JP2007192224A - リニア圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒が軸方向に流動するシリンダーと、前記シリンダー内部を往復運動して冷媒を圧縮するピストンと、前記ピストンを駆動するリニアモーターと、を含み、前記シリンダー及び前記ピストンのうち、一つ以上が焼結材料からなっており、別途の機械加工を省略し得るリニア圧縮機を提供する。
【解決手段】ピストン４を、圧縮部と圧縮された流体を吐出する連通孔とからなる第１ピストン部材と、ピストン４の本体内側部材とその一端に半径方向に拡張された連結部とからなる第２ピストン部材とで構成し、耐摩耗性粉末焼結体で別々に製作し、その後、結合する。また、シリンダー２を、円筒型シリンダーとその一端の外周面に突出されたフランジ部とで構成し、耐摩耗性粉末焼結体で製作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダー内部でピストンが往復直線運動しながら、シリンダーとピストンの間に形成された圧縮空間へ冷媒を吸入・圧縮して吐出するリニア圧縮機に関するもので、特にピストンとシリンダーの少なくとも一つが焼結材料からなっており、別途の機械加工を省略し得るリニア圧縮機に関するものである。

図１は、一般的なリニア圧縮機の一部を示す側断面図であり、図２は、従来技術によるリニア圧縮機用ピストンを示す側断面図である。

一般に、リニア圧縮機は、図１に示すように、シェル(図示せず)内部の密閉された空間にシリンダー２の一端が本体フレーム３により固定支持される同時に、前記シリンダー２の内側にピストン４の一端が挿入され、前記シリンダーと前記ピストンの間に圧縮空間Ｐが形成されるが、前記ピストン４は、リニアモーター１０と連結されて軸方向に往復駆動することにより、前記圧縮空間Ｐに冷媒を吸入し、その後、吐出するように動作される。

ここで、前記シリンダー２は一端内側で前記ピストン４との間に冷媒が圧縮される圧縮空間Ｐが形成されるが、前記ピストン４の一端には前記圧縮空間Ｐに冷媒が吸入されるように軸方向に貫通された連通孔４ｂ’が形成される同時に前記連通孔４ｂ’を開閉させるように薄型の吸入バルブ６がボルト固定されている一方、前記シリンダー２の一端には前記圧縮空間Ｐで圧縮された冷媒が吐出されるように吐出バルブアセンブリー８が設けられている。

ここで、前記吐出バルブアセンブリー８は、前記シリンダー２の一端を閉じるように吐出バルブ８ａが配置され、前記シリンダー２の一端に圧縮された冷媒が外部に吐出される前に一時的に貯蔵される吐出ギャップ８ｂが固定されて、前記吐出バルブ８ａは前記吐出ギャップ８ｂの内側に螺旋形吐出バルブスプリング８ｃにより軸方向に付勢されるように設置される。

次いで、前記リニアモーター１０は、前記シリンダー２の外周面に固定されるように複数個のラミネーションが円周に沿って配列されたリング状のインナーステーター１２と、前記インナーステーター１２の外側に所定間隔をおいて位置されてコイルが円周方向に巻線されたコイル巻線体外側に複数個のラミネーションが同じく円周に沿って積層されたリング状のアウターステーター１４と、前記インナーステーター１２とアウターステーター１４間の空間に位置されて、前記インナーステーター１２とアウターステーター１４との相互電磁気力により往復直線運動する永久磁石１６とからなる。

ここで、前記インナーステーター１２は前記本体フレーム３によりその一端が支持される同時にその他端が前記シリンダー２の外周面に固定リング(図示せず)により固定され、同じく前記アウターステーター１４の一端が前記本体フレーム３により支持される同時に別途のモーターカバー２２によりその他端が支持された状態で前記モーターカバー２２が前記本体フレーム３にボルトで組立て固定され、前記永久磁石１６は別途の連結部材３０により前記ピストン４の他端と連結されるように設置される。

したがって、前記アウターステーター１４に電流が供給されると、前記永久磁石１６が前記インナーステーター１２とアウターステーター１４との相互電磁気力により往復直線運動することにより、前記ピストン４が前記シリンダー２内部で往復直線運動し、これにより前記圧縮空間Ｐの内部圧力が可変されるによって前記吸入バルブ６及び吐出バルブ８ａが開閉されながら冷媒が吸入されて圧縮された後、吐出される。

前記のようなリニア圧縮機に適用される従来のピストン４を図２を参照にして説明すると、軸方向に長い円筒型のピストン本体４ａを基準にその一端が閉じられるように形成された圧縮部４ｂ及びその他端が半径方向に拡張された連結部４ｃで構成されて鋳物で製造される。

ここで、前記ピストン本体４ａには軸方向に冷媒が流動する案内ホール４ａ'が形成されており、前記圧縮部４ｂには前記案内ホール４ａ'を通じて流動する冷媒が前記圧縮空間Ｐに流入されるように案内する連通孔４ｂ’が少なくとも一つ以上形成されており、前記連結部４ｃには前記リニアモーター中の永久磁石１６と連結されるように連結部材３０がボルト固定される締結孔４ｃ'が少なくとも一つ以上が形成される。

通常、前記のようなピストン４は、安価な鋼で実物より大きく鋳物製造された後、その外周面に旋削工程と研削工程などの機械加工を施して実物の大きさに精錬するだけでなく、オイルが循環するようにするオイル循環溝Ｈ、及びその以外の部分に前記シリンダー２の内周面と摩擦する摩擦部Ｆが形成されるようにするが、前記ピストン４は鋳物で製作されるによって、前記シリンダー２内側と摩擦しても摩擦強度を維持することができる。

しかし、従来のリニア圧縮機用ピストンは鋼で鋳物製造されるので不良が多いだけでなく、その後、旋削および研削などの加工工程を必要とするので、加工費が高くなり、かつ各種ホールを切削形成するのでバリが形成されることで、作業性が大きく低下されるという問題がある。

図３は従来のリニア圧縮機用シリンダーを示す図である。

前記のような従来のリニア圧縮機用シリンダー２は安価な鋼で実物より大きく鋳物製造された後に、その外周面及び内周面に旋削工程と研削工程などの機械加工を施して実物の大きさに精錬されるので鋳物製造時に気泡混入不良が頻繁に発生して不良率が高い。さらに、前記シリンダー２の外周面を機械加工した後、その外周面に前記フレーム３がアルミニウム材でダイキャストされて固定されるので、前記フレーム３をダイキャスト固定させる前に前記シリンダー２を機械加工する加工工数が多くて加工費が高くなるだけでなく、それによって作業性が大きく低下するという問題がある。

本発明は追加工程なしに設計された形状及び大きさに容易に製造できるピストン及びシリンダーを備える、リニア圧縮機を提供することをその目的とする。

本発明は、冷媒が軸方向に流動するシリンダーと、前記シリンダー内部を往復運動しながら冷媒を圧縮するピストンと、前記ピストンを駆動するリニアモーターと、を含み、前記シリンダーと前記ピストンのいずれか一つ以上が焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。その例として、前記シリンダーが焼結成形される実施形態、前記ピストンが焼結成形される実施形態及び前記シリンダーと前記ピストンの両方が焼結成形される実施形態で本発明を実施することができる。

また、本発明は、前記ピストンの少なくとも一部が焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記ピストンが焼結成形される少なくとも二つの部材を含むことを特徴とするリニア圧縮機を提供する。前記ピストンは２つ以上の部材を含むことができ、それぞれの部材が焼結成形され得る。

さらに、本発明は、前記ピストンが前記リニアモーターとの連動のための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、を含み、前記連結部、前記圧縮部及び前記ピストン本体のうち、少なくとも１つが焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記圧縮部が圧縮された冷媒が排出する連通孔を備えることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。前記連通孔は前記ピストンの焼結時に一体に焼結形成され得る。これは前記連通孔を切削成形することに比べて、バリが発生せず、工程が単純であるという利点がある。

さらに、本発明は、前記連結部が前記リニアモーターとの連結のための締結孔を備えることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。前記締結孔は前記ピストン焼結時に一体に焼結形成され得る。これは前記締結孔を切削成形することに比べて、バリが形成できず、工程が単純であるという利点がある。

さらに、本発明は、少なくとも二つの部材のいずれか１つの部材が少なくとも二つの部材のうちの他の１つの部材に挿入されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。例えば、後述する第１ピストン部材が第２ピストン部材に挿入されるが、第２ピストン部材が第１ピストン部材に挿入されることができる。

さらに、本発明は、前記少なくとも二つの部材のいずれか１つと少なくとも二つの部材のうちの他の１つの部材は異なる熱膨張係数を有する材質からなることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。このような構成により、熱膨張係数の差を利用して二つの部材を結合すると、より硬くて安定した結合をすることができるという利点がある。

さらに、本発明は、ピストンが、前記リニアモーターとの連動のための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、を含み、前記連結部と前記ピストン本体の一部が一体に焼結成形されて、前記圧縮部と前記ピストン本体の他の一部が一体に焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記ピストン本体の一部と前記ピストン本体の他の一部がお互い結合されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記ピストンが、前記リニアモーターとの連動のための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、を含み、前記圧縮部と前記ピストン本体が一体に焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記連結部は前記ピストン本体が結合されるホールを含むことを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記ピストンが、前記リニアモーターとの連動のための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、を含み、前記連結部と前記ピストン本体が一体に焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記圧縮部は前記ピストン本体と結合される段差部を含むことを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記シリンダーは焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記シリンダーは前記シリンダーの位置固定のための回転制限部材を含むことを特徴とするリニア圧縮機を提供する。ここで、前記回転制限部材は前記シリンダー及び後述するフランジ部のいずれか一つに形成される。

さらに、本発明は、前記回転制限部材は前記シリンダーの外周面に位置する回転防止部材であることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。前記回転防止部は前記シリンダーの外周面に形成される凸部及び凹部のいずれか一つであり得る。

さらに、本発明は、前記シリンダーを固定するフレームを含み、前記シリンダーは前記フレームと結合するフランジ部を含むことを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記シリンダーは前記シリンダーの位置固定のための回転制限部材を含み、前記回転制限部材は前記フランジ部に位置する直線部であることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。

さらに、本発明は、前記シリンダーは外周面に勾配が形成されたことを特徴とするリニア圧縮機を提供する。このような構成により、例えば、前記フレームを前記シリンダーにダイキャストにより形成する時、前記シリンダーで前記フレームが形成される部分に対して別途の加工をする必要なく、安定的に固定することができる。

さらに、本発明は、前記シリンダー及び前記ピストンのうち少なくとも１つは、焼結成形後、蒸気処理がなされることを特徴とするリニア圧縮機を提供する。蒸気処理により、腐食を防止することができるとともに、保護膜として作用する酸化膜を生成して、前記ピストン及び前記シリンダーに潤滑特性を付与することができる。

前記のように構成される本発明によるリニア圧縮機は、前記ピストン及び前記シリンダーが多様な形状及び大きさに設計されても、粉末焼結体で製造するため、鋳造より精密な形状及び大きさに成形することが可能であり、かつ旋削工程と研削工程などの追加加工工程を省略することができて生産コストを低減することができ、さらに、複雑な形状であっても全体をいくつの部分に分けて製作して、その後加熱圧入、又は溶接などで結合させ、複雑な形状を容易に実現することができるとともに作業性を向上することができる。さらに、硬度が高く、摩耗特性に優れた材質を粉末焼結体として使用し、機械的特性を向上させることができるという利点がある。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明のリニア圧縮機の実施形態は、ピストンが焼結材で成形されるリニア圧縮機、シリンダーが焼結材で成形されるリニア圧縮機、及び前記ピストンと前記シリンダーの両方が焼結材で成形されるリニア圧縮機を含む。以下では、焼結材で形成されるリニア圧縮機用ピストン及びシリンダーの実施形態を説明する。
図４は、本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第１実施形態を示す側断面分解図である。

本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第１実施形態は、図４に示すように円筒型ピストン本体の外側部材５２ａと、その一端を閉じるように形成された圧縮部５２ｂと、圧縮された流体を吐出する連通孔５２ｂ’とからなる第１ピストン部材５２と、円筒型ピストン本体の内側部材５４ａ及びその一端に半径方向に拡張された連結部５４ｂとからなる第２ピストン部材５４から構成されるが、前記第１及び第２ピストン部材５２、５４は硬度が高く、摩耗特性に優れた材質である耐摩耗性粉末焼結体で別々に製作され、その後、結合される。

もちろん、前記第１及び第２ピストン部材５２、５４は前記のように別々に製作されて結合され得るが、一体に製作することもできる。

以下、図１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。ここで、前記第１ピストン部材５２を説明する。前記ピストン本体の外側部材５２ａが円筒型に形成されると同時に、前記圧力部５２ｂが圧縮空間Ｐで作用する高圧下でも耐えられるように相対的に厚い円板状に形成される。

ここで、前記ピストン本体の外側部材５２ａには前記ピストン本体の内側部材５４ａが圧入されるように軸方向に中央を貫通する案内ホール５４ａ’が形成され、前記連結部５４ｂには前記連結部材３０とボルト締結できるように締結孔５４ｂ’及び通風孔が焼結製作時に一体に形成され、概して前記連結部５４ｂの中心を基準に円周方向に所定間隔をおいて複数個が形成されるようにし、一部には前記連結部材３０とボルト締結のための締結孔５４ｂ’を構成し、他の一部には気流が通過しながら冷却作用などをする通風孔を構成する。

前記のように、第１及び第２ピストン部材５２、５４の製作過程を説明する。金属粉末又はセラミック粉末などのように比較的に耐摩耗性の大きい粉末に一種の接着剤であるバインダーを添加した後、これらの混合物を前記締結孔５４ｂ’と前記通風孔を有する第１及び第２ピストン部材５２、５４と同じ形状及び大きさの枠に挿入した後、互いに固定させた状態で所定温度以上で加熱して粉末等の境界部分が互いに接着されるようにして製作する。

前記第１及び第２ピストン部材５２、５４は一体の部材で製作され得るが、複雑な形状を有する場合、別々の部材として製作して容易に結合されることもできる。ここで、前記第１及び第２ピストン部材５２、５４が同じ粉末焼結体で製作された場合には、銅溶接などの局部的な溶接により互いに結合して構成することができるが、異なる粉末焼結体で製作された場合には加熱圧入により容易に結合されるように構成できる。

例えば、前記第２ピストン部材５４を前記第１ピストン部材５２より熱膨張係数の高い粉末焼結体で製作する。前記第１ピストン部材５２のみを加熱した状態で、前記第１ピストン部材の圧縮部５２ｂと前記第２ピストン部材の連結部５４ｂが互いに反対方向に位置された状態で、前記第２ピストン部材５４が前記第１ピストン部材５２に挿入される。前記第２ピストン部材５４が加熱により膨脹するので前記第１ピストン部材５２の圧入ホール５２ａ'に前記第２ピストン部材の内側部材５４ａが挿入され得る。その後、第１及び第２ピストン部材５２、５４が冷めると、第１ピストン部材５２が収縮して、第１及び第２ピストン部材５２、５４は圧入状態を保持する。また、再び加熱しても、第２ピストン部材５４が第１ピストン部材５２より大きく膨脹するので、圧入が解除される虞がない。

図５は本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第２実施形態を示す側断面分解図である。

本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第２実施形態は図５に示すように、円筒型ピストン本体６２ａ及びその一端を封止するように形成された圧縮部６２ｂからなる第１ピストン部材６２と、前記ピストン本体６２ａの他端の外周に結合して半径方向に拡張されるように形成された円板リング状の連結部だけからなる第２ピストン部材６４と、で構成されるが、前記第１及び第２ピストン部材６２、６４は耐摩耗性粉末焼結体で製作されて、互いに結合される。

ここで、前記第１ピストン部材６２を説明する。前記ピストン本体６２ａが円筒型に形成される同時に前記圧力部６２ｂが前記圧縮空間Ｐで作用する高圧下でも耐えられるように相対的に厚い円板状に形成される。

ここで、前記ピストン本体６２ａには、冷媒を軸方向に案内する案内ホール６２ａ'が中央を貫通するように形成されて、前記圧縮部６２ｂには前記圧縮空間Ｐに冷媒を吸入する少なくとも一つ以上の連通孔６２ｂ’及び/又は薄板型の吸入バルブ６が固定できるようにボルト溝が焼結製作時に一体に形成される。

また、前記ピストン本体６２ａはその外周にさらなる加工によりオイル供給溝及び摩擦部を形成することができる。

次に、前記第２ピストン部材６４を説明する。前記圧入ホール６４ａに前記ピストン本体６２ａの開放された一端が圧入されるように前記ピストン本体６２ａの外径より小径の圧入ホール６４ａが軸中心に形成されて、前記圧入ホール６４ａの他にも前記リニアモーターの永久磁石１６が安着された前記連結部材３０とボルト締結できるように締結孔６４ｂ及び通風孔が焼結製作時に一体に形成される。

一般に、前記締結孔６４ｂ及び通風孔は、前記第２ピストン部材６４の中心を基準に円周方向に所定間隔をおいて複数個が形成され、一部は前記連結部材３０とボルト締結のための締結孔６４ｂを構成し、他の一部は前記締結孔６４ｂと同じように形成されるが、ボルトが締結されていないので気流が通過しながら冷却作用などをする通風孔を構成する。

前記のように、第１及び第２ピストン部材６２、６４の製作過程を前記第１実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。

また、前記第１及び第２ピストン部材６２、６４が同じ粉末焼結体で製作された場合には銅溶接などの局部的な溶接により互いに結合するように構成することができるが、異なる粉末焼結体で製作された場合には加熱圧入により容易に互いに結合されるように構成することができる。

例えば、前記第２ピストン部材６４を前記第１ピストン部材６２より熱膨張係数の高い粉末焼結体で製作すると、前記第１ピストン部材６２の前記圧縮部６２ｂと反対方向の開放された一端が前記第２ピストン部材の圧入ホール６４ａと当接するように位置させた後、前記第１及び第２ピストン部材６２、６４を加熱するが、前記第２ピストン部材６４が前記第１ピストン部材６２より多く膨脹するために、前記第２ピストン部材の圧入ホール６４ａに前記第１ピストン部材６２の開放された一端が容易に挿入されるようにし、その後冷却させて圧入状態を保持する。
図６は本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第３実施形態を示す側断面分解図である。

本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第３実施形態は、図６に示すように、一面の中心に軸方向に突出された段差部７２ａを含む圧縮部のみからなる第１ピストン部材７２と、前記第１ピストン部材の段差部７２ａが一端に圧入された円筒型のピストン本体７４ａ及び前記ピストン本体７４ａの他端に半径方向に拡張されるように形成された円板リング状の連結部７４ｂからなる第２ピストン部材７４で構成されるが、前記第１及び第２ピストン部材７２、７４は耐摩耗性粉末焼結体で製作されて、互いに結合される。

ここで、前記第１ピストン部材７２を説明する。前記第１ピストン部材７２は前記圧縮空間Ｐで作用する高圧下でも耐えられるように相対的に厚い円板状に形成されるが、前記ピストン本体７４ａの一端に結合されるように一面の中央に段差を有するように突出された段差部７２ａが形成され、その一側に軸方向に冷媒が流動されて前記圧縮空間Ｐへ流入するようにする少なくとも一つ以上の連通孔７２ｂが形成されることが好ましい。

ここで、前記第１ピストン部材７２には一面に前記段差部７２ａ及びその一側に貫通する前記連通孔７２ｂが形成される同時に、他の一面には薄板型の吸入バルブ６が固定され得るようにボルト溝が焼結製作時に一体に形成される。

次に、前記第２ピストン部材７４を説明すると、前記ピストン本体７４ａが円筒状で、その内径が前記段差部７２ａの直径より小径で形成されて前記段差部７２ａが前記ピストン本体７４ａの一端に圧入されるようにする同時に、前記連結部７４ｂが前記ピストン本体７４ａの一端に半径方向に拡張された平板リング状に形成されて、前記リニアモーターの永久磁石１６と連結される連結部材３０と組み立てられるようにする。

ここで、前記ピストン本体７４ａは冷媒を軸方向に案内して前記連通孔７２ｂへ流入されるようにする案内ホール７４ａ’を含むが、前記案内ホール７４ａ’の一端に前記段差部７２ａが圧入されるように設置され、さらに、その外周にさらなる加工によりオイル供給溝及び摩擦部が焼結製作時に一体に形成される。

また、前記連結部７４ｂには、前記連結部材３０とボルト締結できるように締結孔７４ｂ’及び通風孔が焼結製作時に一体に形成され、概して前記締結孔７４ｂ’及び通風孔は、前記連結部７４ｂの中心を基準に円周方向に所定間隔をおいて複数個が形成されるようにして、一部は前記連結部材３０とボルト締結する締結孔７４ｂ’を構成する一方、他の一部はボルトが締結されないので気流が通過しながら冷却作用などをする通風孔を構成する。

前記のように、第１及び第２ピストン部材７２、７４の製作過程は、前記第１実施形態と同一であるので、詳細な説明は省略する。

また、前記第１及び第２ピストン部材７２、７４が同じ粉末焼結体で製作された場合には銅溶接などの局部的な溶接により互いに結合されるように構成するが、異なる粉末焼結体で製作された場合には加熱圧入により容易に結合されるように構成することができる。

例えば、前記第２ピストン部材７４を前記第１ピストン部材７２より熱膨張係数がより大きい粉末焼結体で製作すると、前記第１ピストン部材の段差部７２ａが前記第２ピストン部材の前記連結部７４ｂと反対方向の開放された一端と当接するように位置させた後、前記第１及び第２ピストン部材７２、７４を加熱するが、前記第２ピストン部材７４が前記第１ピストン部材７２より大きく膨脹するので、前記第２ピストン部材の案内ホール７４ａ’に前記第１ピストン部材の段差部７２ａが容易に挿入され、再び冷却させて圧入状態を保持する。

図７は本発明によるリニア圧縮機用シリンダーを示す斜視図である。

本発明によるリニア圧縮機用シリンダーには、図７に示すように、ピストン４が挿入されて、該ピストンの間に圧縮空間Ｐを形成する円筒型シリンダー本体５２とその一端の外周面に突出されたフランジ部５２ａからなるが、硬度が高く、摩耗特性に優れた材質である耐摩耗性粉末焼結体で製作される。

ここで、図１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

前記シリンダー本体５２は、前記ピストン４の外径と結合するように軸方向に中心を貫通する所定の直径を有する装着ホール５２Ｈが形成される同時に、前記圧縮空間Ｐで冷媒が高圧で圧縮されても耐えられるように所定の厚さを有する円筒状に形成されて、前記ピストン４が挿入される一端に前記フランジ部５２ａが形成され、その反対側に前記圧縮空間Ｐが形成される。

ここで、前記シリンダー本体５２の外周面には前記フランジ部５２ａと前記シリンダー本体５２をフレーム３に固定させる直線部５２ｂ及び前記ピストン４を駆動させるリニアモーター１０中のインナーステーター１２が固定されるように組み立てられる回転防止部５２ｃなどが焼結製作時に一体に成形される。

具体的に、前記フランジ部５２ａは前記圧縮空間Ｐの形成された前記シリンダー本体５２の一端と反対側(他端)の外周面に突出されるように形成されるが、円周方向に沿って突出された円板リング状に形成されて、前記シリンダー本体５２の他端から所定間隔をおいて内側に位置されるように形成されることが好ましい。

次いで、前記直線部５２ｂは前記フレーム３と当接するように形成され、前記シリンダー本体５２が前記フレーム３に対し回転しないように拘束する。ここで、前記フランジ部５２ａの両側面の一部が切断され、前記直線部５２ｂは、前記フランジ部５２ａの両側面に一対が形成されることが好ましいが、その形状及び個数は多様に構成することができる。

特に、前記フランジ部５２ａが前記シリンダー本体５２の外周面に突出されるように形成され、前記リニアモーター１０で発生する電流が損失される一種の電気抵抗として作用するが、このように前記フランジ部５２ａに前記直線部５２ｂを形成することで、前記シリンダー本体５２及びフランジ部５２ａを対称形状に形成でき、前記フランジ部５２ａの体積を低減することができて、渦電流による損失を低減するという効果がある。

次に、前記回転防止部５２ｃは前記シリンダー本体５２の一端から前記フランジ部５２間の区間に該当する前記シリンダー本体５２の外周面に軸方向に長く形成されるが、軸方向に一部区間にのみ形成されてもよく、円周方向に所定間隔をおいて複数個が形成されてもよい。

ここで、前記シリンダー本体５２の外径が円筒状の前記インナーステーター１２の内径より小さく形成されることにより前記インナーステーター１２が前記シリンダー本体５２の一端から軸方向に沿って挿入され、これによって前記インナーステーター１２の内周面と前記回転防止部５２ｃが結合し、前記インナーステーター１２が前記シリンダー本体５２に固定されて、回転することを防止する。

したがって、前記回転防止部５２ｃは、前記シリンダー本体５２の外周面に一つのみが形成されるよりは、支持力をバランスよく分配するために前記シリンダー本体５２の外周面の互いに反対方向に二つ以上が形成されることより好ましく、前記回転防止部５２ｃの高さを前記シリンダー本体５２の外径と前記インナーステーター１２の内径間に公差以上になるようにすることが好ましい。

また、前記シリンダー２の焼結製作時に、前記シリンダー本体５２の外周に前記フランジ部５２ａの周辺に前記フランジ部５２ａ側に傾斜するように勾配を形成し得る。勾配を形成すると、前記シリンダー２にアルミニウム材で前記フレーム３をダイキャストする際、前記シリンダー２に別途の加工を必要とせずに前記フレーム３を固定することができる。したがって、前記シリンダー２の側面を加工する工程を削除することができる。

前記のようなシリンダーの製作過程を説明すると、金属粉末又はセラミック粉末などのように比較的耐摩耗性の大きい粉末に一種の接着剤であるバインダーを加えた後、これらの混合物を前記フランジ部５２ａ、直線部５２ｂ、及び回転防止部５２ｃなどを含む各種形状を有する前記シリンダー２と同じ形状及び大きさの枠に挿入して、互いに固定させた状態で所定温度以上で加熱し、粉末等の境界部分が互いに接着されることにより製作する。

また、前記ピストン及び前記シリンダーの一部又は全部を焼結材に成形、加熱した後、腐食を防止し、前記ピストン及び前記シリンダーに潤滑特性を付与することができるように一種の保護膜である酸化膜を生成するために蒸気処理を行なうことがより好ましい。

一般的なリニア圧縮機の一部を示す側断面図である。 従来技術によるリニア圧縮機用ピストンを示す側断面図である。 従来技術によるリニア圧縮機用シリンダーを示す斜視図である。 本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第１実施形態を示す側断面分解図である。 本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第２実施形態を示す側断面分解図である。 本発明によるリニア圧縮機用ピストンの第３実施形態を示す側断面分解図である。 本発明によるリニア圧縮機用シリンダーを示す斜視図である。

Claims (21)

1. 冷媒が軸方向に流動するシリンダーと、
   該シリンダー内部を往復運動して冷媒を圧縮するピストンと、
   該ピストンを駆動するリニアモーターと、を含み、
   前記シリンダーと前記ピストンのうち、少なくとも一つが焼結成形されることを特徴とするリニア圧縮機。
2. 前記ピストンは、少なくとも一部が焼結成形されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
3. 前記ピストンは、焼結成形される少なくとも二つの部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
4. 前記ピストンが、前記リニアモーターとの連動するための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、
   を含み、
   前記連結部、前記圧縮部及び前記ピストン本体のうち、少なくとも１つが焼結成形されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
5. 前記圧縮部が、圧縮された冷媒が排出される連通孔を備えることを特徴とする請求項４に記載のリニア圧縮機。
6. 前記連結部は前記リニアモーターとの連結のための締結孔を備えることを特徴とする請求項４に記載のリニア圧縮機。
7. 前記少なくとも二つの部材のうち１つが、前記少なくとも二つの部材のうち、他の１つの部材に挿入されることを特徴とする請求項３に記載のリニア圧縮機。
8. 前記少なくとも二つの部材のいずれか１つと前記少なくとも二つの部材のうちの他の１つの部材は異なる熱膨張係数を持つ材質からなることを特徴とする請求項３に記載のリニア圧縮機。
9. 前記ピストンが、前記リニアモーターとの連動のための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、
   を含み、
   前記連結部と前記ピストン本体の一部が一体に焼結成形され、
   前記圧縮部と前記ピストン本体の他の一部が一体に焼結成形されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
10. 前記ピストン本体の一部と前記ピストン本体の他の一部とが互いに結合されることを特徴とする請求項９に記載のリニア圧縮機。
11. 前記ピストンが、前記リニアモーターとの連動のための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、を含み、
    前記圧縮部と前記ピストン本体が一体に焼結成形されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
12. 前記連結部が、前記ピストン本体が結合されるホールを含むことを特徴とする請求項１１に記載のリニア圧縮機。
13. 前記ピストンが、前記リニアモーターとの連動のための連結部と、冷媒の圧縮のための圧縮部と、前記連結部と前記圧縮部を連結するピストン本体と、を含み、
    前記連結部と前記ピストン本体が一体に焼結成形されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
14. 前記圧縮部が、前記ピストン本体と結合される段差部を含むことを特徴とする請求項１３に記載のリニア圧縮機。
15. 前記シリンダーが焼結成形されることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
16. 前記シリンダーが、前記シリンダーの位置固定のための回転制限部材を含むことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
17. 前記回転制限部材が、前記シリンダーの外周面に位置する回転防止部であることを特徴とする請求項１６に記載のリニア圧縮機。
18. 前記シリンダーを固定するフレームを含み、
    前記シリンダーは前記フレームと結合するフランジ部を含むことを特徴とする請求項１６に記載のリニア圧縮機。
19. 前記シリンダーは、前記シリンダーの位置固定のための回転制限部材を含み、
    前記回転制限部材は、前記フランジ部に位置する直線部であることを特徴とする請求項１８に記載のリニア圧縮機。
20. 前記シリンダーは、外周面に勾配が形成されたことを特徴とする請求項１５に記載のリニア圧縮機。
21. 前記シリンダー及び前記ピストンのうち、少なくとも１つが焼結成形後、蒸気処理がなされることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。

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