(57)【要約】【課題】多段圧縮運転を行う、複数の利用側熱交換器を備える空気調和装置において、暖房運転時の運転効率を向上させる。【解決手段】暖房運転時において、室内ユニット５内の複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ…のうち、室内側熱交換器９ｂが暖房に使用されていないとする。このような状況において、切換機構３０によって、室内側熱交換器９ｂを、二段圧縮運転を行う圧縮機６３，６４の中間冷却器として機能させるように切り換える。他の室内側熱交換器９ａ…はガスクーラーとして機能させる。【選択図】図１
2010127504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入路（６１）、吐出路（６２）、前記吸入路から吸入した冷媒の圧力を高める第１圧縮要素（６３）及び前記第１圧縮要素よりもさらに冷媒の圧力を高めて前記吐出路から吐出する第２圧縮要素（６４）を有する圧縮機構（６）と、
前記圧縮機構の前記吐出路から送られる冷媒を減圧して前記圧縮機構の前記吸入路に戻す膨張機構（８０，８ａ，８ｂ，８ｃ…）と、
暖房運転のために、前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吸入路との間にあり、冷媒の加熱器として機能することが可能な熱源側熱交換器（７）と、
暖房運転のために、前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吐出路との間にあり、冷媒の冷却器として機能することが可能な複数の利用側熱交換器（９ａ，９ｂ，９ｃ…）と、
前記複数の利用側熱交換器のうちの少なくとも一つの利用側熱交換器を、冷媒の冷却器として機能する第１状態から、前記第１圧縮要素の吐出口から吐出された冷媒を冷却して前記第２圧縮要素の吸入口に吸入させる中間冷却器として機能する第２状態に切換可能な第１切換機構（４ａ，４ｂ…、４Ａａ，４Ａｂ…、４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｂｃ…、４Ｃａ，４Ｃｂ，４Ｃｃ…）と
を備える空気調和装置。
【請求項２】
冷房運転のために、前記熱源側熱交換器が前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吐出路との間にあって冷媒の冷却器として機能するとともに、前記複数の利用側熱交換器が前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吸入路との間にあって冷媒の加熱器として機能可能なように切換可能な第２切換機構（３０）と、
前記第２切換機構により前記複数の利用側熱交換器が冷媒の加熱器として機能するように切り換えられたときに、前記第１圧縮要素の吐出口から吐出された冷媒を冷却して前記第２圧縮要素の吸入口に吸入させる熱源側中間冷却器（１０）と
をさらに備える、請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記熱源側熱交換器が前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吐出路との間にあって冷媒の冷却器として機能するように切換可能であるとともに、前記熱源側熱交換器の加熱器と冷却器との切り換えとは独立して、前記複数の利用側熱交換器のうちのいずれか一つが前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吐出路との間にあって冷媒の冷却器として機能するかまたは前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吸入路との間にあって冷媒の加熱器として機能するかを切換可能である第３切換機構（３０Ｂ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…，４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…）をさらに備える、請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項４】
前記第１切換機構は、前記少なくとも一つの利用側熱交換器を、前記第１状態にするために前記膨張機構と前記圧縮機構の前記吐出路との間に接続するか、または前記第２状態にするために前記第１圧縮要素の前記吐出口と前記第２圧縮要素の前記吸入口との間に接続するかを、前記少なくとも一つの利用側熱交換器に接続される流路の開閉により切り換える開閉機構（４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…、４５ａ、４５ｂ，４５ｃ…）を有する、請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項５】
前記圧縮機構は、冷媒の圧力を超臨界状態になる圧力まで高めて前記吐出路から吐出する、請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置。
【請求項６】
前記圧縮機構は、二酸化炭素を主成分として含む冷媒の圧力を超臨界状態になる圧力まで高めて前記吐出路から吐出する、請求項５に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多段圧縮式の冷凍サイクルを行う空気調和装置に関し、特に複数の利用側熱交換器を備える空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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、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、室外熱交換器と、膨張弁と、室内熱交換器とを有している。
【０００３】
上述の空気調和装置においては、圧縮機の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が圧縮機の後段側の圧縮要素に吸入されてさらに圧縮されるため、圧縮機の後段側の圧縮要素から吐出される冷媒の温度が高くなり、例えば、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器において放熱ロスが大きくなることから、高い運転効率が得られにくいという問題がある。
【０００４】
この問題に対して、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に吸入させるための中間冷媒管に、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間冷却器を設けることで、後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の温度を低くし、その結果、後段側の圧縮要素から吐出される冷媒の温度を低くして、室外熱交換器における放熱ロスを小さくする方法が取られる（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−２３２２６３号公報
【特許文献２】特開２００３−７４９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、多段圧縮機から吐出される冷媒の温度を下げるために中間冷却器を用いた場合、暖房運転時においては、中間冷却器により熱を外に捨てることとなる。そこで、暖房運転時には中間冷却器が機能しないようにして熱を外に捨てないようにする構成も提案されているが、これでは暖房運転時には中間冷却器が働かなくなって冷房運転時のような効果を得ることができなくなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の課題は、多段圧縮運転を行う、複数の利用側熱交換器を備える空気調和装置において、暖房運転時の運転効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る空気調和装置は、圧縮機構と膨張機構と熱源側熱交換器と複数の利用側熱交換器と切換可能な第１切換機構とを備えている。圧縮機構は、吸入路、吐出路、第１圧縮要素、及び第２圧縮要素を有する。第１圧縮要素は、吸入路から吸入した冷媒の圧力を高める。第２圧縮要素は、第１圧縮要素よりもさらに冷媒の圧力を高めて吐出路から吐出する。膨張機構は、圧縮機構の吐出路から送られる冷媒を減圧して圧縮機構の吸入路に戻す。熱源側熱交換器は、暖房運転のために、膨張機構と圧縮機構の吸入路との間にあり、冷媒の加熱器として機能することが可能に構成されている。複数の利用側熱交換器は、暖房運転のために、膨張機構と圧縮機構の吐出路との間にあり、冷媒の冷却器として機能することが可能に構成されている。第１切換機構は、複数の利用側熱交換器のうちの少なくとも一つの利用側熱交換器を、冷媒の冷却器として機能する第１状態から、第１圧縮要素の吐出口から吐出された冷媒を冷却して第２圧縮要素の吸入口に吸入させる中間冷却器として機能する第２状態に切り換え可能に構成されている。ここで、「圧縮機構」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。
【０００８】
本発明によれば、第１切換機構により暖房運転時に冷媒の冷却器として使用されていない利用側熱交換器を使って圧縮機構から吐出される冷媒の温度を下げるための中間冷却器として機能するように切り換えることによって中間冷却を行い、中間冷却の際に冷媒を冷却するのに生じる熱エネルギーを他の暖房に利用されている利用側熱交換器の暖房する補助するために使用する。あるいは、弱暖房のための蒸発器としての役割と中間冷却器としての役割の両方を利用側熱交換器に果たさせることができる。
【０００９】
第２発明に係る空気調和装置は、第１発明の空気調和装置であって、第２切換機構と熱源側中間冷却器とをさらに備える。第２切換機構は、冷房運転のために、熱源側熱交換器が膨張機構と圧縮機構の吐出路との間にあって冷媒の冷却器として機能するとともに、複数の利用側熱交換器が膨張機構と圧縮機構の吸入路との間にあって冷媒の加熱器として機能するように切換可能に構成されている。熱源側中間冷却器は、第２切換機構により複数の利用側熱交換器が冷媒の加熱器として機能するように切り換えられたときに、第１圧縮要素の吐出口から吐出された冷媒を冷却して第２圧縮要素の吸入口に吸入させる。
【００１０】
本発明によれば、第２切換機構によって冷房運転に切り換ったときに、空気調和装置が複数の利用側熱交換器を全て冷媒の加熱器として用いても、熱源側中間冷却器により中間冷却を行って余分な熱エネルギーを熱源側で放出できる。また、熱源側中間冷却器と利用側熱交換器を併用することによって、冷房運転中に熱エネルギーを必要とする利用側の空間に利用側熱交換器を用いて熱エネルギーを供給することができるなど空気調和のバリエーションが広がる。
【００１１】
第３発明に係る空気調和装置は、第１発明または第２発明の空気調和装置であって、第３切換機構をさらに備える。第３切換機構は、熱源側熱交換器が膨張機構と圧縮機構の吐出路との間にあって冷媒の冷却器として機能するように切り換えることができる。同時に、熱源側熱交換器の加熱器と冷却器との切り換えとは独立して、第３切換機構は、複数の利用側熱交換器のうちのいずれか一つが膨張機構と圧縮機構の吐出路との間にあって冷媒の冷却器として機能するか、または膨張機構と圧縮機構の吸入路との間にあって冷媒の加熱器として機能するかを切り換えることができる。
【００１２】
本発明によれば、複数の利用側熱交換器を用いて冷房運転と暖房運転とが入り混じって行われている場合にも、利用側熱交換器を中間冷却器として使えるため、利用側熱交換器を中間冷却器として使う機会を増やすことができる。また、複数の利用側熱交換器を各々冷房・暖房・弱暖房に利用できるため、空気調和のバリエーションが広がる。
【００１３】
第４発明に係る空気調和装置は、第１発明から第３発明のいずれかの空気調和装置であって、第１切換機構が、少なくとも一つの利用側熱交換器に接続される流路の開閉により切り換える開閉機構を有する。開閉機構は、少なくとも一つの利用側熱交換器を、第１状態にするために膨張機構と圧縮機構の吐出路との間に接続するか、または第２状態にするために第１圧縮要素の吐出口と第２圧縮要素の吸入口との間に接続するかを切り換える。
【００１４】
本発明によれば、利用側熱交換器に接続される流路の開閉を行う開閉機構という簡単な構成で、利用側熱交換器を中間冷却器として機能させる第１切換機構を実現できる。
【００１５】
第５発明に係る空気調和装置は、第１発明から第４発明のいずれかの空気調和装置であって、圧縮機構が、冷媒の圧力を超臨界状態になる圧力まで高めて吐出路から吐出する。
【００１６】
本発明によれば、超臨界状態に達する高い圧力まで冷媒が圧縮されるので、中間冷却器による冷媒の冷却で圧縮機構の吐出温度を低く抑えることにより放熱ロスを防ぐ効果が大きくなる。
【００１７】
第６発明に係る空気調和装置は、第５発明の空気調和装置であって、圧縮機構が、二酸化炭素を主成分として含む冷媒の圧力を超臨界状態になる圧力まで高めて吐出路から吐出する。
【００１８】
本発明によれば、二酸化炭素を主成分として含む冷媒を用いる空気調和装置の圧縮機構の吐出温度を暖房運転時に低く抑えつつ、暖房運転時の運転効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明の空気調和装置では、利用側熱交換器を中間冷却器として用いることで、中間冷却器の熱エネルギーの有効利用が図れ、暖房運転時にのみ機能する中間冷却器を設けて設備を増加させることなく、暖房運転時に運転効率を向上させることができる。
【００２０】
第２発明の空気調和装置では、暖房運転時のみでなく冷房運転時にも運転効率を向上させることができる。また、空気調和のバリエーションが広がり、空気調和装置の運転の自由度が増す。
【００２１】
第３発明の空気調和装置では、利用側熱交換器を中間冷却器として使う機会を増やすことで、運転効率の改善効果が大きくなる。また、空気調和のバリエーションが広がり、空気調和装置の運転の自由度が増す。
【００２２】
第４発明の空気調和装置では、簡単な構成で第１切換機構を実現でき、利用側熱交換器に中間冷却器としての機能を持たせた空気調和装置を容易に実現することができる。
【００２３】
第５発明の空気調和装置では、放熱ロスを防ぐ効果が大きく、暖房運転時の運転効率の改善効果が大きくなる。
【００２４】
第６発明の空気調和装置では、冷房運転時及び暖房運転時の運転効率を改善しつつ、圧縮機構からの吐出温度を低く抑えることで二酸化炭素を主成分として含む冷媒の運転範囲の拡大や信頼性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
（１）空気調和装置の基本構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。第１実施形態に係る空気調和装置１は、冷房運転と暖房運転の切り換えが可能となるように構成された冷媒回路２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。
【００２６】
空気調和装置１の冷媒回路２は、室外に設けられる室外ユニット３と、分岐ユニット４と、室内に設けられる室内ユニット５とを備えて構成されている。室外ユニット３には、圧縮機構６と、室外側熱交換器７と、室外側中間冷却器１０と、切換機構３０とが設けられている。分岐ユニット４は複数の分岐機構４ａ，４ｂ…からなり、各分岐機構４ａ，４ｂ…には膨張機構８ａ，８ｂ…及び開閉機構４１ａ，４１ｂ…、４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂ…が設けられている。室内ユニット５には、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ…が設けられており、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ…は、例えばビルなど多数の部屋を有する建築物などにおいては各部屋に分散して配置され、会議室のような大きなスペースを持つ部屋には複数台の熱交換器が配置されることもある。図１には、２つの分岐機構４ａ，４ｂとそれに対応する２台の室内側熱交換器９ａ，９ｂしか記載していないが、空気調和装置１は、同様の構成を繰り返し多数接続した構成を有している。さらに、空気調和装置１は、ここでは図示しないが、圧縮機構６、膨張機構８ａ，８ｂ…、切換機構３０及び開閉機構４１ａ，４１ｂ…，４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂ…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。
【００２７】
冷媒回路２において、冷房運転及び暖房運転を行うために、圧縮機構６で圧縮した冷媒を膨張機構８ａ，８ｂ…で膨張させて再び圧縮機構６に戻す回路が構成される。室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において冷房が行われるとすると、圧縮機構６から吐出された冷媒は室外側熱交換器７を経由して膨張機構８ａ，８ｂ…に流入し、膨張機構８ａ，８ｂ…から室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を経由して圧縮機構６に吸入される。一方、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において暖房が行われるとすると、圧縮機構６から吐出された冷媒は室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を経由して膨張機構８ａ，８ｂ…に流入し、膨張機構８ａ，８ｂ…から室外側熱交換器７を経由して圧縮機構６に吸入される。室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において冷房運転が可能な状態にするかまたは、暖房運転が可能な状態にするかの切り換えは、切換機構３０によって行われる。
【００２８】
また、冷媒回路２を構成するため、圧縮機構６などの各機器は、複数の冷媒管２１〜２４などによって接続されている。第１主冷媒管２１は、室外ユニット３の室外側熱交換器７の一端と分岐ユニット４の膨張機構８ａ，８ｂ…とを接続する。このような配管によって、第１主冷媒管２１を流れる冷媒は各膨張機構８ａ，８ｂ…に分岐され、逆に膨張機構８ａ，８ｂ…から第１主冷媒管２１に流れるときには冷媒が第１主冷媒管２１で合流する。第２主冷媒管２２は、後述する切換機構３０の四路切換弁３０ａと室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の一端とを開閉機構４１ａ，４１ｂ…を介して接続する。このような配管によって、第２主冷媒管２２を流れる冷媒は開閉機構４１ａ，４１ｂ…で分岐されて室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に流入し、逆に開閉機構４１ａ，４１ｂ…から第２主冷媒管２２に流れるときには冷媒が第２主冷媒管２２で合流する。中間吐出管２３は、後述する圧縮機構６の前段側の圧縮機６３の吐出口と室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の一端とを開閉機構４３ａ，４３ｂ…を介して接続する。中間吸入管２４は、後述する圧縮機構６の後段側の圧縮機６４の吸入口と室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の他端とを開閉機構４２ａ，４２ｂ…を介して接続する。
【００２９】
圧縮機構６は、吸入管６１、吐出管６２、及び２台の圧縮機６３，６４から構成されている。圧縮機６３，６４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機である。圧縮機構６において、吸入管６１から吸入された冷媒を、前段側の圧縮機６３が吸入口から吸入して中間圧まで圧縮し、圧縮機６３の吐出口に接続された中間吐出管２３に圧縮機６３が吐出する。後段側の圧縮機６４は、前段側の圧縮機６３が中間圧まで圧縮した冷媒を、中間吸入管２４から吸入してさらに高圧に圧縮し、圧縮機６４の吐出口に接続する吐出管６２に吐出する。
【００３０】
室外側熱交換器７は、室外ユニット３に設けられ、室外に熱を放出して冷媒を冷却するためのガスクーラーまたは室外から熱を取り入れて冷媒を加熱するための蒸発器として機能する熱交換器である。ここでは図示しないが、室外側熱交換器７には、室外側熱交換器７を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源または加熱源としての水や空気が供給されるようになっている。室外側熱交換器７の一端は第１主冷媒管２１に接続され、室外側熱交換器７の他端は四路切換弁３０ａに接続されている。
【００３１】
室外側中間冷却器１０は、圧縮機構６の前段側の圧縮機６３から吐出された冷媒を冷却して圧縮機構６の後段側の圧縮機６４に吸入させる熱交換器である。ここでは図示しないが、室外の雰囲気と熱交換するため、室外側中間冷却器１０には、室外側中間冷却器１０を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源しての水や空気が供給されるようになっている。このように、室外側中間冷却器１０は、圧縮機構６、室外側熱交換器７、膨張機構８ａ，８ｂ…及び室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を循環する冷媒を用いたものではないという意味で、外部熱源を用いた冷却器ということができる。室外側中間冷却器１０の一端は、後述する開閉機構３０ｂを介して前段側の圧縮機６３の吐出口に接続され、他端は後段側の圧縮機６４の吸入口に接続されている。
【００３２】
切換機構３０は、室外ユニット３に設けられ、冷媒回路２内における冷媒の流れの方向を切り換えるための四路切換弁３０ａと、圧縮機６３の吐出口と室外側中間冷却器１０の一端との間に設けられた開閉機構３０ｂを備えて構成される。冷房運転時においては、図１に示す四路切換弁３０ａの実線の接続が行われる。すなわち、冷房運転時において四路切換弁３０ａは、室外側熱交換器７を圧縮機構６によって圧縮される冷媒のガスクーラーとして、かつ、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を室外側熱交換器７において冷却された冷媒の蒸発器として機能可能にさせるために、圧縮機構６の吐出管６２と室外側熱交換器７の他端とを接続するとともに圧縮機構６の吸入管６１と第２主冷媒管２２とを接続する。また、開閉機構３０ｂは、冷房運転時には、室外側中間冷却器１０を機能させるために開かれる。以下、四路切換弁３０ａにおいて、このような実線の接続が実現され、開閉機構３０ｂが開かれている切換機構３０の状態を「冷房運転状態」という。
【００３３】
暖房運転時においては、図１に示す四路切換弁３０ａの破線の接続が実現される。四路切換弁３０ａは、暖房運転時には、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を圧縮機構６によって圧縮される冷媒のガスクーラーとして機能可能にし、かつ、室外側熱交換器７を室内側熱交換器９ａ，９ｂ…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６の吐出管６２と第２主冷媒管２２とを接続するとともに圧縮機構６の吸入管６１と室外側熱交換器７の他端とを接続する。また、開閉機構３０ｂは、暖房運転時には、室外側中間冷却器１０の機能を停止させるために閉じられる。以下、四路切換弁３０ａにおいて、このような破線の接続が実現され、開閉機構３０ｂが閉じられている切換機構３０の状態を「暖房運転状態」という。
【００３４】
膨張機構８ａ，８ｂ…は、分岐ユニット４に設けられ、ガスクーラーとしての室外側熱交換器７から蒸発器としての室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に送られる冷媒を減圧する機構または、ガスクーラーとしての室内側熱交換器９ａ，９ｂ…から蒸発器としての室外側熱交換器７に送られる冷媒を減圧する機構である。膨張機構８ａ，８ｂ…は、本実施形態において、室外側熱交換器７において冷却された高圧の冷媒を室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に送る前に冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧しまたは、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において冷却された高圧の冷媒を室外側熱交換器７に送る前に冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。また、膨張機構８ａ，８ｂ…は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を中間冷却器として機能させる際には、第１主冷却管２１と室内側熱交換器９ａ，９ｂ…との間の冷媒の流れを遮断することができるよう構成されている。このような膨張機構８ａ，８ｂ…には、電子膨張弁が用いられる。
【００３５】
開閉機構４１ａ，４１ｂ…、開閉機構４２ａ，４２ｂ…、及び開閉機構４３ａ，４３ｂ…は、膨張機構８ａ，８ｂ…とともに、分岐機構４ａ，４ｂ…を構成する。これら開閉機構４１ａ，４１ｂ…、４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂには電磁弁が用いられる。分岐機構４ａ，４ｂ…は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を蒸発器やガスクーラーとして機能させるか、または中間冷却器として機能させるかの切換を行う切換機構であって、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に接続される流路の開閉を行うことにより、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の接続を切り換える。すなわち、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を蒸発器やガスクーラーとして機能させるときは、開閉機構４１ａ，４１ｂ…が開かれるとともに膨張機構８ａ，８ｂ…の開度調整がなされ、開閉機構４２ａ，４２ｂ…及び開閉機構４３ａ，４３ｂ…が閉じられる。また、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を中間冷却器として機能させるときは、開閉機構４１ａ，４１ｂ…及び膨張機構８ａ，８ｂ…が閉じられ、開閉機構４２ａ，４２ｂ…及び開閉機構４３ａ，４３ｂ…が開かれる。
【００３６】
室内側熱交換器９ａ，９ｂ…は、室内ユニット５に設けられ、室内から冷媒に熱を取り入れて冷媒を加熱する蒸発器または冷媒から室内に熱を放出して冷媒を冷却するガスクーラーとして機能する熱交換器である。ここでは図示しないが、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…には、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源または加熱源としての水や空気が供給されるようになっている。
【００３７】
（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３を用いて説明する。ここで、図２（ａ）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２（ｂ）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る。また、図３（ａ）は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図３（ｂ）は、暖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。なお、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図２（ａ）の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図３（ａ）の点Ｄ、Ｄ’、Ｆ１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２（ａ）の点Ａ、Ｆにおける圧力や図３（ａ）の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図２（ａ）の点Ｂ、Ｃ１における圧力や図３（ａ）の点Ｂ、Ｃ２における圧力）を意味している。
【００３８】
＜冷房運転＞
冷房運転時においては、切換機構３０の状態が冷房運転状態とされ、膨張機構８ａ，８ｂ…が、冷媒を減圧するように開度調節される。また、開閉機構４１ａ，４１ｂ…が開かれるとともに開閉機構４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂ…が閉じられることにより、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…は、第１主冷媒管２１と第２主冷媒管２２との間にあって蒸発器として機能する。
【００３９】
この冷媒回路２の状態において、低圧の冷媒（図１、図２の点Ａ参照）は、吸入管６１から圧縮機構６（圧縮機６３の吸入口）に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、室外側中間冷却器１０に吐出される（図１、図２の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室外側中間冷却器１０において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１、図２の点Ｃ１参照）。この室外側中間冷却器１０において冷却された冷媒は、次に、圧縮機６３の後段側に接続された圧縮機６４に吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構６の吐出管６２から吐出される（図１、図２の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構６の圧縮機６４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構６による二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２（ａ）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。
【００４０】
次に、この圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、冷媒のガスクーラーとして機能する室外側熱交換器７に送られる。そして、室外側熱交換器７に送られた高圧の冷媒は、室外側熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１、図２の点Ｅ参照）。そして、室外側熱交換器７において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８ａ，８ｂ…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室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に送られる（図１、図２の点Ｆ参照）。室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において、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２の点Ａ参照）。そして、この室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において加熱された低圧の冷媒は、四路切換弁３０ａを経由して、再び、圧縮機構６に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
【００４１】
このように、空気調和装置１では、圧縮機６３から吐出された冷媒を圧縮機６４に吸入させるための経路に室外側中間冷却器１０を設けることによって、室外側中間冷却器１０を冷却器として機能する状態にしているため、室外側中間冷却器１０を設けなかった場合（この場合には、図２において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｆの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮機６３の後段側の圧縮機６４に吸入される冷媒の温度が低下し（図２（ｂ）の点Ｂ，Ｃ１参照）、圧縮機６４から吐出される冷媒の温度も低下することになる（図２（ｂ）の点Ｄ，Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、高圧の冷媒の放熱器として機能する室外側熱交換器７において、室外側中間冷却器１０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小さくすることが可能になり、放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。
【００４２】
＜暖房運転＞
暖房運転については、室内側熱交換器９ａがガスクーラーとして機能し、室内側熱交換器９ｂが中間冷却器として機能することにより所望の暖房能力が発揮される場合について説明する。このような暖房運転時においては、切換機構３０が暖房運転状態とされ、膨張機構８ａ，８ｂ…が、冷媒を減圧するように開度調節される。開閉機構４１ａが開かれるとともに開閉機構４２ａ，４３ａが閉じられることにより、室内側熱交換器９ａは、第１主冷媒管２１と第２主冷媒管２２との間にあってガスクーラーとして機能する。一方、開閉機構４１ｂ及び膨張機構８ｂが閉じられるとともに開閉機構４２ｂ，４３ｂが開かれることにより、室内側熱交換器９ｂは、中間吐出管２３と中間吸入管２４との間にあって室内側中間冷却器として機能する。
【００４３】
この冷媒回路２の状態において、低圧の冷媒（図１、図３の点Ａ参照）は、吸入管６１から圧縮機構６（圧縮機６３の吸入口）に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、中間吐出管２３に吐出される（図１、図３の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室内側熱交換器９ｂにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図１、図３の点Ｃ２参照）。この室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された冷媒は、次に、圧縮機６３の後段側に接続された圧縮機６４に吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構６の吐出管６２から吐出される（図１、図３の点Ｄ参照）。
【００４４】
ここで、圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮機６３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。
【００４５】
次に、この圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、冷媒の放熱器（ガスクーラー）として機能する室内側熱交換器９ａ…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３の点Ｆ１参照）。そして、室内側熱交換器９ａ…において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８ａ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室外側熱交換器７に送られる（図１、図３の点Ｅ参照）。室外側熱交換器７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３の点Ａ参照）。そして、この室外側熱交換器７において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３０の四路切換弁３０ａを経由して、再び、圧縮機構６に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
【００４６】
このように、空気調和装置１では、圧縮機６３から吐出された冷媒を圧縮機６４に吸入させるための経路に室内側熱交換器９ｂを接続させることによって、室内側熱交換器９ｂを冷却器として機能する状態にしているため、室内側中間冷却器を設けなかった場合、言い換えれば室内側熱交換器９ｂを中間冷却器として機能させなかった場合（この場合には、図３において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｆ１→点Ｅの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮機６３の後段側の圧縮機６４に吸入される冷媒の温度が低下し（図３の点Ｂ，Ｃ２参照）、圧縮機６４から吐出される冷媒の温度も低下することになる（図３の点Ｄ，Ｄ’参照）。
【００４７】
このため、この空気調和装置１では、高圧の冷媒の放熱器として機能する室外側熱交換器７において、室内側熱交換器９ｂを室内側中間冷却器として機能させ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小さくすることが可能になり、放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。
【００４８】
ところで、室内側熱交換器９ｂによって圧縮機構６から吐出される冷媒の温度が下がることで、室内側熱交換器９ａから室内に与えられるエネルギーは、ＤＦ間に相当するものとなるためＤ´Ｆ間に相当するエネルギーが与えられる場合（室内側熱交換器９ｂがない場合）に比べて小さくなっている。しかし、室内側熱交換器９ｂが室内ユニット５に設けられることにより、室内側熱交換器９ｂが放出する熱エネルギー（ＢＣ２間に相当するもの）が暖房に利用される。放熱ロスを考慮に入れればＤＤ´間のエネルギーよりもＢＣ２間のエネルギーの方が若干多くなることから、暖房能力は低下せず、むしろ向上する。
【００４９】
なお、上記実施形態では、暖房運転時に、室内側熱交換器９ｂのみを中間冷却器として使用して圧縮機構６から吐出される冷媒の温度を低下させているが、例えば複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ…のうち２以上の室内側熱交換器を中間冷却器として機能させて圧縮機構６から吐出される冷媒の温度を抑制してもよい。
【００５０】
〔変形例１〕
第１実施形態による空気調和装置１においては、二段圧縮式冷凍サイクルを用いた冷房運転と暖房運転の際に室内側熱交換器９ａ，９ｂ…のうちの一部を中間冷却器として機能させる場合について説明したが、第１実施形態の構成（図１参照）に加えて、気液分離器を設けて二段圧縮二段膨張を行わせることにより、熱源側ユニットと利用側ユニットを接続するための冷媒管を４管から３管に減らすようにしてもよい。
【００５１】
（１）空気調和装置の基本構成
図４は、本発明の第１実施形態の変形例に係る空気調和装置の概略構成図である。変形例１に係る空気調和装置１Ａは、冷房運転と暖房運転の切り換えが可能となるように構成された冷媒回路２Ａ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。
【００５２】
空気調和装置１Ａの冷媒回路２Ａは、室外に設けられる室外ユニット３Ａと、分岐ユニット４Ａと、室内に設けられる室内ユニット５とを備えて構成されている。室外ユニット３Ａは、第１実施形態の室外ユニット３が備える圧縮機構６と室外側熱交換器７と室外側中間冷却器１０と切換機構３０に加え、膨張機構８０と気液分離器１１とを備えている。分岐ユニット４Ａにおいて、複数の分岐機構４Ａａ，４Ａｂ…からなり、各分岐機構４Ａａ，４Ａｂ…に膨張機構８ａ，８ｂ…及び開閉機構４１ａ，４１ｂ…、４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂ…が設けられている点は、分岐ユニット４と同様である。しかし、第１実施形態の空気調和装置１が備える中間吸入管２４を省いて、室外ユニット３Ａと分岐ユニット４Ａとを接続する冷媒管が４管から３管になったことにより、開閉機構４２ａ，４２ｂ…の接続が変更されており、開閉機構４２ａ，４２ｂは、第１主冷媒管２１と室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の他端とを接続する。なお、室内ユニット５は第１実施形態と同様に構成され、空気調和装置１Ａが制御部を有していることも空気調和装置１と同様である。
【００５３】
冷媒回路２Ａにおいて、冷房運転及び暖房運転を行うために、圧縮機構６で圧縮した冷媒を膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂ…で膨張させて再び圧縮機構６に戻す回路が構成される。冷房運転と暖房運転の切り換えは冷媒回路２と同じ切換機構３０によって行われる。室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において冷房が行われるとすると、圧縮機構６から吐出された冷媒は室外側熱交換器７を経由して膨張機構８０から気液分離器１１に流入し、さらに気液分離器１１から流出した液冷媒は膨張機構８ａ，８ｂ…から室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を経由して圧縮機構６に吸入される。一方、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において暖房が行われるとすると、圧縮機構６から吐出された冷媒は室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を経由して膨張機構８ａ，８ｂ…から気液分離器１１に流入し、気液分離器１１から流出した液冷媒は膨張機構８０から室外側熱交換器７を経由して圧縮機構６に吸入される。
【００５４】
また、冷媒回路２Ａを構成するため、圧縮機構６などの各機器は、複数の冷媒管２１〜２３などによって接続されている。第１主冷媒管２１は、室外ユニット３の気液分離器１１と分岐ユニット４の膨張機構８ａ，８ｂ…及び開閉機構４２ａ，４２ｂ…とを接続する。このような配管によって、第１主冷媒管２１を流れる冷媒は各膨張機構８ａ，８ｂ…を経由してまたは直接に室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の他端に流れるように分岐され、逆に室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の他端から膨張機構８ａ，８ｂ…を経由してまたは室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の他端から直接第１主冷媒管２１に合流する。気液分離器１１は、下部の液冷媒が溜まる部分に第１主冷媒管２１が接続され、また下部の液冷媒が溜まる部分に圧縮機構８０が接続されている。第２主冷媒管２２及び中間吐出管２３の接続は冷媒回路２と同様である。
【００５５】
また、圧縮機構６、室外側熱交換器７、室外側中間冷却器１０、切換機構３０、切換機構４１ａ，４１ｂ…、４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂ…及び室内側熱交換器９ａ，９ｂなどについては第１実施形態で既に説明しているのでここでの説明は省略する。
【００５６】
気液分離器１１は、流入してきた気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離して液冷媒を下部に溜めることができる。また、気液分離器１１は、冷房運転と暖房運転の切替えや室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の能力調整にともなう冷媒の循環量の変化に対応できるよう、冷媒回路２Ａで余剰となる冷媒を貯留したり、不足する冷媒を補ったりすることができる。
【００５７】
膨張機構８０は、膨張機構８ａ，８ｂ…とともに、ガスクーラーとしての室外側熱交換器７から蒸発器として働く室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に送られる冷媒を減圧する機構または、ガスクーラーとして働く室内側熱交換器９ａ，９ｂ…から蒸発器としての室外側熱交換器７に送られる冷媒を減圧する機構である。膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂ…のうちの一方で、ガスクーラーにおいて冷却された高圧の冷媒を気液分離器１１に送る前に冷凍サイクルにおける飽和圧力付近（中間圧）まで減圧し、もう一方でさらに気液分離器１１から蒸発器に送る前に中間圧の冷媒を冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。このような膨張機構８０には、電子膨張弁が用いられる。
【００５８】
（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４〜図６を用いて説明する。ここで、図５（ａ）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５（ｂ）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る。また、図６（ａ）は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図６（ｂ）は、暖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。なお、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図５（ａ）の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図６（ａ）の点Ｄ、Ｄ’、Ｆ１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５（ａ）の点Ａ、Ｆにおける圧力や図６（ａ）の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図５（ａ）の点Ｂ、Ｃ１、Ｉ、Ｌにおける圧力や図６（ａ）の点Ｂ、Ｃ２、Ｉ、Ｌにおける圧力）を意味している。
【００５９】
＜冷房運転＞
冷房運転時においては、切換機構３０の状態が冷房運転状態とされ、膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂ…が、冷媒を減圧するように開度調節される。また、開閉機構４１ａ，４１ｂ…が開かれるとともに開閉機構４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂ…が閉じられることにより、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…は、第１主冷媒管２１と第２主冷媒管２２との間にあって蒸発器として機能する。
【００６０】
この冷媒回路２の状態において、低圧の冷媒（図４、図５の点Ａ参照）は、吸入管６１から圧縮機構６（圧縮機６３の吸入口）に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、室外側中間冷却器１０に吐出される（図４、図５の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室外側中間冷却器１０において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図４、図５の点Ｃ１参照）。この室外側中間冷却器１０において冷却された冷媒は、次に、圧縮機６３の後段側に接続された圧縮機６４に吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構６の吐出管６２から吐出される（図４、図５の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構６の圧縮機６４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構６による二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図５（ａ）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。
【００６１】
次に、この圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、冷媒のガスクーラーとして機能する室外側熱交換器７に送られる。そして、室外側熱交換器７に送られた高圧の冷媒は、室外側熱交換器７において、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図４、図５の点Ｅ参照）。そして、室外側熱交換器７において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８０によって減圧されて飽和圧力付近の気液二相状態の冷媒となり、気液分離器１１に流入する。気液分離器１１に流入した冷媒のうち液相部分が分離されて、気液分離器１１から、膨張機構８ａ，８ｂ…に送られる（図４、図５の点Ｌ参照）。膨張機構８ａ，８ｂ…によって減圧されて低圧になった気液二相状態の冷媒が、冷媒の蒸発器として機能する室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に送られる（図４、図５の点Ｆ参照）。室内側熱交換器９ａ，９ｂ…に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において、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４、図５の点Ａ参照）。そして、この室内側熱交換器９ａ，９ｂ…において加熱された低圧の冷媒は、四路切換弁３０ａを経由して、再び、圧縮機構６に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
【００６２】
このように、空気調和装置１Ａでは、前段側の圧縮機６３から吐出された冷媒を後段側の圧縮機６４に吸入させるための経路に室外側中間冷却器１０を設けることによって、室外側中間冷却器１０を冷却器として機能する状態にしているため、室外側中間冷却器１０を設けなかった場合（この場合には、図５において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｉ→点Ｌ→点Ｆの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮機６３の後段側の圧縮機６４に吸入される冷媒の温度が低下し（図５（ｂ）の点Ｂ，Ｃ１参照）、圧縮機６４から吐出される冷媒の温度も低下することになる。このため、この空気調和装置１Ａでは、高圧の冷媒の放熱器として機能する室外側熱交換器７において、室外側中間冷却器１０を設けなかった場合に比べて、放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。
【００６３】
しかも、本変形例の構成では、気液分離器１１を設けて室外側熱交換器７から膨張機構８ａ，８ｂ…に送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮機６４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、後段側の圧縮機６４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５の点Ｇ参照）。これにより、圧縮機構３から吐出される冷媒の温度がさらに低く抑えられ（図５（ｂ）の点Ｄ，Ｄ’参照）、放熱ロスをさらに小さくすることができる。
【００６４】
なお、図４に示す空気調和装置１では、冷房運転時は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…を中間冷却器としては使用せず、もっぱら室外側中間冷却器１０により中間冷却を行う。
【００６５】
＜暖房運転＞
暖房運転については、室内側熱交換器９ａがガスクーラーとして機能し、室内側熱交換器９ｂが中間冷却器として機能することにより所望の暖房能力が発揮される場合について説明する。このような暖房運転時においては、切換機構３０が暖房運転状態とされ、膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂ…が、冷媒を減圧するように開度調節される。そのために開閉機構４１ａが開かれるとともに開閉機構４２ａ，４３ａが閉じられることにより、室内側熱交換器９ａは、第１主冷媒管２１と第２主冷媒管２２との間にあってガスクーラーとして機能する。一方、開閉機構４１ｂ及び膨張機構８ｂが閉じられるとともに開閉機構４２ｂ，４３ｂが開かれることにより、室内側熱交換器９ｂは、第１主冷媒管２１と中間吸入管２４との間にあって室内側中間冷却器として機能する。
【００６６】
この冷媒回路２Ａの状態において、低圧の冷媒（図４、図６の点Ａ参照）は、吸入管６１から圧縮機構６（圧縮機６３の吸入口）に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、中間吐出管２３に吐出される（図４、図６の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室内側熱交換器９ｂにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される（図４、図６の点Ｃ２参照）。この室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された冷媒は、次に、第１主冷媒管２１を通って気液分離器１１に流入する。気液分離器１１においては、膨張機構８ａで中間圧になった冷媒（図４、図６の点Ｌ参照）と室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された冷媒（図４、図６の点Ｃ２参照）とが合流し、気液分離されたガス冷媒（図４、図６の点Ｇ参照）が中間吸入管３４を通じて後段側の圧縮機６４に戻される。この室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された冷媒は、次に、圧縮機６３の後段側に接続された圧縮機６４に吸入されてさらに圧縮され、圧縮機構５の吐出管５２から吐出される（図４、図６の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構５から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮機６３，６４による二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図６に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。
【００６７】
次に、この圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、冷媒の放熱器（ガスクーラー）として機能する室内側熱交換器９ａ…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４、図６の点Ｆ１参照）。そして、室内側熱交換器９ａ…において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８ａ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室外側熱交換器７に送られる（図４、図６の点Ｅ参照）。室外側熱交換器７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４、図６の点Ａ参照）。そして、この室外側熱交換器７において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３０の四路切換弁３０ａを経由して、再び、圧縮機構６に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
【００６８】
このように、空気調和装置１Ａでは、圧縮機６３から吐出された冷媒を圧縮機６４に吸入させるための経路に室内側熱交換器９ｂを接続させることによって、室内側熱交換器９ｂを冷却器として機能する状態にしているため、室内側中間冷却器を設けなかった場合、言い換えれば室内側熱交換器９ｂを中間冷却器として機能させなかった場合（この場合には、図６において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｆ１→点Ｌ→点Ｉ→点Ｅの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮機６３の後段側の圧縮機６４に吸入される冷媒の温度が低下し（図６の点Ｂ，Ｃ２参照）、圧縮機６４から吐出される冷媒の温度も低下することになる（図６の点Ｄ，Ｄ’参照）。
【００６９】
このため、この空気調和装置１では、高圧の冷媒の放熱器として機能する室外側熱交換器７において、室内側熱交換器９ｂを室内側中間冷却器として機能させ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小さくすることが可能になり、放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。
【００７０】
ところで、室内側熱交換器９ｂによって圧縮機構６から吐出される冷媒の温度が下がることで、室内側熱交換器９ａから室内に与えられるエネルギーは、ＤＦ間に相当するものとなるためＤ´Ｆ間に相当するエネルギーが与えられる場合（室内側熱交換器９ｂがない場合）に比べて小さくなっている。しかし、室内側熱交換器９ｂが室内ユニット５に設けられることにより、室内側熱交換器９ｂが放出する熱エネルギー（ＢＣ２間に相当するもの）が暖房に利用される。放熱ロスを考慮に入れればＤＤ´間のエネルギーよりもＢＣ２間のエネルギーの方が若干多くなることから、暖房能力は低下せず、むしろ向上する。
【００７１】
なお、上記実施形態では、暖房運転時に、室内側熱交換器９ｂのみを中間冷却器として使用して圧縮機構６から吐出される冷媒の温度を低下させているが、例えば複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ…のうち２以上の室内側熱交換器を中間冷却器として機能させて圧縮機構６から吐出される冷媒の温度を抑制してもよい。
【００７２】
〔第２実施形態〕
（１）空気調和装置の基本構成
次に、本発明の第２実施形態に係る空気調和装置について図７を用いて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。第２実施形態に係る空気調和装置１Ｂは、第１実施形態の空気調和装置１と同様に、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を持ち、冷房運転及び暖房運転が可能となるように構成された冷媒回路２Ｂを有し、超臨界域で作動する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装置である。ただし、第２実施形態の空気調和装置１Ｂは、第１実施形態の空気調和装置１と異なり、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を互いに独立して冷房運転状態にも暖房運転状態にも自由に設定することができる、いわゆる冷暖同時運転を行えるように構成されている。そのため、第２実施形態の空気調和装置１Ｂにおいては、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の全体について冷房運転の能力が上回っているとき（以下、「冷房主体運転」という）には、室外側熱交換器７はガスクーラーとして機能するように設定され、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の全体について暖房運転の能力が上回っているとき（以下、「暖房主体運転」という）には室外側熱交換器７は蒸発器として機能するように設定される。
【００７３】
空気調和装置１Ｂの冷媒回路２Ｂは、室外に設けられる室外ユニット３Ｂと、分岐ユニット４Ｂと、室内に設けられる室内ユニット５とを備えて構成されている。室外ユニット３Ｂには、圧縮機構６と、室外側熱交換器７と、室外側中間冷却器１０と、切換機構３０Ｂとが設けられている。また、分岐ユニット４Ｂは複数の分岐機構４Ｂａ，４Ｂｂ、４Ｂｃ…からなり、各分岐機構４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｂｃ…には膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…が設けられている。室内ユニット５には、第１実施形態と同様、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…が設けられている。さらに、空気調和装置１Ｂは、ここでは図示しないが、圧縮機構６、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…、切換機構３０Ｂ及び開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…等の空気調和装置１Ｂを構成する各部の動作を制御する制御部を有している。第２実施形態の空気調和装置１Ｂが第１実施形態の空気調和装置１の構成（図１参照）と異なるのは、冷暖同時運転を行えるようにするために必要な室外ユニット３Ｂの切換機構３０Ｂと分岐ユニット４Ｂの構成である。
【００７４】
冷媒回路２Ｂにおいて、冷房運転及び暖房運転を行うために、圧縮機構６で圧縮した冷媒を、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０のうちの少なくとも一つを用いて膨張させて再び圧縮機構６に戻す回路が構成される。冷房主体運転のときには、圧縮機構６から吐出された冷媒は、ガスクーラーとしての室外側熱交換器７を経由して膨張機構８０から膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…に流入し、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…から室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…のうちの蒸発器として機能しているものを経由して圧縮機構６に吸入される。一方、暖房主体運転のときには、圧縮機構６から吐出された冷媒は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…のうちのガスクーラーとして機能しているものを経由して膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…から膨張機構８０に流入し、膨張機構８０から蒸発器としての室外側熱交換器７を経由して圧縮機構６に吸入される。冷房主体運転と暖房主体運転の切り換え、すなわち室外内側熱交換器７をガスクーラーとして機能させるか、蒸発器として機能させるかの切り換えは、切換機構３０Ｂによって行われる。また、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…をガスクーラーとして機能させるか、蒸発器として機能させるかの個別の切り換えは、分岐ユニット４Ｂの各分岐機構４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｂｃ…で行われる。
【００７５】
また、冷媒回路２Ｂを構成するため、圧縮機構６などの各機器は、複数の冷媒管２１、２３〜２６などによって接続されている。第１主冷媒管２１は、室外ユニット３Ｂの室外側熱交換器７の一端に接続された膨張機構８０と分岐ユニット４Ｂの膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…とを接続する。このような配管によって、第１主冷媒管２１を流れる冷媒は各膨張機構８ａ，８ｂ…に分岐され、逆に膨張機構８ａ，８ｂ…から第１主冷媒管２１に流れるときには冷媒が第１主冷媒管２１で合流する。高低圧管２６は、後述する切換機構３０Ｂの三方弁３０ｄと室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の一端とを開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…を介して接続する。このような配管によって、高低圧管２６を流れる冷媒は各開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…に分岐されて室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…に流入し、逆に開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…から高低圧管２６に流れるときには冷媒が高低圧管２６で合流する。吸入管２５は、圧縮機構６の前段側の圧縮機６３の吸入口と室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の他端とを開閉機構４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…を介して接続する。このような配管によって、吸入管２５を流れる冷媒は開閉機構４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…から吸入管２５に流れるときには冷媒が吸入管２５で合流する。中間吐出管２３は、圧縮機構６の前段側の圧縮機６３の吐出口と室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の一端とを開閉機構４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…を介して接続する。中間吸入管２４は、圧縮機構６の後段側の圧縮機６３の吸入口と室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の他端とを開閉機構４２ａ，４２ｂ…を介して接続する。
【００７６】
第２実施形態の圧縮機構６及び膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…については、第１実施形態の圧縮機構６及び膨張機構８ａ，８ｂ…と同様であるので説明を省略する。なお、膨張機構８０には膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃと同様に電子膨張弁が用いられる。室外側熱交換器７については、第１実施形態と同一のものが用いられているが、その接続は、室外側熱交換器７の一端が膨張機構８０を介して第１主冷媒管２１に接続され、他端が後述する三方弁３０ｃに接続されている。
【００７７】
切換機構３０Ｂは、室外ユニット３Ｂに設けられ、冷媒回路２Ｂ内における冷媒の流れの方向を切り換えるための三方弁３０ｃ，３０ｄと、圧縮機６３の吐出口と室外側中間冷却器１０の一端との間に設けられた開閉機構３０ｂを備えて構成される。三方弁３０ｃ，３０ｄは、３つの通路の接続を切り換えられればよいので他の部品を用いて構成してもよく、例えば、四路切換弁を用い、四路切換弁の一つの出入口と他の出入口とをキャピラリチューブによって接続して一つの出入口の流れを止めることにより構成できる。
【００７８】
切換機構３０Ｂにおいて、冷房主体運転時には、図７に示す三方弁３０ｃの実線の接続が行われ、三方弁３０ｄの破線の接続が行われる。すなわち、冷房主体運転時において三方弁３０ｃは、室外側熱交換器７を冷媒のガスクーラーとして機能可能にさせるために、圧縮機構６の吐出管６２と室外側熱交換器７の他端とを接続する。一方、三方弁３０ｄは、冷房主体運転時において、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の一部を冷媒のガスクーラーとして機能可能にさせるために、圧縮機６の吐出管６２と高低圧管２６とを接続する。また、開閉機構３０ｂは、冷房主体運転時には、室外側中間冷却器１０を機能させるために開かれる。以下、三方弁３０ｃにおいて実線の接続が実現され、三方弁３０ｃにおいて破線の接続が実現され、開閉機構３０ｂが開かれている切換機構３０Ｂの状態を「冷房主体運転状態」という。
【００７９】
暖房主体運転時においては、図７に示す三方弁３０ｃ，３０ｄの破線の接続が行われる。三方弁３０ｃは、冷却された冷媒の蒸発器として室外側熱交換器７を機能させるために、圧縮機構６の吸入管６１と室外側熱交換器７の他端とを接続する。一方、三方弁３０ｄは、暖房主体運転時に、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の一部を冷媒の蒸発器として機能可能にさせるために、圧縮機構６の吐出管６２と高低圧管２６とを接続する。また、開閉機構３０ｂは、暖房主体運転時には、室外側中間冷却器１０の機能を停止させるために閉じられる。以下、三方弁３０ｃ，３０ｄにおいて、このような破線の接続が実現されている切換機構３０Ｂの状態を「暖房主体運転状態」という。
【００８０】
開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、開閉機構４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…、開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…及び開閉機構４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…は、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…とともに、分岐機構４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｂｃ…を構成する。分岐機構４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｂｃ…は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を蒸発器として機能させるか、ガスクーラーとして機能させるか、または中間冷却器として機能させるかの切換を行う切換機構であって、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…に接続される流路の開閉を行うことにより、室内側熱交換器９ａ、９ｂ…の接続を切り換える。
【００８１】
冷房主体運転時及び暖房主体運転時において、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を蒸発器として機能させるときは、開閉機構４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…が開かれるとともに膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調整がなされ、開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、開閉機構４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…及び開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…が閉じられる。なお、冷房主体運転時と暖房主体運転時においては、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調整が異なる。
【００８２】
冷房主体運転時及び暖房主体運転時において、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…をガスクーラーとして機能させるときは、開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…が開かれるとともに膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調整がなされ、開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、開閉機構４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…及び開閉機構４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…が閉じられる。なお、冷房主体運転時と暖房主体運転時においては、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調整が異なる。
【００８３】
冷房主体運転時及び暖房主体運転時において、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を中間冷却器として機能させるときは、開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…及び開閉機構４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…が開かれ、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…、開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…、及び開閉機構４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…が閉じられる。
【００８４】
（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１Ｂの動作について、図７〜図９を用いて説明する。ここで、図８は、冷房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略を示す図であり、図９は、暖房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略を示す図である。図８及び図９において、矢印が冷媒の流れる方向を示している。なお、以下の冷房主体運転及び暖房主体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」が冷凍サイクルにおける高圧を意味し、「低圧」が冷凍サイクルにおける低圧を意味し、「中間圧」が冷凍サイクルにおける中間圧を意味する点については、第１実施形態と同様である。
【００８５】
空気調和装置１Ｂの動作について、全ての室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を蒸発器またはガスクーラーのいずれか一方としてのみ機能させて冷房運転または暖房運転を行う場合は、開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…を全て閉じることにより、第１実施形態で説明した空気調和装置１と同じ冷媒回路を構成でき、空気調和装置１と同様に冷房運転または暖房運転の動作を行わせることができる。そのため、以下の説明では、空気調和装置１Ｂの冷房運転または暖房運転の動作の説明を省き、冷房主体運転と暖房主体運転とに分けて空気調和装置１Ｂの冷暖同時運転を説明する。
【００８６】
＜冷房主体運転＞
以下、室内ユニット５で冷房を行いつつ一部の室内側熱交換器を暖房に用い、さらに一部の室内側熱交換器を中間冷却器として用いる場合を例にあげて、冷房主体運転について説明する。そのため、冷房に使用される複数の室内側熱交換器が室内側熱交換器９ａで代表され、そして室内側熱交換器９ｂが暖房に使用され、室内側熱交換器９ｃが中間冷却器に使用されているものとして説明する。なお、空気調和装置１Ｂでは冷暖同時運転が行われている、中間冷却器として機能する室内側熱交換器９ｃから放出される熱は暖房に用いられる。
【００８７】
冷房主体運転時においては、切換機構３０Ｂの状態が冷房主体運転状態とされ、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調節については膨張機構８ａで主に冷媒を減圧するように調節され、膨張機構８ｃは閉じられる。
【００８８】
分岐ユニット４Ｂの分岐機構４Ｂａでは、開閉機構４２ａ，４３ａ，４４ａが閉じられ、開閉機構４５ａが開かれる。それにより、第１主冷媒管２１から膨張機構８ａを経由して室内側熱交換器９ａに冷媒が流入し、蒸発器としての室内側熱交換器９ａから開閉機構４５ａを経由して吸入管２５に冷媒が流出する経路が形成される。
【００８９】
分岐ユニット４Ｂの分岐機構４Ｂｂでは、開閉機構４２ｂ、４３ｂ，４５ｂが閉じられ、開閉機構４４ｂが開かれる。それにより、高低圧管２６から開閉機構４４ｂを経由して室内側熱交換器９ｂに冷媒が流入し、ガスクーラーとしての室内側熱交換器９ｂから膨張機構８ｂを経由して第１主冷媒管２１に冷媒が流出する経路が形成される。
【００９０】
分岐ユニット４Ｂの分岐機構４Ｂｃでは、開閉機構４４ｃ，４５ｃが閉じられ、開閉機構４２ｃ，４３ｃが開かれる。それにより、中間吐出管２３から開閉機構４３ｃを経由して室内側熱交換器９ｃに冷媒が流入し、中間冷却器としての室内側熱交換器９ｃから開閉機構４２ｃを経由して中間吸入管２４に冷媒が流出する経路が形成される。
【００９１】
この冷媒回路２Ｂの状態において、低圧の冷媒は、吸入管６１から圧縮機６３の吸入口に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、室外側中間冷却器１０及び室内側中間冷却器９ｃに吐出される。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室外側中間冷却器１０及び室内側中間冷却器９ｃにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される。
【００９２】
これら室外側中間冷却器１０及び室内側中間冷却器９ｃにおいて冷却された冷媒は、次に、圧縮機６３の後段側に接続された圧縮機６４に吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構６の吐出管６２から吐出される。ここで、圧縮機構６の圧縮機６４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構６による二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。
【００９３】
次に、この圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、三方弁３０ｃを経由して冷媒のガスクーラーとして機能する室外側熱交換器７に送られる。また、圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、三方弁３０ｄから高低圧管２６及び開閉機構４４ｂを経由して冷媒のガスクーラーとして機能する室内側熱交換器９ｂに送られる。そして、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ｂに送られた高圧の冷媒は、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ｂにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される。
【００９４】
そして、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂを経由すること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室内側熱交換器９ａに送られる。室内側熱交換器９ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内側熱交換器９ａにおいて、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。この室内側熱交換器９ａにおいて加熱された低圧の冷媒は、吸入管２５を経由して、再び、圧縮機６３に吸入される。このようにして、冷房主体運転が行われて、室内側熱交換器９ａが配置されている室内は冷房され、室内側熱交換器９ｂが配置されている室内は暖房され、室内側熱交換器９ｃが配置されている室内は弱く暖房される。
【００９５】
このように、空気調和装置１Ｂでは、圧縮機６３から吐出された冷媒を圧縮機６４に吸入させるための経路に室外側中間冷却器１０及び室内側熱交換器９ｃを設けることによって、室外側中間冷却器１０のみを冷却器として機能する場合に比べて、圧縮機６４から吐出される冷媒の温度を低下させる能力が向上する。このため、この空気調和装置１Ｂでは、第１実施形態の空気調和装置１よりも放熱ロスを小さくできることから、さらに運転効率を向上させることができる。また、室外側中間冷却器１０では室外に捨てていた熱エネルギーを室内側熱交換器９ｃでは、暖房に用いることができるので、その点でもさらに運転効率がよくなる。
【００９６】
なお、上述の説明では、中間冷却に室外側中間冷却器１０を用いる場合について説明したが、室内側熱交換器を中間冷却器として用いて必要な冷却能力を得られる場合には、室外側中間冷却器１０を用いない動作も可能である。
【００９７】
また、上述の説明では、室内側熱交換器９ｃを中間冷却器として用いる場合について説明したが、全ての室内側熱交換器を冷房と暖房に割り当てなければならないときには、室外側中間冷却器１０のみで中間冷却を行ってもよい。
【００９８】
＜暖房主体運転＞
以下、室内ユニット５で暖房を行いつつ一部の室内側熱交換器を冷房に用い、さらに一部の室内側熱交換器を中間冷却器として用いる場合を例にあげて、暖房主体運転について説明する。そのため、暖房に使用される複数の室内側熱交換器が室内側熱交換器９ｂで代表され、そして室内側熱交換器９ａが冷房に使用され、室内側熱交換器９ｃが中間冷却器に使用されているものとして説明する。なお、空気調和装置１Ｂでは冷暖同時運転が行われているので、中間冷却器として機能する室内側熱交換器９ｃから放出される熱は暖房に用いられる。
【００９９】
暖房主体運転時においては、切換機構３０Ｂの状態が暖房主体運転状態とされ、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調節については膨張機構８ａ及び膨張機構８０で主に冷媒を減圧するように調節され、膨張機構８ｃは閉じられる。
【０１００】
分岐ユニット４Ｂの分岐機構４Ｂａでは、開閉機構４２ａ，４３ａ，４４ａが閉じられ、開閉機構４５ａが開かれる。それにより、第１主冷媒管２１から膨張機構８ａを経由して室内側熱交換器９ａに冷媒が流入し、蒸発器としての室内側熱交換器９ａから開閉機構４５ａを経由して吸入管２５に冷媒が流出する経路が形成される。
【０１０１】
分岐ユニット４Ｂの分岐機構４Ｂｂでは、開閉機構４２ｂ、４３ｂ，４５ｂが閉じられ、開閉機構４４ｂが開かれる。それにより、高低圧管２６から開閉機構４４ｂを経由して室内側熱交換器９ｂに冷媒が流入し、ガスクーラーとしての室内側熱交換器９ｂから膨張機構８ｂを経由して第１主冷媒管２１に冷媒が流出する経路が形成される。
【０１０２】
分岐ユニット４Ｂの分岐機構４Ｂｃでは、開閉機構４４ｃ，４５ｃが閉じられ、開閉機構４２ｃ，４３ｃが開かれる。それにより、中間吐出管２３から開閉機構４３ｃを経由して室内側熱交換器９ｃに冷媒が流入し、中間冷却器としての室内側熱交換器９ｃから開閉機構４２ｃを経由して中間吸入管２４に冷媒が流出する経路が形成される。
【０１０３】
この冷媒回路２Ｂの状態において、低圧の冷媒は、吸入管６１から圧縮機６３の吸入口に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、室内側中間冷却器９ｃに吐出される。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室内側中間冷却器９ｃにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される。
【０１０４】
この室内側中間冷却器９ｃにおいて冷却された冷媒は、次に、圧縮機６３の後段側に接続された圧縮機６４に吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構６の吐出管６２から吐出される。ここで、圧縮機構６の圧縮機６４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構６による二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。次に、圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、三方弁３０ｄから高低圧管２６及び開閉機構４４ｂを経由して冷媒のガスクーラーとして機能する室内側熱交換器９ｂに送られる。そして、室内側熱交換器９ｂに送られた高圧の冷媒は、室内側熱交換器９ｂにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される。
【０１０５】
そして、室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂを経由すること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室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａに送られる。室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａにおいて、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。これら室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａにおいて、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。
【０１０６】
室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａにおいて加熱された低圧の冷媒は、三方弁３０及び吸入管２５を経由して、再び、圧縮機６３に吸入される。このようにして、暖房主体運転が行われて、室内側熱交換器９ａが配置されている室内は冷房され、室内側熱交換器９ｂが配置されている室内は暖房され、室内側熱交換器９ｃが配置されている室内は弱く暖房される。
【０１０７】
このように、空気調和装置１Ｂでは、圧縮機６３から吐出された冷媒を圧縮機６４に吸入させるための経路に室内側熱交換器９ｃを設けることによって、中間冷却器を設けない場合に比べて、圧縮機６４から吐出される冷媒の温度を低下させることができる。このため、この空気調和装置１Ｂでは、放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。また、室外側中間冷却器１０では室外に捨てていた熱エネルギーを室内側熱交換器９ｃでは、暖房に用いることができるので、その点でも運転効率がよくなる。
【０１０８】
なお、上述の説明では、中間冷却に室内側熱交換器９ｃのみを用いる場合について説明したが、室内側熱交換器を中間冷却器として用いて必要な冷却能力を得られない場合には、室外側中間冷却器１０と併用してもよい。また、全ての室内側熱交換器を冷房と暖房に割り当てなければならないときには、室外側中間冷却器１０で中間冷却を行ってもよい。
【０１０９】
〔変形例２〕
第２実施形態による空気調和装置１Ｂにおいては、二段圧縮式冷凍サイクルを用いた冷房運転と暖房運転の際に室内側熱交換器９ａ，９ｂ…のうちの一部を中間冷却器として機能させる場合について説明したが、第２実施形態の構成（図５参照）に加えて、気液分離器を設けて二段圧縮二段膨張を行わせることにより、熱源側ユニットと利用側ユニットを接続するための冷媒管を５管から４管に減らすようにしてもよい。
【０１１０】
（１）空気調和装置の基本構成
次に、本発明の第２実施形態の変形例に係る空気調和装置について図１０を用いて説明する。図１０は、変形例２に係る空気調和装置の概略構成図である。第２実施形態に係る空気調和装置１Ｃは、第２実施形態の空気調和装置１Ｂと同様に、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を持ち、冷暖同時運転が可能となるように構成された冷媒回路２Ｃを有し、超臨界域で作動する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装置である。
【０１１１】
空気調和装置１Ｃの冷媒回路２Ｃは、室外に設けられる室外ユニット３Ｃと、分岐ユニット４Ｃと、室内に設けられる室内ユニット５とを備えて構成されている。室外ユニット３Ｃは、室外ユニット３が備える圧縮機構６と室外側熱交換器７と室外側中間冷却器１０と切換機構３０Ｂに加え、膨張機構８０と気液分離器１１とバイパス管１２とを備えている。
【０１１２】
また、分岐ユニット４Ｃは複数の分岐機構４Ｃａ，４Ｃｂ，４Ｃｃ…を含み、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…が設けられている点は、分岐ユニット４Ｂと同様である。しかし、中間吸入管２４を省いて中間吸入管室外ユニット３Ｃと分岐ユニット４Ｃを接続する冷媒管が５管から４管になったことにより、開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…の接続が変更されており、開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…は、液管２７と室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の他端とを接続する。この液管２７は気液分離器１３を介して第１主冷媒管２１に接続されている。なお、室内ユニット５は第２実施形態と同様に構成され、空気調和装置１Ｃが各部の動作を制御する制御部を有していることも第２実施形態と同様である。
【０１１３】
冷媒回路２Ｃにおいて、冷房運転及び暖房運転を行うために、圧縮機構６で圧縮した冷媒を、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０を用いて膨張させて再び圧縮機構６に戻す回路が構成される。冷房主体運転と暖房主体運転の切り換えは、切換機構３０Ｂによって行われる。
【０１１４】
冷房主体運転のときには、圧縮機構６から吐出された冷媒は、ガスクーラーとしての室外側熱交換器７を経由して膨張機構８０から気液分離器１１に流入する。さらに気液分離器１１から流出した液冷媒は気液分離器１３に流入し、気液分離器１３から膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…を経由してまたは直接室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…のうちの蒸発器として機能しているものに流入する。そして、蒸発器として機能している室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…から圧縮機構６に吸入される。ただし、冷房主体運転のときには、気液分離器１１で分離された液冷媒は気液分離器１３に供給されるが、気液分離器１１で分離されたガス冷媒は圧縮機６４に吸入される。
【０１１５】
一方、暖房主体運転のときには、圧縮機構６から吐出された冷媒は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…のうちのガスクーラーとして機能しているものに流入し、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…から膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…を経由して気液分離器１３に流入する。気液分離器１３から流出した液冷媒は、気液分離器１１と膨張機構８０を経由して、蒸発器としての室外側熱交換器７に流入する。そして、室外側熱交換器７から圧縮機構６に吸入される。ただし、暖房主体運転のときには、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…のうち中間冷却器として機能するものから供給される冷媒と、気液分離器１３で分離された冷媒とはバイパス１４を通って第１主冷媒管２１に流れ込む。この第１主冷媒管２１を流れる冷媒は、一部がバイパス１２に流れ、一部が気液分離器１１に流入する。そして、バイパス１２を流れる冷媒と気液分離器１１で分離されたガス冷媒とが圧縮機６４に吸入される。
【０１１６】
また、冷媒回路２Ｃを構成するため、圧縮機構６などの各機器は、複数の冷媒管２１、２３，２５〜２８などによって接続されている。第１主冷媒管２１は、気液分離器１１，１３の液冷媒を送るため気液分離器１１，１３の下部の液冷媒が溜まる部分を互いに接続する。液管２７は、気液分離器１３の下部の液冷媒が溜まる部分と膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…とを接続する。これにより、気液分離器１３から流出して液管２７を流れる液冷媒は、各膨張機構８ａ，８ｂ…に分岐され、逆に膨張機構８ａ，８ｂ…から液管２７に流れるときには冷媒が液管２７で合流する。ガス管２８は、気液分離器１３の上部のガス冷媒が溜まる部分と開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…とを接続する。これにより、気液分離器１３から流出してガス管２８を流れるガス冷媒は、各開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…に分岐されて室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…に流入し、逆に開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…からガス管２８に流れるときには冷媒がガス管２８で合流する。中間吐出管２３、吸入管２５及び高低圧管２６の接続は第２実施形態の冷媒回路２Ｂと同様である。
【０１１７】
気液分離器１１，１３は、流入してきた気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離して液冷媒を下部に溜めることができる。また、気液分離器１１，１３は、冷房運転と暖房運転の切替えや室内側熱交換器９ａ，９ｂ…の能力調整にともなう冷媒の循環量の変化に対応できるよう、冷媒回路２Ｃで余剰となる冷媒を貯留したり、不足する冷媒を補ったりすることができる。この気液分離器１１のガス冷媒が溜まる部分は後段側の圧縮機６４の吸入口に接続されている。
【０１１８】
バイパス１２及びこのバイパス１２の開閉を行う開閉機構１２ａは、第１主冷媒管２１と、圧縮機６４に接続されている気液分離器１１のガス冷媒が溜まる部分との間に設けられ、この間の接続と非接続との切り換えを行うことができる。また、バイパス１４及びこのバイパス１４の開閉を行う開閉機構１４ａは、第１主冷媒管２１と、ガス管２８が接続されている気液分離器１３のガス冷媒が溜まる部分との間に設けられ、この間の接続と非接続との切り換えを行うことができる。
【０１１９】
なお、膨張機構３０Ｂは第２実施形態と同様であり、膨張機構８０については変形例１において説明したので説明を省略する。ただし、変形例２の説明において、「冷房主体運手印状態」というときには、第２実施形態で説明した状態に加え、開閉機構１２ａ、１４ａが閉じているものとする。また、「暖房主体運転」というときには、第２実施形態で説明した状態に加え、開閉機構１２ａ、１４ａが開いてバイパス１２，１４が第１主冷媒管２１と気液分離器１１，１３のガス冷媒が溜まる部分との間を接続しているものとする。また、  冷房主体運転及び暖房主体運転のいずれにおいても、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…をガスクーラーとして機能させるか、蒸発器として機能させるかの個別の切り換えは、分岐ユニット４Ｃの各分岐機構４Ｃａ，４Ｃｂ，４Ｃｃ…で行われる。このときの開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、開閉機構４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…、開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…及び開閉機構４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…の開閉は、第２実施形態と同様に行われる。
【０１２０】
（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１Ｃの動作について、図１０〜図１２を用いて説明する。ここで、図１１は、冷房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略を示す図であり、図１２は、暖房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略を示す図である。図１１及び図１２において、矢印が冷媒の流れる方向を示している。なお、以下の冷房主体運転及び暖房主体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」が冷凍サイクルにおける高圧を意味し、「低圧」が冷凍サイクルにおける低圧を意味し、「中間圧」が冷凍サイクルにおける中間圧を意味する点については、第１実施形態と同様である。
【０１２１】
空気調和装置１Ｃの動作について、全ての室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を蒸発器またはガスクーラーのいずれか一方としてのみ機能させて冷房運転または暖房運転を行う場合は、開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…を全て閉じることにより、気液分離器１３を除き、第１実施形態の変形例１で説明した空気調和装置１Ａと同じ冷媒回路を構成できる。気液分離器１３が第１主冷媒管２１と液管２７との間で液冷媒を流すだけであり、変形例２の空気調和装置１Ｃにおいても空気調和装置１Ａと同様に冷房運転または暖房運転の動作を行わせることができることは明らかである。そのため、以下の説明では、空気調和装置１Ｃの冷房運転または暖房運転の動作の説明を省き、冷房主体運転と暖房主体運転とに分けて空気調和装置１Ｃの冷暖同時運転を説明する。
【０１２２】
＜冷房主体運転＞
以下、室内ユニット５で冷房を行いつつ一部の室内側熱交換器を暖房に用い、中間冷却器としてはもっぱら室外側熱交換器を用いる場合を例にあげて、冷房主体運転について説明する。図１０に示す空気調和装置１Ｃでは、冷房主体運転時に室内側熱交換器を中間冷却器としては用いない。
【０１２３】
そのため、冷房に使用される複数の室内側熱交換器が室内側熱交換器９ａ，９ｃで代表され、そして室内側熱交換器９ｂが暖房に使用されているものとして説明する。冷房主体運転時においては、切換機構３０Ｂ及びバイパス１２，１４の状態が冷房主体運転状態とされ、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調節については膨張機構８ａ，８ｃで主に冷媒を減圧するように調節される。
【０１２４】
分岐ユニット４Ｃの分岐機構４Ｃａ，４Ｃｃでは、開閉機構４２ａ，４３ａ，４４ａ及び開閉機構４２ｃ，４３ｃ，４４ｃが閉じられ、開閉機構４５ａ，４５ｃが開かれる。それにより、液管２７から膨張機構８ａ，８ｃを経由して室内側熱交換器９ａ，９ｃに冷媒が流入し、蒸発器としての室内側熱交換器９ａ，９ｃから開閉機構４５ａ，４５ｃを経由して吸入管２５に冷媒が流出する経路が形成される。
【０１２５】
また、分岐ユニット４Ｃの分岐機構４Ｃｂでは、開閉機構４２ｂ、４３ｂ，４５ｂが閉じられ、開閉機構４４ｂが開かれる。それにより、高低圧管２６から開閉機構４４ｂを経由して室内側熱交換器９ｂに冷媒が流入し、ガスクーラーとしての室内側熱交換器９ｂから膨張機構８ｂを経由して液管２７に冷媒が流出する経路が形成される。
【０１２６】
この冷媒回路２Ｃの状態において、低圧の冷媒は、吸入管６１から圧縮機６３の吸入口に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、室外側中間冷却器１０に吐出される。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室外側中間冷却器１０において、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される。
【０１２７】
これら室外側中間冷却器１０において冷却された冷媒は、次に、圧縮機６３の後段側に接続された圧縮機６４に吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構６の吐出管６２から吐出される。ここで、圧縮機構６の圧縮機６４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構６による二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。
【０１２８】
次に、この圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、三方弁３０ｃを経由して冷媒のガスクーラーとして機能する室外側熱交換器７に送られる。また、圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、三方弁３０ｄから高低圧管２６及び開閉機構４４ｂを経由して冷媒のガスクーラーとして機能する室内側熱交換器９ｂに送られる。そして、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ｂに送られた高圧の冷媒は、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ｂにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される。
【０１２９】
そして、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂを経由すること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室内側熱交換器９ａ，９ｃに送られる。このとき、室内側熱交換器７から室内側熱交換器９ａ，９ｃに送られる冷媒は、気液分離器１１，１３を経由することになる。室内側熱交換器９ａ，９ｃに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内側熱交換器９ａ，９ｃにおいて、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。この室内側熱交換器９ａ，９ｃにおいて加熱された低圧の冷媒は、吸入管２５を経由して、再び、圧縮機６３に吸入される。このようにして、冷房主体運転が行われて、室内側熱交換器９ａが配置されている室内は冷房され、室内側熱交換器９ｂが配置されている室内は暖房される。
【０１３０】
＜暖房主体運転＞
以下、室内ユニット５で暖房を行いつつ一部の室内側熱交換器を冷房に用い、さらに一部の室内側熱交換器を中間冷却器として用いる場合を例にあげて、暖房主体運転について説明する。そのため、暖房に使用される複数の室内側熱交換器が室内側熱交換器９ｂで代表され、そして室内側熱交換器９ａが冷房に使用され、室内側熱交換器９ｃが中間冷却器に使用されているものとして説明する。なお、空気調和装置１Ｃでは冷暖同時運転が行われているので、中間冷却器として機能する室内側熱交換器９ｃから放出される熱は暖房に用いられる。
【０１３１】
暖房主体運転時においては、切換機構３０Ｂ及びバイパス１２，１４の状態が暖房主体運転状態とされ、膨張機構８ａ，８ｂ，８ｃ…及び膨張機構８０の開度調節については膨張機構８ａ及び膨張機構８０で主に冷媒を減圧するように調節され、膨張機構８ｃは閉じられる。
【０１３２】
分岐ユニット４Ｃの分岐機構４Ｃａでは、開閉機構４２ａ，４３ａ，４４ａが閉じられ、開閉機構４５ａが開かれる。それにより、液管２７から膨張機構８ａを経由して室内側熱交換器９ａに冷媒が流入し、蒸発器としての室内側熱交換器９ａから開閉機構４５ａを経由して吸入管２５に冷媒が流出する経路が形成される。
【０１３３】
分岐ユニット４Ｃの分岐機構４Ｃｂでは、開閉機構４２ｂ、４３ｂ，４５ｂが閉じられ、開閉機構４４ｂが開かれる。それにより、高低圧管２６から開閉機構４４ｂを経由して室内側熱交換器９ｂに冷媒が流入し、ガスクーラーとしての室内側熱交換器９ｂから膨張機構８ｂを経由して液管２７に冷媒が流出する経路が形成される。
【０１３４】
分岐ユニット４Ｃの分岐機構４Ｃｃでは、開閉機構４４ｃ，４５ｃが閉じられ、開閉機構４２ｃ，４３ｃが開かれる。それにより、中間吐出管２３から開閉機構４３ｃを経由して室内側熱交換器９ｃに冷媒が流入し、中間冷却器としての室内側熱交換器９ｃから開閉機構４２ｃを経由してガス管２８に冷媒が流出する経路が形成される。また、バイパス１４が開通しているのでガス管２８からバイパス１４を通り第１主冷媒管２１に流れる経路が形成される。また、バイパス１２が開通しているので、第１主冷媒管２１からバイパス１２を通り圧縮機６４の吸入口に流れる経路が形成される。
【０１３５】
この冷媒回路２Ｃの状態において、低圧の冷媒は、吸入管６１から圧縮機６３の吸入口に吸入され、まず、圧縮機６３によって中間圧まで圧縮された後に、室内側中間冷却器９ｃに吐出される。この前段側の圧縮機６３から吐出された中間圧の冷媒は、室内側中間冷却器９ｃにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行うことで冷却される。
【０１３６】
この室内側中間冷却器９ｃにおいて冷却された冷媒は、液管２８に流入し、気液分離器１３で分離されたガス冷媒とともにバイパス１４を通って第１主冷媒管２１に流入する。第１主冷媒管２１にはこの他に、気液分離器１３の下部から液冷媒も流入する。この第１主冷媒管２１を流れる冷媒は、一部バイパス１２で分離されて後段側の圧縮機６４に吸入される。また、圧縮機６４には、気液分離器１１で分離されたガス冷媒も吸入される。圧縮機６４に吸入された冷媒は、さらに圧縮されて、圧縮機構６の吐出管６２から吐出される。ここで、圧縮機構６の圧縮機６４から吐出された高圧の冷媒は、圧縮機構６による二段圧縮動作によって、臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。
【０１３７】
次に、圧縮機構６から吐出された高圧の冷媒は、三方弁３０ｄから高低圧管２６及び開閉機構４４ｂを経由して冷媒のガスクーラーとして機能する室内側熱交換器９ｂに送られる。そして、室内側熱交換器９ｂに送られた高圧の冷媒は、室内側熱交換器９ｂにおいて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される。
【０１３８】
そして、室内側熱交換器９ｂにおいて冷却された高圧の冷媒は、膨張機構８０及び膨張機構８ａ，８ｂを経由すること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室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａに送られる。このとき、室外側熱交換器７に送られる冷媒は、気液分離器１１，１３で気液分離され手から膨張機構８０で減圧される。
【０１３９】
室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａにおいて、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。これら室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａにおいて、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。
【０１４０】
室外側熱交換器７及び室内側熱交換器９ａにおいて加熱された低圧の冷媒は、三方弁３０及び吸入管２５を経由して、再び、圧縮機６３に吸入される。このようにして、暖房主体運転が行われて、室内側熱交換器９ａが配置されている室内は冷房され、室内側熱交換器９ｂが配置されている室内は暖房され、室内側熱交換器９ｃが配置されている室内は弱く暖房される。
【０１４１】
このように、空気調和装置１Ｃでは、圧縮機６３から吐出された冷媒を圧縮機６４に吸入させるための経路に室内側熱交換器９ｃを設けることによって、中間冷却器を設けない場合に比べて、圧縮機６４から吐出される冷媒の温度を低下させることができる。このため、この空気調和装置１Ｃでは、放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。また、室外側中間冷却器１０では室外に捨てていた熱エネルギーを室内側熱交換器９ｃでは、暖房に用いることができるので、その点でも運転効率がよくなる。
【０１４２】
また、暖房負荷の増減によって、室外側熱交換器７と室内側熱交換器との間でやり取りが行われる冷媒の流量が変化するが、このような場合であっても、バイパス１２，１４により適量の冷媒が圧縮機６４に吸入される。また、気液分離器１１で分離したガス冷媒を圧縮機６４に吸入させることにより、圧縮機６４に吸入される冷媒の冷却を助けることができる。
【０１４３】
なお、上述の説明では、中間冷却に室内側熱交換器９ｃのみを用いる場合について説明したが、室内側熱交換器を中間冷却器として用いて必要な冷却能力を得られない場合には、室外側中間冷却器１０と併用してもよい。また、全ての室内側熱交換器を冷房と暖房に割り当てなければならないときには、室外側中間冷却器１０で中間冷却を行ってもよい。
【０１４４】
〔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。
【０１４５】
例えば、上述の実施形態及びその変形例において、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…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、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
また、上記各実施形態では、冷媒が流れる方向を規制する逆止機構の記載を省いているが、動作を安定させるために逆止機構を適宜設けることができる。
【０１４９】
〔特徴〕
（ａ）
上述の第１実施形態の空気調和装置１及び第２実施形態の空気調和装置１Ｂの動作においての説明では、分岐機構４ｂ，４Ａｂ（第１切換機構）により暖房運転時に冷媒の冷却器として使用されていない室内側熱交換器９ｂ（利用側熱交換器）を、また分岐機構４Ｂｃ，４Ｃｃ（第１切換機構）により暖房運転時に冷媒の冷却器として使用されていない室内側熱交換器９ｃ（利用側熱交換器）を使って圧縮機構６から吐出される冷媒の温度を下げるための中間冷却器として機能するように切り換えることができる。それにより、暖房に使用されていない、第１実施形態の室内側熱交換器９ｂや第２実施形態の室内側熱交換器９ｃ（利用側熱交換器）を使って中間冷却を行い、中間冷却の際に冷媒を冷却するのに生じる熱エネルギーを室内（利用側）の暖房に使える。あるいは、弱暖房のための蒸発器としての役割と中間冷却器としての役割の両方を室内側熱交換器９ｂ，９ｃ（利用側熱交換器）に果たさせることができる。
【０１５０】
（ｂ）
上述の第１実施形態の空気調和装置１によれば、切換機構３０（第２切換機構）によって冷房運転に切り換ったときに、空気調和装置１が複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ…（複数の利用側熱交換器）を全て冷媒の加熱器として用いても、室外側中間冷却器１０（熱源側中間冷却器）により中間冷却を行って余分な熱エネルギーを熱源側で放出できる。また、室外側中間冷却器１０（熱源側中間冷却器）と室内側熱交換器９ｂ（利用側熱交換器）を併用することによって、冷房運転中に熱エネルギーを必要とする室内（利用側の空間）に室内側熱交換器９ｂ（利用側熱交換器）を用いて熱エネルギーを供給することができる。それによって、空気調和装置１には冷暖同時運転の切換機構はないが、冷暖同時運転に似て全体が冷房運転を行っていても一部で弱く暖房するような空気調和を行うことができ、空気調和のバリエーションが広がる。
【０１５１】
（ｃ）
上述の第２実施形態の空気調和装置１Ｂによれば、切換機構３０Ｂ（第３切換機構）は、室外側熱交換器７（熱源側熱交換器）が膨張機構８０，８ａ，８ｂ，８ｃ…と圧縮機構６の吐出管６２（吐出路）との間にあって冷媒の冷却器として機能するように切り換えることができる。同時に、室外側熱交換器７（熱源側熱交換器）の加熱器と冷却器との切り換えとは独立して、開閉機構４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…、４５ａ、４５ｂ，４５ｃ…（第３切換機構）は、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…（複数の利用側熱交換器）のうちのいずれか一つが膨張機構８０，８ａ，８ｂ，８ｃ…と圧縮機構６の吐出間６２との間にあって冷媒の冷却器として機能するか、または膨張機構８０，８ａ，８ｂ，８ｃ…と圧縮機構６の吸入管６１（吸入路）との間にあって冷媒の加熱器として機能するかを切り換えることができる。
【０１５２】
室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…（複数の利用側熱交換器）を用いて冷房運転と暖房運転とが入り混じって行われている冷暖同時運転の場合に、室内側熱交換器９ｃ（利用側熱交換器）が中間冷却器として使われることを説明したが、冷暖同時運転の場合だけでなく、複数の室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…を全て暖房に用いる場合にも室内側熱交換器９ｃ（利用側熱交換器）を中間冷却器として使えるから、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…（利用側熱交換器）を中間冷却器として使う機会を増やすことができる。
【０１５３】
また、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…（複数の利用側熱交換器）について、蒸発器として機能させた室内側熱交換器９ａを冷房に使用し、室内側熱交換器９ｂを暖房に使用できるだけでなく、室内側熱交換器９ｃを弱暖房に利用できることから、冷房・暖房に弱暖房を組み合わせることによって、空気調和のバリエーションが広がる。
【０１５４】
（ｄ）
上述の第１実施形態においては、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…（利用側熱交換器）に接続される流路の開閉を行う開閉機構４１ａ，４１ｂ…、４２ａ，４２ｂ…、４３ａ，４３ｂ…という簡単な構成で、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…（利用側熱交換器）を中間冷却器として機能させる分岐機構４ａ，４ｂ…、４Ａａ，４Ａｂ…（第１切換機構）を実現できる。また、第２実施形態においては、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…（利用側熱交換器）に接続される流路の開閉を行う開閉機構４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…、４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…という簡単な構成で、室内側熱交換器９ａ，９ｂ…（利用側熱交換器）を中間冷却器として機能させる分岐機構４Ｂａ，４Ｂｂ、４Ｂｃ…、４Ｃａ，４Ｃｂ、４Ｃｃ…（第１切換機構）を実現できる。
【０１５５】
（ｅ）
上述の第１実施形態及び第２実施形態によれば、２段圧縮機構６により超臨界状態に達する高い圧力まで冷媒が圧縮される際、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…の少なくとも一つを中間冷却器として用いることによる冷媒の冷却で圧縮機構６の吐出温度を低く抑えることにより、放熱ロスを防ぐ効果が大きくなる。その結果、暖房運転時の運転効率の改善効果が大きくなる。
【０１５６】
（ｆ）
上述の第１実施形態及び第２実施形態によれば、二酸化炭素を冷媒として用いるため圧縮機構６から吐出される冷媒が他の種類の冷媒に比べて高温高圧となるため、二酸化炭素を冷媒として用いる場合には、吐出温度を暖房運転時及び冷房運転時に低く抑えることが必要になってくる。上述の実施形態によれば、暖房運転時及び冷房運転時の両方で、室内側熱交換器９ａ，９ｂ，９ｃ…及び室外側中間冷却器１０により吐出温度を低く抑えることができるとともに、暖房運転時及び冷房運転時の運転効率を向上させることができる。その結果、冷房運転時及び暖房運転時の運転効率を改善しつつ、圧縮機構からの吐出温度を低く抑えることで二酸化炭素を冷媒として用いる場合の運転範囲の拡大や信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）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。  （ｂ）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。
【図３】（ａ）暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。（ｂ）暖房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。
【図４】第１実施形態の変形例に係る空気調和装置の概略構成図である。
【図５】（ａ）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。  （ｂ）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。
【図６】（ａ）暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。（ｂ）暖房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。
【図７】本発明の第２実施形態に係る空気調和装置の概略構成図である。
【図８】冷房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略図である。
【図９】暖房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略図である。
【図１０】第２実施形態の変形例に係る空気調和装置の概略構成図である。
【図１１】冷房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略図である。
【図１２】暖房主体運転時の動作を説明するための冷媒回路の概略図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１、１Ａ，１Ｂ、１Ｃ  空気調和装置
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  冷媒回路
４，４Ａ、４Ｂ、４Ｃ  分岐ユニット
４ａ，４ｂ…、４Ａａ，４Ａｂ…、４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｂｃ…、４Ｃａ，４Ｃｂ，４Ｃｃ…  分岐機構
６  圧縮機構
７  室外側熱交換器（熱源側熱交換器）
８０，８ａ，８ｂ，８ｃ  膨張機構
９ａ，９ｂ，９ｃ  室内側熱交換器（利用側熱交換器）
１０  室外側中間冷却器（熱源側中間冷却器）
３０，３０Ｂ  切換機構
【図１】
2010127504.tif 000003
【図２】
2010127504.tif 000004
【図３】
2010127504.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010127504.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010127504.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010127504.tif 000011
【図１０】
2010127504.tif 000012
【図１１】
2010127504.tif 000013
【図１２】
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