JPS63183281A - 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】 産業上の利用分野 この発明は圧縮機に関するものである。その中でも特に
フリーピストン型圧縮機に関するものである。

従来の技術 従来のフリーピストン型圧縮機は例えば第３図のような
構成になっていた（米国特許第４０６７６６７号明細書
）。

すなわち１は容器でその中に冷媒が封入されている、２
は容器１の円壁に摺動自在に上下に運動するピストン、
３はピストン２に結合されているリニアモータの電機子
、４はリニアモータの界磁、６は端子、６は電源、７は
電機子３の位置を検出する為の位置検出器である。

８は圧縮室、９は吸入室、１０は吸入ポート、１１は吸
入弁、１２は吐出ポート、１３は吐出弁、１４は吐出弁
押え、１６は吐出室である。

１６は凝縮器、１７は膨張弁、１８は蒸発器、１９は吸
入ガスの温度を検出する感温筒である。

このような構成に於て、ピストン２はリニアモータ３．
４の駆動力によって上下に運動しておシ、その結果ピス
トン２が上昇して圧縮室８の圧力が吸入室９の圧力より
低下すると吸入弁１１が開いて吸入室９の低融低圧の冷
媒は圧縮室８へ流入する。そしてピストン２がさらに上
がって上死点をへて下降すると圧縮室８の冷媒は高温高
圧になる、そして吐出室１５の圧力よシ高くなると吐出
剤３が開いて吐出室１６へ流出する。そしてピストン２
がさらに下降し、下死点をへて逆に上昇すると圧縮室８
の圧力は吐出室１６の圧力より低くなシ吐出弁１３は閉
じる。そしてピストン２がさらに上昇して圧縮室８の圧
力が吸入室９の圧力より低下すると吸入弁１１か開いて
吸入室９の低温低圧の冷媒は圧縮室８へ流入する。

以上のようにしてピストン２の上下運動によって吸入室
９の低温低圧の冷媒は圧縮室８へ流入し圧縮され、高温
高圧となって吐出室１６へ流出する。

吐出室１５の高温高圧の冷媒は凝縮器１６に入り、ここ
で冷却されて液化し膨張弁１７に入る、膨張弁１７で膨
張した冷媒は低温低圧となる、そして蒸ｙご器１８に入
る、ここで冷媒は加熱されて低温低圧の気体となシ吸入
室９へ流入する。以上のようにして蒸発器１８で吸収し
た熱と圧縮機によって冷媒に対してなされた仕事は凝縮
器１６で放熱され、冷凍機の作用を行うのである。

一方ピストン２の下死点の位置は吸入弁１１に衝突しな
い樋門でできるだけ吸入弁１１に近づくように制御され
ている。それによってピストン２が下死点に来たときに
、ピストン２と容器１との間に残された冷媒が次にピス
トン２が上昇するときに再膨張し体積効率減少させない
為である。

具体的に古うと、制御装置２２は位置検出器７によって
検出されるピストン２の位置からピストン２の下死点の
位置を計算している。そして下死点の位置が設定値よシ
低いときは、弁２０に信号を送って閉める、これによっ
て空間２３と連通している空間２４の圧力を下げてピス
トン２の平均位置を上昇させ下死点を上げるのである。

また弁２０が全閉になっても未だ下死点の位置が設定値
よシ低いときは弁２１を開ける。逆にピストンの下死点
の位置が設定値よシ高いときは、弁２１に信号を送って
弁２１を閉める。そして弁２１を全閉にしてもまだ高い
ときは弁２ｏを開ける。このようにして制御装置２２は
ピストン２の下死点の位置を常に適当な位置になるよう
にし、ピスト／２が吸入弁１１に衝突せず、しかも体積
効率が高くなるようにしているのである。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構造のものでは通常の運転状態では
ピストン２の下死点は、吸入弁１１に衝突することもな
くしかも体積効率が高くなるように制御されておシ問題
はないが停電などの為に制御装置２２が働かなくなると
ピストン２はその下死点が適当な位置で運動しなくなり
吸入弁１１に衝突し、その結果、吸入弁１１あるいはピ
ストン２が破壊する、また衝突時に金属が衝突すること
によシ騒音が発生するという問題点があった。

問題点を解決するための手段 そして上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は、
容器に対して運動可能なように配設された壁である。

作　　用 この技術的手段による作用は次のようになる。

すなわち、圧縮機を運転中にピストンと壁が衝突するよ
うなことが起った場合、壁は容器に対して運動可能なよ
うに配設されているので、衝突時に、ピストンあるいは
壁が受ける力は壁が容器に対して運動可能な場合より小
さく、その為にピストンあるいは壁が破壊することがな
い。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。第１図において、２６はその中に冷媒が封入されて
いる容器、２６は容器２６の円壁に摺動自在に上下に運
動するピストン、２７はピストン２６に結合されている
リニアモータの電機子、２８はリニアモータの界磁、２
９は端子、３゜は電源、３１は電機子２７の位置を検出
する為の位置検出器である。

３２は圧縮室、３３は吸入室、３４は吸入ポート、３６
は吸入弁、３６は吐出ポート、３７は吐出弁、３８は吐
出弁押え、３９は吐出室である。

４ｏは凝縮器、４１は膨張弁、４２は蒸発器、４３は吸
入ガスの温度を検出する感温筒である。

また４４は制御装置、４５．４６は弁である。

４７は容器２５の円壁に摺動自在に設けられた壁、４８
は壁４７を上方に押付ける為の圧縮コイルばねである。

また４９はピストン２６に設けられた突起、５０は璧４
７に設けられた環状の溝で、ピストン２６と壁４７とが
所定の距離近づくと、突起４９とみぞ６ｏとで一つの閉
空間が形成される。

また＠４７が下から上方に移動するとき、壁４７の運動
する範囲を制限する為に、段部５１．５２が設けられて
いる。そして、さらに壁４７と容器２５とがある距離以
下に近づくと段部６１と段部６２とで閉空間５３が形成
されるような構成になっている（芽ユ圧ト？専％り６１
図τ１→）。

さらにまた壁４７が上から下方に移動するとき、壁４７
の運動する範囲を制限する為に、段部６４゜６５が設け
られている。そして、さらに壁４７と容器２６とがある
距離以下に近づくと段部５４と段部５６とで閉空間が形
成されるような構成になっている。

次に、この実施例の構成における作用を説明する。ピス
トン２６はリニアモータ２７．２８の駆動力によって上
下に運動しておシ、その結果ピストン２６が上昇して圧
縮室３２の圧力が吸入室３３の圧力より低下すると吸入
弁３６が開いて吸入室３３の低温低圧の冷媒は圧縮室３
２へ流入する。

そしてピストン２６がさらに上がって上死点をへて下降
すると圧縮室３２の冷媒は高温高圧になる、そして吐出
室３９の圧力より高くなると吐出弁３７が開いて吐出室
３９へ流出する。そしてピストン２６がさらに下降し、
下死点をへて逆に上昇すると圧縮室３２の圧力は吐出室
３９の圧力より低くなり吐出弁３７は閉じる。そしてピ
ストン２６がさらに上昇して圧縮室３２の圧力が吸入室
３３の圧力より低下すると吸入弁３５が開いて吸入室３
３の低温低圧の冷媒は圧縮室３２へ流入する。

以上のようにしてピストン２６の上下運動によって吸入
室３３の低温低圧の冷媒は圧縮室３２へ流入し圧縮され
、高温高圧となって吐出室３９へ流出する。

吐出室３９の高温高圧の冷媒は凝縮器４ｏに入シ、ここ
で冷却されて液化し膨張弁４１に入る、膨張弁４１で膨
張した冷媒は低温低圧となる。そして蒸発器４２に入る
、ここで冷媒は加熱されて低温低圧の気体となシ吸入室
３３へ流入する。以上のようにして蒸発器４２で吸収し
た熱と圧縮機によって冷媒に対してなされた仕事は凝縮
器４ｏで放熱され、冷凍機の作用を行うのである。

一方ピストン２６の下死点の位置は壁４７．３７に衝突
しない範囲でできるだけ壁４７に近づくように制御され
ている。それによってピストン２６が下死点に来たとき
に、ピストン２６と壁４７との間に残された冷媒が次に
ピストン２６が上昇するときに再膨張し体積効率減少さ
せない為である。

具体的に言うと、制御装置４４は位置検出器３１によっ
て検出されるピストン２６の位置からピストン２６の下
死点の位置を計算している。そして下死点の位置が設定
値より低いときは、弁４５に信号を送って閉める、これ
によって空間６６と連通している空間６７の圧力を下げ
てピストン２６の平均位置を上昇させ下死点を上げるの
である。

また弁４５が全閉になっても未だ下死点の位置が設定値
よシ低いときは弁４６を開ける。逆にピストン２６の下
死点の位置が設定値より高いときは、弁４６に信号を送
って弁４６を閉める。そして弁４６を全閉にしてもまだ
高いときは弁４５を開ける。このようにして制御装置４
４はピストン２６の下死点の位置を常に適当な位置にな
るようにし、ピストン２６が壁４７に衝突せず、しかも
体積効率が高くなるようにしているのである。

一方、本実施例に於ては壁４７が容器２６の円壁と摺動
自在に設けられている。したがって停電などの為に制御
装置４４が働かなくなシ、その為にピストン２６が壁４
７に衝突した場合、壁４７は衝突後下方へ移動するので
、衝突時にピストン２６および＃＝４７が受ける力は壁
４７が動かない時にくらべ減少する。

また、ピストン２６と壁４７とが所定の距離に近づくと
突起４９と溝６ｏとで閉空間が形成される、？ｎ　５０
には冷媒と共に冷媒回路内を循環している冷凍機油がた
まっているので、この閉空間は、衝突時に働く力を弱め
る働きをし、しかも金属同志が直接に衝突する時に発生
する騒音を小さくする。

また衝突によって−たん下がった壁４７がばね４８の力
で再び上昇するときに壁４７が容器２６にある距離まで
近づくと、壁４７と容器２５との間に閉空間が形成され
、これが壁４７と容器２５との衝突時の力を弱め、騒音
を低下させる。

また壁４７が下がって容器２５に衝突するときにも壁４
７と容器２５との間に閉空間が形成され、これが壁４７
と容器２６との衝突時の力を弱め、騒音を低下させる。

このようにしてピストン２６と壁４７とが衝突してもピ
ストン２６．壁４７が破壊することがなくなり、しかも
ピストン２６と壁４７の衝突により発生する騒音を低下
させる。

発明の効果 本発明は、容器に対して運動可能なように配設された壁
を有するものであるので、ピストンが壁に衝突した時に
も壁が動くのでピストンと壁との間に働く力が弱くなる
。そして、さらに衝突時に発生する騒音が低くなる。し
たがってピストンや壁が破壊することがなくなって信頼
性が向上すると共に騒音が低くなるので快適性が増加す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の圧縮機の縦断面図、第２図は
同圧縮機の部分拡大図、第３図は従来の圧縮機を示す縦
断面図である。 １・・・・・・容器、２・・・・・・ピストン、３・・
・・・・電機子、４・・・・・・界磁、１１・・・・・
・吸入弁、１３・・・・・・吐出弁、１６・・・・・・
凝縮器、１７・・・・・・膨張弁、１８・・・・・・蒸
発器、２０．２１・・・・・・弁、２２・・・・・・制
御装置、２６・・・・・・容器、２６・・・・・・ピス
トン、２７・・・・・・電機子、２８・・・・・・界磁
、３５・・・・・・吸入弁、３７・・・・・・吐出弁、
４０・・・・・・凝縮器、４１・・・・・・膨張弁、４
２・・・・・・蒸発器、４４・・・・・・制御装置、４
５．４６・・・・・・弁。 ４１　図 段部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　容器と、前記容器の円壁に摺動自在に設けられ
   たピストンと、前記容器および前記ピストンと共に吸入
   弁が開のときのみ低圧空間に連通し吐出弁が開のときの
   み高圧空間に連通する圧縮室を形成するように設けられ
   た前記容器に対して運動可能なように配設された壁を有
   する圧縮機。
2. （２）　ピストンと壁とがある所定の距離以下に近づい
   たとき、ピストンと壁とで囲まれ、しかも圧縮室に連通
   しない閉空間が形成されるよう構成された特許請求の範
   囲第１項記載の圧縮機。
3. （３）　壁が容器に対し運動する範囲を限定する移動防
   止部を設けると共に、壁が前記移動防止部に対しある所
   定距離以下に近づいたとき壁と前記移動防止部とで囲ま
   れる閉空間が形成されるよう構成された特許請求の範囲
   第１項記載の圧縮機。
4. （４）　壁に吐出弁を設けた特許請求の範囲第１項記載
   の圧縮機。