JPH02298676A - 往復動圧縮機 - Google Patents

往復動圧縮機

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JPH02298676A
JPH02298676A JP11830389A JP11830389A JPH02298676A JP H02298676 A JPH02298676 A JP H02298676A JP 11830389 A JP11830389 A JP 11830389A JP 11830389 A JP11830389 A JP 11830389A JP H02298676 A JPH02298676 A JP H02298676A
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JP
Japan
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drive motor
gear
crankshaft
compressor
piston
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Pending
Application number
JP11830389A
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English (en)
Inventor
Futoshi Fujinami
藤並 太
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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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、スターリングサイクルの冷凍機のような、駆
動軸に変動トルクが作用する往復動圧縮機に係わり、こ
の変動トルクを緩和する機構を備えた往復動圧縮機に関
する。
(従来の技術〕 スターリングサイクルの冷凍機は、圧縮機と膨張機とを
放熱器・蓄冷器を介して管路で接続し、作動ガスを密封
すると共に、圧縮機と膨張機とを適切な位相差で駆動す
ることにより、近位的に等温圧縮−等容放熱一等温膨張
一等容吸熱を行わせ寒冷を発生するものである。第3図
により構成。
動作を詳細に説明する。第3図は従来技術の冷凍機の断
面図である。第3図において、圧縮ピストン6aは、圧
縮機本体2に設けられた圧縮シリンダ4aにガス漏れ防
止要素を介して挿入され、内部に蓄冷器30を有する膨
張ピストン32は、膨張シリンダ4b内にガス漏れ防止
要素を介して挿入される。
圧縮シリンダ4aと膨張シリンダ4bとは管路34で接
続され、放熱器は、本体全体がその役目をはたす。
圧縮ピストン6aは連接棒10aで、膨張ピストン32
は連接棒10bでそれぞれ接続され、クランク36を介
して駆動軸38に連接される。駆動軸38は、図示しな
い減速機および電動機に接続される。
次に動作について説明する。第3図において、駆動軸3
日が図示しない駆動電動機で駆動されると、クランク3
6および連接棒10aを介して圧縮ピストン6aが、連
接棒10bを介して膨張ピストン32がそれぞれ駆動さ
れる0両ピストン6a、32の位相差を適切に設定すれ
ば、前記のような動作・作用によって寒冷を生ずる。
冷凍機はその作動中作動ガスが圧縮・膨張を繰返すこと
になるので、駆動軸38には前記サイクルに応じて変動
トルクが作用する。すなわち本質的に変動トルクが存在
するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記したトルク変動は、駆動電動機の入力電流の変動を
引き起こすことになる。スターリング冷凍機は、窒素液
化温度(77K)程度の極低温で作動させる半導体赤外
線センサの冷却に使用されることが多く、前記した電流
変動は、電源線に誘導を生じ、微小な信号を扱う赤外線
センサの回路に電気的雑音を与えるという悪影響を及ぼ
す。
通常この種の電流変動を抑制するためには、系のフライ
ホイール効果を利用する。このため、電動機軸の慣性モ
ーメントを増大する方法が取られるが、装置重量の増大
を招いて好ましくない、また、増速機構を別に設けて小
さな付加慣性モーメントで、系の慣性モーメントを増大
させることが考えられるが、機構が複雑になると共に大
形化するという問題がある。
本発明は、前記従来技術の問題を解決し、小形軽量で前
記慣性モーメントを増大させ、これによって変動トルク
を緩和する機構を備え、駆動電動機の電流の変動が小さ
な、冷凍機の往復動圧縮機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〕
前記の課題を解決するために、本発明は、圧縮機本体に
設けられたシリンダ内を直線方向に移動自在に設けられ
たピストンとこのピストンの移動方向に対して垂直方向
に圧縮機本体に回転自在に支承されるクランク軸とこの
クランク軸と前記ピストンとを連結する連接棒と前記ク
ランク軸を回転させる駆動電動機とを備えた往復動圧縮
機において、前記駆動電動機とクランク軸との間に動力
を伝達する遊星歯車機構を設け、この遊星歯車機構は圧
縮機本体に固定された内歯歯車と、前記駆動電動機の出
力軸に取付けられた太陽歯車と、前記クランク軸の入力
端に設けられたフランジに複数個取付けられた遊星軸に
より回転自在に支承され前記内歯歯車と太陽歯車とにか
み合って複数個配設されたはずみ車が付加された遊星歯
車とを備える。
〔作用〕
太陽歯車と遊星歯車の速比l、、遊星歯車に付加した慣
性モーメントJ、とすれば、このJ、を太陽歯車軸に換
算した慣性モーメントJ、は、両輪のトルク比が1/i
、であることと合わせて、Js ” +e”J−−・・
−・−・−・・・+llとなる。すなわちJ、は速比1
.の自乗に比例する。i、>1になるよう構成すること
で、J、がJ、よりも大きな値として太陽歯車軸に実質
的に作用する。このため、太陽歯車に慣性モーメントを
付加した場合よりも、小形軽量で慣性モーメントが増大
でき、これによって変動トルクを緩和した往復動圧縮機
が得られる。
〔実施例〕
本発明の往復動圧縮機の実施例を第1図および第2図に
よって説明する。第1図は本発明実施例の往復動圧縮機
の断面図、第2図は圧縮機本体を省略して示した第1図
のA−A断面図である。なお、第1図は前記第3図のB
−B断面から見た図に相当する。
第1図において、圧縮機本体2に設けられたシリンダ4
内を、図上で上下の、直線方向に移動自在にピストン6
が設けられている。このピストン6の移動方向に対して
垂直方向(図上では水平方向となる)に、クランク軸8
が圧縮機本体2に軸受によって回転自在に支承されてい
る。このクランク軸8と前記ピストン4とは連接棒10
によって連結され、クランク軸8を回転させると連接棒
10ヲ介してピストン4が往復動される。一方クランク
軸8を回転させる駆動電動機12が設けられ、前記従来
技術においては、この駆動電動機12とクランク軸8と
は軸継手によって連結されて、動力が伝達されるのが一
般的である。
本発明実施例においては、前記駆動電動機12とクラン
ク軸8との間に、動力を伝達する遊星歯車機構14が設
けられている。この遊星歯車機構14は、圧縮機本体2
にキー16を介して固定された内歯歯車18と、前記駆
動電動機12の出力軸に取付けられた太陽歯車20と、
前記クランク軸8の入力端8aに設けられフランジ22
に、複数個取付けられた遊星軸24により回転自在に支
承され、前記内歯歯車18と太陽歯車20とにかみ合っ
て、はずみ車26が付加された遊星歯車28が複数個配
設されて構成されている。第2図に、前記内歯歯車18
.太陽歯車20゜遊星歯車28のかみ合い状態が示され
ている。
第2図において、前記遊星歯車機構14においては、そ
の構成上各歯車の歯数は、次のような関係が成立つ。
Z i  ’ 2 Z p  + Z *    ・・
−・・・−・・−(2)但し、Zl :内歯歯車18の
歯数、z、:遊星歯車28の歯数、Z、:太陽歯車20
の歯数であり、近似値(−) としたのは、転位歯車の
使用によって多少の増減が可能なことを示している。
次に動作を説明する。第1図および第2図において、駆
動電動機12の出力軸に取付けられた太陽歯車20が回
転すると、遊星歯車28は、自転すると共に太陽歯車2
0の周りを公転する。この公転が遊星軸24を介してフ
ランジ22に伝えられ、クランク軸8を回転させる。
いま、太陽歯車20の回転数N1、遊星歯車28の自転
回転数をN、、遊星歯車の公転回転数と同じクランク軸
80回転数N、とし、太陽歯車20とクランク軸8との
速比1.とすると、太陽歯車20と遊星歯車28の自転
の速比1.は、次式のように表わされる。 (尚、歯数
にも同様の添字i、p、sを付しである。) 1−− N、/ N−−1/ (1+ Zt/ Z−)
 −−−−(311e = N e / N − =(I   Zt/Zp)/(1+ Zt/Z−)  
 ・−・・(4)一方、付加されたはずみ車26を質量
m1半径rの円板とし、太陽歯車20の回転中心からR
の位置(遊星軸24の位置)に取付けたとすれば、太陽
歯車20が取付けられた、駆動電動機12の出力軸に換
算の慣性モーメン)Jは、前記fi1式を考慮し、回転
数を遊星歯車28の自転および公転の回転数の和として
求めると、はずみ車26の1個当り、J−m/2(1,
r)”+m(1,R)”      −・・・・−−(
51−例として、遊星歯車28を3個配置した場合を考
えて見ると、構成上から、R≧215rとなる。
この場合のJは J ” m r * / 2 (i p” +8/31
 e”)  −+−−−161すなわち、同一のはずみ
車26を、太陽歯車2oに付けた場合の (it ” 
+8/31.鵞)倍となる。いま速比lゆ一1/2.5
に選んだ場合には、(2)〜(4)式からi p −2
となるので、慣性モーメントは約4.4倍(−2” +
8/3 Xi/2.5”)となる、なおこのときの各歯
車の歯数は、Zl −’78. 2−−48゜Z、−1
2であり遊星歯車機構14として構成可能である。
このように遊星減速機の速比を選ぶことによって、見掛
けの慣性モーメントよりも系の慣性モーメントを大きく
できる。このため、必要な慣性モーメントを有し変動ト
ルクを緩和する機構を備えた冷凍機の往復動圧縮機を軽
量で実現させることができると共に、同一機構内に、減
速および増速の機能を有するため、全体の機構が単純に
なり、装置の小形化が可能となる。
なお、本実施例は、圧縮ピストンと膨張ピストンとが1
つのクランク機構で駆動される一体形冷凍機について説
明したが、本発明は、圧縮部と膨張部とが管路のみで接
続される周知の分離形冷凍機に対しても、その圧縮機の
駆動装置に適用できることは勿論である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、往復動圧縮機のクランク軸と、これを
駆動する駆動電動機との間に、太陽歯車を入力とし、遊
星歯車の公転を出力とする遊星歯車機構を設け、前記遊
星歯車の回転数が太陽歯車の回転数よりも増速されるよ
うに構成すると共に、この遊星歯車に付加されたはずみ
車により慣性モーメントを付加するようにしたため、小
さな付加慣性モーメントで系の慣性モーメントを大きく
することができる。このため、必要な慣性モーメントを
存する冷凍機の往復動圧縮機を小形軽量に構成できる。
また、同一の遊星歯軍機横内に、減速と増速の二つの機
能を持たせることができるので、機構の単純化と小形化
とがはかれる。
このようにして、冷凍機の往復動圧縮機に本質的に生ず
る変動トルクを緩和し、これにより駆動電動機の電流変
動を低減して、例えば赤外線センサなどの他機器への電
気的雑音の影響が微小となる冷凍機の往復動圧縮機を、
小形軽量に実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例の往復動圧縮機の断面図、第2図
は圧縮機本体を省略して示した第1図のA−A断面図、
第3図は従来技術の冷凍機の断面図である。 2:圧縮機本体、4ニジリンダ、4a:圧縮シリンダ、
4b:膨張シリンダ、6:ピストン、6a:圧縮ピスト
ン、8:クランク軸、8a:入力端、10゜10a、 
10b :連接棒、12:駆動電動機、14;遊星歯車
機構、18:内歯歯車、20:太陽歯車、22:フラン
ジ、24:遊星軸、26:はずみ車、28:遊星歯車、
32:膨張ピストン、36:クランク、38:駆動軸。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)圧縮機本体に設けられたシリンダ内を直線方向に移
    動自在に設けられたピストンとこのピストンの移動方向
    に対して垂直方向に圧縮機本体に回転自在に支承される
    クランク軸とこのクランク軸と前記ピストンとを連結す
    る連接棒と前記クランク軸を回転させる駆動電動機とを
    備えた往復動圧縮機において、前記駆動電動機とクラン
    ク軸との間に動力を伝達する遊星歯車機構を設け、この
    遊星歯車機構は圧縮機本体に固定された内歯歯車と、前
    記駆動電動機の出力軸に取付けられた太陽歯車と、前記
    クランク軸の入力端に設けられたフランジに複数個取付
    けられた遊星軸により回転自在に支承され前記内歯歯車
    と太陽歯車とにかみ合って複数個配設されたはずみ車が
    付加された遊星歯車とを備えることを特徴とする往復動
    圧縮機。
JP11830389A 1989-05-11 1989-05-11 往復動圧縮機 Pending JPH02298676A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100388308B1 (ko) * 1998-05-30 2003-08-19 와브코 코리아 유한회사 브레이크 압축기의 변속기
EP2405157B1 (en) * 2010-07-05 2013-06-12 Coskunoz Metal Form Makina Endüstrivec Tic A.S. Planetary transmission with two inputs and one output
CN108757397A (zh) * 2017-12-28 2018-11-06 威伯科汽车控制系统(中国)有限公司 四缸电动空压机用曲轴装配结构及四缸电动空压机

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100388308B1 (ko) * 1998-05-30 2003-08-19 와브코 코리아 유한회사 브레이크 압축기의 변속기
EP2405157B1 (en) * 2010-07-05 2013-06-12 Coskunoz Metal Form Makina Endüstrivec Tic A.S. Planetary transmission with two inputs and one output
CN108757397A (zh) * 2017-12-28 2018-11-06 威伯科汽车控制系统(中国)有限公司 四缸电动空压机用曲轴装配结构及四缸电动空压机
CN108757397B (zh) * 2017-12-28 2019-06-28 威伯科汽车控制系统(中国)有限公司 四缸电动空压机用曲轴装配结构及四缸电动空压机

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