JP2002070734A - リニアコンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 このリニアコンプレッサ１０は、ピストンシ
ャフト１２を軸方向に駆動せしめるリニア可動部１４を
有するモータユニット１６と、このモータユニットの軸
方向外部でピストンシャフトに固着されるピストン１８
を受け入れて圧縮室２０を形成する円筒状シリンダ２２
及びシリンダヘッド４８を含むシリンダユニット２４を
備え、さらにモータユニットの固定子鉄心３２の中空円
筒部内に磁気シールド部材７０によりピストンシャフト
を貫通せしめる磁気遮蔽空間部７２を形成し、この空間
部の内面にピストンの位置を検出するために磁気センサ
７４及びこの磁気センサに対向位置してピストンシャフ
トに永久磁石７６を夫々固定してなる。 【効果】 この発明によれば、モータツニット１６の内
部空間にピストンの位置を検出するセンサ部を設けてい
るので、全体を小型・軽量化できると共にシャフトが短
くなり軸ぶれも少なくなりコンプレッサの性能が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はリニアコンプレッサに
関し、特にたとえばモータ部内にピストンの位置を検出
するセンサ部を配置したリニアコンプレッサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種リニアコンプレッサは、
シリンダ内に圧縮室を区画するように往復動可能に嵌装
されたピストンと、シリンダ及びピストンがシリンダ内
で往復動するように相対移動させるリニアモータとを備
え、このリニアモータの駆動によるピストンの往復動に
より、圧縮室に吸入した冷媒ガスを圧縮室で圧縮して吐
出すようにしたものである。このリニアコンプレッサに
おいては、コンプレッサの負荷に応じてリニアモータの
出力を適正に制御するためにピストンの移動ストローク
範囲での位置を検出することが極めて重要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、このピストンの
位置検出装置としては、例えば特開平１１−９３８４６
号公報［Ｆ０４Ｂ ４９／０６］に示されるように、ピ
ストンと一体的に移動する移動部材に複数の凸部をピス
トン移動方向に直交して配列し、一方コンプレッサのケ
ーシング側に渦電流センサを配置し、これら複数の凸部
の各々を渦電流センサにより個別に識別することで、ピ
ストンの位置を検出するようにしている。

【０００４】しかしながら、リニアモータ部の横に複数
の凸部を有する移動部材を設ける関係上、軸方向の長さ
が長くなり、それに伴いリニアコンプレッサの全体形状
が大きくなるという問題がある。

【０００５】また、他の方法としては、リニアモータ部
の横にセンサ部と磁気遮蔽部を設けた場合にも先に説明
した従来例と同様の問題が発生する。

【０００６】それゆえに、この発明の主たる目的は、リ
ニアモータの内部に磁気遮蔽空間部を設けこの空間部に
センサ部を配置することにより、小型・軽量でしかも効
率の良いリニアコンプレッサを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、ピストンシ
ャフトを軸方向に駆動するリニア可動部を有するモータ
ユニットと、このモータユニットによりピストンシャフ
トを介して往復動されるピストンと、固定部に固定され
かつピストンを受け入れて圧縮室を形成する円筒状シリ
ンダとを備え、モータユニットの内部にピストンシャフ
トを貫通せしめる磁気遮蔽空間部を形成し、この空間部
内にピストンの位置を検出する検出手段を設けた、リニ
アコンプレッサである。

【０００８】

【作用】モータユニットの内径を広くして内部に磁気遮
蔽部材で包囲される空間部を形成し、この空間部内にピ
ストンの検出手段として、例えば磁気センサと永久磁石
を配置したものであるから、ピストンの位置を精度良く
しかも容易に検出することが可能となる。

【０００９】

【発明の効果】この発明によれば、モータユニットの軸
方向の長さを短くでき、コンプレッサ全体を小型・軽量
化できる。また、ピストンシャフトも短くなり可動部重
量の低減及び軸ぶれ等の低減によりによりコンプレッサ
の性能が向上する。

【００１０】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴及び利点は、図面を参照して以下に行う実施例の詳細
な説明により一層明らかとなろう。

【００１１】

【実施例】図１に示されるこの発明の一実施例であるリ
ニアコンプレッサ１０は、ピストンシャフト１２を軸方
向に駆動せしめるリニア可動部１４を有するモータユニ
ット１６、このモータユニット１６の軸方向外部におい
てピストンシャフト１２に連結されるピストン１８を受
け入れて圧縮室２０を形成する円筒状シリンダ２２を有
するシリンダユニット２４を含む。

【００１２】モータユニット１６は、内側ヨーク２６と
この内側ヨーク２６との間に空隙部２８を有する外側ヨ
ーク３０とで形成される一方が開放する有底環状の固定
子鉄心（磁気枠）３２、外側ヨーク３０の内面側に装着
される環状永久磁石３４を含む。

【００１３】そして、この永久磁石３４と固定子鉄心３
２とによりリニアモータとしての磁気回路が構成され、
この磁気回路により永久磁石３４と内側ヨーク２６の内
面側との間の空隙部２８に所定強度の磁界を発生させる
ようにしている。なお、この固定子鉄心３２の有底側は
円筒状ハウジング３６に固定されている。

【００１４】また、リニア可動部１４は、ピストンシャ
フト１２に円板部３８ａの中心が固定されかつ環状スカ
ート部３８ｂが固定子鉄心３２の空隙部２８に位置する
合成樹脂から構成される有底円筒状可動体３８と、この
可動体３８の環状スカート部３８ｂに固定されかつ永久
磁石３４と対向位置する電磁コイル４０を含む。

【００１５】一方、シリンダユニット２４は、円筒状シ
リンダ２２とこのシリンダ２２の端面に吸入弁４２及び
吐出弁４４を備える弁板４６を介して螺子止めされるシ
リンダヘッド４８を含む。このシリンダヘッド４８には
吸入弁４２及び吐出弁４４を介して圧縮室２０と適宜連
通する吸入室５０と吐出室５２が一体形成され、これら
両室に図示されない外部冷却回路が接続される。また、
シリンダヘッド４８にはリング状に複数の空気流通孔５
４，５４、…が設けられている。

【００１６】固定子鉄心３２とシリンダヘッド４８との
間に形成される空間部５６には円筒状シリンダ２２を包
囲するように５枚の環状板ばね５８，５８、…が軸方向
に所定間隙（例えば、３ｍｍ程度）を隔てて配置されて
いる。そして、これらの各環状板ばね５８の内縁部５８
ａは連結部材６０で連結されてピストンシャフト１２に
固定された円板体６２に螺子止め固定されると共に外縁
部５８ｂは円筒状ハウジング３６に固定されている。

【００１７】この環状板ばね５８は、例えば厚さ２ｍｍ
のステンレス鋼板をリング状に打ち抜いて形成されるも
ので、必要に応じてより弾性を持たせる場合には複数
本、例えば３本の渦巻状スリット溝を形成してもよい。

【００１８】また、図２に示されるように、円筒状シリ
ンダ２２の上面側に断面略Ｕ字状オイル供給溝６４を軸
方向に形成すると共に円板体６２には８個の通気孔６
６，６６、…を設けている。

【００１９】さて、図３に示すようにモータユニット１
６を構成する固定子鉄心３２の中空円筒部６８には磁気
遮蔽部材７０によりピストンシャフト１２を貫通せしめ
る磁気遮蔽空間部７２を形成すると共にピストン１８の
位置を検出するためにこの空間部７２の内面に磁気セン
サ７４とこの磁気センサ７４と対向位置してピストンシ
ャフト１２に永久磁石７６を夫々固定している。なお、
磁気センサ７４と永久磁石７６の取付位置を逆にしても
よいが、配線の関係で実施例のように配置する方が望ま
しいけれど、この実施例に何ら限定されるものではな
い。

【００２０】そして、図４に示すように、この磁気セン
サ７４の出力信号は、その出力信号をカウントすること
によりピストンシャフト１２に設けた永久磁石７６の位
置、つまりピストン１８の位置を検出する検出回路７８
に入力され、この検出回路７８の出力信号は、リニアモ
ータの出力を制御する制御回路８０に入力されている。

【００２１】このことに関して言及すると、磁気センサ
７４の出力レベルは永久磁石７６の位置によらず、磁気
センサ７４と永久磁石７６の距離で決まり略一定とな
る。そして、永久磁石７６の着磁ピッチにより正弦波状
の信号を出力し、その信号のピーク値をカウントしてピ
ストン１８の位置を検出する。

【００２２】制御回路８０には、例えば冷蔵庫で使用す
る庫内温度等の各信号が入力されており、この制御回路
８０において、庫内温度及びピストン１８の位置から、
ピストン１８の駆動に必要なリニアモータの最小出力を
設定して、その出力に対応する制御信号をリニアモータ
に出力するようにしている。

【００２３】次に、上述の構成によるリニアコンプレッ
サの動作の概要について説明する。

【００２４】先ず、モータユニット１６の電磁コイル４
０に図示されないリード線を介して所定周波数、例えば
６０Ｈｚの交流電流を通電すると、固定子鉄心３２の空
隙部２８を通る磁界との作用により電磁コイル４０及び
可動体３８を駆動する。その結果ピストンシャフト１２
を介してピストン１８を円筒状シリンダ２２内で往復動
させる。この往復動によりシリンダヘッド４８の吸入室
５０及び吸入弁４２等を経由して圧縮室２０に吸入され
た、例えば冷媒ガスは圧縮されて高圧冷媒ガスとなり、
吐出弁４４及びシリンダヘッド４８の吐出室５２等を経
由して図示されない外部冷却回路へ吐出される。なお、
環状板ばね５８によりピストンシャフト１２及びピスト
ン１８はねじれることなく安定した往復動を行うことが
できる。

【００２５】一方、ピストンシャフト１２の往復動によ
り、このシャフト１２と一体に可動する円板体６２に固
定された５枚の環状板ばね５８は左右方向に往復振動を
行う。その結果、円筒状シリンダ２２を包囲する空間部
５６の空気は、環状板ばね５８の往復振動により煽られ
てシリンダヘッド４８に設けた空気流通孔５４及び円板
体６２に設けた通気孔６６を夫々流通するので円筒状シ
リンダ２２の放熱は良好に行われる。

【００２６】また、円筒状シリンダ２２の外周面に設け
たオイル供給溝６４に供給されたオイルはピストン１８
の表面に滴下され環状板ばね５８の間隙を通り図示され
ないオイル槽に溜まり、その後は図示されないオイルポ
ンプによりオイル供給溝６４に再度供給されて前述の経
路で循環する。そして、このオイルの冷却も上述の空気
流により良好に行われる。

【００２７】上述のように、モータユニット１６の駆動
によりピストン１８が円筒状シリンダ２２内を往復動す
ると、それに伴いピストンシャフト１２に固定された永
久磁石７６も左右に移動する。この磁石７６の移動によ
り磁気センサ７４の出力も変化する。

【００２８】このように、磁気センサ７４の出力信号は
検出回路７８を介して制御回路８０に入力され、この制
御回路８０において、庫内温度及びピストン位置からピ
ストン１８の駆動に必要なモータユニット（リニアモー
タ）１６の最小出力が設定され、その出力に対応する制
御信号がリニアモータ１６に出力される。

【００２９】なお、実施例ではリニアモータとして可動
コイル型モータを使用したが、可動磁石型モータを使用
してもよい。

【００３０】以上説明したように、この発明のリニアコ
ンプレッサにおいては、モータユニットと磁気センサの
間に磁気シールドが施されているので、モータユニット
の磁石による磁界が磁気センサに悪影響を及ぼすことは
なく、磁気センサの検出性能の信頼性を向上させること
ができる。また、この磁気シールドにより磁気センサを
モータユニットの固定子鉄心の内部に配置収納できるの
でコンプレッサ全体をコンパクトにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示すリニアコンプレッサ
の概略構成の図解図である。

【図２】図１に示されるリニアコンプレッサをシリンダ
ヘッド側から見た要部の図解図である。

【図３】図１におけるモータユニット部の要部図解図で
ある。

【図４】リニアモータに対する制御系のブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０ …リニアコンプレッサ １２ …ピストンシャフト １４ …リニア可動部 １６ …モータユニット（リニアモータ） １８ …ピストン ２０ …圧縮室 ２２ …円筒状シリンダ ２４ …シリンダユニット ３２ …固定子鉄心 ７０ …磁気遮蔽部材（ステンレス部材） ７２ …磁気遮蔽空間部 ７４ …磁気センサ（磁気抵抗素子） ７６ …永久磁石

フロントページの続き (72)発明者 植田 哲司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3H076 AA02 AA40 CC06 CC98 CC99

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンシャフトを軸方向に駆動するリニ
   ア可動部を有するモータユニット、 前記モータユニットにより前記ピストンシャフトを介し
   て往復動されるピストン、および固定部に固定され前記
   ピストンを受け入れて圧縮室を形成する円筒状シリンダ
   とを備え、 前記モータユニットの内部に前記ピストンシャフトを貫
   通せしめる磁気遮蔽空間部を形成し、前記空間部内に前
   記ピストンの位置を検出する検出手段を設けた、リニア
   コンプレッサ。
2. 【請求項２】前記検出手段は、磁気センサと前記磁気セ
   ンサと対向位置する永久磁石を含む、請求項１記載のリ
   ニアコンプレッサ。
3. 【請求項３】前記磁気遮蔽空間部は磁気シールド部材に
   より構成される、請求項１または２記載のリニアコンプ
   レッサ。