、図１９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２０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の中間冷却器開閉弁１２が開けられ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間冷却器７が冷却器として機能する状態とされるとともに、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間冷却器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る（但し、冷房開始制御時を除く）。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５１０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５１０の状態において、低圧の冷媒（図２０〜図２２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２０〜図２２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、中間冷却器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２０〜図２２の点Ｃ１参照）。この中間冷却器７において冷却された冷媒は、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２０〜図２２の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図２０〜図２２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２０〜図２２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２１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２０〜図２２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２０〜図２２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２０〜図２２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２０〜図２２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２０〜図２２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２０〜図２２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２０〜図２２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２０〜図２２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２０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の中間冷却器開閉弁１２が閉められ、そして、中間冷却器バイパス管９の中間冷却器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間冷却器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第１吸入戻し管９２の第１吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間冷却器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされる。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５１０の状態において、低圧の冷媒（図２０、図１８、図１９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２０、図１８、図１９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、中間冷却器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間冷却器バイパス管９を通過して（図２０、図１８、図１９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２０、図１８、図１９の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図２０、図１８、図１９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２０、図１８、図１９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１８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２０、図１８、図１９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２０、図１８、図１９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（図２０、図１８、図１９の点Ｅ参照）。そして、蒸発器としての熱源側熱交換器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２０、図１８、図１９の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての熱源側熱交換器４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、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４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２０〜図２２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２１、図２２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冷却器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

（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２３に示されるように、上述の変形例５における冷媒回路５１０（図２０参照）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６１０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。

中間冷却器７は、本変形例において、中間冷媒管８を構成する中間母管８２に設けられており、第１圧縮機構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、中間冷却器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に対して中間冷却器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２０〜図２２、図１８、図１９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冷却器切換弁９３を設けるようにしてもよい。

（９）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、多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、後段側の圧縮要素における液圧縮が生じないようにして、圧縮機構の信頼性を向上させることができる。

本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 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。 変形例２にかかる空気調和装置の概略構成図である。 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２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２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。 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。 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。

１ 空気調和装置（冷凍装置）
２、１０２ 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 中間冷却器
８ 中間冷媒管
９ 中間冷却器バイパス管
９２ 第１吸入戻し管
９３ 中間冷却器切換弁

Claims (3)

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）と、
   熱源側熱交換器（４）と、
   利用側熱交換器（６）と、
   前記前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を前記後段側の圧縮要素に吸入させるための中間冷媒管（８）に設けられ、前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間冷却器（７）と、
   前記中間冷却器をバイパスするように前記中間冷媒管に接続されている中間冷却器バイパス管（９）と、
   前記中間冷却器バイパス管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状態にしている際に、前記中間冷却器と前記圧縮機構の吸入側とを接続させるための吸入戻し管（９２）と、
   前記圧縮機構、前記熱源側熱交換器、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、前記利用側熱交換器、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、
   を備えており、
   前記切換機構を前記冷却運転状態にした運転の開始時に、前記中間冷却器バイパス管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、前記吸入戻し管を通じて前記中間冷却器と前記圧縮機構の吸入側とを接続させる、
   冷凍装置（１）。
2. 前記圧縮機構（２、１０２）、前記熱源側熱交換器（４）、前記利用側熱交換器（６）の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、前記圧縮機構、前記利用側熱交換器、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）をさらに備えており、
   前記切換機構を前記加熱運転状態にしている際に、前記中間冷却器バイパス管（９）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）を通じて前記中間冷却器（７）と前記圧縮機構の吸入側とを接続させる、
   請求項１に記載の冷凍装置（１）。
3. 前記中間冷却器（７）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）を通じて前記中間冷却器（７）と前記圧縮機構（２、１０２）の吸入側とを接続させないようにする冷媒不戻し状態と、前記中間冷却器バイパス管（９）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を通じて前記中間冷却器と前記圧縮機構の吸入側とを接続させるようにする冷媒戻し状態とを切り換えることが可能な中間冷却器切換弁（９３）をさらに備えている、
   請求項１又は２に記載の冷凍装置（１）。

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