(57)【要約】【課題】複数段圧縮を行う冷凍装置において、室内熱交換器を放熱器として機能させつつ室外熱交換器を除霜する。【解決手段】空気調和装置１０は、四段圧縮機２０と、冷房運転時に放熱器として機能し暖房運転時に蒸発器として機能する第４熱交換器４４と、冷房運転時に高段圧縮部２２〜２４に吸入される中間圧冷媒を冷やす放熱器として機能し暖房運転時に蒸発器として機能する第１〜第３熱交換器４１〜４３とを備える。除霜運転において、第１〜第４熱交換器４１〜４４のうち１つを放熱器として機能させ、他の熱交換器を蒸発として機能させ、室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させる。【選択図】図８
2013210161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低段圧縮部（２１）と、高段圧縮部（２２，２３，２４）とが、直列に接続された、複数段圧縮機構（２０）と、
冷房運転時に、放熱器として機能し、暖房運転時に、蒸発器として機能する、熱源側メイン熱交換器（４４）と、
冷房運転時に、前記高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒を冷やす放熱器として機能し、暖房運転時に、蒸発器として機能する、熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）と、
冷房運転時に、蒸発器として機能し、暖房運転時に、放熱器として機能する、利用側熱交換器（１２ａ）と、
冷房運転時には、前記熱源側メイン熱交換器から前記利用側熱交換器に冷媒が送られ、暖房運転時には、前記利用側熱交換器から前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器に冷媒が送られるように、状態が切り換わる、第１切換機構（３１〜３４）と、
冷房運転時に、前記熱源側メイン熱交換器から前記利用側熱交換器に送られる冷媒を減圧し、暖房運転時に、前記利用側熱交換器から前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器に送られる冷媒を減圧する、膨張機構（７０）と、
冷房運転と、暖房運転と、前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器に付着した霜を溶かす除霜運転とを選択的に行う制御部（１０ａ）と、
を備え、
前記制御部は、前記除霜運転において、前記熱源側メイン熱交換器（４４）および前記熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）のうち少なくとも１つの熱交換器を蒸発器として機能させ且つ他の熱交換器を放熱器として機能させ、前記利用側熱交換器（１２ａ）を放熱器として機能させる、
冷凍装置（１０）。
【請求項２】
前記制御部は、除霜運転において、前記熱源側メイン熱交換器（４４）および前記熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）のうち放熱器として機能させる熱交換器を順に切り換える、
請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記熱源側メイン熱交換器（４４）および前記熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）は、それぞれ平面的に重なるように上下に配置されており、
前記制御部は、除霜運転において、前記熱源側メイン熱交換器（４４）および前記熱源側サブ熱交換器（４１〜４３）のうち下に配置されている熱交換器よりも上に配置されている熱交換器を優先して放熱器として機能させ、順に下に配置されている熱交換器を放熱器として機能させていく、
請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
冷房運転時に、前記利用側熱交換器で蒸発した低圧冷媒が流れ、暖房運転時に、前記複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部（２４）から吐出された高圧冷媒が前記利用側熱交換器に向かって流れる、第１冷媒配管（１８）と、
前記第１冷媒配管（１８）から分岐して、前記熱源側メイン熱交換器が放熱器として機能するときの入口配管となる第２冷媒配管（４４ｆ）に向かう除霜用配管（３６）と、
前記第１冷媒配管（１８）、前記除霜用配管（３６）および前記第２冷媒配管（４４ｆ）が連通する連通状態と、連通しない非連通状態とを切り換える、第２切換機構（３７）と、
をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記高段圧縮部は、前記低段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する第２段圧縮部（２２）と、前記第２段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する第３段圧縮部（２３）とを含み、
前記熱源側サブ熱交換器は、冷房運転時に前記低段圧縮部から吐出され前記第２段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす熱源側第１サブ熱交換器（４１）と、冷房運転時に前記第２段圧縮部から吐出され前記第３段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす熱源側第２サブ熱交換器（４２）とを含み、
前記制御部は、除霜運転において、前記熱源側メイン熱交換器および前記熱源側サブ熱交換器のうち１つの熱交換器を放熱器として機能させ且つ残りの熱交換器を蒸発器として機能させ、前記利用側熱交換器（１２ａ）を放熱器として機能させる、
請求項１から４のいずれかに記載の冷凍装置。
【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、圧縮途中の中間圧の冷媒を冷却する手段を備えたものが存在する。例えば、特許文献１（特開２０１０−１１２６１８号公報）に記載の冷凍装置では、熱源ユニットが室外側熱交換器と室外側中間冷却器とを備えており、冷房運転時に、室外側熱交換器がガスクーラとして機能し、室外側中間冷却器が、前段側の圧縮要素から吐出され後段側の圧縮要素に吸入される中間圧の冷媒を冷却するインタークーラとして機能する。このように圧縮途中の中間圧の冷媒を冷却することにより、冷凍装置の運転効率が高まる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の特許文献１（特開２０１０−１１２６１８号公報）に記載の冷凍装置では、暖房運転時に、膨張機構で減圧された気液二相の冷媒を分流して室外側熱交換器および室外側中間冷却器の両方に並列に流し、室外側熱交換器および室外側中間冷却器を蒸発器として機能させている。このようにすれば、室外側熱交換器だけを蒸発器として用いる場合に較べて、冷媒循環量を増やし冷凍装置の運転効率を上げることができる。
【０００４】
ところで、暖房運転時に蒸発器として機能する熱源ユニットの各熱交換器には、熱源である空気（外気）に含まれる水分が結露して、特に外気温度が低いときには着霜が多くなる。このような熱源ユニットの熱交換器に付着した霜を溶かすために、冷凍装置においては一般に除霜運転が行われる。除霜運転では、通常、暖房運転を休止して冷房運転のサイクルで冷媒を流し、圧縮機から吐出された高温の冷媒を熱源ユニットの熱交換器に流す。しかし、冷房運転のサイクルで冷媒を流す通常の除霜運転をする場合、暖房運転を休止する必要があり、利用者に我慢を強いることになる。
【０００５】
本発明の課題は、利用側熱交換器を放熱器として機能させつつ熱源側熱交換器を除霜することができる、複数段圧縮を行う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、熱源側メイン熱交換器と、熱源側サブ熱交換器と、利用側熱交換器と、第１切換機構と、膨張機構と、制御部とを備える。複数段圧縮機構は、低段圧縮部と、高段圧縮部とが、直列に接続された圧縮機構である。熱源側メイン熱交換器は、冷房運転時に放熱器として機能し、暖房運転時に蒸発器として機能する。熱源側サブ熱交換器は、冷房運転時に、高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒を冷やす放熱器として機能し、暖房運転時に、蒸発器として機能する。利用側熱交換器は、冷房運転時に蒸発器として機能し、暖房運転時に放熱器として機能する。第１切換機構は、冷房運転時には、熱源側メイン熱交換器から利用側熱交換器に冷媒が送られ、暖房運転時には、利用側熱交換器から熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に冷媒が送られるように、状態が切り換わる。膨張機構は、冷房運転時に、熱源側メイン熱交換器から利用側熱交換器に送られる冷媒を減圧し、暖房運転時に、利用側熱交換器から熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に送られる冷媒を減圧する。制御部は、冷房運転と、暖房運転と、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器に付着した霜を溶かす除霜運転とを、選択的に行う。そして、制御部は、除霜運転において、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち少なくとも１つの熱交換器を蒸発器として機能させ且つ他の熱交換器を放熱器として機能させ、利用側熱交換器を放熱器として機能させる。
【０００７】
この冷凍装置では、冷房運転時には、放熱器として機能する熱源側メイン熱交換器から蒸発器として機能する利用側熱交換器へと流れる冷媒が、膨張機構で減圧され、複数段圧縮機構では、複数の高段圧縮部に吸入される圧縮途中の中間圧冷媒が、熱源側サブ熱交換器によって冷やされる。また、暖房運転時には、放熱器として機能する利用側熱交換器から蒸発器として機能する熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器へと流れる冷媒が、膨張機構で減圧され、減圧後の冷媒が、熱源側メイン熱交換器に流れるとともに、熱源側サブ熱交換器にも流れ、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器において蒸発する。そして、除霜運転時には、暖房運転時と同じく利用側熱交換器を放熱器として機能させ、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち少なくとも１つの熱交換器を蒸発器として機能させ且つ他の熱交換器を放熱器として機能させている。この除霜運転では、利用側熱交換器が放熱器となるため利用者に我慢を強いることがなくなる。また、除霜運転において放熱器として機能させる熱源側メイン熱交換器あるいは熱源側サブ熱交換器では、霜が溶ける。
【０００８】
本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置であって、制御部は、除霜運転において、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち放熱器として機能させる熱交換器を、順に切り換える。
【０００９】
第１観点に係る冷凍装置では、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち一部は除霜運転において蒸発器として機能させるため、除霜運転の開始から終了まで熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち放熱器として機能させる熱交換器を変えなければ、一度の除霜運転で全ての熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器の霜を取り除くことは出来ない。そこで、第２観点に係る冷凍装置では、除霜運転において、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち放熱器として機能させる熱交換器を順に切り換え、熱源側の多くの熱交換器の霜を取り除くように制御を行っている。
【００１０】
本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第２観点に係る冷凍装置であって、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器は、それぞれが平面的に重なるように、上下に配置されている。そして、制御部は、除霜運転において、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち下に配置されている熱交換器よりも上に配置されている熱交換器を優先して放熱器として機能させ、順に下に配置されている熱交換器を放熱器として機能させていく。
【００１１】
ここでは、まず上に位置する熱交換器の霜が溶けるため、その溶けて温度が上がった水が下の熱交換器へと流れていく。これにより、下に位置する熱交換器の霜が少し溶けることになり、下に位置する熱交換器を放熱器として霜を溶かすときに要する時間が短くなる。
【００１２】
本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１から第３観点のいずれかに係る冷凍装置であって、第１冷媒配管と、除霜用配管と、第２切換機構とをさらに備えている。第１冷媒配管は、冷房運転時に、利用側熱交換器で蒸発した低圧冷媒が流れ、暖房運転時に、複数段圧縮機構の最も高段の高段圧縮部から吐出された高圧冷媒が利用側熱交換器に向かって流れる配管である。除霜用配管は、第１冷媒配管から分岐して、熱源側メイン熱交換器が放熱器として機能するときの入口配管となる第２冷媒配管に向かう。第２切換機構は、第１冷媒配管、除霜用配管および第２冷媒配管が連通する連通状態と、第１冷媒配管、除霜用配管および第２冷媒配管が連通しない非連通状態とを切り換える。
【００１３】
ここでは、第２切換機構を連通状態に切り換えることで、複数段圧縮機構から吐出した高温の高圧冷媒を、利用側熱交換器に流すとともに熱源側メイン熱交換器に流すことができる。これにより、除霜運転時に利用側熱交換器を放熱器として機能させつつ熱源側メイン熱交換器に付いた霜を溶かすことが可能になる。
【００１４】
本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第１から第４観点のいずれかに係る冷凍装置であって、高段圧縮部は、低段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する第２段圧縮部と、第２段圧縮部から吐出された冷媒を吸入する第３段圧縮部とを含む。また、熱源側サブ熱交換器は、冷房運転時に低段圧縮部から吐出され第２段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす熱源側第１サブ熱交換器と、冷房運転時に第２段圧縮部から吐出され第３段圧縮部に吸入される冷媒を冷やす熱源側第２サブ熱交換器とを含む。そして、制御部は、除霜運転において、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち１つの熱交換器を放熱器として機能させ且つ残りの熱交換器を蒸発器として機能させ、利用側熱交換器を放熱器として機能させる。
【００１５】
ここでは、少なくとも２つの高段圧縮部を有し３段以上の圧縮を行う複数段圧縮機構を採用し、熱源側サブ熱交換器も２つ以上設け、除霜運転においては熱源側の１つの熱交換器だけを放熱器として機能させ、他の２以上の熱源側の熱交換器を蒸発器として機能させている。このように除霜運転において熱源側の２以上の熱交換器が蒸発器として機能するため、放熱器として機能している利用側熱交換器の暖房能力が大きくは減少せず、利用者が暖房能力の低下に不満を持つ場合であっても利用者の不快度合いを小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１観点に係る冷凍装置では、除霜運転において、熱源側メイン熱交換器および熱源側サブ熱交換器のうち少なくとも１つの熱交換器を蒸発器として機能させるため、利用側熱交換器を放熱器として機能させつつ熱源側の熱交換器を除霜することができる。
【００１７】
本発明の第２観点に係る冷凍装置では、除霜運転において、熱源側の各熱交換器の霜を順に溶かすことができるようになる。
【００１８】
本発明の第３観点に係る冷凍装置では、除霜運転において、上に配置されている熱交換器を優先して放熱器として機能させるため、下に位置する熱交換器が放熱器となって霜を溶かすときに要する時間が短くなる。
【００１９】
本発明の第４観点に係る冷凍装置では、第２切換機構を連通状態に切り換えることで、複数段圧縮機構から吐出した高温の高圧冷媒を、利用側熱交換器に流すとともに熱源側メイン熱交換器に流すことができる。
【００２０】
本発明の第５観点に係る冷凍装置では、放熱器として機能している利用側熱交換器の能力が大きくは減少せず、利用者の不快度合いを小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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概略構成図である。
【図２】図１の冷房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。
【図３】空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。
【図４】図３の暖房運転時の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ線図である。
【図５】空気調和装置の室外ユニットの側板の一部を省略した概略外観斜視図。
【図６】空気調和装置の制御部の制御対象を示す制御構成図である。
【図７】除霜運転の各ステージを示す制御模式図である。
【図８】空気調和装置の除霜運転の第１ステージの概略構成図である。
【図９】図８の除霜運転の第１ステージ時の圧力−エンタルピ線図である。
【図１０】空気調和装置の除霜運転の第２ステージの概略構成図である。
【図１１】図１０の除霜運転の第２ステージ時の圧力−エンタルピ線図である。
【図１２】空気調和装置の除霜運転の第３ステージの概略構成図である。
【図１３】図１２の除霜運転の第３ステージ時の圧力−エンタルピ線図である。
【図１４】空気調和装置の除霜運転の第４ステージの概略構成図である。
【図１５】図１４の除霜運転の第４ステージ時の圧力−エンタルピ線図である。
【図１６】変形例Ｂに係る空気調和装置の暖房運転時の概略構成図である。
【図１７】変形例Ｂに係る空気調和装置の除霜運転第１ステージの概略構成図である。
【図１８】変形例Ｂに係る空気調和装置の除霜運転第２ステージの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
（１）空気調和装置の構成
図１、図３、図６、図８、図１０、図１２および図１４は、空気調和装置１０の概略構成図である。空気調和装置１０は、超臨界状態の二酸化炭素冷媒を使用して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、冷房運転のサイクルと、暖房運転のサイクルと、除霜運転の４つのステージのサイクルとが切り替わる冷媒回路を有する。図１は、冷房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図３は、暖房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図６は、制御部１０ａの制御対象機器を示す制御構成図である。図８、図１０、図１２および図１４は、除霜運転時の各ステージにおいて冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図１、図３、図８、図１０、図１２および図１４において、冷媒回路の配管に沿って示す矢印が、冷媒の流れを表している。
【００２４】
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切換機構としての第１〜第４四路切換弁３１〜３４、第２切換機構としての除霜用三方弁３７、室外熱交換器４０、室外電動弁５０、逆止弁回路５５、エコノマイザ熱交換器６１、内部熱交換器６２、膨張機構７０、レシーバ８０、過冷却熱交換器９０、室内熱交換器１２ａ、室内電動弁１２ｂおよび制御部１０ａ（図６参照）から成る。室外熱交換器４０は、並列に配置された、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。
【００２５】
以下、冷媒回路の各構成要素を詳細に説明する。
【００２６】
（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、駆動軸を介して、４つの圧縮部２１〜２４を駆動する。すなわち、四段圧縮機２０は、４つの圧縮部２１〜２４が単一の駆動軸に連結された一軸四段の圧縮構造を有している。四段圧縮機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。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、第４吸入管２４ａから冷媒を吸い込み、第４吐出管２４ｂへと冷媒を吐出する。
【００２７】
第１圧縮部２１は、最下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、最上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。
【００２８】
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、制御部によってインバータ制御される。
【００２９】
第１吐出管２１ｂ、第２吐出管２２ｂ、第３吐出管２３ｂおよび第４吐出管２４ｂには、それぞれ油分離器が設けられている。油分離器は、冷媒回路を循環する冷媒に含まれる潤滑油を分離する小容器である。図１では図示を省略しているが、各油分離器の下部からはキャピラリーチューブを含む油戻し管が各吸入管２１ａ〜２４ａに向かって延びており、冷媒から分離した油を四段圧縮機２０へと戻す。
【００３０】
（１−２）第１〜第４四路切換弁および除霜用三方弁
第１四路切換弁３１、第２四路切換弁３２、第３四路切換弁３３および第４四路切換弁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切換機構である。
【００３１】
第１四路切換弁３１は、第１吐出管２１ｂ、第２吸入管２２ａ、第１熱交換器４１に延びる第１冷房入口配管４１ｆ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。低圧冷媒配管１９は、室外ユニット１１内の低圧のガス冷媒が流れる冷媒配管であり、内部熱交換器６２を介して第１吸入管２１ａに冷媒を送る。
【００３２】
第２四路切換弁３２は、第２吐出管２２ｂ、第３吸入管２３ａ、第２熱交換器４２に延びる第２冷房入口配管４２ｆ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。
【００３３】
第３四路切換弁３３は、第３吐出管２３ｂ、第４吸入管２４ａ、第３熱交換器４３に延びる第３冷房入口配管４３ｆ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。
【００３４】
第４四路切換弁３４は、第４吐出管２４ｂ、連絡冷媒配管１４に延びる第１冷媒配管１８、第４熱交換器４４に延びる第２冷媒配管４４ｇ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。
【００３５】
第４四路切換弁３４に接続された第２冷媒配管４４ｇと、第４熱交換器４４の冷房運転時の入口側端部に接続された第４冷房入口配管４４ｆとの間には、除霜用三方弁３７が設けられている。除霜用三方弁３７には、更に、第４四路切換弁３４と連絡冷媒配管１４とを結ぶ第１冷媒配管１８から分岐している除霜用配管３６が接続されている。除霜用三方弁３７は、第２冷媒配管４４ｇと第４冷房入口配管４４ｆとを連通させて第４四路切換弁３４と第４熱交換器４４とを結ぶ第１状態と、除霜用配管３６と第４冷房入口配管４４ｆとを連通させる第２状態とを切り換える。除霜用三方弁３７は、後述する除霜運転の第１ステージのときのみ第２状態となり、それ以外は第１状態である。
【００３６】
（１−３）室外熱交換器
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、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。
【００３７】
室外熱交換器４０は、図５に示すように、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。すなわち、第１〜第４熱交換器４１〜４４は、平面的に重なるように上下に配置されており、第２熱交換器４２は第１熱交換器４１の真上に、第３熱交換器４３は第２熱交換器４２の真上に、第４熱交換器４４は第３熱交換器４３の真上に、位置している。
【００３８】
この室外熱交換器４０には、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源あるいは加熱源として、水や空気が供給される。ここでは、室外熱交換器４０に、図５に示す送風ファン４０ａが上向きに空気を吹き出すことによって、室外ユニット１１の横および後ろから外気が室外熱交換器４０を通って室外ユニット１１の中に吸い込まれる。
【００３９】
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の室外電動弁５０側の各配管からは、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。
【００４０】
（１−４）室外電動弁および第１〜第４逆止弁
室外電動弁５０は、室外熱交換器４０と逆止弁回路５５との間に配備されている。また、室外電動弁５０と室外熱交換器４０の第１熱交換器４１との間には、中間圧の冷媒が室外電動弁５０のほうに流れることを止める第１逆止弁５１が、室外電動弁５０と室外熱交換器４０の第２熱交換器４２との間には、中間圧の冷媒が室外電動弁５０のほうに流れることを止める第２逆止弁５２が、室外電動弁５０と室外熱交換器４０の第３熱交換器４３との間には、中間圧の冷媒が室外電動弁５０のほうに流れることを止める第３逆止弁５３が、室外電動弁５０と室外熱交換器４０の第４熱交換器４４との間には、高圧の冷媒が室外電動弁５０のほうに流れることを止める第４逆止弁５４が、それぞれ設けられている。
【００４１】
上述の第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は、それぞれ、第１熱交換器４１と第１逆止弁５１との間、第２熱交換器４２と第２逆止弁５２との間および第３熱交換器４３と第３逆止弁５３との間から分岐している。冷房運転時、室外電動弁５０は全閉状態にされる。一方、暖房運転時、室外電動弁５０は、膨張機構として機能する。暖房運転時に、室外電動弁５０で減圧された低圧冷媒は、分流器で４つの流れに分かれ、それぞれ、第１逆止弁５１を通って第１熱交換器４１に、第２逆止弁５２を通って第２熱交換器４２に、第３逆止弁５３を通って第３熱交換器４３に、第４逆止弁５４を通って第４熱交換器４４に流れる。第１〜第４逆止弁５１〜５４と第１〜第４熱交換器４１〜４４との間には、キャピラリーチューブが設けられており、それぞれのキャピラリーチューブは、室外電動弁５０から第１〜第４熱交換器４１〜４４へと流れる冷媒が偏流しないように長さが調整されている。
【００４２】
（１−５）逆止弁回路
逆止弁回路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。
【００４３】
逆止弁回路５５は、３つの逆止弁５５ａ、５５ｂ、５５ｄを有している。入口逆止弁５５ａは、室外熱交換器４０の第４熱交換器４４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。
【００４４】
この逆止弁回路５５および室外電動弁５０の存在により、どの運転においても、冷媒は、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に順に流れる。
【００４５】
（１−６）エコノマイザ熱交換器
エコノマイザ熱交換器６１は、逆止弁回路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。逆止弁回路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５室外電動弁６１ｂが配備されている。この第５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。
【００４６】
（１−７）内部熱交換器
内部熱交換器６２は、逆止弁回路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。逆止弁回路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。
【００４７】
（１−８）膨張機構
膨張機構７０は、逆止弁回路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６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。
【００４８】
（１−９）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７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。
【００４９】
（１−１０）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８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８室外電動弁９２で減圧された低圧冷媒は、第７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から逆止弁回路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から逆止弁回路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逆止弁回路５５へ流れていく。
【００５０】
なお、暖房運転時には、第８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７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。
【００５１】
（１−１１）室内熱交換器
室内熱交換器１２ａは、複数の室内ユニット１２それぞれに設けられており、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時には冷媒の冷却器として機能する。これらの室内熱交換器１２ａには、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷房対象あるいは暖房対象として、水や空気が流される。ここでは、室内熱交換器１２ａに、図示しない室内送風ファンからの室内空気が流れ、冷却あるいは加熱された空調空気が室内へと供給される。
【００５２】
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。
【００５３】
（１−１２）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。
【００５４】
（１−１３）制御部
制御部１０ａは、室外ユニット１１および室内ユニット１２の電子部品が実装された各制御基板が通信線で結ばれて構成されているもので、図６に示すように、四段圧縮機２０の圧縮機駆動モータや第１〜第４四路切換弁３１〜３４、除霜用三方弁３７、各電動弁１２ｂ，５０，６１ｂ，７２，９１，９２と接続される。この制御部１０ａは、外部から入力された室内設定温度、図示しない温度センサや圧力センサの計測値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電動弁開度の調節などを行う。
【００５５】
制御部１０ａは、冷房運転モード、暖房運転モード、室外ユニット１１の第１〜第４熱交換器４１〜４４に付着した霜を溶かす除霜運転モードを有しており、いずれかの運転を選択的に行う。除霜運転において、制御部１０ａは、第１〜第４熱交換器４１〜４４のうち１つの熱交換器を放熱器として機能させ且つ他の３つ熱交換器を蒸発器として機能させ、室内熱交換器１２ａを常に放熱器として機能させる。具体的には、除霜運転モードのときに、制御部１０ａは、図７（Ｂ）〜（Ｅ）に示す４つのステージを順に実行させる。除霜運転の第１ステージでは、第４熱交換器４４を放熱器として機能させ且つ第１〜第３熱交換器４１〜４３を蒸発器として機能させ、室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させる。除霜運転の第２ステージでは、第３熱交換器４３を放熱器として機能させ且つ第１，第２および第４熱交換器４１，４２，４４を蒸発器として機能させ、室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させる。除霜運転の第３ステージでは、第２熱交換器４２を放熱器として機能させ且つ第１，第３および第４熱交換器４１，４３，４４を蒸発器として機能させ、室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させる。除霜運転の第４ステージでは、第１熱交換器４１を放熱器として機能させ且つ第２〜第４熱交換器４２〜４４を蒸発器として機能させ、室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させる。図７（Ｂ）〜（Ｅ）において、ハッチングしている熱交換器が放熱器として機能しており、ハッチング無しの熱交換器が蒸発器として機能している。図７（Ｂ）〜（Ｅ）から明らかなように、除霜運転のいずれのステージにおいても、室外ユニット１１の３つの熱交換器が蒸発器として機能する。
【００５６】
（２）空気調和装置の動作
制御部１０ａにより実行される空気調和装置１０の動作を、図を参照しながら説明する。図２、図４、図９、図１１、図１３および図１５は、それぞれ、冷房運転、暖房運転、除霜運転の第１ステージ、第２ステージ、第３ステージおよび第４ステージ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。これらの各図において、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、各図において、冷凍サイクル上の英文字が付された点は、それぞれ、図１、図３、図８、図１０、図１２および図１４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、暖房運転および除霜運転における各運転制御は、制御部１０ａによって行われる。
【００５７】
（２−１）冷房運転モードのときの動作
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。四路切換弁３１〜３４は、冷房運転時において、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、除霜用三方弁３７は、上述のように、第２冷媒配管４４ｇと第４冷房入口配管４４ｆとを連通させて第４四路切換弁３４と第４熱交換器４４とを結ぶ第１状態になっている。以下、冷房運転時における空気調和装置１０の動作について、図１および図２を参照しながら説明する。
【００５８】
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１四路切換弁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）。
【００５９】
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２四路切換弁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）。
【００６０】
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３四路切換弁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）。
【００６１】
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４四路切換弁３４および除霜用三方弁３７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、逆止弁回路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）。
【００６２】
逆止弁回路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５室外電動弁６１ｂへと流れる。第５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、逆止弁回路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。
【００６３】
第５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。
【００６４】
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６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６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。
【００６５】
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７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を通って逆止弁回路５５に向かい、他方が分岐管９２ａの第８室外電動弁９２へと流れる。第８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７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、逆止弁回路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。
【００６６】
過冷却熱交換器９０で過冷却のついた中間圧冷媒（点Ｔ）は、逆止弁回路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、第１冷媒配管１８および第４四路切換弁３４を経て、低圧冷媒配管１９へと流れていく。
【００６７】
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、逆止弁回路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。
【００６８】
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。
【００６９】
（２−２）暖房運転モードのときの動作
暖房運転時は、図３に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、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。四路切換弁３１〜３４は、暖房運転時において、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５０を通過して膨張した冷媒の蒸発器として室外熱交換器４０を機能させるように、図３に示す状態になる。また、除霜用三方弁３７は、上述のように、第２冷媒配管４４ｇと第４冷房入口配管４４ｆとを連通させて第４四路切換弁３４と第４熱交換器４４とを結ぶ第１状態になっている。以下、暖房運転時における空気調和装置１０の動作について、図３および図４を参照しながら説明する。
【００７０】
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１四路切換弁３１を通過し、第２吸入管２２ａを流れる（点Ｃ）。
【００７１】
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２四路切換弁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）。
【００７２】
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３四路切換弁３３を通過し、第４吸入管２４ａを流れる（点Ｈ）。
【００７３】
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４四路切換弁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）。
【００７４】
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の逆止弁回路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）。
【００７５】
逆止弁回路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５室外電動弁６１ｂへと流れる。第５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、逆止弁回路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。
【００７６】
第５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６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６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７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８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７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から逆止弁回路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。
【００７９】
過冷却熱交換器９０を出た中間圧冷媒は、室外電動弁５０を通過した後、４路に分流される。室外電動弁５０および分流後のキャピラリーチューブにおいて減圧・膨張された気液二相の低圧冷媒（点ＡＣ）は、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に流入する。そして、各路の低圧冷媒は、それぞれの熱交換器４１〜４４において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第１〜第４四路切換弁３１〜３４を通過した後に合流する（点ＡＤ）。
【００８０】
合流後の低圧冷媒（点ＡＤ）は、低圧冷媒配管１９で、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒（点Ｙ）と合流し（点ＡＢ）、内部熱交換器６２を通って第１吸入管２１ａから四段圧縮機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、逆止弁回路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は暖房運転サイクルを行う。
【００８２】
（２−３）除霜運転モードのときの動作
制御部１０ａは、暖房運転中に、室外熱交換器４０に霜が付きやすい条件（外気温度などの条件）になると、自動的に除霜運転モードに入って除霜運転を実行する。この除霜運転は、室内熱交換器１２ａを蒸発器とする運転ではなく、室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させ続けながら、室外熱交換器４０の第１〜第４熱交換器４１〜４４に順番に四段圧縮機２０からの中間圧あるいは高圧冷媒を流し、各熱交換器４１〜４４の霜を溶かす運転である。なお、除霜運転後は、自動的に暖房運転モードに戻って暖房運転を実行する。
【００８３】
制御部１０ａは、除霜運転において、第１〜第４熱交換器４１〜４４のうち、上に配置されているものから順に、四段圧縮機２０からの中間圧あるいは高圧冷媒を流す。具体的には、図７に示すように、暖房運転（Ａ）の最中に除霜の条件が成立すると、除霜運転に入り、まず第１ステージ（Ｂ）で最も上に配置されている第４熱交換器４４に高圧冷媒を流し、次に第２ステージ（Ｃ）で第３熱交換器４３に四段圧縮機２０からの中間圧冷媒を流し、次に第３ステージ（Ｄ）で第２熱交換器４２に四段圧縮機２０からの中間圧冷媒を流し、最後の第４ステージ（Ｅ）で第１熱交換器４１に四段圧縮機２０からの中間圧冷媒を流す。
【００８４】
以下、除霜運転の各ステージについて、図を参照しながら説明する。
【００８５】
（２−３−１）除霜運転の第１ステージ
除霜運転の第１ステージでは、図８に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に冷媒が流れる。四路切換弁３１〜３４は、暖房運転時と同じ状態であるが、除霜用三方弁３７が、上述のように、除霜用配管３６と第４冷房入口配管４４ｆとを連通させる第２状態に切り換わる。以下、除霜運転の第１ステージにおける空気調和装置１０の動作について、暖房運転の動作と同じ部分を省略しながら説明を行う。
【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）が、第４吐出管２４ｂに吐出される（点Ｉ）までは、暖房運転と同じである。
【００８７】
四段圧縮機２０から吐出された高圧の冷媒は、第４四路切換弁３４を通過し、第１冷媒配管１８および連絡冷媒配管１４を介して室内ユニット１２に流入する（点Ｚ）とともに、第１冷媒配管１８から分岐する除霜用配管３６および除霜用三方弁３７を経て、第４冷房入口配管４４ｆから第４熱交換器４４に流れる（点Ｚ１）。第１冷媒配管１８から第４熱交換器４４に流れた高圧冷媒は、第４熱交換器４４で放熱して霜を溶かし、第４熱交換器４４を出る（点Ｅ１）。一方の室内ユニット１２に流入した高圧冷媒は、暖房運転のときと同様に、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱し、室内電動弁１２ｂおよび連絡冷媒配管１３を通って室外ユニット１１の逆止弁回路５５へと流れてくる。
【００８８】
第４熱交換器４４を出て逆止弁回路５５の入口逆止弁５５ａを通過した冷媒と、室内熱交換器１２ａを出て室内電動弁１２ｂで少し減圧されて逆止弁回路５５の入口逆止弁５５ｂを通過した冷媒とは、合流してエコノマイザ熱交換器６１に流れ込む（点Ｊ）。
【００８９】
エコノマイザ熱交換器６１から室外電動弁５０を通過するまでの動作は、暖房運転時と同じである。室外電動弁５０を通過した低圧冷媒は、高圧冷媒が流れる第４熱交換器４４には流れ込まないため、３路に分流されて第１〜第３逆止弁５１，５２，５３を通過し（点ＡＣ）、第１〜第３熱交換器４１〜４３に流入する。各路の低圧冷媒は、それぞれの熱交換器４１〜４３において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第１〜第３四路切換弁３１〜３３を通過して合流する（点ＡＤ）。合流後の低圧冷媒（点ＡＤ）は、暖房運転時と同じく、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。
【００９０】
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、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱して暖房機能を継続させつつ、まず除霜運転の第１ステージで室外の第４熱交換器４４の霜を溶かして取り除く。
【００９１】
（２−３−２）除霜運転の第２ステージ
除霜運転の第２ステージでは、第４熱交換器４４の真下に位置する第３熱交換器４３の霜を取り除く。ここでは、図１０に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に冷媒が流れる。四路切換弁３１，３２，３４は、暖房運転時と同じ状態であるが、第３四路切換弁３３が、冷房運転のときと同じ状態に切り換わる。また、除霜用三方弁３７は、暖房運転時と同じ第１状態に切り換わる。以下、除霜運転の第２ステージにおける空気調和装置１０の動作について、暖房運転の動作と同じ部分を省略しながら説明を行う。
【００９２】
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）が、第３圧縮部２３の第３吐出管２３ｂに吐出される（点Ｇ）までは、暖房運転と同じである。
【００９３】
第３吐出管２３ｂから吐出された中間圧冷媒（点Ｇ）は、第３四路切換弁３３を通過し、放熱器として機能する第３熱交換器４３に向かう（点Ｇ１）。第３熱交換器４３では、中間圧の冷媒が放熱して霜を溶かす。放熱して温度が下がった状態の第３熱交換器４３を出た中間圧冷媒は、（点Ｅ２）、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）。
【００９４】
第４吸入管２４ａから第４圧縮部２４に吸い込まれた冷媒は、暖房運転時と同じく、圧縮されて第４吐出管２４ｂに吐出され、第４四路切換弁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）。
【００９５】
室内ユニット１２に流入してから室外電動弁５０を通過するまでの動作は、暖房運転時と同じである。室外電動弁５０を通過した低圧冷媒は、中間圧冷媒が流れる第３熱交換器４３には流れ込まないため、３路に分流されて第１，第２，第４逆止弁５１，５２，５４を通過し（点ＡＣ）、第１，第２，第４熱交換器４１，４２，４４に流入する。各路の低圧冷媒は、それぞれの熱交換器４１，４２，４４において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第１，第２，第４四路切換弁３１，３２，３４を通過して合流する（点ＡＤ）。合流後の低圧冷媒（点ＡＤ）は、暖房運転時と同じく、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。
【００９６】
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、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱して暖房機能を継続させつつ、除霜運転の第２ステージで室外の第３熱交換器４３の霜を溶かして取り除く。
【００９７】
（２−３−３）除霜運転の第３ステージ
除霜運転の第３ステージでは、第３熱交換器４３の真下に位置する第２熱交換器４２の霜を取り除く。ここでは、図１２に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に冷媒が流れる。四路切換弁３１，３３，３４および除霜用三方弁３７は、暖房運転時と同じ状態であるが、第２四路切換弁３２が、冷房運転のときと同じ状態に切り換わる。以下、除霜運転の第３ステージにおける空気調和装置１０の動作について、暖房運転の動作と同じ部分を省略しながら説明を行う。
【００９８】
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）が、第２圧縮部２２の第２吐出管２２ｂに吐出される（点Ｄ）までは、暖房運転と同じである。
【００９９】
第２吐出管２２ｂから吐出された中間圧冷媒（点Ｄ）は、第２四路切換弁３２を通過し、放熱器として機能する第２熱交換器４２に向かう（点Ｄ１）。第２熱交換器４２では、中間圧の冷媒が放熱して霜を溶かす。放熱して温度が下がった状態で第２熱交換器４２を出た中間圧冷媒は（点Ｅ３）、第２インタークーラ管４２ａに流れ込む。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）。
【０１００】
第３吸入管２３ａから第３圧縮部２３に吸い込まれてから四段圧縮機２０を出て室内熱交換器１２ｂおよび膨張機構７０を経て室外電動弁５０を通過するまでの冷媒の流れ等については、暖房運転時と同じである。室外電動弁５０を通過した低圧冷媒は、中間圧冷媒が流れる第２熱交換器４２には流れ込まないため、３路に分流されて第１，第３，第４逆止弁５１，５３，５４を通過し（点ＡＣ）、第１，第３，第４熱交換器４１，４３，４４に流入する。各路の低圧冷媒は、それぞれの熱交換器４１，４３，４４において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第１，第３，第４四路切換弁３１，３３，３４を通過して合流する（点ＡＤ）。合流後の低圧冷媒（点ＡＤ）は、暖房運転時と同じく、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。
【０１０１】
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、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱して暖房機能を継続させつつ、除霜運転の第３ステージで室外の第２熱交換器４２の霜を溶かして取り除く。
【０１０２】
（２−３−４）除霜運転の第４ステージ
除霜運転の第４ステージでは、第２熱交換器４２の真下に位置する第１熱交換器４１の霜を取り除く。ここでは、図１４に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に冷媒が流れる。四路切換弁３２〜３４および除霜用三方弁３７は、暖房運転時と同じ状態であるが、第１四路切換弁３１が、冷房運転のときと同じ状態に切り換わる。以下、除霜運転の第４ステージにおける空気調和装置１０の動作について、暖房運転の動作と同じ部分を省略しながら説明を行う。
【０１０３】
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）。吐出された中間圧冷媒は、第１四路切換弁３１を通過し、放熱器として機能する第１熱交換器４１に向かう（点Ｂ１）。第１熱交換器４１では、中間圧の冷媒が放熱して霜を溶かす。放熱して温度が下がった状態で第１熱交換器４１を出た中間圧冷媒は（点Ｅ４）、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）。
【０１０４】
第２吸入管２２ａから第２圧縮部２２に吸い込まれてから四段圧縮機２０を出て室内熱交換器１２ｂおよび膨張機構７０を経て室外電動弁５０を通過するまでの冷媒の流れ等については、暖房運転時と同じである。室外電動弁５０を通過した低圧冷媒は、中間圧冷媒が流れる第１熱交換器４１には流れ込まないため、３路に分流されて第２〜第４逆止弁５２〜５４を通過し（点ＡＣ）、第２〜第４熱交換器４２〜４４に流入する。各路の低圧冷媒は、それぞれの熱交換器４２〜４４において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって第２〜第４四路切換弁３２〜３４を通過して合流する（点ＡＤ）。合流後の低圧冷媒（点ＡＤ）は、暖房運転時と同じく、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。
【０１０５】
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、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱して暖房機能を継続させつつ、除霜運転の第４ステージで室外の第１熱交換器４１の霜を溶かして取り除く。
【０１０６】
制御部１０ａは、それぞれ予め決められている時間の間だけ実行される除霜運転の第１〜第４ステージが終わると、自動的に暖房運転に戻す。
【０１０７】
（３）空気調和装置の特徴
（３−１）
本実施形態に係る空気調和装置１０では、除霜運転において、暖房運転時と同じく利用側熱交換器である室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させて室内空気を暖めつつ、熱源側の第１〜第４熱交換器４１〜４４の一部を蒸発器として機能させて残りを放熱器として機能させることで、室外熱交換器４０の除霜を行っている。この除霜運転では、室内熱交換器１２ａが室内空気に放熱を続けるため、室内に居る空気調和装置１０の利用者が除霜運転時に寒さを我慢するといった不具合が殆どなくなっている。
【０１０８】
（３−２）
この空気調和装置１０では、除霜運転において、図７の（Ｂ）〜（Ｅ）に示すような第１ステージ〜第４ステージを実行し、第１〜第４熱交換器４１〜４４を順番に１つずつ放熱器として働かせることで、除霜を行っている。このため、少し時間はかかるが、除霜運転の各ステージにおいて、室外ユニット１１の３つの熱交換器を蒸発器として確保し、室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させ続けることができている。このため、除霜運転モードのときの暖房能力の低下が小さく抑えられ、利用者が暖房能力の低下に不満を持つ場合であっても利用者の不快度合いを小さく抑えることができる。
【０１０９】
（３−３）
この空気調和装置１０では、上述のように、室外ユニット１１の第１〜第４熱交換器４１〜４４のうち、上に配置されているものから順に、四段圧縮機２０からの高圧あるいは中間圧の冷媒を流している。すなわち、第１〜第４熱交換器４１〜４４のうち、下に配置されている熱交換器よりも上に配置されている熱交換器を優先して放熱器として機能させ、順に下に配置されている熱交換器を放熱器として機能させている。
【０１１０】
このため、除霜運転の第１ステージにおいて、まず最も上に位置する第４熱交換器４４の霜が溶け、霜が溶けて温度が上がった水となって、その下の第３熱交換器４３へと流れていく。これにより、第３熱交換器４３の霜が少し溶けることになり、その第３熱交換器４３を放熱器として霜を溶かす除霜運転の第２ステージに要する時間が短くなる。同様に、除霜運転の第３ステージおよび第４ステージに要する時間も短くなっている。
【０１１１】
（３−４）
この空気調和装置１０では、冷房運転時には室内熱交換器１２ａで蒸発した低圧冷媒が流れ且つ暖房運転時には四段圧縮機２０の最も高段の第４圧縮部２４から吐出された高圧冷媒が室内熱交換器１２ａに向かって流れる、第１冷媒配管１８から、第４熱交換器４４に向かう除霜用配管３６を分岐させている。さらに、空気調和装置１０では、除霜運転の第１ステージのみ、除霜用配管３６と第４熱交換器４４の第４冷房入口配管４４ｆとを連通させる第２状態に切り換わる、除霜用三方弁３７を設けている。これにより、四段圧縮機２０から吐出された高温の高圧冷媒を、室内熱交換器１２ａに流すとともに室外の第４熱交換器４４（冷房運転時にガスクーラとして機能する熱源側熱交換器）に流すことができ、除霜運転時に室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させつつ第４熱交換器４４に付いた霜を溶かすことができている。
【０１１２】
（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記実施形態では、除霜運転を第１〜第４ステージに分けているが、第１〜第４熱交換器４１〜４４のうち２つを蒸発器として機能させ残りの２つを放熱器として機能させる除霜運転を行わせることも可能である。例えば、第１ステージにおいて第２および第３熱交換器４２，４３を放熱器として機能させ、第２ステージにおいて第１および第４熱交換器４１，４４を放熱器として機能させ、両ステージにおいて室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させ続けることも可能である。
【０１１３】
また、第１ステージにおいて第４熱交換器４４を放熱器として機能させ且つ第１〜第３熱交換器４１〜４３を蒸発器として機能させ、第２ステージにおいて逆に容積が大きい第４熱交換器４４を蒸発器として機能させ且つ第１〜第３熱交換器４１〜４３を放熱器として機能させ、両ステージにおいて室内熱交換器１２ａを放熱器として機能させ続けることも可能である。
【０１１４】
（４−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、四段圧縮機２０を備え、室外熱交換器４０を４つの熱交換器４１〜４４で構成している空気調和装置１０に本発明を適用しているが、二段圧縮機を備えた冷凍装置に本発明を適用することもできる。
【０１１５】
図１６〜図１８に、変形例Ｂに係る空気調和装置１１０の冷媒回路および冷媒の流れを示す。ここでは、除霜運転が、第１ステージおよび第２ステージから構成される。図１６は、暖房運転時において冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。図１７は、除霜運転の第１ステージ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１８は、除霜運転の第２ステージにおいて冷媒回路を循環する冷媒の流れを表している。
【０１１６】
空気調和装置１１０について、以下、上記の空気調和装置１０との相違点を中心に説明する。
【０１１７】
空気調和装置１１０の冷媒回路は、主として、二段圧縮機１２０、第１切換機構としての第１，第２四路切換弁１３１，１３４、第２切換機構としての除霜用三方弁１３７、室外熱交換器１４０、室外電動弁５０、逆止弁回路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および室内電動弁１２ｂから成る。室外熱交換器１４０は、並列に配置された、第１熱交換器１４１および第２熱交換器１４４から成る。
【０１１８】
二段圧縮機１２０は、低段圧縮部１２１、高段圧縮部１２４および圧縮機駆動モータ（図示せず）が収容された、密閉式の圧縮機である。圧縮機駆動モータは、駆動軸を介して、２つの圧縮部１２１，１２４を駆動する。低段圧縮部１２１は、低段吸入管１２１ａから冷媒を吸い込み、低段吐出管１２１ｂへと冷媒を吐出する。高段圧縮部１２４は、高段吸入管１２４ａから冷媒を吸い込み、高段吐出管１２４ｂへと冷媒を吐出する。
【０１１９】
第１四路切換弁１３１および第２四路切換弁１３４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切換機構である。第１四路切換弁１３１は、低段吐出管１２１ｂ、高段吸入管１２４ａ、第１熱交換器１４１に延びる第１冷房入口配管１４１ｆ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。第２四路切換弁１３４は、高段吐出管１２４ｂ、連絡冷媒配管１４に延びる第１冷媒配管１１８、第２熱交換器１４４に延びる第２冷媒配管１４４ｇ、および低圧冷媒配管１９と接続されている。
【０１２０】
第２四路切換弁１３４に接続された第２冷媒配管１４４ｇと、第２熱交換器１４４の冷房運転時の入口側端部に接続された第２冷房入口配管１４４ｆとの間には、除霜用三方弁１３７が設けられている。除霜用三方弁１３７には、更に、第２四路切換弁１３４と連絡冷媒配管１４とを結ぶ第１冷媒配管１１８から分岐している除霜用配管１３６が接続されている。除霜用三方弁１３７は、第２冷媒配管１４４ｇと第２冷房入口配管１４４ｆとを連通させて第２四路切換弁１３４と第２熱交換器１４４とを結ぶ第１状態と、除霜用配管１３６と第２冷房入口配管１４４ｆとを連通させる第２状態とを切り換える。除霜用三方弁１３７は、除霜運転の第１ステージのときのみ第２状態となり、それ以外の冷房運転、暖房運転および除霜運転の第２ステージのときには第１状態となる。
【０１２１】
室外熱交換器１４０は、冷房運転時には、第１熱交換器１４１が、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２熱交換器１４４が、高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。暖房運転時には、第１熱交換器１４１も第２熱交換器１４４も、低圧の冷媒の蒸発器として機能する。第１熱交換器１４１は、第２熱交換器１４４の上に積み上げられるように配置されている。また、第１熱交換器１４１の室外電動弁５０側の配管からは、高段吸入管１２４ａに向かって、分岐管であるインタークーラ管１４１ａが延びている。インタークーラ管１４１ａには、図１６に示すように、逆止弁が設けられている。
【０１２２】
暖房運転時は、図１６に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に、冷媒が、二段圧縮機１２０、室内熱交換器１２ａ、膨張機構７０、室外熱交換器１４０の順に冷媒回路内を循環する。四路切換弁１３１，１３４は、暖房運転時において、二段圧縮機１２０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５０を通過して膨張した冷媒の蒸発器として室外熱交換器１４０を機能させるように、図１６に示す状態になる。また、除霜用三方弁１３７は、第２冷媒配管１４４ｇと第２冷房入口配管１４４ｆとを連通させて第２四路切換弁１３４と第２熱交換器１４４とを結ぶ第１状態になっている。低段吸入管１２１ａから二段圧縮機１２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒は、低段圧縮部１２１で圧縮されて、低段吐出管１２１ｂに吐出される。吐出された中間圧冷媒は、第１四路切換弁１３１を通過し、高段吸入管１２４ａを流れる。高段圧縮部１２４に吸い込まれた冷媒は、圧縮されて高段吐出管１２４ｂに吐出される。吐出された高圧冷媒は、第２四路切換弁１３４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。室内ユニット１２に流入してから室外電動弁５０を通過するまでの動作は、上記の空気調和装置１０の暖房運転時と同じである。室外電動弁５０および２路分流後のキャピラリーチューブにおいて減圧・膨張された気液二相の低圧冷媒は、第１熱交換器１４１および第２熱交換器１４４に流入する。そして、各路の低圧冷媒は、それぞれの熱交換器１４１，１４４において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって低圧冷媒配管１９で合流する。合流後の低圧冷媒は、過冷却熱交換器９０から流れてくる低圧冷媒と合流し、内部熱交換器６２を通って低段吸入管１２１ａから二段圧縮機１２０へと戻っていく。
【０１２３】
除霜運転の第１ステージでは、図１７に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に冷媒が流れる。四路切換弁１３１，１３４は、暖房運転時と同じ状態であるが、除霜用三方弁１３７が、除霜用配管１３６と第２冷房入口配管１４４ｆとを連通させる第２状態に切り換わる。これにより、二段圧縮機１２０から吐出された高圧の冷媒は、第２四路切換弁１３４を通過し、第１冷媒配管１１８および連絡冷媒配管１４を介して室内ユニット１２に流入するとともに、第１冷媒配管１１８から分岐する除霜用配管１３６および除霜用三方弁１３７を経て、第２冷房入口配管１４４ｆから第２熱交換器１４４に流れる。第１冷媒配管１１８から第２熱交換器１４４に流れた高圧冷媒は、第２熱交換器１４４で放熱して霜を溶かす。一方の室内ユニット１２に流入した高圧冷媒は、暖房運転のときと同様に、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱し、室内電動弁１２ｂおよび連絡冷媒配管１３を通って室外ユニット１１の逆止弁回路５５へと流れてくる。第２熱交換器１４４を出て逆止弁回路５５の入口逆止弁５５ａを通過した冷媒と、室内熱交換器１２ａを出て室内電動弁１２ｂで少し減圧されて逆止弁回路５５の入口逆止弁５５ｂを通過した冷媒とは、合流してエコノマイザ熱交換器６１に流れ込む。エコノマイザ熱交換器６１から室外電動弁５０を通過するまでの動作は、上記の空気調和装置１０の暖房運転時と同じである。室外電動弁５０を通過した低圧冷媒は、高圧冷媒が流れる第２熱交換器１４４には流れ込まないため、第１逆止弁１５１を通過して第１熱交換器１４１に流入する。第１熱交換器１４１において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒は、第１四路切換弁１３１を通過して、低圧冷媒配管１９から内部熱交換器６２を通り、低段吸入管１２１ａから二段圧縮機１２０へと戻っていく。このように冷媒が冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１１０は、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱して暖房機能を継続させつつ、まず除霜運転の第１ステージで室外の第２熱交換器１４４の霜を溶かして取り除く。
【０１２４】
除霜運転の第２ステージでは、第２熱交換器１４４の下に位置する第１熱交換器１４１の霜を取り除く。ここでは、図１８に示す冷媒配管に沿った矢印の方向に冷媒が流れる。第２四路切換弁１３４は、暖房運転時と同じ状態になり、第１四路切換弁１３１が、冷房運転のときと同じ状態に切り換わる。また、除霜用三方弁１３７は、暖房運転時と同じ第１状態に切り換わる。低段吸入管１２１ａから二段圧縮機１２０に吸い込まれる低圧のガス冷媒は、低段圧縮部１２１で圧縮されて、低段吐出管１２１ｂへと吐出される。吐出された冷媒は、第１四路切換弁１３１を通過し、放熱器として機能する第１熱交換器１４１に向かう。第１熱交換器１４１では、中間圧の冷媒が放熱して霜を溶かす。放熱して温度が下がった状態で第１熱交換器１４１を出た中間圧冷媒は、インタークーラ管１４１ａを介して高段吸入管１２４ａに流れ込む。二段圧縮機１２０の高段圧縮部１２４から吐出され室内熱交換器１２ｂおよび膨張機構７０を経て室外電動弁５０を通過するまでの冷媒の流れ等については、上記の空気調和装置１０の暖房運転時と同じである。室外電動弁５０を通過した低圧冷媒は、中間圧冷媒が流れる第１熱交換器１４１には流れ込まないため、第２逆止弁１５２を通過して、第２熱交換器１４４に流入する。この低圧冷媒は、第２熱交換器１４４において外気から熱を奪って蒸発し、過熱のついた低圧のガス冷媒となって除霜用三方弁１３７および第２四路切換弁１３４を通過して、低圧冷媒配管１９に流れる。その後、過冷却熱交換器９０から流れてくる冷媒と合流した低圧冷媒は、内部熱交換器６２を通って低段吸入管１２１ａから二段圧縮機１２０へと戻っていく。
【０１２５】
以上のように冷媒が除霜運転の第１および第２ステージにおいて冷媒回路内を循環することにより、空気調和装置１１０は、室内熱交換器１２ａで室内空気に放熱して暖房機能を継続させつつ、除霜運転の第１ステージで室外の第２熱交換器１４４の霜を溶かし、除霜運転の第２ステージで室外の第１熱交換器１４１の霜を溶かす。除霜運転の第１，第２ステージが終わると、空気調和装置１１０は自動的に暖房運転に戻る。
【符号の説明】
【０１２６】
１０      空気調和装置（冷凍装置）
１０ａ    制御部
１２ａ    室内熱交換器（利用側熱交換器）
１８      第１冷媒配管
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（高段圧縮部；第２段圧縮部）
２３      第３圧縮部（高段圧縮部；第３段圧縮部）
２４      第４圧縮部（高段圧縮部）
３１      第１四路切換弁（第１切換機構）
３２      第２四路切換弁（第１切換機構）
３３      第３四路切換弁（第１切換機構）
３４      第４四路切換弁（第１切換機構）
３６      除霜用配管
３７      除霜用三方弁（第２切換機構）
４０      室外熱交換器
４１      第１熱交換器（熱源側サブ熱交換器；熱源側第１サブ熱交換器）
４２      第２熱交換器（熱源側サブ熱交換器；熱源側第２サブ熱交換器）
４３      第３熱交換器（熱源側サブ熱交換器）
４４      第４熱交換器（熱源側メイン熱交換器）
４４ｆ    第２冷媒配管
７０      膨張機構
１２０      二段圧縮機（複数段圧縮機構）
１２１      低段圧縮部
１２４      高段圧縮部
１３６      除霜用配管
１３７      除霜用三方弁（第２切換機構）
１４０      室外熱交換器
１４１      第１熱交換器（熱源側サブ熱交換器）
１４４      第２熱交換器（熱源側メイン熱交換器）
１４４ｆ    第２冷媒配管
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２７】
【特許文献１】特開２０１０−１１２６１８号公報
【図１】
2013210161.tif 000003
【図２】
2013210161.tif 000004
【図３】
2013210161.tif 000005
【図４】
2013210161.tif 000006
【図５】
2013210161.tif 000007
【図６】
2013210161.tif 000008
【図７】
2013210161.tif 000009
【図８】
2013210161.tif 000010
【図９】
2013210161.tif 000011
【図１０】
2013210161.tif 000012
【図１１】
2013210161.tif 000013
【図１２】
2013210161.tif 000014
【図１３】
2013210161.tif 000015
【図１４】
2013210161.tif 000016
【図１５】
2013210161.tif 000017
【図１６】
2013210161.tif 000018
【図１７】
2013210161.tif 000019
【図１８】
2013210161.tif 000020