(57)【要約】【課題】高効率を実現する揺動ピストン形式の冷媒圧縮機を提供する。【解決手段】冷媒圧縮機１００は、ピストン１３の外周側面上に凹部３１を設けて、ベーン１４のベーン先端縁１４ａを凹部３１と嵌合させて接触しながらピストン１３を偏心移動させる揺動ピストン機構３０と、ベーン１４の背面でベーン１４と連結する端部を有するレバー８１を配置し、レバー８１を回転自在に支持する支持ピン８３をレバー８１の中央部に設け、支持ピン８３の位置を駆動軸５の径方向に可動するレバー機構８０と、を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に駆動軸を介して連結される電動機部と圧縮機構部を収容し、
前記圧縮機構部は、
円筒形状のピストンが偏心移動する円形のシリンダ室をそれぞれ備えた複数のシリンダと、
前記シリンダ室それぞれに対して、押圧付勢された状態で先端縁が前記ピストンの外周壁に当接し、前記シリンダ室を圧縮室と吸入室とに二分するベーンと、
冷媒ガスを前記吸入室に導く吸入流路と、
前記圧縮室で圧縮された冷媒ガスを前記密閉容器内に吐出する吐出弁機構と、
前記シリンダの少なくとも１つにおいて、前記ピストンの外周側面上に凹部を設けて、前記ベーンの前記先端縁を前記凹部と嵌合させながら前記ピストンを偏心移動させる揺動ピストン機構と、
前記ベーンの背面で前記ベーンと連結する端部を有するレバーを有し、前記レバーを回転自在に支持する支持点を前記レバーの中央部に設け、前記支持点の位置を前記駆動軸の径方向に可動するレバー機構と、を備えた
ことを特徴とする冷媒圧縮機。
【請求項２】
前記揺動ピストン機構を設けた前記シリンダ以外の少なくとも１つにおいては、
前記ベーンを径方向に後退させて前記圧縮室と前記吸入室とを連通し圧縮を休止する休筒式容量制御機構が設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の冷媒圧縮機。
【請求項３】
全ての圧縮機構部で圧縮運転を行う全能力運転と、
前記休筒式容量制御機構による休筒運転と、を切り換える運転切換手段を備えた
ことを特徴とする請求項２に記載の冷媒圧縮機。
【請求項４】
前記運転切換手段は、
前記支持点の位置を、
全能力運転時には、前記休筒式容量制御機構が設けられている前記シリンダ室に低圧ガスを導入し、前記支持点を支持している支持材の背面側に高圧ガスを導入して、径方向前方に移動させ、
休筒運転時には、前記休筒式容量制御機構が設けられているシリンダ室に高圧ガスを導入し、前記支持点を支持している支持材の背面側に低圧ガスを導入して、径方向後方に移動させる
ことを特徴とする請求項３に記載の冷媒圧縮機。
【請求項５】
前記ベーンの背面と前記レバーの端部との連結に弾性体を用いている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項６】
前記ベーンの背面と前記レバーの端部との連結に磁石を用いている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項７】
前記ベーンの背面と前記レバーの端部との連結にピンを用いている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項８】
前記ベーンの背面に凹部又は凸部を設け、
前記レバーの端部に、前記ベーンに設けた凹部又は凸部に嵌め合い可能な凸部又は凹部を設け、
それらを互いに嵌め合うことで前記ベーンの背面と前記レバーの端部とを連結させている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷媒圧縮機と、四方弁と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器と、を接続し、冷媒を循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクルを用いた
ことを特徴とするヒートポンプ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ機器に使用される冷媒圧縮機及びその冷媒圧縮機を搭載したヒートポンプ機器に関し、特に実負荷に近い運転条件での省エネ性能を改善する冷媒圧縮機及びその冷媒圧縮機を搭載したヒートポンプ機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空調機や給湯機などのヒートポンプ機器では、冷媒圧縮機を用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルが一般的である。つまり、ヒートポンプ機器は、冷媒圧縮機、凝縮器、減圧手段、蒸発器を配管で接続して形成された冷凍サイクルが搭載され、用途（たとえば、空調用途や給湯用途など）に応じた運転を実行できるようになっている。
【０００３】
近年、地球温暖化防止の観点から、１９９７年京都議定書にフロン冷媒を含む温室効果ガスの排出規制が盛り込まれ、２００５年国際法として発効され、ＣＯ２排出量を削減する省エネルギー技術として、ヒートポンプ機器の普及促進と、ＧＷＰ（地球温暖化係数）の小さな冷媒への転換がグローバル的に進められている。自然冷媒ではＣＯ２冷媒が注目され、国内の電気式ヒートポンプ給湯機として実用化されている。低ＧＷＰの代替フロン冷媒として、短中期的にはＲ３２冷媒が広く空調機用途として有力である。
【０００４】
しかしながら、ＣＯ２冷媒やＲ３２冷媒は高圧で動作するため、圧縮機構にかかる荷重が増加し、摺動部の摩擦力増加による圧縮機効率の低下と耐久性、信頼性の低下が問題であった。
【０００５】
ピストンがベーン先端円弧に対して揺動する機構を持つ、揺動ピストン形冷媒圧縮機について、理論的な検討を示した文献がある（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１には、ベーン先端とピストン間の摺動速度低下により機械損失が低減すること、ベーン先端のピストンとの接触面積増加により高効率化が実現できることが示されている。
【０００６】
また、冷媒圧縮機において、上記の揺動ピストン形式を実現するため、ベーンがピストン凹部から外れない方策が示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、２つのピストンの外周上に凹部を設け、凹部にベーンの各々の一端が係合するとともに、中心部が回転可能に支持され且つ２つのベーンの他端をそれぞれ押圧する両端部を有するレバーを配置し、レバーを介してのベーンのピストンに対する後退量を凹部の深さ以下としたものが記載されている。
【０００７】
過去に、Ｒ２２冷媒から比較的高圧な代替冷媒（Ｒ４１０Ａ冷媒）に転換が進められた際、冷媒圧縮機のベーン先端とピストン外周との相対摺動に起因して、ベーン先端の異常摩耗という問題や、スラッジの発生による冷凍空調機器の絞り部の閉塞という信頼性に関する問題が発生した。非特許文献１に記載の発明、及び、特許文献１に記載の発明は、主にこれらの問題を解決するためになされたものである。
【０００８】
上記の揺動ピストン形式において、起動時にベーン先端とローラ外周面が衝突し、発生するチャタリング音を防止するために、ベーンの一部とローラの一部を連結する連結手段を設けるようにしたものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、近年、空調機器の省エネ規制が各国で強化され、実負荷に近い運転基準に変更されつつある。国内では従来の冷暖平均ＣＯＰでの効率改善から、２０１１年よりＡＰＦ（通年エネルギー消費効率）表示に変更となった。今後、さらに、実負荷に近い新規格へ変更されることが予測される。例えば、空調機の立ち上げ時に必要な定格暖房能力を１００％とすると、常時必要な暖房能力は１０％から５０％程度であり、この低負荷領域での効率のほうが定格能力より実質ＡＰＦに与える影響が大きい。
【００１０】
冷暖房能力を調整する手段として古くからＯＮ−ＯＦＦ制御が用いられており、温調変動幅や振動騒音が大きいこと、省エネが損なわれるなどの問題点があった。近年、これを解決するため圧縮機を駆動する電動機の回転数を可変するインバーター制御が普及してきた。ところが、近年、立ち上げ時間の短縮の要求や、より厳しい環境（低温または高温）での運転要求があるので一定以上の定格能力は必要であるものの、その一方で、高断熱住宅化が進んで常時必要な能力は小さくなり、運転される能力の範囲が広がっている。そのため、インバーターによる圧縮機の回転数可変範囲が広がり、圧縮機の高効率が要求される回転数範囲が広がる傾向にある。特に、低負荷能力では回転数を下げて連続運転しつつ圧縮機の高効率を維持することが難しくなっている。
【００１１】
そこで、近年、機械的に排除容積を可変する手段（機械式容量制御）を用いた冷媒圧縮機が再び注目されている。例えば、ローリングピストン式冷媒圧縮機において、低負荷時に一方の圧縮機構部を非圧縮運転させて冷媒循環流量を半減し、モータの回転数を落とさずに運転できるので、圧縮機効率を向上させることが知られている（例えば、特許文献３参照）。その手段として、非圧縮運転させるときに、シリンダ室内を高圧にするとともに、ブレード（ベーン）背面の背圧室を中間圧にすることにより、高圧と中間圧との圧力差によりブレード（ベーン）をローリングピストンから離間させて非圧縮運転を行う手段（休筒運転方式）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−１６６４９４号公報（例えば、図１等）
【特許文献２】特開２００１−０７３９７５号公報（例えば、図１等）
【特許文献３】特開２００９−２３５９８４号公報（例えば、図１、図２等）
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】新宅秀信、他５名、揺動ピストン形ロータリ圧縮機の損失に関する研究、日本機械学会論文集、Ｖｏｌ．７５、  Ｎｏ．７５６、  （２００９）、  ｐｐ．１６０８−１６１６．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献３には、低負荷条件での効率低下を改善するため、休筒運転方式による機械式容量制御手段が開示されている。特許文献３に記載の発明では、休筒運転した状態で回転数を上げることによりモータ損失と圧縮したガスの漏れ損失が低減し、モータ効率と図示効率は改善する。しかしながら、圧縮機構の摺動摩擦損失の割合が増加して機械効率は低下するため、圧縮機効率が期待ほどに改善しないことが問題であった。
また、高圧冷媒に優位な揺動ピストン形式の冷媒圧縮機において、休筒運転方式と組み合わせる構成は示されておらず、これに類する先行技術文献も見あたらない。
【００１５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、ピストン凹部にベーン先端を係合する揺動ピストン形式を実現するとともに、休筒運転方式の機械式容量制御を可能にする構成により、それぞれの特徴を活かして高効率を実現する揺動ピストン形式の冷媒圧縮機及びその冷媒圧縮機を搭載したヒートポンプ機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る冷媒圧縮機は、密閉容器内に駆動軸を介して連結される電動機部と圧縮機構部を収容し、前記圧縮機構部は、円筒形状のピストンが偏心移動する円形のシリンダ室をそれぞれ備えた複数のシリンダと、前記シリンダ室それぞれに対して、押圧付勢された状態で先端縁が前記ピストンの外周壁に当接し、前記シリンダ室を圧縮室と吸入室とに二分するベーンと、冷媒ガスを前記吸入室に導く吸入流路と、前記圧縮室で圧縮された冷媒ガスを前記密閉容器内に吐出する吐出弁機構と、前記シリンダの少なくとも１つにおいて、前記ピストンの外周側面上に凹部を設けて、前記ベーンの前記先端縁を前記凹部と嵌合させながら前記ピストンを偏心移動させる揺動ピストン機構と、前記ベーンの背面で前記ベーンと連結する端部を有するレバーを有し、前記レバーを回転自在に支持する支持点を前記レバーの中央部に設け、前記支持点の位置を前記駆動軸の径方向に可動するレバー機構と、を備えたものである。
【００１７】
本発明に係るヒートポンプ機器は、上記の冷媒圧縮機と、四方弁と、第１熱交換器と、膨張機構と、第２熱交換器と、を接続し、冷媒を循環させる蒸気圧縮式冷凍サイクルを用いたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る冷媒圧縮機によれば、揺動ピストン機構及びレバー機構を備えているので、定格運転時と低負荷運転時の両方において圧縮機損失を低減し、圧縮機効率改善と運転能力範囲の拡大を図ることができ、高効率なものとなる。
【００１９】
本発明に係るヒートポンプ機器によれば、上記の冷媒圧縮機が搭載されているので、定格運転時と低負荷運転時の両方において冷媒圧縮機の損失が低減でき、冷凍サイクルの性能改善と運転能力範囲の拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮機の構造を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ横断面における冷媒圧縮機の第１圧縮要素の内部構成を示す配置図であり、圧縮状態を示している。
【図３】図１のＢ−Ｂ横断面における本発明の冷媒圧縮機の第２圧縮要素の内部構成を示す配置図であり、圧縮状態を示している。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮機の構造を示す概略縦断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ横断面における冷媒圧縮機の第２圧縮要素の内部構成を示す配置図であり、非圧縮状態を示している。
【図６】実施の形態１に係る冷媒圧縮機のレバー機構を示している。
【図７】本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮機のレバー機構の一例を示している。
【図８】本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮機のレバー機構の別の一例を示している。
【図９】本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機のレバー機構の一例を示している。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機のレバー機構の別の一例を示している。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機のレバー機構のさらに別の一例を示している。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ機器の冷媒回路構成を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００の構造を示す概略縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ横断面における冷媒圧縮機１００の第１圧縮要素の内部構成を示す配置図であり、圧縮状態を示している。図３は、図１のＢ−Ｂ横断面における本発明の冷媒圧縮機１００の第２圧縮要素の内部構成を示す配置図であり、圧縮状態を示している。図４は、本発明の実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００の構造を示す概略縦断面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ横断面における冷媒圧縮機１００の第２圧縮要素の内部構成を示す配置図であり、非圧縮状態を示している。図６は、冷媒圧縮機１００のレバー機構を示している。
【００２３】
図１〜図６を参照しながら、冷媒圧縮機１００の基本構造及び動作について説明する。なお、図１では、第１圧縮要素、第２圧縮要素ともに定常圧縮状態であるときを示している。図４では、第１圧縮要素が定常圧縮状態であり、第２圧縮要素が非圧縮運転（休筒）状態であるときを示している。また、縦断面図（図１、図４）と横断面図（図２、図３、図５）で、吐出口１８、２８、及び、シリンダ吸入流路１７、２７の３次元的な位置関係は、必ずしも一致していない。
【００２４】
この冷媒圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の各種産業機械に用いられるヒートポンプ機器の構成要素の一つとなるものである。つまり、冷媒圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する流体（たとえば、冷媒や熱媒体（水や不凍液等））を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態として吐出し、冷凍サイクルに循環させるものである。
【００２５】
＜冷媒圧縮機１００の基本構成＞
冷媒圧縮機１００は、密閉容器３と、密閉容器３の内部空間７に収納された第１圧縮要素１０及び第２圧縮要素２０と、第１圧縮要素１０及び第２圧縮要素２０を駆動軸５で駆動する圧縮機構９９と、駆動軸５を駆動する電動機部８と、を備えている。駆動軸５には、電動機部８の回転子８ａが取り付けられる。そして、電動機部８の下に、圧縮機構９９が取り付けられる。回転子８ａの周囲には、所定の間隙を介して固定子８ｂが密閉容器３の内壁に固定されている。回転子８ａと固定子８ｂとで電動機部８が構成されている。
【００２６】
圧縮機構９９の両端側の上側に位置する駆動軸５を第１（長軸）支持部材６０の軸受部６０ａで支持し、下側に位置する駆動軸５を第２（短軸）支持部材７０の軸受部７０ａで支持している。圧縮機構９９は、上側から下側に向かって、第１（長軸）支持部材６０の吐出側面側６０ｂと、第１圧縮要素１０を構成する第１シリンダ１１と、中間仕切板４と、第２圧縮要素２０を構成する第２シリンダ２１と、第２（短軸）支持部材７０の吐出側面側７０ｂと、が順次に積層されており、このような状態で圧縮機構９９が構成されている。
【００２７】
駆動軸５は、第１支持部材６０の軸受部６０ａによって回転自在に支持される長軸部５ａと、第２支持部材７０の軸受部７０ａによって回転自在に支持される短軸部５ｂと、第１シリンダ１１のシリンダ室１２に位置する偏心ピン軸部５ｃと、第２シリンダ２１のシリンダ室２２に位置する偏心ピン軸部５ｄと、偏心ピン軸部５ｃと偏心ピン軸部５ｄとを接続している中間軸部５ｅと、で構成されている。偏心ピン軸部５ｃには円筒形状のピストン１３が取り付けられている。偏心ピン軸部５ｄには円筒形状のピストン２３が取り付けられている。駆動軸５は、中間軸部５ｅの軸心まわりに回転するが、シリンダ室１２、２２内では偏心ピン軸部５ｃ、５ｄが偏心回転する。
【００２８】
なお、密閉容器３の内部空間７において、駆動軸５の軸方向の最も下側には、圧縮機構９９を潤滑する潤滑油の潤滑油貯蔵部３ａが設けられている。また、密閉容器３の上部には、圧縮機吐出管２が密閉容器３の内部空間７と連通するように設けられている。
【００２９】
第１圧縮要素１０、第２圧縮要素２０は、それぞれ平行平板からなる第１シリンダ１１、第２シリンダ２１を備えている。第１シリンダ１１、第２シリンダ２１の円筒形状のシリンダ室１２、２２内には、それぞれ駆動軸５の回転により偏心移動する円筒形状のピストン１３、２３と、シリンダ室１２、２２内を高圧の圧縮室１２ｂ、２２ｂと低圧の吸入室１２ａ、２２ａに仕切るベーン１４、２４と、がある。シリンダ室１２内に設けられているベーン１４については、図２に図示されている。シリンダ室２２内に設けられているベーン２４については、図３に図示されている。また、ベーン１４、２４は、それぞれベーン溝１９、２９に摺動可能に収容されている。
【００３０】
また、第１シリンダ１１、第２シリンダ２１には、冷媒ガスをそれぞれの圧縮室に導入するシリンダ吸入流路１７、２７と、圧縮した冷媒をシリンダ室１２、２２から吐出する吐出口１８、２８が設けられている。吐出口１８、２８には、それぞれ吐出弁が設けられている。そして、吐出口１８、２８を覆うように吐出マフラ６３、７３が軸受部を兼ねる第１支持部材６０、第２支持部材７０に取り付けられている。
【００３１】
吸入マフラ６は、冷媒圧縮機１００の外部における冷媒回路からの冷媒が流入する流入管６ａと、流入管６ａと連通し、流入管６ａを介して流入してきた冷媒を貯留する容器６ｂと、容器６ｂの内部に突出するように設けられ、容器６ｂに貯留された冷媒を容器６ｂの外部に流出させる流出管６ｃ、６ｄと、で構成されている。流出管６ｃ、６ｄは、容器６ｂの外部で分岐され、流出管６ｃが第１シリンダ１１を貫通し、シリンダ吸入流路１７に連通するようになっている。一方、流出管６ｄは四方弁５１に接続し、四方弁５１に接続された流路（背圧導入管５２、吸入流路５３、分配流路５５）のうち、吸入流路５３（図１参照）、または、背圧導入管５２（図４参照）と連通するようになっている。
【００３２】
ベーン１４、２４の背面には、第１圧縮要素１０と第２圧縮要素２０の動作に合わせて、テコ運動するレバー機構８０が配される。このレバー機構８０については後段で詳述する。
【００３３】
＜冷媒圧縮機１００の基本動作＞
電動機部８によって駆動軸５が真上から見て反時計周りに回転（図２に示すようにベーン位置を基準に回転位相θ）する。駆動軸５が回転することにより、シリンダ室１２、２２内を偏心ピン軸部５ｃ及び偏心ピン軸部５ｄが、それぞれ位相１８０度遅れるように偏心回転する。それに伴い、円筒形状のピストン１３、２３が偏心移動し、吸入マフラ６の流出管６ｃ、６ｄから吸入された低圧の冷媒ガスが、シリンダ吸入流路１７、２７を経由してシリンダ室１２の吸入室１２ａ、シリンダ室２２の吸入室２２ａ内に吸入される。
【００３４】
吸入室１２ａ、２２ａ内に吸入された冷媒は、ピストン１３、２３の偏心移動によりシリンダ室１２の圧縮室１２ｂ、シリンダ室２２の圧縮室２２ｂでそれぞれ圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、所定の圧力になると、吐出口１８、２８から、吐出マフラ６３、７３を経由して密閉容器３の内部空間７に吐出される。冷媒圧縮機１００では、この圧縮過程が、第１圧縮要素１０と第２圧縮要素２０とで逆位相に繰り返される。なお、密閉容器３の内部空間７に吐出された冷媒ガスは、電動機部８の隙間を通って、圧縮機吐出管２から、冷媒圧縮機１００の外部における冷媒回路の凝縮器側に送られる。
【００３５】
＜冷媒圧縮機１００の特徴的な構成＞
（１）揺動ピストン機構３０
第１圧縮要素１０の円筒形状のピストン１３の外周側面上には、ベーン１４の先端縁の曲率と同じ、もしくは、より大きい曲率の凹部３１が設けられている。そして、ベーン１４のベーン先端縁１４ａは凹部３１に嵌合され、ベーン背圧室１５の高圧によって凹部３１底面側に押し付けられ接触される。円筒形状のピストン１３は、接触点３１ａと偏心ピン軸部５ｃの軸心の移動に伴って回転移動せずに、偏心移動する。すなわち、接触点３１ａが凹部３１の底面上を横方向に往復移動し、ピストン１３が接触点３１ａを支持点にして揺動運動しながら、シリンダ室１２内で冷媒ガスを圧縮する。以上のような揺動ピストン機構３０が第１圧縮要素１０に設けられている（図２参照）。
【００３６】
一方、第２圧縮要素２０では、ベーン２４のベーン先端縁２４ａが、ベーン背圧室１５の高圧によって円筒形状のピストン２３の外周側に押し付けられ接触される（図３参照）。
【００３７】
（２）レバー機構８０
ベーン１４、２４の背面には、第１圧縮要素１０と第２圧縮要素２０の動作に合わせて、テコ運動するレバー機構８０が配される。図６に示すように、レバー機構８０は、ベーン１４、２４をそれぞれ押圧する両端部を有するレバー８１を備えている。レバー８１は、その中心部を支持ピン８３によって回転可能にレバー支持材８２に保持されている。つまり、支持ピン８３が、「支持点」として作用する。
【００３８】
レバー支持材８２は、駆動軸５の径方向にのみ移動が可能なように支持材溝部８７に挿入されている。また、レバー支持材８２の背面にはバネ８８が配され、ベーン１４、２４の背面に高圧ガスが導入されない場合においても、レバー８１を介してベーン１４、２４がピストン１３、２３に押圧される。
【００３９】
さらに、レバー８１の両端部にはベーン１４、２４の背面側と連結する連結材８５、８６が配されている。連結材８５、８６は、レバー８１の端部が径方向後方に移動する際にベーン１４、２４を引き上げる（径方向後方に引っ張る）。連結材８５、８６は、例えば、引っ張りバネ、ゴムなどの弾性体で構成するとよい。具体的には、連結材８５、８６は、ベーン１４、２４をレバー８１に接触させる程度の張力を持って、一端がベーン１４、２４の背面側に連結され、他端がレバー８１に連結されている。なお、図１〜６では、引っ張りバネを用いて連結材８５、８６を構成している場合を例に示している。
【００４０】
（３）休筒式容量制御機構５０
図５に示すように、第２圧縮要素２０の第２シリンダ２１には、ベーン２４を径方向に後退させてシリンダ室２２内の圧縮室２２ｂと吸入室２２ａとを連通させて圧縮を休止する休筒運転を可能とする休筒式容量制御機構５０を備えている。
【００４１】
つまり、冷媒圧縮機１００では、第１圧縮要素１０と第２圧縮要素２０の両方で圧縮運転を行う両側圧縮モード（全能力運転）と、休筒式容量制御機構５０により第２圧縮要素２０の休筒運転を行う片側圧縮モードとを、切換えることが可能になっている。
【００４２】
四方弁５１は、圧縮機吐出管２の分配流路５５から分配された高圧ガスを、レバー支持材８２の背圧導入管５２に接続する（図１に示す両側圧縮モード）か、下側のシリンダ吸入流路２７に接続する（図４に示す片側圧縮モード）か、いずれかに切り換える。同時に、四方弁５１は、吸入マフラ６から流入する低圧ガスを、下側のシリンダ吸入流路２７に接続する（図１に示す両側圧縮モード）か、レバー支持材８２の背圧導入管５２に接続する（図４に示す片側圧縮モード）か、いずれかに切り換える。この四方弁５１が、運転切換手段に相当する。
【００４３】
図４〜図６は、片側圧縮モードの状態を示している。図４に示すように、レバー支持材８２の背圧が低圧ガス側に接続された状態になると、レバー支持材８２が圧力差によって移動し、レバー８１の回転中心（支持ピン８３により支持されている部分）が駆動軸５の径方向後方に後退する。
【００４４】
このとき、上段に配したベーン１４のベーン先端縁１４ａには低圧から中間圧（低圧から高圧の範囲）のガスが作用し、ベーン１４の背面には高圧ガスが作用する。この圧力差により、ベーン１４は嵌合されたピストン１３に押し付けられ、ピストン１３に沿って移動する。そのため、レバー支持材８２の位置によって、ベーン１４の移動位置は変わらない。
【００４５】
一方、シリンダ室２２には高圧ガス側に導入され、ベーン２４の先端および背面には高圧ガスが各々作用する。ベーン２４は圧力差で拘束されずレバー８１に配した連結材８６によりレバー端部に追従して動作する。したがって、レバー８１の回転中心の移動によってレバー端部の位置が径方向後方に移動する。そのため、ベーン２４はピストン２３の外周面から離間し、第２圧縮要素２０は仕切りがなくなり非圧縮運転（休筒状態）となる（図５参照）。
【００４６】
＜冷媒圧縮機１００の奏する効果＞
以上のように、冷媒圧縮機１００は、定格負荷条件においては、両側圧縮モード（排除容積１００％）で、両側ピストンで揺動運転し、機械損失の低減と信頼性の向上を図ることができるようになっている。さらに、冷媒圧縮機１００は、低負荷条件においては、片側圧縮モード（排除容積５０％）で、回転数を下げることなく、冷房能力及び暖房能力を下げることができるようになっている。
【００４７】
したがって、冷媒圧縮機１００によれば、従来の揺動ピストン型冷媒圧縮機の課題であった、ベーン跳びの課題と休筒式機械式容量制御の課題を解決し、定格負荷条件と低負荷条件の両方において圧縮機損失を低減し、圧縮機効率改善と、回転数範囲拡大が可能となり、実負荷運転での省エネ性能を改善することができる。
【００４８】
なお、実施の形態１では、高圧密閉シェル形式のロータリ圧縮形の圧縮機を例に説明したが、休筒運転を行う第二圧縮要素と第一圧縮要素を入れ替えた場合、その他のシェル形式においても同様の手段を用いて同様の効果が得られる。例えば、半密閉式の場合も同様の効果が得られる。あるいは、中間圧シェル形式の場合も同様の効果が得られる。
【００４９】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮機のレバー機構８０の一例を示している。図８は、本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮機のレバー機構８０の別の一例を示している。図７及び図８に基づいて、本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮機のレバー機構８０について説明する。なお、本発明の実施の形態２に係る冷媒圧縮機の基本構成は実施の形態１と同じであるため省略し、実施の形態１との相違点及び比較を中心に説明する。また、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００５０】
図７に示すように、レバー機構８０では、レバー８１の両端に磁石で構成された連結材８９を取り付けている。そして、連結材８９の磁力によって、ベーン１４、２４をレバー８１に連結させるようにしている。このような形態によっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。一方、強い吸着力が必要であり、希土類磁石で連結材８９を構成すると、コストの面で実施の形態１に劣ることになる。また、フェライト磁石で連結材８９を構成すると、十分な保持力を得るためには磁力の作用面積を大きくする必要があり、スペースの面で実施の形態１に劣る。
【００５１】
また、図８に示すように、連結材８９をレバー８１の両端に取り付けるのではなく、ベーン１４、２４の背面側に取り付けるようにしてもよい。このように構成しても、図７と同様の効果が得られる。
【００５２】
なお、実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、その他のシェル形式においても同様の手段を用いて同様の効果が得られる。
【００５３】
実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機のレバー機構８０の一例を示している。図１０は、本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機のレバー機構８０の別の一例を示している。図１１は、本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機のレバー機構８０のさらに別の一例を示している。図９〜図１１に基づいて、本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機のレバー機構８０について説明する。なお、本発明の実施の形態３に係る冷媒圧縮機の基本構成は実施の形態１と同じであるため省略し、実施の形態１との相違点及び比較を中心に説明する。また、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００５４】
図９に示すように、レバー機構８０では、レバー８１の両端、及び、ベーン１４、２４の背面側に、穴９１が形成されている。そして、ピンで構成された連結材９０が、レバー８１の両端、及び、ベーン１４、２４の背面側に形成されている穴９１に挿通されることによって、ベーン１４、２４とレバー８１とを回転自在に連結している。また、ベーン１４、２４の背面側、及び、レバー８１の両端の各々に設けた穴９１のいずれかの穴径は、連結材９０の外径よりも大きく、ピン外径と穴径とに隙間を設けている。これは、レバー８１のテコ運動によって、レバー８１の両端が円の軌道で動作するが、このときレバー８１に連結したベーン１４、２４が駆動軸５の軸方向に持ち上げられ、周囲の圧縮要素部品と干渉して停止することを防ぐためである。
【００５５】
このような形態によっても、実施の形態１に順ずる効果が得られる。一方、隙間による力の伝達効率の低下、ベーン１４、２４とレバー８１との衝突による音の発生、信頼性において実施の形態１に劣る。
【００５６】
また、図１０に示すように、レバー８１の両端に凸部９２を設け、ベーン１４、２４の背面に凸部９２よりも大きい凹部９３を設け、各々を嵌め合いによって連結してもよい。このような形態とした場合にも、図９と同様の効果が得られる。さらに、図１１に示すように、ベーン１４，２４の背面に凸部９５を設け、レバー８１の両端に凸部９５よりも大きい凹部９４を設け、各々を嵌め合いによって連結してもよい。つまり、図１１に示す形態は、図１０の凹部と凸部を入れ替えたものである。このような形態としても、図９及び図１０と同様の効果が得られる。
【００５７】
なお、実施の形態３でも、実施の形態１と同様に、その他のシェル形式においても同様の手段を用いて同様の効果が得られる。
【００５８】
実施の形態４．
図１２は、本発明の実施の形態４に係るヒートポンプ機器２００の冷媒回路構成を示す概略構成図である。図１２に基づいて、ヒートポンプ機器２００の構成及び動作について説明する。このヒートポンプ機器２００は、実施の形態１〜３のいずれかに係る冷媒圧縮機を搭載したものである。このヒートポンプ機器２００は、冷凍サイクル（冷媒回路）を使用した機器であればよく、たとえば、空気調和装置や冷凍装置、ヒートポンプシステム、ヒートポンプ給湯機、冷蔵庫、自動販売機等とすることができる。なお、ここでは、実施の形態１に係る冷媒圧縮機１００が搭載されているものとして説明する。
【００５９】
このヒートポンプ機器２００は、冷媒圧縮機１００と、四方弁１０５と、第１熱交換器１０２と、膨張機構１０４と、第２熱交換器１０３と、を順次接続して構成される蒸気圧縮式冷凍サイクルを備えている。冷媒圧縮機１００は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態とするものである。四方弁１０５は、冷媒の流れを切り替えるものである。第１熱交換器１０２は、冷媒と流体（空気や水、冷媒等）との間で熱交換を行なうものである。膨張機構１０４は、冷媒を減圧して膨張させるものである。第２熱交換器１０３は、冷媒配管１１０を導通する冷媒と流体との間で熱交換を行なうものである。なお、四方弁１０５は、実施の形態１で説明した四方弁５１とは異なるものである。
【００６０】
ここで、ヒートポンプ機器２００の動作について簡単に説明する。ここでは、冷媒圧縮機１００から吐出された冷媒を第１熱交換器１０２に流入させるように四方弁１０５が切り替えられているとして説明する。なお、冷媒圧縮機１００から吐出された冷媒を第２熱交換器１０３に流入させる場合は、四方弁１０５を反転すればよい。
【００６１】
冷媒圧縮機１００で圧縮されて高温・高圧となった冷媒は、第１熱交換器１０２に流入する。この第１熱交換器１０２では、冷媒が流体と熱交換して凝縮し、低温・高圧の液冷媒又は気液二相冷媒となる。第１熱交換器１０２から流出した冷媒は、膨張機構１０４で減圧され、低温・低圧の液冷媒又は気液二相冷媒となって第２熱交換器１０３に流入する。第２熱交換器１０３では、冷媒が流体と熱交換して蒸発し、高温・低圧の冷媒ガスとなり、冷媒圧縮機１００に再度吸入される。
【００６２】
このヒートポンプ機器２００は、冷媒圧縮機１００が搭載されているので、定格運転時と低負荷運転時の両方において冷媒圧縮機１００の損失が低減でき、冷凍サイクルの性能改善と運転能力範囲の拡大を図ることができる。
【符号の説明】
【００６３】
２  圧縮機吐出管、３  密閉容器、３ａ  潤滑油貯蔵部、４  中間仕切板、５  駆動軸、５ａ  長軸部、５ｂ  短軸部、５ｃ  偏心ピン軸部、５ｄ  偏心ピン軸部、５ｅ  中間軸部、６  吸入マフラ、６ａ  流入管、６ｂ  容器、６ｃ  流出管、６ｄ  流出管、７  内部空間、８  電動機部、８ａ  回転子、８ｂ  固定子、１０  第１圧縮要素、１１  第１シリンダ、１２  シリンダ室、１２ａ  吸入室、１２ｂ  圧縮室、１３  ピストン、１４  ベーン、１４ａ  ベーン先端縁、１５  ベーン背圧室、１７  シリンダ吸入流路、１８  吐出口、１９  ベーン溝、２０  第２圧縮要素、２１  第２シリンダ、２２  シリンダ室、２２ａ  吸入室、２２ｂ  圧縮室、２３  ピストン、２４  ベーン、２４ａ  ベーン先端縁、２７  シリンダ吸入流路、２８  吐出口、２９  ベーン溝、３０  揺動ピストン機構、３１  凹部、３１ａ  接触点、５０  休筒式容量制御機構、５１  四方弁、５２  背圧導入管、５３  吸入流路、５５  分配流路、６０  第１支持部材、６０ａ  軸受部、６０ｂ  吐出側面側、６３  吐出マフラ、７０  第２支持部材、７０ａ  軸受部、７０ｂ  吐出側面側、７３  吐出マフラ、８０  レバー機構、８１  レバー、８２  レバー支持材、８３  支持ピン、８５  連結材、８６  連結材、８７  支持材溝部、８８  バネ、８９  連結材、９０  連結材、９１  穴、９２  凸部、９３  凹部、９４  凹部、９５  凸部、９９  圧縮機構、１００  冷媒圧縮機、１０２  第１熱交換器、１０３  第２熱交換器、１０４  膨張機構、１０５  四方弁、１１０  冷媒配管、２００  ヒートポンプ機器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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