JP2009264606A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、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、除霜能力の向上を図る。
【解決手段】空気調和装置１は、二酸化炭素を冷媒として使用しており、二段圧縮式の圧縮機構２と、熱源側熱交換器４と、膨張機構５と、利用側熱交換器６と、切換機構３と、第１後段側インジェクション管１８ｃとを備えている。空気調和装置１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の除霜を行う逆サイクル除霜運転の少なくとも初期に、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に冷媒が戻らないようにするものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、冷凍装置、特に、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置に関する。

従来より、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置の１つとして、特許文献１に示されるような、冷房運転と暖房運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、二酸化炭素を冷媒として使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置がある。この空気調和装置は、主として、直列に接続された２つの圧縮要素を有する圧縮機と、冷房運転と暖房運転とを切り換えるための四路切換弁と、室外熱交換器と、室内熱交換器とを有している。また、この空気調和装置では、室外熱交換器と室内熱交換器との間を流れる冷媒を気液分離する気液分離器と、気液分離器から冷媒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さらに有している。
特開２００７−２３２２６３号公報

上述の空気調和装置では、室外熱交換器として空気を熱源とする熱交換器を採用した場合には、熱源としての空気の温度が低い条件で暖房運転を行った際に、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器に着霜が生じるため、室外熱交換器を冷媒の放熱器として機能させることで室外熱交換器の除霜を行う除霜運転を行う必要がある。そして、この除霜運転として、切換機構を暖房運転状態から冷房運転状態に切り換えることで室外熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる逆サイクル除霜運転を採用する場合には、室内熱交換器を冷媒の放熱器として機能させたいのにもかかわらず、室内熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させることになり、室内側の温度低下が生じるという問題があることから、このような室内側の温度低下を避けるために、冷房運転時や暖房運転時と同様、逆サイクル除霜運転を行う際にも、後段側インジェクション管を用いて、室外熱交換器から室内熱交換器に送られる冷媒を後段側の圧縮要素に戻すようにすることで、室内熱交換器を流れる冷媒の流量を減らすことが考えられる。

しかし、上述のように、後段側インジェクション管を用いて室内熱交換器を流れる冷媒の流量を減らしてしまうと、逆サイクル除霜運転を行う直前まで行われていた暖房運転によって、室内熱交換器と四路切換弁との間の冷媒管等が圧縮機から吐出された高温の冷媒によって加熱されて蓄熱しており、逆サイクル除霜運転を行う際に、この蓄熱が十分に利用されなくなってしまうため、除霜能力の向上を図ることができなくなる。特に、超臨界域で作動する冷媒を使用する空気調和装置では、冷凍サイクルにおける高圧が臨界圧力を超える圧力になり、圧縮機から吐出された冷媒の温度が非常に高くなることから、この蓄熱を十分に利用することが望ましい。

本発明の課題は、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、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、除霜能力の向上を図ることにある。

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／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台接続したものを含む構成を意味している。また、「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」とは、「前段側の圧縮要素」及び「後段側の圧縮要素」という直列に接続された２つの圧縮要素を含むことだけを意味しているのではなく、複数の圧縮要素が直列に接続されており、各圧縮要素間の関係が、上述の「前段側の圧縮要素」と「後段側の圧縮要素」との関係を有することを意味している。切換機構は、圧縮機構、熱源側熱交換器、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、圧縮機構、利用側熱交換器、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機構である。熱源側熱交換器は、空気を熱源とする熱交換器である。後段側インジェクション管は、熱源側熱交換器又は利用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ための冷媒管である。そして、この冷凍装置は、切換機構を冷却運転状態に切り換えることで熱源側熱交換器の除霜を行う逆サイクル除霜運転の少なくとも初期に、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冷媒が戻らないようにするものである。

この冷凍装置では、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期に、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冷媒が戻らないようにしているため、冷媒回路において、圧縮機構から吐出された冷媒が積極的に利用側熱交換器を通じて圧縮機構に吸入される循環が行われることになる。このとき、逆サイクル除霜運転を行う直前まで行われていた加熱運転により利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等に蓄えられた熱が十分に利用されて、圧縮機構に吸入される冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の温度が上昇し、かつ、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冷媒が戻らないようにすることによって、後段側の圧縮要素に吸入される冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度の低下が抑えられるため、圧縮機構から吐出される冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の温度を大幅に上昇させることができ、逆サイクル除霜運転を行う際の冷媒の単位流量当たりの除霜能力を向上させることができる。しかも、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冷媒が戻らない状態にするのは、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期であり、利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になった後に、冷媒回路において、利用側熱交換器を通じて圧縮機構に吸入される循環が過度に継続されるものではないため、利用側の温度低下を抑えることができる。

このように、この冷凍装置では、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、除霜能力の向上を図ることができる。

第２の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期とは、逆サイクル除霜運転の開始から利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管の配管長に応じて設定される所定時間が経過するまでの期間である。

この冷凍装置では、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期を、逆サイクル除霜運転の開始から利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管の配管長に応じて設定される所定時間が経過するまでの期間としているため、利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になる時点を利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管の配管長に応じて判断することができる。

第３の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期とは、逆サイクル除霜運転の開始から利用側熱交換器における冷媒の温度が所定温度以下に低下するまでの期間である。

この冷凍装置では、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期を、逆サイクル除霜運転の開始から利用側熱交換器における冷媒の温度が所定温度以下に低下するまでの期間としているため、利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になっているかどうかを利用側の温度低下という観点で判断することができる。

第４の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期とは、逆サイクル除霜運転の開始から圧縮機構の吸入側における冷媒の圧力が所定圧力以下に低下するまでの期間である。

この冷凍装置では、逆サイクル除霜運転の少なくとも初期を、逆サイクル除霜運転の開始から圧縮機構の吸入側における冷媒の圧力が所定圧力以下に低下するまでの期間としているため、利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になっているかどうかを利用側の温度低下とともに生じる圧縮機構に吸入される冷媒の流量の低下という観点で判断することができる。

第５の発明にかかる冷凍装置は、第１〜第４の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、超臨界域で作動する冷媒は、二酸化炭素である。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１又は第５の発明では、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、除霜能力の向上を図ることができる。

第２の発明では、利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になる時点を利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管の配管長に応じて判断することができる。

第３の発明では、利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になっているかどうかを利用側の温度低下という観点で判断することができる。

第４の発明では、利用側熱交換器と切換機構との間の冷媒管等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になっているかどうかを利用側の温度低下とともに生じる圧縮機構に吸入される冷媒の流量の低下という観点で判断することができる。

以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について説明する。

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

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

圧縮機構２は、本実施形態において、２つの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内に、圧縮機駆動モータ２１ｂと、駆動軸２１ｃと、圧縮要素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。すなわち、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つの圧縮要素２ｃ、２ｄがともに圧縮機駆動モータ２１ｂによって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。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に吐出された冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させて冷媒をさらに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イクルにおける中間圧の冷媒を、圧縮要素２ｃの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機油を冷媒から分離して圧縮機構２の吸入側へ戻す機構であり、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への冷媒の流れを許容し、かつ、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、これらの圧縮要素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内における冷媒の流れの方向を切り換えるための機構であり、冷房運転時には、熱源側熱交換器４を圧縮機構２によって圧縮される冷媒の放熱器として、かつ、利用側熱交換器６を熱源側熱交換器４において冷却された冷媒の蒸発器として機能させるために、圧縮機構２の吐出側と熱源側熱交換器４の一端とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と利用側熱交換器６とを接続し（図１の切換機構３の実線を参照、以下、この切換機構３の状態を「冷却運転状態」とする）、暖房運転時には、利用側熱交換器６を圧縮機構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の吐出側と利用側熱交換器６とを接続するとともに圧縮機構２の吸入側と熱源側熱交換器４の一端とを接続することが可能である（図１の切換機構３の破線を参照、以下、この切換機構３の状態を「加熱運転状態」とする）。本実施形態において、切換機構３は、圧縮機構２の吸入側、圧縮機構２の吐出側、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６に接続された四路切換弁である。尚、切換機構３は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様の冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。

このように、切換機構３は、冷媒回路１０を構成する圧縮機構２、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６だけに着目すると、圧縮機構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、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換えることができるように構成されている。

熱源側熱交換器４は、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器４は、その一端が切換機構３に接続されており、その他端がブリッジ回路１７を介して第１膨張機構５ａに接続されている。熱源側熱交換器４は、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、本実施形態において、フィンアンドチューブ型の熱交換器が使用されている。そして、熱源としての空気は、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、熱源側ファン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と利用側熱交換器６との間に設けられており、レシーバ１８の入口に接続されるレシーバ入口管１８ａ、及び、レシーバ１８の出口に接続されるレシーバ出口管１８ｂに接続されている。ブリッジ回路１７は、本実施形態において、４つの逆止弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを有している。そして、入口逆止弁１７ａは、熱源側熱交換器４からレシーバ入口管１８ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。入口逆止弁１７ｂは、利用側熱交換器６からレシーバ入口管１８ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁１７ａ、１７ｂは、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の一方からレシーバ入口管１８ａに冷媒を流通させる機能を有している。出口逆止弁１７ｃは、レシーバ出口管１８ｂから利用側熱交換器６への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。出口逆止弁１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂから熱源側熱交換器４への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、出口逆止弁１７ｃ、１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂから熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の他方に冷媒を流通させる機能を有している。

第１膨張機構５ａは、レシーバ入口管１８ａに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。また、本実施形態において、第１膨張機構５ａは、冷房運転時には、熱源側熱交換器４において冷却された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒をレシーバ１８を介して利用側熱交換器６に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧し、暖房運転時には、利用側熱交換器６において冷却された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒をレシーバ１８を介して熱源側熱交換器４に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧する。

レシーバ１８は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路１０における冷媒の循環量が異なる等の運転状態に応じて発生する余剰冷媒を溜めることができるように、第１膨張機構５ａで減圧された後の冷媒を一時的に溜めるために設けられた容器であり、その入口がレシーバ入口管１８ａに接続されており、その出口がレシーバ出口管１８ｂに接続されている。また、レシーバ１８には、第１後段側インジェクション管１８ｃ及び第１吸入戻し管１８ｆが接続されている。ここで、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。

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とが可能な冷媒管であり、本実施形態において、レシーバ１８の上部と中間冷媒管８（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。この第１後段側インジェクション管１８ｃには、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄと第１後段側インジェクション逆止機構１８ｅとが設けられている。第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開閉動作が可能な弁であり、本実施形態において、電磁弁である。第１後段側インジェクション逆止機構１８ｅは、レシーバ１８から後段側の圧縮要素２ｄへの冷媒の流れを許容し、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り、本実施形態において、逆止弁が使用されている。

第１吸入戻し管１８ｆは、レシーバ１８内から冷媒を抜き出して圧縮機構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。この第１吸入戻し管１８ｆには、第１吸入戻し開閉弁１８ｇが設けられている。第１吸入戻し開閉弁１８ｇは、本実施形態において、電磁弁である。

このように、レシーバ１８は、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄを開けることによって第１後段側インジェクション管１８ｃを使用する場合には、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒を、第１膨張機構５ａと第２膨張機構５ｂとの間において、気液分離する気液分離器として機能し、レシーバ１８において気液分離されたガス冷媒をレシーバ１８の上部から圧縮機構２の後段側の圧縮要素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ことができるようになっている。

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

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

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を流れる冷媒の温度を検出する熱源側熱交温度センサ５１が設けられている。利用側熱交換器６には、利用側熱交換器６を流れる冷媒の温度を検出する利用側熱交温度センサ６１が設けられている。吸入管２ａ又は圧縮機構２には、圧縮機構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。空気調和装置１には、熱源側熱交換器４の熱源としての空気の温度を検出する空気温度センサ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、圧縮機構２、切換機構３、膨張機構５、熱源側ファン４０、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄ、第１吸入戻し開閉弁１８ｇ等の空気調和装置１を構成する各部の動作を制御する制御部を有している。

（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１の動作について、図１〜図９を用いて説明する。ここで、図２は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図３は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図４は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図５は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図６は、除霜運転のフローチャートであり、図７は、除霜運転の開始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８は、除霜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９は、除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転、暖房運転及び除霜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、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図３、４、８、９の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ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、８、９の点Ａ、Ｆ、Ｗにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図３、４、８、９の点Ｂ、Ｇ、Ｇ’、Ｉ、Ｌ、Ｍにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図１及び図２の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。さらに、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開状態にされる。

この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１〜図４の点Ａ参照）は、吸入管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に吐出される（図１〜図４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、レシーバ１８から第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図１〜図４の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１〜図４の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１８ｃから戻る冷媒と合流した（すなわち、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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〜図４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よって、臨界圧力（すなわち、図３に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、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（図１〜図４の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、第１膨張機構５ａによって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〜図４の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１〜図４の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１〜図４の点Ｗ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（図１〜図４の点Ａ参照）。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、本実施形態の空気調和装置１（冷凍装置）では、第１後段側インジェクション管１８ｃを設けて、熱源側熱交換器４において放熱した冷媒を分岐して後段側の圧縮要素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に吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる（図４の点Ｂ、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抑えられ（図４の点Ｄ、Ｄ’参照）、第１後段側インジェクション管１８ｃを設けていない場合に比べて、図４の点Ｂ、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ロスを小さくできることから、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。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１及び図５の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。さらに、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、冷房運転時と同様に、開状態にされる。

この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１、図３〜図５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に吐出される（図１、図３〜図５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、レシーバ１８から第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図１、図３〜図５の点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図１、図３〜図５の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１８ｃから戻る冷媒と合流した（すなわち、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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、図３〜図５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、冷房運転時と同様、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３に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１、図５の点Ｆ、及び、図３、図４の点Ｅを点Ｆに読み替えて参照）。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、図３〜図５の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１、図５の点Ｅ、及び、図３、図４の点Ｆを点Ｅに読み替えて参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される加熱源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１、図３〜図５の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構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、本実施形態の空気調和装置１（冷凍装置）では、冷房運転時と同様、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６において放熱した冷媒を分岐して後段側の圧縮要素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に吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる（図４の点Ｂ、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抑えられ（図４の点Ｄ、Ｄ’参照）、第１後段側インジェクション管１８ｃを設けていない場合に比べて、図４の点Ｂ、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ロスを小さくできることから、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＞
まず、ステップＳ１において、暖房運転時に熱源側熱交換器４に着霜が生じたかどうかを判定する。この判定は、熱源側熱交温度センサ５１により検出される熱源側熱交換器４を流れる冷媒の温度や暖房運転の積算時間に基づいて行われる。例えば、熱源側熱交温度センサ５１により検出される熱源側熱交換器４における冷媒の温度が着霜が生じる条件に相当する所定温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た場合には、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のである。ここで、所定温度や所定時間については、熱源としての空気の温度に依存するため、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いる場合には、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、除霜運転を開始する。この除霜運転は、切換機構３を加熱運転状態（すなわち、暖房運転）から冷却運転状態に切り換えることで熱源側熱交換器４を冷媒の放熱器として機能させる逆サイクル除霜運転である。

ところで、本実施形態において、逆サイクル除霜運転を行う際には、利用側熱交換器６を冷媒の蒸発器として機能させることで利用側の温度低下が生じるという問題があることから、このような利用側の温度低下を避けるために、冷房運転時や暖房運転時と同様に、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを使用する状態にする（すなわち、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に冷媒が戻るようにする）ことで、利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を減らすことが考えられる。

しかし、上述のように、第１後段側インジェクション管１８ｃを用いて利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を減らしてしまうと、逆サイクル除霜運転を行う直前まで行われていた暖房運転によって、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管（以下、利用側熱交換器６と切換機構３とを接続する冷媒管を冷媒管１ｄとする）等が圧縮機構２から吐出された高温の冷媒によって加熱されて蓄熱しており、逆サイクル除霜運転を行う際に、この蓄熱が十分に利用されなくなってしまうため、除霜能力の向上を図ることができなくなる。特に、本実施形態のような超臨界域で作動する冷媒を使用する空気調和装置１では、冷凍サイクルにおける高圧が臨界圧力を超える圧力になり、圧縮機構２から吐出された冷媒の温度が非常に高くなり蓄熱量がさらに多くなることから、この蓄熱を十分に利用することが望ましい。また、本実施形態における冷媒回路１０が、熱源ユニット（主として、圧縮機構２、切換機構３、熱源側熱交換器４、膨張機構５ａ、５ｂ、中間冷媒管８、ブリッジ回路１７、レシーバ１８、第１後段側インジェクション管、第１吸入戻し管１８ｆ、及び、熱源側ファン４０等を有しており、室外等に設置されるユニット）と利用ユニット（主として、利用側熱交換器６を有しており、室内等に設置されるユニット）との間を冷媒連絡管によって接続することによって構成されたものである場合には、冷媒連絡管の配管長が非常に長くなる場合もあり、これに伴い、冷媒管１ｄの配管長も非常に長くなり蓄熱量がさらに多くなることから、この蓄熱を十分に利用することが望ましい。

そこで、本実施形態では、ステップＳ２（除霜運転の開始時）において、まず、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不使用の状態にするとともに（すなわち、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に冷媒が戻らないようにしつつ）、切換機構３を加熱運転状態から冷却運転状態に切り換えて、逆サイクル除霜運転を行うようにしている（図７、及び、図８、図９の実線で表された冷凍サイクル参照）。

これにより、冷媒回路１０において、圧縮機構２から吐出された冷媒が積極的に利用側熱交換器６を通じて圧縮機構２に吸入される循環が行われるようになるため、利用側熱交換器６において加熱され蒸発した低圧の冷媒（図８、図９の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｗ参照）は、冷媒管１ｄ等によって加熱された後に、切換機構３を経由して、圧縮機構２に吸入されることになる（図８、図９の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ａ参照）。すなわち、除霜運転を行う直前まで行われていた暖房運転により利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等に蓄えられた熱が十分に利用されることになる。これにより、圧縮機構２に吸入される冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の温度が上昇し（図９の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｂ参照）、かつ、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に冷媒が戻らないようにすることによって、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度の低下が抑えられるため（図９の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｂ、Ｇ参照）、圧縮機構２から吐出される冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の温度を大幅に上昇させることができ（図９の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｄ参照）、逆サイクル除霜運転を行う際の冷媒の単位流量当たりの除霜能力を向上させることができるようになっている。

しかし、上述のステップＳ２における逆サイクル除霜運転を継続すると、後述のステップＳ６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る前に、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が徐々に減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になってしまうおそれが高く、そして、このような状態になると、利用側熱交換器６における冷媒の温度が低くなったり（図９の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｆ、Ｗ、及び、図９の破線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｆ、Ｗ参照）、冷凍サイクルにおける低圧が低くなって前段側の圧縮要素２ｃから吸入される冷媒の流量が減少してしまうため（図８の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ａ、Ｆ、Ｗ、及び、図８の破線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ａ、Ｆ、Ｗ参照）、利用側の温度低下が生じたり、冷媒回路１０を循環する冷媒の流量が減少して除霜能力を確保することができないという問題が生じることになる。

そこで、本実施形態では、ステップＳ３において、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したかどうかを判定し、蓄熱の利用が完了したものと判定された場合には、ステップＳ５の処理に移行して、冷房運転時と同様に、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを使用する状態にする（すなわち、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に冷媒が戻るようにする）ことで、利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を減らす逆サイクル除霜運転に切り換えるようにしている（図２、及び、図８、図９の破線で表された冷凍サイクル参照）。

ここで、ステップＳ５の処理に先立って行われるステップＳ４の処理は、ステップＳ３における判定を繰り返し行うにあたり、ステップＳ５の処理がすでになされた後であるにもかかわらず、ステップＳ５の処理が何度も繰り返して行われるのを避けるための処理である。また、上述のステップＳ３における利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したかどうかの判定は、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄの配管長（空気調和装置１が熱源ユニットと利用ユニットとの間を冷媒連絡管によって接続することによって構成されたものである場合には、冷媒連絡管の配管長でもよい）や、利用側熱交温度センサ６１により検出される利用側熱交換器６における冷媒の温度、吸入圧力センサ６０により検出される圧縮機構２の吸入側における冷媒の温度に基づいて行われる。例えば、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄの配管長に基づく判定としては、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄの配管長に応じて、ステップＳ２の逆サイクル除霜運転の開始から利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない時点に相当する所定時間を設定しておき、ステップＳ２の逆サイクル除霜運転の開始からこの所定時間が経過した場合には、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したものと判定することができる。例えば、配管長が短い場合には、所定時間を短い時間に設定し（このため、配管長が非常に短い場合、実質的には、ステップＳ２の除霜運転が行われないことになる）、配管長が長い場合には、所定時間を長い時間に設定することが考えられる。このように、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄの配管長に基づいて利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したかどうかを判定する場合には、冷媒管１ｄ（または、冷媒連絡管）の配管長に応じた蓄熱量の大小という観点から判断することができる。また、利用側熱交換器６における冷媒の温度に基づく判定としては、ステップＳ２の逆サイクル除霜運転の開始から利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態に相当する利用側熱交換器６における冷媒の所定温度を設定しておき、利用側熱交換器６における冷媒の温度がステップＳ２の逆サイクル除霜運転の開始からこの所定温度以下に低下した場合には、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したものと判定することができる。このように、利用側熱交換器６における冷媒の温度に基づいて利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したかどうかを判定する場合には、利用側の温度低下という観点で判断することができる。また、圧縮機構２の吸入側における冷媒の圧力に基づく判定としては、ステップＳ２の逆サイクル除霜運転の開始から利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態に相当する圧縮機構２の吸入側における冷媒の所定圧力を設定しておき、圧縮機構２の吸入側における冷媒の圧力がステップＳ２の逆サイクル除霜運転の開始からこの所定圧力以下に低下した場合には、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したものと判定することができる。このように、圧縮機構２の吸入側における冷媒の圧力に基づいて利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱の利用が完了したかどうかを判定する場合には、利用側の温度低下とともに生じる圧縮機構２に吸入される冷媒の流量の低下という観点で判断することができる。そして、ステップＳ３における判定は、上述の３つの判定手法のいずれか１つを使用してもよいし、上述の３つの判定手法のいずれか２つ又は３つを組み合わせて使用してもよい。例えば、利用側熱交換器６における冷媒の温度に基づく判断又は圧縮機構２の吸入側における冷媒の圧力に基づく判断と冷媒管１ｄの配管長に応じて設定された所定時間に基づく判断とを組み合わせると（この場合、冷媒の温度が所定温度以下又は冷媒の圧力が所定圧力以下になるか、所定時間が経過するかによって判断することになる）、利用側の温度低下という観点と蓄熱量の観点という２つの観点から判断が可能になることから、より好ましいものと考えられる。

これにより、冷媒回路１０において、利用側熱交換器６を通じて圧縮機構２に吸入される循環が過度に継続されることがなくなるため、利用側の温度低下を抑えることができる。しかも、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に冷媒が戻るようにすることで、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度が低下して（図９の破線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｂ、Ｇ参照）、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度が低くなり（図９の破線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｄ参照）、これによって、逆サイクル除霜運転を行う際の冷媒の単位流量当たりの除霜能力は小さくなるが、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の流量は増加しているため、除霜能力を極力確保することができるようになっている。

次に、ステップＳ３〜Ｓ５の処理によって、蓄熱の利用が完了していないものと判定されている場合、又は、蓄熱の利用が完了したものと判定されるとともに除霜運転の切換がなされている場合には、ステップＳ６において、熱源側熱交換器４の除霜が完了したかどうかを判定する。この判定は、熱源側熱交温度センサ５１により検出される熱源側熱交換器４を流れる冷媒の温度や除霜運転の運転時間に基づいて行われる。例えば、熱源側熱交温度センサ５１により検出される熱源側熱交換器４における冷媒の温度が着霜がないとみなせる条件に相当する温度以上であることが検知された場合、又は、除霜運転が所定時間以上経過した場合には、熱源側熱交換器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の除霜が完了して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が設けられている場合には、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Ｓ６において、熱源側熱交換器４の除霜が完了していないものと判定された場合には、再び、ステップＳ３〜Ｓ５の処理に戻り、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には、ステップＳ７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を冷却運転状態から加熱運転状態（すなわち、暖房運転）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、除霜運転の開始から利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になるまでの逆サイクル除霜運転の少なくとも初期については、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に冷媒が戻らない状態にして（ステップＳ２、Ｓ３、Ｓ６参照）、逆サイクル除霜運転を行う直前まで行われていた暖房運転により利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等に蓄えられた熱を十分に利用して逆サイクル除霜運転を行う際の冷媒の単位流量当たりの除霜能力を向上させるようにし、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になった後においては、冷房運転時と同様に、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に冷媒が戻る状態にして（ステップＳ３〜Ｓ６参照）、冷媒回路１０において、利用側熱交換器６を通じて圧縮機構２に吸入される循環が過度に継続されないようにすることで利用側の温度低下を抑えつつ、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の流量を増加させることで除霜能力を極力確保している。すなわち、この空気調和装置１では、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、除霜能力の向上を図ることができるようになっている。

（３）変形例１
上述の実施形態では、切換機構３によって冷房運転と暖房運転とを切換可能に構成された空気調和装置１において、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うための第１後段側インジェクション管１８ｃを設けて、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うようにしているが、このレシーバ１８による中間圧インジェクションに代えて、第２後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けて、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うようにすることが考えられる。

例えば、図１０に示されるように、上述の実施形態において、第１後段側インジェクション管１８ｃに代えて、第２後段側インジェクション管１９、及び、エコノマイザ熱交換器２０が設けられた冷媒回路１１０にすることができる。

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

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

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器２０の第２後段側インジェクション管１９側の出口には、エコノマイザ熱交換器２０の第２後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の温度を検出するエコノマイザ出口温度センサ５５が設けられている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図６、図１０〜図１７を用いて説明する。ここで、図１１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１２は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図１３は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図１４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１５は、除霜運転の開始時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図１６は、除霜運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図１７は、除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転、暖房運転及び除霜運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１２、１３、１６、１７の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図１２、１３、１６、１７の点Ａ、Ｆ、Ｗ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１２、１３、１６、１７の点Ｂ、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１０及び図１１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。さらに、第２後段側インジェクション弁１９ａは、開度調節される。より具体的には、本変形例において、第２後段側インジェクション弁１９ａは、エコノマイザ熱交換器２０の第２後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本変形例において、エコノマイザ熱交換器２０の第２後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の過熱度は、中間圧力センサ５４により検出される中間圧を飽和温度に換算し、エコノマイザ出口温度センサ５５により検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって得られる。尚、本変形例では採用していないが、エコノマイザ熱交換器２０の第２後段側インジェクション管１９側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度をエコノマイザ出口温度センサ５５により検出される冷媒温度から差し引くことによって、エコノマイザ熱交換器２０の第２後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、第２後段側インジェクション弁１９ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路１１０における冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。

この冷媒回路１１０の状態において、低圧の冷媒（図１０〜図１３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に吐出される（図１０〜図１３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、第２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１０〜図１３の点Ｋ参照）と合流することで冷却される（図１０〜図１３の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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１０〜図１３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よって、臨界圧力（すなわち、図１２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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、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（図１０〜図１３の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が第２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２後段側インジェクション弁１９ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器２０に送られる（図１０〜図１３の点Ｊ参照）。また、第２後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１０〜図１３の点Ｈ参照）。一方、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１０〜図１３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１０及び図１１の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１０〜図１３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１０〜図１３の点Ｗ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（図１０〜図１３の点Ａ参照）。このようにして、冷房運転が行われる。

このように、本変形例の空気調和装置１では、第２後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けて熱源側熱交換器４において放熱した冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄに戻すようにしているため、上述の実施形態と同様、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度をさらに低く抑えることができる（図１３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抑えられ（図１３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２０を設けていない場合に比べて、図１３の点Ｃ、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ロスをさらに小さくできることから、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、本変形例において採用されているエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションは、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された後に熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ以外に大幅な減圧操作が行われることなく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用できる冷媒回路構成においては、エコノマイザ熱交換器２０における交換熱量を大きくすることが可能であり、これにより、第２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、上述の実施形態において採用されている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常に有利である。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１及び図５の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。さらに、第２後段側インジェクション弁１９ａは、冷房運転時と同様の開度調節がなされる。

この冷媒回路１１０の状態において、低圧の冷媒（図１０、図１２〜図１４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に吐出される（図１０、図１２〜図１４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、第２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１０、図１２〜図１４の点Ｋ参照）と合流することで冷却される（図１０、図１２〜図１４の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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１０、図１２〜図１４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、冷房運転時と同様、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１２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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１０、図１４の点Ｆ、及び、図１２、図１３の点Ｅを点Ｆに読み替えて参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が第２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２後段側インジェクション弁１９ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器２０に送られる（図１０、図１２〜図１４の点Ｊ参照）。また、第２後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１０、図１２〜図１４の点Ｈ参照）。一方、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１０、図１２〜図１４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１０及び図１４の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１０、図１４の点Ｅ、及び、図１２、図１３の点Ｆを点Ｅに読み替えて参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される加熱源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１０、図１２〜図１４の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構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、冷房運転時と同様に、第２後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けて利用側熱交換器６において放熱した冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄに戻すようにしているため、上述の実施形態と同様、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度をさらに低く抑えることができる（図１３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抑えられ（図１３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２０を設けていない場合に比べて、図１３の点Ｃ、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ロスをさらに小さくできることから、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、本変形例において採用されているエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションは、放熱器としての利用側熱交換器６において冷却された後に熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ以外に大幅な減圧操作が行われることなく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用できる冷媒回路構成においては、エコノマイザ熱交換器２０における交換熱量を大きくすることが可能であり、これにより、第２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、上述の実施形態において採用されている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常に有利である。

＜除霜運転＞
本変形例では、第２後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けて、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを採用している点が、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採用している上述の実施形態と異なるが、逆サイクル除霜運転を行う際における利用側の温度低下や利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等の蓄熱の利用という課題を有する点は同じである。

そこで、本変形例では、図６に示されるステップＳ２において、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不使用の状態にするとともに、（すなわち、第２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に冷媒が戻らないようにしつつ）、切換機構３を加熱運転状態から冷却運転状態に切り換えて、逆サイクル除霜運転を行うようにしている（図１５、及び、図１６、図１７の実線で表された冷凍サイクル参照）。

これにより、上述の実施形態と同様、除霜運転の開始から利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になるまでの逆サイクル除霜運転の少なくとも初期については、冷媒回路１１０において、圧縮機構２から吐出された冷媒が積極的に利用側熱交換器６を通じて圧縮機構２に吸入される循環が行われるようになるため、利用側熱交換器６において加熱され蒸発した低圧の冷媒（図１６、図１７の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｗ参照）は、冷媒管１ｄ等によって加熱された後に、切換機構３を経由して、圧縮機構２に吸入されることになる（図１６、図１７の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ａ参照）。すなわち、除霜運転を行う直前まで行われていた暖房運転により利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等に蓄えられた熱が十分に利用されることになる。これにより、圧縮機構２に吸入される冷凍サイクルにおける低圧の冷媒の温度が上昇し（図１７の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｂ参照）、かつ、第２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に冷媒が戻らないようにすることによって、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度の低下が抑えられるため（図１７の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｂ、Ｇ参照）、圧縮機構２から吐出される冷凍サイクルにおける高圧の冷媒の温度を大幅に上昇させることができ（図１７の実線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｄ参照）、逆サイクル除霜運転を行う際の冷媒の単位流量当たりの除霜能力を向上させることができるようになっている。

また、本変形例では、図６に示されるステップＳ５において、冷房運転時と同様に、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使用する状態にする（すなわち、第２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に冷媒が戻るようにする）ことで、利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を減らす逆サイクル除霜運転に切り換えるようにしている（図１１、及び、図１６、図１７の破線で表された冷凍サイクル参照）。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っている。例えば、第２後段側インジェクション弁１９ａの全閉状態における開度を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における第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、上述の実施形態と同様、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になった後においては、冷媒回路１１０において、利用側熱交換器６を通じて圧縮機構２に吸入される循環が過度に継続されることがなくなるため、利用側の温度低下を抑えることができる。しかも、第２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に冷媒が戻るようにすることで、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度が低下して（図１７の破線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｂ、Ｇ参照）、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度が低くなり（図１７の破線で表された冷凍サイクルを示す線における点Ｄ参照）、これによって、逆サイクル除霜運転を行う際の冷媒の単位流量当たりの除霜能力は小さくなるが、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の流量は増加しているため、除霜能力を極力確保することができるようになっている。さらに、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に戻される冷媒の流量を制御することが可能であることから、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できるようになっている。

このように、本変形例では、上述の実施形態の除霜運転と同様の効果を得るとともに、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採用しているため、上述の実施形態におけるレシーバ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る効果をさらに向上させることができる。

尚、本変形例における除霜運転の他のステップＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７は、上述の実施形態における除霜運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。

（４）変形例２
上述の実施形態及び変形例１における冷媒回路１０、１１０（図１、図１０）では、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションやエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うことで、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構２の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにしているが、この構成に加えて、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に吸入させるための中間冷媒管８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に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器７をさらに設けるようにしてもよい。

例えば、図１８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及び中間熱交換器バイパス管９が設けられた冷媒回路２１０にすることができる。

ここで、中間熱交換器７は、中間冷媒管８に設けられており、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する熱交換器であり、本変形例において、フィンアンドチューブ型の熱交換器が使用されている。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。より具体的には、中間熱交換器７は、熱源側熱交換器４と伝熱フィンを共有することによって一体化されている。また、熱源としての空気は、本変形例において、熱源側熱交換器４に空気を供給する熱源側ファン４０によって供給されるようになっている。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うになっている。

また、中間冷媒管８には、中間熱交換器７をバイパスするように、中間熱交換器バイパス管９が接続されている。この中間熱交換器バイパス管９は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する冷媒管である。そして、中間熱交換器バイパス管９には、中間熱交換器バイパス開閉弁１１が設けられている。中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本変形例において、電磁弁である。この中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本変形例において、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に閉め、切換機構３を加熱運転状態にしている際に開ける制御がなされる。すなわち、中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、後述の除霜運転のような一時的な運転を行う場合を除いて、基本的には、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が設けられている。この中間熱交換器開閉弁１２は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する機構である。中間熱交換器開閉弁１２は、本変形例において、電磁弁である。この中間熱交換器開閉弁１２は、本変形例において、後述の除霜運転のような一時的な運転を行う場合を除いて、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に開け、切換機構３を加熱運転状態にしている際に閉める制御がなされる。すなわち、中間熱交換器開閉弁１２は、冷房運転を行う際に開け、暖房運転を行う際に閉める制御がなされる。

また、中間冷媒管８には、前段側の圧縮要素２ｃの吐出側から後段側の圧縮要素２ｄの吸入側への冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄの吸入側から前段側の圧縮要素２ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構１５が設けられている。逆止機構１５は、本変形例において、逆止弁である。尚、逆止機構１５は、本変形例において、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、中間熱交換器７の出口には、中間熱交換器７の出口における冷媒の温度を検出する中間熱交出口温度センサ５２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６、図１２、図１３、図１６〜図２７を用いて説明する。ここで、図１９は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図２０は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図２１は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図２２は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図２３は、除霜運転の開始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２４は、中間熱交換器７の除霜が完了した後の除霜運転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２５は、中間熱交換器７の除霜及び蓄熱の利用が完了した後の除霜運転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２６は、除霜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２７は、除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転、暖房運転及び除霜運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図２０、２１、１２、１３、１６、１７、２６、２７の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図２０、２１、１２、１３、１６、１７、２６、２７の点Ａ、Ｆ、Ｗにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２０、２１、１２、１３、１６、１７、２６、２７の点Ｂ、Ｃ、Ｃ’、Ｇ、Ｇ’、Ｊ、Ｋにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図１８及び図１９の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされる。さらに、第２後段側インジェクション弁１９ａは、上述の変形例１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、低圧の冷媒（図１８〜図２１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に吐出される（図１８〜図２１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によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行うことで冷却される（図１８〜図２１の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第２後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図１８〜図２１の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１８〜図２１の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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１８〜図２１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よって、臨界圧力（すなわち、図２０に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、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（図１８〜図２１の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が第２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２後段側インジェクション弁１９ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器２０に送られる（図１８〜図２１の点Ｊ参照）。また、第２後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１８〜図２１の点Ｈ参照）。一方、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図１８〜図２１の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素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媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１８及び図１９の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１８〜図２１の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１８〜図２１の点Ｗ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（図１８〜図２１の点Ａ参照）。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、中間圧インジェクション（ここでは、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によるもの）の構成に加えて、圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を圧縮要素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、冷房運転において、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を設けなかった場合（この場合には、図２０、図２１において、点Ａ→点Ｂ、Ｃ’→点Ｇ’→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｈ→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に吸入される冷媒の温度が低下し（図２１の点Ｇ、Ｇ’参照）、圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の温度も低下することになる（図２１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器４において、中間熱交換器７を設けなかった場合に比べて、冷却源としての水や空気と冷媒との温度差をさらに小さくすることが可能になり、図２１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ロスを小さくできることから、運転効率をさらに向上させることができる。

＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１８及び図２２の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされる。さらに、第２後段側インジェクション弁１９ａは、冷房運転時と同様の開度調節がなされる。

この冷媒回路２１０の状態において、低圧の冷媒（図１８、図２２、図１２、図１３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に吐出される（図１８、図２２、図１２、図１３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、冷房運転時とは異なり、中間熱交換器７を通過せずに（すなわち、冷却されることなく）、中間熱交換器バイパス管９を通過する（図１８、図２２の点Ｃ’参照）。この中間熱交換器７によって冷却されることなく中間熱交換器バイパス管９を通過した中間圧の冷媒は、第２後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図１８、図２２、図１２、図１３の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図１８、図２２、図１２、図１３の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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１８、図２２、図１２、図１３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、冷房運転時と同様、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１２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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１８、図２２の点Ｆ、及び、図１２、図１３の点Ｅを点Ｆに読み替えて参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が第２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２後段側インジェクション弁１９ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器２０に送られる（図１８、図２２、図１２、図１３の点Ｊ参照）。また、第２後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図１８、図２２、図１２、図１３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換を行って加熱されて（図１８、図２２、図１２、図１３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において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１８及び図２２の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１８、図２２の点Ｅ、及び、図１２、図１３の点Ｆを点Ｅに読み替えて参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される加熱源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１８、図２２、図１２、図１３の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構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、中間圧インジェクション（ここでは、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によるもの）の構成に加えて、圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を圧縮要素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、暖房運転において、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の中間熱交換器バイパス開閉弁１１を開けることによって、中間熱交換器７を冷却器として機能しない状態にしているため、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に比べて、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度の低下が抑えられる。このため、この空気調和装置１では、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に比べて、外部への放熱を抑え、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に供給される冷媒の温度の低下を抑えることが可能になり、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。

＜除霜運転＞
本変形例では、圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を圧縮要素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、この中間熱交換器７として空気を熱源とする熱交換器を採用し、かつ、中間熱交換器７を熱源側熱交換器４と一体化させていることから、熱源側熱交換器４に比べて着霜量は多くはないものの、中間熱交換器７にも着霜が生じるおそれがあるため、熱源側熱交換器４だけでなく中間熱交換器７にも冷媒を流して中間熱交換器７の除霜を行うことが望ましい。

そこで、本変形例では、図６に示されるステップＳ２において、中間圧インジェクションを不使用の状態にするとともに、（ここでは、第２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に冷媒が戻らないようにしつつ）、上述の冷房運転時と同様、中間熱交換器開閉弁１２を開け、また、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を閉めることによって中間熱交換器７を冷却器として機能させる状態にして、切換機構３を加熱運転状態から冷却運転状態に切り換えて、逆サイクル除霜運転を行うようにしている（図２３、及び、図２６、図２７の実線で表された冷凍サイクル参照）。

これにより、熱源側熱交換器４の除霜とともに、中間熱交換器７の除霜が行われる。ここで、中間熱交換器７における着霜量は少ないため、図６に示されるステップＳ３において、熱源側熱交換器４の除霜が完了する前で、かつ、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等の蓄熱の利用が完了したものと判定される前に、中間熱交換器７の除霜が完了することになる。しかし、中間熱交換器７の除霜が完了した後においても、中間熱交換器７に冷媒を流し続けると、中間熱交換器７から外部へ放熱が行われて、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の温度が低下してしまい、その結果、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度が低くなって、熱源側熱交換器４の除霜能力が低下するという問題が生じることになる。

そこで、本変形例では、図６に示されるステップＳ６において、中間熱交換器７の除霜が完了したかどうかを判定し、中間熱交換器７の除霜が完了したものと判定された場合には、中間熱交換器開閉弁１２を閉め、また、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を開けることによって中間熱交換器７を冷却器として機能しない状態にしてから、図６に示されるステップＳ３の処理に戻すようにしている。ここで、中間熱交換器７の除霜が完了したかどうかの判定は、中間熱交換器７の出口における冷媒の温度に基づいて行われる。例えば、中間熱交出口温度センサ５２により検出される中間熱交換器７の出口における冷媒の温度が所定温度以上であることが検知された場合には、中間熱交換器７の除霜が完了したものと判定し、このような温度条件に該当しない場合には、中間熱交換器７の除霜が完了していないものと判定するものである。

これにより、中間熱交換器７から外部への放熱が行われないようになるため、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の温度が低くなるのを抑え、その結果、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度が低くなるのを抑えて、熱源側熱交換器４の除霜能力が低下するのを抑えることができるようになる。（図２４、及び、図１６、図１７の実線で示された冷凍サイクル参照）。

そして、本変形例では、図６に示されるステップＳ５において、上述の変形例１と同様に、中間圧インジェクションを使用する状態にする（ここでは、第２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に冷媒が戻るようにする）ことで、利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を減らす逆サイクル除霜運転に切り換えるようにしている（図２５、及び、図２６、図２７の破線で表された冷凍サイクル参照）。

これにより、上述の変形例１と同様、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等における蓄熱量が減少して除霜能力を向上させる効果が十分に得られない状態になった後においては、冷媒回路２１０において、利用側熱交換器６を通じて圧縮機構２に吸入される循環が過度に継続されることがなくなるため、利用側の温度低下を抑えることができるとともに、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の流量が増加するため、除霜能力を極力確保することができる。

このように、本変形例では、上述の変形例１の除霜運転と同様の効果を得るとともに、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等の蓄熱を利用して中間熱交換器７の除霜を効率的に行うことができ、しかも、中間熱交換器７の除霜が完了した後には、中間熱交換器７に冷媒が流れないようにバイパスすることで、外部へ無駄な放熱を抑えて、熱源側熱交換器４の除霜能力が低下するのを抑えることができる。

尚、本変形例における除霜運転の他のステップＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ７は、上述の変形例１における除霜運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。

（５）変形例３
上述の変形例１、２における冷媒回路１１０、２１０（図１０、図１８参照）においては、上述のように、切換機構３を冷却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による中間圧インジェクションを行うことで、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構２の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにしている。そして、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た冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有する構成にするとともに、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、気液分離器としてのレシーバ１８と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設ける場合がある。

例えば、詳細は図示しないが、上述の変形例１、２におけるブリッジ回路１７を有する冷媒回路２１０（図１８参照）において、互いが並列に接続された複数（ここでは、２つ）の利用側熱交換器６を設けるとともに、気液分離器としてのレシーバ１８（より具体的には、ブリッジ回路１７）と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設け（図２８参照）、レシーバ出口管１８ｂに設けられていた第２膨張機構５ｂを削除し、また、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄに代えて、暖房運転時に冷凍サイクルにおける低圧まで冷媒を減圧する第３膨張機構（図示せず）を設けることが考えられる。

そして、このような構成においても、切換機構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において冷却された後に熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ以外に大幅な減圧操作が行われることなく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用できる条件においては、上述の変形例２と同様、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが有利である。

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が放熱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を流れる冷媒の流量を制御しており、放熱器としての各利用側熱交換器６を通過する冷媒の流量が、放熱器とし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用側膨張機構５ｃの開度制御による冷媒の減圧操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、複数の放熱器としての利用側熱交換器６間の流量分配の状態によって変動することになり、複数の利用側膨張機構５ｃ間で減圧の程度が大きく異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の入口における冷媒の圧力が低くなるおそれがあり、このような場合には、エコノマイザ熱交換器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を、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、主として利用側熱交換器６を含む利用ユニットとが連絡配管によって接続されたセパレート型の空気調和装置として構成する場合には、利用ユニット及び熱源ユニットの配置によっては、この連絡配管が非常に長くなることがあり得るため、その圧力損失による影響も加わり、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力がさらに低下することになる。そして、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力が低下するおそれがある場合には、レシーバ１８における圧力と冷凍サイクルにおける中間圧（ここでは、中間冷媒管８を流れる冷媒の圧力）との圧力差が小さい条件であっても使用可能な、上述の実施形態における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有利である。

また、上述のように、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有する構成にするとともに、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、レシーバ１８と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設けた構成を採用した場合には、冷房運転時において、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められた冷媒（図２８の点Ｌ参照）が、各利用側膨張機構５ｃに分配されるが、レシーバ１８から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒が気液二相状態であると、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれがあるため、レシーバ１８から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒をできるだけ過冷却状態にすることが望ましい。

そこで、本変形例では、図２８に示されるように、上述の変形例２の構成（図１８参照）において、レシーバ１８を気液分離器として機能させて中間圧インジェクションを行うことができるようにするために、レシーバ１８に第１後段側インジェクション管１８ｃを接続するようにして、冷房運転時には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行い、暖房運転時には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うことを可能にするとともに、レシーバ１８と利用側膨張機構５ｃとの間に、冷却器としての過冷却熱交換器９６及び第２吸入戻し管９５を設けた冷媒回路３１０としている。

ここで、第２吸入戻し管９５は、放熱器としての熱源側熱交換器４から蒸発器としての利用側熱交換器６に送られる冷媒を分岐して圧縮機構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に送られる冷媒を分岐するように設けられている。より具体的には、第２吸入戻し管９５は、過冷却熱交換器９６の上流側の位置（すなわち、レシーバ１８と過冷却熱交換器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。この第２吸入戻し管９５には、開度制御が可能な第２吸入戻し弁９５ａが設けられている。第２吸入戻し弁９５ａは、本変形例において、電動膨張弁である。

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

また、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、上述の実施形態と同様に、レシーバ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吸入戻し管１８ｆと第２吸入戻し管９５とは、圧縮機構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、電動膨張弁である。また、本変形例では、上述のように、第２後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を冷房運転時に使用し、第１後段側インジェクション管１８ｃを暖房運転時に使用するようにしていることから、エコノマイザ熱交換器２０への冷媒の流通方向を冷房運転及び暖房運転を問わず一定にする必要がないため、ブリッジ回路１７を省略して、冷媒回路３１０の構成を簡単化している。

また、過冷却熱交換器９６の第２吸入戻し管９５側の出口には、過冷却熱交換器９６の第２吸入戻し管９５側の出口における冷媒の温度を検出する過冷却熱交出口温度センサ５９が設けられている。

次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図３、図４、図１６、図１７、図２８〜図３７を用いて説明する。ここで、図２９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３０は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図３１は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図３２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３３は、除霜運転の開始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３４は、中間熱交換器７の除霜が完了した後の除霜運転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３５は、中間熱交換器７の除霜及び蓄熱の利用が完了した後の除霜運転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３６は、除霜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３７は、除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転、暖房運転及び除霜運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（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３０、３１、１６、１７、３６、３７の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈ、Ｉ、Ｒにおける圧力や図３、４の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ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３０、３１、１６、１７、３６、３７の点Ａ、Ｆ、Ｓ、Ｕ、Ｗにおける圧力や図３、４の点Ａ、Ｆ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３０、３１、１６、１７、３６、３７の点Ｂ、Ｃ、Ｃ’、Ｇ、Ｇ’、Ｊ、Ｋ、図３、４の点Ｂ、Ｃ、Ｃ’、Ｇ、Ｇ’、Ｉ、Ｌ、Ｍにおける圧力）を意味している。

＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図２８及び図２９の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされる。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行わずに、第２後段側インジェクション管１９を通じて、エコノマイザ熱交換器２０において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素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ションを行うようにしている。より具体的には、第１後段側インジェクション開閉弁１８ｄは閉状態にされて、第２後段側インジェクション弁１９ａは、上述の変形例２と同様の開度調節がなされる。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を使用するため、第２吸入戻し弁９５ａについても、開度調節される。より具体的には、本変形例において、第２吸入戻し弁９５ａは、過冷却熱交換器９６の第２吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本変形例において、過冷却熱交換器９６の第２吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度は、吸入圧力センサ６０により検出される低圧を飽和温度に換算し、過冷却熱交出口温度センサ５９により検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって得られる。尚、本変形例では採用していないが、過冷却熱交換器９６の第２吸入戻し管９５側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度を過冷却熱交出口温度センサ５９により検出される冷媒温度から差し引くことによって、過冷却熱交換器９６の第２吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、第２吸入戻し弁９５ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路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、低圧の冷媒（図２８〜図３１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に吐出される（図２８〜図３１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によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行うことで冷却される（図２８〜図３１の点Ｃ参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第２後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図２８〜図３１の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図２８〜図３１の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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２８〜図３１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よって、臨界圧力（すなわち、図３０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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、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（図２８〜図３１の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第２後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第２後段側インジェクション弁１９ａにおいて中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器２０に送られる（図２８〜図３１の点Ｊ参照）。また、第２後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図２８〜図３１の点Ｈ参照）。一方、第２後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図２８〜図３１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２８〜図３１の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、その一部が第２吸入戻し管９５に分岐される。そして、第２吸入戻し管９５を流れる冷媒は、第２吸入戻し弁９５ａにおいて低圧付近まで減圧された後に、過冷却熱交換器９６に送られる（図２８〜図３１の点Ｓ参照）。また、第２吸入戻し管９５に分岐された後の冷媒は、過冷却熱交換器９６に流入し、第２吸入戻し管９５を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される（図２８〜図３１の点Ｒ参照）。一方、第２吸入戻し管９５を流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図２８〜図３１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することになる。この過冷却熱交換器９６において冷却された冷媒は、利用側膨張機構５ｃに送られて、利用側膨張機構５ｃ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利用側熱交換器６に送られる（図２８〜図３１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２８〜図３１の点Ｗ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（図２８〜図３１の点Ａ参照）。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、上述の変形例２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ことに加えて、第２後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けて熱源側熱交換器４において放熱した冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄに戻すようにしているため、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に吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる。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抑えられ、第２後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けていない場合に比べて、放熱ロスをさらに小さくできることから、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から利用側膨張機構５ｃへ送られる冷媒（図２８〜図３１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３０、図３１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２８及び図３２の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされる。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行わずに、第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて、気液分離器としてのレシーバ１８から冷媒を後段側の圧縮要素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後段側インジェクション開閉弁１８ｄが開状態にされて、第２後段側インジェクション弁１９ａが全閉状態にされる。さらに、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、低圧の冷媒（図２８、図３２、図３、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に吐出される（図２８、図３２、図３、図４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、上述の変形例２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２８、図３２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、冷房運転時とは異なり、レシーバ１８から第１後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図２８、図３２、図３、図４のの点Ｍ参照）と合流することで冷却される（図２８、図３２、図３、図４の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１８ｃから戻る冷媒と合流した（すなわち、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、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２８、図３２、図３、図４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、冷房運転時と同様、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３に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、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及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図２８、図３２の点Ｆ、及び、図３、図４の点Ｅを点Ｆに読み替えて参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構５ｃによって中間圧付近まで減圧された後に、レシーバ１８内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる（図２８、図３２、図３、図４の点Ｉ、Ｌ、Ｍ参照）。そして、レシーバ１８において気液分離されたガス冷媒は、第１後段側インジェクション管１８ｃによってレシーバ１８の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素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、第１膨張機構５ａによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図２８、図３２の点Ｅ、及び、図３、図４の点Ｆを点Ｅに読み替えて参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される加熱源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２８、図３２、図３、図４の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構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２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状態にするとともに、上述の実施形態における暖房運転と同様に、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において放熱した冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄに戻すようにしているため、上述の実施形態と同様、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度を低く抑えることができる。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における冷媒の単位流量当たりの加熱能力は小さくなるものの、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の流量は増加することから、利用側熱交換器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＞
本変形例では、第２吸入戻し管９５及び過冷却熱交換器９６を設けて、冷房運転時にレシーバ１８から利用側膨張機構５ｃへ送られる冷媒を過冷却状態まで冷却することができるようにしている。このため、図６に示されるステップＳ２において、過冷却熱交換器９６を使用する状態にしていると、レシーバ１８から利用側熱交換器６に送られる冷媒の一部が、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等を通過することなく、第２吸入戻し管９５を通じて圧縮機構２に戻ることになり、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等の蓄熱の利用という観点で好ましくない。

そこで、本変形例では、図６に示されるステップＳ２において、中間圧インジェクションを不使用の状態にし（ここでは、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１９を通じて後段側の圧縮要素２ｄに冷媒が戻らないようにしつつ）、上述の冷房運転時と同様、中間熱交換器開閉弁１２を開け、また、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を閉めることによって中間熱交換器７を冷却器として機能させる状態にして、切換機構３を加熱運転状態から冷却運転状態に切り換えるとともに、過冷却熱交換器９６も不使用の状態にするようにして（すなわち、第２吸入戻し弁９５ａを閉止して、第２吸入戻し管９５を通じて後段側の圧縮要素２ｄに冷媒が戻らないようにして）、逆サイクル除霜運転を行うようにしている（図３３、図３４、及び、図３６、図３７の実線で表された冷凍サイクル参照）。

これにより、冷媒回路３１０において、第２吸入戻し管９５及び過冷却熱交換器９６が、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等に蓄えられた熱の利用を妨げてしまうことがなくなる。

また、本変形例では、冷房運転と暖房運転における特質を考慮して、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と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との使い分けを行うようにしている。このため、図６に示されるステップＳ５において、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と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のいずれを使用することも可能である。

そこで、本変形例では、第２後段側インジェクション弁１９ａの開度制御が可能であることを考慮して、上述の変形例１、２と同様に、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使用する状態にして（すなわち、第２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に冷媒が戻るようにして）、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ようにしている（図３５、及び、図３６、図３７の破線で表された冷凍サイクル参照）。しかも、本変形例では、上述のように、過冷却熱交換器９６を使用する状態にすることによって、レシーバ１８から利用側熱交換器６に送られる冷媒の一部を、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等を通過することなく、第２吸入戻し管９５を通じて圧縮機構２に戻すことができるため、これを利用して、図６に示されるステップＳ５において、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使用する状態にするとともに、過冷却熱交換器９６を使用する状態にして、さらに、利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を減らして、利用側の温度低下をさらに抑えるようにしている（図３５、及び、図３６、図３７の破線で表された冷凍サイクル参照）。

このように、本変形例では、上述の変形例２の除霜運転と同様の効果を得るとともに、第２吸入戻し管９５及び過冷却熱交換器９６の使用状態と不使用状態とを適切に切り換えることで、利用側熱交換器６と切換機構３との間の冷媒管１ｄ等の蓄熱の利用を促進したり、利用側の温度低下を抑えることができ、また、第２後段側インジェクション弁１９ａの開度制御が可能であることを考慮して、中間圧インジェクションを使用する状態で逆サイクル除霜運転を行う際には、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使用する状態にするようにして、利用側の温度低下を効果的に抑えることができる。

尚、本変形例における除霜運転の他のステップＳ１、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ７は、上述の変形例２における除霜運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。

（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ら吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮する二段圧縮式の圧縮機構２が構成されているが、三段圧縮式等のような二段圧縮式よりも多段の圧縮機構を採用してもよいし、また、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台直列に接続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、圧縮機構の能力を大きくする必要がある場合には、多段圧縮式の圧縮機構を２系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構を採用してもよい。

例えば、図３８に示されるように、上述の変形例３における冷媒回路３１０（図２８参照）において、二段圧縮式の圧縮機構２に代えて、二段圧縮式の圧縮機構１０３、１０４を並列に接続した圧縮機構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、圧縮機構１０２の吸入母管１０２ａから分岐された第１吸入枝管１０３ａ、及び、圧縮機構１０２の吐出母管１０２ｂに合流する第１吐出枝管１０３ｂに接続されている。第２圧縮機構１０４は、本変形例において、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄで冷媒を二段圧縮する圧縮機３０から構成されており、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、圧縮機構１０２の吐出母管１０２ｂに合流する第２吐出枝管１０４ｂに接続されている。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、１０３ｄ、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、ここでは、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、この吸入さ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８１に吐出し、第１入口側中間枝管８１に吐出された冷媒を中間冷媒管８を構成する中間母管８２及び第１出口側中間枝管８３を通じて圧縮要素１０３ｄに吸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。圧縮機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入口側中間枝管８４に吐出し、第２入口側中間枝管８４に吐出された冷媒を中間冷媒管８を構成する中間母管８２及び第２出口側中間枝管８５を通じて圧縮要素１０４ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第２吐出枝管１０４ｂに吐出するように構成されている。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縮要素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、主として、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の吐出側に接続される第２入口側中間枝管８４と、両入口側中間枝管８１、８４が合流する中間母管８２と、中間母管８２から分岐されて第１圧縮機構１０３の後段側の圧縮要素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から分岐されて第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側に接続される第２出口側中間枝管８５とを有している。また、吐出母管１０２ｂは、圧縮機構１０２から吐出された冷媒を切換機構３に送るための冷媒管であり、吐出母管１０２ｂに接続される第１吐出枝管１０３ｂには、第１油分離機構１４１と第１逆止機構１４２とが設けられており、吐出母管１０２ｂに接続される第２吐出枝管１０４ｂには、第２油分離機構１４３と第２逆止機構１４４とが設けられている。第１油分離機構１４１は、第１圧縮機構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から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第１油分離器１４１ａと、第１油分離器１４１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構１０２の吸入側に戻す第１油戻し管１４１ｂとを有している。第２油分離機構１４３は、第２圧縮機構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から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第２油分離器１４３ａと、第２油分離器１４３ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構１０２の吸入側に戻す第２油戻し管１４３ｂとを有している。本変形例において、第１油戻し管１４１ｂは、第２吸入枝管１０４ａに接続されており、第２油戻し管１４３ｃは、第１吸入枝管１０３ａに接続されている。このため、第１圧縮機構１０３内に溜まった冷凍機油の量と第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に同伴する冷凍機油の量との間に偏りが生じた場合であっても、圧縮機構１０３、１０４のうち冷凍機油の量が少ない方に冷凍機油が多く戻ることになり、第１圧縮機構１０３内に溜まった冷凍機油の量と第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吸入枝管１０３ａは、第２油戻し管１４３ｂとの合流部から吸入母管１０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管１０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されており、第２吸入枝管１０４ａは、第１油戻し管１４１ｂとの合流部から吸入母管１０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管１０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されている。このため、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、運転中の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を流れる冷凍機油を減圧する減圧機構１４１ｃ、１４３ｃが設けられている。逆止機構１４２、１４４は、圧縮機構１０３、１０４の吐出側から切換機構３への冷媒の流れを許容し、かつ、切換機構３から圧縮機構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、本変形例において、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄを有するとともにこれらの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄ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第１圧縮機構１０３と、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄを有するとともにこれらの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄ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第２圧縮機構１０４とを並列に接続した構成となっている。

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の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒とが合流したものを冷却する熱交換器である。すなわち、中間熱交換器７は、冷房運転時には、２つの圧縮機構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を設ける際の圧縮機構１０２周りの回路構成の簡素化が図られている。

また、中間冷媒管８を構成する第１入口側中間枝管８１には、第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側から中間母管８２側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管８２側から前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構８１ａが設けられており、中間冷媒管８を構成する第２入口側中間枝管８４には、第２圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側から中間母管８２側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管８２側から前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構８４ａが設けられている。本変形例においては、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、停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素の吐出側に達するということが生じないため、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、停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素内を通じて圧縮機構１０２の吸入側に抜けて停止中の圧縮機構の冷凍機油が流出するということが生じなくなり、これにより、停止中の圧縮機構を起動する際の冷凍機油の不足が生じにくくなっている。尚、圧縮機構１０３、１０４間に運転の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ることがあるのは、第２圧縮機構１０４に限られることになるため、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に共通に設けられているため、運転中の第１圧縮機構１０３に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を通じて、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側に達し、これにより、運転中の第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃか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内を通じて圧縮機構１０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構１０４の冷凍機油が流出して、停止中の第２圧縮機構１０４を起動する際の冷凍機油の不足が生じるおそれがある。そこで、本変形例では、第２出口側中間枝管８５に開閉弁８５ａを設け、第２圧縮機構１０４が停止中の場合には、この開閉弁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ている。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から吐出された冷媒が中間冷媒管８の第２出口側中間枝管８５を通じて、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素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の前段側の圧縮要素１０３ｃか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内を通じて圧縮機構１０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構１０４の冷凍機油が流出するということが生じなくなり、これにより、停止中の第２圧縮機構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圧縮機構１０３の起動に続いて第２圧縮機構１０４を起動することになるが、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圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧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し、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き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圧縮機構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、吐出圧力及び中間圧力が安定した時点）で、開閉弁８５ａによって第２出口側中間枝管８５内に冷媒を流すことができる状態にし、かつ、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の前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側と第２入口側中間枝管８４の逆止機構８４ａとの間に接続されており、第２圧縮機構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、除霜運転の動作は、圧縮機構２に代えて設けられた圧縮機構１０２によって、圧縮機構１０２周りの回路構成がやや複雑化したことによる変更点を除いては、上述の変形例３における動作（図３、図４、図１６、図１７、図２８〜図３７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、上述の変形例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ついて図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上述の実施形態及びその変形例において、利用側熱交換器６を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源又は冷却源としての水やブラインを使用するとともに、利用側熱交換器６において熱交換された水やブラインと室内空気とを熱交換させる二次熱交換器を設けた、いわゆる、チラー型の空気調和装置に本発明を適用してもよい。

また、上述のチラータイプの空気調和装置の他の型式の冷凍装置であっても、超臨界域で作動する冷媒を冷媒として使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行うものであれば、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、二酸化炭素に限定されず、エチレン、エタンや酸化窒素等を使用してもよい。

本発明を利用すれば、冷却運転と加熱運転とを切り換え可能に構成された冷媒回路を有し、超臨界域で作動する冷媒を使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置において、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、除霜能力の向上を図ることができる。

本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 除霜運転のフローチャートである。 除霜運転の開始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。 除霜運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例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る冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例１にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 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。 除霜運転の開始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る除霜運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例１にかかる空気調和装置における除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例２にかかる空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 変形例２にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例２にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 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。 除霜運転の開始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。 中間熱交換器の除霜が完了した後の除霜運転における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 中間熱交換器の除霜及び蓄熱の利用が完了した後の除霜運転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る除霜運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例２にかかる空気調和装置における除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置の概略構成図である。 冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 変形例３にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置における冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 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。 除霜運転の開始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。 中間熱交換器の除霜が完了した後の除霜運転における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。 中間熱交換器の除霜及び蓄熱の利用が完了した後の除霜運転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る除霜運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。 変形例３にかかる空気調和装置における除霜運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。 変形例４にかかる空気調和装置の概略構成図である。

符号の説明

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
１８ｃ 第１後段側インジェクション管
１９ 第２後段側インジェクション管

Claims (5)

1. 超臨界域で作動する冷媒を使用する冷凍装置であって、
   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、１０２）と、
   空気を熱源とする熱交換器であって、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、１９）とを備え、
   前記切換機構を前記冷却運転状態に切り換えることで前記熱源側熱交換器の除霜を行う逆サイクル除霜運転の少なくとも初期に、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冷媒が戻らないようにする、
   冷凍装置（１）。
2. 前記逆サイクル除霜運転の少なくとも初期とは、前記逆サイクル除霜運転の開始から前記利用側熱交換器（６）と前記切換機構（３）との間の冷媒管の配管長に応じて設定される所定時間が経過するまでの期間である、請求項１に記載の冷凍装置（１）。
3. 前記逆サイクル除霜運転の少なくとも初期とは、前記逆サイクル除霜運転の開始から前記利用側熱交換器（６）における冷媒の温度が所定温度以下に低下するまでの期間である、請求項１に記載の冷凍装置（１）。
4. 前記逆サイクル除霜運転の少なくとも初期とは、前記逆サイクル除霜運転の開始から前記圧縮機構（２、１０２）の吸入側における冷媒の圧力が所定圧力以下に低下するまでの期間である、請求項１に記載の冷凍装置（１）。
5. 前記超臨界域で作動する冷媒は、二酸化炭素である、請求項１〜４のいずれかに記載の冷凍装置（１）。

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