JP2011236855A - 二段昇圧式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】容積効率の低下を招くことなく、電動モータの信頼性を向上可能な二段昇圧式圧縮機を提供する。
【解決手段】低圧冷媒を中間圧冷媒となるまで昇圧させる低段側圧縮機構１１０、中間圧冷媒を高圧冷媒となるまで昇圧させる高段側圧縮機構１２０および双方の圧縮機構を駆動する電動モータ１３０をケーシング１４０内の収容空間１５０に収容し、ケーシング１４０の外部から収容空間１５０へ中間圧冷媒を中間圧ポートを設け、さらに、収容空間１５０内を中間圧冷媒雰囲気として、中間圧冷媒によって電動モータ１３０を冷却する。この際、収容空間１５０の容積が変化しないので、中間圧冷媒が電動モータ１３０から吸熱して密度低下してしまうことがなく、容積効率が低下を招くことがない。
【選択図】図３

Description

本発明は、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構とを有する二段昇圧式圧縮機に関する。

従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクル等において流体（冷媒）を圧縮して吐出する圧縮機として、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構との２つの圧縮機構、および双方の圧縮機構を回転駆動する電動モータを１つのケーシング内に収容した電動式の二段昇圧式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、この種の二段昇圧式圧縮機では、ケーシング内に吸入した低圧冷媒を低段側圧縮機構にて中間圧冷媒となるまで昇圧し、低段側圧縮機構から吐出された中間圧冷媒とケーシング外から導入した中間圧冷媒とをケーシング内で合流させ、中間圧冷媒を高段側圧縮機構にて高圧冷媒となるまで昇圧して吐出している。

さらに、特許文献１の二段昇圧式圧縮機では、ケーシングの内部空間を２つに分割して、一方の空間を電動モータを収容するモータ収容空間とし、他方の空間を双方の圧縮機構を収容する圧縮機構収容空間としている。そして、モータ収容空間を低圧冷媒雰囲気とすることによって電動モータを冷却し、電動モータの信頼性向上を図っている。

特開２０００−５４９７５号公報

ところで、特許文献１の二段昇圧式圧縮機のように、中間圧冷媒や高圧冷媒よりも温度の低い低圧冷媒によって電動モータを冷却することで、電動モータを充分に冷却することができる。しかしながら、温度の低い低圧冷媒が電動モータの発熱量を過度に吸熱してしまうと、二段昇圧式圧縮機全体としての容積効率が低下してしまう。

より詳細に説明すると、低圧冷媒が電動モータの発熱量を過度に吸熱してエンタルピを増加させてしまうと、低圧冷媒の比容積が不必要に増加して、低圧冷媒の密度も不必要に低下してしまう。その結果、二段昇圧式圧縮機全体として、一回転あたりに吐出される冷媒の質量流量が低下してしまうため、容積効率が低下してしまう。さらに、このような容積効率の低下は、冷凍サイクルに適用した際に冷却能力の低下を招く原因となる。

本発明は、上記点に鑑み、容積効率の低下を招くことなく、電動モータの信頼性を向上させることのできる二段昇圧式圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、低圧流体を中間圧流体となるまで圧縮して吐出する低段側圧縮機構（１１０）と、低段側圧縮機構（１１０）から吐出された中間圧流体を高圧流体となるまで圧縮して吐出する高段側圧縮機構（１２０）と、
低段側圧縮機構（１１０）および高段側圧縮機構（１２０）の少なくとも一方を駆動する電動モータ（１３０）と、低段側圧縮機構（１１０）、高段側圧縮機構（１２０）および電動モータ（１３０）を収容する収容空間（１５０）を形成するケーシング（１４０）とを備え、ケーシング（１４０）には、ケーシング（１４０）の外部から収容空間（１５０）へ中間圧流体を流入させる中間圧吸入口（１４５）が設けられており、
低段側圧縮機構（１１０）へ流体を吸入させる低段側流体吸入口（１１１ａ）は、ケーシング（１４０）の外部から低圧流体を吸入させる吸入通路（１１８）に接続されており、高段側圧縮機構（１２０）から流体を吐出させる高段側流体吐出口（１２５ａ）は、ケーシング（１４０）の外部へ高圧流体を吐出させる吐出通路（１２８）に接続されており、
さらに、低段側圧縮機構（１１０）から流体を吐出させる低段側流体吐出口（１１５ａ）および高段側圧縮機構（１２０）へ流体を吸入させる高段側流体吸入口（１２１ａ）は、収容空間（１５０）内で開口している二段昇圧式圧縮機を特徴とする。

これによれば、低段側圧縮機構（１１０）、高段側圧縮機構（１２０）および電動モータ（１３０）が収容される収容空間（１５０）内が中間圧流体雰囲気となるので、高圧冷媒よりも温度の低い中間圧冷媒によって、電動モータ（１３０）を冷却することができる。従って、電動モータ（１３０）の信頼性を向上させることができる。

さらに、中間圧冷媒が電動モータ（１３０）から吸熱しても、後述する実施形態に詳述するように、収容空間（１５０）の容積が変化しないので、中間圧冷媒の比容積が増加して密度低下してしまうことがない。従って、二段昇圧式圧縮機全体として、一回転あたりに吐出される冷媒の質量流量は変化せず、容積効率が低下してしまうことがない。

その結果、請求項１に記載の発明によれば、容積効率の低下を招くことなく、電動モータの信頼性を向上可能な二段昇圧式圧縮機を提供することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の二段昇圧式圧縮機において、電動モータ（１３０）に電力を供給するインバータ（１６０）を備え、インバータ（１６０）は、ケーシング（１４０）の外表面に、インバータ（１６０）と収容空間（１５０）内の冷媒との間で熱移動可能に配置されていることを特徴とする。

これによれば、インバータ（１６０）と収容空間（１５０）内の冷媒との間で熱移動が可能となっているので、中間圧冷媒によってインバータ（１６０）を冷却することができる。しかも、中間圧冷媒がインバータ（１６０）から吸熱しても、請求項１に記載の発明と同様に、二段昇圧式圧縮機全体としての容積効率が低下してしまうこともない。

さらに、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の二段昇圧式圧縮機において、インバータ（１６０）は、ケーシング（１４０）の外表面のうち、高段側圧縮機構（１２０）よりも低段側圧縮機構（１１０）に近い位置に配置されていることを特徴とする。

これによれば、低段側圧縮機構（１１０）にて圧縮される冷媒の温度は、高段側圧縮機構（１２０）にて圧縮される冷媒の温度よりも低いので、インバータ（１６０）をより効果的に冷却することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の二段昇圧式圧縮機において、電動モータ（１３０）は、低段側圧縮機構（１１０）および高段側圧縮機構（１２０）の双方に駆動力を伝達する回転駆動軸（１３１）を有し、低段側圧縮機構（１１０）は回転駆動軸（１３１）の一方の端部に連結され、高段側圧縮機構（１２０）は回転駆動軸（１３１）の他方の端部に連結されていることを特徴とする。

これによれば、低段側圧縮機構（１１０）と電動モータ（１３０）との間および高段側圧縮機構（１２０）と電動モータ（１３０）との間のステータコイルエンド部、すなわち電動モータ（１３０）のステータコイル（巻き線）の内周側に形成されるデッドスペースを有効に活用して軸受を配置することができ、二段昇圧式圧縮機全体としての小型化を図ることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

一実施形態のヒートポンプサイクルの暖房運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 一実施形態のヒートポンプサイクルの冷房運転モード時の冷媒流路を示す全体構成図である。 一実施形態の圧縮機の軸方向断面図である。 （ａ）は、図３のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ断面図である。 一実施形態の冷媒流路切替手段の作動状態を示す図表である。 一実施形態の暖房運転モード時におけるヒートポンプサイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 一実施形態の冷房運転モード時におけるヒートポンプサイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 一実施形態の暖房運転モード時に電動モータを冷却した際の冷媒の比容積変化を説明するためのモリエル線図である。 電動モータを冷却する際の冷媒の吸熱量と圧縮機の容積効率の低下割合との関係を示すグラフである。 電動モータを冷却する際の冷媒の吸熱量とヒートポンプサイクルのＣＯＰの変化割合との関係を示すグラフである。

以下、図面を用いて本発明の一実施形態について説明する。まず、図１、２は、本実施形態の二段昇圧式圧縮機（以下、単に圧縮機と記載する）１００が適用されたヒートポンプサイクル１０の全体構成図である。このヒートポンプサイクル１０は、内燃機関（エンジン）ＥＧおよび走行用電動モータから車両走行用の駆動力を得る、いわゆるハイブリッド車両の車両用空調装置１において、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却あるいは加熱する機能を果たす。

従って、本実施形態のヒートポンプサイクル１０は、図１、２の全体構成図に示すように、車室内を暖房する暖房運転モード（加熱運転モード）、および車室内を冷房する冷房運転モード（冷却運転モード）の冷媒回路を切替可能に構成されている。なお、図１、２では、それぞれ暖房運転モード時および冷房運転モード時における冷媒の流れを実線矢印で示している。

このヒートポンプサイクル１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用しており、二段昇圧式圧縮機１００から吐出された高圧冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、この冷媒には圧縮機１００内の摺動部位を潤滑するための冷凍機油（オイル）が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

まず、圧縮機１００は、エンジンルーム内に配置されて、ヒートポンプサイクル１０において流体である冷媒を吸入し、圧縮して吐出するものである。この圧縮機１００は、その外殻を形成するケーシング１４０の内部に、低段側圧縮機構１１０と高段側圧縮機構１２０との２つの圧縮機構、並びに、双方の圧縮機構１１０、１２０を回転駆動する電動モータ１３０を収容して構成された二段昇圧式の電動圧縮機である。

さらに、圧縮機１００のケーシング１４０には、ケーシング１４０の外部から低段側圧縮機構１１０へ低圧冷媒を吸入させる吸入ポート１４４、ケーシング１４０の外部からケーシング１４０の内部へ中間圧冷媒を流入させる中間圧ポート（中間圧吸入口）１４５、および高段側圧縮機構１２０から吐出された高圧冷媒をケーシング１４０の外部へ吐出させる吐出ポート１４６が設けられている。なお、圧縮機１００の詳細構成については後述する。

圧縮機１００の吐出ポート１４６には、室内凝縮器１２の冷媒入口側が接続されている。室内凝縮器１２は、後述する車両用空調装置１の室内空調ユニット３０の空調ケース３１内に配置されて、その内部を流通する冷媒と後述する室内蒸発器２０にて冷却された送風空気（冷風）とを熱交換させることで冷風を再加熱する加熱用熱交換器である。

室内凝縮器１２の冷媒出口側には、室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒の流れを分岐する第１三方継手１３ａが接続されている。第１三方継手１３ａは、３つの流入出口を有し、この３つの流入出口のうち１つを冷媒流入口とし、２つを冷媒流出口としたものである。このような三方継手は、各種配管を接合して構成してもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに複数の冷媒通路を設けて構成してもよい。

第１三方継手１３ａの一方の冷媒流出口は、水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａの入口側に接続され、他方の冷媒流出口は、第２三方継手１３ｂの一方の冷媒流入口に接続されている。この第２三方継手１３ｂの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。第２三方継手１３ｂでは、第１三方継手１３ａに対して、３つの流入出口のうち２つを冷媒流入口とし、１つを冷媒流出口としている。

第１三方継手１３ａの一方の冷媒流出口から水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａの入口側へ至る冷媒配管には、水−冷媒熱交換器１４へ流入する冷媒を減圧膨張させる第１減圧手段としての第１電気式膨張弁１５ａが配置されている。第１電気式膨張弁１５ａは、第１三方継手１３ａの一方の冷媒流出口から流出した高圧冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧膨張させる可変絞り機構である。

具体的には、第１電気式膨張弁１５ａは、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成されている。また、第１電気式膨張弁１５ａは、後述する空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

さらに、第１電気式膨張弁１５ａは、その絞り開度を全閉として、第１三方継手１３ａの一方の冷媒流出口から水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａの入口側へ至る冷媒配管における冷媒の流れを遮断することができる。これにより、第１電気式膨張弁１５ａは、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることができる。従って、この第１電気式膨張弁１５ａは、冷房運転モードの冷媒流路と暖房運転モードの冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段としての機能を兼ね備えている。

水−冷媒熱交換器１４は、冷媒側流路１４ａを流れる冷媒と冷却水側流路１４ｂを流れるエンジンＥＧの冷却水とを熱交換させて、冷却水を熱源として冷媒側流路１４ａを流れる冷媒を加熱する加熱手段である。なお、冷却水側流路１４ｂを流れる冷却水を循環させる冷却水回路４０の詳細については後述する。

また、水−冷媒熱交換器１４の具体的構成としては、冷却水側流路１４ｂを形成する外側管の内側に冷媒側流路１４ａを形成する内側管を配置する二重管方式の熱交換器構成を採用できる。もちろん、冷媒側流路１４ａを内側管として、冷却水側流路１４ｂを外側管としてもよい。さらに、冷媒側流路１４ａと冷却水側流路１４ｂとを構成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成等を採用してもよい。

水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａの出口側には、気液分離器１６が接続されている。この気液分離器１６は、水−冷媒熱交換器１４から流出した中間圧冷媒の気液を分離するもので、気液分離器１６の気相冷媒出口は、圧縮機１００の中間圧ポート１４５に接続され、液相冷媒出口は第２三方継手１３ｂの他方の冷媒流入口に接続されている。

気液分離器１６の気相冷媒出口から圧縮機１００の中間圧ポート１４５に至る冷媒配管には、気液分離器１６の気相冷媒出口から圧縮機１００の中間圧ポート１４５へ冷媒が流れることのみを許容する逆止弁１６ａが配置されている。これにより、圧縮機１００側から気液分離器１６へ冷媒が逆流することを防止している。もちろん、この逆止弁１６ａを気液分離器１６あるいは圧縮機１００と一体的に構成してもよい。

さらに、気液分離器１６の液相冷媒出口から第２三方継手１３ｂの他方の冷媒流入口へ至る冷媒配管には、室外熱交換器１８へ流入する冷媒を減圧膨張させる第２減圧手段としての第２電気式膨張弁１５ｂが配置されている。第２電気式膨張弁１５ｂは、気液分離器１６の液相冷媒出口から流出した中間圧冷媒を低圧冷媒となるまで減圧膨張させる可変絞り機構であり、その基本的構成は、第１電気式膨張弁１５ａと同様である。

従って、第２電気式膨張弁１５ｂは、その絞り開度を全閉として気液分離器１６の液相冷媒出口から第２三方継手１３ｂの他方の冷媒流入口へ至る冷媒配管における冷媒の流れを遮断して、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることができる。つまり、第２電気式膨張弁１５ｂは、冷媒流路切替手段としての機能を兼ね備えている。

また、第１三方継手１３ａの他方の冷媒流出口から第２三方継手１３ｂの一方の冷媒流入口へ至る冷媒配管には、この冷媒配管を開閉する開閉弁１７が配置されている。この開閉弁１７は、空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される電磁弁であり、開閉弁１７の開閉状態によって、ヒートポンプサイクル１０の冷媒流路を切り替えることができる。従って、開閉弁１７も冷媒流路切替手段を構成している。

第２三方継手１３ｂの冷媒流出口には、冷媒と車室内空気（外気）とを熱交換させる室外熱交換器１８が接続されている。この室外熱交換器１８は、エンジンルーム内に配置されて、暖房運転モード時には、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる蒸発器として機能し、冷房運転モード時には、高圧冷媒を放熱させる放熱器として機能する熱交換器である。

室外熱交換器１８の出口側には、電気式三方弁１９が接続されている。この電気式三方弁１９は、空調制御装置から出力される制御電圧によって、その作動が制御されるもので、上述した第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂおよび開閉弁１７とともに、冷媒流路切替手段を構成している。

より具体的には、電気式三方弁１９は、暖房運転モード時には、室外熱交換器１８の出口側と第３三方継手１３ｃの一方の冷媒流入口とを接続する冷媒流路に切り替え、冷房運転モード時には、室外熱交換器１８の出口側と第３電気式膨張弁１５ｃの入口側とを接続する冷媒流路に切り替える。

なお、第３三方継手１３ｃの基本的構成は、第１三方継手１３ａと同様である。第３三方継手１３ｃでは、第１三方継手１３ａに対して、３つの流入出口のうち２つを冷媒流入口とし、１つを冷媒流出口としている。また、第３電気式膨張弁１５ｃの基本的構成は、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂと同様である。さらに、本実施形態の第３電気式膨張弁１５ｃは、冷媒流路切替手段としての機能を果たさないので、その絞り開度を全閉とする機能を有していなくてもよい。

第３電気式膨張弁１５ｃの出口側には、室内蒸発器２０の冷媒入口側が接続されている。この室内蒸発器２０は、室内空調ユニット３０の空調ケース３１内のうち、室内凝縮器１２の送風空気流れ上流側に配置されて、その内部を流通する冷媒と送風空気とを熱交換させて送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。

室内蒸発器２０の出口側には、第３三方継手１３ｃの他方の冷媒流入口が接続され、第３三方継手１３ｃの冷媒流出口には、アキュムレータ２１の冷媒入口側が接続されている。アキュムレータ２１は、その内部に流入した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を蓄える低圧側気液分離器である。さらに、アキュムレータ２１の気相冷媒出口には、圧縮機１００の吸入ポート１４４が接続されている。

次に、室内空調ユニット３０について説明する。室内空調ユニット３０は、車室内最前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置されて、室内空調ユニット２０の外殻を形成するとともに、その内部に車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空調ケース３１を有している。そして、この空気通路に送風機３２、前述の室内凝縮器１２、室内蒸発器２０等が収容されている。

空調ケース３１の送風空気流れ最上流側には、車室内空気（内気）と外気とを切替導入する内外気切替装置３３が配置されている。この内外気切替装置３３は、空調ケース３１内に内気を導入させる内気導入口および外気を導入させる外気導入口の開口面積を、内外気切替ドアによって連続的に調整して、内気の風量と外気の風量との風量割合を連続的に変化させるものである。

内外気切替装置３３の空気流れ下流側には、内外気切替装置３３を介して吸入した空気を車室内へ向けて送風する送風機３２が配置されている。この送風機３２は、遠心多翼ファン（シロッコファン）を電動モータにて駆動する電動送風機であって、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風量）が制御される。

送風機３２の空気流れ下流側には、前述の室内蒸発器２０および室内凝縮器１２が、送風空気の流れに対して、この順に配置されている。換言すると、室内蒸発器２０は、室内凝縮器１２に対して、送風空気の空気流れ上流側に配置されている。

さらに、室内蒸発器２０の空気流れ下流側であって、かつ、室内凝縮器１２の空気流れ上流側には、室内蒸発器２０にて冷却された冷風のうち、室内凝縮器１２にて再加熱される風量の割合を調整するエアミックスドア３４が配置されている。また、室内凝縮器１２の空気流れ下流側には、室内凝縮器１２を通過して加熱された温風と室内凝縮器１２を迂回して加熱されていない冷風とを混合させる混合空間３５が設けられている。

また、空調ケース３１の空気流れ最下流部には、混合空間３５にて混合された空調風を、冷却対象空間である車室内へ吹き出す吹出口が配置されている。具体的に、この吹出口としては、車室内の乗員の上半身に向けて空調風を吹き出すフェイス吹出口、乗員の足元に向けて空調風を吹き出すフット吹出口、および、車両前面窓ガラス内側面に向けて空調風を吹き出すデフロスタ吹出口（いずれも図示せず）が設けられている。

従って、エアミックスドア３４が室内凝縮器１２を通過させる風量の割合を調整することによって、混合空間３５にて混合された空調風の温度が調整され、その結果、各吹出口から吹き出される空調風の温度が調整される。なお、エアミックスドア３４は、空調制御装置から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

さらに、フェイス吹出口、フット吹出口、およびデフロスタ吹出口の空気流れ上流側には、それぞれ、フェイス吹出口の開口面積を調整するフェイスドア、フット吹出口の開口面積を調整するフットドア、デフロスタ吹出口の開口面積を調整するデフロスタドア（いずれも図示せず）が配置されている。

これらのフェイスドア、フットドア、デフロスタドアは、吹出口モードを切替える吹出口モード切替手段を構成するものであって、図示しないリンク機構を介して、空調制御装置から出力される制御信号によって作動が制御される図示しないサーボモータによって駆動される。

次に、水−冷媒熱交換器１４の冷却水側流路１４ｂを流れる冷却水を循環させる冷却水回路４０について説明する。この冷却水回路４０は、エンジンＥＧを冷却する冷却水（例えば、エチレングリコール水溶液）を循環させる回路で、冷却水ポンプ４１およびラジエータ４２等が配置されている。

冷却水ポンプ４１は、冷却水回路４０において冷却水をエンジンＥＧ内へ圧送するもので、電動式のポンプあるいはエンジンＥＧの駆動軸から回転駆動力を得る機械式のポンプ等を採用することができる。ラジエータ４２は、冷却水と室外空気とを熱交換させて冷却水を冷却する放熱用の熱交換器である。つまり、ラジエータ４２は、冷却水がエンジンＥＧの内部を貫流する際に吸熱したエンジンＥＧの廃熱を大気に放熱するものである。

そして、本実施形態の冷却水回路４０では、図１、２の破線矢印に示すように、冷却水ポンプ４１を作動させることにより、冷却水ポンプ４１→エンジンＥＧ→水−冷媒熱交換器１４の冷却水側流路１４ｂ→ラジエータ４２→冷却水ポンプ４１の順に冷却水を循環させている。

また、冷却水回路４０には、ラジエータ４２を迂回させて冷却水を循環させるバイパス通路４３および冷却水の温度が所定値（本実施形態では、９０℃）以下になるとバイパス通路４３側へ冷却水を流すサーモスタット弁４４が設けられている。これにより、エンジンＥＧ自体の温度が低下して、エンジンオイルの粘度増加によるフリクションロスの発生や、排気ガスの温度低下による排気ガス浄化用触媒の作動不良を抑制している。

次に、図３、４を用いて、本実施形態の圧縮機１００の詳細構成について説明する。なお、図３は、圧縮機１００の軸方向断面図であり、図４（ａ）は、図３のＡ−Ａ断面図であり、図４（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ断面図である。

この圧縮機１００は、固定容量型圧縮機構からなる低段側圧縮機構１１０、高段側圧縮機構１２０、および双方の圧縮機構１１０、１２０を回転駆動する電動モータ１３０等を、圧縮機１００の外殻を形成するケーシング１４０内に形成された収容空間１５０の内部に収容して構成されたものである。なお、本実施形態では、具体的に、双方の圧縮機構１１０、１２０をローリングピストン型の圧縮機構で構成している。

さらに、圧縮機１００は、図３に示すように、電動モータ１３０から双方の圧縮機構１１０、１２０へ回転駆動力を伝達する回転駆動軸であるシャフト１３１が、車両搭載状態において略水平方向に延びた、いわゆる横置きタイプとして構成されている。より具体的には、低段側圧縮機構１１０は、シャフト１３１の一方の端部に連結されており、高段側圧縮機構１２０は、シャフト１３１の他方の端部に連結されている。

換言すると、本実施形態の圧縮機１００では、双方の圧縮機構１１０、１２０が電動モータ３０を水平方向両側から挟み込むように、シャフト１３１の両端側に配置されている。また、本実施形態の圧縮機１００（具体的には、電動モータ１３０）は、空調制御装置に接続されたインバータ１６０から供給される駆動電流の周波数制御によって回転数（冷媒吐出能力）が制御される。

まず、ケーシング１４０は、その軸方向が水平方向に延びる筒状部材１４１、筒状部材１４１の低段側圧縮機構１１０側の開口部を塞ぐ低段側蓋部材１４２、および筒状部材１４１の高段側圧縮機構１２０側の開口部を塞ぐ高段側蓋部材１４３を有している。そして、これらを溶接等の接合手段により一体に接合して密閉容器構造とすることで、内部に収容空間１５０を形成している。

さらに、筒状部材１４１の外周面には、内外を貫通する貫通穴が形成されており、この貫通穴によって、ケーシング１４０の外部である気液分離器１６から収容空間１５０へ中間圧気相冷媒を流入させる中間圧ポート１４５が形成されている。

また、ケーシング１４０のうち低段側蓋部材１４２の外表面には、電動モータ１３０に電力を供給するインバータ１６０が取り付けられている。より具体的には、このインバータ１６０は、インバータ１６０の外表面のうち一つの端面のほぼ全域が、低段側蓋部材１４２の外表面に密着するように配置されている。

これにより、本実施形態では、インバータ１６０と収容空間１５０内の冷媒との間の熱移動が可能となっている。つまり、インバータ１６０が発生した熱量を収容空間１５０内の冷媒に吸熱させることができる。さらに、低段側蓋部材１４２と高段側蓋部材１４３は、それぞれ筒状部材１４１の異なる開口部を塞いでいるので、インバータ１６０は、高段側圧縮機構１２０よりも低段側圧縮機構１１０に近い位置に配置されることになる。

次に、電動モータ１３０は、固定子をなすステータ１３２および回転子をなすロータ１３３を有している。ステータ１３２は、磁性材からなるステータコア１３２ａおよびステータコア１３２ａに巻き付けられたステータコイル１３２ｂによって構成されている。そして、ステータコイル１３２ｂに低段側蓋部材１４２に設けられた給電端子１４２ａを介して電力が供給されると、ロータ１３３を回転させる回転磁界が発生する。

ロータ１３３は、回転軸方向に延びる略円筒状に形成され、ステータ１３２の内周側に配置されている。さらに、ロータ１３３は、永久磁石を有して構成されており、その中心部に設けられた貫通穴に、シャフト１３１が圧入により固定されている。従って、ステータコイル１３２ｂに電力が供給されて回転磁界が発生すると、ロータ１３３およびシャフト１３１が一体となって回転する。

また、シャフト１３１は、ロータ１３３よりも回転軸方向長さが長く形成されており、ロータ１３３よりも低段側圧縮機構１１０側の部位にて、低段側軸受部１３４によって回転可能に支持され、ロータ１３３よりも高段側圧縮機構１２０側の部位にて、高段側軸受部１３５によって回転可能に支持されている。この双方の軸受部１３４、１３５は、いずれも滑り軸受によって構成されている。

さらに、シャフト１３１の低段側圧縮機構１１０側の端部には、シャフト１３１の回転中心に対して偏心した低段側偏心部１３１ａが形成されており、シャフト１３１の高段側圧縮機構１２０側の端部には、シャフト１３１の回転中心に対して偏心した高段側偏心部１３１ｂが形成されている。

これらの低段側偏心部１３１ａおよび高段側偏心部１３１ｂは、それぞれ低段側圧縮機構１１０および低段側圧縮機構１２０との連結部をなしており、低段側圧縮機構１１０および低段側圧縮機構１２０へ回転駆動力を伝達する機能を果たす。なお、低段側偏心部１３１ａの偏心中心と高段側偏心部１３１ｂの偏心中心は、図４に示すようにシャフト１３１の軸方向から見たときに、シャフト１３１の回転中心に対して１８０°ずれている。

また、本実施形態のシャフト１３１の内部には、潤滑用の冷凍機油を流通させる給油通路１３１ｄが形成されている。そして、この給油通路１３１ｄから、シャフト１３１の外周面と各軸受部１３４、１３５との摺動部位、低段側偏心部１３１ａと低段側圧縮機構１１０との摺動部位、および高段側偏心部１３１ｂと高段側圧縮機構１１０との摺動部位に冷凍機油が供給される。

次に、低段側圧縮機構１１０について説明する。低段側圧縮機構１１０は、低圧冷媒を中間圧冷媒となるまで圧縮して吐出するもので、その軸方向が水平方向に延びる略筒状の低段側シリンダ１１１、低段側シリンダ１１１の内周側に配置される円筒状の低段側ロータ１１２、低段側シリンダ１１１および低段側ロータ１１２とともに冷媒を圧縮する低段側圧縮空間１１７を区画する低段側ベーン１１３等を有して構成されている。

この低段側シリンダ１１１のうち電動モータ１３０側には、その中心部に低段側軸受部１３４が固定された低段側軸受プレート１１４が配置されており、低段側シリンダ１１１のうち電動モータ１３０の反対側には、低段側冷媒吐出口（低段側流体吐出口）１１５ａが形成された低段側吐出プレート１１５が配置されている。これにより、低段側シリンダ１１１の内周側に低段側ロータ１１２が収容される空間が形成されている。

また、低段側ロータ１１２の中心部には、シャフト１３１の低段側偏心部１３１ａが挿入される挿入穴が設けられている。そして、この挿入穴に低段側偏心部１３１ａが回転可能に挿入されることによって、シャフト１３１と低段側ロータ１１２が連結されている。これにより、低段側ロータ１１２は、シャフト１３１の回転に伴って、その円筒外周面を低段側シリンダ１１１の内周面に接触させながら、円柱状空間内で偏心回転する。

さらに、図４（ａ）に示すように、低段側シリンダ１１１の内周側には、径方向に陥没する陥没穴が形成されており、この陥没穴には、低段側スプリング１１６および低段側ベーン１１３が収容されている。また、陥没穴はケーシング１４０内の収容空間１５０と連通しており、ベーン１１３の背面には中間圧が付加される。よって、低段側ベーン１１３は、スプリング１１６の荷重と背圧によって、常時、低段側ロータ１１２の外周面に接触している。

従って、低段側シリンダ１１１と低段側ロータ１１２との接触部、低段側ベーン１１３と低段側ロータ１１２との接触部、低段側軸受プレート１１４および低段側吐出プレート１１５によって囲まれた空間により、冷媒を圧縮するための低段側圧縮空間１１７が形成される。また、低段側シリンダ１１１の円筒状側面には、低段側圧縮空間１１７内に低圧冷媒を吸入させる低段側冷媒吸入口（低段側流体吸入口）１１１ａが形成されている。

この低段側冷媒吸入口１１１ａには、吸入通路を構成する吸入配管１１８を介して、前述の吸入ポート１４４が接続されている。従って、低段側圧縮機構１１０には、ケーシング１４０の外部から、アキュムレータ２１にて分離された低圧気相冷媒が吸入される。

また、低段側吐出プレート１１５に形成された低段側冷媒吐出口１１５ａは、ケーシング１１０内の収容空間１５０内に開口している。さらに、低段側冷媒吐出口１１５ａには、低段側冷媒吐出口１１５ａからケーシング１１０内の収容空間１５０へ冷媒が流れることのみを許容する低段側リード弁１１５ｂが配置されている。

従って、低段側圧縮機構１１０では、シャフト１３１の回転に伴って、低段側圧縮空間１１７が低段側冷媒吸入口１１１ａ側から低段側冷媒吐出口１１５ａ側へ体積を縮小させながら移動することによって冷媒が圧縮され、低段側リード弁１１５ｂの開弁圧を超えると、低段側冷媒吐出口１１５ａからケーシング１１０内の収容空間１５０内へ冷媒が吐出される。

次に、高段側圧縮機構１２０について説明する。高段側圧縮機構１２０は、収容空間１５０内の中間圧冷媒を高圧冷媒となるまで圧縮して吐出するもので、その基本的構成は、低段側圧縮機構１１０と同様である。従って、高段側圧縮機構１２０も、低段側圧縮機構１１０と同様の構成の高段側シリンダ１２１、高段側ロータ１２２、高段側ベーン１２３、高段側軸受プレート１２４、高段側吐出プレート１２５、高段側スプリング１２６等を有して構成されている。

なお、高段側シリンダ１２１および高段側ロータ１２２の軸方向寸法は、低段側シリンダ１１１および低段側ロータ１１２の軸方向寸法に対して短く形成されており、システム成績係数ＣＯＰが極大となる中間圧になるように、高段側圧縮機構１２０および低段側圧縮機構１１０の容量比が調整されている。

そして、高段側軸受プレート１２４の中心部には、高段側軸受部１３５が固定されており、高段側ロータ１２２の中心部に設けられた挿入穴には、シャフト１３１の高段側偏心部１３１ｂが回転可能に挿入されている。これにより、シャフト１３１と高段側ロータ１２２が連結されて、高段側ロータ１２２は、シャフト１３１の回転に伴って、その円筒外周面を高段側シリンダ１２１の内周面に接触させながら、円柱状空間内で偏心回転する。

また、高段側吐出プレート１２５に形成された高段側冷媒吐出口（高段側流体吐出口）１２５ａには、ケーシング１４０の内部で収容空間１５０と後述する油分離室１７０とを区画する区画プレート１７１に形成された吐出通路１２８を介して前述の吐出ポート１４６に接続されている。さらに、高段側シリンダ１２１の円筒状側面には、図４（ｂ）に示すように、高段側圧縮空間１２８内に中間圧冷媒を吸入させる高段側冷媒吸入口（高段側流体吸入口）１２１ａが、収容空間１５０内に開口している。

高段側冷媒吐出口１２５ａには、高段側冷媒吐出口１２５ａから吐出通路側へ冷媒が流れることのみを許容する高段側逆止弁として機能する高段側リード弁１２５ｂが配置されている。さらに、吐出通路１２８と吐出ポート１４６との間には、高段側圧縮機構１２０から吐出された冷媒から前述の冷凍機油を分離する油分離室１７０が形成されている。

この油分離室１７０は、吐出通路１２８から吐出された高圧冷媒を高段側蓋部材１４３に衝突させて高圧冷媒の流速を低下させ、さらに、重力の作用によって気相冷媒よりも比重の高い冷凍機油を下方側に落下させて貯める、いわゆる衝突方式の油分離器を構成している。

従って、吐出ポート１４６は、油分離室１７０に溜まる冷凍機油の油面の上方側に形成されている。さらに、油分離室１７０には、油分離室１７０に貯められた冷凍機油をシャフト１３１の給油通路１３１ｄへ導く油導入配管１７２が配置されている。

次に、本実施形態の電気制御部について説明する。図示しない空調制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種空調制御機器（例えば、圧縮機１００、送風機３２等）の作動を制御する。

また、空調制御装置の入力側には、車室内温度を検出する内気センサ、外気温を検出する外気センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、室内蒸発器２０からの吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ等の種々の空調制御用のセンサ群が接続されている。

さらに、空調制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチからの操作信号が入力される。操作パネルに設けられた各種空調操作スイッチとしては、具体的に、車両用空調装置１の作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ、冷房運転モードと暖房運転モードとの選択スイッチ等が設けられている。

次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置１の作動を、図５〜７を用いて説明する。なお、図５は、本実施形態の冷媒流路切替手段の作動状態を示す図表であり、図６は、暖房運転モード時におけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の状態を示すモリエル線図であり、図７は、冷房運転モード時におけるヒートポンプサイクル１０の冷媒の状態を示すモリエル線図である。

まず、暖房運転モードについて説明する。暖房運転モードは、車両用空調装置の作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって暖房運転モードが選択されると開始する。暖房運転モードが開始されると、空調制御装置が冷媒流路切替手段を構成する第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂ、開閉弁１７および電気式三方弁１９の作動状態を図５に示すように切り替える。

具体的には、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂを絞り状態として、その絞り通路面積開度を予め定めた開度とし、開閉弁１７を閉じ、電気式三方弁１９を室外熱交換器１８の出口側と第３三方継手１３ｃの一方の冷媒流入口とを接続する冷媒流路に切り替える。これにより、図１の実線矢印に示すように冷媒が流れる。

この冷媒流路構成で、空調制御装置が上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、検出信号および操作信号の値に基づいて車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。さらに、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置の出力側に接続された各種空調制御機器の作動状態を決定する。

例えば、送風機３２の目標送風量、すなわち送風機３２の電動モータに出力する制御電圧については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて予め空調制御装置に記憶された制御マップを参照して、目標吹出温度ＴＡＯが高温時および低温時に中間温度時よりも高くなるように決定される。

また、圧縮機１００の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１００の電動モータに出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて予め空調制御装置に記憶された制御マップを参照して、室内蒸発器２０の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。そして、この目標蒸発器吹出温度ＴＥＯと室内蒸発器２０からの吹出空気温度の検出値との偏差に基づいて、フィードバック制御手法を用いて室内蒸発器２０からの吹出空気温度が目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように決定される。

また、エアミックスドア３４のサーボモータへ出力される制御信号については、目標吹出温度ＴＡＯ、室内蒸発器２０からの吹出空気温度の検出値および圧縮機１００から吐出される冷媒温度の検出値を用いて、車室内へ吹き出される空気の温度が車室内温度設定スイッチによって設定された乗員の所望の温度となるように決定される。なお、暖房運転モードでは、送風機３２から送風された送風空気の全風量が室内凝縮器１２を通過するように、エアミックスドア３４の開度を制御してもよい。

そして、上記の如く決定された制御電圧および制御信号を各種空調制御機器へ出力する。その後、操作パネルによって車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンを繰り返す。

この際、ヒートポンプサイクル１０では、図６に示すように、圧縮機１００の吐出ポート１４６から吐出された高圧冷媒（図６のａ₆点）が室内凝縮器１２へ流入して放熱する（図６のａ₆点→ｂ₆点）。これにより、送風機３２から送風されて室内蒸発器２０を通過した送風空気が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した冷媒は、開閉弁１７が閉じられているので、第１電気式膨張弁１５ａへ流入して、中間圧冷媒となるまで減圧膨張される（図６のｂ₆点→ｃ₆点）。第１電気式膨張弁１５ａにて減圧膨張された中間圧冷媒は、水−冷媒熱交換器１４の冷媒側流路１４ａへ流入して冷却水側流路１４ｂを流れる冷却水と熱交換して加熱され、そのエンタルピを上昇させる（図６のｃ₆点→ｄ₆点）。

水−冷媒熱交換器１４から流出した冷媒は、気液分離器１６にて気液分離される（図６のｄ₆点→ｅ₆点およびｄ₆点→ｆ₆点）。そして、気液分離器１６にて分離された気相冷媒は、圧縮機１００の中間圧ポート１４５から圧縮機１００の内部へ流入し、圧縮機１００の内部で低段側圧縮機構１１０吐出冷媒（図６のａ１₆点）と合流して（図６のａ２₆点）、高段側圧縮機構１２０へ吸入されていく。

一方、液相冷媒は第２電気式膨張弁１５ｂへ流入して、低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図６のｆ₆点→ｇ₆点）。この際、第１、２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂの絞り開度は、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を極大値に近づけるために、中間圧冷媒の圧力が高圧冷媒と低圧冷媒の圧力の積の平方根程度になるように調整されていることが望ましい。

第２電気式膨張弁１５ｂにて減圧膨張された低圧冷媒は、第２三方継手１３ｂを介して、室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した低圧冷媒は、外気から吸熱して蒸発する（図６のｇ₆点→ｈ₆点）。

室外熱交換器１８から流出した冷媒は、電気式三方弁１９が室外熱交換器１８の出口側と第３三方継手１３ｃの一方の冷媒流入口とを接続する冷媒流路に切り替えられているので、第３三方継手１３ｃを介して、アキュムレータ２１へ流入して気液分離される。そして、冷房運転モードと同様に、分離された気相冷媒（図６のａ０₆点）が圧縮機１００の吸入ポート１４４から吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、本実施形態の車両用空調装置１では、暖房運転モード時に、室内凝縮器１２にて圧縮機１００の高段側圧縮機構１２０から吐出された冷媒の有する熱量を送風空気に放熱させて、加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の暖房を実現することができる。

この際、水−冷媒熱交換器１４にて加熱された冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒については、室外熱交換器１８にて蒸発させることで外気から吸熱させ、分離された気相冷媒については、中間圧ポート１４５から圧縮機１００（具体的には、高段側圧縮機構１２０）へ吸入させている。

従って、低外気温時のように冷媒が室外熱交換器１８にて外気から充分に吸熱できない運転条件であっても、水−冷媒熱交換器１４にて加熱された冷媒によって送風空気を充分に加熱することができる。

次に、冷房運転モードについて説明する。冷房運転モードは、車両用空調装置の作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、選択スイッチによって冷房運転モードが選択されると開始する。冷房運転モードが開始されると、空調制御装置が冷媒流路切替手段を構成する第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂ、開閉弁１７および電気式三方弁１９の作動状態を図５に示すように切り替える。

具体的には、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂを全閉状態とし、開閉弁１７を開き、電気式三方弁１９を室外熱交換器１８の出口側と第３電気式膨張弁１５ｃの入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、さらに、第３電気式膨張弁１５ｃを冷媒を減圧膨張させる絞り状態として、その絞り通路面積開度を予め定めた開度とする。これにより、図２の実線矢印に示すように冷媒が流れる。

この状態で、空調制御装置が、暖房運転モードと同様に、所定の制御周期毎に、検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種空調制御機器の作動状態決定→制御電圧および制御信号の出力といった制御ルーチンを車両用空調装置の作動停止が要求されるまで繰り返す。

この際、ヒートポンプサイクル１０では、図７に示すように、圧縮機１００の吐出ポート１４６から吐出された高圧冷媒（図７のａ₇点）が室内凝縮器１２へ流入して放熱する（図７のａ₇点→ｂ１₇点）。これにより、送風機３２から送風されて室内蒸発器２０にて冷却された冷風のうち、室内凝縮器１２を通過する冷風が加熱される。

室内凝縮器１２から流出した高圧冷媒は、第１、２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂが全閉状態になっているとともに開閉弁１７が開いているので、第１三方継手１３ａ→開閉弁１７→第２三方継手１３ｂの順に流れて、室外熱交換器１８へ流入する。室外熱交換器１８へ流入した冷媒は外気と熱交換してさらに冷却されて、そのエンタルピを低下させる（図７のｂ１₇点→ｂ２₇点）。

室外熱交換器１８から流出した冷媒は、電気式三方弁１９が、室外熱交換器１８の出口側と第３電気式膨張弁１５ｃの入口側とを接続する冷媒流路に切り替えられているとともに第３電気式膨張弁１５ｃが絞り状態となっているので、第３電気式膨張弁１５ｃにて低圧冷媒となるまで減圧膨張される（図７のｂ２₇点→ｇ₇点）。

第３電気式膨張弁１５ｃにて減圧膨張された低圧冷媒は、室内蒸発器２０へ流入して送風機３２から送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風空気が冷却される。室内蒸発器２０から流出した冷媒は、第３三方継手１３ｃを介してアキュムレータ２１へ流入して気液分離される。そして、分離された気相冷媒（図７のａ０₇点）が圧縮機１００の吸入ポート１４４から吸入されて再び圧縮される。

以上の如く、本実施形態の車両用空調装置１では、冷房運転モード時に、室内蒸発器２０にて送風空気を冷却するとともに、エアミックスドア３４の開度を調整することによって、室内蒸発器２０にて冷却された冷風を室内凝縮器１２にて再加熱して、乗員の所望の温度となった空調風を車室内へ吹き出すことができる。これにより、車室内の冷房を実現することができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１００によれば、ヒートポンプサイクル１０が暖房運転モードに切り替えられた際に、低段側圧縮機構１１０、高段側圧縮機構１２０および電動モータ１３０が収容される収容空間１５０内が中間圧流体雰囲気となるので、高圧冷媒よりも温度の低い中間圧冷媒によって、電動モータ１３０を冷却することができる。従って、電動モータ１３０の信頼性を向上させることができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１００では、収容空間１５０に開口する低段側冷媒吐出口１１５ａには低段側リード弁１１５ｂが配置され、収容空間１５０から中間圧ポート１４５を介してケーシング１４０の外部へ冷媒が逆流することが防止されているとともに、気液分離器１６と中間圧ポート１４５との間に逆止弁１６ａが配置され、収容空間１５０から中間圧ポート１４５を介してケーシング１４０の外部へ冷媒が逆流することが防止されているので、収容空間１５０の容積は実質的に変化しない。

従って、中間圧冷媒が電動モータ１３０を冷却する際に、電動モータ１３０の発熱量を吸熱しても、中間圧冷媒の比容積が増加して密度低下してしまうことがない。このことを図８のモリエル線図を用いて詳細に説明する。

なお、図８は、図６のモリエル線図（暖房運転モード）に対して、図示の明確化のためにヒートポンプサイクル１０を構成する各構成機器の図示を省略し、等比容積線（等密度線）を追加したもので、中間圧冷媒が電動モータ１３０を冷却していない場合の冷媒の状態を破線で示している。

図８に示すように、収容空間１５０の容積が実質的に変化することがなければ、中間圧冷媒が電動モータ１３０の発熱量を吸熱しても、等比容積線に沿って圧力上昇するため、中間圧冷媒の密度が低下しない。従って、圧縮機１００全体として、一回転あたりに吐出される冷媒の質量流量は変化せず、図９に示すように、従来技術に対して容積効率が低下してしまうことがない。

なお、図９は、冷媒が電動モータ１３０を冷却する際に吸熱する吸熱量を横軸とし、本実施形態の圧縮機１００を１としたときの従来技術の圧縮機の容積効率の低下割合を示すグラフである。その結果、本実施形態の圧縮機１００を採用するヒートポンプサイクル１０では、図１０に示すように、従来技術の圧縮機を採用するヒートポンプサイクルに対して成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、インバータ１６０と収容空間１５０内の冷媒との間で熱移動ができるようになっているので、収容空間１５０内の中間圧冷媒によってインバータ１６０を冷却することもできる。しかも、中間圧冷媒がインバータ１６０から吸熱しても、圧縮機１００の容積効率が低下してしまうこともない。

この際、インバータ１６０が、ケーシング１４０の外表面のうち、高段側圧縮機構１２０よりも温度が低くなる低段側圧縮機構１１０に近い位置に配置されているので、インバータ１６０を、より一層、効果的に冷却することができる。以上の如く、本実施形態の圧縮機１００によれば、容積効率の低下を招くことなく、電動モータ１３０およびインバータ１６０の信頼性を効果的に向上させることができる。

さらに、本実施形態の圧縮機１００では、電動モータ１３０のシャフト１３１の両端側に、それぞれ低段側圧縮機構１１０および高段側圧縮機構１２０を配置する構成を採用している。

これにより、低段側圧縮機構１１０と電動モータ１３０との間および高段側圧縮機構１２０と電動モータ（１３０）との間のステータコイルエンド部、すなわち電動モータ１３０のステータコイル１３２ｂの内周側に形成されるデッドスペースを有効に活用して軸受を配置することができ、圧縮機１００全体としての小型化を図ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の実施形態では、圧縮機１００として、低段側圧縮機構１１０および高段側圧縮機構１２０を共通する電動モータにて駆動するものを採用した例を説明したが、圧縮機の形式はこれに限定されない。もちろん、双方の圧縮機構１１０、１２０を、それぞれ異なる電動モータにて駆動する二段昇圧式の電動圧縮機を採用してもよい。さらに、双方の圧縮機構１１０、１２０は同一のケーシング１４０に収容されている必要はなく、２つの異なる圧縮機を直列的に配置してもよい。

また、上述の実施形態では、低段側圧縮機構１１０および高段側圧縮機構１２０として、ローリングピストン型の圧縮機構を採用した例を説明したが、スクロール型の圧縮機構、ベーン型の圧縮機構、ヘリカル式の圧縮機構等を採用してもよい。さらに、低段側圧縮機構１１０および高段側圧縮機構１２０を異なる形式の固定容量型圧縮機構としてもよい。

（２）上述の実施形態では、本発明の圧縮機１００を車両用空調装置用のヒートポンプサイクルに適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。また、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）に限定されず、本発明の圧縮機１００は、種々の流体を圧縮する圧縮機として広く適用可能である。

（３）上述の実施形態では、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂ、開閉弁１７および電気式三方弁１９によって、冷媒流路切替手段を構成した例を説明したが、冷媒流路切替手段はこれに限定されない。

例えば、第１実施形態において、第１三方継手１３ａを廃止して、暖房運転モード時には、室内凝縮器１２の出口側と第１電気式膨張弁１５ａの入口側とを接続する冷媒流路に切り替え、冷房運転モード時には、室内凝縮器１２と第２三方継手１３ｂの一方の冷媒流入口とを接続する冷媒流路に切り替える電気式三方弁を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、第１、第２減圧手段として、全閉機能を有する第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂを採用することで、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂが冷媒流路切替手段としての機能を兼ね備える例を説明したが、もちろん、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂとして全閉機能を有していない電気式膨張弁を採用し、第１、第２電気式膨張弁１５ａ、１５ｂの上流側あるいは下流側に開閉弁を配置してもよい。この場合は、開閉弁が冷媒流路切替手段を構成することになる。

（４）上述の実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用した例を説明したが、冷媒の種類はこれに限定されない。二酸化炭素等の自然冷媒や炭化水素系冷媒等を採用してもよい。さらに、ヒートポンプサイクル１０が、圧縮機１００吐出冷媒が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成していてもよい。

１１０ 低段側圧縮機構
１１１ａ 低段側流体吸入口
１１５ａ 低段側流体吐出口
１１８ 吸入配管
１２０ 高段側圧縮機構
１２１ａ 高段側流体吸入口
１２５ａ 高段側流体吐出口
１２８ 吐出通路
１３０ 電動モータ
１３１ シャフト
１４０ ケーシング
１４４ 吸入ポート
１４５ 中間圧ポート
１４６ 吐出ポート
１５０ 収容空間
１６０ インバータ

Claims (4)

1. 低圧流体を中間圧流体となるまで圧縮して吐出する低段側圧縮機構（１１０）と、
   前記低段側圧縮機構（１１０）から吐出された中間圧流体を高圧流体となるまで圧縮して吐出する高段側圧縮機構（１２０）と、
   前記低段側圧縮機構（１１０）および前記高段側圧縮機構（１２０）の少なくとも一方を駆動する電動モータ（１３０）と、
   前記低段側圧縮機構（１１０）、前記高段側圧縮機構（１２０）および前記電動モータ（１３０）を収容する収容空間（１５０）を形成するケーシング（１４０）とを備え、
   前記ケーシング（１４０）には、前記ケーシング（１４０）の外部から前記収容空間（１５０）へ中間圧流体を流入させる中間圧吸入口（１４５）が設けられており、
   前記低段側圧縮機構（１１０）へ流体を吸入させる低段側流体吸入口（１１１ａ）は、前記ケーシング（１４０）の外部から前記低圧流体を吸入させる吸入通路（１１８）に接続されており、
   前記高段側圧縮機構（１２０）から流体を吐出させる高段側流体吐出口（１２５ａ）は、前記ケーシング（１４０）の外部へ前記高圧流体を吐出させる吐出通路（１２８）に接続されており、
   さらに、前記低段側圧縮機構（１１０）から流体を吐出させる低段側流体吐出口（１１５ａ）および前記高段側圧縮機構（１２０）へ流体を吸入させる高段側流体吸入口（１２１ａ）は、前記収容空間（１５０）内で開口していることを特徴とする二段昇圧式圧縮機。
2. 前記電動モータ（１３０）に電力を供給するインバータ（１６０）を備え、
   前記インバータ（１６０）は、前記ケーシング（１４０）の外表面に、前記インバータ（１６０）と前記収容空間（１５０）内の冷媒との間で熱移動可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の二段昇圧式圧縮機。
3. 前記インバータ（１６０）は、前記ケーシング（１４０）の外表面のうち、前記高段側圧縮機構（１２０）よりも前記低段側圧縮機構（１１０）に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の二段昇圧式圧縮機。
4. 前記電動モータ（１３０）は、前記低段側圧縮機構（１１０）および前記高段側圧縮機構（１２０）の双方に駆動力を伝達する回転駆動軸（１３１）を有し、
   前記低段側圧縮機構（１１０）は前記回転駆動軸（１３１）の一方の端部に連結され、
   前記高段側圧縮機構（１２０）は前記回転駆動軸（１３１）の他方の端部に連結されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の二段昇圧式圧縮機。

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