(57)【要約】      （修正有）【課題】第１圧縮機構及び第２圧縮機構の一方が低段側圧縮機構となって他方が高段側圧縮機構となる圧縮機において、各圧縮機構の吸入流体の流量変動に伴う圧力脈動を低減させる。【解決手段】第１圧縮機構（41）をスクロール式の圧縮機構により構成すると共に、第２圧縮機構（42）を、環状のシリンダ室（74,94）を有するシリンダ（72,92）と、シリンダ室（74,94）を外側圧縮室（75,95）と内側圧縮室（76,96）に区画する環状のピストン（70,90）と、外側圧縮室（75,95）と内側圧縮室（76,96）をそれぞれ第１室と第２室に区画するブレード（73,93）とを備え、ピストン（70,90）を偏心回転運動させることによって、１つの吸入通路（78,98）を通って外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）に導入された流体を各圧縮室（75,76,95,96）で圧縮するように構成する。【選択図】図２
2010156244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）を備え、
上記第１圧縮機構（41）及び上記第２圧縮機構（42）の一方が低段側圧縮機構となって、該第１圧縮機構（41）及び該第２圧縮機構（42）の他方が上記低段側圧縮機構で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮機構となるように構成されている圧縮機であって、
上記第１圧縮機構（41）は、固定スクロール（51）と、該固定スクロール（51）に噛み合わされて固定スクロール（51）と共に圧縮室（53）を形成する可動スクロール（52）とを備え、該可動スクロール（52）が偏心回転運動することによって圧縮室（53）で流体を圧縮するように構成され、
上記第２圧縮機構（42）は、環状のシリンダ室（74,94）を有するシリンダ（72,92）と、該シリンダ（72,92）に対して偏心して該シリンダ室（74,94）に収納されてシリンダ室（74,94）を外側圧縮室（75,95）と内側圧縮室（76,96）とに区画する環状のピストン（70,90）と、該シリンダ室（74,94）に配置されて該外側圧縮室（75,95）と該内側圧縮室（76,96）とをそれぞれ第１室と第２室とに区画する区画部材（73,93）とを備え、上記シリンダ（72,92）と上記ピストン（70,90）とが相対的に偏心回転運動することによって、１つの吸入通路（78,98）を通って外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）に導入された流体を外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）で圧縮するように構成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
上記第２圧縮機構（42）では、上記外側圧縮室（75,95）の外側吐出ポート（79,99）及び上記内側圧縮室（76,96）の内側吐出ポート（80,100）のそれぞれに、吐出弁（82,83,102,103）が設けられる一方、
上記第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機構となって上記第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構となるように構成されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記第２圧縮機構（42）は、第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）を備え、上記各圧縮部（43,44）が、上記シリンダ（72,92）と上記ピストン（70,90）と上記区画部材（73,93）とを備え、該シリンダ（72,92）と該ピストン（70,90）とが相対的に偏心回転運動することによって、１つの吸入通路（78,98）を通って外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）に導入された流体を外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）で圧縮することを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
上記第１圧縮機構（41）では、上記固定スクロール（51）の固定側ラップ（51a）の外周側端部が上記可動スクロール（52）の可動側ラップ（52a）の外周側端部付近に位置していることを特徴とする圧縮機。
【請求項５】
請求項３に記載された圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）を備え、
上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）及び上記第２圧縮機構（42）が１本の駆動軸（50）で機械的に連結されている冷凍装置であって、
上記低段側圧縮機構の吸入容積に対する上記高段側圧縮機構の吸入容積の比率を変更する容積比変更手段（60）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項６】
請求項３に記載された圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）を備え、
上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）及び上記第２圧縮機構（42）が１本の駆動軸（50）で機械的に連結されている冷凍装置であって、
上記冷媒回路（11）では、上記第１圧縮部（43）と上記第２圧縮部（44）とが互いに直列に接続される一方、
上記圧縮機（30）において低圧から高圧まで昇圧させる途中の冷媒を冷却する冷却手段（61）と、
上記冷却手段（61）によって上記第１圧縮機構（41）と上記第２圧縮機構（42）との間を流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、該冷却手段（61）によって上記第１圧縮部（43）と上記第２圧縮部（44）との間を流れる冷媒を冷却する第２冷却状態とに切り換える冷却切換手段（62）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
【請求項７】
請求項１乃至４の何れか１つに記載された圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）を備えた冷凍装置であって、
上記冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素が充填されていることを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の多段圧縮を行う圧縮機及びその圧縮機を備えた冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、流体の多段圧縮を行う圧縮機が知られている。この種の圧縮機の一例が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
具体的に、特許文献１の圧縮機は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備えている。低段側圧縮機構は、ロータリ式の圧縮機構により構成されている。高段側圧縮機構は、ロータリ式圧縮機構又はスクロール式の圧縮機構により構成されている。
【特許文献１】特開２００８−１４４６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ロータリ式の圧縮機構は、圧縮室に吸入される吸入流体の流量が、駆動軸の一回転中にゼロからピーク値の間で変動するので、その吸入流体の流量変動が比較的大きくなる。このため、従来の圧縮機では、ロータリ式の圧縮機構の圧縮室の吸入側に繋がる吸入通路で、吸入流体の流量変動に伴う圧力脈動が比較的大きくなり、その圧力脈動による振動が比較的大きくなっていた。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１圧縮機構及び第２圧縮機構の一方が低段側圧縮機構となって他方が高段側圧縮機構となる圧縮機において、各圧縮機構の吸入流体の流量変動に伴う圧力脈動を低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）を備え、上記第１圧縮機構（41）及び上記第２圧縮機構（42）の一方が低段側圧縮機構となって、該第１圧縮機構（41）及び該第２圧縮機構（42）の他方が上記低段側圧縮機構で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮機構となるように構成されている圧縮機（30）を対象とする。
【０００７】
そして、この圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）は、固定スクロール（51）と、該固定スクロール（51）に噛み合わされて固定スクロール（51）と共に圧縮室（53）を形成する可動スクロール（52）とを備え、該可動スクロール（52）が偏心回転運動することによって圧縮室（53）で流体を圧縮するように構成され、上記第２圧縮機構（42）は、環状のシリンダ室（74,94）を有するシリンダ（72,92）と、該シリンダ（72,92）に対して偏心して該シリンダ室（74,94）に収納されてシリンダ室（74,94）を外側圧縮室（75,95）と内側圧縮室（76,96）とに区画する環状のピストン（70,90）と、該シリンダ室（74,94）に配置されて該外側圧縮室（75,95）と該内側圧縮室（76,96）とをそれぞれ第１室と第２室とに区画する区画部材（73,93）とを備え、上記シリンダ（72,92）と上記ピストン（70,90）とが相対的に偏心回転運動することによって、１つの吸入通路（78,98）を通って外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）に導入された流体を外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）で圧縮するように構成されている。
【０００８】
第１の発明では、第１圧縮機構（41）がスクロール式の圧縮機構により構成されている。スクロール式の圧縮機構では、固定スクロール（51）のラップの内側面と可動スクロール（52）のラップの外側面との間と、固定スクロール（51）のラップの外側面と可動スクロール（52）のラップの内側面との間とに、それぞれ圧縮室（53a,53b）が形成される。そして、第１圧縮機構（41）では、圧縮室（53a,53b）の容積が回転角に比例して減少するため、吸入流体の流量がゼロになることがなく、連続的に流体の吸入が行われる。なお、ロータリ式の圧縮機構では、圧縮室の容積が回転角に対して余弦関数的に減少するので、連続的に流体の吸入を行うことはできない。一方、第２圧縮機構（42）では、環状のピストン（70,90）によって環状のシリンダ室（74,94）を区画することによって、外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）の２つの圧縮室が形成されている。そして、ピストン（70,90）の外周面とシリンダ室（74,94）の外側壁面との接触点と、ピストン（70,90）の内周面とシリンダ室（74,94）の内側壁面との接触点とが、駆動軸（50）の軸心回りに１８０°ずれている。このため、外側圧縮室（75,95）と内側圧縮室（76,96）とでは、流体を圧縮する動作の状態の位相が１８０°ずれている。従って、第２圧縮機構（42）では、吸入流体の流量がゼロになることがなく、連続的に流体の吸入が行われる。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第２圧縮機構（42）では、上記外側圧縮室（75,95）の外側吐出ポート（79,99）及び上記内側圧縮室（76,96）の内側吐出ポート（80,100）のそれぞれに、吐出弁（82,83,102,103）が設けられる一方、上記第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機構となって上記第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構となるように構成されている。
【００１０】
第２の発明では、スクロール式の圧縮機構により構成されている第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機構となって、環状のピストン（70,90）によって環状のシリンダ室（74,94）を区画することによって外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）の２つの圧縮室が形成されている第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構になっている。ここで、第１圧縮機構（41）では、吸入行程の終了時点の圧縮室（53）の容積（以下、「吸入容積」という。）に対する、吐出行程の開始時点の圧縮室（53）の容積（以下、「吐出容積」という。）の比率が一定である。一方、第２圧縮機構（42）は、各吐出ポート（79,80,99,100）に吐出弁（82,83,102,103）が設けられているので、圧縮室（75,76,95,96）の内圧が吐出ポート（79,80,99,100）の外側の圧力を上回ると吐出行程が開始される。このため、吸入容積に対する吐出容積の比率が、圧縮室（75,76,95,96）の吐出側の圧力に応じて変化する。この第２の発明では、吸入容積に対する吐出容積の比率が一定の第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機構となって、吸入容積に対する吐出容積の比率が吐出ポート（79,80,99,100）の外側の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構となっている。
【００１１】
第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記第２圧縮機構（42）は、第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）を備え、上記各圧縮部（43,44）が、上記シリンダ（72,92）と上記ピストン（70,90）と上記区画部材（73,93）とを備え、該シリンダ（72,92）と該ピストン（70,90）とが相対的に偏心回転運動することによって、１つの吸入通路（78,98）を通って外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）に導入された流体を外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）で圧縮する。
【００１２】
第３の発明では、第２圧縮機構（42）が、第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）を備えている。第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）は、共に、シリンダ（72,92）とピストン（70,90）と区画部材（73,93）とを備え、シリンダ（72,92）とピストン（70,90）とが相対的に偏心回転運動することによって、１つの吸入通路（78,98）を通って外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）に導入された流体を外側圧縮室（75,95）及び内側圧縮室（76,96）で圧縮する。つまり、第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）では、共に、吸入流体の流量がゼロになることがなく、連続的に流体の吸入が行われる。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れか１つにおいて、上記第１圧縮機構（41）では、上記固定スクロール（51）の固定側ラップ（51a）の外周側端部が上記可動スクロール（52）の可動側ラップ（52a）の外周側端部付近に位置している。
【００１４】
第４の発明では、固定側ラップ（51a）の外周側端部が、可動側ラップ（52a）の外周側端部付近に位置している。つまり、第１圧縮機構（41）は、非対称渦巻き構造のスクロール式の圧縮機構により構成されている。第１圧縮機構（41）では、固定側ラップ（51a）の内側面と可動側ラップ（52a）の外側面との間の圧縮室（53a）（以下、「第１圧縮室（53a）」という。）と、固定側ラップ（51a）の外側面と可動側ラップ（52a）の内側面との間の圧縮室（53b）（以下、「第２圧縮室（53b）」という。）との両方に、可動側ラップ（52a）の外周側端部の近傍から流体が流入する。つまり、第１圧縮室（53a）と第２圧縮室（53b）には、ほぼ同じ位置から流体が流入する。
【００１５】
第５の発明は、第３の発明の圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）を備え、上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）及び上記第２圧縮機構（42）が１本の駆動軸（50）で機械的に連結されている冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）は、上記低段側圧縮機構の吸入容積に対する上記高段側圧縮機構の吸入容積の比率を変更する容積比変更手段（60）を備えている。
【００１６】
第５の発明では、容積比変更手段（60）が、低段側圧縮機構の吸入容積と高段側圧縮機構の吸入容積との比率（以下、「吸入容積比」という。）を調節する。また、この第５の発明では、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が、１本の駆動軸（50）で機械的に連結されている。このため、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）の回転速度が等しいため、第１圧縮機構（41）の回転速度に対する第２圧縮機構（42）の回転速度を調節することによって、吸入容積比を調節することはできない。
【００１７】
第６の発明は、第３の発明の圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）を備え、上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）及び上記第２圧縮機構（42）が１本の駆動軸（50）で機械的に連結されている冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）は、上記冷媒回路（11）では、上記第１圧縮部（43）と上記第２圧縮部（44）とが互いに直列に接続される一方、上記圧縮機（30）において低圧から高圧まで昇圧させる途中の冷媒を冷却する冷却手段（61）と、上記冷却手段（61）によって上記第１圧縮機構（41）と上記第２圧縮機構（42）との間を流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、該冷却手段（61）によって上記第１圧縮部（43）と上記第２圧縮部（44）との間を流れる冷媒を冷却する第２冷却状態とに切り換える冷却切換手段（62）とを備えている。
【００１８】
第６の発明では、冷却切換手段（62）が、冷却手段（61）によって第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）の間を流れる冷媒の温度を低下させる第１冷却状態と、冷却手段（61）によって第２圧縮機構（42）における圧縮部（43,44）間を流れる冷媒の温度を低下させる第２冷却状態とを切り換える。
【００１９】
第７の発明は、第１乃至第４の発明の何れか１つの圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）を備えた冷凍装置（10）を対象とする。そして、この冷凍装置（10）の上記冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。
【００２０】
第７の発明では、圧縮機（30）で圧縮される冷媒が二酸化炭素である。ここで、二酸化炭素は、作動圧力が高く、ガス密度が小さい。このため、圧力脈動が大きくなりやすい。この第７の発明では、圧力脈動が大きくなりやすい二酸化炭素を圧縮する圧縮機（30）の第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が、連続的に冷媒の吸入を行うように構成されている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が、吸入流体の流量がゼロになることがなく、連続的に流体の吸入を行うように構成されている。このため、吸入流体の流量がゼロになるタイミングがあるロータリ式の圧縮機構を用いた従来の圧縮機（30）に比べて、各圧縮機構（41,42）における吸入流体の流量変動が緩和される。従って、吸入流体の流量変動が原因で生じる圧力脈動、及びその圧力脈動によって生じる振動を抑制することができる。
【００２２】
また、第２圧縮機構（42）では、外側圧縮室（75,95）の容積変化の位相と内側圧縮室（76,96）の容積変化の位相とが１８０°ずれている。つまり、外側圧縮室（75,95）の圧力変動の位相と内側圧縮室（76,96）の圧力変動の位相とがずれている。このため、第２圧縮機構（42）を駆動するときのトルク変動幅（最大トルクと最小トルクの差）が、圧縮室が１つだけのロータリ式の圧縮機構に比べて、小さくなる。従って、第２圧縮機構（42）のトルク変動が低減されることによっても、振動を抑制することができる。
【００２３】
また、上記第２の発明では、吸入容積に対する吐出容積の比率が一定の第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機構となって、吸入容積に対する吐出容積の比率が吐出ポート（79,80,99,100）の外側の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構となっている。ここで、吸入容積に対する吐出容積の比率が一定の第１圧縮機構（41）が高段側圧縮機構になっている場合は、システムの高圧圧力の変動に伴って生じる過圧縮損失や逆流損失が比較的大きくなる。これに対して、この第２の発明では、吸入容積に対する吐出容積の比率が吐出ポート（79,80,99,100）の外側の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構になっているので、システムの高圧圧力が変動しても、吐出容積が変動することで、過圧縮損失や逆流損失が緩和される。また、低段側圧縮機構となる第１圧縮機構（41）の吐出容積に応じて、高段側圧縮機構となる第２圧縮機構（42）の吸入容積を適切に設計することで、第１圧縮機構（41）で生じる過圧縮損失や逆流損失を抑制することも可能である。従って、低段側圧縮機構及び高段側圧縮機構の両方で過圧縮損失や逆流損失が小さくなる圧縮機（30）を実現することが可能になる。
【００２４】
また、上記第３の発明では、第２圧縮機構（42）が、それぞれが連続的に流体の吸入を行う第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）を備えている。このため、多気筒で低振動の圧縮機（30）を実現することができる。
【００２５】
また、上記第４の発明では、第１圧縮機構（41）が非対称渦巻き構造のスクロール式の圧縮機構により構成されているので、第１圧縮機構（41）において、第１圧縮室（53a）と第２圧縮室（53b）には、ほぼ同じ位置から流体が流入する。ところで、圧縮機構に２つの圧縮室がある場合は、一方の圧縮室の吸入流体の流量が最小値になるタイミングと他方の圧縮室の吸入流体の流量が最大値になるタイミングとが一致すれば、吸入流体の流量変動が互いに相殺し合い、圧縮機構の吸入流体の流量変動が大きく緩和される。ところが、第１圧縮機構（41）が対称渦巻き構造のスクロール式の圧縮機構により構成されている場合は、第２圧縮室（53b）には可動側ラップ（52a）の外周側端部の近傍から流体が流入するが、第１圧縮室（53a）には可動側ラップ（52a）の外周側端部の近傍から流体が流入しない。可動側ラップ（52a）の外側面の外側において、可動側ラップ（52a）の外周側端部と、その外周側端部から渦巻きに沿って半周程度内周側へ移動した位置との間を流体が流通した後に、第１圧縮室（53a）に流体が流入する。このため、一方の圧縮室の吸入流体の流量が最小値になるタイミングと、他方の圧縮室の吸入流体の流量が最大値になるタイミングとのずれが大きくなり、圧縮機構の吸入流体の流量変動が緩和される度合いが小さくなる。これに対して、この第４の発明では、第１圧縮室（53a）と第２圧縮室（53b）には、ほぼ同じ位置から流体が流入するので、一方の圧縮室（53a,53b）の吸入流体の流量が最小値になるタイミングと他方の圧縮室（53a,53b）の吸入流体の流量が最大値になるタイミングとがほぼ一致する。このため、第１圧縮機構（41）の吸入流体の流量変動が緩和される度合いが大きくなるので、吸入流体の流量変動が原因で生じる圧力脈動、及びその圧力脈動によって生じる振動を効果的に抑制することができる。
【００２６】
また、上記第５の発明では、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が１本の駆動軸（50）で機械的に連結されているが、容積比変更手段（60）によって吸入容積比を調節することが可能である。ここで、圧縮機（30）で多段圧縮が行われる冷凍サイクルでは、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）との間の冷媒の圧力（以下、「中間圧力」という。）が変化すると、成績係数（ＣＯＰ）が変化するため、運転条件等に応じて中間圧力を最適に制御することが望ましい。しかし、従来の圧縮機では、吸入容積比は一定であり、中間圧力を調節することができなかった。これに対して、この第５の発明では、容積比変更手段（60）によって吸入容積比を調節することで、中間圧力を調節することができる。従って、運転条件等に応じて中間圧力を最適な値に近づけることが可能になるので、運転効率の向上を図ることができる。
【００２７】
また、上記第６の発明では、冷却手段（61）によって第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）の間を流れる冷媒の温度を低下させる第１冷却状態と、冷却手段（61）によって第２圧縮機構（42）における圧縮部（43,44）間を流れる冷媒の温度を低下させる第２冷却状態とが切り換えられる。ここで、冷却手段（61）として例えばガスインジェクション回路を用いる場合は、低段側圧縮機構、高段側圧縮機構ともに吸入体積は変わらないのに、ガスインジェクション回路から流入する冷媒が加わるので、中間圧力が上昇する。また、冷却手段（61）として例えば中間冷却器を用いる場合は、高段側圧縮機構に吸入される流体の密度が高くなるので、中間圧力は低下する。何れの場合においても、中間圧力が変化する。つまり、冷却切換手段（62）によって第１冷却状態と第２冷却状態とに切り換えられると、中間圧力が変化する。従って、運転条件等に応じて中間圧力を最適な値に近づけることが可能になるので、運転効率の向上を図ることができる。
【００２８】
また、上記第７の発明では、圧力脈動が大きくなりやすい二酸化炭素を圧縮する圧縮機（30）の第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が、連続的に冷媒の吸入を行うように構成されている。このため、圧力脈動及び圧力脈動による振動の抑制効果として、大きな効果を得ることできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。実施形態１は、本発明に係る圧縮機（30）を備えた冷凍装置（10）である。以下では、先ず冷凍装置（10）について説明し、次に圧縮機（30）について説明する。
【００３１】
〈空気調和装置の全体構成〉
図１に示すように、本実施形態１の冷凍装置（10）は、冷房運転と暖房運転を行う空気調和装置により構成されている。冷凍装置（10）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路（11）を備えている。冷媒回路（11）には、冷媒として二酸化炭素が充填されている。また、冷媒回路（11）には、圧縮機（30）、四路切換弁（12）、室外熱交換器（14）、室内熱交換器（15）、第１膨張弁（16）、第２膨張弁（17）及び気液分離器（18）が接続されている。
【００３２】
圧縮機（30）は、密閉容器状のケーシング（40）を備えている。ケーシング（40）内には、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）と電動機（47）とが収容されている。また、ケーシング（40）には、低段吸入管（31）、低段吐出管（32）、第１高段吸入管（33）、第２高段吸入管（34）、連絡吐出管（35）、連絡吸入管（36）、及び高段吐出管（37）が接続されている。
【００３３】
低段吸入管（31）は、一端が四路切換弁（12）の第３ポート（P3）に接続され、他端が第１圧縮機構（41）の吸入側に接続されている。低段吐出管（32）は、一端が第１圧縮機構（41）の吐出側に接続され、他端が第１高段吸入管（33）と第２高段吸入管（34）に分岐している。第１高段吸入管（33）は、第２圧縮機構（42）の第１圧縮部（43）の吸入側に接続され、第２高段吸入管（34）は、第２圧縮機構（42）の第２圧縮部（44）の吸入側に接続されている。第２高段吸入管（34）には、開閉自在の第１電磁弁（21）が設けられている。連絡吐出管（35）は、一端が第１圧縮部（43）の吐出側に接続され、他端が第２高段吸入管（34）における第１電磁弁（21）と第２圧縮部（44）の吸入側との間に接続されている。連絡吐出管（35）には、開閉自在の第２電磁弁（22）が設けられている。連絡吸入管（36）は、一端が連絡吐出管（35）における第１圧縮部（43）の吐出側と第２電磁弁（22）との間に接続され、他端がケーシング（40）内における第２圧縮機構（42）と電動機（47）との間の第１空間（45）に開口している。高段吐出管（37）は、一端がケーシング（40）内における第１圧縮機構（41）と電動機（47）との間の第２空間（46）に開口し、他端が四路切換弁（12）の第１ポート（P1）に接続されている。なお、圧縮機（30）のケーシング（40）の内部の詳細については後述する。
【００３４】
室外熱交換器（14）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室外熱交換器（14）の近傍には、室外ファン（24）が配置されている。室外熱交換器（14）では、室外ファン（24）によって送られる室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室外熱交換器（14）の一端から延びる冷媒配管は、四路切換弁（12）の第２ポート（P2）に接続されている。室外熱交換器（14）の他端から延びる冷媒配管は、気液分離器（18）内の底部に開口している。この冷媒配管には、開度可変の電子膨張弁により構成された第１膨張弁（16）が設けられている。
【００３５】
室内熱交換器（15）は、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室内熱交換器（15）の近傍には、室内ファン（25）が配置されている。室内熱交換器（15）では、室内ファン（25）によって送られる室内空気と冷媒との間で熱交換が行われる。室内熱交換器（15）の一端から延びる冷媒配管は、四路切換弁（12）の第４ポート（P4）に接続されている。室内熱交換器（15）の他端から延びる冷媒配管は、気液分離器（18）内の底部に開口している。この冷媒配管には、開度可変の電子膨張弁により構成された第２膨張弁（17）が設けられている。
【００３６】
気液分離器（18）には、インジェクション管（26）の一端が接続されている。インジェクション管（26）は、気液分離器（18）内の上部に開口している。インジェクション管（26）の他端は低段吐出管（32）に接続されている。インジェクション管（26）には、開閉自在の第４電磁弁（27）が設けられている。
【００３７】
四路切換弁（12）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とが連通し且つ第３ポート（P3）と第４ポート（P4）とが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）とが連通し且つ第２ポート（P2）と第３ポート（P3）とが連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とが切換自在に構成されている。
【００３８】
本実施形態１では、第１電磁弁（21）、第２電磁弁（22）及び第３電磁弁（23）が、第１圧縮機構（41）の吸入容積に対する第２圧縮機構（42）の吸入容積の比率である吸入容積比を変更する容積比変更手段（60）を構成している。容積比変更手段（60）は、第２圧縮機構（42）の吸入容積を変更することによって吸入容積比を変更する。これらの電磁弁（21,22,23）は、図示しないコントローラによって制御される。これらの電磁弁（21,22,23）の制御については後述する。
【００３９】
〈圧縮機の構成〉
図２に示すように、圧縮機（30）は、縦長で密閉容器状のケーシング（40）を備えている。ケーシング（40）内には、上述したように、低段側圧縮機構となる第１圧縮機構（41）と、高段側圧縮機構となる第２圧縮機構（42）と、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）を駆動する電動機（47）とが収容されている。第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）は、１本の駆動軸（50）で機械的に連結されている。
【００４０】
第１圧縮機構（41）は、図２における電動機（47）の上側に配置されている。第２圧縮機構（42）は、電動機（47）の下側に配置されている。第２圧縮機構（42）は、第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）を備えている。第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）は、第１圧縮部（43）が下側に位置するように、上下二段に重ねられている。
【００４１】
ケーシング（40）の頂部には、低段吸入管（31）及び低段吐出管（32）が貫通している。上述したように、低段吸入管（31）は第１圧縮機構（41）の吸入側に接続され、低段吐出管（32）は第１圧縮機構（41）の吐出側に接続されている。また、ケーシング（40）の胴部には、第１高段吸入管（33）、第２高段吸入管（34）、連絡吐出管（35）、連絡吸入管（36）、及び高段吐出管（37）が貫通している。上述したように、第１高段吸入管（33）は第１圧縮部（43）の吸入側に接続され、第２高段吸入管（34）は第２圧縮部（44）の吸入側に接続されている。また、連絡吐出管（35）は第１圧縮部（43）の吐出側に接続され、連絡吸入管（36）は第２圧縮機構（42）と電動機（47）との間の第１空間（45）に開口している。また、高段吐出管（37）は第１圧縮機構（41）と電動機（47）との間の第２空間（46）に開口している。
【００４２】
電動機（47）は、ブラシレスＤＣモータにより構成されている。電動機（47）は、ステータ（48）とロータ（49）とを備えている。ステータ（48）は、ケーシング（40）の胴部に固定されている。一方、ロータ（49）は、ステータ（48）の内側に配置され、駆動軸（50）の主軸部（50a）に連結されている。なお、電動機（47）の回転速度は、インバータ制御によって調節可能となっている。
【００４３】
駆動軸（50）は、上述の主軸部（50a）と、第１偏心部（50b）と、第２偏心部（50c）と、第３偏心部（50d）とを備えている。第１偏心部（50b）は、主軸部（50a）よりも小径の円柱状に形成され、主軸部（50a）の上端面に立設されている。第１偏心部（50b）の軸心は、主軸部（50a）の軸心に対して偏心している。また、第２偏心部（50c）と第３偏心部（50d）は、駆動軸（50）の下部寄りの位置にそれぞれ設けられている。第２偏心部（50c）と第３偏心部（50d）は、共に主軸部（50a）よりも大径に形成されている。第２偏心部（50c）の軸心と第３偏心部（50d）の軸心は、それぞれ主軸部（50a）の軸心に対して偏心している。第２偏心部（50c）と第３偏心部（50d）とは、駆動軸（50）の軸心を中心として互いに１８０°位相がずれている。
【００４４】
駆動軸（50）の下端部には、油溜まりに浸漬する給油ポンプ（66）が設けられている。また、駆動軸（50）には、給油ポンプ（66）が吸い上げた冷凍機油が流通する給油通路が形成されている（図示省略）。給油通路は、駆動軸（50）の内部を軸方向に沿って延びている。この圧縮機（30）では、駆動軸（50）の回転に伴って、給油ポンプ（66）が吸い上げた冷凍機油が給油通路を通じて各圧縮機構（41,42）の摺動部及び駆動軸（50）の軸受部に供給される。
【００４５】
第１圧縮機構（41）は、スクロール式の圧縮機構により構成されている。第１圧縮機構（41）は、図２及び図３に示すように、固定スクロール（51）と可動スクロール（52）とを備えている。
【００４６】
固定スクロール（51）は、渦巻き状の固定側ラップ（51a）と、略円板状の固定側鏡板部（51b）とを備えている。固定側ラップ（51a）は、固定側鏡板部（51b）の前面（図２における下面）に立設されている。
【００４７】
可動スクロール（52）は、渦巻き状の可動側ラップ（52a）と、略円板状の可動側鏡板部（52b）と、筒状の突出部（52c）とを備えている。可動スクロール（52）は、オルダムリング（54）を介して、駆動軸（50）の軸受部が形成されたハウジング部材（38）の上面に載置されている。なお、オルダムリング（54）は、偏心回転運動中の可動スクロール（52）が自転することを阻止する。
【００４８】
可動側ラップ（52a）は、可動側鏡板部（52b）の前面（図２における上面）に立設されている。可動側ラップ（52a）は、固定側ラップ（51a）に噛み合わされている。
【００４９】
本実施形態１の第１圧縮機構（41）は、可動側ラップ（52a）と固定側ラップ（51a）とが非対称に形成された非対称渦巻き構造になっている。固定側ラップ（51a）の巻き数（渦巻きの長さ）は、可動側ラップ（52a）の巻き数（渦巻きの長さ）よりも多くなっている。なお、固定側ラップ（51a）の巻数は、固定側ラップ（51a）の渦巻きが後述する吸入ポート（55）の外側の位置まで延びているものとして数えている。
【００５０】
また、突出部（52c）は、可動側鏡板部（52b）の背面（図２における下面）に立設されている。突出部（52c）には、駆動軸（50）の第１偏心部（50b）が挿入されている。
【００５１】
第１圧縮機構（41）では、図３に示すように、固定側ラップ（51a）と可動側ラップ（52a）との間に、複数の圧縮室（53）が形成されている。複数の圧縮室（53）は、固定側ラップ（51a）の内側面と可動側ラップ（52a）の外側面との間の第１圧縮室（53a）と、固定側ラップ（51a）の外側面と可動側ラップ（52a）の内側面との間の第２圧縮室（53b）とから構成されている。
【００５２】
また、第１圧縮機構（41）では、固定スクロール（51）に吸入ポート（55）が形成されている。吸入ポート（55）は、固定側鏡板部（51b）の前面から突出する外縁部（51c）に形成されている。吸入ポート（55）には低段吸入管（31）が接続されている。吸入ポート（55）には、圧縮室（53）から低段吸入管（31）へ戻る冷媒の流れを禁止する吸入逆止弁が設けられている（図示省略）。
【００５３】
吸入ポート（55）は、可動スクロール（52）の偏心回転運動に伴って、第１圧縮室（53a）と第２圧縮室（53b）のそれぞれに間欠的に連通する。第１圧縮機構（41）では、第１圧縮室（53a）に可動側ラップ（52a）の外周側端部の外側から冷媒が流入し、第２圧縮室（53b）に可動側ラップ（52a）の外周側端部の内側から冷媒が流入する。第１圧縮機構（41）では、固定側ラップ（51a）の外周側端部が可動側ラップ（52a）の外周側端部付近に位置しているので、第１圧縮室（53a）と第２圧縮室（53b）には、ほぼ同じ位置から冷媒が流入する。また、第１圧縮機構（41）では、一方の圧縮室（53a,53b）における冷媒の吸入が終了した時点では、多方の圧縮室（53a,53b）における冷媒の吸入が行われている。つまり、第１圧縮機構（41）では、吸入冷媒の流量がゼロになることがなく、連続的に流体の吸入が行われる。
【００５４】
また、固定スクロール（51）の固定側鏡板部（51b）には吐出ポート（57）が形成されている。吐出ポート（57）は、固定側鏡板部（51b）の中央部に形成された貫通孔により構成されている。吐出ポート（57）の出口は、固定スクロール（51）の上側の吐出室（63）に開口している。吐出ポート（57）は、可動スクロール（52）の偏心回転運動に伴って、第１圧縮室（53a）と第２圧縮室（53b）のそれぞれに間欠的に連通する。
【００５５】
また、固定側鏡板部（51b）には、リリーフポート（58）も形成されている。リリーフポート（58）は、一端が圧縮途中の圧縮室（53a,53b）に開口し、他端が吐出室（63）に開口している。固定側鏡板部（51b）には、リリーフポート（58）を開閉するリリーフバルブ（59）が設けられている。リリーフバルブ（59）は、リード弁により構成されている。このため、圧縮機（30）の始動時や、インジェクション管（26）から導入されるガス冷媒の流量が少なくなった時の過圧縮損失が緩和される。
【００５６】
なお、ケーシング（40）内における第１圧縮機構（41）の上側の空間（65）は、吸入ポート（55）に連通している。なお、この空間（65）が、吐出ポート（57）に連通するようにしてもよい。
【００５７】
以上の構成により、第１圧縮機構（41）では、駆動軸（50）が回転すると、可動スクロール（52）が、図４の(Ａ)から(Ｄ）の順に偏心回転する。そして、その偏心回転に伴って、第１圧縮室（53a）及び第２圧縮室（53b）では、低段吸入管（31）を通じて導入された冷媒が圧縮される。第１圧縮室（53a）及び第２圧縮室（53b）で圧縮された冷媒は、吐出ポート（57）を通じて、低段吐出管（32）に流入する。
【００５８】
続いて、第２圧縮機構（42）について説明する。第２圧縮機構（42）は、上述したように、第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）を備えている。第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）は、同じ機械要素により構成されている。
【００５９】
第１圧縮部（43）は、図２及び図５に示すように、ケーシング（40）に固定された第１シリンダ（72）と、環状の第１ピストン（70）を有して駆動軸（50）によって駆動される第１可動部材（71）とを備えている。第１圧縮部（43）は、後述する第１可動側鏡板部（71a）の背面が第２圧縮部（44）側を向くように設けられている。なお、図５において括弧付きの符号が併記されている部材は、括弧がない符号が第１圧縮部（43）の符号を表し、括弧内の符号が第２圧縮部（44）の符号を表している。この点は、図６についても同様である。
【００６０】
第１シリンダ（72）は、円盤状の第１固定側鏡板部（72a）と、第１固定側鏡板部（72a）の上面の内寄りの位置から上方に突出する環状の第１内側シリンダ部（72b）と、第１固定側鏡板部（72a）の上面の外周部から上方に突出する環状の第１外側シリンダ部（72c）とを備えている。第１内側シリンダ部（72b）の外周面と第１外側シリンダ部（72c）の内周面とは同軸になっている。第１シリンダ（72）は、第１内側シリンダ部（72b）の外周面と第１外側シリンダ部（72c）の内周面との間に形成された環状の第１シリンダ室（74）を有している。また、第１シリンダ（72）には、駆動軸（50）を支持する第１固定側軸受部（72d）が形成されている。
【００６１】
一方、第１可動部材（71）は、円盤状の第１可動側鏡板部（71a）と、上述の第１ピストン（70）と、第１可動側鏡板部（71a）の下面の内周端部から下方に突出する第１可動側軸受部（71b）とを備えている。第１可動側鏡板部（71a）は、第１固定側鏡板部（72a）と同様に、第１シリンダ室（74）に面している。
【００６２】
第１ピストン（70）は、第１可動側鏡板部（71a）の下面のやや外周寄りの位置から下方に突出している。第１ピストン（70）は、環状の一部が分断されたＣ型形状をしている。第１ピストン（70）は、外周面が第１外側シリンダ部（72c）の内周面よりも小径で、内周面が第１内側シリンダ部（72b）の外周面よりも大径に形成されている。第１ピストン（70）は、第１シリンダ（72）に対して偏心して第１シリンダ室（74）に収納され、第１シリンダ室（74）を第１外側圧縮室（75）と第１内側圧縮室（76）とに区画している。
【００６３】
なお、第１ピストン（70）と第１シリンダ（72）とは、第１ピストン（70）の外周面と第１外側シリンダ部（72c）の内周面とが１点で実質的に接する状態（厳密にはミクロンオーダーの隙間があるが、その隙間での冷媒の漏れが問題にならない状態）において、その接点と位相が１８０°異なる位置で、第１ピストン（70）の内周面と第１内側シリンダ部（72b）の外周面とが１点で実質的に接するようになっている。この点は、第２圧縮部（44）においても同じである。
【００６４】
第１可動側軸受部（71b）には、第２偏心部（50c）が嵌合している。第１可動部材（71）は、駆動軸（50）の回転に伴い主軸部（50a）の軸心を中心として偏心回転運動する。なお、第１圧縮部（43）では、第１可動側軸受部（71b）と第１内側シリンダ部（72b）との間に、第１可動側軸受部（71b）の偏心回転運動を許容するための第１軸側空間（84）が形成されている。この第１軸側空間（84）では冷媒の圧縮は行われない。
【００６５】
また、第１圧縮部（43）は、図５に示すように、第１内側シリンダ部（72b）の外周面から第１外側シリンダ部（72c）の内周面まで延びる第１ブレード（73）を備えている。第１ブレード（73）は、区画部材（73）を構成している。第１ブレード（73）は、第１シリンダ（72）に固定されている。なお、第１ブレード（73）は、本実施形態１では第１シリンダ（72）とは別部材であるが、第１シリンダ（72）と一体的に形成してもよい。
【００６６】
第１ブレード（73）は、第１シリンダ室（74）に配置され、第１外側圧縮室（75）を吸入側の第１室（75a）と吐出側の第２室（75b）とに区画し、第１内側圧縮室（76）を吸入側の第１室（76a）と吐出側の第２室（76b）とに区画している。第１ブレード（73）は、環状の一部が分断されたＣ型形状の第１ピストン（70）の分断箇所を挿通している。
【００６７】
また、第１ピストン（70）の分断箇所には、第１ブレード（73）を挟むように、一対の第１ブッシュ（77a,77b）が嵌合している。一対の第１ブッシュ（77a,77b）は、いずれも断面形状が略半円形で同一形状に形成され、フラット面同士が対向するように配置されている。一対の第１ブッシュ（77a,77b）のフラット面の間のスペースは、第１ブレード溝（85）を構成している。なお、この実施形態１では一対の第１ブッシュ（77a,77b）を別体とした例について説明したが、一対の第１ブッシュ（77a,77b）が一部で連結することにより一体構造としてもよい。この点は、後述する第２ブッシュ（97a,97b）についても同様である。
【００６８】
第１ブレード溝（85）には第１ブレード（73）が挿入されている。この状態では、各第１ブッシュ（77a,77b）のフラット面が第１ブレード（73）と実質的に面接触し、各第１ブッシュ（77a,77b）の円弧状の外周面が第１ピストン（70）と実質的に面接触している。一対の第１ブッシュ（77a,77b）は、第１ブレード溝（85）に第１ブレード（73）を挟んだ状態で、第１ブレード（73）の面方向に進退するように構成されている。また、一対の第１ブッシュ（77a,77b）は、第１ピストン（70）が第１ブレード（73）に対して揺動するように構成されている。これにより、第１ピストン（70）は、第１ブレード（73）の延伸方向に進退可能であり、さらに一対の第１ブッシュ（77a,77b）の中心点を揺動中心として第１ブッシュ（77a,77b）と共に揺動可能になっている。
【００６９】
第１圧縮部（43）には、第１高段吸入管（33）が接続されている。第１高段吸入管（33）は、第１固定側鏡板部（72a）に形成された第１吸入通路（78）に接続されている。第１吸入通路（78）は、入口側が第１固定側鏡板部（72a）の径方向に延び、途中で上方へ折れ曲がって、出口側が第１固定側鏡板部（72a）の軸方向に延びている。第１吸入通路（78）の出口端は、第１外側圧縮室（75）と第１内側圧縮室（76）の両方に開口している。
【００７０】
また、第１圧縮部（43）には、第１外側圧縮室（75）から冷媒を吐出させる第１外側吐出ポート（79）と、第１内側圧縮室（76）から冷媒を吐出させる第１内側吐出ポート（80）と、第１外側吐出ポート（79）及び第１内側吐出ポート（80）の両方が開口する第１吐出空間（81）とが形成されている。
【００７１】
第１外側吐出ポート（79）は、第１外側圧縮室（75）の第２室（75b）と第１吐出空間（81）とを連通している。第１外側吐出ポート（79）には、第１外側吐出弁（82）が設けられている。一方、第１内側吐出ポート（80）は、第１内側圧縮室（76）の第２室（76b）と第１吐出空間（81）とを連通している。第１内側吐出ポート（80）には、第１内側吐出弁（83）が設けられている。第１吐出空間（81）には、連絡吐出管（35）の入口端が開口している。
【００７２】
以上の構成により、駆動軸（50）が回転すると、第１ピストン（70）は、図６の(Ａ)から(Ｈ）の順に偏心回転する。そして、その偏心回転に伴って、第１外側圧縮室（75）及び第１内側圧縮室（76）では、１本の第１高段吸入管（33）を通じて導入された冷媒が圧縮される。第１外側圧縮室（75）及び第１内側圧縮室（76）から吐出された冷媒は、連絡吐出管（35）に流入する。
【００７３】
なお、第１ピストン（70）と第１外側シリンダ部（72c）の接触点と、第１ピストン（70）と第１内側シリンダ部（72b）の接触点とは、駆動軸（50）の軸心回りに１８０°ずれている。このため、第１外側圧縮室（75）と第１内側圧縮室（76）とでは、冷媒を圧縮する動作の状態の位相が１８０°ずれている。従って、第１圧縮部（43）では、吸入冷媒の流量がゼロになることがなく、連続的に冷媒の吸入が行われる。
【００７４】
第２圧縮部（44）は、第１圧縮部（43）と同じ機械要素によって構成されている。第２圧縮部（44）は、ミドルプレート（69）を挟んで、第１圧縮部（43）とは上下反転した状態で設けられている。
【００７５】
具体的に、第２圧縮部（44）は、ケーシング（40）に固定された第２シリンダ（92）と、環状の第２ピストン（90）を有して駆動軸（50）によって駆動される第２可動部材（91）とを備えている。第２圧縮部（44）は、後述する第２可動側鏡板部（91a）の背面が第１圧縮部（43）側を向くように設けられている。
【００７６】
第２シリンダ（92）は、円盤状の第２固定側鏡板部（92a）と、第２固定側鏡板部（92a）の下面の内寄りの位置から下方に突出する環状の第２内側シリンダ部（92b）と、第２固定側鏡板部（92a）の下面の外周部から下方に突出する環状の第２外側シリンダ部（92c）とを備えている。第２内側シリンダ部（92b）の外周面と第２外側シリンダ部（92c）の内周面とは同軸になっている。第２シリンダ（92）は、第２内側シリンダ部（92b）の外周面と第２外側シリンダ部（92c）の内周面との間に形成された環状の第２シリンダ室（94）を有している。また、第２シリンダ（92）には、駆動軸（50）を支持する第２固定側軸受部（92d）が形成されている。
【００７７】
一方、第２可動部材（91）は、円盤状の第２可動側鏡板部（91a）と、上述の第２ピストン（90）と、第２可動側鏡板部（91a）の上面の内周端部から上方に突出する第２可動側軸受部（91b）とを備えている。第２可動側鏡板部（91a）は、第２固定側鏡板部（92a）と同様に、第２シリンダ室（94）に面している。
【００７８】
第２ピストン（90）は、第２可動側鏡板部（91a）の上面のやや外周寄りの位置から上方に突出している。第２ピストン（90）は、環状の一部が分断されたＣ型形状をしている。第２ピストン（90）は、外周面が第２外側シリンダ部（92c）の内周面よりも小径で、内周面が第２内側シリンダ部（92b）の外周面よりも大径に形成されている。第２ピストン（90）は、第２シリンダ（92）に対して偏心して第２シリンダ室（94）に収納され、第２シリンダ室（94）を第２外側圧縮室（95）と第２内側圧縮室（96）とに区画している。
【００７９】
第２可動側軸受部（91b）には、第３偏心部（50d）が嵌合している。第２可動部材（91）は、駆動軸（50）の回転に伴い主軸部（50a）の軸心を中心として偏心回転運動する。なお、第２圧縮部（44）では、第２可動側軸受部（91b）と第２内側シリンダ部（92b）との間に、第２可動側軸受部（91b）の偏心回転運動を許容するための第２軸側空間（104）が形成されている。この第２軸側空間（104）では冷媒の圧縮は行われない。
【００８０】
また、第２圧縮部（44）は、図５に示すように、第２内側シリンダ部（92b）の外周面から第２外側シリンダ部（92c）の内周面まで延びる第２ブレード（93）を備えている。第２ブレード（93）は、区画部材（93）を構成している。第２ブレード（93）は、第２シリンダ（92）に固定されている。なお、第２ブレード（93）は、本実施形態１では第２シリンダ（92）とは別部材であるが、第２シリンダ（92）と一体的に形成してもよい。
【００８１】
第２ブレード（93）は、第２シリンダ室（94）に配置され、第２外側圧縮室（95）を吸入側の第１室（95a）と吐出側の第２室（95b）とに区画し、第２内側圧縮室（96）を吸入側の第１室（96a）と吐出側の第２室（96b）とに区画している。第２ブレード（93）は、環状の一部が分断されたＣ型形状の第２ピストン（90）の分断箇所を挿通している。
【００８２】
また、第２ピストン（90）の分断箇所には、第２ブレード（93）を挟むように一対の第２ブッシュ（97a,97b）が嵌合している。一対の第２ブッシュ（97a,97b）は、いずれも断面形状が略半円形で同一形状に形成され、フラット面同士が対向するように配置されている。一対の第２ブッシュ（97a,97b）のフラット面の間のスペースは、第２ブレード溝（105）を構成している。
【００８３】
第２ブレード溝（105）には第２ブレード（93）が挿入されている。この状態では、各第２ブッシュ（97a,97b）のフラット面が第２ブレード（93）と実質的に面接触し、各第２ブッシュ（97a,97b）の円弧状の外周面が第２ピストン（90）と実質的に面接触している。一対の第２ブッシュ（97a,97b）は、第２ブレード溝（105）に第２ブレード（93）を挟んだ状態で、第２ブレード（93）の面方向に進退するように構成されている。また、一対の第２ブッシュ（97a,97b）は、第２ピストン（90）が第２ブレード（93）に対して揺動するように構成されている。これにより、第２ピストン（90）は、第２ブレード（93）の延伸方向に進退可能であり、さらに一対の第２ブッシュ（97a,97b）の中心点を揺動中心として第２ブッシュ（97a,97b）と共に揺動可能になっている。
【００８４】
第２圧縮部（44）には、第２高段吸入管（34）が接続されている。第２高段吸入管（34）は、第２固定側鏡板部（92a）に形成された第２吸入通路（98）に接続されている。第２吸入通路（98）は、入口側が第２固定側鏡板部（92a）の径方向に延び、途中で下方へ折れ曲がって、出口側が第２固定側鏡板部（92a）の軸方向に延びている。第２吸入通路（98）の出口端は、第２外側圧縮室（95）と第２内側圧縮室（96）の両方に開口している。
【００８５】
また、第２圧縮部（44）には、第２外側圧縮室（95）から冷媒を吐出させる第２外側吐出ポート（99）と、第２内側圧縮室（96）から冷媒を吐出させる第２内側吐出ポート（100）と、第２外側吐出ポート（99）及び第２内側吐出ポート（100）の両方が開口する第２吐出空間（101）とが形成されている。第２外側吐出ポート（99）は、第２外側圧縮室（95）の第２室（95b）と第２吐出空間（101）とを連通している。第２外側吐出ポート（99）には、第２外側吐出弁（102）が設けられている。一方、第２内側吐出ポート（100）は、第２内側圧縮室（96）の第２室（96b）と第２吐出空間（101）とを連通している。第２内側吐出ポート（100）には、第２内側吐出弁（103）が設けられている。第２吐出空間（101）は、第１空間（45）及び第２空間（46）を介して、高段吐出管（37）に連通している。
【００８６】
以上の構成により、駆動軸（50）が回転すると、第２ピストン（90）は、図６の(Ａ)から(Ｈ）の順に偏心回転する。そして、その偏心回転に伴って、第２外側圧縮室（95）及び第２内側圧縮室（96）では、１本の第２高段吸入管（34）を通じて導入された冷媒が圧縮される。第２外側圧縮室（95）及び第２内側圧縮室（96）から吐出された冷媒は、高段吐出管（37）に流入する。
【００８７】
なお、第２ピストン（90）と第２外側シリンダ部（92c）の接触点と、第２ピストン（90）と第２内側シリンダ部（92b）の接触点とは、駆動軸（50）の軸心回りに１８０°ずれている。このため、第２外側圧縮室（95）と第２内側圧縮室（96）とでは、冷媒を圧縮する動作の状態の位相が１８０°ずれている。従って、第２圧縮部（44）では、吸入冷媒の流量がゼロになることがなく、連続的に冷媒の吸入が行われる。
【００８８】
また、第２偏心部（50c）と第３偏心部（50d）とは、駆動軸（50）の軸心を中心として互いに１８０°位相がずれている。従って、第１圧縮部（43）の動作状態が図６（Ａ）のとき、第２圧縮部（44）の動作状態は図６（Ｅ）となる。
【００８９】
また、本実施形態１では、第１圧縮機構（41）の吸入容積Ｖ１（可動スクロール（52）の押しのけ容積）と、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２（第１ピストン（70）の押しのけ容積）と、第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３（第２ピストン（90）の押しのけ容積）との比率が、下記の式１の値に設定されている。なお、これらの吸入容積の間には、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係が成立している。
【００９０】
Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝１．０：０．４：０．３    （式１）
なお、本実施形態１では、第１圧縮室（53a）の吸入容積と第２圧縮室（53b）の吸入容積とが等しくなっているが、第１圧縮室（53a）の吸入容積と第２圧縮室（53b）の吸入容積とが互いに相違する場合には、第１圧縮室（53a）の吸入容積と第２圧縮室（53b）の吸入容積の平均値が第１圧縮機構（41）の吸入容積となる。
【００９１】
また、第１圧縮部（43）の吸入容積は、第１外側圧縮室（75）の吸入容積と第１内側圧縮室（76）の吸入容積の合計値である。また、第２圧縮部（44）の吸入容積は、第２外側圧縮室（95）の吸入容積と第２内側圧縮室（96）の吸入容積の合計値である。
【００９２】
−運転動作−
次に、冷凍装置（10）の運転動作について説明する。この冷凍装置（10）は、冷房運転等と暖房運転とに切り換え可能となっている。
【００９３】
(冷房運転)
冷房運転では、図７に示すように、四路切換弁（12）が第１状態に設定された状態で、圧縮機（30）の運転が行われる。冷媒回路（11）では室内熱交換器（15）が蒸発器となって室外熱交換器（14）が放熱器となる冷凍サイクルが行われる。なお、この冷凍サイクルでは、冷凍サイクルの高圧圧力が二酸化炭素の臨界圧力よりも高くなる。この点は、後述する暖房運転でも同じである。
【００９４】
具体的に、圧縮機（30）の高段吐出管（37）から吐出された高圧冷媒は、四路切換弁（12）を経由して室外熱交換器（14）へ流入する。室外熱交換器（14）では、室外ファン（24）によって送られる室外空気へ冷媒が放熱する。室外熱交換器（14）で冷却された冷媒は、第１膨張弁（16）で中間圧力に減圧された後に、気液分離器（18）で液冷媒とガス冷媒とに分離される。このうち、ガス冷媒は、第４電磁弁（27）が開状態に設定されていれば、ガスインジェクション回路（冷却手段（61））を構成するインジェクション管（26）を通じて第２圧縮機構（42）へ送られる。一方、液冷媒は、第２膨張弁（17）で低圧圧力まで減圧された後に、室内熱交換器（15）に流入する。
【００９５】
室内熱交換器（15）では、室内ファン（25）によって送られる室内空気から冷媒が吸熱して蒸発する。その結果、室内空気は冷却されて室内へ供給される。室内熱交換器（15）で蒸発した冷媒は、低段吸入管（31）を通って圧縮機（30）に吸入される。そして、圧縮機（30）では、第１圧縮機構（41）、第２圧縮機構（42）の順番で冷媒が圧縮されて、再び高段吐出管（37）から吐出される。
【００９６】
(暖房運転)
暖房運転では、図８に示すように、四路切換弁（12）が第２状態に設定された状態で、圧縮機（30）の運転が行われる。冷媒回路（11）では室内熱交換器（15）が放熱器となって室外熱交換器（14）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。
【００９７】
具体的に、圧縮機（30）の高段吐出管（37）から吐出された高圧冷媒は、四路切換弁（12）を経由して室内熱交換器（15）に供給される。室内熱交換器（15）では、室内ファン（25）によって送られる室内空気へ冷媒が放熱する。その結果、室内空気は加熱されて室内へ供給される。
【００９８】
室内熱交換器（15）で冷却された冷媒は、第２膨張弁（17）で中間圧力に減圧された後に、気液分離器（18）で液冷媒とガス冷媒とに分離される。このうち、ガス冷媒は、第４電磁弁（27）が開状態に設定されていれば、インジェクション管（26）を通じて第２圧縮機構（42）へ送られる。一方、液冷媒は、第１膨張弁（16）で低圧圧力まで減圧された後に、室外熱交換器（14）へ流入する。室外熱交換器（14）では、室外ファン（24）によって送られる室外空気から冷媒が吸熱して蒸発する。室外熱交換器（14）で蒸発した冷媒は、低段吸入管（31）を通って圧縮機（30）に吸入される。そして、圧縮機（30）では、第１圧縮機構（41）、第２圧縮機構（42）の順番で冷媒が圧縮されて、再び高段吐出管（37）から吐出される。
【００９９】
(調節手段の制御)
本実施形態１では、容積比変更手段（60）が、第２圧縮機構（42）に向かう冷媒を第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）とに分けて各圧縮部（43,44）で冷媒を圧縮する並列圧縮状態と、第２圧縮機構（42）において第１圧縮部（43）、第２圧縮部（44）の順番で冷媒を圧縮する直列圧縮状態とに切り換えるように構成されている。並列圧縮状態では、第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）とは互いに並列になる。直列圧縮状態では、第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）とは互いに直列になる。
【０１００】
具体的に、並列圧縮状態では、第１電磁弁（21）が開状態に、第２電磁弁（22）が閉状態に、第３電磁弁（23）が開状態に設定される。並列圧縮状態では、第１圧縮機構（41）から吐出された冷媒が、図７に示すように、第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）とに分配され、各圧縮部（43,44）でそれぞれで圧縮される。第１圧縮部（43）で圧縮された冷媒は、連絡吐出管（35）及び連絡吸入管（36）を経て、第１空間（45）に流入する。第１空間（45）では、第１圧縮部（43）で圧縮された冷媒と、第２圧縮部（44）で圧縮された冷媒とが合流する。そして、第１空間（45）で合流した冷媒は、電動機（47）のコアカットやエアギャップを通って、第２空間（46）に流入して、高段吐出管（37）から吐出される。
【０１０１】
並列圧縮状態では、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２と第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３の合計値が、第２圧縮機構（42）の吸入容積になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは下記の式２で表される。
【０１０２】
Ｖｒ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／Ｖ１    （式２）
一方、直列圧縮状態では、第１電磁弁（21）が閉状態に、第２電磁弁（22）が開状態に、第３電磁弁（23）が閉状態に設定される。直列圧縮状態では、第１圧縮機構（41）から吐出された冷媒が、図８に示すように、第１圧縮部（43）で圧縮される。第１圧縮部（43）で圧縮された冷媒は、連絡吐出管（35）及び第２高段吸入管（34）を経て、第２圧縮部（44）に導入されて、第２圧縮部（44）で圧縮される。第２圧縮部（44）で圧縮された冷媒は、電動機（47）のコアカットやエアギャップを通って、第２空間（46）に流入して、高段吐出管（37）から吐出される。
【０１０３】
直列圧縮状態では、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２が、第２圧縮機構（42）の吸入容積になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは下記の式３で表される。
【０１０４】
Ｖｒ＝Ｖ２／Ｖ１    （式３）
本実施形態１では、冷房運転時に並列圧縮状態に設定され、暖房運転時に直列圧縮状態に設定される。冷房運転では、ガスインジェクション量が比較的多くなるように、第１膨張弁（16）の開度調節及び第２膨張弁（17）の開度調節によって、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）との間の中間圧力が制御される。冷房運転では、ガスインジェクション量を多くするので、第１圧縮機構（41）における逆流損失を抑制するために、第２圧縮機構（42）の吸入容積が大きい方の値（Ｖ２＋Ｖ３）に切り換えられる。冷房運転では、ガスインジェクション量を多くして、第２圧縮機構（42）に導入される冷媒の温度をなるべく低下させることで、圧縮機（30）の入力が少なくなるようにしている。
【０１０５】
一方、暖房運転では、ガスインジェクション量が比較的少なくなるように、第１膨張弁（16）の開度調節及び第２膨張弁（17）の開度調節によって中間圧力が制御される。暖房運転では、ガスインジェクション量を少なくするので、第１圧縮機構（41）における過圧縮損失を抑制するために、第２圧縮機構（42）の吸入容積が小さい方の値（Ｖ２）に切り換えられる。暖房運転では、ガスインジェクション量を少なくして、第２圧縮機構（42）に導入される冷媒の温度をなるべく低下させないようにしながら、室外熱交換器（14）の冷媒流量を多くして、室外空気から汲み上げる熱量が多くなるようにしている。
【０１０６】
−実施形態１の効果−
本実施形態１では、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が、吸入流体の流量がゼロになることがなく、連続的に流体の吸入を行うように構成されている。このため、吸入流体の流量がゼロになるタイミングがあるロータリ式の圧縮機構を用いた従来の圧縮機（30）に比べて、吸入流体の流量変動が緩和される。従って、吸入流体の流量変動が原因で生じる圧力脈動、及びその圧力脈動によって生じる振動を抑制することができる。そして、図１に示すように、第２圧縮機構（42）の吸入側にマフラーを省略することが可能になる。
【０１０７】
なお、圧力脈動及び振動を抑制することだけを考えるのであれば、第１圧縮機構（41）をスクロール式とはせずに、２つの圧縮室が形成された第２圧縮機構（42）のような構成にすることも考えられる。しかし、第２圧縮機構（42）は、各圧縮室（75,76,95,96）の吐出ポート（79,80,99,100）に対して吐出弁（82,83,102,103）が設けられており、吐出抵抗が比較的大きくなる。このため、第１圧縮機構（41）を第２圧縮機構（42）のような構成にすると、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）の両方で、吐出抵抗が大きくなってしまい、圧縮機（30）の運転効率が低下してしまう。これに対して、本実施形態１では、吐出弁がないスクロール式の圧縮機構を第１圧縮機構（41）に用いることで、吐出抵抗が小さくなるようにしている。従って、圧力脈動及び振動を抑制しつつ、運転効率がよい圧縮機（30）を実現することができる。
【０１０８】
また、圧力脈動及び振動を抑制することだけを考えるのであれば、第２圧縮機構（42）の各圧縮部（43,44）をスクロール式にすることも考えられる。しかし、第２圧縮機構（42）の各圧縮部（43,44）の両方をスクロール式にするためには、少なくとも一方の圧縮部（43,44）を軸貫通構造のスクロール式にする必要がある。この場合、その圧縮部（43,44）の外径が大きくなってしまい、圧縮機（30）の外径が大きくなってしまう。これに対して、本実施形態１の第２圧縮機構（42）は、外径が小さくなるように設計しやすいタイプの構造である。従って、第２圧縮機構（42）で外径が大型化することがない。このため、圧力脈動及び振動を抑制しつつ、コンパクトな圧縮機（30）を実現することができる。
【０１０９】
また、本実施形態１では、第２圧縮機構（42）が、それぞれが連続的に流体の吸入を行う第１圧縮部（43）及び第２圧縮部（44）を備えている。このため、多気筒で低振動の圧縮機（30）を実現することができる。
【０１１０】
また、第２圧縮機構（42）では、外側圧縮室（75,95）の容積変化の位相と内側圧縮室（76,96）の容積変化の位相とが１８０°ずれている。つまり、外側圧縮室（75,95）の圧力変動の位相と内側圧縮室（76,96）の圧力変動の位相とがずれている。このため、第２圧縮機構（42）を駆動するときのトルク変動幅（最大トルクと最小トルクの差）が、圧縮室が１つだけのロータリ式の圧縮機構に比べて、小さくなる。従って、第２圧縮機構（42）のトルク変動が低減されることによっても、振動を抑制することができる。
【０１１１】
また、本実施形態１では、吸入容積に対する吐出容積の比率が一定の第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機構となって、吸入容積に対する吐出容積の比率が吐出室（81,101）の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構となっている。このため、高段側圧縮機構では、冷媒回路（11）の高圧圧力が変動しても、吐出容積が変動することで、過圧縮損失や逆流損失が緩和される。また、低段側圧縮機構となる第１圧縮機構（41）の吐出容積に応じて、高段側圧縮機構となる第２圧縮機構（42）の吸入容積を適切に設計することで、第１圧縮機構（41）で生じる過圧縮損失や逆流損失を抑制することも可能である。従って、低段側圧縮機構及び高段側圧縮機構の両方で過圧縮損失や逆流損失が小さくなる圧縮機（30）を実現することが可能になる。
【０１１２】
また、スクロール式の圧縮機構は、一般的に隙間が多く、冷媒の漏れ量が多くなりやすい。このため、押し退け容積の小さい高段側圧縮機構にスクロール式の第１圧縮機構（41）を適用すると、冷媒の漏れの影響が大きく、運転効率が大きく低下してしまう。これに対して、本実施形態１では、第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機構に用いられている。このため、第１圧縮機構（41）における冷媒の漏れの影響が比較的小さく、冷媒漏れによる運転効率の低下を抑制することができる。
【０１１３】
また、第２圧縮機構（42）は、各圧縮室（75,76,95,96）の吐出ポート（79,80,99,100）に対して吐出弁（82,83,102,103）が設けられており、吐出弁がない第１圧縮機構（41）に比べて、吐出時間が短くなる。このため、押し退け容積の大きい低段側圧縮機構に第２圧縮機構（42）を適用すると、吐出抵抗が大きくなってしまう。これに対して、本実施形態１では、第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構に用いられている。このため、吐出ポート（79,80,99,100）から吐出される冷媒流量が、低段側圧縮機構に用いられる場合に比べて少なくなるので、吐出弁（82,83,102,103）による吐出抵抗を抑制することができる。
【０１１４】
また、本実施形態１では、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が１本の駆動軸（50）で機械的に連結されているが、容積比変更手段（60）によって吸入容積比Ｖｒを調節することが可能である。このため、容積比変更手段（60）によって吸入容積比Ｖｒを調節することで、中間圧力を調節することができる。従って、運転条件等に応じて中間圧力を最適な値に近づけることが可能になるので、運転効率の向上を図ることができる。
【０１１５】
また、本実施形態１では、容積比変更手段（60）によって中間圧力が調節されることで、第１圧縮機構（41）の運転圧力と第２圧縮機構（42）の運転圧力との比率に大きな差ができることが回避される。このため、各圧縮機構（41,42）のトルクが均一化されるので、さらに振動を抑制することができる。
【０１１６】
また、本実施形態１では、第１圧縮機構（41）が非対称渦巻き構造のスクロール式の圧縮機構により構成されているので、第１圧縮機構（41）において、第１圧縮室（53a）と第２圧縮室（53b）には、ほぼ同じ位置から冷媒が流入する。このため、一方の圧縮室（53a,53b）の吸入冷媒の流量が最小値になるタイミングと他方の圧縮室（53a,53b）の吸入冷媒の流量が最大値になるタイミングとがほぼ一致する。このため、第１圧縮機構（41）の吸入冷媒の流量変動が緩和される度合いが大きくなるので、吸入冷媒の流量変動が原因で生じる圧力脈動、及びその圧力脈動によって生じる振動を効果的に抑制することができる。
【０１１７】
また、本実施形態１では、圧力脈動が大きくなりやすい二酸化炭素を圧縮する圧縮機（30）の第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）が、連続的に冷媒の吸入を行うように構成されている。このため、圧力脈動及び圧力脈動による振動の抑制効果として、大きな効果を得ることできる。
【０１１８】
なお、本実施形態１では、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）の両方が、運転圧力比・運転圧力差が比較的小さくなる構造になっている。このため、作動圧力が高い二酸化炭素を圧縮する場合であっても、スラスト軸受の大型化、それに伴う圧縮機構（41,42）の大径化を抑制することができる。
【０１１９】
また、本実施形態１では、第２圧縮機構（42）で圧縮された全ての冷媒が電動機（47）を通過する。冷媒が電動機（47）を通る際には、冷媒に含まれる冷凍機油の一部が、電動機（47）に付着することによって、冷媒から分離される。従って、より多くの冷凍機油を冷媒から分離することが可能である。
【０１２０】
−実施形態１の変形例１−
この変形例１では、図９に示すように、低段吐出管（32）に、中間冷却器（19）に接続されている。中間冷却器（19）の近傍には、冷却用ファン（20）が設置されている。中間冷却器（19）では、冷却用ファン（20）によって送られる室外空気と冷媒との間で熱交換が行われる。この変形例１では、第１圧縮機構（41）から第２圧縮機構（42）へ向かう冷媒が、中間冷却器（19）によって冷却される。冷却手段（61）は、インジェクション管（26）及び中間冷却器（19）により構成されている。なお、冷媒回路（11）にインジェクション管（26）を設けずに、冷却手段（61）が中間冷却器（19）だけにより構成されていてもよい。
【０１２１】
−実施形態１の変形例２−
この変形例２では、容積比変更手段（60）が、第２圧縮機構（42）に向かう冷媒を第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）とに分けて各圧縮部（43,44）で冷媒を圧縮する並列圧縮状態と、第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）のうち第２圧縮部（44）のみで冷媒を圧縮する気筒休止状態とに切り換えることによって、第２圧縮機構（42）の吸入容積を調節する。
【０１２２】
具体的に、容積比変更手段（60）は、図１０に示すように、三路切換弁（60）により構成されている。三路切換弁（60）は、第１ポート（P1）が連絡吐出管（35）に接続され、第２ポート（P2）が連絡吸入管（36）に接続され、第３ポート（P3）が第１高段吸入管（33）に接続されている。三路切換弁（62）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とが連通する第１状態と、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とが連通する第２状態とが切換自在に構成されている。
【０１２３】
また、変形例２では、第１圧縮機構（41）の吸入容積Ｖ１と、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２と、第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３との比率が、下記の式４の値に設定されている。なお、これらの吸入容積の間には、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ２の関係が成立している。
【０１２４】
Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝１．０：０．３：０．４    （式４）
三路切換弁（62）が第１状態に設定されると並列圧縮状態になる。この変形例２では、冷房運転時に並列圧縮状態に設定される。
【０１２５】
並列圧縮状態では、第１圧縮機構（41）で圧縮された後に中間冷却器（19）で冷却された冷媒が、上記実施形態１の並列圧縮状態と同様に、図１０に示すように、第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）とに分配されて、各圧縮部（43,44）でそれぞれで圧縮される。各圧縮部（43,44）で圧縮された冷媒は、合流した後に、高段吐出管（37）から吐出される。並列圧縮状態では、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２と第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３の合計値が、第２圧縮機構（42）の吸入容積になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは下記の式５で表される。
【０１２６】
Ｖｒ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／Ｖ１    （式５）
一方、三路切換弁（62）が第２状態に設定されると気筒休止状態になる。この変形例２では、暖房運転時に気筒休止状態に設定される。
【０１２７】
気筒休止状態では、第１圧縮部（43）が、図１１に示すように、自ら吐出した冷媒を吸入して、圧縮することなく吐出する。このため、第１圧縮機構（41）で圧縮された後に中間冷却器（19）で冷却された冷媒は、第２圧縮部（44）のみで圧縮される。この場合、第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３が、第２圧縮機構（42）の吸入容積になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは下記の式６で表される。
【０１２８】
Ｖｒ＝Ｖ３／Ｖ１    （式６）
なお、第２状態が第１圧縮部（43）のみで冷媒を圧縮する状態になるように、冷媒回路（11）が構成されていてもよい。
【０１２９】
−実施形態１の変形例３−
この変形例３では、容積比変更手段（60）が、第２圧縮機構（42）において第１圧縮部（43）、第２圧縮部（44）の順番で冷媒を圧縮する直列圧縮状態と、第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）のうち第２圧縮部（44）のみで冷媒を圧縮する気筒休止状態とに切り換えることによって、第２圧縮機構（42）の吸入容積を調節する。容積比変更手段（60）は、図１２に示すように、開閉自在の電磁弁（60）により構成されている。
【０１３０】
電磁弁（60）が閉状態に設定されると、図１２に示すように、直列圧縮状態になる。直列圧縮状態では、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２が第２圧縮機構（42）の吸入容積になる。一方、電磁弁（60）が開状態に設定されると、図１３に示すように、気筒休止状態になる。気筒休止状態では、第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３（Ｖ３＜Ｖ２）が第２圧縮機構（42）の吸入容積になる。この変形例３では、冷房運転時に直列圧縮状態に設定され、暖房運転時中に気筒休止状態に設定される。
【０１３１】
−実施形態１の変形例４−
上記実施形態１では、第１空間（45）及び第２空間（46）の圧力が高圧圧力になるが、第１空間（45）及び第２空間（46）の圧力が中間圧力になるように、圧縮機（30）を構成してもよい。この場合、第１圧縮機構（41）から吐出された冷媒が、ケーシング（40）内における第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）の間の空間に供給される。そして、高段吐出管（37）を設けずに、第１圧縮部（43）の吐出冷媒と第２圧縮部（44）の吐出冷媒とがケーシング（40）の外側で合流して放熱器へ導入されるように、第２圧縮機構（42）に冷媒配管が接続される。
【０１３２】
《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。以下では、実施形態１と異なる点について説明する。
【０１３３】
実施形態２では、常に、第１圧縮機構（41）、第１圧縮部（43）、第２圧縮部（44）の順番で冷媒が圧縮されるように、圧縮機（30）が冷媒回路（11）に接続されている。
【０１３４】
具体的に、図１４に示すように、低段吐出管（32）が第１高段吸入管（33）に接続されている。また、連絡吐出管（35）が第２高段吸入管（34）に接続されている。なお、圧縮機（30）には、連絡吸入管（36）は設けられていない。
【０１３５】
また、本実施形態２では、第１圧縮機構（41）の吸入容積Ｖ１と、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２と、第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３との比率が、下記の式７の値に設定されている。なお、これらの吸入容積の間には、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係が成立している。
【０１３６】
Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝１．０：０．７：０．４５    （式７）
また、第１圧縮機構（41）の吐出容積Ｖ４は、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２と同じ値になっている。なお、第１圧縮機構（41）の吐出容積Ｖ４は、第１圧縮機構（41）と第１圧縮部（43）との間にインジェクション管（26）からの冷媒を常に導入する場合は、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２よりも小さな値に設定する方が好ましく、第１圧縮機構（41）と第１圧縮部（43）との間に中間冷却器（19）を設ける場合は、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２よりも大きな値に設定する方が好ましい。
【０１３７】
また、冷媒回路（11）には、冷却切換手段（62）を構成する三路切換弁（62）が設けられている。三路切換弁（62）は、冷却手段（61）を構成するインジェクション管（26）によって第１圧縮機構（41）から第２圧縮機構（42）へ流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、インジェクション管（26）によって第１圧縮部（43）から第２圧縮部（44）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態とに切り換える。
【０１３８】
三路切換弁（62）では、第１ポート（P1）がインジェクション管（26）に接続され、第２ポート（P2）が第１圧縮機構（41）と第１圧縮部（43）との間に接続され、第３ポート（P3）が第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）との間に接続されている。三路切換弁（62）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とが連通する第１状態と、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とが連通する第２状態とが切換自在に構成されている。
【０１３９】
三路切換弁（62）が第１状態に設定されると、第１冷却状態に設定される。この実施形態２では、冷房運転時に第１冷却状態に設定される。第１冷却状態では、図１４に示すように、インジェクション管（26）からの冷媒が第１圧縮機構（41）と第１圧縮部（43）との間に供給される。その結果、第１圧縮機構（41）から第１圧縮部（43）へ向かう冷媒の温度が低下する。
【０１４０】
一方、三路切換弁（62）が第２状態に設定されると、第２冷却状態に設定される。この実施形態２では、暖房運転時に第２冷却状態に設定される。第２冷却状態では、図１５示すように、インジェクション管（26）からの冷媒が第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）との間に供給される。その結果、第１圧縮部（43）から第２圧縮部（44）へ向かう冷媒の温度が低下する。
【０１４１】
−実施形態２の効果−
本実施形態２では、インジェクション管（26）によって第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）の間を流れる冷媒の温度を低下させる第１冷却状態と、インジェクション管（26）によって第２圧縮機構（42）における圧縮部（43,44）間を流れる冷媒の温度を低下させる第２冷却状態とに、三路切換弁（62）が切り換える。三路切換弁（62）が第２状態から第１状態へ切り換えると、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）の間に、インジェクション管（26）から流入する冷媒が加わるので、第１圧縮機構（41）から吐出される冷媒の流量が減少する。その結果、第１圧縮機構（41）から吐出される冷媒の圧力が増加する。つまり、中間圧力が増加する。一方、三路切換弁（62）が第１状態から第２状態へ切り換えると、中間圧力は低下する。このように、三路切換弁（62）によって２つの状態を切り換えることで中間圧力が変化する。従って、運転条件等に応じて中間圧力を最適な値に近づけることが可能になるので、運転効率の向上を図ることができる。
【０１４２】
また、本実施形態２では、冷房運転時に第１冷却状態に設定され、暖房運転時に第２冷却状態に設定される。冷房運転時は、冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との高低差圧が比較的小さくなるので、インジェクション管（26）によって冷却される冷媒の圧力が冷凍サイクルの高圧圧力寄りの値とならないように、第１冷却状態に設定される。暖房運転時は、上記高低差圧が比較的大きくなるので、インジェクション管（26）によって冷却される冷媒の圧力が冷凍サイクルの低圧圧力寄りの値とならないように、第２冷却状態に設定される。その結果、冷房運転でも暖房運転でも、インジェクション管（26）によって冷却される冷媒の圧力は、冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力の平均値寄りの値となるので、圧縮機（30）の入力が効率的に削減される。
【０１４３】
−実施形態２の変形例１−
この変形例１では、常に、第１圧縮部（43）、第２圧縮部（44）、第１圧縮機構（41）の順番で冷媒が圧縮されるように、圧縮機（30）が冷媒回路（11）に接続されている。
【０１４４】
具体的に、図１６に示すように、第２圧縮機構（42）の第１圧縮部（43）の吸入側には、第１低段吸入管（131）が接続されている。第１圧縮部（43）の吐出側には、第１低段吐出管（132）が接続されている。また、第２圧縮機構（42）の第２圧縮部（44）の吸入側には、第２低段吸入管（133）が接続されている。第２低段吸入管（133）は第１低段吐出管（132）に接続されている。第２圧縮機構（42）の第２圧縮部（44）の吐出側は、第１空間（45）及び第２空間（46）を介して、第２低段吐出管（134）に連通している。また、第１圧縮機構（41）の吸入側には、高段吸入管（135）が接続されている。第１圧縮機構（41）の吐出側には、高段吐出管（136）が接続されている。
【０１４５】
また、この変形例１では、第１圧縮機構（41）の吸入容積Ｖ１と、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２と、第２圧縮部（44）の吸入容積Ｖ３との比率が、下記の式８の値に設定されている。なお、これらの吸入容積の間には、Ｖ２＞Ｖ３＞Ｖ１の関係が成立している。
【０１４６】
Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝０．６：１．０：０．８    （式８）
この変形例１では、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）とが連通する第１状態に三路切換弁（62）が切り換えられると、インジェクション管（26）からの冷媒が第１圧縮部（43）と第２圧縮部（44）との間に供給される。その結果、第１圧縮部（43）から第２圧縮部（44）へ向かう冷媒の温度が低下する第２冷却状態になる。
【０１４７】
一方、第１ポート（P1）と第３ポート（P3）とが連通する第２状態に三路切換弁（62）が切り換えられると、インジェクション管（26）からの冷媒が第２圧縮部（44）と第１圧縮機構（41）との間に供給される。その結果、第２圧縮部（44）から第１圧縮機構（41）へ向かう冷媒の温度が低下する第１冷却状態になる。
【０１４８】
この変形例１では、三路切換弁（62）が第１状態から第２状態へ切り換えられると、第２圧縮機構（42）と第１圧縮機構（41）の間に、インジェクション管（26）から流入する冷媒が加わるので、中間圧力が増加する。一方、三路切換弁（62）が第２状態から第１状態へ切り換えられると、中間圧力は低下する。このように、三路切換弁（62）によって２つの状態を切り換えることで中間圧力が変化する。従って、運転条件等に応じて中間圧力を最適な値に近づけることが可能になるので、運転効率の向上を図ることができる。
【０１４９】
また、この変形例１では、冷房運転時に第２冷却状態に設定され、暖房運転時に第１冷却状態に設定される。冷房運転時は、冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との高低差圧が比較的小さくなるので、インジェクション管（26）によって冷却される冷媒の圧力が冷凍サイクルの高圧圧力寄りの値とならないように、第２冷却状態に設定される。暖房運転時は、上記高低差圧が比較的大きくなるので、インジェクション管（26）によって冷却される冷媒の圧力が冷凍サイクルの低圧圧力寄りの値とならないように、第１冷却状態に設定される。その結果、冷房運転でも暖房運転でも、インジェクション管（26）によって冷却される冷媒の圧力は、冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力の平均値寄りの値となるので、圧縮機（30）の入力が効率的に削減される。
【０１５０】
−実施形態２の変形例２−
この変形例２では、図１７に示すように、インジェクション管や中間冷却器等の冷却手段（61）が設けられていない。この変形例２では、第１圧縮機構（41）の吐出容積Ｖ４は、第１圧縮部（43）の吸入容積Ｖ２と同じ値になっている。このため、低段側圧縮機構及び高段側圧縮機構の両方で過圧縮損失や逆流損失が小さくなる。
【０１５１】
《その他の実施形態》
上述した各実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【０１５２】
上記実施形態について、冷媒回路（11）に充填される冷媒が二酸化炭素以外の冷媒（例えばフロン冷媒）であってもよい。
【０１５３】
また、上記実施形態について、第１圧縮機構（41）の吐出ポート（57）に吐出弁を設けてもよい。この場合、冷却手段（61）による冷却効果が少ない場合に、逆流損失を低減させることが可能である。
【０１５４】
また、上記実施形態について、容積比変更手段（60）が、第１圧縮機構（41）が低段側圧縮機となって第２圧縮機構（42）が高段側圧縮機構となる状態と、第２圧縮機構（42）が低段側圧縮機となって第１圧縮機構（41）が高段側圧縮機構となる状態とに切り換えることによって、吸入容積比を変更するように構成されていてもよい。
【０１５５】
また、上記実施形態について、第１圧縮機構（41）が、固定側ラップ（51a）の巻き数と可動側ラップ（52a）の巻き数とが等しい対称渦巻き構造であってもよい。
【０１５６】
また、上記実施形態について、第２圧縮機構（42）の各圧縮部（43,44）が、シリンダ（72,92）とピストン（70,90）のうちシリンダ（72,92）が偏心回転運動を行うように構成されていてもよい。
【０１５７】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
以上説明したように、本発明は、流体の多段圧縮を行う圧縮機及びその圧縮機を備えた冷凍装置について有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】実施形態１に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。
【図２】実施形態１に係る圧縮機の縦断面図である。
【図３】実施形態１に係る第１圧縮機構の横断面図である。
【図４】実施形態１に係る第１圧縮機構の動作を表す横断面図である。
【図５】実施形態１に係る第２圧縮機構の横断面図である。
【図６】実施形態１に係る第２圧縮機構の動作を表す横断面図である。
【図７】実施形態１に係る冷凍装置の冷房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図８】実施形態１に係る冷凍装置の暖房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図９】実施形態１の変形例１に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。
【図１０】実施形態１の変形例２に係る冷凍装置の冷房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図１１】実施形態１の変形例２に係る冷凍装置の暖房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図１２】実施形態１の変形例３に係る冷凍装置の冷房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図１３】実施形態１の変形例３に係る冷凍装置の暖房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図１４】実施形態２に係る冷凍装置の冷房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図１５】実施形態２に係る冷凍装置の暖房運転時の冷媒の流れを表す配管系統図である。
【図１６】実施形態２の変形例１に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。
【図１７】実施形態２の変形例２に係る冷凍装置の冷媒回路の配管系統図である。
【符号の説明】
【０１６０】
３０          圧縮機
４１          第１圧縮機構
４２          第２圧縮機構
４３          第１圧縮部
４１          第２圧縮部
５１          固定スクロール
５２          可動スクロール
７０，９０    ピストン
７２，９２    シリンダ
７４，９４    シリンダ室
７５，９５    外側圧縮室
７６，９６    内側圧縮室
７８，９８    吸入通路
【図１】
2010156244.tif 000003
【図２】
2010156244.tif 000004
【図３】
2010156244.tif 000005
【図４】
2010156244.tif 000006
【図５】
2010156244.tif 000007
【図６】
2010156244.tif 000008
【図７】
2010156244.tif 000009
【図８】
2010156244.tif 000010
【図９】
2010156244.tif 000011
【図１０】
2010156244.tif 000012
【図１１】
2010156244.tif 000013
【図１２】
2010156244.tif 000014
【図１３】
2010156244.tif 000015
【図１４】
2010156244.tif 000016
【図１５】
2010156244.tif 000017
【図１６】
2010156244.tif 000018
【図１７】
2010156244.tif 000019