JP5141364B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置、特に、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを有する複数の圧縮機が並列に接続され、かつ、中間圧インジェクションが可能な冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置に関する。

従来より、中間圧インジェクションが可能な冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置の１つとして、特許文献１に示されるような、中間圧インジェクションが可能な冷媒回路を有し、二酸化炭素を冷媒として使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置がある。この空気調和装置は、主として、直列に接続された前後段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、室外熱交換器又は室内熱交換器において放熱した冷媒の一部を後段側圧縮要素に戻すための後段側インジェクション管とを有している。ここで、圧縮機は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮する前段側圧縮要素と、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮する後段側圧縮要素とを有している。
特開２００７−２３２２６３号公報

上述の空気調和装置においては、圧縮機の後段側圧縮要素から吐出された後に室外熱交換器又は室内熱交換器において放熱した冷媒の一部を、後段側インジェクション管を通じて、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを接続する中間冷媒管に戻すことによって、圧縮機の前段側圧縮要素から吐出されて後段側圧縮要素に吸入される冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒に合流させる中間圧インジェクションを行い、後段側圧縮要素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。

このような空気調和装置において、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを有する複数の圧縮機を並列に接続するとともに、複数の圧縮機の一つを運転容量を可変できる第１圧縮機とし、圧縮機の運転容量の変更と他の圧縮機の運転台数の変更とを組み合わせることによって、複数の圧縮機全体の運転容量を可変できるようにすることができる。そして、このような構成では、第１圧縮機を起動させた状態において他の圧縮機を起動させるにあたり、他の圧縮機の起動に先立って第１圧縮機の運転容量を下げる操作が行われる。

このとき、第１圧縮機の前段側圧縮要素から吐出される冷媒の流量が減少することから、中間冷媒管を流れる冷媒の流量に比べて、後段側インジェクション管から中間冷媒管に戻される冷媒の流量が相対的に多い状態になって、第１圧縮機の後段側圧縮要素に吸入される冷媒が一時的に湿り状態になるおそれがあり、これにより、装置の信頼性が低下するという問題がある。

本発明の課題は、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを有する複数の圧縮部が並列に接続され、かつ、中間圧インジェクションが可能な冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、既に起動している圧縮部が存在している状態で他の圧縮部を起動させる際に、既に起動している圧縮部の後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることにある。

第１の発明にかかる冷凍装置は、超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍装置であって、圧縮機構と、中間冷媒管と、圧縮機構によって圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、放熱器によって放熱された冷媒を蒸発させる蒸発器と、後段側インジェクション管とを備えている。圧縮機構は、運転容量の可変できる第１圧縮部と第２圧縮部とを含んでいる。第１圧縮部は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮する第１前段側圧縮要素と、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮する第１後段側圧縮要素とを有している。第２圧縮部は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮する第２前段側圧縮要素と冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮する第２後段側圧縮要素とを有している。ここで、「圧縮部」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直列に接続したものを意味しており、「圧縮機構」とは、これらの「圧縮部」を並列に接続されたものを意味している。中間冷媒管は、前段側圧縮要素から吐出された冷媒を後段側圧縮要素に吸入させる冷媒管である。後段側インジェクション管は、後段側インジェクション弁を有しており、放熱器において放熱した冷媒を分岐して中間冷媒管に戻す冷媒管である。そして、この冷凍装置は、第１圧縮部を起動させた状態から第２圧縮部を起動する後発圧縮部起動制御において、第２圧縮部の起動に先立って第１圧縮部の運転容量を下げる際に、後段側インジェクション弁の開度を小さくするものである。

この冷凍装置では、運転容量を可変できる第１圧縮部を起動させた状態から第２圧縮部を起動する後発圧縮部起動制御において、第２圧縮部の起動に先立って第１圧縮部の運転容量を下げる際に、後段側インジェクション弁の開度を小さくするようにしているため、第１前段側圧縮要素から吐出される冷媒の流量が減少するにもかかわらず、後段側インジェクション管から中間冷媒管に戻される冷媒の流量が中間冷媒管を流れる冷媒の流量に比べて多い状態になるのを避けて、第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることができ、これにより、装置の信頼性を向上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、中間冷媒管は、第１前段側圧縮要素の吐出側に接続される第１入口側中間枝管と、第２前段側圧縮要素の吐出側に接続される第２入口側中間枝管と、入口側中間枝管が合流する中間母管と、中間母管から分岐されて第１後段側圧縮要素の吸入側に接続される第１出口側中間枝管と、後段側吸入弁を有しており中間母管から分岐されて第２後段側圧縮要素の吸入側に接続される第２出口側中間枝管とを含んでおり、後段側インジェクション管は、中間母管に接続されており、後発圧縮部起動弁を有し第２入口側中間枝管と第２出口側中間枝管とを連通させる起動バイパス管をさらに備えている。そして、この冷凍装置は、後発圧縮部起動制御において、後段側吸入弁を閉め、かつ、後発圧縮部起動弁を開けた状態で第２圧縮部を起動し、第２圧縮部が起動された後に、後段側吸入弁を開け、かつ、後発圧縮部起動弁を閉めるものである。

この冷凍装置では、中間冷媒管によって、第１前段側圧縮要素から吐出された冷媒と第２前段側圧縮要素から吐出された冷媒とが一旦合流した後に、第１後段側圧縮要素の吸入側と第２後段側圧縮要素の吸入側とに分岐されるようになっており、第１圧縮部だけを起動させた状態においては、第２圧縮部の第２前段側圧縮要素の吐出側及び第２後段側圧縮要素の吸入側が、中間冷媒管を通じて、既に起動されている第１圧縮部の第１前段側圧縮要素の吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素の吸入側の圧力の影響を受けた状態になる。このため、第１圧縮部を起動させた状態において第２圧縮部を起動させる際に、第２圧縮部の第２前段側圧縮要素の吐出側及び第２後段側圧縮要素の吸入側が第１圧縮部の第１前段側圧縮要素の吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素の吸入側の圧力の影響を受けた状態を緩和しなければ、第２圧縮部を安定的に起動することが困難になるおそれがある。

そこで、この冷凍装置では、第２出口側中間枝管に後段側吸入弁を設け、かつ、第２入口側中間枝管と第２出口側中間枝管とを連通させる起動バイパス管を設けて、後発圧縮部起動制御において、この後段側吸入弁を閉め、かつ、起動バイパス管に設けられた後発圧縮部起動弁を開けた状態で第２圧縮部を起動するようにしている。これにより、第２圧縮部の第２前段側圧縮要素から吐出された冷媒を、第１圧縮部の第１前段側圧縮要素から吐出される冷媒に合流させることなく、起動バイパス管を通じて、第２圧縮部の第２後段側圧縮要素に吸入させることができるようになるため、第２圧縮部の第２前段側圧縮要素の吐出側及び第２後段側圧縮要素の吸入側が第１圧縮部の第１前段側圧縮要素の吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素の吸入側の圧力の影響を受けた状態を緩和することができ、第１圧縮部を起動させた状態において第２圧縮部を起動させる際に、第２圧縮部を安定的に起動することができる。そして、第２圧縮部が安定的に起動された後には、後段側吸入弁を開け、かつ、後発圧縮部起動弁を閉めることで、第２圧縮部の第２前段側圧縮要素から吐出された冷媒を第１圧縮部の第１前段側圧縮要素から吐出された冷媒と合流させた状態である通常の運転状態に移行することができる。

第３の発明にかかる冷凍装置は、第２の発明にかかる冷凍装置において、後発圧縮部起動制御において、後段側吸入弁が開けられ、かつ、後発圧縮部起動弁が閉められる際に、後段側インジェクション弁の開度を大きくするものである。

この冷凍装置において、第２圧縮部が起動された後であって、後段側吸入弁が開けられ、かつ、後発圧縮部起動弁が閉められた状態に移行した後（すなわち、通常の運転状態）においても、後段側インジェクション弁の開度を小さいままにしていると、第１前段側圧縮要素から吐出された冷媒と第２前段側圧縮要素から吐出された冷媒との両方が合流して中間冷媒管の中間母管を流れているのにもかかわらず、中間母管を流れる冷媒の流量に比べて、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒の流量が相対的に少ない状態になって、中間圧インジェクションによる圧縮機構の消費動力の低減や運転効率の向上の効果が十分に得られない状態となってしまう。このため、このような状態になるのを避けるために、第２圧縮部が起動された後には、速やかに、後段側インジェクション弁の開度を大きくして、後段側インジェクション管から中間冷媒管に戻される冷媒の流量を増加させることが望ましい。

しかし、第２圧縮部が起動された後であっても、後段側吸入弁が閉められ、かつ、後発圧縮部起動弁が開けられた閉められた状態（すなわち、第２圧縮部の起動直後の通常の運転に移行する前の状態）において、後段側インジェクション弁の開度を大きくしてしまうと、中間冷媒管の中間母管を流れる冷媒が第１前段側圧縮要素から吐出された冷媒だけであるにもかかわらず、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒の流量が増加することになるため、中間母管を流れる冷媒の流量に比べて、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒の流量が相対的に多い状態になって、第１圧縮部の第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるおそれがある。

そこで、この冷凍装置では、第２圧縮部が起動された後であっても、後段側吸入弁が閉められ、かつ、後発圧縮部起動弁が開けられた閉められた状態においては、後段側インジェクション弁の開度を大きくせずに、後段側吸入弁が開けられ、かつ、後発圧縮部起動弁が閉められる際に、後段側インジェクション弁の開度を大きくすることで、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒の流量を、第２圧縮部の起動時における後段側吸入弁及び後発圧縮部起動弁の開閉状態が考慮された適切なものにすることができ、これにより、後段側吸入弁及び後発圧縮部起動弁の開閉制御を伴う第２圧縮部の起動時においても、第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えるとともに、通常の運転状態に移行された際には、速やかに、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒の流量を増加させることができる。

第４の発明にかかる冷凍装置は、第２又は第３の発明にかかる冷凍装置において、中間母管には、前段側圧縮要素から吐出されて後段側圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器が設けられている。

この冷凍装置では、中間母管に中間熱交換器が設けられており、中間母管を流れる冷媒が、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒と合流する前に、前段側圧縮要素から吐出された状態よりも冷却された状態になるため、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒と合流した後に後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるおそれが高くなっている。

しかし、この冷凍装置では、第１圧縮部を起動させた状態から第２圧縮部を起動する後発圧縮部起動制御において、第２圧縮部の起動に先立って第１圧縮部の運転容量を下げる際に、後段側インジェクション弁の開度を小さくするようにしているため、また、後発圧縮部起動制御において、後段側吸入弁を閉め、かつ、後発圧縮部起動弁を開けた状態で第２圧縮部を起動し、第２圧縮部が起動された後に、後段側吸入弁を開け、かつ、後発圧縮部起動弁を閉めることで、第２圧縮部を安定的に起動させた後においては、後段側吸入弁が開けられ、かつ、後発圧縮部起動弁が閉められる際に、後段側インジェクション弁の開度を大きくするようにしているため、中間母管を流れる冷媒が、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒と合流する前に、前段側圧縮要素から吐出された状態よりも冷却された状態になるものであるにもかかわらず、第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることができ、これにより、装置の信頼性を向上させることができる。

第５の発明にかかる冷凍装置は、第１〜第４の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、放熱器において放熱した冷媒と後段側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器をさらに備えている。

第６の発明にかかる冷凍装置は、第１〜第５の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、超臨界域で作動する冷媒は、二酸化炭素である。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１、第５及び第６の発明では、第１圧縮部を起動させた状態から第２圧縮部を起動する後発圧縮部起動制御において、第２圧縮部の起動に先立って第１圧縮部の運転容量を下げる際に、第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることができ、これにより、装置の信頼性を向上させることができる。

第２の発明では、第１圧縮部を起動させた状態において第２圧縮部を起動させる際に、第２圧縮部を安定的に起動することができる。

第３の発明では、後段側吸入弁及び後発圧縮部起動弁の開閉制御を伴う第２圧縮部の起動時においても、第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えるとともに、通常の運転状態に移行された際には、速やかに、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒の流量を増加させることができる。

第４の発明では、中間母管を流れる冷媒が、後段側インジェクション管から中間母管に戻される冷媒と合流する前に、前段側圧縮要素から吐出された状態よりも冷却された状態になるものであるにもかかわらず、第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることができ、これにより、装置の信頼性を向上させることができる。

以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について説明する。

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

空気調和装置１の冷媒回路１０は、主として、圧縮機構１０２と、切換機構３と、熱源側熱交換器４と、ブリッジ回路１７と、レシーバ１８と、第１膨張機構５ａと、第２膨張機構５ｂと、第１後段側インジェクション管１８ｃと、利用側熱交換器６と、中間熱交換器７とを有している。

圧縮機構１０２は、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを有する複数の圧縮部（ここでは、２つの圧縮部１０３、１０４）を並列に接続するとともに、圧縮部１０３、１０４の一つ（ここでは、第１圧縮部１０３）を運転容量を可変できるものとし、第１圧縮部１０３の運転容量の変更と他の圧縮部（ここでは、第２圧縮部１０４）の運転台数の変更とを組み合わせることによって、圧縮機構１０２全体の運転容量を可変できるように構成したものであり、本実施形態において、運転容量を可変できる第１圧縮部１０３としての第１圧縮機２９と第２圧縮部１０４としての第２圧縮機３０とを有している。

第１圧縮機２９は、ケーシング２９ａ内に、圧縮機駆動モータ２９ｂと、駆動軸２９ｃと、圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄ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２９ｂは、駆動軸２９ｃに連結されている。そして、この駆動軸２９ｃは、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄに連結されている。すなわち、第１圧縮機２９は、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄが単一の駆動軸２９ｃに連結されており、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄがともに圧縮機駆動モータ２９ｂ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。ここで、圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄ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。また、圧縮機駆動モータ２９ｂは、本実施形態において、インバータ装置（図示せず）によって運転周波数（モータ回転数）が制御されることで、運転容量を可変することが可能になっており、第２圧縮機３０よりも優先的に運転が行われる（すなわち、圧縮機構１０２を起動する際には、第１圧縮部１０３としての第１圧縮機２９が第２圧縮部１０４としての第２圧縮機３０よりも先に起動され、圧縮機構１０２を停止する際には、第２圧縮機３０が第２圧縮機３０よりも先に停止される）ようになっている。そして、第１圧縮機２９は、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に接続されており、第１前段側圧縮要素１０３ｃによって、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を第１吸入枝管１０３ａから吸入して冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮した後に中間冷媒管８に吐出し、第１後段側圧縮要素１０３ｄによって、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を中間冷媒管８から吸入して冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮した後に第１吐出枝管１０３ｂに吐出するように構成されている。

第２圧縮機３０は、ケーシング３０ａ内に、圧縮機駆動モータ３０ｂと、駆動軸３０ｃと、圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄ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３０ｂは、駆動軸３０ｃに連結されている。そして、この駆動軸３０ｃは、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄに連結されている。すなわち、第２圧縮機３０は、第１圧縮機２９と同様、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄが単一の駆動軸３０ｃに連結されており、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄがともに圧縮機駆動モータ３０ｂ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。ここで、圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄ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。但し、圧縮機駆動モータ３０ｂは、本実施形態において、第１圧縮機２９とは異なり、一定のモータ回転数で運転されるものである。そして、第２圧縮機３０は、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に接続されており、第２前段側圧縮要素１０４ｃによって、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を第２吸入枝管１０４ａから吸入して冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮して吐出し、第２後段側圧縮要素１０４ｄによって、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を中間冷媒管８から吸入して冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮した後に第２吐出枝管１０４ｂに吐出するように構成されている。

ここで、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る。そして、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圧縮部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圧縮部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圧縮部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圧縮部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。本実施形態において、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圧縮部１０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮部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圧縮部１０３から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量と第２圧縮部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、圧縮部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圧縮部１０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮部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。尚、本実施形態において、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。そして、逆止機構１４２、１４４は、圧縮部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から圧縮部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。

また、本実施形態において、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、第２圧縮部１０４だけが停止されている場合であっても、運転中の第１圧縮部１０３に対応する第１油戻し管１４１ｂから停止中の第２圧縮部１０４に対応する第２吸入枝管１０４ａに戻される冷凍機油は、吸入母管１０２ａに戻ることになり、運転中の第１圧縮部１０３の油切れが生じにくくなっている。

また、中間冷媒管８は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入させる冷媒管であり、主として、第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃの吐出側に接続される第１入口側中間枝管８１と、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素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圧縮部１０３の第１後段側圧縮要素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圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素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。そして、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圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素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側から第１前段側圧縮要素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圧縮部１０３の第２前段側圧縮要素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側から第２前段側圧縮要素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。本実施形態においては、逆止機構８１ａ、８４ａとして逆止弁が使用されている。このため、第１圧縮部１０３だけが運転中であっても、運転中の第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が中間冷媒管８を通じて、停止中の第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃの吐出側に達するということが生じないため、運転中の第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃ内を通じて圧縮機構１０２の吸入側に抜けて、停止中の第２圧縮部１０４の冷凍機油が第２圧縮部１０４内から流出するということが生じなくなっており、これにより、停止中の第２圧縮部１０４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。

また、本実施形態においては、中間冷媒管８（より具体的には、中間母管８２）が圧縮部１０３、１０４に共通に設けられており、中間冷媒管８によって、第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と第２前段側圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒とが一旦合流した後に、第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側と第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側とに分岐されるようになっており、第１圧縮部１０３だけを起動させた状態においては、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃの吐出側及び第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側が、中間冷媒管８を通じて、既に起動されている第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力の影響を受けた状態になる。このため、第１圧縮部１０３を起動させた状態において第２圧縮部１０４を起動させる際に、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃの吐出側及び第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側が第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力の影響を受けた状態を緩和しなければ、第２圧縮部１０４を安定的に起動することが困難になるおそれがある。そこで、本実施形態では、第２出口側中間枝管８５に後段側吸入弁８５ａを設け、かつ、第２入口側中間枝管８４と第２出口側中間枝管８５とを連通させる起動バイパス管８６を設けて、第１圧縮部１０３を起動させた状態から第２圧縮部１０４を起動する後発圧縮部起動制御において、この後段側吸入弁８５ａを閉め、かつ、起動バイパス管８６に設けられた後発圧縮部起動弁８６ａを開けた状態で第２圧縮部１０４を起動するようにしている。これにより、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒を、第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃ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、第２圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素１０４ｄに吸入させることができるようになるため、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃの吐出側及び第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側が第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力の影響を受けた状態を緩和することができ、第１圧縮部１０３を起動させた状態において第２圧縮部１０４を起動させる際に、第２圧縮部１０４を安定的に起動することができる。そして、第２圧縮部１０４が安定的に起動された後には、後段側吸入弁８５ａを開け、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａを閉めることで、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒を第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と合流させた状態である通常の運転状態に移行することができる。尚、本実施形態において、起動バイパス管８６は、その一端が第２出口側中間枝管８５の後段側吸入弁８５ａと第２圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側との間に接続され、その他端が第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素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圧縮部１０４を起動する際に、第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力の影響をさらに受けにくくしている。また、本実施形態においては、後段側吸入弁８５ａ及び後発圧縮部起動弁８６ａとして電磁弁が使用されている。

また、本実施形態においては、中間冷媒管８（より具体的には、中間母管８２）が圧縮部１０３、１０４に共通に設けられているため、運転中の第１圧縮部１０３に対応する第１前段側圧縮要素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圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側に達し、これにより、運転中の第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素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圧縮部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。しかし、本実施形態では、上述のように、第２出口側中間枝管８５に後段側吸入弁８５ａが設けられているため、第２圧縮部１０４が停止中の場合には、この後段側吸入弁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ことができる。これにより、運転中の第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素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圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側に達することがなくなるため、運転中の第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素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圧縮部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圧縮部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。

切換機構３は、冷媒回路１０内における冷媒の流れの方向を切り換えるための機構であり、冷房運転時には、熱源側熱交換器４を圧縮機構１０２によって圧縮される冷媒の放熱器として、かつ、利用側熱交換器６を熱源側熱交換器４において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構１０２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構１０２の吸入側と利用側熱交換器６とを接続し（図１の切換機構３の実線を参照、以下、この切換機構３の状態を「冷却運転状態」とする）、暖房運転時には、利用側熱交換器６を圧縮機構１０２によって圧縮される冷媒の放熱器として、かつ、熱源側熱交換器４を利用側熱交換器６において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構１０２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１０２の吸入側と熱源側熱交換器４の一端とを接続することが可能である（図１の切換機構３の破線を参照、以下、この切換機構３の状態を「加熱運転状態」とする）。本実施形態において、切換機構３は、圧縮機構１０２の吸入側、圧縮機構１０２の吐出側、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６に接続された四路切換弁である。尚、切換機構３は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。

このように、切換機構３は、冷媒回路１０を構成する圧縮機構１０２、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６だけに着目すると、圧縮機構１０２、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構１０２、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換えることができるように構成されている。

熱源側熱交換器４は、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器４は、その一端が切換機構３に接続されており、その他端がブリッジ回路１７を介して第１膨張機構５ａに接続されている。熱源側熱交換器４は、水や空気を熱源（すなわち、冷却源又は加熱源）とする熱交換器である。

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

第１膨張機構５ａは、レシーバ入口管１８ａに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。また、本実施形態において、第１膨張機構５ａは、冷房運転時には、熱源側熱交換器４において冷却された冷凍サイクルにおける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冷凍サイクルにおける高圧の冷媒をレシーバ１８を介して熱源側熱交換器４に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧する。

レシーバ１８は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路１０における冷媒の循環量が異なる等の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を溜めることができるように、第１膨張機構５ａで減圧された後の冷媒を一時的に溜めるために設けられた容器であり、その入口がレシーバ入口管１８ａに接続されており、その出口がレシーバ出口管１８ｂに接続されている。また、レシーバ１８には、レシーバ１８内から冷媒を抜き出して圧縮機構１０２の吸入母管１０２ａ（すなわち、圧縮機構１０２の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの吸入側）に戻すことが可能な第１吸入戻し管１８ｆが接続されている。

第１後段側インジェクション管１８ｃは、気液分離器としてのレシーバ１８によって気液分離されたガス冷媒を圧縮機構１０２の後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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、本実施形態において、レシーバ１８の上部と中間冷媒管８の中間母管８２（すなわち、圧縮機構１０２の後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄの吸入側）とを接続するように設けられている。この第１後段側インジェクション管１８ｃには、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄと第１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１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開閉制御が可能な弁であり、本実施形態において、電磁弁である。第１後段側インジェクション逆止機構１８ｅは、レシーバ１８から後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄへの冷媒の流れを許容し、かつ、後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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。

第１吸入戻し管１８ｆは、レシーバ１８から冷媒を抜き出して圧縮機構１０２の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃに戻すことが可能な冷媒管であり、本実施形態において、レシーバ１８の上部と吸入母管１０２ａ（すなわち、圧縮機構１０２の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの吸入側）とを接続するように設けられている。この第１吸入戻し管１８ｆには、第１吸入戻し開閉弁１８ｇが設けられている。第１吸入戻し開閉弁１８ｇは、開閉制御が可能な弁であり、本実施形態において、電磁弁である。

このように、レシーバ１８は、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄや第１吸入戻し開閉弁１８ｇを開けることによって第１後段側インジェクション管１８ｃや第１吸入戻し管１８ｆを使用する場合には、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、第１膨張機構５ａと第２膨張機構５ｂとの間において、気液分離する気液分離器として機能し、主として、レシーバ１８において気液分離されたガス冷媒をレシーバ１８の上部から圧縮機構１０２の後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄや前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃに戻すことができるようになっている。

第２膨張機構５ｂは、レシーバ出口管１８ｂに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。第２膨張機構５ｂは、その一端がレシーバ１８に接続され、その他端がブリッジ回路１７を介して利用側熱交換器６に接続されている。また、本実施形態において、第２膨張機構５ｂは、冷房運転時には、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒をレシーバ１８を介して利用側熱交換器６に送る前に冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧し、暖房運転時には、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒をレシーバ１８を介して熱源側熱交換器４に送る前に冷凍サイクルにおける低圧になるまでさらに減圧する。

利用側熱交換器６は、冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器６は、その一端がブリッジ回路１７を介して第１膨張機構５ａに接続されており、その他端が切換機構３に接続されている。利用側熱交換器６は、水や空気を熱源（すなわち、冷却源又は加熱源）とする熱交換器である。

このように、ブリッジ回路１７、レシーバ１８、レシーバ入口管１８ａ及びレシーバ出口管１８ｂによって、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒が、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａ、レシーバ入口管１８ａの第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が、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂ、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、熱源側熱交換器４に送ることができるようになっている。

中間熱交換器７は、中間冷媒管８に設けられており、本実施形態において、冷房運転時に、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒の冷却器として機能させることが可能な熱交換器である。より具体的には、中間熱交換器７は、中間冷媒管８を構成する中間母管８２に設けられており、冷房運転時には、第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒とが合流したものを冷却する熱交換器である。すなわち、中間熱交換器７は、冷房運転時には、２つの圧縮部１０３、１０４に共通の冷却器として機能するものとなっており、中間熱交換器７を設けるにあたり、圧縮機構１０２周りの回路構成の簡素化が図られている。この中間熱交換器７は、水や空気を熱源（ここでは、冷却源）とする熱交換器である。このように、中間熱交換器７は、冷媒回路１０を循環する冷媒を用いたものではないという意味で、外部熱源を用いた冷却器ということができる。

また、中間冷媒管８には、中間熱交換器７をバイパスするように、中間熱交換器バイパス管９が接続されている。この中間熱交換器バイパス管９は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する冷媒管である。そして、中間熱交換器バイパス管９には、中間熱交換器バイパス開閉弁１１が設けられている。中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、電磁弁である。この中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に閉め、切換機構３を加熱運転状態にしている際に開ける制御がなされる。すなわち、中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、冷房運転を行う際に閉め、暖房運転を行う際に開ける制御がなされる。

また、中間冷媒管８には、中間熱交換器バイパス管９の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ側端との接続部から中間熱交換器７の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ側端までの部分に、中間熱交換器開閉弁１２が設けられている。この中間熱交換器開閉弁１２は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する機構である。中間熱交換器開閉弁１２は、本実施形態において、電磁弁である。この中間熱交換器開閉弁１２は、本実施形態において、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に開け、切換機構３を加熱運転状態にしている際に閉める制御がなされる。すなわち、中間熱交換器開閉弁１２は、冷房運転を行う際に開け、暖房運転を行う際に閉める制御がなされる。

また、中間冷媒管８には、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの吐出側から後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄの吸入側への冷媒の流れを許容し、かつ、後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄの吸入側から前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構１５が設けられている。逆止機構１５は、本実施形態において、逆止弁である。尚、逆止機構１５は、本実施形態において、中間冷媒管８の中間熱交換器７の後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ側端から中間熱交換器バイパス管９の後段側の圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ側端との接続部までの部分に設けられている。

このように、本実施形態の空気調和装置１は、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能で、かつ、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可能な冷媒回路１０を有する二段圧縮式冷凍サイクルを行う構成において、中間熱交換器７及び中間熱交換器バイパス管９を設けることで、冷房運転時には、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒を中間熱交換器７によって冷却し、暖房運転時には、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒が中間熱交換器７によって冷却されないようにしている。しかも、圧縮機構１０２が、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを有する複数の圧縮部（ここでは、２つの圧縮部１０３、１０４）を並列に接続するとともに、圧縮部１０３、１０４の一つ（ここでは、第１圧縮部１０３）を運転容量を可変できるものとし、かつ、他の圧縮部（ここでは、第２圧縮部１０４）よりも優先的に運転されるものとし、第１圧縮部１０３の運転容量の変更と他の圧縮部（ここでは、第２圧縮部１０４）の運転台数の変更とを組み合わせることによって、圧縮機構１０２全体の運転容量を可変できるように構成しているため、第２圧縮部１０４を起動させる際においても、圧縮機構１０２全体の運転状態が不安定にならないように、後述の後発圧縮部起動制御を行うようにしている。

さらに、空気調和装置１には、各種のセンサが設けられている。具体的には、吸入母管１０２ａ又は圧縮機構１０２には、圧縮機構１０２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。また、中間冷媒管８には、中間冷媒管８を流れる冷媒の圧力である冷凍サイクルにおける中間圧を検出する中間圧力センサ５４が設けられている。また、空気調和装置１は、ここでは図示しないが、圧縮機構１０２、切換機構３、膨張機構５ａ、５ｂ、中間熱交換器バイパス開閉弁１１、中間熱交換器開閉弁１２、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄ、後段側吸入弁８５ａ、後発圧縮部起動弁８６ａ、第１吸入戻し開閉弁１８ｇ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１０を用いて説明する。ここで、図２は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図３は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図４は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図５は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図６は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図７は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図８は、後発圧縮部起動制御のフローチャートであり、図９は、後発圧縮部起動制御の開始前（すなわち、第１圧縮部１０３だけが起動されている状態）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１０は、第２圧縮部１０４を起動した状態（すなわち、第２圧縮部１０４の起動後であって、後段側吸入弁８５ａの開操作、後発圧縮部起動弁８６ａの閉操作、及び、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開操作を行う前の状態）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、暖房運転、及び、圧縮機構の起動における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図３、図４の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図６、７の点Ｄ、Ｄ’、Ｆにおける圧力を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図３、４の点Ａ、Ｆにおける圧力や図６、７の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図３、４、６、７の点Ｂ、Ｃ、Ｃ’、Ｇ、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１及び図２の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされる。さらに、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開状態にされる。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における冷房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における冷房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる（図９参照）。

この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１〜図４の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図１〜図４の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１〜図４の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、レシーバ１８から第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図１〜図４の点Ｍ参照）と合流することでさらに冷却される（図１〜図４の点Ｇ参照）。次に、第１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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図１〜図４の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図３に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、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１〜図４の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、第１膨張機構５ａによって中間圧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とともに気液分離が行われる（図１〜図４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１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、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ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、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１〜図４の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１〜図４の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構１０２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、本実施形態の空気調和装置１（冷凍装置）では、第１後段側インジェクション管１８ｃを設けて、熱源側熱交換器４において放熱した冷媒を分岐して後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻す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による後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒の冷却効果に加えて、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入させるための中間冷媒管８に中間熱交換器７を設けて、冷房運転時において、中間熱交換器開閉弁１２を開け、また、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を閉めることによって、中間熱交換器７を冷却器として機能する状態にしているため、中間熱交換器７による後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒の冷却効果が加わり、中間熱交換器７を設けない場合や中間熱交換器７を使用しない場合（この場合には、図３、図４において、点Ａ→点Ｂ→点Ｇ’→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｉ→点Ｌ→点Ｆの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒の温度が低下し（図４の点Ｇ、Ｇ’参照）、最終的に圧縮機構１０２から吐出される冷媒の温度を低く抑えることができる（図４の点Ｄ、Ｄ’参照）。これにより、この空気調和装置１では、冷房運転時において、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスが小さくなるため、中間圧インジェクションだけの場合に比べて、運転効率をさらに向上させることができる。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１及び図５の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされる。さらに、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開状態にされる。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における暖房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における暖房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる（図９参照）。

この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１、図５〜図７の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図１、図５〜図７の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、上述の冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過する（図１、図５〜図７の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７によって冷却されることなく中間熱交換器バイパス管９を通過した中間圧の冷媒は、レシーバ１８から第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図１、図５〜図７の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１、図５〜図７の点Ｇ参照）。次に、第１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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図１、図５〜図７の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図６に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１、図５〜図７の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、第１膨張機構５ａによって中間圧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とともに気液分離が行われる（図１、図５〜図７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１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、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ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、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１、図５〜図７の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器４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５〜図７の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構１０２に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。

このように、本実施形態の空気調和装置１（冷凍装置）では、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入させるための中間冷媒管８に設けられた中間熱交換器７を、暖房運転時において、中間熱交換器開閉弁１２を閉め、また、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を開けることによって、中間熱交換器７を冷却器として機能しない状態にしているため、熱源側熱交換器４において放熱した冷媒を分岐して後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻す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による後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒の冷却効果だけになり、中間熱交換器開閉弁１２や中間熱交換器バイパス開閉弁１１を設けずに中間熱交換器７だけを設けた場合や上述の冷房運転と同様に中間熱交換器７を冷却器として機能させた場合（この場合には、図６、図７において、点Ａ→点Ｂ→点Ｃ’→点Ｇ’→点Ｄ’→点Ｆ→点Ｉ→点Ｌ→点Ｅの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、中間熱交換器７から外部への放熱が防止され、後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒の温度の低下が抑えられ（図７の点Ｇ、Ｇ’参照）、最終的に圧縮機構１０２から吐出される冷媒の温度の低下を抑えることができる（図７の点Ｄ、Ｄ’参照）。これにより、この空気調和装置１では、暖房運転時において、外部への放熱を抑えて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６において利用できるようにして、運転効率の低下を防ぐことができる。

＜圧縮機構の起動＞
次に、上述のような冷房運転や暖房運転を行う際の圧縮機構１０２の起動時の動作について、冷房運転を例として説明する。ここで、本実施形態の空気調和装置１は、上述のように、運転容量を可変できる第１圧縮部１０３が第２圧縮部１０４よりも優先的に運転される構成となっている。具体的には、圧縮機構１０２の起動時には、図９に示されるように、まず、第１圧縮部１０３から起動され、第２圧縮部１０４は停止した状態となっている。ここで、第１圧縮部１０３だけが起動された状態においては、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。

まず、第１圧縮部１０３だけが起動されている場合において、空調能力を大きくする要求がなされると、第１圧縮部１０３の運転周波数が最大周波数に対して余裕がある場合には、第１圧縮部１０３の運転周波数を大きくする操作がなされる。しかし、第１圧縮部１０３の運転周波数を最大周波数にしても、空調能力が足りない場合には、第２圧縮部１０４の起動が要求される。そして、ステップＳ１において、第２圧縮部１０４の起動要求があったものと判定された場合には、ステップＳ２〜Ｓ４の後発圧縮部起動制御に移行することになる。

次に、ステップＳ２において、第２圧縮部１０４を起動した際に、第１圧縮部１０３だけが起動されている状態において圧縮機構１０２から吐出される冷媒の流量よりも大幅に冷媒の流量が増加してしまわないようにするために、第１圧縮部１０３の運転周波数を最低周波数まで下げることによって、第２圧縮部１０４の起動に先立って、第１圧縮部１０３の運転容量を下げる操作を行うとともに、この際に、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｃの開度を小さくする（ここでは、開状態から全閉状態にする）ことで、第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて中間冷媒管８に戻る冷媒の流れのない状態にする（図９において、第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて中間冷媒管８に戻る冷媒の流れを示す矢印がなくなった状態に対応）。

ここで、仮に、第２圧縮部１０４の起動に先立って、第１圧縮部１０３の運転容量を下げる操作だけを行った場合には、第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出される冷媒の流量が減少することから、中間冷媒管８を流れる冷媒の流量に比べて、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間冷媒管８に戻される冷媒の流量が相対的に多い状態になって、第１圧縮部１０３の第１後段側圧縮要素１０３ｄに吸入される冷媒が一時的に湿り状態になるおそれがあり、これにより、装置の信頼性が低下するという問題がある。

しかし、このステップＳ２のように、第２圧縮部１０４の起動に先立って第１圧縮部１０３の運転容量を下げる際に、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を小さくする（ここでは、開状態から全閉状態にする）ことで、第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出される冷媒の流量が減少するにもかかわらず、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間冷媒管８に戻される冷媒の流量が中間冷媒管８を流れる冷媒の流量に比べて多い状態になるのを避けて、第１後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることができ、これにより、装置の信頼性が向上させることができる。

次に、ステップＳ３において、後発圧縮部起動弁８６ａを開けた状態（第２圧縮部１０４の起動前であることから、後段側吸入弁８５ａが閉められた状態）で第２圧縮部１０４を起動する操作を行うことで、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒を、第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃ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、第２圧縮部１０４の第２後段側圧縮要素１０４ｄに吸入させるように冷媒が流れる状態にする（図１０参照）。

ここで、仮に、２つの圧縮部１０３、１０４が両方とも起動された状態と同様、後段側吸入弁８５ａを開け、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａを閉めた状態にして、第２圧縮部１０４を起動しようとすると、中間冷媒管８によって、第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と第２前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒とが一旦合流した後に、第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側と第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側とに分岐されるようになっていることに起因して、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃの吐出側及び第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側が、中間冷媒管８を通じて、既に起動されている第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力の影響を受けた状態から第２圧縮部１０４を起動することになり、第２圧縮部１０４を安定的に起動することが困難である。

しかし、このステップＳ３のように、後発圧縮部起動弁８６ａを開けた状態（かつ、後段側吸入弁８５ａを閉めた状態）で第２圧縮部１０４を起動する操作を行うことで、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃの吐出側及び第２後段側圧縮要素１０４ｄの吸入側が第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び第１後段側圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力の影響を受けた状態を緩和することができ、第１圧縮部１０３を起動させた状態において第２圧縮部１０４を起動させる際に、第２圧縮部１０４を安定的に起動することができる。

そして、第２圧縮部１０４の起動から所定時間経過したり、圧縮機構１０２周りの圧力センサ５４、６０等が所定圧力範囲で安定する等のように、第２圧縮部１０４が安定的に起動されたら、次に、ステップＳ４において、後段側吸入弁８５ａを開け、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａを閉めるとともに、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を大きくする（ここでは、全閉状態から開状態にする）ことで、第２圧縮部１０４の第２前段側圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒を第１圧縮部１０３の第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と合流させる状態に移行するとともに、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒の流量を、第２圧縮部１０４の起動時における後段側吸入弁８５ａ及び後発圧縮部起動弁８６ａの開閉状態が考慮された適切なものにする（図２参照）。

ここで、仮に、第２圧縮部１０４が起動された後であって、後段側吸入弁８５ａが開けられ、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態に移行した後においても、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を小さいまま（ここでは、全閉状態）にしていると、第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と第２前段側圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒との両方が合流して中間冷媒管８の中間母管８２を流れているのにもかかわらず、中間母管８２を流れる冷媒の流量に比べて、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒の流量が相対的に少ない状態になって、中間圧インジェクションによる圧縮機構１０２の消費動力の低減や運転効率の向上の効果が十分に得られない状態となってしまう。このため、このような状態になるのを避けるために、第２圧縮部１０４が起動された後には、速やかに、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を大きくして（ここでは、全閉状態から開状態にする）、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間冷媒管８に戻される冷媒の流量を増加させることが望ましい。

しかし、第２圧縮部１０４が起動された後であっても、後段側吸入弁８５ａが閉められ、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａが開けられた閉められた状態（すなわち、ステップＳ３の処理を行った後のような、第２圧縮部１０４の起動直後の通常の運転に移行する前の状態）において、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄを大きくしてしまうと、中間冷媒管８の中間母管８２を流れる冷媒が第１前段側圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒だけであるにもかかわらず、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒の流量が増加することになるため、中間母管８２を流れる冷媒の流量に比べて、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒の流量が相対的に多い状態になって、第１圧縮部１０３の第１後段側圧縮要素１０３ｄに吸入される冷媒が湿り状態になるおそれがある。

そこで、このステップＳ４のように、第２圧縮部１０４が起動された後であっても、後段側吸入弁８５ａが閉められ、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａが開けられた状態においては、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を大きくせずに、後段側吸入弁８５ａが開けられ、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められる際に、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を大きくすることで、後段側吸入弁８５ａ及び後発圧縮部起動弁８６ａの開閉制御を伴う第２圧縮部１０４の起動時においても、第１後段側圧縮要素１０４ｄに吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えるとともに、通常の運転状態（ここでは、冷房運転）に移行された際には、速やかに、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒の流量を増加させることができる。

また、本実施形態の空気調和装置１では、中間冷媒管８を構成する中間母管８２に中間熱交換器７が設けられており、中間母管８２を流れる冷媒が、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒と合流する前に、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された状態よりも冷却された状態になるため、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒と合流した後に後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒が湿り状態になるおそれが高くなっているが、上述のステップＳ２のように、第２圧縮部１０４の起動に先立って第１圧縮部１０３の運転容量を下げる際に、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を小さくするようにしているため、また、ステップＳ３、Ｓ４のように、後段側吸入弁８５ａを閉め、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａを開けた状態で第２圧縮部１０４を起動し、第２圧縮部１０４が起動された後に、後段側吸入弁８５ａを開け、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａを閉めることで、第２圧縮部１０４を安定的に起動させた後においては、後段側吸入弁８５ａが開けられ、かつ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められる際に、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を大きくするようにしているため、中間母管８２を流れる冷媒が、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒と合流する前に、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された状態よりも冷却された状態になるものであるにもかかわらず、第１後段側圧縮要素１０４ｃに吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることができるようになっている。

また、暖房運転を行う際の圧縮機構１０２の起動時には、中間熱交換器７を冷却器として使用しないため、第１後段側インジェクション管１８ｃから中間母管８２に戻される冷媒と合流した後に第１後段側圧縮要素１０３ｄに吸入される冷媒が湿り状態になるおそれが、冷房運転を行う際の圧縮機構１０２の起動時よりも低くなっている点が異なるが、基本的には、冷房運転を行う際の圧縮機構１０２の起動時と同様の作用効果を得ることができる。

（３）変形例１
上述の実施形態では、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空気調和装置１において、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うための第１後段側インジェクション管１８ｃを設けて、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うようにしているが、このレシーバ１８による中間圧インジェクションに代えて、第２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、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することが考えられる。

例えば、図１１に示されるように、上述の実施形態において、第１後段側インジェクション管１８ｃに代えて、第２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１１０にすることができる。

ここで、第２後段側インジェクション管１９は、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６において放熱した冷媒を分岐して圧縮機構１０２の後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻す機能を有している。本変形例において、第２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圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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２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、また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器６と第１膨張機構５ａとの間）から冷媒を分岐して中間母管８２の中間熱交換器７の下流側の位置に戻すように設けられている。この第２後段側インジェクション管１９には、開度制御が可能な第２後段側インジェクション弁１９ａが設けられている。第２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。

また、エコノマイザ熱交換器２０は、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６において放熱した冷媒と第２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２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、また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器６と第１膨張機構５ａとの間）を流れる冷媒と第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒との熱交換を行うように設けられており、また、両冷媒が対向するように流れる流路を有している。また、本変形例において、エコノマイザ熱交換器２０は、レシーバ入口管１８ａの第２後段側インジェクション管１９の上流側に設けられている。このため、熱源側熱交換器４又は利用側熱交換器６において放熱した冷媒は、レシーバ入口管１８ａにおいて、エコノマイザ熱交換器２０において熱交換される前に第２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２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。

また、エコノマイザ熱交換器２０の第２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２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１１〜図１７を用いて説明する。ここで、図１２は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図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１６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１７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。尚、以下の冷房運転、暖房運転、及び、圧縮機構の起動における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１２、１３の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図１６、１７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１６、１７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、１６、１６の点Ｂ、Ｃ、Ｃ’、Ｇ、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１１及び図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。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされる。さらに、第２後段側インジェクション弁１９ａは、開度調節される。より具体的には、本変形例において、第２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２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２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２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２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２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１１０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。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における冷房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における冷房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。

この冷媒回路１１０の状態において、低圧の冷媒（図１１〜図１４の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図１１〜図１４の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１１〜図１４の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第２後段側インジェクション管１９から後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図１１〜図１４の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１１〜図１４の点Ｇ参照）。次に、第２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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図１１〜図１４の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄ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、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、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１１〜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２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２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１１〜図１４の点Ｊ参照）。また、第２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２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１１〜図１４の点Ｈ参照）。一方、第２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１１〜図１４の点Ｋ参照）、上述のように、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ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１１及び図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１１〜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１１〜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１０２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、本変形例の空気調和装置１では、第１後段側インジェクション管１８ｃではなく、第２後段側インジェクション管１９を設けて、熱源側熱交換器４において放熱した冷媒を分岐して後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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点は異なるが、冷房運転時において、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１１及び図１５の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされる。さらに、第２後段側インジェクション弁１９ａは、冷房運転時と同様の開度調節がなされる。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における暖房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における暖房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。

この冷媒回路１１０の状態において、低圧の冷媒（図１１、図１５〜図１７の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図１１、図１５〜図１７の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、上述の冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過する（図１１、図１５〜図１７の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７によって冷却されることなく中間熱交換器バイパス管９を通過した中間圧の冷媒は、第２後段側インジェクション管１９から後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図１１、図１５〜図１７の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１１、図１５〜図１７の点Ｇ参照）。次に、第２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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図１１、図１５〜図１７の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１６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、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、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１１、図１５〜図１７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２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２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１１、図１５〜図１７の点Ｊ参照）。また、第２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２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１１、図１５〜図１７の点Ｈ参照）。一方、第２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１１、図１５〜図１７の点Ｋ参照）、上述のように、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ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１１及び図１５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１１、図１５〜図１７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、熱源側熱交換器４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１１、図１５〜図１７の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構１０２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、第１後段側インジェクション管１８ｃではなく、第２後段側インジェクション管１９を設けて、熱源側熱交換器４において放熱した冷媒を分岐して後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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点は異なるが、暖房運転時において、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜圧縮機構の起動＞
本変形例の空気調和装置１では、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの代わりに第２後段側インジェクション弁１９ａが使用される点は異なるが、基本的には、上述の実施形態と同様の圧縮機構１０２の起動時の動作を行うことができる。

但し、第２後段側インジェクション弁１９ａは開度調節が可能であることから、図８に示されるステップＳ２において、第２後段側インジェクション弁１９ａの開度を小さくする際には、第１圧縮部１０３の運転周波数を下げた状態における中間冷媒管８を流れる冷媒の流量に見合った量の中間圧インジェクションが行われる開度に設定することができる。例えば、第２後段側インジェクション弁１９ａの開度を、第１圧縮部１０３の運転周波数を下げる操作を行う直前の運転周波数から最低周波数まで下げた際の中間冷媒管８を流れる冷媒の流量の減少分に見合う開度幅だけ、第１圧縮部１０３の運転周波数を下げる操作を行う直前の開度よりも小さくすることができる。また、図８に示されるステップＳ４において、第２後段側インジェクション弁１９ａの開度を大きくする際には、第２圧縮部１０４の起動操作による中間冷媒管８を流れる冷媒の流量の増加分に見合った量の中間圧インジェクションが行われる開度に設定することができる。例えば、第２後段側インジェクション弁１９ａの開度を、第２圧縮部１０４の起動操作を行った際の中間冷媒管８を流れる冷媒の流量の増加分に見合う開度幅だけ、第２圧縮部１０４の起動操作を行う直前の開度よりも大きくすることができる。このように、本変形例では、図８に示されるステップＳ２〜Ｓ４のような過渡的な制御状態においても、中間冷媒管８を流れる冷媒の流量に応じた中間圧インジェクションを行うことができる。

（４）変形例２
上述の実施形態及びその変形例における冷媒回路１０、１１０（図１、１１参照）においては、１つの利用側熱交換器６を有する構成となっているが、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を設ける場合が考えられる。

例えば、詳細は図示しないが、上述の実施形態におけるブリッジ回路１７を有する冷媒回路１０（図１参照）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１８参照）、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（図示せず）を設けることが考えられる。

そして、このような互いが並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有するとともに、各利用側熱交換器６に対応するように気液分離器としてのレシーバ１８と利用側熱交換器６との間に利用側膨張弁としての利用側膨張機構５ｃが設けられており、これらの利用側膨張機構５ｃが、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各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御している構成においては、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転において、各利用側熱交換器６を通過する冷媒の流量が、各利用側熱交換器６の下流側でかつレシーバ１８の上流側に設けられた利用側膨張機構５ｃの開度によって概ね決定されることになるが、この際、各利用側膨張機構５ｃの開度は、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間で開度が大きく異なる状態が生じたり、利用側膨張機構５ｃが比較的小さい開度になったりする場合があり、このため、暖房運転時における利用側膨張機構５ｃの開度制御によって、気液分離器としてのレシーバ１８における圧力が低くなる場合があり得る。また、このような空気調和装置１を、主として圧縮機構１０２、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低下分も加わり、さらに、レシーバ１８における圧力が低下することになる。このように、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は、レシーバ１８における圧力と冷凍サイクルにおける中間圧との圧力差が小さい条件であっても使用可能であることから、この構成における暖房運転のように、レシーバ１８における圧力が低くなるおそれの高い場合に有利である。

しかし、冷房運転のように、熱源側熱交換器４において冷却された後に気液分離器としてのレシーバ１８に流入するまでの間に、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がなく、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、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を分岐して後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻す第２後段側インジェクション管１９と、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２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器２０とを設けて、このエコノマイザ熱交換器２０における熱交換によって加熱された後の第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻す（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を行う）ことが好ましい（例えば、後述の図１８における第２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を参照）。なぜなら、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、エコノマイザ熱交換器２０における熱交換量の大小によって後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻すことができる冷媒の流量が変動することから、暖房運転のように、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力と冷凍サイクルにおける中間圧との圧力差が小さい場合には、エコノマイザ熱交換器２０における熱交換量が小さくなって後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻すことができる冷媒の流量が小さくなり、その適用が困難であるが、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力と冷凍サイクルにおける中間圧との圧力差が大きい場合には、エコノマイザ熱交換器２０における熱交換量が大きくなって後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻すことができる冷媒の流量が大きくなり、その適用が有効である。特に、二酸化炭素のような超臨界域で作動する冷媒を使用する場合には、冷凍サイクルにおける高圧が臨界圧力を超える圧力になることから、冷凍サイクルにおける高圧と中間圧との圧力差がさらに大きくなるため、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。

また、上述のように、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た場合には、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１８の点Ｌ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１８に示されるように、第１後段側インジェクション管１８ｃ、第２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を設けることによって、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い、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うことを可能にするとともに、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２吸入戻し管９５を設けた冷媒回路２１０としている。ここで、第１後段側インジェクション管１８ｃと第２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２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１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２１０の構成を簡単化している。

また、第２吸入戻し管９５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に送られる冷媒を分岐して圧縮機構１０２の吸入側（すなわち、吸入母管１０２ａ）に戻す冷媒管である。本変形例において、第２吸入戻し管９５は、レシーバ１８から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒を分岐するように設けられている。より具体的には、第２吸入戻し管９５は、過冷却熱交換器９６の上流側の位置（すなわち、レシーバ１８とエコノマイザ熱交換器２０との間）から冷媒を分岐して吸入母管１０２ａに戻すように設けられている。この第２吸入戻し管９５には、開度制御が可能な第２吸入戻し弁９５ａが設けられている。第２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、過冷却熱交換器９６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に送られる冷媒と第２吸入戻し管９５を流れる冷媒（より具体的には、第２吸入戻し弁９５ａにおいて低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、過冷却熱交換器９６は、利用側膨張機構５ｃの上流側の位置（すなわち、第２吸入戻し管９５が分岐される位置と利用側膨張機構５ｃとの間）を流れる冷媒と第２吸入戻し管９５を流れる冷媒との熱交換を行うように設けられている。また、本変形例において、過冷却熱交換器９６は、第２吸入戻し管９５が分岐される位置よりも下流側に設けられている。このため、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０を通過した後に、第２吸入戻し管９５に分岐され、過冷却熱交換器９６において、第２吸入戻し管９５を流れる冷媒と熱交換を行うことになる。

また、過冷却熱交換器９６の第２吸入戻し管９５側の出口には、過冷却熱交換器９６の第２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１８〜図２４を用いて説明する。ここで、図１９は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図２０は、本変形例における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図２１は、本変形例における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図２２は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図２３は、本変形例における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図２４は、本変形例における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転、暖房運転、及び、圧縮機構の起動における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図２０、２１の点Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｉ、Ｒにおける圧力や図２３、２４の点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２０、２１の点Ａ、Ｆ、Ｓ、Ｕにおける圧力や図２３、２４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２０、２１の点Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｊ、Ｋにおける圧力や図２３、２４における点Ｂ、Ｃ、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１８及び図１９の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされる。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行わずに、第２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圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは閉状態にされて、第２後段側インジェクション弁１９ａは、上述の変形例１における冷房運転時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２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２吸入戻し弁９５ａは、過冷却熱交換器９６の第２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２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２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２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２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２１０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。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における冷房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における冷房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。

この冷媒回路２１０の状態において、低圧の冷媒（図１８〜図２１の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図１８〜図２１の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１８〜図２１の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第２後段側インジェクション管１９から後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図１８〜図２１の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１８〜図２１の点Ｇ参照）。次に、第２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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図１８〜図２１の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２０に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、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１８〜図２１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、その一部が第２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２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１８〜図２１の点Ｊ参照）。また、第２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２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１８〜図２１の点Ｈ参照）。一方、第２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１８〜図２１の点Ｋ参照）、上述のように、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ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１８〜図２１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２吸入戻し管９５に分岐される。そして、第２吸入戻し管９５を流れる冷媒は、第２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１８〜図２１の点Ｓ参照）。また、第２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２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１８〜図２１の点Ｒ参照）。一方、第２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１８〜図２１の点Ｕ参照）、圧縮機構１０２の吸入側（ここでは、吸入母管１０２ａ）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１８〜図２１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１８〜図２１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１０２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、本変形例の空気調和装置１では、冷房運転時においては、放熱器としての熱源側熱交換器４の下流側かつ熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａの上流側における冷媒の圧力が高いままで保たれており、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であることから、上述の変形例１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採用されており、圧縮機構１０２の消費動力を減らし、運転効率の向上を図ることができる。

また、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２１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２０、図２１の点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。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１８及び図２２の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされる。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行わずに、第１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から冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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１後段側インジェクション開閉弁１８ｄが開状態にされて、第２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２吸入戻し弁９５ａについても全閉状態にされる。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における暖房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における暖房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。

この冷媒回路２１０の状態において、低圧の冷媒（図１８、図２２〜図２４の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図１８、図２２〜図２４の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、上述の冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過する（図１８、図２２〜図２４の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７によって冷却されることなく中間熱交換器バイパス管９を通過した中間圧の冷媒は、レシーバ１８から第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図１８、図２２〜図２４の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１８、図２２〜図２４の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図１８、図２２〜図２４の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２３に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、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１８、図２２〜図２４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、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１８、図２２〜図２４の点Ｆを参照）。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、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１８、図２２〜図２４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１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、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ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１８、図２２〜図２４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１８、図２２〜図２４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１０２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、暖房運転時においては、暖房運転時における利用側膨張機構５ｃの開度制御によって、気液分離器としてのレシーバ１８における圧力が低くなる場合があり得る条件であることから、上述の実施形態と同様、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採用されており、圧縮機構１０２の消費動力を減らし、運転効率の向上を図ることができる。

＜圧縮機構の起動＞
本変形例の空気調和装置１では、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、レシーバ１８による中間圧インジェクションを行っており、冷房運転又は暖房運転のいずれであるかによって、中間冷媒管８に戻すための後段側インジェクション管が使い分けされる点が、上述の実施形態及び変形例１とは異なるが、冷房運転時には、上述の変形例１と同様、図８のステップＳ２、Ｓ４において、第２後段側インジェクション管１９の第２後段側インジェクション弁１９ａの開度を操作し、暖房運転時には、上述の実施形態と同様、図８のステップＳ２、Ｓ４において、第１後段側インジェクション管１８ｃの第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄの開度を操作することで、上述の実施形態及び変形例１と同様の圧縮機構１０２の起動時の動作を行うことができる。

（５）変形例３
上述の変形例２における冷媒回路２１０（図１８参照）においては、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や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、後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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１０２の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにしたり、第２吸入戻し管９５及び過冷却熱交換器９６を設けて、過冷却熱交換器９６によって利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒を過冷却状態まで冷却するとともに、冷房運転時の熱源側熱交換器４における放熱ロスを低減するために、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入させるための中間冷媒管８に前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器７をさらに設けるとともに、暖房運転時における加熱能力の低下を抑えるために、中間熱交換器７をバイパスする中間熱交換器バイパス管９を設けるようにしている。

このため、中間熱交換器７は、暖房運転時には利用されない機器となっている。

そこで、暖房運転時における中間熱交換器７の有効利用を図るために、本変形例では、図２５に示されるように、上述の変形例２の冷媒回路２１０において、中間熱交換器７の一端と圧縮機構１０２の吸入側とを接続させるための第３吸入戻し管９２を設けるとともに、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７の他端とを接続させるための中間熱交換器戻し管９４を設けることで、冷媒回路３１０を構成するようにしている。

ここで、第３吸入戻し管９２は、中間熱交換器７の一端（ここでは、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ側端）に接続されており、中間熱交換器戻し管９４は、中間熱交換器７の他端（ここでは、後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ側端）に接続されている。この第３吸入戻し管９２は、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入させる状態にしている際に、中間熱交換器７の一端と圧縮機構１０２の吸入側（ここでは、吸入母管１０２ａ）とを接続させるための冷媒管である。また、この中間熱交換器戻し管９４は、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入させる状態にし、かつ、切換機構３を加熱運転状態にしている際に、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間（ここでは、冷凍サイクルにおける低圧になるまで冷媒を減圧する熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａと蒸発器としての熱源側熱交換器４との間）と中間熱交換器７の他端とを接続させるための冷媒管である。本変形例において、第３吸入戻し管９２は、その一端が、中間冷媒管８の中間熱交換器バイパス管９の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ側端との接続部から中間熱交換器７の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ側端までの部分に接続されており、他端が、圧縮機構１０２の吸入側（ここでは、吸入母管１０２ａ）に接続されている。また、中間熱交換器戻し管９４は、その一端が、第１膨張機構５ａから熱源側熱交換器４までの部分に接続されており、他端が、中間冷媒管８の中間熱交換器７の前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ側端から逆止機構１５までの部分に接続されている。そして、第３吸入戻し管９２には、第３吸入戻し開閉弁９２ａが設けられており、中間熱交換器戻し管９４には、中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが設けられている。第３吸入戻し開閉弁９２ａ及び中間熱交換器戻し開閉弁９４ａは、本変形例において、電磁弁である。この第３吸入戻し開閉弁９２ａは、本変形例において、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に閉め、切換機構３を加熱運転状態にしている際に開ける制御がなされる。また、中間熱交換器戻し開閉弁９４ａは、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に閉め、切換機構３を加熱運転状態にしている際に開ける制御がなされる。

このように、本変形例では、主として、中間熱交換器バイパス管９、第３吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４によって、冷房運転時には、中間冷媒管８を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器７によって冷却することができ、暖房運転時には、中間冷媒管８を流れる中間圧の冷媒を中間熱交換器バイパス管９によって、中間熱交換器７をバイパスさせるとともに、第３吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４によって、利用側熱交換器６において冷却された冷媒の一部を中間熱交換器７に導いて蒸発させ、圧縮機構１０２の吸入側に戻すことができるようになっている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図２５、図２６、図２０、図２１、図２７〜図２９を用いて説明する。ここで、図２６は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図２７は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図２８は、本変形例における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図２９は、本変形例における暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転、暖房運転、及び、圧縮機構の起動における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図２０、２１の点Ｄ、Ｅ、Ｈ、Ｉ、Ｒにおける圧力や図２８、２９の点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２０、２１の点Ａ、Ｆ、Ｓ、Ｕにおける圧力や図２８、２９の点Ａ、Ｅ、Ｖにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２０、２１の点Ｂ、Ｃ、Ｇ、Ｊ、Ｋにおける圧力や図２８、２９における点Ｂ、Ｃ、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２５及び図２６の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされるとともに、第３吸入戻し管９２の第３吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構１０２の吸入側とが接続していない状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行わずに、第２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圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは閉状態にされて、第２後段側インジェクション弁１９ａは、上述の変形例１、２における冷房運転時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２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、第２吸入戻し弁９５ａは、上述の変形例２における冷房運転時と同様の開度調節がなされる。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における冷房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における冷房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。

この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図２５、図２６、図２０、図２１の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図２５、図２６、図２０、図２１の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図２５、図２６、図２０、図２１の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第２後段側インジェクション管１９から後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図２５、図２６、図２０、図２１の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図２５、図２６、図２０、図２１の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図２５、図２６、図２０、図２１の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２０に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、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２５、図２６、図２０、図２１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、その一部が第２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２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２５、図２６、図２０、図２１の点Ｊ参照）。また、第２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２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２５、図２６、図２０、図２１の点Ｈ参照）。一方、第２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２５、図２６、図２０、図２１の点Ｋ参照）、上述のように、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ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２５、図２６、図２０、図２１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２吸入戻し管９５に分岐される。そして、第２吸入戻し管９５を流れる冷媒は、第２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２５、図２６、図２０、図２１の点Ｓ参照）。また、第２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２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２５、図２６、図２０、図２１の点Ｒ参照）。一方、第２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２５、図２６、図２０、図２１の点Ｕ参照）、圧縮機構１０２の吸入側（ここでは、吸入母管１０２ａ）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２５、図２６、図２０、図２１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２５、図２６、図２０、図２１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１０２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、本変形例の空気調和装置１では、冷房運転時においては、上述の変形例２と同様の作用効果が得られる。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図２５及び図２７の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされるとともに、第３吸入戻し管９２の第３吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構１０２の吸入側とを接続されている状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。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１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から冷媒を後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄ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１後段側インジェクション開閉弁１８ｄが開状態にされて、第２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２吸入戻し弁９５ａについても全閉状態にされる。尚、ここでは、第１圧縮部１０３及び第２圧縮部１０４の両方が起動された状態における暖房運転を例として説明するため、後段側吸入弁８５ａが開けられ、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。但し、第１圧縮部１０３だけが起動された状態における暖房運転の場合には、後段側吸入弁８５ａ、及び、後発圧縮部起動弁８６ａが閉められた状態にされる。

この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図２５、図２７〜図２９の点Ａ参照）は、吸入母管１０２ａから圧縮機構１０２に吸入され、まず、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管８の入口側中間枝管８１、８４に吐出され、逆止機構８１ａ、８４ａを通じて、中間冷媒管８の中間母管８２で合流する（図２５、図２７〜図２９の点Ｂ参照）。この前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出されて中間冷媒管８で合流した中間圧の冷媒は、上述の冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過する（図２５、図２７〜図２９の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７によって冷却されることなく中間熱交換器バイパス管９を通過した中間圧の冷媒は、レシーバ１８から第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに戻される冷媒（図２５、図２７〜図２９の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図２５、図２７〜図２９の点Ｇ参照）。次に、第１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、中間冷媒管８の出口側中間枝管８３、８５に分岐される。この中間冷媒管８の中間母管８２から出口側中間枝管８３、８５に分岐した中間圧の冷媒は、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された後段側圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮部１０３、１０４から吐出枝管１０３ｂ、１０４ｂに吐出される（図２５、図２７〜図２９の点Ｄ参照）。ここで、圧縮部１０３、１０４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃ、１０３ｄ、１０４ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２８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、第１圧縮部１０３から吐出された高圧の冷媒は、第１油分離機構１４１を構成する第１油分離器１４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第１油分離器１４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第１油分離機構１４１を構成する第１油戻し管１４１ｂに流入し、第１油戻し管１４１ｂに設けられた第１減圧機構１４１ｃで減圧された後に第２圧縮部１０４の第２吸入枝管１０４ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、第２圧縮部１０４から吐出された高圧の冷媒は、第２油分離機構１４３を構成する第２油分離器１４３ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、第２油分離器１４３ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、第２油分離機構１４３を構成する第２油戻し管１４３ｂに流入し、第２油戻し管１４３ｂに設けられた第２減圧機構１４３ｃで減圧された後に第１圧縮部１０３の第１吸入枝管１０３ａに戻されて、再び、圧縮機構１０２に吸入される。次に、油分離機構１４１、１４３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１４２、１４４を通過した後に吐出母管１０２ｂで合流し、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２５、図２７〜図２９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、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２５、図２７〜図２９の点Ｆを参照）。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、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２５、図２７〜図２９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１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、前段側圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、レシーバ１８内に溜められた液冷媒は、第１膨張機構５ａによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（図２５、図２７〜図２９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２５、図２７〜図２９の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図２５、図２７〜図２９の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構１０２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒も、第３吸入戻し管９２を通じて、再び、圧縮機構１０２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、暖房運転時においては、上述の変形例２と同様の作用効果が得られるとともに、中間熱交換器７を利用側熱交換器７において放熱した冷媒の蒸発器として機能させるようにして、暖房運転時にも有効利用し、これにより、暖房運転時における冷媒の蒸発能力を高めて、利用側熱交換器６における加熱能力が低くなるのを抑えて、暖房運転時の運転効率が低下しないようにすることができる。

＜圧縮機構の起動＞
本変形例の空気調和装置１では、暖房運転時に中間熱交換器７を冷媒の蒸発器として使用する点が上述の変形例２とは異なるが、基本的には、上述の変形例２と同様の圧縮機構１０２の起動時の動作を行うことができる。

（６）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は、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを有する複数の圧縮部が並列に接続された圧縮機構として、それぞれ２つの圧縮要素が一体に組み込まれた二段圧縮式の圧縮機１０３、１０４を並列に接続した圧縮機構１０２を採用しているが、これに限定されるものではなく、３つ以上の圧縮要素が一体に組み込まれた圧縮機が複数台並列に接続された圧縮機構や、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は２つ以上の圧縮要素が組み込まれた圧縮機が複数台直列に接続されたものを複数台並列に接続された圧縮機構を採用してもよい。

また、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、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、前段側圧縮要素と後段側圧縮要素とを有する複数の圧縮機が並列に接続され、かつ、中間圧インジェクションが可能な冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、既に起動している圧縮部が存在している状態で他の圧縮部を起動させる際に、既に起動している圧縮部の後段側圧縮要素に吸入される冷媒が湿り状態になるのを抑えることができる。

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。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 後発圧縮部起動制御のフローチャートである。 後発圧縮部起動制御の開始前（すなわち、第１圧縮部だけが起動されている状態）における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 第２圧縮部を起動した状態（すなわち、第２圧縮部の起動後であって、後段側吸入弁の開操作、後発圧縮部起動弁の閉操作、及び、第１後段側インジェクション開閉弁の開操作を行う前の状態）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。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例２にかかる空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。

符号の説明

１ 空気調和装置（冷凍装置）
４ 熱源側熱交換器（放熱器、蒸発器）
６ 利用側熱交換器（蒸発器、放熱器）
７ 中間熱交換器
８ 中間冷媒管
１８ｃ 第１後段側インジェクション管
１８ｄ 第１後段側インジェクション開閉弁
１９ 第２後段側インジェクション管
１９ａ 第２後段側インジェクション弁
２０ エコノマイザ熱交換器（冷却器）
８１ 第１入口側中間枝管
８２ 中間母管
８３ 第１出口側中間枝管
８４ 第２入口側中間枝管
８５ 第２出口側中間枝管
８５ａ 後段側吸入弁
８６ 起動バイパス管
８６ａ 後発圧縮部起動弁
１０２ 圧縮機構
１０３ 第１圧縮部
１０４ 第２圧縮部

Claims (6)

1. 超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍装置であって、
   冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮する第１前段側圧縮要素と冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮する第１後段側圧縮要素とを有しており運転容量を可変できる第１圧縮部（１０３）と、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮する第２前段側圧縮要素と冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を吸入して冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮する第２後段側圧縮要素とを有する第２圧縮部（１０４）とを含む圧縮機構（１０２）と、
   前記前段側圧縮要素から吐出された冷媒を前記後段側圧縮要素に吸入させる中間冷媒管（８）と、
   前記圧縮機構によって圧縮された冷媒を放熱させる放熱器（４、６）と、
   前記放熱器によって放熱された冷媒を蒸発させる蒸発器（６、４）と、
   後段側インジェクション弁を有しており、前記放熱器において放熱した冷媒を分岐して前記中間冷媒管に戻す後段側インジェクション管（１８ｃ、１９）とを備え、
   前記第１圧縮部を起動させた状態から前記第２圧縮部を起動する後発圧縮部起動制御において、前記第２圧縮部の起動に先立って前記第１圧縮部の運転容量を下げる際に、前記後段側インジェクション弁の開度を小さくする、
   冷凍装置（１）。
2. 前記中間冷媒管（８）は、前記第１前段側圧縮要素の吐出側に接続される第１入口側中間枝管（８１）と、前記第２前段側圧縮要素の吐出側に接続される第２入口側中間枝管（８４）と、前記入口側中間枝管が合流する中間母管（８２）と、前記中間母管から分岐されて前記第１後段側圧縮要素の吸入側に接続される第１出口側中間枝管（８３）と、後段側吸入弁（８５ａ）を有しており前記中間母管から分岐されて前記第２後段側圧縮要素の吸入側に接続される第２出口側中間枝管（８５）とを含んでおり、
   前記後段側インジェクション管（１８ｃ、１９）は、前記中間母管に接続されており、
   後発圧縮部起動弁を有しており、前記第２入口側中間枝管と前記第２出口側中間枝管とを連通させる起動バイパス管（８６）をさらに備え、
   前記後発圧縮部起動制御において、前記後段側吸入弁を閉め、かつ、前記後発圧縮部起動弁を開けた状態で前記第２圧縮部を起動し、前記第２圧縮部が起動された後に、前記後段側吸入弁を開け、かつ、前記後発圧縮部起動弁を閉める、
   請求項１に記載の冷凍装置（１）。
3. 前記後発圧縮部起動制御において、前記後段側吸入弁（８５ａ）が開けられ、かつ、前記後発圧縮部起動弁（８６ａ）が閉められる際に、前記後段側インジェクション弁（１８ｃ、１９）の開度を大きくする、請求項２に記載の冷凍装置（１）。
4. 前記中間母管（８２）には、前記前段側圧縮要素から吐出されて前記後段側圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器（７）が設けられている、請求項２又は３に記載の冷凍装置（１）。
5. 前記放熱器（４、６）において放熱した冷媒と前記後段側インジェクション管（１９）を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器（２０）をさらに備えた、請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
6. 前記超臨界域で作動する冷媒は、二酸化炭素である、請求項１〜５のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
   

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