WO2023073798A1

WO2023073798A1 - スクリュー圧縮機

Info

Publication number: WO2023073798A1
Application number: PCT/JP2021/039420
Authority: WO
Inventors: 駿岡田; 雅章上川; 雅浩神田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2023-05-04

Abstract

スクリュー圧縮機は、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内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁を有するＶｉ可変機構を備えている。Ｖｉ可変機構は、可変Ｖｉ弁に連結されたロッド、ロッドに連結され、可変Ｖｉ弁の停止位置を制御する駆動装置、駆動装置に導入する圧力を切り替える圧力切替機構を備える。スクリュー圧縮機は、Ｖｉ可変機構により可変Ｖｉ弁の停止位置として、第１～第３位置を有する。

Description

スクリュー圧縮機

　本開示は、例えば冷凍機または空調機等の冷媒圧縮に用いられるスクリュー圧縮機に関するものである。

　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（以下、Ｖｉという）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、運転圧縮比に応じて駆動装置からの駆動力により可変Ｖｉ弁の開度を調整するものがある（例えば、特許文献１参照）。スクリュー圧縮機における内部容積比は、吸込完了時の圧縮室の容積と吐出開始時の圧縮室の容積との比である。

　特許文献１の可変Ｖｉ弁は、特許文献１の図１および図２に示されるように、吐出圧力ＨＰと吸込圧力ＬＰとから演算される最適Ｖｉ値と、位置検出手段から求められる現Ｖｉ値との差が小さくなるように制御される。さらに、実運転時の最適Ｖｉ値に近づけるために、モーター駆動電力が最小となるように可変Ｖｉ弁の開度調整を行っている。

　スクリュー圧縮機は、運転圧縮比に見合う適正な内部容積比を有しており、実運転時の内部容積比が適正内部容積比となる運転条件では、不適正な圧縮損失は生じない。しかし、適正内部容積比よりも高い内部容積比で運転を行うと、吐出ポートが開く前にガスが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、適正内部容積比よりも低い内部容積比で運転を行うと、吐出圧力に到達する前に吐出ポートが開くため、ガスの逆流が生じる不足圧縮の状態となる。これらはいずれも動力のロスを生じ、効率の低下を招く。

　そこで、特許文献１のように、運転負荷に応じた圧縮比（吐出圧力／吸込圧力）に対して、高い圧縮機効率が得られる内部容積比となるように、可変Ｖｉ弁の位置を無段階に調整して内部容積比を可変とした技術が提案されている。

特許第４１４７８９１号公報

　特許文献１では、可変Ｖｉ弁の位置制御を無段階で実施しており、吐出圧力、吸込圧力および回転周波数の検出結果から可変Ｖｉ弁の制御量を算出している。つまり、特許文献１では可変Ｖｉ弁の位置制御を無段階制御とすることで、構成および制御が複雑化していた。

　本開示は、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、内部容積比を可変としながらも、構成および制御を簡単化することが可能なスクリュー圧縮機を得ることを目的とする。

　本開示に係るスクリュー圧縮機は、ケーシングと、ケーシングの内部の圧縮室で冷媒を低圧から高圧に圧縮するスクリューローターと、吸込完了時の圧縮室の容積と吐出開始時の圧縮室の容積との比である内部容積比を変更するＶｉ可変機構とを備え、Ｖｉ可変機構は、スクリューローターの軸方向であって吸込側と吐出側とに移動し、停止位置を切り替えることで内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁と、可変Ｖｉ弁に連結され、可変Ｖｉ弁の位置決めを行う位置決め面を含む第１位置決め部を有するロッドと、ロッドに連結され、可変Ｖｉ弁の停止位置を制御する駆動装置と、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、駆動装置は、ロッドが貫通して挿入され、ロッドから独立して移動するピストンであって、第１位置決め部の位置決め面に対向して配置された第１ピストンと、第１ピストンおよび位置決め面を収容し、第１ピストンによって内部が２つのシリンダー室に仕切られる第１シリンダーと、ロッドに連結された第２ピストンと、第２ピストンを収容し、第２ピストンによって内部が２つのシリンダー室に仕切られる第２シリンダーとを備え、第１シリンダーまたは第１ピストンは、第１シリンダー内の軸方向の両端部を除く中間部で第１ピストンを停止させる第２位置決め部を有し、第１ピストンの第１シリンダー内における受圧面積および第２ピストンの第２シリンダー内における受圧面積は、可変Ｖｉ弁の受圧面積よりも大きく構成されており、Ｖｉ可変機構は、圧力切替機構により４つのシリンダー室のうちの一部のシリンダー室内の圧力を変化させることにより、駆動装置が、第１ピストンおよび第２ピストンと可変Ｖｉ弁との受圧面積の差の影響を受けて、第１ピストン、第２ピストンおよび可変Ｖｉ弁を移動させ、可変Ｖｉ弁の停止位置として、第２位置決め部により停止した第１ピストンに第１位置決め部の位置決め面が当接して位置決めされた可変Ｖｉ弁の軸方向の停止位置である第１位置と、第１位置よりも吸込側の第２位置と、第１位置よりも吐出側の第３位置とを有するものである。

　本開示に係るスクリュー圧縮機は、可変Ｖｉ弁の停止位置として第１～第３の停止位置を有するので、内部容積比を可変としながらも、構成および制御を簡単化することができる。

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。実施の形態１に係るスクリュー圧縮機のＶｉ可変機構の概要図である。実施の形態１に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が大のときの動作概要図である。実施の形態１に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が中のときの動作概要図である。実施の形態１に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が小のときの動作概要図である。実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の変形例の概略構成図であり、Ｖｉ値が大のときの動作概要図である。実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の変形例の概略構成図であり、Ｖｉ値が中のときの動作概要図である。実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の変形例の概略構成図であり、Ｖｉ値が小のときの動作概要図である。実施の形態２に係るスクリュー圧縮機のＶｉ可変機構の概要図である。実施の形態２に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が大のときの動作概要図である。実施の形態２に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が中のときの動作概要図である。実施の形態２に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が小のときの動作概要図である。実施の形態１および実施の形態２に係るＶｉ可変機構の変形例を示す図である。実施の形態３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３に係るスクリュー圧縮機のＶｉ可変機構の概要図である。

　以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１を含めた、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、各実施の形態において、先行する実施の形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。

実施の形態１．
　図１は、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。
　実施の形態１に係るスクリュー圧縮機は、ゲートローター（図示せず）が１枚のモノゲートローターのシングルスクリュー圧縮機である。スクリュー圧縮機は、図１に概略の構成を示すように、筒状のケーシング１と、このケーシング１内に収容されたスクリューローター３と、このスクリューローター３を回転駆動するモーター２とを備えている。このモーター２は、ケーシング１に内接して固定されたモーターステーター２ａと、モーターステーター２ａの内側に配置されたモーターローター２ｂとから構成され、インバーター方式で回転数が制御されるようになっている。スクリュー圧縮機を所望の冷凍能力で運転するための運転容量制御は、モーター２のインバーター駆動による回転数制御とすることで実現できる。

　スクリューローター３とモーターローター２ｂ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３の外周面には、複数の螺旋状の溝（以下、スクリュー溝という）３ａが形成されている。スクリューローター３は、スクリュー軸４に固定されたモーターローター２ｂに連結されて回転駆動される。また、スクリューローター３に形成されたスクリュー溝３ａ内の空間は、ケーシング１の内筒面およびこの溝に噛み合い係合するゲートローター（図示せず）によって囲まれて圧縮室５を形成する。スクリューローター３は、モーター２によって回転駆動されることにより、ケーシング１の内部の圧縮室５で冷媒を低圧から高圧に圧縮する。

　ケーシング１を含む圧縮機の外郭（ケーシング以外の外郭は図示せず）の内部（以下、圧縮機の内部または圧縮機内という）は、隔壁（図示せず）により高圧圧力である吐出圧力側と低圧圧力である吸込圧力側とが隔てられ、吐出圧力側には、吐出室６と、吐出室６に開口する吐出口７とが形成されている。圧縮機の内部において、吸込圧力側には吸込室１６が形成されている。なお、図１では、吐出室６および吸込室１６がケーシング１内に位置する例を示しているが、ケーシング１内に限定されない。吐出室６は圧縮機内の高圧となる部分、吸込室１６は圧縮機内の低圧となる部分を意味しており、圧縮機内であればよい。

　さらに、ケーシング１内には、スクリューローター３の軸方向であって吸込側と吐出側とに移動し、停止位置を切り替えることで内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁８を備えている。なお、内部容積比とは、吸込完了時の圧縮室５の容積と吐出開始時の圧縮室５の容積との比である。ケーシング１内にはさらに、可変Ｖｉ弁８に連結されたロッド９を備えている。ロッド９は、可変Ｖｉ弁８の位置決めを行うための位置決め面９ａａを含む第１位置決め部９ａを有している。第１位置決め部９ａは、ロッド９の外周面から外方に突出した突起で形成されている。可変Ｖｉ弁８およびロッド９は、内部容積比を変更する後述のＶｉ可変機構４０の一部を構成している。

　ケーシング１の端部には、可変Ｖｉ弁８を駆動して可変Ｖｉ弁８の停止位置を制御する駆動装置１０が設けられている。駆動装置１０は、Ｖｉ可変機構４０の一部を構成している。駆動装置１０は、第１シリンダー１１と、第１ピストン１２と、第２シリンダー１３と、第２ピストン１４と、連結棒１５等とを備えているが、駆動装置１０の構成の詳細については、次の図２にて説明する。

　図２は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機のＶｉ可変機構４０の概要図である。
　Ｖｉ可変機構４０は、可変Ｖｉ弁８と、ロッド９と、駆動装置１０と、駆動装置１０に導入する圧力を切り替える圧力切替機構３０とを備えている。可変Ｖｉ弁８は、弁本体８ａと、ガイド部８ｂと、連結部８ｃとを有する。ガイド部８ｂの駆動装置側端部８ｈにはロッド９が連結され、ロッド９の可変Ｖｉ弁８とは反対側（以下、反可変Ｖｉ弁側という）の端部には連結棒１５が連結されている。ガイド部８ｂの吐出口側端部８ｅと弁本体８ａの吐出口側端部８ｄとの間は、連結部８ｃによって連結されるとともに、上記吐出口７に連通する吐出空隙８ｆを形成している。

　可変Ｖｉ弁８において、弁本体８ａの吸込側端部８ｇには吸込圧力が作用し、吐出口側端部８ｄには吐出直後の吐出圧力が作用する。また、ガイド部８ｂの吐出口側端部８ｅには吐出口側端部８ｄに作用する圧力と同じ圧力が互いに逆向きに作用する。また、ガイド部８ｂの駆動装置側端部８ｈには吐出圧力が作用する。したがって、可変Ｖｉ弁８内部の吐出口側端部８ｄと吐出口側端部８ｅとに作用する荷重は相殺される。よって、可変Ｖｉ弁８に作用する圧力のみに着目すると、可変Ｖｉ弁８には、運転中、駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側（図中の右側）へ移動させようとする力が作用する。

　可変Ｖｉ弁８の駆動装置側端部８ｈは吐出圧力を受ける受圧面となっており、吸込側端部８ｇは吸込圧力を受ける受圧面となっている。これらの受圧面の面積（以下、受圧面積という）は、第１ピストン１２の第１シリンダー１１内の受圧面積および第２ピストン１４の第２シリンダー１３内の受圧面積よりも小さく形成されている。言い換えれば、第１ピストン１２の第１シリンダー１１内の受圧面積および第２ピストン１４の第２シリンダー１３内の受圧面積は、可変Ｖｉ弁８の受圧面積よりも大きく形成されている。第１ピストン１２の第１シリンダー１１内の受圧面積とは、具体的には第１ピストン１２の移動方向の端面の面積である。また、第２ピストン１４の第２シリンダー１３内の受圧面積とは、具体的には第２ピストン１４の移動方向の端面の面積である。このように受圧面積が設定される理由は改めて説明する。

　圧力切替機構３０は、電磁弁２０ａおよび電磁弁２０ｂを有する第１弁装置２０Ａと、電磁弁２３ａおよび電磁弁２３ｂを有する第２弁装置２０Ｂとを有する。

　駆動装置１０は、ロッド９が貫通して挿入され、ロッド９から独立して移動する第１ピストン１２と、第１ピストン１２およびロッド９の第１位置決め部９ａを収容する第１シリンダー１１とを備える。第１シリンダー１１は、両端部が閉塞された筒状部材である。第１シリンダー１１の両端部には貫通穴が形成されており、この各貫通穴にロッド９が通されて、第１ピストン１２が第１シリンダー１１内で移動可能となっている。第１ピストン１２は、第１シリンダー１１内においてロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａに対向して配置されている。

　第１シリンダー１１は、内部が第１ピストン１２によって２つのシリンダー室１７に仕切られている。２つのシリンダー室１７のうち、後述の第１分割シリンダー１１ａ側のシリンダー室１７は、第１シリンダー室であるシリンダー室１７ａ、後述の第２分割シリンダー１１ｂ側のシリンダー室１７は、第２シリンダー室であるシリンダー室１７ｂとなっている。ここで、実施の形態１において、第１分割シリンダー１１ａ側とは、図示の右側（吸込側ともいう）であり、第２分割シリンダー１１ｂ側とは、図示の左側（吐出側ともいう）を指している。シリンダー室１７ａは、第１分割シリンダー１１ａ内のシリンダー室であり、シリンダー室１７ｂは、第２分割シリンダー１１ｂ内のシリンダー室である。

　第１シリンダー１１は、第１シリンダー１１を第１シリンダー１１の軸に垂直に分割した一方が第１分割シリンダー１１ａ、他方が第２分割シリンダー１１ｂとなっている。すなわち、第１シリンダー１１は、第１分割シリンダー１１ａと第２分割シリンダー１１ｂとを有する。第１シリンダー１１は、軸方向の中間部で第１分割シリンダー１１ａと第２分割シリンダー１１ｂとに分割されている。第１分割シリンダー１１ａには第１ピストン１２が収容されている。第２分割シリンダー１１ｂの内径は、第１分割シリンダー１１ａの内径よりも小さく形成されている。これにより、第１分割シリンダー１１ａと第２分割シリンダー１１ｂとの境界部分には、段差で構成された第２位置決め部１１ｃが形成されている。第２位置決め部１１ｃは、第１シリンダー１１内の軸方向の両端部を除く中間部で第１ピストン１２を停止させるための部分である。この第２位置決め部１１ｃに第１ピストン１２が当接して停止することで、第１ピストン１２は第２分割シリンダー１１ｂ内には入り込まず、第１分割シリンダー１１ａ内で移動可能となっている。

　また、第１シリンダー１１内において、ロッド９に設けられた第１位置決め部９ａは、第１ピストン１２の第２分割シリンダー１１ｂ側の端面１２ｂと第１シリンダー１１の第２分割シリンダー１１ｂ側の内壁面１１１ｂとの間で軸方向に移動可能である。

　第１シリンダー１１には、第１圧力導入孔１１９ａおよび第１圧力導入孔１１９ｂが貫通形成されている。第１圧力導入孔１１９ａは、第１分割シリンダー１１ａ側の端部に形成され、第１分割シリンダー１１ａを貫通してシリンダー室１７ａに連通する孔である。第１圧力導入孔１１９ｂは、第２分割シリンダー１１ｂを貫通してシリンダー室１７ｂに連通する孔である。

　シリンダー室１７ａおよびシリンダー室１７ｂには、圧縮機内の圧力が導入される。具体的には、シリンダー室１７ａは、第１圧力導入孔１１９ａおよび流路１９ａを介して図１の吐出室６に連通しており、シリンダー室１７ａには常時、吐出圧力が導入されている。シリンダー室１７ｂは、第１弁装置２０Ａを介して図１の吸込室１６および図１の吐出室６に連通しており、シリンダー室１７ｂには、第１弁装置２０Ａを介して圧縮機内の圧力である吸込圧力または吐出圧力が導入される。さらに詳しくは、シリンダー室１７ｂは、第１圧力導入孔１１９ｂを介して流路１９ｂに連通している。流路１９ｂは、流路１９ｃと流路１９ｄとに分岐しており、流路１９ｃは、電磁弁２０ａを介して図１の吐出室６に連通している。また、流路１９ｄは、電磁弁２０ｂを介して図１の吸込室１６に連通している。よって、シリンダー室１７ｂには、第１弁装置２０Ａを構成する電磁弁２０ａおよび電磁弁２０ｂの開閉により、吐出圧力または吸込圧力が選択的に導入される。

　第２シリンダー１３は、内部が第２ピストン１４により２つのシリンダー室２１に仕切られている。２つのシリンダー室２１のうち可変Ｖｉ弁側は、第３シリンダー室であるシリンダー室２１ａとなっている。２つのシリンダー室２１のうち反可変Ｖｉ弁側は、第４シリンダー室であるシリンダー室２１ｂとなっている。第２ピストン１４にはピストンロッド１４１が連結されており、第２ピストン１４はピストンロッド１４１により連結棒１５に連結されている。

　第２シリンダー１３には、第２圧力導入孔１２２ａおよび第２圧力導入孔１２２ｂが貫通形成されている。第２圧力導入孔１２２ａは、可変Ｖｉ弁側の端部に形成され、第２シリンダー１３を貫通してシリンダー室２１ａに連通する孔である。第２圧力導入孔１２２ｂは、反可変Ｖｉ弁側の端部に形成され、第２シリンダー１３を貫通してシリンダー室２１ｂに連通する孔である。

　シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂには、圧縮機内の圧力が導入される。具体的には、シリンダー室２１ａは、第２圧力導入孔１２２ａおよび流路２２ａを介して図１の吐出室６に連通しており、シリンダー室２１ａには常時、吐出圧力が導入されている。シリンダー室２１ｂは、第２弁装置２０Ｂを介して図１の吸込室１６および図１の吐出室６に連通しており、シリンダー室２１ｂには、第２弁装置２０Ｂを介して圧縮機内の圧力である吸込圧力または吐出圧力が導入される。さらに詳しくは、シリンダー室２１ｂは、第２圧力導入孔１２２ｂを介して流路２２ｂに連通している。流路２２ｂは、流路２２ｃと流路２２ｄとに分岐しており、流路２２ｃは、電磁弁２３ａを介して図１の吐出室６に連通している。また、流路２２ｄは、電磁弁２３ｂを介して図１の吸込室１６に連通している。よって、シリンダー室２１ｂには、第２弁装置２０Ｂを構成する電磁弁２３ａおよび電磁弁２３ｂの開閉により、吐出圧力または吸込圧力が選択的に導入される。

　なお、第１弁装置２０Ａおよび第２弁装置２０Ｂの上記構成は一例であり、それぞれが２つの電磁弁を備えた構成に限られない。第１弁装置２０Ａおよび第２弁装置２０Ｂは、流路の開閉または切り替えができる弁を備えた構成であればよく、例えば１つの三方弁のみを備えた構成でもよい。例えば、第１弁装置２０Ａは、流路１９ｂの分岐部に設けられ、流路の切り替え可能な１つの三方弁のみを備えた構成としてもよい。この場合、第１弁装置２０Ａは、電磁弁２０ａおよび電磁弁２０ｂを省略することができ、構成を簡単化できる。

　また、流路１９ａ、流路１９ｂ、流路１９ｃ、流路２２ａ、流路２２ｂおよび流路２２ｃは、ケーシング１、第１シリンダー１１、第２シリンダー１３および第２分割シリンダー１１ｂといった各圧縮機部品の壁部に設けた孔で形成してもよいし、配管で構成してもよい。

　上記構成のＶｉ可変機構４０の動作の概要について説明する。Ｖｉ可変機構４０は、圧力切替機構３０により４つのシリンダー室のうちの一部のシリンダー室内の圧力を変化させる。これにより、駆動装置１０が、第１ピストン１２および第２ピストン１４と可変Ｖｉ弁８との受圧面積の差の影響を受けて、第１ピストン１２、第２ピストン１４および可変Ｖｉ弁８が移動する。可変Ｖｉ弁８は、第１位置と、第１位置よりも吸込側の第２位置と、第１位置よりも吐出側の第３位置とに停止位置を切り替える。第１位置は、第２位置決め部１１ｃに当接して停止した第１ピストン１２にロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが当接して位置決めされた可変Ｖｉ弁８の軸方向の停止位置である。このように、Ｖｉ可変機構４０は、停止位置として第１位置と、第２位置と、第３位置とを有する。そして、Ｖｉ可変機構４０は、可変Ｖｉ弁８の停止位置を３つに変更することにより、内部容積比を大、中、小の３段階に変更する。

　以下、Ｖｉ可変機構４０の動作の詳細について説明する。

（１）Ｖｉ値大のときの動作
　図３は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が大のときの動作概要図である。
　Ｖｉ値大のときは、駆動装置１０が可変Ｖｉ弁８を吐出側（図中の左側）に位置させることで、吐出口７が開くタイミングを遅くしている。Ｖｉ値大のときの可変Ｖｉ弁８の停止位置は、上記第３位置に相当する。

　まず、圧力切替機構３０の動作について説明する。Ｖｉ値大のとき、圧力切替機構３０は、第１シリンダー１１について、「電磁弁２０ａを開、電磁弁２０ｂを閉」とするか、または、「電磁弁２０ａを閉、電磁弁２０ｂを開」とし、シリンダー室１７ｂ内を吐出圧力または吸込圧力とする。つまり、シリンダー室１７ｂに導入される圧力は、吐出圧力または吸込圧力のどちらでも良い。一方、シリンダー室１７ａは吐出室６に連通しており、シリンダー室１７ａには常時吐出圧力が導入されている。よって、「電磁弁２０ａを開、電磁弁２０ｂを閉」とした際は、第１ピストン１２には元の位置から移動させようとする力は作用しない。一方、「電磁弁２０ａを閉、電磁弁２０ｂを開」とした際は、第１ピストン１２には吐出側（図中の左側）へ移動させようとする力が作用する。

　また、圧力切替機構３０は、第２シリンダー１３について、電磁弁２３ａを閉、電磁弁２３ｂを開とし、シリンダー室２１ｂ内を吸込圧力とする。一方、シリンダー室２１ａは吐出室６に連通しており、シリンダー室２１ａには常時吐出圧力が導入されている。よって、第２ピストン１４に作用する圧力のみに着目すると、第２ピストン１４には、シリンダー室２１ａの吐出圧力とシリンダー室２１ｂの吸込圧力との差圧により吐出側へ移動させようとする力が作用する。

　次に、駆動装置１０および可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。可変Ｖｉ弁８には、上述したように、駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側（図中の右側）へ移動させようとする力が作用する。しかし、第２ピストン１４の受圧面積は、可変Ｖｉ弁８の吸込側端部８ｇおよび駆動装置側端部８ｈの受圧面積よりも大きく設定されている。このため、スクリュー圧縮機では、可変Ｖｉ弁８を右側に移動させようとする力に比べて、第２ピストン１４を吐出側へ移動させようとする力が大きい。よって、第２ピストン１４は吐出側へ移動する。第２ピストン１４の吐出側への移動に伴い、第２ピストン１４に連結棒１５およびロッド９を介して連結された可変Ｖｉ弁８もまた、吐出側へ移動する。そして、第２ピストン１４が第２シリンダー１３の内壁に当接して停止すると、可変Ｖｉ弁８も停止する。

　このように、可変Ｖｉ弁８は、第２ピストン１４が第２シリンダー１３の内壁に物理的に当接することで停止する。このため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８は、Ｖｉ値大の場合の停止位置に正確に位置決めされる。なお、可変Ｖｉ弁８は、第１シリンダー１１、第２シリンダー１３およびケーシング１の可変Ｖｉ弁８の格納部の移動方向の長さなどを調整することで、以下のように位置決めしてもよい。すなわち、ロッド９に設けられた第１位置決め部９ａが第１シリンダー１１の第２分割シリンダー１１ｂ側の内壁面１１１ｂに当接することで、可変Ｖｉ弁８がＶｉ値大の場合の停止位置に位置決めされてもよい。また、可変Ｖｉ弁８は、駆動装置側端部８ｈがケーシング１の壁面（図示せず）に当接する位置で位置決めしても良い。

（２）Ｖｉ値中のときの動作
　図４は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が中のときの動作概要図である。Ｖｉ値中のときは、駆動装置１０が可変Ｖｉ弁８をＶｉ値大の位置よりも吸込側（図４の右側）に寄った箇所に位置させることで、Ｖｉ値大時に比べて、吐出口７が開くタイミングを早くすることが可能となる。Ｖｉ値中のときの可変Ｖｉ弁８の停止位置は、上記第１位置に相当する。

　まず、圧力切替機構３０の動作について説明する。Ｖｉ値中のとき、圧力切替機構３０は、第１シリンダー１１について、電磁弁２０ａを閉、電磁弁２０ｂを開とし、シリンダー室１７ｂ内を吸込圧力とする。シリンダー室１７ａは吐出室６と連通しており、シリンダー室１７ａには常時吐出圧力が導入されている。よって、第１ピストン１２に作用する圧力のみに着目すると、第１ピストン１２には、シリンダー室１７ａの吐出圧力とシリンダー室１７ｂの吸込圧力との差圧により吐出側へ移動させようとする力が作用する。

　また、圧力切替機構３０は、第２シリンダー１３について、電磁弁２３ａを開、電磁弁２３ｂを閉とし、シリンダー室２１ｂ内を吐出圧力とする。一方、シリンダー室２１ａは吐出室６と連通しており、シリンダー室２１ａには常時吐出圧力が導入されている。よって、第２ピストン１４に作用する圧力のみに着目すると、シリンダー室２１ａとシリンダー室２１ｂとに差圧は生じず、第２ピストン１４を移動させようとする力は発生しない。

　次に、駆動装置１０および可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。第１ピストン１２には、上述したように吐出側へ移動させようとする力が作用する。このため、第１ピストン１２は、吐出側に移動して第１分割シリンダー１１ａと第２分割シリンダー１１ｂとの段差で構成された第２位置決め部１１ｃに当接して停止する。一方、可変Ｖｉ弁８には、上述したように駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側へ移動させようとする力が作用している。これにより、可変Ｖｉ弁８は、吸込側へ移動し、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に当接して停止する。

　ここで、第１ピストン１２の受圧面積は、可変Ｖｉ弁８の受圧面積よりも大きく設定されている。このため、第１ピストン１２が第２位置決め部１１ｃに当接した状態を保とうとする力が、可変Ｖｉ弁８を吸込側（図中の左側）へ移動させ、第１ピストン１２に当接した第１位置決め部９ａによって第１ピストン１２を吸込側へ移動させようとする力よりも大きい。このため、第１ピストン１２が第２位置決め部１１ｃに当接した状態を維持し、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に当接して停止した状態に保たれ、可変Ｖｉ弁８の停止位置が決まる。

　可変Ｖｉ弁８の停止位置は、Ｖｉ値大時に比べて吸込側に位置するため、吐出口７を開くタイミングがＶｉ値大時に比べて早くなる。このように、可変Ｖｉ弁８は、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に物理的に当接することで停止する。このため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８はＶｉ値中の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

（３）Ｖｉ値小のときの動作
　図５は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が小のときの動作概要図である。
　Ｖｉ値小のときは、駆動装置１０が可変Ｖｉ弁８をＶｉ値中の位置よりも吸込側（図５の右側）に寄った箇所に位置させることで、Ｖｉ値中時に比べて、吐出口７が開くタイミングを早くすることが可能となる。Ｖｉ値小のときの可変Ｖｉ弁８の停止位置は、上記第２位置に相当する。

　まず、圧力切替機構３０の動作について説明する。Ｖｉ値小のとき、圧力切替機構３０は、第１シリンダー１１について、電磁弁２０ａを開、電磁弁２０ｂを閉とし、シリンダー室１７ｂ内を吐出圧力とする。シリンダー室１７ａは吐出室６と連通しており、シリンダー室１７ａには常時吐出圧力が導入されている。よって、第１ピストン１２に作用する圧力のみに着目すると、シリンダー室１７ａとシリンダー室１７ｂとに差圧は生じず、第１ピストン１２を移動させようとする力は発生しない。

　また、圧力切替機構３０は、第２シリンダー１３について、電磁弁２３ａを開、電磁弁２３ｂを閉とし、シリンダー室２１ｂ内を吐出圧力とする。シリンダー室２１ａは吐出室６と連通しており、常時吐出圧力が導入されている。よって、第２ピストン１４に作用する圧力のみに着目すると、シリンダー室２１ａとシリンダー室２１ｂとに差圧は生じず、第２ピストン１４を移動させようとする力は発生しない。

　次に、駆動装置１０および可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。可変Ｖｉ弁８には、上述したように、駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側へ移動させようとする力が作用する。これにより、可変Ｖｉ弁８は、吸込側へ移動して吸込側端部８ｇがケーシング１の壁面１ａに当接する位置で停止する。このように、可変Ｖｉ弁８は、可変Ｖｉ弁８の吸込側端部８ｇがケーシング１の壁面１ａに物理的に当接することで停止する。このため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８は、Ｖｉ値小の場合の停止位置に正確に位置決めされる。可変Ｖｉ弁８の停止位置は、Ｖｉ値中時に比べて吸込側に位置するため、吐出口７を開くタイミングがＶｉ値中時に比べて早くなる。

　なお、可変Ｖｉ弁８は、第１シリンダー１１、第２シリンダー１３およびケーシング１の可変Ｖｉ弁８の格納部の移動方向の長さなどを調整することで、以下のように位置決めしてもよい。すなわち、可変Ｖｉ弁８は、第２ピストン１４の吸込側端面１４ａが第２シリンダー１３のシリンダー室２１ａ側の内壁面１３ａに当接する位置で位置決めしても良い。また、可変Ｖｉ弁８は、第１ピストン１２のシリンダー室１７ａ側の端面１２ａが第１シリンダー１１の内壁面１１１ａに当接して停止した状態の第１ピストン１２のシリンダー室１７ｂ側の端面１２ｂに、第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが当接することで位置決めしても良い。

　なお、Ｖｉ可変機構４０は、上記各図に示した構造に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で例えば以下のように変形して実施することが可能である。以下、実施の形態１の例で変形例を図示して説明する。

　図６は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の変形例の概略構成図であり、Ｖｉ値が大のときの動作概要図である。図７は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の変形例の概略構成図であり、Ｖｉ値が中のときの動作概要図である。図８は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の変形例の概略構成図であり、Ｖｉ値が小のときの動作概要図である。
る。

　上記では、ロッド９の外周面から外方に突出して第１位置決め部９ａが構成されていたが、変形例では、ロッド９が可変Ｖｉ弁８側の小径部９０と反可変Ｖｉ弁８側の大径部９１とを有し、小径部と大径部との段差部分で第１位置決め部９ａが構成されている。そして、第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａに対向して第１ピストン１２が配置されている。

　また、上記では、第１シリンダー１１が段差で形成された第２位置決め部１１ｃを有していたが、変形例では第１ピストン１２が第２位置決め部１１ｃを有する。変形例の第２位置決め部１１ｃは、第１ピストン１２の端面からシリンダー室１７ａ内に軸方向に突出した例えば筒状の壁部で構成されている。第２位置決め部１１ｃの形状は筒状の壁部に限らず、第１ピストン１２の端面からシリンダー室１７ａ内に軸方向に突出した突出部であればよい。第２位置決め部１１ｃの突出側の端面が第１シリンダー１１の第２分割シリンダー１１ｂ側の内壁面１１１ｂに当接することで、第１ピストン１２が第１シリンダー１１内の軸方向の両端部を除く中間部に位置決めされる。

　また、上記では、第１シリンダー１１内に段差を形成する関係上、第１シリンダー１１が軸方向の中間部で第１分割シリンダー１１ａと第２分割シリンダー１１ｂとに分割されており、図６においても同様の位置で分割された例を示している。しかし、変形例の第１シリンダー１１は軸方向の中間部で分割されていなくてもよい。第１シリンダー１１は、第１シリンダー１１の内部に第１ピストン１２を収納する関係上、分割されている必要はあるが、分割位置は任意である。

　この構成の変形例においても、可変Ｖｉ弁８は上記と同様の動作を行う。すなわち、Ｖｉ値が大のときは、可変Ｖｉ弁８は、図６に示すように第２ピストン１４が第２シリンダー１３の内壁に当接して停止すると、可変Ｖｉ弁８も停止し、可変Ｖｉ弁８はＶｉ値大の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

　Ｖｉ値が中のときは、図７に示すように第１ピストン１２の第２位置決め部１１ｃが第１シリンダー１１の第２分割シリンダー１１ｂ側の内壁面１１１ｂに当接するとともに、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に当接して停止する。これにより可変Ｖｉ弁８は、Ｖｉ値中の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

　Ｖｉ値が小のときは、図８に示すように可変Ｖｉ弁８は、可変Ｖｉ弁８の吸込側端部８ｇがケーシング１の壁面１ａに当接することで、Ｖｉ値小の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

　また、本説明では、シリンダー室１７ａおよびシリンダー室２１ａに対して、常に吐出圧力が導入され、シリンダー室１７ｂおよびシリンダー室２１ｂに対して吐出圧力と吸込圧力とが選択的に導入される構成とした。しかし、スクリュー圧縮機は、可変Ｖｉ弁８の位置決めが上記のように成されれば、上記構成に限られず、シリンダー室１７ａ、シリンダー室１７ｂ、シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂの各シリンダー室に導入される圧力関係を変えた構成としても良い。

　例えば、スクリュー圧縮機は、シリンダー室１７ｂおよびシリンダー室２１ｂに常に吸込圧力が導入され、且つ、シリンダー室１７ａおよびシリンダー室２１ａに、吐出圧力と吸込圧力とが選択的に導入される構成としてもよい。この場合、スクリュー圧縮機は、シリンダー室１７ａに第１弁装置２０Ａを介して圧縮機内の圧力である吐出圧力と吸込圧力とが選択的に導入される構成とすればよい。また、スクリュー圧縮機は、シリンダー室２１ａに第２弁装置２０Ｂを介して圧縮機内の圧力である吐出圧力と吸込圧力とが選択的に導入される構成とすればよい。

　また、スクリュー圧縮機は、各シリンダー室のそれぞれについて、吐出圧力または吸込圧力が選択的に導入できるような構成としても良い。要するに、可変Ｖｉ弁８の位置を上記の３段階に制御するにあたり、スクリュー圧縮機は、シリンダー室１７ａ、シリンダー室１７ｂ、シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂの一部のシリンダー室の圧力を変化させられればよい。

　また、シリンダー室１７ａ、シリンダー室１７ｂ、シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂに導入する圧力は、吐出圧力および吸込圧力に限定するものではない。シリンダー室１７ａ、シリンダー室１７ｂ、シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂに導入する圧力は、例えば、圧縮機内の圧力であって、吐出圧力よりは低圧であって吸込圧力よりは高圧となる中間圧力でもよい。要するに、シリンダー室１７ａ、シリンダー室１７ｂ、シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂに導入する圧力は、低圧以上高圧以下の圧力であればよい。

　次に、Ｖｉ値の設定について説明する。Ｖｉ値の設定は、広い運転範囲を確保することを目的として設定する方針と、「定格性能」の向上を目的として設定する方針と、省エネルギーの指標１つである「期間成績係数」の向上を目的として設定する方針とがある。以下、それぞれの方針に応じたＶｉ値の設定方法について説明する。

［広い運転範囲の確保］
　広い運転範囲を確保するには、Ｖｉ値大のＶｉ値を以下のように設定すればよい。運転範囲は、蒸発温度と凝縮温度とによって特定される。運転範囲は、圧縮機保護のために、例えば吐出冷媒ガスの温度またはモーターステーター２ａの巻線の温度などに上限温度を設けることで設定される。

　吐出冷媒ガスの温度は、高圧縮比条件の運転時に高くなりやすく、巻線温度は高負荷条件時または高圧縮比条件時に高くなりやすい。ここで、高圧縮比条件とは、高凝縮温度かつ低蒸発温度条件のことであり、高負荷条件とは凝縮温度および蒸発温度に着目すると、高凝縮温度かつ高蒸発温度となる条件のことである。よって、高負荷条件または高圧縮比条件の運転時において、吐出冷媒ガスの温度および巻線温度が上限温度に達しそうになった場合、吐出冷媒ガスの温度および巻線温度が上限温度に達しないように運転を変更する必要が生じる。運転の変更とは、例えば圧縮機の回転数を減らして凝縮温度を下げることなどである。つまり、凝縮温度を高くしたまま運転を継続したいところ、高負荷条件または高圧縮比条件の運転時は吐出冷媒ガスの温度および巻線温度が高くなることから、凝縮温度を下げるなどの対応が必要となり、運転範囲が狭まる。

　ある運転条件での吐出冷媒ガスの温度および巻線温度は、その運転条件での圧縮機効率が上昇するにつれ、下がる傾向がある。したがって、高負荷条件または高圧縮比条件の運転時における圧縮機効率を高くすることで、凝縮温度を下げるなどの運転範囲を狭める対応を実施しなくても、吐出冷媒ガス温度および巻線温度の上昇を抑えることができる。つまり、高負荷条件または高圧縮比条件の運転時における圧縮機効率を高くすることは、結果として、広い運転範囲の確保につながる。なお、圧縮機効率とは、圧縮機内部の構造およびモーター２の巻き数等の構造的要素によって決まるものである。

　そこで、Ｖｉ値大のＶｉ値は、予め決められた高負荷条件または高圧縮比条件での運転時に圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値となるように設定されている。圧縮機効率はＶｉ値に応じて変化する値であり、横軸にＶｉ、縦軸に圧縮機効率を取ったときに上に凸となるグラフで表現される。つまり、圧縮機効率が最大となるＶｉ値が存在する。これを踏まえ、Ｖｉ値大のＶｉ値は、圧縮機効率が最大となるときのＶｉ値としてもよいし、要するに圧縮機効率が設定効率以上となる値に設定されればよい。設定効率は、スクリュー圧縮機に求められる性能等に応じて適宜設定されればよい。例えば、設定効率は、予め決められた高負荷条件または高圧縮比条件での運転時における圧縮機効率が最大となるＶｉ値のときの圧縮機効率を１００％としたときの９５％以上とすることなどが考えられる。

［定格性能の向上］
　定格性能とは、工業規格などで定められている定格条件における性能であり、圧縮機の性能を代表するものである。定格性能はＶｉ値に応じて変化する値であり、横軸にＶｉ、縦軸に定格性能を取ったときに上に凸となるグラフで表現される。つまり、定格性能が最大となるＶｉ値が存在する。これを踏まえ、Ｖｉの設定値は、定格性能が最大となるときのＶｉ値としてもよいし、要するに予め設定された設定性能以上となるＶｉ値に設定されればよい。設定性能は、スクリュー圧縮機に求められる性能等に応じて適宜設定されればよい。例えば、設定性能は、前記定格条件での運転時における定格性能が最大となるＶｉ値のときの定格性能を１００％としたときの９５％以上とすることなどが考えられる。

［期間成績係数の向上］
　冷凍空調機器においては、ＣＯＰというエネルギー消費効率を示す成績係数の他に、ＩＰＬＶまたはＥＳＥＥＲという期間を通じた冷凍機の成績係数がある。

　日本冷凍空調工業会において、期間成績係数であるＩＰＬＶは下記の計算式により算出される。
　　ＩＰＬＶ＝０．０１×Ａ＋０．４７×Ｂ＋０．３７×Ｃ＋０．１５×Ｄ
　　　　Ａ＝１００％負荷時のＣＯＰ、Ｂ＝７５％負荷時のＣＯＰ、
　　　　Ｃ＝５０％負荷時のＣＯＰ、Ｄ＝２５％負荷時のＣＯＰ
　この計算式によれば、運転時の負荷に応じて、乗算される重みが異なっている。冷凍空調機器の年間の運転時間のうち、７５％負荷での運転は４７％を占め、５０％負荷での運転は３７％を占める。よって、ＩＰＬＶの算出式では、この２条件における重みが大きくなっている。

　また、米国冷凍空調工業会および欧州冷凍空調工業会においても同様の指標が定められている。
　米国冷凍空調工業会の場合、以下の式のように定められている。
　　ＩＰＬＶ＝０．０１×Ａ＋０．４２×Ｂ＋０．４５×Ｃ＋０．１２×Ｄ
　　　　Ａ＝１００％負荷時のＣＯＰ、Ｂ＝７５％負荷時のＣＯＰ、
　　　　Ｃ＝５０％負荷時のＣＯＰ、Ｄ＝２５％負荷時のＣＯＰ

　欧州冷凍空調工業会の場合、欧州季節エネルギー効率比としてＥＳＥＥＲが定められている。ＥＳＥＥＲはＩＰＬＶ同様に４つの運転負荷条件のエネルギー効率比に加重係数を乗算することで求められる値であり、以下の計算式により算出される。なお、ＥＳＥＥＲの算出にはＣＯＰと同様にエネルギー消費効率を示す値であるＥＥＲが用いられる。
　ＥＳＥＥＲ＝０．０３×Ａ＋０．３３×Ｂ＋０．４１×Ｃ＋０．２３×Ｄ
　　　　Ａ＝１００％負荷時のＥＥＲ、Ｂ＝７５％負荷時のＥＥＲ、
　　　　Ｃ＝５０％負荷時のＥＥＲ、Ｄ＝２５％負荷時のＥＥＲ
　このように冷凍空調機器の期間を通じた成績係数を表す様々な指標において７５％負荷時と５０％負荷時における重みが大きい。

　ここで、日本冷凍空調工業会の算出式の例で説明すると、「０．０１×Ａ」は１００％負荷運転による成績係数、「０．４７×Ｂ＋０．３７×Ｃ＋０．１５×Ｄ」は部分負荷運転による成績係数であると言える。

　Ｖｉ値が期間成績係数の向上を目的に設定される場合、４つの運転負荷毎に重みを付けて算出される期間成績係数において、重みが大きい上位１つ～３つの運転負荷時において、圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定される。以下、具体的に説明する。

（大、中、小の３つのＶｉ値が期間成績係数の向上を目的に設定される場合）
　この場合、各Ｖｉ値は、それぞれ、期間成績係数を算出する際に重みの大きい３つの負荷時において、圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定されればよい。設定効率は、上述したように、スクリュー圧縮機に求められる性能等に応じて適宜設定されればよい。

　各Ｖｉ値の設定について具体的に日本冷凍空調工業会の算出式の例で説明すると、重みの大きい３つの負荷時とは、順に、５０％負荷時、７５％負荷時、２５％負荷時である。よって、Ｖｉ値大のＶｉ値は、７５％負荷時の圧縮機効率が、予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定される。Ｖｉ値中のＶｉ値は、５０％負荷時の圧縮機効率が、予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定される。Ｖｉ値小のＶｉ値は、２５％負荷時の圧縮機効率が、予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定される。

（大、中、小のうちの２つのＶｉ値を期間成績係数の向上を目的に設定する場合）
　この場合、各Ｖｉ値は、それぞれ、期間成績係数を算出する際に重みの大きい２つの負荷時において、圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定されればよい。設定効率は、上述したように、スクリュー圧縮機に求められる性能等に応じて適宜設定されればよい。

　各Ｖｉ値の設定について具体的に日本冷凍空調工業会の算出式の例で説明すると、重みの大きい２つの負荷時とは、順に、５０％負荷時、７５％負荷時である。よって、期間成績係数の向上を目的に設定する２つのＶｉ値が、例えば中のＶｉ値および小のＶｉ値である場合、各Ｖｉ値は以下のように設定される。すなわち、Ｖｉ値中のＶｉ値は、７５％負荷時の圧縮機効率が、予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定される。Ｖｉ値小のＶｉ値は、５０％負荷時の圧縮機効率が、予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定される。

（大、中、小のうちの１つのＶｉ値を期間成績係数の向上を目的に設定する場合）
　この場合、Ｖｉ値は、期間成績係数を算出する際に最も重みの大きい負荷時において、圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定されればよい。設定効率は、上述したように、スクリュー圧縮機に求められる性能等に応じて適宜設定されればよい。

　Ｖｉ値の設定について具体的に日本冷凍空調工業会の算出式の例で説明すると、最も重みの大きい負荷時とは、５０％負荷時である。よって、期間成績係数の向上を目的に設定する１つのＶｉ値が、例えば中のＶｉ値である場合、以下のように設定される。すなわち、Ｖｉ値中のＶｉ値は、５０％負荷時の圧縮機効率が、予め設定された設定効率以上となるＶｉ値に設定される。

　スクリュー圧縮機では、大、中、小の３つのＶｉ値のそれぞれが、（Ａ）広い運転範囲の確保、（Ｂ）定格性能の向上、（Ｃ）期間成績係数の向上のいずれかを目的として設定されている。上記（Ａ）～（Ｃ）における具体的なＶｉ値の設定方法について整理すると、順に以下の通りである。

（Ａ）圧縮機運転範囲において、予め決められた高負荷条件または高圧縮比条件での運転時における圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値
（Ｂ）定格性能が予め設定された設定性能以上となるＶｉ値
（Ｃ）４つの運転負荷毎に重みを付けて算出される期間成績係数の算出にあたって重みが大きい上位１つ～３つの運転負荷時において、圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値

　Ｖｉ値大、中、小は以下のように組み合わせて設定される。

（１）[Ｖｉ値大：広い運転範囲の確保、Ｖｉ値中：定格性能の向上、Ｖｉ値小：期間成績係数の向上]
　本設定では、Ｖｉ値大が広い運転範囲の確保、Ｖｉ値中が定格性能の向上、Ｖｉ値小が期間成績係数の向上を目的として、各Ｖｉ値が設定される。Ｖｉ値小については、上述のように、期間成績係数の算出にあたって最も重みの大きい運転負荷時において、圧縮機効率が設定効率以上となるＶｉ値となるように設定される。

（２）[Ｖｉ値大：広い運転範囲の確保、Ｖｉ値中：期間成績係数の向上、Ｖｉ値小：期間成績係数の向上]
　本設定では、Ｖｉ値大が広い運転範囲の確保、Ｖｉ値中およびＶｉ値小が期間成績係数の向上を目的として、各Ｖｉ値が設定される。Ｖｉ値中およびＶｉ値小については、上述のように、期間成績係数を算出する際に、重みの大きい２つの運転負荷時において、圧縮機効率が設定効率以上となるＶｉ値となるように設定される。

（３） [Ｖｉ値大：定格性能の向上、Ｖｉ値中：期間成績係数の向上、Ｖｉ値小：期間成績係数の向上]
　本設定では、Ｖｉ値大が定格性能の向上、Ｖｉ値中が期間成績係数の向上、Ｖｉ値小が期間成績係数の向上を目的として、各Ｖｉ値が設定される。Ｖｉ値中およびＶｉ値小については、上述したように、期間成績係数の算出にあたって重みの大きい２つの運転負荷において、圧縮機効率が設定効率以上となるＶｉ値となるように設定される。

（４）[Ｖｉ値大：期間成績係数の向上、Ｖｉ値中：期間成績係数の向上、Ｖｉ値小：期間成績係数の向上]
　本設定では、Ｖｉ値大、中、小全てのＶｉ値が期間成績係数の向上を目的として、各Ｖｉ値が設定される。すなわち、上述のように、Ｖｉ値大、中、小のそれぞれについて、期間成績係数の算出にあたって重みの大きい３つの運転負荷時において、圧縮機効率が設定効率以上となるＶｉ値となるように設定される。ここで、例えば、５０％負荷条件と２５％負荷条件において、圧縮比が大きく変わらず、設定Ｖｉ値を分ける必要がないと判断されれば、１００％、７５％、５０％の３つの運転負荷条件に着目してＶｉ値を設定しても良い。

　以上説明したように、実施の形態１のスクリュー圧縮機は、ケーシング１と、ケーシング１の内部の圧縮室５で冷媒を低圧から高圧に圧縮するスクリューローター３と、吸込完了時の圧縮室５の容積と吐出開始時の圧縮室５の容積との比である内部容積比を変更するＶｉ可変機構４０とを備える。Ｖｉ可変機構４０は、スクリューローター３の軸方向であって吸込側と吐出側とに移動し、停止位置を切り替えることで内部容積比を変更する可変Ｖｉ弁８と、可変Ｖｉ弁８に連結され、可変Ｖｉ弁８の位置決めを行う位置決め面９ａａを含む第１位置決め部９ａを有するロッド９と、ロッド９に連結され、可変Ｖｉ弁８の停止位置を制御する駆動装置１０と、駆動装置１０に導入する圧力を切り替える圧力切替機構３０とを備える。駆動装置１０は、ロッド９が貫通して挿入され、ロッド９から独立して移動するピストンであって、第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａに対向して配置された第１ピストン１２と、第１ピストン１２および位置決め面を収容し、第１ピストン１２によって内部が２つのシリンダー室に仕切られる第１シリンダー１１と、ロッド９に連結された第２ピストン１４と、第２ピストン１４を収容し、第２ピストン１４によって内部が２つのシリンダー室に仕切られる第２シリンダー１３とを備える。第１シリンダー１１または第１ピストン１２は、第１シリンダー１１内の軸方向の両端部を除く中間部で第１ピストン１２を停止させる第２位置決め部１１ｃを有する。第１ピストン１２の第１シリンダー１１内における受圧面積および第２ピストン１４の第２シリンダー１３内における受圧面積は、可変Ｖｉ弁８の受圧面積よりも大きく構成されている。Ｖｉ可変機構４０は、圧力切替機構３０により４つのシリンダー室のうちの一部のシリンダー室内の圧力を変化させることにより、駆動装置１０が、第１ピストン１２および第２ピストン１４と可変Ｖｉ弁８との受圧面積の差の影響を受けて、第１ピストン１２、第２ピストン１４および可変Ｖｉ弁８を移動させる。可変Ｖｉ弁８の停止位置として、第２位置決め部１１ｃにより停止した第１ピストン１２に第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが当接して位置決めされた可変Ｖｉ弁８の軸方向の停止位置である第１位置と、第１位置よりも吸込側の第２位置と、第１位置よりも吐出側の第３位置とを有する。これにより、Ｖｉ可変機構４０は、内部容積比を３段階に変更する。

　上記構成により、スクリュー圧縮機は、可変Ｖｉ弁８の位置制御を３段階に限定した。このため、スクリュー圧縮機は、可変Ｖｉ弁８の位置制御を無段階とする従来構成に比べて、内部容積比を可変としながらも、構成および制御を簡単化することができる。

　第１シリンダー１１には、２つのシリンダー室２１に連通する２つの第１圧力導入孔１１９ｂが貫通形成され、第２シリンダー１３には、２つのシリンダー室２１に連通する２つの第２圧力導入孔１２２ｂが貫通形成されている。２つの第１圧力導入孔１１９ｂの一方が連通するシリンダー室２１には、第１弁装置２０Ａを介して低圧以上高圧以下の圧力が導入される。２つの第２圧力導入孔１２２ｂの一方が連通するシリンダー室２１には、第２弁装置２０Ｂを介して低圧以上高圧以下の圧力が導入される。

　上記構成により、スクリュー圧縮機は、各シリンダー室に圧力を導入できる。

　４つのシリンダー室２１には、低圧または高圧が導入される。

　上記構成により、スクリュー圧縮機は、４つのシリンダー室２１に、圧縮機内の圧力として、低圧または高圧を導入できる。

　第１位置決め部９ａは、ロッド９の外周面から外方に突出した突起である。第１シリンダー１１は、第１ピストン１２が収容された第１分割シリンダー１１ａと、第１分割シリンダー１１ａに連通して形成され、第１分割シリンダー１１ａよりも内径が小さい第２分割シリンダー１１ｂとを有する。第２位置決め部１１ｃは、第１分割シリンダー１１ａと第２分割シリンダー１１ｂとの境界部分に形成された段差で構成されている。

　上記構成より、スクリュー圧縮機は、可変Ｖｉ弁８を一対備えた構成において、内部容積比を３段階に変更できる。

　第１シリンダー１１は、可変Ｖｉ弁８側から順に、第１分割シリンダー１１ａ、第２分割シリンダー１１ｂの構成である。

　上記構成のように、スクリュー圧縮機は、第１シリンダー１１を分割した構成とするにあたり、可変Ｖｉ弁８側から順に、第１分割シリンダー１１ａ、第２分割シリンダー１１ｂの構成とすればよい。

　Ｖｉ可変機構４０は、可変Ｖｉ弁８の停止位置を第１位置と、第２位置と、第３位置とに切り替えることで、内部容積比を３段階に変更するものである。３段階の内部容積比はそれぞれ、（Ａ）～（Ｃ）のいずれかを満たすように設定されている。
（Ａ）圧縮機運転範囲において、予め決められた高負荷条件または高圧縮比条件での運転時における圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値
（Ｂ）定格性能が予め設定された設定性能以上となるＶｉ値
（Ｃ）４つの運転負荷毎に重みを付けて算出される期間成績係数の算出にあたって重みが大きい上位１つ～３つの運転負荷時において、圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値

　上記構成により、スクリュー圧縮機は、広い運転範囲の確保、定格性能の向上、期間成績係数の向上、を適宜達成したスクリュー圧縮機を構成できる。

　スクリュー圧縮機は、スクリューローター３を回転させるモーター２を備え、モーター２は、インバーター方式で回転数が制御される。

　上記構成により、スクリュー圧縮機は、運転容量を制御できる。

実施の形態２．
　図９は、実施の形態２に係るスクリュー圧縮機のＶｉ可変機構４０の概要図である。実施の形態２において、実施の形態１と同じ構成となっている部分に関しては説明を省略する。実施の形態２は、第１シリンダー１１と、第１ピストン１２と、圧力切替機構３０のうち第１シリンダー１１に接続された第１弁装置２０Ａとをまとめて吸込側と吐出側とを反転（左右反転）させた構成である。これにより、第１分割シリンダー１１ａが反可変Ｖｉ弁側に位置し、第２分割シリンダー１１ｂが可変Ｖｉ弁側に位置している。

　第２シリンダー１３については、実施の形態１と同様の構成である。

　次に、実施の形態２における可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。このＶｉ可変機構４０によれば、実施の形態１と同様にＶｉ値を大と中と小の３通りに設定できる。

（１）Ｖｉ値大のときの動作
　図１０は、実施の形態２に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が大のときの動作概要図である。
　Ｖｉ値大のときは、駆動装置１０が可変Ｖｉ弁８を吐出側に位置させることで、吐出口７が開くタイミングを遅くしている。Ｖｉ値大のときの可変Ｖｉ弁８の停止位置は、上記第３位置に相当する。

　まず、圧力切替機構３０の動作について説明する。Ｖｉ値大のとき、圧力切替機構３０は、第１シリンダー１１について、電磁弁２０ａを開、電磁弁２０ｂを閉とすることで、シリンダー室１７ｂ内を吐出圧力とする。一方、シリンダー室１７ａは吐出室６と連通しており、シリンダー室１７ａには常時吐出圧力が導入されている。よって、第１シリンダー１１に作用する圧力のみに着目すると、シリンダー室１７ａとシリンダー室１７ｂとに差圧は生じず、第１ピストン１２を移動させようとする力は発生しない。

　また、圧力切替機構３０は、第２シリンダー１３について、電磁弁２３ａを閉、電磁弁２３ｂを開とし、シリンダー室２１ｂ内を吸込圧力とする。一方、シリンダー室２１ａは吐出室６と連通しており、常時吐出圧力が導入されている。よって、第２ピストン１４に作用する圧力のみに着目すると、第２ピストン１４には、シリンダー室２１ａの吐出圧力とシリンダー室２１ｂの吸込圧力との差圧により吐出側へ移動させようとする力が作用する。

　次に、駆動装置１０および可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。可変Ｖｉ弁８には、上述したように、駆動装置側端部８ｈに作用する圧力と吸込側端部８ｇに作用する圧力との圧力差により吸込側へ移動させようとする力が作用する。しかし、第２ピストン１４の受圧面積は、可変Ｖｉ弁８の吸込側端部８ｇおよび駆動装置側端部８ｈの受圧面積よりも大きく設定されている。このため、スクリュー圧縮機では、可変Ｖｉ弁８を吸込側へ移動させようとする力に比べて、第２ピストン１４を吐出側へ移動させようとする力が大きい。よって、第２ピストン１４は吐出側へ移動する。第２ピストン１４の移動に伴い、第２ピストン１４に連結棒１５およびロッド９を介して連結された可変Ｖｉ弁８もまた、吐出側へ移動する。そして、第２ピストン１４が第２シリンダー１３の内壁に当接して停止すると、可変Ｖｉ弁８も停止する。

　このように、可変Ｖｉ弁８は、第２ピストン１４が第２シリンダー１３の内壁に物理的に当接して停止することで停止するため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８は、Ｖｉ値大の場合の停止位置に正確に位置決めされる。なお、可変Ｖｉ弁８は、第１シリンダー１１、第２シリンダー１３およびケーシング１の可変Ｖｉ弁８の格納部の移動方向の長さなどを調整することで、以下のように位置決めしてもよい。すなわち、可変Ｖｉ弁８は、第１ピストン１２のシリンダー室１７ａ側の端面１２ａが第１シリンダー１１の第１分割シリンダー１１ａ側の内壁面１１１ａに当接して停止した状態の第１ピストン１２のシリンダー室１７ｂ側の端面１２ｂに、ロッド９の位置決め面９ａａが当接することで位置決めしても良い。また、可変Ｖｉ弁８は、駆動装置側端部８ｈがケーシング１の壁面（図示せず）に当接する位置で位置決めしても良い。

（２）Ｖｉ値中のときの動作
　図１１は、実施の形態２に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が中のときの動作概要図である。Ｖｉ値中のときは、駆動装置１０が可変Ｖｉ弁８をＶｉ値大の位置よりも吸込側に寄った箇所に位置させることで、Ｖｉ値大時に比べて、吐出口７が開くタイミングを早くすることが可能となる。Ｖｉ値中のときの可変Ｖｉ弁８の停止位置は、上記第１位置に相当する。

　まず、圧力切替機構３０の動作について説明する。Ｖｉ値中のとき、圧力切替機構３０は、第１シリンダー１１について、電磁弁２０ａを閉、電磁弁２０ｂを開とし、シリンダー室１７ｂ内を吸込圧力とする。一方、シリンダー室１７ａは吐出室６と連通しており、常時吐出圧力が導入されている。よって、第１ピストン１２に作用する圧力のみに着目すると、第１ピストン１２には、シリンダー室１７ａの吐出圧力とシリンダー室１７ｂの吸込圧力との差圧によりは吸込側へ移動させようとする力が作用する。

　また、圧力切替機構３０は、第２シリンダー１３について、電磁弁２３ａを閉、電磁弁２３ｂを開とすることで、シリンダー室２１ｂ内を吸込圧力とする。一方、シリンダー室２１ａは吐出室６と連通しており、シリンダー室２１ａには、常時吐出圧力が導入されている。よって、第２ピストン１４に作用する圧力のみに着目すると、第２ピストン１４には、シリンダー室２１ａの吐出圧力とシリンダー室２１ｂの吸込圧力との差圧により吐出側へ移動させようとする力が作用する。

　次に、駆動装置１０および可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。第１ピストン１２には、上述したように吸込側へ移動させようとする力が作用する。このため、第１ピストン１２は、吸込側に移動して第２位置決め部１１ｃに当接して停止する。そして、可変Ｖｉ弁８には、上述したように駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側へ移動させようとする力が作用している。また、第２ピストン１４には、上述したように吐出側へ移動させようとする力が作用する。

　ここで、第２ピストン１４の受圧面積は、可変Ｖｉ弁８の受圧面積よりも大きく設定されている。よって、スクリュー圧縮機では、可変Ｖｉ弁８を吸込側へ移動させようとする力に比べて、第２ピストン１４を吐出側へ移動させようとする力が大きい。よって、第２ピストン１４が吐出側へ移動し、第２ピストン１４に連結棒１５およびロッド９を介して連結された可変Ｖｉ弁８も吐出側へ移動する。そして、可変Ｖｉ弁８は、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に当接して停止する。また、第１ピストン１２の受圧面積は、第２ピストン１４の受圧面積と可変Ｖｉ弁８の受圧面積との差よりも大きい。このため、第１ピストン１２に当接した第１位置決め部９ａによって第１ピストン１２が押圧されて吐出側へ移動することはなく、第１ピストン１２は、第２位置決め部１１ｃに当接した位置で停止する。

　可変Ｖｉ弁８の停止位置は、Ｖｉ値大時に比べて吸込側に位置するため、吐出口７を開くタイミングがＶｉ値大時に比べて早くなる。このように、可変Ｖｉ弁８は、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に物理的に当接して当接することで停止するため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８のＶｉ値中の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

（３）Ｖｉ値小のときの動作
　図１２は、実施の形態２に係るスクリュー圧縮機においてＶｉ値が小のときの動作概要図である。
　Ｖｉ値小のときは、駆動装置１０が可変Ｖｉ弁８をＶｉ値中の位置よりも吸込側に寄った箇所に位置させることで、Ｖｉ値中時に比べて、吐出口７が開くタイミングを早くすることが可能となる。Ｖｉ値小のときの可変Ｖｉ弁８の停止位置は、上記第２位置に相当する。

　まず、圧力切替機構３０の動作について説明する。Ｖｉ値小のとき、圧力切替機構３０は、第１シリンダー１１について、「電磁弁２０ａを開、電磁弁２０ｂを閉」とするか、または、「電磁弁２０ａを閉、電磁弁２０ｂを開」とし、シリンダー室１７ｂ内を吐出圧力または吸込圧力とする。つまり、シリンダー室１７ｂは吐出圧力または吸込圧力のどちらでも良い。一方、シリンダー室１７ａは吐出室６と連通しており、シリンダー室１７ａには、常時吐出圧力が導入されている。よって、「電磁弁２０ａを開、電磁弁２０ｂを閉」とした際は、第１ピストン１２には、元の位置から移動させようとする力は作用しない。一方、「電磁弁２０ａを閉、電磁弁２０ｂを開」とした際は、第１ピストン１２には吸込側へ移動させようとする力が作用する。

　また、圧力切替機構３０は、第２シリンダー１３について、電磁弁２３ａを開、電磁弁２３ｂを閉とし、シリンダー室２１ｂ内を吐出圧力とする。一方、シリンダー室２１ａは吐出室６と連通しており、常時吐出圧力が導入されている。よって、第２シリンダー１３に作用する圧力のみに着目すると、シリンダー室２１ａとシリンダー室２１ｂとに差圧は生じず、第２ピストン１４を移動させようとする力は発生しない。

　次に、駆動装置１０および可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。可変Ｖｉ弁８には、上述したように、駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側へ移動させようとする力が作用する。よって、可変Ｖｉ弁８は、吸込側へ移動し、可変Ｖｉ弁８の吸込側端部８ｇがケーシング１の壁面１ａに当接する位置で停止する。可変Ｖｉ弁８の停止位置は、Ｖｉ値中時に比べて吸込側に位置するため、吐出口７を開くタイミングがＶｉ値中時に比べて早くなる。このように、可変Ｖｉ弁８は、可変Ｖｉ弁８の吸込側端部８ｇがケーシング１の壁面１ａに物理的に当接することで停止する。このため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８は、Ｖｉ値小の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

　なお、可変Ｖｉ弁８は、第１シリンダー１１、第２シリンダー１３およびケーシング１の可変Ｖｉ弁８の格納部の移動方向の長さなどを調整することで、以下のように位置決めしてもよい。すなわち、可変Ｖｉ弁８は、第２ピストン１４の吸込側端面１４ａが第２シリンダー１３の吸込側の内壁面１３ａに当接する位置で位置決めしても良い。また、可変Ｖｉ弁８は、第１位置決め部９ａが第１シリンダー１１の第２分割シリンダー１１ｂ側の内壁面１１１ｂに当接する位置で位置決めしても良い。

　また、本説明では、シリンダー室１７ｂおよびシリンダー室２１ａに対して、常に吐出圧力が導入され、シリンダー室１７ａおよびシリンダー室２１ｂに対して吐出圧力と吸込圧力とが選択的に導入される構成とした。しかし、スクリュー圧縮機は、可変Ｖｉ弁８の位置決めが上記のように成されれば、上記構成に限られず、シリンダー室１７ａ、シリンダー室１７ｂ、シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂの各シリンダー室に導入される圧力関係を変えた構成としてもよい。

　例えば、スクリュー圧縮機は、シリンダー室１７ｂおよびシリンダー室２１ｂに常に吸込圧力が導入され、且つ、シリンダー室１７ａおよびシリンダー室２１ａに、吐出圧力と吸込圧力とが選択的に導入される構成としてもよい。また、スクリュー圧縮機は、各シリンダー室のそれぞれについて、吐出圧力または吸込圧力が選択的に導入できるような構成としても良い。要するに、可変Ｖｉ弁８の位置を上記の３段階に制御するにあたり、スクリュー圧縮機は、シリンダー室１７ａ、シリンダー室１７ｂ、シリンダー室２１ａおよびシリンダー室２１ｂの一部のシリンダー室の圧力を変化させられればよい。

　実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることが可能である。

　図１３は、実施の形態１および実施の形態２に係るＶｉ可変機構４０の変形例を示す図である。
　本変形例では、図２および図９に示した構成から、電磁弁２０ａおよび電磁弁２３ａが削除されている。つまり、第１弁装置２０Ａは、１つの電磁弁２０ｂのみを備え、第２弁装置２０Ｂは、１つの電磁弁２３ｂのみを備えた構成となっている。また、本変形例では、流路１９ｃおよび流路２２ｃが削除されている。また、本変形例では、新たに第３圧力導入孔１１９ｃおよび第４圧力導入孔１２２ｃが設けられている。第３圧力導入孔１１９ｃは、シリンダー室１７のうち、第１弁装置２０Ａを介して圧力が導入される側のシリンダー室１７ｂに連通して形成された貫通孔である。第４圧力導入孔１２２ｃは、シリンダー室２１のうち、第２弁装置２０Ｂを介して圧力が導入される側のシリンダー室２１ｂに連通して形成された貫通孔である。

　ここで、第３圧力導入孔１１９ｃの径は、第１圧力導入孔１１９ｂよりも十分に小さく、第４圧力導入孔１２２ｃの径は、第２圧力導入孔１２２ｂの径よりも十分に小さい。十分に小さいとは、例えば、第１圧力導入孔１１９ｂおよび第２圧力導入孔１２２ｂの径がφ７ｍｍ程度であるところ、第３圧力導入孔１１９ｃおよび第４圧力導入孔１２２ｃの径がφ１ｍｍ程度であるといった具合である。

　このように第３圧力導入孔１１９ｃの径が十分に小さいことで、本変形例では、シリンダー室１７ｂ内の圧力を以下のように制御できる。スクリュー圧縮機は、電磁弁２０ｂを閉とすることで、第１シリンダー１１の周囲圧力である吐出圧力を、第３圧力導入孔１１９ｃを介してシリンダー室１７ｂに導入できる。また、スクリュー圧縮機は、電磁弁２０ｂを開とすることで、シリンダー室１７ｂに吸込圧力を導入できる。

　以上の圧力制御は、第２シリンダー１３のシリンダー室２１ｂについても同様である。すなわち、第４圧力導入孔１２２ｃの径が十分に小さいことで、本変形例では、シリンダー室２１ｂ内の圧力を以下のように制御できる。スクリュー圧縮機は、電磁弁２３ｂを閉とすることで、第２シリンダー１３の周囲圧力である吐出圧力を、第４圧力導入孔１２２ｃを介してシリンダー室２１ｂに導入できる。また、スクリュー圧縮機は、電磁弁２３ｂを開とすることで、シリンダー室２１ｂに吸込圧力を導入できる。スクリュー圧縮機は、本変形例の構成とすることで、実施の形態１および実施の形態２に比べて、使用する電磁弁の数を減らすことができ、さらにコストを抑えることができる。

実施の形態３．
　上記実施の形態１－２では、ゲートローターが１枚のモノゲートローターのシングルスクリュー圧縮機を説明したが、実施の形態３は、ゲートローターが２枚のツインゲートローターのシングルスクリュー圧縮機に関する。以下、実施の形態３が実施の形態１および実施の形態２と異なる構成を中心に説明するものとし、実施の形態３で説明されていない構成は実施の形態１および実施の形態２と同様である。

　図１４は、実施の形態３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３のスクリュー圧縮機は、一対の可変Ｖｉ弁８を備えており、一対の可変Ｖｉ弁８に対応してロッド９、第１シリンダー１１および第１ピストン１２を一対備えている。第２シリンダー１３および第２ピストン１４は、一対の可変Ｖｉ弁８に共通に一つ設けられている。実施の形態３の駆動装置１０は、第１シリンダー１１および第１ピストン１２の組を一対と、第２シリンダー１３および第２ピストン１４と、連結棒１５等とを備えている。

　図１５は、実施の形態３に係るスクリュー圧縮機のＶｉ可変機構の概要図である。なお、図１５は概要図であって、Ｖｉ可変機構を構成する各部材の位置を正確に示した図ではない。

　実施の形態３のＶｉ可変機構４１は、一対の可変Ｖｉ弁８と、一対のロッド９と、駆動装置１０と、駆動装置１０に導入する圧力を切り替える圧力切替機構３０とを備えている。圧力切替機構３０の第１弁装置２０Ａは、図１５では一対の第１シリンダー１１に共通に一つ設けられている例を示しているが、第１シリンダー１１毎に設けられていてもよい。

　Ｖｉ可変機構４１において、一対の第１ピストン１２の合計の受圧面積および第２ピストン１４の受圧面積は、一対の可変Ｖｉ弁８の合計の受圧面積よりも大きく構成されている。この関係を有することで、Ｖｉ可変機構４１は、実施の形態１のＶｉ可変機構４０と同様に、可変Ｖｉ弁８の停止位置を３つに変更して内部容積比を大、中、小の３段階に変更する。Ｖｉ可変機構４１において、一対の可変Ｖｉ弁８はＶｉ可変機構４０の可変Ｖｉ弁８と同じ動作を行う。

　Ｖｉ可変機構４１の動作は実施の形態１のＶｉ可変機構４０と同じであるため、以下では、受圧面積の関係についての説明を補足しつつ簡単に説明する。

（１）Ｖｉ値大のときの動作
　Ｖｉ値大のときは、実施の形態１と同様の圧力切替機構３０の動作により、一対の第１シリンダー１１内および第２シリンダー１３内の圧力は以下のようになっている。すなわち、一対の第１シリンダー１１について、シリンダー室１７ｂは吐出圧力または吸込圧力、シリンダー室１７ａは吐出圧力となっている。第２シリンダー１３について、シリンダー室２１ｂは吸込圧力、シリンダー室２１ａは吐出圧力となっている。

　そして、一対の可変Ｖｉ弁８には、上述したように、駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側（図中の右側）へ移動させようとする力が作用する。しかし、第２ピストン１４の受圧面積は、一対の可変Ｖｉ弁８の合計の受圧面積よりも大きく設定されている。このため、スクリュー圧縮機では、一対の可変Ｖｉ弁８を右側に移動させようとする力に比べて、第２ピストン１４を吐出側へ移動させようとする力が大きい。よって、第２ピストン１４は吐出側へ移動する。第２ピストン１４の吐出側への移動に伴い、第２ピストン１４に連結棒１５およびロッド９を介して連結された一対の可変Ｖｉ弁８もまた、吐出側へ移動する。そして、第２ピストン１４が第２シリンダー１３の内壁に物理的に当接して停止すると、一対の可変Ｖｉ弁８も停止し、一対の可変Ｖｉ弁８はＶｉ値大の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

（２）Ｖｉ値中のときの動作
　Ｖｉ値中のときは、実施の形態１と同様の圧力切替機構３０の動作により、一対の第１シリンダー１１内および第２シリンダー１３内の圧力は以下のようになっている。すなわち、一対の第１シリンダー１１について、シリンダー室１７ｂは吸込圧力、シリンダー室１７ａは吐出圧力となっている。第２シリンダー１３について、シリンダー室２１ｂおよびシリンダー室２１ａの両方が吐出圧力となっている。

　ここで、一方の第１ピストン１２に作用する圧力のみに着目すると、第１ピストン１２には、シリンダー室１７ａの吐出圧力とシリンダー室１７ｂの吸込圧力との差圧により吐出側へ移動させようとする力が作用する。このため、第１ピストン１２は、吐出側に移動して第２位置決め部１１ｃに当接して停止する。他方の第１ピストン１２も同様に、吐出側に移動して第２位置決め部１１ｃに当接して停止する。

　一対の可変Ｖｉ弁８には、上述したように駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側へ移動させようとする力が作用している。これにより、一対の可変Ｖｉ弁８は、吸込側へ移動し、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に当接して停止する。

　ここで、一対の第１ピストン１２の合計の受圧面積は、一対の可変Ｖｉ弁８の合計の受圧面積よりも大きく設定されている。このため、第１ピストン１２が第２位置決め部１１ｃに当接した状態を保とうとする力が、可変Ｖｉ弁８を吸込側（図中の左側）へ移動させ、第１ピストン１２に当接した第１位置決め部９ａによって第１ピストン１２を吸込側へ移動させようとする力よりも大きい。このため、第１ピストン１２は第２位置決め部１１ｃに当接した状態を維持し、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に当接して停止した状態に保たれ、可変Ｖｉ弁８の停止位置が決まる。このように、可変Ｖｉ弁８は、ロッド９の第１位置決め部９ａの位置決め面９ａａが第１ピストン１２に物理的に当接して当接することで停止する。このため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８はＶｉ値中の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

（３）Ｖｉ値の小ときの動作
　Ｖｉ値小のときは、実施の形態１と同様の圧力切替機構３０の動作により、一対の第１シリンダー１１内および第２シリンダー１３内の圧力は以下のようになっている。すなわち、一対の第１シリンダー１１について、シリンダー室１７ｂは吐出圧力、シリンダー室１７ａが吸込圧力または吐出圧力となっている。第２シリンダー１３について、シリンダー室２１ｂおよびシリンダー室２１ａの両方が吐出圧力となっている。

　そして、一対の可変Ｖｉ弁８には、上述したように、駆動装置側端部８ｈと吸込側端部８ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側（図中の右側）へ移動させようとする力が作用する。これにより、一対の可変Ｖｉ弁８は、吸込側へ移動して吸込側端部８ｇがケーシング１の壁面１ａに当接する位置で停止する。このように、可変Ｖｉ弁８は、可変Ｖｉ弁８の吸込側端部８ｇがケーシング１の壁面１ａに物理的に当接することで停止する。このため、可変Ｖｉ弁８の停止位置は固定であり、可変Ｖｉ弁８は、Ｖｉ値小の場合の停止位置に正確に位置決めされる。

　実施の形態３のスクリュー圧縮機は、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、実施の形態３のスクリュー圧縮機においても、実施の形態２のように、第１シリンダー１１と、第１ピストン１２と、第１弁装置２０Ａとをまとめて吸込側と吐出側とを反転（左右反転）させた構成を適用できる。また、実施の形態３のスクリュー圧縮機においても、図６～図８、図１３に示した変形例の構成を適用できる。

　１　ケーシング、１ａ　壁面、２　モーター、２ａ　モーターステーター、２ｂ　モーターローター、３　スクリューローター、３ａ　スクリュー溝、４　スクリュー軸、５　圧縮室、６　吐出室、７　吐出口、８　可変Ｖｉ弁、８ａ　弁本体、８ｂ　ガイド部、８ｃ　連結部、８ｄ　吐出口側端部、８ｅ　吐出口側端部、８ｆ　吐出空隙、８ｇ　吸込側端部、８ｈ　駆動装置側端部、９　ロッド、９ａ　第１位置決め部、９ａａ　位置決め面、１０　駆動装置、１１　第１シリンダー、１１ａ　第１分割シリンダー、１１ｂ　第２分割シリンダー、１１ｃ　第２位置決め部、１２　第１ピストン、１２ａ　端面、１２ｂ　端面、１３　第２シリンダー、１３ａ　内壁面、１４　第２ピストン、１４ａ　吸込側端面、１５　連結棒、１６　吸込室、１７　シリンダー室、１７ａ　シリンダー室、１７ｂ　シリンダー室、１９ａ　流路、１９ｂ　流路、１９ｃ　流路、１９ｄ　流路、２０Ａ　第１弁装置、２０Ｂ　第２弁装置、２０ａ　電磁弁、２０ｂ　電磁弁、２１　シリンダー室、２１ａ　シリンダー室、２１ｂ　シリンダー室、２２ａ　流路、２２ｂ　流路、２２ｃ　流路、２２ｄ　流路、２３ａ　電磁弁、２３ｂ　電磁弁、３０　圧力切替機構、４０　Ｖｉ可変機構、４１　Ｖｉ可変機構、９０　小径部、９１　大径部、１１１ａ　内壁面、１１１ｂ　内壁面、１１９ａ　第１圧力導入孔、１１９ｂ　第１圧力導入孔、１１９ｃ　第３圧力導入孔、１２２ａ　第２圧力導入孔、１２２ｂ　第２圧力導入孔、１２２ｃ　第４圧力導入孔、１４１　ピストンロッド。

Claims

　ケーシングと、
　前記ケーシングの内部の圧縮室で冷媒を低圧から高圧に圧縮するスクリューローターと、
　吸込完了時の前記圧縮室の容積と吐出開始時の前記圧縮室の容積との比である内部容積比を変更するＶｉ可変機構とを備え、
　前記Ｖｉ可変機構は、
　前記スクリューローターの軸方向であって吸込側と吐出側とに移動し、停止位置を切り替えることで前記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、前記可変Ｖｉ弁の位置決めを行う位置決め面を含む第１位置決め部を有するロッドと、
　前記ロッドに連結され、前記可変Ｖｉ弁の停止位置を制御する駆動装置と、
　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、
　前記駆動装置は、
　前記ロッドが貫通して挿入され、前記ロッドから独立して移動するピストンであって、前記第１位置決め部の前記位置決め面に対向して配置された第１ピストンと、
　前記第１ピストンおよび前記位置決め面を収容し、前記第１ピストンによって内部が２つのシリンダー室に仕切られる第１シリンダーと、
　前記ロッドに連結された第２ピストンと、
　前記第２ピストンを収容し、前記第２ピストンによって内部が２つのシリンダー室に仕切られる第２シリンダーとを備え、
　前記第１シリンダーまたは前記第１ピストンは、前記第１シリンダー内の前記軸方向の両端部を除く中間部で前記第１ピストンを停止させる第２位置決め部を有し、
　前記第１ピストンの前記第１シリンダー内における受圧面積および前記第２ピストンの前記第２シリンダー内における受圧面積は、前記可変Ｖｉ弁の受圧面積よりも大きく構成されており、
　前記Ｖｉ可変機構は、
　前記圧力切替機構により４つの前記シリンダー室のうちの一部の前記シリンダー室内の圧力を変化させることにより、前記駆動装置が、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンと前記可変Ｖｉ弁との前記受圧面積の差の影響を受けて、前記第１ピストン、前記第２ピストンおよび前記可変Ｖｉ弁を移動させ、
　前記可変Ｖｉ弁の前記停止位置として、前記第２位置決め部により停止した前記第１ピストンに前記第１位置決め部の前記位置決め面が当接して位置決めされた前記可変Ｖｉ弁の前記軸方向の停止位置である第１位置と、前記第１位置よりも前記吸込側の第２位置と、前記第１位置よりも前記吐出側の第３位置とを有するスクリュー圧縮機。
　前記第１シリンダーには、２つの前記シリンダー室に連通する２つの第１圧力導入孔が貫通形成され、
　前記第２シリンダーには、２つの前記シリンダー室に連通する２つの第２圧力導入孔が貫通形成されており、
　前記２つの第１圧力導入孔の一方が連通する前記シリンダー室には、第１弁装置を介して前記低圧以上、前記高圧以下の圧力が導入され、
　前記２つの第２圧力導入孔の一方が連通する前記シリンダー室には、第２弁装置を介して前記低圧以上、前記高圧以下の圧力が導入される請求項１記載のスクリュー圧縮機。
　前記第１弁装置および前記第２弁装置のそれぞれは、１つの電磁弁を有し、
　前記第１シリンダーには、前記第１弁装置を介して圧力が導入される側の前記シリンダー室に連通し、前記第１圧力導入孔よりも小径の第３圧力導入孔が設けられ、
　前記第２シリンダーには、前記第２弁装置を介して圧力が導入される側の前記シリンダー室に連通し、前記第２圧力導入孔よりも小径の第４圧力導入孔が設けられている請求項２記載のスクリュー圧縮機。
　４つの前記シリンダー室には、前記低圧または前記高圧が導入される請求項１～請求項３のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
　前記第１位置決め部は、前記ロッドの外周面から外方に突出した突起であり、
　前記第１シリンダーは、前記第１ピストンが収容された第１分割シリンダーと、前記第１分割シリンダーに連通して形成され、前記第１分割シリンダーよりも内径が小さい第２分割シリンダーとを有し、
　前記第２位置決め部は、前記第１分割シリンダーと前記第２分割シリンダーとの境界部分に形成された段差で構成されている請求項１～請求項４のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
　前記第１シリンダーは、前記可変Ｖｉ弁側から順に、前記第１分割シリンダー、前記第２分割シリンダーの構成である請求項５記載のスクリュー圧縮機。
　４つの前記シリンダー室のうち、前記第１シリンダーの前記第１分割シリンダー内の前記シリンダー室を第１シリンダー室、前記第１シリンダーの前記第２分割シリンダー内の前記シリンダー室を第２シリンダー室、前記第２シリンダー内の前記可変Ｖｉ弁側の前記シリンダー室を第３シリンダー室、前記第２シリンダー内の反可変Ｖｉ弁側の前記シリンダー室を第４シリンダー室とするとき、
　前記可変Ｖｉ弁を前記第１位置、前記第２位置、前記第３位置に位置決めするにあたって、前記第１シリンダー室、前記第２シリンダー室、前記第３シリンダー室および前記第４シリンダー室へ導入する圧力は、前記第１位置、前記第２位置、前記第３位置の順に以下の（１）、（２）、（３）である請求項６記載のスクリュー圧縮機。
（１）前記第１シリンダー室は高圧、前記第２シリンダー室は低圧、前記第３シリンダー室は高圧、前記第４シリンダー室は高圧
（２）前記第１シリンダー室は高圧、前記第２シリンダー室は高圧、前記第３シリンダー室は高圧、前記第４シリンダー室は高圧
（３）前記第１シリンダー室は高圧、前記第２シリンダー室は高圧または低圧、前記第３シリンダー室は高圧、前記第４シリンダー室は低圧
　前記第１シリンダーは、前記可変Ｖｉ弁側から順に、前記第２分割シリンダー、前記第１分割シリンダーの構成であり、
　前記第１ピストンの受圧面積は、前記第２ピストンの受圧面積と前記可変Ｖｉ弁の受圧面積との差よりも大きい請求項５記載のスクリュー圧縮機。
　４つの前記シリンダー室のうち、前記第１シリンダーの前記第１分割シリンダー内の前記シリンダー室を第１シリンダー室、前記第１シリンダーの前記第２分割シリンダー内の前記シリンダー室を第２シリンダー室、前記第２シリンダー内の前記可変Ｖｉ弁側の前記シリンダー室を第３シリンダー室、前記第２シリンダー内の反可変Ｖｉ弁側の前記シリンダー室を第４シリンダー室とするとき、
　前記可変Ｖｉ弁を前記第１位置、前記第２位置、前記第３位置に位置決めするにあたって、前記第１シリンダー室、前記第２シリンダー室、前記第３シリンダー室および前記第４シリンダー室へ導入する圧力は、前記第１位置、前記第２位置、前記第３位置の順に以下の（１）、（２）、（３）である請求項８記載のスクリュー圧縮機。
（１）前記第１シリンダー室は高圧、前記第２シリンダー室は低圧、前記第３シリンダー室は高圧、前記第４シリンダー室は低圧
（２）前記第１シリンダー室は高圧、前記第２シリンダー室は高圧または低圧、前記第３シリンダー室は高圧、前記第４シリンダー室は高圧
（３）前記第１シリンダー室は高圧、前記第２シリンダー室は高圧、前記第３シリンダー室は高圧、前記第４シリンダー室は低圧
　前記可変Ｖｉ弁を一対備えるとともに、一対の前記可変Ｖｉ弁に対応して前記第１シリンダーおよび前記第１ピストンを一対備え、
　一対の前記第１ピストンの前記受圧面積の合計および前記第２ピストンの前記受圧面積は、一対の前記可変Ｖｉ弁の前記受圧面積の合計よりも大きく構成されている請求項１～請求項９のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
　前記Ｖｉ可変機構は、前記可変Ｖｉ弁の前記停止位置を前記第１位置と、前記第２位置と、前記第３位置とに切り替えることで、前記内部容積比を３段階に変更するものであり、前記３段階の前記内部容積比はそれぞれ、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれかを満たすように設定されている請求項１～請求項１０のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
（Ａ）圧縮機運転範囲において、予め決められた高負荷条件または高圧縮比条件での運転時における圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値
（Ｂ）定格性能が予め設定された設定性能以上となるＶｉ値
（Ｃ）４つの運転負荷毎に重みを付けて算出される期間成績係数の算出にあたって重みが大きい上位１つ～３つの運転負荷時において、圧縮機効率が予め設定された設定効率以上となるＶｉ値
　前記スクリューローターを回転させるモーターを備え、
　前記モーターは、インバーター方式で回転数が制御されるものである請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。