(57)【要約】  一方のベーンの先端部をピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態と、一方のベーンの先端部をピストンの外周面から引き離した非圧縮運転状態とを切り替える切替え機構を備え、ヨークは、一方のベーンの先端部がピストンに着接したまま最も後方に移動する上死点にある時に一方のベーンの後端部が位置する上死点位置との距離が最短となる第１箇所と、一方のシリンダ室が非圧縮運転状態で一方のベーン後端部が吸着固定位置にある時に後端部との距離が最短となる第２箇所と、を有し、ヨーク上の第１箇所は第２箇所より前方側の異なる位置である。
2015163257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧の冷媒ガスを吸入し高圧に圧縮する２個のシリンダ室と、前記２個のシリンダ室を貫通する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動する電動機と、前記駆動軸の回転によって前記シリンダ室内を偏心回転するリング形状のピストンと、前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられ着接した状態で前記シリンダ室を低圧と高圧に仕切る各ベーンと、前記各ベーンが前記シリンダ室中心に向かう方向である前方と前記シリンダ室から遠ざかる方向である後方とに往復動自在に挿入された各ベーン溝と、前記各ベーンの背面部を収容し前記各ベーン溝を介して前記シリンダ室まで連通する各ベーン背室と、を備えたロータリ式圧縮機であって、
前記２個のシリンダ室のうち一方のシリンダ室を仕切る一方のベーンの前記背面部の後方に永久磁石と磁性材料のヨークとが配置され、前記一方のベーンには、前記先端部と前記背面部それぞれに働く圧力の差により第１力が前方に作用すると共に、前記永久磁石の磁力により第２力が後方に作用し、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態と、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定する非圧縮運転状態とを切り替える切替え機構を備え、
前記ヨークは、
前記一方のベーンの前記先端部が前記ピストンに着接したまま最も後方に移動した上死点位置で、前記一方のベーンの前記背面部との距離が近接する第１箇所と、
前記一方のベーンの前記背面部が吸着固定位置で、前記背面部との距離が最短となる第２箇所と、を有し、
前記ヨーク上の前記第１箇所の方が、前記第２箇所より前方側に位置するが、前記第１箇所でベーンに作用する前記第２力の方が、前記第２箇所でベーンに作用する前記第２力より小さいことを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項２】
前記切替え機構は、
前記第１力と前記第２力との合力が前記前方側に作用する場合は前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態として、
前記第１力と前記第２力との合力が前記後方側に作用する場合は前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定する非圧縮運転状態として切り替える機構であることを特徴とする請求項１に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項３】
前記一方のベーンの前記背面部が前記上死点位置から前記吸着固定位置まで移動する間のある区間では、前記第２力は後方に移動するほど大きくなるが、後方への移動距離に対して前記第２力が増加する割合である勾配は、前記上死点位置での前記勾配より小さくなることを特徴とする請求項１または２に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項４】
前記ヨークは、
前記永久磁石の前方側に配置され、前記一方のベーンの前記背面部が嵌合する凹部を有する磁性材料で、前記凹部の内側の底面を形成する平坦部と、前記平坦部の両端から前方側へ伸びる２箇所の腕部とから形成され、
前記一方のベーンの前記背面部を前記第２力により前記凹部の内側に磁気吸引することで前記一方のシリンダ室が非圧縮運転となることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項５】
前記上死点位置で、前記ヨークの前記腕部の前方側の前記第１箇所は、前記一方のベーンの前記背面部における角部の稜線と最も接近することを特徴とする請求項４に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項６】
前記一方のベーンの前記背面部は、
前記ヨークの前記凹部の内側の底面の表面上に配置した非磁性体材料のスペーサに接触した状態で、前記永久磁石に吸引されることで、前記吸着固定位置に保持されることを特徴とする請求項４又は５に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項７】
前記吸着固定位置は、
前記一方のベーンの前記背面部が前記ヨークと最短距離となる前記ヨーク上の前記第２箇所と接触した位置であり、
前記第２箇所は、前記ヨークの前記凹部の内側の底面に形成した、前記一方のベーンの前記背面部との接触部であることを特徴とする請求項６に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項８】
前記切替え機構は、前記一方のシリンダ室を非圧縮運転に切り替えたときに、
前記一方のベーンの前記背面部の一部分に前記一方のシリンダ室の吸入側の低圧を作用させる圧力調整機構を備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項９】
前記圧力調整機構は、前記一方のベーンに設けられた第１連通穴と、前記シリンダ室の吸入側に接続された第２連通穴とを前記一方のベーンを移動させることで連通させ、前記吸入側の低圧を前記一方のベーンの前記背面部に作用させることを特徴とする請求項８に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１０】
前記切替え機構は、
前記一方のシリンダ室を非圧縮運転に切り替えたときに、
前記一方のベーンの前記背面部の一部分に前記一方のシリンダ室の吸入側の低圧を作用させる圧力調整機構を備え、
前記圧力調整機構は、
前記一方のベーンに設けられた第１連通穴と、前記シリンダ室の吸入側に接続された第２連通穴とを前記一方のベーンを移動させることで連通させ、前記吸入側の低圧を前記一方のベーンの前記背面部に作用させ、
前記ヨークの前記凹部の内側の底面上に配置した非磁性体材料の前記スペーサは、
前方側に突出したシール部を形成し、前記一方のベーンの前記背面部と前記シール部で囲まれた空間に前記吸入側の低圧が導入することを特徴とする請求項６に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１１】
前記一方のベーンの前記背面部における角部の稜線は面取りされていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１２】
前記一方のベーンの前記背面部は曲面を形成し、前記曲面の稜線が前記吸着固定位置で、前記ヨークの前記第２箇所と最短距離となることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１３】
前記ヨークは、
前記一方のベーンの前記背面部が嵌合する部分を除く外面側を囲うように非磁性部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１４】
低圧の冷媒ガスを吸入し高圧に圧縮する２個のシリンダ室と、前記２個のシリンダ室を貫通する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動する電動機と、前記駆動軸の回転によって前記シリンダ室内を偏心回転するリング形状のピストンと、前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられ着接した状態で前記シリンダ室を低圧と高圧に仕切る各ベーンと、
前記各ベーンが前記シリンダ室中心に向かう方向である前方と前記シリンダ室から遠ざかる方向である後方とに往復動自在に挿入された各ベーン溝と、前記各ベーンの背面部を収容し前記各ベーン溝を介して前記シリンダ室まで連通する各ベーン背室と、を備えたロータリ式圧縮機であって、
前記２個のシリンダ室のうち一方のシリンダ室を仕切る一方のベーンの背面部の後方に永久磁石と磁性材料のヨークとが配置され、
前記一方のベーンの先端部を前記ピストンの外周面に押付ける圧縮運転状態と、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定位置に保持する非圧縮運転状態とを切り替える切替え機構を備え、
前記ヨークは、前記一方のシリンダ室が非圧縮運転状態で前記一方のベーン背面部が前記永久磁石に最も接近する前記吸着固定位置で前記一方のベーンと前記ヨークとが線接触することを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載されたロータリ式圧縮機を搭載したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数気筒の運転モードの切り替えにより能力変更が可能なロータリ式圧縮機と、このロータリ式圧縮機を搭載したヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止の観点から、１９９７年京都議定書に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た。二酸化炭素排出量の削減と省エネルギー化を図るため、空調冷熱分野では、従来の給湯暖房器に代わってヒートポンプ機器の普及促進と、ヒートポンプ機器の一層の高効率化が進められている。このような中で、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。【０００３】
空調機器の省エネ規制強化が促進されているが、特に、最新の新規格では、従来規格より実負荷に近い運転条件で省エネ性能を評価する特徴がある。日本国内の省エネ性能の表示は、従来は、定格条件で冷暖平均ＣＯＰでの効率評価表示であったが、２０１１年より中間条件を加えた冷暖４条件のＣＯＰから算出するＡＰＦ（通年エネルギー消費効率）表示に変更となった。さらに、欧州では２０１２年から、低負荷条件に加えた冷房４条件、暖房４条件より、それぞれ、冷房ＳＥＥＲ、暖房ＳＣＯＰを評価算出する新規格で省エネ性能を表示する方法が採用されている。【０００４】
ここで、低負荷条件とは、外気温と室内温度との温度差が小さくて、室内温度を一定に保つために必要な熱量が小さい条件である。蒸気圧縮機式冷凍サイクルの高圧（Ｐｄ）と低圧（Ｐｓ）との差異が小さい状態で、かつ、定常状態で必要な熱量も小さい状態（例えば、定格能力の２５％以下）である。運転開始時を除けば、定常運転時に必要な能力は定格条件の１０％から５０％程度であり、定格運転する時間よりも、低負荷条件から中間条件で運転する時間が長い。このため、通年の省エネ性能を実質的に評価するには、従来規格で評価対象外であった低負荷条件について、ＣＯＰを改善することが新たな課題となっている。【０００５】
また、近年空調機は、立ち上げ時間の短縮や、低外気温環境での高暖房能力化が要求されるようになってきており、一定以上の定格能力が必要になっている。その一方で、住宅の高気密高断熱化が進んできたことにより定常運転時に必要な能力は小さくなり、必要な運転能力範囲が広がっている。そのため、より広い運転範囲、回転数範囲で高効率を維持することが要求されるようになり、従来のインバータによる回転数制御のみでは、低速の低負荷能力で高効率に維持することは難しくなっている。【０００６】
そこで、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、特許文献１には、二気筒ロータリ式圧縮機において、低負荷時に一方の圧縮部を非圧縮状態として冷媒循環流量を半減する構成が開示されている。この構成では、電動機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できる。
その具体的な手段として、ブレード背室の一方に常時圧縮作用をなすシリンダ室で圧縮された高圧ガスの一部を導入してブレードの後端部（背面部）に高圧を付与し、ブレード先端部を偏心ローラ周壁に当接させる圧縮運転と、ブレード背室に低圧ガスを導いてブレード先端部を偏心ローラ周壁から離間させ永久磁石に保持させる非圧縮運転とに切り替える、圧力切換え手段を備えた二気筒ロータリ式圧縮機が開示されている。ここで、背面部とは、ベーンの先端側、側面側、上下面側を除く、背面側全体をさす。後端部は、背面部の最も後端の位置をさす。背面部が並行平面であれば後端部と同義であるが凹凸や曲面形状のある場合は異なる位置である。【０００７】
特許文献２には、二気筒ロータリ式圧縮機の一方のシリンダ内における圧縮状態を非圧縮状態に切り替える切替え機構を有し、この切替え機構の作動タイミングに合わせて運転周波数を一旦最低運転周波数に低下させるように制御する手段が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−５８４８２号公報
【特許文献２】特開平５−２５６２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１、及び、特許文献２に記載の二気筒ロータリ式圧縮機では、低負荷時に非圧縮運転のシリンダのブレード背室に低圧ガスを導くために、圧力切り替え弁やこの弁を制御する通電制御手段、切替え圧力を導く配管、これらの機構を圧縮機のシェルに取り付ける構成等を追加設置する必要があった。
このため、一般的な二気筒ロータリ式圧縮機に比べ大型化と製作コストの増加を招くという問題があった。【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、低負荷時でも十分な制御性を確保するため、複数気筒の駆動運転モードの切り替えを行う際に、ベーン背室の圧力を制御する電磁切替え弁等を用いずに、受動的に運転モードを適切に切替えることが可能なロータリ式圧縮機、およびこれを搭載したヒートポンプ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るロータリ式圧縮機は、低圧の冷媒ガスを吸入し高圧に圧縮する２個のシリンダ室と、前記２個のシリンダ室を貫通する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動する電動機と、前記駆動軸の回転によって前記シリンダ室内を偏心回転するリング形状のピストンと、前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられ着接した状態で前記シリンダ室を低圧と高圧に仕切る各ベーンと、前記各ベーンが前記シリンダ室中心に向かう方向である前方と前記シリンダ室から遠ざかる方向である後方とに往復動自在に挿入された各ベーン溝と、前記各ベーンの背面部を収容し前記各ベーン溝を介して前記シリンダ室まで連通する各ベーン背室と、を備えたロータリ式圧縮機であって、前記２個のシリンダ室のうち一方のシリンダ室を仕切る一方のベーンの前記背面部の後方に永久磁石と磁性材料のヨークとが配置され、前記一方のベーンには、前記先端部と前記背面部それぞれに働く圧力の差により第１力が前方に作用すると共に、前記永久磁石の磁力により第２力が後方に作用し、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態と、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定する非圧縮運転状態とを切り替える切替え機構を備え、前記ヨークは、前記一方のベーンの前記先端部が前記ピストンに着接したまま最も後方に移動した上死点位置で、前記一方のベーンの前記背面部との距離が近接する第１箇所と、前記一方のベーンの前記背面部が吸着固定位置で、前記背面部との距離が最短となる第２箇所と、を有し、前記ヨーク上の前記第１箇所の方が、前記第２箇所より前方側に位置するが、前記第１箇所でベーンに作用する前記第２力の方が、前記第２箇所でベーンに作用する前記第２力より小さいものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るロータリ式圧縮機によれば、低負荷時に受動的に運転モードを切替えることが可能な切替え機構により、ベーン背室の圧力を制御する電磁切替え弁等を用いずに、複数のシリンダ室の運転モードを切替えて能力範囲を拡大した運転制御が可能となる。このため、非圧縮運転のシリンダのブレード背室に低圧ガスを導くための圧力切り替え弁やこの弁を制御する通電制御手段、これらの機構を圧縮機のシェルに取り付ける構成等を追加設置する必要がなくなり、圧縮機の小型化と低コスト化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１の構造を示す概略縦断面図である。
【図２】実施の形態１に係る第２圧縮部２０の圧縮運転状態（第２ロータ２３が軸回転角０ｄｅｇの状態）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
【図３】実施の形態１に係る第２圧縮部２０の非圧縮運転状態（単独運転モード）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
【図４】実施の形態１に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（軸回転角０度）を示す縦断面図である。
【図５】実施の形態１に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（軸回転角０度）を示す横断面図である。
【図６】実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａがロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す縦断面図である。
【図７】実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａがロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す横断面図である。
【図８】実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す縦断面図である。
【図９】実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す横断面図である。
【図１０】実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１の圧縮運転の過程で第２ロータ２３の軸回転角に対する第２ベーン２４に作動する力（差圧の押付け力Ｆｐ、および吸引磁力Ｆｍ）を示した図である。
【図１１】実施の形態１に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。
【図１２】実施の形態１に係るヒートポンプ装置２００の基本構成を示す図である。
【図１３】実施の形態２に係るロータリ式圧縮機１の構造を示す概略縦断面図である。
【図１４】実施の形態２に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す縦断面図である。
【図１５】実施の形態２に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す横断面図である。
【図１６】実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す縦断面図である。
【図１７】実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す横断面図である。
【図１８】実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す縦断面図である。
【図１９】実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す横断面図である。
【図２０】実施の形態２に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。
【図２１】実施の形態３に係る第２圧縮部２０の非圧縮運転状態（単独運転モード）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
【図２２】実施の形態３に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す縦断面図である。
【図２３】実施の形態３に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す横断面図である。
【図２４】実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す縦断面図である。
【図２５】実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す横断面図である。
【図２６】実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン後端部２４ｂが吸着固定した状態を示す縦断面図である。
【図２７】実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン後端部２４ｂが吸着固定した状態を示す横断面図である。
【図２８】実施の形態３に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。
【図２９】実施の形態４に係る第２圧縮部２０の非圧縮運転状態（単独運転モード）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
【図３０】実施の形態４に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。
【図３１】実施の形態４に係る平面形状の第２ベーン背面部２４ｃがヨーク平坦部３３ｂに吸着固定した状態を示す横断面図である。
【図３２】実施の形態４に係る平面形状の第２ベーン背面部２４ｃが上死点（第２ロータ２３が軸回転角０度）位相でヨーク両腕部３３ａと接近した状態を示す横断面図である。
【図３３】実施の形態４に係る角部を丸く面取りした第２ベーン背面部２４ｃがヨーク平坦部３３ｂに吸着固定した状態を示す横断面図である。
【図３４】実施の形態４に係る角部を丸く面取りした第２ベーン背面部２４ｃが上死点（第２ロータ２３が軸回転角０度）位相でヨーク両腕部３３ａと接近した状態を示す横断面図である。
【図３５】実施の形態１に係る円弧形状の第２ベーン背面部２４ｃの後端部２４ｂがヨーク平坦部３３ｂに吸着固定した状態を示す横断面図である。
【図３６】実施の形態４に係る円弧形状の第２ベーン背面部２４ｃが上死点（第２ロータ２３が軸回転角０度）位相でヨーク両腕部３３ａと接近した状態を示す横断面図である。
【図３７】実施の形態４に係る圧縮機を用いて、休筒運転からツイン運転への切替わる差圧を計測した結果を示す図である。
【図３８】図３７で計測した休筒運転からツイン運転への切替わる差圧のばらつき偏差を、接触面積の異なる第２ベーン背面部２４ｃの形状によって比較した結果を示す図である。
【図３９】実施の形態４に係る圧縮機を用いて、ツイン運転から休筒運転への切替わる差圧を計測した結果を示す。
【図４０】図３９で計測したツイン運転から休筒運転への切替わる差圧のばらつき偏差を、接触面積の異なる第２ベーン背面部２４ｃの形状で比較した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面に基づいて、本発明に係るロータリ式圧縮機１、およびヒートポンプ装置２００の一例について説明する。以下では、まず、ヒートポンプ装置２００に備えられたロータリ式圧縮機１について説明する。なお、以下に示す図面では、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。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１の構造を示す概略縦断面図である。
図２は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０の圧縮運転状態（第２ロータ２３が軸回転角０ｄｅｇの状態）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
図３は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０の非圧縮運転状態（単独運転モード）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
図４は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（軸回転角０度）を示す縦断面図である。
図５は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（軸回転角０度）を示す横断面図である。
図６は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す縦断面図である。
図７は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す横断面図である。
図８は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す縦断面図である。
図９は、実施の形態１に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す横断面図である。
【００１６】
［ロータリ式圧縮機１の基本構成と基本動作］
実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１は、例えば空調機や給湯機等のヒートポンプ装置２００（図１２を参照）の主要構成要素の一つとして利用され、ガス冷媒を圧縮し高温高圧状態にして蒸気圧縮式冷凍サイクル内に冷媒を循環させる役割をするものである。
【００１７】
図１に示すようにロータリ式圧縮機１は、密閉シェル３の内部空間７に、第１圧縮部１０及び第２圧縮部２０で構成された圧縮機構９９を備え、これら第１圧縮部１０及び第２圧縮部２０は駆動軸５を介して電動機８で駆動される。
【００１８】
密閉シェル３は、上端部及び下端部が閉塞された例えば円筒形状の密閉容器である。密閉シェル３の底部には、圧縮機構９９を潤滑する潤滑油が貯蔵される潤滑油貯蔵部３ａが設けられている。また、密閉シェル３の上部には、外部冷媒回路に導かれる圧縮機吐出管２が設けられている。
【００１９】
電動機８は、インバータ制御等によって例えば回転周波数が可変であり、回転子８ａと固定子８ｂとを備えている。固定子８ｂは、略円筒形状に形成されており、外周部が密閉シェル３に例えば焼き嵌め等により固定されている。この固定子８ｂには、外部電源から電力供給されるコイルが巻回されている。回転子８ａは、略円筒形状をしており、固定子８ｂの内周面と所定の間隔を介して、固定子８ｂの内周部に配置されている。この回転子８ａには駆動軸５が固定されており、電動機８と圧縮機構９９とは、駆動軸５を介して接続された構成となっている。つまり、電動機８が回転することにより、圧縮機構９９には駆動軸５を介して回転動力が伝達されることとなる。
【００２０】
駆動軸５は、該駆動軸５の上部を構成する長軸部５ａと、該駆動軸の下部を構成する短軸部５ｂと、これら長軸部５ａと短軸部５ｂとの間に形成された偏心ピン軸部５ｃ，５ｄと、中間軸部５ｅと、で構成されている。ここで、偏心ピン軸部５ｃは、その中心軸が長軸部５ａ及び短軸部５ｂの回転中心軸から所定距離だけ偏心した円筒形状をしており、後述する第１圧縮部１０の第１シリンダ室１２内に配置される。また、偏心ピン軸部５ｄは、その中心軸が長軸部５ａ及び短軸部５ｂの回転中心軸から所定距離だけ偏心した円筒形状をしており、後述する第２圧縮部２０の第２シリンダ室２２内に配置されるものである。
【００２１】
また、偏心ピン軸部５ｃと偏心ピン軸部５ｄとは、位相が１８０度ずれて設けられている。これら偏心ピン軸部５ｃと偏心ピン軸部５ｄは、中間軸部５ｅによって接続されている。なお、中間軸部５ｅは、後述する中間仕切板４の貫通孔内に配置される。このように構成された駆動軸５は、長軸部５ａが第１支持部材６０の軸受部６０ａで回転自在に支持され、短軸部５ｂが第２支持部材７０の軸受部７０ａで回転自在に支持されている。
つまり、駆動軸５が回転した際に、第１シリンダ室１２及び第２シリンダ室２２内において、偏心ピン軸部５ｃ，５ｄが偏心回転運動する構成となっている。
【００２２】
第１圧縮部１０、第２圧縮部２０は、それぞれ、シリンダ１１、２１、第１ロータ１３、２３（本発明のピストンに相当する）、及びベーン１４、２４等で構成される。シリンダ１１、２１は、それぞれ駆動軸５（より詳しくは、長軸部５ａ及び短軸部５ｂ）と略同心となる略円筒状の貫通孔が上下方向に貫通形成された平板部材である。この貫通孔は、一方の端部が支持部材６０、７０のフランジ部６０ｂ、７０ｂにより閉塞され、他方の端部が中間仕切板４によって閉塞され、シリンダ室１２、２２を形成している。
【００２３】
第１シリンダ室１２の第２シリンダ室２２内には、それぞれ、ロータ１３、２３が設けられている。このロータ１３、２３は、それぞれリング状に形成されており、駆動軸５の偏心ピン軸部５ｃ、５ｄに摺動自在に設けられている。また、シリンダ１１、２１には、それぞれシリンダ室１２、２２に連通し、シリンダ室１２、２２の半径方向に延びるベーン溝１９、２９が形成されている。そして、このベーン溝１９、２９には、それぞれ往復動自在にベーン１４、２４が設けられている。ベーン１４、２４の先端部１４ａ、２４ａはそれぞれロータ１３、２３の外周部に当接することにより、シリンダ室１２、２２は、それぞれ吸入室と圧縮室とに分割される。
【００２４】
また、シリンダ１１、２１には、それぞれ、ベーン溝１９、２９の後方、つまりベーン１４、２４の背面部１４ｃ、２４ｃ（それぞれの後端部が１４ｂ、２４ｂ）を収容するベーン背室１５、２５が形成されている。このベーン背室１５、２５はシリンダ１１、２１を上下方向に貫通するように設けられている。また、ベーン背室１５、２５は密閉シェル３の内部空間７に一部開放されており、潤滑油貯蔵部３ａに貯留されている潤滑油がベーン背室１５、２５に流入できる構成となっている。ベーン背室１５、２５に流入した潤滑油は、ベーン溝１９、２９とベーン１４、２４の側面との間に流れ込み、両者の間の摺動抵抗を低減させる。後述のように、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１は、圧縮機構９９で圧縮された冷媒が密閉シェル３の内部空間７に吐出される構成となっている。このため、ベーン背室１５、２５は、密閉シェル３の内部空間７と同じ高圧雰囲気となる。
【００２５】
シリンダ１１、２１には、それぞれ、ガス冷媒をシリンダ室１２、２２に流入させるための吸入マフラ６が接続されている。吸入マフラ６は、容器６ｂ、流入管６ａ、流出管６ｃと流出管６ｄとを備えている。容器６ｂは、冷凍サイクルを構成する蒸発器から流出した低圧の冷媒を貯留する。流入管６ａは、蒸発器から容器６ｂに低圧冷媒を導き、流出管６ｃ、６ｄは、それぞれ、容器６ｂに貯留された冷媒のうちのガス冷媒をシリンダ吸入流路１７、２７を経由して、シリンダ室１２、２２に導く役割をする。
【００２６】
また、シリンダ室１２、２２には、内部で圧縮されたガス冷媒を吐出する吐出口１８、２８が形成されている。この吐出口１８、２８は支持部材６０、７０のフランジ部６０ｂ、７０ｂに形成された貫通孔と連通しており、当該貫通孔には、シリンダ室１２、２２内が所定の圧力以上となった際に開く開閉弁１８ａ、２８ａが設けられている。また、支持部材６０、７０には、貫通孔を覆うように吐出マフラ６３、７３が取り付けられている。
【００２７】
［圧縮機構９９の第２圧縮部２０の切替え機構３１の基本構成と動作］
上記のように、第１圧縮部１０及び第２圧縮部２０の基本的な圧縮機構の構成は同じであるが、第２圧縮部２０には切替え機構３１が設置されている点で異なっている。
実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１は、第２圧縮部２０に切替え機構３１を備えたことにより、第１圧縮部１０と第２圧縮部２０とを同時に圧縮運転する並列運転モードと、第１圧縮部１０が圧縮運転を行い、第２圧縮部２０が非圧縮運転となる単独運転モードとに切替え可能に構成される。
ここで、図１は、単独運転モード時、すなわち第１圧縮部１０が圧縮運転状態、第２圧縮部２０が休筒状態（非圧縮運転状態）の縦断面図を示している。また、図２は、第２圧縮部２０が圧縮運転状態の第２ベーン２４の状態を示し、図３は、第２圧縮部２０が非圧縮運転状態の第２ベーン２４の状態を示している。
以下、切替え機構３１の詳細な構成について説明する。
【００２８】
［切替え機構３１の基本構成］
切替え機構３１は、第２シリンダ２１の収納室３７内に配置されている。そして、第２ベーン背室２５の後方側に永久磁石３２が配置され、永久磁石３２の前方側に第２ベーン２４に磁束密度を集中させるためのヨーク３３が取り付けられて主に構成されている。ヨーク３３は凹型形状の磁性材料で作製されており、凹型形状のヨーク平坦部３３ｂとこれに直立して前方側に突出するヨーク両腕部３３ａとで構成されている。
【００２９】
ヨーク３３の平坦部３３ｂの底面には直方体の永久磁石３２が張り付けられている。ヨーク平坦部３３ｂの上面には非磁性の薄い長方形平板で構成されたスペーサ３４が取り付けてある。スペーサ３４は、第２ベーン２４の後端部２４ｂが磁気吸引により吸着固定したときに、後端部２４ｂとヨーク３３の平坦部３３ｂとの距離（背面ギャップ）を一定に保って、吸引磁力のばらつきを小さくするものである。また、第２シリンダ２１が通常の圧縮動作時には、第２ロータ２３の上死点位置（図２の第２ロータ２３の位置、第２ロータ２３の軸回転角０ｄｅｇ）で上記ベーンの後端部２４ｂが、ヨーク３３の凹型形状の両腕部３３ａの先端側内角付近に接近するようにヨーク３３が配置されている。
【００３０】
そして、第２ベーン２４に磁束を集中的に通過させるため、永久磁石３２とヨーク３３の周囲を非磁性材料である保持具３６で覆い、永久磁石３２とヨーク３３とを固定する。
また、永久磁石３２の背面側は磁性材料の第２シリンダ２１外縁で囲まれている。もし、永久磁石３２とシリンダ外縁との間に隙間が発生するならば、その隙間に磁性材料のシム３８を差し込んで調整する。
【００３１】
［第２ベーン２４に作用する押付け力Ｆｐ（以下、本発明の第１力に相当）と吸引磁力Ｆｍ（以下、本発明の第２力に相当）］
第１ベーン１４及び第２ベーン２４には、先端部１４ａ、２４ａ側に吸入圧Ｐｓ（第１シリンダ室１２及び第２シリンダ室２２に吸入された低圧冷媒の圧力）が作用し、後端部１４ｂ、２４ｂを含む背面部１４ｃ、２４ｃには吐出圧Ｐｄ（密閉シェル３の内部空間７の圧力、つまり、圧縮機構９９で圧縮された高圧冷媒の圧力）が作用する。
このため、第１ベーン１４及び第２ベーン２４の双方には、先端部１４ａ、２４ａ及び背面部１４ｃ、２４ｃに作用する圧力の差（Ｐｄ−Ｐｓ）に応じて、第１ベーン１４及び第２ベーン２４を第１ロータ１３及び第２ロータ２３側へ押付ける押付け力Ｆｐが作用する。さらに、第１ベーン背室１５の後方には圧縮バネ４０が取り付けられており、差圧の押付け力に加えて、圧縮バネ４０の押付け力が第１ベーン１４に働くこととなる。例えば、起動時にはこの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が小さいので圧縮バネ４０の押付け力により第１ベーン１４が第１ロータ１３に着接して圧縮動作をする。
【００３２】
一方、第２ベーン背室２５の後方に圧縮バネ４０が取り付けられていないため、差圧による押付け力のみが第２ベーン２４を第２ロータ２３に押付け力Ｆｐとして働く。
図１０は、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１の圧縮運転の過程で第２ロータ２３の軸回転角に対する第２ベーン２４に作動する力（差圧の押付け力Ｆｐ、および吸引磁力Ｆｍ）を示した図である。
圧縮運転過程ではシリンダ１１、２１の内圧が変動し、押付け力Ｆｐの最大値Ｆｐｍａｘは、第２ロータ２３の軸回転角が０ｄｅｇ付近（図２の状態で、第２ロータ２３がベーン溝２９の中心軸に最接近した状態）のときに生じる。
このときの押付け力Ｆｐの最大値Ｆｐｍａｘは、
Ｆｐｍａｘ＝Ｐｄ（０ｄｅｇ）×ベーン背面部面積−Ｐｓ（０ｄｅｇ）×ベーン先端部面積となる。
【００３３】
図１１は、実施の形態１に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。ベーンは磁性を有する高速度工具鋼である。およそ長方体形状のベーンの背面部２４ｃは、ヨーク３３の平坦部３３ｂと平行な状態で後方へ移動するので、上記背面ギャップは背面部２４ｃとの距離と同義である。第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍは、曲線１にヨークとして直方体形状（永久磁石３２の厚み：標準の２倍）のものを使用した場合を示し、曲線２にヨークとして凹型形状（永久磁石３２の厚み：標準）のものを使用した場合を示し、さらに曲線３にヨークとして直方体形状（永久磁石３２の厚み：標準）のものを使用した場合を示して、各場合で背面ギャップに対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍを比較した。
【００３４】
第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍは、
Ｆｍ＝Ｂｇ２×Ｓ／（２×μ０）［Ｎ］
Ｂｇ：吸着面の磁束密度［Ｔ］
Ｓ：吸着面の面積［ｍ２］
μ０：真空中の透磁率
で表され、磁束密度は永久磁石３２からの距離にほぼ反比例して減少する。
【００３５】
まず、第２圧縮部２０が圧縮運転を行っている時における第２ロータ２３の軸回転角が０ｄｅｇのときの吸引磁力Ｆｍを第１吸引磁力Ｆｍ１とする。
このとき、押付け力Ｆｐｍａｘ＞第１吸引磁力Ｆｍ１の関係が成り立っている。すると、第２ベーン２４は上死点位置（第２ロータ２３の軸回転角０ｄｅｇ）から下死点位置（軸回転角１８０ｄｅｇ）まで、第２ロータ２３の周面に着接しながら上下往復動し圧縮運転状態が維持される。このときのベーン２４は、図４及び５の状態である。
一方、第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍは、第２ロータ２３の軸回転角が０ｄｅｇ付近のときに、第２ベーン２４の背面部２４ｃがヨーク３３の両腕部３３ａの前端部（本発明のヨーク３３の第１箇所に相当する）に最も接近（最短距離）するので最大となる。このときの吸引磁力Ｆｍが上記の第１吸引磁力Ｆｍ１となるように、永久磁石３２とヨーク３３、第２ベーン背室２５のまわりの切替え機構３１を設計する。
【００３６】
次に、第２ベーン２４の上死点位置（軸回転角０ｄｅｇ）で第１吸引磁力Ｆｍ１が働いて、差圧の押付け力Ｆｐｍａｘ＜第１吸引磁力Ｆｍ１の関係が成り立つと、第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間する（図６、７に示したベーン２４の状態）。さらに、第２ベーン２４は磁気吸引力により吸着位置まで後方側に移動する。  ヨーク３３が直方体形状の場合（図１１の曲線１または曲線３）には、第２ベーン２４の後端部２４ｂ（ここでは背面部２４ｃと同義）とヨーク３３の平坦部３３ｂとの距離（背面ギャップ）が小さくなるほど、吸引磁力Ｆｍが急激に増加する。すなわち、第２ベーン２４の移動距離に対する吸引磁力Ｆｍの変化する割合（吸引磁力Ｆｍの勾配）は急激に大きくなる。そして、第２ベーン２４の後端部２４ｂが非磁性のスペーサ３４に着座し、永久磁石３２の磁気により吸着位置に固定される（図８、９に示したベーン２４の状態）。このとき、ヨーク３３の平坦部３３ｂ（本発明のヨーク３３の第２箇所に相当する）と、第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離は最短となる。
【００３７】
一方、ヨーク３３が凹型形状の場合（図１１の曲線２）において、第２ベーン２４の先端部２４ａが離間状態（磁石吸引途中）で働く第２吸引磁力Ｆｍ２は、第２ベーン２４の側面部２４ｄがヨーク３３の凹型形状の両腕部３３ａの内壁に沿ってほぼ平行に移動するため、第２ベーン２４の移動距離に対して吸引磁力Ｆｍが変化する割合（吸引磁力Ｆｍの勾配）は、この区間でほぼ一定の値に保たれ、吸引磁力Ｆｍの勾配が非常に小さい区間（吸引磁力一定区間）が存在することが特徴である。
すなわち、第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間してから第２ベーン２４の後端部２４ｂがスペーサ３４に着座し、永久磁石３２の磁気吸引により吸着位置に固定されるまでの移動区間のうちの一部の区間では、第２吸引磁力Ｆｍ２の勾配が吸引磁力一定区間の前後の区間の勾配に比べて非常に小さくなっている。また、第２吸引磁力Ｆｍ２の吸引磁力一定区間での変動をさらに小さくするため、第２ベーン２４の背面部２４ｃと側面部２４ｄとが交差して形成する角部（稜線）を丸く面取りすることで、ヨーク３３の両腕部３３ａの内壁先端から、ベーン背面部の角部への磁束の集中を抑制し、吸引磁力のばらつきを抑える効果がある。
さらに、第２ベーン２４の上死点位置（軸回転角０ｄｅｇ）で、第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間する位置で生じる第１吸引磁力Ｆｍ１は、ヨーク３３が直方体形状の時（図１１の曲線３）よりも凹型形状の場合（図１１の曲線２）の方が大きくなる。
【００３８】
以上のような凹型ヨークの特性（図１１の曲線２）により、吸引磁力一定区間の安定した第２吸引磁力Ｆｍ２（７Ｎ）に対して吸着点位置での第３吸引磁力Ｆｍ３（１０Ｎ）が若干大きくなっているので、吸着時のみに大きな吸引磁力Ｆｍが働き、ベーン２４を吸着したシリンダの休筒状態（非圧縮運転状態）を安定的に保持することができる。ここで、スペーサ３４を用いないでベーン後端部２４ｂがヨーク３３の平坦部３３ｂと直接接触させると、吸着時に働く第３吸引磁力Ｆｍ３は大きくできるが、組立て誤差や加工精度によって、ベーン背面部２４ｃとの距離（背面ギャップ）がばらつくので、第３吸引磁力Ｆｍ３がばらついて、単独運転モードと並列運転モードとの切り替え差圧がばらつく原因となる。そこで、厚み１ｍｍ以下のスペーサ３４を挟むことによって、吸着点位置では、吸引磁力Ｆｍの勾配は１０Ｎ／ｍｍと、ヨーク３３が直方体形状の時の曲線１や曲線３よりも比較的小さくできる。
また、第２ベーン２４の先端部２４ａが離間状態の第２吸引磁力Ｆｍ２を長い吸引磁力一定区間で一定（７Ｎ）に保つことがきるので、誤って第２ベーン２４の先端部２４ａを離間（ベーン跳び）しても、そのまま、吸引磁力Ｆｍに誤吸引されて吸着固定されてしまうリスクが少ない点で優れている。また、凹型ヨーク形状により第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間する位置での第１吸引磁力Ｆｍ１を大きくすることができ、第２圧縮部２０を非圧縮運転（単独運転モード）に移行する際に切替え差圧が大きく設定され、スムーズに並列運転モードから単独運転モードへ切り替えることが可能である。
また、同じ背面ギャップの位置で、第１吸引磁力Ｆｍ１を発生させるのに必要な永久磁石３２の大きさ（厚み）をヨーク３３が直方体形状の場合に比べて小さく（薄く）することができる点で優れている。
【００３９】
［ヒートポンプ装置２００の基本構成］
図１２は、実施の形態１に係るヒートポンプ装置２００の基本構成を示す図である。
ヒートポンプ装置２００は、図１と同様のロータリ式圧縮機１、四方弁２０１、室内側熱交換器２０２、減圧機構２０３及び室外側熱交換器２０４を有し、これらを冷媒回路配管２０７で接続して蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成している。以下では、ヒートポンプ装置２００の一例として空調機用のヒートポンプ装置２００について説明する。
【００４０】
室内機Ｂには室内側熱交換器２０２が配置され、室外機Ａにはロータリ式圧縮機１、四方弁２０１、減圧機構２０３及び室外側熱交換器２０４が配置されている。
ヒートポンプ装置２００は、四方弁２０１により暖房運転及び冷房運転を切り替え可能となっている。暖房運転する場合には、四方弁２０１を図１０の実線で示す暖房運転時経路２０１ａ側に接続する。これにより、ロータリ式圧縮機１で高温高圧状態に圧縮した冷媒ガスが室内側熱交換器２０２に流入し、室内側熱交換器２０２が放熱側熱交換器（凝縮器）として動作する。冷房運転する場合には、四方弁２０１を点線で示す冷房運転時経路２０１ｂ側に接続する。これにより、ロータリ式圧縮機１の吸入側が室内側熱交換器２０２に接続されて、室内側熱交換器２０２が吸熱側熱交換器（蒸発器）として動作する。
【００４１】
ロータリ式圧縮機１は、上述したように電動機８及び２つの圧縮部（第１圧縮部１０、第２圧縮部２０）を有し、一方の圧縮部を非圧縮運転状態とする単独運転モードと、両方の圧縮部を圧縮運転状態とする通常の並列運転モードとが、圧縮機の運転条件により受動的に切り替わる構造を有している。具体的には、上述したようにロータリ式圧縮機１の運転開始直後や、あるいは、ロータリ式圧縮機１が低負荷（室内と室外の温度差が小さい）で吸入圧と吐出圧の差圧が小さい状態では単独運転モードで運転を行う。あるいは、起動後しばらく経過し、定格負荷まで吐出圧が上昇して吸入圧との差圧が大きくなると、第２ベーン２４に作用する押付け力Ｆｐ（第１力）が大きくなって、並列運転モードに切り替わる。
【００４２】
次に、ヒートポンプ装置２００に備えられたセンサ類について説明する。室内機Ｂには、室内温度を検出する温度センサ１７１と、室内側熱交換器２０２を通過する室内気流の噴出し口に温度センサ１７２が備えてある。温度センサ１７１、及び１７２で検知した信号は、後述のヒートポンプ能力制御装置１６０に入力されるようになっている。
【００４３】
なお、ヒートポンプ装置２００の制御に用いられるセンサは、図１２に示したものに限定されず、室内側熱交換器２０２および室外側熱交換器２０４の気流側または冷媒側に設けられた温度センサ、ロータリ式圧縮機１の吸入側及び吐出側に設けられた温度センサ及び圧力センサなどを必要に応じて適宜採用することができる。
【００４４】
次に、ヒートポンプ装置２００に備えられた制御回路について説明する。室外機Ａは、交流電源１４０からの電源によりロータリ式圧縮機１の電動機８を駆動する電力を供給するインバータ駆動制御装置１５０と、この装置から取得したインバータ波形に基づいて運転モードを判別する検知判別手段１４５と、ヒートポンプ能力制御装置１６０とを備えている。インバータ駆動制御装置１５０、検知判別手段１４５、ヒートポンプ能力制御装置１６０には、各種制御を行うプログラムを記憶した記憶部や演算を行うＣＰＵなどの回路が内蔵されている。
【００４５】
運転モードが、並列運転モードから単独運転モードに切り替わった瞬間は、電動機８の回転周波数が急激に増加（オーバシュート）するが、検知判別手段１４５により運転モードを検知判別すると、温度センサ１７２で検知した温度が、目標室温に近づくように電動機８の運転周波数を再度決定し、決定した運転周波数で電動機８が動作するようにインバータ駆動制御装置１５０を制御する。温度センサ１７２で検知した温度が、目標の室温（乾球）の変動幅が許容範囲（±１℃程度）に入るように調整する。
【００４６】
以上のように、低負荷時に受動的に運転モードを切替えることが可能な切替え機構３１により、ベーン背室の圧力を制御する電磁切替え弁等を用いずに、複数のシリンダ室の運転モードを切替えて能力範囲を拡大した運転制御が可能となる。このため、非圧縮運転のシリンダのブレード背室に低圧ガスを導くための圧力切り替え弁やこの弁を制御する通電制御手段、これらの機構を圧縮機のシェルに取り付ける構成等を追加設置する必要がなくなり、圧縮機の小型化と低コスト化を実現することができる。
【００４７】
また、ロータリ式圧縮機１は、第２圧縮部２０に、第２ベーン２４が第２ロータ２３から離れた状態になったときに、第２ベーン２４を保持する凹型形状のヨーク３３を備えている。このため、第２ベーン２４が第２ロータ２３の外周壁から離間した際に、第２ベーン２４の位置を安定に保つこともできる。
【００４８】
なお、上記では、休筒状態（非圧縮運転状態）となる第２圧縮部２０を第１圧縮部１０の下方に配置した例を説明したが、休筒状態（非圧縮運転状態）となる第２圧縮部２０を第１圧縮部１０の上方に配置してもよい。
【００４９】
実施の形態１では、密閉形高圧シェル形式（第１圧縮部１０、第２圧縮部２０と電動機８を同じ吐出圧の密閉シェル内に配置したもの）のロータリ式圧縮機を用いたヒートポンプ装置について説明したが、その他のシェル形式においても同様の構成を採用することができる。例えば、半密閉式のシェル形式の場合や、中間圧シェル形式及び低圧シェル形式の場合にも、ベーンを差圧によりロータに押し付けて圧縮運転を行う形式の場合には、同様の効果を奏することができる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態２に係るロータリ式圧縮機１は、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１、圧縮機構９９及び第２圧縮部２０の基本構成及び基本動作と全く同様であるが、実施の形態１に係る圧縮機構９９のうちで、第２圧縮部２０の切替え機構３１の構成と動作について異なる点がある。
したがって、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１と異なる部分についてのみ説明する。
【００５１】
図１３は、実施の形態２に係るロータリ式圧縮機１の構造を示す概略縦断面図である。
図１４は、実施の形態２に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す縦断面図である。
図１５は、実施の形態２に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す横断面図である。
図１６は、実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す縦断面図である。
図１７は、実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す横断面図である。
図１８は、実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す縦断面図である。
図１９は、実施の形態２に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）を示す横断面図である。
【００５２】
実施の形態１では、第２ベーン２４の後端部２４ｂがスペーサ３４に吸着固定した時に、後端部２４ｂを含む背面部２４ｃの全面にはロータリ式圧縮機の吐出圧相当の高圧荷重が働いている。本発明の実施の形態２は、背面部２４ｃの一部分に実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１の吸入圧相当の低圧荷重が働くように、圧力調整機構５０を備えた点で実施の形態１と異なっている。
【００５３】
図１３に示すように、圧力調整機構５０には、シリンダ吸入流路２７の吸入低圧（Ｐｓ）が低圧導入パス５１を介して供給される。低圧導入パス５１の吸入低圧（Ｐｓ）は、第２支持部材７０のフランジ部７０ｂに設けられた第２連通穴５１ｂまで供給されている。第２連通穴５１ｂの第２ベーン２４側の開口周縁には連通穴シール部５２が設けられている。
【００５４】
一方で図１４〜１９に示すように、スペーサ３４の第２ベーン２４側には、例えば円形のシール突起部３４ａが形成され、この円形シール領域に吸入低圧（Ｐｓ）が連通するよう第１連通穴５１ａが第２ベーン２４に設けられている。
【００５５】
ここで、図１４、１５に示す第２圧縮部２０の圧縮運転状態では、低圧導入パス５１の第１連通穴５１ａと第２連通穴５１ｂとが重なっていないため、第１連通穴５１ａに吸入低圧（Ｐｓ）が導入されることはない。この状態から、図１６、１７に示す第２圧縮部２０の第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）に移行し、さらに図１８、１９に示す第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の後端部２４ｂが吸着固定した状態（磁石吸着）となると、吸入側の低圧導入パス５１の第１連通穴５１ａと第２連通穴５１ｂとが重なって、第２ベーン２４の背面部２４ｃとスペーサ３４の前方側のシール突起部３４ａとで囲まれた空間に吸入低圧（Ｐｓ）が導入され低圧状態となる。すなわち、図１８、１９に示すように第２ベーン２４がスペーサ３４のシール突起部３４ａに着座した吸着固定状態では、低圧導入パス５１の第１連通穴５１ａと第２連通穴５１ｂとが連通し、圧力調整機構５０が動作する。
【００５６】
この吸着固定状態では第２ベーン２４の背面部２４ｃのうち吐出高圧（Ｐｄ）の荷重を受ける面積が減少する。その結果、第２ベーン２４が一旦吸着固定されると、第２ベーン２４を第２ロータ２３側に押しつける差圧による押付け力Ｆｐが低下するので、第２ベーン２４を吸着した単独運転モードを安定して保持することができる。
【００５７】
図２０は、実施の形態２に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂ（ここでは背面部２４ｃと同義）との距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。
実施の形態１では、吸着点位置での第３吸引磁力Ｆｍ３（１０Ｎ）は第２ベーン２４が第２ロータ２３から離間する時の第１吸引磁力Ｆｍ１（７Ｎ）より少し大きな値が必要であって、吸着点位置での吸引磁力Ｆｍの勾配は１０Ｎ／ｍｍであった。
一方、実施の形態２では、第２ベーン２４の背面部２４ｃへの吐出圧Ｐｄの影響が小さくなるため、吸着点位置での第３吸引磁力Ｆｍ３を第２ベーン２４が第２ロータ２３から離間する時の第１吸引磁力Ｆｍ１と同程度として小さくすることができる。
なお、第２吸引磁力Ｆｍ２において、第２ベーン２４の側面部２４ｄがヨーク３３の凹型形状の両腕部３３ａの内壁に沿って両腕部３３ａの内壁と平行に移動する間は、ほぼ一定の値で勾配が小さく保たれる吸引磁力一定区間が存在することは実施の形態１と同様である。
【００５８】
以上のような吸入圧Ｐｓを利用した切替え機構３１の特性（図２０）により、第２ベーン２４を吸着したシリンダの休筒状態（非圧縮運転状態）を安定的に保持することができる。また、スペーサ３４に第２ベーン２４が着座した吸着点位置では、吸引磁力Ｆｍの勾配は１Ｎ／ｍｍと小さくできるので、組立て誤差で生じる背面ギャップばらつきによる第３吸引磁力Ｆｍ３への影響を小さくすることができる。さらに、第３吸引磁力Ｆｍ３を小さく設計できるので、必要な永久磁石サイズも小さく設計することができる。
【００５９】
本実施の形態２のロータリ式圧縮機１は、実施の形態１と同様に低負荷時に受動的に運転モードを切替えることが可能な切替え機構３１により、ベーン背室の圧力を制御する電磁切替え弁等を用いずに、複数のシリンダ室の運転モードを切替えて能力範囲を拡大した運転制御が可能となる。このため、非圧縮運転のシリンダのベーン背室に低圧ガスを導くための圧力切り替え弁やこの弁を制御する通電制御手段、これらの機構を圧縮機のシェルに取り付ける構成等を追加設置する必要がなくなり、圧縮機の小型化と低コスト化を実現することができる。
さらに、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１に対して永久磁石の小型化と、単独運転モードの安定化を実現することができる。
【００６０】
実施の形態３．
実施の形態３に係るロータリ式圧縮機１は、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１、圧縮機構９９及び第２圧縮部２０の基本構成及び基本動作と全く同様であるが、実施の形態１に係る圧縮機構９９のうちで、第２圧縮部２０の切替え機構３１の構成と動作について異なる点がある。したがって、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１と異なる部分についてのみ説明する。
【００６１】
図２１は、実施の形態３に係る第２圧縮部２０の非圧縮運転状態（単独運転モード）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
図２２は、実施の形態３に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す縦断面図である。
図２３は、実施の形態３に係る第２圧縮部２０が圧縮運転状態時の第２ベーン２４の状態（第２ロータ２３が軸回転角０度の状態）を示す横断面図である。
図２４は、実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す縦断面図である。
図２５は、実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間した状態（磁石吸引途中）を示す横断面図である。
図２６は、実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン後端部２４ｂが吸着固定した状態を示す縦断面図である。
図２７は、実施の形態３に係る第２圧縮部２０が非圧縮運転状態時で第２ベーン後端部２４ｂが吸着固定した状態を示す横断面図である。
図２８は、実施の形態３に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。
【００６２】
実施の形態１では、単独運転モードでは第２ベーン２４の後端部２４ｂが非磁性のスペーサ３４に着座して固定することで、ヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）を一定値以上確保することができる。よって、吸着点位置では吸引磁力Ｆｍの勾配（後方への移動距離に対する増加割合）を比較的小さくできるので、組立て誤差で生じる背面ギャップばらつきによる第３吸引磁力Ｆｍ３への影響を比較的小さくすることができる。
これに対して、本発明の実施の形態３では、図２１〜図２７に示すように非磁性のスペーサ３４をなくして、代わりに、磁性材料からなるヨーク３３の平坦部３３ｂの前方側に出っ張った接触部３３ｃを設けた点が異なる。接触部３３ｃは、真上から見ると山形の突起形状で縦方向に一定の長さで磁性を有する。単独運転モードでは第２ベーン２４の後端部２４ｂが接触部３３ｃに接触した状態で永久磁石３２側に吸着固定される（図２６、２７の状態）。
【００６３】
この吸着固定状態では第２ベーン２４の後端部２４ｂのうち吐出高圧（Ｐｄ）の荷重を受ける面積が減少する。その結果、第２ベーン２４が一旦吸着固定されると、第２ベーン２４を第２ロータ２３側に押しつける差圧による押付け力Ｆｐが低下するので、第２ベーン２４を吸着した単独運転モードを安定して保持することができる。なお、切替え機構３１の第２ベーン２４の作動は、実施の形態１に係る図４〜図９に対応して図２２〜２７に示す通りである。
【００６４】
図２８の曲線４は、実施の形態３に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。実施の形態３では、吸着点位置での第３吸引磁力Ｆｍ３は１６Ｎ、第２ベーン２４が第２ロータ２３から離間する時の第１吸引磁力Ｆｍ１は７Ｎであった。実施の形態１の第３吸引磁力Ｆｍ３（１０Ｎ）より大きな第３吸引磁力Ｆｍ３を、同等の永久磁石サイズとベーンサイズのままで得ることができる。すなわち、同等の磁石サイズとベーンサイズのままで、高い差圧条件で単独運転モードが可能となる。しかも、吸着点位置での吸引磁力Ｆｍの勾配は２０Ｎ／ｍｍで比較的小さくできるので、吸引磁力の組み立てばらつきを抑えるうえで許容できる吸引磁力Ｆｍの勾配の範囲に設計することも可能である。また、背面ギャップの大きさをヨークの前方側に出っ張った接触部３３ｃの高さで調整できるので、実施の形態１で用いたスペーサの厚みに比べると、より高い精度を得ることが可能である。
なお、第２吸引磁力Ｆｍ２において、第２ベーン２４の側面部２４ｄがヨーク３３の凹型形状の両腕部３３ａの内壁に沿って両腕部３３ａの内壁と平行に移動する間は、ほぼ一定の値で勾配が小さく保たれる吸引磁力一定区間が存在することは実施の形態１と同様である。
【００６５】
本実施の形態３のロータリ式圧縮機１は、実施の形態１と同様に低負荷時に受動的に運転モードを切替えることが可能な切替え機構３１により、ベーン背室の圧力を制御する電磁切替え弁等を用いずに、複数のシリンダ室の運転モードを切替えて能力範囲を拡大した運転制御が可能となる。このため、非圧縮運転のシリンダのベーン背室に低圧ガスを導くための圧力切り替え弁やこの弁を制御する通電制御手段、これらの機構を圧縮機のシェルに取り付ける構成等を追加設置する必要がなくなり、圧縮機の小型化と低コスト化を実現することができる。
さらに、本実施の形態３の単独運転モードでは、磁性材料からなるヨーク３３の平坦部３３ｂの前方側に設けた小さな（１ｍｍ以下の）出っ張りである接触部３３ｃで第２ベーン２４の後端部２４ｂが部分的に（点または線で）接触して吸着固定されるので、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１の切替え機構３１に比べると、同等の永久磁石サイズとベーンサイズのままで、より大きな第３吸引磁力Ｆｍ３を発生することができる。このため、より高い差圧条件での単独運転モードが可能となり、設計自由度が広がる。あるいは、同等の第３吸引磁力Ｆｍ３を得るのに必要な永久磁石サイズが小さくできるので、圧縮機の小型化による低コスト化の観点から有利である。
【００６６】
実施の形態４．
実施の形態４に係るロータリ式圧縮機１は、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１、圧縮機構９９及び第２圧縮部２０の基本構成及び基本動作と全く同様であるが、実施の形態１に係る圧縮機構９９のうちで、第２圧縮部２０の切替え機構３１の構成と動作について異なる点がある。したがって、実施の形態１に係るロータリ式圧縮機１と異なる部分についてのみ説明する。
組立て誤差や加工精度によって、ベーン後端部２４ｂが吸着時に働く第３吸引磁力Ｆｍ３がばらつくことを防ぐため、実施の形態１ではスペーサ３４を挟む手段、実施の形態３ではヨーク３３の平坦部３３ｂの前方側に出っ張った接触部３３ｃを設ける手段を示した。
実施の形態４では大きな第３吸引磁力Ｆｍ３を保ちつつ、ばらつきを小さくするため、最も優れたベーン背面部２４ｃの形状を示す。
【００６７】
図２９は、実施の形態４に係る第２圧縮部２０の非圧縮運転状態（単独運転モード）を示す概略横断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。
図３０は、実施の形態４に係るヨーク３３の平坦部３３ｂと第２ベーン２４の後端部２４ｂとの距離（背面ギャップ）に対する第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍとの関係を示す図である。
図３１は、実施の形態４に係る平面形状の第２ベーン背面部２４ｃがヨーク平坦部３３ｂに吸着固定した状態を示す横断面図である。
図３２は、実施の形態４に係る平面形状の第２ベーン背面部２４ｃが上死点（第２ロータ２３が軸回転角０度）位相でヨーク両腕部３３ａと接近した状態を示す横断面図である。
図３３は、実施の形態４に係る角部を丸く面取りした第２ベーン背面部２４ｃがヨーク平坦部３３ｂに吸着固定した状態を示す横断面図である。
図３４は、実施の形態４に係る角部を丸く面取りした第２ベーン背面部２４ｃが上死点（第２ロータ２３が軸回転角０度）位相でヨーク両腕部３３ａと接近した状態を示す横断面図である。
図３５は、実施の形態１に係る円弧形状の第２ベーン背面部２４ｃの後端部２４ｂがヨーク平坦部３３ｂに吸着固定した状態を示す横断面図である。
図３６は、実施の形態４に係る円弧形状の第２ベーン背面部２４ｃが上死点（第２ロータ２３が軸回転角０度）位相でヨーク両腕部３３ａと接近した状態を示す横断面図である。
図３７は、実施の形態４に係る圧縮機を用いて、休筒運転からツイン運転への切替わる差圧を計測した結果を示す。
図３８は、図３７で計測した休筒運転からツイン運転への切替わる差圧のばらつき偏差を、接触面積の異なる第２ベーン背面部２４ｃの形状によって比較した結果を示す図である。
図３９は、実施の形態４に係る圧縮機を用いて、ツイン運転から休筒運転への切替わる差圧を計測した結果を示す図である。
図４０は、図３０で計測したツイン運転から休筒運転への切替わる差圧のばらつき偏差を、接触面積の異なる第２ベーン背面部２４ｃの形状で比較した結果を示す図である。
【００６８】
本発明の実施の形態４では、図２９に示すようにベーン背面部２４ｃの形状を円弧形状にした点が特徴である。図３０に背面ギャップに対するベーン吸引磁力の関係について示す。曲線２（ベーン背面部２４ｃが平面形状）の場合と曲線５（ベーン背面部２４ｃが円弧形状）の場合とで比較すると、曲線２の場合は背面ギャップがゼロに近づくほど勾配は急激に増加し、ヨーク平坦部３３ｂに吸着固定位置（背面ギャップ１０μｍ仮定）で、ベーン吸引磁力が４０Ｎレベルに達するが、勾配は約２００Ｎ／ｍｍと非常に大きく、加工精度と組み立て誤差により大きく変動するため、負荷条件によって休筒運転からツイン運転に受動的に切替える機構３１として不適格である。一方、曲線５の場合は吸着固定位置（背面ギャップ１０μｍ仮定）で、勾配１２Ｎ／ｍｍは切替え機構３１の機能上許容できるレベルであり、ベーン吸引磁力は２５Ｎで、実施の形態１、２、３に比べると大きな値を達成できる点が特長である。
【００６９】
本実施の形態４では、第２ベーン背面部２４ｃをヨーク平坦部３３ｂに直接接触するように吸着固定させる。図３１〜図３６は実験で比較した第２ベーン背面部２４ｃの代表的な形状を横断面図で示す。図３１、図３２は平面形状（角部面取りなし）の場合、図３３、図３４は平面形状（角部丸く面取りあり）の場合、図３５、図３６は、円弧形状（曲率４ｍ）の場合である。休筒運転時には、第２ベーン背面部２４ｃはヨーク平坦部３３ｂと接触して吸着固定される。接触部３３ｄの面積は、図３１、図３３、図３５の順番に大きく、休筒運転からツイン運転への切替わる差圧はこの順番に大きい。図３７に接触面積の異なるベーン背面部２４ｃの形状について切替え差圧を計測した結果を示す。休筒運転からツイン運転に切替る設計狙い差圧は０．８ＭＰａから１ＭＰａの範囲で、円弧形状の計測結果はこの範囲に入る。（但し、円弧形状のベーン背面部２４ｃはヨーク平坦部３３ｂとは線接触状態であるが、接触幅を１ｍｍと仮定して接触面積を算出した。）
図３８は、図３７で計測した休筒運転からツイン運転への切替わる差圧のばらつき偏差を、接触面積の異なる第２ベーン背面部２４ｃの形状によって比較した結果を示す。図３１の平面形状（面取りなし）の場合は、ばらつき偏差の幅が１１％程度で大きいことが問題であったが、図３５の円弧形状にするとばらつき偏差の幅が２％程度まで小さくなり、切替え差圧のばらつき影響を小さくできる。
【００７０】
一方、第２ベーン２４に作用する吸引磁力Ｆｍは、第２ロータ２３の軸回転角が０ｄｅｇ付近のときに、第２ベーン２４の背面部２４ｃの角部がヨーク３３の両腕部３３ａの前端部（本発明のヨーク３３の第１箇所に相当する）に最も接近（最短距離）するので最大となる。このときの吸引磁力Ｆｍが上記の第１吸引磁力Ｆｍ１となるように設計し、差圧の押付け力Ｆｐｍａｘ＜第１吸引磁力Ｆｍ１の関係が成り立つと、第２ベーン２４の先端部２４ａが第２ロータ２３の外周面から離間する。
第２ベーン２４の背面部２４ｃと側面部２４ｄとが交差して形成する角部（稜線）を丸く面取りすることで、ヨーク３３の両腕部３３ａの内壁先端から、ベーン背面部の角部への磁束の集中を抑制し、吸引磁力のばらつきを抑える効果がある。
上死点位相で、ベーンとヨークとの最短距離（ベーン背面部の角部とヨーク両腕部３３ａと内壁側先端との距離）は、図３２、図３４、図３６の順番に短く、第１吸引磁力Ｆｍ１は大きい。ツイン運転から休筒運転への切替わる差圧はこの順番に大きくなる。図３８に最短距離の異なるベーン背面部２４ｃの形状について切替え差圧を計測した結果を示す。ツイン運転から休筒運転に切替る設計狙い差圧は０．１５ＭＰａから０．２ＭＰａの範囲で、円弧形状の計測結果はこの範囲に入る。
図４０は、図３９で計測したツイン運転から休筒運転への切替わる差圧のばらつき偏差を、接触面積の異なる第２ベーン背面部２４ｃの形状によって比較した結果を示す。図３１の平面形状（面取りなし）の場合は、ばらつき偏差の幅が８％程度で大きいことが問題であったが、図３６の円弧形状にするとばらつき偏差の幅が１％程度まで小さくなり、切替え差圧のばらつき影響を小さくできる。
ベーン背面部の角部を面取りすることやベーン背面部を円弧形状にすることで、上死点（第２ロータ２３が軸回転角０度）位相でヨーク３３の両腕部３３ａの内壁先端部からベーン背面部の角部への磁束集中を抑制する効果と、上死点位相でベーンとヨークとの最短距離を長くすることで吸引磁力のばらつき勾配を緩やかにする効果がある。
【００７１】
本実施の形態４のロータリ式圧縮機１は、実施の形態１と同様に低負荷時に受動的に運転モードを切替えることが可能な切替え機構３１により、ベーン背室の圧力を制御する電磁切替え弁等を用いずに、複数のシリンダ室の運転モードを切替えて能力範囲を拡大した運転制御が可能となる。このため、非圧縮運転のシリンダのベーン背室に低圧ガスを導くための圧力切り替え弁やこの弁を制御する通電制御手段、これらの機構を圧縮機のシェルに取り付ける構成等を追加設置する必要がなくなり、圧縮機の小型化と低コスト化を実現することができる。
さらに、本実施の形態４の単独運転モードでは、同等の永久磁石サイズとベーンサイズのままで、より大きな第３吸引磁力Ｆｍ３を発生することができる。このため、より高い差圧条件での単独運転モードが可能となり、設計自由度が広がる。あるいは、同等の第３吸引磁力Ｆｍ３を得るのに必要な永久磁石サイズが小さくできるので、圧縮機の小型化による低コストの観点から有利である。
【符号の説明】
【００７２】
１  ロータリ式圧縮機、２  圧縮機吐出管、３  密閉シェル、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、８ａ  回転子、８ｂ  固定子、１０  第１圧縮部、１１  シリンダ、１２  第１シリンダ室、１３  第１ロータ（ピストン）、１４  第１ベーン、１４ａ  先端部、１４ｂ  後端部、１４ｃ  背面部、１５  第１ベーン背室、１７  シリンダ吸入流路、１８  吐出口、１８ａ  開閉弁、１９  ベーン溝、２０  第２圧縮部、２１  シリンダ、２２  第２シリンダ室、２３  第２ロータ（ピストン）、２４  第２ベーン、２４ａ  先端部、２４ｂ  後端部、２４ｃ  背面部、２４ｄ  側面部、２５  第２ベーン背室、２７  シリンダ吸入流路、２８  吐出口、２８ａ  開閉弁、２９  ベーン溝、３１  切替え機構、３２  永久磁石、３３  ヨーク、３３ａ  （ヨーク）両腕部、３３ｂ  （ヨーク）平坦部、３３ｃ  接触部、３３ｄ  接触部、３４  スペーサ、３４ａ  シール突起部、３６  保持具、３７  収納室、３８  シム、４０  圧縮バネ、５０  圧力調整機構、５１  低圧導入パス、５１ａ  第１連通穴、５１ｂ  第２連通穴、５２  連通穴シール部、６０  第１支持部材、６０ａ  軸受部、６０ｂ  フランジ部、６３  吐出マフラ、７０  第２支持部材、７０ａ  軸受部、７０ｂ  フランジ部、７３  吐出マフラ、９９  圧縮機構、１４０  交流電源、１４５  検知判別手段、１５０  インバータ駆動制御装置、１６０  ヒートポンプ能力制御装置、１７１  温度センサ、１７２  温度センサ、２００  ヒートポンプ装置、２０１  四方弁、２０１ａ  暖房運転時経路、２０１ｂ  冷房運転時経路、２０２  室内側熱交換器、２０３  減圧機構、２０４  室外側熱交換器、２０７  冷媒回路配管、Ａ  室外機、Ｂ  室内機。
【図１】
2015163257.tif 000003
【図２】
2015163257.tif 000004
【図３】
2015163257.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015163257.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015163257.tif 000013
【図１２】
2015163257.tif 000014
【図１３】
2015163257.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2015163257.tif 000018
【図１７】
2015163257.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2015163257.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
2015163257.tif 000026
【図２５】
2015163257.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
2015163257.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
2015163257.tif 000031
【図３０】
2015163257.tif 000032
【図３１】
2015163257.tif 000033
【図３２】
2015163257.tif 000034
【図３３】
2015163257.tif 000035
【図３４】
2015163257.tif 000036
【図３５】
2015163257.tif 000037
【図３６】
2015163257.tif 000038
【図３７】
2015163257.tif 000039
【図３８】
2015163257.tif 000040
【図３９】
2015163257.tif 000041
【図４０】
2015163257.tif 000042
【手続補正書】
【提出日】平成28年6月1日(2016.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係るロータリ式圧縮機は、低圧の冷媒ガスを吸入し高圧に圧縮する２個のシリンダ室と、前記２個のシリンダ室を貫通する駆動軸と、前記駆動軸を回転駆動する電動機と、前記駆動軸の回転によって前記シリンダ室内を偏心回転するリング形状のピストンと、前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられ着接した状態で前記シリンダ室を低圧と高圧に仕切る各ベーンと、前記各ベーンが前記シリンダ室中心に向かう方向である前方と前記シリンダ室から遠ざかる方向である後方とに往復動自在に挿入された各ベーン溝と、前記各ベーンの背面部を収容し前記各ベーン溝を介して前記シリンダ室まで連通する各ベーン背室と、を備えたロータリ式圧縮機であって、前記２個のシリンダ室のうち一方のシリンダ室を仕切る一方のベーンの前記背面部の後方に永久磁石と磁性材料のヨークとが配置され、前記一方のベーンには、前記先端部と前記背面部それぞれに働く圧力の差により第１力が前方に作用すると共に、前記永久磁石の磁力により第２力が後方に作用し、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態と、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定する非圧縮運転状態とを切り替える切替え機構を備え、前記ヨークは、前記一方のベーンの前記先端部が前記ピストンに着接したまま最も後方に移動した上死点位置で、前記一方のベーンの前記背面部との距離が近接する第１箇所と、前記一方のベーンの前記背面部が吸着固定位置で、前記背面部との距離が最短となる第２箇所と、を有し、前記ヨーク上の前記第１箇所の方が、前記第２箇所より前方側に位置するが、前記第１箇所でベーンに作用する前記第２力の方が、前記第２箇所でベーンに作用する前記第２力より小さく、前記一方のベーンの前記背面部が前記上死点位置から前記吸着固定位置まで移動する間のある区間では、前記第２力は後方に移動するほど大きくなるが、後方への移動距離に対して前記第２力が増加する割合である勾配は、前記上死点位置での前記勾配より小さくなるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧の冷媒ガスを吸入し高圧に圧縮する２個のシリンダ室と、
前記２個のシリンダ室を貫通する駆動軸と、
前記駆動軸を回転駆動する電動機と、
前記駆動軸の回転によって前記シリンダ室内を偏心回転するリング形状のピストンと、  前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられ着接した状態で前記シリンダ室を低圧と高圧に仕切る各ベーンと、
前記各ベーンが前記シリンダ室中心に向かう方向である前方と前記シリンダ室から遠ざかる方向である後方とに往復動自在に挿入された各ベーン溝と、
前記各ベーンの背面部を収容し前記各ベーン溝を介して前記シリンダ室まで連通する各ベーン背室と、を備えたロータリ式圧縮機であって、
前記２個のシリンダ室のうち一方のシリンダ室を仕切る一方のベーンの前記背面部の後方に永久磁石と磁性材料のヨークとが配置され、前記一方のベーンには、前記先端部と前記背面部それぞれに働く圧力の差により第１力が前方に作用すると共に、前記永久磁石の磁力により第２力が後方に作用し、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態と、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定する非圧縮運転状態とを切り替える切替え機構を備え、
前記ヨークは、
前記一方のベーンの前記先端部が前記ピストンに着接したまま最も後方に移動した上死点位置で、前記一方のベーンの前記背面部との距離が近接する第１箇所と、
前記一方のベーンの前記背面部が吸着固定位置で、前記背面部との距離が最短となる第２箇所と、を有し、
前記ヨーク上の前記第１箇所の方が、前記第２箇所より前方側に位置するが、前記第１箇所でベーンに作用する前記第２力の方が、前記第２箇所でベーンに作用する前記第２力より小さく、
前記一方のベーンの前記背面部が前記上死点位置から前記吸着固定位置まで移動する間のある区間では、前記第２力は後方に移動するほど大きくなるが、後方への移動距離に対して前記第２力が増加する割合である勾配は、前記上死点位置での前記勾配より小さくなることを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項２】
前記切替え機構は、
前記第１力と前記第２力との合力が前記前方側に作用する場合は前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態として、
前記第１力と前記第２力との合力が前記後方側に作用する場合は前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定する非圧縮運転状態として切り替える機構であることを特徴とする請求項１に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項３】
前記ヨークは、
前記永久磁石の前方側に配置され、前記一方のベーンの前記背面部が嵌合する凹部を有する磁性材料で、前記凹部の内側の底面を形成する平坦部と、前記平坦部の両端から前方側へ伸びる２箇所の腕部とから形成され、
前記一方のベーンの前記背面部を前記第２力により前記凹部の内側に磁気吸引することで前記一方のシリンダ室が非圧縮運転となることを特徴とする請求項１又は２に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項４】
前記上死点位置で、前記ヨークの前記腕部の前方側の前記第１箇所は、前記一方のベーンの前記背面部における角部の稜線と最も接近することを特徴とする請求項３に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項５】
前記一方のベーンの前記背面部は、
前記ヨークの前記凹部の内側の底面の表面上に配置した非磁性体材料のスペーサに接触した状態で、前記永久磁石に吸引されることで、前記吸着固定位置に保持されることを特徴とする請求項３又は４に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項６】
前記吸着固定位置は、
前記一方のベーンの前記背面部が前記ヨークと最短距離となる前記ヨーク上の前記第２箇所と接触した位置であり、
前記第２箇所は、前記ヨークの前記凹部の内側の底面に形成した、前記一方のベーンの前記背面部との接触部であることを特徴とする請求項５に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項７】
低圧の冷媒ガスを吸入し高圧に圧縮する２個のシリンダ室と、
前記２個のシリンダ室を貫通する駆動軸と、
前記駆動軸を回転駆動する電動機と、
前記駆動軸の回転によって前記シリンダ室内を偏心回転するリング形状のピストンと、  前記ピストンの外周面に先端部が押し付けられ着接した状態で前記シリンダ室を低圧と高圧に仕切る各ベーンと、
前記各ベーンが前記シリンダ室中心に向かう方向である前方と前記シリンダ室から遠ざかる方向である後方とに往復動自在に挿入された各ベーン溝と、
前記各ベーンの背面部を収容し前記各ベーン溝を介して前記シリンダ室まで連通する各ベーン背室と、を備えたロータリ式圧縮機であって、
前記２個のシリンダ室のうち一方のシリンダ室を仕切る一方のベーンの前記背面部の後方に永久磁石と磁性材料のヨークとが配置され、前記一方のベーンには、前記先端部と前記背面部それぞれに働く圧力の差により第１力が前方に作用すると共に、前記永久磁石の磁力により第２力が後方に作用し、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面に押付けた圧縮運転状態と、前記一方のベーンの前記先端部を前記ピストンの外周面から引き離して前記背面部を吸着固定する非圧縮運転状態とを切り替える切替え機構を備え、
前記ヨークは、
前記一方のベーンの前記先端部が前記ピストンに着接したまま最も後方に移動した上死点位置で、前記一方のベーンの前記背面部との距離が近接する第１箇所と、
前記一方のベーンの前記背面部が吸着固定位置で、前記背面部との距離が最短となる第２箇所と、を有し、
前記ヨーク上の前記第１箇所の方が、前記第２箇所より前方側に位置するが、前記第１箇所でベーンに作用する前記第２力の方が、前記第２箇所でベーンに作用する前記第２力より小さく、
前記切替え機構は、
前記一方のシリンダ室を非圧縮運転に切り替えたときに、
前記一方のベーンの前記背面部の一部分に前記一方のシリンダ室の吸入側の低圧を作用させる圧力調整機構を備えたことを特徴とするロータリ式圧縮機。
【請求項８】
前記圧力調整機構は、前記一方のベーンに設けられた第１連通穴と、前記シリンダ室の吸入側に接続された第２連通穴とを前記一方のベーンを移動させることで連通させ、前記吸入側の低圧を前記一方のベーンの前記背面部に作用させることを特徴とする請求項７に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項９】
前記切替え機構は、
前記一方のシリンダ室を非圧縮運転に切り替えたときに、
前記一方のベーンの前記背面部の一部分に前記一方のシリンダ室の吸入側の低圧を作用させる圧力調整機構を備え、
前記圧力調整機構は、
前記一方のベーンに設けられた第１連通穴と、前記シリンダ室の吸入側に接続された第２連通穴とを前記一方のベーンを移動させることで連通させ、前記吸入側の低圧を前記一方のベーンの前記背面部に作用させ、
前記ヨークの前記凹部の内側の底面上に配置した非磁性体材料の前記スペーサは、
前方側に突出したシール部を形成し、前記一方のベーンの前記背面部と前記シール部で囲まれた空間に前記吸入側の低圧が導入することを特徴とする請求項５に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１０】
前記一方のベーンの前記背面部における角部の稜線は面取りされていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１１】
前記一方のベーンの前記背面部は曲面を形成し、前記曲面の稜線が前記吸着固定位置で、前記ヨークの前記第２箇所と最短距離となることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１２】
前記ヨークは、
前記一方のベーンの前記背面部が嵌合する部分を除く外面側を囲うように非磁性部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のロータリ式圧縮機。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載されたロータリ式圧縮機を搭載したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【国際調査報告】
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