JPH1182314A - 容積型往復動圧縮機の容量調節装置 - Google Patents

容積型往復動圧縮機の容量調節装置

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Publication number
JPH1182314A
JPH1182314A JP9251332A JP25133297A JPH1182314A JP H1182314 A JPH1182314 A JP H1182314A JP 9251332 A JP9251332 A JP 9251332A JP 25133297 A JP25133297 A JP 25133297A JP H1182314 A JPH1182314 A JP H1182314A
Authority
JP
Japan
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pressure
chamber
piston body
piston
reciprocating compressor
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Pending
Application number
JP9251332A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichiro Kakiuchi
順一郎 垣内
Nariyoshi Kinomoto
成義 木野本
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Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クリアランスポケット内のピストンを移動さ
せる作動装置の構造が複雑かつ大形になるため、トラブ
ルの原因になる傾向にあり、長期間の連続運転には適し
ない。 【解決手段】 クリアランスポケット3と、第2シリン
ダ体60に第2ピストン体7を摺動自在に嵌合させてバ
ランス室61が区画され、連通路62によつて圧力室2
aとバランス室61とが連通されると共に、第2ピスト
ン体7が第1連結棒5によつて第1ピストン体4に連結
されて、バランス室61に、圧力室2a内のガス圧力が
調節室31と対向させて導かれるバランス装置6と、第
1ピストン体4を所定位置に移動させて調節室31の容
積を増減変化させる作動装置8とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容積型往復動圧縮
機の容量調節装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来の容積型往復動圧縮機
の容量調節装置として、シリンダ内の圧力室の容積を増
減変化させるためのクリアランスポケットを備えるもの
が知られている。このクリアランスポケットは、一般
に、往復動圧縮機のシリンダ内の隙間容積を大きくして
往復動圧縮機の処理容量を小さくさせる容量調節手段で
あり、従来、この種のクリアランスポケットの無段階容
量調節の方法としては、ハンドルなどを手動で回転させ
てクリアランスポケット内のピストンを移動させること
で、圧力室の隙間容積を変化させ、或いはモータ、ギヤ
等を使用し、モータの回転運動を直線運動に変換させる
ことで、クリアランスポケット内のピストンを移動さ
せ、圧力室の隙間容積を変化させている。
【0003】しかしながら、このような従来の容積型往
復動圧縮機の容量調節装置にあつては、次の技術的課題
を有している。すなわち、クリアランスポケット内のピ
ストンを手動で移動させるものにあつては、圧力室に作
用する圧力に抗してクリアランスポケット内のピストン
を移動させるため、容積型往復動圧縮機の作動中の容量
調節装置の操作に大きな力を要すると共に操作が煩雑で
ある。一方、モータを使用するものにあつては、往復動
圧縮機の容量調節を自動かつ無段階で行なうことが可能
であるが、容積型往復動圧縮機の作動中の容量調節装置
の操作に大きな力を要するため、容量調節装置自体の構
造が複雑かつ大形化し、トラブルの原因になる傾向にあ
り、往復動圧縮機の長期間の連続運転には適しない。し
かして、本発明は、操作力が小さくて済み、構造的に簡
素でトラブルなく長期間の連続運転が可能な容積型往復
動圧縮機の容量調節装置の提供を目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は次の通りである。請求項1の発明の構成は、圧縮用シ
リンダ10に摺動自在に嵌合させたピストン2の往復移
動により、圧縮用シリンダ10内の圧力室2aから吹き
出す圧縮ガスの吹き出し容量を増減調節する容積型往復
動圧縮機の容量調節装置であつて、第1シリンダ体30
に第1ピストン体4を摺動自在に嵌合させて調節室31
が区画されると共に、調節室31が流路17によつて該
圧力室2aに連通されるクリアランスポケット3と、第
2シリンダ体60に第2ピストン体7を摺動自在に嵌合
させてバランス室61が区画され、連通路62によつて
該圧力室2aと該バランス室61とが連通されると共
に、第2ピストン体7が第1連結棒5によつて第1ピス
トン体4に連結されて、該バランス室61に、該圧力室
2a内のガス圧力が該調節室31と対向させて導かれる
バランス装置6と、第1ピストン体4を所定位置に移動
させて調節室31の容積を増減変化させる作動装置8と
を有することを特徴とする容積型往復動圧縮機の容量調
節装置である。請求項2は、作動装置8が、第3シリン
ダ体80と、第3シリンダ体80に摺動自在に嵌合させ
た第3ピストン体9と、第1ピストン体4を作動させる
ように第3ピストン体9に連結される第2連結棒82
と、第3シリンダ体80内に第3ピストン体9によつて
区画される作動室81に、設定圧を調節可能な圧力調節
弁11aを介して接続させた圧力ガス源11bと、作動
室81が縮小する方向に第3ピストン体9を弾性的に付
勢する弾性体83とを有し、圧力調節弁11aの設定圧
を調節して第1ピストン体4を所定位置に移動させて調
節室31の容積を増減変化させることを特徴とする請求
項1の容積型往復動圧縮機の容量調節装置である。請求
項3は、圧力室2aから吹き出す圧縮ガスの圧力を検出
して、圧力調節弁11aの設定圧を制御する圧力調節計
19が設けられ、圧力調節弁11aの設定圧を、圧力調
節計19による操作出力信号によつて制御することによ
り、圧力室2aから吹き出す圧縮ガスの圧力を所定に維
持することを特徴とする請求項1又は2の容積型往復動
圧縮機の容量調節装置である。請求項4は、調節室31
内の圧力の脈動による第1ピストン体4の微動を抑制さ
せるための脈動緩衝装置18が設けられ、該脈動緩衝装
置18が、第4シリンダ体40と、第4シリンダ体40
に摺動自在に嵌合され、第1ピストン体4に連結される
第4ピストン体41とを有し、第4ピストン体41の両
側に区画される流動体室42a,42bを連通させる流
動体通路41aが形成され、両流動体室42a,42b
に、流動体通路41aを流れる際に流動抵抗を生ずる流
動体が充填されていることを特徴とする請求項1,2又
は3の容積型往復動圧縮機の容量調節装置である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の第1実施の形態について
図1を参照して説明する。図1中において符号1は容積
型往復動圧縮機の圧縮用シリンダ装置本体を示し、圧縮
用シリンダ装置本体1の内部は、圧縮用シリンダ10に
よつて流入口10a及び流出口10bに区画されてい
る。流入口10aには、流入用配管13aが接続され、
流出口10bには、流出用配管13bが接続されてい
る。この圧縮用シリンダ10には、ピストン2が摺動自
在に嵌合され、圧縮用シリンダ10内であつてピストン
2の両側に第1,第2圧力室2a,2bが区画されてい
る。
【0006】圧縮用シリンダ10には、第1,第2圧力
室2a,2bにそれぞれ対応させて、第1吸入弁12a
及び第2吸入弁12b並びに第1吐出弁14a及び第2
吐出弁14bが配置されている。第1吸入弁12a及び
第2吸入弁12bは、流入口10aから第1,第2圧力
室2a,2bに向かうガス流をそれぞれ許容する逆止弁
によつて構成され、第1吐出弁14a及び第2吐出弁1
4bは、第1,第2圧力室2a,2bから流出口10b
に向かうガス流をそれぞれ許容する逆止弁によつて構成
されている。ピストン2のピストン棒2cには、ピスト
ン2に往復運動を与える駆動装置16が接続されてい
る。駆動装置16は、モータ、フライホイール、クラン
ク機構等によつて構成される。
【0007】圧縮用シリンダ10には、第1圧力室2a
の隙間容積を変えるためのクリアランスポケット3が付
属される。クリアランスポケット3は、圧縮用シリンダ
10の外部に配置した第1シリンダ体30と、第1シリ
ンダ体30に摺動自在に嵌合させた第1ピストン体4と
を有し、流路17によつて第1圧力室2aに連通される
調節室31を区画している。30aは空気抜き孔であ
る。
【0008】クリアランスポケット3には、バランス装
置6が付属される。バランス装置6は、第2シリンダ体
60と、第2シリンダ体60に摺動自在に嵌合させた第
2ピストン体7とを有し、バランス室61を区画してい
る。そして、第2ピストン体7とクリアランスポケット
3の第1ピストン体4とが、第1連結棒5によつて連結
されると共に、第1圧力室2aとバランス室61との間
が、連通路62によつて連通されている。調節室31及
びバランス室61は、第1連結棒5の両端側に対向させ
て形成され、調節室31及びバランス室61の容積の和
が所定に維持される関係になつている。
【0009】しかして、往復動圧縮機の第1圧力室2a
の圧縮行程において、クリアランスポケット3内の第1
ピストン体4に直接作用する圧縮ガスの圧力を相殺する
ように、連通路62によつて第1圧力室2aに連通され
るバランス室61に同圧のガスが取り込まれる。かくし
て、クリアランスポケット3内の第1ピストン体4に流
路17を通じて作用する荷重とほぼ同じ大きさで逆向き
の荷重を第2ピストン体7に作用させて、荷重のバラン
スを取ることが可能になり、クリアランスポケット3を
作動させるのに必要な力が最小となる。但し、流路17
及び連通路62の長さ及び断面積は可及的に合致させ
て、タイムラグを無くすことが望まれる。また、第2ピ
ストン体7の受圧面積は、第1ピストン体4の受圧面積
よりも大きく設定させ、第2ピストン体7による支持力
を増大させる方が好ましい。60aは空気抜き孔であ
る。
【0010】バランス装置6には、第1ピストン体4及
び第2ピストン体7を所定位置に移動させて調節室31
の容積を増減変化させる作動装置8が付属される。作動
装置8は、第3シリンダ体80と、第3シリンダ体80
に摺動自在に嵌合させた第3ピストン体9とを有し、作
動室81を区画している。そして、第3ピストン体9と
第2ピストン体7とが、第2連結棒82によつて連結さ
れると共に、第3ピストン体9が、ばねからなる弾性体
83によつて弾性的に支持されている。弾性体83は、
作動室81及び調節室31の容積が縮小する方向に第3
ピストン体9を弾性的に付勢している。しかして、第3
ピストン体9、第2ピストン体7及び第1ピストン体4
は、第2連結棒82及び第1連結棒5によつて連結され
て、一体移動するようになつている。80aは空気抜き
孔である。
【0011】作動室81には、第3ピストン体9及び第
2連結棒82ひいてはクリアランスポケット3を作動さ
せるための動力装置11が付属される。動力装置11
は、設定圧を調節可能な圧力調節弁11aを介在する連
通路22によつて作動室81に接続させた圧力ガス源1
1bと、両圧力室2a,2bから流出口10b及び流出
用配管13bに向けて吹き出す圧縮ガスの圧力をフィー
ドバックして制御するための圧力調節計19とを有す
る。圧力調節計19は、連通路15によつて流出用配管
13b内と接続され、連通路15によつて導かれる流出
用配管13b内の圧力を検出して、圧力調節弁11aの
設定圧を制御する操作信号を出力する。
【0012】しかして、作動装置8は、圧力調節弁11
aの設定圧を初期設定した状態で、圧力ガス源11bか
らの所定の圧力空気、窒素ガス等を作動室81に導入す
ることにより、第3ピストン体9、第2連結棒82及び
第1連結棒5を介してクリアランスポケット3内の第1
ピストン体4を任意の位置に移動させる。また、作動装
置8は、往復動圧縮機の圧力室2a,2bから吹き出す
圧縮ガスの圧力を圧力調節計19によつて検出して、そ
の操作出力信号によつて圧力調節弁11aの設定圧を制
御し、圧力ガス源11bからの所定の圧力ガスを作動室
81に導入することにより、第3ピストン体9、第2連
結棒82及び第1連結棒5を介してクリアランスポケッ
ト3内の第1ピストン体4を所定位置に移動させる。こ
れにより、調節室31の容積が増減変化する。
【0013】次に、作用について説明する。当初、動力
装置11の機能により、調節室31の容積が所定の大き
さに初期設定されている。この状態から駆動装置16に
よつてピストン2を往復駆動させれば、圧縮用シリンダ
10内のピストン2の両側に区画される圧力室2a,2
bから圧縮ガスが吹き出す。すなわち、ピストン棒2c
及びピストン2が図上にて下降移動すれば、第1吐出弁
14aが遮断された状態で第1吸入弁12aが開放され
るので、流入用配管13a及び流入口10a内のガスが
第1圧力室2aに流入すると共に、第2吸入弁12bが
遮断された状態で第2吐出弁14bが開放されるので、
第2圧力室2b内のガスが流出口10b及び流出用配管
13bに向けて吹き出される。逆に、ピストン棒2c及
びピストン2が図上にて上昇移動すれば、第1圧力室2
a内のガスが流出口10b及び流出用配管13bに向け
て吹き出されると共に、流入用配管13a及び流入口1
0a内のガスが第2圧力室2bに流入する。かくして、
流出用配管13bに接続させた図外のレシーバータンク
等の容器に向けて、設定圧のガスを連続的に供給するこ
とができる。
【0014】このような容積型往復動圧縮機の運転中に
おいて、流出用配管13bを流れるガス圧に増減変化を
生じた場合には、その変化が連通路15を介して圧力調
節計19に伝えられ、変化量に応じた操作信号を出力す
るので、その操作出力信号によつて圧力調節弁11aの
設定圧が制御される。これにより、弾性体83にて付勢
される第3ピストン体9によつて区画される作動室81
内の圧力が調節され、作動室81及び調節室31の容積
が増減調節され、容積型往復動圧縮機の容量が調節され
ることになるので、流出用配管13bに接続された図外
の圧縮ガス消費設備の圧縮ガス需要流量の如何によら
ず、或いは、流入用配管13aを流れるガスの圧力の如
何によらず、流出用配管13bに向けて吹き出されるガ
ス圧力を所定値に維持することができる。
【0015】流出用配管13bを流れるガス圧が上昇し
た場合には、圧力ガス源11bからの圧力ガスが連通路
22及び圧力調節弁11aを通つて作動室81に供給さ
れ、弾性体83を圧縮させながら第3ピストン体9が移
動するので、第2連結棒82、第2ピストン体7、第1
連結棒5及び第1ピストン体4が同方向に移動し、調節
室31の容積が拡大する。これにより、第1圧力室2a
の隙間容積を大きくして往復動圧縮機の処理容量が小さ
くなるので、流出用配管13bを流れるガス圧を低下さ
せることができる。
【0016】一方、流出用配管13bを流れるガス圧が
低下した場合には、作動室81内の圧力ガスが圧力調節
弁11aから適宜に排出され、弾性体83が伸長しなが
ら第3ピストン体9が移動するので、第2連結棒82、
第2ピストン体7、第1連結棒5及び第1ピストン体4
が同方向に移動し、調節室31の容積が縮小する。これ
により、第1圧力室2aの隙間容積を小さくして往復動
圧縮機の処理容量が大きくなるので、流出用配管13b
を流れるガス圧を上昇させることができる。
【0017】このような容積型往復動圧縮機の運転中に
おいて、調節室31内の圧力は、第1ピストン体4、第
1連結棒5及び第2ピストン体7を通じて、バランス室
61内の圧力によつてバランスされている。かくして、
容積型往復動圧縮機の容量調節に際し、クリアランスポ
ケット3の第1ピストン体4を作動させるのに必要な力
は、第1圧力室2a内で圧縮されるガスの圧力に関係な
く、第1ピストン体4を単に動作させる力だけでよいこ
とになる。このように、クリアランスポケット3を作動
させる作動装置8に調節室31内の圧力が作用すること
が防止されるので、作動装置8を簡素な構造とすること
が可能となり、作動装置8の駆動源としてモータ以外の
各種のものを使用することが可能となる。更に、作動装
置8に複雑な動力伝達機構が不要となり、トラブルを生
ずることなく長期間の運転が可能となる。
【0018】図2には、本発明の第2実施の形態を示
し、第1実施の形態と実質的に同一機能部分には同一符
号を付してそれらの説明は省略する。第2実施の形態に
あつては、クリアランスポケット3とバランス装置6と
の間に脈動緩衝装置18を介装させてある。脈動緩衝装
置18は、第1連結棒5の中間部に設けてある。すなわ
ち、脈動緩衝装置18は、第4シリンダ体40と、第4
シリンダ体40に摺動自在に嵌合され、両側に第1連結
棒5が連結される第4ピストン体41とを有し、第4シ
リンダ体40内であつて第4ピストン体41の両側に流
動体室42a,42bが区画されている。第4ピストン
体41には、両流動体室42a,42bを連通させる細
い流動体通路41aが形成され、両流動体室42a,4
2bに流動体(粘性を有するシリコン、粘度の大きな油
等)を充填してある。
【0019】しかして、容積型往復動圧縮機の作動によ
る第1圧力室2a内の圧力変動に伴つて、ガスに脈動が
生じ、クリアランスポケット3の第1ピストン体4に図
上にて上下の微動を生ずる。その際、第1ピストン体4
の微動が脈動緩衝装置18によつて緩衝される。すなわ
ち、第1ピストン体4に生じる微動によつて第4ピスト
ン体41が一体移動するので、両流動体室42a,42
bに容積変動を生ずる傾向になり、流動体通路41aを
流動体が流れる。この流動体が流動体通路41aを流れ
る際の流動抵抗により、第1ピストン体4の微動が抑制
される。これにより、クリアランスポケット3による容
量調節の信頼性、ひいては流出用配管13bから吹き出
されるガス圧力の精度が向上する。
【0020】容積型往復動圧縮機の容量調節に伴つて作
動室81及び調節室31の容積が増減調節される際に
は、第4ピストン体41が一体移動し、一対の流動体室
42a,42bに容積変動を生ずる。勿論、バランス室
61にも容積変動を生ずる。その際の比較的緩徐な第4
ピストン体41の移動に対しては、大きな流動抵抗を生
ずることなく流動体通路41aを流動体が流れる。
【0021】ところで、上記の実施の形態にあつては、
第1シリンダ体30と第2シリンダ体60とを別体とし
て単動式のシリンダ装置の組合せとしたが、両者30,
60を一体化させて複動式のシリンダ装置として構成す
ることも可能である。これによつても、調節室31とバ
ランス室61とに圧力室2a内のガス圧力を対向させて
導くことができる。請求項に記載した発明は、第1ピス
トン体4と第2ピストン体7とが一体化され、第1連結
棒5の長さが零になつているものも含むものである。
【0022】
【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明に係る容積型往復動圧縮機の容量調節装置によれ
ば、次の効果が得られる。請求項1によれば、バランス
装置のバランス室に圧力室内のガス圧力が導かれ、調節
室に導かれる圧力室内のガス圧力と対向するので、第1
ピストン体を所定位置に移動させて調節室の容積を増減
変化させる作動装置に無理な力が作用することが抑制さ
れる。その結果、容積型往復動圧縮機の容量調節を無段
階に行なうことが簡素な構造で可能になると共に、その
耐久性が向上し、長期間の運転が安定的に確保される。
【0023】請求項2によれば、圧力調節弁の設定圧を
調節して第1ピストン体を所定位置に移動させて調節室
の容積を増減変化させることができる。その結果、容積
型往復動圧縮機の容量調節を自動的に行なうことが可能
になる。
【0024】請求項3によれば、圧力調節弁の設定圧
を、圧力調節計による操作出力信号によつて制御するこ
とにより、圧力室から吹き出す圧縮ガスの圧力を所定に
維持することができる。その結果、容積型往復動圧縮機
の容量調節の精度が向上する。
【0025】請求項4によれば、調節室内のガスの脈動
による第1ピストン体の微動を抑制させるための脈動緩
衝装置が設けられ、第1ピストン体に連結される第4ピ
ストン体に微動を生ずることにより、両流動体室に容積
変動を生じ、第4ピストン体に形成された流動体通路を
流動体が流れる際に流動抵抗を生ずる。その結果、第1
ピストン体の脈動が抑制され、調節室の容積変動が抑制
されるので、容積型往復動圧縮機から吹き出されるガス
圧力の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施の形態に係る容積型往復動
圧縮機の容量調節装置を示す断面図。
【図2】 本発明の第2実施の形態に係る容積型往復動
圧縮機の容量調節装置を示す断面図。
【符号の説明】
1:圧縮用シリンダ装置本体、2:ピストン、2a:第
1圧力室(圧力室)、2b:第2圧力室、3:クリアラ
ンスポケット、4:第1ピストン体、5:第1連結棒、
6:バランス装置、7:第2ピストン体、8:作動装
置、9:第3ピストン体、10:圧縮用シリンダ、11
a:圧力調節弁、11b:圧力ガス源、17:流路、1
8:脈動緩衝装置、19:圧力調節計、30:第1シリ
ンダ体、31:調節室、40:第4シリンダ体、41:
第4ピストン体、41a:流動体通路、42a,42
b:流動体室、60:第2シリンダ体、61:バランス
室、62:連通路、80:第3シリンダ体、81:作動
室、82:第2連結棒、83:弾性体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮用シリンダ(10)に摺動自在に嵌
    合させたピストン(2)の往復移動により、圧縮用シリ
    ンダ(10)内の圧力室(2a)から吹き出す圧縮ガス
    の吹き出し容量を増減調節する容積型往復動圧縮機の容
    量調節装置であつて、第1シリンダ体(30)に第1ピ
    ストン体(4)を摺動自在に嵌合させて調節室(31)
    が区画されると共に、調節室(31)が流路(17)に
    よつて該圧力室(2a)に連通されるクリアランスポケ
    ット(3)と、第2シリンダ体(60)に第2ピストン
    体(7)を摺動自在に嵌合させてバランス室(61)が
    区画され、連通路(62)によつて該圧力室(2a)と
    該バランス室(61)とが連通されると共に、第2ピス
    トン体(7)が第1連結棒(5)によつて第1ピストン
    体(4)に連結されて、該バランス室(61)に、該圧
    力室(2a)内のガス圧力が該調節室(31)と対向さ
    せて導かれるバランス装置(6)と、第1ピストン体
    (4)を所定位置に移動させて調節室(31)の容積を
    増減変化させる作動装置(8)とを有することを特徴と
    する容積型往復動圧縮機の容量調節装置。
  2. 【請求項2】 作動装置(8)が、第3シリンダ体(8
    0)と、第3シリンダ体(80)に摺動自在に嵌合させ
    た第3ピストン体(9)と、第1ピストン体(4)を作
    動させるように第3ピストン体(9)に連結される第2
    連結棒(82)と、第3シリンダ体(80)内に第3ピ
    ストン体(9)によつて区画される作動室(81)に、
    設定圧を調節可能な圧力調節弁(11a)を介して接続
    させた圧力ガス源(11b)と、作動室(81)が縮小
    する方向に第3ピストン体(9)を弾性的に付勢する弾
    性体(83)とを有し、圧力調節弁(11a)の設定圧
    を調節して第1ピストン体(4)を所定位置に移動させ
    て調節室(31)の容積を増減変化させることを特徴と
    する請求項1の容積型往復動圧縮機の容量調節装置。
  3. 【請求項3】 圧力室(2a)から吹き出す圧縮ガスの
    圧力を検出して、圧力調節弁(11a)の設定圧を制御
    する圧力調節計(19)が設けられ、圧力調節弁(11
    a)の設定圧を、圧力調節計(19)による操作出力信
    号によつて制御することにより、圧力室(2a)から吹
    き出す圧縮ガスの圧力を所定に維持することを特徴とす
    る請求項1又は2の容積型往復動圧縮機の容量調節装
    置。
  4. 【請求項4】 調節室(31)内の圧力の脈動による第
    1ピストン体(4)の微動を抑制させるための脈動緩衝
    装置(18)が設けられ、該脈動緩衝装置(18)が、
    第4シリンダ体(40)と、第4シリンダ体(40)に
    摺動自在に嵌合され、第1ピストン体(4)に連結され
    る第4ピストン体(41)とを有し、第4ピストン体
    (41)の両側に区画される流動体室(42a,42
    b)を連通させる流動体通路(41a)が形成され、両
    流動体室(42a,42b)に、流動体通路(41a)
    を流れる際に流動抵抗を生ずる流動体が充填されている
    ことを特徴とする請求項1,2又は3の容積型往復動圧
    縮機の容量調節装置。
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