JP2010084559A - 二段圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を備える二段圧縮機において、二段圧縮機を駆動するのに要する動力を削減する。
【解決手段】二段圧縮機（30）では、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）が一本の駆動軸（50）に係合する。低段側圧縮機構（41）の中間吐出管（37）と高段側圧縮機構（42）の中間吸入管（38）を繋ぐ接続用配管（39）には、ガスインジェクション用配管（28）が接続される。高段側圧縮機構（42）は、低段側圧縮機構（41）とガスインジェクション用配管（28）の両方から中間圧冷媒を吸入する。低段側圧縮機構（41）では、リアヘッド（90）に低段側吐出ポート（93）と高段側吐出弁（94）が一つずつ設けられる。高段側圧縮機構（42）では、フロントヘッド（80）と高段側シリンダ（70）のそれぞれに、高段側吐出ポート（84,87）と高段側吐出弁（85,88）が一つずつ設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構で冷媒を順に圧縮する二段圧縮機に関するものである。

従来より、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを備える二段圧縮機が知られている。特許文献１や特許文献２に開示されているように、この二段圧縮機は、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路に接続され、冷媒回路内の冷媒を圧縮する。

例えば特許文献１に開示されている二段圧縮機において、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構は、何れもロータリ式流体機械によって構成されている。また、この二段圧縮機には、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の間に中間圧の冷媒を導入するためのインジェクション管が設けられている。この二段圧縮機において、低段側圧縮機構は、吸入した低圧冷媒を中間圧にまで圧縮して吐出する。一方、高段側圧縮機構は、低段側圧縮機構から吐出された中間圧冷媒と、インジェクション管から供給された中間圧冷媒とを吸入し、吸入した冷媒を高圧にまで圧縮して吐出する。

特許文献１の二段圧縮機では、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の両方が一本の駆動軸に係合しており、低段側圧縮機と高段側圧縮機が常に同じ回転速度で駆動される。このため、単位時間当たりに低段側圧縮機構が吸入する冷媒の体積と、単位時間当たりに高段側圧縮機構が吸入する冷媒の体積との比は、常に一定となる。

特許文献１に開示された二段圧縮機において低段側及び高段側の圧縮機構を構成するロータリ式流体機械には、吐出ポートが一つずつ形成されると共に、それぞれの吐出ポートを開閉するための吐出弁が設けられる。この吐出弁としては、例えば特許文献３に開示されているようなリード弁が用いられる。このリード弁からなる吐出弁において、平板状に形成された弁体は、その先端部分が吐出ポートを覆うように設置される。この弁体の前面には、圧縮室の内圧が作用する。一方、弁体の背面には、低段側圧縮機構の吐出弁の場合には中間圧が作用し、高段側圧縮機構の吐出弁の場合には高圧が作用する。そして、圧縮室の内圧が弁体の背面に作用する圧力よりも高くなると、弁体が変形して吐出ポートから圧縮された冷媒が吐出される。
特開２０００−０８７８９２号公報 特開２００７−２３２２６３号公報 特開２００８−００２３８７号公報

ところで、高段側圧縮機構が低段側圧縮機構だけから冷媒を吸入する二段圧縮機では、低段側圧縮機構から吐出される冷媒の質量流量と、高段側圧縮機構から吐出される冷媒の質量流量とが等しくなる。冷媒の密度は圧力が高くなるにつれて大きくなるため、この二段圧縮機では、高段側圧縮機構から吐出される冷媒の体積流量が低段側圧縮機構から吐出される冷媒の体積流量よりも小さくなる。このため、高段側圧縮機構では、その吐出ポートの開口面積がそれ程大きくなくても、吐出ポートを通過する際の冷媒の圧力損失は低く抑えられる。

ところが、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の間へ中間圧冷媒を導入する動作（いわゆる中間圧インジェクション動作）を行う二段圧縮機では、高段側圧縮機構が低段側圧縮機構とインジェクション管の両方から中間圧冷媒を吸入するため、高段側圧縮機構から吐出される冷媒の質量流量が低段側圧縮機構から吐出される冷媒の質量流量よりも多くなる。そのため、高段側と低段側の各圧縮機構から吐出される冷媒の体積流量の差が小さくなる。従って、中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機では、高段側圧縮機構の吐出ポートを通過する際の冷媒の圧力損失を低く抑えるために、高段側圧縮機構の吐出ポートの開口面積を比較的大きくすることが必要となる。

ここで、冷凍装置で行われる冷凍サイクルにおいて、その低圧と高圧の値は、冷凍装置の運転条件によって決まる。例えば、冷凍装置の一種である空調機が暖房運転を行っている場合において、そこで行われる冷凍サイクルの低圧の値は室外空気の温度に応じて決まり、その高圧の値は室内空気の温度に応じて決まる。

一方、詳しい理由は後述するが、特許文献１に記載されているような二段圧縮機（即ち、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構が一本の駆動軸によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機）が接続された冷媒回路では、そこで行われる冷凍サイクルの低圧が低くなると、それに伴って中間圧も低下してしまうこのため、冷凍サイクルの低圧が低くなると、二段圧縮機では、低段側圧縮機構における吸入圧力と吐出圧力の差はそれ程大きくならないのに対し、高段側圧縮機構における吸入圧力と吐出圧力の差は拡大してゆくことになる。

このように、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構が一本の駆動軸によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機では、高段側圧縮機構における吸入圧力と吐出圧力の差が非常に大きくなる場合があるにも拘わらず、高段側圧縮機構の吐出ポートを通過する際の冷媒の圧力損失を低く抑えるために、高段側圧縮機構の吐出ポートの開口面積をある程度大きくしなければならない。一方、吐出ポートを開閉する吐出弁に作用する力は、吐出弁の前面と背面に作用する圧力の差と、吐出ポートの開口面積とに比例する。そして、この種の二段圧縮機の高段側圧縮機構では、吐出弁の前面側と背面側の圧力差と吐出ポートの開口面積の両方が大きくなるため、吐出弁に作用する力が大きくなる。従って、この種の二段圧縮機では、高段側圧縮機構に設けられる吐出弁の強度を、低段側圧縮機構に設けられる吐出弁の強度よりも高くすることが必要となる。

しかしながら、吐出弁の強度を高くすると、吐出弁を開くために必要な力が増加し、冷媒が吐出弁を押し開けて流出する際の抵抗が大きくなってしまう。このため、高段側圧縮機構では冷凍サイクルの高圧よりも大幅に高い圧力にまで冷媒を圧縮しなければならなくなり、二段圧縮機を駆動するのに要する動力が嵩むという問題が生じる。

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、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構が一本の駆動軸によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機において、二段圧縮機を駆動するのに要する動力を削減することにある。

第１の発明は、低圧冷媒を吸入して圧縮する低段側圧縮機構（41）と、該低段側圧縮機構（41）から吐出された冷媒を吸入して圧縮する高段側圧縮機構（42）と、上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（42）の両方に係合する駆動軸（50）と、上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（42）の間に中間圧冷媒を導入するためのインジェクション用ポート（28）とを備え、冷凍サイクルを行う冷媒回路（15）に接続される二段圧縮機を対象としている。そして、上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（42）のそれぞれが、圧縮室（66,76）に開口して該圧縮室（66,76）から圧縮された冷媒を流出させるための吐出ポート（84,87,93）と、該吐出ポート（84,87,93）を開閉するための吐出弁（85,88,94）とを備える回転式流体機械によって構成されており、上記高段側圧縮機構（42）に設けられた吐出ポート（84,87）の数が、上記低段側圧縮機構（41）に設けられた吐出ポート（93）の数よりも多くなっているものである。

第１の発明では、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）の両方が、一本の駆動軸（50）によって駆動される。低段側圧縮機構（41）は、吸入した低圧冷媒を中間圧にまで圧縮して吐出する。低段側圧縮機構（41）において圧縮された冷媒は、吐出弁（94）を押し開けて吐出ポート（93）を通って低段側圧縮機構（41）から吐出される。一方、高段側圧縮機構（42）は、低段側圧縮機構（41）から吐出された中間圧冷媒と、インジェクション用ポート（28）へ導入された中間圧冷媒とを吸入し、吸入した中間圧冷媒を高圧にまで圧縮して吐出する。高段側圧縮機構（42）において圧縮された冷媒は、吐出弁（85,88）を押し開け、吐出ポート（84,87）を通って高段側圧縮機構（42）から吐出される。

第１の発明において、高段側圧縮機構（42）に設けられた吐出ポート（84,87）の数は、低段側圧縮機構（41）に設けられた吐出ポート（93）の数よりも多くなっている。このため、仮に、高段側圧縮機構（42）における吐出ポート（84,87）の開口面積の合計値が、低段側圧縮機構（41）における吐出ポート（93）の開口面積の合計値と同程度となっていたとしても、高段側圧縮機構（42）における個々の吐出ポート（84,87）の開口面積は、低段側圧縮機構（41）における吐出ポート（93）の開口面積よりも小さくなり得る。そして、高段側圧縮機構（42）における各吐出ポート（84,87）の開口面積が小さく抑えられると、各吐出ポート（84,87）を開閉する吐出弁（85,88）に作用する力も小さく抑えられる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記低段側圧縮機構（41）には吐出ポート（93）が一つ設けられ、上記高段側圧縮機構（42）には吐出ポート（84,87）が複数設けられる一方、上記高段側圧縮機構（42）に設けられた各吐出ポート（84,87）の開口面積が、上記低段側圧縮機構（41）に設けられた吐出ポート（93）の開口面積の７０％以下となっているものである。

第２の発明では、高段側圧縮機構（42）に設けられた個々の吐出ポート（84,87）の開口面積が、低段側圧縮機構（41）に一つだけ設けられた吐出ポート（93）の開口面積の７０％以下となっている。つまり、この発明では、「高段側圧縮機構（42）の吐出弁（85,88）の前面と背面に作用する圧力の差」が「低段側圧縮機構（41）の吐出弁（94）の前面と背面に作用する圧力の差」よりも大きくなり得る点を考慮し、高段側圧縮機構（42）の各吐出ポート（84,87）の開口面積を、低段側圧縮機構（41）の吐出ポート（93）の開口面積の７０％以下に抑えることで、高段側圧縮機構（42）の吐出弁（85,88）に作用する力と低段側圧縮機構（41）の吐出弁（94）に作用する力の差を小さくしている。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記高段側圧縮機構（42）を構成する回転式流体機械は、シリンダ（70）と、該シリンダ（70）の両端部を閉塞する一対の閉塞部材（80,95）と、上記シリンダ（70）内に収容されて偏心回転するピストン（73）と、上記シリンダ（70）の内周面と上記ピストン（73）の外周面との間に形成された圧縮室（76）を高圧側と低圧側に区画するブレード（74）とを備えるロータリ式流体機械であり、上記高段側圧縮機構（42）では、上記一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方と上記シリンダ（70）に上記吐出ポート（84,87）が少なくとも一つずつ形成されるものである。

第４の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記高段側圧縮機構（42）を構成する回転式流体機械は、シリンダ（70）と、該シリンダ（70）の両端部を閉塞する一対の閉塞部材（80,95）と、上記シリンダ（70）内に収容されて偏心回転するピストン（73）と、上記シリンダ（70）の内周面と上記ピストン（73）の外周面との間に形成された圧縮室（76）を高圧側と低圧側に区画するブレード（74）とを備えるロータリ式流体機械であり、上記高段側圧縮機構（42）では、上記一対の閉塞部材（80,95）のそれぞれに上記吐出ポート（84,87）が少なくとも一つずつ形成されるものである。

第５の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記高段側圧縮機構（42）を構成する回転式流体機械は、シリンダ（70）と、該シリンダ（70）の両端部を閉塞する一対の閉塞部材（80,95）と、上記シリンダ（70）内に収容されて偏心回転するピストン（73）と、上記シリンダ（70）の内周面と上記ピストン（73）の外周面との間に形成された圧縮室（76）を高圧側と低圧側に区画するブレード（74）とを備えるロータリ式流体機械であり、上記高段側圧縮機構（42）では、上記一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方だけに上記吐出ポート（84,87）が形成されるものである。

第３，第４及び第５の各発明では、高段側圧縮機構（42）がロータリ式流体機械によって構成される。この高段側圧縮機構（42）では、両端が閉塞部材（80,95）によって閉塞されたシリンダ（70）内にピストン（73）が収容され、シリンダ（70）内でピストン（73）が偏心回転することによって圧縮室（76）の容積が変化する。第３の発明の高段側圧縮機構（42）において、複数の吐出ポート（84,87）は、その一部が一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方に形成され、残りがシリンダ（70）に形成される。第４の発明の高段側圧縮機構（42）において、複数の吐出ポート（84,87）は、その一部が一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方に形成され、残りが一対の閉塞部材（80,95）のうちの他方に形成される。第５の発明の高段側圧縮機構（42）において、複数の吐出ポート（84,87）は、その全てが一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方に形成される。

第６の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（42）は、上記冷媒回路（15）に冷媒として充填された二酸化炭素を吸入して圧縮する一方、上記高段側圧縮機構（42）は、吸入した二酸化炭素をその臨界圧力よりも高い圧力にまで圧縮するものである。

第６の発明の二段圧縮機（30）は、二酸化炭素が冷媒として充填された冷媒回路（15）に接続される。高段側圧縮機構（42）は、吸入した二酸化炭素をその臨界圧力よりも高い圧力にまで圧縮し、圧縮した二酸化炭素を吐出ポート（84,87）を通じて吐出する。

上述したように、本発明の二段圧縮機（30）のような“低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）が一本の駆動軸（50）によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機（30）”では、高段側圧縮機構（42）における吸入圧力と吐出圧力の差が非常に大きくなる場合があるにも拘わらず、高段側圧縮機構（42）の吐出ポート（84,87）を通過する際の冷媒の圧力損失を低く抑えるために、高段側圧縮機構（42）の吐出ポート（84,87）の開口面積をある程度大きくしなければならない。

それに対し、本発明の二段圧縮機（30）では、高段側圧縮機構（42）に設けられた吐出ポート（84,87）の数が、低段側圧縮機構（41）に設けられた吐出ポート（93）の数よりも多くなっている。このため、高段側圧縮機構（42）における各吐出ポート（84,87）の開口面積の合計値を充分に大きくすることによって、高段側圧縮機構（42）から吐出される際の冷媒の圧力損失を低く抑えられると同時に、高段側圧縮機構（42）における個々の吐出ポート（84,87）の開口面積を小さくすることによって、各吐出ポート（84,87）を開閉する吐出弁（85,88）に作用する力を小さく抑えられる。その結果、高段側圧縮機構（42）の吐出ポート（84,87）を開閉する吐出弁（85,88）に要求される強度を低く抑えることができる。

このように、本発明によれば、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）が一本の駆動軸（50）によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機（30）においても、高段側圧縮機構（42）の吐出弁（85,88）の強度を低く抑えることができる。その結果、吐出弁（85,88）を開くために必要な力を小さく抑えることができ、冷媒が吐出弁（85,88）を押し開けて高段側圧縮機構（42）から流出する際の抵抗を低く抑えることができる。従って、本発明によれば、高段側圧縮機構（42）において圧縮された冷媒と、二段圧縮機（30）が接続された冷媒回路（15）で行われる冷凍サイクルの高圧との差を小さくすることができ、二段圧縮機（30）を駆動するのに要する動力を削減することができる。

上記第２の発明の二段圧縮機（30）では、高段側圧縮機構（42）に設けられた個々の吐出ポート（84,87）の開口面積が、低段側圧縮機構（41）に一つだけ設けられた吐出ポート（93）の開口面積の７０％以下となっている。従って、この発明によれば、高段側圧縮機構（42）の吐出弁（85,88）に作用する力と低段側圧縮機構（41）の吐出弁（94）に作用する力の差を充分に小さくすることができ、高段側圧縮機構（42）の吐出弁（85,88）の強度を低段側圧縮機構（41）の吐出弁（94）の強度と同程度にすることが可能となる。

上記第３及び第４の各発明において、高段側圧縮機構（42）では、複数の吐出ポート（84,87）のうちの一部と残りが別々の部材に形成されている。このため、全ての吐出ポート（84,87）が一つの部材に形成される場合に比べると、これら第３又は第４の発明の高段側圧縮機構（42）では、各吐出ポート（84,87）の位置をブレード（74）に近付けることができる。

上記第５の発明の高段側圧縮機構（42）では、一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方に全ての吐出ポート（84,87）が形成されている。このため、吐出ポート（84,87）の形成されていない閉塞部材（80,95）やシリンダ（70）の構成は従来のものから変更することなく、高段側圧縮機構（42）に複数の吐出ポート（84,87）を形成することができる。

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。

《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。ここでは、先ず、本実施形態の二段圧縮機（30）が設けられた空調機（10）について説明し、次に、本実施形態の二段圧縮機（30）の詳細について説明する。

〈空調機〉
本実施形態の二段圧縮機（30）が設けられた空調機（10）について、図１を参照しながら説明する。この空調機（10）は、いわゆるセパレート型のものであって、室外ユニット（11）と室内ユニット（12）を一台ずつ備えている。なお、この空調機（10）には、複数台の室内ユニット（12）が設けられていてもよい。

室外ユニット（11）には、室外回路（16）が収容されている。室内ユニット（12）には、室内回路（17）が収容されている。この空調機（10）では、室外回路（16）と室内回路（17）を連絡配管（18,19）で接続することによって冷媒回路（15）が構成されている。この冷媒回路（15）には、二酸化炭素（ＣＯ_２）が冷媒として充填されている。

室外回路（16）には、二段圧縮機（30）と、四方切換弁（20）と、ブリッジ回路（22）と、液側閉鎖弁（23）と、ガス側閉鎖弁（24）とが設けられている。二段圧縮機（30）は、その吐出管（36）が四方切換弁（20）の第１のポートに接続され、その吸入管（35）が四方切換弁（20）の第２のポートに接続されている。四方切換弁（20）の第３のポートは、室外熱交換器（21）のガス側端に接続されている。室外熱交換器（21）の液側端は、ブリッジ回路（22）に接続されている。液側閉鎖弁（23）は、ブリッジ回路（22）に接続されている。四方切換弁（20）の第４のポートは、ガス側閉鎖弁（24）に接続されている。

ブリッジ回路（22）には、四つの逆止弁（22a〜22d）が設けられている。このブリッジ回路（22）では、第１逆止弁（22a）の流出側と第２逆止弁（22b）の流入側とが接続され、第２逆止弁（22b）の流出側と第３逆止弁（22c）の流出側とが接続され、第３逆止弁（22c）の流入側と第４逆止弁（22d）の流出側が接続され、第４逆止弁（22d）の流入側と第１逆止弁（22a）の流入側とが接続されている。ブリッジ回路（22）では、第１逆止弁（22a）と第２逆止弁（22b）の間に室外熱交換器（21）の液側端が接続され、第３逆止弁（22c）と第４逆止弁（22d）の間に液側閉鎖弁（23）が接続されている。

また、室外回路（16）には、第１膨張弁（25）と、第２膨張弁（26）と、気液分離器（27）と、ガスインジェクション用配管（28）とが設けられている。気液分離器（27）は、縦長円筒形の密閉容器状に形成されており、流入した気液二相状態の冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離する。気液分離器（27）の頂部は、第１膨張弁（25）を介して、ブリッジ回路（22）における第２逆止弁（22b）と第３逆止弁（22c）の間に接続されている。気液分離器（27）の底部は、第２膨張弁（26）を介して、ブリッジ回路（22）における第４逆止弁（22d）と第１逆止弁（22a）の間に接続されている。ガスインジェクション用配管（28）は、その一端が気液分離器（27）の頂部に接続され、その他端が二段圧縮機（30）の接続用配管（39）に接続されている。

室外熱交換器（21）は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器であって、冷媒を室外空気と熱交換させる。四方切換弁（20）は、第１のポートと第３のポートが連通し且つ第２のポートと第４のポートが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートが第４のポートと連通し且つ第２のポートが第３のポートと連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換え可能となっている。二段圧縮機（30）の詳細については後述する。

室内回路（17）には、室内熱交換器（29）が設けられている。室内回路（17）は、その一端が液側連絡配管（18）を介して液側閉鎖弁（23）に接続され、その他端がガス側連絡配管（19）を介してガス側閉鎖弁（24）に接続されている。室内熱交換器（29）は、フィン・アンド・チューブ型の空気熱交換器であって、冷媒を室内空気と熱交換させる。

〈二段圧縮機〉
本実施形態の二段圧縮機（30）について説明する。

図２に示すように、本実施形態の二段圧縮機（30）は、いわゆる全密閉型圧縮機である。この二段圧縮機（30）では、圧縮機構（40）と、圧縮機構（40）を駆動するための電動機（45）と、圧縮機構（40）と電動機（45）を連結する駆動軸（50）とが、一つのケーシング（31）内に収容されている。また、本実施形態の二段圧縮機（30）は、圧縮機構（40）からケーシング（31）の内部空間へ高圧冷媒が吐出される高圧ドーム型に構成されている。

ケーシング（31）は、縦長円筒形の密閉容器状に形成されている。具体的に、このケーシング（31）は、本体筒部（32）と、上側鏡板（33）と、下側鏡板（34）とを備えている。本体筒部（32）は、両端が開口端となった中空円筒状に形成されている。ケーシング（31）では、本体筒部（32）の上端が上側鏡板（33）によって閉塞され、本体筒部（32）の下端が下側鏡板（34）によって閉塞されている。上側鏡板（33）には、吐出管（36）と給電用ターミナル（48）とが、それぞれ上側鏡板（33）を貫通する状態で取り付けられている。

ケーシング（31）内では、圧縮機構（40）の上方に電動機（45）が配置されている。圧縮機構（40）と電動機（45）を連結する駆動軸（50）は、その軸方向が上下方向となる姿勢で配置されている。圧縮機構（40）と電動機（45）の固定子（46）とは、ケーシング（31）の本体筒部（32）に固定されている。駆動軸（50）は、圧縮機構（40）を上下方向に貫通するように設けられている。駆動軸（50）の上端部には、電動機（45）の回転子（47）が取り付けられている。図示しないが、電動機（45）の固定子（46）に設けられたコイルは、リード線を介して給電用ターミナル（48）の端子に電気的に接続されている。

ケーシング（31）の本体筒部（32）には、吸入管（35）と、中間吐出管（37）と、中間吸入管（38）とが取り付けられている。吸入管（35）、中間吐出管（37）、及び中間吸入管（38）は、いずれもやや太い円管状に形成されており、本体筒部（32）を貫通している。本体筒部（32）では、圧縮機構（40）の低段側シリンダ（60）の側方に吸入管（35）が、圧縮機構（40）のリアヘッド（90）の側方に中間吐出管（37）が、圧縮機構（40）の高段側シリンダ（70）の側方に中間吸入管（38）が、それぞれ配置されている。なお、圧縮機構（40）の詳細については後述する。中間吐出管（37）には接続用配管（39）の一端が接続され、中間吸入管（38）には接続用配管（39）の他端が接続されている。上述したように、接続用配管（39）の途中には、インジェクション用ポートを構成するガスインジェクション用配管（28）が接続されている。

駆動軸（50）は、主軸部（51）と、第１偏心部（52）と、第２偏心部（53）とを備えている。第１偏心部（52）と第２偏心部（53）は、駆動軸（50）のうち圧縮機構（40）を貫通する部分に形成されている。駆動軸（50）では、第１偏心部（52）の上方に第２偏心部（53）が配置されている。第１偏心部（52）と第２偏心部（53）は、何れも外径が主軸部（51）の外径よりも大きな円柱状に形成されている。第１偏心部（52）の外径と第２偏心部（53）の外径は、等しくなっている。各偏心部（52,53）の軸心は、主軸部（51）の軸心に対して偏心している。第１偏心部（52）の主軸部（51）に対する偏心方向と、第２偏心部（53）の主軸部（51）に対する偏心方向とは、駆動軸（50）の回転方向において１８０°ずれている。つまり、第１偏心部（52）と第２偏心部（53）とでは、主軸部（51）に対する偏心方向が逆方向となっている。

駆動軸（50）には、給油通路（54）が形成されている。給油通路（54）は、駆動軸（50）の軸方向へ延びる細長い有底の穴であって、駆動軸（50）の下端から第２偏心部（53）の少し上の位置までに亘って形成されている。給油通路（54）の下端は、駆動軸（50）の下端に開口している。給油通路（54）の上端は、行き止まりになっている。

また、駆動軸（50）には、給油孔（55,56）が形成されている。給油孔（55,56）は、駆動軸（50）の半径方向へ延びる細長い貫通孔である。給油孔（55,56）は、その一端が駆動軸（50）の外周面に開口し、その他端が給油通路（54）に連通している。駆動軸（50）では、第１偏心部（52）の下端に隣接する部分がやや括れた形状となっており、この括れた部分の外周面に第１の給油孔（55）が開口している。また、駆動軸（50）では、第２偏心部（53）の上端に隣接する部分がやや括れた形状となっており、この括れた部分の外周面に第２の給油孔（56）が開口している。また、図示しないが、第１偏心部（52）の外周面と第２偏心部（53）の外周面にも、給油通路（54）に連通する給油孔が開口している。

圧縮機構（40）では、下から上へ向かって順に、カバープレート（96）と、リアヘッド（90）と、低段側シリンダ（60）と、中間プレート（95）と、高段側シリンダ（70）と、フロントヘッド（80）とが積層されている。図示しないが、積層されたカバープレート（96）、リアヘッド（90）、低段側シリンダ（60）、中間プレート（95）、高段側シリンダ（70）、及びフロントヘッド（80）は、これらを貫通するように設けられた複数本のボルトによって、互いに締結されている。

低段側シリンダ（60）と高段側シリンダ（70）のそれぞれは、やや肉厚の部材であって、その両端面（図２における上端面と下端面）が互いに平行な平坦面となっている。低段側シリンダ（60）と高段側シリンダ（70）のそれぞれには、厚み方向へ貫通する円形断面の貫通孔が形成されている。各シリンダ（60,70）では、貫通孔の側面がシリンダ（60,70）の内周面となっている。各シリンダ（60,70）の貫通孔には、駆動軸（50）が挿通されている。低段側シリンダ（60）の貫通孔内には、駆動軸（50）の第１偏心部（52）が位置している。高段側シリンダ（70）の貫通孔内には、駆動軸（50）の第２偏心部（53）が位置している。

中間プレート（95）は、高段側シリンダ（70）よりもやや薄肉の平板状の部材である。中間プレート（95）は、低段側シリンダ（60）と高段側シリンダ（70）の間に挟み込まれている。そして、中間プレート（95）は、その前面（図２における上面）が高段側シリンダ（70）と密着し、その背面（同図における下面）が低段側シリンダ（60）と密着している。また、中間プレート（95）には、厚み方向へ貫通する貫通孔が形成されている。この中間プレート（95）の貫通孔には、駆動軸（50）のうち第１偏心部（52）と第２偏心部（53）の間に位置する部分が挿通されている。

フロントヘッド（80）は、平板部（81）と筒状部（82）とを備えている。平板部（81）は、高段側シリンダ（70）側を向く面（図２における下面）が平坦面となった平板状の部材である。この平板部（81）の平坦面（同図における下面）は、高段側シリンダ（70）と密着している。筒状部（82）は、円筒状に形成されており、平板部（81）における高段側シリンダ（70）とは逆側の面に立設されている。フロントヘッド（80）には、筒状部（82）の軸方向へ延びる貫通孔が、筒状部（82）から平板部（81）に亘って形成されている。このフロントヘッド（80）の貫通孔には、駆動軸（50）のうち第２偏心部（53）よりも回転子（47）寄りの部分（図２における上側の部分）が挿通されている。この貫通孔の内周面は、駆動軸（50）の主軸部（51）の外周面と摺接する。そして、フロントヘッド（80）では、駆動軸（50）と摺接する部分が、駆動軸（50）を支持するジャーナル軸受である主軸受（83）となっている。

リアヘッド（90）は、低段側シリンダ（60）よりも更に肉厚の平板状の部材である。リアヘッド（90）は、その前面（図２における上面）が低段側シリンダ（60）と密着している。リアヘッド（90）には、厚み方向へ貫通する貫通孔が形成されている。このリアヘッド（90）の貫通孔には、駆動軸（50）のうち第１偏心部（52）よりも図２における下側の部分が挿通されている。この貫通孔の内周面は、駆動軸（50）の主軸部（51）の外周面と主鬱する。そして、リアヘッド（90）では、駆動軸（50）と摺接する部分が、駆動軸（50）を支持するジャーナル軸受である副軸受（91）となっている。

カバープレート（96）は、比較的薄肉の平板状の部材である。このカバープレート（96）は、リアヘッド（90）の背面（図２における下面）を覆うように設けられている。

低段側シリンダ（60）には、低段側ピストン（63）が収容されている。高段側シリンダ（70）には、高段側ピストン（73）が収容されている。図３にも示すように、各ピストン（63,73）は、両端が開口したやや厚肉の円筒状に形成されている。各ピストン（63,73）の肉厚（ピストン（63,73）の半径方向の幅）は、それぞれの一端から他端に亘って一定となっている。

各ピストン（63,73）の両端面（図２における上端面と下端面）は、互いに平行な平坦面となっている。低段側ピストン（63）は、その一端面（同図における上端面）が中間プレート（95）の背面と対向し、その他端面（同図における下端面）がリアヘッド（90）の前面と対面している。高段側ピストン（73）は、その一端面（同図における上端面）がフロントヘッド（80）の平板部（81）の平坦面と対向し、その他端面（同図における下端面）が中間プレート（95）の前面と対面している。

低段側ピストン（63）は、その内周面が第１偏心部（52）の外周面と全周に亘って摺接する。低段側ピストン（63）の外径は、低段側シリンダ（60）の内周面の直径よりも短くなっている。このため、低段側シリンダ（60）内では、低段側シリンダ（60）の内周面と低段側ピストン（63）の外周面との間に低段側圧縮室（66）が形成される。低段側圧縮室（66）は、低段側シリンダ（60）と、低段側ピストン（63）と、リアヘッド（90）と、中間プレート（95）とによって囲まれた閉空間である。低段側ピストン（63）の外周面は、その周方向の一箇所において低段側シリンダ（60）の内周面と摺接する。第１偏心部（52）に係合する低段側ピストン（63）は、その外周面が低段側シリンダ（60）の内周面と接する状態で偏心回転する。

高段側ピストン（73）は、その内周面が第２偏心部（53）の外周面と全周に亘って摺接する。高段側ピストン（73）の外径は、高段側シリンダ（70）の内周面の直径よりも短くなっている。このため、高段側シリンダ（70）内では、高段側シリンダ（70）の内周面と高段側ピストン（73）の外周面との間に高段側圧縮室（76）が形成される。高段側圧縮室（76）は、高段側シリンダ（70）と、高段側ピストン（73）と、フロントヘッド（80）と、中間プレート（95）とによって囲まれた閉空間である。高段側ピストン（73）の外周面は、その周方向の一箇所において高段側シリンダ（70）の内周面と摺接する。第２偏心部（53）に係合する高段側ピストン（73）は、その外周面が高段側シリンダ（70）の内周面と接する状態で偏心回転する。

図３に示すように、低段側ピストン（63）と高段側ピストン（73）のそれぞれには、ブレード（64,74）が一体に形成されている。各ブレード（64,74）は、ピストン（63,73）の外周面から外側へ向かって延びる平板状に形成されている。低段側ピストン（63）と一体に形成されたブレード（64）は、その高さ（図３の紙面に垂直方向の長さ）が、低段側ピストン（63）の高さと等しくなっている。高段側ピストン（73）と一体に形成されたブレード（74）は、その高さ（図３の紙面に垂直方向の長さ）が、高段側ピストン（73）の高さと等しくなっている。

低段側シリンダ（60）と高段側シリンダ（70）のそれぞれには、ブレード（64,74）を挿入するためのブレード溝（61,71）が形成されている。ブレード溝（61,71）は、シリンダ（60,70）の内周面に開口してシリンダ（60,70）の高さ方向（図３の紙面に垂直方向）へ延びる凹溝であって、シリンダ（60,70）の一端面から他端面に亘って形成されている。各シリンダ（60,70）のブレード溝（61,71）には、ブレード（64,74）を支持するためのブッシュ（65,75）が挿入されている。

各シリンダ（60,70）には、ブッシュ（65,75）が二つずつ設けられている。低段側シリンダ（60）において、二つのブッシュ（65,65）は、ブレード（64）を両側から挟み込むように配置される。高段側シリンダ（70）において、二つのブッシュ（75,75）は、ブレード（74）を両側から挟み込むように配置されている。各ブッシュ（65,75）は、平坦面となった前面がブレード（64,74）の側面と摺接し、円弧面となった背面がシリンダ（60,70）と摺接する。そして、ブッシュ（65,75）がシリンダ（60,70）に対して回動自在となり、ブレード（64,74）がブッシュ（65,75）に対して進退自在となっている。

低段側シリンダ（60）内に形成された低段側圧縮室（66）は、低段側ピストン（63）と一体に形成されたブレード（64）によって、吸入側空間（67）と吐出側空間（68）に仕切られる。図３(Ａ)では、ブレード（64）の右側が吸入側空間（67）となり、ブレード（64）の左側が吐出側空間（68）となっている。

低段側シリンダ（60）には、低段側吸入ポート（62）が形成されている。低段側吸入ポート（62）は、その終端が低段側シリンダ（60）の内周面に開口している。低段側シリンダ（60）の内周面における低段側吸入ポート（62）の開口位置は、図３(Ａ)におけるブレード溝（61）の右側近傍の位置となっている。低段側吸入ポート（62）は、吸入側空間（67）に連通している。低段側吸入ポート（62）の始端には、吸入管（35）が接続されている。

低段側シリンダ（60）に隣接するリアヘッド（90）には、低段側吐出ポート（93）が形成されている。低段側吐出ポート（93）は、リアヘッド（90）の前面（図３における上面）に開口する円形断面の貫通孔である。リアヘッド（90）の前面における低段側吐出ポート（93）の開口位置は、図３(Ａ)におけるブレード溝（61）の左側近傍で且つ吐出側空間（68）に面する位置となっている。

リアヘッド（90）には、その背面（図２における下面）に開口する凹溝が形成されている。このリアヘッド（90）に形成された凹溝は、カバープレート（96）で覆われることによって中間圧通路（92）を形成している。中間圧通路（92）の底面には、低段側吐出ポート（93）が開口すると共に、低段側吐出ポート（93）を開閉するための低段側吐出弁（94）が取り付けられている。低段側吐出弁（94）の構造については後述する。中間圧通路（92）には、中間吐出管（37）の一端が開口している。

高段側シリンダ（70）内に形成された高段側圧縮室（76）は、高段側ピストン（73）と一体に形成されたブレード（74）によって、吸入側空間（77）と吐出側空間（78）に仕切られる。図３(Ｂ)では、ブレード（74）の右側が吸入側空間（77）となり、ブレード（74）の左側が吐出側空間（78）となっている。

高段側シリンダ（70）には、高段側吸入ポート（72）が形成されている。高段側吸入ポート（72）は、その終端が高段側シリンダ（70）の内周面に開口している。高段側シリンダ（70）の内周面における高段側吸入ポート（72）の開口位置は、図４(Ｂ)におけるブレード溝（71）の右側近傍の位置となっている。高段側吸入ポート（72）は、吸入側空間（77）に連通している。高段側吸入ポート（72）の始端には、中間吸入管（38）が接続されている。

高段側シリンダ（70）は、図３におけるブレード溝（71）の左側の部分が外周面側から切除されたような形状となっている。高段側シリンダ（70）では、そのうち外周面側から切除されたような形状となった部分が切欠き部（79）となっている。高段側シリンダ（70）の外側面のうち切欠き部（79）に位置する部分は、互いに交わる二つの平面によって構成されており、図３(Ｂ)に示す平面視の形状がＬ字状となっている。

高段側シリンダ（70）には、第２高段側吐出ポート（87）が形成されている。第２高段側吐出ポート（87）は、高段側シリンダ（70）の内周面に開口する円形断面の貫通孔である。高段側シリンダ（70）の内周面における第２高段側吐出ポート（87）の開口位置は、図３(Ｂ)におけるブレード溝（71）の左側近傍で且つ吐出側空間（78）に面する位置となっている。また、第２高段側吐出ポート（87）は、高段側シリンダ（70）の外側面のうち切欠き部（79）に位置する部分に開口している。高段側シリンダ（70）の切欠き部（79）には、第２高段側吐出ポート（87）を開閉するための第２高段側吐出弁（88）が取り付けられている。第２高段側吐出弁（88）の構造については後述する。

高段側シリンダ（70）に隣接するフロントヘッド（80）の平板部（81）には、第１高段側吐出ポート（84）が形成されている。第１高段側吐出ポート（84）は、平板部（81）の前面（図２における下面）に開口する円形断面の貫通孔である。平板部（81）の前面における第１高段側吐出ポート（84）の開口位置は、図３(Ｂ)におけるブレード溝（71）の左側近傍で且つ吐出側空間（78）に面する位置となっている。

フロントヘッド（80）の平板部（81）には、その背面（図２における上面）に開口する凹陥部が形成されている。この平板部（81）に形成された凹陥部の底面には、第１高段側吐出ポート（84）が開口すると共に、第１高段側吐出ポート（84）を開閉するための第１高段側吐出弁（85）が取り付けられている。第１高段側吐出弁（85）の構造については後述する。平板部（81）の背面には、凹陥部を覆うようにマフラー（86）が取り付けられている。マフラー（86）とフロントヘッド（80）の筒状部（82）との間には、第１高段側吐出ポート（84）から吐出された冷媒を通過させるための隙間が形成されている。

上述したように、圧縮機構（40）では、低段側シリンダ（60）と、低段側ピストン（63）と、リアヘッド（90）と、中間プレート（95）とによって低段側圧縮室（66）が形成され、低段側ピストン（63）と一体に形成されたブレード（64）によって低段側圧縮室（66）が吸入側空間（67）と吐出側空間（68）に仕切られている。そして、この圧縮機構（40）では、低段側シリンダ（60）、低段側ピストン（63）、リアヘッド（90）、中間プレート（95）、及びブレード（64）によって低段側圧縮機構（41）が形成されている。つまり、本実施形態の低段側圧縮機構（41）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械である。低段側圧縮機構（41）では、リアヘッド（90）と中間プレート（95）が、低段側シリンダ（60）の端部を閉塞する閉塞部材を構成している。

また、上述したように、圧縮機構（40）では、高段側シリンダ（70）と、高段側ピストン（73）と、フロントヘッド（80）と、中間プレート（95）とによって高段側圧縮室（76）が形成され、高段側ピストン（73）と一体に形成されたブレード（74）によって高段側圧縮室（76）が吸入側空間（77）と吐出側空間（78）に仕切られている。そして、この圧縮機構（40）では、高段側シリンダ（70）、高段側ピストン（73）、フロントヘッド（80）、中間プレート（95）、及びブレード（74）によって高段側圧縮機構（42）が形成されている。つまり、本実施形態の高段側圧縮機構（42）は、いわゆる揺動ピストン型のロータリ式流体機械である。高段側圧縮機構（42）では、フロントヘッド（80）と中間プレート（95）が、高段側シリンダ（70）の端部を閉塞する閉塞部材を構成している。

本実施形態の圧縮機構（40）では、高段側圧縮機構（42）の押しのけ容積Ｖ_Ｈと低段側圧縮機構（41）の押しのけ容積Ｖ_Ｌとが互いに同じ値となっている。なお、本実施形態の圧縮機構（40）において、高段側圧縮機構（42）の押しのけ容積Ｖ_Ｈの低段側圧縮機構（41）の押しのけ容積Ｖ_Ｌに対する比(Ｖ_Ｈ/Ｖ_Ｌ)は、０.８以上１.３以下の範囲内の値となっているのが望ましく、また０.９以上１.１以下の範囲内の値となっているのが更に望ましい。

ここで、低段側圧縮機構（41）の押しのけ容積Ｖ_Ｌは、低段側圧縮室（66）の容積の最大値と等しい。つまり、低段側圧縮機構（41）の押しのけ容積Ｖ_Ｌは、駆動軸（50）が一回転する間に低段側圧縮室（66）へ吸入される冷媒の体積と等しい。一方、高段側圧縮機構（42）の押しのけ容積Ｖ_Ｈは、高段側圧縮室（76）の容積の最大値と等しい。つまり、高段側圧縮機構（42）の押しのけ容積Ｖ_Ｈは、駆動軸（50）が一回転する間に高段側圧縮室（76）へ吸入される冷媒の体積と等しい。

本実施形態の圧縮機構（40）では、低段側圧縮機構（41）に一つの低段側吐出ポート（93）が設けられ、高段側圧縮機構（42）に二つの高段側吐出ポート（84,87）が設けられている。上述したように、これらの各吐出ポート（84,87,93）は、円形断面の貫通孔である。本実施形態の圧縮機構（40）において、各高段側吐出ポート（84,87）の開口面積（即ち、高段側吐出ポート（84,87）の断面積）は、低段側吐出ポート（93）の開口面積（即ち、低段側吐出ポート（93）の断面積）の７０％以下となっている。つまり、第１高段側吐出ポート（84）の開口面積Ａ_Ｈ１、及び第２高段側吐出ポート（87）の開口面積Ａ_Ｈ２は、その何れも低段側吐出ポート（93）の開口面積Ａ_Ｌの７０％以下となっている（Ａ_Ｈ１≦０.７Ａ_Ｌ、Ａ_Ｈ２≦０.７Ａ_Ｌ）。その理由については後述する。ただし、第１高段側吐出ポート（84）の開口面積と、第２高段側吐出ポート（87）の開口面積とは、互いに相違していてよい。

また、本実施形態の圧縮機構（40）において、第１高段側吐出ポート（84）の開口面積Ａ_Ｈ１と第２高段側吐出ポート（87）の開口面積Ａ_Ｈ２の和(Ａ_Ｈ１＋Ａ_Ｈ２)は、低段側吐出ポート（93）の開口面積Ａ_Ｌと等しくなっている。本実施形態の圧縮機構（40）において、高段側圧縮機構（42）は、低段側圧縮機構（41）とガスインジェクション用配管（28）の両方から中間圧冷媒を吸入する。このため、高段側圧縮機構（42）の高段側吐出ポート（84,87）を通過する冷媒の体積流量は、低段側圧縮機構（41）の低段側吐出ポート（93）を通過する冷媒の体積流量と同程度になる場合がある。そこで、本実施形態の圧縮機構（40）では、高段側吐出ポート（84,87）を通過する際の冷媒の圧力損失を低減するために、各高段側吐出ポート（84,87）の開口面積の合計値が比較的大きな値に設定されている。

〈吐出弁〉
第１高段側吐出弁（85）、第２高段側吐出弁（88）、及び低段側吐出弁（94）の構造について、図４を参照しながら説明する。これらの各吐出弁（85,88,94）は、何れもいわゆるリード弁である。

具体的に、各吐出弁（85,88,94）は、弁体（85a,88a,94a）と、弁押え（85b,88b,94b）と、固定用ビス（85c,88c,94c）とによって構成されている。弁体（85a,88a,94a）は、細長い形状に形成された金属製の平坦な薄板である。これら各吐出弁（85,88,94）の弁体（85a,88a,94a）は、それぞれの材質が共通しており、且つそれぞれの板厚が等しくなっている。弁押え（85b,88b,94b）は、弁体（85a,88a,94a）よりも一回り大きくてやや肉厚に形成された金属製の板状部材である。弁押え（85b,88b,94b）は、弁体（85a,88a,94a）を覆うように設けられている。また、弁押え（85b,88b,94b）は、やや湾曲した形状に形成されており、弁体（85a,88a,94a）とは反対側に反り返るような姿勢で弁体（85a,88a,94a）に積層されている。固定用ビス（85c,88c,94c）は、積層された弁体（85a,88a,94a）及び弁押え（85b,88b,94b）の基端部を貫通し、各吐出弁（85,88,94）の取り付け対象の部材に締結されている。

図４(Ａ)に示すように、各吐出弁（85,88,94）の弁体（85a,88a,94a）は、その先端部が吐出ポート（84,87,93）を塞ぐように設けられる。具体的に、第１高段側吐出弁（85）の弁体（85a）の先端部は、第１高段側吐出ポート（84）を塞ぐようにフロントヘッド（80）の平板部（81）と密着している。また、第２高段側吐出弁（88）の弁体（88a）の先端部は、第２高段側吐出ポート（87）を塞ぐように高段側シリンダ（70）と密着している。また、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）の先端部は、低段側吐出ポート（93）を塞ぐようにリアヘッド（90）と密着している。

各弁体（85a,88a,94a）の前面うち吐出ポート（84,87,93）に臨む部分には、吐出ポート（84,87,93）と連通する圧縮室（66,76）内の冷媒圧力が作用する。一方、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）の背面には、中間圧通路（92）内の冷媒圧力（即ち、冷凍サイクルの中間圧）が作用し、各高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）には、ケーシング（31）内の冷媒圧力（即ち、冷凍サイクルの高圧）が作用する。そして、圧縮室（66,76）内の冷媒が弁体（85a,88a,94a）を押し上げようとする力が、弁体（85a,88a,94a）を吐出ポート（84,87,93）へ押し付けようとする力を上回ると、図４(Ｂ)に示すように、弁体（85a,88a,94a）が弾性変形して吐出ポート（84,87,93）が開き、吐出ポート（84,87,93）を通って圧縮室（66,76）から冷媒が流出してゆく。

−運転動作−
〈空調機の動作〉
本実施形態の二段圧縮機（30）が設けられた空調機（10）は、冷房運転と暖房運転を選択的に実行する。冷房運転中や暖房運転中の空調機（10）において、冷媒回路（15）では、冷媒を循環させることによって冷凍サイクルが行われる。冷媒回路（15）で行われる冷凍サイクルでは、その高圧が冷媒の臨界圧力よりも高い値に設定される。

空調機（10）の冷房運転について説明する。冷房運転時の冷媒回路（15）では、四方切換弁（20）が第１状態（図１に実線で示す状態）に設定され、室外熱交換器（21）がガスクーラとして動作し、室内熱交換器（29）が蒸発器として動作する。また、冷房運転時において、第１膨張弁（25）の開度は、冷凍サイクルの高圧が所定の目標値となるように調節され、第２膨張弁（26）の開度は、室内熱交換器（29）の出口における冷媒の過熱度が所定の目標値となるように調節される。

冷房運転時の冷媒回路（15）において、二段圧縮機（30）から吐出された冷媒は、四方切換弁（20）を通って室外熱交換器（21）へ流入し、室外空気へ放熱する。室外熱交換器（21）から流出した高圧冷媒は、ブリッジ回路（22）の第２逆止弁（22b）を通過して第１膨張弁（25）を流入する。冷媒は、第１膨張弁（25）を通過する際に減圧されて気液二相状態となり、その後に気液分離器（27）へ流入して液冷媒とガス冷媒に分離される。

気液分離器（27）の液冷媒は、第２膨張弁（26）を通過する際に更に減圧された後にブリッジ回路（22）の第４逆止弁（22d）を通過し、液側連絡配管（18）を通って室内熱交換器（29）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。室内ユニット（12）は、室内熱交換器（29）において冷却された室内空気を室内へ供給する。室内熱交換器（29）から流出した低圧ガス冷媒は、ガス側連絡配管（19）と四方切換弁（20）を順に通過し、二段圧縮機（30）の低段側圧縮機構（41）へ吸入されて圧縮される。

一方、気液分離器（27）のガス冷媒は、ガスインジェクション用配管（28）を通って二段圧縮機（30）の接続用配管（39）へ導入され、低段側圧縮機構（41）において圧縮された中間圧のガス冷媒と共に高段側圧縮機構（42）へ吸入される。高段側圧縮機構（42）へ吸入された冷媒は、その臨界圧力よりも高い圧力にまで圧縮され、その後に二段圧縮機（30）から吐出される。

空調機（10）の暖房運転について説明する。暖房運転時の冷媒回路（15）では、四方切換弁（20）が第２状態（図１に破線で示す状態）に設定され、室内熱交換器（29）がガスクーラとして動作し、室外熱交換器（21）が蒸発器として動作する。また、暖房運転時において、第１膨張弁（25）の開度は、冷凍サイクルの高圧が所定の目標値となるように調節され、第２膨張弁（26）の開度は、室外熱交換器（21）の出口における冷媒の過熱度が所定の目標値となるように調節される。

暖房運転時の冷媒回路（15）において、二段圧縮機（30）から吐出された冷媒は、四方切換弁（20）とガス側連絡配管（19）を順に通って室内熱交換器（29）へ流入し、室内空気へ放熱する。室内ユニット（12）は、室内熱交換器（29）において加熱された室内空気を室内へ供給する。室内熱交換器（29）から流出した高圧冷媒は、液側連絡配管（18）とブリッジ回路（22）の第３逆止弁（22c）とを順に通過して第１逆止弁（22a）へ流入する。冷媒は、第１膨張弁（25）を通過する際に減圧されて気液二相状態となり、その後に気液分離器（27）へ流入して液冷媒とガス冷媒に分離される。

気液分離器（27）の液冷媒は、第２膨張弁（26）を通過する際に更に減圧された後にブリッジ回路（22）の第１逆止弁（22a）を通過して室外熱交換器（21）へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器（29）から流出した低圧ガス冷媒は、四方切換弁（20）を通過して二段圧縮機（30）の低段側圧縮機構（41）へ吸入される。

一方、気液分離器（27）のガス冷媒は、ガスインジェクション用配管（28）を通って二段圧縮機（30）の接続用配管（39）へ導入され、低段側圧縮機構（41）において圧縮された中間圧のガス冷媒と共に高段側圧縮機構（42）へ吸入される。高段側圧縮機構（42）へ吸入された冷媒は、その臨界圧力よりも高い圧力にまで圧縮され、その後に二段圧縮機（30）から吐出される。

暖房運転中の冷媒回路（15）で行われる冷凍サイクルについて、図５のモリエル線図を参照しながら説明する。

二段圧縮機（30）から吐出管（36）を通って吐出された点Ｄの状態の冷媒は、室内熱交換器（29）へ流入して室内空気へ放熱し、点Ｅの状態で第１膨張弁（25）へ流入する。その後、冷媒は、第１膨張弁（25）を通過する間に減圧され、点Ｆの状態（気液二相状態）となって気液分離器（27）へ流入する。気液分離器（27）へ流入した冷媒は、点Ｇの状態の飽和液冷媒と、点Ｈの状態の飽和ガス冷媒とに分離される。

気液分離器（27）から流出した点Ｇの状態の冷媒は、第２膨張弁（26）を通過する際に減圧され、点Ｉの状態で室外熱交換器（21）へ流入する。室外熱交換器（21）へ流入した冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発し、点Ａの状態で二段圧縮機（30）の低段側圧縮機構（41）へ吸入される。

二段圧縮機（30）において、低段側圧縮機構（41）へ吸入された冷媒は、圧縮されて点Ｂの状態となり、低段側圧縮機構（41）から吐出される。低段側圧縮機構（41）から吐出された冷媒は、気液分離器（27）から流出した点Ｈの状態の冷媒と混合されて点Ｃの状態となり、高段側圧縮機構（42）へ吸入される。その後、冷媒は、高段側圧縮機構（42）において圧縮され、点Ｄの状態で二段圧縮機（30）から吐出される。

〈二段圧縮機の動作〉
二段圧縮機（30）の動作について説明する。

吸入管（35）へ流入した低圧冷媒は、低段側吸入ポート（62）を通って低段側圧縮室（66）へ吸入される。低段側圧縮機構（41）では、駆動軸（50）によって駆動された低段側ピストン（63）が低段側シリンダ（60）内において偏心回転し、低段側圧縮室（66）内の冷媒が圧縮される。低段側圧縮室（66）内において圧縮された冷媒は、低段側吐出ポート（93）を通って中間圧通路（92）へ吐出される。中間圧通路（92）へ流入した中間圧冷媒は、中間吐出管（37）を通って接続用配管（39）へ流入し、ガスインジェクション用配管（28）から送り込まれた中間圧のガス冷媒と共に中間吸入管（38）へ流入する。

中間吸入管（38）へ流入した中間圧冷媒は、高段側吸入ポート（72）を通って高段側圧縮室（76）へ吸入される。高段側圧縮機構（42）では、駆動軸（50）によって駆動された高段側ピストン（73）が高段側シリンダ（70）内において偏心回転し、高段側圧縮室（76）内の冷媒が圧縮される。高段側圧縮室（76）内において圧縮された冷媒は、第１高段側吐出ポート（84）を通ってマフラー（86）の内側の空間へ吐出される。高段側圧縮機構（42）から吐出された超臨界状態の高圧冷媒は、ケーシング（31）の内部空間を通って吐出管（36）へ流入し、この吐出管（36）を通って二段圧縮機（30）から流出してゆく。

−吐出ポートの開口面積−
上述したように、本実施形態の圧縮機構（40）において、第１高段側吐出ポート（84）の開口面積Ａ_Ｈ１、及び第２高段側吐出ポート（87）の開口面積Ａ_Ｈ２は、その何れも低段側吐出ポート（93）の開口面積Ａ_Ｌの７０％以下となっている。ここでは、その理由について説明する。

〈高段側吐出ポートの個数〉
先ず、高段側圧縮機構（42）に複数の吐出ポートを設ける必要がある理由について説明する。なお、以下の説明では、高段側圧縮機構（42）に高段側吐出ポートと高段側吐出弁が一つずつ設けられていると仮定して試算を行っている。

本実施形態では、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）及び各高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）の材料として、本実施形態の二段圧縮機（30）と同等の能力を有する２シリンダ型の単段ロータリ圧縮機（以下では、２シリンダ型単段圧縮機という）に設けられる吐出弁の弁体の材料と同じものを用いることができるように、各吐出ポート（84,87,93）の開口面積が設定されている。

２シリンダ型単段圧縮機において、一つのシリンダ内の圧縮室から吐出される冷媒の量は、最終的に圧縮機から吐出される冷媒の量の半分である。それに対して、本実施形態の二段圧縮機（30）では、低段側圧縮機構（41）から吐出された冷媒の全部が高段側圧縮機構（42）へ吸入される。このため、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）のそれぞれから吐出される冷媒の量は、２シリンダ型単段圧縮機の各シリンダから吐出される冷媒の量の概ね２倍となる。従って、低段側圧縮機構（41）の低段側吐出ポート（93）の開口面積Ａ_Ｌと、高段側圧縮機構（42）の高段側吐出ポートの開口面積Ａ_Ｈとは、何れも２シリンダ型単段圧縮機の各シリンダに形成される吐出ポートの開口面積Ａ_０の２倍に設定されるのが望ましい。

そこで、このように吐出ポートの開口面積が設定された２シリンダ型単段圧縮機と二段圧縮機（30）について、吐出弁の弁体に作用する応力を比較する。ここでは、弁体に作用する応力が最も大きくなる条件として、冷凍サイクルの高圧が１０ＭＰａであり、冷凍サイクルの中間圧が４ＭＰａであり、冷凍サイクルの低圧が１.５ＭＰａである条件を設定し、その条件において吐出弁の弁体に作用する応力を比較する。

２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁において、弁体の前面のうち吐出ポートに臨む部分に作用する圧力の最小値は１.５ＭＰａ（即ち、冷凍サイクルの低圧）であり、弁体の背面に作用する圧力の値は１０ＭＰａ（即ち、冷凍サイクルの高圧）である。従って、弁体に作用する差圧の最大値は、８.５ＭＰａとなる。

一方、二段圧縮機（30）の低段側圧縮機構（41）の低段側吐出弁（94）において、弁体（94a）のうち低段側吐出ポート（93）に臨む部分に作用する圧力の最小値は１.５ＭＰａ（即ち、冷凍サイクルの低圧）であり、弁体（94a）の背面に作用する圧力の値は４ＭＰａ（即ち、冷凍サイクルの中間圧）である。従って、弁体（94a）に作用する差圧の最大値は、２.５ＭＰａとなる。

また、二段圧縮機（30）の高段側圧縮機構（42）の高段側吐出弁において、弁体のうち吐出ポートに臨む部分に作用する圧力の最小値は４ＭＰａ（即ち、冷凍サイクルの中間圧）であり、弁体の背面に作用する圧力の値は１０ＭＰａ（即ち、冷凍サイクルの高圧）である。従って、弁体に作用する差圧の最大値は、６ＭＰａとなる。

ここで、弁体に作用する応力は、弁体に作用する差圧に比例し、吐出ポートの開口面積に比例し、弁体の板厚の二乗に反比例する。比較する弁体の材質と板厚は何れも同じと仮定する。その場合、２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁に作用する応力Ｓ_０は（式１）で、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）に作用する応力Ｓ_Ｌは（式２）で、高段側吐出弁の弁体に作用する応力Ｓ_Ｈは（式３）で、それぞれ表される。なお、式１〜式３において、「ｔ」は弁体の板厚であり、「Ｚ」は弁体の材質に応じて定まる定数である。

式１：Ｓ_０＝(８.５Ａ_０/ｔ^２)Ｚ
式２：Ｓ_Ｌ＝(２.５Ａ_Ｌ/ｔ^２)Ｚ＝(２.５(２Ａ_０)/ｔ^２)Ｚ＝(５Ａ_０/ｔ^２)Ｚ
式３：Ｓ_Ｈ＝(６Ａ_Ｈ/ｔ^２)Ｚ ＝(６(２Ａ_０)/ｔ^２)Ｚ ＝(１２Ａ_０/ｔ^２)Ｚ

この場合において、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）に作用する応力Ｓ_Ｌは、２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁に作用する応力Ｓ_０の０.６倍（Ｓ_Ｌ/Ｓ_０＝０.６）となる。従って、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）については、その材質と板厚が２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁の弁体と同じであっても、充分な強度が得られる。

一方、この場合において、高段側吐出弁の弁体に作用する応力Ｓ_Ｈは、２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁に作用する応力Ｓ_０の１.４倍（Ｓ_Ｈ/Ｓ_０＝１.４）となる。従って、高段側圧縮機構（42）に吐出ポートと吐出弁を一つずつだけ設けたとすると、その弁体の材質と板厚が２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁の弁体と同じであれば、弁体の強度が不足するおそれがある。そこで、本実施形態の二段圧縮機（30）では、高段側圧縮機構（42）に高段側吐出ポート（84,87）と高段側吐出弁（85,88）を二つずつ設けている。

〈高段側吐出ポートと低段側吐出ポートの開口面積の比〉
次に、本実施形態の圧縮機構（40）において、第１高段側吐出ポート（84）及び第２高段側吐出ポート（87）の開口面積が低段側吐出ポート（93）の開口面積の７０％以下となっている理由を説明する。

式１と式３を用いて、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）に作用する応力Ｓ_Ｈが２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁に作用する応力Ｓ_０と等しくなる場合の、開口面積Ａ_Ｈを求める。式１と式３においてＳ_０＝Ｓ_Ｈとすると、８.５Ａ_０＝６Ａ_Ｈとなるため、Ａ_Ｈ＝(８.５/６)Ａ_０という関係が得られる。Ａ_Ｌ＝２Ａ_０であることから、Ａ_Ｈ＝(８.５/６)/２Ａ_Ｌ＝０.７Ａ_Ｌとなる。

つまり、各高段側吐出ポート（84,87）の開口面積が低段側吐出ポート（93）の開口面積Ａ_Ｌの７０％以下になっていれば、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）に作用する応力は、２シリンダ型単段圧縮機の吐出弁に作用する応力と同等に抑えられる。このため、本実施形態の二段圧縮機（20）では、第１高段側吐出ポート（84）の開口面積Ａ_Ｈ１、及び第２高段側吐出ポート（87）の開口面積Ａ_Ｈ２が、その何れもが低段側吐出ポート（93）の開口面積Ａ_Ｌの７０％以下に設定されている。その結果、本実施形態の二段圧縮機（20）では、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）、及び各高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）のそれぞれについて、材質と板厚を共通化することが可能となる。

−二段圧縮機の特性について−
本実施形態の二段圧縮機（30）は、“冷凍サイクルの低圧が低くなって二段圧縮機（30）の吸入冷媒（低圧冷媒）と吐出冷媒（高圧冷媒）の圧力差が拡大すると、低段側圧縮機構（41）の吸入冷媒（低圧冷媒）と吐出冷媒（中間圧冷媒）の圧力差はさほど拡大しない一方で、高段側圧縮機構（42）の吸入冷媒（中間圧冷媒）と吐出冷媒（高圧冷媒）の圧力差が拡大する”という特性を有している。ここでは、本実施形態の二段圧縮機（30）がこのような特性を有する理由について説明する。

上述したように、本実施形態の二段圧縮機（30）では、低段側圧縮機構（41）の低段側ピストン（63）と、高段側圧縮機構（42）の高段側ピストン（73）とが一本の駆動軸（50）に係合しており、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）は常に同じ回転速度で駆動される。このため、単位時間当たりに低段側圧縮機構（41）へ吸入される冷媒の体積と、単位時間当たりに高段側圧縮機構（42）へ吸入される冷媒の体積との比を制御等によって調節することはできない。また、本実施形態の二段圧縮機（30）は、低段側圧縮機構（41）とガスインジェクション用配管（28）の両方から中間圧冷媒を高段側圧縮機構（42）へ供給する中間圧インジェクション動作を行う。

このような二段圧縮機（30）が接続された冷媒回路（15）において行われる冷凍サイクルでは、冷凍サイクルの低圧が低い運転条件になると、その中間圧も低くなる。例えば外気が非常に低温（例えば−１０℃程度）である運転条件で暖房運転を行う場合には、室外熱交換器（21）における冷媒の蒸発温度を外気温よりも低くする必要があるため、冷凍サイクルの低圧が低い値となる。一方、室内熱交換器（29）における暖房能力を確保する必要があるため、外気温が非常に低い運転条件か否かに拘わらず、冷凍サイクルの高圧はある程度の値（例えば１０ＭＰａ前後）に保つ必要がある。このため、冷凍サイクルの低圧の低下に伴って中間圧が低下すると、中間圧と低圧の差はそれほど拡大しない一方、高圧と中間圧の差は大幅に拡大する。

その理由について、図６を参照しながら説明する。図６は、二段圧縮機（30）における低段側圧縮室（66）及び高段側圧縮室（76）の容積と圧力の関係を示したＰＶ線図である。ただし、図６の横軸は、「容積」ではなく「低段側圧縮室（66）の最大容積に対する比」である。

標準的な暖房運転条件（例えば、外気温が５℃前後の運転条件）において、二段圧縮機（30）では、図６の実線で示すように冷媒の吸入、圧縮、吐出の各行程が行われる。

具体的に、低段側圧縮機構（41）では、図６の点ａから点ｄに至るように、低段側圧縮室（66）の容積とその内圧とが変化する。先ず、点ａから点ｂに至る過程では、低段側圧縮室（66）の容積が次第に拡大し、低段側圧縮室（66）へ低圧冷媒が吸い込まれてゆく。次に、点ｂから点ｃに至る過程では、閉じきり状態となった低段側圧縮室（66）（即ち、低段側圧縮室（66）の吐出側空間（68））の容積が次第に縮小し、そこに閉じ込められた冷媒の圧力が次第に上昇する。そして、点ｃから点ｄに至る過程では、低段側圧縮室（66）から低段側吐出ポート（93）を通って冷媒が吐出されてゆく。

一方、高段側圧縮機構（42）では、図６の点ｄから点ｇに至るように、高段側圧縮室（76）の容積とその内圧とが変化する。先ず、点ｄから点ｅに至る過程では、高段側圧縮室（76）の容積が次第に拡大し、高段側圧縮室（76）へ中間圧冷媒が吸い込まれてゆく。高段側圧縮室（76）へは、低段側圧縮機構（41）とガスインジェクション用配管（28）の両方から中間圧冷媒が流入する。このため、吸入行程が終了する点ｅにおける高段側圧縮室（76）の容積比は、低段側圧縮機構（41）で吐出行程が開始される点ｃにおける低段側圧縮室（66）の容積比よりも大きくなる。次に、点ｅから点ｆに至る過程では、閉じきり状態となった高段側圧縮室（76）（即ち、高段側圧縮室（76）の吐出側空間（78））の容積が次第に縮小し、そこに閉じ込められた冷媒の圧力が次第に上昇する。そして、点ｆから点ｇに至る過程では、高段側圧縮室（76）から高段側吐出ポート（84,87）を通って冷媒が吐出されてゆく。

それに対し、外気温が非常に低い暖房運転条件において、二段圧縮機（30）では、図６の破線で示すように冷媒の吸入、圧縮、吐出の各行程が行われる。つまり、低段側圧縮機構（41）では、点ａ'から点ｂ'に至る過程で低段側圧縮室（66）へ低圧冷媒が吸入され、点ｂ'から点ｃ'に至る過程で低段側圧縮室（66）内の冷媒が圧縮され、点ｃ'から点ｄ'に至る過程で低段側圧縮室（66）から中間圧冷媒が吐出される。また、高段側圧縮機構（42）では、点ｄ'から点ｅ'に至る過程で高段側圧縮室（76）へ中間圧冷媒が吸入され、点ｅ'から点ｆ'に至る過程で高段側圧縮室（76）内の冷媒が圧縮され、点ｆ'から点ｇに至る過程で高段側圧縮室（76）から高圧冷媒が吐出される。

この外気温が非常に低い暖房運転条件において冷凍サイクルの中間圧を引き上げるためには、低段側圧縮機構（41）で圧縮行程が終了する時点における低段側圧縮室（66）の容積を小さくしなければならない。一方、高段側圧縮機構（42）で吸入行程が終了する時点における高段側圧縮室（76）の容積は、常に同じ値である。また、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）は常に同じ回転速度で駆動されており、単位時間当たりに高段側圧縮機構（42）へ吸入される冷媒の量だけを減らすことはできない。このため、低段側圧縮機構（41）で圧縮行程が終了する時点における低段側圧縮室（66）の容積を小さくするには、ガスインジェクション用配管（28）から高段側圧縮機構（42）へ吸入される中間圧冷媒の量を増やさなければならない。

しかしながら、本実施形態の冷媒回路（15）では、ガスインジェクション用配管（28）から高段側圧縮機構（42）へ吸入される中間圧冷媒の量を大幅に増やすことができない。その理由を説明する。中間圧の液冷媒が高段側圧縮室（76）へ多量に流入すると高段側圧縮機構（42）が破損するため、ガスインジェクション用配管（28）から高段側圧縮機構（42）へ吸入される中間圧冷媒は、原則的にはガス単相状態である必要がある。一方、ガスインジェクション用配管（28）から高段側圧縮機構（42）へ供給できる中間圧ガス冷媒の量は、気液分離器（27）へ流入する冷媒（図５のモリエル線図における点Ｆの状態の冷媒）の乾き度によって決まってしまう。つまり、ガスインジェクション用配管（28）から高段側圧縮機構（42）へ供給される中間圧ガス冷媒の量を大幅に増やすには、気液分離器（27）へ流入する冷媒の乾き度を大幅に引き上げ、その冷媒に含まれるガス冷媒の量を大幅に増加させることが必要となる。

ところが、気液分離器（27）へ流入する冷媒の乾き度は、それほど大幅に増やすことができない。その理由を説明する。暖房能力を確保する必要があるので、室内熱交換器（29）から第１膨張弁（25）へ流入する冷媒（即ち、図５のモリエル線図における点Ｅの状態の冷媒）のエンタルピを大幅に増大させることはできない。このため、第１膨張弁（25）から気液分離器（27）へ流入する冷媒（即ち、図５のモリエル線図における点Ｆの状態の冷媒）のエンタルピを大幅に増大させることができず、その結果、気液分離器（27）へ流入する冷媒の乾き度を大幅に引き上げることができない。従って、ガスインジェクション用配管（28）から高段側圧縮機構（42）へ供給される中間圧ガス冷媒の量を大幅に増やすことはできない。

このように、本実施形態の二段圧縮機（30）では、低段側圧縮機構（41）へ吸入される冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの低圧）が低くなっても、低段側圧縮機構（41）における圧縮比を大きくすることができない。従って、この二段圧縮機（30）では、低段側圧縮機構（41）へ吸入される冷媒の圧力が低くなると、低段側圧縮機構（41）から吐出される冷媒の圧力（即ち、冷凍サイクルの中間圧）も低くなってしまう。

その結果、本実施形態の二段圧縮機（30）では、上述したように、冷凍サイクルの低圧が低くなって二段圧縮機（30）へ吸入される低圧冷媒と二段圧縮機（30）から吐出される高圧冷媒の圧力差が拡大すると、低段側圧縮機構（41）へ吸入される低圧冷媒とそこから吐出される中間圧冷媒の圧力差はさほど拡大しない一方で、高段側圧縮機構（42）へ吸入される中間圧冷媒とそこから吐出される高圧冷媒の圧力差が拡大する。このため、本実施形態の二段圧縮機（30）では、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）の前面と背面に作用する圧力の差の最大値に比べて、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）の前面と背面に作用する圧力の差の最大値が大きくなる。

−実施形態１の効果−
上述したように、本実施形態の二段圧縮機（30）、即ち低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）が一本の駆動軸（50）によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機（30）では、高段側圧縮機構（42）における吸入圧力と吐出圧力の差が非常に大きくなる場合があるにも拘わらず、高段側圧縮機構（42）の高段側吐出ポート（84,87）を通過する際の冷媒の圧力損失を低く抑えるために、高段側圧縮機構（42）の高段側吐出ポート（84,87）の開口面積をある程度大きくしなければならない。

それに対し、本実施形態の二段圧縮機（30）では、低段側圧縮機構（41）には一つの低段側吐出ポート（93）を設ける一方、高段側圧縮機構（42）には二つの高段側吐出ポート（84,87）を設けている。このため、高段側圧縮機構（42）における吐出ポート（84,87）の開口面積の合計値を充分に大きくすることによって、高段側圧縮機構（42）から吐出される際の冷媒の圧力損失を低く抑えられると同時に、高段側圧縮機構（42）における個々の吐出ポート（84,87）の開口面積を小さくすることによって、各吐出ポート（84,87）を開閉する高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）に作用する力を小さく抑えられる。その結果、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）に要求される強度を、低く抑えることができる。

このように、本実施形態によれば、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）が一本の駆動軸（50）によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機（30）においても、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）の強度を低く抑えることができる。その結果、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）を変形させるのに必要な力を小さく抑えることができ、冷媒が高段側吐出弁（85,88）を押し開けて高段側圧縮室（76）から流出する際の抵抗を低く抑えることができる。従って、本実施形態によれば、高段側圧縮機構（42）において圧縮された冷媒と、二段圧縮機（30）が接続された冷媒回路（15）で行われる冷凍サイクルの高圧との差を小さくすることができ、二段圧縮機（30）を駆動するのに要する動力を削減することができる。

また、本実施形態の二段圧縮機（30）では、第１高段側吐出ポート（84）の開口面積Ａ_Ｈ１と第２高段側吐出ポート（87）の開口面積Ａ_Ｈ２の何れもが、低段側吐出ポート（93）の開口面積Ａ_Ｌの７０％以下となっている（Ａ_Ｈ１≦０.７Ａ_Ｌ、Ａ_Ｈ２≦０.７Ａ_Ｌ）。従って、本実施形態によれば、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）に作用する力と低段側吐出弁（94）の弁体（94a）に作用する力の差を充分に小さくすることができ、高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）の強度を低段側吐出弁（94）の弁体（94a）の強度と同程度にすることが可能となる。この結果、低段側吐出弁（94）の弁体（94a）、及び各高段側吐出弁（85,88）の弁体（85a,88a）の材質と板厚を共通化でき、弁体（85a,88a,94a）の材料となる鋼板の種類を一種類に限定することで二段圧縮機（30）の製造コストを低減することができる。

《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。本実施形態の二段圧縮機（30）は、上記実施形態１の二段圧縮機（30）において、高段側圧縮機構（42）の構成を変更したものである。本実施形態の高段側圧縮機構（42）では、第２高段側吐出ポート（87）及び第２高段側吐出弁（88）の配置が、上記実施形態１と異なっている。

図７に示すように、本実施形態の高段側圧縮機構（42）では、中間プレート（95）が主プレート部材（97）と副プレート部材（99）とによって構成されている。主プレート部材（97）及び副プレート部材（99）は、何れも平板状に形成されており、互いに積層された状態で低段側シリンダ（60）と高段側シリンダ（70）の間に挟み込まれている。主プレート部材（97）は、高段側シリンダ（70）と密着している。副プレート部材（99）は、低段側シリンダ（60）と密着している。

本実施形態の高段側圧縮機構（42）において、第２高段側吐出ポート（87）は、主プレート部材（97）に形成されている。第２高段側吐出ポート（87）は、主プレート部材（97）をその厚み方向へ貫通する円形断面の貫通孔である。主プレート部材（97）には、その下面の一部を掘り下げることによって凹部（98）が形成されている。第２高段側吐出ポート（87）は、その一端が主プレート部材（97）の上面に開口し、その他端が主プレート部材（97）の下面のうち凹部（98）に位置する部分に開口している。また、主プレート部材（97）の上面における第２高段側吐出ポート（87）の開口端は、フロントヘッド（80）の下面における第１高段側吐出ポート（84）の開口端と向かい合っている。

また、本実施形態の高段側圧縮機構（42）において、第２高段側吐出弁（88）は、主プレート部材（97）に取り付けられている。具体的に、第２高段側吐出弁（88）は、主プレート部材（97）の下面のうち凹部（98）に位置する部分に固定されている。そして、第２高段側吐出弁（88）の弁体（88a）は、その先端部が第２高段側吐出ポート（87）を塞ぐように主プレート部材（97）の下面に密着している。

主プレート部材（97）に形成された凹部（98）は、主プレート部材（97）の外周面に開口している。このため、主プレート部材（97）と副プレート部材（99）が積層された状態でも、凹部（98）は圧縮機構（40）の外側の空間と連通しており、第２高段側吐出ポート（87）から凹部（98）へ吐出された高圧冷媒が吐出管（36）へと流れてゆく。

《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。本実施形態の二段圧縮機（30）は、上記実施形態１の二段圧縮機（30）において、高段側圧縮機構（42）の構成を変更したものである。本実施形態の高段側圧縮機構（42）では、第２高段側吐出ポート（87）及び第２高段側吐出弁（88）の配置が、上記実施形態１と異なっている。

図８に示すように、本実施形態の高段側圧縮機構（42）では、第１高段側吐出ポート（84）と第２高段側吐出ポート（87）の両方がフロントヘッド（80）の平板部（81）に形成されている。フロントヘッド（80）の平板部（81）では、第１高段側吐出ポート（84）に隣接して第２高段側吐出ポート（87）が形成されている。第２高段側吐出ポート（87）は、第１高段側吐出ポート（84）と同様に、フロントヘッド（80）の平板部（81）を貫通している。

また、本実施形態の高段側圧縮機構（42）では、第１高段側吐出弁（85）と第２高段側吐出弁（88）の両方がフロントヘッド（80）の平板部（81）に取り付けられている。そして、第２高段側吐出弁（88）の弁体（88a）は、その先端部が第２高段側吐出ポート（87）を塞ぐようにフロントヘッド（80）の平板部（81）の上面に密着している。

本実施形態の高段側圧縮機構（42）では、フロントヘッド（80）に全ての高段側吐出ポート（84,87）が形成されている。このため、高段側吐出ポート（84,87）の形成されていない中間プレート（95）や高段側シリンダ（70）の構成を従来のものから変更せずに、高段側圧縮機構（42）に複数の高段側吐出ポート（84,87）を形成することができる。従って、本実施形態によれば、高段側圧縮機構（42）に吐出ポートが一つだけ設けられた一般的な二段圧縮機の構成部材のうち設計変更せずに本実施形態の二段圧縮機（30）に使用できるものを増やすことができ、二段圧縮機（30）の製造コストを低減することができる。

《その他の実施形態》
−第１変形例−
上記各実施形態の二段圧縮機（30）では、高段側圧縮機構（42）に三つ以上の吐出ポートが設けられていてもよい。また、各実施形態の二段圧縮機（30）では、低段側圧縮機構（41）に複数の吐出ポートが設けられていてもよい。ただし、その場合も、高段側圧縮機構（42）に設けられた吐出ポートの数は、低段側圧縮機構（41）に設けられた吐出ポートの数よりも多くなっている必要がある。

−第２変形例−
上記各実施形態の二段圧縮機（30）では、低段側吐出ポート（93）及び各高段側吐出ポート（84,87）の断面形状が非円形であってもよい。つまり、低段側吐出ポート（93）及び各高段側吐出ポート（84,87）の断面形状は、例えば楕円形や長円形であってもよい。

−第２変形例−
上記各実施形態の二段圧縮機（30）において、低段側圧縮機構（41）と高段側圧縮機構（42）は、ピストン（63,73）とブレード（64,74）が別体に形成されたローリングピストン型のロータリ式流体機械によって構成されていてもよい。その場合、ブレード（64,74）は、シリンダ（60,70）に対してシリンダ（60,70）の径方向へ進退自在に設置され、その先端がピストン（63,73）の外周面に押し当てられる。

−第３変形例−
上記各実施形態の二段圧縮機（30）が接続された冷媒回路（15）は、高圧が冷媒の臨界圧力よりも低い値に設定された一般的な冷凍サイクルを行うように構成されていてもよい。この場合、冷媒回路（15）には、いわゆるフロン冷媒等が充填される。そして、本変形例の冷媒回路（15）では、冷房運転時には室外熱交換器（21）が凝縮器として動作し、暖房運転時には室内熱交換器（29）が凝縮器として動作する。

−第４変形例−
上記各実施形態の二段圧縮機（30）は、冷凍サイクルを行う空調機（10）の冷媒回路（15）に設けられているが、この二段圧縮機（30）の適用対象は、空調機には限られない。例えば、上記各実施形態の二段圧縮機（30）は、冷凍サイクルを行うヒートポンプ式の給湯器の冷媒回路に設けられていてもよい。

−第５変形例−
上記各実施形態の冷媒回路（15）は、中間圧のガス冷媒を気液分離器（27）から二段圧縮機（30）の接続用配管（39）へ供給するように構成されているが、冷媒回路（15）の構成はこれに限定されるものではない。例えば、冷媒回路（15）は、高圧液冷媒の一部を分岐させ、分岐した高圧液冷媒を膨張させて気液二相状態の中間圧冷媒とし、この気液二相状態の中間圧冷媒を残りの高圧液冷媒と熱交換させて蒸発させることによって中間圧のガス冷媒を生成し、こうして得られた中間圧のガス冷媒を二段圧縮機（30）の接続用配管（39）へ供給するように構成されていてもよい。

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。

以上説明したように、本発明は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構が一本の駆動軸によって駆動され且つ中間圧インジェクション動作を行う二段圧縮機について有用である。

二段圧縮機が設けられた空調機の概略構成を示す冷媒回路図である。 実施形態１の二段圧縮機を示す縦断面図である。 実施形態１の圧縮機構を示す横断面図であって、(Ａ)は低段側圧縮機構を示し、(Ｂ)は高段側圧縮機構を示す。 吐出弁の断面図であって、(Ａ)は吐出弁の閉状態を示し、(Ｂ)は吐出弁の開状態を示す。 二段圧縮機が設けられた空調機の冷媒回路で行われる冷凍サイクルを示すモリエル線図（圧力−エンタルピ線図）である。 二段圧縮機の低段側圧縮室と高段側圧縮室における圧力と容積の関係を示すＰＶ線図である。 実施形態２の二段圧縮機を示す縦断面図である。 実施形態３の高段側圧縮機構を示す横断面図である。

符号の説明

15 冷媒回路
30 二段圧縮機
41 低段側圧縮機構
42 高段側圧縮機構
50 駆動軸
66 低段側圧縮室（圧縮室）
70 高段側シリンダ（シリンダ）
73 高段側ピストン（ピストン）
74 ブレード
76 高段側圧縮室（圧縮室）
80 フロントヘッド（閉塞部材）
84 第１高段側吐出ポート
85 第１高段側吐出弁
87 第２高段側吐出ポート
88 第２高段側吐出弁
93 低段側吐出ポート
94 低段側吐出弁
95 中間プレート（閉塞部材）

Claims (6)

1. 低圧冷媒を吸入して圧縮する低段側圧縮機構（41）と、該低段側圧縮機構（41）から吐出された冷媒を吸入して圧縮する高段側圧縮機構（42）と、上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（42）の両方に係合する駆動軸（50）と、上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（42）の間に中間圧冷媒を導入するためのインジェクション用ポート（28）とを備え、冷凍サイクルを行う冷媒回路（15）に接続される二段圧縮機であって、
   上記低段側圧縮機構（41）と上記高段側圧縮機構（42）のそれぞれが、圧縮室（66,76）に開口して該圧縮室（66,76）から圧縮された冷媒を流出させるための吐出ポート（84,87,93）と、該吐出ポート（84,87,93）を開閉するための吐出弁（85,88,94）とを備える回転式流体機械によって構成されており、
   上記高段側圧縮機構（42）に設けられた吐出ポート（84,87）の数が、上記低段側圧縮機構（41）に設けられた吐出ポート（93）の数よりも多くなっている
   ことを特徴とする二段圧縮機。
2. 請求項１において、
   上記低段側圧縮機構（41）には吐出ポート（93）が一つ設けられ、上記高段側圧縮機構（42）には吐出ポート（84,87）が複数設けられる一方、
   上記高段側圧縮機構（42）に設けられた各吐出ポート（84,87）の開口面積が、上記低段側圧縮機構（41）に設けられた吐出ポート（93）の開口面積の７０％以下となっている
   ことを特徴とする二段圧縮機。
3. 請求項１又は２において、
   上記高段側圧縮機構（42）を構成する回転式流体機械は、シリンダ（70）と、該シリンダ（70）の両端部を閉塞する一対の閉塞部材（80,95）と、上記シリンダ（70）内に収容されて偏心回転するピストン（73）と、上記シリンダ（70）の内周面と上記ピストン（73）の外周面との間に形成された圧縮室（76）を高圧側と低圧側に区画するブレード（74）とを備えるロータリ式流体機械であり、
   上記高段側圧縮機構（42）では、上記一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方と上記シリンダ（70）に上記吐出ポート（84,87）が少なくとも一つずつ形成されている
   ことを特徴とする二段圧縮機。
4. 請求項１又は２において、
   上記高段側圧縮機構（42）を構成する回転式流体機械は、シリンダ（70）と、該シリンダ（70）の両端部を閉塞する一対の閉塞部材（80,95）と、上記シリンダ（70）内に収容されて偏心回転するピストン（73）と、上記シリンダ（70）の内周面と上記ピストン（73）の外周面との間に形成された圧縮室（76）を高圧側と低圧側に区画するブレード（74）とを備えるロータリ式流体機械であり、
   上記高段側圧縮機構（42）では、上記一対の閉塞部材（80,95）のそれぞれに上記吐出ポート（84,87）が少なくとも一つずつ形成されている
   ことを特徴とする二段圧縮機。
5. 請求項１又は２において、
   上記高段側圧縮機構（42）を構成する回転式流体機械は、シリンダ（70）と、該シリンダ（70）の両端部を閉塞する一対の閉塞部材（80,95）と、上記シリンダ（70）内に収容されて偏心回転するピストン（73）と、上記シリンダ（70）の内周面と上記ピストン（73）の外周面との間に形成された圧縮室（76）を高圧側と低圧側に区画するブレード（74）とを備えるロータリ式流体機械であり、
   上記高段側圧縮機構（42）では、上記一対の閉塞部材（80,95）のうちの一方だけに上記吐出ポート（84,87）が形成されている
   ことを特徴とする二段圧縮機。
6. 請求項１又は２において、
   上記低段側圧縮機構（41）及び上記高段側圧縮機構（42）は、上記冷媒回路（15）に冷媒として充填された二酸化炭素を吸入して圧縮する一方、
   上記高段側圧縮機構（42）は、吸入した二酸化炭素をその臨界圧力よりも高い圧力にまで圧縮する
   ことを特徴とする二段圧縮機。

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