CN1200789A

CN1200789A - 线性压缩机

Info

Publication number: CN1200789A
Application number: CN97191217A
Authority: CN
Inventors: 东条直人; 松村新一; 桑木康之; 中山隆文; 高冈大造
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1998-12-02
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: KR100504319B1; KR19990044497A; EP0864750A1; EP0864750A4; US6379125B1; CN1083939C; WO1998001675A1; US6231310B1

Abstract

一种用于产生压缩气体的线性压缩机,设有:朝彼此相反的方向同轴设置的两组活塞608a、608b及气缸607a、607b;两端分别设置有所述活塞608a、608b的轴603;与轴603结合并使离开中立点的活塞回复到中立点的螺旋弹簧605a、605b以及使轴603沿轴向往复运动并在两个压缩室611a、611b中交替地产生压缩气体的线性电动机613。由这种结构,可以把压缩气体作用在活塞上的非线性力分成相位相反的两部分。结果,与以往只一个活塞的结构相比,能达到减小电动机推力并使该推力线性化以提高效率的目的。还能使装置小型化,减少振动及噪音。

Description

线性压缩机

技术领域

本发明涉及用线性电动机驱动嵌装于气缸内的活塞作往复运动，压缩气体并将压缩的气体供到外部的线性压缩机。

背景技术

近年来，作为冷冻系统中压缩并供给制冷剂的机构，已经开发的有线性压缩机，例如如图26所示，该线性压缩机设有有底圆筒体的壳体101、在该壳体101上端开口部形成的由低炭素钢制成的磁框102、在该磁框102中心部形成的气缸103、可往复地嵌装在气缸103内并将气缸103的内部空间隔成压缩室104的活塞105以及作为驱动该活塞105作往复运动的驱动源的线性电动机106。

在线性电动机106中，在气缸103的外方同轴地配置有环状永久磁铁107，该永久磁铁107固定在壳体101上。磁铁107和磁框102构成了磁回路，该磁回路在与气缸103的中心同心的圆筒状空间108内产生磁场B。在空间108中的中心部位配设有与活塞105固定成一体的由树脂制成的有底圆筒状可动体109。螺旋弹簧110固定在壳体101上，弹性支撑着可往复运动的可动体109及活塞105。

在可动体109的外周，在与磁铁107对峙的位置卷扰着电磁线圈111。通过导线(图中未示)将预定频率的交流电流供给该电磁线圈111使其通电，借助于通过空间108的磁场的作用，驱动电磁线圈111及可动体109，由此使活塞105在气缸103内作往复运动，在压缩室104中产生预定周期的气体压力。

另一方面，作为典型的冷冻系统，公知的有如图27所示的密闭式冷冻系统，该冷冻系统利用气体流路配管125将线性压缩机121(压缩机)、冷凝器122、膨胀阀123及蒸发器124连接在一起。线性压缩机121的作用是把在蒸发器124中汽化的制冷剂气体经过气体流路配管125吸入并压缩成高压、再把变成高压的制冷剂气体经过气体流路配管125排到冷凝器122中。

为此，如图26所示，壳体101外部的气体流路配管125通过气缸103上端部所设置的阀机构112连接到压缩室104上。阀机构112由吸入阀112a和排出阀112b组成。吸入阀112a只允许通过气体流路配管125吸入来自蒸发器124的制冷剂气体，而排出阀112b只允许通过气体流路配管125将制冷剂气体排到冷凝器122中。吸入阀112a是借助于低压侧气体流路配管125与压缩室104的制冷剂气体的压力差使气体朝压缩室104方向流入的阀。

排出阀112b是当压缩室104内的制冷剂气体压力到达一定压力以上时打开、并借助于压缩室104与高压侧气体流路配管125的制冷剂气体的压力差使气体朝高压侧气体流路配管125的方向流出的一种阀。另外，吸入阀112a及排出阀112b都是由板簧施力的阀。

根据以上结构，在以往的装置中，由吸入阀112a吸入的制冷剂气体在压缩室104中压缩成高压后，通过排出阀112b供给冷凝器122。

此外，最近又发表了一种如日本特开平2-154950号公报等所揭示的方案，该方案在壳体内两侧设置有压缩室，利用一个线性电动机使两个活塞交替动作，提高了效率。

再者，关于线性压缩机，有如日本特愿平8-179492号公报所揭示的线圈可动式线性压缩机和特愿平8-108908号公报所揭示的磁铁可动式线性压缩机。无论哪一种结构，都是利用从线性电动机所得到的驱动力来驱动活塞作往复运动，并在压缩室中产生压缩气体的结构。

但是，在上述线性压缩机中存在着下述各种问题。

问题1：在以往的单活塞式线性压缩机中，随着气体的吸入、压缩、排出，压缩室内所产生的非线性力的影响比较大，不能实现电动机推力的线性化，提高效率很困难。

此外，随着启动等时的负载的变动，活塞的中立点也发生变动，因而不易控制活塞的冲程。

问题2：在以往的线性压缩机121中，通过线性电动机106的驱动，使活塞105在气缸103内上下移动，同样，可动体109也上下移动，但是，在构成磁回路的磁框102、永久磁铁107及可动体109所形成的磁回路空间部分，以及在可动体109的里面部分所包围的活塞105背面侧的可动体里面的空间部分，气体随着可动体109的上下移动而压缩、膨胀作功，结果，在线性压缩机121中产生不可逆的压缩损失。

针对上述问题，已经考虑了把空间108设定得大一些，以便能充分得到磁框102与可动体109之间的间隙以及永久磁铁107与电磁线圈111之间的间隙，然而，在这种场合，会导致线性电动机106的推力变小，线性压缩机121的运转效率降低。

问题3：在上述线性压缩机121中，通过线性电动机106的驱动使活塞105在气缸103中边滑动接触边上下移动，活塞和气缸之间构成一种滑动轴承结构。

但是，在上述以往的结构中，由于加工精度问题以及电磁线圈111电磁力的应变，在与活塞运动方向垂直的方向上产生了力(游离的力)，该游离力大时，因摩擦损失会降低运转效率，并使活塞105上所设置的气体密封部件发生磨损，降低了装置的寿命，而且磨耗粉也会引起制冷剂的污染等问题发生。

问题4：上述特开平2-154950号公报所揭示的线性压缩机，不是先前叙述的图26所示的线圈可动式结构，而是采用了磁铁可动式线性电动机驱动的方式，与活塞运动方向垂直的方向上的磁力所产生的力作用在活塞上，很容易在活塞上引起磨耗，在使用中也会出现上述的缺陷。

因此，对于长期使用的线性压缩机来说，可以考虑把线性电动机的驱动方式变更成线圈可动式，使得由线性电动机的磁场所产生的力只作用在与活塞的移动方向相同的方向上。

此外，在活塞背面的空间中的气体随着活塞的往复运动进行压缩或膨胀作功，结果，在线性压缩机121中产生不可逆压缩损失。

再者，在以往的线性压缩机中，很难对活塞冲程的中心位置进行一定的控制，因而，不能高效率地运转。

问题5：在上述的冷冻系统中，从线性压缩机的压缩室所得到的压缩气体由排出阀112b经过气体流路配管125供给冷凝器122，排出阀112b开闭时的气体脉动会在配管中产生振动噪音及阀操作噪音，因此，必须在排出阀112b下游侧的配管途中设置防止噪音用排出消声器131。

这样，在上述双活塞的线性压缩机的情况下，就必须设置两个防止噪音用排出消声器，而且，在冷凝器122前面还要连接两根排出配管，导致装置整体大型化。

问题6：在上述的冷冻系统中，为了使活塞可在气缸内往复运动，以螺旋弹簧作为一端设在壳体上的弹性支撑部件来使用的场合比较多，然而，近年来，又提出了一种在耐久性及可运动方向的位置限制等方面比以往的螺旋弹簧性能优良的板状活塞弹簧，并对其改进进行了种种探讨(参见春山富义等，第48章，1992年度秋季的低温工程学·超导学会讲演概要集B2-4，P166)。

这种板状活塞弹簧一般来说称作悬簧，其形状如图28所示，在圆板状的板簧920a中，朝中心部位均等地设置有数个螺旋状切槽部920b。

这种板状的悬簧920用作上述的活塞弹簧，由此，可使构成简单、活塞冲程的中心位置一定。

但是，在采用这种板状的悬簧920的场合，在弹簧伸长的活塞的上下支点附近，不能限制活塞的轴振动，其结果是，不论是何种原因都会引起活塞和气缸的不完全接触，引起活塞部分磨耗。

问题7：在特愿平8-108908号公报所揭示的磁铁可动式线性压缩机的情况下，其优点是整体形状紧凑，但是，由于利用磁力的吸引力作为线性电动机的驱动力，使活塞上下移动，因而，很容易在与活塞上下运动方向垂直的方向上产生力。由此导致活塞与气缸之间的摩擦以及由支撑活塞的轴的轴承部分的摩擦所引起的驱动力损失，使效率劣化。结果，必须在支撑活塞的轴的轴承部使用价格昂贵的气体轴承等。

另一方面，在特愿平8-179492号公报所揭示的线圈可动式线性压缩机的场合，由于使用劳伦兹力作为线性电动机的驱动力，与磁铁可动式线性压缩机相比较，不容易产生轴振动，但是，如果要得到与磁铁可动式线性压缩机相同的输出，一般来说，会出现装置大型化的问题。

因此，本发明的第1目的是，提供一种容易控制活塞冲程的高效率的线性压缩机。

本发明的第2目的是，提供一种能尽量缩小可动体往复运动时磁回路内的间隙、防止不可逆压缩损失的产生、实现装置高效率化的线性压缩机。

本发明的第3目的是，提供一种能实现装置高效率化及长寿命化的线性压缩机。

本发明的第4目的是，提供一种线性压缩机，该线性压缩机设有设置在壳体内两侧的压缩室，借助于线圈可动式线性电动机的驱动压缩气体并将该气体供到外部，该线性压缩机利用简单的结构避免活塞背面空间中不可逆压缩损失的发生，而且，把活塞冲程的中心位置保持在一定位置。

本发明的第5目的是，提供一种线性压缩机，该线性压缩机设有设置在壳体内两侧的压缩室，借助于线圈可动式线性电动机的驱动压缩气体并将该气体供到外部，该线性压缩机利用简单的结构把活塞冲程的中心位置保持在一定位置，而且，使活塞往复驱动时活塞的轴振动受到限制，避免活塞部分的磨损，实现装置长寿命化。

本发明的第6目的是，提供一种能够避免因活塞与气缸之间的摩擦及支持活塞的轴的轴承部摩擦所引起的动力损失并能实现装置小型化的线性压缩机。

发明的公开

本发明线性压缩机的第1种形式，是一种能产生压缩气体的线性压缩机。该线性压缩机设有：以彼此相反的方向同轴设置的两组活塞及气缸；所述活塞分别设置于其两端的轴；与轴结合并使离开中立点的活塞回到中立点的弹性部件；以及使轴沿轴向往复运动并使两组活塞及气缸交替产生压缩气体的线性电动机。

由这种结构，可以把压缩气体作用在活塞上的非线性力分成相位相反的两部分。结果，与只设置一个活塞的以往结构相比，可达到缩小电动机推力并使该推力线性化以提高效率的目的。还能使装置小型化，减少振动及噪音。此外，由于即使负载发生变动，活塞的中立点位置也不变，因此，只要控制线性电动机的驱动电流，就能容易地控制活塞的冲程。

具体地，包括两个活塞、轴及弹性部件的振动部具有预定的共振频率，线性电动机以该共振频率驱动轴作往复运动。

由此，线性电动机能以共振部的共振频率使轴作往复运动，进一步提高了效率。

更具体地，是将使离开中立点的活塞回到中立点的弹性部件的回复力设定成大于压缩气体作用到活塞上的力。

由此，可将压缩气体作用到活塞上的非线性力的影响抑制到最小的程度，可进一步提高电动机推力的线性化。

在本发明线性压缩机的第2种形式中，该线性压缩机设有：设置在壳体内的气缸、可往复地嵌装在气缸内并将气缸内部隔成压缩室的活塞、以及线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有中心部与活塞固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在所述可动体外周的电磁线圈，驱动活塞作往复运动；该线性压缩机在压缩室内压缩气体，并将该压缩气体供到外部；其中，在该线性压缩机中，可动体和/或磁框上设有气体泄漏装置。

这样，通过在可动体和/或磁框上设计气体泄漏装置，可以防止随着可动体往复运动的不可逆压缩损失的产生。

作为具体的结构，气体泄漏装置包括设置在磁框上的用于泄漏气体的第1泄漏孔、与第1泄漏孔连通的缓冲空间、以及设置在可动体上的用于泄漏气体的第2泄漏孔。

通过采用这种结构，随着可动体的往复移动，在由磁框、永久磁铁与可动体所形成的磁回路空间部分，以及在由活塞背面侧与可动体里面部分所包围的可动体里面空间部分，不进行气体的压缩·膨胀作功。

进一步，在上述第2种形式中，最好还设有设置在活塞及可动体之间的活塞轴、可往复移动地嵌装该活塞轴的、设置在活塞背面侧的气缸上的弹簧座、嵌装在活塞轴上并置于弹簧座与可动体之间的第1螺旋弹簧、设置在壳体底面与可动体之间的第2螺旋弹簧、以及将活塞的背面空间与卷装有第1螺旋弹簧的可动体里面空间部分连通的用于泄漏气体的第3泄漏孔。

采用这种结构，通过在可动体的两侧配设第1及第2螺旋弹簧，可很容易地将活塞的冲程中心位置控制在一定位置，并能将在同一装置尺寸内的弹簧常数设定成大于以往技术的常数。此外，随着活塞的上下移动不在活塞背面空间中进行气体的压缩·膨胀作功。

在本发明线性压缩机的第3种形式中，该线性压缩机设有：设置在壳体内的气缸；通过微小间隙可往复地自由插装在气缸内并将气缸内部划分成压缩室的活塞；一端固定在活塞上的活塞轴；线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在可动体外周的电磁线圈，驱动活塞作往复运动；以及内周面上设有滚动轴承并将活塞轴可自由滑动地保持在该滚动轴承上的导向部。

通过采用这种结构，由于用滚动轴承直接支撑活塞轴，限定了活塞的直动方向，所以在活塞与气缸之间可实现间隙密封。

具体构成是，上述微小间隙设定在随着活塞的往复运动、在活塞与气缸之间可形成气体密封的范围内，并且该微小间隙最好设定在5μm以下。

上述导向部由设置在活塞背面侧的气缸上的第1导向部和设置在壳体底面上的第2导向部构成，并包括设置在第1导向部与可动体之间的第1螺旋弹簧以及设置在第2导向部与可动体之间的第2螺旋弹簧。

通过采用这种结构，可以很容易地把活塞的冲程中心位置控制在一定位置，并能在同一装置尺寸内设定大于以往技术的弹簧常数。

在本发明线性压缩机的第4种形式中，该线性压缩机设有：设置在壳体内的气缸、可往复地嵌装在气缸内并将气缸内部隔成压缩室的活塞、一端固定在活塞上的活塞轴、以及线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在可动体外周的电磁线圈，以驱动活塞作往复运动；该压缩机在压缩室内压缩气体，并将该压缩气体供到外部；其中，在该线性压缩机中，气缸或活塞上设有滚动轴承，活塞通过该滚动轴承沿气缸往复运动。

通过采用这种结构，可使活塞能通过滚动轴承沿气缸滑动，不需要在活塞上设置气体密封部件，并能阻止因活塞往复运动时活塞与气缸间的摩擦损失所引起的运转效率的降低等。

作为具体的构成，还包括可往复移动地嵌装活塞轴的设置在活塞背面侧的气缸上的弹簧座、以及设置在弹簧座与可动体之间的第1螺旋弹簧和设置在壳体底面与可动体之间的第2螺旋弹簧。

在本发明线性压缩机的第5种形式中，该线性压缩机在压缩室中压缩气体并将该压缩气体供到外部。在该线性压缩机中，设有：设置在壳体内两侧的第1气缸及第2气缸；分别可往复地嵌装在第1气缸及第2气缸内的并将第1气缸及第2气缸的内部隔成压缩室的第1活塞及第2活塞；两端部固定在第1活塞及第2活塞上的活塞轴；线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在可动体外周的电磁线圈，驱动活塞作往复运动；以及隔着可动体而设置的分别将第1活塞及第2活塞可往复驱动地弹性支撑在第1气缸及第2气缸内的螺旋弹簧。上述第1活塞、活塞轴及第2活塞的内部为中空连通状态，将第1活塞的背面空间与第2活塞的背面空间连通。

通过采用这种结构，由于随着第1活塞及第2活塞的往复运动，背面空间部的气体，通过第1活塞、活塞轴及第2活塞成为连通状态，因此，不进行压缩·膨胀作功，避免了不可逆压缩损失的产生。此外，在壳体两侧有压缩室的线性压缩机中，通过在可动体两侧配设螺旋弹簧，能很容易地把第1活塞及第2活塞的冲程中心位置控制在一定位置，得到规定的弹簧常数。

具体说，在第1活塞上设有将第1活塞的背面空间与第1活塞的中空内部连通的第1泄漏孔，同时在第2活塞上设有将第2活塞的背面空间与第2活塞的中空内部连通的第2泄漏孔，使第1活塞的背面空间与第2活塞的背面空间成为连通状态。

通过采用这种结构，能利用简单的构成避免不可逆压缩损失的产生。

在本发明线性压缩机的第6种形式中，该压缩机设有：设置在壳体内两侧的第1气缸及第2气缸；分别可往复地嵌装在第1气缸及第2气缸内的、并分别将第1气缸及第2气缸的内部隔成压缩室的第1活塞及第2活塞；两端部固定在第1活塞及第2活塞上的活塞轴；线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在可动体外周的电磁线圈，驱动活塞作往复运动；以及隔着可动体而设置的分别将第1活塞及第2活塞可往复驱动地弹性支撑在第1气缸及第2气缸内的螺旋弹簧。所述第1活塞、活塞轴及第2活塞的内部为中空连通状态，把来自第1气缸内的压缩室的压缩气体通过第1活塞及活塞轴的中空部供给外部，同时，把来自第2气缸内的压缩室的压缩气体通过第2活塞及活塞轴的中空部供给外部。

通过采用这种结构，由于在可动体两侧设置螺旋弹簧，所以，可以很容易地把第1及第2活塞的冲程中心位置控制在一定位置，并能得到规定的弹簧常数。

此外，由压缩气体排出时所产生的气体脉动引起的振动音等噪音被遮在壳体内，因而没有必要重新设置防噪音用的排出消声器。

更具体地说，在第1及第2活塞上分别设置有把压缩气体排向第1及第2活塞的中空部的第1及第2排出阀，来自压缩室的压缩气体经过第1或第2活塞的中空部、活塞轴的中空部、可动体内所形成的中空的可动体空间部、以及设置在该可动体空间部端侧与本体壳体之间的有伸缩性的连通管而供给外部。并且，连通管是波纹状管或螺旋状管。

通过采用这种结构，能利用简易的结构把噪音遮在壳体内部，进一步使装置整体小型化。

在本发明线性压缩机的第7种形式中，该压缩机设有：设置在壳体内两侧的第1气缸及第2气缸；分别将可往复地嵌装在第1气缸及第2气缸内的、分别第1气缸及第2气缸的内部隔成压缩室的第1活塞及第2活塞；两端部固定在第1活塞及第2活塞上的活塞轴；线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在可动体外周的电磁线圈，驱动活塞作往复运动；设置在壳体与活塞轴之间的、分别将第1活塞及第2活塞可往复驱动地弹性支撑在第1气缸及第2气缸内的板状活塞弹簧；以及把来自第1气缸及第2气缸内的压缩室的压缩气体的一部分喷出并对第1活塞及第2活塞的轴向位置进行限制的气体轴承。

通过采用这种结构，当第1活塞及第2活塞位于中立点附近时，板状活塞弹簧对第1活塞及第2活塞的轴向位置进行限制，另一方面，当第1活塞及第2活塞位于上下支点附近时，气体轴承对第1活塞及第2活塞的轴向位置进行限制。因此，能够利用简单的结构把第1及第2活塞的冲程中心位置控制在一定位置，并能限制第1及第2活塞往复驱动时活塞的轴振动，避免活塞部分的磨损，延长了装置的寿命。

作为具体的结构，还设有将来自第1气缸内压缩室的压缩气体供给气体轴承的第1连通通路及将来自第2气缸内压缩室的压缩气体供给气体轴承的第2连通通路。

通过采用这种结构，利用来自压缩室的一部分压缩气体对气体轴承供气，因而不需要另外设置气体供给手段，可使装置小型化。

最好是，第1连通通路在第1活塞及活塞轴内形成，第2连通通路在第2活塞及活塞轴内形成。

通过采用这种结构，能把气体从活塞轴一侧喷向轴承侧，与相反的场合相比较，可使装置整体结构简单化。

此外，上述气体轴承也可由设置在第1活塞背面侧的第1气缸上并对第1活塞的轴向位置进行限制的第1气体轴承部和设置在第2活塞背面侧的第2气缸上并对第2活塞的轴向位置进行限制的第2气体轴承部构成。

通过采用这种结构，第1气体轴承部限制了第1活塞位于上下支点附近位置时的轴振动，第2气体轴承部限制了第2活塞位于上下支点附近位置时的轴振动。

进一步，第1活塞及第2活塞分别通过微小间隙可往复地嵌装在第1气缸及第2气缸内，具体地说，上述微小间隙设定在10μm以下。

通过采用这种结构，随着活塞的往复运动，在气缸与活塞之间形成气体密封，不需要在活塞周侧面上设置其他的气体密封部件。

因此，可消除活塞与气缸之间的不完全接触，实现间隙密封，能避免活塞往复运动时活塞与气缸之间的摩擦损失所引起的运转效率的降低等。

在本发明线性压缩机的第8种形式中，该压缩机设有：设有活塞的轴；具有可容纳活塞的压缩室的气缸；与气缸设置成一体并用于安装上述轴的壳体；使活塞往复运动并在上述压缩室中产生压缩气体的、将上述轴与壳体结合在一起的线性电动机；与上述轴结合并使离开中立点的活塞回到中立点的第1弹性部件；以及与上述轴结合并用于防上述轴的轴振动的第2弹性部件。

最好是，包括上述活塞、轴、第1弹性部件、第2弹性部件以及压缩气体的振动部具有规定的共振频率，上述线性电动机以该共振频率驱动轴作往复运动。

最好是，上述线性电动机设有设置在壳体上的线圈和设置在上述轴上的永久磁铁，上述第1弹性部件收容在上述永久磁铁上所设置的内部空间中。

最好是，上述第1弹性部件是螺旋弹簧，第2弹性部件是悬簧。

如以上所述，在该第8种形式的线性电动机中，采用了用于使活塞回复到中立点的第1弹性部件以及用于防止轴的轴振动的第2弹性部件。

结果，在采用如磁铁可动式线性压缩机的场合，第2弹性部件能防止活塞的轴振动，可以在高效率下进行制冷剂气体的压缩。

此外，在采用磁铁可动式线性压缩机的场合，采用了把第1弹性部件收容在轴上设置的永久磁铁内所设内部空间的结构，因此可有效地利用线性压缩机的内部空间，达到使线性压缩机小型化的目的。

图面的简单说明

图1是用于说明本发明实施例1的线性压缩机原理的波形图。

图2是本发明实施例1的线性压缩机结构的断面图。

图3是图2所示线性压缩机驱动装置结构的方框图。

图4是图2所示控制装置725结构的方框图。

图5是图2所示控制装置725动作的流程图。

图6是用于说明图1～图5所示线性压缩机及其驱动装置效果的波形图。

图7是用于说明图1～图5所示的线性压缩机及其驱动装置效果的另一种波形图。

图8是用于说明图1～图5所示的线性压缩机及其驱动装置效果的又一种波形图。

图9是本发明实施例2的线性压缩机的断面图。

图10是图9所示线性压缩机的气体排出时的状态的断面图。

图11是图9所示线性压缩机的气体吸入时的状态的断面图。

图12是本发明实施例3的线性压缩机的断面图。

图13是本发明实施例4的线性压缩机的断面图。

图14是本发明实施例5的线性压缩机的断面图。

图15是用于说明图14所示线性压缩机动作的断面图。

图16是本发明实施例6的线性压缩机的断面图。

图17是用于说明图16所示线性压缩机动作的断面图。

图18是用于说明图16所示线性压缩机动作的断面图。

图19是本发明实施例7的线性压缩机的断面图。

图20是用于说明图19所示线性压缩机的第1活塞407向上支点附近移动所引起的动作内容的断面图。

图21是用于说明图19所示线性压缩机的第2活塞410向上支点附近移动所引起的动作内容的断面图。

图22是表示本发明实施例8的线性压缩机结构的断面图。

图23是表示本发明实施例8的线性压缩机再膨胀·吸入冲程的断面图。

图24是表示本发明实施例8的线性压缩机压缩·排出冲程的断面图。

图25是本发明实施例9的线性压缩机结构的纵断面图。

图26是以往线性压缩机的断面图。

图27是表示密闭式冷冻系统结构的简图。

图28是表示悬簧形状的俯视图。

实施发明的最佳形式

下文参照附图叙述本发明线性压缩机的各实施例。此外，与图26叙述的以往的线性压缩机相同结构部分用同一符号表示，其详细说明省略。

实施例1

首先，在叙述本实施例线性压缩机的结构之前，先说明该实施例线性压缩机的原理。

线性压缩机的数学模型，可用推力常数A结合电系统数学模型与机械系统数学模型的下式表示：

E＝A·dx/dt+(L·dI/dt+R·I) (1)

A·I＝m·d²x/dt²+c·dx/dt+k·x+F+S(Pw-Pb)(2)

其中，E是驱动电压，A是推力常数(发电常数)，I是驱动电流，L是线圈电感，R是线圈电阻，m是可动部重量，c是粘性阻尼系数(机械、气体)，k是机械弹簧常数，F是固体摩擦阻尼力，S是活塞断面面积，Pw是活塞外侧压力，Pb是活塞里侧压力，x是活塞位置。

这里，由于固体摩擦阻尼力F及粘性阻尼力c·dx/dt与其他力相比很小，因此，式(2)可以变成下式：

A·I＝m·d²x/dt²+k·x+S(Pw-Pb) (2’)

该式(2’)表示了“电动机推力A·I由惯性力m·d²x/dt²、回复力k·x及与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)的总和来决定”的这一关系。

此外，活塞外侧压力Pw是指气缸的内部压力，而活塞里侧压力Pb是指压缩机的内部压力(在线性压缩机的场合是指吸入压力)。在称作压缩·排出·再膨胀·吸入的气体压缩过程中，活塞里侧压力Pb基本恒定，而活塞外侧压力Pw发生非线性变化，因而，与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)为非线性。该非线性通过式(2’)导致电动机推力A·I的非线性(驱动电流I的应变)。

因此，为了使线性压缩机高效率化，必须采用以下措施。

(i)缩小与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)，以减少电动机推力A·I。

(ii)缩小与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)的非线性成分，以便减少电动机推力A·I的非线性成分。

换言之，要使正弦波上的惯性力m·d²x/dt²、回复力k·x(但是相位互相错开180°)以及非线性的与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)的总和，即电动机推力A·I变小，同时，使其为正弦波形状。

因此，在一根轴的两端设置活塞，轴每往复一次，产生两次气体压缩过程，并使其相互交错进行，由此，如图1所示，与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)分为两部分，并且其相位相反，这样可以缩小电动机推力A·I，使其成为正弦波形状。

由于电动机推力A·I是惯性力m·d²x/dt²、回复力k·x以及与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)的总和，回复力k·x和与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)同相，所以，与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)相对回复力k’x的比例越小，电动机推力A·I的线性性能越好。

但是，在图1中，由于表示与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)的曲线和时间轴之间的面积为冷却能力，该冷却能力不能缩小，此外，回复力k·x，即机械弹簧常数k的增大也有限。因此，最好将回复力k·x的值设定成大于与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)。

此外，即使负载变动，也能在装置结构上保证把活塞的中立点保持在一定位置，因此，只要限制驱动电流I，就能很容易地控制活塞冲程。

以下，根据附图详细叙述本发明。

图2是适用于上述原理的线性压缩机601结构的断面图。参照图2，线性压缩机601设有圆筒状壳体602、一根轴603、两个线性球轴承604a、604b、两个螺旋弹簧605a、605b、以及固定装置606。线性球轴承604a、604b分别与壳体602同轴地设置在壳体602的上部及下部。轴603依次插入线性球轴承604a、螺旋弹簧605a、固定装置606、螺旋弹簧605b以及线性球轴承604b中。固定装置606固定在轴603的中央部，并可上下自由运动地支撑着轴603。

此外，该线性压缩机601还设有两组气缸607a、607b，活塞608a、608b，吸入阀609a、609b以及排出阀610a、610b。气缸607a、607b分别与轴603同轴地设置在壳体602的上部及下部。活塞608a、608b分别设置在轴603的一端部和另一端部并嵌装于气缸607a、607b中。利用活塞608a、608b的头部与气缸607a、607b的内壁分别形成压缩室611a、611b。阀609a、610a、609b、610b分别根据压缩室611a、611b内的气体压力而开闭。在活塞608a、608b的头部里侧与气缸607a、607b的内壁所形成的空间中，形成用于防止不可逆性压缩的气体泄漏孔612a、612b。轴603上下运动时，在上下压缩室611a、611b中交替产生压缩气体。

进一步，该线性压缩机还备有使轴603及活塞608a、608b上下运动的线性电动机613。该线性电动机613是控制性能好的音圈电动机，具有包括扼铁部602a与永久磁铁614的固定部和包括线圈615与圆筒状支撑部件616的可动部。轭铁部602a构成壳体602的一部分。永久磁铁614设置在扼铁部602a的内周壁上，支撑部件616的一端可上下自由运动地插入永久磁铁614与气缸607b的外周部之间，另一端通过固定装置606固定在轴603的中央部。线圈615与永久磁铁614对峙地设置在支撑部件616的上述一端。该线圈615通过螺旋弹簧状的电线617与电源连接。

该线性压缩机601的共振频率决定于轴603、固定装置606、活塞608a与608b、线圈615及支撑部件616的质量，以及压缩室611a、611b内的气体弹簧常数，和螺旋弹簧605a、605b的弹簧常数。用该共振频率驱动线性电动机613，可以高效率地在上下两个压缩室611a、611b中产生压缩气体。

下面叙述使该双活塞式线性压缩机601从控制方面实现高效率化的方法。电动机的输入(有效电力)Pi及电动机的输出Po分别用下式表示：

Pi＝E·I·cosθ (3)

Po＝A·I·dx/dt·cosφ (4)

其中，θ表示驱动电压E与驱动电流I的相位差，φ表示驱动电流I与活塞速度dx/dt的相位差。

在这里，为了维持冷冻能力而降低输入电力，就需要维持电动机的输出Po而降低其输入Pi。也就是说，必须从控制方面实现下述目的：

(i)要缩小驱动电流I与活塞速度dx/dt的相位差φ，以达到维持电动机的输出Po而降低驱动电流I；

(ii)提高功率周数cosθ，以降低驱动电压E与驱动电流I。

另一方面，从实验得出：10mb左右的线圈电感，可使驱动电压E与活塞速度dx/dt的相位基本一致。

因此，对驱动电流I与活塞速度dx/dt的相位进行控制，让其相位差φ差为0，就可以提高功率周数cosθ、cosφ，降低电动机的输入Pi，同时维持共振状态。

图3是表示根据这种考察得出的线性压缩机601的驱动装置620构成的方框图。

参照图3，驱动装置620包括电源621、电流传感器622、位置传感器624及控制装置625。电源621把驱动电流I供给线性压缩机601的线性电动机613的线圈615。电流传感器622检测电源621输出电流的当前值Inow。位置传感器624直接地或间接地检测线性压缩机601的活塞位置当前值Pnow。控制装置625根据电流传感器622所检测的电流当前值Inow和位置传感器624所检测的活塞位置当前值Pnow，对电源621输出控制信号φc，控制电源621的输出电流I。

如图4所示，控制装置625包括P-V变换部630、位置指令部631、3个减法器632、634、636、位置控制部633、速度控制部635、电流控制部637以及相位控制部638。P-V变换部630对位置传感器624所检测的位置当前值Pnow进行微分，求出速度当前值Vnow。位置指令部631根据数学式Pref＝B×sinωt(其中B是振幅，ω是角频率)把位置指令值Pref输送给减法器632。为了控制上述活塞608a、608b的冲程，最好是控制该振幅B。减法器632对位置指令部631输送的位置指令值Pref与位置传感器624所检测的位置当前值Pnow之差Pref-Pnow进行演算，并将演算结果Pref-Pnow输送给位置控制部633。

位置控制部633根据数学式Vref＝Gv×(Pref-Pnow)(其中Gv是控制增益)演算速度指令值Vref，并将演算结果Vref输送给减法器634。减法器634对位置控制部633输送的速度指令值Vref与P-V变换部630所生成的速度当前值Vnow之差Vref-Vnow进行演算，并将演算结果Vref-Vnow输给速度控制部635。

速度控制部635根据数学式Iref＝Gi×(Vref-Vnow)(其中Gi是控制增益)演算电流指令值Iref，并将演算结果Iref输送给减法器636。减法器636根据对速度控制部636输送的电流指令值Iref与电流传感器622所检测的电流当前值Inow之差Iref-Inow进行演算，并将演算结果Iref-Inow输送给电流控制部637。

电流控制部637把减法器636的输出Iref-Inow变为0的控制信号φc输送给电源621，并对电源621的输出电流I进行控制。电源621的输出电流I的控制以诸如PWM方式或PAM方式进行控制。

相位控制部638检测出P-V变换部630所生成的速度当前值Vnow和速度控制部635所生成的电流指令值Iref之间的相位差，并调整位置指令部631所使用的数学式Pref＝B×sinωt的角频率ω与速度控制部635所使用的数学式Iref＝Gi×(Vref-Vnow)的控制增益Gi，以便消除上述相位差。

图5是表示图4所示控制装置625动作的流程图。根据该流程图对图1～图4所示线性压缩机601及其驱动装置620的动作进行简单的说明。

首先，在步骤S1，由位置指令部631生成位置指令值Pref，由位置控制部633生成速度指令值Vref，由速度控制部635生成电流指令值Iref。当把电流供给线性电动机613的线圈615时，线性电动机613的可动部开始往复运动，由此开始产生压缩气体。

在步骤S2，由位置传感器624检测出位置当前值Pnow，将该检测出的位置当前值Pnow输送给减法器632及P-V变换部630。在步骤S3中，由位置控制部633演算速度指令值Vref＝Gv×(Pref-Pnow)；在步骤S4中，由P-V变换部630将位置当前值Pnow变换成速度当前值Vnow。将速度当前值Vnow输送给减法器634及相位控制部638。

在步骤S5中，由速度控制部635对电流指令值Iref＝Gi×(Vref-Vnow)进行演算，并将该演算值Iref输送给减法器636和相位控制部638。电流控制部637控制电源621，使电流当前值Inow与电流指令值Iref一致。

在步骤S6中，由相位控制部638检测出速度当前值Vnow与电流指令值Iref的相位差。在步骤S7中，相位控制部638调整位置指令值Pref的角频率ω及控制增益Gi，使速度当前值Vnow与电流指令值Iref之间没有相位差。

接着，反复进行步骤S1～S7，使线性压缩机601的运转状态迅速稳定。此外，即使启动后负载变动时，也能随着这种控制一起直接且适当地对线性电动机613的推力即电流值I进行控制，以得到高效率。

图6是表示上述线性压缩机601由上述驱动装置620在共振状态下驱动时的驱动电压E、电流指令值Iref、速度当前值Vnow及位置当前值Pnow之间关系的波形图，图7是表示此时的惯性力m·d²x/dt²、回复力k·x、与气体压缩有关的力S(Pw-Pb)以及电动机推力A·Iref之间关系的波形图。其中，图7的电动机推力A·Iref的振幅是其他力的8倍。

在共振状态下，确认驱动电压E、电流指令值Iref与速度当前值Vnow的相位一致，电动机推力A·Iref变小，并成为正弦波。这时的功率周数为0.99，电动机的效率为91.2％。

图8是表示以往的单活塞式线性压缩机正常运转时的惯性力、回复力、与气体有关的力及电动机推力之间关系的波形图。其中，图8中的电动机推力的振幅是其他力的两倍。

与图7所示的本发明的线性压缩机601相比较，电动机的推力变大，并且其波形产生大的应变。

实施例2

本实施例的线性压缩机，可用作如前述图26所示的密闭式冷冻系统的压缩机。该线性压缩机如图9所示，用密闭圆筒状壳体1包围着其外周，把线性压缩机保持在密闭空间中。该壳体1是有底圆筒体，其上端侧形成由低炭素钢制成的磁框2(轭铁)。在该轭铁2的中心部贯通形成沿上下方向延伸的气缸嵌装孔3，在该气缸嵌装孔3内嵌合有由不锈钢制成的有底圆筒状气缸4。

活塞5可滑动地嵌装在气缸4内，气缸4与活塞5构成作为制冷剂气体压缩空间的压缩室6。在气缸4上形成与外部气体流路125连接的阀机构7。其中7a是吸入阀，通过气体流路125吸入在蒸发器124中汽化的制冷剂气体。7b是排出阀，把在压缩室6内压缩的高压制冷剂气体经过气体流路125排到冷凝器122中。

在活塞5上，把由轻质的非磁性材料如树脂构成的朝活塞5的一侧敞开的有底圆筒状可动体8(线圈架)与活塞5的活塞轴9固定成一体，并设置有第1及第2螺旋弹簧10、11。第1及第2螺旋弹簧10、11可往复地弹性支撑着该线圈架8和活塞5。

第1螺旋弹簧10卷装在活塞轴9上，其一端与线圈架8接触，另一端与气缸4上所设置的弹簧座12接触。另外。第2螺旋弹簧11固定在壳体1的底面中心部与线圈架8之间。这样，通过将第1及第2螺旋弹簧10、11设置在该线圈架8的两侧，既能很容易地把活塞5的冲程中心位置控制在一定位置，又能使弹簧常数变大，使装置小型化。

活塞5及线圈架8与驱动这两者往复运动的驱动源即线性电动机13驱动连接。

在轭铁2上形成与气缸嵌装孔3同心配置的环状凹部14，在环状凹部14的外侧侧面14a上安装环状永久磁铁15，使环状永久磁铁15与凹部14的内侧侧面14b之间具有预定间隙S。磁铁15及轭铁2构成线性电动机13的磁回路16。磁回路16在磁铁15与凹部14的内侧侧面之间的间隙S中产生规定强度的磁场。

线圈架8可往复运动地配设在间隙S中，在线圈架8的外周部，在与磁铁15对峙的位置卷绕着电磁线圈7。通过导线(图中未示)将规定频率(在本实施例中是60Hz)的交流电流供给电磁线圈7，使其通电，这样，借助于通过间隙S的磁场的作用驱动电磁线圈7及线圈架8，使活塞5在气缸4内往复运动，在压缩室6中产生规定周期的气体压力。

进一步，在轭铁2上设置第1泄漏孔22和缓冲空间23。第1泄漏孔22将轭铁2、永久磁铁15和线圈架8所形成的磁回路空间部分21的气体泄漏到外部，而缓冲空间23与第1泄漏孔22连通，这样，随着线圈架8的上下运动，可使磁回路空间部分21中不进行气体的压缩·膨胀作功。在本实施例中设置8个第1泄漏孔22。

另一方面，在线圈架8上设置数个(本实施例为8个)第2泄漏孔26。第2泄漏孔26使活塞5背面侧的弹簧座12与线圈架8的里面部分所包围的里面空间部分24和设有活塞弹簧11的线圈架背面空间部分25成为连通状态，这样，随着线圈架8的上下运动，不在线圈架里面空间部分24中进行气体的压缩·膨胀作功。此外，在弹簧座12上也开设有数个(本实施例为6个)第3泄漏孔27，这样，随着活塞5的上下运动，不在活塞5的背面空间28进行气体的压缩·膨胀作功。

图10是表示从压缩室6排出气体时的状态的断面图。图11是表示向压缩室6吸入气体时的状态的断面图。从图10及图11两个图可以看出，随着活塞5的上下运动，在磁回路空间部分21、线圈架里面空间部分24、活塞背面空间28中没有进行气体的压缩·膨胀作功，而是将气体分别泄漏到缓冲空间23及线圈架背面空间部分25中。

因此，可使轭铁2与线圈架8的间隙、永久磁铁15与电磁线圈7的间隙很小，又不会在磁回路空间部分21、线圈架里面空间部分24及活塞5背面空间28中进行气体的压缩·膨胀作功，从而能够防止不可逆压缩损失的发生。结果，提高了线性压缩机的效率。

另外，在本实施例中，虽然叙述的是活塞5与线圈架8用单独体形成的情况，但是，也可以将两者做成一体，还可以把永久磁铁15固定在轭铁2的内侧侧面上。除此之外，还可以把壳体1、轭铁2及气缸4构成一体。但是，在这种情况下，为了形成磁回路13必须采用与轭铁2同一的物质构成。

实施例3

本实施例的线性压缩机，可用作如前述图26所示的密闭式冷冻系统的压缩机。该线性压缩机如图12所示，用密闭圆筒状壳体101包围着其外周，把线性压缩机保持在密闭空间中。该壳体101是有底圆筒体，其上端侧形成由低炭素钢制成的磁框(轭铁)102。在该轭铁102的中心部贯通地形成沿上下方向延伸的气缸嵌装孔103，在该气缸嵌装孔103内嵌装有由不锈钢制成的有底圆筒状气缸104。

活塞105通过微小间隔可往复移动地自由插入气缸104内，气缸104与活塞105共同形成作为制冷剂气体压缩空间的压缩室106。这里的微小间隔设定在随着活塞105的往复运动，在活塞与气缸104之间能形成气体密封的范围内，具体地说，设定在5μm以下。在本实施例设定成5μm。

在气缸104上形成与外部气体流路125连接的阀机构107。其中107a是吸入阀，通过气体流路125吸入在蒸发器124中汽化的制冷剂气体。107b是排出阀，把在压缩室106内压缩的高压制冷剂气体经过气体流路125排到冷凝器122中。

在活塞105上设置有由轻质的非磁性材料如树脂构成的朝活塞105的一侧敞开的有底圆筒状可动体108(线圈架)，该可动体108与活塞105的活塞轴109固定成一体，在活塞105上还设置有第1及第2螺旋弹簧110、111第1及第2螺旋弹簧110、111可往复地弹性支撑着该线圈架108和活塞105。第1螺旋弹簧110卷装在活塞轴109上，其一端与线圈架108接触，另一端与气缸104上所设置的第1导向部112接触。另外。第2螺旋弹簧111固定在壳体101的底面中心部上所设置的第2导向部113与线圈架108之间。

活塞105及线圈架108与驱动这两者往复运动的驱动源即线性电动机114驱动连接。

在轭铁102上形成与气缸嵌装孔103同心配置的环状凹部115，在环状凹部115的外侧侧面115a上安装环状永久磁铁116，使环状永久磁铁116与凹部115的内侧侧面115b之间具有设定间隙S。磁铁116及轭铁102构成线性电动机114的磁回路117。磁回路117在磁铁116与凹部115的内侧侧面之间的间隙S中产生规定强度的磁场。

线圈架108可往复运动地配设在间隙S中，在线圈架108的外周部，在与磁铁116对峙的位置卷绕着电磁线圈118，并通过导线(图中未示)接通规定频率(在本实施例中是60Hz)的交流电流，这样，借助于通过间隙S的磁场的作用驱动电磁线圈118及线圈架108，使活塞105在气缸104内往复运动，在压缩室106中产生规定周期的气体压力。

此外，第1导向部112及第2导向部113在其内周面分别设有滚动轴承121、122，将活塞轴109沿上下方向自由滑动地保持着。在这里，滚动轴承121、122是直动式，在本实施例中采用IKO公司制造的滚珠花键LSAG8。但是，使用直动式滚动轴承只是一个例子，也可以采用其他形式的滚珠花键或滑动套筒。由此，可以把活塞轴109直动地支撑在摩擦系数(μ＝0.001～0.006)小于以往滚动轴承的摩擦系数(μ＝0.01～0.1)的滚动轴承上。

如上文所述，通过线圈架8将第1及第2螺旋弹簧110、111设置在该线圈架8的两侧，由此，可以很容易地把活塞105的冲程中心位置控制在一定位置上，同时，可以加大弹簧常数，使装置小型化。

此外，由于活塞轴109直接由滚动轴承121、122支撑着，限制了活塞105的直动方向，因而，如上所述那样活塞与气缸之间具有微小间隙，并能实现间隙密封。结果，可以避免由活塞105往复运动时的摩擦损失所引起的运转效率的降低以及由设置在活塞105上的气体密封部件的磨损所引起的装置寿命的降低，消除了磨耗粉引起的制冷剂的污染等。

实施例4

下面参照图13说明本实施例的线性压缩机。在这里，本实施例与上述图12所示实施例3的不同点是，在气缸104上设置滚动轴承131，活塞105通过该滚动轴承131沿气缸104往复移动，以此代替活塞轴109可自由滑动地由第1导向部112、第2导向部113的滚动轴承121、122保持的结构。

第1螺旋弹簧110设置在活塞105背面侧的气缸104上所设置的弹簧座132与线圈架108之间，第2螺旋弹簧111设置在壳体101底面中心部与线圈架108之间。另外，与上述实施例2相同的结构用同一符号表示，其详细说明省略。

在这种结构中，滚动轴承131采用与上述图12的实施例3的情况相同的滚珠花键或滑动套筒型直动式滚动轴承。但是，所使用的滚动轴承131应配置在活塞105的冲程中心附近，使压缩室106内的气体不会因活塞105的往复运动而经过滚动轴承泄漏出去。

因此，由于不象以往那样使活塞105通过滑动轴承沿气缸104滑动，而是可通过滚动轴承使活塞105沿气缸104滑动，从而避免了由活塞105往复运动时的摩擦损失所引起的运转效率的降低以及由设置在活塞105上的气体密封部件的磨损所引起的装置寿命的降低，消除了磨耗粉引起的制冷剂的污染等。此外，与实施例2的情况相同，可以很容易地把活塞105的冲程中心位置控制在一定位置，并增大弹簧常数，使装置小型化。

此外，在本实施例中，虽然说明的是在气缸104上设置滚动轴承131的情况，但是，也可以采用在活塞105周面上设置滚动轴承的结构。

并且，上述实施例3及实施例4与实施例2一样，虽然只叙述了活塞105及线圈架108单独形成的情况，但是也可以构成一体，还可以把永久磁铁116固定在轭铁102的内侧侧面上。除此之外，还可以把壳体101、轭铁102及气缸104构成一体。但是，在这种场合，为了形成磁回路114，必须用与轭铁102同一的物质构成。

实施例5

本实施例的线性压缩机，可用作上述图26所示的密闭式冷冻系统的压缩机。该线性压缩机如图14所示，用密闭圆筒状壳体201包围其外周，把线性压缩机保持在密闭空间中。壳体201的上部及下部设有压缩室202、203。

在壳体201的上端部形成由低炭素钢制成的磁框204(轭铁)。在该轭铁204的中心部贯通地形成沿上下方向延伸的气缸嵌装孔205，在该气缸嵌装孔205内嵌装有由不锈钢制成的有底圆筒状第1气缸206。

第1活塞207可滑动地嵌装在第1气缸206内，第1气缸206与第1活塞207划分形成作为制冷剂气体压缩空间的上部压缩室202。在第1气缸206上形成与外部气体流路125连接的第1阀机构208。其中，208a是吸入阀，通过气体流路125吸入在蒸发器124中汽化的制冷剂气体；208b是排出阀，把在上部压缩室202内压缩的高压制冷剂气体经过气体流路125排到冷凝器122中。

另一方面，在第1气缸206的相反一侧的壳体201的下部，设置沿上下方向延伸的第2气缸209。在第2气缸209内可滑动地嵌装第2活塞210。第2气缸209与第2活塞210共同形成作为制冷剂气体压缩空间的下部压缩室203。与上部压缩室202同样，在第2气缸209上形成与外部气体流路125连接的第2阀机构211。其中，211a是吸入阀，通过气体流路125吸入在蒸发器124中汽化的制冷剂气体；211b是排出阀，把在下部压缩室203内压缩的高压制冷剂气体经过气体流路125排到冷凝器122中。

第1活塞207及第2活塞210用活塞轴212连接，朝第1活塞207侧敞开的有底圆筒状可动体213(线圈架)一体地固定在活塞轴212的中心位置。并且在第1活塞207及第2活塞210外周面上设置活塞环等气体密封部件214。

在轭铁204上形成与气缸嵌装孔205同心配置的环状凹部215，在环状凹部215的外侧侧面215a上安装环状永久磁铁216，使环状永久磁铁216与凹部215的内侧侧面215b之间具有预定间隙S。磁铁216及轭铁204构成线性电动机217的磁回路218。磁回路218在磁铁216与凹部215的内侧侧面之间的间隙S中产生规定强度的磁场。

线圈架213配设在由磁铁216与轭铁204组成的磁回路218的一部分上所形成的间隙S中。通过把规定频率的交流电流供给卷绕在线圈架213外周的电磁线圈219，便可以使第1活塞207与第2活塞210分别在第1气缸206与第2气缸209内往复运动，在上部压缩室202及下部压缩室203中产生规定周期的气体压力。

此外，在活塞轴212上设置有用于可往复运动地弹性支撑第1活塞207与第2活塞210的第1螺旋弹簧220及第2螺旋弹簧221。具体地说，第1螺旋弹簧220套在活塞轴212上，设置该第1螺旋弹簧220的目的是为了在第1气缸206上所设置的第1弹簧座222与线圈架213之间产生推压力，第2螺旋弹簧221套在活塞轴212上的隔着线圈架213的相反一侧，设置该第2螺旋弹簧221的目的是为了在第2气缸209上所设置的第2弹簧座223与线圈架213之间产生推压力。

这样，在两侧设有压缩室202、203的线性压缩机中，把第1及第2螺旋弹簧220、221设置在线圈架213的两侧，由此，既能很容易地把第1活塞207及第2活塞210的冲程中心位置控制在一定位置，又能得到规定的弹簧常数。

进一步，将1活塞207、第2活塞210及活塞轴212的内部设为中空状。在第1活塞207上设有用于将其背面空间部231的气体漏出的第1泄漏孔232，在第2活塞210上设有用于将其背面空间部233的气体漏出的第2泄漏孔234。这样，如图15所示，随着线性电动机217的驱动使第1活塞207及第2活塞210作往复运动时，背面空间部231、233的气体通过第1活塞207、活塞轴212及第2活塞210成为连通状态，因此，不进行压缩·膨胀作功，避免了不可逆压缩损失的产生。结果，可使线性压缩机高效率化。

再者，在轭铁204上设置第3泄漏孔242和缓冲空间243。第3泄漏孔242将轭铁204、永久磁铁216和线圈架213所形成的磁回路空间部分241的气体泄漏到外部，缓冲空间243与第3泄漏孔242连通，这样，随着线圈架213的上下运动，在磁回路空间部分241中不进行气体的压缩·膨胀作功。在本实施例中设置8个第3泄漏孔242。

另一方面，在线圈架213上设置数个(本实施例为8个)第4泄漏孔246。第4泄漏孔246使由第1弹簧座223与线圈架213的里面部分所包围的线圈架里面空间部分244和设有第2螺旋弹簧221的线圈架背面空间部分245成为连通状态，这样，随着线圈架213的上下运动，不在线圈架里面空间部分244中进行气体的压缩·膨胀作功。由此，即使轭铁204与线圈架213之间的间隙以及永久磁铁216与电磁线圈219间的间隙很小，也不会在磁回路空间部分241以及线圈架里面空间部分244进行压缩·膨胀作功，可以避免不可逆压缩损失的产生。

图15是表示从上部压缩室202排出气体时的状态的断面图。这里，图中箭头表示的是活塞207、210的变位方向以及随着活塞207、210的移动在线性压缩机内的气体流动。从图中可以看出，随着第1活塞207的上下运动，背面空间233的气体经过第2泄漏孔234、第2活塞210、活塞轴212、第1活塞207及第1泄漏孔232流入背面空间231中，这时，在背面空间233中不进行压缩作功，在背面空间231也不进行膨胀作功。

此外，随着第1活塞207及第2活塞210的往复运动，磁回路空间部分241、线圈架里面空间部分244的气体经过第3泄漏孔242及第4泄漏孔246分别向缓冲空间243及线圈架背面空间部分245泄漏，此时，不进行压缩·膨胀作功。

并且，在上述结构中，第1弹簧座222及第2弹簧座223也可以作为轴承使用。在这种场合，消除了由第1及第2活塞207、210的背面空间部分231、233的气体所产生的不可逆压缩损失，达到了更好的效果。

实施例6

本实施例的线性压缩机，可用作上述图26所示的密闭式冷冻系统的压缩机。该线性压缩机如图16所示，用密闭圆筒状壳体301包围其外周，把线性压缩机保持在密闭空间中。壳体301的上部及下部设有压缩室302、303。

在壳体301的下端部形成由低炭素钢制成的磁框(轭铁)304。在该轭铁304的中心部贯通地形成沿上下方向延伸的气缸嵌装孔305，在该气缸嵌装孔305内嵌装有由不锈钢制成的有底圆筒状第1气缸306。

第1活塞307可滑动地嵌装在第1气缸306内，第1气缸306与第1活塞307共同形成作为制冷剂气体压缩空间的下部压缩室302。在第1气缸306上设置有与外部气体流路配管125连接的用于把蒸发器124中汽化的制冷剂气体吸入的第1吸入阀308a。

另一方面，在第1气缸306的相反一侧的壳体301的上部，设置沿上下方向延伸的第2气缸309；在第2气缸309内可滑动地嵌装第2活塞310。第2气缸309与第2活塞310共同形成作为制冷剂气体压缩空间的上部压缩室303。与下部压缩室302同样，在第2气缸309上设置与外部气体流路配管125连接的用于把蒸发器124中汽化的制冷剂气体吸入的第2吸入阀311a。

第1活塞307及第2活塞310用活塞轴312连接，朝第1活塞307侧敞开的有底圆筒状可动体313(线圈架)一体地固定在活塞轴312的中心位置。并且在第1活塞307及第2活塞310外周面上设置活塞环等气体密封部件314(图中未示)。

在轭铁304上形成与气缸嵌装孔305同心配置的环状凹部315，在环状凹部315的外侧侧面315a上安装环状永久磁铁316，使环状永久磁铁316与凹部315的内侧侧面315b之间具有预定间隙S。磁铁316及轭铁304构成线性电动机317的磁回路318。磁回路318在磁铁316与凹部315的内侧侧面之间的间隙S中产生规定强度的磁场。

线圈架313配设在由磁铁316与轭铁304组成的磁回路318的一部分上所形成的间隙S中。通过把规定频率的交流电流供给卷绕在线圈架313外周的电磁线圈319，便可以使第1活塞307与第2活塞310分别在第1气缸306与第2气缸309内往复运动，在下部压缩室302及上部压缩室303中产生规定周期的气体压力。

此外，在活塞轴312上设置有用于可往复运动地弹性支撑第1活塞307与第2活塞310的第1螺旋弹簧320及第2螺旋弹簧321。具体地说，第1螺旋弹簧320套在活塞轴312上，设置该第1螺旋弹簧320的目的是为了在第1气缸306上所设置的第1弹簧座322与线圈架313之间产生推压力，第2螺旋弹簧321套在活塞轴312上的隔着线圈架313的相反一侧，设置该第2螺旋弹簧321的目的是为了在第2气缸309上所设置的第2弹簧座323与线圈架313之间产生推压力。这样，在两侧设有压缩室302、303的线性压缩机中，通过线圈架313把第1及第2螺旋弹簧320、321设置在该线圈架313的两侧，由此，既能很容易地把第1活塞307及第2活塞310的冲程中心位置控制在一定位置，又能得到规定的弹簧常数。

进一步，将第1活塞307、第2活塞310及活塞轴312的内部设为中空状。在第1活塞307上设有第1排出阀308b。该第1排出阀308b为了把下部压缩室302中压缩的高压制冷剂气体供给冷凝器122，而把该高压制冷剂气体排向第1活塞307的中空部307a。而且该第1排出阀308b与上述第1吸入阀308a一体构成第1阀机构308。

此外，在第2活塞310上设有第2排出阀311b。该第2排出阀311b为了把在上部压缩室303中压缩的高压制冷剂气体供给冷凝器122，而把该高压制冷剂气体排向第2活塞310的中空部310a。而且该第2排出阀311b与上述第2吸入阀311a一体构成第2阀机构311。

在线圈架313内形成一端与活塞轴312的中空部312a成为连通状态而连接的可动体空间部313a，在可动体空间部313a的另一端和本体壳体301之间安装有可随线圈架313的上下运动而伸缩的连通管331。这里，连通管331可以是有伸缩性的部件，例如波纹管、螺旋状管等。

根据以上结构，来自下部压缩室302的压缩气体通过第1排出阀308b排出到第1活塞307的中空部307a中，再经过活塞轴312的中空部312a、线圈架313的可动体空间部313a、连通管331及气体流路配管125供给冷凝器122。同样，来自上部压缩室303的压缩气体通过第2排出阀311b排出到第2活塞310的中空部310a中，再经过活塞轴312的中空部312a、线圈架313的可动体空间部313a、连通管331及气体流路配管125供给冷凝器122。

图17及图18是分别表示来自下部压缩室302和上部压缩室303的气体排出状态的断面图。在该图中，箭头表示活塞307、310的变位方向及随该活塞307、310移动的下部压缩室302的压缩气体的流动。

从上述两图中可以看出，随着第1活塞307的上下运动，下部压缩室302的压缩气体通过第1排出阀308b、第1活塞307的中空部307a、活塞轴312的中空部312a、线圈架313的可动体空间部313a、连通管331及气体流路配管125供给冷凝器122(参照图17)。相反，随着第2活塞310的上下运动，上部压缩室303的压缩气体通过第2排出阀311b、第2活塞310的中空部310a、活塞轴312的中空部312a、线圈架313的可动体空间部313a、连通管331及气体流路配管125供给冷凝器122(参照图18)。

这样，由于在壳体301内的第1活塞307及第2活塞310上分别设置第1排出阀308b及第2排出阀311b，排出空间部分在壳体的本体内部通过模铸构成，因此，可以将气体脉动所引起的配管中的振动噪音及阀操作噪音遮在壳体301内，不需要重新设置防噪音用的排出消声器。

此外，由于来自下部压缩室302及上部压缩室303的压缩气体从同一连通管331向壳体301的外部排出，因此，不需要在壳体301的外部把两根气体流路配管125连接在一起。

另外，也可采用将第1弹簧座322及第2弹簧座323作为轴承的设想，能获得同样的效果。

实施例7

本实施例的线性压缩机，可用作上述图26所示的密闭式冷冻系统的压缩机。该线性压缩机如图19所示，用密闭圆筒状壳体401包围其外周，把线性压缩机保持在密闭空间中。壳体401的上部及下部设有压缩室402、403。

在壳体401的上部形成由低炭素钢制成的磁框404(轭铁)。在该轭铁404的中心部贯通地形成沿上下方向延伸的气缸嵌装孔405，在该气缸嵌装孔405内嵌装有由不锈钢制成的有底圆筒状第1气缸406。

第1活塞407通过微小间隙可滑动地嵌装在第1气缸406内，第1气缸406与第1活塞407共同形成作为制冷剂气体压缩空间的上部压缩室402。在第1气缸406上形成与外部气体流路配管125连接的用于把蒸发器124汽化的制冷剂气体吸入的第1吸入阀408a。

另一方面，在第1气缸406的相反一侧的壳体401的下部，设置沿上下方向延伸的第2气缸409。第2活塞410以微小间隙可往复运动地嵌装在第2气缸409内。第2气缸409与第2活塞410共同形成作为制冷剂气体压缩空间的下部压缩室403。与上部压缩室402同样，在第2气缸409上设置与外部气体流路配管125连接并用于把蒸发器124汽化的制冷剂气体吸入的第2吸入阀411a。

第1活塞407及第2活塞410用活塞轴412连接，朝第1活塞407侧敞开的有底圆筒状可动体(线圈架)413一体地固定在活塞轴412的中心位置。

在轭铁404上形成与气缸嵌装孔405同心配置的环状凹部415，在环状凹部415的外侧侧面415a上安装环状永久磁铁416，使环状永久磁铁416与凹部415的内侧侧面415b之间具有预定间隙S。磁铁416及轭铁404构成线性电动机417的磁回路418。磁回路418在磁铁416与凹部415的内侧侧面之间的间隙S中产生规定强度的磁场。

线圈架413配设在由磁铁416与轭铁404组成的磁回路418的一部分上所形成的间隙S中。通过把规定频率的交流电流供给卷绕在线圈架413外周的电磁线圈419，便可以使第1活塞407与第2活塞410分别在第1气缸406与第2气缸409内往复运动，在上部压缩室402及下部压缩室403中产生规定周期的气体压力。

此外，在活塞轴412上设置有用于可往复地弹性支撑第1活塞407与第2活塞410的板状悬簧420。悬簧420的中心部一体地固定在活塞轴412的中心位置，其外周固定在壳体401上，可往复运动地弹性支撑着第1活塞407及第2活塞410。并且，悬簧420由弹簧钢构成，其具体形状与图28所描述的形状相同，因此，其详细说明省略。

这样，在两侧设有压缩室402、403的线性压缩机中，通过把悬簧420配设在活塞轴412的中心位置，由此，能很容易地把第1活塞407及第2活塞410的冲程中心位置控制在一定位置。

进一步，在第1活塞407及活塞轴412上设有第1连通通路451，该第1连通通路451用于把来自第1气缸406内的上部压缩室402的压缩气体供给后述的第1气体轴承部441及第2气体轴承部442。此外，在第2活塞410及活塞轴412上设有第2连通通路452，该第2连通通路452用于把来自第2气缸409内的下部压缩室403的压缩气体供给后述的第1气体轴承部441及第2气体轴承部442。

在第1气体轴承部441及第2气体轴承部442上，在第1活塞407位于上支点附近的压缩过程中，来自第1气缸406内上部压缩室402的压缩气体的一部分通过第1连通通路451从活塞轴412喷向轴承侧；另一方面，在第2活塞410位于上支点附近的压缩过程中，来自第2气缸409内下部压缩室403的压缩气体的一部分通过第2连通通路452从活塞轴412喷向轴承侧。

由此，由于第1活塞407及第2活塞410位于上下支点附近时，悬簧420呈伸展状态，所以，不能利用悬簧420充分控制活塞轴的振动，但是，取而代之，通过第1气体轴承部441及第2气体轴承部442能可靠地防止第1活塞407及第2活塞410的轴振动。

根据以上结构，在第1活塞407位于上支点附近的位置期间，上部压缩室402与气体轴承部441、442的压力差变大，来自上部压缩室402的压缩气体的一部分通过第1连通通路451供给第1气体轴承部441及第2气体轴承部442，使压缩气体从活塞轴412喷向轴承侧。

此外，在第2活塞410位于上支点附近的位置期间，下部压缩室403与气体轴承部441、442的压力差变大，来自下部压缩室403的压缩气体的一部分通过第2连通通路452供给第1气体轴承部441及第2气体轴承部442，使压缩气体从活塞轴412喷向轴承侧。

图20及图21是分别表示从上部压缩室402及下部压缩室403排出气体时的状态的断面图。在这些图中，箭头表示的是活塞407、410的变位方向以及随着活塞407、410的移动、上部压缩室402及下部压缩室403的压缩气体的流动。

从该两个图中可以看出，随着第1活塞407向上支点附近的移动，上部压缩室402的压缩气体经过第1连通通路451供给第1气体轴承部441及第2气体轴承部442(参照图20)。相反，随着第2活塞410向上支点附近的移动，下部压缩室403的压缩气体的一部分经过第2连通通路452供给第1气体轴承部441及第2气体轴承部442(参照图21)。

此外，当第1活塞407及第2活塞410位于中立点位置附近时，压缩室402、403与气体轴承部441、442的压力差变小，所以压缩气体不会从活塞轴412喷向轴承侧，不能期待气体轴承部441、442上有良好的效果，但是，在这种场合，借助于悬簧420可以限制第1活塞407及第2活塞410的轴向位置。因此，可尽量抑制由来自压缩室402、403的压缩气体供给而引起的装置的效率恶化。

这样，当第1活塞407及第2活塞410位于中立点位置附近时，借助于悬簧420可以限制第1活塞407及第2活塞410的轴向位置，另一方面，当第1活塞407及第2活塞410位于上支点位置附近时，借助于上述第1气体轴承部441及第2气体轴承部442限制第1活塞407及第2活塞410的轴向位置，从而以简单的构成把活塞407、410的冲程中心位置保持在一定位置，同时，可限制活塞407、410往复运动驱动时活塞407、410的轴振动，从而防止活塞部分的磨损，延长了装置的寿命。

上文对于在第1活塞407、第2活塞410及活塞轴412上设置第1连通通路451及第2连通通路452的情况进行了说明，但除此之外，也可以在第1气缸406、第2气缸409及壳体401内设置这些连通通路451、452，从气缸406、409侧把压缩气体喷向活塞轴412侧。

实施例8

下文参照附图叙述本实施例的线性压缩机的结构。

首先，参照图22说明本实施例的线性压缩机501的结构。图22是磁铁可动式线性压缩机501的断面图，示出了活塞位于中立点的情况。

该线性压缩机501把带有压缩室514的气缸505a和圆筒状壳体505b做成一体。在压缩室514中配设有用于压缩制冷剂气体的活塞502a，在活塞502a上嵌装有轴。在压缩室514的上方，设置有吸入消声器508与排气消声器509。

在轴502b上安装有纵断面形状大致为H状的磁性座507。在磁性座的外侧安装有上下两段永久磁铁504a、504b。上段永久磁铁504a的外侧为S极，下段永久磁铁504b的外侧为N极。

此外，在与永久磁铁504a、504b对峙的壳体505b中，分别配设有包围着永久磁铁504a的线圈503a以及包围着永久磁铁504b的线圈503b。由永久磁铁504a、504b、线圈503a、503b构成使活塞502a上下运动的线性电动机。

在轴502b的上下位置安装有用于防止轴502b轴振动的由薄板构成的悬簧510、511该悬簧510、511的平面形状可以选择成各种形状，诸如采用涡卷状、十字状等的形状。

此外，在轴502b的由线圈座507限定的内部空间中，设有螺旋弹簧506a、506b。该螺旋弹簧506a、506b使离开中立点的活塞502a始终回到中立点。各螺旋弹簧506a、506b的一端由线圈座507支撑着，另一端由支架512、513分别支撑着。

在这里，线性压缩机501具有由活塞502a、轴502b的重量、悬簧510、511的弹簧常数、螺旋弹簧506a、506b的弹簧常数以及压缩气体的弹性成分等确定的共振频率。因此，以该共振频率驱动线性电动机，便可以有效地产生压缩气体。

下文参照图23及图24叙述由上述结构构成的线性压缩机501的动作。图23示出了再膨胀·吸入冲程，图24示出了压缩·排出冲程。

首先，如图23所示，把从活塞502a一侧看为反时针方向流动的电流供给线圈503a，而把从活塞502a一侧看为顺时针方向流动的电流供给线圈503b。由此，在线圈503a中产生如图中箭头A1方向的磁场，在线圈503b中产生如图中箭头A2方向的磁场。结果，分别把向下的力(图中箭头D所示方向)施加给永久磁铁504a、504b，使活塞502a向下方移动。

接着，如图24所示，把从活塞502a一侧看为顺时针方向流动的电流供给线圈503a，而把从活塞502a一侧看为反时针方向流动的电流供给线圈503b。由此，在线圈503a中产生如图中箭头A3方向的磁场，在线圈503b中产生如图中箭头A4方向的磁场。结果，分别把向下的力(图中箭头U所示方向)施加给永久磁铁504a、504b，使活塞502a向上方移动。

这样，通过依次反复进行图23及图24所示的过程，可以在压缩室514中生成压缩气体。

如上所述，在由图22所示结构构成的线性压缩机中，在采用磁铁可动式线性电动机的场合，通过在轴502b的上下位置设置用于防止轴502b轴振动的悬簧510、511，可以防止轴502b的轴振动。从而，避免了活塞502a与气缸505a之间因摩擦引起的驱动力损失，提高了效率。

并且，由于用于线性电动机的磁性座507的纵断面形状为H形，因而采用了将螺旋弹簧506a、506b收在由磁性座507形成的内部空间内的构成形式。其结果，是可有效地利用线性压缩机中的内部空间，实现了线性压缩机的小型化。

此外，也可考虑由悬簧510、511兼负螺旋弹簧506a、506b的功能，而采用只设悬簧510、511的结构，但假若悬簧510、511的弹簧常数比较大，则由金属疲劳引起的破坏危险性就比较高。因此，最好考虑采用上述的螺旋弹簧506a、506b与悬簧510、511并用的结构。

实施例9

在上述实施例8中，叙述了采用一个气缸的情况，但是，如图25所示，也可以在下端部再设置带有压缩室515的气缸505b，在轴502b的下端侧设置活塞502c，由此可以构成双活塞式线性压缩机，并能得到与上述单活塞式线性压缩机同样的作用和效果。此外，把上述结构用于线圈可动式线性压缩机中也能得到同样的作用和效果。

以上所揭示的实施例，只是为了说明而在各方面举的例子，并不构成对本发明的限定，在不脱离本发明的权利要求书所揭示的范围内，可以作出与权利要求范围均等的以及包括在其范围内的各种变更。

工业上的可实施性

如上文所述，本发明的线性压缩机，可用作密闭式冷冻系统中的线性压缩机。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1.一种用于产生压缩气体的线性压缩机，设有：

气缸、将气缸内隔成压缩室的活塞以及一端设置有所述活塞的轴；

与所述轴结合并使离开中立点的活塞回复到中立点的弹性部件；以及

使所述轴沿轴向往复运动并产生压缩气体的线性电动机；并且

可对驱动电流与活塞的速度进行控制，使用于驱动所述线性电动机的驱动电流与活塞速度的相位大致相同。

2.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征是，所述活塞与气缸是朝彼此相反的方向设置在所述轴两端部的同轴的两组活塞与气缸；并由上述两组活塞和气缸交替产生上述压缩气体的线性电动机。

3.根据权利要求1或2所述的线性压缩机，其特征是，所述弹性部件采用螺旋弹簧；包括所述活塞、轴及弹性部件的振动部具有由该振动部的重量、压缩室内压缩气体的弹簧常数及弹簧所确定的共振频率；所述线性电动机以该共振频率驱动轴往复运动。

4.一种线性压缩机，设有：

设置在壳体内的气缸；

可往复地嵌装在气缸内并将气缸内部隔成压缩室的活塞；

以及线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有中心部与活塞固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在所述可动体外周的电磁线圈，驱动所述活塞作往复运动，所述弹性部件安装在所述活塞与有底圆筒状可动体之间；线性压缩机在所述压缩室内压缩气体，并将该压缩气体供到外部，其特征是，

所述可动体和/或所述磁框上设有把除压缩室内的气体之外的气体泄出的气体泄漏装置。

5.根据权利要求4所述的线性压缩机，其特征是，所述气体泄漏装置包括设置在所述磁框上的用于泄漏气体的第1泄漏孔、与第1泄漏孔连通的缓冲空间、以及设置在可动体上的用于泄漏气体的第2泄漏孔。

6.根据权利要求5所述的线性压缩机，其特征是，还设有设置在所述活塞及可动体之间的活塞轴、可往复移动地嵌装该活塞轴的设置在活塞背面侧的气缸上的弹簧座、卷装在所述活塞轴上并置于所述弹簧座与可动体之间的第1螺旋弹簧、设置在所述壳体底面与可动体之间的第2螺

27.根据权利要求25或26所述的线性压缩机，其特征是，所述线性电动机设有设置在壳体上的线圈和设置在轴上的永久磁铁；所述第1弹性部件收容在永久磁铁上所设置的内部空间中。

28.根据权利要求25～27中任一所述的线性压缩机，其特征是，所述第1弹性部件是螺旋弹簧，所述第2弹性部件是悬簧。

29.根据权利要求1～3中任一所述的线性压缩机，其特征是，使离开中立点的活塞回到中立点的所述弹性部件的回复力设定成大于压缩气体作用到活塞上的力。

30.根据权利要求4所述的线性压缩机，其特征是，设置在所述磁框上的气体泄漏装置将所述磁框、磁铁与可动体所形成的磁回路空间部分的气体泄漏到外部；设置在所述可动体上的气体泄漏装置把所述活塞的背面侧与所述可动体的里面部分所包围的可动体里面部分的气体泄漏到外部。

Claims

1.一种用于产生压缩气体的线性压缩机，设有：

朝彼此相反的方向设置在同一轴上的两组活塞及气缸；

两端分别设置有所述活塞的轴；

与所述轴结合并使离开中立点的活塞回到中立点的弹性部件；以及

使所述轴沿轴向往复运动并使所述两组活塞及气缸交替地产生上述压缩气体的线性电动机。

2.根据权利要求1所述的线性压缩机，其特征是，包括所述两个活塞、轴及弹性部件的振动部具有预定的共振频率，所述线性电动机以该共振频率驱动所述轴作往复运动。

3.根据权利要求1或2所述的线性压缩机，其特征是，使离开中立点的活塞回到中立点的所述弹性部件的回复力设定成大于压缩气体作用到活塞上的力。

4.一种线性压缩机，设有：

设置在壳体内的气缸；

可往复地嵌装在气缸内并将气缸内部隔成压缩室的活塞；

以及线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有中心部与活塞固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在所述可动体外周的电磁线圈，驱动所述活塞作往复运动，该线性压缩机在所述压缩室内压缩气体，并将该压缩气体供到外部，其特征是，

所述可动体和/或所述磁框上设有气体泄漏装置。

6.根据权利要求5所述的线性压缩机，其特征是，还设有设置在所述活塞及可动体之间的活塞轴、可往复移动地嵌装该活塞轴的设置在活塞背面侧的气缸上的弹簧座、卷装在所述活塞轴上并置于所述弹簧座与可动体之间的第1螺旋弹簧、设置在所述壳体底面与可动体之间的第2螺旋弹簧、将所述活塞的背面空间与卷装有所述第1螺旋弹簧的可动体里面空间部分连通的用于泄漏气体的第3泄漏孔。

7.一种线性压缩机，其特征是，设有：

设置在壳体内的气缸；

以微小间隙可往复地嵌装在气缸内并将气缸内部隔成压缩室的活塞；

一端固定在所述活塞上的活塞轴；

线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在所述可动体外周的电磁线圈，驱动所述活塞作往复运动；以及

内周面上设有滚动轴承并将所述活塞轴可自由滑动地保持在该滚动轴承上的导向部。

8.根据权利要求7所述的线性压缩机，其特征是，所述微小间隙设定在随着所述活塞的往复运动、在活塞与气缸之间可形成气体密封的范围内。

9.根据权利要求8所述的线性压缩机，其特征是，所述微小间隙设定在5μm以下。

10.根据权利要求7～9任一项所述的线性压缩机，其特征是，所述导向部由设置在活塞背面侧的气缸上的第1导向部和设置在壳体底面上的第2导向部构成，所述导向部还包括设置在第1导向部与可动体之间的第1螺旋弹簧以及设置在第2导向部与可动体之间的第2螺旋弹簧。

11.一种线性压缩机，设有：

设置在壳体内的气缸；

可往复地嵌装在气缸内并将气缸内部隔成压缩室的活塞；

一端固定在活塞上的活塞轴；以及

线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在所述可动体外周的电磁线圈，驱动所述活塞作往复运动，该压缩机在压缩室内压缩气体，并将该压缩气体供到外部，其特征是，

在所述气缸或活塞上设有滚动轴承，所述活塞通过该滚动轴承沿气缸往复运动。

12.根据权利要求11所述的线性压缩机，其特征是，还包括可往复移动地嵌装所述活塞轴的设置在活塞背面侧的气缸上的弹簧座、设置在所述弹簧座与可动体之间的第1螺旋弹簧以及设置在所述壳体底面与可动体之间的第2螺旋弹簧。

13.一种线性压缩机，在压缩室中压缩气体并将该压缩气体供到外部，其特征是，设有：

设置在壳体内两侧的第1气缸及第2气缸；

分别可往复地嵌装在所述第1气缸及第2气缸内的并将第1气缸及第2气缸的内部隔成压缩室的第1活塞及第2活塞；

两端固定在第1活塞及第2活塞上的活塞轴；

线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在所述可动体外周的电磁线圈，驱动所述活塞作往复运动；以及

隔着所述可动体而设置的分别将第1活塞及第2活塞可往复驱动地弹性支撑在第1气缸及第2气缸内的螺旋弹簧；

所述第1活塞、活塞轴及第2活塞的内部为中空连通状态，将第1活塞的背面空间与第2活塞的背面空间连通。

14.根据权利要求13所述的线性压缩机，其特征是，在所述第1活塞上设有将第1活塞的背面空间与第1活塞的中空内部连通的第1泄漏孔，同时在所述第2活塞上设有将第2活塞的背面空间与第2活塞的中空内部连通的第2泄漏孔，并使第1活塞的背面空间与第2活塞的背面空间成为连通状态。

15.一种线性压缩机，在压缩室中压缩气体，并将该压缩气体供到外部，其特征是，设有：

设置在壳体内两侧的第1气缸及第2气缸；

两端固定在第1活塞及第2活塞上的活塞轴；

所述第1活塞、活塞轴及第2活塞的内部为中空连通状态，把来自第1气缸内的压缩室的压缩气体通过第1活塞及活塞轴的中空部供给外部，并且，把来自第2气缸内的压缩室的压缩气体通过第2活塞及活塞轴的中空部供给外部。

16.根据权利要求15所述的线性压缩机，其特征是，在所述第1活塞上设置有把来自第1气缸内压缩室的压缩气体向第1活塞的中空部排出的第1排出阀，并且，在所述第2活塞上设置有把来自第2气缸内压缩室的压缩气体向第2活塞的中空部排出的第2排出阀。

17.根据权利要求16所述的线性压缩机，其特征是，还设有在可动体内部形成的一端在连通状态下与活塞轴的中空部连接的中空可动体空间部以及设置在可动体空间部另一端与所述本体壳体之间的具有伸缩性的连通管，该连通管将压缩气体排到外部。

18.根据权利要求17所述的线性压缩机，其特征是，所述连通管是波纹状管或螺旋状管。

19.一种线性压缩机，在压缩室中压缩气体，并将该压缩气体供到外部，其特征是，设有：

设置在壳体内两侧的第1气缸及第2气缸；

两端固定在第1活塞及第2活塞上的活塞轴；

线性电动机，该线性电动机在由磁铁及磁框组成的磁回路的一部分上所形成的间隙中，配设有与活塞轴固定成一体的有底圆筒状可动体，并通过把规定频率的交流电供给卷绕在所述可动体外周的电磁线圈，驱动所述活塞作往复运动；

设置在所述壳体与活塞轴之间的分别将第1活塞及第2活塞可往复驱动地弹性支撑在第1气缸及第2气缸内的板状活塞弹簧；以及

把来自第1气缸及第2气缸内的压缩室的压缩气体的一部分喷出并对第1活塞及第2活塞的轴向位置进行限制的气体轴承。

20.根据权利要求19所述的线性压缩机，其特征是，还设有将来自第1气缸内的压缩室的压缩气体供给气体轴承的第1连通通路及将来自第2气缸内的压缩室的压缩气体供给气体轴承的第2连通通路。

21.根据权利要求20所述的线性压缩机，其特征是，所述第1连通通路在第1活塞及活塞轴内形成，所述第2连通通路在第2活塞及活塞轴内形成。

22.根据权利要求19～21中任一所述的线性压缩机，其特征是，所述气体轴承由设置在所述第1活塞背面侧的第1气缸上并对第1活塞的轴向位置进行限制的第1气体轴承部和设置在所述第2活塞背面侧的第2气缸上并对第2活塞的轴向位置进行限制的第2气体轴承部构成。

23.根据权利要求19～22中任一所述的线性压缩机，其特征是，所述第1活塞及第2活塞分别以微小间隙可往复地嵌装在所述第1气缸及第2气缸内。

24.根据权利要求23所述的线性压缩机，其特征是，所述微小间隙设定为10μm以下。

25.一种用于产生压缩气体的线性压缩机，设有：

设有活塞的活塞轴；

具有可容纳所述活塞的压缩室的气缸；

与所述气缸设置成一体并用于安装所述轴的壳体；

使所述活塞往复运动并在压缩室中产生压缩气体的、将所述轴与壳体结合在一起的线性电动机；

与所述轴结合并使离开中立点的活塞回复到中立点的第1弹性部件；以及

与所述轴结合并用于防止所述轴的轴振动的第2弹性部件。

26.根据权利要求25所述的线性压缩机，其特征是，包括所述活塞、轴、第1弹性部件、第2弹性部件以及压缩气体的振动部具有规定的共振频率，所述线性电动机以该共振频率驱动所述轴作往复运动。