(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧冷媒を圧縮して中間圧冷媒にする第１圧縮部（２ｃ）と、
中間圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする第２圧縮部（２ｄ）と、
第１モードと、第２モードと、を有し、前記第１圧縮部及び前記第２圧縮部を制御する制御部（９，９０）と、
前記第１モードにおいて高圧冷媒と空気とを熱交換させ、前記第２モードにおいて低圧冷媒と空気とを熱交換させる第１熱交換器（４０）と、
前記第１熱交換器の下方に配置され、前記第１モードにおいて中間圧冷媒と空気とを熱交換させ、前記第２モードにおいて低圧冷媒と空気とを熱交換させる第２熱交換器（６０）と、
を備え、
前記制御部は、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器に付着した霜を溶かす除霜モード、をさらに有し、
前記除霜モードは、
前記第２圧縮部で圧縮された高圧冷媒が前記第１熱交換器に流れ、前記第１熱交換器を通過した冷媒が前記第２熱交換器に流れ、前記第２熱交換器を通過した冷媒が前記第１圧縮部に吸入される第１冷媒流れ、が発生する第１冷媒流れ時間帯を有する、
冷凍装置（１）。
【請求項２】
前記第２熱交換器は、複数あり、
前記第２熱交換器同士は、直列又は並列に接続されている、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記第２モードにおいて高圧冷媒と空気又は水とを熱交換させる第３熱交換器（８，３０８）と、
前記第１モードにおいて、前記第１圧縮部の吐出側と前記第２熱交換器の一端とを接続する第１状態を採り、前記第２モードにおいて前記第１圧縮部の吐出側と前記第２圧縮部の吸入側とを接続する第２状態を採る第１切換機構（３）と、
前記第１モードにおいて、前記第２圧縮部の吐出側と前記第１熱交換器の一端とを接続する第３状態と、前記第２モードにおいて前記第２圧縮部の吐出側と前記第３熱交換器の一端とを接続する第４状態を採る第２切換機構（４）と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記除霜モードにおいて、前記第１切換機構を第２状態に制御し、前記第２切換機構を前記第３状態に制御する、
請求項１又は２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記除霜モードは、
前記第２圧縮部で圧縮された高圧冷媒が前記第１熱交換器に流れ、前記第１熱交換器を通過した冷媒が前記第３熱交換器に流れ、前記第３熱交換器を通過した冷媒が前記第１圧縮部に吸入される第２冷媒流れ、が発生する第２冷媒流れ時間帯を有しており、
前記第２冷媒流れ時間帯は、前記第１冷媒流れ時間帯の一部と重なる時間帯である、又は、前記第１冷媒流れ時間帯の前の時間帯である、
請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記第１熱交換器と前記第３熱交換器とを接続する第１冷媒管（１２）と、
前記第１冷媒管と前記第２熱交換器とを接続する第２冷媒管（１３，１１３）と、
前記第１冷媒管に設けられる第１膨張機構（６，３０６）と、
前記第２冷媒管に設けられる第２膨張機構（１４，３１４）と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１膨張機構及び前記第２膨張機構の開度を調節することによって、前記第１冷媒流れ及び／又は前記第２冷媒流れを発生させる、
請求項４に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１（特開２００９−１３３５８１号公報）に開示のように、低圧冷媒を圧縮して中間圧冷媒にする第１圧縮部と、中間圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする第２圧縮部と、第１モード（冷房モード）において高圧冷媒と空気とを熱交換させ、第２モード（暖房モード）において低圧冷媒と空気とを熱交換させる第１熱交換器と、第１モードにおいて中間圧冷媒と空気とを熱交換させ、第２モード時において低圧冷媒と空気とを熱交換させる第２熱交換器とを備える、空気調和装置が提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示の空気調和装置では、第１熱交換器の熱源としての空気の温度が低い条件で第２モードを行う際、第１熱交換器に着霜が生じるのを抑制するために除霜モードを有している。この空気調和装置では、除霜モード時に、基本的には、第１モードにおける冷媒流れが発生するように制御している。ここで、例えば、特許文献１に開示の空気調和装置において、第２熱交換器が第１熱交換器の下方に配置されていたとすると、除霜モード時においては、第１圧縮部から吐出した中間圧の冷媒は、まず、第２熱交換器に流れることになるので、下に配置される第２熱交換器に付着した霜は、第１熱交換器に付着した霜よりも先に溶けると考えられる。その後、第１熱交換器に付着した霜は、第２圧縮部から吐出した高圧冷媒によって溶かされることになるが、第１熱交換器で生じたドレン水は、第１熱交換器の下方に配置される第２熱交換器を流れていくことになるので、第１熱交換器で生じたドレン水が第２熱交換器を流れていく間、第２モードに切り換えることができなくなる。すなわち、除霜モードにおいて時間のロスが生じ、第２モードへの復帰が遅くなってしまう。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、除霜モード時の時間ロスを抑制し、第２モードへの復帰を早くできる冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る冷凍装置は、第１圧縮部と、第２圧縮部と、制御部と、第１熱交換器と、第２熱交換器とを備える。第１圧縮部は、低圧冷媒を圧縮して中間圧冷媒にする。第２圧縮部は、中間圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする。制御部は、第１モードと、第２モードと、を有し、第１圧縮部及び第２圧縮部を制御する。第１熱交換器は、第１モードにおいて高圧冷媒と空気とを熱交換させ、第２モードにおいて低圧冷媒と空気とを熱交換させる。第２熱交換器は、第１熱交換器の下方に配置され、第１モードにおいて中間圧冷媒と空気とを熱交換させ、第２モードにおいて低圧冷媒と空気とを熱交換させる。また、制御部は、第１熱交換器及び第２熱交換器に付着した霜を溶かす除霜モードをさらに有している。除霜モードは、第２圧縮部で圧縮された高圧冷媒が第１熱交換器に流れ、第１熱交換器を通過した冷媒が第２熱交換器に流れ、第２熱交換器を通過した冷媒が第１圧縮部に吸入される第１冷媒流れ、が発生する第１冷媒流れ時間帯を有する。
【０００６】
本発明では、第１冷媒流れ時間帯において、高圧冷媒がまず上方に配置される第１熱交換器に流れるので、第２熱交換器の表面に付着した霜よりも第１熱交換器の表面に付着した霜を先に溶かすことができる。このとき、第１熱交換器で霜が溶けて生じた融解水は、第１熱交換器の下方に配置される第２熱交換器へと流れていく。よって、第２熱交換器の表面に付着した霜を溶かしやすい状態にすることができる。次に、第１熱交換器を流れた冷媒は第２熱交換器に流れるので、第２熱交換器の表面に付着し第１熱交換器から流れてくる融解水によって溶かされやすい状態になっている霜を、溶かすことができる。よって、除霜モード時の時間ロスを抑制し、第２モードへの復帰を早くできる。
【０００７】
本発明の第２観点に係る冷凍装置は、本発明の第１観点に係る冷凍装置であって、第２熱交換器は、複数あり、第２熱交換器同士は、直列又は並列に接続されている。
【０００８】
本発明では、第２熱交換器が複数ある場合であっても、除霜モード時の時間ロスを抑制し、第２モードへの復帰を早くできる。
【０００９】
本発明の第３観点に係る冷凍装置は、本発明の第１観点又は第２観点に係る冷凍装置であって、第３熱交換器と、第１切換機構と、第２切換機構と、をさらに備える。第３熱交換器は、第２モードにおいて高圧冷媒と空気とを熱交換させる。第１切換機構は、第１モードにおいて、第１圧縮部の吐出側と第２熱交換器の一端とを接続する第１状態を採り、第２モードにおいて第１圧縮部の吐出側と第２圧縮部の吸入側とを接続する第２状態を採る。第２切換機構は、第１モードにおいて、第２圧縮部の吐出側と第１熱交換器の一端とを接続する第３状態と、第２モードにおいて第２圧縮部の吐出側と第３熱交換器の一端とを接続する第４状態を採る。また、制御部は、除霜モードにおいて、第１切換機構を第２状態に制御し、第２切換機構を第３状態に制御する。
【００１０】
本発明では、除霜モードにおいて、第１切換機構を以上のように制御することにより、第１圧縮部から吐出された冷媒が第２熱交換器にいくことなく、第２圧縮部へと流れ、そして、第２圧縮部から吐出された高圧の冷媒を第１熱交換器へと流すことができる。よって、下方に配置される第２熱交換器に付着された霜よりも先に、上方に配置される第１熱交換器に付着した霜を溶かすことができる。
【００１１】
本発明の第４観点に係る冷凍装置は、本発明の第３観点に係る冷凍装置であって、除霜モードは、第２冷媒流れ時間帯を有している。第２冷媒流れ時間帯とは、第２圧縮部で圧縮された高圧冷媒が第１熱交換器に流れ、第１熱交換器を通過した冷媒が第３熱交換器に流れ、第３熱交換器を通過した冷媒が第１圧縮部に吸入される第２冷媒流れ、が発生する時間帯である。また、第２冷媒流れ時間帯は、第１冷媒流れ時間帯の一部と重なる時間帯である、又は、第１冷媒流れ時間帯の前の時間帯である。
【００１２】
本発明では、第２冷媒流れ時間帯を作ることにより、第３熱交換器を含む第３熱交換器の周辺を流れる冷媒からの熱を回収できる。
【００１３】
本発明の第５観点に係る冷凍装置は、本発明の第４発明に係る冷凍装置であって、第１冷媒管と、第２冷媒管と、第１膨張機構と、第２膨張機構とをさらに備える。第１冷媒管は、第１熱交換器と第３熱交換器とを接続する。第２冷媒管は、第１冷媒管と第２熱交換器とを接続する。第１膨張機構は、第１冷媒管に設けられる。第２膨張機構は、第２冷媒管に設けられる。制御部は、第１膨張機構及び第２膨張機構の開度を調節することによって、第１冷媒流れ及び／又は第２冷媒流れを発生させる。
【００１４】
本発明では、第１膨張機構及び第２膨張機構を制御することにより、第１冷媒流れ及び／又は第２冷媒流れを発生させることができる。すなわち、第２熱交換器に付着された霜よりも先に第１熱交換器に付着した霜を溶かすことができ、また、第３熱交換器を含む第３熱交換器の周辺を流れる冷媒からの熱を回収できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１観点に係る冷凍装置では、除霜モード時の時間ロスを抑制し、第２モードへの復帰を早くできる。
【００１６】
本発明の第２観点に係る冷凍装置では、第２熱交換器が複数ある場合であっても、除霜モード時の時間ロスを抑制し、第２モードへの復帰を早くできる。
【００１７】
本発明の第３観点に係る冷凍装置では、第１圧縮部から吐出された冷媒が第２熱交換器にいくことなく、第２圧縮部へと流れ、そして、第２圧縮部から吐出された高圧の冷媒を第１熱交換器へと流すことができる。
【００１８】
本発明の第４観点に係る冷凍装置では、第３熱交換器を含む第３熱交換器の周辺を流れる冷媒からの熱を回収できる。
【００１９】
本発明の第５観点に係る冷凍装置では、第２熱交換器に付着された霜よりも先に第１熱交換器に付着した霜を溶かすことができ、また、第３熱交換器を含む第３熱交換器の周辺を流れる冷媒からの熱を回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る冷凍装置の一例としての空気調和装置の概略構成図。
【図２】制御部の制御ブロック図。
【図３】冷房モードにおける冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図。
【図４】冷房モードにおける冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度―エントロピ線図。
【図５】暖房モードにおける暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図。
【図６】暖房モードにおける暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度―エントロピ線図。
【図７】変形例Ｄに係る熱交換ユニットの概略構成図。
【図８】変形例Ｅに係る冷凍装置の一例としての空気調和装置の概略構成図
【図９】変形例Ｅに係る制御部の制御ブロック図。
【図１０】変形例Ｅに係る空気調和装置の冷房モードにおける冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図。
【図１１】変形例Ｅに係る空気調和装置の暖房モードにおける暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて、本発明に係る冷凍装置の一例としての空気調和装置１の実施形態について説明する。
【００２２】
（１）空気調和装置１の構成
図１は、本発明に係る冷凍装置の一例としての空気調和装置１の概略構成図である。
【００２３】
空気調和装置１は、主として冷房運転が行われる冷房モード（第１モードに相当）と、主として暖房運転が行われる暖房モード（第２モードに相当）とが切換可能に構成された冷媒回路１０を有している。また、空気調和装置１は、超臨界域で作動する冷媒（本実施形態では、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。
【００２４】
空気調和装置１の冷媒回路１０は、主として、圧縮機構２と、第１切換機構３と、第２切換機構４と、熱交換ユニット５（第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０）と、第１膨張機構６と、第３膨張機構７と、利用側熱交換器８とを有している。以下、冷媒回路１０の構成要素について説明する。
【００２５】
（２）冷媒回路１０の構成要素
（２−１）圧縮機構２
圧縮機構２は、第１圧縮部２ｃと、第２圧縮部２ｄとを有しており、２つの圧縮部２ｃ，２ｄで冷媒を二段圧縮する。尚、第１圧縮部２ｃと第２圧縮部２ｄとは、同様の構成を有するため、ここでは、第１圧縮部２ｃの構成のみについて説明し、第２圧縮部２ｄの構成に関しては、第１圧縮部２ｃの構成を示す２１番の代わりに２２番を付けて説明を省略する。第１圧縮部２ｃは、ケーシング２１ａ内に、圧縮機構駆動モータ２１ｂと、駆動軸２１ｃと、圧縮要素２１ｄとが収容された密閉式構造となっている。圧縮機構駆動モータ２１ｂは、駆動軸２１ｃに連結されている。そして、この駆動軸２１ｃは、圧縮要素２１ｄに連結されている。本実施形態では、単一の圧縮要素２１ｄが組み込まれた複数の圧縮部２ｃ，２ｄを直列に接続することで多段の圧縮機構を構成している。尚、第１圧縮部２ｃは、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮部である。
【００２６】
圧縮機構２は、吸入管２ａから低圧冷媒を吸入し、この吸入された低圧冷媒を第１圧縮部２ｃによって圧縮して中間圧冷媒にした後に中間冷媒管１１に吐出し、中間冷媒管１１に吐出された中間圧冷媒を第２圧縮部２ｄに吸入させてさらに圧縮して高圧冷媒にした後に吐出管２ｂに吐出するように構成されている。
【００２７】
ここで、中間冷媒管１１は、第２圧縮部２ｄの前段側に接続された第１圧縮部２ｃで圧縮されて吐出された中間圧冷媒を、第１圧縮部２ｃの後段側に接続された第２圧縮部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（第２圧縮部２ｄ）から吐出された高圧冷媒を第１熱交換器４０に送るための冷媒管である。吐出管２ｂには、第２圧縮部２ｄから第２切換機構４へ向かう冷媒流れのみを許容する逆止機構としての逆止弁１９が設けられている。
【００２８】
以上のように、圧縮機構２は、２つの圧縮部２ｃ、２ｄを有しており、これらの圧縮部２ｃ、２ｄのうちの前段側の第１圧縮部２ｃで低圧冷媒を圧縮して中間圧冷媒にし、後段側の第２圧縮部２ｄでさらに中間圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にするように構成されている。
【００２９】
（２−２）第１切換機構３
第１切換機構３は、冷媒回路１０内における冷媒の流れ方向を切り換えるための機構である。第１切換機構３は、第１圧縮部２ｃの吸入側、第１圧縮部２ｃの吐出側、第２熱交換器６０、及び、第２圧縮部２ｄの吸入側に接続された四路切換弁である。第１切換機構３は、冷房モードにおける冷房運転時には、第２熱交換器６０を第１圧縮部２ｃによって圧縮される冷媒の放熱器として機能させるために、第１圧縮部２ｃの吐出側と第２熱交換器６０の一端（上流側）とを接続する第１状態を採る（図１の第１切換機構３の実線を参照）。他方、第１切換機構３は、暖房モードにおける暖房運転時には、第２熱交換器６０を第１圧縮部２ｃから吐出された冷媒の放熱器として機能させないように第１圧縮部２ｃから吐出された冷媒をそのまま第２圧縮部２ｄに吸入させるために、第１圧縮部２ｃの吐出側と第２圧縮部２ｄの吸入側とを接続する第２状態を採る（図１の第１切換機構３の破線を参照）。また、第１切換機構３は、暖房モードにおける暖房運転時に、第２熱交換器６０で蒸発された冷媒を、第１圧縮部２ｃへ戻すために、第２状態において、第２熱交換器６０の一端（下流側）と第１圧縮部２ｃの吸入側とを接続している。
【００３０】
尚、第２切換機構４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、上述と同様に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。
【００３１】
以上のように、第１切換機構３は、冷房モードにおいて、第１圧縮部２ｃの吐出側と第２熱交換器６０の一端とを接続し（すなわち、第１状態を採り）、暖房モードにおいて、第１圧縮部２ｃの吐出側と第２圧縮部２ｄの吸入側とを接続する（すなわち、第２状態を採る）。
【００３２】
（２−３）第２切換機構４
第２切換機構４は、冷媒回路１０内における冷媒の流れ方向を切り換えるための機構である。第２切換機構４は、圧縮機構２（第１圧縮部２ｃ）の吸入側、圧縮機構２（第２圧縮部２ｄ）の吐出側、第１熱交換器４０及び利用側熱交換器８に接続された四路切換弁である。第２切換機構４は、冷房モードにおける冷房運転時には、第１熱交換器４０を圧縮機構２（第２圧縮部２ｄ）によって圧縮される冷媒の放熱器として、且つ、利用側熱交換器８を第１熱交換器４０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（第２圧縮部２ｄ）の吐出側と第１熱交換器４０の一端（上流側）とを接続すると共に、圧縮機構２（第１圧縮部２ｃ）の吸入側と利用側熱交換器８の一端（下流側）とを接続する第３状態を採る（図１の第２切換機構４の実線を参照）。他方、第２切換機構４は、暖房モードにおける暖房運転時には、利用側熱交換器８を圧縮機構２（第２圧縮部２ｄ）によって圧縮される冷媒の放熱器として、且つ、第１熱交換器４０を利用側熱交換器８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（第２圧縮部２ｄ）の吐出側と利用側熱交換器８の他端（上流側）とを接続すると共に圧縮機構２（第１圧縮部２ｃ）の吸入側と第１熱交換器４０の他端（下流側）とを接続する第４状態を採る（図１の第２切換機構４の破線を参照）ことが可能である。尚、第２切換機構４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、上述と同様に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。
【００３３】
（２−４）熱交換ユニット５
熱交換ユニット５は、複数の熱交換器（本実施形態では、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０）を有し、内部を流れる冷媒と外を通過する通過空気との間で熱交換を行うことによって、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する。第１熱交換器４０と第２熱交換器６０とは、第１熱交換器４０が上段に、第２熱交換器６０が下段に配置される２段構造を有しており、一体化されている。以下、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０について説明する。尚、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の外を通過する空気は、ファン５０によって供給される。ファン５０は、ファン駆動モータ５０ａによって駆動される。
【００３４】
（２−４−１）第１熱交換器４０
第１熱交換器４０には、主として、互いに離間した鉛直方向に延びる１対のヘッダと、１対のヘッダ間をヘッダの延びる方向に対して交差（略直交）するように水平方向に延び上下方向（鉛直方向）に並ぶ複数の扁平管と、各扁平管の間に配置される伝熱フィンとから構成される積層型のマイクロチャンネル熱交換器が使用されている。第１熱交換器４０は、その一端が第２切換機構４に接続されており、その他端が第１膨張機構６に接続されている。第１熱交換器４０は、冷房モードにおける冷房運転時に圧縮機構２（第２圧縮部２ｄ）で圧縮された高圧冷媒の放熱器として機能し、暖房モードにおける暖房運転時に、圧縮機構２（第２圧縮部２ｄ）で圧縮された冷媒の蒸発器として機能する。
【００３５】
以上のように、第１熱交換器４０は、冷房モードにおける冷房運転時において、第２圧縮部２ｄで圧縮された高圧冷媒と冷却源としての空気とを熱交換させ、暖房モードにおける暖房運転時において、第１膨張機構６で減圧された低圧冷媒と加熱源としての空気とを熱交換させるように、構成されている。
【００３６】
（２−４−２）第２熱交換器６０
第２熱交換器６０は、第１熱交換器４０の下方に配置されており、第１圧縮部２ｃ（具体的には、第１切換機構３）と第２圧縮部２ｄとの間の位置に設けられている。第２熱交換器６０には、第１熱交換器４０と同様に、主として、互いに離間した鉛直方向に延びる１対のヘッダと、１対のヘッダ間をヘッダの延びる方向に対して交差（略直交）するように水平方向に延び上下方向（鉛直方向）に並ぶ複数の扁平管と、各扁平管の間に配置される伝熱フィンと、から構成される積層型のマイクロチャンネル熱交換器が使用されている。第２熱交換器６０は、その一端が第１切換機構３に接続されており、且つ、他端が第２圧縮部２ｄに接続されるように構成されている。第２熱交換器６０は、冷房モードにおける冷房運転時には、冷房運転時における性能向上を図るために、前段側の第１圧縮部２ｃで圧縮されて後段側の第２圧縮部２ｄに吸入される、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の放熱器として機能する。他方、暖房モードにおける暖房運転時には、暖房運転時における性能向上を図るために、第１熱交換器４０と共に、第２圧縮部２ｄで圧縮された冷媒（具体的には、利用側熱交換器８で冷却された冷媒）の蒸発器として機能する。
【００３７】
以上のように、第２熱交換器６０は、冷房モードにおける冷房運転時において、第１圧縮部２ｃで圧縮された中間圧冷媒と冷却源としての空気とを熱交換させ、暖房モードにおける暖房運転時において、利用側熱交換器８で冷却され第１膨張機構６で減圧された低圧冷媒と加熱源としての空気とを熱交換させるように、構成されている。
【００３８】
尚、本実施形態では、中間冷媒管１１は、第１圧縮部２ｃの吐出側と第１切換機構３とを接続する第１中間冷媒管１１ａと、第１切換機構３と第２熱交換器６０の一端とを接続する第２中間冷媒管１１ｂと、第２熱交換器６０の他端と第２圧縮部２ｄの吸入側とを接続する第３中間冷媒管１１ｃと、第１圧縮部２ｃの吸入側（具体的には、第１切換機構３）と第２圧縮部２ｄの吸入側とを接続する第４中間冷媒管１１ｄとを有している。第１中間冷媒管１１ａには、第１圧縮部２ｃから第１切換機構３へ向かう冷媒流れのみを許容する逆止機構としての逆止弁１７が設けられている。第４中間冷媒管１１ｄには、第１圧縮部２ｃの吐出側（第１切換機構３）から第２圧縮部２ｄの吸入側に向かう冷媒流れのみを許容する逆止機構としての逆止弁１８が設けられている。
【００３９】
また、本実施形態では、暖房運転時において第２熱交換器６０を冷媒の蒸発器として機能させるために、第１熱交換器４０の暖房運転時における冷媒流れの上流側に、第２熱交換器案内管１３が設けられている。具体的には、第２熱交換器案内管１３は、暖房運転時や除霜運転時において、利用側熱交換器８と第１膨張機構６との間を流れる冷媒の一部を分岐して、第２熱交換器６０（具体的には、第３中間冷媒管１１ｃ）に流すことが可能な冷媒管であり、冷媒管１２（第１冷媒管に相当）の第１膨張機構６と利用側熱交換器８との間の部分と、第２熱交換器６０（具体的には、第３中間冷媒管１１ｃ）とを接続するように、構成されている。ここで、冷媒管１２は、第１熱交換器４０と利用側熱交換器８とを接続する冷媒管である。第２熱交換器案内管１３には、冷媒を減圧するための第２膨張機構１４が設けられている。第２膨張機構１４は、開度調節が可能な電動膨張弁である。第２膨張機構１４は、暖房運転時に、利用側熱交換器８から送られて第２熱交換器案内管１３を流れる冷媒を、第２熱交換器６０に送る前に、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧する。
【００４０】
（２−５）第１膨張機構６
第１膨張機構６は、冷媒を減圧する機構であり、開度調節が可能な電動膨張弁が使用されている。第１膨張機構６は、第１熱交換器４０と利用側熱交換器８とを接続する冷媒管１２に設けられている。第１膨張機構６は、その一端が第１熱交換器４０に接続され、その他端が第３膨張機構７に接続されている。
【００４１】
（２−６）第３膨張機構７
第３膨張機構７は、冷媒を減圧する機構であり、開度調節が可能な電動膨張弁が使用されている。第３膨張機構７は、冷媒管１２に設けられている。第３膨張機構７は、一端が、第１膨張機構６に接続されており、他端が、利用側熱交換器８に接続されている。
【００４２】
（２−７）利用側熱交換器８（第３熱交換器に相当）
利用側熱交換器８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８は、一端が第３膨張機構７に接続されており、他端が第２切換機構４に接続されるように構成されている。利用側熱交換器８は、冷房モードにおける冷房運転時には、第１熱交換器４０で冷却された冷媒の蒸発器として、暖房モードにおける暖房運転時には、圧縮機構２（具体的には、第２圧縮部２ｄ）で圧縮された冷媒の放熱器として機能する。尚、ここでは図示しないが、利用側熱交換器８には、利用側熱交換器８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空気が供給されるようになっている。
【００４３】
（３）制御部９
図２は、制御部９の制御ブロック図である。
【００４４】
空気調和装置１は、第１圧縮部２ｃ及び第２圧縮部２ｄの圧縮機構駆動モータ２１ｂ、第１切換機構３、第２切換機構４、第１膨張機構６、第２膨張機構１４、ファン駆動モータ５０ａ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９を有している。
【００４５】
制御部９は、空気調和装置１に設けられる各種のセンサと接続されている。各種のセンサとは、第１熱交温度センサ５１、第２熱交出口温度センサ５２、空気温度センサ５３等である。第１熱交温度センサ５１は、第１熱交換器４０に設けられており、第１熱交換器４０を流れる冷媒の温度を検出するセンサである。第２熱交出口温度センサ５２は、第２熱交換器６０の出口に設けられており、第２熱交換器６０の出口における冷媒の温度を検出するセンサである。空気温度センサ５３は、空気調和装置１の本体に設けられており、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の熱源としての空気の温度を検出するセンサである。
【００４６】
制御部９は、上述したように、冷房モードと、暖房モードと、除霜モードとを有しており、各種のセンサからの検出信号に応じてこれらのモードを切り換えている。
【００４７】
尚、暖房モードにおける暖房運転を、第１熱交換器及び第２熱交換器の熱源としての空気の温度が低い条件で行うと、冷媒の蒸発器として機能する第１熱交換器及び第２熱交換器の表面に霜や氷が付着することがある。よって、空気調和装置１では、制御部９は、除霜モードを有している。除霜モードとは、簡単に言うと、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に付着した霜や氷を溶かして除霜／除氷するモードである。
【００４８】
（４）空気調和装置１の動作
図３は、冷房モードにおける冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図である。図４は、冷房モードにおける冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度―エントロピ線図である。図５は、暖房モードにおける暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図である。図６は、暖房モードにおける暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度―エントロピ線図である。
【００４９】
以下、空気調和装置１の動作について、図１、図３〜図６を用いて説明する。尚、以下の冷房運転、暖房運転、第１除霜運転及び第２除霜運転における運転制御は、上述の制御部９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及び図４の点Ｄ，Ｅにおける圧力や、図５及び図６の点Ｄ，Ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図３及び図４の点Ａ，Ｆにおける圧力、図５及び図６の点Ａ，Ｅ，Ｇ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〜図６の点Ｂ，Ｃにおける圧力）を意味している。
【００５０】
上述したように、空気調和装置１の運転モードとしては、冷房モードと、暖房モードと、除霜モードとがある。以下、各種のモードにおける運転制御について説明する。
【００５１】
（４−１）冷房モード
冷房モードでは、主として、冷房運転を行う。冷房運転時は、第１切換機構３が第１状態を採り、第２切換機構４が第３状態を採る。第１膨張機構６は、全開の状態に制御される。第３膨張機構７は、開度調節がされる。第２膨張機構１４は、閉の状態に制御される。
【００５２】
この冷媒回路１０の状態において、圧縮機構２を駆動すると、低圧の冷媒（図１、図３及び図４の点Ａを参照）は、吸入管２ａから、まず、前段側の第１圧縮部２ｃに吸入され、第１圧縮部２ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管１１（具体的には、第１中間冷媒管１１ａ）に吐出される（図１、図３及び図４の点Ｂを参照）。第１圧縮部２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、第１切換機構３および第２中間冷媒管１１ｂを経由して第２熱交換器６０に送られる。第２熱交換器６０に送られた中間圧の冷媒は、第２熱交換器６０において、外を通過する冷却源としての空気と熱交換を行うことで放熱されて冷却される（図１、図３及び図４の点Ｃを参照）。第２熱交換器６０において放熱されて冷却された冷媒は、第３中間冷媒管１１ｃを経由して第１圧縮部２ｃの後段側に接続された第２圧縮部２ｄに吸入される。第２圧縮部２ｄに吸入された冷媒は、第２圧縮部２ｄで圧縮されて高圧の冷媒となり、吐出管２ｂに吐出される（図１、図３及び図４の点Ｄを参照）。ここで、第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、圧縮部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に示す臨界点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。第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構４を通じて、冷媒の放熱器として機能する第１熱交換器４０に送られる。そして、第１熱交換器４０に送られた高圧の冷媒は、第１熱交換器４０において、外を通過する冷却源としての空気と熱交換を行って放熱されて冷却される（図１、図３及び図４の点Ｅを参照）。第１熱交換器４０において放熱されて冷却された高圧の冷媒は、冷媒管１２及び第１膨張機構６を経由して第３膨張機構７に送られる。第３膨張機構７に送られた高圧の冷媒は、第３膨張機構７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８に送られる（図１、図３及び図４の点Ｆを参照）。利用側熱交換器８に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水又は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及び図４の点Ａを参照）。利用側熱交換器８において蒸発された低圧の冷媒は、第２切換機構４及び吸入管２ａを経由して、再び、第１圧縮部２ｃに吸入される。
【００５３】
空気調和装置１の冷房モードでは、以上のようにして、冷房運転が行われている。
【００５４】
（４−２）暖房モード
暖房モードでは、主として、暖房運転を行う。暖房運転時は、第１切換機構３が第２状態を採り、第２切換機構４が第４状態を採る。第３膨張機構７は、全開の状態に制御される。第１膨張機構６及び第２膨張機構１４は、開度調節される。暖房運転時においては、第２熱交換器６０が、第１圧縮部２ｃで圧縮された冷媒の放熱器として機能せず、第１熱交換器４０と共に、第２圧縮部２ｄで圧縮された冷媒（具体的には、利用側熱交換器８で冷却された冷媒）の蒸発器として機能する。
【００５５】
この冷媒回路１０の状態において、圧縮機構２を駆動すると、低圧の冷媒（図１、図５及び図６の点Ａを参照）は、吸入管２ａから、まず、前段側の第１圧縮部２ｃに吸入され、第１圧縮部２ｃによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管１１の第１中間冷媒管１１ａに吐出される（図１、図５及び図６の点Ｂを参照）。第１中間冷媒管１１ａに吐出された中間圧の冷媒は、第２熱交換器６０を通過することなく、第４中間冷媒管１１ｄ及び第３中間冷媒管１１ｃの一部を通じて（図１、図５及び図６の点Ｃを参照）、第１圧縮部２ｃの後段側に接続される第２圧縮部２ｄに吸入される。第２圧縮部２ｄに吸入された冷媒は、第２圧縮部２ｄで圧縮されて高圧の冷媒となり、吐出管２ｂに吐出される（図１、図５及び図６の点Ｄを参照）。ここで、第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様に、圧縮部２ｃ，２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図５に示す臨界点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。第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構４を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器８に送られる。利用側熱交換器８に送られた高圧の冷媒は、利用側熱交換器８において、冷却源としての水又は空気と熱交換を行って放熱されて冷却される（図１、図５及び図６の点Ｆを参照）。利用側熱交換器８において冷却された高圧の冷媒は、第３膨張機構７を経由して、一部は、第１膨張機構６に送られ、残りは、第２熱交換器案内管１３を経由して第２膨張機構１４に送られる。第１膨張機構６に送られた高圧の冷媒は、第１膨張機構６において減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となる（図１、図５及び図６の点Ｅを参照）。他方、第２膨張機構１４に送られた冷媒は、第２膨張機構１４において減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となる（図１、図５及び図６の点Ｇを参照）。第１膨張機構６において減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する第１熱交換器４０に送られ、他方、第２膨張機構１４において減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する第２熱交換器６０に送られる。第１熱交換器４０に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての空気と熱交換を行って加熱され、蒸発する（図１、図５及び図６の点Ａを参照）。他方、第２熱交換器６０に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、第１熱交換器４０と同様に、加熱源としての空気と熱交換を行って加熱され、蒸発する（図１、図５及び図６の点Ａを参照）。そして、第１熱交換器４０において蒸発された低圧の冷媒は、第２切換機構４及び吸入管２ａを経由して、再び、第１圧縮部２ｃに吸入され、第２熱交換器６０において蒸発された低圧の冷媒は、第１切換機構３及び吸入管２ａを通じて、再び、第１圧縮部２ｃに吸入される。
【００５６】
空気調和装置１の暖房モードでは、以上のようにして、暖房運転が行われる。
【００５７】
（４−３）除霜モード
暖房モードから除霜モードへの切り替えは、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じていると判定する場合に行う。第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じているか否かの判定は、第１熱交温度センサ５１によって検出される第１熱交換器４０内を流れる冷媒の温度や、第２熱交出口温度センサ５２によって検出される第２熱交換器６０の出口の冷媒の温度に基づいて行われる。具体的には、これらの温度が、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じる条件に相当する所定温度以下になったと検知する場合に、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じていると判定する。尚、所定温度については、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、第１熱交換器４０の入口や出口、及び、第２熱交換器６０の入口や内部に温度センサが設けられている場合には、第１熱交温度センサ５１及び第２熱交出口温度センサ５２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。
【００５８】
一方、除霜モードにおいて、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じていないと判定する場合に、暖房モードへ切り替える。具体的には、第１熱交温度センサ５１によって検出される第１熱交換器４０内を流れる冷媒の温度や第２熱交出口温度センサ５２よって検出される第２熱交換器６０の出口の冷媒の温度が上記所定温度を超えたと検知する場合に、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じていないと判定する。
【００５９】
以下に除霜モードにおける各種の運転について説明する。除霜モードでは、主として、第１除霜運転と、第２除霜運転とを行う。具体的には、第１除霜運転を行った後に、第２除霜運転を行う。
【００６０】
（４−３−１）第１除霜運転
第１除霜運転では、第１切換機構３を、第２状態に制御し、第２切換機構４を、第３状態に制御する。第１膨張機構６を、全開の状態に制御する。第２膨張機構１４を、閉の状態に制御する。第３膨張機構７を、開度調節する。また、ファン駆動モータ５０ａを停止状態に制御する。尚、利用側熱交換器８を流れる冷媒の熱源が空気の場合は、利用側熱交換器８に供給される空気流れを生成するファンのファン駆動モータ（図示せず）も停止状態に制御する。
【００６１】
このときの冷媒の流れを以下に説明する。
【００６２】
まず、吸入管２ａから第１圧縮部２ｃに吸入された低圧の冷媒は、第１圧縮部２ｃで圧縮されて中間圧の冷媒となり、中間冷媒管１１の第１中間冷媒管１１ａに吐出される。第１中間冷媒管１１ａに吐出された中間圧の冷媒は、第１切換機構３、第４中間冷媒管１１ｄ、及び第３中間冷媒管１１ｃを経由して、第２圧縮部２ｄに吸入されてさらに圧縮され、高圧の冷媒となり、吐出管２ｂに吐出される。ここで、圧縮機構２（第２圧縮部２ｄ）から吐出された冷媒は、圧縮部２ｃ，２ｄによる二段圧縮動作によって、冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。吐出管２ｂに吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構４を通じて、第１熱交換器４０に送られる。第１熱交換器４０に送られた冷媒は、第１熱交換器４０を通過するときに、第１熱交換器４０に付着した霜や氷と熱交換を行って放熱して高圧の液冷媒になると共に、霜や氷を溶かす。第１熱交換器４０を通過した高圧の冷媒は、冷媒管１２及び第１膨張機構６を経由して第３膨張機構７へと送られる。第３膨張機構７に送られた高圧の冷媒は、第３膨張機構７において減圧されて、低圧の冷媒となる。第３膨張機構７において減圧された低圧の冷媒は、利用側熱交換器８に送られる。利用側熱交換器８に送られた冷媒は、利用側熱交換器８において蒸発されて低圧のガス冷媒となる。そして、利用側熱交換器８で蒸発された冷媒は、第２切換機構４及び吸入管２ａを経由して、再び、第１圧縮部２ｃに吸入される。尚、ここでは、第１膨張機構６を、全開の状態に制御すると説明したが、開度調節してもよい。この場合、第１熱交換器４０を通過した高圧の冷媒は、第１膨張機構６において中間圧まで減圧されてさらに第３膨張機構７において低圧まで減圧されるような構成としてもよい。
【００６３】
以上に説明したように、第１除霜運転では、第２圧縮部２ｄで圧縮された高圧冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器８に流れ、利用側熱交換器８を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第２冷媒流れに相当）が発生している。ここでは、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒を、第１熱交換器４０に流すことで第１熱交換器４０に付着した霜や氷を溶かして除霜／除氷することができ、さらに、第２圧縮部２ｄで圧縮された冷媒が利用側熱交換器８を通過するような冷媒流れを形成することで、利用側熱交換器８を含む利用側熱交換器８の周辺を流れる冷媒からの熱を回収できる。
【００６４】
（４−３−２）第２除霜運転
第１除霜運転から第２除霜運転への切り替えは、第１熱交換器４０の除霜がほぼ完了していることがトリガーとなる。具体的には、第１熱交換器４０の除霜がほぼ完了していると考えられる所定時間又は第１熱交換器４０内を流れる冷媒の所定温度を予め設定しておき、第１除霜運転の運転時間が所定時間を超えたと検知する場合又は第１熱交温度センサ５１によって検出される冷媒温度が所定温度を超えたと判定する場合に、第１除霜運転から第２除霜運転へと切り替える。
【００６５】
第２除霜運転では、第１切換機構３及び第２切換機構４を、第１除霜運転と同じ状態に制御する。すなわち、第１切換機構３を、第２状態に制御し、第２切換機構４を、第３状態に制御する。第１膨張機構６及び第２膨張機構１４を、全開の状態に制御する。第３膨張機構７を、閉の状態に制御する。また、ファン駆動モータ５０ａを停止状態に制御する。尚、利用側熱交換器８を流れる冷媒の熱源が空気の場合は、利用側熱交換器８に供給される空気流れを生成するファンのファン駆動モータ（図示せず）も停止状態に制御する。
【００６６】
このときの冷媒の流れを以下に説明する。
【００６７】
まず、吸入管２ａから第１圧縮部２ｃに吸入された低圧の冷媒は、第１圧縮部２ｃで圧縮されて中間圧の冷媒となり、中間冷媒管１１の第１中間冷媒管１１ａに吐出される。第１中間冷媒管１１ａに吐出された中間圧の冷媒は、第１切換機構３、第４中間冷媒管１１ｄ、及び第３中間冷媒管１１ｃを経由して、第２圧縮部２ｄに吸入されてさらに圧縮され、高圧の冷媒となり、吐出管２ｂに吐出される。ここで、圧縮機構２から吐出された冷媒は、圧縮部２ｃ，２ｄによる二段圧縮動作によって、冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。吐出管２ｂに吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構４を通じて、第１熱交換器４０に送られる。第１熱交換器４０に送られた高圧の冷媒は、第１熱交換器４０を通過していくが、第１除霜運転において、第１熱交換器４０に付着した霜や氷はほぼ溶けている状態にあるため、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒は、その状態のまま、第１熱交換器４０を通過していくことになる。そして、第１熱交換器４０を通過した高圧の冷媒は、冷媒管１２に設けられる第１膨張機構６、及び、第２熱交換器案内管１３に設けられる第２膨張機構１４を経由して、第２熱交換器６０に送られ、第２熱交換器６０を通過していくことになる。尚、このとき、第１熱交換器４０で霜や氷が溶かされることによって生じた融解水が下方に流れて第２熱交換器６０に付着していた霜や氷が溶けやすい状態になっているため、第２熱交換器６０に送られた高圧の冷媒は、その状態のまま第２熱交換器６０を通過していく。そして、第２熱交換器６０を通過した高圧の冷媒は、第１切換機構３を経由して、後述する除霜用膨張機構１６で低圧まで減圧されて、第１圧縮部２ｃへと再び吸入される。
【００６８】
尚、第２除霜運転では、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒は、第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０に流れた高温・高圧の冷媒は、減圧されずに第２熱交換器６０に流れ、再び、第１圧縮部２ｃに吸入されるため、第１切換機構３と吸入管２ａとを接続する冷媒管１５には、冷媒の圧力を低減するために、上述の除霜用膨張機構１６が設けられている。除霜用膨張機構１６には、開度調節が可能な電動膨張弁が使用される。第２除霜運転では、この除霜用膨張機構１６は開度調節がされており、この除霜用膨張機構１６において、第２熱交換器６０を通過した高圧の冷媒が冷凍サイクルにおける低圧まで減圧される。尚、この除霜用膨張機構１６は、冷房運転時には、閉の状態に制御され、暖房運転時には、全開の状態に制御される。
【００６９】
第２除霜運転では、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ、第２熱交換器６０を通過した冷媒が、再び、第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第１冷媒流れに相当）、が発生している。ここでは、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒を第１熱交換器４０に流すことで、第１熱交換器４０に付着した霜や氷を溶かして除霜／除氷できる。また、第１熱交換器４０に流れた高温・高圧の冷媒を、利用側熱交換器８に流すことなく第２熱交換器６０に流れるようにしている。これにより、高温・高圧の冷媒を、第２熱交換器６０に流すことができるので、第２熱交換器６０に付着した霜や氷を溶かすことができる。
【００７０】
（５）特徴
（５−１）
従来、特許文献１（特開２００９−１３３５８１号公報）に開示のように、冷房モードにおいて高圧冷媒と空気とを熱交換させ、暖房モードにおいて低圧冷媒と空気とを熱交換させる第１熱交換器と、冷房モードにおいて中間圧冷媒と空気とを熱交換させ、暖房モードにおいて低圧冷媒と空気とを熱交換させる第２熱交換器とを備える空気調和装置が提案されている。特許文献１の空気調和装置では、除霜モードにおいて、切換機構を冷房運転の状態に切り換えることで、第１熱交換器及び第２熱交換器の除霜を行っている。そして、この空気調和装置では、第１熱交換器よりも第２熱交換器の除霜の完了が早い。ここで、本実施形態のように第１熱交換器の下方に第２熱交換器が配置されているような場合、第２熱交換器の除霜は完了しているが第１熱交換器の除霜が完了していないため第１熱交換器の表面に付着した霜や氷が融解水となって第２熱交換器を流れていく間除霜モードの完了条件を満たさないとして暖房モードに切り替えることができなくなるという状況、が発生することがある。すなわち、除霜モードにおいて時間のロスが生じ、暖房モードへの復帰が遅くなってしまう。
【００７１】
そこで、本実施形態の除霜モードは、第２除霜運転において、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ、第２熱交換器６０を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第１冷媒流れに相当）が発生する冷媒流れ時間帯（第１冷媒流れ時間帯に相当）を有している。
【００７２】
ここでは、第２圧縮部２ｄで圧縮されて吐出された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れる冷媒流れを形成することにより、第１熱交換器４０に付着した霜や氷を溶かすことができる。また、ここでは、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒が第２熱交換器６０に流れることなく第１熱交換器４０に流れるので、第２熱交換器６０の除霜／除氷よりも第１熱交換器４０の除霜／除氷を先に行える。これにより、第１熱交換器４０の表面に付着した霜や氷の融解水が、第１熱交換器４０の下方に配置される第２熱交換器６０に流れることになる。よって、第２熱交換器６０に付着した霜や氷を溶かしやすい状態にすることができる。そして、このような第２熱交換器６０の除霜が行いやすい状態で、第１熱交換器４０を通過した高温・高圧の冷媒が第２熱交換器６０に流れる冷媒流れが形成されているので、第２熱交換器６０に付着した霜や氷を早く溶かすことができる。
【００７３】
また、特許文献１に開示の空気調和装置では、第１熱交換器の除霜の完了のほうが第２熱交換器の除霜の完了よりも早かったとしても、第１熱交換器の除霜を行うための、圧縮機構２から吐出された高温・高圧の冷媒は、第１熱交換器を通過した後、利用ユニット側に流れていくことになるので、第２熱交換器の除霜の完了が遅くなってしまう。一方、本実施形態では、上述したように、第１熱交換器４０を通過した高温・高圧の冷媒は、そのまま第２熱交換器６０に流れていくことになるので、第２熱交換器６０の除霜を早く完了することができる。
【００７４】
以上に説明したように、本実施形態では、除霜モードにおける時間ロスを抑制でき、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の除霜を効率よく行うことができるので、除霜モードを行う時間を短縮できる。これにより、除霜モードから暖房モードへの復帰を早く行うことができ、暖房運転の時間をより多くとることができる。
【００７５】
尚、本実施形態では、このような冷媒流れを発生させるために、制御部９は、除霜モードにおいて、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御している。また、冷媒管１２に設けられる第１膨張機構６と、第２熱交換器案内管１３に設けられる第２膨張機構１４の開度を調節している。
【００７６】
（５−２）
本実施形態の除霜モードは、第１除霜運転において、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器８に流れ、利用側熱交換器８を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第２冷媒流れに相当）、が発生する冷媒流れ時間帯（第２冷媒流れ時間帯に相当）を有している。
【００７７】
本実施形態では、除霜モードにおいて、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器８に流れる冷媒流れを形成することにより、利用側熱交換器８を含む利用側熱交換器８の周辺を流れる冷媒からの熱を回収する時間帯を作ることができる。
【００７８】
また、第１除霜運転を行った後に第２除霜運転を行うので、利用側熱交換器８を含む利用側熱交換器８の周辺を流れる冷媒からの熱を回収した状態で、第２除霜運転を行うことができる。
【００７９】
尚、本実施形態では、このような冷媒流れを発生させるために、制御部９は、除霜モードにおいて、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御している。また、冷媒管１２に設けられる第１膨張機構６と、第２熱交換器案内管１３に設けられる第２膨張機構１４の開度を調節している（具体的には、第１膨張機構６及び第２膨張機構１４を全開の状態に制御している）。尚、本実施形態では、第１除霜運転において冷媒が利用側熱交換器８に流れる冷媒流れを作っているので、第２圧縮部２ｄで圧縮された高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ第２熱交換器６０を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れにおいては、第３膨張機構７をさらに閉の状態に制御することで、利用側熱交換器８に冷媒が流れない状態を作っている。
【００８０】
（６）変形例
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態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。
【００８１】
（６−１）変形例Ａ
上記実施形態では、除霜モードにおける第１除霜運転及び第２除霜運転のそれぞれにおいて、ずっと同じ冷媒流れが発生していると説明したがこれに限られるものではない。つまり、除霜モードのいずれかのタイミングにおいて、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ、第２熱交換器６０を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第１冷媒流れに相当）が発生する冷媒流れ時間帯や、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器８に流れ、利用側熱交換器８を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第２冷媒流れに相当）が発生する冷媒流れ時間帯を有していればよい。この場合であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００８２】
（６−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、第１除霜運転において、第２膨張機構１４を閉の状態に制御すると説明したが、例えば、第１熱交換器４０を通過し、第１膨張機構６を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れるように、第２膨張機構１４の開度調節を行ってもよい。尚、本変形例Ｂの場合、第２膨張機構１４によって、高圧の冷媒が中間圧まで減圧されることになり、第２膨張機構１４で減圧された中間圧の冷媒は、第２熱交換器６０を通過した後、第２中間冷媒管１１ｂ及び第１切換機構３を経由して冷媒管１５へと流れることになる。そして、冷媒管１５に流れた中間圧の冷媒は、冷媒管１５において、除霜用膨張機構１６によって低圧まで減圧された後、第１圧縮部２ｃに吸入されることになる。
【００８３】
以上のように、上記実施形態以外にも、第１除霜運転において、第２除霜運転で発生した冷媒流れ、つまり、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ、第２熱交換器６０を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れが発生する冷媒流れ時間帯があってもよい。
【００８４】
言い換えれば、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ、第２熱交換器６０を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第１冷媒流れに相当）が発生する冷媒流れ時間帯と、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器８に流れ、利用側熱交換器８を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第２冷媒流れに相当）とが、重なってもよい。
【００８５】
本変形例Ｂでは、第１除霜運転時においても、第２熱交換器６０の除霜を行うことができるので、除霜モードの実行時間をより短縮できる。よって、暖房モードへの復帰を早めることができる。
【００８６】
（６−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、暖房モードから除霜モードへの切り替えは、第１熱交温度センサ５１によって検出される第１熱交換器４０内を流れる冷媒の温度や、第２熱交出口温度センサ５２によって検出される第２熱交換器６０の出口の冷媒の温度に基づいて行われると説明したがこれに限られるものではない。例えば、暖房モードにおける暖房運転の経過時間に基づいて行ってもよい。この場合、暖房運転の経過時間が、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じる条件に相当する所定時間以上になった場合に、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に着霜が生じていると判定する。尚、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。
【００８７】
（６−４）変形例Ｄ
図７は、本変形例に係る熱交換ユニット１０５の概略構成図である。
【００８８】
上記実施形態では、圧縮機構２として、２つの圧縮部を直列に接続して２段の圧縮機構を構成するものを用いたが、これに限られるものではない。例えば、１台の一軸二段圧縮構造を有する圧縮機構であってもよいし、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であってもよいし、さらに、多段圧縮式の圧縮機を２系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構であってもよい。
【００８９】
尚、三段圧縮式の圧縮機構は、低段側圧縮部と、中段側圧縮部と、高段側圧縮部とを有することになる。そして、これらの圧縮部だけに着目した冷媒流れについて説明すると、低段側圧縮部から吐出される第１中間圧の冷媒は、低段側圧縮部の後段側に接続される中段側圧縮部に吸入され、中段側圧縮部から吐出される、第１中間圧よりも圧力の高い第２中間圧の冷媒は、中段側圧縮部の後段側に接続される高段側圧縮部に吸入されることになる。尚、高段側圧縮部から吐出される冷媒が、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒として吐出管２ｂに吐出されることになる。
【００９０】
このように三段圧縮式の圧縮機構を用いる場合、図７に示すように、第２熱交換器６０を複数（ここでは、２台）設けることが好ましい。すなわち、本変形例では、上記実施形態の熱交換ユニット５に代えて、第１熱交換器４０と、複数の第２熱交換器６０とを有する熱交換ユニット１０５を採用できる。そして、複数の第２熱交換器６０は、上下方向（鉛直方向）に並ぶように配置される。尚、図７において、上段側に配置される第２熱交換器６０を、上段側熱交換器６０ａといい、下段側に配置される第２熱交換器６０を下段側熱交換器６０ｂという。
【００９１】
三段圧縮式の圧縮機構を用いた場合の熱交換ユニット１０５を流れる冷媒の流れを簡単に説明する。まず、冷房運転時には、吸入管２ａを通じて低段側圧縮部に吸入された低圧の冷媒は、低段側圧縮部で圧縮されて吐出され、下段側熱交換器６０ｂに流入する（図７のＣ１を参照）。そして、下段側熱交換器６０ｂに流入した冷媒は、中段側圧縮部に吸入されて中段側圧縮部で圧縮され、上段側熱交換器６０ａに流入する（図７のＣ２を参照）。上段側熱交換器６０ａに流入した冷媒は、高段側圧縮部に吸入される。そして、高段側圧縮部に吸入された冷媒は、高段側圧縮部で圧縮されて吐出管２ｂに吐出され、第１熱交換器４０に流入する（図７のＣ３を参照）。以上のように、三段圧縮式の圧縮機構を用いた場合、冷房運転時には、第２熱交換器６０同士は直列に接続された状態になる。尚、第１熱交換器４０に流入した後の冷媒の流れについては、上記実施形態と同様である。
【００９２】
次に、暖房運転時には、第３膨張機構７から送られてくる冷媒は、第１熱交換器４０、上段側熱交換器６０ａ、及び、下段側熱交換器６０ｂのそれぞれに、並列に流れる（図７のＨ１を参照）。この場合、第２膨張機構１４で減圧された冷媒が、上段側熱交換器６０ａと、下段側熱交換器６０ｂとのそれぞれに流れることになる。そして、これらの熱交換器を流れた冷媒は、低段側圧縮部に再び吸入されることになる。以上のように、三段圧縮式の圧縮機構を用いた場合、暖房運転時には、第２熱交換器６０同士は、並列に接続された状態になる。
【００９３】
次に、第２除霜運転時には、高段側圧縮部から吐出された冷媒が第１熱交換器４０に流入する（図７のＤ１を参照）。第１熱交換器４０を通過した冷媒は、上段側熱交換器６０ａ及び下段側熱交換器６０ｂのそれぞれに並列に流れる（図７のＤ２を参照）。そして、上段側熱交換器６０ａ及び下段側熱交換器６０ｂを通過した後に、再び合流して、低段側圧縮部に吸入される。尚、第１除霜運転時にも第２熱交換器６０に冷媒を流す場合は、上記と同様に、第１熱交換器４０を通過した冷媒は、上段側熱交換器６０ａ及び下段側熱交換器６０ｂのそれぞれに並列に流れ、上段側熱交換器６０ａ及び下段側熱交換器６０ｂを通過した後に、再び合流して、低段側圧縮部に吸入されることになる。
【００９４】
尚、上述したように、冷媒が複数の第２熱交換器６０を並列に流れていってもよいが、直列に流れていってもよい。すなわち、高段側圧縮部から吐出された冷媒が第１熱交換器４０を通過し（図７のＤＤ１を参照）、第１熱交換器４０を通過した冷媒が、まず、上段側熱交換器６０ａを流れ（図７のＤＤ２を参照）、次に、下段側熱交換器６０ｂを流れてもよい（図７のＤＤ３を参照）。この場合、第１熱交換器４０を通過した冷媒が、下段側熱交換器６０ｂよりも先に上段側熱交換器６０ａに流れるので、上段側熱交換器６０ａに付着した霜や氷の融解水を下段側熱交換器６０ｂに付着した霜や氷に流すことができ、下段側熱交換器６０ｂの除霜／除氷を効率よく行うことができる。
【００９５】
尚、上記では、三段圧縮式の圧縮機構が用いられる場合を例に挙げて第２熱交換器６０が複数ある場合を説明したが、これ以外の状況によって、第２熱交換器６０を２台以上設ける場合があってもよい。
【００９６】
（６−５）変形例Ｅ
図８は、本変形例Ｅに係る冷凍装置の一例としての空気調和装置３００の概略構成図である。図９は、本変形例Ｅに係る制御部９０の制御ブロック図である。図１０は、本変形例Ｅに係る空気調和装置３００の冷房モードにおける冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図である。図１１は、本変形例Ｅに係る空気調和装置３００の暖房モードにおける暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図である。
【００９７】
上記実施形態では、熱交換ユニット５は、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の２つの熱交換器を有していると説明したが、これに限られるものではなく、熱交換ユニット５は、変形例Ｄに記載したように、これら以外の熱交換器を有していてもよい。例えば、上記実施形態の熱交換ユニット５に代えて、図８に示すように、本変形例Ｅに係る空気調和装置３００の熱交換ユニット３０５を採用してもよい。熱交換ユニット３０５は、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０以外にも、エコノマイザ熱交換器７０と、過冷却熱交換器８０と、をさらに有している。尚、これらの熱交換器は、上記実施形態と同様に、一体化されているものとする。
【００９８】
以下、熱交換ユニット３０５を採用した本変形例Ｅに係る空気調和装置３００の冷媒回路３１０の構成について説明する。尚、上記実施形態と同様の構成については、同じ番号を付し、説明を省略する。
【００９９】
（６−５−１）冷媒回路３１０の概略構成
冷媒回路３１０は、主として、第１圧縮部２ｃ及び第２圧縮部２ｄを有する圧縮機構２と、第１切換機構３と、第２切換機構４と、熱交換ユニット３０５と、レシーバ９２と、ブリッジ回路１１０と、第３膨張機構３０７と、利用側熱交換器３０８と、を有している。
【０１００】
＜熱交換ユニット３０５＞
熱交換ユニット３０５は、上述したように、第１熱交換器４０と、第２熱交換器６０と、エコノマイザ熱交換器７０と、過冷却熱交換器８０とを有している。
【０１０１】
＜エコノマイザ熱交換器７０＞
エコノマイザ熱交換器７０は、冷房運転時に第１熱交換器４０において冷却された冷媒又は暖房運転時に利用側熱交換器３０８で冷却された冷媒と、エコノマイザ分岐管７２を流れる冷媒（具体的には、冷房運転時に第１熱交換器４０において冷却された冷媒又は暖房運転時に利用側熱交換器３０８で冷却された冷媒から分岐された一部の冷媒であって、エコノマイザ入口膨張機構７７において中間圧付近まで減圧された後の冷媒）とを熱交換させる熱交換器である。より具体的には、エコノマイザ熱交換器７０は、エコノマイザ冷媒管７１のレシーバ入口側膨張機構７６の上流側の位置（具体的には、第２切換機構４を第３状態に制御した場合は、第１熱交換器４０とレシーバ入口側膨張機構７６との間の位置であり、第２切換機構４を第４状態に制御した場合は、利用側熱交換器３０８とレシーバ入口側膨張機構７６との間の位置）を流れる冷媒と、後述するエコノマイザ分岐管７２を流れる冷媒具体的には、冷房運転時に第１熱交換器４０において冷却された冷媒又は暖房運転時に利用側熱交換器３０８で冷却された冷媒から分岐された一部の冷媒であって、エコノマイザ入口膨張機構７７において中間圧付近まで減圧された後の冷媒）との間で熱交換を行うように設けられており、両冷媒が対向するように流れる流路を有している。
【０１０２】
ここで、第１熱交換器４０と利用側熱交換器３０８との間には、第１熱交換器４０又は利用側熱交換器３０８で冷却された冷媒をエコノマイザ熱交換器７０へ流すためのエコノマイザ冷媒管７１が接続されている。エコノマイザ冷媒管７１は、第１熱交換器４０又は利用側熱交換器３０８で冷却された冷媒を、エコノマイザ熱交換器７０に流した後に、レシーバ９２に流す。エコノマイザ冷媒管７１には、エコノマイザ分岐管７２が接続されている。エコノマイザ分岐管７２は、第１熱交換器４０又は利用側熱交換器３０８で冷却された冷媒の一部を分岐してエコノマイザ熱交換器７０に流した後に後段側の第２圧縮部２ｄに戻すことが可能な冷媒管である。エコノマイザ分岐管７２は、第３中間冷媒管１１ｃに接続されている。尚、本変形例では、エコノマイザ分岐管７２を流れる冷媒が第２熱交換器６０に流れないようにするために、冷房運転時における第２熱交換器６０の下流側には、逆止機構９９が設けられている。逆止機構９９は、第２熱交換器６０から第２圧縮部２ｄへ向かう冷媒の流れのみを許容し、エコノマイザ熱交換器７０から流れてくる冷媒が第２熱交換器６０に流入するのを遮断する逆止弁である。
【０１０３】
エコノマイザ冷媒管７１には、レシーバ入口側膨張機構７６が設けられている。レシーバ入口側膨張機構７６は、一端がエコノマイザ熱交換器７０に接続され、他端がレシーバ９２の入口に接続されるように構成されている。レシーバ入口側膨張機構７６は、エコノマイザ冷媒管７１を流れる（すなわち、第１熱交換器４０又は利用側熱交換器３０８から送られてくる）高圧の冷媒を、エコノマイザ熱交換器７０においてエコノマイザ分岐管７２を流れる中間圧の冷媒と熱交換を行わせた後に、中間圧付近まで減圧するための減圧機構である。より具体的には、レシーバ入口側膨張機構７６は、冷房運転時には、第１熱交換器４０で冷却された高圧の冷媒を、レシーバ９２及び過冷却熱交換器８０を介して、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器３０８に送る前に中間圧付近まで減圧し、暖房運転時には、利用側熱交換器３０８で冷却された高圧の冷媒を、レシーバ９２及び過冷却熱交換器８０を介して、冷媒の蒸発器として機能する第１熱交換器４０や第２熱交換器６０に送る前に中間圧付近まで減圧する。尚、レシーバ入口側膨張機構７６には、開度調節が可能な電動膨張弁が使用される。
【０１０４】
また、エコノマイザ分岐管７２には、エコノマイザ分岐膨張機構７７が設けられている。具体的には、エコノマイザ分岐膨張機構７７は、第１熱交換器４０又は利用側熱交換器３０８の一端と、エコノマイザ熱交換器７０の上流側とを接続する部分に設けられている。エコノマイザ分岐膨張機構７７は、第１熱交換器４０又は利用側熱交換器３０８で冷却された高圧の冷媒を中間圧付近まで減圧する減圧機構である。より具体的には、エコノマイザ分岐膨張機構７７は、冷房運転時には、第１熱交換器４０で冷却された高圧の冷媒を中間圧付近まで減圧し、暖房運転時には、利用側熱交換器３０８で冷却された高圧の冷媒を中間圧付近まで減圧する。尚、エコノマイザ分岐膨張機構７７には、開度調節が可能な電動膨張弁が使用される。
【０１０５】
以上のように、本変形例では、冷媒の放熱器として機能する第１熱交換器４０又は利用側熱交換器３０８から送られてエコノマイザ冷媒管７１を流れる冷媒が、エコノマイザ分岐管７２を流れる中間圧の冷媒と熱交換を行うことによって冷却されるため、蒸発器として機能する利用側熱交換器３０８、又は、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に送られる冷媒の単位流量当たりの冷却能力を高めることができる。また、エコノマイザ分岐管７２を流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器７０において加熱されて蒸発し、第１圧縮部２ｃから吐出された中間圧の冷媒に合流することで、第２圧縮部２ｄに吸入される冷媒の温度を低くできる。これにより、第２圧縮部２１ｄの消費動力を減らし、性能向上を図ることができる。
【０１０６】
＜過冷却熱交換器８０＞
過冷却熱交換器８０は、エコノマイザ熱交換器７０の下流側に配置され、エコノマイザ熱交換器７０を通過した冷媒を過冷却状態にする熱交換器である。過冷却熱交換器８０は、吸入戻し管９５を流れる冷媒（具体的には、後述する第１吸入膨張機構９６及び第２吸入膨張機構９７によって低圧まで減圧された後の冷媒）と、レシーバ出口管９４を流れる（エコノマイザ熱交換器７０から、蒸発器としての利用側熱交換器３０８、又は、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に送られていく）中間圧の冷媒とを熱交換させるように構成されており、両冷媒が対向する流路を有している。
【０１０７】
ここで、吸入戻し管９５とは、レシーバ９２内から冷媒を抜き出して、過冷却熱交換器８０を介して圧縮機構２の吸入側（具体的には、第１圧縮部２ｃの吸入側）に戻すことが可能な冷媒管である。吸入戻し管９５は、レシーバ９２から抜き出した一部の冷媒が、過冷却熱交換器８０を通過して圧縮機構２の吸入側（第１圧縮部２ｃの吸入側）に戻るように、一端がレシーバ９２に接続され、他端が吸入管２ａに接続されるように構成されている。また、レシーバ出口管９４は、レシーバ９２の出口側と、ブリッジ回路１１０とに接続される冷媒管である。レシーバ出口管９４は、レシーバ出口管９４を流れる冷媒の一部を分岐して吸入戻し管９５を流れる冷媒（具体的には、レシーバ９２と過冷却熱交換器８０の上流側との間の位置を流れる冷媒）と合流させるためのレシーバ出口分岐管９４ａを有している。
【０１０８】
吸入戻し管９５（具体的には、レシーバ９２と過冷却熱交換器８０の上流端との間の位置）には、レシーバ入口側膨張機構７６によって減圧された冷媒をさらに減圧する膨張機構としての第１吸入膨張機構９６が設けられており、レシーバ出口分岐管９４ａには、レシーバ入口側膨張機構７６によって減圧された冷媒をさらに減圧する膨張機構としての第２吸入膨張機構９７が設けられている。尚、第１吸入膨張機構９６及び第２吸入膨張機構９７には、開度調節が可能な電動膨張弁が使用されている。第１吸入膨張機構９６及び第２吸入膨張機構９７は、レシーバ入口側膨張機構７６で減圧された冷媒を、過冷却熱交換器８０を介して圧縮機構２の吸入側（第１圧縮部２ｃの吸入側）に戻すために、冷凍サイクルにおける低圧まで減圧している。
【０１０９】
以上のように、本変形例では、エコノマイザ熱交換器７０を通過してレシーバ出口管９４に流れる冷媒（具体的には、レシーバ９２から、第３膨張機構３０７、又は、第１膨張機構３０６及び第２膨張機構３１４に送られる冷媒）が、吸入戻し管９５を流れる低圧の冷媒（具体的には、レシーバ９２から第１吸入膨張機構９６及び第２吸入膨張機構９７を通ることによって低圧まで減圧されて第１圧縮部２ｃに戻される冷媒）と熱交換を行うことによって過冷却状態になるため、蒸発器として機能する利用側熱交換器３０８、又は、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に送られる冷媒の単位流量当たりの冷却能力を高めることができる。
【０１１０】
＜レシーバ９２＞
レシーバ９２は、冷媒回路３１０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、レシーバ入口側膨張機構７６で減圧された後の冷媒を一時的に溜めるための容器である。レシーバ９２は、その入口がエコノマイザ冷媒管７１に接続されており、その出口がレシーバ出口管９４に接続するように構成されている。
【０１１１】
＜ブリッジ回路１１０＞
ブリッジ回路１１０は、第１熱交換器４０と利用側熱交換器３０８との間に設けられており、エコノマイザ冷媒管７１と、レシーバ出口管９４とに接続されている。ブリッジ回路１１０は、第１入口逆止機構１１０ａと、第２入口逆止機構１１０ｂと、出口逆止機構１１０ｃと、第１膨張機構３０６とを有している。第１入口逆止機構１１０ａは、第１熱交換器４０から冷媒管１１２ａを通じてエコノマイザ冷媒管７１に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。冷媒管１１２ａは、第１熱交換器４０とブリッジ回路１１０とを接続する冷媒管である。第２入口逆止機構１１０ｂは、利用側熱交換器３０８から冷媒管１１２ｂを通じてエコノマイザ冷媒管７１に向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。冷媒管１１２ｂは、利用側熱交換器３０８とブリッジ回路１１０とを接続する冷媒管である。出口逆止機構１１０ｃは、レシーバ出口管９４から利用側熱交換器３０８へ向かう冷媒の流れのみを許容する逆止弁である。
【０１１２】
第１膨張機構３０６は、冷媒を減圧する機構であり、開度調節が可能な電動膨張弁が使用されている。尚、本変形例では、上記実施形態における第１膨張機構６に代えて、第１膨張機構３０６を使用している。第１膨張機構３０６は、暖房運転時に、レシーバ入口側膨張機構７６によって減圧された冷媒をレシーバ９２及び過冷却熱交換器８０を介して蒸発器として機能する第１熱交換器４０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。また、第１膨張機構３０６は、開度調節がされる（具体的には、閉の状態に制御される）ことによって、冷房運転時に、第１熱交換器４０から流れてくる冷媒をエコノマイザ冷媒管７１にのみ流す機能も有している。
【０１１３】
尚、本変形例でも上記実施形態と同様に、暖房運転時に第２熱交換器６０を冷媒の蒸発器として機能させるために、第２熱交換器案内管１１３を有している。具体的には、第２熱交換器案内管１１３は、暖房運転時や除霜運転時に、過冷却熱交換器８０と第１膨張機構３０６との間を流れる冷媒の一部を分岐して第２熱交換器６０に流すことが可能な冷媒管であり、過冷却熱交換器８０と第１膨張機構３０６との間の部分と第２熱交換器６０の一端とを接続するように構成されている。第２熱交換器案内管１１３には、冷媒を減圧するための第２膨張機構３１４が設けられている。第２膨張機構３１４は、開度調節が可能な電動膨張弁である。尚、本変形例では、上記実施形態における第２膨張機構１４に代えて、第２膨張機構３１４を使用している。第２膨張機構３１４は、暖房運転時に、レシーバ入口側膨張機構７６で減圧された冷媒を、過冷却熱交換器８０を介して、第２熱交換器６０に送る前に、冷凍サイクルにおける低圧までさらに減圧する。
【０１１４】
＜第３膨張機構３０７＞
第３膨張機構３０７は、冷媒を減圧する機構であり、開度調節が可能な電動膨張弁が使用されている。尚、本変形例では、上記実施形態における第３膨張機構７に代えて、第３膨張機構３０７を使用している。第３膨張機構３０７は、一端がブリッジ回路１１０に接続され、他端が利用側熱交換器３０８に接続するように構成されている。第３膨張機構３０７は、冷房運転時に、レシーバ入口側膨張機構７６で減圧された冷媒を、過冷却熱交換器８０を介して蒸発器として機能する利用側熱交換器３０８に送る前に、冷凍サイクルにおける低圧までさらに減圧する。
【０１１５】
＜利用側熱交換器３０８＞
利用側熱交換器３０８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。尚、本変形例では、上記実施形態における利用側熱交換器８に代えて、利用側熱交換器３０８を使用している。利用側熱交換器３０８は、一端が第３膨張機構３０７に接続され、他端が第２切換機構４に接続されるように構成されている。利用側熱交換器３０８は、冷房運転時には、過冷却熱交換器８０で冷却された冷媒の蒸発器として、暖房運転時には、圧縮機構２（具体的には、第２圧縮部２ｄ）で圧縮された冷媒の放熱器として機能する。尚、ここでは図示しないが、利用側熱交換器３０８には、利用側熱交換器３０８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空気が供給されるようになっている。
【０１１６】
さらに、本実施形態の空気調和装置３００は、第１圧縮部２ｃ及び第２圧縮部２ｄの圧縮機構駆動モータ２１ｂ、第１切換機構３、第２切換機構４、ファン駆動モータ５０ａ、第１膨張機構３０６と第２膨張機構３１４と第３膨張機構３０７とを含む各種の膨張機構等の空気調和装置３００の各部の動作を制御する制御部９０を有している。
【０１１７】
制御部９０は、上記実施形態と同様に、冷房モードと、暖房モードと、除霜モードとを有しており、各種のセンサからの検出信号に応じてこれらのモードを切り換えている。
【０１１８】
（６−５−２）空気調和装置３００の動作
以下、以上のような構成有する空気調和装置３００の動作を、図８、図１０及び図１１を用いて説明する。尚、以下の冷房運転、暖房運転、第１除霜運転及び第２除霜運転における運転制御は、上述の制御部９０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１０の点ｄ〜ｆにおける圧力や、図１１の点ｄ,ｊ，ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図１０の点ａ，ｋ，ｌ，ｊにおける圧力、図１１の点ａ，ｋ，ｌ，ｅ，ｏ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１０及び図１１の点ｂ，ｃ，ｎ，ｍ，ｇ，ｈ，ｉにおける圧力）を意味している。
【０１１９】
以下、各種のモードにおける運転制御について説明する。
【０１２０】
（６−５−２−１）冷房モード
冷房モードでは、主として、冷房運転を行う。冷房運転時は、第１切換機構３を第１状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御する。除霜用膨張機構１６、第１膨張機構３０６及び第２膨張機構３１４を閉の状態に制御する。第３膨張機構３０７、レシーバ入口側膨張機構７６、エコノマイザ分岐膨張機構７７、第１吸入膨張機構９６及び第２吸入膨張機構９７を開度調節する。
【０１２１】
この冷媒回路３１０の状態において、圧縮機構２を駆動すると、まず、低圧の冷媒（図８及び図１０の点ａを参照）が吸入管２ａを通じて、前段側の第１圧縮部２ｃに吸入され、第１圧縮部２ｃにおいて中間圧まで圧縮された後に中間冷媒管１１（第１中間冷媒管１１ａ）に吐出される（図８及び図１０の点ｂを参照）。この第１圧縮部２ｃから吐出された冷媒は、第１切換機構３及び第２中間冷媒管１１ｂを通じて第２熱交換器６０に送られる。第２熱交換器６０に送られた冷媒は、第２熱交換器６０において冷却源としての空気と熱交換を行うことで冷却され、第３中間冷媒管１１ｃを通じて、第２圧縮部２ｄに吸入される。尚、第２熱交換器６０で冷却された冷媒は、エコノマイザ分岐管７２から後段側の第２圧縮部２ｄに戻される冷媒（図８及び図１０の点ｎを参照）と第３中間冷媒管１１ｃにおいて合流することによりさらに冷却されている（図８及び図１０の点ｃを参照）。エコノマイザ分岐管７２から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、第２圧縮部２ｄに吸入されて第２圧縮部２ｄにおいてさらに圧縮されて、吐出管２ｂに吐出される（図８及び図１０の点ｄを参照）。ここで、第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、圧縮部２ｃ，２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（図１０に示す臨界点ＣＰにおけるＰｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構４を経由して、冷媒の放熱器として機能する第１熱交換器４０に送られる。第１熱交換器４０に送られた高圧の冷媒は、冷却源としての空気と熱交換を行って冷却される（図８及び図１０の点ｅを参照）。第１熱交換器４０において冷却された高圧の冷媒は、一部がエコノマイザ分岐管７２に分岐される。エコノマイザ分岐管７２に流れる高圧の冷媒は、エコノマイザ分岐膨張機構７７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７０に送られる（図８及び図１０の点ｍを参照）。他方、エコノマイザ冷媒管７１を流れる高圧の冷媒も、エコノマイザ熱交換器７０に送られる。そして、エコノマイザ分岐管７２を流れエコノマイザ熱交換器７０に流入した冷媒は、エコノマイザ冷媒管７１を流れエコノマイザ分岐管７２を流れる冷媒と対向するように流れる高圧の冷媒と、熱交換を行って加熱されて（図８及び図１０の点ｎを参照）、上述したように、第２熱交換器６０において冷却された中間圧の冷媒に合流することになる。他方、エコノマイザ冷媒管７１を流れてエコノマイザ熱交換器７０に流入した冷媒は、エコノマイザ分岐管７２を流れる中間圧の冷媒と熱交換を行って冷却される（図８及び図１０の点ｆを参照）。エコノマイザ熱交換器７０において冷却された高圧の冷媒は、レシーバ入口側膨張機構７６によって冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧されて（図８及び図１０の点ｇを参照）、レシーバ９２内に一時的に溜められる。レシーバ９２内に溜められた中間圧の冷媒は、一部が吸入戻し管９５に分岐される。吸入戻し管９５を流れる冷媒は、第１吸入膨張機構９６において低圧付近まで減圧された後に過冷却熱交換器８０に送られる（図８及び図１０の点ｋを参照）。他方、吸入戻し管９５に一部が分岐された残りの中間圧の冷媒は、レシーバ出口管９４を通じて（図８及び図１０の点ｈを参照）、過冷却熱交換器８０に流入し、過冷却熱交換器８０において吸入戻し管９５を流れる低圧付近の冷媒と熱交換を行って冷却され過冷却状態となる（図８及び図１０の点ｉを参照）。ここで、レシーバ出口管９４を流れる冷媒は、一部がレシーバ出口分岐管９４ａに分岐して、第２吸入膨張機構９７において低圧付近まで減圧されて（図８及び図１０の点ｌを参照）、吸入戻し管９５に合流することになる。吸入戻し管９５を流れて過冷却熱交換器８０に流入した冷媒は、レシーバ出口管９４を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて蒸発し、圧縮機構２の吸入側（吸入管２ａ）を流れる冷媒に合流することになる。過冷却熱交換器８０において冷却された冷媒は、第３膨張機構３０７に送られて、第３膨張機構３０７によって減圧されて低圧の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器３０８に送られる（図８及び図１０の点ｊを参照）。そして、利用側熱交換器３０８に送られた低圧の冷媒は、加熱源としての空気又は水と熱交換を行って加熱されて蒸発する（図８及び図１０の点ａを参照）。そして、利用側熱交換器３０８で加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第１圧縮部２ｃに吸入される。
【０１２２】
空気調和装置３００では、以上のようにして、冷房モードにおける冷房運転が行われる。尚、冷房運転時には、第１切換機構３を第１状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御するので、冷媒は、主として、第１圧縮部２ｃ、第２熱交換器６０、第２圧縮部２ｄ、第１熱交換器４０、エコノマイザ熱交換器７０、過冷却熱交換器８０、第３膨張機構３０７、利用側熱交換器３０８の順に流れることになる。
【０１２３】
（６−５−２−２）暖房モード
暖房モードでは、主として、暖房運転を行う。暖房運転時は、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第４状態に制御する。除霜用膨張機構１６及び第３膨張機構３０７を全開の状態に制御する。レシーバ入口側膨張機構７６、エコノマイザ分岐膨張機構７７、第１吸入膨張機構９６、第２吸入膨張機構９７、第１膨張機構３０６及び第２膨張機構３１４を開度調節する。
【０１２４】
この冷媒回路３１０の状態において、圧縮機構２を駆動すると、まず、低圧の冷媒（図８及び図１１の点ａを参照）が吸入管２ａを通じて、前段側の第１圧縮部２ｃに吸入され、第１圧縮部２ｃにおいて中間圧まで圧縮された後に中間冷媒管１１（第１中間冷媒管１１ａ）に吐出される（図８及び図１１の点ｂを参照）。第１圧縮部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、第２熱交換器６０を通過することなく（すなわち、冷却されることなく）、第１切換機構３及び第４中間冷媒管１１ｄを通じて後段側の第２圧縮部２ｄに吸入される。尚、第１圧縮部２ｃから吐出された冷媒は、エコノマイザ分岐管７２から後段側の第２圧縮部２ｄに戻される冷媒と合流することによって冷却される（図８及び図１１の点ｃを参照）。第１圧縮部２ｃから吐出されて、エコノマイザ分岐管７２から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、第２圧縮部２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、吐出管２ｂに吐出される（図８及び図１１の点ｄを参照）。ここで、第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様に、圧縮部２ｃ，２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（図１１に示す臨界点ＣＰにおけるＰｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。第２圧縮部２ｄから吐出された高圧の冷媒は、第２切換機構４を経由して、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器３０８に送られて、冷却源としての空気又は水と熱交換を行って冷却される（図８及び図１１の点ｊを参照）。利用側熱交換器３０８において冷却された高圧の冷媒は、全開状態に制御される第３膨張機構３０７を経由して、一部が、エコノマイザ分岐管７２に分岐される。エコノマイザ分岐管７２に流れる高圧の冷媒は、エコノマイザ分岐膨張機構７７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７０に送られる（図８及び図１１の点ｍを参照）。他方、エコノマイザ冷媒管７１を流れる高圧の冷媒も、エコノマイザ熱交換器７０に送られる。そして、エコノマイザ分岐管７２を流れエコノマイザ熱交換器７０に流入した冷媒は、エコノマイザ冷媒管７１を流れエコノマイザ分岐管７２を流れる冷媒と対向するように流れる高圧の冷媒と、熱交換を行って加熱されて（図８及び図１１の点ｎを参照）、上述したように、第１圧縮部２ｃから吐出された冷媒と合流することになる。他方、エコノマイザ冷媒管７１を流れてエコノマイザ熱交換器７０に流入した冷媒は、エコノマイザ分岐管７２を流れる中間圧の冷媒と熱交換を行って冷却される（図８及び図１１の点ｆを参照）。エコノマイザ熱交換器７０において冷却された高圧の冷媒は、レシーバ入口側膨張機構７６によって冷凍サイクルにおける中間圧まで減圧されて（図８及び図１１の点ｇを参照）、レシーバ９２内に一時的に溜められる。レシーバ９２内に溜められた冷媒は、一部が吸入戻し管９５に分岐される。吸入戻し管９５を流れる冷媒は、第１吸入膨張機構９６において低圧付近まで減圧された後に過冷却熱交換器８０に送られる（図８及び図１１の点ｋを参照）。他方、吸入戻し管９５に一部が分岐された残りの中間圧の冷媒は、レシーバ出口管９４を通じて（図８及び図１１の点ｈを参照）、過冷却熱交換器８０に流入し、吸入戻し管９５を流れる低圧付近の冷媒と熱交換を行って冷却されて過冷却状態となる（図８及び図１１の点ｉを参照）。ここで、レシーバ出口管９４を流れる冷媒は、一部がレシーバ出口分岐管９４ａに分岐して、第２吸入膨張機構９７において低圧付近まで減圧されて（図８及び図１１の点ｌを参照）、吸入戻し管９５に合流することになる。吸入戻し管９５を流れて過冷却熱交換器８０に流入した冷媒は、レシーバ出口管９４を流れる冷媒と熱交換を行って加熱されて、圧縮機構２の吸入側（吸入管２ａ）を流れる冷媒に合流することになる。過冷却熱交換器８０において冷却された冷媒は、一部が第２膨張機構３１４に送られ、第２膨張機構３１４において低圧の冷媒となり（図８及び図１１の点ｏを参照）、第２熱交換器６０に送られる。過冷却熱交換器８０において冷却され一部が第２膨張機構３１４に送られた残りの冷媒は、第１膨張機構３０６に送られ、第１膨張機構３０６において低圧の冷媒となり（図８及び図１１の点ｅを参照）、第１熱交換器４０に送られる。第２熱交換器６０に送られた冷媒は、第２熱交換器６０において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（図８及び図１１の点ａを参照）。一方、第１熱交換器４０に送られた冷媒は、第１熱交換器４０において加熱減としての空気と熱交換を行って加熱されて蒸発する（図８及び図１１の点ａを参照）。そして、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０でそれぞれ加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、合流して、第１圧縮部２ｃに吸入される。
【０１２５】
空気調和装置３００では、以上のようにして、暖房モードにおける暖房運転が行われる。尚、暖房運転時には、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第４状態に制御するので、冷媒は、主として、第１圧縮部２ｃ、第２圧縮部２ｄ、利用側熱交換器３０８、第３膨張機構３０７、エコノマイザ熱交換器７０、過冷却熱交換器８０、第１膨張機構３０６及び第２膨張機構３１４、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の順に流れることになる。
【０１２６】
（６−５−２−３）除霜モード
暖房モードから除霜モードへの切り替えの条件及び除霜モードから暖房モードへの切り替えの条件は、上記実施形態と同様である。以下、本変形例における除霜モードにおける各種の運転について説明する。本変形例の除霜モードでは、主として、第３除霜運転と、第４除霜運転とを行う。具体的には、第３除霜運転を行った後に第４除霜運転を行う。尚、本変形例では、上記実施形態の第１除霜運転の代わりに第３除霜運転を行い、第２除霜運転の代わりに第４除霜運転を行う。
【０１２７】
（６−５−２−３−１）第３除霜運転
第３除霜運転では、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御する。レシーバ入口側膨張機構７６、第１膨張機構３０６及び第３膨張機構３０７を開度調節する。エコノマイザ分岐膨張機構７７、第１吸入膨張機構９６及び第２膨張機構３１４を閉の状態に制御する。第２吸入膨張機構９７を全開の状態に制御する。また、ファン駆動モータ５０ａを停止状態に制御する。尚、利用側熱交換器３０８を流れる冷媒の熱源が空気の場合は、利用側熱交換器３０８に供給される空気流れを生成するファンのファン駆動モータ（図示せず）も停止状態に制御する。
【０１２８】
この冷媒回路３１０の状態における冷媒の流れを以下に説明する。
【０１２９】
まず、吸入管２ａを通じて前段側の第１圧縮部２ｃに吸入された低圧の冷媒は、第１圧縮部２ｃで圧縮されて中間圧の冷媒となり、中間冷媒管１１の第１中間冷媒管１１ａに吐出される。第１中間冷媒管１１ａに吐出された中間圧の冷媒は、第１切換機構３、第４中間冷媒管１１ｄ及び第３中間冷媒管１１ｃを経由して、第２圧縮部２ｄに吸入されてさらに圧縮され、高圧の冷媒となる。ここで、圧縮機構２から吐出された冷媒は、圧縮部２ｃ，２ｄによる二段圧縮動作によって、冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。第２圧縮部２ｄで圧縮された高圧の冷媒は、吐出管２ｂに吐出され、第２切換機構４を経由して、第１熱交換器４０に送られる。第１熱交換器４０に送られた高圧の冷媒は、第１熱交換器４０を通過するときに、第１熱交換器４０に付着した霜や氷と熱交換を行って放熱して高圧の液冷媒になると共に、霜や氷を溶かす。第１熱交換器４０を通過した高圧の液冷媒は、一部がエコノマイザ分岐管７２に分岐され、残りの冷媒は、第１膨張機構３０６に送られる。エコノマイザ分岐管７２を流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器７０を通過して（尚、エコノマイザ分岐膨張機構７７を閉の状態に制御しエコノマイザ分岐管７２には冷媒が流れていないので、エコノマイザ熱交換器７０において熱交換は行われない）、レシーバ入口側膨張機構７６に送られて、レシーバ入口側膨張機構７６によって、低圧まで減圧される。レシーバ入口側膨張機構７６によって低圧まで減圧された冷媒は、レシーバ９２内に一時的に溜められる。尚、レシーバ９２内の低圧のガス冷媒は、レシーバ出口分岐管９４ａを介して吸入戻し管９５に流れ、第２吸入膨張機構９７及び過冷却熱交換器８０を介して（尚、レシーバ出口分岐管９４ａを除くレシーバ出口管９４には冷媒は流れていないので、過冷却熱交換器８０において熱交換は行われない）、第１圧縮部２ｃの吸入側（吸入管２ａ）に戻ることになる。他方、第１膨張機構３０６に送られた冷媒は、第１膨張機構３０６によって中間圧付近まで減圧されて第３膨張機構３０７に送られる。第３膨張機構７に送られた中間圧の冷媒は、第３膨張機構３０７において減圧されて、低圧の冷媒となる。第３膨張機構３０７によって低圧まで減圧された冷媒は、利用側熱交換器３０８において空気又は水と熱交換を行うことにより加熱されて蒸発する。利用側熱交換器３０８において蒸発したガス冷媒は、第２切換機構４を経由して、再び、第１圧縮部２ｃの吸入側（吸入管２ａ）に戻される。尚、利用側熱交換器３０８から第１圧縮部２ｃへ向かう冷媒には、過冷却熱交換器８０から送られるガス冷媒が合流することになる。
【０１３０】
除霜モードでは、以上のようにして、まず、第３除霜運転を行う。
【０１３１】
第３除霜運転では、第２圧縮部２ｄで圧縮された高圧冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器３０８に流れ、利用側熱交換器３０８を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第２冷媒流れに相当）が発生している。ここでは、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒を、第１熱交換器４０に流すことで第１熱交換器４０に付着した霜や氷を溶かして除霜することができ、さらに、第２圧縮部２ｄで圧縮された冷媒が利用側熱交換器３０８を通過するような冷媒流れを形成することで、利用側熱交換器３０８を含む利用側熱交換器３０８の周辺を流れる冷媒からの熱を回収できる。また、第１熱交換器４０から利用側熱交換器３０８向かう冷媒の一部をエコノマイザ分岐管７２に流すことで、レシーバ９２に溜められた冷媒を、圧縮機構２の吸入側（第１圧縮部２ｃの吸入側）に戻すことができる。
【０１３２】
（６−５−２−３−２）第４除霜運転
第３除霜運転から第４除霜運転への切り替えは、第１熱交換器４０の除霜がほぼ完了していることがトリガーとなる。具体的には、第１熱交換器４０の除霜がほぼ完了していると考えられる所定時間又は第１熱交換器４０内を流れる冷媒の所定温度を予め設定しておき、第１除霜運転の運転時間が所定時間を超えたと検知する場合又は第１熱交温度センサ５１によって検出される冷媒温度が所定温度を超えたと判定する場合に、第３除霜運転から第４除霜運転へと切り替える。
【０１３３】
第４除霜運転では、第１切換機構３及び第２切換機構４を、第１除霜運転と同じ状態に制御したままにする。すなわち、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御する。第１膨張機構３０６及び第２膨張機構３１４を全開の状態に制御する。第３膨張機構３０７、エコノマイザ分岐膨張機構７７、第１吸入膨張機構９６及び第２吸入膨張機構９７を閉の状態に制御する。レシーバ入口側膨張機構７６及び除霜用膨張機構１６を開度調節する。また、ファン駆動モータ５０ａを停止状態に制御する。尚、利用側熱交換器３０８を流れる冷媒の熱源が空気の場合は、利用側熱交換器３０８に供給される空気流れを生成するファンのファン駆動モータ（図示せず）も停止状態に制御する。
【０１３４】
以下、この冷媒回路３１０の状態における冷媒の流れを説明する。
【０１３５】
まず、吸入管２ａを通じて前段側の第１圧縮部２ｃに吸入された低圧の冷媒は、第１圧縮部２ｃで圧縮されて中間圧の冷媒となり、中間冷媒管１１の第１中間冷媒管１１ａに吐出される。第１中間冷媒管１１ａに吐出された中間圧の冷媒は、第１切換機構３、第４中間冷媒管１１ｄ及び第３中間冷媒管１１ｃを経由して、第２圧縮部２ｄに吸入されてさらに圧縮され、高圧の冷媒となる。ここで、圧縮機構２から吐出された冷媒は、圧縮部２ｃ，２ｄによる二段圧縮動作によって、冷媒の臨界圧力を超える圧力まで圧縮されている。第２圧縮部２ｄで圧縮された高圧の冷媒は、吐出管２ｂに吐出され、第２切換機構４を経由して、第１熱交換器４０に送られる。第１熱交換器４０に送られた高圧の冷媒は、第１熱交換器４０を通過していくが、第３除霜運転において、第１熱交換器４０に付着した霜や氷はほぼ溶けている状態にあるため、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒は、その状態のまま、第１熱交換器４０を通過していくことになる。そして、第１熱交換器４０を通過した高温・高圧の冷媒は、一部がエコノマイザ冷媒管７１に分岐され、残りの冷媒は、全開状態の第１膨張機構３０６及び第２膨張機構３１４を経由して第２熱交換器６０に送られる。エコノマイザ冷媒管７１を流れる高圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器７０を流れ（尚、エコノマイザ分岐膨張機構７７を閉の状態に制御しエコノマイザ分岐管７２には冷媒が流れていないため、エコノマイザ熱交換器７０において熱交換は行われない）、レシーバ入口側膨張機構７６に送られる。レシーバ入口側膨張機構７６に送られた高圧の冷媒は、レシーバ入口側膨張機構７６によって低圧まで減圧されてレシーバ９２に溜められることになる。一方、第２熱交換器６０に送られた高圧の冷媒は、第２熱交換器６０を通過していくことになる。尚、このとき、第１熱交換器４０で霜や氷が溶かされることによって生じた融解水が下方に流れて第２熱交換器６０に付着していた霜や氷が解けやすい状態になっているため、第２熱交換器６０に送られた高圧の冷媒は、その状態のまま第２熱交換器６０を通過していく。そして第２熱交換器６０を通過した高圧の冷媒は、除霜用膨張機構１６によって低圧まで減圧されて、圧縮機構２の吸入側（第１圧縮部２ｃの吸入側）に、再び、戻される。
【０１３６】
除霜モードでは、以上のようにして、第３除霜運転を行った後に第４除霜運転を行う。
【０１３７】
以上のように、本変形例では、第４除霜運転において、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ、第２熱交換器６０を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第１冷媒流れに相当）が発生する冷媒流れ時間帯（第１冷媒流れ時間帯に相当）を有している。ここでは、第２圧縮部２ｄで圧縮されて吐出された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れる冷媒流れを形成することにより、第１熱交換器４０に付着した霜や氷を溶かすことができる。また、ここでは、第２圧縮部２ｄから吐出された高温・高圧の冷媒が第２熱交換器６０に流れることなく第１熱交換器４０に流れるので、第２熱交換器６０の除霜／除氷よりも第１熱交換器４０の除霜／除氷を先に行える。これにより、第１熱交換器４０の表面に付着した霜や氷の融解水が、第１熱交換器４０の下方に配置される第２熱交換器６０に流れることになる。よって、第２熱交換器６０に付着した霜や氷を溶かしやすい状態にすることができる。そして、このような第２熱交換器６０の除霜等が行いやすい状態で、第１熱交換器４０を通過した高温・高圧の冷媒が第２熱交換器６０に流れる冷媒流れが形成されているので、第２熱交換器６０に付着した霜や氷を早く溶かすことができる。また、上記実施形態の特許文献１に開示の空気調和装置では、第１熱交換器の除霜の完了のほうが第２熱交換器の除霜の完了よりも早かったとしても、第１熱交換器の除霜を行うための、圧縮機構２から吐出された高温・高圧の冷媒は、第１熱交換器を通過した後、第３熱交換器側（利用ユニット側）に流れていくことになるので、第２熱交換器の除霜の完了が遅くなってしまう。一方、本変形例では、上述したように、第１熱交換器４０を通過した高温・高圧の冷媒は、そのまま第２熱交換器６０に流れていくことになるので、第２熱交換器６０の除霜を早く完了することができる。
【０１３８】
以上に説明したように、本変形例では、除霜モードにおける時間ロスを抑制でき、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の除霜を効率よく行うことができるので、除霜モードにおける除霜運転時間を短縮できる。これにより、除霜モードから暖房モードへの復帰を早く行うことができ、暖房運転の時間をより多くとることができる。尚、本変形例では、このような冷媒流れを発生させるために、制御部９は、除霜モードにおいて、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御している。また、ブリッジ回路１１０（本変形例では、ブリッジ回路１１０を含む、第１熱交換器４０と利用側熱交換器３０８とを接続する冷媒管が、上記実施形態における冷媒管１２の機能を果たす）に設けられる第１膨張機構３０６と、第２熱交換器案内管１１３に設けられる第２膨張機構３１４の開度を調節している。
【０１３９】
また、本変形例では、除霜モードは、第３除霜運転において、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器８に流れ、利用側熱交換器８を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れ（第２冷媒流れに相当）、が発生する冷媒流れ時間帯（第２冷媒流れ時間帯に相当）を有している。本変形例では、除霜モードにおいて、第１熱交換器４０を通過した冷媒が利用側熱交換器３０８に流れる冷媒流れを形成することにより、利用側熱交換器３０８を含む利用側熱交換器３０８の周辺を流れる冷媒からの熱を回収する時間帯を作ることができる。また、第３除霜運転を行った後に第４除霜運転を行うので、利用側熱交換器３０８を含む利用側熱交換器３０８の周辺を流れる冷媒からの熱を回収した状態で、第４除霜運転を行うことができる。尚、本変形例では、このような冷媒流れを発生させるために、制御部９は、除霜モードにおいて、第１切換機構３を第２状態に制御し、第２切換機構４を第３状態に制御している。また、ブリッジ回路１１０に設けられる第１膨張機構３０６と、第２熱交換器案内管１１３に設けられる第２膨張機構３１４の開度を調節している（具体的には、第１膨張機構３０６及び第２膨張機構３１４を全開の状態に制御している）。尚、本実施形態では、第３除霜運転において冷媒が利用側熱交換器３０８に流れる冷媒流れを作っているので、第２圧縮部２ｄで圧縮された高温・高圧の冷媒が第１熱交換器４０に流れ第１熱交換器４０を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れ第２熱交換器６０を通過した冷媒が第１圧縮部２ｃに吸入される冷媒流れにおいては、第３膨張機構３０７をさらに閉の状態に制御することで、利用側熱交換器３０８に冷媒が流れない状態を作っている。
【０１４０】
（６−５−３）その他の変形例
上述した形態以外にも、エコノマイザ熱交換器７０のエコノマイザ分岐管７２側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように、すなわち、いわゆる過熱度制御がなされるように、エコノマイザ分岐膨張機構７７の開度調節を行ってもよい。この場合、空気調和装置３００は、エコノマイザ熱交換器７０のエコノマイザ分岐管７２側の出口における冷媒の過熱度を検出する（導出する）ためのセンサを有することになる。
【０１４１】
また、上述した形態では、第３除霜運転において、第２膨張機構３１４は、全開の状態であると説明したが、変形例Ｂに記載したように、例えば、第１熱交換器４０を通過し、第１膨張機構３０６を通過した冷媒が第２熱交換器６０に流れるように、第２膨張機構３１４の開度調節を行ってもよい。この場合、変形例Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【０１４２】
（６−６）変形例Ｆ
上記実施形態の構成以外に、変形例Ｅに記載したようなレシーバを有する構成であってもよい。例えば、利用側熱交換器８を流れる冷媒の熱源が空気の場合、第１除霜運転時においては、利用側熱交換器８に供給する空気流れを発生させるファンは停止状態にあるので、利用側熱交換器８で蒸発されなかった液冷媒をレシーバに一時的に溜めるような構成としてもよい。すなわち、この場合のレシーバは、利用側熱交換器８の冷媒流れ方向下流側と、圧縮機構２の吸入側との間に配置されることになる。
【０１４３】
（６−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、第１熱交換器４０と利用側熱交換器８との間（すなわち、冷媒管１２）に、第１膨張機構６及び第３膨張機構７を設けているが、いずれか一方のみを設けていてもよい。すなわち、選択して設けられる一方の膨張機構が、第１冷媒管１２に設けられる第１膨張機構として機能してもよい。尚、この場合、選択して設けられる一方の膨張機構は、冷媒管１２の第２熱交換器案内管１３と接続される部分と、第１熱交換器４０との間に設けられることになる。
【０１４４】
このような構成を採る場合、選択された一方の膨張機構は、冷房モードにおける冷房運転時には、第１熱交換器４０から送られる高圧の冷媒を低圧まで減圧して利用側熱交換器８へ送り、暖房モードにおける暖房運転時には、利用側熱交換器８から送られる高圧の冷媒を低圧まで減圧して第１熱交換器４０に送る機能を有することになる。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明では、複数の熱交換器が上下方向に並んで配置され、暖房モードを有する冷凍装置に種々適用可能である。
【符号の説明】
【０１４６】
１                  空気調和装置（冷凍装置）
２ｃ                第１圧縮部
２ｄ                第２圧縮部
３                  第１切換機構
４                  第２切換機構
６                  第１膨張機構
８                  利用側熱交換器（第３熱交換器）
９                  制御部
１２                冷媒管（第１冷媒管）
１３                第２熱交換器案内管（第２冷媒管）
１４                第２膨張機構
４０                第１熱交換器
６０                第２熱交換器
９０                制御部
１１０              ブリッジ回路
１１３              第２熱交換器案内管（第２冷媒管）
３０６              第１膨張機構
３０８              利用側熱交換器（第３熱交換器）
３１４              第２膨張機構
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４７】
【特許文献１】特開２００９−１３３５８１号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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