JP2007291991A - Vibration type compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は振動型圧縮機に関し、特に、スターリング冷凍機などの冷凍機に使用される振動型圧縮機に適用して好適なものである。 The present invention relates to a vibration type compressor, and is particularly suitable for application to a vibration type compressor used in a refrigerator such as a Stirling refrigerator.
理科学機器や試験装置などを冷却する場合、エネルギー効率に優れ、軽量・小型で、環境に優しいスターリング冷凍機が用いられている。
図6は、従来のスターリング冷凍機の概略構成を示す横断面図である(特許文献1)。
図6において、スターリング冷凍機100Aには、直線往復運動を行なうピストン1およびディスプレーサ2を含むシリンダ3が設けられ、ディスプレーサ2にはロッド2が形成されている。そして、ピストン1には、軸方向中心部に配置された摺動穴1aが形成され、ディスプレーサ2に形成されたロッド2aは摺動穴1aを貫通している。ここで、ピストン1およびディスプレーサ2はシリンダ3の内周摺動面3aに対して滑らかに摺動可能に設けられている。
When cooling scientific instruments and test equipment, Stirling refrigerators that are energy efficient, lightweight, compact, and environmentally friendly are used.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional Stirling refrigerator (Patent Document 1).
In FIG. 6, the Stirling refrigerator 100 </ b> A is provided with a cylinder 3 including a piston 1 that performs linear reciprocating motion and a
また、ディスプレーサ2に形成されたロッド2aの上部には、ピストン支持ばね5およびディスプレーサ支持ばね6の中心部が固定されている。なお、ピストン支持ばね5およびディスプレーサ支持ばね6は、スパイラル状の円盤型のパネル形状を有している。
そして、ピストン1は、ケーシング15に固定された支持部材14Aに支持されるピストン支持ばね5によって、ケーシング15に対して弾性的に固定されている。また、ディスプレーサ2も支持部材14Bに支持されるディスプレーサ支持ばね6によって、ケーシング15に対して弾性的に固定されている。
ここで、シリンダ3により形成される内部空間は、ピストン1によって作動空間7および背面空間8に分割され、作動空間7および背面空間8にはヘリウムガス等の作動媒体が高圧状態で充填されている。
Further, central portions of the
The piston 1 is elastically fixed to the
Here, the internal space formed by the cylinder 3 is divided into a
また、スターリング冷凍機100Aにはリニアモータ16が設けられ、リニアモータ16は、シリンダ3側に固定される内側ヨーク13、内側ヨーク13に対して所定の間隙を設けて配置され、ボビン/コイル9aを内包する外側ヨーク9bからなる外側ヨーク本体9、およびピストン1に取付けられ、内側ヨーク13と外側ヨーク9bとの間隙に配置される永久磁石12が設けられている。外側ヨーク9bは、支持部材14Aに支持された位置決めブロック10a、10bにより、ケーシング15側に固定されている。
Further, the Stirling
ピストン1はリニアモータ16の作用により所定の周期で軸方向に往復運動する。このピストン1の往復運動により、作動媒体は作動空間7内で圧縮および膨張が繰り返される。また、ディスプレーサ2は、作動空間7内で圧縮および膨張される作動媒体の圧力変化により直線的に往復運動する。
また、作動空間7は、ディスプレーサ2によってさらに圧縮空間7aおよび膨張空間7bに分割され、圧縮空間7aと膨張空間7bとは再生器4を介して連結されている。そして、膨張空間7bにおける作動媒体により、シリンダ3の先端部のコールドヘッド3cにおいて冷熱の発生がなされる。
The piston 1 reciprocates in the axial direction at a predetermined cycle by the action of the
The
また、例えば、特許文献2には、駆動時の圧縮ガスをピストンあるいはシリンダに流入させ、ピストンとシリンダとの間の間隙に噴出させることにより、ピストンとシリンダとの間の摺動および接触を低減させる方法が開示されている。
また、例えば、特許文献3には、ピストン軸を軟磁性体で形成して電磁石にて吸引する磁気ベアリング方式を用いることにより、ピストンとシリンダとの間の摺動および接触を低減させる方法が開示されている。
For example, Patent Document 3 discloses a method of reducing sliding and contact between a piston and a cylinder by using a magnetic bearing system in which a piston shaft is formed of a soft magnetic material and is attracted by an electromagnet. Has been.
しかしながら、図6のスターリング冷凍機では、ピストン1は、ピストン支持ばね5によって支持されているだけで、シリンダ3と摺動するように構成されている。このため、ピストン1の摩擦によってピストン1とシリンダ3との間の隙間が大きくなって冷却性能が低下したり、ピストン1とシリンダ3との間に摩擦粉が噛み込まれて駆動不能になったりするという問題があった。
However, in the Stirling refrigerator of FIG. 6, the piston 1 is configured to slide with the cylinder 3 only by being supported by the
また、特許文献2に開示された方法では、ピストンとシリンダに特殊な加工が必要となり、部品の複雑化や部品点数の増加を招くことから、コストアップを招くという問題があった。また、ピストンとシリンダとの間の摺動および接触を低減させるために、ピストンの圧縮時の圧力差を利用していることから、ピストンとシリンダとを完全に非接触とすることはできず、ピストンおよびシリンダの寿命に限界があった。
Further, the method disclosed in
また、特許文献3に開示された方法では、ピストンとシリンダと軸方向の位置の調整が主目的であり、ピストンとシリンダとの間の径方向の位置の調整は考慮されないという問題があった。また、ピストンシャフトが吸引されることから、軸方向の長さを確保しなければならず、振動型圧縮機の大型化を招くという問題があった。
さらに、ピストンを支持する支持ばね自体の径方向の剛性を高めてピストンとシリンダとの間の接触を低減させる方法も考えられるが、この方法では、ピストンの変位時に支持ばねに発生する応力が増大し、振動型圧縮機の信頼性が低下するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、機械的な支持部を設けることなく、ピストンとシリンダとの間の接触を簡易な構成にて低減させることが可能な振動型圧縮機を提供することである。
Further, the method disclosed in Patent Document 3 has a problem that adjustment of the position of the piston and the cylinder in the axial direction is a main purpose, and adjustment of the position of the radial direction between the piston and the cylinder is not considered. Further, since the piston shaft is sucked, the length in the axial direction has to be secured, and there is a problem that the vibration type compressor is increased in size.
Furthermore, a method of increasing the radial rigidity of the support spring itself that supports the piston to reduce the contact between the piston and the cylinder is also conceivable, but this method increases the stress generated in the support spring when the piston is displaced. However, there is a problem that the reliability of the vibration type compressor is lowered.
Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration type compressor that can reduce contact between a piston and a cylinder with a simple configuration without providing a mechanical support.
上述した課題を解決するために、請求項1記載の振動型圧縮機によれば、内側ヨークが設けられ、軸方向に往復可能なピストンと、前記ピストンを収容するシリンダと、前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、前記ピストン、シリンダおよびリニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングとを備え、前記リニアモータは、前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれ、前記ピストンを軸方向に駆動する駆動用コイルと、前記ケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to the vibration type compressor according to claim 1, an inner yoke is provided, a piston capable of reciprocating in the axial direction, a cylinder for housing the piston, and the piston in the axial direction. A linear motor that is driven by a motor, and a casing that constitutes a pressure vessel in which the piston, cylinder, and linear motor are housed and in which a working gas is sealed, and the linear motor is a permanent magnet that is provided integrally with the piston. And a drive coil that is wound around the outer periphery of the permanent magnet, drives the piston in the axial direction, and is supported by the casing, and is radially divided so as to contain the drive coil. And a support coil that is wound independently for each outer yoke and controls the position of the piston in the radial direction. That.
これにより、支持用コイルに電流を流すことで、ピストンの位置を径方向に制御することが可能となり、ピストンとシリンダとを非接触状態に保ちながら、ケーシング内でピストンを支持することが可能となる。このため、ピストンを支持するための機械的なばねが不要になるとともに、ピストンとシリンダとの間の摩擦を伴うことなく、ピストンを軸方向に往復運動させることができ、振動型圧縮機の冷却性能を劣化させることなく、振動型圧縮機の寿命を向上させることができる。 As a result, it is possible to control the position of the piston in the radial direction by passing an electric current through the support coil, and to support the piston in the casing while keeping the piston and the cylinder in a non-contact state. Become. This eliminates the need for a mechanical spring to support the piston and allows the piston to reciprocate in the axial direction without causing friction between the piston and the cylinder. The life of the vibration type compressor can be improved without degrading the performance.
また、請求項2記載の振動型圧縮機によれば、内側ヨークが設けられ、軸方向に往復可能なピストンと、前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、作動ガスが封入された圧力容器を構成し、前記ピストンに対するシリンダの役割を兼ねるケーシングとを備え、前記リニアモータは、前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、前記ケーシングの外側に配置され、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする。
これにより、リニアモータの固定子をケーシングの内側に収容する必要がなくなり、リニアモータの固定子を作動ガスと分離することができる。このため、作動ガスの汚染源を減少させることが可能となり、冷却性能の劣化を抑制することが可能となるとともに、振動型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
Further, according to the vibration type compressor according to
Thereby, it is not necessary to accommodate the stator of the linear motor inside the casing, and the stator of the linear motor can be separated from the working gas. For this reason, it becomes possible to reduce the contamination source of working gas, to suppress the deterioration of cooling performance, and to improve the reliability of the vibration type compressor.
また、請求項3記載の振動型圧縮機によれば、軸方向に往復可能なピストンと、前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、前記リニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングと、前記ケーシングに接続され、前記ピストンを収容するシリンダとを備え、前記リニアモータは、前記ピストンに連結された内側ヨークと、前記内側ヨークに一体的に設けられた永久磁石と、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、前記シリンダまたはケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする。 According to the vibration type compressor according to claim 3, a piston capable of reciprocating in the axial direction, a linear motor for driving the piston in the axial direction, and a pressure in which the linear motor is accommodated and in which working gas is sealed The linear motor includes an inner yoke connected to the piston, and a permanent magnet integrally provided on the inner yoke. The casing includes a casing that forms a container, and a cylinder that is connected to the casing and accommodates the piston. And a driving coil wound so as to cover the outer periphery of the permanent magnet, and an outer yoke supported by the cylinder or casing and radially divided so as to contain the driving coil, Each of the outer yokes is wound independently and includes a supporting coil that controls the position of the piston in the radial direction.
これにより、ピストンをその推力の発生部と分離することができ、内側ヨークと外側ヨークとの間にシリンダが配置されないようにして、内側ヨークと外側ヨークとの間のギャップを低減することができる。このため、内側ヨークと外側ヨークとの間で構成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、同じ推力を発生させるために必要な駆動用コイルへの供給電流を低減させることができる。 As a result, the piston can be separated from the thrust generating portion, and the gap between the inner yoke and the outer yoke can be reduced by disposing the cylinder between the inner yoke and the outer yoke. . For this reason, it is possible to reduce the magnetic resistance of the magnetic circuit formed between the inner yoke and the outer yoke, and it is possible to reduce the supply current to the driving coil necessary for generating the same thrust.
また、請求項4記載の振動型圧縮機によれば、前記ピストンは、円筒またはドーナツ状の可動磁石から構成されることを特徴とする。
これにより、部品点数を削減しつつ、ピストンの位置を径方向に制御することが可能となるとともに、軸方向の長さを短尺化することができ、振動型圧縮機のコンパクト化および低価格化を実現しつつ、振動型圧縮機の超寿命化を図ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the piston is formed of a cylindrical or donut-shaped movable magnet.
As a result, the position of the piston can be controlled in the radial direction while reducing the number of parts, and the length in the axial direction can be shortened, and the vibration type compressor can be made compact and inexpensive. While realizing this, it is possible to extend the life of the vibration type compressor.
また、請求項5記載の振動型圧縮機によれば、前記永久磁石は、径方向の磁極が互いに異なるように着磁されたメイン磁石とサイド磁石とを備えることを特徴とする。
これにより、ピストンが左右どちらかに変位することで、外側ヨークに向かって吸引力を働かせることができ、常に中立位置への復元力を働かせることができる。このため、この復元力と作動ガスのガスばね力と可動部の慣性力とを調整することで、ピストンの軸方向運動の共振を実現することが可能となり、機械的な円盤状のばね等を不要として、軸方向の長さを短くすることができる。
According to a fifth aspect of the present invention, the permanent magnet includes a main magnet and a side magnet that are magnetized so that radial magnetic poles are different from each other.
Thereby, by displacing the piston to the left or right, a suction force can be applied toward the outer yoke, and a restoring force to the neutral position can always be applied. For this reason, by adjusting the restoring force, the gas spring force of the working gas, and the inertial force of the movable part, it is possible to realize the resonance of the axial movement of the piston. The length in the axial direction can be shortened as unnecessary.
また、請求項6記載の振動型圧縮機によれば、前記支持用コイルのうちのいずれか1つに電流を流すとともに、その支持用コイルと周方向に隣接する支持用コイルに対してより小さな電流を逆方向に流すことにより、前記ピストンの位置を径方向に制御することを特徴とする。
これにより、ピストンの位置を径方向に制御する際に、ピストンの径方向に推力のばらつきが発生することを防止することができ、ピストンの傾きを防止して径方向の中立位置にピストンを安定して保持することが可能となる。
In addition, according to the vibration type compressor of the sixth aspect, the current is passed through any one of the support coils and is smaller than the support coil adjacent to the support coil in the circumferential direction. The position of the piston is controlled in the radial direction by flowing an electric current in the reverse direction.
As a result, when controlling the piston position in the radial direction, it is possible to prevent variations in thrust in the radial direction of the piston and to prevent the piston from tilting and to stabilize the piston in the neutral position in the radial direction. And can be held.
以上説明したように、本発明によれば、ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルを設けることにより、ピストンとシリンダとを非接触状態に保ちながら、ケーシング内でピストンを支持することが可能となる。このため、ピストンを支持するための機械的なばねが不要になるとともに、ピストンとシリンダとの間の摩擦を伴うことなく、ピストンを軸方向に往復運動させることができ、振動型圧縮機の冷却性能を劣化させることなく、振動型圧縮機の寿命を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, by providing a support coil that controls the position of the piston in the radial direction, the piston can be supported in the casing while keeping the piston and the cylinder in a non-contact state. It becomes possible. This eliminates the need for a mechanical spring to support the piston and allows the piston to reciprocate in the axial direction without causing friction between the piston and the cylinder. The life of the vibration type compressor can be improved without degrading the performance.
以下、本発明の実施形態に係る振動型圧縮機について図面を参照しながら説明する。
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図、図1(b)は、本発明の第1実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す縦断面図、図2は、図1の振動型圧縮機の一部を拡大して示す横断面図である。
Hereinafter, a vibration type compressor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1A is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the vibration type compressor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a diagram of the vibration type compressor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the vibration type compressor of FIG. 1.
図1および図2において、振動型圧縮機には、1対の対向可動振動式のピストン102、ピストン102を収容するシリンダ103、ピストン102を軸方向に駆動する1対のリニアモータが設けられ、これらのピストン102、シリンダ103およびリニアモータはケーシング101に収容されている。なお、振動型圧縮機の内部には、数MPa程度のヘリウムガスが封入され、ケーシング101は圧力容器を構成することができる。また、ピストン102の外側には、径方向に微小の隙間を介してシリンダ103が配置され、ピストン102の挿入時の多少の摺動を考慮して、ピストン12またはシリンダ103の少なくともどちらか一方の表面は固体潤滑材でコーティングしてもよい。
1 and 2, the vibration type compressor is provided with a pair of opposed movable
ここで、リニアモータには、ケーシング101の内部に固定された固定子およびピストン102に固定された可動子が設けられている。そして、可動子には、ピストン102に一体的に設けられたメイン磁石102bおよびその両側に配置された1対のサイド磁石102cが設けられている。なお、ピストン102には、内側ヨーク102aが設けられ、メイン磁石102bおよびサイド磁石102cは、内側ヨーク102aとともにピストン102を構成することができる。ここで、内側ヨーク102aは、鉄などの軟磁性体にて円筒形状に形成することができる。また、メイン磁石102bおよびサイド磁石102cは、外周単極のリング形状磁石にて構成してもよいし、外周単極のセグメント型磁石を周方向に配列して構成してもよい。また、メイン磁石102bおよびサイド磁石102cは、径方向の磁極が互いに異なるように着磁することができる。なお、ピストン102は、円筒またはドーナツ状の可動磁石から構成するようにしてもよい。
Here, the linear motor is provided with a stator fixed inside the
一方、リニアモータの固定子には、メイン磁石102bの外周を覆うように巻かれ、ピストン102を軸方向に駆動する駆動用コイル106、駆動用コイル106を内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨーク104、外側ヨーク104ごとに独立して巻かれ、ピストン102の位置を径方向に制御する支持用コイル107が設けられている。そして、駆動用コイル106は、支持部材105を介してケーシング101にて支持されている。なお、外側ヨーク104は、珪素鋼板などが多層積層されたブロックにて構成することができ、例えば、周方向に8分割して配置することができる。そして、駆動用コイル106には交流電源、支持用コイル107にはそれぞれ独立して直流電源に接続されている。
On the other hand, the stator of the linear motor is wound so as to cover the outer periphery of the
また、シリンダ103上には、ピストン102とシリンダ103との間のギャップを検出する位置検出器108が周方向に少なくとも4個以上配置されている。
そして、例えば、駆動用コイル106に時計回りに電流を流すと、磁束が右から左に内側ヨーク102aを流れ、外側ヨーク104とのギャップ間に発生した磁束とメイン磁石102bによる磁束との相互作用によって左方向に推力が発生し、右側のピストン102を左向きに移動させることができる。また、駆動用コイル106に流す電流を逆向きにすることにより、逆方向に推力が発生し、ピストン102を逆向きに移動させることができる。このため、駆動用コイル106に正弦波などの交流電流を流すことで、ピストン102を往復運動させることができる。
On the
For example, when a current is passed clockwise through the driving
また、位置検出器108にて、ピストン102が径方向のどちら側に寄っているかを検出し、その検出結果に基づいて支持用コイル107に流す電流を制御することができる。そして、支持用コイル107に流す電流を制御することにより、内側ヨーク102aに働く吸引力を調整し、ピストン102とシリンダ103との間にギャップを確保しながら、ピストン102とシリンダ103とを非接触状態に保つことができる。
Further, the
これにより、支持用コイル107に電流を流すことで、ピストン102の位置を径方向に制御することが可能となり、ピストン102とシリンダ103とを非接触状態に保ちながら、ケーシング101内でピストン102を支持することが可能となる。このため、ピストン102を支持するための機械的なばねが不要になるとともに、ピストン102とシリンダ103との間の摩擦を伴うことなく、ピストン102を軸方向に往復運動させることができ、振動型圧縮機の冷却性能を劣化させることなく、振動型圧縮機の寿命を向上させることができる。
As a result, it is possible to control the position of the
また、メイン磁石102bの両側にサイド磁石102cを配置することにより、ピストン102が左右どちらかに変位した時に、外側ヨーク104に向かって吸引力を働かせることができ、常に中立位置への復元力を働かせることができる。このため、この復元力と作動ガスのガスばね力と可動部の慣性力とを調整することで、ピストン102の軸方向運動の共振を実現することが可能となり、機械的な円盤状のばね等を不要として、軸方向の長さを短くすることができる。
Further, by arranging the
なお、上述した実施形態では、ピストン102の径方向の位置を検出するために位置検出器108を設ける方法について説明したが、位置検出器108は必ずしも設ける必要はなく、駆動用コイル106の電流波形をモニタするなどしてピストン102の挙動を確認しながら、支持用コイル107に流す電流を調整するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the method of providing the
図3は、本発明の第2実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図である。
図3において、振動型圧縮機には、1対の対向可動振動式のピストン202およびピストン202を軸方向に駆動する1対のリニアモータが設けられ、これらのピストン202およびリニアモータは、ピストン202に対するシリンダの役割を兼ねるように構成されたケーシング201に収容されている。なお、振動型圧縮機の内部には、数MPa程度のヘリウムガスが封入され、ケーシング201が圧力容器を構成することができる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vibration type compressor according to a second embodiment of the present invention.
In FIG. 3, the vibration type compressor is provided with a pair of opposed movable
ここで、リニアモータには、ケーシング201の外部に固定された固定子およびピストン202に固定された可動子が設けられている。そして、可動子には、ピストン202に一体的に設けられたメイン磁石202bおよびその両側に配置された1対のサイド磁石202cが設けられている。なお、ピストン202には、内側ヨーク202aが設けられ、メイン磁石202bおよびサイド磁石202cは、内側ヨーク202aとともにピストン202を構成することができる。ここで、内側ヨーク202aは、鉄などの軟磁性体にて円筒形状に形成することができる。また、メイン磁石202bおよびサイド磁石202cは、外周単極のリング形状磁石にて構成してもよいし、外周単極のセグメント型磁石を周方向に配列して構成してもよい。また、メイン磁石202bおよびサイド磁石202cは、径方向の磁極が互いに異なるように着磁することができる。なお、ピストン202は、円筒またはドーナツ状の可動磁石から構成するようにしてもよい。
Here, the linear motor is provided with a stator fixed to the outside of the
一方、リニアモータの固定子には、メイン磁石202bの外周を覆うように巻かれ、ピストン202を軸方向に駆動する駆動用コイル206、駆動用コイル206を内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨーク204、外側ヨーク204ごとに独立して巻かれ、ピストン202の位置を径方向に制御する支持用コイル207が設けられている。そして、駆動用コイル206は、支持部材205を介してケーシング201にて支持されている。
On the other hand, the stator of the linear motor is wound so as to cover the outer periphery of the
そして、支持用コイル207に流す電流を制御することにより、内側ヨーク202aに働く吸引力を調整し、ピストン202とシリンダ203との間にギャップを確保しながら、ピストン202とシリンダ203とを非接触状態に保つことができる。また、駆動用コイル206に交流電流を流すことにより、外側ヨーク204とのギャップ間に発生した磁束とメイン磁石202bによる磁束との相互作用によって軸方向に推力を発生させ、ピストン202を往復運動させることができる。
これにより、リニアモータの固定子をケーシング201の内側に収容する必要がなくなり、リニアモータの固定子を作動ガスと分離することができる。このため、作動ガスの汚染源を減少させることが可能となり、冷却性能の劣化を抑制することが可能となるとともに、振動型圧縮機の信頼性を向上させることができる。
Then, by controlling the current flowing through the
Thereby, it is not necessary to house the stator of the linear motor inside the
図4は、本発明の第3実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す横断面図である。
図4において、振動型圧縮機には、1対の対向可動振動式のピストン302、ピストン302を収容するシリンダ303、ピストン302を軸方向に駆動する1対のリニアモータ、リニアモータを収容し、シリンダ303に接続されたケーシング301が設けられている。なお、振動型圧縮機の内部には、数MPa程度のヘリウムガスが封入され、ケーシング301およびシリンダ303が圧力容器を構成することができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a vibration type compressor according to a third embodiment of the present invention.
In FIG. 4, the vibration type compressor accommodates a pair of opposed movable
ここで、リニアモータには、ケーシング301の内部に固定された固定子およびピストン302と一体的に移動可能な可動子が設けられている。そして、可動子には、ピストン302に連結された内側ヨーク302a、内側ヨーク302aに一体的に設けられたメイン磁石302bおよびその両側に配置された1対のサイド磁石302cが設けられている。ここで、内側ヨーク302aは、鉄などの軟磁性体にて円筒形状に形成することができる。また、メイン磁石302bおよびサイド磁石302cは、外周単極のリング形状磁石にて構成してもよいし、外周単極のセグメント型磁石を周方向に配列して構成してもよい。また、メイン磁石302bおよびサイド磁石302cは、径方向の磁極が互いに異なるように着磁することができる。
Here, the linear motor is provided with a stator fixed inside the
一方、リニアモータの固定子には、メイン磁石302bの外周を覆うように巻かれ、ピストン302を軸方向に駆動する駆動用コイル306、駆動用コイル306を内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨーク304、外側ヨーク304ごとに独立して巻かれ、ピストン302の位置を径方向に制御する支持用コイル307が設けられている。そして、駆動用コイル306は、支持部材305を介してシリンダ303にて支持されている。
On the other hand, the stator of the linear motor is wound so as to cover the outer periphery of the
そして、支持用コイル307に流す電流を制御することにより、内側ヨーク302aに働く吸引力を調整し、ピストン302とシリンダ303との間にギャップを確保しながら、ピストン302とシリンダ303とを非接触状態に保つことができる。また、駆動用コイル306に交流電流を流すことにより、外側ヨーク304とのギャップ間に発生した磁束とメイン磁石302bによる磁束との相互作用によって軸方向に推力を発生させ、ピストン302を往復運動させることができる。
Then, by controlling the current flowing through the
これにより、ピストン302の推力の発生部をピストン302と分離することができ、内側ヨーク302aと外側ヨーク304との間にシリンダ303が配置されないようにして、内側ヨーク302aと外側ヨーク304との間のギャップを低減することができる。このため、内側ヨーク302aと外側ヨーク304との間で構成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができ、同じ推力を発生させるために必要な駆動用コイル306への供給電流を低減させることができる。
As a result, the thrust generating portion of the
図5は、本発明の第4実施形態に係る振動型圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。
図5において、図1の支持用コイル107は、互いに分割された8個の駆動用コイル107a〜108hにて構成されているものとする。そして、例えば、ピストン102の位置を上向きに補正する場合、支持用コイル107aに電流Iaを流すとともに、その支持用コイル107aと周方向に隣接する支持用コイル107b、107hに対してより小さな電流Ib、Ihを逆方向にそれぞれ流すことにより、ピストン102の位置を径方向に制御することができる。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a vibration type compressor according to a fourth embodiment of the present invention.
In FIG. 5, it is assumed that the supporting
これにより、ピストン102の位置を径方向に制御する際に、ピストン102の径方向に推力のばらつきが発生することを防止することができ、ピストン102の傾きを防止して径方向の中立位置にピストンを保持することが可能となる。
なお、上述した実施形態では、内側ヨークを円筒形状にて形成する方法について説明したが、圧縮空間側とは反対側に面した部分の内側ヨークが磁気飽和しない程度にくり抜かれた形状であってもよいし、圧縮空間側がくり抜かれた可動シリンダ型形状であってもよい。また、上述した実施形態では、外側ヨークを8分割する方法について説明したが、6分割であってもよいし、12分割であってもよいし、それ以外の分割数であってもよい。
Accordingly, when the position of the
In the above-described embodiment, the method of forming the inner yoke in a cylindrical shape has been described. However, the inner yoke of the portion facing the side opposite to the compression space side has a shape that is hollowed out so as not to be magnetically saturated. Alternatively, it may have a movable cylinder shape in which the compression space side is hollowed out. In the above-described embodiment, the method of dividing the outer yoke into eight has been described. However, the outer yoke may be divided into six, may be divided into twelve, or may be divided into other numbers.
101、201、301 ケーシング
102、202、302 ピストン
102a、202a、302a 内側ヨーク
102b、202b、302b メイン磁石
102c、202c、302c サイド磁石
103、303 シリンダ
104、204、304 外側ヨーク
105、205、305 支持部材
106、206、306 駆動用コイル
107、207、307、407a〜407h 支持用コイル
108 位置検出器
101, 201, 301
Claims (6)
前記ピストンを収容するシリンダと、
前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、
前記ピストン、シリンダおよびリニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングとを備え、
前記リニアモータは、
前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周を覆うように巻かれ、前記ピストンを軸方向に駆動する駆動用コイルと、
前記ケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、
前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする振動型圧縮機。 A piston provided with an inner yoke and capable of reciprocating in the axial direction;
A cylinder containing the piston;
A linear motor for driving the piston in the axial direction;
A casing that houses the piston, cylinder, and linear motor, and that constitutes a pressure vessel filled with working gas;
The linear motor is
A permanent magnet provided integrally with the piston;
A drive coil wound around the outer periphery of the permanent magnet and driving the piston in the axial direction;
An outer yoke supported by the casing and radially divided in a circumferential direction so as to enclose the driving coil;
A vibration type compressor comprising: a support coil that is wound independently for each outer yoke and that controls a position of the piston in a radial direction.
前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、
作動ガスが封入された圧力容器を構成し、前記ピストンに対するシリンダの役割を兼ねるケーシングとを備え、
前記リニアモータは、
前記ピストンに一体的に設けられた永久磁石と、
前記ケーシングの外側に配置され、前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、
前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、
前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする振動型圧縮機。 A piston provided with an inner yoke and capable of reciprocating in the axial direction;
A linear motor for driving the piston in the axial direction;
A pressure vessel filled with a working gas, and a casing that also serves as a cylinder for the piston; and
The linear motor is
A permanent magnet provided integrally with the piston;
A driving coil disposed outside the casing and wound around the outer periphery of the permanent magnet;
An outer yoke radially divided in a circumferential direction so as to enclose the driving coil;
A vibration type compressor comprising: a support coil that is wound independently for each outer yoke and that controls a position of the piston in a radial direction.
前記ピストンを軸方向に駆動するリニアモータと、
前記リニアモータが収容され、作動ガスが封入された圧力容器を構成するケーシングと、
前記ケーシングに接続され、前記ピストンを収容するシリンダとを備え、
前記リニアモータは、
前記ピストンに連結された内側ヨークと、
前記内側ヨークに一体的に設けられた永久磁石と、
前記永久磁石の外周を覆うように巻かれた駆動用コイルと、
前記シリンダまたはケーシングにて支持され、前記駆動用コイルを内包するようにして周方向に放射状に分割された外側ヨークと、
前記外側ヨークごとに独立して巻かれ、前記ピストンの位置を径方向に制御する支持用コイルとを備えることを特徴とする振動型圧縮機。 A piston capable of reciprocating in the axial direction;
A linear motor for driving the piston in the axial direction;
A casing constituting a pressure vessel in which the linear motor is housed and in which a working gas is enclosed;
A cylinder connected to the casing and containing the piston;
The linear motor is
An inner yoke coupled to the piston;
A permanent magnet provided integrally with the inner yoke;
A drive coil wound so as to cover the outer periphery of the permanent magnet;
An outer yoke supported by the cylinder or casing and radially divided in a circumferential direction so as to contain the driving coil;
A vibration type compressor comprising: a support coil that is wound independently for each outer yoke and that controls a position of the piston in a radial direction.
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Cited By (11)
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---|---|---|---|---|
JP2009065755A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Vibrating-type motor and vibrating-type compressor using the same |
JP2010048150A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Vibration compressor |
JP2010084156A (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Tokyo Electron Ltd | Treatment gas supply system and film deposition device |
KR101454549B1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-10-27 | 엘지전자 주식회사 | A linear compressor |
JP2016090185A (en) * | 2014-11-10 | 2016-05-23 | 株式会社前川製作所 | Linear compressor |
US9677553B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-06-13 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9695810B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-07-04 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9695811B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-07-04 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9714648B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-07-25 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9726164B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-08-08 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US10634127B2 (en) | 2013-06-28 | 2020-04-28 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
-
2006
- 2006-04-26 JP JP2006122374A patent/JP2007291991A/en active Pending
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009065755A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Vibrating-type motor and vibrating-type compressor using the same |
JP2010048150A (en) * | 2008-08-21 | 2010-03-04 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Vibration compressor |
JP2010084156A (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Tokyo Electron Ltd | Treatment gas supply system and film deposition device |
KR101454549B1 (en) * | 2013-06-28 | 2014-10-27 | 엘지전자 주식회사 | A linear compressor |
US9677553B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-06-13 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9695810B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-07-04 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9695811B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-07-04 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9714648B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-07-25 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US9726164B2 (en) | 2013-06-28 | 2017-08-08 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
US10634127B2 (en) | 2013-06-28 | 2020-04-28 | Lg Electronics Inc. | Linear compressor |
JP2016090185A (en) * | 2014-11-10 | 2016-05-23 | 株式会社前川製作所 | Linear compressor |
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