JPH11303764A

JPH11303764A - 振動式圧縮機

Info

Publication number: JPH11303764A
Application number: JP11047298A
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
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】冷却システム等に使用される振動式圧縮機に
関し、共振周波数の向上により冷凍能力の向上を図る。【解決手段】ピストン５の上死点近傍の位置を検出す
る変位検出器１９からの信号で上死点位置を演算する上
死点位置演算手段２０と、モーター３の電圧または電流
値を検出する電流電圧検出手段２１と、上死点位置演算
手段２０と電流電圧検出手段２１の出力に応じてモータ
ー３への供給電圧を変更する電源供給手段２２とから構
成されるので、可動要素１２を軽量化でき、共振周波数
が高くなるので、冷凍能力が向上する。

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
−３２４７６４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６は従来の振動式圧縮機の断面図であ
る。図７は従来の振動式圧縮機の電気回路図である。図
６、図７において、１は本体、２はブロックである。モ
ーター３は、磁石である固定子３ａとコイルである可動
子３ｂとから構成されている。４はシリンダ、５はピス
トンである。７は吸入弁７ａと吐出弁７ｂを備えたシリ
ンダヘッドである。ピストン５はシリンダ４内に挿入さ
れ往復動自在に保持されている。９はシリンダ４、ピス
トン５、シリンダヘッド７で形成された圧縮室である。
１０は吸入配管であり、１１は吐出配管であり、それぞ
れ、圧縮室９と外部冷却回路を接続している。

【０００４】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１２と、シリンダ４，
モーター３の固定子３ａなどから構成される固定要素１
３と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、密閉ケーシング（図示せず）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１２に固定され、他端が固定要素１３に固定され
ている。１６は変位検出器であり、ピストン軸方向に連
結部材１５を介して可動要素１２に連結されているコア
１６ａと、固定要素１３に取り付けられ、コア１６ａを
内部に収納するコイル１６ｂとからなる。

【０００５】次に振動式圧縮機の機構について説明す
る。インバータ回路を用いて発生させた交流電源をピス
トン５に固定された可動子３ｂ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の軸方向に往復動する。
そして可動要素１２が変位すると弾性要素８は変形し、
弾性要素８に蓄えられた弾性力により可動要素１２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。

【０００６】インバータ回路４１で発生させる交流電源
の周波数は、主に可動要素１２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１２の往復動に有効に用
いることができる。また、変位検出器１６はピストンが
上死点から下死点に至る可動要素１２の全振幅を検出し
ている。

【０００７】上死点下死点位置演算手段１７は変位検出
器１４の位置信号から上死点と下死点の位置を演算し、
上死点位置比較手段１８は上死点位置と予め設定した上
死点基準値との差である上死点比較信号を出力する。イ
ンバータ回路制御手段４７は、上死点比較信号に基づ
き、上死点位置より上死点基準値の方が大きい場合イン
バータ回路４１の出力電圧を増加させ、上死点位置より
上死点基準値の方が小さい場合出力電圧を減少させる。
従って、ピストン５の上死点位置は上死点基準値で設定
した位置で維持される。

【０００８】冷却システムからの冷媒ガスは、吸入配管
１０、吸入弁７ａを介してシリンダ４内の圧縮室９に至
る。圧縮室９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、
吐出弁７ｂ、吐出配管１１を通って冷却システムに吐出
される。

【０００９】

【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、変位検出器で可動要素の全振幅を検出する
ためには、可動要素に取り付けられる変位検出器のコア
も長くならざるを得ない。ところが、コアには比重の大
きいパーマロイなどの金属を用いるため、この結果、可
動要素の重量が重くなり共振周波数が低下し、冷凍能力
が低下する可能性があった。

【００１０】本発明は、従来の課題を解決するもので、
変位検出器を小型化して、可動要素に取り付けるコアを
軽量化することで共振周波数の低下を防止し、高い冷凍
能力の圧縮機を提供することを目的とする。

【００１１】また、可動要素の全振幅を検出する変位検
出器を用いると、検出範囲が広いため、誤差要因の影響
を受けやすくなる。従って、ピストンの上死点位置の計
測精度が低下し、トップクリアランスがばらつくことに
で、冷凍能力の低下やピストンがシリンダヘッドと衝突
する事による弁の破損や騒音の発生が起きる可能性があ
った。

【００１２】本発明の他の目的は、変位検出器の検出範
囲を限定することで、上死点位置近傍でのピストン位置
検出精度を向上させ、トップクリアランスを小さくする
ことにより、高い冷凍能力を提供することである。

【００１３】また、可動要素の重量が大きいと可動要素
の往復動により、大きな振動が起きる可能性があった。

【００１４】本発明の他の目的は、可動要素の軽量化に
より振動を低減することである。また、シリンダとピス
トンの軸心がずれて、クリアランスが不均一になると、
圧縮室からの漏れが増大して冷凍能力が低下する可能性
があった。

【００１５】本発明の他の目的は、圧縮室からの冷媒ガ
スの漏れによる冷凍能力の低下を防止することである。

【００１６】さらに、シリンダとピストンの軸心のずれ
や傾きにより、シリンダとピストン間の摩擦が増加し、
摺動損失が増大することで効率が低下する可能性があっ
た。

【００１７】本発明の他の目的は、シリンダとピストン
間の摺動損失を低減し、効率を向上することである。

【００１８】

【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、ブロックとピストンと、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、ブロックや固
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、
ピストンが軸方向に往復自在に挿入されるシリンダと、
ピストンの軸方向に連結し、ピストンの上死点近傍の位
置を検出する変位検出器と、変位検出器からの信号でピ
ストンの上死点位置を演算する上死点位置演算手段と、
モータの電圧または電流値を検出する電流電圧検出手段
と、上死点位置演算手段と電流電圧検出手段の出力に応
じてモーターへの供給電圧を変更する電源供給手段とか
ら構成したものである。

【００１９】これにより、変位検出器は上死点近傍だけ
を検出することから、全振幅を検出する場合に比べ小型
軽量とすることができる。そのため、可動要素を軽量化
でき共振周波数を上げることができ、高い冷凍能力を得
ることができる。また、上死点近傍のみの検出であるた
め、全振幅を検出する場合に比べて上死点を精度良く検
出できるので、トップクリアランスのばらつきを押さえ
ることでトップクリアランスを小さくでき、高い冷凍能
力を得ることができるとともに、可動要素と固定要素の
衝突を防止することができる。

【００２０】さらに、変位検出器の小型化により可動要
素を軽量化できることから、可動要素の往復動による振
動を低減することができる。また、電流または電圧を検
出することでピストン振幅を検出できるので、ピストン
の振幅が過剰に大きくなり、可動要素と固定要素が衝突
したり、過大振幅により弾性要素の信頼性低下が発生す
ることを防止できる。

【００２１】また、本発明は、ブロックとピストンと、
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、ブロック
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、ピストンが軸方向に往復自在に挿入されるシリンダ
と、モータの固定子の半径方向内側で可動要素と固定要
素に取り付けられた変位検出器とから構成したものであ
る。

【００２２】これにより、変位検出器を可動要素に取り
付けるための連結部材などの部品が不要となるため、可
動要素を軽量化でき、共振周波数を向上させることがで
きるので、高い冷凍能力を得ることができる。さらに、
可動要素の軽量化により、可動要素の往復動による振動
を低減することができる。

【００２３】また、ブロックとピストンと、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、ブロックや固定子な
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、一部が固定要素により保持された弾性要素と、弾
性要素のピストン軸まわりの回転を一方向に制御する回
転方向制御機構と、ピストンが軸方向往復自在に挿入さ
れるシリンダと、ピストンあるいはシリンダに設けられ
た動圧発生機構とから構成したものである。

【００２４】これにより、可動要素の往復動に伴う弾性
要素の変形により、弾性要素は回転変位を生じ、弾性要
素は固定要素に対して一方向にしか回転しないので、ピ
ストンは常に同一方向に回転する。そのピストンの回転
により、ピストンとシリンダの摺動面に設けられた動圧
発生機構により、ピストンとシリンダの間に動圧が発生
する。この結果、ピストンがシリンダと軸心が一致し、
クリアランスが均一なるように動くため、圧縮室からの
漏れが防止できる。さらに、ピストンとシリンダの軸心
が一致し、軸の傾きも起こらないので、ピストンとシリ
ンダ間の摺動部で摩擦が増大することを防止でき、摺動
損失を低減でき効率の向上が図れる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ブロックとピストンと、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、前記ブロックや前記固定子
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、前記ピストンが軸方向に往復自在に挿入されるシリ
ンダと、前記ピストンの軸方向に連結し、前記ピストン
の上死点近傍の位置を検出する変位検出器と、前記変位
検出器からの信号でピストンの上死点位置を演算する上
死点位置演算手段と、前記モータの電圧または電流値を
検出する電流電圧検出手段と、前記上死点位置演算手段
と前記電流電圧検出手段の出力に応じて前記モーターへ
の供給電圧を変更する電源供給手段とを備えたものであ
り、変位検出器は上死点近傍だけを検出することから、
全振幅を検出する場合に比べ小型軽量とすることができ
るので、可動要素を軽量化でき共振周波数を上げること
ができるので、冷凍能力を向上させることができる。ま
た、上死点近傍のみの検出であるため、全振幅を検出す
る場合に比べて上死点を精度良く検出できるので、トッ
プクリアランスのばらつきを押さえることでトップクリ
アランスを小さくでき、冷凍能力を高くすることができ
るとともに、可動要素と固定要素の衝突を防止すること
ができる。さらに、変位検出器の小型化により可動要素
を軽量化できることから、可動要素の往復動による振動
を低減することができる。また、電流または電圧を検出
することでピストン振幅を検出できるので、ピストンの
振幅が過剰に大きくなり、可動要素と固定要素の衝突や
過大振幅による弾性要素の信頼性低下が発生することを
防止するという作用を有する。

【００２６】請求項２記載の発明は、ブロックとピスト
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、前記ブロック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、前記ピストンが軸
方向に往復自在に挿入されるシリンダと、前記モーター
の内側の位置で前記ピストンと前記シリンダに取り付け
られた変位検出器と、前記上死点位置演算手段の出力に
応じて前記モーターへの供給電圧を変更する電源供給手
段とから構成したものであり、変位検出器を可動要素に
取り付けるための連結部材など部品が無いため、可動要
素が軽量化でき、共振周波数を向上させることができる
ので、冷凍能力が向上できる。さらに、可動要素の軽量
化により、可動要素の往復動による振動を低減するとい
う作用を有する。

【００２７】請求項３記載の発明は、ブロックとピスト
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、前記ブロック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
記固定要素により保持された弾性要素と、前記弾性要素
のピストン軸まわりの回転を一方向に制御する回転方向
制御機構と、前記ピストンが軸方向往復自在に挿入され
るシリンダと、前記ピストンあるいは前記シリンダに設
けられた動圧発生機構とから構成したものであり、可動
要素の往復動に伴う弾性要素の変形により、弾性要素は
回転変位を生じ、弾性要素は固定要素に対して一方向に
しか回転しないので、ピストンは常にこれと同じ方向に
回転する。そのピストンの回転により、ピストンがシリ
ンダに対して一定方向に回転するので、ピストンとシリ
ンダの摺動面に設けられた動圧発生機構により、ピスト
ンとシリンダの間に動圧が発生する。この結果、ピスト
ンとシリンダの軸心が一致し、クリアランスが均一なる
ように動くため、圧縮室からの漏れが防止できる。さら
に、ピストンとシリンダの軸心が一致し、軸の傾きも起
こらないので、ピストンとシリンダの摺動部で摩擦が増
大することを防止でき、効率が向上するとの作用を有す
る。

【００２８】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図５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。

【００２９】（実施例１）本発明の実施の形態１につい
て説明する。図１は本発明の第１の実施例による振動式
圧縮機の断面図である。図２は同実施例の電気回路図で
ある。

【００３０】図１、図２において、１９は変位検出器で
あり、可動要素１２に連結部材１５を介してピストン軸
方向に連結されているコア１９ａと、固定要素に取り付
けられコア１９ａを内部に収納するコイル１９ｂとから
なり、ピストン５が上死点近傍に位置しているときに、
コア１９ａとコイル１９ｂが変位を検出可能な位置関係
にある。２０は変位検出器１９の出力からピストン５の
上死点の位置を検出する上死点位置演算手段である。

【００３１】２１はモーター３に流れる電流または電圧
を検出する電流電圧検出手段である。２２は、上死点位
置演算手段２０と電流電圧検出手段２１の出力に応じ
て、モーターへの供給電源の電圧を変更する電源供給手
段である。

【００３２】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。可動要素１２は変位検
出器１９のコア１９ａと一体となって往復動するが、変
位検出器１９の検出範囲は上死点近傍に限定しているの
で、コア１９ａは短くてよい。従って、可動要素１２の
重量減となるので共振周波数が上昇し、高い冷凍能力を
得ることができる。また、往復する可動要素の重量が低
減できるため、振動を低減することができる。

【００３３】さらに、変位検出器１９の検出範囲を上死
点近傍に限定したため、誤差要因の影響を防止でき、精
度良くピストン５の位置を検出することができる。そし
て、電源供給手段２２が上死点位置が予め設定した上死
点基準値より大きいとインバータ回路４１の出力電圧を
下げ、小さいと電圧を上げることで、上死点位置を上死
点基準値近づける制御を行う。変位検出器１９の検出精
度が高いため、上死点位置の上死点基準値からのずれを
小さく、安定したものにできる。従って、トップクリア
ランスを小さくするように上死点基準値を設定でき、高
い冷凍能力を得ることができる。また、上死点位置を正
確に検出しているので、ピストン５がシリンダヘッド７
に衝突することを防止でき、衝突音の発生や弁の破損を
防止できる。

【００３４】また、電流電圧検出手段２１では常に電流
あるいは電圧を検出しているので、ピストン５の振幅が
計算できる。さらに、上死点位置検出手段２０で検出し
た上死点位置に振幅を加えることで下死点位置も検出で
きる。これに基づき、電源供給手段２２は振幅が設定値
を上回ればモーター３への供給電圧を下げるので、可動
要素１２の振幅が極端に大きくなり、可動要素１２が固
定要素１３に衝突したり、弾性要素１４の変形が過大と
なり破損することを防止できる。

【００３５】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
ブロック２とピストン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１２と、ブロック２や
固定子３ａなどにより構成された固定要素１３と、一部
が可動要素１２に固定され、一部が固定要素１３に固定
された弾性要素１４と、ピストン５が軸方向に往復自在
に挿入されるシリンダ４と、ピストン５の軸方向に連結
し、ピストン５の上死点近傍の位置を検出する変位検出
器１９と、変位検出器１９からの信号でピストン５の上
死点位置を演算する上死点位置演算手段２０と、モータ
３の電圧または電流値を検出する電流電圧検出手段２１
と、上死点位置演算手段２０と電流電圧検出手段２１の
出力に応じてモーター３への供給電圧を変更する電源供
給手段２２とから構成したので、変位検出器は上死点近
傍だけを検出することから、全振幅を検出する場合に比
べ小型軽量とすることができ、可動要素を軽量化でき共
振周波数を上げることができ、高い冷凍能力を得ること
ができる。

【００３６】また、上死点近傍のみの検出であるため、
全振幅を検出する場合に比べて上死点を精度良く検出で
きるので、トップクリアランスのばらつきを押さえるこ
とでトップクリアランスを小さくでき、冷凍能力を高く
することができるとともに、可動要素と固定要素の衝突
を防止することができる。さらに、変位検出器の小型化
により可動要素を軽量化できることから、可動要素の往
復動による振動を低減することができる。また、電流ま
たは電圧を検出することでピストン振幅を検出できるの
で、ピストンの振幅が過剰に大きくなり、可動要素と固
定要素が衝突したり、過大振幅により弾性要素の信頼性
低下が発生することを防止できる。

【００３７】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
による振動式圧縮機の断面図である。

【００３８】図３において、２５はモータ３ーの固定子
３ａの内側に配設された変位検出器である。２５ａはピ
ストン２６の摺動面の一部に埋め込んだ円筒状のコアで
あり、２５ｂはシリンダ２７の摺動面の一部に埋め込ん
だコイルである。

【００３９】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。可動要素１２には変位
検出器２５のコア２５ａが取り付けられているが、ピス
トンに直接取り付けられており、取り付けのための連結
部材などが不要である。従って可動部１２を軽量化する
ことができるので共振周波数が上昇し、冷凍能力が向上
する。また、往復動する可動要素１２が軽量化できるの
で、振動を低減することができる。

【００４０】なお、本実施例では変位検出器２５をピス
トン２６とシリンダ２７の摺動面の中間に設けたが、こ
れ以外のモーター３内径側の位置でピストンとシリンダ
に変位検出器を取り付けても同様の効果が得られること
は言うまでもない。

【００４１】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
ブロック２とピストン２６と、固定子３ａ及び可動子３
ｂとから構成されたモーター３と、可動子３ｂとピスト
ン２６などにより構成された可動要素１２と、ブロック
２や固定子３ｂなどにより構成された固定要素１３と、
一部が可動要素１２に固定され、一部が固定要素１３に
固定された弾性要素１４と、ピストン２６が軸方向に往
復自在に挿入されるシリンダ２７と、モーター３の固定
子３ａの半径方向内側で可動要素１２と固定要素１３に
取り付けられた変位検出器２５とから構成されるので、
変位検出器を可動要素に取り付けるための連結部材など
が無いため、可動要素が軽量化でき、共振周波数を向上
させることができ、冷凍能力が向上できる。さらに、可
動要素の軽量化により、可動要素の往復動による振動を
低減する事ができる。

【００４２】（実施例３）図４は本発明の第３の実施例
による振動式圧縮機の断面図である。図５は同実施例の
要部断面図である。

【００４３】図４、図５において、３０は渦巻き状の形
状の弾性要素である。弾性要素３０の内径部３０ａは可
動要素３１に固定され、外径部は固定要素３２のブロッ
ク３３の内径面に設けた突起３３ａ、３３ｂでピストン
３５の軸まわりに回転自在に保持されている。３４はピ
ストン３５とシリンダ３６の摺動面上に設けた三角形の
窪みからなる動圧発生機構である。３７は回転方向制御
機構であり、弾性要素３０の外径部３０ｂの全周に設け
たつめ３７ａと、ブロック３３の内径面のつめ３７に対
向する位置に設けた逆転防止つめ３７ｂとからなり、弾
性要素３０はこの回転方向制御機構３７により左回りに
しか回転しない。

【００４４】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。圧縮機運転中、可動要
素１２の往復動に伴って弾性要素３０の内径部３０ａは
ピストン３５の軸方向に変位する。この際、弾性要素３
０が渦巻き状の形状であることから、内径部３０ａと外
径部３０ｂの間に回転変位が生じる。この回転力の生じ
る方向は弾性要素３０の変位が大きくなるときに右回
り、変位が小さくなるときに左回りとなる。

【００４５】弾性要素３０の内径部３０ａが外径部３０
ｂに対して左回りで回転した場合、外径部３０ｂは、回
転方向制御機構３７のつめ３７ａと逆転防止つめ３７ｂ
が引っかかるため回転しない。従って、弾性要素３０の
内径部３０ａと一体の可動要素３１は左回りで回転す
る。一方、弾性要素３０の内径部３０ａが外径部３０ｂ
に対して右回りで回転した場合、回転方向制御機構３７
は作用しないので、ピストン３５よりも慣性モーメント
の小さい弾性要素３０の外径部３０ｂは左回りで回転す
る。

【００４６】従って、可動要素３１のピストン３５は常
に左回りの方向で回転する。ピストンの摺動面には三角
形の窪み３４ａからなる動圧発生機構３４を設けてお
り、ピストン３５がシリンダ３６に対して左回りで回転
すると、窪み３４ａに入った潤滑油などの流体は、ピス
トン３５の回転に伴い三角形３４ａの鋭角部分に追い込
まれて、次第に狭くなることによりくさびの効果で圧力
が上昇する。ピストン３５とシリンダ３６のクリアラン
スが小さいところほど圧力上昇の効果は顕著である。こ
の結果、ピストン３５はシリンダ３６と軸心が一致しク
リアランスが均一となる方向へ移動する。

【００４７】従って、圧縮室からピストン３５とシリン
ダ３６の摺動面を通って漏れる冷媒の量は低減され、高
い冷凍能力を得ることができる。さらに、ピストン３５
とシリンダ３６の軸心のずれや軸の傾きを防止できるの
で、片当たりなどによる摩擦の増大を防止し、摺動損失
を低減でき、効率が向上できる。

【００４８】以上のように本実施例の振動式圧縮機は、
ブロック３３とピストン３５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３５などにより構成された可動要素３１と、ブロッ
ク２２や固定子３ａなどにより構成された固定要素３２
と、一部が可動要素３１に固定され、一部が固定要素３
２により保持された弾性要素３０と、弾性要素３０のピ
ストン３５の軸まわりの回転を一方向に制御する回転方
向制御機構３７と、ピストン３５が軸方向往復自在に挿
入されるシリンダ３６と、ピストン３５あるいはシリン
ダ３６に設けられた動圧発生機構とから構成したもので
あり、可動要素の往復動に伴う弾性要素の変形により、
弾性要素は回転変位を生じ、弾性要素は固定要素に対し
て一方向にしか回転しないので、ピストンは常にこれと
同じ方向に回転する。そのピストンの回転により、ピス
トンがシリンダに対して一定方向に回転するので、ピス
トンとシリンダの摺動面に設けられた動圧発生機構によ
り、ピストンとシリンダの間に動圧が発生する。この結
果、ピストンとシリンダの軸心が一致し、クリアランス
が均一なるように動くため、圧縮室からの漏れが防止で
きる。さらに、ピストンとシリンダの軸心が一致し、軸
の傾きも起こらないので、ピストンとシリンダの摺動部
で摩擦が増大することを防止でき、効率を向上させるこ
とができる。

【００４９】なお、本実施例において弾性要素は渦巻き
状の形状としたが、軸方向に変形したときに回転方向の
変位が発生するこれ以外の形状の弾性要素を用いても同
様の効果が得られる。

【００５０】

【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、ブロックとピストンと、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、ブロック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、ピストンが軸方向に
往復自在に挿入されるシリンダと、ピストンの軸方向に
連結し、ピストンの上死点近傍の位置を検出する変位検
出器と、変位検出器からの信号でピストンの上死点位置
を演算する上死点位置演算手段と、モータの電圧または
電流値を検出する電流電圧検出手段と、上死点位置演算
手段と電流電圧検出手段の出力に応じてモーターへの供
給電圧を変更する電源供給手段とから構成したので、変
位検出器は上死点近傍だけを検出することから、全振幅
を検出する場合に比べ小型軽量とすることができ、可動
要素を軽量化でき共振周波数を上げることができ、冷凍
能力を向上させることができる。また、上死点近傍のみ
の検出であるため、全振幅を検出する場合に比べて上死
点を精度良く検出できるので、トップクリアランスのば
らつきを押さえることでトップクリアランスを小さくで
き、冷凍能力を高くすることができるとともに、可動要
素と固定要素の衝突を防止することができる。さらに、
変位検出器の小型化により可動要素を軽量化できること
から、可動要素の往復動による振動を低減することがで
きる。また、電流または電圧を検出することでピストン
振幅を検出できるので、ピストンの振幅が過剰に大きく
なり、可動要素と固定要素が衝突したり、過大振幅によ
り弾性要素の信頼性低下が発生することを防止できる。

【００５１】また、請求項２記載の発明は、ブロックと
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、ブロック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、ピストンが軸方向に往復自在に挿入
されるシリンダと、モーターの固定子の半径方向内側で
可動要素と固定要素に取り付けられた変位検出器とから
構成されるので、変位検出器を可動要素に取り付けるた
めの部品などが無いため、可動要素が軽量化でき、共振
周波数を向上させることができ、冷凍能力が向上でき
る。さらに、可動要素の軽量化により、可動要素の往復
動による振動を低減する事ができる。

【００５２】また、請求項３記載の発明は、ブロックと
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、ブロック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、一部が固定要素により
保持された弾性要素と、弾性要素のピストン軸まわりの
回転を一方向に制御する回転方向制御機構と、ピストン
が軸方向往復自在に挿入されるシリンダと、ピストンあ
るいはシリンダに設けられた動圧発生機構とから構成し
たものであり、可動要素の往復動に伴う弾性要素の変形
により、弾性要素は回転変位を生じ、弾性要素は固定要
素に対して一方向にしか回転しないので、ピストンは常
にこれと同じ方向に回転する。そのピストンの回転によ
り、ピストンがシリンダに対して一定方向に回転するの
で、ピストンとシリンダの摺動面に設けられた動圧発生
機構により、ピストンとシリンダの間に動圧が発生す
る。この結果、ピストンとシリンダの軸心が一致し、ク
リアランスが均一なるように動くため、圧縮室からの漏
れが防止できる。さらに、ピストンとシリンダの軸心が
一致し、軸の傾きも起こらないので、ピストンとシリン
ダの摺動部で摩擦が増大することを防止でき、効率を向
上させることができる。

【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】同実施例の電気回路図

【図３】本発明の実施例２による振動式圧縮機の断面図

【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】同実施例における弾性要素の平面図

【図６】従来の振動式圧縮機の断面図

【図７】従来の振動式圧縮機の電気回路図

【符号の説明】

２ブロック３ａ固定子３ｂ可動子３モーター４シリンダ５ピストン１２可動要素１３固定要素１４弾性要素１９変位検出器２０上死点位置演算手段２１電流電圧検出手段２２電源供給手段２５変位検出器２６ピストン２７シリンダ３０弾性要素３１可動要素３２固定要素３３ブロック３４動圧発生機構３５ピストン３６シリンダ３７回転方向制御手段

フロントページの続き (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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ブロックとピストンと、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、前記ブロックや
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、前記ピストンが軸方向に往復自在に挿入
されるシリンダと、前記ピストンの軸方向に連結し、前
記ピストンの上死点近傍の位置を検出する変位検出器
と、前記変位検出器からの信号で前記ピストンの上死点
位置を演算する上死点位置演算手段と、前記モータの電
圧または電流値を検出する電流電圧検出手段と、前記上
死点位置演算手段と前記電流電圧検出手段の出力に応じ
て前記モーターへの供給電圧を変更する電源供給手段と
からなる振動式圧縮機。
【請求項２】ブロックとピストンと、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、前記ブロックや
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、前記ピストンが軸方向に往復自在に挿入
されるシリンダと、前記モータの前記固定子の半径方向
内側で前記可動要素と前記固定要素に取り付けられた変
位検出器とからなる振動式圧縮機。
【請求項３】ブロックとピストンと、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、前記ブロックや
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より保持
された弾性要素と、前記弾性要素のピストン軸まわりの
回転を一方向に制御する回転方向制御機構と、前記ピス
トンが軸方向往復自在に挿入されるシリンダと、前記ピ
ストンあるいは前記シリンダに設けられた動圧発生機構
とからなる振動式圧縮機。