(57)【要約】【課題】本発明は、ラビリンスピストンに動吸振器を取り付けることにより、ラビリンスピストンの振動等を低減させることで、ラビリンスピストンとシリンダの干渉を防止することを目的とする。【解決手段】本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機は、ラビリンスピストン(2)には、錘(4)とばね(5)と減衰要素(6)からなる動吸振器(40)が設けられていることにより、前記ラビリンスピストン(2)とシリンダ(1)の干渉を防止し、安定した圧縮動作を得るようにした構成である。【選択図】図４
2014055521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体の吸込み口(50)と吐出口(51)を有するシリンダ(1)内に往復動自在に設けられピストン棒(7)に接続されたラビリンスピストン(2)を有し、前記ラビリンスピストン(2)の外周面(2a)は前記シリンダ(1)の内周面(1a)に対して隙間(G)を有する構成としたラビリンスピストン式往復動圧縮機において、
前記ラビリンスピストン(2)には、錘(4)とばね(5)と減衰要素(6)からなる動吸振器(40)が設けられていることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機。
【請求項２】
前記動吸振器(40)は、前記ラビリンスピストン(2)に掛かる圧力荷重の影響及び前記ラビリンスピストン(2)の往復動によるはり長さの変動を有するピストン振動系の剛性を、前記ラビリンスピストン(2)の往復動の１サイクルの平均値で代表させて設計していることを特徴とする請求項１記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
【請求項３】
前記動吸振器(40)は、前記ラビリンスピストン(2)内に形成された空洞部(41)内に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
【請求項４】
前記動吸振器(40)は、前記ラビリンスピストン(2)の下部にガイド手段(15)を介して設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
【請求項５】
前記錘(4)は、輪状に形成されたリング体からなることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
【請求項６】
前記減衰要素(6)は、緩衝ゴム又はゴムシートからなることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
【請求項７】
前記錘(4)は、前記ラビリンスピストン(2)に設けられた一対のボールキャスタ(17)により支持されていることを特徴とする請求項１，２，３，５，６の何れかに記載のラビリンスピストン式往復動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラビリンスピストン式往復動圧縮機に関し、特に、ラビリンスピストンに動吸振器を取り付けることにあり、その振動等を低減させることで、ラビリンスピストンとシリンダの干渉を防止するための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に用いられていたこの種のラビリンスピストン式往復動圧縮機は、図１１〜図１３に示すようにラビリンスピストン２の外周面２ａとシリンダ１の内周面１ａとの間に微少な隙間Ｇを有しているため摺動部がないことが特徴であり、潤滑油を使用せずに気密性を保つことが出来るため、清浄な圧縮ガスを得られるという利点が得られる。しかしその構造上ラビリンスピストン２とシリンダ１の内周面１ａ間は微小隙間Ｇであり、圧縮機本体１００が振動することによってラビリンスピストン２も振動し、ラビリンスピストン２の振動が大きくなってラビリンスピストン２がシリンダ１の内周面１ａに接触・干渉した場合には運転不能となる。特にピストン振動系の固有振動数と圧縮機の運転回転速度ｎ次成分が近接した場合には、共振によってラビリンスピストン２の振動が大きくなる、いわゆる危険回転数が存在する。
【０００３】
また、非特許文献１に示されるように、図１４解析モデルに示すラビリンスピストン、ピストン棒、案内軸受、クロスヘッドなどから構成されるピストン振動系は、ラビリンスピストンの往復動に伴い系の剛性が周期的に変化する、いわゆる係数励振系である。加えてピストン棒にはガスの圧縮に伴うピストンへの圧力荷重が、圧縮、あるいは引張方向に印加されることにより、同様にガスの圧縮サイクルに伴い系の剛性が変化する特異な振動系となる。そのため、ラビリンスピストンの振動に着目して様々な研究開発が行われてきた。
【０００４】
一方で、振動系の固有振動数と運転回転数ｎ次成分が近接した場合の共振抑制として動吸振器の適用が挙げられる。動吸振器の適用において、動吸振器の固有振動数は、その適用対象である主振動系（この場合ピストン振動系）の固有振動数に一致するようにして用いるのが一般的である。上記のように主振動系の固有振動数が変動する系への動吸振器の適用についてもさまざまな研究開発が行われてきた。
【０００５】
すなわち、前述の非特許文献１においては、図１５に示されるように、ピストン振動系を係数励振系モデルで表すことにより安定判別を行うことによる危険運転回転速度の回避設計、および振動系応答ゲインの評価による回転速度の制限設計を行っている。
【０００６】
また、特許文献１の往復動式ガス圧縮機においては、図１６で示されるように、シリンダ１の内部にはピストン２が設けられ、通常の圧縮機と同様に、ピストン２の下部にはピストンロッド７が固着され、更にクロスヘッド９、コネクティングロッド１０及びクランク軸１１が連結されている。また、ピストン２の上部には支持ロッド５が固着されている。シリンダ１内には２つの能動式磁気ベアリング３,４がピストン２の上下に設けられており、支持ロッド５及びピストン棒７が各々磁気ベアリング３,４に挿入されてピストン２が半径方向において支持される。シリンダ１内には、更に、磁気ベアリング３,４の内側に隣接して仕切り板６,８が設けられている。支持ロッド５及びピストン棒７は、磁気ベアリングの磁力を作用させるために磁性材料によって作製され且つ磁気ベアリング３,４に対して僅かの間隙をもつような径に作られている。
【０００７】
すなわち、往復動圧縮機においてシリンダに電磁気的支持手段を設けてピストンを径方向に支持することで、運転時の僅少な隙間を保持し、平均ピストン速度の上昇と、ピストンとシリンダ間のガス漏洩の防止による高効率化を目的としている。
シリンダ１の内部で往復運動するピストン２をシリンダの上部（又は側部）及び下部の一方若しくは両方に設置した能動式磁気ベアリング３,４（位置センサー、電磁石及びこれを制御する電子回路からなる装置）によって、ラビリンスピストン２の半径方向位置をシリンダ１に接触しないように制御する。具体的には、ピストン２又はピストン棒７等の半径方向位置を磁力（吸引力）によって支持、制御し、ピストン２の半径方向位置をシリンダ１に接触しないように制御している。
【０００８】
また、特許文献２の制振装置においては、回転支持部３２で回転自在に支持されたアーム３１の先に第２の質量体３４がばね３６で支持されている。第１の質量体３３は、第２の質量体３４の上に、位置調整手段３７でアーム方向に位置調整可能なように取り付けられる。以上により構成された動吸振器は、位置調整手段３７により第１の質量体３３が移動することにより重心調整を行うことで、動吸振器の固有振動数を調整できる。
実施の形態の一例としては、往復動圧縮機などの振動源による基礎の振動を第１の振動検出器３８で，動吸振器の振動を第２の振動検出器３９で検出し、両者の振動数が一致するよう位置調整手段３７を操作している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「圧縮機におけるピストン振動の安定判別解析」、日本製鋼所技報６１号、２０１０年１０月発行、第４５頁〜第５１頁
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２，８３７，８９５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来のラビリンスピストン式往復動圧縮機は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、非特許文献１による方法では、基本的にピストン振動系の特性変更は行われず、安定判別によって危険回転速度を回避した特定の回転速度で圧縮機を運転するものである。圧縮機がある一定の回転速度で定常的に運転される場合には有効な手段であるが、圧縮機の起動停止時に危険回転数を跨いだ加速・減速が行われる場合には、瞬間的とは言え、ピストン振動系の共振が発生することになる。さらに圧縮機の回転速度を連続的に変化させて運転を行う場合などには、回転速度の可変範囲内に危険回転数が位置すれば運転は不可能であった。
これに対して特許文献１は、ピストンに能動式磁気ベアリングを用いて電磁気力を作用させることでピストンをシリンダの中心線に対して強制的に高精度に位置させる手法を取っているため、危険回転速度においてもピストンの振動を抑制して圧縮機の安定した運転が可能となる。しかし能動式磁気ベアリングの性質上、ピストンを構成する材料の全てあるいはその一部は鋼材等の磁性材料を使用することが必要である、磁気ベアリングとピストンとの隔壁材６，８は非磁性体でその厚さを極力薄くする必要があるといった制約から、生産性や強度保持の観点から適用が制限される。さらに使用するガスによっては能動式磁気ベアリング及び電源装置に対して防爆処理を施す必要があり、高価なものとなる。また能動式磁気ベアリングの設置空間が必要であり、構造が複雑になる問題があった。
【００１２】
また、動吸振器の適用において、動吸振器の固有振動数は、その適用対象である主振動系（この場合ピストン振動系）の固有振動数に一致するようにして用いるのが一般的である。この振動系の固有振動数が変動する系への適用について、特許文献２では錘を位置調整手段によって移動させて重心位置を変えることにより動吸振器の固有振動数を可変としている。しかしながら、これを本発明のようなピストン振動系に適用しようとした場合、以下の問題がある。まず、ピストン振動系の固有振動数の変動は、ピストンの往復動サイクルに同期した，例えば１０Ｈｚ以上の比較的速いサイクルであり、これに追従する応答性が要求される。また、ピストンは上述の速いサイクルで往復運動しており、後に述べるように設置スペースも限られている。その中に図１７に示すような複雑な構成機器からなる動吸振器を取り付けることは現実的ではない。
【００１３】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、本発明の第１の目的は、ピストンに動吸振器を取り付けることによって危険回転数におけるピストン振動系の共振を抑制することで、幅広い回転速度領域で安定した運転を行うことが可能なラビリンスピストン式往復動圧縮機を安価に提供することにあり、動吸振器は錘、ばね、減衰要素で構成された従来構成とは異なる簡単な構造であり、安価である。また錘、ばね、減衰要素は多岐にわたる選択肢が一般的に流通していること、電源などは必要としないこと、圧縮機のピストン・シリンダなどの材料選定にも特に制約がないことなどから、その適用にも制限はない。
また、本発明の第２の目的は、ラビリンスピストンの往復動に伴い系のはり長さの変動を有する剛性が周期的に変化する、いわゆる係数励振系であることや、加えてピストンロッドにはガスの圧縮に伴う圧力荷重が印加されるため、圧縮サイクルに伴い同様に系の剛性が変化する特異な振動系であるラビリンスピストンの振動系に動吸振器を適用する場合において、複雑な固有振動数調整機構を必要としない動吸振器を得ることにある。
ラビリンスピストンはシリンダ内の限られたスペースに存在する。また、ラビリンスピストンとシリンダによって構成されるガスを圧縮するためのシリンダ内の空間の容積は、圧縮機本来のガスを圧縮する動作を大きく支配する重要な要素である。そのため、ピストンに動吸振器を取り付ける際には、これらの要因にも考慮して、空間の容積が変化しないようにすることが必要である。
そこで、本発明の第３の目的は、シリンダ内の限られたスペースに存在するピストンに、圧縮機本来のガスを圧縮する動作に影響を与えることなく動吸振器を取り付ける構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機は、気体の吸込み口と吐出口を有するシリンダ内に往復動自在に設けられピストン棒に接続されたラビリンスピストンを有し、前記ラビリンスピストンの外周面は前記シリンダの内周面に対して隙間を有する構成としたラビリンスピストン式往復動圧縮機において、前記ラビリンスピストンには、錘とばねと減衰要素からなる動吸振器が設けられている構成であり、また、前記動吸振器は、前記ラビリンスピストンに掛かる圧力荷重の影響及び前記ラビリンスピストンの往復動によるはり長さの変動を有するピストン振動系の剛性を、前記ラビリンスピストンの往復動の１サイクルの平均値で代表させて用いて設計している構成であり、また、前記動吸振器は、前記ラビリンスピストン内に形成された空洞部内に設けられている構成であり、また、前記動吸振器は、前記ラビリンスピストンの下部にガイド手段を介して設けられている構成であり、また、前記錘は、輪状に形成されたリング体からなる構成であり、また、前記減衰要素は、緩衝ゴム又はゴムシートからなる構成であり、また、前記錘は、ガイド手段として前記ラビリンスピストンに設けられた一対のボールキャスタにより支持されている構成である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、気体の吸込み口と吐出口を有するシリンダ内に往復動自在に設けられピストン棒に接続されたラビリンスピストンを有し、前記ラビリンスピストンの外周面は前記シリンダの内周面に対して隙間を有する構成としたラビリンスピストン式往復動圧縮機において、前記ラビリンスピストンには、錘とばねと減衰要素からなる動吸振器が設けられていることにより、往復動による変位やピストンに掛かる圧力荷重によってピストン棒の曲げ剛性の変化における係数励振系の振動において、動吸振器を用い、さらに動吸振器をラビリンスピストン内部に設けているため、圧縮機の機能を損なうことなく、安定した圧縮動作を得ることができる。
また、前記動吸振器は、前記ラビリンスピストンに掛かる圧力荷重の影響及び前記ラビリンスピストンの往復動によるはり長さの変動を有するピストン振動系の剛性を、前記ラビリンスピストンの往復動の１サイクルの平均値で代表させて用いて設計していることにより、ラビリンスピストンの固有振動数に近接した圧縮機回転速度で発生する共振を抑制し、安定した圧縮動作を継続することができる。
また、前記動吸振器は、前記ラビリンスピストン内に形成された空洞部内に設けられていることにより、ラビリンスピストンとシリンダにより形成される容積を十分に確保することができる。
また、前記動吸振器は、前記ラビリンスピストンの下部又は内部にガイド手段を介して設けられていることにより、ラビリンスピストンの上部、または上部・下部のガス圧縮容積を保つことができる。
また、前記錘は、輪状に形成されたリング体からなることにより、錘を作動自在に保持することができる。
また、前記減衰要素は、緩衝ゴム又はゴムシートからなることにより、簡単な構造で動吸振器を得ることができる。
また、前記錘は、前記ラビリンスピストンに設けられた一対のボールキャスタにより支持されていることにより、輪状の錘を径方向において作動自在に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に適用される係数励振系であるラビリンスピストン式往復動圧縮機を示す構成図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は解析モデルである。
【図２】図１の構成に動吸振器を取付けた状態を示す解析モデルである。
【図３】図１の構成に動吸振器を取付けた状態を示す構成図である。
【図４】図３の他の形態の動吸振器を取付けた構成図である。
【図５】図４の他の形態の構成図である。
【図６】図５のピストンの平面断面図である。
【図７】図５の他の形態の構成図である。
【図８】図７のピストンの平面断面図である。
【図９】本発明のラビリンスピストン式往復動圧縮機のピストン振動系の周波数応答の改善例を示す特性図である。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、本発明における圧縮機の減速・停止動作における効果の説明図である。
【図１１】従来のラビリンスピストン式往復動圧縮機を示す斜視図である。
【図１２】図１１の要部を示す拡大断面図である。
【図１３】図１２のＡ部を示す拡大図である。
【図１４】図１１の圧縮機の解析モデルを示す説明図である。
【図１５】非特許文献１の圧縮機による安定判別図である。
【図１６】特許文献１の圧縮機を示す構成図である。
【図１７】特許文献２の圧縮機を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、ラビリンスピストンに動吸振器を設けることにより、その振動及び振幅を低減させることで、ピストンとシリンダの干渉を防止するようにしたラビリンスピストン式往復動圧縮機を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１８】
以下、図面と共に本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
本発明は上記課題を解決するために、ピストンに動吸振器を取り付け、ピストン半径方向の振動を低減させる手法である。図１の（Ａ），（Ｂ）にラビリンスピストン式往復動圧縮機のピストン振動系の概念図を示す。本図は、前出の図１４及び図１６と基本的に同様であるが、クランク軸１１、コネクティングロッド１０を含んだモデルであり、同一部分には、同一符号を付し、その説明は省略している。
本発明による動吸振器４０の設置の概念図を図２に示す。
実際にはラビリンスピストン２の外周面２ａはガス等の気体の吸込み口５０及び吐出口５１を備えたシリンダ１の内周面１ａに近接しており、動吸振器４０を取り付けることはできないため、例えば図３に示すようにラビリンスピストン２の下部に取り付けることができる。錘４は、平面でみて輪板からなるリング体でなり、ラビリンスピストン２に対して、ラビリンスピストン２の半径方向に運動することができるよう、ばね５および緩衝ゴム等の減衰要素６を介して取り付けられる。また錘４はラビリンスピストン２の往復動に対しては一体となって運動するよう、ピストン棒７の軸方向の運動を制限するため、この錘４を作動自在に挟持できる形状でラビリンスピストン２の下面に設けられたガイド手段１５によって保持される。
【００１９】
次に、前述の図２の解析モデルを用いて、本発明における動吸振器の設計方法について以下に述べる。
ラビリンスピストン式を含む往復動圧縮機を対象として、ピストン振動系の強制振動応答に様々なパラメータが及ぼす影響を明らかにすると共に、ラビリンスピストンに動吸振器４０を付加した場合の強制振動応答を明らかにした。
長さｌのピストン棒７の先端にラビリンスピストン２の上側もしくは下側に充填された圧縮ガスによる軸力Ρが作用するモデルを考え、以下の数１の(1)式〜(3)式により、ピストン棒７の曲げ剛性Κを求める（図４参照）。
【００２０】
【数１】
2014055521.tif 000003
【００２１】
前述の(1) 式〜(3)式中のλ（すなわちピストン棒７の突き出し距離：ｙ），およびθ（すなわちピストンへの圧力荷重：Ｐ）はピストンの往復動に同期して刻々と変化する。従って、ωo = √(Ｋ/Ｍ)で求められるピストン振動系の固有振動数もピストンの往復動に同期して刻々と変化する。
図１に示したピストン振動系を主振動系として、これに錘４の質量ｍ、ばね定数ｋ、減衰要素６の減衰比ζ２の動吸振器４０を取り付ける。一般的には、従系である動吸振器４０の振動特性は、主振動系の固有振動数ωoと、主従の質量比 μ = ｍ/Ｍから次の数２の(4)式で求められる。
【００２２】
【数２】
2014055521.tif 000004
ここで本発明では、(4)式を用いて動吸振器４０の固有振動数ω２ = √(ｋ/ｍ)を決定するための主振動系の固有振動数ωoには、前出の(1)式〜(3)式によって求められる曲げ剛性Ｋの往復動１サイクルあたりの平均値を代表させて算出した値を使用して設計する。
【００２３】
前述の図３に示した動吸振器４０の取り付け方法では、ラビリンスピストン２の下部の形状が変わってしまうため、ラビリンスピストン２の上部でのガスの圧縮動作については影響はないが、ラビリンスピストン２の下部でのガスの圧縮動作は動吸振器４０の存在の影響を受ける。
そのため、ラビリンスピストン２上部のみでガスの圧縮を行う、いわゆる単動圧縮機には問題なく適用可能であるが、ラビリンスピストン２の上部・下部両方でガスの圧縮を行う複動圧縮機への適用には問題がある。
【００２４】
一般に往復動圧縮機のラビリンスピストン２は、軽量化のためその内部が空洞な構造となっているものが多い。そこで、この空洞部４１を利用し、図４に示すように、動吸振器４０をラビリンスピストン２内部の空洞部４１に設置する。図４はラビリンスピストン２が、上下２分割のピストン本体１２，１３およびピストンスリーブ１４で構成されており、ピストン本体１２，１３およびピストンスリーブ１４の間には空間部４１が存在している。錘４はその空間部４１に、ラビリンスピストン２に対して、ラビリンスピストン２の半径方向に運動するよう、ばね５および減衰要素６を介してピストン本体１２，１３に取り付けられている。また錘４はラビリンスピストン２の往復動に対しては一体となって運動するよう、ピストン棒７の軸方向の運動を制限するため、ガイド手段１５によって保持される。このことによりラビリンスピストン２の形状は一切変わることがないため、単動圧縮機、複動圧縮機いずれにも問題なく適用可能となる。
【００２５】
また、図５は実施形態の一例として、前出の図４の構成をより具体的に示したものである。ラビリンスピストン２は、上下２分割のピストン本体１２，１３およびピストンスリーブ１４で構成されている。ピストン本体１２，１３には円筒状の錘４を挟み込むようにボールキャスタ１７が取り付けられ、錘４のピストン半径方向への運動を許容すると同時にピストン棒７の軸方向の運動を制限する。また錘４とピストンスリーブ１４はコイルばね２０、および緩衝ゴム１６で支持される。このコイルばね２０および緩衝ゴム１６は、ピストン棒７に対して対称になるように取り付けられている。前記コイルばね２０のばね定数、および緩衝ゴム１６のばね定数・減衰比は、前述の(1)式〜(4)式を用いて説明した本発明による手順を用いて設計される。
【００２６】
さらに、他の実施形態の一例を図７及び図８に示す。図７及び図８は前述の図５及び図６に用いられたコイルばね２０の代わりに板ばね１８を、緩衝ゴム１６の代わりにゴムシート１９を板ばね１８に貼り付けて用いている。この場合も、板ばね１８のばね定数、およびゴムシート１９のばね定数・減衰比は、前述の(1)式〜(4)式を用いて説明した本発明による手順を用いて設計される。
前記板ばね１８とゴムシート１９は互いに貼り付けられて前記ピストン本体１２,１３と錘４との間に設けられ、前記コイルばね２０、および緩衝ゴム１６の代わりの作用を達成している。尚、図７及び図８の構成は、図５及び図６の構成と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２７】
また、以上例示した実施の形態では、図４中におけるばね５としてコイルばね２０、あるいは板ばね１８を用い、減衰要素６として緩衝ゴム１６、あるいはゴムシート１９を、ガイド手段１５としてはボールキャスタ１７を用いた事例を挙げたが、この限りではない。例えば緩衝ゴム１６でばね５と減衰要素６を兼用する、ガイド手段１５として磁気軸受を使用することで減衰要素６を兼用する、ピストン内部の空間に粘性流体を充填することで減衰要素６とするなど、多くの実施例を想定することができる。
【００２８】
また、前述の本発明の効果について、その根拠を、理論的な解析計算により確認する。図９に本発明による圧縮機のピストン振動系の周波数応答の改善事例を示す。図９は横軸に圧縮機回転速度ωを、本発明による方法で算出したピストン振動系の固有振動数ωoで無次元化したもの、縦軸は圧縮機本体の振幅ｘoに対するピストン振幅ｘの応答ゲインを示す。また図中ε=0.17とあるが、これは上述のピストン棒７の剛性の変動について、実際のラビリンスピストン式往復動圧縮機を想定して、往復動サイクルの最大・最小値が平均値±17％の変動を有する振動系を計算対象としたことを意味する。図中、破線で示すものが動吸振器４０のない従来のピストン振動系の応答であり、無次元回転速度が１および２においてピストン振動系は顕著な共振を起こしていることがわかる。一方で実線で示したものが本発明による動吸振器４０を設置した場合のピストン振動系の応答であり、本発明の効果によって、無次元回転速度１および２におけるピストンの共振が抑制され、応答ゲインは最大でも５程度に抑えられている。
【００２９】
次に、実際のピストン振動の時間波形を計算した結果を図１０に示す。これは、無次元回転速度ν=ω/ωo=2.5で運転されていた圧縮機を減速・停止させたときのピストン振動系の応答ゲインｘ*=ｘ/ｘoについて、動吸振器の有無を比較したものである。図１０（ａ）より、動吸振器がない場合には、減速中に圧縮機回転速度のｎ次とピストン振動系の固有振動数が一致して、瞬間的にピストン振動ゲインが大きくなっている。この場合、ピストン２とシリンダ１の内周面１ａに接触・緩衝が生じることで安定した停止動作ができないことを意味する。これに対して図１０（ｂ）に示すように、本発明による動吸振器４０を取り付けたピストン振動系では、共振が抑えられることにより応答ゲインは最大でｘ*=5程度までしか増加せず、安定した停止動作が可能となっていることが明らかである。
【００３０】
次に、本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機の要旨とするところは、次の通りである。
すなわち、気体の吸込み口５０と吐出口５１を有するシリンダ１内に往復動自在に設けられピストン棒７に接続されたラビリンスピストン２を有し、前記ラビリンスピストン２の外周面２ａは前記シリンダ１の内周面１ａに対して隙間Ｇを有する構成としたラビリンスピストン式往復動圧縮機において、前記ラビリンスピストン２には、錘４とばね５と減衰要素６からなる動吸振器４０が設けられていることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機であり、また、前記動吸振器４０は、前記ラビリンスピストン２に掛かる圧力荷重の影響及び前記ラビリンスピストン２の往復動によるはり長さの変動を有するピストン振動系の剛性を、前記ラビリンスピストン２の往復動の１サイクルの平均値で代表させて設計していることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機であり、また、前記動吸振器４０は、前記ラビリンスピストン２内に形成された空洞部４１内に設けられていることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機であり、また、前記動吸振器４０は、前記ラビリンスピストン２の下部にガイド手段１５を介して設けられていることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機であり、また、前記錘４は、輪状に形成されたリング体からなることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機であり、また、前記減衰要素６は、緩衝ゴム又はゴムシートからなることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機であり、また、前記錘４は、ガイド手段１５として前記ラビリンスピストン２に設けられた一対のボールキャスタ１７により支持されていることを特徴とするラビリンスピストン式往復動圧縮機である。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によるラビリンスピストン式往復動圧縮機は、ラビリンスピストンに動吸振器を設けたことにより、簡単な構造で振動等を低減させることで、ラビリンスピストンとシリンダの干渉を防止して安定した圧縮動作を提供することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１    シリンダ
１ａ    内周面
２    ラビリンスピストン
２ａ    外周面
Ｇ    隙間
４    錘
５    ばね
６    減衰要素
７    ピストン棒
７ａ    軸受
９    クロスヘッド
１０    コネクティングロッド
１１    クランク軸
１２,１３    ピストン本体
１４    ピストンスリーブ
１５    ガイド手段
１６    緩衝ゴム（減衰要素６）
１７    ボールキャスタ（ガイド手段１５）
１８    板ばね
１９    ゴムシート（減衰要素６）
２０    コイルばね
４０    動吸振器
５０    吸込み口
５１    吐出口
１００    圧縮機本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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