JP2000154777A - 振動式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍サイクル等に使用される振動式圧縮機に
おいて、信頼性の確保と、摺動損失を低減させることに
よる効率の向上を図る。 【解決手段】 ピストン１４のシリンダ４内周と、常に
又は一時的に対向する外周面に、円周方向に連続しない
凹部１４ａを設けることにより信頼性を確保し効率を向
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６は従来の振動式圧縮機である。図６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
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
の構成では、圧縮機運転中にピストン５が往復動する際
に、ピストン５の摺動部の全周がシリンダ内周で受けら
れるため、摺動面積が増大し摺動損失が増大することか
らモーター３の入力が増大し、効率の悪い運転となる可
能性があった。

【０００９】また、上記従来の構成では、モーター３の
可動子３ｂと固定子３ａ、又はピストン５とシリンダ４
とが傾いて加工・組立されたときには、ピストン５とシ
リンダ４の摺動部において、局所的な摺動やこじりが発
生し、摺動損失の増大による圧縮機の効率低下や、摺動
部の局所摩耗といった信頼性低下の可能性があった。

【００１０】また、摺動損失の低下を目的として、ピス
トン５外周の弾性要素８側に円周方向に連続した小外径
部を設け摺動面積を減少させると、ピストン５とシリン
ダ４の軸方向の接触長さが減少することからピストン５
の軸線がシリンダ４の軸線に対して傾いた状態で往復摺
動することが多く発生し、逆に摺動損失が大きくなった
りピストン５摺動面に局所的な摺動による摩耗が発生す
る可能性があった。

【００１１】本発明は、従来の問題を解決するもので、
摺動面積を小さくして運転効率を向上させるとともに、
ピストンの軸線とシリンダの軸線が傾かないで摺動する
場合には、粘性による摺動損失を低減できると共に、モ
ーターの可動子や固定子、又はピストンとシリンダとが
傾いて加工・組立られ、ピストンの軸線とシリンダの軸
線が傾いた状態で摺動したときには、シリンダとピスト
ンは広い摺動面でその側圧荷重を受けることができる振
動式圧縮機を提供することを目的としている。

【００１２】

【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、固定子及び可動子とから構成されたモーターと、モ
ーターの固定子やシリンダとブロックなどにより構成さ
れた固定要素と、モーターの可動子と可動子に連結され
たピストンにより構成された可動要素と、一部が可動要
素に固定され、一部が固定要素に固定された弾性要素
と、シリンダ内周と常に又は一時的に対向するピストン
の外周面に設けられた円周方向に連続しない凹部とから
構成されている。

【００１３】これにより、摺動する面積を少なくすると
共に、軸線方向のピストンとシリンダの摺動面の長さを
従来と同等量確保できることからピストンがシリンダの
軸線に対して傾いて摺動することが防止でき、摺動損失
が低減し効率の良い運転を行うことができる。

【００１４】また、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、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
固定子やシリンダとブロックなどにより構成された固定
要素と、モーターの可動子と可動子に連結されたピスト
ンにより構成された可動要素と、一部が可動要素に固定
され、一部が固定要素に固定された弾性要素と、シリン
ダ内周に対向するピストンの外周面に設けられた最大外
径部と、最大外径部から連続的に外径が漸減するテーパ
部とから構成されている。

【００１５】これにより、ピストンの軸線とシリンダの
軸線が傾かないで摺動する場合には、粘性による摺動損
失を低減できると共にモーターの可動子や固定子、又は
ピストンとシリンダとが傾いて加工・組立られ、ピスト
ンの軸線とシリンダの軸線が傾いた状態で摺動したとき
には、シリンダとピストンは広い摺動面でその側圧荷重
を受けることができるので局所的な摺動やこじりの発生
を防止し、摩耗を防止することができる。

【００１６】

【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、固定子及び可動子と
から構成されたモーターと、モーターの固定子やシリン
ダとブロックなどにより構成された固定要素と、モータ
ーの可動子と可動子に連結されたピストンにより構成さ
れた可動要素と、一部が可動要素に固定され、一部が固
定要素に固定された弾性要素と、シリンダ内周と常に又
は一時的に対向するピストンの外周面に、円周方向に連
続しない凹部を備えたものであり、摺動する面積を少な
くすると共に、軸線方向のピストンとシリンダの摺動面
の長さを従来と同等量確保できることからピストンがシ
リンダの軸線に対して傾いて摺動することが防止でき、
摺動損失が低減し効率の良い運転を行うことができると
いう作用を有する。

【００１７】本発明の請求項２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、固定子及び可動子とから構成さ
れたモーターと、モーターの固定子やシリンダとブロッ
クなどにより構成された固定要素と、モーターの可動子
と可動子に連結されたピストンにより構成された可動要
素と、一部が可動要素に固定され、一部が固定要素に固
定された弾性要素と、シリンダ内周に対向するピストン
の外周面に設けられた最大外径部と、最大外径部から連
続的に外径が漸減するテーパ部を備えたものであり、ピ
ストンの軸線とシリンダの軸線が傾かないで摺動する場
合には、粘性による摺動損失を低減できると共に、モー
ターの可動子や固定子、又はピストンとシリンダとが傾
いて加工・組立られ、ピストンの軸線とシリンダの軸線
が傾いた状態で摺動したときには、シリンダとピストン
は広い摺動面でその側圧荷重を受けることができるので
局所的な摺動やこじりの発生を防止し、摩耗を防止する
ことができるという作用を有する。

【００１８】

【実施例】以下、本発明による振動式圧縮機の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同
一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略
する。

【００１９】（実施例１）図１は本発明の第１の実施例
による振動式圧縮機の縦断面図である。図２は同実施例
の要部断面図である。

【００２０】図１、図２において、１４ａは、シリンダ
４の内周と常にまたは一時的に対向するピストン１４の
外周部に設けられた、軸線方向の複数の凹部である。

【００２１】さらに、凹部１４ａは、ピストン１４の圧
縮室側端面１４ｂと連通することなく一定の間隔を（シ
ール距離）をおいて設けられており、且つピストン１４
の円周方向に連続しない凹部である。

【００２２】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。圧縮室９近傍のピスト
ン１４の外周部には凹部１４ａが無いため、凹部１４ａ
の無いピストン１４の外周部とシリンダ４間の僅かな半
径方向隙間と、ピストン１４の端面１４ｂと凹部１４ａ
までの間隔（シール距離）により、圧縮室９と反圧縮室
９側の冷媒ガス空間１ａとはシールされつつ、ピストン
１４が往復運動を行う。従って、圧縮時にはピストン１
４とシリンダ４間の隙間を介して圧縮室９内の圧縮ガス
が反圧縮室９側へ漏れることを低減しつつ冷凍サイクル
に吐き出される。

【００２３】また、圧縮機運転中にピストン１４が往復
動する際にピストン１４の外周面に凹部１４ａを設ける
ことにより、ピストン１４はシリンダ４と摺動する面積
が小さくなり摺動損失を低減でき、効率の良い運転がで
きる。

【００２４】また、軸線方向のピストン１４とシリンダ
４の摺動面の長さを従来と同等量確保していることか
ら、ピストン１４がシリンダ４の軸線に対して傾いて摺
動することを防止することもできる。

【００２５】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、固定子及び可動子とから構成されたモーターと、
モーターの固定子やシリンダとブロックなどにより構成
された固定要素と、モーターの可動子と可動子に連結さ
れたピストンにより構成された可動要素と、一部が可動
要素に固定され、一部が固定要素に固定された弾性要素
と、シリンダ内周と常に又は一時的に対向するピストン
の外周面に、円周方向に連続しない凹部を備えたもので
あり、摺動する面積を少なくすると共に、軸線方向のピ
ストンとシリンダの摺動面の長さを従来と同等量確保で
きることからピストンがシリンダの軸線に対して傾いて
摺動することが防止できるため、摺動損失を低減し効率
の良い運転を行うことができる。

【００２６】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
による振動式圧縮機の要部断面図である。

【００２７】図３において、１４ｃは、シリンダ４の内
周と常にまたは一時的に対向するピストン１４の外周部
に設けられた、軸線方向に渦巻状の凹部である。

【００２８】さらに、凹部１４ｃは、ピストン１４の圧
縮室側端面１４ｂと連通することなく一定の間隔を（シ
ール距離）をおいて設けられており、且つピストン１４
の円周方向に連続しない凹部である。

【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。圧縮室９の近傍のピス
トン１４の外周部に凹部１４ｃは無いため、凹部１４ｃ
の無いピストン１４の外周部とシリンダ４間の僅かな半
径方向隙間と、ピストン１４の端面１４ｂと凹部１４ｃ
までの間隔（シール距離）により、圧縮室９と反圧縮室
９側の冷媒ガス空間１ａとはシールされつつ、ピストン
１４が往復運動を行う。従って、圧縮時にはピストン１
４とシリンダ４間の隙間を介して圧縮室９内の圧縮ガス
が反圧縮室９側へ漏れることを低減しつつ冷凍サイクル
に吐き出される。

【００３０】また、圧縮機運転中にピストン１４が往復
動する際にピストン１４の外周面に凹部１４ｃを設ける
ことにより、ピストン１４はシリンダ４と摺動する面積
が小さくなり摺動損失を低減でき、効率の良い運転がで
きる。

【００３１】また、軸線方向のピストン１４とシリンダ
４の摺動面の長さを従来と同等量確保していることか
ら、ピストン１４がシリンダ４の軸線に対して傾いて摺
動することを防止することもできる。

【００３２】また、ピストン１４の往復動の際に、ピス
トン１４の外周面に渦巻状の凹部１４ｃを設けることに
より、凹部１４ｃに溜まった潤滑油８がピストン１４の
圧縮室９側以外の外周部１４ｄにより円周方向に押し出
される。

【００３３】ピストン１４の外周面に設けられた渦巻状
の凹部１４ｃは、軸線方向に対して傾斜しているため、
ピストン１４が往復動した際に凹部１４ｃに溜まった潤
滑油８は、その凹部１４ｃの形状に沿って円周方向に押
し出される。従って、ピストン外周部１４ｄとシリンダ
４間との摺動部の円周方向に潤滑油８が行き渡り易くな
るため、ピストン１４とシリンダ４間との摺動部の摩耗
を低減し、信頼性の高い運転ができる。

【００３４】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、固定子及び可動子とから構成されたモーターと、
モーターの固定子やシリンダとブロックなどにより構成
された固定要素と、モーターの可動子と可動子に連結さ
れたピストンにより構成された可動要素と、一部が可動
要素に固定され、一部が固定要素に固定された弾性要素
と、シリンダ内周と常に又は一時的に対向するピストン
の外周面に、円周方向に連続しない凹部を備えたもので
あり、摺動する面積を少なくすると共に、軸線方向のピ
ストンとシリンダの摺動面の長さを従来と同等量確保で
きることからピストンがシリンダの軸線に対して傾いて
摺動することが防止できるため、摺動損失を低減し効率
の良い運転を行うことができる。また、渦巻状の凹部を
備えたものであり、ピストンとシリンダ間との摺動部で
円周方向に潤滑油が行き渡り易くなり、ピストンとシリ
ンダとの摺動部の摩耗を低減し、信頼性の高い運転がで
きる。

【００３５】（実施例３）図４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。図５は同実施例
の要部断面図である。

【００３６】図４、図５において、１５はピストンで、
シリンダ４内を軸方向に往復摺動するように設けられて
いる。１５ａはピストン１５の最大外径部であり、ピス
トン１５の圧縮室９側に位置して設けられており、シリ
ンダ４との半径方向隙間が小さく形成されている。１５
ｂはテーパ部であり、最大外径部１５ａから連続的に外
径が漸減している。

【００３７】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。圧縮室９と反圧縮室９
側の冷媒ガス空間１ａとは、ピストン１５の最大外径部
１５ａとシリンダ４間のわずかな半径方向隙間及び最大
外径部１５ａの軸線方向距離（シール距離）によりシー
ルされつつ、ピストン１５が往復運動する。

【００３８】まず、ピストン１５の軸線とシリンダの軸
線が傾かないで摺動する場合には、最大外径部１５ａは
シリンダ４との隙間を小さく形成されているため、ピス
トン１５が圧縮室９側に移動して圧縮室９内の冷媒ガス
圧力が上昇する際には、ピストン１５とシリンダ４間の
隙間を介し、圧縮室９内の圧縮ガスが反圧縮室９側へ漏
れることを低減しつつ、冷凍システムへと吐き出され
る。

【００３９】この時、加工精度や組立精度が良好な場合
や、ピストン１５に側圧荷重が作用しない条件での運転
の場合は、ピストン１５のテーパ部１５ｂとシリンダ４
との隙間が従来より広くなり、粘性による摺動損失を低
減でき、効率が向上する。

【００４０】また、ピストン１５，シリンダ４とが相対
的に傾斜するように加工・組み立てられたり、何らかの
要因により圧縮機の運転中において、シリンダ４に対し
てピストン１５が傾斜しても、シリンダ４とピストン１
５はテーパ部１５ｂの広い摺動面でその側圧荷重を受け
ることができるので局所的な摺動やこじりの発生を防止
し、摩耗を防止することができるという作用を有する。

【００４１】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、固定子及び可動子とから構成されたモーターと、
モーターの固定子やシリンダとブロックなどにより構成
された固定要素と、モーターの可動子と可動子に連結さ
れたピストンにより構成された可動要素と、一部が可動
要素に固定され、一部が固定要素に固定された弾性要素
と、シリンダ内周に対向するピストンの外周面に設けら
れた最大外径部と、最大外径部から連続的に外径が漸減
するテーパ部を備えたものであり、ピストンの軸線とシ
リンダの軸線が傾かないで摺動する場合には、粘性によ
る摺動損失を低減できると共に、モーターの可動子や固
定子、又はピストンとシリンダとが傾いて加工・組立ら
れ、ピストンの軸線とシリンダの軸線が傾いた状態で摺
動したときには、シリンダとピストンは広い摺動面でそ
の側圧荷重を受けることができるので局所的な摺動やこ
じりの発生を防止し、摩耗を防止することができる。

【００４２】

【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、固定子及び可動子とから構成されたモーターと、
モーターの固定子やシリンダとブロックなどにより構成
された固定要素と、モーターの可動子と可動子に連結さ
れたピストンにより構成された可動要素と、一部が可動
要素に固定され、一部が固定要素に固定された弾性要素
と、シリンダ内周と常に又は一時的に対向するピストン
の外周面に、円周方向に連続しない凹部を備えたもので
あり、摺動する面積を少なくすると共に、軸線方向のピ
ストンとシリンダの摺動面の長さを従来と同等量確保で
きることからピストンがシリンダの軸線に対して傾いて
摺動することが防止でき、摺動損失が低減し効率の良い
運転を行うことができる。

【００４３】また、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、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
固定子やシリンダとブロックなどにより構成された固定
要素と、モーターの可動子と可動子に連結されたピスト
ンにより構成された可動要素と、一部が可動要素に固定
され、一部が固定要素に固定された弾性要素と、シリン
ダ内周に対向するピストンの外周面に設けられた最大外
径部と、最大外径部から連続的に外径が漸減するテーパ
部を備えたものであり、ピストンの軸線とシリンダの軸
線が傾かないで摺動する場合には、粘性による摺動損失
を低減できると共に、モーターの可動子や固定子、又は
ピストンとシリンダとが傾いて加工・組立られ、ピスト
ンの軸線とシリンダの軸線が傾いた状態で摺動したとき
には、シリンダとピストンは広い摺動面でその側圧荷重
を受けることができるので局所的な摺動やこじりの発生
を防止し、摩耗を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による振動式圧縮機の縦断面
図

【図２】同実施例の振動式圧縮機の要部断面図

【図３】本発明の実施例２による振動式圧縮機の要部断
面図

【図４】本発明の実施例３による振動式圧縮機の縦断面
図

【図５】同実施例の振動式圧縮機の要部断面図

【図６】従来の振動式圧縮機の縦断面図

【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 ６ ブロック ８ 弾性要素 １２可動要素 １３固定要素 １４ピストン １４ａ，１４ｃ凹部 １５ピストン １５ａ最大外径部 １５ｂテーパ部

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 BB21 BB26 CC02 CC31 CC61

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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、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
   ターの固定子や前記シリンダとブロックなどにより構成
   された固定要素と、前記モーターの可動子と前記可動子
   に連結されたピストンにより構成された可動要素と、一
   部が前記可動要素に固定され、一部が前記固定要素に固
   定された弾性要素と、前記シリンダ内周と常に又は一時
   的に対向する前記ピストンの外周面に、円周方向に連続
   しない凹部を備えた振動式圧縮機。
2. 【請求項２】 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、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
   ターの固定子や前記シリンダとブロックなどにより構成
   された固定要素と、前記モーターの可動子と前記可動子
   に連結されたピストンにより構成された可動要素と、一
   部が前記可動要素に固定され、一部が前記固定要素に固
   定された弾性要素と、前記シリンダ内周に対向する前記
   ピストンの外周面に設けられた最大外径部と、前記最大
   外径部から連続的に外径が漸減するテーパ部を備えた振
   動式圧縮機。