(57)【要約】  本発明のロータリ圧縮機１００は、圧縮機構３、モータ２、吸入経路１４、連絡通路１６、制御機構３０として開閉弁３２を備えており、密閉容器１の内部及び作動室２５と区画された内部空間２８と、内部空間２８から作動室２５への冷媒の流れを阻止する第１の逆止弁３５ａと、密閉容器１の内部から内部空間２８への冷媒の流れを阻止する第２の逆止弁３５ｂが設けられ、開閉弁３２を開くと、作動室２５の容積の減少に伴って第１の逆止弁３５ａが開き、作動室２５の圧力は上昇せず、この時、ロータリ圧縮機１００は実質ゼロの吸入容積で運転され、開閉弁３２を閉じると、ロータリ圧縮機１００は通常の吸入容積で運転される。
2012169181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機構が、
シリンダと、
前記シリンダの内部に配置されたピストンと、
前記シャフトを回転自在に保持し、前記シリンダの上下両側を覆って、前記シリンダの内周面との間に作動室を形成するフレームと、
前記作動室を吸入室と圧縮−吐出室とに仕切るベーンと
を有し、
モータがシャフトを介して前記ピストンを動作させるロータリ圧縮機であって、
前記圧縮機構と前記モータを収納する密閉容器と
圧縮するべき作動流体を前記吸入室に導く吸入経路と、
前記フレームに設けられ、圧縮した作動流体を前記作動室から流出させる吐出口と、
前記密閉容器の内部及び前記作動室と区画された内部空間と、
前記内部空間と前記吸入経路との間の連絡通路と、
前記吐出口と前記内部空間との間の第１の通路と、
前記第１の通路を通る作動流体が、前記内部空間から前記吐出口へと戻ることを禁止する第１の逆止弁と、
前記内部空間と前記密閉容器の内部との間の第２の通路と、
前記第２の通路を通る作動流体が、前記密閉容器の内部から前記内部空間へと戻ることを禁止する第２の逆止弁と、
前記連絡通路に設けられ、前記内部空間の圧力を制御する制御機構と、
を備えたことを特徴とするロータリ圧縮機。
【請求項２】
前記制御機構として、開閉弁を用いたことを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項３】
前記制御機構として、三方弁と、圧縮された作動流体の圧力に等しい圧力を供給する高圧経路と、を含み、前記三方弁は、前記吸入経路及び前記高圧経路のいずれかを前記内部空間と接続することを特徴とする請求項１に記載のロータリ圧縮機。
【請求項４】
前記第１の逆止弁及び前記第２の逆止弁が、前記ピストンの端面方向に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項５】
前記第２の通路の断面積が、前記第１の通路の断面積よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項６】
前記第１の逆止弁及び前記第２の逆止弁が、リードバルブで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項７】
前記第２の逆止弁が、プランジャー及びプランジャー用ばねから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項８】
前記シリンダを第１シリンダ、前記ピストンを第１ピストン、前記ベーンを第１ベーン、前記作動室を第１作動室、前記圧縮機構を第１圧縮機構と定義したとき、
当該ロータリ圧縮機は、第２シリンダ、第２ピストン、第２ベーン及び第２作動室を有し、かつ前記第１圧縮機構と共通の前記モータによって前記第２ピストンが動かされる第２圧縮機構をさらに備え、
前記内部空間が、前記密閉容器の内部、前記第１作動室及び前記第２作動室を区画することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項９】
前記第１作動室は、前記第２作動室に対して鉛直下方向に位置することを特徴とする請求項８に記載のロータリ圧縮機。
【請求項１０】
前記モータを任意の回転数で駆動するインバータと、前記インバータを制御する制御部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【請求項１１】
前記作動流体としての冷媒を、高密度冷媒、たとえばＲ４１０Ａ、二酸化炭素、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ或いはＲ１３４ａとしたことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のロータリ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機のモータは、通常、インバータとマイクロコンピュータとで制御されている。モータの回転数を下げれば、圧縮機が用いられた冷凍サイクル装置を定格よりも十分に低い能力で運転できる。特許文献１及び２は、インバータ制御とは異なる手法で、冷凍サイクル装置を低い能力で運転するための一つの技術を提供する。【０００３】
図８は、特許文献１に記載される圧縮機の一部断面構成図である。圧縮機６０１は、仕切りベーン６１５、仕切りベーン用ばね６１６、吐出口６１７、吐出管６１８、開口部６１９を有する。仕切りベーン６１５はシリンダ６０８内を低圧室と高圧室に仕切る。開口部６１９はシリンダ６０８の中間部に開口し、開口部６１９に設けられた開閉機構６２０と連通している。開閉機構６２０は、プランジャー６２１とプランジャー用ばね６２２とからなる。プランジャー６２１に高圧導入管６２３から高圧ガスが導入されない状態では、開口部６１９と吸入口６１２が、バイパス路６２４で連結される。
圧縮機６０１には、吐出管６１８を介して四方弁６２５、さらに、利用側熱交換器６２６、減圧器６２７、熱源側熱交換器６２８、アキュームレータ６１１、吸入管６２９が接続されている。また、吐出管６１８と四方弁６２５の中間と、高圧導入管６２３とが、電磁弁６３０を介して接続されている。ピストン６０７は矢印Ａの方向に回転している。【０００４】
電磁弁６３０を開放している場合は、高圧導入管６２３には高圧ガスが導かれているため、プランジャー６２１は、プランジャー用ばね６２２に打ち勝って、シリンダ６０８の開口部６１０を閉鎖する。この時吸入口６１７からシリンダ６０８内に吸入された冷媒の大部分が、吐出口６１７を通って吐出管６１８へと吐出される。【０００５】
一方、電磁弁６３０を閉鎖している場合は、圧縮機６０１内の差圧が減少し、プランジャー６２１がプランジャー用ばね６２２の復元力により図６に示す位置に戻される。その後、再び圧縮機１を運転すると、高圧導入管６２３には高圧ガスは導入されない。シリンダ６０８の中間部に設けられた開口部６１９は、バイパス路６２４により吸入口６１２と連通している。その結果、シリンダ６０８内の冷媒の一部は、圧縮途中、バイパス路６２４を経て吸入口６１２へ戻され、吐出管６１８より吐出される冷媒は、大幅に減少する。これにより、より低い能力での運転が可能となる。【０００６】
図９は、特許文献２に記載される圧縮機の縦断面図である。シリンダ７１０に第１吐出口７１４を形成し、その第１吐出口７１４に連通して圧縮ガスをケーシング７０１に吐出するように、メインベアリング７２０に第２吐出口７２３を形成し、圧縮された冷媒を吸入口７１２に戻せるように、メインベアリング７２０には、第１吐出口７１４と第２吐出口７２３との間にバイパスバルブ７８０を備えたバイパス孔７２２を形成している。【０００７】
バイパス孔７２２を閉鎖している場合は、吸入口７１２からシリンダ７１０内に吸入された冷媒の大部分が第１吐出口７１４及び第２吐出口７２３を通って、ケーシング７０１に吐出される。
一方、バイパスバルブ７８０に高圧を導入して、バイパス孔７２２を開放している場合は、吸入口７１２からシリンダ７１０内に吸入された冷媒は、第１吐出口７１４及びバイパス孔７２２を通って、吸入口７１２へ戻されるので、ケーシング７０１に冷媒は吐出されない。これにより、より低い能力での運転が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−９３２８５号公報
【特許文献２】特表２００８−５０９３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、冷凍サイクル装置の効率を高めるための一つの手法は、圧縮機の効率を上げることである。圧縮機の効率は、使用されたモータの効率に大きく依存する。多くのモータは、定格回転数（例えば６０Ｈｚ）の近傍の回転数で最も高い効率を発揮する。そのため、インバータ等を用いて低い回転数（例えば３０Ｈｚ）でモータを駆動したのでは、圧縮機の効率の向上は期待できない。また、冷凍サイクル装置を定格能力よりも低い能力（たとえば、定格能力の３０％以下）で運転する場合、ロータリ圧縮機の回転数の低下にともなって、トルク変動による振動が大きくなり、さらに低い回転数（例えば２０Ｈｚ以下）でロータリ圧縮機を運転できない。結果、ロータリ圧縮機は、運転と停止をくりかえす断続運転となり、冷凍サイクル装置の効率を大幅に低下させる。【００１０】
特許文献１においては、電磁弁６３０を開放している場合は、高圧導入管６２３には高圧ガスが導かれているため、プランジャー６２１は、プランジャー用ばね６２２に打ち勝って、シリンダ６０８の開口部６１９を閉鎖する。しかしながら、開口部６１９の体積がデッドボリュームとなり、圧縮機６０１の効率を低下させる。【００１１】
特許文献２においては、シリンダ７１０に第１吐出口７１４を形成しているために、吐出口のデッドボリュームを低減しようとすると、シリンダ７１０の強度が低下し、運転時の圧力や温度による変形に起因する、部品同士のカジリや異常摩耗が問題となる。また、シリンダ７１０の強度を向上させると、吐出口のデッドボリュームが大きくなり、圧縮機の効率を低下させる。また、第１吐出口７１４から圧縮室へと冷媒の逆流を防ぐ、第１吐出バルブを構成するために、シリンダ７１０の高さをある程度確保する必要があり、特に作動流体としての冷媒を、高密度冷媒、たとえばＲ４１０Ａ或いは二酸化炭素とした場合に、シャフトやベーンの負荷増大による機械損失の増加や、圧縮途中の漏れ損失の増加によって、圧縮機の効率を低下させる。【００１２】
こうした事情に鑑み、本発明は、冷凍サイクル装置の高い能力から低い能力にわたって、高い効率を発揮できるロータリ圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は、圧縮機構が、シリンダと、前記シリンダの内部に配置されたピストンと、前記シャフトを回転自在に保持し、前記シリンダの上下両側を覆って、前記シリンダの内周面との間に作動室を形成するフレームと、前記作動室を吸入室と圧縮−吐出室とに仕切るベーンとを有し、モータがシャフトを介して前記ピストンを動作させるロータリ圧縮機であって、前記圧縮機構と前記モータを収納する密閉容器と圧縮するべき作動流体を前記吸入室に導く吸入経路と、前記フレームに設けられ、圧縮した作動流体を前記作動室から流出させる吐出口と、前記密閉容器の内部及び前記作動室と区画された内部空間と、前記内部空間と前記吸入経路との間の連絡通路と、前記吐出口と前記内部空間との間の第１の通路と、前記第１の通路を通る作動流体が、前記内部空間から前記吐出口へと戻ることを禁止する第１の逆止弁と、前記内部空間と前記密閉容器の内部との間の第２の通路と、前記第２の通路を通る作動流体が、前記密閉容器の内部から前記内部空間へと戻ることを禁止する第２の逆止弁と、前記連絡通路に設けられ、前記内部空間の圧力を制御する制御機構と、を備えた、ロータリ圧縮機を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、連絡通路を使用して作動室から吸入経路へと作動流体を戻すことにより、相対的に小さい吸入容積でロータリ圧縮機を運転できる。他方、作動室から吸入経路へと作動流体が戻ることを禁止すれば、相対的に大きい吸入容積、つまり通常の吸入容積でロータリ圧縮機を運転できる。また、吸入容積の減少をモータの回転数の増加で補償するように制御機構及びインバータが制御する場合には、モータを低い回転数で駆動する代わりに、吸入容積を減らす。従って、冷凍サイクル装置の高い能力から低い能力にわたって、高い効率を発揮できるロータリ圧縮機を提供できる。
さらに、本発明によれば、シリンダへの開口部がないので、デッドボリュームによる圧縮機の効率低下を防ぐことができる。また、シリンダの強度を確保して、運転時の圧力や温度による変形に起因する、部品同士のカジリや異常摩耗を防ぐことができる。また、シリンダの高さを低くすることができるので、特に作動流体としての冷媒を、高密度冷媒、たとえばＲ４１０Ａ二酸化炭素、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ或いはＲ１３４ａとした場合に、シャフトやベーンの負荷増大による機械損失の増加や、圧縮途中の漏れ損失の増加を防ぐことができるので、高い効率を発揮できるロータリ圧縮機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図
【図２】第２実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図
【図３Ａ】制御部（開閉弁）及びインバータの制御フローチャート
【図３Ｂ】制御部（開閉弁）及びインバータの別の制御フローチャート
【図４】ロータリ圧縮機の能力、圧縮機構の吸入容積、開閉弁の状態及びモータの回転数の関係を示すグラフ
【図５】ロータリ圧縮機の能力とロータリ圧縮機の効率との関係を示すグラフ
【図６】第３実施形態に係るロータリ圧縮機の縦断面図
【図７】本実施形態のロータリ圧縮機を用いた冷凍サイクル装置の構成図
【図８】従来の圧縮機の制御装置に用いられるロータリ圧縮機の一部断面構成図
【図９】従来の容量可変型ロータリ圧縮機及びその運転方法に用いられるロータリ圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
【００１６】
１  密閉容器
２  モータ
３  圧縮機構
４  シャフト
５  シリンダ
６  上フレーム
７  下フレーム
８  ピストン
９  ベーン
１２  アキュームレータ
１４  吸入経路
１６  連絡通路
２２  オイル溜まり
２５  作動室
２８  内部空間
２９  吐出口
３０  制御機構
３２  開閉弁
３４ａ  第１の通路
３４ｂ  第２の通路
３５ａ  第１の逆止弁
３５ｂ  第２の逆止弁
４０  圧縮機本体
４２  インバータ
４４  制御部
９０  三方弁
９２  高圧経路
１００，２００，３００  ロータリ圧縮機
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態のロータリ圧縮機１００は、圧縮機本体４０、アキュームレータ１２、吐出経路１１、吸入経路１４、連絡通路１６、制御機構３０、インバータ４２及び制御部４４を備えている。
【００１８】
圧縮機本体４０は、密閉容器１、モータ２、圧縮機構３及びシャフト４を備えている。圧縮機構３は、密閉容器１内の下方に配置されている。モータ２は、密閉容器１内において、圧縮機構３の上方に配置されている。シャフト４によって、圧縮機構３とモータ２とが連結されている。密閉容器１の上部には、モータ２に電力を供給するための端子２１が設けられている。密閉容器１の底部には、潤滑油を保持するためのオイル溜り２２が形成されている。圧縮機本体４０は、いわゆる密閉型圧縮機の構造を有する。
【００１９】
吐出経路１１、吸入経路１４及び連絡通路１６は、それぞれ、冷媒管で構成されている。
吐出経路１１は、密閉容器１の上部を貫通しているとともに、密閉容器１の内部で開口している。吐出経路１１は、圧縮された作動流体（典型的には冷媒）を圧縮機本体４０の外部に導く。吸入経路１４は、圧縮機構３に接続された一端と、アキュームレータ１２に接続された他端とを有し、密閉容器１の胴部を貫通している。
吸入経路１４は、圧縮するべき冷媒をアキュームレータ１２から圧縮機構３の作動室２５に導く。連絡通路１６は、吸入経路１４とは異なる位置で圧縮機構３に接続された一端と、アキュームレータ１２に接続された他端とを有し、密閉容器１の胴部を貫通している。
連絡通路１６は、圧縮機構３の作動室２５に一旦吸入された冷媒を圧縮前に吸入経路１４へと戻す。
【００２０】
圧縮機構３は、容積式の流体機構であり、モータ２によって駆動され、冷媒を圧縮する。図１に示すように、圧縮機構３は、シリンダ５、ピストン８、ベーン９、バネ１０、上フレーム６及び下フレーム７で構成されている。シリンダ５の内部には、シャフト４の偏心部４ａに嵌め合わされたピストン８が配置されている。ピストン８の外周面とシリンダ５の内周面との間に作動室２５が形成される。シリンダ５には、ベーン溝（図示せず）が形成されている。ベーン溝には、ピストン８の外周面に接する先端を有するベーン９が収納されている。バネ１０は、ベーン溝に配置されている。そして、ベーン９をピストン８に向かって押す。
【００２１】
上フレーム６及び下フレーム７は、シリンダ５を挟み込んで覆うようにシリンダ５の上側及び下側にそれぞれ設けられている。シリンダ５とピストン８との間の作動室２５はベーン９によって仕切られ、これにより、作動室２５（吸入室）及び作動室２５（圧縮−吐出室）が形成されている。圧縮するべき冷媒は、吸入経路１４を通じて作動室２５（吸入室）に導かれる。圧縮された冷媒が作動室２５（圧縮−吐出室）から上フレーム６に形成された吐出口２９から流出する。また、上フレーム６の作動室２５とは反対側に、密閉容器１の内部及び作動室２５と区画された内部空間２８が設けられ、吐出口２９と内部空間２８の間に第１の通路３４ａが形成され、内部空間２８と吐出口２９が連通している。また、第１の通路３４ａには、第１の逆止弁３５ａが設けられていて、内部空間２８から作動室２５への冷媒の流れを阻止している。また、内部空間２８と密閉容器１の内部との間に第２の通路３４ｂが形成され、内部空間２８と密閉容器１の内部が連通している。また、第２の通路３４ｂには、第２の逆止弁３５ｂが設けられていて、密閉容器１の内部から内部空間２８への冷媒の流れを阻止している。
なお、ベーン９は、ピストン８に一体化されていてもよい。すなわち、ピストン８及びベーン９をスイングピストンで構成しても、ベーン９とピストン８をジョイントさせてもよい。
【００２２】
モータ２は、ステータ１７及びロータ１８で構成されている。ステータ１７は、密閉容器１の内周面に固定されている。ロータ１８は、シャフト４に固定されており、かつシャフト４とともに回転する。モータ２により、シリンダ５の内部でピストン８が動かされる。モータ２として、ＩＰＭＳＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ）及びＳＰＭＳＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｍｏｔｏｒ）等の回転数を変更可能なモータを使用できる。
制御部４４は、インバータ４２を制御してモータ２の回転数、すなわち、ロータリ圧縮機１００の回転数を調節する。制御部４４として、Ａ／Ｄ変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置等を含むＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を使用できる。
【００２３】
アキュームレータ１２は、蓄積容器１２ａ及び導入管１２ｂで構成されている。蓄積容器１２ａは、液冷媒及びガス冷媒を保持できる内部空間を有する。導入管１２ｂは、蓄積容器１２ａの上部を貫通しており、かつ蓄積容器１２ａの内部空間に向かって開口している。吸入経路１４の他端及び連絡通路１６の他端は、アキュームレータ１２にそれぞれ接続されている。吸入経路１４の他端及び連絡通路１６の他端は、蓄積容器１２ａの底部を貫通し、蓄積容器１２ａの底部から上方に延び、一定の高さで蓄積容器１２ａの内部空間で開口している。すなわち、アキュームレータ１２の内部空間を介して、連絡通路１６が吸入経路１４に接続されている。なお、導入管１２ｂから吸入経路１４に液冷媒が直接流れることを確実に防ぐために、バッフル等の他の部材を蓄積容器１２ａの内部に設けてもよい。また、連絡通路１６を吸入経路１４或いは導入管１２ｂと直接接続してもよい。
【００２４】
制御機構３０は、圧縮機本体４０の外部において、連絡通路１６に設けられている。本実施形態では、制御機構３０が開閉弁３２で構成されている。また、連絡通路１６の圧縮機構３に接続された一端は、内部空間２８と連通している。制御機構３０は、ロータリ圧縮機１００の吸入容積を変更する。
開閉弁３２を開く場合、作動室２５の容積の減少に伴って第１の逆止弁３５ａが開き、冷媒が作動室２５の外に吐出される。吐出された冷媒は、連絡通路１６を通って吸入経路１４へと戻される。そのため、作動室２５の圧力は上昇しない。この時、冷媒は内部空間２８から密閉容器１の内部に吐出されることはないので、ロータリ圧縮機１００は実質ゼロの吸入容積で運転される。
開閉弁３２を閉じる場合、冷媒は、連絡通路１６を通って作動室２５から吸入経路１４へと戻ることができない。そのため、吸入行程が終了したら直ちに圧縮行程が始まる。このとき、第１の逆止弁３５ａによって、内部空間２８から作動室２５への冷媒の逆流が防止されるため、内部空間２８の圧力は上昇する。さらに、内部空間２８の圧力が密閉容器１の内部の圧力よりも上昇したとき、第２の逆止弁３５ｂが開いて、冷媒が密閉容器１の内部に吐出される。このとき、ロータリ圧縮機１００は通常の吸入容積で運転される。
【００２５】
本実施形態のロータリ圧縮機１００はインバータ４２を制御してモータ２の回転数、すなわち、ロータリ圧縮機１００の回転数を調節する。しかしながら、冷凍サイクル装置を定格能力よりも低い能力（たとえば、定格能力の３０％以下）で運転する場合、ロータリ圧縮機１００の回転数の低下にともなって、トルク変動による振動が大きくなり、さらに低い回転数（例えば２０Ｈｚ以下）でロータリ圧縮機１００を運転できない。結果、ロータリ圧縮機１００は、運転と停止をくりかえす断続運転となり、冷凍サイクル装置の効率を大幅に低下させていた。
【００２６】
ここで、シリンダ５で圧縮された冷媒の一部をシリンダ５の外部にバイパスして作動室２５の吸入容積を変化させる、いわゆる「吸入容積切り替えによる能力可変技術」（以下、吸入容積切り替え技術という）が広く知られている。本実施形態のロータリ圧縮機１００は、このような吸入容積切り替えとして、開閉弁３２を開くことによって、実質ゼロの吸入容積で運転する場合と、開閉弁３２を閉じることによって、通常の吸入容積で運転する場合を組み合わせて能力を制御する、いわゆるデジタル圧縮機技術を実現することができる。
【００２７】
本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、開閉弁３２を開閉する。例えば、開閉弁３２を５秒間開けて、５秒間閉めることによって、合計１０秒間の運転による能力は５０％にすることができる。結果、冷凍サイクル装置を定格能力よりも低い能力で運転する場合でも、ロータリ圧縮機１００を連続的に運転することができるので、冷凍サイクル装置を高い効率で運転することができる。
【００２８】
また、本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、開閉弁３２を閉じることによって、通常の吸入容積で運転する場合、シリンダ５への開口部がないので、デッドボリュームによる圧縮機の効率低下を防ぐことができる。すなわち、通常のロータリ圧縮機１００においては、シリンダ５とピストン８との間の作動室２５はベーン９によって仕切られ、これにより、作動室２５（吸入室）及び作動室２５（圧縮−吐出室）が形成されている。圧縮するべき冷媒は、吸入経路１４を通じて作動室２５（吸入室）に導かれる。ここで、シリンダ５に開口部が存在すると、開口部が作動室２５（圧縮−吐出室）と連通しているときは、作動室２５内の冷媒が開口部内に保持されるが、開口部が作動室２５（吸入室）と連通したときには、開口部内の冷媒は、作動室２５（吸入室）の冷媒よりも圧力が高いために、開口部内の冷媒が作動室２５（吸入室）へと逆流する。このとき、作動室２５（吸入室）の冷媒が減少して、体積効率を低下させる。また開口部内の冷媒は密閉容器１の内部に吐出されることはないので、その分の圧縮動力は損失となって、圧縮機の入力を増大させる。この一連の損失を、デッドボリュームによる圧縮機の効率低下、と呼ぶ。
【００２９】
また、本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、開閉弁３２を閉じることによって、通常の吸入容積で運転する場合、圧縮した作動流体を作動室２５から流出させる吐出口２９を上フレーム６に形成している。この構成によれば、シリンダ５の強度を確保することができるので、運転時の圧力や温度による変形に起因する、部品同士のカジリや異常摩耗を防ぐことができる。また、シリンダ５の高さについて、逆止弁の構成による制約を受けない。結果、作動流体としての冷媒が、高密度冷媒、たとえばＲ４１０Ａや二酸化炭素を用いた場合に、シリンダ５の高さを低く抑えることができるので、シャフト４やベーン９の負荷増大による機械損失の増加や、シリンダ５の内周とピストン８の外周に形成される隙間を小さくすることができるので、圧縮途中の漏れ損失の増加を防ぐことができる。結果、高い効率を発揮できるロータリ圧縮機１００を提供できる。
【００３０】
また、本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、開閉弁３２を閉じることによって、通常の吸入容積で運転する場合、第１の逆止弁３５ａ及び第２の逆止弁３５ｂが端面方向に構成されている。この構成によれば、吐出口２９から流出した冷媒は、内部空間２９及び密閉容器１の内部へと、スムーズに流れることができるので、作動室２５から冷媒が吐出される工程での損失を抑えて、高い効率を発揮できるロータリ圧縮機１００を提供できる。
【００３１】
また、本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、開閉弁３２を閉じることによって、通常の吸入容積で運転する場合、第２の通路３４ｂの断面積を、第１の通路３４ａの断面積よりも大きくなるように構成されている。この構成によれば、第１の通路３４ａはシリンダ５に開口しているために、第１の通路３４ａの断面積を大きくすると、デッドボリュームによる圧縮機の効率低下を招く。一方、第１の通路３４ａの断面積を小さくすると、作動室２５から吐出口２９を通って流出する冷媒の抵抗により、作動室２５内の圧力が吐出圧力よりも上昇することによる圧縮動力の増加を招く。よって、第１の通路３４ａの断面積は、ロータリ圧縮機１００の効率が最大になるように決める必要がある。しかし、第２の通路３４ｂは、内部空間２９と密閉容器１の内部との間に設けられているために、デッドボリュームによる圧縮機の効率低下は発生しない。つまり、第２の通路３４ｂを通って流出する冷媒の抵抗によって、内部空間２９の圧力上昇を抑えることで、ロータリ圧縮機の１００の性能が向上する。結果、第２の通路３４ｂの断面積を、第１の通路３４ａの断面積よりも大きくすることによって、高い効率を発揮できるロータリ圧縮機１００を提供できる。
【００３２】
なお、第１の逆止弁３５ａ及び第２の逆止弁３５ｂについては、リード部３６ａ、３６ｂ及びバルブストップ部３７ａ、及び３７ｂで構成されるリードバルブによって構成することができる。他の形態の逆止弁としては、弁体、ガイド及びバネで構成されているフリーバルブがある（図示せず）。更に他の形態の逆止弁としては、プランジャーと、プランジャー用ばねで構成することができる（図示せず）。プランジャー、及びプランジャー用ばねを用いると常時開放することができるため、逆止弁で発生する圧力損失を低減することができる。ここで、フリーバルブは、リードバルブと比べて作動流体通過時の圧力損失を小さくできる特徴がある。しかしながら、本実施形態のロータリ圧縮機１００において、開閉弁３２を開いている状態から閉じた場合に、内部空間２９の圧力が高まって弁体が通路を閉じるまで、弁体がガイドと衝突して騒音が発生するという問題がある。そのため、本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、リードバルブを使用することが望ましい。
【００３３】
次に、吸入容積切り替えによる能力可変技術と、モータ２を任意の回転数で駆動するインバータ４２と、の関係について説明する。
【００３４】
まず、冷凍サイクル装置の能力を７０％で運転する場合を例に説明する。
シリンダ５で圧縮された冷媒の一部をシリンダ５の外部にバイパスして作動室２５の吸入容積を変化させる、いわゆる「吸入容積切り替えによる能力可変技術」を用いる。その場合、本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、開閉弁３２を開閉する。例えば、開閉弁３２を３秒間開けて、７秒間閉めることによって、合計１０秒間の運転による能力は７０％にすることができる。
このように、開閉弁３２の開閉動作を繰り返し、開閉動作における開時間と閉時間との割合を変更することで冷凍サイクル装置の能力を変更することができる。すなわち、開閉弁３２の開閉動作の繰り返しにおいて、開時間の割合を多くすることで、冷凍サイクル装置の能力を低下させることができる。
【００３５】
前述のように、吸入容積切り替えによる能力可変技術を用いて能力を制御した場合は、開閉弁３２を開けることによって、ロータリ圧縮機１００を実質ゼロの吸入容積で運転する時間を３０％に設定する必要がある。このとき、ロータリ圧縮機１００は回転を続けるために、冷媒を圧縮する動力はゼロになっても、圧縮機構３を駆動するために生じる機械損失は発生する。
一方、インバータ４２によって、任意の回転数でモータ２を駆動する場合、定格回転数（例えば６０Ｈｚ）に対して、モータ２の回転数を７０％（例えば４２Ｈｚ）で運転することによって、能力を７０％にすることができる。多くのモータ２は、定格回転数（例えば６０Ｈｚ）の近傍の回転数で最も高い効率を発揮するように設計されているが、７０％程度の回転数（例えば４２Ｈｚ）で運転した場合であれば高い効率を維持できる。結果、モータ２を任意の回転数で駆動するインバータ４２を用いた方が、冷凍サイクル装置を高い効率で運転することができる。
【００３６】
次に、冷凍サイクル装置の能力を５０％で運転する場合を例に説明する。
いわゆる「吸入容積切り替えによる能力可変技術」を用いた場合、本実施形態のロータリ圧縮機１００においては、開閉弁３２を開閉する。例えば、開閉弁３２を５秒間開けて、５秒間閉めることによって、合計１０秒間の運転による能力は５０％にすることができる。
一方、インバータ４２によって、任意の回転数でモータ２を駆動する場合、定格回転数（例えば６０Ｈｚ）に対して、モータ２の回転数を５０％（例えば３０Ｈｚ）で運転することによって、能力を５０％にすることができる。しなしながら、多くのモータ２は、定格回転数（例えば６０Ｈｚ）の近傍の回転数で最も高い効率を発揮するように設計されているが、５０％程度の回転数（例えば３０Ｈｚ）で運転した場合は、効率は大きく低下する。結果、吸入容積切り替えによる能力可変技術を用いた方が、冷凍サイクル装置を高い効率で運転することができる。
よって、吸入容積切り替えによる能力可変技術と、モータ２を任意の回転数で駆動するインバータ４２と、の関係については、冷凍サイクル装置を高い効率で運転できる方を選択することで、冷凍サイクル装置をより高い効率で運転することができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、吸入容積切り替えによる能力可変技術と、モータ２を任意の回転数で駆動するインバータ４２とを使い分けた。冷凍サイクル装置の能力を７０％で運転する場合は、吸入容積切り替えによる能力可変技術を、冷凍サイクル装置の能力を５０％で運転する場合は、モータ２を任意の回転数で駆動するインバータ４２を選択したが、この本実施形態に限ることはない。上記のどちらを用いて冷凍サイクルの能力を制御するかについては、冷凍サイクル装置を高い効率で運転できる方を選択することが望ましい。
【００３８】
（第２実施形態）
図２に示すように、本実施形態のロータリ圧縮機２００は、第１実施形態で説明した圧縮機構３に加えて、第２圧縮機構３３を備えている。以下、第１実施形態で説明した圧縮機構３の要素に「第１」を付して標記する。例えば、シリンダ５を第１シリンダ５、ピストン８を第１ピストン８、ベーン９を第１ベーン９、作動室２５を第１作動室２５、圧縮機構３を第１圧縮機構３と標記する。
【００３９】
第２圧縮機構３３は、第２シリンダ５５、第２ピストン５８、第２ベーン５９及び第２バネ６０で構成されている。第２シリンダ５５は、第１シリンダ５に対して同心状に配置されている。第２シリンダ５５の内部には、シャフト４の第２偏心部４ｂに嵌め合わされた第２ピストン５８が配置されている。第２ピストン５８の外周面と第２シリンダ５５の内周面との間に第２作動室７５が形成される。第２シリンダ５５には、第２ベーン溝（図示せず）が形成されている。第２ベーン溝には、第２ピストン５８の外周面に接する先端を有する第２ベーン５９が収納されている。第２バネ６０は、第２ベーン溝に配置されている。そして、第２バネ６０は、第２ベーン５９を第２ピストン５８に向かって押す。第２シリンダ５５と第２ピストン５８との間の第２作動室７５は第２ベーン５９によって仕切られ、これにより、第２作動室７５（第２吸入室）及び第２作動室７５（第２圧縮−吐出室）が形成されている。圧縮するべき冷媒は、第２吸入経路１５を通じて第２作動室７５（第２吸入室）に導かれる。上フレーム６に第２吐出口７９が形成されている。それにより、圧縮された冷媒が第２作動室７５（第２圧縮−吐出室）から密閉容器１の内部に導かれる第２吐出口７９には、吐出弁３５ｃが設けられている。それにより、密閉容器１の内部から第２作動室７５へと冷媒が逆流しない
【００４０】
第１圧縮機構３は、圧縮するべき冷媒は、第１吸入経路１４を通じて第１作動室２５（吸入室）に導かれる。圧縮された冷媒が第１作動室２５（圧縮−吐出室）から下フレーム７に形成された第１吐出口２９から流出する。また、下フレーム７の第１作動室２５とは反対側に、密閉容器１の内部及び第１作動室２５及び第２作動室７５と区画された内部空間２８が設けられ、第１吐出口２９と内部空間２８の間に第１の通路３４ａが形成され、内部空間２８と第１吐出口２９が連通している。また、第１の通路３４ａには、第１の逆止弁３５ａが設けられていて、内部空間２８から第１作動室２５への冷媒の流れを阻止している。また、内部空間２８と密閉容器１の内部との間に第２の通路３４ｂが形成され、内部空間２８と密閉容器１の内部が連通している。また、第２の通路３４ｂには、第２の逆止弁３５ｂが設けられていて、密閉容器１の内部から内部空間２８への冷媒の流れを阻止している。
ここで、第１作動室２５を第２作動室７５に対して鉛直下方向に位置させることが好ましい。これは、低能力運転する場合、第１作動室２５は吸入冷媒のみが通過するので、シリンダ温度が低くなるからである。また、温度成層の観点から温度の低いシリンダが下方にある方が、吐出冷媒から吸入冷媒への受熱を抑制することができるからである。
【００４１】
また、下フレーム７は、第１圧縮機構３で圧縮された冷媒を受け入れることができる空間を有するマフラ２３で覆われている。流路２６は、下フレーム７、第１シリンダ５、中板５３、第２シリンダ５５及び上フレーム６を貫通する。それにより、マフラ２３の空間から密閉容器１の内部へと冷媒が移動する。
第１偏心部４ａの突出方向は、第２偏心部４ｂの突出方向と１８０度ずれている。つまり、第１ピストン８の位相が第２ピストン５８の位相とシャフト４の回転角度で１８０度ずれている。
第１圧縮機構３に対して、第１吸入経路１４を通じて冷媒が供給される。第２圧縮機構３３に対して、第２吸入経路１５を通じて冷媒が供給される。冷媒は、第１圧縮機構３又は第２圧縮機構３３で圧縮され、密閉容器１の内部に吐出される。第１吸入経路１４及び第２吸入経路１５は、それぞれ、アキュームレータ１２に接続されている。なお、アキュームレータ１２の内部又は外部において、吸入経路１４及び１５の一方が他方から分岐していてもよい。
【００４２】
図２に示すように、第２圧縮機構３３に連絡通路１６は接続されていないので、第２圧縮機構３３の吸入容積は常に一定である。第１圧縮機構３の吸入容積のみを変更できるように、連絡通路１６が第１圧縮機構３にのみ接続されている。それにより、ロータリ圧縮機２００の生産コストを抑制できる。もちろん、第１圧縮機構３及び第２圧縮機構３３の各吸入容積を変更できるように、連絡通路１６が第１圧縮機構３及び第２圧縮機構３３のそれぞれに接続されていてもよい。
【００４３】
本実施形態では、第１圧縮機構３がモータ２から遠い側に配置され、第２圧縮機構３３がモータ２に近い側に配置されている。すなわち、シャフト４の軸方向に沿って、モータ２、第２圧縮機構３３及び第１圧縮機構３がこの順番で並んでいる。第２圧縮機構３３は、一定の吸入容積を有しているので、実質ゼロの吸入容積で運転できる第１圧縮機構３と比較して、大きいトルクを必要とする。従って、第２圧縮機構３３がモータ２から近い側に配置されていると、第１圧縮機３を実質ゼロの吸入容積で運転するときにシャフト４に加わる負荷が軽減され、これにより、上フレーム６及び下フレーム７等における機械損失を低減できる。また、実質ゼロの吸入容積で運転できる第１圧縮機構３が下側に配置されていると、圧縮された冷媒がマフラ２３を通じて密閉容器１の内部空間２８へと流れることによって発生する圧力損失を低減できる。ただし、第１圧縮機構３及び第２圧縮機構３３の位置関係は、上記の関係に限定されない。
【００４４】
なお、本実施形態では、第１圧縮機構３の通常の吸入容積と、第２圧縮機構３３の吸入容積を同じにしている。ここで、第１圧縮機構３を実質ゼロの吸入容積で運転する場合を低容積モード、第１圧縮機構３を通常の吸入容積で運転する場合を高容積モードとする。このとき、ロータリ圧縮機２００の高容積モードでの吸入容積をＶとすると、低容積モードでの吸入容積はＶ／２である。
【００４５】
次に、図３Ａを参照して、モータ２を任意の回転数で駆動するインバータ４２と、インバータ４２を制御する制御部４４による制御機構３０（開閉弁３２）及びインバータ４２の制御手順を説明する。
【００４６】
ステップ１において、要求された能力に応じてモータ２の回転数を調節する。具体的には、必要な冷媒流量が得られるようにモータ２の回転数を調節する。次に、ステップ２及びステップ６において、モータ２の回転数を下げたのか又は上げたのかを判断する。ステップ２で回転数を下げた処理を行っていると判断された場合には、ステップ３に進み、現在の回転数が３０Ｈｚ以下かどうかを判断する。現在の回転数が３０Ｈｚ以下であれば、ステップ４において、開閉弁３２が閉じているかどうかを判断する。開閉弁３２が閉じている場合、ステップ５において、開閉弁３２を開く処理と、モータ２の回転数を現在の回転数の２倍の回転数に上げる処理とを実行する。ステップ５における各処理の順序は特に限定されないが、開閉弁３２を開くのと概ね同時にモータ２の回転数を上げることができる。
【００４７】
他方、ステップ２で回転数を上げる処理を行っていると判断された場合には、ステップ７に進み、現在の回転数が７０Ｈｚ以上かどうかを判断する。現在の回転数が７０Ｈｚ以上であれば、ステップ８において、開閉弁３２が開いているかどうかを判断する。開閉弁３２が開いている場合、ステップ９において、開閉弁３２を閉じる処理と、モータ２の回転数を現在の回転数の１／２倍の回転数まで下げる処理とを実行する。ステップ９における各処理の順序は特に限定されないが、開閉弁３２を閉じるのと概ね同時にモータ２の回転数を下げることができる。
【００４８】
図３Ａのフローチャートに沿った制御を行うことにより、開閉弁３２の状態とモータ２の回転数との関係は、図４に示すように、ヒステリシスを持ったものとなる。このような制御によれば、圧縮機構３のハンチングを防止できる。
【００４９】
本実施の形態におけるロータリ圧縮機２００は、開閉弁３２を閉じた状態、すなわち、連絡通路１６を通じて作動室２５から吸入経路１４へと冷媒が戻ることを禁止した高容積モードでの圧縮機構３の吸入容積は「Ｖ」である。高容積モードで運転中にモータ２の回転数が高回転側から第１回転数（例えば３０Ｈｚ）以下に低下した場合に、制御部４４は、吸入容積を減らすための開閉弁３２に関する処理とモータ２の回転数を上げるためのインバータ４２に関する処理とを実行する。吸入容積を減らすための開閉弁３２に関する処理とは、開閉弁３２を開く処理である。モータ２の回転数を上げるためのインバータ４２に関する処理とは、モータ２の目標回転数を直近の回転数の２倍に設定する処理である。
【００５０】
また、制御部４４は、吸入容積の増加をモータ２の回転数の減少で補償するように開閉弁３２及びインバータ４２を制御する。開閉弁３２を開いた状態、すなわち、連絡通路１６を通じて作動室２５から吸入経路１４へと冷媒が戻ることを許容した低容積モードでの圧縮機構３の吸入容積は「Ｖ／２」である。低容積モードで運転中にモータ２の回転数が第２回転数（例えば７０Ｈｚ）以上に上昇した場合に、制御部４４は、吸入容積を増やすための開閉弁３２に関する処理とモータ２の回転数を下げるためのインバータ４２の処理とを実行する。吸入容積を増やすための開閉弁３２に関する処理とは、開閉弁３２を閉じる処理である。モータ２の回転数を下げるためのインバータ４２に関する処理とは、モータ２の目標回転数を直近の回転数の１／２倍に設定する処理である。
【００５１】
図４に示すように、開閉弁３２を閉じた状態でモータ２の回転数が３０Ｈｚまで低下すると、開閉弁３２を開き、モータ２の回転数を６０Ｈｚに上げる。開閉弁３２を開いた状態でモータ２の回転数が７０Ｈｚまで上昇すると、開閉弁３２を閉じ、モータ２の回転数を３５Ｈｚに下げる。開閉弁３２を開いてモータ２の回転数を上げたときのその回転数を第３回転数、開閉弁３２を閉じてモータ２の回転数を下げたときのその回転数を第４回転数とすると、（第１回転数）＜（第４回転数）、（第３回転数）＜（第２回転数）の関係が成立している。例えば、第１回転数を３０Ｈｚ以下の回転数に設定することで、ロータリ圧縮機２００をより幅広い能力で運転することが可能となる。第１回転数の下限は特に限定されないが、例えば２０Ｈｚである。
【００５２】
制御機構３０を制御して、第１圧縮機構３を実施ゼロの吸入容積で運転するとき、吸入容積の減少をモータ２の回転数の増加で補償するようにインバータ４２が制御される。これにより、冷凍サイクル装置を定格能力よりも低い能力で運転する場合にも、モータ２の回転数を極端に下げずに済む。すなわち、低い能力で運転する場合にも高い効率を発揮できる回転数でモータ２を駆動できる。従って、ロータリ圧縮機２００の効率も向上する。
【００５３】
具体的には、本実施の形態におけるロータリ圧縮機２００は、図５に実線で示すように、低い能力で運転する場合にも高い効率を発揮できる。図５において、ロータリ圧縮機２００の定格能力を「１００％」とする。ロータリ圧縮機２００の効率は、定格能力を基準とすると、発揮すべき能力の減少、すなわちモータ２の回転数の低下に伴って低下する。破線で示すように、モータ２を定格回転数の５０％の回転数以下で駆動したときに、効率の低下が顕著となる。本実施形態では、相対的に低い能力が必要なときには吸入容積Ｖ／２の低容積モードで運転を行う。これにより、モータ２をなるべく定格回転数に近い回転数で駆動することができる。従って、必要な能力が定格能力の５０％以下の領域においても、高い効率を発揮できるロータリ圧縮機２００を提供できる。
【００５４】
なお、吸入容積の減少によるロータリ圧縮機２００の能力の減少をモータ２の回転数の増加によるロータリ圧縮機２００の能力の増加で１００％補償することは必須ではない。例えば、開閉弁３２を開いて吸入容積を１／２に減らしたとき、モータ２の回転数を２倍に増やせば、モード切り替えによってロータリ圧縮機２００の能力が変化しない。しかし、モード切り替えが原因でロータリ圧縮機２００の能力が増減したとしても特に問題ない。
【００５５】
なお、変化させるべき吸入容積の比率に応じて、第１シリンダ５及び第２シリンダ５５の高さを異ならせて、第１圧縮機構３の通常の吸入容積と、第２圧縮機構３３の吸入容積を変化させてもよい。具体的には、第１圧縮機構３の吸入容積をＶ１、第２圧縮機構の吸入容積をＶ２とするとき、高容積モードでの吸入容積ＶＨはＶ１＋Ｖ２、低容積モードでの吸入容積ＶＬは、Ｖ２である。通常、高容積モードでの吸入容積ＶＨに対する低容積モードでの吸入容積ＶＬの比率（ＶＬ／ＶＨ）は、０．２から０．８の範囲であることが望ましい。
【００５６】
変化させるべき吸入容積の比率に応じて、第１シリンダ５及び第２シリンダ５５の高さを異ならせて、第１圧縮機構３の通常の吸入容積と、第２圧縮機構３３の吸入容積を変化させた場合、具体的には、第１圧縮機構３の吸入容積をＶ１、第２圧縮機構の吸入容積をＶ２とするとき、高容積モードでの吸入容積はＶ１＋Ｖ２、低容積モードでの吸入容積は、Ｖ２である場合を考える。このとき、高容積モードと低容積モードの切り替えを行ったとき、モータ２の回転数は、高容積モードでの吸入容積ＶＨに対する低容積モードでの吸入容積ＶＬの比率（ＶＬ／ＶＨ）に応じて調節されうる。高容積モードから低容積モードへと切り替わるとき、モータ２の回転数（目標回転数）は、モード切り替えの直前におけるモータ２の回転数を比率（ＶＬ／ＶＨ）で除した回転数に設定される。同様に、低容積モードから高容積モードへと切り替わるとき、モータ２の回転数は、モード切り替えの直前におけるモータ２の回転数に比率（ＶＬ／ＶＨ）を乗じた回転数に設定される。このようにすれば、高容積モードと低容積モードとの間の運転モードの切り替えをスムーズに行うことができる。
【００５７】
また、本実施形態では、制御機構３０が冷媒を減圧する能力を有していない。吸入された冷媒が圧縮−吐出室で実質的に圧縮されることなく、連絡通路１６を通じて第１吸入経路１４へと戻される。従って、圧力損失による効率の低下が極めて小さい。ただし、ロータリ圧縮機２００の効率に大きな影響を及ぼさない範囲であれば、制御機構３０が冷媒を減圧する能力を有していてもよい。
【００５８】
次に、開閉弁３２及びインバータ４２の別の制御手順について説明する。
高容積モードでモータ２の回転数を第１回転数（例えば３０Ｈｚ）まで下げたとしても冷媒の流量が過剰である場合に、制御部４４は、吸入容積を減らすための開閉弁３２に関する処理とモータ２の回転数を上げるためのインバータ４２に関する処理とを実行してもよい。つまり、制御部４４は、モータ２の回転数を実際に第１回転数まで下げる前にモード切り替えの要否を判断する。同様に、低容積モードでモータ２の回転数を第２回転数（例えば７０Ｈｚ）まで上げたとしても冷媒の流量が足りない場合に、制御部４４は、吸入容積を増やすための開閉弁３２に関する処理とモータ２の回転数を下げるためのインバータ４２に関する処理とを実行してもよい。つまり、制御部４４は、モータ２の回転数を実際に第２回転数まで上げる前にモード切り替えの要否を判断する。このような制御の例について、図３Ｂを参照して説明する。
【００５９】
図３Ｂに示すように、まず、ステップ１１でモータ２の必要な回転数を算出する。「必要な回転数」は、例えば、必要な冷媒流量を得るための回転数を意味する。次に、ステップ１２において、必要な回転数が第１回転数（例えば３０Ｈｚ）以下かどうかを判断する。必要な回転数が第１回転数以下である場合、ステップ１３において、開閉弁３２が閉じているかどうかを判断する。開閉弁３２が閉じている場合、ステップ１５において、開閉弁３２を開くとともに、モータ２の回転数を必要な冷媒流量を得ることができる回転数に調節する。開閉弁３２が開いている場合、ステップ１４でモータ２の回転数のみを調節する。
【００６０】
他方、必要な回転数が第１回転数よりも大きい場合、ステップ１６において、必要な回転数が第２回転数（例えば７０Ｈｚ）以上かどうかを判断する。必要な回転数が第２回転数以上である場合、ステップ１７において、開閉弁３２が開いているかどうかを判断する。開閉弁３２が開いている場合、ステップ１８において、開閉弁３２を閉じるとともに、モータ２の回転数を必要な冷媒流量を得ることができる回転数に調節する。開閉弁３２が閉じている場合、ステップ１９でモータ２の回転数のみを調節する。
【００６１】
図３Ａ又は図３Ｂを参照して説明した制御を行うことにより、ロータリ圧縮機１００は、図５に実線で示すように、低い能力が必要なとき（負荷が小さいとき）にも高い効率を発揮できる。図５において、ロータリ圧縮機１００の定格能力を「１００％」とする。ロータリ圧縮機１００の効率は、定格能力を基準とすると、発揮すべき能力の減少、すなわちモータ２の回転数の低下に伴って低下する。破線で示すように、モータ２を定格回転数の５０％の回転数以下で駆動したときに、効率の低下が顕著となる。本実施形態では、相対的に低い能力が必要なときには吸入容積Ｖ／２の低容積モードで運転を行う。これにより、モータ２をなるべく定格回転数に近い回転数で駆動することができる。従って、必要な能力が定格能力の５０％以下の領域においても、ロータリ圧縮機１００は優れた効率を発揮できる。
【００６２】
（第３実施形態）
図６に示すように、本実施形態のロータリ圧縮機３００は、第１実施形態のロータリ圧縮機１００のものと異なる構造の制御機構３０を有している。その他の構成は、第１実施形態で説明した通りである。
【００６３】
ロータリ圧縮機３００は、制御機構３０として、連絡通路１６、三方弁９０、高圧経路９２を有している。連絡通路１６は、三方弁９０と内部空間２８を連通する上流部分１６ｈと、三方弁９０と吸入経路１４を連通する下流部分から構成されている。高圧経路９２は、三方弁９０に接続された一端と、オイル溜り２２に接続された他端とを有する。高圧経路９２は、圧縮された冷媒の圧力に等しい圧力を内部空間２８に供給するための経路である。本実施形態のロータリ圧縮機３００は、圧縮された冷媒で密閉容器１の内部が満たされる、いわゆる高圧シェル型の圧縮機である。オイル溜り２２には、圧縮された冷媒の圧力に略等しい圧力を有するオイルが保持されている。三方弁９０は、吸入経路１４と高圧経路９２とのいずれかを連絡通路１６の上流部分１６ｈに接続する。三方弁９０を制御することにより、高容積モードと低容積モードとのいずれかのモードでロータリ圧縮機３００を運転できる。
【００６４】
低容積モードでは、吸入経路１４が連絡通路１６の上流部分１６ｈに連通するように三方弁９０を制御する。この場合、作動室２５の容積の減少に伴って第１の逆止弁３５ａが開き、冷媒が作動室２５の外に吐出される。吐出された冷媒は、連絡通路１６を通って吸入経路１４へと戻される。そのため、作動室２５の圧力は上昇しない。この時、冷媒は内部空間２８から密閉容器１の内部に吐出されることはないので、ロータリ圧縮機３００は実質ゼロの吸入容積で運転される。
他方、高容積モードでは、高圧経路９２が連絡通路１６の上流部分１６ｈに連通するように三方弁９０を制御する。すると、連絡通路１６を通って作動室２５から吸入経路１４へと戻ることがないので、オイル溜り２２のオイルの圧力が内部空間２８に導入される。冷媒は、そのため、吸入行程が終了したら直ちに圧縮行程が始まる。このとき、圧縮された冷媒が第１の通路３４ａを通って、内部空間２８に吐出される。さらに、内部空間２８の圧力が密閉容器１の内部の圧力よりも上昇したとき、第２の逆止弁３５ｂが開いて、冷媒が密閉容器１の内部に吐出される。このとき、ロータリ圧縮機３００は通常の吸入容積で運転される。
【００６５】
本実施形態では、三方弁９０と高圧経路９２の間を、連絡通路１６と比較して相対的に断面積が小さいキャピラリーチューブ等で構成することが望ましい（図示せず）。圧縮された冷媒が第１の通路３４ａを通って、内部空間２８に吐出されるが、高圧経路９２の冷媒の通路抵抗が大きければ、第２の逆止弁３５ｂがスムーズに開いて、内部空間２８の冷媒が密閉容器１の内部に吐出される。
【００６６】
本実施形態において、高圧経路９２は、オイル溜り２２に接続された（開口した）一端を有する。内部空間２８に高圧を供給する目的を達成するためには、高圧経路９２の一端は、密閉容器１の内部のどの部分に接続されていてもよい。また、ロータリ圧縮機３００を冷凍サイクル装置に使用した場合には、高圧経路９２が冷媒回路の高圧部分（例えば、ロータリ圧縮機３００と放熱器との間の部分）に接続されていてもよい。ただし、本実施形態によれば、内部空間を閉じる場合に、オイルによるシール効果が得られる。このことは、冷媒の漏れによる効率の低下を防止する観点で好ましい。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、制御機構３０として三方弁９０を用いているが、四方弁を用いてもよい。具体的には、四方弁の３つの端を、高圧経路９２、内部空間２８へと連通している連絡通路１６の上流部分１６ｈ、吸入経路１４へと連通している連絡通路１６と接続し、残りの１つの端を常時閉塞させても、本実施の形態と同等の効果が得られる。
【００６８】
（応用実施形態）
図７に示すように、ロータリ圧縮機１００を使用して冷凍サイクル装置５００を構築できる。冷凍サイクル装置５００は、ロータリ圧縮機１００、放熱器５０２、膨張機構５０４及び蒸発器５０６を備えている。これらの機器は、冷媒管によって上記の順番で接続されて冷媒回路を形成する。放熱器５０２は、例えば空気−冷媒熱交換器で構成されており、ロータリ圧縮機１００で圧縮された冷媒を冷却する。膨張機構５０４は、例えば膨張弁で構成されており、放熱器５０２で冷却された冷媒を膨張させる。蒸発器５０６は、例えば空気−冷媒熱交換器で構成されており、膨張機構５０４で膨張した冷媒を加熱する。第１実施形態のロータリ圧縮機１００に代えて、第２及び第３実施形態のロータリ圧縮機２００，３００を使用してもよい。
【００６９】
本明細書で説明したいくつかの実施形態は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で相互に組み合わせることができる。例えば、第２実施形態で説明した開閉弁３０を第３実施形態で説明した三方弁９０と組み合わせても、第２実施形態で説明した効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、給湯機、温水暖房装置及び空気調和装置等に利用できる冷凍サイクル装置の圧縮機に有用である。本発明は、特に、幅広い能力が要求される空気調和装置の圧縮機に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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