(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吐出室と吸込室とを有するケーシングと、
圧縮室を構成する複数の溝が外周面に形成され、前記ケーシング内で回転するように配置されたスクリューローターと、
前記スクリューローターの軸方向に移動し、停止位置を切り替えることで、吸込完了時の前記圧縮室の容積と吐出完了時の前記圧縮室の容積の比である内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁と、
前記可変Ｖｉ弁に連結されたＶｉ用ピストンと前記Ｖｉ用ピストンを移動可能に内部に収容する駆動シリンダーとを備えた駆動装置と、
前記駆動装置に導入する圧力を切り替える圧力切替機構とを備え、
前記駆動シリンダー内は、前記Ｖｉ用ピストンによって２つのシリンダー室に区切られており、
前記駆動装置は、前記２つのシリンダー室のうち１つのシリンダー室の圧力を変化させることで前記Ｖｉ用ピストンを移動させて前記可変Ｖｉ弁の位置を制御するものであり、
前記圧力切替機構は、前記吐出室と前記１つのシリンダー室とを連通する第１流路を開閉し、前記吐出室から前記１つのシリンダー室への吐出圧力の導入または遮断を切り替える電磁弁と、前記電磁弁と前記１つのシリンダー室との間の前記第１流路に連通する切替用シリンダーと、前記切替用シリンダーの内部に移動可能に収容された切替用ピストンと、前記切替用ピストンの移動によって圧縮するバネとを備え、
前記切替用シリンダー内は、吸込圧力が常時、導入されると共に前記バネが配置される第１切替用シリンダー室と、前記第１流路に連通する第２切替用シリンダー室とに前記切替用ピストンによって区切られており、
前記第１切替用シリンダー室と前記１つのシリンダー室とを連通する第２流路が、前記バネのバネ力を受ける前記切替用ピストンの位置に応じて開閉され、
前記電磁弁の開閉により前記第１流路が開閉されると共に、前記切替用ピストンの移動によって前記第２流路が開閉されて、前記１つのシリンダー室の圧力が変化するスクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記第２流路は、第１絞り機構を備えている請求項１記載のスクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記２つのシリンダー室は、前記可変Ｖｉ弁に近い順に、第１シリンダー室、第２シリンダー室であり、
前記第１シリンダー室には、吐出圧力が常時、導入され、
前記第２シリンダー室は、前記１つのシリンダー室に相当し、第２絞り機構を介して前記吸込室に連通しており、前記電磁弁の開閉により吐出圧力または吸込圧力に切り替わる請求項１又は請求項２記載のスクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記２つのシリンダー室は、前記可変Ｖｉ弁に近い順に、第１シリンダー室、第２シリンダー室であり、
前記第１シリンダー室は、前記１つのシリンダー室に相当し、第２絞り機構を介して前記吸込室に連通しており、前記電磁弁の開閉により吐出圧力または吸込圧力に切り替わり、
前記第２シリンダー室には、吸込圧力が常時、導入される請求項１又は請求項２記載のスクリュー圧縮機。
【請求項５】
内部に吐出室と吸込室とを有するケーシングと、
圧縮室を構成する複数の溝が外周面に形成され、前記ケーシング内で回転するように配置されたスクリューローターと、
前記スクリューローターの軸方向に移動し、停止位置を切り替えることで、吸込完了時の前記圧縮室の容積と吐出完了時の前記圧縮室の容積の比である内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁と、
前記可変Ｖｉ弁に連結されたＶｉ用ピストンと、前記Ｖｉ用ピストンを移動可能に内部に収容し、前記Ｖｉ用ピストンによって内部が２つのシリンダー室に区切られている駆動シリンダーとを備えた駆動装置と、
前記駆動装置に導入する圧力を切り替える圧力切替機構と、
前記２つのシリンダー室のうち１つのシリンダー室に設けた圧力逃がし孔から前記吸込室に連通する流路に設けられた絞り機構とを備え、
前記駆動装置は、前記１つのシリンダー室の圧力を変化させることで前記Ｖｉ用ピストンを移動させて前記可変Ｖｉ弁の位置を制御するものであり、
前記圧力切替機構は、前記吐出室と前記１つのシリンダー室に設けた圧力導入孔とを連通する第１流路を開閉し、前記吐出室から前記１つのシリンダー室への吐出圧力の導入または遮断を切り替える電磁弁を備え、前記電磁弁の開閉により前記１つのシリンダー室の圧力が変化するスクリュー圧縮機。
【請求項６】
前記２つのシリンダー室は、前記可変Ｖｉ弁に近い順に、第１シリンダー室、第２シリンダー室であり、
前記第１シリンダー室には、吐出圧力が常時、導入され、
前記第２シリンダー室は、前記１つのシリンダー室に相当し、前記絞り機構を介して前記吸込室に連通しており、前記電磁弁の開閉により吐出圧力または吸込圧力に切り替わる請求項５記載のスクリュー圧縮機。
【請求項７】
前記２つのシリンダー室は、前記可変Ｖｉ弁に近い順に、第１シリンダー室、第２シリンダー室であり、
前記第１シリンダー室は、前記１つのシリンダー室に相当し、前記絞り機構を介して前記吸込室に連通しており、前記電磁弁の開閉により吐出圧力または吸込圧力に切り替わり、
前記第２シリンダー室には、吸込圧力が常時、導入される請求項５記載のスクリュー圧縮機。
【請求項８】
内部に吐出室と吸込室とを有するケーシングと、
圧縮室を構成する複数の溝が外周面に形成され、前記ケーシング内で回転するように配置されたスクリューローターと、
前記スクリューローターの軸方向に移動し、停止位置を切り替えることで、吸込完了時の前記圧縮室の容積と吐出完了時の前記圧縮室の容積の比である内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁と、
前記可変Ｖｉ弁に連結された第１Ｖｉ用ピストンと、前記第１Ｖｉ用ピストンを移動可能に内部に収容する駆動シリンダーとを備えた駆動装置と、
前記駆動装置に導入する圧力を切り替える２つの圧力切替機構とを備え、
前記駆動装置は、
前記第１Ｖｉ用ピストンとは独立して動作する第２Ｖｉ用ピストンと、
前記第１Ｖｉ用ピストンと前記第２Ｖｉ用ピストンとの間に配置され、前記第２Ｖｉ用ピストンに連結部で連結された連動ピストンと、
前記第２Ｖｉ用ピストンと前記連動ピストンとの間に配置され、前記連結部を移動可能に通する穴が形成された位置決め壁とを備え、
前記駆動シリンダー内は前記第１Ｖｉ用ピストンと前記第２Ｖｉ用ピストンとによって３つのシリンダー室に区切られており、
前記駆動装置は、
前記３つのシリンダー室のうち、少なくとも１つの前記シリンダー室の圧力を変化させることで、前記第２Ｖｉ用ピストンを前記位置決め壁に当接する位置と当接しない位置とに移動させ、前記第２Ｖｉ用ピストンに連動して前記第１Ｖｉ用ピストンを移動させる動作と、前記第１Ｖｉ用ピストンを前記第２Ｖｉ用ピストンから独立して移動させる動作と、を行うことで前記可変Ｖｉ弁の位置を制御するものであり、
前記２つの圧力切替機構は、前記３つのシリンダー室のうち２つのシリンダー室に対応して設けられ、
前記２つの圧力切替機構の両方が第１機構で構成され、
前記第１機構は、
前記吐出室と前記１つのシリンダー室とを連通する第１流路を開閉し、前記吐出室から前記１つのシリンダー室への吐出圧力の導入または遮断を切り替える電磁弁と、前記電磁弁と前記１つのシリンダー室との間の前記第１流路に連通する切替用シリンダーと、前記切替用シリンダーの内部に移動可能に収容された切替用ピストンと、前記切替用ピストンの移動によって圧縮するバネとを備え、
前記切替用シリンダー内は、吸込圧力が常時、導入されると共に前記バネが配置される第１切替用シリンダー室と、前記第１流路に連通する第２切替用シリンダー室とに前記切替用ピストンによって区切られており、
前記第１切替用シリンダー室と前記１つのシリンダー室とを連通する第２流路が、前記バネのバネ力を受ける前記切替用ピストンの位置に応じて開閉され、
前記電磁弁の開閉により前記第１流路が開閉されると共に、前記切替用ピストンの移動によって前記第２流路が開閉されて、前記１つのシリンダー室の圧力が変化する構成であるスクリュー圧縮機。
【請求項９】
前記３つのシリンダー室は、前記可変Ｖｉ弁に近い順に、第１シリンダー室、第２シリンダー室、第３シリンダー室であり、
前記第１シリンダー室には、吐出圧力が常時、導入され、
前記第２シリンダー室および前記第３シリンダー室は、前記２つのシリンダー室に相当し、絞り機構を介して前記吸込室に連通しており、前記電磁弁の開閉により吐出圧力または吸込圧力に切り替わる請求項８記載のスクリュー圧縮機。
【請求項１０】
前記３つのシリンダー室は、前記可変Ｖｉ弁に近い順に、第１シリンダー室、第２シリンダー室、第３シリンダー室であり、
前記第１シリンダー室および前記第３シリンダー室は、前記２つのシリンダー室に相当し、絞り機構を介して前記吸込室に連通しており、前記電磁弁の開閉により吐出圧力または吸込圧力に切り替わり、
前記第２シリンダー室には、吸込圧力が常時、導入される請求項８記載のスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部容積比を可変する可変機構を有するスクリュー圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、スクリュー圧縮機において、吐出開始のタイミングを調整して内部容積比を可変にする、スライド弁である可変内部容積比弁（以下、可変Ｖｉ弁という）を備え、運転圧力比に応じて駆動装置からの駆動力により可変Ｖｉ弁の位置を調整するようにしたものがある。ここで、内部容積比とは、吸込完了時の圧縮室の容積と吐出完了時の圧縮室の容積との比である。【０００３】
一般的にスクリュー圧縮機は、運転中の吐出圧力／吸込圧力である圧縮比が、内部容積比に見合う適正圧縮比で運転されていれば不適正な圧縮損失は生じない。しかし、適正圧縮比よりも低い低圧縮比の運転を行うと、吐出口が開くまで圧縮されたガスは吐出圧力以上に過圧縮され、余分な圧縮仕事を行うことになる。また逆に適正圧縮比よりも高圧縮比で運転を行うと、吐出圧力に到達する前に吐出口が開き、ガスの逆流を生じる圧縮不足の状態となる。これらはいずれも動力のロスを生じ、効率の低下を招く。このような動力ロスによる効率低下を抑制するために、最適な内部容積比にて運転する必要がある。【０００４】
そこで、従来から、可変Ｖｉ弁の位置を調整して内部容積比を可変としたスクリュー圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、可変Ｖｉ弁の位置調整に複雑な制御を用いず、２つの電磁弁のそれぞれを開または閉に切り替えることで可変Ｖｉ弁の位置を２段階で調整するようにしている。具体的には、特許文献１では、可変Ｖｉ弁にロットを介してピストンが連結されており、ピストンの移動方向の前後に２つの電磁弁を介して吸込圧力または吐出圧力を適宜切り替えて供給する構成としている。そして、ピストンの前後に圧力差を生じさせてピストンを２箇所の異なる位置に移動可能な構成とすることで、可変Ｖｉ弁の位置を２段階に調整可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５８８１４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、可変Ｖｉ弁の位置を２段階に調整するにあたり、２つの電磁弁が必要な構造であった。また、更に多段階するには、更に複数の電磁弁が必要となってくる。【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電磁弁の使用数量を減らして簡素な構成で内部容積比を複数段階に調整可能なスクリュー圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るスクリュー圧縮機は、内部に吐出室と吸込室とを有するケーシングと、圧縮室を構成する複数の溝が外周面に形成され、ケーシング内で回転するように配置されたスクリューローターと、スクリューローターの軸方向に移動し、停止位置を切り替えることで、吸込完了時の圧縮室の容積と吐出完了時の圧縮室の容積の比である内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁と、可変Ｖｉ弁に連結されたＶｉ用ピストンとＶｉ用ピストンを移動可能に内部に収容する駆動シリンダーとを備えた駆動装置と、駆動装置に導入する圧力を切り替える圧力切替機構とを備え、駆動シリンダー内は、Ｖｉ用ピストンによって２つのシリンダー室に区切られており、駆動装置は、２つのシリンダー室のうち１つのシリンダー室の圧力を変化させることでＶｉ用ピストンを移動させて可変Ｖｉ弁の位置を制御するものであり、圧力切替機構は、吐出室と１つのシリンダー室とを連通する第１流路を開閉し、吐出室から１つのシリンダー室への吐出圧力の導入または遮断を切り替える電磁弁と、電磁弁と１つのシリンダー室との間の第１流路に連通する切替用シリンダーと、切替用シリンダーの内部に移動可能に収容された切替用ピストンと、切替用ピストンの移動によって圧縮するバネとを備え、切替用シリンダー内は、吸込圧力が常時、導入されると共にバネが配置される第１切替用シリンダー室と、第１流路に連通する第２切替用シリンダー室とに切替用ピストンによって区切られており、 第１切替用シリンダー室と１つのシリンダー室とを連通する第２流路が、バネのバネ力を受ける切替用ピストンの位置に応じて開閉され、電磁弁の開閉により第１流路が開閉されると共に、切替用ピストンの移動によって第２流路が開閉されて、１つのシリンダー室の圧力が変化するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、可変Ｖｉ弁にロットを介して連結されたＶｉ用ピストンに供給する圧力を、電磁弁１個にて変化させることが可能となり、簡素な構成で、内部容積比を複数段階に調整可能なスクリュー圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機における駆動装置および圧力切替機構を説明する概要図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機における駆動装置および圧力切替機構を説明する概要図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が中のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が中のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るスクリュー圧縮機の概略構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係るスクリュー圧縮機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１.
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の概略構成図である。
本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１は、シングルスクリュー圧縮機であり、筒状のケーシング２と、このケーシング２に収容された筒状のスクリューローター５と、このスクリューローター５を回転駆動するモーター３とを備えている。このモーター３は、ケーシング２に内接して固定されたステーター３ａと、ステーター３ａの内側に配置されたモーターローター３ｂとから構成される。モーター３は、インバーターにより回転数が制御されるインバーター式でもよいし、一定の回転数で運転する定速式でもよい。
【００１２】
スクリューローター５とモーターローター３ｂとは互いに同一軸線上に配置されており、いずれもスクリュー軸４に固定されている。また、スクリューローター５の外周面には、複数の螺旋状のスクリュー溝５ａが形成されている。スクリューローター５は、スクリュー軸４に固定されたモーターローター３ｂに連結されて回転駆動される。また、スクリューローター５に形成されたスクリュー溝５ａ内の空間は、ケーシング２の内周面と、このスクリュー溝５ａに?合い係合する一対のゲートローター（図示せず）とによって囲まれて圧縮室６を形成する。
【００１３】
また、ケーシング２内は隔壁（図示せず）により吐出圧力側と吸込圧力側とに隔てられ、吐出圧力側には吐出室７と吐出室７に開口する吐出口８とが形成されている。また、吸込圧力側には吸込室１６が形成されている。吐出圧力は、圧縮室６で冷媒が圧縮されて圧縮室６から吐出された冷媒の圧力である。吸込圧力は、圧縮室６に吸込される冷媒の圧力である。吐出圧力と吸込圧力との関係は、吐出圧力＞吸込圧力である。
【００１４】
また、ケーシング２の内周面とスクリューローター５の外周面との間には、スクリュー軸４の軸方向に移動可能な一対の可変Ｖｉ弁９が配置されている。可変Ｖｉ弁９は、吐出口８の一部を形成しており、ロット１０を介して駆動装置１１に連結されている。なお、図１には、一方の可変Ｖｉ弁９に連結する駆動装置１１のみ図示し、もう一方の可変Ｖｉ弁９に連結する駆動装置１１については図示を省略している。
【００１５】
駆動装置１１は、ガス圧で駆動するものであり、シリンダー１２と、シリンダー１２内部に収容されてシリンダー１２内を軸方向に移動可能なＶｉ用ピストン１３とを備えている。Ｖｉ用ピストン１３は、ロット１０を介して可変Ｖｉ弁９に連結されており、シリンダー１２内を軸方向に移動可能な構成となっている。Ｖｉ用ピストン１３は、本発明のＶｉ用ピストンまたは第１Ｖｉ用ピストンに相当する。
【００１６】
そして、本実施の形態１の特徴とする構成としては、駆動装置１１に導入する圧力を切り替える後述の図２に示す圧力切替機構２１を備え、圧力切替機構２１の部品構成を、電磁弁を２つ備えた構成に比べて単純な構成としたことにある。
【００１７】
そして、スクリュー圧縮機１は更に、圧力切替機構２１の後述の電磁弁２７を開閉する制御装置５０（図１参照）を備えている。制御装置５０は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアで構成することもできるし、ＣＰＵのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成することもできる。
【００１８】
以下、図２を参照して駆動装置１１および圧力切替機構２１の構成について説明する。なお、以下において、「流路」は、ケーシング２またはシリンダー１２の壁内部に孔を設けることで構成してもよいし、配管を用いて構成するようにしてもよい。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機における駆動装置および圧力切替機構を説明する概要図である。図２において、可変Ｖｉ弁９の図示右側が吸込圧力となっており、可変Ｖｉ弁９の図示左側が吐出圧力となっている。
ここでまず、可変Ｖｉ弁９について説明する。可変Ｖｉ弁９は、弁本体９ａと、ガイド部９ｂと、連結部９ｃとから構成されており、弁本体９ａとガイド部９ｂとが連結部９ｃで連結されている。また、ガイド部９ｂの駆動装置側端部９ｈには上記ロット１０の一端が連結され、他端がＶｉ用ピストン１３の可変Ｖｉ弁９側の端面に連結されている。そして、弁本体９ａの吐出口側端部９ｄとガイド部９ｂの吐出口側端部９ｅとの間の空間は、上記吐出口８に連通する吐出空隙９ｆを形成している。
【００２０】
駆動装置１１において、シリンダー１２内の空間は、可変Ｖｉ弁側（図示右側）のシリンダー室１４ａと、反対側の（図示左側）のシリンダー室１４ｂとにＶｉ用ピストン１３によって区切られる。なお、シリンダー１２が本発明の駆動シリンダーに相当し、シリンダー室１４ａが本発明の第１シリンダー室に相当し、シリンダー室１４ｂが本発明の第２シリンダー室に相当する。
【００２１】
シリンダー１２には、シリンダー室１４ａ側に圧力導入孔１１４ａが形成され、シリンダー室１４ｂ側に圧力導入孔１１４ｂと、圧力逃がし孔１１４ｃとが形成されている。そして、シリンダー室１４ａは、圧力導入孔１１４ａおよび流路１５ａを介して図１の吐出室７に連通しており、シリンダー室１４ａには吐出室７から吐出圧力が常時、導入されている。
【００２２】
シリンダー室１４ｂは、圧力導入孔１１４ｂおよび流路１５ｂを介して圧力切替機構２１に接続され、圧力切替機構２１により吐出圧力の導入または遮断が切り替えれる。シリンダー室１４ｂは、圧力切替機構２１および流路３０を介して吐出室７に連通しており、圧力切替機構２１によって吐出室７から吐出圧力の導入または遮断が切り替えられる。流路３０は、流路１５ｂ、流路２８ｃおよび流路２８ｄを備えた流路であり、本発明の第１流路に相当する。
【００２３】
また、シリンダー室１４ｂは、圧力逃がし孔１１４ｃおよび流路１５ｃを介して吸込室１６に連通しており、流路１５ｃの途中には絞り機構１５ｃａが設けられている。絞り機構１５ｃａは、シリンダー室１４ｂの圧力が圧力逃がし孔１１４ｃから吸込室側へ逃されるのを抑制するために設けられており、具体的には例えばキャピラリーチューブ、オリフィス等で構成されている。絞り機構１５ｃａは、本発明の第２絞り機構に相当する。
【００２４】
圧力切替機構２１は、電磁弁２７と、シリンダー２２と、切替用ピストン２３と、切替用ピストン２３に連結されたロッド２４と、切替用ピストン２３の移動によって圧縮するバネ２５とを備えている。シリンダー２２は、切替用ピストン２３を軸方向に移動可能に内部に収容している。バネ２５は、ロッド２４に外挿されて後述のシリンダー室２６ａに配置されており、バネ２５が自然長の状態において、切替用ピストン２３は後述の図３の位置に位置している。なお、切替用ピストン２３とロッド２４とは必ずしも別々の部品である必要はなく一体成形品でもよい。なお、圧力切替機構２１は本発明の第１機構に相当する。
【００２５】
このように、圧力切替機構２１において電磁弁は１つであり、電磁弁を２つ備えた構成に比べて単純な構成となっている。すなわち、電磁弁は、シリンダー、ピストン、ロッドおよびバネといった構成の他に、電磁弁の開閉を磁力にて行うための電気エネルギーを機械運動に変換するソレノイド部が必要である。なお、ソレノイド部は、コイル、ヨーク、スリーブ、コアおよびプラグナットから構成されており、コアは可動鉄心またはプランジャーで構成され、プラグナットは固定鉄心で構成される。よって、電磁弁を２つ備えた構成とすると、高価になりがちである。しかし、圧力切替機構２１は、電磁弁を１つとし、その他の構成をシリンダー２２、切替用ピストン２３、ロッド２４およびバネ２５としているため、２つの電磁弁を用いる構成よりも安価に構成できる。
【００２６】
以下、圧力切替機構２１について詳細に説明する。
電磁弁２７は、吐出室７とシリンダー２２とを連通する流路２８ｄを開閉し、吐出室７からシリンダー２２の後述のシリンダー室２６ｂへの吐出圧力の導入または遮断を切り替えるものである。なお、シリンダー室２６ｂは、流路２８ｃを介して駆動装置１１のシリンダー室１４ｂに連通しているため、電磁弁２７は、吐出室７からシリンダー室１４ｂへの吐出圧力の導入または遮断を切り替えるものとも言える。
【００２７】
シリンダー２２内は、シリンダー室２６ａとシリンダー室２６ｂとに切替用ピストン２３によって仕切られている。シリンダー２２には、シリンダー室２６ａ側に圧力導入孔２１４ａが形成され、シリンダー室２６ｂ側に圧力導入孔２１４ｄおよび圧力逃がし孔２１４ｃが形成されている。また、シリンダー２２には、切替用ピストン２３の位置に応じて開閉される圧力逃がし孔２１４ｂが形成されている。シリンダー２２は本発明の切替用シリンダーに相当し、シリンダー室２６ａは本発明の第１切替用シリンダー室に相当し、シリンダー室２６ｂは本発明の第２切替用シリンダー室に相当する。
【００２８】
シリンダー室２６ａは、圧力導入孔２１４ａおよび流路２８ａを介して図１の吸込室１６に連通しており、シリンダー室２６ａには、吸込室１６から吸込圧力が常時、導入されている。また、シリンダー室２６ｂは、圧力導入孔２１４ｄ、流路２８ｄおよび電磁弁２７を介して図１の吐出室７に連通しており、電磁弁２７が開とされることで、シリンダー室２６ｂに吐出圧力が導入される。
【００２９】
圧力逃がし孔２１４ｂは流路２８ｂを介して流路２８ｃに連通しており、流路２８ｂには絞り機構２８ｂａが設けられている。絞り機構２８ｂａは、電磁弁２７が開から閉に切り替わった際に、シリンダー室１４ｂ内の吐出圧力がシリンダー室２６ａ内に導入されるのを抑制するために設けられている。絞り機構２８ｂａは、オリフィスまたはキャピラリーチューブなどで構成されている。なお、流路２８ｂが、本発明の第２流路に相当し、絞り機構２８ｂａが、本発明の第１絞り機構に相当する。
【００３０】
次に可変Ｖｉ弁９の動作を、駆動装置１１および圧力切替機構２１のそれぞれのピストンの動作と共に説明する。本実施の形態１では、内部容積比の値（以下、Ｖｉ値という）を大と小の２段階に設定できる。内部容積比とは、吸込完了時の圧縮室の容積と吐出完了時の圧縮室の容積との比である。
【００３１】
（１）Ｖｉ値大のときの動作
図３は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。図３および後述の各図において、電磁弁の黒塗り表示は電磁弁が「閉」の状態であることを示し、白抜き表示は電磁弁が「開」の状態にあることを示している。また、図３および後述の各図において図中の矢印は、Ｖｉ用ピストンの移動方向を示している。
【００３２】
Ｖｉ値大のときは、電磁弁２７を閉とすることで、駆動装置１１が可変Ｖｉ弁９を図中矢印で示す左方向に位置させることで、吐出口８が開くタイミングを遅くしている。
【００３３】
まず、圧力切替機構２１の動作について説明する。Ｖｉ値大のときは電磁弁２７を閉とすることで、シリンダー室２６ｂは、流路２８ｃを介して連通した駆動装置１１のシリンダー室１４ｂと均圧する。具体的には、シリンダー室２６ｂおよびシリンダー室１４ｂの圧力は、電磁弁２７が開から閉に切り替えられた直後は吐出圧力となっている。しかし、シリンダー室１４ｂが絞り機構１５ｃａを介して吸込室１６に連通しているため、時間の経過と共に、シリンダー室２６ｂおよびシリンダー室１４ｂの圧力は、吸込圧力に近づくことになる。また、シリンダー室２６ａには、吸込圧力が常時、導入されているので、シリンダー室２６ｂの圧力が吸込圧力側に近づくことで、切替用ピストン２３はバネ２５の作用によりシリンダー室２６ｂ側に移動し、圧力逃がし孔２１４ｂを開口する。
【００３４】
圧力逃がし孔２１４ｂが開口することで、シリンダー室２６ａとシリンダー室１４ｂとが流路２８ｂおよび流路１５ｂを介して連通し、駆動装置１１のシリンダー室１４ｂの圧力はシリンダー室２６ａと同様に吸込圧力となる。つまり、圧力切替機構２１は、電磁弁２７が閉の場合、シリンダー室１４ｂに吸込圧力を導入する。
【００３５】
次に、駆動装置１１および可変Ｖｉ弁９の動作について説明する。シリンダー室１４ａは吐出室７と連結しており、吐出圧力が常時、導入されている。よって、シリンダー１４内の圧力差によりＶｉ用ピストン１３は図中左方向へ移動しようとする。
【００３６】
一方、Ｖｉ用ピストン１３に連結されている可変Ｖｉ弁９については、移動方向の両端部、つまり、弁本体９ａの吸込側端部９ｇには吸込圧力が作用し、ガイド部９ｂの駆動装置側端部９ｈには吐出圧力が作用している。また、弁本体９ａの吐出口側端部９ｄには吐出直後の吐出圧力が作用し、ガイド部９ｂの吐出口側端部９ｅには、吐出口側端部９ｄに作用する圧力と同じ吐出圧力が、吐出口側端部９ｄとは互いに逆向きに作用する。よって、吐出口側端部９ｄと吐出口側端部９ｅとに作用する荷重は相殺され、可変Ｖｉ弁９は、駆動装置側端部９ｈと吸込側端部９ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により図中右方向へ移動しようとする。
【００３７】
ここで、Ｖｉ用ピストン１３の移動方向前後の面の面積は、可変Ｖｉ弁９において吐出圧力を受ける駆動装置側端部９ｈの面積に比べて大きくなっている。このため、Ｖｉ用ピストン１３の移動方向前後の両面が受ける圧力差により、Ｖｉ用ピストン１３および可変Ｖｉ弁９は図中左方向へ移動する。そして、可変Ｖｉ弁９は、Ｖｉ用ピストン１３がシリンダー室１４ｂの壁面と当接する位置で停止し、Ｖｉ値大の位置に正確に位置決めされる。
【００３８】
（２）Ｖｉ値小のときの動作
図４は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値小のときは、電磁弁２７が開となることで、駆動装置１１が可変Ｖｉ弁９を図中矢印で示す右方向に位置させることで、吐出口８が開くタイミングを早めている。
【００３９】
まず、圧力切替機構２１の動作について説明する。Ｖｉ値小のときは電磁弁２７を開とすることで、シリンダー室２６ｂの圧力は吐出圧力となる。また、シリンダー室２６ａには、吸込圧力が常時、導入されて吸込圧力となっており、切替用ピストン２３には、シリンダー室２６ｂからの作用力とは逆向きに吸込圧力とバネ力とが作用する。切替用ピストン２３に対するこれらの作用力の関係より、切替用ピストン２３はシリンダー室２６ａ側に移動し、圧力逃がし孔２１４ｂを塞ぐ。
【００４０】
圧力逃がし孔２１４ｂが塞がれることで、駆動装置１１のシリンダー室１４ｂは、圧力切替機構２１のシリンダー室２６ａとは連通せずにシリンダー室２６ｂと連通し、シリンダー室２６ｂと同様の吐出圧力となる。なお、シリンダー室１４ｂは圧力逃がし孔１１４ｃおよび流路１５ｃを介して吸込室１６に連通しているが、その流路１５ｃに絞り機構１５ｃａが設けられているため、シリンダー室１４ｂ内の圧力は、電磁弁２７が開の間、吐出圧力に保たれる。
【００４１】
以上より、圧力切替機構２１は、電磁弁２７が開の場合、シリンダー室１４ｂに吐出圧力を導入する。
【００４２】
次に、駆動装置１１および可変Ｖｉ弁９の動作について説明する。シリンダー室１４ａは吐出室７と連結しており、吐出圧力が常時、導入されているので、シリンダー１４内の圧力差はない状態となっている。
【００４３】
一方、Ｖｉ用ピストン１３に連結されている可変Ｖｉ弁９については、弁本体９ａの吸込側端部９ｇには吸込圧力が作用し、ガイド部９ｂの駆動装置側端部９ｈには吐出圧力が作用している。また、弁本体９ａの吐出口側端部９ｄには吐出直後の吐出圧力が作用し、ガイド部９ｂの吐出口側端部９ｅには、吐出口側端部９ｄに作用する圧力と同じ吐出圧力が、吐出口側端部９ｄとは互いに逆向きに作用する。よって、吐出口側端部９ｄと吐出口側端部９ｅとに作用する荷重は相殺される。
【００４４】
そして、シリンダー１４内は圧力差がない状態となっているので、可変Ｖｉ弁９は、駆動装置側端部９ｈに作用する吐出圧力と吸込側端部９ｇに作用する吸込圧力との差圧により図中右方向へ移動する。そして、可変Ｖｉ弁９の吸込側端部９ｇがケーシング２の壁面と当接する位置で停止し、Ｖｉ値小の位置に正確に位置決めされる。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態１によれば、一つの電磁弁２７の開閉によってシリンダー室１４ａおよびシリンダー室１４ｂのうちの１つのシリンダー室、ここではシリンダー室１４ｂの圧力を変更することで、可変Ｖｉ弁９の位置を制御する構成とした。ここで、シリンダー室１４ｂの圧力の変更は、電磁弁２７の開閉により、吐出室７からシリンダー室１４ｂに至る流路が開閉されると共に、切替用ピストン２３がバネ２５のバネ力に抗って移動し、吸込圧力となっている流路２８ｂが開閉されることで実現される。言い換えれば、切替用ピストン２３に作用する吐出圧力と吸込圧力との圧力差と、バネ２５のバネ力とを用いたシンプルな切替用ピストン２３の可動制御によって、シリンダー室１４ｂの圧力の変更を実現できる。よって、電磁弁を２つ用いずにシリンダー室１４ｂの圧力を変更することができ、安価で簡素な構成であるスクリュー圧縮機を得ることができる。
【００４６】
また、制御対象の電磁弁が、内部容積比を２段階に調整可能な特許文献１の構成と比較して２個から１個に減少するため、電磁弁の制御も簡素化できる。
【００４７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２は、上記実施の形態１の圧力切替機構２１の接続先を、シリンダー室１４ｂからシリンダー室１４ａに変更した実施の形態である。更に具体的には、圧力導入孔１１４ａに圧力切替機構２１を接続し、圧力導入孔１１４ｂを吸込室１６と連通した構成とするものである。
【００４８】
次に、本実施の形態２における可変Ｖｉ弁９の動作について説明する。実施の形態１と同様にＶｉ値を大と小の２段階に設定できる。
（１）Ｖｉ値大のときの動作
図５は、本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値大のときは、駆動装置１１が可変Ｖｉ弁９を図中矢印で示す左方向に位置させることで、吐出口８が開くタイミングを遅くしている。
【００４９】
すなわち、Ｖｉ値大のときは、電磁弁２７を開とすることでシリンダー室１４ａ内を吐出圧力とする。一方、シリンダー室１４ｂは吸込室１６と連結しており、吸込圧力が常時、導入されているので、シリンダー１２内の圧力差によりＶｉ用ピストン１３が図中左方向へ移動しようとする。
【００５０】
一方、Ｖｉ用ピストン１３に連結されている可変Ｖｉ弁９については、弁本体９ａの吸込側端部９ｇには吸込圧力が作用し、ガイド部９ｂの駆動装置側端部９ｈには吐出圧力が作用している。また、弁本体９ａの吐出口側端部９ｄには吐出直後の吐出圧力が作用し、ガイド部９ｂの吐出口側端部９ｅには、吐出口側端部９ｄに作用する圧力と同じ吐出圧力が、吐出口側端部９ｄとは互いに逆向きに作用する。よって、吐出口側端部９ｄと吐出口側端部９ｅとに作用する荷重は相殺され、可変Ｖｉ弁９は、駆動装置側端部９ｈと吸込側端部９ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により図中右方向へ移動しようとする。しかし、上述したように、可変Ｖｉ弁９の駆動装置側端部９ｈの面積よりＶｉ用ピストン１３の面積の方が大きく設定されているため、両面が受ける圧力差により、Ｖｉ用ピストン１３および可変Ｖｉ弁９は図中左方向へ移動する。そして、可変Ｖｉ弁９は、Ｖｉ用ピストン１３がシリンダー室１４ｂの壁面と当接する位置で停止し、Ｖｉ値大の位置に正確に位置決めされる。
【００５１】
（２）Ｖｉ値小のときの動作
図６は、本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値小のときは、駆動装置１１が可変Ｖｉ弁９を図中矢印で示す右方向に位置させることで、吐出口８が開くタイミングを早めている。
【００５２】
すなわち、電磁弁２７を閉とすることで、シリンダー室１４ａ内を吸込圧力とする。一方、シリンダー室１４ｂは吸込室１６と連結しており、吸込圧力が常時、導入されているので、シリンダー１２内の圧力差はない状態となっている。
【００５３】
一方、Ｖｉ用ピストン１３に連結されている可変Ｖｉ弁９については、弁本体９ａの吸込側端部９ｇには吸込圧力が作用し、ガイド部９ｂの駆動装置側端部９ｈには吐出圧力が作用している。また、弁本体９ａの吐出口側端部９ｄには吐出直後の吐出圧力が作用し、ガイド部９ｂの吐出口側端部９ｅには、吐出口側端部９ｄに作用する圧力と同じ吐出圧力が、吐出口側端部９ｄとは互いに逆向きに作用する。よって、吐出口側端部９ｄと吐出口側端部９ｅとに作用する荷重は相殺される。
【００５４】
そして、シリンダー１４内は圧力差がない状態となっているので、可変Ｖｉ弁９は、駆動装置側端部９ｈに作用する吐出圧力と吸込側端部９ｇに作用する吸込圧力との差圧により図中右方向へ移動する。そして、可変Ｖｉ弁９の吸込側端部９ｇがケーシング２の壁面と当接する位置で停止し、Ｖｉ値小の位置に正確に位置決めされる。
【００５５】
本実施の形態２は、実施の形態１の圧力切替機構２１の接続先を、シリンダー室１４ｂからシリンダー室１４ａに変更した形態であり、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
実施の形態３．
上記実施の形態１および実施の形態２では、Ｖｉ値を大と小の２段階に可変可能な構成であったが、本実施の形態３では、Ｖｉ値を大、中、小の３段階に可変可能な構成について説明する。
【００５７】
図７は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機における駆動装置および圧力切替機構を説明する概要図である。なお、図２に示した構成と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
実施の形態３におけるスクリュー圧縮機は、実施の形態１に加えて更に、圧力切替機構３１を備えている。また、駆動装置１１においてシリンダー室１４ｂには、実施の形態１に加えて更に、Ｖｉ用ピストン３９と、連動ピストン４０と、連結部４１と、位置決め壁４２とが配置されている。シリンダー室１４ｂは、Ｖｉ用ピストン３９によって２つのシリンダー室に分けられる。すなわち、シリンダー室１４ｂは、Ｖｉ用ピストン３９とＶｉ用ピストン１３との間のシリンダー室１４ｃと、その反対側のシリンダー室１４ｄとに区切られる。Ｖｉ用ピストン３９は、本発明の第２Ｖｉ用ピストンに相当する。
【００５９】
また、上記実施の形態１において圧力切替機構２１は、シリンダー室１４ｂに導入する圧力の切り替えを行っていたが、実施の形態３では、シリンダー室１４ｂのうちシリンダー室１４ｃ側に導入する圧力の切り替えを行う。なお、シリンダー室１４ａが本発明の第１シリンダー室に相当し、シリンダー室１４ｃが本発明の第２シリンダー室に相当し、シリンダー室１４ｄが本発明の第３シリンダー室に相当する。
【００６０】
Ｖｉ用ピストン３９は、連結部４１で連動ピストン４０と連結されている。Ｖｉ用ピストン３９と連動ピストン４０との間には、Ｖｉ用ピストン３９の移動方向に対して直交する方向に延びる位置決め壁４２が設けられている。位置決め壁４２には穴４２ａが形成されており、この穴４２ａに連結部４１が移動可能に通され、Ｖｉ用ピストン３９が、連動ピストン４０と共にシリンダー室１４ｂ内を移動可能となっている。
【００６１】
そして、Ｖｉ用ピストン３９は、Ｖｉ用ピストン３９が位置決め壁４２に当接して停止する位置と、Ｖｉ用ピストン３９が位置決め壁４２から離れて連動ピストン４０が位置決め壁４２に当接して停止する位置とに位置決めされる。なお、シリンダー１２内において、Ｖｉ用ピストン１３とＶｉ用ピストン３９とはそれぞれ独立して動作可能となっている。
【００６２】
また、シリンダー１２は、シリンダー室１４ｄ側に圧力導入孔１１４ｅと圧力逃がし孔１１４ｆとが形成されている。シリンダー室１４ｄは、圧力導入孔１１４ｅおよび流路１５ｄを介して圧力切替機構３１に接続され、圧力切替機構２１により吐出圧力の導入または遮断が切り替えられる。また、シリンダー室１４ｄは、圧力逃がし孔１１４ｆ、流路１５ｆ、絞り機構１５ｆａおよび流路１５ｃを介して吸込室１６に連通している。また、シリンダー室１４ｃは、圧力逃がし孔１１４ｃ、流路１５ｅ、絞り機構１５ｅａおよび流路１５ｃを介して吸込室１６に連通している。
【００６３】
圧力切替機構３１は、圧力切替機構２１と同様の構成を有し、圧力切替機構２１の構成箇所の符号の先頭の「２」を「３」に変更すれば、圧力切替機構３１の構成箇所となる。圧力切替機構３１は、シリンダー室１４ｄへの吐出圧力の導入または遮断を切り替えるものである。
【００６４】
次の表１は、実施の形態３においてＶｉ値を大、中、小にする場合の、電磁弁２７と電磁弁３７のそれぞれの開閉状態をまとめた表である。表については、以下の動作説明で適宜参照されたい。
【００６５】
【表１】
0006739646.tif 000002
【００６６】
（１）Ｖｉ値大のときの動作
図８は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値大のときは表１に示したように電磁弁２７を閉、電磁弁３７を閉とする。電磁弁２７を閉とすることで、圧力切替機構２１からシリンダー室１４ｃに吸込圧力を導入する。また、電磁弁３７を閉とすることで、シリンダー室１４ｄに吸込圧力を導入する。よって、シリンダー室１４ｃおよびシリンダー室１４ｄは共に吸込圧力であり、シリンダー室１４ｂは吸込圧力となっている。シリンダー室１４ａには吐出圧力を常時、導入している。
【００６７】
このように、Ｖｉ用ピストン１３を境としてシリンダー室１４ａには吐出圧力が導入され、シリンダー室１４ｂには吸込圧力が導入されている。これにより、実施の形態１のＶｉ値大のときと同様の動作となり、可変Ｖｉ弁９は図中矢印で示す左方向に移動する。つまり、駆動装置１１は、可変Ｖｉ弁９を図中矢印で示す左方向に位置させることで、吐出口８が開くタイミングを遅くしている。
【００６８】
（２）Ｖｉ値中のときの動作
図９は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が中のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値中のときは、電磁弁２７を閉、電磁弁３７を開とする。電磁弁２７を閉とすることで、シリンダー室１４ｄには吸込圧力が導入される。また、電磁弁３７を開とすることで、シリンダー室１４ｄには吐出圧力が導入される。また、シリンダー室１４ａには吐出圧力を常時、導入している。この結果、シリンダー室１４ａとシリンダー室１４ｄとは吐出圧力で等圧であり、シリンダー室１４ｃは吸込圧力である。
【００６９】
ここで、シリンダー室１４ｄは、上記のＶｉ値大のときも、後述するＶｉ値小のときも、吸込圧力となる。このため、Ｖｉ値大またはＶｉ値小の状態からＶｉ値中に切り替える場合に、電磁弁３７が閉から開とされることで、シリンダー室１４ｄの圧力が吸込圧力から吐出圧力に変わる。
【００７０】
更に詳しくは、Ｖｉ値大からＶｉ値中への切り替えの場合には、図８の位置にＶｉ用ピストン３９が停止している状態からシリンダー室１４ｄの圧力が吸込圧力から吐出圧力へと上がることで、Ｖｉ用ピストン３９が連動ピストン４０と共に、右方向に移動する。Ｖｉ用ピストン３９の右方向の移動に伴い、可変Ｖｉ弁９が連動ピストン４０によって押圧されて右方向に移動する。そして、Ｖｉ用ピストン３９が位置決め壁４２に当接して停止すると、連動してＶｉ用ピストン１３および可変Ｖｉ弁９も停止し、図９に示す位置決め状態となる。
【００７１】
また、Ｖｉ値小からＶｉ値中への切り替えの場合には、後述の図１０の位置にＶｉ用ピストン３９が停止している状態からシリンダー室１４ｄの圧力が吸込圧力から吐出圧力へと上がる。一方で、シリンダー室１４ｃは、電磁弁２７が閉とされることで吸込圧力となっている。このため、シリンダー室１４ｄとシリンダー室１４ｃとの差圧によりＶｉ用ピストン３９が右方向に移動して、位置決め壁４２に当接して停止する。
【００７２】
また、後述のＶｉ値小のとき、シリンダー室１４ａおよびシリンダー室１４ｃは吐出圧力であるが、Ｖｉ値中への切り替えで電磁弁２７が閉とされることで、シリンダー室１４ｃの圧力が吐出圧力から吸込圧力に変化する。このため、Ｖｉ用ピストン１３は、シリンダー室１４ａとシリンダー室１４ｃとの差圧により図１０の位置から左方向に移動し、連動ピストン４０に当接したところで停止し、図９に示す位置決め状態となる。
【００７３】
以上のように、Ｖｉ値中の場合、Ｖｉ用ピストン３９が位置決め壁４２に当接した位置にあるときの連動ピストン４０に当接した位置でＶｉ用ピストン１３が停止する。この状態において可変Ｖｉ弁９は、図８に示したＶｉ値大の場合よりも右側に位置しており、この結果、吐出口８が開くタイミングがＶｉ値大の場合より早くなる。
【００７４】
（３）Ｖｉ値小のときの動作
図１０は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値小のときは電磁弁２７を開とすることで、圧力切替機構２１からシリンダー室１４ｃに吐出圧力を導入する。また、電磁弁３７を閉とすることで、シリンダー室１４ｄに吸込圧力を導入する。また、シリンダー室１４ａには吐出圧力を常時、導入している。これにより、シリンダー室１４ａおよびシリンダー室１４ｃは吐出圧力、シリンダー室１４ｄは吸込圧力となる。したがって、シリンダー１２内においてＶｉ用ピストン１３の移動方向前後の面同士では、圧力差がない状態となっている。
【００７５】
ここで、Ｖｉ用ピストン１３に連結されている可変Ｖｉ弁９については、実施の形態１と同様、移動方向の両端部、つまり、弁本体９ａの吸込側端部９ｇには吸込圧力が作用し、ガイド部９ｂの駆動装置側端部９ｈには吐出圧力が作用している。また、弁本体９ａの吐出口側端部９ｄには吐出直後の吐出圧力が作用し、ガイド部９ｂの吐出口側端部９ｅには、吐出口側端部９ｄに作用する圧力と同じ吐出圧力が、吐出口側端部９ｄとは互いに逆向きに作用する。よって、吐出口側端部９ｄと吐出口側端部９ｅとに作用する荷重は相殺され、可変Ｖｉ弁９は、駆動装置側端部９ｈと吸込側端部９ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により図中右方向へ移動する。そして、可変Ｖｉ弁９の吸込側端部９ｇがケーシング２の壁面と当接する位置で停止し、Ｖｉ値小の位置に正確に位置決めされる。これにより、吐出口８が開くタイミングをＶｉ値中より早めている。
【００７６】
本実施の形態３によれば、電磁弁が一つの圧力切替機構を２つ用いることで、Ｖｉ値の３段階の制御を行うことが可能となり、安価で簡素なスクリュー圧縮機を得ることができる。
【００７７】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４は、上記実施の形態３の圧力切替機構２１の接続先を、シリンダー室１４ｃからシリンダー室１４ａに変更した実施の形態である。更に具体的には、圧力導入孔１１４ａに圧力切替機構２１を接続し、圧力導入孔１１４ｂを吸込室１６と連通した構成とするものである。
【００７８】
次に、本実施の形態４における可変Ｖｉ弁９の動作について説明する。実施の形態３と同様にＶｉ値を大と中と小の３段階に設定できる。
【００７９】
次の表２は、実施の形態４においてＶｉ値を大、中、小にする場合の、電磁弁２７と電磁弁３７のそれぞれの開閉状態をまとめた表である。表については、以下の動作説明で適宜参照されたい。
【００８０】
【表２】
0006739646.tif 000003
【００８１】
（１）Ｖｉ値大のときの動作
図１１は、本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が大のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値大のときは電磁弁２７を開、電磁弁３７を閉とする。電磁弁２７を開とすることで、圧力切替機構２１からシリンダー室１４ａに吐出圧力を導入する。また、電磁弁３７を閉とすることで、シリンダー室１４ｄに吸込圧力を導入する。シリンダー室１４ｃには、圧力を常時、導入している。
【００８２】
このように、Ｖｉ用ピストン１３を境としてシリンダー室１４ａには吐出圧力が導入され、シリンダー室１４ｂには吸込圧力が導入されている。これにより、実施の形態１のＶｉ値大のときと同様の動作となり、可変Ｖｉ弁９は図中矢印で示す左方向に移動する。つまり、駆動装置１１は、可変Ｖｉ弁９を図中矢印で示す左方向に位置させることで、吐出口８が開くタイミングを遅くしている。
【００８３】
（２）Ｖｉ値中のときの動作
図１２は、本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が中のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値中のときは、電磁弁２７を開、電磁弁３７を開とする。電磁弁２７を開とすることで、シリンダー室１４ａには吐出圧力が導入される。また、電磁弁３７を開とすることで、シリンダー室１４ｄには吐出圧力が導入される。また、シリンダー室１４ｂには吸込圧力を常時、導入している。この結果、シリンダー室１４ａとシリンダー室１４ｄとは吐出圧力で等圧であり、シリンダー室１４ｃは吸込圧力である。
【００８４】
ここで、Ｖｉ値大からＶｉ値中への切り替えの場合には、図１１の位置にＶｉ用ピストン３９が停止している状態からシリンダー室１４ｄの圧力が吸込圧力から吐出圧力へと上がることで、Ｖｉ用ピストン３９が連動ピストン４０と共に、右方向に移動する。Ｖｉ用ピストン３９の右方向の移動に伴い、可変Ｖｉ弁９が連動ピストン４０によって押圧されて右方向に移動する。そして、Ｖｉ用ピストン３９が位置決め壁４２に当接して停止すると、連動してＶｉ用ピストン１３および可変Ｖｉ弁９も停止し、図１２に示す位置決め状態となる。
【００８５】
また、Ｖｉ値小からＶｉ値中への切り替えの場合には、後述の図１３の位置にＶｉ用ピストン３９が停止している状態からシリンダー室１４ｄの圧力が吸込圧力から吐出圧力へと上がる一方、シリンダー室１４ｃは、常時、吸込圧力となっている。このため、シリンダー室１４ｄとシリンダー室１４ｃとの差圧によりＶｉ用ピストン３９が右方向に移動して、位置決め壁４２に当接して停止する。また、後述のＶｉ値小のとき、シリンダー室１４ａおよびシリンダー室１４ｃは吸込圧力であるが、Ｖｉ値中への切り替えで電磁弁２７が閉とされることで、シリンダー室１４ａの圧力が吸込圧力から吐出圧力に変化する。このため、Ｖｉ用ピストン１３は、シリンダー室１４ａとシリンダー室１４ｃとの差圧により図１３の位置から左方向に移動し、連動ピストン４０に当接したところで停止し、図１２に示す位置決め状態となる。
【００８６】
以上のように、Ｖｉ値中の場合、Ｖｉ用ピストン３９が位置決め壁４２に当接した位置にあるときの連動ピストン４０にＶｉ用ピストン１３が当接して停止する。この状態において可変Ｖｉ弁９は、図１１に示したＶｉ値大の場合よりも右側に位置しており、この結果、吐出口８が開くタイミングがＶｉ値大の場合より早くなる。
【００８７】
（３）Ｖｉ値小のときの動作
図１３は、本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機において内部容積比が小のときの駆動装置および圧力切替機構の動作概要図である。
Ｖｉ値小のときは電磁弁２７を閉とすることで、圧力切替機構２１からシリンダー室１４ａに吸込圧力を導入する。また、電磁弁３７を閉とすることで、シリンダー室１４ｄに吐出圧力を導入する。また、シリンダー室１４ｃには吸込圧力を常時、導入している。これにより、シリンダー室１４ａ、シリンダー室１４ｃおよびシリンダー室１４ｄは吸込圧力となる。したがって、シリンダー１２内においてＶｉ用ピストン１３の移動方向前後の面同士では、圧力差がない状態となっている。
【００８８】
ここで、Ｖｉ用ピストン１３に連結されている可変Ｖｉ弁９については、実施の形態１と同様、移動方向の両端部、つまり、弁本体９ａの吸込側端部９ｇには吸込圧力が作用し、ガイド部９ｂの駆動装置側端部９ｈには吐出圧力が作用している。また、弁本体９ａの吐出口側端部９ｄには吐出直後の吐出圧力が作用し、ガイド部９ｂの吐出口側端部９ｅには、吐出口側端部９ｄに作用する圧力と同じ吐出圧力が、吐出口側端部９ｄとは互いに逆向きに作用する。よって、吐出口側端部９ｄと吐出口側端部９ｅとに作用する荷重は相殺され、可変Ｖｉ弁９は、駆動装置側端部９ｈと吸込側端部９ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により図中右方向へ移動する。そして、可変Ｖｉ弁９の吸込側端部９ｇがケーシング２の壁面と当接する位置で停止し、Ｖｉ値小の位置に正確に位置決めされる。これにより、吐出口８が開くタイミングをＶｉ値中より早めている。
【００８９】
本実施の形態４は、実施の形態３の圧力切替機構２１の接続先を、シリンダー室１４ｃからシリンダー室１４ａに変更した形態であり、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５は、圧力切替機構を簡素化した実施の形態である。
【００９１】
図１４は、本発明の実施の形態５に係るスクリュー圧縮機の概略構成図である。
実施の形態５のスクリュー圧縮機１は、実施の形態１の圧力切替機構２１に代えて圧力切替機構２１Ａを備えたものである。圧力切替機構２１Ａは、吐出室７とシリンダー室１４ｂとを連通する流路３０を開閉し、吐出室７からシリンダー室１４ｂへの吐出圧力の導入または遮断を切り替える電磁弁２７を備えた構成としたものである。言い換えれば、上記実施の形態１の圧力切替機構２１から切替用ピストン２３、ロッド２４およびバネ２５を削除した構成である。なお、圧力切替機構２１Ａは、本発明の第２機構に相当する。
【００９２】
そして、Ｖｉ値大の場合、電磁弁２７を閉とする。これにより、シリンダー室１４ｂ内に吐出圧力が導入されず、シリンダー室１４ｂ内の圧力は、圧力逃がし孔１１４ｃから逃されて最終的には吸込圧力に至る。これにより、シリンダー１２内は、図３で説明した状態と同じ圧力状態が得られて同様の動作となる。
【００９３】
Ｖｉ値小の場合、電磁弁２７を開とし、シリンダー室１４ｂに吐出圧力を導入する。これにより、図４で説明した状態と同じ圧力状態が得られて同様の動作となる。
【００９４】
このように構成したことにより、実施の形態５は、実施の形態１に比べて、切替用ピストン２３、ロッド２４およびバネ２５が削除された構成となり、更なる簡素化ができ、安価で簡素な構成であるスクリュー圧縮機を得ることができる。
【００９５】
実施の形態６．
本発明の実施の形態６は、実施の形態２の構成を簡素化した実施の形態であり、いわば、実施の形態２と実施の形態５とを組み合わせた形態である。
【００９６】
図１５は、本発明の実施の形態６に係るスクリュー圧縮機の概略構成図である。
実施の形態６は、図７に示した実施の形態２の圧力切替機構２１を図１４に示した実施の形態５の圧力切替機構２１Ａを適用したものである。
【００９７】
このように構成したことで、実施の形態２に比べて更なる簡素化ができ、安価で簡素な構成であるスクリュー圧縮機を得ることができる。
なお、電磁弁２７、３７の開閉は実施の形態２と同一である。
【００９８】
ここでは、圧力切替機構２１側を簡素化した構成を示したが、圧力切替機構３１側を簡素化した構成としてもよいし、圧力切替機構２１および圧力切替機構３１の両方を簡素化した構成としてもよい。
【００９９】
上記各実施の形態において、可変Ｖｉ弁９の数量は駆動装置１１の数量が１個に対して１個としたが、２個でもよく、数量を限定するものではない。また、シリンダー室１４ａ、１４ｂ、２６ａ、２６ｂに導入する圧力は、吐出圧力と吸込圧力とに限定するものではなく、例えば中間圧力を導入しても良い。中間圧力とは、吐出圧力よりは低圧であり、吸込圧力よりは高圧となる圧力である。
【０１００】
また、スクリュー圧縮機１に適用される冷媒は、特定の冷媒に限定されるものではないが、例えば、環境への影響等を考慮して、地球温暖化係数であるＧＷＰが低いものが選択されるとよい。ＧＷＰが低い冷媒は、例えば、Ｒ３２、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、または、これらのうちの少なくとも１つを含む混合冷媒である。なお、スクリュー圧縮機１に適用される冷媒は、その他に二酸化炭素等の自然冷媒であってもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１  スクリュー圧縮機、２  ケーシング、３  モーター、３ａ  ステーター、３ｂ  モーターローター、４  スクリュー軸、５  スクリューローター、５ａ  スクリュー溝、６  圧縮室、７  吐出室、８  吐出口、９  可変Ｖｉ弁、９ａ  弁本体、９ｂ  ガイド部、９ｃ  連結部、９ｄ  吐出口側端部、９ｅ  吐出口側端部、９ｆ  吐出空隙、９ｇ  吸込側端部、９ｈ  駆動装置側端部、１０  ロット、１１  駆動装置、１２  シリンダー、１３  Ｖｉ用ピストン、１４  シリンダー、１４ａ  シリンダー室、１４ｂ  シリンダー室、１４ｃ  シリンダー室、１４ｄ  シリンダー室、１５ａ  流路、１５ｂ  流路、１５ｃ  流路、１５ｃａ  絞り機構、１５ｄ  流路、１５ｆ  流路、１５ｆａ  絞り機構、１５ｅ  流路、１５ｅａ  絞り機構、１６  吸込室、２１  圧力切替機構、２１Ａ  圧力切替機構、２２  シリンダー、２３  切替用ピストン、２４  ロッド、２５  バネ、２６ａ  シリンダー室、２６ｂ  シリンダー室、２７  電磁弁、２８  流路、２８ａ  流路、２８ｂ  流路、２８ｂａ  絞り機構、２８ｃ  流路、２８ｄ  流路、３０  流路、３１  圧力切替機構、３７  電磁弁、３９  Ｖｉ用ピストン、４０  連動ピストン、４１  連結部、４２  位置決め壁、４２ａ  穴、５０  制御装置、１１４ａ  圧力導入孔、１１４ｂ  圧力導入孔、１１４ｃ  圧力逃がし孔、１１４ｅ  圧力導入孔、１１４ｆ  圧力逃がし孔、２１４ａ  圧力導入孔、２１４ｂ  圧力逃がし孔、２１４ｃ  圧力逃がし孔、２１４ｄ  圧力導入孔。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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