(57)【要約】【課題】圧縮機構と放熱器と蒸発器とを有する冷媒回路と蒸発器において発生するドレン水を受けるドレンパンとを備えた冷凍装置において、エネルギーのロスの増加を抑えることが可能なドレン加熱器を提供する。【解決手段】ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニット７０１は、二段圧縮式の圧縮機構７０２と、水冷媒熱交換器７０４と、空気を熱源とする蒸発器７０６と、蒸発器７０６において発生するドレン水を受けるドレンパンとして機能する底板７７７と、圧縮機構７０２の前段側の圧縮要素７０２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素７０２ｄに吸入される冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器７９７とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧縮要素を有しており、前記複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成された圧縮機構（２、１０２、７０２）と、
前記圧縮機構によって圧縮された冷媒を放熱させる放熱器（４、７０４）と、
空気を熱源として前記放熱器によって放熱された冷媒を蒸発させる蒸発器（６、７０６）と、
前記蒸発器において発生するドレン水を受けるドレンパン（７７、７７７）と、
前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒によって前記ドレン水を加熱するドレン加熱器（９７、９７ａ、９７ｂ、７９７、７９７ａ、７９７ｂ）と、
を備えた、冷凍装置（１、７０１）。
【請求項２】
前記ドレン加熱器（９７、９７ａ、７９７、７９７ａ）は、前記蒸発器（６、７０６）の下部に配置されている、請求項１に記載の冷凍装置（１、７０１）。
【請求項３】
前記ドレン加熱器（９７、９７ｂ、７９７、７９７ｂ）は、前記ドレンパン（７７、７７７）に配置されている、請求項１に記載の冷凍装置（１、７０１）。
【請求項４】
前記ドレン加熱器（９７、７９７）は、前記蒸発器（６、７０６）の下部に配置された第１ドレン加熱器（９７ａ、７９７ａ）と、前記ドレンパン（７７、７７７）に配置された第２ドレン加熱器（９７ｂ、７９７ｂ）とを有している、請求項１に記載の冷凍装置（１、７０１）。
【請求項５】
前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒を前記第１ドレン加熱器（９７ａ、７９７ａ）及び前記第２ドレン加熱器（９７ｂ、７９７ｂ）の一方だけに流すことができるように切り換えるドレン加熱器切換機構（９８、７９８）をさらに備えている、請求項４に記載の冷凍装置（１、７０１）。
【請求項６】
複数の圧縮要素を有しており、前記複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成された圧縮機構（２、１０２）と、
空気を熱源とする熱交換器であって、冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱源側熱交換器（４）と、
冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する利用側熱交換器（６）と、
前記圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する前記熱源側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する前記利用側熱交換器の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、前記圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する前記利用側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する前記熱源側熱交換器の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換える切換機構（３）と、
前記切換機構を前記冷却運転状態にしている際に、前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器（７）と、
前記熱源側熱交換器において発生するドレン水を受けるドレンパン（７７）と、
前記切換機構を前記加熱運転状態にしている際に、前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒によって前記ドレン水を加熱することが可能なドレン加熱器（９７、９７ａ、９７ｂ）と、
を備えた、冷凍装置（１）。
【請求項７】
前記ドレン加熱器（９７、９７ａ）は、前記熱源側熱交換器（４）の下部に配置されている、請求項６に記載の冷凍装置（１）。
【請求項８】
前記ドレン加熱器（９７、９７ｂ）は、前記ドレンパン（７７）に配置されている、請求項６に記載の冷凍装置（１）。
【請求項９】
前記ドレン加熱器（９７）は、前記熱源側熱交換器（４）の下部に配置された第１ドレン加熱器（９７ａ）と、前記ドレンパン（７７）に配置された第２ドレン加熱器（９７ｂ）とを有している、請求項６に記載の冷凍装置（１）。
【請求項１０】
前記前段側の圧縮要素から吐出されて前記後段側の圧縮要素に吸入される冷媒を前記第１ドレン加熱器（９７ａ）及び前記第２ドレン加熱器（９７ｂ）の一方だけに流すことができるように切り換えるドレン加熱器切換機構（９８）をさらに備えている、請求項９に記載の冷凍装置（１）。
【請求項１１】
前記中間熱交換器（７）は、前記切換機構（３）を前記加熱運転状態にしている際に、前記利用側熱交換器（６）において放熱した冷媒の蒸発器として機能する、請求項６〜１０のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【請求項１２】
前記中間熱交換器（７）は、前記熱源側熱交換器（４）の上部に配置されている、請求項１１に記載の冷凍装置（１）。
【請求項１３】
前記中間熱交換器（７）は、前記ドレン加熱器（９７）よりも伝熱面積が大きい、請求項６〜１２のいずれかに記載の冷凍装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍装置、特に、圧縮機構と放熱器と蒸発器とを有する冷媒回路と蒸発器において発生するドレン水を受けるドレンパンとを備えた冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷凍装置の一種として、圧縮機と、給湯用の水と冷媒との熱交換を行う放熱器としての水冷媒熱交換器と、膨張弁と、冷媒を蒸発させる蒸発器としての空気熱交換器とを有する冷媒回路と、空気熱交換器において発生するドレン水を受けるドレンパンとを備えたヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニットがある。このようなヒートポンプユニットとして、特許文献１に示されるように、空気熱交換器において発生するドレン水を水冷媒熱交換器から膨張弁までの高圧側配管によって加熱する構成や圧縮機から吐出される高温高圧の冷媒によって加熱する凍結防止用冷媒配管を設けるものがある。
【特許文献１】特開２００４−２１８８６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のヒートポンプユニットにおいては、冬季や寒冷地等の低温条件で使用する場合に、ドレン加熱器としての凍結防止用冷媒配管によって、ドレン水の凍結や成長を抑えることはできるが、凍結防止用冷媒配管を流れる冷媒が冷凍サイクルにおける高圧の冷媒であることから、圧縮機によって凍結防止用冷媒配管を流れる冷媒を冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮するのに消費される動力等がエネルギーのロスとなり、冷凍サイクルの運転効率を悪化させる等の原因となる。
【０００４】
本発明の課題は、圧縮機構と放熱器と蒸発器とを有する冷媒回路と蒸発器において発生するドレン水を受けるドレンパンとを備えた冷凍装置において、エネルギーのロスの増加を抑えることが可能なドレン加熱器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明にかかる冷凍装置は、圧縮機構と、圧縮機構によって圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、空気を熱源として放熱器によって放熱された冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器において発生するドレン水を受けるドレンパンと、ドレン加熱器とを備えている。そして、圧縮機構は、複数の圧縮要素を有しており、複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成されており、ドレン加熱器は、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒によってドレン水を加熱する熱交換器である。ここで、「圧縮機構」とは、複数の圧縮要素が一体に組み込まれた圧縮機や、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台接続したものを含む構成を意味している。また、「複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮する」とは、「前段側の圧縮要素」及び「後段側の圧縮要素」という直列に接続された２つの圧縮要素を含むことだけを意味しているのではなく、複数の圧縮要素が直列に接続されており、各圧縮要素間の関係が、上述の「前段側の圧縮要素」と「後段側の圧縮要素」との関係を有することを意味している。
【０００６】
この冷凍装置では、多段圧縮式の圧縮機構を採用するとともに、圧縮機構の後段側の圧縮要素に吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）によって蒸発器において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器を使用しているため、ドレン水を加熱することにより蒸発器やドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を抑えるとともに、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより、冷凍サイクルにおけるエネルギーのロスの増加を抑えることができる。これにより、この冷凍装置では、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、エネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【０００７】
第２の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、ドレン加熱器は、蒸発器の下部に配置されている。
【０００８】
この冷凍装置では、ドレン加熱器が蒸発器の下部に配置されているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる蒸発器の下部においてドレン水が凍結しにくくなり、これにより、蒸発器におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【０００９】
第３の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、ドレン加熱器は、ドレンパンに配置されている。
【００１０】
この冷凍装置では、ドレン加熱器がドレンパンに配置されているため、蒸発器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００１１】
第４の発明にかかる冷凍装置は、第１の発明にかかる冷凍装置において、ドレン加熱器は、蒸発器の下部に配置された第１ドレン加熱器と、ドレンパンに配置された第２ドレン加熱器とを有している。
【００１２】
この冷凍装置では、ドレン加熱器が蒸発器の下部に配置された第１ドレン加熱器とドレンパンに配置された第２ドレン加熱器とを有しているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる蒸発器の下部においてドレン水が凍結しにくくなるとともに、蒸発器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、蒸発器におけるドレン水の凍結や成長、及び、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長の両方を効果的に抑えることができる。
【００１３】
第５の発明にかかる冷凍装置は、第４の発明にかかる冷凍装置において、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒を第１ドレン加熱器及び第２ドレン加熱器の一方だけに流すことができるように切り換えるドレン加熱器切換機構をさらに備えている。
【００１４】
この冷凍装置では、第１ドレン加熱器と第２ドレン加熱器との切り換えを可能にするドレン加熱器切換機構がさらに設けられているため、第１ドレン加熱器及び第２ドレン加熱器のいずれか一方だけを必要に応じて使用することができる。
【００１５】
第６の発明にかかる冷凍装置は、圧縮機構と、空気を熱源とする熱交換器であって冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱源側熱交換器と、冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する利用側熱交換器と、圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換える切換機構と、熱源側熱交換器において発生するドレン水を受けるドレンパンと、中間熱交換器と、ドレン加熱器とを備えている。そして、圧縮機構は、複数の圧縮要素を有しており、複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成されており、中間熱交換器は、切換機構を冷却運転状態にしている際に、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒の冷却器として機能する熱交換器であり、ドレン加熱器は、切換機構を加熱運転状態にしている際に、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒によってドレン水を加熱することが可能な熱交換器である。ここで、「圧縮機構」とは、複数の圧縮要素が一体に組み込まれた圧縮機や、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台接続したものを含む構成を意味している。また、「複数の圧縮要素のうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮する」とは、「前段側の圧縮要素」及び「後段側の圧縮要素」という直列に接続された２つの圧縮要素を含むことだけを意味しているのではなく、複数の圧縮要素が直列に接続されており、各圧縮要素間の関係が、上述の「前段側の圧縮要素」と「後段側の圧縮要素」との関係を有することを意味している。
【００１６】
この冷凍装置では、切換機構によって冷却運転及び加熱運転が切換可能に構成された冷媒回路において、多段圧縮式の圧縮機構を採用するとともに、切換機構を冷却運転状態にしている際に、圧縮機構の後段側の圧縮要素に吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）の冷却器として機能する中間熱交換器と、切換機構を加熱運転状態にしている際に、熱源側熱交換器において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器を使用しているため、冷却運転時は中間熱交換器によって、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより、放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスの増加を抑えることができ、また、加熱運転時はドレン加熱器によって、ドレン水を加熱することにより熱源側熱交換器やドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を抑えるとともに、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより、冷凍サイクルにおけるエネルギーのロスの増加を抑えることができる。これにより、この冷凍装置では、冷却運転時には、中間熱交換器を用いて冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を熱源としての空気によって冷却することで、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスを小さくすることができ、加熱運転時には、ドレン加熱器を用いてドレン水の凍結や成長を抑えるとともに冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を熱源としてのドレン水によって冷却することで、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、加熱運転時におけるエネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【００１７】
第７の発明にかかる冷凍装置は、第６の発明にかかる冷凍装置において、ドレン加熱器は、熱源側熱交換器の下部に配置されている。
【００１８】
この冷凍装置では、ドレン加熱器が熱源側熱交換器の下部に配置されているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる熱源側熱交換器の下部においてドレン水が凍結しにくくなり、これにより、熱源側熱交換器におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００１９】
第８の発明にかかる冷凍装置は、第６の発明にかかる冷凍装置において、ドレン加熱器は、ドレンパンに配置されている。
【００２０】
この冷凍装置では、ドレン加熱器がドレンパンに配置されているため、熱源側熱交換器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００２１】
第９の発明にかかる冷凍装置は、第６の発明にかかる冷凍装置において、ドレン加熱器は、熱源側熱交換器の下部に配置された第１ドレン加熱器と、ドレンパンに配置された第２ドレン加熱器とを有している。
【００２２】
この冷凍装置では、ドレン加熱器が熱源側熱交換器の下部に配置された第１ドレン加熱器とドレンパンに配置された第２ドレン加熱器とを有しているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の量が多くなる熱源側熱交換器の下部においてドレン水が凍結しにくくなるとともに、熱源側熱交換器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、熱源側熱交換器におけるドレン水の凍結や成長、及び、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長の両方を効果的に抑えることができる。
【００２３】
第１０の発明にかかる冷凍装置は、第９の発明にかかる冷凍装置において、前段側の圧縮要素から吐出されて後段側の圧縮要素に吸入される冷媒を第１ドレン加熱器及び第２ドレン加熱器の一方だけに流すことができるように切り換えるドレン加熱器切換機構をさらに備えている。
【００２４】
この冷凍装置では、第１ドレン加熱器と第２ドレン加熱器との切り換えを可能にするドレン加熱器切換機構がさらに設けられているため、第１ドレン加熱器及び第２ドレン加熱器のいずれか一方を必要に応じて使用することができる。
【００２５】
第１１の発明にかかる冷凍装置は、第６〜第１０の発明にかかる冷凍装置において、中間熱交換器は、切換機構を加熱運転状態にしている際に、利用側熱交換器において放熱した冷媒の蒸発器として機能する。
【００２６】
この冷凍装置では、切換機構を加熱運転状態にしている際に、利用側熱交換器において放熱した冷媒の蒸発器として機能させるようにしているため、加熱運転時の冷凍サイクルにおける冷媒の蒸発能力を大きくするとともに、加熱運転時に中間熱交換器を有効利用することができる。
【００２７】
第１２の発明にかかる冷凍装置は、第１１の発明にかかる冷凍装置において、中間熱交換器は、熱源側熱交換器の上部に配置されている。
【００２８】
この冷凍装置では、加熱運転時に中間熱交換器からもドレン水が発生することになるが、中間熱交換器が熱源側熱交換器の上部に配置されているため、中間熱交換器において発生するドレン水が熱源側熱交換器を通じて流下し、熱源側熱交換器において発生するドレン水だけでなく、中間熱交換器において発生するドレン水も含めてドレン加熱器によって加熱することができる。
【００２９】
第１３の発明にかかる冷凍装置は、第６〜第１２の発明のいずれかにかかる冷凍装置において、中間熱交換器は、ドレン加熱器よりも伝熱面積が大きい。
【００３０】
この冷凍装置では、中間熱交換器がドレン加熱器よりも伝熱面積が大きいため、冷却運転時に、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を大幅に冷却することができるようになり、これにより、冷却運転時に放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスを大幅に低減することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３２】
第１の発明では、ドレン水を加熱することにより蒸発器やドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を抑えるとともに、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより、冷凍サイクルにおけるエネルギーのロスの増加を抑えることができ、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、エネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【００３３】
第２の発明では、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる蒸発器の下部においてドレン水が凍結しにくくなり、蒸発器におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００３４】
第３の発明では、蒸発器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００３５】
第４の発明では、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる蒸発器の下部においてドレン水が凍結しにくくなるとともに、蒸発器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、蒸発器におけるドレン水の凍結や成長、及び、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長の両方を効果的に抑えることができる。
【００３６】
第５の発明では、第１ドレン加熱器及び第２ドレン加熱器のいずれか一方だけを必要に応じて使用することができる。
【００３７】
第６の発明では、冷却運転時は中間熱交換器によって、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を熱源としての空気によって冷却することで、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより、放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスの増加を抑えることができ、また、加熱運転時はドレン加熱器によって、ドレン水を加熱することにより熱源側熱交換器やドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を抑えるとともに、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を熱源としてのドレン水によって冷却することで、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより圧縮機構の消費動力を抑えることができ、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、加熱運転時におけるエネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【００３８】
第７の発明では、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる熱源側熱交換器の下部においてドレン水が凍結しにくくなり、熱源側熱交換器におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００３９】
第８の発明では、熱源側熱交換器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００４０】
第９の発明では、ドレン水の流下によって最もドレン水の量が多くなる熱源側熱交換器の下部においてドレン水が凍結しにくくなるとともに、熱源側熱交換器から流下してドレンパンに溜まったドレン水が凍結しにくくなり、熱源側熱交換器におけるドレン水の凍結や成長、及び、ドレンパンにおけるドレン水の凍結や成長の両方を効果的に抑えることができる。
【００４１】
第１０の発明では、第１ドレン加熱器及び第２ドレン加熱器のいずれか一方を必要に応じて使用することができる。
【００４２】
第１１の発明では、加熱運転時の冷凍サイクルにおける冷媒の蒸発能力を大きくするとともに、加熱運転時に中間熱交換器を有効利用することができる。
【００４３】
第１２の発明では、中間熱交換器において発生するドレン水が熱源側熱交換器を通じて流下し、熱源側熱交換器において発生するドレン水だけでなく、中間熱交換器において発生するドレン水も含めてドレン加熱器によって加熱することができる。
【００４４】
第１３の発明では、冷却運転時に、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を大幅に冷却することができるようになり、冷却運転時に放熱器として機能する熱源側熱交換器における放熱ロスを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、図面に基づいて、本発明にかかる冷凍装置の実施形態について説明する。
【００４６】
−第１実施形態−
（１）ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニットの構成
図１は、本発明にかかる冷凍装置の第１実施形態としてのヒートポンプ式給湯機を構成するヒートポンプユニット７０１の概略構成図である。ヒートポンプユニット７０１は、貯湯ユニット（図示せず）から供給される水（給水）を加熱するための冷媒回路７１０を有しており、この加熱された水（温水）を貯湯ユニットに戻すためのユニットである。
【００４７】
ヒートポンプユニット７０１の冷媒回路７１０は、主として、圧縮機構７０２と、水冷媒熱交換器７０４と、膨張機構７０５と、蒸発器７０６と、ドレン加熱器７９７とを有しており、超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）が充填されている。
【００４８】
圧縮機構７０２は、本実施形態において、２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機７２１から構成されている。圧縮機７２１は、ケーシング７２１ａ内に、圧縮機駆動モータ７２１ｂと、駆動軸７２１ｃと、圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄとが収容された密閉式構造となっている。圧縮機駆動モータ７２１ｂは、駆動軸７２１ｃに連結されている。そして、この駆動軸７２１ｃは、２つの圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄに連結されている。すなわち、圧縮機７２１は、２つの圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄが単一の駆動軸７２１ｃに連結されており、２つの圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄがともに圧縮機駆動モータ７２１ｂによって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄは、本実施形態において、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素である。そして、圧縮機７２１は、吸入管７０２ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素７０２ｃによって圧縮した後に中間冷媒管７０８に吐出し、中間冷媒管７０８に吐出された冷媒を圧縮要素７０２ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に吐出管７０２ｂに吐出するように構成されている。ここで、中間冷媒管７０８は、圧縮要素７０２ｄの前段側に接続された圧縮要素７０２ｃから吐出された冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を、圧縮要素７０２ｃの後段側に接続された圧縮要素７０２ｄに吸入させるための冷媒管である。また、吐出管７０２ｂは、圧縮機構７０２から吐出された冷凍サイクルにおける高圧の冷媒を水冷媒熱交換器７０４に送るための冷媒管であり、吐出管７０２ｂには、油分離機構７４１と逆止機構７４２とが設けられている。油分離機構７４１は、圧縮機構７０２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構７０２の吸入側へ戻す機構であり、主として、圧縮機構７０２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器７４１ａと、油分離器７４１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構７０２の吸入管７０２ａに戻す油戻し管７４１ｂとを有している。油戻し管７４１ｂには、油戻し管７４１ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構７４１ｃが設けられている。減圧機構７４１ｃは、本実施形態において、キャピラリチューブが使用されている。逆止機構７４２は、圧縮機構７０２の吐出側から放熱器としての水冷媒熱交換器７０４への冷媒の流れを許容し、かつ、放熱器としての水冷媒熱交換器７０４から圧縮機構７０２の吐出側への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態において、逆止弁が使用されている。
【００４９】
このように、圧縮機構７０２は、本実施形態において、２つの圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄを有しており、これらの圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄのうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成されている。
【００５０】
水冷媒熱交換器７０４は、圧縮機構７０２によって圧縮された冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。水冷媒熱交換器７０４は、その一端が圧縮機構７０２に接続されており、その他端が膨張機構５に接続されている。そして、水冷媒熱交換器７０４は、水循環ポンプ７７９を通じて貯湯ユニット（図示せず）から水（給水）が供給されるように構成されており、冷媒との間で熱交換を行うことができる。水循環ポンプ７７９は、ポンプ駆動モータ７７９ａによって回転駆動される。
【００５１】
膨張機構７０５は、冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。また、本実施形態において、膨張機構７０５は、水冷媒熱交換器７０４において放熱した高圧の冷媒を蒸発器７０６に送る前に冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧する。
【００５２】
蒸発器７０６は、空気を熱源として放熱器としての水冷媒熱交換器７０４によって放熱された冷媒を蒸発させる熱交換器であり、その一端が膨張機構７０５に接続されており、その他端が圧縮機構７０２に接続されている。そして、蒸発器７０６の熱源としての空気は、送風ファン７４０によって供給されるようになっている。送風ファン７４０は、ファン駆動モータ７４０ａによって回転駆動される。
【００５３】
ドレン加熱器７９７は、前段側の圧縮要素７０２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素７０２ｄに吸入される冷媒によって、蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱する熱交換器であり、本実施形態において、中間冷媒管７０８に設けられている。そして、ドレン加熱器７９７は、蒸発器７０６の下部に配置されている。
【００５４】
次に、ドレン加熱器７９７が蒸発器７０６の下部に配置された構成について、図２及び図３を用いて説明する。ここで、図２は、ヒートポンプユニット７０１の概略の内部構造を示す斜視図であり、図３は、蒸発器７０６、ドレン加熱器７９７及びドレンパンとしての底板７７７をヒートポンプユニット７０１の正面側から見た図である。尚、以下の説明における「左」及び「右」とは、前板７７５側からヒートポンプユニット７０１を見た場合を基準とする。
【００５５】
ヒートポンプユニット７０１は、本実施形態において、背面や側面から空気を吸い込んで前方に向かって空気を吹き出す、いわゆる、横吹きタイプのものであり、主として、ケーシング７７１と、ケーシング７７１内に配置される水冷媒熱交換器７０４（図２には図示せず）、水循環ポンプ７７９（図２には図示せず）、膨張機構５（図２には図示せず）、蒸発器７０６、ドレン加熱器７９７や送風ファン７４０等の機器とを有している。
【００５６】
ケーシング７７１は、本実施形態において、略直方体形状の箱体であり、主として、ケーシング７７１の天面を構成する天板７７２（図２には、２点鎖線により図示）と、ケーシング７７１の外周面を構成する左板７７３、右板７７４、前板７７５及び後板７７６（図２には、２点鎖線により図示）と、底板７７７とから構成されている。天板７７２は、ヒートポンプユニット７０１の天面を構成する横長の略長方形状の板状部材である。左板７７３は、天板７７２の左縁から下方に延びる側面視が略長方形状の板状部材であり、ほぼ全体に吸入開口（図示せず）が形成されている。右板７７４は、天板７７２の右縁から下方に延びる側面視が略長方形状の板状部材である。後板７７６は、ケーシング７７１の前面を構成する正面視が略長方形状の板状部材であり、ほぼ全体に吸入開口（図示せず）が形成されている。前板７７５は、ケーシング７７１の前面を構成する正面視が略長方形状の板状部材であり、ケーシング７７１の後面及び左側面に形成された吸入開口を通じてケーシング７７１内に取り込まれた空気を外部に吹き出すための吹出開口７７５ａが形成されている。底板７７７は、ケーシング７７１の底面を構成する平面視が略長方形状の板状部材であり、蒸発器７０６において発生するドレン水を受けてケーシング７７１外に排水するドレンパンとしての機能も有している。
【００５７】
そして、蒸発器７０６は、本実施形態において、ケーシング７７１の左側面及び後面に沿う平面視Ｌ字形状に形成された熱交換器パネルからなり、伝熱管と多数の伝熱フィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器が使用されている。ドレン加熱器７９７は、本実施形態において、蒸発器７０６の下部に配置されるとともに、底板７７７上において蒸発器７０６と一体化されている。より具体的には、ドレン加熱器７９７は、伝熱フィンを共有することによって蒸発器７０６と一体化されており、この両者が一体化された熱交換器パネルにおける最下部パス（ここでは、熱交換器パネルにおける最下部の伝熱管とその直上の伝熱管とからなる伝熱流路）を構成している（図３参照）。また、送風ファン７４０は、天板７７２の吹出開口７７５ａに対向し、かつ、蒸発器７０６及びドレン加熱器７９７が一体化された熱交換器パネルの前側に配置されている。送風ファン７４０は、本実施形態において、軸流ファンであり、前板７７５の吹出開口７７５ａから熱源としての空気をケーシング７７１内に吸い込んで、蒸発器７０６及びドレン加熱器７９７を通過させた後に、吹出開口７７５ａから前方に向けて吹き出すことができるようになっている。すなわち、送風ファン７４０は、蒸発器７０６を含む熱交換器パネルに熱源としての空気を供給するようになっている。尚、ヒートポンプユニット７０１の外観形状や蒸発器７０６及びドレン加熱器７９７が一体化された熱交換器パネルの型式等は、上述のものに限定されるものではない。
【００５８】
このように、本実施形態のヒートポンプユニット７０１（冷凍装置）では、二段圧縮式の圧縮機構７０２が採用されるとともに、圧縮機構７０２の後段側の圧縮要素７０２ｄに吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）によって蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器７９７が使用されている。
【００５９】
さらに、ヒートポンプユニット７０１は、ここでは図示しないが、圧縮機構７０２、水循環ポンプ７７９、膨張機構５、送風ファン７４０等のヒートポンプユニット７０１を構成する各部の動作を制御する制御部を有している。
【００６０】
（２）ヒートポンプユニットの動作
次に、本実施形態のヒートポンプユニット７０１の動作について、図１、図４〜図６を用いて説明する。ここで、図４は、ヒートポンプユニット７０１内の冷媒の流れを示す図であり、図５は、冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図６は、冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図５、６の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図５、６の点Ａ、Ｆにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図５、６の点Ｂ、Ｃ２における圧力）を意味している。
【００６１】
ヒートポンプユニット７０１の運転時は、膨張機構５は、開度調節され、また、水循環ポンプ７７９及び送風ファン７４０は、回転駆動される。この冷媒回路７１０の状態において、低圧の冷媒（図１、図４、図５、図６の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図１、図４、図５、図６の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素７０２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、ドレン加熱器７９７において、蒸発器７０６において発生して蒸発器７０６を流下するドレン水と熱交換を行うことで冷却される（図１、図４、図５、図６の点Ｃ２参照）。このドレン加熱器７９７において冷却された冷媒は、圧縮要素７０２ｃの後段側に接続された圧縮要素７０２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構７０２から吐出管７０２ｂに吐出される（図１、図４、図５、図６の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構７０２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素７０２ｃ、７０２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図５に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構７０２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構７４１を構成する油分離器７４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器７４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構７４１を構成する油戻し管７４１ｂに流入し、油戻し管７４１ｂに設けられた減圧機構７４１ｃで減圧された後に圧縮機構７０２の吸入管７０２ａに戻されて、再び、圧縮機構７０２に吸入される。次に、油分離機構７４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構７４２を通じて、冷媒の放熱器として機能する水冷媒熱交換器７０４に送られる。そして、水冷媒熱交換器７０４に送られた高圧の冷媒は、水冷媒熱交換器７０４において、水循環ポンプ７７９によって貯湯ユニット（図示せず）から供給される水（給水）と熱交換を行って冷却される（図１、図４、図５、図６の点Ｅ参照）。そして、水冷媒熱交換器７０４において冷却された高圧の冷媒は、膨張機構５によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、蒸発器７０６に送られる（図１、図４、図５、図６の点Ｆ参照）。そして、蒸発器７０６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、送風ファン７４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１、図４、図５、図６の点Ａ参照）。また、蒸発器７０６における冷媒との熱交換器よって冷却された空気中の水分は、凝縮してドレン水となり、蒸発器７０６の伝熱管や伝熱フィンの表面に付着する。このドレン水は、蒸発器７０６の伝熱管や伝熱フィンの表面を伝って下方に流下し、ドレン加熱器７９７を通過した後に、ドレンパンとして機能する底板７７７に受けられることになる。そして、この蒸発器７０６において加熱された低圧の冷媒は、再び、圧縮機構７０２に吸入される。このようにして、ヒートポンプユニット７０１の運転が行われる。
【００６２】
このように、本実施形態のヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニット７０１（冷凍装置）では、二段圧縮式の圧縮機構７０２を採用するとともに、圧縮機構７０２の後段側の圧縮要素７０２ｄに吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）によって蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器７９７を使用しているため、ドレン水を加熱することにより蒸発器７０６やドレンパンとして機能する底板７７７におけるドレン水の凍結や成長を抑えるとともに、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより（図６の点Ｂ、Ｃ２参照）、従来のような冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合（この場合には、図５、図６において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｆの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、図６の点Ｂ、Ｄ’、Ｄ、Ｃ２を結ぶことによって囲まれる面積に相当する分のエネルギーのロスを小さくできる。これにより、このヒートポンプユニット７０１では、蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱することにより蒸発器７０６やドレンパンとして機能する底板７７７におけるドレン水の凍結や成長を抑えるだけでなく、従来のような冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、エネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【００６３】
しかも、本実施形態では、ドレン加熱器７９７が蒸発器７０６の下部に配置されているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる蒸発器７０６の下部においてドレン水が凍結しにくくなり、これにより、蒸発器７０６におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００６４】
（３）変形例１
上述の実施形態では、ドレン加熱器７９７が蒸発器７０６の下部に配置されている（より具体的には、ドレン加熱器７９７が下部に配置されるとともに、底板７７７上において蒸発器７０６と一体化されている）が、これに限定されるものではなく、ドレン加熱器７９７がドレンパンとして機能する底板７７７に配置されていてもよい。
【００６５】
例えば、図７及び図８に示されるように、ドレン加熱器７９７を蒸発器７０６と伝熱フィンを共有しない伝熱管からなる構造とし、ドレンパンとして機能する底板７７７に接触するように配置することができる。
【００６６】
そして、本変形例のヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニット７０１（冷凍装置）においても、二段圧縮式の圧縮機構７０２を採用するとともに、圧縮機構７０２の後段側の圧縮要素７０２ｄに吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）によって蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器７９７を使用している点は、上述の実施形態と同じであるため、蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱することにより蒸発器７０６やドレンパンとして機能する底板７７７におけるドレン水の凍結や成長を抑えるだけでなく、従来のような冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、エネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【００６７】
しかも、本変形例では、ドレン加熱器７９７がドレンパンとして機能する底板７７７に配置されているため、蒸発器７０６から流下してドレンパンとして機能する底板７７７に溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、ドレンパンとして機能する底板７７７におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【００６８】
（４）変形例２
上述の実施形態及びその変形例では、ドレン加熱器７９７が、蒸発器７０６の下部に配置されるか、又は、ドレンパンとして機能する底板７７７に配置されるかのいずれかであるが、蒸発器７０６の下部、及び、ドレンパンとして機能する底板７７７の両方に配置されていてもよい。
【００６９】
例えば、図９〜図１１に示されるように、ドレン加熱器７９７を、蒸発器７０６の下部に配置された第１ドレン加熱器７９７ａと、ドレンパンとしての底板７７７に配置された第２ドレン加熱器７９７ｂとを有する構成とし、第１ドレン加熱器７９７ａと第２ドレン加熱器７９７ｂとを並列に接続したり（図９参照）、第１ドレン加熱器７９７ａと第２ドレン加熱器７９７ｂとを直列に接続する（図１０参照）ことができる。尚、図１０においては、第１ドレン加熱器７９７ａの下流に第２ドレン加熱器７９７ｂを接続するようにしているが、第２ドレン加熱器７９７ｂの下流に第１ドレン加熱器７９７ａを接続してもよい。
【００７０】
そして、本変形例のヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニット７０１（冷凍装置）においても、二段圧縮式の圧縮機構７０２を採用するとともに、圧縮機構７０２の後段側の圧縮要素７０２ｄに吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）によって蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器７９７（ここでは、第１ドレン加熱器７９７ａ及び第２ドレン加熱器７９７ｂ）を使用している点は、上述の実施形態及びその変形例と同じであるため、蒸発器７０６において発生するドレン水を加熱することにより蒸発器７０６やドレンパンとして機能する底板７７７におけるドレン水の凍結や成長を抑えるだけでなく、従来のような冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、エネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【００７１】
しかも、本変形例では、ドレン加熱器７９７が蒸発器７０６の下部に配置された第１ドレン加熱器７９７ａとドレンパンとして機能する底板７７７に配置された第２ドレン加熱器７９７ｂとを有しているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる蒸発器７９７の下部においてドレン水が凍結しにくくなるとともに、蒸発器７０６から流下してドレンパンとして機能する底板７７７に溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、蒸発器７０６におけるドレン水の凍結や成長、及び、ドレンパンとして機能する底板７７７におけるドレン水の凍結や成長の両方を効果的に抑えることができる。
【００７２】
（５）変形例３
上述の変形例２では、ドレン加熱器７９７（より具体的には、第１ドレン加熱器７９７ａ、及び、第２ドレン加熱器７９７ｂ）が蒸発器７０６の下部、及び、ドレンパンとして機能する底板７７７の両方に配置されており、前段側の圧縮要素７０２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素７０２ｄに吸入される冷媒を両ドレン加熱器７９７ａ、７９７ｂに流すように構成されているが、第１ドレン加熱器７９７ａ及び第２ドレン加熱器７９７ｂのいずれか一方だけに流すことができるように構成されていてもよい。
【００７３】
例えば、図１２に示されるように、第１ドレン加熱器７９７ａと第２ドレン加熱器７９７ｂとが並列に接続された構成において、第１ドレン加熱器７９７ａへの冷媒の流れを制限する第１ドレン加熱器開閉弁７９８ａと、第２ドレン加熱器７９７ｂへの冷媒の流れを制限する第２ドレン加熱器開閉弁７９８ｂとからなるドレン加熱器切換機構７９８を設けることができる。また、図１３に示されるように、第１ドレン加熱器７９７ａと第２ドレン加熱器７９７ｂとが直列に接続された構成において、第１ドレン加熱器７９７ａをバイパスするための第１ドレン加熱器バイパス管７９９ａと、第１ドレン加熱器７９７ａへの冷媒の流れを制限する第１ドレン加熱器開閉弁７９８ａと、第２ドレン加熱器７９７ｂをバイパスするための第２ドレン加熱器バイパス管７９９ｂと、第２ドレン加熱器７９７ｂへの冷媒の流れを制限する第２ドレン加熱器開閉弁７９８ｂとからなるドレン加熱器切換機構７９８を設けることができる。ここで、第１ドレン加熱器バイパス管７９９ａ及び第２ドレン加熱器バイパス管７９９ｂには、それぞれ、第１ドレン加熱器バイパス開閉弁７９９ｃ及び第２ドレン加熱器バイパス開閉弁７９９ｄが設けられている。尚、本変形例において、開閉弁７９８ａ、７９８ｂ、７９９ｃ、７９９ｄは、電磁弁である。また、図１２及び図１３に示される構成を、電磁弁ではなく三方弁等を使用して構成してもよい。
【００７４】
そして、本変形例のヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニット７０１（冷凍装置）においては、上述の変形例２と同様の作用効果を得ることができるとともに、第１ドレン加熱器７９７ａと第２ドレン加熱器７９７ｂとの切り換えを可能にするドレン加熱器切換機構７９８がさらに設けられているため、第１ドレン加熱器７９７ａ及び第２ドレン加熱器７９７ｂのいずれか一方だけを必要に応じて使用することができる。
【００７５】
−第２実施形態−
（１）空気調和装置の構成
図１４は、本発明にかかる冷凍装置の第２実施形態としての空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、冷房運転と暖房運転を切り換え可能に構成された冷媒回路１０を有し、超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う装置である。
【００７６】
空気調和装置１の冷媒回路１０は、主として、圧縮機構２と、切換機構３と、熱源側熱交換器４と、ブリッジ回路１７と、レシーバ１８と、第１膨張機構５ａと、第２膨張機構５ｂと、利用側熱交換器６と、中間熱交換器７と、ドレン加熱器９７とを有している。
【００７７】
圧縮機構２は、本実施形態において、２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機２１から構成されている。圧縮機２１は、ケーシング２１ａ内に、圧縮機駆動モータ２１ｂと、駆動軸２１ｃと、圧縮要素２ｃ、２ｄとが収容された密閉式構造となっている。圧縮機駆動モータ２１ｂは、駆動軸２１ｃに連結されている。そして、この駆動軸２１ｃは、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄに連結されている。すなわち、圧縮機２１は、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄが単一の駆動軸２１ｃに連結されており、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄがともに圧縮機駆動モータ２１ｂによって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。圧縮要素２ｃ、２ｄは、本実施形態において、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素である。そして、圧縮機２１は、吸入管２ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素２ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８に吐出し、中間冷媒管８に吐出された冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に吐出管２ｂに吐出するように構成されている。ここで、中間冷媒管８は、圧縮要素２ｄの前段側に接続された圧縮要素２ｃから吐出された冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素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から吐出された冷媒を切換機構３に送るための冷媒管であり、吐出管２ｂには、油分離機構４１と逆止機構４２とが設けられている。油分離機構４１は、圧縮機構２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構２の吸入側へ戻す機構であり、主として、圧縮機構２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器４１ａと、油分離器４１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構２の吸入管２ａに戻す油戻し管４１ｂとを有している。油戻し管４１ｂには、油戻し管４１ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構４１ｃが設けられている。減圧機構４１ｃは、本実施形態において、キャピラリチューブが使用されている。逆止機構４２は、圧縮機構２の吐出側から切換機構３への冷媒の流れを許容し、かつ、切換機構３から圧縮機構２の吐出側への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態において、逆止弁が使用されている。
【００７８】
このように、圧縮機構２は、本実施形態において、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄを有しており、これらの圧縮要素２ｃ、２ｄのうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成されている。
【００７９】
切換機構３は、冷媒回路１０内における冷媒の流れの方向を切り換えるための機構であり、冷房運転時には、熱源側熱交換器４を圧縮機構２によって圧縮される冷媒の放熱器として、かつ、利用側熱交換器６を熱源側熱交換器４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の吐出側と熱源側熱交換器４の一端とを接続するとともに圧縮機２１の吸入側と利用側熱交換器６とを接続し（図１４の切換機構３の実線を参照、以下、この切換機構３の状態を「冷却運転状態」とする）、暖房運転時には、利用側熱交換器６を圧縮機構２によって圧縮される冷媒の放熱器として、かつ、熱源側熱交換器４を利用側熱交換器６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の吐出側と利用側熱交換器６とを接続するとともに圧縮機構２の吸入側と熱源側熱交換器４の一端とを接続することが可能である（図１４の切換機構３の破線を参照、以下、この切換機構３の状態を「加熱運転状態」とする）。本実施形態において、切換機構３は、圧縮機構２の吸入側、圧縮機構２の吐出側、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６に接続された四路切換弁である。尚、切換機構３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、上述と同様の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。
【００８０】
このように、切換機構３は、冷媒回路１０を構成する圧縮機構２、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６だけに着目すると、圧縮機構２、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６の順に冷媒を循環させる冷却運転状態と、圧縮機構２、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４の順に冷媒を循環させる加熱運転状態とを切り換えることができるように構成されている。
【００８１】
熱源側熱交換器４は、空気を熱源として冷媒の放熱器又は蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器４は、その一端が切換機構３に接続されており、その他端がブリッジ回路１７を介して第１膨張機構５ａに接続されている。そして、熱源側熱交換器４の熱源としての空気は、熱源側ファン４０によって供給されるようになっている。熱源側ファン４０は、ファン駆動モータ７４０ａによって回転駆動される。
【００８２】
ブリッジ回路１７は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間に設けられており、レシーバ１８の入口に接続されるレシーバ入口管１８ａ、及び、レシーバ１８の出口に接続されるレシーバ出口管１８ｂに接続されている。ブリッジ回路１７は、本実施形態において、４つの逆止弁１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを有している。そして、入口逆止弁１７ａは、熱源側熱交換器４からレシーバ入口管１８ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。入口逆止弁１７ｂは、利用側熱交換器６からレシーバ入口管１８ａへの冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、入口逆止弁１７ａ、１７ｂは、熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の一方からレシーバ入口管１８ａに冷媒を流通させる機能を有している。出口逆止弁１７ｃは、レシーバ出口管１８ｂから利用側熱交換器６への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。出口逆止弁１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂから熱源側熱交換器４への冷媒の流通のみを許容する逆止弁である。すなわち、出口逆止弁１７ｃ、１７ｄは、レシーバ出口管１８ｂから熱源側熱交換器４及び利用側熱交換器６の他方に冷媒を流通させる機能を有している。
【００８３】
第１膨張機構５ａは、レシーバ入口管１８ａに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。また、本実施形態において、第１膨張機構５ａは、冷房運転時には、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒をレシーバ１８を介して利用側熱交換器６に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧し、暖房運転時には、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒をレシーバ１８を介して熱源側熱交換器４に送る前に冷媒の飽和圧力付近まで減圧する。
【００８４】
レシーバ１８は、冷房運転と暖房運転との間で冷媒回路１０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、第１膨張機構５ａで減圧された後の冷媒を一時的に溜めるために設けられた容器であり、その入口がレシーバ入口管１８ａに接続されており、その出口がレシーバ出口管１８ｂに接続されている。また、レシーバ１８には、レシーバ１８内から冷媒を抜き出して圧縮機構２の吸入管２ａ（すなわち、圧縮機構２の前段側の圧縮要素２ｃの吸入側）に戻すことが可能な第１吸入戻し管１８ｆが接続されている。この第１吸入戻し管１８ｆには、第１吸入戻し開閉弁１８ｇが設けられている。第１吸入戻し開閉弁１８ｇは、本実施形態において、電磁弁である。
【００８５】
第２膨張機構５ｂは、レシーバ出口管１８ｂに設けられた冷媒を減圧する機構であり、本実施形態において、電動膨張弁が使用されている。また、本実施形態において、第２膨張機構５ｂは、冷房運転時には、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒をレシーバ１８を介して利用側熱交換器６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し、暖房運転時には、第１膨張機構５ａによって減圧された冷媒をレシーバ１８を介して熱源側熱交換器４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。
【００８６】
利用側熱交換器６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６は、その一端がブリッジ回路を介して第１膨張機構５ａに接続されており、その他端が切換機構３に接続されている。尚、ここでは図示しないが、利用側熱交換器６には、利用側熱交換器６を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源としての水や空気が供給されるようになっている。
【００８７】
このように、本実施形態では、ブリッジ回路１７、レシーバ１８、レシーバ入口管１８ａ及びレシーバ出口管１８ｂによって、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａ、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、利用側熱交換器６に送ることができるようになっている。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂ、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、熱源側熱交換器４に送ることができるようになっている。
【００８８】
中間熱交換器７は、中間冷媒管８に設けられており、本実施形態において、冷房運転時に、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の冷却器として機能させることが可能な熱交換器である。中間熱交換器７は、空気を熱源（ここでは、冷却源）とする熱交換器であり、本実施形態において、熱源側熱交換器４と一体化されている。このように、中間熱交換器７は、冷媒回路１０を循環する冷媒を用いたものではないという意味で、外部熱源を用いた熱交換器ということができる。
【００８９】
また、中間冷媒管８には、中間熱交換器７をバイパスするように、中間熱交換器バイパス管９が接続されている。この中間熱交換器バイパス管９は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する冷媒管である。そして、中間熱交換器バイパス管９には、中間熱交換器バイパス開閉弁１１が設けられている。中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、電磁弁である。この中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、本実施形態において、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に閉め、切換機構３を加熱運転状態にしている際に開ける制御がなされる。すなわち、中間熱交換器バイパス開閉弁１１は、冷房運転を行う際に閉め、暖房運転を行う際に開ける制御がなされる。
【００９０】
また、中間冷媒管８には、中間熱交換器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端との接続部から中間熱交換器７の前段側の圧縮要素２ｃ側端までの部分に、中間熱交換器開閉弁１２が設けられている。この中間熱交換器開閉弁１２は、中間熱交換器７を流れる冷媒の流量を制限する機構である。中間熱交換器開閉弁１２は、本実施形態において、電磁弁である。この中間熱交換器開閉弁１２は、本実施形態において、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にしている際に開け、切換機構３を加熱運転状態にしている際に閉める制御がなされる。すなわち、中間熱交換器開閉弁１２は、冷房運転を行う際に開け、暖房運転を行う際に閉める制御がなされる。
【００９１】
また、中間冷媒管８には、前段側の圧縮要素２ｃの吐出側から後段側の圧縮要素２ｄの吸入側への冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄの吸入側から前段側の圧縮要素２ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構１５が設けられている。逆止機構１５は、本実施形態において、逆止弁である。尚、逆止機構１５は、本実施形態において、中間冷媒管８の中間熱交換器７の後段側の圧縮要素２ｄ側端から中間熱交換器バイパス管９の後段側の圧縮要素２ｄ側端との接続部までの部分に設けられている。
【００９２】
ドレン加熱器９７は、暖房運転時に、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒によって、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生するドレン水を加熱することが可能な熱交換器であり、本実施形態において、中間熱交換器バイパス管９（より具体的には、中間熱交換器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端との接続部から中間熱交換器バイパス開閉弁１１までの部分）に設けられている。そして、ドレン加熱器９７は、熱源側熱交換器４の下部に配置されている。
【００９３】
次に、中間熱交換器７が熱源側熱交換器４に一体化された構成、及び、ドレン加熱器９７が熱源側熱交換器４の下部に配置された構成について、図１５及び図１６を用いて説明する。ここで、図１５は、熱源ユニット１ａの外観斜視図（ファングリルを取り除いた状態）であり、図１６は、熱源ユニット１ａの右板７４を取り除いた状態における熱源ユニット１ａの側面図である。尚、以下の説明における「左」及び「右」とは、前板７５側から熱源ユニット１ａを見た場合を基準とする。
【００９４】
まず、本実施形態において、空気調和装置１は、主として熱源側ファン４０、熱源側熱交換器４、中間熱交換器７及びドレン加熱器９７が設けられた熱源ユニット１ａと、主として利用側熱交換器６が設けられた利用ユニット（図示せず）とが接続されることによって構成されている。そして、この熱源ユニット１ａは、側方から空気を吸い込んで上方に向かって空気を吹き出す、いわゆる、上吹きタイプのものであり、主として、ケーシング７１と、ケーシング７１の内部に配置される熱源側熱交換器４、中間熱交換器７及びドレン加熱器９７等の冷媒回路構成部品や熱源側ファン４０等の機器とを有している。
【００９５】
ケーシング７１は、本実施形態において、略直方体形状の箱体であり、主として、ケーシング７１の天面を構成する天板７２と、ケーシング７１の外周面を構成する左板７３、右板７４、前板７５及び後板７６と、底板７７とから構成されている。天板７２は、主として、ケーシング７１の天面を構成する部材であり、本実施形態において、略中央に吹出開口７１ａが形成された平面視が略長方形状の板状部材である。天板７２には、吹出開口７１ａを上方から覆うようにファングリル７８が設けられている。左板７３は、主として、ケーシング７１の左面を構成する部材であり、本実施形態において、天板７２の左縁から下方に延びる側面視が略長方形状の板状部材である。左板７３には、上部を除くほぼ全体に吸入開口７３ａが形成されている。右板７４は、主として、ケーシング７１の右面を構成する部材であり、本実施形態において、天板７２の右縁から下方に延びる側面視が略長方形状の板状部材である。右板７４には、上部を除くほぼ全体に吸入開口７４ａが形成されている。前板７５は、主として、ケーシング７１の前面を構成する部材であり、本実施形態において、天板７２の前縁から下方向に順に配置された正面視が略長方形状の板状部材から構成されている。後板７６は、主として、ケーシング７１の後面を構成する部材であり、本実施形態において、天板７２の後縁から下方向に順に配置された正面視が略長方形状の板状部材から構成されている。後板７６には、上部を除くほぼ全体に吸入開口７６ａが形成されている。底板７７は、主として、ケーシング７１の底面を構成する部材であり、本実施形態において、平面視が略長方形状の板状部材である。また、底板７７は、熱源側熱交換器４において発生するドレン水を受けてケーシング７１外に排水するドレンパンとしての機能も有している。
【００９６】
そして、中間熱交換器７は、熱源側熱交換器４の上部に配置された状態で熱源側熱交換器４と一体化されており、底板７７上に配置されている。より具体的には、熱源側熱交換器４は、伝熱管と多数の伝熱フィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器が使用されており、中間熱交換器７は、伝熱フィンを共有することによって熱源側熱交換器４と一体化されている。また、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７が一体化されたものは、本実施形態において、平面視が略Ｕ字形状の熱交換器パネルを形成しており、吸入開口７３ａ、７４ａ、７６ａに対向するように配置されている。また、熱源側ファン４０は、天板７２の吹出開口７１ａに対向し、かつ、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７が一体化されたものの上側に配置されている。本実施形態において、熱源側ファン４０は、軸流ファンであり、ファン駆動モータ４０ａによって回転駆動することによって、吸入開口７３ａ、７４ａ、７６ａから熱源としての空気をケーシング７１内に吸い込んで、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７を通過させた後に、吹出開口７１ａから上方に向けて吹き出すことができるようになっている（図１６中の空気の流れを示す矢印を参照）。すなわち、熱源側ファン４０は、熱源側熱交換器４及び中間熱交換器７の両方に熱源としての空気を供給するようになっている。さらに、ドレン加熱器９７は、本実施形態において、熱源側熱交換器４の下部に配置されるとともに、底板７７上において伝熱フィンを共有することによって熱源側熱交換器４と一体化されている。ドレン加熱器９７は、中間熱交換器７及び熱源側熱交換器４と一体化された熱交換器パネルにおける最下部パス（すなわち、熱交換器パネルにおける最下部の伝熱管とその直上の伝熱管とからなる伝熱流路）を構成している（図１６参照）。また、中間熱交換器７は、ドレン加熱器９７よりも伝熱面積が大きい。尚、熱源ユニット１ａの外観形状や熱源側熱交換器４、中間熱交換器７及びドレン加熱器９７が一体化されたものの形状は、上述のものに限定されるものではない。
【００９７】
このように、本実施形態の空気調和装置１では、主として、二段圧縮式の圧縮機構２が採用されるとともに、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時に、圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）の冷却器として機能する中間熱交換器７が設けられており、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時に、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器９７が設けられている。
【００９８】
さらに、空気調和装置１は、ここでは図示しないが、圧縮機構２、切換機構３、膨張機構５ａ、５ｂ、中間熱交換器バイパス開閉弁１１、中間熱交換器開閉弁１２、第１吸入戻し開閉弁１８ｇ、熱源側ファン４０等の空気調和装置１を構成する各部の動作を制御する制御部を有している。
【００９９】
（２）空気調和装置の動作
次に、本実施形態の空気調和装置１の動作について、図１４、図１７〜図２２を用いて説明する。ここで、図１７は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図１８は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図１９は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図２０は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図２１は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図２２は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転や暖房運転における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１８、１９の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図２１、２２の点Ｄ、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１８、１９の点Ａ、Ｆにおける圧力や図２１、２２の点Ａ、Ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図１８、１９の点Ｂ、Ｃ１における圧力や図２１、２２の点Ｂ、Ｃ２における圧力）を意味している。
【０１００】
＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図１４及び図１７の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされるとともに、ドレン加熱器９７に冷媒が流れない状態とされる。
【０１０１】
この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１４、図１７〜図１９の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図１４、図１７〜図１９の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行うことで冷却される（図１４、図１７〜図１９の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、次に、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図１４、図１７〜図１９の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１８に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行って冷却される（図１４、図１７〜図１９の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１４及び図１７の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図１４、図１７〜図１９の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１４、図１７〜図１９の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
【０１０２】
このように、本実施形態の空気調和装置１（冷凍装置）では、二段圧縮式の圧縮機構７０２を採用し、圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を圧縮要素２ｄに吸入させるための中間冷媒管８に中間熱交換器７を設けるとともに、冷房運転において、中間熱交換器開閉弁１２を開け、また、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１を閉めることによって、中間熱交換器７を冷却器として機能する状態にしているため、中間熱交換器７を設けなかった場合（この場合には、図１８、図１９において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｅ→点Ｆの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、圧縮要素２ｃの後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の温度が低下し（図１９の点Ｂ、Ｃ１参照）、圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の温度も低下することになる（図１９の点Ｄ、Ｄ’参照）。このため、この空気調和装置１では、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４において、中間熱交換器７を設けなかった場合に比べて、冷却源としての水や空気と冷媒との温度差を小さくすることが可能になり、図１９の点Ｂ１、Ｄ’、Ｄ、Ｃ１を結ぶことによって囲まれる面積に相当する分の放熱ロスを小さくできることから、運転効率を向上させることができる。
【０１０３】
＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図１４及び図２０の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされるとともに、ドレン加熱器９７に冷媒が流れる状態とされる。
【０１０４】
この冷媒回路１０の状態において、低圧の冷媒（図１４、図２０〜図２２の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図１４、図２０〜図２２の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素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、中間熱交換器７を通過せずに、中間熱交換器バイパス管９に設けられたドレン加熱器９７に流入し、ドレン加熱器９７において、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生して熱源側熱交換器４を流下するドレン水と熱交換を行うことで冷却される（図１４、図２０〜図２２の点Ｃ２参照）。このドレン加熱器９７において冷却された冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図１４、図２０〜図２２の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図２１に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図１４、図２０〜図２２の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図１４及び図２０の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られる（図１４、図２０〜図２２の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１４、図２０〜図２２の点Ａ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
【０１０５】
このように、本実施形態の空気調和装置１（冷凍装置）では、二段圧縮式の圧縮機構７０２を採用し、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転において、中間熱交換器開閉弁１２を閉め、また、中間熱交換器バイパス開閉弁１１を開けることによって、中間熱交換器７を冷却器として機能しない状態にするとともに、熱源側熱交換器４において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器９７を使用しているため、ドレン水を加熱することにより熱源側熱交換器４やドレンパンとして機能する底板７７におけるドレン水の凍結や成長を抑えるとともに、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の温度を下げることにより（図２２の点Ｂ、Ｃ２参照）、従来のような冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合（この場合には、図２１、図２２において、点Ａ→点Ｂ→点Ｄ’→点Ｆ→点Ｅの順で冷凍サイクルが行われる）に比べて、図２２の点Ｂ、Ｄ’、Ｄ、Ｃ２を結ぶことによって囲まれる面積に相当する分のエネルギーのロスを小さくできる。これにより、この空気調和装置１では、冷房運転時には、中間熱交換器７を用いて冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を熱源としての空気によって冷却することで、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスを小さくすることができ、暖房運転時には、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を熱源としてのドレン水によって冷却することで、ドレン加熱器９７を用いてドレン水の凍結や成長を抑えるだけでなく、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、加熱運転時におけるエネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【０１０６】
しかも、本実施形態では、ドレン加熱器９７が熱源側熱交換器４の下部に配置されているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる熱源側熱交換器４の下部においてドレン水が凍結しにくくなり、これにより、熱源側熱交換器４におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、中間熱交換器７がドレン加熱器９７よりも伝熱面積が大きいため、冷房運転時に、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を大幅に冷却することができるようになり、これにより、冷却運転時に放熱器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスを大幅に低減することができる。一方、ドレン加熱器９７については、中間熱交換器７による冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の冷却の程度（図１９の点Ｂ、Ｃ１参照）に比べて、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の冷却の程度（図２２の点Ｂ、Ｃ２参照）が小さくなることから、ドレン水を加熱するという目的に適した伝熱面積を有していることになる。
【０１０８】
また、本実施形態では、冷媒として、超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）を使用しているため、冷房運転時には、中間熱交換器７内には臨界圧力Ｐｃｐ（二酸化炭素では、約７．３ＭＰａ）よりも低い中間圧の冷媒が流れ、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４内には臨界圧力Ｐｃｐを超える高圧の冷媒が流れる冷凍サイクルが行われており（図１８参照）、この場合には、図２３に示されるように、臨界圧力Ｐｃｐよりも低い圧力における冷媒の物性と臨界圧力Ｐｃｐを超える圧力における冷媒の物性（特に、熱伝導率や定圧比熱）との差異に起因して、中間熱交換器７の冷媒側の熱伝達率が冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４の冷媒側の熱伝達率に比べて低くなる傾向となる。ここで、図２３は、６ＭＰａの二酸化炭素を所定の流路断面積を有する伝熱流路内に所定の質量流速で流す場合における熱伝達率の値（中間熱交換器７の冷媒側の熱伝達率に対応）と、６ＭＰａの二酸化炭素と同一の伝熱流路及び質量流速の条件における１０ＭＰａの二酸化炭素の熱伝達率の値（熱源側熱交換器４の冷媒側の熱伝達率に対応）とを示しているが、これを見ると、冷媒の冷却器として機能する熱源側熱交換器４や中間熱交換器７内を流れる冷媒の温度範囲（４０〜７０℃程度）において、６ＭＰａの二酸化炭素の熱伝達率の値が１０ＭＰａの二酸化炭素の熱伝達率の値よりも低いことがわかる。
【０１０９】
このため、本実施形態の空気調和装置１の熱源ユニット１ａ（すなわち、側方から空気を吸い込んで上方に向かって空気を吹き出すように構成された熱源ユニット）において、仮に、中間熱交換器７を熱源側熱交換器４の下方に配置された状態で熱源側熱交換器４と一体化すると、熱源となる空気の流速が小さい熱源ユニット１ａの下部に熱源側熱交換器４と一体化された中間熱交換器７が配置されることになり、中間熱交換器７を熱源ユニット１ａの下部に配置することによる中間熱交換器７の空気側の熱伝達率の低下の影響と、中間熱交換器７の冷媒側の熱伝達率が熱源側熱交換器４の冷媒側の熱伝達率に比べて低くなる影響とが重なり合って、中間熱交換器７の総括熱伝達率が低くなり、しかも、熱源側熱交換器４と一体化することとの兼ね合いで中間熱交換器７の伝熱面積を大きくする程度にも限界があるため、中間熱交換器７の伝熱性能の低下が生じることになるのであるが、本実施形態では、中間熱交換器７を熱源側熱交換器４の上方に配置された状態で熱源側熱交換器４と一体化するようにしているため、熱源となる空気の流速が大きい熱源ユニット１ａの上部に中間熱交換器７が配置されることになり、中間熱交換器７の空気側の熱伝達率が高くなり、その結果、中間熱交換器７の総括熱伝達率の低下が抑えられて、比較的大きな交換熱量が必要となる中間熱交換器７の伝熱性能の低下を抑えることができる。しかも、ドレン加熱器９７については、熱源となる空気の流速が小さい熱源ユニット１ａの下部に配置されることになり、ドレン水の加熱という目的から蒸発器としての熱源側熱交換器４の下方に設ける必要がある点と、中間熱交換器７よりも交換熱量が小さくて済む点とを両方とも満たすことができる。
【０１１０】
（３）変形例１
上述の第２実施形態では、ドレン加熱器９７が熱源側熱交換器４の下部に配置されている（より具体的には、ドレン加熱器９７が下部に配置されるとともに、底板７７上において熱源側熱交換器４と一体化されている）が、これに限定されるものではなく、ドレン加熱器９７がドレンパンとして機能する底板７７に配置されていてもよい。
【０１１１】
例えば、図２４及び図２５に示されるように、ドレン加熱器９７を熱源側熱交換器４と伝熱フィンを共有しない伝熱管からなる構造とし、ドレンパンとして機能する底板７７に接触するように配置することができる。
【０１１２】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、二段圧縮式の圧縮機構２を採用し、切換機構３を冷却運転状態にする冷房運転時に、圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）の冷却器として機能する中間熱交換器７を使用し、切換機構３を加熱運転状態にする暖房運転時に、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器９７を使用している点は、上述の第２実施形態と同じであるため、冷房運転時には、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスを小さくすることができ、暖房運転時には、ドレン加熱器９７を用いてドレン水の凍結や成長を抑えるだけでなく、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、加熱運転時におけるエネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【０１１３】
しかも、本変形例では、ドレン加熱器９７がドレンパンとして機能する底板７７に配置されているため、熱源側熱交換器４から流下してドレンパンとして機能する底板７７に溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、ドレンパンとして機能する底板７７におけるドレン水の凍結や成長を効果的に抑えることができる。
【０１１４】
（４）変形例２
上述の第２実施形態及びその変形例では、ドレン加熱器９７が、熱源側熱交換器４の下部に配置されるか、又は、ドレンパンとして機能する底板７７に配置されるかのいずれかであるが、熱源側熱交換器４の下部、及び、ドレンパンとして機能する底板７７の両方に配置されていてもよい。
【０１１５】
例えば、図２６〜図２８に示されるように、ドレン加熱器９７を、熱源側熱交換器４の下部に配置された第１ドレン加熱器９７ａと、ドレンパンとしての底板７７に配置された第２ドレン加熱器９７ｂとを有する構成とし、第１ドレン加熱器９７ａと第２ドレン加熱器９７ｂとを並列に接続したり（図２６参照）、第１ドレン加熱器９７ａと第２ドレン加熱器９７ｂとを直列に接続する（図２７参照）ことができる。尚、図２７においては、第１ドレン加熱器９７ａの下流に第２ドレン加熱器９７ｂを接続するようにしているが、第２ドレン加熱器９７ｂの下流に第１ドレン加熱器９７ａを接続してもよい。
【０１１６】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、二段圧縮式の圧縮機構２を採用し、切換機構３を冷却運転状態にする冷房運転時に、圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒（すなわち、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒）の冷却器として機能する中間熱交換器７を使用し、切換機構３を加熱運転状態にする暖房運転時に、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器９７（ここでは、第１ドレン加熱器９７ａ及び第２ドレン加熱器９７ｂ）を使用している点は、上述の第２実施形態及びその変形例と同じであるため、冷房運転時には、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４における放熱ロスを小さくすることができ、暖房運転時には、ドレン加熱器９７を用いてドレン水の凍結や成長を抑えるだけでなく、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒によってドレン水を加熱するドレン加熱器を使用する場合に比べて、加熱運転時におけるエネルギーのロスの増加を抑えることができる。
【０１１７】
しかも、本変形例では、ドレン加熱器９７が熱源側熱交換器４の下部に配置された第１ドレン加熱器９７ａとドレンパンとして機能する底板７７に配置された第２ドレン加熱器９７ｂとを有しているため、ドレン水の流下によって最もドレン水の付着量が多くなる熱源側熱交換器４の下部においてドレン水が凍結しにくくなるとともに、熱源側熱交換器４から流下してドレンパンとして機能する底板７７に溜まったドレン水が凍結しにくくなり、これにより、熱源側熱交換器４におけるドレン水の凍結や成長、及び、ドレンパンとして機能する底板７７におけるドレン水の凍結や成長の両方を効果的に抑えることができる。
【０１１８】
（５）変形例３
上述の第２実施形態の変形例２では、ドレン加熱器９７（より具体的には、第１ドレン加熱器９７ａ、及び、第２ドレン加熱器９７ｂ）が熱源側熱交換器４の下部、及び、ドレンパンとして機能する底板７７の両方に配置されており、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒を両ドレン加熱器９７ａ、９７ｂに流すように構成されているが、第１ドレン加熱器９７ａ及び第２ドレン加熱器９７ｂのいずれか一方だけに流すことができるように構成されていてもよい。
【０１１９】
例えば、図２９に示されるように、第１ドレン加熱器９７ａと第２ドレン加熱器９７ｂとが並列に接続された構成において、第１ドレン加熱器９７ａへの冷媒の流れを制限する第１ドレン加熱器開閉弁９８ａと、第２ドレン加熱器９７ｂへの冷媒の流れを制限する第２ドレン加熱器開閉弁９８ｂとからなるドレン加熱器切換機構９８を設けることができる。また、図３０に示されるように、第１ドレン加熱器９７ａと第２ドレン加熱器９７ｂとが直列に接続された構成において、第１ドレン加熱器９７ａをバイパスするための第１ドレン加熱器バイパス管９９ａと、第１ドレン加熱器９７ａへの冷媒の流れを制限する第１ドレン加熱器開閉弁９８ａと、第２ドレン加熱器９７ｂをバイパスするための第２ドレン加熱器バイパス管９９ｂと、第２ドレン加熱器９７ｂへの冷媒の流れを制限する第２ドレン加熱器開閉弁９８ｂとからなるドレン加熱器切換機構９８を設けることができる。ここで、第１ドレン加熱器バイパス管９９ａ及び第２ドレン加熱器バイパス管９９ｂには、それぞれ、第１ドレン加熱器バイパス開閉弁９９ｃ及び第２ドレン加熱器バイパス開閉弁９９ｄが設けられている。尚、本変形例において、開閉弁９８ａ、９８ｂ、９９ｃ、９９ｄは、電磁弁である。また、図２９及び図３０に示される構成を、電磁弁ではなく三方弁等を使用して構成してもよい。
【０１２０】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、上述の第２実施形態の変形例２と同様の作用効果を得ることができるとともに、第１ドレン加熱器９７ａと第２ドレン加熱器９７ｂとの切り換えを可能にするドレン加熱器切換機構９８がさらに設けられているため、第１ドレン加熱器９７ａ及び第２ドレン加熱器９７ｂのいずれか一方だけを必要に応じて使用することができる。
【０１２１】
（６）変形例４
上述の第２実施形態及びその変形例では、中間熱交換器７が切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時だけに使用される機器となっており、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時には利用されない機器となっている。
【０１２２】
そこで、本変形例では、図３１に示されるように、上述の第２実施形態の冷媒回路１０（図１４参照）において、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時には、中間熱交換器７を冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒の冷却器として機能させ、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時には、利用側熱交換器６において放熱した冷媒の蒸発器として機能させるようにするために、中間熱交換器７の一端と圧縮機構２の吸入側とを接続させるための第２吸入戻し管９２と、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７の他端とを接続させるための中間熱交換器戻し管９４とを設けた冷媒回路１１０としている。
【０１２３】
ここで、第２吸入戻し管９２は、中間熱交換器７の一端（ここでは、前段側の圧縮要素２ｃ側端）に接続されており、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させる状態にしている際に、中間熱交換器７の一端と圧縮機構２の吸入側（ここでは、吸入管２ａ）とを接続させるための冷媒管である。また、中間熱交換器戻し管９４は、中間熱交換器７の他端（ここでは、後段側の圧縮要素２ｄ側端）に接続されており、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させる状態にし、かつ、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時に、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間（ここでは、冷凍サイクルにおける低圧になるまで冷媒を減圧する第２膨張機構５ｂと蒸発器としての熱源側熱交換器４との間）と中間熱交換器７の他端とを接続させるための冷媒管である。本変形例において、第２吸入戻し管９２は、その一端が、中間冷媒管８の中間熱交換器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端との接続部から中間熱交換器７の前段側の圧縮要素２ｃ側端までの部分に接続されており、他端が、圧縮機構２の吸入側（ここでは、吸入管２ａ）に接続されている。また、中間熱交換器戻し管９４は、その一端が、第２膨張機構５ｂから熱源側熱交換器４までの部分に接続されており、他端が、中間冷媒管８の中間熱交換器７の前段側の圧縮要素２ｃ側端から逆止機構１５までの部分に接続されている。そして、第２吸入戻し管９２には、第２吸入戻し開閉弁９２ａが設けられており、中間熱交換器戻し管９４には、中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが設けられている。第２吸入戻し開閉弁９２ａ及び中間熱交換器戻し開閉弁９４ａは、本変形例において、電磁弁である。この第２吸入戻し開閉弁９２ａは、本変形例において、基本的には、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時に閉め、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時に開ける制御がなされる。また、中間熱交換器戻し開閉弁９４ａは、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時に閉め、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時に開ける制御がなされる。
【０１２４】
このように、本変形例では、主として、中間熱交換器バイパス管９、第２吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４によって、冷房運転時には、中間冷媒管８を流れる冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を中間熱交換器７によって冷却することができ、暖房運転時には、中間冷媒管８を流れる冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒を中間熱交換器バイパス管９によって、中間熱交換器７をバイパスさせるとともに、ドレン加熱器９７において熱源側熱交換器４において発生するドレン水を加熱し、さらに、第２吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４によって、利用側熱交換器６において冷却された冷媒の一部を中間熱交換器７に導いて蒸発させ、圧縮機構２の吸入側に戻すことができるようになっている。
【０１２５】
次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図３１〜図３７を用いて説明する。
ここで、図３２は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図３３は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図３４は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図３５は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図３６は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図３７は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転や暖房運転における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図３３、３４の点Ｄ、Ｄ’、Ｅにおける圧力や図３６、３７の点Ｄ、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３３、３４の点Ａ、Ｆにおける圧力や図３６、３７の点Ａ、Ｅ、Ｖ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３３、３４の点Ｂ、Ｃ１における圧力や図３６、３７の点Ｂ、Ｃ２における圧力）を意味している。
【０１２６】
＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図３１及び図３２の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされるとともに、ドレン加熱器９７に冷媒が流れない状態とされ、さらに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続していない状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。
【０１２７】
この冷媒回路１１０の状態において、低圧の冷媒（図３１〜図３４の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図３１〜図３４の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行うことで冷却される（図３１〜図３４の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、次に、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図３１〜図３４の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図３３に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行って冷却される（図３１〜図３４の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図３１及び図３２の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図３１〜図３４点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図３１〜図３４の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
【０１２８】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、上述の第２実施形態における冷房運転時と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２９】
＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図３１及び図３５の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされるとともに、ドレン加熱器９７に冷媒が流れる状態とされ、さらに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続されている状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。
【０１３０】
この冷媒回路１１０の状態において、低圧の冷媒（図３１、図３５〜図３７の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図３１、図３５〜図３７の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素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、中間熱交換器７を通過せずに、中間熱交換器バイパス管９に設けられたドレン加熱器９７に流入し、ドレン加熱器９７において、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生して熱源側熱交換器４を流下するドレン水と熱交換を行うことで冷却される（図３１、図３５〜図３７の点Ｃ２参照）。このドレン加熱器９７において冷却された冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図３１、図３５〜図３７の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図３６に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図３１、図３５〜図３７の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図３１及び図３５の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（図３１、図３５〜図３７の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側ファン４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図３１、図３５〜図３７の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、熱源側ファン４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図３１、図３５〜図３７の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２吸入戻し管９２を通じて、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
【０１３１】
このように、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、上述の第２実施形態における暖房運転時と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例では、暖房運転時に、単に、中間熱交換器７を使用しないことで冷却器として機能しない状態にしているのではなく、熱源側熱交換器４とともに、中間熱交換器７を利用側熱交換器７において放熱した冷媒の蒸発器として機能させるようにして、暖房運転時にも利用するようにして、中間熱交換器７から外部への放熱を抑えつつ、暖房運転時における冷媒の蒸発能力を大きくするとともに、暖房運転時に中間熱交換器７を有効利用することができる。
【０１３２】
また、本変形例では、暖房運転時に中間熱交換器７からもドレン水が発生することになるが、中間熱交換器７が熱源側熱交換器４の上部に配置されているため、中間熱交換器７において発生するドレン水が熱源側熱交換器４を通じて流下し、熱源側熱交換器４において発生するドレン水だけでなく、中間熱交換器７において発生するドレン水も含めてドレン加熱器９７によって加熱することができる。
【０１３３】
尚、本変形例では、上述の第２実施形態における熱源側熱交換器４の下部にドレン加熱器９７が設けられた構成において、第２吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４を設けているが、上述の第２実施形態の変形例１〜３のようなドレン加熱器９７がドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成や熱源側熱交換器４の下部及びドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成において、第２吸入戻し管９２及び中間熱交換器戻し管９４を設けるようにしてもよい。
【０１３４】
（７）変形例５
上述の第２実施形態の変形例４においては、中間熱交換器７を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに、第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させない状態（以下、この状態を「冷媒不戻し状態」とする）と、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに、第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態（以下、この状態を「冷媒戻し状態」とする）との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、図３８に示されるように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３を設けた冷媒回路１１０にしてもよい。
【０１３５】
ここで、中間熱交換器切換弁９３は、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態に切り換えることが可能な弁であり、本変形例において、中間冷媒管８の前段側の圧縮要素２ｃの吐出側と、中間冷媒管８の中間熱交換器７の入口側と、中間熱交換器バイパス管９の前段側の圧縮要素２ｃ側端と、第２吸入戻し管９２の中間熱交換器７側端に接続された四路切換弁である。また、中間熱交換器バイパス管９には、前段側の圧縮要素２ｃの吐出側から後段側の圧縮要素２ｄの吸入側への冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄの吸入側から前段側の圧縮要素２ｃの吐出側や圧縮機構２の吸入側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構９ａがさらに設けられている。逆止機構９ａは、本変形例において、逆止弁である。
【０１３６】
そして、本変形例においては、詳細な説明は省略するが、中間熱交換器切換弁９３を冷媒不戻し状態に切り換えることで（図３８の中間熱交換器切換弁９３の実線を参照）、上述の第２実施形態の変形例４と同様の冷房運転を行い、中間熱交換器バイパス管９を通じて前段側の圧縮要素２ｃから吐出された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに吸入させるとともに、第２吸入戻し管９２を通じて中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる冷媒戻し状態に切り換えることで（図３８の中間熱交換器切換弁９３の破線を参照）、上述の第２実施形態の変形例４と同様の暖房運転を行うことができるようになっている。
【０１３７】
そして、本変形例の構成においても、上述の第２実施形態の変形例４と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例では、中間熱交換器切換弁９３によって、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換えることができるため、上述の第２実施形態の変形例４のような複数の弁１１、１２、９２ａによって、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換える構成を採用する場合に比べて、弁の数を減らすことができる。また、電磁弁を使用する場合に比べて圧力損失も減少するため、冷凍サイクルにおける中間圧の低下を抑えて、運転効率の低下も抑えることができる。
【０１３８】
尚、本変形例では、上述の第２実施形態における熱源側熱交換器４の下部にドレン加熱器９７が設けられた構成において、中間熱交換器切換弁９３等を設けているが、上述の第２実施形態の変形例１〜３のようなドレン加熱器９７がドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成や熱源側熱交換器４の下部及びドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成において、中間熱交換器切換弁９３等を設けるようにしてもよい。
【０１３９】
（８）変形例６
上述の実施形態及びその変形例においては、切換機構３によって冷房運転と暖房運転とを切換可能に構成された二段圧縮式冷凍サイクルを行う空気調和装置１において、前段側の圧縮要素２ｃから吐出されて後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の冷却器として機能する中間熱交換器７、中間熱交換器７をバイパスするように中間冷媒管８に接続されている中間熱交換器バイパス管９、冷凍サイクルにおける中間圧の冷媒によって熱源側熱交換器４において発生するドレン水を加熱するドレン加熱器９７を設けるようにしているが、この構成に加えて、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うようにしてもよい。
【０１４０】
例えば、図３９に示されるように、上述の第２実施形態の変形例４の冷媒回路１１０（図３１参照）において、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０がさらに設けられた冷媒回路２１０にすることができる。
【０１４１】
第１後段側インジェクション管１９は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒を分岐して圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄに戻す機能を有している。本変形例において、第１後段側インジェクション管１９は、レシーバ入口管１８ａを流れる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄの吸入側に戻すように設けられている。より具体的には、第１後段側インジェクション管１９は、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａの上流側の位置（すなわち、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４と第１膨張機構５ａとの間）から冷媒を分岐して中間冷媒管８の中間熱交換器７の下流側の位置に戻すように設けられている。また、この第１後段側インジェクション管１９には、開度制御が可能な第１後段側インジェクション弁１９ａが設けられている。そして、第１後段側インジェクション弁１９ａは、本変形例において、電動膨張弁である。
【０１４２】
エコノマイザ熱交換器２０は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒と第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒（より具体的には、第１後段側インジェクション弁１９ａにおいて中間圧付近まで減圧された後の冷媒）との熱交換を行う熱交換器である。本変形例において、エコノマイザ熱交換器２０は、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａの上流側の位置（すなわち、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、熱源側熱交換器４と第１膨張機構５ａとの間）を流れる冷媒と第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒との熱交換を行うように設けられており、また、両冷媒が対向するように流れる流路を有している。また、本変形例において、エコノマイザ熱交換器２０は、第１後段側インジェクション管１９がレシーバ入口管１８ａから分岐されている位置よりも下流側に設けられている。このため、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間を流れる冷媒は、レシーバ入口管１８ａにおいて、エコノマイザ熱交換器２０において熱交換される前に第１後段側インジェクション管１９に分岐され、その後に、エコノマイザ熱交換器２０において、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行うことになる。
【０１４３】
このように、本変形例では、切換機構３を冷却運転状態にした冷房運転時には、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａ、エコノマイザ熱交換器２０、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、利用側熱交換器６に送ることができるようになっている。また、切換機構３を加熱運転状態にした暖房運転時には、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒を、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂ、エコノマイザ熱交換器２０、レシーバ入口管１８ａの第１膨張機構５ａ、レシーバ１８、レシーバ出口管１８ｂの第２膨張機構５ｂ及びブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、熱源側熱交換器４に送ることができるようになっている。
【０１４４】
さらに、本変形例において、中間冷媒管８又は圧縮機構２には、中間冷媒管８を流れる冷媒の圧力を検出する中間圧力センサ５４が設けられている。エコノマイザ熱交換器２０の第１後段側インジェクション管１９側の出口には、エコノマイザ熱交換器２０の第１後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の温度を検出するエコノマイザ出口温度センサ５５が設けられている。
【０１４５】
次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図３９〜図４５を用いて説明する。ここで、図４０は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図４１は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図４２は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図４３は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図４４は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図４５は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転や暖房運転における運転制御は、上述の制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図４１、図４２の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈにおける圧力や図４４、図４５の点Ｄ、Ｄ’、Ｆ、Ｈ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４１、４２の点Ａ、Ｆにおける圧力や図４４、図４５の点Ａ、Ｅ、Ｖ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４１、４２の点Ｂ、Ｃ１、Ｇ、Ｊ、Ｋにおける圧力や図４４、４５の点Ｂ、Ｃ２、Ｇ、Ｊ、Ｋにおける圧力）を意味している。
【０１４６】
＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図３９及び図４０の実線で示される冷却運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。また、第１後段側インジェクション弁１９ａも、開度調節される。より具体的には、本変形例において、第１後段側インジェクション弁１９ａは、エコノマイザ熱交換器２０の第１後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本変形例において、エコノマイザ熱交換器２０の第１後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の過熱度は、中間圧力センサ５４により検出される中間圧を飽和温度に換算し、エコノマイザ出口温度センサ５５により検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって得られる。尚、本変形例では採用していないが、エコノマイザ熱交換器２０の第１後段側インジェクション管１９側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度をエコノマイザ出口温度センサ５５により検出される冷媒温度から差し引くことによって、エコノマイザ熱交換器２０の第１後段側インジェクション管１９側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、第１後段側インジェクション弁１９ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路１０における冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされるとともに、ドレン加熱器９７に冷媒が流れない状態とされ、さらに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続していない状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。
【０１４７】
この冷媒回路２１０の状態において、低圧の冷媒（図３９〜図４２の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図３９〜図４２の点Ｂ１参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行うことで冷却される（図３９〜図４２の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第１後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図３９〜図４２の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図３９〜図４２の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図３９〜図４２の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図４１に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行って冷却される（図３９〜図４２の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ａを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が第１後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第１後段側インジェクション弁１９ａ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２０に送られる（図３９〜図４２の点Ｊ参照）。また、第１後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図３９〜図４２の点Ｈ参照）。一方、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図３９〜図４２の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、エコノマイザ熱交換器２０において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図３９及び図４０の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｃを通じて、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器６に送られる（図３９〜図４２点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図３９〜図４２の点Ａ参照）。そして、この利用側熱交換器６において加熱された低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
【０１４８】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、上述の第２実施形態の変形例４における冷房運転時と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例では、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けて熱源側熱交換器４から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄに戻すようにしているため、中間熱交換器７のような外部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる（図４２の点Ｃ１、Ｇ参照）。これにより、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度がさらに低く抑えられ（図４２の点Ｄ、Ｄ’参照）、第１後段側インジェクション管１９を設けていない場合に比べて、図４２の点Ｃ１、Ｄ’、Ｄ、Ｇを結ぶことによって囲まれる面積に相当する分の放熱ロスをさらに小さくできることから、運転効率をさらに向上させることができる。
【０１４９】
＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図３９及び図４３の破線で示される加熱運転状態とされる。また、第１膨張機構５ａ及び第２膨張機構５ｂは、開度調節される。また、第１後段側インジェクション弁１９ａは、上述の冷房運転と同様の開度調節がなされる。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態にされるとともに、ドレン加熱器９７に冷媒が流れる状態とされ、さらに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続されている状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。
【０１５０】
この冷媒回路２１０の状態において、低圧の冷媒（図３９、図４３〜図４５の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図３９、図４３〜図４５の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素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、中間熱交換器７を通過せずに、中間熱交換器バイパス管９に設けられたドレン加熱器９７に流入し、ドレン加熱器９７において、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生して熱源側熱交換器４を流下するドレン水と熱交換を行うことで冷却される（図３９、図４３〜図４５の点Ｃ２参照）。このドレン加熱器９７において冷却された冷媒は、第１後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図３９、図４３〜図４５の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図３９、図４３〜図４５の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図３９、図４３〜図４５の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図４４に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図３９、図４３〜図４５の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、ブリッジ回路１７の入口逆止弁１７ｂを通じてレシーバ入口管１８ａに流入し、その一部が第１後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第１後段側インジェクション弁１９ａ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２０に送られる（図３９、図４３〜図４５の点Ｊ参照）。また、第１後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図３９、図４３〜図４５の点Ｈ参照）。一方、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図３９、図４３〜図４５の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、エコノマイザ熱交換器２０において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図３９及び図４３の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、レシーバ出口管１８ｂに送られて、第２膨張機構５ｂによって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄを通じて、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（図３９、図４３〜図４５の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側ファン４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図３９、図４３〜図４５の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、熱源側ファン４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図３９、図４３〜図４５の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２吸入戻し管９２を通じて、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
【０１５１】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、上述の第２実施形態の変形例４における冷房運転時と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例では、冷房運転時と同様に、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けて熱源側熱交換器４から膨張機構５ａ、５ｂに送られる冷媒を分岐して後段側の圧縮要素２ｄに戻すようにしているため、中間熱交換器７のような外部への放熱を行うことなく、後段側の圧縮要素２ｄに吸入される冷媒の温度をさらに低く抑えることができる（図４５の点Ｃ１、Ｇ参照）。これにより、圧縮機構２から吐出される冷媒の温度がさらに低く抑えられ（図４５の点Ｄ、Ｄ’参照）、第１後段側インジェクション管１９を設けていない場合に比べて、図４５の点Ｃ１、Ｄ’、Ｄ、Ｇを結ぶことによって囲まれる面積に相当する分の放熱ロスをさらに小さくできることから、運転効率をさらに向上させることができる。
【０１５２】
尚、本変形例では、上述の変形例４における熱源側熱交換器４の下部にドレン加熱器９７が設けられた構成において、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けているが、上述の第２実施形態の変形例１〜３のようなドレン加熱器９７がドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成や熱源側熱交換器４の下部及びドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成において、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けるようにしてもよい。
【０１５３】
また、本変形例では、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、上述の第２実施形態の変形例５のように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３等を設けるようにしてもよい。
【０１５４】
（９）変形例７
上述の第２実施形態の変形例６における冷媒回路２１０（図３９参照）においては、上述のように、切換機構３を冷却運転状態にする冷房運転及び切換機構３を加熱運転状態にする暖房運転のいずれにおいても、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うことで、後段側の圧縮要素２ｄから吐出される冷媒の温度を低下させるとともに、圧縮機構２の消費動力を減らし、運転効率の向上を図るようにしている。そして、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションは、冷凍サイクルにおける中間圧が臨界圧力付近まで上昇した条件においても使用可能であることから、上述の第２実施形態及びその変形例における冷媒回路１０、１１０、２１０（図１４、３１、３９参照）のように、１つの利用側熱交換器６を有する構成では、超臨界域で作動する冷媒を使用する場合には、特に、有利であると考えられる。
【０１５５】
しかし、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有する構成にするとともに、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、気液分離器としてのレシーバ１８と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設ける場合がある。
【０１５６】
例えば、詳細は図示しないが、上述の第２実施形態の変形例６におけるブリッジ回路１７を有する冷媒回路２１０（図３９参照）において、互いが並列に接続された複数（ここでは、２つ）の利用側熱交換器６を設けるとともに、気液分離器としてのレシーバ１８（より具体的には、ブリッジ回路１７）と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設け（図４６参照）、レシーバ出口管１８ｂに設けられていた第２膨張機構５ｂを削除し、また、ブリッジ回路１７の出口逆止弁１７ｄに代えて、暖房運転時に冷凍サイクルにおける低圧まで冷媒を減圧する第３膨張機構（図示せず）を設けることが考えられる。
【０１５７】
そして、このような構成においても、切換機構３を冷却運転状態にする冷房運転のように、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された後に熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ以外に大幅な減圧操作が行われることなく、冷凍サイクルにおける高圧から冷凍サイクルの中間圧付近までの圧力差を利用できる条件においては、上述の変形例６と同様、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが有利である。
【０１５８】
しかし、切換機構３を加熱運転状態にする暖房運転のように、各利用側膨張機構５ｃが放熱器としての各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷が得られるように放熱器としての各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御しており、放熱器としての各利用側熱交換器６を通過する冷媒の流量が、放熱器としての各利用側熱交換器６の下流側でかつエコノマイザ熱交換器２０の上流側に設けられた利用側膨張機構５ｃの開度制御による冷媒の減圧操作によって概ね決定される条件においては、各利用側膨張機構５ｃの開度制御による冷媒の減圧の程度が、放熱器としての各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量だけでなく、複数の放熱器としての利用側熱交換器６間の流量分配の状態によって変動することになり、複数の利用側膨張機構５ｃ間で減圧の程度が大きく異なる状態が生じたり、利用側膨張機構５ｃにおける減圧の程度が比較的大きくなったりする場合があるため、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力が低くなるおそれがあり、このような場合には、エコノマイザ熱交換器２０における交換熱量（すなわち、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒の流量）が小さくなってしまい使用が困難になるおそれがある。特に、このような空気調和装置１を、主として圧縮機構２、熱源側熱交換器４及びレシーバ１８を含む熱源ユニットと、主として利用側熱交換器６を含む利用ユニットとが連絡配管によって接続されたセパレート型の空気調和装置として構成する場合には、利用ユニット及び熱源ユニットの配置によっては、この連絡配管が非常に長くなることがあり得るため、その圧力損失による影響も加わり、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力がさらに低下することになる。そして、エコノマイザ熱交換器２０の入口における冷媒の圧力が低下するおそれがある場合には、気液分離器圧力が臨界圧力よりも低い圧力であれば気液分離器圧力と冷凍サイクルにおける中間圧（ここでは、中間冷媒管８を流れる冷媒の圧力）との圧力差が小さい条件であっても使用可能な気液分離器による中間圧インジェクションが有利である。
【０１５９】
また、上述のように、複数の空調空間の空調負荷に応じた冷房や暖房を行うこと等を目的として、互いに並列に接続された複数の利用側熱交換器６を有する構成にするとともに、各利用側熱交換器６を流れる冷媒の流量を制御して各利用側熱交換器６において必要とされる冷凍負荷を得ることができるようにするために、レシーバ１８と利用側熱交換器６との間において各利用側熱交換器６に対応するように利用側膨張機構５ｃを設けた構成を採用した場合には、冷房運転時において、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められた冷媒（図４６の点Ｌ参照）が、各利用側膨張機構５ｃに分配されるが、レシーバ１８から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒が気液二相状態であると、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれがあるため、レシーバ１８から各利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒をできるだけ過冷却状態にすることが望ましい。
【０１６０】
そこで、本変形例では、図４６に示されるように、レシーバ１８を気液分離器として機能させて中間圧インジェクションを行うことができるようにするために、レシーバ１８に第２後段側インジェクション管１８ｃを接続するようにして、冷房運転時には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行い、暖房運転時には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うことを可能にするとともに、レシーバ１８と利用側膨張機構５ｃとの間に、冷却器としての過冷却熱交換器９６及び戻し管としての第３吸入戻し管９５を設けた冷媒回路３１０としている。
【０１６１】
ここで、第２後段側インジェクション管１８ｃは、レシーバ１８から冷媒を抜き出して圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄに戻す中間圧インジェクションを行うことが可能な冷媒管であり、本変形例において、レシーバ１８の上部と中間冷媒管８（すなわち、圧縮機構２の後段側の圧縮要素２ｄの吸入側）とを接続するように設けられている。この第２後段側インジェクション管１８ｃには、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄと第２後段側インジェクション逆止機構１８ｅとが設けられている。第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄは、開閉動作が可能な弁であり、本変形例において、電磁弁である。第２後段側インジェクション逆止機構１８ｅは、レシーバ１８から後段側の圧縮要素２ｄへの冷媒の流れを許容し、かつ、後段側の圧縮要素２ｄからレシーバ１８への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本変形例において、逆止弁が使用されている。尚、第２後段側インジェクション管１８ｃと第１吸入戻し管１８ｆとは、レシーバ１８側の部分が一体となっている。また、第２後段側インジェクション管１８ｃと第１後段側インジェクション管１９とは、中間冷媒管８側の部分が一体となっている。また、本変形例において、利用側膨張機構５ｃは、電動膨張弁である。また、本変形例では、上述のように、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を冷房運転時に使用し、第２後段側インジェクション管１８ｃを暖房運転時に使用するようにしていることから、エコノマイザ熱交換器２０への冷媒の流通方向を冷房運転及び暖房運転を問わず一定にする必要がないため、ブリッジ回路１７を省略して、冷媒回路２１０の構成を簡単化している。
【０１６２】
また、第３吸入戻し管９５は、放熱器としての熱源側熱交換器４から蒸発器としての利用側熱交換器６に送られる冷媒を分岐して圧縮機構２の吸入側（すなわち、吸入管２ａ）に戻す冷媒管である。本変形例において、第３吸入戻し管９５は、レシーバ１８から利用側膨張機構５ｃに送られる冷媒を分岐するように設けられている。より具体的には、第３吸入戻し管９５は、過冷却熱交換器９６の上流側の位置（すなわち、レシーバ１８とエコノマイザ熱交換器２０との間）から冷媒を分岐して吸入管２ａに戻すように設けられている。この第３吸入戻し管９５には、開度制御が可能な第３吸入戻し弁９５ａが設けられている。第３吸入戻し弁９５ａは、本変形例において、電動膨張弁である。
【０１６３】
また、過冷却熱交換器９６は、放熱器としての熱源側熱交換器４から蒸発器としての利用側熱交換器６に送られる冷媒と第３吸入戻し管９５を流れる冷媒（より具体的には、第３吸入戻し弁９５ａにおいて低圧付近まで減圧された後の冷媒）との熱交換を行う熱交換器である。本変形例において、過冷却熱交換器９６は、利用側膨張機構５ｃの上流側の位置（すなわち、第３吸入戻し管９５が分岐される位置と利用側膨張機構５ｃとの間）を流れる冷媒と第３吸入戻し管９５を流れる冷媒との熱交換を行うように設けられている。また、本変形例において、過冷却熱交換器９６は、第３吸入戻し管９５が分岐される位置よりも下流側に設けられている。このため、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された冷媒は、冷却器としてのエコノマイザ熱交換器２０を通過した後に、第３吸入戻し管９５に分岐され、過冷却熱交換器９６において、第３吸入戻し管９５を流れる冷媒と熱交換を行うことになる。
【０１６４】
また、吸入管２ａ又は圧縮機構２には、圧縮機構２の吸入側を流れる冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ６０が設けられている。過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口には、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の温度を検出する過冷却熱交出口温度センサ５９が設けられている。
【０１６５】
次に、本変形例の空気調和装置１の動作について、図４６〜図５２を用いて説明する。ここで、図４７は、冷房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図４８は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図４９は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図であり、図５０は、暖房運転時における空気調和装置１内の冷媒の流れを示す図であり、図５１は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図であり、図５２は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。尚、以下の冷房運転及び暖房運転における運転制御は、上述の実施形態における制御部（図示せず）によって行われる。また、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図４８、図４９の点Ｄ、Ｄ’、Ｅ、Ｈ、Ｉ、Ｒにおける圧力や図５１、図５２の点Ｄ、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４８、４９の点Ａ、Ｆ、Ｓにおける圧力や図５１、図５２の点Ａ、Ｅ、Ｖ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４８、４９の点Ｂ、Ｃ１、Ｇ、Ｊ、Ｋや図５１、図５２の点Ｂ、Ｃ２、Ｇ、Ｉ、Ｌ、Ｍにおける圧力）を意味している。
【０１６６】
＜冷房運転＞
冷房運転時は、切換機構３が図４６及び図４７の実線で示される冷却運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行わずに、第１後段側インジェクション管１９を通じて、エコノマイザ熱交換器２０において加熱された冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに戻すエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄは閉状態にされて、第１後段側インジェクション弁１９ａは、上述の第２実施形態の変形例６と同様の開度調節がなされる。また、切換機構３を冷却運転状態にしている際には、過冷却熱交換器９６を使用するため、第３吸入戻し弁９５ａについても、開度調節される。より具体的には、本変形例において、第３吸入戻し弁９５ａは、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度が目標値になるように開度調節される、いわゆる過熱度制御がなされるようになっている。本変形例において、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度は、吸入圧力センサ６０により検出される低圧を飽和温度に換算し、過冷却熱交出口温度センサ５９により検出される冷媒温度からこの冷媒の飽和温度値を差し引くことによって得られる。尚、本変形例では採用していないが、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の入口に温度センサを設けて、この温度センサにより検出される冷媒温度を過冷却熱交出口温度センサ５９により検出される冷媒温度から差し引くことによって、過冷却熱交換器９６の第３吸入戻し管９５側の出口における冷媒の過熱度を得るようにしてもよい。また、第３吸入戻し弁９５ａの開度調節は、過熱度制御に限られるものではなく、例えば、冷媒回路３１０における冷媒循環量等に応じて所定開度だけ開けるようにするものであってもよい。そして、切換機構３が冷却運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が開けられ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が閉められることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能する状態にされるとともに、ドレン加熱器９７に冷媒が流れない状態とされ、さらに、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが閉められることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とが接続していない状態にされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが閉められることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続していない状態にされる。
【０１６７】
この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図４６〜図４９の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図４６〜図４９の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、中間熱交換器７において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行うことで冷却される（図４６〜図４９の点Ｃ１参照）。この中間熱交換器７において冷却された冷媒は、第１後段側インジェクション管１９から後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図４６〜図４９の点Ｋ参照）と合流することでさらに冷却される（図４６〜図４９の点Ｇ参照）。次に、第１後段側インジェクション管１９から戻る冷媒と合流した（すなわち、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションが行われた）中間圧の冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図４６〜図４９の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図４８に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する熱源側熱交換器４に送られる。そして、熱源側熱交換器４に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器４において、熱源側ファン４０によって供給される冷却源としての空気と熱交換を行って冷却される（図４６〜図４９の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒は、その一部が第１後段側インジェクション管１９に分岐される。そして、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、第１後段側インジェクション弁１９ａ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２０に送られる（図４６〜図４９の点Ｊ参照）。また、第１後段側インジェクション管１９に分岐された後の冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０に流入し、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒と熱交換を行って冷却される（図４６〜図４９の点Ｈ参照）。一方、第１後段側インジェクション管１９を流れる冷媒は、放熱器としての熱源側熱交換器４において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図４６〜図４９の点Ｋ参照）、上述のように、前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、エコノマイザ熱交換器２０において冷却された高圧の冷媒は、第１膨張機構５ａによって飽和圧力付近まで減圧されてレシーバ１８内に一時的に溜められる（図４６〜図４９の点Ｉ参照）。そして、レシーバ１８内に溜められた冷媒は、その一部が第３吸入戻し管９５に分岐される。そして、第３吸入戻し管９５を流れる冷媒は、第３吸入戻し弁９５ａにおいて低圧付近まで減圧された後に、過冷却熱交換器９６に送られる（図４６〜図４９の点Ｓ参照）。また、第３吸入戻し管９５に分岐された後の冷媒は、過冷却熱交換器９６に流入し、第３吸入戻し管９５を流れる冷媒と熱交換を行ってさらに冷却される（図４６〜図４９の点Ｒ参照）。一方、第３吸入戻し管９５を流れる冷媒は、エコノマイザ熱交換器２０において冷却された高圧の冷媒と熱交換を行って加熱されて（図４６〜図４９の点Ｕ参照）、圧縮機構２の吸入側（ここでは、吸入管２ａ）を流れる冷媒に合流することになる。この過冷却熱交換器９６において冷却された冷媒は、利用側膨張機構５ｃに送られて、利用側膨張機構５ｃ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６に送られる（図４６〜図４９の点Ｆ参照）。そして、蒸発器としての利用側熱交換器６に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、加熱源としての水や空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図４６〜図４９の点Ａ参照）。そして、この蒸発器としての利用側熱交換器６において加熱され蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。
【０１６８】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においても、上述の第２実施形態の変形例６における冷房運転時と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本変形例では、レシーバ１８から利用側膨張機構５ｃへ送られる冷媒（図４８、図４９の点Ｉ参照）を冷却器としての過冷却熱交換器９６によって過冷却状態まで冷却することができるため（図４８、図４９の点Ｒ参照）、各利用側膨張機構５ｃへの分配時に偏流を生じるおそれを少なくすることができる。
【０１６９】
＜暖房運転＞
暖房運転時は、切換機構３が図４６及び図５０の破線で示される加熱運転状態とされる。熱源側膨張機構としての第１膨張機構５ａ及び利用側膨張機構５ｃは、開度調節される。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、エコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションを行わずに、第２後段側インジェクション管１８ｃを通じて、気液分離器としてのレシーバ１８から冷媒を後段側の圧縮要素２ｄに戻すレシーバ１８による中間圧インジェクションを行うようにしている。より具体的には、第２後段側インジェクション開閉弁１８ｄが開状態にされて、第１後段側インジェクション弁１９ａが全閉状態にされる。また、切換機構３を加熱運転状態にしている際には、過冷却熱交換器９６を使用しないため、第３吸入戻し弁９５ａについても全閉状態にされる。そして、切換機構３が加熱運転状態となるため、中間冷媒管８の中間熱交換器開閉弁１２が閉められ、そして、中間熱交換器バイパス管９の中間熱交換器バイパス開閉弁１１が開けられることによって、中間熱交換器７が冷却器として機能しない状態とされる。さらに、切換機構３が加熱運転状態となるため、第２吸入戻し管９２の第２吸入戻し開閉弁９２ａが開けられることによって、中間熱交換器７と圧縮機構２の吸入側とを接続させる状態とされ、また、中間熱交換器戻し管９４の中間熱交換器戻し開閉弁９４ａが開けられることによって、利用側熱交換器６と熱源側熱交換器４との間と中間熱交換器７とが接続されている状態にされる。
【０１７０】
この冷媒回路３１０の状態において、低圧の冷媒（図４６、図５０〜図５２の点Ａ参照）は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入され、まず、圧縮要素２ｃによって中間圧力まで圧縮された後に、中間冷媒管８に吐出される（図４６、図５０〜図５２の点Ｂ参照）。この前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、この前段側の圧縮要素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、中間熱交換器７を通過せずに、中間熱交換器バイパス管９に設けられたドレン加熱器９７に流入し、ドレン加熱器９７において、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器４において発生して熱源側熱交換器４を流下するドレン水と熱交換を行うことで冷却される（図４６、図５０〜図５２の点Ｃ２参照）。このドレン加熱器９７において冷却された冷媒は、レシーバ１８から第２後段側インジェクション管１８ｃを通じて後段側の圧縮機構２ｄに戻される冷媒（図４６、図５０〜図５２と合流することでさらに冷却される（図４６、図５０〜図５２の点Ｇ参照）。次に、第２後段側インジェクション管１８ｃから戻る冷媒と合流した中間圧の冷媒は、圧縮要素２ｃの後段側に接続された圧縮要素２ｄに吸入されてさらに圧縮されて、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される（図４６、図５０〜図５２の点Ｄ参照）。ここで、圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様、圧縮要素２ｃ、２ｄによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図５１に示される臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。そして、この圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、油分離機構４１を構成する油分離器４１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器４１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油分離機構４１を構成する油戻し管４１ｂに流入し、油戻し管４１ｂに設けられた減圧機構４１ｃで減圧された後に圧縮機構２の吸入管２ａに戻されて、再び、圧縮機構２に吸入される。次に、油分離機構４１において冷凍機油が分離された後の高圧の冷媒は、逆止機構４２及び切換機構３を通じて、冷媒の放熱器として機能する利用側熱交換器６に送られて、冷却源としての水や空気と熱交換を行って冷却される（図４６、図５０〜図５２の点Ｆ参照）。そして、利用側熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、利用側膨張機構５ｃによって中間圧付近まで減圧された後に、レシーバ１８内に一時的に溜められるとともに気液分離が行われる（図４６、図５０〜図５２の点Ｉ、Ｌ、Ｍ参照）。そして、レシーバ１８において気液分離されたガス冷媒は、第２後段側インジェクション管１８ｃによってレシーバ１８の上部から抜き出されて、上述のように、前段側の圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒に合流することになる。そして、レシーバ１８内に溜められた液冷媒は、第１膨張機構５ａ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熱源側熱交換器４に送られるとともに、中間熱交換器戻し管９４を通じて、冷媒の蒸発器として機能する中間熱交換器７にも送られる（図４６、図５０〜図５２の点Ｅ参照）。そして、熱源側熱交換器４に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側ファン４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図４６、図５０〜図５２の点Ａ参照）。また、中間熱交換器７に送られた低圧の気液二相状態の冷媒も、熱源側ファン４０によって供給される加熱源としての空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図４６、図５０〜図５２の点Ｖ参照）。そして、この熱源側熱交換器４において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、切換機構３を経由して、再び、圧縮機構２に吸入される。また、この中間熱交換器７において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２吸入戻し管９２を通じて、再び、圧縮機構２に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。
【０１７１】
そして、本変形例の空気調和装置１（冷凍装置）においては、暖房運転時にエコノマイザ熱交換器２０による中間圧インジェクションに代えて気液分離器としてのレシーバ１８による中間圧インジェクションを行う点が第２実施形態の変形例６と異なるが、その他の点については、第２実施形態の変形例６と同様の作用効果を得ることができる。
【０１７２】
尚、本変形例では、上述の第２実施形態の変形例６の構成において、複数の利用側熱交換器６を有する構成にし、冷房運転と暖房運転とでエコノマイザ熱交換器２０によるインジェクションと気液分離器としてのレシーバ１８によるインジェクションとを使い分ける構成にし、さらに、過冷却熱交換器９６を設けるようにしているが、上述の第２実施形態の変形例１〜３のようなドレン加熱器９７がドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成や熱源側熱交換器４の下部及びドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成において、第１後段側インジェクション管１９及びエコノマイザ熱交換器２０を設けるようにしてもよい。
【０１７３】
また、本変形例では、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、上述の第２実施形態の変形例５のように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３等を設けるようにしてもよい。
【０１７４】
（１０）変形例８
上述の第２実施形態及びその変形例では、１台の一軸二段圧縮構造の圧縮機２１によって、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄのうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮する二段圧縮式の圧縮機構２が構成されているが、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を採用してもよいし、また、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台直列に接続することで多段の圧縮機構を構成してもよい。また、利用側熱交換器６が多数接続される場合等のように、圧縮機構の能力を大きくする必要がある場合には、多段圧縮式の圧縮機構を２系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構を採用してもよい。
【０１７５】
例えば、図５３に示されるように、上述の第２実施形態の変形例７における冷媒回路３１０（図４６参照）において、二段圧縮式の圧縮機構２に代えて、二段圧縮式の圧縮機構１０３、１０４を並列に接続した圧縮機構１０２を採用した冷媒回路４１０にしてもよい。
【０１７６】
ここで、第１圧縮機構１０３は、本変形例において、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄで冷媒を二段圧縮する圧縮機２９から構成されており、圧縮機構１０２の吸入母管１０２ａから分岐された第１吸入枝管１０３ａ、及び、圧縮機構１０２の吐出母管１０２ｂに合流する第１吐出枝管１０３ｂに接続されている。第２圧縮機構１０４は、本変形例において、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄで冷媒を二段圧縮する圧縮機３０から構成されており、圧縮機構１０２の吸入母管１０２ａから分岐された第２吸入枝管１０４ａ、及び、圧縮機構１０２の吐出母管１０２ｂに合流する第２吐出枝管１０４ｂに接続されている。尚、圧縮機２９、３０は、上述の実施形態及びその変形例における圧縮機２１と同様の構成であるため、圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄ、１０４ｃ、１０４ｄを除く各部を示す符号をそれぞれ２９番台や３０番台に置き換えることとし、ここでは、説明を省略する。そして、圧縮機２９は、第１吸入枝管１０３ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素１０３ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８を構成する第１入口側中間枝管８１に吐出し、第１入口側中間枝管８１に吐出された冷媒を中間冷媒管８を構成する中間母管８２及び第１出口側中間枝管８３を通じて圧縮要素１０３ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第１吐出枝管１０３ｂに吐出するように構成されている。圧縮機３０は、第２吸入枝管１０４ａから冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を圧縮要素１０４ｃによって圧縮した後に中間冷媒管８を構成する第２入口側中間枝管８４に吐出し、第２入口側中間枝管８４に吐出された冷媒を中間冷媒管８を構成する中間母管８２及び第２出口側中間枝管８５を通じて圧縮要素１０４ｄに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に第２吐出枝管１０４ｂに吐出するように構成されている。中間冷媒管８は、本変形例において、圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄの前段側に接続された圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃから吐出された冷媒を、圧縮要素１０３ｃ、１０４ｃの後段側に接続された圧縮要素１０３ｄ、１０４ｄに吸入させるための冷媒管であり、主として、第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側に接続される第１入口側中間枝管８１と、第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側に接続される第２入口側中間枝管８４と、両入口側中間枝管８１、８４が合流する中間母管８２と、中間母管８２から分岐されて第１圧縮機構１０３の後段側の圧縮要素１０３ｄの吸入側に接続される第１出口側中間枝管８３と、中間母管８２から分岐されて第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側に接続される第２出口側中間枝管８５とを有している。また、吐出母管１０２ｂは、圧縮機構１０２から吐出された冷媒を切換機構３に送るための冷媒管であり、吐出母管１０２ｂに接続される第１吐出枝管１０３ｂには、第１油分離機構１４１と第１逆止機構１４２とが設けられており、吐出母管１０２ｂに接続される第２吐出枝管１０４ｂには、第２油分離機構１４３と第２逆止機構１４４とが設けられている。第１油分離機構１４１は、第１圧縮機構１０３から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構１０２の吸入側へ戻す機構であり、主として、第１圧縮機構１０３から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第１油分離器１４１ａと、第１油分離器１４１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構１０２の吸入側に戻す第１油戻し管１４１ｂとを有している。第２油分離機構１４３は、第２圧縮機構１０４から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構１０２の吸入側へ戻す機構であり、主として、第２圧縮機構１０４から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する第２油分離器１４３ａと、第２油分離器１４３ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を圧縮機構１０２の吸入側に戻す第２油戻し管１４３ｂとを有している。本変形例において、第１油戻し管１４１ｂは、第２吸入枝管１０４ａに接続されており、第２油戻し管１４３ｃは、第１吸入枝管１０３ａに接続されている。このため、第１圧縮機構１０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構１０４内に溜まった冷凍機油の量との間に偏りに起因して第１圧縮機構１０３から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量と第２圧縮機構１０４から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油の量との間に偏りが生じた場合であっても、圧縮機構１０３、１０４のうち冷凍機油の量が少ない方に冷凍機油が多く戻ることになり、第１圧縮機構１０３内に溜まった冷凍機油の量と第２圧縮機構１０４内に溜まった冷凍機油の量との間の偏りが解消されるようになっている。また、本変形例において、第１吸入枝管１０３ａは、第２油戻し管１４３ｂとの合流部から吸入母管１０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管１０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されており、第２吸入枝管１０４ａは、第１油戻し管１４１ｂとの合流部から吸入母管１０２ａとの合流部までの間の部分が、吸入母管１０２ａとの合流部に向かって下り勾配になるように構成されている。このため、圧縮機構１０３、１０４のいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機構に対応する油戻し管から停止中の圧縮機構に対応する吸入枝管に戻される冷凍機油は、吸入母管１０２ａに戻ることになり、運転中の圧縮機構の油切れが生じにくくなっている。油戻し管１４１ｂ、１４３ｂには、油戻し管１４１ｂ、１４３ｂを流れる冷凍機油を減圧する減圧機構１４１ｃ、１４３ｃが設けられている。逆止機構１４２、１４４は、圧縮機構１０３、１０４の吐出側から切換機構３への冷媒の流れを許容し、かつ、切換機構３から圧縮機構１０３、１０４の吐出側への冷媒の流れを遮断するための機構である。
【０１７７】
このように、圧縮機構１０２は、本変形例において、２つの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄを有するとともにこれらの圧縮要素１０３ｃ、１０３ｄのうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成された第１圧縮機構１０３と、２つの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄを有するとともにこれらの圧縮要素１０４ｃ、１０４ｄのうちの前段側の圧縮要素から吐出された冷媒を後段側の圧縮要素で順次圧縮するように構成された第２圧縮機構１０４とを並列に接続した構成となっている。
【０１７８】
また、中間熱交換器７は、本変形例において、中間冷媒管８を構成する中間母管８２に設けられており、冷房運転時には、第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒と第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃから吐出された冷媒とが合流したものを冷却する熱交換器である。すなわち、中間熱交換器７は、冷房運転時には、２つの圧縮機構１０３、１０４に共通の冷却器として機能するものとなっている。このため、多段圧縮式の圧縮機構１０３、１０４を複数系統並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構１０２に対して中間熱交換器７を設ける際の圧縮機構１０２周りの回路構成の簡素化が図られている。
【０１７９】
また、中間冷媒管８を構成する第１入口側中間枝管８１には、第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側から中間母管８２側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管８２側から前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構８１ａが設けられており、中間冷媒管８を構成する第２入口側中間枝管８４には、第２圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側から中間母管８２側への冷媒の流れを許容し、かつ、中間母管８２側から前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側への冷媒の流れを遮断するための逆止機構８４ａが設けられている。本変形例においては、逆止機構８１ａ、８４ａとして逆止弁が使用されている。このため、圧縮機構１０３、１０４のいずれか一方が停止中であっても、運転中の圧縮機構の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が中間冷媒管８を通じて、停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素の吐出側に達するということが生じないため、運転中の圧縮機構の前段側の圧縮要素から吐出された冷媒が、停止中の圧縮機構の前段側の圧縮要素内を通じて圧縮機構１０２の吸入側に抜けて停止中の圧縮機構の冷凍機油が流出するということが生じなくなり、これにより、停止中の圧縮機構を起動する際の冷凍機油の不足が生じにくくなっている。尚、圧縮機構１０３、１０４間に運転の優先順位を設けている場合（例えば、第１圧縮機構１０３を優先的に運転する圧縮機構とする場合）には、上述の停止中の圧縮機構に該当することがあるのは、第２圧縮機構１０４に限られることになるため、この場合には、第２圧縮機構１０４に対応する逆止機構８４ａだけを設けるようにしてもよい。
【０１８０】
また、上述のように、第１圧縮機構１０３を優先的に運転する圧縮機構とする場合においては、中間冷媒管８が圧縮機構１０３、１０４に共通に設けられているため、運転中の第１圧縮機構１０３に対応する前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が中間冷媒管８の第２出口側中間枝管８５を通じて、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側に達し、これにより、運転中の第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄ内を通じて圧縮機構１０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構１０４の冷凍機油が流出して、停止中の第２圧縮機構１０４を起動する際の冷凍機油の不足が生じるおそれがある。そこで、本変形例では、第２出口側中間枝管８５に開閉弁８５ａを設け、第２圧縮機構１０４が停止中の場合には、この開閉弁８５ａによって第２出口側中間枝管８５内の冷媒の流れを遮断するようにしている。これにより、運転中の第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が中間冷媒管８の第２出口側中間枝管８５を通じて、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側に達することがなくなるため、運転中の第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０３ｃから吐出された冷媒が、停止中の第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄ内を通じて圧縮機構１０２の吐出側に抜けて停止中の第２圧縮機構１０４の冷凍機油が流出するということが生じなくなり、これにより、停止中の第２圧縮機構１０４を起動する際の冷凍機油の不足がさらに生じにくくなっている。尚、本変形例においては、開閉弁８５ａとして電磁弁が使用されている。
【０１８１】
また、第１圧縮機構１０３を優先的に運転する圧縮機構とする場合においては、第１圧縮機構１０３の起動に続いて第２圧縮機構１０４を起動することになるが、この際、中間冷媒管８が圧縮機構１０３、１０４に共通に設けられているため、第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０３ｃの吐出側の圧力及び後段側の圧縮要素１０３ｄの吸入側の圧力が、前段側の圧縮要素１０３ｃの吸入側の圧力及び後段側の圧縮要素１０３ｄの吐出側の圧力よりも高くなった状態から起動することになり、安定的に第２圧縮機構１０４を起動することが難しい。そこで、本変形例では、第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側と後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側とを接続する起動バイパス管８６を設けるとともに、この起動バイパス管８６に開閉弁８６ａを設け、第２圧縮機構１０４が停止中の場合には、この開閉弁８６ａによって起動バイパス管８６内の冷媒の流れを遮断し、かつ、開閉弁８５ａによって第２出口側中間枝管８５内の冷媒の流れを遮断するようにし、第２圧縮機構１０４を起動する際に、開閉弁８６ａによって起動バイパス管８６内に冷媒を流すことができる状態にすることで、第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃから吐出される冷媒を第１圧縮機構１０３の前段側の圧縮要素１０４ｃから吐出される冷媒に合流させることなく、起動バイパス管８６を通じて後段側の圧縮要素１０４ｄに吸入させるようにして、圧縮機構１０２の運転状態が安定した時点（例えば、圧縮機構１０２の吸入圧力、吐出圧力及び中間圧力が安定した時点）で、開閉弁８５ａによって第２出口側中間枝管８５内に冷媒を流すことができる状態にし、かつ、開閉弁８６ａによって起動バイパス管８６内の冷媒の流れを遮断して、通常の冷房運転に移行することができるようになっている。尚、本変形例において、起動バイパス管８６は、その一端が第２出口側中間枝管８５の開閉弁８５ａと第２圧縮機構１０４の後段側の圧縮要素１０４ｄの吸入側との間に接続され、その他端が第２圧縮機構１０４の前段側の圧縮要素１０４ｃの吐出側と第２入口側中間枝管８４の逆止機構８４ａとの間に接続されており、第２圧縮機構１０４を起動する際に、第１圧縮機構１０３の中間圧部分の影響を受けにくい状態にできるようになっている。また、本変形例においては、開閉弁８６ａとして電磁弁が使用されている。
【０１８２】
また、本変形例の空気調和装置１の冷房運転や暖房運転の動作は、圧縮機構２に代えて設けられた圧縮機構１０２によって、圧縮機構１０２周りの回路構成がやや複雑化したことによる変更点を除いては、上述の第２実施形態の変形例７における動作（図４６〜図５２及びその関連記載）と基本的に同じであるため、ここでは、説明を省略する。
【０１８３】
そして、本変形例の構成においても、上述の第２実施形態の変形例７と同様の作用効果を得ることができる。
【０１８４】
尚、本変形例では、上述の第２実施形態の変形例７における熱源側熱交換器４の下部にドレン加熱器９７が設けられた構成において、二段圧縮式の圧縮機構１０３、１０４を並列に接続した圧縮機構１０２を採用しているが、上述の第２実施形態の変形例１〜３のようなドレン加熱器９７がドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成や熱源側熱交換器４の下部及びドレンパンとして機能する底板７７に設けられた構成において、二段圧縮式の圧縮機構１０３、１０４を並列に接続した圧縮機構１０２を採用してもよい。
【０１８５】
また、本変形例では、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態との切り換えを、開閉弁１１、１２、９２ａの開閉状態によって行うようにしているが、上述の第２実施形態の変形例５のように、開閉弁１１、１２、９２ａに代えて、冷媒不戻し状態と冷媒戻し状態とを切り換え可能な中間熱交換器切換弁９３等を設けるようにしてもよい。
【０１８６】
−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【０１８７】
例えば、上述の実施形態及びその変形例では、ヒートポンプ式給湯機のヒートポンプユニット７０１や空気調和装置１に本発明を適用した例を説明したが、他の冷凍装置に適用してもよい。
【０１８８】
また、上述の第１実施形態及びその変形例において、第２実施形態の変形例８と同様に、二段圧縮式の圧縮機構１０３、１０４を並列に接続した圧縮機構１０２を採用したり、三段以上の多段圧縮式を適用してもよい。
【０１８９】
また、上述の第２実施形態及びその変形例において、利用側熱交換器６を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源又は冷却源としての水やブラインを使用するとともに、利用側熱交換器６において熱交換された水やブラインと室内空気とを熱交換させる二次熱交換器を設けた、いわゆる、チラー型の空気調和装置に本発明を適用してもよい。
【０１９０】
また、上述のチラータイプの空気調和装置の他の型式の冷凍装置であっても、超臨界域で作動する冷媒を冷媒として使用して多段圧縮式冷凍サイクルを行うものであれば、本発明を適用可能である。
【０１９１】
また、超臨界域で作動する冷媒としては、二酸化炭素に限定されず、エチレン、エタンや酸化窒素等を使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明を利用すれば、圧縮機構と放熱器と蒸発器とを有する冷媒回路と蒸発器において発生するドレン水を受けるドレンパンとを備えた冷凍装置において、エネルギーのロスの増加を抑えることが可能なドレン加熱器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１】本発明にかかる冷凍装置の第１実施形態としてのヒートポンプ式給湯機を構成するヒートポンプユニットの概略構成図である。
【図２】ヒートポンプユニットの概略の内部構造を示す斜視図である。
【図３】蒸発器、ドレン加熱器及びドレンパンとしての底板をヒートポンプユニットの正面側から見た図である。
【図４】ヒートポンプユニット内の冷媒の流れを示す図である。
【図５】冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図６】冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図７】第１実施形態の変形例１にかかるヒートポンプユニットの概略構成図である。
【図８】第１実施形態の変形例１における蒸発器、ドレン加熱器及びドレンパンとしての底板をヒートポンプユニットの正面側から見た図である。
【図９】第１実施形態の変形例２にかかるヒートポンプユニットの概略構成図である。
【図１０】第１実施形態の変形例２にかかるヒートポンプユニットの概略構成図である。
【図１１】第１実施形態の変形例２における蒸発器、ドレン加熱器及びドレンパンとしての底板をヒートポンプユニットの正面側から見た図である。
【図１２】第１実施形態の変形例３にかかるヒートポンプユニットの概略構成図である。
【図１３】第１実施形態の変形例３にかかるヒートポンプユニットの概略構成図である。
【図１４】本発明にかかる冷凍装置の第２実施形態としての空気調和装置の概略構成図である。
【図１５】熱源ユニットの外観斜視図（ファングリルを取り除いた状態）である。
【図１６】熱源ユニットの右板を取り除いた状態における熱源ユニットの側面図である。
【図１７】冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図１８】冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図１９】冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図２０】暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図２１】暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図２２】暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図２３】臨界圧力よりも低い中間圧の二酸化炭素を伝熱流路内に流した場合の熱伝達率、及び、臨界圧力を超える高圧の二酸化炭素を伝熱流路内に流した場合の熱伝達率の特性を示す図である。
【図２４】第２実施形態の変形例１にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図２５】第２実施形態の変形例１における熱源ユニットの右板を取り除いた状態における熱源ユニットの側面図である。
【図２６】第２実施形態の変形例２にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図２７】第２実施形態の変形例２にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図２８】第２実施形態の変形例２における熱源ユニットの右板を取り除いた状態における熱源ユニットの側面図である。
【図２９】第２実施形態の変形例３にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図３０】第２実施形態の変形例３にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図３１】第２実施形態の変形例４にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図３２】第２実施形態の変形例４の冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図３３】第２実施形態の変形例４にかかる冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図３４】冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図３５】第２実施形態の変形例４の暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図３６】第２実施形態の変形例４にかかる暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図３７】第２実施形態の変形例４にかかる暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図３８】第２実施形態の変形例４にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図３９】第２実施形態の変形例５にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図４０】第２実施形態の変形例５の冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図４１】第２実施形態の変形例５にかかる冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図４２】冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図４３】第２実施形態の変形例５の暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図４４】第２実施形態の変形例５にかかる暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図４５】第２実施形態の変形例５にかかる暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図４６】第２実施形態の変形例６にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【図４７】第２実施形態の変形例６の冷房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図４８】第２実施形態の変形例６にかかる冷房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図４９】冷房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図５０】第２実施形態の変形例６の暖房運転時における空気調和装置内の冷媒の流れを示す図である。
【図５１】第２実施形態の変形例６にかかる暖房運転時の冷凍サイクルが図示された圧力−エンタルピ線図である。
【図５２】第２実施形態の変形例６にかかる暖房運転時の冷凍サイクルが図示された温度−エントロピ線図である。
【図５３】第２実施形態の変形例７にかかる空気調和装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【０１９４】
１  空気調和装置（冷凍装置）
２、１０２、７０２  圧縮機構
３  切換機構
４  熱源側熱交換器（放熱器、蒸発器）
６  利用側熱交換器（蒸発器、放熱器）
７  中間熱交換器
７７、７７７  ドレンパン
９７、７９７  ドレン加熱器
９７ａ、７９７ａ  第１ドレン加熱器
９７ｂ、７９７ｂ  第２ドレン加熱器
９８、７９８  ドレン加熱器切換機構
７０１  ヒートポンプユニット（冷凍装置）
７０４  水冷媒熱交換器（放熱器）
７０６  蒸発器
【図１】
2009229021.tif 000003
【図２】
2009229021.tif 000004
【図３】
2009229021.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009229021.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009229021.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009229021.tif 000012
【図１１】
2009229021.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2009229021.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2009229021.tif 000017
【図１６】
2009229021.tif 000018
【図１７】
2009229021.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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