JP5228905B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１圧縮機構と第２圧縮機構とが１本の駆動軸によって機械的に連結された圧縮機が設けられた冷凍装置に関するものである。

従来より、第１圧縮機構と第２圧縮機構とが１本の駆動軸によって機械的に連結された圧縮機が設けられた冷凍装置が知られている。この種の冷凍装置の一例が、例えば特許文献１に開示されている。

具体的に、特許文献１の冷凍装置では、ロータリ式の圧縮機構とスクロール式の圧縮機構とを備えた圧縮機が、冷媒回路に接続されている。この冷凍装置では、ロータリ式の圧縮機構の圧縮室が低段側圧縮室となって、スクロール式の圧縮機構の圧縮室が低段側圧縮室で圧縮された冷媒をさらに圧縮する高段側圧縮室となる二段圧縮冷凍サイクルが行われる。
特開２００８−１４４６４３号公報

ここで、二段圧縮冷凍サイクルが行われる冷凍装置では、低段側圧縮室と高段側圧縮室との間の中間圧の値に応じて、ＣＯＰ（成績係数）が変化する。高いＣＯＰが得られる中間圧の値は、運転条件等によって異なってくる。従って、運転条件等に応じて、高いＣＯＰが得られるように中間圧を最適に制御することが望ましい。

しかし、第１圧縮機構と第２圧縮機構とが１本の駆動軸によって機械的に連結された圧縮機が設けられた従来の冷凍装置では、第１圧縮機構と第２圧縮機構とで回転速度を相違させることができないので、第１圧縮機構の圧縮室の吸入容積と第２圧縮機構の圧縮室の吸入容積との比率が一定となる。このため、低段側圧縮室の吸入容積に対する高段側圧縮室の吸入容積の比率を変更することによって中間圧を変化させることができないので、中間圧を最適に制御することが困難であった。

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圧縮機構と第２圧縮機構とが１本の駆動軸によって機械的に連結された圧縮機が設けられた冷凍装置において、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値に対する、高段側圧縮室のうち冷却手段によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値の比率を変更可能にして、ＣＯＰの向上を図ることにある。

第１の発明は、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）とが１本の駆動軸（50）によって機械的に連結された圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）と、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）とを備え、上記冷媒回路（11）において二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置（10）を対象とする。

そして、この冷凍装置（10）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）と共に圧縮室（53）を形成する可動スクロール（52）とを備えて、冷媒を圧縮室（53）に吸い込んで圧縮するように構成され、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、該第１圧縮部（43）及び該第２圧縮部（44）が共に、両端が閉塞されたシリンダ（71,81）と、該シリンダ（71,81）内に配置されて偏心回転するピストン（72,82）と、該シリンダ（71,81）の内周面と該ピストン（72,82）の外周面との間に形成された圧縮室（73,83）を低圧側と高圧側とに区画する区画部材（74,84）とを備えて、冷媒を圧縮室（73,83）に吸い込んで圧縮するように構成され、上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）の圧縮室（53）が第１圧縮室（53）を、上記第１圧縮部（43）の圧縮室（73）が第２圧縮室（73）を、上記第２圧縮部（44）の圧縮室（83）が第３圧縮室（83）をそれぞれ構成し、上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）では、一部の圧縮室が、上記冷却手段（61）によって冷却される前の冷媒を圧縮するための低段側圧縮室を、残りの圧縮室のうち少なくとも１つが、上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を圧縮するための高段側圧縮室をそれぞれ構成し、上記低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値に対する、上記高段側圧縮室のうち上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値の比率である吸入容積比を変更する容積比変更手段（60）を備えている。

第１の発明では、容積比変更手段（60）によって、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値に対する、高段側圧縮室のうち冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値の比率である吸入容積比を変更することが可能である。吸入容積比が変更されると、低段側圧縮室と高段側圧縮室との間の中間圧が変化する。つまり、この第１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変更することで、中間圧を変化させることが可能である。なお、吸入容積とは、冷媒を吸入する吸入行程が終了した時点の圧縮室の容積である。

第２の発明は、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）とが１本の駆動軸（50）によって機械的に連結された圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）と、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）とを備え、上記冷媒回路（11）において二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置（10）を対象とする。

そして、この冷凍装置（10）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）と共に圧縮室（53）を形成する可動スクロール（52）とを備えて、冷媒を圧縮室（53）に吸い込んで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（104）を有するシリンダ（101）と、該シリンダ（101）に対して偏心して該シリンダ室（104）に収納されてシリンダ室（104）を外側の圧縮室（105）と内側の圧縮室（106）とに区画する環状のピストン（102）と、該シリンダ室（104）に配置されて各圧縮室（105,106）を低圧側と高圧側とに区画する区画部材（100）とを備えて、上記シリンダ（101）と上記ピストン（102）とが相対的に偏心回転運動することによって各圧縮室（105,106）で冷媒を圧縮するように構成され、上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）の圧縮室（53）が第１圧縮室（53）を、上記第２圧縮機構（42）の外側の圧縮室（105）と内側の圧縮室（106）の一方が第２圧縮室（105）を、該外側の圧縮室（105）と内側の圧縮室（106）の他方が第３圧縮室（106）をそれぞれ構成し、上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）では、一部の圧縮室が、上記冷却手段（61）によって冷却される前の冷媒を圧縮するための低段側圧縮室を、残りの圧縮室のうち少なくとも１つが、上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を圧縮するための高段側圧縮室をそれぞれ構成し、上記低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値に対する、上記高段側圧縮室のうち上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値の比率である吸入容積比を変更する容積比変更手段（60）を備えている。

第２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変更することで、中間圧を変化させることが可能である。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記容積比変更手段（60）は、上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）との接続関係を切り換えることによって上記吸入容積比を変更する。

第３の発明では、容積比変更手段（60）によって、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）との接続関係を切り換えることが可能である。第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）との接続関係が切り換えられると、吸入容積比が変更されて、中間圧が変化する。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記第１圧縮機構（41）と上記第２圧縮機構（42）の一方から他方へ向かう冷媒が上記冷却手段（61）によって冷却される一方、上記容積比変更手段（60）は、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）とが互いに並列に接続された並列状態と、該第２圧縮室（73）と該第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続された直列状態とを切り換えることによって、上記吸入容積比を変更する。

第４の発明では、容積比変更手段（60）が、低段側又は高段側となる第２圧縮機構（42）の第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）に対して、並列状態と直列状態との間の切り換えを行う。並列状態では、第２圧縮室（73）の吸入容積と第３圧縮室（83）の吸入容積の合計値が、第２圧縮機構（42）の吸入容積となる。直列状態では、第２圧縮室（73）の吸入容積と第３圧縮室（83）の吸入容積の一方の値が、第２圧縮機構（42）の吸入容積となる。このように、並列状態と直列状態との間の切り換えを行うと、低段側又は高段側となる第２圧縮機構（42）の吸入容積が変更される。その結果、吸入容積比が変更されて、中間圧が変化する。

第５の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記第１圧縮機構（41）と上記第２圧縮機構（42）の一方から他方へ向かう冷媒が上記冷却手段（61）によって冷却される一方、上記容積比変更手段（60）は、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）の両方で冷媒の圧縮行程が行われる両方圧縮状態と、該第２圧縮室（73）と該第３圧縮室（83）の片方のみで冷媒の圧縮行程が行われる片方圧縮状態とを切り換えることによって、上記吸入容積比を変更する。

第５の発明では、容積比変更手段（60）が、低段側又は高段側となる第２圧縮機構（42）の第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）に対して、両方圧縮状態と片方圧縮状態との間の切り換えを行う。両方圧縮状態と片方圧縮状態との間の切り換えが行われると、低段側又は高段側となる第２圧縮機構（42）の吸入容積が変更される。その結果、吸入容積比が変更されて、中間圧が変化する。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記両方圧縮状態では、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）とが互いに並列に接続されている。

第６の発明では、両方圧縮状態において、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに並列に接続された状態になる。両方圧縮状態では、第２圧縮室（73）の吸入容積と第３圧縮室（83）の吸入容積の合計値が、第２圧縮機構（42）の吸入容積となる。一方、片方圧縮状態では、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）のうち圧縮行程が行われる圧縮室の吸入容積が、第２圧縮機構（42）の吸入容積となる。

第７の発明は、上記第５の発明において、上記第２圧縮機構（42）では、上記第２圧縮室（73）の吸入容積と上記第３圧縮室（83）の吸入容積とが互いに相違する一方、上記両方圧縮状態では、上記第２圧縮室（73）の下流に上記第３圧縮室（83）が位置するように該第２圧縮室（73）と該第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続され、上記片方圧縮状態では、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）のうち第３圧縮室（83）でのみ冷媒の圧縮行程が行われる。

第７の発明では、両方圧縮状態において、上流側から第２圧縮室（73）、第３圧縮室（83）の順番で第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続された状態になる。両方圧縮状態では、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）のうち上流側の第２圧縮室（73）の吸入容積が、第２圧縮機構（42）の吸入容積となる。一方、片方圧縮状態では、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）のうち、両方圧縮状態において下流側の第３圧縮室（83）でのみ冷媒の圧縮行程が行われる。片方圧縮状態では、第３圧縮室（83）の吸入容積が、第２圧縮機構（42）の吸入容積となる。

第８の発明は、上記第３乃至第７の何れか１つの発明において、上記第２圧縮機構（42）では、上記第２圧縮室（73）の吐出ポート（77）及び上記第３圧縮室（83）の吐出ポート（87）のそれぞれに、該吐出ポート（77,87）を開閉する吐出弁（79,89）が設けられる一方、上記冷媒回路（11）では、上記第１圧縮機構（41）、上記第２圧縮機構（42）の順番で冷媒が圧縮されるように上記圧縮機（30）が接続されている。

第８の発明では、圧縮機（30）において、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る。ここで、第１圧縮機構（41）では、圧縮室（53）の吐出容積（吐出行程の開始時点の圧縮室の容積）が一定である。一方、第２圧縮機構（42）では、圧縮室（73,83）の吐出ポート（77,87）に吐出弁（79,89）が設けられているので、圧縮室（73,83）の内圧が吐出ポート（77,87）の外側の圧力を上回ると吐出行程が開始される。従って、第２圧縮機構（42）の各圧縮室（73,83）の吐出容積は、吐出ポート（77,87）の外側の圧力に応じて変化する。この第８の発明では、圧縮室（53）の吐出容積が一定の第１圧縮機構（41）、各圧縮室（73,83）の吐出容積が吐出ポート（77,87）の外側の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）の順番で冷媒が圧縮される。

第９の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記冷媒回路（11）では、下流に向かって順に上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続される一方、上記容積比変更手段（60）は、上記冷却手段（61）が上記第１圧縮室（53）から上記第２圧縮室（73）へ流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、該冷却手段（61）が上記第２圧縮室（73）から上記第３圧縮室（83）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態とを切り換えることによって、上記吸入容積比を変更する。

第９の発明では、容積比変更手段（60）が、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行う。第１冷却状態では、冷却手段（61）によって第１圧縮室（53）から第２圧縮室（73）へ流れる冷媒が冷却されるので、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）の間で低段側と高段側が分かれる。このため、第２圧縮室（73）の吸入容積が、高段側圧縮室の吸入容積の合計値となる。一方、第２冷却状態では、冷却手段（61）によって第２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）へ流れる冷媒が冷却されるので、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の間で低段側と高段側が分かれる。このため、第３圧縮室（83）の吸入容積が、高段側圧縮室の吸入容積の合計値となる。このように、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行うと、高段側圧縮室の吸入容積の合計値が変更される。その結果、吸入容積比が変更されて、中間圧が変化する。

第１０の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記冷媒回路（11）では、下流に向かって順に上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）と上記第１圧縮室（53）とが互いに直列に接続される一方、上記容積比変更手段（60）は、上記冷却手段（61）が上記第２圧縮室（73）から上記第３圧縮室（83）へ流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、該冷却手段（61）が上記第３圧縮室（83）から上記第１圧縮室（53）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態を切り換えることによって、上記吸入容積比を変更する。

第１０の発明では、容積比変更手段（60）が、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行う。第１冷却状態では、冷却手段（61）によって第２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）へ流れる冷媒が冷却されるので、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の間で低段側と高段側が分かれる。このため、第３圧縮室（83）の吸入容積が、高段側圧縮室の吸入容積の合計値となる。一方、第２冷却状態では、冷却手段（61）によって第３圧縮室（83）から第１圧縮室（53）へ流れる冷媒が冷却されるので、第３圧縮室（83）と第１圧縮室（53）の間で低段側と高段側が分かれる。このため、第１圧縮室（53）の吸入容積が、高段側圧縮室の吸入容積の合計値となる。このように、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行うと、高段側圧縮室の吸入容積の合計値が変更される。その結果、吸入容積比が変更されて、中間圧が変化する。

第１１の発明は、上記第１乃至第１０の何れか１つの発明において、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。

第１１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、二酸化炭素冷媒を用いる冷凍サイクルでは、放熱損失が比較的大きくなるので、単段圧縮冷凍サイクルではＣＯＰが低くなる。このため、高いＣＯＰを得るために、二段圧縮冷凍サイクルを行うことが必要となる。この第１１の発明では、高いＣＯＰを得るために二段圧縮冷凍サイクルを行うことが必要な二酸化炭素を用いた冷凍装置（10）に、容積比変更手段（60）が設けられている。

本発明では、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変更することで、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。

また、上記第３の発明では、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）との接続関係を切り換えることによって、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）との接続関係の切り換えによって中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。

また、上記第４の発明では、低段側又は高段側となる第２圧縮機構（42）の第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）に対して、並列状態と直列状態との間の切り換えを行うことによって、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、並列状態と直列状態との間の切り換えによって中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。

また、上記第５の発明では、低段側又は高段側となる第２圧縮機構（42）の第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）に対して、両方圧縮状態と片方圧縮状態との間の切り換えを行うことによって、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、両方圧縮状態と片方圧縮状態との間の切り換えによって中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。

また、上記第８の発明では、圧縮室（53）の吐出容積が一定の第１圧縮機構（41）、各圧縮室（73,83）の吐出容積が吐出ポート（77,87）の外側の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）の順番で冷媒が圧縮される。ここで、第２圧縮機構（42）、第１圧縮機構（41）の順番で冷媒が圧縮される場合は、圧縮室（53）の吐出容積が一定の第１圧縮機構（41）の吐出側が、冷媒回路（11）の高圧側に繋がる。このため、冷凍サイクルの高圧圧力の変動に伴って、第１圧縮機構（41）で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８の発明では、各圧縮室（73,83）の吐出容積が吐出ポート（77,87）の外側の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）の吐出側が、冷媒回路（11）の高圧側に繋がる。このため、冷凍サイクルの高圧圧力が変動しても、第２圧縮機構（42）の各圧縮室（73,83）の吐出容積が変動するので、第２圧縮機構（42）では過圧縮損失や逆流損失がそれほど大きくならない。また、第１圧縮機構（41）の圧縮室（53）の吐出容積に応じて、第２圧縮機構（42）の各圧縮室（73,83）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、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）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。

また、上記第９、第１０の各発明では、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行うことによって、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行うことによって中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。

また、上記第１１の発明では、高いＣＯＰを得るために二段圧縮冷凍サイクルを行うことが必要な二酸化炭素を用いた冷凍装置（10）に、容積比変更手段（60）が設けられている。このため、容積比変更手段（60）によって中間圧を調節することで、二酸化炭素を用いた冷凍装置（10）として、さらに高いＣＯＰが得られる冷凍装置を実現することができる。

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。実施形態１は、本発明に係る冷凍装置（10）である。

〈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。また、冷媒回路（11）には、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）を構成するインジェクション管（26）が設けられている。

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。冷媒回路（11）では、第１圧縮機構（41）の圧縮室（53）が、インジェクション管（26）によって冷却される前の冷媒を圧縮するための低段側圧縮室となって、第２圧縮機構（42）の圧縮室（73,83）が、インジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を圧縮するための高段側圧縮室になる二段圧縮冷凍サイクルが行われる。

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。

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。低段吐出管（32）には、密閉容器状の第１マフラー（28）が設けられている。また、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。また、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）と、密閉容器状の第２マフラー（29）とが設けられている。また、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。

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。

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。

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）の第１マフラー（28）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。

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。

なお、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、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値に対する、高段側圧縮室のうち冷却手段（61）によって冷却された直後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値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。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。

〈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、第１圧縮機構（41）と、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。

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。

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。

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。

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。

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（64）が形成されている。給油通路（64）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（64）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。

第１圧縮機構（41）は、スクロール式の流体機械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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、第１圧縮室（53）を構成する複数の圧縮室（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）の外側面との間の可動外側室（53a）と、固定側ラップ（51a）の外側面と可動側ラップ（52a）の内側面との間の可動内側室（53b）とから構成されている。

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）。

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、可動外側室（53a）と可動内側室（53b）のそれぞれに間欠的に連通する。第１圧縮機構（41）では、可動外側室（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、可動内側室（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。

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（56）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、可動外側室（53a）と可動内側室（53b）のそれぞれに間欠的に連通する。

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、一端が圧縮途中の第１圧縮室（53）に開口し、他端が吐出室（56）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。

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。

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、可動外側室（53a）及び可動内側室（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。可動外側室（53a）及び可動内側室（53b）で圧縮された冷媒は、吐出ポート（57）を通じて吐出室（56）に吐出されて、低段吐出管（32）に流入する。

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、共にロータリ式の流体機械により構成されている。

第１圧縮部（43）は、図２及び図５に示すように、共に円環状に形成された第１シリンダ（71）及び第１ロータリピストン（72）を備えている。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。

第１シリンダ（71）は、下側のリヤヘッド（68）と上側のミドルプレート（69）とによって挟み込まれている。第１シリンダ（71）の両端は、リヤヘッド（68）とミドルプレート（69）とによって閉塞されている。また、第１ロータリピストン（72）は、第１シリンダ（71）内に配置されている。第１ロータリピストン（72）の外径は、第１シリンダ（71）の内径よりも小さくなっている。第１シリンダ（71）の内周面と第１ロータリピストン（72）の外周面との間には、第２圧縮室（73）が形成されている。第１ロータリピストン（72）の内側には、駆動軸（50）の第２偏心部（50c）が回転自在に嵌め込まれている。なお、リヤヘッド（68）には、駆動軸（50）を支持する第１軸受部（68a）が形成されている。

図５に示すように、第１ロータリピストン（72）の外周面には、平板状の第１ブレード（74）が突設されている。第１ブレード（74）は、区画部材（74）を構成し、第１吸入ポート（76）が開口する低圧側の第１室（73a）と、第１吐出ポート（77）が開口する高圧側の第２室（73b）とに、第２圧縮室（73）を区画している。

第１ブレード（74）は、第１シリンダ（71）に対して揺動可能に設けられた一対の第１揺動ブッシュ（75）に対して、摺動自在に挟み込まれている。第１ロータリピストン（72）は、第１ブレード（74）と共に、第１シリンダ（71）に対して揺動可能になっている。

第１吸入ポート（76）は、第１シリンダ（71）に形成されている。第１吸入ポート（76）の入口側には、第１高段吸入管（33）が接続されている。第１吸入ポート（76）の出口は、一対の第１揺動ブッシュ（75）の一方の揺動ブッシュ（図５における右側の揺動ブッシュ）の近傍に開口している。

一方、第１吐出ポート（77）は、リヤヘッド（68）に形成されている。第１吐出ポート（77）の入口は、一対の第１揺動ブッシュ（75）の他方の揺動ブッシュ（図５における左側の揺動ブッシュ）の近傍に開口している。第１吐出ポート（77）の出口は、リヤヘッド（68）に形成された第１吐出室（78）に開口している。第１吐出室（78）には、連絡吐出管（35）が開口している。また、第１吐出室（78）には、第１吐出ポート（77）を開閉する第１吐出弁（79）が設けられている。第１吐出弁（79）はリード弁により構成されている。第１吐出室（78）には、第１吐出弁（79）のリフト量を制限する第１弁押さえが設けられている（図示省略）。

第２圧縮部（44）は、第１圧縮部（43）と同じ機械要素により構成されている。第２圧縮部（44）は、共に円環状に形成された第２シリンダ（81）及び第２ロータリピストン（82）を備えている。

第２シリンダ（81）は、上側のフロントヘッド（67）と下側のミドルプレート（69）とによって挟み込まれている。第２シリンダ（81）の両端は、フロントヘッド（67）とミドルプレート（69）とによって閉塞されている。また、第２ロータリピストン（82）は、第２シリンダ（81）内に配置されている。第２ロータリピストン（82）の外径は、第２シリンダ（81）の内径よりも小さくなっている。第２シリンダ（81）の内周面と第２ロータリピストン（82）の外周面との間には、第３圧縮室（83）が形成されている。第２ロータリピストン（82）の内側には、駆動軸（50）の第３偏心部（50d）が回転自在に嵌め込まれている。なお、フロントヘッド（67）には、駆動軸（50）を支持する第２軸受部（67a）が形成されている。

図５に示すように、第２ロータリピストン（82）の外周面には、平板状の第２ブレード（84）が突設されている。第２ブレード（84）は、区画部材（84）を構成し、第２吸入ポート（86）が開口する低圧側の第１室（83a）と、第２吐出ポート（87）が開口する高圧側の第２室（83b）とに、第３圧縮室（83）を区画している。

第２ブレード（84）は、第２シリンダ（81）に対して揺動可能に設けられた一対の第２揺動ブッシュ（85）に対して、摺動自在に挟み込まれている。第２ロータリピストン（82）は、第２ブレード（84）と共に、第２シリンダ（81）に対して揺動可能になっている。

第２吸入ポート（86）は、第２シリンダ（81）に形成されている。第２吸入ポート（86）の入口側には、第２高段吸入管（34）が接続されている。第２吸入ポート（86）の出口は、一対の第２揺動ブッシュ（85）の一方の揺動ブッシュ（図５における右側の揺動ブッシュ）の近傍に開口している。

一方、第２吐出ポート（87）は、フロントヘッド（67）に形成されている。第２吐出ポート（87）の入口は、一対の第２揺動ブッシュ（85）の他方の揺動ブッシュ（図５における左側の揺動ブッシュ）の近傍に開口している。第２吐出ポート（87）の出口は、フロントヘッド（67）に形成された第２吐出室（88）に開口している。第２吐出室（88）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。また、第２吐出室（88）には、第２吐出ポート（87）を開閉する第２吐出弁（89）が設けられている。第２吐出弁（89）はリード弁により構成されている。第２吐出室（88）には、第２吐出弁（89）のリフト量を制限する第２弁押さえが設けられている（図示省略）。

以上の構成により、各圧縮部（43,44）では、駆動軸（50）が回転すると、ロータリピストン（72,82）が、図６の(Ａ)から(Ｈ）の順に偏心回転する。ロータリピストン（72,82）は、その内周面が偏心部（50c,50d）の外周面と油膜を介して摺接し、その外周面がシリンダ（71,81）の内周面と油膜を介して摺接しながら、偏心回転する。

第１圧縮部（43）では、駆動軸（50）の回転角が０°の状態から僅かに回転して、第１ロータリピストン（72）と第１シリンダ（71）の接触位置が第１吸入ポート（76）の出口を通過すると、第１吸入ポート（76）から第２圧縮室（73）へ冷媒が流入し始める。そして、第２圧縮室（73）へは、駆動軸（50）の回転角が３６０°になるまで冷媒が流入し続ける。そして、この状態から駆動軸（50）がさらに回転すると、冷媒の圧縮が開始される。第２圧縮室（73）の冷媒は、第２圧縮室（73）の内力が第１吐出室（78）の内圧を上回って、第１吐出弁（79）が開状態になると、第１吐出ポート（77）を通って、第１吐出室（78）へ吐出される。冷媒の吐出は、駆動軸（50）の回転角が３６０°になるまで続く。

一方、第２圧縮部（44）では、駆動軸（50）の回転角が０°の状態から僅かに回転して、第２ロータリピストン（82）と第２シリンダ（81）の接触位置が第２吸入ポート（86）の出口を通過すると、第２吸入ポート（86）から第３圧縮室（83）へ冷媒が流入し始める。そして、第３圧縮室（83）へは、駆動軸（50）の回転角が３６０°になるまで冷媒が流入し続ける。そして、この状態から駆動軸（50）がさらに回転すると、冷媒の圧縮が開始される。第３圧縮室（83）の冷媒は、第３圧縮室（83）の内力が第２吐出室（88）の内圧を上回って、第２吐出弁（89）が開状態になると、第２吐出ポート（87）を通って、第２吐出室（88）へ吐出される。冷媒の吐出は、駆動軸（50）の回転角が３６０°になるまで続く。なお、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°位相がずれているので、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。

また、本実施形態１では、第１圧縮機構（41）の第１圧縮室（53）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）の第２圧縮室（73）の吸入容積Ｖ２（第１ロータリピストン（72）の押しのけ容積）と、第２圧縮部（44）の第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３（第２ロータリピストン（82）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。

Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝１．０：０．４：０．３ （式１）
なお、本実施形態１では、可動外側室（53a）の吸入容積と可動内側室（53b）の吸入容積とが等しくなっているが、可動外側室（53a）の吸入容積と可動内側室（53b）の吸入容積とが互いに相違する場合には、可動外側室（53a）の吸入容積と可動内側室（53b）の吸入容積の平均値が第１圧縮室（53）の吸入容積となる。また、第１圧縮機構（41）では、その吐出容積（吐出ポート（57）が連通した時点の第１圧縮室（53）の容積）が吸入容積Ｖ１の半分になっている。つまり、リリーフポート（58）から冷媒を逃がさない場合には、圧縮比が０．５となる。

−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。

〈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。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。

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、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。

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。

〈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。

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。

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、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。

〈容積比変更手段の制御〉
本実施形態１では、容積比変更手段（60）によって、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）との接続関係が切り換えられ、その結果、第２圧縮機構（42）の吸入容積が変更されて、上記吸入容積比が変更される。具体的に、容積比変更手段（60）によって、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに並列に接続された並列状態と、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続された直列状態との間の切り換えが行われる。

並列状態では、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。並列状態では、図７に示すように、第１圧縮室（53）で圧縮された冷媒が、インジェクション管（26）から供給される冷媒によって冷却される。インジェクション管（26）によって冷却された冷媒は、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とに分配され、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）でそれぞれで圧縮される。第２圧縮室（73）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２圧縮室（73）で圧縮された冷媒と、第３圧縮室（83）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。

並列状態では、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の両方が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（73）の吸入容積Ｖ２と第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３の合計になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式２で表される。

Ｖｒ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／Ｖ１ （式２）
一方、直列状態では、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。直列状態では、第１圧縮室（53）で圧縮された後にインジェクション管（26）によって冷却された冷媒が、図８に示すように、第２圧縮室（73）で圧縮される。第２圧縮室（73）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３圧縮室（83）に導入されて、第３圧縮室（83）で圧縮される。第３圧縮室（83）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。

直列状態では、並列状態と同様に、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の両方が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（73）の吸入容積Ｖ２になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式３で表される。

Ｖｒ＝Ｖ２／Ｖ１ （式３）
本実施形態１では、冷房運転では並列状態に切り換えられる。冷房運転では、高段となる第２圧縮機構（42）の吸入容積が大きくなる方の並列状態に切り換えられるので、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）との間の中間圧が比較的低くなる。冷房運転では、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、中間圧を低くすることで、冷却手段（61）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と低圧圧力の平均値に近い値となる。また、中間圧が低くなるので、ガスインジェクション量が比較的多くなる。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て、圧縮機（30）の入力が少なくなるようにしている。

一方、暖房運転では直列状態に切り換えられる。暖房運転では、第２圧縮機構（42）の吸入容積が小さくなる方の直列状態に切り換えられるので、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）との間の中間圧力が比較的高くなる。暖房運転では、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大きくなるので、中間圧を高くすることで、冷却手段（61）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と低圧圧力の平均値に近い値となる。また、中間圧が高くなるので、ガスインジェクション量が比較的少なくなる。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。

−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）によって第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）との接続関係を切り換えることによって、中間圧を変化させることが可能である。具体的に、高段側となる第２圧縮機構（42）の第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）に対して、並列状態と直列状態との間の切り換えを行うことによって、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。

また、本実施形態１では、アンロードで吸入容積比を変更するような損失が生じることがないので、効率的にで吸入容積比を変更することができる。

また、本実施形態１では、中間圧の調節に伴って、各圧縮機構（41,42）のトルクが均一化されるので、振動を抑制することもできる。また、第２圧縮機構（42）が圧縮タイミングの異なる２つの圧縮部（43,44）により構成されているので、第２圧縮機構（42）の振動が比較的小さくなる。

また、本実施形態１では、圧縮室（53）の吐出容積が一定の第１圧縮機構（41）、各圧縮室（73,83）の吐出容積が吐出ポート（77,87）の外側の圧力に応じて変化する第２圧縮機構（42）の順番で冷媒が圧縮される。第２圧縮機構（42）の吐出側は、冷媒回路（11）の高圧側に繋がる。このため、冷凍サイクルの高圧圧力が変動しても、第２圧縮機構（42）の各圧縮室（73,83）の吐出容積が変動するので、第２圧縮機構（42）では過圧縮損失や逆流損失がそれほど大きくならない。また、第１圧縮機構（41）の圧縮室（53）の吐出容積に応じて、第２圧縮機構（42）の各圧縮室（73,83）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、第１圧縮機構（41）及び第２圧縮機構（42）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。この点は、後述する実施形態２でも同じである。

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。

また、第２圧縮機構（42）は、各圧縮室（73,83）の吐出ポート（77,87）に対して吐出弁（79,89）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）が高段側に用いられている。このため、吐出ポート（77,87）から吐出される冷媒流量が、低段側に用いられる場合に比べて少なくなるので、吐出弁（79,89）による吐出抵抗を抑制することができる。

また、本実施形態１では、高いＣＯＰを得るために二段圧縮冷凍サイクルを行うことが必要な二酸化炭素を用いた冷凍装置（10）に、容積比変更手段（60）が設けられている。このため、容積比変更手段（60）によって中間圧を調節することで、二酸化炭素を用いた冷凍装置（10）として、さらに高いＣＯＰが得られる冷凍装置を実現することができる。この点は、後述する実施形態でも同じである。

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。

また、本実施形態１では、二段圧縮冷凍サイクルを行うので、スクロール式の第１圧縮機構（41）の運転圧力比・運転圧力差が小さくなる。このため、高圧冷媒である二酸化炭素を用いても、スラスト軸受けを小さくできる。そして、第１圧縮機構（41）の小径化及び軽量化を図ることができる。また、ロータリ式の第２圧縮機構（42）の各圧縮部（43,44）では、押し退け容積と運転圧力比が小さくなる。従って、各圧縮部（43,44）における吸入脈動及び吐出脈動を小さくすることができる。

−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、圧縮機（30）で圧縮する冷媒を冷却するため冷却手段（61）として、インジェクション管（26）に加えて、中間冷却器（19）が設けられている。なお、インジェクション管（26）を設けずに、中間冷却器（19）だけを設けてもよい。

中間冷却器（19）は低段吐出管（32）に配置されている。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。

−実施形態１の変形例２−
この変形例２では、図１０に示すように、第２圧縮機構（42）の構成が上記実施形態１と相違している。

第２圧縮機構（42）は、環状のシリンダ室（104）を有するシリンダ（101）と、そのシリンダ（101）に対して偏心してシリンダ室（104）に収納されてシリンダ室（104）を内外の２つの圧縮室（105,106）に区画する環状のピストン（102）とを備えている。ピストン（102）は、駆動軸（50）によって駆動される可動部材（103）の一部となっている。

シリンダ（101）は、ケーシング（40）に固定されている。シリンダ（101）は、円盤状の固定側鏡板部（101a）と、固定側鏡板部（101a）の下面の内寄りの位置から下方に突出する環状の内側シリンダ部（101b）と、固定側鏡板部（101a）の下面の外周部から下方に突出する環状の外側シリンダ部（101c）とを備えている。内側シリンダ部（101b）の外周面と外側シリンダ部（101c）の内周面とは同軸になっている。シリンダ（101）では、内側シリンダ部（101b）の外周面と外側シリンダ部（101c）の内周面との間に、環状のシリンダ室（104）が形成されている。また、シリンダ（101）には、駆動軸（50）を支持する固定側軸受部（101d）が形成されている。

一方、可動部材（103）は、駆動軸（50）の軸受部が形成されたリアヘッド（116）とシリンダ（101）との間に挟まれている。可動部材（103）は、円盤状の可動側鏡板部（103a）と、上述のピストン（102）と、可動側鏡板部（103a）の上面の内周端部から上方に突出する可動側軸受部（103b）とを備えている。可動側鏡板部（103a）は、固定側鏡板部（101a）と同様に、シリンダ室（104）に面している。

ピストン（102）は、可動側鏡板部（103a）の上面のやや外周寄りの位置から上方に突出している。ピストン（102）は、環状の一部が分断されたＣ型形状をしている。ピストン（102）は、外周面が外側シリンダ部（101c）の内周面よりも小径で、内周面が内側シリンダ部（101b）の外周面よりも大径に形成されている。ピストン（102）は、シリンダ（101）に対して偏心してシリンダ室（104）に収納され、シリンダ室（104）を外側の第２圧縮室（105）と内側の第３圧縮室（106）とに区画している。

なお、ピストン（102）とシリンダ（101）とは、ピストン（102）の外周面と外側シリンダ部（101c）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、ピストン（102）の内周面と内側シリンダ部（101b）の外周面とが１点で実質的に接するようになっている。

可動側軸受部（103b）には、第２偏心部（50c）が嵌合している。可動部材（103）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圧縮機構（42）では、可動側軸受部（103b）と内側シリンダ部（101b）との間に、可動側軸受部（103b）の偏心回転運動を許容するための軸側空間（114）が形成されている。この軸側空間（114）では冷媒の圧縮は行われない。

また、第２圧縮機構（42）は、図１１に示すように、内側シリンダ部（101b）の外周面から外側シリンダ部（101c）の内周面まで延びるブレード（100）を備えている。ブレード（100）は、シリンダ（101）に固定されている。なお、ブレード（100）は、本変形例２ではシリンダ（101）とは別部材であるが、シリンダ（101）と一体的に形成してもよい。

ブレード（100）は、シリンダ室（104）に配置され、第２圧縮室（105）を低圧側の第１室（105a）と高圧側の第２室（105b）とに区画し、第３圧縮室（106）を低圧側の第１室（106a）と高圧側の第２室（106b）とに区画している。ブレード（100）は、環状の一部が分断されたＣ型形状のピストン（102）の分断箇所を挿通している。

また、ピストン（102）の分断箇所には、ブレード（100）を挟むように、一対のブッシュ（107a,107b）が嵌合している。一対のブッシュ（107a,107b）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。一対の揺動ブッシュ（107a,107b）のフラット面の間のスペースは、ブレード溝（115）を構成している。なお、この実施形態１では一対の揺動ブッシュ（107a,107b）を別体とした例について説明したが、一対の揺動ブッシュ（107a,107b）が一部で連結することにより一体構造としてもよい。

ブレード溝（115）にはブレード（100）が挿入されている。この状態では、各揺動ブッシュ（107a,107b）のフラット面がブレード（100）と実質的に面接触し、各揺動ブッシュ（107a,107b）の円弧状の外周面がピストン（102）と実質的に面接触している。一対の揺動ブッシュ（107a,107b）は、ブレード溝（115）にブレード（100）を挟んだ状態で、ブレード（100）の面方向に進退するように構成されている。また、一対の揺動ブッシュ（107a,107b）は、ピストン（102）がブレード（100）に対して揺動するように構成されている。これにより、ピストン（102）は、ブレード（100）の延伸方向に進退可能であり、さらに一対の揺動ブッシュ（107a,107b）の中心点を揺動中心として揺動ブッシュ（107a,107b）と共に揺動可能になっている。

第２圧縮機構（42）には、第１高段吸入管（33）及び第２高段吸入管（34）が接続されている。第１高段吸入管（33）は、第２圧縮室（105）の第１室（105a）に連通している。第２高段吸入管（34）は、第３圧縮室（106）の第１室（106a）に連通している。

また、第２圧縮機構（42）には、第２圧縮室（105）から冷媒を吐出させる外側吐出ポート（109）と、第３圧縮室（106）から冷媒を吐出させる内側吐出ポート（110）と、外側吐出ポート（109）が開口する外側吐出室（108）と、内側吐出ポート（110）が開口する内側吐出室（111）とが形成されている。

外側吐出ポート（109）は、第２圧縮室（105）の第２室（105b）と外側吐出室（108）とを連通している。外側吐出ポート（109）には、リード弁により構成された外側吐出弁（112）が設けられている。外側吐出室（108）には、連絡吐出管（35）の入口端が開口している。一方、内側吐出ポート（110）は、第３圧縮室（106）の第２室（106b）と内側吐出室（111）とを連通している。内側吐出ポート（110）には、リード弁により構成された内側吐出弁（113）が設けられている。内側吐出室（111）は、第１空間（45）に連通している。

以上の構成により、駆動軸（50）が回転すると、ピストン（102）は、図１２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圧縮室（105）では、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。そして、第２圧縮室（105）で圧縮された冷媒は、外側吐出ポート（109）を通って連絡吐出管（35）に流入する。一方、第３圧縮室（106）では、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。そして、第３圧縮室（106）で圧縮された冷媒は、内側吐出ポート（110）を通って第１空間（45）に流入する。なお、ピストン（102）と外側シリンダ部（101c）の接触点と、ピストン（102）と内側シリンダ部（101b）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圧縮室（105）と第３圧縮室（106）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。

また、この変形例２では、第１圧縮機構（41）の第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と、第２圧縮機構（42）の第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２と、第２圧縮機構（42）の第３圧縮室（106）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＞Ｖ２＞Ｖ３の関係が成立している。

Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝１．０：０．４：０．３ （式４）
この変形例２では、上記実施形態１と同様に、容積比変更手段（60）によって、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）とが互いに並列に接続された並列状態と、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）とが互いに直列に接続された直列状態との間の切り換えは行われる。

並列状態では、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。並列状態では、第１圧縮室（53）で圧縮された後にインジェクション管（26）によって冷却された冷媒が、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）とに分配され、各圧縮室（105,106）でそれぞれで圧縮される。第２圧縮室（105）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２圧縮室（105）で圧縮された冷媒と、第３圧縮室（106）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。

並列状態では、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）の両方が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２と第３圧縮室（106）の吸入容積Ｖ３の合計になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式５で表される。

Ｖｒ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／Ｖ１ （式５）
一方、直列状態では、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。直列状態では、第１圧縮室（53）で圧縮された後にインジェクション管（26）によって冷却された冷媒が、第２圧縮室（105）で圧縮される。第２圧縮室（105）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３圧縮室（106）に導入されて、第３圧縮室（106）で圧縮される。第３圧縮室（106）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。

直列状態では、並列状態と同様に、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）の両方が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式６で表される。

Ｖｒ＝Ｖ２／Ｖ１ （式６）
なお、この変形例２では、第２圧縮機構（42）が、シリンダ（101）とピストン（102）のうちピストン（102）が偏心回転運動を行うように構成されているが、シリンダ（101）とピストン（102）のうちシリンダ（101）が偏心回転運動を行うように構成されていてもよい。

《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。

実施形態２では、容積比変更手段（60）が、図１３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。容積比変更手段（60）は、高段となる第２圧縮機構（42）において第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の両方で冷媒の圧縮行程が行われる両方圧縮状態と、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）のうち一方のみで冷媒の圧縮行程が行われる片方圧縮状態とに切り換えることによって、第２圧縮機構（42）の吸入容積を変更して、吸入容積比を変更する。両方圧縮状態では、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続された状態になる。また、片方圧縮状態では、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）のうち下流側の第３圧縮室（83）でのみ冷媒の圧縮行程が行われる。

また、この実施形態２では、第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と、第２圧縮室（73）の吸入容積Ｖ２と、第３圧縮室（83）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。また、第１圧縮室（53）では、その吐出容積（吐出ポート（57）が連通した時点の第１圧縮室（53）の容積）が吸入容積Ｖ１の半分になっている。

Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝１．０：０．７：０．４ （式７）
この実施形態２では、電磁弁（60）が閉状態に設定されると、両方圧縮状態になる。両方圧縮状態では、第１圧縮室（53）で圧縮されて冷却手段（61）によって冷却された冷媒が、図１３に示すように、第２圧縮室（73）、第３圧縮室（83）の順番で圧縮される。第３圧縮室（83）で圧縮された冷媒は、第１空間（45）及び第２空間（46）を通って、高段吐出管（37）から吐出される。

両方圧縮状態では、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の両方が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（73）の吸入容積Ｖ２になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式８で表される。

Ｖｒ＝Ｖ２／Ｖ１ （式８）
一方、電磁弁（60）が開状態に設定されると、片方圧縮状態になる。片方圧縮状態では、第１圧縮室（53）で圧縮されて冷却手段（61）によって冷却された冷媒が、図１４に示すように、第２圧縮室（73）、第３圧縮室（83）の順番で流通するが、第２圧縮室（73）では吸入側と吐出側とが連通しているので、第２圧縮室（73）では冷媒の圧縮行程は行われない。第２圧縮室（73）が形成された第１圧縮部（43）は、第１圧縮室（53）で圧縮された冷媒と、自ら吐出した冷媒とを吸入して、昇圧させることなく吐出する。一方、第３圧縮室（83）が形成された第２圧縮部（44）は、第２圧縮室（73）から吐出された冷媒の一部を吸入して圧縮する。第３圧縮室（83）で冷媒された冷媒は、高段吐出管（37）からケーシング（40）外へ吐出される。

片方圧縮状態では、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第３圧縮室（83）が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式９で表される。

Ｖｒ＝Ｖ３／Ｖ１ （式９）
本実施形態２では、上記実施形態１と同様に、冷房運転では、第２圧縮機構（42）の吸入容積が大きくなる方の状態に切り換えられ、暖房運転では、第２圧縮機構（42）の吸入容積が小さくなる方の状態に切り換えられる。冷房運転では、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）との間の中間圧力が比較的低くなり、ガスインジェクション量が比較的多くなる。一方、暖房運転では、第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）との間の中間圧力が比較的高くなり、ガスインジェクション量が比較的少なくなる。

−実施形態２の効果−
本実施形態２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、高段側となる第２圧縮機構（42）の第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）に対して、両方圧縮状態と片方圧縮状態との間の切り換えを行うことによって、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。

−実施形態２の変形例１−
この変形例１では、図１５に示すように、第２圧縮機構（42）が、上記実施形態１の変形例２と同様の構成をしている。

まず、第２圧縮機構（42）について、上記実施形態１の変形例２に対する相違点を説明する。第２圧縮機構（42）には、１本の高段吸入管（33）が接続されている。高段吸入管（33）は、第２圧縮室（105）の第１室（105a）だけでなく、ピストン（102）に形成された連通孔（117）を通じて、第３圧縮室（106）の第１室（106a）にも連通している。第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）の両方には、高段吸入管（33）を通じて、第１圧縮機構（41）で圧縮された冷媒が導入される。

第２圧縮機構（42）では、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）とでは、冷媒を圧縮する動作の状態の位相が１８０°ずれているので、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。従って、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抑制することができる。

また、この変形例１では、連絡吐出管（35）の入口端が、上記実施形態１の変形例２とは異なり、内側吐出室（111）に開口している。内側吐出室（111）と第１空間（45）との間には、第１空間（45）から内側吐出室（111）へ冷媒が戻ることを禁止する逆止弁（118）が設けられている。また、外側吐出室（108）は、第１空間（45）に常に連通している。

また、この変形例１では、第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と、第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２と、第３圧縮室（106）の吸入容積Ｖ３との比率が、下記の式１０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。また、第１圧縮室（53）では、その吐出容積（吐出ポート（57）が連通した時点の第１圧縮室（53）の容積）が吸入容積Ｖ１の半分になっている。

Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝１．０：０．４：０．３ （式１０）
続いて、冷媒回路（11）について、上記実施形態２に対する相違点を説明する。この変形例１では、容積比変更手段（60）を構成する開閉自在の電磁弁（60）が、連絡吐出管（35）に設けられている。

容積比変更手段（60）は、上記実施形態２と同様に、高段となる第２圧縮機構（42）において第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）の両方で冷媒の圧縮行程が行われる両方圧縮状態と、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）のうち一方のみで冷媒の圧縮行程が行われる片方圧縮状態とに切り換えることによって、第２圧縮機構（42）の吸入容積を変更して、吸入容積比を変更する。但し、両方圧縮状態では、上記実施形態２とは異なり、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）が互いに並列に接続された状態になる。

この変形例１では、冷房運転において電磁弁（60）が閉状態に設定されると、両方圧縮状態になる。両方圧縮状態では、第１圧縮室（53）で圧縮されて冷却手段（61）によって冷却された冷媒が、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）に分配されて、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）でそれぞれ圧縮される。第２圧縮部（44）で圧縮された冷媒と、第３圧縮室（106）で圧縮された冷媒とは、図１５に示すように、共に第１空間（45）に流入し、第２空間（46）を経て高段吐出管（37）から吐出される。

両方圧縮状態では、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）の両方が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうち冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２と第３圧縮室（106）の吸入容積Ｖ３の合計になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式１１で表される。

Ｖｒ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／Ｖ１ （式１１）
一方、暖房運転において電磁弁（60）が開状態に設定されると、片方圧縮状態になる。片方圧縮状態では、内側吐出室（111）が連絡吐出管（35）を通じて第２圧縮機構（42）の吸入側に連通する。つまり、第３圧縮室（106）では、吸入側と吐出側とが連通する。このため、内側吐出室（111）の内圧は上昇せずに、逆止弁（118）は常に閉状態となる。従って、第１圧縮室（53）で圧縮されて冷却手段（61）によって冷却された冷媒は、図１６に示すように、第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）に分配されるが、第３圧縮室（106）では冷媒の圧縮行程は行われない。第２圧縮機構（42）から第１空間（45）へは、第２圧縮室（105）で圧縮された冷媒だけが吐出される。第１空間（45）へ吐出された冷媒は、第２空間（46）を経て高段吐出管（37）から吐出される。

片方圧縮状態では、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（105）が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうち冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式１２で表される。

Ｖｒ＝Ｖ２／Ｖ１ （式１２）
なお、この変形例では、第２圧縮機構（42）の吸入側にマフラー（28）を設けている。但し、第２圧縮機構（42）では冷媒が連続的に吸入されるので、第２圧縮機構（42）の吸入冷媒による圧力脈動はそれほど大きくならない。従って、マフラー（28）を省略することも可能である。

−実施形態２の変形例２−
この変形例１では、第２圧縮機構（42）が、上記実施形態１と同様の構成をしている。但し、第１圧縮部（43）の構成が若干相違している。

第１圧縮部（43）では、図１７に示すように、第１ブレード（74）が、第１ロータリピストン（72）とは別体になっており、移動可能に設けられている。第１シリンダ（71）には、第１ブレード（74）を移動させるための背圧室（123）が形成されている。

背圧室（123）は、三路切換弁により構成されたブレード用切換弁（120）の第１ポート（P1）が接続されている。ブレード用切換弁（120）の第２ポート（P2）は、高圧配管（121）を介して高段吐出管（37）に連通している。ブレード用切換弁（120）の第３ポート（P3）は、低圧配管（122）を介して低段吸入管（31）に連通している。また、背圧室（123）には、電磁石（124）が露出している。

第１圧縮部（43）では、電磁石（124）への通電が停止されると共に、ブレード用切換弁（120）が第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通する第１状態に設定されると、背圧室（123）に高圧冷媒が導入されて、図１７（Ａ）に示すように、第１ブレード（74）が第１ロータリピストン（72）に押し付けられる。この状態では、第２圧縮室（73）で冷媒の圧縮を行うことができる。

一方、電磁石（124）への通電が行われると共に、ブレード用切換弁（120）が第１ポート（P1）と第３ポート（P3）が連通する第２状態に設定されると、背圧室（123）に低圧冷媒が導入されて、図１７（Ｂ）に示すように、金属製の第１ブレード（74）が、電磁石（124）に引き寄せられて、第２圧縮室（73）の低圧側と高圧側とが連通する。この状態では、第１吐出弁（79）が閉じた状態になり、第２圧縮室（73）では圧縮不能となる。この変形例２では、第２圧縮室（73）において圧縮可能な状態と圧縮不能な状態とを切り換えるブレード用切換弁（120）及び電磁石（124）が、容積比変更手段（60）を構成している。

この変形例２では、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（73）と第３圧縮室（74）の両方が高段側圧縮室となるように、圧縮機（30）が冷媒回路（11）に接続されている。第２圧縮室（73）と第３圧縮室（74）は互いに並列に接続されている。

以上の構成により、容積比変更手段（60）によって第２圧縮室（73）を圧縮可能な状態（図１７（Ａ）に示す状態）に切り換えると、第２圧縮機構（42）において第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の両方で冷媒の圧縮行程が行われる両方圧縮状態になる。一方、容積比変更手段（60）によって第２圧縮室（73）を圧縮不能な状態（図１７（Ｂ）に示す状態）に切り換えると、第２圧縮機構（42）において第３圧縮室（83）のみで冷媒の圧縮行程が行われる片方圧縮状態になる。この変形例２では、容積比変更手段（60）が両方圧縮状態と片方圧縮状態との間の切り換えを行うことによって、吸入容積比が変更される。

《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。以下では、実施形態１と異なる点について説明する。

実施形態３の冷媒回路（11）では、上流側から第２圧縮室（73）、第３圧縮室（83）、第１圧縮室（53）の順番で、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続されている。

具体的に、図１８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吸入管（133）が接続されている。第２吸入管（133）は、第１マフラー（28）を介して第１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、第２マフラー（29）を介して第３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、第３吐出管（136）が接続されている。

また、実施形態３では、第１圧縮機構（41）の第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と、第１圧縮部（43）の第２圧縮室（73）の吸入容積Ｖ２と、第２圧縮部（44）の第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３との比率が、下記の式１３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。第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３とは互いに相違している。

Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝０．７：１．０：０．９ （式１３）
また、冷媒回路（11）には、容積比変更手段（60）を構成する三路切換弁（60）が設けられている。三路切換弁（60）では、第１ポート（P1）に、インジェクション管（26）が接続され、第２ポート（P2）に第１マフラー（28）から延びる冷媒配管が接続され、第３ポート（P3）に第２マフラー（29）から延びる冷媒配管が接続されている。三路切換弁（60）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。

この実施形態３では、三路切換弁（60）の切り換えによって、インジェクション管（26）によって第２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）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３圧縮室（83）から第１圧縮室（53）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態との間の切り換えを行うことにより、吸入容積比が変更される。三路切換弁（60）が第１状態に設定されると第１冷却状態になり、三路切換弁（60）が第２状態に設定されると第２冷却状態になる。この実施形態３では、冷房運転時に第１冷却状態に切り換えられ、暖房運転時に第２冷却状態に切り換えられる。

第１冷却状態では、図１８に示すように、インジェクション管（26）によって第２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）へ流れる冷媒が冷却されるので、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の間で低段側と高段側が分かれる。つまり、第２圧縮室（73）が低段側圧縮室となって第３圧縮室（83）及び第１圧縮室（53）が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（73）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式１４で表される。

Ｖｒ＝Ｖ３／Ｖ２ （式１４）
一方、第２冷却状態では、図１９に示すように、インジェクション管（26）によって第３圧縮室（83）から第１圧縮室（53）へ流れる冷媒が冷却されるので、第３圧縮室（83）と第１圧縮室（53）の間で低段側と高段側が分かれる。つまり、第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）が低段側圧縮室となって第１圧縮室（53）が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（73）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式１５で表される。

Ｖｒ＝Ｖ１／Ｖ２ （式１５）
なお、この実施形態３では、２つのマフラー（28,29）を設けているが、２つのマフラー（28,29）を省略することも可能である。

−実施形態３の効果−
本実施形態３では、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行うことによって、中間圧を変化させることが可能である。従って、運転条件等によって中間圧の値が最適な値に近づくように、第１冷却状態と第２冷却状態との間の切り換えを行うことによって中間圧を調節することが可能になるので、ＣＯＰの向上を図ることができる。この点は、後述する実施形態４でも同じである。

また、本実施形態３では、冷却手段（61）によって冷媒が冷却される状態と冷却されない状態とに切り換えられるのが、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の間と、第３圧縮室（83）と第１圧縮室（53）の間とになる。ここで、第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）のそれぞれには、吐出ポート（77,87）に吐出弁（79,89）が設けられている。このため、各圧縮室（73,83）の吐出容積が吐出ポート（77,87）の外側の圧力に応じて変化する。従って、冷却手段（61）によって冷媒が冷却される状態と冷却されない状態とに切り換えられることによって、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の間の冷媒の圧力と、第３圧縮室（83）と第１圧縮室（53）の間の冷媒の圧力とは大きく変化するものの、それに応じて、第２圧縮室（73）の吐出容積と第３圧縮室（83）の吐出容積は変動するので、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）では過圧縮損失や逆流損失はほどんど生じない。従って、第２圧縮機構（42）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。この点は、後述する実施形態４でも同じである。

−実施形態３の変形例１−
この変形例１では、図２０に示すように、第２圧縮機構（42）が、上記実施形態１の変形例２と同じ構成になっている。

実施形態３の冷媒回路（11）では、上流側から第２圧縮室（105）、第３圧縮室（106）、第１圧縮室（53）の順番で、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）とが互いに直列に接続されている。

また、この変形例１では、第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と、第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２と、第３圧縮室（106）の吸入容積Ｖ３との比率が、下記の式１６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。

Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝０．７：１．０：０．９ （式１６）
この変形例１では、実施形態３と同様に、三路切換弁（60）の切り換えによって、インジェクション管（26）によって第２圧縮室（105）から第３圧縮室（106）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３圧縮室（106）から第１圧縮室（53）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態との間の切り換えを行うことにより、吸入容積比が変更される。三路切換弁（60）が第１状態に設定されると第１冷却状態になり、三路切換弁（60）が第２状態に設定されると第２冷却状態になる。この変形例１でも、冷房運転時に第１冷却状態に切り換えられ、暖房運転時に第２冷却状態に切り換えられる。

−実施形態３の変形例２−
この変形例２の冷媒回路（11）では、上流側から第１圧縮室（53）、第２圧縮室（73）、第３圧縮室（83）の順番で、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続されている。

この変形例２では、三路切換弁（60）の切り換えによって、インジェクション管（26）によって第１圧縮室（53）から第２圧縮室（73）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２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態との間の切り換えを行うことにより、吸入容積比が変更される。

《発明の実施形態４》
本発明の実施形態４について説明する。以下では、実施形態３と異なる点について説明する。

実施形態３の冷媒回路（11）では、図２１に示すように、上流側から第２圧縮室（73）、第３圧縮室（83）、第１圧縮室（53）の順番で、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続されている。また、冷却手段（61）が、中間冷却器（19）により構成されている。また、容積比変更手段（60）が、第２四路切換弁（91）と第３四路切換弁（92）により構成されている。

第２四路切換弁（91）は、第１ポート（P1）が第１吐出管（132）に接続され、第２ポート（P2）が中間冷却器（19）を介して第３四路切換弁（92）の第１ポート（P1）に接続され、第３ポート（P3）が第２吐出管（134）に接続され、第４ポート（P4）が第３四路切換弁（92）の第３ポート（P3）に接続されている。一方、第３四路切換弁（92）は、第１ポート（P1）が中間冷却器（19）を介して第２四路切換弁（91）の第２ポート（P2）に接続され、第２ポート（P2）が第２吸入管（133）に接続され、第３ポート（P3）が第２四路切換弁（91）の第４ポート（P4）に接続され、第４ポート（P4）が第３吸入管（135）に接続されている。

各四路切換弁（91,92）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状態とが切換自在に構成されている。なお、各四路切換弁（91,92）は複数の電磁弁を代用することができる。

また、本実施形態４では、第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と、第２圧縮室（73）の吸入容積Ｖ２と、第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３との比率が、下記の式１７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。第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３とは互いに相違している。

Ｖ１：Ｖ２：Ｖ３＝０．５：１．０：０．７ （式１７）
本実施形態４では、容積比変更手段（60）が、中間冷却器（19）によって第２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）へ流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、中間冷却器（19）によって第３圧縮室（83）から第１圧縮室（53）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態との間の切り換えを行うことによって、吸入容積比を変更する。

具体的に、第２四路切換弁（91）と第３四路切換弁（92）が共に第１状態に設定されると第１冷却状態になり、第２四路切換弁（91）と第３四路切換弁（92）が共に第２状態に設定されると第２冷却状態になる。この実施形態４では、冷房運転時に第１冷却状態に切り換えられ、暖房運転時に第２冷却状態に切り換えられる。

第１冷却状態では、図２１に示すように、中間冷却器（19）によって第２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）へ流れる冷媒が冷却されるので、第２圧縮室（73）と第３圧縮室（83）の間で低段側と高段側が分かれる。つまり、第２圧縮室（73）が低段側圧縮室となって第３圧縮室（83）及び第１圧縮室（53）が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（73）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第３圧縮室（83）の吸入容積Ｖ３になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式１８で表される。

Ｖｒ＝Ｖ３／Ｖ２ （式１８）
一方、第２冷却状態では、図２２に示すように、中間冷却器（19）によって第３圧縮室（83）から第１圧縮室（53）へ流れる冷媒が冷却されるので、第３圧縮室（83）と第１圧縮室（53）の間で低段側と高段側が分かれる。つまり、第２圧縮室（73）及び第３圧縮室（83）が低段側圧縮室となって第１圧縮室（53）が高段側圧縮室となる。そして、低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第２圧縮室（73）の吸入容積となり、高段側圧縮室のうちインジェクション管（26）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値は、第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１になる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式１９で表される。

Ｖｒ＝Ｖ１／Ｖ２ （式１９）
−実施形態４の変形例−
この変形例では、冷却手段（61）として、さらにインジェクション管（26）が設けられている。インジェクション管（26）は、第２四路切換弁（91）の第２ポート（P2）と第３四路切換弁（92）の第１ポート（P1）との間に接続されている。

第１冷却状態では、第２圧縮室（73）から第３圧縮室（83）へ向かう冷媒が、中間冷却器（19）だけでなく、インジェクション管（26）から供給される冷媒によっても冷却される。また、第２冷却状態では、第３圧縮室（83）から第１圧縮室（53）へ向かう冷媒が、中間冷却器（19）だけでなく、インジェクション管（26）から供給される冷媒によっても冷却される。

《発明の実施形態５》
本発明の実施形態５について説明する。

この実施形態５では、圧縮機（30）の第２圧縮機構（42）が、上記実施形態１の変形例２と同様の構成をしている。但し、第２圧縮機構（42）には、１本の第２吸入管（133）が接続されている。また、第２圧縮機構（42）では、第２圧縮室（105）で圧縮された冷媒と第３圧縮室（106）で圧縮された冷媒とが１つの吐出室（137）に吐出される。吐出室（137）に吐出された冷媒は、第１空間（45）及び第２空間（46）を経て、第２吐出管（134）から吐出される。

また、本実施形態５では、第１圧縮室（53）の吸入容積Ｖ１と、第２圧縮室（105）の吸入容積Ｖ２と第３圧縮室（106）の吸入容積Ｖ３の合計値（Ｖ２＋Ｖ３）との比率が、下記の式２０の値に設定されている。

Ｖ１：Ｖ２＋Ｖ３＝１．０：１．１ （式２０）
また、この実施形態５では、容積比変更手段（60）によって、第１圧縮室（53）と第２圧縮室（105）と第３圧縮室（106）との接続関係が切り換えられ、その結果、上記吸入容積比が変更される。具体的に、容積比変更手段（60）によって、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室になって第２圧縮室（105）及び第３圧縮室（106）が高段側圧縮室になる第１切換状態と、第２圧縮室（105）及び第３圧縮室（106）が低段側圧縮室になって第１圧縮室（53）が高段側圧縮室になる第２切換状態との間の切り換えが行われる。容積比変更手段（60）は、２つの四路切換弁（12a,12b）により構成されている。

各四路切換弁（12a,12b）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状態とが切換自在に構成されている。なお、各四路切換弁（12a,12b）は複数の電磁弁を代用することができる。

本実施形態５では、２つの四路切換弁（12a,12b）が共に第１状態に設定されると第１切換状態になり、２つの四路切換弁（12a,12b）が共に第２状態に設定されると第２切換状態になる。この実施形態４では、冷房運転時に第１冷却状態に切り換えられ、暖房運転時に第２冷却状態に切り換えられる。

第１切換状態では、図２３に示すように、第１圧縮室（53）が低段側圧縮室となって第２圧縮室（105）及び第３圧縮室（106）が高段側圧縮室となる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式２１で表される。第１切換状態では、第１空間（45）及び第２空間（46）が高圧空間になる。

Ｖｒ＝（Ｖ２＋Ｖ３）／Ｖ１ （式２１）
一方、第２切換状態では、図２４に示すように、第２圧縮室（105）及び第３圧縮室（106）が低段側圧縮室となって第１圧縮室（53）が高段側圧縮室となる。その結果、吸入容積比Ｖｒは、下記の式２２で表される。第２切換状態では、第１空間（45）及び第２空間（46）が中間圧の空間になる。

Ｖｒ＝Ｖ１／（Ｖ２＋Ｖ３） （式２２）
《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。

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。

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。

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。

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、第１圧縮機構と第２圧縮機構とが１本の駆動軸によって機械的に連結された圧縮機が設けられた冷凍装置について有用である。

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。 実施形態１に係る圧縮機の縦断面図である。 実施形態１に係る第１圧縮機構の横断面図である。 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。 実施形態１に係る第２圧縮機構の横断面図である。 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。 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。 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。 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。 実施形態１の変形例２に係る圧縮機の縦断面図である。 実施形態１の変形例２に係る第２圧縮機構の横断面図である。 実施形態１の変形例２に係る第２圧縮機構の動作を表す横断面図である。 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。 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。 実施形態２の変形例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。 実施形態２の変形例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。 実施形態２の変形例２に係る第１圧縮部の横断面図であり、（Ａ）は両方圧縮状態における横断面図であり、（Ｂ）は片方圧縮状態における横断面図である。 実施形態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。 実施形態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。 実施形態３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。 実施形態４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。 実施形態４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。 実施形態５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。 実施形態５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。

符号の説明

１０ 冷凍装置
１１ 冷媒回路
２１ 第１電磁弁（容積比変更手段）
２２ 第２電磁弁（容積比変更手段）
２３ 第３電磁弁（容積比変更手段）
２６ インジェクション管（冷却手段）
３０ 圧縮機
４１ 第１圧縮機構
４２ 第２圧縮機構
５３ 第１圧縮室
６０ 容積比変更手段
６１ 冷却手段
７３ 第２圧縮室
８３ 第３圧縮室

Claims (11)

1. 第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）とが１本の駆動軸（50）によって機械的に連結された圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）と、
   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）とを備え、
   上記冷媒回路（11）において二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   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）と共に圧縮室（53）を形成する可動スクロール（52）とを備えて、冷媒を圧縮室（53）に吸い込んで圧縮するように構成され、
   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、該第１圧縮部（43）及び該第２圧縮部（44）が共に、両端が閉塞されたシリンダ（71,81）と、該シリンダ（71,81）内に配置されて偏心回転するピストン（72,82）と、該シリンダ（71,81）の内周面と該ピストン（72,82）の外周面との間に形成された圧縮室（73,83）を低圧側と高圧側とに区画する区画部材（74,84）とを備えて、冷媒を圧縮室（73,83）に吸い込んで圧縮するように構成され、
   上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）の圧縮室（53）が第１圧縮室（53）を、上記第１圧縮部（43）の圧縮室（73）が第２圧縮室（73）を、上記第２圧縮部（44）の圧縮室（83）が第３圧縮室（83）をそれぞれ構成し、
   上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）では、一部の圧縮室が、上記冷却手段（61）によって冷却される前の冷媒を圧縮するための低段側圧縮室を、残りの圧縮室のうち少なくとも１つが、上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を圧縮するための高段側圧縮室をそれぞれ構成し、
   上記低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値に対する、上記高段側圧縮室のうち上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値の比率である吸入容積比を変更する容積比変更手段（60）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
2. 第１圧縮機構（41）と第２圧縮機構（42）とが１本の駆動軸（50）によって機械的に連結された圧縮機（30）が接続された冷媒回路（11）と、
   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）とを備え、
   上記冷媒回路（11）において二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置であって、
   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）と共に圧縮室（53）を形成する可動スクロール（52）とを備えて、冷媒を圧縮室（53）に吸い込んで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（104）を有するシリンダ（101）と、該シリンダ（101）に対して偏心して該シリンダ室（104）に収納されてシリンダ室（104）を外側の圧縮室（105）と内側の圧縮室（106）とに区画する環状のピストン（102）と、該シリンダ室（104）に配置されて各圧縮室（105,106）を低圧側と高圧側とに区画する区画部材（100）とを備えて、上記シリンダ（101）と上記ピストン（102）とが相対的に偏心回転運動することによって各圧縮室（105,106）で冷媒を圧縮するように構成され、
   上記圧縮機（30）では、上記第１圧縮機構（41）の圧縮室（53）が第１圧縮室（53）を、上記第２圧縮機構（42）の外側の圧縮室（105）と内側の圧縮室（106）の一方が第２圧縮室（105）を、該外側の圧縮室（105）と内側の圧縮室（106）の他方が第３圧縮室（106）をそれぞれ構成し、
   上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）では、一部の圧縮室が、上記冷却手段（61）によって冷却される前の冷媒を圧縮するための低段側圧縮室を、残りの圧縮室のうち少なくとも１つが、上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を圧縮するための高段側圧縮室をそれぞれ構成し、
   上記低段側圧縮室のうち低圧冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値に対する、上記高段側圧縮室のうち上記冷却手段（61）によって冷却された後の冷媒を吸入する圧縮室の吸入容積の合計値の比率である吸入容積比を変更する容積比変更手段（60）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１又は２において、
   上記容積比変更手段（60）は、上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）との接続関係を切り換えることによって上記吸入容積比を変更することを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項３において、
   上記冷媒回路（11）では、上記第１圧縮機構（41）と上記第２圧縮機構（42）の一方から他方へ向かう冷媒が上記冷却手段（61）によって冷却される一方、
   上記容積比変更手段（60）は、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）とが互いに並列に接続された並列状態と、該第２圧縮室（73）と該第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続された直列状態とを切り換えることによって、上記吸入容積比を変更することを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１又は２において、
   上記冷媒回路（11）では、上記第１圧縮機構（41）と上記第２圧縮機構（42）の一方から他方へ向かう冷媒が上記冷却手段（61）によって冷却される一方、
   上記容積比変更手段（60）は、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）の両方で冷媒の圧縮行程が行われる両方圧縮状態と、該第２圧縮室（73）と該第３圧縮室（83）の片方のみで冷媒の圧縮行程が行われる片方圧縮状態とを切り換えることによって、上記吸入容積比を変更することを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項５において、
   上記両方圧縮状態では、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）とが互いに並列に接続されていることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項５において、
   上記第２圧縮機構（42）では、上記第２圧縮室（73）の吸入容積と上記第３圧縮室（83）の吸入容積とが互いに相違する一方、
   上記両方圧縮状態では、上記第２圧縮室（73）の下流に上記第３圧縮室（83）が位置するように該第２圧縮室（73）と該第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続され、
   上記片方圧縮状態では、上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）のうち第３圧縮室（83）でのみ冷媒の圧縮行程が行われることを特徴とする冷凍装置。
8. 請求項３乃至７の何れか１つにおいて、
   上記第２圧縮機構（42）では、上記第２圧縮室（73）の吐出ポート（77）及び上記第３圧縮室（83）の吐出ポート（87）のそれぞれに、該吐出ポート（77,87）を開閉する吐出弁（79,89）が設けられる一方、
   上記冷媒回路（11）では、上記第１圧縮機構（41）、上記第２圧縮機構（42）の順番で冷媒が圧縮されるように上記圧縮機（30）が接続されていることを特徴とする冷凍装置。
9. 請求項１又は２において、
   上記冷媒回路（11）では、下流に向かって順に上記第１圧縮室（53）と上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）とが互いに直列に接続される一方、
   上記容積比変更手段（60）は、上記冷却手段（61）が上記第１圧縮室（53）から上記第２圧縮室（73）へ流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、該冷却手段（61）が上記第２圧縮室（73）から上記第３圧縮室（83）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態とを切り換えることによって、上記吸入容積比を変更することを特徴とする冷凍装置。
10. 請求項１又は２において、
    上記冷媒回路（11）では、下流に向かって順に上記第２圧縮室（73）と上記第３圧縮室（83）と上記第１圧縮室（53）とが互いに直列に接続される一方、
    上記容積比変更手段（60）は、上記冷却手段（61）が上記第２圧縮室（73）から上記第３圧縮室（83）へ流れる冷媒を冷却する第１冷却状態と、該冷却手段（61）が上記第３圧縮室（83）から上記第１圧縮室（53）へ流れる冷媒を冷却する第２冷却状態を切り換えることによって、上記吸入容積比を変更することを特徴とする冷凍装置。
11. 請求項１乃至１０の何れか１つにおいて、
    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。

Images