JP2015209790A - Reciprocating type compressor, and refrigeration/freezing unit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷蔵・冷凍装置に用いられる密閉型の往復動式圧縮機に関する。 The present invention relates to a hermetic reciprocating compressor used in a refrigerator / freezer.
本発明の背景技術として、特許文献1(特開2002−266755号公報)がある。特許文献1には、動力損失を最小化して、発生騒音を減少させ、且つ、構造を簡単にして組立精度を向上し得る往復動式圧縮機を提供するため、 密閉容器30の内部に弾性体により支持された基準フレーム40と、該基準フレーム40の一方側に装着されて直線往復駆動力を発生する駆動モータ50と、前記基準フレーム40に貫通して設けられた連結型磁石ホールダー60と、該連結型磁石ホールダー60とピストン100とを締結する締結手段と、ガスを吐出させる吐出バルブ組立体90と、を包含して往復動式圧縮機を構成する、と記載されている(要約参照)。特許文献1の図面を、図11に示す。
As a background art of the present invention, there is Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-266755). Patent Document 1 discloses a reciprocating compressor that can minimize power loss, reduce generated noise, simplify the structure, and improve assembly accuracy. A reference frame 40 supported by the reference frame 40, a
しかしながら、特許文献1に記載の従来の往復動式圧縮機では、ピストンの往復動する方向に、直列に往復可動部であるマグネットホルダすなわちリニアモータを構成しているため、圧縮機が圧縮要素方向に大きくなり、搭載される冷蔵庫の庫内容積が少なくなってしまうという課題がある。 However, in the conventional reciprocating compressor described in Patent Document 1, a magnet holder, that is, a linear motor, which is a reciprocating movable part is configured in series in the reciprocating direction of the piston, so that the compressor is in the direction of the compression element. However, there is a problem that the internal volume of the refrigerator mounted is reduced.
本発明は、例えば冷蔵庫の庫内容積を最大限にすることが可能な、小型でかつ低コストな往復動式圧縮機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a compact and low-cost reciprocating compressor that can maximize the internal volume of a refrigerator, for example.
上記目的を達成するために、本発明は特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、本発明の往復動式圧縮機の一例をあげるならば、圧縮要素と、往復駆動する複数の電動要素とを備える往復動式圧縮機であって、前記圧縮要素の軸芯に対し、前記複数の電動要素を対称配置したことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention employs the structures described in the claims.
The present invention includes a plurality of means for solving the above-described problems. To give an example of the reciprocating compressor of the present invention, a reciprocating compressor including a compression element and a plurality of electric elements that are driven to reciprocate. In this case, the plurality of electric elements are arranged symmetrically with respect to the axial center of the compression element.
本発明の往復動式圧縮機によれば、圧縮機を従来よりも大幅に小型化することが可能であるため、本発明の圧縮機を搭載する冷蔵庫や冷凍庫、ショーケースなどの庫内容積を最大にすることが可能である。また、圧縮機を小形化できるため、用いる素材を最小限に留めることが可能となり、往復動式圧縮機のコストを低く抑えることが可能となる。 According to the reciprocating compressor of the present invention, since the compressor can be significantly reduced in size compared to the conventional one, the internal volume of a refrigerator, a freezer, a showcase or the like equipped with the compressor of the present invention is reduced. It is possible to maximize. Further, since the compressor can be miniaturized, it is possible to keep the material to be used to a minimum, and it is possible to keep the cost of the reciprocating compressor low.
また、複数組用いる電動要素間で磁気推力のバランスをとることで、駆動要素の往復動ガイド部材が不要となるため、摺動部分を無くして構成することが可能であるため、摺動損失の少ない高効率な圧縮機を構成できる。 Also, by balancing the magnetic thrust among the electric elements used in multiple sets, the reciprocating guide member of the drive element becomes unnecessary, so it is possible to configure without the sliding part, so that the sliding loss is reduced. A small and highly efficient compressor can be configured.
以下、本発明の複数の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、実施の形態を説明するための各図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these embodiment, Various modifications are included. In each drawing for describing the embodiment, elements having the same function are denoted by the same name and reference numeral, and repeated description thereof is omitted.
本発明の第1実施形態のレシプロ式の往復動式圧縮機を、図1から図4、図9,10を用いて説明する。本実施形態の往復動式圧縮機は、冷蔵庫、冷凍庫、冷凍冷蔵庫、冷蔵ショーケース、冷凍ショーケース等の冷蔵・冷凍装置に適用可能であるが、以下の説明では、冷凍冷蔵庫の冷凍サイクルに用いられる場合について説明する。 A reciprocating reciprocating compressor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. The reciprocating compressor of the present embodiment can be applied to refrigeration / freezing apparatuses such as a refrigerator, a freezer, a refrigerator, a refrigerated showcase, and a refrigerated showcase. In the following description, the reciprocating compressor is used for a refrigeration cycle of a refrigerator. The case where it will be described.
まず、本実施形態の密閉形圧縮機の全体構成に関して図1〜4を参照しながら説明する。図1は本発明の第1実施形態の密閉型の往復動式圧縮機の縦断面図、図2は図1のA−A部の断面図である。図3は本実施形態の圧縮要部の斜視概観図である。図4は本実施形態の組立分解図である。図9、10は運転制御例の説明図である。 First, the overall configuration of the hermetic compressor of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a hermetic reciprocating compressor according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a perspective overview of the compression main part of this embodiment. FIG. 4 is an exploded view of the present embodiment. 9 and 10 are explanatory diagrams of operation control examples.
密閉容器1内には、圧縮要素6と、電動要素5と、フレーム7と、潤滑油2とが主要構成要素として収容されている。密閉容器1の側面に吸込管(図示せず)が接続され、密閉容器1内に開口されている。この吸込管は冷凍サイクルの蒸発器に連通されている。密閉容器1の側面に吐出管32が接続されている、吐出管32の一側はシリンダヘッド15に接続され、吐出管32の他側は冷凍サイクルの凝縮器に連通されている。これらによって、密閉容器1内が運転中に吸込み圧力となる低圧チャンバ方式となっている。密閉容器1内底部には、潤滑油2が貯留されている。
In the sealed container 1, a
圧縮要素6は、水平に延びるシリンダ室6aを設けたシリンダ13と、このシリンダ13の一側に配置されたバルブシート及びシリンダヘッド15と、ヘッドカバー16と、シリンダ室6aを往復動するピストン25と、ピストン25に嵌合されたばねホルダ26とを備えている。シリンダ13は、フレーム7と一体に固定されている。ばねホルダ26はフレーム7とシリンダ13との間に共振ばね31を介し、ピストン25の圧縮方向に往復動可能に構成されている。また、電動要素5は、ピストン25ならびにシリンダ13の軸芯に対し等分割角度で3式配置させている。3式の電動要素5は、可動子51とピストン25の軸芯からの距離を等距離に配置させている。圧縮要素6と複数の電動要素5は、圧縮要素6の軸心に垂直な同一平面上に配置されている。
The
シリンダ室6aは水平方向の両側が開口されており、その一側はピストン25で閉塞され、その他側はバルブシート(図示せず)及びシリンダヘッド15で閉塞されている。バルブシート及びシリンダヘッド15は、シリンダ13の圧縮側にボルト等により固定されている。シリンダヘッド15は、吸入穴、吸入バルブ、吐出穴、吐出バルブ(何れも図示せず)を備えている。ヘッドカバー16は、内部を吸入室、吐出室(何れも図示せず)に区割りしている。
The
リニアアクチュエータなどの電動要素5は、電機子鉄心52及び巻き線53からなる固定子と、この固定子内に圧縮方向に往復動可能に配置された可動子51とを備えている。そして、可動子51は、ピストン25とシリンダ13をリニアガイドとしてばねホルダ26を介し支持されている。
The
以上のように構成された密閉形圧縮機の基本的動作について、以下に説明する。
電動要素5の巻線53に電流を印加させ磁気推力を発生させると、これに伴って可動子51に内包される磁石が磁気推力により吸引され、冷媒の吸い込み方向すなわち、図面右方向に駆動する。このとき吸い込みバルブが開口され、吸い込み孔から低圧の冷媒をシリンダ6a内に吸い込む。このとき、共振ばね31はばねホルダ26を介して、圧縮され、共振ばねに運動エネルギを蓄える。次に電動要素の電流を遮断、あるいは電流の向きを反転させることで、共振ばね31の反力及び電動要素5の磁気推力でピストン25が反対方向、すなわち冷媒の圧縮方向に移動し、ほぼ同時に吸い込みバルブが閉じてシリンダ6aの中に吸い込まれている冷媒を圧縮する。そのまま連続的に、ピストンが圧縮方向に移動することで、シリンダ内の冷媒は圧力を高められ、吐出バルブの開口とともに、圧縮された冷媒を吐出孔から吐き出される。このような一連の動きを繰り返すことにより、本発明の圧縮機は冷媒を圧縮する。
The basic operation of the hermetic compressor configured as described above will be described below.
When a current is applied to the
ピストンをこのように動作させるため、3式の電動要素は図9、10に示したように制御される。図9は電動要素の位置ずれがある場合の制御の例を示している。各電動要素5a〜5cは部品の精度や、組み立ての影響で図9の模式図に示したように磁区中心がΔab、Δbcだけずれた場合を想定する。このようなずれ生じた場合、それぞれの電動要素に印加する電流周期λnのピーク位置をTab、Tbcだけずらすことで、複数の電動要素を同期して運転させることができる。また、図10に示したように、用いる電動要素に等配分となるように、それぞれの電動要素の駆動タイミングをずらすことで、なめらかな駆動が可能となる。このような制御例は一例であって、他にも複数の電動要素を完全に同期させることで、最大推力を得ることも可能である。また、冷蔵庫のような閉空間の温調に用いる場合では、省エネのために、たとえば夜間は電動要素一つだけで運転するような制御も可能である。
In order to operate the piston in this way, the three electric elements are controlled as shown in FIGS. FIG. 9 shows an example of control when there is a displacement of the electric element. Each
共振ばね31は、この一連の圧縮動作により伸縮を繰り返す。共振ばね31はピストン25、及びピストン25に一体固定されているばねホルダ26と、電動要素5の一部を構成する可動子51を合わせた本圧縮機の可動部の合計重量、圧縮される冷媒からの反力、ならびに電動要素5で発生させる磁気推力に応じて、共振するようなばね乗数に設定されている。本発明の圧縮機は上述の圧縮動作に伴って、共振ばね31が共振する周波数で運転するため、磁気推力を印加するのは、圧縮開始時と摺動部の摩擦損失、及び共振ばね内で減衰するエネルギ分だけで連続運転することが可能である。
The
このように動作される本発明の往復動式圧縮機は、用いる電動要素を圧縮要素の軸芯に対し対称に配置させているため、圧縮機の往復動方向に短く構成することができる。本発明のように構成することで、往復動式の圧縮機を小形にすることができる。また、複数の電動要素を圧縮要素6の往復動方向に対して、対称に配置することで、電動要素5の可動子51の往復動を支えるための、リニアガイドを設ける必要がない。従って、可動子51と固定子52との間の摩擦損失も削減でき、結果、高効率な圧縮機を構成可能となる。
The reciprocating compressor of the present invention that is operated in this manner can be configured to be short in the reciprocating direction of the compressor because the electric element to be used is arranged symmetrically with respect to the axis of the compression element. By comprising like this invention, a reciprocating compressor can be made small. Further, by arranging the plurality of electric elements symmetrically with respect to the reciprocating direction of the
なお、図8に示すように、可動子51を圧縮要素の軸芯を中心とした円弧形状とし、合わせて、固定子52の磁気ギャップ部も同様な円弧形状に構成することで、複数ある各電動要素6で発生する磁気推力を安定化することも可能である。
As shown in FIG. 8, the
次に、本発明の第2実施形態について、図5〜7を用いて説明する。図5は本発明の第2実施形態の密閉型の往復動式圧縮機の縦断面図、図6は図5のA−A部の断面図である。図7は本実施形態の圧縮要部の斜視概観図である。この第2実施形態は、次に述べる点で第1実施形態と相違するものであり、その他の点については第1実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。 Next, 2nd Embodiment of this invention is described using FIGS. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a hermetic reciprocating compressor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 7 is a perspective overview of the main part of compression according to this embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the points described below, and the other points are basically the same as those in the first embodiment, and thus redundant description is omitted.
この第2実施形態では、圧縮要素6の軸芯に対して、圧縮要素の両側に、対称に2組の電動要素を配置し構成したものである。この構成によれば、圧縮機の圧縮方向の大きさだけでなく、圧縮機の高さも小さくすることが可能となる。小形の冷蔵庫等に用いる出力の小さい圧縮機の場合、本第2実施形態のように電動要素を減らして構成させることで、さらなる圧縮機の小型化、低コスト化が可能となる。なお、大きい出力を必要とする大型の冷蔵庫や、冷凍ショーケースに用いる場合は、逆に電動要素を増やして対応することが可能である。さらに、本実施例の変形例として、採用する冷蔵庫やショーケースの設置部分の形状に応じ、並列に配置するだけでなく、直列にも配置可能であり、例えば薄くて長い形の圧縮機とすることも可能となる。
In the second embodiment, two sets of electric elements are arranged symmetrically on both sides of the compression element with respect to the axial center of the
1 密閉容器
2 潤滑油
5 電動要素
6 圧縮要素
7 フレーム
13 シリンダ
15 シリンダヘッド
16 ヘッドカバー
25 ピストン
26 ばねホルダ
31 共振ばね
51 可動子
52 固定子
53 固定子巻線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (13)
前記圧縮要素の軸芯に対し、前記複数の電動要素を対称配置したことを特徴とする往復動式圧縮機。 A reciprocating compressor comprising a compression element and a plurality of electric elements that are driven to reciprocate,
A reciprocating compressor characterized in that the plurality of electric elements are arranged symmetrically with respect to an axis of the compression element.
前記圧縮要素の軸芯に対し、前記複数の電動要素を等距離に、かつ等分割角度に配置したことを特徴とする往復動式圧縮機。 The reciprocating compressor according to claim 1,
A reciprocating compressor characterized in that the plurality of electric elements are arranged at equal distances and at equal division angles with respect to the axis of the compression element.
前記複数の電動要素を3組で構成したことを特徴とする往復動式圧縮機。 In the reciprocating compressor according to claim 1 or 2,
A reciprocating compressor characterized in that the plurality of electric elements are composed of three sets.
前記複数の電動要素を2組で構成し、
前記圧縮要素の両側に、前記電動要素を配置したことを特徴とする往復動式圧縮機。 In the reciprocating compressor according to claim 1 or 2,
The plurality of electric elements are configured in two sets,
A reciprocating compressor characterized in that the electric element is arranged on both sides of the compression element.
前記圧縮要素と前記複数の電動要素が、実質的に同一平面上に配置されていることを特徴とする往復動式圧縮機。 In the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 4,
The reciprocating compressor characterized in that the compression element and the plurality of electric elements are arranged on substantially the same plane.
前記圧縮要素は、シリンダとピストンを備え、
前記ピストンに接続されたばねホルダに共振ばねが接続されていることを特徴とする往復動式圧縮機。 In the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 5,
The compression element comprises a cylinder and a piston;
A reciprocating compressor, wherein a resonance spring is connected to a spring holder connected to the piston.
前記電動要素は、固定子と可動子を備え、
前記可動子は前記ばねホルダに接続されていることを特徴とする往復動式圧縮機。 The reciprocating compressor according to claim 6, wherein
The electric element includes a stator and a mover,
The reciprocating compressor is characterized in that the mover is connected to the spring holder.
前記可動子は、前記ピストンと前記シリンダをリニアガイドとして支持されていることを特徴とする往復動式圧縮機。 The reciprocating compressor according to claim 7,
The reciprocating compressor is characterized in that the mover is supported by the piston and the cylinder as a linear guide.
前記電動要素に含まれる可動子を、前記圧縮要素の軸芯を中心とした円弧形状に構成すると共に、
前記電動要素に含まれる固定子の磁気ギャップ部を同様な円弧形状に構成したことを特徴とする往復動式圧縮機。 In the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 8,
The mover included in the electric element is configured in an arc shape centered on the axis of the compression element, and
A reciprocating compressor characterized in that a magnetic gap portion of a stator included in the electric element is formed in a similar arc shape.
前記複数の電動要素を同期して運転させることを特徴とする往復動式圧縮機。 In the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 9,
A reciprocating compressor, wherein the plurality of electric elements are operated synchronously.
前記電動要素の位置ずれがある場合に、それぞれの電動要素に印加する電流周期λnのピーク位置をずらすことを特徴とする往復動式圧縮機。 The reciprocating compressor according to claim 10, wherein
A reciprocating compressor characterized by shifting a peak position of a current cycle λn applied to each electric element when there is a positional shift of the electric element.
前記電動要素に等配分となるように、それぞれの電動要素の駆動タイミングをずらすことを特徴とする往復動式圧縮機。 In the reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 9,
A reciprocating compressor characterized in that the drive timing of each electric element is shifted so that the electric elements are equally distributed.
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JP2002266755A (en) * | 2001-02-24 | 2002-09-18 | Lg Electronics Inc | Reciprocating compressor |
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