JPS58178891A - 電磁振動式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍装置に用いる電磁振動式圧縮機の改良に関
する。

一般に電磁振動式圧縮機はピストン等の振動車２　、 量と共振バネ及び圧縮機の運転される外気温度の負荷条
件すなわち吐出、吸込ガス圧力の負荷状態で決まる機械
的な共振系を電源周波数に近い条件で設定することで共
振状態を作りピストンを往復振動させるものである。し
かしながら外気温度により吐出、吸込ガス圧の負荷状態
がかわるために機械的な共振系は、これにつれて変化し
電源周波数との間にズレが生じ、すべての外気温度に対
して常に良好な共振状態を維持出来ない。

例えば圧縮機の機能を夏季に合わして高外気温時の機械
的な共振系を電源周波数にほぼ一致させて共振設計した
場合、冬季における低外気温時に共振状態は悪く、ビス
トンストロークの減少により能力が減少し、効率も悪く
なる。

構成及び作用の明確化を図るため従来例を始めに説明す
る。従来の一般的な電磁振動式圧縮機は第９図に示す如
く、圧縮機本体ａが密閉容器す内に弾性支持されており
、本体ａは電磁コイルＣを巻いた固定鉄心ｄをはさんで
左側にシリンダｅと右側に軸受ｆを備えている。シリン
ダｅと軸受ｆ３ページ 間には共振バネｑで支持された可動鉄心りを固着したピ
ストンｉを摺動自在に設けである。シリンダｅの端部に
は吐出弁ｊを有するシリンダヘッドｋがあり、吐出弁ｊ
とシリンダヘッドに内周で吐出チャンバ〜１が構成され
ている。

又、ｍは吐出チャンバー１に通じる圧縮機本体ａの吐出
パイプであり、ｎは吸入パイプである。従来の圧縮機本
体ａの機械的共振系はピストンｉの振動重量と共振バネ
ｑ及び圧縮機ａに負荷される圧ブハすなわち吐出パイプ
ｍの圧力と吸入パイプｎの圧力Ｃ密閉容器す内の圧力）
で決定される。

第１０図は吐出パイプｍの圧力の変化による圧縮機の共
振周波数の変化を示し、又、第１１図は外気温度の変化
による圧縮機の共振周波数の変化を示している。即ち第
１０図より、吐出パイプｍの圧力の増加につれて共振周
波数が増加することが分かる。これは冷凍装置、たとえ
ば冷蔵庫に用いた場合に起動後定常状態に到達する捷で
に共振周波数が犬ｄ〕に変化することを意味している。

また、外気温度によって吐出パイプｍの圧力が変化し、
低外気温和、吐出パイプｍの圧力が低くなるので、第１
１図に示すように低外気温時程、共振周波数が小さくな
る。さらに外気温度により共振周波数が変化することに
より、圧縮機のビストンストロークＳ及び冷凍能力Ｑは
第６図、第７図に示す如く外気温度が低くなると小さく
なる傾向を示す。尚、高外気温時に過大ストロークとな
らないようにたとえば一般的な使用外気温の上限値４０
℃に圧縮機の共振周波数がほぼ電源周波数（６０Ｈｚ）
になる様に設定すると、ビストンストローク（第６図）
及び冷凍能力（第７図）と同様に効率も第８図に示す如
く、圧縮機ａの共振周波数と電源周波数（６ｏＺｚ）　
　とのズレが生じ低外気温度になるほど悪くなる傾向と
なる。よって、圧縮機ａを備えた従来の冷蔵庫では、起
動から定常状態となるまで、さらに定常状態においても
低外気温時には共振状態からズしているため冷凍能力も
小さく効率も悪いものであった。

本発明は以上の欠点に鑑みて低外気温での圧縮機の機械
的共振系の共振周波数が電源周波数から５ベ−ノ ズレるのを防止して、十分な冷却性能を得、かつ効率の
良い運転が出来る電磁振動式圧縮機を提供することを目
的とするものであり、吐出ガス圧力が所定値以上で開路
し、かつ吸入ガス圧力との圧力差で動作する吐出圧力調
整装置を圧縮機本体に内蔵することを特徴としている。

以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説明する。

１は電磁振動式圧縮機の本体で、図示されていない支持
スプリングにより密閉容器２内に弾性支持されている。

本体１は電磁コイル３を巻いた固定鉄心４をはさんで左
側にシリンダ６、右側に軸受６を備えている。シリンダ
５と軸受６間には共振バネ７で支持された可動鉄心８を
固着したピストン９を摺動自在に設けである。

シリンダ５の端部には吐出弁１ｏと吐出弁用スプリング
１１を有するシリンダヘッド１２がボルト１２ａにて固
着され、１３は円柱状空間をなす吐（以下、単に弁１４
という）とを連通ずる吐出ガス通路１５が設けである。

弁１４はシリンダ５とシリンダヘッド１２間に挾持され
ることにより固定されたダイアフラム等の隔壁１６（以
下ダイヤフラム１６という）により調圧室１７ａと低圧
室１７ｂに分割されている。

１８は調圧室１７ａに設けられた弁吐出口孔である。１
９はダイヤフラム１６の左面に固定したボール弁２０ａ
と、弁吐出口孔１８に連なる弁座２０ｂとよりなる弁体
である。

一方、低圧室１７ｂにはダイヤフラム１７に設けたホル
ダー２１を介してコイルバネ２２を配置している。コイ
ルバネ２２の左端にはネジ部２３ａを備えた調整キャッ
プ２３がシリンダ５にねじ込まれており、弁設定圧力を
調整出来るものである。

又、前記ネジ部２３ａの中央には低圧室１７ｂを密閉容
器２内と連通する連通孔２３ｂを設けである。従って、
ダイヤフラム１６の右面側には密閉容器２内の低圧圧力
とコイルバネ２２の付勢力の双方が負荷されている。

７ベー　・ 尚、２４は弁出口孔１９に連通ずる圧縮機本体１の吐出
パイプであり、２６は吸入パイプである。

次に上記構成における作用を説明する。

この圧縮機１は周知のように磁気可変抵抗の原理により
固定鉄心４の電磁コイル３に通電することで可動鉄心８
に固着されたピストン９を引きつけ、次に共振バネ７に
蓄わえられたエネルギーにより反発し、以下との締り返
しにより振動するものである。

したがって、ピストン９の吸入工程時、吸入ガスは図示
されていない冷却システムの低圧側から吸入パイプ２５
．密閉容器２を経てシリンダ６内に導入され、ピストン
９の圧縮工程時にシリンダ６内で圧縮されて、吐出ガス
は吐出弁１ｏを経て吐出チャンバー１３．吐出ガス通路
１５よシ弁１４のダイアフラム１６により左右に分割さ
れた調圧室１７ａに流入する。このとき弁体１９は閉鎖
し。

でおり、調圧室１７ａを昇圧する。

昇圧される。この結果、調圧室１７ａの圧力即ち吐出ガ
ス通路１５の圧力はダイアフラム１６を右方へ偏倚する
力として作用し、ダイアフラム１６を左側へ付勢してい
るコイルバネ２２の力と、調整キャップ２３の連通孔２
３ｂを通じてダイアフラム１６の右側にかかつている密
閉容器２内の低圧側圧力との和より大きくなった時、例
えば吐出ガス通路１５の圧力と密閉容器２内の低圧側圧
力との圧力差が９祝々ｄ　となったとき、ダイアフラム
１６が右方へ偏倚しボール弁２０ａを弁座２ｏｂより離
し、即ち弁１４を開路して吐出ガスは弁出口孔１８．吐
出パイプ２４を経て圧縮機１より吐出されて、冷却シス
テムを循環するものである。

第３図は定常安定状態での吐出パイプ２４の圧力と吐出
ガス通路１５との圧力関係を示すもので、吐出パイプ２
４の圧力が弁１４の作動時における吐出ガス通路１６の
圧力（低圧側圧力、すなわち吸入パイプ圧力Ｐ　Ｌ　＋
８　、８　（纜７ｔ、ｒＩＧ　）　）より低いときは、
弁１４は半開きの状態でその絞り作用により、吐出ガス
通路１５の圧力はほぼ前記弁１４の９へ−１ 作動圧力（吸入パイプ　圧力＋８．８　（０７ｃｍ　Ｇ
　）　）であり、作動圧力以上では弁体１９は完全に開
路し、吐出パイプ２４の圧力と吐出ガス通路１５の圧力
は略等しくなる。

第４図は吐出パイプ２４の圧力と圧縮機本体１の共振系
の共振周波数との関係を示し、吐出パイプ２４の圧力が
弁１４の作動時における作動圧力以下のときは吐出パイ
プ２４の圧力にかかわらずほぼ一定の共振周波数であり
、吐出パイプ２４の圧力が作動圧力以上の場合は、共振
周波数が上昇する。

また、第５図は外気温度の変化による圧縮機本体１の共
振周波数の変化を示している。一般に吐出パイプ２４の
圧力と外気温度は相関する即ち外気温度の上昇により吐
出パイプ２４の圧力も上昇する。従って、外気温度３０
℃というのは、弁の作動圧力９　ｋｇ　／ｃａ　Ｇ　（
吸入パイプ２５の圧力０．２ｋｆ／／ｃｒｌＧと吐出パ
イプ２４内の圧力８．８ｋｆ／ｃ肩Ｇの和）即ち吐出パ
イプ２４内の圧力８．８＠ｆｉａＧにほぼ相当し、（冷
媒Ｒ−１２を使用）、外気温度３０℃以下では弁１４は
絞り作用により共振周波数はほぼ一定となり、それ以上
では上昇する。

以上の作用の効果は以下の様になる。

低外気温時（例えば、外気温度１５℃）のときにおいて
は、圧縮機本体１の運転が開始されると、その初期は弁
１４が閉じており、吐出ガス通路１５の圧力と密閉容器
２内の低圧側圧力との差圧は瞬時に９　ｋｆ／ｌｒｌに
達し、弁１４が開路するが、弁１４の絞り作用が働き、
吐出ガス通路１６内と密閉容器２内の低圧側圧力との差
圧は９１４／ｃｔｌに維持され、吐出パイプ２４の圧力
は外気温度１６℃の冷媒に対応する冷媒の一般的な冷凍
装置の凝縮圧力約５〜６　＃／ｃｒｌ　Ｇに保持され、
冷凍ザイクルを構成する。このとき圧縮機本体１は吐出
ガス通路１５内の圧力と密閉容器２内の低圧側圧力との
圧力差は９ｋｆ／／ｅｒａに保持されているので、凝縮
圧力（吐出パイプ２４内の圧力）の８　、８ｋｇ／ｃＭ
　Ｇにほぼ相当する外気温度３０℃のときと同じ条件下
で運転されることとなり低外気温度時のビストンストロ
ークを弁１４の存在により向上出来（第５図）、冷凍１
１　ベーン 能力、効率の向−ヒが計れる。

又、高外気温時（例えば３６℃）のときは、弁１４は完
全に開路し、冷凍の凝縮圧力１１〜１２＃／ｃｒｌＧと
吐出ガス通路１５内圧力は等しく、弁１４の存在しない
従来例とほぼ同様な作用をなすものである。

また弁１４を調圧室１７ａをシリンダヘッド１２に、低
圧室１７ｂをシリンダ５に形成し、ダイヤフラム１６を
両者５，１２間に挾持しているので、別途弁ケースを不
用とするばかりでなく、ダイヤフラム１６の支持もシリ
ンダヘッド１２の取付と同時にできる。

本発明は上記したようにピストンが電磁力で往復振動す
るシリンダと吐出弁、吐出チャンバーを設けたシリンダ
ヘッドを有し、一方、吐出ガス圧力が所定値以上で開略
し、低圧側とダイヤフラム等の隔壁にて区割された調圧
室を有する吐出圧力調整装置を有し、調圧室をシリンダ
、シリンダヘッドの双方あるいは一方にて構成し、調圧
室と吐出チャンバを吐出ガス通路にて連通したもので、
吐出圧力調整装置の外殻を別途プレス部品等で形成する
ことがなく、シリンダ、シリンダヘッドの機械加工によ
り形成できるため、組立が簡素でかつ安価に実施できる
とともに、吐出圧力調整装置は所定圧力差以上、吐出ガ
ス圧力が所定値以下のときでもこれに係りなく、所定圧
力値に維持するので、外気温度により相関する吐出ガス
圧力より低いとき、即ち低外気温度時においても、圧縮
機としては高外気幅度時の状態を支えることとなり、圧
縮機共振系の共振周波数は設計周波数（例えば電源周波
数）に近似さすことが出来る。従って、低外気温時にお
いても、ビストンストロークの向上が削れ、冷凍能力、
効率の改善が計れ、冷凍能力、効率の改善を得られるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の振動式圧縮機の一実施例を示す断面図
、第２図は要部拡大断面図、第３図は本発明と従来例に
おける吐出パイプ内の圧力と吐出ガス通路内の圧力の関
係を示す図、第４図は同様に吐出パイプ内の圧力と共振
周波数の関係を示す１３　べ　、 図、第５図は同様に外気温度と共振周波数の関係を示す
図、第６図、第７図、第８図は各々従来例における外気
温度とビス！・ンストローク、冷凍能力、効率の関係を
示す図、第９図は従来例における振動式圧縮機の断面図
、第１０図、第１１図は第４図、第５図に相当する従来
例を示す図である。 １・・・・・・電磁振動式圧縮機本体、５・・・・・・
シリンダ、１２・・・・・・シリンダヘッド、１３・・
・・・・吐出チャンバー、１４・・・・・・吐出圧力調
整装置、１５・・・・・・吐出ガス通路、１７ａ・・・
・・・調圧室、１６・・・・・・隔壁（ダイヤフラム）
。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 てＵ二８Ｌハ゛イデ内めλＥ、つ”（ｙＪ／ｃｙｒｓｃ
）第４図 ＝４８９− 畦上ン１°Ｉ２°卆）ｆ−１１（Ｑｋ（、）第５図 １　°　１　　　　　　　　　　　　　□第７図　外気
１漫（ｌ 第　　８　　図　　　りＬ　　％　＞ｋｌ　（’Ｃ）ク
ト　気温Ｓ＜Ｃ） ９図 第１０図 りＬ　帆メ１Ｌ≧シヒ（’ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　電磁力で往復振動するピストンと、シリンダ
   と、吐出弁、吐出チャンバ〜を設けたシリンダヘッドと
   、吐出ガス圧力が所定値以上で開路し、低圧側と隔壁に
   て区割された調圧室を有する吐出圧力調整装置とを備え
   、前記調圧室を前記シリンダあるいは前記シリンダヘッ
   ドの一方もしくは双方にて構成するとともに前記吐出チ
   ャンバーと前記調圧室とを結ぶ吐出ガス通路を備えた電
   磁振動式