JPS6258078A - スクリユ−圧縮機の容量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスクリュー圧縮機の容量制御装置、詳しくは、
スクリュー圧縮機における高圧側を低圧側に連通して容
量制御する容量制御通路と、この通路の開度を調節する
スライド弁とを備え、このスライド弁を油圧を用いて駆
動するようにした容量制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、スライド弁を油圧により駆動するようにした容量
制御装置は、特公昭５２−２１２４号公報に示されてい
るようにすでに知られている。

この容量制御装置は、第４図に示した如く、スライド弁
（Ｖ）を駆動させる油圧シリンダ（Ｃ）の壁面に複数の
バランス孔（Ａ、）〜（Ａ４）を並設して、これらバラ
ンス孔（Ａ、）〜（Ａ４）に、一端を低圧側に接続し、
途中に電磁弁（ＳＶ、）〜（ＳＶ４）を介装した低圧側
通路（Ｂ１）〜（Ｂ４）を接続させると共に、スライド
弁（Ｖ）の受圧面（Ｓｌ）に対向するピストン受圧面（
Ｓ、）とシリンダ壁面との間に形成する油圧シリンダ室
（Ｃ１）を高圧側通路（Ｄ）に連通させ、ピストン（Ｐ
）を中心に前記シリンダ室（Ｃ１）の反対側シリンダ室
（Ｃ１）に、低圧側に連通ずるバランス通路（Ｅ）を設
けたものである。

第４図に示したスライド弁（Ｖ）はスクリュー圧縮機（
ＣＯＭ）の容量制御通路（Ｆ）を全閉しており、１００
％負荷運転を行なっているもので、この場合、前記電磁
弁（ＳＶ、）〜（ＳＶ４）はすべて開動作しており、前
記油圧シリンダ室（Ｃ１）は低圧側通路（Ｂ１）を介し
て低圧側に連通している。

この状態から、前記通路（Ｂ１）に介装する電磁弁（Ｓ
Ｖ、）を閉じると、前記シリンダ室（Ｃ１）の圧力が高
くなって、ピストン（Ｐ）は次のバランス孔（Ａりが開
くまで移動し、圧縮機（ＣＯＭ）は例えば６０％にロー
ドダウンされるのであり、閉鎖する電磁弁の数を順次増
やすことにより、順次ロードダウン方向に容量制御され
るのである。

また、ロードダウンされた状態からロードアップさせる
には、閉鎖している電磁弁を開くのであって、例えば前
記電磁弁（ＳＶ、）を開くと、前記シリンダ室（Ｃ１）
は、バランス孔（Ａ１）及び低圧側通路（Ｂ、）を介し
て低圧に圧力降下し、ピストン（Ｐ）の前後差圧がなく
なり、スラーイド弁（Ｖ）は、該スラオド弁（Ｖ）の受
圧面（Ｓ、）に作用する圧力によりロードアップの方向
に移動させられるのである。尚、前記ピストン（Ｐ）の
移動により前記バランス孔（Ａ１）が閉鎖することにな
るが、前記ピストン（Ｐ）はスライド弁（Ｖ）に作用す
る受圧力とのバランスで所望位置に停止することになる
。

（発明が解決しようとする問題点） 第４図に示した従来装置において、前記スライド弁（Ｖ
）を駆動させるために前記シリンダ（Ｃ）に設けるバラ
ンス孔（Ａ１）〜（Ａ４）は、低圧側通路（Ｂ、’）〜
（Ｂ４）を接続し、電磁弁（ＳＶ、）〜（ＳＶ４）によ
り低圧側に開放することにより、油圧シリンダ室（Ｃ１
）の圧力を調整し、スライド弁（Ｖ）の位置を制御する
如く成しているため、第１に、前記スライド弁（Ｖ）を
ロードアップ方向（第４図矢印Ｘ方向）に制御する場合
、前記シリンダ室（Ｃ，）内の圧力を低圧圧力まで圧力
降下させなければならないのであるが、前記シリンダ室
（Ｃ８）に供給される油中には多量の冷媒が含有してお
り、この冷媒が低圧圧力に圧力降下する際に気化し、同
時に冷媒の体積が数倍に膨張するため、前記シリンダ室
（Ｃ１）内の圧力は低圧圧力まで降下せず、中間圧力に
なる。

その上、油中の冷媒の混入割合は一定しないため、油圧
シリンダ室（ＣＩ）内の圧力降下惜は一定にならない。

この結果油圧シリンダ室（Ｃ，）内の圧力は、設計通り
に圧力、降下せず、スライド弁（Ｖ）の駆動制御が正確
にできないという問題があった。

尚、気化しない冷媒を速やかに低圧側に戻すために、電
磁弁（ＳＶ、〜５ｖ４）の口径を大きクシ、かつ、低圧
側通路（Ｂ、〜Ｂ４）の管径を大きくすることが考えら
れるが、各機器の大きさからみて実用上採用できないの
である。

また、第２に、前記スライド弁（Ｖ）をロードアップ方
向（第４図矢印Ｘ方向）に制御する場合、前記シリンダ
室（Ｃ□）に開口しているバランス孔を、電磁弁を開い
て瞬時に低圧側と連通させ、前記シリンダ室（Ｃ１）を
急激に低圧に圧力降下させて行なうものであるため、前
記スライド弁（Ｖ）の動作が急激となり、スクリュー圧
縮機における吸入圧力の急激な圧力低下を招来して、例
えばアキュウムレータなどの低圧容器中の液冷媒が吸引
され、液圧縮の問題が生ずることもあったのである。

本発明の目的は、高圧側に連通ずる高圧側油圧通路の開
閉によりスライド弁に連通ずるピストンを駆動制御する
ようにして、前記通路及び該通路を開閉する開閉弁の配
管径や弁口径を大きくしなくともよく、装置全体として
小形に、かつ、コストダウンが行なえながら、スライド
弁の駆動制御を正確にでき、しかも前記スライド弁のロ
ードアップ方向への動作を緩慢に、また、ロードダウン
方向への動作を急速に行なえるようにして、液吸込の問
題も解消でき、スクリュー圧縮機の信頼性も向上できる
ようにする点にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記した目的を達成するために、第１図の如
くスクリュー圧縮機における高圧側を低圧側に連通して
容量制御する容量制御通路（５）と、受圧面（ｂ）をも
ち、前記容量制御通路（５）の開度を調節するスライド
弁（１１）と、このスライド弁（１１）に連動するピス
トン（２３，２４）をもった油圧シリンダ（２０）とを
備えた容量制御装置において、前記油圧シリンダ（２０
）に、前記スライド弁（１１）の受圧面（ｂ）に対向す
るピストン受圧面（ｄ）をもった受圧室（２５）と連通
し、かつ前記ピストン（２３，２４）の動作で連通を遮
断する複数の均圧孔（３１〜３４）を設けて、これら各
均圧孔（３１〜３４）に開閉弁（４１〜４４）をもった
高圧側油圧通路（５１〜５４）を接続すると共に、前記
シリンダ（２０）における非受圧室（２６）に低圧側油
圧通路（６１）を接続させる一方、前記受圧室（２５）
と非受圧室（２６）とを、オリフィス（２７）を介して
連通させたことを特徴とするものである。

尚、第１図に示したものは、前記油圧シリンダ（２０）
を主シリンダ（２１）と副シリンダ（２２）とにより構
成し、前記主シリンダ（２１）に主ピストン（２３）を
、また、副シリンダ（２２）に、前記主ピストン（２３
）から延びる副ピストン（２４）をそれぞれ移動自由に
内装しており、前記均圧孔（３１〜３４）は、前記副シ
リンダ（２２）の壁面に、容量制御量に対応した間隔を
もとに前記副ピストン（２４）の移動方向に直列状に設
けており、また、前記副シリンダ（２２）に設ける副シ
リンダ室（２８）と、主シリンダ（２１）において、前
記スライド弁（１１）の受圧面（ｂ）と対向するピスト
ン受圧面（ｄ）をもつ受圧室（２５）との間は、前記主
ピストン（２３）及び副ピストン（２４）に形成する通
路（２９）により連通している。また、前記オリフィス
（２７）は主ピストン（２３）に設けており、この主ピ
ストン（２３）と主シリンダ（２１）の壁面との間には
、起動待負荷Ｏ％運転を補償するためのばね（３０）を
設けている。

（作用） 第１図に示したものにおいて、スライド弁（１１）の駆
動による容量制御は、例えば冷凍機からの指示で開閉す
る開閉弁（４１〜４４）の開閉により行なわれるのであ
って、例えば第１図の状態において開閉弁、（４２’）
が開指示に伴なって開（と、高圧側油圧通路（５２）を
介して高圧油が副シリンダ室（２８）から通路（２９）
を経て受圧室（２５）に導入され、ピストン受圧面（ｄ
）に高圧油圧が作用し、前記ピストン（２３）（２４）
を介してスライド弁（１１）をロードダウン側に駆動す
るのである。

このとき、前記受圧室（２５）はオリフィス（２７）を
介して非受圧室（２８、）に連通しているため、前記受
圧室（２５）に導入される高圧油の１部は前記オリフィ
ス（２７）を経て非受圧室（２°６）から低圧倒油圧通
路（６１）に流出するが、前記高圧側油圧通路（５２）
からの供給量が勝るため、前記ピストン（２３）（２４
）の移動に何ら支障はない。

そして前記ピストン（２３）（２４）の移動に伴ない前
記均圧孔（３２）が閉じることになり、前記ピストン（
２３）（２４）は前記スライド弁（１１）の受圧力との
バランスで所望位置に停止するのであって、前記スライ
ド弁（１１）により前記容量制御通路（５）の開度が開
方向に調節され、圧縮ガスの一部が低圧側にバイパスし
てロードダウンが行なわれのである。

また、この状態から、前記開閉弁（４２）に閉指示が出
され、開閉弁（４１）に開指示が出されると、前記高圧
側油圧通路（５２）からの高圧油の供給が停止される。

このため、前記受圧室（２５）の油圧は、前記オリフィ
ス（２７）を介して徐々に低くなり、ピストン（２３）
（２４）は前記オリフィス（２７）の流出速度に従って
徐々に移動する。

この移動は前記スライド弁（１１）の受圧面（ｂ）に作
用する受圧力によるもので、前記副ピストン（２４）の
端面が、前記開閉弁（４１）に対応する均圧孔（３１）
に至り、この均圧孔（３１）から高圧油が導入される状
態になった後、前記受圧力とのバランスで所望位置に停
止するのである。

この場合、前記スライド弁（１１）の動作は緩慢となり
前記容量制御通路（５）も徐々に開方向に調節されて低
圧側にバイパスするバイパス琶が減少し、ロードアップ
の制御が行なわれるのである。

（実施例） 第２図に示したものは、冷凍装置に用いるシングルスク
リユー圧縮機に適用したものである。

第２図に示したスクリュー圧縮機は、ケーシング（１）
に一つのスクリューロータ（２）を回転自由に内装する
と共に、このスクリューロータ（２）に１対のゲートロ
ータ（図示せず）を噛合わせて、これら各ロータの回転
により吸入チャンバー（３）から低圧のガス冷媒を吸入
し、前記ケーシング（１）の内壁と各ロータで囲まれた
空間で圧縮させた後、吐出チャンバー（４）から吐出ボ
ート（図示せず）を経て吐出する如く成したものである
。

また、前記ケーシング（１）には、前記吐出チャンバー
（４）に通ずる高圧側を、前記吸入チャンバー（３）に
通ずる低圧側に連通ずる容量制御通路（５）を設けてお
り、この通路（５）の開度を調節することにより容量制
御が行なえるようになっている。

尚、第２図において（６）はシールリングであり、（７
）（８）は駆動軸（９）を支持する軸受であり、（１０
）は前記ケーシング（１）の−側に固定する蓋板である
。

第２図に示した圧縮機に適用する容量制御装置は、前記
ケーシング（１）に前記容量制御通路（５）の開度を調
節するスライド弁（１１）を摺動自由に設けると共に、
前記ケーシング（１）に、主シリンダ（２１）及び副シ
リンダ（２２）を一体に設け、前記蓋板（１０）の一部
を前記主シリンダ（２１）のエンドプレートを兼用させ
る一方、ｎＶ記主シリンダ（２１）に内装する主ピスト
ン（２３）に副ピストン（２４）を一体に設け、この副
ピストン（２４）に連結ロッド（７０）を一体に設けて
１、このロッド（７０）を前記スライド弁（１１）にね
じ手段により結合したものである。

更に詳記すると、前記スライド弁（１１）は、２ランド
形式としてその第１ランド（１１ａ）により前記通路（
５）の開閉を行なうようにしたものであって、前記第１
ランド（ｌｌａ）の端面を前記吸入チャンバー（３）に
臨ませて、低圧側受圧面（ａ）とし、また第２ランド（
１１ｂ）の端面を前記吐出チャンバー（４）に連通ずる
高圧室（１２）に臨ませて高圧側受圧面（ｂ）としてお
り、これら各受圧面（ａ）（ｂ）に作用する冷媒ガスの
圧力差により圧縮機の駆動時には前記スライド弁（１１
）を第２図において左動させ、前記通路（５）を全閉す
る方向に動作させるように構成している。

また、第２図に示した実施例では、前記高圧側受圧面（
ｂ）が、主シリンダ（２１）及び副シリンダ（２２）に
対し遠い側に設けられ、第１図に示したものと逆位置に
なっているので、前記主シリンダ（２１）及び副シリン
ダ（２２）のスライド弁（１１）に対する配置も逆にし
ている。

即ち、第２図において、主シリンダ（２１）をスライド
弁（１１）に対し遠い側に、また、副シリンダ（２２）
を近い側に配設すると共に、前記副シリンダ（２２）に
内装する副ピストン（２４）と一体に設ける連結ロッド
（７０）を、前記副シリンダ（２２）に連続して設ける
貫通孔（１３）を介して前記容量制御通路（５）側に貫
通させ、前記スライド弁（１１）に結合している。

そして、前記副シリンダ（２２）に開口する均圧孔（３
１〜３３）は、前記ケーシング（１）の壁体に設けるの
であって、これら各均圧孔（３１〜３３）の各端部は、
前記ケーシング（１）の外面に開放させ、この開放端部
に電磁開閉弁（４１〜４３）をもった高圧側油圧通路（
５１〜５３）を接続するようにしており、また、前記副
シリンダ（２２）の副シリンダ室（２８）と、通路（２
９）を介して連通ずる受圧室（２５）は、前記スライド
弁（１１）の受圧面（ｂ）に対向する主ピストン（２３
）におけるピストン受圧面（ｄ）と、主シリンダ（２３
）の壁面及びエンドプレートを構成する蓋板（１０）と
により形成しており、前記主ピストン（２３）とエンド
プレートになる前記蓋板（１０）との間には、起動時の
負荷０％運転を補償するばね（３０）を設けている。

また、前記主ピストン（２３）を中心に前記受圧室（２
５）の反対側に位置する非受圧室（２６）は、前記均圧
孔（３１〜３３）と同様、前記ケーシング（１）の壁体
に設ける低圧側油圧通路（６１）により低圧側に連通さ
せており、この非受圧室（２６）と前記受圧室（２５）
とを連通させるオリフィス（２７）は、第１図と同様前
記主ピストン（２３）に設けている。

以上の如く構成する容量制御装置の作用は、第１図に示
したものと同じであって、前記均圧孔（３１〜３３）の
開設位置により例えば１００％、６６％及び３３％の負
荷運転が可能となるのである。また、これら容量制御は
、前記開閉弁（３１〜３３）の開閉動作により行なうも
のであるが、ロードダウンを行なう場合、受圧室（２５
）に高圧油を導入することにより行なうから迅速な制御
が行なえると共に、ロードアップを行なう場合受圧室（
２５）への高圧油の導入を遮断し、前記受圧室（２５）
を、オリフィス（２７）を介して徐々に圧力を降下させ
ることにより行なうから、急激な圧力低下はなくなり、
従って、スライド弁（１１）の動作を緩慢にして吸入圧
力の急激な低下をなくし得るのであって、吸入圧力の急
激な低下により、冷凍機におけるアキュウムレータなど
の低圧容器の液冷媒を圧縮機に吸入することを確実に解
消できるのである。

尚、第２図の実施例において、前記受圧室（２５）にも
均圧孔を設け、この均圧孔に、開閉弁をもった高圧側油
圧通路を接続することにより０％負荷運転（アン・ロー
ド運転）が可能となる。

また、以上説明した実施例（１何れも主シリンダ（２１
）と副シリンダ（２２）とを設け、これら各シリンダ（
２１）（２２）に主ピストン（２３）及び副ピストン（
２４）を設けたものを説明したが、副シリンダ（２２）
及び副ピストン（２４）は必らずしも必要でない。

即ち、第３図に示したように、一つのシリンダ（２０）
に一つのピストン（８０）を内装し、このピストン（８
０）を、連結ロッド（７０）を介して前記スライド弁（
１１）に連結する如く成してもよい。

この場合、前記ピストン（８０）を、２ランド形式のス
プール形状とし、前記ピストン（８０）のランド間四部
と前記シリンダ（２０）の壁面との間に前記ピストン（
８０）の移動と共に移動する中間室（８１）を形成して
、この中間室（８１）と、スライド弁（１１）の受圧器
（ｂ）に対向するピストン受圧面（ｄ）をもった受圧室
（２５０）との間に通路（８２）を設けると共に、前記
シリンダ（２０）の中間部に、前記中間室（８１）に開
口し、かつ前記ピストン（８０）の移動により遮断され
る均圧孔（３１〜３３）を設け、かつ、前記ピストン（
８０）を中心に前記受圧室（２５０）の反対側に位置し
、低圧側通路（６１）を接続した非受圧室（２６０）と
前記中間室（８１）とをオリフィス（２７０）を介して
連通ずるのである。

この実施例の場合も、前記均圧孔（３１〜３３）に、開
閉弁（４１〜４３）をもった高圧側油圧通路（５１〜５
３）を接続するのであって、前記開閉弁（４１〜４３）
の開動作により迅速なロードダウンの制御が行なえ、ま
た、閉動作により緩慢なロードアップの制御が可能とな
るのである。

また、以上説明した実施例は、オリフィス（２７，２７
０）は、ピストン（２３，８０）に形成したが、その他
図示していないが、ピストンと該ピストンを移動自由に
内装するフリツクの内壁との間に間隙を設けて形成して
もよい。

又、第２図に示した実施例では、シングルスクリユー圧
縮機に適用したものであるが、ダブルスクリユー圧縮機
にも適用できる。

また本発明において、均圧孔に接続する高圧側油圧通路
は、圧縮機の吐出画に接続され、冷媒ガスと分離する油
分ｇｌ器の部域に接続する場合の他に、油ポンプを用い
、この油ポンプの吐出側に接続する場合も含むものであ
る。

（発明の効果） 本発明は、スライド弁（１１）に連動し、該スライド弁
（１１）を動作させるピストン（２０）の駆動制御を、
高圧側に連通ずる高圧側油圧通路（５１〜５４）の開閉
により行なうようにし、しかも圧力降下はオリフィス（
２７，２７０）を介して徐々に行なうようにしたから、
第１に、圧力降下の場合の制御が正確にできる。即ち、
圧力降下はオリフィス（２７，２７０）を介して徐々に
行なうようにしたから、受圧室（２５）内の圧力は徐々
に下り、急激な圧力降下に比較して油中に含有する冷媒
の気化が起りにく＼なり、ガス冷媒の発生による制御不
良の問題を解消できるのである。

更に、圧力降下させる場合には、油の供給を遮断するか
ら、従来のように油が常に供給されている場合に比べ、
圧力降下によるガス冷媒の発生は非常に少なくなり、そ
れだけ制御性は向上するのである。

その上、第２に、スライド弁のロードアップ方向への動
作は前記オリフィスを介して緩慢にでき、急激なロード
アップの制御による圧縮機の液吸込の問題を解消できる
と共に、ロードダウン方向への動作は迅速に行なえるの
であって、圧縮機の信頼性を損なうことなく容皿制御を
行なうことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する概略断面図、第２図はシング
ルスクリユ−圧縮機に適用した実施例を示す１部省略断
面図、第３図は別の実施例を示す概略断面図、第４図は
従来例の説明図である。 （５）・・・・・・容全制御装置 （１１）・・・・・・スライド弁 （２０）・・・・・・油圧シリンダ （２３，２４）・・・・・・ピストン （２５）・・・・・・受圧室 （２６）・・・・・・非受圧室 （２７）・・・・・・オリフィス （３１〜３４）・・・・・・均圧孔 （４１〜４４）・・・・・・電磁開閉弁（５１〜５５）
・・・・・・高圧側油圧通路（６１）・・・・・・低圧
側油圧通路 （ｂ）・・・・・・受圧器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）スクリュー圧縮機における高圧側を低圧側に連通
   して容量制御する容量制御通路（５）と、受圧面（ｂ）
   をもち、前記容量制御通路（５）の開度を調節するスラ
   イド弁（１１）と、このスライド弁（１１）に連動する
   ピストン（２３、２４）をもった油圧シリンダ（２０）
   とを備えた容量制御装置において、前記油圧シリンダ（
   ２０）に、前記スライド弁（１１）の受圧面（ｂ）に対
   向するピストン受圧面（ｄ）をもった受圧室（２５）と
   連通し、かつ前記ピストン（２３、２４）の動作で連通
   を遮断する複数の均圧孔（３１〜３４）を設けて、これ
   ら各均圧孔（３１〜３４）に開閉弁（４１〜４４）をも
   った高圧側油圧通路（５１〜５４）を接続すると共に、
   前記シリンダ（２０）における非受圧室（２６）に低圧
   側油圧通路（６１）を接続させる一方、前記受圧室（２
   ５）と非受圧室（２６）とを、オリフィス（２７）を介
   して連通させたことを特徴とするスクリュー圧縮機の容
   量制御装置。