JPH085344Y2 - 圧縮機の容量制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は往復動圧縮機の容量制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図に従来の多気筒往復動圧縮機の容量制御装置の
要部縦断面図を示す。図において16はクランクケース
で、これに設けられたシリンダ１内をピストン２が往復
動する。シリンダ１の上部には、弁板３にサブシリンダ
４がシリンダ１と対向して組付けられ、ヘッドカバー1
7、シール板18、およびカバープレート19、その他所要
のシール部材によってクランクケース16の頂部に気密に
組立てられる。弁板３には前記ピストン２の頂部形状と
適合する円周穴3aと後述するアンローダピストン６の先
端部と係合する穴3bが穿設されている。

６は前記サブシリンダ４内周に摺動可能に保護される
アンローダピストンで、これとサブシリンダ４とのシー
ルは同アンローダピストン６の上部にＯリング７を入れ
て行なう。８は一端を前記サブシリンダ４に、他端を前
記アンローダピストン６に支持されるスプリングであ
る。９は前記弁板３の円周穴3aと適合する位置に、弁バ
ネ10に押圧される環状の吐出弁、11,12はサブシリンダ
４に穿設される吐出ポート、13は前記サブシリンダ４の
アンローダピストン６の最上昇位置より上部に配設され
た連通孔で該連通孔13は圧力切換手段14を介して高圧側
（HP）又は低圧側（LP）に連通している。

圧力切換手段14を高圧側（HP）に切替えると、連通孔
13を介して高圧ガスがアンローダピストン６の頂部に作
用し、アンローダピストン６がスプリング８の押力に抗
して弁板３の穴3bまで下降するためピストン２が上死点
にあるとき、前記シリンダ１とピストン２とで形成され
るトップクリアランスボリューム15aは最小となり、100
％ロード（全負荷）運転を行なう。一方圧力切換手段14
を低圧側（LP）に切替えると、アンローダピストン６を
押圧していた高圧ガスは次第に低圧ガスと置換され、ア
ンローダピストン６はシリンダ１とピストン２で発生す
る筒内圧とアンローダピストン６内のスプリング８の押
力で上昇し、トップクリアランスボリューム15bが15aに
加わるため、全体のトップクリアランスボリューム15a
は増加し、ピストン２が上死点に来た時にトップクリア
ランス内に残留するガス重量が増加し、次の吸入工程の
時この残留ガスのシリンダ内での再膨張により吸入ガス
量が減少するので体積効率が減少し、圧縮機の吐出ガス
量は減る。これをアンロード運転という。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来の圧縮機の容量制御装置には解決すべき次の
課題があった。

即ち、前記したアンロード機構は各気筒同時にトップ
クリアランスボリューム15aを増加させてアンロード運
転をさせるが、高圧ガスが吸入行程中トップクリアラン
スボリューム15aに溜り、そしてシリンダ１内へ再膨張
して体積効率を減じ、圧縮機の容量制御を行なうため、
圧力比の変化でアンロード運転時の容量制御率も変化す
る。第３図にσ＝c/v（トップクリアランス容積／押し
のけ容積（ピストンが押しのけるシリンダ上死点から下
死点までの行程容積））に対する圧力比φ 特性を示す。なお、ここに「絶対圧力」とは、ゲージ圧
力に大気圧力を加えた圧力を言う。トップクリアランス
容積比σ＝C₁の時アンロード運転時の容量制御率は低圧
力比φ_１では例えば50％を示すが、高圧力比φ_２では例
えば80％と大きな差となり、高圧力比φ_２で50％を得る
ためにはσ＝C₂＜C₁にする必要がある。すなわち従来の
アンロード機構では冷媒の種類がたとえばR22からR502
に変ると圧力比が変るため、同一のアンロード条件で同
一の容量制御率が得られない。このため低温用往復動圧
縮機の如く、冷媒を何種類も共用可能とする圧縮機では
冷媒を変更する度にトップクリアランスボリュームの違
う容量制御装置をセットする必要があり、コスト高とな
る欠点があった。

ηV₀：圧力比φ，σ＝Cminiで全負荷運転した時の体積
効率 ηV :圧力比φ，σ＝Ｃで容量制御運転した時の体積率 〔課題を解決するための手段〕 本考案は上記のような問題点を解決するもので、その
要旨は、単数又は複数個のシリンダを有し、それぞれの
シリンダ内を往復運動する圧縮機のピストンが上死点に
達したときの圧縮室の容積を、シリンダ頂部にある弁板
に対しシリンダと対向する側に設けた往復運動するアン
ローダピストンの変位によって変えることにより、圧縮
機の一行程当りの吐出流量を制御する往復動式ガス圧縮
機の容量制御装置において、上記アンローダピストンの
シリンダの弁板とは反対側に連接して直列に設けられた
第２アンローダシリンダと、同第２アンローダシリンダ
内を上記アンローダピストンの行程より小さい行程で往
復動する第２アンローダピストンと、上記アンローダピ
ストンを上記圧縮室の容積を増加する方向に付勢する第
１スプリングと、上記第２アンローダピストンを圧縮室
の容積が減少する方向に付勢する第２スプリングと、上
記第２アンローダシリンダの第２圧縮室及びアンローダ
ピストンと第２アンローダピストンとの間隙室に各々独
立して低圧、高圧の流体を送球可能な圧力切換手段とを
具備してなることを特徴とする圧縮機の容量制御装置に
ある。

〔作用〕

本考案は上記のように構成されるので次の作用を有す
る。

（１）圧力切換手段によって第２アンローダシリンダの
圧縮室に低圧流体を、アンローダピストンと第２アンロ
ーダピストンとの間の間隙室に高圧流体を各々送給する
と、第２アンローダピストンは、圧縮室容積を減少させ
る方向に付勢する第２スプリングのスプリング力に対
し、第２アンローダピストンの下部から上向きに作用す
る高圧流体の力が打ち勝ち、アンローダシリンダの上部
へと移動する。

一方、アンローダピストンは圧縮室容積を増加させる
方向に付勢するスプリング力に対し、間隙室からアンロ
ーダピストンの上部に作用する高圧流体の力が打ち勝
ち、圧縮機の圧縮室に最も近づき圧縮機のトップクリア
ランスボリュームを最小にして圧縮機に100％ロード運
転、即ち、全負荷運転をさせる。

（２）圧力切換手段によって第２アンローダシリンダの
圧縮室に高圧流体を、アンローダピストンと第２アンロ
ーダピストンとの間隙に低圧流体を各々送給すると、第
２アンローダピストンは、圧縮室容積を減少させる方向
に付勢するスプリング力に高圧流体の力が加わることに
より、アンローダシリンダ内を下降し、アンローダピス
トンに接触し、アンローダピストンを押し下げるが、そ
の行程は第２アンローダシリンダの作動限界内に留ま
る。これに対しアンローダピストンは上部に働く間隙室
内の低圧ガス力に対し、下部に働く圧縮機の圧縮時の圧
縮圧力（筒内圧）と圧縮室の容積を増加させる方向に付
勢するスプリング力とが打ち勝ち、アンローダシリンダ
内を上昇しようとするが、第２アンローダピストンの作
動範囲内にてその行程が制限される。これによりトップ
クリアランスボリュームが100％ロード時より稍々大き
くなって、圧縮機にアンロード運転をさせる。

（３）圧力切換手段によって第２アンローダシリンダの
圧縮室及びアンローダピストンと第２アンローダピスト
ンとの間隙の両方に、共に低圧流体を送給すると、第２
アンローダピストンがは圧縮室容積を減少させる方向に
付勢するスプリング力が、上下に働く低圧ガス力に対し
て打ち勝ち下降しようとするが、一方アンローダピスト
ンには圧縮室容積を増加させる方向に付勢するスプリン
グ力に加えて圧縮時の筒内圧力が働くため、アンローダ
ピストンが上昇し、さらにこれが第２アンローダピスト
ンをも押し上げ、第２アンローダシリンダの圧縮室及び
アンローダピストンと第２アンローダピストンとの間隙
室の双方とも最小容積まで押し戻されて圧縮機のトップ
クリアランスボリュームが最大となり圧縮機に最も負荷
の小さい運転をさせる。

〔実施例〕

本考案の一実施例について第１図により説明する。図
は２気筒往復動圧縮機の容量制御装置の要部縦断面図で
ある。従来例の第２図と同一部材には同一符号を付し説
明を省略する。

図１において、100は第１気筒、200は第２気筒であ
り、両気筒の構成部材は同一仕様である。４はサブシリ
ンダであり、該サブシリンダ４内のアンローダシリンダ
4aにはアンローダピストン61が、第２アンローダシリン
ダ4bには第２アンローダピストン62が夫々嵌合されてい
て、サブシリンダ４内を摺動する。71,72はサブシリン
ダ４とアンローダピストン61、第２アンローダピストン
62との各シール部に挿入されたＯリング、81は一端を前
記サブシリンダ４の下部ばね座に、他端を前記アンロー
ダピストン61の弁座に支持される第１スプリング、82は
上端をサブシリンダ４のカバー91に、下端を第２アンロ
ーダピストン62の上面に支持される第２スプリングであ
る。P₁はアンローダピストン61の上部と第２アンローダ
ピストン62の下部との間に形成された間隙室、P₂は第２
アンローダピストン62の上部に形成された第２圧縮室で
ある。131は前記サブシリンダ４のアンローダピストン6
1の最上昇位置より上部に、上記第２圧縮室P₁に連通さ
れて穿設された連通孔、132は第２アンローダピストン6
2の最上昇位置より上部に、上記間隙室P₁に連通されて
穿設された連通孔で、該連通孔131,132の他端は圧力切
換手段141,142を介して高圧側（HP）、低圧側（LP）の
圧力HP又はLPに連通している。

次に上記構成の作用について、100％ロード運転の場
合を（１）、アンロード運転の場合を（２）、最もロー
ドの低い運転の場合を（３）、の３項目に分けて説明す
る。

（１）；圧力切換手段141を低圧側（LP）、142を高圧側
（HP）に切替えると、連通孔131を介して低圧ガスが、
連通孔132を介して高圧ガスが、第２アンローダシリン
ダの第２圧縮室P₂及び間隙室P₁に作用し、アンローダピ
ストン61及び第２アンローダピストン62が夫々スプリン
グ81,82の押力に抗してアンローダピストン61は下降
し、第２アンローダピストン62は上昇する。そして、上
記アンローダピストン61は弁板３の穴3bまで下降するた
め、前記シリンダ１とピストン２とで形成されるトップ
クリアランスボリューム15aは最小となり、100％ロード
即ち全負荷運転が行なわれる。

（２）；次に圧力切換手段141を高圧側（HP）、142を低
圧側（LP）に切替えると、アンローダピストン61を押圧
していた間隙室P₁の高圧ガスが次第に低圧ガスと置換さ
れ、シリンダ１とピストン２で発生する筒内圧及びアン
ローダピストン61側の第１スプリング81の押力によりア
ンローダピストン61は上昇する。

一方第２アンローダピストン62は、これの第２圧縮室
P₂が高圧ガスで満たされるため、スプリング81の押力に
抗して下降し、該第２アンローダピストン62のストロー
クエンドＡに当接した点で停止する。このためアンロー
ダピストン61が上昇した分に相当するトップクリアラン
スボリューム15bが上記（１）の場合のトップクリアラ
ンスボリュームに加わり、全体のトップクリアランスボ
リューム15aは増加し、ガスの再膨張で体積効率が減少
し、アンロード運転を行なう。

（３）；さらに圧力切換手段141,142の両方を低圧側（L
P）に切替えると、連通孔131,132を介して低圧ガスが上
記第２アンローダピストン62の第２圧縮室P₂及び間隙室
P₁に作用し、アンローダピストン61は、シリンダ１とピ
ストン２で発生する筒内圧及びアンローダピストン61側
の第１スプリング81の押力とで第２アンローダピストン
62側の第２スプリング82の押力に抗して上昇し、第２ア
ンローダピストン62がサブシリンダ４の上部のカバー91
に当接してとまる。また、アンローダピストン61は第２
アンローダピストン62に当接するまで上昇する。このた
め第２アンローダピストン62が上昇した分だけ上記
（２）の場合よりさらにトップクリアランスボリューム
15bは増加し、これにより全体のトップクリアランスボ
リューム15aが増加することとなり、上記（２）の場合
よりもアンロード運転時の容量制御率は増加する。即ち
圧縮機の負荷率は減少する。

以上、（１），（２）及び（３）の各場合の運転は第
1,第２の２気筒100,200同時に進行するが、気筒の数が
増減しても圧力切換手段141,142によって供給される低
圧ガス、高圧ガスは各気筒に一様に作用するので本実施
例の場合と同様の作用を果たす。即ち、気筒数は本実施
例に限定されるものではなく、１気筒以上如何なる多気
筒であってもよい。

〔考案の効果〕

本考案は上記のように構成されるので次の効果を有す
る。即ち、トップクリアランスボリュームが異なる２つ
のアンロード運転が１つの容量制御装置で行えるため、
高圧力比域（例えば冷媒R502仕様）、低圧力比域（例え
ば冷媒R12,R22）の各ケースに応じてトップクリアラン
スボリュームを適正に選択することができる。圧縮機は
用途によって蒸発圧力飽和温度が広範囲に亘るため、最
高効率で運転する観点から多種類の冷媒が使用される容
量制御装置付圧縮機では、冷媒の種類が異なる毎に、従
来はトップクリアランスボリュームの異なるアンロード
装置をセットしていたが、本考案によればその必要がな
くなり、コスト安となるとともに取扱い性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の往復動容量制御圧縮機の要
部縦断面図、第２図は従来例の縦断面図。第３図は圧力
比をパラメータにして、圧縮機のトップクリアランス容
積比に対する体積効率特性およびアンロード運転時の容
量制御率特性を示す線図である。 １……シリンダ ２……ピストン ３……弁板 ４……サブシリンダ 4a……アンローダシリンダ 4b……第２アンローダシリンダ 15a,15b……トップクリアランスボリューム 61……アンローダピストン 62……第２アンローダピストン 81……第１スプリング 82……第２スプリング 100……第１気筒 200……第２気筒 131,132……連通孔 141,142……圧力切換手段。 P₁……間隙室 P₂……第２圧縮室

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】単数又は複数個のシリンダを有し、それぞ
   れのシリンダ内を往復運動する圧縮機のピストンが上死
   点に達したときの圧縮室の容積を、シリンダ頂部にある
   弁板に対しシリンダと対向する側に設けた往復運動する
   アンローダピストンの変位によって変えることにより、
   圧縮機の一行程当りの吐出流量を制御する往復動式ガス
   圧縮機の容量制御装置において、上記アンローダピスト
   ンのシリンダの弁板とは反対側に連接して直列に設けら
   れた第２アンローダシリンダと、同第２アンローダシリ
   ンダ内を上記アンローダピストンの行程より小さい行程
   で往復動する第２アンローダピストンと、上記アンロー
   ダピストンを上記圧縮室の容積が増加する方向に付勢す
   る第１スプリングと、上記第２アンローダピストンを上
   記圧縮室の容積が減少する方向に付勢する第２スプリン
   グと、上記第２アンローダシリンダの第２圧縮室及びア
   ンローダピストンと第２アンローダピストンとの間隙室
   に各々独立して低圧、高圧の流体を送給可能な圧力切換
   手段とを具備してなることを特徴とする圧縮機の容量制
   御装置。