JPH0338466Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、たとえば自動車用冷房装置に用いら
れる電子駆動コンプレツサに関する。

（従来の技術） 従来のこの種のコンプレツサを第６図に示す。
コンプレツサ本体１００には大径シリンダ室１０
２と小径シリンダ室１０３とを有するシリンダ１
０４を設けてある。シリンダ１０４内には大径部
１０５と小径部１０６とを有するピストン１０７
を配置してある。このようにして第一圧縮室１０
８と第二圧縮室１０９とを形成している。

第一圧縮室１０８と第二圧縮室１０９とは通路
１１２により連通してある。

一方、ピストン１０７の一端側にはアーマチユ
ア１１９を設けてあり、その周囲に電磁往復動機
１２１を設けてある。更に、アーマチユア１１９
の端面にはピストン１０７を押圧する弾性体１２
０を押圧する弾性体１２０を当接させてある。

このように構成された従来例において、電磁往
復動機１２１に通電されると磁気回路が形成さ
れ、ピストン１０７は弾性体１２０の押圧力に抗
して矢印Ａ方向へと作動し、吸込口１１７内の気
体が第一圧縮室１０８内へと吸入される。そし
て、電磁往復動機１２１へと通電を停止すると、
ピストン１０７は弾性体１２０により押圧されて
矢印Ｂ方向へと作動し、第一圧縮室１０８内の気
体が圧縮されるとともに、気体圧力でバルブ１１
５が開いて気体は通路１１２を介してバツフアチ
ヤンバ１３０へと送られ、バルブ１１５は閉じ
る。

そして、再度電磁往復動機１２１に通電して上
記動作（ピストン１０７の往復）が行なわれる
と、第一圧縮室１０８からバツフアチヤンバ１３
０へ加わる圧力によりバルブ１１８が開き、バツ
フアチヤンバ１３０内の気体は第二圧縮室１０９
内へと送り込まれるとともにピストン１０７の小
径部１０６と第二圧縮室１０９で圧縮されてバル
ブ１３１が開き、吐出口１３２へと吐出される。
以後は同様の動作を繰り返すこととなる。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来例においては次のよう
な問題点があつた。

電磁往復動機１２１によりピストン１０７を駆
動しているためストロークが大きくなり、振動や
騒音が発生し易い。また、第一、第二圧縮室１０
８，１０９を同時に圧縮するには大きな駆動力が
必要であり、消費電力も大きくなる。

この考案は上記課題を解決するためのもので、
第一圧縮室と第二圧縮室での気体圧縮を交互に行
うことができるとともに、ピストンの小さなスト
ロークで流体を圧縮できる電子駆動コンプレツサ
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本考案は、ケーシン
グにそれぞれ吐出バルブを有する吸入口と吐出口
とを有し、吸入口と吐出口との連通中間に少なく
とも１つの圧縮装置を備えた電子駆動コンプレツ
サであつて、前記圧縮装置は吸入口側に大径シリ
ンダ室が形成され、吐出口側に小径シリンダ室が
形成されたシリンダ室と、シリンダ室に配置され
て大径シリンダ室との間に第一圧縮室を形成する
大径部と、小径シリンダ室との間に第二圧縮室を
形成する小径部とを有するピストンと、ピストン
を第一圧縮室側へ押圧するばね状弾性体と、ピス
トンを第二圧縮室側へ押圧するため、ケーシング
側に設けたホルダにより支持される積層型の圧電
素子と、第一圧縮室と第二圧縮室とに連通する通
路に吐出バルブを有することを特徴とする。

（作用） 上記構成に基づくこの考案の作用は、圧電素子
に電圧を印加すると、圧電素子が変位して、ピス
トンがばね状弾性体の弾性力に抗して移動して大
径シリンダ室の容積が拡大して気体が吸入口から
第一圧縮室内に流入する。

つぎに圧電素子への電圧印加が解かれるとばね
状弾性体の反発力がピストンを押圧し、第一圧縮
室内の気体がピストンの大径部によつて圧縮さ
れ、この圧力によつて通路を通つて圧縮気体が第
二圧縮室へと圧送される。

そして、再度圧電素子に電圧を印加するとピス
トンの小径部により第二圧縮室内に導入された圧
縮気体が再圧縮されることとなる。この第二圧縮
室での気体圧縮時においては、第一圧縮室へは前
述と同様に気体が流入している。このようにして
ピストンが往復動し、第一圧縮室と第二圧縮室と
で交互に気体の圧縮が行なわれるし、圧電素子の
変位で押圧されるピストンのストロークは微少で
ある。

（実施例） 以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明す
る。本考案の一実施例に係る電子駆動コンプレツ
サを示す第１図において、１はコンプレツサ全体
を示しており、概略大径と小径の段付き構成に形
成される第１、第２シリンダ室２，３と、上記第
１，第２シリンダ室２，３に往復動自在に収容さ
れ、ストローク方向に薄形の第１、第２ピストン
４，５と、この第１、第２ピストン４，５を往復
動させる第１、第２圧電素子６，７とから成つて
いる。而して第１ピストン４と第２ピストン５が
それぞれ同軸上に対向配置されていて、第１、第
２ピストン４，５を挟んで両側に上記第１、第２
圧電素子６，７が両ピストン４，５と同軸的に配
置されている。

上記第１、第２シリンダ室２，３は第１、第２
ピストン４，５間に配置されるボデイ８と、ボデ
イ８の両側に取付けられるサイドプレート９とバ
ツクプレート１０との間にそれぞれ形成されてい
る。ボデイ８とサイドプレート９によりケーシン
グが形成されている。

第１シリンダ室２はサイドプレート９側が大径
でボデイ８側が小径の段付形状で、大径シリンダ
室２１と小径シリンダ室２２とは同心状に形成さ
れている。一方第１ピストン４は上記大径シリン
ダ室２１に収容される大径部４１と小径シリンダ
室２２に収容される小径部４２とから成る段付形
状で、大径部４１および小径部４２の外周がそれ
ぞれ大径、小径シリンダ室２１，２２内周に摺接
していてその中心軸方向に往復動可能となつてい
る。

一方上記第１ピストン４の小径部４２端面４２
ａには第１凹部４２ｂが設けられ、この凹部４２
ｂにリング状のばねプレート（弾性体）４３を介
してピストン端面４２ａからボデイ８側に突出す
る環状突起４４ａを備えたキツクプレート４４が
嵌合されている。キツクプレート４４の内周は第
１ピストン４の中央部に嵌着されたピストンポス
ト４５の外周に嵌合されている。第１ピストン４
の端面４２ａとボデイ８の第二圧縮面８ａとによ
り第二圧縮室Ｄを形成している。而してキツクプ
レート４４が上記ばねプレート４３のばね力によ
つてボデイ８に押付けられその反力によつて大径
部４１の端面４１ａがサイドプレート９の第一圧
縮面９ｃへと常時押圧されて、第一圧縮室Ｂを閉
塞している。

またサイドプレート９の上記第１シリンダ室２
の反対側には、サイドプレート９の中心軸線に沿
つて穿設された貫通孔９ａに挿通されるプツシユ
ピン４６を介して上記第１ピストン４を往復動さ
せる第１圧電素子６が配設されている。

第１圧電素子６は積層型のものを用い、サイド
プレート９に一端が固着された筒状のケース１１
の開口端に螺着されるホルダ１２によつて坦持さ
れている。尚、図中１３は緩み止めのナツトであ
る。

一方サイドプレート９には上記大径シリンダ室
２１に気体を吸入する吸気用通路１４が設けられ
ていて、吸気用通路１４には吸気バルブ１５が配
設されている。この吸気バルブ１５は弁室１５ａ
内にスプリング１５ｂ、弁体１５ｃを収納してな
る。吸気バルブ１５には各種パイプに接続するた
めのニツプル１６が接続されている。ニツプル１
６には流体の吸入口１６ａを設けてある。さらに
ボデイ８には大径シリンダ室２１と小径シリンダ
室２２とを連通する通路１７が設けられていて、
この通路１７に吐出バルブ１８が設けられてい
る。この吐出バルブ１８は弁室１８ａにスプリン
グ１８ｂと球状の弁体１８ｃとを収納してなる。
吐出バルブ１８はボデイ８にバルブサポート１８
ａによつて支持されている。

一方ボデイ８には上記第１シリンダ室２の小径
シリンダ室２２と第２シリンダ室３の大径シリン
ダ室３１とを連通して気体を小径シリンダ室２２
から第２シリンダ室３の大径シリンダ室３１に吐
出する通路１９が設けられ、この通路１９に吐出
バルブ２０が設けられている。吐出バルブ２０は
弁室２０ａ内にスプリング２０ｂと弁体２０ｃと
を収納してなる。

第２シリンダ室３の大径シリンダ室３１は、第
１シリンダ室２の小径シリンダ室２２よりも小径
で、第１シリンダ室２の大径、小径シリンダ室２
１，２２および第２シリンダ室３の大径、小径シ
リンダ室３１，３２の容積が順次小さく構成され
ている。第２シリンダ室３に収容される第２ピス
トン５も、第１ピストン４と同様に大径部５１と
小径部５２とから成つている。そして第２ピスト
ン５の大径部５１のボデイ側の端面５１ａに設け
た凹部５１ｂにばねプレート（弾性体）５３を介
してキツクプレート５４が取付けられていて、こ
のキツクプレート５４を介して第２ピストン５を
常時ボデイ８から離れる方向、すなわち端面５１
ａとボデイ８の第一圧縮面８ｂとにより形成した
第三圧縮室７１を閉塞する方向に常時付勢するよ
うになつている。また、バツクプレート１０の第
二圧縮面７０と小径部５２とにより第四圧縮室Ｅ
を形成している。

第２圧電素子７は第１圧電素子６と同様に積層
型であり、バツクプレート１０に一端が固着され
るケース１１に螺着されるホルダ１２に坦持され
ていて、バツクプレート１０の中心軸に沿つて穿
設された貫通孔１０ａに摺動自在に挿通されるプ
ツシユピン５６を介して上記第２ピストン５の小
径部５２の端面５２ａのピストンポスト５５を押
圧して第２ピストン５を往復動させるようになつ
ている。

またバツクプレート１０には上記第２シリンダ
室３の大径シリンダ室３１と小径シリンダ室３２
とを連通して大径シリンダ室３１内で圧縮された
気体を小径シリンダ室３２に送る通路２１が設け
られていて、この通路２１に吐出バルブ２２が設
けられている。この吐出バルブ２２は弁室２２ａ
内にスプリング２２ｂ、弁体２２ｃを収納してな
る。さらにバツクプレート１０には上記小径シリ
ンダ室３２と外部とを連通して小径シリンダ室３
２内で圧縮された気体を吐出する通路２３が設け
られていて、この通路２３に吐出バルブ２４が設
けられている。吐出バルブ２４は弁室２４ａ内に
弁体２４ｂ、スプリング２４ｃを収納してなる。
また２４ａは吐出バルブ２４を支持するバルブサ
ポートであり、２５はバツクプレート１０に取付
けられパイプ等と接続するための吐出用ニツプル
であり吐出口２５ａを有する。

上記した第１、第２圧電素子６，７を坦持する
ホルダ１２，１２は亜鉛、アルミニウム、黄銅等
の高熱膨張部材よりなり、他のサイドプレート
９、ボデイ８、バツクプレート１０、プツシユピ
ン４６，５６、第１、第２ピストン５，６、ピス
トンポスト４５，５５はアンバー、クローム鋼等
の低熱膨張係数の部材、好ましくはセラミツク等
で構成されている。

上記構成の電子駆動コンプレツサにあつては、
まず第１圧電素子６に電圧を印加すると、第１圧
電素子６が軸方向に変位して、第２図に示すよう
に第１ピストン４が上記ばねプレート４３の付勢
力に抗して移動し第一圧縮室Ｂの容積が拡大して
吸気バルブ１５が開く。而して吸気バルブ１５を
通つて気体が第一圧縮室Ｂに流入する。

つぎに第１圧電素子６への電圧印加が解かれる
と上記ばねプレート４３の反発力によつて第１ピ
ストン４は第３図に示すように原位置に復帰す
る。この時第１一圧縮室Ｂ内の気体が圧縮され、
この圧力によつて吐出バルブ１８が開き、通路１
７および吐出バルブ１８を通つて圧縮気体が第二
圧縮室Ｄへ圧送される。

つぎに第４図に示すように第一圧電素子６に再
度電圧を印加すると第二圧縮室Ｄに導入された圧
縮気体が再圧縮されて吐出バルブ２０が開き、圧
縮気体が第２シリンダ室３の第一圧縮室７１に導
入される。この時、第２圧電素子７の電圧印加が
解かれ、第２ピストン５のばねプレート５３の弾
発力によつて第２ピストン５を移動させて第一圧
縮室７１の容積を拡大しておく。

さらに第２圧電素子７に電圧を印加し、第５図
に示すように第２ピストン５を第一圧縮室７１を
閉じる方向に変位されて圧縮気体が再再加圧され
る。而してこの圧力によつて吐出バルブ２２が開
き、圧縮気体が通路２１および吐出バルブ２２を
通つて第四圧縮室Ｅに圧送される。

つぎに第２圧電素子７の電圧印加を解き、第２
ピストン５のばねプレート５３の弾発力によつて
第２ピストン５を第２圧電素子７側に変位させて
気体を再々々圧縮して吐出バルブ２４を開き、吐
出側のニツプル２５側に４段階に圧縮された気体
を吐出する。

このように、本考案においては第一圧縮室Ｂ、
７１及び第二圧縮室Ｄ，Ｅで交互に気体の圧縮を
行うとともに、圧電素子６，７の変位により、第
１、第２ピストン４，５を駆動しているからその
ストロークも微少で多回数となる。従つて、振動
や騒音が発生しない。また大きな駆動が得られ、
消費電力も少ない。

一方、本実施例の第１、第２圧電素子６，７の
たとえば熱膨張係数は29×10［１／℃］で、その
軸方向の変位を規制する部材を同等の熱膨張係数
のセラミツクス等にすることが望ましいが、高価
であり、クローム鋼材、鉄系部材が実用的であ
る。したがつて本実施例では上記したようにホル
ダ１２，１２を高熱膨張部材とすることにより、
各部材間の熱膨張誤差を吸収している。

実験による温度補正効果では、ケース１１，１
１をSUM２３、ホルダ１２，１２をZnとし、第
１、第２圧電素子６，７の長さを18［mm］とする
と、ホルダ１２の長さを８［mm］にすれば略補償
された。したがつて第１、第２圧電素子６，７へ
の電圧印加による微小変位は、周囲温度の変化お
よび気体圧送による温度上昇等によりその機能低
下は補償され初期特性を維持することができる。

尚、各ピストン４，５の振動により各シール部
の摩耗については、回転あるいは軸方向の摺動は
排除され、単にシール部材の微小な変位によるも
のであり、摺動摩耗のおそれはなく、維持管理が
容易となる。

本実施例においては、２つのピストンを用いて
気体を４段階に圧縮する例を示したが、原理的に
は１つのピストンで圧縮可能である。さらにピス
トンを並列に並べるようにすれば、多段に圧縮す
ることもできる。また、このように第１および第
２シリンダ室２，３の２つのシリンダ室によつて
多段に圧縮するようにすれば、１つのシリンダ室
によつて圧送する場合に比べて圧送効果を高くす
ることができる。即ち、１つのシリンダ室で圧送
する場合には、ピストンの高速振動が必要で振動
摩擦による温度上昇が大きくなり、また、吸気お
よび吐出バルブの同期作動性が遅れがちとなるた
めに圧送効果をそれ程高めることができない。

（考案の効果） この考案は以上のように構成したから、圧電素
子に電圧を印加して変位させると、ピストンが往
動して第一圧縮室内に流体が吸込まれる。その
後、電圧印加を解除するとばね状弾性体によりピ
ストンが復動し、第一圧縮室内の流体が圧縮され
るとともに、通路を介して第二圧縮室へと圧送さ
れる。再度圧電素子に電圧を印加するとピストン
が往動して第二圧縮室内の流体が再圧縮されて吐
出口から吐出される一方、前述と同様にして第一
圧縮室内に流体が吸込まれる。以後、同様の動作
を繰り返す。

このように、圧電素子の変位及び弾性体の弾性
力によりピストンを微小振幅で多回数往復させて
圧縮動作を行うとともに、第一、第二圧縮室を交
互に圧縮するため、振動や騒音が発生しない。ま
た大きな駆動力が得られることとなり、消費電力
も少なくて済む。

また、環境の温度変化はホルダによつて吸収さ
れることとなるから、圧電素子の駆動力が低下す
ることもない。

更にまた、ピストンを薄形にすれば、軽量、小
型となるし、シリンダとの摺動面積が減少するか
ら一層低騒音化、低振動化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る電子駆動コン
プレツサの縦断面図、第２図乃至第５図は第１図
の装置の作動状態を示す縦断面図、第６図は従来
のコンプレツサを示す縦断面図である。 符号の説明、１……コンプレツサ、２，３……
第１、第２シリンダ室、２１，３１……大径シリ
ンダ室、２２，３２……小径シリンダ室、４，５
……第１、第２ピストン、４１，５１……大径
部、４２，５２……小径部、６，７……第１、第
２圧電素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ケーシングにそれぞれ吸気バルブと吐出バル
   ブを有する吸入口と吐出口とを有し、吸入口と
   吐出口との連通中間に少なくとも１つの圧縮装
   置を備えた電子駆動コンプレツサであつて、前
   記圧縮装置は吸入口側に大径シリンダ室が形成
   され、吐出口側に小径シリンダ室が形成された
   シリンダ室と、シリンダ室に配置されて大径シ
   リンダ室との間に第一圧縮室を形成する大径部
   と、小径シリンダ室との間に第二圧縮室を形成
   する小径部とを有するピストンと、ピストンを
   第一圧縮室側へ押圧するばね状弾性体と、ピス
   トンを第二圧縮室側へ押圧するため、ケーシン
   グ側に設けたホルダにより支持される積層型の
   圧電素子と、第一圧縮室と第二圧縮室とに連通
   する通路に吐出バルブを有する電子駆動コンプ
   レツサ。 (2) ホルダは圧電素子より熱膨張係数が大きい部
   材で構成されている実用新案登録請求の範囲第
   １項記載の電子駆動コンプレツサ。 (3) ピストンはストローク方向に薄形である実用
   新案登録請求の範囲第１項または第２項記載の
   電子駆動コンプレツサ。