JP2001020863A - 往復式圧縮機 - Google Patents

往復式圧縮機

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JP2001020863A
JP2001020863A JP11195525A JP19552599A JP2001020863A JP 2001020863 A JP2001020863 A JP 2001020863A JP 11195525 A JP11195525 A JP 11195525A JP 19552599 A JP19552599 A JP 19552599A JP 2001020863 A JP2001020863 A JP 2001020863A
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JP
Japan
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piston
groove
cylinder
reciprocating compressor
peripheral surface
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Pending
Application number
JP11195525A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Matsunami
隆夫 松浪
Takafumi Asada
隆文 浅田
Tsutomu Hamada
力 浜田
Takao Yoshimura
多佳雄 吉村
Ichiro Morita
一郎 森田
Masanori Kobayashi
正則 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Refrigeration Co
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Refrigeration Co, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Refrigeration Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダとピストンの摺動部において局所的
な摺動やこじりの発生を防ぎ、ピストンの直進動を安定
かつ円滑に行うことができる信頼性の高い往復式圧縮機
を提供する。 【解決手段】 ピストン5の頂面5bとシリンダ4との
間に圧縮室10が形成され、ピストン5がリニアモータ
の可動子に連結されて往復直進動する往復式圧縮機にお
いて、ピストン5の側周面5aに、円周方向に断続的ま
たは連続的に延びる溝11aを設けると共に、この溝1
1aとピストン5の頂面5bとを連通する連通溝11b
を前記側周面5aに多数設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動式圧縮機を含
む往復式圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】振動式圧縮機を含む往復式圧縮機は、冷
凍冷蔵装置や空調機等に用いられていることで知られ、
従来の振動式圧縮機としては、例えば特開平04−34
7460号公報に示されるものがある。
【0003】図1は往復式圧縮機の基本構成を示すもの
である。圧縮機本体2は、リニアモータ3、シリンダ本
体15及びシリンダヘッド7からなるシリンダ4、ピス
トン5、圧縮室10、支持ブロック6、及び弾性支持体
8から構成されており、図示されない複数のサスペンシ
ョンスプリングにより密閉ケーシング1内に弾性支持さ
れている。
【0004】前記リニアモータ3は永久磁石3cを固定
した固定子3aと、コイル3bを備えた可動子9とから
構成され、この可動子9はピストン5に連結固定されて
いる。このピストン5はシリンダ4と弾性支持体8によ
り往復直進動が可能なように支持されており、また前記
ピストン5の側周面5aとシリンダ4の内周面4aとの
間に潤滑油が塗着されている。前記圧縮室10はシリン
ダ4とピストン5の頂面5bとの間に形成されている。
シリンダヘッド7は吸入管(図示せず)に連通する低圧
室7aと吐出管(図示せず)に連通する高圧室7bを有
し、圧縮室10に連結されている。弾性支持体8は板バ
ネを積み重ねて構成され、外端部は前記支持ブロック6
に、内端部は前記ピストン5にそれぞれ連結されてい
る。
【0005】次に往復式圧縮機の機構について説明す
る。交流電源よりリニアモータ3のコイル3bに通電
し、永久磁石3cより発生する磁界の作用から、可動子
9をピストン5の軸方向へ直進動させる電磁力が発生す
る。この電磁力により可動子9と連結したピストン5
は、弾性支持体8の弾性力を利用し共振することで効率
よく往復直進動を繰り返す。
【0006】冷却システム(図示せず)からの冷媒ガス
は吸入管(図示せず)を介してシリンダヘッド7の低圧
室7aに導かれ、シリンダ4内の圧縮室10に至る。圧
縮室10に至った冷媒ガスは、前記ピストン5の直進動
により圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、シリンダヘ
ッド7内に配置されている吐出弁(図示せず)を介して
一旦シリンダヘッド7内の高圧室7bへ吐出された後、
吐出管(図示せず)を介して冷却システムへ吐出され
る。
【0007】また、従来の往復式圧縮機は、リニアモー
タ3、シリンダ4、ピストン5等軸心を合わせて構成さ
れており、ピストン5の側周面5aは平滑面であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
ような構成では、シリンダ、ピストン、弾性支持体(板
バネ)等の軸心がずれたり傾いて加工・組立されたと
き、リニアモータの固定子と可動子の軸心がずれて組み
立てられたとき、リニアモータの可動子が永久磁石の磁
力によりラジアル方向に吸引される場合等において、シ
リンダとピストンの摺動部において局所的な摺動やこじ
りが発生し、特に圧縮行程時にピストンに強い抵抗力が
作用して、これらが顕著になるため、摺動損失の増大に
よる圧縮機の効果低下や摺動部の摩耗による信頼性低下
といった問題があった。
【0009】本発明はこれら問題点に鑑み、ピストンの
直進動を安定かつ円滑に行い、シリンダとピストンの摺
動部において局所的な摺動やこじりのない信頼性の高い
往復式圧縮機を提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本願の第1発明は、ピス
トンの頂面とシリンダとの間に圧縮室が形成され、ピス
トンがリニアモータの可動子に連結されて往復直進動す
る往復式圧縮機において、ピストンの側周面に、円周方
向に断続的または連続的に延びる溝を設けると共に、こ
の溝とピストンの頂面とを連通する連通溝を前記側周面
に多数設けたことを特徴とする。
【0011】本願の第1発明によれば、ピストンの圧縮
行程時に、高圧となる圧縮室の圧力が連通溝を介して円
周方向に断続的または連続的に延びる溝に導かれる。そ
の圧力がピストン円周方向に均一に及ぼされることによ
り、ピストンの側周面とシリンダ内周面との間で流体軸
受としての作用が営まれる。
【0012】この流体軸受の調心作用によって、直進動
をしているピストンは軸心を保持し、安定かつ円滑な直
進動を行うことができる。
【0013】次に本願の第2発明は、ピストンの頂面と
シリンダとの間に圧縮室が形成され、ピストンがリニア
モータの可動子に連結されて往復直進動する往復式圧縮
機において、ピストンの側周面またはシリンダの内周面
に、ピストンの往復方向のピストン下死点側に向けて断
面積が減小する凹部を、円周方向に多数並設すると共
に、これら凹部の最小断面積部に連通する溝を、円周方
向に断続的または連続的に設けたことを特徴とする。
【0014】本願の第2発明によれば、ピストンの圧縮
行程時に、ピストンとシリンダ間の流体がピストンの直
進動時の摩擦により、凹部の最小断面積部側に押され、
その流体くさび作用により円周方向に断続的または連続
的に延びる溝に高圧となって導かれる。その高圧となっ
た流体がピストン円周方向に及ぼすことにより、ピスト
ンの側周面とシリンダ内周面との間で動圧軸受としての
作用が営まれる。
【0015】この動圧軸受の調心作用によって、直進動
をしているピストンは軸心を保持し、安定かつ円滑な直
進動を行うことができる。
【0016】前記流体は一般的に潤滑油であり、特殊的
に冷媒ガスである。また凹部の形状は三角形状にした
り、ピストン往復方向を中心対称線とするV字溝状、及
びW字溝状に形成することが好ましい。
【0017】また第2発明において、上記構成に加え、
ピストンの側周面またはシリンダの内周面に、ピストン
の往復方向のピストン上死点側に向けて断面積が減小す
る凹部を円周方向に多数並設すると共に、これら凹部の
最小断面積部に連通する溝を、円周方向に断続的または
連続的に設ることで、ピストンの直進動の吸入行程にお
いても、ピストンは動圧軸受としての作用を営むことが
できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下に本発明の第1実施形態を図
1〜図3に基づいて詳細に説明する。
【0019】本発明の第1実施形態の往復式圧縮機の基
本構成は従来の技術の基本構成と同一であって、図1に
基づいて説明したとおりである。
【0020】図2、図3は本実施形態のピストンとシリ
ンダの構成を示す。
【0021】図2、図3において、ピストン5は側周面
5aに円周方向に断続的に延びる多数の溝11aを設
け、これらの溝11aとピストン5の頂面5bとを連通
した連通溝11bを有する。これらの溝11a及び連通
溝11bはピストンの圧縮行程時に、シリンダ4の内周
面4aに対して圧縮室10から導かれる高圧力が均等に
作用するようにピストン側周面5aの円周方向に均一に
配置されて構成されている。
【0022】この溝11a及び連通溝11bは、それぞ
れ深さ2μm〜50μm、幅300μm〜2mmである
ことが好ましい。
【0023】以上の構成で組立てられた往復式圧縮機
は、ピストン5の圧縮行程時に、高圧となる圧縮室10
の圧力を連通溝11bを通じて各溝11aに導き、円周
方向に均一に配した前記溝11a内の潤滑油を高圧にし
てシリンダ4の内周面4aにその圧力を及ぼすことによ
り、流体軸受としての作用を働かすことができ、この結
果ピストンの直進動を安定かつ円滑に行い信頼性の高い
往復式圧縮機を提供することができる。
【0024】本発明の第1実施形態は、前記溝11aが
前記側周面5aの円周方向に断続的に形成されたもので
あったが、この溝11aを円周方向に連続的に延びた1
本の溝で形成することも可能である。また潤滑油を用い
ない場合には、圧縮行程時に前記溝11a内の空気が高
圧となる。
【0025】次に図4、図5に基づいて本発明の第2実
施形態を説明する。本実施形態の基本構成は第1実施形
態と同一であって、図1に基づいて説明したとおりであ
る。
【0026】本実施形態のピストン5は、図4、図5に
示すように形成されている。ピストン5の側周面5aに
は、前記ピストン5の往復方向のピストン下死点側に向
けての方向に断面積が減小する第1の凹部12bと、前
記ピストン5の往復方向のピストン上死点側に向けての
方向に断面積が減小する第2の凹部12cとが形成され
ている。第1の凹部12bは3列にわたって、それぞれ
円周方向に多数並列され、第2の凹部12cも同様に3
列にわたって、それぞれ円周方向に多数並列されてい
る。第1の凹部12bの列と第2の凹部12cの列とは
交互に配され、隣接する第1の凹部12bの列と第2の
凹部12cの列との間に、これらの凹部12b、12c
の最小断面積部の各々が連通する溝12a、12bがそ
れぞれ円周方向に連通する環状溝として形成されてい
る。また凹部12b、12cは、ピストン5の往復方向
を中心対称線とするW字溝状に構成されている。
【0027】前記環状の溝12aは、深さ2μm〜50
μm、幅300μm〜2mmである。また前記W字溝状
の凹部12b、12cは深さ2μm〜50μm、幅30
0μm〜2mm、中心対称線に対する角度は例えば30
°である。
【0028】以上の構成で組立てられ、ピストン5の直
進動を行う際、圧縮行程時には第1の凹部12b内の潤
滑油が流体くさび作用で最小面積部に向けて圧力が高ま
り前記溝12a内の潤滑油が高圧になり、吸入行程時に
は第2の凹部12c内の潤滑油が流体くさび作用で最小
面積部に向けて圧力が高まり前記溝12a内の潤滑油が
高圧となって、動圧軸受作用が働くことにより、ピスト
ン5は軸心を保持しピストン5の直進動を安定かつ円滑
に行い、信頼性の高い往復式圧縮機を提供することがで
きる。
【0029】本実施形態の凹部12b、12cや溝12
aを、種々の態様に構成することができる。すなわち前
記凹部12b、12cが三角形状のもの、V字溝のもの
で構成されたり、その列数が異なる場合、前記溝12a
が円周方向に断続的に延びて構成された場合、前記溝1
2a及び凹部12b、12cがシリンダ4の内周面4a
に設けられた場合においても本実施形態と同様の効果を
奏することができる。
【0030】本実施形態によれば吸入、圧縮及び吐出の
全行程にわたってピストン5とシリンダ4間の摺動部に
おける局所的な摺動やこじりの発生を防止することがで
き、摺動損失の増大による圧縮機の効率低下や摺動部の
摩耗といった信頼性低下を防止することができる。ま
た、第1実施形態と異なり前記凹部12b、12cや溝
12aは、圧縮室10とは連通していないので、圧縮室
10内の冷媒ガスの漏れや、再膨張損失の増大を最小限
にとどめることができるため、往復式圧縮機の体積効率
や圧縮効率の低下を引き起こすことなく前記の効果が得
られる。
【0031】なお、第2の凹部12cが無く第1の凹部
12bと前記溝12aがピストン5の外周面5a又はシ
リンダ4の内周面4aに設けられたのみであっても、圧
縮行程時に上記同様の効果を奏することができる。
【0032】
【発明の効果】本願の第1発明によれば、ピストン側周
面に溝と連通溝を設けるだけで、ピストンの圧縮行程時
に、圧縮室の高圧を利用した流体軸受作用により、ピス
トンの直進動を安定、かつ円滑に行い、シリンダとピス
トンの摺動部において局所的な摺動やこじりのない信頼
性の高い往復式圧縮機を提供することができる。
【0033】また本願の第2発明によれば、ピストン側
周面またはシリンダ内周面に凹部及び溝を設けるだけ
で、ピストンの圧縮行程時または全行程時に、動圧軸受
作用により、圧縮室内の圧縮効率を維持しながらピスト
ンの直進動を安定、かつ円滑に行い、シリンダとピスト
ンの摺動部において局所的な摺動やこじりのない信頼性
の高い往復式圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の往復式圧縮機の基本構成を示す断面
図。
【図2】本発明の第1実施形態のピストンとシリンダを
示す断面図。
【図3】その斜視図。
【図4】本発明の第2実施形態のピストンとシリンダを
示す断面図。
【図5】その斜視図。
【符号の説明】
3 リニアモータ 3a 固定子 4 シリンダ 4a シリンダの内周面 5 ピストン 5a ピストンの側周面 5b ピストンの頂面 10 圧縮室 11a 溝 11b 連通溝 12a 溝 12b 第1の凹部 12c 第2の凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浅田 隆文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 浜田 力 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉村 多佳雄 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 森田 一郎 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 小林 正則 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5号 松下冷機株式会社内 Fターム(参考) 3H003 AA02 AB05 AC03 BD10 CB00 CB01 CF04 3H076 AA02 BB17 BB26 CC06 CC31

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ピストンの頂面とシリンダとの間に圧縮
    室が形成され、ピストンがリニアモータの可動子に連結
    されて往復直進動する往復式圧縮機において、ピストン
    の側周面に、円周方向に断続的または連続的に延びる溝
    を設けると共に、この溝とピストンの頂面とを連通する
    連通溝を前記側周面に多数設けたことを特徴とする往復
    式圧縮機。
  2. 【請求項2】 ピストンの頂面とシリンダとの間に圧縮
    室が形成され、ピストンがリニアモータの可動子に連結
    されて往復直進動する往復式圧縮機において、ピストン
    の側周面またはシリンダの内周面に、ピストンの往復方
    向のピストン下死点側に向けて断面積が減小する凹部
    を、円周方向に多数並設すると共に、これら凹部の最小
    断面積部に連通する溝を、円周方向に断続的または連続
    的に設けたことを特徴とする往復式圧縮機。
  3. 【請求項3】 凹部が三角形状のものである請求項2記
    載の往復式圧縮機。
  4. 【請求項4】 凹部がピストン往復方向を中心対称線と
    するV字状溝またはW字状溝からなるものである請求項
    2記載の往復式圧縮機。
  5. 【請求項5】 ピストンの側周面またはシリンダの内周
    面に、ピストンの往復方向のピストン上死点側に向けて
    断面積が減小する凹部を円周方向に多数並設すると共
    に、これら凹部の最小断面積部に連通する溝を、円周方
    向に断続的または連続的に設けた請求項2記載の往復式
    圧縮機。
JP11195525A 1999-07-09 1999-07-09 往復式圧縮機 Pending JP2001020863A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7186096B2 (en) 2002-08-30 2007-03-06 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Swash plate type variable displacement compressor
KR101437993B1 (ko) * 2008-06-24 2014-09-05 엘지전자 주식회사 왕복동식 압축기

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