WO2023248450A1 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

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WO2023248450A1
WO2023248450A1 PCT/JP2022/025212 JP2022025212W WO2023248450A1 WO 2023248450 A1 WO2023248450 A1 WO 2023248450A1 JP 2022025212 W JP2022025212 W JP 2022025212W WO 2023248450 A1 WO2023248450 A1 WO 2023248450A1
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WO
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space
piston
cylinder
pressure
solenoid valve
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Application number
PCT/JP2022/025212
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English (en)
French (fr)
Inventor
直也 光成
智宏 別所
Original Assignee
三菱電機株式会社
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Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/48—Rotary-piston pumps with non-parallel axes of movement of co-operating members
    • F04C18/50—Rotary-piston pumps with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees
    • F04C18/52—Rotary-piston pumps with non-parallel axes of movement of co-operating members the axes being arranged at an angle of 90 degrees of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/12—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves

Definitions

  • the present disclosure relates to a screw compressor used for compressing refrigerant in, for example, a refrigerator or an air conditioner.
  • Patent Document 1 As shown in FIGS. 1 and 2 of Patent Document 1, the optimum Vi value calculated from the discharge pressure HP, suction pressure LP, and rotation frequency, and the current Vi value determined from the position detection means.
  • the stop position of the slide valve is controlled so that the difference between and.
  • Patent Document 1 the position control of the slide valve is performed steplessly, and the control amount of the slide valve is calculated from the detection results of discharge pressure, suction pressure, rotation frequency, etc. In other words, in Patent Document 1, there is a problem that the position control of the slide valve is controlled in a stepless manner, which inevitably makes the control complicated.
  • the present disclosure is intended to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a screw compressor that can make the internal volume ratio variable while eliminating the need for complicated control.
  • the screw compressor according to the present disclosure includes a casing, a screw rotor that compresses fluid from low pressure to high pressure in a compression chamber inside the casing, and a volume of the compression chamber when suction is completed and a volume of the compression chamber when discharge is started.
  • the Vi variable mechanism changes the internal volume ratio by moving in the axial direction of the screw rotor between the suction side and the discharge side and changing the stop position.
  • a drive device comprising: a slide valve for moving the drive device; a hollow cylinder; a first piston inserted movably in the axial direction into the cylinder and connected to the slide valve; and switching pressure introduced into the cylinder of the drive device.
  • the drive device includes a second piston that operates independently of the first piston and is disposed on the discharge side of the first piston in the cylinder, and the drive device includes a second piston that operates independently of the first piston and is disposed within the cylinder on the discharge side of the first piston.
  • the Vi variable mechanism is partitioned into space A, space B, and space C in order from the suction side to the discharge side by two pistons.
  • the screw compressor according to the present disclosure can change the stop position of the slide valve between the first position and the second position by simply changing the pressure in some of the spaces A, B, and C using the pressure switching mechanism. and can be changed to a third position. Therefore, the screw compressor can change the stop position of the slide valve to make the internal volume ratio variable, while eliminating the need for complicated control.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a screw compressor according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the operation of the compression section of the screw compressor according to the first embodiment, showing a suction process.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the compression section of the screw compressor according to the first embodiment, showing a compression process.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the compression section of the screw compressor according to Embodiment 1, illustrating a discharge process.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is large in the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is medium in the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is small in the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a table summarizing the aims of Vi settings in the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a Vi variable mechanism of a screw compressor according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is large in the screw compressor according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is medium in the screw compressor according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a Vi variable mechanism of a screw compressor according to Embodiment 3; FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is medium in the screw compressor according to Embodiment 3;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is small in the screw compressor according to Embodiment 3;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a Vi variable mechanism of a screw compressor according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is large in the screw compressor according to Embodiment 4;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is medium in the screw compressor according to Embodiment 4;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is small in the screw compressor according to Embodiment 4;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a Vi variable mechanism of a screw compressor according to a fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is large in the screw compressor according to the fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is medium in the screw compressor according to Embodiment 5;
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is small in the screw compressor according to the fifth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a Vi variable mechanism of a screw compressor according to a sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is large in the screw compressor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a Vi variable mechanism of a screw compressor according to Embodiment 7.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism when Vi is medium in the screw compressor according to Embodiment 7;
  • FIG. 7 is a diagram summarizing the configurations, effects, etc. of each of Embodiments 1 to 7 and a mode in which Embodiments 1 to 7 are appropriately combined.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a screw compressor 1 according to the first embodiment.
  • the screw compressor 1 according to the first embodiment is a single screw compressor, and is installed in a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle to compress a fluid such as a refrigerant.
  • the screw compressor 1, as schematically shown in FIG. 1, includes a cylindrical casing 2, a screw rotor 3 housed in the casing 2, and a motor 4 that rotationally drives the screw rotor 3. .
  • the motor 4 includes a stator 4a fixedly inscribed in the casing 2, and a motor rotor 4b disposed inside the stator 4a.
  • the motor 4 may be one whose rotational speed is controlled by an inverter system, or may be one whose rotational speed is constant.
  • the screw rotor 3 and the motor rotor 4b are arranged on the same axis, and both are fixed to the screw shaft 5.
  • the screw rotor 3 has a cylindrical shape, and a spiral groove 3a extending spirally from one end side (fluid suction side) to the other end side (fluid discharge side) on the outer peripheral surface of the screw rotor 3.
  • the screw rotor 3 is connected to a motor rotor 4b fixed to the screw shaft 5 and driven to rotate.
  • the screw shaft 5 is rotatably supported by a main bearing 11 and a sub-bearing (not shown).
  • the main bearing 11 is arranged in a main bearing housing 12 provided at the discharge side end of the screw rotor 3.
  • the secondary bearing is provided at the end of the screw shaft 5 on the suction side of the screw rotor 3.
  • the direction in which the screw shaft 5 extends will be referred to as the axial direction, and the direction perpendicular to the axial direction will be referred to as the radial direction.
  • the space of the groove 3a formed in the cylindrical surface of the screw rotor 3 is surrounded by the inner cylindrical surface of the casing 2 and a pair of gate rotors 6 having gate rotor teeth 6a meshingly engaged with the groove 3a.
  • a compression chamber 29 is formed. The screw rotor 3 compresses the fluid from low pressure to high pressure in a compression chamber 29 inside the casing 2 .
  • a discharge chamber 7 and a suction chamber 9 are formed within the casing 2. Further, a discharge port 8 that opens into the discharge chamber 7 is formed in the casing 2 .
  • the inside of the outer shell (not shown) of the compressor including the casing 2 (hereinafter referred to as the inside of the compressor) is separated into a high pressure space 100 and a low pressure space 200 by a partition wall (not shown).
  • the high-pressure space 100 is a high-pressure space filled with refrigerant gas at a high pressure that is a discharge pressure.
  • the low pressure space 200 is a space that is filled with refrigerant gas at a low pressure, which is a suction pressure, and has a low pressure.
  • the discharge chamber 7 is located in a high pressure space 100, and the suction chamber 9 is located in a low pressure space 200. Note that in FIG. 1, the high pressure space 100 and the low pressure space 200 are schematically shown, so the discharge chamber 7 is not located in the high pressure space 100 and the suction chamber 9 is not located in the low pressure space 200. However, it is assumed that the above explanation is correct.
  • the screw compressor 1 further includes a Vi variable mechanism 50 that changes the internal volume ratio.
  • the Vi variable mechanism 50 is housed within the compressor at an end opposite to the motor 4.
  • the Vi variable mechanism 50 includes a slide valve 10, a drive device 30, and a pressure switching mechanism 40 that switches the pressure introduced into the drive device 30.
  • the slide valve 10 moves in the axial direction of the screw rotor 3 between the suction side X1 (right side in FIG. 1) and the discharge side X2 (left side in FIG. 1), and changes the internal volume ratio (hereinafter referred to as Vi).
  • the internal volume ratio is the ratio between the volume of the compression chamber 29 at the end of suction and the volume of the compression chamber 29 at the start of discharge.
  • the slide valve 10 is housed in a slide groove 13 formed on the inner wall surface of the casing 2.
  • the slide valve 10 includes a valve body 10a, a guide portion 10b, and a connecting portion 10c.
  • the outlet side end 10d of the valve body 10a opposite to the suction side end 10g and the outlet side end 10e of the guide section 10b are connected by a connecting part 10c, and are connected to the outlet 8.
  • a communicating discharge flow path 10f is formed.
  • suction pressure acts on the suction side end 10g of the valve body 10a, and discharge pressure immediately after discharge acts on the discharge port side end 10d. Further, the same pressure that acts on the discharge port side end portion 10d acts on the discharge port side end portion 10e of the guide portion 10b in opposite directions. Further, a discharge pressure acts on the discharge side end 10h of the guide portion 10b. Therefore, the loads acting on the discharge port side end 10d and the discharge port side end 10e inside the slide valve 10 are canceled out. Therefore, focusing only on the pressure acting on the slide valve 10, during operation, the slide valve 10 is moved to the suction side X1 due to the pressure difference between the pressures acting on the discharge side end 10h and the suction side end 10g. A rightward load is applied.
  • the drive device 30 includes a hollow cylinder 31, a first piston 32, a second piston 33, a connecting component 34 connected to the piston rod 132 of the first piston 32, a rod 35, and a spring 36. ing.
  • the rod 35 is a member that connects the slide valve 10 and the connecting part 34, and the end of the rod 35 on the suction side X1 is fixed to the slide valve 10, and the end of the rod 35 on the discharge side X2 is connected to the connecting part 34. is fixed.
  • the cylinder 31 is a hollow member that is formed to extend in the axial direction of the screw rotor 3 and has both axial ends closed with walls.
  • the cylinder 31 includes a cylindrical cylinder body 31a with a closed end on the suction side X1, and a cylinder lid 31b that closes an opening on the discharge side X2 of the cylinder body 31a. That is, the end of the cylinder body 31a on the suction side X1 constitutes the wall of the suction side X1 of the cylinder 31, and the cylinder lid 31b constitutes the wall of the discharge side X2 of the cylinder 31.
  • a flange portion 31c extending outward is formed on the outer peripheral surface of the suction side X1 of the cylinder body 31a.
  • a through hole 31c1 that penetrates in the axial direction is formed in the flange portion 31c, and a rod 35 is movably passed through the through hole 31c1.
  • a first piston 32 and a second piston 33 are arranged inside the cylinder 31, and the inside of the cylinder 31 is partitioned into a space A, a space B, and a space C in order from the suction side to the discharge side, which will be described in detail below. It is being
  • a first pressure introduction hole 311, a second pressure introduction hole 312, and a third pressure introduction hole 313 are formed through the cylinder body 31a.
  • the first pressure introduction hole 311 communicates with the space A.
  • the second pressure introduction hole 312 communicates with the space B.
  • the third pressure introduction hole 313 communicates with the space C.
  • the first piston 32 is a plate-shaped member having an outer diameter smaller than the inner diameter of the cylinder 31 when viewed in the axial direction.
  • the first piston 32 is inserted into a later-described cylindrical second portion 33b of the second piston 33 so as to be freely movable in the axial direction.
  • the first piston 32 has a first seating portion 320 (see FIG. 5 described below) that is formed to protrude from the first piston 32 toward the discharge side.
  • the first seating portion 320 is a part of the first piston 32 .
  • the first seating portion 320 is a portion on which the second piston 33 is seated.
  • a piston rod 132 is connected to the first piston 32.
  • the piston rod 132 extends from the first piston 32 to the discharge side X2.
  • the piston rod 132 is fixed to the connecting component 34 by a fixing member 132a.
  • the first piston 32 is connected to the slide valve 10 by a piston rod 132, a connecting piece 34 and a rod 35.
  • the first piston 32 is movable in the axial direction within a second portion 33b of the second piston 33, which will be described later, and the slide valve 10 moves in the axial direction in conjunction with the movement of the first piston 32. There is.
  • the second piston 33 is disposed within the cylinder 31 on the discharge side X2 of the first piston 32.
  • the second piston 33 is inserted into the cylinder 31 so as to be movable in the axial direction.
  • the second piston 33 includes a plate-shaped first part 33a, a cylindrical second part 33b extending from the first part 33a to the suction side It has a flange-shaped third portion 33c extending in the radial direction.
  • the second piston 33 partitions the inside of the cylinder 31 into a space on the suction side X1 and a space on the discharge side X2 by the first part 33a.
  • the space on the suction side X1 has a space A and a space B.
  • the space on the discharge side X2 is a space C.
  • the space on the suction side X1 from the third portion 33c of the first piston 32 and the second piston 33 is a space A, and the other space is a space B.
  • the inside of the cylinder 31 is partitioned into a space A, a space B, and a space C in order from the suction side to the discharge side.
  • the first piston 32 is inserted into the second portion 33b of the second piston 33 so as to be movable in the axial direction.
  • a through hole 33b1 that penetrates in the radial direction is formed in the second portion 33b. Through the through hole 33b1, a space between the first part 33a and the first piston 32 and a space outside the second part 33b in the radial direction communicate with each other to form a space B.
  • the second piston 33 has a second seating portion 330 (see FIG. 5 described later) formed to protrude from the first portion 33a toward the discharge side X2.
  • the second seating portion 330 is a part of the second piston 33.
  • the second seating portion 330 is a portion that seats on the cylinder lid 31b.
  • a piston rod 133 is connected to the discharge side X2 of the second piston 33.
  • the piston rod 133 extends from the second piston 33 to the discharge side X2.
  • the piston rod 133 extends to the outside of the cylinder 31 through a through hole 31b1 formed in the cylinder lid 31b.
  • the piston rod 133 passes through the cylinder lid 31b so as to be movable relative to the cylinder lid 31b.
  • a through hole 133a that penetrates in the axial direction is formed in the radial center of the piston rod 133, and the piston rod 132 connected to the first piston 32 is movably passed through the through hole 133a. .
  • the second piston 33 is movable within the cylinder 31 independently from the first piston 32
  • the first piston 32 is movable within the cylinder 31 independently from the second piston 33. .
  • the connecting component 34 is a component that connects the first piston 32 and the slide valve 10, and is arranged on the discharge side X2 of the piston rod 133.
  • the connecting component 34 is a plate-shaped member, and is fixed to a piston rod 132 connected to the first piston 32 and a rod 35 connected to the slide valve 10. That is, the connecting component 34 connects the first piston 32 and the slide valve 10 via the rod 35 and the piston rod 132.
  • the pressure switching mechanism 40 includes a first solenoid valve 40a and a second solenoid valve 40b.
  • the first solenoid valve 40a is provided in a first communication path 41 that communicates the third pressure introduction hole 313 and the low pressure space 200.
  • the first electromagnetic valve 40a switches the pressure in the space C by opening and closing the first communication path 41 and switching between communicating and blocking the space C to the low pressure space 200.
  • the second electromagnetic valve 40b is provided in the second communication path 42 that communicates the second pressure introduction hole 312 and the low pressure space 200.
  • the second electromagnetic valve 40b switches the pressure in the space B by opening and closing the second communication path 42 and switching between communicating and blocking the space B to the low pressure space 200.
  • the first communicating path 41 and the second communicating path 42 may be configured with piping, or may be configured with holes provided in a member (not shown) arranged around the cylinder 31.
  • the space A communicates with the high pressure space 100 via the first pressure introduction hole 311, and is always under high pressure.
  • Space B and space C communicate with the low pressure space 200 via the second pressure introduction hole 312 and the third pressure introduction hole 313 and the pressure switching mechanism 40, and the pressure switching mechanism 40 changes the pressure to high pressure or low pressure. can be switched.
  • the high pressure space 100 and the low pressure space 200 are spaces inside the compressor and are spaces formed outside the cylinder 31.
  • the spring 36 is a cylindrical coil spring and is arranged to surround the rod 35.
  • the spring 36 is arranged to surround a portion of the rod 35 between the flange portion 31c and the connecting component 34.
  • the spring 36 is arranged between the flange portion 31c and the connecting component 34 in a state that is contracted from its natural length, and urges the connecting component 34 in a direction away from the flange portion 31c.
  • the spring 36 is for positioning the slide valve 10 in a first position, which will be described later, when the inside of the screw compressor 1 is at atmospheric pressure before the start of operation.
  • the screw compressor 1 further includes a control device 300 that controls the entire screw compressor 1.
  • the control device 300 controls the opening and closing of each electromagnetic valve of the pressure switching mechanism 40, the rotation speed of the motor 4, and the like.
  • the control device 300 is composed of a microprocessor unit or the like. Note that the configuration of the control device 300 is not limited to this.
  • the control device 300 may be configured with something that can be updated, such as firmware.
  • the control device 300 may be a program module that is executed by a command from a CPU (not shown) or the like.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the compression section of the screw compressor 1 according to the first embodiment, and shows a suction process.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the operation of the compression section of the screw compressor 1 according to the first embodiment, and shows a compression process.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the operation of the compression section of the screw compressor 1 according to the first embodiment, and shows a discharge process.
  • each process will be explained focusing on the compression chamber 29 shown by hatching with dots.
  • FIG. 2 shows the state of the compression chamber 29 during the suction process.
  • the screw rotor 3 is driven by the motor 4 and rotates in the direction of the solid arrow from the state shown in FIG. 2, the volume of the compression chamber 29 is reduced as shown in FIG. 3.
  • the compression chamber 29 communicates with the discharge port 8, as shown in FIG.
  • the high-pressure refrigerant gas compressed in the compression chamber 29 is discharged from the discharge port 8 to the discharge chamber 7 because the compression chamber 29 communicates with the discharge port 8 . Similar compression is then performed again on the back surface of the screw rotor 3.
  • the Vi variable mechanism 50 changes the pressures in the spaces A, B, and C by opening and closing the first solenoid valve 40a and the second solenoid valve 40b of the pressure switching mechanism 40. Thereby, in the drive device 30, the first piston 32 and the second piston 33 move. As the first piston 32 moves, the slide valve 10 connected to the first piston 32 moves. In this way, the Vi variable mechanism 50 changes the internal volume ratio by moving the slide valve 10 and switching the stop position.
  • the stop position has a first position, a second position closer to the suction side X1 than the first position, and a third position closer to the suction side X1 than the second position.
  • the first position, second position and third position are as follows.
  • First position The first seating part 320 of the first piston 32 is seated on the second piston 33, and the second seating part 330 of the second piston 33 is seated on the cylinder lid 31b, which is the wall of the cylinder 31, thereby determining the position. position (see Figure 5 below).
  • Second position a position where the second seating portion 330 of the second piston 33 is seated on the cylinder lid 31b and the connecting component 34 is seated on the piston rod 133 connected to the second piston 33 (see the figure below) (see 6).
  • Third position a position where the connecting component 34 is seated on the second piston 33 and the slide valve 10 is seated on the wall surface 13a of the slide groove 13 (see FIG. 7 described later).
  • the Vi variable mechanism 50 has a first position, a second position, and a third position as the stop positions of the slide valve 10.
  • the Vi variable mechanism 50 changes the internal volume ratio (hereinafter referred to as Vi) into three levels: large, medium, and small by changing the stop position of the slide valve 10.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the operation of the variable Vi mechanism 50 when Vi is large in the screw compressor 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 only the constituent parts necessary for explaining the operation of the Vi variable mechanism 50 are illustrated, and the illustration of the screw rotor 3 and the like is omitted.
  • high-pressure portions are shown with darker dots, and low-pressure portions are shown with lighter dots.
  • the Vi variable mechanism 50 positions the slide valve 10 at the first position to delay the opening timing of the discharge port 8 (see FIGS. 1 to 4).
  • the pressure switching mechanism 40 "opens the first solenoid valve 40a and opens the second solenoid valve 40b." Since the second electromagnetic valve 40b is open, the space B communicates with the low pressure space 200 via the second pressure introduction hole 312 and the second communication path 42, and has a low pressure. Further, since the first electromagnetic valve 40a is open, the space C communicates with the low pressure space 200 via the third pressure introduction hole 313 and the first communication path 41, and has a low pressure. Note that since the space A communicates with the high pressure space 100, the pressure is always high. As a result, a load F1 toward the discharge side X2 acts on the first piston 32 due to the differential pressure between the space A and the space B.
  • a load F2 toward the discharge side X2 acts on the second piston 33 due to the differential pressure between the space A and the space B.
  • a load Fk directed toward the discharge side X2 due to the reaction force of the spring 36 acts on the connecting component 34 .
  • the load Fs toward the suction side X1 acts on the slide valve 10. Note that the load Fs is the total load acting on the two slide valves 10 because there are two slide valves 10 here.
  • the pressure receiving area of the first piston 32 is set to have the following load relationship. Note that the first piston 32 operates independently from the second piston 33 as described above. Therefore, the pressure receiving area of the first piston 32 is set using the load F1, the load Fk, and the load Fs excluding the load F2 acting on the second piston 33. Note that the sign of the load toward the discharge side X2 is positive, and the sign of the load toward the suction side X1 is negative. F1-Fs+Fk>0
  • a load F2 directed toward the discharge side X2 is acting on the second piston 33. Therefore, a load toward the discharge side X2 acts on the second piston 33, and the second piston 33 is seated on the cylinder lid 31b.
  • the slide valve 10 is in the first position. Stop. In this way, the slide valve 10 is stopped by physical contact between the structural members of the drive device 30, and therefore is accurately positioned at the first position in the case of large Vi.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 50 when Vi is medium in the screw compressor 1 according to the first embodiment.
  • the Vi variable mechanism 50 positions the slide valve 10 at a second position on the suction side X1 rather than the first position in the case of large Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a and closes the second solenoid valve 40b. Since the first electromagnetic valve 40a is open, the space C communicates with the low pressure space 200 via the third pressure introduction hole 313 and the first communication path 41, and has a low pressure.
  • the space B is a "first gap between the first piston 32 and the second part 33b of the second piston 33" and a “first gap between the third part 33c of the second piston 33 and the cylinder 31". It communicates slightly with space A through 2 gaps. Therefore, high-pressure fluid flows into space B from space A through the first gap and the second gap.
  • the second electromagnetic valve 40b is closed, the high-pressure fluid that has flowed in from the space A accumulates in the space B, and the pressure changes from low to high.
  • the first gap between the first piston 32 and the second part 33b of the second piston 33 specifically refers to the outer peripheral surface of the first piston 32 and the second part 33b of the second piston 33. 33b and the inner circumferential surface thereof.
  • the second gap between the third part 33c of the second piston 33 and the cylinder 31 specifically refers to the outer peripheral surface of the third part 33c of the second piston 33 and the inner peripheral surface of the cylinder body 31a. There is a gap between
  • the second piston 33 is seated on the cylinder lid 31b, the connecting component 34 is seated on the piston rod 133 of the second piston 33, and the slide valve 10 is stopped at the second position.
  • the slide valve 10 is stopped by the physical contact between the structural members of the drive device 30, so that it is accurately positioned at the second position in the case of medium Vi.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 50 when Vi is small in the screw compressor 1 according to the first embodiment.
  • the Vi variable mechanism 50 positions the slide valve 10 in the third position on the suction side X1 rather than the second position in the case of medium Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 closes the first solenoid valve 40a and closes the second solenoid valve 40b. Since the first electromagnetic valve 40a is closed, communication between the space C and the low pressure space 200 is cut off. Here, the space C slightly communicates with the space B via "the third gap between the first portion 33a of the second piston 33 and the cylinder 31.” Further, the space C is slightly connected to the space D via "the fourth gap between the piston rod 133 connected to the second piston 33 and the cylinder lid 31b". Therefore, high-pressure fluid flows into space C from space B through the third gap, and high-pressure fluid flows into space C from space D through the fourth gap. When the first electromagnetic valve 40a is closed, the high-pressure fluid flowing from the spaces B and C accumulates in the space C, and the pressure changes from low to high.
  • the third gap between the first part 33a of the second piston 33 and the cylinder 31 specifically refers to the outer peripheral surface of the first part 33a of the second piston 33 and the inner surface of the cylinder body 31a. This is the gap between the outer surface and the surrounding surface.
  • the fourth gap between the piston rod 133 connected to the second piston 33 and the cylinder lid 31b specifically refers to the outer peripheral surface of the piston rod 133 of the second piston 33 and the through hole of the cylinder lid 31b. This is the gap between the inner circumferential surface of 31b1.
  • the pressure receiving area of the first piston 32 is set to have the following load relationship. Note that the first piston 32 operates independently from the second piston 33 as described above. Therefore, the pressure receiving area of the first piston 32 is set using the load F1, the load Fk, and the load Fs excluding the load F2 acting on the second piston 33. Note that the sign of the load toward the discharge side X2 is positive, and the sign of the load toward the suction side X1 is negative. F1-Fs+FkQin1 b +Qin2 b +Qin3 b ...(1) here, Qout b : Flow rate of fluid flowing out from space B.
  • FIG. 10 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 51 when Vi is large in the screw compressor 1 according to the second embodiment.
  • the Vi variable mechanism 51 positions the slide valve 10 at the first position to delay the opening timing of the discharge port 8 (see FIGS. 1 to 4).
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a and opens the second solenoid valve 40b.
  • space B and space C communicate with low pressure space 200 and become low pressure.
  • the pressure is always high.
  • the opening on the discharge side X2 of the first communication hole 60 is closed by the second piston 33. Even if the opening on the discharge side High-pressure fluid flows into the space B through the first communication hole 60. However, the flow rate Qin1b is small.
  • the second electromagnetic valve 40b is open, and the space B communicates with the low pressure space 200. Therefore, even if the high pressure fluid in space A flows into space B, space B is maintained at a low pressure. In other words, the first communication hole 60 does not work when Vi is large.
  • the diameter of the first communicating hole 60 is set to satisfy the above formula (1).
  • the flow rate Qout b of the fluid flowing out from the space B is greater than the flow rate of the fluid flowing into the space B (the total flow rate of Qin1 b , Qin2 b and Qin3 b ). Therefore, the space B has the same low pressure as the low pressure space 200.
  • the pressure relationships among the spaces A, B, and C are the same as "(a) operation in the case of large Vi" in the Vi variable mechanism 51 of the first embodiment described above. This is the same as the pressure relationship explained in . Therefore, the operations of the first piston 32 and the second piston 33 are also similar to those in the first embodiment, and the slide valve 10 is located at the first position.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 51 when Vi is medium in the screw compressor 1 according to the second embodiment.
  • the Vi variable mechanism 51 positions the slide valve 10 at a second position on the suction side X1 rather than the first position in the case of large Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a and closes the second solenoid valve 40b.
  • the case of switching from the above-mentioned high Vi to medium Vi will be considered.
  • the second electromagnetic valve 40b is changed from open to closed in a state where the pressure in space A is high, the pressure in space B is low, and the pressure in space C is low.
  • the Vi variable mechanism 51 can move the first piston 32 to the suction side X1 in a shorter time than the Vi variable mechanism 50.
  • the Vi variable mechanism 51 can move the slide valve 10 to the second position in a shorter time than the Vi variable mechanism 50.
  • the Vi variable mechanism 51 of the second embodiment can switch from high Vi to medium Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment. Moreover, even when switching from large Vi to small Vi by skipping medium Vi, the screw compressor 1 of the second embodiment can quickly switch from large Vi to small Vi using the same principle as described above.
  • the Vi variable mechanism 51 of the second embodiment has the same effect as the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment, and also has the first piston 32 having the first communication hole 60.
  • One piston 32 can be moved in a short time.
  • the Vi variable mechanism 51 of the second embodiment can switch from large Vi to medium Vi and from large Vi to small Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment.
  • Embodiment 3 relates to a configuration in which the second piston 33 can be moved in a shorter time than the first embodiment.
  • the configurations of the third embodiment that are different from the first embodiment will be mainly explained, and the configurations not described in the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic diagram of the Vi variable mechanism 52 of the screw compressor 1 according to the third embodiment.
  • the Vi variable mechanism 52 of Embodiment 3 has a configuration in which the Vi variable mechanism 50 of Embodiment 1 is further provided with a second communication hole 70 in the cylinder 31 that communicates the space C with the high pressure space D outside the cylinder 31. have The second communication hole 70 is a through hole that penetrates the cylinder 31. The second communication hole 70 is provided to make the space C high pressure in a short time.
  • FIG. 12 shows an example in which the second communication hole 70 is formed in the cylinder body 31a, it may be formed in the cylinder lid 31b.
  • the opening 70a of the second communication hole 70 on the space C side is formed at a position where it is closed by the second piston 33 when the second piston 33 is seated on the cylinder lid 31b. Since the second communication hole 70 is formed in the cylinder 31, the space C is always in communication with the high pressure space D.
  • the hole diameter of the second communication hole 70 is set so that the flow rate of fluid flowing into and out of the space C satisfies the following equation (2) during medium Vi operation.
  • Qout c Flow rate of fluid flowing out from space C. Specifically, the flow rate of the fluid flowing out from the space C to the low pressure space 200 via the third pressure introduction hole 313 and the first communication path 41. However, when the first solenoid valve 40a is open.
  • Qin1 c Flow rate of fluid flowing into space C from space D via the second communication hole 70
  • Qin2 c Flow rate of fluid flowing into space B via the third gap between the first part 33a of the second piston 33 and the cylinder body 31a
  • Qin3 c Flow rate of fluid flowing into space C from space D through the fourth gap between piston rod 133 connected to second piston 33 and cylinder lid 31b
  • FIG. 13 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 52 when Vi is medium in the screw compressor 1 according to the third embodiment.
  • the Vi variable mechanism 52 positions the slide valve 10 at a second position on the suction side (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a and closes the second solenoid valve 40b. Since the second electromagnetic valve 40b is closed, communication between the space B and the low pressure space 200 is cut off. By cutting off the communication between the space B and the low pressure space 200, the space A is connected to the space B through the first gap and the second gap, similar to the "operation in the case of medium Vi" in the first embodiment. High pressure fluid flows in from.
  • the opening 70a of the second communication hole 70 on the space C side is closed by the second piston 33. Even if the opening 70a of the second communication hole 70 on the side of the space C is closed, the high-pressure fluid in the space D flows into the second communication hole 70 from the gap between the first part 33a of the second piston 33 and the inner wall of the cylinder body 31a. It flows into space C via. However, the flow rate Qin1c is small. Further, the first electromagnetic valve 40a is open, and the space C communicates with the low pressure space 200. Therefore, even if the high pressure fluid in the space D flows into the space C, the pressure in the space C is maintained at a low pressure. In other words, the second communication hole 70 does not work in the case of medium Vi. Therefore, the operation in the case of medium Vi is similar to "(b) Operation in the case of medium Vi" in the Vi variable mechanism 50 of Embodiment 1, and therefore the explanation will be omitted.
  • FIG. 14 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 52 when Vi is small in the screw compressor 1 according to the third embodiment.
  • the Vi variable mechanism 52 positions the slide valve 10 in the third position on the suction side X1 rather than the second position in the case of medium Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 closes the first solenoid valve 40a and closes the second solenoid valve 40b.
  • the pressure switching mechanism 40 closes the first solenoid valve 40a and closes the second solenoid valve 40b.
  • the Vi variable mechanism 52 can move the second piston 33 to the suction side X1 in a shorter time than the Vi variable mechanism 50. As a result, the Vi variable mechanism 52 can move the slide valve 10 from the second position to the third position in a shorter time than the Vi variable mechanism 50.
  • the Vi variable mechanism 52 of the third embodiment can switch from medium Vi to small Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment. Further, the Vi variable mechanism 52 of the third embodiment can quickly switch from large Vi to small Vi using the same principle as described above, even when changing from large Vi to small Vi by skipping medium Vi.
  • the Vi variable mechanism 52 of the third embodiment has the same effect as the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment, and also has the second piston because the cylinder 31 has the second communication hole 70. 33 can be moved in a short time. As a result, the Vi variable mechanism 52 of the third embodiment can switch from medium Vi to small Vi and from large Vi to small Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment.
  • Embodiment 4 relates to a configuration in which the first piston 32 can be moved in a shorter time than the first embodiment.
  • configurations of the fourth embodiment that are different from the first embodiment will be mainly described, and configurations that are not described in the fourth embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a schematic diagram of the Vi variable mechanism 53 of the screw compressor 1 according to the fourth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment further includes a third communication passage 43 that communicates the space B with the high pressure space 100 and a third electromagnetic passage that opens and closes the third communication passage 43 in addition to the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment. It has a configuration including a valve 40c.
  • the third communication passage 43 and the third solenoid valve 40c are provided to make the space B high pressure in a short time.
  • One end of the third communication passage 43 communicates between the second solenoid valve 40b and the second pressure introduction hole 312 in the second communication passage 42, and the other end of the third communication passage 43 communicates with the high pressure space 100.
  • the third communicating path 43 may be configured with piping, or may be configured with a hole provided in a member (not shown) arranged around the cylinder 31.
  • the third solenoid valve 40c constitutes a part of the pressure switching mechanism 40. That is, the pressure switching mechanism 40 includes a third solenoid valve 40c in addition to the first solenoid valve 40a and the second solenoid valve 40b.
  • the pressure switching mechanism 40 switches the space B to low pressure or high pressure using the third solenoid valve 40c and the second solenoid valve 40b. Specifically, the pressure switching mechanism 40 opens the third solenoid valve 40c and closes the second solenoid valve 40b when making space B high pressure, and opens the third solenoid valve 40c when making space B low pressure. closed, and the second solenoid valve 40b is opened.
  • FIG. 16 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 53 when Vi is large in the screw compressor 1 according to the fourth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 53 positions the slide valve 10 at the first position to delay the opening timing of the discharge port 8 (see FIGS. 1 to 4).
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a, opens the second solenoid valve 40b, and closes the third solenoid valve 40c. By closing the third electromagnetic valve 40c, the space B does not communicate with the high pressure space 100 and has a low pressure.
  • the operation of the Vi variable mechanism 52 in the case of large Vi is similar to "(a) Operation in the case of large Vi" in the Vi variable mechanism 50 of Embodiment 1, so a description thereof will be omitted.
  • FIG. 17 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 53 when Vi is medium in the screw compressor 1 according to the fourth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 53 positions the slide valve 10 at a second position on the suction side X1 rather than the first position in the case of large Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a, closes the second solenoid valve 40b, and opens the third solenoid valve 40c.
  • the case of switching from the above-mentioned high Vi to medium Vi will be considered.
  • the second solenoid valve 40b is changed from open to closed and the third solenoid valve 40c is changed from closed to open from a state where space A is high pressure, space B is low pressure, and space C is low pressure.
  • the space B is disconnected from the low pressure space 200 and communicated with the high pressure space 100. Since the space B communicates with the high pressure space 100, high pressure fluid flows into the space B from the high pressure space 100. As a result, the pressure in the space B becomes high in a short time compared to the configuration of the first embodiment in which the third communication passage 43 and the third electromagnetic valve 40c are not provided. Therefore, the Vi variable mechanism 53 can move the first piston 32 in a shorter time than the Vi variable mechanism 50. As a result, the Vi variable mechanism 53 can move the slide valve 10 from the first position to the second position in a shorter time than the Vi variable mechanism 50.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment can switch from high Vi to medium Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment opens the third electromagnetic valve 40c provided in the third communication passage 43 that communicates the space B with the high pressure space 100, thereby changing the high pressure fluid in the high pressure space 100 into the third solenoid valve 40c. 2.
  • the pressure is actively introduced into the space B through the pressure introduction hole 312.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment can switch from large Vi to medium Vi more easily than the second embodiment in which high-pressure fluid flows from space A to space B through the first communication hole 60. It can be done quickly.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 53 when Vi is small in the screw compressor 1 according to the fourth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 53 positions the slide valve 10 in the third position on the suction side X1 rather than the second position in the case of medium Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 closes the first solenoid valve 40a, closes the second solenoid valve 40b, and opens the third solenoid valve 40c.
  • the pressure in the space B becomes higher in a shorter time than in the first embodiment, similarly to the above-mentioned "(b) Operation in case of medium Vi". Since the pressure in space B becomes high pressure in a short time, space C, whose pressure increases due to the inflow of high pressure fluid from space B, also becomes high pressure in a short time.
  • the Vi variable mechanism 53 can make both the space B and the space C high in pressure in a shorter time than the Vi variable mechanism 50. Therefore, the Vi variable mechanism 53 can move the slide valve 10 from the first position to the third position in a shorter time than the Vi variable mechanism 50.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment can switch from large Vi to small Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment can move the first piston 32 in a short time in addition to the same effects as the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment. As a result, the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment can switch from large Vi to medium Vi and from large Vi to small Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment actively causes the high pressure fluid in the high pressure space 100 to flow into the space B via the second pressure introduction hole 312 by opening the third solenoid valve 40c. Therefore, the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment is different from the Vi variable mechanism 51 of the second embodiment, which causes high pressure fluid to flow from the space A to the space B via the first communication hole 60, from a large Vi to a small Vi. You can quickly switch to Vi.
  • the Vi variable mechanism 51 of the second embodiment has the first communication hole 60 provided in the first piston 32, the first communication hole 60 is closed by the second piston 33 when the large Vi is operated.
  • high-pressure fluid may leak from space A to space B, albeit slightly.
  • the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment provides the third solenoid valve 40c in the third communication passage 43, and closes the third solenoid valve 40c to block the third communication passage 43 during high Vi operation. It is structured as follows. Therefore, the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment can suppress the fluid leakage that may occur in the Vi variable mechanism 51 of the second embodiment. Therefore, the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment can reduce leakage loss of fluid from the space A to the space B, and improve compressor efficiency, compared to the Vi variable mechanism 51 of the second embodiment.
  • Embodiment 5 relates to a configuration in which the second piston 33 can be moved in a shorter time than the first embodiment.
  • configurations of the fifth embodiment that are different from the first embodiment will be mainly described, and configurations that are not described in the fifth embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 19 is a schematic diagram of the Vi variable mechanism 54 of the screw compressor 1 according to the fifth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment further includes a fourth communication passage 44 that communicates the space C with the high pressure space 100, and a fourth electromagnetic passage that opens and closes the fourth communication passage 44 in addition to the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment. It has a configuration including a valve 40d.
  • the fourth communication passage 44 and the fourth solenoid valve 40d are provided to make the space C high pressure in a short time.
  • One end of the fourth communication passage 44 communicates between the first solenoid valve 40a and the third pressure introduction hole 313 in the first communication passage 41, and the other end of the fourth communication passage 44 communicates with the high pressure space 100.
  • the fourth communicating path 44 may be configured with piping, or may be configured with a hole provided in a member (not shown) arranged around the cylinder 31.
  • the fourth solenoid valve 40d constitutes a part of the pressure switching mechanism 40. That is, the pressure switching mechanism 40 includes a fourth solenoid valve 40d in addition to the first solenoid valve 40a and the second solenoid valve 40b.
  • the pressure switching mechanism 40 switches the space C to low pressure or high pressure using the fourth solenoid valve 40d and the first solenoid valve 40a. Specifically, the pressure switching mechanism 40 opens the fourth solenoid valve 40d and closes the first solenoid valve 40a when making the space C high pressure, and when making the space C low pressure, opens the fourth solenoid valve 40d. closed, and the first solenoid valve 40a is opened.
  • FIG. 20 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 54 when Vi is large in the screw compressor 1 according to the fifth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 54 positions the slide valve 10 at the first position to delay the opening timing of the discharge port 8 (see FIGS. 1 to 4).
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a, opens the second solenoid valve 40b, and closes the fourth solenoid valve 40d. By closing the fourth electromagnetic valve 40d, the space C does not communicate with the high pressure space 100 and has a low pressure.
  • the operation of the Vi variable mechanism 54 in the case of large Vi is similar to "(a) Operation in the case of large Vi" in the Vi variable mechanism 50 of Embodiment 1, so the explanation will be omitted.
  • FIG. 21 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 54 when Vi is medium in the screw compressor 1 according to the fifth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 51 positions the slide valve 10 at a second position on the suction side X1 rather than the first position in the case of large Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 opens the first solenoid valve 40a, closes the second solenoid valve 40b, and closes the fourth solenoid valve 40d. By closing the fourth solenoid valve 40d, the pressure in the space C becomes low.
  • the operation of the Vi variable mechanism 54 in the case of medium is the same as "(b) Operation in the case of medium Vi" in the Vi variable mechanism 50 of Embodiment 1, so a description thereof will be omitted.
  • FIG. 22 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 54 when Vi is small in the screw compressor 1 according to the fifth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 54 positions the slide valve 10 in the third position on the suction side X1 rather than the second position in the case of medium Vi. (see FIG. 4) can be opened earlier.
  • the pressure switching mechanism 40 closes the first solenoid valve 40a, closes the second solenoid valve 40b, and opens the fourth solenoid valve 40d.
  • the first solenoid valve 40a changes from open to closed
  • the fourth solenoid valve 40d changes from closed to open from a state where space A is at high pressure, space B is at high pressure, and space C is at low pressure.
  • the space C communicates with the high pressure space 100 via the fourth solenoid valve 40d.
  • the Vi variable mechanism 54 can move the second piston 33 to the suction side X1 in a shorter time than the Vi variable mechanism 50. As a result, the Vi variable mechanism 54 can move the slide valve 10 from the second position to the third position in a shorter time than the Vi variable mechanism 50.
  • the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment can switch from medium Vi to small Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment.
  • the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment can move the second piston 33 in a short time in addition to the same effects as the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment. As a result, the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment can switch from medium Vi to small Vi and from large Vi to small Vi more quickly than the Vi variable mechanism 50 of the first embodiment.
  • the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment actively causes the high pressure fluid in the high pressure space 100 to flow into the space C via the third pressure introduction hole 313 by opening the fourth solenoid valve 40d. Therefore, the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment makes it easier to switch from medium Vi to small Vi, compared to the third embodiment in which the high-pressure fluid flows from the space D to the space C via the second communication hole 70. It can be done quickly.
  • the Vi variable mechanism 52 of the third embodiment has the second communication hole 70 provided in the cylinder 31, there is a possibility that fluid leaks from the space D to the space C.
  • the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment provides a fourth solenoid valve 40d in the fourth communication passage 44, and closes the fourth solenoid valve 40d during operation of large Vi and medium Vi. 44 is closed. Therefore, the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment can suppress the fluid leakage that may occur in the Vi variable mechanism 52 of the third embodiment. Therefore, the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment can reduce leakage loss of fluid from the space D to the space C, and improve compressor efficiency, compared to the Vi variable mechanism 52 of the third embodiment.
  • Space D is a part of high pressure space 100 in which the high pressure fluid after being discharged from compression chamber 29 exists. The fact that the high-pressure fluid in the high-pressure space D flows into the low-pressure space C and ultimately returns to the low-pressure space 200 is considered to be leakage loss of the compressor.
  • Embodiment 6 relates to a configuration that can improve compressor efficiency compared to Embodiment 4.
  • configurations of the sixth embodiment that are different from the fourth embodiment will be mainly described, and configurations that are not described in the sixth embodiment are the same as those of the fourth embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic diagram of the Vi variable mechanism 55 of the screw compressor 1 according to the sixth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 55 of the sixth embodiment has a configuration in which the Vi variable mechanism 53 of the fourth embodiment is further provided with a first seal portion 80a and a second seal portion 80b.
  • the first seal portion 80a seals the first gap between the first piston 32 and the second piston 33, and is composed of an O-ring.
  • the second seal portion 80b seals the second gap between the second piston 33 and the cylinder 31, and is formed of an O-ring.
  • the first seal portion 80a and the second seal portion 80b are not limited to O-rings, but may be formed by performing labyrinth processing on one of two wall surfaces forming a gap to be sealed.
  • FIG. 24 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 55 when Vi is large in the screw compressor 1 according to the sixth embodiment.
  • the Vi variable mechanism 55 moves the first piston 32 to the discharge side X2 and seats it on the second piston 33 by increasing the pressure in the space A to a high pressure.
  • the Vi variable mechanism 55 can suppress fluid leakage from the space A to the space B by sealing the first gap and the second gap with the first seal part 80a and the second seal part 80b.
  • the Vi variable mechanism 55 can suppress fluid leakage from the space A to the space B, thereby reducing fluid leak loss compared to the Vi variable mechanism 53 and improving compressor efficiency.
  • the screw compressor 1 includes two seal parts, the first seal part 80a and the second seal part 80b, either one may be used. Even in this case, the screw compressor 1 can reduce fluid leakage loss and improve compressor efficiency compared to a configuration in which no seal portion is provided.
  • the Vi variable mechanism 55 of the sixth embodiment has the same effects as the Vi variable mechanism 54 of the fourth embodiment, and also has the first seal portion 80a and the second seal portion 80b. , can reduce fluid leakage loss and improve compressor efficiency.
  • Embodiment 7 relates to a configuration that can improve compressor efficiency compared to Embodiment 5.
  • the structure of the seventh embodiment that is different from the fifth embodiment will be mainly explained, and the structures that are not explained in the seventh embodiment are the same as those of the fifth embodiment.
  • FIG. 25 is a schematic diagram of the Vi variable mechanism 56 of the screw compressor 1 according to the seventh embodiment.
  • the Vi variable mechanism 56 of the seventh embodiment has a configuration in which the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment is further provided with a third seal portion 80c and a fourth seal portion 80d.
  • the third seal portion 80c seals the third gap between the second piston 33 and the cylinder body 31a, and is formed of an O-ring.
  • the fourth seal portion 80d seals a fourth gap between the piston rod 133 connected to the second piston 33 and the cylinder lid 31b, and is formed of an O-ring.
  • the third seal portion 80c and the fourth seal portion 80d are not limited to O-rings, but may be formed by performing labyrinth processing on one of two wall surfaces forming a gap to be sealed.
  • FIG. 26 is a schematic diagram of the operation of the Vi variable mechanism 56 when Vi is medium in the screw compressor 1 according to the seventh embodiment.
  • the Vi variable mechanism 56 moves the first piston 32 to the suction side X1 by increasing the pressure in the space B to a high pressure.
  • the Vi variable mechanism 56 can suppress leakage of fluid from the space B to the space C by the third seal portion 80c and the fourth seal portion 80d.
  • the Vi variable mechanism 56 can suppress fluid leakage from the space B to the space C, thereby reducing fluid leakage loss and improving compressor efficiency compared to the Vi variable mechanism 54.
  • the screw compressor 1 can reduce fluid leakage loss and improve compressor efficiency compared to a configuration in which no seal portion is provided.
  • the Vi variable mechanism 55 of the seventh embodiment has the same effect as the Vi variable mechanism 54 of the fifth embodiment, and also has the first seal portion 80a and the second seal portion 80b. , can reduce fluid leakage loss and improve compressor efficiency.
  • the screw compressor 1 was equipped with the spring 36, but the spring 36 may be omitted.
  • the spring 36 is for positioning the slide valve 10 in the first position when the inside of the screw compressor is at atmospheric pressure before the start of operation. If the screw compressor 1 does not include the spring 36, the position of the slide valve 10 before the start of operation is not fixed at the first position, but there is no problem in operation.
  • the fluid within the cylinder 31 may be refrigerant gas or refrigerating machine oil.
  • Embodiments 1 to 7 above can be implemented in combination with each other. Furthermore, the configurations shown in the above embodiments are merely examples, and may be combined with other known techniques, or a part of the configuration may be omitted or changed without departing from the scope of the invention. It is also possible.
  • FIG. 27 is a diagram summarizing the configuration, effects, etc. of each of Embodiments 1 to 7 and a mode in which parts of Embodiments 1 to 7 are appropriately combined.
  • the eighth embodiment is a combination of the second and third embodiments.
  • Embodiment 9 is a combination of Embodiments 4 and 5.
  • Embodiment 10 is a combination of Embodiment 4 and Embodiment 6 or Embodiment 7. Note that FIG. 27 shows an example of a combination of each embodiment, and the form of the combination is not limited to that shown.
  • FIG. 27 shows the number of electromagnetic valves, presence or absence of communication holes, presence or absence of sealing material, and effects in each of Embodiments 1 to 10.
  • This communication hole refers to the first communication hole 60 provided in the first piston 32 or the second communication hole 70 provided in the cylinder 31.
  • Embodiments 8 to 10 will be described below.
  • the eighth embodiment has a configuration including the first communication hole 60 of the second embodiment and the second communication hole 70 of the third embodiment.
  • Embodiment 8 has a configuration in which there are two electromagnetic valves, a communication hole, and no sealing material. Similarly to Embodiments 2 and 3, Embodiment 8 has the effect of quickly switching Vi from large Vi to medium Vi, and the effect of quickly switching Vi from large Vi to medium Vi.
  • the ninth embodiment has a configuration including the third communication passage 43 and the third solenoid valve 40c of the fourth embodiment, and the fourth communication passage 44 and the fourth solenoid valve 40d of the fifth embodiment. It is.
  • Embodiment 9 has a configuration in which there are four solenoid valves, no communication holes, and no sealing material. Similarly to Embodiments 4 and 5, Embodiment 9 has the effect of quickly switching from large Vi to medium Vi, the effect of quickly switching from large Vi to medium Vi, and the loss of leakage of fluid from the gap. It has the effect of suppressing
  • Embodiment 10 has a configuration including the third communication passage 43 and third solenoid valve 40c of Embodiment 4, and at least a portion of the seal portion of Embodiment 6 and Embodiment 7. It is.
  • Embodiment 10 has a configuration in which there are four solenoid valves, no communication holes, and a sealing material.
  • Embodiment 10 has the effect of quickly switching from large Vi to medium Vi, and the effect of quickly switching from large Vi to medium Vi, and is further improved than Embodiment 9. This has the effect of suppressing leakage loss of fluid from the gap.

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Abstract

スクリュー圧縮機は、スクリューロータ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スライドバルブを有するＶｉ可変機構を備えている。Ｖｉ可変機構は、シリンダと、シリンダ内に前記軸方向に移動可能に挿入され、スライドバルブに連結された第１ピストンと、第１ピストンから独立して動作する第２ピストンと、を備えた駆動装置と、駆動装置のシリンダに導入する圧力を切り替える圧力切替機構と、を備える。シリンダ内は、第１ピストンおよび第２ピストンによって空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃに仕切られている。Ｖｉ可変機構は、圧力切替機構により空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃのうちの一部の空間の圧力を変化させて少なくとも第１ピストンを移動させることにより、第１ピストンに連結されたスライドバルブを、第１位置、第２位置および第３位置のいずれかに位置させて内部容積比を変更するものである。

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、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が固定されている場合、運転条件によっては、過圧縮または不足圧縮によって圧縮損失が増えてしまう。このため、内部容積比を可変にするスライドバルブを備えたスクリュー圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のスクリュー圧縮機では、スライドバルブをスクリューロータの軸方向へ移動させ、スクリューロータの螺旋溝内に形成される圧縮室からの冷媒ガスの吐出開始タイミングを調整することで、内部容積比（以下、Ｖｉという）を調整している。
　また、特許文献１では、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、吸込圧力ＬＰおよび回転周波数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スライドバルブの停止位置を制御している。
特許第４１４７８９１号公報
　特許文献１では、スライドバルブ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等の検出結果からスライドバルブの制御量を算出している。つまり、特許文献１ではスライドバルブの位置制御を無段階制御とすることで、必然的に制御が複雑化するという問題があった。
　本開示は、上記のような課題を解決するためのものであり、複雑な制御を不要としながらも、内部容積比を可変にできる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流体を低圧から高圧に圧縮するスクリューロータと、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スライドバルブと、中空のシリンダと、シリンダ内に軸方向に移動可能に挿入され、スライドバルブに連結された第１ピストンと、を備えた駆動装置と、駆動装置のシリンダ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、第１ピストンから独立して動作し、シリンダ内において第１ピストンの吐出側に配置された第２ピストンを備え、シリンダ内は、第１ピストンおよび第２ピストンによって、吸込側から吐出側に順に空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃに仕切られており、Ｖｉ可変機構は、圧力切替機構により空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃのうちの一部の空間の圧力を変化させて少なくとも第１ピストンを移動させることにより、第１ピストンに連結されたスライドバルブを、第１位置と、第１位置よりも吸込側の第２位置と、第２位置よりも吸込側の第３位置と、のいずれかに位置させて内部容積比を変更するものである。
　本開示に係るスクリュー圧縮機は、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃのうちの一部の空間の圧力を圧力切替機構により変化させるだけで、スライドバルブの停止位置を、第１位置、第２位置および第３位置に変更することができる。このため、スクリュー圧縮機は、複雑な制御を不要としながらも、スライドバルブの停止位置を変更して内部容積比を可変にできる。
実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の概略断面図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮部の動作であって、吸込工程を示した説明図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮部の動作であって、圧縮工程を示した説明図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮部の動作であって、吐出工程を示した説明図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構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が中の場合のＶｉ可変機構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が小の場合のＶｉ可変機構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けるＶｉ設定の狙いをまとめた表を示す図である。 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が大の場合のＶｉ可変機構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が中の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 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。 実施の形態３に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態３に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが小の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態４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４に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態４に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態４に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが小の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態５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５に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態５に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態５に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが小の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態６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６に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態７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７に係るスクリュー圧縮機においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構の動作概要図である。 実施の形態１～７と、実施の形態１～７を適宜組み合わせた形態と、のそれぞれにおける構成および効果などをまとめた図である。
　以下、実施の形態に係るスクリュー圧縮機１について図面を参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一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。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、圧力の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、スクリュー圧縮機１における状態および動作などにおいて相対的に定まるものとする。
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１の概略断面図である。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、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられて冷媒等の流体を圧縮するためのものである。スクリュー圧縮機１は、図１に概略の構成を示すように、筒状のケーシング２と、ケーシング２内に収容されたスクリューロータ３と、スクリューロータ３を回転駆動するモーター４とを備えている。モーター４は、ケーシング２に内接して固定されたステータ４ａと、ステータ４ａの内側に配置されたモーターロータ４ｂとを備えている。モーター４は、インバータ方式で回転数が制御されるものでもよいし、回転数が一定のものでもよい。スクリューロータ３とモーターロータ４ｂ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５に固定されている。
　スクリューロータ３は、円柱状であり、外周面には、スクリューロータ３の一端側（流体の吸込側）から他端側（流体の吐出側）へ向かって螺旋状に延びる螺旋状の溝３ａが複数、形成されている。スクリューロータ３は、スクリュー軸５に固定されたモーターロータ４ｂに連結されて回転駆動される。スクリュー軸５は、主軸受１１と副軸受（図示しない）とによって、回転自在に支持されている。主軸受１１は、スクリューロータ３の吐出側の端部に設けられている主軸受ハウジング１２内に配置されている。副軸受は、スクリューロータ３の吸込側にあるスクリュー軸５の端部に設けられている。以下、特にことわりがない限り、スクリュー軸５が延びる方向を軸方向、軸方向に垂直な方向を径方向という。
　スクリューロータ３の円筒面に形成された溝３ａの空間は、ケーシング２の内筒面と、この溝３ａに噛み合い係合するゲートロータ歯部６ａを備えた一対のゲートロータ６とによって囲まれて圧縮室２９を形成する。スクリューロータ３は、ケーシング２の内部の圧縮室２９で流体を低圧から高圧に圧縮する。
　ケーシング２内には、吐出室７と吸込室９とが形成されている。また、ケーシング２内には、吐出室７に開口する吐出口８が形成されている。ケーシング２を含む圧縮機の外郭（図示せず）の内部（以下、圧縮機内という）は、隔壁（図示しない）によって高圧空間１００と低圧空間２００とに隔てられている。高圧空間１００は、吐出圧力である高圧圧力の冷媒ガスで満たされて高圧となっている空間である。低圧空間２００は、吸込圧力である低圧圧力の冷媒ガスで満たされて低圧となっている空間である。吐出室７は高圧空間１００に位置し、吸込室９は低圧空間２００に位置している。なお、図１では、高圧空間１００および低圧空間２００が模式的に示されている都合上、吐出室７が高圧空間１００に位置せず、吸込室９が低圧空間２００に位置しないように図示されているが、上記の説明が正しいものとする。
　スクリュー圧縮機１は更に、内部容積比を変更するＶｉ可変機構５０を備えている。Ｖｉ可変機構５０は、圧縮機内においてモーター４とは反対側の端部に収納されている。Ｖｉ可変機構５０は、スライドバルブ１０と、駆動装置３０と、駆動装置３０に導入する圧力を切り替える圧力切替機構４０と、を備えている。スライドバルブ１０は、スクリューロータ３の軸方向であって吸込側Ｘ１（図１の右側）と吐出側Ｘ２（図１の左側）とに移動し、停止位置を切り替えることで内部容積比（以下、Ｖｉ）を変更するものである。内部容積比とは、吸込完了時の圧縮室２９の容積と吐出開始時の圧縮室２９の容積との比である。
　スライドバルブ１０は、ケーシング２の内壁面に形成されたスライド溝１３内に収納されている。スライドバルブ１０は、弁本体１０ａと、ガイド部１０ｂと、連結部１０ｃとを備えている。弁本体１０ａの吸込側端部１０ｇとは反対側の吐出口側端部１０ｄとガイド部１０ｂの吐出口側端部１０ｅとの間は、連結部１０ｃによって連結されるとともに、上記吐出口８に連通する吐出流路１０ｆを形成している。
　スライドバルブ１０において、弁本体１０ａの吸込側端部１０ｇには吸込圧力が作用し、吐出口側端部１０ｄには吐出直後の吐出圧力が作用する。また、ガイド部１０ｂの吐出口側端部１０ｅには吐出口側端部１０ｄ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１０ｂの吐出側端部１０ｈには吐出圧力が作用する。したがって、スライドバルブ１０内部の吐出口側端部１０ｄと吐出口側端部１０ｅとに作用する荷重は相殺される。よって、スライドバルブ１０に作用する圧力のみに着目すると、スライドバルブ１０には、運転中、吐出側端部１０ｈと吸込側端部１０ｇとにそれぞれ作用する圧力の圧力差により吸込側Ｘ１へ移動させようとする右向きの荷重が作用する。
　駆動装置３０は、中空のシリンダ３１と、第１ピストン３２と、第２ピストン３３と、第１ピストン３２のピストンロッド１３２に連結された連結部品３４と、ロッド３５と、バネ３６と、を備えている。ロッド３５は、スライドバルブ１０と連結部品３４とを連結する部材であって、ロッド３５の吸込側Ｘ１の端部はスライドバルブ１０に固定され、ロッド３５の吐出側Ｘ２の端部は連結部品３４に固定されている。
　シリンダ３１は、スクリューロータ３の軸方向に延びて形成され、軸方向の両端が壁部で閉塞された中空の部材である。具体的には、シリンダ３１は、吸込側Ｘ１の端部が閉塞された筒状のシリンダ本体３１ａと、シリンダ本体３１ａの吐出側Ｘ２の開口を塞ぐシリンダ蓋３１ｂと、を有する。つまり、シリンダ本体３１ａの吸込側Ｘ１の端部がシリンダ３１の吸込側Ｘ１の壁部を構成しており、シリンダ蓋３１ｂがシリンダ３１の吐出側Ｘ２の壁部を構成している。シリンダ本体３１ａの吸込側Ｘ１の外周面には外方に延びるフランジ部３１ｃが形成されている。フランジ部３１ｃには軸方向に貫通する貫通穴３１ｃ１が形成されており、貫通穴３１ｃ１にはロッド３５が移動可能に通されている。
　シリンダ３１の内部には、第１ピストン３２および第２ピストン３３が配置され、シリンダ３１の内部は、以下に詳述するが、吸込側から吐出側に順に空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃに仕切られている。
　シリンダ本体３１ａには、第１圧力導入穴３１１と、第２圧力導入穴３１２と、第３圧力導入穴３１３と、が貫通して形成されている。第１圧力導入穴３１１は、空間Ａに連通している。第２圧力導入穴３１２は、空間Ｂに連通している。第３圧力導入穴３１３は、空間Ｃに連通している。
　第１ピストン３２は、軸方向に見てシリンダ３１の内径よりも小さい外径を有する板状の部材である。第１ピストン３２は、第２ピストン３３の後述の筒状の第２部３３ｂ内に、軸方向に移動自在に挿入されている。第１ピストン３２は、第１ピストン３２から吐出側に突出して形成された第１着座部３２０（後述の図５参照）を有する。第１着座部３２０は、第１ピストン３２の一部分である。第１着座部３２０は第２ピストン３３に着座する部分である。
　第１ピストン３２にはピストンロッド１３２が連結されている。ピストンロッド１３２は、第１ピストン３２から吐出側Ｘ２に延びている。ピストンロッド１３２は、固定部材１３２ａにより連結部品３４に固定されている。第１ピストン３２は、ピストンロッド１３２、連結部品３４およびロッド３５によってスライドバルブ１０に連結されている。第１ピストン３２は、第２ピストン３３の後述の第２部３３ｂ内を軸方向に移動可能であり、第１ピストン３２の動きに連動してスライドバルブ１０が軸方向に移動するようになっている。
　第２ピストン３３は、シリンダ３１内において第１ピストン３２の吐出側Ｘ２に配置されている。第２ピストン３３は、シリンダ３１内に軸方向に移動自在に挿入されている。第２ピストン３３は、板状の第１部３３ａと、第１部３３ａから吸込側Ｘ１に延びて形成された筒状の第２部３３ｂと、第２部３３ｂの吸込側Ｘ１の開口周囲から径方向に延びるフランジ状の第３部３３ｃと、を有する。
　第２ピストン３３は、第１部３３ａによってシリンダ３１内を吸込側Ｘ１の空間と、吐出側Ｘ２の空間とに仕切っている。吸込側Ｘ１の空間は、空間Ａおよび空間Ｂを有する。吐出側Ｘ２の空間は、空間Ｃである。吸込側Ｘ１の空間のうち、第１ピストン３２および第２ピストン３３の第３部３３ｃよりも吸込側Ｘ１の空間が空間Ａであり、それ以外の空間が空間Ｂである。シリンダ３１内は、吸込側から吐出側に順に空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃに仕切られている。
　第２ピストン３３の第２部３３ｂの内部には、第１ピストン３２が軸方向に移動可能に挿入されている。第２部３３ｂには、径方向に貫通する貫通穴３３ｂ１が形成されている。貫通穴３３ｂ１により、第１部３３ａと第１ピストン３２との間の空間と、第２部３３ｂの径方向外側の空間と、が連通して空間Ｂを形成している。
　第２ピストン３３は、第１部３３ａから吐出側Ｘ２に突出して形成された第２着座部３３０（後述の図５参照）を有する。第２着座部３３０は、第２ピストン３３の一部分である。第２着座部３３０は、シリンダ蓋３１ｂに着座する部分である。
　第２ピストン３３の吐出側Ｘ２にはピストンロッド１３３が連結されている。ピストンロッド１３３は、第２ピストン３３から吐出側Ｘ２に延びている。ピストンロッド１３３は、シリンダ蓋３１ｂに形成された貫通穴３１ｂ１を通ってシリンダ３１の外部に延びている。ピストンロッド１３３は、シリンダ蓋３１ｂに対して移動可能にシリンダ蓋３１ｂを貫通している。ピストンロッド１３３の径方向の中心部には、軸方向に貫通する貫通穴１３３ａが形成されており、貫通穴１３３ａには第１ピストン３２に連結されたピストンロッド１３２が移動可能に通されている。これにより、第２ピストン３３は、シリンダ３１内を第１ピストン３２から独立して移動可能であり、第１ピストン３２は、シリンダ３１内を第２ピストン３３から独立して移動可能となっている。
　連結部品３４は、第１ピストン３２とスライドバルブ１０とを連結する部品であって、ピストンロッド１３３の吐出側Ｘ２に配置されている。連結部品３４は板状の部材であって、第１ピストン３２に連結されたピストンロッド１３２と、スライドバルブ１０に連結されたロッド３５と、に固定されている。つまり、連結部品３４は、ロッド３５およびピストンロッド１３２を介して第１ピストン３２とスライドバルブ１０とを連結している。
　圧力切替機構４０は、第１電磁弁４０ａと、第２電磁弁４０ｂと、を有する。第１電磁弁４０ａは、第３圧力導入穴３１３と低圧空間２００とを連通する第１連通路４１に設けられている。第１電磁弁４０ａは、第１連通路４１を開閉して空間Ｃの低圧空間２００への連通と遮断とを切り替えることで、空間Ｃ内の圧力を切り替える。第２電磁弁４０ｂは、第２圧力導入穴３１２と低圧空間２００とを連通する第２連通路４２に設けられている。第２電磁弁４０ｂは、第２連通路４２を開閉して空間Ｂの低圧空間２００への連通と遮断とを切り替えることで、空間Ｂ内の圧力を切り替える。第１連通路４１および第２連通路４２は、配管で構成されてもよいし、シリンダ３１の周囲に配置された部材（図示せず）に設けられた穴で構成されてもよい。
　ここで、空間Ａは、第１圧力導入穴３１１を介して高圧空間１００に連通しており、常時、高圧となっている。空間Ｂおよび空間Ｃは、第２圧力導入穴３１２および第３圧力導入穴３１３と、圧力切替機構４０と、を介して低圧空間２００に連通しており、圧力切替機構４０によって高圧または低圧に圧力が切り替えられる。
　高圧空間１００および低圧空間２００は、圧縮機内の空間であって、シリンダ３１の外部に形成された空間である。
　バネ３６は、筒状のコイルバネであり、ロッド３５を取り囲むように配置されている。バネ３６は、ロッド３５においてフランジ部３１ｃと連結部品３４との間の部分を取り囲むように配置されている。バネ３６は、自然長よりも縮められた状態でフランジ部３１ｃと連結部品３４との間に配置されており、連結部品３４をフランジ部３１ｃから離れる方向に付勢している。バネ３６は、運転開始前においてスクリュー圧縮機１内が大気圧の状態にあるときに、スライドバルブ１０を後述の第１位置に位置させるためのものである。
　スクリュー圧縮機１は更に、スクリュー圧縮機１全体を制御する制御装置３００を備えている。制御装置３００は、圧力切替機構４０の各電磁弁の開閉制御およびモーター４の回転数制御などを行う。制御装置３００は、マイクロプロセッサユニット等で構成されるものである。なお、制御装置３００の構成については、これに限定するものではない。例えば、制御装置３００は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよい。また、制御装置３００は、プログラムモジュールであって、図示しないＣＰＵ等からの指令により、実行されるものでもよい。
　次に、図２～図４に基づいて、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１の動作について説明する。図２は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１の圧縮部の動作であって、吸込工程を示した説明図である。図３は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１の圧縮部の動作であって、圧縮工程を示した説明図である。図４は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１の圧縮部の動作であって、吐出工程を示した説明図である。なお、図２～図４では、ドットのハッチングで示した圧縮室２９に着目して各工程について説明する。
　スクリュー圧縮機１は、図２～図４に示すように、スクリューロータ３がモーター４によりスクリュー軸５を介して回転することで、ゲートロータ６のゲートロータ歯部６ａが圧縮室２９内を相対的に移動する。これにより、圧縮室２９内では、吸込工程（図２）、圧縮工程（図３）および吐出工程（図４）を一サイクルとして、このサイクルを繰り返すようになっている。
　図２は、吸込工程における圧縮室２９の状態を示している。図２に示した状態から、スクリューロータ３がモーター４により駆動されて実線矢印の方向に回転すると、図３に示すように圧縮室２９の容積が縮小する。引き続き、スクリューロータ３が回転すると、図４に示すように、圧縮室２９が吐出口８に連通する。圧縮室２９内で圧縮された高圧の冷媒ガスは、圧縮室２９が吐出口８に連通することで、吐出口８から吐出室７へ吐出される。そして、再びスクリューロータ３の背面で同様の圧縮が行われる。
　次に、Ｖｉ可変機構５０の動作の概要について説明する。Ｖｉ可変機構５０は、圧力切替機構４０の第１電磁弁４０ａおよび第２電磁弁４０ｂの開閉により空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃの圧力を変化させる。これにより、駆動装置３０において、第１ピストン３２および第２ピストン３３が移動する。第１ピストン３２が移動することにより、第１ピストン３２に連結されたスライドバルブ１０が移動する。このように、Ｖｉ可変機構５０は、スライドバルブ１０を移動させ、停止位置を切り替えることで、内部容積比を変更する。
　停止位置は、第１位置と、第１位置よりも吸込側Ｘ１の第２位置と、第２位置よりも吸込側Ｘ１の第３位置と、を有する。第１位置、第２位置および第３位置は、以下の通りである。
　第１位置：第１ピストン３２の第１着座部３２０が第２ピストン３３に着座し、第２ピストン３３の第２着座部３３０がシリンダ３１の壁部であるシリンダ蓋３１ｂに着座することによって位置決めされた位置（後述の図５参照）。
　第２位置：第２ピストン３３の第２着座部３３０がシリンダ蓋３１ｂに着座し、連結部品３４が第２ピストン３３に連結されたピストンロッド１３３に着座することによって位置決めされた位置（後述の図６参照）。
　第３位置：連結部品３４が第２ピストン３３に着座し、スライドバルブ１０がスライド溝１３の壁面１３ａに着座することによって位置決めされた位置（後述の図７参照）。
　このように、Ｖｉ可変機構５０は、スライドバルブ１０の停止位置として第１位置、第２位置および第３位置を有する。そして、Ｖｉ可変機構５０は、スライドバルブ１０の停止位置を変更することにより、内部容積比（以下、Ｖｉという）を大、中、小の３段階に変更する。
　以下、Ｖｉ可変機構５０の動作の詳細について説明する。
（ａ）大Ｖｉの場合の動作
　図５は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構５０の動作概要図である。図５には、Ｖｉ可変機構５０の動作説明に必要な構成部分のみを図示し、スクリューロータ３等の図示は省略している。また、図５において、高圧部分は濃いめのドットで示し、低圧部分は薄めのドットで示している。これらの点は、後述の動作概要図においても同様である。
　大Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５０は、スライドバルブ１０を第１位置に位置させることで、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを遅くしている。
　大Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを開」とする。空間Ｂは、第２電磁弁４０ｂが開であるため、第２圧力導入穴３１２および第２連通路４２を介して低圧空間２００に連通し、低圧となる。また、第１電磁弁４０ａが開であるため、空間Ｃは、第３圧力導入穴３１３および第１連通路４１を介して低圧空間２００に連通し、低圧となる。なお、空間Ａは高圧空間１００に連通しているため、常に高圧となっている。これにより、第１ピストン３２には、空間Ａと空間Ｂとの差圧により、吐出側Ｘ２向きの荷重Ｆ１が作用する。第２ピストン３３にも同様に、空間Ａと空間Ｂとの差圧により、吐出側Ｘ２向きの荷重Ｆ２が作用する。また、連結部品３４には、バネ３６の反力による吐出側Ｘ２向きの荷重Ｆｋが作用する。そして、上述したようにスライドバルブ１０には、吸込側Ｘ１向きの荷重Ｆｓが作用する。なお、荷重Ｆｓは、ここではスライドバルブ１０が２つあるため、２つのスライドバルブ１０に作用する合計の荷重である。
　ここで、第１ピストン３２の受圧面積は、以下の荷重関係となるように設定されている。なお、第１ピストン３２は、上述したように第２ピストン３３から独立して動作する。このため、第１ピストン３２の受圧面積は、第２ピストン３３に作用する荷重Ｆ２を除く、荷重Ｆ１、荷重Ｆｋおよび荷重Ｆｓを用いて設定される。なお、吐出側Ｘ２向きの荷重の符号を正とし、吸込側Ｘ１向きの荷重の符号を負とする。
　Ｆ１－Ｆｓ＋Ｆｋ＞０
　「Ｆ１－Ｆｓ＋Ｆｋ」が０より大きい、つまり正であるため、第１ピストン３２およびスライドバルブ１０を含む連結体には吐出側Ｘ２向きの荷重が作用し、第１ピストン３２は第２ピストン３３に着座する。
　第２ピストン３３には、吐出側Ｘ２向きの荷重Ｆ２が作用している。このため、第２ピストン３３には吐出側Ｘ２向きの荷重が作用し、第２ピストン３３はシリンダ蓋３１ｂに着座する。
　以上により、第１ピストン３２の第１着座部３２０が第２ピストン３３に着座し、第２ピストン３３の第２着座部３３０がシリンダ蓋３１ｂに着座した状態となり、スライドバルブ１０が第１位置に停止する。このようにスライドバルブ１０は、駆動装置３０の構成部材同士の物理的な当接によって停止するため、大Ｖｉの場合の第１位置に正確に位置決めされる。
（ｂ）中Ｖｉの場合の動作
　図６は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構５０の動作概要図である。中Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５０は、スライドバルブ１０を大Ｖｉのときの第１位置よりも吸込側Ｘ１の第２位置に位置させることで、大Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　中Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを閉」とする。空間Ｃは、第１電磁弁４０ａが開であるため、第３圧力導入穴３１３および第１連通路４１を介して低圧空間２００に連通し、低圧となる。
　空間Ｂは、第２電磁弁４０ｂが閉であるため、低圧空間２００との連通が遮断される。ここで、空間Ｂは、「第１ピストン３２と第２ピストン３３の第２部３３ｂとの間の第１隙間」と、「第２ピストン３３の第３部３３ｃとシリンダ３１との間の第２隙間」と、を介して空間Ａに僅かながら連通している。このため、空間Ｂには、第１隙間および第２隙間を介して空間Ａから高圧流体が流入する。空間Ｂは、第２電磁弁４０ｂが閉であることで、空間Ａから流入した高圧流体が溜まっていき、低圧から高圧に変化する。
　ここで、「第１ピストン３２と第２ピストン３３の第２部３３ｂとの間の第１隙間」とは、具体的には、第１ピストン３２の外周面と第２ピストン３３の第２部３３ｂの内周面との隙間である。また、「第２ピストン３３の第３部３３ｃとシリンダ３１との間の第２隙間」とは、具体的には第２ピストン３３の第３部３３ｃの外周面とシリンダ本体３１ａの内周面との隙間である。
　空間Ｂが高圧となることで、空間Ａと空間Ｂとの差圧は０となる。よって、第１ピストン３２に作用する荷重Ｆ１は０となる。
　ここで、第１ピストン３２の受圧面積は、以下の荷重関係となるように設定されている。なお、第１ピストン３２は、第２ピストン３３から独立して動作する。このため、第１ピストン３２の受圧面積は、第２ピストン３３に作用する荷重Ｆ２を除く、荷重Ｆ１、荷重Ｆｋおよび荷重Ｆｓを用いて設定される。なお、吐出側Ｘ２向きの荷重の符号を正とし、吸込側Ｘ１向きの荷重の符号を負とする。
　Ｆ１－Ｆｓ＋Ｆｋ０（Ｆ１＝０）
　以上により、第２ピストン３３がシリンダ蓋３１ｂに着座し、連結部品３４が第２ピストン３３のピストンロッド１３３に着座した状態となり、スライドバルブ１０が第２位置に停止する。このようにスライドバルブ１０は、駆動装置３０の構成部材同士の物理的な当接によって停止するため、中Ｖｉの場合の第２位置に正確に位置決めされる。
（ｃ）小Ｖｉの場合の動作
　図７は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが小の場合のＶｉ可変機構５０の動作概要図である。小Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５０は、スライドバルブ１０を中Ｖｉのときの第２位置よりも吸込側Ｘ１の第３位置に位置させることで、中Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　小Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを閉、第２電磁弁４０ｂを閉」とする。空間Ｃは、第１電磁弁４０ａが閉であるため、低圧空間２００との連通が遮断される。ここで、空間Ｃは、「第２ピストン３３の第１部３３ａとシリンダ３１との間の第３隙間」を介して僅かながら空間Ｂに連通している。また、空間Ｃは、「第２ピストン３３に連結されたピストンロッド１３３とシリンダ蓋３１ｂとの間の第４隙間」を介して僅かながら空間Ｄに連通している。このため、空間Ｃには、第３隙間を介して空間Ｂから高圧流体が流入するとともに、第４隙間を介して空間Ｄから高圧流体が流入する。空間Ｃは、第１電磁弁４０ａが閉であることで、空間Ｂおよび空間Ｃから流入した高圧流体が溜まっていき、低圧から高圧に変化する。
　ここで、「第２ピストン３３の第１部３３ａとシリンダ３１との間の第３隙間」とは、具体的には、第２ピストン３３の第１部３３ａの外周面とシリンダ本体３１ａの内周面との間の隙間である。「第２ピストン３３に連結されたピストンロッド１３３とシリンダ蓋３１ｂとの間の第４隙間」とは、具体的には、第２ピストン３３のピストンロッド１３３の外周面とシリンダ蓋３１ｂの貫通穴３１ｂ１の内周面との間の隙間である。
　空間Ｂは、第１電磁弁４０ａが閉であるため、低圧空間２００との連通が遮断される。このため、中Ｖｉの場合と同様に空間Ｂは高圧となる。空間Ａは高圧空間１００に連通しているため、常に高圧となっている。これにより、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃのいずれも高圧となる。
　空間Ａと空間Ｂとが共に高圧であることで、空間Ａと空間Ｂとの差圧は０となる。よって、第１ピストン３２に作用する荷重Ｆ１は０となる。また、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃが共に高圧であることで、第２ピストン３３に作用する荷重Ｆ２は０となる。
　ここで、第１ピストン３２の受圧面積は、以下の荷重関係となるように設定されている。なお、第１ピストン３２は、上述したように第２ピストン３３から独立して動作する。このため、第１ピストン３２の受圧面積は、第２ピストン３３に作用する荷重Ｆ２を除く、荷重Ｆ１、荷重Ｆｋおよび荷重Ｆｓを用いて設定される。なお、吐出側Ｘ２向きの荷重の符号を正とし、吸込側Ｘ１向きの荷重の符号を負とする。
　Ｆ１－Ｆｓ＋ＦｋＱｉｎ１ｂ＋Ｑｉｎ２ｂ＋Ｑｉｎ３ｂ・・・（１）
　ここで、
　　Ｑｏｕｔｂ：空間Ｂから流出する流体の流量。具体的には、空間Ｂから第２圧力導入穴３１２および第２連通路４２を介して低圧空間２００へ流出する流体の流量。但し、第２電磁弁４０ｂが開の場合。
　　Ｑｉｎ１ｂ：空間Ａから第１連通穴６０を介して空間Ｂに流入する流体の流量
　　Ｑｉｎ２ｂ：第１ピストン３２と第２ピストン３３の第２部３３ｂとの間の第１隙間を介して空間Ａから空間Ｂに流入する流体の流量
　　Ｑｉｎ３ｂ：第２ピストン３３の第３部３３ｃとシリンダ３１との間の第２隙間を介して空間Ａから空間Ｂに流入する流体の流量
　以下、実施の形態２のＶｉ可変機構５１の動作の詳細について説明する。
（ａ）大Ｖｉの場合の動作
　図１０は、実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構５１の動作概要図である。大Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５１は、スライドバルブ１０を第１位置に位置させることで、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを遅くしている。
　大Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを開」とする。これにより、空間Ｂおよび空間Ｃは低圧空間２００に連通し、低圧となる。なお、空間Ａは高圧空間１００に連通しているため、常に高圧である。ここで、第１連通穴６０の吐出側Ｘ２の開口は第２ピストン３３によって閉じられている。第１連通穴６０の吐出側Ｘ２の開口が閉じられていても、第２ピストン３３と第２ピストン３３に着座した第１ピストン３２の第１着座部３２０との間の隙間から、空間Ａの高圧流体が第１連通穴６０を介して空間Ｂに流入する。しかし、その流量Ｑｉｎ１ｂは僅かである。また、空間Ｂは、第２電磁弁４０ｂが開であり、低圧空間２００に連通している。このため、空間Ｂは、空間Ａの高圧流体が空間Ｂに流入しても、低圧に維持される。つまり、第１連通穴６０は、大Ｖｉの場合には作用しない。
　また、第１連通穴６０の穴径が上記の式（１）を満たすように設定されている。つまり、空間Ｂから流出する流体の流量Ｑｏｕｔｂが、空間Ｂに流入する流体の流量（Ｑｉｎ１ｂ、Ｑｉｎ２ｂおよびＱｉｎ３ｂの合計の流量）よりも多い。このため、空間Ｂは、低圧空間２００と同等の低圧となる。
　以上により、実施の形態２のＶｉ可変機構５１において、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃの圧力関係は、上述した実施の形態１のＶｉ可変機構５１における「（ａ）大Ｖｉの場合の動作」で説明した圧力関係と同じである。よって、第１ピストン３２および第２ピストン３３の動作も実施の形態１と同様であり、スライドバルブ１０は第１位置に位置する。
（ｂ）中Ｖｉの場合の動作
　図１１は、実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構５１の動作概要図である。中Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５１は、スライドバルブ１０を大Ｖｉのときの第１位置よりも吸込側Ｘ１の第２位置に位置させることで、大Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　中Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを閉」とする。ここでは、上記大Ｖｉから中Ｖｉに切り替える場合について考える。つまり、空間Ａが高圧、空間Ｂが低圧、空間Ｃが低圧である状態から、第２電磁弁４０ｂのみが開から閉とされる場合について考える。
　第２電磁弁４０ｂが閉となることで、空間Ｂは、低圧空間２００との連通が遮断される。空間Ｂの低圧空間２００との連通が遮断されることで、空間Ｂには、実施の形態１の「中Ｖｉの場合の動作」と同様に、第１隙間および第２隙間を介して空間Ａから流入した高圧流体が溜まる。つまり、空間Ｂには、空間ＡからＱｉｎ２ｂ＋Ｑｉｎ３ｂの流量の高圧流体が流入して溜まる。空間Ｂには更に、第１ピストン３２に第１連通穴６０が設けられていることで、第１連通穴６０を介して空間ＡからＱｉｎ１ｂの流量の高圧流体が流入して溜まる。よって、空間Ｂは、第１連通穴６０を設けない実施の形態１の構成に比べて短時間で高圧となる。このため、Ｖｉ可変機構５１は、Ｖｉ可変機構５０に比べて第１ピストン３２を短時間で吸込側Ｘ１に移動できる。その結果、Ｖｉ可変機構５１は、Ｖｉ可変機構５０に比べてスライドバルブ１０を短時間で第２位置に移動させることができる。
　つまり、実施の形態２のＶｉ可変機構５１は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて大Ｖｉから中Ｖｉに素早く切り替えることができる。また、実施の形態２のスクリュー圧縮機１は、中Ｖｉを飛ばして、大Ｖｉから小Ｖｉに切り替える場合においても、上記と同じ原理で、大Ｖｉから小Ｖｉに素早く切り替えることができる。
（ｃ）小Ｖｉの場合の動作
　小Ｖｉの場合の動作は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０における「（ｃ）小Ｖｉの場合の動作」と同様であるため、説明を省略する。
　以上説明したように、実施の形態２のＶｉ可変機構５１は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０と同様の効果に加えて、第１ピストン３２が第１連通穴６０を有することで、第１ピストン３２を短時間で移動させることができる。その結果、実施の形態２のＶｉ可変機構５１は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて大Ｖｉから中Ｖｉ、および、大Ｖｉから小Ｖｉへの切り替えを素早く行うことができる。
実施の形態３．
　次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３は、実施の形態１に比べて第２ピストン３３の移動を短時間で行えるようにした構成に関する。以下、実施の形態３が実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、実施の形態３で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
　図１２は、実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１のＶｉ可変機構５２の概要図である。実施の形態３のＶｉ可変機構５２は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に更に、空間Ｃをシリンダ３１外部の高圧の空間Ｄに連通させる第２連通穴７０をシリンダ３１に設けた構成を有する。第２連通穴７０は、シリンダ３１を貫通する貫通穴で構成されている。第２連通穴７０は、空間Ｃを短時間で高圧にするために設けられている。図１２では、第２連通穴７０は、シリンダ本体３１ａに形成された例を示しているが、シリンダ蓋３１ｂに形成されてもよい。
　第２連通穴７０の空間Ｃ側の開口７０ａは、第２ピストン３３がシリンダ蓋３１ｂに着座した状態において第２ピストン３３によって閉塞される位置に形成されている。シリンダ３１に第２連通穴７０が形成されていることにより、空間Ｃは常に高圧の空間Ｄに連通している。
　第２連通穴７０の穴径は、中Ｖｉの運転時に、空間Ｃに流入および流出する流体の流量が次の式（２）を満たすように設定されている。
　Ｑｏｕｔｃ＞Ｑｉｎ１ｃ＋Ｑｉｎ２ｃ＋Ｑｉｎ３ｃ・・・（２）
　ここで、
　　Ｑｏｕｔｃ：空間Ｃから流出する流体の流量。具体的には、空間Ｃから第３圧力導入穴３１３および第１連通路４１を介して低圧空間２００へ流出する流体の流量。但し、第１電磁弁４０ａが開の場合。
　　Ｑｉｎ１ｃ：空間Ｄから第２連通穴７０を介して空間Ｃに流入する流体の流量
　　Ｑｉｎ２ｃ：第２ピストン３３の第１部３３ａとシリンダ本体３１ａとの間の第３隙間を介して空間Ｂから空間Ｃに流入する流体の流量
　　Ｑｉｎ３ｃ：第２ピストン３３に連結されたピストンロッド１３３と、シリンダ蓋３１ｂとの間の第４隙間を介して空間Ｄから空間Ｃに流入する流体の流量
　以下、実施の形態３のＶｉ可変機構５２の動作の詳細について説明する。
（ａ）大Ｖｉの場合の動作
　大Ｖｉの場合の動作は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０における「（ａ）大Ｖｉの場合の動作」と同様であるため、説明を省略する。
（ｂ）中Ｖｉの場合の動作
　図１３は、実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構５２の動作概要図である。中Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５２は、スライドバルブ１０を大Ｖｉのときの第１位置よりも吸込側Ｘ１の第２位置に位置させることで、大Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　中Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを閉」とする。空間Ｂは、第２電磁弁４０ｂが閉であるため、低圧空間２００との連通が遮断される。空間Ｂの低圧空間２００との連通が遮断されることで、空間Ｂには、実施の形態１の「中Ｖｉの場合の動作」と同様に、第１隙間および第２隙間を介して空間Ａから高圧流体が流入する。
　ここで、第２連通穴７０の空間Ｃ側の開口７０ａは第２ピストン３３によって閉じられている。第２連通穴７０の空間Ｃ側の開口７０ａが閉じられていても、第２ピストン３３の第１部３３ａとシリンダ本体３１ａの内壁との隙間から、空間Ｄの高圧流体が第２連通穴７０を介して空間Ｃに流入する。しかし、その流量Ｑｉｎ１ｃは僅かである。また、空間Ｃは、第１電磁弁４０ａが開であり、低圧空間２００に連通している。このため、空間Ｃは、空間Ｄの高圧流体が空間Ｃに流入しても、低圧に維持される。つまり、第２連通穴７０は、中Ｖｉの場合には作用しない。よって、中Ｖｉの場合の動作は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０における「（ｂ）中Ｖｉの場合の動作」と同様であるため、説明を省略する。
（ｃ）小Ｖｉの場合の動作
　図１４は、実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが小の場合のＶｉ可変機構５２の動作概要図である。小Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５２は、スライドバルブ１０を中Ｖｉのときの第２位置よりも吸込側Ｘ１の第３位置に位置させることで、中Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　小Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを閉、第２電磁弁４０ｂを閉」とする。ここでは、上記中Ｖｉから小Ｖｉに切り替える場合について考える。つまり、空間Ａが高圧、空間Ｂが高圧、空間Ｃが低圧である状態から、第１電磁弁４０ａのみが開から閉とされる場合について考える。
　第１電磁弁４０ａが閉となることで、空間Ｃは、低圧空間２００との連通が遮断される。空間Ｃの低圧空間２００との連通が遮断されることで、空間Ｃには、実施の形態１の「小Ｖｉの場合の動作」と同様に、第３隙間を介して空間Ｂから高圧流体が流入して溜まるとともに、第４隙間を介して空間Ｄから高圧流体が流入して溜まる。空間Ｃには更に、シリンダ３１に第２連通穴７０が設けられていることで、第２連通穴７０を介して空間Ｄから高圧流体が流入して溜まる。よって、空間Ｃは、第２連通穴７０を設けない実施の形態１の構成に比べて短時間で高圧となる。このため、Ｖｉ可変機構５２は、Ｖｉ可変機構５０に比べて第２ピストン３３を短時間で吸込側Ｘ１に移動させることができる。その結果、Ｖｉ可変機構５２は、Ｖｉ可変機構５０に比べてスライドバルブ１０を短時間で第２位置から第３位置に移動させることができる。
　つまり、実施の形態３のＶｉ可変機構５２は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて中Ｖｉから小Ｖｉに素早く切り替えることができる。また、実施の形態３のＶｉ可変機構５２は、中Ｖｉを飛ばして、大Ｖｉから小Ｖｉに変更する場合においても、上記と同じ原理で、大Ｖｉから小Ｖｉに素早く切り替えることができる。
　以上説明したように、実施の形態３のＶｉ可変機構５２は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０と同様の効果に加えて、シリンダ３１が第２連通穴７０を有することで、第２ピストン３３を短時間で移動させることができる。その結果、実施の形態３のＶｉ可変機構５２は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて中Ｖｉから小Ｖｉ、および、大Ｖｉから小Ｖｉへの切り替えを素早く行うことができる。
実施の形態４．
　次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４は、実施の形態１に比べて第１ピストン３２の移動を短時間で行えるようにした構成に関する。以下、実施の形態４が実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、実施の形態４で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
　図１５は、実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１のＶｉ可変機構５３の概要図である。実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に更に、空間Ｂを高圧空間１００に連通させる第３連通路４３と、第３連通路４３を開閉する第３電磁弁４０ｃと、を備えた構成を有する。第３連通路４３および第３電磁弁４０ｃは、空間Ｂを短時間で高圧にするために設けられている。第３連通路４３の一端は、第２連通路４２において第２電磁弁４０ｂと第２圧力導入穴３１２との間に連通し、第３連通路４３の他端は、高圧空間１００に連通している。第３連通路４３は、配管で構成されてもよいし、シリンダ３１の周囲に配置された部材（図示せず）に設けられた穴で構成されてもよい。
　第３電磁弁４０ｃは、圧力切替機構４０の一部を構成している。つまり、圧力切替機構４０は、第１電磁弁４０ａおよび第２電磁弁４０ｂに加えて第３電磁弁４０ｃを有する。圧力切替機構４０は、第３電磁弁４０ｃおよび第２電磁弁４０ｂにより空間Ｂを低圧または高圧に切り替える。具体的には、圧力切替機構４０は、空間Ｂを高圧にする場合、第３電磁弁４０ｃを開、第２電磁弁４０ｂを閉とし、空間Ｂを低圧にする場合、第３電磁弁４０ｃを閉、第２電磁弁４０ｂを開とする。
　以下、Ｖｉ可変機構５３の動作の詳細について説明する。
（ａ）大Ｖｉの場合の動作
　図１６は、実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構５３の動作概要図である。大Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５３は、スライドバルブ１０を第１位置に位置させることで、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを遅くしている。
　大Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを開、第３電磁弁４０ｃを閉」とする。第３電磁弁４０ｃを閉とすることで、空間Ｂは高圧空間１００に連通せず低圧となる。大の場合のＶｉ可変機構５２の動作は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０における「（ａ）大Ｖｉの場合の動作」と同様であるため、説明を省略する。
（ｂ）中Ｖｉの場合の動作
　図１７は、実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構５３の動作概要図である。中Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５３は、スライドバルブ１０を大Ｖｉのときの第１位置よりも吸込側Ｘ１の第２位置に位置させることで、大Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　中Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを閉、第３電磁弁４０ｃを開」とする。ここでは、上記大Ｖｉから中Ｖｉへ切り替える場合について考える。つまり、空間Ａが高圧、空間Ｂが低圧、空間Ｃが低圧である状態から、第２電磁弁４０ｂが開から閉とされ、第３電磁弁４０ｃが閉から開とされる場合について考える。
　第２電磁弁４０ｂが閉、第３電磁弁４０ｃが開となることで、空間Ｂは、低圧空間２００との連通が遮断される一方、高圧空間１００と連通する。空間Ｂが高圧空間１００と連通することで、空間Ｂには、高圧空間１００から高圧流体が流入する。これにより、空間Ｂは、第３連通路４３および第３電磁弁４０ｃを設けない実施の形態１の構成に比べて短時間で高圧となる。このため、Ｖｉ可変機構５３は、Ｖｉ可変機構５０に比べて第１ピストン３２を短時間で移動させることができる。その結果、Ｖｉ可変機構５３は、Ｖｉ可変機構５０に比べてスライドバルブ１０を短時間で第１位置から第２位置に移動させることができる。
　つまり、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて大Ｖｉから中Ｖｉに素早く切り替えることができる。
　また、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、空間Ｂを高圧空間１００に連通する第３連通路４３に設けた第３電磁弁４０ｃを開とすることで、高圧空間１００の高圧流体を第２圧力導入穴３１２を介して積極的に空間Ｂに流入させる。このため、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、第１連通穴６０を介して空間Ａから空間Ｂに高圧流体を流入させる実施の形態２に比べて、大Ｖｉから中Ｖｉへの切り替えを素早く行うことができる。
（ｃ）小Ｖｉの場合の動作
　図１８は、実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが小の場合のＶｉ可変機構５３の動作概要図である。小Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５３は、スライドバルブ１０を中Ｖｉのときの第２位置よりも吸込側Ｘ１の第３位置に位置させることで、中Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　小Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを閉、第２電磁弁４０ｂを閉、第３電磁弁４０ｃを開」とする。ここでは、中Ｖｉを飛ばして、大Ｖｉから小Ｖｉへ切り替える場合について考える。この場合、第３電磁弁４０ｃが開となることで、上記「（ｂ）中Ｖｉの場合の動作」と同様に、空間Ｂが、実施の形態１よりも短時間で高圧となる。空間Ｂの圧力が短時間で高圧となることで、空間Ｂから高圧流体が流入することで圧力が上昇する空間Ｃもまた、短時間で高圧となる。つまり、Ｖｉ可変機構５３は、Ｖｉ可変機構５０に比べて、空間Ｂおよび空間Ｃの両方を短時間で高圧にできる。このため、Ｖｉ可変機構５３は、Ｖｉ可変機構５０に比べてスライドバルブ１０を短時間で第１位置から第３位置に移動させることができる。
　つまり、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて大Ｖｉから小Ｖｉに素早く切り替えることができる。
　以上説明したように、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０と同様の効果に加えて第１ピストン３２を短時間で移動させることができる。その結果、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて大Ｖｉから中Ｖｉ、および、大Ｖｉから小Ｖｉへの切り替えを素早く行うことができる。
　また、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、第３電磁弁４０ｃを開とすることで、高圧空間１００の高圧流体を第２圧力導入穴３１２を介して積極的に空間Ｂに流入させる。このため、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、第１連通穴６０を介して空間Ａから空間Ｂに高圧流体を流入させる実施の形態２のＶｉ可変機構５１に比べて、大Ｖｉから小Ｖｉへの切り替えを素早く行うことができる。
　ところで、上記実施の形態２のＶｉ可変機構５１は、第１ピストン３２に第１連通穴６０を設けているため、大Ｖｉの運転時に第１連通穴６０を第２ピストン３３で閉塞していても、僅かながら空間Ａから空間Ｂに高圧の流体が漏れる可能性がある。
　これに対し、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、第３連通路４３に第３電磁弁４０ｃを設け、大Ｖｉの運転時に、第３電磁弁４０ｃを閉として第３連通路４３を塞ぐ構成としている。このため、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、実施の形態２のＶｉ可変機構５１にて起こりえる上記流体の漏れを抑制できる。よって、実施の形態４のＶｉ可変機構５３は、実施の形態２のＶｉ可変機構５１に比べて空間Ａから空間Ｂへの流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。
実施の形態５．
　次に、実施の形態５について説明する。実施の形態５は、実施の形態１に比べて第２ピストン３３の移動を短時間で行えるようにした構成に関する。以下、実施の形態５が実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、実施の形態５で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
　図１９は、実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１のＶｉ可変機構５４の概要図である。実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に更に、空間Ｃを高圧空間１００に連通させる第４連通路４４と、第４連通路４４を開閉する第４電磁弁４０ｄと、を備えた構成を有する。第４連通路４４および第４電磁弁４０ｄは、空間Ｃを短時間で高圧にするために設けられている。第４連通路４４の一端は、第１連通路４１において第１電磁弁４０ａと第３圧力導入穴３１３との間に連通し、第４連通路４４の他端は高圧空間１００に連通している。第４連通路４４は、配管で構成されてもよいし、シリンダ３１の周囲に配置された部材（図示せず）に設けられた穴で構成されてもよい。
　第４電磁弁４０ｄは、圧力切替機構４０の一部を構成している。つまり、圧力切替機構４０は、第１電磁弁４０ａおよび第２電磁弁４０ｂに加えて第４電磁弁４０ｄを有する。圧力切替機構４０は、第４電磁弁４０ｄおよび第１電磁弁４０ａにより空間Ｃを低圧または高圧に切り替える。具体的には、圧力切替機構４０は、空間Ｃを高圧にする場合、第４電磁弁４０ｄを開、第１電磁弁４０ａを閉とし、空間Ｃを低圧にする場合、第４電磁弁４０ｄを閉、第１電磁弁４０ａを開とする。
　以下、Ｖｉ可変機構５４の動作の詳細について説明する。
（ａ）大Ｖｉの場合の動作
　図２０は、実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構５４の動作概要図である。大Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５４は、スライドバルブ１０を第１位置に位置させることで、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを遅くしている。
　大Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを開、第４電磁弁４０ｄを閉」とする。第４電磁弁４０ｄを閉とすることで、空間Ｃは高圧空間１００に連通せず低圧となる。大の場合のＶｉ可変機構５４の動作は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０における「（ａ）大Ｖｉの場合の動作」と同様であるため、説明を省略する。
（ｂ）中Ｖｉの場合の動作
　図２１は、実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構５４の動作概要図である。中Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５１は、スライドバルブ１０を大Ｖｉのときの第１位置よりも吸込側Ｘ１の第２位置に位置させることで、大Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　中Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを開、第２電磁弁４０ｂを閉、第４電磁弁４０ｄを閉」とする。第４電磁弁４０ｄを閉とすることで、空間Ｃは低圧となる。中の場合のＶｉ可変機構５４の動作は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０における「（ｂ）中Ｖｉの場合の動作」と同様であるため、説明を省略する。
（ｃ）小Ｖｉの場合の動作
　図２２は、実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが小の場合のＶｉ可変機構５４の動作概要図である。小Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５４は、スライドバルブ１０を中Ｖｉのときの第２位置よりも吸込側Ｘ１の第３位置に位置させることで、中Ｖｉ時に比べて、吐出口８（図１～図４参照）が開くタイミングを早くすることが可能となる。
　小Ｖｉの場合、圧力切替機構４０は、「第１電磁弁４０ａを閉、第２電磁弁４０ｂを閉、第４電磁弁４０ｄを開」とする。ここでは、上記中Ｖｉから小Ｖｉに切り替える場合について考える。つまり、空間Ａが高圧、空間Ｂが高圧、空間Ｃが低圧である状態から、第１電磁弁４０ａが開から閉、第４電磁弁４０ｄが閉から開とされる場合について考える。第１電磁弁４０ａが閉、第４電磁弁４０ｄが開となることで、空間Ｃは、第４電磁弁４０ｄを介して高圧空間１００と連通する。空間Ｃが高圧空間１００と連通することで、空間Ｃには、高圧空間１００から高圧流体が流入する。これにより、空間Ｃは、第４連通路４４および第４電磁弁４０ｄを設けない実施の形態１の構成に比べて短時間で高圧となる。このため、Ｖｉ可変機構５４は、Ｖｉ可変機構５０に比べて第２ピストン３３を短時間で吸込側Ｘ１に移動させることができる。その結果、Ｖｉ可変機構５４は、Ｖｉ可変機構５０に比べてスライドバルブ１０を短時間で第２位置から第３位置に移動させることができる。
　つまり、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて中Ｖｉから小Ｖｉに素早く切り替えることができる。
　以上説明したように、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０と同様の効果に加えて第２ピストン３３を短時間で移動させることができる。その結果、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、実施の形態１のＶｉ可変機構５０に比べて中Ｖｉから小Ｖｉ、および、大Ｖｉから小Ｖｉへの切り替えを素早く行うことができる。
　また、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、第４電磁弁４０ｄを開とすることで、高圧空間１００の高圧流体を第３圧力導入穴３１３を介して積極的に空間Ｃに流入させる。このため、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、第２連通穴７０を介して空間Ｄから空間Ｃに高圧流体を流入させる実施の形態３に比べて、中Ｖｉから小Ｖｉへの切り替えを素早く行うことができる。
　ところで、上記実施の形態３のＶｉ可変機構５２は、シリンダ３１に第２連通穴７０を設けているため、空間Ｄから空間Ｃへの流体の漏れが生じる可能性がある。
　これに対し、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、第４連通路４４に第４電磁弁４０ｄを設け、大Ｖｉおよび中Ｖｉの運転時に、第４電磁弁４０ｄを閉として第４連通路４４を塞ぐ構成としている。このため、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、実施の形態３のＶｉ可変機構５２にて起こりえる上記流体の漏れを抑制できる。よって、実施の形態５のＶｉ可変機構５４は、実施の形態３のＶｉ可変機構５２に比べて空間Ｄから空間Ｃへの流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。ここで、空間Ｃへ漏れた流体は、最終的には低圧空間２００に戻ることになる。空間Ｄは、圧縮室２９から吐出された後の高圧流体が存在する高圧空間１００の一部である。このような高圧の空間Ｄ内の高圧流体が低圧の空間Ｃに流入し、最終的に低圧空間２００に戻ることは、圧縮機の漏れ損失と捉えられる。
実施の形態６．
　次に、実施の形態６について説明する。実施の形態６は、実施の形態４に比べて圧縮機効率を改善できるようにした構成に関する。以下、実施の形態６が実施の形態４と異なる構成を中心に説明し、実施の形態６で説明されていない構成は実施の形態４と同様である。
　図２３は、実施の形態６に係るスクリュー圧縮機１のＶｉ可変機構５５の概要図である。実施の形態６のＶｉ可変機構５５は、実施の形態４のＶｉ可変機構５３に更に、第１シール部８０ａおよび第２シール部８０ｂを備えた構成を有する。第１シール部８０ａは、第１ピストン３２と第２ピストン３３との間の第１隙間をシールするものであり、Ｏリングで構成されている。第２シール部８０ｂは、第２ピストン３３とシリンダ３１との間の第２隙間をシールするものであり、Ｏリングで構成されている。第１シール部８０ａおよび第２シール部８０ｂは、Ｏリングに限られたものではなく、シール対象の隙間を形成する２つの壁面の一方にラビリンス加工を施すことにより構成されてもよい。
　以下、Ｖｉ可変機構５５の動作の詳細について説明する。第１シール部８０ａおよび第２シール部８０ｂが作用するのは大Ｖｉの場合であるため、大Ｖｉの場合の動作について説明する。
　図２４は、実施の形態６に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが大の場合のＶｉ可変機構５５の動作概要図である。大Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５５は、空間Ａ内の圧力を高圧に上昇させることで、第１ピストン３２を吐出側Ｘ２へ移動させて第２ピストン３３に着座させる。Ｖｉ可変機構５５は、第１シール部８０ａおよび第２シール部８０ｂによって第１隙間および第２隙間をシールすることで、空間Ａから空間Ｂへの流体の漏れを抑制できる。Ｖｉ可変機構５５は、空間Ａから空間Ｂへの流体の漏れを抑制できることで、Ｖｉ可変機構５３に比べて流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。
　なお、ここでは、スクリュー圧縮機１が第１シール部８０ａおよび第２シール部８０ｂの２つを備えた例を示したが、どちらか一方でもよい。この場合でも、スクリュー圧縮機１は、シール部を設けない構成に比べて流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。
　以上説明したように、実施の形態６のＶｉ可変機構５５は、実施の形態４のＶｉ可変機構５４と同様の効果に加えて、第１シール部８０ａおよび第２シール部８０ｂを備えたことで、流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。
実施の形態７．
　次に、実施の形態７について説明する。実施の形態７は、実施の形態５に比べて圧縮機効率を改善できるようにした構成に関する。以下、実施の形態７が実施の形態５と異なる構成を中心に説明し、実施の形態７で説明されていない構成は実施の形態５と同様である。
　図２５は、実施の形態７に係るスクリュー圧縮機１のＶｉ可変機構５６の概要図である。実施の形態７のＶｉ可変機構５６は、実施の形態５のＶｉ可変機構５４に更に、第３シール部８０ｃおよび第４シール部８０ｄを備えた構成を有する。第３シール部８０ｃは、第２ピストン３３とシリンダ本体３１ａとの間の第３隙間をシールするものであり、Ｏリングで構成されている。第４シール部８０ｄは、第２ピストン３３に連結されたピストンロッド１３３とシリンダ蓋３１ｂとの間の第４隙間をシールするものであり、Ｏリングで構成されている。第３シール部８０ｃおよび第４シール部８０ｄは、Ｏリングに限られたものではなく、シール対象の隙間を形成する２つの壁面の一方にラビリンス加工を施すことにより構成されてもよい。
　以下、Ｖｉ可変機構５６の動作の詳細について説明する。第３シール部８０ｃおよび第４シール部８０ｄが作用するのは中Ｖｉの場合であるため、中Ｖｉの場合の動作について説明する。
　図２６は、実施の形態７に係るスクリュー圧縮機１においてＶｉが中の場合のＶｉ可変機構５６の動作概要図である。中Ｖｉの場合、Ｖｉ可変機構５６は、空間Ｂ内の圧力を高圧に上昇させることで、第１ピストン３２を吸込側Ｘ１へ移動させる。Ｖｉ可変機構５６は、第３シール部８０ｃおよび第４シール部８０ｄによって空間Ｂから空間Ｃへの流体の漏れを抑制できる。Ｖｉ可変機構５６は、空間Ｂから空間Ｃへの流体の漏れを抑制できることで、Ｖｉ可変機構５４に比べて流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。
　なお、ここでは、スクリュー圧縮機１が第３シール部８０ｃおよび第４シール部８０ｄの２つを備えた例を示したが、どちらか一方でもよい。この場合でも、スクリュー圧縮機１は、シール部を設けない構成に比べて流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。
　以上説明したように、実施の形態７のＶｉ可変機構５５は、実施の形態５のＶｉ可変機構５４と同様の効果に加えて、第１シール部８０ａおよび第２シール部８０ｂを備えたことで、流体の漏れ損失を減らすことができ、圧縮機効率を改善できる。
　上記実施の形態１～７では、スクリュー圧縮機１がバネ３６を備えていたが、バネ３６は省略してもよい。バネ３６は、運転開始前においてスクリュー圧縮機内が大気圧の状態にあるときに、スライドバルブ１０を第１位置に位置させるためのものである。スクリュー圧縮機１がバネ３６を備えていない場合、運転開始前のスライドバルブ１０の位置は第１位置に固定されないが、運転上、問題無い。
　また、上記実施の形態１～７において、シリンダ３１内の流体は、冷媒ガスでもよいし、冷凍機油でもよい。
　上記実施の形態１～７は、互いに組み合わせて実施することが可能である。また、以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　図２７は、実施の形態１～７と、実施の形態１～７の一部を適宜組み合わせた形態と、のそれぞれにおける構成および効果などをまとめた図である。図２７において、実施の形態８は、実施の形態２～３を組み合わせた形態である。実施の形態９は、実施の形態４～５を組み合わせた形態である。実施の形態１０は、実施の形態４と実施の形態６または実施の形態７とを組み合わせた形態である。なお、図２７は、各実施の形態の組み合わせの一例を示したものであって、組み合わせの形態は、図示のものに限定されない。
　図２７は、実施の形態１～１０のそれぞれにおける、電磁弁の数量、連通穴の有無、シール材の有無、および効果を示している。この連通穴とは、第１ピストン３２に設けた第１連通穴６０、またはシリンダ３１に設けた第２連通穴７０を指す。以下、実施の形態８～１０について説明する。
　実施の形態８は、具体的には実施の形態２の第１連通穴６０と、実施の形態３の第２連通穴７０と、を備えた構成である。実施の形態８は、電磁弁が２つ、連通穴が有、シール材が無の構成である。そして、実施の形態８は、実施の形態２～３と同様に、Ｖｉを大Ｖｉから中Ｖｉへ素早く切り替えられる効果と、Ｖｉを大Ｖｉから中Ｖｉへ素早く切り替えられる効果と、有する。
　実施の形態９は、具体的には実施の形態４の第３連通路４３および第３電磁弁４０ｃと、実施の形態５の第４連通路４４および第４電磁弁４０ｄと、を備えた構成である。実施の形態９は、電磁弁が４つ、連通穴が無、シール材が無の構成である。そして、実施の形態９は、実施の形態４～５と同様に、大Ｖｉから中Ｖｉへ素早く切り替えられる効果と、大Ｖｉから中Ｖｉへ素早く切り替えられる効果と、隙間からの流体の漏れ損失を抑制できる効果と、を有する。
　実施の形態１０は、具体的には実施の形態４の第３連通路４３および第３電磁弁４０ｃと、実施の形態６および実施の形態７のシール部の少なくとも一部と、を備えた構成である。実施の形態１０は、電磁弁が４つ、連通穴が無、シール材が有の構成である。そして、実施の形態１０は、実施の形態４、６～７と同様に、大Ｖｉから中Ｖｉへ素早く切り替えられる効果と、大Ｖｉから中Ｖｉへ素早く切り替えられる効果と、実施の形態９より更に隙間からの流体の漏れ損失を抑制できる効果と、を有する。
　１　スクリュー圧縮機、２　ケーシング、３　スクリューロータ、３ａ　溝、４　モーター、４ａ　ステータ、４ｂ　モーターロータ、５　スクリュー軸、６　ゲートロータ、６ａ　ゲートロータ歯部、７　吐出室、８　吐出口、９　吸込室、１０　スライドバルブ、１０ａ　弁本体、１０ｂ　ガイド部、１０ｃ　連結部、１０ｄ　吐出口側端部、１０ｅ　吐出口側端部、１０ｆ　吐出流路、１０ｇ　吸込側端部、１０ｈ　吐出側端部、１１　主軸受、１２　主軸受ハウジング、１３　スライド溝、１３ａ　壁面、２９　圧縮室、３０　駆動装置、３１　シリンダ、３１ａ　シリンダ本体、３１ｂ　シリンダ蓋、３１ｂ１　貫通穴、３１ｃ　フランジ部、３１ｃ１　貫通穴、３２　第１ピストン、３３　第２ピストン、３３ａ　第１部、３３ａ１　貫通穴、３３ｂ　第２部、３３ｃ　第３部、３４　連結部品、３５　ロッド、３６　バネ、４０　圧力切替機構、４０ａ　第１電磁弁、４０ｂ　第２電磁弁、４０ｃ　第３電磁弁、４０ｄ　第４電磁弁、４１　第１連通路、４２　第２連通路、４３　第３連通路、４４　第４連通路、４４ｄ　電磁弁、５０　Ｖｉ可変機構、５１　Ｖｉ可変機構、５２　Ｖｉ可変機構、５３　Ｖｉ可変機構、５４　Ｖｉ可変機構、５５　Ｖｉ可変機構、５６　Ｖｉ可変機構、６０　第１連通穴、６０ａ　開口、７０　第２連通穴、７０ａ　開口、８０ａ　第１シール部、８０ｂ　第２シール部、８０ｃ　第３シール部、８０ｄ　第４シール部、１００　高圧空間、１３２　ピストンロッド、１３２ａ　固定部材、１３３　ピストンロッド、１３３ａ　貫通穴、２００　低圧空間、３００　制御装置、３１１　第１圧力導入穴、３１２　第２圧力導入穴、３１３　第３圧力導入穴、３２０　第１着座部、３３０　第２着座部、Ａ　空間、Ｂ　空間、Ｃ　空間、Ｄ　空間、Ｘ１　吸込側、Ｘ２　吐出側。

Claims (16)

  1. 　ケーシングと、
    　前記ケーシングの内部の圧縮室で流体を低圧から高圧に圧縮するスクリューロータと、
    　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スライドバルブと、
    　中空のシリンダと、前記シリンダ内に前記軸方向に移動可能に挿入され、前記スライドバルブに連結された第１ピストンと、を備えた駆動装置と、
    　前記駆動装置の前記シリンダ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、
    　前記第１ピストンから独立して動作し、前記シリンダ内において前記第１ピストンの前記吐出側に配置された第２ピストンを備え、
    　前記シリンダ内は、前記第１ピストンおよび前記第２ピストンによって、前記吸込側から前記吐出側に順に空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃに仕切られており、
    　前記Ｖｉ可変機構は、
    　前記圧力切替機構により前記空間Ａ、前記空間Ｂおよび前記空間Ｃのうちの一部の空間の圧力を変化させて少なくとも前記第１ピストンを移動させることにより、前記第１ピストンに連結された前記スライドバルブを、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２位置よりも前記吸込側の第３位置と、のいずれかに位置させて前記内部容積比を変更するスクリュー圧縮機。
  2. 　前記シリンダは、
    　前記軸方向の両端が壁部で閉塞されており、
    　前記駆動装置は、
    　前記第２ピストンに連結され、前記シリンダの前記吐出側の前記壁部を貫通して前記シリンダの外部に延びるピストンロッドと、
    　前記第１ピストンと前記スライドバルブとを連結する部品であって、前記シリンダの外部において前記ピストンロッドの前記吐出側に配置された連結部品と、を備え、
    　前記第１ピストンは、
    　前記第１ピストンから前記吐出側に突出して形成され、前記第２ピストンに着座する第１着座部を備え、
    　前記第２ピストンは、
    　前記第２ピストンから前記吐出側に突出して形成され、前記シリンダの前記吐出側の前記壁部に着座する第２着座部を備え、
    　前記第１位置は、
    　前記第１ピストンの前記第１着座部が前記第２ピストンに着座し、前記第２ピストンの前記第２着座部が前記シリンダの前記吐出側の前記壁部に着座することによって位置決めされた位置、
    　前記第２位置は、
    　前記第２ピストンの前記第２着座部が前記シリンダの前記壁部に着座し、前記連結部品が前記第２ピストンに連結された前記ピストンロッドに着座することによって位置決めされた位置、
    　前記第３位置は、
    　前記連結部品が前記第２ピストンに連結された前記ピストンロッドに着座し、前記スライドバルブが前記スライドバルブの前記吸込側に設けられた壁面に着座することによって位置決めされた位置、である請求項１記載のスクリュー圧縮機。
  3. 　前記第２ピストンは、
    　前記シリンダ内を前記吸込側の空間と前記吐出側の空間とに仕切る板状の第１部と、
    　前記第１部から前記吸込側に延びて形成された筒状の第２部と、
    　前記第２部の前記吸込側の開口周囲から前記軸方向に垂直な径方向に延びるフランジ状の第３部と、を有し、
    　前記第２ピストンで仕切られた前記シリンダ内の前記吸込側の空間のうち、前記第２ピストンの前記第２部内に挿入された前記第１ピストンおよび前記第２ピストンの前記第３部よりも前記吸込側の空間が前記空間Ａであり、
    　前記第２ピストンで仕切られた前記シリンダ内の前記吸込側の空間のうち、前記空間Ａ以外の空間が前記空間Ｂであり、
    　前記第２ピストンで仕切られた前記シリンダ内の前記吐出側の空間が前記空間Ｃである請求項２記載のスクリュー圧縮機。
  4. 　前記第１ピストンは、前記軸方向に貫通し、前記空間Ａと前記空間Ｂとを連通する第１連通穴を有し、
    　前記第１連通穴の前記空間Ｂ側の開口は、前記第１ピストンの前記第１着座部が前記第２ピストンに着座した状態において前記第２ピストンによって閉塞される位置に形成されている請求項３記載のスクリュー圧縮機。
  5. 　前記第１連通穴の穴径は、
    　運転時に前記空間Ｂに流入および流出する流体の流量が次の式（１）を満たすように設定されている請求項４記載のスクリュー圧縮機。
    　Ｑｏｕｔｂ＞Ｑｉｎ１ｂ＋Ｑｉｎ２ｂ＋Ｑｉｎ３ｂ・・・（１）
    　ここで、
    　　Ｑｏｕｔｂ：前記空間Ｂから流出する流体の流量
    　　Ｑｉｎ１ｂ：前記空間Ａから前記第１連通穴を介して前記空間Ｂに流入する流体の流量
    　　Ｑｉｎ２ｂ：前記第１ピストンと前記第２ピストンの前記第２部との間の第１隙間を介して前記空間Ａから前記空間Ｂに流入する流体の流量
    　　Ｑｉｎ３ｂ：前記第２ピストンの前記第３部と前記シリンダとの間の第２隙間を介して前記空間Ａから前記空間Ｂに流入する流体の流量
  6. 　前記シリンダは、前記シリンダに貫通して形成され、前記空間Ｃを前記シリンダの外部の高圧の空間Ｄに連通させる第２連通穴を有し、
    　前記第２連通穴の前記空間Ｃ側の開口は、前記第２ピストンの前記第２着座部が前記シリンダの前記吐出側の前記壁部に着座した状態において前記第２ピストンによって閉塞される位置に形成されている請求項３～請求項５のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
  7. 　前記第２連通穴の穴径は、運転時に前記空間Ｃに流入および流出する流体の流量が次の（２）式を満たすように設定されている請求項６記載のスクリュー圧縮機。
    　Ｑｏｕｔｃ＞Ｑｉｎ１ｃ＋Ｑｉｎ２ｃ＋Ｑｉｎ３ｃ・・・（２）
    　ここで、
    　　Ｑｏｕｔｃ：前記空間Ｃから流出する流体の流量
    　　Ｑｉｎ１ｃ：前記空間Ｄから前記第２連通穴を介して前記空間Ｃに流入する流体の流量
    　　Ｑｉｎ２ｃ：前記第２ピストンと前記シリンダとの間の第３隙間を介して前記空間Ｂから前記空間Ｃに流入する流体の流量
    　　Ｑｉｎ３ｃ：前記第２ピストンに連結された前記ピストンロッドと前記シリンダの前記壁部との間の第４隙間を介して前記空間Ｄから前記空間Ｃに流入する流体の流量
  8. 　前記第１ピストンと前記第２ピストンの前記第２部との間の第１隙間をシールする第１シール部と、
    　前記第２ピストンの前記第３部と前記シリンダとの間の第２隙間をシールする第２シール部と、を備えた請求項３または請求項４記載のスクリュー圧縮機。
  9. 　前記第２ピストンの前記第１部と前記シリンダとの間の第３隙間をシールする第３シール部と、
    　前記第２ピストンに連結された前記ピストンロッドと前記シリンダの前記吐出側の前記壁部との間の第４隙間をシールする第４シール部と、を備えた請求項３、請求項４および請求項８のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
  10. 　前記シリンダには、
    　前記空間Ａに連通する第１圧力導入穴と、
    　前記空間Ｂに連通する第２圧力導入穴と、
    　前記空間Ｃに連通する第３圧力導入穴と、が貫通して形成されており、
    　前記空間Ａは、
    　前記第１圧力導入穴を介して前記シリンダの外部に形成された高圧空間に連通して常時高圧となっており、
    　前記空間Ｂおよび前記空間Ｃは、
    　前記第２圧力導入穴および前記第３圧力導入穴と、前記圧力切替機構と、を介して前記シリンダの外部に形成された低圧空間に連通しており、前記圧力切替機構によって低圧または高圧に圧力が切り替えられる請求項１～請求項９のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
  11. 　前記圧力切替機構は、
    　前記空間Ｃと前記低圧空間とを連通する第１連通路を開閉して前記空間Ｃの前記低圧空間への連通と遮断とを切り替える第１電磁弁と、
    　前記空間Ｂと前記低圧空間とを連通する第２連通路を開閉して前記空間Ｂの前記低圧空間への連通と遮断とを切り替える第２電磁弁と、を備え、
    　前記スライドバルブを前記第１位置、前記第２位置、前記第３位置に位置させるにあたり、前記第１電磁弁および前記第１電磁弁の開閉は、前記第１位置、前記第２位置および前記第３位置の順に（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である請求項１０記載のスクリュー圧縮機。
    （ａ）前記第１電磁弁が開、前記第２電磁弁が開
    （ｂ）前記第１電磁弁が開、前記第２電磁弁が閉
    （ｃ）前記第１電磁弁が閉、前記第２電磁弁が閉
  12. 　前記圧力切替機構は、
    　前記空間Ｂと前記高圧空間とを連通する第３連通路を開閉して前記空間Ｂの前記高圧空間への連通と遮断とを切り替える第３電磁弁を備え、
    　前記第３電磁弁および前記第２電磁弁により前記空間Ｂを低圧または高圧に切り替える請求項１１記載のスクリュー圧縮機。
  13. 　前記第３電磁弁は、
    　前記スライドバルブを前記第１位置に位置させる場合に閉、
    　前記スライドバルブを前記第２位置または前記第３位置に位置させる場合に開、とされる請求項１２記載のスクリュー圧縮機。
  14. 　前記圧力切替機構は、
    　前記空間Ｃと前記高圧空間とを連通する第４連通路を開閉して前記空間Ｃの前記高圧空間への連通と遮断とを切り替える第４電磁弁を備え、
    　前記第４電磁弁および前記第１電磁弁により前記空間Ｃを低圧または高圧に切り替える請求項１３記載のスクリュー圧縮機。
  15. 　前記第４電磁弁は、
    　前記スライドバルブを前記第１位置または前記第２位置に位置させる場合に閉、
    　前記スライドバルブを前記第３位置に位置させる場合に開、とされる請求項１４記載のスクリュー圧縮機。
  16. 　前記Ｖｉ可変機構は、前記スライドバルブ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１５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
    （Ｂ）定格性能が予め設定された設定性能以上となるＶｉ
    （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
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