JP2006214413A - 振動式圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】運転中に可動部の振動数を変更して運転容量を制御することができる振動式圧縮機（1）を提供する。
【解決手段】内部に気体と液体とが存在していて可動部材（38）が移動すると内容積が変化して内圧が変化するガスばね室（27）と、可動部材（38）の振動数を可変とするためにそのガスばね室（27）内の液体の量を調節する調節手段（28）とを振動式圧縮機（1）に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ内でピストンが往復動することによって流体を圧縮する振動式圧縮機に関するものである。

従来より、ハウジング内に設けられたシリンダ内でピストンが往復動することによって、圧縮室の流体を圧縮する振動式圧縮機が知られている。このような振動式圧縮機では、リニアモータのような駆動手段によって駆動力が与えられるピストンが設けられた可動部が、コイルばねやガスばね等のばね機構による付勢力を受けながら往復動する。

特許文献１にはこの種の振動式圧縮機が開示されている。同文献の図１には、両端にシリンダが形成され、各々のシリンダに挿入された圧縮室用のピストンの往復動によって各々のシリンダ内の圧縮室の流体を圧縮する振動式圧縮機が開示されている。この振動式圧縮機では、両端の圧縮室用のピストンがロッドによって連結され、そのロッドの外側に４つのガスばね室が形成されている。各々のガスばね室内には、ガスばね室用のピストンが設けられている。ガスばね室用のピストンは、それぞれがロッドに連結され圧縮室用のピストンと共に往復動を行う。

この種の振動式圧縮機は、可動部の質量とコイルばねやガスばね等のばね機構のばね定数とによって可動部の振動特性が支配される。特許文献１の振動式圧縮機では、可動部の質量が変化しても可動部の振動特性が変化しないように、ガスばね室に設ける容積調整材でガスばね室の容積を調節してガスばね定数を調節することができるように構成されている。
特開昭６１−３８１７７号公報

ここで、振動式圧縮機では、可動部の質量とコイルばねやガスばね等のばね機構のばね定数とで決まる共振周波数によって可動部の振動数（振動式圧縮機の運転周波数）が決定される。一方、従来の振動式圧縮機では、容積調整材の大きさを変えることで組立時にガスばね定数を調節することができるが、運転中にガスばね定数を調節することができない。このため、従来の振動式圧縮機では、運転中に可動部の振動数を容易に変更することができなかった。従って、従来の振動式圧縮機では、ピストンのストロークを調節することによって運転容量を制御していた。

しかし、ピストンのストロークを変化させて運転容量を制御すると、低容量時に運転効率が低下するという問題があった。すなわち、ピストンのストロークを変化させてもその振動の中心の位置は変わらないため、ピストンのストロークを短くするとピストンのトップクリアランスが大きくなる。従って、ピストンのストロークが短くなると、圧縮室の最小容積が大きくなり、体積効率の低下を招いていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、運転中に可動部の振動数を変更して運転容量を制御することができる振動式圧縮機を提供することにある。

第１の発明は、ピストン部（20）が設けられた可動部材（38）と、上記ピストン部（20）が挿入されて内部に圧縮室（24）が形成されるシリンダ（12）と、上記可動部材（38）を周期的に往復動させる駆動手段（30）とを備え、上記圧縮室（24）へ吸入した流体を圧縮してから吐出する振動式圧縮機を対象とする。そして、内部に気体と液体とが存在していて上記可動部材（38）が移動すると内容積が変化して内圧が変化するガスばね室（27）と、上記可動部材（38）の振動数を可変とするために上記ガスばね室（27）内の液体の量を調節する調節手段（28）とを備えている。

第１の発明では、上記調節手段（28）によって上記ガスばね室（27）内の液体の量を調節すると、該ガスばね室（27）内の気体の体積が変化してガスばね定数が変わり、それに伴って可動部材（38）を含む「ばね−質量系」の共振周波数が変化する。そして、上記可動部材（38）の振動数が変化し、振動式圧縮機（1）の運転容量を変化させる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記調節手段（28）は、上記可動部材（38）の振動数を増やす場合にはガスばね室（27）内の液体の量を増加させ、上記可動部材（38）の振動数を減らす場合にはガスばね室（27）内の液体の量を減少させるように構成されている。

第２の発明では、ガスばね室（27）内の液体の量を増加させると、ガスばね室（27）内の気体は該ガスばね室（27）内の液体の体積の増加に伴い圧縮されて体積が減少する。これによって、ガスばね定数が大きくなり、可動部材（38）の振動数は増加する。ガスばね室（27）内の液体の量を減少させると、ガスばね室（27）内の気体は該ガスばね室内の液体の体積の減少に伴い膨張して体積が増加する。これによって、ガスばね定数が小さくなり、可動部材（38）の振動数は減少する。

第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、上記ガスばね室（27）には、上記調節手段（28）によって液体が出し入れされる液側室（27a）と、気体が封入されたガス側室（27b）とに該ガスばね室（27）を区画する移動可能な仕切り部材（15）が設けられている。

第３の発明では、上記調節手段（28）によって液側室（27a）の液体の量を変化させると、上記仕切り部材（15）が移動してガス側室（27b）の容積が変化し、ガスばね定数が変化する。この時、仕切り部材（15）によってガスばね室（27）が液側室（27a）とガス側室（27b）とに区画されているので、液側室（27a）への液体の出し入れに伴ってガス側室（27b）内の気体の質量が変化することはない。

第４の発明は、上記第１乃至第３の何れか１つの発明において、上記調節手段（28）は、上記ガスばね室（27）へ出し入れする液体として潤滑油を用いている。

第４の発明では、上記調節手段（28）によってガスばね室（27）へ出し入れされる液体として潤滑油が使用されている。つまり、振動式圧縮機（1）の潤滑に必要な潤滑油が、ガスばね定数の調節にも利用される。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記可動部材（38）と上記シリンダ（12）と上記駆動手段（30）と上記ガスばね室（27）とを収納するハウジング（3）を備え、上記調節手段（28）は、上記ガスばね室（27）へ出し入れする潤滑油として上記ハウジング（3）内の潤滑油を用いている。

第５の発明では、上記調節手段（28）によってガスばね室（27）へ出し入れされる液体としてハウジング（3）内の潤滑油が使用されている。

第６の発明は、上記第１乃至第３の何れか１つの発明において、冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（52）に接続され、上記調節手段（28）は、上記ガスばね室（27）へ出し入れする液体として液冷媒を用いている。

第６の発明では、上記調節手段（28）によってガスばね室（27）へ出し入れされる液体として冷媒回路（52）を循環する液冷媒が使用されている。

第７の発明は、上記第１乃至第６の何れか１つの発明において、上記駆動手段（30）としてリニアモータ（30）を用いている。

第７の発明では、リニアモータ（30）からの駆動力によって上記可動部材（38）が周期的に往復動する。

本発明によれば、上記調節手段（28）によって上記ガスばね室（27）内の液体の量を調節してガスばね定数を変化させ、可動部材（38）の振動数を変化させるようにしている。可動部材（38）の振動数を変化させれば、この振動式圧縮機（1）の運転容量を変化させることができる。また、調節手段（28）によるガスばね室（27）内の液体の量の調節は、この振動式圧縮機（1）の運転中に行うことができる。従って、この振動式圧縮機（1）では、運転中に可動部材（38）の振動数を変更して運転容量を制御することができる。

このように、本発明の振動式圧縮機（1）では、運転中に可動部材（38）の振動数を変化させることによって、ピストン部（20）のストロークを一定に保ったままでも振動式圧縮機（1）の運転容量を調節することができる。従って、本発明によれば、効率の低下を回避しつつ運転容量を制御できる振動式圧縮機（1）を実現することが可能になる。

また、上記第３の発明によれば、液側室（27a）への液体の出し入れに伴ってガス側室（27b）内の気体の質量を変化させることなく、ガスばね定数を調節することができるようにしている。ガス側室（27b）内の気体の質量が変化しなければ、上記調節手段（28）によって調節される液側室（27a）の液体の量に対するガスばね定数の変化を一定に保つことができる。これによって、所定のガスばね定数に調節しやすくなるので、本発明の振動式圧縮機（1）の制御性を向上させることができる
また、上記第５の発明によれば、上記調節手段（28）によってガスばね室（27）へ出し入れされる液体としてハウジング（3）内の潤滑油を使用するようにしている。従って、潤滑油を貯留するための空間やその空間を形成するための部材を必要としないので、本発明の振動式圧縮機（1）の構成を簡素化することができる。

また、上記第６の発明によれば、上記調節手段（28）によってガスばね室（27）へ出し入れされる液体として冷媒回路（52）を循環する液冷媒を使用するようにしている。液冷媒は、ガスばね室（27）に冷媒回路（52）からの冷媒配管（42）を接続することで容易に利用することができる。従って、この発明の振動式圧縮機（1）では、ガスばね室（27）へ出し入れするための液体を備える必要がないので、その構成を簡素化することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
図１は、本実施形態１に係る振動式圧縮機（1）の断面図である。この振動式圧縮機（1）は、例えば空調機などの一部を構成し、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機として利用される。

上記振動式圧縮機（1）は、中空密閉状に形成された略円筒形のハウジング（3）を有している。ハウジング（3）は、一方の底面の中央部に高圧冷媒を吐出するための吐出管路（10）が接続され、他方の底面の外縁部に低圧冷媒を吸入するための吸入管路（11）が接続されている。

上記ハウジング（3）には、略二重円筒形の圧縮室用のシリンダ（12）が設けられている。圧縮室用のシリンダ（12）は、ハウジング（3）内の吐出管路（10）側に固定されている。圧縮室用のシリンダ（12）内には、その内筒の内壁に摺接する圧縮室用のピストン（20）が挿入されている。圧縮室用のシリンダ（12）の内筒の内側には、圧縮室用のピストン（20）によって区画されて圧縮室（24）が形成されている。この圧縮室用のシリンダ（12）内では、圧縮室用のピストン（20）が往復動する。これに伴って圧縮室（24）内の冷媒が圧縮・膨張される。

上記ハウジング（3）内の底部には、潤滑油を貯留している油溜りが形成されている。この潤滑油は、圧縮室用のシリンダ（12）と圧縮室用のピストン（20）との摺動部の潤滑に使用される。また、この潤滑油は、後述する液量調節機構（28）によって液側室（27a）へ出し入れされて、その液側室（27a）の容積の調節にも使用される。

さらに、上記ハウジング（3）内には、吸入管路（11）側の底面の中央部に円筒形のガスばね室用のシリンダ（13）が設けられている。このガスばね室用のシリンダ（13）には、その内壁に摺接するガスばね室用のピストン（14）が挿入されている。ガスばね室用のシリンダ（13）の内部は、ガスばね室用のピストン（14）によって区画されてガスばね室（27）が形成されている。このガスばね室用のシリンダ（13）内では、ガスばね室用のピストン（14）が往復動する。これに伴ってガスばね室（27）内の気体が圧縮・膨張され、その圧力が変化する。ガスばね室（27）内の気体は、ガスばね室用のピストン（14）に付勢力を与えるばね機構の一部を構成している。

上記ガスばね室用のピストン（14）は、棒状のビストン軸（21）によって上記圧縮室用のピストン（20）に連結されている。このピストン軸（21）には、ガスばね室用のピストン（14）寄りに大径円板状のフランジ（22）が該ピストン軸（21）と同軸に設けられている。このフランジ（22）は、ピストン軸（21）との接合部と外周との真ん中付近に冷媒を通過させるための貫通孔（29）が形成されている。また、このフランジ（22）の外縁部の吐出管路（10）側には、円筒状のボビン（23）が設けられている。上記圧縮室用のピストン（20）、上記ガスばね室用のピストン（14）、上記ピストン軸（21）、上記フランジ（22）及び上記ボビン（23）は一体に形成され、ピストン軸（21）の軸方向に往復動を行う可動部材（38）を構成している。上記フランジ（22）の吸入管路（11）側には、可動部材（38）を支持してばね機構の一部を構成するコイルバネ（39）の一端が取り付けられている。コイルバネ（39）の他端は、吸入管路（11）側のハウジング（3）の底面に固定されている。

上記ハウジング（3）内には、リニアモータ（30）が設けられている。リニアモータ（30）は、磁石からなる固定子（31）と、コイルを備える可動子（32）とから構成されている。固定子（31）は上記圧縮室用のシリンダ（12）の内筒の外側に設けられ、可動子（32）はボビン（23）の先端部に設けられている。リニアモータ（30）は、上記可動部材（38）を周期的に往復動させる駆動手段（30）を構成している。

上記吐出管路（10）の基端部は、その他の部分よりも外径が大きくなっている。そして、その内部にはバネ用空間（6）が形成され、吐出弁（7）と該吐出弁（7）を支持する吐出側の付勢バネ（5）とが収容されている。この吐出弁（7）は、付勢バネ（5）によってハウジング（3）側に押し付けられている。圧縮室（24）とバネ用空間（6）との圧力差が所定の圧力以上になると、付勢バネ（5）が収縮して圧縮室（24）とバネ用空間（6）とがハウジング（3）に設けられた貫通孔（19）を介して接続される。

また、上記圧縮室用のピストン（20）の内部には、吸入管路（11）側のハウジング（3）の内部空間（26）と圧縮室（24）とを連通するピストン内流路（25）が形成されている。このピストン内流路（25）には、吸入弁（8）と該吐出弁（8）を支持する吸入側の付勢バネ（9）とが設けられている。この吸入弁（8）は、付勢バネ（9）によって吸入管路（11）側に引きつけられている。圧縮室（24）とピストン内流路（25）との圧力差が所定の圧力以上になると、付勢バネ（9）が伸長して該ピストン内流路（25）と圧縮室（24）とが接続される。

上記ガスばね室（27）は、該ガスばね室用のシリンダ（13）の内壁に摺接する円板状の仕切り部材（15）によって液側室（27a）とガス側室（27b）とに区画されている。液側室（27a）は、後述する液量調節機構（28）によって油溜りから送り込まれた潤滑油で満たされている。また、ガス側室（27b）にはガス冷媒が封入されている。仕切り部材（15）は、いわゆるフリーピストンであって、液側室（27a）内の潤滑油の量に応じてガスばね室用のシリンダ（13）の軸方向に移動可能になっている。

上記液側室（27a）には、油供給管（35）と油排出管（36）とが吸入管路（11）側のハウジング（3）の底面寄りに接続されている。油供給管（35）はガスばね室用のシリンダ（13）から下方に向って延設されており、その先端が油溜りに浸漬している。油排出管（36）はガスばね室用のシリンダ（13）から下方に向って延設されており、その先端が油溜りの上方に位置している。

上記油供給管（35）には、その油供給管（35）に潤滑油を送り込むためのポンプ（37）が設けられている。これによって、油溜りの潤滑油を液側室（27a）に供給することができる。液側室（27a）に供給された油は、自然流下によって徐々に油排出管（36）から排出される。油排出管（36）は、ガスばね室用のピストン（14）の往復動によって液側室（27a）の内圧が上昇しても、液側室（27a）から潤滑油が急激に排出されることがないように比較的小径に形成されている。上記油供給管（35）、上記油排出管（36）、及び上記ポンプ（37）は、本発明の調節手段に係る液量調節機構（28）を構成している。この液量調節機構（28）によって、液側室（27a）内の潤滑油の量を調節すれば、仕切り部材（15）が移動し、ガス側室（27b）内のガス冷媒の体積が変化してガスばね定数が変化する。

上記液量調節機構（28）によるガスばね定数の調節について説明する。ガスばね定数を小さくする時は、油供給管（35）からの潤滑油の供給量が油排出管（36）からの排出量より少なくなるようにポンプ（37）の容量を制御する。すると、液側室（27a）内の潤滑油の量の減少に伴って仕切り部材（15）が吸入管路（11）側（図１における左側）に移動し、液側室（27a）の容積が減少する。そして、ガス側室（27b）の容積が増加してガス側室（27b）内のガス冷媒が膨張し、ガスばね定数が小さくなる。一方、ガスばね定数を大きくする時は、油供給管（35）からの潤滑油の供給量が油排出管（36）からの排出量より多くなるようにポンプ（37）の容量を制御する。すると、液側室（27a）内の潤滑油の量の増加に伴って仕切り部材（15）が吐出管路（10）側（図１における右側）に移動し、液側室（27a）の容積は増加する。そして、ガス側室（27b）の容積が減少してガス側室（27b）内のガス冷媒が圧縮され、ガスばね定数が大きくなる。なお、液量調節機構（28）によるガスばね定数の調節は、この振動式圧縮機（1）の運転中でも行うことができる。

仕切り部材（15）の可動範囲は、吐出管路（10）側（図１における右側）と吸入管路（11）側（図１における左側）の両側で制限が設けられている。仕切り部材（15）が最も吐出管路（10）側に移動すれば、上記ガス側室（27b）の容積が最小となってガスばね定数は最大となる。この振動式圧縮機（1）では、運転容量を最大にする時にガスばね定数を最大に調節する。一方、最も吸入管路（11）側に移動すれば、上記ガス側室（27b）の容積が最大となってガスばね定数は最小となる。この振動式圧縮機（1）では、運転容量を最小にする時にガスばね定数を最小に調節する。なお、上記油供給管（35）と上記油排出管（36）とは、仕切り部材（15）が最も吸入管路（11）側に移動した時に、液側室（27a）との接続が妨げられることがないように、仕切り部材（15）の吸入管路（11）側の可動範囲よりも吸入管路（11）側に設けられている。

−運転動作−
次に実施形態１に係る振動式圧縮機（1）の運転動作について説明する。

まず、上記振動式圧縮機（1）の運転の開始に伴い、図示しない駆動電源から交流がリニアモータ（30）の可動子（32）に供給される。すると、可動子（32）を流れる電流と、固定子（31）により発生する磁界とよって電磁力が生じる。この電磁力は、可動子（32）が取り付けられている可動部材（38）の駆動力になる。可動部材（38）は、コイルばね（39）とガス側室（27b）内のガス冷媒とから付勢力を受けながらこの駆動力によって往復動を行う。圧縮室用のピストン（20）は圧縮室用のシリンダ（12）内で往復動を行い、ガスばね室用のピストン（14）はガスばね室用のシリンダ（13）内で往復動を行う。

上記圧縮室用のピストン（20）の往復動は、圧縮室（24）に冷媒を吸入する側の動きと、吸入した冷媒を圧縮して吐出する側の動きとに分けられる。具体的には、圧縮室用のピストン（20）が上死点側（図１における右側）から下死点側（図１における左側）に向って移動する場合は、圧縮室用のピストン（20）の移動に伴って圧縮室（24）の容積が増えてゆき、圧縮室（24）の内圧が低下する。そして、圧縮室（24）とピストン内流路（25）との圧力差が所定の圧力以上になると吸入弁（8）が開き、内部空間（26）の冷媒がピストン内流路（25）を通って圧縮室（24）に流入する。一方、圧縮室用のピストン（20）が下死点側から上死点側に向って移動する場合は、圧縮室用のピストン（20）の移動に伴って圧縮室（24）の容積が減少してゆき、圧縮室（24）内のガス冷媒が圧縮されて圧縮室（24）の内圧が上昇する。そして、圧縮室（24）とバネ用空間（6）との圧力差が所定の圧力以上になると吐出弁（7）が開き、圧縮室（24）で圧縮された冷媒がバネ用空間（6）へ流入して吐出管路（10）に吐出される。

運転容量を調節する時の振動式圧縮機（1）の動作と、これに伴う圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスの制御について説明する。この振動式圧縮機（1）では、ガスばね定数を変化させることによって可動部材（38）の振動数を調節し、運転容量を調節する。また、ガスばね定数の変化に伴って圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスの制御が行われる。

なお、コイルばね（39）とガス側室（27b）内のガス冷媒によるガスばねとからなるばね機構の共振周波数は、次式で表される。なお、ｆは共振周波数、kmはコイルばね（39）のばね定数、kgはガスばね定数、mは可動部材（38）の質量をそれぞれ表している。
ｆ＝（１／２π）×[（km＋kg）／m]^1/2
コイルばね（39）のばね定数と可動部材（38）の質量とは変化しないので、ガスばね定数を変化させると共振周波数が変化することがわかる。

運転容量を増加させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。油供給管（35）からの潤滑油の供給量が油排出管（36）からの排出量より多くなるようにポンプ（37）の容量を制御する。すると、液側室（27a）内の潤滑油の量が増加し、ガスばね定数が大きくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が増加する。ここで、ガスばね定数が大きくなると、可動部材（38）のストロークが小さくなって圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスが大きくなってしまう。そこで、リニアモータ（30）を構成する可動子（32）への通電量を増加させ、可動部材（38）に与える駆動力を大きくする。これによって、圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスは運転容量を変更する前とほぼ同じ距離に保たれて、運転容量が増加する。

運転容量を低下させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。油供給管（35）からの潤滑油の供給量が油排出管（36）からの排出量より少なくなるようにポンプ（37）の容量を制御する。すると、液側室（27a）内の潤滑油の量が減少し、ガスばね定数が小さくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が減少して運転容量が低下する。ここで、ガスばね定数が小さくなると可動部材（38）のストロークが大きくなって、圧縮室用のピストン（20）がハウジング（3）に衝突してしまう。そこで、ポンプ（37）の容量の制御を行う前に可動子（32）への通電量を減少させ、可動部材（38）に与える駆動力を小さくする。これによって、圧縮室用のピストン（20）をハウジング（3）に衝突させることなく、圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスは運転容量を変更する前とほぼ同じ距離に保たれる。

−実施形態１の効果−
上記実施形態１の振動式圧縮機（1）によれば、上記液量調節機構（28）によって上記液側室（27a）内の潤滑油の量を調節してガスばね定数を変化させ、可動部材（38）の振動数を変化させるようにしている。可動部材（38）の振動数を変化させれば、この振動式圧縮機（1）の運転容量を変化させることができる。また、液量調節機構（28）による液側室（27a）内の潤滑油の量の調節は、この振動式圧縮機（1）の運転中に行うことができる。従って、この振動式圧縮機（1）では、運転中に可動部材（38）の振動数を変更して運転容量を制御することができる。

そして、上記実施形態１の振動式圧縮機（1）では、上記液量調節機構（28）によってガスばね定数が変化しても、可動子（32）への通電量を調節して、圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスが一定に保たれるような制御を行っている。従って、この振動式圧縮機（1）によれば、運転容量の大小にかかわらずピストン（20）のトップクリアランスを一定に保つことができ、ピストン（20）のトップクリアランスの増大に起因する効率低下を回避することができる。

また、上記実施形態１によれば、仕切り部材（15）によってガスばね室（27）が液側室（27a）とガス側室（27b）とに区画されているので、液側室（27a）への潤滑油の出し入れに伴ってガス側室（27b）内のガス冷媒の質量が変化することがないようにしている。従って、液量調節機構（28）によって調節される液側室（27a）の潤滑油の量に対するガスばね定数の変化を一定に保つことができるので、所定のガスばね定数に調節しやすくなる。よって、上記実施形態１の振動式圧縮機（1）の制御性を向上させることができる。

また、上記実施形態１によれば、上記液量調節機構（28）によって液側室（27a）へ出し入れされる液体として、ハウジング（3）の底部に貯留されている潤滑油を使用するようにしている。この潤滑油は、圧縮室用のピストン（20）と圧縮室用のシリンダ（12）との摺動部の潤滑に使用されるものである。従って、液側室（27a）へ出し入れするための液体を別途で備える必要がなく、液体を貯留するための空間やその空間を形成するための部材も必要としないので、上記実施形態１の振動式圧縮機（1）の構成を簡素化することができる。また、ガスばね室用のシリンダ（13）とガスばね室用のピストン（14）との摺動部に潤滑油が供給されるので、仕切り部材（15）の移動が滑らかになる。

−実施形態１の変形例１−
実施形態１の変形例１について実施形態１とは異なる点を説明する。この変形例１の振動式圧縮機（1）の断面図を図２に示す。この変形例１では、ガスばね室（27）が液側室（27a）とガス側室（27b）とに区画されておらず、ガスばね室用のシリンダ（13）内に仕切り部材（15）が設けられていない。ガスばね室（27）内では、液量調節機構（28）によって送り込まれた潤滑油と、ガス冷媒とが共存している。

運転容量を調節する時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。なお、圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスの制御に関する動作は、実施形態１と同じである。

運転容量を増加させる時のこの振動式圧縮機（1）の動作について説明する。油供給管（35）からの潤滑油の供給量が油排出管（36）からの排出量より多くなるように、ポンプ（37）の容量を制御する。すると、ガスばね室（27）内の潤滑油の量が増加し、ガスばね定数が大きくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が増加して運転容量が増加する。

運転容量を低下させる時のこの振動式圧縮機（1）の動作について説明する。油供給管（35）からの潤滑油の供給量が油排出管（36）からの排出量より少なくなるように、ポンプ（37）の容量を制御する。すると、ガスばね室（27）内の潤滑油の量が減少し、ガスばね定数が小さくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が減少して運転容量が低下する。

−実施形態１の変形例２−
実施形態１の変形例２について実施形態１とは異なる点を説明する。この変形例２の振動式圧縮機（1）の断面図を図３に示す。この変形例２では、液側室（27a）へ出し入れされる潤滑油として、ハウジング（3）の外部に設けられた潤滑油貯留室（17）内の潤滑油が使用されている。従って、ガスばね室用のシリンダ（13）には油供給管（35）と油排出管（36）とが設けられていない。

液側室（27a）を区画形成するハウジング（3）の底面の中央には、貫通孔（53）が形成されている。この貫通孔（53）には、一端が潤滑油貯留室（17）に接続された流通管（18）が接続されている。これによって、潤滑油貯留室（17）と液側室（27a）とが流通管（18）を介して接続される。この流通管（18）には、潤滑油貯留室（17）側からポンプ（37）と止液弁（16）とが設けられている。これによって、潤滑油貯留室（17）内の潤滑油を液側室（27a）に出し入れすることができる。上記流通管（18）、上記止液弁（16）及び上記ポンプ（37）は、本発明の調節手段に係る液量調節機構（28）を構成している。

運転容量を調節する時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。なお、圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスの制御に関する動作は、実施形態１と同じである。

運転容量を増加させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。止液弁（16）を開放した後にポンプ（37）を稼動させる。すると、潤滑油貯留室（17）から液側室（27a）へ潤滑油が送り込まれ、液側室（27a）内の潤滑油の量が増加し、ガスばね定数が大きくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が増加して運転容量が増加する。運転容量の調節が終了すると、止液弁（16）は閉じられる。

運転容量を低下させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。ポンプ（37）を停止した状態で止液弁（16）を開放する。すると、液側室（27a）内の潤滑油がガスばね室用のピストン（14）の往復動によって徐々に液側室（27a）から排出され、液側室（27a）内の潤滑油の量が減少し、ガスばね定数が小さくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が減少して運転容量が低下する。運転容量の調節が終了すると、止液弁（16）は閉じられる。なお、ガスばね室用のピストン（14）の往復動によって液側室（27a）の内圧が上昇しても、液側室（27a）から潤滑油が急激に排出されることがないように、止液弁（16）の開度は比較的狭く調節する。

−実施形態１の変形例３−
実施形態１の変形例３について実施形態１とは異なる点を説明する。この変形例３の振動式圧縮機（1）の断面図を図４に示す。この変形例３では、油排出管（36）に液止弁（34）が設けられいる。液止弁（34）を開放すれば液側室（27a）内の潤滑油は油溜りに排出される。上記油供給管（35）、上記油排出管（36）、上記ポンプ（37）及び上記液止弁（34）は、本発明の調節手段に係る液量調節機構（28）を構成している。

運転容量を調節する時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。なお、圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスの制御に関する動作は、実施形態１と同じである。

運転容量を増加させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。液止弁（34）を閉じた状態でポンプ（37）を稼動させる。すると、液側室（27a）内の潤滑油の量が増加し、ガスばね定数が大きくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が増加して運転容量が増加する。運転容量の調節が終了すると、止液弁（34）は閉じられる。

運転容量を低下させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。ポンプ（37）を停止した状態で液止弁（34）を開放する。すると、液側室（27a）内の潤滑油の量が減少し、ガスばね定数が小さくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が減少して運転容量が低下する。運転容量の調節が終了すると、止液弁（34）は閉じられる。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。この実施形態２の振動式圧縮機（1）は、空調機（41）の冷媒回路（52）に設けられ、吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機として利用される。この振動式圧縮機（1）では、液側室（27a）へ出し入れする液体として冷媒回路（52）内の液冷媒が使用されている。

〈空調機の全体構成〉
図５に示すように、上記空調機（41）は、冷媒回路（52）に振動式圧縮機（1）、第１熱交換器（45）、受液器（46）、膨張弁（48）、及び第２熱交換器（49）が順番に設けられている。振動式圧縮機（1）は、本発明に係る振動式圧縮機を構成している。振動式圧縮機（1）の構成は後述する。第１熱交換器（45）は熱源側熱交換器を構成している。第２熱交換器（49）は冷却熱交換器を構成している。上記両熱交換器（45,49）では、冷媒とファン（44,47）によって送り込まれた空気との間で熱交換が行われる。受液器（46）は、頂部に第１熱交換器（45）からの冷媒配管が接続され、底部に膨張弁（48）へ向う冷媒配管が接続されている。膨張弁（48）と受液器（46）との間の冷媒配管には、一端が振動式圧縮器（1）の液側室（27a）に接続された冷媒配管（42）が接続されている。この冷媒配管（42）には、振動式圧縮機（1）側から止液弁（16）とポンプ（37）とが設けられている。上記冷媒配管（42）、上記止液弁（16）及び上記ポンプ（37）は、本発明の調節手段に係る液量調節機構（28）を構成している。なお、冷媒回路（52）には、例えばフロン冷媒が充填される。

〈圧縮機の構成〉
本実施形態２の振動式圧縮機（1）の断面図を図６に示す。この振動式圧縮機（1）は、実施形態１の変形例２とほぼ同じ構成である。実施形態１の変形例２では、貫通孔（53）に潤滑油貯留室（17）に接続されている流通管（18）が接続されているが、本実施形態２の振動式圧縮機（1）では、貫通孔（53）に受液器（46）に接続されている冷媒配管（42）が接続されている。そして、液側室（27a）は、液量調節機構（28）によって受液器（46）側から供給された液冷媒で満たされている。

−運転動作−
〈空調機の運転動作〉
上記空調機（41）の動作について説明する。上記空調機（41）では、冷房運転が行なわれる。上記空調機（41）は、振動式圧縮機（1）に通電すると、冷媒回路（52）で冷媒が循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。

振動式圧縮機（1）では、吸入した冷媒が圧縮されて吐出管路（10）から吐出される。振動式圧縮機（1）から吐出された冷媒は、第１熱交換器（45）へ導入される。第１熱交換器（45）では、冷媒が空気へ放熱して凝縮する。第１熱交換器（45）で凝縮した冷媒は、受液器（46）に流入する。受液器（46）では、第１熱交換器（45）で凝縮した液冷媒が貯留される。受液器（46）に貯留された液冷媒は、冷媒回路（52）を流通して、膨張弁（48）に流入する。膨張弁（48）では、流入した冷媒が減圧される。膨張弁（48）で減圧された冷媒は、第２熱交換器（49）へ導入される。第２熱交換器（49）では、冷媒が空気から吸熱して蒸発する。これによって、ファン（47）によって送り込まれた空気が冷却される。第２熱交換器（49）で蒸発したガス冷媒は、冷媒回路（52）を流通して、吸入管路（11）から圧縮ユニット（1）に流入する。振動式圧縮機（1）では、吸入した冷媒が再び圧縮されて吐出される。この空調機（41）では、このような冷媒の循環が繰り返される。

〈圧縮機の運転動作〉
この空調機（41）では、運転能力を調節する時に振動式圧縮機（1）の運転容量を調節する。この時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。なお、圧縮室用のピストン（20）のトップクリアランスの制御に関する動作は、実施形態１と同じである。

運転容量を増加させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。止液弁（16）を開放した後にポンプ（37）を稼動させる。すると、受液器（46）側から液側室（27a）へ液冷媒が送り込まれ、液側室（27a）内の液冷媒の量が増加し、ガスばね定数が大きくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が増加して運転容量が増加する。運転容量の調節が終了すると、止液弁（16）は閉じられる。

運転容量を低下させる時の振動式圧縮機（1）の動作について説明する。ポンプ（37）を停止した状態で止液弁（16）を開放する。すると、液側室（27a）内の液冷媒がガスばね室用のピストン（14）の往復動によって徐々に液側室（27a）から排出され、液側室（27a）内の液冷媒の量が減少し、ガスばね定数が小さくなる。これによって、可動部材（38）の振動数が減少して運転容量が低下する。運転容量の調節が終了すると、止液弁（16）は閉じられる。なお、ガスばね室用のピストン（14）の往復動によって液側室（27a）の内圧が上昇しても、液側室（27a）から潤滑油が急激に排出されることがないように、止液弁（16）の開度は比較的狭く調節する。

−実施形態２の効果−
上記実施形態２によれば、上記液量調節機構（28）によって液側室（27a）へ出し入れされる液体として冷媒回路（52）を循環する液冷媒を使用するようにしている。液冷媒は、液側室（27a）に冷媒回路（52）からの冷媒配管（42）を接続することで容易に利用することができる。従って、上記実施形態２の振動式圧縮機（1）では、液側室（27a）へ出し入れするための液体を備える必要がないので、その構成を簡素化することができる。

−実施形態２の変形例１−
実施形態２の変形例１について説明する。この変形例１の振動式圧縮機（1）の断面図を図７に示す。この変形例１は、実施形態１の変形例１と同様にガスばね室（27）が液側室（27a）とガス側室（27b）とに区画されておらず、ガスばね室用のシリンダ（13）内に仕切り部材（15）が設けられていない。

ガスばね室（27）を区画形成するハウジング（3）の底面には、貫通孔（53）が形成されている。貫通孔（53）は、ガスばね室（27）における下側の位置に形成されている。ガスばね室（27）内では、液量調節機構（28）によって送り込まれた液冷媒と、ガスばね室（27）に封入された気体とが共存している。それ以外については実施形態２と同じである。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、シリンダ内でピストンが往復動することによって流体を圧縮する振動式圧縮機について有用である。

実施形態１の振動式圧縮機の断面図である。 実施形態１の変形例１の振動式圧縮機の断面図である。 実施形態１の変形例２の振動式圧縮機の断面図である。 実施形態１の変形例３の振動式圧縮機の断面図である。 実施形態２の振動式圧縮機が設けられた空調機の概略構成図である。 実施形態２の振動式圧縮機の断面図である。 実施形態２の変形例１の振動式圧縮機の断面図である。

符号の説明

1 振動式圧縮機
3 ハウジング
12 圧縮室用のシリンダ
15 仕切り部材
20 圧縮室用のピストン（ピストン部）
24 圧縮室
27 ガスばね室
27a 液側室
27b ガス側室
28 液量調節機構（調節手段）
30 リニアモータ（駆動手段）
38 可動部材
52 冷媒回路

Claims (7)

1. ピストン部（20）が設けられた可動部材（38）と、
   上記ピストン部（20）が挿入されて内部に圧縮室（24）が形成されるシリンダ（12）と、
   上記可動部材（38）を周期的に往復動させる駆動手段（30）とを備え、
   上記圧縮室（24）へ吸入した流体を圧縮してから吐出する振動式圧縮機であって、
   内部に気体と液体とが存在していて上記可動部材（38）が移動すると内容積が変化して内圧が変化するガスばね室（27）と、
   上記可動部材（38）の振動数を可変とするために上記ガスばね室（27）内の液体の量を調節する調節手段（28）とを備えていることを特徴とする振動式圧縮機。
2. 請求項１において、
   上記調節手段（28）は、上記可動部材（38）の振動数を増やす場合にはガスばね室（27）内の液体の量を増加させ、上記可動部材（38）の振動数を減らす場合にはガスばね室（27）内の液体の量を減少させるように構成されていることを特徴とする振動式圧縮機。
3. 請求項１又は２において、
   上記ガスばね室（27）には、上記調節手段（28）によって液体が出し入れされる液側室（27a）と、気体が封入されたガス側室（27b）とに該ガスばね室（27）を区画する移動可能な仕切り部材（15）が設けられていることを特徴とする振動式圧縮機。
4. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
   上記調節手段（28）は、上記ガスばね室（27）へ出し入れする液体として潤滑油を用いていることを特徴とする振動式圧縮機。
5. 請求項４において、
   上記可動部材（38）と上記シリンダ（12）と上記駆動手段（30）と上記ガスばね室（27）とを収納するハウジング（3）を備え、
   上記調節手段（28）は、上記ガスばね室（27）へ出し入れする潤滑油として上記ハウジング（3）内の潤滑油を用いていることを特徴とする振動式圧縮機。
6. 請求項１乃至３の何れか１つにおいて、
   冷媒を循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（52）に接続され、
   上記調節手段（28）は、上記ガスばね室（27）へ出し入れする液体として液冷媒を用いていること特徴とする振動式圧縮機。
7. 請求項１乃至６の何れか１つにおいて、
   上記駆動手段（30）としてリニアモータ（30）を用いていることを特徴とする振動式圧縮機。

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