JP2003512581A - リニアコンプレッサー - Google Patents

リニアコンプレッサー

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ポール テイラー，アンドリュー
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Abstract

(57)【要約】 リニアコンプレッサーのためのスプリング（５０）が第１の本体に固定するための一対の第１の取付け個所（５４）を有している。スプリング（５０）は第１の本体に対し往復動可能な第２の本体に固定するための少なくとも１つの第２の取付け個所（５１）を有する。スプリングアーム（５２）が第１の取付け個所（５４）の各々の間に第２の取付け個所（５１）を経てかけ渡されている。好ましい実施態様では第１の取付け個所（５４）と第２の取付け個所（５１）との間に延びるスプリングアームの部分（５３）が実質的に一定半径の曲率の長さを含んでいる。スプリング（５０）はその製造に必要とされる作業の数を減少する所要形状に曲げられた長い高度の疲労強度のワイヤから構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 発明の分野 本発明は、特にしかし専用ではないが、冷蔵庫に用いるリニアコンプレッサー
（往復動式圧縮機）に関する。
【０００２】 従来技術の概要 圧縮機、特に冷蔵庫の圧縮機は普通は回転電気モータにより駆動される。しか
し、その最も効率的な形式では回転運動を直線状の往復運動に変換するクランク
装置に関連した大きな損失が生じる。これに代え、クランクを必要としない回転
式圧縮機を用いることができるが高い求心力による負荷を生じ、このため大きな
摩擦損失をもたらす。リニアモータによって駆動されるリニアコンプレッサーは
これらの損失を生じることがなく、また横方向に追従するロッドが低い軸受負荷
を可能にする米国特許第５，５２５，８４５号に開示されているような空気静力
学的気体軸受の使用ができるようにするのに十分な軸受負荷で構成することがで
きる。
【０００３】 空気静力学気体軸受の論文は“空気静力学軸受”、ジェー．ダブリュー．パウ
エル．ザ．マシーナリー パブリッシング．カンパニー．リミティド．ロンドル
１９７０の中に含まれている。しかし正常の公差と装置による効率的な気体軸
受の製造は困難である。
【０００４】 普通の圧縮機は使用時冷媒ガスの貯蔵器として作用する密閉状にシールされた
ハウジングの内部に取付けられる。冷媒ガスはこの貯蔵器から圧縮機の中に吸い
込まれまたハウジングを通って圧縮機から通じる排出導管を通り排出される。
【０００５】 圧縮機の作動は可動部分の往復動を伴いこのため３つの軸方向の全てに圧縮機
ユニットの振動を生じることになる。この振動の外部への騒音作用を減少するた
め圧縮機はシールされたハウジングの内部の絶縁スプリングに取付けられる。
【０００６】 リニアコンプレッサーに関してはピストンがシリンダに対し１つの軸方向にの
み振動し、いずれの部分にも生じた反力はどちらであっても固定される。この問
題のために提案された１つの方法は一対の圧縮機を同期して平衡された反対方向
に作動させることである。しかしこの配置構造は家庭用冷蔵庫のような日用商品
に用いるには複雑すぎまた高価となる。もう１つの提案された方法は、共振平衡
錘を付加し振動を減少することである。しかしこの方法は平衡錘が負の自動制御
装置であり基本的な不均衡力に限定されるため圧縮機の作動を制限する。他の方
法が“ＩＲシステムのための小回転及び往復動極低温冷却機の振動特性”、Gull
y and Hanes, Proceedings of the 6th International Cryocooler Conference,
Plymouth, Massachusetts, 1990に提案されている。この方法は圧縮機のピスト
ン部分とシリンダ部分とをハウジングの内部に独立して支持することを必要とし
それにより“固定子が平衡錘として作用する”ようにしている。しかしこの構造
を家庭用冷蔵庫に実施するにはピストン質量が低い時に問題がある。このような
圧縮機においては、放出圧力が増すにつれて、圧縮されたガスの力が、放出圧力
が増すにつれて走行速度を増大させるスプリング（“気体ばね”）として作用す
る。これは、“第３の”振動モード（ピストンとシリンダが相互に同調して振動
するが圧縮機の殻体とは同調しない）が望ましい“第２の”モード（殻体が振動
しないでピストンとシリンダが同調しない）よりほんの僅かに高いために、問題
となる。したがって殻体は、“気体ばね”が作動を開始し効果的に“第２の”モ
ードの周波数を最終的には“第３の”モードより高く上昇させるにつれて過度に
振動し始める。
【０００７】 発明の概要 本発明の目的は上記の欠点を克服することのできる小型のリニアコンプレッサ
ー（往復動型圧縮機）を提供することである。
【０００８】 したがって第１の形態では本発明はリニアコンプレッサーに存し、該コンプレ
ッサーは、 シリンダ部分と、 ピストン部分と、 前記シリンダ部分と前記ピストン部分との間を連結し前記シリンダ部分に対し
前記ピストン部分の往復動の方向に作用する主スプリングと、 シールされたハウジングと、 前記シリンダ部分と前記ピストン部分との間で作動するよう配設されたリニア
電気モータと、 前記シリンダ部分と前記ハウジング部分との間を連結し前記往復動の方向に作
用するシリンダ部分のスプリング手段と、 前記ピストン部分と前記ハウジングとの間を連結し前記往復動の方向に弾性に
より作用するピストン部分のスプリング手段からなり、前記ピストン部分の質量
の前記シリンダ部分の質量に対する比と、前記往復運動の方向に作用する前記シ
リンダ部分スプリング手段の実際のばね定数との積であるばね定数を有している
ピストン部分スプリング手段、 とを含んでいる。
【０００９】 さらに他の形態においては本発明は、第１の本体に固定するための一対の第１
の取付け個所と前記第１の本体に対して往復動可能な第２の本体に固定するため
の少なくとも１つの第２の取付け個所とを有するスプリング（特にリニアコンプ
レッサーに適している）と、前記第１の取付け個所の間の経路に前記第２の取付
け個所を介してかけ渡すスプリングアームとからなり、スプリングアームの少な
くとも第１の部分は前記第１の取付け個所の一方の周りにわん曲部を有し第２の
部分は前記第１の取付け個所の他方の周りにわん曲部を有し、前記第１の部分と
前記第２の部分とは前記第１の取付け個所の間の前記第２の取付け個所で接合し
ている。
【００１０】 また他の形態では、本発明は広義には、相互に対し往復動可能なピストン部分
とシリンダ部分と、上記のような前記ピストン部分と前記シリンダ部分との間を
連結する主スプリングとからなるということができる。
【００１１】 さらに他の形態では本発明は ヘッドとシリンダと前記シリンダの内部のシリンダライナーとを含みまた貫通
穴と前記シリンダを通って前記貫通穴に入る開口とを有するシリンダ部分と、 ピストン部分と、 前記ピストン部分と前記シリンダ部分との間で作動するよう構成されたリニア
モータと、 前記シリンダ部分と前記ピストン部分との間を連結し前記シリンダ部分に対し
前記ピストン部分の往復動の方向に作動する主スプリングと、 コンプレッサーにより圧縮されたガスの供給を受けるようになっている気体軸
受マニホルドと、 前記シリンダと前記シリンダライナーとの間に形成され前記マニホルドからガ
スを受取り、前記開口に前記シリンダライナーの壁を通って通じている気体軸受
通路、 とからなり、 前記ピストン部分は半径方向に可撓性で軸方向には剛性の連結部とピストンと
を含み、前記連結部が前記ピストンと前記主スプリングとの間を連結し、前記ピ
ストンが前記シリンダライナーの前記穴の内部で運動するようになっている。
【００１２】 本発明に関する当業者にとって、本発明の構造の多くの変更、広範囲の実施態
様及び適用はそれ自体が特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から逸脱する
ことなく示唆されるであろう。本明細書の開示と記載は全く例示でありいかなる
意味においても限定を意図するものではない。
【００１３】 詳細な記載 図１に示される本発明の実用に則した実施態様は往復動自在のピストン圧縮機
に連結された永久磁石リニアモータを含んでいる。シリンダ９がシリンダスプリ
ング１４と放出管１８とにより圧縮機殻体３０の内部に支持される。ピストン１
１がシリンダ穴とそのスプリング１３とにより形成された軸受によってスプリン
グ取付け部２５を介して半径方向に支持される。主スプリング１５がピストン部
分１１とシリンダ部分９との間を連結する。全体の往復運動はピストン１１とシ
リンダ９との運動の和である。
【００１４】 この往復運動はガスを吸入管１２、吸入口２６、吸入マフラー２０、弁プレー
ト２１の吸入弁ポート２４を通して圧縮機空間２８の中に吸入する。圧縮された
ガスは次に放出弁ポート２３を通って出て行き、放出マフラー１９の中で消音さ
れ、放出管１８を通って出る。
【００１５】 シリンダ９は軸線方向に結合された剛性（シリンダ）を有する放出管１８とシ
リンダスプリング１４とにより支持される。ピストン１１は後述される気体軸受
によって半径方向に支持される。ピストンとシリンダとの共振振動を得るため主
スプリングは剛性（主）を有しそれにより共振周波数ｆn が関係式
【数１】 から算出できるようにする。 ここで、（ピストン、シリンダ）はピストンとシリンダのスプリングのばね質
量、ｆn が通常は所望の運転周波数より低い１０から２０Hzであり圧縮されたガ
ス、シリンダスプリング１４と１８、及びピストンスプリング１３の剛性に起因
する周波数の増加が得られるようにする。ピストンスプリング（ピストン）の剛
性は関係式
【数２】 にしたがって選択される。
【００１６】 スプリング力はロッド端部２５と半径方向に可撓性のピストンロッド２４とを
介してピストンに伝達される。電磁石の力が２極磁石２２からピストンフランジ
７を介してピストンに伝達される。これらは相互にまたピストンフランジ７に結
合される。
【００１７】 圧縮機モータは２部分のステータ５，６とアーマチュア２２とを具備している
。ステータ５，６とアーマチュア２２との磁力による相互作用はピストン１１（
フランジ７によりアーマチュアに取付けられた）に往復動の力を発生する。
【００１８】 コイル１と２の中の振動電流は必らずしも正弦波ではなく、振動周波数が機械
的装置の自然共振周波数に接近しているときシリンダ９に対するピストン１１の
実質的な運動を生じるようになる。この振動力はステータ部分に反作用の力をつ
くり出す。したがってステータ６は接着、締まり嵌め又は締めつけ等によってシ
リンダ９に堅く取付けなければならない。裏側の鉄はステータ取付け部１７に締
結され又は結合される。
【００１９】 ステータ取付け部１７はまた主スプリング１５の外端部を締結しまた比較的弱
い外側のステータを内側ステータの周りに同心に保持する。全体の圧縮機組立体
は圧縮機殻体３０の内部に密封状にシールされる。
【００２０】 本発明では主スプリング１５が実際のシリンダスプリングとピストンスプリン
グとの剛性よりも非常に大きい剛性を有することが提案される。この“主スプリ
ング”は“第３”モードより高く“第２”モードの周波数を上昇させそれにより
“気体ばね”が単にこれらモードの周波数をさらに分離させるようにする。
【００２１】 実際の運転周波数（“第２”モード周波数）はピストンとシリンダの質量の複
雑な関係とピストンスプリング、シリンダスプリング及び主スプリング１５の剛
性とによって決定される。また放出圧力が高い時は、圧縮されたガスの剛性は主
スプリングの剛性に加えなければならない。しかし、シリンダスプリングが極め
て柔軟のため（たとえば、主スプリングの１／１００の剛性のため）運転周波数
は
【数３】 により合理的な正確さで求められる。
【００２２】 ピストン／シリンダの運動による基本原理とは異なる原因による外部振動は、
振動質量を減少させまたピストンとシリンダのスプリングが比較的柔らかいのを
保証することによって、ほとんどなくすることができる。シリンダスプリングの
剛性はシリンダスプリングを全く有しないで放出管１８の固有の剛性（約１００
０Ｎ／ｍから）を用いる（又は冷却管が用いられる場合放出及び冷却管の両方の
剛性が組合され２０００Ｎ／ｍ）ことにより、最低値に減少することができる。
これはピストンスプリングの剛性は、
【数４】 となり、ピストンに対するシリンダの質量比が１０対１で非常に柔らかいピスト
ン−スプリング（約１００から２００Ｎ／ｍ）が得られることを意味している。
【００２３】 圧縮機が約７５Hz、約１００ｇのピストン質量及びピストンに対するシリンダ
の質量比が１０対１で共振するためには、主スプリング（主）は約２００００Ｎ
／ｍであることが必要である。典型的には気体ばねの値は主スプリングの値より
低くなるが実質的には低くはならない。上記の場合運転周波数は約１５０００Ｎ
／ｍの気体ばね（Ｋガス）で９９Hzであることが予想される。
【００２４】 ピストン１１はシリンダ内部に気体静力学的の気体軸受によって半径方向に支
持される。
【００２５】 圧縮機のシリンダ部分は貫通穴と貫通穴の内部のシリンダライナー１０とを有
するシリンダ９を含んでいる。シリンダライナー１０はピストンの摩耗を減少さ
せるため適当な材料から作られる。例えばシリンダライナーは１５％ ＰＴＦＥ
（好ましくは）の炭素繊維強化ナイロンのような繊維強化プラスチック合成物か
ら形成され又は黒鉛片の自己潤滑作用を有する鋳鉄とすることができる。図６と
７を参照すると、シリンダライナー１０は外側のシリンダ表面７０から内部穴７
１まで延びる貫通した開口３１を有している。ピストン１１は内穴７１の中を走
行し、これら開口３１は気体軸受を形成する。圧縮ガスの供給は開口３１に一連
の気体軸受通路８によって供給される。気体軸受通路８はその他端が気体軸受供
給マニホルド１６に開口し、供給マニホルド１６はその頭端部がシリンダライナ
ー１０とシリンダ９との間でシリンダライナー１０の周りに環状室として形成さ
れている。気体軸受の供給マニホルド１６はまた小さな供給通路７３により圧縮
機頭部の圧縮ガスマニホルド２０によって供給される。供給通路７３の小さな寸
法は軸受供給マニホルド１６の圧力を制御し、それにより気体軸受のガス消費を
制限する。
【００２６】 気体軸受通路８はシリンダの穴７４又はシリンダライナーの外壁７０の溝８０
又は８１として形成される。これらの溝８０又は８１は他方のシリンダの壁又は
シリンダライナーと組合され開口３１に通じる取り囲まれた通路８を形成する。
これらの溝はいずれかの部分に設けることができるがシリンダ部分よりもライナ
ー部分により容易に形成され、内面よりも外面に形成される。溝を通路に穴あけ
又は中ぐりしないで一方又は他方の部分に機械加工するのができることは顕著な
製造上の改良である。
【００２７】 気体軸受通路の圧力降下がピストンとシリンダライナーの穴との間の出口の流
れの圧力降下と同じであることが必要であることが分かっている。ピストン１１
とシリンダライナーの穴７１との間の間隙（実際のコンパクトな圧縮機のための
）がたった１０から１５ミクロンであるため、通路８の断面寸法は非常に小さく
する必要があり、例えば４０ミクロンの深さと１２０ミクロンの幅とする必要が
ある。これらの小さな寸法は製造を困難にする。
【００２８】 しかし、図６と７を参照すると、本発明の好適な実施態様ではこの調整は通路
８の長さを増大させそれにより断面積もまた増大されるようにすることにより容
易となる。このより容易な例を採用することにより寸法は７０ミクロンの深さ×
２００ミクロンの幅となる。これは他の部分と関連して通路８を形成するライナ
ー部分１０又はシリンダ部分９の表面に任意の適当形状の溝８０又は８１を形成
することができるという利点がある。溝は任意の経路を有するように形成するこ
とができ、曲がりくねった経路が選択された場合は溝の長さは気体軸受供給マニ
ホルドと各気体軸受形成開口とからの直進経路よりも著しく大きくすることがで
きる。２つの可能な選択は図６と７に示されており、らせん状経路８０と蛇行経
路８１とである。各経路の長さは通路の好ましい断面積に従って選択され、製造
が容易となるように選択する（機械加工又はできれば精密成形のような他の形式
により）ことができる。
【００２９】 より高い運転周波数はモータの大きさを減少させるがより大きなスプリングの
剛性を必要としその結果スプリングにより高い応力を生じる。このため圧縮機の
寿命にとって最高品質のスプリング材料が用いられることが重要である。従来の
リニアコンプレッサーにおいてはプレスされたばね鋼シートから形成された主ス
プリングが用いられることが多い。しかし、プレス作用で切断された端縁は注意
深く研摩さればね鋼シートの本来の強度を回復する必要がある。
【００３０】 本発明の好ましい実施態様では、主スプリングは円形断面のピアノ線から形成
される。図２に示されるように、これはらせんスプリング１５を形成するように
巻きつけることができる。らせんスプリング１５は一対のらせんアーム５０，５
２を有し、これららせんアーム５０，５２は１８０°ずれておりそれにより各ア
ームの経路が他方のアームの隣り合う巻き部分の間にあるようになっている。ピ
ストンへの取付け個所５１は中心の連結架橋部５３にありまたスプリングの各ア
ームのためのシリンダ取付け個所５４はアームの外端部にある。
【００３１】 ピアノ線の非常に高い疲労強度が効率的に利用されそしてこの後の研摩作用は
必要でなくなる。増大された横方向の剛性が必要であったならばこのピアノ線は
楕円形断面を得るため１０％だけ変形することができる。主スプリングの取付け
を簡単にするため正方形断面のワイヤを用いることができ、又はスプリングの連
結端部が図示のように平らな形状に打抜かれる。
【００３２】 しかし、主スプリングのこれに代わる好ましい実施態様が図３に示されている
。このスプリングもまたピアノ線から形成されその高い疲労強度の利点を有して
いる。
【００３３】 図３においてはスプリング５９が圧縮機部分の一方（シリンダ部分）に取付け
るための一対の取付け個所６０，６１と圧縮機部分の他方（ピストン部分）に取
付けるための中央取付け個所６２とを含んでいる。スプリング５９はそれぞれが
各シリンダ取付け個所６０，６１を中心とする実質的に一定の曲率半径の一対の
わん曲部分６３，６４を含んでいる。これらのわん曲部分はピストン取付け個所
６２で接線方向に接合している。各部分はその他端６５，６６で円滑にわん曲し
シリンダ取付け個所で半径方向に整列６７，６８されている。このより鋭利なわ
ん曲部６５，６６は好ましくは遷移部分に沿って実質的に均一の応力分布を保つ
ように選択される。シリンダ取付け端部６７，６８の整列は好ましくはこれら取
付け端部をシリンダ取付け個所６０，６１の間の線に整列させる。スプリングに
より占められる全体の空間について最高の性能を得るため、スプリング５９の一
定のわん曲部分６３，６４はできるだけ長くする。このためわん曲部分はシリン
ダ取付け個所６０又は６１により鋭く曲がる前にピストン取付け個所６２から約
３２５度にわたって延びている。この形状はスプリング部分がより狭く干渉を回
避できるようにする。全体のスプリングは交差しないがほぼ８の字形を呈する。
【００３４】 一定半径のわん曲部６３，６４はシリンダ取付け個所６０，６１に対してピス
トン取付け個所６２が変位する（平面の外に）ことにより捩られて配置される。
半径が一定であることにより部分６０，６１の各々に沿った捩り応力もまた実質
的に一定である。シリンダ取付け部分６７，６８における半径方向又は実質的半
径方向はシリンダ取付け部の捩り応力を減少しまたスプリング５９のシリンダ部
分への取付けを改善する。高い捩り応力を有するスプリングの一部でのピストン
部分の中央取付け個所６２は、取付け部がスプリングアームを取巻くように形成
され弾性の（例えばゴムの）さや状の覆いを有し取付け部の内部でスプリングア
ーム内部を動くことができるようにするので、取付け部を著しく複雑にすること
がない。取付け部内部のスプリングアームの運動は周期的となりまたスプリング
の対称性（スプリングは１８０度にわたって回転対称である）と周期的な力とに
より、取付け部を撓ませ又はスプリングアームに沿って動かすことがないように
する。このスプリングの形状は特に打抜かれた板の方式でなくワイヤで形成され
た方式を組込むために開発されたことに注目すべきである。しかし（以下に記載
されるより複雑な実施態様において限定される）この幾何学形状のスプリングは
また打抜き板方法を用いて製造することができるが、ある種の利点（例えば一定
の応力が一定の断面からなるワイヤにとって特に適しているという）が得られな
い。
【００３５】 このスプリングの変更はまた本発明の範囲から逸脱することなく可能であるこ
とが理解されるべきである。特に、スプリングはスプリングアームが圧縮機取付
け部で圧縮機取付け部の間の線に直角となるように形成されたならば、スプリン
グアームは第１のループの下方又は上方で他方の圧縮機取付け部の後側に均等な
（鏡像関係ではあるが）ループを形成するように連続することができる。このル
ープは勿論第１のループの下方又は上方に第２のピストン連結個所を有している
。他方の圧縮機連結個所で両方の端部は接合することができ、又はこれに代えこ
の第２のループが連結個所を通して連続され第３のループを第２のループの下方
で（又は必要に応じ上方で）第１の圧縮機取付け個所の（又は少なくとも取付け
個所の直上もしくは直下で）後側に形成する。このループの連鎖は必要な多くの
ループを含むよう連続し必要とされるばね定数が得られるようにすることができ
る。明らかにこれは打抜き板の方法によっては構成できない平面のスプリング形
状である。
【００３６】 しかし主スプリングに関する最も好ましい実施態様は図４と５に示されている
。
【００３７】 最も好ましい実施態様では主スプリングは平面のスプリングの形式とは別の形
式をとっている。これは図３のスプリングの概念的特徴の多くを保持しておりそ
のためここでは同様の特徴は明らかであり同じ参照番号が用いられている。
【００３８】 スプリング１５は圧縮機の部分の一方、例えばシリンダ部分に取付けるための
一対の自由端部を有する。スプリング１５は他方の圧縮機の部分、例えばピスト
ン部分に取付けるための他の取付け個所を有している。
【００３９】 スプリング１５はそれぞれが各取付け端部の周りを通過する実質的に一定の曲
率半径の一対のわん曲部分６３，６４を含んでいる。これらわん曲部分の各々は
約３６０°の長さにわたって延びている。各部分はその両端で滑らかにわん曲し
ている。端部６５，６６において、これら端部はシリンダ取付け端部でのその長
さ６７，６８が半径方向に整列されるようにわん曲する。このより鋭いわん曲部
６５，６６は遷移部分に沿って実質的に均一な応力分布を保持するように選択さ
れる。図４と５のスプリング１５はスプリング１５の一定曲率の部分６３，６４
が任意の長さとされている点で図３のスプリング５９を改良している。この図示
された例では部分６３，６４はそれぞれ約３６０°の長さとなっている。
【００４０】 図４と５に示されているように、スプリング１５の取付け個所６０，６１はそ
の上側にある。中央の取付け個所６２はその下側にある。一定のわん曲部分６３
，６４はそれぞれその下端が滑らかに曲がり半径方向に整列され取付け個所６２
でスプリングの全体の円の直径を横切り相互に連続するようになっている。この
直径の整列はシリンダ部分取付け個所６０，６１での端部６７，６８の整列に対
し実質的に直角である。
【００４１】 一定半径のわん曲部６３，６４はピストン取付け個所６２を取付け個所６０，
６１に対して変位させることにより捩って配置される。一定の半径であることに
より部分６３，６４の各々に沿う捩り応力もまた実質的に一定となる。シリンダ
取付け部分６７，６８とピストン取付け個所６２とにおける半径方向又は実質的
に半径方向はシリンダ取付け端部とピストン取付け個所との捩り応力を減少しま
たスプリング１５のシリンダ部分とピストン部分とに対する取付けを改善する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のリニアコンプレッサーの断面図である。
【図２】 図１のリニアコンプレッサーのための主スプリングの平面図である。
【図３】 図１のリニアコンプレッサーのための主スプリングの他の実施態様の平面図で
ある。
【図４】 図１のコンプレッサーの主スプリングの好ましい実施態様の斜面図である。
【図５】 図４の主スプリングを他の方向から見た斜面図である。
【図６】 本発明の１つの好ましい形式によるシリンダライナーの斜面図である。
【図７】 本発明の他の好ましい形式によるシリンダライナーの斜面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ダンカン，ジェラルド デイビッド ニュージーランド国，オークランド，エプ ソム，シダー ロード 12 (72)発明者 ファーガソン，ウィリアム ジョージ ニュージーランド国，オークランド，ブロ ックハウス ベイ，ギルフィラン ストリ ート ３／８ (72)発明者 テイラー，アンドリュー ポール ニュージーランド国，オークランド，ホウ ィック，ポイント ビュー ドライブ 139 Ｆターム(参考） 3H003 AA02 AB01 AC03 BB01 BB08 3H076 AA02 BB01 BB26 BB41 BB43 CC06 CC28 CC99 3J059 AA09 BA31 BB01 BC02 BD01 CA02 EA01 EA02 GA50

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の本体に固定するための少なくとも一対の第１の取付け
    個所と、前記第１の本体に対して往復動可能な第２の本体に固定するための少な
    くとも１つの第２の取付け個所と、前記第１の取付け個所の間の経路に前記第２
    の取付け個所を経てまたがるスプリングアームとを有するスプリング（特にリニ
    アコンプレッサーに適している）であって、スプリングアームの少なくとも第１
    の部分が前記第１の取付け個所の一方の周りにわん曲部を有しスプリングアーム
    第２の部分が前記第１の取付け個所の他方の周りにわん曲部を有し、前記第１の
    部分と前記第２の部分とが前記第１の取付け個所の間の前記第２の取付け個所で
    接合しているスプリング。
  2. 【請求項２】 前記第１の取付け個所が２つである請求項１に記載のスプリ
    ング。
  3. 【請求項３】 前記スプリングアームが前記第１の取付け個所の各々におい
    て取付け個所から実質的に半径方向に延びる部分を含んでいる請求項１又は２に
    記載のスプリング。
  4. 【請求項４】 前記第２の取付け個所において前記スプリングアームの経路
    が前記第１の取付け個所の間の線に対して直角となっている請求項１から３のう
    ちの１項に記載のスプリング。
  5. 【請求項５】 前記第１及び第２の部分の一方又は双方がその各中心の周り
    に９０度より大きい角度にわたって延びている請求項１から４のうちの１項に記
    載のスプリング。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２の部分の一方又は双方がその中心の周りに
    ２７０度より大きい角度にわたって延びている請求項５に記載のスプリング。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２の部分の一方又は双方の各々がその各中心
    の周りに前に約１３５度又は３１５度にわたって延び、前記各取付け個所に通じ
    る端部では前記取付け個所に向ってより鋭く曲がり、前記取付け個所で前記第１
    の取付け個所を結ぶ直線と同一線上にあり、前記第２の取付け個所に通じる端部
    では前記部分が前記第１及び第２の部分の他方と同一線上で接合する請求項５に
    記載のスプリング。
  8. 【請求項８】 前記スプリングが１８０度の回転を介して回転対称となって
    いる請求項１から７のうちの１項に記載のスプリング。
  9. 【請求項９】 前記第１の取付け個所が第１の平面上に位置し、前記スプリ
    ングアームの前記第１及び第２の部分が第１及び第２の一定曲率のらせん部分を
    含み、前記第２の取付け個所が、前記第１及び第２のらせん部分の間を連結し第
    ２の平面上に少なくとも前記第１の平面に実質的に平行に位置している前記スプ
    リングアームの実質的に真直ぐな直径部分に位置している請求項１に記載のスプ
    リング。
  10. 【請求項１０】 前記第２の平面上の前記第２の部分の向きが前記第１の取
    付け個所と前記第１の平面との間の直線の方向に直角となっている請求項９に記
    載のスプリング。
  11. 【請求項１１】 相互に対し往復動可能なピストン部分とシリンダ部分と、
    請求項１から８のうちの１項に記載のスプリングとを有し、前記スプリングが前
    記ピストン部分と前記シリンダ部分との間を連結しているリニアコンプレッサー
    。
  12. 【請求項１２】 前記スプリングの前記第１の取付け個所が前記シリンダ部
    分に連結され、前記ピストン部分が前記スプリングに前記第２の取付け個所で連
    結されている請求項１１に記載のリニアコンプレッサー。
  13. 【請求項１３】 前記ピストン部分の前記スプリングへの取付け部が前記第
    ２の取付け個所で前記スプリングアームを取巻き又は取り囲む比較的可撓性の取
    付け部を含んでいる請求項１１又は１２に記載のリニアコンプレッサー。
  14. 【請求項１４】 シリンダ部分と、 ピストン部分と、 前記シリンダ部分と前記ピストン部分との間を連結し前記シリンダ部分に対す
    る前記ピストン部分の往復運動の方向に作動する主スプリングと、 シールされたハウジングと、 前記シリンダ部分と前記ピストン部分との間で作動するよう配置されたリニア
    電気モータと、 前記シリンダ部分と前記ハウジングとの間を連結し前記往復運動の方向に作用
    するシリンダ部分スプリング手段と、 前記ピストン部分と前記ハウジングとの間を連結し前記往復運動の方向に弾性
    で作動するピストン部分スプリング手段、 とを含み、 前記ピストン部分スプリング手段が前記ピストン部分の質量と前記シリンダの
    質量との比と、前記往復運動の方向に作用する前記シリンダ部分スプリング手段
    の実際のばね定数との積であるばね定数を有している リニアコンプレッサー。
  15. 【請求項１５】 前記シリンダ部分から前記ハウジングへの前記連結部が全
    て弾性変形可能でありまた少なくとも組合せで予測可能な低い剛性を有するよう
    に形成されている請求項１４に記載のリニアコンプレッサー。
  16. 【請求項１６】 前記連結部は前記シールされたハウジングの外の前記コン
    プレッサーから圧縮された冷媒を運ぶ排出導管と、前記シールされたハウジング
    の外側から前記シリンダ部分に液体冷媒を運ぶ液体冷媒戻し管と、前記リニア電
    気モータのステータへの任意の電気接続部とを具備している請求項１５に記載の
    リニアコンプレッサー。
  17. 【請求項１７】 ヘッドとシリンダと前記シリンダ内部のシリンダライナー
    とを含みまた貫通穴と前記シリンダライナーを通る前記貫通穴への開口とを有す
    るシリンダ部分と、 ピストン部分と、 前記ピストン部分と前記シリンダ部分との間で作動するよう構成されたリニア
    モータと、 前記シリンダ部分と前記ピストン部分との間を連結し前記シリンダ部分に対す
    る前記ピストン部分の往復運動の方向に作動する主スプリングと、 コンプレッサーにより圧縮されたガスの供給を受取るようになっている気体軸
    受マニホルドと、 前記シリンダと前記シリンダライナーとの間に形成され前記マニホルドからガ
    スを受取る気体軸受通路 とを含み、 前記ピストン部分が半径方向には柔らかくしかも軸線方向には剛性の連結部と
    ピストンとを含み、前記連結部が前記ピストンと前記主スプリングとの間を連結
    し、前記ピストンが前記シリンダライナーの前記貫通穴の内部で運動するように
    なっており、 前記気体軸受通路が前記シリンダライナーの壁を通って前記貫通穴への開口に
    連通している、 リニアコンプレッサー。
  18. 【請求項１８】 前記気体軸受通路は該通路の圧力降下がピストンとシリン
    ダライナーの壁との間の出口の流れの圧力降下と同じとなるような長さと断面積
    とを有している請求項１７に記載のリニアコンプレッサー。
  19. 【請求項１９】 前記通路の断面積が容易に製造できるよう十分に大きく、
    前記通路の長さが所要の圧力降下と前記断面積とにしたがって設定され、前記通
    路が必要に応じ曲がりくねった経路となっている請求項１７又は１８に記載のリ
    ニアコンプレッサー。
  20. 【請求項２０】 前記通路はその長さが前記マニホルドから前記開口までの
    距離よりも大きいようならせん又は蛇行形状を有している請求項１７から１９の
    うちの１項に記載のリニアコンプレッサー。
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