JP2005264744A - オイルレスリニア圧縮機及び冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルレスリニア圧縮機のガスベアリング装置に設けられている絞り部における詰りの原因となる摩耗粉や、アッセンブリオイル等が混合した物質を除去することで、ガスベアリング装置の耐久性を高め、信頼性の高いオイルレスリニア圧縮機を得る。
【解決手段】一端が高圧サイド１２４と連通し、他端が複数の給気孔１３１に連通する連通路１３２と、連通路１３２の途中に設けた絞り部３３から形成されているガスベアリング装置１３０と、ガスベアリング装置１３０の高圧サイド２４側に異物捕捉手段１０３を、密閉容器１０２内の中空部１０７に設けることにより、絞り部１３３における詰り原因となる異物が除去されるため、ガスベアリング装置１３０の耐久性が向上し、オイルレスリニア圧縮機の信頼性を高めることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷蔵庫、ショーケース、自動販売機、空調機器等に用いるオイルレスリニア圧縮機及び冷凍装置に関するものである。

従来、この種のオイルレスリニア圧縮機には、高効率化、信頼性向上を目的として、ピストンとシリンダーの摺動部にガスベアリングを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来のオイルレスリニア圧縮機及び冷凍装置を説明する。

図８は、特許文献１に記載された従来のオイルレスリニア圧縮機の断面図である。図９は、従来のオイルレスリニア圧縮機を用いた冷凍装置における冷凍サイクル図である。

図８において、密閉容器２内には圧縮機構３がサスペンションスプリング４を介して弾性的に支持されている。

圧縮機構３は、巻き線５を挿入した固定子６及びマグネット７を備えた可動子８からなるリニアモータ９と、固定子６に固定されたシリンダー１０と、シリンダー１０内に往復自在に嵌装され、可動子８に連結されたピストン１１と、可動子８と固定子６を連結し可動子８が軸方向に揺動可能なように支持する略円盤状のスプリング１２とを備えている。

またシリンダー１０の端面には、吐出バルブ２０と吸入バルブ２１を備えたバルブプレート２２が固定され、バルブプレート２２を覆うように設けられたシリンダヘッド２３には、吐出バルブ２０に連通し高圧サイド２４を構成する吐出室２５と、吸入バルブ２１に連通する吸入室２６が形成されている。

吐出室２５からは、密閉容器２外の冷凍サイクル４５の凝縮器４１側に冷媒を導く吐出管２７が設けられており、吸入室２６からは、密閉容器２外の冷凍サイクル４５の蒸発器４３側から冷媒を導く吸入管２８が設けられている。

圧縮室２９を形成するシリンダー１０とピストン１１は、ガスベアリング装置３０によってガスベアリングを形成している。ガスベアリング装置３０は、一端が吐出室２５に連通し、他端が複数の給気孔３１に連通する連通路３２と、連通路３２の途中に設けた絞り部３３から形成されている。

以上のように構成されたオイルレスリニア圧縮機について、以下その動作を説明する。

まず、交流電源から電流が巻き線５に供給され、オイルレスリニア圧縮機１は運転を開始する。

交流電源から電流が巻き線５に供給されている間、固定子６が発生する磁界がマグネット７の作る磁界に作用することで、マグネット７、可動子８に軸方向の往復運動する力が発生する。その力により、可動子８と連結されたピストン１１はスプリング１２の反発力を利用しながら共振し、軸方向に往復運動を繰り返すことで、冷凍サイクル４５からの冷媒は、吸入管２８を介してシリンダー１０とピストン１１から形成された圧縮室２９に吸入され圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、シリンダヘッド２３内の吐出室２５に吐出された後、吐出管２７を介して冷凍サイクル４５に吐出される。

そして、オイルレスリニア圧縮機１が運転を継続している間、圧縮された冷媒ガスは吐出室２５から連通路３２を通り、絞り部３３で圧力が調整される。その上で、給気孔３１からシリンダー１０とピストン１１との間に噴出され、噴出した冷媒のガス膜がその弾性によってピストン１１を支持することで、ピストン１１はシリンダー１０内で非接触の状態に保持される。従ってオイルが無くとも摩耗が発生せず、さらにはオイルがないことで摺動損失もほとんど発生しない。

図９において、オイルレスリニア圧縮機１、凝縮器４１、膨張器４２、蒸発器４３は配管により連結され、冷媒経路を形成している。

以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作を説明する。

オイルレスリニア圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器４１で凝縮液化され液冷媒となる。そして、液冷媒は膨張器４２を流れるときに減圧され低圧二層状態となる。そして、蒸発器で熱交換を行なうことで蒸発してガス化し、再びオイルレスリニア圧縮機１に戻る。
特表平９−５１０５３４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、オイルレスリニア圧縮機１内部や冷凍サイクル４５内の冷媒循環経路に異物除去手段を設けていないため、起動時などの短時間に、シリンダー１０とピストン１１が接触して生じる摩耗粉や、オイルレスリニア圧縮機１あるいは冷凍装置の組立の際に残留したアッセンブリオイル等が混ざり合い、粘着性の高い混合物を形成する可能性がある。

この混合物が、特にガスベアリング装置３０の絞り部３３において詰りを発生させ、運転中にガスベアリング装置３０が機能しなくなって、シリンダー１０とピストン１１の恒常的な接触が生じ、シリンダー１０とピストン１１において異常摩耗が発生する可能性があるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ガスベアリング装置の絞り部での詰りを生じさせにくく、信頼性の高いオイルレスリニア圧縮機及び冷凍装置を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明のオイルレスリニア圧縮機は、ガスベアリング装置の高圧サイド側に異物捕捉手段を設けたもので、絞り部の詰り原因となる異物を冷媒循環経路における絞り部の直前で捕捉して除去するという作用を有する。

また、上記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍装置は、オイルレスリニア圧縮機を用いた冷凍サイクル内に異物捕捉手段を設けたもので、オイルレスリニア圧縮機のガスベアリング装置の絞り部の詰り原因となる異物を冷凍サイクル内で捕捉して除去するという作用を有する。

本発明のオイルレスリニア圧縮機は、ガスベアリング装置の絞り部における詰りが発生しにくく、耐久性の高いガスベアリング装置を備えることで、信頼性の高いオイルレスリニア圧縮機を提供することができる。

また本発明の冷凍装置は、オイルレスリニア圧縮機のガスベアリング装置の絞り部における詰りが発生しにくく、耐久性の高いガスベアリング装置を備えることで、信頼性の高い冷凍装置を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、密閉容器内にリニアモータと、圧縮機構を形成するシリンダーと、前記リニアモータによって駆動され前記シリンダー内を往復動するピストンとを備え、前記シリンダーと前記ピストンの間に高圧サイドと連通したガスベアリング装置を形成するとともに、前記ガスベアリング装置の前記高圧サイド側に異物捕捉手段を設け、前記異物捕捉手段を前記密閉容器内の中空部に配設したものであり、異物捕捉手段が、ガスベアリング装置の絞り部の詰り原因となる物質を捕捉して除去するため、ガスベアリング装置の耐久性が高まり、ピストンとシリンダーの耐摩耗性が高まるため、信頼性の高いオイルレスリニア圧縮機を提供することができる。

さらに、異物捕捉手段を密閉容器内の中空部に設けることで、異物捕捉手段の体積や断面積を拡大させることが容易となるため、より多くの異物を捕捉して除去することができるとともに、圧力損失の影響を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、さらに、異物捕捉手段を高圧サイドからガスベアリングへ流れる冷媒ガスの流速を減ずるチャンバー部としたものであり、異物捕捉手段冷媒経路の一部で流速を遅くする方式とすることにより、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに圧力損失を低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、さらに、異物捕捉手段をサイクロン方式のトラップとしたものであり、異物捕捉手段において冷媒の流れに伴う遠心力で冷媒と異物を分離することができるため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、粉塵や油脂分等さまざまな形態の異物を捕捉して除去することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、さらに、異物捕捉手段を、粉塵を捕捉して除去するフィルタとしたものであり、請求項１に記載の発明の効果に加えて、異物捕捉手段を焼結金属やセラミックス等のフィルタとすることにより、絞り部における詰り物質の主要因と考えられる摩耗粉等の細かい粒子の異物まで捕捉して除去することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、さらに、異物捕捉手段を、油脂分を捕捉して除去するフィルタとしたものであり、請求項１に記載の発明の効果に加えて、製造工程で完全に除去することが困難で、絞り部における詰り物質を凝固させる原因物質と考えられるアッセンブリオイル等を捕捉して除去することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項２から５のいずれか一項に記載の発明に、さらに、異物捕捉手段の内部あるいは近傍に磁石を設けたものであり、請求項２から５に記載の発明の効果に加えて、鉄系の摩耗粉やその混合物を磁石に吸着させることで、さらに効率よく捕捉して除去することができる。

請求項７に記載の発明は、シリンダーとピストンの間に高圧サイドと連通したガスベアリングを形成したオイルレスリニア圧縮機と、冷媒を放熱、凝縮させる凝縮器と、前記冷媒を減圧させる膨張器と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍サイクルを備えるとともに、前記冷凍サイクル内に異物捕捉手段を設けたものであり、オイルレスリニア圧縮機を冷凍装置に組み込んだときに、蒸発器や凝縮器等に由来するオイルレスリニア圧縮機のガスベアリング装置の絞り部における詰り原因となる物質を捕捉することにより、高い信頼性の冷凍装置を提供することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、さらに、オイルレスリニア圧縮機は請求項１から６のいずれか一項に記載のオイルレスリニア圧縮機であり、異物捕捉手段をオイルレスリニア圧縮機内に設けたので、従来の冷凍サイクルの設計や工法を変更することなく、蒸発器や凝縮器等に由来するオイルレスリニア圧縮機のガスベアリング装置の絞り部における詰り原因となる物質を捕捉して除去することにより、さらにガスベアリング装置の絞り部の信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図である。

図１において、密閉容器１０２内には圧縮機構１０８がサスペンションスプリング４を介して弾性的に支持されている。シリンダー１０の端面には吐出バルブ２０と吸入バルブ２１を備えたバルブプレート２２が固定され、バルブプレート２２を覆うようにシリンダヘッド１２３が設けられている。

シリンダヘッド１２３には、吐出バルブ２０に連通し高圧サイド１２４を構成するする吐出室１２５と、吸入バルブ２１に連通する吸入室１２６が形成されている。吐出室１２５には、密閉容器２外の冷凍サイクル（図示せず）の凝縮器（図示せず）側に冷媒を導く吐出管１２７と、密閉容器１０２内の異物捕捉手段１０３に冷媒を導く導入管１０４が設けられている。

また、吸入室１２６には、密閉容器１０２外の冷凍サイクル（図示せず）の蒸発器（図示せず）側から冷媒を導く吸入管１２８が設けられている。

異物捕捉手段１０３は密閉容器１０２内部の中空部１０７に設けられ、一端が導入管１０４に連通するとともに、他端が導出管１０５を経て連通路１３２に連通しており、内径は導入管１０４及び導出管１０５よりも大きくなるチャンバー部１０６を形成している。

圧縮室２９を形成するシリンダー１０とピストン１１は、ガスベアリング装置１３０によってガスベアリングを形成している。ガスベアリング装置１３０は、一端が異物捕捉手段１０３に連通し、他端が複数の給気孔１３１に連通する連通路１３２と、連通路１３２の途中に設けた絞り部１３３から形成されている。

以上のように構成されたオイルレスリニア圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

オイルレスリニア圧縮機が運転を継続している間、圧縮された冷媒ガスの一部は吐出室１２５から導入管１０４を通り、異物捕捉手段１０３を通過した後、導出管１０５を経て連通路１３２に導かれる。

異物捕捉手段１０３の内径は導入管１０４及び導出管１０５よりも大きいため、冷媒の流速は、異物捕捉手段１０３を通過しているときのほうが導入管１０４及び導出管１０５を通過しているときよりも遅くなる。このため、冷媒とともに流れる異物である摩耗粉やアッセンブリオイル等の比重の大きい物質が重力により分離されて、異物捕捉手段１０３の底部に蓄積される。

異物が除去された冷媒は、導出管１０５、連通路１３２を通り、絞り部３３で圧力が調整された上で、給気孔１３１からシリンダー１０とピストン１１との間に噴出される。そして、噴出した冷媒のガス膜がその弾性によってピストン１１を支持することでピストン１１はシリンダー１０内で非接触の状態に保持される。

従って、ガスベアリング装置１３０に冷媒が流れる際には、冷媒中の異物が事前に除去されているため、絞り部１３３等において異物の詰りによる異常が発生する可能性が低くなり、ガスベアリング装置１３０の耐久性を向上させる効果が得られる。さらに、チャンバー部１０６で流速を遅くする方式とすることにより圧力損失を少なくすることができる。

さらに、異物捕捉手段１０３は密閉容器１０２内の中空部１０７に設けられているため、バルブプレート２２やシリンダー１０に設けるよりも体積を増加させることが容易であり、異物捕捉手段１０３の体積を十分確保することで、異物の除去量を増加させることができる。

さらに、異物捕捉手段１０３を密閉容器１０２の中空部１０７に設けたため、バルブプレート２２やシリンダー１０に設けるよりも異物捕捉手段１０３からの放熱が容易であるため、異物捕捉手段１０３を冷媒が流れる際に冷媒がより冷却される。そのため、冷却された冷媒がガスベアリング装置１３０に供給された際に、圧縮機構１０８を冷却することができるため、オイルレスリニア圧縮機の体積効率を高めることができる。

なお、本実施の形態においては、異物捕捉手段１０３の内径を導入管１０４及び導出管１０５よりも大きくすることで冷媒の流速を低減したが、異物捕捉手段１０３の内部に邪魔板を設ける等他の手段を用いて冷媒の流速を低減しても同様の効果が得られる。

具体的には、異物捕捉手段１０３の内部に邪魔板を設ける等の手段を用いて、導入管１０４及び導出管１０５を通過しているときの冷媒の流速よりも異物捕捉手段１０３を通過しているときの冷媒の流速を遅くすることで、冷媒とともに流れる異物である摩耗粉やアッセンブリオイル等の比重の大きい物質が重力により分離されて、異物捕捉手段１０３の底部に蓄積される。そして、異物が除去された冷媒がガスベアリング装置１３０に供給され、ピストン１１はシリンダー１０内で非接触の状態に保持される。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図、図３は同実施の形態における異物捕捉手段の斜視図である。

以下、図２、図３に基づいて本実施の形態について説明する。

吐出室１２５には、密閉容器１０２外の冷凍サイクル（図示せず）の凝縮器（図示せず）側に冷媒を導く吐出管１２７と、密閉容器１０２内の異物捕捉手段２０３に冷媒を導く導入管２０４が設けられている。

そして、吸入室１２６には、密閉容器１０２外の冷凍サイクルの蒸発器（図示せず）側から冷媒を導く吸入管１２８が設けられている。

異物捕捉手段２０３は、密閉容器１０２内部の中空部１０７に設けられたサイクロン方式のトラップ２０６となり、略逆円錐状の形状をなしている。導入管２０４は、異物捕捉手段２０３の上部側面の接線方向にある異物捕捉手段入口２０７に連通している。導出管２０５は、一端が異物捕捉手段２０３の中心軸上面より内部鉛直方向下方に設けられた異物捕捉手段出口２０８へと連通しており、他端が連通路１３２と連通している。さらに、異物捕捉手段２０３の底部には磁石２０９が設けられている。

圧縮室２９を形成するシリンダー１０とピストン１１は、ガスベアリング装置１３０によってガスベアリングを形成している。ガスベアリング装置１３０は、一端が異物捕捉手段２０３に連通し、他端が複数の給気孔１３１に連通する連通路１３２と、連通路１３２の途中に設けた絞り部１３３から形成されている。

以上のように構成されたオイルレスリニア圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

オイルレスリニア圧縮機が運転を継続している間、圧縮された冷媒ガスの一部は吐出室１２５から導入管２０４を通り、異物捕捉手段２０３を通過した後、導出管２０５を経て連通路１３２に導かれる。

異物捕捉手段２０３内部において、冷媒は導入管２０４から異物捕捉手段入口２０７より異物捕捉手段２０３の内壁面接線方向に導入されるため、渦流が発生する。このため、冷媒とともに異物捕捉手段２０３を流れる異物である摩耗粉やアッセンブリオイル等の比重の大きい物質は、遠心力により冷媒から分離されて異物捕捉手段２０３の内壁面に衝突した後、重力により壁面に沿って落下し、異物捕捉手段２０３の底部に蓄積される。

また、特に鉄系の摩耗粉は磁石２０９により吸着されるため、一旦磁石に吸着された鉄系の摩耗粉などは、異物捕捉手段２０３内部の冷媒ガスの渦流によって、再び異物捕捉手段２０３外に流れ出ることはない。

そして、異物が除去された冷媒は、異物捕捉手段出口２０８から導出管２０５、連通路１３２を通り、絞り部３３で圧力が調整される。その上で、給気孔３１からシリンダー１０とピストン１１との間に噴出され、噴出した冷媒のガス膜がその弾性によってピストン１１を支持することでピストン１１はシリンダー１０内で非接触の状態に保持される。

従って、ガスベアリング装置１３０に冷媒が流れる際には、冷媒中の異物が事前に除去されているため、絞り部１３３等において異物の詰りによる異常が発生する可能性が低くなり、ガスベアリング装置１３０の耐久性が高まるという効果が得られる。

さらに、遠心力で冷媒と異物を分離することから、粉塵、油脂分等さまざまな形態の異物を捕捉して除去することができる。

さらに、異物捕捉手段２０３は密閉容器１０２内の中空部１０７に設けられているため、バルブプレート２２やシリンダー１０に設けるよりも体積を増加させることが容易であり、異物捕捉手段２０３の体積を十分確保することで、異物の除去量を増加させることができる。

さらに、異物捕捉手段２０３を密閉容器１０２の中空部１０７に設けたため、バルブプレート２２やシリンダー１０に設けるよりも異物捕捉手段２０３からの放熱が容易であるため、異物捕捉手段２０３を冷媒が流れる際に冷媒がより冷却される。そのため、冷却された冷媒がガスベアリング装置１３０に供給された際に、圧縮機構２１０を冷却することができるため、オイルレスリニア圧縮機の体積効率を高めることができる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図である。

以下、図４に基づいて本実施の形態について説明する。

吐出室１２５には、密閉容器１０２外の冷凍サイクル（図示せず）の凝縮器（図示せず）側に冷媒を導く吐出管１２７と、密閉容器１０２内の異物捕捉手段３０３に冷媒を導く導入管３０４が設けられている。

また、吸入室１２６には、密閉容器１０２外の冷凍サイクルの蒸発器（図示せず）側から冷媒を導く吸入管１２８が設けられている。異物捕捉手段３０３は密閉容器１０２内部の中空部１０７に設けられており、一端が導入管３０４に連通し、他端が導出管３０５を経て連通路１３２に連通しており、多孔質のセラミックからなるフィルタ３０６が設けられている。

圧縮室２９を形成するシリンダー１０とピストン１１は、ガスベアリング装置１３０によってガスベアリングを形成している。ガスベアリング装置１３０は、一端が異物捕捉手段３０３に連通し、他端が複数の給気孔１３１に連通する連通路１３２と、連通路１３２の途中に設けた絞り部１３３から形成されている。

以上のように構成されたオイルレスリニア圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

オイルレスリニア圧縮機が運転を継続している間、圧縮された冷媒ガスの一部は吐出室１２５から導入管３０４を通り、異物捕捉手段３０３を通過した後、導出管３０５、連通路１３２に導かれる。

冷媒とともに流れる異物である摩耗粉等は、異物捕捉手段３０３に設けられたフィルタ３０６により捕捉して除去される。異物が除去された冷媒は、連通路１３２を通り絞り部１３３で圧力が調整された上で、給気孔３１からシリンダー１０とピストン１１との間に噴出され、噴出した冷媒のガス膜がその弾性によってピストン１１を支持することでピストン１１はシリンダー１０内で非接触の状態に保持される。

従って、ガスベアリング装置１３０に冷媒が流れる際には、冷媒中の異物が事前に除去されているため、絞り部１３３等において異物の詰りによる異常が発生する可能性が低くなり、ガスベアリング装置１３０の耐久性を高めることができる。

さらに、異物捕捉手段３０３は密閉容器１０２内の中空部１０７に設けられているため、バルブプレート２２やシリンダー１０に設けるよりも体積を増加させることが容易であり、異物捕捉手段３０３の体積を十分確保することで、異物の除去量を増加させることができる。また、目の細かいフィルタ３０６を設置することができ、かつフィルタ３０６の目詰りなどにより圧力損失の影響を低減することができる。

さらに、異物捕捉手段３０３を密閉容器１０２の中空部１０７に設けたため、バルブプレート２２やシリンダー１０に設けるよりも異物捕捉手段３０３からの放熱が容易であるため、異物捕捉手段３０３を冷媒が流れる際に冷媒がより冷却される。そのため、冷却された冷媒がガスベアリング装置１３０に供給された際に、圧縮機構３０８を冷却することができるため、オイルレスリニア圧縮機の体積効率を高めることができる。

なお、フィルタ３０６の例としてセラミックを挙げたが、焼結金属、金網等を用いても同じ効果が得られる。

また、繊維系材料や多孔質鉱物等の吸油性の高い材料を用いた場合、冷媒中の油脂分がガスベアリング装置１３０の直前で除去されるため、摩耗紛との混合物を形成することがなく、絞り部１３３等において異物の詰りによる異常が発生する可能性が低くなるため、ガスベアリング装置１３０の耐久性を高めることができる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４におけるオイルレスリニア圧縮機を用いた冷凍装置における冷凍サイクル図である。

以下図５に基づいて、本実施の形態について説明する。

図５において、オイルレスリニア圧縮機１、凝縮器４１、膨張器４２、蒸発器４３は配管により連結され、冷媒経路を形成している。蒸発器４３とオイルレスリニア圧縮機１の間には、異物捕捉手段４０３として、繊維系材料からなるフィルタ４０６が設けられている。

以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
オイルレスリニア圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、凝縮器４１で凝縮液化され液冷媒となる。液冷媒は、膨張器４２を流れるときに減圧され低圧二層状態となり、蒸発器４３で熱交換を行って蒸発してガス化し、再びオイルレスリニア圧縮機１に戻る。

このとき、配管や凝縮器４１、蒸発器４３を製造したときに用いるアッセンブリオイル等も冷媒に混入してオイルレスリニア圧縮機１に戻ろうとするが、異物捕捉手段４０３に設けられたフィルタ４０６は吸油性が高いため、冷媒が異物捕捉手段４０３を流れる際に、冷媒中の油脂分を捕捉して除去することができる。

従って、オイルレスリニア圧縮機１に冷媒が戻る際には、冷媒中の油脂分が除去されているため、摩耗紛との混合物を形成することがない。そのため、オイルレスリニア圧縮機１に設けられているガスベアリング装置（図示せず）の絞り部（図示せず）において異物の詰りによる異常が発生する可能性が低くなり、ガスベアリング装置の耐久性を向上させることができる。

さらに、異物捕捉手段４０３は冷凍サイクル１４５内に設けられているため、オイルレスリニア圧縮機１内部に設けるよりもフィルタ４０６の断面積を増加させることが容易である。そのため、異物捕捉手段４０３の体積を十分確保することで、異物の除去量を増加させることができ、かつフィルタ４０６の目詰り等による圧力損失の影響を低減することができる。

なお、フィルタ４０６の例として繊維系材料を挙げたが、多孔質鉱物等吸油性の高い他の材料を用いても、冷媒が異物捕捉手段４０３を流れる際に、冷媒中の油脂分を捕捉して除去することができる。

また、異物捕捉手段として、粉塵を捕捉して除去するセラミック、焼結金属、金網等のフィルタ、冷媒ガスの流速を減ずるチャンバー部、サイクロン方式のトラップ等を用いても同様の効果が期待できる。

なお、異物捕捉手段４０３を設ける場所の例として冷凍サイクル１４５の蒸発器４３とオイルレスリニア圧縮機１の間を挙げたが、冷凍サイクル１４５中であれば、いずれの個所に設けても異物除去の効果が得られる。より好ましくは、冷媒が気体状態にあるオイルレスリニア圧縮機１と凝縮器４１の間または蒸発器４３とオイルレスリニア圧縮機１の間である。
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５におけるオイルレスリニア圧縮機を用いた冷凍装置における冷凍サイクル図である。図７は、同実施の形態におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図である。

以下、図６、図７に基づいて、本実施の形態について説明する。

図６において、オイルレスリニア圧縮機５０１、凝縮器４１、膨張器４２、蒸発器４３は配管により連結され、冷媒経路を形成している。

また、図７において、オイルレスリニア圧縮機５０１の密閉容器１０２内には、異物捕捉手段１０３として、冷媒ガスの流速を減じるチャンバー部１０６が設けられている。オイルレスリニア圧縮機５０１の構成については、実施の形態１におけるオイルレスリニア圧縮機の構成と同一であるため、詳細な説明を省略する。

以上のように構成された冷凍装置について、以下その動作、作用を説明する。
オイルレスリニア圧縮機５０１で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、大部分が凝縮器４１に吐出される。このとき、一部の冷媒は異物捕捉手段１０３を流れた後、ガスベアリング装置（図示せず）に導かれる。異物捕捉手段１０３の内径は、前後の配管の内径よりも大きいため、内部の冷媒の流速は異物捕捉手段１０３を通過しているときのほうが前後の配管を通過しているときよりも遅くなる。

そのため、冷媒とともに流れる異物である摩耗粉やアッセンブリオイル等の比重の大きい物質が分離されて、異物捕捉手段１０３の底部に蓄積される。異物が除去された冷媒はオイルレスリニア圧縮機５０１で再び圧縮され凝縮器４１に送られる。

凝縮器４１において、冷媒は凝縮液化され液冷媒となる。その液冷媒は膨張器４２を流れるときに減圧され低圧二層状態となり、蒸発器４３で熱交換を行って蒸発してガス化し、再びオイルレスリニア圧縮機５０１に戻る。

従って、オイルレスリニア圧縮機５０１内部のガスベアリング装置に冷媒が流れる際には、冷媒中の異物が除去されているため、絞り部等において異物の詰りによる異常が発生する可能性が低くなり、ガスベアリング装置の耐久性を高めることができる。

さらに、オイルレスリニア圧縮機５０１内部に異物捕捉手段１０３を設けたことにより、冷凍サイクル２４５を変更する必要がなく製造も容易であり、低コストで製造が可能である。

なお、異物捕捉手段１０３として、冷媒ガスの流速を減ずるチャンバー部を挙げたが、粉塵を捕捉して除去するセラミック、焼結金属、金網等のフィルタ、油脂分を捕捉して除去する繊維系材料や多孔質鉱物等のフィルタ、サイクロン方式のトラップ等を用いても同様の効果が期待できる。

以上のように、本発明にかかるオイルレスリニア圧縮機及び冷凍装置は、ガスベアリング装置の耐久性を高め、信頼性を高めることが可能となるので、ガスベアリング装置を用いたオイルレスポンプ等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図 本発明の実施の形態２におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図 同実施の形態における異物捕捉手段の斜視図 本発明の実施の形態３におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図 本発明の実施の形態４におけるオイルレスリニア圧縮機を用いた冷凍装置における冷凍サイクル図 本発明の実施の形態５におけるオイルレスリニア圧縮機を用いた冷凍装置における冷凍サイクル図 同実施の形態におけるオイルレスリニア圧縮機の断面図 従来のオイルレスリニア圧縮機の断面図 従来のオイルレスリニア圧縮機を用いた冷凍装置における冷凍サイクル図

符号の説明

１，５０１ オイルレスリニア圧縮機
９ リニアモータ
１０ シリンダー
１１ ピストン
４１ 凝縮器
４２ 膨張器
４３ 蒸発器
１０２ 密閉容器
１０３，２０３，３０３，４０３ 異物捕捉手段
１０６ チャンバー部
１０７ 中空部
１０８，２１０，３０８ 圧縮機構
１２４ 高圧サイド
１３０ ガスベアリング装置
１４５，２４５ 冷凍サイクル
２０６ トラップ
２０９ 磁石
３０６，４０６ フィルタ

Claims (8)

1. 密閉容器内にリニアモータと、圧縮機構を形成するシリンダーと、前記リニアモータによって駆動され前記シリンダー内を往復動するピストンとを備え、前記シリンダーと前記ピストンの間に高圧サイドと連通したガスベアリング装置を形成するとともに、前記ガスベアリング装置の前記高圧サイド側に異物捕捉手段を設け、前記異物捕捉手段を前記密閉容器内の中空部に配設したオイルレスリニア圧縮機。
2. 異物捕捉手段を、高圧サイドからガスベアリングへ流れる冷媒ガスの流速を減ずるチャンバー部とした請求項１に記載のオイルレスリニア圧縮機。
3. 異物捕捉手段を、サイクロン方式のトラップとした請求項１に記載のオイルレスリニア圧縮機。
4. 異物捕捉手段を、粉塵を除去するフィルタとした請求項１に記載のオイルレスリニア圧縮機。
5. 異物捕捉手段を、油脂分を除去するフィルタとした請求項１に記載のオイルレスリニア圧縮機。
6. 異物捕捉手段の内部あるいは近傍に磁石を設けた請求項２から５のいずれか一項に記載のオイルレスリニア圧縮機。
7. シリンダーとピストンの間に高圧サイドと連通したガスベアリングを形成したオイルレスリニア圧縮機と、冷媒を放熱、凝縮させる凝縮器と、前記冷媒を減圧させる膨張器と、前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えた冷凍サイクルを備えるとともに、前記冷凍サイクル内に異物捕捉手段を設けた冷凍装置。
8. オイルレスリニア圧縮機は請求項１から６のいずれか一項に記載のオイルレスリニア圧縮機である、請求項７に記載の冷凍装置。

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