以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷� ��装置の実施形態について説明する。
 (1)空気調和装置の構成
 図1は、本発明にかかる冷凍装置の一実施形 態としての空気調和装置1の概略構成図であ� �。空気調和装置1は、冷房運転と暖房運転を� ��り換え可能に構成された冷媒回路10を有し� �超臨界域で作動する冷媒(ここでは、二酸化� ��素)を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行 う装置である。
 空気調和装置1の冷媒回路10は、主として、� ��として、圧縮機構2と、切換機構3と、熱源� �熱交換器4と、ブリッジ回路17と、レシーバ18 と、第1膨張機構5aと、第2膨張機構5bと、利用 側熱交換器6と、中間熱交換器7とを有してい� ��。
 圧縮機構2は、本実施形態において、2つの� �縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機21から構 成されている。圧縮機21は、ケーシング21a内� ��、圧縮機駆動モータ21bと、駆動軸21cと、圧� ��要素2c、2dとが収容された密閉式構造となっ ている。圧縮機駆動モータ21bは、駆動軸21cに 連結されている。そして、この駆動軸21cは、 2つの圧縮要素2c、2dに連結されている。すな� ��ち、圧縮機21は、2つの圧縮要素2c、2dが単一 の駆動軸21cに連結されており、2つの圧縮要� �2c、2dがともに圧縮機駆動モータ21bによって� ��転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造� ��なっている。圧縮要素2c、2dは、本実施形態 において、ロータリ式やスクロール式等の容 積式の圧縮要素である。そして、圧縮機21は� ��吸入管2aから冷媒を吸入し、この吸入され� �冷媒を圧縮要素2cによって圧縮した後に中間 冷媒管8に吐出し、中間冷媒管8に吐出された� ��凍サイクルにおける中間圧の冷媒を圧縮要� ��2dに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に� �出管2bに吐出するように構成されている。こ こで、中間冷媒管8は、圧縮要素2cの前段側に 接続された圧縮要素2cから吐出された冷凍サ� ��クルにおける中間圧の冷媒を、圧縮要素2c� �後段側に接続された圧縮要素2dに吸入させる ための冷媒管である。また、吐出管2bは、圧� ��機構2から吐出された冷媒を切換機構3に送� �ための冷媒管であり、吐出管2bには、油分離 機構41と逆止機構42とが設けられている。油� �離機構41は、圧縮機構2から吐出される冷媒� �同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮� �構2の吸入側へ戻す機構であり、主として、� ��縮機構2から吐出される冷媒に同伴する冷凍 機油を冷媒から分離する油分離器41aと、油分 離器41aに接続されており冷媒から分離された 冷凍機油を圧縮機構2の吸入管2aに戻す油戻し 管41bとを有している。油戻し管41bには、油戻 し管41bを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構 41cが設けられている。減圧機構41cは、本実施 形態において、キャピラリチューブが使用さ れている。逆止機構42は、圧縮機構2の吐出側 から切換機構3への冷媒の流れを許容し、か� �、切換機構3から圧縮機構2の吐出側への冷媒 の流れを遮断するための機構であり、本実施 形態において、逆止弁が使用されている。

 このように、圧縮機構2は、本実施形態にお いて、2つの圧縮要素2c、2dを有しており、こ� ��らの圧縮要素2c、2dのうちの前段側の圧縮要 素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で 順次圧縮するように構成されている。
 切換機構3は、冷媒回路10内における冷媒の� ��れの方向を切り換えるための機構であり、� ��房運転時には、熱源側熱交換器4を圧縮機構 2によって圧縮される冷媒の放熱器として、� �つ、利用側熱交換器6を熱源側熱交換器4にお いて冷却された冷媒の蒸発器として機能させ るために、圧縮機構2の吐出側と熱源側熱交� �器4の一端とを接続するとともに圧縮機21の� �入側と利用側熱交換器6とを接続し(図1の切� �機構3の実線を参照、以下、この切換機構3の 状態を「冷却運転状態」とする)、暖房運転� �には、利用側熱交換器6を圧縮機構2によって 圧縮される冷媒の放熱器として、かつ、熱源 側熱交換器4を利用側熱交換器6において冷却� ��れた冷媒の蒸発器として機能させるために� ��圧縮機構2の吐出側と利用側熱交換器6とを� �続するとともに圧縮機構2の吸入側と熱源側� ��交換器4の一端とを接続することが可能であ る(図1の切換機構3の破線を参照、以下、この 切換機構3の状態を「加熱運転状態」とする)� ��本実施形態において、切換機構3は、圧縮機 構2の吸入側、圧縮機構2の吐出側、熱源側熱� ��換器4及び利用側熱交換器6に接続された四� �切換弁である。尚、切換機構3は、四路切換� ��に限定されるものではなく、例えば、複数� ��電磁弁を組み合わせる等によって、上述と� ��様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を� ��するように構成したものであってもよい。

 このように、切換機構3は、冷媒回路10を構� ��する圧縮機構2、熱源側熱交換器4及び利用� �熱交換器6だけに着目すると、圧縮機構2、冷 媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4� �冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換� �6の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、� ��縮機構2、冷媒の放熱器として機能する利用 側熱交換器6、冷媒の蒸発器として機能する� �源側熱交換器4の順に冷媒を循環させる加熱� ��転状態とを切り換えることができるように� ��成されている。
 熱源側熱交換器4は、冷媒の放熱器又は蒸発 器として機能する熱交換器である。熱源側熱 交換器4は、その一端が切換機構3に接続され� ��おり、その他端がブリッジ回路17を介して� �1膨張機構5aに接続されている。熱源側熱交� �器4は、空気を熱源(すなわち、冷却源又は加 熱源)とする熱交換器であり、本実施形態に� �いて、フィンアンドチューブ型の熱交換器� �使用されている。そして、熱源としての空� �は、熱源側ファン40によって熱源側熱交換器 4に供給されるようになっている。尚、熱源� �ファン40は、ファン駆動モータ40aによって駆 動される。

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

 第1膨張機構5aは、レシーバ入口管18aに設け� ��れた冷媒を減圧する機構であり、本実施形� ��において、電動膨張弁が使用されている。� ��た、本実施形態において、第1膨張機構5aは� ��冷房運転時には、熱源側熱交換器4において 冷却された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒 をレシーバ18を介して利用側熱交換器6に送る 前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧し、暖房運 転時には、利用側熱交換器6において冷却さ� �た冷凍サイクルにおける高圧の冷媒をレシ� �バ18を介して熱源側熱交換器4に送る前に冷� �の飽和圧力付近まで減圧する。
 レシーバ18は、冷房運転と暖房運転との間� �冷媒回路10における冷媒の循環量が異なる等 の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を溜め ることができるように、第1膨張機構5aで減圧 された後の冷媒を一時的に溜めるために設け られた容器であり、その入口がレシーバ入口 管18aに接続されており、その出口がレシーバ 出口管18bに接続されている。また、レシーバ 18には、レシーバ18内から冷媒を抜き出して� �縮機構2の吸入管2a(すなわち、圧縮機構2の前 段側の圧縮要素2cの吸入側)に戻すことが可能 な第1吸入戻し管18fが接続されている。この� �1吸入戻し管18fには、第1吸入戻し開閉弁18gが 設けられている。第1吸入戻し開閉弁18gは、� �実施形態において、電磁弁である。

 第2膨張機構5bは、レシーバ出口管18bに設け� ��れた冷媒を減圧する機構であり、本実施形� ��において、電動膨張弁が使用されている。� ��た、本実施形態において、第2膨張機構5bは� ��冷房運転時には、第1膨張機構5aによって減� ��された冷媒をレシーバ18を介して利用側熱� �換器6に送る前に冷凍サイクルにおける低圧� ��なるまでさらに減圧し、暖房運転時には、� ��1膨張機構5aによって減圧された冷媒をレシ� ��バ18を介して熱源側熱交換器4に送る前に冷� ��サイクルにおける低圧になるまでさらに減� ��する。
 利用側熱交換器6は、冷媒の蒸発器又は放熱 器として機能する熱交換器である。利用側熱 交換器6は、その一端がブリッジ回路17を介し て第1膨張機構5aに接続されており、その他端 が切換機構3に接続されている。利用側熱交� �器6は、水や空気を熱源(すなわち、冷却源又 は加熱源)とする熱交換器である。

 中間熱交換器7は、中間冷媒管8に設けられ� �おり、本実施形態において、冷房運転時に� �前段側の圧縮要素2cから吐出されて圧縮要素 2dに吸入される冷媒の冷却器として機能させ� ��ことが可能な熱交換器である。中間熱交換� ��7は、空気を熱源(ここでは、冷却源)とする� ��交換器であり、本実施形態において、フィ� ��アンドチューブ型の熱交換器が使用されて� ��る。そして、中間熱交換器7は、熱源側熱交 換器4と一体化されている。
 次に、中間熱交換器7が熱源側熱交換器4に� �体化された構成について、両者の配置等も� �めて、図2~図4を用いて詳細に説明する。こ� �で、図2は、熱源ユニット1aの外観斜視図(フ� ��ングリルを取り除いた状態)であり、図3は� �熱源ユニット1aの右板74を取り除いた状態に� ��ける熱源ユニット1aの側面図であり、図4は� ��図3のI部分の拡大図である。尚、以下の説� �における「左」及び「右」とは、前板75側か ら熱源ユニット1aを見た場合を基準とする。

 まず、本実施形態において、空気調和装置1 は、主として熱源側ファン40、熱源側熱交換� ��4及び中間熱交換器7が設けられた熱源ユニ� �ト1aと、主として利用側熱交換器6が設けら� �た利用ユニット(図示せず)とが接続されるこ とによって構成されている。そして、この熱 源ユニット1aは、側方から空気を吸い込んで� ��方に向かって空気を吹き出す、いわゆる、� ��吹きタイプのものであり、主として、ケー� ��ング71と、ケーシング71の内部に配置される 熱源側熱交換器4及び中間熱交換器7等の冷媒� ��路構成部品や熱源側ファン40等の機器とを� �している。
 ケーシング71は、本実施形態において、略� �方体形状の箱体であり、主として、ケーシ� �グ71の天面を構成する天板72と、ケーシング7 1の外周面を構成する左板73、右板74、前板75� �び後板76と、底板77とから構成されている。� ��板72は、主として、ケーシング71の天面を構 成する部材であり、本実施形態において、略 中央に吹出開口71aが形成された平面視が略長 方形状の板状部材である。天板72には、吹出� ��口71aを上方から覆うようにファングリル78� �設けられている。左板73は、主として、ケー シング71の左面を構成する部材であり、本実� ��形態において、天板72の左縁から下方に延� �る側面視が略長方形状の板状部材である。� �板73には、上部を除くほぼ全体に吸入開口73a が形成されている。右板74は、主として、ケ� ��シング71の右面を構成する部材であり、本� �施形態において、天板72の右縁から下方に延 びる側面視が略長方形状の板状部材である。 右板74には、上部を除くほぼ全体に吸入開口7 4aが形成されている。前板75は、主として、� �ーシング71の前面を構成する部材であり、本 実施形態において、天板72の前縁から下方向� ��順に配置された正面視が略長方形状の板状� ��材から構成されている。後板76は、主とし� �、ケーシング71の後面を構成する部材であり 、本実施形態において、天板72の後縁から下� ��向に順に配置された正面視が略長方形状の� ��状部材から構成されている。後板76には、� �部を除くほぼ全体に吸入開口76aが形成され� �いる。底板77は、主として、ケーシング71の� ��面を構成する部材であり、本実施形態にお� ��て、平面視が略長方形状の板状部材である� ��

 そして、中間熱交換器7は、熱源側熱交換 器4の上方に配置された状態で熱源側熱交換� �4と一体化されており、底板77上に配置され� �いる。より具体的には、中間熱交換器7は、� ��熱フィンを共有することによって熱源側熱� ��換器4と一体化されている(図4参照)。また、 熱源側熱交換器4及び中間熱交換器7が一体化� ��れたものは、本実施形態において、平面視� ��略U字形状の熱交換器パネルを形成しており 、吸入開口73a、74a、76aに対向するように配置 されている。また、熱源側ファン40は、天板7 2の吹出開口71aに対向し、かつ、熱源側熱交� �器4及び中間熱交換器7が一体化されたものの 上側に配置されている。本実施形態において 、熱源側ファン40は、軸流ファンであり、フ� ��ン駆動モータ40aによって回転駆動すること� ��よって、吸入開口73a、74a、76aから熱源とし� ��の空気をケーシング71内に吸い込んで、熱� �側熱交換器4及び中間熱交換器7を通過させた 後に、吹出開口71aから上方に向けて吹き出す ことができるようになっている(図3中の空気� ��流れを示す矢印を参照)。すなわち、熱源側 ファン40は、熱源側熱交換器4及び中間熱交換 器7の両方に熱源としての空気を供給するよ� �になっている。尚、熱源ユニット1aの外観形 状や熱源側熱交換器4及び中間熱交換器7が一� ��化されたものの形状は、上述のものに限定� ��れるものではない。

 また、中間冷媒管8には、中間熱交換器7を� �イパスするように、中間熱交換器バイパス� �9が接続されている。この中間熱交換器バイ� ��ス管9は、中間熱交換器7を流れる冷媒の流� �を制限する冷媒管である。そして、中間熱� �換器バイパス管9には、中間熱交換器バイパ� ��開閉弁11が設けられている。中間熱交換器� �イパス開閉弁11は、本実施形態において、電 磁弁である。この中間熱交換器バイパス開閉 弁11は、本実施形態において、後述の除霜運� ��を除き、基本的には、切換機構3を冷却運転 状態にしている際に閉め、切換機構3を加熱� �転状態にしている際に開ける制御がなされ� �。すなわち、中間熱交換器バイパス開閉弁11 は、冷房運転を行う際に閉め、暖房運転を行 う際に開ける制御がなされる。
 また、中間冷媒管8には、中間熱交換器バイ パス管9の前段側の圧縮要素2c側端との接続部 から中間熱交換器7の前段側の圧縮要素2c側端 までの部分に、中間熱交換器開閉弁12が設け� ��れている。この中間熱交換器開閉弁12は、� �間熱交換器7を流れる冷媒の流量を制限する� ��構である。中間熱交換器開閉弁12は、本実� �形態において、電磁弁である。この中間熱� �換器開閉弁12は、本実施形態において、後述 の除霜運転を除き、基本的には、切換機構3� �冷却運転状態にしている際に開け、切換機� �3を加熱運転状態にしている際に閉める制御� ��なされる。すなわち、中間熱交換器開閉弁1 2は、冷房運転を行う際に開け、暖房運転を� �う際に閉める制御がなされる。

 また、中間冷媒管8には、前段側の圧縮要素 2cの吐出側から後段側の圧縮要素2dの吸入側� �の冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧� �要素2dの吸入側から前段側の圧縮要素2cの吐� ��側への冷媒の流れを遮断するための逆止機� ��15が設けられている。逆止機構15は、本実施 形態において、逆止弁である。尚、逆止機構 15は、本実施形態において、中間冷媒管8の中 間熱交換器7の後段側の圧縮要素2d側端から中 間熱交換器バイパス管9の後段側の圧縮要素2d 側端との接続部までの部分に設けられている 。
 さらに、空気調和装置1には、各種のセンサ が設けられている。具体的には、熱源側熱交 換器4には、熱源側熱交換器4を流れる冷媒の� ��度を検出する熱源側熱交温度センサ51が設� �られている。空気調和装置1(ここでは、熱源 ユニット1a)には、熱源側熱交換器4及び中間� �交換器7の熱源としての空気の温度を検出す� ��空気温度センサ53が設けられている。また� �空気調和装置1は、ここでは図示しないが、� ��縮機構2、切換機構3、膨張機構5、熱源側フ� ��ン40、中間熱交換器バイパス開閉弁11、中間 熱交換器開閉弁12、第1吸入戻し開閉弁18g等の 空気調和装置1を構成する各部の動作を制御� �る制御部を有している。

 (2)空気調和装置の動作
 次に、本実施形態の空気調和装置1の動作に ついて、図1、図5~図13を用いて説明する。こ� ��で、図5は、冷房運転時における空気調和装 置1内の冷媒の流れを示す図であり、図6は、� ��房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力- エンタルピ線図であり、図7は、冷房運転時� �冷凍サイクルが図示された温度-エントロピ� ��図であり、図8は、臨界圧力よりも低い中間 圧の二酸化炭素を伝熱流路内に流した場合の 熱伝達率、及び、臨界圧力を超える高圧の二 酸化炭素を伝熱流路内に流した場合の熱伝達 率の特性を示す図であり、図9は、暖房運転� �における空気調和装置1内の冷媒の流れを示� ��図であり、図10は、暖房運転時の冷凍サイ� �ルが図示された圧力-エンタルピ線図であり� ��図11は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示� �れた温度-エントロピ線図であり、図12は、� �霜運転のフローチャートであり、図13は、除 霜運転時における空気調和装置1内の冷媒の� �れを示す図である。尚、以下の冷房運転、� �房運転及び除霜運転における運転制御は、� �述の制御部(図示せず)によって行われる。ま た、以下の説明において、「高圧」とは、冷 凍サイクルにおける高圧(すなわち、図6、7の 点D、D’、Eにおける圧力や図10、11の点D、D’ 、Fにおける圧力)を意味し、「低圧」とは、� ��凍サイクルにおける低圧(すなわち、図6、7� ��点A、Fにおける圧力や図10、11の点A、Eにお� �る圧力)を意味し、「中間圧」とは、冷凍サ� ��クルにおける中間圧(すなわち、図6、7の点B 、Cにおける圧力や図10、11の点B、C、C’にお� ��る圧力)を意味している。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図1及び図5の実� ��で示される冷却運転状態とされる。また、� ��1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調節� ��れる。そして、切換機構3が冷却運転状態と なるため、中間冷媒管8の中間熱交換器開閉� �12が開けられ、そして、中間熱交換器バイパ ス管9の中間熱交換器バイパス開閉弁11が閉め られることによって、中間熱交換器7が冷却� �として機能する状態にされる。
 この冷媒回路10の状態において、低圧の冷� �(図1、図5~図7の点A参照)は、吸入管2aから圧� �機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによっ� �中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8� ��吐出される(図1、図5~図7の点B参照)。この前 段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷� ��は、中間熱交換器7において、熱源側ファン 40によって供給される冷却源としての空気と� ��交換を行うことで冷却される(図1、図5~図7� �点C参照)。この中間熱交換器7において冷却� �れた冷媒は、圧縮要素2cの後段側に接続され た圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて� ��圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図1、� �5~図7の点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐� �された高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる� ��段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち、 図6に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)� �超える圧力まで圧縮されている。そして、� �の圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、� ��分離機構41を構成する油分離器41aに流入し� �同伴する冷凍機油が分離される。また、油� �離器41aにおいて高圧の冷媒から分離された� �凍機油は、油分離機構41を構成する油戻し管 41bに流入し、油戻し管41bに設けられた減圧機 構41cで減圧された後に圧縮機構2の吸入管2aに 戻されて、再び、圧縮機構2に吸入される。� �に、油分離機構41において冷凍機油が分離さ れた後の高圧の冷媒は、逆止機構42及び切換� ��構3を通じて、冷媒の放熱器として機能する 熱源側熱交換器4に送られる。そして、熱源� �熱交換器4に送られた高圧の冷媒は、熱源側� ��交換器4において、熱源側ファン40によって� ��給される冷却源としての空気と熱交換を行� ��て冷却される(図1、図5~図7の点E参照)。そし て、熱源側熱交換器4において冷却された高� �の冷媒は、ブリッジ回路17の入口逆止弁17aを 通じてレシーバ入口管18aに流入し、第1膨張� �構5aによって飽和圧力付近まで減圧されてレ シーバ18内に一時的に溜められる(図1及び図5� ��点I参照)。そして、レシーバ18内に溜められ た冷媒は、レシーバ出口管18bに送られて、第 2膨張機構5bによって減圧されて低圧の気液二 相状態の冷媒となり、ブリッジ回路17の出口� ��止弁17cを通じて、冷媒の蒸発器として機能� ��る利用側熱交換器6に送られる(図1、図5~図7� ��点F参照)。そして、利用側熱交換器6に送ら� ��た低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源と� ��ての水や空気と熱交換を行って加熱されて� ��蒸発することになる(図1、図5~図7の点A参照) 。そして、この利用側熱交換器6において加� �された低圧の冷媒は、切換機構3を経由して� ��再び、圧縮機構2に吸入される。このように して、冷房運転が行われる。

 このように、本実施形態の空気調和装置1 (冷凍装置)では、圧縮要素2cから吐出された� �媒を圧縮要素2dに吸入させるための中間冷媒 管8に中間熱交換器7を設けるとともに、冷房� ��転において、中間熱交換器開閉弁12を開け� �また、中間熱交換器バイパス管9の中間熱交� ��器バイパス開閉弁11を閉めることによって� �中間熱交換器7を冷却器として機能する状態� ��しているため、中間熱交換器7を設けなかっ た場合(この場合には、図6、図7において、点 A→点B→点D’→点E→点Fの順で冷凍サイクル� ��行われる)に比べて、圧縮要素2cの後段側の� ��縮要素2dに吸入される冷媒の温度が低下し(� ��7の点B、C参照)、圧縮要素2dから吐出される� ��媒の温度も低下することになる(図7の点D、D ’参照)。このため、この空気調和装置1では� ��冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換� ��4において、中間熱交換器7を設けなかった� �合に比べて、冷却源としての水や空気と冷� �との温度差を小さくすることが可能になり� �図7の点B、D’、D、Cを結ぶことによって囲ま れる面積に相当する分の放熱ロスを小さくで きることから、運転効率を向上させることが できる。

 しかも、本実施形態の空気調和装置1では 、超臨界域で作動する冷媒(ここでは、二酸� �炭素)を使用しているため、中間熱交換器7内 には臨界圧力Pcp(二酸化炭素では、約7.3MPa)よ� ��も低い中間圧の冷媒が流れ、冷媒の放熱器� ��して機能する熱源側熱交換器4内には臨界圧 力Pcpを超える高圧の冷媒が流れる冷房運転が 行われる(図6、7参照)。この場合には、図8に� ��されるように、臨界圧力Pcpよりも低い圧力� ��おける冷媒の物性と臨界圧力Pcpを超える圧� ��における冷媒の物性(特に、熱伝導率や定圧 比熱)との差異に起因して、中間熱交換器7の� ��媒側の熱伝達率が冷媒の放熱器として機能� ��る熱源側熱交換器4の冷媒側の熱伝達率に比 べて低くなる傾向となる。ここで、図8は、6M Paの二酸化炭素を所定の流路断面積を有する� ��熱流路内に所定の質量流速で流す場合にお� ��る熱伝達率の値(中間熱交換器7の冷媒側の� �伝達率に対応)と、6MPaの二酸化炭素と同一の 伝熱流路及び質量流速の条件における10MPaの� ��酸化炭素の熱伝達率の値(熱源側熱交換器4� �冷媒側の熱伝達率に対応)とを示しているが� ��これを見ると、冷媒の放熱器として機能す� ��熱源側熱交換器4や中間熱交換器7内を流れ� �冷媒の温度範囲(40~70℃程度)において、6MPaの 二酸化炭素の熱伝達率の値が10MPaの二酸化炭� ��の熱伝達率の値よりも低いことがわかる。� ��のため、本実施形態の空気調和装置1の熱源 ユニット1a(すなわち、側方から空気を吸い込 んで上方に向かって空気を吹き出すように構 成された熱源ユニット)において、仮に、中� �熱交換器7を熱源側熱交換器4の下方に配置さ れた状態で熱源側熱交換器4と一体化すると� �熱源となる空気の流速が小さい熱源ユニッ� �1aの下部に熱源側熱交換器4と一体化された� �間熱交換器7が配置されることになり、中間� ��交換器7を熱源ユニット1aの下部に配置する� ��とによる中間熱交換器7の空気側の熱伝達率 の低下の影響と、中間熱交換器7の冷媒側の� �伝達率が熱源側熱交換器4の冷媒側の熱伝達� ��に比べて低くなる影響とが重なり合って、� ��間熱交換器7の総括熱伝達率が低くなり、し かも、熱源側熱交換器4と一体化することと� �兼ね合いで中間熱交換器7の伝熱面積を大き� ��する程度にも限界があるため、中間熱交換� ��7の伝熱性能の低下が生じることになるので あるが、本実施形態では、中間熱交換器7を� �源側熱交換器4の上方に配置された状態で熱� ��側熱交換器4と一体化するようにしているた め、熱源となる空気の流速が大きい熱源ユニ ット1aの上部に中間熱交換器7が配置されるこ とになり(図2~図4参照)、中間熱交換器7の空気 側の熱伝達率が高くなり、その結果、中間熱 交換器7の総括熱伝達率の低下が抑えられて� �中間熱交換器7の伝熱性能の低下を抑えるこ� ��ができる。

 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図1及び図9の破� ��で示される加熱運転状態とされる。また、� ��1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調節� ��れる。そして、切換機構3が加熱運転状態と なるため、中間冷媒管8の中間熱交換器開閉� �12が閉められ、そして、中間熱交換器バイパ ス管9の中間熱交換器バイパス開閉弁11が開け られることによって、中間熱交換器7が冷却� �として機能しない状態にされる。
 この冷媒回路10の状態において、低圧の冷� �(図1、図9~図11の点A参照)は、吸入管2aから圧� ��機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによっ� ��中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8 に吐出される(図1、図9~図11の点B参照)。この� ��段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の� �媒は、冷房運転時とは異なり、中間熱交換� �7を通過せずに(すなわち、冷却されることな く)、中間熱交換器バイパス管9を通過して(図 1、図9~図11の点C参照)、圧縮要素2cの後段側に 接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧� ��されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出され� ��(図1、図9~図11の点D参照)。ここで、圧縮機� �2から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時� ��同様、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作に よって、臨界圧力(すなわち、図10に示される 臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力ま で圧縮されている。そして、この圧縮機構2� �ら吐出された高圧の冷媒は、油分離機構41を 構成する油分離器41aに流入し、同伴する冷凍 機油が分離される。また、油分離器41aにおい て高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油 分離機構41を構成する油戻し管41bに流入し、� ��戻し管41bに設けられた減圧機構41cで減圧さ� ��た後に圧縮機構2の吸入管2aに戻されて、再� ��、圧縮機構2に吸入される。次に、油分離機 構41において冷凍機油が分離された後の高圧� ��冷媒は、逆止機構42及び切換機構3を通じて� ��冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換� ��6に送られて、冷却源としての水や空気と熱 交換を行って冷却される(図1、図9~図11の点F� �照)。そして、利用側熱交換器6において冷却 された高圧の冷媒は、ブリッジ回路17の入口� ��止弁17bを通じてレシーバ入口管18aに流入し� ��第1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減� ��されてレシーバ18内に一時的に溜められる(� ��1及び図9の点I参照)。そして、レシーバ18内� ��溜められた冷媒は、レシーバ出口管18bに送� ��れて、第2膨張機構5bによって減圧されて低� ��の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回� ��17の出口逆止弁17dを通じて、冷媒の蒸発器� �して機能する熱源側熱交換器4に送られる(図 1、図9~図11の点E参照)。そして、熱源側熱交� �器4に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は� ��熱源側熱交換器4において、熱源側ファン40� ��よって供給される加熱源としての空気と熱� ��換を行って加熱されて、蒸発することにな� ��(図1、図9~図11の点A参照)。そして、この熱� �側熱交換器4において加熱されて蒸発した低� ��の冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧 縮機構2に吸入される。このようにして、暖� �運転が行われる。

 このように、本実施形態の空気調和装置1 (冷凍装置)では、圧縮要素2cから吐出された� �媒を圧縮要素2dに吸入させるための中間冷媒 管8に中間熱交換器7を設けるとともに、暖房� ��転において、中間熱交換器開閉弁12を閉め� �また、中間熱交換器バイパス管9の中間熱交� ��器バイパス開閉弁11を開けることによって� �中間熱交換器7を冷却器として機能しない状� ��にしているため、中間熱交換器7だけを設け た場合や上述の冷房運転と同様に中間熱交換 器7を冷却器として機能させた場合(これらの� ��合には、図9、図10において、点A→点B→点C� ��→点D’→点F→点Eの順で冷凍サイクルが行� ��れる)に比べて、圧縮機構2から吐出される� �媒の温度の低下が抑えられる(図10の点D、D’ 参照)。このため、この空気調和装置1では、� ��間熱交換器7だけを設けた場合や上述の冷房 運転と同様に中間熱交換器7を冷却器として� �能させた場合に比べて、外部への放熱を抑� �、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交� �器6に供給される冷媒の温度の低下を抑える� ��とが可能になり、利用側熱交換器6における 加熱能力の低下を抑えて、運転効率の低下を 防ぐことができる。

 しかも、本実施形態の空気調和装置1では、 熱源側熱交換器4の熱源としての空気の温度� �低い条件で暖房運転を行うことで、冷媒の� �発器として機能する熱源側熱交換器4に着霜� ��生じる場合であっても、中間熱交換器7を熱 源側熱交換器の上方に配置していることから 、中間熱交換器7が熱源側熱交換器4と一体化� ��れているにもかかわらず、中間熱交換器7の 熱源側熱交換器4との境界部における着霜が� �えられ、また、中間熱交換器7を熱源側熱交� ��器4の下方に配置した場合とは異なり、熱源 側熱交換器4の除霜によって融解して熱源側� �交換器4から滴下した水が中間熱交換器7に付 着して凍結・成長するおそれが少なくなって いるため、除霜運転(後述)を行う際に中間熱� ��換器7の除霜を行なわずに済ますことができ る。
 <除霜運転>
 まず、ステップS1において、暖房運転時に� �源側熱交換器4に着霜が生じたかどうかを判� ��する。この判定は、熱源側熱交温度センサ5 1により検出される熱源側熱交換器4を流れる� ��媒の温度や暖房運転の積算時間に基づいて� ��われる。例えば、熱源側熱交温度センサ51� �より検出される熱源側熱交換器4における冷� ��の温度が着霜が生じる条件に相当する所定� ��度以下であることが検知された場合、又は� ��暖房運転の積算時間が所定時間以上経過し� ��場合には、熱源側熱交換器4に着霜が生じて いるものと判定し、このような温度条件や時 間条件に該当しない場合には、熱源側熱交換 器4に着霜が生じていないものと判定するも� �である。ここで、所定温度や所定時間につ� �ては、熱源としての空気の温度に依存する� �め、所定温度や所定時間を空気温度センサ53 により検出される空気の温度の関数として設 定することが好ましい。また、熱源側熱交換 器4の入口や出口に温度センサが設けられて� �る場合には、熱源側熱交温度センサ51により 検出される冷媒の温度に代えて、これらの温 度センサにより検出される冷媒の温度を温度 条件の判定に使用してもよい。そして、ステ ップS1において、熱源側熱交換器4に着霜が生 じているものと判定された場合には、ステッ プS2の処理に移行する。

 次に、ステップS2において、除霜運転を� �始する。この除霜運転は、切換機構3を加熱� ��転状態(すなわち、暖房運転)から冷却運転� �態に切り換えることで熱源側熱交換器4を冷� ��の放熱器として機能させる逆サイクル除霜� ��転である。ここで、本実施形態では、上述� ��ように、中間熱交換器7を熱源側熱交換器の 上方に配置していることから、中間熱交換器 7が熱源側熱交換器4と一体化されているにも� ��かわらず、中間熱交換器7の熱源側熱交換器 4との境界部における着霜が抑えられ、また� �中間熱交換器7を熱源側熱交換器4の下方に配 置した場合とは異なり、熱源側熱交換器4の� �霜によって融解して熱源側熱交換器4から滴� ��した水が中間熱交換器7に付着して凍結・成 長するおそれが少なくなっているため、中間 熱交換器7の除霜を行なわずに済むようにな� �ている。そこで、この除霜運転では、上述� �逆サイクル除霜運転を行う際に、中間熱交� �器バイパス管11を用いて(ここでは、中間熱� �換器開閉弁12を閉め、また、中間熱交換器バ イパス開閉弁11を開けることによって)、中間 熱交換器7に冷媒が流れないようにしている� �

 これにより、中間熱交換器7を冷却器として 機能させない状態における冷房運転(図6、図7 及び図13に示される点A→点B→点D’→点E→点 Fの順で行われる冷凍サイクル)が行われるこ� ��になり、中間熱交換器7から外部へ放熱が行 われるのを防いで(すなわち、図7の点B、D’� �D、Cを結ぶことによって囲まれる面積に相当 する分の放熱を防ぐことができる)、熱源側� �交換器4の除霜能力の低下を抑えることがで� ��、これにより、逆サイクル除霜運転を効率� ��に行うことができるようになっている。
 次に、ステップS3において、熱源側熱交換� �4の除霜が完了したかどうかを判定する。こ� ��判定は、熱源側熱交温度センサ51により検� �される熱源側熱交換器4を流れる冷媒の温度� ��除霜運転の運転時間に基づいて行われる。� ��えば、熱源側熱交温度センサ51により検出� �れる熱源側熱交換器4における冷媒の温度が� ��霜がないとみなせる条件に相当する温度以� ��であることが検知された場合、又は、除霜� ��転が所定時間以上経過した場合には、熱源� ��熱交換器4の除霜が完了したものと判定し、 このような温度条件や時間条件に該当しない 場合には、熱源側熱交換器4の除霜が完了し� �いないものと判定するものである。ここで� �熱源側熱交換器4の入口や出口に温度センサ� ��設けられている場合には、熱源側熱交温度� ��ンサ51により検出される冷媒の温度に代え� �、これらの温度センサにより検出される冷� �の温度を温度条件の判定に使用してもよい� �そして、ステップS3において、熱源側熱交換 器4の除霜が完了したものと判定された場合� �は、ステップS4の処理に移行して、除霜運転 を終了し、再び、暖房運転を再開させる処理 が行われる。より具体的には、切換機構3を� �却運転状態から加熱運転状態(すなわち、暖� ��運転)に切り換える処理等が行われる。

 このように、本実施形態の空気調和装置1 (冷凍装置)では、中間熱交換器7を熱源側熱交 換器4の上方に配置することで、中間熱交換� �7が熱源側熱交換器4と一体化されているにも かかわらず、中間熱交換器7の熱源側熱交換� �4との境界部における着霜が抑えられ、また� ��中間熱交換器7を熱源側熱交換器4の下方に� �置した場合とは異なり、熱源側熱交換器4の� ��霜によって融解して熱源側熱交換器4から滴 下した水が中間熱交換器7に付着して凍結・� �長するおそれが少なくなっているため、逆� �イクル除霜運転を行う際に中間熱交換器7の� ��霜を行わずに済ますことができる。そして� ��この空気調和装置1では、逆サイクル除霜運 転時に中間熱交換器7の除霜を行わずに済む� �とを利用して、逆サイクル除霜運転を行う� �に、中間熱交換器バイパス管9を用いて、中� ��熱交換器7に冷媒が流れないようにすること で、逆サイクル除霜運転を行う際に、中間熱 交換器7から外部へ放熱が行われるのを防い� �、熱源側熱交換器4の除霜能力の低下を抑え� ��ようにしているため、逆サイクル除霜運転� ��効率的に行うことができる。

 (3)変形例1
 上述の実施形態では、切換機構3によって冷 房運転と暖房運転とを切換可能に構成された 空気調和装置1において、空気を熱源とする� �間熱交換器7を熱源側熱交換器4の上方に配置 した状態で一体化するとともに、逆サイクル 除霜運転を行う際に、中間熱交換器バイパス 管9を用いて、中間熱交換器7に冷媒が流れな� ��ようにすることで、逆サイクル除霜運転を� ��う際に、熱源側熱交換器4の除霜能力の低下 を抑えて、逆サイクル除霜運転を効率的に行 うようにしているが、この構成に加えて、熱 源側熱交換器4又は利用側熱交換器6において� ��熱した冷媒を分岐して後段側の圧縮要素2d� �戻すための第1後段側インジェクション管18c� ��さらに設けることが考えられる。
 例えば、図14に示されるように、二段圧縮� �の圧縮機構2が採用された上述の実施形態に� ��いて、第1後段側インジェクション管18cが設 けられた冷媒回路110にすることができる。

 ここで、第1後段側インジェクション管18c は、レシーバ18から冷媒を抜き出して圧縮機� ��2の後段側の圧縮要素2dに戻す中間圧インジ� ��クションを行うことが可能な冷媒管であり� ��本変形例において、レシーバ18の上部と中� �冷媒管8(すなわち、圧縮機構2の後段側の圧� �要素2dの吸入側)とを接続するように設けら� �ている。この第1後段側インジェクション管1 8cには、第1後段側インジェクション開閉弁18d と第1後段側インジェクション逆止機構18eと� �設けられている。第1後段側インジェクショ� ��開閉弁18dは、開閉動作が可能な弁であり、� ��変形例において、電磁弁である。第1後段側 インジェクション逆止機構18eは、レシーバ18� ��ら後段側の圧縮要素2dへの冷媒の流れを許� �し、かつ、後段側の圧縮要素2dからレシーバ 18への冷媒の流れを遮断するための機構であ� ��、本変形例において、逆止弁が使用されて� ��る。尚、第1後段側インジェクション管18cと 第1吸入戻し管18fとは、レシーバ18側の部分が 一体となっている。これにより、レシーバ18� ��、第1後段側インジェクション開閉弁18dや第 1吸入戻し開閉弁18gを開けることによって第1� ��段側インジェクション管18cや第1吸入戻し管 18fを使用する場合には、熱源側熱交換器4と� �用側熱交換器6との間を流れる冷媒を、第1膨 張機構5aと第2膨張機構5bとの間において、気� ��分離する気液分離器として機能し、主とし� ��、レシーバ18において気液分離されたガス� �媒をレシーバ18の上部から圧縮機構2の後段� �の圧縮要素2dの吸入側(ここでは、中間冷媒� �8の中間熱交換器7の出口側)に戻すレシーバ18 による中間圧インジェクションを行うことが できるようになっている。

 次に、本変形例の空気調和装置1の動作に ついて、図14~図23を用いて説明する。ここで� ��図15は、冷房運転時における空気調和装置1� ��の冷媒の流れを示す図であり、図16は、冷� �運転時の冷凍サイクルが図示された圧力-エ� ��タルピ線図であり、図17は、冷房運転時の� �凍サイクルが図示された温度-エントロピ線� ��であり、図18は、暖房運転時における空気� �和装置1内の冷媒の流れを示す図であり、図1 9は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示され� �圧力-エンタルピ線図であり、図20は、暖房� �転時の冷凍サイクルが図示された温度-エン� ��ロピ線図であり、図21は、除霜運転時にお� �る空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図で� ��り、図22は、除霜運転時の冷凍サイクルが� �示された圧力-エンタルピ線図であり、図23� �、除霜運転時の冷凍サイクルが図示された� �度-エントロピ線図である。尚、以下の冷房� ��転、暖房運転及び除霜運転における運転制� ��は、上述の制御部(図示せず)によって行わ� �る。また、以下の説明において、「高圧」� �は、冷凍サイクルにおける高圧(すなわち、� ��16、17、22、23の点D、D’、Eにおける圧力や� �19、20の点D、D’、Fにおける圧力)を意味し、 「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧(� �なわち、図16、17、22、23の点A、Fにおける圧� ��や図19、20の点A、Eにおける圧力)を意味し、 「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間 圧(すなわち、図16、17、19、20、22、23の点B、C 、G、G’、I、L、Mにおける圧力)を意味してい る。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図14及び図15の� �線で示される冷却運転状態とされる。また� �第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調� �される。そして、切換機構3が冷却運転状態� ��なるため、中間冷媒管8の中間熱交換器開閉 弁12が開けられ、そして、中間熱交換器バイ� ��ス管9の中間熱交換器バイパス開閉弁11が閉� ��られることによって、中間熱交換器7が冷却 器として機能する状態にされる。さらに、第 1後段側インジェクション開閉弁18dは、開状� �にされる。
 この冷媒回路110の状態において、低圧の冷� ��(図14~図17の点A参照)は、吸入管2aから圧縮機 構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって中 間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8に� �出される(図14~図17の点A参照)。この前段側の 圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は、� ��間熱交換器7において、熱源側ファン40によ� ��て供給される冷却源としての空気と熱交換� ��行うことで冷却される(図14~図17の点C参照)� �この中間熱交換器7において冷却された冷媒� ��、レシーバ18から第1後段側インジェクショ� ��管18cを通じて後段側の圧縮機構2dに戻され� �冷媒(図14~図17の点M参照)と合流することでさ らに冷却される(図14~図17の点G参照)。次に、� ��1後段側インジェクション管18cから戻る冷媒 と合流した(すなわち、気液分離器としての� �シーバ18による中間圧インジェクションが行 われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素2cの後段側 に接続された圧縮要素2dに吸入されてさらに� ��縮されて、圧縮機構2から吐出管2bに吐出さ� ��る(図14~図17の点D参照)。ここで、圧縮機構2� ��ら吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2d による二段圧縮動作によって、臨界圧力(す� �わち、図16に示される臨界点CPにおける臨界� ��力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そ して、この圧縮機構2から吐出された高圧の� �媒は、油分離機構41を構成する油分離器41aに 流入し、同伴する冷凍機油が分離される。ま た、油分離器41aにおいて高圧の冷媒から分離 された冷凍機油は、油分離機構41を構成する� ��戻し管41bに流入し、油戻し管41bに設けられ� ��減圧機構41cで減圧された後に圧縮機構2の吸 入管2aに戻されて、再び、圧縮機構2に吸入さ れる。次に、油分離機構41において冷凍機油� ��分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構42� �び切換機構3を通じて、冷媒の放熱器として� ��能する熱源側熱交換器4に送られる。そして 、熱源側熱交換器4に送られた高圧の冷媒は� �熱源側熱交換器4において、熱源側ファン40� �よって供給される冷却源としての空気と熱� �換を行って冷却される(図14~図17の点E参照)。 そして、熱源側熱交換器4において冷却され� �高圧の冷媒は、ブリッジ回路17の入口逆止弁 17aを通じてレシーバ入口管18aに流入し、第1� �張機構5aによって中間圧付近まで減圧されて レシーバ18内に一時的に溜められるとともに� ��液分離が行われる(図14~図17の点I、L、M参照) 。そして、レシーバ18において気液分離され� ��ガス冷媒は、第1後段側インジェクション管 18cによってレシーバ18の上部から抜き出され� ��、上述のように、前段側の圧縮要素2cから� �出された中間圧の冷媒に合流することにな� �。そして、レシーバ18内に溜められた液冷媒 は、レシーバ出口管18bに送られて、第2膨張� �構5bによって減圧されて低圧の気液二相状態 の冷媒となり、ブリッジ回路17の出口逆止弁1 7cを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利� ��側熱交換器6に送られる(図14~図17の点F参照)� ��そして、利用側熱交換器6に送られた低圧の 気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や 空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発する ことになる(図14~図17の点A参照)。そして、こ� ��利用側熱交換器6において加熱された低圧の 冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧縮� �構2に吸入される。このようにして、冷房運� ��が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1で は、上述の実施形態における冷房運転と同様 に中間熱交換器7を冷却器として機能させる� �とに加えて、第1後段側インジェクション管1 8cを設けて熱源側熱交換器4から膨張機構5a、5 bに送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要� �2dに戻すようにしているため、外部への放熱 を行うことなく、後段側の圧縮要素2dに吸入� ��れる冷媒の温度をさらに低く抑えることが� ��きる(図17の点C、G参照)。これにより、圧縮� ��構2から吐出される冷媒の温度が低く抑えら れ(図17の点D、D’参照)、第1後段側インジェ� �ション管18cを設けていない場合に比べて、� �17の点C、D’、D、Gを結ぶことによって囲ま� �る面積に相当する分の放熱ロスをさらに小� �くできることから、圧縮機構2の消費動力を� ��らに減らし、運転効率を一層向上させるこ� ��ができる。

 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図14及び図18の� �線で示される加熱運転状態とされる。また� �第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調� �される。そして、切換機構3が加熱運転状態� ��なるため、中間冷媒管8の中間熱交換器開閉 弁12が閉められ、そして、中間熱交換器バイ� ��ス管9の中間熱交換器バイパス開閉弁11が開� ��られることによって、中間熱交換器7が冷却 器として機能しない状態にされる。さらに、 第1後段側インジェクション開閉弁18dは、冷� �運転時と同様に、開状態にされる。
 この冷媒回路110の状態において、低圧の冷� ��(図14、図18~図20の点A参照)は、吸入管2aから� ��縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによ� ��て中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒� ��8に吐出される(図14、図18~図20の点B参照)。� �の前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧 の冷媒は、上述の実施形態における暖房運転 時と同様、中間熱交換器7を通過せずに(すな� ��ち、冷却されることなく)、中間熱交換器バ イパス管9を通過する(図14、図18~図20の点C参� �)。この中間熱交換器7によって冷却されるこ となく中間熱交換器バイパス管9を通過した� �間圧の冷媒は、レシーバ18から第1後段側イ� �ジェクション管18cを通じて後段側の圧縮機� �2dに戻される冷媒(図14、図18~図20の点M参照)� �合流することで冷却される(図14、図18~図20の 点G参照)。次に、第1後段側インジェクション 管18cから戻る冷媒と合流した(すなわち、気� �分離器としてのレシーバ18による中間圧イン ジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、� �縮要素2cの後段側に接続された圧縮要素2dに� ��入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2から 吐出管2bに吐出される(図14、図18~図20の点D参� ��)。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧� �冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素2c、2d� ��よる二段圧縮動作によって、臨界圧力(すな わち、図19に示される臨界点CPにおける臨界� �力Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そ� ��て、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷 媒は、油分離機構41を構成する油分離器41aに� ��入し、同伴する冷凍機油が分離される。ま� ��、油分離器41aにおいて高圧の冷媒から分離� ��れた冷凍機油は、油分離機構41を構成する� �戻し管41bに流入し、油戻し管41bに設けられ� �減圧機構41cで減圧された後に圧縮機構2の吸� ��管2aに戻されて、再び、圧縮機構2に吸入さ� ��る。次に、油分離機構41において冷凍機油� �分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構42及 び切換機構3を通じて、冷媒の放熱器として� �能する利用側熱交換器6に送られて、冷却源� ��しての水や空気と熱交換を行って冷却され� ��(図14、図18~図20の点F参照)。そして、利用側 熱交換器6において冷却された高圧の冷媒は� �ブリッジ回路17の入口逆止弁17bを通じてレシ ーバ入口管18aに流入し、第1膨張機構5aによっ て中間圧付近まで減圧されてレシーバ18内に� ��時的に溜められるとともに気液分離が行わ� ��る(図14、図18~図20の点I、L、M参照)。そして� ��レシーバ18において気液分離されたガス冷� �は、第1後段側インジェクション管18cによっ� ��レシーバ18の上部から抜き出されて、上述� �ように、前段側の圧縮要素2cから吐出された 中間圧の冷媒に合流することになる。そして 、レシーバ18内に溜められた液冷媒は、レシ� ��バ出口管18bに送られて、第2膨張機構5bによ� ��て減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒と� ��り、ブリッジ回路17の出口逆止弁17dを通じ� �、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交� �器4に送られる(図14、図18~図20の点E参照)。そ して、熱源側熱交換器4に送られた低圧の気� �二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器4におい� ��、熱源側ファン40によって供給される加熱� �としての空気と熱交換を行って加熱されて� �蒸発することになる(図14、図18~図20の点A参� �)。そして、この熱源側熱交換器4において加 熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構3� �経由して、再び、圧縮機構2に吸入される。� ��のようにして、暖房運転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1で は、上述の実施形態における暖房運転と同様 に中間熱交換器7を冷却器として機能しない� �態にするとともに、第1後段側インジェクシ� ��ン管18cを設けて熱源側熱交換器4から膨張機 構5a、5bに送られる冷媒を分岐して後段側の� �縮要素2dに戻すようにしているため、外部へ の放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素2d� ��吸入される冷媒の温度を低く抑えることが� ��きる(図20の点C、G、G’参照)。これにより、 圧縮機構2から吐出される冷媒の温度が低く� �り利用側熱交換器6における冷媒の単位流量� ��たりの加熱能力は小さくなるものの(図20の� ��D、D’、F参照)、後段側の圧縮要素2dから吐� ��される冷媒の流量は増加することから、利� ��側熱交換器6における加熱能力の低下が抑え られることになり、その結果、圧縮機構2の� �費動力を減らし、運転効率を向上させるこ� �ができる。

 <除霜運転>
 上述の実施形態では、切換機構3を冷却運転 状態に切り換えることで熱源側熱交換器4の� �霜を行う逆サイクル除霜運転を採用してい� �ため、利用側熱交換器6を冷媒の放熱器とし� ��機能させたいのにもかかわらず、利用側熱� ��換器6を冷媒の蒸発器として機能させること になり、利用側の温度低下が生じるという問 題がある。また、逆サイクル除霜運転は、熱 源としての空気の温度が低い条件において、 中間熱交換器7を冷却器として機能させない� �態で行なわれる冷房運転であるため、冷凍� �イクルにおける低圧が低くなり、前段側の� �縮要素2cから吸入される冷媒の流量が減少し てしまう。そうすると、冷媒回路10を循環す� ��冷媒の流量が減少し、熱源側熱交換器4を流 れる冷媒の流量を確保できなくなるため、熱 源側熱交換器4の除霜に時間がかかるという� �題も生じる。そして、このような問題は、� �変形例の構成においても当てはまる。

 そこで、本変形例では、図12に示されるス� �ップS2において、逆サイクル除霜運転を行う 際に、中間熱交換器7を冷却器として機能さ� �ない状態にするとともに、第1後段側インジ� ��クション管18cを用いて(すなわち、第1後段� �インジェクション開閉弁18dを開状態にして� �気液分離器としてのレシーバ18による中間圧 インジェクションを行い)、熱源側熱交換器4� ��ら利用側熱交換器6に送られる冷媒を後段側 の圧縮要素2dに戻しながら、逆サイクル除霜� ��転を行うようにしている(図21参照)。
 これにより、中間熱交換器7を冷却器として 機能させない状態で、かつ、気液分離器とし てのレシーバ18による中間圧インジェクショ� ��を伴う冷房運転(図21~図23に示される点A→点 B、C→点G→点D→点E→点I→点L→点Fの順で行� ��れる冷凍サイクル)が行われることになり、 中間熱交換器7から外部へ放熱が行われるの� �防いで(すなわち、図23の点G、D、D’、G’を� ��ぶことによって囲まれる面積に相当する分� ��放熱を防ぐことができる)、熱源側熱交換器 4の除霜能力の低下を抑えるとともに(この点� ��、上述の実施形態における除霜運転と同様� ��ある)、利用側熱交換器6を流れる冷媒の流� �を減らしつつ、熱源側熱交換器を流れる冷� �の流量を確保することができ、これにより� �逆サイクル除霜運転を行う際に、利用側の� �度低下を抑えつつ、熱源側熱交換器4の除霜� ��間を短縮することができるようになってい� ��。尚、本変形例における除霜運転の他のス� ��ップS1、S3、S4は、上述の実施形態における� ��霜運転と同様であるため、ここでは説明を� ��略する。

 (4)変形例2
 上述の変形例1では、切換機構3によって冷� �運転と暖房運転とを切換可能に構成された� �気調和装置1において、気液分離器としての� ��シーバ18による中間圧インジェクションを� �うための第1後段側インジェクション管18cを� ��けて、気液分離器としてのレシーバ18によ� �中間圧インジェクションを行うようにして� �るが、このレシーバ18による中間圧インジェ クションに代えて、第2後段側インジェクシ� �ン管19及びエコノマイザ熱交換器20を設けて� ��エコノマイザ熱交換器20による中間圧イン� �ェクションを行うようにすることが考えら� �る。
 例えば、図24に示されるように、上述の変� �例1において、第1後段側インジェクション管 18cに代えて、第2後段側インジェクション管19 、及び、エコノマイザ熱交換器20が設けられ� ��冷媒回路210にすることができる。

 ここで、第2後段側インジェクション管19� ��、熱源側熱交換器4又は利用側熱交換器6に� �いて冷却された冷媒を分岐して圧縮機構2の� ��段側の圧縮要素2dに戻す機能を有している� �本変形例において、第2後段側インジェクシ� ��ン管19は、レシーバ入口管18aを流れる冷媒� �分岐して後段側の圧縮要素2dの吸入側に戻す ように設けられている。より具体的には、第 2後段側インジェクション管19は、レシーバ入 口管18aの第1膨張機構5aの上流側の位置(すな� �ち、切換機構3を冷却運転状態にしている際� ��は、熱源側熱交換器4と第1膨張機構5aとの間 、また、切換機構3を加熱運転状態にしてい� �際には、利用側熱交換器6と第1膨張機構5aと� ��間)から冷媒を分岐して中間冷媒管8の中間� �交換器7の下流側の位置に戻すように設けら� ��ている。この第2後段側インジェクション管 19には、開度制御が可能な第2後段側インジェ クション弁19aが設けられている。第2後段側� �ンジェクション弁19aは、本変形例において� �電動膨張弁である。

 また、エコノマイザ熱交換器20は、熱源� �熱交換器4又は利用側熱交換器6において放熱 した冷媒と第2後段側インジェクション管19を 流れる冷媒(より具体的には、第2後段側イン� ��ェクション弁19aにおいて中間圧付近まで減� ��された後の冷媒)との熱交換を行う熱交換器 である。本変形例において、エコノマイザ熱 交換器20は、レシーバ入口管18aの第1膨張機構 5aの上流側の位置(すなわち、切換機構3を冷� �運転状態にしている際には、熱源側熱交換� �4と第1膨張機構5aとの間、また、切換機構3を 加熱運転状態にしている際には、利用側熱交 換器6と第1膨張機構5aとの間)を流れる冷媒と� ��2後段側インジェクション管19を流れる冷媒� ��の熱交換を行うように設けられており、ま� ��、両冷媒が対向するように流れる流路を有� ��ている。また、本変形例において、エコノ� ��イザ熱交換器20は、レシーバ入口管18aの第2� ��段側インジェクション管19の上流側に設け� �れている。このため、熱源側熱交換器4又は� ��用側熱交換器6において放熱した冷媒は、レ シーバ入口管18aにおいて、エコノマイザ熱交 換器20において熱交換される前に第2後段側イ ンジェクション管19に分岐され、その後に、� ��コノマイザ熱交換器20において、第2後段側� ��ンジェクション管19を流れる冷媒と熱交換� �行うことになる。

 さらに、本変形例の空気調和装置1には、各 種のセンサが設けられている。具体的には、 中間冷媒管8又は圧縮機構2には、中間冷媒管8 を流れる冷媒の圧力を検出する中間圧力セン サ54が設けられている。エコノマイザ熱交換� ��20の第2後段側インジェクション管19側の出� �には、エコノマイザ熱交換器20の第2後段側� �ンジェクション管19側の出口における冷媒の 温度を検出するエコノマイザ出口温度センサ 55が設けられている。
 次に、本変形例の空気調和装置1の動作につ いて、図24~図33を用いて説明する。ここで、� ��25は、冷房運転時における空気調和装置1内� ��冷媒の流れを示す図であり、図26は、冷房� �転時の冷凍サイクルが図示された圧力-エン� ��ルピ線図であり、図27は、冷房運転時の冷� �サイクルが図示された温度-エントロピ線図� ��あり、図28は、暖房運転時における空気調� �装置1内の冷媒の流れを示す図であり、図29� �、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された� �力-エンタルピ線図であり、図30は、暖房運� �時の冷凍サイクルが図示された温度-エント� ��ピ線図であり、図31は、除霜運転時におけ� �空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図であ� ��、図32は、除霜運転時の冷凍サイクルが図� �された圧力-エンタルピ線図であり、図33は� �除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温� �-エントロピ線図である。尚、以下の冷房運� ��、暖房運転及び除霜運転における運転制御� ��、上述の制御部(図示せず)によって行われ� �。また、以下の説明において、「高圧」と� �、冷凍サイクルにおける高圧(すなわち、図2 6、27、32、33の点D、D’、E、Hにおける圧力や� ��29、30の点D、D’、F、Hにおける圧力)を意味� ��、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低� ��(すなわち、図26、27、32、33の点A、Fにおけ� �圧力や図29、30の点A、Eにおける圧力)を意味� ��、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける� ��間圧(すなわち、図26、27、29、30、32、33の点 B、C、G、G’、J、Kにおける圧力)を意味して� �る。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図24及び図25の� �線で示される冷却運転状態とされる。また� �第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調� �される。そして、切換機構3が冷却運転状態� ��なるため、中間冷媒管8の中間熱交換器開閉 弁12が開けられ、そして、中間熱交換器バイ� ��ス管9の中間熱交換器バイパス開閉弁11が閉� ��られることによって、中間熱交換器7が冷却 器として機能する状態にされる。さらに、第 2後段側インジェクション弁19aは、開度調節� �れる。より具体的には、本変形例において� �第2後段側インジェクション弁19aは、エコノ� ��イザ熱交換器20の第2後段側インジェクショ� ��管19側の出口における冷媒の過熱度が目標� �になるように開度調節される、いわゆる過� �度制御がなされるようになっている。本変� �例において、エコノマイザ熱交換器20の第2� �段側インジェクション管19側の出口における 冷媒の過熱度は、中間圧力センサ54により検� ��される中間圧を飽和温度に換算し、エコノ� ��イザ出口温度センサ55により検出される冷� �温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引く� �とによって得られる。尚、本変形例では採� �していないが、エコノマイザ熱交換器20の第 2後段側インジェクション管19側の入口に温度 センサを設けて、この温度センサにより検出 される冷媒温度をエコノマイザ出口温度セン サ55により検出される冷媒温度から差し引く� ��とによって、エコノマイザ熱交換器20の第2� ��段側インジェクション管19側の出口におけ� �冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。ま� �、第2後段側インジェクション弁19aの開度調� ��は、過熱度制御に限られるものではなく、� ��えば、冷媒回路210における冷媒循環量等に� ��じて所定開度だけ開けるようにするもので� ��ってもよい。

 この冷媒回路210の状態において、低圧の� ��媒(図24~図27の点A参照)は、吸入管2aから圧縮 機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって 中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8� �吐出される(図24~図27の点A参照)。この前段側 の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は� ��中間熱交換器7において、熱源側ファン40に� ��って供給される冷却源としての空気と熱交� ��を行うことで冷却される(図24~図27の点C参照 )。この中間熱交換器7において冷却された冷� ��は、第2後段側インジェクション管19から後� ��側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図24~図27の� �K参照)と合流することでさらに冷却される(� �24~図27の点G参照)。次に、第2後段側インジェ クション管19から戻る冷媒と合流した(すなわ ち、エコノマイザ熱交換器20による中間圧イ� ��ジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、 圧縮要素2cの後段側に接続された圧縮要素2d� �吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2か� ��吐出管2bに吐出される(図24~図27の点D参照)。 ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷� �は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によ� ��て、臨界圧力(すなわち、図26に示される臨� ��点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで� ��縮されている。そして、この圧縮機構2から 吐出された高圧の冷媒は、油分離機構41を構� ��する油分離器41aに流入し、同伴する冷凍機� ��が分離される。また、油分離器41aにおいて� ��圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分� ��機構41を構成する油戻し管41bに流入し、油� �し管41bに設けられた減圧機構41cで減圧され� �後に圧縮機構2の吸入管2aに戻されて、再び� �圧縮機構2に吸入される。次に、油分離機構4 1において冷凍機油が分離された後の高圧の� �媒は、逆止機構42及び切換機構3を通じて、� �媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4� ��送られる。そして、熱源側熱交換器4に送ら れた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器4におい� �、熱源側ファン40によって供給される冷却源 としての空気と熱交換を行って冷却される(� �24~図27の点E参照)。そして、熱源側熱交換器4 において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ 回路17の入口逆止弁17aを通じてレシーバ入口� ��18aに流入し、その一部が第2後段側インジェ クション管19に分岐される。そして、第2後段 側インジェクション管19を流れる冷媒は、第2 後段側インジェクション弁19aにおいて中間圧 付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交 換器20に送られる(図24~図27の点J参照)。また� �第2後段側インジェクション管19に分岐され� �後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に流入 し、第2後段側インジェクション管19を流れる 冷媒と熱交換を行って冷却される(図24~図27の 点H参照)。一方、第2後段側インジェクション 管19を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側� ��交換器4において冷却された高圧の冷媒と熱 交換を行って加熱されて(図24~図27の点K参照)� ��上述のように、前段側の圧縮要素2cから吐� �された中間圧の冷媒に合流することになる� �そして、エコノマイザ熱交換器20において冷 却された高圧の冷媒は、第1膨張機構5aによっ て飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ18内� ��一時的に溜められる(図24及び図25の点I参照) 。そして、レシーバ18内に溜められた冷媒は� ��レシーバ出口管18bに送られて、第2膨張機構 5bによって減圧されて低圧の気液二相状態の� ��媒となり、ブリッジ回路17の出口逆止弁17c� �通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用� �熱交換器6に送られる(図24~図27の点F参照)。� �して、利用側熱交換器6に送られた低圧の気� ��二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空� ��と熱交換を行って加熱されて、蒸発するこ� ��になる(図24~図27の点A参照)。そして、この� �用側熱交換器6において加熱された低圧の冷� ��は、切換機構3を経由して、再び、圧縮機構 2に吸入される。このようにして、冷房運転� �行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1で は、上述の実施形態における冷房運転と同様 に中間熱交換器7を冷却器として機能させる� �とに加えて、第2後段側インジェクション管1 9及びエコノマイザ熱交換器20を設けて熱源側 熱交換器4から膨張機構5a、5bに送られる冷媒� ��分岐して後段側の圧縮要素2dに戻すように� �ているため、上述の変形例1と同様、外部へ� ��放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素2d� �吸入される冷媒の温度をさらに低く抑える� �とができる(図27の点C、G参照)。これにより� �圧縮機構2から吐出される冷媒の温度が低く� ��えられ(図27の点D、D’参照)、第2後段側イン ジェクション管19及びエコノマイザ熱交換器2 0を設けていない場合に比べて、図27の点C、D� ��、D、Gを結ぶことによって囲まれる面積に� �当する分の放熱ロスをさらに小さくできる� �とから、圧縮機構2の消費動力をさらに減ら� ��、運転効率を一層向上させることができる� ��

 しかも、本変形例において採用されてい� ��エコノマイザ熱交換器20による中間圧イン� �ェクションは、放熱器としての熱源側熱交� �器4において冷却された後に熱源側膨張機構� ��しての第1膨張機構5a以外に大幅な減圧操作� ��行われることなく、冷凍サイクルにおける� ��圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧� ��差を利用できる冷媒回路構成においては、� ��コノマイザ熱交換器20における交換熱量を� �きくすることが可能であり、これにより、� �2後段側インジェクション管19を通じて後段� �の圧縮要素2dに戻す冷媒の流量を増加させる ことができることから、上述の変形例1にお� �て採用されている気液分離器としてのレシ� �バ18による中間圧インジェクションよりも有 利である。特に、本変形例のように超臨界域 で作動する冷媒を使用する場合には、冷凍サ イクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間 圧付近までの圧力差が非常に大きくなること から、エコノマイザ熱交換器20による中間圧� ��ンジェクションが非常に有利である。

 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図24及び図28の� �線で示される加熱運転状態とされる。また� �第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調� �される。そして、切換機構3が加熱運転状態� ��なるため、中間冷媒管8の中間熱交換器開閉 弁12が閉められ、そして、中間熱交換器バイ� ��ス管9の中間熱交換器バイパス開閉弁11が開� ��られることによって、中間熱交換器7が冷却 器として機能しない状態にされる。さらに、 第2後段側インジェクション弁19aは、冷房運� �時と同様の開度調節がなされる。
 この冷媒回路210の状態において、低圧の冷� ��(図24、図28~図30の点A参照)は、吸入管2aから� ��縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによ� ��て中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒� ��8に吐出される(図24、図28~図30の点B参照)。� �の前段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧 の冷媒は、上述の実施形態及びその変形例に おける暖房運転時と同様、中間熱交換器7を� �過せずに(すなわち、冷却されることなく)、 中間熱交換器バイパス管9を通過する(図24、� �28~図30の点C参照)。この中間熱交換器7によっ て冷却されることなく中間熱交換器バイパス 管9を通過した中間圧の冷媒は、第2後段側イ� ��ジェクション管19から後段側の圧縮機構2dに 戻される冷媒(図24、図28~図30の点K参照)と合� �することでさらに冷却される(図24、図28~図30 の点G参照)。次に、第2後段側インジェクショ ン管19から戻る冷媒と合流した(すなわち、エ コノマイザ熱交換器20による中間圧インジェ� ��ションが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要 素2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸入� �れてさらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出� ��2bに吐出される(図24、図28~図30の点D参照)。� ��こで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒 は、冷房運転時と同様、圧縮要素2c、2dによ� �二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわち� ��図29に示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp )を超える圧力まで圧縮されている。そして� �この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は� ��油分離機構41を構成する油分離器41aに流入� �、同伴する冷凍機油が分離される。また、� �分離器41aにおいて高圧の冷媒から分離され� �冷凍機油は、油分離機構41を構成する油戻し 管41bに流入し、油戻し管41bに設けられた減圧 機構41cで減圧された後に圧縮機構2の吸入管2a に戻されて、再び、圧縮機構2に吸入される� �次に、油分離機構41において冷凍機油が分離 された後の高圧の冷媒は、逆止機構42及び切� ��機構3を通じて、冷媒の放熱器として機能す る利用側熱交換器6に送られて、冷却源とし� �の水や空気と熱交換を行って冷却される(図2 4、図28~図30の点F参照)。そして、利用側熱交� ��器6において冷却された高圧の冷媒は、ブリ ッジ回路17の入口逆止弁17bを通じてレシーバ� ��口管18aに流入し、その一部が第2後段側イン ジェクション管19に分岐される。そして、第2 後段側インジェクション管19を流れる冷媒は� ��第2後段側インジェクション弁19aにおいて中 間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ 熱交換器20に送られる(図24、図28~図30の点J参� ��)。また、第2後段側インジェクション管19に 分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換 器20に流入し、第2後段側インジェクション管 19を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される( 図24、図28~図30の点H参照)。一方、第2後段側� �ンジェクション管19を流れる冷媒は、放熱器 としての利用側熱交換器6において冷却され� �高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて(図2 4、図28~図30の点K参照)、上述のように、前段� ��の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒� �合流することになる。そして、エコノマイ� �熱交換器20において冷却された高圧の冷媒は 、第1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減 圧されてレシーバ18内に一時的に溜められる( 図24及び図28の点I参照)。そして、レシーバ18� ��に溜められた冷媒は、レシーバ出口管18bに� ��られて、第2膨張機構5bによって減圧されて� ��圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ� ��路17の出口逆止弁17dを通じて、冷媒の蒸発� �として機能する熱源側熱交換器4に送られる( 図24、図28~図30の点E参照)。そして、熱源側熱 交換器4に送られた低圧の気液二相状態の冷� �は、熱源側熱交換器4において、熱源側ファ� ��40によって供給される加熱源としての空気� �熱交換を行って加熱されて、蒸発すること� �なる(図24、図28~図30の点A参照)。そして、こ� ��熱源側熱交換器4において加熱されて蒸発し た低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、再� �、圧縮機構2に吸入される。このようにして� ��暖房運転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1で は、上述の実施形態における暖房運転と同様 に中間熱交換器7を冷却器として機能しない� �態にするとともに、第2後段側インジェクシ� ��ン管19及びエコノマイザ熱交換器20を設けて 利用側熱交換器6から膨張機構5a、5bに送られ� ��冷媒を分岐して後段側の圧縮要素2dに戻す� �うにしているため、上述の変形例1と同様、� ��部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮� ��素2dに吸入される冷媒の温度をさらに低く� �えることができる(図30の点C、G、G’参照)。� ��れにより、圧縮機構2から吐出される冷媒の 温度が低くなり利用側熱交換器6における冷� �の単位流量当たりの加熱能力は小さくなる� �のの(図30の点D、D’、F参照)、後段側の圧縮� ��素2dから吐出される冷媒の流量は増加する� �とから、利用側熱交換器6における加熱能力� ��低下が抑えられることになり、その結果、� ��縮機構2の消費動力を減らし、運転効率を向 上させることができる。

 しかも、本変形例において採用されてい� ��エコノマイザ熱交換器20による中間圧イン� �ェクションは、放熱器としての利用側熱交� �器6において冷却された後に熱源側膨張機構� ��しての第1膨張機構5a以外に大幅な減圧操作� ��行われることなく、冷凍サイクルにおける� ��圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧� ��差を利用できる冷媒回路構成においては、� ��コノマイザ熱交換器20における交換熱量を� �きくすることが可能であり、これにより、� �2後段側インジェクション管19を通じて後段� �の圧縮要素2dに戻す冷媒の流量を増加させる ことができることから、冷房運転時と同様に 、上述の変形例1において採用されている気� �分離器としてのレシーバ18による中間圧イン ジェクションよりも有利である。特に、本変 形例のように超臨界域で作動する冷媒を使用 する場合には、冷凍サイクルにおける高圧か ら冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差が 非常に大きくなることから、エコノマイザ熱 交換器20による中間圧インジェクションが非� ��に有利である。

 <除霜運転>
 上述の実施形態では、切換機構3を冷却運転 状態に切り換えることで熱源側熱交換器4の� �霜を行う逆サイクル除霜運転を採用してい� �ため、利用側熱交換器6を冷媒の放熱器とし� ��機能させたいのにもかかわらず、利用側熱� ��換器6を冷媒の蒸発器として機能させること になり、利用側の温度低下が生じるという問 題がある。また、逆サイクル除霜運転は、熱 源としての空気の温度が低い条件において、 中間熱交換器7を冷却器として機能させない� �態で行なわれる冷房運転であるため、冷凍� �イクルにおける低圧が低くなり、前段側の� �縮要素2cから吸入される冷媒の流量が減少し てしまう。そうすると、冷媒回路10を循環す� ��冷媒の流量が減少し、熱源側熱交換器4を流 れる冷媒の流量を確保できなくなるため、熱 源側熱交換器4の除霜に時間がかかるという� �題も生じる。そして、このような問題は、� �変形例の構成においても当てはまる。

 そこで、本変形例では、図12に示される� �テップS2において、逆サイクル除霜運転を行 う際に、中間熱交換器7を冷却器として機能� �せない状態にするとともに、第2後段側イン� ��ェクション管19を用いて(すなわち、第2後段 側インジェクション弁19aを開状態にして、エ コノマイザ熱交換器20による中間圧インジェ� ��ションを行い)、熱源側熱交換器4から利用� �熱交換器6に送られる冷媒を後段側の圧縮要� ��2dに戻しながら、逆サイクル除霜運転を行� �ようにしている(図31参照)。ここで、第2後段 側インジェクション弁19aの開度は、冷房運転 時や暖房運転時における第2後段側インジェ� �ション弁19aの開度よりも大きくなるように� �度制御を行っている。例えば、第2後段側イ� ��ジェクション弁19aの全閉状態における開度� ��0%、かつ、全開状態における開度を100%とし� ��冷房運転時や暖房運転時に第2後段側インジ ェクション弁19aが50%以下の開度範囲で制御さ れている場合には、このステップS2における� ��2後段側インジェクション弁19aは、70%程度ま で開度が大きくなるように制御され、ステッ プS3において、熱源側熱交換器4の除霜が完了 したと判定されるまで、その開度で固定され る。

 これにより、中間熱交換器7を冷却器とし て機能させない状態で、かつ、エコノマイザ 熱交換器20による中間圧インジェクションを� ��う冷房運転(図31~図33に示される点A→点B、C� ��点G→点D→点E→点H→点Fの順で行われる冷� �サイクル)が行われることになり、中間熱交� ��器7から外部へ放熱が行われるのを防いで(� �なわち、図33の点G、D、D’、G’を結ぶこと� �よって囲まれる面積に相当する分の放熱を� �ぐことができる)、熱源側熱交換器4の除霜能 力の低下を抑えるとともに(この点は、上述� �実施形態における除霜運転と同様である)、� ��用側熱交換器6を流れる冷媒の流量を減らし つつ、熱源側熱交換器を流れる冷媒の流量を 確保することができ、これにより、逆サイク ル除霜運転を行う際に、利用側の温度低下を 抑えつつ、熱源側熱交換器4の除霜時間を短� �することができるようになっている。尚、� �変形例における除霜運転の他のステップS1、 S3、S4は、上述の実施形態における除霜運転� �同様であるため、ここでは説明を省略する� �

 しかも、本変形例では、第2後段側インジ ェクション弁19aの開度制御により第2後段側� �ンジェクション管19を通じて後段側の圧縮要 素2dに戻される冷媒の流量を制御することが� ��能であることから、例えば、上述のように� ��冷房運転時や暖房運転時における第2後段側 インジェクション弁19aの開度よりも大きくな るように開度制御を行うことで、後段側の圧 縮要素2dに戻す冷媒の流量を大幅に増加させ� ��これにより、利用側熱交換器6を流れる冷媒 の流量をさらに減らしつつ、熱源側熱交換器 4を流れる冷媒の流量をさらに増やすことが� �きる。このように、本変形例では、エコノ� �イザ熱交換器20による中間圧インジェクショ ンを採用しているため、上述の変形例1にお� �るレシーバ18による中間圧インジェクション を採用する場合に比べて、利用側の温度低下 を抑えつつ、熱源側熱交換器4の除霜時間を� �縮する効果を一層高めることができる。

 (5)変形例3
 上述の変形例2における冷媒回路210(図24参照 )においては、上述のように、切換機構3を冷� ��運転状態にする冷房運転及び切換機構3を加 熱運転状態にする暖房運転のいずれにおいて も、エコノマイザ熱交換器20による中間圧イ� ��ジェクションを行うことで、後段側の圧縮� ��素2dから吐出される冷媒の温度を低下させ� �とともに、圧縮機構2の消費動力を減らし、� ��転効率の向上を図るようにしている。そし� ��、エコノマイザ熱交換器20による中間圧イ� �ジェクションは、1つの利用側熱交換器6を有 しており冷凍サイクルにおける高圧から冷凍 サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用で きる冷媒回路構成では、有利であると考えら れる。
 しかし、複数の空調空間の空調負荷に応じ� ��冷房や暖房を行うこと等を目的として、互� ��に並列に接続された複数の利用側熱交換器6 を有する構成にするとともに、各利用側熱交 換器6を流れる冷媒の流量を制御して各利用� �熱交換器6において必要とされる冷凍負荷を� ��ることができるようにするために、気液分� ��器としてのレシーバ18と利用側熱交換器6と� ��間において各利用側熱交換器6に対応するよ うに利用側膨張機構5cを設ける場合がある。

 例えば、詳細は図示しないが、上述の変形� ��2におけるブリッジ回路17を有する冷媒回路2 10(図24参照)において、互いが並列に接続され た複数(ここでは、2つ)の利用側熱交換器6を� �けるとともに、気液分離器としてのレシー� �18(より具体的には、ブリッジ回路17)と利用� �熱交換器6との間において各利用側熱交換器6 に対応するように利用側膨張機構5cを設け(図 34参照)、レシーバ出口管18bに設けられていた 第2膨張機構5bを削除し、また、ブリッジ回路 17の出口逆止弁17dに代えて、暖房運転時に冷� ��サイクルにおける低圧まで冷媒を減圧する� ��3膨張機構(図示せず)を設けることが考えら� ��る。
 そして、このような構成においても、切換� ��構3を冷却運転状態にする冷房運転のように 、放熱器としての熱源側熱交換器4において� �却された後に熱源側膨張機構としての第1膨� ��機構5a以外に大幅な減圧操作が行われるこ� �なく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍� �イクルの中間圧付近までの圧力差を利用で� �る条件においては、上述の変形例2と同様、� ��コノマイザ熱交換器20による中間圧インジ� �クションが有利である。

 しかし、切換機構3を加熱運転状態にする 暖房運転のように、各利用側膨張機構5cが放� ��器としての各利用側熱交換器6において必要 とされる冷凍負荷が得られるように放熱器と しての各利用側熱交換器6を流れる冷媒の流� �を制御しており、放熱器としての各利用側� �交換器6を通過する冷媒の流量が、放熱器と� ��ての各利用側熱交換器6の下流側でかつエコ ノマイザ熱交換器20の上流側に設けられた利� ��側膨張機構5cの開度制御による冷媒の減圧� �作によって概ね決定される条件においては� �各利用側膨張機構5cの開度制御による冷媒の 減圧の程度が、放熱器としての各利用側熱交 換器6を流れる冷媒の流量だけでなく、複数� �放熱器としての利用側熱交換器6間の流量分� ��の状態によって変動することになり、複数� ��利用側膨張機構5c間で減圧の程度が大きく� �なる状態が生じたり、利用側膨張機構5cにお ける減圧の程度が比較的大きくなったりする 場合があるため、エコノマイザ熱交換器20の� ��口における冷媒の圧力が低くなるおそれが� ��り、このような場合には、エコノマイザ熱� ��換器20における交換熱量(すなわち、第2後段 側インジェクション管19を流れる冷媒の流量) が小さくなってしまい使用が困難になるおそ れがある。特に、このような空気調和装置1� �、主として圧縮機構2、熱源側熱交換器4及び レシーバ18を含む熱源ユニットと、主として� ��用側熱交換器6を含む利用ユニットとが連絡 配管によって接続されたセパレート型の空気 調和装置として構成する場合には、利用ユニ ット及び熱源ユニットの配置によっては、こ の連絡配管が非常に長くなることがあり得る ため、その圧力損失による影響も加わり、エ コノマイザ熱交換器20の入口における冷媒の� ��力がさらに低下することになる。そして、� ��コノマイザ熱交換器20の入口における冷媒� �圧力が低下するおそれがある場合には、レ� �ーバ18における圧力と冷凍サイクルにおける 中間圧(ここでは、中間冷媒管8を流れる冷媒� ��圧力)との圧力差が小さい条件であっても使 用可能な、変形例1における気液分離器とし� �のレシーバ18による中間圧インジェクション が有利である。

 また、上述のように、複数の空調空間の� ��調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を� ��的として、互いに並列に接続された複数の� ��用側熱交換器6を有する構成にするとともに 、各利用側熱交換器6を流れる冷媒の流量を� �御して各利用側熱交換器6において必要とさ� ��る冷凍負荷を得ることができるようにする� ��めに、レシーバ18と利用側熱交換器6との間� ��おいて各利用側熱交換器6に対応するように 利用側膨張機構5cを設けた構成を採用した場� ��には、冷房運転時において、第1膨張機構5a� ��よって飽和圧力付近まで減圧されてレシー� ��18内に一時的に溜められた冷媒(図34の点L参� ��)が、各利用側膨張機構5cに分配されるが、� ��シーバ18から各利用側膨張機構5cに送られる 冷媒が気液二相状態であると、各利用側膨張 機構5cへの分配時に偏流を生じるおそれがあ� ��ため、レシーバ18から各利用側膨張機構5cに 送られる冷媒をできるだけ過冷却状態にする ことが望ましい。

 そこで、本変形例では、図34に示されるよ� �に、上述の変形例2の構成(図24参照)において 、レシーバ18を気液分離器として機能させて� ��間圧インジェクションを行うことができる� ��うにするために、レシーバ18に第1後段側イ� ��ジェクション管18cを接続するようにして、� ��房運転時には、エコノマイザ熱交換器20に� �る中間圧インジェクションを行い、暖房運� �時には、気液分離器としてのレシーバ18によ る中間圧インジェクションを行うことを可能 にするとともに、レシーバ18と利用側膨張機� ��5cとの間に、冷却器としての過冷却熱交換� �96及び第2吸入戻し管95を設けた冷媒回路310と している。
 ここで、第2吸入戻し管95は、放熱器として� ��熱源側熱交換器4から蒸発器としての利用側 熱交換器6に送られる冷媒を分岐して圧縮機� �2の吸入側(すなわち、吸入管2a)に戻す冷媒管 である。本変形例において、第2吸入戻し管95 は、レシーバ18から利用側膨張機構5cに送ら� �る冷媒を分岐するように設けられている。� �り具体的には、第2吸入戻し管95は、過冷却� �交換器96の上流側の位置(すなわち、レシー� �18と過冷却熱交換器96との間)から冷媒を分岐 して吸入管2aに戻すように設けられている。� ��の第2吸入戻し管95には、開度制御が可能な� ��2吸入戻し弁95aが設けられている。第2吸入� �し弁95aは、本変形例において、電動膨張弁� �ある。

 また、過冷却熱交換器96は、放熱器とし� �の熱源側熱交換器4から蒸発器としての利用� ��熱交換器6に送られる冷媒と第2吸入戻し管95 を流れる冷媒(より具体的には、第2吸入戻し� ��95aにおいて低圧付近まで減圧された後の冷� ��)との熱交換を行う熱交換器である。本変形 例において、過冷却熱交換器96は、利用側膨� ��機構5cの上流側の位置(すなわち、第2吸入戻 し管95が分岐される位置と利用側膨張機構5c� �の間)を流れる冷媒と第2吸入戻し管95を流れ� ��冷媒との熱交換を行うように設けられてい� ��。また、本変形例において、過冷却熱交換� ��96は、第2吸入戻し管95が分岐される位置よ� �も下流側に設けられている。このため、放� �器としての熱源側熱交換器4において冷却さ� ��た冷媒は、冷却器としてのエコノマイザ熱� ��換器20を通過した後に、第2吸入戻し管95に� �岐され、過冷却熱交換器96において、第2吸� �戻し管95を流れる冷媒と熱交換を行うことに なる。

 また、第1後段側インジェクション管18cと 第1吸入戻し管18fとは、変形例1と同様に、レ� ��ーバ18側の部分が一体となっている。また� �第1後段側インジェクション管18cと第2後段側 インジェクション管19とは、中間冷媒管8側の 部分が一体となっている。また、第1吸入戻� �管18fと第2吸入戻し管95とは、圧縮機構2の吸� ��側の部分が一体となっている。また、本変� ��例において、利用側膨張機構5cは、電動膨� �弁である。また、本変形例では、上述のよ� �に、第2後段側インジェクション管19及びエ� �ノマイザ熱交換器20を冷房運転時に使用し、 第1後段側インジェクション管18cを暖房運転� �に使用するようにしていることから、エコ� �マイザ熱交換器20への冷媒の流通方向を冷房 運転及び暖房運転を問わず一定にする必要が ないため、ブリッジ回路17を省略して、冷媒� ��路310の構成を簡単化している。

 また、吸入管2a又は圧縮機構2には、圧縮機� ��2の吸入側を流れる冷媒の圧力を検出する吸 入圧力センサ60が設けられている。過冷却熱� ��換器96の第2吸入戻し管95側の出口には、過� �却熱交換器96の第2吸入戻し管95側の出口にお ける冷媒の温度を検出する過冷却熱交出口温 度センサ59が設けられている。
 次に、本変形例の空気調和装置1の動作につ いて、図34~図43を用いて説明する。ここで、� ��35は、冷房運転時における空気調和装置1内� ��冷媒の流れを示す図であり、図36は、冷房� �転時の冷凍サイクルが図示された圧力-エン� ��ルピ線図であり、図37は、冷房運転時の冷� �サイクルが図示された温度-エントロピ線図� ��あり、図38は、暖房運転時における空気調� �装置1内の冷媒の流れを示す図であり、図39� �、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された� �力-エンタルピ線図であり、図40は、暖房運� �時の冷凍サイクルが図示された温度-エント� ��ピ線図であり、図41は、除霜運転時におけ� �空気調和装置1内の冷媒の流れを示す図であ� ��、図42は、除霜運転時の冷凍サイクルが図� �された圧力-エンタルピ線図であり、図43は� �除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温� �-エントロピ線図である。尚、以下の冷房運� ��、暖房運転及び除霜運転における運転制御� ��、上述の制御部(図示せず)によって行われ� �。また、以下の説明において、「高圧」と� �、冷凍サイクルにおける高圧(すなわち、図3 6、37、42、43の点D、D’、E、H、I、Rにおける� �力や図39、40の点D、D’、Fにおける圧力)を意 味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける 低圧(すなわち、図36、37、42、43の点A、F、S、 Uにおける圧力や図39、40の点A、Eにおける圧� �)を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクル� ��おける中間圧(すなわち、図36、37、42、43の� ��B、C、G、G’、J、Kにおける圧力や図39、40の 点B、C、G、G’、I、L)を意味している。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図34及び図35の� �線で示される冷却運転状態とされる。また� �熱源側膨張機構としての第1膨張機構5a及び� �用側膨張機構5cは、開度調節される。そして 、切換機構3が冷却運転状態となるため、中� �冷媒管8の中間熱交換器開閉弁12が開けられ� �そして、中間熱交換器バイパス管9の中間熱� ��換器バイパス開閉弁11が閉められることに� �って、中間熱交換器7が冷却器として機能す� ��状態にされる。また、切換機構3を冷却運転 状態にしている際には、気液分離器としての レシーバ18による中間圧インジェクションを� ��わずに、第2後段側インジェクション管19を� ��じて、エコノマイザ熱交換器20において加� �された冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻すエコ ノマイザ熱交換器20による中間圧インジェク� ��ョンを行うようにしている。より具体的に� ��、第1後段側インジェクション開閉弁18dは閉 状態にされて、第2後段側インジェクション� �19aは、上述の変形例2と同様の開度調節がな� ��れる。さらに、切換機構3を冷却運転状態に している際には、過冷却熱交換器96を使用す� ��ため、第2吸入戻し弁95aについても、開度調 節される。より具体的には、本変形例におい て、第2吸入戻し弁95aは、過冷却熱交換器96の 第2吸入戻し管95側の出口における冷媒の過熱 度が目標値になるように開度調節される、い わゆる過熱度制御がなされるようになってい る。本変形例において、過冷却熱交換器96の� ��2吸入戻し管95側の出口における冷媒の過熱� ��は、吸入圧力センサ60により検出される低� �を飽和温度に換算し、過冷却熱交出口温度� �ンサ59により検出される冷媒温度からこの冷 媒の飽和温度値を差し引くことによって得ら れる。尚、本変形例では採用していないが、 過冷却熱交換器96の第2吸入戻し管95側の入口� ��温度センサを設けて、この温度センサによ� ��検出される冷媒温度を過冷却熱交出口温度� ��ンサ59により検出される冷媒温度から差し� �くことによって、過冷却熱交換器96の第2吸� �戻し管95側の出口における冷媒の過熱度を得 るようにしてもよい。また、第2吸入戻し弁95 aの開度調節は、過熱度制御に限られるもの� �はなく、例えば、冷媒回路310における冷媒� �環量等に応じて所定開度だけ開けるように� �るものであってもよい。

 この冷媒回路310の状態において、低圧の� ��媒(図34~図37の点A参照)は、吸入管2aから圧縮 機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって 中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管8� �吐出される(図34~図37の点A参照)。この前段側 の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒は� ��中間熱交換器7において、熱源側ファン40に� ��って供給される冷却源としての空気と熱交� ��を行うことで冷却される(図34~図37の点C参照 )。この中間熱交換器7において冷却された冷� ��は、第2後段側インジェクション管19から後� ��側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図34~図37の� �K参照)と合流することでさらに冷却される(� �34~図37の点G参照)。次に、第2後段側インジェ クション管19から戻る冷媒と合流した(すなわ ち、エコノマイザ熱交換器20による中間圧イ� ��ジェクションが行われた)中間圧の冷媒は、 圧縮要素2cの後段側に接続された圧縮要素2d� �吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2か� ��吐出管2bに吐出される(図34~図37の点D参照)。 ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷� �は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によ� ��て、臨界圧力(すなわち、図36に示される臨� ��点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで� ��縮されている。そして、この圧縮機構2から 吐出された高圧の冷媒は、油分離機構41を構� ��する油分離器41aに流入し、同伴する冷凍機� ��が分離される。また、油分離器41aにおいて� ��圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分� ��機構41を構成する油戻し管41bに流入し、油� �し管41bに設けられた減圧機構41cで減圧され� �後に圧縮機構2の吸入管2aに戻されて、再び� �圧縮機構2に吸入される。次に、油分離機構4 1において冷凍機油が分離された後の高圧の� �媒は、逆止機構42及び切換機構3を通じて、� �媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4� ��送られる。そして、熱源側熱交換器4に送ら れた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器4におい� �、熱源側ファン40によって供給される冷却源 としての空気と熱交換を行って冷却される(� �34~図37の点E参照)。そして、熱源側熱交換器4 において冷却された高圧の冷媒は、その一部 が第2後段側インジェクション管19に分岐され る。そして、第2後段側インジェクション管19 を流れる冷媒は、第2後段側インジェクショ� �弁19aにおいて中間圧付近まで減圧された後� �、エコノマイザ熱交換器20に送られる(図34~� �37の点J参照)。また、第2後段側インジェクシ ョン管19に分岐された後の冷媒は、エコノマ� ��ザ熱交換器20に流入し、第2後段側インジェ� ��ション管19を流れる冷媒と熱交換を行って� �却される(図34~図37の点H参照)。一方、第2後� �側インジェクション管19を流れる冷媒は、放 熱器としての熱源側熱交換器4において冷却� �れた高圧の冷媒と熱交換を行って加熱され� �(図34~図37の点K参照)、上述のように、前段側 の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒に� ��流することになる。そして、エコノマイザ� ��交換器20において冷却された高圧の冷媒は� �第1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減� �されてレシーバ18内に一時的に溜められる(� �34~図37の点I参照)。そして、レシーバ18内に� �められた冷媒は、その一部が第2吸入戻し管9 5に分岐される。そして、第2吸入戻し管95を� �れる冷媒は、第2吸入戻し弁95aにおいて低圧� ��近まで減圧された後に、過冷却熱交換器96� �送られる(図34~図37の点S参照)。また、第2吸� �戻し管95に分岐された後の冷媒は、過冷却熱 交換器96に流入し、第2吸入戻し管95を流れる� ��媒と熱交換を行ってさらに冷却される(図34~ 図37の点R参照)。一方、第2吸入戻し管95を流� �る冷媒は、エコノマイザ熱交換器20において 冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱 されて(図34~図37の点U参照)、圧縮機構2の吸入 側(ここでは、吸入管2a)を流れる冷媒に合流� �ることになる。この過冷却熱交換器96におい て冷却された冷媒は、利用側膨張機構5cに送� ��れて、利用側膨張機構5cによって減圧され� �低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の� �発器として機能する利用側熱交換器6に送ら� ��る(図34~図37の点F参照)。そして、利用側熱� �換器6に送られた低圧の気液二相状態の冷媒� ��、加熱源としての水や空気と熱交換を行っ� ��加熱されて、蒸発することになる(図34~図37� ��点A参照)。そして、この利用側熱交換器6に� ��いて加熱された低圧の冷媒は、切換機構3を 経由して、再び、圧縮機構2に吸入される。� �のようにして、冷房運転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1で は、上述の変形例2における冷房運転と同様� �中間熱交換器7を冷却器として機能させるこ� ��に加えて、第2後段側インジェクション管19� ��びエコノマイザ熱交換器20を設けて熱源側� �交換器4から膨張機構5a、5cに送られる冷媒を 分岐して後段側の圧縮要素2dに戻すようにし� ��いるため、上述の変形例2と同様、外部への 放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素2dに� ��入される冷媒の温度をさらに低く抑えるこ� ��ができる(図37の点C、G参照)。これにより、� ��縮機構2から吐出される冷媒の温度が低く抑 えられ(図37の点D、D’参照)、第2後段側イン� �ェクション管19及びエコノマイザ熱交換器20� ��設けていない場合に比べて、図37の点C、D’ 、D、Gを結ぶことによって囲まれる面積に相� ��する分の放熱ロスをさらに小さくできるこ� ��から、圧縮機構2の消費動力をさらに減らし 、運転効率を一層向上させることができる。

 しかも、本変形例では、レシーバ18から利� �側膨張機構5cへ送られる冷媒(図34~図37の点I� �照)を過冷却熱交換器96によって過冷却状態� �で冷却することができるため(図36、図37の点 R参照)、各利用側膨張機構5cへの分配時に偏� �を生じるおそれを少なくすることができる� �
 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図34及び図38の� �線で示される加熱運転状態とされる。また� �熱源側膨張機構としての第1膨張機構5a及び� �用側膨張機構5cは、開度調節される。そして 、切換機構3が加熱運転状態となるため、中� �冷媒管8の中間熱交換器開閉弁12が閉められ� �そして、中間熱交換器バイパス管9の中間熱� ��換器バイパス開閉弁11が開けられることに� �って、中間熱交換器7が冷却器として機能し� ��い状態にされる。また、切換機構3を加熱運 転状態にしている際には、エコノマイザ熱交 換器20による中間圧インジェクションを行わ� ��に、第1後段側インジェクション管18cを通じ て、気液分離器としてのレシーバ18から冷媒� ��後段側の圧縮要素2dに戻すレシーバ18による 中間圧インジェクションを行うようにしてい る。より具体的には、第1後段側インジェク� �ョン開閉弁18dが開状態にされて、第2後段側� ��ンジェクション弁19aが全閉状態にされる。� ��らに、切換機構3を加熱運転状態にしている 際には、過冷却熱交換器96を使用しないため� ��第2吸入戻し弁95aについても全閉状態にされ る。

 この冷媒回路310の状態において、低圧の� ��媒(図34、図38~図40の点A参照)は、吸入管2aか� ��圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮要素2cに� ��って中間圧力まで圧縮された後に、中間冷� ��管8に吐出される(図34、図38~図40の点B参照)� �この前段側の圧縮要素2cから吐出された中間 圧の冷媒は、上述の実施形態及びその変形例 における暖房運転時と同様、中間熱交換器7� �通過せずに(すなわち、冷却されることなく) 、中間熱交換器バイパス管9を通過する(図34� �図38~図40の点C参照)。この中間熱交換器7によ って冷却されることなく中間熱交換器バイパ ス管9を通過した中間圧の冷媒は、レシーバ18 から第1後段側インジェクション管18cを通じ� �後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図34、図 38~図40の点M参照)と合流することで冷却され� �(図34、図38~図40の点G参照)。次に、第1後段側 インジェクション管18cから戻る冷媒と合流し た(すなわち、気液分離器としてのレシーバ18 による中間圧インジェクションが行われた)� �間圧の冷媒は、圧縮要素2cの後段側に接続さ れた圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮され� ��、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図34� ��図38~図40の点D参照)。ここで、圧縮機構2か� �吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同� �、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作によっ� ��、臨界圧力(すなわち、図39に示される臨界� ��CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力まで圧� ��されている。そして、この圧縮機構2から吐 出された高圧の冷媒は、油分離機構41を構成� ��る油分離器41aに流入し、同伴する冷凍機油� ��分離される。また、油分離器41aにおいて高� ��の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離� ��構41を構成する油戻し管41bに流入し、油戻� �管41bに設けられた減圧機構41cで減圧された� �に圧縮機構2の吸入管2aに戻されて、再び、� �縮機構2に吸入される。次に、油分離機構41� �おいて冷凍機油が分離された後の高圧の冷� �は、逆止機構42及び切換機構3を通じて、冷� �の放熱器として機能する利用側熱交換器6に� ��られて、冷却源としての水や空気と熱交換� ��行って冷却される(図34、図38~図40の点F参照) 。そして、利用側熱交換器6において冷却さ� �た高圧の冷媒は、利用側膨張機構5cによって 中間圧付近まで減圧された後に、レシーバ18� ��に一時的に溜められるとともに気液分離が� ��われる(図34、図38~図40の点I、L、M参照)。そ� ��て、レシーバ18において気液分離されたガ� �冷媒は、第1後段側インジェクション管18cに� ��ってレシーバ18の上部から抜き出されて、� �述のように、前段側の圧縮要素2cから吐出さ れた中間圧の冷媒に合流することになる。そ して、レシーバ18内に溜められた液冷媒は、� ��1膨張機構5aによって減圧されて低圧の気液� ��相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として� ��能する熱源側熱交換器4に送られる(図34、図 38~図40の点E参照)。そして、熱源側熱交換器4� ��送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱� ��側熱交換器4において、熱源側ファン40によ� ��て供給される加熱源としての空気と熱交換� ��行って加熱されて、蒸発することになる(図 34、図38~図40の点A参照)。そして、この熱源側 熱交換器4において加熱されて蒸発した低圧� �冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧縮� ��構2に吸入される。このようにして、暖房運 転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1で は、上述の変形例1における暖房運転と同様� �中間熱交換器7を冷却器として機能しない状� ��にするとともに、第1後段側インジェクショ ン管18cを設けて利用側熱交換器4から膨張機� �5a、5cに送られる冷媒を分岐して後段側の圧� ��要素2dに戻すようにしているため、上述の� �形例1と同様、外部への放熱を行うことなく� ��後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の温� �を低く抑えることができる(図40の点C、G、G� �参照)。これにより、圧縮機構2から吐出され る冷媒の温度が低くなり利用側熱交換器6に� �ける冷媒の単位流量当たりの加熱能力は小� �くなるものの(図40の点D、D’、F参照)、後段� ��の圧縮要素2dから吐出される冷媒の流量は� �加することから、利用側熱交換器6における� ��熱能力の低下が抑えられることになり、そ� ��結果、圧縮機構2の消費動力を減らし、運転 効率を向上させることができる。

 <除霜運転>
 上述の実施形態では、切換機構3を冷却運転 状態に切り換えることで熱源側熱交換器4の� �霜を行う逆サイクル除霜運転を採用してい� �ため、利用側熱交換器6を冷媒の放熱器とし� ��機能させたいのにもかかわらず、利用側熱� ��換器6を冷媒の蒸発器として機能させること になり、利用側の温度低下が生じるという問 題がある。また、逆サイクル除霜運転は、熱 源としての空気の温度が低い条件において、 中間熱交換器7を冷却器として機能させない� �態で行なわれる冷房運転であるため、冷凍� �イクルにおける低圧が低くなり、前段側の� �縮要素2cから吸入される冷媒の流量が減少し てしまう。そうすると、冷媒回路10を循環す� ��冷媒の流量が減少し、熱源側熱交換器4を流 れる冷媒の流量を確保できなくなるため、熱 源側熱交換器4の除霜に時間がかかるという� �題も生じる。そして、このような問題は、� �変形例の構成においても当てはまる。

 そこで、本変形例では、図12に示される� �テップS2において、逆サイクル除霜運転を行 う際に、上述の変形例2と同様、中間熱交換� �7を冷却器として機能させない状態にすると� ��もに、第2後段側インジェクション管19を用� ��て(すなわち、第2後段側インジェクション� �19aを開状態にして、エコノマイザ熱交換器20 による中間圧インジェクションを行い)、熱� �側熱交換器4から利用側熱交換器6に送られる 冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻しながら、逆� ��イクル除霜運転を行うようにしている(図41� ��照)。ここで、第2後段側インジェクション� �19aは、上述の変形例2と同様の開度制御がな� ��れる。しかも、このステップS2においては� �第2吸入戻し管95を用いて(すなわち、第2吸入 戻し弁95aを開状態にして)、熱源側熱交換器4� ��ら利用側熱交換器6に送られる冷媒を圧縮機 構2の吸入側に戻しながら、逆サイクル除霜� �転を行うようにしている(図41参照)。ここで� ��第2吸入戻し弁95aの開度は、冷房運転時にお ける第2吸入戻し弁95aの開度よりも大きくな� �ように開度制御を行っている。例えば、第2� ��入戻し弁95aの全閉状態における開度を0%、� �つ、全開状態における開度を100%とし、冷房� ��転時に第2吸入戻し弁95aが50%以下の開度範囲 で制御されている場合には、このステップS2� ��おける第2吸入戻し弁95aは、70%程度まで開度 が大きくなるように制御され、ステップS3に� ��いて、熱源側熱交換器4の除霜が完了したと 判定されるまで、その開度で固定される。

 これにより、中間熱交換器7を冷却器とし て機能させない状態で、かつ、エコノマイザ 熱交換器20による中間圧インジェクションを� ��う冷房運転(図41~図43に示される点A→点B、C� ��点G→点D→点E→点H→点I→点R→点Fの順で行 われる冷凍サイクル)が行われることになり� �中間熱交換器7から外部へ放熱が行われるの� ��防いで(すなわち、図43の点G、D、D’、G’を 結ぶことによって囲まれる面積に相当する分 の放熱を防ぐことができる)、熱源側熱交換� �4の除霜能力の低下を抑えるとともに(この点 は、上述の実施形態における除霜運転と同様 である)、上述の変形例2と同様に、利用側熱� ��換器6を流れる冷媒の流量を減らしつつ、熱 源側熱交換器を流れる冷媒の流量を確保する ことができ、これにより、逆サイクル除霜運 転を行う際に、利用側の温度低下を抑えつつ 、熱源側熱交換器4の除霜時間を短縮するこ� �ができるようになっている。尚、本変形例� �おける除霜運転の他のステップS1、S3、S4は� �上述の実施形態における除霜運転と同様で� �るため、ここでは説明を省略する。

 しかも、本変形例では、第2吸入戻し管95� ��通じて圧縮機構2の吸入側に冷媒を戻すよう にするとともに、第2吸入戻し弁95aの開度制� �によって第2吸入戻し管95を通じて戻される� �媒の流量を制御することが可能であること� �ら、例えば、上述のように、冷房運転時に� �ける第2吸入戻し弁95aの開度よりも大きくな� ��ように開度制御を行うことで、後段側の圧� ��要素2dに戻す冷媒の流量を大幅に増加させ� �これにより、利用側熱交換器6を流れる冷媒� ��流量をさらに減らしつつ、熱源側熱交換器4 を流れる冷媒の流量をさらに増やすことがで きる。このように、本変形例では、逆サイク ル除霜運転時にも第2吸入戻し管95を通じて圧 縮機構2の吸入側に冷媒を戻すようにしてい� �ため、上述の変形例2における作用効果に加� ��て、利用側の温度低下を抑える効果をさら� ��高めることができる。

 (6)変形例4
 上述の実施形態及びその変形例では、1台の 一軸二段圧縮構造の圧縮機21によって、2つの 圧縮要素2c、2dのうちの前段側の圧縮要素か� �吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次� �縮する二段圧縮式の圧縮機構2が構成されて� ��るが、三段圧縮式等のような二段圧縮式よ� ��も多段の圧縮機構を採用してもよいし、ま� ��、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及� ��/又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機 を複数台直列に接続することで多段の圧縮機 構を構成してもよい。また、利用側熱交換器 6が多数接続される場合等のように、圧縮機� �の能力を大きくする必要がある場合には、� �段圧縮式の圧縮機構を2系統以上並列に接続� ��た並列多段圧縮式の圧縮機構を採用しても� ��い。
 例えば、図44に示されるように、上述の変� �例3における冷媒回路310(図34参照)において、 二段圧縮式の圧縮機構2に代えて、二段圧縮� �の圧縮機構103、104を並列に接続した圧縮機� �102を採用した冷媒回路410にしてもよい。

 ここで、第1圧縮機構103は、本変形例にお いて、2つの圧縮要素103c、103dで冷媒を二段圧 縮する圧縮機29から構成されており、圧縮機� ��102の吸入母管102aから分岐された第1吸入枝� �103a、及び、圧縮機構102の吐出母管102bに合流 する第1吐出枝管103bに接続されている。第2圧 縮機構104は、本変形例において、2つの圧縮� �素104c、104dで冷媒を二段圧縮する圧縮機30か� ��構成されており、圧縮機構102の吸入母管102a から分岐された第2吸入枝管104a、及び、圧縮� ��構102の吐出母管102bに合流する第2吐出枝管10 4bに接続されている。尚、圧縮機29、30は、上 述の実施形態及びその変形例における圧縮機 21と同様の構成であるため、圧縮要素103c、103 d、104c、104dを除く各部を示す符号をそれぞれ 29番台や30番台に置き換えることとし、ここ� �は、説明を省略する。そして、圧縮機29は、 第1吸入枝管103aから冷媒を吸入し、この吸入� ��れた冷媒を圧縮要素103cによって圧縮した後 に中間冷媒管8を構成する第1入口側中間枝管8 1に吐出し、第1入口側中間枝管81に吐出され� �冷媒を中間冷媒管8を構成する中間母管82及� �第1出口側中間枝管83を通じて圧縮要素103dに� ��入させて冷媒をさらに圧縮した後に第1吐出 枝管103bに吐出するように構成されている。� �縮機30は、第2吸入枝管104aから冷媒を吸入し� ��この吸入された冷媒を圧縮要素104cによって 圧縮した後に中間冷媒管8を構成する第2入口� ��中間枝管84に吐出し、第2入口側中間枝管84� �吐出された冷媒を中間冷媒管8を構成する中� ��母管82及び第2出口側中間枝管85を通じて圧� �要素104dに吸入させて冷媒をさらに圧縮した� ��に第2吐出枝管104bに吐出するように構成さ� �ている。中間冷媒管8は、本変形例において� ��圧縮要素103d、104dの前段側に接続された圧� �要素103c、104cから吐出された冷媒を、圧縮要 素103c、104cの後段側に接続された圧縮要素103d 、104dに吸入させるための冷媒管であり、主� �して、第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103c の吐出側に接続される第1入口側中間枝管81と 、第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cの吐� ��側に接続される第2入口側中間枝管84と、両� ��口側中間枝管81、84が合流する中間母管82と� ��中間母管82から分岐されて第1圧縮機構103の� ��段側の圧縮要素103dの吸入側に接続される第 1出口側中間枝管83と、中間母管82から分岐さ� ��て第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104dの� �入側に接続される第2出口側中間枝管85とを� �している。また、吐出母管102bは、圧縮機構1 02から吐出された冷媒を切換機構3に送るため の冷媒管であり、吐出母管102bに接続される� �1吐出枝管103bには、第1油分離機構141と第1逆� ��機構142とが設けられており、吐出母管102bに 接続される第2吐出枝管104bには、第2油分離機 構143と第2逆止機構144とが設けられている。� �1油分離機構141は、第1圧縮機構103から吐出さ れる冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離 して圧縮機構102の吸入側へ戻す機構であり、 主として、第1圧縮機構103から吐出される冷� �に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第1� ��分離器141aと、第1油分離器141aに接続されて� ��り冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構1 02の吸入側に戻す第1油戻し管141bとを有して� �る。第2油分離機構143は、第2圧縮機構104から 吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒か ら分離して圧縮機構102の吸入側へ戻す機構で あり、主として、第2圧縮機構104から吐出さ� �る冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離� �る第2油分離器143aと、第2油分離器143aに接続� ��れており冷媒から分離された冷凍機油を圧� ��機構102の吸入側に戻す第2油戻し管143bとを� �している。本変形例において、第1油戻し管1 41bは、第2吸入枝管104aに接続されており、第2 油戻し管143cは、第1吸入枝管103aに接続されて いる。このため、第1圧縮機構103内に溜まっ� �冷凍機油の量と第2圧縮機構104内に溜まった� ��凍機油の量との間に偏りに起因して第1圧縮 機構103から吐出される冷媒に同伴する冷凍機 油の量と第2圧縮機構104から吐出される冷媒� �同伴する冷凍機油の量との間に偏りが生じ� �場合であっても、圧縮機構103、104のうち冷� �機油の量が少ない方に冷凍機油が多く戻る� �とになり、第1圧縮機構103内に溜まった冷凍� ��油の量と第2圧縮機構104内に溜まった冷凍機 油の量との間の偏りが解消されるようになっ ている。また、本変形例において、第1吸入� �管103aは、第2油戻し管143bとの合流部から吸� �母管102aとの合流部までの間の部分が、吸入� ��管102aとの合流部に向かって下り勾配になる ように構成されており、第2吸入枝管104aは、� ��1油戻し管141bとの合流部から吸入母管102aと� ��合流部までの間の部分が、吸入母管102aとの 合流部に向かって下り勾配になるように構成 されている。このため、圧縮機構103、104のい ずれか一方が停止中であっても、運転中の圧 縮機構に対応する油戻し管から停止中の圧縮 機構に対応する吸入枝管に戻される冷凍機油 は、吸入母管102aに戻ることになり、運転中� �圧縮機構の油切れが生じにくくなっている� �油戻し管141b、143bには、油戻し管141b、143bを� ��れる冷凍機油を減圧する減圧機構141c、143c� �設けられている。逆止機構142、144は、圧縮� �構103、104の吐出側から切換機構3への冷媒の� ��れを許容し、かつ、切換機構3から圧縮機構 103、104の吐出側への冷媒の流れを遮断するた めの機構である。

 このように、圧縮機構102は、本変形例にお� ��て、2つの圧縮要素103c、103dを有するととも� ��これらの圧縮要素103c、103dのうちの前段側� �圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧� �要素で順次圧縮するように構成された第1圧� ��機構103と、2つの圧縮要素104c、104dを有する� ��ともにこれらの圧縮要素104c、104dのうちの� �段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段� �の圧縮要素で順次圧縮するように構成され� �第2圧縮機構104とを並列に接続した構成とな� ��ている。
 また、中間熱交換器7は、本変形例において 、中間冷媒管8を構成する中間母管82に設けら れており、冷房運転時には、第1圧縮機構103� �前段側の圧縮要素103cから吐出された冷媒と� ��2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cから吐� �された冷媒とが合流したものを冷却する熱� �換器である。すなわち、中間熱交換器7は、� ��房運転時には、2つの圧縮機構103、104に共通 の冷却器として機能するものとなっている。 このため、多段圧縮式の圧縮機構103、104を複 数系統並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮 機構102に対して中間熱交換器7を設ける際の� �縮機構102周りの回路構成の簡素化が図られ� �いる。

 また、中間冷媒管8を構成する第1入口側� �間枝管81には、第1圧縮機構103の前段側の圧� �要素103cの吐出側から中間母管82側への冷媒� �流れを許容し、かつ、中間母管82側から前段 側の圧縮要素103cの吐出側への冷媒の流れを� �断するための逆止機構81aが設けられており� �中間冷媒管8を構成する第2入口側中間枝管84� ��は、第2圧縮機構103の前段側の圧縮要素104c� �吐出側から中間母管82側への冷媒の流れを許 容し、かつ、中間母管82側から前段側の圧縮� ��素104cの吐出側への冷媒の流れを遮断するた めの逆止機構84aが設けられている。本変形例 においては、逆止機構81a、84aとして逆止弁が 使用されている。このため、圧縮機構103、104 のいずれか一方が停止中であっても、運転中 の圧縮機構の前段側の圧縮要素から吐出され た冷媒が中間冷媒管8を通じて、停止中の圧� �機構の前段側の圧縮要素の吐出側に達する� �いうことが生じないため、運転中の圧縮機� �の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が� �停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素内を� �じて圧縮機構102の吸入側に抜けて停止中の� �縮機構の冷凍機油が流出するということが� �じなくなり、これにより、停止中の圧縮機� �を起動する際の冷凍機油の不足が生じにく� �なっている。尚、圧縮機構103、104間に運転� �優先順位を設けている場合(例えば、第1圧縮 機構103を優先的に運転する圧縮機構とする場 合)には、上述の停止中の圧縮機構に該当す� �ことがあるのは、第2圧縮機構104に限られる� ��とになるため、この場合には、第2圧縮機構 104に対応する逆止機構84aだけを設けるように してもよい。

 また、上述のように、第1圧縮機構103を優 先的に運転する圧縮機構とする場合において は、中間冷媒管8が圧縮機構103、104に共通に� �けられているため、運転中の第1圧縮機構103� ��対応する前段側の圧縮要素103cから吐出され た冷媒が中間冷媒管8の第2出口側中間枝管85� �通じて、停止中の第2圧縮機構104の後段側の� ��縮要素104dの吸入側に達し、これにより、運 転中の第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103c� ��ら吐出された冷媒が、停止中の第2圧縮機構 104の後段側の圧縮要素104d内を通じて圧縮機� �102の吐出側に抜けて停止中の第2圧縮機構104� ��冷凍機油が流出して、停止中の第2圧縮機構 104を起動する際の冷凍機油の不足が生じるお それがある。そこで、本変形例では、第2出� �側中間枝管85に開閉弁85aを設け、第2圧縮機� �104が停止中の場合には、この開閉弁85aによ� �て第2出口側中間枝管85内の冷媒の流れを遮� �するようにしている。これにより、運転中� �第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cから吐 出された冷媒が中間冷媒管8の第2出口側中間� ��管85を通じて、停止中の第2圧縮機構104の後� ��側の圧縮要素104dの吸入側に達することがな くなるため、運転中の第1圧縮機構103の前段� �の圧縮要素103cから吐出された冷媒が、停止� ��の第2圧縮機構104の後段側の圧縮要素104d内� �通じて圧縮機構102の吐出側に抜けて停止中� �第2圧縮機構104の冷凍機油が流出するという� ��とが生じなくなり、これにより、停止中の� ��2圧縮機構104を起動する際の冷凍機油の不足 がさらに生じにくくなっている。尚、本変形 例においては、開閉弁85aとして電磁弁が使用 されている。

 また、第1圧縮機構103を優先的に運転する 圧縮機構とする場合においては、第1圧縮機� �103の起動に続いて第2圧縮機構104を起動する� ��とになるが、この際、中間冷媒管8が圧縮機 構103、104に共通に設けられているため、第2� �縮機構104の前段側の圧縮要素103cの吐出側の� ��力及び後段側の圧縮要素103dの吸入側の圧力 が、前段側の圧縮要素103cの吸入側の圧力及� �後段側の圧縮要素103dの吐出側の圧力よりも� ��くなった状態から起動することになり、安� ��的に第2圧縮機構104を起動することが難しい 。そこで、本変形例では、第2圧縮機構104の� �段側の圧縮要素104cの吐出側と後段側の圧縮� ��素104dの吸入側とを接続する起動バイパス管 86を設けるとともに、この起動バイパス管86� �開閉弁86aを設け、第2圧縮機構104が停止中の� ��合には、この開閉弁86aによって起動バイパ� ��管86内の冷媒の流れを遮断し、かつ、開閉� �85aによって第2出口側中間枝管85内の冷媒の� �れを遮断するようにし、第2圧縮機構104を起� ��する際に、開閉弁86aによって起動バイパス� ��86内に冷媒を流すことができる状態にする� �とで、第2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104c から吐出される冷媒を第1圧縮機構103の前段� �の圧縮要素103cから吐出される冷媒に合流さ� ��ることなく、起動バイパス管86を通じて後� �側の圧縮要素104dに吸入させるようにして、� ��縮機構102の運転状態が安定した時点(例えば 、圧縮機構102の吸入圧力、吐出圧力及び中間 圧力が安定した時点)で、開閉弁85aによって� �2出口側中間枝管85内に冷媒を流すことがで� �る状態にし、かつ、開閉弁86aによって起動� �イパス管86内の冷媒の流れを遮断して、通常 の冷房運転や暖房運転に移行することができ るようになっている。尚、本変形例において 、起動バイパス管86は、その一端が第2出口側 中間枝管85の開閉弁85aと第2圧縮機構104の後段 側の圧縮要素104dの吸入側との間に接続され� �その他端が第2圧縮機構104の前段側の圧縮要� ��104cの吐出側と第2入口側中間枝管84の逆止機 構84aとの間に接続されており、第2圧縮機構10 4を起動する際に、第1圧縮機構103の中間圧部� ��の影響を受けにくい状態にできるようにな� ��ている。また、本変形例においては、開閉� ��86aとして電磁弁が使用されている。

 また、本変形例の空気調和装置1の冷房運転 や暖房運転、除霜運転の動作は、圧縮機構2� �代えて設けられた圧縮機構102によって、圧� �機構102周りの回路構成がやや複雑化したこ� �による変更点を除いては、上述の変形例3に� ��ける動作(図34~図43及びその関連記載)と基本 的に同じであるため、ここでは、説明を省略 する。
 そして、本変形例の構成においても、上述� ��変形例3と同様の作用効果を得ることができ る。
 (7)他の実施形態
 以上、本発明の実施形態及びその変形例に� ��いて図面に基づいて説明したが、具体的な� ��成は、これらの実施形態及びその変形例に� ��られるものではなく、発明の要旨を逸脱し� ��い範囲で変更可能である。

 例えば、上述の実施形態及びその変形例に� ��いて、利用側熱交換器6を流れる冷媒と熱交 換を行う加熱源又は冷却源としての水やブラ インを使用するとともに、利用側熱交換器6� �おいて熱交換された水やブラインと室内空� �とを熱交換させる二次熱交換器を設けた、� �わゆる、チラー型の空気調和装置に本発明� �適用してもよい。
 また、上述のチラータイプの空気調和装置� ��他の型式の冷凍装置であっても、冷却運転� ��加熱運転とを切り換え可能に構成された冷� ��回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を冷� ��として使用して多段圧縮式冷凍サイクルを� ��うものであれば、本発明を適用可能である� ��
 また、超臨界域で作動する冷媒としては、� ��酸化炭素に限定されず、エチレン、エタン� ��酸化窒素等を使用してもよい。