JP5991196B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来から、多段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、高圧と低圧の中間の圧力である中間圧の冷媒を、利用側の熱交換器等に供給する手段を備えたものが存在する。

例えば、特許文献１（特開２００８−２６７７８７号公報）に記載の冷凍装置では、膨張機と、中間圧の冷媒を液溜まりとガス溜まりに分離する油分離器と、油分離器で分離された液とガスを熱交換させる内部熱交換器と、を有して構成されている。

この冷凍装置では、放熱器において放熱された高圧の冷媒を、膨張機において中間圧まで減圧させ、油分離器において液溜まりとガス溜まりに分離させている。そして、内部熱交換器において、油分離器のガス溜まりから取り出されて減圧された冷媒と、油分離器の液溜まりから取り出される液冷媒と、の間で熱交換を行わせている。内部熱交換器を通過した液冷媒は、蒸発器において蒸発した後、圧縮機の吸入側に送られている。また、内部熱交換器を通過したガス冷媒は、蒸発器で蒸発した冷媒と合流して、圧縮機に吸入されている。

上述の特許文献１（特開２００８−２６７７８７号公報）に記載の冷凍装置では、蒸発器で蒸発した冷媒は、なんら熱交換が行われることなく、圧縮機に吸入されている。

これに対して、蒸発器において蒸発して圧縮機に吸入される前の温度の低い冷媒の冷熱を利用して、放熱器を通過した後の中間圧に減圧される前の冷媒を冷却させて、蒸発器に対して送られる冷媒の状態をより確実に液状態に保つために、液ガス熱交換器を用いることが考えられる。

ところが、運転条件や過渡的な状況等によって、液ガス熱交換器の低圧側の入口を通過するガス冷媒が湿り状態になることがあると、液ガス熱交換器において冷却される対象である「放熱器を通過した後の中間圧に減圧される前の冷媒」が冷却され過ぎてしまう場合がある。このように、「放熱器を通過した後の中間圧に減圧される前の冷媒」が冷却され過ぎてしまうと、中間圧まで減圧された冷媒を、気液二相状態にすることができず、液状態になってしまうことがある。そうすると、液冷媒とガス冷媒を分離する機能を発揮させることができず、余剰冷媒の制御が困難となり、冷凍サイクルの低圧圧力が意図せずに減少してしまう場合がある。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、中間圧の気液二相冷媒を気相と液相とに分離することを確実に行うことが可能な冷凍装置を提供することにある。

第１観点に係る冷凍装置は、低段側圧縮部と、高段側圧縮部と、放熱器と、第１減圧部と、冷媒容器と、第２減圧部と、蒸発器と、第３減圧部と、過冷却熱交換器と、液ガス熱交換器と、制御部と、を備えている。高段側圧縮部は、低段側圧縮部で圧縮された冷媒をさらに圧縮する。放熱器は、高段側圧縮部で圧縮された冷媒の熱を放熱させる。第１減圧部は、放熱器において放熱させた後の冷媒を減圧させる。冷媒容器は、第１減圧部において減圧された冷媒を気相と液相に分離させるための容器である。第２減圧部は、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒を減圧させる。蒸発器は、第２減圧部において減圧された冷媒を蒸発させる。第３減圧部は、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の一部を減圧させる。過冷却熱交換器は、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の他の一部であって第２減圧部に向かう冷媒と、第３減圧部において減圧された冷媒と、の間で熱交換させる。液ガス熱交換器は、蒸発器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒と第３減圧部において減圧された後に過冷却熱交換器での熱交換を終えた冷媒との合流冷媒を、放熱器を通過した後に第１減圧部に向かう冷媒と熱交換させる。制御部は、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒について少なくとも正の過熱度が確保されるように、少なくとも第２減圧部と第３減圧部のいずれかの減圧程度を調節する。

この冷凍装置では、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の他の一部であって第２減圧部に向かう冷媒を、過冷却熱交換器において冷却させることができる。これにより、蒸発器に送られる冷媒の状態をより確実に液状態にすることができる。

また、この冷凍装置では、液ガス熱交換器の低圧側には蒸発器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒と第３減圧部において減圧された後に過冷却熱交換器での熱交換を終えた冷媒との合流冷媒が送られているが、制御部が、第２減圧部と第３減圧部の少なくともいずれかの減圧程度を調節することにより、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒について正の過熱度が確保することを可能にしている。これにより、蒸発器に向かう冷媒が液ガス熱交換器において冷却され過ぎることを抑制し、第１減圧部において減圧されて冷媒容器に送られる冷媒を、より確実に気液二相状態にすることが可能になる。

このため、中間圧の気液二相冷媒を気相と液相とに分離することの確実性を高めることができる。

第２観点に係る冷凍装置は、低段側圧縮部と、高段側圧縮部と、放熱器と、第１減圧部と、冷媒容器と、第２減圧部と、蒸発器と、第４減圧部と、液ガス熱交換器と、制御部と、を備えている。高段側圧縮部は、低段側圧縮部で圧縮された冷媒をさらに圧縮する。放熱器は、高段側圧縮部で圧縮された冷媒の熱を放熱させる。第１減圧部は、放熱器において放熱させた後の冷媒を減圧させる。冷媒容器は、第１減圧部において減圧された冷媒を気相と液相に分離させるための容器である。第２減圧部は、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒を減圧させる。蒸発器は、第２減圧部において減圧された冷媒を蒸発させる。第４減圧部は、冷媒容器の気相部分から取り出された冷媒を減圧させる。液ガス熱交換器は、蒸発器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒と第４減圧部において減圧された冷媒との合流冷媒を、放熱器を通過した後に第１減圧部に向かう冷媒と熱交換させる。制御部は、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒について少なくとも正の過熱度が確保されるように、少なくとも第２減圧部と第４減圧部のいずれかの減圧程度を調節する。

この冷凍装置では、液ガス熱交換器の低圧側には、蒸発器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒と冷媒容器の気相部分から取り出されて第４減圧部で減圧され冷媒との合流冷媒が送られているが、制御部が、第２減圧部と第４減圧部の少なくともいずれかの減圧程度を調節することにより、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒について正の過熱度が確保することを可能にしている。これにより、蒸発器に向かう冷媒が液ガス熱交換器において冷却され過ぎることを抑制し、第１減圧部において減圧されて冷媒容器に送られる冷媒を、より確実に気液二相状態にすることが可能になる。

このため、中間圧の気液二相冷媒を気相と液相とに分離することの確実性を高めることができる。

第３観点に係る冷凍装置は、低段側圧縮部と、高段側圧縮部と、放熱器と、第１減圧部と、冷媒容器と、第２減圧部と、蒸発器と、第３減圧部と、第４減圧部と、過冷却熱交換器と、液ガス熱交換器と、制御部と、を備えている。高段側圧縮部は、低段側圧縮部で圧縮された冷媒をさらに圧縮する。放熱器は、高段側圧縮部で圧縮された冷媒の熱を放熱させる。第１減圧部は、放熱器において放熱させた後の冷媒を減圧させる。冷媒容器は、第１減圧部において減圧された冷媒を気相と液相に分離させるための容器である。第２減圧部は、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒を減圧させる。蒸発器は、第２減圧部において減圧された冷媒を蒸発させる。第３減圧部は、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の一部を減圧させる。過冷却熱交換器は、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の他の一部であって第２減圧部に向かう冷媒と、第３減圧部において減圧された冷媒と、の間で熱交換させる。第４減圧部は、冷媒容器の気相部分から取り出された冷媒を減圧させる。液ガス熱交換器は、蒸発器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒と第３減圧部において減圧された後に過冷却熱交換器での熱交換を終えた冷媒と第４減圧部を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒との合流冷媒を、放熱器を通過した後に第１減圧部に向かう冷媒と熱交換させる。制御部は、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒について少なくとも正の過熱度が確保されるように、第２減圧部と第４減圧部と第３減圧部のいずれかの減圧程度を調節する。

なお、「蒸発器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒と第３減圧部において減圧された後に過冷却熱交換器での熱交換を終えた冷媒と第４減圧部を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒との合流冷媒」の記載のうち、「第４減圧部を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒」については、第４減圧部を通過した後に過冷却熱交換器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒であってもよいし、第４減圧部を通過した後に過冷却熱交換器を通過することなく低段側圧縮部に向かう冷媒であってもよい。

この冷凍装置では、冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の他の一部であって第２減圧部に向かう冷媒を、過冷却熱交換器において冷却させることができる。これにより、蒸発器に送られる冷媒の状態をより確実に液状態にすることができる。

また、この冷凍装置では、液ガス熱交換器の低圧側には、蒸発器を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒と第３減圧部において減圧された後に過冷却熱交換器での熱交換を終えた冷媒と第４減圧部を通過して低段側圧縮部に向かう冷媒との合流冷媒が送られているが、制御部が、第２減圧部と第４減圧部と第３減圧部のいずれかの減圧程度を調節することにより、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒について正の過熱度が確保することを可能にしている。これにより、蒸発器に向かう冷媒が液ガス熱交換器において冷却され過ぎることを抑制し、第１減圧部において減圧されて冷媒容器に送られる冷媒を、より確実に気液二相状態にすることが可能になる。

このため、中間圧の気液二相冷媒を気相と液相とに分離することの確実性を高めることができる。

第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、第５減圧部と、エコノマイザ熱交換器と、をさらに備えている。第５減圧部は、放熱器において放熱させた後の冷媒の一部を減圧させる。エコノマイザ熱交換器は、放熱器において放熱させた後の冷媒の他の一部であって液ガス熱交換器に向かう冷媒と、第５減圧部において減圧された冷媒と、の間で熱交換させる。

この冷凍装置では、エコノマイザ熱交換器において、高圧側を通過する冷媒を冷却させることが可能になっており、冷凍サイクルのモリエル線図において、高圧側の冷媒が左側に寄りやすくなる。すなわち、横軸にエンタルピを取り縦軸に圧力を取るモリエル線図（ｐ−ｈ線図）において、高圧側の冷媒をより低いエンタルピにすることが可能になる。これに対して、このように、高圧側の冷媒のエンタルピがより低くなるまで高圧側の冷媒が冷却されてしまうと、第１減圧部において減圧された後の冷媒を気液二相状態にすることができずに液単相状態になってしまうという問題がより生じやすくなる。

これに対して、この冷凍装置では、このようにエコノマイザ熱交換器を備えることで第１減圧部において減圧された後の冷媒が液単相状態になってしまうという問題が生じやすい場合であっても、中間圧の気液二相冷媒を気相と液相とに分離することを確実に行うことが可能になる。

第５観点に係る冷凍装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る冷凍装置であって、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度を把握するために必要な冷媒の状態量を検出する過熱度把握センサをさらに備えている。制御部は、過熱度把握センサにおいて検出された値から把握される過熱度に基づいて制御を行う。

なお、ここでの過熱度把握センサは、１つのセンサに限定されるものではなく、複数のセンサの検出値に基づいて結果的に過熱度を把握することができるようなセンサ群も含まれ、圧力センサや温度センサやこれらの組合せも含まれる。

この冷凍装置では、制御目標である液ガス熱交換器において低圧側で流入する冷媒の過熱度を、過熱度把握センサによって把握することができる。このため、制御の信頼性を高めることができる。

第６観点に係る冷凍装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る冷凍装置であって、高段側圧縮部は、吐出冷媒の圧力が臨界圧力を超えるまで冷媒の圧縮を行う。第１減圧部では、臨界圧力を超えている冷媒を臨界圧力以下まで減圧させる。

この冷凍装置では、放熱器に対して臨界圧力を超えた冷媒が送られている場合であっても、第１減圧部において臨界圧力以下の状態まで冷媒が減圧される。このため、放熱器に対して臨界圧力を超えた冷媒が送られている場合であっても、臨界圧力を超えて気相冷媒と液相冷媒とに分離不可能な状態の冷媒を、臨界圧力以下の気相冷媒と液相冷媒との分離が可能な状態にすることが可能になる。

第７観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、制御部は、通常制御と、合流冷媒過熱度制御と、を行う。合流冷媒過熱度制御は、通常制御とは異なる制御であって、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすようにするために行われる制御である。通常制御では、制御部は、蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が目標蒸発出口過熱度条件を満たすように第２減圧部の減圧程度を制御しつつ、過冷却熱交換器を通過して第２減圧部に向かう冷媒の過冷却度が目標過冷却度条件を満たすように第３減圧部の減圧程度を制御する。合流冷媒過熱度制御では、制御部は、通常制御の場合と比較して蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が増大することになるように第２減圧部の減圧程度を変更する制御と、通常制御の場合と比較して第３減圧部を通過した後の合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように第３減圧部の減圧程度を変更する制御と、の少なくともいずれか一つの制御を行う。

この冷凍装置では、制御部が、通常制御と合流冷媒過熱度制御との２つの制御を行うことができる。このため、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たないような状況においては合流冷媒過熱度制御を行い、それ以外の状況では蒸発器の能力の確保のためおよび／または蒸発器に搬送される冷媒の状態をより確実に液状態にするために通常制御を行うことが可能になる。

第８観点に係る冷凍装置は、第２観点に係る冷凍装置であって、制御部は、通常制御と、合流冷媒過熱度制御と、を行う。合流冷媒過熱度制御は、通常制御とは異なる制御であって、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすようにするために行われる制御である。通常制御では、制御部は、蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が目標蒸発出口過熱度条件を満たすように第２減圧部の減圧程度を制御しつつ、第１減圧部を通過して第４減圧部に向かう冷媒の圧力と第２減圧部を通過して低段側圧縮機に向かう冷媒の圧力との差圧に合わせるように第４減圧部の減圧程度を制御する。合流冷媒過熱度制御では、制御部は、通常制御の場合と比較して蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が増大することになるように第２減圧部の減圧程度を変更する制御と、通常制御の場合と比較して第４減圧部を通過した後の合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように第４減圧部の減圧程度を変更する制御と、の少なくともいずれか一つの制御を行う。

この冷凍装置では、制御部が、通常制御と合流冷媒過熱度制御との２つの制御を行うことができる。このため、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たないような状況においては合流冷媒過熱度制御を行い、それ以外の状況では蒸発器の能力の確保のためおよび／または上記差圧により正確に合わせるために通常制御を行うことが可能になる。

第９観点に係る冷凍装置は、第３観点に係る冷凍装置であって、制御部は、通常制御と、合流冷媒過熱度制御と、を行う。合流冷媒過熱度制御は、通常制御とは異なる制御であって、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすようにするために行われる制御である。通常制御では、制御部は、蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が目標蒸発出口過熱度条件を満たすように第２減圧部の減圧程度を制御しつつ、第１減圧部を通過して第４減圧部に向かう冷媒の圧力と第２減圧部を通過して低段側圧縮機に向かう冷媒の圧力との差圧に合わせるように第４減圧部の減圧程度を制御しつつ、過冷却熱交換器を通過して第２減圧部に向かう冷媒の過冷却度が目標過冷却度条件を満たすように第３減圧部の減圧程度を制御する。合流冷媒過熱度制御では、制御部は、通常制御の場合と比較して蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が増大することになるように第２減圧部の減圧程度を変更する制御と、通常制御の場合と比較して第４減圧部を通過した後の合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように第４減圧部の減圧程度を変更する制御と、通常制御の場合と比較して第３減圧部を通過した後の合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように第３減圧部の減圧程度を変更する制御と、の少なくともいずれか一つの制御を行う。

この冷凍装置では、制御部が、通常制御と合流冷媒過熱度制御との２つの制御を行うことができる。このため、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たないような状況においては合流冷媒過熱度制御を行い、それ以外の状況では蒸発器の能力の確保のためおよび／または上記差圧により正確に合わせるためおよび／または蒸発器に搬送される冷媒の状態をより確実に液状態にするために通常制御を行うことが可能になる。

第１観点、第２観点、および、第３観点に係る冷凍装置では、中間圧の気液二相冷媒を気相と液相とに分離することの確実性を高めることができる。

第４観点に係る冷凍装置では、エコノマイザ熱交換器を備えることで第１減圧部において減圧された後の冷媒が液単相状態になってしまうという問題が生じやすい場合であっても、中間圧の気液二相冷媒を気相と液相とに分離することを確実に行うことが可能になる。

第５観点に係る冷凍装置では、制御の信頼性を高めることができる。

第６観点に係る冷凍装置では、放熱器に対して臨界圧力を超えた冷媒が送られている場合であっても、臨界圧力を超えて気相冷媒と液相冷媒とに分離不可能な状態の冷媒を、臨界圧力以下の気相冷媒と液相冷媒との分離が可能な状態にすることが可能になる。

第７観点に係る冷凍装置では、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たないような状況においては合流冷媒過熱度制御を行い、それ以外の状況では蒸発器の能力の確保のためおよび／または蒸発器に搬送される冷媒の状態をより確実に液状態にするために通常制御を行うことが可能になる。

第８観点に係る冷凍装置では、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たないような状況においては合流冷媒過熱度制御を行い、それ以外の状況では蒸発器の能力の確保のためおよび／または上記差圧により正確に合わせるために通常制御を行うことが可能になる。

第９観点に係る冷凍装置では、液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たないような状況においては合流冷媒過熱度制御を行い、それ以外の状況では蒸発器の能力の確保のためおよび／または上記差圧により正確に合わせるためおよび／または蒸発器に搬送される冷媒の状態をより確実に液状態にするために通常制御を行うことが可能になる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。 空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 図２の冷房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 図４の暖房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の概略構成図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 変形例Ｄに係る空気調和装置の概略構成図である。 変形例Ｅに係る空気調和装置の概略構成図である。

本発明の一実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置１について、以下、図面を参照しながら説明する。

（１）空気調和装置の構成
図１、図２および図４は、空気調和装置１の概略構成図である。このうち、図２は、冷房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表しており、図４は、暖房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。

空気調和装置１は、超臨界状態の二酸化炭素冷媒を使用して四段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置である。空気調和装置１は、熱源ユニットである室外ユニット１１と、利用ユニットである複数の室内ユニット１２、１３（第１室内ユニット１２および第２室内ユニット１３を含む）とが、液冷媒連絡配管１４およびガス冷媒連絡配管１５によって結ばれた装置であり、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとが切り換わる冷媒回路を有する。図２、図４において、冷媒回路の配管に沿って示す矢印が、冷媒の流れを表している。

空気調和装置１の冷媒回路は、主として、四段圧縮機２０、四路切換弁群２５（第１〜第４四路切換弁２６〜２９）、室外熱交換器４０、第１、第２室外膨張弁４７、４８、ブリッジ回路４９、エコノマイザ回路５０、液ガス熱交回路６０、膨張機構７０、分離ガス配管８０、レシーバ８１、過冷却回路９０、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａ、第１、第２室内膨張弁１２ｂ、１３ｂおよび制御部７を備えている。なお、室外熱交換器４０は、第１室外熱交換器４１、第２室外熱交換器４２、第３室外熱交換器４３および第４室外熱交換器４４から構成されている。

以下、冷媒回路の各構成要素を詳細に説明する。

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

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

なお、本実施形態において、各圧縮部２１〜２４は、ロータリー式やスクロール式などの容積式の圧縮機構である。また、圧縮機駆動モータは、制御部７によってインバータ制御される。

第１吐出管２１ｂ、第２吐出管２２ｂ、第３吐出管２３ｂおよび第４吐出管２４ｂの途中には、それぞれ第１〜第４油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａが設けられている。第１〜第４油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａは、冷媒回路を循環する冷媒に含まれる潤滑油を分離する小容器である。第１〜第４油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａの下部からは、それぞれ第１〜第４キャピラリーチューブ３１ｃ、３２ｃ、３３ｃ、３４ｃを含む第１〜第４油戻し管３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂが伸びている。ここで、第１油戻し管３１ｂは、第２吸入管２２ａの途中に接続されている。第２油戻し管３２ｂは、第３吸入管２３ａの途中に接続されている。第３油戻し管３３ｂは、第４吸入管２４ａの途中に接続されている。第４油戻し管３４ｂは、第１吸入管２１ａの途中に接続されている。これにより、各第１〜第４油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａにおいて冷媒から分離された潤滑油は、四段圧縮機２０へと戻される。

（１−２）四路切換弁群
四路切換弁群２５は、第１四路切換弁２６、第２四路切換弁２７、第３四路切換弁２８および第４四路切換弁２９によって構成されている。四路切換弁群２５は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えるために設けられている。

第１四路切換弁２６の４つのポートは、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１配管４１ａ、および、四路接続配管３０と接続されている。第１配管４１ａは、第１四路切換弁２６と第１室外熱交換器４１とを結ぶ配管である。四路接続配管３０は、第１〜第４四路切換弁２６〜２９のそれぞれが有しているポートのうちの１つが接続されており、暖房運転時には低圧冷媒が流れる配管である。暖房運転時には、四路接続配管３０を通って、低圧冷媒配管１９に低圧冷媒が流れる。低圧冷媒配管１９は、室外ユニット１１内の低圧のガス冷媒が流れる冷媒配管であり、液ガス熱交換器６１を介して第１吸入管２１ａに冷媒を送る。

第２四路切換弁２７は、第２吐出管２２ｂ、第３吸入管２３ａ、第２配管４２ａ、および、四路接続配管３０と接続されている。第２配管４２ａは、第２四路切換弁２７と第２室外熱交換器４２とを結ぶ配管である。

第３四路切換弁２８は、第３吐出管２３ｂ、第４吸入管２４ａ、第３配管４３ａ、および、四路接続配管３０と接続されている。第３配管４３ａは、第３四路切換弁２８と第３室外熱交換器４３とを結ぶ配管である。

第４四路切換弁２９は、第４吐出管２４ｂ、ガス冷媒連絡配管１５、第４配管４４ａ、および、低圧冷媒配管１９と接続されている。第４配管４４ａは、第４四路切換弁２９と第４室外熱交換器４４とを結ぶ配管である。

四路切換弁群２５は、制御部７によって切換制御されることで、冷房運転時には、図２に示すように、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器として第１〜第４室外熱交換器４１〜４４を機能させ、かつ、膨張機構７０および第１、第２室内電動弁１２ｂ、１３ｂを通過して膨張した冷媒の蒸発器（加熱器）として第１，第２室内熱交換器１２ａ、１３ａを機能させる切換状態となる。また、四路切換弁群２５は、制御部７によって切換制御されることで、暖房運転時には、図４に示すように、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器として第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａを機能させ、かつ、膨張機構７０および第１、第２室外膨張弁４７、４８を通過して膨張した冷媒の蒸発器として室外熱交換器４０を機能させる切換状態となる。

すなわち、四路切換弁群２５は、冷媒回路の構成要素として四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０および第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａのみに着目すると、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの順に冷媒を循環させる冷房運転サイクルと、四段圧縮機２０、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒を循環させる暖房運転サイクルとを切り換える役割を果たす。

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

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

また、第１室外熱交換器４１の第１配管４１ａとは反対側には、第５配管４１ｂが接続されている。第２室外熱交換器４２の第２配管４２ａとは反対側には、第６配管４２ｂが接続されている。第３室外熱交換器４３の第３配管４３ａとは反対側には、第７配管４３ｂが接続されている。これらの第５配管４１ｂ、第６配管４２ｂおよび第３配管４３ｂには、第１室外膨張弁４７が途中に設けられている共通配管４７ａが接続されている。第５配管４１ｂの途中からは、分岐して、第２吸入管２２ａに接続された第１インタークーラ管４１ｃが延びている。第６配管４２ｂの途中からは、分岐して、第３吸入管２３ａに接続された第２インタークーラ管４２ｃが延びている。第７配管４３ｂの途中からは、分岐して、第４吸入管２４ａに接続された第３インタークーラ管４３ｃが延びている。

第１インタークーラ管４１ｃ、第２インタークーラ管４２ｃおよび第３インタークーラ管４３ｃには、図１に示すように、それぞれ、第１インタークーラ用逆止弁、第２インタークーラ用逆止弁および第３インタークーラ用逆止弁が設けられている（参照符号は省略）。

なお、第４室外熱交換器４４の第４配管４４ａとは反対側には、第８配管４４ｂが接続されている。第８配管４４ｂは、後述するブリッジ回路４９のうちの第２室外膨張弁４８と第３逆止弁４９ｃとの間に接続されている。

（１−４）第１室外膨張弁と第２室外膨張弁
第１室外膨張弁４７は、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３からそれぞれ延びる第５〜第７配管４１ｂ〜４３ｂの全てと接続されている共通配管４７ａの途中に設けられている。共通配管４７ａは、後述する過冷却熱交換器９１を流出した過冷却冷媒が流れる過冷却冷媒配管８４と合流し、ブリッジ回路４９の第２室外膨張弁４８と第１逆止弁４９ａとの間に接続される。

冷房運転時は、制御部７の制御によって、第１、第２室外膨張弁４７、４８は閉じられる。暖房運転時は、制御部７の制御によって、第１、２室外膨張弁４７、４８は、ブリッジ回路４９から第１〜第４室外熱交換器４１〜４４への冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為され、それぞれ膨張機構としての役割も果たす。

（１−５）ブリッジ回路
ブリッジ回路４９は、第１逆止弁４９ａ、第２逆止弁４９ｂ、第３逆止弁４９ｃ、および、第２室外膨張弁４８が順に接続され、第１逆止弁４９ａと第２室外膨張弁４８とが接続された回路を構成している。第１逆止弁４９ａは、第２室外膨張弁４８側とは反対側に向かう冷媒流れのみを許容する。第３逆止弁４９ｃは、第２室外膨張弁４８側とは反対側に向かう冷媒流れのみを許容する。第２逆止弁４９ｂは、第１逆止弁４９ａ側に向かう冷媒流れは許容せず、第３逆止弁４９ｃ側に向かう冷媒流れのみを許容する。

ブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａと第２室外膨張弁４８との間には、共通配管４７ａと、過冷却冷媒配管８４と、が合流した配管が接続されている。ブリッジ回路４９の第３逆止弁４９ｃと第２室外膨張弁４８との間には、第４室外熱交換器４４から延びた第８配管４４ｂが接続されている。ブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａと第２逆止弁４９ｂとの間には、第１、第２室内ユニット１２、１３から伸び出している液冷媒連絡配管１４が接続されている。ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂと第３逆止弁４９ｃとの間には、エコノマイザ回路５０のエコノマイザ熱交換器５１側に向けて延びる冷媒配管が接続されている。

（１−６）エコノマイザ回路５０
エコノマイザ回路５０は、ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂと第３逆止弁４９ｃとの間の部分と、液ガス熱交換器６１もしくは膨張機構７０と、の間に設けられている。エコノマイザ回路５０は、エコノマイザ熱交換器５１と、エコノマイザインジェクション配管５３と、エコノマイザ膨張弁５２を有している。

エコノマイザインジェクション配管５３は、ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂと第３逆止弁４９ｃとの間の部分とエコノマイザ熱交換器５１の手前の部分との間から分岐して延びだしており、第２インタークーラ管４２ｃの第２インタークーラ用逆止弁の下流側に接続されている。

エコノマイザ膨張弁５２は、エコノマイザインジェクション配管５３の途中であって、分岐後にエコノマイザ熱交換器５１に流入する前の部分に設けられている。

エコノマイザ熱交換器５１は、ブリッジ回路４９から液ガス熱交換器６１もしくは膨張機構７０に向かう臨界圧力を超えた高圧の冷媒と、エコノマイザインジェクション配管５３に分岐してエコノマイザ膨張弁５２で膨張させた中間圧の冷媒と、の間で熱交換を行わせる。

このエコノマイザ膨張弁５２において膨張し、エコノマイザ熱交換器５１で蒸発した冷媒は、第２インタークーラ管４２ｃを流れる冷媒と合流することで、第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３へ吸い込まれる冷媒を冷やす。

（１−７）液ガス熱交回路
液ガス熱交回路６０は、エコノマイザ熱交換器５１と膨張機構７０の間に設けられており、液ガス熱交換器６１と、第１液ガス開閉弁６２および第２液ガス開閉弁６３を有している。

液ガス熱交換器６１は、ブリッジ回路４９から膨張機構７０にと向かう臨界圧力を超えた高圧の冷媒と、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒と低圧冷媒配管１９を流れる低圧冷媒とが合流点６５で合流した低圧冷媒である合流冷媒と、の間で熱交換を行わせる。なお、液ガス熱交換器６１は、内部熱交換器と呼ばれることもある。

なお、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒と低圧冷媒配管１９を流れる低圧冷媒とが合流点６５で合流した後に液ガス熱交換器６１に向かって流れている合流冷媒の冷媒温度を検出する合流冷媒温度センサ６４ｔが、液ガス熱交換器６１の低圧冷媒入口側に設けられている。

第２液ガス開閉弁６３は、液ガス熱交換器６１の一端側と他端側とを接続する冷媒配管の途中に設けられた開閉弁である。

第１液ガス開閉弁６２は、エコノマイザ熱交換器５１と液ガス熱交換器６１との間であって、液ガス熱交換器６１の一端側と他端側とを接続する冷媒配管の接続位置よりも液ガス熱交換器６１側に設けられた開閉弁である。

冷房運転時には、液ガス熱交換器６１での熱交換を行わせるために、制御部７は、第１液ガス開閉弁６２を開状態にしつつ第２液ガス開閉弁６３を閉状態にして、エコノマイザ熱交換器５１を通過してきた冷媒を液ガス熱交換器６１に流す。他方、暖房運転時には、液ガス熱交換器６１での熱交換を行わせないために、制御部７は、第１液ガス開閉弁６２を閉状態にしつつ第２液ガス開閉弁６３を開状態にして、エコノマイザ熱交換器５１を通過してきた冷媒を、液ガス熱交換器６１を通過させることなく、膨張機構７０に送る。

（１−８）膨張機構
膨張機構７０は、エコノマイザ熱交換器５１もしくは液ガス熱交換器６１から流れてきた高圧の冷媒を減圧・膨張させ、気液二相状態の中間圧の冷媒をレシーバ８１へと流す。すなわち、冷房運転時には、膨張機構７０は、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室外の第４室外熱交換器４４から、低圧冷媒の蒸発器として機能する第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａに送られる冷媒を減圧する。また、暖房運転時には、膨張機構７０は、高圧冷媒の放熱器として機能する第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａから、低圧冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器４０に送られる冷媒を減圧する。

膨張機構７０は、膨張機７１と第３室外膨張弁７２とが並列に接続されることで構成されている。膨張機７１は、冷媒の減圧過程の絞り損失を有効な仕事（エネルギー）として回収する役割を果たす。

なお、膨張機構７０とレシーバ８１との間には、冷媒の温度を中間温度センサ７０ｔが設けられている。この中間温度センサ７０ｔは、中間圧力の飽和温度を検知するため、制御部７は、当該中間温度センサ７０ｔの検出温度から相当飽和圧力である中間圧力を把握することができる。

（１−９）レシーバ
レシーバ８１は、膨張機構７０を出た気液二相状態の中間圧の冷媒を、天井面から内部空間に流入させ、液冷媒とガス冷媒とに分離する。

レシーバ８１において分離された液冷媒は、レシーバ８１の下方から延び出している液冷媒出口管８３を介して、過冷却回路９０に送られる。

レシーバ８１において分離されたガス冷媒は、レシーバ８１の上方から延び出している分離ガス配管８０を介して、後述する過冷却回路９０の過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒に合流させられる。この分離ガス配管８０の途中には、分離ガス膨張弁８２が設けられている。分離ガス配管８０を流れる冷媒は、レシーバ８１において液冷媒が分離されたガス冷媒であって、分離ガス膨張弁８２によって減圧されることで低圧のガスリッチな冷媒となった後、過冷却インジェクション配管９３に送られる。

（１−１０）過冷却回路
過冷却回路９０は、レシーバ８１と、ブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａと第２室外膨張弁４８の間の部分と、の間に設けられている。過冷却回路９０は、過冷却熱交換器９１と、過冷却インジェクション配管９３と、過冷却膨張弁９２と、を有している。

レシーバ８１から延びている液冷媒出口管８３を流れた冷媒は、過冷却熱交換器９１に向かう冷媒と、分流して過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒とに分けられる。過冷却インジェクション配管９３は、液冷媒出口管８３の途中から分岐して、合流点６５において低圧冷媒配管１９と接続されている。過冷却インジェクション配管９３の途中であって、液冷媒出口管８３から分岐した部分と、分離ガス配管８０が接続されている部分と、の間に過冷却膨張弁９２が設けられている。

冷房運転時には、制御部７が過冷却膨張弁９２および分離ガス膨張弁８２の制御を行って、過冷却インジェクション配管９３の過冷却膨張弁９２で減圧されて気液二相状態となった冷媒と、分離ガス配管８０の分離ガス膨張弁８２において減圧された冷媒と、を合流させ、過冷却インジェクション配管９３を流れて過冷却熱交換器９１に流入させる。過冷却熱交換器９１では、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧のガス冷媒と、液冷媒出口管８３から送られてきて過冷却冷媒配管８４へと進んでいく中間圧の液冷媒と、の間で熱交換を行わせる。過冷却熱交換器９１から過冷却冷媒配管８４へと流れていく冷媒は、過冷却度が増した状態となっている。過冷却冷媒配管８４には、通過する冷媒の温度を検出するための過冷却温度センサ９０ｔが設けられている。過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒であって、過冷却熱交換器９１を通過した後の冷媒は、過熱が付いた状態となっており、低圧冷媒配管１９の合流点６５に向けて送られる。

暖房運転時には、制御部７は、過冷却膨張弁９２を閉止状態とするため、過冷却インジェクション配管９３のうち液冷媒出口管８３と接続されている部分と分離ガス配管８０と接続されている部分との間には冷媒が流れないが、レシーバ８１の液冷媒出口管８３を流れる中間圧の液冷媒と、分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒とが、過冷却熱交換器９１において熱交換を行うことになる。

（１−１１）室内熱交換器
第１室内熱交換器１２ａは、第１室内ユニット１２に設けられている。第２室内熱交換器１３ａは、第２室内ユニット１３に設けられている。

第１室内熱交換器１２ａおよび第２室内熱交換器１３ａは、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の冷却器として機能する。これらの第１室内熱交換器１２ａおよび第２室内熱交換器１３ａには、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷房対象あるいは暖房対象として、水や空気が流される。ここでは、第１室内熱交換器１２ａおよび第２室内熱交換器１３ａに、図示しない各室内送風ファンからの室内空気が流れ、冷却あるいは加熱された空調空気が室内へと供給される。なお、各室内送風ファンの風量は、空調対象空間で要求される負荷処理のために、個別に風量が制御される。

第１室内熱交換器１２ａの一端は第１室内膨張弁１２ｂに接続されている。第２室内熱交換器１３ａの一端は第２室内膨張弁１３ｂに接続されている。第１室内熱交換器１２ａの他端および第２室内熱交換器１３ａの他端は合流しており、当該合流した部分はガス冷媒連絡配管１５に接続されている。

（１−１２）室内膨張弁
第１室内膨張弁１２ｂは、第１室内ユニット１２に設けられている。この第１室内膨張弁１２ｂは、第１室内熱交換器１２ａに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。第１室内膨張弁１２ｂは、液冷媒連絡配管１４と第１室内熱交換器１２ａとの間に配置されている。

第２室内膨張弁１３ｂは、第２室内ユニット１３に設けられている。この第２室内膨張弁１３ｂは、第２室内熱交換器１３ａに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。第２室内膨張弁１３ｂは、液冷媒連絡配管１４と第２室内熱交換器１３ａとの間に配置されている。

（１−１３）制御部
制御部７は、室外ユニット１１および第１室内ユニット１２、第２室内ユニット１３の電子部品が実装された各制御基板が通信線で結ばれて構成されているもので、四段圧縮機２０の圧縮機駆動モータや四路切換弁群２５、各膨張弁１２ｂ，１３ｂ，４７，４８，５２，７２，８２，９２等と接続される。この制御部７は、外部から入力された室内設定温度、図示しない温度センサや圧力センサの計測値などの情報に基づいて、圧縮機駆動モータの回転数制御や膨張弁開度の調節や室内送風ファンや室外送風ファンの風量調節などを行う。

制御部７は、冷房運転モード、暖房運転モードを有しており、いずれかの運転を選択的に行う。

（２）空気調和装置の動作
空気調和装置１の動作について、図２〜図５を参照しながら説明する。

図３および図５は、それぞれ、冷房運転、暖房運転における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。これらの各図において、上に凸の一点鎖線で示す曲線は、冷媒の飽和液線および乾き飽和蒸気線である。また、各図において、冷凍サイクル上の英文字が付された点は、それぞれ、図２および図４において同じ英文字で表される点における冷媒の圧力およびエンタルピを表している。例えば、図２の点Ｂにおける冷媒は、図３の点Ｂにおける圧力およびエンタルピの状態になっている。なお、空気調和装置１の冷房運転、暖房運転における各運転制御は、制御部７によって行われる。

（２−１）冷房運転モード時の動作
冷房運転時は、図２に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの順に冷媒回路内を循環する。以下、冷房運転時における空気調和装置１の動作について、図２および図３を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂへと吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１四路切換弁２６を通過し、インタークーラ（中間冷却器）として機能する第１室外熱交換器４１で冷却された後、第１インタークーラ管４１ｃを介して第２吸入管２２ａに流れ込む（点Ｃ）。

第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２四路切換弁２７を通過し、インタークーラとして機能する第２室外熱交換器４２で冷却された後、第２インタークーラ管４２ｃに流れる（点Ｅ）。第２インタークーラ管４２ｃを流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器５１において熱交換されてインジェクション配管５３を流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）と合流した後、第３吸入管２３ａに流れ込む（点Ｆ）。

第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３四路切換弁２８を通過し、インタークーラとして機能する第３室外熱交換器４３で冷却された後、第３インタークーラ管４３ｃを介して第４吸入管２４ａに流れ込む（点Ｈ）。

第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、臨界圧力を超えた超臨界状態となっている。この超臨界状態の冷媒は、第４四路切換弁２９を通過し、ガスクーラとして機能する第４室外熱交換器４４で冷却され、ブリッジ回路４９の第３逆止弁４９ｃを通ってエコノマイザ熱交換器５１へと流れていく（点Ｊ）。

ブリッジ回路４９の第３逆止弁４９ｃを通過した高圧冷媒は、その一部がエコノマイザインジェクション配管５３に分岐して流れて、エコノマイザ膨張弁５２において減圧される。エコノマイザ膨張弁５２において超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されて気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器５１において、他の一部の冷媒（ブリッジ回路４９から液ガス熱交換器６１に向かう臨界圧力を超えている高圧冷媒（点Ｊ））と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となる。この中間圧のガス冷媒（点Ｌ）は、上述のようにインジェクション配管５３から第２インタークーラ管４２ｃへと流れ込む。

ここで、制御部７は、冷房運転時には液ガス熱交回路６０に冷媒を流し、液ガス熱交換器６１での熱交換を行わせるために、第１液ガス開閉弁６２を開状態にし、第２液ガス開閉弁６３を閉状態にしている。

エコノマイザ膨張弁５２を出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器５１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、開状態の第１液ガス開閉弁６２を通過して、液ガス熱交換器６１を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。液ガス熱交換器６１では、エコノマイザ熱交換器５１を通過した臨界圧力を超えている高圧冷媒（点Ｍ）が、低圧冷媒配管１９から第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒とが合流した合流冷媒と、の間で熱交換によって冷却され、温度が下がった高圧冷媒（点Ｎ）となる。

なお、後述するが、低圧冷媒配管１９から第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒とが合流した合流冷媒の温度が低過ぎることで液ガス熱交換器６１から膨張機構７０に向かう冷媒を冷やし過ぎてしまうことを抑制する目的で、合流冷媒温度センサ６４ｔと吸入圧力センサ２１ｐから把握される過熱度が正の値になるという所定過熱度条件を満たすように、制御部７は、合流冷媒過熱度制御を行う。

液ガス熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、一方が膨張機構７０の膨張機７１に向けて流れ、他方が膨張機構７０の第３室外膨張弁７２に向けて流れる。第３室外膨張弁７２では、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ１）となる。また、膨張機７１においても、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ２）となる。これら中間圧冷媒（点Ｏ１）と中間圧冷媒（点Ｏ２）は、合流した後にレシーバ８１の内部空間へと流れ込む（点Ｐ）。このレシーバ８１に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８１の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）は、液冷媒出口管８３を流れる。液冷媒出口管８３を流れる冷媒の一部は、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却状態となり（点Ｗ）、過冷却冷媒配管８４やブリッジ回路４９の第１逆止弁４９ａを通って、液冷媒連絡配管１４を介して、第１、第２室内膨張弁１２ｂ、１３ｂへと送られる。液冷媒出口管８３を流れる冷媒の他の一部は、過冷却熱交換器９１に流入する前に、分岐して、過冷却インジェクション配管９３を流れる。過冷却インジェクション配管９３を流れる冷媒は、過冷却膨張弁９２において減圧されて気液二相状態の低圧冷媒となる（点Ｒ）。

レシーバ８１で分離されたガス冷媒（点Ｓ）は、分離ガス配管８０を流れる。分離ガス配管８０を流れる冷媒は、途中の分離ガス膨張弁８２で減圧され低圧冷媒（点Ｔ）となる。分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒（点Ｔ）は、さらに分離ガス配管８０を流れて、過冷却インジェクション配管９３のうち、過冷却膨張弁９２よりも下流側であって過冷却熱交換器９１よりも上流側の部分に合流する（点Ｕ）。

過冷却熱交換器９１では、レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）は、分離ガス配管８０を介して過冷却インジェクション配管９３に合流した気液二相状態の低圧冷媒（点Ｕ）との間で熱交換することで冷却され、冷却されることによって過冷却度が付いた状態になる（点Ｗ）。他方で、分離ガス配管８０を介して過冷却インジェクション配管９３に合流した気液二相状態の低圧冷媒（点Ｕ）は、過冷却熱交換器９１において、レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）によって加熱される（点Ｖ、なお、点Ｖは過熱が付いた状態を例示しているが、運転条件や過渡的な状況によっては湿り状態になる場合がある。）。

液冷媒連絡配管１４から第１、第２室内ユニット１２、１３に流入した冷媒は、第１室内膨張弁１２ｂや第２室内膨張弁１３ｂを通過するときに膨張し、気液二相の低圧冷媒（点Ｘ）となって第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａに流れ込む。この低圧冷媒は、第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａで室内空気から熱を奪い、過熱のついた低圧のガス冷媒（点Ｙ）になる。第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３を出た低圧冷媒は、ガス冷媒連絡配管１５および第４四路切換弁２９を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。

第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３から戻ってきて低圧冷媒配管１９を流れる低圧冷媒（点Ｙ）と、過冷却インジェクション配管９３から流れてくる低圧冷媒（点Ｖ）とは、合流点６５で合流し（点Ｚ）、液ガス熱交換器６１の低圧側を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０へと戻っていく。なお、ここで、液ガス熱交換器６１では、四段圧縮機２０の第１吸入管２１ａに向かう低圧冷媒（点Ｚ）と、エコノマイザ熱交換器５１を通過した後に膨張機構７０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）との間で熱交換が行われる。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１は冷房運転サイクルを行う。

（２−２）暖房運転モード時の動作
暖房運転時は、図４に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機２０、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒回路内を循環する。以下、暖房運転時における空気調和装置１の動作について、図４および図５を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂに吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１四路切換弁２６を通過し、第２吸入管２２ａを流れる（点Ｃ）。

第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第２四路切換弁２７を通過し、第３吸入管２３ａを流れる。なお、第３吸入管２３ａには、エコノマイザ熱交換器５１において熱交換されてインジェクション配管５３を流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）も流れ込んでくるため、冷媒の温度が下がる（点Ｆ）。

第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第３四路切換弁２８を通過し、第４吸入管２４ａを流れる（点Ｈ）。

第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、臨界圧力を超えた超臨界状態となっている。この超臨界状態の冷媒は、第４四路切換弁２９を通過し、ガス冷媒連絡配管１５を介して第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３に流入する（点Ｙ）。

ガス冷媒連絡配管１５から第１室内ユニット１２や第２室内ユニット１３に入った高圧冷媒は、冷媒の放熱器として機能する第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａで室内空気に放熱し、室内空気を暖める。第１室内熱交換器１２ａや第２室内熱交換器１３ａでの熱交換によって温度が下がった高圧冷媒（点Ｘ）は、第１室内膨張弁１２ｂや第２室内膨張弁１３ｂを通過する際にわずかに減圧され、液冷媒連絡配管１４を通って室外ユニット１１のブリッジ回路４９へと流れる。ブリッジ回路４９では、第２逆止弁４９ｂを通過して、エコノマイザ熱交換器５１へ向かう（点Ｊ）。

ブリッジ回路４９の第２逆止弁４９ｂを通過した高圧冷媒（点Ｊ）は、その一部がエコノマイザインジェクション配管５３に分岐して流れて、エコノマイザ膨張弁５２において減圧される。エコノマイザ膨張弁５２において減圧されて気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器５１において、他の一部の冷媒（ブリッジ回路４９から液ガス熱交換器６１に向かう高圧冷媒（点Ｊ））と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となる。この中間圧のガス冷媒（点Ｌ）は、上述のようにインジェクション配管５３から第２インタークーラ管４２ｃへと流れ込む。

ここで、制御部７は、暖房運転時には液ガス熱交回路６０に冷媒を流さず、液ガス熱交換器６１での熱交換を行わせないために、第１液ガス開閉弁６２を閉状態にし、第２液ガス開閉弁６３を開状態にしている。

エコノマイザ膨張弁５２を出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器５１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、液ガス熱交換器６１を流れることなく、第２液ガス開閉弁６３を通過して、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。

膨張機構７０に流入する高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、一方が膨張機構７０の膨張機７１に向けて流れ、他方が膨張機構７０の第３室外膨張弁７２に向けて流れる。第３室外膨張弁７２では、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ１）となる。また、膨張機７１においても、超臨界状態から臨界圧力以下の圧力まで減圧されることで、中間圧冷媒（点Ｏ２）となる。これら中間圧冷媒（点Ｏ１）と中間圧冷媒（点Ｏ２）は、合流した後にレシーバ８１の内部空間へと流れ込む（点Ｐ）。このレシーバ８１に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８１の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８１で分離された液冷媒（点Ｑ）は、液冷媒出口管８３を流れる。液冷媒出口管８３を流れる冷媒は、全て、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却状態となり（点Ｗ）、過冷却冷媒配管８４やブリッジ回路４９を通って、室外熱交換器４０へと送られる。

なお、暖房運転時には、制御部７は、過冷却膨張弁９２を全閉状態に制御しているため、液冷媒出口管８３を流れる冷媒は、過冷却インジェクション配管９３に向けて分流しない。

レシーバ８１で分離されたガス冷媒（点Ｓ）は、分離ガス配管８０を流れる。分離ガス配管８０を流れる冷媒は、途中の分離ガス膨張弁８２で減圧され低圧冷媒（点Ｔ）となる。分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒（点Ｔ）は、さらに分離ガス配管８０を流れて、過冷却インジェクション配管９３のうち、過冷却膨張弁９２よりも下流側であって過冷却熱交換器９１よりも上流側の部分に流れ込む（点Ｕ）。

過冷却熱交換器９１では、レシーバ８１の液冷媒出口管８３から流れてくる中間圧冷媒（点Ｑ）と、分離ガス膨張弁８２で減圧された低圧冷媒（点Ｔ，Ｕ）との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒（点Ｔ、Ｕ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｖ）となって、合流点６５に向けて流れていく。レシーバ８１の液冷媒出口管８３から流れてくる中間圧冷媒（点Ｑ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｗ）となり、過冷却冷媒配管８４を介してブリッジ回路４９に向けて流れていく。

過冷却冷媒配管８４をブリッジ回路４９に向けて流れる冷媒は、一部がブリッジ回路４９の手前で共通配管４７ａを流れるように分離し、他の一部がブリッジ回路４９の第２室外膨張弁４８を通過する。

共通配管４７ａを流れる冷媒は、第１室外膨張弁４７で減圧されて低圧冷媒となり（点ＷＸ）、第５配管４１ｂ、第６配管４２ｂ、第７配管４３ｂへとそれぞれ分岐して流れていく。第５配管４１ｂに分岐した冷媒は、キャピラリーチューブと逆止弁を通過して第１室外熱交換器４１において蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となり、第１配管４１ａと第１四路切換弁２６と四路接続配管３０を通過して低圧冷媒配管１９へと向けて流れる（点ＸＹ）。第６配管４２ｂに分岐した冷媒は、キャピラリーチューブと逆止弁を通過して第２室外熱交換器４２において蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となり、第２配管４２ａと第２四路切換弁２７と四路接続配管３０を通過して低圧冷媒配管１９へと向けて流れる（点ＸＹ）。第７配管４３ｂに分岐した冷媒は、キャピラリーチューブと逆止弁を通過して第３室外熱交換器４３において蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となり、第３配管４３ａと第３四路切換弁２８と四路接続配管３０を通過して低圧冷媒配管１９へと向けて流れる（点ＸＹ）。すなわち、これらの第１〜第３室外熱交換器４１〜４３において蒸発した冷媒は、各四路切換弁２６、２７、２８を介して合流し、低圧冷媒配管１９へと向けて流れる。

ブリッジ回路４９の第２室外膨張弁４８を通過して減圧された冷媒（点ＶＷ）は、第８配管４４ｂを流れた後に第４室外熱交換器４４において蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となり、第４配管４４ａと第４四路切換弁２９を通過して低圧冷媒配管１９へと向けて流れる（点ＸＹ）。

すなわち、低圧冷媒配管１９には、第１〜第４室外熱交換器４１〜４４において蒸発した冷媒が合流して流れる。なお、このとき、制御部７は、第１室外膨張弁４７と第２室外膨張弁４８の弁開度を各熱交換器の容量や圧力損失量に応じて調節することで、いずれかの熱交換器に冷媒が偏流してしまうことを抑制している。

低圧冷媒配管１９を流れる低圧のガス冷媒（点ＸＹ）は、過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧のガス冷媒（点Ｖ）と、合流点６５において合流した後（点Ｚ）、液ガス熱交換器６１の低圧側を流れる。なお、暖房運転時には、液ガス熱交換器６１の高圧側には冷媒は流れていないため、ここでの熱交換は行われない。

液ガス熱交換器６１の低圧側を通過した低圧のガス冷媒は、第１吸入管２１ａを介して四段圧縮機２０に吸入される（点Ａ）。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１は暖房運転サイクルを行う。

（３）冷房運転時の通常制御
上述した冷房運転時には、制御部７は、第１、第２室内膨張弁１２ｂ、１３ｂ、過冷却膨張弁９２、分離ガス膨張弁８２、膨張機構７０およびエコノマイザ膨張弁５２について、通常制御、湿り制御、合流冷媒過熱度制御のいずれかを行う。

ここでは、このうちの冷房運転時の通常制御について説明する。なお、この冷房運転時の通常制御は、一例であって、特に以下に述べる制御に限定されるものではない。

冷房運転時の通常制御では、エコノマイザ膨張弁５２は、通過後の冷媒圧力が臨界圧力以下となるようにしつつ、エコノマイザ熱交換器５１から液ガス熱交換器６１に向かう冷媒の温度が所定温度になるように弁開度（膨張程度）が制御される。

また、冷房運転時の通常制御では、膨張機構７０は、膨張機７１で回収できる動力をできるだけ大きく確保できるように制御される。

また、冷房運転時の通常制御では、分離ガス膨張弁８２は、膨張機構７０の下流側に設けられている中間温度センサ７０ｔの検知飽和温度に相当する中間圧力と、第１吸入管２１ａに設けられている吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力と、から把握される差圧に相当する差圧を分離ガス膨張弁８２の前後において生じさせることができるように弁開度（膨張程度）が制御される（差圧制御が行われる）。

また、冷房運転時の通常制御では、過冷却膨張弁９２は、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度が通常の目標過冷却度となるように（例えば、過冷却度が５度確保されるように）、過冷却膨張弁９２の弁開度（膨張程度）が制御される。なお、過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度は、過冷却温度センサ９０ｔの検知温度と、中間温度センサ７０ｔの検知飽和温度に相当する中間圧力とから制御部７が算定している。

また、冷房運転時の通常制御では、第１室内膨張弁１２ｂは、第１室内熱交換器１２ａの出口を流れる冷媒の過熱度が所定の設定過熱度となるように（目標蒸発出口過熱度条件を満たすように）第１室内膨張弁１２ｂの弁開度（膨張程度）が制御される。なお、第１室内熱交換器１２ａの出口を流れる冷媒の過熱度は、第１室内温度センサ１２ｔの検知温度と、吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力とから制御部７が算定させている。

また、冷房運転時の通常制御では、第２室内膨張弁１３ｂも同様に、第２室内熱交換器１３ａの出口を流れる冷媒の過熱度が所定の設定過熱度（第１室内ユニット１２と同様の値であっても異なっていてもよい。）となるように（目標蒸発出口過熱度条件を満たすように）第２室内膨張弁１３ｂの弁開度（膨張程度）が制御される。なお、第２室内熱交換器１３ａの出口を流れる冷媒の過熱度は、第２室内温度センサ１３ｔの検知温度と、吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力とから制御部７が算定させている。

なお、第１室内熱交換器１２ａが配置されている室内の負荷の処理は、図示しない第１室内熱交換器１２ａに対して空気流れを供給する第１室内ファンの風量を制御部７が調節することによって処理している。第２室内熱交換器１３ａが配置されている室内の負荷の処理についても同様に、図示しない第２室内熱交換器１３ａに対して空気流れを供給する第２室内ファンの風量を制御部７が調節することによって処理している。

なお、以上の通常制御を行っている場合において、過渡的な運転状態等を除く通常の状態では、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口を流れる冷媒には過熱度が十分に確保されており、過冷却インジェクション配管９３を合流点６５に向けて流れる冷媒についても過熱度が十分に確保されているため、合流点６５で合流して液ガス熱交換器６１の低圧側に流入する冷媒についても、十分な過熱度（例えば、３度以上）が確保された状態となっている（後述する表１参照）。

（４）冷房運転時の湿り制御
ここでは、冷房運転時の湿り制御について説明する。なお、この冷房運転時の湿り制御は、一例であって、特に以下に述べる制御に限定されるものではない。なお、この冷房運転時の湿り制御が開始されるための条件は、特に限定されるものではなく、制御部７が冷凍サイクルの運転状況に基づいて開始させてもよいし、コントローラ等を介してユーザからの開始指令等を受けて開始させてもよい。

冷房運転時の湿り制御では、エコノマイザ膨張弁５２、膨張機構７０、分離ガス膨張弁８２、および、過冷却膨張弁９２は、上記冷房運転時の通常制御と同様の制御が行われる。

また、冷房運転時の湿り制御では、第１室内膨張弁１２ｂは、上述した冷房運転時の通常制御の場合と比べて弁開度を所定開度だけ増大させることで、第１室内熱交換器１２ａの出口を流れる冷媒が気液二相状態となるように制御される。

また、冷房運転時の湿り制御では、第２室内膨張弁１３ｂも同様に、上述した冷房運転時の通常制御の場合と比べて弁開度を所定開度だけ（第１室内ユニット１２と同様の値であっても異なっていてもよい。）増大させることで、第１室内熱交換器１２ａの出口を流れる冷媒が気液二相状態となるように制御される。

なお、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａが配置されている室内の負荷の処理を、図示しない第１、第２室内ファンの風量を制御部７が調節することによって処理している点は通常制御と同様である。

（５）冷房運転時の合流冷媒過熱度制御
制御部７は、上述した冷房運転を行っている状態において、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度が正の値になるという所定過熱度条件を満たすように、合流冷媒過熱度制御を行う。

この合流冷媒過熱度制御を行う目的は、以下の通りである。すなわち、低圧冷媒配管１９から第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と過冷却インジェクション配管９３を流れる低圧冷媒とが合流した合流冷媒の温度が低過ぎる場合には、液ガス熱交換器６１から膨張機構７０に向かう冷媒が冷やされ過ぎてしまうことがある。すなわち、圧力―エンタルピ線図における高圧側であって低エンタルピ側の部分の冷媒（圧力―エンタルピ線図における左上の部分の冷媒）が、液ガス熱交換器６１において冷やされ過ぎて、低エンタルピ側に行き過ぎてしまう（圧力―エンタルピ線図において左側に行き過ぎてしまう）ことがある。その場合には、膨張機構７０において減圧された後の冷媒は、気液二相状態にすることができず、全ての冷媒が液単相状態になってしまうことがある。そうすると、レシーバ８１に流入する冷媒が液単相状態になってしまうため、レシーバ８１における気液分離機能を発揮させることができず、余剰冷媒の制御が困難となり、冷凍サイクルの低圧圧力が意図せずに減少してしまう問題がある。これに対して、この合流冷媒過熱度制御を行うことにより、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度が正の値になるという所定過熱度条件を満たす状態を維持させることで、上記問題を生じにくくさせることができる。

なお、所定過熱度条件は、特に限定されるものではないが、例えば、過熱度が０より大きい正の値になることであってもよいし、過熱度が１度以上であることであっ
てもよく、本実施形態では過熱度が３度以上であることとしている。

合流冷媒過熱度制御では、制御部７は、合流冷媒温度センサ６４ｔと吸入圧力センサ２１ｐから把握される過熱度が所定過熱度条件を満たすように、第１室内膨張弁１２ｂと、第２室内膨張弁１３ｂと、分離ガス膨張弁８２と、過冷却膨張弁９２と、の弁開度（減圧程度）を制御する。すなわち、本実施形態では、制御部７は、合流冷媒温度センサ６４ｔと吸入圧力センサ２１ｐから把握される冷媒の過熱度が、所定過熱度条件である３度に満たない状態になったことを検知すると、合流冷媒過熱度制御を開始する。なお、合流冷媒過熱度制御の終了時点は、特に限定されないが、制御のハンチングを抑制するために、所定過熱度条件を満たすだけでなく、さらに、所定過熱度条件の過熱度を１度もしくは２度上回った状態にさせるまで合流冷媒過熱度制御を継続して行うことが好ましい。

なお、冷房運転時の合流冷媒過熱度制御が行われている際の、第１室内膨張弁１２ｂと、第２室内膨張弁１３ｂと、分離ガス膨張弁８２と、過冷却膨張弁９２と、の弁開度（減圧程度）を制御について、冷房運転時の通常制御や湿り制御の場合と比較して説明する。

また、冷房運転時の合流冷媒過熱度制御には、以下の表１に示すように、第１合流冷媒過熱度制御〜第４合流冷媒過熱度制御の複数種類の合流冷媒過熱度制御がある。制御部７は、これらの制御を実行可能なように構成されている。

なお、冷房運転時の第１〜第４合流冷媒過熱度制御では、エコノマイザ膨張弁５２は、通常制御の場合と同様に、通過後の冷媒圧力が臨界圧力以下となるようにしつつ、エコノマイザ熱交換器５１から液ガス熱交換器６１に向かう冷媒の温度が所定温度になるように弁開度（膨張程度）が制御される。また、冷房運転時の第１〜第４合流冷媒過熱度制御では、膨張機構７０は、通常制御の場合と同様に、膨張機７１で回収できる動力をできるだけ大きく確保できるように制御される。

第１合流冷媒過熱度制御は、通常制御を行っている場合に、制御部７が、合流冷媒温度センサ６４ｔと吸入圧力センサ２１ｐから把握される冷媒の過熱度が３度に満たない状態になったことを検知し、かつ、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口を流れる冷媒が湿り状態にあることを検出した場合に開始される。具体的には、制御部７が通常制御を行うことで、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口冷媒の過熱度が所定の設定過熱度になるように第１、第２室内膨張弁１２ｂ、１３ｂの弁開度をそれぞれ制御している場合に、何らかの原因で設定過熱度に制御することができず、過渡的に湿り状態になってしまうと、第１合流冷媒過熱度制御が開始される。ここで、湿り状態になっているか否かは、制御部７が、吸入圧力センサ２１ｐの検知圧力に相当する飽和温度と、第１、第２室内温度センサ１２ｔ、１３ｔの検知温度とを比べることによって判断する。第１合流冷媒過熱度制御が開始されると、制御部７は、通常制御を行う際に第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口冷媒の過熱度を所定の設定過熱度にするために設定していた第１、第２室内膨張弁１２ｂ、１３ｂの弁開度を、それぞれ所定の弁開度だけ下げて、絞る制御を行う。これにより、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口冷媒の過熱度が確保される状態に変化し、ひいては、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度を３度以上確保することができる。

第２合流冷媒過熱度制御は、湿り制御を行っている場合に、制御部７が、合流冷媒温度センサ６４ｔと吸入圧力センサ２１ｐから把握される冷媒の過熱度が３度に満たない状態になったことを検知し、かつ、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口を流れる冷媒が湿り状態にあることを検出した場合に開始される。具体的には、制御部７が湿り制御を行うことで、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口冷媒が湿り状態に調節されている場合に、第２合流冷媒過熱度制御が開始される。第２合流冷媒過熱度制御が開始されると、制御部７は、過冷却膨張弁９２の制御および分離ガス膨張弁８２の制御を、通常制御の場合とは異なるように制御する。過冷却膨張弁９２については、制御部７は、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度が通常の目標過冷却度となるように制御していた通常制御の状態から、所定の弁開度だけ下げて、絞る制御を行い、過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度を小さく変化させる。分離ガス膨張弁８２については、制御部７は、差圧制御が行われていた通常制御の状態から、所定の弁開度だけ上げて、開く制御を行い、分離ガス配管８０を流れるガス冷媒量を増大させ、過冷却インジェクション配管９３を合流点６５に向かって流れる冷媒の過熱度を増大させるように変化させる。これにより、過冷却インジェクション配管９３を合流点６５に向けて流れる冷媒の過熱度を増大させることができ、ひいては、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度を３度以上確保することができる。

第３合流冷媒過熱度制御は、通常制御を行っている場合に、制御部７が、合流冷媒温度センサ６４ｔと吸入圧力センサ２１ｐから把握される冷媒の過熱度が３度に満たない状態になったことを検知し、かつ、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口を流れる冷媒が湿り状態ではないことを検出した場合であって、過冷却熱交換器９１から過冷却冷媒配管８４へと流れる冷媒の目標過冷却度を小さくすることが許容される場合に開始される。ここで、冷媒の目標過冷却度を小さくすることが許容される場合としては、特に限定されないが、本実施形態では、目標過冷却度を小さく変更したとしてもなお過冷却度が十分に確保されており、第１、第２室内ユニット１２、１３に対して冷媒を液の状態を保ったまま供給することができる場合をいう。第３合流冷媒過熱度制御が開始されると、制御部７は、過冷却膨張弁９２の制御を、通常制御の場合とは異なるように制御する。具体的には、制御部７は、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度が通常の目標過冷却度となるように制御していた通常制御の状態から、所定の弁開度だけ下げて、絞る制御を行い、過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度を小さく変化させる。これにより、過冷却インジェクション配管９３を合流点６５に向けて流れる冷媒の過熱度を増大させることができ、ひいては、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度を３度以上確保することができる。

第４合流冷媒過熱度制御は、通常制御を行っている場合に、制御部７が、合流冷媒温度センサ６４ｔと吸入圧力センサ２１ｐから把握される冷媒の過熱度が３度に満たない状態になったことを検知し、かつ、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａの出口を流れる冷媒が湿り状態ではないことを検出した場合であって、過冷却熱交換器９１から過冷却冷媒配管８４へと流れる冷媒の目標過冷却度を小さくすることが許容されない場合に開始される。第４合流冷媒過熱度制御が開始されると、制御部７は、分離ガス膨張弁８２の制御を、通常制御の場合とは異なるように制御する。具体的には、制御部７は、分離ガス膨張弁８２の制御について、差圧制御が行われていた通常制御の状態から、所定の弁開度だけ上げて、開く制御を行い、分離ガス配管８０を流れるガス冷媒量を増大させ、過冷却インジェクション配管９３を合流点６５に向かって流れる冷媒の過熱度を増大させるように変化させる。これにより、過冷却インジェクション配管９３を合流点６５に向けて流れる冷媒の過熱度を増大させることができ、ひいては、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度を３度以上確保することができる。

（６）空気調和装置の特徴
空気調和装置１では、合流冷媒過熱度制御を行うことで、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度を確保させることで、液ガス熱交換器６１において臨界圧力を超えた高圧冷媒が冷却されすぎることを防ぐことができている。これにより、膨張機構７０で臨界圧力以下の圧力まで減圧され、レシーバ８１の内部空間に送られる冷媒を、気液二相状態にすることが可能になる。これにより、レシーバ８１における気液分離機能を発揮させることが可能になっている。したがって、余剰冷媒の制御が困難になること、ひいては冷凍サイクルの低圧圧力が意図せずに減少してしまうことを防止することが可能になっている。

また、空気調和装置１は、臨界圧力を超えた高圧冷媒を冷却させるエコノマイザ熱交換器５１を備えることでエコノマイザ効果を奏することを可能にしている。ところが、エコノマイザ熱交換器５１を備えることで、圧力―エンタルピ線図における高圧側であって低エンタルピ側の部分の冷媒（圧力―エンタルピ線図における左上の部分の冷媒）が、液ガス熱交換器６１において冷やされ過ぎて、低エンタルピ側に行き過ぎてしまう（圧力―エンタルピ線図において左側に行き過ぎてしまう）状態が生じやすくなる。これに対して、この空気調和装置１では、このようにエコノマイザ熱交換器５１を備えてエコノマイザ効果を奏するように構成した場合であっても、合流冷媒過熱度制御を行うことによって、余剰冷媒の制御が困難になることや冷凍サイクルの低圧圧力が意図せずに減少してしまうことを防止することを可能にしている。

さらに、空気調和装置１は、高圧側が臨界圧力を超えた状態で用いられているが、レシーバ８１に流入する冷媒は膨張機構７０によって臨界圧力以下の状態まで減圧されている。このため、レシーバ８１に流入する冷媒は、超臨界状態ではなく、気液二相状態となり得る臨界圧力以下の冷媒にすることができている。しかも、上記合流冷媒過熱度制御が行われるため、レシーバ８１には液単相状態の冷媒が流入することが無く、レシーバ８１における気液分離機能を発揮させることが可能になっている。

（７）変形例
（７−１）変形例Ａ
上記実施形態の空気調和装置１では、第１〜第３油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａがそれぞれ第１吐出管２１ｂ、第２吐出管２２ｂ、第３吐出管２３ｂに設けられた場合を例に挙げて説明した。

これに対して、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３から吐出される冷媒に含まれる潤滑油を分離させる油分離器としては、空気調和装置１の例に限られない。例えば、図６に示すように、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３から吐出される冷媒に含まれる潤滑油を分離させる第１〜第３油分離器２３１ａ、２３２ａ、２３３ａをそれぞれ第１四路切換弁２６、第２四路切換弁２７、第３四路切換弁２８と、第１〜第３室外熱交換器４１〜４３の間に設けた空気調和装置２０１であってもよい。

以下、上記の空気調和装置１との違いを中心に、変形例Ａに係る空気調和装置２０１について説明する。図７は、空気調和装置２０１の冷房運転時の概略構成図、図８は、空気調和装置２０１の暖房運転時の概略構成図である。

第１油分離器２３１ａは、第１配管４１ａの途中に設けられている。第１油分離器２３１ａの容器の下端からは第１油戻し配管２３１ｂが延びている。この第１油戻し配管２３１ｂは、第１インタークーラ管４１ｃのうち逆止弁よりも第２吸入管２２ａ側に接続されている。さらに、第１油戻し配管２３１ｂは、第１油分離器２３１ａの容器の下端から延びだした後に分岐して第１配管４１ａのうち第１油分離器２３１ａよりも第１四路切換弁２６側の部分に接続されている。ここには、第１配管４１ａ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁が設けられている（参照符号は省略）。また、第１油戻し配管２３１ｂのうち、第１インタークーラ管４１ｃ側に向けて延びている部分には、第１インタークーラ管４１ｃ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁（参照符号は省略）と、当該逆止弁を通過した後に配置されたキャピラリーチューブ２３１ｃが設けられている。

第２油分離器２３２ａは、第２配管４２ａの途中に設けられている。第２油分離器２３２ａの容器の下端からは第２油戻し配管２３２ｂが延びている。この第２油戻し配管２３２ｂは、第２インタークーラ管４２ｃのうち逆止弁よりも第３吸入管２３ａ側に接続されている。さらに、第２油戻し配管２３２ｂは、第２油分離器２３２ａの容器の下端から延びだした後に分岐して第２配管４２ａのうち第２油分離器２３２ａよりも第２四路切換弁２７側の部分に接続されている。ここには、第２配管４２ａ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁が設けられている（参照符号は省略）。また、第２油戻し配管２３２ｂのうち、第２インタークーラ管４２ｃ側に向けて延びている部分には、第２インタークーラ管４２ｃ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁（参照符号は省略）と、当該逆止弁を通過した後に配置されたキャピラリーチューブ２３２ｃが設けられている。

第３油分離器２３３ａは、第３配管４３ａの途中に設けられている。第３油分離器２３３ａの容器の下端からは第３油戻し配管２３３ｂが延びている。この第３油戻し配管２３３ｂは、第３インタークーラ管４３ｃのうち逆止弁よりも第４吸入管２４ａ側に接続されている。さらに、第３油戻し配管２３３ｂは、第３油分離器２３３ａの容器の下端から延びだした後に分岐して第３配管４３ａのうち第３油分離器２３３ａよりも第３四路切換弁２８側の部分に接続されている。ここには、第３配管４３ａ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁が設けられている（参照符号は省略）。また、第３油戻し配管２３３ｂのうち、第３インタークーラ管４３ｃ側に向けて延びている部分には、第３インタークーラ管４３ｃ側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁（参照符号は省略）と、当該逆止弁を通過した後に配置されたキャピラリーチューブ２３３ｃが設けられている。

以上の空気調和装置２０１の冷房運転時には、図７において矢印で示す方向に冷媒が流れる。なお、冷房運転時の圧力―エンタルピ線図は、図３と同様であるため、説明を省略する。

また、空気調和装置２０１の暖房運転時には、図８において矢印で示す方向に冷媒が流れる。なお、暖房運転時の圧力―エンタルピ線図は、図５と同様であるため、説明を省略する。

この空気調和装置２０１では、上記実施形態の空気調和装置１とは異なり、第１吐出管２１ｂ、第２吐出管２２ｂ、第３吐出管２３ｂには、第１〜第３油分離器３１ａ、３２ａ、３３ａが設けられていない。このため、特に、暖房運転時には、第１圧縮部２１から第４圧縮部２４の吸入側までの間を流れる吐出冷媒に対して、油分離器による熱損失が生じにくくなっている。これにより、暖房運転時に、高温高圧の冷媒を第１、第２室内ユニット１２、１３にまで届けやすくなっている。

（７−２）変形例Ｂ
上記実施形態や変形例Ａでは、４段の圧縮を行う四段圧縮機２０を採用する空気調和装置１、２０１を例に挙げて説明した。

しかし、レシーバ８１における気液分離機能を発揮させて、余剰冷媒の制御が困難になること、ひいては冷凍サイクルの低圧圧力が意図せずに減少してしまうことを防止するためには、４段圧縮を行う空気調和装置ではなくてもよく、例えば、２段圧縮を行う空気調和装置であってもよい。

（７−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、制御部７が、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度が、所定過熱度条件を満足しない状態になったことを検知すると、冷凍サイクルの状況を判断することで、第１〜第４合流冷媒過熱度制御のいずれかの制御を開始する場合を例に挙げて説明した。

しかし、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口を流れる冷媒の過熱度について、所定過熱度条件を満足させる状態にするために制御部７が行う制御としては、第１〜第４合流冷媒過熱度制御を個別に行うものに限られず、例えば、第１〜第４合流冷媒過熱度制御のうちの特定の制御の組合せを同時に行うようにしてもよい。

（７−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、レシーバ８１の気相冷媒を取り出す分離ガス配管８０が、過冷却インジェクション配管９３に合流するように構成された空気調和装置１を例に挙げて説明した。

しかし、レシーバ８１の気相冷媒を取り出して第１吸入側２１ａ側に送るための配管構成は、これに限られるものではない。例えば、図９に示すように、レシーバ８１の気相冷媒を取り出すように延びた分離ガス配管３８０が、過冷却インジェクション配管９３に合流することなく、第１吸入管２１ａに対して直接接続されるように構成された空気調和装置３０１であってもよい。この分離ガス配管３８０には、途中に分離ガス膨張弁８２が設けられている。

この空気調和装置３０１では、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口の冷媒の過熱度について所定過熱度条件を満たすために行う合流冷媒過熱度制御としては、例えば、第１室内膨張弁１２ｂ、第２室内膨張弁１３ｂ、および、過冷却膨張弁９２の少なくともいずれかの減圧程度（膨張程度）を調節することによって行うようにしてもよい。この変形例Ｄに係る合流冷媒過熱度制御では、分離ガス膨張弁８２を、所定過熱度条件を満たすための制御対象から除外させることができる。

（７−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、レシーバ８１の気相冷媒を取り出す分離ガス配管８０が、過冷却インジェクション配管９３に合流するように構成された空気調和装置１を例に挙げて説明した。

しかし、レシーバ８１の気相冷媒を取り出して第１吸入側２１ａ側に送るための配管構成は、これに限られるものではない。例えば、図１０に示すように、レシーバ８１の気相冷媒を取り出すように延びた分離ガス配管４８０が、過冷却インジェクション配管９３に合流することなく、合流点６５に対して直接接続されるように構成された空気調和装置４０１であってもよい。この分離ガス配管４８０には、途中に分離ガス膨張弁８２が設けられている。

この空気調和装置４０１では、液ガス熱交換器６１の低圧側の入口の冷媒の過熱度について所定過熱度条件を満たすために行う合流冷媒過熱度制御としては、例えば、第１室内膨張弁１２ｂ、第２室内膨張弁１３ｂ、および、分離ガス膨張弁８２の少なくともいずれかの減圧程度（膨張程度）を調節することによって行うようにしてもよい。分離ガス配管４８０のうち分離ガス膨張弁８２で減圧された後の冷媒は、気液二相状態であって湿ってはいるが、その冷媒量は少なく、第１、第２室内熱交換器１２ａ、１３ａを通過した大量の冷媒に過熱度が十分に付いている場合には、合流点６５で合流した後の冷媒の過熱度を十分に確保することもできる。

この変形例Ｅに係る合流冷媒過熱度制御では、過冷却膨張弁９２を、所定過熱度条件を満たすための制御対象から除外させることができる。すなわち、第１室内膨張弁１２ｂと第２室内膨張弁１３ｂと分離ガス膨張弁８２の少なくともいずれかの弁開度が合流冷媒過熱度制御中に制御されている時でも、過冷却膨張弁９２については、通常制御と同様に、過冷却熱交換器９１を通過して過冷却冷媒配管８４を流れる冷媒の過冷却度が通常の目標過冷却度となるように弁開度（減圧程度）を行い、合流冷媒過熱度制御における制御の対象から外してもよい。

１、２０１、３０１、４０１ 空気調和装置（冷凍装置）
７ 制御部
１２ 第１室内ユニット、室内ユニット
１２ａ 第１室内熱交換器、室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
１２ｂ 第１室内膨張弁、室内膨張弁（第２減圧部）
１２ｔ 第１室内温度センサ
１３ 第２室内ユニット、室内ユニット
１３ａ 第１室内熱交換器、室内熱交換器（蒸発器、放熱器）
１３ｂ 第２室内膨張弁、室内膨張弁（第２減圧部）
１３ｔ 第２室内温度センサ
２０ 四段圧縮機
２１ 第１圧縮部（低段圧縮部）
２１ｐ 吸入圧力センサ（過熱度把握センサ）
２２ 第２圧縮部（高段圧縮部）
２３ 第３圧縮部（高段圧縮部）
２４ 第４圧縮部（高段圧縮部）
２４ｐ 吐出圧力センサ
２５ 四路切換弁群
２６ 第１四路切換弁
２７ 第２四路切換弁
２８ 第３四路切換弁
２９ 第４四路切換弁
３０ 四路接続配管
４０ 室外熱交換器
４１ 第１室外熱交換器（中間冷却器、蒸発器）
４２ 第２室外熱交換器（中間冷却器、蒸発器）
４３ 第３室外熱交換器（中間冷却器、蒸発器）
４４ 第４室外熱交換器（放熱器、蒸発器）
４１ｃ 第１インタークーラ管
４２ｃ 第２インタークーラ管
４３ｃ 第３インタークーラ管
４１ａ 第１配管
４２ａ 第２配管
４３ａ 第３配管
４４ａ 第４配管
４７ 第１室外膨張弁
４８ 第２室外膨張弁
４９ ブリッジ回路
５０ エコノマイザ回路
５１ エコノマイザ熱交換器
５２ エコノマイザ膨張弁（第５減圧部）
５３ エコノマイザインジェクション配管
６０ 液ガス熱交回路
６１ 液ガス熱交換器
６２ 第１液ガス開閉弁
６３ 第２液ガス開閉弁
６４ｔ 合流冷媒温度センサ（過熱度把握センサ）
７０ 膨張機構（第１減圧部）
７０ｐ 中間温度センサ
７１ 膨張機（膨張部）
７２ 膨張弁（膨張部）
８０ 分離ガス配管
８１ レシーバ（冷媒容器）
８２ 分離ガス膨張弁（第４減圧部）
８３ 液冷媒出口管
９０ 過冷却回路
９０ｔ 過冷却温度センサ
９１ 過冷却熱交換器
９２ 過冷却膨張弁（第３減圧部）
９３ 過冷却インジェクション配管
３８０ 分離ガス配管
４８０ 分離ガス配管

特開２００８−２６７７８７号公報

Claims (9)

1. 低段側圧縮部（２１）と、
   前記低段側圧縮部で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮部（２４）と、
   前記高段側圧縮部で圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器（４４）と、
   前記放熱器において放熱させた後の冷媒を減圧させる第１減圧部（７０）と、
   前記第１減圧部（７０）において減圧された冷媒を気相と液相に分離させるための容器である冷媒容器（８１）と、
   前記冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒を減圧させる第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）と、
   前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１２ａ、１３ａ）と、
   前記冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の一部を減圧させる第３減圧部（９２）と、
   前記冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の他の一部であって前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）に向かう冷媒と、前記第３減圧部（９２）において減圧された冷媒と、の間で熱交換させる過冷却熱交換器（９１）と、
   前記蒸発器を通過して前記低段側圧縮部に向かう冷媒と前記第３減圧部（９２）において減圧された後に前記過冷却熱交換器（９１）での熱交換を終えた冷媒との合流冷媒を、前記放熱器を通過した後に前記第１減圧部（７０）に向かう冷媒と熱交換させる液ガス熱交換器（６１）と、
   前記液ガス熱交換器（６１）に流入する前記合流冷媒について少なくとも正の過熱度が確保されるように、少なくとも前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）と前記第３減圧部（９２）のいずれかの減圧程度を調節する制御部（７）と、
   を備えた冷凍装置（１、２０１、３０１）。
2. 低段側圧縮部（２１）と、
   前記低段側圧縮部で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮部（２４）と、
   前記高段側圧縮部で圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器（４４）と、
   前記放熱器において放熱させた後の冷媒を減圧させる第１減圧部（７０）と、
   前記第１減圧部（７０）において減圧された冷媒を気相と液相に分離させるための容器である冷媒容器（８１）と、
   前記冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒を減圧させる第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）と、
   前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１２ａ、１３ａ）と、
   前記冷媒容器の気相部分から取り出された冷媒を減圧させる第４減圧部（８２）と、
   前記蒸発器を通過して前記低段側圧縮部に向かう冷媒と前記第４減圧部（８２）において減圧された冷媒との合流冷媒を、前記放熱器を通過した後に前記第１減圧部（７０）に向かう冷媒と熱交換させる液ガス熱交換器（６１）と、
   前記液ガス熱交換器に流入する前記合流冷媒について少なくとも正の過熱度が確保されるように、少なくとも前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）と前記第４減圧部（８２）のいずれかの減圧程度を調節する制御部（７）と、
   を備えた冷凍装置（１、２０１、４０１）。
3. 低段側圧縮部（２１）と、
   前記低段側圧縮部で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮部（２４）と、
   前記高段側圧縮部で圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器（４４）と、
   前記放熱器において放熱させた後の冷媒を減圧させる第１減圧部（７０）と、
   前記第１減圧部（７０）において減圧された冷媒を気相と液相に分離させるための容器である冷媒容器（８１）と、
   前記冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒を減圧させる第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）と、
   前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器（１２ａ、１３ａ）と、
   前記冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の一部を減圧させる第３減圧部（９２）と、
   前記冷媒容器の液相部分から取り出された冷媒の他の一部であって前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）に向かう冷媒と、前記第３減圧部（９２）において減圧された冷媒と、の間で熱交換させる過冷却熱交換器（９１）と、
   前記冷媒容器の気相部分から取り出された冷媒を減圧させる第４減圧部（８２）と、
   前記蒸発器を通過して前記低段側圧縮部に向かう冷媒と前記第３減圧部（９２）において減圧された後に前記過冷却熱交換器（９１）での熱交換を終えた冷媒と前記第４減圧部（８２）を通過して前記低段側圧縮部に向かう冷媒との合流冷媒を、前記放熱器を通過した後に前記第１減圧部（７０）に向かう冷媒と熱交換させる液ガス熱交換器（６１）と、
   前記液ガス熱交換器に流入する前記合流冷媒について少なくとも正の過熱度が確保されるように、前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）と前記第４減圧部（８２）と前記第３減圧部（９２）のいずれかの減圧程度を調節する制御部（７）と、
   を備えた冷凍装置（１、２０１）。
4. 前記放熱器において放熱させた後の冷媒の一部を減圧させる第５減圧部（５２）と、
   前記放熱器において放熱させた後の冷媒の他の一部であって前記液ガス熱交換器（６１）に向かう冷媒と、前記第５減圧部（５２）において減圧された冷媒と、の間で熱交換させるエコノマイザ熱交換器（５１）と、
   をさらに備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置（１、２０１）。
5. 前記液ガス熱交換器に流入する前記合流冷媒の過熱度を把握するために必要な冷媒の状態量を検出する過熱度把握センサ（２１ｐ、６４ｔ）をさらに備え、
   前記制御部（７）は、前記過熱度把握センサにおいて検出された値から把握される過熱度に基づいて制御を行う、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍装置（１、２０１）。
6. 前記高段側圧縮部（２４）は、吐出冷媒の圧力が臨界圧力を超えるまで冷媒の圧縮を行い、
   前記第１減圧部（７０）では、臨界圧力を超えている冷媒を臨界圧力以下まで減圧させる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の冷凍装置（１、２０１）。
7. 前記制御部（７）は、通常制御と、前記通常制御とは異なる制御であって前記液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすようにするために行われる合流冷媒過熱度制御と、を行い、
   前記通常制御では、前記制御部は、前記蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が目標蒸発出口過熱度条件を満たすように前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）の減圧程度を制御しつつ、前記過冷却熱交換器を通過して前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）に向かう冷媒の過冷却度が目標過冷却度条件を満たすように前記第３減圧部（９２）の減圧程度を制御し、
   前記合流冷媒過熱度制御では、前記制御部は、前記通常制御の場合と比較して前記蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が増大することになるように前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）の減圧程度を変更する制御と、前記通常制御の場合と比較して前記第３減圧部（９２）を通過した後の前記合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように前記第３減圧部（９２）の減圧程度を変更する制御と、の少なくともいずれか一つの制御を行う、
   請求項１に記載の冷凍装置（１、２０１、３０１）。
8. 前記制御部（７）は、通常制御と、前記通常制御とは異なる制御であって前記液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすようにするために行われる合流冷媒過熱度制御と、を行い、
   前記通常制御では、前記制御部は、前記蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が目標蒸発出口過熱度条件を満たすように前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）の減圧程度を制御しつつ、前記第１減圧部（７０）を通過して前記第４減圧部（８２）に向かう冷媒の圧力と前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）を通過して前記低段側圧縮機に向かう冷媒の圧力との差圧に合わせるように前記第４減圧部（８２）の減圧程度を制御し、
   前記合流冷媒過熱度制御では、前記制御部は、前記通常制御の場合と比較して前記蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が増大することになるように前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）の減圧程度を変更する制御と、前記通常制御の場合と比較して前記第４減圧部（８２）を通過した後の前記合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように前記第４減圧部（８２）の減圧程度を変更する制御と、の少なくともいずれか一つの制御を行う、
   請求項２に記載の冷凍装置（１、２０１、４０１）。
9. 前記制御部（７）は、通常制御と、前記通常制御とは異なる制御であって前記液ガス熱交換器に流入する合流冷媒の過熱度が所定過熱度条件を満たすようにするために行われる合流冷媒過熱度制御と、を行い、
   前記通常制御では、前記制御部は、前記蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が目標蒸発出口過熱度条件を満たすように前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）の減圧程度を制御しつつ、前記第１減圧部（７０）を通過して前記第４減圧部（８２）に向かう冷媒の圧力と前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）を通過して前記低段側圧縮機に向かう冷媒の圧力との差圧に合わせるように前記第４減圧部（８２）の減圧程度を制御しつつ、前記過冷却熱交換器を通過して前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）に向かう冷媒の過冷却度が目標過冷却度条件を満たすように前記第３減圧部（９２）の減圧程度を制御し、
   前記合流冷媒過熱度制御では、前記制御部は、前記通常制御の場合と比較して前記蒸発器の出口を流れる冷媒の過熱度が増大することになるように前記第２減圧部（１２ｂ、１３ｂ）の減圧程度を変更する制御と、前記通常制御の場合と比較して前記第４減圧部（８２）を通過した後の前記合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように前記第４減圧部（８２）の減圧程度を変更する制御と、前記通常制御の場合と比較して前記第３減圧部（９２）を通過した後の前記合流前の冷媒の過熱度が増大することになるように前記第３減圧部（９２）の減圧程度を変更する制御と、の少なくともいずれか一つの制御を行う、
   請求項３に記載の冷凍装置（１、２０１）。

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