JP2001055974A - 振動式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動式圧縮機に関し、モーター１３の固定子
１３ａと可動子１３ｂのエアギャップの不均一によるモ
ーター効率の低下を防止すると共に、局所的なこじりを
防止して圧縮機の信頼性向上を図る。 【解決手段】 外周部１６ｂが固定要素１４により保持
され、内周部１６ｃが可動要素１５に固定または連結さ
れた弾性要素について、永久磁石１３ｃの配設方向に半
径方向の剛性が最大となるように配設することにより、
永久磁石１３ｃにより発生する磁界の作用により、可動
子１３ｂが永久磁石１３ｃに引き寄せられて傾くことを
防ぎ、固定子１３ａと可動子１３ｂのエアギャップを均
一に保つことで、モーター効率の低下や、局所的なこじ
りによる信頼性低下を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍サイクル等に使
用する振動式圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動式圧縮機としては、特開平０
４−３４７４６０号公報に示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を説明
する。

【０００３】従来の構成を図６、図７に示す。図６は従
来の振動式圧縮機の縦断面図であり、図７は図６のＣ−
Ｃ線要部断面図である。図６、図７において、１は密閉
容器、２は本体である。本体２は、モーター３、シリン
ダ４、ピストン５、ブロック６、シリンダヘッド７、弾
性要素８など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、密閉容器１内に弾性支持さ
れている。モーター３は、純鉄で形成された固定子３ａ
とコイルで形成された可動子３ｂとから構成されてお
り、固定子３ａには永久磁石３ｃが固定されている。ま
た、可動子３ｂは可動子連結部材９を介してピストン５
に連結固定されている。ピストン５は、シリンダ４と弾
性要素８により軸方向に摺動可能なように支持されてい
る。

【０００４】弾性要素８は、複数の弾性体８ａを積み重
ねて構成されており、弾性要素８の内周部８ｂがピスト
ン５に固定され、外周部８ｃがブロック６に固定されて
いる。また、弾性体８ａは複数の螺旋状のスリット８ｄ
を有しており、そのため弾性体、例えばバネとして機能
する。１０はピストン５、モーター３の可動子３ｂ、可
動子連結部材９などから構成される可動要素であり、１
１はシリンダ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である。１２は圧縮室であ
り、シリンダ４、ピストン５により形成されている。

【０００５】次に、振動式圧縮機の機構について説明す
る。交流電源によりモーター３の可動子３ｂ（コイル）
に通電すると、この通電により永久磁石３ｃにより発生
する磁界との作用により、可動子３ｂ（コイル）に軸方
向の往復運動する力が発生する。その力により、可動子
連結部材９を介して可動子３ｂと連結されたピストン５
は、弾性要素８を変形させるとともに、その弾性要素８
の反発力を利用しながら効率よく軸方向に往復運動を繰
り返す。

【０００６】冷却システム（図示せず）からの冷媒ガス
は、吸入管（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１２に至る。
圧縮室１２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内に配設されている吐出弁（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、吐出管（図示せず）を介して冷却システムに吐
出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のような構成では、永久磁石３ｃにより発生する磁界の
作用により、可動子３ｂが永久磁石３ｃに引き寄せられ
て傾き、固定子と可動子のエアギャップの不均一による
モーター効率の低下や、局所的なこじりによる信頼性低
下の可能性があるという欠点があった。

【０００８】本発明は従来の課題を解決するもので、固
定子と可動子のエアギャップを均一に保ち、局所的なこ
じりの発生を防止することで、モーター効率と信頼性が
高い振動式圧縮機を提供することを目的とする。

【０００９】また、上記従来の構成は、弾性要素８が軸
方向に変形する際に、弾性体８ａの内周部８ｂ、ピスト
ン５及び可動子３ｂを含む可動要素１２が方向を変えな
がら回転し、固定子と可動子の局所的なこじりによる信
頼性低下の可能性があるという欠点があった。

【００１０】本発明の他の目的は、弾性要素が軸方向に
変形する際に生じる可動要素の回転を抑制することで、
固定子と可動子の局所的なこじりの発生を防止し、信頼
性の高い振動式圧縮機を提供することである。

【００１１】本発明の他の目的は、弾性要素が軸方向に
変形する際に生じる回転を可動要素に伝達しないこと
で、シリンダとピストン間の回転に伴う摺動損失を低減
すると共に、固定子と可動子の局所的なこじりの発生を
防止することで、効率と信頼性が高い振動式圧縮機を提
供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、固定子と可動子と永久磁石とから構成された
モーターと、前記固定子などにより構成された固定要素
と、前記可動子などにより構成された可動要素と、一部
が前記固定要素により保持され一部が前記可動要素に固
定または連結された弾性要素とからなり、前記弾性要素
を前記永久磁石の配設方向に半径方向の剛性が最大とな
るように配設したのである。

【００１３】これにより、固定子と可動子のエアギャッ
プの不均一によるモーター効率の低下や、局所的なこじ
りの発生による信頼性低下を防止できる。

【００１４】また、本発明は、平面を有する固定子と可
動子とから構成されたモーターと、楕円シリンダと、前
記楕円シリンダ内を往復摺動する楕円ピストンと、前記
固定子や前記楕円シリンダなどにより構成された固定要
素と、前記可動子や前記楕円ピストンなどにより構成さ
れた可動要素と、一部が前記固定要素により保持され一
部が前記可動要素に固定または連結された弾性要素とか
ら構成したのである。

【００１５】これにより、固定子と可動子の局所的なこ
じりの発生による信頼性低下を防止できる。

【００１６】また、本発明は、平面を有する固定子と可
動子とから構成されたモーターと、楕円シリンダと、前
記楕円シリンダ内を往復摺動する楕円ピストンと、前記
固定子や前記楕円シリンダなどにより構成された固定要
素と、前記可動子や前記楕円ピストンなどにより構成さ
れた可動要素と、一部が前記固定要素により保持され一
部が前記可動要素に固定または連結された弾性要素とか
らなり、前記可動要素を前記弾性要素に対して回転自在
としたのである。

【００１７】これにより、シリンダとピストン間の回転
に伴う摺動損失を低減できると共に、摺動部の摩耗とい
った信頼性低下を防止できる。更に、固定子と可動子の
局所的なこじりの発生による信頼性低下を防止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、固定子と可動子と永久磁石とから構成されたモータ
ーと、前記固定子などにより構成された固定要素と、前
記可動子などにより構成された可動要素と、一部が前記
固定要素により保持され一部が前記可動要素に固定また
は連結された弾性要素とからなり、前記弾性要素を前記
永久磁石の配設方向に半径方向の剛性が最大となるよう
に配設したものであり、永久磁石により発生する磁界の
作用により、可動子が永久磁石に引き寄せられて傾くこ
とを防ぎ、固定子と可動子のエアギャップを均一に保つ
ことで、モーター効率の低下や、局所的なこじりによる
信頼性低下を防止できるという作用を有する。

【００１９】請求項２記載の発明は、平面を有する固定
子と可動子とから構成されたモーターと、楕円シリンダ
と、前記楕円シリンダ内を往復摺動する楕円ピストン
と、前記固定子や前記楕円シリンダなどにより構成され
た固定要素と、前記可動子や前記楕円ピストンなどによ
り構成された可動要素と、一部が前記固定要素により保
持され一部が前記可動要素に固定または連結された弾性
要素とから構成したものであり、弾性要素が軸方向に変
形する際に発生する弾性体の内周部、ピストン及び可動
子を含む可動要素の回転を、楕円シリンダと楕円ピスト
ンのクリアランスにより抑制することで、固定子と可動
子の局所的なこじりを防ぎ、信頼性低下を防止できると
いう作用を有する。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項２に記載の
発明において、可動要素を弾性要素に対して回転自在と
したものであり、弾性要素が軸方向に変形する際に発生
する弾性体の内周部の回転を、可動要素に伝達しないこ
とで、回転に伴う楕円シリンダと楕円ピストン間の摺動
損失を低減できると共に、摺動部の摩耗といった信頼性
低下を防止することができるという作用を有する。更
に、平面を有する可動子の回転を楕円シリンダと楕円ピ
ストンのクリアランスにより抑制することで、平面を有
する固定子と可動子の局所的なこじりを防ぎ、信頼性低
下を防止できるという作用を有する。

【００２１】

【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。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。

【００２２】（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縦断面図である。図２は、同実施例
の振動式圧縮機のＡ−Ａ線要部断面図である。

【００２３】図１、図２において、１３はモーターであ
り、固定子１３ａ、可動子１３ｂ、永久磁石１３ｃとか
ら構成されている。１４は固定子１３ａなどにより構成
される固定要素であり、１５は可動要素１３ｂなどによ
り構成される可動要素であり、１６は複数の板バネ１６
ａが積み重ねられ、外周部１６ｂが固定要素１４により
保持され、内周部１６ｃが可動要素１５に固定または連
結された弾性要素であり、永久磁石１３ｃの配設方向に
半径方向の剛性が最大となるように配設されている。

【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。交流電源によりモータ
ー１３の可動子１３ｂに通電すると、この通電により永
久磁石１３ｃにより発生する磁界との作用により、可動
子１３ｂに軸方向の往復運動する力が発生する。その力
により、可動子連結部材９を介して可動子１３ｂと連結
されたピストン５は、弾性要素１６を変形させるととも
に、その弾性要素１６の反発力を利用しながら効率よく
軸方向に往復運動を繰り返す。この時、永久磁石１３ｃ
により発生する磁界の作用により、可動子１３ｂが永久
磁石１３ｃに引き寄せられ傾こうとするが、弾性要素１
６はその半径方向の剛性が永久磁石１３ｃの配設方向に
最大となるように固定されているため、固定子１３ａと
可動子１３ｂのエアギャップはδa＝δbとなるように保
持される。

【００２５】従って、固定子１３ａと可動子１３ｂのエ
アギャップの不均一によるモーター効率の低下や、局所
的なこじりによる信頼性低下を防止することができる。

【００２６】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
固定子１３ａと可動子１３ｂと永久磁石１３ｃとから構
成されたモーター１３と、固定子１３ａなどにより構成
された固定要素１４と、可動子１３ｂなどにより構成さ
れた可動要素１５と、一部が固定要素１４により保持さ
れ一部が可動要素１５に固定または連結された弾性要素
１６とからなり、弾性要素１６を永久磁石１３ｃの配設
方向に半径方向の剛性が最大となるように配設したもの
であり、永久磁石１３ｃにより発生する磁界の作用によ
り、可動子１３ｂが永久磁石１３ｃに引き寄せられて傾
くことを防ぎ、固定子１３ａと可動子１３ｂのエアギャ
ップを均一に保つことで、モーター効率の低下や、局所
的なこじりによる信頼性低下を防止することができる。

【００２７】なお、本実施例において永久磁石１３ｃは
固定子１３ａに固定された構成としたが、可動子１３ｂ
に固定する構成であっても同等の効果が得られることは
言うまでもない。

【００２８】また、本実施例では、弾性要素１６をブロ
ック６に固定しているが、他の固定要素１４に固定して
も同様に実施可能である。

【００２９】（実施例２）図３は、本発明の実施例２に
よる振動式圧縮機の縦断面図である。図４は同実施例の
振動式圧縮機のＢ−Ｂ線要部断面図である。

【００３０】図３、図４において、１７は平面を有する
固定子１７ａと可動子１７ｂとから構成されたモーター
であり、１８は楕円シリンダであり、１９は楕円シリン
ダ１８内を往復摺動する楕円ピストンであり、２０は固
定子１７ａや楕円シリンダ１８などにより構成された固
定要素であり、２１は可動子１７ｂや楕円ピストン１９
などにより構成された可動要素である。

【００３１】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。

【００３２】圧縮機の運転時において、弾性要素８の内
周部８ｂは、軸方向の変位に伴って方向が反転しながら
常に回転する。その回転に伴い平面を有する可動子１７
ｂも楕円ピストン１９、可動子連結部材９を介して回転
しようとする。しかしながら平面を有する可動子１７ｂ
の回転は、平面を有する固定子１７ａと可動子１７ｂ間
のエアギャップよりもはるかに小さい楕円シリンダ１８
と楕円ピストン１９間のクリアランスにより抑制される
ので、固定子１７ａと可動子１７ｂに局所的なこじりを
発生することはない。

【００３３】従って、弾性要素８が軸方向に変形する際
に発生する弾性体８ａの内周部８ｂ及び楕円ピストン１
９を含む可動要素２１の回転を、楕円シリンダ１８と楕
円ピストン１９間のクリアランスにより抑制すること
で、平面を有する固定子１７ａと可動子１７ｂの局所的
なこじりを防ぎ、信頼性低下を防止することができる。

【００３４】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
平面を有する固定子１７ａと可動子１７ｂとから構成さ
れたモーター１７と、楕円シリンダ１８と、楕円シリン
ダ１８内を往復摺動する楕円ピストン１９と、固定子１
７ａや楕円シリンダ１８などにより構成された固定要素
２０と、可動子１７ｂや楕円ピストン１９などにより構
成された可動要素２１とから構成され、弾性要素８が軸
方向に変形する際に発生する弾性体８ａの内周部８ｂ、
楕円ピストン１９及び可動子を含む可動要素２１の回転
を、楕円シリンダ１８と楕円ピストン１９間のクリアラ
ンスにより抑制することで、固定子１７ａと可動子１７
ｂの局所的なこじりを防ぎ、信頼性低下を防止すること
ができる。

【００３５】なお、本実施例において弾性要素８を楕円
ピストン１９の軸方向に連結しているが、他の可動要素
２１に固定しても、また固定せず軸方向に連結した構成
であっても同様に実施可能である。

【００３６】また、本実施例では、弾性要素８をブロッ
ク６に固定しているが、他の固定要素２０に固定して
も、また固定せず軸方向に連結した構成であっても同様
に実施可能である。

【００３７】（実施例３）図５は、本発明の実施例３に
よる振動式圧縮機の縦断面図である。

【００３８】図５において、２２は楕円シリンダ１８内
を往復摺動する楕円ピストンであり、２３は平面を有す
る可動子であり、２４は楕円ピストン２２、可動子２３
などにより構成され、弾性要素８に対して回転自在の可
動要素である。

【００３９】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。

【００４０】圧縮機の運転時において、弾性要素８の内
周部８ｂは、軸方向の変位に伴って方向が反転しながら
常に回転する。この時、可動要素２４は弾性要素８に対
して回転自在であるため、弾性要素８の回転力は可動要
素２４に伝達されず、回転に伴う楕円ピストン２２と楕
円シリンダ１８間の摺動損失を低減できると共に、摺動
部の摩耗といった信頼性低下を防止することができる。
また、永久磁石１７ｃにより発生する磁界のアンバラン
スにより平面を有する可動子２３が永久磁石１７ｃに引
き寄せられ回転しようとした場合でも、平面を有する固
定子１７ａと可動子２３間のエアギャップよりもはるか
に小さい楕円シリンダ１８と楕円ピストン１９間のクリ
アランスにより抑制されるので、固定子１７ａと可動子
２３に局所的なこじりを発生することはない。

【００４１】従って、弾性要素８が軸方向に変形する際
に発生する弾性体８ａの内周部８ｂの回転を、可動要素
２４に伝達しないことで回転に伴う楕円シリンダ１８と
楕円ピストン２２間の摺動損失を低減できると共に、摺
動部の摩耗といった信頼性低下を防止することができ
る。更に、平面を有する可動子２３の回転を楕円シリン
ダ１８と楕円ピストン２２間のクリアランスにより抑制
することで、平面を有する固定子１７ａと可動子２３の
局所的なこじりを防ぎ、信頼性低下を防止することがで
きる。

【００４２】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
平面を有する固定子１７ａと可動子２３とから構成され
たモーター１７と、楕円シリンダ１８と、楕円シリンダ
１８内を往復摺動する楕円ピストン２２と、固定子１７
ａや楕円シリンダ１８などにより構成された固定要素２
０と、可動子２３や楕円ピストン２２などにより構成さ
れた可動要素２４とから構成され、可動要素２４を弾性
要素８に対して回転自在としたものであり、弾性要素８
が軸方向に変形する際に発生する弾性体８ａの内周部８
ｂの回転を、可動要素２４に伝達しないことで楕円シリ
ンダ１８と楕円ピストン２２間の摺動損失を低減できる
と共に、摺動部の摩耗といった信頼性低下を防止するこ
とができる。更に、平面を有する可動子２３の回転を楕
円シリンダ１８と楕円ピストン２２のクリアランスによ
り抑制することで、平面を有する固定子１７ａと可動子
２３の局所的なこじりを防ぎ、信頼性低下を防止するこ
とができる。

【００４３】なお、本実施例においては、弾性要素８を
楕円ピストン２２の軸方向に連結しているが、他の可動
要素２３に固定しても、また固定せず軸方向に連結した
構成であっても同様に実施可能である。

【００４４】また、本実施例では、弾性要素８をブロッ
ク６に固定しているが、他の固定要素２０に固定して
も、また固定せず軸方向に連結した構成であっても同様
に実施可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明は、固定子と可動子と永久磁石とから構成されたモー
ターと、前記固定子などにより構成された固定要素と、
前記可動子などにより構成された可動要素と、一部が前
記固定要素により保持され一部が前記可動要素に固定ま
たは連結された弾性要素とからなり、前記弾性要素を前
記永久磁石の配設方向に半径方向の剛性が最大となるよ
うに配設したので、永久磁石により発生する磁界の作用
により、可動子が永久磁石に引き寄せられて傾くことを
防ぎ、固定子と可動子のエアギャップを均一に保つこと
で、モーター効率の低下や、局所的なこじりによる信頼
性低下を防止することができる。

【００４６】また、請求項２に記載の発明は、平面を有
する固定子と可動子とから構成されたモーターと、楕円
シリンダと、前記楕円シリンダ内を往復摺動する楕円ピ
ストンと、前記固定子や前記楕円シリンダなどにより構
成された固定要素と、前記可動子や前記楕円ピストンな
どにより構成された可動要素と、一部が前記固定要素に
より保持され一部が前記可動要素に固定または連結され
た弾性要素とから構成されているので、弾性要素が軸方
向に変形する際に発生する弾性体の内周部、楕円ピスト
ン及び可動子を含む可動要素の回転を、楕円シリンダと
楕円ピストン間のクリアランスにより抑制することで、
固定子と可動子の局所的なこじりを防ぎ、信頼性低下を
防止することができる。

【００４７】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載の発明に加えて可動要素を弾性要素に対して回転
自在としたので、弾性要素が軸方向に変形する際に発生
する弾性体の内周部の回転を、可動要素に伝達しないこ
とで楕円シリンダと楕円ピストン間の摺動損失を低減で
きると共に、摺動部の摩耗といった信頼性低下を防止す
ることができる。更に、平面を有する可動子の回転を楕
円シリンダと楕円ピストンのクリアランスにより抑制す
ることで、平面を有する固定子と可動子の局所的なこじ
りを防ぎ、信頼性低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による振動式圧縮機の実施例１の縦断面
図

【図２】本発明による振動式圧縮機の実施例１のＡ−Ａ
線要部断面図

【図３】本発明による振動式圧縮機の実施例２の縦断面
図

【図４】本発明による振動式圧縮機の実施例２のＢ−Ｂ
線要部断面図

【図５】本発明による振動式圧縮機の実施例３の縦断面
図

【図６】従来の振動式圧縮機の縦断面図

【図７】図６のＣ−Ｃ線要部断面図

【符号の説明】

８ 弾性要素 １３ モーター １３ａ 固定子 １３ｂ 可動子 １３ｃ 永久磁石 １４ 固定要素 １５ 可動要素 １６ 弾性要素 １７ モーター １７ａ 固定子 １７ｂ 可動子 １８ 楕円シリンダ １９ 楕円ピストン ２０ 固定要素 ２１ 可動要素 ２２ 楕円ピストン ２３ 可動子 ２４ 可動要素

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 八木 章夫 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 Ｆターム(参考） 3H076 AA02 BB21 BB43 CC06 CC28 CC31

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子と可動子と永久磁石とから構成さ
   れたモーターと、前記固定子などにより構成された固定
   要素と、前記可動子などにより構成された可動要素と、
   一部が前記固定要素により保持され一部が前記可動要素
   に固定または連結された弾性要素とからなり、前記弾性
   要素を前記永久磁石の配設方向に半径方向の剛性が最大
   となるように配設した振動式圧縮機。
2. 【請求項２】 平面を有する固定子と可動子とから構成
   されたモーターと、楕円シリンダと、前記楕円シリンダ
   内を往復摺動する楕円ピストンと、前記固定子や前記楕
   円シリンダなどにより構成された固定要素と、前記可動
   子や前記楕円ピストンなどにより構成された可動要素
   と、一部が前記固定要素により保持され一部が前記可動
   要素に固定または連結された弾性要素とからなる振動式
   圧縮機。
3. 【請求項３】 可動要素を弾性要素に対して回転自在と
   した請求項２に記載の振動式圧縮機。