JPH0313598Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、圧縮機のための容量制御装置に関
し、特に、往復圧縮機の容量を調整するための装
置に関する。

従来の技術及びその問題点 近年、ある時期には比較的大きい加熱（暖房）
負荷を効率的に充足し、別の時期には比較的大き
い冷却（冷房）負荷を効率的に充足することがで
きるヒートポンプ装置を設計することに関心が向
けられている。そのようなヒートポンプ装置は、
例えば、米国合衆国の北方地域に使用するのに適
している。ヒートポンプ装置の基本的な設計法
は、ヒートポンプ装置に単一の圧縮機を装備し、
その圧縮機の容量を、ヒートポンプ装置が暖房機
として使用される場合に圧縮機にかかる共通の大
きい負荷を充足するのに十分な容量とすることで
ある。しかしながら、そのような圧縮機は、ヒー
トポンプ装置が冷却機として使用される場合にか
かる、通常低い負荷を充足するのに必要とされる
容量よりはるかに大きい容量を有しているので、
空調すべき部屋又は区域の過冷房を防止し、エネ
ルギーの無駄及び不必要な運転コストを削減する
ために何らかの方法で圧縮機の作動を制御するこ
とが好ましい。

例えば、部屋の温度が所定値より上下に変動す
るのに応じて単に圧縮機のサイクルがオン・オフ
されるようにすることができるが、そのような構
成とした場合、圧縮機のサイクルが頻繁にオン・
オフされ、その結果潤滑の不足や過度の騒音が生
じることは当業者には明らかであろう。このよう
な、あるいはその他の理由から、低い冷房負荷を
充足するために単に圧縮機にサイクルをオン・オ
フするのは好ましくない場合が多い。あるいは、
別法として、圧縮機から排出される圧縮冷媒蒸気
の質量を変えて圧縮機に比較的低い負荷しかかけ
られていないときでも圧縮機を比較的長い時間連
続的に作動させるようにする容量制御装置を設け
ることができる。しかしながら、従来の圧縮機容
量制御装置は、上述したようなヒートポンプ装置
に使用される圧縮機に使用するのは適していな
い。例えば、従来の圧縮機容量制御装置は、幾つ
かの別々の段階を経て圧縮機の容量を減少させ
る。これは、圧縮機の効率を高めるが、多くの場
合、好ましい頻度よりはるかに高い頻度で圧縮機
のサイクルがオン・オフされる。又、従来の圧縮
機容量制御装置は、製造費が高く、一般に複雑で
あり、据付、校正が困難であり、正確に作動させ
るのが困難である。

例えば、本出願人の特公昭29−6935号に開示さ
れた圧縮機の除荷機構においては、押上げピンを
介して吸入弁を開放することにより除荷操作が行
われるが、押上げピンを作動させるためのレバー
は、剛性であり、押上げピンに運動を固定的な態
様で（そのまま）伝達するので、吸入弁は、差圧
による通常の開閉動作をするか、レバー５１によ
つて開放位置に保持されるかのどちらかである。
従つて、このような除荷機構では負荷の大きさに
応じて圧縮機の容量をきめ細かく制御することは
できない。

考案の目的及び問題点を解決するための手段 本考案は、上述した従来技術の難点を解消又は
軽減することを企図したものである。この課題を
解決するために、シリンダ室と、該シリンダ室を
覆つて延設されており、流体導入流路及び流体排
出流路を画定し、該流体導入流路を通る流体の流
れを調整するための環状板を有する吸入弁を含む
弁組立体とを備えた往復圧縮機の容量を調整する
ための容量制御装置において、前記流体導入流路
を横切つて前記吸入弁の上方に延長したものであ
つて、前記弁組立体の半径方向外方に延長し、該
弁組立体の半径方向外側に位置する外端を画成す
る肩部と、該肩部から延長して前記環状板の両側
に係合する内端を画定する１対の互いに離隔した
腕を備えたばね材製の可撓性レバーと、該レバー
の肩部に係合した支点と、前記吸入弁をその開放
位置へ押しやるように前記レバーを介して該吸入
弁に力を伝達するように該レバーの肩部に係合し
た制御手段とから成り、該制御手段は、ハウジン
グと、該ハウジング内に摺動自在に配設されたピ
ストンと、該ピストンに連結されており、該ピス
トンから延長して前記レバーに係合したレバー係
合部材と、前記吸入弁をその開放位置へ押しやる
ように前記レバーを介して吸入弁に力を伝達する
ように該ピストンに可変制御力を加えるための手
段とを備え、該レバー係合部材は、該レバーとレ
バー係合部材との間の相対的角運動を可能にする
連結手段を含むものであり、前記ピストンに可変
制御力を加えるための前記手段は、前記圧縮機に
かかる負荷に応答して前記ハウジング内の蒸気圧
を調節するための手段であることを特徴とする容
量制御装置を提供する。

往復圧縮機においては、吸入弁及び排出弁は、
それらの弁の両面間の圧力差に応答して開放す
る。吸入行程においては圧縮機のシリンダのピス
トンが吸入弁及び排出弁から遠ざかる方向に移動
し、それによつてシリンダ室の容積を増大させ、
シリンダ室内を減圧させて吸入弁を開放させ、排
出弁を引付け閉鎖させる。排出行程においては、
ピストンが吸入弁及び排出弁に接近する方向に移
動し、それによつてシリンダ室内の蒸気を圧縮す
る。この排出行程におけるシリンダ室内の圧力の
初期の増大によつて吸入弁を押圧閉鎖し、シリン
ダ室内の蒸気が更に圧縮され、圧力が更に増大す
ると、排出弁が開放される。本発明においては、
この基本的な過程が、吸入弁を調節自在にその開
放位置へ押しやる（付勢する）ようにすることに
よつて改変される。即ち、排出行程において、圧
縮されつつあるシリンダ室内の蒸気の一部は、シ
リンダ室内の圧力が吸入弁に作用する開放付勢力
（開放位置へ押しやろうとする力）に打勝つのに
十分なだけ増大するまでは、まだ開放したままの
吸入弁を通つて流出（逆流）する。シリンダ室内
の残りの蒸気は、その圧力が排出弁を開放するの
に十分なだけ増大するまで圧縮される。この場
合、吸入弁に作用する開放付勢力を大きくすれば
するほど、吸入弁を通つて流出（逆流）する蒸気
の量が多くなるので、それだけ圧縮機の容量が減
少する。

実施例 以下に添付図を参照して本考案の実施例を説明
する。

第１図を参照すると、本考案の原理を組入れた
圧縮機１０の一部分が示されている。圧縮機１０
は、シリンダブロツク１２と、ピストン１４と、
弁組立体１６と、シリンダヘツド２０と、容量制
御装置２２を備えている。弁組立体１６は、弁板
２４と、吸入弁２６と、排出弁３０と、吸入弁案
内３２と、排出弁案内３４と、内側弁座３６を有
している。弁板２４は、第１部材４０と、第２部
材４２と、それらの間に延設された複数の円筒状
ピンのような直立部材とから成つている。容量制
御装置２２は、レバー４６と、支点５０と、制御
手段５２とから成つており、制御手段５２は、好
ましい実施例では、ハウジング５４と、ピストン
５６と、レバー係合部材５８を備えている。

シリンダブロツク１２は、慣用の構造であり、
シリンダ室６０を画定し、該シリンダ室内にピス
トン１４が往復動自在に装遅されている。ピスト
ン１４は、連接ロツド６２を介して回転自在のク
ランク軸（図示せず）に連結されており、クラン
ク軸の回転によりピストン１４がシリンダ室内で
往復動されて、シリンダ室へ吸入される冷媒蒸気
を圧縮するようになされている。弁組立体１６
は、シリンダ室６０の上部に延設されており、シ
リンダヘツド２０は、弁組立体１６及びシリンダ
ブロツク１２を覆つて延長している。シリンダヘ
ツド２０は、適当にシリンダブロツク１２に固定
され、弁組立体１６およびその構成部品をシリン
ダヘツドとシリンダ室６０の間に固く保持する。
シリンダブロツク２０とは協同して吸入室６４を
画定し、シリンダヘツドと弁組立体１６とは排出
室を画定する。

弁組立体１６は、吸入室６４からシリンダ室６
０内へ流体を導くための流体導入流路６８と、シ
リンダ室６０から排出室６６内へ流体を導くため
の流体排出流路７０を画定する。詳述すれば、弁
体２４の第１部材４０と、４２とは上下に互いに
離隔しており、両者の間に湾曲した冷媒蒸気導入
流路６８を画定する。部材４０と４２とはピン４
４によつて結合するが、ピン４４は、部材４０と
一体に形成し、導入流路６８を横切つて上向きに
突出させ、例えば抵抗溶接などの周知の技法によ
り第２部材に適当に結合するのが好ましい。排出
弁案内３４は、弁板２４、好ましくはその第２部
材４２の外部（上側）に隣接して配置し、内側弁
座３６は、案内３４の下側に適当に固定する。内
側弁座３６は、弁板２４の半径方向内方に弁板か
ら離隔して配置し、両者の間に排出流路７０が画
定されるようにする。

吸入弁２６は、導入流路６８を通る蒸気流量を
調節する。詳述すれば、吸入弁案内３２は、シリ
ンダブロツク１２の外側肩部に隣接しており、弁
板２４は吸入弁案内３２の外側肩部に衝接する。
吸入弁案内３２の内側肩部は弁板４から僅かに離
隔しており、吸入弁２６は、流路６８の下方で案
内３２と弁板２４との間の空間内に捕捉されてい
る。吸入弁２６は、環状板即ちリングによつて構
成するのが好ましく、閉鎖したときは弁板２４に
座着して導入流路６８を覆つて蒸気の流れを遮断
し、解放位置においては弁板２４から離れて流路
６８を通しての蒸気の流れを可能にするようにす
る。

同様にして、排出弁３０は、流体排出流路７０
を通る流体流量を調整する。排出弁案内３４の一
部分は、弁板２４からも、内側弁座３６からも離
隔しており、排出弁３０は、流路７０の上方でこ
の空間内に捕捉される。排出弁３０は、閉鎖位置
においては弁板２４及び弁座３６に座着して排出
流路７０を覆い、該流路を通る流体の流れを遮断
し、解放位置においては弁板及び弁座から離隔し
て流路７０を通しての流体の流れを可能にする。
吸入弁２６は、排出流路７０の半径方向外側に配
置し、排出流路を通る蒸気流を妨害しないように
することが好ましい。

通常、圧縮機１０は、殻体又はケーシング（図
示せず）内に収容し、該ケーシング内の低圧冷媒
蒸気が蒸気導入管（図示せず）によつて吸入室６
４内へ導入されるようにする。蒸気は、吸入室６
４から蒸気導入流路６８内へ流入する。ピストン
１４がシリンダ室６０内で下降すると、吸入弁２
６の上の蒸気圧が吸入弁を押し開き、蒸気をシリ
ンダ室内へ流入させる。ピストン１４がシリンダ
室内を上昇すると、シリンダ室内の蒸気を圧縮
し、吸入弁２６を閉鎖して排出弁３０を解放す
る。圧縮された蒸気は蒸気排出流路７０を通して
排出室６６内へ通され、そこから圧縮機排出導管
（図示せず）を通して圧縮機１０の外部へ排出さ
れる。

先に述べたように、近年この種の圧縮機は、季
節により高い暖房負荷と低い冷房負荷を充足する
ためのヒートポンプ装置（冷暖房機）に使用する
ことに大きな関心が向けられているが、その場合
の問題点の１つは、圧縮機が定負荷を充足するよ
うに圧縮機のサイクルを頻繁にオン・オフさせる
ことなく圧縮機容量を変更又は調節することがで
きるかどうかということである。本考案の容量制
御装置２２を用いることにより、圧縮機１０の容
量を広範な負荷範囲に亙つて正確に、高い信頼度
で、比較的簡単に調整することができ、それによ
つて圧縮機を相当長時間連続的に作動させること
を可能にする。

容量制御装置２２について詳細に説明すると、
レバー４６は、吸入弁２６の上方で流体導入流路
６８を横断しており、一端７２は弁組立体１６の
外部に位置し、他端７４は吸入弁２６に係合して
いる。支点５０も、制御手段５２もレバー４６に
係合させる。制御手段５２は、レバー４６に可変
制御力を加え、レバーを介して吸入弁２６へ力を
伝達し、吸入弁を解放位置へ押しつけるようにす
るためのものである。

当業者には明らかなように、吸入弁２６によつ
て容量制御装置２２は、ピストン１４がシリンダ
室６０内を上昇する際吸入弁２６の閉鎖を遅らせ
る働きをする。吸入弁２６の閉鎖を遅らせること
により、シリンダ室６０内の圧縮された蒸気の一
部をシリンダ室６０から流体導入流路６８を通し
て流出（逆流）させる。これによつて、シリンダ
室６０から流体排出流路７０を通つて排出室６６
内へ排出される圧縮蒸気の質量を減少させ、従つ
て圧縮機１０の容量を減少させる。レバー４６に
加えられる制御力を変更することにより、レバー
４６が吸入弁２６に加える力を変更させることが
でき、それによつて吸入弁２６の閉鎖を遅らせる
度合を調節することができる。このようにして、
シリンダ室６０から導入流路６８を通して逃がさ
れる圧縮蒸気の質量をきめ細かく増減させること
ができ、圧縮機１０の容量を徐々に調整すること
ができる。

上述した特公昭29−6935号に開示された圧縮機
の除荷機構においては、押上げピンを介して吸入
弁を開放することにより除荷操作が行われる。押
上げピンを作動させるためのレバーは、剛性であ
り、押上げピンに運動を固定的な態様で（そのま
ま）伝達するので、吸入弁は、差圧による通常の
開閉動作をするか、レバーによつて開放位置に保
持されるかのどとらかである。

本発明は、レバー４６をばね材で形成した可撓
性レバーとしたので、レバー４６は、レバーとし
て機能するとともに、ばねとしても機能するの
で、レバーが吸入弁２６に及ぼすことができる開
放付勢力には自から限度がある。なぜなら、シリ
ンダ室内の圧縮された蒸気の圧力が増大するにつ
れて、レバー４６のレバーとしての機能がばねと
しての機能に切替わり、蒸気の圧力が可撓性レバ
ーの開放付勢力を上回り、レバーの開放付勢力に
抗して吸入弁を押上げて閉鎖させるからである。
上記特公昭29−6935号の除荷機構とは異なり、本
発明の吸入弁は、制御手段５２によつて及ぼされ
る力が大きくても、シリンダ室内の圧縮された蒸
気の圧力が増大すれば、閉じることができるの
で、特公昭29−6935号の除荷機構におけるように
吸入弁を開放したままに保持し、吸入弁を通して
蒸気を流出入させる構成とするよりは、圧縮すべ
き蒸気の質量を少なくすることができる。

要すれば、レバー４６は、制御手段５２によつ
て変更することができる開放付勢力を吸入弁２６
に与え、吸入弁２６の開放度（吸入弁２６がその
弁座即ち弁板２４から押下げられる距離）を制御
し、それによつて蒸気の逆流量を制御する。レバ
ー４６の吸入弁開放付勢力がシリンダ室内の増大
する圧縮蒸気圧によつて打ち負かされると、吸入
弁が閉鎖され、蒸気が更に圧縮されて圧力が増大
すると、排出弁３０が押し開かれ、排出弁を通つ
て流出する。吸入弁に作用するレバー４６の開放
付勢力の大きさが圧縮機の容量を制御するが、レ
バー４６はばね材で形成されているので、レバー
が吸入弁２６に及ぼすことができる開放付勢力の
大きさには限度がある。それが、レバー４６の固
有のばね弾性付勢力である。

このように、レバーの弾性付勢力は、その限度
にまで圧縮機の容量を制御し、それによつて、圧
縮機の容量を負荷の大きさに整合させることがで
き、従来の容量制御装置のように圧縮機を頻繁に
オン・オフさせる必要がない。

全図を参照して説明すると、レバー４６は、肩
部７６と、１つにの分岐した腕即ちフオーム８
０，８２を有する構造とすることが好ましい。肩
部７６は、弁組立体１６から半径方向外方に位置
させ、腕８０，８２は肩部７６から内方へ延長さ
せて吸入弁２６の両側上面に係合させる。この好
ましい構成によれば、支点５０は、弁組立体１６
の弁板の外縁によつて画定され、レバー４６の中
間部分即ち肩部７６の内側部分に係合する。更
に、レバー４６には複数の切欠き８４を形成し、
ピン４４がこれらの切欠きを通つて延長し、レバ
ー４６の側方への動きを制限してレバーを所定位
置に維持するようにする。レバー４６は、可撓性
となるように薄いばね鋼で形成し、制御手段によ
つて加えられる力が増大するにつれてレバー４６
が吸入弁２６を完全には閉鎖させないように撓曲
するようにすることが好ましい。

制御手段５２は、ハウジング５４と、ピストン
５６と、レバー係合部材５８を含むものとするこ
とが好ましい。ピストン５６は、ハウジング５４
内に摺動自在に配設し、レバー係合部材５８は、
ピストン５６に結合して、そこから突出させてレ
バー４６に係合させる。この好ましい実施例で
は、ハウジング５４は、シリンダ室６０に隣接し
て吸入室６４内に配置し、ピストン５６は、ハウ
ジング５４のない壁面に滑り密接嵌合させる。レ
バー係合部材５８は、ピストン５６と一体に形成
してもよく、ピストンの頂面から上向きに突出さ
せ、レバー４６に設けた開口９０を通して延長さ
せ、それによれば４６を適正位置に維持するのを
助成する。ばね８８は、軸部８６の肩部９２とレ
バー４６の下面との間に介設し、両者の間で力を
伝達させると共に、レバーとレバー係合部材５８
との間の一定限の角度運動を許容するようにす
る。軸部８６は、ばね８８の中心を貫通して延長
しており、ばねの横方向の変位を制限し、ばねの
軸方向の運動を案内する。

制御手段５２は、又、ピストン５６に可変制御
力を付与するための手段を備えており、ピストン
とレバー係合部材５８がその制御力をレバー４６
に伝え、レバー４６はその力を吸入弁に伝える。
当業者には明らかなように、可変制御力をピスト
ン５６に付与するための手段は、いろいろな形態
を取ることができる。例えば、それは、圧縮機１
０にかかる負荷に応答してハウジング５４内の蒸
気圧、例えばハウジング５４内のピストン５６よ
り上方の蒸気圧を調節することから成るものとす
ることができる。この型式の制御装置を用いる場
合、ハウジング５４の頂部によつて閉鎖し、ピス
トン５６より上のハウジング５４の内部を導管１
００によつて適当な制御圧源に接続することが好
ましい。更に、ハウジング５４のピストンより下
方の部分は、開口１０２を通してシリンダブロツ
ク１２（吸入室と同じ圧力に維持される）の外部
へ通気されるようにする。ピストン５６とハウジ
ング５４の間にはそれらの間の界面に沿つて蒸気
が漏れるのを防止するために、Ｏリング１０４を
介設する。又、ピストン５６をレバー４６の方に
向つて上向きに押圧し吸入弁２６をその開放位置
の方へ押しつけるようにハウジング５４内のピス
トン５６の下にばね１０６を配設することが好ま
しい。この構成は圧縮機の始動時に圧縮機の負荷
を除去して始動を容易にすることを可能にする。

以上の説明から理解しうるように、この容量制
御装置２２は、広範囲の負荷に亙つて圧縮機１０
の容量を調整することができ、圧縮機が、そのサ
イクルを頻繁にオン・オフされることなく低い負
荷を充足することができるようにする。本考案の
制御装置２２は、構造が簡単で、製造及び組込み
費が易く、しかも作動が確実で信頼性が高い。更
に、この制御装置は、コンパクトであり、弁組立
体１６、シリンダヘツド２０、及びシリンダ室６
０を画定しているシリンダブロツク１２の一部分
の改造を必要としない。即ち、制御装置２２は、
シリンダブロツク１２の上方の弁組立体１６及び
シリンダヘツド２０の上方へ突出量を増大させる
ことを必要としない。これは重要な問題である。
なぜなら、この種の圧縮機、特にそのシリンダヘ
ツドは、大抵の場合、気密ケーシング内に密に嵌
合しているからである。又、図にはただ１つのシ
リンダ室６０と容量制御装置２２だけしか示され
ていないが、圧縮機１０は複数のシリンダ室を有
している場合があり、圧縮機１０の用例に応じて
それらのシリンダ室のうちの１つ、又は若干、あ
るいは全部に制御装置２２を設けることができ
る。

以上、本考案の実施例を説明したが、本考案は
これに限定されるものではなく、本考案の精神及
び範囲から逸脱することなく、いろいろな変型及
び改変が可能であることは当業者には明らかであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の容量制御装置を組入れた圧
縮機の部分断面図、第２図は、第１図の圧縮機の
弁組立体の下方部分の断面図であり、線−に
沿つてみた図、第３図は第１及び第２図に示され
た吸入弁、制御レバー及び弁組立体の一部分の上
から見た平面図である。 図中、１２はシリンダブロツク、１６は弁組立
体、２２は容量制御装置、２６は吸入弁、４６は
レバー、５０は支点、５２は制御手段、５４はハ
ウジング、５６はピストン、６０はシリンダ室、
６８は導入有露、７０は排出流路、７２はレバー
の一端、７４はレバーの他端、７６は肩部、８
０，８２は腕、８４は切欠き、８６は軸部、８８
はばね、９０は開口、１００は導管、１０２は開
口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ シリンダ室６０と、該シリンダ室を覆つて延
   設されており、流体導入流路６８及び流体排出
   流路７０を画定し、該流体導入流路６８を通る
   流体の流れを調整するための環状板を有する吸
   入弁２６を含む弁組立体１６とを備えた往復圧
   縮機の容量を調整するための容量制御装置２２
   において、 前記流体導入流路６８を横切つて前記吸入弁
   ２６の上方に延長したものであつて、前記弁組
   立体１６の半径方向外方に延長し、該弁組立体
   の半径方向外側に位置する外端７２を画定する
   肩部７６と、該肩部から延長して前記環状板の
   両側に係合する内端７４を画定する１対の互い
   に離隔した腕８０，８２を備えたばね材製の可
   撓性レバー４６と、 該レバーの肩部７６に係合した支点５０と、 前記吸入弁２６をその開放位置へ押しやるよ
   うに前記レバーを介して該吸入弁に力を伝達す
   るように該レバーの肩部７６に係合した制御手
   段５２とから成り、 該制御手段５２は、ハウジング５４と、該ハ
   ウジング内に摺動自在に配設されたピストン５
   ６と、該ピストンに連結されており、該ピスト
   ンから延長して前記レバー４６に係合したレバ
   ー係合部材５８と、前記吸入弁２６をその開放
   位置へ押しやるように前記レバー４６を介して
   吸入弁２６に力を伝達するように該ピストンに
   可変制御力を加えるための手段１００とを備
   え、該レバー係合部材５８は、該レバー４６と
   レバー係合部材５８との間の相対的角運動を可
   能にする連結手段８８を含むものであり、前記
   ピストン５６に可変制御力を加えるための前記
   手段１００は、前記圧縮機にかかる負荷に応答
   して前記ハウジング５４内の蒸気圧を調節する
   ための手段であることを特徴とする容量制御装
   置。 ２ 前記支点５０は、前記弁組立体１６によつて
   画定されている実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載の容量制御装置。 ３ 弁組立体１６は、前記流体導入流路６８を通
   つて延長した複数のピン４４を備えており、前
   記レバー４６には複数の切欠き８４が形成され
   ており、該ピン４４はレバー４６の側方への移
   動を制限するように該切欠きを通して延長して
   いる実用新案登録請求の範囲第２項に記載の容
   量制御装置。