JP2000297749A

JP2000297749A - 振動式圧縮機

Info

Publication number: JP2000297749A
Application number: JP11107928A
Authority: JP
Inventors: Ko Inagaki; 耕稲垣; Ichiro Morita; 一郎森田; Masanori Kobayashi; 正則小林; Makoto Katayama; 誠片山; Akira Hayashi; 陽林
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-24

Abstract

(57)【要約】【課題】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の振動低減に関する。【解決手段】圧縮機本体２を囲むように構成され、重
心が圧縮機本体２の重心またはピストン５の往復軸と略
一致するウエイト２１と、一端が密閉ケーシング１ある
いは固定要素１２に取り付けられ他端がウエイト２１に
取り付けられ、ピストン５軸方向に弾性変形可能なバネ
２２とから構成したので、圧縮機本体２の加振力と動吸
振器からの作用力の作用点を一致させ、確実に振動を低
減することができる。

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の振動低減
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動式圧縮機としては、特開平９
−１６６０７２号公報に記載されているものがある。ま
た、動吸振器を用いた圧縮機としては特開平２−９９８
９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５は従来の振動式圧縮機の断面図であ
る。図５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、４はシリンダ、５はピストンであ
る。モーター３は、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。１０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。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１１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１２とから構成されており、サスペンションス
プリング１３により、ピストン５往復方向に直交する方
向で密閉ケーシング１内に弾性支持されている。１４は
弾性要素であり、一端は可動要素１１に固定され、他端
が固定要素１２に固定されている。１５はマスであり、
１６は一端が密閉ケーシング１に取付けられ他端がウェ
イト１５に取付けられ、かつピストン軸方向に弾性変形
可能なバネである。また、ウェイト１５の重量とバネ１
６のバネ定数は共振周波数が圧縮機の運転周波数とほぼ
一致するように選択されている。

【０００４】次に振動式圧縮機の機構について説明す
る。インバータ回路１８（図示せず）を用いて発生させ
た正弦波状の交流電源をピストンに固定された可動子３
ｂのコイルに通電することにより、固定子３ａによる磁
界を横切るように推力が発生し、可動子３ａはピストン
５の軸方向に移動する。そして可動要素１１が変位する
と弾性要素１４は変形し、弾性要素１４に蓄えられた弾
性力により可動要素１１は逆方向に押され、ピストン５
は軸方向の往復運動を行う。

【０００５】インバータ回路で発生させる交流電源の周
波数は、主に可動要素１１の質量や弾性要素１４のバネ
定数などから定まる共振周波数で与えることで、弾性要
素１４のバネ力を可動要素１１の往復動に有効に用いる
ことができる。

【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１０に至る。圧縮室１０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。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。

【０００７】また、この振動式圧縮機は可動要素１１が
往復動することにより圧縮を行うが、この時圧縮機本体
２がピストン５往復方向に振動する。この振動がサスペ
ンションスプリング１３を介して密閉ケーシング１やウ
ェイト１５に伝達し、ウェイト１５とバネ１６からなる
共振系が励起され、ウェイト１５がピストン５往復方向
に振動する。この時、サスペンションスプリング１３か
ら密閉ケーシング１に伝わる加振力と、ウェイト１６の
振動による作用力がほぼ釣り合うため、密閉ケーシング
１の振動を低減することができる。

【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、圧縮機本体２の重心と動吸振器のウェイト
１５の重心が離れていると圧縮機本体２で発生する加振
力と動吸振器からの作用力の作用点の違いにより、振動
低減効果が低下するばかりではなく作用点の間にモーメ
ントが発生し、新たな振動を発生させる可能性があっ
た。

【０００９】本発明は、従来の課題を解決するもので、
ウェイトの重心位置を圧縮機本体の重心と一致させるこ
とで、圧縮機本体の加振力と動吸振器からの作用力の作
用点を一致させ確実に振動を低減することで、低振動の
圧縮機を提供することを目的とする。

【００１０】また、複数のバネを用いる場合には、ウェ
イト１５へのバネ１６の取り付け位置によっては、それ
ぞれのバネにかかる荷重に違いから変形量に差が生じ、
その結果ウェイト１５の振動方向がピストン往復方向か
らずれてしまうことで、動吸振器の振動低減効果が低下
する可能性がある。さらには、ウェイト１５が回転など
のピストン往復方向以外のモードで振動することで、動
吸振器が振動低減に必要な作用力を発生することができ
ず、振動低減効果が低下する可能性があった。

【００１１】本発明の他の目的は、ウェイトを確実にピ
ストン往復方向に振動させることで、動吸振器の振動低
減効果を発揮せしめ、低振動の圧縮機を提供することを
目的とする。

【００１２】また、動吸振器のウェイト１５が密閉ケー
シング１底部に貯溜したオイルに接触すると、粘性摩擦
によりウェイト１５の振動が阻害され、動吸振器の振動
低減効果が低下し、振動が増大する可能性があった。

【００１３】本発明の他の目的は、密閉ケーシング底部
にオイルを貯溜していても、確実に動吸振器を作動さ
せ、低振動の圧縮機を提供することを目的とする。

【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、シリンダに軸方向に往
復自在に挿入されるピストンと、固定子及び可動子とか
ら構成されたモーターと、可動子とピストンなどにより
構成された可動要素と、シリンダや固定子などにより構
成された固定要素と、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、固定要素と可動要素
とから構成される圧縮機本体と、圧縮機本体を囲むよう
に構成され、重心が圧縮機本体の重心またはピストンの
往復軸と略一致するウエイトと、一端が密閉ケーシング
あるいは固定要素に取り付けられ他端がウエイトに取り
付けられ、かつピストン軸方向に弾性変形可能なバネと
から構成したものである。

【００１５】これにより、圧縮機本体の加振力と動吸振
器からの作用力の作用点を一致させ、確実に振動を低減
することができる。

【００１６】さらに、バネの取り付け位置を頂点とする
多角形の重心がポンプの重心またはピストン往復軸と略
一致させたものである。

【００１７】これにより、ウェイトを確実にピストン往
復方向に振動させることで、動吸振器の振動低減効果を
発揮せしめ、振動を低減することができる。

【００１８】また、ウェイトが密閉ケーシング底部のオ
イルより上方に位置するものである。

【００１９】これにより、密閉ケーシング底部にオイル
を貯溜していても、確実に動吸振器を作動させ、振動を
低減することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、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、前記シリンダに軸方向に往復自在に挿
入されるピストンと、固定子及び可動子とから構成され
たモーターと、前記可動子と前記ピストンなどにより構
成された可動要素と、前記シリンダや前記固定子などに
より構成された固定要素と、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
固定要素と前記可動要素とから構成される圧縮機本体
と、前記圧縮機本体を囲むように構成され、重心が前記
圧縮機本体の重心または前記ピストンの往復軸と略一致
するウエイトと、一端が前記密閉ケーシングあるいは前
記固定要素に取り付けられ他端が前記ウエイトに取り付
けられ、前記ピストン軸方向に弾性変形可能なバネとを
備えたものであり、圧縮機本体の加振力と動吸振器から
の作用力の作用点を一致させ、確実に振動を低減すると
いう作用を有する。

【００２１】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
発明において、バネの取り付け位置を頂点とする多角形
の重心がポンプの重心またはピストン往復軸と略一致す
るように構成したものであり、ウェイトを確実にピスト
ン往復方向に振動させることで、動吸振器の振動低減効
果を発揮せしめ、振動を低減するという作用を有する。

【００２２】請求項３記載の発明は、請求項１に記載の
発明にさらにウェイトが密閉ケーシング底部のオイルよ
り上方に位置するように構成したものであり、密閉ケー
シング底部にオイルを貯溜していても、確実に動吸振器
を作動させ、振動を低減するという作用を有する。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施の形態について、図１か
ら図４を用いて説明する。尚、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。

【００２４】（実施例１）図１は本発明の実施例１によ
る振動式圧縮機の断面図である。

【００２５】図１において、２０は密閉ケーシング１の
内壁面の少なくとも２箇所以上に設けたステイであり、
２０ａと２０ｂ、及び２０ｃと２０ｄはそれぞれピスト
ン軸方向に対向している。２１はピストン軸に関して外
径側で圧縮機本体２の周りを囲むように配置されたウェ
イトであり、２２は一端をステイ２０に他端をウェイト
２１のステイ２０に対向する位置に取り付けたバネであ
る。対向するステイ２０ａと２０ｂの間隔はウェイト２
１が中央に位置するときに、バネ２２ａと２２ｂが共に
自然長より短く、圧縮された状態にある。このため、ウ
ェイト２１はバネ２２ａと２２ｂのバネ力により挟持さ
れる。また、バネ２１はウェイト２１の移動に伴い、ピ
ストン軸方向に弾性変形可能である。さらに、ウェイト
２１の重量とバネ２２のバネ定数の総和は共振周波数が
圧縮機の運転周波数と一致するように選択されている。

【００２６】以上のように構成された振動式圧縮機にお
いて、以下その動作を説明する。

【００２７】可動要素１１は固定要素１２に対して往復
動し圧縮を行うが、この際圧縮機本体２の固定要素１２
は可動要素１１の往復動の反作用などにより、ピストン
５往復方向に振動する。本体２は、本体２の重心及びピ
ストン５往復軸を含む水平面に取り付けたサスペンショ
ンスプリング１３により、密閉ケーシング１内に弾性的
に懸架されている。本体２の振動はサスペンションスプ
リング１３を介して密閉ケーシング１に加振力として伝
達する。

【００２８】密閉ケーシング１に伝達された加振力によ
り、ウェイト２１とバネ２２からなる共振系が励起さ
れ、ウェイト２１がピストン５往復方向に振動する。こ
の時、サスペンションスプリング１３から密閉ケーシン
グ１に伝わる加振力と、ウェイト２１の振動による作用
力の大きさがほぼ等しくなるとともに、本体２の加振力
の作用点である本体２の重心と動吸振器からの作用力の
作用点であるウェイト２１の重心がほぼ一致しているの
で、本体２からの加振力は動吸振器からの作用力により
打ち消される。しかも、動吸振器からの作用力と本体２
からの加振力の作用点のずれに起因するモーメントが発
生することが無いので、密閉ケーシング１の振動を低減
することが出来る。

【００２９】しかも、このように圧縮機本体２を囲むよ
うなウェイト２１と複数の共振バネ２２を組み合わせて
動吸振器を構成することで、十分な振動低減効果が得ら
れる重量を備えた動吸振器の取り付けを行っても、圧縮
機の外形寸法、特にピストン軸方向の長さはほとんど大
きくならない。

【００３０】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
密閉ケーシング１と、密閉ケーシング１内に収納された
シリンダ４と、シリンダ４に軸方向に往復自在に挿入さ
れるピストン５と、固定子３ａ及び可動子３ｂとから構
成されたモーター３と、可動子３ｂとピストン５などに
より構成された可動要素１１と、シリンダ４や固定子３
ａなどにより構成された固定要素１２と、一部が可動要
素１１に固定され一部が固定要素１１に固定された弾性
要素１４と、固定要素１２と可動要素１１とから構成さ
れる圧縮機本体２と、圧縮機本体２を囲むように構成さ
れ、重心が圧縮機本体２の重心またはピストン５の往復
軸と略一致するウエイト２１と、一端が密閉ケーシング
１あるいは固定要素１２に他端がウエイト２１に取り付
けられ、ピストン５軸方向に弾性変形可能なバネ２２と
から構成したので、圧縮機本体の加振力と動吸振器から
の作用力の作用点を一致させ、確実に振動を低減するこ
とができ、低振動の圧縮機を提供することができる。

【００３１】なお、本実施例ではピストン５は水平方向
に往復するとしたが、これを垂直方向とした場合でも、
ウェイト２１を垂直方向に往復させることで同様の振動
低減効果が得られることは言うまでもない。

【００３２】また、本実施例ではウェイト２1とバネ２
２を密閉ケーシング内壁面に取り付けたが、これ以外の
外壁面への取り付けでも同様の効果を得ることが出来
る。

【００３３】また、本実施例ではバネの一端を密閉ケー
シング１に取り付けたが、これを固定要素に取り付けた
場合、ウェイトは可動要素と逆方向かつ同一周波数で振
動し、可動要素の振動により固定要素に加わる加振力を
打ち消す作用力を与え、固定要素の振動を低減する。こ
の結果密閉ケーシングの振動も低減する効果が得られる
とともに、圧縮機本体の振動低減により圧縮機本体と密
閉ケーシングの間の配管等の変形を小さくできるので折
れ等の問題を防止することができる。

【００３４】また、本実施例では動吸振器にコイルバネ
を用いたが、ピストン軸方向に弾性変形可能であれば、
板バネ等他の形態のバネを用いても良い。

【００３５】（実施例２）図２は本発明の実施例２によ
る振動式圧縮機の断面図である。図３は図２のＡ−Ａ面
での断面図である。

【００３６】図２、図３において、２５ａ、２５ｂ、２
５ｃはウェイト上３箇所に取り付けられた同じバネ定数
のバネであり、これらの取り付け位置はほぼ正三角形を
なしている。また、ウェイト２１および圧縮機本体２の
重心は、バネの取付位置が構成する三角形の重心２５ｇ
に位置している。

【００３７】以上のように構成された振動式圧縮機にお
いて、以下その動作を説明する。

【００３８】圧縮機の圧縮に伴って本体２が振動し、密
閉ケーシング１や、ウェイト２１とバネ２５から構成さ
れる動吸振器に振動が伝わる。圧縮機本体２で加振力が
発生する位置は本体２の重心であり、この位置はバネ２
５ａ、２５ｂ、２５ｃの取り付け位置を頂点とする多角
形の重心２５ｇと一致している。従って、それぞれのバ
ネ２５ａ、２５ｂ、２５ｃには同じ大きさの力が加わる
ことから変形量も同じになる。従って、ウェイト２１は
確実にピストン往復方向に振動することから、確実に振
動を吸収することができる。

【００３９】また、３点以上の頂点を持つ多角形を構成
することから、例えば、バネ２５を２箇所にのみ取り付
ける場合のように取り付け位置を結ぶ線を軸とした回転
モードでウェイトが振動し、ピストン往復方向の振動が
小さくなることで振動低減効果が低下することはない。

【００４０】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
バネ２５の取り付け位置を頂点とする多角形の重心がポ
ンプ２の重心またはピストン往復軸と略一致するように
構成されるので、ウェイト２１を確実にピストン往復方
向に振動させることで、確実に振動を低減することがで
きる。

【００４１】なお、本実施例ではバネ２５のバネ定数が
等しいとしたが、バネ定数が異なるバネを用いる場合に
は、バネ定数に比例して本体２の重心からの距離を離す
ことで同様の効果を得ることができる。

【００４２】また、バネの取り付け位置が構成する多角
形は正多角形に近い形にしたほうが一時的に作用力の方
向がずれた場合にも、ウェイト２１をピストン往復方向
に安定して振動させることができることから、より確実
に振動を低減することができる。

【００４３】（実施例３）図４は本発明の第３の実施例
による断面図である。

【００４４】図４において、２７は密閉ケーシング１底
部に貯溜されたオイルであり、ウェイト２８はオイルよ
り上方位置しており、バネ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２
９ｄなどにより４ヶ所で挟持されている。

【００４５】従って、圧縮機運転中にウェイト２８が振
動する際に、ウェイト２８がオイル２７に接触し、ウェ
イト２８の振動が粘性摩擦により阻害されることがなく
なるので、ウェイト２８が確実に振動し、圧縮機本体２
からの加振力を打ち消す作用力を発生するので、振動を
確実に低減することができる。

【００４６】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
ウェイト２８が密閉ケーシング１底部のオイル２７より
上方に位置するようにしたものであり、密閉ケーシング
１底部にオイル２７を貯溜していても、確実にウェイト
２８とバネ２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄから構成さ
れる動吸振器を作動させ、振動を低減するという作用を
有する。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明したように請求項１記載の発
明は、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、シリンダに軸方向に往復自在に挿入され
るピストンと、固定子及び可動子とから構成されたモー
ターと、可動子とピストンなどにより構成された可動要
素と、シリンダ４や固定子などにより構成された固定要
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、固定要素と可動要素とから構成され
る圧縮機本体と、圧縮機本体を囲むように構成され、重
心が圧縮機本体の重心またはピストンの往復軸と略一致
するウエイトと、一端が密閉ケーシングあるいは固定要
素に取り付けられ他端がウエイトに取り付けられ、かつ
ピストン軸方向に弾性変形可能なバネとから構成したの
で、圧縮機本体の加振力と動吸振器からの作用力の作用
点を一致させ、確実に振動を低減することができ、低振
動の圧縮機を提供することができる。

【００４８】また、請求項２記載の発明は、請求項１に
記載の発明におけるバネの取り付け位置を頂点とする多
角形の重心が本体の重心またはピストン往復軸と略一致
するように構成されるので、ウェイトを確実にピストン
往復方向に振動させることで、確実に振動を低減するこ
とができる。

【００４９】また、請求項３記載の発明は、請求項１に
記載の発明におけるウェイトが密閉ケーシング底部のオ
イルより上方に位置するようにしたものであり、密閉ケ
ーシング底部にオイルを貯溜していても、確実に動吸振
器を作動させ、振動を低減するという作用を有する。

【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断面図

【図２】本発明の実施例２による振動式圧縮機の断面図

【図３】図２のＡ−Ａ面における断面図

【図４】本発明の実施例３による振動式圧縮機の断面図

【図５】従来の振動式圧縮機の断面図

【符号の説明】

１密閉ケーシング２圧縮機本体３モーター３ａ可動子３ｂ固定子４シリンダ５ピストン１０圧縮室１１可動要素１２固定要素１４弾性要素２１ウェイト２２バネ２５バネ２７オイル２８ウェイト

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者片山誠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)発明者林陽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 CC06 CC27 CC39

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記シリンダに軸方向に往
復自在に挿入されるピストンと、固定子及び可動子とか
ら構成されたモーターと、前記可動子と前記ピストンな
どにより構成された可動要素と、前記シリンダや前記固
定子などにより構成された固定要素と、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、前記固定要素と前記可動要素とから構成される圧
縮機本体と、前記圧縮機本体を囲むように構成され、重
心が前記圧縮機本体の重心または前記ピストンの往復軸
と略一致するウエイトと、一端が前記密閉ケーシングあ
るいは前記固定要素に取り付けられ他端が前記ウエイト
に取り付けられ、前記ピストン軸方向に弾性変形可能な
バネとからなる振動式圧縮機。
【請求項２】バネの取り付け位置を頂点とする多角形
の重心がポンプの重心またはピストン往復軸と略一致す
ることを特徴とする請求項１記載の振動式圧縮機。
【請求項３】ウェイトが密閉ケーシング底部のオイル
より上方に位置することを特徴とした請求項１記載の振
動式圧縮機。