JPH02294570A - 電磁駆動式往復動圧縮機の励磁方式 - 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〕 本発明は、電磁力でピストンを往復動作する電磁駆動式
往復動圧縮機を対象とした、圧縮機の駆動子コイルの励
磁方式に関する． 〔従来の技術〕 往復動式圧Ｉ１ｉＩＩｌは、ピストンが直線的に往復動
ずることから、運転に伴って脈動的な振動が発生し、こ
れが騒音，寿命低下の大きな原因となっている．このた
めに従来より様々な防振対策が採られており、その一対
策としてピストンをリニアモー夕で電磁駆動する方式を
採用し、さらに構造面では、両端を開放した単一シリン
ダ内に作動媒体の圧縮空間を挟んでその両側に一対のピ
ストンを対向配置するとともに、各ピストンに結合した
駆動子コイルを定磁界磁石装置の磁場内に配置し、かつ
相互に１８０度の位相差を与えて各駆動子コイルを交流
励磁してピストンを電磁駆動するようにした？！磁駆動
式の往復動圧縮機が同じ出願人より特開昭６１−２１０
２７６号としてすでに提案されている． 上記提案の構成によれば、単一シリンダに対して一対の
ピストンが互いに同期して逆向きに往復動ずるので、各
ピストンの慣性力が相殺し合い、圧縮機全体での振動発
生を低く抑えることができる． 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、前記圧縮機では、シリンダとピストンとの間
の摺動摩擦を小さく抑えるために、一般にクリアランス
シール方式を採用している．このクリアランスシール方
式は、シリンダとピストンとの間の微少な隙間にシリン
ダの圧縮空間側から作動媒体であるガスを放流し、その
ガス流の粘性抵抗でガスをシールする方式である．この
場合に圧縮機の効率を高めるには、シールガスとして放
流されるガス量を抑えるように、シリンダとピストンの
嵌め合い隙間をできるだけ小さくする必要がある． 一方、ピストン，シリンダを機械加工する際には真円度
，円筒度の精度面での加工誤差を伴うため、この加工誤
差が基で圧縮機の運転時にはピストンとシリンダとが局
部的に接触しあってこの部分にいわゆる値りが生じ、こ
の躍りがピストンの運動に摩擦抵抗力として作用するよ
うになる．しかして、このような加工誤差に起因して生
成するピストンとシリンダとの躍り発生箇所はランダム
的であるため、前記のように単一シリンダに一対のピス
トンを組合せた圧縮機では、双方のピストンの間でＰＸ
擦抵抗に差異が生じる．しかも双方のピストンに対し個
別に作用する摩擦抵抗の差異はピストン駆動の際の加速
，！ｌｉ達にも大きく影響を及ぼし、このために運転時
にはピストン相互間で１８０度の位相差が維持できな《
なって厳密に同期が取れなくなる他、各ピストンの往復
動のストローク振幅にも差異が生じるようになる．この
結果、圧縮機の有効吐出量の低下を来すほかに、ピスト
ンの慣性力の差によって大きな振動，騒音が発住すると
言った問題が発生する． 本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、ピス
トンに結合した駆動子コイルの励磁方式を改良すること
により、ピストンとシリンダとの間の摩擦力を低減させ
て圧縮機の性能維持，並びに発生振動の軽減化を図るよ
うにした電磁駆動式往復動圧縮機の励磁方式を提供する
ことを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、本発明は、前記した電磁駆
動式の往復動圧縮機を対象に、圧縮機の往復動作に対応
する周波数の基本波に、基本波よりも周波数が高く．か
つ振幅の小さな重畳波を重畳した交流電流で駆動子コイ
ルを励磁するようにしたものである． 〔作用〕 上記により、駆動子コイルと定磁界磁石装置との間には
、基本波の周波数に対応してピストンを往復動させる大
きな交番電磁力の他に、基本波と比べて周波数が高い重
畳波による微少な交番電磁力（重畳波による電磁力は圧
縮機のピストン往復動作に影響を与えないよう低い値に
設定されている）が発生する．これにより、ピストンは
基本波に相応した周期でシリンダ内を往復駆動されると
同時に、往復勤行程におけるストロークエンドの上下死
点位置（この位置ではピストンの運動方向が反転するの
で動きが一時的に停止する．）を含めて、ピストンには
常に重畳波の励磁による微少な加振力が加わるようにな
る． したがって、先述のように製作時における機械加工誤差
が基でピストンとシリンダとが局部的に接触する奮り部
分が残っていたとしても、ピストンの往復行程における
ストローク上下死点位置では前記した重畳波による微少
な加振力が加わるので、ピストンとシリンダとの間には
静止摩擦が作用せず、常に動Ｗｌ擦の状態に置かれる．
一方、周知のように動摩擦係数は静止摩擦係数と比べて
１かに小さい．したがって、前記のように駆動子コイル
に与えた重畳波の励磁電流分でピストンに微少な加振力
を加え、ピストンとシリンダとの間の接触面に常に動摩
擦が働くようにして運転することにより、ピストンとシ
リンダとの間の摩擦抵抗が極少となり、かつシリンダに
装備した一対のピストンの相互間に生じる摩擦抵抗力の
差異も僅少となる．これにより圧縮機は安定よく運転動
作するようになる． （実施例〕 第１図は本発明実施例の構成図、第２図は励磁電流とし
て加える基本波と重畳波の波形図を示すものであり、ま
ず第１図により電Ｍ１駆動式往復動圧縮機の構成を説明
する． 図において、ケース１内には、胴内に作動媒体の圧縮空
間２ａを形成した単一シリンダ２が設置されており、こ
のシリンダ２に対し前記圧縮空間２ａを挟んでシリンダ
の左右両側には寸法，重量の仕様が同一な一対のピスト
ン３Ａ．　３Ｂが対向配備されている．また、シリンダ
２の胴中央に通じてケース１には作動媒体の吸込管５．
吐出管６が開口し、ここに吸込弁７，吐出弁８が設けて
ある．また、前記ピストン３＾，　３ＢにはｔＭ１駆動
８１！１１４＾，４Ｂが付属している．この電磁駆動機
横４Ａ．　４Ｂは、ピストン軸９に結合した非磁性材の
スリーブ１０にＳ装した駆動子コイル１１＾，　１１１
１と、該駆動子コイルの内外周に対向配備した円筒状の
磁気ヨーク１２．１３（但し図示実施例ではシリンダ２
が内周側のコーク１２を兼ねている）と、およびヨーク
ｌ２と１３の間に介装した永久磁石１４からなる定磁界
磁石装置とで構成されている．また、前記の駆動子コイ
ル１１Ａと１１８とは互いにコイルの壱回方向が逆であ
り、各駆動子コイルより引出したリード線がケースＩに
設けた給電端子１５を介して外部のｔ源１６に接続され
ている．なお、１７はピストン３Ａ，　３Ｂを停止状態
でそれぞれ中立位置に保持するためのばね部材である． 一方、Ｔ！ｌ源１６は基本波発生回路１Ｂ．重畳波発生
回路１９．加算増輻回路２０ｊｒ備えている．ここで、
基本波発生回路Ｉ８は圧縮機の往復動周期に対応した周
波数の基本波信号を出力し、重畳波発生回路１９は基本
波と比べて周波数が高くかつ振幅が極端に小さい重畳波
信号を出力し、これら基本波と重畳波の信号を加算増幅
回路２０で増輻して圧ｍ機の駆動子コイルＩＩＡ，　１
１Ｂに給電して励磁する．なお、前記の基本波と重畳波
の波形を第２図に示す．かかる横成において、電Ｒ１Ｇ
より駆動子コイル１１Ａ．　１１Ｂへ交流電流を給電し
てＷＪＪ磁すると、定磁界との間でラレミング法則によ
り交番電磁力が発生し、この電磁力を受けてピストン３
Ａ，　３Ｂが互いに１８０度の位相差をもってシリンダ
２の内部で逆方向に往復動ずる．なお、ピストンの往復
動作については先記した特開昭６１−２１０２７６号公
輯に記載されており、ここではその説明を省略する． ところで、電＊ｔ６からの給電による駆動子コイル１１
＾，　ＩＩＢの励磁で発生する１！磁力は、前記の基本
波の周波数に対応した大きな電磁力に、重畳波による高
周波の微少な加振方がｗｉｔ，たちのとなる．そして、
ピストン３Ａ．　３Ｂは基本波の周波数に対応した周期
でシリンダ２の内部を往復動ずるように駆動されると同
時に、往復動の上下死点を含めたピストンの全ストロー
ク行程では重畳波による周波数の高い微少な加振力が加
わるようになる．なお、この加振力が圧縮機の基本的な
ピストン往復勧に影響を及ぼさないように、重畳波の振
幅は基本波と比べて十分小さく選定されている．これに
より、ピストンの往復勤行程におけるストロークエンド
の上下死点位置でも、ピストン３Ａ，３Ｂは完全静止状
態になることがな《、微動状態がｍｕする．したがって
シリンダ２とピストン３Ａ，３Ｂとの間が機械的に触れ
合う箇所があっても、両者の間には静止３％！１１力が
加わらず、抵抗の極小さな動摩擦力のみが作用すること
になり、この結果として圧縮機の往復動に伴うピストン
３＾，　３Ｂとシリンダ２との間に作用する摩擦抵抗力
が僅少に抑えられる．また、このことにより一対のピス
トン３＾と３８との間の摩擦力の差異を殆ど発生せず、
双方のピストンは所定の位相差（１８０度）．ストロー
ク振幅を保って安定よく往復動作される．なお、図示例
は一般的なガス圧縮機を例示したが、この圧縮機を分離
型の膨張シリンダとしてなるディスプレーサと組合せて
構成した逆スターリングサイクル冷凍機にも適用できる
． 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明による電磁駆動式往復動圧縮
機の励磁方式により次記の効果を奏する．（１）ピスト
ンの往復勤行程におけるストロークエンドの上下死点位
置を含めて、ピストンとシリンダとの間に働く摩擦を常
にＩ！！擦抵抗の小さな動摩擦状態に維持することがで
きる． （２）これにより、単一シリンダに装備した一対のピス
トンに対するピストン相互間での摩擦力の差が僅少とな
り、圧縮機の運転動作の安定，性能維持、並びに発生振
動の軽減化が図れる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、第２図は励磁ｔ流の基
本波．重畳波の波形図である．図において、 ２：シリンダ、２ａ＝圧縮空間、３Ａ，ａｅ：ピストン
、４Ａ，４８：ｉｔ磁駆動ａ構、ＩＩＡ，　ＩＩＢ：駆
動子コイル、１４：永久磁石、１６：ｔ源、ｔｓ：ｉ本
波発生回路、１９：重畳波発生回路． −．ｉ’）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）両端を開放した単一シリンダ内に作動媒体の圧縮空
   間を挟んでその両側に一対のピストンを対向配置すると
   ともに、各ピストンに結合した駆動子コイルを定磁界磁
   石装置の磁場内に配置し、かつ相互に１８０度の位相差
   を与えて各駆動子コイルを交流励磁してピストンを駆動
   するようにした電磁駆動式の往復動圧縮機に対し、圧縮
   機の往復動作に対応する周波数の基本波に、基本波より
   も周波数が高く、かつ振幅の小さな高周波を重畳した交
   流電流で前記駆動子コイルを励磁することを特徴とする
   電磁駆動式往復動圧縮機の励磁方式。