(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉ケーシングと、圧縮要素と、前記圧縮要素を構成し、互いに軸線方向に往復運動するシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素と、前記シリンダー側圧縮要素と一体に形成されるシリンダーと、前記シリンダー内に摺動自在に嵌合され前記ピストン側圧縮要素と一体に形成されるピストンと、前記ピストン側圧縮要素と前記シリンダー側圧縮要素のいずれか一方に具備され磁気回路を形成するマグネットと、前記マグネットの磁気回路内で前記マグネットが配設されない前記ピストン側圧縮要素または前記シリンダー側圧縮要素に配設された駆動コイルと、一端を前記密閉ケーシングに当接し他端を前記シリンダー側圧縮要素に当接したシリンダー支持バネと、一端を前記密閉ケーシングに当接し他端を前記ピストン側圧縮要素に当接し、前記シリンダー支持バネとのバネ定数の比が前記シリンダー側圧縮要素と前記ピストン側圧縮要素との質量の比に等しいピストン支持バネとからなる振動式圧縮機。
【請求項２】
密閉ケーシングと、圧縮要素と、前記圧縮要素を構成し、互いに軸線方向に往復運動するシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素と、前記シリンダー側圧縮要素と一体に形成されるシリンダーと、前記シリンダー内に摺動自在に嵌合され、前記ピストン側圧縮要素と一体に形成されるピストンと、前記ピストン側圧縮要素と前記シリンダー側圧縮要素のいずれか一方に具備され磁気回路を形成するマグネットと、前記マグネットの磁気回路内で前記マグネットが配設されない前記ピストン側圧縮要素または前記シリンダー側圧縮要素に配設された駆動コイルと、前記密閉ケーシングと一体に配設されたマウントと、一端を前記マウントに当接し他端を前記シリンダー側圧縮要素に当接したシリンダー支持バネと、一端を前記マウントの前記シリンダー支持バネに対向する位置に当接し、他端を前記ピストン側圧縮要素に当接し、前記シリンダー支持バネとのバネ定数の比が前記シリンダー側圧縮要素と前記ピストン側圧縮要素との質量の比に等しいピストン支持バネとからなる振動式圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冷凍サイクル等に使用する振動式圧縮機に関し、特に騒音振動低減に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の振動式圧縮機としては特開平３−１１４３１号公報に示されているものがある。
【０００３】
以下図面を参照しながら上記従来の振動式圧縮機の一例について説明する。
図３は従来の振動式圧縮機の縦断面図である。
【０００４】
図３において、１は振動式圧縮機、２は密閉ケーシングであり、密閉ケーシング２内に圧縮機本体３が配設されている。サポートスプリング４、５はそれぞれ密閉ケーシング２の内面２ａと２ｂに当接し、圧縮機本体３を弾性的に支持している。また、６は内側ケーシングである。
【０００５】
１１は、内側ケーシング６の内部に配設された断面円弧状のマグネットである。１６は、マグネット１１の内側において内側ケーシング軸心方向に往復自在に配設される駆動コイルであり、駆動コイル１６は内側ケーシング６の軸線と同心の円筒状ピストン１８と一体に連接される。このピストン１８は、内側ケーシング６と一体に設けられたシリンダ部１９に摺合される。
【０００６】
ピストン１８の支持部１８ａと内側ケーシング６の間にレゾナンススプリング２０とレゾナンススプリング２１が介装され、ピストン１８はレゾナンススプリング２０，２１に挟持される。ピストン１８の先端部には吸入弁２２が設けられている。
【０００７】
２３は、シリンダ体８の下部に配設されたヘッドカバーであり、シリンダ体８との間に、シリンダ室２４、吐出弁室２５を構成する。また、２８は吐出ライン、２９は吐出管、３０は吸入管であり、吐出ライン２８は吐出弁室２５と吐出管２９を連通している。吐出弁３２は弁座３１に押圧スプリング３３により付勢されて当接している。
【０００８】
以上のように構成された回転圧縮機について、以下その動作を説明する。
マグネット１２による磁気回路内に配設された駆動コイル１６に電流が流れることによる駆動力、及びレゾナンススプリング２０，２１による弾性力により、ピストン１８は往復運動をする。
【０００９】
外部冷却システム（図示せず）から冷媒ガスは、吸入管３０から密閉ケーシング２内空間、内部ケーシング６の内部を経て、吸入弁２２よりシリンダ室２４に至る。そして、冷媒ガスはシリンダ室２４で往復運動するピストン１８により圧縮される。圧縮された冷媒ガスの圧力により吐出弁３２が下方に開き、高圧冷媒が吐出弁室２５、吐出ライン２８を経由して吐出管２９から冷却システムに吐出される。
【００１０】
【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、圧縮機本体３は上下のサポートスプリング４及び５により弾性的に支持されているが、ピストン１８の往復運動の反動が内側ケーシング６、サポートスプリング４及び５に伝わり、サポートスプリングが当接する密閉ケーシング２の内面２ａと２ｂには交互に荷重が加わり、密閉ケーシング２において騒音振動が増大する可能性があるとの課題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、密閉ケーシングに加わる力を相殺し、騒音振動を低減できる振動式圧縮機を提供することを目的とする。
【００１２】
また、圧縮機本体を懸架するスプリングが密閉ケーシング内面の離れた位置でに当接すると、スプリングを介し加わる荷重により密閉ケーシングのスプリングの当接する位置の間には引張力等が働き、密閉ケーシングが変形し振動を生ずる可能性があるとの課題があった。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、密閉ケーシングに力が加わることによる密閉ケーシングの変形と、振動の発生を防止し騒音振動を低減できる振動式圧縮機を提供することを目的とする。
【００１４】
【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、密閉ケーシングと、圧縮要素と、圧縮要素を構成し、互いに軸線方向に往復運動するシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素と、シリンダー側圧縮要素と一体に形成されるシリンダーと、シリンダー内に摺動自在に嵌合され、ピストン側圧縮要素と一体に形成されるピストンと、ピストン側圧縮要素とシリンダー側圧縮要素のいずれか一方に具備され磁気回路を形成するマグネットと、マグネットの磁気回路内でマグネットが配設されないピストン側圧縮要素またはシリンダー側圧縮要素に配設された駆動コイルと、一端を密閉ケーシングに当接し他端をシリンダー側圧縮要素に当接したシリンダー支持バネと、一端を密閉ケーシングに当接し他端をピストン側圧縮要素に当接し、シリンダー支持バネとのバネ定数の比がシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素との質量の比に等しいピストン支持バネとから構成される。
【００１５】
また、密閉ケーシングと、圧縮要素と、圧縮要素を構成し、互いに軸線方向に往復運動するシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素と、シリンダー側圧縮要素と一体に形成されるシリンダーと、シリンダー内に摺動自在に嵌合され、ピストン側圧縮要素と一体に形成されるピストンと、ピストン側圧縮要素とシリンダー側圧縮要素のいずれか一方に具備され磁気回路を形成するマグネットと、マグネットの磁気回路内でマグネットが配設されないピストン側圧縮要素またはシリンダー側圧縮要素に配設された駆動コイルと、密閉ケーシングと一体に配設されたマウントと、一端をマウントに当接し他端をシリンダー側圧縮要素に当接したシリンダー支持バネと、一端をマウントのシリンダー支持バネに対向する位置に当接し、他端をピストン側圧縮要素に当接し、シリンダー支持バネとのバネ定数の比がシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素との質量の比に等しいピストン支持バネとから構成される。
【００１６】
【作用】
本発明の振動式圧縮機は上記の構成により、圧縮機の運転時にシリンダー支持バネとピストン支持バネにより密閉ケーシングには同時に方向が逆向きの等しい力が加わるため、バネから密閉ケーシングに加わる力が相殺され、密閉ケーシングが振動することを防止し、騒音振動を低減できる。
【００１７】
また、シリンダー支持バネとピストン支持バネがマウントを介して対向し、バネからの力をマウント上で相殺するので、密閉ケーシングに振動による荷重が働くことがないため、密閉ケーシングの変形と振動の発生を防止し、騒音振動を低減できる
【００１８】
【実施例】
以下本発明による振動式圧縮機の第１の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、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。
【００１９】
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１において、３５は圧縮要素であり、密閉ケーシング２内に収納される。
圧縮要素３５は、駆動コイル１６を備えたシリンダー側圧縮要素３６と、断面が円弧状のマグネット１１を備えたピストン側圧縮要素３７より構成される。
【００２０】
３８はシリンダー側圧縮要素３６により形成されるシリンダーであり、３９はピストン側圧縮要素３７により構成される円筒状のピストンである。ピストン３９はシリンダー３８内に摺動自在に嵌合されるとともに、駆動コイル１６はマグネット１１の内側に構成される磁気回路内に、ピストンの軸心方向往復自在に収納される。また４０はピストン３９とシリンダー３８の間に形成される圧縮室である。
【００２１】
４１は複数のコイルバネを並列に用いたシリンダー支持バネであり、一端を密閉ケーシング２上端面に当接し、他端をシリンダー側圧縮要素３７に当接している。また、４２は複数のコイルバネを並列に用いたピストン支持バネであり、一端を密閉ケーシング２底面に当接し他端をピストン側圧縮要素３６に当接している。
【００２２】
シリンダー支持バネ４１のばね定数ｋp、及びピストン支持バネ４２のばね定数ｋcと、シリンダー側圧縮要素３６の質量ｍp及びピストン側圧縮要素３７の質量ｍpの関係は（数１）の通りである。
【００２３】
【数１】
0003686460.tif 000002
【００２４】
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。
シリンダー側圧縮要素３６とシリンダー支持バネ４１とからなる振動系、及びピストン側圧縮要素３７とピストン支持バネ４２とからなる振動系の固有振動数ｆはともに（数２）である。
【００２５】
【数２】
0003686460.tif 000003
【００２６】
マグネット１２による磁気回路内に配設された駆動コイル１６に周波数ｆの交流電流を流し周期的な駆動力を発生させることにより、シリンダー側圧縮要素３６とピストン側圧縮要素３７は周波数ｆで往復運動し、その運動方向は常に逆向きである。また、シリンダー側圧縮要素３６の振幅ａcとピストン側圧縮要素３７の振幅ａpの比は（数３）であり、任意の時間においてそれぞれの変位の方向は逆向きで、変位の大きさの比は（数３）となる。
【００２７】
【数３】
0003686460.tif 000004
【００２８】
外部冷却システム（図示せず）から冷媒ガスは、吸入管３０から密閉ケーシング２内空間を経て、吸入弁２２より圧縮室４０に至る。シリンダー側圧縮要素３６とピストン側圧縮要素３７が相対的に往復運動することにより、圧縮室４０の容積が変化し、冷媒ガスは圧縮される。圧縮された冷媒ガスの圧力により吐出弁３２が下方に開き、高圧冷媒は吐出ライン２８より吐出管２９を経て冷却システムに吐出される。
【００２９】
シリンダー側圧縮要素３６とピストン側圧縮要素３７が往復運動することにより、シリンダー支持ばね４１から密閉ケーシング２上面に、また、ピストン支持ばね４２から密閉ケーシング２に底面に、往復運動の反動による荷重が加わる。ところがこの２つの力は、常に方向が逆向きでかつ大きさは常に等しく、その力の最大値ｆmaxは（数４）で等しい。
【００３０】
【数４】
0003686460.tif 000005
【００３１】
従って、圧縮要素３５からシリンダー支持バネとピストン支持バネにより密閉ケーシング２へは同時に方向が逆向きの等しい力が加わるため、バネから密閉ケーシング２に加わる力が相殺され、騒音振動を低減できる。
【００３２】
なお、本実施例ではシリンダー支持バネとピストン支持バネのばね定数の比を定めたが、吐出ラインのバネ定数が大きく、シリンダー支持バネとシリンダー側圧縮要素とからなる共振系に与える影響が無視できない場合には、シリンダー支持バネのバネ定数に弾性吐出管のバネ定数を含めることで同様の効果が得られる。
【００３３】
次に、本発明の第２の実施例について図面を参照しながら説明する。なお、第１の実施例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。
【００３４】
図２は本発明の第２の実施例による振動式圧縮機の縦断面図である。
図２において、４４は密閉ケーシング２の内側壁面に固定されるマウントである。４５はシリンダー支持バネであり、一端をマウント４４下端面に当接し、他端をシリンダー側圧縮要素３７に当接している。また、４６はピストン支持バネであり、一端をマウント４４上面に当接し他端をピストン側圧縮要素３６に当接している。圧縮要素３５はシリンダー支持ばね４１とピストン支持ばね４２により、密閉ケーシング２内に弾性的に支持されている。
【００３５】
シリンダー支持バネ４５のばね定数ｋp、及びピストン支持バネ４６のばね定数ｋcと、シリンダー側圧縮要素３６の質量ｍp及びピストン側圧縮要素３７の質量ｍpの関係は（数５）の通りである。
【００３６】
【数５】
0003686460.tif 000006
【００３７】
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。
第１の実施例と同様に、シリンダー側圧縮要素３６とシリンダー支持バネ４５とからなる振動系、及びピストン側圧縮要素３７とピストン支持バネ４６とからなる振動系の固有振動数ｆはともに（数２）である。
【００３８】
駆動コイル１６に周波数ｆの交流電流を流し周期的な駆動力を発生させることにより、シリンダー側圧縮要素３６とピストン側圧縮要素３７を周波数ｆで往復運動させ冷媒圧縮を行う。
【００３９】
このとき、シリンダー側圧縮要素３６の振幅ａcとピストン側圧縮要素３７の振幅ａpの比は（数３）であり、任意の時間においてそれぞれの変位の方向は逆向きで、変位の大きさの比は（数３）となる。
【００４０】
また、シリンダー側圧縮要素３６とピストン側圧縮要素３７の往復運動の反動により、シリンダー支持ばね４５およびピストン支持ばね４６からマウント４３に加わる荷重は、常に方向が逆向きでかつ大きさは常に等しく、その力の最大値ｆmaxは（数４）で等しい。しかも、これらのバネはマウントを介して対向し、この荷重はマウント４４を介して常に釣り合っており、また荷重がかかる点がマウント４４の位置に集中している。
【００４１】
従って、シリンダー支持バネとピストン支持バネにより、圧縮要素３５からマウントへは同時に方向が逆向きの等しい力が加わるため、バネから伝わる力が相殺され騒音振動を低減できる。さらに、バネから力が伝わる範囲はマウントに限定されるため、密閉ケーシングに荷重や偶力が働くことがないため、密閉ケーシングが変形と振動の発生を防止し、騒音振動を低減できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、密閉ケーシングと、圧縮要素と、圧縮要素を構成し、互いに軸線方向に往復運動するシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素と、シリンダー側圧縮要素と一体に形成されるシリンダーと、シリンダー内に摺動自在に嵌合され、ピストン側圧縮要素と一体に形成されるピストンと、ピストン側圧縮要素とシリンダー側圧縮要素のいずれか一方に具備され磁気回路を形成するマグネットと、マグネットの磁気回路内でマグネットが配設されないピストン側圧縮要素またはシリンダー側圧縮要素に配設された駆動コイルと、一端を密閉ケーシングに当接し他端をシリンダー側圧縮要素に当接したシリンダー支持バネと、一端を密閉ケーシングに当接し他端をピストン側圧縮要素に当接し、シリンダー支持バネとのバネ定数の比がシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素との質量の比に等しいピストン支持バネとから構成される。従って、圧縮機の運転時にシリンダー支持バネとピストン支持バネにより密閉ケーシングには同時に方向が逆向きの等しい力が加わるため、バネから密閉ケーシングに加わる力が相殺され、密閉ケーシングが振動することを防止し、騒音振動を低減できる。
【００４３】
また、密閉ケーシングと、圧縮要素と、圧縮要素を構成するシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素と、シリンダー側圧縮要素と一体に形成されるシリンダーと、シリンダー内に摺動自在に嵌合され、ピストン側圧縮要素と一体に形成されるピストンと、ピストン側圧縮要素とシリンダー側圧縮要素のいずれか一方に具備され磁気回路を形成するマグネットと、ピストン側圧縮要素とシリンダー側圧縮要素のうちマグネットが配設された他方の、磁気回路の環状の間隙に軸線方向に往復運動自在に配設された駆動コイルと、一端を密閉ケーシングに固定し他端をシリンダー側圧縮要素に固定したシリンダー支持バネと、一端を密閉ケーシングに固定し他端をピストン側圧縮要素に固定し、シリンダー支持バネとのバネ定数の比がシリンダー側圧縮要素とピストン側圧縮要素との質量の比に等しいピストン支持バネとから構成される。従って、シリンダー支持バネとピストン支持バネがマウントを介して対向し、バネからの力をマウント上で相殺するので、密閉ケーシングに振動による荷重が働くことがないため、密閉ケーシングの変形と振動の発生を防止し、騒音振動を低減できる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による振動式圧縮機の第１の実施例の縦断面図
【図２】本発明による振動式圧縮機の第２の実施例の縦断面図
【図３】従来の振動式圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
２  密閉ケーシング
１１  マグネット
１６  駆動コイル
３５  圧縮要素
３６  シリンダー側圧縮要素
３７  ピストン側圧縮要素
３８  シリンダー
３９  ピストン
４１  シリンダー支持バネ
４２  ピストン支持バネ
４４  マウント
４５  シリンダー支持バネ
４６  ピストン支持バネ
【図１】
0003686460.tif 000007
【図２】
0003686460.tif 000008
【図３】
0003686460.tif 000009