JPH11500511A - ねじ圧縮機の気体により駆動されるスライド弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 冷却装置のねじ圧縮機のスライド弁の位置が、２個若しくはそれ以上の供給源のうちの最も高い圧力の供給源から供給された気体媒体を用いて制御される。好適な供給源は、圧縮機の作動チャンバ内の閉じた圧縮ポケット内の冷媒ガスと、圧縮機の排出ポートの下流にある排出通路内の冷媒ガスとである。これらのガスの複数の供給源は、ソレノイド弁に接続されており、このソレノイド弁が開くことによって、スライド弁の位置を制御するピストンにこのガスが作用する。チェック弁の構成によって、常にこれらの供給源のうちの最も高い圧力の供給源が、スライド弁駆動ピストンに作用する。圧縮機の容量を調節するのに気体の媒体ではなく液体の媒体を用いることによる冷媒ガスのガス抜け及び冷媒ガスの気泡の消滅による悪影響が解消され、更にスライド弁の位置を制御するときの圧縮機の過圧縮による利点がもたらされる。

Description

【発明の詳細な説明】 ねじ圧縮機の気体により駆動されるスライド弁発明の関連する技術分野 本発明は、ねじ圧縮機の気体による圧縮に関する。特に、本発明は、冷却装置 のねじ圧縮機のスライド弁の位置を気体の媒体を用いて制御することに関する。従来の技術 圧縮機は、冷却装置において、蒸発器から凝縮器への冷媒の圧力（より一般的 にはおのおの、吸い込み圧力と、排出圧力と呼ばれている）を上昇させ、所望の 媒体を冷却するための冷媒を最大限に利用できるようにするために用いられてい る。ねじ圧縮機を含む様々なタイプの圧縮機が、一般にこのような装置に用いら れている。ねじ圧縮機では、メールロータとフィメールロータが作動チャンバ内 で回転するように取り付けられており、この作動チャンバは、互いにかみ合う前 記２つのロータの外側の寸法と形状にほぼ等しくかつ平行でかつ互いに重なり合 った平坦な端面を有する一対の円筒形の形状を有する。 ねじ圧縮機は、低圧端部と高圧端部とを有し、この２つの端部はおのおの作動 チャンバに向かって開いた吸い込みポート及び排出ポートとして定義されている 。吸い込み圧力の冷媒ガスは、圧縮機の低圧端部の吸い込み領域からこの吸い込 みポートへ入り、互いに噛み合う２つのロータと作動チャンバの内側壁との間に 形成された山形の圧縮ポケットへ伝達される。 ロータが回転すると、この圧縮ポケットは吸い込みポートから分離され、この 圧縮ポケットの容積が減少するにつれて気体の圧縮が行われる。この圧縮ポケッ トは、圧縮機の高圧端部へ向けて周方向及び軸方向に変位され、この高圧端部で は排出ポートとの間の流体連結が形成されてい る。ねじ圧縮機では、通常、スライド弁構造が用いられており、このスライド弁 によって圧縮機の容量が動作範囲全体にわたって連続的に制御される。スライド 弁の弁部分は、ロータハウジングの一部に配置され、かつこのロータハウジング の一部を構成する。スライド弁の弁部分の特定の表面は、ロータハウジングと共 に、圧縮機の作動チャンバを画定する。 スライド弁は、軸方向に沿って移動し、作動チャンバの一部とこのチャンバ内 のロータとを、吸い込みポート以外の吸い込み圧力のねじ圧縮機内の部分に露出 させる。スライド弁がより大きく開くに従って、作動チャンバのより広い部分と このチャンバ内のねじロータとが吸い込みポート以外の部分によって吸い込み圧 力に曝される。全負荷及び無負荷の位置の間でこのスライド弁の位置決めを行う ことは、比較的容易に行われ、従って圧縮機及びこの圧縮機が用いられている装 置の容量が比較的容易に制御される。従来、スライド弁は、圧縮機内の他の多く の用途にも用いられる油を用いて流体圧力によって位置決めされてきた。 冷却装置に用いる場合の、ねじ圧縮機での油の他の用途としては、ベアリング の潤滑と、圧縮機の作動チャンバ内で圧縮されたガスへ向けた油の射出が含まれ ている。この射出された油は、互いに噛み合うねじロータの間と、ねじロータと 作動チャンバの内側面との間のシーラントとして働く。この射出された油はまた 潤滑剤としても働きロータの間の過剰な摩耗を防止する。更に、幾つかの用途で は、油が作動チャンバ内に射出されて、圧縮された冷媒を冷却し、圧縮機の熱膨 張を低減し、これによって最初からロータの隙間を小さくすることが可能となる 。 そのような油は、殆どの場合、油分離器から供給され、この油分離器では、油 分離器の油だめから圧縮機の射出ポートとベアリングの表面へ油を伝達させるた めに、及びスライド弁の位置の制御を行うために、排 気圧力が用いられている。何れの場合でも、比較的高圧の油の供給源（油分離器 ）と比較的低圧の圧縮機内の一部分との間の圧力差が、使用された油を最大限に 油分離器に回収するという利点をもたらしている。 このことに関しては、ねじ圧縮機内でその目的のために使用された油は、その 使用された場所から圧縮機若しくはその圧縮機が用いられている装置のより圧力 の低い場所へ排出される。通常は、その油は排出されて、若しくは最後に使用さ れて、吸い込み圧力と排気圧力との中間の値の圧力若しくは吸い込み圧力の冷媒 ガスを含む位置へ送られる。 その油は、排出された場所で若しくは使用された場所で冷媒ガスと混合されそ してこの冷媒ガスと共に、圧縮機から排気された圧縮された冷媒ガスの流れとし て、排気圧力で油分離器へ再送される。油は分離器で冷媒ガスと分離され、油だ めに蓄えられ、多くの場合、油は、この油だめから油分離器の排気圧力を用いて 、上述された圧縮位置へ再び使用するために送られる。しかしながら、分離工程 が行われた後でも、油分離器の油だめ内の油は、冷媒ガスの泡若しくは溶解した 冷媒を含むことがある。実際、分離された油は、使用されている油と冷媒の溶解 度に応じて１０重量％から２０重量％の冷媒を含むことがある。 ねじ圧縮機のスライド弁を流体圧式で位置決めするために、そのような油を用 いることの困難さと不利な点は、その目的で使用される油が、上述されたように 、通常少なくとも幾らかの溶解した冷媒若しくは冷媒ガスの泡を含むということ に起因する。圧縮機のスライド弁を駆動するピストンを流体圧式に位置決めする ためにそのような流体を用いることの結果、スライド弁の応答がしばしば一貫性 のない不安定なものとなり、流体内に溶解した冷媒が気化し（「アウトガス（ou tgassing）」）、若しくは冷媒ガスの泡が消滅するとき、スライド弁の位置がド リフトする。 流体圧式流体からの冷媒の気化は、スライド弁を駆動するビストンが 収容されているシリンダ内の圧力がコンプレッサの負荷を低減するために排気さ れる時に生じ、この冷媒の気化と、冷媒のガスの気泡の消滅とにより、流体圧流 体の体積が変化し、これによってこの流体のスライド弁の位置を保つ能力に影響 を与え、ついにはスライド弁を適切に位置決めする能力に影響を与える。更に、 ある特定の状態のもとでは、即ち圧縮機の動作開始時の周囲温度によって、圧縮 機の排出ポートの下流側の圧力が、圧縮機の作動チャンバ内の加圧されたガスの 圧力よりも低されるという条件のもとでは、油分離器内の圧力が、スライド弁を 移動させるためには不十分な値となり、若しくは圧縮機の安全かつ信頼性の高い 動作を達成するように十分にスライド弁を応答させる値ではなくなる。 冷却装置のねじ圧縮機のスライド弁を流体圧式に位置決めするために油を用い ることのもう１つの欠点は、油内に含まれる冷媒ガスの泡及び溶解された液体の 冷媒の量が、時間の経過と共に、及びスライド弁を駆動するシリンダに供給され た潤滑油の特性及び組成に応じて変化するということである。これに関して、ス ライド弁は、殆どの場合、ある予め決められた時間にわたってロードソレノイド 弁若しくはアンロードソレノイド弁が開いた状態は、その予め決められた時間と 一致して繰り返し行われるスライド弁の運動によって生ずるという仮定のもとで 制御されている。この仮定は、更に、その予め決められた時間に亘ってスライド 弁を駆動するシリンダへの若しくはシリンダからの油の特性及び組成が一定であ るという仮定に基づいている。 しかしながら、スライド弁駆動シリンダへ供給され、またこのシリンダから排 出される油の特性及び組成が、この油に含まれる冷媒の特性及び量によって一定 とはならにいために、任意の時間に亘るスライド弁の運動が正確な再現性を有し ないものとなり若しくは予測できないものとなる。制御を行うという観点から見 て一貫性及び再現性の欠如は、欠点 でありかつ圧縮機の効率を低減させるものである。 従って、溶解された冷媒及び冷媒ガスの泡が存在する流体圧式流体を用いるこ とに関連する欠点を解消し、かつ下流側の装置の圧力が圧縮機の作動チャンバの 圧縮ポケット内の圧力よりも低いという条件を含めた全ての圧縮機及び装置の動 作条件のもとでスライド弁の位置をより正確にかつより一貫性を高くして制御で きるようにする、冷却装置のねじ圧縮機のスライド弁の位置を制御する装置が必 要とされている。発明の開示 本発明の目的は、流体圧式流体ではなく、ガスを用いて、ねじ圧縮機のスライ ド弁の位置を制御することである。 本発明の他の目的は、流体圧式流体ではなく、冷媒ガスを用いて、冷却装置の ねじ圧縮機のスライド弁を位置決めし、予め決められた時間内でスライド弁駆動 シリンダへ供給されかつこのスライド弁駆動シリンダから排出されるスライド弁 の位置決めを行うために用いられる駆動流体の量を一定のかつ再現性のあるもの とすることである。 本発明の更に他の目的は、ねじ圧縮機のスライド弁を流体圧式に位置決めする ために液体の冷媒及び冷媒ガスの気泡が存在する潤滑剤を用いることに関連する 応答性の低下を解消することである。 本発明の更に他の目的は、システムの動作条件によって装置の下流側の動作圧 力よりも圧縮機の内部圧力が高くなったときに、ねじ圧縮機のスライド弁の位置 を正確に制御しかつスライド弁の応答が得られる装置を提供することである。 これに関して、本発明の目的は、圧縮ポケット内の圧力が作動チャンバの下流 側のガスの圧力を越えるという条件のもとで、ねじ圧縮機の作動チャンバ内の圧 縮ポケット内で用いることのできるガスの圧力によってスライド弁を制御するこ とを目的とする。 更に本発明の目的は、２つ若しくは複数の利用可能な供給源のうちより高い圧 力の供給源から供給されたガスを用いて、ねじ圧縮機のスライド弁の位置決めを 行うことである。 添付の図面を参照しながら行われる以下の発明を実施するための好適な実施例 から明らかとなるこれらの及びその他の本発明の目的は、その位置決めが気体の 媒体を用いて行われるスライド弁を備えたねじ圧縮機によって達成される。この 媒体は好ましくは圧縮機外で圧縮されたガスからなる流体であり、そして圧縮機 及びガスが用いられている装置若しくは圧縮機の作動チャンバ内の位置から供給 されている。この圧縮機のスライド弁は、ロッドによって、駆動シリンダ内に摺 動可能に配置されたピストンと接続されている。 ロードソレノイド弁及びアンロードソレノイド弁は、圧縮機が用いられている 装置にたいする要求に応じた速度で、圧縮機が圧縮された冷媒ガスを生み出すよ うにスライド弁を位置決めするべく気体の流体をシリンダへ供給しまたはシリン ダから排出するように動作し、かつ制御されている。ロードソレノイド弁は、１ つの共通の導管を通して２つの異なる冷媒ガス供給源と流体連結されている。ロ ードソレノイド弁を開くことにより、スライド弁駆動ピストンが配置されたシリ ンダ内にガスが導かれ、これによってスライド弁が圧縮機に更に負荷を加える方 向に移動する。 アンロードソレノイド弁を開くことによって、駆動シリンダがより低い圧力位 置へ移動し、これにより、スライド弁が、圧縮機への負荷を低減する向きへ移動 する。チェック弁が、（チェック弁の構造が）、１つ若しくはそれ以上のガスの 供給源とロードソレノイド弁との間に設けられており、ロードソレノイド弁に供 給されたガスが（スライド弁を駆動するために）、１つ若しくはそれ以上の供給 源の内最も高い圧力の供給 源から自動的に供給される。 本発明の第１の利点は、「ホットスタート」状態と呼ばれる条件のもとでスラ イド弁を位置決めできるということである。このホットスタート状態は、最初の 凝縮器の温度が比較的低く蒸発器の温度とほぼ等しいかそれ以下であり、かつ最 初の蒸発器の温度が凝縮器の温度に近いか若しくはそれ以上となる周囲の状態か ら、冷却装置の運転を開始しなければならない場合に生ずる。従来の装置では、 装置の油分離器からの流体圧式流体が圧縮機のスライド弁の位置決めを行うため に用いられており、このホットスタート状態によって、スライド弁を十分迅速に そのアンロード位置から移動させるための十分な力を有する油を分離器から放出 するための十分な値の圧力の形成が妨げられていた。その結果、冷却装置が、装 置内の温度条件に起因する不十分な圧力の油によって定常状態の動作に達する前 に繰り返し停止することがあった。 本発明の他の利点は、スライド弁の位置をより一貫性の高いかつ再現性の高い 方法によって制御し、従って様々な動作環境のもとで圧縮機の効率を高めること ができるという点である。その理由は、予め決められた時間の間にスライド弁駆 動シリンダに供給される冷媒ガスの量及び組成が、流体圧式流体が変化しかつ予 想できない量の気泡若しくは溶解した冷媒を動作中に含む流体圧式流体を用いた 場合に比べ、より定量化できかつ一定しているからである。 本発明はこの欠点を解消するために、冷媒ガスの形状の気体の流体を用いてお り、この冷媒ガスは、より高い圧力であり、圧縮機の運転開始時に直ぐに利用す ることができる２つ若しくはそれ以上の供給源のうちの１つから供給され、ねじ 圧縮機のスライド弁の位置決めを行う。ホットスタート状態のもとでは、圧縮機 の作動チャンバ内の圧縮ポケット内で形成された排出ポートに排出される直前の 圧力は、排出ポートの下流 側の圧力よりも高い。このため、圧縮機は、「過圧縮」状態となっており、この ような状態のもとでの冷媒ガスは圧縮ポケットが排出ポートに向けて開かれると 直ぐに減少するような圧力にまで高められている。 本発明では、そのような過圧縮が、ホットスタート状態のもとで、圧縮機に負 荷を与えるためにスライド弁を移動させるのに十分な圧力で流体を供給するとい う利点を有する。装置の運転状況が定常化され、また定常状態が達成されたとき 、圧縮機の排出ポートの下流側からのガスは、圧縮機内の過圧縮が終了するよう にスライド弁を駆動する機能を自動的に終了する。図面の簡単な説明 第１図は、本発明のねじ圧縮機のスライド弁位置決め制御構造の模式的な断面 図である。 第２図は、開ロードソレノイドと、圧縮機の作動チャンバからのスライド弁駆 動流体の供給を表す第１図の圧縮機のベアリングハウジング部分の拡大図である 。 第３図は、開ロードソレノイドと、圧縮機の排出通路からのスライド弁位置決 め駆動流体の供給を表す第１図の圧縮機のロータハウジング部分の拡大図である 。 第４図は、開アンロードソレノイドと、圧縮機内の比較的低い圧力の部分での スライド弁駆動流体の排出を表す第１図の圧縮機のロータハウジング部分の拡大 図である。 第５図は、第１図の線５−５に沿った断面図である。 第６図は、１つのチェック弁アセンブリの代わりに２個のチェック弁 を用いた第１図の実施例に対する変形実施例の装置の油分離器からの駆動流体の 供給を表す図である。発明を実施するための最良の形態 第１図に例示されているように、冷却装置１０は、圧縮機アセンブリ１２と、 油分離器１４と、凝縮器１６と、膨張装置１８と、蒸発器２０とを有し、これら 全ての構成要素は冷媒を流すために直列に接続されている。圧縮機アセンブリ１ ２は、ロータハウジング２２とベアリングハウジング２４とを含み、この２つの ハウジングをまとめて圧縮機ハウジングと呼ぶ。メールロータ２４とフィメール ロータ２８が圧縮機の作動チャンバ３０内に配置されており、この作動チャンバ ３０は、ロータハウジング２２とベアリング２４とスライド弁アセンブリ３４の 弁部分３２とによって画定されている。スライド弁アセンブリ３４は、好適な実 施例では容量制御用スライド弁アセンブリとも呼ばれ、接続ロッド３６と駆動ピ ストン３８とからなる。メールロータ２６とフィメールロータ２８のうちの１つ が、原動機４０などの原動力によって駆動されている。 吸い込み圧力の冷媒ガスが、蒸発器２０から供給されて、圧縮機１２の低圧の 吸い込み領域４２と４２Ａとに供給される。吸い込み圧力のガスは吸い込みポー ト４４へ流れ込み、この場合は、この吸い込みポート４４はロータの下の設けら れており、このガスはロータ２６及び２８と作動チャンバ３０の内側面との間に 画定された圧縮ポケットへ流入する。２つのロータの相異なる向きでの回転とか み合いとによって、圧縮ポケットはその寸法が縮小され、かつ周方向に変位され て圧縮機の高圧端部へ向かい、この圧縮機の高圧端部では、圧縮されたガスが、 排出ポート４６を通して排出通路４８へ向けて作動チャンバから流れ出る。 排出ポート４６と、一般的にはねじ圧縮機の排出ポートに関して、この排出ポ ート４６は２つの部分から構成されている。第１の部分は半径 方向部分４６Ａであり、スライド弁アセンブリの弁部分３２の排気端部に構成さ れており、第２の部分は軸方向部分４６Ｂであり、ベアリングハウジングの排出 面に構成されている。排出ポートのこれら２つの部分とスライド弁アセンブリの スライド部分との位置関係及び相互作用によって圧縮機の容量及び効率が制御さ れる。 排気ポート４６のこれらの２つの部分は、スライド弁アセンブリ３４が十分に アンロードして半径方向排気ポートがねじロータに重ならない位置に達するまで 、圧縮機の効率に影響を与える。この状態では、軸方向部分のみのスライドによ り圧縮機の容量が制御される。従って、圧縮機の運転開始時に、スライド弁アセ ンブリ３４が完全にアンロード位置にあるとき、排気ポート４６の軸方向部分が 排出ポートの唯一の有効に作用する部分となる。 油が含まれた排出ガスは、排出ポート及び排出通路から排出されて油分離器１ ４に達し、この油分離器１４では油が圧縮された冷媒ガスから分離されて油だめ ５０内に貯留される。油分離器１４のガス部分５２の排出圧力は、油だめ５０内 の油に作用してこれらの油を供給ライン５４、５６及び５８を通して圧縮機１２ 内の様々な部分に供給する。これに関して、油供給ライン５４は油を潤滑ベアリ ング６０へ供給し、供給ライン５６は油をロータハウジング内の射出通路６２へ 供給する。供給ライン５８は油を圧縮機の高圧端部のベアリング６４へ供給する 。 スライド弁駆動ピストン３８がベアリングハウジング２４内の駆動シリンダ６ ６内に設けられている。スライド弁駆動ピストンのシリンダ６６内での位置は、 スライド弁アセンブリの弁部分３２のロータハウジング２３２内での位置を定め ることが分かる。弁部分３２とピストン３８の向かい合う面が通路４８の排気圧 力にさらされ、圧縮機のスライド止め６８に当接する弁部分３２の端面が吸い込 み圧力にさらされ、シリン ダ６６に向かうピストン３８の面が排出圧力若しくはそれ以上の圧力で流体によ って選択的に操作されるので、開口部６９を通ってシリンダ６６へのガスが流れ 込むと、圧縮機に負荷を加えるように矢印７０の向きへスライド弁が動かされる 。 第１図では、スライド弁アセンブリ３４は、弁部分３２がスライド止め６８と 当接した完全なロード位置で描かれている。この位置では、作動チャンバ３０及 びメールねじロータ及びフィメールスクリューロータは、吸い込みポート４４を 介して圧縮機の吸い込み部分に露出されている。 スライド弁アセンブリ３４が、弁部分３２がスライド止め６８から離れるよう な位置に配置された時、作動チャンバ３０とメールロータ２６及びフィメールロ ータ２８が吸い込みポート４４を介して吸い込み部分４２に露出されるだけでな く、作動チャンバ３０とメールロータ２６及びフィメールロータ２８の上側部分 とが、ロータハウジング内の吸い込み圧力部分４２Ａにも露出される。メールロ ータ２６及びフィメールロータ２８の上側部分は、閉じた圧縮ポケットを画定し なくなり、若しくは圧縮工程に寄与しなくなり、従って圧縮機の容量が低減され る。 第２図及び第５図を参照すると、スライド弁駆動ピストン３８を制御するため の好適な実施例が、「過圧縮」状態に関連して説明され、この過圧縮状態では、 圧縮機の作動チャンバ内の閉じた圧縮ポケットの圧力が、排出通路４８の圧力よ りも高い状態にある。この状態は、冷却装置１０が運転されているかまたは圧縮 機若しくは冷却装置の運転開始時の周囲状態によって、圧縮機の排出ポートの下 流側の圧力がかなり低くなったときに生じる。 圧縮機が動作を停止した時に、スライド弁は、次の運転開始時に圧縮機のモー タに流れる電流が許容値内に留まるように、完全なアンロード 位置に配置されることに注目するべきである。第２図に例示された過圧縮状態の 時に、及び圧縮機１２が用いられている冷却装置に加えられる負荷が増加する場 合に、例えば運転開始時などに、コントローラ７２からピストンの負荷ソレノイ ド弁７４へ信号が送られて、この弁７４を開く。開位置では、冷媒ガスの形態の 流体圧式流体は、負荷ソレノイド弁を通過して流れ、駆動シリンダ６６内へ流れ 込み、スライド弁駆動ピストン３８に作用して、このピストンを矢印７０の向き に移動させる。 過圧縮状態でのガスの供給源は、圧縮機１２の作動チャンバ３８の閉じた圧縮 ポケットである。この作動チャンバは、ロータハウジング内のボア７８内に配置 されたシャトルチェック弁アセンブリ７６を通して負荷ソレノイド弁７４と流体 連結されるように配置されている。しかし、ボア７８もまた以下に説明されるよ うに通路８０を通して排気通路４８と流体連結するような位置に配置される。 ボア７８には、通路８２及び８４も流体連結されている。通路８４はボア７８ と負荷ソレノイド弁７４との間と流体連結している。通路８２は開口部３０Ａを 介して作動チャンバ３０内の閉じた圧縮ポケットとボア７８との間を流体連結し ている。開口部３８Ａは、圧縮ポケットの平均の圧力が最も高まって排出ポート に対して圧縮ポケットが開く直前に、閉じた圧縮ポケット内のガスと連通するよ うにメールロータ若しくはフィメールロータに設けられている。 シャトルチェック弁７６は市販されているタイプのものであり、かつばね８６ 及びナット８８を位置決めすることによりボア７８内の所定の位置に保持されて いる。ワッシャ９０及び９２は、各々、ばね８２及び弁７６を配置するための配 置面として働き、Ｏリング９４及び９６は弁アセンブリ７６とボア７８の内側面 との間に流体機密シールを提供する。弁アセンブリ７６自体は、ボール１００が 回転可能に配置された軸方向 に延在する通路９８を画定する。通路９８は、弁アセンブリ７６によって画定さ れた周縁部の溝９８Ｂと流体連結したポート９８Ａを介して通路８４と流体連結 している。 開口部３８Ａでの作動チャンバ３０のガスの圧力が、第２図に例示されている ように、排出通路４８の排出ポート４６の下流側のガスの圧力よりも高い時、圧 縮ポケットのより高い圧力が開口部３８Ａ及び通路８２を通してボア７８と流体 連結し、次に弁アセンブリ７６の通路９８へ達する。この圧力が、ボール１００ に働きかつ排気通路４８の圧力に反するように作用して、通路８０を通して流体 連結しようとして、図示されているようにバルブアセンブリ７６内のシートに向 けてボール１００を位置決めする。 ポート３８Ａは作動チャンバのメールロータ若しくはフィメールロータの何れ かに向けて開き、圧縮ポケットが排気ポートに向けて開く直前に、圧縮ポケット と流体連結するような位置に設けられていることに注意するべきである。更に、 ポート３８Ａは、ロータハウジング及び／またはスライド弁のスライド部分にド リル加工によって形成された半径方向の通路（図示されていない）を介して圧縮 ポケット内に半径方向に沿って開くものであってもよい。更に、通路８０は、排 気通路４８と流体連結するのではなく、ボア７８から直接油分離器１４に達する か、若しくは、圧縮機アセンブリの排気通路４８を油分離器に接続する導管に達 する場合でも同じ結果が得られる。 ボール１００が第２図に例示されているように弁アセンブリ７６内に配置され ている場合、通路８０は通路８４から遮断され、通路８４は作動チャンバ３０か らのガスの流れに向かって開かれる。このガスは負荷ソレノイド弁７４から駆動 シリンダ６６へ流れ込み、圧縮機に更に負荷を加えるように矢印７０の向きに駆 動ピストン３８及びスライド弁アセ ンブリを移動させる。 スライド弁アセンブリが、圧縮機１２に所望の負荷が加えられるような位置ま で矢印７０に沿って移動されたとき、コントローラ７２は負荷ソレノイド弁７４ を閉じ、これによりシリンダ６６が通路８４と流体圧式駆動流体の供給源とから 分離される。負荷ソレノイド弁７４を閉じることによってシリンダ６６内に確保 されたガスが、負荷ソレノイド弁７４が次に開かれるまで、若しくは負荷ソレノ イド弁１０２が以下に説明されるように開かれるまで、ピストン３８及びスライ ド弁アセンブリ３４の位置を保持する。 第３図には、圧縮機の定常状態の動作状況をより詳しく表す図が例示されてお り、排出通路４８から供給された流体圧式流体を用いて負荷を更に圧縮機１２に 加えるように駆動ピストン３８を矢印７０の向きに移動させる場合が説明されて いる。この状態は、排出ポート４６の下流側の動作圧力が、開口部３０Ａで通路 ３８と連通する作動チャンバ３８内の圧力よりも高くなるように、冷却装置１０ が動作している場合に生ずる。 この状態では、通路８０を通って排気通路４８からバルブアセンブリ弁アセン ブリ７６へ流体連結した比較的高い圧力が、通路８２内の比較的低い圧力に対抗 してボール１００に作用し、通路８２を通路８４から遮断する。従って、排出４ ８は通路８４と流体連結され、負荷ソレノイドが開いた時に、スライド弁駆動シ リンダ６６と流体連結し、スライド弁アセンブリ３４が駆動ピストン３８を圧縮 機に更に負荷を加えるように動作させる運動力が提供される。 バルブアセンブリ７６内のボール１００の位置と、圧縮機１２へ更に負荷を加 えるための流体圧式流体の供給源とは、ディスチャージ排気通路４８と作動チャ ンバ３０との何れがより高い圧力であるかによって予 測される。その供給源は、負荷ソレノイド点が開いた時に直ぐに利用できる、ス ライド弁を駆動させるための流体の供給源として、自動的に選択される。 第４図及び第５図には、圧縮機１２のアンロードが例示されている。圧縮機の 容量を減少するための状態では、コントローラ７２によってロードソレノイド弁 ７４は閉じられ、アンロードソレノイド弁１０２は開かれる。アンロードソレノ イド弁１０２を開いた位置に配置することによって、シリンダ６６が通路１０４ を通して、ベアリングキャビティ１０６などの圧縮機１２内の箇所と流体連結し 、この箇所は好ましくは吸い込み圧力若しくは吸い込み圧力に近い値の圧力であ る。 従って、アンロードソレノイド弁１０２を開くことで、シリンダ６６内が排気 され、かつシリンダ内に含まれた比較的高い圧力の流体を圧縮機アセンブリ内の 比較的低い圧力の部分に対して排気し、それによりスライド弁アセンブリ３４を 矢印１０８の向きへ移動させる。これに関して、スライド弁アセンブリの表面積 は、スライド弁アセンブリに作用するガスの圧力の全体の効果が、シリンダ６６ が排気された状態で、スライド弁アセンブリを矢印１０８の方向の向きに移動さ せるように、設定されている。アンロードソレノイド弁１０２を閉じることで、 スライド弁アセンブリ３４の矢印１０８の向きへの移動が停止され、スライド弁 の位置を保ち、圧縮機の負荷が、ロードソレノイド弁若しくはアンロードソレノ イド弁が次に開かれるまで、一定に保たれる。 ベアリングキャビティ１０６は、好ましくは、通路１１０及び開口部３０Ｂを 通して、吸い込み圧力若しくは吸い込み圧力に近い圧力の圧縮機の作動チャンバ 内の「アイドリング」ポケットと呼ばれる部分と流体連結される。このポケット は閉じたポケットであり、このポケットは吸い込み部分からは遮断されており圧 縮工程が行われていない部分である。 第６図には他の実施例が表されており、本発明の僅かに変形された実施例が例 示されている。第６図の実施例では、シャトルチェック弁アセンブリ７６が、２ つの別個のチェック弁１７６Ａ及び１７６Ｂに置き換えられており、各チェック 弁は導管８４を通して負荷ソレノイド弁７４と流体連結されている。導管８２は チェック弁１７６Ｂと接続されている。更に、ロータハウジング内の通路４８を 通してガスを流すスライド弁駆動流体の１つの供給源ではなく、チェック弁１７ ６Ａが、ライン１７８を通して油分離器１４の排気ガス部分５２と流体連結され ている。弁アセンブリ７６と同様に、２つのチェック弁１７６Ａと１７６Ｂはロ ータハウジング２２内に収容されるか、または図示されているように、圧縮機の 外部に配置されてパイプによって接続されてもよい。 第６図の実施例では、ベアリングキャビティ１０６を、第１図から第５図に関 して上述されたように、ベアリングハウジングの端面に設けられた開口部３０Ｂ を通して、作動チャンバ３０内のアイドルポケットに向けて軸方向に沿って排気 するのではなく、ロータハウジングの通路１８２と整合しかつ流体連結されたベ アリングハウジング内の通路１８０を通して排気している。通路１８２は、第１ 図から第５図の実施例の開口部３０Ｂと同様に、作動チャンバ３０内のアイドル ポケットに向かって開いている。第６図の実施例は、その他の点に関しては第１ 図の第５図の実施例と同様に動作する。 装置の運転開始されて装置がある時間に亘って運転を継続した後に、スライド 弁アセンブリを駆動するために用いられる流体は、装置が運転開始された時より も多くの油を含むことがあり、その理由は、装置の運転が開始されて油分離器内 で十分な圧力が形成された後のみに、ベアリングの潤滑及び油の射出の目的のた めに油が圧縮機に供給されるからである。しかし、油は装置の運転開始時に圧縮 機の作動チャンバ内に存在 せず、その理由は、油分離器内の油が拡散したり作動チャンバ内に達することの ないように、圧縮機の運転が停止されたときに作動チャンバが装置（図示されて いない）によって油分分離器から遮断されるからである。これに関して、次に圧 縮機の運転が開始された時に適切な量の油が直ちに潤滑のために用いられるよう に、油分離器の油だめ内に十分な量の油が確実に保持されていることが重要であ る。 本発明の圧縮機によって、ガスを用いた装置の運転開始時のスライド弁アセン ブリの動作がより迅速かつ信頼性の高いものとなり、流体圧を用いたスライド弁 の駆動装置で生ずるガスの発生及びガスの泡の消滅の悪影響を克服する。更に本 発明によって、圧縮機の安全な、信頼性の高い、かつ連続した動作のために、ス ライド弁の応答性が重要となる時に、冷媒ガスの過圧縮を有効に用いることがで きるようになった。 シリンダ６６の底部若しくは低い部分に開口部６９を設けることによって、ア ンロード命令のたびに油若しくは流体がシリンダ６６から洗い流されるので、シ リンダ６６に入る油若しくは流体の成長が防止される。従って、液体の影響を受 けずにピストン３８を純粋なガスによって駆動することができる。 流体圧式で圧縮機のスライド弁を駆動するのではなく、圧縮機が用いられてい る装置内からの冷媒ガスを用いてスライド弁を駆動することにより、及び特定の 動作状態で圧縮機内で生ずる過圧縮を用いることによって、ホットスタート状態 と呼ばれる状態のもとで、ねじ圧縮機の容量を制御するスライド弁を良好かつ迅 速に駆動することが、本発明の圧縮機によって達成される。ホットスタート状態 は、圧縮機への適切に加圧された油が供給されることを確実にするための油分離 器内の圧力が十分に形成されることが難しくなるように、圧縮機の運転開始時の 装置の凝縮器と装置の蒸発器との間の温度差がなった時に生ずる。これに関して 、 良好な「ホットスタート」は、圧力差安全制御機構が圧縮機を停止させる前に、 圧縮機へ十分な油を供給するために必要な予め決められた圧力差が、吸い込み圧 力と排気圧力との間で形成されている時に、達成されるものと考えられている。 本発明の圧縮機は、実験室の設定では、運転開始時の蒸発器の温度よりも３２ ℃（３２°Ｆ）だけ凝縮器の温度が低い「ホットスタート」を良好に達成した。 それに対して、従来の流体圧式で駆動されたスライド弁を駆動する方法は、良好 に運転を開始するために凝縮器の温度が蒸発器の温度よりも少なくとも１０℃（ １０°Ｆ）高いことを必要とし、即ち、良好なスタートとは、油分離器内の圧力 が、適切な方法で圧縮機への適切に加圧された油を供給することを確実とするよ うに、十分に迅速に形成されることを意味する。 本発明のガスによって駆動する構成の他の利点は、ベアリングハウジング内の みに形成されて圧縮機のロータハウジング内の通路と整合若しくは連通する必要 のない流れ通路を用いて実施できるということである。更に、本発明は容量制御 用のスライド弁以外のスライド弁及びねじ圧縮機の制御に用いることができると いうことである。即ち、本発明のスライド弁駆動用の構造は、容積比制御スライ ド弁の制御にも、圧縮機内の複数のスライド弁の制御にも用いることができる。 本発明では一貫性のある冷媒ガスを用いているので、流体を駆動するのに用い られた時、この用途に通常用いられている流体圧式の流体の捕獲されたガスの泡 及び／若しくは溶解した冷媒による非一貫性と比較して、より予測可能なかつ正 確な制御が行われる。本発明ではスライド弁アセンブリの位置を制御するために 一貫性の高い気体の媒体を用いているので、スライド弁の位置の制御がより正確 かつ再現性の高いものとなり、圧縮機の効率が向上される。 これまで本発明が好適な実施例と変形実施例について説明されてきたが、請求 の範囲に記載された本発明の技術的視点を逸脱することなく更に他の実施例が可 能なことは当業者には明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 アンダーセン、ギャリー・イー アメリカ合衆国ウィスコンシン州54601・ ラクロス・ロングビューコート 2734

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．吸い込みポート及び排出ポートを備えた冷却装置のねじ圧縮機であって、 前記ねじ圧縮機の前記吸い込みポート及び前記排出ポートと流体連結された作 動チャンバを画定するハウジングと、 前記作動チャンバ内に配置されメールロータと、 前記メールロータと噛み合うように前記作動チャンバ内に配置されたフィメー ルロータであって、前記メールロータと前記フィメールロータとの回転が、前記 作動チャンバ内のガス作動流体を吸い込み圧力から排出圧力へ圧縮するように動 作する、前記フィメールロータと、 駆動ピストンを備えたスライド弁と、 冷媒ガスを前記圧縮機の内の少なくとも１つの場所から前記駆動ピストンへ、 前記圧縮機に負荷を与えるような向きに前記スライド弁を移動させるために十分 な圧力で、選択的に流体連結させる第１の導管と、 前記駆動ピストンと流体連結された冷媒ガスを、前記スライド弁を前記コンプ レッサへの負荷を減少させる向きに移動させるように前記排出圧力よりも低い圧 力の前記圧縮機内の場所へ、選択的に排出する第２導管とを有することを特徴と するねじ圧縮機。 ２．前記スライド弁が、容量制御のスライド弁からなり、 前記第１の導管が、第１の冷媒ガスの供給源と第２の冷媒ガスの供給源の何れ かから前記冷媒ガスを導くことを特徴とする請求項１に記載のねじ圧縮機。 ３．前記第１の冷媒ガスの供給源と前記第２の冷媒ガスの供給源の少なくとも一 方の圧力が、前記圧縮機の運転中に前記排出圧力以上であり、 前記第１の導管が、前記第１の冷媒ガスの供給源と前記第２の冷媒ガスの供給 源のうちの圧力の高い供給源から前記冷媒ガスを導くことを特 徴とする請求項２に記載のねじ圧縮機。 ４．前記第１の冷媒ガスの供給源が、前記排出ポートの上流側にあり、前記第２ の冷媒ガスの供給源が、前記排出ポートの下流側にあることを特徴とする請求項 ３に記載のねじ圧縮機。 ５．前記第１の冷媒ガスの供給源と前記第２の冷媒ガスの供給源との圧力に応答 し、前記第１の導管を前記供給源のうちの圧力の高い供給源に対して開き、前記 第１の導管を前記供給源のうちの圧力の低い供給源に対して遮断する弁手段を更 に有することを特徴とする請求項４に記載のねじ圧縮機。 ６．前記弁手段が、前記圧力の低い方の前記供給源の圧力が前記圧力の高い方の 前記供給源の圧力を越えた状態に応答して、前記圧力の低い方の前記供給源に対 して前記第１の導管を開き、前記圧力の高い方の是下記供給源に対して前記第１ の導管を遮断するように自動的に動作することを特徴とする請求項５に記載のね じ圧縮機。 ７．前記弁手段が、前記第１の導管内に配置されかつ第１及び第２のソレノイド 弁を更に有する弁アセンブリを有し、 前記第１のソレノイド弁が、前記第１のソレノイド弁が開いたとき前記第１の 導管を前記冷媒ガスが流れるように、前記第１の導管内に配置されており、 前記第２のソレノイドが、前記ソレノイドが開いたときに前記第２の導管を前 記冷媒ガスが流れるように、前記第２の導管内に配置されていることを特徴とす る請求項６に記載のねじ圧縮機。 ８．前記第１の冷媒ガスの供給源が、前記メールロータと前記フィメールロータ とによって前記作動チャンバ内に画定された閉じた圧縮ポケットからなることを 特徴とする請求項４に記載のねじ圧縮機。 ９．前記駆動ピストンに流体連結された冷媒ガスが排出される前記位置 が、その内部に含まれる冷媒ガスの圧縮がまだ開始されていない前記作動チャン バ内に画定された閉じた圧縮ポケットであることを特徴とする請求項８に記載の ねじ圧縮機。 １０．前記弁手段が、前記第１の導管内に配置されかつ第１のソレノイドと第２ のソレノイド弁とを更に有する弁アセンブリを有し、 前記第１のソレノイド弁が、前記第１のソレノイド弁が開いたときに前記第１ の導管を冷媒ガスが流れるように、前記第１の導管内に配置されており、 前記第２のソレノイド弁が、前記ソレノイド弁が開いたときに前記第２の導管 を冷媒ガスが流れるように、前記第２の導管内に配置されていることを特徴とす る請求項９に記載のねじ圧縮機。 １１．前記第１の導管と前記第２の導管が、前記ハウジング内に画定された通路 からなることを特徴とする請求項１０に記載のねじ圧縮機。 １２．前記ハウジングが、ロータハウジングとベアリングハウジングとを有し、 前記第１の導管と前記第２の導管が、前記ベアリングハウジング内に画定され た通路からなることを特徴とする請求項１１に記載のねじ圧縮機。 １３．冷却装置であって、油分離器と、凝縮器と、計量弁と、蒸発機と、ねじ圧 縮機とを有し、 前記ねじ圧縮機が、動作中に、吸い込みポートと排出ポートとに流体連結した 作動チャンバ内のガス作動流体を吸い込み圧力から排出圧力へ圧縮し、 前記ねじ圧縮機が、 前記排出ポートの下流側であって、前記油分離器の地点若しくは前記油分離器 よりも上流の前記作動流体の圧力以上の圧力を有する前記冷却 装置内の位置から供給された気体の作動流体によって駆動されるスライド弁を有 していることを特徴とする冷却装置。 １４．前記気体の作動流体が、前記冷却装置内の少なくとも２つの地点のうちの 圧力の高い地点から選択的に供給されることを特徴とする請求項１３に記載の冷 却装置。 １５．前記２つの地点の両方が前記圧縮機内にあることを特徴とする請求項１４ に記載の冷却装置。 １６．前記２つの地点のうちの一方が、前記作動チャンバであり、前記２つの地 点の他方が、前記油分離器であることを特徴とする請求項１４に記載の冷却装置 。 １７．前記冷却装置内の少なくとも２つの地点と前記スライド弁とを選択的に流 体連結する第１の導管と、 前記スライド弁と、前記排出圧力未満の圧力を有する前記気体の作動流体が存 在する前記圧縮機の前記作動チャンバ内の位置とを選択的に流体連結する第２の 導管とを更に有することを特徴とする請求項１４に記載の冷却装置。 １８．前記少なくとも２つの位置のうちの前記気体の作動流体を選択的に供給す る地点が、前記排出ポートに上流にあり、 前記少なくとも２つの位置のうちの前記気体の作動流体を選択的に供給する前 記第２の位置が、前記排出ポートの下流側にあることを特徴とする請求項１７に 記載の冷却装置。 １９．前記気体の作動流体の供給源である前記第１の位置と前記第２の位置の各 々の圧力に自動的に応答して、前記第１の導管手段を前記第１の位置と前記第２ の位置のうちの圧力の高い位置へ向けて開き、前記第１の導管手段を前記第１の 位置と前記第２の位置のうちのもう一方から遮断するための弁手段を更に有する ことを特徴とする請求項１８に記載 の冷却装置。 ２０．前記弁手段が、前記第１の導管内に配置されると共に第１のソレノイド弁 とを有する弁アセンブリを有し、 前記第２のソレノイド弁が、前記第１のソレノイドが開いたときに前記第１の 導管を通して前記気体の作動流体が流れるように、前記第１の導管内に配置され ており、 前記第２のソレノイド弁が、前記ソレノイド弁が開いたときに前記第２の導管 内を通して前記気体の作動流体が排出されるように、前記第２の導管内に配置さ れていることを特徴とする請求項１９に記載の圧縮機。 ２１．吸い込みポート及び排出ポートを備えた作動チャンバ内の気体の作動媒体 を吸い込み圧力から排出圧力へ圧縮する冷却装置のねじ圧縮機内のスライド弁の 位置制御方法であって、 吸い込み圧力の前記気体の作動流体を前記圧縮機に供給する過程と、 前記圧縮機の前記作動チャンバ内の前記気体の作動流体を圧縮する過程と、 前記圧縮機の前記作動チャンバから前記排出ポートを通して前記ガス作動流体 を排出する過程と、 前記圧縮機の前記作動チャンバから前記ガス作動流体が排出された直後に前記 作動流体の前記圧力以上の圧力を有する前記圧縮機内の位置から供給された前記 ガス作動流体を用いて、前記圧縮機に負荷を加えるように、前記スライド弁の位 置を制御する過程とを有することを特徴とするスライド弁の位置制御方法。 ２２．前記排出ポートの下流側に位置する地点と、前記排出ポートの上流側であ ってかつ前記作動チャンバ内に位置する地点の２つの地点のうちの一方から供給 されたガス作動流体を用いて、前記圧縮機に負荷を加えるように、前記スライド 弁の前記位置を制御する選択過程を更に有す ることを特徴とする請求項２１に記載の方法。 ２３．前記選択過程が、 前記冷却装置の外部からの信号若しくは制御なしに、前記２つの地点のうちの 圧力の高い地点から前記気体の作動流体を供給するように選択する過程を有する ことを特徴とする請求項２２に記載の方法。 ２４．前記２つの地点のうちの前記圧力の高い地点から前記気体の作動流体を供 給するように選択する前記過程が、 前記排出ポートの下流側にあってかつ前記圧縮機の外部にある地点から前記ガ ス作動流体を供給するように選択する過程を有することを特徴とする請求項２３ に記載の方法。 ２５．前記圧縮機の負荷を低減させるために、前記排出圧力よりも低い圧力を有 する前記作動チャンバ内の閉じた圧縮ポケットへ、前記圧縮機に負荷を加えるた めに用いられた前記ガス作動流体を排出する過程をに有することを特徴とする請 求項２３に記載の方法。