WO2021124625A1 - 動吸振器、動吸振器を備えたリニア圧縮機及びレシプロ圧縮機、リニア圧縮機を備えたエアサスペンション装置 - Google Patents

動吸振器、動吸振器を備えたリニア圧縮機及びレシプロ圧縮機、リニア圧縮機を備えたエアサスペンション装置 Download PDF

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WO2021124625A1
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WO
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compressor
vibration absorber
dynamic vibration
piston
mass body
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PCT/JP2020/034318
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English (en)
French (fr)
Inventor
小山　昌喜
智弘 小松
鈴木　達也
瑛人 大畠
Original Assignee
株式会社日立産機システム
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems

Definitions

  • the present invention relates to a dynamic vibration absorber, a linear compressor provided with a dynamic vibration absorber, a reciprocating compressor, and an air suspension device provided with a linear compressor.
  • a device-embedded air compressor is used in a device that uses compressed air as a power source and a device that uses high-pressure air, and is compact and lightweight, and has low vibration and low noise. It is required to be.
  • a type of compressor there is a reciprocating type compressor that drives the piston in a linear motion.
  • reciprocating compressors There are two types of reciprocating compressors: a type that converts the power of a rotary motor into a linear motion using a crank mechanism, and a type that directly drives a piston using a linear motor (linear compressor). In either case, the problem with the compressor is that the vibration generated by the linear motion of the piston is large.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a linear compression mechanism housed in a closed case and a dynamic vibration absorber are arranged inside the closed case.
  • the Tuned Mass Damper is arranged so as to face each other in the direction of the piston axis, and is mounted so as to be sandwiched between the stays attached to the inside of the sealed case, the springs attached to each of the opposing stays, and these springs. It is composed of weights. Then, the resonance frequency due to the sum of the weight of the weight and the spring constant of the spring is made to match the operating frequency of the compressor.
  • Patent Document 2 includes a piston as a weight on which a flow path is formed, springs provided at both ends of the piston, and a cylinder for accommodating the piston and the spring, and a fluid is sealed in the cylinder. The configuration is disclosed. Then, in Patent Document 2, a spring having a resonance point at the frequency is used, and the vibration is attenuated by the inertia of the piston in which the flow path is formed.
  • a dynamic vibration absorber is used to reduce the natural frequency of the target object, and the natural frequency does not change because it is a value unique to the system of the target object. Therefore, the natural frequency can be easily suppressed by a dynamic vibration absorber that utilizes the resonance phenomenon between the mass body and the resonance spring.
  • An object of the present invention is to reduce vibration while reducing the size, and to suppress an increase in vibration / noise and a decrease in reliability due to a collision of a dynamic vibration damper. It is an object of the present invention to provide an air suspension device including a compressor, a reciprocating compressor, and a linear compressor.
  • the present invention has a tubular case attached to a vibration source, a plurality of elastic bodies housed in the case, and a mass arranged so as to be sandwiched between the plurality of elastic bodies.
  • a tuned mass damper comprising a body, wherein a passage connecting a space in which the plurality of springs are arranged is formed in the mass body, and two or more kinds of fluids having different densities are placed in the case. It is characterized by being enclosed.
  • the present invention also includes a compression mechanism that compresses the gas in the compression chamber by the reciprocating motion of the piston, and a linear motor that drives the piston.
  • the linear motor is a mover that reciprocates in connection with the piston.
  • a linear compressor including a vibrating spring that can vibrate with the mover and a stator that drives the mover by applying a magnetic force between the mover, the linear compressor vibrates.
  • a vibration absorber that absorbs vibration is provided, and the dynamic vibration absorber is sandwiched between a tubular case attached to the linear compressor, a plurality of elastic bodies housed in the case, and the plurality of elastic bodies.
  • a passage connecting the spaces in which the plurality of springs are arranged is formed in the mass body, and two or more kinds of fluids having different densities are sealed in the case. It is characterized by being.
  • the present invention is a reciprocating compressor including a compression mechanism unit that compresses a gas in a compression chamber by reciprocating movement of a piston, a crank shaft that drives the piston, and a rotary motor that drives the crank shaft.
  • the compressor includes a dynamic vibration absorber that absorbs vibrations
  • the dynamic vibration absorber includes a tubular case attached to the reciprocating compressor, a plurality of elastic bodies housed in the case, and the plurality of elastic bodies.
  • a mass body arranged so as to be sandwiched between the bodies is provided, and the mass body is formed with a passage connecting spaces in which the plurality of springs are arranged, and two or more types having different densities are formed in the case. It is characterized in that the fluid of the above is sealed.
  • the present invention includes the above linear compressor as the air compressor in an air suspension device including an air spring and an air compressor that supplies and discharges compressed air to and from the air spring. It is characterized by.
  • a linear compressor and a reciprocating compressor equipped with the above, and an air suspension device including the linear compressor can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a dynamic vibration absorber according to the first embodiment of the present invention.
  • the Tuned Mass Damper 1 has an outer shell formed by a tubular casing 1A having both ends open and a cap 1B that closes both ends of the casing 1A, and is a hollow case. Inside the sealed casing 1A (case), a mass body 1C made of a metal such as stainless steel and a plurality of springs 1D (elastic bodies) provided on both sides of the mass body 1C in the opening direction of the casing 1A. ) And are provided.
  • the casing 1A is directly or indirectly attached to a piston or a linear motor that serves as a vibration source.
  • the mass body 1C is supported by being sandwiched between the springs 1D from both ends, and the spring 1D is attached to the casing 1A by the cap 1B.
  • a sealing material 1H made of rubber or the like is attached to the cap 1B, and two or more types of fluids having different densities are sealed in the sealed casing 1A.
  • at least gas and liquid are sealed in the casing 1A.
  • air is used as an example of gas
  • a high-viscosity fluid 1G (liquid) is used as an example of liquid.
  • high-viscosity fluid oil having a kinematic viscosity of about 0.5 to 5 cSt may be used, but water may be used as long as it is used in an environment of 0 to 100 ° C.
  • synthetic oil, silicone oil, or the like is used as the high-viscosity fluid 1G.
  • the mass body 1C is provided with a throttle passage 1E (passage) that penetrates the inside and connects spaces in which a plurality of springs 1D are arranged.
  • a throttle passage 1E passing passage
  • the mass body 1C vibrates in the casing 1A
  • the inside of the casing 1A is provided. Air and the highly viscous fluid 1G pass through the throttle passage 1E.
  • the outer circumference of the mass body 1C slides in contact with the inner wall surface of the casing 1A. Therefore, the mass body 1C is in contact with only the sliding contact portions 1J provided at both ends of the mass body 1C in order to prevent an increase in frictional resistance due to contact on the entire surface, and the other outer peripheral surfaces have a slight gap. ing. That is, the mass body 1C is formed with a sliding contact portion 1J and a small diameter portion 1K smaller than the outer diameter of the sliding contact portion 1J.
  • the mass body 1C vibrates in the casing 1A at a resonance frequency determined by the mass of the mass body 1C and the spring constant of the spring 1D. Since the mass body 1C moves so as to cancel the external vibration, it absorbs the external vibration of this frequency.
  • vibration damping ability is given by fluid friction when the air and the high-viscosity fluid 1G in the casing 1A pass through the throttle passage 1E provided in the mass body 1C.
  • the damping coefficient is determined by the passage area of the throttle passage 1E. If the damping coefficient is large, the vibration absorbing capacity of the dynamic vibration absorber becomes small, so the damping coefficient is set to a value that does not become a resistance to the movement of the mass body 1C.
  • the air enclosed in the casing 1A and the high-viscosity fluid 1G have different densities, and the density of the high-viscosity fluid 1G is higher than the density of air.
  • the air and the high-viscosity fluid 1G are moved by the operation of the mass body 1C to the space where the spring 1D is arranged. Since the air in the casing 1A and the high-viscosity fluid 1G have different densities, the high-viscosity fluid 1G having a higher density than the air is located on the end side of the casing 1A.
  • the mass of the mass body 1C is generally 5 to 10% of the mass of the object for which vibration is to be reduced, but it is difficult to reduce the size unless the amount of movement of the mass body is reduced. Since the mass body moves by resonance with the spring, the stroke of the mass body must be increased in order to increase the vibration absorbing capacity. In the case of a device whose drive frequency changes, the stroke of the mass body may become too large depending on the operating conditions, and the mass body may collide with both ends. When a collision of a mass body occurs, the vibration becomes large, and the function of the dynamic vibration absorber is not exerted. Therefore, it is necessary to prevent this.
  • FIG. 2 is a diagram showing a relative vibration acceleration and an oil (high viscosity fluid) encapsulation ratio of the dynamic vibration absorber according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a state where the drive frequency is 59.5 Hz.
  • the collision of mass bodies occurs at a drive frequency of 59.5 Hz, and therefore, this drive frequency is used as a reference in FIG.
  • the relative vibration acceleration can be set to 100% or less to contribute to the prevention of the collision between the mass body 1C and the cap 1B. Therefore, in this embodiment, in addition to air, a high-viscosity fluid 1G is sealed in the casing 1A at a ratio of 13 to 77% of the space volume in the dynamic vibration absorber to prevent collision between the mass body 1C and the cap 1B. Contributes to. That is, when the stroke of the mass body 1C is increased, the fluid resistance of the throttle passage 1E is increased by the high-viscosity fluid 1G in the space around the spring 1D, and the damping coefficient is increased. When the stroke becomes too large due to this action, the damping capacity is increased before the collision occurs, and the movement amount of the mass body 1C is regulated.
  • buffer portions 1F having a large passage area are provided at both ends of the entrance of the throttle passage 1E of the mass body 1C. As a result, when the high-viscosity fluid 1G enters the throttle passage 1E, the damping coefficient is prevented from suddenly increasing, and the damping coefficient is gradually increased.
  • the space volume of the high-viscosity fluid 1G in the dynamic vibration absorber is more preferably 15% or more and 60% or less, 16% or more and 50% or less, 17% or more and 40% or less, and 18% or more and 30% or less.
  • the high-viscosity fluid also has a lubricating action on the sliding portion of the mass body 1C and the casing 1A, and contributes to reducing friction and preventing wear of the sliding contact portion 1J of the mass body 1C and the inner wall surface of the casing 1A. Further, it also has an inner wall surface sealing effect for limiting the air passage in the casing 1A to the throttle passage 1E.
  • the compressor according to the second embodiment is a reciprocating compressor (linear compressor) using a linear motor of a linear motion type, and is a compressor suitable for use as an air compressor.
  • FIG. 3 is an external view showing the configuration of the linear compressor according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the linear compressor according to the second embodiment of the present invention.
  • four (plurality) dynamic vibration absorbers 1 described in the first embodiment are arranged on the outside of the casing of the linear compressor 2 so as to be symmetrical with respect to the piston axis of the compressor. ..
  • the vibration direction of the mass body 1C in the dynamic vibration absorber 1 is arranged so as to be the piston driving direction.
  • a vibration-proof rubber 3 is arranged below the linear compressor 2 to insulate the vibration of the linear compressor 2.
  • the configuration of the linear compressor 2 will be described with reference to FIG.
  • the linear compressor 2 includes a linear motor 5, a compression mechanism portion 11 having a cylinder 12 and a piston 13, and springs 10 (10A, 10B).
  • the linear motor 5 reciprocates the mover 8 in the axial direction by passing an electric current through the coil 7B of the armature 7, and drives the piston 13 of the compression mechanism 11 in the same direction as the mover 8. It is something that makes you.
  • the compression mechanism portion 11 is arranged on one end side (front side) of the linear motor 5. Further, in the compression mechanism unit 11, the air (gas) in the compression chamber 12B is compressed by the piston 13 reciprocating in the cylinder 12.
  • the linear motor 5 is provided as a drive source for the compression mechanism portion 11 in the linear compressor.
  • the linear motor 5 includes a casing 6 forming a tubular outer shell, an armature 7 arranged in the casing 6, a flat plate-shaped mover 8, and a spring 10 (10A, 10B).
  • the casing That is, the linear motor 5 exerts a magnetic force between the mover 8 which is connected to the piston 13 and reciprocates, the spring 10 which can vibrate (resonate) with the mover 8, and the mover 8.
  • the armature 7) and a stator (7 in this embodiment) are included.
  • the spring 10 drives the piston together with the linear motor 5.
  • the piston 13 and the mover 8 are connected by the actuating portion 8A1 of the mover 8.
  • the casing 6 of the linear motor 5 is composed of a motor case 6A, a linear base 6B, and a case end plate 6C.
  • the casing 6 accommodates the stator (armature 7) of the linear motor 5 on one end side, has an air suction port 20 at the other end, and is between the stator (armature 7) and the suction port 20.
  • a spring accommodating space for accommodating the spring 10 is configured.
  • the mover 8 and the spring 10 are housed inside the motor case 6A.
  • a linear base 6B is provided on one end side of the motor case 6A (the side where the compression mechanism portion 11 is provided, the front end side).
  • a case end plate 6C is provided on the other end side (rear end side) of the motor case 6A so as to close the opening. Further, the case end plate 6C is attached to the linear motor 5 by the end plate support member 6D.
  • the spring 10 is located on the other end side (rear side) of the linear motor 5 and is provided in the motor case 6A.
  • the spring 10 has one end supported by a spring 10A supported by the other end (rear end) side of the armature 7, and one end side supported by a connector 8C provided on the other end (rear end) side of the mover 8. It is composed of two sets of springs with 10B.
  • the other end side of the spring 10A is supported by the connector 8C, and the other end side of the spring 10B is supported by the case end plate 6C.
  • the spring 10A and the spring 10B expand and contract in the X-axis direction, and the other end side of the spring 10A and one end side of the spring 10B are configured to be movable in the X-axis direction together with the connector 8C.
  • the mover 8 is basically composed of a yoke 8A and a permanent magnet 8B, but the connector 8C may be regarded as an element of the mover 8.
  • the spring 10 is composed of a compression coil spring and is installed in a state of being constantly compressed. As the mover 8 reciprocates in the X-axis direction, the spring 10 is elastically flexed and deformed so that the spring 10A and the spring 10B alternately expand and contract in the X-axis direction (the axial direction of the spring). To.
  • the springs 10 (10A, 10B) form a resonant spring that can vibrate together with the mover.
  • the compression mechanism portion 11 of the linear compressor 2 of the second embodiment includes a cylinder 12, a piston 13, a suction valve 14, a cylinder head 17, a discharge valve 16, and the like.
  • the compressor 11 is driven so that the piston 13 reciprocates forward and backward in the X-axis direction by the reciprocating movement of the mover 8 of the linear motor 5, whereby air (outside air) in the compression chamber 12B. Is compressed to generate compressed air (that is, working gas).
  • the cylinder 12 is attached in a state where one end side (front side in the X-axis direction) is closed by the head plate 15 and the other end side (rear side in the X-axis direction) is fixed to the linear base 6B.
  • the cylinder 12 is formed in a cylindrical shape using, for example, an aluminum material.
  • the piston 13 is slidably fitted in the cylinder 12 in the X-axis direction.
  • the piston 13 constitutes a movable partition wall that defines the inside of the cylinder 12 into a non-compression chamber 12A and a compression chamber 12B.
  • a rider ring 13C for suppressing the flow of compressed air in the compression chamber 12B into the non-compression chamber 12A is provided on the outer periphery of the piston 13.
  • the rider ring 13C is made of a material such as polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • the piston 13 is provided with a suction valve 14 that covers the suction hole 13D so as to be openable and closable. Further, the piston 13 is connected to the operating portion 8A1 of the mover 8 by the connecting tool 13A.
  • the piston 13 is provided so as to be slidably displaced with respect to the cylinder 12 in the axial direction of the linear motor 5 (motor case 6A), that is, in the X-axis direction, and the cylinder 12 is interlocked with the reciprocating movement of the mover 8. It moves back and forth inside.
  • the piston 13 is arranged on the axis in the moving direction (X-axis) of the mover 8 of the linear motor 5.
  • the head plate 15 is provided on one end side of the cylinder 12 so as to close one end of the cylinder 12.
  • the head plate 15 is provided with a discharge hole 15B that communicates with the compression chamber 12B of the cylinder 12 and a discharge valve 16 that covers the discharge hole 15B so as to be openable and closable.
  • the suction valve 14 opens a suction hole 13D in the suction stroke of the compression mechanism portion 11 to communicate the compression chamber 12B with the non-compression chamber 12A which is a suction space, and closes the suction hole 13D in the compression stroke to enter the compression chamber 12B. It shuts off the uncompressed chamber 12A.
  • the discharge valve 16 closes the discharge hole 15B in the suction stroke of the compression mechanism portion 11 to shut off the compression chamber 12B with respect to the discharge space 19 side, and opens the discharge hole 15B in the compression stroke to enter the compression chamber 12B. Is communicated with the discharge space 19.
  • the cylinder head 17 is arranged on one end side of the cylinder 12 (the end side opposite to the side on which the linear motor is provided) so as to close one end of the cylinder 12 together with the head plate 15. Further, the cylinder head 17 has a discharge port 17B communicating with the discharge space 19.
  • the case end plate 6C provided on the other end side of the motor case 6A is provided with an air suction port 20.
  • the suction port 20 sucks air into the internal space of the motor case 6A from the outside in the suction stroke of the compression mechanism portion 11.
  • the inside of the motor case 6A communicates with the uncompressed chamber 12A, and the sucked air reaches the uncompressed chamber 12A through the gap of the linear motor 5.
  • a silencer or an intake filter may be connected to the suction port 20 on the outer side of the motor case 6A.
  • the vibration of the linear compressor 2 in the second embodiment is characterized in that the driving direction of the piston 13 (that is, the X-axis direction) is the largest, and the vibration in the other directions (Y-axis and Z-axis directions) is small. This is because the linear motor is driven only in the X-axis direction. Therefore, when a vibration absorber is used to absorb vibration, the vibration absorber 1 focuses only on the vibration in the X-axis direction so that the vibration direction of the mass body 1C of the vibration absorber 1 and the drive direction of the piston 13 coincide with each other. Need to be placed.
  • the Tuned Mass Damper is arranged so that it is symmetrical with respect to the piston axis. Since the main vibration absorbed by the Tuned Mass Damper is the piston drive frequency component, a moment is generated when the center of gravity of the Tuned Mass Damper shifts with respect to the drive center of the piston, and vibration in the Y or Z direction increases. Because it will end up. Therefore, it is desirable to arrange them symmetrically.
  • FIG. 5 is a diagram showing the effect of the dynamic vibration absorber according to the second embodiment of the present invention.
  • a collision of a mass body occurs at a drive frequency of 59.5 Hz, and the vibration acceleration is normally further reduced, but the vibration acceleration is rapidly increased due to the collision.
  • the vibration increases due to the increase in the damping coefficient from around the drive frequency of 58.5 Hz, and the vibration acceleration gradually increases. Since no collision of masses occurs, the vibration acceleration does not increase sharply, and the vibration absorption effect is obtained up to the high frequency range.
  • the second embodiment it is possible to reduce the vibration by the vibration absorbing action of the dynamic vibration absorber, and the vibration can be reduced even in the range outside the vibration absorbing frequency of the dynamic vibration absorber with respect to the change of the motor drive frequency. It will be possible. Further, according to the second embodiment, it is possible to provide a compact linear compressor in which a decrease in reliability due to a collision of mass bodies and an increase in noise and vibration are suppressed.
  • the compressor according to this embodiment is a reciprocating compressor (linear compressor) using a linear motor of a linear motion type, and is a vertical compressor in which the piston drive direction is in the vertical direction.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a linear compressor according to a third embodiment of the present invention.
  • the configuration of the linear compressor 2 is the same as the configuration of FIG. 4 shown in the second embodiment, and is a vertical compressor in which the piston drive direction is the vertical direction. Therefore, the anti-vibration rubber 3 is attached to the case end plate 6C and mainly insulates the vertical vibration of the compressor.
  • the third embodiment as in the second embodiment, four tuned mass dampers 1 described in the first embodiment are placed on the outside of the casing of the linear compressor 2 so as to be symmetrical with respect to the piston axis of the compressor. It is arranged. Further, the vibration direction of the mass body 1C in the dynamic vibration absorber 1 is arranged so as to be the piston driving direction.
  • a vibration-proof rubber 3 is arranged below the linear compressor 2 to insulate the vibration of the linear compressor 2.
  • the vibration of the linear compressor in the third embodiment is characterized in that the driving direction of the piston 13 is the largest and the vibration in the other directions is small. Therefore, when the vibration absorber 1 is used to absorb vibration, the vibration absorber focuses only on the vibration in the Y-axis direction so that the vibration direction of the mass body 1C of the dynamic vibration absorber 1 and the drive direction of the piston 13 coincide with each other. 1 needs to be placed.
  • the Tuned Mass Damper is arranged so that it is symmetrical with respect to the piston axis. Since the main vibration absorbed by the Tuned Mass Damper is the piston drive frequency component, a moment is generated when the center of gravity of the Tuned Mass Damper shifts with respect to the drive center of the piston, and the vibration in the X or Z direction increases. Because it will end up. Therefore, it is necessary to arrange them symmetrically.
  • the vibration absorbing action of the dynamic vibration absorber even in the vertical linear compressor, and the vibration absorbing frequency of the dynamic vibration absorber responds to the change of the motor drive frequency. Vibration can be reduced even in the range outside the above. Further, according to the third embodiment, it is possible to provide a compact linear compressor that suppresses a decrease in reliability, noise, and an increase in vibration due to a collision of mass bodies.
  • the compressor according to this embodiment is a reciprocating compressor using a rotary motor.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a reciprocating compressor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the reciprocating compressor has a configuration in which a compression mechanism unit 21 and a rotary motor 25 for driving the compression mechanism unit 21 are arranged on a pedestal, and the pedestal is arranged on a tank 28.
  • the compression mechanism portion 21 has a crank casing 26, a cylinder 22 protruding vertically from the crank casing 26, and a cylinder head 27 that closes the upper portion of the cylinder 22.
  • a crankshaft rotatably supported and a piston connected to the crankshaft are installed in the crank casing 26.
  • the pulley 24 that transmits power from the rotary motor 25 rotates, and the crankshaft connected to the pulley 24 rotates, causing the piston to reciprocate inside the cylinder 22. As a result, air is sucked from the outside of the cylinder and compressed. And discharge.
  • the discharge port arranged in the cylinder head 27 is connected to the tank 28 via the discharge pipe 29, and the compressed air flows into the tank 28 and is accumulated.
  • the compressor of this embodiment is a one-cylinder one-stage compressor having a pair of cylinders / pistons.
  • the vibration in the compressor in the fourth embodiment is generated by the reciprocating motion of the piston, and the tank 28 is also vibrated via the compression mechanism portion 21 and the pedestal for fixing the compression mechanism portion 21. Therefore, a plurality of the tuned mass dampers 1 described in the first embodiment are arranged around the compression mechanism section 21 as a vibration source. Since the Tuned Mass Damper 1 absorbs only vibrations in the uniaxial direction, six are arranged in different directions by 90 degrees so as to absorb vibrations in each of the X, Y, and Z directions in the figure. The Tuned Mass Damper 1 is arranged so as to be symmetrical with respect to the piston axis to prevent a moment from being generated.
  • the fourth embodiment it is possible to reduce the vibration by the vibration absorbing action of the dynamic vibration absorber even in the reciprocating compressor using the rotary motor, and the change of the motor drive frequency can be dealt with. Vibration can be reduced even in the range outside the vibration absorption frequency of the dynamic vibration absorber. Further, according to the fourth embodiment, it is possible to provide a reciprocating compressor that suppresses a decrease in reliability, noise, and an increase in vibration due to a collision of mass bodies.
  • the compressor according to this embodiment is a reciprocating compressor using a rotary motor, and is a two-cylinder compressor having two pairs of cylinders / pistons.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a reciprocating compressor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the reciprocating compressor has a configuration in which a compression mechanism unit 21 and a rotary motor 25 for driving the compression mechanism unit 21 are arranged on a pedestal, and the pedestal is arranged on a tank 28.
  • the compression mechanism portion 21 has two cylinders 22 protruding in a V shape from the crank casing 26 with a phase angle of 90 degrees, and a cylinder head 27 that closes the upper portion of the cylinder 22.
  • the discharge port arranged in the cylinder head 27 is connected to the tank 28 via the discharge pipe 29, and the compressed air flows into the tank 28 and is accumulated.
  • the compression process of the two cylinders / pistons has a phase difference of 180 degrees, and two discharges are performed for one rotation of the crankshaft.
  • the vibration in the compressor in the fifth embodiment is generated by the reciprocating motion of the piston, and the tank 28 is also vibrated via the compression mechanism portion 21 and the pedestal for fixing the compression mechanism portion 21.
  • the Tuned Mass Damper 1 described in the first embodiment is arranged so as to absorb the vibration in the X direction.
  • Tuned mass dampers 1 are arranged horizontally so as to absorb vibrations in the X direction.
  • the Tuned Mass Damper 1 is arranged so as to be symmetrical with respect to the piston axis, and is also installed on the side surface on the opposite side (not shown) to prevent a moment from being generated.
  • the residual vibration can be reduced by the vibration absorbing action of the dynamic vibration absorber.
  • the compressor of this embodiment is a two-cylinder single-stage compressor having two pairs of cylinders / pistons, but a multi-cylinder multi-stage compressor may also be used.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a vehicle air suspension device using a linear compressor according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the vehicle body 32 constitutes the body of the vehicle 31. On the lower side of the vehicle body 32, a total of four wheels 33 including left and right front wheels and left and right rear wheels are provided.
  • an air suspension device 34 using air is provided as a shock absorber for cushioning an impact during traveling.
  • the air suspension device 34 includes four air springs 35 provided between the vehicle body 32 and each wheel 33, an air compressor 36 (linear compressor), a valve unit 38, and a controller 40. There is. Then, the air suspension device 34 adjusts the vehicle height by supplying and discharging compressed air from the air compressor 36 to each air spring 35.
  • the linear compressor of the second embodiment is used as the air compressor 36.
  • the air compressor 36 is connected to the valve unit 38 through a supply / exhaust pipe line (piping) 37.
  • the valve unit 38 is provided with four supply / discharge valves 38a made of solenoid valves provided for each wheel 33.
  • a branch pipeline (piping) 39 is provided between the valve unit 38 and the air spring 35 of each wheel 33.
  • the air spring 35 is connected to the air compressor 36 via the branch line 39, the supply / discharge valve 38a, and the supply / discharge line 37. Then, the valve unit 38 opens and closes the supply / discharge valve 38a in response to a signal from the controller 40 to supply / discharge compressed air to each air spring 35 and adjust the vehicle height.
  • the sixth embodiment it is possible to suppress the enlargement of the air compressor 36 constituting the air suspension device 34. Then, the mounting space of the air compressor 36 in the vehicle 31 can be reduced, and the degree of freedom in arranging the air compressor 36 is increased.
  • the type of the compressor is a reciprocating type compressor (referred to as a linear compressor) using a linear motor among the reciprocating type (reciprocating type) compressors.
  • a mechanism is not required, and the compressor (linear compressor) can be made smaller and lighter.
  • the sixth embodiment by mounting a compressor having a small vibration of the compressor body due to the effect of the dynamic vibration absorber, it is possible to simplify the vibration isolation mechanism in the mount structure mounted on the vehicle, which is complicated. It is possible to provide an air suspension device equipped with an easy-to-use compressor that does not require an anti-vibration mechanism.
  • the present invention is not limited to each of the above-described embodiments, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the configurations.
  • it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.

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Abstract

本発明の目的は、圧縮機の小型化を図りつつ、騒音・振動を低減させ、高信頼性化を図ることのできる動吸振器を提供することにある。本発明は、振動源に取り付けられたケーシング１Ａと、ケーシング１Ａに収容された複数のバネ１Ｄと、複数のバネ１Ｄに挟まれるように配置された質量体１Ｃを備える。質量体１Ｃには、複数のバネ１Ｄが配置される空間を繋ぐ絞り通路１Ｅが形成される。ケーシング１Ａ内には、密度が異なる２種以上の流体を封入した。

Description

動吸振器、動吸振器を備えたリニア圧縮機及びレシプロ圧縮機、リニア圧縮機を備えたエアサスペンション装置
　本発明は、動吸振器、動吸振器を備えたリニア圧縮機及びレシプロ圧縮機、リニア圧縮機を備えたエアサスペンション装置に関する。
　例えば、機器組込み型空気圧縮機は、圧縮空気を動力源として使用する機器や高圧力の空気を使用する機器に用いられているものであり、小型・軽量であり、かつ低振動・低騒音であることが要求される。
　圧縮機の形式としては、ピストンを直動駆動する方式のレシプロ型圧縮機がある。レシプロ型圧縮機は、回転モータの動力をクランク機構を用いて直動変換する形式と、リニアモータを用いてピストンを直接駆動する形式がある（リニア圧縮機）。いずれにおいても、圧縮機では、ピストンの直動に起因して発生する振動が大きいことが問題となる。
　リニア圧縮機での振動低減構造に関しては、例えば特許文献１に記載の技術がある。
　特許文献１には、密閉ケース内に収められたリニア圧縮機構と、密閉ケース内側に動吸振器が配置された構成が開示されている。動吸振器は、ピストン軸方向に対向するように配置され、密閉ケースの内側に取り付けられたステイと、対向するステイのそれぞれに取り付けられたバネと、これらバネの間に挟まれるように取り付けられたウェイトとから構成されている。そして、ウェイトの重量とバネのバネ定数の総和による共振周波数が、圧縮機の運転周波数と一致するようにしている。
　また、減衰機構を備えた動吸振器としては、例えば、特許文献２に記載の技術がある。
　特許文献２には、流路が形成された錘としてのピストンと、このピストンの両端にそれぞれ備えられたバネと、ピストン及びバネを収容するシリンダとを備え、シリンダ内には流体を封入させた構成が開示されている。そして、特許文献２では、振動数に共振点をもつようなバネを用い、流路が形成されたピストンの慣性により、振動を減衰させるようにしている。
特開２０００－２９７７４９号公報 実願昭５９－１９１９３１号（実開昭６１－１０６６４４号）のマイクロフィルム
　通常、動吸振器は対象物体の固有振動数を低減するために用いられ、固有振動数は対象物の系による固有の値であるため変化しない。そのため、固有振動数は、質量体と共振バネの共振現象を利用する動吸振器にて制振しやすい。
　しかしながら、運転周波数の変化する圧縮機に取り付ける場合には、動吸振器の最適条件で運転できない場合もあり、そのような時には動吸振器の質量体の振動振幅が大きくなり過ぎてしまい、両端のバネを全圧縮して質量体が衝突することがある。特に、圧縮機本体を小型にするために、取り付ける動吸振器も小型にせざるを得ない場合には、質量体の振幅を大きくすることができず、衝突が発生しやすい。
　特許文献１及び２に記載の技術においては、振動振幅を規制する技術に関しては記載されておらず、衝突の発生に対する対策は一切考慮されていなかった。
　本発明の目的は、小型化を図りつつ、振動を低減させ、動吸振器の衝突による振動・騒音の増大および信頼性の低下を抑制することのできる動吸振器、動吸振器を備えたリニア圧縮機及びレシプロ圧縮機、並びにリニア圧縮機を備えたエアサスペンション装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために本発明は、振動源に取り付けられた筒状のケースと、前記ケース内に収容された複数の弾性体と、前記複数の弾性体に挟まれるように配置された質量体と、を備えた動吸振器であって、前記質量体には、前記複数のバネが配置される空間を繋ぐ通路が形成され、前記ケース内には、密度が異なる２種以上の流体を封入したことを特徴とする。
　また本発明は、ピストンの往復動により圧縮室内の気体を圧縮する圧縮機構部と、前記ピストンを駆動するリニアモータと、を備え、前記リニアモータは、前記ピストンに連結されて往復動する可動子と、前記可動子とともに振動可能な振動バネと、前記可動子との間で磁気力を作用させて前記可動子を駆動する固定子と、を備えるリニア圧縮機において、前記リニア圧縮機は振動を吸振する動吸振器を備え、前記動吸振器は、前記リニア圧縮機に取り付けられた筒状のケースと、前記ケース内に収容された複数の弾性体と、前記複数の弾性体に挟まれるように配置された質量体と、を備え、前記質量体には、前記複数のバネが配置される空間を繋ぐ通路が形成され、前記ケース内には、密度が異なる２種以上の流体が封入されていることを特徴とする。
　さらに本発明は、ピストンの往復動により圧縮室内の気体を圧縮する圧縮機構部と、前記ピストンを駆動するクランク軸と、前記クランク軸を駆動する回転モータと、を備えるレシプロ圧縮機において、前記レシプロ圧縮機は振動を吸振する動吸振器を備え、前記動吸振器は、前記レシプロ圧縮機に取り付けられた筒状のケースと、前記ケース内に収容された複数の弾性体と、前記複数の弾性体に挟まれるように配置された質量体と、を備え、前記質量体には、前記複数のバネが配置される空間を繋ぐ通路が形成され、前記ケース内には、密度が異なる２種以上の流体が封入されていることを特徴とする。
　さらにまた、本発明は、空気バネと、前記空気バネに対して圧縮空気を給排する空気圧縮機とを備えたエアサスペンション装置において、前記空気圧縮機として、上記のリニア圧縮機を備えたことを特徴とする。
　本発明によれば、小型化を図りつつ、質量体の衝突による振動・騒音の増大および信頼性の低下を抑制し、低振動化、長寿命化を図ることができる動吸振器、動吸振器を備えたリニア圧縮機及びレシプロ圧縮機、並びにリニア圧縮機を備えたエアサスペンション装置を提供することができる。
本発明の第１実施例に係る動吸振器の構成を示す断面図である。 本発明の第１実施例に係る動吸振器の相対振動加速度と油（高粘度流体）の封入割合を示す図である。 本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す外観図である。 本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す断面図である。 本発明の第２実施例に係る動吸振器の効果を示す図である。 本発明の第３実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す外観図である。 本発明の第４実施例に係るレシプロ圧縮機の構成を示す概略図である。 本発明の第５実施例に係るレシプロ圧縮機の構成を示す概略図である。 本発明の第６実施例に係るエアサスペンション装置の構成を示す概略図である。
　以下、図面を用いて、本発明の動吸振器及び圧縮機に係る実施例について、説明する。
　図１は本発明の第１実施例に係る動吸振器の構成を示す断面図である。動吸振器１は、両端が開放された筒状のケーシング１Ａと、このケーシング１Ａの両端開放を閉塞するキャップ１Ｂにより外郭を形成しており、内部が中空のケースとなっている。密閉されたケーシング１Ａ（ケース）の内部には、ステンレス等の金属で形成された質量体１Ｃと、ケーシング１Ａの開放方向であって質量体１Ｃの両側に備えられた複数のバネ１Ｄ（弾性体）とが備えられている。ケーシング１Ａは、振動源となるピストン、リニアモータに直接或いは間接的に取り付けられる。
　質量体１Ｃは両端からバネ１Ｄに挟まれて支持されており、バネ１Ｄはキャップ１Ｂによってケーシング１Ａに取り付けられる。キャップ１Ｂにはゴム等で形成された封止材１Ｈが取り付けられており、密閉されたケーシング１Ａ内には、密度が異なる２種類以上の流体が封入されている。第１実施例では、ケーシング１Ａ内に、少なくとも気体と液体が封入されている。第１実施例では、気体の一例として空気が用いられ、液体の一例として高粘度流体１Ｇ（液体）が用いられる。高粘度流体には、動粘度０．５～５ｃＳｔ程度の油を用いるとよいが、０～１００℃の環境下で使用されるなら水でも構わない。第１実施例においては、高粘度流体１Ｇとして、合成オイル、シリコーンオイル等を用いている。
　質量体１Ｃには、内部が貫通し、複数のバネ１Ｄが配置される空間を繋ぐ絞り通路１Ｅ（通路）が備えられており、質量体１Ｃがケーシング１Ａ内で振動する際にケーシング１Ａ内の空気及び高粘度流体１Ｇが絞り通路１Ｅ内を通過する。また、質量体１Ｃの外周はケーシング１Ａの内壁面と接触摺動する。そのため、質量体１Ｃは、全面での接触による摩擦抵抗の増大を防止するために、質量体１Ｃの両端に設けた摺接部１Ｊのみで接触し、その他の外周面は若干の隙間を有している。すなわち、質量体１Ｃには、摺接部１Ｊと、この摺接部１Ｊの外径より小さい小径部１Ｋが形成されている。
　このように構成された動吸振器１では、外部より振動が加わった場合、質量体１Ｃの質量と、バネ１Ｄのバネ定数によって決定する共振周波数で質量体１Ｃはケーシング１Ａ内で振動する。質量体１Ｃは、外部振動を打ち消すように動くため、この周波数の外部振動を吸振する。
　また、動吸振器１は、質量体１Ｃに設けられた絞り通路１Ｅをケーシング１Ａ内の空気及び高粘度流体１Ｇが通過することにより、流体摩擦によって振動減衰能が与えられる。
絞り通路１Ｅの通路面積により減衰係数を決定する。減衰係数が大きいと動吸振器での吸振能力が小さくなるため、減衰係数は質量体１Ｃの移動の抵抗とならない程度の値をとる。ケーシング１Ａ内に封入された空気と高粘度流体１Ｇは密度が異なっており、高粘度流体１Ｇの密度は、空気の密度より大きい。質量体１Ｃがケーシング１Ａ内に沿って振動している場合、空気と高粘度流体１Ｇは質量体１Ｃの動作によってバネ１Ｄが配置された空間に移動させられる。そして、ケーシング１Ａ内の空気と高粘度流体１Ｇは密度が異なるため、空気に比べ密度が大きい高粘度流体１Ｇがケーシング１Ａの端部側に位置するようになる。
　ところで、対象物である機器の小型化の要求により、それに取り付けられる動吸振器も小型化が望まれる。質量体１Ｃの質量は一般的に振動低減を図る対象物の質量の５～１０％とされるが、質量体の移動量を小さくしないと小型化は難しい。質量体はバネとの共振で動いているので吸振能力を大きくするには質量体のストロークを大きくしなければならない。駆動周波数の変化する機器の場合、運転条件によっては質量体のストロークが大きくなり過ぎて、質量体が両端に衝突することがある。質量体の衝突が発生すると、返って振動は大きくなってしまい、動吸振器の機能を発揮しないため、これを防止する必要がある。
　そこで、本実施例では、空気に加え、ケーシング１Ａ内に高粘度流体１Ｇを封入している。図２は本発明の第１実施例に係る動吸振器の相対振動加速度と油（高粘度流体）の封入割合を示す図である。図２は駆動周波数が５９．５Ｈｚの状態を示すものである。従来の動吸振器の構成の場合、駆動周波数が５９．５Ｈｚで質量体の衝突が発生するため、図２ではこの駆動周波数を基準とした。
　質量体１Ｃとキャップ１Ｂの衝突の防止には、相対振動加速度を１００％以下とすることで寄与できる。そこで、本実施例では、空気に加え、ケーシング１Ａ内に高粘度流体１Ｇを動吸振器内の空間容積の１３～７７％の割合で封入することにより、質量体１Ｃとキャップ１Ｂの衝突の防止に寄与している。すなわち、質量体１Ｃのストロークが大きくなると、バネ１Ｄの周囲の空間にある高粘度流体１Ｇによって絞り通路１Ｅの流体抵抗が増加し減衰係数が大きくなる。この作用によりストロークが大きくなりすぎた際には衝突が発生する前に減衰能を大きくし、質量体１Ｃの移動量を規制する。高粘度流体１Ｇの絞り通路１Ｅ通過が起こると、減衰係数が急激に大きくなり衝撃が発生することがある。このため、第１実施例の動吸振器では質量体１Ｃの絞り通路１Ｅの入り口両端部に通路面積の大きい緩衝部１Ｆを設けている。これにより高粘度流体１Ｇが絞り通路１Ｅに入った際に急激に減衰係数が上昇することを防ぎ、段階的に減衰係数が上昇するようにしている。
　高粘度流体１Ｇの動吸振器内における空間容積は、１５％以上６０％以下、１６％以上５０％以下、１７％以上４０％以下、１８％以上３０%以下の順でさらに好ましい。
　ところで、高粘度流体には質量体１Ｃとケーシング１Ａの摺動部への潤滑作用もあり、質量体１Ｃの摺接部１Ｊおよびケーシング１Ａ内壁面の摩擦低減、摩耗防止にも寄与する。またさらに、ケーシング１Ａ内の空気の通路を絞り通路１Ｅに限定するための内壁面のシール効果も併せ持つ。
　第１実施例によれば、動吸振器のケーシング内に空気及び高粘度流体を封入するようにしているので、小型化を図りつつ、質量体の衝突による振動・騒音の増大および信頼性の低下を抑制、低振動化、長寿命化を図ることができる。
　次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例に係る圧縮機は、直動式のリニアモータを用いたレシプロ型圧縮機（リニア圧縮機）であり、空気圧縮機として用いるのに好適な圧縮機である。
　図３は本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す外観図、図４は本発明の第２実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す断面図である。第２実施例においては、第１実施例で説明した動吸振器１をリニア圧縮機２のケーシング外側に、圧縮機のピストン軸に対して対称となるよう４個（複数個）配置している。また、動吸振器１における質量体１Ｃの振動の向きが、ピストン駆動方向となるように配置している。リニア圧縮機２の下部には防振ゴム３が配置されており、リニア圧縮機２の振動を絶縁している。
　図４にてリニア圧縮機２の構成を説明する。リニア圧縮機２は、リニアモータ５と、シリンダ１２およびピストン１３を有する圧縮機構部１１と、バネ１０（１０Ａ，１０Ｂ）とを含んで構成されている。リニアモータ５は、電機子７のコイル７Ｂに電流を流すことにより、可動子８を軸方向に往復動させて、圧縮機構部１１のピストン１３を可動子８と同じ方向に駆動して往復動させるものである。このために、圧縮機構部１１はリニアモータ５の一端側（前側）に配置されている。また圧縮機構部１１では、ピストン１３がシリンダ１２内を往復動することにより圧縮室１２Ｂ内の空気（気体）が圧縮される。
　リニアモータ５は、リニア圧縮機における圧縮機構部１１の駆動源として設けられている。リニアモータ５は、筒状の外殻を構成するケーシング６と、ケーシング６内に配設された電機子７、平板状の可動子８、およびバネ１０（１０Ａ，１０Ｂ）とを含んで構成される。すなわちリニアモータ５は、ピストン１３に連結されて往復動する可動子８と、可動子８とともに振動（共振）可能なバネ１０と、可動子８との間で磁気力を作用させて可動子８を駆動する固定子（本実施例では電機子７）と、を含んで構成される。バネ１０はリニアモータ５と共に、ピストンを駆動する。ピストン１３と可動子８は、可動子８の作動部８Ａ１で連結される。
　リニアモータ５のケーシング６は、モータケース６Ａとリニアベース６Ｂとケース端板６Ｃとにより構成されている。ケーシング６は、リニアモータ５の固定子（電機子７）を一端部側に収容し、他端部に空気の吸込口２０を有し、固定子（電機子７）と吸込口２０との間にバネ１０を収容するバネ収容空間が構成される。
　モータケース６Ａの内部には、電機子７のほか、可動子８およびバネ１０が収容されている。モータケース６Ａの一端側（圧縮機構部１１が設けられた側、前端側）にはリニアベース６Ｂが設けられている。またモータケース６Ａの他端側（後端側）には、その開口を塞ぐようにケース端板６Ｃが設けられている。また、ケース端板６Ｃは端板支持部材６Ｄによりリニアモータ５に取り付けられている。
　バネ１０は、リニアモータ５の他端側（後側）に位置して、モータケース６Ａ内に設けられている。バネ１０は、一端側が電機子７の他端（後端）側に支持されるバネ１０Ａと、一端側が可動子８の他端（後端）側に設けられた連結具８Ｃに支持されるバネ１０Ｂとの、２組のバネにより構成される。バネ１０Ａの他端側は連結具８Ｃに支持され、バネ１０Ｂの他端側はケース端板６Ｃに支持される。バネ１０Ａ及びバネ１０ＢはＸ軸方向に伸縮し、バネ１０Ａの他端側及びバネ１０Ｂの一端側が連結具８ＣとともにＸ軸方向に移動可能に構成されている。可動子８は基本的にヨーク８Ａと永久磁石８Ｂとによって構成されるが、連結具８Ｃを可動子８の要素とみなしてもよい。
　バネ１０は、圧縮コイルバネにより構成され、常時圧縮された状態で設置されている。
可動子８がＸ軸方向で往復動するのに伴って、バネ１０は、バネ１０Ａとバネ１０Ｂとが交互にＸ軸方向（バネの軸方向）に伸縮するように、弾性的に撓み変形される。バネ１０（１０Ａ，１０Ｂ）は可動子とともに振動可能な共振バネを構成する。
　第２実施例のリニア圧縮機２の圧縮機構部１１は、シリンダ１２、ピストン１３、吸込弁１４、シリンダヘッド１７および吐出弁１６等を含んで構成されている。圧縮機構部１１は、リニアモータ５の可動子８が往復動することにより、ピストン１３がＸ軸方向で前，後に往復動するように駆動され、これにより、圧縮室１２Ｂ内で空気（外気）を圧縮して圧縮空気（即ち、作動気体）を発生させるものである。
　シリンダ１２は、その一端側（Ｘ軸方向の前側）がヘッドプレート１５により閉塞され、その他端側（Ｘ軸方向の後側）がリニアベース６Ｂに固定された状態で取付けられている。シリンダ１２は、例えばアルミニウム材料を用いて円筒状に形成されている。
　ピストン１３は、シリンダ１２内に、Ｘ軸方向に摺動可能に挿嵌されている。このピストン１３は、シリンダ１２内を非圧縮室１２Ａと圧縮室１２Ｂとに画成する可動隔壁を構成している。ピストン１３の外周には、圧縮室１２Ｂの圧縮空気が非圧縮室１２Ａに流入するのを抑制するライダーリング１３Ｃが備えられている。ライダーリング１３Ｃはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の材料で構成されている。ピストン１３には吸込孔１３Ｄを開閉可能に覆う吸込弁１４が設けられている。また、ピストン１３は連結具１３Ａにより可動子８の作動部８Ａ１に連結されている。これにより、ピストン１３は、リニアモータ５（モータケース６Ａ）の軸線方向、即ちＸ軸方向でシリンダ１２に対して摺動変位するように設けられ、可動子８の往復動に連動してシリンダ１２内を往復動する。
換言すると、ピストン１３は、リニアモータ５の可動子８の移動方向（Ｘ軸）において軸線上に配置されている。
　ヘッドプレート１５は、シリンダ１２の一端を閉塞するようにシリンダ１２の一端側に設けられている。ヘッドプレート１５には、シリンダ１２の圧縮室１２Ｂと連通する吐出孔１５Ｂと、吐出孔１５Ｂを開閉可能に覆う吐出弁１６と、が設けられている。
　吸込弁１４は、圧縮機構部１１の吸込行程で吸込孔１３Ｄを開いて圧縮室１２Ｂを吸込空間である非圧縮室１２Ａに連通させ、圧縮行程では吸込孔１３Ｄを閉鎖して圧縮室１２Ｂ内を非圧縮室１２Ａに対して遮断する。逆に、吐出弁１６は、圧縮機構部１１の吸込行程で吐出孔１５Ｂを閉鎖して圧縮室１２Ｂを吐出空間１９側に対して遮断し、圧縮行程では吐出孔１５Ｂを開いて圧縮室１２Ｂ内を吐出空間１９に対して連通させる。
　シリンダヘッド１７は、ヘッドプレート１５と一緒にシリンダ１２の一端を閉塞するようにシリンダ１２の一端側（リニアモータが設けられる側とは反対側の端部側）に配設されている。またシリンダヘッド１７は吐出空間１９に連通する吐出口１７Ｂを有する。
　一方、モータケース６Ａの他端側に設けられたケース端板６Ｃには、空気の吸込口２０が設けられている。この吸込口２０は、圧縮機構部１１の吸込行程において、外部からモータケース６Ａの内部空間に空気を吸込ませるものである。モータケース６Ａ内は非圧縮室１２Ａと連通しており、吸込まれた空気はリニアモータ５の隙間を通って非圧縮室１２Ａに到達する。吸込口２０には、モータケース６Ａの外部側において、サイレンサや吸気フィルタを接続する場合もある。
　第２実施例におけるリニア圧縮機２の振動は、ピストン１３の駆動方向（即ちＸ軸方向）が最も大きく、他の方向（Ｙ軸およびＺ軸方向）の振動は小さいという特徴がある。リニアモータはＸ軸方向にしか駆動しないためである。このため、動吸振器を用いて吸振する場合には、Ｘ軸方向振動のみに焦点を合わせ、動吸振器の質量体１Ｃの振動方向とピストン１３の駆動方向が一致するように動吸振器１を配置する必要がある。
　また、動吸振器はピストン軸に対し対称となるように配置している。動吸振器で吸振する主な振動はピストン駆動周波数成分であるため、ピストンの駆動中心に対し、動吸振器での吸振重心がずれるとモーメントが発生し、Ｙ方向あるいはＺ方向の振動が増加してしまうからである。このため、対称に配置することが望ましい。
　図５は本発明の第２実施例に係る動吸振器の効果を示す図である。従来の動吸振器の構成の場合、駆動周波数が５９．５Ｈｚで質量体の衝突が発生し、本来であればさらに振動加速度が低下するところ、衝突により振動加速度は急激に上昇している。一方、第１実施例で説明した動吸振器１を取り付けたリニア圧縮機２では、駆動周波数５８．５Ｈｚあたりから減衰係数の上昇による振動の増加が現れており、振動加速度は緩やかに上昇するものの、質量体の衝突は発生しないため急激に振動加速度の増加は見られず、高周波数域まで吸振効果が得られている。
　このように、第２実施例によれば、動吸振器の吸振作用により振動を低減することが可能となり、モータ駆動周波数の変化に対し、動吸振器の吸振周波数を外れた範囲でも振動低減が可能となる。さらに第２実施例によれば、質量体の衝突による信頼性の低下、騒音、振動の増大を抑制した小型なリニア圧縮機を提供することができる。
　次に本発明の第３実施例について説明する。本実施例に係る圧縮機は、直動式のリニアモータを用いたレシプロ型圧縮機（リニア圧縮機）であり、ピストン駆動方向が上下方向である縦型圧縮機である。
　図６は本発明の第３実施例に係るリニア圧縮機の構成を示す図である。リニア圧縮機２の構成は、第２実施例にて示した図４の構成と同じであり、ピストン駆動方向が上下方向である縦型圧縮機となっている。そのため、防振ゴム３はケース端板６Cに取り付けられており、主に圧縮機の上下方向振動を絶縁する。
第３実施例においては、第２実施例と同様に、第１実施例で説明した動吸振器１をリニア圧縮機２のケーシング外側に、圧縮機のピストン軸に対して対称となるよう4個配置している。また、動吸振器１における質量体１Ｃの振動の向きが、ピストン駆動方向となるように配置している。リニア圧縮機２の下部には防振ゴム３が配置されており、リニア圧縮機２の振動を絶縁する。
　第３実施例におけるリニア圧縮機の振動は、ピストン１３の駆動方向が最も大きく、他の方向の振動は小さいという特徴がある。このため、動吸振器１を用いて吸振する場合には、Ｙ軸方向振動のみに焦点を合わせ、動吸振器の質量体１Ｃの振動方向とピストン１３の駆動方向が一致するように動吸振器１を配置する必要がある。
　また、動吸振器はピストン軸に対し対称となるように配置している。動吸振器で吸振する主な振動はピストン駆動周波数成分であるため、ピストンの駆動中心に対し、動吸振器での吸振重心がずれるとモーメントが発生し、Ｘ方向あるいはＺ方向の振動が増加してしまうからである。このため、対称に配置する必要がある。
　このように、第３実施例によれば、縦型のリニア圧縮機においても動吸振器の吸振作用により振動を低減することが可能となり、モータ駆動周波数の変化に対し、動吸振器の吸振周波数を外れた範囲でも振動低減が可能となる。さらに第３実施例によれば、質量体の衝突による信頼性の低下、騒音、振動の増大を抑制した小型なリニア圧縮機を提供することができる。
　次に本発明の第４実施例について説明する。本実施例に係る圧縮機は、回転式モータを用いたレシプロ型圧縮機である。
　図７は本発明の第４実施例に係るレシプロ圧縮機の構成を示す図である。図７において、レシプロ圧縮機は圧縮機構部２１と、これを駆動する回転モータ２５とを台座の上に配置し、この台座をタンク２８の上に配置した構成となっている。圧縮機構部２１はクランクケーシング２６と、クランクケーシング２６から鉛直方向に突出するシリンダ２２と、このシリンダ２２の上部を閉鎖するシリンダヘッド２７とを有している。なお、クランクケーシング２６内には回転可能に支持されたクランクシャフトとクランクシャフトに接続されたピストン（いずれも図示せず）が設置されている。
　回転モータ２５からの動力を伝達するプーリ２４が回転し、プーリ２４と接続したクランクシャフトが回転することで、シリンダ２２内にてピストンが往復運動し、その結果としてシリンダ外部から空気を吸引し圧縮して吐出する。シリンダヘッド２７に配置された吐出口は吐出配管２９を介してタンク２８と接続されており、圧縮された空気はタンク２８に流入し、蓄圧される。なお、本実施例の圧縮機はシリンダ／ピストンが１対の１気筒１段圧縮機である。
　第４実施例における圧縮機での振動は、ピストンの往復運動に伴って発生し、圧縮機構部２１およびこれを固定する台座を介してタンク２８も加振する。そのため、加振源となり圧縮機構部２１の周りに、第１実施例で説明した動吸振器１を複数個配置している。動吸振器１は単軸方向の振動のみを吸振するため、図中のX、Y、Z方向それぞれの振動を吸振するよう、向きを９０度ずつ変えて６個配置している。なお、動吸振器１はピストン軸に対し対称となるように配置し、モーメントが発生することを防止している。
　このように、第４実施例によれば、回転モータを用いたレシプロ圧縮機においても動吸振器の吸振作用により振動を低減することが可能となり、また、モータ駆動周波数の変化に対しては、動吸振器の吸振周波数を外れた範囲でも振動低減が可能となる。さらに第４実施例によれば、質量体の衝突による信頼性の低下、騒音、振動の増大を抑制したレシプロ圧縮機を提供することができる。
　次に本発明の第５実施例について説明する。本実施例に係る圧縮機は、回転式モータを用いたレシプロ型圧縮機であり、シリンダ／ピストンが２対の２気筒圧縮機である。
　図８は本発明の第５実施例に係るレシプロ圧縮機の構成を示す図である。図８において、レシプロ圧縮機は圧縮機構部２１と、これを駆動する回転モータ２５とを台座の上に配置し、この台座をタンク２８の上に配置した構成となっている。圧縮機構部２１はクランクケーシング２６から９０度の位相角をもってＶ型に突出する２つのシリンダ２２と、このシリンダ２２の上部を閉鎖するシリンダヘッド２７とを有している。シリンダヘッド２７に配置された吐出口は吐出配管２９を介してタンク２８と接続されており、圧縮された空気はタンク２８に流入し、蓄圧される。２つのシリンダ／ピストンの圧縮工程は１８０度の位相差をもっており、クランクシャフト１回転に対し、２回の吐出が行われる。
　第５実施例における圧縮機での振動は、ピストンの往復運動に伴って発生し、圧縮機構部２１およびこれを固定する台座を介してタンク２８も加振する。ただし、第４実施例の圧縮機と異なり、圧縮工程が２回に分かれているため、トルク変動を打ち消し、加振力自体は低減している。しかしながら、図中のＸ方向には圧縮反力を打ち消しあわないため、加振力が残る。そのため、Ｘ方向の振動を吸収するように、第１実施例で説明した動吸振器１を配置している。動吸振器１はＸ方向の振動を吸振するよう、水平に個配置している。また、動吸振器１はピストン軸に対し対称となるように配置し、図示されていない反対側の側面にも設置し、モーメントが発生することを防止している。
　このように、第５実施例によれば、回転モータを用いた多気筒レシプロ圧縮機においても、残留する振動を動吸振器の吸振作用により低減することが可能となる。さらに第５実施例によれば、質量体の衝突による信頼性の低下、騒音、振動の増大を抑制したレシプロ圧縮機を提供することができる。なお、本実施例の圧縮機はシリンダ／ピストンが２対の２気筒単段圧縮機であるが、多気筒多段圧縮機でもよい。
　次に本発明の第６実施例について説明する。図９は本発明の第６実施例に係るリニア圧縮機を用いた車両用エアサスペンション装置の構成図である。
　本実施例では、４輪自動車等の車両に、車両用エアサスペンション装置を搭載した場合を例に挙げて説明する。
　車体３２は、車両３１のボディを構成している。車体３２の下側には、左右の前輪と左右の後輪とからなる合計４個の車輪３３が設けられている。第６実施例では走行中の衝撃を緩和する緩衝器として、空気を利用したエアサスペンション装置３４を備えている。エアサスペンション装置３４は、車体３２と各車輪３３との間にそれぞれ設けられた４個の空気バネ３５と、空気圧縮機３６（リニア圧縮機）と、バルブユニット３８と、コントローラ４０とを備えている。そして、エアサスペンション装置３４は、各空気バネ３５に対して空気圧縮機３６から圧縮空気が給排されることにより、車高調整を行う。
　第６実施例では、空気圧縮機３６として、第２実施例のリニア圧縮機を利用している。
空気圧縮機３６は、給排管路（配管）３７を通じてバルブユニット３８に接続されている。バルブユニット３８には、各車輪３３に対して設けられた電磁弁からなる給排バルブ３８ａが４個設けられている。バルブユニット３８と各車輪３３の空気バネ３５との間には、分岐管路（配管）３９が設けられている。空気バネ３５は、分岐管路３９、給排バルブ３８ａ、及び給排管路３７を介して、空気圧縮機３６に接続される。そして、バルブユニット３８は、コントローラ４０からの信号に応じて給排バルブ３８ａを開閉させることにより、各空気バネ３５に対して圧縮空気を給排し、車高調整を行う。
　第６実施例では、エアサスペンション装置３４を構成する空気圧縮機３６の大形化を抑制することができる。そして、車両３１における空気圧縮機３６の搭載スペースを小さくすることができ、空気圧縮機３６の配置の自由度が高まる。
　第６実施例によれば、圧縮機の型式として往復動型（レシプロ型）圧縮機の中でも直動式のリニアモータを用いたレシプロ型圧縮機（リニア圧縮機と呼ぶ）とすることで、クランク機構が必要なく、圧縮機（リニア圧縮機）をより小型化、軽量化することができる。
　また第６実施例によれば、動吸振器の効果により圧縮機本体振動の小さな圧縮機を搭載することにより、車両に搭載するマウント構造での防振機構を簡略にすることができ、複雑な防振機構を要しない使い勝手の良い圧縮機を搭載したエアサスペンション装置を提供することができる。
　なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　１…動吸振器、１Ａ…動吸振器ケーシング、１Ｃ…質量体、１Ｄ…バネ、１Ｅ…絞り通路、１Ｇ…高粘度流体、２…リニア圧縮機、３…防振ゴム、５…リニアモータ、６…ケーシング、７…電機子（固定子）、８…可動子、８Ａ…ヨーク、８Ａ１…作動部、９…支持部材、９Ａ…シャフト、９Ｃ…ガイド摺動部材、１０，１０Ａ，１０Ｂ…バネ、１１…圧縮機構部、１２…シリンダ、１３…ピストン、１３Ｂ…ピストンリング、１３Ｃ…ライダーリング、１７…シリンダヘッド、１８…ネジ、２１…圧縮機構部（レシプロ）、２２…シリンダ、２４…プーリ、２５…回転モータ、２７…シリンダヘッド、２８…タンク、３４…エアサスペンション装置、３５…空気バネ、３６…空気圧縮機（リニア圧縮機）。

Claims (11)

  1. 　振動源に取り付けられた筒状のケースと、前記ケース内に収容された複数の弾性体と、前記複数の弾性体に挟まれるように配置された質量体と、
    を備えた動吸振器であって、
    　前記質量体には、前記複数のバネが配置される空間を繋ぐ通路が形成され、
    　前記ケース内には、密度が異なる２種以上の流体を封入したことを特徴とする動吸振器。
  2. 　請求項１において、
    　前記流体は、少なくとも気体と液体であることを特徴とする動吸振器。
  3. 　請求項２において、
    　前記液体は、合成オイルであることを特徴とする動吸振器。
  4. 　請求項２において、
    　前記液体は、シリコーンオイルであることを特徴とする動吸振器。
  5. 　請求項１乃至４の何れか１項において、
    　前記質量体は、外周が前記ケースの内側と摺接する摺接部と、前記摺接部の外径より小さい小径部を備えたことを特徴とする動吸振器。
  6. 　請求項２乃至４の何れか１項において、
    　前記流体のうち、前記ケース内に封入される前記液体の割合が１３～７７％であることを特徴とする動吸振器。
  7. 　ピストンの往復動により圧縮室内の気体を圧縮する圧縮機構部と、前記ピストンを駆動するリニアモータと、を備え、
    　前記リニアモータは、
    　前記ピストンに連結されて往復動する可動子と、前記可動子とともに振動可能な振動バネと、前記可動子との間で磁気力を作用させて前記可動子を駆動する固定子と、
    を備えるリニア圧縮機において、
    　前記リニア圧縮機は振動を吸振する動吸振器を備え、
    　前記動吸振器は、
    　前記リニア圧縮機に取り付けられた筒状のケースと、前記ケース内に収容された複数の弾性体と、前記複数の弾性体に挟まれるように配置された質量体と、
    を備え、
    　前記質量体には、前記複数のバネが配置される空間を繋ぐ通路が形成され、
    　前記ケース内には、密度が異なる２種以上の流体が封入されていることを特徴とするリニア圧縮機。
  8. 　請求項７において、
    　前記動吸振器は、前記質量体の振動の向きが前記ピストンの駆動方向となるように配置したことを特徴とするリニア圧縮機。
  9. 　請求項７又は８において、
    　前記動吸振器は、前記ピストンの軸に対し、対称となる位置に複数個配置したことを特徴とするリニア圧縮機。
  10. 　ピストンの往復動により圧縮室内の気体を圧縮する圧縮機構部と、前記ピストンを駆動するクランク軸と、前記クランク軸を駆動する回転モータと、
    を備えるレシプロ圧縮機において、
    　前記レシプロ圧縮機は振動を吸振する動吸振器を備え、
    　前記動吸振器は、
    前記レシプロ圧縮機に取り付けられた筒状のケースと、
    前記ケース内に収容された複数の弾性体と、
    前記複数の弾性体に挟まれるように配置された質量体と、を備え、
    　前記質量体には、前記複数のバネが配置される空間を繋ぐ通路が形成され、
    　前記ケース内には、密度が異なる２種以上の流体が封入されていることを特徴とするレシプロ圧縮機。
  11. 　空気バネと、前記空気バネに対して圧縮空気を給排する空気圧縮機とを備えたエアサスペンション装置において、
    　前記空気圧縮機として、請求項７又は８に記載のリニア圧縮機を備えたことを特徴とするエアサスペンション装置。
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