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往復式壓縮機又稱活塞式壓縮機。壓縮機的工作腔是汽缸。活塞在汽缸內作上下往復運動，從而完成了壓縮、排汽、膨脹、吸汽等過程。

壓縮過程：到最低位置(稱活塞的下止點)時，汽缸吸滿蒸氣。而活塞轉而向上，這時吸、排汽門都關閉，汽缸容積縮小，蒸氣被壓縮，一直壓縮到排汽壓力為止。
排汽過程：當壓力達到一定值(大于排汽管內壓力)時，排汽閥開啟，活塞繼續上移，蒸氣排出，一直到活塞上移到最高位置(這位置稱活塞的上止點)時，排汽結束。
余隙膨脹過程：為了防止活塞與吸排汽閥碰撞，活塞上移到上止點時，活塞與汽缸頂部之間留有一定間隙，稱余隙。當活塞轉而向下運動時，排汽結束時留在余隙內的高壓蒸氣阻止吸汽閥開啟，吸汽不能開始。這時余隙內的蒸氣隨著活塞下移而進行膨脹，一直膨脹到吸汽壓力以下時才結束。
吸汽過程：吸汽閥開啟，隨著活塞往下運動而吸汽，一直進行到活塞下移到活塞下止點為止。

優點：它應用比較廣泛，制造技術成熟，結構簡單，而且對加工材料和加工lT藝要求較低，造價比較低，適應性強，能適應廣闊的壓力范圍和制冷量要求，可維修性強。
缺點：無法實現較高轉速，機器大而重，不容易實現輕量化，排氣不連續，氣流容易出現波動，而且工作時有較大的振動。由于曲軸連桿式壓縮機的上述特點，已經很少有小排量壓縮機采用這種結構形式，曲軸連桿式壓縮機目前大多應用在客車和卡車的大排量空調系統中。