JP5401899B2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、二段圧縮冷凍サイクルの冷凍装置に関し、特に、複数の圧縮機構が１本の駆動軸で機械的に連結された圧縮機の容積比を調整する技術に関するものである。

従来より、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。この冷凍装置では、例えば、２つの圧縮機構が１本の駆動軸に機械的に連結された圧縮機構が用いられている（例えば特許文献１参照）。この冷凍装置の圧縮機では、一方の圧縮機構が低段側圧縮機構となり、他方の圧縮機構が高段側圧縮機構となる。
特開２００７−２３９９３号公報

ここで、例えば二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルでは、放熱損失が大きく、高いＣＯＰを得にくい問題がある。そこで、上記のように多段圧縮することでＣＯＰを高めることが可能である。その際、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の容積比により中間圧が変化するが、中間圧が変化するとＣＯＰが変化するため、中間圧を最適に制御することが望ましい。

低段側圧縮機と高段側圧縮機の２台の圧縮機がある場合には、それぞれの圧縮機の回転数を変化させることにより、冷媒の取り込み量比（容積比）を変えてＣＯＰを制御することができる。しかし、特許文献１に記載されているような１本の駆動軸に２つの圧縮機構が連結された圧縮機では、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の回転速度が等しいため、低段側圧縮機構と高段側圧縮機構の吸入容積比が一定となり、中間圧を制御することができなくなってしまう。このことは、冷媒が二酸化炭素である場合に限らず、他の冷媒を用いる場合でも同様である。

本発明は、このような問題点に着目して創案されたものであり、その目的は、二段圧縮の冷凍サイクルを行う冷凍装置において、複数の圧縮機構が１本の駆動軸で機械的に連結された圧縮機の容積比を調整できるようにし、ひいては最適ＣＯＰの運転を可能にすることである。

第１の発明は、２つの圧縮機構（20，30）が１本の駆動軸（53）で機械的に連結されて冷媒を二段圧縮する回転式圧縮機（1）を備えた冷凍装置を前提としている。

そして、この冷凍装置は、上記各圧縮機構（20，30）が、吸入容積が異なる２組のシリンダ室（C-1，C-2）（C1，C2，C3，C4）を備え、低段側に用いる圧縮機構（20，30）と高段側に用いる圧縮機構（20，30）を切り換えて回転式圧縮機（1）の容積比を切り換える切換機構（7a，7b）を備えていることを特徴としている。

この第１の発明では、２つの圧縮機構（20，30）が１本の駆動軸（53）で機械的に連結されて冷媒を二段圧縮する回転式圧縮機（1）を備えた冷凍装置において、吸入容積が異なる２組のシリンダ室（C-1，C-2）（C1，C2，C3，C4）を有する圧縮機構（20，30）を、上記切換機構（7a，7b）により低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）とに切り換えて運転が行われる。ここで、一方の圧縮機構（20，30）を第１圧縮機構（20）とし、他方の圧縮機構（20，30）を第２圧縮機構（30）とする。その場合、各シリンダ室（C-1，C-2）（C1，C2，C3，C4）の容積が異なるため、第１圧縮機構（20）を低段側にして第２圧縮機構（30）を高段側にする運転と、第２圧縮機構（30）を低段側にして第１圧縮機構（20）を高段側にする運転とで容積比が異なり、運転状態に応じて容積比を調整することができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記圧縮機（1）が、それぞれが１つの圧縮室を有する第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）を備え、各圧縮機構（20，30）が、円柱状のシリンダ空間を有するシリンダ（21，31）と、該シリンダ空間の中で偏心回転運動をする偏心ピストン（22，32）とを備えていることを特徴としている。

この第２の発明では、いわゆるロータリピストン型やスイングピストン型の圧縮機構（20，30）を備えた二段圧縮機（1）の容積比を変えることにより、圧縮機（1）の容積比を運転条件に適合させることができる。

第３の発明は、第１の発明において、上記圧縮機（1）が、それぞれが２つの圧縮室を有する第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）を備え、各圧縮機構（20，30）が、環状のシリンダ空間を有するシリンダ（21，31）と、該シリンダ空間の中で偏心回転運動をする環状の偏心ピストン（22，32）とを備え、シリンダ空間における環状の偏心ピストン（22，32）の内周側に内側シリンダ室（C2，C4）が形成され、外周側に外側シリンダ室（C1，C3）が形成されていることを特徴としている。

この第３の発明では、いわゆる内外２シリンダ室（C-1，C-2）（C1，C2，C3，C4）タイプのロータリ（スイング）ピストン型の圧縮機構（20，30）を備えた二段圧縮機（1）の容積比を変えることにより、圧縮機（1）の容積比を運転条件に適合させることができる。

第４の発明は、第１から第３の発明の何れか１つにおいて、上記圧縮機（1）が、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、上記切換機構（7a，7b）が、低段側圧縮機構から吐出される中間圧冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態と、高段側圧縮機構から吐出される高圧吐出冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態とを切り換え可能に構成されていることを特徴としている。

この第４の発明では、運転条件に応じて、低段側圧縮機構から吐出される中間圧冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態（ケーシング（10）内が中間圧になる状態）と、高段側圧縮機構から吐出される高圧吐出冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態（ケーシング（10）内が高圧になる状態）とが切り換えられる。つまり、運転条件に応じて圧縮機（1）が中間圧ドーム型と高圧ドーム型に切り換えられることになる。

第５の発明は、第１から第３の発明の何れか１つにおいて、上記圧縮機（1）が、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、該ケーシング（10）に低圧冷媒入口管（LP-1）と低圧冷媒出口管（LP-2）が接続されていることを特徴としている。

この第５の発明では、冷媒回路（60）の冷媒配管が、圧縮機（1）のケーシング（10）内に低圧冷媒を導入した後に該低圧冷媒を導出するように構成される（図１１，図１２参照）。そのため、低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えて運転するのに関わらず、圧縮機（1）のケーシング（10）内は常に低圧圧力に維持される。

第６の発明は、第１から第３の発明の何れか１つにおいて、上記圧縮機（1）が、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、該ケーシング（10）に中間圧冷媒入口管（MP-1）と中間圧冷媒出口管（MP-2）が接続されていることを特徴としている。

この第６の発明では、冷媒回路（60）の冷媒配管が、圧縮機（1）のケーシング（10）内に中間圧冷媒を導入した後に該中間圧冷媒を導出するように構成される（図１３，図１４参照）。そのため、低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えて運転するのに関わらず、圧縮機（1）のケーシング（10）内は常に中間圧力に維持される。

第７の発明は、第１から第３の発明の何れか１つにおいて、上記圧縮機（1）が、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、該ケーシング（10）に高圧冷媒入口管（HP-1）と高圧冷媒出口管（HP-2）が接続されていることを特徴としている。

この第７の発明では、冷媒回路（60）の冷媒配管が、圧縮機（1）のケーシング（10）内に高圧冷媒を導入した後に該高圧冷媒を導出するように構成される（図１５，図１６参照）。そのため、低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えて運転するのに関わらず、圧縮機（1）のケーシング（10）内は常に高圧圧力に維持される。

第８の発明は、第１から第７の発明の何れか１つにおいて、上記圧縮機構（20，30）へ中間圧冷媒を導入する中間圧冷媒導入機構（69）を備えていることを特徴としている。

この第８の発明では、圧縮機構（20，30）へ中間圧冷媒を導入する機構を用いることにより、最適中間圧に設定しやすくなる。

第９の発明は、第１から第８の発明の何れか１つにおいて、上記切換機構（7a，7b）が、上記各圧縮機構（20，30）に対し、低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換える切換弁により構成されていることを特徴としている。

この第９の発明では、切換弁によって低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換えることにより、異なる運転状態に応じて圧縮機（1）の容積比を調整することができる。

第１０の発明は、第１から第９の発明の何れか１つにおいて、切換機構（7a，7b）が、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えるように構成されていることを特徴としている。

この第１０の発明では、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えることにより、圧縮機（1）の容積比が調整される。

第１１の発明は、第１から第１０の発明の何れか１つにおいて、作動流体が二酸化炭素であることを特徴としている。

この第１１の発明では、作動流体を二酸化炭素にした圧縮機において、容積比を調整することができる。

本発明によれば、２つの圧縮機構（20，30）が１本の駆動軸（53）で機械的に連結されて冷媒を二段圧縮する回転式圧縮機（1）を備えた冷凍装置において、上記切換機構（7a，7b）により低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）とを切り換えて運転を行うことにより、容積比を調整することができる。したがって、最適ＣＯＰでの運転を可能にすることができる。また、容積比を変えれば圧縮トルクも変わるので、圧縮トルクの変動を調整することも可能となる。

上記第２の発明によれば、いわゆるロータリピストン型やスイングピストン型の圧縮機構（20，30）を備えた二段圧縮機（1）の容積比を変えることにより、圧縮機（1）の容積比を運転条件に適合させることができるので、最適ＣＯＰでの運転を可能にすることができる。

上記第３の発明によれば、いわゆる内外２シリンダ室（C-1，C-2）（C1，C2，C3，C4）タイプのロータリ（スイング）ピストン型の圧縮機構（20，30）を備えた二段圧縮機（1）の容積比を変えることにより、圧縮機（1）の容積比を運転条件に適合させることができるので、最適ＣＯＰでの運転を可能にすることができる。

上記第４の発明によれば、運転条件に応じて、低段側圧縮機構から吐出される中間圧冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態（ケーシング（10）内が中間圧になる状態）と、高段側圧縮機構から吐出される高圧吐出冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態（ケーシング（10）内が高圧になる状態）とを切り換えることにより、圧縮機（1）の容積比を運転条件に適合させて、最適ＣＯＰでの運転を可能にすることができる。

また、下記の第５〜第７の発明のように圧縮機（1）のケーシング（10）内の圧力を運転状態にかかわらず一定に保つ場合には、ケーシング（10）に対して冷媒を導入／導出するための配管が必要となる（図１１〜図１６参照）が、本実施形態ではそのような配管が必要ではない（図４，５参照）ので、装置構成を簡単にできるし、装置が高コスト化するのを防止できる。

上記第５の発明によれば、冷媒回路（60）の冷媒配管が、圧縮機（1）のケーシング（10）内に低圧冷媒を導入した後に該低圧冷媒を導出するように構成されるため、低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えて運転するのにかかわらず、圧縮機（1）のケーシング（10）内は常に低圧圧力に維持される。したがって、運転条件によってドーム圧を変更することがないため、摺動部への給油が確実に行える。そのため、圧縮機（1）の信頼性を高めることができる。

上記第６の発明によれば、冷媒回路（60）の冷媒配管が、圧縮機（1）のケーシング（10）内に中間圧冷媒を導入した後に該中間圧冷媒を導出するように構成されるため、低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えて運転するのに関わらず、圧縮機（1）のケーシング（10）内は常に中間圧力に維持される。したがって、運転条件によってドーム圧を変更することがないため、摺動部への給油が確実に行える。そのため、圧縮機（1）の信頼性を高めることができる。

上記第７の発明によれば、冷媒回路（60）の冷媒配管が、圧縮機（1）のケーシング（10）内に高圧冷媒を導入した後に該高圧冷媒を導出するように構成されるため、低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えて運転するのに関わらず、圧縮機（1）のケーシング（10）内は常に高圧圧力に維持される。したがって、運転条件によってドーム圧を変更することがないため、摺動部への給油が確実に行える。そのため、圧縮機（1）の信頼性を高めることができる。

上記第８の発明によれば、圧縮機構（20，30）へ中間圧冷媒を導入する機構を用いることにより、最適中間圧に設定しやすくなる。

上記第９の発明によれば、切換弁によって低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換えることにより、異なる運転状態に応じて圧縮機（1）の容積比を調整することができる。したがって、圧縮機（1）の容積比の調整を簡単な構成で実現することが可能となる。

上記第１０の発明によれば、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えることにより、圧縮機（1）の容積比が調整される。したがって、外気温度の変化などに応じて最適ＣＯＰの運転を行うことが可能となる。

上記第１１の発明によれば、作動流体を二酸化炭素にしているので、二段圧縮の効果が他の冷媒に比べて顕著であり、ＣＯＰ改善効果も大きくなる。

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。

図１は、この実施形態１に係る冷凍装置（空気調和装置）に用いられる圧縮機（1）の縦断面図、図２は圧縮機構（第１圧縮機構）の横断面図、図３は圧縮機構（第１圧縮機構）の動作状態図である。また、図４は、この空気調和装置の第１の運転状態を示す冷媒回路図、図５は、第２の運転状態を示す冷媒回路図である。上記圧縮機（1）は、空気調和装置の冷媒回路において、蒸発器から吸入した冷媒を圧縮して、凝縮器へ吐出するために用いられる。

〈圧縮機の構成〉
まず、圧縮機（1）の構成について説明する。この圧縮機（1）は回転式圧縮機であり、１本の駆動軸（53）で機械的に連結された第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）を備え、冷媒（作動流体）である二酸化炭素を二段圧縮するように構成されている。つまり、第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）により二段圧縮機構が構成されている。なお、第２圧縮機構（30）の横断面図及び動作状態図は、第１圧縮機構（20）と実質的に同一であるため図２に第２圧縮機構（30）の符号を記入して詳細は省略している。また、第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）は位相が１８０°異なる配置になっているが、図２では便宜上、同一位相で表している。

図１に示すように、この圧縮機（1）は、ケーシング（10）内に、第１圧縮機構（20）、第２圧縮機構（30）及び電動機（駆動機構）（50）が収納されたものであって、全密閉型に構成されている。この実施形態では、第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）が低段側圧縮機構と高段側圧縮機構に切り換え可能になっている。

ケーシング（10）は、円筒状の胴部（11）と、この胴部（11）の上端部に固定された上部鏡板（12）と、胴部（11）の下端部に固定された下部鏡板（13）とから構成されている。胴部（11）の下方の位置には、第１吸入ポート（14-1）と第１吐出ポート（15-1）が第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（これについては後述する）に対する吸入ポート及び吐出ポートとして設けられている。また、胴部（11）には、第１吸入ポート（14-1）よりも若干上方の位置に、第２吸入ポート（14-2）が第２圧縮機構（30）の吸入ポートとして設けられている。胴部（11）の上方の位置には、第２吐出ポート（15-2）が第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室に対する吐出ポートとして設けられている。

上記第１圧縮機構（20）及び第２圧縮機構（30）は上下二段に重ねられて、ケーシング（10）に固定されたフロントヘッド（16）とリヤヘッド（17）との間に構成されている。上記第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）は、共に容積型の流体機械の一種であるロータリ式の流体機械により構成されている。なお、第２圧縮機構（30）が電動機側（図１の上側）に配置され、第１圧縮機構（20）がケーシング（10）の底部側（図１の下側）に配置されている。また、フロントヘッド（16）とリヤヘッド（17）の間には、ミドルプレート（19）が設けられている。フロントヘッド（16）とリヤヘッド（17）には、それぞれ軸受け部（16a，17a）が設けられている。リヤヘッド（17）の下面には、第１カバープレート（18a）が固定されている。

電動機（50）は、ステータ（51）とロータ（52）とを備えている。ステータ（51）は、第２圧縮機構（30）の上方に配置され、ケーシング（10）の胴部（11）に固定されている。ロータ（52）は、ステータ（51）の内側に配置されている。ロータ（52）の中央部には駆動軸（クランク軸）（53）の主軸部が連結されていて、該駆動軸（53）がロータ（52）とともに回転するように構成されている。上記主軸部の軸心は、ケーシング（10）の軸心と一致している。

第１圧縮機構（20）は、図２に示すように、共に円環状に形成された第１シリンダ（21）及び第１ロータリピストン（偏心ピストン）（22）を備えている。なお、図２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圧縮機構（20）の符号を表し、括弧内の符号が第２圧縮機構（30）の符号を表している。

第１シリンダ（21）及び第１ロータリピストン（22）は、下側のリヤヘッド（17）と上側のミドルプレート（19）とによって挟み込まれている。第１シリンダ（21）の内径は、第１ロータリピストン（22）の外径よりも大きくなっている。第１シリンダ（21）の内周面と第１ロータリピストン（22）の外周面との間には、第１シリンダ室（C-1）が形成されている。

第１ロータリピストン（21）の外周面には、平板状の第１ブレード（23）が突設されている。第１ブレード（23）は、第１シリンダ（21）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（27）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（22）は、第１ブレード（23）と共に、第１シリンダ（21）に対して揺動可能になっている。第１ブレード（23）は、第１シリンダ室（C-1）を２つに区画している。

第１ロータリピストン（22）の内側には、駆動軸（53）の第１偏心部（53a）が回転自在に嵌め込まれている。第１偏心部（53a）は、主軸部よりも大径で且つ主軸部に対して偏心している。第１圧縮機構（20）では、駆動軸（53）が回転すると、第１ロータリピストン（22）の内周面が第１偏心部（53a）の外周面と油膜を介して摺接し、第１ロータリピストン（22）の外周面が第１シリンダ（21）の内周面と油膜を介して摺接しながら、第１ロータリピストン（22）が偏心回転する。

第１シリンダ（21）には、第１吸入ポート（14-1）が第１シリンダ室（C-1）に連通するように接続されている。第１吸入ポート（14-1）は、第１揺動ブッシュ（27）の一方（図２における右側の揺動ブッシュ）の近傍に開口している。第１シリンダ室（C-1）では、第１吸入ポート（14-1）が開口する側が低圧側になる。ここでいう「低圧側」は、中間圧側に対する低圧側と、高圧側に対する中間圧側を含むものである。

また、第１圧縮機構（20）では、リヤヘッド（17）に第１吐出空間（17b）が形成されるとともに、第１吐出ポート（15-1）が接続されている。第１吐出空間（17b）は、第１吐出口（17c）を介して第１シリンダ室（C-1）と連通している。第１吐出空間（17b）には、第１吐出口（17c）を開閉する第１吐出弁（リード弁）（41a）が設けられている。（41b）は第１吐出弁押さえである。第１吐出ポート（15-1）は、第１吐出空間（17b）と連通している。第１吐出口（17c）は、第１揺動ブッシュ（27）の他方（図２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シリンダ室（C-1）では、第１吐出口（17c）が開口する側が高圧側になる。ここでいう「高圧側」は、中間圧側に対する高圧側と、低圧側に対する中間圧側を含むものである。

第２圧縮機構（30）は、第１圧縮機構（20）と同様の構成になっている。第２圧縮機構（30）は、共に円環状に形成された第２シリンダ（31）及び第２ロータリピストン（32）を備えている。第２シリンダ（31）及び第２ロータリピストン（32）は、上側のフロントヘッド（16）と下側のミドルプレート（19）とによって挟み込まれている。第２シリンダ（31）の内径は、第２ロータリピストン（32）の外径よりも大きくなっている。第２シリンダ（31）の内周面と第２ロータリピストン（32）の外周面との間には、第２シリンダ室（C-2）が形成されている。

第２ロータリピストン（32）の外周面には、平板状の第２ブレード（33）が突設されている。第２ブレード（33）は、第２シリンダ（31）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（37）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（32）は、第２ブレード（33）と共に、第２シリンダ（31）に対して揺動可能になっている。第２ブレード（33）は、第２シリンダ室（C-2）を２つに区画している。

第２ロータリピストン（32）の内側には、駆動軸（53）の第２偏心部（53b）が回転自在に嵌め込まれている。第２偏心部（53b）は、主軸部よりも大径で且つ主軸部に対して偏心している。上記第１偏心部（53a）と第２偏心部（53b）とは、駆動軸（53）の軸心を中心として互いに１８０°位相がずれている。第２圧縮機構（30）では、駆動軸（53）が回転すると、第２ロータリピストン（32）の内周面が第２偏心部（53b）の外周面と油膜を介して摺接し、第２ロータリピストン（32）の外周面が第２シリンダ（31）の内周面と油膜を介して摺接しながら、第２ロータリピストン（32）が偏心回転する。

第２シリンダ（31）には、第２吸入ポート（14-2）が第２シリンダ室（C-2）に連通するように接続されている。第２吸入ポート（14-2）は、第２揺動ブッシュ（37）の一方（図２における右側の揺動ブッシュ）の近傍に開口している。第２シリンダ室（C-2）では、第２吸入ポート（14-2）が開口する側が低圧側になる。

また、第２圧縮機構（30）では、フロントヘッド（16）に、ケーシング（10）内の空間に対して開放された第２吐出空間（16b）が形成されている。第２吐出空間（16b）は、第２吐出口（16c）を介して第２シリンダ室（C-2）と連通している。第２吐出空間（16b）には、第２吐出口（16c）を開閉する第２吐出弁（リード弁）（41b）が設けられている。（42b）は吐出弁押さえである。ここで、第２吐出ポート（15-2）は、内側端部がケーシング（10）内の空間に開口しているので、第２吐出ポート（15-2）は、ケーシング（10）内の空間を介して第２吐出空間（16b）と連通している。なお、第２吐出口（16c）は、第２揺動ブッシュ（37）の他方（図２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シリンダ室（C-2）では、第２吐出口（16c）が開口する側が高圧側になる。

以上説明したように、上記圧縮機（1）は、それぞれが１つのシリンダ室を有する第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）を備え、各圧縮機構（20，30）は、円柱状のシリンダ空間を有するシリンダ（21，31）と、該シリンダ空間の中で偏心回転運動をするロータリピストン（偏心ピストン）（22，32）とを備えている。

上記構成において、第１、第２圧縮機構（20，30）は、吸入容積が異なる２組のシリンダ室（C-1，C-2）を備えている。各シリンダ室（C-1，C-2）の吸入容積を異ならせるために、具体的には、ロータリピストン（22，32）の軸方向長さ寸法とそれに対応するシリンダ（21，31）の軸方向長さ寸法が異なっている。例えば、第１ロータリピストン（22）と第１シリンダ（21）の軸方向長さ寸法が、第２ロータリピストン（32）と第２シリンダ（31）の軸方向長さ寸法より大きくなっている。または、寸法関係をその逆にしてもよい。

ケーシング（10）の底部には、潤滑油が貯留された油溜りが形成されている。駆動軸（53）の下端部には、油溜りに浸漬された遠心式の油ポンプ（54）が設けられている。油ポンプは、駆動軸（53）の内部を上下方向に延びる給油通路（図示せず）に接続されている。油ポンプは、第１圧縮機構（20）及び第２圧縮機構（30）の摺動部や、駆動軸（53）の軸受部に、給油通路を通じて潤滑油を供給する。

〈冷媒回路の構成〉
この空気調和装置の冷媒回路（60）は、冷媒である二酸化炭素を上記圧縮機（1）で超臨界圧まで圧縮して冷凍サイクルを行うものであって、図４及び図５に示すように、上記圧縮機（1）と、ガスクーラ（2）と、蒸発器（3）と、気液分離器（4）と、第１膨張弁（5）と、第２膨張弁（6）とを有している。また、冷媒回路には、圧縮機（1）の吸入側の第１四路切換弁（切換機構）（7a）と、圧縮機（1）の吐出側の第２四路切換弁（切換機構）（7b）とが設けられている。

上記圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）は、第１吸入配管（61）を介して第１四路切換弁（7a）の第１ポート（P1）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第２ポート（P2）は低圧冷媒管（65）を介して蒸発器（3）のガス側端部に接続されている。

上記圧縮機（1）の第１吐出ポート（15-1）は、第１吐出配管（63）を介して第２四路切換弁（7b）の第１ポート（P1）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第２ポート（P2）は、中間圧冷媒管（66）を介して気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）に接続されている。気液分離器（4）の流出口（4c）は、途中に第２膨張弁（6）が設けられた液配管（68）を介して蒸発器（3）の液側端部に接続されている。

中間圧冷媒管（66）は、気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）の下流側で分岐管（69）に分岐している。この分岐管（69）は、第１四路切換弁（7a）の第４ポート（P4）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第３ポート（P3）は、第２吸入配管（62）を介して圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）に接続されている。上記分岐管（69）は、上記圧縮機構（20，30）へ中間圧冷媒をインジェクションするインジェクション機構（中間圧冷媒導入機構）を構成している。

圧縮機（1）の第２吐出ポート（15-2）は、第２吐出配管（64）を介して第２四路切換弁（7b）の第３ポート（P3）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第４ポート（P4）は、高圧冷媒管（67）の一端が接続されている。高圧冷媒管（67）は、ガスクーラ（2）と第１膨張弁（5）を介して、他端が気液分離器（4）の流入口（4b）に接続されている。

上記各四路切換弁（7a，7b）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する第１位置（図４参照）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２位置（図５参照）とに切り換えることができるように構成されている。

上記四路切換弁（7a，7b）は、上記各圧縮機構（20，30）に対し、低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換える切換機構であって、低段側に用いる圧縮機構と高段側に用いる圧縮機構を切り換えるように構成されている。

そして、上記切換機構（7a，7b）は、低段側圧縮機構から吐出される中間圧冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する図５の状態と、高段側圧縮機構から吐出される高圧吐出冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する図４の状態とを切り換え可能に構成されている。

また、上記切換機構（7a，7b）は、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるように構成されている。

−運転動作−
〈圧縮機の運転動作〉
圧縮機（1）の動作について説明する。圧縮機（1）では、電動機（50）の運転が行われると、駆動軸（53）の回転によって第１圧縮機構（20）及び第２圧縮機構（30）が駆動され、第１圧縮機構（20）及び第２圧縮機構（30）で冷媒の圧縮が行われる。なお、第１圧縮機構（20）及び第２圧縮機構（30）の動作自体はほとんど同じであるため、以下では、第１圧縮機構（20）の動作についてのみ説明し、第２圧縮機構（30）の動作の説明は省略する。

第１圧縮機構（20）へ冷媒が流入する過程について、図３を参照しながら説明する。駆動軸（53）が回転角が０°の状態から僅かに回転して、第１ロータリピストン（22）と第１シリンダ（21）の接触位置が第１吸入ポート（14-1）の開口部を通過すると、第１吸入ポート（14-1）から第１シリンダ室（C-1）へ冷媒が流入し始める。そして、第１シリンダ室（C-1）へは、駆動軸（53）の回転角が９０°,１８０°,２７０°と大きくなるのに伴い冷媒が流入し、回転角が３６０°になるまで冷媒が流入し続ける。

続いて、第１圧縮機構（20）で冷媒を圧縮する過程について説明する。第１シリンダ室（C-1）への冷媒の流入が終了した状態（駆動軸（53）の回転角３６０°（０°））において、駆動軸（53）が回転角が再び０°の状態から僅かに回転すると、第１ロータリピストン（22）と第１シリンダ（21）の接触位置が第１吸入ポート（14-1）の開口部を通過する。第１圧縮機構（20）では、この接触位置が第１吸入ポート（14-1）の開口部を通過した時点で、第１圧縮機構（20）における冷媒の閉じ込みが完了する。そして、この状態から駆動軸（53）がさらに回転すると冷媒の圧縮が開始され、第１シリンダ室（C-1）内の冷媒の圧力が第１吐出口（17c）の外側の冷媒の圧力を上回ると、第１吐出弁（41a）が開状態になり、冷媒が第１吐出口からシリンダ室の外へ吐出される。冷媒の吐出は、駆動軸（53）の回転角が３６０°になるまで続く。

〈空気調和装置の運転動作〉
この空気調和装置では、運転条件の変化に伴って、図４に示す第１の運転状態と、図５に示す第２の運転状態を切り換えることができる。なお、下記では、運転が冷房運転であるものとして説明する。

図４に示す第１の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第１位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が低圧冷媒管（65）と第１四路切換弁（7a）と第１吸入配管（61）を通って圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）から第１圧縮機構（20）に吸入され、第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧冷媒は、第１吐出ポート（15-1）から吐出され、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と中間圧冷媒管（66）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は第１圧縮機構（20）に吸入される。

分岐管（69）を流れる中間圧冷媒は、第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通り、第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）に吸入される。第２圧縮機構（30）に吸入された中間圧冷媒は、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて高圧冷媒になる。この高圧冷媒は、第２吐出口（16c）を通ってケーシング（10）内に吐出され、該ケーシング（10）内に充満する。

ケーシング（10）内の高圧冷媒は第２吐出ポート（15-2）から吐出される。高圧冷媒は、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と高圧冷媒管（67）を順に通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、第１圧縮機構（20）に吸入される。

図５に示す第２の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第２位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が低圧冷媒管（65）と第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通って圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）に吸入され、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧の冷媒は、第２吐出口（16c）を通ってケーシング（10）内に吐出され、該ケーシング（10）内に充満する。ケーシング（10）内の中間圧冷媒は第２吐出ポート（15-2）から吐出される。この中間圧冷媒は、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と中間圧冷媒管（66）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は第２圧縮機構（30）に吸入される。

分岐管（68）を流れる中間圧冷媒は、第１吸入配管（61）から第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）に吸入される。第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）に吸入された中間圧冷媒は、該第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて高圧冷媒になる。高圧冷媒は、第１吐出ポート（15-1）から吐出され、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と高圧冷媒管（67）を通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、第１圧縮機構（20）に吸入される。

以上のように、この実施形態では、図４の運転状態では圧縮機（1）のケーシング（10）内が高圧圧力となり、図５の運転状態では圧縮機（1）のケーシング（10）内が中間圧力となる。つまり、圧縮機（1）が、空気調和装置の運転状態に応じて、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機と中間圧ドーム型の圧縮機に切り換わる。

−実施形態１の効果−
この実施形態１によれば、第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）と第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）の容積が異なり、第１の運転状態と第２の運転状態とで低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるようにしている。したがって、１本の軸（53）に２つの圧縮機構（20，30）が機械的に連結された圧縮機（1）において、運転条件によって容積比を切り換えることができるので、運転条件に応じた最適ＣＯＰ（成績係数）の運転を行うことが可能となる。また、冷媒の圧縮に伴うトルク変動も調整できる。

さらに、この実施形態では第１の運転状態と第２の運転状態とで圧縮機（1）が高圧ドーム型と中間圧ドーム型とに切り換わるようにしている。圧縮機（1）のケーシング（10）内の圧力を運転状態にかかわらず一定に保つ場合には、実施形態２〜４で説明するようにケーシング（10）に対して冷媒を導入／導出するための配管が必要となるが、本実施形態ではそのような配管が必要ではないので、装置構成を簡単にできるし、装置が高コスト化するのを防止できる。

さらに、本実施形態のように中間圧冷媒を圧縮機構に導入することにより、最適容積比を得るための構成を容易に実現することができる。

−実施形態１の変形例−
上記圧縮機（1）は、圧縮機構（20，30）を図６〜図８に示すように構成してもよい。

この変形例の各圧縮機構（20，30）は、ロータリピストンの内周側と外周側に２つの環状のシリンダ室（C1，C2）（C3，C4）が形成されるように、ロータリピストンを環状ピストン（偏心ピストン）として構成した例である。つまり、第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）は、それぞれ、環状のシリンダ空間を有する第１シリンダ（21）及び第２シリンダ（31）と、該シリンダ空間の中で偏心回転運動をする第１環状ピストン（22）及び第２環状ピストン（32）とを備えており、シリンダ空間における環状ピストン（22，32）の内周側に内側シリンダ室（C2，C4）が形成され、外周側に外側シリンダ室（C1，C3）が形成されている。

以下、圧縮機構（20，30）について、主に上記実施形態１と異なる点を説明する。なお、参照符号は、実施形態１のロータリピストンと本変形例の環状ピストンに同じものを使用するほか、他の符号も基本的に実施形態１と同じものを使用する。２０番台の符号が第１圧縮機構（20）の構成部品を示しているのに対し、３０番台の符号は第２圧縮機構（30）の構成部品を示し、第１圧縮機構（20）の構成部品で説明するのと対応する第２圧縮機構（30）の構成部品は説明を省略するものもある。

上記第１環状ピストン（22）は、一体的に形成された部材であって、駆動軸（53）の第１偏心部（53a）に摺動自在に嵌合する第１軸受部（22a）と、第１軸受部（22a）の外周側で該第１軸受部（22a）と同心上に位置する第１環状ピストン本体部（22b）と、第１軸受部（22a）と第１環状ピストン本体部（22b）とを連接する第１ピストン側鏡板（22c）とを備え、第１環状ピストン本体部（22b）は、円環の一部分が分断されたＣ型形状に形成されている（図７参照）。

上記第２環状ピストン（32）は、上記第１環状ピストン（22）と同様に、一体的に形成された部材であって、駆動軸（53）の第２偏心部（53b）に摺動自在に嵌合する第２軸受部（32a）と、第２軸受部（32a）の外周側で該第２軸受部（32a）と同心上に位置する第２環状ピストン本体部（32b）と、第２軸受部（32a）と第２環状ピストン本体部（32b）とを連接する第２ピストン側鏡板（32c）とを備え、第２環状ピストン本体部（32b）は、円環の一部分が分断されたＣ型形状に形成されている（図７参照）。

上記第１シリンダ（21）は、第１軸受部（22a）と第１環状ピストン本体部（22b）との間で駆動軸（53）と同心上に位置する第１内側シリンダ部（21b）と、第１環状ピストン本体部（22b）の外周側で第１内側シリンダ部（21b）と同心上に位置する第１外側シリンダ部（21a）と、第１内側シリンダ部（21b）と第１外側シリンダ部（21a）とを連接する第１シリンダ側鏡板（21c）とを備えている。

上記第２シリンダ（31）は、第２軸受部（32a）と第２環状ピストン本体部（32b）との間で駆動軸（53）と同心上に位置する第２内側シリンダ部（31b）と、第２環状ピストン本体部（32b）の外周側で第２内側シリンダ部（31b）と同心上に位置する第２外側シリンダ部（31a）と、第２内側シリンダ部（31b）と第２外側シリンダ部（31a）とを連接する第２シリンダ側鏡板（31c）とを備えている。

フロントヘッド（16）とリヤヘッド（17）には、それぞれ上記駆動軸（53）を支持するための軸受け部（16a，17a）が形成されている。本実施形態の圧縮機（1）は、上記駆動軸（53）が上記第１シリンダ室（C1，C2）及び上記第２シリンダ室（C3，C4）を上下方向に貫通し、第１偏心部（53a）及び第２偏心部（53b）の軸方向両側部分が軸受部（16a，17a）を介してケーシング（10）に保持される貫通軸構造となっている。

次に、第１、第２圧縮機構（20，30）の内部構造について説明するが、第１、第２圧縮機構（20，30）は、シリンダ容積を変えるために環状ピストン（22，32）の軸方向長さ寸法とそれに対応するシリンダ（21，31）の軸方向長さ寸法を除いては互いに実質的に同一の構成であるため、第１圧縮機構（20）を代表例として説明する。

上記第１圧縮機構（20）は、図７に示すように、上記第１ブレード（23）に対して第１環状ピストン（22）を該第１環状ピストン（22）の分断箇所において揺動可能に連結する連結部材として、第１揺動ブッシュ（27）を備えている。上記第１ブレード（23）は、第１シリンダ室（C1，C2）の径方向線上で、第１シリンダ室（C1，C2）の内周側の壁面（第１内側シリンダ部（21b）の外周面）から外周側の壁面（第１外側シリンダ部（21a）の内周面）まで、第１環状ピストン（22）の分断箇所を挿通して延在するように構成され、第１外側シリンダ部（21a）及び第１内側シリンダ部（21b）に固定されている。なお、第１ブレード（23）は、第１外側シリンダ部（21a）及び第１内側シリンダ部（21b）と一体的に形成してもよいし、別部材を両シリンダ部（21a，21b）に取り付けてもよい。図２に示す例は、別部材を両シリンダ部（21a，21b）に固定した例である。

第１外側シリンダ部（21a）の内周面と第１内側シリンダ部（21b）の外周面は、互いに同一中心上に配置された円筒面であり、その間に上記第１シリンダ室（C1，C2）が形成されている。上記第１環状ピストン（22）は、外周面が第１外側シリンダ部（21a）の内周面よりも小径で、内周面が第１内側シリンダ部（21b）の外周面よりも大径に形成されている。このことにより、第１環状ピストン（22）の外周面と第１外側シリンダ部（21a）の内周面との間に第１外側シリンダ室（C1）が形成され、第１環状ピストン（22）の内周面と第１内側シリンダ部（21b）の外周面との間に第１内側シリンダ室（C2）が形成されている。つまり、上記圧縮機（1）は、それぞれが２つの圧縮室（C1，C2）（C3，C4）を有する第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）を備え、各圧縮機構（20，30）は、環状のシリンダ空間を有するシリンダ（21，31）と、該シリンダ空間の中で偏心回転運動をする環状ピストン（22，32）とを備えていて、シリンダ空間における環状ピストン（22，32）の内周側に内側シリンダ室（C2，C4）が形成され、外周側に外側シリンダ室（C1，C3）が形成されている。

具体的には、第１シリンダ側鏡板（21c）と第１ピストン側鏡板（22c）と第１外側シリンダ部（21a）と第１環状ピストン本体部（22b）との間に第１外側シリンダ室（C1）が形成され、第１シリンダ側鏡板（21c）と第１ピストン側鏡板（22c）と第１内側シリンダ部（21b）と第１環状ピストン本体部（22b）との間に第１内側シリンダ室（C2）が形成されている。また、第１シリンダ側鏡板（21c）と第１ピストン側鏡板（22c）と第１環状ピストン（22）の第１軸受部（22a）と第１内側シリンダ部（21b）との間には、第１内側シリンダ部（21b）の内周側で第１軸受部（22a）の偏心回転動作を許容するための動作空間（25）が形成されている（図２参照）。

第１環状ピストン（22）と第１シリンダ（21）は、第１環状ピストン（22）の外周面と第１外側シリンダ部（21a）の内周面とが１点で実質的に接する状態（厳密にはミクロンオーダーの隙間があるが、その隙間での冷媒の漏れが問題にならない状態）において、その接点と位相が１８０°異なる位置で、第１環状ピストン（22）の内周面と第１内側シリンダ部（21b）の外周面とが１点で実質的に接するようになっている。

上記第１揺動ブッシュ（27）は、第１ブレード（23）に対して高圧室（中間圧室）（C1-Hp，C2-Hp）側に位置する吐出側ブッシュ（27A）と、第１ブレード（23）に対して低圧室（C1-Lp，C2-Lp）側に位置する吸入側ブッシュ（27B）とから構成されている。吐出側ブッシュ（27A）と吸入側ブッシュ（27B）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。そして、両ブッシュ（27A，27B）の対向面の間のスペースがブレード溝（28）を構成している。

このブレード溝（28）に第１ブレード（23）が挿入され、第１揺動ブッシュ（27A，27B）のフラット面が第１ブレード（23）と実質的に面接触し、第１揺動ブッシュ（27A，27B）の円弧状の外周面が第１環状ピストン（22）と実質的に面接触している。第１揺動ブッシュ（27A，27B）は、ブレード溝（28）に第１ブレード（23）を挟んだ状態で、第１ブレード（23）の面方向に進退するように構成されている。また、第１揺動ブッシュ（27A，27B）は、第１環状ピストン（22）が第１ブレード（23）に対して揺動するように構成されている。したがって、上記第１揺動ブッシュ（27）は、該第１揺動ブッシュ（27）の中心点を揺動中心として上記第１環状ピストン（22）が第１ブレード（23）に対して揺動可能となり、かつ上記第１環状ピストン（22）が第１ブレード（23）に対して該第１ブレード（23）の面方向へ進退可能となるように構成されている。

なお、この実施形態では両ブッシュ（27A，27B）を別体とした例について説明したが、両ブッシュ（27A，27B）は、一部で連結することにより一体構造としてもよい。

以上の構成において、駆動軸（53）が回転すると、第１環状ピストン（22）は、第１揺動ブッシュ（27）が第１ブレード（23）に沿って進退しながら、第１揺動ブッシュ（27）の中心点を揺動中心として揺動する。また、駆動軸（53）が回転すると、第２環状ピストン（32）も、第１環状ピストン（22）と同じように、第２揺動ブッシュ（37）の中心点を揺動中心として揺動する。

この揺動動作により、第１環状ピストン（22）と第１シリンダ（21）との第１接触点が図８（Ａ）から図８（Ｈ）へ順に移動する。一方、第２環状ピストン（32）と第２シリンダ（31）との第２接触点は、第１接触点に対して駆動軸（53）の軸心回りに１８０°ずれている。つまり、駆動軸（53）の上側から見て、第１圧縮機構（20）の動作状態が図８（Ａ）のとき、第２圧縮機構（30）の動作状態は図８（Ｅ）となる。

なお、図８は第１圧縮機構（20）の動作状態を表す図であり、図８（Ａ）から図８（Ｈ）まで４５°間隔で第１環状ピストン（22）が図の時計回り方向に移動している様子を表している。このとき、上記第１環状ピストン（22）は駆動軸（53）の周りを公転するが、自転はしない。

第１圧縮機構（20）は、冷媒を吸入する第１吸入ポート（14-1）と、圧縮した冷媒を吐出する第１吐出ポート（15-1）とを有している。リヤヘッド（17）には、上記第１吸入ポート（14-1）が接続される第１吸入口（41a）が形成されている。また、リヤヘッド（17）の第１吸入口（41a）は、第１外側シリンダ室（C1）と第１内側シリンダ室（C2）の低圧室に第１導入通路（42a）を介して連通している。そして、第１吸入ポート（14-1）は、リヤヘッド（17）に固定され、第１圧縮機構（20）のシリンダ室（C1，C2）に連通している。

リヤヘッド（17）には、第１圧縮機構（20）のシリンダ室（C1，C2）に連通する第１吐出空間（17b）が形成されている。第１圧縮機構（20）で圧縮された冷媒は、図７に示す外側吐出口（17c-1）及び内側吐出口（17c-2）と、これらを開閉する吐出弁（図示せず；吐出弁押さえ（41）は図示あり）を介して第１吐出空間（17b）に吐出される。また、リヤヘッド（17）には、ケーシング（10）の胴部（11）を貫通する上記第１吐出ポート（15-1）が固定されている。この第１吐出ポート（15-1）は、内側端部がリヤヘッド（17）の第１吐出空間（17b）に開口するとともに、外側端部が冷媒回路の冷媒配管（図１には図示せず）に接続されている。

第２圧縮機構（30）は、冷媒を吸入する第２吸入ポート（14-2）を有している。フロントヘッド（16）には、上記第２吸入ポート（14-2）が接続される第２吸入口（41b）が第２外側シリンダ室（C3）と第２内側シリンダ室（C4）の低圧室に連通するように形成されている。そして、第２吸入ポート（14-2）は、フロントヘッド（16）に固定され、第２圧縮機構（30）のシリンダ室（C3，C4）に連通している。

第２圧縮機構（30）のシリンダ室（C3，C4）で圧縮された高圧の冷媒は、第２外側シリンダ室（C3）と第２内側シリンダ室（C4）の吐出口（16c-1，16c-2）及び吐出弁（図示せず；吐出弁押さえ（16b）は図示あり）を介して第２吐出空間（16b）に吐出される。第２吐出空間（16b）はケーシング（10）内の空間に開放されている。そして、圧縮された冷媒はケーシング（10）内の空間に吐出され、ケーシング（10）内の吐出ガスはケーシング（10）の上部に設けられている第２吐出ポート（15-2）から冷媒回路の冷媒配管に吐出される。

この実施形態１では、第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）により二段圧縮機構が構成され、高段側である第２圧縮機構（30）のシリンダ容積が、低段側である第１圧縮機構（20）のシリンダ容積より小さくなっている。そのため、第２環状ピストン本体部（32b）の軸方向長さ寸法が第１環状ピストン本体部（22b）の軸方向長さ寸法より小さくなっている。そして、以上の構成により、本実施形態では４つのシリンダ室の容積がすべて異なっている。

冷媒回路（60）は、図９，図１０に示すように、図４，図５に示す冷媒回路（60）と同様に構成されている。

次に、圧縮機（1）の運転動作について説明する。ここで、第１、第２圧縮機構（20，30）の動作は、位相が互いに１８０°異なる状態で行われる。

電動機（50）を起動すると、第１圧縮機構（20）では、ロータ（52）の回転が駆動軸（53）を介して第１環状ピストン（22）に伝達される。そうすると、第１揺動ブッシュ（27A，27B）が第１ブレード（23）に沿って往復運動（進退動作）を行い、かつ、第１環状ピストン（22）と第１揺動ブッシュ（27A，27B）が一体的になって第１ブレード（23）に対して揺動動作を行う。その際、第１揺動ブッシュ（27A，27B）は、第１環状ピストン（22）及び第１ブレード（23）に対して実質的に面接触をする。そして、第１環状ピストン（22）が第１外側シリンダ部（21a）及び第１内側シリンダ部（21b）に対して揺動しながら公転し、第１圧縮機構（20）が所定の圧縮動作を行う。

なお、以下の説明において、低圧と高圧の関係は、低圧冷媒に対する中間圧冷媒の関係と、中間圧冷媒に対する高圧冷媒の関係を含むものである。

具体的に、第１外側シリンダ室（C1）では、図８（Ｂ）の状態で低圧室（C1-Lp）の容積がほぼ最小であり、ここから駆動軸（53）が図の右回りに回転して図８（Ｃ）〜図８（Ａ）の状態へ変化するのに伴って該低圧室（C1-Lp）の容積が増大するときに、冷媒が、第１吸入ポート（14-1）を通って該低圧室（C1-Lp）に吸入される。

駆動軸（53）が一回転して再び図８（Ｂ）の状態になると、上記低圧室（C1-Lp）への冷媒の吸入が完了する。そして、この低圧室（C1-Lp）は今度は冷媒が圧縮される高圧室（C1-Hp）となり、第１ブレード（23）を隔てて新たな低圧室（C1-Lp）が形成される。駆動軸（53）がさらに回転すると、上記低圧室（C1-Lp）において冷媒の吸入が繰り返される一方、高圧室（C1-Hp）の容積が減少し、該高圧室（C1-Hp）で冷媒が圧縮される。高圧室（C1-Hp）の圧力が所定値となって第１吐出空間（17b）との差圧が設定値に達すると、該高圧室（C1-Hp）の冷媒によって吐出弁が開き、冷媒が第１吐出空間（17b）から第１吐出ポート（15-1）を通ってケーシング（10）から流出する。

第１内側シリンダ室（C2）では、図８（Ｆ）の状態で低圧室（C2-Lp）の容積がほぼ最小であり、ここから駆動軸（53）が図の右回りに回転して図８（Ｇ）〜図８（Ｅ）の状態へ変化するのに伴って該低圧室（C2-Lp）の容積が増大するときに、冷媒が、第１吸入ポート（14-1）及び第１導入通路（42a）を通って第１内側シリンダ室（C2）の低圧室（C2-Lp）へ吸入される。

駆動軸（53）が一回転して再び図８（Ｆ）の状態になると、上記低圧室（C2-Lp）への冷媒の吸入が完了する。そして、この低圧室（C2-Lp）は今度は冷媒が圧縮される高圧室（C1-Hp）となり、第１ブレード（23）を隔てて新たな低圧室（C2-Lp）が形成される。駆動軸（53）がさらに回転すると、上記低圧室（C2-Lp）において冷媒の吸入が繰り返される一方、高圧室（C2-Hp）の容積が減少し、該高圧室（C2-Hp）で冷媒が圧縮される。高圧室（C2-Hp）の圧力が所定値となって第１吐出空間（17b）との差圧が設定値に達すると、該高圧室（C2-Hp）の中間圧冷媒によって吐出弁が開き、中間圧冷媒が第１吐出空間（17b）から第１吐出ポート（15-1）を通ってケーシング（10）から流出する。

第１外側シリンダ室（C1）ではほぼ図８（Ｅ）のタイミングで冷媒の吐出が開始され、第１内側シリンダ室（C2）ではほぼ図８（Ａ）のタイミングで吐出が開始される。つまり、第１外側シリンダ室（C1）と第１内側シリンダ室（C2）とでは、吐出のタイミングがほぼ１８０°異なっている。

第２圧縮機構（30）では、ロータ（52）の回転が駆動軸（53）を介して第２環状ピストン（32）に伝達される。そうすると、第２揺動ブッシュ（37）が第２ブレード（33）に沿って往復運動（進退動作）を行い、かつ、第２環状ピストン（32）と第２揺動ブッシュ（37）が一体的になって第２ブレード（33）に対して揺動動作を行う。その際、第２揺動ブッシュ（37）は、第２環状ピストン（32）及び第２ブレード（33）に対して実質的に面接触をする。そして、第２環状ピストン（32）が第２外側シリンダ部（31a）及び第２内側シリンダ部（31b）に対して揺動しながら公転し、第２圧縮機構（30）が所定の圧縮動作を行う。

圧縮動作は、圧力が異なるのを除いては実質的に第１圧縮機構（20）の圧縮動作と同じであり、冷媒がシリンダ室（C3，C4）内で圧縮される。第２内側シリンダ室（C4）と第２外側シリンダ室（C3）において、高圧室（C3-Hp，C4-Hp）の圧力が所定値になると、冷媒の圧力によって吐出弁が開き、冷媒がフロントヘッド（16）の吐出口（16c-1，16c-2）及び吐出弁を介してシリンダ室（C3，C4）から流出する。吐出された冷媒はケーシング（10）内に充満した後に、第２吐出ポート（15-2）を介してケーシング（10）から流出する。

冷媒回路（60）の運転動作は、図４，図５に示す冷媒回路（60）の運転動作と同様であるため、ここでは説明を省略する。

この変形例においても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。また、この圧縮機（1）の圧縮機構（20，30）は、いわゆる内外２シリンダ室タイプの揺動ピストン型圧縮機であり、内側シリンダ室と外側シリンダ室のトルク脈動の位相が１８０°異なっている。しかも、この内外２シリンダ室タイプの圧縮機構を二段に重ねて用いているので、圧縮機（1）を低脈動で低振動にすることが可能となる。

《発明の実施形態２》
図１１及び図１２に示す本発明の実施形態２について説明する。

この実施形態２の圧縮機（1）では、第２吐出ポート（15-2）が第１吐出ポート（15-1）と同様に構成されている。具体的には第２圧縮機構（30）では、フロントヘッド（16）に第２カバープレート（18b）が固定されるとともに、第２吐出空間（16b）に第２吐出ポート（15-2）が接続されている。図１に示すように、第２吐出空間（16b）は、第２吐出口（16c）を介して第２シリンダ室（C-2）と連通している。第２吐出空間（16b）には、第２吐出口（16c）を開閉する第２吐出弁（リード弁）（41b）が設けられている。（42b）は第２吐出弁押さえである。第２吐出ポート（15-2）は、第２吐出空間（16b）と連通している。第２吐出口（16c）は、図２における左側の第２揺動ブッシュ（37）の近傍に開口している。第２シリンダ室（C-2）では、第２吐出口（16c）が開口する側が高圧側になる。

また、ケーシング（10）の上部鏡板（12）には、低圧冷媒入口管（LP-1）が該上部鏡板（12）を貫通する状態で固定され、胴部（11）のほぼ中央には、低圧冷媒出口管（LP-2）が該胴部（11）を貫通する状態で固定されている。

圧縮機（1）に関するその他の構成は、第１シリンダ室（C-1）と第２シリンダ室（C-2）の容積が異なっていることも含めて、実施形態１と基本的に同じである。

次に、冷媒回路（60）について説明する。冷媒回路（60）の構成要素は実施形態１と同じである。

上記圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）は、第１吸入配管（61）を介して第１四路切換弁（7a）の第１ポート（P1）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第２ポート（P2）は、第２低圧冷媒管（65b）を介して低圧冷媒出口管（LP-2）に接続されている。低圧冷媒出口管（LP-2）は、ケーシング（10）内の空間を介して低圧冷媒入口管（LP-1）と連通しており、低圧冷媒入口管（LP-1）は第１低圧冷媒管（65a）を介して蒸発器（3）のガス側端部に接続されている。

上記圧縮機（1）の第１吐出ポート（15-1）は、第１吐出配管（63）を介して第２四路切換弁（7b）の第１ポート（P1）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第２ポート（P2）は、中間圧冷媒管（66）を介して気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）に接続されている。気液分離器（4）の流出口（4c）は、途中に第２膨張弁（6）が設けられた液配管（68）を介して蒸発器（3）の液側端部に接続されている。

中間圧冷媒管（66）は、気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）の下流側で分岐管（69）に分岐している。この分岐管（69）は、第１四路切換弁（7a）の第４ポート（P4）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第３ポート（P3）は、第２吸入配管（62）を介して圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）に接続されている。

圧縮機（1）の第２吐出ポート（15-2）は、第２吐出配管（64）を介して第２四路切換弁（7b）の第３ポート（P3）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第４ポート（P4）は、高圧冷媒管（67）の一端が接続されている。高圧冷媒管（67）は、ガスクーラ（2）と第１膨張弁（5）を介して、他端が気液分離器（4）の流入口（4b）に接続されている。

上記各四路切換弁（7a，7b）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する第１位置（図１１参照）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２位置（図１２参照）とに切り換えることができるように構成されている。

上記四路切換弁（7a，7b）は、上記各圧縮機構（20，30）に対し、低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換える切換機構であって、低段側に用いる圧縮機構と高段側に用いる圧縮機構を切り換えるように構成されている。

また、上記切換機構（7a，7b）は、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるように構成されている。

−運転動作−
この空気調和装置では、運転条件の変化に伴って、図１１に示す第１の運転状態と、図１２に示す第２の運転状態を切り換えることができる。なお、下記では、運転が冷房運転であるものとして説明する。

図１１に示す第１の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第１位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が第１低圧冷媒管（65a）から低圧冷媒入口管（LP-1）を通ってケーシング（10）内に吸入される。ケーシング（10）内の冷媒は、低圧冷媒出口管（LP-2）を通って第２低圧冷媒管（65b）から流出して低圧冷媒出口管（LP-2）と第１四路切換弁（7a）と第１吸入配管（61）を通り、圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）から第１圧縮機構（20）に吸入され、第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧冷媒は、第１吐出ポート（15-1）から吐出され、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と中間圧冷媒管（66）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は圧縮機（1）のケーシング（10）内の空間を介して第１圧縮機構（20）に吸入される。

分岐管（69）を流れる中間圧冷媒は、第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通り、第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）に吸入される。第２圧縮機構（30）に吸入された中間圧冷媒は、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて高圧冷媒になる。この高圧冷媒は、第２吐出口（16c）を通って第２吐出空間（16b）内に吐出される。

この高圧冷媒は第２吐出ポート（15-2）から吐出される。高圧冷媒は、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と高圧冷媒管（67）を順に通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、ケーシング（10）内の空間を介して第１圧縮機構（20）に吸入される。

図１２に示す第２の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第２位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が第１低圧冷媒管（65a）から低圧冷媒入口管（LP-1）を通ってケーシング（10）内に吸入される。ケーシング（10）内の冷媒は、低圧冷媒出口管（LP-2）を通って第２低圧冷媒管（65b）から流出して低圧冷媒出口管（LP-2）と第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通り、圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）に吸入され、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧冷媒は、第２吐出ポート（15-2）から吐出され、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と中間圧冷媒管（66）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は圧縮機（1）のケーシング（10）内の空間を介して第２圧縮機構（30）に吸入される。

分岐管（68）を流れる中間圧冷媒は、第１四路切換弁（7a）と第１吸入配管（61）を通り、第１吸入ポート（14-1）から第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）に吸入される。第１圧縮機構（20）に吸入された中間圧冷媒は、第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて高圧冷媒になる。この高圧冷媒は、第１吐出口（17c）を通って第１吐出空間（17b）内に吐出される。

この高圧冷媒は第１吐出ポート（15-1）から吐出される。高圧冷媒は、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と高圧冷媒管（67）を順に通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、ケーシング（10）内の空間を介して第１圧縮機構（20）に吸入される。

以上のように、この実施形態では、図１３の運転状態でも図１４の運転状態でも、圧縮機（1）のケーシング（10）内が低圧圧力となる。つまり、圧縮機（1）が、いわゆる低圧ドーム型の圧縮機として用いられる。

−実施形態２の効果−
この実施形態２においても、第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）と第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）の容積が異なり、第１の運転状態と第２の運転状態とで低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるようにしている。したがって、１本の軸（53）に２つの圧縮機構（20，30）が機械的に連結された圧縮機（1）において、運転条件によって容積比を切り換えることができるので、運転条件に応じた最適ＣＯＰ（成績係数）の運転を行うことが可能となる。

さらに、この実施形態では第１の運転状態と第２の運転状態の両方とも圧縮機（1）を低圧ドーム型として用いるようにしている。したがって、運転条件によってドーム圧を変更することがないため、摺動部への給油が確実に行える。そのため、圧縮機（1）の信頼性を高めることができる。

《発明の実施形態３》
図１３及び図１４に示す本発明の実施形態３について説明する。

この実施形態３の圧縮機（1）では、第１吐出ポート（15-1）と第２吐出ポート（15-2）の構成は実施形態２と同様である。また、ケーシング（10）の胴部（11）の中央には、中間圧冷媒入口管（MP-1）が該胴部（11）を貫通する状態で固定され、胴部（11）の上方部分には、中間圧冷媒出口管（MP-2）が該胴部（11）を貫通する状態で固定されている。

圧縮機（1）に関するその他の構成は、第１シリンダ室（C-1）と第２シリンダ室（C-2）の容積が異なっていることも含めて、実施形態１と基本的に同じである。

次に、冷媒回路（60）について説明する。冷媒回路（60）の構成要素は実施形態１，２と同じである。

上記圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）は、第１吸入配管（61）を介して第１四路切換弁（7a）の第１ポート（P1）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第２ポート（P2）は低圧冷媒管（65）を介して蒸発器（3）のガス側端部に接続されている。

上記圧縮機（1）の第１吐出ポート（15-1）は、第１吐出配管（63）を介して第２四路切換弁（7b）の第１ポート（P1）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第２ポート（P2）は、第１中間圧冷媒管（66a）を介して中間圧冷媒入口管（MP-1）に接続されている。中間圧冷媒入口管（MP-1）は、ケーシング（10）内の空間を介して中間圧冷媒出口管（MP-2）と連通しており、中間圧冷媒出口管（MP-2）は、第２中間圧冷媒管（66b）を介して気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）に接続されている。気液分離器（4）の流出口（4c）は、途中に第２膨張弁（6）が設けられた液配管（68）を介して蒸発器（3）の液側端部に接続されている。

第２中間圧冷媒管（66b）は、気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）の下流側で分岐管（69）に分岐している。この分岐管（69）は、第１四路切換弁（7a）の第４ポート（P4）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第３ポート（P3）は、第２吸入配管（62）を介して圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）に接続されている。

圧縮機（1）の第２吐出ポート（15-2）は、第２吐出配管（64）を介して第２四路切換弁（7b）の第３ポート（P3）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第４ポート（P4）は、高圧冷媒管（67）の一端が接続されている。高圧冷媒管（67）は、ガスクーラ（2）と第１膨張弁（5）を介して、他端が気液分離器（4）の流入口（4b）に接続されている。

上記各四路切換弁（7a，7b）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する第１位置（図１３参照）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２位置（図１４参照）とに切り換えることができるように構成されている。

上記四路切換弁（7a，7b）は、上記各圧縮機構（20，30）に対し、低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換える切換機構であって、低段側に用いる圧縮機構と高段側に用いる圧縮機構を切り換えるように構成されている。

また、上記切換機構（7a，7b）は、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるように構成されている。

−運転動作−
この空気調和装置では、運転条件の変化に伴って、図１３に示す第１の運転状態と、図１４に示す第２の運転状態を切り換えることができる。なお、下記では、運転が冷房運転であるものとして説明する。

図１３に示す第１の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第１位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が低圧冷媒管（65）と第１四路切換弁（7a）と第１吸入配管（61）を通って圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）から第１圧縮機構（20）に吸入され、第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧冷媒は、第１吐出ポート（15-1）から吐出され、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と第１中間圧冷媒管（66a）を通り、中間圧冷媒入口管（MP-1）からケーシング（10）内へ流入する。ケーシング（10）内の冷媒は、中間圧冷媒出口管（MP-2）から流出する。この中間圧冷媒は、第２中間圧冷媒管（66b）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は第１圧縮機構（20）に吸入される。

分岐管（69）を流れる中間圧冷媒は、第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通り、第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）に吸入される。第２圧縮機構（30）に吸入された中間圧冷媒は、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて高圧冷媒になる。この高圧冷媒は、第２吐出ポート（15-2）から吐出される。

高圧冷媒は、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と高圧冷媒管（67）を順に通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、第１圧縮機構（20）に吸入される。

図１４に示す第２の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第２位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が低圧冷媒管（65）と第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通って圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）に吸入され、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧冷媒は、第２吐出ポート（15-2）から吐出され、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と第１中間圧冷媒管（66a）を通り、中間圧冷媒入口管（MP-1）からケーシング（10）内へ流入する。ケーシング（10）内の冷媒は、中間圧冷媒出口管（MP-2）から流出する。この中間圧冷媒は、第２中間圧冷媒管（66b）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は第１圧縮機構（20）に吸入される。

分岐管（68）を流れる中間圧冷媒は、第１四路切換弁（7a）と第１吸入配管（61）を通り、第１吸入ポート（14-1）から第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）に吸入される。第１圧縮機構（20）に吸入された中間圧冷媒は、第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて高圧冷媒になる。この高圧冷媒は、第１吐出ポート（15-1）から吐出される。

高圧冷媒は、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と高圧冷媒管（67）を順に通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、第１圧縮機構（20）に吸入される。

以上のように、この実施形態では、図１５の運転状態でも図１６の運転状態でも、圧縮機（1）のケーシング（10）内が中間圧力となる。つまり、圧縮機（1）が、いわゆる中間圧ドーム型の圧縮機として用いられる。

−実施形態３の効果−
この実施形態３においても、第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）と第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）の容積が異なり、第１の運転状態と第２の運転状態とで低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるようにしている。したがって、１本の軸（53）に２つの圧縮機構（20，30）が機械的に連結された圧縮機（1）において、運転条件によって容積比を切り換えることができるので、運転条件に応じた最適ＣＯＰ（成績係数）の運転を行うことが可能となる。

さらに、この実施形態では第１の運転状態と第２の運転状態の両方とも圧縮機（1）を中間圧ドーム型として用いるようにしている。したがって、運転条件によってドーム圧を変更することがないため、摺動部への給油が確実に行える。そのため、圧縮機（1）の信頼性を高めることができる。

《発明の実施形態４》
図１５及び図１６に示す本発明の実施形態４について説明する。

この実施形態２の圧縮機（1）では、第１吐出ポート（15-1）と第２吐出ポート（15-2）の構成は実施形態２，３と同様である。また、ケーシング（10）の胴部（11）の中央には、高圧冷媒入口管（HP-1）が該胴部（11）を貫通する状態で固定され、胴部（11）の上方部分には、高圧冷媒出口管（HP-2）が該胴部（11）を貫通する状態で固定されている。

圧縮機（1）に関するその他の構成は、第１シリンダ室（C-1）と第２シリンダ室（C-2）の容積が異なっていることも含めて、実施形態１と基本的に同じである。

次に、冷媒回路（60）について説明する。冷媒回路（60）の構成要素は実施形態１，２，３と同じである。

上記圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）は、第１吸入配管（61）を介して第１四路切換弁（7a）の第１ポート（P1）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第２ポート（P2）は低圧冷媒管（65）を介して蒸発器（3）のガス側端部に接続されている。

上記圧縮機（1）の第１吐出ポート（15-1）は、第１吐出配管（63）を介して第２四路切換弁（7b）の第１ポート（P1）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第２ポート（P2）は、中間圧冷媒管（66）を介して気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）に接続されている。気液分離器（4）の流出口（4c）は、途中に第２膨張弁（6）が設けられた液配管（68）を介して蒸発器（3）の液側端部に接続されている。

中間圧冷媒管（66）は、気液分離器（4）の冷媒ガス流出口（4a）の下流側で分岐管（69）に分岐している。この分岐管（69）は、第１四路切換弁（7a）の第４ポート（P4）に接続されている。第１四路切換弁（7a）の第３ポート（P3）は、第２吸入配管（62）を介して圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）に接続されている。

圧縮機（1）の第２吐出ポート（15-2）は、第２吐出配管（64）を介して第２四路切換弁（7b）の第３ポート（P3）に接続されている。第２四路切換弁（7b）の第４ポート（P4）は、第１高圧冷媒管（67a）を介して高圧冷媒入口管（HP-1）に接続されている。高圧冷媒入口管（HP-1）は、ケーシング（10）内の空間を介して高圧冷媒出口管（HP-2）と連通しており、高圧冷媒出口管（HP-2）は、第２高圧冷媒管（67b）の一端が接続されている。第２高圧冷媒管（67b）は、ガスクーラ（2）と第１膨張弁（5）を介して、他端が気液分離器（4）の流入口（4b）に接続されている。

上記各四路切換弁（7a，7b）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通して第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する第１位置（図１５参照）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通して第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２位置（図１６参照）とに切り換えることができるように構成されている。

上記四路切換弁（7a，7b）は、上記各圧縮機構（20，30）に対し、低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換える切換機構であって、低段側に用いる圧縮機構と高段側に用いる圧縮機構を切り換えるように構成されている。

また、上記切換機構（7a，7b）は、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるように構成されている。

−運転動作−
この空気調和装置では、運転条件の変化に伴って、図１５に示す第１の運転状態と、図１６に示す第２の運転状態を切り換えることができる。なお、下記では、運転が冷房運転であるものとして説明する。

図１５に示す第１の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第１位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が低圧冷媒管（65）と第１四路切換弁（7a）と第１吸入配管（61）を通って圧縮機（1）の第１吸入ポート（14-1）から第１圧縮機構（20）に吸入され、第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧冷媒は、第１吐出ポート（15-1）から吐出され、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と中間圧冷媒管（66）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は第１圧縮機構（20）に吸入される。

分岐管（69）を流れる中間圧冷媒は、第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通り、第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）に吸入される。第２圧縮機構（30）に吸入された中間圧冷媒は、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて高圧冷媒になる。この高圧冷媒は、第２吐出ポート（15-2）から吐出される。

高圧冷媒は、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と第１高圧冷媒管（67a）を通り、高圧冷媒入口管（HP-1）からケーシング（10）内へ流入する。ケーシング（10）内の冷媒は、高圧冷媒出口管（HP-2）から流出する。この高圧冷媒は、第２高圧冷媒管（67b）を通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、第１圧縮機構（20）に吸入される。

図１６に示す第２の運転状態では、第１四路切換弁（7a）と第２四路切換弁（7b）がともに第２位置に設定される。この状態で圧縮機（1）を起動すると、蒸発器（3）で空気と熱交換して蒸発した低圧ガス冷媒が低圧冷媒管（65）と第１四路切換弁（7a）と第２吸入配管（62）を通って圧縮機（1）の第２吸入ポート（14-2）から第２圧縮機構（30）に吸入され、第２シリンダ室（C-2）で圧縮されて中間圧冷媒になる。

中間圧冷媒は、第２吐出ポート（15-2）から吐出され、第２吐出配管（64）と第２四路切換弁（7b）と中間圧冷媒管（66）を通って気液分離器（4）からの冷媒と合流し、分岐管（69）へ流入する。気液分離器（4）に流入した冷媒は気液分離されて液冷媒が気液分離器（4）から流出し、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧されて蒸発器（3）で蒸発する。蒸発した低圧ガス冷媒は第２圧縮機構（30）に吸入される。

分岐管（68）を流れる中間圧冷媒は、第１四路切換弁（7a）と第１吸入配管（61）を通り、第１吸入ポート（14-1）から第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）に吸入される。第１圧縮機構（20）に吸入された中間圧冷媒は、第１シリンダ室（C-1）で圧縮されて高圧冷媒になる。この高圧冷媒は、第１吐出ポート（15-1）から吐出される。

高圧冷媒は、第１吐出配管（63）と第２四路切換弁（7b）と第１高圧冷媒管（67a）を通り、高圧冷媒入口管（HP-1）からケーシング（10）内へ流入する。ケーシング（10）内の冷媒は、高圧冷媒出口管（HP-2）から流出する。この高圧冷媒は、第２高圧冷媒管（67b）を通ってガスクーラ（2）へ流入する。冷媒は、ガスクーラ（2）で室外空気へ放熱した後、第１膨張弁（5）で中間圧に減圧されて気液分離器（4）へ流入する。気液分離器（4）で分離した液冷媒は、第２膨張弁（6）で低圧圧力に減圧された後に蒸発器（3）で蒸発し、第１圧縮機構（20）に吸入される。

以上のように、この実施形態では、図１５の運転状態でも図１６の運転状態でも、圧縮機（1）のケーシング（10）内が高圧力となる。つまり、圧縮機（1）が、いわゆる高圧ドーム型の圧縮機として用いられる。

−実施形態４の効果−
この実施形態４においても、第１圧縮機構（20）の第１シリンダ室（C-1）と第２圧縮機構（30）の第２シリンダ室（C-2）の容積が異なり、第１の運転状態と第２の運転状態とで低段側圧縮機構と高段側圧縮機構を切り換えるようにしている。したがって、１本の軸（53）に２つの圧縮機構（20，30）が機械的に連結された圧縮機（1）において、運転条件によって容積比を切り換えることができるので、運転条件に応じた最適ＣＯＰ（成績係数）の運転を行うことが可能となる。

さらに、この実施形態では第１の運転状態と第２の運転状態の両方とも圧縮機（1）を高圧ドーム型として用いるようにしている。したがって、運転条件によってドーム圧を変更することがないため、摺動部への給油が確実に行える。そのため、圧縮機（1）の信頼性を高めることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記各実施形態では、揺動ピストン型（スイング型）の圧縮機について説明したが、圧縮機はピストンとブレードが別体になったローリングピストン型の圧縮機にしてもよい。

また、上記各実施形態では、切換機構として四路切換弁（7a，7b）を用いているが、複数の開閉弁（電磁弁）を組み合わせて用いるようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、冷房運転を行う空気調和装置について説明したが、本発明は適用対象を冷房専用機に限定するものではない。

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、複数の圧縮機構が１本の駆動軸で機械的に連結された圧縮機を有する二段圧縮冷凍サイクルの冷凍装置について有用である。

図１は、本発明の実施形態１に係る空気調和装置に用いられる圧縮機の縦断面図である。 図２は、実施形態１の圧縮機構の横断面図である。 図３は、実施形態１の圧縮機構の動作状態図である。 図４は、実施形態１に係る空気調和装置の第１の運転状態を示す冷媒回路図である。 図５は、実施形態１に係る空気調和装置の第２の運転状態を示す冷媒回路図である。 図６は、実施形態１の変形例に係る圧縮機の縦断面図である。 図７は、実施形態１の変形例に係る圧縮機構の横断面図である。 図８は、実施形態１の変形例に係る圧縮機構の動作状態図である。 図９は、実施形態１の変形例に係る空気調和装置の第１の運転状態を示す冷媒回路図である。 図１０は、実施形態１の変形例に係る空気調和装置の第２の運転状態を示す冷媒回路図である。 図１１は、実施形態２に係る空気調和装置の第１の運転状態を示す冷媒回路図である。 図１２は、実施形態２に係る空気調和装置の第２の運転状態を示す冷媒回路図である。 図１３は、実施形態３に係る空気調和装置の第１の運転状態を示す冷媒回路図である。 図１４は、実施形態３に係る空気調和装置の第２の運転状態を示す冷媒回路図である。 図１５は、実施形態４に係る空気調和装置の第１の運転状態を示す冷媒回路図である。 図１６は、実施形態４に係る空気調和装置の第２の運転状態を示す冷媒回路図である。

1 回転式圧縮機
7a 第１四路切換弁（切換機構）
7b 第２四路切換弁（切換機構）
10 ケーシング
20 第１圧縮機構（20）
21 第１シリンダ
22 第１ロータリピストン、第１環状ピストン（偏心ピストン）
30 第２圧縮機構（30）
31 第２シリンダ
32 第２ロータリピストン、第２環状ピストン（偏心ピストン）
53 駆動軸
69 分岐管（中間圧冷媒導入機構）
C-1 第１シリンダ室
C-2 第２シリンダ室
C1 第１外側シリンダ室
C2 第１内側シリンダ室
C3 第２外側シリンダ室
C4 第２内側シリンダ室
LP-1 低圧冷媒入口管
LP-2 低圧冷媒出口管
MP-1 中間圧冷媒入口管
MP-2 中間圧冷媒出口管
HP-1 高圧冷媒入口管
HP-2 高圧冷媒出口管

Claims (11)

1. ２つの圧縮機構（20，30）が１本の駆動軸（53）で機械的に連結されて冷媒を二段圧縮する回転式圧縮機（1）を備えた冷凍装置であって、
   上記各圧縮機構（20，30）は、吸入容積が異なる２組のシリンダ室（C-1，C-2）（C1，C2，C3，C4）を備え、
   低段側に用いる圧縮機構（20，30）と高段側に用いる圧縮機構（20，30）を切り換えて回転式圧縮機（1）の容積比を切り換える切換機構（7a，7b）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
2. 請求項１において、
   上記圧縮機（1）は、それぞれが１つの圧縮室を有する第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）を備え、
   各圧縮機構（20，30）は、円柱状のシリンダ空間を有するシリンダ（21，31）と、該シリンダ空間の中で偏心回転運動をする偏心ピストン（22，32）とを備えていることを特徴とする冷凍装置。
3. 請求項１において、
   上記圧縮機（1）は、それぞれが２つの圧縮室を有する第１圧縮機構（20）と第２圧縮機構（30）を備え、
   各圧縮機構（20，30）は、環状のシリンダ空間を有するシリンダ（21，31）と、該シリンダ空間の中で偏心回転運動をする環状の偏心ピストン（22，32）とを備え、シリンダ空間における環状の偏心ピストン（22，32）の内周側に内側シリンダ室（C2，C4）が形成され、外周側に外側シリンダ室（C1，C3）が形成されていることを特徴とする冷凍装置。
4. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機（1）は、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、
   上記切換機構（7a，7b）は、低段側圧縮機構から吐出される中間圧冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態と、高段側圧縮機構から吐出される高圧吐出冷媒がケーシング（10）内を介して冷媒回路（60）に流出する状態とを切り換え可能に構成されていることを特徴とする冷凍装置。
5. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機（1）は、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、該ケーシング（10）に低圧冷媒入口管（LP-1）と低圧冷媒出口管（LP-2）が接続されていることを特徴とする冷凍装置。
6. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機（1）は、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、該ケーシング（10）に中間圧冷媒入口管（MP-1）と中間圧冷媒出口管（MP-2）が接続されていることを特徴とする冷凍装置。
7. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機（1）は、上記圧縮機構（20，30）を収納するケーシング（10）を備え、該ケーシング（10）に高圧冷媒入口管（HP-1）と高圧冷媒出口管（HP-2）が接続されていることを特徴とする冷凍装置。
8. 請求項１から７の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機構（20，30）へ中間圧冷媒を導入する中間圧冷媒導入機構（69）を備えていることを特徴とする冷凍装置。
9. 請求項１から８の何れか１つにおいて、
   上記切換機構（7a，7b）は、上記各圧縮機構（20，30）に対し、低圧冷媒と中間圧冷媒と高圧冷媒の流通経路を切り換える切換弁により構成されていることを特徴とする冷凍装置。
10. 請求項１から９の何れか１つにおいて、
    切換機構（7a，7b）は、運転条件の変化に伴って低段側圧縮機構（20，30）と高段側圧縮機構（20，30）を切り換えるように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
11. 請求項１から１０の何れか１つにおいて、
    作動流体が二酸化炭素であることを特徴とする冷凍装置。
    

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