JPS6341685A - 圧力制御弁およびそれを用いた容量制御圧縮機 - Google Patents

圧力制御弁およびそれを用いた容量制御圧縮機

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JPS6341685A
JPS6341685A JP61186028A JP18602886A JPS6341685A JP S6341685 A JPS6341685 A JP S6341685A JP 61186028 A JP61186028 A JP 61186028A JP 18602886 A JP18602886 A JP 18602886A JP S6341685 A JPS6341685 A JP S6341685A
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JP
Japan
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pressure
bellows
valve
pressure valve
spring
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JP61186028A
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Tatsuhisa Taguchi
辰久 田口
Ryoichi Abe
良一 阿部
Seiji Aburaya
油屋 清治
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明は冷房装置等に供せられる圧力制御弁及びそれを
用いた容量制御圧縮機に関するものである。
従来の技術 近年、自動車の冷房装置等においては、車室内の熱負荷
容量に応じて、圧縮機の吐出容量を連続的に可変にした
機構が実用化され、従来の電磁クラッチの0N10FF
による制御に比べて、温度調節の快適性、自動車の運転
フィーリングの向上々と、数多くのメリットが具現化し
ている(SAE。
Technical Papar 5eries 85
0039 )。
この機構におけるポイントの1つには、斜板式圧縮機の
斜板の傾刷角度を変えることにあるが、これは米国特許
&3861829号等により公知である。もう1つのポ
イントとして、圧力制御弁があり、これは、前記斜板式
圧縮機のクランク室内の冷媒圧力を制御する手段として
重要な要素である。
第4図は、前述した論文に紹介された容量制御圧縮機に
供されている圧力制御弁の構造と、それにより駆動され
る機構及び冷凍サイクルとの関連を示す概略図である。
同図において、21はベローズであり、その上部にはロ
ッド22が前記ベローズ21に連動すべく配置されてい
る。23は鋼球であり、24は鋼球23を下方に押圧す
るバネである。また26はケースであり、前述した部品
を内蔵している。26は駆動シリンダで、その内部にピ
ストン27.バイアスバネ28がある。捷だ、29はピ
ストン27の出力により、吐出容量が可変の容量制御圧
縮機であり、凝縮器30.膨張弁31.蒸発器32が、
配管によって環状に連結され、冷凍サイクルが構成され
ている。
次に動作について説明する。ベローズ21の外周空間2
1aは、容量制御圧縮機29の吸入圧力P8が導入され
、内部空間21bは大気開放状態である。ベローズ21
は、この内外気の圧力差(Ps−Pa、Pa:大気圧)
により変位が変わる。
即ち、   X B −A B (P s  P a)
/k B但し、AB:ベローズの有効断面積 kB:ベローズのバネ定数 xB:ベローズの変位 つぎに鋼球23の作動について説明する。鋼球23はベ
ローズ21の外周空間21aの圧力が所定圧力(P8o
)以上においては、ロッド22の先端22aが鋼球23
に触れないため、ケース26の弁座部25aにバネ24
により押圧されている。
捷た、前記所定圧力(P8o)以上になると、鋼球23
はベローズ21の力により、押し上げられる。
その時の変位は x1=AB(P6−Pa)/(kB+に1)kl:バネ
24のバネ定数 である。この時、鋼球23の上部空間24&には、容量
制御圧縮機29の吐出圧力(Pd)が導入されているた
め、高圧ガスは流入通路26aから駆動シリンダ26の
内部に流入する。
つぎに、ロッド22の下部における動作についてふれる
前述と同様に、吸入圧力(P6)が所定圧力Ps。
以上において考えると、ロッド22と、ケース266ベ
ー の流出用隙間22bの変位x2は、 ”2”’O+AB(”8  ’!10)/kB但し、l
o: 鋼球23にロッド22が接触した時の隙間 Pso:設定圧力 また、吸入圧力が設定圧力Ps0以下においては x2−lo−AB(Pso−P8)/(kB十に1)但
し、x2≧0 駆動用シリンダ26の圧力は、流出通路26bから流出
用隙間22aを介し、吸入圧力(P  )側に洩れ出る
このような圧力制御弁の基本動作の基に、駆動シリンダ
26の圧力P1 は、吐出圧力(Pd)から吸入圧力(
P8)の間で間で前記流入出コントロールにより、変化
する。
次にピストン27の動作及び冷凍サイクル全体との関連
を述べる。ピストン27は前記駆動用シリンダ内の圧力
P1  と、バイアスバネ28及びピストン背部の圧力
P2によりその変位量が決まる。
7 /・ 即ち ・1−八p(Pl−P2)/kp 但し Ap:ピストンの有効断面積 k :バイアスバネのバネ定数 xp:ピストンの変位 さらに、容量制御圧縮機29の排気量■との相関は次の
式に示すようになる。
V/V□a x−1x p/x p□ax但し ■max=最大排気量 xpmaX:最大ピストン変位 最後に、容量制御圧縮機の排気量と、冷凍ザイクル全体
の釣合いにおける吸入圧力(P8)との相関関係は一般
的に Pc=:1/V である。
これらの関係をまとめれば、圧力制御弁は、吸入圧力(
P8)を信号として、設定圧力(P8o)に対する弁変
位を決定し、駆動シリンダ内の圧力制御を行なうことに
より、圧縮機の排気量をコントロールして、冷凍サイク
ルの吸入圧力が設定圧力となる様々制御を行なっており
、制御系全体は閉ループで構成されている。
前述した圧力制御弁は、吸入圧力(P6)が設定圧力(
P6o)以上の場合には、鋼球23の変位は零であり、
吐出圧力は駆動シリンダ26に流入しないだめ、駆動シ
リンダ26の圧力は吸入圧力(P8)のままであるが、
吸入圧力(P8)が設定圧力(PSo)以下に下がると
ベローズ21により鋼球23が押上げられ、吐出圧力が
流入通路26aから駆動シリンダ26内に流入すると共
に、流出通路26bは開かれたまま、即ち両通路開の状
態で駆動シリンダ26内の圧力はある圧力に制御される
。ここである圧力とは、吸入圧力(P6)が設定圧力(
P6゜)になるような圧力であり、冷凍サイクルの諸条
件によってその値は異なる性格を持つ。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上述した従来の圧力制御弁では、流入及
び流出通路が共に開かれた!!、まで圧力制御されるた
め、次のような問題点が生じる。即ち、流出通路26b
から洩れ出る冷媒ガスは容量制御圧縮機29の吸入側に
入るが、これは一旦圧縮された冷媒ガスの非可逆的変化
であり、圧縮機にとっては明らかな損失である。この結
果は、圧縮機の体積効率の低下や吐出ガス温度の上昇を
招き、好1しくない現象である。
本発明は上記問題点に鑑み、前記駆動シリンダ26内の
圧力制御時に著しい圧縮機の効率の低下や吐出ガス温度
上昇をもたらさない圧力制御弁及びそれを用いた容量制
御圧縮機を提供せんとするものである。
問題点を解決するだめの手段 」−記聞照点を解決するために本発明の第1の発明はあ
る空間の圧力を、高圧及び低圧の両正力を利用して両者
のある中間的な値に制御する圧力制御弁の構造において
、基本的には、前記空間の圧力がある所定の圧力に達し
た時に、前記高圧及び低圧側の圧力との流入出通路を同
時に閉状態とし10 ・・ その状態の前後においては、いずれか一方のみの通路が
開く構造の圧力制御弁を提供するものである。その具体
的構成は特許請求の範囲第1項に記載のとおりである。
また本発明の第2の発明は、前記第1の発明の圧力制御
弁を用いた容量制御圧縮機に関するものである。すなわ
ちシリンダとそのシリンダの両開口部を閉塞する側板の
少々くとも一力に、ロータの回転方向に沿った弧状のバ
イパス孔を形成し、かつ前記側板を回転位置を任意に定
められるようにして回動可能に支持せしめ、前記回動可
能な側板の駆動手段として、圧縮機の発生する高圧と低
圧圧力の圧力差と、バイアスバネのバネ力を用い、前記
圧力差の制御により、側板の回動位置を可変にして、吸
入ガス量を変化せしめる容量制御圧縮機を構成し、前記
圧力差の制御に、前述した第1の発明の圧力制御弁を装
備したものである。その具体的構成は特許請求の範囲第
2項に記載のとおりである。
作  用 11 1、−; 本発明の第1の発明である圧力制御弁は、信号となる圧
力が設定目標圧力に対し高い場合には、低圧側の圧力連
通路を閉状態で高圧側の圧力連路を開き、設定目標圧力
状態に達した時、両速通路を同時閉状態として、ある空
間の圧力を保持する機能を持つもので、高圧及び低圧側
の連通路が同時に開くことはない。
丑だ、本発明の第2の発明は、第1の発明の圧力制御弁
を装備した容量制御圧縮機であり、信号となる圧力が設
定目標圧力に対し極度に高い又は低い状態における両極
端の抽気量運転時には圧力制御弁の高圧側又は低圧側と
の連通路のいずれか一方は必ず閉状態となり、前記サイ
ドプレートの位置は最大重たは最少111気量時の回動
位[直状態となる。。
つき゛に、信号圧力が設定目標圧力の状態では、圧力制
御弁は両速通路を同時閉状態に保持するため、前記圧力
差は同時閉状態となった時点の圧力差の11となり、サ
イドプレ−1・の回動位置はその圧力六とバイアスバネ
のバネ力が釣合ったある位置に固定される。
実施例 第1図は本発明の第1の実施例を示す圧力制御弁の構造
を示す断面図及び、圧力制御弁の作動により駆動する駆
動機構のモデル図と、前記駆動機構を内蔵した容量制御
圧縮機を含む冷凍サイクルの略図である。
第1図において、1はベローズであり、外周及び内側圧
力の差圧により伸縮自在である。ベローズ1の上部には
ロッド2が固定されており、ロッド2の下半分はケース
3のガイド穴部3aと嵌合されている。4は高圧バルブ
で高圧バルブバネ6が外側に配置され、そのバネ力は下
向きに作用している。さらに6は低圧バルブであり、高
圧バルブ4の内部に設置されており、低圧バルブバネ7
がその外部に有り、低圧バルブ6を下向きに押圧してい
る。′!、た、前記ロッド2の先端部2aは、高圧バル
ブ4の底部に開孔した圧力逃し穴4aに挿入されている
。さらには高圧バルブ4の底の外周部4bは、前記ガイ
ド穴部3aと嵌合状態にあ13 ・・ る。
前記ケース3の」二部には、高圧圧力を導入する、(−
6圧圧力連通孔8がある。丑た高圧バルブ4が設置され
たバルブ室9の横部からは圧力流人出孔10かあり、さ
らにガイド穴3dの中央部には低圧圧力側と連なかった
低圧圧力連通孔11がある。ベローズ1の外周部には後
述する冷凍サイクルの圧縮機の吸入圧力が導入されてい
る。丑だ、ベローズ1の内側は大気に連通している。
つぎに圧力制御弁の作動について詳しく述べる。
1ずベローズ1は基本的にはベローズ1の内外部の圧力
差によってその変位量か決まる。即ち、ロッド2の先端
部2dが低圧バルブ6に接触していない時は、ベローズ
1とロッド2の変位はX B =A (P sP a)
 /kB次に、吸入圧力が下がりロッド2の先端部2a
が低圧バルブ6に接触しはじめると、低圧バルブバネ7
の初期バネカF8o、バネ定数に6.高圧バルブバネ5
の初期バネカFdo、バネ定数kdとす−ると、本発明
の構成においては、各々の最大変位14へ−7 量をs、、sdとすると、 Fso> Fd0+kd−8d であるため、吸入圧力(P8)の減少により、まず、高
圧バルブの変位ΔXa  が変化する。即ち、 、ΔP
s・八B−Δxd(kB−kd) そして、吸入圧力(Ps)が設定圧力(Pso)に達す
ると、高圧バルブ6の変位xdは零となる。ここまでは
、低圧バルブ6の変位は零のままである。
つぎに、さらに吸入圧力(P、)が降下すると、高圧バ
ルブ6はこれ以上変位しないため、ベローズ1のバネ力
は、低圧バルブ6の変位を発生させる。その変位量Δx
s  は次式より求められる。
−ΔP8@AB:Δ”s(kB−kg)以上、吸入圧力
(Ps)の変化に対するベローズ。
高圧バルブ、低圧バルブの変化の様相を図に表わせば第
2図のようになる。
つぎに、圧力制御弁の作動により、圧力制御される駆動
部について説明する。12はシリンダで、その中にはピ
ストン13があり、ピスト刈3によって区切られたシリ
ンダ12の一方の空間であ16 ・− る被制御室12aには前述した制御弁の制御圧力が連通
管14によって導入されている。丑だもう一方の空間で
あるバネ室12bにはバイアスバネ16が配設されてい
る。また、そのバネ室12bには、吸入圧力(P8)が
導入されている。
ここで、ピストン13の作動について述べる。
ピストン13の変位Xpは、基本的には、被制御室12
aの圧力P1.バネ室12bの圧力P2 、 バイアス
バネ16のバネ定数kpによって、次のようにきまる。
xp−(Pl−P2)Ap/kp 但し、 Ap:ピストン断面積 kp:バイアスバネのバネ定数 ところが、変位xp即ち、被制御室12aの圧力P1 
 が前述した制御弁により、吸入圧力(Ps)の変化に
対し、直線的に変化することが要求される。言いかえば
、前述した様に、高圧バルブ4の変位xdはΔP8に対
し、直線的に変化するから、高圧バルブ4の変位Xaに
対し、被制御室12aへの圧縮性流体の流入及び被制御
室12bからの流出による結果としての圧力P1 が直
線的になる必要がある。そこで、まず流入を考えると、
一般的には流入量Q1は Qlc)cyrDdXxdX(PH−pl)であり、流
出量は Q2■πDp×δ、x(pl−p8) である。非制御室の圧力P1は釣合状態では但し、 Po、■。:変位xpが増加する前の圧力、容積C:容
器内圧力を単位圧力だけ増加するのに必要な流入量 ここで、流出量は、ピストン13とシリンダ12の隙間
等からの洩れであり、極めて微少量であると共に、隙間
δ2の量が比較的小さいため、流出量Qは、δplP1
 ’sにほぼ比例する。一方、流入量Q1は、PH−P
l の差圧にはほぼ比例するが、リフトxdに対して、
流量はリフトxdが犬なる時、17、・− 直線性を損うことと、通路Ddの過少は最大流量を規制
することである。ゆえに最大弁リフトは、比較的小さく
する必要がある。
この様にして、第3図に示すごとくピストン13は設定
圧力(P、。)と差圧ΔPを加えた圧力範囲内の吸入圧
力(P8)の変化に対し、変位が0〜100%まで直線
的に可変となる様にできている。
この駆動部は、容量制御圧縮機16内に内蔵されており
、前記駆動部により、圧縮機の排気量はピストン13の
変位に対応して、はぼ0〜100%の間で連続的に変わ
る(詳細は後述する)。この容量制御圧縮機16は配管
により、凝縮器17゜膨張弁18.蒸発器19が環状に
順次運なかれて、冷凍サイクルが構成されている。この
冷凍サイクルでは、容量制御圧縮機16の排気量■の変
化に対し吸入圧力(Ps)は、他の条件を固定したと考
えれば、 P8oc1/V となる。即ち、吸入圧力(P  )は、設定圧力P8゜
をPs0+ΔPの間で、圧力制御弁により、ΔPの18
 ・ 上昇に対し、排気量VをΔ■だけ上昇するが、冷凍サイ
クルによっては、Δ■の上昇により吸入圧力(P6)は
ΔPだけ下降する方向に制御される。
かくして、吸入圧力(Ps)は、前述した圧力範囲”g
o−Pgo+ΔPの間で一定化制御される。
今までの説明は主に、高圧バルブ4の作用についてであ
るが、低圧パルプ60作用について述べる。このバルブ
は、前述した高圧バルブ4の変位が零になり、かつ吸入
圧力(Ps)が設定圧力(pHI。)よりも下降した時
に開く構成であるが、これは、特に、容量制御圧縮機1
6が急加速された場合、前述した駆動部のピストン13
の洩れ(流出〕流量のみでは、追従できない場合に有効
に作用し、排気量変化の追従遅れを解消するものである
次に本発明の第2の発明である可変容量圧縮機の一実施
例について述べる。第5図はその縦断面図を示すもので
、第6図〜第8図はそれぞれ第5図のA −A 、 B
−B 、 C−C線断面図である。
第6図〜第8図において、61は円筒状内壁を有するシ
リンダ、62は前記シリンダ61内に近19 f、 接部を有し配設されたロータである。ロータ62内には
複数の放射状スリット63があり、その中には滑動する
ベーン64が挿入されている。66はシリンダ61と同
心状で、リング状の回動自在の前側板である。この前側
板65のシリンダ61側には、ロータ620回転方向に
沿った弧状のノくイバス孔56が設けられている。57
はフロントケースで、前記前側板65の反シリンダ側の
側面を覆っている。また、このフロントケース67の前
側板66に接する側の側面には前側板6と同心で弧状の
ガイド溝68があり、その中に前記前側板66に締結さ
れた平行ピン59に懸架されたスライダ6oが滑動自在
に嵌合されている。さらには、前記ガイド溝68内で、
スライダ60に対しロータ回転方向空間61の終端には
、第8図〜第10図に示すごとく、圧力制御弁62によ
り制御された圧力を導入する制御圧力導入管61aが連
通している。寸だ反対側のロータ反回転側空間63の終
端には、シリンダ61内の低圧圧力を導入する低圧導入
管63aが連通していると共に、コイル状のバネ64が
伸縮自在に挿入されており、前記スライダ60をローク
ロ2の回転方向に押圧している。
次に、第11図においてスライダ60即ち前側板66の
回動動作について説明する。圧縮機が運転を停止してい
る時は、圧力は均圧状態のため、スライダ6oはコイル
状のバネ64のノ(ネカにより、ロータ回転方向空間6
1の方向に押圧されており、前側板55のバイパス孔6
6は第7図のAの状態になり、圧縮はバイパス孔66の
終端P点から開始されるため、小吐出量運転状態である
次に圧縮が続き、吐出圧力が上昇してくると、吸入圧力
が希望の設定圧力以上の場合には、圧力制御弁62は高
圧側が全開状態であり、前記ロータ回転方向空間61の
圧力は高く、スライダ600前後には圧力差があるため
、スライダ60は前記バネ64のバネ力と圧力差が釣合
う位置まで移動する。このようにして、吐出圧力の上昇
、吸入圧力の低下と共に、圧縮機は徐々に前述第7図B
の大吐出量運転状態へと移行する。
21 へ−・ そして、吸入圧力(Ps)が、設定圧力(pH10)に
達し、更に低くなると制御弁62の高圧側開度は徐々に
減少してくるため、前記ロータ回転方向空間61へのガ
ス流入量が規制されてスライダ60の外周隙間60aか
らの流出量割合が増すため、前記空間の圧力は吸入圧力
(P8)の低下と共に減少する。その結果、今度はスラ
イダ60は、ノくネ力により押戻され、次第に小吐出量
運転状態へと移行する。この結果、吸入圧力は」二昇す
るが、以下はこの様な繰返し作動により、圧縮機の吸入
圧力(P  )f、j5、圧力制御弁62により、圧縮
機の吐出量が調節され、一定に制御される。更には、吸
入圧力(Ps)が、急激に下降した場合には、圧力制御
弁62の高圧側開度は零になり、低圧側空間への通路が
開くだめ、スライダ60の作動は、極めて早い追従性が
得られる。
発明の効果 以上、述べてきたように1本発明における第1の発明に
よれば、圧縮機の吸入圧力を信号源としてベローズの変
位により、圧力を制御する圧力側22 へ− 抑片において、高圧側と低圧側のバルブ変位が同時に開
になることがない構成であり、高圧側から低圧側への無
駄な流出を発生させることなく、かつ、応答性の良い圧
力制御弁にすることができる。
また、本発明における第2の発明によれば、第1の発明
の圧力制御弁を内蔵した容量制御圧縮機として、効率が
高く、吐出温度」二昇が少ない圧縮機が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明における第1の発明の一実施例を示す圧
力制御弁の構造及び周辺機器の断面図、第2図は弁変位
の開度と吸入圧力との関係を示す説明図、第3図は第2
図に対応したビストンストローク変位を示す説明図、第
4図は従来の圧力制御弁の構造及び周辺機器の断面図、
第6図〜第11図は本発明における第2の発明の一実施
例を示し、第6図はその一部縦断側面図、第6図は横断
正面図、第7図、第8図、第9図、第10図及び第11
図は夫々作用説明図である。 1・・・・・・ベローズ、2・・・・・・ロッド、3・
・・・・・ケース、23ハ、−・ 4・・・・・・高圧バルブ、5・・・・・・高圧バルブ
バネ、6・・・・・・低圧バルブ、7・・・・・・低圧
バルブバネ、12・・・・・・シリンダ、13・・・・
・・ピストン、16・・・・・・バイアスバネ、16・
・・・・・容量制御圧縮機、66・・・・・・側板、6
6・・・・・バイパス孔、67・・・・・・ケース、6
8・・・・・・ガイド溝、60・・・・・・スライダ、
64・・・・・・バネ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第2
図 ■抜入圧7J(pδう 第3図 IIL入圧力(f、r ) 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧縮機の吸入圧力に対応して作動するベローズと
    、前記ベローズと連動して変位し、ケースのガイド穴部
    にシール部を形成し配設されたロッドと、バネにより前
    記ベローズの方向に付勢され、かつ、前記ロッドの先端
    部が押圧可能な低圧バルブと、この低圧バルブを内蔵し
    前記ケースのガイド穴部とシール部を持ち更にバネによ
    り前記ベローズの方向に付勢され弁室に配設された高圧
    バルブとからなり、前記ベローズの作動により、高圧バ
    ルブの変位終了後、低圧バルブの変位が開始されるごと
    く、低圧バルブ及び高圧バルブのバネ力が調整されたこ
    とを特徴とする圧力制御弁。
  2. (2)シリンダ内に配設されたロータの回転によりガス
    の吸排気を行なうロータリ圧縮機において、前記シリン
    ダを左右から閉塞する側板の少なくとも一方に、ロータ
    の回転方向に沿った弧状のバイパス孔を形成し、かつこ
    の側板を回転位置を任意に定められるようにして回動可
    能に支持せしめ、前記側板の駆動手段として、前記側板
    に隣接して配置され、前記側板に固定もしくは懸架され
    、かつ、圧力差により滑動可能なスライダと、前記側板
    もしくは前記スライダに付勢され回動力を与えるバネと
    を備え、かつ圧縮機の吸入圧力に対応して作動するベロ
    ーズと、前記ベローズと連動して変位し、ケースのガイ
    ド穴部にシール部を形成し配設されたロッドと、バネに
    より、前記ベローズの方向に付勢され、かつ前記ロッド
    の先端部が押圧可能な低圧バルブを内蔵し、前記ケース
    のガイド穴部とシール部を持ち更にバネにより前記ベロ
    ーズの方向に付勢され弁室に配設された高圧バルブとか
    らなる圧力制御弁を内蔵し、前記ベローズの作動により
    、高圧バルブの変位終了後、低圧バルブの変位が開始さ
    れるごとく、低圧バルブ及び高圧バルブのバネ力が調整
    されたことを特徴とする圧力制御弁を用いた容量制御圧
    縮機。
JP61186028A 1986-08-07 1986-08-07 圧力制御弁およびそれを用いた容量制御圧縮機 Pending JPS6341685A (ja)

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JPS6341685A true JPS6341685A (ja) 1988-02-22

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JP61186028A Pending JPS6341685A (ja) 1986-08-07 1986-08-07 圧力制御弁およびそれを用いた容量制御圧縮機

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JP (1) JPS6341685A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0252984U (ja) * 1988-10-05 1990-04-17

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