KR20100121672A

KR20100121672A - 냉동 장치

Info

Publication number: KR20100121672A
Application number: KR1020107020604A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 요시미; 슈지 후지모토; 마사카즈 오카모토
Original assignee: 다이킨 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2010-11-18
Also published as: AU2009218270B2; JP2009229051A; WO2009107626A1; EP2264380A1; EP2264380B1; CN101960235A; EP2264380A4; AU2009218270A1; JP5239824B2; US20110005270A1; CN101960235B

Abstract

공기 조화 장치(1)는, 2단 압축식의 압축 기구(2)와, 열원 측 열교환기(4)와, 이용 측 열교환기(6)와, 전환 기구(3)와, 중간 열교환기(7)를 구비하고 있다. 전환 기구(3)는, 압축 기구(2), 열원 측 열교환기(4), 이용 측 열교환기(6)의 순으로 냉매를 순환시키는 냉각 운전 상태와, 압축 기구(2), 이용 측 열교환기(6), 열원 측 열교환기(4)의 순으로 냉매를 순환시키는 가열 운전 상태를 전환하는 기구이다. 중간 열교환기(7)는, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에, 전단(前段) 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 후단(後段) 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능시키고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키는 것이 가능한 열교환기이다.

Description

냉동 장치{REFRIGERATION DEVICE}

본 발명은, 냉동 장치, 특히, 냉각 운전과 가열 운전을 전환 가능하게 구성된 냉매 회로를 가지고, 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 냉동 장치에 관한 것이다.

종래부터, 냉각 운전과 가열 운전을 전환 가능하게 구성된 냉매 회로를 가지고, 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 냉동 장치의 하나로서, 특허 문헌 1에 나타나는 바와 같은, 냉방 운전과 난방 운전을 전환 가능하게 구성된 냉매 회로를 가지고, 2단 압축식 냉동 사이클을 행하는 공기 조화 장치가 있다. 이 공기 조화 장치는, 주로, 직렬로 접속된 2개의 압축 요소를 가지는 압축기와, 냉방 운전과 난방 운전을 전환하기 위한 사방 전환 밸브와, 실외 열교환기와, 실내 열교환기를 가지고 있다.

일본국 공개특허공보 특개2007－232263호

제1 발명에 관련되는 냉동 장치는, 압축 기구와, 냉매의 방열기 또는 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기와, 냉매의 증발기 또는 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기와, 전환 기구와, 중간 열교환기를 구비하고 있다. 압축 기구는, 복수의 압축 요소를 가지고 있고, 복수의 압축 요소 중 전단(前段) 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단(後段) 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성되어 있다. 여기서, 「압축 기구」란, 복수의 압축 요소가 일체로 짜 넣어진 압축기나, 단일의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기 및/또는 복수의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기를 복수대 접속한 것을 포함하는 구성을 의미하고 있다. 또한, 「복수의 압축 요소 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축한다」란, 「전단 측의 압축 요소」 및 「후단 측의 압축 요소」라고 하는 직렬로 접속된 2개의 압축 요소를 포함하는 것만을 의미하고 있는 것이 아니라, 복수의 압축 요소가 직렬로 접속되어 있고, 각 압축 요소 간의 관계가, 상술의 「전단 측의 압축 요소」와 「후단 측의 압축 요소」의 관계를 가지는 것을 의미하고 있다. 전환 기구는, 압축 기구, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기, 냉매의 증발기로서 기능하는 이용 측 열교환기의 순으로 냉매를 순환시키는 냉각 운전 상태와, 압축 기구, 냉매의 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기, 냉매의 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기의 순으로 냉매를 순환시키는 가열 운전 상태를 전환하는 기구이다. 중간 열교환기는, 전환 기구를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능시키고, 전환 기구를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에, 이용 측 열교환기에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키는 것이 가능한 열교환기이다.

종래의 공기 조화 장치에 있어서는, 압축기의 저단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매가 압축기의 후단 측의 압축 요소로 흡입되어 한층 더 압축되기 때문에, 압축기의 후단 측의 압축 요소로부터 토출되는 냉매의 온도가 높아져, 예를 들어, 냉매의 방열기로서 기능하는 실외 열교환기에 있어서, 열원으로서의 공기나 물과 냉매와의 사이의 온도차가 커져 버려, 실외 열교환기에 있어서의 방열 로스가 커지는 것으로부터, 높은 운전 효율이 얻어지기 어렵다고 하는 문제가 있다.

이 문제에 대하여, 이 냉동 장치와 같이, 만일, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 열교환기를 설치한 경우에는, 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 온도가 낮아지기 때문에, 중간 열교환기를 설치하지 않는 경우에 비하여, 최종적으로 압축 기구로부터 토출되는 냉매의 온도를 낮게 억제할 수 있다. 이것에 의하여, 냉각 운전 시에 있어서, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기에 있어서의 방열 로스가 작아지기 때문에, 냉각 운전 시의 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

그러나, 가열 운전 시에 있어서는, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 열교환기를 설치하지 않는 경우이면, 가열 운전 시에 있어서, 이용 측 열교환기에 있어서 이용할 수 있을 열을, 중간 열교환기를 설치하였기 때문에, 중간 열교환기로부터 외부에 방열하여 버리게 되어, 이것에 의하여, 이용 측 열교환기에 있어서의 가열 능력이 낮아져, 가열 운전 시의 운전 효율이 저하하여 버리게 된다.

이것에 대하여, 예를 들어, 중간 열교환기를 바이패스하는 중간 열교환기 바이패스관을 설치하는 것과 함께, 가열 운전 시에는, 이 중간 열교환기 바이패스관을 이용하여, 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매가 중간 열교환기에 있어서 냉각되지 않도록 바이패스하는 것에 의하여, 중간 열교환기를 사용하지 않는 상태로 하는 것으로, 가열 운전 시에 있어서, 이용 측 열교환기에 있어서의 가열 능력이 낮아지는 것을 억제하여, 가열 운전 시의 운전 효율이 저하하지 않도록 할 수 있다.

그러나, 가열 운전 시에 중간 열교환기를 사용하지 않는 상태로 하면, 중간 열교환기가 냉각 운전 시에만 사용되는 열교환기로서 설치되는 것이 되기 때문에, 중간 열교환기는, 가열 운전 시에는 이용되지 않는 기기로 되어 버린다.

그래서, 이 냉동 장치에서는, 전환 기구를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에 중간 열교환기를 냉각기로서 기능시키고, 전환 기구를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에, 이용 측 열교환기에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키도록 하고 있다. 이 때문에, 이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시에 있어서는, 압축 기구로부터 토출되는 냉매의 온도를 낮게 억제할 수 있고, 가열 운전 시에 있어서는, 냉매의 증발 능력을 높일 수 있는 것과 함께, 중간 열교환기로부터 외부로의 방열을 억제할 수 있다.

이것에 의하여, 이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시에 있어서는, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기에 있어서의 방열 로스가 작아져, 냉각 운전 시의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 가열 운전 시에 있어서는, 중간 열교환기의 유효 이용을 도모할 수 있는 것과 함께, 이용 측 열교환기에 있어서의 가열 능력이 낮아지는 것을 억제하여, 가열 운전 시의 운전 효율이 저하하지 않도록 할 수 있다.

제2 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제1 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 중간 열교환기는, 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관에 설치되어 있고, 중간 냉매관에는, 중간 열교환기를 바이패스하도록 중간 열교환기 바이패스관이 접속되어 있고, 중간 열교환기의 일단(一端)과 압축 기구의 흡입 측을 접속시키기 위한 흡입 되돌림관과, 이용 측 열교환기와 열원 측 열교환기와의 사이와 중간 열교환기의 타단(他端)을 접속시키기 위한 중간 열교환기 되돌림관을 더 구비하고 있다.

이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시에는, 중간 냉매관을 흐르는 중간압의 냉매를 중간 열교환기에 의하여 냉각할 수 있고, 가열 운전 시에는, 중간 냉매관을 흐르는 중간압의 냉매를 중간 열교환기 바이패스관에 의하여, 중간 열교환기를 바이패스시키는 것과 함께, 흡입 되돌림관 및 중간 열교환기 되돌림관에 의하여, 이용 측 열교환기에 있어서 냉각된 냉매의 일부를 중간 열교환기로 이끌어 증발시켜, 압축 기구의 흡입 측으로 되돌릴 수 있다.

제3 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제2 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 전환 기구를 냉각 운전 상태로 한 운전의 개시 시에, 중간 열교환기 바이패스관을 통하여 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시키는 것과 함께, 흡입 되돌림관을 통하여 중간 열교환기와 압축 기구의 흡입 측을 접속시킨다.

이 냉동 장치에서는, 전환 기구를 냉각 운전 상태로 한 운전의 개시 시에, 중간 열교환기 바이패스관을 통하여 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시키는 것과 함께, 흡입 되돌림관을 통하여 중간 열교환기와 압축 기구의 흡입 측을 접속시키도록 하고 있기 때문에, 전환 기구를 냉각 운전 상태로 한 운전의 개시 전에, 중간 열교환기 내에 액 냉매가 고여 있다고 하여도, 이 액 냉매를 중간 열교환기 밖으로 뺄 수 있다. 이것에 의하여, 전환 기구를 냉각 운전 상태로 한 운전의 개시 시에, 중간 열교환기 내에 액 냉매가 고인 상태를 피할 수 있도록 되어, 중간 열교환기 내에 액 냉매가 고이는 것에 기인한 후단 측의 압축 요소에 있어서의 액 압축이 생기게 하는 것 없이, 중간 열교환기를 통하여 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 흡입시킬 수 있다.

제4 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제2 또는 제3 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 중간 열교환기 되돌림관에는, 유량 조절 밸브가 설치되어 있다.

이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시에 중간 열교환기 되돌림관으로의 냉매의 유입을 막을 수 있는 것과 함께, 가열 운전 시에 열원 측 열교환기를 흐르는 냉매의 유량과 중간 열교환기를 흐르는 냉매의 유량과의 분배를 확실히 행할 수 있다.

제5 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제1 내지 제4 발명 중 어느 하나에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 열원 측 열교환기와 이용 측 열교환기와의 사이에는, 열원 측 열교환기와 이용 측 열교환기와의 사이를 흐르는 냉매를 등(等)엔트로피적으로 팽창시키는 팽창 장치가, 열원 측 열교환기로부터 이용 측 열교환기로 향하여 냉매가 흐르는 경우, 및, 이용 측 열교환기로부터 열원 측 열교환기로 향하여 냉매가 흐르는 경우 중 어느 하나에 있어서도 팽창 장치의 입구로부터 냉매가 유입하도록 정류(整流)하는 정류 회로를 통하여 접속되어 있다.

이 냉동 장치에서는, 냉각 운전 시 및 가열 운전 시의 어느 하나에 있어서도, 팽창 장치에 의하여 성적 계수를 높이는 것과 함께 에너지 회수를 행할 수 있기 때문에, 냉각 운전 시 및 가열 운전 시의 운전 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

제6 발명에 관련되는 냉동 장치는, 제5 발명에 관련되는 냉동 장치에 있어서, 팽창 장치의 출구에는, 냉매의 기액 분리를 행하는 기액 분리기가 접속되어 있고, 기액 분리기에는, 기액 분리기에 있어서 분리된 가스 냉매를 후단 측의 압축 요소로 되돌리기 위한 후단 측 인젝션관이 접속되어 있다.

이 냉동 장치에서는, 후단 측의 압축 요소로 중간압의 냉매를 되돌리는 중간압 인젝션을 행할 수 있기 때문에, 운전 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련되는 냉동 장치의 일 실시예로서의 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 냉방 운전 시에 있어서의 공기 조화 장치 내의 냉매의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 3은 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 4는 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 5는 난방 운전 시에 있어서의 공기 조화 장치 내의 냉매의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 6은 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 7은 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 8은 냉방 개시 제어의 플로차트이다.
도 9는 냉방 개시 제어 시에 있어서의 공기 조화 장치 내의 냉매의 흐름을 도시하는 도면이다.
도 10은 변형예 1에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 11은 열원 유닛의 외관 사시도(팬 그릴을 제거한 상태)이다.
도 12는 열원 유닛의 우판을 제거한 상태에 있어서의 열원 유닛의 측면도이다.
도 13은 임계 압력보다도 낮은 중간압의 이산화탄소를 전열 유로 내에 흐르게 한 경우의 열전달율, 및, 임계 압력을 넘는 고압의 이산화탄소를 전열 유로 내에 흐르게 한 경우의 열전달율의 특성을 도시하는 도면이다.
도 14는 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 15는 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 16은 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 17은 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 18은 변형예 3에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 19는 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 20은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 21은 변형예 4에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 22는 변형예 5에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 23은 변형예 5에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이다.
도 24는 변형예 5에 관련되는 공기 조화 장치에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다.
도 25는 변형예 6에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 26은 변형예 7에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 27은 변형예 8에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 28은 변형예 9에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 29는 변형예 10에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 30은 변형예 11에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 31은 변형예 11에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 32는 변형예 12에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.
도 33은 변형예 13에 관련되는 공기 조화 장치의 개략 구성도이다.

이하, 도면에 기초하여, 본 발명에 관련되는 냉동 장치의 실시예에 관하여 설명한다.

(1) 공기 조화 장치의 구성

도 1은, 본 발명에 관련되는 냉동 장치의 일 실시예로서의 공기 조화 장치(1)의 개략 구성도이다. 공기 조화 장치(1)는, 냉방 운전과 난방 운전이 전환 가능하게 구성된 냉매 회로(10)를 가지고, 초임계역에서 작동하는 냉매(여기에서는, 이산화탄소)를 사용하여 2단 압축식 냉동 사이클을 행하는 장치이다.

공기 조화 장치(1)의 냉매 회로(10)는, 주로, 압축 기구(2)와 전환 기구(3)와 열원 측 열교환기(4)와 브릿지 회로(17)와 리시버(18)와 제1 팽창 기구(5a)와 제2 팽창 기구(5b)와 이용 측 열교환기(6)와 중간 열교환기(7)를 가지고 있다.

압축 기구(2)는, 본 실시예에 있어서, 2개의 압축 요소로 냉매를 2단 압축하는 압축기(21)로 구성되어 있다. 압축기(21)는, 케이싱(21a) 내에, 압축기 구동 모터(21b)와, 구동 축(21c)과, 압축 요소(2c, 2d)가 수용된 밀폐식 구조로 되어 있다. 압축기 구동 모터(21b)는, 구동 축(21c)에 연결되어 있다. 그리고, 이 구동 축(21c)은, 2개의 압축 요소(2c, 2d)에 연결되어 있다. 즉, 압축기(21)는 2개의 압축 요소(2c, 2d)가 단일의 구동 축(21c)에 연결되어 있고, 2개의 압축 요소(2c, 2d)가 함께 압축기 구동 모터(21b)에 의하여 회전 구동되는, 이른바 1축 2단 압축 구조로 되어 있다. 압축 요소(2c, 2d)는, 본 실시예에 있어서, 로터리식이나 스크롤식 등의 용적식의 압축 요소이다. 그리고, 압축기(21)는, 흡입관(2a)으로부터 냉매를 흡입하고, 이 흡입된 냉매를 압축 요소(2c)에 의하여 압축한 후에 중간 냉매관(8)으로 토출하고, 중간 냉매관(8)으로 토출된 냉매를 압축 요소(2d)로 흡입시켜 냉매를 더 압축한 후에 토출관(2b)으로 토출하도록 구성되어 있다. 여기서, 중간 냉매관(8)은, 압축 요소(2d)의 전단 측에 접속된 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉동 사이클에 있어서의 중간압의 냉매를, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입시키기 위한 냉매관이다. 또한, 토출관(2b)은, 압축 기구(2)로부터 토출된 냉매를 전환 기구(3)로 보내기 위한 냉매관이며, 토출관(2b)에는, 오일 분리 기구(41)와 역지(逆止) 기구(42)가 설치되어 있다. 오일 분리 기구(41)는, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하여 압축 기구(2)의 흡입 측으로 되돌리는 기구이며, 주로, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하는 오일 분리기(41a)와, 오일 분리기(41a)에 접속되어 있고 냉매로부터 분리된 냉동기유를 압축 기구(2)의 흡입관(2a)으로 되돌리는 오일 되돌림관(41b)을 가지고 있다. 오일 되돌림관(41b)에는, 오일 되돌림관(41b)을 흐르는 냉동기유를 감압하는 감압 기구(41c)가 설치되어 있다. 감압 기구(41c)는, 본 실시예에 있어서, 캐필러리(capillary) 튜브가 사용되고 있다. 역지 기구(42)는, 압축 기구(2)의 토출 측으로부터 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)로부터 압축 기구(2)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 기구이며, 본 실시예에 있어서, 역지 밸브가 사용되고 있다.

이와 같이, 압축 기구(2)는, 본 실시예에 있어서, 2개의 압축 요소(2c, 2d)를 가지고 있고, 이들 압축 요소(2c, 2d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성되어 있다.

전환 기구(3)는, 냉매 회로(10) 내에 있어서의 냉매의 흐름의 방향을 전환하기 위한 기구이며, 냉방 운전 시에는, 열원 측 열교환기(4)를 압축 기구(2)에 의하여 압축되는 냉매의 방열기로서, 또한, 이용 측 열교환기(6)를 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 냉매의 증발기로서 기능시키기 위하여, 압축 기구(2)의 토출 측과 열원 측 열교환기(4)의 일단을 접속하는 것과 함께 압축기(21)의 흡입 측과 이용 측 열교환기(6)를 접속하고(도 1의 전환 기구(3)의 실선을 참조, 이하, 이 전환 기구(3)의 상태를 「냉각 운전 상태」라고 한다), 난방 운전 시에는, 이용 측 열교환기(6)를 압축 기구(2)에 의하여 압축되는 냉매의 방열기로서, 또한, 열원 측 열교환기(4)를 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 냉매의 증발기로서 기능시키기 위하여, 압축 기구(2)의 토출 측과 이용 측 열교환기(6)를 접속하는 것과 함께 압축 기구(2)의 흡입 측과 열원 측 열교환기(4)의 일단을 접속하는 것이 가능하다(도 1의 전환 기구(3)의 파선을 참조, 이하, 이 전환 기구(3)의 상태를 「가열 운전 상태」라고 한다). 본 실시예에 있어서, 전환 기구(3)는, 압축 기구(2)의 흡입 측, 압축 기구(2)의 토출 측, 열원 측 열교환기(4) 및 이용 측 열교환기(6)에 접속된 사방 전환 밸브이다. 덧붙여, 전환 기구(3)는, 사방 전환 밸브에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 복수의 전자 밸브를 조합하는 등에 의하여, 상술과 마찬가지의 냉매의 흐름의 방향을 전환하는 기능을 가지도록 구성한 것이어도 무방하다.

이와 같이, 전환 기구(3)는, 냉매 회로(10)를 구성하는 압축 기구(2), 열원 측 열교환기(4) 및 이용 측 열교환기(6)에만 착목(着目)하면, 압축 기구(2), 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4), 냉매의 증발기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)의 순으로 냉매를 순환시키는 냉각 운전 상태와, 압축 기구(2), 냉매의 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6), 냉매의 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)의 순으로 냉매를 순환시키는 가열 운전 상태를 전환할 수 있도록 구성되어 있다.

열원 측 열교환기(4)는, 냉매의 방열기 또는 증발기로서 기능하는 열교환기이다. 열원 측 열교환기(4)는, 그 일단이 전환 기구(3)에 접속되어 있고, 그 타단이 브릿지 회로(17)를 통하여 제1 팽창 기구(5a)에 접속되어 있다. 덧붙여, 여기에서는 도시하지 않지만, 열원 측 열교환기(4)에는, 열원 측 열교환기(4)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 냉각원으로서 물이나 공기가 공급되도록 되어 있다.

브릿지 회로(17)는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 설치되어 있고, 리시버(18)의 입구에 접속되는 리시버 입구관(18a), 및, 리시버(18)의 출구에 접속되는 리시버 출구관(18b)에 접속되어 있다. 브릿지 회로(17)는, 본 실시예에 있어서, 4개의 역지 밸브(17a, 17b, 17c, 17d)를 가지고 있다. 그리고, 입구 역지 밸브(17a)는, 열원 측 열교환기(4)로부터 리시버 입구관(18a)으로의 냉매의 유통만을 허용하는 역지 밸브이다. 입구 역지 밸브(17b)는, 이용 측 열교환기(6)로부터 리시버 입구관(18a)으로의 냉매의 유통만을 허용하는 역지 밸브이다. 즉, 입구 역지 밸브(17a, 17b)는, 열원 측 열교환기(4) 및 이용 측 열교환기(6)의 일방(一方)으로부터 리시버 입구관(18a)으로 냉매를 유통시키는 기능을 가지고 있다. 출구 역지 밸브(17c)는, 리시버 출구관(18b)으로부터 이용 측 열교환기(6)로의 냉매의 유통만을 허용하는 역지 밸브이다. 출구 역지 밸브(17d)는, 리시버 출구관(18b)으로부터 열원 측 열교환기(4)로의 냉매의 유통만을 허용하는 역지 밸브이다. 즉, 출구 역지 밸브(17c, 17d)는, 리시버 출구관(18b)으로부터 열원 측 열교환기(4) 및 이용 측 열교환기(6)의 타방(他方)으로 냉매를 유통시키는 기능을 가지고 있다.

제1 팽창 기구(5a)는, 리시버 입구관(18a)에 설치된 냉매를 감압하는 기구이며, 본 실시예에 있어서, 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 제1 팽창 기구(5a)는, 냉방 운전 시에는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를 리시버(18)를 통하여 이용 측 열교환기(6)로 보내기 전에 냉매의 포화 압력 부근까지 감압하고, 난방 운전 시에는, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를 리시버(18)를 통하여 열원 측 열교환기(4)로 보내기 전에 냉매의 포화 압력 부근까지 감압한다.

리시버(18)는, 냉방 운전과 난방 운전의 사이에서 냉매 회로(10)에 있어서의 냉매의 순환량이 다른 등의 운전 상태에 따라 발생하는 잉여 냉매를 모을 수 있도록, 제1 팽창 기구(5a)로 감압된 후의 냉매를 일시적으로 모으기 위하여 설치된 용기이며, 그 입구가 리시버 입구관(18a)에 접속되어 있고, 그 출구가 리시버 출구관(18b)에 접속되어 있다. 또한, 리시버(18)에는, 리시버(18) 내로부터 냉매를 뽑아내어 압축 기구(2)의 흡입관(2a)(즉, 압축 기구(2)의 전단 측의 압축 요소(2c)의 흡입 측)으로 되돌리는 것이 가능한 제1 흡입 되돌림관(18f)이 접속되어 있다. 이 제1 흡입 되돌림관(18f)에는, 제1 흡입 되돌림 개폐 밸브(18g)가 설치되어 있다. 제1 흡입 되돌림 개폐 밸브(18g)는, 본 실시예에 있어서, 전자 밸브이다.

제2 팽창 기구(5b)는, 리시버 출구관(18b)에 설치된 냉매를 감압하는 기구이며, 본 실시예에 있어서, 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 제2 팽창 기구(5b)는, 냉방 운전 시에는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 감압된 냉매를 리시버(18)를 통하여 이용 측 열교환기(6)로 보내기 전에 냉동 사이클에 있어서의 저압이 될 때까지 한층 더 감압하고, 난방 운전 시에는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 감압된 냉매를 리시버(18)를 통하여 열원 측 열교환기(4)로 보내기 전에 냉동 사이클에 있어서의 저압이 될 때까지 한층 더 감압한다.

이용 측 열교환기(6)는, 냉매의 증발기 또는 방열기로서 기능하는 열교환기이다. 이용 측 열교환기(6)는, 그 일단이 브릿지 회로를 통하여 제1 팽창 기구(5a)에 접속되어 있고, 그 타단이 전환 기구(3)에 접속되어 있다. 덧붙여, 여기에서는 도시하지 않지만, 이용 측 열교환기(6)에는, 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 가열원으로서의 물이나 공기가 공급되도록 되어 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는, 브릿지 회로(17), 리시버(18), 리시버 입구관(18a) 및 리시버 출구관(18b)에 의하여, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17a), 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 리시버 출구관(18b)의 제2 팽창 기구(5b) 및 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17c)를 통하여, 이용 측 열교환기(6)로 보낼 수 있도록 되어 있다. 또한, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17b), 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 리시버 출구관(18b)의 제2 팽창 기구(5b) 및 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17d)를 통하여, 열원 측 열교환기(4)로 보낼 수 있도록 되어 있다.

중간 열교환기(7)는, 중간 냉매관(8)에 설치되어 있고, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 냉각기, 또는, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키는 것이 가능한 열교환기이다. 덧붙여, 여기에서는 도시하지 않지만, 중간 열교환기(7)에는, 중간 열교환기(7)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 냉각원으로서의 물이나 공기가 공급되도록 되어 있다. 이와 같이, 중간 열교환기(7)는, 냉매 회로(10)를 순환하는 냉매를 이용한 것은 아니라고 하는 의미에서, 외부 열원을 이용한 냉각기라고 할 수 있다.

또한, 중간 냉매관(8)에는, 중간 열교환기(7)를 바이패스하도록, 중간 열교환기 바이패스관(9)이 접속되어 있다. 이 중간 열교환기 바이패스관(9)은, 중간 열교환기(7)를 흐르는 냉매의 유량을 제한하는 냉매관이다. 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)에는, 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 설치되어 있다. 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)는, 본 실시예에 있어서, 전자 밸브이다. 이 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)는, 본 실시예에 있어서, 후술의 냉방 개시 제어와 같은 일시적인 운전을 행하는 경우를 제외하고, 기본적으로는, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에 닫고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에 여는 제어가 이루어진다. 즉, 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)는, 냉방 운전을 행할 때에 닫고, 난방 운전을 행할 때에 여는 제어가 이루어진다.

또한, 중간 냉매관(8)에는, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 전단 측의 압축 요소(2c) 측단(側端)과의 접속부로부터 중간 열교환기(7)의 전단 측의 압축 요소(2c) 측단까지의 부분에, 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 설치되어 있다. 이 중간 열교환기 개폐 밸브(12)는, 중간 열교환기(7)를 흐르는 냉매의 유량을 제한하는 기구이다. 중간 열교환기 개폐 밸브(12)는, 본 실시예에 있어서, 전자 밸브이다. 이 중간 열교환기 개폐 밸브(12)는, 본 실시예에 있어서, 후술의 냉방 개시 제어와 같은 일시적인 운전을 행하는 경우를 제외하고, 기본적으로는, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에 열고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에 닫는 제어가 이루어진다. 즉, 중간 열교환기 개폐 밸브(12)는, 냉방 운전을 행할 때에 열고, 난방 운전을 행할 때에 닫는 제어가 이루어진다.

또한, 중간 냉매관(8)에는, 전단 측의 압축 요소(2c)의 토출 측으로부터 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로부터 전단 측의 압축 요소(2c)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 역지 기구(15)가 설치되어 있다. 역지 기구(15)는, 본 실시예에 있어서, 역지 밸브이다. 덧붙여, 역지 기구(15)는, 본 실시예에 있어서, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기(7)의 후단 측의 압축 요소(2d) 측단으로부터 중간 열교환기 바이패스관(9)의 후단 측의 압축 요소(2d) 측단과의 접속부까지의 부분에 설치되어 있다.

나아가, 중간 열교환기(7)의 일단(여기에서는, 전단 측의 압축 요소(2c) 측단)에는, 제2 흡입 되돌림관(92)이 접속되어 있고, 중간 열교환기(7)의 타단(여기에서는, 후단 측의 압축 요소(2d) 측단)에는, 중간 열교환기 되돌림관(94)이 접속되어 있다. 이 제2 흡입 되돌림관(92)은, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 상태로 하고 있을 때에, 중간 열교환기(7)의 일단과 압축 기구(2)의 흡입 측(여기에서는, 흡입관(2a))을 접속시키기 위한 냉매관이다. 또한, 이 중간 열교환기 되돌림관(94)은, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 상태로 하고, 또한, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이(여기에서는, 냉동 사이클에 있어서의 저압이 될 때까지 냉매를 감압하는 제2 팽창 기구(5b)와 증발기로서의 열원 측 열교환기(4)와의 사이)와 중간 열교환기(7)의 타단을 접속시키기 위한 냉매관이다. 본 실시예에 있어서, 제2 흡입 되돌림관(92)은, 그 일단이, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 바이패스관(9)의 전단 측의 압축 요소(2c) 측단과의 접속부로부터 중간 열교환기(7)의 전단 측의 압축 요소(2c) 측단까지의 부분에 접속되어 있고, 타단이, 압축 기구(2)의 흡입 측(여기에서는, 흡입관(2a))에 접속되어 있다. 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)은, 그 일단이 제2 팽창 기구(5b)로부터 열원 측 열교환기(4)까지의 부분에 접속되어 있고, 타단이 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기(7)의 전단 측의 압축 요소(2c) 측단으로부터 역지 기구(15)까지의 부분에 접속되어 있다. 그리고, 제2 흡입 되돌림관(92)에는, 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 설치되어 있고, 중간 열교환기 되돌림관(94)에는, 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 설치되어 있다. 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a) 및 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)는, 본 실시예에 있어서, 전자 밸브이다. 이 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)는, 본 실시예에 있어서, 후술의 냉방 개시 제어와 같은 일시적인 운전을 행하는 경우를 제외하고, 기본적으로는, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에 닫고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에 여는 제어가 이루어진다. 또한, 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)는, 후술의 냉방 개시 제어와 같은 일시적인 운전을 행하는 경우도 포함하여 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에 닫고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에 여는 제어가 이루어진다.

이와 같이, 본 실시예에서는, 주로, 중간 열교환기 바이패스관(9), 제2 흡입 되돌림관(92) 및 중간 열교환기 되돌림관(94)에 의하여, 냉방 운전 시에는, 중간 냉매관(8)을 흐르는 중간압의 냉매를 중간 열교환기(7)에 의하여 냉각할 수 있고, 난방 운전 시에는, 중간 냉매관(8)을 흐르는 중간압의 냉매를 중간 열교환기 바이패스관(9)에 의하여, 중간 열교환기(7)를 바이패스시키는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92) 및 중간 열교환기 되돌림관(94)에 의하여, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 냉매의 일부를 중간 열교환기(7)로 이끌어 증발시키고, 압축 기구(2)의 흡입 측으로 되돌릴 수 있도록 되어 있다.

나아가, 공기 조화 장치(1)는, 여기에서는 도시하지 않지만, 압축 기구(2), 전환 기구(3), 팽창 기구(5a, 5b), 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11), 중간 열교환기 개폐 밸브(12), 제1 흡입 되돌림 개폐 밸브(18g), 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a), 및 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a) 등의 공기 조화 장치(1)를 구성하는 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 가지고 있다.

(2) 공기 조화 장치의 동작

다음으로, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여, 도 1 ~ 도 9를 이용하여 설명한다. 여기서, 도 2는, 냉방 운전 시에 있어서의 공기 조화 장치(1) 내의 냉매의 흐름을 도시하는 도면이고, 도 3은, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 4는, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이고, 도 5는, 난방 운전 시에 있어서의 공기 조화 장치(1) 내의 냉매의 흐름을 도시하는 도면이며, 도 6은, 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 7은, 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이고, 도 8은, 냉방 개시 제어의 플로차트이며, 도 9는, 냉방 개시 제어 시에 있어서의 공기 조화 장치(1) 내의 냉매의 흐름을 도시하는 도면이다. 덧붙여, 이하의 냉방 운전이나 난방 운전에 있어서의 운전 제어, 및, 냉방 개시 제어는, 상술의 제어부(도시하지 않음)에 의하여 행하여진다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「고압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 고압(즉, 도 3, 4의 점 D, D′, E에 있어서의 압력이나 도 6, 7의 점 D, D′, F에 있어서의 압력)을 의미하고, 「저압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 저압(즉, 도 3, 4의 점 A, F에 있어서의 압력이나 도 6, 7의 점 A, E, V에 있어서의 압력)을 의미하며, 「중간압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 중간압(즉, 도 3, 4의 점 B1, C1에 있어서의 압력이나 도 6, 7의 점 B1, C1, C1′에 있어서의 압력)을 의미하고 있다.

＜냉방 운전＞

냉방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 1 및 도 2의 실선으로 도시되는 냉각 운전 상태로 된다. 또한, 제1 팽창 기구(5a) 및 제2 팽창 기구(5b)는, 개도(開度) 조절된다. 그리고, 전환 기구(3)가 냉각 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 열리고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하는 상태로 되는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측이 접속하고 있지 않는 상태로 되고(단, 후술의 냉방 개시 제어 시를 제외한다), 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 닫히는 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속하고 있지 않는 상태로 된다.

이 냉매 회로(10)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 1 ~ 도 4의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 1 ~ 도 4의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 중간 열교환기(7)에 있어서, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하는 것으로 냉각된다(도 1 ~ 도 4의 점 C1 참조). 이 중간 열교환기(7)에 있어서 냉각된 냉매는, 다음으로, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되어 한층 더 압축되고, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 1 ~ 도 4의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 3에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 분리기(41a)로 유입하고, 동반하는 냉동기유가 분리된다. 또한, 오일 분리기(41a)에 있어서 고압의 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 되돌림관(41b)으로 유입하고, 오일 되돌림관(41b)에 설치된 감압 기구(41c)로 감압된 후에 압축 기구(2)의 흡입관(2a)으로 되돌려지고, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 다음으로, 오일 분리 기구(41)에 있어서 냉동기유가 분리된 후의 고압의 냉매는, 역지 기구(42) 및 전환 기구(3)를 통하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내진다. 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 고압의 냉매는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 2 ~ 도 4의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17a)를 통하여 리시버 입구관(18a)으로 유입하고, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진다(도 1 및 도 2의 점 I 참조). 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 냉매는, 리시버 출구관(18b)으로 보내져, 리시버 출구 팽창 기구(5b)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되고, 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17c)를 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내진다(도 1 ~ 도 4의 점 F 참조). 그리고, 이용 측 열교환기(6)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물 또는 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 1 ~ 도 4의 점 A 참조). 그리고, 이 이용 측 열교환기(6)에 있어서 가열된 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하고, 냉방 운전이 행하여진다.

이와 같이, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 압축 요소(2d)로 흡입시키기 위한 중간 냉매관(8)에 중간 열교환기(7)를 설치하는 것과 함께, 냉방 운전에 있어서, 중간 열교환기 개폐 밸브(12)를 열고, 또한, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)를 닫는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)를 냉각기로서 기능하는 상태로 하고 있기 때문에, 중간 열교환기(7)를 설치하지 않았던 경우(이 경우에는, 도 3, 도 4에 있어서, 점 A→점 B1→점 D′→점 E→점 F의 순으로 냉동 사이클이 행하여진다)에 비하여, 압축 요소(2c)의 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도가 저하하여(도 4의 점 B1, C1 참조), 압축 요소(2d)로부터 토출되는 냉매의 온도도 저하하게 된다(도 4의 점 D, D′ 참조). 이 때문에, 이 공기 조화 장치(1)에서는, 고압의 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)에 있어서, 중간 열교환기(7)를 설치하지 않았던 경우에 비하여, 냉각원으로서의 물이나 공기와 냉매와의 온도차를 작게 하는 것이 가능하게 되어, 도 4의 점 B1, D′, D, C1를 잇는 것에 의하여 둘러싸이는 면적에 상당하는 분의 방열 로스를 작게 할 수 있는 것으로부터, 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

＜난방 운전＞

난방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 1 및 도 5의 파선으로 도시되는 가열 운전 상태로 된다. 또한, 제1 팽창 기구(5a) 및 제2 팽창 기구(5b)는, 개도 조절된다. 그리고, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 닫히고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 된다. 나아가, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속되어 있는 상태가 되고, 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 열리는 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속되어 있는 상태로 된다.

이 냉매 회로(10)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 냉방 운전 시와는 달리, 중간 열교환기(7)를 통과하지 않고(즉, 냉각되는 것 없이), 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통과하여(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 C1 참조), 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되어 한층 더 압축되고, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 냉방 운전 시와 마찬가지로, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 6에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 분리기(41a)로 유입하고, 동반하는 냉동기유가 분리된다. 또한, 오일 분리기(41a)에 있어서 고압의 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 되돌림관(41b)으로 유입하고, 오일 되돌림관(41b)에 설치된 감압 기구(41c)로 감압된 후에 압축 기구(2)의 흡입관(2a)으로 되돌려져, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 다음으로, 오일 분리 기구(41)에 있어서 냉동기유가 분리된 후의 고압의 냉매는, 역지 기구(42) 및 전환 기구(3)를 통하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내지고, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 F 참조). 그리고, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17b)를 통하여 리시버 입구관(18a)으로 유입하고, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진다(도 1 및 도 5의 점 I 참조). 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 냉매는, 리시버 출구관(18b)으로 보내져, 제2 팽창 기구(5b)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되고, 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17d)를 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내지는 것과 함께, 중간 열교환기 되돌림관(94)을 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 중간 열교환기(7)로도 보내진다(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하고 가열되어, 증발하게 된다(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 A 참조). 또한, 중간 열교환기(7)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매도, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하고 가열되어, 증발하게 된다(도 1, 도 5 ~ 도 7의 점 V 참조). 그리고, 이 열원 측 열교환기(4)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 또한, 이 중간 열교환기(7)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 난방 운전이 행하여진다.

이와 같이, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 한 난방 운전에 있어서, 중간 열교환기 개폐 밸브(12)를 닫고, 또한, 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)를 여는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)를 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 하고 있기 때문에, 중간 열교환기(7)만을 설치한 경우나 상술의 냉방 운전과 마찬가지로 중간 열교환기(7)를 냉각기로서 기능시킨 경우(이 경우에는, 도 6, 도 7에 있어서, 점 A→점 B1→점 C1′→점 D′→점 F→점 E의 순으로 냉동 사이클이 행하여진다)에 비하여, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매의 온도의 저하가 억제된다(도 7의 점 D, D′ 참조). 이 때문에, 이 공기 조화 장치(1)에서는, 중간 열교환기(7)만을 설치한 경우나 상술의 냉방 운전과 마찬가지로 중간 열교환기(7)를 냉각기로서 기능시킨 경우에 비하여, 외부로의 방열을 억제하고, 냉매의 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 공급되는 냉매의 온도의 저하를 억제하는 것이 가능하게 되어, 도 7의 점 D와 점 F와의 엔탈피 차와 점 D′와 점 F와의 엔탈피 차와의 차에 상당하는 분의 가열 능력의 저하를 억제하여, 운전 효율의 저하를 막을 수 있다.

게다가, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 한 난방 운전에 있어서, 단지, 중간 열교환기(7)를 사용하지 않는 것으로 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 하고 있는 것이 아니라, 열원 측 열교환기(4)와 함께, 중간 열교환기(7)를 이용 측 열교환기(7)에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키도록 하여, 난방 운전 시에도 이용하도록 하고, 중간 열교환기(7)로부터 외부로의 방열을 억제하면서, 난방 운전 시에 있어서의 냉매의 증발 능력을 높이고, 냉매 회로(10) 내를 순환하는 냉매의 유량을 증가시키는 등에 의하여, 이용 측 열교환기(4)에 있어서의 가열 능력이 낮아지는 것을 억제하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 본 실시예의 공기 조화 장치(1)에서는, 냉방 운전 시에 있어서는, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)에 있어서의 방열 로스가 작아져, 냉방 운전 시의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 난방 운전 시에 있어서는, 중간 열교환기(7)의 유효 이용을 도모할 수 있는 것과 함께, 이용 측 열교환기(4)에 있어서의 가열 능력이 낮아지는 것을 억제하여, 난방 운전 시의 운전 효율이 저하하지 않도록 할 수 있다.

＜냉방 개시 제어＞

상술과 같은 중간 열교환기(7)에서는, 공기 조화 장치(1)의 정지 시 등에, 액 냉매가 고일 우려가 있어, 중간 열교환기(7)에 액 냉매가 고인 상태로, 상술의 냉방 운전을 개시하면, 중간 열교환기(7)에 고인 액 냉매가 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되기 때문에, 후단 측의 압축 요소(2c)에 있어서 액 압축이 생겨 버려, 압축 기구(2)의 신뢰성이 손상되게 된다.

그래서, 본 실시예에서는, 상술의 냉방 운전의 개시 시에, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 상태로 하는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키는 냉방 개시 제어를 행하도록 하고 있다.

이하, 본 실시예의 냉방 개시 제어에 관하여, 도 8 및 도 9를 이용하여 상세하게 설명한다.

우선, 스텝 S1에 있어서, 냉방 운전 개시의 지령이 이루어지면, 스텝 S2의 각종 밸브를 조작하는 처리로 이행한다.

다음으로, 스텝 S2에 있어서, 개폐 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태를, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키는 냉매를 되돌리는 상태로 전환한다. 구체적으로는, 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)를 열고, 그리고, 중간 열교환기 개폐 밸브(12)를 닫는다. 그러면, 중간 열교환기 바이패스관(9)에 의하여, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매가 중간 열교환기(7)를 통과하는 것 없이 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 흐름이 생기게 된다. 즉, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 되는 것과 함께, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매가 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 상태로 된다(도 9 참조). 그리고, 이와 같은 상태에 있어서, 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)를 연다. 그러면, 제2 흡입 되돌림관(92)에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측이 접속되어, 중간 열교환기(7)(보다 구체적으로는, 중간 열교환기(7)를 포함하는 중간 열교환기 개폐 밸브(12)와 역지 기구(15)와의 사이의 부분)에 있어서의 냉매의 압력이 냉동 사이클에 있어서의 저압 부근까지 저하하고, 중간 열교환기(7) 내의 냉매를 압축 기구(2)의 흡입 측으로 뺄 수 있는 상태로 된다(도 9 참조).

다음으로, 스텝 S3에 있어서, 스텝 S2에 있어서의 개폐 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태(즉, 냉매를 되돌리는 상태)를 소정 시간만큼 유지한다. 이것에 의하여, 공기 조화 장치(1)의 정지 시 등에, 중간 열교환기(7) 내에 액 냉매가 고여 있다고 하여도, 중간 열교환기(7) 내에 고인 액 냉매는, 감압 증발하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 것 없이, 중간 열교환기(7) 밖(보다 구체적으로는, 압축 기구(2)의 흡입 측)으로 빠져, 압축 기구(2)(여기에서는, 전단 측의 압축 요소(2c))로 흡입되게 된다. 여기서, 소정 시간은, 중간 열교환기(7) 내에 고여 있는 액 냉매를 중간 열교환기(7) 밖으로 빼는 것이 가능한 시간으로 설정된다.

다음으로, 스텝 S4에 있어서, 개폐 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태를, 중간 열교환기(7)를 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 것과 함께 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키지 않는 냉매를 되돌리지 않는 상태로 전환한다. 즉, 상술의 냉방 운전 시에 있어서의 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태로 이행하고, 냉방 개시 제어를 종료한다. 구체적으로는, 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)를 닫는다. 그러면, 중간 열교환기(7) 내의 냉매가 압축 기구(2)의 흡입 측으로 유출하지 않는 상태로 된다. 그리고, 이와 같은 상태에 있어서, 중간 열교환기 개폐 밸브(12)를 열고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)를 닫는다. 그러면, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하는 상태로 된다.

이것에 의하여, 이 공기 조화 장치(1)에서는, 냉방 운전의 개시 시에 있어서, 중간 열교환기(7) 내에 액 냉매가 고이는 것에 기인한 후단 측의 압축 요소(2d)에 있어서의 액 압축이 생기지 않게 되어, 압축 기구(2)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

(3) 변형예 1

상술의 실시예에 있어서는, 냉방 운전과 냉방 개시 제어와의 사이의 전환 즉, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태의 전환을, 개폐 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태를 변화시키는 것에 의하여 행하도록 하고 있지만, 도 10에 도시되는 바와 같이, 개폐 밸브(11, 12, 92a)에 대신하여, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태를 전환 가능한 중간 열교환기 전환 밸브(93)를 설치한 냉매 회로(110)로 하여도 무방하다.

여기서, 중간 열교환기 전환 밸브(93)는, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태로 전환하는 것이 가능한 밸브이며, 본 변형예에 있어서, 중간 냉매관(8)의 전단 측의 압축 요소(2c)의 토출 측과, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기(7)의 입구 측과, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 전단 측의 압축 요소(2c) 측단과, 제2 흡입 되돌림관(92)의 중간 열교환기(7) 측단에 접속된 사방 전환 밸브이다. 또한, 중간 열교환기 바이패스관(9)에는, 전단 측의 압축 요소(2c)의 토출 측으로부터 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로부터 전단 측의 압축 요소(2c)의 토출 측이나 압축 기구(2)의 흡입 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 역지 기구(9a)가 더 설치되어 있다. 역지 기구(9a)는, 본 변형예에 있어서, 역지 밸브이다.

그리고, 본 변형예에 있어서는, 상세한 설명은 생략하지만, 중간 열교환기 전환 밸브(93)를, 중간 열교환기(7)를 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키지 않는 냉매를 되돌리지 않는 상태로 전환하는 것으로(도 10의 중간 열교환기 전환 밸브(93)의 실선을 참조), 상술의 실시예와 마찬가지의 냉방 운전을 행하고, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키는 냉매를 되돌리는 상태로 전환하는 것으로(도 10의 중간 열교환기 전환 밸브(93)의 파선을 참조), 상술의 실시예와 마찬가지의 난방 운전이나 냉방 개시 제어를 행할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 실시예와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 본 변형예에서는, 중간 열교환기 전환 밸브(93)에 의하여, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태를 전환할 수 있기 때문에, 상술의 실시예와 같은 복수의 밸브(11, 12, 92a)에 의하여, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태를 전환하는 구성을 채용하는 경우에 비하여, 밸브의 수를 줄일 수 있다. 또한, 전자 밸브를 사용하는 경우에 비하여 압력 손실도 감소하기 때문에, 냉동 사이클에 있어서의 중간압의 저하를 억제하여, 운전 효율의 저하도 억제할 수 있다.

(4) 변형예 2

상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서, 중간 열교환기(7) 및 열원 측 열교환기(4)를 공기를 열원(즉, 냉각원 또는 가열원)으로 하는 열교환기로 하여, 양 열교환기(4, 7)로 공통의 열원 측 팬(40, 후술)에 의하여 열원으로서의 공기를 공급하는 구성을 채용하는 것을 생각할 수 있다.

예를 들어, 공기 조화 장치(1)를, 주로 열원 측 팬(40), 열원 측 열교환기(4) 및 중간 열교환기(7)가 설치된 열원 유닛(1a)과, 주로 이용 측 열교환기(6)가 설치된 이용 유닛(도시하지 않음)이 접속된 구성으로 한 경우에 있어서, 도 11 및 도 12에 도시되는 바와 같은 열원 유닛(1a)을 채용하는 것을 생각할 수 있다. 여기서, 도 11은, 열원 유닛(1a)의 외관 사시도(팬 그릴을 제거한 상태)이며, 도 12는, 열원 유닛(1a)의 우판(右板)을 제거한 상태에 있어서의 열원 유닛(1a)의 측면도이다. 덧붙여, 이하의 설명에 있어서의 「좌」 및 「우」란, 전판(前板, 24) 측으로부터 열원 유닛(1a)을 본 경우를 기준으로 한다.

본 변형예의 공기 조화 장치(1)를 구성하는 열원 유닛(1a)은, 측방으로부터 공기를 빨아들여 상방을 향하여 공기를 불어내는, 이른바, 상취(上吹) 타입의 것이며, 주로, 케이싱(71)과, 케이싱(71)의 내부에 배치되는 열원 측 열교환기(4) 및 중간 열교환기(7) 등의 냉매 회로 구성 부품이나 열원 측 팬(40) 등의 기기를 가지고 있다.

케이싱(71)은, 본 변형예에 있어서, 대략 직방체 형상의 상자체이며, 주로, 케이싱(71)의 천면(天面)을 구성하는 천판(72)과, 케이싱(71)의 외주면(外周面)을 구성하는 좌판(左板, 73), 우판(74), 전판(75) 및 후판(76)과 저판(底板, 77)으로 구성되어 있다. 천판(72)은, 주로, 케이싱(71)의 천면을 구성하는 부재이며, 본 변형예에 있어서, 대략 중앙에 취출 개구(開口)(71a)가 형성된 평면으로부터 보아 대략 직사각형상의 판상 부재이다. 천판(72)에는, 취출 개구(71a)를 상방으로부터 덮도록 팬 그릴(78)이 설치되어 있다. 좌판(73)은, 주로, 케이싱(71)의 좌면을 구성하는 부재이며, 본 변형예에 있어서, 천판(72)의 왼쪽 가장자리로부터 하방으로 연장되는 측면으로부터 보아 대략 직사각형상의 판상 부재이다. 좌판(73)에는, 상부를 제외하는 거의 전체에 흡입 개구(73a)가 형성되어 있다. 우판(74)은, 주로, 케이싱(71)의 우면(右面)을 구성하는 부재이며, 본 변형예에 있어서, 천판(72)의 오른쪽 가장자리로부터 하방으로 연장되는 측면으로부터 보아 대략 직사각형상의 판상 부재이다. 우판(74)에는, 상부를 제외하는 거의 전체에 흡입 개구(74a)가 형성되어 있다. 전판(75)은, 주로, 케이싱(71)의 전면을 구성하는 부재이며, 본 변형예에 있어서, 천판(72)의 앞쪽 가장자리로부터 하 방향으로 순으로 배치된 정면으로부터 보아 대략 직사각형상의 판상 부재로 구성되어 있다. 후판(76)은, 주로, 케이싱(71)의 후면을 구성하는 부재이며, 본 변형예에 있어서, 천판(72)의 뒤쪽 가장자리로부터 하 방향으로 순으로 배치된 정면으로부터 보아 대략 직사각형상의 판상 부재로 구성되어 있다. 후판(76)에는, 상부를 제외하는 거의 전체에 흡입 개구(76a)가 형성되어 있다. 저판(77)은, 주로, 케이싱(71)의 저면을 구성하는 부재이며, 본 변형예에 있어서, 평면으로부터 보아 대략 직사각형상의 판상 부재이다.

그리고, 중간 열교환기(7)는, 본 변형예에 있어서, 열원 측 열교환기(4)의 상방에 배치된 상태로 열원 측 열교환기(4)로 일체화되어 있고, 저판(77) 상에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 중간 열교환기(7)는, 전열 핀을 공유하는 것에 의하여 열원 측 열교환기(4)와 일체화되어 있다. 또한, 열원 측 열교환기(4) 및 중간 열교환기(7)가 일체화된 것은, 본 실시예에 있어서, 평면으로부터 보아 대략 U자 형상의 열교환기 패널(70)을 형성하고 있고, 흡입 개구(73a, 74a, 76a)에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 열원 측 팬(40)은, 천판(72)의 취출 개구(71a)에 대향하고, 또한, 열원 측 열교환기(4) 및 중간 열교환기(7)가 일체화된 것(즉, 열교환기 패널(70))의 상측(上側)에 배치되어 있다. 본 실시예에 있어서, 열원 측 팬(40)은, 축류팬이며, 팬 구동 모터(40a)에 의하여 회전 구동하는 것에 의하여, 흡입 개구(73a, 74a, 76a)로부터 열원으로서의 공기를 케이싱(71) 내로 빨아들여, 열원 측 열교환기(4) 및 중간 냉각기(7)를 통과시킨 후에, 취출 개구(71a)로부터 상방을 향하여 불어낼 수 있게 되어 있다(도 3 중의 공기의 흐름을 나타내는 화살표를 참조). 즉, 열원 측 팬(40)은, 열원 측 열교환기(4) 및 중간 냉각기(7)의 양방(兩方)에 열원으로서의 공기를 공급하도록 되어 있다. 덧붙여, 열원 유닛(1a)의 외관 형상이나 열원 측 열교환기(4) 및 중간 열교환기(7)가 일체화된 것(즉, 열교환기 패널(70))의 형상은, 상술의 것에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 중간 열교환기(7)는, 열원 측 열교환기(4)와 일체화된 열교환기 패널(70)을 구성하고 있고, 이 열교환기 패널(70)의 상부에 배치되어 있다.

여기서, 중간 열교환기(7)를 열원 측 열교환기(4)와 일체화하고, 양자가 일체화한 열교환기 패널의 상부에 중간 열교환기(7)를 배치하도록 하고 있는 것은, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)가 초임계역에서 작동하는 냉매(여기에서는, 이산화탄소)를 사용하고 있는 점과, 열원 유닛(1a)이 측방(側方)으로부터 공기를 빨아들여 상방을 향하여 공기를 불어내는 형식인 점을 고려한 것이다. 이 점에 관하여 상세하게 설명하면, 냉방 운전 시에 있어서 냉각기로서의 중간 열교환기(7) 내에는, 임계 압력 Pcp(이산화탄소에서는, 약 7.3MPa)보다도 낮은 중간압의 냉매가 흐르고, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4) 내에는 임계 압력 Pcp를 넘는 고압의 냉매가 흐르는 냉방 운전 등의 냉동 사이클이 헹하여지는 일이 있고(도 3 참조), 이 경우에는, 도 13에 도시되는 바와 같이, 임계 압력 Pcp보다도 낮은 압력에 있어서의 냉매의 물성(物性)과 임계 압력 Pcp를 넘는 압력에 있어서의 냉매의 물성(특히, 열전도율이나 정압비열)과의 차이에 기인하여, 냉각기로서의 중간 열교환기(7)의 냉매 측의 열전달율이 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)의 냉매 측의 열전달율에 비하여 낮아지는 경향으로 된다. 여기서, 도 13은, 6.5MPa의 이산화탄소를 소정의 유로 단면적을 가지는 전열 유로 내에 소정의 질량 유속으로 흐르게 하는 경우에 있어서의 열전달율의 값(냉각기로서의 중간냉열 교환기(7)의 냉매 측의 열전달율에 대응)과, 6.5MPa의 이산화탄소와 동일한 전열 유로 및 질량 유속의 조건에 있어서의 10MPa의 이산화탄소의 열전달율의 값(방열기로서의 열원 측 열교환기(4)의 냉매 측의 열전달율에 대응)을 도시하고 있지만, 이것을 보면, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)나 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 열교환기(7) 내를 흐르는 냉매의 온도 범위(35 ~ 70℃ 정도)에 있어서는, 6.5MPa의 이산화탄소의 열전달율의 값이 10MPa의 이산화탄소의 열전달율의 값보다도 낮은 것을 알 수 있다. 이 때문에, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 열원 유닛(1a)(즉, 측방으로부터 공기를 빨아들여 상방을 향하여 공기를 불어내도록 구성된 열원 유닛)에 있어서, 만일, 중간 열교환기(7)를 열원 측 열교환기(4)의 하방에 배치된 상태로 열원 측 열교환기(4)와 일체화하면, 열원으로 되는 공기의 유속이 작은 열원 유닛(1a)의 하부에 열원 측 열교환기(4)와 일체화된 중간 열교환기(7)가 배치되는 것이 되어, 중간 열교환기(7)를 열원 유닛(1a)의 하부에 배치하는 것에 의한 중간 열교환기(7)의 공기 측의 열전달율의 저하의 영향과, 중간 열교환기(7)의 냉매 측의 열전달율이 열원 측 열교환기(4)의 냉매 측의 열전달율에 비하여 낮아지는 영향이 서로 겹쳐, 중간 열교환기(7)의 전열성능의 저하가 생기기 때문이다.

그리고, 이와 같은 열원 유닛(1a)에 있어서, 만일, 난방 운전 시에, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 이용하여, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 중간 열교환기(7)에 있어서 냉각되지 않도록 바이패스하여 중간 열교환기(7)를 사용하지 않는 상태로 하면, 냉방 운전 시의 열전달율을 고려하여 열원으로서의 공기의 유속이 가장 큰 위치에 배치된 중간 열교환기(7)가, 난방 운전 시에는 전혀 기여하지 않도록 되어 버려, 중간 열교환기(7)를 유효 이용하지 않는 것의 디메리트(demerit)가 크다.

그러나, 본 변형예에서는, 상술의 실시예 및 그 변형예와 마찬가지로, 난방 운전 시에, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 이용하여, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매가 중간 열교환기(7)에 있어서 냉각되지 않도록 바이패스하는 것과 함께, 중간 열교환기(7)를 냉매의 증발기로서 기능시키는 것으로, 난방 운전 시의 증발 능력을 높이는 데에 기여하고 있다.

(5) 변형예 3

상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서는, 전환 기구(3)에 의하여 냉방 운전과 난방 운전을 전환 가능하게 구성된 2단 압축식 냉동 사이클을 행하는 공기 조화 장치(1)에 있어서, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출되어 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능하는 중간 열교환기(7), 중간 열교환기(7)를 바이패스하도록 중간 냉매관(8)에 접속되어 있는 중간 열교환기 바이패스관(9), 중간 열교환기(7)의 일단과 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키기 위한 제2 흡입 되돌림관(92), 및 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)의 타단을 접속시키기 위한 중간 열교환기 되돌림관(94)을 설치하도록 하고 있지만, 이 구성에 더하여, 제1 후단 측 인젝션관(19) 및 이코노마이저(economizer) 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하여도 무방하다.

예를 들어, 도 14에 도시되는 바와 같이, 2단 압축식의 압축 기구(2)가 채용된 상술의 실시예의 냉매 회로(10, 도 1 참조)에 있어서, 제1 후단 측 인젝션관(19) 및 이코노마이저 열교환기(20)가 설치된 냉매 회로(210)로 할 수 있다.

제1 후단 측 인젝션관(19)은, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매를 분기(分岐)하여 압축 기구(2)의 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 기능을 가지고 있다. 본 변형예에 있어서, 제1 후단 측 인젝션관(19)은, 리시버 입구관(18a)을 흐르는 냉매를 분기하여 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측으로 되돌리도록 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 제1 후단 측 인젝션관(19)은, 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a)의 상류 측의 위치(즉, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 제1 팽창 기구(5a)와의 사이)로부터 냉매를 분기하여 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기(7)의 하류 측의 위치로 되돌리도록 설치되어 있다. 또한, 이 제1 후단 측 인젝션관(19)에는, 개도 제어가 가능한 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)가 설치되어 있다. 그리고, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)는, 본 변형예에 있어서, 전동 팽창 밸브이다.

이코노마이저 열교환기(20)는, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)의 사이를 흐르는 냉매와 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매(보다 구체적으로는, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)에 있어서 중간압 부근까지 감압된 후의 냉매)와의 열교환을 행하는 열교환기이다. 본 변형예에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)는, 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a)의 상류 측의 위치(즉, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)와 제1 팽창 기구(5a)와의 사이)를 흐르는 냉매와 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하도록 설치되어 있고, 또한, 양 냉매가 대향하도록 흐르는 유로를 가지고 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)는, 제1 후단 측 인젝션관(19)이 리시버 입구관(18a)으로부터 분기되어 있는 위치보다도 하류 측에 설치되어 있다. 이 때문에, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매는, 리시버 입구관(18a)에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 열교환되기 전에 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기되고, 그 후에, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 것이 된다.

이와 같이, 본 변형예에서는, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17a), 이코노마이저 열교환기(20), 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 리시버 출구관(18b)의 제2 팽창 기구(5b) 및 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17c)를 통하여, 이용 측 열교환기(6)로 보낼 수 있도록 되어 있다. 또한, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매를, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17b), 이코노마이저 열교환기(20), 리시버 입구관(18a)의 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 리시버 출구관(18b)의 제2 팽창 기구(5b) 및 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17d)를 통하여, 열원 측 열교환기(4)로 보낼 수 있도록 되어 있다.

나아가, 본 변형예에 있어서, 중간 냉매관(8) 또는 압축 기구(2)에는, 중간 냉매관(8)을 흐르는 냉매의 압력을 검출하는 중간 압력 센서(54)가 설치되어 있다. 이코노마이저 열교환기(20)의 제1 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에는, 이코노마이저 열교환기(20)의 제1 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 온도를 검출하는 이코노마이저 출구 온도 센서(55)가 설치되어 있다.

다음으로, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여, 도 14 ~ 도 18을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 15는, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 16은, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이며, 도 17은, 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 18은, 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다. 여기서, 냉방 개시 제어에 관해서는, 상술의 실시예와 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다. 또한, 이하의 냉방 운전 및 난방 운전(여기에서는 설명하지 않는 냉방 개시 제어도 포함한다)에 있어서의 운전 제어는, 상술의 실시예에 있어서의 제어부(도시하지 않음)에 의하여 행하여진다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「고압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 고압(즉, 도 15, 도 16의 점 D, D′, E, H에 있어서의 압력이나 도 17, 도 18의 점 D, D′, F, H에 있어서의 압력)을 의미하고, 「저압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 저압(즉, 도 15, 16의 점 A, F에 있어서의 압력이나 도 17, 도 18의 점 A, E, V에 있어서의 압력)을 의미하며, 「중간압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 중간압(즉, 도 15 ~ 도 18의 점 B1, C1, G, J, K에 있어서의 압력)을 의미하고 있다.

＜냉방 운전＞

냉방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 14의 실선으로 도시되는 냉각 운전 상태로 된다. 또한, 제1 팽창 기구(5a) 및 제2 팽창 기구(5b)는, 개도 조절된다. 또한, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)도, 개도 조절된다. 보다 구체적으로는, 본 변형예에 있어서, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)는, 이코노마이저 열교환기(20)의 제1 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도가 목표값이 되도록 개도 조절되는, 이른바 과열도 제어가 이루어지도록 되어 있다. 본 변형예에 있어서, 이코노마이저 열교환기(20)의 제1 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도는, 중간 압력 센서(54)에 의하여 검출되는 중간압을 포화 온도로 환산하고, 이코노마이저 출구 온도 센서(55)에 의하여 검출되는 냉매 온도로부터 이 냉매의 포화 온도값을 빼는 것에 의하여 얻어진다. 덧붙여, 본 변형예에서는 채용하고 있지 않지만, 이코노마이저 열교환기(20)의 제1 후단 측 인젝션관(19) 측의 입구에 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서에 의하여 검출되는 냉매 온도를 이코노마이저 출구 온도 센서(55)에 의하여 검출되는 냉매 온도로부터 빼는 것에 의하여, 이코노마이저 열교환기(20)의 제1 후단 측 인젝션관(19) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도를 얻도록 하여도 무방하다. 또한, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)의 개도 조절은, 과열도 제어에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 냉매 회로(10)에 있어서의 냉매 순환량 등에 따라 소정 개도만큼 열도록 하는 것이어도 무방하다. 그리고, 전환 기구(3)가 냉각 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 열리고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하는 상태로 되는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측이 접속하고 있지 않는 상태로 되고(단, 냉방 개시 제어 시를 제외한다), 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 닫히는 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속하고 있지 않는 상태가 된다.

이 냉매 회로(210)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 14 ~ 도 16의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 14 ~ 도 16의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 중간 열교환기(7)에 있어서, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하는 것으로 냉각된다(도 14 ~ 도 16의 점 C1 참조). 이 중간 열교환기(7)에 있어서 냉각된 냉매는, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 14 ~ 도 16의 점 K 참조)와 합류하는 것으로 한층 더 냉각된다(도 14 ~ 도 16의 점 G 참조). 다음으로, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 되돌아오는 냉매와 합류한(즉, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진) 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되어 한층 더 압축되고, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 14 ~ 도 16의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 15에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 분리기(41a)로 유입하고, 동반하는 냉동기유가 분리된다. 또한, 오일 분리기(41a)에 있어서 고압의 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 되돌림관(41b)으로 유입하고, 오일 되돌림관(41b)에 설치된 감압 기구(41c)로 감압된 후에 압축 기구(2)의 흡입관(2a)으로 되돌려지고, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 다음으로, 오일 분리 기구(41)에 있어서 냉동기유가 분리된 후의 고압의 냉매는, 역지 기구(42) 및 전환 기구(3)를 통하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내진다. 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 고압의 냉매는, 열원 측 열교환기(4)에 있어서, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 14 ~ 도 16의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17a)를 통하여 리시버 입구관(18a)으로 유입하고, 그 일부가 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된다. 그리고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)에 있어서 중간압 부근까지 감압된 후에, 이코노마이저 열교환기(20)로 보내진다(도 14 ~ 도 16의 점 J 참조). 또한, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된 후의 냉매는, 이코노마이저 열교환기(20)로 유입하고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 냉각된다(도 14 ~ 도 16의 점 H 참조). 한편, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매와 열교환을 행하여 가열되고(도 14 ~ 도 16의 점 K 참조), 상술과 같이, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진다(도 14의 점 I 참조). 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 냉매는, 리시버 출구관(18b)으로 보내지고, 제2 팽창 기구(5b)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되어, 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17c)를 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내진다(도 14 ~ 도 16의 점 F 참조). 그리고, 이용 측 열교환기(6)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 14 ~ 도 16의 점 A 참조). 그리고, 이 이용 측 열교환기(6)에 있어서 가열된 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 냉방 운전이 행하여진다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 상술의 변형예 2와 마찬가지로, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 한 냉방 운전에 있어서, 중간 열교환기(7)를 냉각기로서 기능하는 상태로 하고 있는 것으로부터, 중간 열교환기(7)를 설치하지 않았던 경우에 비하여, 열원 측 열교환기(4)에 있어서의 방열 로스를 작게 할 수 있도록 되어 있다.

게다가, 본 변형예의 구성에서는, 제1 후단 측 인젝션관(19) 및 이코노마이저 열교환기(20)를 설치하여 열원 측 열교환기(4)로부터 팽창 기구(5a, 5b)로 보내지는 냉매를 분기하여 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리도록 하고 있기 때문에, 중간 열교환기(7)와 같은 외부로의 방열을 행하는 것 없이, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도를 한층 더 낮게 억제할 수 있다(도 16의 점 C1, G 참조). 이것에 의하여, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매의 온도가 한층 더 낮게 억제되어(도 16의 점 D, D′참조), 제1 후단 측 인젝션관(19)을 설치하지 않은 경우에 비하여, 도 16의 점 C1, D′, D, G를 잇는 것에 의하여 둘러싸이는 면적에 상당하는 분의 방열 로스를 한층 더 작게 할 수 있는 것으로부터, 운전 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 본 변형예에 있어서도, 상술의 변형예 2와 마찬가지로, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 한 냉방 운전의 개시 시에, 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통하여 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입시키는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키도록 하고 있기 때문에, 전환 기구(2)를 냉각 운전 상태로 한 운전의 개시 전에, 중간 열교환기(7) 내에 액 냉매가 고여있다고 하여도, 이 액 냉매를 중간 열교환기(7) 밖으로 뺄 수 있고, 이것에 의하여, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 한 운전의 개시 시에, 중간 열교환기(7) 내에 액 냉매가 고인 상태를 피할 수 있도록 되어, 중간 열교환기(7) 내에 액 냉매가 고이는 것에 기인한 후단 측의 압축 요소(2d)에 있어서의 액 압축이 생기지 않도록 되어, 압축 기구(2)의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

＜난방 운전＞

난방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 14의 파선으로 도시되는 가열 운전 상태로 된다. 또한, 제1 팽창 기구(5a) 및 제2 팽창 기구(5b)는, 개도 조절된다. 또한, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)는, 상술의 냉방 운전과 마찬가지의 개도 조절이 이루어진다. 그리고, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 닫히고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 된다. 나아가, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키는 상태로 되고, 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 열리는 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속되어 있는 상태로 된다.

이 냉매 회로(210)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 14, 도 17, 도 18의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 14, 도 17, 도 18의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 냉방 운전 시와는 달리, 중간 열교환기(7)를 통과하지 않고(즉, 냉각되는 것 없이), 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통과하여(도 14, 도 17, 도 18의 점 C1 참조), 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 14, 도 17, 도 18의 점 K 참조)와 합류하는 것으로 냉각된다(도 14, 도 17, 도 18의 점 G 참조). 다음으로, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 되돌아오는 냉매와 합류한 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되고 한층 더 압축되어, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 14, 도 17, 도 18의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 냉방 운전 시와 마찬가지로, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 17에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 분리기(41a)로 유입하고, 동반하는 냉동기유가 분리된다. 또한, 오일 분리기(41a)에 있어서 고압의 냉매로부터 분리된 냉동기유는, 오일 분리 기구(41)를 구성하는 오일 되돌림관(41b)으로 유입하고, 오일 되돌림관(41b)에 설치된 감압 기구(41c)로 감압된 후에 압축 기구(2)의 흡입관(2a)으로 되돌려져, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 다음으로, 오일 분리 기구(41)에 있어서 냉동기유가 분리된 후의 고압의 냉매는, 역지 기구(42) 및 전환 기구(3)를 통하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내져, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 14, 도 17, 도 18의 점 F 참조). 그리고, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 브릿지 회로(17)의 입구 역지 밸브(17b)를 통하여 리시버 입구관(18a)으로 유입하고, 그 일부가 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된다. 그리고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)에 있어서 중간압 부근까지 감압된 후에, 이코노마이저 열교환기(20)로 보내진다(도 14, 도 17, 도 18의 점 J 참조). 또한, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된 후의 냉매는, 이코노마이저 열교환기(20)로 유입하고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 냉각된다(도 14, 도 17, 도 18의 점 H 참조). 한편, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매와 열교환을 행하여 가열되고(도 14, 도 17, 도 18의 점 K 참조), 상술과 같이, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진다(도 14의 점 I 참조). 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 냉매는, 리시버 출구관(18b)으로 보내져, 제2 팽창 기구(5b)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되어, 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17d)를 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내지는 것과 함께, 중간 열교환기 되돌림관(94)을 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 중간 열교환기(7)에도 보내진다(도 14, 도 17, 도 18의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 14, 도 17, 도 18의 점 A 참조). 또한, 중간 열교환기(7)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매도, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 14, 도 17, 도 18의 점 V 참조). 그리고, 이 열원 측 열교환기(4)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 또한, 이 중간 열교환기(7)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 난방 운전이 행하여진다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 상술의 변형예 2와 마찬가지로, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 한 난방 운전에 있어서, 중간 열교환기(7)만을 설치한 경우나 상술의 냉방 운전과 마찬가지로 중간 열교환기(7)를 냉각기로서 기능시킨 경우에 비하여, 외부로의 방열을 억제하고 가열 능력의 저하를 억제하여, 운전 효율의 저하를 막을 수 있도록 되어 있다.

게다가, 본 변형예의 구성에 있어서는, 냉방 운전 시와 마찬가지로, 제1 후단 측 인젝션관(19) 및 이코노마이저 열교환기(20)를 설치하여 열원 측 열교환기(4)로부터 팽창 기구(5a, 5b)로 보내지는 냉매를 분기하여 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리도록 하고 있기 때문에, 중간 열교환기(7)와 같은 외부로의 방열을 행하는 것 없이, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉매의 온도를 한층 더 낮게 억제할 수 있다(도 18의 점 B1, G 참조). 이것에 의하여, 압축 기구(2)로부터 토출되는 냉매의 온도가 한층 더 낮게 억제되어(도 18의 점 D, D′ 참조), 제1 후단 측 인젝션관(19)을 설치하지 않은 경우에 비하여, 도 18의 점 B1, D′, D, G를 잇는 것에 의하여 둘러싸이는 면적에 상당하는 분의 방열 로스를 작게 할 수 있는 것으로부터, 운전 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

또한, 본 변형예의 구성에서는, 상술의 실시예와 마찬가지로, 냉방 운전 시에 있어서는, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)에 있어서의 방열 로스가 작아져, 냉방 운전 시의 운전 효율을 향상시킬 수 있고, 난방 운전 시에 있어서는, 중간 열교환기(7)의 유효 이용을 도모할 수 있는 것과 함께, 이용 측 열교환기(4)에 있어서의 가열 능력이 낮아지는 것을 억제하여, 난방 운전 시의 운전 효율이 저하하지 않도록 할 수 있도록 되어 있다.

또한, 냉방 운전 및 난방 운전에 공통되는 이점으로서, 본 변형예의 구성에서는, 이코노마이저 열교환기(20)로서, 열원 측 열교환기(4) 또는 이용 측 열교환기(6)로부터 팽창 기구(5a, 5b)로 보내지는 냉매와 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매가 대향하도록 흐르는 유로를 가지는 열교환기를 채용하고 있기 때문에, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서의 열원 측 열교환기(4) 또는 이용 측 열교환기(6)로부터 팽창 기구(5a, 5b)로 보내지는 냉매와 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와의 온도차를 작게 할 수 있어, 높은 열교환 효율을 얻을 수 있다.

또한, 본 변형예에서는, 냉방 운전과 냉방 개시 제어와의 사이의 전환 즉, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태와의 전환을, 개폐 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태에 의하여 행하도록 하고 있지만, 상술의 변형예 1과 같이, 개폐 밸브(11, 12, 92a)에 대신하여, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태를 전환 가능한 중간 열교환기 전환 밸브(93)를 설치하도록 하여도 무방하다.

나아가, 변형예 2와 같은 열원 유닛(1a)의 구성을 채용하는 경우에는, 특히 유리한 효과를 얻을 수 있다.

(6) 변형예 4

상술의 변형예 3에 있어서의 냉매 회로(210, 도 14 참조)에 있어서는, 상술과 같이, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하는 냉방 운전 및 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하는 난방 운전의 어느 것에 있어서도, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하는 것으로, 후단 측의 압축 요소(2d)로부터 토출되는 냉매의 온도를 저하시키는 것과 함께, 압축 기구(2)의 소비 동력을 줄여, 운전 효율의 향상을 도모하도록 하고 있다. 그리고, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션은, 냉동 사이클에 있어서의 중간압이 임계 압력 부근까지 상승한 조건에 있어서도 사용 가능한 것으로부터, 상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서의 냉매 회로(10, 110, 210, 도 1, 10, 14 참조)와 같이, 하나의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 구성에서는, 초임계역에서 작동하는 냉매를 사용하는 경우에는, 특히, 유리하다고 생각할 수 있다.

그러나, 복수의 공조 공간의 공조 부하에 따른 냉방이나 난방을 행하는 것 등을 목적으로 하여, 서로 병렬로 접속된 복수의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 구성으로 하는 것과 함께, 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량을 제어하여 각 이용 측 열교환기(6)에 있어서 필요로 되는 냉동 부하를 얻을 수 있도록 하기 위하여, 기액 분리기로서의 리시버(18)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 있어서 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록 이용 측 팽창 기구(5c)를 설치하는 경우가 있다.

예를 들어, 상세한 것은 도시하지 않지만, 상술의 변형예 3에 있어서의 브릿지 회로(17)를 가지는 냉매 회로(210, 도 14 참조)에 있어서, 서로가 병렬로 접속된 복수(여기에서는, 2개)의 이용 측 열교환기(6)를 설치하는 것과 함께, 기액 분리기로서의 리시버(18)(보다 구체적으로는, 브릿지 회로(17))와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 있어서 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록 이용 측 팽창 기구(5c)를 설치하고(도 19 참조), 리시버 출구관(18b)에 설치되어 있던 제2 팽창 기구(5b)를 삭제하고, 또한, 브릿지 회로(17)의 출구 역지 밸브(17d)에 대신하여, 난방 운전 시에 냉동 사이클에 있어서의 저압까지 냉매를 감압하는 제3 팽창 기구를 설치하는 것을 생각할 수 있다.

그리고, 이와 같은 구성에 있어서도, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하는 냉방 운전과 같이, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 후에 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a) 이외에 대폭적인 감압 조작이 행하여지는 것 없이, 냉동 사이클에 있어서의 고압으로부터 냉동 사이클의 중간압 부근까지의 압력차를 이용할 수 있는 조건에 있어서는, 상술의 변형예 3과 마찬가지로, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 유리하다.

그러나, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하는 난방 운전과 같이, 각 이용 측 팽창 기구(5c)가 방열기로서의 각 이용 측 열교환기(6)에 있어서 필요로 되는 냉동 부하가 얻어지도록 방열기로서의 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량을 제어하고 있고, 방열기로서의 각 이용 측 열교환기(6)를 통과하는 냉매의 유량이, 방열기로서의 각 이용 측 열교환기(6)의 하류 측이고, 또한 이코노마이저 열교환기(20)의 상류 측에 설치된 이용 측 팽창 기구(5c)의 개도 제어에 의한 냉매의 감압 조작에 의하여 대체로 결정되는 조건에 있어서는, 각 이용 측 팽창 기구(5c)의 개도 제어에 의한 냉매의 감압의 정도가, 방열기로서의 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량뿐만 아니라, 복수의 방열기로서의 이용 측 열교환기(6) 사이의 유량 분배 상태에 의하여 변동하게 되어, 복수의 이용 측 팽창 기구(5c) 사이에서 감압의 정도가 크게 다른 상태가 생기거나, 이용 측 팽창 기구(5c)에 있어서의 감압의 정도가 비교적 커지거나 하는 경우가 있기 때문에, 이코노마이저 열교환기(20)의 입구에 있어서의 냉매의 압력이 낮아질 우려가 있어, 이와 같은 경우에는, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서의 교환 열량(즉, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매의 유량)이 작아져 버려 사용이 곤란하게 될 우려가 있다. 특히, 이와 같은 공기 조화 장치(1)를, 주로 압축 기구(2), 열원 측 열교환기(4) 및 리시버(18)를 포함하는 열원 유닛과, 주로 이용 측 열교환기(6)를 포함하는 이용 유닛이 연락 배관에 의하여 접속된 세퍼레이트형의 공기 조화 장치로서 구성하는 경우에는, 이용 유닛 및 열원 유닛의 배치에 따라서는, 이 연락 배관이 매우 길어질 수가 있기 때문에, 그 압력 손실에 의한 영향도 더하여져, 이코노마이저 열교환기(20)의 입구에 있어서의 냉매의 압력이 한층 더 저하하게 된다. 그리고, 이코노마이저 열교환기(20)의 입구에 있어서의 냉매의 압력이 저하할 우려가 있는 경우에는, 기액 분리기 압력이 임계 압력보다도 낮은 압력이면 기액 분리기 압력과 냉동 사이클에 있어서의 중간압(여기에서는, 중간 냉매관(8)을 흐르는 냉매의 압력)과의 압력차가 작은 조건이어도 사용 가능한 기액 분리기에 의한 중간압 인젝션이 유리하다.

그래서, 본 변형예에서는, 도 19에 도시되는 바와 같이, 리시버(18)를 기액 분리기로서 기능시켜 중간압 인젝션을 행할 수 있도록 하기 위하여, 리시버(18)에 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 접속하도록 하고, 냉방 운전 시에는, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하고, 난방 운전 시에는, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하는 것이 가능한 냉매 회로(310)로 하고 있다.

덧붙여, 제2 후단 측 인젝션관(18c)은, 리시버(18)로부터 냉매를 뽑아내어 압축 기구(2)의 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 중간압 인젝션을 행하는 것이 가능한 냉매관이며, 본 변형예에 있어서, 리시버(18)의 상부와 중간 냉매관(8)(즉, 압축 기구(2)의 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측)을 접속하도록 설치되어 있다. 이 제2 후단 측 인젝션관(18c)에는, 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)와 제2 후단 측 인젝션 역지 기구(18e)가 설치되어 있다. 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)는, 개폐 동작이 가능한 밸브이며, 본 변형예에 있어서, 전자 밸브이다. 제2 후단 측 인젝션 역지 기구(18e)는, 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 후단 측의 압축 요소(2d)로부터 리시버(18)로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 기구이며, 본 변형예에 있어서, 역지 밸브가 사용되고 있다. 덧붙여, 제2 후단 측 인젝션관(18c)과 제1 흡입 되돌림관(18f)은, 리시버(18) 측의 부분이 일체로 되어 있다. 또한, 제2 후단 측 인젝션관(18c)과 제1 후단 측 인젝션관(19)은, 중간 냉매관(8) 측의 부분이 일체로 되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 이용 측 팽창 기구(5c)는, 전동 팽창 밸브이다. 또한, 본 변형예에서는, 상술과 같이, 제1 후단 측 인젝션관(19) 및 이코노마이저 열교환기(20)를 냉방 운전 시에 사용하고, 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 난방 운전 시에 사용하도록 하고 있는 것으로부터, 이코노마이저 열교환기(20)로의 냉매의 유통 방향을 냉방 운전 및 난방 운전을 불문하고 일정하게 할 필요가 없기 때문에, 브릿지 회로(17)를 생략하여, 냉매 회로(310)의 구성을 간단한 것으로 하고 있다.

다음으로, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여, 도 19, 도 15, 도 16, 도 20, 도 21을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 20은, 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 21은, 난방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다. 여기서, 냉방 개시 제어에 관해서는, 상술의 실시예와 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다. 또한, 본 변형예에 있어서의 냉방 운전 시의 냉동 사이클에 관해서는, 도 15, 도 16을 이용하여 설명하는 것으로 한다. 덧붙여, 이하의 냉방 운전 및 난방 운전에 있어서의 운전 제어(여기에서는 설명하지 않는 냉방 개시 제어도 포함한다)는, 상술의 실시예에 있어서의 제어부(도시하지 않음)에 의하여 행하여진다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「고압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 고압(즉, 도 15, 도 16의 점 D, D′, E, H에 있어서의 압력이나 도 20, 도 21의 점 D, D′, F에 있어서의 압력)을 의미하고, 「저압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 저압(즉, 도 15, 16의 점 A, F에 있어서의 압력이나 도 20, 도 21의 점 A, E, V에 있어서의 압력)을 의미하며, 「중간압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 중간압(즉, 도 15, 16의 점 B1, C1, G, J, K나 도 20, 도 21의 점 B1, C1, G, I, L, M에 있어서의 압력)을 의미하고 있다.

＜냉방 운전＞

냉방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 19의 실선으로 도시되는 냉각 운전 상태로 된다. 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a) 및 이용 측 팽창 기구(5c)는, 개도 조절된다. 그리고, 전환 기구(3)가 냉각 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 열리고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하는 상태로 되는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측이 접속하고 있지 않는 상태로 되고(단, 냉방 개시 제어 시를 제외한다), 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 닫히는 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속하고 있지 않는 상태가 된다. 또한, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하지 않고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 통하여, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 가열된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)는 닫힘 상태로 되고, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)는, 상술의 변형예 3과 마찬가지의 개도 조절이 이루어진다.

이 냉매 회로(310)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 19, 도 15, 도 16의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 19, 도 15, 도 16의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 중간 열교환기(7)에 있어서, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하는 것으로 냉각된다(도 19, 도 15, 도 16의 점 C1 참조). 이 중간 열교환기(7)에 있어서 냉각된 냉매는, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 19, 도 15, 도 16의 점 K 참조)와 합류하는 것으로 한층 더 냉각된다(도 19, 도 15, 도 16의 점 G 참조). 다음으로, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 되돌아오는 냉매와 합류한(즉, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진) 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되고 한층 더 압축되어, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 19, 도 15, 도 16의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 15에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내져, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 19, 도 15, 도 16의 점 E 참조). 그리고, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 그 일부가 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된다. 그리고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)에 있어서 중간압 부근까지 감압된 후에, 이코노마이저 열교환기(20)로 보내진다(도 19, 도 15, 도 16의 점 J 참조). 또한, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된 후의 냉매는, 이코노마이저 열교환기(20)로 유입하여, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 냉각된다(도 19, 도 15, 도 16의 점 H 참조). 한편, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매와 열교환을 행하여 가열되고(도 19, 도 15, 도 16의 점 K 참조), 상술과 같이, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진다(도 19, 도 15, 도 16의 점 I 참조). 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 냉매는, 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내져, 이용 측 팽창 기구(5c)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되어, 냉매의 증발기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내진다(도 19, 도 15, 도 16의 점 F 참조). 그리고, 증발기로서의 이용 측 열교환기(6)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하고 가열되어, 증발하게 된다(도 19, 도 15, 도 16의 점 A 참조). 그리고, 이 증발기로서의 이용 측 열교환기(6)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 냉방 운전이 행하여진다.

＜난방 운전＞

난방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 19의 파선으로 도시되는 가열 운전 상태로 된다. 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a) 및 이용 측 팽창 기구(5c)는, 개도 조절된다. 그리고, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 닫히고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 된다. 나아가, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키는 상태로 되고, 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 열리는 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속되어 있는 상태가 된다. 또한, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하지 않고, 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여, 기액 분리기로서의 리시버(18)로부터 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)가 열림 상태로 되고, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)가 완전 닫힘 상태로 된다.

이 냉매 회로(310)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 19 ~ 도 21의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 19 ~ 도 21의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 냉방 운전 시와는 달리, 중간 열교환기(7)를 통과하지 않고 (즉, 냉각되는 것 없이), 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통과하여(도 19 ~ 도 21의 점 C1 참조), 리시버(18)로부터 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 19 ~ 도 21의 점 M 참조)와 합류하는 것으로 냉각된다(도 19 ~ 도 21의 점 G 참조). 다음으로, 제2 후단 측 인젝션관(18c)으로부터 되돌아오는 냉매와 합류한(즉, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진) 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되고 한층 더 압축되어, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 19 ~ 도 21의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 냉방 운전 시와 마찬가지로, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 20에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내져, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 19 ~ 도 21의 점 F 참조). 그리고, 방열기로서의 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 이용 측 팽창 기구(5c)에 의하여 중간압 부근까지 감압된 후에, 리시버(18) 내에 일시적으로 모여지는 것과 함께 기액 분리가 행하여진다(도 19 ~ 도 21의 점 I, L, M 참조). 그리고, 리시버(18)에 있어서 기액 분리된 가스 냉매는, 제2 후단 측 인젝션관(18c)에 의하여 리시버(18)의 상부로부터 뽑아내어져, 상술과 같이, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 액 냉매는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되어, 냉매의 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내지는 것과 함께, 중간 열교환기 되돌림관(94)을 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 중간 열교환기(7)로도 보내진다(도 19 ~ 도 21의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 19 ~ 도 21의 점 A 참조). 또한, 중간 열교환기(7)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매도, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 19 ~ 도 21의 점 V 참조). 그리고, 이 열원 측 열교환기(4)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 또한, 이 중간 열교환기(7)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 난방 운전이 행하여진다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 난방 운전 시에 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션에 대신하여 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하는 점이 변형예 3과 다르지만, 그 외의 점에 관해서는, 변형예 3과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 변형예에서는, 냉방 운전과 냉방 개시 제어와의 사이의 전환 즉, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태와의 변경을, 개폐 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태에 의하여 행하도록 하고 있지만, 상술의 변형예 1과 같이, 개폐 밸브(11, 12, 92a)에 대신하여, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태를 전환 가능한 중간 열교환기 전환 밸브(93)를 설치하도록 하여도 무방하다.

(7) 변형예 5

상술의 변형예 4에 있어서의 냉매 회로(310, 도 19 참조)에 있어서는, 복수의 공조 공간의 공조 부하에 따른 냉방이나 난방을 행하는 것 등을 목적으로 하여, 서로 병렬로 접속된 복수의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 구성으로 하는 것과 함께, 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량을 제어하여 각 이용 측 열교환기(6)에 있어서 필요로 되는 냉동 부하를 얻을 수 있도록 하기 위하여, 리시버(18)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 있어서 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록 이용 측 팽창 기구(5c)를 설치한 구성을 채용하고 있다. 이와 같은 구성에서는, 냉방 운전 시에 있어서, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진 냉매(도 19의 점 I 참조)가, 각 이용 측 팽창 기구(5c)에 분배되지만, 리시버(18)로부터 각 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매가 기액이상 상태이면, 각 이용 측 팽창 기구(5c)로의 분배 시에 편류를 일으킬 우려가 있기 때문에, 리시버(18)로부터 각 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매를 가능한 한 과냉각 상태로 하는 것이 바람직하다.

그래서, 본 변형예에서는, 도 22에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 4에 있어서의 냉매 회로(310)에 있어서, 리시버(18)와 이용 측 팽창 기구(5c)와의 사이에 과냉각 열교환기(96) 및 제3 흡입 되돌림관(95)을 설치한 냉매 회로(410)로 하고 있다.

과냉각 열교환기(96)는, 리시버(18)로부터 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매를 냉각하는 열교환기이다. 보다 구체적으로는, 과냉각 열교환기(96)는, 냉방 운전 시에, 리시버(18)로부터 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매의 일부를 분기하여 압축 기구(2)의 흡입 측(즉, 증발기로서의 이용 측 열교환기(6)와 압축 기구(2)와의 사이의 흡입관(2a))으로 되돌리는 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하는 열교환기이며, 양 냉매가 대향하도록 흐르는 유로를 가지고 있다. 여기서, 제3 흡입 되돌림관(95)은, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)로부터 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매를 분기하여 압축 기구(2)의 흡입 측(즉, 흡입관(2a))으로 되돌리는 냉매관이다. 이 제3 흡입 되돌림관(95)에는, 개도 제어가 가능한 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)가 설치되어 있고, 과냉각 열교환기(96)에 있어서, 리시버(18)로부터 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매와 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)에 있어서 저압 부근까지 감압된 후의 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하도록 되어 있다. 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)는, 본 변형예에 있어서, 전동 팽창 밸브이다. 또한, 흡입관(2a) 또는 압축 기구(2)에는, 압축 기구(2)의 흡입 측을 흐르는 냉매의 압력을 검출하는 흡입 압력 센서(60)가 설치되어 있다. 과냉각 열교환기(96)의 제3 흡입 되돌림관(95) 측의 출구에는, 과냉각 열교환기(96)의 제3 흡입 되돌림관(95) 측의 출구에 있어서의 냉매의 온도를 검출하는 과냉각 열교 출구 온도 센서(59)가 설치되어 있다.

다음으로, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 동작에 관하여, 도 22 ~ 도 24, 도 20, 도 21을 이용하여 설명한다. 여기서, 도 23은, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 압력 엔탈피 선도이며, 도 24는, 냉방 운전 시의 냉동 사이클이 도시된 온도 엔트로피 선도이다. 여기서, 냉방 개시 제어에 관해서는, 상술의 실시예와 마찬가지이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략한다. 또한, 본 변형예에 있어서의 난방 운전 시의 냉동 사이클에 관해서는, 도 20, 도 21을 이용하여 설명하는 것으로 한다. 덧붙여, 이하의 냉방 운전 및 난방 운전에 있어서의 운전 제어(여기에서는 설명하지 않는 냉방 개시 제어도 포함한다)는, 상술의 실시예에 있어서의 제어부(도시하지 않음)에 의하여 행하여진다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 「고압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 고압(즉, 도 23, 도 24의 점 D, E, I, R에 있어서의 압력이나 도 20, 도 21의 점 D, D′, F에 있어서의 압력)을 의미하고, 「저압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 저압(즉, 도 23, 24의 점 A, F, F, S＇, U에 있어서의 압력이나 도 20, 도 21의 점 A, E, V에 있어서의 압력)을 의미하며, 「중간압」이란, 냉동 사이클에 있어서의 중간압(즉, 도 23, 24의 점 B1, C1, G, J, K나 도 20, 도 21의 점 B1, C1, G, I, L, M에 있어서의 압력)을 의미하고 있다.

＜냉방 운전＞

냉방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 22의 실선으로 도시되는 냉각 운전 상태로 된다. 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a) 및 이용 측 팽창 기구(5c)는, 개도 조절된다. 그리고, 전환 기구(3)가 냉각 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 열리고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하는 상태로 되는 것과 함께, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 닫히는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측이 접속하고 있지 않는 상태로 되고(단, 냉방 개시 제어 시를 제외한다), 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 닫히 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속하고 있지 않는 상태가 된다. 또한, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하지 않고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 통하여, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 가열된 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)는 닫힘 상태로 되고, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)는, 상술의 변형예 3과 마찬가지의 개도 조절이 이루어진다. 또한, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에는, 과냉각 열교환기(96)를 사용하기 때문에, 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)에 관해서도, 개도 조절된다. 보다 구체적으로는, 본 변형예에 있어서, 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)는, 과냉각 열교환기(96)의 제3 흡입 되돌림관(95) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도가 목표값이 되도록 개도 조절되는, 이른바 과열도 제어가 이루어지도록 되어 있다. 본 변형예에 있어서, 과냉각 열교환기(96)의 제3 흡입 되돌림관(95) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도는, 흡입 압력 센서(60)에 의하여 검출되는 저압을 포화 온도로 환산하고, 과냉각 열교 출구 온도 센서(59)에 의하여 검출되는 냉매 온도로부터 이 냉매의 포화 온도값을 빼는 것에 의하여 얻어진다. 덧붙여, 본 변형예에서는 채용하지 않지만, 과냉각 열교환기(96)의 제3 흡입 되돌림관(95) 측의 입구에 온도 센서를 설치하고, 이 온도 센서에 의하여 검출되는 냉매 온도를 과냉각열교출구 온도 센서(59)에 의하여 검출되는 냉매 온도로부터 공제하는 것에 의하여, 과냉각 열교환기(96)의 제3 흡입 되돌림관(95) 측의 출구에 있어서의 냉매의 과열도를 얻도록 하여도 무방하다. 또한, 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)의 개도 조절은, 과열도 제어에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어, 냉매 회로(410)에 있어서의 냉매 순환량 등에 따라 소정 개도만큼 열도록 하는 것이어도 무방하다.

이 냉매 회로(410)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 22 ~ 도 24의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 22 ~ 도 24의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 중간 열교환기(7)에 있어서, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하는 것으로 냉각된다(도 22 ~ 도 24의 점 C1 참조). 이 중간 열교환기(7)에 있어서 냉각된 냉매는, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 22 ~ 도 24의 점 K 참조)와 합류하는 것으로 한층 더 냉각된다(도 22 ~ 도 24의 점 G 참조). 다음으로, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로부터 되돌아오는 냉매와 합류한(즉, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진) 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되어 한층 더 압축되고, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 22 ~ 도 24의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 23에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내져, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 22 ~ 도 24의 점 E 참조). 그리고, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 그 일부가 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된다. 그리고, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)에 있어서 중간압 부근까지 감압된 후에, 이코노마이저 열교환기(20)로 보내진다(도 22 ~ 도 24의 점 J 참조). 또한, 제1 후단 측 인젝션관(19)으로 분기된 후의 냉매는, 이코노마이저 열교환기(20)로 유입하여, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 냉각된다(도 20 ~ 도 22의 점 H 참조). 한편, 제1 후단 측 인젝션관(19)을 흐르는 냉매는, 방열기로서의 열원 측 열교환기(4)에 있어서 냉각된 고압의 냉매와 열교환을 행하여 가열되고(도 22 ~ 도 24의 점 K 참조), 상술과 같이, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 포화 압력 부근까지 감압되어 리시버(18) 내에 일시적으로 모여진다(도 22 ~ 도 24의 점 I 참조). 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 냉매는, 그 일부가 제3 흡입 되돌림관(95)으로 분기된다. 그리고, 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매는, 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)에 있어서 저압 부근까지 감압된 후에, 과냉각 열교환기(96)로 보내진다(도 20 ~ 도 22의 점 S 참조). 또한, 제3 흡입 되돌림관(95)으로 분기된 후의 냉매는, 과냉각 열교환기(96)로 유입하고, 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매와 열교환을 행하여 한층 더 냉각된다(도 22 ~ 도 24의 점 R 참조). 한편, 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매는, 이코노마이저 열교환기(20)에 있어서 냉각된 고압의 냉매와 열교환을 행하여 가열되고(도 22 ~ 도 24의 점 U 참조), 압축 기구(2)의 흡입 측(여기에서는, 흡입관(2a))을 흐르는 냉매에 합류하게 된다. 이 과냉각 열교환기(96)에 있어서 냉각된 냉매는, 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내져, 이용 측 팽창 기구(5c)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되어, 냉매의 증발기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내진다(도 22 ~ 도 24의 점 F 참조). 그리고, 증발기로서의 이용 측 열교환기(6)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 22 ~ 도 24의 점 A 참조). 그리고, 이 증발기로서의 이용 측 열교환기(6)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 냉방 운전이 행하여진다.

＜난방 운전＞

난방 운전 시는, 전환 기구(3)가 도 22의 파선으로 도시되는 가열 운전 상태로 된다. 열원 측 팽창 기구로서의 제1 팽창 기구(5a) 및 이용 측 팽창 기구(5c)는, 개도 조절된다. 그리고, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 중간 냉매관(8)의 중간 열교환기 개폐 밸브(12)가 닫히고, 그리고, 중간 열교환기 바이패스관(9)의 중간 열교환기 바이패스 개폐 밸브(11)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)가 냉각기로서 기능하지 않는 상태로 된다. 나아가, 전환 기구(3)가 가열 운전 상태로 되기 때문에, 제2 흡입 되돌림관(92)의 제2 흡입 되돌림 개폐 밸브(92a)가 열리는 것에 의하여, 중간 열교환기(7)와 압축 기구(2)의 흡입 측을 접속시키는 상태로 되고, 또한, 중간 열교환기 되돌림관(94)의 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 열리는 것에 의하여, 이용 측 열교환기(6)와 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 중간 열교환기(7)가 접속되어 있는 상태로 된다. 또한, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 이코노마이저 열교환기(20)에 의한 중간압 인젝션이 행하여지지 않고, 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여, 기액 분리기로서의 리시버(18)로부터 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하고 있다. 보다 구체적으로는, 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)가 열림 상태로 되고, 제1 후단 측 인젝션 밸브(19a)가 완전 닫힘 상태로 된다. 또한, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에는, 과냉각 열교환기(96)를 사용하지 않기 때문에, 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)에 관해서도 완전 닫힘 상태로 된다.

이 냉매 회로(410)의 상태에 있어서, 저압의 냉매(도 22, 도 20, 도 21의 점 A 참조)는, 흡입관(2a)으로부터 압축 기구(2)로 흡입되고, 우선, 압축 요소(2c)에 의하여 중간 압력까지 압축된 후에, 중간 냉매관(8)으로 토출된다(도 22, 도 20, 도 21의 점 B1 참조). 이 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매는, 냉방 운전 시와는 달리, 중간 열교환기(7)를 통과하지 않고(즉, 냉각되는 것 없이), 중간 열교환기 바이패스관(9)을 통과하여(도 22, 도 20, 도 21의 점 C1 참조), 리시버(18)로부터 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여 후단 측의 압축 기구(2d)로 되돌려지는 냉매(도 22, 도 20, 도 21의 점 M 참조)와 합류하는 것으로 냉각된다(도 22, 도 20, 도 21의 점 G 참조). 다음으로, 제2 후단 측 인젝션관(18c)으로부터 되돌아오는 냉매와 합류한(즉, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션이 행하여진) 중간압의 냉매는, 압축 요소(2c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(2d)로 흡입되어 한층 더 압축되고, 압축 기구(2)로부터 토출관(2b)으로 토출된다(도 22, 도 20, 도 21의 점 D 참조). 여기서, 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 냉방 운전 시와 마찬가지로, 압축 요소(2c, 2d)에 의한 2단 압축 동작에 의하여, 임계 압력(즉, 도 20에 도시되는 임계점 CP에 있어서의 임계 압력 Pcp)을 넘는 압력까지 압축되어 있다. 그리고, 이 압축 기구(2)로부터 토출된 고압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 냉매의 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)로 보내져, 냉각원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 냉각된다(도 22, 도 20, 도 21의 점 F 참조). 그리고, 방열기로서의 이용 측 열교환기(6)에 있어서 냉각된 고압의 냉매는, 이용 측 팽창 기구(5c)에 의하여 중간압 부근까지 감압된 후에, 리시버(18) 내에 일시적으로 모여지는 것과 함께 기액 분리가 행하여진다(도 22, 도 20, 도 21의 점 I, L, M 참조). 그리고, 리시버(18)에 있어서 기액 분리된 가스 냉매는, 제2 후단 측 인젝션관(18c)에 의하여 리시버(18)의 상부로부터 뽑아내어져, 상술과 같이, 전단 측의 압축 요소(2c)로부터 토출된 중간압의 냉매에 합류하게 된다. 그리고, 리시버(18) 내에 모여진 액 냉매는, 제1 팽창 기구(5a)에 의하여 감압되어 저압의 기액이상 상태의 냉매로 되어, 냉매의 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)로 보내지는 것과 함께, 중간 열교환기 되돌림관(94)을 통하여, 냉매의 증발기로서 기능하는 중간 열교환기(7)로도 보내진다(도 22, 도 20, 도 21의 점 E 참조). 그리고, 열원 측 열교환기(4)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매는, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 22, 도 20, 도 21의 점 A 참조). 또한, 중간 열교환기(7)로 보내진 저압의 기액이상 상태의 냉매도, 가열원으로서의 물이나 공기와 열교환을 행하여 가열되고, 증발하게 된다(도 22, 도 20, 도 21의 점 V 참조). 그리고, 이 열원 측 열교환기(4)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 전환 기구(3)를 경유하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 또한, 이 중간 열교환기(7)에 있어서 가열되어 증발한 저압의 냉매는, 제2 흡입 되돌림관(92)을 통하여, 다시, 압축 기구(2)로 흡입된다. 이와 같이 하여, 난방 운전이 행하여진다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 상술의 변형예 5와 마찬가지의 작용 효과가 얻어지는 것과 함께, 냉방 운전 시에 리시버(18)로부터 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매(도 22 ~ 도 24의 점 I 참조)를 과냉각 열교환기(96)에 의하여 과냉각 상태까지 냉각할 수 있기 때문에(도 23, 도 24 점 I, R 참조), 각 이용 측 팽창 기구(5c)로의 분배 시에 편류를 일으킬 우려를 줄일 수 있다.

또한, 본 변형예에서는, 냉방 운전과 냉방 개시 제어와의 사이의 전환, 즉, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태와의 변경을, 개폐 밸브(11, 12, 92a)의 개폐 상태에 의하여 행하도록 하고 있지만, 상술의 변형예 1과 같이, 개폐 밸브(11, 12, 92a)에 대신하여, 냉매를 되돌리지 않는 상태와 냉매를 되돌리는 상태를 전환 가능한 중간 열교환기 전환 밸브(93)를 설치하도록 하여도 무방하다.

(8) 변형예 6

상술의 실시예 및 그 변형예에서는, 1대의 1축 2단 압축 구조의 압축기(21)에 의하여, 2개의 압축 요소(2c, 2d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하는 2단 압축식의 압축 기구(2)가 구성되어 있지만, 삼단 압축식 등과 같은 2단 압축식보다도 다단의 압축 기구를 채용하여도 무방하다 하고, 또한, 단일의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기 및/또는 복수의 압축 요소가 짜 넣어진 압축기를 복수 대 직렬로 접속하는 것으로 다단의 압축 기구를 구성하여도 무방하다. 또한, 이용 측 열교환기(6)가 다수 접속되는 경우 등과 같이, 압축 기구의 능력을 크게 할 필요가 있는 경우에는, 다단 압축식의 압축 기구를 2계통 이상 병렬로 접속한 병렬 다단 압축식의 압축 기구를 채용하여도 무방하다.

예를 들어, 도 25에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 5에 있어서의 냉매 회로(410, 도 22 참조)에 있어서, 2단 압축식의 압축 기구(2)에 대신하여, 2단 압축식의 압축 기구(103, 104)를 병렬로 접속한 압축 기구(102)를 채용한 냉매 회로(510)로 하여도 무방하다.

제1 압축 기구(103)는, 본 변형예에 있어서, 2개의 압축 요소(103c, 103d)로 냉매를 2단 압축하는 압축기(29)로 구성되어 있고, 압축 기구(102)의 흡입 모관(母管)(102a)으로부터 분기된 제1 흡입 지관(枝管)(103a), 및, 압축 기구(102)의 토출 모관(102b)에 합류하는 제1 토출 지관(103b)에 접속되어 있다. 제2 압축 기구(104)는, 본 변형예에 있어서, 2개의 압축 요소(104c, 104d)로 냉매를 2단 압축하는 압축기(30)로 구성되어 있고, 압축 기구(102)의 흡입 모관(102a)으로부터 분기된 제2 흡입 지관(104a), 및, 압축 기구(102)의 토출 모관(102b)에 합류하는 제2 토출 지관(104b)에 접속되어 있다. 덧붙여, 압축기(29, 30)는, 상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서의 압축기(21)와 마찬가지의 구성이기 때문에, 압축 요소(103c, 103d, 104c, 104d)를 제외하는 각 부를 도시하는 부호를 각각 29번대나 30번대로 바꿔놓는 것으로 하고, 여기에서는, 설명을 생략한다. 그리고, 압축기(29)는, 제1 흡입 지관(103a)으로부터 냉매를 흡입하고, 이 흡입된 냉매를 압축 요소(103c)에 의하여 압축한 후에 중간 냉매관(8)을 구성하는 제1 입구 측 중간 지관(81)으로 토출하고, 제1 입구 측 중간 지관(81)으로 토출된 냉매를 중간 냉매관(8)을 구성하는 중간 모관(82) 및 제1 출구 측 중간 지관(83)을 통하여 압축 요소(103d)로 흡입시켜 냉매를 한층 더 압축한 후에 제1 토출 지관(103b)으로 토출하도록 구성되어 있다. 압축기(30)는, 제1 흡입 지관(104a)으로부터 냉매를 흡입하고, 이 흡입된 냉매를 압축 요소(104c)에 의하여 압축한 후에 중간 냉매관(8)을 구성하는 제2 입구 측 중간 지관(84)으로 토출하고, 제2 입구 측 중간 지관(84)으로 토출된 냉매를 중간 냉매관(8)을 구성하는 중간 모관(82) 및 제2 출구 측 중간 지관(85)을 통하여 압축 요소(104d)로 흡입시켜 냉매를 한층 더 압축한 후에 제2 토출 지관(104b)으로 토출하도록 구성되어 있다. 중간 냉매관(8)은, 본 변형예에 있어서, 압축 요소(103d, 104d)의 전단 측에 접속된 압축 요소(103c, 104c)로부터 토출된 냉매를, 압축 요소(103c, 104c)의 후단 측에 접속된 압축 요소(103d, 104d)로 흡입시키기 위한 냉매관이며, 주로, 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)의 토출 측에 접속되는 제1 입구 측 중간 지관(81)과, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측에 접속되는 제2 입구 측 중간 지관(84)과, 양 입구 측 중간 지관(81, 84)이 합류하는 중간 모관(82)과, 중간 모관(82)으로부터 분기되어 제1 압축 기구(103)의 후단 측의 압축 요소(103d)의 흡입 측에 접속되는 제1 출구 측 중간 지관(83)과, 중간 모관(82)으로부터 분기되어 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측에 접속되는 제2 출구 측 중간 지관(85)을 가지고 있다. 또한, 토출 모관(102b)은, 압축 기구(102)로부터 토출된 냉매를 전환 기구(3)로 보내기 위한 냉매관이며, 토출 모관(102b)에 접속되는 제1 토출 지관(103b)에는, 제1 오일 분리 기구(141)와 제1 역지 기구(142)가 설치되어 있고, 토출 모관(102b)에 접속되는 제2 토출 지관(104b)에는, 제2 오일 분리 기구(143)와 제2 역지 기구(144)가 설치되어 있다. 제1 오일 분리 기구(141)는, 제1 압축 기구(103)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하여 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 기구이며, 주로, 제1 압축 기구(103)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하는 제1 오일 분리기(141a)와, 제1 오일 분리기(141a)에 접속되어 있고 냉매로부터 분리된 냉동기유를 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 제1 오일 되돌림관(141b)을 가지고 있다. 제2 오일 분리 기구(143)는, 제2 압축 기구(104)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하여 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 기구이며, 주로, 제2 압축 기구(104)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유를 냉매로부터 분리하는 제2 오일 분리기(143a)와, 제2 오일 분리기(143a)에 접속되어 있고, 냉매로부터 분리된 냉동기유를 압축 기구(102)의 흡입 측으로 되돌리는 제2 오일 되돌림관(143b)을 가지고 있다. 본 변형예에 있어서, 제1 오일 되돌림관(141b)은, 제2 흡입 지관(104a)에 접속되어 있고, 제2 오일 되돌림관(143c)은, 제1 흡입 지관(103a)에 접속되어 있다. 이 때문에, 제1 압축 기구(103) 내에 모인 냉동기유의 양과 제2 압축 기구(104) 내에 모인 냉동기유의 양의 사이에 치우침에 기인하여 제1 압축 기구(103)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유의 양과 제2 압축 기구(104)로부터 토출되는 냉매에 동반하는 냉동기유의 양의 사이에 치우침이 생긴 경우여도, 압축 기구(103, 104) 중 냉동기유의 양이 적은 쪽으로 냉동기유가 많이 되돌아가게 되어, 제1 압축 기구(103) 내에 모인 냉동기유의 양과 제2 압축 기구(104) 내에 모인 냉동기유의 양의 사이의 치우침이 해소되도록 되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 제1 흡입 지관(103a)은, 제2 오일 되돌림관(143b)과의 합류부로부터 흡입 모관(102a)과의 합류부까지의 사이의 부분이, 흡입 모관(102a)과의 합류부를 향하여 내려가는 구배(勾配)가 되도록 구성되어 있고, 제2 흡입 지관(104a)은, 제1 오일 되돌림관(141b)과의 합류부로부터 흡입 모관(102a)과의 합류부까지의 사이의 부분이, 흡입 모관(102a)과의 합류부를 향하여 내려가는 구배가 되도록 구성되어 있다. 이 때문에, 압축 기구(103, 104)의 어느 일방이 정지 중이어도, 운전 중의 압축 기구에 대응하는 오일 되돌림관으로부터 정지 중의 압축 기구에 대응하는 흡입 지관으로 되돌려지는 냉동기유는, 흡입 모관(102a)으로 되돌아가게 되어, 운전 중의 압축 기구의 오일 고갈이 생기기 어렵게 되어 있다. 오일 되돌림관(141b, 143b)에는, 오일 되돌림관(141b, 143b)을 흐르는 냉동기유를 감압하는 감압 기구(141c, 143c)가 설치되어 있다. 역지 기구(142, 144)는, 압축 기구(103, 104)의 토출 측으로부터 전환 기구(3)로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 전환 기구(3)로부터 압축 기구(103, 104)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 기구이다.

이와 같이, 압축 기구(102)는, 본 변형예에 있어서, 2개의 압축 요소(103c, 103d)를 가지는 것과 함께 이들 압축 요소(103c, 103d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성된 제1 압축 기구(103)와, 2개의 압축 요소(104c, 104d)를 가지는 것과 함께 이들 압축 요소(104c, 104d) 중 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성된 제2 압축 기구(104)를 병렬로 접속한 구성으로 되어 있다.

중간 열교환기(7)는, 본 변형예에 있어서, 중간 냉매관(8)을 구성하는 중간 모관(82)에 설치되어 있고, 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매와 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)로부터 토출된 냉매가 합류한 것을 냉각하는 열교환기이다. 즉, 중간 열교환기(7)는, 2개의 압축 기구(103, 104)에 공통의 냉각기로서 기능하는 것으로 되어 있다. 이 때문에, 다단 압축식의 압축 기구(103, 104)를 복수 계통 병렬로 접속한 병렬 다단 압축식의 압축 기구(102)에 대하여 중간 열교환기(7)를 설치할 때의 압축 기구(102) 주위의 회로 구성의 간소화를 도모할 수 있다.

또한, 중간 냉매관(8)을 구성하는 제1 입구 측 중간 지관(81)에는, 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)의 토출 측으로부터 중간 모관(82) 측으로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 중간 모관(82) 측으로부터 전단 측의 압축 요소(103c)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 역지 기구(81a)가 설치되어 있고, 중간 냉매관(8)을 구성하는 제2 입구 측 중간 지관(84)에는, 제2 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측으로부터 중간 모관(82) 측으로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 중간 모관(82) 측으로부터 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측으로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 역지 기구(84a)가 설치되어 있다. 본 변형예에 있어서는, 역지 기구(81a, 84a)로서 역지 밸브가 사용되고 있다. 이 때문에, 압축 기구(103, 104)의 어느 일방이 정지 중이어도, 운전 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매가 중간 냉매관(8)을 통하여, 정지 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소의 토출 측에 달한다고 하는 것이 생기지 않기 때문에, 운전 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매가, 정지 중의 압축 기구의 전단 측의 압축 요소 내를 통하여 압축 기구(102)의 흡입 측으로 빠져 정지 중의 압축 기구의 냉동기유가 유출한다고 하는 것이 생기지 않도록 되고, 이것에 의하여, 정지 중의 압축 기구를 기동할 때의 냉동기유의 부족이 생기기 어렵게 되어 있다. 덧붙여, 압축 기구(103, 104) 사이에 운전의 우선 순위를 마련하고 있는 경우(예를 들어, 제1 압축 기구(103)를 우선적으로 운전하는 압축 기구로 하는 경우)에는, 상술의 정지 중의 압축 기구에 해당하는 것이 있는 것은, 제2 압축 기구(104)에 한정되게 되기 때문에, 이 경우에는, 제2 압축 기구(104)에 대응하는 역지 기구(84a)만을 설치하도록 하여도 무방하다.

또한, 상술과 같이, 제1 압축 기구(103)를 우선적으로 운전하는 압축 기구로 하는 경우에 있어서는, 중간 냉매관(8)이 압축 기구(103, 104)에 공통으로 설치되어 있기 때문에, 운전 중의 제1 압축 기구(103)에 대응하는 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가 중간 냉매관(8)의 제2 출구 측 중간 지관(85)을 통하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측에 달하고, 이것에 의하여, 운전 중의 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d) 내를 통하여 압축 기구(102)의 토출 측으로 빠져 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 냉동기유가 유출하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)를 기동할 때의 냉동기유의 부족이 생길 우려가 있다. 그래서, 본 변형예에서는, 제2 출구 측 중간 지관(85)에 개폐 밸브(85a)를 설치하고, 제2 압축 기구(104)가 정지 중의 경우에는, 이 개폐 밸브(85a)에 의하여 제2 출구 측 중간 지관(85) 내의 냉매의 흐름을 차단하도록 하고 있다. 이것에 의하여, 운전 중의 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가 중간 냉매관(8)의 제2 출구 측 중간 지관(85)을 통하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측에 달하는 것이 없어지기 때문에, 운전 중의 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(103c)로부터 토출된 냉매가, 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d) 내를 통하여 압축 기구(102)의 토출 측으로 빠져 정지 중의 제2 압축 기구(104)의 냉동기유가 유출한다고 하는 것이 생기지 않도록 되고, 이것에 의하여, 정지 중의 제2 압축 기구(104)를 기동할 때의 냉동기유의 부족이 더 생기기 어렵게 되어 있다. 덧붙여, 본 변형예에 있어서는, 개폐 밸브(85a)로서 전자 밸브가 사용되고 있다.

또한, 제1 압축 기구(103)를 우선적으로 운전하는 압축 기구로 하는 경우에 있어서는, 제1 압축 기구(103)의 기동에 계속하여 제2 압축 기구(104)를 기동하는 것이 되지만, 이 때, 중간 냉매관(8)이 압축 기구(103, 104)에 공통으로 설치되어 있기 때문에, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(103c)의 토출 측의 압력 및 후단 측의 압축 요소(103d)의 흡입 측의 압력이, 전단 측의 압축 요소(103c)의 흡입 측의 압력 및 후단 측의 압축 요소(103d)의 토출 측의 압력보다도 높아진 상태로부터 기동하게 되어, 안정적으로 제2 압축 기구(104)를 기동하는 것이 어렵다. 그래서, 본 변형예에서는, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측과 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측을 접속하는 기동 바이패스관(86)을 설치하는 것과 함께, 이 기동 바이패스관(86)에 개폐 밸브(86a)를 설치하고, 제2 압축 기구(104)가 정지 중의 경우에는, 이 개폐 밸브(86a)에 의하여 기동 바이패스관(86) 내의 냉매의 흐름을 차단하고, 또한, 개폐 밸브(85a)에 의하여 제2 출구 측 중간 지관(85) 내의 냉매의 흐름을 차단 하도록 하고, 제2 압축 기구(104)를 기동할 때에, 개폐 밸브(86a)에 의하여 기동 바이패스관(86) 내에 냉매를 흐르게 할 수 있는 상태로 하는 것으로, 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)로부터 토출되는 냉매를 제1 압축 기구(103)의 전단 측의 압축 요소(104c)로부터 토출되는 냉매에 합류시키는 것 없이, 기동 바이패스관(86)을 통하여 후단 측의 압축 요소(104d)로 흡입시키도록 하여, 압축 기구(102)의 운전 상태가 안정된 시점(예를 들어, 압축 기구(102)의 흡입 압력, 토출 압력 및 중간 압력이 안정된 시점)에서, 개폐 밸브(85a)에 의하여 제2 출구 측 중간 지관(85) 내에 냉매를 흐르게 할 수 있는 상태로 하고, 또한, 개폐 밸브(86a)에 의하여 기동 바이패스관(86) 내의 냉매의 흐름을 차단하여, 통상의 냉방 운전으로 이행할 수 있도록 되어 있다. 덧붙여, 본 변형예에 있어서, 기동 바이패스관(86)은, 그 일단이 제2 출구 측 중간 지관(85)의 개폐 밸브(85a)와 제2 압축 기구(104)의 후단 측의 압축 요소(104d)의 흡입 측과의 사이에 접속되고, 그 타단이 제2 압축 기구(104)의 전단 측의 압축 요소(104c)의 토출 측과 제2 입구 측 중간 지관(84)의 역지 기구(84a)와의 사이에 접속되어 있으며, 제2 압축 기구(104)를 기동할 때에, 제1 압축 기구(103)의 중간압 부분의 영향을 받기 어려운 상태로 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서는, 개폐 밸브(86a)로서 전자 밸브가 사용되고 있다.

또한, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 냉방 운전이나 난방 운전 등의 동작은, 압축 기구(2)에 대신하여 설치된 압축 기구(102)에 의하여, 압축 기구(102) 주위의 회로 구성이 약간 복잡화한 것에 의한 변경점을 제외하고는, 상술의 변형예 5에 있어서의 동작(도 22 ~ 도 24, 도 20, 도 21 및 그 관련 기재)과 기본적으로 같기 때문에, 여기에서는, 설명을 생략한다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 변형예 5와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

(9) 변형예 7

상술의 실시예 및 그 변형예에서는, 1대의 1축 2단 압축 구조의 압축기(21)에 의하여, 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하는 2단 압축식의 압축 기구(2)를 구성하거나 2대의 1축 2단 압축 구조의 압축기(29, 30)를 병렬 접속하는 것에 의하여, 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하는 2단 압축식의 압축 기구(102)를 구성하고 있지만, 단단 압축 구조의 압축기(22, 23)을 직렬 접속하는 것에 의하여, 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단 측의 압축 요소로 순차 압축하는 2단 압축식의 압축 기구를 구성하여도 무방하다.

예를 들어, 도 26에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 1에 있어서의 냉매 회로(110, 도 10 참조)에 있어서, 1축 2단 압축 구조의 압축기(21)로 이루어지는 압축 기구(2)에 대신하여, 단단 압축 구조의 압축기(22, 23)를 직렬로 접속한 압축 기구(202)를 채용한 냉매 회로(610)로 하여도 무방하다.

압축 기구(202)는, 본 변형예에 있어서, 전단 측의 압축 요소로서의 압축 요소(2c)로 냉매를 압축하는 압축기(22)와, 후단 측의 압축 요소로서의 압축 요소(2d)로 냉매를 압축하는 압축기(22)로 구성되어 있다. 압축기(22)는, 케이싱(22a) 내에, 압축기 구동 모터(22b)와, 구동축(22c)과, 압축 요소(2c)가 수용된 밀폐식 구조로 되어 있다. 압축기 구동 모터(22b)는 구동축(22c)에 연결되어 있다. 또한, 압축기(23)는, 케이싱(23a) 내에, 압축기 구동 모터(23b)와, 구동축(23c)과, 압축 요소(2d)가 수용된 밀폐식 구조로 되어 있다. 압축기 구동 모터(23b)는, 구동축(23c)에 연결되어 있다. 압축 요소(2c, 2d)는, 본 변형예에 있어서, 로터리식이나 스크롤식 등의 용적식의 압축 요소이다. 그리고, 압축 기구(202)는, 흡입관(2a)으로부터 냉매를 흡입하고, 이 흡입된 냉매를 압축기(22)의 압축 요소(2c)에 의하여 압축한 후에 중간 냉매관(8)으로 토출하고, 중간 냉매관(8)으로 토출된 냉매를 압축기(23)의 압축 요소(2d)로 흡입시켜 냉매를 한층 더 압축한 후에 토출관(2b)으로 토출하도록 구성되어 있다.

또한, 본 변형예의 공기 조화 장치(1)의 냉방 운전이나 난방 운전 등의 동작은, 압축 기구(2)가 압축 기구(202)로 바뀐 점을 제외하고는, 상술의 변형예 1에 있어서의 동작(도 10, 도 1 ~ 도 9 및 그 관련 기재)과 기본적으로 같기 때문에, 여기에서는, 설명을 생략한다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 변형예 1 등과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

(10) 변형예 8

상술의 실시예 및 그 변형예에서는, 중간 열교환기 되돌림관(94)에 전자 밸브로 이루어지는 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)가 설치되어 있고, 전환 기구(3)를 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에 닫고, 전환 기구(3)를 가열 운전 상태로 하고 있을 때에 여는 제어가 이루어지도록 되어 있지만, 이 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)에 대신하여, 난방 운전 시에 냉매의 증발기로서 기능하는 중간 열교환기(7)를 흐르는 냉매의 유량을 제어할 수 있도록 유량 조절 밸브를 설치하도록 하여도 무방하다.

예를 들어, 도 27에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 7에 있어서의 냉매 회로(610, 26 참조)에 있어서, 중간 열교환기 되돌림 개폐 밸브(94a)에 대신하여, 유량 조절 밸브로서의 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)를 설치한 냉매 회로(710)로 하여도 무방하다. 본 변형예에 있어서, 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)로서는, 개도 조절이 가능한 전동 팽창 밸브가 사용되고 있다. 또한, 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)를 설치하는 것에 있어서, 리시버 입구관(18a)에 설치되어 있던 제1 팽창 기구(5a)를 열원 측 열교환기(4)와 브릿지 회로(17)와의 사이를 접속하는 냉매관(18h)(보다 구체적으로는, 냉매관(18h) 중 중간 열교환기 되돌림관(94)의 분기 위치와 열원 측 열교환기(4)와의 사이의 부분)에 설치하는 것으로, 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)의 전후의 차압을 확보하도록 하고, 또한, 리시버 출구관(18b)에 설치되어 있던 제2 팽창 기구(5b)를 브릿지 회로(17)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 접속하는 냉매관(18i)에 설치하는 것으로, 리시버(18)에 있어서의 냉매의 압력이 냉동 사이클에 있어서의 중간압이 되도록 하고 있다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 냉방 운전 시에 브릿지 회로(17)를 통하여 제1 팽창 기구(5a), 리시버(18), 제2 팽창 기구(5b)의 순으로 냉매 회로(710)를 냉매가 흐르고, 그리고, 난방 운전 시에 브릿지 회로(17)를 통하여 제2 팽창 기구(5b), 리시버(18), 제1 팽창 기구(5a)의 순으로 냉매 회로(710)를 냉매가 흐르는 점이, 상술의 변형예 7과는 다르지만(변형예 7에서는, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 어느 하나에 있어서도, 제1 팽창 기구(5a), 리시버, 제2 팽창 기구(5b)의 순으로 냉매 회로(610)를 냉매가 흐른다), 이 점을 제외하고는, 상술의 변형예 7 등과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 본 변형예의 구성에 있어서는, 중간 열교환기 되돌림관(94)에 유량 조절 밸브로서의 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)가 설치되어 있기 때문에, 냉각 운전 시에 중간 열교환기 되돌림관(94)으로의 냉매의 유입을 막는 것이 가능할 뿐만 아니라, 가열 운전 시에 열원 측 열교환기(4)를 흐르는 냉매의 유량과 중간 열교환기(7)를 흐르는 냉매의 유량과의 분배를 확실히 행할 수 있다.

(11) 변형예 9

상술의 실시예 및 그 변형예의 구성에 있어서, 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 열원 측 열교환기(4)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이를 흐르는 냉매를 등(等)엔트로피적으로 팽창시키는 팽창 장치를 설치하도록 하여도 무방하다.

예를 들어, 도 28에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 8에 있어서의 냉매 회로(710, 도 27 참조)에 있어서, 리시버 입구관(18a)에 냉매를 등엔트로피적으로 팽창시키는 팽창 장치(97)를 설치한 냉매 회로(810)로 하여도 무방하다. 즉, 본 변형예에 있어서, 팽창 장치(97)는, 열원 측 열교환기(4)로부터 이용 측 열교환기(6)를 향하여 냉매가 흐르는 경우, 및, 이용 측 열교환기(6)로부터 열원 측 열교환기(4)를 향하여 냉매가 흐르는 경우의 어느 하나에 있어서도 팽창 장치(97)의 입구로부터 냉매가 유입하도록 정류하는 정류 회로로서의 브릿지 회로(17)를 통하여 접속되어 있다. 또한, 본 변형예에 있어서, 팽창 장치(97)로서는, 원심식이나 용적식의 팽창기가 사용되어 있다. 덧붙여, 본 변형예에 있어서는, 정류 회로로서 브릿지 회로(17)가 채용되어 있지만, 사방 전환 밸브나 복수의 전자 밸브를 조합하여 마찬가지의 기능을 완수할 수 있도록 구성하여도 무방하다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 변형예 8 등과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 본 변형예의 구성에 있어서는, 냉방 운전 시에 정류 회로로서의 브릿지 회로(17)를 통하여 제1 팽창 기구(5a), 팽창 장치(97), 리시버(18), 제2 팽창 기구(5b)의 순으로 냉매 회로(810)를 냉매가 흐르고, 그리고, 난방 운전 시에 정류 회로로서의 브릿지 회로(17)를 통하여 제2 팽창 기구(5b), 리시버(18), 제1 팽창 기구(5a)의 순으로 냉매 회로(810)를 냉매가 흐르는 것으로, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 어느 하나에 있어서도, 냉매가 냉동 사이클에 있어서의 고압으로부터 저압으로 감압되는 과정에 있어서, 팽창 장치(97)에 의한 등엔트로피적인 냉매의 감압이 행하여져(즉, 냉방 운전 시에는, 도 3 및 도 4를 예로 하면, 점 F가 저 엔탈피 측 및 저 엔트로피 측으로 이동하면서 냉매의 감압이 행하여지고, 난방 운전 시에는, 도 6 및 도 7을 예로 하면, 점 E가 저 엔탈피 측 및 저 엔트로피 측으로 이동하면서 냉매의 감압이 행하여진다), 이것에 의하여, 성적 계수를 높이는 것과 함께 에너지 회수를 행할 수 있기 때문에, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 운전 효율을 한층 더 높일 수 있다. 덧붙여, 본 변형예에서는, 냉방 운전 시에 있어서는, 팽창 장치(97)의 하류 측의 제2 팽창 기구(5b)의 개도를 크게 하는 제어나 제1 흡입 되돌림 밸브(18g)를 여는 제어를 행하는 등에 의하여, 또한, 냉방 운전 시에 있어서는, 팽창 장치(97)의 하류 측의 제1 팽창 기구(5a)의 개도를 크게 하는 제어나 제1 흡입 되돌림 밸브(18g)를 여는 제어를 행하는 등에 의하여, 팽창 장치(97)에 있어서의 감압폭을 크게 하여, 운전 효율의 향상을 최대한으로 도모하도록 하여도 무방하다.

(12) 변형예 10

상술의 변형예 9의 구성에 있어서, 팽창 장치(97)의 출구에 위치하는 리시버(18)를 기액 분리기로서 기능시키고, 리시버(18)에 있어서 기액 분리된 가스 냉매를 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 후단 측 인젝션관을 접속하도록 하고, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시에 있어서, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하도록 하여도 무방하다.

예를 들어, 도 29에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 9에 있어서의 냉매 회로(810, 도 28 참조)에 있어서, 리시버(18)에 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 접속하도록 하고, 기액 분리기로서의 리시버(18)에 의한 중간압 인젝션을 행하는 것이 가능한 냉매 회로(910)로 하여도 무방하다.

제2 후단 측 인젝션관(18c)은, 리시버(18)로부터 냉매를 뽑아내어 압축 기구(202)의 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 중간압 인젝션을 행하는 것이 가능한 냉매관이며, 본 변형예에 있어서, 리시버(18)의 상부와 중간 냉매관(8)(즉, 압축 기구(202)의 후단 측의 압축 요소(2d)의 흡입 측)을 접속하도록 설치되어 있다. 이 제2 후단 측 인젝션관(18c)에는, 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)와 제2 후단 측 인젝션 역지 기구(18e)가 설치되어 있다. 제2 후단 측 인젝션 개폐 밸브(18d)는, 개폐 동작이 가능한 밸브이며, 본 변형예에 있어서, 전자 밸브이다. 제2 후단 측 인젝션 역지 기구(18e)는, 리시버(18)로부터 후단 측의 압축 요소(2d)로의 냉매의 흐름을 허용하고, 또한, 후단 측의 압축 요소(2d)로부터 리시버(18)로의 냉매의 흐름을 차단하기 위한 기구이며, 본 변형예에 있어서, 역지 밸브가 사용되고 있다. 덧붙여, 제2 후단 측 인젝션관(18c)과 제1 흡입 되돌림관(18f)은, 리시버(18) 측의 부분이 일체로 되어 있다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 변형예 9와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 본 변형예의 구성에 있어서는, 냉방 운전 시 및 난방 운전 시의 어느 하나에 있어서도, 팽창 장치(9)의 출구에 접속된 리시버(18)를 기액 분리기로서 기능시키고, 이 리시버(18)에 있어서 기액 분리된 가스 냉매를, 제2 후단 측 인젝션관(18c)을 통하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 되돌리는 중간압 인젝션이 행하여지고(즉, 도 20 및 도 21을 예로 하면, 점 I로부터 점 M을 경유하여 점 G에 이르는 행정(行程)이 행하여진다), 이것에 의하여, 후단 측의 압축 요소(2d)로 흡입되는 냉동 사이클에 있어서의 중간압의 냉매의 온도를 저하시킬 수 있기 때문에, 운전 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.

(13) 변형예 11

상술의 변형예 7 ~ 10에 있어서, 복수의 공조 공간의 공조 부하에 따른 냉방이나 난방을 행하는 것 등을 목적으로 하여, 서로 병렬로 접속된 복수의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 구성으로 하도록 하여도 무방하다.

예를 들어, 도 30 및 도 31에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 9, 10에 있어서의 냉매 회로(810, 910, 도 28 및 도 29 참조)에 있어서, 서로 병렬로 접속된 복수(여기에서는, 2개)의 이용 측 열교환기(6)를 가지는 냉매 회로(1010, 1110)로 하여도 무방하다. 여기서, 복수의 이용 측 열교환기(6)를 설치하는 것에 있어서, 각 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매의 유량을 제어하여 각 이용 측 열교환기(6)에 있어서 필요로 되는 냉동 부하를 얻을 수 있도록 하기 위하여, 제2 팽창 기구(5b)에 대신하여, 리시버(18)와 이용 측 열교환기(6)와의 사이에 있어서 각 이용 측 열교환기(6)에 대응하도록(즉, 냉매관(18i) 중 각 이용 측 열교환기(6)로 분기된 부분에), 이용 측 팽창 기구(5c)를 설치하도록 하고 있다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 변형예 9, 10 등과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

(14) 변형예 12

상술의 변형예 7 ~ 11에 있어서, 이용 측 열교환기(6)나 열원 측 열교환기(4)로 보내지는 냉매를 과냉각 상태가 되도록 냉각하는 것을 목적으로 하여, 과냉각기를 설치하도록 하여도 무방하다.

예를 들어, 도 32에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 11에 있어서의 냉매 회로(1010, 도 30 참조)에 있어서, 리시버 출구관(18b)에 과냉각 열교환기(96)를 설치하는 것과 함께, 리시버 입구관(18a)으로부터 리시버(18)를 경유하여 리시버 출구관(18b)에 이르기까지의 사이(여기에서는, 리시버(18))에 제3 흡입 되돌림관(95)을 설치한 냉매 회로(1210)로 하여도 무방하다.

과냉각 열교환기(96)는, 냉방 운전 시에는 리시버(18)로부터 복수(여기에서는, 2개)의 이용 측 팽창 기구(5c)를 경유하여 각 이용 측 열교환기(6)로, 난방 운전 시에는 리시버(18)로부터 제1 팽창 기구(5a) 및 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)를 경유하여 열원 측 열교환기(4) 및 중간 열교환기(7)로 보내지는 냉매를 냉각하는 열교환기이다. 보다 구체적으로는, 과냉각 열교환기(96)는, 리시버(18)로부터 압축 기구(2)의 흡입 측(즉, 흡입관(2a))으로 되돌리는 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하는 열교환기이다. 제3 흡입 되돌림관(95)에는, 개도 제어가 가능한 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)가 설치되어 있고, 과냉각 열교환기(96)에 있어서, 냉방 운전 시에는, 리시버(18)로부터 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매와 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)에 있어서 저압 부근까지 감압된 후의 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하고, 리시버(18)로부터 제1 팽창 기구(5a) 및 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)로 보내지는 냉매와 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)에 있어서 저압 부근까지 감압된 후의 제3 흡입 되돌림관(95)을 흐르는 냉매와의 열교환을 행하도록 되어 있다. 제3 흡입 되돌림 밸브(95a)는, 본 변형예에 있어서, 전동 팽창 밸브이다. 덧붙여, 제3 흡입 되돌림관(95)과 제1 흡입 되돌림관(18f)은, 리시버(18) 측의 부분이 일체로 되어 있다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서도, 상술의 변형예 11 등과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 본 변형예의 구성에 있어서는, 냉방 운전 시에 있어서는, 리시버(18)로부터 각 이용 측 팽창 기구(5c)로 보내지는 냉매를, 또한, 난방 운전 시에 있어서는, 리시버(18)로부터 제1 팽창 기구(5a) 및 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)로 보내지는 냉매를, 과냉각 상태로 할 수 있기 때문에(즉, 도 23및 도 24를 예로 하면, 점 I로부터 점 R에 이르는 행정이 행하여진다), 이것에 의하여, 냉방 운전 시에는, 각 이용 측 팽창 기구(5c)로의 분배 시에 편류를 일으킬 우려를 적게 할 수 있고, 또한, 난방 운전 시에는, 제1 팽창 기구(5a) 및 중간 열교환기 되돌림 밸브(94b)로의 분배 시에 편류를 일으킬 우려를 줄일 수 있다.

(15) 변형예 13

상술의 실시예 및 그 변형예에서는, 2단 압축식의 압축 기구(2, 102, 202)를 채용하고 있지만, 삼단 압축식 등과 같은, 한층 더 다단의 압축 기구를 채용하여도 무방하다.

예를 들어, 도 33에 도시되는 바와 같이, 상술의 변형예 11에 있어서의 냉매 회로(1010, 도 30 참조)에 있어서, 압축 기구(202)를 구성하는 압축기(22, 23)와 마찬가지의 단단 압축 구조의 압축기(25, 26, 27)를 직렬로 접속한 삼단 압축식의 압축 기구(302)를 채용하고, 1단째의 압축기(25)의 토출과 2단째의 압축기(26)의 흡입을 접속하는 중간 냉매관(8)에, 상술의 실시예 및 그 변형예와 마찬가지의 중간 열교환기(7), 중간 열교환기 바이패스관(9), 제2 흡입 되돌림관(92), 중간 열교환기 전환 밸브(93), 및, 중간 열교환기 되돌림 밸브(94)를 설치하고, 나아가, 2단째의 압축기(26)의 흡입과 3단째의 압축기(27)를 접속하는 중간 냉매관(308)에, 중간 열교환기(7), 중간 열교환기 바이패스관(9), 제2 흡입 되돌림관(92), 중간 열교환기 전환 밸브(93), 및, 중간 열교환기 되돌림 밸브(94)와 마찬가지의 중간 열교환기(307), 중간 열교환기 바이패스관 (309), 제2 흡입 되돌림관(392), 중간 열교환기 전환 밸브(393), 및, 중간 열교환기 되돌림 밸브(394)를 설치하도록 하여도 무방하다.

그리고, 본 변형예의 구성에 있어서는, 삼단 압축식의 압축 기구(302)를 채용하고 있는 것으로부터, 냉방 운전 시에는, 중간 열교환기 전환 밸브(93, 393)를 냉매를 되돌리지 않는 상태로 전환하는 것으로, 중간 열교환기(7, 307)를 냉동 사이클에 있어서의 중간압의 냉매(전단 측의 압축 요소(302c)로부터 토출된 후에 그 후단 측의 압축 요소(302d)로 보내지는 냉매, 및, 전단 측의 압축 요소(303c)로부터 토출된 후에 그 후단 측의 압축 요소(302e)로 보내지는 냉매)의 냉각기로서 기능시키고, 난방 운전 시에는, 중간 열교환기 전환 밸브(93, 393)를 냉매를 되돌리는 상태로 전환하는 것으로, 중간 열교환기(7, 307)를 냉동 사이클에 있어서의 저압의 냉매(이용 측 열교환기(6)에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키는 점이, 상술의 변형예 11 등과는 다르지만, 이 점을 제외하고는, 상술의 변형예 11 등과 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

(16) 다른 실시예

이상, 본 발명의 실시예 및 그 변형예에 관하여 도면에 기초하여 설명하였지만, 구체적인 구성은, 이들 실시예 및 그 변형예에 한정되는 것이 아니라, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.

예를 들어, 상술의 실시예 및 그 변형예에 있어서, 이용 측 열교환기(6)를 흐르는 냉매와 열교환을 행하는 가열원 또는 냉각원으로서의 물이나 브라인(brine)을 사용하는 것과 함께, 이용 측 열교환기(6)에 있어서 열교환된 물이나 브라인과 실내 공기를 열교환시키는 2차 열교환기를 설치한, 이른바, 칠러(chiller)형의 공기 조화 장치에 본 발명을 적용하여도 무방하다.

또한, 상술의 칠러 타입의 공기 조화 장치의 다른 형식의 냉동 장치여도, 초임계역에서 작동하는 냉매를 냉매로서 사용하여 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 것이면, 본 발명을 적용 가능하다.

또한, 초임계역에서 작동하는 냉매로서는, 이산화탄소에 한정되지 않고, 에틸렌, 에탄이나 산화 질소 등을 사용하여도 무방하다.

본 발명을 이용하면, 냉각 운전과 가열 운전을 전환 가능하게 구성된 냉매 회로를 가지고, 다단 압축식 냉동 사이클을 행하는 냉동 장치에 있어서, 높은 운전 효율이 얻어지도록 된다.

1: 공기 조화 장치(냉동 장치)
2, 102, 202, 302: 압축 기구
3: 전환 기구
4: 열원 측 열교환기
6: 이용 측 열교환기
7, 307: 중간 열교환기
8, 308: 중간 냉매관
9, 309: 중간 열교환기 바이패스관
92, 392: 제2 흡입 되돌림관
94, 394: 중간 열교환기 되돌림관
94b, 394b: 중간 열교환기 되돌림 밸브(유량 조절 밸브)
97: 팽창 장치
17: 정류 회로(브릿지 회로)
18: 리시버(기액 분리기)
18c: 제2 후단 측 인젝션관

Claims

복수의 압축 요소를 가지고 있고, 상기 복수의 압축 요소 중 전단(前段) 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 후단(後段) 측의 압축 요소로 순차 압축하도록 구성된 압축 기구(2, 102, 202, 302)와,
냉매의 방열기 또는 증발기로서 기능하는 열원 측 열교환기(4)와,
냉매의 증발기 또는 방열기로서 기능하는 이용 측 열교환기(6)와,
상기 압축 기구, 냉매의 방열기로서 기능하는 상기 열원 측 열교환기, 냉매의 증발기로서 기능하는 상기 이용 측 열교환기의 순으로 냉매를 순환시키는 냉각 운전 상태와, 상기 압축 기구, 냉매의 방열기로서 기능하는 상기 이용 측 열교환기, 냉매의 증발기로서 기능하는 상기 열원 측 열교환기의 순으로 냉매를 순환시키는 가열 운전 상태를 전환하는 전환 기구(3)와,
상기 전환 기구를 상기 냉각 운전 상태로 하고 있을 때에, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 토출되어 상기 후단 측의 압축 요소로 흡입되는 냉매의 냉각기로서 기능시키고, 상기 전환 기구를 상기 가열 운전 상태로 하고 있을 때에, 상기 이용 측 열교환기에 있어서 방열한 냉매의 증발기로서 기능시키는 것이 가능한 중간 열교환기(7, 307)
를 구비한 냉동 장치(1).
제1항에 있어서,
상기 중간 열교환기(7, 307)는, 상기 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 상기 후단 측의 압축 요소로 흡입시키기 위한 중간 냉매관(8, 308)에 설치되어 있고,
상기 중간 냉매관에는, 상기 중간 열교환기를 바이패스하도록 중간 열교환기 바이패스관(9, 309)이 접속되어 있고,
상기 중간 열교환기의 일단(一端)과 상기 압축 기구(2, 102, 202, 302)의 흡입 측을 접속시키기 위한 흡입 되돌림관(92, 392)과, 상기 이용 측 열교환기(6)와 상기 열원 측 열교환기(4)와의 사이와 상기 중간 열교환기의 타단(他端)을 접속시키기 위한 중간 열교환기 되돌림관(94, 394)을 더 구비하고 있는,
냉동 장치(1).
제2항에 있어서,
상기 전환 기구(3)를 상기 냉각 운전 상태로 한 운전의 개시 시에, 상기 중간 열교환기 바이패스관(9, 309)을 통하여 상기 전단 측의 압축 요소로부터 토출된 냉매를 상기 후단 측의 압축 요소로 흡입시키는 것과 함께, 상기 흡입 되돌림관(92, 392)을 통하여 상기 중간 열교환기(7, 307)와 상기 압축 기구(2, 102, 202, 302)의 흡입 측을 접속시키는, 냉동 장치(1).
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 중간 열교환기 되돌림관(94, 394)에는, 유량 조절 밸브(94b, 394b)가 설치되어 있는, 냉동 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열원 측 열교환기(4)와 상기 이용 측 열교환기(6)와의 사이에는, 상기 열원 측 열교환기와 상기 이용 측 열교환기와의 사이를 흐르는 냉매를 등(等)엔트로피적으로 팽창시키는 팽창 장치(97)가, 상기 열원 측 열교환기로부터 상기 이용 측 열교환기로 향하여 냉매가 흐르는 경우, 및, 상기 이용 측 열교환기로부터 상기 열원 측 열교환기로 향하여 냉매가 흐르는 경우의 어느 하나에 있어서도 상기 팽창 장치의 입구로부터 냉매가 유입하도록 정류(整流)하는 정류 회로(17)를 통하여 접속되어 있는, 냉동 장치(1).
제5항에 있어서,
상기 팽창 장치(97)의 출구에는, 냉매의 기액 분리를 행하는 기액 분리기(18)가 접속되어 있고,
상기 기액 분리기에는, 상기 기액 분리기에 있어서 분리된 가스 냉매를 상기 후단 측의 압축 요소로 되돌리기 위한 후단 측 인젝션관(18c)이 접속되어 있는,
공기 조화 장치(1).