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Patent Searching and Data


Title:
REFRIGERATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/136581
Kind Code:
A1
Abstract:
An air-conditioning device (1) is provided with a two-stage compression type compression mechanism (2), a heat source side heat exchanger (4), an expansion mechanism (5), a use side heat exchanger (6), a switching mechanism (3), a first latter-stage side injection pipe (18c), an intermediate heat exchanger (7), an intermediate heat exchanger bypass pipe (9), and a liquid injection pipe (18h).  In the air-conditioning device (1), injection quantity optimizing control for controlling the flow rate of a refrigerant to be returned to a latter-stage side compression element (2d) through the liquid injection pipe (18h) in such a manner that the injection ratio that is the ratio of the flow rate of the refrigerant to be returned to the latter-stage side compression element (2d) through the first latter-stage side injection pipe (18c) and the liquid injection pipe (18h) to the flow rate of the refrigerant to be discharged from the compression mechanism (2) is higher during a heating operation than during a cooling operation is performed.

Inventors:
FUJIMOTO, Shuji (Sakai Plant DAIKIN INDUSTRIES, LTD., 1304, Kanaoka-cho, Kita-ku, Sakai-sh, Osaka 11, 〒5918511, JP)
藤本 修二 (〒11 大阪府堺市北区金岡町1304番地 ダイキン工業株式会社 堺製作所 金岡工場内 Osaka, 〒5918511, JP)
Application Number:
JP2009/058439
Publication Date:
November 12, 2009
Filing Date:
April 30, 2009
Export Citation:
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Assignee:
DAIKIN INDUSTRIES, LTD. (Umeda Center Building, 4-12 Nakazaki-Nishi 2-Chome, Kita-ku, Osaka-sh, Osaka 23, 〒5308323, JP)
ダイキン工業株式会社 (〒23 大阪府大阪市北区中崎西2丁目4番12号梅田センタービル Osaka, 〒5308323, JP)
FUJIMOTO, Shuji (Sakai Plant DAIKIN INDUSTRIES, LTD., 1304, Kanaoka-cho, Kita-ku, Sakai-sh, Osaka 11, 〒5918511, JP)
International Classes:
F25B1/00; F25B1/10; F25B43/00
Attorney, Agent or Firm:
SHINJYU GLOBAL IP (South Forest Bldg, 1-4-19 Minamimori-machi, Kita-ku, Osaka-sh, Osaka 54, 〒5300054, JP)
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Claims:
 複数の圧縮要素を有しており、前記複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成された圧縮機構(2)と、
 冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱源側熱交換器(4)と、
 冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する利用側熱交換器(6)と、
 前記圧縮機構、前記熱源側熱交換器、前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、前記圧縮機構、前記利用側熱交換器、前記熱源側熱交換器の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換える切換機構(3)と、
 前記熱源側熱交換器又は前記利用側熱交換器において放熱した冷媒を分岐して前記後段側の圧縮要素に戻すための後段側インジェクション管(18c、18h、19)と、
 前記前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を前記後段側の圧縮要素に吸入させるための中間冷媒管(8)に設けられ、前記切換機構を前記冷却運転状態にする冷却運転時に、前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器(7)と、
 前記中間熱交換器をバイパスするように前記中間冷媒管に接続され、前記切換機構を前記加熱運転状態にする加熱運転時に、前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒が前記中間熱交換器によって冷却されないようにする中間熱交換器バイパス管(9)とを備え、
 前記圧縮機構から吐出される冷媒の流量に対する前記後段側インジェクション管を通じて前記後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量の比であるインジェクション比が、前記冷却運転時よりも前記加熱運転時のほうが大きくなるように、前記後段側インジェクション管を通じて前記後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御するインジェクション量最適化制御を行う、
冷凍装置(1)。
 前記インジェクション量最適化制御は、前記後段側の圧縮要素の吸入における冷媒の過熱度が目標値になるように、前記後段側インジェクション管(18c、18h、19)を通じて前記後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御するものであり、前記加熱運転時における過熱度の目標値が前記冷却運転時における過熱度の目標値以下になるように設定される、請求項1に記載の冷凍装置(1)。
 前記熱源側熱交換器(4)又は前記利用側熱交換器(6)において放熱した冷媒を気液分離する気液分離器(18)をさらに備え、
 前記後段側インジェクション管は、前記気液分離器において気液分離されたガス冷媒を前記後段側の圧縮要素に戻すための第1後段側インジェクション管(18c)と、放熱器として機能する前記熱源側熱交換器(4)又は前記利用側熱交換器(6)と前記気液分離器(18)との間から冷媒を分岐して前記後段側の圧縮要素に戻す第2後段側インジェクション管(18h)とを有しており、
 前記インジェクション量最適化制御は、前記後段側の圧縮要素の吸入における冷媒の過熱度が目標値になるように、前記第2後段側インジェクション管(18h)を通じて前記後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御するものであり、前記加熱運転時における過熱度の目標値が前記冷却運転時における過熱度の目標値以下になるように設定される、
請求項1に記載の冷凍装置(1)。
 前記加熱運転時における過熱度の目標値は、前記冷却運転時における過熱度の目標値と同じ値に設定される、請求項2又は3に記載の冷凍装置(1)。
 前記熱源側熱交換器(4)又は前記利用側熱交換器(6)において放熱した冷媒と前記後段側インジェクション管(19)を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器(20)をさらに備え、
 前記インジェクション量最適化制御は、前記エコノマイザ熱交換器の前記後段側インジェクション管側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように、前記後段側インジェクション管を通じて前記後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御するものであり、前記加熱運転時における過熱度の目標値が前記冷却運転時における過熱度の目標値よりも小さくなるように設定される、
請求項1に記載の冷凍装置(1)。
 前記加熱運転時における過熱度の目標値は、前記冷却運転時における過熱度の目標値に対して5℃から10℃だけ小さい値に設定される、請求項5に記載の冷凍装置(1)。
 前記加熱運転時に前記利用側熱交換器(6)において放熱した冷媒を気液分離する気液分離器(18)をさらに備え、
 前記後段側インジェクション管は、前記加熱運転時に前記気液分離器において気液分離されたガス冷媒を前記後段側の圧縮要素に戻すための第1後段側インジェクション管(18c)と、前記加熱運転時に前記利用側熱交換器と前記気液分離器(18)との間から冷媒を分岐して前記後段側の圧縮要素に戻す第2後段側インジェクション管(18h)と、前記冷却運転時に前記熱源側熱交換器(4)において放熱した冷媒を分岐して前記後段側の圧縮要素に戻す第3後段側インジェクション管(19)とを有しており、
 前記冷却運転時に前記熱源側熱交換器において放熱した冷媒と前記第3後段側インジェクション管を流れる冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換器(20)をさらに備え、
 前記インジェクション量最適化制御は、前記冷却運転時において、前記後段側の圧縮要素の吸入における冷媒の過熱度が目標値になるように、前記第3後段側インジェクション管を通じて前記後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御するとともに、前記加熱運転時において、前記後段側の圧縮要素の吸入における冷媒の過熱度が目標値になるように、前記第2後段側インジェクション管を通じて前記後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御するものであり、前記加熱運転時における過熱度の目標値が前記冷却運転時における過熱度の目標値以下になるように設定される、
請求項1に記載の冷凍装置(1)。
 前記加熱運転時における過熱度の目標値は、前記冷却運転時における過熱度の目標値と同じ値に設定される、請求項7に記載の冷凍装置(1)。
Description:
冷凍装置

 本発明は、冷凍装置、特に、冷却運転と 熱運転とを切り換え可能で、かつ、中間圧 ンジェクションが可能な冷媒回路を有する 段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置に関 る。

 従来より、冷却運転と加熱運転とを切り え可能で、かつ、中間圧インジェクション 可能な冷媒回路を有する多段圧縮式冷凍サ クルを行う冷凍装置の1つとして、特許文献 1(特開2007-232263号公報)に示されるような、冷 運転と暖房運転とを切り換え可能で、かつ 中間圧インジェクションが可能な冷媒回路 有する二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気 和装置がある。この空気調和装置は、主と て、直列に接続された前後段2つの圧縮要素 を有する圧縮機と、四路切換弁と、室外熱交 換器と、室内熱交換器と、室外熱交換器又は 室内熱交換器において放熱した冷媒の一部を 後段側の圧縮要素に戻すための後段側インジ ェクション管とを有している。

 第1の発明にかかる冷凍装置は、圧縮機構 と、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する 熱源側熱交換器と、冷媒の蒸発器又は放熱器 として機能する利用側熱交換器と、切換機構 と、後段側インジェクション管と、中間熱交 換器と、中間熱交換器バイパス管とを備えて いる。圧縮機構は、複数の圧縮要素を有して おり、複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮 要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素 で順次圧縮するように構成されている。ここ で、「圧縮機構」とは、複数の圧縮要素が一 体に組み込まれた圧縮機や、単一の圧縮要素 が組み込まれた圧縮機及び/又は複数の圧縮 素が組み込まれた圧縮機を複数台接続した のを含む構成を意味している。また、「複 の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から 出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧 する」とは、「前段側の圧縮要素」及び「 段側の圧縮要素」という直列に接続された2 の圧縮要素を含むことだけを意味している ではなく、複数の圧縮要素が直列に接続さ ており、各圧縮要素間の関係が、上述の「 段側の圧縮要素」と「後段側の圧縮要素」 の関係を有することを意味している。切換 構は、圧縮機構、熱源側熱交換器、利用側 交換器の順に冷媒を循環させる冷却運転状 と、圧縮機構、利用側熱交換器、熱源側熱 換器の順に冷媒を循環させる加熱運転状態 を切り換える機構である。後段側インジェ ション管は、熱源側熱交換器又は利用側熱 換器において放熱した冷媒を分岐して後段 の圧縮要素に戻すための冷媒管である。中 熱交換器は、前段側の圧縮要素から吐出さ た冷媒を後段側の圧縮要素に吸入させるた の中間冷媒管に設けられ、切換機構を冷却 転状態にする冷却運転時に、前段側の圧縮 素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に 入される冷媒の冷却器として機能する熱交 器である。中間熱交換器バイパス管は、中 熱交換器をバイパスするように中間冷媒管 接続され、切換機構を加熱運転状態にする 熱運転時に、前段側の圧縮要素から吐出さ て後段側の圧縮要素に吸入される冷媒が中 熱交換器によって冷却されないようにする 媒管である。そして、この冷凍装置は、圧 機構から吐出される冷媒の流量に対する後 側インジェクション管を通じて後段側の圧 要素に戻される冷媒の流量の比であるイン ェクション比が、冷却運転時よりも加熱運 時のほうが大きくなるように、後段側イン ェクション管を通じて後段側の圧縮要素に される冷媒の流量を制御するインジェクシ ン量最適化制御を行う。

 従来の空気調和装置においては、圧縮機の 段側の圧縮要素から吐出された後に室外熱 換器又は室内熱交換器において放熱した冷 の一部を、後段側インジェクション管を通 て後段側の圧縮要素に戻すことによって、 縮機の前段側の圧縮要素から吐出されて後 側の圧縮要素に吸入される冷凍サイクルに ける中間圧の冷媒と合流させる中間圧イン ェクションを行い、後段側の圧縮要素から 出される冷媒の温度を低下させるとともに 圧縮機の消費動力を減らし、運転効率の向 を図るようにしている。
 しかし、このような空気調和装置では、一 の圧縮機の消費動力の低減や運転効率の向 を図るために、中間圧インジェクションに えて、さらに後段側の圧縮要素から吐出さ る冷媒の温度を低下させて、室外熱交換器 室内熱交換器における放熱ロスを減らすた の構成を設けることが望ましい。特に、二 化炭素のような超臨界域で作動する冷媒を 用する場合には、その臨界温度(例えば、二 酸化炭素の臨界温度は、約31℃)が冷媒の放熱 器として機能する室外熱交換器の冷却源とな る水や空気の温度と同程度であり、R22やR410A の冷媒に比べて低いことから、室外熱交換 における水や空気による冷媒の冷却が可能 なるように、冷凍サイクルの高圧が冷媒の 界圧力よりも高い状態で運転がなされるこ になる。このことに起因して、圧縮機の後 側の圧縮要素から吐出される冷媒の温度が くなるため、冷媒の放熱器として機能する 外熱交換器において、冷却源としての水や 気と冷媒との間の温度差が大きくなってし い、室外熱交換器における放熱ロスが大き なることから、高い運転効率が得られにく という問題がある。

 これに対して、この冷凍装置において、 間熱交換器バイパス管を設けることなく中 熱交換器だけを設けた場合には、後段側イ ジェクション管を用いた中間圧インジェク ョンによる後段側の圧縮要素に吸入される 媒の冷却効果に加えて、中間熱交換器によ 後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却 果が加わるため、中間熱交換器を設けない 合に比べて、最終的に圧縮機構から吐出さ る冷媒の温度を低く抑えることができる。 れにより、冷却運転時において、冷媒の放 器として機能する熱源側熱交換器における 熱ロスが小さくなるため、中間圧インジェ ションだけの場合に比べて、運転効率をさ に向上させることができる。しかし、加熱 転時においては、中間熱交換器を設けない 合であれば、利用側熱交換器において利用 きるはずの熱を中間熱交換器から外部に放 してしまうことになるため、運転効率が低 してしまうことになる。

 このため、この冷凍装置では、中間熱交換 だけでなく中間熱交換器バイパス管を設け 、切換機構を加熱運転状態にする加熱運転 に、前段側の圧縮要素から吐出されて後段 の圧縮要素に吸入される冷媒が中間熱交換 によって冷却されないようにしている。こ により、この冷凍装置では、冷却運転時に いては、圧縮機構から吐出される冷媒の温 をさらに低く抑えることができ、加熱運転 においては、外部への放熱を抑えて利用側 交換器において利用できるようにすること できる。すなわち、この冷凍装置では、冷 運転時においては、冷媒の放熱器として機 する熱源側熱交換器における放熱ロスを小 くして、運転効率を向上させることができ とともに、加熱運転時には、外部への放熱 抑えて、運転効率の低下を防ぐことができ 。
 しかし、上述のように、後段側インジェク ョン管を用いた中間圧インジェクションの 成に加えて、中間熱交換器及び中間熱交換 バイパス管を設け、切換機構を加熱運転状 にする加熱運転時に、前段側の圧縮要素か 吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される 媒が中間熱交換器によって冷却されないよ にすると、中間熱交換器による後段側の圧 要素に吸入される冷媒の冷却効果が得られ いため、その分だけ成績係数が向上しない いう問題がある。

 そこで、この冷凍装置では、圧縮機構か 吐出される冷媒の流量に対する後段側イン ェクション管を通じて後段側の圧縮要素に される冷媒の流量の比であるインジェクシ ン比が、冷却運転時よりも加熱運転時のほ が大きくなるように、後段側インジェクシ ン管を通じて後段側の圧縮要素に戻される 媒の流量を制御するインジェクション量最 化制御を行うことで、後段側インジェクシ ン管を用いた中間圧インジェクションによ 後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却 果が、冷却運転時よりも加熱運転時のほう 大きくなるようにしているため、中間熱交 器による後段側の圧縮要素に吸入される冷 の冷却効果のない加熱運転時においても、 部への放熱を抑えながら、圧縮機構から吐 される冷媒の温度をさらに低く抑えること でき、これにより、成績係数を向上させる とができる。

 第2の発明にかかる冷凍装置は、第1の発明 かかる冷凍装置において、インジェクショ 量最適化制御は、後段側の圧縮要素の吸入 おける冷媒の過熱度が目標値になるように 後段側インジェクション管を通じて後段側 圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御する のであり、加熱運転時における過熱度の目 値が冷却運転時における過熱度の目標値以 になるように設定される。
 この冷凍装置では、インジェクション量最 化制御として、後段側の圧縮要素の吸入に ける冷媒の過熱度が目標値になるように、 段側インジェクション管を通じて後段側の 縮要素に戻される冷媒の流量を制御するも を採用しており、加熱運転時における過熱 の目標値が冷却運転時における過熱度の目 値以下になるように設定されているため、 縮機構から吐出される冷媒の流量に対する 段側インジェクション管を通じて後段側の 縮要素に戻される冷媒の流量の比であるイ ジェクション比が、冷却運転時よりも加熱 転時のほうが大きくなる。これにより、こ 冷凍装置では、後段側インジェクション管 用いた中間圧インジェクションによる後段 の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却効果が 冷却運転時よりも加熱運転時のほうが大き なるため、中間熱交換器による後段側の圧 要素に吸入される冷媒の冷却効果のない加 運転時においても、外部への放熱を抑えな ら、圧縮機構から吐出される冷媒の温度を らに低く抑えることができ、成績係数を向 させることができる。

 第3の発明にかかる冷凍装置は、第1の発 にかかる冷凍装置において、熱源側熱交換 又は利用側熱交換器において放熱した冷媒 気液分離する気液分離器をさらに備えてい 。後段側インジェクション管は、気液分離 において気液分離されたガス冷媒を後段側 圧縮要素に戻すための第1後段側インジェク ョン管と、放熱器として機能する熱源側熱 換器又は利用側熱交換器と気液分離器との から冷媒を分岐して後段側の圧縮要素に戻 第2後段側インジェクション管とを有してい る。そして、インジェクション量最適化制御 は、後段側の圧縮要素の吸入における冷媒の 過熱度が目標値になるように、第2後段側イ ジェクション管を通じて後段側の圧縮要素 戻される冷媒の流量を制御するものであり 加熱運転時における過熱度の目標値が冷却 転時における過熱度の目標値以下になるよ に設定される。

 この冷凍装置では、熱源側熱交換器又は利 側熱交換器において放熱した冷媒を気液分 器において気液分離し、この気液分離され ガス冷媒を第1後段側インジェクション管を 通じて後段側の圧縮要素に戻す、いわゆる気 液分離器による中間圧インジェクションを採 用している。
 しかし、気液分離器による中間圧インジェ ションでは、気液分離器に流入する冷媒の ガス比によって第1後段側インジェクション 管を通じて後段側の圧縮要素に戻すことがで きる冷媒の流量が決まるため、第1後段側イ ジェクション管を通じて後段側の圧縮要素 戻す冷媒の流量を制御することが困難であ 。
 そこで、この冷凍装置では、放熱器として 能する熱源側熱交換器又は利用側熱交換器 気液分離器との間から冷媒を分岐して後段 の圧縮要素に戻す第2後段側インジェクショ ン管を設けて、気液分離器による中間圧イン ジェクションに加えて、第2後段側インジェ ションを用いて後段側の圧縮要素に液冷媒 戻す液インジェクションを行う構成にして インジェクション量最適化制御として、後 側の圧縮要素の吸入における冷媒の過熱度 目標値になるように、第2後段側インジェク ョン管を通じて後段側の圧縮要素に戻され 冷媒の流量を制御するものを採用しており 加熱運転時における過熱度の目標値が冷却 転時における過熱度の目標値以下になるよ に設定しているため、圧縮機構から吐出さ る冷媒の流量に対する後段側インジェクシ ン管(ここでは、第1後段側インジェクショ 管及び第2後段側インジェクション管の両方) を通じて後段側の圧縮要素に戻される冷媒の 流量の比であるインジェクション比が、冷却 運転時よりも加熱運転時のほうが大きくなる 。これにより、この冷凍装置では、後段側イ ンジェクション管を用いた中間圧インジェク ションによる後段側の圧縮要素に吸入される 冷媒の冷却効果が、冷却運転時よりも加熱運 転時のほうが大きくなるため、中間熱交換器 による後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の 冷却効果のない加熱運転時においても、外部 への放熱を抑えながら、圧縮機構から吐出さ れる冷媒の温度をさらに低く抑えることがで き、成績係数を向上させることができる。

 第4の発明にかかる冷凍装置は、第2又は第3 発明にかかる冷凍装置において、加熱運転 における過熱度の目標値は、冷却運転時に ける過熱度の目標値と同じ値に設定される
 ここで、中間圧インジェクションを行う冷 装置では、圧縮機構から吐出される冷媒の 量に対する後段側インジェクション管を通 て後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量 比をインジェクション比とすると、成績係 が最大になる最適インジェクション比が存 している。そして、この冷凍装置では、冷 運転時における最適インジェクション比よ も加熱運転時における最適インジェクショ 比のほうが大きくなる傾向にあり、この傾 は、加熱運転時に中間熱交換器を使用しな ことが起因しているものと考えられる。す わち、この冷凍装置では、加熱運転時にお て、中間圧インジェクションのみによって 段側の圧縮要素に吸入される冷媒を冷却し いることから、中間熱交換器と中間圧イン ェクションとを併用している冷却運転時に べて、中間熱交換器による冷却効果に相当 る分だけ、加熱運転時における最適インジ クション比が大きくなっているものと考え れる。

 そこで、この冷凍装置では、加熱運転時 おける過熱度の目標値を冷却運転時におけ 過熱度の目標値と同じ値に設定することで 加熱運転時においても、後段側の圧縮要素 吸入される冷媒を、加熱運転時は中間圧イ ジェクションによって、中間熱交換器及び 間圧インジェクションにより冷媒を冷却す 冷却運転時と同じ過熱度まで冷却するよう して、中間熱交換器による冷却効果に相当 る分だけ冷却運転時よりも加熱運転時にお るインジェクション比が大きくなるように ている。これにより、この冷凍装置では、 却運転時における過熱度の目標値を冷却運 時の成績係数が最大になる最適インジェク ョン比に対応する値付近に設定している場 には、加熱運転時においても、加熱運転時 成績係数が最大になる最適インジェクショ 比に近づくようになり、冷却運転及び加熱 転の両方において、成績係数が最大になる 適インジェクション比で中間圧インジェク ョンを行うことができる。

 第5の発明にかかる冷凍装置では、第1の発 にかかる冷凍装置において、熱源側熱交換 又は利用側熱交換器において放熱した冷媒 後段側インジェクション管を流れる冷媒と 熱交換を行うエコノマイザ熱交換器をさら 備えている。そして、インジェクション量 適化制御は、エコノマイザ熱交換器の後段 インジェクション管側の出口における冷媒 過熱度が目標値になるように、後段側イン ェクション管を通じて後段側の圧縮要素に される冷媒の流量を制御するものであり、 熱運転時における過熱度の目標値が冷却運 時における過熱度の目標値よりも小さくな ように設定される。
 この冷凍装置では、エコノマイザ熱交換器 おいて、熱源側熱交換器又は利用側熱交換 において放熱した冷媒と後段側インジェク ョン管を流れる冷媒との熱交換を行い、こ 熱交換が行われた後の後段側インジェクシ ン管を流れる冷媒を後段側の圧縮要素に戻 、いわゆるエコノマイザ熱交換器による中 圧インジェクションを行う構成とし、イン ェクション量最適化制御として、エコノマ ザ熱交換器の後段側インジェクション管側 出口における冷媒の過熱度が目標値になる うに、後段側インジェクション管を通じて 段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制 するものを採用しており、加熱運転時にお る過熱度の目標値が冷却運転時における過 度の目標値よりも小さくなるように設定し いるため、圧縮機構から吐出される冷媒の 量に対する後段側インジェクション管を通 て後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量 比であるインジェクション比が、冷却運転 よりも加熱運転時のほうが大きくなる。こ により、この冷凍装置では、エコノマイザ 交換器による中間圧インジェクションによ 後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却 果が、冷却運転時よりも加熱運転時のほう 大きくなるため、中間熱交換器による後段 の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却効果の い加熱運転時においても、外部への放熱を えながら、圧縮機構から吐出される冷媒の 度をさらに低く抑えることができ、成績係 を向上させることができる。

 第6の発明にかかる冷凍装置は、第5の発明 かかる冷凍装置において、加熱運転時にお る過熱度の目標値は、冷却運転時における 熱度の目標値に対して5℃から10℃だけ小さ 値に設定される。
 ここで、中間圧インジェクションを行う冷 装置では、圧縮機構から吐出される冷媒の 量に対する後段側インジェクション管を通 て後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量 比をインジェクション比とすると、成績係 が最大になる最適インジェクション比が存 している。そして、この冷凍装置では、冷 運転時における最適インジェクション比よ も加熱運転時における最適インジェクショ 比のほうが大きくなる傾向にあり、この傾 は、加熱運転時に中間熱交換器を使用しな ことが起因しているものと考えられる。す わち、この冷凍装置では、加熱運転時にお て、中間圧インジェクションのみによって 段側の圧縮要素に吸入される冷媒を冷却し いることから、中間熱交換器と中間圧イン ェクションとを併用している冷却運転時に べて、中間熱交換器による冷却効果に相当 る分だけ、加熱運転時における最適インジ クション比が大きくなっているものと考え れる。

 そこで、この冷凍装置では、加熱運転時 おける過熱度の目標値を冷却運転時におけ 過熱度の目標値に対して5℃から10℃だけ小 い値に設定することで、加熱運転時におい も、後段側の圧縮要素に吸入される冷媒を 加熱運転時は中間圧インジェクションによ て、中間熱交換器及び中間圧インジェクシ ンにより冷媒を冷却する冷却運転時と同程 の過熱度まで冷却するようにして、中間熱 換器による冷却効果に相当する分だけ冷却 転時よりも加熱運転時におけるインジェク ョン比が大きくなるようにしている。これ より、この冷凍装置では、冷却運転時にお る過熱度の目標値を冷却運転時の成績係数 最大になる最適インジェクション比に対応 る値付近に設定している場合には、加熱運 時においても、加熱運転時の成績係数が最 になる最適インジェクション比に近づくよ になり、冷却運転及び加熱運転の両方にお て、成績係数が最大になる最適インジェク ョン比で中間圧インジェクションを行うこ ができる。

 第7の発明にかかる冷凍装置は、第1の発 にかかる冷凍装置において、加熱運転時に 記利用側熱交換器において放熱した冷媒を 液分離する気液分離器をさらに備えている 後段側インジェクション管は、加熱運転時 気液分離器において気液分離されたガス冷 を後段側の圧縮要素に戻すための第1後段側 ンジェクション管と、加熱運転時に利用側 交換器と気液分離器との間から冷媒を分岐 て後段側の圧縮要素に戻す第2後段側インジ ェクション管と、冷却運転時に熱源側熱交換 器において放熱した冷媒を分岐して後段側の 圧縮要素に戻す第3後段側インジェクション とを有している。また、この冷凍装置は、 却運転時に熱源側熱交換器において放熱し 冷媒と第3後段側インジェクション管を流れ 冷媒との熱交換を行うエコノマイザ熱交換 をさらに備えている。そして、インジェク ョン量最適化制御は、冷却運転時において 後段側の圧縮要素の吸入における冷媒の過 度が目標値になるように、第3後段側インジ ェクション管を通じて後段側の圧縮要素に戻 される冷媒の流量を制御するとともに、加熱 運転時において、後段側の圧縮要素の吸入に おける冷媒の過熱度が目標値になるように、 第2後段側インジェクション管を通じて後段 の圧縮要素に戻される冷媒の流量を制御す ものであり、加熱運転時における過熱度の 標値が冷却運転時における過熱度の目標値 下になるように設定される。

 例えば、第3又は第4の発明にかかる気液 離器による中間圧インジェクション及び第2 段側インジェクション管による液インジェ ションを行う冷凍装置において、互いに並 に接続された複数の利用側熱交換器を有す 構成にするとともに、各利用側熱交換器を れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換 において必要とされる冷凍負荷を得ること できるようにするために各利用側熱交換器 対応するように膨張機構を設けることが考 られる。この場合には、加熱運転において 各利用側熱交換器を通過する冷媒の流量が 各利用側熱交換器に対応して設けられた膨 機構の開度によって概ね決定されることに るが、この際、各膨張機構の開度は、各利 側熱交換器を流れる冷媒の流量だけでなく 複数の利用側熱交換器間の流量分配の状態 よって変動することになり、複数の膨張機 間で開度が大きく異なる状態が生じたり、 張機構が比較的小さい開度になったりする 合があり、このため、加熱運転時における 張機構の開度制御によって、気液分離器の 力が過度に低下する場合があり得る。この め、気液分離器による中間圧インジェクシ ンは、気液分離器の圧力と冷凍サイクルに ける中間圧との圧力差が小さい条件であっ も使用可能であることから、この構成にお る加熱運転のように、気液分離器の圧力が 度に低下するおそれの高い場合に有利であ 。

 一方、第5又は第6の発明にかかるエコノ イザ熱交換器による中間圧インジェクショ を行う冷凍装置において、互いに並列に接 された複数の利用側熱交換器を有する構成 するとともに、各利用側熱交換器を流れる 媒の流量を制御して各利用側熱交換器にお て必要とされる冷凍負荷を得ることができ ようにするために各利用側熱交換器に対応 るように膨張機構を設けることが考えられ 。この場合には、冷却運転時において、熱 側熱交換器において放熱した冷媒がエコノ イザ熱交換器に流入するまでの間に大幅な 圧操作が行われることがなく、冷凍サイク における高圧から冷凍サイクルの中間圧付 までの圧力差を利用できる条件であること ら、エコノマイザ熱交換器における熱交換 が大きくなり、後段側の圧縮要素に戻すこ ができる冷媒の流量が大きくすることがで るため、気液分離器による中間圧インジェ ションに比べて、その適用が有効である。

 このように、互いに並列に接続された複 の利用側熱交換器を有する構成にするとと に、各利用側熱交換器を流れる冷媒の流量 制御して各利用側熱交換器において必要と れる冷凍負荷を得ることができるようにす ために各利用側熱交換器に対応するように 張機構を設ける構成を前提とする場合には この冷凍装置のように、加熱運転時には、 用側熱交換器において放熱した冷媒を気液 離器において気液分離し、この気液分離さ たガス冷媒を第1後段側インジェクション管 を通じて後段側の圧縮要素に戻す、いわゆる 気液分離器による中間圧インジェクション及 び第2後段側インジェクション管による液イ ジェクションを、冷却運転時には、エコノ イザ熱交換器において、熱源側熱交換器に いて放熱した冷媒と後段側インジェクショ 管を流れる冷媒との熱交換を行い、この熱 換が行われた後の後段側インジェクション を流れる冷媒を後段側の圧縮要素に戻す、 わゆるエコノマイザ熱交換器による中間圧 ンジェクションを行う構成にすることが好 しい。そして、インジェクション量最適化 御として、冷却運転時において、後段側の 縮要素の吸入における冷媒の過熱度が目標 になるように、第3後段側インジェクション を通じて後段側の圧縮要素に戻される冷媒 流量を制御するとともに、加熱運転時にお て、後段側の圧縮要素の吸入における冷媒 過熱度が目標値になるように、第2後段側イ ンジェクション管を通じて後段側の圧縮要素 に戻される冷媒の流量を制御するものを採用 し、加熱運転時における過熱度の目標値が冷 却運転時における過熱度の目標値以下になる ように設定しているため、圧縮機構から吐出 される冷媒の流量に対する後段側インジェク ション管(冷却運転時には、第3後段側インジ クション管、加熱運転時には、第1後段側イ ンジェクション管及び第2後段側インジェク ョン管の両方)を通じて後段側の圧縮要素に される冷媒の流量の比であるインジェクシ ン比が、冷却運転時よりも加熱運転時のほ が大きくなる。これにより、この冷凍装置 は、後段側インジェクション管を用いた中 圧インジェクションによる後段側の圧縮要 に吸入される冷媒の冷却効果が、冷却運転 よりも加熱運転時のほうが大きくなるため 中間熱交換器による後段側の圧縮要素に吸 される冷媒の冷却効果のない加熱運転時に いても、外部への放熱を抑えながら、圧縮 構から吐出される冷媒の温度をさらに低く えることができ、成績係数を向上させるこ ができる。

 第8の発明にかかる冷凍装置は、第7の発明 かかる冷凍装置において、加熱運転時にお る過熱度の目標値は、冷却運転時における 熱度の目標値と同じ値に設定される。
 ここで、中間圧インジェクションを行う冷 装置では、圧縮機構から吐出される冷媒の 量に対する後段側インジェクション管を通 て後段側の圧縮要素に戻される冷媒の流量 比をインジェクション比とすると、成績係 が最大になる最適インジェクション比が存 している。そして、この冷凍装置では、冷 運転時における最適インジェクション比よ も加熱運転時における最適インジェクショ 比のほうが大きくなる傾向にあり、この傾 は、加熱運転時に中間熱交換器を使用しな ことが起因しているものと考えられる。す わち、この冷凍装置では、加熱運転時にお て、中間圧インジェクションのみによって 段側の圧縮要素に吸入される冷媒を冷却し いることから、中間熱交換器と中間圧イン ェクションとを併用している冷却運転時に べて、中間熱交換器による冷却効果に相当 る分だけ、加熱運転時における最適インジ クション比が大きくなっているものと考え れる。

 そこで、この冷凍装置では、加熱運転時 おける過熱度の目標値を冷却運転時におけ 過熱度の目標値と同じ値に設定することで 加熱運転時においても、後段側の圧縮要素 吸入される冷媒を、加熱運転時は中間圧イ ジェクションによって、中間熱交換器及び 間圧インジェクションにより冷媒を冷却す 冷却運転時と同じ過熱度まで冷却するよう して、中間熱交換器による冷却効果に相当 る分だけ冷却運転時よりも加熱運転時にお るインジェクション比が大きくなるように ている。これにより、この冷凍装置では、 却運転時における過熱度の目標値を冷却運 時の成績係数が最大になる最適インジェク ョン比に対応する値付近に設定している場 には、加熱運転時においても、加熱運転時 成績係数が最大になる最適インジェクショ 比に近づくようになり、冷却運転及び加熱 転の両方において、成績係数が最大になる 適インジェクション比で中間圧インジェク ョンを行うことができる。

本発明にかかる冷凍装置の一実施形態 しての空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の 媒の流れを示す図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示され 圧力-エンタルピ線図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示され 温度-エントロピ線図である。 暖房運転時における空気調和装置内の 媒の流れを示す図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示され 圧力-エンタルピ線図である。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示され 温度-エントロピ線図である。 インジェクション比と冷房運転時にお る成績係数比又は暖房運転時における成績 数比との関係を示す図である。 変形例1にかかる空気調和装置の概略構 成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の 冷媒の流れを示す図である。 変形例1にかかる空気調和装置におけ 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧 -エンタルピ線図である。 変形例1にかかる空気調和装置におけ 冷房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。 暖房運転時における空気調和装置内の 冷媒の流れを示す図である。 変形例1にかかる空気調和装置におけ 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧 -エンタルピ線図である。 変形例1にかかる空気調和装置におけ 暖房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。 変形例2にかかる空気調和装置の概略 成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の 冷媒の流れを示す図である。 暖房運転時における空気調和装置内の 冷媒の流れを示す図である。 変形例2にかかる空気調和装置におけ 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧 -エンタルピ線図である。 変形例2にかかる空気調和装置におけ 暖房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。 変形例3にかかる空気調和装置の概略 成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の 冷媒の流れを示す図である。 変形例3にかかる空気調和装置におけ 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧 -エンタルピ線図である。 変形例3にかかる空気調和装置におけ 冷房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。 暖房運転時における空気調和装置内の 冷媒の流れを示す図である。 変形例3にかかる空気調和装置におけ 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧 -エンタルピ線図である。 変形例3にかかる空気調和装置におけ 暖房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。 変形例4にかかる空気調和装置の概略 成図である。

 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、 縮機構2と、切換機構3と、熱源側熱交換器4 、ブリッジ回路17と、第1膨張機構5aと、気 分離器としてのレシーバ18と、第1後段側イ ジェクション管18cと、第2後段側インジェク ョン管としての液インジェクション管18h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とを有している。

 圧縮機構2は、本実施形態において、2つ 圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機21から 構成されている。圧縮機21は、ケーシング21a に、圧縮機駆動モータ21bと、駆動軸21cと、 縮要素2c、2dとが収容された密閉式構造とな っている。圧縮機駆動モータ21bは、駆動軸21c に連結されている。そして、この駆動軸21cは 、2つの圧縮要素2c、2dに連結されている。す わち、圧縮機21は、2つの圧縮要素2c、2dが単 一の駆動軸21cに連結されており、2つの圧縮 素2c、2dがともに圧縮機駆動モータ21bによっ 回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構 となっている。圧縮要素2c、2dは、本実施形 態において、ロータリ式やスクロール式等の 容積式の圧縮要素である。そして、圧縮機21 、吸入管2aから冷媒を吸入し、この吸入さ た冷媒を圧縮要素2cによって圧縮した後に中 間冷媒管8に吐出し、中間冷媒管8に吐出され 冷媒を圧縮要素2dに吸入させて冷媒をさら 圧縮した後に吐出管2bに吐出するように構成 されている。ここで、中間冷媒管8は、圧縮 素2cの前段側に接続された圧縮要素2cから吐 された冷媒を、圧縮要素2cの後段側に接続 れた圧縮要素2dに吸入させるための冷媒管で ある。また、吐出管2bは、圧縮機構2から吐出 された冷媒を切換機構3に送るための冷媒管 あり、吐出管2bには、油分離機構41と逆止機 42とが設けられている。油分離機構41は、圧 縮機構2から吐出される冷媒に同伴する冷凍 油を冷媒から分離して圧縮機構2の吸入側へ す機構であり、主として、圧縮機構2から吐 出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から 分離する油分離器41aと、油分離器41aに接続さ れており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮 機構2の吸入管2aに戻す油戻し管41bとを有して いる。油戻し管41bには、油戻し管41bを流れる 冷凍機油を減圧する減圧機構41cが設けられて いる。減圧機構41cは、本実施形態において、 キャピラリチューブが使用されている。逆止 機構42は、圧縮機構2の吐出側から切換機構3 の冷媒の流れを許容し、かつ、切換機構3か 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冷却器として、 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加熱器として機能させ 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 圧縮される冷媒の冷却器として、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 れた冷媒の加熱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、第1膨張 構5a、レシーバ18、第2膨張機構5b、及び利用 側熱交換器6だけに着目すると、圧縮機構2、 源側熱交換器4、第1膨張機構5a、レシーバ18 第2膨張機構5b、利用側熱交換器6の順に冷媒 を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構2、 用側熱交換器6、第1膨張機構5a、レシーバ18 第2膨張機構5b、熱源側熱交換器4の順に冷媒 循環させる加熱運転状態とを切り換えるこ ができるように構成されている。
 熱源側熱交換器4は、冷媒の放熱器又は蒸発 器として機能する熱交換器である。熱源側熱 交換器4は、その一端が切換機構3に接続され 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、水や空気を熱源(すなわち、冷却源又 は加熱源)とする熱交換器である。

 ブリッジ回路17は、熱源側熱交換器4と利 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。

 第1後段側インジェクション管18cは、気液 分離器としてのレシーバ18によって気液分離 れたガス冷媒を圧縮機構2の後段側の圧縮要 素2dに戻す中間圧インジェクションを行うこ が可能な冷媒管であり、本実施形態におい 、レシーバ18の上部と中間冷媒管8(すなわち 、圧縮機構2の後段側の圧縮要素2dの吸入側) を接続するように設けられている。この第1 段側インジェクション管18cには、第1後段側 インジェクション開閉弁18dと第1後段側イン ェクション逆止機構18eとが設けられている 第1後段側インジェクション開閉弁18dは、開 制御が可能な弁であり、本実施形態におい 、電磁弁である。第1後段側インジェクショ ン逆止機構18eは、レシーバ18から後段側の圧 要素2dへの冷媒の流れを許容し、かつ、後 側の圧縮要素2dからレシーバ18への冷媒の流 を遮断するための機構であり、本実施形態 おいて、逆止弁が使用されている。

 第1吸入戻し管18fは、レシーバ18から冷媒を き出して圧縮機構2の前段側の圧縮要素2cに すことが可能な冷媒管であり、本実施形態 おいて、レシーバ18の上部と吸入管2a(すな ち、圧縮機構2の前段側の圧縮要素2cの吸入 )とを接続するように設けられている。この 1吸入戻し管18fには、第1吸入戻し開閉弁18g 設けられている。第1吸入戻し開閉弁18gは、 閉制御が可能な弁であり、本実施形態にお て、電磁弁である。
 このように、レシーバ18は、第1後段側イン ェクション開閉弁18dや第1吸入戻し開閉弁18g を開けることによって第1後段側インジェク ョン管18cや第1吸入戻し管18fを使用する場合 は、熱源側熱交換器4と利用側熱交換器6と 間を流れる冷媒を、第1膨張機構5aと第2膨張 構5bとの間において、気液分離する気液分 器として機能し、主として、レシーバ18にお いて気液分離されたガス冷媒をレシーバ18の 部から圧縮機構2の後段側の圧縮要素2dや前 側の圧縮要素2cに戻すことができるように っている。

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

 このように、ブリッジ回路17、レシーバ18 、レシーバ入口管18a及びレシーバ出口管18bに よって、切換機構3を冷却運転状態にしてい 際には、熱源側熱交換器4において冷却され 高圧の冷媒が、ブリッジ回路17の入口逆止 17a、レシーバ入口管18aの第1膨張機構5a、レ ーバ18、レシーバ出口管18bの第2膨張機構5b及 びブリッジ回路17の出口逆止弁17cを通じて、 用側熱交換器6に送ることができるようにな っている。また、切換機構3を加熱運転状態 している際には、利用側熱交換器6において 却された高圧の冷媒が、ブリッジ回路17の 口逆止弁17b、レシーバ入口管18aの第1膨張機 5a、レシーバ18、レシーバ出口管18bの第2膨 機構5b及びブリッジ回路17の出口逆止弁17dを じて、熱源側熱交換器4に送ることができる ようになっている。

 中間熱交換器7は、中間冷媒管8に設けられ 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、水や空気を熱源(ここでは、冷却源)と る熱交換器である。このように、中間熱交 器7は、冷媒回路10を循環する冷媒を用いた のではないという意味で、外部熱源を用い 冷却器ということができる。
 また、中間冷媒管8には、中間熱交換器7を 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、基本的には、 換機構3を冷却運転状態にしている際に閉め 、切換機構3を加熱運転状態にしている際に ける制御がなされる。すなわち、中間熱交 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、基本 的には、切換機構3を冷却運転状態にしてい 際に開け、切換機構3を加熱運転状態にして る際に閉める制御がなされる。すなわち、 間熱交換器開閉弁12は、冷房運転を行う際 開け、暖房運転を行う際に閉める制御がな 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 。

 液インジェクション管18hは、第1後段側イ ンジェクション管18cを使用している際、すな わち、気液分離器としてのレシーバ18による 間圧インジェクションを行っている際に、 媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器4 又は利用側熱交換器6とレシーバ18との間から 冷媒を分岐して後段側の圧縮要素2dに戻すた の第2後段側インジェクション管として機能 する冷媒管であり、ここでは、レシーバ入口 管18aの第1膨張機構5aの上流側の部分と、中間 冷媒管8(すなわち、圧縮機構2の後段側の圧縮 要素2dの吸入側)とを接続するように設けられ ている。ここで、第1後段側インジェクショ 管18cと液インジェクション管18hとは、中間 媒管8側の部分(より具体的には、第1後段側 ンジェクション管18cの第1後段側インジェク ョン開閉弁18d及び第1後段側インジェクショ ン逆止機構18eが設けられた部分から中間冷媒 管8との接続部分まで)が一体となっている。 た、この液インジェクション管18hには、第2 後段側インジェクション弁としての液インジ ェクション弁18iが設けられている。液インジ ェクション弁18iは、開度制御が可能な弁であ り、本実施形態において、電動膨張弁である 。

 このように、本実施形態の空気調和装置1 は、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能で 、かつ、気液分離器としてのレシーバ18によ 中間圧インジェクションが可能な冷媒回路1 0を有する二段圧縮式冷凍サイクルを行う構 において、中間熱交換器7及び中間熱交換器 イパス管9を設けることで、冷房運転時には 、前段側の圧縮要素2cから吐出されて後段側 圧縮要素2dに吸入される冷媒を中間熱交換 7によって冷却し、暖房運転時には、前段側 圧縮要素2cから吐出されて後段側の圧縮要 2dに吸入される冷媒が中間熱交換器7によっ 冷却されないようにするとともに、第1後段 インジェクション管18cを使用している際に 放熱器としての熱源側熱交換器4又は利用側 熱交換器6とレシーバ18との間から冷媒を分岐 して後段側の圧縮要素2dに戻す第2後段側イン ジェクション管としての液インジェクション 管18hをさらに設けることで、後述のインジェ クション量最適化制御を行うようにしている 。

 さらに、空気調和装置1には、各種のセンサ が設けられている。具体的には、中間冷媒管 8には、中間冷媒管8を流れる冷媒の圧力であ 冷凍サイクルにおける中間圧を検出する中 圧力センサ54が設けられている。中間冷媒 8には、第1後段側インジェクション管18cが接 続された部分よりも後段側の圧縮要素2d側の 置に、後段側の圧縮要素2dの吸入側におけ 冷媒の温度を検出する中間温度センサ56が設 けられている。また、空気調和装置1は、こ では図示しないが、圧縮機構2、切換機構3、 膨張機構5a、5b、中間熱交換器バイパス開閉 11、中間熱交換器開閉弁12、第1後段側インジ ェクション開閉弁18d、液インジェクション弁 18iと、第1吸入戻し開閉弁18g等の空気調和装 1を構成する各部の動作を制御する制御部を 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8を用いて説明する。ここで、 図2は、冷房運転時における空気調和装置1内 冷媒の流れを示す図であり、図3は、冷房運 転時の冷凍サイクルが図示された圧力-エン ルピ線図であり、図4は、冷房運転時の冷凍 イクルが図示された温度-エントロピ線図で あり、図5は、暖房運転時における空気調和 置1内の冷媒の流れを示す図であり、図6は、 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力 -エンタルピ線図であり、図7は、暖房運転時 冷凍サイクルが図示された温度-エントロピ 線図であり、図8は、インジェクション比と 房運転時における成績係数比又は暖房運転 における成績係数比との関係を示す図であ 。尚、以下の冷房運転及び暖房運転におけ 運転制御は、上述の制御部(図示せず)によっ て行われる。また、以下の説明において、「 高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧(す わち、図3、図4の点D、D’、Eにおける圧力や 図6、7の点D、D’、Fにおける圧力を意味し、 低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧(す なわち、図3、4の点A、Fにおける圧力や図6、7 の点A、Eにおける圧力)を意味し、「中間圧」 とは、冷凍サイクルにおける中間圧(すなわ 、図3、4、6、7の点B、C、C’、G、G’、I、L、 M、Xにおける圧力)を意味している。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図1及び図2の実 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。さらに、第1 段側インジェクション開閉弁18dは、開状態 され、液インジェクション弁18iは、開度調 される。より具体的には、本実施形態にお て、液インジェクション弁18iは、後段側の 縮要素2dの吸入における冷媒(すなわち、前 側の圧縮要素2cから吐出され、中間熱交換 7を通過し、第1後段側インジェクション管18c 及び第2後段側インジェクション管としての インジェクション管18hを通じて後段側の圧 要素2dに戻される冷媒と合流した後の冷媒) 過熱度SHが冷房運転時における目標値SHC(図4 照)になるように、液インジェクション管18h を通じて後段側の圧縮要素2dに戻される冷媒 流量を制御する、いわゆる過熱度制御がな れるようになっている。本実施形態におい 、後段側の圧縮要素2dの吸入における冷媒 過熱度SHCは、中間圧力センサ54により検出さ れる中間圧を飽和温度に換算し、中間温度セ ンサ56により検出される冷媒温度からこの冷 の飽和温度値を差し引くことによって得ら る。このように、本実施形態の冷房運転時 おいては、後段側の圧縮要素2dの吸入にお る冷媒の過熱度SHが目標値SHCになるように、 後段側インジェクション管(ここでは、第1後 側インジェクション管18c及び液インジェク ョン管18h)を通じて後段側の圧縮要素2dに戻 れる冷媒の流量を制御するようになってい 。

 この冷媒回路10の状態において、低圧の 媒(図1~図4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 間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐 される(図1~図4の点B参照)。この前段側の圧 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、冷却源としての水や空 と熱交換を行うことで冷却される(図1~図4の C参照)。この中間熱交換器7において冷却さ た冷媒は、レシーバ18から第1後段側インジ クション管18c及び液インジェクション管18h 通じて後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒( 1~図4の点M、点X参照)と合流することでさら 冷却される(図1~図4の点G参照)。次に、第1後 段側インジェクション管18c及び液インジェク ション管18hから戻る冷媒と合流した(すなわ 、気液分離器としてのレシーバ18及び液イン ジェクション管18h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 さらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2b 吐出される(図1~図4の点D参照)。ここで、圧 機構2から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要 素2c、2dによる二段圧縮動作によって、臨界 力(すなわち、図3に示される臨界点CPにおけ 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 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 する油戻し管41bに流入し、油戻し管41bに設 られた減圧機構41cで減圧された後に圧縮機 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 機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止 構42及び切換機構3を通じて、冷媒の放熱器 して機能する熱源側熱交換器4に送られる。 そして、熱源側熱交換器4に送られた高圧の 媒は、熱源側熱交換器4において、冷却源と ての水や空気と熱交換を行って冷却される( 図1~図4の点E参照)。そして、熱源側熱交換器4 において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ 回路17の入口逆止弁17aを通じてレシーバ入口 18aに流入し、その一部が液インジェクショ 管18hに分岐される。そして、液インジェク ョン管18hを流れる冷媒は、液インジェクシ ン弁18iにおいて中間圧付近まで減圧された に(図1~図4の点X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、液インジェ ション管18hで分岐された後の高圧の冷媒は 第1膨張機構5aによって中間圧付近まで減圧 れてレシーバ18内に一時的に溜められるとと もに気液分離が行われる(図1~図4の点I、L、M 照)。そして、レシーバ18において気液分離 れたガス冷媒は、第1後段側インジェクショ 管18cによってレシーバ18の上部から抜き出 れて、上述のように、前段側の圧縮要素2cか ら吐出された中間圧の冷媒に合流することに なる。そして、レシーバ18内に溜められた液 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 態の冷媒となり、ブリッジ回路17の出口逆 弁17cを通じて、冷媒の蒸発器として機能す 利用側熱交換器6に送られる(図1~図4の点F参 )。そして、利用側熱交換器6に送られた低圧 の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水 や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発す ることになる(図1~図4の点A参照)。そして、こ の利用側熱交換器6において加熱された低圧 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 転が行われる。

 このように、本実施形態の空気調和装置1 (冷凍装置)では、第1後段側インジェクション 管18c及び液インジェクション管18hを設けて、 熱源側熱交換器4において放熱した冷媒を分 して後段側の圧縮要素2dに戻す気液分離器と してのレシーバ18や液インジェクション管18h よる中間圧インジェクションを行うことに る後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の 却効果に加えて、前段側の圧縮要素2cから吐 出された冷媒を後段側の圧縮要素2dに吸入さ るための中間冷媒管8に中間熱交換器7を設 て、冷房運転時において、中間熱交換器開 弁12を開け、また、中間熱交換器バイパス開 閉弁11を閉めることによって、中間熱交換器7 を冷却器として機能する状態にしているため 、中間熱交換器7による後段側の圧縮要素2dに 吸入される冷媒の冷却効果が加わり、中間熱 交換器7を設けない場合や中間熱交換器7を使 しない場合(この場合には、図3、図4におい 、点A→点B→点G’→点D’→点E→点I、X→点 L→点Fの順で冷凍サイクルが行われる)に比べ て、圧縮要素2cの後段側の圧縮要素2dに吸入 れる冷媒の温度が低下し(図4の点G、G’参照) 、最終的に圧縮機構2から吐出される冷媒の 度を低く抑えることができる(図4の点D、D’ 照)。これにより、この空気調和装置1では 冷房運転時において、冷媒の放熱器として 能する熱源側熱交換器4における放熱ロスが さくなるため、中間圧インジェクションだ の場合に比べて、運転効率をさらに向上さ 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 、気液分離器としてのレシーバ18による中間 インジェクションを採用していることから レシーバ18に流入する冷媒の液ガス比によ て第1後段側インジェクション管18cを通じて 段側の圧縮要素2dに戻すことができる冷媒 流量が決まってしまい、第1後段側インジェ ション管18cを通じて後段側の圧縮要素2dに す冷媒の流量を積極的に制御することが困 であるため、第1後段側インジェクション管1 8cに加えて、液インジェクション管18hを設け ようにしている。これにより、この空気調 装置1では、この液インジェクション管18hの 液インジェクション弁18iの開度調節によって 、第1後段側インジェクション管18c及び液イ ジェクション管18hを通じて後段側の圧縮要 2dに戻る冷媒の流量を積極的に制御すること が可能になり、後段側の圧縮要素2dの吸入に ける冷媒の過熱度SHを冷房運転時における 標値SHCで一定にすることができる。ここで 本実施形態の空気調和装置1では、圧縮機構2 から吐出される冷媒の流量に対する後段側イ ンジェクション管(ここでは、第1後段側イン ェクション管18c及び第2後段側インジェクシ ョン管としての液インジェクション管18hの両 方)を通じて後段側の圧縮要素2dに戻される冷 媒の流量の比であるインジェクション比と成 績係数比(インジェクション比が0.20の場合に ける成績係数を1として他のインジェクショ ン比における成績係数を表した値)との間に 図8に示されるような関係があり、冷房運転 における成績係数が最大になる最適インジ クション比が0.3~0.4となっている。このため 、本実施形態では、冷房運転時における最適 インジェクション比に対応するように、後段 側の圧縮要素2dの吸入における冷媒の過熱度S Hの冷房運転時の目標値SHCを設定して、液イ ジェクション弁18iの開度調節を行うことで 冷房運転時における成績係数の最大付近に ることができる。

 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図1及び図5の破 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。さらに、 1後段側インジェクション開閉弁18dは、開状 にされ、液インジェクション弁18iは、冷房 転時と同様の開度調節がなされる。ここで 後段側の圧縮要素2dの吸入における冷媒の 熱度SHの暖房運転時における目標値をSHH(図7 照)とする。
 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 中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管8に 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媒 、上述の冷房運転時とは異なり、中間熱交 器7を通過せずに(すなわち、冷却されるこ なく)、中間熱交換器バイパス管9を通過する (図1、図5~図7の点C参照)。この中間熱交換器7 よって冷却されることなく中間熱交換器バ 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及び 液インジェクション管18hを通じて後段側の圧 縮機構2dに戻される冷媒(図1、図5~図7の点M、 X参照)と合流することで冷却される(図1、図 5~図7の点G参照)。次に、第1後段側インジェク ション管18c及び液インジェクション管18hから 戻る冷媒と合流した(すなわち、気液分離器 してのレシーバ18及び液インジェクション管 18hによる中間圧インジェクションが行われた )中間圧の冷媒は、圧縮要素2cの後段側に接続 された圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮さ て、圧縮機構2から吐出管2bに吐出される(図 1、図5~図7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、圧縮要素2c、2dに る二段圧縮動作によって、臨界圧力(すなわ ち、図6に示される臨界点CPにおける臨界圧力 Pcp)を超える圧力まで圧縮されている。そし 、この圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒 、油分離機構41を構成する油分離器41aに流 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 た冷凍機油は、油分離機構41を構成する油戻 し管41bに流入し、油戻し管41bに設けられた減 圧機構41cで減圧された後に圧縮機構2の吸入 2aに戻されて、再び、圧縮機構2に吸入され 。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 換機構3を通じて、冷媒の放熱器として機能 する利用側熱交換器6に送られて、冷却源と ての水や空気と熱交換を行って冷却される( 1、図5~図7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、その一部が液インジェク ョン管18hに分岐される。そして、液インジ クション管18hを流れる冷媒は、液インジェ ション弁18iにおいて中間圧付近まで減圧さ た後に(図1、図5~図7の点X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 の冷媒に合流することになる。そして、液 ンジェクション管18hで分岐された後の高圧 冷媒は、第1膨張機構5aによって中間圧付近 で減圧されてレシーバ18内に一時的に溜め れるとともに気液分離が行われる(図1、図5~ 7の点I、L、M参照)。そして、レシーバ18にお いて気液分離されたガス冷媒は、第1後段側 ンジェクション管18cによってレシーバ18の上 部から抜き出されて、上述のように、前段側 の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒に 流することになる。そして、レシーバ18内 溜められた液冷媒は、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、冷媒の蒸発器 として機能する熱源側熱交換器4に送られる( 1、図5~図7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、加熱源として 水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸 することになる(図1、図5~図7の点A参照)。そ て、この熱源側熱交換器4において加熱され て蒸発した低圧の冷媒は、切換機構3を経由 て、再び、圧縮機構2に吸入される。このよ にして、暖房運転が行われる。

 このように、本実施形態の空気調和装置1 (冷凍装置)では、前段側の圧縮要素2cから吐 された冷媒を後段側の圧縮要素2dに吸入させ るための中間冷媒管8に設けられた中間熱交 器7を、暖房運転時において、中間熱交換器 閉弁12を閉め、また、中間熱交換器バイパ 開閉弁11を開けることによって、中間熱交換 器7を冷却器として機能しない状態にしてい ため、熱源側熱交換器4において放熱した冷 を分岐して後段側の圧縮要素2dに戻す気液 離器としてのレシーバ18や液インジェクショ ン管18hによる中間圧インジェクションを行う ことによる後段側の圧縮要素2dに吸入される 媒の冷却効果だけになり、中間熱交換器開 弁12や中間熱交換器バイパス開閉弁11を設け ずに中間熱交換器7だけを設けた場合や上述 冷房運転と同様に中間熱交換器7を冷却器と て機能させた場合(この場合には、図6、図7 おいて、点A→点B→点C’→点G’→点D’→ F→点I、X→点L→点Eの順で冷凍サイクルが行 われる)に比べて、中間熱交換器7から外部へ 放熱が防止され、後段側の圧縮要素2dに吸 される冷媒の温度の低下が抑えられ(図7の点 G、G’参照)、最終的に圧縮機構2から吐出さ る冷媒の温度の低下を抑えることができる( 7の点D、D’参照)。これにより、この空気調 和装置1では、暖房運転時において、外部へ 放熱を抑えて、冷媒の放熱器として機能す 利用側熱交換器6において利用できるように て、運転効率の低下を防ぐことができる。

 しかし、上述のように、後段側インジェク ョン管(ここでは、第1後段側インジェクシ ン管18cや液インジェクション管18h)を用いた 間圧インジェクションの構成に加えて、中 熱交換器7及び中間熱交換器バイパス管9を け、暖房運転時に、前段側の圧縮要素2cから 吐出されて後段側の圧縮要素2dに吸入される 媒が中間熱交換器7によって冷却されないよ うにすると、中間熱交換器7による後段側の 縮要素2dに吸入される冷媒の冷却効果が得ら れないため、その分だけ暖房運転時における 成績係数が向上しないという問題がある。
 そこで、本実施形態の空気調和装置1では、 インジェクション比が、冷房運転時よりも暖 房運転時のほうが大きくなるように、後段側 インジェクション管(ここでは、第1後段側イ ジェクション管18c及び液インジェクション 18h)を通じて後段側の圧縮要素2dに戻される 媒の流量を制御するインジェクション量最 化制御を行うようにしている。

 より具体的には、本実施形態において、 ンジェクション量最適化制御は、暖房運転 における過熱度SHの目標値SHHが冷房運転時 おける過熱度の目標値SHC以下になるように 定することで、液インジェクション弁18iの 度を冷房運転時よりも大きくなるようにし 、液インジェクション管18hを通じて後段側 圧縮要素2dに戻される冷媒の流量(すなわち 第1後段側インジェクション管18c及び第2後段 側インジェクション管としての液インジェク ション管18hを流れる冷媒の合計流量)を増加 せることで、インジェクション比を冷房運 時よりも暖房運転時のほうが大きくなるよ にしている。これにより、この空気調和装 1では、後段側インジェクション管(ここでは 、第1後段側インジェクション管18c及び液イ ジェクション管18h)を用いた中間圧インジェ ションによる後段側の圧縮要素2dに吸入さ る冷媒の冷却効果が、冷房運転時よりも暖 運転時のほうが大きくなるため、中間熱交 器7による後段側の圧縮要素2dに吸入される 媒の冷却効果のない暖房運転時においても 外部への放熱を抑えながら、圧縮機構2から 出される冷媒の温度(図7の点D参照)をさらに 低く抑えることができ、成績係数を向上させ ることができる。

 ここで、成績係数が最大になる最適イン ェクション比は、図8に示されるように、冷 房運転時における最適インジェクション比(0. 3~0.4)よりも暖房運転時における最適インジェ クション比(0.35~0.45)のほうが大きくなる傾向 あり、この傾向は、暖房運転時に中間熱交 器7を使用しないことが起因しているものと 考えられる。すなわち、この空気調和装置1 は、暖房運転時において、中間圧インジェ ションのみによって後段側の圧縮要素2dに吸 入される冷媒を冷却していることから、中間 熱交換器7と中間圧インジェクションとを併 している冷房運転時に比べて、中間熱交換 7による冷却効果に相当する分だけ、暖房運 時における最適インジェクション比が大き なっているものと考えられる。このため、 実施形態においては、暖房運転時における 熱度SHの目標値SHH(図7参照)を冷房運転時に ける過熱度SHの目標値SHCと同じ値に設定する ことで、暖房運転時においても、後段側の圧 縮要素2dに吸入される冷媒を、暖房運転時は 間圧インジェクションによって、中間熱交 器7及び中間圧インジェクションにより冷媒 を冷却する冷房運転時と同じ過熱度SHまで冷 するようにして、中間熱交換器7による冷却 効果に相当する分だけ冷房運転時よりも暖房 運転時におけるインジェクション比が大きく なるようにすることが好ましい。これにより 、この空気調和装置1では、上述のように、 房運転時における過熱度SHの目標値SHCを冷房 運転時の成績係数が最大になる最適インジェ クション比に対応する値付近に設定している 場合には、暖房運転時においても、暖房運転 時の成績係数が最大になる最適インジェクシ ョン比に近づくようになり、冷房運転及び暖 房運転の両方において、成績係数が最大にな る最適インジェクション比で中間圧インジェ クションを行うことができる。

 (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、気液分離器として レシーバ18による中間圧インジェクションを 行うための第1後段側インジェクション管18c 設けて、気液分離器としてのレシーバ18によ る中間圧インジェクションを行うようにして いるが、このレシーバ18による中間圧インジ クションに代えて、第3後段側インジェクシ ョン管19及びエコノマイザ熱交換器20を設け 、エコノマイザ熱交換器20による中間圧イン ジェクションを行うようにすることが考えら れる。
 例えば、図9に示されるように、上述の実施 形態において、第1後段側インジェクション 18cに代えて、第3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が設けられ た冷媒回路110にすることができる。

 ここで、第3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3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 3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3後段側インジェクション管 19には、開度制御が可能な第3後段側インジェ クション弁19aが設けられている。第3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3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3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 3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3 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3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3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。

 また、上述の実施形態においては、第1後段 側インジェクション管18cを通じて後段側の圧 縮要素2dに戻す冷媒の流量を積極的に制御す ことが困難であることを考慮して、液イン ェクション管18hを設けて、第1後段側インジ ェクション管18c及び液インジェクション管18h を通じて後段側の圧縮要素2dに戻る冷媒の流 を積極的に制御することができるようにし いるが、本変形例においては、第3後段側イ ンジェクション管19及びエコノマイザ熱交換 20を用いたエコノマイザ熱交換器20による中 間圧インジェクションを行う構成を採用して おり、第3後段側インジェクション管19を通じ て後段側の圧縮要素2dに戻る冷媒の流量を積 的に制御することができるため、上述の実 形態とは異なり、液インジェクション管18h 省略している。
 次に、本変形例の空気調和装置1の動作につ いて、図9~図15を用いて説明する。ここで、 10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11は、冷房運 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12は、冷房運転時の冷凍 サイクルが図示された温度-エントロピ線図 あり、図13は、暖房運転時における空気調和 装置1内の冷媒の流れを示す図であり、図14は 、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧 力-エンタルピ線図であり、図15は、暖房運転 時の冷凍サイクルが図示された温度-エント ピ線図である。尚、以下の冷房運転及び暖 運転における運転制御は、上述の制御部(図 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11、12の点D、D’、E、H における圧力や図14、15の点D、D’、F、Hにお る圧力を意味し、「低圧」とは、冷凍サイ ルにおける低圧(すなわち、図11、12の点A、F における圧力や図14、15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 おける中間圧(すなわち、図11、12、14、15の B、C、C’、G、G’、J、Kにおける圧力)を意味 している。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図9及び図10の実 線で示される冷却運転状態とされる。また、 第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調節 される。そして、切換機構3が冷却運転状態 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 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 として機能する状態にされる。さらに、第3 後段側インジェクション弁19aは、開度調節さ れる。より具体的には、本変形例において、 第3後段側インジェクション弁19aは、後段側 圧縮要素2dの吸入における冷媒(すなわち、 段側の圧縮要素2cから吐出され、中間熱交換 器7を通過し、第3後段側インジェクション管1 9を通じて後段側の圧縮要素2dに戻される冷媒 と合流した後の冷媒)の過熱度SHが冷房運転時 における目標値SHC(図12参照)になるように、 3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に戻される冷媒の流量を制御す 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、後段側の圧縮 要素2dの吸入における冷媒の過熱度SHCは、中 圧力センサ54により検出される中間圧を飽 温度に換算し、中間温度センサ56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。このように 、本変形例の冷房運転時においては、後段側 の圧縮要素2dの吸入における冷媒の過熱度SH 目標値SHCになるように、第3後段側インジェ 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ようになってい る。

 この冷媒回路110の状態において、低圧の 媒(図9~図12の点A参照)は、吸入管2aから圧縮 構2に吸入され、まず、圧縮要素2cによって 間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管8に吐 出される(図9~図12の点B参照)。この前段側の 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、冷却源としての水や 気と熱交換を行うことで冷却される(図9~図12 の点C参照)。この中間熱交換器7において冷却 された冷媒は、第3後段側インジェクション 19から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図 9~図12の点K参照)と合流することでさらに冷却 される(図9~図12の点G参照)。次に、第3後段側 ンジェクション管19から戻る冷媒と合流し (すなわち、エコノマイザ熱交換器20による 間圧インジェクションが行われた)中間圧の 媒は、圧縮要素2cの後段側に接続された圧 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9~図12の点D 参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高 の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動 作によって、臨界圧力(すなわち、図11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 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 、油戻し管41bに設けられた減圧機構41cで減 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 圧の冷媒は、逆止機構42及び切換機構3を通 て、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱 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 おいて、冷却源としての水や空気と熱交換 行って冷却される(図9~図12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、その一部 が第3後段側インジェクション管19に分岐され る。そして、第3後段側インジェクション管19 を流れる冷媒は、第3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9~図 12の点J参照)。また、第3後段側インジェクシ 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3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冷 却される(図9~図12の点H参照)。一方、第3後段 インジェクション管19を流れる冷媒は、放 器としての熱源側熱交換器4において冷却さ た高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて( 図9~図12の点K参照)、上述のように、前段側の 圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷媒に合 することになる。そして、エコノマイザ熱 換器20において冷却された高圧の冷媒は、 1膨張機構5aによって飽和圧力付近まで減圧 れてレシーバ18内に一時的に溜められる(図9 び図10の点I参照)。そして、レシーバ18内に められた冷媒は、レシーバ出口管18bに送ら て、第2膨張機構5bによって減圧されて低圧 気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路1 7の出口逆止弁17cを通じて、冷媒の蒸発器と て機能する利用側熱交換器6に送られる(図9~ 12の点F参照)。そして、利用側熱交換器6に られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱 としての水や空気と熱交換を行って加熱さ て、蒸発することになる(図9~図12の点A参照) そして、この利用側熱交換器6において加熱 された低圧の冷媒は、切換機構3を経由して 再び、圧縮機構2に吸入される。このように て、冷房運転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1では 、第1後段側インジェクション管18c及び液イ ジェクション管18hではなく、第3後段側イン ェクション管19を設けて、熱源側熱交換器4 おいて放熱した冷媒を分岐して後段側の圧 要素2dに戻すエコノマイザ熱交換器20による 中間圧インジェクションを行うようにしてい る点は異なるが、冷房運転時において、上述 の実施形態と同様の作用効果を得ることがで きる。
 また、本変形例では、上述の実施形態にお る図8と同様、圧縮機構2から吐出される冷 の流量に対する第3後段側インジェクション 19を通じて後段側の圧縮要素2dに戻される冷 媒の流量の比であるインジェクション比と成 績係数比(インジェクション比が0.20の場合に ける成績係数を1として他のインジェクショ ン比における成績係数を表した値)との間に 冷房運転時における成績係数が最大になる 適インジェクション比が存在する。このた 、本変形例においても、冷房運転時におけ 最適インジェクション比に対応するように 後段側の圧縮要素2dの吸入における冷媒の過 熱度SHの冷房運転時の目標値SHCを設定して、 3後段側インジェクション弁19aの開度調節を 行うことで、冷房運転時における成績係数の 最大付近にすることができる。

 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図9及び図13の破 線で示される加熱運転状態とされる。また、 第1膨張機構5a及び第2膨張機構5bは、開度調節 される。そして、切換機構3が加熱運転状態 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 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 として機能しない状態にされる。さらに、 3後段側インジェクション弁19aは、冷房運転 時と同様の開度調節がなされる。ここで、後 段側の圧縮要素2dの吸入における冷媒の過熱 SHの暖房運転時における目標値をSHH(図15参 )とする。
 この冷媒回路110の状態において、低圧の冷 (図9、図13~図15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 て中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管8 吐出される(図9、図13~図15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、上述の冷房運転時とは異なり、中間 交換器7を通過せずに(すなわち、冷却される ことなく)、中間熱交換器バイパス管9を通過 る(図9、図13~図15の点C参照)。この中間熱交 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、 3後段側インジェクション管19から後段側の 縮機構2dに戻される冷媒(図9、図13~図15の点K 照)と合流することで冷却される(図9、図13~ 15の点G参照)。次に、第3後段側インジェク ョン管19から戻る冷媒と合流した(すなわち エコノマイザ熱交換器20による中間圧インジ ェクションが行われた)中間圧の冷媒は、圧 要素2cの後段側に接続された圧縮要素2dに吸 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9、図13~図15の点D参照) ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の冷 媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作に って、臨界圧力(すなわち、図14に示される 界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える圧力ま 圧縮されている。そして、この圧縮機構2か 吐出された高圧の冷媒は、油分離機構41を 成する油分離器41aに流入し、同伴する冷凍 油が分離される。また、油分離器41aにおい 高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油 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 41において冷凍機油が分離された後の高圧の 冷媒は、逆止機構42及び切換機構3を通じて、 冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器 6に送られて、冷却源としての水や空気と熱 換を行って冷却される(図9、図13~図15の点F参 照)。そして、利用側熱交換器6において冷却 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 その一部が第3後段側インジェクション管19 分岐される。そして、第3後段側インジェク ョン管19を流れる冷媒は、第3後段側インジ クション弁19aにおいて中間圧付近まで減圧 れた後に、エコノマイザ熱交換器20に送ら る(図9、図13~図15の点J参照)。また、第3後段 インジェクション管19に分岐された後の冷 は、エコノマイザ熱交換器20に流入し、第3 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9、図13~図15の点H 照)。一方、第3後段側インジェクション管19 を流れる冷媒は、放熱器としての利用側熱交 換器6において冷却された高圧の冷媒と熱交 を行って加熱されて(図9、図13~図15の点K参照 )、上述のように、前段側の圧縮要素2cから吐 出された中間圧の冷媒に合流することになる 。そして、エコノマイザ熱交換器20において 却された高圧の冷媒は、第1膨張機構5aによ て飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ18 に一時的に溜められる(図9及び図13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 5bによって減圧されて低圧の気液二相状態の 冷媒となり、ブリッジ回路17の出口逆止弁17d 通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源 熱交換器4に送られる(図9、図13~図15の点E参 )。そして、熱源側熱交換器4に送られた低 の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器4 おいて、加熱源としての水や空気と熱交換 行って加熱されて、蒸発することになる(図 9、図13~図15の点A参照)。そして、この熱源側 交換器4において加熱されて蒸発した低圧の 冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧縮 構2に吸入される。このようにして、暖房運 が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1では 、第1後段側インジェクション管18c及び液イ ジェクション管18hではなく、第3後段側イン ェクション管19を設けて、熱源側熱交換器4 おいて放熱した冷媒を分岐して後段側の圧 要素2dに戻すエコノマイザ熱交換器20による 中間圧インジェクションを行うようにしてい る点は異なるが、暖房運転時において、上述 の実施形態と同様の作用効果を得ることがで きる。
 また、本変形例においても、インジェクシ ン比が、冷房運転時よりも暖房運転時のほ が大きくなるように、第3後段側インジェク ション管19を通じて後段側の圧縮要素2dに戻 れる冷媒の流量を制御するインジェクショ 量最適化制御を行うようにしている。より 体的には、本変形例において、インジェク ョン量最適化制御は、暖房運転時における 熱度SHの目標値SHHが冷房運転時における過熱 度の目標値SHC以下になるように設定すること で、中間熱交換器7による後段側の圧縮要素2d に吸入される冷媒の冷却効果のない暖房運転 時においても、外部への放熱を抑えながら、 圧縮機構2から吐出される冷媒の温度(図15の D参照)をさらに低く抑えることができ、成績 係数を向上させることができる。

 さらに、本変形例においても、上述の実 形態における図8と同様、冷房運転時におけ る最適インジェクション比よりも暖房運転時 における最適インジェクション比のほうが中 間熱交換器7による冷却効果に相当する分だ 大きくなる傾向にあるため、暖房運転時に ける過熱度SHの目標値SHH(図15参照)を冷房運 時における過熱度SHの目標値SHCと同じ値に設 定することが好ましい。これにより、本変形 例においても、上述のように、冷房運転時に おける過熱度SHの目標値SHCを冷房運転時の成 係数が最大になる最適インジェクション比 対応する値付近に設定している場合には、 房運転時においても、暖房運転時の成績係 が最大になる最適インジェクション比に近 くようになり、冷房運転及び暖房運転の両 において、成績係数が最大になる最適イン ェクション比で中間圧インジェクションを うことができる。

 尚、上述においては、後段側の圧縮要素2 dの吸入における冷媒の過熱度SHが目標値SHCや 目標値SHHになるように、第3後段側インジェ ション管19を通じて後段側の圧縮要素2dに戻 れる冷媒の流量を制御するようにしている 、これに代えて、エコノマイザ熱交換器20 第2後段側インジェクション管19側の出口に ける冷媒の過熱度が目標値になるように開 調節されるものであってもよい。この場合 おいて、後段側の圧縮要素2dの吸入における 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(図9、10、13に破線で 示)により検出されるエコノマイザ熱交換器2 0の第2後段側インジェクション管19側の出口 おける冷媒の温度からこの冷媒の飽和温度 を差し引くことによって得られる。尚、本 形例では採用していないが、エコノマイザ 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 ら差し引くことによって、エコノマイザ熱 換器20の第2後段側インジェクション管19側 出口における冷媒の過熱度を得るようにし もよい。そして、この場合においては、暖 運転時における過熱度の目標値を冷房運転 における過熱度の目標値に対して5℃から10 だけ小さい値(この値が、中間熱交換器7によ る冷却効果に相当する)に設定することで、 房運転時においても、後段側の圧縮要素2dに 吸入される冷媒を、暖房運転時は中間圧イン ジェクションによって、中間熱交換器7及び 間圧インジェクションにより冷媒を冷却す 冷房運転時と同じ過熱度SHまで冷却するよう にして、中間熱交換器7による冷却効果に相 する分だけ冷房運転時よりも暖房運転時に けるインジェクション比が大きくなるよう することが好ましい。

 (4)変形例2
 上述の実施形態及びその変形例における冷 回路10、110(図1、図9参照)においては、冷房 転時の熱源側熱交換器4における放熱ロスを 低減するために、前段側の圧縮要素2cから吐 された冷媒を後段側の圧縮要素2dに吸入さ るための中間冷媒管8に前段側の圧縮要素2c ら吐出されて後段側の圧縮要素2dに吸入され る冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器 7が設けられるとともに、暖房運転時におい は、外部への放熱を抑えて、冷媒の放熱器 して機能する利用側熱交換器6において利用 きるようにするために、中間熱交換器7をバ イパスする中間熱交換器バイパス管9を設け 、暖房運転時に中間熱交換器7を使用しない 態にしている。このため、中間熱交換器7は 、暖房運転時には利用されない機器となって いる。

 そこで、暖房運転時における中間熱交換器7 の有効利用を図るために、本変形例では、図 16に示されるように、上述の変形例1の冷媒回 路110において、中間熱交換器7の一端と圧縮 構2の吸入側とを接続させるための第2吸入戻 し管92を設けるとともに、利用側熱交換器6と 熱源側熱交換器4との間と中間熱交換器7の他 とを接続させるための中間熱交換器戻し管9 4を設けることで、冷媒回路210を構成するよ にしている。
 ここで、第2吸入戻し管92は、中間熱交換器7 の一端(ここでは、前段側の圧縮要素2c側端) 接続されており、中間熱交換器戻し管94は、 中間熱交換器7の他端(ここでは、後段側の圧 要素2d側端)に接続されている。この第2吸入 戻し管92は、中間熱交換器バイパス管9を通じ て前段側の圧縮要素2cから吐出された冷媒を 段側の圧縮要素2dに吸入させる状態にして る際に、中間熱交換器7の一端と圧縮機構2の 吸入側(ここでは、吸入管2a)とを接続させる めの冷媒管である。また、この中間熱交換 戻し管94は、中間熱交換器バイパス管9を通 て前段側の圧縮要素2cから吐出された冷媒を 後段側の圧縮要素2dに吸入させる状態にし、 つ、切換機構3を加熱運転状態にしている際 に、利用側熱交換器6と熱源側熱交換器4との (ここでは、冷凍サイクルにおける低圧にな るまで冷媒を減圧する熱源側膨張機構として の第1膨張機構5aと蒸発器としての熱源側熱交 換器4との間)と中間熱交換器7の他端とを接続 させるための冷媒管である。本変形例におい て、第2吸入戻し管92は、その一端が、中間冷 媒管8の中間熱交換器バイパス管9の前段側の 縮要素2c側端との接続部から中間熱交換器7 前段側の圧縮要素2c側端までの部分に接続 れており、他端が、圧縮機構2の吸入側(ここ では、吸入管2a)に接続されている。また、中 間熱交換器戻し管94は、その一端が、第1膨張 機構5aから熱源側熱交換器4までの部分に接続 されており、他端が、中間冷媒管8の中間熱 換器7の前段側の圧縮要素2c側端から逆止機 15までの部分に接続されている。そして、第 2吸入戻し管92には、第2吸入戻し開閉弁92aが けられており、中間熱交換器戻し管94には、 中間熱交換器戻し開閉弁94aが設けられている 。第2吸入戻し開閉弁92a及び中間熱交換器戻 開閉弁94aは、本変形例において、電磁弁で る。この第2吸入戻し開閉弁92aは、本変形例 おいて、基本的には、切換機構3を冷却運転 状態にしている際に閉め、切換機構3を加熱 転状態にしている際に開ける制御がなされ 。また、中間熱交換器戻し開閉弁94aは、基 的には、切換機構3を冷却運転状態にしてい 際に閉め、切換機構3を加熱運転状態にして いる際に開ける制御がなされる。

 このように、本変形例では、主として、中 熱交換器バイパス管9、第2吸入戻し管92及び 中間熱交換器戻し管94によって、冷房運転時 は、中間冷媒管8を流れる中間圧の冷媒を中 間熱交換器7によって冷却することができ、 房運転時には、中間冷媒管8を流れる中間圧 冷媒を中間熱交換器バイパス管9によって、 中間熱交換器7をバイパスさせるとともに、 2吸入戻し管92及び中間熱交換器戻し管94によ って、利用側熱交換器6において冷却された 媒の一部を中間熱交換器7に導いて蒸発させ 圧縮機構2の吸入側に戻すことができるよう になっている。
 次に、本変形例の空気調和装置1の動作につ いて、図16、図17、図11、図12、図18~図20を用 て説明する。ここで、図17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 であり、図18は、暖房運転時における空気調 和装置1内の冷媒の流れを示す図であり、図19 は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された 圧力-エンタルピ線図であり、図20は、暖房運 転時の冷凍サイクルが図示された温度-エン ロピ線図である。尚、以下の冷房運転及び 房運転における運転制御は、上述の制御部( 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11、12の点D、D’、E Hにおける圧力や図19、20の点D、D’、F、Hに ける圧力を意味し、「低圧」とは、冷凍サ クルにおける低圧(すなわち、図11、12の点A Fにおける圧力や図19、20の点A、E、Vにおけ 圧力)を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイ ルにおける中間圧(すなわち、図11、12、19、 20の点B、C、C’、G、G’、J、Kにおける圧力) 意味している。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図16及び図17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とともに、第 2吸入戻し管92の第2吸入戻し開閉弁92aが閉め れることによって、中間熱交換器7と圧縮機 2の吸入側とが接続していない状態にされ、 また、中間熱交換器戻し管94の中間熱交換器 し開閉弁94aが閉められることによって、利 側熱交換器6と熱源側熱交換器4との間と中 熱交換器7とが接続していない状態にされる さらに、第3後段側インジェクション弁19aは 、上述の変形例1における冷房運転時と同様 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 媒(図16、図17、図11、図12の点A参照)は、吸 管2aから圧縮機構2に吸入され、まず、圧縮 素2cによって中間圧まで圧縮された後に、中 間冷媒管8に吐出される(図16、図17、図11、図1 2の点B参照)。この前段側の圧縮要素2cから吐 された中間圧の冷媒は、中間熱交換器7にお いて、冷却源としての水や空気と熱交換を行 うことで冷却される(図16、図17、図11、図12の 点C参照)。この中間熱交換器7において冷却さ れた冷媒は、第3後段側インジェクション管19 から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図16 図17、図11、図12の点K参照)と合流すること さらに冷却される(図16、図17、図11、図12の G参照)。次に、第3後段側インジェクション 19から戻る冷媒と合流した(すなわち、エコ マイザ熱交換器20による中間圧インジェクシ ョンが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素2c の後段側に接続された圧縮要素2dに吸入され さらに圧縮されて、圧縮機構2から吐出管2b 吐出される(図16、図17、図11、図12の点D参照 )。ここで、圧縮機構2から吐出された高圧の 媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮動作に よって、臨界圧力(すなわち、図11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熱源側熱交換 4に送られる。そして、熱源側熱交換器4に られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器4にお て、冷却源としての水や空気と熱交換を行 て冷却される(図16、図17、図11、図12の点E参 照)。そして、熱源側熱交換器4において冷却 れた高圧の冷媒は、ブリッジ回路17の入口 止弁17aを通じてレシーバ入口管18aに流入し その一部が第3後段側インジェクション管19 分岐される。そして、第3後段側インジェク ョン管19を流れる冷媒は、第3後段側インジ クション弁19aにおいて中間圧付近まで減圧 れた後に、エコノマイザ熱交換器20に送ら る(図16、図17、図11、図12の点J参照)。また、 第3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 、第3後段側インジェクション管19を流れる 媒と熱交換を行って冷却される(図16、図17 図11、図12の点H参照)。一方、第3後段側イン ェクション管19を流れる冷媒は、放熱器と ての熱源側熱交換器4において冷却された高 の冷媒と熱交換を行って加熱されて(図16、 17、図11、図12の点K参照)、上述のように、 段側の圧縮要素2cから吐出された中間圧の冷 媒に合流することになる。そして、エコノマ イザ熱交換器20において冷却された高圧の冷 は、第1膨張機構5aによって飽和圧力付近ま 減圧されてレシーバ18内に一時的に溜めら る(図16及び図17の点I参照)。そして、レシー 18内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管18 bに送られて、第2膨張機構5bによって減圧さ て低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリ ジ回路17の出口逆止弁17cを通じて、冷媒の蒸 発器として機能する利用側熱交換器6に送ら る(図16、図17、図11、図12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 状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と 交換を行って加熱されて、蒸発することに る(図16、図17、図11、図12の点A参照)。そして 、この利用側熱交換器6において加熱された 圧の冷媒は、切換機構3を経由して、再び、 縮機構2に吸入される。このようにして、冷 房運転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1では 、冷房運転時においては、上述の変形例1と 様の作用効果が得られる。
 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図16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とともに、 第2吸入戻し管92の第2吸入戻し開閉弁92aが開 られることによって、中間熱交換器7と圧縮 構2の吸入側とを接続されている状態にされ 、かつ、中間熱交換器戻し管94の中間熱交換 戻し開閉弁94aが開けられることによって、 用側熱交換器6と熱源側熱交換器4との間と 間熱交換器7とが接続されている状態にされ 。さらに、第3後段側インジェクション弁19a は、上述の変形例1における暖房運転時と同 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 媒(図16、図18~図20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 って中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒 8に吐出される(図16、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、上述の冷房運転時とは異なり、中 間熱交換器7を通過せずに(すなわち、冷却さ ることなく)、中間熱交換器バイパス管9を 過する(図16、図18~図20の点C参照)。この中間 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 、第3後段側インジェクション管19から後段 の圧縮機構2dに戻される冷媒(図16、図18~図20 点K参照)と合流することで冷却される(図16 図18~図20の点G参照)。次に、第3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 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2 dに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構2 ら吐出管2bに吐出される(図16、図18~図20の点 D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出された高 圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧縮 作によって、臨界圧力(すなわち、図19に示 れる臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超える 力まで圧縮されている。そして、この圧縮 構2から吐出された高圧の冷媒は、油分離機 41を構成する油分離器41aに流入し、同伴す 冷凍機油が分離される。また、油分離器41a おいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油 、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 離機構41において冷凍機油が分離された後の 高圧の冷媒は、逆止機構42及び切換機構3を通 じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱 交換器6に送られて、冷却源としての水や空 と熱交換を行って冷却される(図16、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 入口逆止弁17bを通じてレシーバ入口管18aに 入し、その一部が第3後段側インジェクショ ン管19に分岐される。そして、第3後段側イン ジェクション管19を流れる冷媒は、第3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 送られる(図16、図18~図20の点J参照)。また、 第3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 、第3後段側インジェクション管19を流れる 媒と熱交換を行って冷却される(図16、図18~ 20の点H参照)。一方、第3後段側インジェク 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において冷却された高圧の冷 と熱交換を行って加熱されて(図16、図18~図20 の点K参照)、上述のように、前段側の圧縮要 2cから吐出された中間圧の冷媒に合流する 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 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16及び図1 8の点I参照)。そして、レシーバ18内に溜めら た冷媒は、レシーバ出口管18bに送られて、 2膨張機構5bによって減圧されて低圧の気液 相状態の冷媒となり、ブリッジ回路17の出 逆止弁17dを通じて、冷媒の蒸発器として機 する熱源側熱交換器4に送られるとともに、 間熱交換器戻し管94を通じて、冷媒の蒸発 として機能する中間熱交換器7にも送られる( 図16、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液二相状態の冷 は、熱源側熱交換器4において、加熱源とし の水や空気と熱交換を行って加熱されて、 発することになる(図16、図18~図20の点A参照) 。また、中間熱交換器7に送られた低圧の気 二相状態の冷媒も、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16、図18~図20の点V参照)。そして、 の熱源側熱交換器4において加熱されて蒸発 した低圧の冷媒は、切換機構3を経由して、 び、圧縮機構2に吸入される。また、この中 熱交換器7において加熱されて蒸発した低圧 の冷媒も、第2吸入戻し管92を通じて、再び、 圧縮機構2に吸入される。このようにして、 房運転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1では 、暖房運転時においては、上述の変形例1と 様の作用効果が得られるとともに、熱源側 交換器4とともに、中間熱交換器7を利用側熱 交換器6において放熱した冷媒の蒸発器とし 機能させるようにして、暖房運転時にも有 利用し、これにより、暖房運転時における 媒の蒸発能力を高めて、暖房運転時の運転 率を向上させることができる。
 (5)変形例3
 上述の実施形態における気液分離器として レシーバ18による中間圧インジェクション び第2後段側インジェクション管としての液 ンジェクション管18hによる液インジェクシ ンを行う冷媒回路10(図1参照)において、互 に並列に接続された複数の利用側熱交換器6 有する構成(図21参照)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 各利用側熱交換器6において必要とされる冷 負荷を得ることができるようにするために 利用側熱交換器6に対応するように利用側膨 張機構5c(図21参照)を設けることが考えられる 。この場合には、暖房運転において、各利用 側熱交換器6を通過する冷媒の流量が、各利 側熱交換器6に対応して設けられた利用側膨 機構5cの開度によって概ね決定されること なるが、この際、各利用側膨張機構5cの開度 は、各利用側熱交換器6を流れる冷媒の流量 けでなく、複数の利用側熱交換器6間の流量 配の状態によって変動することになり、複 の利用側膨張機構5c間で開度が大きく異な 状態が生じたり、利用側膨張機構5cが比較的 小さい開度になったりする場合があり、この ため、加熱運転時における利用側膨張機構5c 開度制御によって、気液分離器としてのレ ーバ18の圧力が過度に低下する場合があり る。このため、レシーバ18による中間圧イン ジェクションは、レシーバ18の圧力と冷凍サ クルにおける中間圧との圧力差が小さい条 であっても使用可能であることから、この 成における暖房運転のように、レシーバ18 圧力が過度に低下するおそれの高い場合に 利である。

 上述の変形例1、2におけるエコノマイザ 交換器20による中間圧インジェクションを行 う冷媒回路110、210(図1、16参照)において、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(図21参照)にするとともに、各 用側熱交換器6を流れる冷媒の流量を制御し 各利用側熱交換器6において必要とされる冷 凍負荷を得ることができるようにするために 各利用側熱交換器6に対応するように利用側 張機構5c(図21参照)を設けることが考えられ 。この場合には、冷房運転において、熱源 熱交換器4において放熱した冷媒がエコノマ ザ熱交換器20に流入するまでの間に大幅な 圧操作が行われることがなく、冷凍サイク における高圧から冷凍サイクルの中間圧付 までの圧力差を利用できる条件であること ら、エコノマイザ熱交換器20における熱交換 量が大きくなり、後段側の圧縮要素2dに戻す とができる冷媒の流量が大きくすることが きるため、気液分離器としてのレシーバ18 よる中間圧インジェクションに比べて、そ 適用が有効である。

 このように、互いに並列に接続された複 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 を制御して各利用側熱交換器6において必要 される冷凍負荷を得ることができるように るために各利用側熱交換器6に対応するよう に利用側膨張機構5cを設ける構成を前提とす 場合には、本変形例の空気調和装置1のよう に、暖房運転時には、利用側熱交換器6にお て放熱した冷媒をレシーバ18において気液分 離し、この気液分離されたガス冷媒を第1後 側インジェクション管18cを通じて後段側の 縮要素2dに戻す中間圧インジェクション及び 液インジェクション管18hによる液インジェク ションを、冷房運転時には、エコノマイザ熱 交換器20において、熱源側熱交換器4において 放熱した冷媒と第3後段側インジェクション 19を流れる冷媒との熱交換を行い、この熱交 換が行われた後の第3後段側インジェクショ 管19を流れる冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻 エコノマイザ熱交換器20による中間圧イン ェクションを行う構成にすることが好まし 。

 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21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21に示されるよ に、上述の変形例2の構成(図16参照)において 、気液分離器としてのレシーバ18による中間 インジェクション及び液インジェクション 18hによる液インジェクションを行うことが きるようにするために、レシーバ18に第1後 側インジェクション管18cを接続し、かつ、 用側膨張機構5cとレシーバ18との間に液イン ジェクション管18hを接続して、冷房運転時に は、エコノマイザ熱交換器20による中間圧イ ジェクションを行い、暖房運転時には、気 分離器としてのレシーバ18による中間圧イ ジェクション及びを行うことを可能にする ともに、レシーバ18と利用側膨張機構5cとの に、冷却器としての過冷却熱交換器96及び 3吸入戻し管95を設けた冷媒回路310としてい 。
 ここで、第3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3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3吸入戻し管95には、開度制御が可能な 3吸入戻し弁95aが設けられている。第3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3吸入戻し管95 を流れる冷媒(より具体的には、第3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3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3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3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3吸入戻し管95に 岐され、過冷却熱交換器96において、第3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 3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 入戻し管18fと第3吸入戻し管95とは、圧縮機 2の吸入側の部分が一体となっている。また 、本変形例において、利用側膨張機構5cは、 動膨張弁である。また、本変形例では、上 のように、第3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を冷房運転時に 用し、第1後段側インジェクション管18c及び インジェクション管18hを暖房運転時に使用 るようにしていることから、エコノマイザ 交換器20への冷媒の流通方向を冷房運転及 暖房運転を問わず一定にする必要がないた 、ブリッジ回路17を省略して、冷媒回路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3吸入戻し管95側の出口には、過 却熱交換器96の第3吸入戻し管95側の出口にお ける冷媒の温度を検出する過冷却熱交出口温 度センサ59が設けられている。

 次に、本変形例の空気調和装置1の動作に ついて、図21~図27を用いて説明する。ここで 図22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23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24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25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2 6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27は、暖房 転時の冷凍サイクルが図示された温度-エン ロピ線図である。尚、以下の冷房運転及び 房運転における運転制御は、上述の制御部( 図示せず)によって行われる。また、以下の 明において、「高圧」とは、冷凍サイクル おける高圧(すなわち、図23、24の点D、D’、E 、H、I、Rにおける圧力や図26、27の点D、D’、 Fにおける圧力を意味し、「低圧」とは、冷 サイクルにおける低圧(すなわち、図23、24の 点A、F、S、Uにおける圧力や図26、27の点A、E Vにおける圧力)を意味し、「中間圧」とは、 冷凍サイクルにおける中間圧(すなわち、図23 、24の点B、C、C’、G、G’、J、Kにおける圧力 や図26、27の点B、C、C’、G、G’、I、L、M、X) 意味している。

 <冷房運転>
 冷房運転時は、切換機構3が図21及び図22の 線で示される冷却運転状態とされる。熱源 膨張機構としての第1膨張機構5a及び利用側 張機構5cは、開度調節される。そして、切換 機構3が冷却運転状態となるため、中間冷媒 8の中間熱交換器開閉弁12が開けられ、そし 、中間熱交換器バイパス管9の中間熱交換器 イパス開閉弁11が閉められることによって 中間熱交換器7が冷却器として機能する状態 されるとともに、第2吸入戻し管92の第2吸入 戻し開閉弁92aが閉められることによって、中 間熱交換器7と圧縮機構2の吸入側とが接続し いない状態にされ、また、中間熱交換器戻 管94の中間熱交換器戻し開閉弁94aが閉めら ることによって、利用側熱交換器6と熱源側 交換器4との間と中間熱交換器7とが接続し いない状態にされる。また、切換機構3を冷 運転状態にしている際には、気液分離器と てのレシーバ18による中間圧インジェクシ ンを行わずに、第3後段側インジェクション 19を通じて、エコノマイザ熱交換器20におい て加熱された冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻 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している。より具 的には、第1後段側インジェクション開閉弁1 8dは閉状態にされて、第3後段側インジェクシ ョン弁19aは、上述の変形例2における冷房運 時と同様の開度調節(但し、後段側の圧縮要 2dの吸入における冷媒の過熱度SHが目標値SHC になるように制御するもの)がなされる。さ に、切換機構3を冷却運転状態にしている際 は、過冷却熱交換器96を使用するため、第3 入戻し弁95aについても、開度調節される。 り具体的には、本変形例において、第3吸入 戻し弁95aは、過冷却熱交換器96の第3吸入戻し 管95側の出口における冷媒の過熱度が目標値 なるように開度調節される、いわゆる過熱 制御がなされるようになっている。本変形 において、過冷却熱交換器96の第3吸入戻し 95側の出口における冷媒の過熱度は、吸入 力センサ60により検出される低圧を飽和温度 に換算し、過冷却熱交出口温度センサ59によ 検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温 値を差し引くことによって得られる。尚、 変形例では採用していないが、過冷却熱交 器96の第3吸入戻し管95側の入口に温度セン を設けて、この温度センサにより検出され 冷媒温度を過冷却熱交出口温度センサ59によ り検出される冷媒温度から差し引くことによ って、過冷却熱交換器96の第3吸入戻し管95側 出口における冷媒の過熱度を得るようにし もよい。また、第3吸入戻し弁95aの開度調節 は、過熱度制御に限られるものではなく、例 えば、冷媒回路310における冷媒循環量等に応 じて所定開度だけ開けるようにするものであ ってもよい。

 この冷媒回路310の状態において、低圧の 媒(図21~図24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 中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管8に 出される(図21~図24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、 間熱交換器7において、冷却源としての水や 空気と熱交換を行うことで冷却される(図21~ 24の点C参照)。この中間熱交換器7において冷 却された冷媒は、第3後段側インジェクショ 管19から後段側の圧縮機構2dに戻される冷媒( 図21~図24の点K参照)と合流することでさらに 却される(図21~図24の点G参照)。次に、第3後 側インジェクション管19から戻る冷媒と合流 した(すなわち、エコノマイザ熱交換器20によ る中間圧インジェクションが行われた)中間 の冷媒は、圧縮要素2cの後段側に接続された 圧縮要素2dに吸入されてさらに圧縮されて、 縮機構2から吐出管2bに吐出される(図21~図24 点D参照)。ここで、圧縮機構2から吐出され 高圧の冷媒は、圧縮要素2c、2dによる二段圧 縮動作によって、臨界圧力(すなわち、図23に 示される臨界点CPにおける臨界圧力Pcp)を超え る圧力まで圧縮されている。そして、この圧 縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、油分 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 入し、油戻し管41bに設けられた減圧機構41c 減圧された後に圧縮機構2の吸入管2aに戻さ 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 の高圧の冷媒は、逆止機構42及び切換機構3 通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源 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 器4において、冷却源としての水や空気と熱 換を行って冷却される(図21~図24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、その一部が第3後段側インジ ェクション管19に分岐される。そして、第3後 段側インジェクション管19を流れる冷媒は、 3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21~図24の点J参照)。ま 、第3後段側インジェクション管19に分岐さ た後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器20に流 入し、第3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21~図24 の点H参照)。一方、第3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 熱交換器4において冷却された高圧の冷媒と 熱交換を行って加熱されて(図21~図24の点K参 )、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、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 に一時的に溜められる(図21~図24の点I参照) そして、レシーバ18内に溜められた冷媒は、 その一部が第3吸入戻し管95に分岐される。そ して、第3吸入戻し管95を流れる冷媒は、第3 入戻し弁95aにおいて低圧付近まで減圧され 後に、過冷却熱交換器96に送られる(図21~図24 の点S参照)。また、第3吸入戻し管95に分岐さ た後の冷媒は、過冷却熱交換器96に流入し 第3吸入戻し管95を流れる冷媒と熱交換を行 てさらに冷却される(図21~図24の点R参照)。一 方、第3吸入戻し管95を流れる冷媒は、エコノ マイザ熱交換器20において冷却された高圧の 媒と熱交換を行って加熱されて(図21~図24の U参照)、圧縮機構2の吸入側(ここでは、吸入 管2a)を流れる冷媒に合流することになる。こ の過冷却熱交換器96において冷却された冷媒 、利用側膨張機構5cに送られて、利用側膨 機構5cよって減圧されて低圧の気液二相状態 の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する 利用側熱交換器6に送られる(図21~図24の点F参 )。そして、利用側熱交換器6に送られた低 の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発 ることになる(図21~図24の点A参照)。そして、 この利用側熱交換器6において加熱された低 の冷媒は、切換機構3を経由して、再び、圧 機構2に吸入される。このようにして、冷房 運転が行われる。

 このように、本変形例の空気調和装置1では 、冷房運転時においては、放熱器としての熱 源側熱交換器4の下流側かつ熱源側膨張機構 しての第1膨張機構5aの上流側における冷媒 圧力が高いままで保たれており、冷凍サイ ルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧 近までの圧力差を利用できる条件であるこ 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採用されており、上述の 変形例1、2と同様の作用効果を得ることがで る。
 また、本変形例では、レシーバ18から利用 膨張機構5cへ送られる冷媒(図23、図24の点I参 照)を過冷却熱交換器96によって過冷却状態ま で冷却することができるため(図23、図24の点R 参照)、各利用側膨張機構5cへの分配時に偏流 を生じるおそれを少なくすることができる。

 <暖房運転>
 暖房運転時は、切換機構3が図21及び図25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 い状態にされるとともに、第2吸入戻し管92 第2吸入戻し開閉弁92aが開けられることによ って、中間熱交換器7と圧縮機構2の吸入側と 接続されている状態にされ、かつ、中間熱 換器戻し管94の中間熱交換器戻し開閉弁94a 開けられることによって、利用側熱交換器6 熱源側熱交換器4との間と中間熱交換器7と 接続されている状態にされる。また、切換 構3を加熱運転状態にしている際には、エコ マイザ熱交換器20による中間圧インジェク ョンを行わずに、第1後段側インジェクショ 管18cを通じて、気液分離器としてのレシー 18から冷媒を後段側の圧縮要素2dに戻すレシ ーバ18による中間圧インジェクション、及び 第2後段側インジェクション管としての液イ ンジェクション管18hを通じて冷媒を後段側の 圧縮要素2dに戻す液インジェクション管18hに る中間圧インジェクションを行うようにし いる。より具体的には、第3後段側インジェ クション弁19aが全閉状態にされて、第1後段 インジェクション開閉弁18dは開状態にされ かつ、液インジェクション弁18iは上述の実 形態における暖房運転と同様の開度調節(す わち、後段側の圧縮要素2dの吸入における 媒の過熱度SHが目標値SHHになるように制御す るもの)がなされる。さらに、切換機構3を加 運転状態にしている際には、過冷却熱交換 96を使用しないため、第3吸入戻し弁95aは全 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21、図25~図27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 って中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒 8に吐出される(図21、図25~図27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、上述の冷房運転時とは異なり、中 間熱交換器7を通過せずに(すなわち、冷却さ ることなく)、中間熱交換器バイパス管9を 過する(図21、図25~図27の点C参照)。この中間 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 、レシーバ18から第1後段側インジェクショ 管18c及び液インジェクション管18hを通じて 段側の圧縮機構2dに戻される冷媒(図21、図25~ 図27の点M、点X参照)と合流することで冷却さ る(図21、図25~図27の点G参照)。次に、第1後 側インジェクション管18c及び液インジェク ョン管18h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及び液イン ェクション管18hによる中間圧インジェクシ ンが行われた)中間圧の冷媒は、圧縮要素2c 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21、図25~図27の点D参照)。ここ 、圧縮機構2から吐出された高圧の冷媒は、 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26に示される臨界点CP 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 れた高圧の冷媒は、油分離機構41を構成する 油分離器41aに流入し、同伴する冷凍機油が分 離される。また、油分離器41aにおいて高圧の 冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構 41を構成する油戻し管41bに流入し、油戻し管4 1bに設けられた減圧機構41cで減圧された後に 縮機構2の吸入管2aに戻されて、再び、圧縮 構2に吸入される。次に、油分離機構41にお て冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は 逆止機構42及び切換機構3を通じて、冷媒の 熱器として機能する利用側熱交換器6に送ら れて、冷却源としての水や空気と熱交換を行 って冷却される(図21、図25~図27の点F参照)。 して、利用側熱交換器6において冷却された 圧の冷媒は、利用側膨張機構5cを通過した に、その一部が液インジェクション管18hに 岐される。そして、液インジェクション管18 hを流れる冷媒は、液インジェクション弁18i おいて中間圧付近まで減圧された後に(図21 図25~図27の点X参照)、上述のように、前段側 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、液インジェク ョン管18hで分岐された後の高圧の冷媒は、 シーバ18内に一時的に溜められるとともに気 液分離が行われる(図21、図25~図27の点I、L、M 照)。そして、レシーバ18において気液分離 れたガス冷媒は、第1後段側インジェクショ ン管18cによってレシーバ18の上部から抜き出 れて、上述のように、前段側の圧縮要素2c ら吐出された中間圧の冷媒に合流すること なる。そして、レシーバ18内に溜められた液 冷媒は、第1膨張機構5aによって減圧されて低 圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発 器として機能する熱源側熱交換器4に送られ とともに、中間熱交換器戻し管94を通じて、 冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器7 も送られる(図21、図25~図27の点E参照)。そし 、熱源側熱交換器4に送られた低圧の気液二 相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と 熱交換を行って加熱されて、蒸発することに なる(図21、図25~図27の点A参照)。また、中間 交換器7に送られた低圧の気液二相状態の冷 も、加熱源としての水や空気と熱交換を行 て加熱されて、蒸発することになる(図21、 25~図27の点V参照)。そして、この熱源側熱交 換器4において加熱されて蒸発した低圧の冷 は、切換機構3を経由して、再び、圧縮機構2 に吸入される。また、この中間熱交換器7に いて加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第2 入戻し管92を通じて、再び、圧縮機構2に吸 される。このようにして、暖房運転が行わ る。

 このように、本変形例の空気調和装置1では 、暖房運転時においては、互いに並列に接続 された複数の利用側熱交換器6を有する構成 するとともに、各利用側熱交換器6を流れる 媒の流量を制御して各利用側熱交換器6にお いて必要とされる冷凍負荷を得ることができ るようにするために各利用側熱交換器6に対 するように利用側膨張機構5cを設けているこ とに起因して、レシーバ18の圧力と冷凍サイ ルにおける中間圧との圧力差が小さい条件 あることから、気液分離器としてのレシー 18による中間圧インジェクションが採用さ ており、上述の実施形態と同様の作用効果 得ることができる。
 また、本変形例では、上述の変形例2と同様 に、暖房運転時に中間熱交換器7が冷媒の蒸 器として機能しており、中間熱交換器7の有 利用が図られている。
 しかも、本変形例では、上述のような中間 インジェクションの冷房運転と暖房運転と 使い分けに伴って、インジェクション量最 化制御として、冷房運転時において、後段 の圧縮要素2dの吸入における冷媒の過熱度SH が目標値SHCになるように、第3後段側インジ クション管19を通じて後段側の圧縮要素2dに される冷媒の流量を制御するとともに、暖 運転時において、後段側の圧縮要素2dの吸 における冷媒の過熱度SHが目標値SHHになるよ うに、第2後段側インジェクション管として 液インジェクション管18hを通じて後段側の 縮要素2dに戻される冷媒の流量を制御するも のを採用しており、暖房運転時における過熱 度SHの目標値SHHが冷房運転時における過熱度S Hの目標値SHC以下になるように設定している め、圧縮機構2から吐出される冷媒の流量に する後段側インジェクション管(冷房運転時 には、第3後段側インジェクション管19、暖房 運転時には、第1後段側インジェクション管18 c及び液インジェクション管18hの両方)を通じ 後段側の圧縮要素2dに戻される冷媒の流量 比であるインジェクション比が、冷房運転 よりも暖房運転時のほうが大きくなる。こ により、本変形例では、上述の実施形態及 その変形例と同様に、後段側インジェクシ ン管を用いた中間圧インジェクションによ 後段側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の冷却 効果が、冷房運転時よりも暖房運転時のほう が大きくなるため、中間熱交換器7による後 側の圧縮要素2dに吸入される冷媒の冷却効果 のない暖房運転時においても、外部への放熱 を抑えながら、圧縮機構2から吐出される冷 の温度をさらに低く抑えることができ、成 係数を向上させることができる。また、本 形例においても、上述の実施形態及びその 形例と同様、暖房運転時における過熱度SHの 目標値SHH(図27参照)を冷房運転時における過 度SHの目標値SHCと同じ値に設定することで、 暖房運転時においても、後段側の圧縮要素2d 吸入される冷媒を、暖房運転時は中間圧イ ジェクションによって、中間熱交換器7及び 中間圧インジェクションにより冷媒を冷却す る冷房運転時と同じ過熱度SHまで冷却するよ にして、中間熱交換器7による冷却効果に相 当する分だけ冷房運転時よりも暖房運転時に おけるインジェクション比が大きくなるよう にすることが好ましい。

 (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28に示されるように、上述の変 例3における冷媒回路310(図21参照)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104cの吐出側の 力及び後段側の圧縮要素104dの吸入側の圧力 が、第1圧縮機構103の前段側の圧縮要素103cの 入側の圧力及び後段側の圧縮要素103dの吐出 側の圧力よりも高くなった状態から起動する ことになり、安定的に第2圧縮機構104を起動 ることが難しい。そこで、本変形例では、 2圧縮機構104の前段側の圧縮要素104cの吐出側 と後段側の圧縮要素104dの吸入側とを接続す 起動バイパス管86を設けるとともに、この起 動バイパス管86に開閉弁86aを設け、第2圧縮機 構104が停止中の場合には、この開閉弁86aによ って起動バイパス管86内の冷媒の流れを遮断 、かつ、開閉弁85aによって第2出口側中間枝 管85内の冷媒の流れを遮断するようにし、第2 圧縮機構104を起動する際に、開閉弁86aによっ て起動バイパス管86内に冷媒を流すことがで る状態にすることで、第2圧縮機構104の前段 側の圧縮要素104cから吐出される冷媒を第1圧 機構103の前段側の圧縮要素103cから吐出され る冷媒に合流させることなく、起動バイパス 管86を通じて後段側の圧縮要素104dに吸入させ るようにして、圧縮機構102の運転状態が安定 した時点(例えば、圧縮機構102の吸入圧力、 出圧力及び中間圧力が安定した時点)で、開 弁85aによって第2出口側中間枝管85内に冷媒 流すことができる状態にし、かつ、開閉弁8 6aによって起動バイパス管86内の冷媒の流れ 遮断して、通常の冷房運転や暖房運転に移 することができるようになっている。尚、 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 縮機構104の後段側の圧縮要素104dの吸入側と 間に接続され、その他端が第2圧縮機構104の 前段側の圧縮要素104cの吐出側と第2入口側中 枝管84の逆止機構84aとの間に接続されてお 、第2圧縮機構104を起動する際に、第1圧縮機 構103の中間圧部分の影響を受けにくい状態に できるようになっている。また、本変形例に おいては、開閉弁86aとして電磁弁が使用され ている。

 また、本変形例の空気調和装置1の冷房運転 や暖房運転の動作は、圧縮機構2に代えて設 られた圧縮機構102によって、圧縮機構102周 の回路構成がやや複雑化したことによる変 点を除いては、上述の変形例3における動作( 図21~図27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、超臨界域 作動する冷媒を冷媒として使用して多段圧 式冷凍サイクルを行うものであれば、本発 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。

 本発明は、冷却運転と加熱運転とを切り え可能で、かつ、中間圧インジェクション 可能な冷媒回路を有する多段圧縮式の冷凍 イクルを行う冷凍装置に広く適用可能であ 。

  1 空気調和装置(冷凍装置)
  2、102 圧縮機構
  3 切換機構
  4 熱源側熱交換器
  6 利用側熱交換器
  7 中間熱交換器
  8 中間冷媒管
  9 中間熱交換器バイパス管
 18 レシーバ(気液分離器)
 18c 第1後段側インジェクション管
 18h 液インジェクション管(第2後段側インジ ェクション管)
 19 第3後段側インジェクション管
 20 エコノマイザ熱交換器

特開2007-232263号公報




 
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