JP2941267B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却装置などの駆
動源に用いられる圧縮機に関し、特に耐久性に優れた圧
縮機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、リニア圧縮機と呼ばれる圧縮機
の構造図である。この圧縮機は、円筒状のケース１の内
部に、二組の圧縮ユニットＡ、Ｂを向かい合わせに組み
込んで構成している（以下、対向型と言う）。ユニット
Ａ、Ｂは同一構成であり、以下、ユニットＡについて説
明すると、ケース１と一体のシリンダ２にピストン３を
挿入し、このピストン３を保持するシャフト４（保持
体）の一端側と他端側を各々板バネ５、６でケース１に
支持し、シャフト４の一端側と他端側の間の任意位置に
固定されたボビン７（駆動手段）にコイル８（駆動手
段）を巻回すると共に、このコイル８をヨーク９（駆動
手段）の溝９ａの中に遊挿している。１０は図外の冷却
装置とシリンダ２の間を連通する配管であり、この配管
１０とシリンダ２には冷媒が充填されている。

【０００３】なお、対向型の利点は、二つのピストンを
逆位相で動かすことにより振動を相殺できる点にある
が、振動をそれほど嫌わない用途ではユニットを一つに
した単体型を用いることもある。本発明は、対向型、単
体型のどちらにも適用できる。また、図２ではシリンダ
２を固定してピストン３を動かしているが、これに限ら
ない。ピストン３を固定してシリンダ２を動かしてもよ
い。

【０００４】図２の構成において、コイル８に交流電流
を流すと、板バネ５、６に支えられたピストン３が交流
の周期で往復動し、シリンダ２の圧力がＰｒ±ＰΔで変
化する。但し、Ｐｒはケース１の内圧（背圧）である。
ここで、板バネ５、６の剛性は、平面方向（図中のＸ方
向）に強く、軸方向（図中のＹ方向）に弱いため、ピス
トン３はほとんどＸ方向に動かない。このことは、ピス
トン３とシリンダ２の間の微小なクリアランスを長期間
正確に維持できることを意味するから、ピストン３とシ
リンダ２を非接触状態にして、摩耗や固着といった障害
発生を回避し、耐久性を改善できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の圧縮機にあっては、板バネ５、６に図３に示す
「渦巻きバネ」を使用しているため、次に述べる理由
で、板バネ５、６の寿命が短く、リニア圧縮機の利点を
活かしきれないという問題点があった。図３において、
１１は外周リブ、１２は内周リブである。従来の板バネ
５、６は、これら二つのリブ１１、１２の間を多数の渦
巻きバネ１３で連結しているため、各連結箇所にきわめ
て鋭角な部分（図中○で囲んだ部分参照）が生じ、この
鋭角部分に応力が集中して疲労破壊を招くからである。

【０００６】そこで、本発明は、板バネとリブの間の鋭
角部分をなくして応力集中を緩和し、以て板バネの寿命
を延ばすことを目的とする。また、本発明は、板バネに
かかる応力を低減し、以て板バネの寿命を延ばすことを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
シリンダに挿入されたピストンと、該ピストン又はシリ
ンダを一端に保持する保持体と、該保持体をケースに支
持する板バネと、該保持体に軸方向の駆動力を与える駆
動手段と、を備えた圧縮機において、前記板バネを、第
１〜第４のリブ、第１のリブと第２のリブの間を連結す
る第１の板状バネ部材、第２のリブと第３のリブの間を
連結する第２の板状バネ部材、第３のリブと第４のリブ
の間を連結する第３の板状バネ部材、並びに、第４のリ
ブと第１のリブの間を連結する第４の板状バネ部材で構
成して、第１〜第４の板状バネ部材で矩形の各辺を形成
し、且つ、前記第１及び第３のリブを前記ケースへの取
り付け部位とすると共に、前記第２及び第４のリブを前
記保持体への取り付け部位としたことを特徴とする。

【０００８】これによれば、矩形の各コーナを四つのリ
ブで形成すると共に、矩形の各辺を第１〜第４の板状バ
ネ部材で形成したので、各板状バネ部材とリブとの取り
付け線（図１（ｂ）の符号イ〜ニを参照）を矩形の辺と
平行にできる。したがって、同取り付け箇所に鋭角部分
が生じないため、応力集中を緩和して、板バネの寿命を
延ばすことができる。

【０００９】請求項２に係る発明は、シリンダに挿入さ
れたピストンと、該ピストン又はシリンダを一端に保持
する保持体と、該保持体をケースに支持する板バネと、
該保持体に軸方向の駆動力を与える駆動手段と、を備え
た圧縮機において、前記板バネを、第１〜第４のリブ、
第１のリブと第２のリブの間を連結する第１の板状バネ
部材、第２のリブと第３のリブの間を連結する第２の板
状バネ部材、第３のリブと第４のリブの間を連結する第
３の板状バネ部材、並びに、第４のリブと第１のリブの
間を連結する第４の板状バネ部材で構成して、第１〜第
４の板状バネ部材の中央部にくびれを形成し、且つ、前
記第１及び第３のリブを前記ケースへの取り付け部位と
すると共に、前記第２及び第４のリブを前記保持体への
取り付け部位としたことを特徴とする。

【００１０】これによれば、板状バネ部材のくびれによ
って板バネにかかる応力を低減して板バネの寿命を延ば
すことができる。請求項３に係る発明は、請求項２にお
いて、第１〜第４のリブ及び第１〜第４の板状バネ部材
でリングを形成したことを特徴とする。これによれば、
第１〜第４の板状バネ部材でリングを形成するので、板
状バネ部材のくびれによって板バネにかかる応力を低減
すると共に、リング形状によって板状バネ部材の長さが
より長くなることで板バネがたわむ際の歪みやたわみ角
を小さくすることができる。したがって、板バネの寿命
を延ばすことができる。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項２又は３に
おいて、第１〜第４の板状バネ部材は、両端部が幅広で
中央部が狭窄な形状又は両端部が肉厚で中央部が肉薄な
形状を有することを特徴とする。これによれば、請求項
２において、板状バネ部材の幅方向又は厚さ方向のくび
れによって板バネにかかる応力を低減して板バネの寿命
を延ばすことができる。また、請求項３においては、さ
らにリング形状によって板バネがたわむ際の歪みやたわ
み角を小さくすることができる。したがって、板バネの
寿命を延ばすことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。 《第１の実施例》図１は本発明に係る圧縮機の一実施例
を示す図である。なお、圧縮機の全体構造については、
適宜に図２を参照するものとする。

【００１３】図１（ａ）において、本実施例の板バネ
は、第１のリブ２１、第２のリブ２２、第３のリブ２
３、及び、第４のリブ２４を備えると共に、第１のリブ
２１と第２のリブ２２の間を連結する第１の板状バネ部
材２５、第２のリブ２２と第３のリブ２３の間を連結す
る第２の板状バネ部材２６、第３のリブ２３と第４のリ
ブ２４の間を連結する第３の板状バネ部材２７、及び、
第４のリブ２４と第１のリブ２１の間を連結する第４の
板状バネ部材２８を備えており、全体で矩形（図では正
方形であるが長方形でもよい）を形成している。すなわ
ち、第１〜第４のリブ２１〜２４で矩形の各コーナを形
成し、第１〜第４の板状バネ部材２５〜２８で矩形の各
辺を形成している。

【００１４】第１〜第４の板状バネ部材２５〜２８の素
材には、ステンレスやベリリウム銅などの一般的なバネ
材を使用できるが、耐久性の面で、例えば“サンドビッ
ク”（サンドビック社の登録商標）を使用するのが好ま
しい。第１のリブ２１と第３のリブ２３は、圧縮機のケ
ース（図２のケース１参照）に取り付けられており、こ
れら二つのリブ２１、２３は、圧縮機のケースへの取り
付け部位を構成する。また、第２のリブ２２と第４のリ
ブ２４には、シャフト（図２のシャフト４参照）を取り
付けるための部材２９の両端が（例えば溶接によって）
固定されており、これら二つのリブ２２、２４は、シャ
フトへの取り付け部位を構成する。

【００１５】このような構成において、実質的にバネと
して機能する部分は、第１〜第４の板状バネ部材２５〜
２８であり、バネのたわみに伴って発生する応力の最大
箇所は、板状バネ部材とリブとの連結箇所であるが、本
実施例では、第１〜第４のリブ２１〜２４で矩形の各コ
ーナを形成すると共に、第１〜第４の板状バネ部材２５
〜２８で矩形の各辺を形成したから、各板状バネ部材と
リブとの取り付け線（図１（ｂ）の符号イ〜ニを参照）
を矩形の辺と平行にすることができ、従来例のような鋭
角な部分を生じず、応力の集中を緩和して板バネの寿命
を延ばすことができる。

【００１６】なお、第１〜第４のリブ２１〜２４は、第
１〜第４の板状バネ部材２５〜２８と一体に形成したも
のであってもよいし、それぞれの板状バネ部材の端を高
剛性の素材で挟み込んで構成したものであってもよい。 《第２の実施例》図４は本発明に係る圧縮機の他の実施
例を示す図である。なお、圧縮機の全体構造について
は、適宜に図２を参照するものとする。

【００１７】図４（ａ）において、本実施例の板バネ
は、第１のリブ４１、第２のリブ４２、第３のリブ２
３、及び、第４のリブ２４を備えると共に、第１のリブ
２１と第２のリブ４２の間を連結する第１の板状バネ部
材４５、第２のリブ４２と第３のリブ４３の間を連結す
る第２の板状バネ部材４６、第３のリブ４３と第４のリ
ブ４４の間を連結する第３の板状バネ部材４７、及び、
第４のリブ４４と第１のリブ４１の間を連結する第４の
板状バネ部材４８を備えており、全体で略矩形（図では
正方形であるが長方形でもよい）を形成している。すな
わち、第１〜第４のリブ４１〜４４で矩形の各コーナを
形成し、第１〜第４の板状バネ部材４５〜４８で略矩形
の各辺を形成している。さらに、第１〜第４の板状バネ
部材４５〜４８は、それぞれにくびれ（両端部が幅広で
中央部が狭窄な形状）を形成している。

【００１８】第１〜第４の板状バネ部材４５〜４８の素
材には、ステンレスやベリリウム銅などの一般的なバネ
材を使用できるが、耐久性の面で、例えば“サンドビッ
ク”（サンドビック社の登録商標）を使用するのが好ま
しい。第１のリブ４１と第３のリブ４３は、圧縮機のケ
ース（図２のケース１参照）に取り付けられており、こ
れら二つのリブ４１、４３は、圧縮機のケースへの取り
付け部位を構成する。また、第２のリブ４２と第４のリ
ブ４４には、シャフト（図２のシャフト４参照）を取り
付けるための部材４９の両端が（例えば溶接によって）
固定されており、これら二つのリブ４２、４４は、シャ
フトへの取り付け部位を構成する。

【００１９】このような構成において、実質的にバネと
して機能する部分は、第１〜第４の板状バネ部材４５〜
４８であり、バネのたわみに伴って発生する応力の最大
箇所は、板状バネ部材とリブとの連結箇所であるが、本
実施例では、第１〜第４のリブ４１〜４４で略矩形の各
コーナを形成すると共に、くびれ５０が形成された第１
〜第４の板状バネ部材４５〜４８で略矩形の各辺を形成
したから、前記連結箇所に従来例のような鋭角な部分を
生じず、板状バネ部材のくびれによって板バネにかかる
応力を低減して板バネの寿命を延ばすことができる。

【００２０】本実施例では、板状バネ部材の幅方向にく
びれを形成したが、これに限らず、板状バネ部材の厚さ
方向にくびれ（両端部が肉厚で中央部が肉薄な形状）を
形成してもよい。あるいは、幅方向および厚さ方向にく
びれを形成してもよい。例えば、第１の実施例の第１〜
第４の板状バネ部材２５〜２８の厚さ方向に、図６
（ａ）に示すようなくびれ７０を形成する。図６におい
て、（ａ）は一つの板状バネ部材２８´の断面形状を示
し、（ｂ）はその近傍の平面図であって、板状バネ部材
２５´，２７´，２８´は図１の板状バネ部材２５，２
７，２８に対応する。このように板状バネ部材の厚さ方
向にくびれを形成した場合も、そのくびれによって板バ
ネにかかる応力を低減して板バネの寿命を延ばすことが
できる。

【００２１】なお、第１〜第４のリブ４１〜４４は、第
１〜第４の板状バネ部材４５〜４８と一体に形成したも
のであってもよいし、それぞれの板状バネ部材の端を高
剛性の素材で挟み込んで構成したものであってもよい。 《第３の実施例》図５は本発明に係る圧縮機の他の実施
例を示す図である。なお、圧縮機の全体構造について
は、適宜に図２を参照するものとする。

【００２２】図５（ａ）において、本実施例の板バネ
は、第１のリブ５１、第２のリブ５２、第３のリブ５
３、及び、第４のリブ５４を備えると共に、第１のリブ
５１と第２のリブ５２の間を連結する第１の板状バネ部
材５５、第２のリブ５２と第３のリブ５３の間を連結す
る第２の板状バネ部材５６、第３のリブ５３と第４のリ
ブ５４の間を連結する第３の板状バネ部材５７、及び、
第４のリブ５４と第１のリブ５１の間を連結する第４の
板状バネ部材５８を備えており、全体でリングを形成し
ている。この第１〜第４の板状バネ部材５５〜５８のそ
れぞれのリング内周には幅方向のくびれを形成してい
る。このくびれによって、前記リング内周は略方形を形
成し、その方形の辺の中央部にリブが位置する。なお、
この幅方向のくびれと共に厚さ方向にくびれを形成して
もよい。

【００２３】第１〜第４の板状バネ部材５５〜５８の素
材には、ステンレスやベリリウム銅などの一般的なバネ
材を使用できるが、耐久性の面で、例えば“サンドビッ
ク”（サンドビック社の登録商標）を使用するのが好ま
しい。第１のリブ５１と第３のリブ５３は、圧縮機のケ
ース（図２のケース１参照）に取り付けられており、こ
れら二つのリブ５１、５３は、圧縮機のケースへの取り
付け部位を構成する。また、第２のリブ５２と第４のリ
ブ５４には、シャフト（図２のシャフト４参照）を取り
付けるための部材５９の両端が（例えば溶接によって）
固定されており、これら二つのリブ５２、５４は、シャ
フトへの取り付け部位を構成する。

【００２４】このような構成において、実質的にバネと
して機能する部分は、第１〜第４の板状バネ部材５５〜
５８であり、バネのたわみに伴って発生する応力の最大
箇所は、板状バネ部材とリブとの連結箇所であるが、本
実施例では、第１〜第４のリブ５１〜５４と第１〜第４
の板状バネ部材５５〜５８でリングを形成し、第１〜第
４の板状バネ部材５５〜５８のリング内周にくびれ６０
を形成したから、第２の実施例の板状バネ部材の長さ
（図４（ｂ）のＬ₁を参照）よりも板長さ（図５（ｂ）
のＬ₂を参照）は長くなり、板バネがたわむ際の歪みや
たわみ角はより小さくなる。したがって、板バネのたわ
み角をより小さくすると共に、板バネ部材のくびれによ
って板バネにかかる応力をより低減して板バネの寿命を
延ばすことができる。また、板状バネ部材のくびれによ
って、前記リングの内周は略方形を形成し、その方形の
辺の中央部にリブが位置するので、前記連結箇所に従来
例のような鋭角な部分を生じず、応力の集中を緩和して
板バネの寿命を延ばすことができる。

【００２５】なお、第１〜第４のリブ５１〜５４は、第
１〜第４の板状バネ部材５５〜５８と一体に形成したも
のであってもよいし、それぞれの板状バネ部材の端を高
剛性の素材で挟み込んで構成したものであってもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、板バネとリブの間の鋭
角部分をなくして応力集中を緩和でき、板バネの寿命を
延ばしてリニア圧縮機の利点（耐久性）を活かすことが
できる。さらに、板状バネ部材にくびれを形成し、ある
いは板状バネ部材を延長してたわみ角を小さくすること
によって板バネにかかる応力を低減し、板バネの寿命を
延ばしてリニア圧縮機の利点（耐久性）を活かすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の板バネの構成図である。

【図２】リニア圧縮機の構造図である。

【図３】従来の板バネの構成図である。

【図４】他の実施例の板バネの構成図である。

【図５】他の実施例の板バネの構成図である。

【図６】他の実施例の板バネの構成図である。

【符号の説明】

２：シリンダ ３：ピストン ４：シャフト（保持体） ５：板バネ ６：板バネ ７：ボビン（駆動手段） ８：コイル（駆動手段） ９：ヨーク（駆動手段） ２１，４１，５１：第１のリブ ２２，４２，５２：第２のリブ ２３，４３，５３：第３のリブ ２４，４４，５４：第４のリブ ２５，４５，５５：第１の板状バネ部材 ２６，４６，５６：第２の板状バネ部材 ２７，４７，５７：第３の板状バネ部材 ２８，４８，５８：第４の板状バネ部材 ５０，６０，７０：板状バネ部材のくびれ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダに挿入されたピストンと、該ピス
   トン又はシリンダを一端に保持する保持体と、該保持体
   をケースに支持する板バネと、該保持体に軸方向の駆動
   力を与える駆動手段と、を備えた圧縮機において、 前記板バネを、第１〜第４のリブ、第１のリブと第２の
   リブの間を連結する第１の板状バネ部材、第２のリブと
   第３のリブの間を連結する第２の板状バネ部材、第３の
   リブと第４のリブの間を連結する第３の板状バネ部材、
   並びに、第４のリブと第１のリブの間を連結する第４の
   板状バネ部材で構成して、第１〜第４の板状バネ部材で
   矩形の各辺を形成し、 且つ、前記第１及び第３のリブを前記ケースへの取り付
   け部位とすると共に、前記第２及び第４のリブを前記保
   持体への取り付け部位としたことを特徴とする圧縮機。
2. 【請求項２】シリンダに挿入されたピストンと、該ピス
   トン又はシリンダを一端に保持する保持体と、該保持体
   をケースに支持する板バネと、該保持体に軸方向の駆動
   力を与える駆動手段と、を備えた圧縮機において、 前記板バネを、第１〜第４のリブ、第１のリブと第２の
   リブの間を連結する第１の板状バネ部材、第２のリブと
   第３のリブの間を連結する第２の板状バネ部材、第３の
   リブと第４のリブの間を連結する第３の板状バネ部材、
   並びに、第４のリブと第１のリブの間を連結する第４の
   板状バネ部材で構成して、第１〜第４の板状バネ部材に
   くびれを形成し、 且つ、前記第１及び第３のリブを前記ケースへの取り付
   け部位とすると共に、前記第２及び第４のリブを前記保
   持体への取り付け部位としたことを特徴とする圧縮機。
3. 【請求項３】前記第１〜第４のリブ及び第１〜第４の板
   状バネ部材でリングを形成したことを特徴とする請求項
   ２に記載の圧縮機。
4. 【請求項４】前記第１〜第４の板状バネ部材は、両端部
   が幅広で中央部が狭窄な形状又は両端部が肉厚で中央部
   が肉薄な形状を有することを特徴とする請求項２又は３
   に記載の圧縮機。