JP2013210155A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑えると共に、制御の複雑化を低減した冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷凍装置１０は、複数の圧縮部が直列に接続された複数段圧縮機構２０と、冷房時に最も後段側の圧縮部から吐出された冷媒を冷却し、暖房時に蒸発器となる熱源側メイン熱交換部４４と、冷房時に前段圧縮部から吐出され次の後段圧縮部に吸入される冷媒を冷却し暖房運転時に蒸発器となる熱源側サブ熱交換部４１と、冷房時に蒸発器として機能し、暖房時に放熱器として機能する利用側熱交換部１２ａと、冷房時に熱源側メイン熱交換部から利用側熱交換部へ、暖房はその逆に送られる冷媒を減圧する第１膨張機構７０，５２と、冷房時に熱源側サブ熱交換部から利用側熱交換部への冷媒の流れを止め、暖房時にその逆の流れを許容する第１逆止弁５１ｂと、暖房時に利用側熱交換部から熱源側サブ熱交換部に送られる冷媒を減圧する第１キャピラリーチューブ５１ａとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来から、冷却運転と加熱運転とを切り替え可能に構成された冷媒回路を有し、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（特開２００９−２２９０５１号公報）に示すような空気調和装置がある。空気調和装置は、主として、直列に接続された複数の圧縮部を有する複数段機構と、利用側熱交換部と、熱源側熱交換部とを備える。熱源側熱交換部には、熱源側メイン熱交換部と、熱源側サブ熱交換部とが含まれる。熱源側メイン交換部は、冷房時に高圧の冷媒が放熱する放熱器として機能し、暖房時に低圧の冷媒が蒸発する蒸発器として機能する。また、熱源側サブ熱交換部は、冷房時に、複数の圧縮部の内の前段側の圧縮部から吐出されて後段側の圧縮部に吸入される冷媒を冷却し、暖房時に蒸発器として機能する。ここで、冷凍装置では、熱源側メイン熱交換部と熱源側サブ熱交換部とに流れる冷媒の流量を調整する必要がある。冷媒の流量調整は、全閉可能な電動弁を用いて行っている。

しかし、熱源側メイン熱交換部および熱源側サブ熱交換部の数に対応する電動弁を設けるとすると、コスト高となる上、電動弁の制御が複雑化する。

本発明の課題は、熱源側メイン熱交換部および熱源側サブ熱交換部を備える冷凍装置において、製造コストを抑えると共に、制御の複雑化を低減することにある。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、複数段圧縮機構と、熱源側メイン熱交換部と、熱源側サブ熱交換部と、利用側熱交換部と、第１膨張機構と、第１逆止弁と、第１キャピラリーチューブとを備える。複数段圧縮機構は、複数の圧縮部が直列に接続されている。熱源側メイン熱交換部は、冷房運転時に複数の圧縮部のうち最も後段側の圧縮部から吐出された冷媒を冷却し、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する。熱源側サブ熱交換部は、冷房運転時に複数の圧縮部のうち前段側の圧縮部から吐出され次の後段側の圧縮部に吸入される冷媒を冷却し、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する。利用側熱交換部は、冷房時に低圧の冷媒が蒸発する蒸発器として機能し、暖房時に高圧の冷媒が放熱する放熱器として機能する。第１膨張機構は、冷房時に熱源側メイン熱交換部から利用側熱交換部に送られる冷媒を減圧し、暖房時に利用側熱交換部から熱源側メイン熱交換部に送られる冷媒を減圧する。第１逆止弁は、冷房時に熱源側サブ熱交換部から利用側熱交換部への冷媒の流れを止め、暖房時に利用側熱交換部から熱源側サブ熱交換部に向かう冷媒の流れを許容する。第１キャピラリーチューブは、暖房時に利用側熱交換部から熱源側サブ熱交換部に送られる冷媒を減圧する。

この冷凍装置は、熱源側メイン熱交換部と利用側熱交換部との間で流れる冷媒を、第１膨張機構によって減圧し、熱源側サブ熱交換部と利用側熱交換部との間に流れる冷媒を、第１逆止弁および第１キャピラリーチューブによって偏流調整する。これにより、冷凍装置の製造コストを抑えることができる。また、電動弁の数を抑えることができるため、制御の複雑化を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、複数段圧縮機構は、前段側の低段圧縮部と、低段圧縮部より高段の中段圧縮部と、最も後段側の高段圧縮部とを有する。熱源側メイン熱交換部は、高段圧縮部から吐出された冷媒を冷却する。また、熱源側サブ熱交換部は、第１の熱源側サブ熱交換部と、第２の熱源側サブ熱交換部とを有する。第１の熱源側サブ熱交換部は、低段圧縮部から吐出された冷媒を冷却する。第２の熱源側サブ熱交換部は、中段圧縮部から吐出された冷媒を冷却する。第１逆止弁および第１キャピラリーチューブは、第１の熱源側サブ熱交換部および第２の熱源側サブ熱交換部のそれぞれについて、暖房時の冷媒流入側に配置される。さらに、冷凍装置は、吸入管と、切換機構とを備える。吸入管は、第１逆止弁および第１キャピラリーチューブと、第１の熱源側サブ熱交換部または第２の熱源側サブ熱交換部との間から中段圧縮部または高段圧縮部に冷媒を戻す。切換機構は、冷房運転時には、熱源側メイン熱交換器から利用側熱交換器に冷媒が送られ、暖房運転時には、利用側熱交換器から熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換部に冷媒が送られるように、状態が切り換わる。

この冷凍装置は、低段圧縮部、中段圧縮部、および高段圧縮部を含む複数段圧縮機構と、第１および第２の熱源側サブ熱交換部を含む熱源側サブ熱交換部とを備える。また、冷凍装置は、吸入管と切換機構とを備える。これにより、低段圧縮部によって圧縮された冷媒は、第１の熱源側サブ熱交換部を通った後、第１キャピラリーチューブおよび第１逆止弁の手前で中段圧縮部に戻される。また、中段圧縮部によって圧縮された冷媒は、第２の熱源側サブ熱交換部を通った後、第１キャピラリーチューブおよび第１逆止弁の手前で高段圧縮部に戻される。このような構成を取ることにより、熱源側サブ熱交換部の数が増えた場合であっても、制御の複雑化を抑制することができ、冷凍装置の製造コストも一層抑えることができる。

本発明の第３の観点に係る冷凍装置は、第２の観点に係る冷凍装置であって、第２膨張機構と、分岐路とをさらに備える。第２膨張機構は、暖房時に利用側熱交換部から熱源側サブ熱交換部に向けて送られる冷媒を減圧する。分岐路は、第２膨張機構によって減圧された冷媒を、第１の熱源側サブ熱交換部および第２の熱源側サブ熱交換部のそれぞれに分岐させる。

この冷凍装置は、複数の熱源側サブ熱交換部に対して第２膨張機構を備え、第２膨張機構によって減圧された冷媒を分岐路によって分岐させる。また、分岐した冷媒は、第１キャピラリーチューブを通って減圧され、各熱源側サブ熱交換部に送られる。これにより、熱源側サブ熱交換部に向けて送る冷媒の圧力調整を効果的に行うことができる。

本発明に係る第４の観点に係る冷凍装置は、第１の観点に係る冷凍装置であって、第２逆止弁と、第２キャピラリーチューブと、分岐路とをさらに備える。第２逆止弁は、冷房時に熱源側メイン熱交換部から利用側熱交換部への冷媒の流れを止め、暖房時に利用側熱交換部から熱源側メイン熱交換部に向かう冷媒の流れを許容する。第２キャピラリーチューブは、暖房時に利用側熱交換部から熱源側メイン熱交換部に送られる冷媒を減圧する。分岐路は、第１膨張機構によって減圧された冷媒を、熱源側メイン熱交換部および熱源側サブ熱交換部のそれぞれに分岐させる。

この冷凍装置は、熱源側メイン熱交換部および熱源側サブ熱交換部の両方について一つの第１膨張機構によって減圧された冷媒が送られる。また、第１膨張機構によって減圧された冷媒は、分岐路によって分岐される。分岐した冷媒は、第１キャピラリーチューブを通って熱源側サブ熱交換部に送られ、第２キャピラリーチューブを通って熱源側メイン熱交換部に送られる。これにより、冷凍装置のコストを一層抑えることができる。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、冷凍装置の製造コストを抑えることができる。また、電動弁の数を抑えることができるため、制御の複雑化を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、熱源側サブ熱交換部の数が増えた場合であっても、制御の複雑化を抑制することができ、冷凍装置の製造コストも一層抑えることができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、熱源側サブ熱交換部に向けて送る冷媒の圧力調整を効果的に行うことができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、冷凍装置のコストを一層抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 図１の冷房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 図３の暖房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 変形例Ａに係る空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 変形例Ｂに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 図７の冷房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 変形例Ｂに係る空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 図９の冷房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。 変形例Ｃに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 変形例Ｃに係る空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 変形例Ｄに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。 変形例Ｄに係る空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。 変形例Ｅに係る空気調和装置の冷房運転時の概略構成図である。

１．第１実施形態
本発明の一実施形態に係る冷凍装置である空気調和装置１０について、以下、図面を参照しながら説明する。

（１）空気調和装置の構成
図１および図３は、空気調和装置１０の概略構成図である。空気調和装置１０は、超臨界状態の二酸化炭素冷媒を使用して二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置である。空気調和装置１０は、熱源ユニットである室外ユニット１１と、利用ユニットである複数の室内ユニット１２とが、連絡冷媒配管１４によって結ばれた装置であり、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとが切り替わる冷媒回路を有する。図１は、冷房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図３は、暖房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図１および図３において、冷媒回路の配管に沿って示す矢印が、冷媒の流れを表している。

空気調和装置１０の冷媒回路は、主として、二段圧縮機２０、第１および第２切換機構３１，３２、室外熱交換器４０、第１キャピラリーチューブ５１ａ、第１逆止弁５１ｂ、第１室外電動弁５２、ブリッジ回路５５、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２、膨張機構７０、レシーバ８０、過冷却熱交換器９０、室内熱交換器１２ａ、室内電動弁１２ｂおよび制御部（図示せず）から成る。室外熱交換器４０は、並列に配置された、第１サブ熱交換部４１およびメイン熱交換部４４から成る。

以下、冷媒回路の各構成要素を詳細に説明する。

（１−１）二段圧縮機
二段圧縮機２０は、密閉容器内に、低段圧縮部２１、高段圧縮部２２および圧縮機駆動モータ（図示せず）が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、２つの圧縮部２１，２２を駆動する。すなわち、二段圧縮機２０は、２つの圧縮部２１，２２が単一の駆動軸に連結された一軸二段の圧縮構造を有している。二段圧縮機２０では、低段圧縮部２１および高段圧縮部２２が、この順番で直列に配管接続される。低段圧縮部２１は、第１吸入管２１ａから冷媒を吸い込み、第１吐出管２１ｂへと冷媒を吐出する。高段圧縮部２２は、第２吸入管２２ａから冷媒を吸い込み、第２吐出管２２ｂへと冷媒を吐出する。

低段圧縮部２１は、最下段（最前段）の圧縮機構であり、冷媒回路を流れる最も低圧の冷媒を圧縮する。高段圧縮部２２は、低段圧縮部２１の次の段（後段）にある圧縮機構である。高段圧縮部２２は、最上段（最後段）の圧縮機構であり、前段にある低段圧縮部２１によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。高段圧縮部２２によって圧縮され第２吐出管２２ｂへと吐出された冷媒は、冷媒回路を流れる最も高圧の冷媒となる。

なお、本実施形態において、各圧縮部２１，２２は、ロータリー式やスクロール式などの容積式の圧縮機構である。また、圧縮機駆動モータは、制御部によってインバータ制御される。

第１吐出管２１ｂおよび第２吐出管２２ｂには、それぞれ油分離器が設けられている。油分離器は、冷媒回路を循環する冷媒に含まれる潤滑油を分離する小容器である。図１では図示を省略しているが、各油分離器の下部からはキャピラリーチューブを含む油戻し管が各吸入管２１ａ，２２ａに向かって延びており、冷媒から分離した油を二段圧縮機２０へと戻す。

（１−２）第１および第２切換機構
第１切換機構３１および第２切換機構３２は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えるために設けられている機構で、それぞれ四路切換弁である。

第１切換機構３１は、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１サブ熱交換部４１のガス側配管および低圧冷媒配管１９と接続されている。低圧冷媒配管１９は、室外ユニット１１内の低圧のガス冷媒が流れる冷媒配管であり、内部熱交換器６２を介して第１吸入管２１ａに冷媒を送る。

第２切換機構３２は、第２吐出管２２ｂ、連絡冷媒配管１４、メイン熱交換部４４のガス側配管および低圧冷媒配管１９と接続されている。

切換機構３１，３２は、冷房運転時において、二段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器として熱交換部４１，４４を機能させ、かつ、膨張機構７０および室内電動弁１２ｂを通過して膨張した冷媒の蒸発器（加熱器）として室内熱交換器１２ａを機能させるように、図１に示す状態になる。また、切換機構３１，３２は、暖房運転時において、二段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器として室内熱交換器１２ａを機能させ、かつ、膨張機構７０と、第１室外電動弁５２または第１キャピラリーチューブ５１ａとを通過して膨張した冷媒の蒸発器として室外熱交換器４０を機能させるように、図３に示す状態になる。

すなわち、切換機構３１，３２は、冷媒回路の構成要素として二段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０および室内熱交換器１２ａのみに着目すると、二段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒を循環させる冷房運転サイクルと、二段圧縮機２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒を循環させる暖房運転サイクルとを切り換える役割を果たす。

（１−３）室外熱交換器
室外熱交換器４０は、上述のように、第１サブ熱交換部４１およびメイン熱交換部４４から成る。冷房運転時には、第１サブ熱交換部４１が、圧縮途中の冷媒を冷やすインタークーラとして機能し、メイン熱交換部４４が、最も高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。メイン熱交換部４４は、第１サブ熱交換部４１よりも容量が大きい。また、暖房運転時には、第１サブ熱交換部４１およびメイン熱交換部４４の両方が、冷媒の蒸発器（加熱器）として機能する。

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

また、第１サブ熱交換部４１の逆止弁５１ｂ側の配管からは、第２吸入管２２ａに向かって、分岐管であるインタークーラ管４１ａが延びている。インタークーラ管４１ａには、図１および図３に示すように、インタークーラ管用逆止弁が設けられている。

（１−４）第１室外電動弁
第１室外電動弁５２は、メイン熱交換部４４とブリッジ回路５５との間に配備されている。冷房運転時、第１室外電動弁５２は全開状態にされる。暖房運転時、第１室外電動弁５２は、ブリッジ回路５５からメイン熱交換部４４への冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為され、膨張機構としての役割も果たす。

（１−５）キャピラリーチューブ
第１キャピラリーチューブ５１ａは、第１サブ熱交換部４１とブリッジ回路５５との間に配備されている。言い換えると、第１キャピラリーチューブ５１ａは、第１サブ熱交換部４１の暖房時の冷媒流入側に配置される。第１キャピラリーチューブ５１ａは、暖房時に、室内熱交換器１２ａから第１サブ熱交換部４１に送られる冷媒を減圧する。第１キャピラリーチューブ５１ａは、内径０．６ｍｍ〜２ｍｍの銅の細管である。第１キャピラリーチューブ５１ａの内径寸法および長さ寸法は、第１サブ熱交換部４１およびメイン熱交換部４４の大きさおよびそれぞれに流す冷媒の流量によって決定される。すなわち、第１キャピラリーチューブ５１ａは、暖房運転時、ブリッジ回路５５から第１サブ熱交換部４１への冷媒の流れが偏流しないように内径寸法や長さ寸法が調整され、膨張機構としての役割も果たす。言い換えると、第１キャピラリーチューブ５１ａは、上述の第１室外電動弁５２の膨張機構としての代替機能を担う。

（１−６）第１逆止弁
第１逆止弁５１ｂは、第１サブ熱交換部４１とブリッジ回路５５との間に配備されている。言い換えると、第１逆止弁５１ｂもまた、第１サブ熱交換部４１の暖房時の冷媒流入側に配置される。上述のインタークーラ管４１ａは、第１サブ熱交換部４１と逆止弁５１ｂとの間から分岐している。第１逆止弁５１ｂは、冷房時に、第１サブ熱交換部４１から室内熱交換器１２ａへの冷媒の流れを止める。また、第１逆止弁５１ｂは、暖房時に、室内熱交換器１２ａから第１サブ熱交換部４１に向かう冷媒の流れを許容する。

（１−７）ブリッジ回路
ブリッジ回路５５は、室外熱交換器４０と室内熱交換器１２ａとの間に設けられている。ブリッジ回路５５は、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２および膨張機構７０を介してレシーバ８０の入口管８１に接続されるとともに、過冷却熱交換器９０を介してレシーバ８０の出口管８２に接続されている。

ブリッジ回路５５は、４つの逆止弁５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄを有している。入口逆止弁５５ａは、室外熱交換器４０からレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。入口逆止弁５５ｂは、室内熱交換器１２ａからレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁５５ｃは、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器４０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁５５ｄは、レシーバ８０の出口管８２から室内熱交換器１２ａへ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁５５ａ，５５ｂは、室外熱交換器４０および室内熱交換器１２ａの一方からレシーバ８０の入口管８１に冷媒を流す機能を果たし、出口逆止弁５５ｃ，５５ｄは、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器４０および室内熱交換器１２ａの他方に冷媒を流す機能を果たす。

（１−８）エコノマイザ熱交換器
エコノマイザ熱交換器６１は、ブリッジ回路５５から膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう高圧の冷媒と、その高圧の冷媒の一部を分岐させ膨張させた中間圧の冷媒との間で熱交換を行わせる。ブリッジ回路５５から膨張機構７０へ冷媒を流す主冷媒配管から分岐した配管（インジェクション配管６１ａ）には、第２室外電動弁６１ｂが配備されている。第２室外電動弁６１ｂを通って膨張し、エコノマイザ熱交換器６１で蒸発した冷媒は、インタークーラ管４１ａに向かって延びるインジェクション配管６１ａを通って、インタークーラ管４１ａの逆止弁よりも第２吸入管２２ａに近い部分に流れ込み、第２吸入管２２ａから高段圧縮部２２へ吸い込まれる冷媒を冷やす。

（１−９）内部熱交換器
内部熱交換器６２は、ブリッジ回路５５から膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう高圧の冷媒と、膨張機構７０等を通過し室内熱交換器１２ａあるいは室外熱交換器４０で蒸発して低圧冷媒配管１９を流れる低圧のガス冷媒と、の間で熱交換を行わせる。ブリッジ回路５５を出た高圧の冷媒は、まずエコノマイザ熱交換器６１を通過し、次に内部熱交換器６２を通過して、膨張機構７０およびレシーバ８０へと向かう。

（１−１０）膨張機構
膨張機構７０は、ブリッジ回路５５から流れてきた高圧の冷媒を減圧・膨張させ、気液二相状態の中間圧の冷媒をレシーバ８０へと流す。すなわち、膨張機構７０は、冷房運転時には、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室外のメイン熱交換部４４から、低圧冷媒の蒸発器として機能する室内熱交換器１２ａに送られる冷媒を減圧する。一方、膨張機構７０は、暖房運転時には、高圧冷媒のガスクーラ（放熱器）として機能する室内熱交換器１２ａから、低圧冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器４０に送られる冷媒を減圧する。膨張機構７０は、膨張機７１および第３室外電動弁７２から構成される。膨張機７１は、冷媒の減圧過程の絞り損失を有効な仕事（エネルギー）として回収する役割を果たす。

（１−１１）レシーバ
レシーバ８０は、膨張機構７０を出て入口管８１から内部空間に入ってきた気液二相状態の中間圧の冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離する。分離されたガス冷媒は、低圧戻し配管９１ａに設けられた第４室外電動弁９１を通過して低圧のガスリッチな冷媒となり、過冷却熱交換器９０に送られる。分離された液冷媒は、出口管８２によって過冷却熱交換器９０に送られる。

（１−１２）過冷却熱交換器
過冷却熱交換器９０は、低圧のガス冷媒と、レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒との間で熱交換を行わせる。レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒の一部は、冷房運転時には、レシーバ８０と過冷却熱交換器９０との間から分岐する分岐管９２ａを流れ、第５室外電動弁９２を通過して、気液二相状態の低圧の冷媒となる。冷房運転時に第５室外電動弁９２で減圧された低圧冷媒は、第４室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒と合流し、過冷却熱交換器９０において、レシーバ８０の出口管８２からブリッジ回路５５に向かう中間圧の液冷媒と熱交換され、過熱がついた状態で過冷却熱交換器９０から低圧戻し配管９１ａを通って低圧冷媒配管１９へと流れていく。一方、レシーバ８０の出口管８２からブリッジ回路５５に向かう中間圧の液冷媒は、過冷却熱交換器９０において熱を奪われ、過冷却がついた状態でブリッジ回路５５へ流れていく。

なお、暖房運転時には、第５室外電動弁９２が閉まり、分岐管９２ａには冷媒が流れないが、レシーバ８０の出口管８２から出た中間圧の液冷媒と、第４室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒とが、過冷却熱交換器９０において熱交換を行うことになる。

（１−１３）室内熱交換器
室内熱交換器１２ａは、複数の室内ユニット１２それぞれに設けられており、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の冷却器として機能する。これらの室内熱交換器１２ａには、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷房対象あるいは暖房対象として、水や空気が流される。ここでは、室内熱交換器１２ａに、図示しない室内送風ファンからの室内空気が流れ、冷却あるいは加熱された空調空気が室内へと供給される。

室内熱交換器１２ａの一端は室内電動弁１２ｂに、室内熱交換器１２ａの他端は連絡冷媒配管１４に接続されている。

（１−１４）室内電動弁
室内電動弁１２ｂは、複数の室内ユニット１２それぞれに設けられており、室内熱交換器１２ａに流す冷媒の量を調整したり冷媒の減圧・膨張を行ったりする。室内電動弁１２ｂは、連絡冷媒配管１３と室内熱交換器１２ａとの間に配置されている。

（１−１５）制御部
制御部は、二段圧縮機２０の圧縮機駆動モータや第１および第２切換機構３１，３２、各電動弁１２ｂ，５２，６１ｂ，７２，９１，９２と接続されるマイクロコンピュータである。この制御部は、外部から入力された室内設定温度などの情報に基づいて、圧縮機駆動モータの回転数制御や冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとの切り換え、電動弁開度の調節などを行う。

（２）空気調和装置の動作
空気調和装置１０の動作について、図１〜図４を参照しながら説明する。図２は、冷房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。図４は、暖房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。図２および図４において、上に凸の一点鎖線で示す曲線は、冷媒の飽和液線および乾き飽和蒸気線である。図２および図４において、冷凍サイクル上の英文字が付された点は、それぞれ、図１および図３において同じ英文字で表される点における冷媒の圧力およびエンタルピを表している。例えば、図１の点Ｂにおける冷媒は、図２の点Ｂにおける圧力およびエンタルピの状態になっている。なお、空気調和装置１０の冷房運転時および暖房運転時における各運転制御は、制御部によって行われる。

（２−１）冷房運転時の動作
冷房運転時は、図１に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、二段圧縮機２０、室外熱交換器４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒回路内を循環する。以下、冷房運転時における空気調和装置１０の動作について、図１および図２を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから二段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、低段圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂへと吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、インタークーラとして機能する第１サブ熱交換部４１で冷却された後、インタークーラ管４１ａに流れる。インタークーラ管４１ａを流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器６１において熱交換されてインジェクション配管６１ａを流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）と合流した後、第２吸入管２２ａに流れ込む（点Ｈ）。

第２吸入管２２ａから高段圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構３２を通過し、ガスクーラとして機能するメイン熱交換部４４で冷却され、ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通ってエコノマイザ熱交換器６１へと流れていく（点Ｊ）。

ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通過した高圧冷媒は、エコノマイザ熱交換器６１に流れ込むとともに、その一部が分岐して第２室外電動弁６１ｂへと流れる。第２室外電動弁６１ｂで減圧・膨張して気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器６１において、ブリッジ回路５５から内部熱交換器６２に向かう高圧冷媒（点Ｊ）と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となって上述のようにインジェクション配管６１ａからインタークーラ管４１ａへと流れ込む。

第２室外電動弁６１ｂを出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、後述する低圧冷媒配管１９から二段圧縮機２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がって点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第３室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第３室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第４室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、過冷却熱交換器９０の手前で分岐し、一方が過冷却熱交換器９０を通ってブリッジ回路５５に向かい、他方が分岐管９２ａの第５室外電動弁９２へと流れる。第５室外電動弁９２を通過して減圧された気液二相状態の低圧冷媒（点Ｓ）は、第４室外電動弁９１を通過した低圧冷媒（点Ｗ）と合流し（点Ｘ）、過冷却熱交換器９０を経て低圧冷媒配管１９へと流れる。過冷却熱交換器９０での熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、ブリッジ回路５５に向かって流れる中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０で過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）は、ブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通って、連絡冷媒配管１３へと流れていく。連絡冷媒配管１３から室内ユニット１２に入った冷媒は、室内電動弁１２ｂを通過するときに膨張し、気液二相の低圧冷媒（点Ｖ）となって室内熱交換器１２ａに流れ込む。この低圧冷媒は、室内熱交換器１２ａで室内空気から熱を奪い、過熱のついた低圧のガス冷媒（点Ｚ）になる。室内ユニット１２を出た低圧冷媒は、連絡冷媒配管１４および第４切換機構３４を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。

室内ユニット１２から戻ってきた低圧冷媒（点Ｚ）と、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）とは、低圧冷媒配管１９で合流し（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから二段圧縮機２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、二段圧縮機２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１０は冷房運転サイクルを行う。

（２−２）暖房運転時の動作
暖房運転時は、図３に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、二段圧縮機２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器４０の順に冷媒回路内を循環する。以下、暖房運転時における空気調和装置１０の動作について、図３および図４を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから二段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、低段圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂに吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、第２吸入管２２ａを流れる。なお、第２吸入管２２ａには、エコノマイザ熱交換器６１において熱交換されてインジェクション配管６１ａを流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）も流れ込んでくるため、冷媒の温度が下がる（点Ｈ）。

第２吸入管２２ａから高段圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構３２を通過し、連絡冷媒配管１４を介して室内ユニット１２に流入する（点Ｚ）。

連絡冷媒配管１４から室内ユニット１２に入った高圧冷媒は、冷媒の冷却器として機能する室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱し、室内空気を暖める。室内熱交換器１２ａでの熱交換によって温度が下がった高圧冷媒（点Ｖ）は、室内電動弁１２ｂを通過する際にわずかに減圧され、連絡冷媒配管１３を通って室外ユニット１１のブリッジ回路５５へと流れ、入口逆止弁５５ｂからエコノマイザ熱交換器６１へ向かう（点Ｊ）。

ブリッジ回路５５を出た高圧冷媒（点Ｊ）は、エコノマイザ熱交換器６１に流れ込むとともに、その一部が分岐して第２室外電動弁６１ｂへと流れる。第２室外電動弁６１ｂで減圧・膨張して気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器６１において、ブリッジ回路５５から内部熱交換器６２に向かう高圧冷媒（点Ｊ）と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となってインジェクション配管６１ａからインタークーラ管４１ａへと流れ込む。

第２室外電動弁６１ｂを出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、後述する低圧冷媒配管１９から二段圧縮機２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がって点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第３室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第３室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第４室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、第５室外電動弁９２が閉められているため分岐管９２ａには流れず、全量が過冷却熱交換器９０に流れ込む。過冷却熱交換器９０では、レシーバ８０の出口管８２から流れてくる中間圧冷媒（点Ｒ）と、第４室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒（点Ｗ，Ｘ）との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、レシーバ８０からブリッジ回路５５に向かう中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０を出てブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通過した中間圧冷媒は、４路に分流し、第１室外電動弁５２および第１キャピラリーチューブ５１ａでそれぞれ膨張・減圧され気液二相の低圧冷媒となる（点ＡＣ）。このとき、第１室外電動弁５２の開度および第１キャピラリーチューブ５１ａの内径寸法・長さ寸法は、メイン熱交換部４４および第１サブ熱交換部４１それぞれの容量や圧力損失量に応じて調節されており、いずれかの熱交換器に冷媒が偏流してしまうことが抑制されている。

室外熱交換器４０の、第１サブ熱交換部４１およびメイン熱交換部４４に流入した各路の低圧冷媒は、外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第１および第２切換機構３１，３２を通過した後に合流する（点ＡＤ）。

第１および第２切換機構３１，３２の下流側で合流した低圧冷媒（点ＡＤ）は、低圧冷媒配管１９で、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）と合流し（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから二段圧縮機２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、二段圧縮機２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１０は暖房運転サイクルを行う。

（３）空気調和装置の特徴
（３−１）
本実施形態に係る空気調和装置１０は、メイン熱交換部４４については、冷房時の冷媒流入側に第１室外電動弁５２を設け、第１サブ熱交換部４１については、冷房時の冷媒流入側に第１キャピラリーチューブ５１ａおよび第１逆止弁５１ｂを設けた。本実施形態では、膨張機構７０および第１室外電動弁５２が、暖房時に室内熱交換器１２ａからメイン熱交換部４４に送られる冷媒を減圧する第１膨張機構として機能する。一方、暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒は、膨張機構７０および第１キャピラリーチューブ５１ａによって減圧される。逆止弁５１ｂは、冷房時に、第１サブ熱交換部４１から室内熱交換器１２ａへの冷媒の流れを止める。これにより、第１サブ熱交換部４１に対して電動弁を別途設けることなく、冷媒の偏流調整を行うことができる。その結果、空気調和装置１０の製造に係るコストを抑えることができる。

また、空気調和装置１０で多数の電動弁を設けると、電動弁の制御が複雑になる。本実施形態に係る空気調和装置１０は、第１サブ熱交換部４１に対する冷媒の流れ方向を第１逆止弁５１ｂによって調整し、第１サブ熱交換部４１に送る冷媒の圧力を第１キャピラリーチューブ５１ａによって調整する。これにより、電動弁の制御の複雑化を抑制することができる。

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記実施形態に係る空気調和装置１０では、ブリッジ回路５５と第１サブ熱交換部４１との間に、第１キャピラリーチューブ５１ａおよび第１逆止弁５１ｂを配備した。ここで、室外ユニット１１に代えて、室外ユニット１１１を備える空気調和装置１００を構成することも可能である。室外ユニット１１１は、ブリッジ回路５５に代えて、ブリッジ回路１５５を備える。ブリッジ回路１５５は、ブリッジ回路５５が備える四つの逆止弁の内、出口逆止弁５５ｃを備えない。出口逆止弁５５ｃは、上述したように、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器４０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。室外ユニット１１１では、図５および図６に示すように、過冷却熱交換器９０と室外熱交換器４０との間に、第６室外電動弁５０および第１分岐路５０ａを配置する。第６室外電動弁５０は、冷房運転時、全開状態にされ、暖房運転時、メイン熱交換部４４への冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為される。第１分岐路５０ａと、各熱交換部４１，４４との間には、第１および第２逆止弁５１ｂ，５２ｂおよび第１および第２キャピラリーチューブ５１ａ，５２ａをそれぞれ配置する。第２逆止弁５２ｂは、冷房時にメイン熱交換部４４から第１分岐路５０ａへの冷媒の流れを止める。第２キャピラリーチューブ５２ａは、第１キャピラリーチューブ５１ａと同様の構成および機能を有する。分岐配管１４４ａは、メイン熱交換部４４から第２逆止弁５２ｂに延びる配管から分岐した配管である。分岐配管１４４ａは、冷房時にメイン熱交換部４４からブリッジ回路１５５へ冷媒を流す。

具体的に、冷房時には、図５に示すように、高段圧縮部２２で圧縮された冷媒は、第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構３２を通過し、ガスクーラとして機能するメイン熱交換部４４で冷却され、分岐配管１４４ａを通ってブリッジ回路１５５に到達し、ブリッジ回路１５５の入口逆止弁５５ａを通ってエコノマイザ熱交換器６１へと流れていく（点Ｊ）。また、暖房時には、図６に示すように、過冷却熱交換器９０を出た中間圧冷媒は、第６室外電動弁５０を通過して、第１分岐路５０ａに到達する。第６室外電動弁５０は、中間圧冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為される。第１分岐路５０ａは、第６室外電動弁５０によって偏流調整された冷媒を各熱交換部４１，４４に分岐させる。

変形例Ａに係る空気調和装置１００では、膨張機構７０および第６室外電動弁５０が、暖房時に室内熱交換器１２ａからメイン熱交換部４４に送られる冷媒を減圧する第１膨張機構として機能する。暖房時に室内熱交換器１２ａからメイン熱交換部４４に送られる冷媒は、第２キャピラリーチューブ５２ａによっても減圧される。なお、第６室外電動弁５０は、暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒を減圧する第２膨張機構としても機能する。暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒は、膨張機構７０および第１キャピラリーチューブ５１ａによっても減圧される。逆止弁５１ｂ，５２ｂは、冷房時に、熱交換部４１，４４から第１分岐路５０ａへの冷媒の流れを止める。メイン熱交換部４４を通過した冷媒は、分岐配管１４４ａおよびブリッジ回路１５５を介して室内熱交換器１２ａへ流れる。

室外ユニットの構成を上記のようにすることで、室外ユニット１１１に用いる電動弁の数を増やすことなく、偏流調整を効果的に行うことができる。

（４−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、本発明の前提となる冷凍装置の複数段圧縮機構として、２つの圧縮部２１，２２が単一の駆動軸に連結された一軸二段の圧縮構造を持つ二段圧縮機２０を採用している。ここで、一軸四段の圧縮構造を持つ四段圧縮機１２０を採用することも可能である。

例えば、図７に示すように、４つの圧縮部２１〜２４から成る複数段圧縮機構１２０を採用して空気調和装置１１０を構成することができる。空気調和装置１１０では、上記実施形態の室外ユニット１１に代えて室外ユニット２１１を室内ユニット１２に接続している。ここで、室外ユニット１１と室外ユニット２１１との違いは、主として、前者が二段圧縮機２０を採用しているのに対し、後者が四段圧縮機１２０を採用している点と、前者が二つの熱交換部からなる室外熱交換器４０を採用しているのに対し、後者が四つの熱交換部からなる室外熱交換器１４０を採用している点である。なお、四段圧縮機１２０および室外熱交換器１４０を採用することに伴って、第１および第２吸入管２１ａ，２２ａに加え、第３および第４吸入管２３ａ，２４ａを用いる。また、第１および第２吐出管２１ｂ，２２ｂに加えて、第３および第４吐出管２３ｂ，２４ｂを用いる。さらに、第１および第２切換機構３１，３２に加えて第３および第４切換機構３３，３４を用いる。また、第１キャピラリーチューブ５１ａに加えて第３および第４キャピラリーチューブ５３ａ，５４ａ、第１逆止弁５１ｂに加えて第３および第４逆止弁５３ｂ，５４ｂをそれぞれ用いる。具体的には、以下の通りである。なお、以下、上記実施形態と異なる部分を挙げる。

（４−２−１）四段圧縮機
四段圧縮機１２０は、密閉容器内に、低段圧縮部２１、高段圧縮部２２および圧縮機駆動モータ（図示せず）の他に、第１中段圧縮部２３および第２中段圧縮部２４が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、４つの圧縮部２１〜２４を駆動する。すなわち、四段圧縮機１２０は、４つの圧縮部２１〜２４が単一の駆動軸に連結された一軸四段の圧縮構造を有している。四段圧縮機１２０では、低段圧縮部２１、第１中段圧縮部２３、第２中段圧縮部２４および高段圧縮部２２が、この順番で直列に配管接続される。低段圧縮部２１は、第１吸入管２１ａから冷媒を吸い込み、第１吐出管２１ｂへと冷媒を吐出する。第１中段圧縮部２３は、第３吸入管２３ａから冷媒を吸い込み、第３吐出管２３ｂへと冷媒を吐出する。第２中段圧縮部２４は、第４吸入管２４ａから冷媒を吸い込み、第４吐出管２４ｂへと冷媒を吐出する。高段圧縮部２２は、第２吸入管２２ａから冷媒を吸い込み、第２吐出管２２ｂへと冷媒を吐出する。

低段圧縮部２１は、最下段（最前段）の圧縮機構であり、冷媒回路を流れる最も低圧の冷媒を圧縮する。第１中段圧縮部２３は、低段圧縮部２１の次の段（後段側）にある圧縮機構である。すなわち、第１中段圧縮部２３は、低段圧縮部２１よりも高段にある圧縮機構である。第１中段圧縮部２３は、低段圧縮部２１によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第２中段圧縮部２４は、第１中段圧縮部２３の次の段（後段側）にある圧縮機構である。すなわち、第２中段圧縮部２４は、第１中段圧縮部２３よりも高段にある圧縮機構である。第２中段圧縮部２４は、第１中段圧縮部２３によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。高段圧縮部２２は、第２中段圧縮部２４の次の段（後段側）にある圧縮機構である。高段圧縮部２２は、最上段（最後段）の圧縮機構であり、第２中段圧縮部２４によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。高段圧縮部２２によって圧縮され第２吐出管２２ｂへと吐出された冷媒は、冷媒回路を流れる最も高圧の冷媒となる。各圧縮部２１〜２４は、ロータリー式やスクロール式などの容積式の圧縮機構である。また、圧縮機駆動モータは、制御部によってインバータ制御される。

第１吐出管２１ｂ、第２吐出管２２ｂ、第３吐出管２３ｂおよび第４吐出管２４ｂには、それぞれ油分離器が設けられている。図示を省略しているが、各油分離器の下部からはキャピラリーチューブを含む油戻し管が各吸入管２１ａ〜２４ａに向かって延びており、冷媒から分離した油を四段圧縮機１２０へと戻す。

（４−２−２）第１〜第４切換機構
第１〜第４切換機構３１〜３４は、冷媒回路内における冷媒の流れの方向を切り換えて、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換えるために設けられている機構で、それぞれ四路切換弁である。

第１切換機構３１は、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１サブ熱交換部４１のガス側配管および低圧冷媒配管１９と接続されている。低圧冷媒配管１９は、室外ユニット２１１内の低圧のガス冷媒が流れる冷媒配管であり、内部熱交換器６２を介して第１吸入管２１ａに冷媒を送る。

第２切換機構３２は、第２吐出管２２ｂ、連絡冷媒配管１４、メイン熱交換部４４のガス側配管および低圧冷媒配管１９と接続されている。

第３切換機構３３は、第３吐出管２３ｂ、第４吸入管２４ａ、第２サブ熱交換部４２のガス側配管および低圧冷媒配管１９と接続されている。

第４切換機構３４は、第４吐出管２４ｂ、第２吸入管２２ａ、第３サブ熱交換部４３のガス側配管および低圧冷媒配管１９と接続されている。

切換機構３１〜３４は、冷房運転時において、四段圧縮機１２０によって圧縮された冷媒の冷却器としてサブ熱交換部４１〜４３およびメイン熱交換部４４を機能させ、かつ、膨張機構７０および室内電動弁１２ｂを通過して膨張した冷媒の蒸発器（加熱器）として室内熱交換器１２ａを機能させるように、図７に示す状態になる。また、切換機構３１〜３４は、暖房運転時において、四段圧縮機１２０によって圧縮された冷媒の冷却器として室内熱交換器１２ａを機能させ、かつ、膨張機構７０と、第１室外電動弁５２または第１キャピラリーチューブ５１ａとを通過して膨張した冷媒の蒸発器として室外熱交換器４０を機能させるように、図９に示す状態になる。

すなわち、切換機構３１〜３４は、冷媒回路の構成要素として四段圧縮機１２０、室外熱交換器１４０、膨張機構７０および室内熱交換器１２ａのみに着目すると、四段圧縮機１２０、室外熱交換器１４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒を循環させる冷房運転サイクルと、四段圧縮機１２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器１４０の順に冷媒を循環させる暖房運転サイクルとを切り換える役割を果たす。

（４−２−３）室外熱交換器
室外熱交換器１４０は、上述のように、第１サブ熱交換部４１、第２サブ熱交換部４２、第３サブ熱交換部４３およびメイン熱交換部４４から成る。冷房運転時には、第１〜第３サブ熱交換部４１〜４３が、圧縮途中の冷媒を冷やすインタークーラとして機能し、メイン熱交換部４４が、最も高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。メイン熱交換部４４は、第１〜第３サブ熱交換部４１〜４３よりも容量が大きい。また、暖房運転時には、第１〜第３サブ熱交換部４１〜４３およびメイン熱交換部４４の全てが、冷媒の蒸発器（加熱器）として機能する。

第１〜第３サブ熱交換部４１〜４３およびメイン熱交換部４４は、並列に配置され、１つの室外熱交換器１４０として一体化されている。この室外熱交換器１４０には、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源あるいは加熱源として、水や空気が供給される。ここでは、室外熱交換器１４０に、図示しない送風ファンから空気（外気）が供給される。

第１サブ熱交換部４１の逆止弁５１ｂ側の配管からは、第３吸入管２３ａに向かって、分岐管である第１インタークーラ管１４１ａが延びている。第２サブ熱交換部４２の逆止弁５２ｂ側の配管からは、第４吸入管２４ａに向かって、分岐管である第２インタークーラ管１４２ａが延びている。第３サブ熱交換部４３の逆止弁５３ｂ側の配管からは、第２吸入管２２ａに向かって、分岐管である第３インタークーラ管１４３ａが延びている。第１インタークーラ管１４１ａ、第２インタークーラ管１４２ａおよび第３インタークーラ管１４３ａには、図７および図９に示すように、それぞれインタークーラ管用逆止弁が設けられている。

（４−２−４）第１、第３および第４キャピラリーチューブ
第１キャピラリーチューブ５１ａは、第１サブ熱交換部４１とブリッジ回路５５との間に配備されている。第３キャピラリーチューブ５３ａは、第２サブ熱交換部４２とブリッジ回路５５との間に配備されている。第４キャピラリーチューブ５４ａは、第３サブ熱交換部４３とブリッジ回路５５との間に配備されている。第１、第３および第４キャピラリーチューブ５１ａ，５３ａ，５４ａの構成および機能は、上記実施形態と同じであるため、説明は省略する。

（４−２−５）第１、第３および第４逆止弁
第１逆止弁５１ｂは、第１サブ熱交換部４１とブリッジ回路５５との間に配備されている。第３逆止弁５３ｂは、第２サブ熱交換部４２とブリッジ回路５５との間に配備されている。第４逆止弁５４ｂは、第３サブ熱交換部４３とブリッジ回路５５との間に配備されている。第１、第３および第４逆止弁の機能もまた、上記実施形態と同じであるため、説明は省略する。

（４−２−６）ブリッジ回路
ブリッジ回路５５は、室外熱交換器１４０と室内熱交換器１２ａとの間に設けられている。入口逆止弁５５ａは、室外熱交換器１４０からレシーバ８０の入口管８１へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。出口逆止弁５５ｃは、レシーバ８０の出口管８２から室外熱交換器１４０へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。その他の構成は、上記実施形態と同じであるため、説明は省略する。

（４−２−７）エコノマイザ熱交換器
エコノマイザ熱交換器６１の機能は、上記実施形態と同じである。但し、第２室外電動弁６１ｂを通って膨張し、エコノマイザ熱交換器６１で蒸発した冷媒は、第２インタークーラ管１４２ａに向かって延びるインジェクション配管６１ａを通って、インタークーラ管１４２ａの逆止弁よりも第４吸入管２４ａに近い部分に流れ込み、第４吸入管２４ａから第２中段圧縮部２４へ吸い込まれる冷媒を冷やす。

（４−２−８）制御部
制御部は、四段圧縮機１２０の圧縮機駆動モータや第１〜第４切換機構３１〜３４、各電動弁１２ｂ，５２，６１ｂ，７２，９１，９２と接続されるマイクロコンピュータである。この制御部は、外部から入力された室内設定温度などの情報に基づいて、圧縮機駆動モータの回転数制御や冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとの切り換え、電動弁開度の調節などを行う。

（４−２−９）空気調和装置の動作
空気調和装置１１０の動作について、図７〜図１０を参照しながら説明する。図８は、冷房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。図１０は、暖房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図（ｐ−ｈ線図）である。図８および図１０において、上に凸の一点鎖線で示す曲線は、冷媒の飽和液線および乾き飽和蒸気線である。図８および図１０において、冷凍サイクル上の英文字が付された点もまた、それぞれ、図７および図９において同じ英文字で表される点における冷媒の圧力およびエンタルピを表している。空気調和装置１１０の冷房運転時および暖房運転時における各運転制御は、制御部によって行われる。

（４−２−９−１）冷房運転時の動作
冷房運転時は、図７に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機１２０、室外熱交換器１４０、膨張機構７０、室内熱交換器１２ａの順に冷媒回路内を循環する。以下、冷房運転時における空気調和装置１１０の動作について、図７および図８を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機１２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、低段圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂへと吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、インタークーラとして機能する第１サブ熱交換部４１で冷却された後、第１インタークーラ管１４１ａを介して第３吸入管２３ａに流れ込む（点Ｃ）。

第３吸入管２３ａから第１中段圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第３切換機構３３を通過し、インタークーラとして機能する第２サブ熱交換部４２で冷却された後、第２インタークーラ管１４２ａに流れる（点Ｅ）。第２インタークーラ管１４２ａを流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器６１において熱交換されてインジェクション配管６１ａを流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）と合流した後、第４吸入管２４ａに流れ込む（点Ｆ）。

第４吸入管２４ａから第２中段圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第４切換機構３４を通過し、インタークーラとして機能する第３サブ熱交換部４３で冷却された後、第３インタークーラ管１４３ａを介して第２吸入管２２ａに流れ込む（点Ｈ）。

第２吸入管２２ａから高段圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構３２を通過し、ガスクーラとして機能するメイン熱交換部４４で冷却され、ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通ってエコノマイザ熱交換器６１へと流れていく（点Ｊ）。

ブリッジ回路５５の入口逆止弁５５ａを通過した高圧冷媒は、エコノマイザ熱交換器６１に流れ込むとともに、その一部が分岐して第２室外電動弁６１ｂへと流れる。第２室外電動弁６１ｂで減圧・膨張して気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器６１において、ブリッジ回路５５から内部熱交換器６２に向かう高圧冷媒（点Ｊ）と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となって上述のようにインジェクション配管６１ａから第２インタークーラ管１４２ａへと流れ込む。

第２室外電動弁６１ｂを出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、後述する低圧冷媒配管１９から四段圧縮機１２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がって点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第３室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第３室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第４室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、過冷却熱交換器９０の手前で分岐し、一方が過冷却熱交換器９０を通ってブリッジ回路５５に向かい、他方が分岐管９２ａの第５室外電動弁９２へと流れる。第５室外電動弁９２を通過して減圧された気液二相状態の低圧冷媒（点Ｓ）は、第４室外電動弁９１を通過した低圧冷媒（点Ｗ）と合流し（点Ｘ）、過冷却熱交換器９０を経て低圧冷媒配管１９へと流れる。過冷却熱交換器９０での熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、ブリッジ回路５５に向かって流れる中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０で過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）は、ブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通って、連絡冷媒配管１３へと流れていく。連絡冷媒配管１３から室内ユニット１２に入った冷媒は、室内電動弁１２ｂを通過するときに膨張し、気液二相の低圧冷媒（点Ｖ）となって室内熱交換器１２ａに流れ込む。この低圧冷媒は、室内熱交換器１２ａで室内空気から熱を奪い、過熱のついた低圧のガス冷媒（点Ｚ）になる。室内ユニット１２を出た低圧冷媒は、連絡冷媒配管１４および第２切換機構３２を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。

室内ユニット１２から戻ってきた低圧冷媒（点Ｚ）と、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）とは、低圧冷媒配管１９で合流し（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機１２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、四段圧縮機１２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１１０は冷房運転サイクルを行う。

（４−２−９−２）暖房運転時の動作
暖房運転時は、図９に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、四段圧縮機１２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器１４０の順に冷媒回路内を循環する。以下、暖房運転時における空気調和装置１１０の動作について、図９および図１０を参照しながら説明する。

第１吸入管２１ａから四段圧縮機１２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、低段圧縮部２１で圧縮されて、第１吐出管２１ｂに吐出される（点Ｂ）。吐出された冷媒は、第１切換機構３１を通過し、第３吸入管２３ａを流れる（点Ｃ）。

第３吸入管２３ａから第１中段圧縮部２３に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｄ）。吐出された冷媒は、第３切換機構３３を通過し、第４吸入管２４ａを流れる。なお、第４吸入管２４ａには、エコノマイザ熱交換器６１において熱交換されてインジェクション配管６１ａを流れてくる中間圧の冷媒（点Ｌ）も流れ込んでくるため、冷媒の温度が下がる（点Ｆ）。

第４吸入管２４ａから第２中段圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｇ）。吐出された冷媒は、第４切換機構３４を通過し、第２吸入管２２ａを流れる（点Ｈ）。

第２吸入管２２ａから高段圧縮部２２に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構３２を通過し、連絡冷媒配管１４を介して室内ユニット１２に流入する（点Ｚ）。

連絡冷媒配管１４から室内ユニット１２に入った高圧冷媒は、冷媒の冷却器として機能する室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱し、室内空気を暖める。室内熱交換器１２ａでの熱交換によって温度が下がった高圧冷媒（点Ｖ）は、室内電動弁１２ｂを通過する際にわずかに減圧され、連絡冷媒配管１３を通って室外ユニット１１のブリッジ回路５５へと流れ、入口逆止弁５５ｂからエコノマイザ熱交換器６１へ向かう（点Ｊ）。

ブリッジ回路５５を出た高圧冷媒（点Ｊ）は、エコノマイザ熱交換器６１に流れ込むとともに、その一部が分岐して第２室外電動弁６１ｂへと流れる。第２室外電動弁６１ｂで減圧・膨張して気液二相状態となった中間圧冷媒（点Ｋ）は、エコノマイザ熱交換器６１において、ブリッジ回路５５から内部熱交換器６２に向かう高圧冷媒（点Ｊ）と熱交換し、中間圧のガス冷媒（点Ｌ）となってインジェクション配管６１ａから第２インタークーラ管１４２ａへと流れ込む。

第２室外電動弁６１ｂを出た中間圧冷媒と熱交換をし、更に温度が下がった状態でエコノマイザ熱交換器６１を出た高圧冷媒（点Ｍ）は、次に内部熱交換器６２を流れ、膨張機構７０へと流れていく（点Ｎ）。内部熱交換器６２では、後述する低圧冷媒配管１９から二段圧縮機２０の第１吸入管２１ａへと流れる低圧冷媒と熱交換を行い、点Ｍの状態の高圧冷媒が、温度が下がって点Ｎの状態の高圧冷媒となる。

内部熱交換器６２を出た高圧冷媒（点Ｎ）は、２つに分岐され、それぞれ膨張機構７０の膨張機７１、膨張機構７０の第３室外電動弁７２に流れる。膨張機７１で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｐ）と、第３室外電動弁７２で減圧・膨張した中間圧冷媒（点Ｏ）とは、合流した後に入口管８１からレシーバ８０の内部空間へと流れ込む（点Ｑ）。このレシーバ８０に流れ込んだ気液二相状態の中間圧冷媒は、レシーバ８０の内部空間において液冷媒とガス冷媒とに分離される。

レシーバ８０で分離された液冷媒（点Ｒ）は、出口管８２を通ってそのまま過冷却熱交換器９０へと流れ、レシーバ８０で分離されたガス冷媒（点Ｕ）は、第４室外電動弁９１で減圧され低圧冷媒（点Ｗ）となって過冷却熱交換器９０へと流れていく。レシーバ８０の出口管８２から過冷却熱交換器９０に向かう中間圧冷媒は、第５室外電動弁９２が閉められているため分岐管９２ａには流れず、全量が過冷却熱交換器９０に流れ込む。過冷却熱交換器９０では、レシーバ８０の出口管８２から流れてくる中間圧冷媒（点Ｒ）と、第４室外電動弁９１で減圧された低圧冷媒（点Ｗ，Ｘ）との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、低圧冷媒配管１９に向かって流れる低圧冷媒（点Ｘ）は、蒸発して過熱のついた低圧冷媒（点Ｙ）となり、レシーバ８０からブリッジ回路５５に向かう中間圧冷媒（点Ｒ）は、熱を奪われて過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）となる。

過冷却熱交換器９０を出てブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通過した中間圧冷媒は、４路に分流し、第１室外電動弁５２および第１、第３および第４キャピラリーチューブ５１ａ，５３ａ，５４ａでそれぞれ膨張・減圧され気液二相の低圧冷媒となる（点ＡＣ）。このとき、第１室外電動弁５２の開度および第１、第３および第４キャピラリーチューブ５１ａ，５３ａ，５４ａの内径寸法・長さ寸法は、メイン熱交換部４４および第１〜第３サブ熱交換部４１〜４３それぞれの容量や圧力損失量に応じて調節されており、いずれかの熱交換器に冷媒が偏流してしまうことが抑制されている。

室外熱交換器１４０の、第１サブ熱交換部４１、第２サブ熱交換部４２、第３サブ熱交換部４３およびメイン熱交換部４４に流入した各路の低圧冷媒は、外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第１〜第４切換機構３１〜３４を通過した後に合流する（点ＡＤ）。

第１〜第４切換機構３１〜３４の下流側で合流した低圧冷媒（点ＡＤ）は、低圧冷媒配管１９で、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）と合流し（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機１２０へと戻っていく。上述のように、内部熱交換器６２では、四段圧縮機１２０に向かう低圧冷媒（点ＡＢ）と、ブリッジ回路５５からレシーバ８０へと向かう高圧冷媒（点Ｍ）とが熱交換を行う。

以上のように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１１０は暖房運転サイクルを行う。

（４−２−１０）空気調和装置の特徴
変形例Ｂに係る空気調和装置１１０では、上記実施形態に係る空気調和装置１０と比較して、圧縮部およびサブ熱交換部の数が増加した。サブ熱交換部の数に応じて電動弁をつけた場合、空気調和装置の製造コストが一層上がる。また、電動弁の制御も一層複雑になる。

しかし、変形例Ｂに係る空気調和装置１１０は、第２および第３サブ熱交換部４２，４３に対しても、第３および第４逆止弁５３ｂ，５４ｂと第３および第４キャピラリーチューブ５３ａ，５４ａとをそれぞれ用いている。膨張機構７０および第１室外電動弁５２は、暖房時に室内熱交換器１２ａからメイン熱交換部４４に送られる冷媒を減圧する第１膨張機構として機能する。また、膨張機構７０および第１、第３、および第４キャピラリーチューブ５１ａ，５３ａ，５４ａは、暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒を減圧する。逆止弁５１ｂ，５３ｂ，５４ｂは、冷房時に、サブ熱交換部４１〜４３から室内熱交換器１２ａへの冷媒の流れを止める。これにより、空気調和装置の製造コストを抑えられると共に、電動弁の制御の複雑化を抑えることができる。

（４−３）変形例Ｃ
変形例Ｂに係る空気調和装置１１０では、第１、第３、および第４キャピラリーチューブ５１ａ，５３ａ,５４ａおよび第１、第３、および第４逆止弁５１ｂ,５３ｂ,５４ｂを、ブリッジ回路５５と各サブ熱交換部４１〜４３との間に配備した。ここで、室外ユニット２１１に代えて、室外ユニット３１１を備える空気調和装置３００を構成することも可能である。図１１および図１２に示すように、室外ユニット３１１は、ブリッジ回路５５と各サブ熱交換部４１〜４３との間に、さらに、第６室外電動弁５０および第１分岐路５０ａを配置する。暖房時には、図１２に示すように、ブリッジ回路５５の出口逆止弁５５ｄを通過した中間圧冷媒は、第１室外電動弁５２が設けられた配管と、第６室外電動弁が設けられた配管との２路に分流する。第１室外電動弁５２および第６室外電動弁５０は、ブリッジ回路５５から各熱交換部４１〜４４に送られる冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為される。第１分岐路５０ａは、第６室外電動弁５０によって偏流調整された冷媒を各サブ熱交換部４１〜４３に分岐させる。

変形例Ｃに係る空気調和装置３００では、膨張機構７０および第１室外電動弁５２が、暖房時に室内熱交換器１２ａからメイン熱交換部４４に送られる冷媒を減圧する第１膨張機構として機能する。また、第６室外電動弁５０が、暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒を減圧する第２膨張機構として機能する。暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒は、膨張機構７０および第１、第３、および第４キャピラリーチューブ５１ａ，５３ａ，５４ａによっても減圧される。逆止弁５１ｂ，５３ｂ，５４ｂは、冷房時に、サブ熱交換部４１〜４３から室内熱交換器１２ａへの冷媒の流れを止める。

このようにすることでも、サブ熱交換部４１〜４３の全てに対して電動弁を設ける場合と比較して製造コストを抑えることができる。また、第６室外電動弁５０によって調整された冷媒を第１、第３、および第４キャピラリーチューブ５１ａ,５３ａ,５４ａに流すことにより、より効果的に偏流調整を行うことができる。

（４−４）変形例Ｄ
変形例Ａでは、二段圧縮機２０を備える室外ユニット１１１が、ブリッジ回路５５に代えてブリッジ回路１５５および分岐配管１４４ａを備えた。さらに、室外ユニット１１１は、メイン熱交換部４４に対して第１室外電動弁５２に代えて第２キャピラリーチューブ５２ａおよび第２逆止弁５２ｂを備えた。四段圧縮機１２０を備える空気調和装置もまた、変形例Ａで用いたブリッジ回路１５５および分岐配管１４４ａを備え、メイン熱交換部４４に対して第１室外電動弁５２に代えて第２キャピラリーチューブ５２ａおよび第２逆止弁５２ｂを備える構成としてもよい。

図１３および図１４に、変形例Ｂに係る室外ユニット２１１におけるブリッジ回路５５を、ブリッジ回路１５５および分岐配管１４４ａに変更し、メイン熱交換部４４に対して第１室外電動弁５２に代えて第２キャピラリーチューブ５２ａおよび第２逆止弁５２ｂを備えた室外ユニット４１１の構成を示す。

具体的に、図１３および図１４に示すように、室外ユニット４１１は、過冷却熱交換器９０と室外熱交換器１４０との間に、第６室外電動弁５０および第１分岐路５０ａを配置する。また、第１分岐路５０ａと、各熱交換部４１〜４４との間には、第１〜第４逆止弁５１ｂ〜５４ｂおよび第１〜第４キャピラリーチューブ５１ａ〜５４ａが配置される。分岐配管１４４ａは、メイン熱交換部４４から第２逆止弁５２ｂに延びる配管から分岐した配管である。分岐配管１４４ａは、冷房時にメイン熱交換部４４からブリッジ回路１５５へ冷媒を流す。

より具体的には、図１３に示すように、冷房時には、高段圧縮部２２で圧縮された冷媒は、第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構３２を通過し、ガスクーラとして機能するメイン熱交換部４４で冷却され、分岐配管１４４ａを通ってブリッジ回路１５５に到達する。その後、冷媒は、ブリッジ回路１５５の入口逆止弁１５ａを通ってエコノマイザ熱交換器６１へと流れていく（点Ｊ）。

また、図１４に示すように、暖房時には、過冷却熱交換器９０を出た中間圧冷媒は、第６室外電動弁５０を通過して、第１分岐路５０ａに到達する。第６室外電動弁５０は、中間圧冷媒の流れが偏流しないように開度調整が為される。第１分岐路５０ａは、第６室外電動弁５０によって偏流調整された冷媒を熱交換部４１〜４４に分岐させる。

室外ユニット４１１では、膨張機構７０および第６室外電動弁５０が、暖房時に室内熱交換器１２ａからメイン熱交換部４４に送られる冷媒を減圧する第１膨張機構として機能する。暖房時に室内熱交換器１２ａからメイン熱交換部４４に送られる冷媒は、第２キャピラリーチューブ５２ａによっても減圧される。なお、第６室外電動弁５０は、暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒を減圧する第２膨張機構としても機能する。暖房時に室内熱交換器１２ａからサブ熱交換部４１に送られる冷媒は、膨張機構７０、および第１、第３、および第４キャピラリーチューブ５１ａ，５３ａ，５４ａによっても減圧される。逆止弁５１ｂ〜５４ｂは、冷房時に、熱交換部４１〜４４から第１分岐路５０ａへの冷媒の流れを止める。メイン熱交換部４４を通過した冷媒は、分岐配管１４４ａおよびブリッジ回路１５５を介して室内熱交換器１２ａへ流れる。

このようにすることでも、サブ熱交換部４１〜４３の全てに対して電動弁を設ける場合と比較して空気調和装置の製造コストを抑えることができる。また、第６室外電動弁５０によって調整された冷媒を第１〜第４キャピラリーチューブ５１ａ〜５４ａに流すことにより、より効果的に偏流調整を行うことができる。

（４−５）変形例Ｅ
変形例Ｂに係る空気調和装置１１０では、本発明の前提となる冷凍装置の複数段圧縮機構として、４つの圧縮部２１〜２４が単一の駆動軸に連結された一軸四段の圧縮構造を持つ四段圧縮機１２０を採用しているが、これに代えて、複数の二段圧縮機から成るものを採用することも可能である。

例えば、図１４に示すように、２つの二段圧縮機２２０ａ，２２０ｂから成る複数段圧縮機構２２０を採用して空気調和装置２１０を構成することができる。空気調和装置２１０では、変形例Ｂに係る室外ユニット２１１に代えて室外ユニット５１１を室内ユニット１２に接続している。室外ユニット２１１と室外ユニット５１１との違いは、前者が四段圧縮機１２０を採用しているのに対し、後者が複数段圧縮機構２２０を採用している点のみである。

複数段圧縮機構２２０は、低段側の二段圧縮機２２０ａと、高段側の二段圧縮機２２０ｂとが直列に接続された圧縮機構である。低段側の二段圧縮機２２０ａは、密閉容器内に、低段圧縮部２１、第１中段圧縮部２３、および圧縮機駆動モータ（図示せず）が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、２つの圧縮部２１，２３を駆動する。すなわち、二段圧縮機２２０ａは、２つの圧縮部２１，２３が単一の駆動軸に連結された一軸二段の圧縮構造を有している。二段圧縮機２２０ａでは、低段圧縮部２１および第１中段圧縮部２３が、直列に配管接続される。低段圧縮部２１は、第１吸入管２１ａから冷媒を吸い込み、第１吐出管２１ｂへと冷媒を吐出する。第１中段圧縮部２３は、第３吸入管２３ａから冷媒を吸い込み、第３吐出管２３ｂへと冷媒を吐出する。高段側の二段圧縮機２２０ｂは、密閉容器内に、第２中段圧縮部２４、高段圧縮部２２、および圧縮機駆動モータ（図示せず）が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、２つの圧縮部２４，２２を駆動する。すなわち、二段圧縮機２２０ｂは、２つの圧縮部２４，２２が単一の駆動軸に連結された一軸二段の圧縮構造を有している。二段圧縮機２２０ｂでは、第２中段圧縮部２４および高段圧縮部２２が、直列に配管接続される。第２中段圧縮部２４は、第４吸入管２４ａから冷媒を吸い込み、第４吐出管２４ｂへと冷媒を吐出する。高段圧縮部２２は、第２吸入管２２ａから冷媒を吸い込み、第２吐出管２２ｂへと冷媒を吐出する。

このような複数段圧縮機構２２０を採用した空気調和装置２１０においても、変形例Ｂに係る空気調和装置１１０と同様に、製造コストと、電動弁の制御の複雑化との両方を抑えること可能である。

１０，１００,１１０,２１０ 空気調和装置（冷凍装置）
１２ａ 室内熱交換器（利用側熱交換部）
２０ 二段圧縮機（複数段圧縮機構）
２１ 低段圧縮部（第１圧縮部）
２２ 高段圧縮部（第３圧縮部）
２３ 第１中段圧縮部（第２圧縮部）
２４ 第２中段圧縮部（第２圧縮部）
３１ 第１切換機構
３２ 第２切換機構
３３ 第３切換機構
３４ 第４切換機構
４０，１４０ 室外熱交換器
４１ 第１サブ熱交換部（第１の熱源側サブ熱交換部）
４２,４３ 第２および第３サブ熱交換部（第２の熱源側サブ熱交換部）
４４ メイン熱交換器（熱源側メイン熱交換部）
５０ 第６室外電動弁（第１膨張機構，第２膨張機構）
５０ａ 第１分岐路
５１ａ 第１キャピラリーチューブ
５１ｂ 第１逆止弁
５２ 第１室外電動弁（第１膨張機構）
５２ａ 第２キャピラリーチューブ
５２ｂ 第２逆止弁
５３ａ 第３キャピラリーチューブ（第１キャピラリーチューブ）
５３ｂ 第３逆止弁（第１逆止弁）
５４ａ 第４キャピラリーチューブ（第１キャピラリーチューブ）
５４ｂ 第４逆止弁（第１逆止弁）
５５，１５５ ブリッジ回路
７０ 膨張機構（第１膨張機構）
１２０,２２０ 四段圧縮機（複数段圧縮機構）
１４１ａ 第１インタークーラ管（吸入管）
１４２ａ 第２インタークーラ管（吸入管）
１４３ａ 第３インタークーラ管（吸入管）

特開２００９−２２９０５１号公報

Claims (4)

1. 複数の圧縮部が直列に接続された複数段圧縮機構（２０）と、
   冷房運転時に前記複数の圧縮部のうち最も後段側の圧縮部から吐出された冷媒を冷却し、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する、熱源側メイン熱交換部（４４）と、
   冷房運転時に前記複数の圧縮部のうち前段側の圧縮部から吐出され次の後段側の圧縮部に吸入される冷媒を冷却し、暖房運転時に冷媒の蒸発器として機能する、熱源側サブ熱交換部（４１）と、
   冷房時に低圧の冷媒が蒸発する蒸発器として機能し、暖房時に高圧の冷媒が放熱する放熱器として機能する、利用側熱交換部（１２ａ）と、
   冷房時に前記熱源側メイン熱交換部から前記利用側熱交換部に送られる冷媒を減圧し、暖房時に前記利用側熱交換部から前記熱源側メイン熱交換部に送られる冷媒を減圧する、第１膨張機構（７０，５２，５０）と、
   冷房時に前記熱源側サブ熱交換部から前記利用側熱交換部への冷媒の流れを止め、暖房時に前記利用側熱交換部から前記熱源側サブ熱交換部に向かう冷媒の流れを許容する第１逆止弁（５１ｂ）と、
   暖房時に前記利用側熱交換部から前記熱源側サブ熱交換部に送られる冷媒を減圧する第１キャピラリーチューブ（５０ａ）と、
   を備える、
   冷凍装置（１０）。
2. 前記複数段圧縮機構は、前段側の低段圧縮部（２１）と、前記低段圧縮部よりも高段の中段圧縮部（２３，２４）と、最も後段側の高段圧縮部（２２）とを有し、
   前記熱源側メイン熱交換部は、前記高段圧縮部から吐出された冷媒を冷却し、
   前記熱源側サブ熱交換部は、
   前記第１圧縮部から吐出された冷媒を冷却する第１の熱源側サブ熱交換部（４１）と、
   前記第２圧縮部から吐出された冷媒を冷却する第２の熱源側サブ熱交換部（４２）と、
   を有し、
   前記第１逆止弁および前記第１キャピラリーチューブは、前記第１の熱源側サブ熱交換部および前記第２の熱源側サブ熱交換部のそれぞれについて、暖房時の冷媒流入側に配置され、
   前記第１逆止弁および前記第１キャピラリーチューブと、前記第１の熱源側サブ熱交換部または前記第２の熱源側サブ熱交換部との間から前記中段圧縮部または前記高段圧縮部に冷媒を戻す吸入管（１４１ａ〜１４３ａ）と、
   冷房運転時には、前記熱源側メイン熱交換器から前記利用側熱交換器に冷媒が送られ、暖房運転時には、前記利用側熱交換器から前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換部に冷媒が送られるように、状態が切り換わる、切換機構（３１，３２）と、
   をさらに備える、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 暖房時に前記利用側熱交換部から前記熱源側サブ熱交換部に向けて送られる冷媒を減圧する、第２膨張機構（７０，５０）と、
   前記第２膨張機構によって減圧された冷媒を、前記第１の熱源側サブ熱交換部および前記第２の熱源側サブ熱交換部のそれぞれに分岐させる分岐路（５０ａ）と、
   をさらに備える、
   請求項２に記載の冷凍装置。
4. 冷房時に前記熱源側メイン熱交換部から前記利用側熱交換部への冷媒の流れを止め、暖房時に前記利用側熱交換部から前記熱源側メイン熱交換部に向かう冷媒の流れを許容する第２逆止弁（５２ｂ）と、
   暖房時に前記利用側熱交換部から前記熱源側メイン熱交換部に送られる冷媒を減圧する第２キャピラリーチューブ（５２ａ）と、
   前記第１膨張機構によって減圧された冷媒を、前記熱源側メイン熱交換部および前記熱源側サブ熱交換部のそれぞれに分岐させる分岐路（５０ａ）と、
   をさらに備える、
   請求項１に記載の冷凍装置。

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