JP2003148339A - Linear compressor - Google Patents

Linear compressor

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JP2003148339A
JP2003148339A JP2001350629A JP2001350629A JP2003148339A JP 2003148339 A JP2003148339 A JP 2003148339A JP 2001350629 A JP2001350629 A JP 2001350629A JP 2001350629 A JP2001350629 A JP 2001350629A JP 2003148339 A JP2003148339 A JP 2003148339A
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JP
Japan
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coil spring
piston
compression chamber
cylinder
chamber side
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001350629A
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Japanese (ja)
Inventor
Teruyuki Akazawa
輝行 赤澤
Sadao Kawahara
定夫 河原
Nobuaki Ogawa
信明 小川
Hiroshi Hasegawa
寛 長谷川
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 Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B35/00Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
    • F04B35/04Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric
    • F04B35/045Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for the means being electric using solenoids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B17/00Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
    • F04B17/03Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F04B17/04Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors using solenoids

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly reliable linear compressor preventing a collision of a piston with a cylinder end surface, and preventing an impulsive sound of the piston and the cylinder end surface against impact force from an external part upon large transportation and a piston stroke upon operation. SOLUTION: This linear compressor is composed of a cylinder 10, the piston 20, the cylinder end surface 11, a movable part 40 and a fixed part 50 for constituting a linear motor part, coil springs 15 and 30, a head cover part 80, a support mechanism part 90, and a sealed vessel 100. A compression space 13 for compressing gas is formed in the cylinder 10. A spring member 61 of a spring mechanism member 60 is composed of the coil springs 15 and 30 having prescribed spring rigidity. When the coil spring 15 is most compressed, amplitude of the piston 20 of the linear compressor can be regulated by securing clearance in a piston 20 end surface and the cylinder end surface 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータによ
り、シリンダ内に嵌合されたピストンを往復運動させて
ガスを圧縮するリニア圧縮機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear compressor that reciprocates a piston fitted in a cylinder by a linear motor to compress gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】冷凍サイクルにおいて、R22に代表さ
れるHCFC系冷媒は、その物性の安定性からオゾン層
を破壊すると言われている。また、近年では、HCFC
系冷媒の代替冷媒としてHFC系冷媒が利用されている
が、このHFC系冷媒は温暖化現象を促進する性質を有
している。そのため、最近では、オゾン層の破壊や温暖
化現象に大きな影響を与えないHC系冷媒が採用され始
めている。しかしながら、このHC系冷媒は可燃性のた
め爆発や発火を防止することが安全性確保の面から必要
であり、このために、冷媒の使用量を極力少なくするこ
とが要請される。一方、HC系冷媒は、冷媒自体として
潤滑性がなく、また潤滑材に溶け込み易い性質を有す
る。以上のことから、HC系冷媒を使用する場合にはオ
イルレスまたはオイルプアの圧縮機が必要となる。ピス
トンの軸線と直交する方向への荷重が小さく、摺動面圧
が小さいリニア圧縮機は、従来から多く利用されてきた
レシプロ式圧縮機、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機
と比較すると、オイルレス化を図りやすいタイプであ
り、ピストン可動部はモータに印可されるモータ推力と
運転圧力条件によってピストン位置が自由に決まるフリ
ーピストンストロークとなる圧縮機として知られてい
る。
2. Description of the Related Art In a refrigerating cycle, an HCFC refrigerant represented by R22 is said to destroy the ozone layer due to its stable physical properties. In recent years, HCFC
An HFC-based refrigerant is used as an alternative refrigerant to the system-based refrigerant, and this HFC-based refrigerant has a property of promoting a warming phenomenon. Therefore, recently, HC-based refrigerants that do not significantly affect the ozone layer destruction and the warming phenomenon have begun to be adopted. However, since this HC-based refrigerant is flammable, it is necessary to prevent explosion and ignition from the viewpoint of ensuring safety, and for this reason, it is required to minimize the amount of the refrigerant used. On the other hand, the HC-based refrigerant has no lubricity as a refrigerant itself and has a property of easily dissolving in a lubricant. From the above, when using the HC-based refrigerant, an oilless or oil-poor compressor is required. The linear compressor, which has a small load in the direction perpendicular to the axis of the piston and has a small sliding surface pressure, is oilless compared to the reciprocating compressors, rotary compressors, and scroll compressors that have been widely used in the past. It is known as a compressor in which the piston movable part has a free piston stroke in which the piston position is freely determined by the motor thrust applied to the motor and the operating pressure condition.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このリニア圧
縮機はフリーピストンストロークであり、機構的に他の
部材による拘束を受けないため、運転時の圧力変化や輸
送時等の外乱力によって、ピストン振幅が急変し、ピス
トン端面がシリンダ端面に衝突することで、衝突音が発
生し、ピストン等を傷つけてしまう可能性がある。ま
た、リニア圧縮機はシリンダとピストン間には摺動面が
存在し、この摺動面の摺動性の良否がリニア圧縮機の効
率や耐久性に影響を与える。さらにリニア圧縮機をオイ
ルレスにするには、シリンダとピストン間には単純な一
方向の軸方向力だけが働き、例えばピストンを支持する
コイルばねによるこじれ力の発生を最小限に押さえるこ
とが重要である。
However, since this linear compressor has a free piston stroke and is not mechanically constrained by other members, the piston changes due to pressure changes during operation and disturbance forces during transportation. When the amplitude suddenly changes and the end face of the piston collides with the end face of the cylinder, a collision noise is generated, which may damage the piston or the like. Further, the linear compressor has a sliding surface between the cylinder and the piston, and the quality of the slidability of the sliding surface affects the efficiency and durability of the linear compressor. Furthermore, in order to make the linear compressor oilless, it is important that only a simple axial force acts in one direction between the cylinder and the piston, and for example, the twisting force generated by the coil spring supporting the piston be minimized. Is.

【0004】そこで本発明は、例えば運転時や輸送中に
もピストンとシリンダ端面との衝突を防ぐ、信頼性の高
い圧縮機を提供することを目的とする。また、本発明は
コイルばねのコンパクト化によって小型化に適したリニ
ア圧縮機を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a highly reliable compressor which prevents a piston and a cylinder end surface from colliding with each other even during operation or transportation. Another object of the present invention is to provide a linear compressor suitable for downsizing by making the coil spring compact.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
リニア圧縮機は、ガスを圧縮する圧縮機構とこの圧縮機
構を動作させるリニアモータとを密閉容器内に備え、前
記圧縮機構はシリンダとピストンとを有し、前記シリン
ダ内にガス圧縮を行う圧縮室を有し、前記リニアモータ
は前記シリンダに連結される固定部と前記ピストンに連
結される可動部とを有し、一端を前記ピストン又は前記
可動部に押接し他端を圧縮室側の前記シリンダ又は前記
固定部に押接する圧縮室側コイルばねと一端を前記ピス
トン又は前記可動部に押接し他端を反圧縮室側の前記シ
リンダ又は前記固定部に押接する反圧縮室側コイルばね
とにより、前記ピストンを軸線方向に可動自在に支持し
たリニア圧縮機において、前記圧縮室側コイルばねが最
も圧縮されたときに前記ピストン端面と前記シリンダ端
面との間に隙間を確保したことを特徴とする。請求項2
記載の本発明は、請求項1に記載のリニア圧縮機におい
て、前記圧縮室側コイルばねを非線形コイルばねとした
ことを特徴とする。請求項3記載の本発明は、請求項2
に記載のリニア圧縮機において、前記非線形コイルばね
を不等ピッチコイルばねとしたことを特徴とする。請求
項4記載の本発明は、請求項2に記載のリニア圧縮機に
おいて、前記非線形コイルばねを円錐コイルばねとした
ことを特徴とする。請求項5記載の本発明のリニア圧縮
機は、ガスを圧縮する圧縮機構とこの圧縮機構を動作さ
せるリニアモータとを密閉容器内に備え、前記圧縮機構
はシリンダとピストンとを有し、前記シリンダ内にガス
圧縮を行う圧縮室を有し、前記リニアモータは前記シリ
ンダに連結される固定部と前記ピストンに連結される可
動部とを有し、一端を前記ピストン又は前記可動部に押
接し他端を圧縮室側の前記シリンダ又は前記固定部に押
接する圧縮室側コイルばねと一端を前記ピストン又は前
記可動部に押接し他端を反圧縮室側の前記シリンダ又は
前記固定部に押接する反圧縮室側コイルばねとにより、
前記ピストンを軸線方向に可動自在に支持したリニア圧
縮機において、前記圧縮室側コイルばね定数を、前記反
圧縮室側コイルばね定数より小さくしたことを特徴とす
る。請求項6記載の本発明は、請求項5に記載のリニア
圧縮機において、前記ピストンの振幅をa、前記ピスト
ンが運転中に前記圧縮室より掛かるガス力によって反圧
縮室側にオフセットされる量をα、前記圧縮室側コイル
ばね定数をk1、前記反圧縮室側コイルばね定数をk2
とすると、ほぼk1×(a+α)=k2×(a−α)の関
係式が成立するように前記コイルばね定数k1、k2を
決定したことを特徴とする。請求項7記載の本発明は、
請求項1から6に記載のリニア圧縮機において、前記圧
縮室側コイルばね又は前記反圧縮室側コイルばねの断面
形状を、卵型又は楕円型形状とすることを特徴とする。
請求項8記載の本発明は、請求項1から7に記載のリニ
ア圧縮機において、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用
いて運転することを特徴とする。
A linear compressor of the present invention according to claim 1 is provided with a compression mechanism for compressing gas and a linear motor for operating the compression mechanism in a hermetically sealed container, and the compression mechanism is a cylinder. And a piston, having a compression chamber for compressing gas in the cylinder, the linear motor has a fixed portion connected to the cylinder and a movable portion connected to the piston, one end of which is A compression chamber side coil spring that presses against the piston or the movable part and the other end presses against the cylinder or the fixed part on the compression chamber side, and one end presses against the piston or the movable part and the other end on the side opposite the compression chamber. When the compression chamber side coil spring is most compressed in a linear compressor in which the piston is movably supported in the axial direction by a cylinder spring or an anti-compression chamber side coil spring that is pressed against the fixed portion. Characterized in that securing the gap between the piston end face and the cylinder end face. Claim 2
The described invention is the linear compressor according to claim 1, characterized in that the coil spring on the compression chamber side is a non-linear coil spring. The present invention according to claim 3 relates to claim 2
In the linear compressor described in the paragraph 1, the non-linear coil spring is an unequal pitch coil spring. According to a fourth aspect of the present invention, in the linear compressor according to the second aspect, the non-linear coil spring is a conical coil spring. The linear compressor of the present invention according to claim 5 is provided with a compression mechanism for compressing gas and a linear motor for operating the compression mechanism in a closed container, the compression mechanism having a cylinder and a piston, and the cylinder. A compression chamber for performing gas compression is provided therein, the linear motor has a fixed portion connected to the cylinder and a movable portion connected to the piston, and one end is pressed against the piston or the movable portion. A compression chamber side coil spring whose end is pressed against the compression chamber side cylinder or the fixed part and an end which is pressed against the piston or the movable part and the other end is pressed against the compression chamber side cylinder or the fixed part. With the compression chamber side coil spring,
In the linear compressor in which the piston is movably supported in the axial direction, the compression chamber side coil spring constant is smaller than the anti-compression chamber side coil spring constant. According to a sixth aspect of the present invention, in the linear compressor according to the fifth aspect, the amplitude of the piston is a, and the amount by which the piston is offset to the side opposite to the compression chamber by the gas force applied from the compression chamber during operation. Is α, the compression chamber side coil spring constant is k1, and the anti-compression chamber side coil spring constant is k2.
Then, the coil spring constants k1 and k2 are determined so that the relational expression of approximately k1 × (a + α) = k2 × (a−α) is satisfied. The present invention according to claim 7 is
In the linear compressor according to any one of claims 1 to 6, the compression chamber side coil spring or the anti-compression chamber side coil spring has an oval or elliptical cross-sectional shape.
The present invention according to claim 8 is characterized in that the linear compressor according to any one of claims 1 to 7 is operated by using a refrigerant containing carbon dioxide as a main component.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明による第1の実施の形態
は、圧縮室側コイルばねが最も圧縮されたときにピスト
ン端面とシリンダ端面との間にクリアランスを確保した
ものである。本実施の形態によれば、運転中の圧力変化
や輸送時等の外乱力により、ピストン挙動が急変し、ピ
ストン振幅の増大時に圧縮室側コイルばねにより、ピス
トン振幅が規制されるので、ピストン先端とシリンダ端
面との衝突を回避できる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the first embodiment according to the present invention, a clearance is secured between the piston end surface and the cylinder end surface when the compression chamber side coil spring is most compressed. According to the present embodiment, the piston behavior suddenly changes due to a change in pressure during operation or a disturbance force during transportation, and when the piston amplitude increases, the piston amplitude is regulated by the compression chamber side coil spring. It is possible to avoid a collision between the cylinder and the cylinder end surface.

【0007】本発明による第2の実施の形態は、第1の
実施形態におけるリニア圧縮機において、圧縮室側コイ
ルばねを非線形コイルばねとしたものである。本実施の
形態によれば、非線形コイルばねによって、ばねたわみ
が大きくなるにつれ、ばね荷重が増大する。従って、上
死点に近づくピストン速度を吸収するので、衝撃力緩和
効果が期待できる。
The second embodiment of the present invention is a linear compressor in the first embodiment, wherein the compression chamber side coil spring is a non-linear coil spring. According to the present embodiment, the non-linear coil spring increases the spring load as the spring deflection increases. Accordingly, since the piston speed approaching the top dead center is absorbed, the impact force relaxing effect can be expected.

【0008】本発明による第3の実施の形態は、第2の
実施形態におけるリニア圧縮機において、非線形コイル
ばねを不等ピッチコイルばねとしたものである。本実施
の形態によれば、不等ピッチコイルばねのたわみが大き
くなるにつれ、等間隔ピッチコイルばねに比べ、より素
線間接着を生じ、有効巻数が減少してばね荷重を増大す
るので、上死点に近づくピストン速度を吸収して、衝撃
力を緩和し、良好な耐久性を得られる。
The third embodiment of the present invention is the linear compressor of the second embodiment, in which the non-linear coil spring is an unequal pitch coil spring. According to the present embodiment, as the deflection of the unequal pitch coil spring increases, more wire-to-wire bonding occurs, the effective number of turns decreases, and the spring load increases as compared to the equidistant pitch coil spring. Absorbs the piston speed approaching the dead point, absorbs the impact force, and obtains good durability.

【0009】本発明による第4の実施の形態は、第2の
実施形態におけるリニア圧縮機において、非線形コイル
ばねを円錐コイルばねとしたものである。本実施の形態
によれば、ばねたわみが大きくなると、不等ピッチコイ
ルばねの同様な作用がより顕著となり、ばね荷重が大き
く増加するため、上死点へ近づくピストン速度を吸収す
るブレーキとして、有効に働き、ピストンの衝撃力を緩
和でき、衝撃音を低減し、信頼性を高めることができ
る。
The fourth embodiment of the present invention is a linear compressor according to the second embodiment, wherein the non-linear coil spring is a conical coil spring. According to the present embodiment, when the spring deflection becomes large, the similar action of the unequal pitch coil spring becomes more remarkable and the spring load greatly increases. Therefore, it is effective as a brake that absorbs the piston speed approaching the top dead center. Can reduce the impact force of the piston, reduce impact noise, and improve reliability.

【0010】本発明による第5の実施の形態は、圧縮室
側コイルばね定数を、反圧縮室側コイルばね定数より小
さくしたものである。運転中はピストンが圧縮室のガス
力によって、反圧縮室側へオフセットされる。このオフ
セット量の分、反圧縮側のたわみ量を大きく取る必要が
ある。そのため、圧縮室側及び反圧縮側のコイルバネ定
数を同じにした場合、ばねの自由長高さから密着高さま
での最大たわみ量を大きくとる必要がある。本実施の形
態は、圧縮室側コイルばね定数を小さく、反圧縮室側コ
イルばね定数を大きくすることで、圧縮室側及び反圧縮
側のコイルばね定数が同じ場合よりも、設計から決まる
ピストン最大ストローク量に対し、ばねの最大たわみ量
を抑えることができる。従って、コイルばねのコンパク
ト化が可能となり、リニア圧縮機の小型化が可能にな
る。
In the fifth embodiment of the present invention, the compression chamber side coil spring constant is made smaller than the anti-compression chamber side coil spring constant. During operation, the piston is offset to the side opposite to the compression chamber by the gas force in the compression chamber. It is necessary to increase the amount of deflection on the anti-compression side by the amount of this offset amount. Therefore, when the coil spring constants on the compression chamber side and the anti-compression side are the same, it is necessary to increase the maximum amount of deflection from the free length height of the spring to the contact height. In the present embodiment, the coil spring constant on the compression chamber side is made small and the coil spring constant on the anti-compression chamber side is made large, so that the maximum piston amount determined by the design can be determined more than when the coil spring constants on the compression chamber side and the anti-compression side are the same. The maximum deflection amount of the spring can be suppressed with respect to the stroke amount. Therefore, the coil spring can be made compact and the linear compressor can be made compact.

【0011】本発明による第6の実施の形態は、第5の
実施形態におけるリニア圧縮機において、ピストンの振
幅をa、ピストンが運転中に圧縮室より掛かるガス力に
よって反圧縮室側に押されるオフセット量をα、圧縮室
側コイルばね定数をk1、反圧縮室側コイルばね定数を
k2とすると、ほぼ、k1×(a+α)=k2×(a−
α)の関係式が成立するようにコイルばね定数を決定す
る。本実施の形態によれば、運転中にオフセットされた
ピストン振幅中心位置が圧縮室側コイルばね及び反圧縮
室側コイルばねの最大たわみ量のほぼ中間となるので、
ばねの最大たわみ量を抑えることができる。従って、コ
イルばねのコンパクト化が可能となり、リニア圧縮機の
小型化が実現できる。
The sixth embodiment of the present invention is the linear compressor according to the fifth embodiment, wherein the piston amplitude is a and the piston is pushed to the side opposite to the compression chamber by the gas force applied from the compression chamber during operation. When the offset amount is α, the compression chamber side coil spring constant is k1, and the anti-compression chamber side coil spring constant is k2, k1 × (a + α) = k2 × (a−
The coil spring constant is determined so that the relational expression of α) is established. According to the present embodiment, the piston amplitude center position offset during operation is approximately the middle of the maximum deflection amounts of the compression chamber side coil spring and the anti-compression chamber side coil spring,
The maximum deflection of the spring can be suppressed. Therefore, the coil spring can be made compact, and the linear compressor can be made compact.

【0012】本発明による第7の実施の形態は、第1か
ら第6の実施形態によるリニア圧縮機において、コイル
ばねの断面形状を卵型又は楕円型形状としたものであ
る。本実施の形態では、コイルばね線材を卵型又は楕円
型の断面形状にすることによって、丸線断面に比べて、
ばねたわみ時に線材で発生する最大応力を下げることが
できる。従って、コイルばねの高さを縮小できるため、
コイルばねのコンパクト化が可能となり、リニア圧縮機
の小型化が実現できる。
The seventh embodiment of the present invention is the linear compressor according to the first to sixth embodiments, in which the coil spring has an oval or elliptical cross-section. In the present embodiment, by making the coil spring wire rod an oval or elliptical cross-sectional shape, compared to a round wire cross-section,
It is possible to reduce the maximum stress generated in the wire when the spring is flexed. Therefore, since the height of the coil spring can be reduced,
The coil spring can be made compact, and the linear compressor can be made compact.

【0013】本発明による第8の実施の形態は、第1か
ら第7の実施形態によるリニア圧縮機において、二酸化
炭素を主成分とする冷媒を用いたものである。高差圧冷
媒で潤滑が厳しくなるCO2冷媒の下では、他方式圧縮
機に比べて非常に効率がよく、高い信頼性が得られる。
The eighth embodiment according to the present invention uses a refrigerant containing carbon dioxide as a main component in the linear compressor according to the first to seventh embodiments. Under a CO2 refrigerant that is highly lubricated with a high differential pressure refrigerant, it is much more efficient and more reliable than other compressors.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明のリニア圧縮機の一実施例を図
面に基づいて説明する。まず、図1により、本発明のリ
ニア圧縮機の全体構造を説明する。このリニア圧縮機
は、大別して、シリンダ10と、ピストン20と、リニ
アモータ部を構成する可動部40および固定部50と、
コイルばねからなるばね機構部と、ヘッドカバー部80
と、支持機構部90と、密閉容器100から構成され
る。シリンダ10は、弁体(図示せず)を組み付けたシ
リンダ端面11と、鍔部14と、この鍔部14から一方
(図の左方向)に向かって突出するボス部12からな
る。ピストン20は、支柱部21とコイルばね30を収
納する凹所を形成する枠体22を備える。ピストン20
は、枠体22の凹所内底面に突起部23を設けている。
ピストン20の一端側とシリンダ端面11との間に圧縮
室13を形成している。リニアモータ部は、可動部40
と固定部50とからなる。可動部40は、永久磁石41
と、円筒保持部材42等から構成される。また、固定部
50は、インナーヨーク51、アウターヨーク52、コ
イル53等から構成される。永久磁石41は、円筒保持
部材42により保持される。円筒保持部材42はピスト
ン20と同心円状に配設され枠体22により固持され
る。インナーヨーク51は円筒体からなり、シリンダ1
0のボス部12に外接固定される。なお、インナーヨー
ク51の外周と円筒保持部材42との間には微小隙間が
形成される。また、コイル53はアウターヨーク52に
設けられている。一方、アウターヨーク52は、同じく
円筒体からなり、円筒保持部材42の外周に微小隙間を
形成するように、同心円状に配置され、シリンダ10の
鍔部14に固定される。以上のように、可動部40と固
定部50とは同心円状に高精度に保持され、往復運動を
円滑に行なうことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the linear compressor of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the overall structure of the linear compressor of the present invention will be described with reference to FIG. This linear compressor is roughly classified into a cylinder 10, a piston 20, a movable portion 40 and a fixed portion 50 which form a linear motor portion,
A spring mechanism section including a coil spring and a head cover section 80.
And a support mechanism 90 and a closed container 100. The cylinder 10 includes a cylinder end surface 11 on which a valve element (not shown) is assembled, a flange portion 14, and a boss portion 12 protruding from the flange portion 14 toward one side (leftward in the drawing). The piston 20 is provided with a frame body 22 that forms a recess for accommodating the column 21 and the coil spring 30. Piston 20
Is provided with a protrusion 23 on the inner bottom surface of the recess of the frame body 22.
A compression chamber 13 is formed between one end of the piston 20 and the cylinder end surface 11. The linear motor part is the movable part 40.
And a fixed part 50. The movable part 40 includes a permanent magnet 41.
And a cylindrical holding member 42 and the like. The fixed portion 50 is composed of an inner yoke 51, an outer yoke 52, a coil 53 and the like. The permanent magnet 41 is held by the cylindrical holding member 42. The cylindrical holding member 42 is arranged concentrically with the piston 20 and is fixedly held by the frame body 22. The inner yoke 51 is composed of a cylindrical body, and the cylinder 1
It is externally fixed to the boss portion 12 of 0. A minute gap is formed between the outer circumference of the inner yoke 51 and the cylindrical holding member 42. The coil 53 is provided on the outer yoke 52. On the other hand, the outer yoke 52 is also made of a cylindrical body, is concentrically arranged so as to form a minute gap on the outer periphery of the cylindrical holding member 42, and is fixed to the flange portion 14 of the cylinder 10. As described above, the movable portion 40 and the fixed portion 50 are concentrically held with high precision, and the reciprocating motion can be smoothly performed.

【0015】ばね機構部は、所定のばね剛性を持たせた
圧縮室側コイルばね15と反圧縮室側コイルばね30で
構成される。このコイルばね15、30は、常に自然長
さよりも圧縮された状態で使用される圧縮ばねとして用
いられる。圧縮室側コイルばね15の一端16は、ピス
トン20の他端面に形成した段差部19に結合される。
圧縮室側コイルばね15の他端17は、シリンダ10の
ボス部12の外周端面部18に結合される。反圧縮室側
コイルばね30の一端31は、ピストン20の他端面に
形成した突起部23に結合される。反圧縮室側コイルば
ね30の他端32は、突起部63に結合される。反圧縮
室側コイルばね30は、圧縮たわみによる予荷重を発生
させるために、ばね固定部材62でコイルばね15、3
0をピストン20側に押付ける。ばね固定部材62は、
リニアモータ部の固定部50となるアウターヨーク52
に架設された状態で配設され、そしてアウターヨーク5
2の端部に結合固定される。密閉容器100は、筒体状
の容器からなり、内部に空間部101を形成する。この
空間部101に、リニア圧縮機の構成要素が収納され
る。また、密閉容器100には、吸入管(図示せず)、
吐出管(図示せず)を設けている。支持機構部90は、
複数のコイルばね91、92を、リニア圧縮機の構成要
素と密閉容器100との間に配設させたものであり、シ
リンダ10からの密閉容器100への伝達振動を防止す
る。
The spring mechanism portion is composed of a compression chamber side coil spring 15 and a non-compression chamber side coil spring 30 having a predetermined spring rigidity. The coil springs 15 and 30 are used as compression springs that are always used in a state compressed more than their natural length. One end 16 of the compression chamber side coil spring 15 is coupled to a step portion 19 formed on the other end surface of the piston 20.
The other end 17 of the compression chamber side coil spring 15 is coupled to the outer peripheral end surface portion 18 of the boss portion 12 of the cylinder 10. One end 31 of the anti-compression chamber side coil spring 30 is coupled to the protrusion 23 formed on the other end surface of the piston 20. The other end 32 of the coil spring 30 on the side opposite to the compression chamber is coupled to the protrusion 63. The anti-compression-chamber-side coil spring 30 uses the spring fixing member 62 to generate the preload due to the compression deflection.
Press 0 to the piston 20 side. The spring fixing member 62 is
Outer yoke 52 that serves as the fixed portion 50 of the linear motor portion
The outer yoke 5 and the outer yoke 5.
It is fixedly connected to the end of 2. The closed container 100 is made of a cylindrical container and has a space 101 formed therein. The space 101 accommodates the components of the linear compressor. Further, the closed container 100 includes a suction pipe (not shown),
A discharge pipe (not shown) is provided. The support mechanism section 90 is
A plurality of coil springs 91, 92 are arranged between the components of the linear compressor and the closed container 100, and prevent the vibration transmitted from the cylinder 10 to the closed container 100.

【0016】次に、本実施例のリニア圧縮機の作用を説
明する。まず、固定部50のコイル53に通電すると、
可動部40の永久磁石41との間にフレミングの左手の
法則に従って電流に比例した推力が発生する。この推力
の発生により可動部40に軸線方向に沿って後退する駆
動力が作用する。可動部40の円筒保持部材42は、ピ
ストン20に連結されているため、ピストン20がスム
ーズにその軸線方向に沿って後退する。コイル53への
通電における交流電流は、正弦波で与えられ、リニアモ
ータ部には正逆の推力が交互に発生する。そしてこの交
互に発生する正逆の推力によってピストン20は往復運
動を行なうことになる。冷媒は、吸入管(図示せず)か
ら図1の密閉容器100内に導入される。この密閉容器
100内に導入された冷媒は、ヘッドカバー部80の吸
入側空間からシリンダ端面11に組み付けられた吸入弁
(図示せず)を通って圧縮室13に入る。そしてこの冷
媒は、ピストン20により圧縮され、シリンダ端面11
に組み付けられた吐出バルブ(図示せず)から、ヘッド
カバー部80の吐出側空間を経て、吐出管(図示せず)
から外方に吐出される。また、ピストン20の往復運動
に伴って生じるシリンダ10の振動は、複数のコイルば
ね91、92により制振される。
Next, the operation of the linear compressor of this embodiment will be described. First, when the coil 53 of the fixed portion 50 is energized,
A thrust force proportional to the current is generated between the movable portion 40 and the permanent magnet 41 in accordance with Fleming's left-hand rule. Due to the generation of this thrust, a driving force that retracts along the axial direction acts on the movable portion 40. Since the cylindrical holding member 42 of the movable portion 40 is connected to the piston 20, the piston 20 smoothly retreats along the axial direction. The alternating current when the coil 53 is energized is given by a sine wave, and forward and reverse thrusts are alternately generated in the linear motor section. Then, the pistons 20 reciprocate due to the forward and reverse thrusts generated alternately. The refrigerant is introduced into the closed container 100 of FIG. 1 through a suction pipe (not shown). The refrigerant introduced into the closed container 100 enters the compression chamber 13 from the suction side space of the head cover part 80 through a suction valve (not shown) assembled to the cylinder end surface 11. The refrigerant is compressed by the piston 20 and the cylinder end surface 11
From a discharge valve (not shown) assembled to the discharge pipe (not shown) through the discharge side space of the head cover portion 80.
Is discharged from the outside. The vibration of the cylinder 10 caused by the reciprocating motion of the piston 20 is damped by the coil springs 91 and 92.

【0017】運転圧力条件及びリニアモータに給電され
る印加出力等の釣合いによってピストン20の位置が決
定されるフリーピストンストロークのリニア圧縮機にお
いては、ピストン20の振幅が急変することがある。こ
れによって、ピストン20は、リニアモータの許容スト
ロークを超えて駆動し、ピストン20がシリンダ端面1
1へ衝突する可能性がある。圧縮室側コイルばね15
は、最も圧縮された時のピストン20の位置が、ピスト
ン20の上死点29となるように組付けられる。これに
より、ピストン20は、圧縮室側コイルばね15によっ
て機構的に拘束を受け、フリーピストンストロークのピ
ストン振幅の規制ができ、シリンダ端面11に衝突する
ことがないため、圧力変化によるピストン振幅の急変時
や輸送時等の外乱力に対してピストン先端がシリンダ端
面への衝突を回避することができ、信頼性が高まる。ま
た、圧縮室側コイルばね15や反圧縮室側コイルばね3
0の断面形状を卵型又は楕円型ばねとすることによっ
て、ばねたわみ時に線材で発生する最大応力を丸線断面
に比べ、下げることができるので、コイルばね高さを抑
えることができ、ばねのコンパクト化になり、リニア圧
縮機の小型化が実現できる。
In a free piston stroke linear compressor in which the position of the piston 20 is determined by the balance between the operating pressure condition and the output applied to the linear motor, the amplitude of the piston 20 may change abruptly. As a result, the piston 20 is driven beyond the allowable stroke of the linear motor, and the piston 20 moves to the cylinder end surface 1
There is a possibility of colliding with 1. Compression chamber side coil spring 15
Is assembled so that the position of the piston 20 when it is most compressed is the top dead center 29 of the piston 20. As a result, the piston 20 is mechanically constrained by the compression chamber side coil spring 15, the piston amplitude of the free piston stroke can be regulated, and the piston end 20 does not collide with the piston end surface. It is possible to prevent the piston tip from colliding with the cylinder end surface against disturbance force during transportation or transportation, thereby improving reliability. In addition, the compression chamber side coil spring 15 and the anti-compression chamber side coil spring 3
By making the cross-sectional shape of 0 an egg-shaped or elliptical spring, the maximum stress generated in the wire rod at the time of spring deflection can be lowered as compared with the round wire cross-section, so the coil spring height can be suppressed and the spring It becomes compact and the linear compressor can be downsized.

【0018】図2は、圧縮室側コイルばねを非線形コイ
ルばねとした場合の要部拡大図である。なお、他の構成
は図1と同じであるため説明を省略する。本実施例にお
いては、この非線形コイルばね15を不等ピッチばねで
構成している。不等ピッチばねは、ピッチ間が不均一で
あるため、ばねのたわみが大きくなるにつれ、等ピッチ
ばねに比べて、より素線間接着を生じ、有効巻数が減少
する。従って、図3に示すように、たわみが大きな状態
で、非線形の荷重特性を持ってばね荷重を増大させ、ピ
ストン速度を吸収し、シリンダ端面11へのピストンの
衝撃力を緩和でき、衝撃音を低減し、良好な耐久性を得
られる。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part when the compression chamber side coil spring is a non-linear coil spring. Note that the other configurations are the same as those in FIG. In this embodiment, the non-linear coil spring 15 is composed of unequal pitch springs. Since the pitches of the unequal pitch spring are non-uniform, as the deflection of the spring increases, more wire-bonding occurs and the number of effective windings decreases as compared with the equal pitch spring. Therefore, as shown in FIG. 3, in a state where the deflection is large, the spring load is increased with a nonlinear load characteristic, the piston speed is absorbed, the impact force of the piston on the cylinder end surface 11 can be relaxed, and the impact sound is generated. It can be reduced and good durability can be obtained.

【0019】また、図4は、圧縮室側コイルばねを非線
形コイルばねとした場合の他の実施例を示す要部拡大図
である。なお、本実施例においても、他の構成は図1と
同じであるため説明を省略する。本実施例においては、
この非線形コイルばね15を円錐コイルばねで構成して
いる。本実施例は、このように圧縮室側コイルばね15
を円錐コイルばねとしたことにより、ばねたわみが大き
くなると、前述の不等ピッチコイルばねと同様な作用
が、より顕著となり、図5に示すように、たわみが大き
な状態で、ばね荷重が大きく増加するため、ピストン速
度を上死点に近づくほどピストン速度を吸収するブレー
キとして有効に働き、シリンダ端面へのピストンの衝撃
力を緩和でき、衝撃音を低減し、信頼性を高めることが
できる。
FIG. 4 is an enlarged view of the essential parts showing another embodiment in which the compression chamber side coil spring is a non-linear coil spring. Note that, also in this embodiment, the other configuration is the same as that of FIG. In this embodiment,
The non-linear coil spring 15 is a conical coil spring. In this embodiment, the compression chamber side coil spring 15 is thus
As a result of the conical coil spring, when the spring deflection becomes large, the same action as the above-mentioned unequal pitch coil spring becomes more prominent, and as shown in FIG. 5, the spring load greatly increases when the deflection is large. Therefore, as the piston speed gets closer to the top dead center, it works effectively as a brake that absorbs the piston speed, the impact force of the piston on the cylinder end face can be relaxed, the impact noise can be reduced, and the reliability can be enhanced.

【0020】ここで、図1に示す圧縮室側コイルばね1
5を、反圧縮室側コイルばね30より弱いばね定数とす
る。特に、圧縮室側コイルばねであるコイルばね15の
定数k1、反圧縮室側コイルばねであるコイルばね30
のばね定数k2を、ピストンの振幅a、ピストンが運転
中に圧縮室より掛かるガス力によって反圧縮室側に押さ
れるオフセット量αとした場合に、ほぼ、k1×(a+
α)=k2×(a−α)の関係式が成立するように構成
する。このコイルばねの相関関係を示したものを図6に
示す。組付け時は両コイルばね15、30を圧縮ばねと
して用いるために、コイルばねを圧縮するように予荷重
F0を加える。運転中はピストン組付位置からピストン振
幅中心位置が圧縮室のガス力Fgによってピストンが反圧
縮室側へオフセットαされる。各々のコイルばね15,
30のたわみ量x1、x2は、ばね定数の小さい圧縮室
側コイルばね15のたわみ量x1が大きくなる。リニア
圧縮機の駆動周波数から所定のコイルばね定数はk1+
k2の和から決定され、必要なピストンストローク2a
とオフセット量αは運転圧力条件とピストン20のボア
径によって設定できる。これらディメンジョンに基づ
き、上記関係式が成立するように各ばね定数を選定する
ことで、運転中のピストン振幅中心位置Oが、圧縮室側
コイルばね15及び反圧縮室側コイルばね30の最大た
わみ量のほぼ中間となるので、設計から決まるピストン
最大ストローク量に対し、圧縮室側及び反圧縮側のコイ
ルばね定数が同じ場合よりも、ばねの最大たわみ量を抑
えることができる。従って、コイルばねのコンパクト化
が可能となり、リニア圧縮機の小型化が可能になる。
Here, the compression chamber side coil spring 1 shown in FIG.
5 is a spring constant weaker than the coil spring 30 on the side opposite to the compression chamber. In particular, the constant k1 of the coil spring 15 which is the compression chamber side coil spring, and the coil spring 30 which is the anti-compression chamber side coil spring
When the spring constant k2 of the piston is the amplitude a of the piston and the offset amount α pushed to the side opposite to the compression chamber by the gas force applied from the compression chamber during operation of the piston, k1 × (a +
The relational expression of α) = k2 × (a−α) is established. FIG. 6 shows the correlation of the coil springs. Since both coil springs 15 and 30 are used as compression springs at the time of assembly, a preload is applied to compress the coil springs.
Add F0. During operation, the piston amplitude center position from the piston assembly position is offset α to the anti-compression chamber side by the gas force Fg of the compression chamber. Each coil spring 15,
Regarding the deflection amounts x1 and x2 of 30, the deflection amount x1 of the compression chamber side coil spring 15 having a small spring constant becomes large. From the drive frequency of the linear compressor, the predetermined coil spring constant is k1 +
Determined from the sum of k2 and the required piston stroke 2a
The offset amount α can be set by the operating pressure condition and the bore diameter of the piston 20. Based on these dimensions, by selecting each spring constant so that the above relational expression is satisfied, the piston amplitude center position O during operation causes the maximum deflection amount of the compression chamber side coil spring 15 and the anti-compression chamber side coil spring 30. Therefore, the maximum deflection amount of the spring can be suppressed as compared with the case where the coil spring constants on the compression chamber side and the anti-compression side are the same with respect to the piston maximum stroke amount determined by the design. Therefore, the coil spring can be made compact and the linear compressor can be made compact.

【0021】以上説明したように、ピストンストローク
の大きい運転時や輸送時等の外部からの衝撃力に対して
もピストン20は、圧縮室側コイルばね15によって最
も圧縮した時に機構的に拘束を受けて、ピストン振幅を
規制できるため、ピストン先端がシリンダ端面への衝突
を防ぐことができ、信頼性の高い圧縮機が実現できる。
また、圧縮室側コイルばね15を不等ピッチばねや円錐
コイルばねとすることにより、圧縮コイルばねに比べ、
ピストンが上死点付近に近づくとばね荷重を増大させ、
ピストン速度を吸収するブレーキとして働き、シリンダ
端面へのピストン衝撃力を緩和でき、衝撃音を低減し、
良好な耐久性を得られる。また、各コイルばね定数を、
ほぼ、k1×(a+α)=k2×(a−α)の関係式が成
立するように圧縮室側コイルばね定数を反圧縮室側コイ
ルばね定数より小さくすることにより、余分なばねたわ
み量も必要ないため、コイルばねのコンパクト化が可能
となり、リニア圧縮機の小型化が達成できる。また、コ
イルばねを卵型又は楕円型断面形状にすることにより、
丸線断面に比べ、ばねたわみ時に線材で発生する最大応
力を下げ、コイルばね高さを小さくすることができるの
で、コイルばねのコンパクト化が可能となり、リニア圧
縮機の小型化が実現できる。なお、上記実施例ではガス
を用いた圧縮機構を有するリニア圧縮機にて説明した
が、ガス以外の液体の圧送機構であってもよい。また、
上記実施例では、使用する冷媒については特に説明して
いないが、二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いること
が好ましい。高差圧冷媒で潤滑が厳しくなるCO2冷媒
の下では、他方式圧縮機に比べて非常に効率がよく、高
い信頼性が得られる。
As described above, the piston 20 is mechanically restrained by the compression chamber side coil spring 15 even when it is most compressed by an external impact force during operation with a large piston stroke or during transportation. Since the piston amplitude can be regulated, the piston tip can be prevented from colliding with the cylinder end face, and a highly reliable compressor can be realized.
Further, by using the compression chamber side coil spring 15 as an unequal pitch spring or a conical coil spring,
When the piston approaches the top dead center, the spring load increases,
It works as a brake that absorbs the piston speed, can relax the piston impact force on the cylinder end face, reduce the impact noise,
Good durability can be obtained. In addition, each coil spring constant,
Excessive spring deflection is also required by making the compression chamber side coil spring constant smaller than the anti-compression chamber side coil spring constant so that the relational expression of k1 × (a + α) = k2 × (a−α) is almost satisfied. Since the coil spring is not provided, the coil spring can be made compact, and the linear compressor can be made compact. Also, by making the coil spring an egg-shaped or elliptical cross-sectional shape,
Compared to the round wire cross section, the maximum stress generated in the wire rod when the spring is flexed can be reduced and the coil spring height can be reduced, so that the coil spring can be made compact and the linear compressor can be made compact. In addition, although the linear compressor having a compression mechanism using gas has been described in the above-described embodiment, a pumping mechanism for a liquid other than gas may be used. Also,
Although the refrigerant to be used is not particularly described in the above embodiment, it is preferable to use a refrigerant containing carbon dioxide as a main component. Under a CO2 refrigerant that is highly lubricated with a high differential pressure refrigerant, it is much more efficient and more reliable than other compressors.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、圧縮室側コイルばねが
最も圧縮されたときにピストン端面とシリンダ端面との
間にクリアランスを確保することで、運転中の圧力変化
や輸送時等の外乱力により、ピストン挙動が急変して
も、ピストン振幅の増大時に圧縮室側コイルばねによ
り、ピストン振幅が規制されるので、ピストン先端とシ
リンダ端面との衝突を回避でき、信頼性向上を図ること
ができる。また本発明によれば、圧縮室側コイルばねを
非線形コイルばねとすることで、ばねたわみが大きくな
るにつれ、ばね荷重が増大する。従って、上死点に近づ
くピストン速度を吸収するので、衝撃力緩和効果が期待
できる。また本発明によれば、非線形コイルばねを不等
ピッチコイルばねとすることで、たわみが大きくなるに
つれ、等間隔ピッチコイルばねに比べ、より素線間接着
を生じ、有効巻数が減少してばね荷重を増大するので、
上死点に近づくピストン速度を吸収して、衝撃力を緩和
し、良好な耐久性を得られる。また本発明によれば、圧
縮室側コイルばねを円錐コイルばねとすることで、ばね
たわみが大きくなると、不等ピッチコイルばねの同様な
効果がより顕著となり、ばね荷重が大きく増加するた
め、上死点へ近づくピストン速度を吸収するブレーキと
して、有効に働き、ピストンの衝撃力を緩和でき、衝撃
音を低減し、信頼性を高めることができる。また本発明
によれば、圧縮室側コイルばね定数を小さく、反圧縮室
側コイルばね定数を大きくすることで、圧縮室側及び反
圧縮側のコイルバネ定数を同じにした場合よりも、圧縮
機設計から決められた最大ピストン振幅に対し、ばねの
最大たわみ量を抑えることができる。従って、コイルば
ねのコンパクト化が可能となり、リニア圧縮機の小型化
が可能になる。また本発明によれば、ほぼ、k1×(a
+α)=k2×(a−α)の関係式が成立するようにコ
イルばね定数を決定することによって、運転中にオフセ
ットされたピストン振幅中心位置がコイルばねの最大た
わみ量のほぼ中間になるように正確に調整できるので、
さらに、ばねの最大たわみ量を抑えることができるた
め、コイルばねのコンパクト化が可能となり、リニア圧
縮機の小型化が実現できる。また本発明によれば、コイ
ルばねを卵型又は楕円型ばねの断面形状にすることによ
り、丸線断面に比べ、ばねたわみ時に線材で発生する最
大応力を下げ、コイルばね高さを小さくすることができ
るので、コイルばねのコンパクト化が可能となり、リニ
ア圧縮機の小型化が実現できる。また本発明によれば、
二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いたものであり、高
差圧冷媒で潤滑が厳しくなるCO2冷媒の下では、他方
式圧縮機に比べて非常に効率がよく、高い信頼性が得ら
れる。
According to the present invention, a clearance is secured between the piston end surface and the cylinder end surface when the compression chamber side coil spring is most compressed, so that a pressure change during operation or a disturbance during transportation or the like occurs. Even if the piston behavior suddenly changes due to the force, the piston amplitude is regulated by the compression chamber side coil spring when the piston amplitude increases, so it is possible to avoid collision between the piston tip and the cylinder end surface, and improve reliability. it can. Further, according to the present invention, the compression chamber side coil spring is a non-linear coil spring, so that the spring load increases as the spring deflection increases. Accordingly, since the piston speed approaching the top dead center is absorbed, the impact force relaxing effect can be expected. Further, according to the present invention, by using the non-uniform pitch coil spring as the non-uniform coil spring, as the deflection increases, more wire-to-wire bonding occurs and the effective number of turns decreases as compared with the equidistant pitch coil spring. Because it increases the load,
Absorbs the piston speed approaching the top dead center, absorbs the impact force, and obtains good durability. Further, according to the present invention, by making the compression chamber side coil spring a conical coil spring, when the spring deflection increases, the similar effect of the unequal pitch coil spring becomes more remarkable, and the spring load greatly increases. As a brake that absorbs the piston speed approaching the dead center, it works effectively, the impact force of the piston can be relaxed, the impact noise can be reduced, and the reliability can be improved. Further, according to the present invention, by designing the coil spring constant on the compression chamber side to be small and the coil spring constant on the anti-compression chamber side to be large, it is possible to design the compressor more than when the coil spring constants on the compression chamber side and the anti-compression side are the same. It is possible to suppress the maximum deflection amount of the spring with respect to the maximum piston amplitude determined by Therefore, the coil spring can be made compact and the linear compressor can be made compact. Further, according to the present invention, k1 × (a
By determining the coil spring constant so that the relational expression of + α) = k2 × (a−α) is satisfied, the piston amplitude center position offset during operation is approximately in the middle of the maximum deflection amount of the coil spring. Can be adjusted accurately,
Furthermore, since the maximum amount of deflection of the spring can be suppressed, the coil spring can be made compact and the linear compressor can be made compact. Further, according to the present invention, by making the coil spring into an egg-shaped or elliptical spring cross-sectional shape, the maximum stress generated in the wire rod at the time of spring deflection is reduced and the coil spring height is reduced as compared with the round wire cross-section. As a result, the coil spring can be made compact, and the linear compressor can be made compact. According to the invention,
It uses a refrigerant containing carbon dioxide as a main component, and is highly efficient and highly reliable under a CO2 refrigerant, which is a high differential pressure refrigerant and has severe lubrication, compared to other type compressors.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例によるリニア圧縮機の全体
構成を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing an overall configuration of a linear compressor according to an embodiment of the present invention.

【図2】 本発明のコイルばね手段を示す要部拡大断面
FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part showing a coil spring means of the present invention.

【図3】 本発明の不等ピッチばねの荷重特性図FIG. 3 is a load characteristic diagram of the unequal pitch spring of the present invention.

【図4】 本発明の他のコイルばね手段を示す要部拡大
断面図
FIG. 4 is an enlarged sectional view of an essential part showing another coil spring means of the present invention.

【図5】 本発明の円錐コイルばねの荷重特性図FIG. 5 is a load characteristic diagram of the conical coil spring of the present invention.

【図6】 本発明の一実施例による運転時のコイルばね
たわみ量の模式図
FIG. 6 is a schematic diagram of a deflection amount of a coil spring during operation according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリンダ 13 圧縮室 15 圧縮室側コイルばね 20 ピストン 21 隙間 30 反圧縮室側コイルばね 40 可動部 41 永久磁石 42 円筒保持部材 50 固定部 51 インナーヨーク 52 アウターヨーク 53 コイル 80 ヘッドカバー部 90 支持機構部 100 密閉容器 10 cylinders 13 compression chamber 15 Compression chamber side coil spring 20 pistons 21 Gap 30 Anti-compression chamber side coil spring 40 Moving part 41 permanent magnet 42 Cylindrical holding member 50 Fixed part 51 Inner yoke 52 Outer yoke 53 coils 80 Head cover part 90 Support mechanism 100 airtight container

フロントページの続き (72)発明者 小川 信明 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 長谷川 寛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 3H076 AA02 BB01 CC03 CC28 CC31 CC39 Continued front page    (72) Inventor Nobuaki Ogawa             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Hasegawa             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F-term (reference) 3H076 AA02 BB01 CC03 CC28 CC31                       CC39

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスを圧縮する圧縮機構とこの圧縮機構
を動作させるリニアモータとを密閉容器内に備え、前記
圧縮機構はシリンダとピストンとを有し、前記シリンダ
内にガス圧縮を行う圧縮室を有し、前記リニアモータは
前記シリンダに連結される固定部と前記ピストンに連結
される可動部とを有し、一端を前記ピストン又は前記可
動部に押接し他端を圧縮室側の前記シリンダ又は前記固
定部に押接する圧縮室側コイルばねと一端を前記ピスト
ン又は前記可動部に押接し他端を反圧縮室側の前記シリ
ンダ又は前記固定部に押接する反圧縮室側コイルばねと
により、前記ピストンを軸線方向に可動自在に支持した
リニア圧縮機において、前記圧縮室側コイルばねが最も
圧縮されたときに前記ピストン端面と前記シリンダ端面
との間に隙間を確保したことを特徴とするリニア圧縮
機。
1. A compression chamber having a compression mechanism for compressing gas and a linear motor for operating the compression mechanism, the compression mechanism having a cylinder and a piston, the compression chamber performing gas compression in the cylinder. The linear motor has a fixed portion connected to the cylinder and a movable portion connected to the piston, one end of which is pressed against the piston or the movable portion and the other end of which is on the compression chamber side of the cylinder. Or, by the compression chamber side coil spring that presses against the fixed portion and one end that presses against the piston or the movable portion and the other end presses against the cylinder on the side opposite to the compression chamber or the fixed portion, the compression chamber side coil spring, In a linear compressor in which the piston is movably supported in the axial direction, a gap is secured between the piston end surface and the cylinder end surface when the compression chamber side coil spring is most compressed. A linear compressor that is characterized by
【請求項2】 前記圧縮室側コイルばねを非線形コイル
ばねとしたことを特徴とする請求項1に記載のリニア圧
縮機。
2. The linear compressor according to claim 1, wherein the compression chamber side coil spring is a non-linear coil spring.
【請求項3】 前記非線形コイルばねを不等ピッチコイ
ルばねとしたことを特徴とする請求項2に記載のリニア
圧縮機。
3. The linear compressor according to claim 2, wherein the non-linear coil spring is an unequal pitch coil spring.
【請求項4】 前記非線形コイルばねを円錐コイルばね
としたことを特徴とする請求項2に記載のリニア圧縮
機。
4. The linear compressor according to claim 2, wherein the non-linear coil spring is a conical coil spring.
【請求項5】 ガスを圧縮する圧縮機構とこの圧縮機構
を動作させるリニアモータとを密閉容器内に備え、前記
圧縮機構はシリンダとピストンとを有し、前記シリンダ
内にガス圧縮を行う圧縮室を有し、前記リニアモータは
前記シリンダに連結される固定部と前記ピストンに連結
される可動部とを有し、一端を前記ピストン又は前記可
動部に押接し他端を圧縮室側の前記シリンダ又は前記固
定部に押接する圧縮室側コイルばねと一端を前記ピスト
ン又は前記可動部に押接し他端を反圧縮室側の前記シリ
ンダ又は前記固定部に押接する反圧縮室側コイルばねと
により、前記ピストンを軸線方向に可動自在に支持した
リニア圧縮機において、前記圧縮室側コイルばね定数
を、前記反圧縮室側コイルばね定数より小さくしたこと
を特徴とするリニア圧縮機。
5. A compression chamber for compressing gas and a linear motor for operating the compression mechanism are provided in a closed container, the compression mechanism has a cylinder and a piston, and a compression chamber for compressing gas in the cylinder. The linear motor has a fixed portion connected to the cylinder and a movable portion connected to the piston, one end of which is pressed against the piston or the movable portion and the other end of which is on the compression chamber side of the cylinder. Or, by the compression chamber side coil spring that presses against the fixed portion and one end that presses against the piston or the movable portion and the other end presses against the cylinder on the side opposite to the compression chamber or the fixed portion, the compression chamber side coil spring, In the linear compressor in which the piston is movably supported in the axial direction, the compression chamber side coil spring constant is smaller than the anti-compression chamber side coil spring constant. A reduction machine.
【請求項6】 前記ピストンの振幅をa、前記ピストン
が運転中に前記圧縮室より掛かるガス力によって反圧縮
室側にオフセットされる量をα、前記圧縮室側コイルば
ね定数をk1、前記反圧縮室側コイルばね定数をk2と
すると、ほぼk1×(a+α)=k2×(a−α)の関係
式が成立するように前記コイルばね定数k1、k2を決
定したことを特徴とする請求項5に記載のリニア圧縮
機。
6. The amplitude of the piston is a, the amount by which the piston is offset to the side opposite to the compression chamber by the gas force applied from the compression chamber during operation is α, the compression chamber side coil spring constant is k1, and the opposite side is The coil spring constants k1 and k2 are determined so that a relational expression of approximately k1 × (a + α) = k2 × (a−α) is established, where the compression chamber side coil spring constant is k2. 5. The linear compressor according to item 5.
【請求項7】 前記圧縮室側コイルばね又は前記反圧縮
室側コイルばねの断面形状を、卵型又は楕円型形状とす
ることを特徴とする請求項1から6に記載のリニア圧縮
機。
7. The linear compressor according to claim 1, wherein the compression chamber side coil spring or the anti-compression chamber side coil spring has an oval or elliptical cross-sectional shape.
【請求項8】 二酸化炭素を主成分とする冷媒を用いて
運転することを特徴とする請求項1から7に記載のリニ
ア圧縮機。
8. The linear compressor according to claim 1, which is operated by using a refrigerant containing carbon dioxide as a main component.
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