JP2616161B2 - スクリュー圧縮機の容量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として冷凍装置に用いるスクリュー圧縮
機の容量制御装置、詳しくは、ピストンのロッド側室と
ヘッド側室との一方を高圧側油域へ選択的に連通させて
高低差圧によりピストンを移動させてスライド弁をロー
ドアップ側に作動させ、圧縮機を容量制御するようにし
たスクリュー圧縮機の容量制御装置に関する。

（従来の技術） 従来、油圧を用いて、ピストンのロッド側室とヘッド
側室とを高圧側油域と低圧側油域とに選択的に連通させ
て、その高低差圧によりスライド弁を移動させスクリュ
ー圧縮機の容量制御を行うものは、例えば、特開昭59−
49391号公報に開示されているようにすでに知られてい
る。

この従来技術は、第２図に示したように、スライド弁
（Ｃ）とピストン（Ｄ）とをロッド（Ｅ）を介して接続
する一方、ヘッド側室（Ｆ）を配管（Ｇ）を介して常時
吸入側へ連通させると共に、前記配管（Ｇ）に介装した
電磁弁（Ｈ）及び圧油源（Ｊ）に接続する給油管（Ｋ）
に介装した電磁弁（Ｌ）を介して、ロッド側室（Ｍ）を
吸入側と前記圧油源（Ｊ）とに選択的に連通できるよう
にして、前記ロッド側室（Ｍ）への前記圧油源（Ｊ）か
ら圧油を導入して、その高低差圧により前記ピストン
（Ｄ）を移動させてロードダウンを行い、また、前記ロ
ッド側室（Ｍ）から圧油を排出して前記スライド弁
（Ｃ）の前後に作用する高低差圧により前記ピストン
（Ｄ）を移動させ、このピストン（Ｄ）に連動する前記
スライド弁（Ｃ）を移動させてロードアップを行うこと
によりスクリュー圧縮機の容量制御を行うようにしてい
る。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前記圧油源（Ｊ）として高圧側油域の圧力
を利用し、その高低差圧により前記ピストン（Ｄ）を移
動させ、前記スライド弁（Ｃ）により容量制御を行うも
のにあっては、起動時や差圧が付き難い大型の冷凍シス
テム、または冬期における冷房運転時等、高圧側油域と
吸入側との高低差圧が付き難い場合、前記ピストン
（Ｄ）の動きが鈍くなり、このため容量制御が適切に行
えなくなってロードアップを迅速に行えない問題が生じ
るのである。また、このような問題を避けるために前記
圧油源（Ｊ）として別途に設ける油ポンプを用いること
が考えられるが、前記油ポンプを別途に設けるために圧
縮機全体の構造が複雑になる問題が生じるのである。

本発明は以上の問題を解決しようともので、その目的
は、別途にオイルポンプを設けることなく高圧側油域の
圧力を用いてロードアップ制御が行えながら、吐出側の
高圧圧力と吸入側圧圧力との高低差圧が付き難い低差圧
時でも、スライド弁を移動させて迅速にロードアップし
得るスクリュー圧縮機の容量制御装置を提供しようとす
る点である。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では、スライド弁
（４）と、該スライド弁（４）の位置を調整するピスト
ン（５）とを備え、該ピストン（５）のロッド側室（1
0）とヘッド側室（９）との一方を、切換手段（７）を
介して高圧側油域に選択的に連通して、前記スライド弁
（４）をロードアップ側に作動させ容量制御を行うよう
にしたスクリュー圧縮機の容量制御装置において、前記
高圧側油域に連通する高圧管（15）に、前記圧縮機
（１）の圧縮過程途中に連通する補助加圧通路（12）を
設けると共に、前記圧縮機（１）の吸入側圧力と吐出側
圧力との差圧を検出する差圧検出器（13）を設けて、前
記補助加圧通路（12）にロードアップ側への容量制御時
で、かつ、低差圧時に開く開閉弁（14）を介装したこと
を特徴とするものである。

（作用） ロードアップ側への容量制御を行う場合、前記圧縮機
（１）の吐出側高圧圧力と吸入側低圧圧力との高低差圧
が一定以下の低差圧時には、前記差圧検出器（13）がこ
の差圧を検出して、前記補助加工通路（12）に介装した
前記開閉弁（14）が開き、吸入側の圧力より高い前記圧
縮機（１）の圧縮過程途中の中間圧ガスがロードアップ
制御を行う前記ロッド側室（10）とヘッド側室（９）と
の一方に導入されることにより、前記高低差圧が低くと
も前記ピスン（５）を前記ロッド側室（10）とヘッド側
室（９）とに作用する差圧、即ち、前記中間圧が加算さ
れる高圧側圧力と吸入側（低圧側）圧力との差圧により
移動させることができ、前記スライド弁（４）をロード
アップ側に迅速に移動させることができる。従って、別
途にオイルポンプを設けることなく高圧側油域と低圧側
との差圧を利用してスライド弁（４）を移動させるよう
にできながら、高低差圧が付き難い低差圧時でも、前記
スライド弁（４）を作動させて前記圧縮機（１）のロー
ドアップを迅速に行うことができるのである。

（実施例） 第１図は本発明のスクリュー圧縮機の容量制御装置を
用いた冷凍装置の一例を概略的に示したもので、スクリ
ューロータ（２）を内装したスクリュー圧縮機（１）の
吐出側と吸入側とに接続する冷媒配管（３）には、吐出
側から順に油分離器（31）、凝縮器（32）、受液器（3
3）、膨張弁（34）及び蒸発器（35）を介装しており、
前記圧縮機（１）の運転により冷媒を循環させて冷凍サ
イクルを形成している。

又、前記圧縮機（１）には、該圧縮機（１）の容量を
制御するための二つのスライド弁（４）（４）を移動可
能に配置すると共に、ピストン（５）を移動可能に内装
するシリンダ（51）を設けて、このピストン（５）と前
記スライド弁（４）（４）とをロッド（52）を介して連
動するようにしている。

一方、前記冷媒配管（３）における前記圧縮機（１）
の吐出側に介装した前記油分離器（31）の油域には、オ
イルタンク（61）、オイルフィルタ（62）及びオイルク
ーラー（63）を順に介装した給油管（６）を接続して、
該給油管（６）を介して前記圧縮機（１）における潤環
が必要な各部に油を供給できるようにしている。

また、前記給油管（６）は、高圧側油域となってお
り、この給油管（６）に高圧管（15）を接続すると共
に、前記圧縮機（１）の吸入側に連通する低圧管（８）
を設けて、これら高圧繰管（15）及び低圧管（８）を、
二つの一次側ポート（Ｐ）（Ｔ）と二つの二次側切換ポ
ート（Ａ）（Ｂ）をもち、電磁的に切換作動する切換弁
から成る切換手段（以降切換弁と称す）（７）を介し
て、前記シリンダ（51）に連通するのである。即ち、前
記切換弁（７）の一次側ポート（Ｐ）には前記高圧管
（15）を接続すると共に、他の一次側ポート（Ｔ）には
前記圧縮機（１）の吸入側に連通する低圧管（８）を、
また、二次側切換ポート（Ａ）（Ｂ）の一方にはそれぞ
れ前記ピストン（５）により画成されるヘッド側室
（９）に連通するヘッド側配管（91）を、また、他方に
はロッド側室（10）に連通するロッド側配管（11）を接
続し、電磁的に前記切換弁（７）を切換制御することに
より前記ロッド側室（10）とヘッド側室（９）とを、該
切換弁（７）を介して高圧側油域である前記給油管
（６）に連通の高圧管（15）と低圧管（８）とに選択的
に連通できるようにし、前記高圧管（15）を前記ロッド
側室（10）に、また、低圧管（８）をヘッド側室（９）
に連通させることにより、前記ピストン（５）の移動を
介して前記スライド弁（４）を矢印方向に移動させてロ
ードアップし、また、前記高圧管（15）を前記ヘッド側
室（９）に、また、低圧管（８）をロッド側室（10）に
連通させることにより、前記ピストン（５）の移動を介
して前記スライド弁（４）を矢印と反対方向に移動させ
てロードダウンさせ、前記スライド弁（４）の前記した
移動により、スクリュー圧縮機（１）の容量制御を行う
ようにしている。

しかして、第１図に示したスクリュー圧縮機の容量制
御装置は、以上のように構成する冷凍装置おいて、前記
切換弁（７）の一次側、つまり、前記高圧管（15）に、
前記圧縮機（１）の圧縮過程途中に連通する補助加圧通
路（12）を設けると共に、前記圧縮機（１）の吸入側圧
力と吐出側圧力との差圧を検出する差圧検出器（13）を
設けて、前記補助加圧通路（12）にロードアップ側への
容量制御時で、かつ、低差圧時に開く開閉弁（14）を介
装し、低差圧時に、前記高圧管（15）に圧縮過程途中の
中間圧、即ち吐出直前の圧力よりは低いが吸入圧より高
圧となっている中間圧を作用させて、前記高圧管（15）
内の圧力を高め、低差圧時でもロードアップ制御が適切
に行えるようにしたものである。

即ち、前記凝縮器（32）の凝縮圧力と蒸発器（35）の
蒸発圧力で決まる高圧圧力と低圧圧力との差圧が低い低
差圧時にロードアップする場合、前記ロッド側室（10）
に高圧圧力、つまり、高圧側油域の油を導入しても、前
記ピストン（５）は迅速に作動することなく所望の容量
制御を適切に行えないのを、前記圧縮機（１）における
圧縮過程の中間圧を前記ロッド側室（10）に作用させる
ことにより、このロッド側室（10）とヘッド側室（９）
とに所定以上の差圧を発生させ、この差圧により前記ピ
ストン（５）を迅速に作動させて、所望の容量制御を適
切に行えるようにしたのである。

次に、このように構成したスクリュー圧縮機（１）の
容量制御装置の作用を説明する。

前記圧縮機（１）から吐出する高圧の冷媒ガスは、前
記油分離器（31）で油を分離し前記凝縮器（32）に入り
液冷媒となる。この液冷媒は前記膨張弁（34）を経て前
記蒸発器（35）で熱を奪って気化し低圧のガス冷媒は前
記圧縮機（１）に吸入される。

一方、前記油分離器（31）でガス冷媒から分離した油
は、前記オイルクーラー（63）で冷却されてから前記給
油管（６）を介して圧縮機（１）の各部に送られる。

そして、高圧側油域と吸入側の高低差圧が十分得られ
るときに、前記圧縮機（１）をロードアップしようとす
る場合には、前記切換弁（７）を切換えて、一次側ポー
ト（Ｐ）と二次側切換ポート（Ｂ）とを、また、一次側
ポート（Ｔ）と二次側切換ポート（Ａ）とを連通させる
のであって、この切換えにより、前記ロッド側室（10）
には高圧側油域から高圧の油圧が作用して高圧となる一
方、前記ヘッド側室（９）は前記低圧管（８）を介して
吸入側に連通して低圧となるから、両室（９）（10）の
差圧により前記ピストン（５）がヘッド側室（９）方向
に移動し、この移動に連動して前記スライド弁（４）が
矢印方向に移動しロードアップが行える。

またこれとは反対に、前記圧縮機（１）をロードダウ
ンしようとする場合には、前記切換弁（７）を切換え
て、一次側ポート（Ｐ）と二次側切換ポート（Ａ）と
を、また、一次側ポート（Ｔ）と二次側切換ポート
（Ｂ）とを連通させ、前記ヘッド側室（９）には前記高
圧管（15）から高圧の油圧を作用させて高圧とする一
方、前記ロッド側室（10）は前記低圧管（８）を介して
吸入側に連通して低圧とし、その差圧により前記ピスト
ン（５）がロッド側室（10）方向に移動し、この移動に
連動して前記スライド弁（４）が矢印と反対方向に移動
しロードダウンが行える。

また、以上のように前記スライド弁（４）を希望する
方向に移動させてから、所望の位置に停止させる場合に
は、前記切換弁（７）を中立位置にするのであって、中
立位置にすると該切換弁（７）の一次側ポート（Ｐ）
（Ｔ）と二次側切換ポート（Ａ）（Ｂ）との連通が遮断
され、前記ロッド側室（10）とヘッド側室（９）は前記
高圧管（15）にも、また、前記低圧管（８）にも連通し
ないから、前記ピストン（５）は静止し、前記スライド
弁（４）は所望位置に保持されるのである。

次に、吐出側の高圧圧力と吸入側の低圧圧力の高低差
圧が低いときにロードアップする場合について説明す
る。

この場合には、前記切換弁（７）をロードアップ側に
切換えると共に、前記差圧検出器（13）が吐出側の高圧
圧力と吸入側の低圧圧力との差圧が一定以下の差圧であ
ることを検出して、前記開閉弁（14）に、該開閉弁（1
4）を開く信号を出力するから、前記補助加圧通路（1
2）に介装した前記開閉弁（14）が開き、前記ロッド側
室（10）に前記切換弁（７）のポート（Ｐ）（Ｂ）を介
して、前記圧縮機（１）の圧縮過程途中で、吸入側の低
圧圧力より高い中間の圧力のガス冷媒が導入されるので
ある。従って、前記切換弁（７）のポート（Ａ）（Ｔ）
を介して前記低圧管（８）に連通し低圧となっているヘ
ッド側室（９）との間に圧力差がつき、この圧力差によ
り前記ピストン（５）は迅速に移動して前記スライド弁
（４）を矢印方向に移動させることができ、ロードアッ
プを迅速に行わせることができるのである。

従って、以上説明したように、前記圧縮機（１）の吸
入側の低圧圧力と吐出側の高圧圧力との差圧を検出する
差圧検出器（13）と、前記圧縮機（１）の圧縮過程途中
と前記切換弁（７）の一次側ポート（Ｐ）とを接続する
前記補助加圧通路（12）を設けて、該通路（12）に、ロ
ードアップ側への容量制御時で、かつ、低差圧時に開く
開閉弁（14）を介装するだけの簡単な構成により、別途
にオイルポンプを設けることなく高圧側油域と低圧側と
の差圧を利用して前記スライド弁（４）を作動させ、容
量制御ができながら、高圧側油域と吸入側の低圧圧力と
の高低差圧が付き難い低差圧時でも、前記スライド弁
（４）を確実に作動させて前記圧縮機（１）のロードア
ップを迅速に行なうことができるのである。

尚、以上の実施例では、切換弁（７）を用いて切換手
段を構成したが、この切換手段としては切換弁（７）の
他、複数の電磁弁を組合せて構成してもよいし、また、
前記ピストン（５）を復動式としたが、その他単動式と
した場合でも適用できる。

また、前記高圧管（15）には前記オイルクーラー（6
3）の出口側における前記給油管（６）に接続したが、
油分離器（31）の油域に接続してもよい。

また、前記ロッド側室（10）を高圧としてロードアッ
プを行うようにしたが、前記ヘッド側室（９）を高圧と
してロードアップを行うように構成してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明にかかるスクリュー圧縮
機の容量制御装置では、前記ロッド側室（10）とヘッド
側室（９）との一方を高圧側油域に選択的に連通させ、
スライド弁（４）をロードアップ側に作動させる前記高
圧側油域に連通の高圧管（15）に、前記圧縮機（１）の
圧縮過程途中に連通する補助加圧通路（12）を設けると
共に、前記圧縮機（１）の吸入側圧力と吐出側圧力との
差圧を検出する差圧検出器（13）を設けて、前記補助加
圧通路（12）にロードアップ側への容量制御時で、か
つ、低差圧時に開く開閉弁（14）を介装したから、ロー
ドアップ側への容量制御時、前記圧縮機（１）の吐出側
高圧圧力と吸入側低圧圧力の差圧が一定以下の差圧であ
っても、前記差圧検出器（13）がこの差圧を検出して、
前記補助加圧通路（12）に介装した前記開閉弁（14）が
開き、吸入側の低圧圧力より高い前記圧縮機（１）にお
ける圧縮過程途中の中間圧力ガスが前記ロードアップを
行う前記ロード側室（10）とヘッド側室（９）との一方
に導入されるから、前記ロッド側室（10）とヘッド側室
（９）との差圧を所定差圧以上として前記ピストン
（５）を移動させることができ、前記スライド弁（４）
をロードアップ側に迅速に移動させることができる。従
って、別途にオイルポンプを設けることなく高圧側油域
の圧力と低圧側圧力との差圧を用いて、前記スライド弁
（４）を作動させることができながら、高低差圧が付き
難い低差圧時でも、前記スライド弁（４）を作動させて
前記圧縮機（１）のロードアップを迅速に、かつ、適切
に行うことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスクリュー圧縮機の容量制御装置を適
用した冷凍装置の概略配置図、第２図は従来例を示す説
明図である。 （１）……スクリュー圧縮機 （４）……スライド弁 （５）……ピストン （７）……切換弁（切換手段） （９）……ヘッド側室 （10）……ロッド側室 （12）……補助加圧通路 （13）……差圧検出器 （14）……開閉弁 （15）…高圧管

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スライド弁（４）と、該スライド弁（４）
   の位置を調整するピストン（５）とを備え、該ピストン
   （５）のロッド側室（10）とヘッド側室（９）との一方
   を、切換手段（７）を介して高圧側油域に選択的に連通
   して、前記スライド弁（４）をロードアップ側に作動さ
   せ容量制御を行うようにしたスクリュー圧縮機の容量制
   御装置において、前記高圧側油域に連通する高圧管（1
   5）に、前記圧縮機（１）の圧縮過程途中に連通する補
   助加圧通路（12）を設けると共に、前記圧縮機（１）の
   吸入側圧力と吐出側圧力との差圧を検出する差圧検出器
   （13）を設けて、前記補助加圧通路（12）にロードアッ
   プ側への容量制御時で、かつ、低着圧時に開く開閉弁
   （14）を介装したことを特徴とするスクリュー圧縮機の
   容量制御装置。