(57)【要約】【課題】第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも、油分離器２８から第４圧縮部２４に戻る油の量を確保する。【解決手段】空気調和装置１０は、四段圧縮機２０と、室外熱交換器４０と、膨張機構７０と、室内熱交換器１２ａと、油分離器２８と、油戻し流路２８ａ，２８ｂと、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８とを備える。四段圧縮機２０は、複数の低段の圧縮部２１，２２，２３と１つの高段の第４圧縮部２４とが１列に接続されている。油分離器２８は、第４吐出管２４ｂに設けられている。油戻し流路２８ａ，２８ｂは、第４吸入管２４ａと油分離器２８とを結ぶ流路であって、油分離器２８から第４圧縮部２４へと油を戻す。油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８は、油戻し流路２８ａ，２８ｂの流路面積を変える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の低段圧縮部（２１，２２，２３）と、１つの高段圧縮部（２４）とが１列に接続された、複数段圧縮機構（２０）と、
前記複数段圧縮機構から吐出された冷媒に放熱をさせる、放熱器（４０，１２ａ）と、
前記放熱器を出た冷媒を減圧する、膨張部（７０）と、
前記膨張部を出た冷媒を蒸発させる、蒸発器（１２ａ，４０）と、
前記高段圧縮部（２４）から吐出された冷媒が流れる高段吐出配管（２４ｂ）に設けられた油分離器（２８）と、
前記高段圧縮部（２４）に吸入される冷媒が流れる高段吸入配管（２４ａ）と前記油分離器（２８）とを結び、前記油分離器（２８）から前記高段圧縮部（２４）へと油を戻す、油戻し流路（２８ａ，２８ｂ）と、
前記油戻し流路（２８ａ，２８ｂ）の流路面積を変える流路面積変更部（ＳＶ２８）と、
を備える、冷凍装置（１０）。
【請求項２】
前記油戻し流路は、キャピラリーチューブ（ＣＡ２８）を含む第１油戻し流路（２８ａ）と、前記キャピラリーチューブの流路面積よりも大きな流路面積である第２油戻し流路（２８ｂ）とを有しており、
前記第１油戻し流路と前記第２油戻し流路とは、並列しており、
前記流路面積変更部（ＳＶ２８）は、前記第２油戻し流路に設けられた開閉弁である、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記放熱器は、冷房運転のときには、熱源によって冷媒を冷やす熱源ユニットの熱源側熱交換器（４０）であり、暖房運転のときには、冷媒に放熱をさせる利用ユニットの利用側熱交換器（１２ａ）であり、
前記蒸発器は、前記冷房運転のときには、冷媒を蒸発させる前記利用側熱交換器（１２ａ）であり、前記暖房運転のときには、熱源から熱を奪って冷媒を蒸発させる前記熱源側熱交換器（４０）であり、
前記高段圧縮部（２４）を出た冷媒が前記熱源側熱交換器（４０）に流れる前記冷房運転の状態と、前記高段圧縮部（２４）を出た冷媒が前記利用側熱交換器（１２ａ）に流れる前記暖房運転の状態とを切り換える、切換機構（３４）
をさらに備え、
前記油分離器（２８）は、前記高段圧縮部（２４）と前記切換機構（３４）との間に配置される、
請求項１又は２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記複数段圧縮機構（２０）は、複数の前記低段圧縮部（２１，２２，２３）それぞれの圧縮部材を回転させるとともに前記高段圧縮部（２４）の圧縮部材を回転させる共通回転軸、を有している、
請求項３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記暖房運転のときに、複数の前記低段圧縮部（２１，２２，２３）のうちの１つの前記低段圧縮部（２２）から吐出され次段の前記低段圧縮部（２３）に吸入される冷媒を冷やす、中間インジェクション機構（６１，６１ａ，６１ｂ）
をさらに備え、
前記暖房運転のときに、前記高段圧縮部（２４）に吸入される冷媒の冷却は行われない、
請求項３又は４に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記流路面積変更部（ＳＶ２８）を制御して、前記油戻し流路（２８ａ，２８ｂ）の流路面積が第１流路面積になる第１状態と、前記油戻し流路（２８ａ，２８ｂ）の流路面積が前記第１流路面積よりも大きな第２流路面積になる第２状態とを切り換える、制御部（９４）、
をさらに備え、
前記制御部（９４）は、前記暖房運転のときに、前記複数段圧縮機構（２０）の起動時、および／又は、前記複数段圧縮機構（２０）の起動後の通常運転開始時に、前記流路面積変更部（ＳＶ２８）を前記第２状態にする、
請求項３から５のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記制御部（９４）は、前記冷房運転のときに、前記複数段圧縮機構（２０）の起動時、および／又は、前記複数段圧縮機構（２０）の起動後の通常運転開始時に、前記流路面積変更部（ＳＶ２８）を前記第１状態にする、
請求項６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、特に、複数の圧縮部を有する複数段圧縮機構を備えた冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、油分離器を備えたものが存在する。例えば、特許文献１（特開２０１１−２１４７５７号公報）に記載の冷凍装置は、４段の圧縮部を有しており、最高段の圧縮部から吐出される高圧の冷媒から冷凍機油（以下、単に油という。）の分離を行わせる油分離器を備えている。油分離器で冷媒から分離された油は、油戻し管を通って最高段の圧縮部の吸入配管に戻る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
３段以上の多段圧縮を行う冷凍装置においては、最高段の高圧の圧縮部（以下、高段圧縮部という。）が殆ど冷媒を圧縮しない運転が存在することを、本発明の発明者は見いだしている。例えば、４段の圧縮を行う圧縮機構を備えた空気調和装置において、熱負荷が小さく効率を向上させるために冷媒の高圧値を小さく保つ運転を行っているときには、１〜３段の圧縮部で必要な圧縮仕事を終えてしまい、４段目の高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなってしまうことがある。空気調和装置の場合、熱負荷が大きいときの冷房運転に合わせて多段圧縮の圧縮機構を設計すると、暖房運転や、外気温が低いときの冷房運転を行うときには、高段圧縮部に吸入される冷媒の圧力と吐出される冷媒の圧力との差が非常に小さくなってしまう。
【０００４】
このように、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなった場合、その高段圧縮部の吐出側に設けられた油分離器から高段圧縮部に戻る油の量が少なくなる。すると、余分な油が熱交換器などに流れ出てしまい、圧縮機構に油不足が生じて運転停止に至ってしまうことも考えられる。
【０００５】
本発明の課題は、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる冷凍装置、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１観点に係る冷凍装置は、複数段圧縮機構と、放熱器と、膨張部と、蒸発器と、油分離器と、油戻し流路と、流路面積変更部とを備えている。複数段圧縮機構は、複数の低段圧縮部と１つの高段圧縮部とが１列に接続された圧縮機構である。言い換えれば、各低段圧縮部と高段圧縮部とが直列に接続されている。放熱器は、複数段圧縮機構から吐出された冷媒に、放熱をさせる。膨張部は、放熱器を出た冷媒を減圧する。蒸発器は、膨張部を出た冷媒を、蒸発させる。油分離器は、高段吐出配管に設けられている。高段吐出配管は、高段圧縮部から吐出された冷媒が流れる配管である。油戻し流路は、高段吸入配管と油分離器とを結ぶ流路であって、油分離器から高段圧縮部へと油を戻す。高段吸入配管は、高段圧縮部に吸入される冷媒が流れる配管である。そして、流路面積変更部は、油戻し流路の流路面積を変える。
【０００７】
ここでは、複数段圧縮機構の高段圧縮部から吐出された冷媒が、放熱器で放熱し、膨張部で減圧し、蒸発器で蒸発して、再び複数段圧縮機構の低段圧縮部に吸入される。高段圧縮部から吐出されて高段吐出配管を流れる冷媒は、油分離器において油が分離され、その油は、油戻し流路を通って高段吸入配管から高段圧縮部に吸入される。これによって、高段吐出配管を流れる冷媒と高段吸入配管を流れる冷媒との圧力差が大きい場合には、油分離器から高段圧縮部へと確実に油が戻る。一方、高段吐出配管を流れる冷媒と高段吸入配管を流れる冷媒との圧力差が小さい場合には、油分離器から高段圧縮部へと戻る油の量が少なくなることが心配されるが、第１観点に係る冷凍装置では、流路面積変更部によって油戻し流路の流路面積を変えることができる。油戻し流路の流路面積を変えて大きくすることで、高段吐出配管を流れる冷媒と高段吸入配管を流れる冷媒との圧力差が小さい場合にも、油分離器から高段圧縮部へと油を確実に戻すことができるようになる。すなわち、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも、油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保できる。
【０００８】
本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点の冷凍装置であって、油戻し流路は、第１油戻し流路と第２油戻し流路とを有している。第１油戻し流路は、キャピラリーチューブを含む流路である。第２油戻し流路の流路面積は、第１油戻し流路のキャピラリーチューブの流路面積よりも大きい。第１油戻し流路と第２油戻し流路とは、並列している。そして、流路面積変更部は、第２油戻し流路に設けられた開閉弁である。
【０００９】
ここでは、流路面積が小さいキャピラリーチューブを含む第１油戻し流路と、流路面積が大きい第２油戻し流路とを並列させて、第２油戻し流路に、流路面積変更部としての機能を果たす開閉弁を設けている。このような油戻し流路の構成を採ることによって、開閉弁を閉じているときには、流路面積が小さいキャピラリーチューブを油が流れることになり、開閉弁を開けているときには、主として、圧力損失が小さい流路面積の大きな第２油戻し流路を油が流れることになる。したがって、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合に、開閉弁を開けることで、油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる。
【００１０】
本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１観点又は第２観点の冷凍装置であって、放熱器は、冷房運転のときには、熱源によって冷媒を冷やす熱源ユニットの熱源側熱交換器であり、暖房運転のときには、冷媒に放熱をさせる利用ユニットの利用側熱交換器である。蒸発器は、冷房運転のときには、冷媒を蒸発させる利用側熱交換器であり、暖房運転のときには、熱源から熱を奪って冷媒を蒸発させる熱源側熱交換器である。また、第３観点に係る冷凍装置は、切換機構をさらに備えている。切換機構は、高段圧縮部を出た冷媒が熱源側熱交換器に流れる冷房運転の状態と、高段圧縮部を出た冷媒が利用側熱交換器に流れる暖房運転の状態とを切り換える。そして、油分離器は、高段圧縮部と切換機構との間に配置される。
【００１１】
ここでは、切換機構によって冷房運転と暖房運転とを切り換えることができる冷凍装置、すなわち、冷暖房可能な空気調和装置に本発明を適用している。そして、油分離器を高段圧縮部と切換機構との間に配置しているので、冷房運転の状態でも暖房運転の状態でも油が高段圧縮部に戻る。高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差は、冷房運転と暖房運転とで異なっていることが多いが、運転に応じて油戻し流路の流路面積を変えることで、いずれの運転においても油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる。
【００１２】
本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第３観点の冷凍装置であって、複数段圧縮機構は、共通回転軸を有している。共通回転軸は、複数の低段圧縮部それぞれの圧縮部材を回転させるとともに、高段圧縮部の圧縮部材を回転させる。
【００１３】
ここでは、共通回転軸によって各低段圧縮部の圧縮部材および高段圧縮部の圧縮部材を回転させているため、低段、高段の各圧縮部の容積比を制御的に変更することができない。したがって、回転数を調整することによって高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差を大きくすることはできない。しかし、暖房運転、冷房運転のいずれかの運転に合わせて共通回転軸の回転数を決めており、運転の状況によって高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなってしまう場合にも、本発明によれば、油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる。
【００１４】
本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第３観点又は第４観点の冷凍装置であって、中間インジェクション機構をさらに備えている。中間インジェクション機構は、暖房運転のときに、複数の低段圧縮部のうちの１つの低段圧縮部から吐出され次段の低段圧縮部に吸入される冷媒を、冷やす。一方、暖房運転のときに、高段圧縮部に吸入される冷媒の冷却は行われない。
【００１５】
ここでは、暖房運転時には、１つの低段圧縮部と次段の低段圧縮部との間に中間インジェクション機構が配置され、圧縮途中の冷媒の温度が下げられる。この中間インジェクションによって、冷凍サイクルの効率が上がり、圧縮機に投入するエネルギーを削減できる。この中間インジェクションを行う冷凍装置において、仮に、高段圧縮部から吐出されて油分離器で冷媒から分離された油を、高段圧縮部ではなく、低段圧縮部に戻す構成を採った場合、油が低段圧縮部に滞留してしまうことも心配される。
【００１６】
しかし、第５観点に係る冷凍装置では、暖房運転のときに、高段圧縮部に吸入される冷媒の冷却は行われず、高段圧縮部から吐出されて油分離器から高段圧縮部に戻る油は、流路面積が大きくなるように変更された油戻し流路を通ることができる。このため、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも、冷媒圧力が小さい低段圧縮部に油を戻す必要がなくなり、高段圧縮部が必要量の油を保持することができる。
【００１７】
本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第３観点から第５観点のいずれかの冷凍装置であって、制御部をさらに備えている。制御部は、流路面積変更部を制御して、第１状態と第２状態とを切り換える。第１状態では、油戻し流路の流路面積が第１流路面積になる。第２状態では、油戻し流路の流路面積が、第１流路面積よりも大きな第２流路面積になる。そして、制御部は、暖房運転のときに、複数段圧縮機構の起動時、複数段圧縮機構の起動後の通常運転開始時、或いは、複数段圧縮機構の起動時と複数段圧縮機構の起動後の通常運転開始時との両方で、流路面積変更部を第２状態にする。
【００１８】
冷暖房が可能な冷凍装置において複数段圧縮機構を採用した場合、暖房運転のときに高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなることを、本発明の発明者は見いだしている。特に、複数段圧縮機構の起動時や、その後の通常運転開始時において、油戻し流路の流路面積が小さければ、油分離器から高段圧縮部へと油があまり戻らなくなる。これに鑑み、第６観点に係る冷凍装置では、暖房運転における複数段圧縮機構の起動時、および／又は、暖房運転における複数段圧縮機構の起動後の通常運転開始時に、流路面積変更部を第２状態にして、油戻し流路の流路面積を大きくしている。これにより、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなりがちな暖房運転の所定時においても、油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる。
【００１９】
本発明の第７観点に係る冷凍装置は、第６観点の冷凍装置であって、制御部は、冷房運転のときに、複数段圧縮機構の起動時、複数段圧縮機構の起動後の通常運転開始時、或いは、複数段圧縮機構の起動時と複数段圧縮機構の起動後の通常運転開始時との両方で、流路面積変更部を第１状態にする。
【００２０】
冷暖房が可能な冷凍装置において複数段圧縮機構を採用した場合、暖房運転のときに高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなる一方、熱負荷が大きい冷房運転のときには高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が十分に大きくなることを、本発明の発明者は見いだしている。これに鑑み、第７観点に係る冷凍装置では、冷房運転における複数段圧縮機構の起動時、および／又は、冷房運転における複数段圧縮機構の起動後の通常運転開始時に、流路面積変更部を第１状態にして、油戻し流路の流路面積を小さくしている。これにより、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が十分に大きい冷房運転の所定時において、油分離器から高段吸入配管に油だけではなく多くの冷媒まで戻ってしまう不具合を抑えられる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１観点に係る冷凍装置によれば、油戻し流路の流路面積を変えて大きくすることで、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保できる。
【００２２】
本発明の第２観点に係る冷凍装置では、開閉弁を開けているときには、圧力損失が小さい流路面積の大きな第２油戻し流路を油が流れることになって、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも、油分離器から高段圧縮部へと油を確実に戻すことができる。
【００２３】
本発明の第３観点に係る冷凍装置では、運転に応じて油戻し流路の流路面積を変えることで、冷房、暖房、いずれの運転においても、油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる。
【００２４】
本発明の第４観点に係る冷凍装置では、共通回転軸を採用しているために低段、高段の各圧縮部の容積比を制御的に変更することができないけれども、流路面積変更部を設けているため、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる。
【００２５】
本発明の第５観点に係る冷凍装置では、より圧力が低い低段圧縮部に油分離器からの油を戻して高段圧縮部で油が不足気味になるという構成を採る必要がなくなり、高段圧縮部から吐出されて油分離器へと流れた油を、高段圧縮部に所定量だけ確実に戻すことができる。
【００２６】
本発明の第６観点に係る冷凍装置によれば、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなりがちな暖房運転の所定時においても、油分離器から高段圧縮部に戻る油の量を確保することができる。
【００２７】
本発明の第７観点に係る冷凍装置によれば、高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が十分に大きい冷房運転の所定時において、油分離器から高段吸入配管に油だけではなく多くの冷媒まで戻ってしまう不具合を抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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冷媒回路図である。
【図２】図１の冷房運転時（高負荷）の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。
【図３】図１の冷房運転時（低負荷）の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。
【図４】空気調和装置の暖房運転時の冷媒回路図である。
【図５】図４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。
【図６】空気調和装置の制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
（１）空気調和装置の構成
図１および図４は、空気調和装置１０の構成を示す冷媒回路図である。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四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１３，１４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換わる冷媒回路を有する。図１の矢印は、冷房運転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４の矢印は、暖房運転において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。
【００３１】
空気調和装置１０の冷媒回路は、主として、四段圧縮機２０、第１〜第４切換機構３１〜３４、室外熱交換器４０、第１〜第４油分離器２５〜２８、第１および第２室外電動弁５１，５２、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、各機器や弁を結ぶ冷媒配管群から成る。室外熱交換器４０は、図５に示すように、縦に並べて配置された、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３および第４熱交換器４４から成る。
【００３２】
以下、冷媒回路の各構成要素を詳細に説明する。
【００３３】
（１−１）四段圧縮機
四段圧縮機２０は、密閉容器内に、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３、第４圧縮部２４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、共通回転軸によって、４つの圧縮部２１〜２４の各圧縮部材を回転させる。すなわち、四段圧縮機２０は、４つの圧縮部２１〜２４の圧縮部材が単一の共通回転軸に連結された、一軸四段の圧縮構造を有している。四段圧縮機２０では、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３および第４圧縮部２４が、この順番で直列に配管接続される。すなわち、第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３および第４圧縮部２４は、１列に接続される。第１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２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。第３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４圧縮部２４は、高段吸入配管である第４吸入管２４ａから冷媒を吸い込み、一旦密閉空間に吐出し、そこから高段吐出配管である第４吐出管２４ｂへと冷媒を吐出する。すなわち、最高段の圧縮部である第４圧縮部２４に吸入される冷媒は、第４圧縮部２４の吸入ポートに接続された第４吸入管２４ａを流れてくる。また、第４圧縮部２４から吐出された冷媒は、第４圧縮部２４の吐出ポートに接続された第４吐出管２４ｂを流れていく。
【００３４】
第１圧縮部２１は、最低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２圧縮部２２は、第１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３圧縮部２３は、第２圧縮部２２によって圧縮された冷媒を吸い込んで圧縮する。第４圧縮部２４は、最高段の圧縮機構であり、第３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。第４圧縮部２４によって圧縮され第４吐出管２４ｂ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。
【００３５】
なお、本実施形態において、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９４（図６参照）によってインバータ制御される。
【００３６】
また、第２吸入管２２ａには、第１切換機構３１に向かう冷媒の流れを止める逆止弁が、第３吸入管２３ａには、第２切換機構３２に向かう冷媒の流れを止める逆止弁が、第４吸入管２４ａには、第３切換機構３３に向かう冷媒の流れを止める逆止弁が、それぞれ設けられている。
【００３７】
（１−２）第１〜第４切換機構
第１切換機構３１、第２切換機構３２、第３切換機構３３および第４切換機構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。
【００３８】
第１切換機構３１の４つのポートは、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１熱交換器４１の高温側配管４１ｈおよび低圧冷媒配管１９の枝管１９ａ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。枝管１９ａは、第１切換機構３１と低圧冷媒配管１９とを結ぶ配管である。
【００３９】
第２切換機構３２の４つのポートは、第２吐出管２２ｂ、第３吸入管２３ａ、第２熱交換器４２の高温側配管４２ｈおよび直列接続用第１配管４１ｂと接続されている。直列接続用第１配管４１ｂは、第２切換機構３２と、第１熱交換器４１の低温側配管４１ｉとを結ぶ配管である。
【００４０】
第３切換機構３３の４つのポートは、第３吐出管２３ｂ、第４吸入管２４ａ、第３熱交換器４３の高温側配管４３ｈおよび直列接続用第２配管４２ｂと接続されている。直列接続用第２配管４２ｂは、第３切換機構３３と、第２熱交換器４２の低温側配管４２ｉとを結ぶ配管である。
【００４１】
第４切換機構３４の４つのポートは、第４吐出管２４ｂ、連絡冷媒配管１４、第４熱交換器４４の高温側配管４４ｈおよび低圧冷媒配管１９と接続されている。
【００４２】
切換機構３１〜３４は、冷房運転において、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器として熱交換器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３１〜３４は、暖房運転において、四段圧縮機２０によって圧縮された冷媒の冷却器（放熱器）として室内熱交換器１２ａを機能させ、かつ、膨張機構７０および室外電動弁５１，５２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４に示す状態になる。
【００４３】
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、四段圧縮機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、四段圧縮機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。
【００４４】
（１−３）室外熱交換器
熱源側熱交換器である室外熱交換器４０は、上述のように、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３および第４熱交換器４４から成る。冷房運転時には、第１〜第３熱交換器４１〜４３が、それぞれ、圧縮途中の冷媒（中間圧冷媒）を冷やすインタークーラとして機能し、第４熱交換器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。第４熱交換器４４は、第１〜第３熱交換器４１〜４３よりも容量が大きい。また、暖房運転時には、第１〜第４熱交換器４１〜４４の全てが、低圧の冷媒の蒸発器（加熱器）として機能する。
【００４５】
室外熱交換器４０は、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２、第３熱交換器４３、第４熱交換器４４の順で下から上に積み上げられ、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、室外空気が供給される。図示しない回転数可変の室外ファンが、室外空気を室外熱交換器４０に供給する。
【００４６】
また、第１熱交換器４１、第２熱交換器４２および第３熱交換器４３の低温側配管４１ｉ，４２ｉ，４３ｉからは、第２吸入管２２ａ、第３吸入管２３ａおよび第４吸入管２４ａに向かって、分岐管である第１インタークーラ管４１ａ、第２インタークーラ管４２ａおよび第３インタークーラ管４３ａがそれぞれ延びている。第１インタークーラ管４１ａ、第２インタークーラ管４２ａおよび第３インタークーラ管４３ａには、図１に示すように、それぞれ逆止弁が設けられている。
【００４７】
（１−４）第１〜第４油分離器
四段圧縮機２０の第１圧縮部２１、第２圧縮部２２、第３圧縮部２３および第４圧縮部２４から吐出された冷媒に含まれる油を四段圧縮機２０に戻すために、空気調和装置１０の冷媒回路には第１〜第４油分離器２５〜２８が設けられている。第１〜第４油分離器２５〜２８は、冷媒に含まれる油（潤滑油）を分離するための小容器である。
【００４８】
第１油分離器２５は、冷房運転時に第１圧縮部２１から吐出された冷媒を気液分離して、油を含む液（以下、単に油という。）を油戻し流路２５ａおよび第１インタークーラ管４１ａを介して、第２吸入管２２ａに流し、第２圧縮部２２に吸入させる。第１油分離器２５は、第１熱交換器４１の高温側配管４１ｈに設けられている。油戻し流路２５ａは、銅製の毛細管であるキャピラリーチューブを含んでいる。
【００４９】
第２油分離器２６は、冷房運転時に第２圧縮部２２から吐出された冷媒を気液分離して、油を油戻し流路２６ａおよび第２インタークーラ管４２ａを介して、第３吸入管２３ａに流し、第３圧縮部２３に吸入させる。第２油分離器２６は、第２熱交換器４２の高温側配管４２ｈに設けられている。油戻し流路２６ａは、銅製の毛細管であるキャピラリーチューブを含んでいる。
【００５０】
第３油分離器２７は、冷房運転時に第３圧縮部２３から吐出された冷媒を気液分離して、油を油戻し流路２７ａおよび第３インタークーラ管４３ａを介して、第４吸入管２４ａに流し、第４圧縮部２４に吸入させる。第３油分離器２７は、第３熱交換器４３の高温側配管４３ｈに設けられている。油戻し流路２７ａは、銅製の毛細管であるキャピラリーチューブを含んでいる。
【００５１】
第４油分離器２８は、冷房運転時にも暖房運転時にも機能する油分離器である。第４油分離器２８は、第４圧縮部２４の吐出ポートに接続された第４吐出管２４ｂに設けられ、第４圧縮部２４と第４切換機構３４との間に配置されている。第４油分離器２８は、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を気液分離して、油を、油戻しメイン流路２８ａ或いは油戻しバイパス流路２８ｂを介して第４吸入管２４ａに流し、第４圧縮部２４に吸入させる。油戻しメイン流路２８ａと、油戻しバイパス流路２８ｂとは、並列している。油戻しメイン流路２８ａは、銅製の毛細管であるキャピラリーチューブＣＡ２８を含んでいる。油戻しバイパス流路２８ｂには、流路の開状態と閉状態とを切り換える油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が設けられている。キャピラリーチューブＣＡ２８を含む油戻しメイン流路２８ａよりも、油戻しバイパス流路２８ｂのほうが、流路面積が大きい。油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が閉じているときには、第４油分離器２８から第４吸入管２４ａに流れる油は、油戻しメイン流路２８ａを通る。一方、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が開いているときには、油戻しメイン流路２８ａよりも油戻しバイパス流路２８ｂのほうが流路抵抗が小さいため、第４油分離器２８から第４吸入管２４ａに流れる油は、主として油戻しバイパス流路２８ｂを通る。キャピラリーチューブＣＡ２８のない油戻しバイパス流路２８ｂは、流路抵抗が小さいため、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が開いて第４油分離器２８から油戻しバイパス流路２８ｂを通って第４吸入管２４ａに油が流れるときには、第４吐出管２４ｂを流れる冷媒の圧力（以下、第４吐出圧力という。）と第４吸入管２４ａを流れる冷媒の圧力（以下、第４吸入圧力という。）との差が小さいときでも、油の戻り量が十分に確保される。すなわち、後に詳述するが、第４吐出圧力と第４吸入圧力との差が大きいときには油戻しメイン流路２８ａで油を戻し、第４吐出圧力と第４吸入圧力との差が小さいときには、油戻しバイパス流路２８ｂで油を戻す制御が行われる。
【００５２】
言い換えれば、第４油分離器２８から第４吸入管２４ａへと油を戻すための油戻しメイン流路２８ａおよび油戻しバイパス流路２８ｂから成る油戻し流路は、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８の開閉に応じて、その流路面積が変わり、流路抵抗が変わる。油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が開いているときには、流路面積が大きくなって、流路抵抗が小さくなる。一方、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が閉じているときには、キャピラリーチューブＣＡ２８を通るために流路面積が小さくなり、流路抵抗が大きくなる。
【００５３】
（１−５）第１および第２室外電動弁
第１および第２室外電動弁５１，５２は、室外熱交換器４０とブリッジ回路５５との間に配備されている。具体的には、第１室外電動弁５１は、第４熱交換器４４とブリッジ回路５５との間に、第２室外電動弁５２は、第３熱交換器４３とブリッジ回路５５との間に、配備されている。暖房運転時にブリッジ回路５５から室外熱交換器４０へと流れてくる冷媒は、２つに分流され、第１室外電動弁５１／第２室外電動弁５２で膨張し、第４熱交換器４４／第３熱交換器４３へと流れ込む。
【００５４】
冷房運転時、第２室外電動弁５２は閉じられ、第１室外電動弁５１は全開状態にされる。暖房運転時、第１および第２室外電動弁５１，５２は、第４熱交換器４４／第３熱交換器４３へと流れ込む冷媒の量が適正になるように（偏流しないように）開度調整が為され、それぞれ膨張機構としての役割も果たす。
【００５５】
なお、上述の第３インタークーラ管４３ａは、第３熱交換器４３と第２室外電動弁５２との間から分岐している。
【００５６】
（１−６）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おり、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。
【００５７】
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。
【００５８】
（１−７）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３室外電動弁６１ｂが配備されている。この第３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４２ａに向かって延びるインジェクション配管６１ａを通って、第２インタークーラ管４２ａの逆止弁よりも第３吸入管２３ａに近い部分に流れ込み、第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３へ吸い込まれる冷媒を冷やす。すなわち、エコノマイザ熱交換器６１、インジェクション配管６１ａおよび第３室外電動弁６１ｂは、第２圧縮部２２から吐出され次段の第３圧縮部２３へと流れる冷媒を冷やす中間インジェクション機構として機能する。但し、エコノマイザ熱交換器６１で蒸発した冷媒は、第３圧縮部２３へ吸い込まれる冷媒のみを冷やし、第４圧縮部２４に吸い込まれる冷媒を冷やすことはない。暖房運転時、第４圧縮部２４に吸い込まれる冷媒には、中間インジェクションが行われない。
【００５９】
（１−８）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。内部熱交換器６２は、液ガス熱交換器と呼ばれることもある。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。
【００６０】
（１−９）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第４熱交換器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し、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４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。
【００６１】
（１−１０）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５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。
【００６２】
（１−１１）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６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６室外電動弁９２で減圧された低圧冷媒は、第５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。
【００６３】
なお、暖房運転時には、第６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５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。
【００６４】
（１−１２）室内熱交換器
利用側熱交換器である室内熱交換器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の周囲に、室内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。
【００６５】
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。
【００６６】
（１−１３）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。
【００６７】
（１−１４）制御部
図６に示すように、制御部９４は、室外ユニット１１に設けられた室外制御部９５と、室内ユニット１２に設けられた室内制御部９６とが伝送線９４ａによって結ばれて構成されるものであり、各種の制御を行う。室外制御部９５および室内制御部９６は、各種センサや四段圧縮機２０の圧縮機駆動モータ、種々の弁と接続されるマイクロコンピュータである。制御部９４は、リモコン９９等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、弁開度の調節などを行う。
【００６８】
室外制御部９５には、高段吸入温度センサ９７および高段吐出温度センサ９８を含むセンサ群が接続され、冷媒回路の温度や圧力、室外温度などのデータが入力されてくる。室内制御部９６にも、室内温度センサなどのセンサ群が接続される。高段吸入温度センサ９７は、第４吸入管２４ａに装着され、第４吸入管２４ａを流れる冷媒の温度である第４吸入冷媒温度を計測する。具体的には、図１の点Ｈの冷媒の温度を計る。高段吐出温度センサ９８は、第４吐出管２４ｂに装着され、第４吐出管２４ｂを流れる冷媒の温度である第４吐出冷媒温度を計測する。具体的には、図１の点Ｉの冷媒の温度を計る。これらのセンサ群からの温度や圧力の情報に基づき、制御部９４は、室外制御部９５に接続された第１〜第６室外電動弁５１，５２，６１ｂ、７２，９１，９２、四段圧縮機２０、室外ファン、第１〜第４切換機構３１〜３４、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を制御する。また、室内制御部９６は、室内ファンや室内電動弁１２ｂを制御する。
【００６９】
（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５を参照しながら説明する。図２は、負荷が高いときの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３は、外気温が低いときや負荷が低いときの冷房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。図５は、暖房運転時における冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。図２、図３および図５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。また、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４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９４によって行われる。
【００７０】
（２−１）冷房運転時の動作
（２−１−１）負荷が高いときの冷房運転時の動作
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、四段圧縮機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、負荷が高いときの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。
【００７１】
第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１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熱交換器４１で冷却された後、第１インタークーラ管４１ａを介して第２吸入管２２ａに流れ込む（点Ｃ）。
【００７２】
第２吸入管２２ａから第２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Ｄ）。吐出された冷媒は、第２切換機構３２を通過し、インタークーラとして機能する第２熱交換器４２で冷却された後、第２インタークーラ管４２ａに流れる（点Ｅ）。第２インタークーラ管４２ａ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３吸入管２３ａに流れ込む（点Ｆ）。
【００７３】
第３吸入管２３ａから第３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Ｇ）。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３熱交換器４３で冷却された後、第３インタークーラ管４３ａを介して第４吸入管２４ａに流れ込む（点Ｈ）。
【００７４】
第４吸入管２４ａから第４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Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第４切換機構３４を通過し、ガスクーラとして機能する第４熱交換器４４で冷却され、全開状態の第１室外電動弁５１およびブリッジ回路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）。
【００７５】
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３室外電動弁６１ｂへと流れる。第３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４２ａへと流れ込む。
【００７６】
第３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。
【００７７】
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４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４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。
【００７８】
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５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６室外電動弁９２へと流れる。第６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５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。
【００７９】
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。
【００８０】
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２０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。
【００８１】
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。
【００８２】
（２−１−２）負荷が低いときの冷房運転時の動作
負荷が低いときの冷房運転時における空気調和装置１０の動作も、上述の負荷が高いときの冷房運転時における空気調和装置１０の動作と基本的には同じである。負荷が低いときにも、図１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。但し、負荷が低いときには、制御部９４は、高圧を小さく保つ省エネ制御を行う。以下、その制御について説明する。
【００８３】
冷房運転の負荷が低いときには、四段圧縮機２０の回転数を抑えて運転効率を上げるために、高圧を小さくする制御が行われる。高圧を小さくした省エネ運転では、低圧も大きくなって、高低差圧（高圧−低圧）が小さくなる。図２と図３とを比較すると判るように、低負荷のときの冷房運転の冷凍サイクル（図３）では、高負荷のときに比べて、高圧がＨＰ１からＨＰ２に下がり、低圧がＬＰ１からＬＰ２に上がる。このとき、高負荷の冷房運転においては低段の第１〜第３圧縮部２１〜２３と同様の圧縮仕事を行っていた高段の第４圧縮部２４が、殆ど圧縮仕事をしなくなる。これは、共通回転軸を採用した一軸四段の四段圧縮機２０を、高負荷時の冷房運転を基準として各圧縮部２１〜２４の容積比を決める設計手法を用いていることに起因している。しかし、３段以上の圧縮機構を用いる場合、通常は高負荷の冷房運転を基準にして設計を行うため、高段の圧縮部が低負荷時に圧縮を殆ど行わなくなることは仕方がないことである。
【００８４】
低負荷の冷房運転では上述のように高圧をＨＰ２に下げた運転を行うため、第４吸入管２４ａ（点Ｈ参照）を流れ第４圧縮部２４に吸入される冷媒の圧力である高段吸入圧力と、第４圧縮部２４から吐出され第４吐出管２４ｂ（点Ｉ参照）を流れる冷媒の圧力である高段吐出圧力との差圧ＤＰ２（図３参照）が、小さくなる。図２に示すように、高負荷の冷房運転では、高段吸入圧力と高段吐出圧力との差圧ＤＰ１が、差圧ＤＰ２よりも大きい。
【００８５】
（２−２）暖房運転時の動作
暖房運転時は、図４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４および図５を参照しながら説明する。
【００８６】
第１吸入管２１ａから四段圧縮機２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒（点Ａ）は、第１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（点Ｃ）。
【００８７】
第２吸入管２２ａから第２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Ｄ）。吐出された冷媒は、第２切換機構３２を通過し、第３吸入管２３ａを流れる。なお、第３吸入管２３ａ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）。
【００８８】
第３吸入管２３ａから第３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Ｇ）。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（点Ｈ）。
【００８９】
第４吸入管２４ａから第４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Ｉ）。吐出された高圧の冷媒は、第４切換機構３４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）。
【００９０】
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）。
【００９１】
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３室外電動弁６１ｂへと流れる。第３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６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４２ａへと流れ込む。
【００９２】
第３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。
【００９３】
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４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４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。
【００９４】
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５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６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５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。
【００９５】
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、２路に分流し、第１および第２室外電動弁５１，５２でそれぞれ減圧・膨張され気液二相の低圧冷媒となる（点ＡＣ）。このとき、第１および第２室外電動弁５１，５２の開度は、直列に接続される第１〜第３熱交換器４１〜４３の圧力損失量と、第４熱交換器４４の圧力損失量とに応じて調節されており、いずれかの一方の流路に冷媒が偏流してしまうことが抑制されている。
【００９６】
室外熱交換器４０の第４熱交換器４４に流入した低圧冷媒は、外気から熱を奪って蒸発し、第４熱交換器４４の高温側配管４４ｈから第４切換機構３４を経て低圧冷媒配管１９へと流れていく。一方、室外熱交換器４０の第３熱交換器４３に流入した低圧冷媒は、第２熱交換器４２、第１熱交換器４１を順に流れ、枝管１９ａを介して低圧冷媒配管１９へ流れ、第４熱交換器４４を出た冷媒と合流する。具体的には、第３熱交換器４３を出た冷媒は、第３熱交換器４３の高温側配管４３ｈ、第３切換機構３３、直列接続用第２配管４２ｂ、第２熱交換器４２の低温側配管４２ｉ、第２熱交換器４２、第２熱交換器４２の高温側配管４２ｈ、第２切換機構３２、直列接続用第１配管４１ｂ、第１熱交換器４１の低温側配管４１ｉ、第１熱交換器４１、第１熱交換器４１の高温側配管４１ｈ、第１切換機構３１を順に流れ、第３熱交換器４３だけではなく順に第２熱交換器４２、第１熱交換器４１で外気から熱を奪って蒸発し、枝管１９ａから低圧冷媒配管１９へと流れる。
【００９７】
第４熱交換器４４および直列に接続された第１〜第３熱交換器４１〜４３で蒸発して過熱もついた低圧のガス冷媒は、図４に示すように室外熱交換器４０の下流側の低圧冷媒配管１９で合流し（点ＡＤ）、更に過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）と合流して（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２０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。
【００９８】
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。
【００９９】
なお、上述のように四段圧縮機２０の設計において、高負荷時の冷房運転を基準として各圧縮部２１〜２４の容積比を決めているため、暖房運転では、図５に示すように、第４吸入管２４ａ（点Ｈ参照）を流れる冷媒の高段吸入圧力と、第４吐出管２４ｂ（点Ｉ参照）を流れる冷媒の高段吐出圧力との差圧ＤＰ３が小さくなる。高負荷時の冷房運転を基準として四段圧縮機２０を設計すると、暖房運転では２段目と４段目、すなわち第２圧縮部２２と第４圧縮部２４とは、あまり圧縮仕事をしない状態となる。これに鑑み、暖房運転では、上述のように第３吸入管２３ａを流れる冷媒だけを中間インジェクションによって冷やし（図５の点Ｄ、点Ｌ、点Ｆを参照）、第２吸入管２２ａや第４吸入管２４ａを流れる冷媒の冷却は行われない（図５の点Ｂおよび点Ｃ、点Ｇおよび点Ｈを参照）。
【０１００】
（３）油戻しの動作および油戻しバイパス電磁弁の制御
（３−１）冷房運転時の油戻し
冷房運転のときには、第１〜第４油分離器２５〜２８が全て機能する。第１油分離器２５は、上述のように、第１圧縮部２１から吐出された冷媒を気液分離して、油を、油戻し流路２５ａおよび第１インタークーラ管４１ａを介して第２吸入管２２ａに流し、第２圧縮部２２に吸入させる。第１インタークーラ管４１ａを流れる冷媒の圧力は、第１熱交換器４１の圧力損失の分だけ第１油分離器２５内の冷媒の圧力よりも小さく、その差圧によって油が第１油分離器２５から油戻し流路２５ａを通って第１インタークーラ管４１ａへと流れる。同様に、第２熱交換器４２の圧力損失の分の差圧によって、第２油分離器２６から油戻し流路２６ａを通って第２インタークーラ管４２ａへと油が流れ、第３熱交換器４３の圧力損失の分の差圧によって、第３油分離器２７から油戻し流路２７ａを通って第３インタークーラ管４３ａへと油が流れる。
【０１０１】
第４油分離器２８は、上述のように、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を気液分離して、油を、第４吸入管２４ａに流し、第４圧縮部２４に吸入させる。第４油分離器２８から第４吸入管２４ａへと流れる油は、並列に配置されている油戻しメイン流路２８ａおよび油戻しバイパス流路２８ｂの少なくとも一方を通る。油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が閉じているときには、キャピラリーチューブＣＡ２８を含む油戻しメイン流路２８ａを油が流れ、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８が開いているときには、油戻しメイン流路２８ａよりも流路面積が大きく流路抵抗が小さい油戻しバイパス流路２８ｂを主として油が流れる。
【０１０２】
制御部９４は、図１および図２の点Ｈの冷媒の温度を計る高段吸入温度センサ９７と、図１および図２の点Ｉの冷媒の温度を計る高段吐出温度センサ９８とから、第４圧縮部２４の吸入側の第４吸入冷媒温度および第４圧縮部２４の吐出側の第４吐出冷媒温度を取得する。これらの第４吸入冷媒温度および第４吐出冷媒温度の差が所定の閾値よりも大きいときには、第４吸入管２４ａの冷媒圧力と第４吐出管２４ｂの冷媒圧力との差が十分に大きく、バイパス電磁弁ＳＶ２８が開かなくても十分な量の油が第４油分離器２８から第４吸入管２４ａへと流れるため、制御部９４は、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を閉じた状態にする。反対に、第４吸入冷媒温度および第４吐出冷媒温度の差が閾値よりも小さければ、第４吸入管２４ａの冷媒圧力と第４吐出管２４ｂの冷媒圧力との差も小さく、キャピラリーチューブＣＡ２８を含む油戻しメイン流路２８ａでは十分な量の油を流すことができないため、制御部９４は、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開けた状態にする。
【０１０３】
また、制御部９４は、冷房運転において四段圧縮機２０を起動するときには、第４圧縮部２４から吐出された冷媒が、第４油分離器２８および油戻しバイパス流路２８ｂを介して第４吸入管２４ａへと戻り過ぎてしまうことを避けるため、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を閉じた状態にする。四段圧縮機２０の起動制御が終了し、通常の冷房運転が始まるときも、その時点では熱負荷が大きく第４圧縮部２４が圧縮仕事を多く行っているため、制御部９４は、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を閉じた状態のままで維持する。
【０１０４】
（３−２）暖房運転時の油戻し
暖房運転のときには、第１〜第３油分離器２５〜２７は単に低圧の冷媒を通す流路として機能し、油戻し流路２５ａ，２６ａ，２７ａには何も流れない。油戻し流路２５ａ，２６ａ，２７ａは、第２〜第４吸入管２２ａ，２３ａ，２４ａと接続されているが、油戻し流路２５ａ，２６ａ，２７ａが逆止弁を備えているため（図４参照）、油戻し流路２５ａ，２６ａ，２７ａから第１〜第３油分離器２５〜２７へと冷媒が流入することもない。
【０１０５】
第４油分離器２８は、冷房運転のときと同様に暖房運転においても、第４圧縮部２４から吐出された冷媒を気液分離し、第４吸入管２４ａへと油を戻して第４圧縮部２４に吸入させる。また、バイパス電磁弁ＳＶ２８の開閉制御についても、運転中は冷房運転のときと同様である。すなわち、制御部９４は、暖房運転のときにも、第４吸入冷媒温度および第４吐出冷媒温度の差が閾値よりも大きいときには、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を閉じた状態にして、第４吸入冷媒温度および第４吐出冷媒温度の差が閾値よりも小さければ、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開けた状態にする。
【０１０６】
但し、冷房運転のときと異なり、暖房運転では、四段圧縮機２０を起動するときには、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開けた状態にする。また、四段圧縮機２０の起動制御が終了し、通常の暖房運転が始まるときも、制御部９４は、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開けた状態のままで維持する。これは、暖房運転において第４圧縮部２４の吸入側と吐出側との差圧（第４吸入管２４ａの冷媒圧力と第４吐出管２４ｂの冷媒圧力との差）が大きくなることは少なく、起動時においても差圧が確保されることが少ないため、初期の油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８の状態として、制御部９４は、開の状態を選択している。
【０１０７】
（４）空気調和装置の特徴
（４−１）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、第４吸入管２４ａの冷媒圧力と第４吐出管２４ｂの冷媒圧力との圧力差が大きい場合には、第４圧縮部２４から吐出されて第４吐出管２４ｂを流れる冷媒は、第４油分離器２８において油が分離され、その油が、キャピラリーチューブＣＡ２８を含む油戻しメイン流路２８ａを通って、第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸入される。
【０１０８】
一方、第４吸入管２４ａの冷媒圧力と第４吐出管２４ｂの冷媒圧力との圧力差が小さい場合には、第４油分離器２８から第４圧縮部２４へと戻る油の量が少なくなることが危惧されるが、本実施形態に係る空気調和装置１０では、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開けることによって流路面積がより大きな油戻しバイパス流路２８ｂに油を通すことができる。油の流路を、キャピラリーチューブＣＡ２８を含む油戻しメイン流路２８ａから、流路面が大きく抵抗が小さい油戻しバイパス流路２８ｂに切り換えることで、第４吸入管２４ａの冷媒圧力と第４吐出管２４ｂの冷媒圧力との圧力差が小さい場合（図３の差圧ＤＰ２および図５の差圧ＤＰ３を参照）にも、第４油分離器２８から第４圧縮部２４へと油を確実に戻すことができるようになっている。
【０１０９】
（４−２）
本実施形態では、第１〜第４切換機構３１〜３４によって冷房運転と暖房運転とを切り換えることができる空気調和装置１０に本発明を適用している。そして、第４油分離器２８を第４圧縮部２４と第４切換機構３４との間に配置しているので、冷房運転の状態でも暖房運転の状態でも油が第４油分離器２８から第４圧縮部２４に戻る。第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差は、冷房運転と暖房運転とで異なっていることが多いが、運転に応じて、制御部９４が、油戻しメイン流路２８ａおよび油戻しバイパス流路２８ｂから成る油戻し流路の流路面積を変えることで、いずれの運転においても第４油分離器２８から第４圧縮部２４に戻る油の量を確保することができている。
【０１１０】
（４−３）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、共通回転軸によって４つの圧縮部２１〜２４の各圧縮部材を回転させる、一軸四段の四段圧縮機２０を採用している。すなわち、第１〜第３の低段の圧縮部２１〜２３それぞれの圧縮部材の回転数と、高段の第４圧縮部２４の圧縮部材の回転数とが、同じになる。したがって、四段圧縮機２０では、低段、高段の各圧縮部２１〜２４の容積比を制御的に変更することができない。
【０１１１】
その結果、冷房運転の低負荷時や暖房運転時において、第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が殆どなくなってしまう状況（図３の差圧ＤＰ２および図５の差圧ＤＰ３を参照）が生まれる。
【０１１２】
しかし、空気調和装置１０では、油戻しメイン流路２８ａおよび油戻しバイパス流路２８ｂから成る油戻し流路の流路面積を変えることで、そのような状況においても第４油分離器２８から第４圧縮部２４に戻る油の量を確保することができている。
【０１１３】
（４−４）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、暖房運転時には、第２圧縮部２２と次段の第３圧縮部２３との間に、中間インジェクション機構が配置されている。具体的には、第３室外電動弁６１ｂを通って膨張し、エコノマイザ熱交換器６１で蒸発した冷媒が、インジェクション配管６１ａを通って第３吸入管２３ａに流れ込み、第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３へ吸い込まれる冷媒を冷やすという機構が存在する。この中間インジェクションによって、冷凍サイクルの効率が上がり、四段圧縮機２０に投入するエネルギーを削減することができている。
【０１１４】
この空気調和装置１０において、仮に、第４圧縮部２４から吐出されて第４油分離器２８で冷媒から分離された油を、第４圧縮部２４ではなく、低段の第３圧縮部２３に戻す構成を採った場合、油が第３圧縮部２３に滞留してしまうことも危惧される。
【０１１５】
しかし、空気調和装置１０では、暖房運転のときに、第４圧縮部２４に吸入される冷媒の冷却は行われず、第４圧縮部２４から吐出されて第４油分離器２８から第４圧縮部２４に戻る油は、流路面積が大きい油戻しバイパス流路２８ｂを通ることができる。このため、第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合にも、冷媒圧力が小さい第３圧縮部２３に油を戻す必要がなくなり、第４圧縮部２４が必要量の油を保持することができている。
【０１１６】
（４−５）
冷暖房が可能な空気調和装置１０において四段圧縮機２０のような３段以上の圧縮機構を採用した場合、暖房運転のときに高段圧縮部（第４圧縮部２４）の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなることを、本発明の発明者は見いだしている。特に、圧縮機構の起動時や、その後の通常運転開始時において、油戻し流路の流路面積が小さければ、第４油分離器２８から第４圧縮部２４へと油があまり戻らなくなる。
【０１１７】
これに鑑み、本実施形態に係る空気調和装置１０では、暖房運転における四段圧縮機２０の起動時、および、暖房運転における四段圧縮機２０の起動後の通常運転開始時に、流路面積が大きい油戻しバイパス流路２８ｂを油が通る状態にして、油戻し量を確保している。これにより、第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなりがちな暖房運転の所定時においても、第４油分離器２８から第４圧縮部２４に戻る油の量を確保することができている。
【０１１８】
一方、本発明の発明者は、３段以上の圧縮機構を採用した場合、暖房運転のときに高段圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなる一方、熱負荷が大きい冷房運転のときには高段圧縮部（第４圧縮部２４）の吸入圧力と吐出圧力との差が十分に大きくなることを見いだしている。これに鑑み、本実施形態に係る空気調和装置１０では、冷房運転における四段圧縮機２０の起動時、および、冷房運転における四段圧縮機２０の起動後の通常運転開始時に、油戻しバイパス流路２８ｂに設けた油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を閉じた状態にして、キャピラリーチューブＣＡ２８を含む油戻しメイン流路２８ａを油が流れるようにしている。これにより、高段の第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が十分に大きい冷房運転の所定時（図２の差圧ＤＰ１を参照）において、第４油分離器２８から第４圧縮部２４に油だけではなく多くの冷媒まで戻ってしまう不具合が抑制されている。
【０１１９】
（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、第４油分離器２８から第４圧縮部２４へと戻る油の流路の流路面積を変える油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８の開閉を、第４圧縮部２４の吸入側の第４吸入冷媒温度および第４圧縮部２４の吐出側の第４吐出冷媒温度から判断している。
【０１２０】
これに代えて、制御部９４は、他のセンサ値を用いて油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８の開閉を制御してもよい。例えば、第４吐出管２４ｂに圧力センサ（高圧センサ）が設けられている場合には、その冷媒の高圧値を基に油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開閉すればよい。高圧値が大きいときには、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を閉じて流路面積を小さくし、高圧値が小さいときには、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開いて流路面積を大きくすることになる。また、冷房運転において、外気温度が閾値よりも低く、且つ、四段圧縮機２０の回転数が小さいときに、低負荷であると判断して油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開く制御を行ってもよい。
【０１２１】
（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態に係る空気調和装置１０では、第４油分離器２８から第４圧縮部２４に油を戻す油戻し流路として、流路面積が小さいキャピラリーチューブＣＡ２８を含む油戻しメイン流路２８ａと、キャピラリーチューブＣＡ２８よりも流路面積が大きい油戻しバイパス流路２８ｂとを並列させている。そして、油戻しバイパス流路２８ｂに、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を設けている。このような並列する２つの流路２８ａ，２８ｂで第４油分離器２８と第４吸入管２４ａとを結ぶ構成を採ることによって、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を閉じているときには、流路面積が小さいキャピラリーチューブＣＡ２８を油が流れることになり、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開けているときには、主として、圧力損失が小さい流路面積の大きな油戻しバイパス流路２８ｂを油が流れることになる。これにより、第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が小さい場合に、油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８を開けることで、第４油分離器２８から第４圧縮部２４に戻る油の量を確保することができている。
【０１２２】
このような２つの流路２８ａ，２８ｂが並列する構成に代えて、１つの流路２８ａだけを用いて、キャピラリーチューブＣＡ２８の代わりに、開度が可変の電動膨張弁を設けるという構成を採ることも可能である。この場合には、制御部９４が、第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が大きければ、油戻し用の流路２８ａの電動膨張弁の開度が小さくなるように制御し、第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなれば、油戻し用の流路２８ａの電動膨張弁の開度を大きくする。これにより、冷房運転時の高負荷時も低負荷時も暖房運転時も、第４油分離器２８から第４圧縮部２４へと適量の油が戻るようになる。
【０１２３】
（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、暖房運転における四段圧縮機２０の起動時も、暖房運転における四段圧縮機２０の起動後の通常運転開始時も、油戻しバイパス流路２８ｂの油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８の初期状態を開の状態にしている。
【０１２４】
しかし、空気調和装置１０の設置場所や、四段圧縮機２０の各圧縮部２１〜２４の容量設計によっては、これらの時に第４圧縮部２４の吸入圧力と吐出圧力との差が確保されることもある。
【０１２５】
したがって、空気調和装置１０の設置場所などに応じて、暖房運転における四段圧縮機２０の起動時の油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８の初期状態を開の状態にしてもよいし、暖房運転における四段圧縮機２０の起動後の通常運転開始時の油戻しバイパス電磁弁ＳＶ２８の初期状態を開の状態にしてもよい。
【０１２６】
（５−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、一軸四段の四段圧縮機２０を採用した空気調和装置１０を示しているが、高段の圧縮部の吸入圧力と吐出圧力との差が小さくなることがある冷凍装置であれば、他の構造を持った圧縮機構を採用した冷凍装置でも本発明は有用である。
【符号の説明】
【０１２７】
１０      空気調和装置（冷凍装置）
１２ａ    室内熱交換器（利用側熱交換器；蒸発器／放熱器）
２０      四段圧縮機（複数段圧縮機構）
２１      第１圧縮部（低段圧縮部）
２２      第２圧縮部（低段圧縮部）
２３      第３圧縮部（低段圧縮部）
２４      第４圧縮部（高段圧縮部）
２４ａ    第４吸入管（高段吸入配管）
２４ｂ    第４吐出管（高段吐出配管）
２８      第４油分離器（油分離器）
２８ａ    油戻しメイン流路（油戻し流路；第１油戻し流路）
２８ｂ    油戻しバイパス流路（油戻し流路；第２油戻し流路）
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（切換機構）
４０      室外熱交換器（熱源側熱交換器；放熱器／蒸発器）
６１      エコノマイザ熱交換器（中間インジェクション機構）
６１ａ    インジェクション配管（中間インジェクション機構）
６１ｂ    第３室外電動弁（中間インジェクション機構）
７０      膨張機構（膨張部）
９４      制御部
ＳＶ２８  油戻しバイパス電磁弁（流路面積変更部；開閉弁）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２８】
【特許文献１】特開２０１１−２１４７５７号公報
【図１】
2015163823.tif 000003
【図２】
2015163823.tif 000004
【図３】
2015163823.tif 000005
【図４】
2015163823.tif 000006
【図５】
2015163823.tif 000007
【図６】
2015163823.tif 000008