JP2004503717A - リニアモータを有する往復コンプレッサ用の振動制動システム - Google Patents

Abstract

モータおよびシリンダ（４）によって形成され且つシェル（１）の内側に装着された基準アッセンブリ（２０）と、共振スプリング（３）およびシリンダ（４）の内側で往復動するピストン（２）によって形成された共振アッセンブリ（１０）とを有するモータコンプレッサアッセンブリを備えている、リニアモータを有する往復コンプレッサ用の振動制動システムであって、前記システムは、基準アッセンブリをシェルに接続する少なくとも１つの第１の釣り合い手段（３０）と、共振アッセンブリをシェルに接続する少なくとも１つの第２の釣り合い手段（４０）とを備え、両方の釣り合い手段（３０、４０）がピストンの移動方向に対応して作動し、前記第２の釣り合い手段（４０）は、共振アッセンブリの質量と基準アッセンブリの質量との比で定義される因子によって、第１の釣り合い手段（３０）の弾性係数に比例する弾性係数を与える。

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は、リニアモータによって駆動される往復コンプレッサにおいて使用され、シェルに対するモータコンプレッサアッセンブリの固定が一般にスプリングによって成される振動制動システムに関する。
【０００２】
（発明の背景）
リニアモータを有する往復コンプレッサ（図１）においては、シリンダの内側でピストンが軸方向に移動することによって、ガスの圧縮メカニズムが生じる。シリンダに対するガスの吸気および吐出を制御するために、シリンダヘッド内には、吸引弁および吐出弁が配置されている。ピストンは、リニアモータによって作動される磁性体を搬送するアクチュエータによって駆動される。ピストンは、共振スプリングに接続されるとともに、磁性体および共振スプリングと協働してコンプレッサの共振アッセンブリを形成する。
【０００３】
コンプレッサは、シェルの内側で、制動スプリング（弾性係数ＫＳを有する）のアッセンブリ上に装着されている。制動スプリングの機能は、共振アッセンブリの動作によって生じる振動の伝達を最小限に抑えることである。
【０００４】
コンプレッサの通常の動作中に発生する振動は、コンプレッサの機械的なアッセンブリの主要部の揺れによって生じる。
【０００５】
動作中、質量ＭＰの共振アッセンブリは、シリンダおよびモータによって形成され且つモータによって駆動されるアッセンブリ（質量ＭＲの基準アッセンブリ）に対して変位する。作用−反作用の法則により、基準アッセンブリは、これら２つのアッセンブリの質量の比に比例する変位量をもつ（図２）。制動スプリング上に載置される基準アッセンブリのそのような変位により、別の力がコンプレッサのシェルに伝わり、それによって、前記シェルが振動する。これは、家庭電気製品の冷却システムにおいて一般に使用されるこの種の機械にとって望ましくない。
【０００６】
（発明の概要）
本発明の一般的な目的は、リニアモータを有する往復コンプレッサ用の振動制動システムであって、コンプレッサの動作によって生じる振動を大幅に軽減できる振動制動システムを提供することである。
【０００７】
この目的は、リニアモータを有する往復コンプレッサ用の振動制動システムであって、シェルとモータコンプレッサアッセンブリとを備え、モータコンプレッサアッセンブリは、モータおよびシリンダによって形成され且つ制動スプリングによってシェルの内側に装着された基準アッセンブリと、共振スプリングおよびシリンダの内側で往復動するピストンによって形成された共振アッセンブリとを備えているタイプの振動制動システムであって、基準アッセンブリをシェルに接続する少なくとも１つの第１の釣り合い手段と、共振アッセンブリをシェルに接続する少なくとも１つの第２の釣り合い手段とを備え、両方の釣り合い手段がピストンの移動方向に対応して作動し、前記第２の釣り合い手段は、共振アッセンブリの質量と基準アッセンブリの質量との比で定義される因子によって、第１の釣り合い手段の弾性係数に比例する弾性係数を示す振動制動システムによって達成される。
【０００８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明について説明する。
【０００９】
（図示された実施形態の説明）
本発明は、リニアモータを有する往復気密コンプレッサについて説明する。図示のように、往復気密コンプレッサは、シェル１の内側に、ピストン２を有するモータコンプレッサアッセンブリを備えている。ピストン２は、共振スプリング３に接続されるとともに、アクチュエータ５によってシリンダ４の内側で軸方向に移動する。アクチュエータ５は、リニアモータ７によって駆動される磁性体６を搬送する。シリンダ４は、ピストン２の作動端部と対向し且つシリンダヘッド８によって閉じられる端部を有している。シリンダ４に対するガスの吸気および吐出を制御するために、シリンダ４のシリンダヘッド８内には、吸引弁８ａおよび吐出弁８ｂが配置されている。
【００１０】
ピストン２、共振スプリング３、磁性体は、質量ＭＰの共振アッセンブリ１０を形成している。シリンダおよびモータによって形成されるアッセンブリは、図２および図８に概略的に示される質量ＭＲの基準アッセンブリ２０を特徴付けする。図１および図２に示されるように、基準アッセンブリ２０は、一般に螺旋状のスプリング９によってあるいは弾性係数ＫＳを有するフレキシブルアームによって特徴付けされる制動スプリング上に載置される。
【００１１】
従来の構成（図１および図２）においては、コンプレッサが動作すると、少なくともピストン２の移動方向に基準アッセンブリ２０が振動する。この振動は、制動手段によって制動されず、前述したようにシェル１に伝えられる。
【００１２】
本発明において、リニアモータによって駆動されるタイプの往復コンプレッサには、シリンダ４の内側でピストン２が往復移動することによって生じる振動を最小限に抑えるために、振動制動システムが設けられている。この制動システムは、基準アッセンブリ２０をシェル１に接続する少なくとも１つの第１の釣り合い手段３０と、共振アッセンブリ１０をシェル１に接続する少なくとも１つの第２の釣り合い手段４０とを備えている。両方の釣り合い手段は、シリンダ４内で往復するピストン２の移動方向に対応して作動する。前記第２の釣り合い手段４０は、共振アッセンブリ１０の質量ＭＰと基準アッセンブリ２０の質量ＭＲとの間の比で定義される因子により、第１の釣り合い手段３０の弾性係数ＫＳに比例する弾性係数ＫＢを示す。
【００１３】
図示の構成では、釣り合い手段３０、４０がシェル１に対して直接に固定されているが、本発明は、他の構成上の選択を予見する。その構成上の他の選択において、釣り合い手段３０、４０は、接続手段を介して、シェル１に装着される。ただしこの場合、接続手段は、共振アッセンブリ１０の質量と基準アッセンブリ２０の質量との間の比、および、釣り合い手段３０の弾性係数と釣り合い手段４０の弾性係数との間の比を変化させないことが条件である。
【００１４】
提案された解決手段が図８に概略的に示されている。
【００１５】
本発明において、第１および第２の釣り合い手段３０、４０は、シリンダ４の内側で移動するピストン２の移動方向と一致する同じ方向に実質的に沿って互いに配置されているべきである。
【００１６】
図３から図５に示される本発明の一実施形態においては、第１の釣り合い手段３０が制動スプリングによって形成され、第２の釣り合い手段４０が少なくとも１つの螺旋状のスプリングによって形成される。図３および図４に示される配置では、第２の釣り合い手段４０は螺旋状のスプリングを１つだけ示している。この螺旋状のスプリングは、その長手方向軸がピストン２の長手方向軸と一直線になるように共振アッセンブリ１０に装着されている。
【００１７】
図３は、本発明の第１の実施形態を示している。この実施形態において、第２の釣り合い手段４０の螺旋状のスプリングおよび第１の釣り合い手段３０を形成する制動スプリングは、モータコンプレッサアッセンブリの下側に設けられている。
【００１８】
図４は、本発明の第２の実施形態を示している。この実施形態において、第２の釣り合い手段４０の螺旋状のスプリングは、制動スプリングとは反対側であるモータコンプレッサアッセンブリの上側に設けられている。
【００１９】
図５は、本発明の第３の実施形態を示している。この実施形態において、第１および第２の釣り合い手段３０、４０は、２つの螺旋状のスプリングを有している。これらの螺旋状のスプリングは、互いに一直線上にあるとともに、水平に配置されたピストン２の長手方向軸と一直線を成している。また、この構成において、第１および第２の釣り合い手段３０、４０は、シェルの内側でコンプレッサを浮動させて支持する制動手段として働くとともに、“浮動−釣り合い”機能という二重の機能を与えるように適切に寸法付けられている。
【００２０】
図６は、本発明の第４の実施形態を示している。この実施形態において、第１および第２の釣り合い手段はそれぞれ、ピストン２の移動方向を横切るように配置されたフレキシブルアームによって形成されている。この構成において、第１の釣り合い手段３０のフレキシブルアームは、シェル１および基準アッセンブリ２０に取り付けられており、これによって、モータコンプレッサアッセンブリの浮動支持手段を形成している。一方、第２の釣り合い手段４０のフレキシブルアームは、ピストン２の移動方向で作動するように、シェル１および共振アッセンブリ１０に取り付けられている。
【００２１】
図７は、第１および第２の釣り合い手段３０、４０にフレキシブルアームを使用した本発明の一変形例を示している。この場合、フレキシブルアームは、モータコンプレッサアッセンブリの横断装着形態として、図６に示される配置に対して垂直な配置形態を成している。
【００２２】
図示しないが、第１および第２の釣り合い手段がそれぞれ、ピストン２の移動方向を横切るように配置された螺旋状のスプリングおよびフレキシブルアームによって特徴付けされる少なくとも１つの部材を用いて形成されても良いことを、本発明が予見していることは言うまでもない。
【００２３】
共振アッセンブリ１０の動作および基準アッセンブリ２０の動作が反対の位相で生じるため、第２の釣り合い手段の弾性係数が正確に定義されている場合、基準アッセンブリ２０および共振アッセンブリ１０からシェル１への力の伝達は、反対の位相で且つほぼ等しい振幅で生じる。そのため、シェル１に作用する力は、ゼロに近く、あるいは、ゼロに等しく、前記シェルに生じる望ましくない振動がかなり低減されあるいは除去される。
【００２４】
図８は、本発明の共振アッセンブリ１０と基準アッセンブリ２０と釣り合い手段とを概略的に示している。この場合、前述したように、方程式ＫＢ＝ＫＳ・（ＭＰ／ＭＲ）によって釣り合いが達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来技術に係わり、制動スプリングによってコンプレッサシェルの内側に装着されたリニアモータを有する往復コンプレッサの一部の概略的な長手方向断面図である。
【図２】
図１のリニアモータを有する往復コンプレッサの共振アッセンブリおよび基準アッセンブリの配置を概略的に示している。
【図３】
制動スプリングによってコンプレッサシェルの内側に装着され且つ本発明の第１の実施形態に従って構成された振動制動システムが設けられたリニアモータを有する往復コンプレッサの一部の概略的な長手方向断面図である。
【図４】
本発明の第２の実施形態に従って構成された振動制動システムを図３と同様に概略的に示している。
【図５】
本発明の第３の実施形態に従って構成された振動制動システムを概略的に示している。
【図６】
本発明の第４の実施形態に従って構成された振動制動システムを図３と同様に概略的に示している。
【図７】
本発明の第５の実施形態に従って構成された振動制動システムを図３と同様に概略的に示している。
【図８】
図３から図７のリニアモータを有する往復コンプレッサにおける共振アッセンブリおよび基準アッセンブリの両方の配置を概略的に示している。

Claims (7)

1. シェル（１）とモータコンプレッサアッセンブリとを備え、モータコンプレッサアッセンブリが、モータおよびシリンダ（４）によって形成され且つ制動スプリングによってシェル（１）の内側に装着された基準アッセンブリ（２０）と、共振スプリング（３）およびシリンダ（４）の内側で往復動するピストン（２）によって形成された共振アッセンブリ（１０）とを備えているタイプの、リニアモータを有する往復コンプレッサ用の振動制動システムであって、少なくとも１つの第１の釣り合い手段（３０）が基準アッセンブリ（２０）をシェル（１）に接続し、少なくとも１つの第２の釣り合い手段（４０）が共振アッセンブリ（１０）をシェル（１）に接続し、両方の釣り合い手段（３０、４０）がピストン（２）の移動方向に対応して作動し、前記第２の釣り合い手段（４０）は、共振アッセンブリ（１０）の質量と基準アッセンブリ（２０）の質量との比で定義される因子によって、第１の釣り合い手段（３０）の弾性係数に比例する弾性係数を示すことを特徴とする振動制動システム。
2. 第１の釣り合い手段（３０）が第２の釣り合い手段（４０）と平行であることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 第１の釣り合い手段（３０）が制動スプリングによって特徴付けされることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 第１および第２の釣り合い手段（３０、４０）が制動スプリングによって特徴付けされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
5. 第１および第２の釣り合い手段（３０、４０）は、ピストン（２）の移動方向と互いに一直線を成して配置されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 第１および第２の釣り合い手段（３０、４０）はそれぞれ、ピストン（２）の移動方向を横切るように配置された螺旋状のスプリングおよびフレキシブルアームによって特徴付けされる少なくとも１つの部材によって特徴付けされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
7. 釣り合い手段（３０、４０）がシェル（１）に直接に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

Images