JP2000120537A

JP2000120537A - 振動式圧縮機

Info

Publication number: JP2000120537A
Application number: JP10293509A
Authority: JP
Inventors: Makoto Katayama; 誠片山; Ichiro Morita; 一郎森田; Masanori Kobayashi; 正則小林; Ko Inagaki; 耕稲垣
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2000-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】振動式圧縮機において、信頼性向上を図る。【解決手段】可動要素１４と固定要素１５とで形成さ
れる空気バネ室１６を設けることにより信頼性を向上す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫、エアーコ
ンディショナー等に使用される振動式圧縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動式圧縮機としては、特開昭５
１−５７００９号公報に記載されているものがある。以
下図面を参照しながら上記従来の振動式圧縮機について
説明する。

【０００３】図４は従来の振動式圧縮機である。図４に
おいて、１は密閉ケーシング、２は本体である。３はモ
ーターで、固定子３ａと可動子３ｂとから構成されてお
り、可動子３ｂはピストン５に固定されている。前記本
体２はモーター３の可動子３ｂ，ピストン５などから構
成される可動要素１２と、シリンダ４，モーター３の固
定子３ａ，ブロック６，シリンダヘッド７などから構成
される固定要素１３とから構成されており、サスペンシ
ョンスプリング（図示せず）により、密閉ケーシング１
内に弾性支持されている。１１は潤滑油であり、密閉ケ
ーシング１の下部に溜められている。

【０００４】また、シリンダ４と弾性要素８は、ピスト
ン５が軸方向に移動可能なようにピストン５を支持して
いる。９はシリンダ４とピストン５から構成される圧縮
室である。

【０００５】次に振動式圧縮機の機構について説明す
る。商用交流電源を介してモーター３に通電することに
より、ピストン５に固定された可動子３ｂは固定子３ａ
の磁極の方向に磁気可変抵抗原理により吸引される。そ
して吸引時に、可動子３ｂとブロック６間に配設された
板バネ等の弾性要素８に蓄えられた弾性力により逆方向
に押され、この繰り返しによりピストン５は軸方向の往
復運動を行う。

【０００６】冷却システム（図示せず）からの冷媒ガス
は、シリンダヘッド７内に配設された吸入弁（図示せ
ず）を介してシリンダヘッド７の低圧室７ａに導かれ、
シリンダ４内の圧縮室９に至る。圧縮室９に至った冷媒
ガスは、上述したピストン５の往復運動により圧縮され
る。

【０００７】圧縮された冷媒ガスは、シリンダヘッド７
内に配設された吐出弁（図示せず）を介して一旦シリン
ダヘッド７内の高圧室７ｂに吐出された後、システムに
吐出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のように板バネ等の弾性要素８を用いる構成では、運転
圧力条件が変化したり、電源電圧の上昇した場合にピス
トン５が過大ストロークとなり、弾性要素８が応力破壊
を起こす等の信頼性低下の可能性があった。

【０００９】本発明は、従来の課題を解決するもので、
運転圧力条件が変化し、ピストンが過大ストロークとな
っても、応力破壊等の発生のない弾性要素を用いること
により、信頼性の低下を防止する。

【００１０】また、上記従来の構成では、運転圧力条件
等が変化し、ピストン５の上死点位置が圧縮室９側に移
動した際には、ピストン５がシリンダヘッド７に衝突
し、破損や騒音が発生する可能性があった。

【００１１】本発明は、従来の課題を解決するもので、
圧縮機の運転中に圧力条件の変化等によりピストン上死
点位置がシリンダヘッド側に移動しピストンがシリンダ
ヘッドに当たりそうになると、可動要素が反圧縮室側へ
移動し、それに伴いピストン振幅中心位置が反圧縮室側
へ移動するため、ピストンがシリンダヘッドに衝突する
ことを未然に防止することができ、振動や騒音の発生を
防止できる。

【００１２】また、上記従来の構成では、起動時に大き
なストロークで運転を開始する場合においては、ピスト
ンの振幅中心位置が弾性要素の力のバランスで決まる位
置に固定されているために、ピストン５とシリンダヘッ
ド７が衝突し、破損や騒音が発生するなどの可能性があ
った。

【００１３】本発明は、従来の課題を解決するもので、
停止時に可動要素を反圧縮室側に移動させておくことに
より、起動直後のピストン振幅中心位置を安定運転時よ
りも反圧縮室側に移動させ、起動時にピストンがシリン
ダヘッドに衝突することを防止することができ、振動や
騒音の発生を防止できる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の振動式圧縮機は、冷媒ガス空間を有する密閉ケ
ーシングと、密閉ケーシング内に収納されたシリンダと
ブロックと、固定子及び可動子とから構成されたモータ
ーと、モーターの可動子が連結されたピストンと、モー
ターの可動子やピストンなどにより構成された可動要素
と、モーターの固定子、シリンダ、ブロックなどにより
構成された固定要素と、可動要素と固定要素で形成され
る空気バネ室とから構成されている。

【００１５】これにより、運転圧力条件が変化し、ピス
トンが過大ストロークとなっても、応力破壊等の発生の
無い弾性要素を用いることにより、信頼性の低下を防止
する。

【００１６】また、空気バネ室の圧力を制御する圧力制
御機構とから構成されている。これにより、運転圧力条
件等の変化によりピストン上死点位置がシリンダヘッド
側に移動し、ピストンがシリンダヘッドに当たりそうに
なると、空気バネ室の圧力を圧力制御機構により調整す
ることにより、可動要素が反圧縮室側へ移動し、それに
伴いピストン振幅中心位置が反圧縮室側へ移動するため
に、圧縮機の運転中にピストンがシリンダヘッドに衝突
することを未然に防止することができ、振動や騒音の発
生を防止できる。

【００１７】また、停止時に可動要素を反圧縮室側に移
動させる移動手段とから構成されている。

【００１８】これにより、停止時に可動要素を反圧縮室
側に移動させておくことにより、起動直後のピストン振
幅中心位置を、安定運転時よりも反圧縮室側に移動させ
ておくことができるため、起動時にピストンがシリンダ
ヘッドに衝突することを防止することができ、振動や騒
音の発生を防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、冷媒ガス空間を有する密閉ケーシングと、密閉ケー
シング内に収納されたシリンダとブロックと、固定子及
び可動子とから構成されたモーターと、モーターの可動
子が連結されたピストンと、モーターの可動子やピスト
ンなどにより構成された可動要素と、モーターの固定
子、シリンダ、ブロックなどにより構成された固定要素
と、可動要素と固定要素で形成される空気バネ室を備え
たものであり、運転圧力条件が変化し、ピストンが過大
ストロークとなっても、応力破壊等の発生の無い弾性要
素を用いることにより、信頼性の低下を防止するという
作用を有する。

【００２０】本発明の請求項２に記載の発明は、空気バ
ネ室の圧力を制御する圧力制御機構を備えたものであ
り、運転圧力条件等の変化によりピストン上死点位置が
シリンダヘッド側に移動し、ピストンがシリンダヘッド
に当たりそうになると、空気バネ室の圧力を圧力制御機
構により調整することにより、可動要素が反圧縮室側へ
移動し、それに伴いピストン振幅中心位置が反圧縮室側
へ移動するために、圧縮機の運転中にピストンがシリン
ダヘッドに衝突することを未然に防止することができ、
振動や騒音の発生を防止できるという作用を有する。

【００２１】本発明の請求項３に記載の発明は、停止時
に可動要素を反圧縮室側に移動させる移動手段を備えた
ものであり、停止時に可動要素を反圧縮室側に移動させ
ておくことにより、起動直後のピストン振幅中心位置
を、安定運転時よりも反圧縮室側に移動させておくこと
ができるため、起動時にピストンがシリンダヘッドに衝
突することを防止することができ、振動や騒音の発生を
防止できるという作用を有する。

【００２２】（実施の形態１）本発明の実施の形態１に
ついて説明する。図１は本発明の第１の実施例による振
動式圧縮機の構成図である。

【００２３】図１において、１４は可動要素であり、シ
リンダ４とブロック１５ａの両方に摺動可能なように嵌
合されている。１６はブロック１５ａと可動要素１４で
形成された空気バネ室である。この空気バネ室１６には
停止時に可動要素１４とブロック１５ａとの隙間を介し
て密閉ケーシング１内空間と同じ圧力の冷媒ガスが導入
されている。

【００２４】以上のように構成された振動式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。電源を介してモーター
３に通電することにより、可動要素１４に固定された可
動子３ｂは固定子３ａの磁極の方向に磁気可変抵抗原理
により吸引される。そして吸引時に、可動要素１４とブ
ロック１５ａとで形成される空気バネ室１６内容積が小
さくなるが、可動要素１４とブロック１５ａ間の隙間が
小さいために一時にガスが漏れることがないので空気バ
ネ室１６内圧力は増大し、ピストン１４ａを逆方向に押
すといった線形バネの働きを持つ。この繰り返しにより
ピストン１４ａは軸方向の往復運動を行う。また、空気
バネ室内で形成されるバネ系の固有振動数と運転周波数
を合わせた共振作用により効率の良い運転ができる。

【００２５】この時、外気温が急激に上昇して高圧圧力
が上昇したり電源電圧の増加した時に板バネのような機
械式の弾性要素を使用する場合と異なり、ピストン５が
反圧縮室側への変位が増大してもバネの疲労破壊といっ
た信頼性の低下が発生しない。

【００２６】以上のことから、冷媒ガス空間を有する密
閉ケーシングと、密閉ケーシング内に収納されたシリン
ダとブロックと、固定子及び可動子とから構成されたモ
ーターと、モーターの可動子が連結されたピストンと、
モーターの可動子やピストンなどにより構成された可動
要素と、モーターの固定子、シリンダ、ブロックなどに
より構成された固定要素と、可動要素と固定要素で形成
される空気バネ室を備えたものであり、運転圧力条件が
変化し、ピストンが過大ストロークとなっても応力破壊
しない弾性要素により、信頼性の低下を防止する（実施の形態２）本発明の実施の形態２について説明す
る。図２は本発明の第２の実施例による振動式圧縮機の
構成図である。

【００２７】図２において、１７は圧力制御機構であ
り、２つの圧力制御弁１７ａ，１７ｂと、吸入管１９か
ら圧力制御弁１７ａへの導圧管１７ｃ、吐出管１０から
圧力制御弁１７ｂへの導圧管１７ｄと、圧力制御弁１７
ａ，１７ｂから連通管１７ｆへの圧力管１７ｅとから構
成されている。

【００２８】圧力制御機構１７は、吸入管１９内の低圧
圧力と吐出管１０内の高圧圧力から導いた圧力を圧力制
御弁２５ａ，２５ｂにより調節し、空気バネ室１６内の
空気バネ１６ａ圧力を低圧圧力から高圧圧力まで任意に
変えることができる。

【００２９】以上のように構成された振動式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。外気温の低下や高圧圧
力の低下といった運転圧力条件の変化に伴い、ピストン
１４ａのストロークが増加したりピストン１４ａの振幅
中心位置が圧縮室９側へ移動し、ピストン１４ａが上死
点位置を越えてシリンダーヘッド７に衝突しそうになる
と、圧力制御弁１７ａを開き、１７ｂを閉じることによ
り、空気バネ室１６内圧力は低圧圧力となる。その結果
バランス位置にあったピストン１４ａの振幅中心位置が
反圧縮室９側へ移動することから、ピストン１４ａの上
死点位置も反圧縮室９側へ移動し、ピストン１４ａがシ
リンダーヘッド７に衝突することを防止でき、破損や騒
音の発生を防止することができる。

【００３０】以上のように、空気バネ室の圧力を制御す
る圧力制御機構を備えたものであり、運転圧力条件等の
変化によりピストン上死点位置がシリンダヘッド側に移
動し、ピストンがシリンダヘッドに当たりそうになる
と、モーター固定子が反圧縮室側へ移動し、それに伴い
ピストン振幅中心位置が反圧縮室側へ移動するため、ピ
ストンがシリンダヘッドに衝突することを未然に防止す
ることができ、振動や騒音の発生を防止できる尚、本実
施例においては、空気バネ室１６の圧力を制御させるの
に、圧力制御機構１７を用いたが、同様に空気バネ室１
６内の空気バネ１６ａ圧力をコントロールできる制御方
法であればどの様な手段であっても同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。

【００３１】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
ついて説明する。図３は本発明の第３の実施例による振
動式圧縮機の縦断面図である。

【００３２】図３において、２０は可動要素１４を軸方
向に可動させる移動手段で、シリンダ７と固定子３ａ間
に設けられたコイルバネから成っている。

【００３３】以上のように構成された振動式圧縮機につ
いて、以下その動作を説明する。圧縮機の起動時におい
て、起動直後にモーター３に電流を印加すると、ピスト
ン１４ａが往復運動するが、圧縮室９内の圧力が低く、
ピストン１４ａを反圧縮室９側へ移動させるように作用
するガス圧荷重が小さい。しかし、停止中にピストン１
４ａの振幅中心位置が反圧縮室９側へ移動する移動手段
２０を設けているために可動要素１４は停止中に反圧縮
室側に移動しており、その結果起動直後時のピストン１
４ａの振幅中心位置も反圧縮９側へ移動している。

【００３４】従って、起動時にピストン１４ａとシリン
ダーヘッド７とが衝突することを防止できるため、シリ
ンダヘッド７やピストン１４ａ等の破損や騒音振動を防
止できる。

【００３５】以上のように、停止時に可動要素を反圧縮
室側に移動させる移動手段を備えたものであり、停止時
に可動要素を反圧縮室側に移動させておくことにより、
起動直後のピストン振幅中心位置を、安定運転時よりも
反圧縮室側に移動させておくため、起動時にピストンが
シリンダヘッドに衝突することを防止することができ、
振動や騒音の発生を防止できる。

【００３６】尚、本実施例では、移動手段２０としてコ
イルバネを用いたが、軸方向に可動要素１４を動かすこ
とができる手段であれば、他の移動手段でも同様の効果
が得られることは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、冷媒ガス空間を有する密
閉ケーシングと、密閉ケーシング内に収納されたシリン
ダとブロックと、固定子及び可動子とから構成されたモ
ーターと、モーターの可動子が連結されたピストンと、
モーターの可動子やピストンなどにより構成された可動
要素と、モーターの固定子、シリンダ、ブロックなどに
より構成された固定要素と、可動要素と固定要素で形成
される空気バネ室を備えたものであり、運転圧力条件が
変化し、ピストンが過大ストロークとなっても、応力破
壊等の発生の無い弾性要素を用いることにより、信頼性
の低下を防止する。

【００３８】また、空気バネ室の圧力を制御する圧力制
御機構を備えたものであり、運転圧力条件等の変化によ
りピストン上死点位置がシリンダヘッド側に移動し、ピ
ストンがシリンダヘッドに当たりそうになると、空気バ
ネ室の圧力を圧力制御機構により調整することにより、
可動要素が反圧縮室側へ移動し、それに伴いピストン振
幅中心位置が反圧縮室側へ移動するために、圧縮機の運
転中にピストンがシリンダヘッドに衝突することを未然
に防止することができ、振動や騒音の発生を防止でき
る。

【００３９】また、停止時に可動要素を反圧縮室側に移
動させる移動手段を備えたものであり、停止時に可動要
素を反圧縮室側に移動させておくことにより、起動直後
のピストン振幅中心位置を、安定運転時よりも反圧縮室
側に移動させておくことができるため、起動時にピスト
ンがシリンダヘッドに衝突することを防止することがで
き、振動や騒音の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による振動式圧縮機の構
成図

【図２】本発明の実施の形態２による振動式圧縮機の縦
断面図

【図３】本発明の実施の形態３による振動式圧縮機の縦
断面図

【図４】従来の振動式圧縮機の構成図

【符号の説明】

１ａ冷媒ガス空間１密閉ケーシング３モーター３ａ固定子３ｂ可動子４シリンダ１４可動要素１４ａピストン１５固定要素１５ａブロック１６空気バネ室１７圧力制御手段２０移動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林正則大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内 (72)発明者稲垣耕大阪府東大阪市高井田本通４丁目２番５号松下冷機株式会社内Ｆターム(参考） 3H076 AA02 BB01 BB26 CC06 CC28 CC31 CC99 5H607 AA12 BB01 BB21 CC01 CC03 CC05 DD01 DD02 DD03 DD08 FF07 GG14 JJ07 JJ08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒ガス空間を有する密閉ケーシング
と、前記密閉ケーシング内に収納されたシリンダとブロ
ックと、固定子及び可動子とから構成されたモーター
と、前記モーターの可動子が連結されたピストンと、前
記モーターの可動子や前記ピストンなどにより構成され
た可動要素と、前記モーターの固定子、前記シリンダ、
前記ブロックなどにより構成された固定要素と、前記可
動要素と前記固定要素で形成される空気バネ室を備えた
振動式圧縮機。
【請求項２】空気バネ室の圧力を制御する圧力制御機
構を備えた請求項１記載の振動式圧縮機。
【請求項３】停止時に可動要素を反圧縮室側に移動さ
せる移動手段を備えた請求項１記載の振動式圧縮機。
【請求項４】移動手段はシリンダと固定子間に設けら
れたコイルバネから成る請求項３記載の振動式圧縮機。