JPS638315B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、振動型圧縮機、特に電気的振動系を
駆動する電磁コイルが配置される環状磁気間隙に
磁界を与える永久磁石にフエライト磁石を用いか
つ上記環状磁気間隙中の磁束密度を均一にすると
共に機械的振動系の固有振動周期に合致するよう
に電気的振動系を確実に振動せしめるようにし
て、常に最適な条件で駆動できるようにした振動
型圧縮機に関するものである。 従来第１図に示す如く、いわば可動線輪型のス
ピーカと同様な原理にもとづいて構成され、可動
線輪（本願においては電磁コイルと呼ぶ）を支え
る共振バネ（後述する第６図に図示されている）
と共振する交番電流を供給するようにした振動型
圧縮機が知られている。なお、第１図における符
号１は電磁コイル、２はフエライト磁石、３は外
部鉄心、４は内部鉄心、４′は磁極、５は環状磁
気間隙を表わしている。 従来、上記振動型圧縮機に用いられる永久磁石
にはアルニコ系磁石が使用されていたが、該アル
ニコ系磁石は一般によく知られている如くコバル
トの含有率が非常に高い磁石である。そのため、
近年のコバルトの資源不足によつてアルニコ系磁
石の価格が高騰している。その結果、磁石の安定
供給の面からフエライト系磁石が注目されるよう
になり、本願発明者等は既に特願昭54―84108号
を以つて上記フエライト系磁石を用いた振動型圧
縮機を提案している。上記特許出願において提案
している如く、上記フエライト系磁石が本来そな
えている磁気特性上、該フエライト系磁石と上記
アルニコ系磁石との比較において、同等の磁気エ
ネルギを有するようにするためには、フエライト
磁石はアルニコ系磁石に対して断面積は大きく、
しかも厚みにおいて薄い、いわゆる偏平な形状に
する必要がある。従つて、従来の振動型圧縮機に
用いられていたアルニコ磁石に代えてフエライト
磁石を用いる場合、該フエライト磁石の配置に対
して充分な考慮を払わないものとすると、従来の
振動型圧縮機の外形形状を変更したり、外径寸法
を大きくしたりしなければならないことになる。
そのため、第１図に図示されている如く、フエラ
イト磁石２の形状を弧状とし外部鉄心３の内周面
に沿いかつ磁極４′に対向する位置に配置した上
で外径寸法を小にする構造が考慮される。 上記の如き振動型圧縮機は、(1)構造が簡単、(2)
小形軽量、(3)起動電流が小さい、(4)高力率が得ら
れる、(5)消費電力が小さい等の理由から家庭用の
小型冷蔵庫に使用される外、自動車、ボートなど
における冷蔵庫として使用される。しかし、この
場合車輛などの電源は小容量のバツテリをもつに
すぎないことから、直流―交流変換のインバータ
を用いて駆動するようにされる。また、上記振動
型圧縮機における上記電磁コイル１を支えている
共振バネを含む機械的振動系の固有振動周期に合
致するように電磁コイル１を駆動することが望ま
しいため、上記インバータの出力は上記機械的振
動系の固有振動周期に合致する交番電圧であるこ
とが必要である。 一般に、この種の振動型圧縮機においては、上
記固有振動周期の一周期における吸入時間T₁の
半周期と圧縮時間T₂の半周期とで時間差をもつ
ことが知られている。従つて、上記インバータに
おける直流―交流変換後の出力電圧波形は第２図
Ａ図示の如き交番電圧波形であることが必要であ
る。このような直流―交流変換を行なうためのイ
ンバータは、トランジスタのスイツチング特性を
利用したいわゆるトランジスタ・インバータが知
られている（該インバータについての詳しい説明
は後述する）。該インバータにおけるスイツチン
グ制御は次の如きトランジスタのスイツチング特
性を利用して行なう。即ちトランジスタのコレク
タ電流をI_c、ベース電流をI_B、増幅率をh_FEとする
とき該トランジスタは、 I_C≦I_B×h_FE である間は飽和領域にあるが、 I_C≧I_B×h_FE のときには活性領域に入る。即ちこの原理を用い
てスイツチングを行なうようにしている。 いま、第２図Ａ図示の如き矩形波交流電圧が、
例えば２個のスイツチング・トランジスタが交互
にオン・オフを繰返すことによつて第１図図示電
磁コイル１に印加されて、該電磁コイル１が第１
図図示矢印ａの状態とｂの状態との間を上下に駆
動されているものとする。但し、上記状態ａは圧
縮完了、状態ｂは吸入完了に対応する上記電磁コ
イル１の位置を示している。そして、該電磁コイ
ル１の駆動電流ｉは上記夫々のトランジスタのコ
レクタ電流I_Cであつて第２図Ｂに図示されてい
る。次に、上記電磁コイル１の駆動と上記インバ
ータにおけるスイツチング制御との関係を詳しく
説明する。 第２図Ａにおいて、時刻t_aは上記振動型圧縮機
における圧縮完了から吸入開始に移行する時点を
表わしている。即ち時刻t_aにおいて電磁コイル１
に印加される電圧は正から負にスイツチングされ
る。そのため、上記時刻t_aにおいて第１図図示矢
印ａの位置にあつた電磁コイル１は吸入方向（下
方）へ駆動される。この間、上記電磁コイル１の
受ける磁束は、次第に増加する。そして、第１図
図示矢印ｏの位置に達したとき最大となり、その
後は次第に減少する。そのため、上記電磁コイル
１内に誘起される反起電圧は一旦増加したのち減
少へ転じる。従つて、上記電磁コイル１の駆動電
流ｉも第２図Ｂに図示されている如く、急激に負
方向に増大したのち一旦減少し更に増大して行
く。そして、上記電磁コイル１が所望する吸入完
了位置（第１図図示矢印ｂ）に達したとき即ち第
２図Ｂ図示駆動電流ｉが図示ｂ点に達したときが
所望するスイツチングのタイミングだとすると、
スイツチングすべきトランジスタのコレクタ電流
I_C即ち上記駆動電流ｉであるため、上述のスイツ
チング条件、即ち、 I_C＝ｉ(b)≧I_B×h_FE を満足するような増幅率h_FEを有するトランジス
タを選定すると共に該トランジスタのベース電流
I_Bを制御するようにすれば（該ベース電流I_Bの制
御については後述する）。そして、上記トランジ
スタのオフと同時に後述するようにして、上記電
磁コイル１に正の電圧を印加する他のトランジス
タをオンせしめることによつて上記電磁コイル１
には逆方向の駆動電流ｉが流れ、該電磁コイル１
は第１図図示矢印ｂ位置からａ位置方向へ駆動さ
れる。そして、該ａ位置における反転動作即ち第
２図Ｂ図示駆動電流ｉの図示矢印ａ点におけるス
イツチング動作も図示矢印ｂ点における動作と同
様に行なわれる。 上記第２図Ｂ図示矢印ａ点およびｂ点における
スイツチングをより確実に行なわしめるために
は、電磁コイル１の駆動電流ｉの上記ａ点および
ｂ点における増加率が大きいほどよい。既に述べ
たように、上記駆動電流ｉの増加は電磁コイル１
の誘起される反起電圧の減少に起因するものであ
つて該反起電圧が小さくなるほど大きくなる。そ
して、該反起電圧は電磁コイル１と交差する磁束
が減少するほど小になる。即ち、第１図図示環状
磁気間隙５から飛び出す電磁コイル１の部分が大
になるほど上記反起電圧は小となる。従つて、第
２図図示矢印ａ点およびｂ点の夫々におけるスイ
ツチング動作を確実に行なうためには、圧縮完了
時においてもまた吸入完了時においても上記電磁
コイル１の飛出し量が大きいことが必要である。
しかし、上記電磁コイル１の振動する振幅は予め
定まつているため、圧縮完了時における上記電磁
コイル１の飛出し量（第１図図示矢印ａ部分）を
大きくしすぎると吸入完了時における上記飛出し
量（第１図図示矢印ｂ部分）が小さくなり、逆に
該ｂ部分を大きくしすぎると上記ａ部分が小さく
なることは当然のことである。第１図には図示さ
れていないが、電磁コイル１は２個の共振バネに
よつて振動可能に支持されており、第２図Ａ図示
の交番電圧が印加されることによつて振動するも
のである。該振動時即ち上記振動型圧縮機の運転
中における上記電磁コイル１は、上記交番電圧が
印加されていない状態での位置（以下中性位置と
呼ぶ）を基準にすると、圧縮方向の行程よりも吸
入方向の行程の方が大きい。この原因は、圧縮方
向には圧縮冷媒の高圧力が作用するためである。
従つて、第１図図示の如く、上記電磁コイル１が
中性位置における中心が環状磁気間隙５の中心に
一致するように配置されると、上記電磁コイル１
の圧縮完了時における飛出し量（第１図図示矢印
ａは小さく吸入完了時における飛出し量（第１図
図示矢印ｂ）は大きくなる。この場合、圧縮完了
時における上記スイツチング動作を確実に行なう
ことが出来ないようになる恐れがある。従つて、
圧縮完了時、吸入完了時の何れにおいても、上記
スイツチング動作が確実に行われるようにするた
めには、上記電磁コイル１の圧縮完了時および吸
入完了時における飛出し量即ち第１図図示矢印ａ
およびｂがほぼ等しくなるようにすることが望ま
しい。そのためには、電磁コイル１の中性位置を
決めるに当つて、上記圧縮方向と吸入方向との行
程に差があることを充分考慮して行なう必要があ
る。 また、振動型圧縮機を効率よく運転するように
するためには、上記電磁コイル１が配置される環
状磁気間隙内の磁束密度が均一であることが望ま
しい。しかし、第１図図示例の如く、永久磁石に
フエライト磁石を用いるようにした振動型圧縮機
においては、該フエライト磁石２は、既に説明し
たようにその磁気特性上から、着磁方向に厚みが
薄く断面積が広い形状を有しているため、厚み方
向の端面近傍における漏洩磁束が多くなる。従つ
て、第１図図示の如く、フエライト磁石２が磁極
４′と同一の対向面積を有するものであれば、上
記漏洩磁束のために環状磁気間隙５内の磁束密度
が不均一となる非所望な状態となる。 本発明は、上記の如き考察にもとづくものであ
つて、機械的振動系を駆動する電磁コイルが配置
される環状磁気間隙中の磁束密度を均一にすると
共に機械的振動系の固有振動周期に同期して上記
電気的振動系を駆動せしめるようにした振動型圧
縮機を提供することを目的としている。以下図面
を参照しつつ説明する。 第３図ＡないしＦは一般の振動型圧縮機におけ
る機械的振動系と電気的振動系との関係を説明す
るための説明図、第４図は上記振動型圧縮機駆動
用インバータの一例を示す回路図、第５図Ａない
しＤは第４図図示インバータの動作説明図、第６
図Ａは本発明の振動型圧縮機の一実施例を示す側
断面図、第６図Ｂは第６図Ａ図示Ｘ―X′におけ
る断面図を示している。 本願明細書冒頭に述べた如く、振動型圧縮機を
効率よく運転せしめるには、機械的振動系の固有
振動周期に如何に同期して電気的振動系を駆動せ
しめるかが重要な課題である。そこで、本発明の
振動型圧縮機を説明するに先立つて、機械的振動
系と電気的振動系との関係についての一般的な説
明および直流―交流変換用インバータと該インバ
ータにおけるスイツチング動作に関する説明を第
３図ないし第５図に関連して述べることとする。 一般に、上記機械的振動系の固有振動周期にお
ける一周期において、圧縮時間T₂の半周期と吸
入時間T₁の半周期とでは時間差のあること、ま
た機械的振動系の振幅は、電磁コイルが静止状態
にある場合の静止点を境にして圧縮側と吸入側と
では差のあることが知られている。これは、圧縮
方向には圧縮冷媒の高圧力が加わるためである。
第３図Ａに上記機械的振動系の振幅波形を示す。
そして正方向が圧縮方向、負方向が吸入方向そし
て零位置が中性位置即ち上記機械的振動系の静止
状態における位置を表わしている。第３図Ａ図示
の振幅波形の如き振幅Ｌの変化によつて上記振動
型圧縮機の電磁コイルには第３図Ｂに示す反起電
圧E_Cが発生する。該反起電圧波形は上記第３図
Ａ図示振幅変化に対して、第３図Ｂ図示の如く圧
縮完了時ａおよび吸入完了時ｂに対応する時点に
おいて零となる。更に、振幅の圧縮行程時間T₂
と吸入行程時間T₁とに時間差があるために、上
記反起電圧波形は完全な正弦波とならず歪んだ波
形となる。従つて、上記電磁コイルの等価的なイ
ンピーダンスＺの時間的変化波形は、第３図Ｃに
図示されている如く、所定の基本数値に第３図Ｂ
に図示されている反起電圧波形が重畳された波形
となる。 いま上記電磁コイルに対し第３図Ｂに示す反起
電圧E_Cと同位相の第３図Ｄに示す矩形波電圧V₁
を加えたとすれば、振動型圧縮機を流れる電流I_L
は第３図Ｅに示す如くインピーダンス最低値で極
大となり、インピーダンスの最高値で極小となつ
て、その位相は一致する。 しかし、実際には駆動電源回路を含めた振動型
圧縮機のリアクタンスにより第３図Ｆに示す如く
実際の電流I_Lの立ち上りは垂直とならず電流値が
極大に到達するために圧縮行程においては時間
t₂、吸入行程においては時間t₁の遅れを生ずると
ともに曲線で立ち上がることになる。 以上によつて振動型圧縮機を最大効率で運転す
るためには電磁コイルに供給される電圧波形は第
３図Ｄ図に示す如く終局的には振動圧縮機の振幅
と一致させるようにすればよいことが判かる。そ
こで、直流電源電圧を振動型圧縮機の振幅と一致
する交番電圧に変換するようにしたインバータの
一実施例の回路図を第４図に、そして第５図Ａな
いしＤにその動作説明図を示す。 第４図において、１は電磁コイル、２１ないし
２４は主スイツチ素子例えば互いにブリツジ接続
されたトランジスタで２１および２３と２２およ
び２４とが夫々一対となつて交互にオン、オフを
くり返すものを夫々表わす。２５および２６は
夫々上記トランジスタ２１並びに２３および２２
並びに２４の各ベースに電流を供給するトランジ
スタ、２７および２８は夫々トランジスタ３６お
よび３５のコレクタ電流即ちトランジスタ２５お
よび２６のベース電流を制御する抵抗、２９およ
び３０は夫々トランジスタ２２および２３のベー
ス電流を制御する抵抗、３１ないし３４はダイオ
ードであり直流電源の逆接続の防止をすると共に
後述する如くコンデンサ３８の放電回路を形成す
るものである。３５および３６は夫々検出スイツ
チ素子例えばトランジスタであり後述の如くコン
デンサ３８の充放電電流を検出し上記主スイツチ
素子２１ないし２４を制御するものである。３７
は可変抵抗でありコンデンサ３８の充放電電流を
制御するもの、３８は上記検出スイツチ素子３５
並びに３６を介して電磁コイル１と並列に接続さ
れるコンデンサ、３９および４０は夫々ダイオー
ドを表わし上記コンデンサ３８に対する充電路を
形成するものを夫々表わしている。そして、検出
スイツチ素子３５，３６、コンデンサ３８、抵抗
３７ダイオード３９，４０が検出手段を構成して
いる。 図示極性の如く直流電源電圧が印加されて定常
運転状態にあり、スイツチされて今例えば図示の
如く端子Ａが＋、端子Ｂが−になつたとすれば、
ダイオード３９、可変抵抗３７を経て図示実線の
如くコンデンサ３８は充電されてゆく。このとき
該充電電流はトランジスタ３６にベース電流を供
給し該トランジスタ３６はオンされる。そして引
続きトランジスタ２５がオンされ、トランジスタ
２１並びに２３がオンされるため電磁コイル１に
駆動電流が供給される。この場合の回路電流は図
示実線に示す方向となる。 この場合上記コンデンサ３８の充電電圧は第５
図Ａに示す如きものであり、また充電電流は第５
図Ｂの如きものとなる。即ちコンデンサ３８には
主スイツチ素子２１並びに２３がオフからオンに
スイツチされると同時に回路抵抗値（可変抵抗３
７の抵抗値並びに他の回路素子の抵抗値）並びに
上記コンデンサ３８の容量値により決定される時
定数により充電電流が供給されるが、充電電圧が
端子AB間の電圧に近づくに従つて上記充電電流
は減少傾向をもつようになる。そしてこの充電電
流は検出スイツチ素子３６にベース電流I_B３６を
供給するものであるため、該検出スイツチ素子３
６のコレクタ電流I_C３６は第５図Ｃ図示波線の如
きものとなる。しかし抵抗２７が上記コレクタ電
流I_C３６を限流するため実際のコレクタ電流I_C３
６は第５図Ｃ図示実線の如くなる。 また主スイツチ素子２１はそのコレクタ電流I_C
２１が I_C２１≦I_B２１×h_FE２１ である間は飽和領域にあるが、コレクタ電流I_C２
１即ち駆動動電流ｉが I_C２１＝ｉ≧I_B２１×h_FE２１ になる時活性領域に入る。このように主スイツチ
素子２１が活性領域に入ると、主スイツチ素子２
１のコレクー・エミツター間の電圧降下が生じ、
端子Ａの電圧が下がるため上記コンデンサ３８は
放電を開始する。なお上記主スイツチ素子２１の
ベース電流I_B２１は上記スイツチ素子３６のコレ
クタ電流I_C３６に比例するものである。この放電
回路は電磁コイル１のインダクタンスのため主に
コンデンサ３８、可変抵抗３７、トランジスタ３
５、ダイオード３１、主スイツチ素子２４、ダイ
オード４０で構成されるか又はコンデンサ３８、
可変抵抗３７、トランジスタ３５、主スイツチ素
子２２、ダイオード３３、ダイオード４０で構成
される。この放電電流はトランジスタ３５にベー
ス電流を供給するため該トランジスタ３５はオン
され、結果的に主スイツチ素子２２並びに２４が
それと同時にオンに移行される。また上記放電電
流はオフ状態に移行されたトランジスタ３６をよ
り一層強くオフ状態にするため主スイツチ素子２
１並びに２３はそのスイツチングと同時に強くオ
フされるようになる。従つて駆動電流ｉは上述の
主スイツチ素子２１並びに２３がオン状態にある
場合とは反対に図示破線の方向に流れるようにな
る。 その後上記主スイツチ素子２２および２４がオ
フされるまでの動作過程は第４図における回路構
成が対称形であるため、上記主スイツチ素子２１
および２３がオン状態の場合と同様になる。但
し、第３図に図示した吸入行程の時間T₁と圧縮
行程の時間T₂とにしたがつて、主スイツチ素子
２１，２３の組の導通期間と主スイツチ素子２
２，２４の組の導通期間とは異なつたものとな
る。これは次のように考えてよい。即ち、一方の
検出手段（ダイオード３９、抵抗３７、コンデン
サ３８、検出スイツチ素子３６）と他方の検出手
段（ダイオード４０、コンデンサ３８、抵抗３
７、検出スイツチ素子３５）とが対称的であるこ
とから、第５図Ｄに示す波形h_FE２１×I_B２１と
波形h_FE２４×I_B２４とは極性が異なるだけで対
称なものとなるが、一方駆動電流ｉ（即ちコレク
タ電流I_C２１およびI_C２４は第３図Ｆに示した如
く機械的振動系から正負非対称なものとなる。 この結果上述のスイツチング条件 I_C≧I_B×h_FE を満足する時点は、正半波と負半波とで異なつた
ものとなり、所望の吸入行程の時間T₁および圧
縮行程の時間T₂と合致するようにスイツチング
が行なわれる。なお、上記スイツチング条件式か
ら明らかなる如く、スイツチング時点における上
記コレクタ電流I_C即ち駆動電流ｉの増加率が大き
い程スイツチング動作は確実に行なわれる。 以上第３図ないし第５図を参照しつつ振動型圧
縮機に用いられる直流―交流変換用インバータの
一例に関連して、該インバータにおけるスイツチ
ング動作並びに該動作が確実に行なわれるための
条件について説明したが、次に該条件を満足する
ように構成された本発明の振動型圧縮機について
説明する。 本発明の振動型圧縮機の一実施例を示す第６図
において、符号１ないし５は第１図に対応してお
り、６および７は共振バネ、８はコイル支持体、
９はピストン、１０は吸気弁、１１は圧縮シリン
ダ、１２は排気弁、１３はシリンダブロツク、１
４はデイスタンス・ケース、１５はボールト、１
６は吸入口、１６′は内部吸入パイプ、１７は吐
出口、１７′は吐出パイプ、１８はリード端子、
１８′はリード線、１９はハウジングを夫々表わ
している。 本願明細書冒頭に述べた如く、本発明において
は永久磁石にフエライト磁石２を用いている。該
フエライト磁石２は、その磁気特性と振動型圧縮
機の外径寸法を小さくすることから、第６図に図
示されているように弧状に形成されて壷状の外部
鉄心３の内周面に沿つて配置されている。そし
て、上記フエライト磁石２は厚み方向即ち第６図
Ｂにおいて放射方向に着磁されている。従つて、
外部鉄心３と共に磁気路を形成する内部鉄心４に
上記フエライト磁石２の内周面に対向するよう形
成されている磁極４′と上記フエライト磁石２と
の対向する空間に磁気空間（以下環状磁気間隙５
と呼ぶ）が形成されている。該環状磁気間隙５に
は、相対する一対の共振バネ６，７にコイル支持
体８を介して振動可能に支持された電磁コイル１
が配置されている。さらに、ピストン９は上記コ
イル支持体８を介して実質的に上記電磁コイル１
と一体に構成されており、該電磁コイル１によつ
て駆動される。また、上記ピストン９に嵌合する
圧縮シリンダ１１をそなえているシリンダ・ブロ
ツク１３はデイスタンタ・ケース１４を介してシ
リンダ固定用ボールト１５によつて外部鉄心３に
固定されている。このように構成された振動型圧
縮機において、リード端子１８、リード線１８′
を介して上記電磁コイル１に交番電流が供給され
ると、該電磁コイル１は供給される交番電流の周
波数に対応して振動し上記ピストン９が駆動され
る。該ピストン９の往復運動によつて、吸入口１
６から流入する冷媒例えばフレオン・ガスはハウ
ジング１９内を図示矢印（点線）方向に誘導さ
れ、更に内部パイプ１６′内を通過して図示矢印
（点線）に示す如く圧縮シリンダ１１内に導入さ
れる。そして、上記ピストン９によつて圧縮され
た高圧の冷媒は図示矢印（実線）方向に吐出され
吐出パイプ１７′、吐出口１７を介して例えば冷
凍システムの凝縮器に噴出される。なお、上記圧
縮シリンダ１１における冷媒の吸気・排気は吸気
弁１０と排気弁１２とが上記ピストン９の往復運
動に対応して交互に開閉することによつて行なわ
れることは言うまでもない。 以上本発明の振動型圧縮機の構成および動作に
ついて説明したが、本発明は、従来の高価なアル
ニコ磁石に代えて安価なフエライト磁石を用いる
ことによつて製造コストの低廉化に寄与しかつフ
エライト磁石の断面形状を弧状にすることによつ
てフエライト磁石を用いることによつて生じる外
径寸法の増大を防止することが出来るものであ
る。そして更に第６図Ａに図示されている如く、
フエライト磁石２の軸方向の長さを対向する磁極
４′よりも長くすることによつて環状磁気間隙５
内を軸方向に垂直に横切る磁束の磁束密度が上記
環状磁気間隙５の軸方向全長にわたつて均一にな
るようにしている。これは、言うまでもなく、上
記電磁コイル１の電磁駆動が効率よく行なわれる
ようにするためである。いま仮に、上記フエライ
ト磁石２を第１図に図示されている如く、その軸
方向の長さを磁極４′と同様にして環状磁気間隙
５を形成したとすると、該環状磁気間隙５内を軸
方向に垂直に横切る磁束の磁束密度は均一になら
ず、上記環状磁気間隙５の軸方向における両端に
近い部分の磁束密度が小となる。これは、一般に
知られているように、永久磁石には着磁方向に平
行な端面において磁気漏洩現象がみられ、特に本
発明に用いられている着磁方向の厚みが薄いフエ
ライト磁石２においては上記磁気漏洩が大きいこ
とによるものである。従つて、本発明に用いられ
るフエライト磁石２はその方向の長さを磁極４′
よりも長くして上記磁気漏洩現象が少なくとも上
記環状磁気間隙５に影響を及ぼさないようにして
いるため、本発明においては、上記環状磁気間隙
５内の磁束密度は軸方向全長にわたつて均一とな
つている。更にまた、振動型圧縮機の効率よい運
転を図るためには、既に述べたように、その機械
的振動系の固有振動周期に合致した周期をもつて
電気系振動系を振動させることが必要である。即
ち上記電磁コイル１に供給される交番電流は上記
周期に合致したものでなければならない。例えば
本発明の振動型圧縮機の電源が直流である場合に
は、直流―交流変換用インバータを必要とし、該
インバータにおける直流―交流変換の際のスイツ
チングもまた、上記周期に合致するタイミングで
行なわれなければならない。上記インバータにお
けるスイツチング動作については、スイツチン
グ・トランジスタを用いた第４図図示インバータ
を例に挙げて既に説明した。そして、該インバー
タにおけるトランジスタのスイツチング条件は コレクタ電流I_C≧ベース電流I_B×増幅率h_FE であることも既に説明した通りである。従つて、
上記スイツチング条件式にもとづいて行なわれる
スイツチング動作をより確実に行なわしめるため
には、スイツチング・タイミングにおける電磁コ
イル１の駆動電流ｉの増加率が大である程即ち圧
縮完了時および吸入完了時における電磁コイル１
の環状磁気間隙５からの飛出し量（第１図図示）
が大きい程良いことも既に説明した通りである。
言うまでもなく、上記スイツチング動作は、圧縮
完了時および吸入完了時の何れの時点においても
確実に行なわれなければならない。しかし、上記
電磁コイル１の振幅は予め定まつているため、上
記飛出し量は上記環状磁気間隙５に配置される際
の電磁コイル１の位置によつて左右される。即
ち、例えば圧縮完了時における飛出し量が大きく
なるようにすれば必然的に吸入完了時における飛
出し量は小さくなる。従つて、圧縮完了時、吸入
完了時の何れのタイミングにおける上記スイツチ
ング動作も確実であるためには、駆動中の電磁コ
イル１の上記飛出し量が圧縮完了時、吸入完了時
の何れにおいても同量となることが望ましい。一
般に、第６図図示の如き構成をもつ振動型圧縮機
の運転時における電磁コイル１の振動行程は、中
性位置を基準にして圧縮方向に小さく吸入方向に
大きくなる。これは、圧縮方向には圧縮冷媒の高
圧力が加わるためである。従つて、いま仮に、第
１図図示の如く、上記電磁コイル１の中性位置が
環状磁気間隙５の軸方向中心と合致している場合
には、上記理由から当然のこととして、駆動中に
おける上記電磁コイル１の飛出し量は、圧縮完了
時、吸入完了時において不均衡となる。即ち、圧
縮完了時の上記飛出し量は吸入完了時に比較して
小さくなる。 以上説明した現象にもとづいて、本発明の振動
型圧縮機においては、第６図に図示している如
く、運転時における圧縮完了時と吸入完了時との
上記飛出し量が一致するように、電磁コイル１と
環状磁気間隙５との相対位置関係における電磁コ
イル１の中性位置を圧縮方向側に片寄らせた配置
としている。上記電磁コイル１と環状磁気間隙５
と相対位置関係は、振動型圧縮機の仕様にもとづ
いた設計規準によつて決定されるものであること
は言うまでもないことであるが、例えば、上記中
性位置を基準とする圧縮行程と吸入行程との比が
１：２であるとすると、上記中性位置における電
磁コイル１の軸方向中心が環状磁気間隙５の軸方
向中心よりも上記圧縮行程２分の１だけ圧縮方向
側に片寄るようにすればよい。 以上説明した如く、本発明によれば、永久磁石
を弧状のフエライト磁石にすることによつて製造
コストの低廉化を図ると共に外形寸法の増大を抑
制することを可能ならしめた振動型圧縮機を提供
することが出来る。そして更に、環状磁気間隙中
の磁束密度を均一にすると共に上記環状磁気間隙
に対する相対的位置関係における電磁コイルの中
性位置を圧縮方向に所定の距離分片寄らせるよう
に配置することによつて確実に機械的振動系の固
有振動周期と同期して効率よく駆動されるように
した振動型圧縮機を提供することが出来る。 The present invention uses a ferrite magnet as a permanent magnet that applies a magnetic field to an annular magnetic gap in which an electromagnetic coil for driving an electric vibration system is arranged, and makes the magnetic flux density uniform in the annular magnetic gap. The present invention also relates to a vibratory compressor in which the electrical vibration system is reliably vibrated to match the natural vibration period of the mechanical vibration system, so that it can always be driven under optimal conditions. Conventionally, as shown in FIG. 1, the speaker is constructed based on the same principle as a moving coil type speaker, and a resonant spring (shown in FIG. 6 described later) that supports a moving coil (referred to as an electromagnetic coil in this application) ing)
A vibratory compressor is known that supplies an alternating current that resonates with. In FIG. 1, reference numeral 1 represents an electromagnetic coil, 2 a ferrite magnet, 3 an outer core, 4 an inner core, 4' a magnetic pole, and 5 an annular magnetic gap. Conventionally, alnico magnets have been used as permanent magnets for the vibratory compressors, but as is generally well known, the alnico magnets have a very high cobalt content. Therefore,
Due to the recent shortage of cobalt resources, the price of alnico magnets has soared. As a result, ferrite magnets have attracted attention from the standpoint of stable supply of magnets, and the inventors of the present application have already proposed a vibratory compressor using the above ferrite magnets in Japanese Patent Application No. 84108/1983. are doing. As proposed in the above patent application, due to the inherent magnetic properties of the ferrite magnet, in order to have the same magnetic energy when comparing the ferrite magnet and the alnico magnet, Ferrite magnets have a larger cross-sectional area than alnico magnets,
Moreover, it is necessary to have a thin, so-called flat shape. Therefore, when using ferrite magnets in place of alnico magnets used in conventional vibratory compressors, if sufficient consideration is not given to the placement of the ferrite magnets, the This means that the outer shape must be changed or the outer diameter dimension must be increased.
Therefore, as shown in FIG. 1, the ferrite magnet 2 has an arcuate shape, is placed along the inner circumferential surface of the outer core 3, and faces the magnetic pole 4', and has a structure in which the outer diameter is reduced. is taken into account. The above-mentioned vibratory compressor has (1) a simple structure; (2)
Due to its small size and light weight, (3) low starting current, (4) high power factor, and (5) low power consumption, it is used not only in small household refrigerators, but also as refrigerators in cars, boats, etc. used. However, in this case, since the power source of the vehicle has only a small capacity battery, it is driven using an inverter that converts DC to AC. Furthermore, since it is desirable to drive the electromagnetic coil 1 so as to match the natural vibration period of the mechanical vibration system including the resonant spring supporting the electromagnetic coil 1 in the vibratory compressor, the output of the inverter is It is necessary that the alternating voltage matches the natural vibration period of the mechanical vibration system. Generally, in this type of vibratory compressor, it is known that there is a time difference between the half period of the suction time T ₁ and the half period of the compression time T ₂ in one period of the above-mentioned natural vibration period. Therefore, the output voltage waveform after DC-AC conversion in the inverter needs to be an alternating voltage waveform as shown in FIG. 2A. As an inverter for performing such DC-AC conversion, a so-called transistor inverter that utilizes the switching characteristics of a transistor is known (detailed description of this inverter will be given later). Switching control in the inverter is performed using the following switching characteristics of transistors. That is, when the collector current of a transistor is I _c , the base current is I _B , and the amplification factor is h _FE , the transistor is in the saturation region as long as I _C ≦I _B ×h _FE , but I _C ≧I _B ×h When _FE, it enters the active region. That is, switching is performed using this principle. Now, the rectangular wave AC voltage as shown in Figure 2A is
For example, by alternately turning on and off two switching transistors, a voltage is applied to the electromagnetic coil 1 shown in FIG.
It is assumed that the device is being driven up and down between the state indicated by arrow a and the state indicated by arrow b in the figure. However, state a indicates the position of the electromagnetic coil 1 corresponding to completion of compression, and state b indicates completion of suction. The driving current i of the electromagnetic coil 1 is the collector current I _C of each of the transistors mentioned above, and is shown in FIG. 2B. Next, the relationship between the driving of the electromagnetic coil 1 and the switching control in the inverter will be explained in detail. In FIG. 2A, time t _a represents the point in time when the vibration type compressor shifts from completion of compression to start of suction. That is, at time t _a , electromagnetic coil 1
The voltage applied to is switched from positive to negative. Therefore, the electromagnetic coil 1, which was at the position indicated by the arrow a in FIG. 1 at the time t _a , is driven in the suction direction (downward). During this time, the magnetic flux received by the electromagnetic coil 1 gradually increases. It reaches a maximum when it reaches the position indicated by the arrow o in FIG. 1, and then gradually decreases. Therefore, the counter electromotive voltage induced in the electromagnetic coil 1 increases once and then begins to decrease. Therefore, as shown in FIG. 2B, the driving current i of the electromagnetic coil 1 also rapidly increases in the negative direction, then decreases once, and then increases further. If the desired switching timing is when the electromagnetic coil 1 reaches the desired suction completion position (arrow b in FIG. 1), that is, when the drive current i in FIG. 2B reaches point b in the diagram,
Collector current of transistor to be switched
Since I _C is the above drive current i, a transistor with an amplification factor h _FE that satisfies the above switching condition, that is, I _C = i(b)≧I _B ×h _FE , is selected, and the transistor is base current
By controlling I _B (control of the base current I _B will be described later). Then, at the same time as the transistor is turned off, another transistor that applies a positive voltage to the electromagnetic coil 1 is turned on, as will be described later, thereby turning on the electromagnetic coil 1.
A driving current i in the opposite direction flows through the electromagnetic coil 1.
is driven from the position b shown in FIG. 1 toward the position a. The reversal operation at the position a, ie, the switching operation at the point a shown by the arrow a of the drive current i shown in FIG. In order to more reliably perform the switching at points a and b shown by the arrows in FIG. As already mentioned, the increase in the drive current i is due to the increase in the electromagnetic coil 1.
This is caused by a decrease in the counter electromotive force induced by the electromotive force, and becomes larger as the counter electromotive force becomes smaller. The counter electromotive voltage becomes smaller as the magnetic flux crossing the electromagnetic coil 1 decreases. That is, the larger the portion of the electromagnetic coil 1 protrudes from the annular magnetic gap 5 shown in FIG. 1, the smaller the counter electromotive voltage becomes. Therefore, in order to reliably perform the switching operation at each of the arrow points a and b shown in FIG. It is.
However, since the amplitude of the vibration of the electromagnetic coil 1 is predetermined, if the amount of protrusion of the electromagnetic coil 1 at the time of completion of compression (arrow a section in Figure 1) is made too large, the amount of protrusion of the electromagnetic coil 1 at the completion of suction may be increased. It is a matter of course that the amount of extension (arrow b in FIG. 1) becomes small, and conversely, if the b part is made too large, the a part becomes small. Although not shown in FIG. 1, the electromagnetic coil 1 is supported so as to vibrate by two resonance springs, and vibrates when the alternating voltage shown in FIG. 2A is applied. It is. During the vibration, that is, when the vibratory compressor is in operation, the electromagnetic coil 1 has a stroke in the compression direction, based on the position in which the alternating voltage is not applied (hereinafter referred to as the neutral position). The stroke in the suction direction is larger. This is because the high pressure of the compressed refrigerant acts in the compression direction.
Therefore, as shown in FIG. 1, when the electromagnetic coil 1 is arranged so that its center in the neutral position coincides with the center of the annular magnetic gap 5,
The amount of protrusion at the completion of compression (arrow a shown in Figure 1) is small, and the amount of protrusion at the completion of suction (arrow b shown in Figure 1) is large.In this case, the above switching operation at the completion of compression must be performed reliably. There is a risk that you will not be able to do it.Therefore,
In order to ensure that the above-mentioned switching operation is performed both at the completion of compression and at the completion of suction, the amount of protrusion of the electromagnetic coil 1 at the completion of compression and at the completion of suction, that is, the arrow a shown in FIG.
It is desirable that the values of and b be approximately equal. To this end, when determining the neutral position of the electromagnetic coil 1, it is necessary to fully consider the difference in stroke between the compression direction and the suction direction. Furthermore, in order to operate the vibratory compressor efficiently, it is desirable that the magnetic flux density within the annular magnetic gap in which the electromagnetic coil 1 is arranged be uniform. However, in a vibratory compressor that uses ferrite magnets as permanent magnets, as shown in the example shown in FIG. Since it has a thin shape with a wide cross-sectional area, leakage magnetic flux increases near the end face in the thickness direction. Therefore, if the ferrite magnet 2 has the same facing area as the magnetic pole 4' as shown in FIG. It becomes a state. The present invention is based on the above considerations, and aims to make the magnetic flux density uniform in the annular magnetic gap in which the electromagnetic coil that drives the mechanical vibration system is arranged, and to synchronize it with the natural vibration period of the mechanical vibration system. It is an object of the present invention to provide a vibratory compressor in which the above-mentioned electric vibrating system is driven. This will be explained below with reference to the drawings. 3A to 3F are explanatory diagrams for explaining the relationship between the mechanical vibration system and the electrical vibration system in a general vibratory compressor, and FIG. 4 shows an example of the inverter for driving the vibratory compressor. Circuit diagrams, Figures 5 A to D are explanatory diagrams of the operation of the inverter shown in Figure 4, Figure 6
FIG. 6A is a side sectional view showing an embodiment of the vibratory compressor of the present invention, and FIG. 6B is a sectional view taken along line XX' in FIG. 6A. As stated at the beginning of this specification, in order to operate a vibratory compressor efficiently, an important issue is how to drive the electrical vibration system in synchronization with the natural vibration period of the mechanical vibration system. Therefore, before explaining the vibratory compressor of the present invention, a general explanation of the relationship between the mechanical vibration system and the electrical vibration system, and a description of the DC-AC conversion inverter and the switching operation in the inverter will be given. This will be described in connection with FIGS. 3 to 5. In general, in one period of the natural vibration period of the mechanical vibration system, there is a time difference between the half period of the compression time T ₂ and the half period of the suction time T ₁ , and the amplitude of the mechanical vibration system is different from that of the electromagnetic coil. It is known that there is a difference between the compression side and the suction side with respect to the stationary point when the engine is in a stationary state. This is because high pressure of the compressed refrigerant is applied in the compression direction.
FIG. 3A shows the amplitude waveform of the mechanical vibration system.
The positive direction represents the compression direction, the negative direction represents the suction direction, and the zero position represents the neutral position, that is, the position in the static state of the mechanical vibration system. A counter electromotive force E _C shown in FIG. 3B is generated in the electromagnetic coil of the vibratory compressor due to a change in the amplitude L as shown in the amplitude waveform shown in FIG. 3A. With respect to the amplitude change shown in FIG. 3A, the counter electromotive voltage waveform becomes zero at times corresponding to the compression completion time a and the suction completion time b, as shown in FIG. 3B. Furthermore, the amplitude compression stroke time T ₂
Since there is a time difference between the intake stroke time T1 and the suction stroke time _T1 , the counter electromotive voltage waveform does not become a perfect sine wave but becomes a distorted waveform. Therefore, the time-varying waveform of the equivalent impedance Z of the electromagnetic coil changes to a predetermined basic value as shown in FIG. 3C, as shown in FIG. 3B.
The counter electromotive voltage waveform shown in the figure is a superimposed waveform. Now, with respect to the electromagnetic coil, a rectangular wave voltage V ₁ shown in FIG. 3D having the same phase as the counter electromotive force E _C shown in FIG. 3B is applied.
, the current flowing through the vibratory compressor I _L
As shown in FIG. 3E, it reaches a maximum at the lowest impedance value, and reaches a minimum at the highest impedance value, and their phases coincide. However, in reality, due to the reactance of the vibratory compressor including the drive power supply circuit, the rise of the actual current I _L is not vertical as shown in Figure 3F, and the current value reaches the maximum, so in the compression stroke, time
At t ₂ , in the suction stroke, there is a delay of time t ₁ and the curve rises. As described above, in order to operate the vibratory compressor at maximum efficiency, the voltage waveform supplied to the electromagnetic coil should ultimately match the amplitude of the vibratory compressor as shown in Figure 3D. I know it's good. Therefore, Fig. 4 shows a circuit diagram of an embodiment of an inverter that converts the DC power supply voltage into an alternating voltage that matches the amplitude of the vibratory compressor, and Fig. 5 A to D show diagrams explaining its operation. show. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes an electromagnetic coil, and 21 to 24 denote main switch elements, such as transistors that are bridge-connected to each other, and 21 and 23 and 22 and 24 respectively form a pair and alternately turn on and off. represent 25 and 26 are the transistors 21 and 23 and 22, respectively.
27 and 28 are resistors that control the collector currents of transistors 36 and 35, that is, the base currents of transistors 25 and 26, and 29 and 30 are resistors that control the base currents of transistors 22 and 23, respectively. The controlling resistors 31 to 34 are diodes that prevent reverse connection of the DC power source and form a discharge circuit for the capacitor 38 as described later. Reference numerals 35 and 36 each indicate a detection switch element, such as a transistor, which detects the charging/discharging current of the capacitor 38 and controls the main switch elements 21 to 24, as will be described later. 37
38 is a variable resistor that controls the charging and discharging current of the capacitor 38, and 38 is the detection switch element 35.
Capacitors 39 and 40 connected in parallel with the electromagnetic coil 1 through 36 and 36 each represent a diode and form a charging path for the capacitor 38, respectively. The detection switch elements 35 and 36, the capacitor 38, the resistor 37, and the diodes 39 and 40 constitute the detection means. Assuming that the DC power supply voltage is applied as shown in the figure and the operation is in steady state, and the switch is turned and now, for example, terminal A becomes + and terminal B becomes - as shown in the figure.
The capacitor 38 is charged via the diode 39 and the variable resistor 37 as shown by the solid line in the figure. At this time, the charging current supplies a base current to the transistor 36, and the transistor 36 is turned on. Subsequently, the transistor 25 is turned on, and the transistors 21 and 23 are turned on, so that a driving current is supplied to the electromagnetic coil 1. In this case, the circuit current is in the direction shown by the solid line in the figure. In this case, the charging voltage of the capacitor 38 is the fifth
The charging current is as shown in Figure A.
It will look like Figure B. That is, when the main switch elements 21 and 23 are switched from off to on, the circuit resistance value (variable resistor 3
7 and other circuit elements) and the capacitance value of the capacitor 38, the charging current is supplied, but as the charging voltage approaches the voltage between terminals AB, the charging current decreases. The current tends to decrease. Since this charging current supplies the base current I _B 36 to the detection switch element 36, the detection switch element 3
6, the collector current I _C 36 is as shown by the broken line in FIG. 5C. However, since the resistor 27 limits the collector current I _C 36, the actual collector current I _C 3
6 is as shown by the solid line in FIG. 5C. In addition, the main switch element 21 has its collector current I _C
21 is in the saturation region while I _C 21≦I _B 21×h _FE 21 , but the collector current I _C 2
1, that is, when the driving dynamic current i becomes I _C 21=i≧I _B 21×h _FE 21 , it enters the active region. When the main switch element 21 enters the active region in this way, the main switch element 2
A voltage drop occurs between the collector and emitter of 1,
Since the voltage at terminal A decreases, the capacitor 38 starts discharging. Note that the base current I _B 21 of the main switch element 21 is proportional to the collector current I _C 36 of the switch element 36. This discharge circuit mainly consists of a capacitor 38, a variable resistor 37, and a transistor 3 due to the inductance of the electromagnetic coil 1.
5, consisting of a diode 31, a main switch element 24, a diode 40, or a capacitor 38;
It is composed of a variable resistor 37, a transistor 35, a main switch element 22, a diode 33, and a diode 40. This discharge current supplies a base current to transistor 35, so that transistor 35 is turned on, and as a result, main switch elements 22 and 24 are simultaneously turned on. Further, the discharge current is applied to the main switch element 2 in order to more strongly turn off the transistor 36 which has been turned off.
1 and 23 are strongly turned off at the same time as the switching. Therefore, the drive current i flows in the direction indicated by the broken line in the figure, contrary to the case where the main switch elements 21 and 23 are in the on state. Since the circuit configuration in FIG. 4 is symmetrical in the operation process until the main switch elements 22 and 24 are turned off, the main switch elements 22 and 24 are turned off.
and 23 are in the on state. However, according to the suction stroke time _T1 and the compression stroke time _T2 shown in FIG. 3, the conduction period of the pair of main switch elements 21 and 23 and the main switch element 2
The conduction periods of the 2nd and 24th sets are different. This can be thought of as follows. That is, one detection means (diode 39, resistor 37, capacitor 38, detection switch element 36) and the other detection means (diode 40, capacitor 38, resistor 3
7. Since the detection switch element 35) is symmetrical, the waveform h _FE 21×I _B 21 and the waveform h _FE 24×I _B 24 shown in FIG. 5D are symmetrical with the only difference in polarity. However, on the other hand, the drive current i (that is, the collector currents I _C 21 and I _C 24 becomes asymmetric between positive and negative due to the mechanical vibration system as shown in FIG. 3F. As a result, the above-mentioned switching condition I _C ≧I _B The point at which ×h _FE is satisfied is different for the positive half wave and the negative half wave, and switching is performed so as to match the desired suction stroke time T ₁ and compression stroke time T ₂ . As is clear from the above switching conditional expression, the larger the increase rate of the collector current _IC , that is, the drive current i at the time of switching, the more reliable the switching operation is. In connection with an example of a DC-AC conversion inverter used in a machine, we have explained the switching operation in this inverter and the conditions for reliably performing this operation. The vibratory compressor of the present invention will be explained. In Fig. 6 showing an embodiment of the vibratory compressor of the present invention, numerals 1 to 5 correspond to Fig. 1, 6 and 7 are resonance springs, 8 is a coil support body;
9 is a piston, 10 is an intake valve, 11 is a compression cylinder, 12 is an exhaust valve, 13 is a cylinder block, 1
4 is distance case, 15 is vault, 1
6 is a suction port, 16' is an internal suction pipe, 17 is a discharge port, 17' is a discharge pipe, 18 is a lead terminal,
18' represents a lead wire, and 19 represents a housing. As stated at the beginning of this specification, the ferrite magnet 2 is used as a permanent magnet in the present invention. The ferrite magnet 2 is formed into an arc shape as shown in FIG. 6 and attached to the inner circumferential surface of the pot-shaped outer core 3 in order to reduce its magnetic properties and the outer diameter of the vibrating compressor. located along. The ferrite magnet 2 is magnetized in the thickness direction, that is, in the radial direction in FIG. 6B. Therefore,
A magnetic space (hereinafter referred to as an annular magnetic gap) is formed in the space where the ferrite magnet 2 and the magnetic pole 4' formed in the inner core 4, which forms a magnetic path together with the outer core 3, are opposed to the inner peripheral surface of the ferrite magnet 2. 5
) is formed. In the annular magnetic gap 5, an electromagnetic coil 1 is vibably supported by a pair of opposing resonant springs 6 and 7 via a coil support 8.
is located. Furthermore, the piston 9 is substantially connected to the electromagnetic coil 1 via the coil support 8.
and is driven by the electromagnetic coil 1. Further, a cylinder block 13 having a compression cylinder 11 fitted into the piston 9 is fixed to the external core 3 via a destander case 14 by a cylinder fixing vault 15. In the vibratory compressor configured in this way, the lead terminal 18, the lead wire 18'
When an alternating current is supplied to the electromagnetic coil 1 through the electromagnetic coil 1, the electromagnetic coil 1 vibrates in accordance with the frequency of the supplied alternating current, and the piston 9 is driven. Due to the reciprocating movement of the piston 9, the suction port 1
The refrigerant, for example, Freon gas, flowing from the housing 19 is guided in the direction of the arrow (dotted line) in the housing 19, passes through the internal pipe 16', and is introduced into the compression cylinder 11 as shown by the arrow (dotted line) in the housing 19. . The high-pressure refrigerant compressed by the piston 9 is discharged in the direction of the arrow (solid line) shown in the figure, and is ejected through the discharge pipe 17' and the discharge port 17 to, for example, a condenser of the refrigeration system. It goes without saying that the intake and exhaust of the refrigerant in the compression cylinder 11 is performed by alternately opening and closing the intake valve 10 and the exhaust valve 12 in response to the reciprocating motion of the piston 9. The configuration and operation of the vibratory compressor of the present invention have been described above. The present invention contributes to lower manufacturing costs by using inexpensive ferrite magnets in place of conventional expensive alnico magnets, and By making the cross-sectional shape of the magnet arc-shaped, it is possible to prevent an increase in the outer diameter dimension that would otherwise occur when using a ferrite magnet. Further, as shown in FIG. 6A,
By making the axial length of the ferrite magnet 2 longer than the opposing magnetic pole 4', an annular magnetic gap 5 is formed.
The magnetic flux density of the magnetic flux passing through the annular magnetic gap 5 perpendicularly to the axial direction is made uniform over the entire length of the annular magnetic gap 5 in the axial direction. Needless to say, this is to ensure that the electromagnetic coil 1 is electromagnetically driven efficiently. Now, suppose that the ferrite magnet 2 has the same axial length as the magnetic pole 4' to form an annular magnetic gap 5, as shown in FIG. The magnetic flux density of the magnetic flux that crosses perpendicularly to the direction is not uniform, and the magnetic flux density is small near both ends of the annular magnetic gap 5 in the axial direction. This is because, as is generally known, a magnetic leakage phenomenon is observed in permanent magnets at the end faces parallel to the magnetization direction, and especially in the ferrite magnet 2 used in the present invention, which is thin in the magnetization direction. This is due to the large magnetic leakage. Therefore, the ferrite magnet 2 used in the present invention has a length in that direction equal to the magnetic pole 4'.
In the present invention, the magnetic flux density within the annular magnetic gap 5 is uniform over the entire length in the axial direction because the magnetic leakage phenomenon is made to be longer than the annular magnetic gap 5 so that the magnetic leakage phenomenon does not affect at least the annular magnetic gap 5. It's summery. Furthermore, in order to operate a vibratory compressor efficiently, as already mentioned, it is necessary to vibrate the electrical vibration system with a period that matches the natural vibration period of the mechanical vibration system. be. That is, the alternating current supplied to the electromagnetic coil 1 must match the cycle. For example, when the power source of the vibratory compressor of the present invention is DC, an inverter for DC-AC conversion is required, and the switching for DC-AC conversion in the inverter is also performed at a timing that matches the above-mentioned cycle. must be The switching operation in the above inverter has already been explained by taking as an example the inverter shown in FIG. 4 using switching transistors. As already explained, the switching condition of the transistor in the inverter is collector current I _C ≧base current I _B ×amplification factor h _FE . Therefore,
In order to more reliably perform the switching operation based on the above switching conditional expression, the larger the increase rate of the drive current i of the electromagnetic coil 1 at the switching timing, the more the electromagnetic coil 1
The amount of protrusion from the annular magnetic gap 5 (as shown in Figure 1)
As already explained, the larger the value, the better.
Needless to say, the above switching operation must be performed reliably both at the completion of compression and at the completion of suction. However, since the amplitude of the electromagnetic coil 1 is predetermined, the amount of protrusion depends on the position of the electromagnetic coil 1 when placed in the annular magnetic gap 5. That is, for example, if the amount of protrusion at the time of completion of compression is increased, the amount of protrusion at the time of completion of suction will inevitably become smaller. Therefore, in order to ensure the above-mentioned switching operation at both the timing of the completion of compression and the completion of suction, the amount of protrusion of the electromagnetic coil 1 during driving must be the same both at the completion of compression and at the completion of suction. It is desirable that the amount be the same. Generally, the vibration stroke of the electromagnetic coil 1 during operation of a vibratory compressor having the configuration shown in FIG. 6 is small in the compression direction and large in the suction direction with respect to the neutral position. This is because high pressure of the compressed refrigerant is applied in the compression direction. Therefore, if the neutral position of the electromagnetic coil 1 coincides with the axial center of the annular magnetic gap 5 as shown in FIG. The amount of protrusion of the electromagnetic coil 1 becomes unbalanced when compression is completed and when suction is completed. That is, the above-mentioned protrusion amount at the time of completion of compression is smaller than that at the time of completion of suction. Based on the phenomenon explained above, in the vibratory compressor of the present invention, as shown in FIG. The neutral position of the electromagnetic coil 1 in the relative positional relationship between the electromagnetic coil 1 and the annular magnetic gap 5 is shifted toward the compression direction side. The electromagnetic coil 1 and the annular magnetic gap 5
It goes without saying that the relative positional relationship is determined by the design criteria based on the specifications of the vibratory compressor, but for example, the compression stroke and suction stroke with the neutral position as a reference Assuming that the ratio of do it. As explained above, according to the present invention, a vibratory compressor is provided in which the permanent magnets are arc-shaped ferrite magnets, thereby reducing manufacturing costs and suppressing an increase in external dimensions. can be provided. Furthermore, the magnetic flux density in the annular magnetic gap is made uniform, and the neutral position of the electromagnetic coil relative to the annular magnetic gap is arranged so as to be offset by a predetermined distance in the compression direction, thereby ensuring reliability. Therefore, it is possible to provide a vibratory compressor that is efficiently driven in synchronization with the natural vibration period of a mechanical vibration system.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は振動型圧縮機におけるスイング・モー
タの一例を示す断面図、第２図ＡおよびＢは振動
型圧縮機に供給される電圧波形および電流波形を
示す図、第３図ＡないしＦは振動型圧縮機におけ
る機械的振動系と電気的振動系との関係を説明す
るための説明図、第４図は直流―交流変換用イン
バータの一例における回路構成図、第５図Ａない
しＤは第４図図示インバータの動作説明図、第６
図Ａは本発明の振動型圧縮機の一実施例側断面
図、第６図Ｂは第６図Ａ図示Ｘ―X′における断
面図を示している。 図中、１は電磁コイル、２はフエライト磁石、
３は外部鉄心、４は内部鉄心、４′は磁極、５は
環状磁気間隙、６および７は共振バネ、８はコイ
ル支持体、９はピストン、１０は吸気弁、１１は
圧縮シリンダ、１２は排気弁、１３はシリンダ・
ブロツク、１４はデイスタンス・ケース、１５は
ボールト、１６は吸入口、１６′は内部吸入パイ
プ、１７は吐出口、１７′は吐出パイプ、１８は
リード端子、１８′はリード線、１９はハウジン
グを夫々表わしている。 Figure 1 is a sectional view showing an example of a swing motor in a vibratory compressor, Figures 2A and B are diagrams showing voltage and current waveforms supplied to the vibratory compressor, and Figures 3A to F are diagrams showing voltage and current waveforms supplied to the vibratory compressor. An explanatory diagram for explaining the relationship between the mechanical vibration system and the electrical vibration system in a vibratory compressor, Figure 4 is a circuit configuration diagram of an example of a DC-AC conversion inverter, and Figures A to D are 4. Diagram for explaining the operation of the illustrated inverter, No. 6
Figure A is a side sectional view of one embodiment of the vibratory compressor of the present invention, and Figure 6B is a sectional view taken along line XX' in Figure 6A. In the figure, 1 is an electromagnetic coil, 2 is a ferrite magnet,
3 is an external iron core, 4 is an internal iron core, 4' is a magnetic pole, 5 is an annular magnetic gap, 6 and 7 are resonance springs, 8 is a coil support, 9 is a piston, 10 is an intake valve, 11 is a compression cylinder, 12 is Exhaust valve, 13 is cylinder
14 is a distance case, 15 is a vault, 16 is an inlet, 16' is an internal suction pipe, 17 is a discharge port, 17' is a discharge pipe, 18 is a lead terminal, 18' is a lead wire, 19 is a housing respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 壷状の外部鉄心と該外部鉄心の内周面に沿つ
て配置された中心角360度を含む弧状の永久磁石
と該永久磁石に対して所定の間隔を隔てて対向す
る円筒状の磁極をそなえて上記外部鉄心と共に磁
気路を形成する内部鉄心とをそなえ、上記永久磁
石と上記内部鉄心に形成された円筒状の磁極との
対向空間によつて形成された環状磁気間隙内に機
械的振動系に振動可能に支えられた電磁コイルを
配置し、該電磁コイルに交番電流を供給すること
によつて該電磁コイルに連結されたピストンを駆
動するように構成されている振動型圧縮機におい
て、上記永久磁石をフエライト磁石とすると共
に、該フエライト磁石は軸方向の長さを少なくと
も上記内部鉄心上に形成されている内筒状の磁極
の軸方向の長さよりも長くなるように形成されて
なり、上記環状磁気間隙中の磁束密度が均一とな
るように構成されていることを特徴とする振動型
圧縮機。 ２ 上記電磁コイルは、上記交番電流が供給され
ない状態において、該電磁コイルの軸方向におけ
る中心位置が上記環状磁気間隙の軸方向中心位置
よりも少なくとも上記ピストンの圧縮方向に片寄
つた位置となるように配置されていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の振動型圧縮
機。[Claims] 1. A pot-shaped external iron core, an arc-shaped permanent magnet including a central angle of 360 degrees arranged along the inner peripheral surface of the external iron core, and facing the permanent magnet at a predetermined interval. an annular magnetic core formed by an opposing space between the permanent magnet and the cylindrical magnetic pole formed in the internal iron core; An electromagnetic coil is disposed within the gap and is oscillably supported on a mechanical vibration system, and is configured to drive a piston coupled to the electromagnetic coil by supplying an alternating current to the electromagnetic coil. In the vibratory compressor, the permanent magnet is a ferrite magnet, and the ferrite magnet has an axial length longer than at least an axial length of an inner cylindrical magnetic pole formed on the inner iron core. A vibratory compressor characterized in that it is formed as follows, and is configured so that the magnetic flux density in the annular magnetic gap is uniform. 2 The electromagnetic coil is configured such that, when the alternating current is not supplied, the axial center position of the electromagnetic coil is at least offset in the compression direction of the piston than the axial center position of the annular magnetic gap. The vibratory compressor according to claim 1, characterized in that: