JP4745768B2

JP4745768B2 - リニア圧縮機

Info

Publication number: JP4745768B2
Application number: JP2005261136A
Authority: JP
Inventors: ジョンテハー
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: US7626289B2; US20060250032A1; JP2006312923A; BRPI0601110A; CN100445557C; CN1858445A; EP1724466A1

Description

本発明はリニア圧縮機に関し、特にインナーコアがマグネットと一体に直線往復運動するように設置され、該インナーコアが装着されたコアフレームがシリンダーの外周面に密着するように配置されることによって、強度及び信頼性が向上するリニア圧縮機に関する。

一般的にリニア圧縮機(Linear compressor)は、リニアモーターの直線駆動力を用いてシリンダーの内部でピストンを直線往復運動させながら冷媒ガスなどの流体(以下「流体」という)を吸い込み、圧縮してから吐出す機器である。

図１は従来技術によるリニア圧縮機の縦断面図である。

従来技術によるリニア圧縮機は、図１に示すように流体を吸入する吸入パイプ２が備えられたシェル４と、該シェル４の内部に設けられて流体を圧縮するリニア圧縮部６と、該リニア圧縮部６で圧縮された流体をシェル４の外部へ排出する時に用いられるループパイプ８とを備えてなる。

リニア圧縮部６は、シリンダー１０が備えられたシリンダーブロック１２と、流体吸入口１４が形成されたバックカバー１６と、シリンダー１０の内部で直線往復運動するように配置されたピストン１８と、該ピストン１８をシリンダー１０内で直線往復運動させるように駆動力を発生するリニアモーター２０と、シリンダー１０で圧縮された流体が吐出されるようにシリンダー１０の前方に取り付けられた吐出バルブアセンブリー３０とを備えてなる。

リニアモーター２０は、大きく分けて固定子と可動子とからなる。固定子は、アウターコア２１と、該アウターコア２１から隙間をおいて配置されたインナーコア２２と、アウターコア２１に設置されたボビン２３と、該ボビン２３に巻き付けられて磁場を形成するコイル２４とからなる。可動子は、アウターコア２１とインナーコア２２との間においてアウターコア２１及びインナーコア２２から隙間をおいて配置されるマグネット２５と、該マグネット２５が固定されるマグネットフレーム２６とからなる。

ピストン１８には、マグネット２５の直線運動力が伝えられるようにマグネットフレーム２６に固定されるフランジ部２８が形成されている。すなわち、マグネットフレーム２６の一側面にはマグネット２５が固定され、他側面にはピストン１８のフランジ部２８が固定される。

次に、上記のように構成された従来技術によるリニア圧縮機の動作について説明する。

まずリニアモーター２０が作動すると、マグネット２５がコイル２４の周辺に形成された磁気力により直線往復運動をし、この直線往復運動がマグネットフレーム２６を介してピストン１８に伝達され、これによりピストン１８がシリンダー１０の内部で直線往復運動を開始する。ピストン１８の直線往復運動によりシェル４内部の流体がバックカバー１６の流体吸入口１４から吸い込まれ、シリンダー１０の内部でピストン１８により圧縮された後、吐出バルブアセンブリー３０とループパイプ８を経てシェル４の外部へ排出される。

しかしながら従来技術によるリニア圧縮機は、マグネット２５の両側、すなわちマグネット２５とアウターコア２１との間とマグネット２５とインナーコア２２との間に隙間がそれぞれ存在しなければならず、この隙間が精密でなければならないためマグネットフレーム２６の公差管理が難しいという問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するため、部品の公差管理が容易で且つ強度及び信頼性が向上するリニア圧縮機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明に係るリニア圧縮機は、アウターコアと、該アウターコアから隙間をおいて配置されたインナーコアと、該インナーコアの外周面に装着されたマグネットと、前記インナーコアが装着されたコアフレームと、該コアフレームの内周面に密着するように配置されたシリンダーと、該シリンダーの内部で進退可能に配置されたピストンと、該ピストンと前記コアフレームとを連結する手段とを備えてなることを特徴とする。

前記連結手段は、前記ピストンと前記コアフレームとを連結するコンロッドであることを特徴とする。前記コンロッドの両端は、前記ピストンと前記コアフレームとにそれぞれ回動可能に結合することが可能である。前記コンロッドの両端は、前記ピストンと前記コアフレームにそれぞれユニバーサルジョイントにて結合することも可能である。前記コンロッドの両端は、前記ピストンと前記コアフレームにそれぞれヒンジピンにてヒンジ結合することも可能である。

前記コアフレームは、前面が開口された円筒形状を有し、前記シリンダーの外周面でスライドできるように配置されることを特徴とする。前記コアフレームは、背面に流体を吸入する吸入口が複数個形成されることを特徴とする。前記コアフレームには、前記コアフレームと連動するようにばね支持体が結合され、前記ばね支持体には前記コアフレームのスライド時に弾性力を与える複数個のメインばねが装着されることを特徴とする。

前記シリンダーの内部は、前記ピストンにより流体を吸入する吸入流路と流体を圧縮する圧縮室とに区画され、前記ピストンには、前記吸入流路を通って吸入された流体を前記圧縮室に案内する吸入ポートが形成されることを特徴とする。

また本発明に係るリニア圧縮機は、アウターコアと、該アウターコアから隙間をおいて配置されたインナーコアと、該インナーコアの外周面に装着されたマグネットと、該インナーコアが装着されたコアフレームと、前記コアフレームの内周面に密着するように配置されたシリンダーと、前記コアフレームと連結されて前記シリンダーの内部で進退可能に配置されたピストンとを備えてなることを特徴とする。

本発明によるリニア圧縮機は、インナーコアがマグネットと一体に直線往復運動するように設置され、該インナーコアが装着されたコアフレームがシリンダーの外周面に密着するように配置されるため、該コアフレームがインナーコアの重さを支えることができ、強度及び信頼性が向上する効果が得られる。

また、コアフレームとピストンとがコンロッドにより連結され、該コンロッドの両端はヒンジ結合されるため、リニアモーター側から発生した力がピストンに直接伝えられず、ピストンとシリンダーの摩耗を防ぐ効果が得られる。

以下、本発明に係るリニア圧縮機の実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図２は本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機を示す縦断面図であり、図３は本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機のリニアモーターを拡大して示す断面図である。

本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機は、図２に示すようにシェル５０と該シェル５０の内部に配置されて流体を圧縮するリニア圧縮部５１とを備えてなる。シェル５０の側面には流体が吸入されるように吸入パイプ５２が貫設され、該側面には流体が吐出されるようにループパイプ５３が貫設される。

リニア圧縮部５１は、シリンダー５４が備えられたシリンダーブロック５５と、吸入パイプ５２と対向する流体吸入口５６が形成されたバックカバー５７と、シリンダー５４の内部で進退可能に配置されたピストン５８と、該ピストン５８がシリンダー５４の内部で進退するように駆動力を発生するリニアモーター７０と、シリンダー５４の前方に配置されて圧縮された流体を吐出させる吐出部アセンブリー６０とを備えてなる。

吐出部アセンブリー６０は、シリンダー５４の先端を開閉するための吐出バルブ６１と、該吐出バルブ６１を弾性的に支持する吐出ばね６２が設置された内側吐出カバー６３と、該内側吐出カバー６３との間に流路が形成された外側吐出カバー６４と、該外側吐出カバー６４に装着されたループパイプ５３とを備えてなる。

シリンダー５４の内部は、ピストン５８により流体を吸入する吸入流路５９と、流体を圧縮する圧縮室Ｃとに区画される。すなわちシリンダー５４の内部において、ピストン５８の前方はピストン５８の前面と吐出部アセンブリー６０によって圧縮室Ｃを形成し、ピストン５８の後方は吸入流路５９を形成する。ピストン５８には、吸入流路５９に吸入された流体を圧縮室Ｃに案内する吸入ポート６５が形成され、ピストン５８の前面には吸入ポート６５を開閉させる吸入バルブ６６が取り付けられる。

一方、リニアモーター７０は図２及び図３に示すように、アウターコア７１と、該アウターコア７１に装着されたボビン７２と、該ボビン７２に巻き付けられたコイル７３と、アウターコア７１から一定の隙間をおいて配置されたインナーコア７４と、該インナーコア７４に装着されたマグネット７５と、インナーコア７４が装着されたコアフレーム７６とを備えてなる。マグネット７５はインナーコア７４と一体に動くようにインナーコア７４の外周面に装着される。コアフレーム７６は前面が開口された円筒形状を有し、シリンダー５４の外周面でスライドできるように配置される。すなわち、コアフレーム７６の内周面とシリンダー５４の外周面は密着するように配置される。

そして、コアフレーム７６の後方とバックカバー５７の流体吸入口５６との間には流体の吸入騒音を低減するための消音器６７が装着される。コアフレーム７６の背面には消音器６７を通過した流体が吸入されるように第１吸入口７７が形成され、この第１吸入口７７はコアフレーム７６の背面において円周方向に沿って所定間隔で複数個が穿孔される。

さらに、リニア圧縮機は、ピストン５８とコアフレーム７６とを連結する手段を備えるが、この連結手段とはピストン５８とコアフレーム７６とを連結させるコンロッド８０である。コンロッド８０の両端は、ピストン５８とコアフレーム７６にそれぞれ回動可能に結合される。コンロッド８０の両端は、ピストン５８とコアフレーム７６にユニバーサルジョイントにて結合されても良く、ヒンジピンにてヒンジ結合されても良い。

ここではヒンジピンにてヒンジ結合される例に限定して説明する。すなわち図３に示すように、コンロッド８０の一端部とピストン５８は、第１ヒンジピン８１にてヒンジ結合され、コンロッド８０の他端部とコアフレーム７６は、第２ヒンジピン８２にてヒンジ結合される。

一方、アウターコア７１の前方にはシリンダーブロック５５が配置され、アウターコア７１の後方にはアウターコア７１を固定させるためのコアカバー７８が配置される。シリンダーブロック５５とコアカバー７８は、アウターコア７１に軸方向の圧縮力が働くようにボルト８３とナット８４により軸方向に締付けられる。

また、ピストン５８とコアフレーム７６の直線往復運動を弾性的に支持するようにメインばねが装着されるが、該メインばねは、コアフレーム７６の背面に固定されたばね支持体７９とバックカバー５７との間に設置された第１メインばね８５と、コアカバー７８とばね支持体７９との間に設置された第２メインばね８６とから構成される。ばね支持体７９には、コアフレーム７６の第１吸入口７７と連通するように第２吸入口８７が穿孔される。

次に上記のように構成された本発明によるリニア圧縮機の動作について説明する。

まずコイル７３に電圧が印加されると、コイル７３の周辺には磁場が形成され、この磁場との相互作用によってマグネット７５は直線往復運動を開始する。このマグネット７５の直線往復運動によってインナーコア７４とコアフレーム７６も一体で動き始める。コアフレーム７６が直線往復運動をすると、この動力がコンロッド８０を介してピストン５８に伝達され、ピストン５８がシリンダー５４内部で直線往復運動を始める。

すなわち、マグネット７５の後退時にインナーコア７４とコアフレーム７６が後方に押されながらコンロッド８０を引き付け、これによりピストン５８が後退する。ピストン５８の後退時に吸入バルブ６６は圧縮室Ｃと吸入流路５９との圧力差によって吸入ポート６５を開放し、吸入流路５９内の流体が吸入ポート６５を通って圧縮室Ｃに吸入される。

一方、マグネット７５の前進時にはインナーコア７４とコアフレーム７６が前方に押されながらコンロッド８０を押し、これによりピストン５８が前進する。ピストン５８の前進時に吸入バルブ６６は圧縮室Ｃに吸入された流体及びそれ自体の弾性力により吸入ポート６５を密閉し、圧縮室Ｃに吸入された流体はピストン５８により加圧されて圧縮される。

ピストン５８により圧縮された流体は、吐出バルブアセンブリー６０とループパイプ５３を経てシェル５０の外部へ吐出される。このときシェル５０内部の流体は、吸入流路５９に形成された負圧によりバックカバー５７の流体吸入口５６、消音器６７、第１及び第２吸入口７７，８７を順に経て吸入流路５９に吸入される。

したがって本発明では、インナーコア７４が装着されたコアフレーム７６がシリンダー５４の外周面に密着してスライドするため、コアフレーム７６がインナーコア７４の重さを支えることができ、強度及び信頼性が向上する。また、マグネット７５とアウターコア７１との間にのみ隙間が存在するため公差管理が容易となる。さらに、コアフレーム７６及びピストン５８がコンロッド８０とそれぞれヒンジ結合されるため、リニアモーター７０側からピストン５８の進退方向に垂直な方向に働く力がピストン５８に伝達されることなくヒンジ結合部で吸収されるため、ピストン５８とシリンダー５４の摩耗が防止される。

図４は、本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機のリニアモーターを拡大して示す断面図である。本発明によるリニア圧縮機は、アウターコア９１と、該アウターコア９１から隙間をおいて配置されたインナーコア９２と、該インナーコア９２の外周面に装着されたマグネット９３と、インナーコア９２が装着されたコアフレーム９４と、該コアフレーム９４の内周面に密着するように配置されたシリンダー９５と、該シリンダー９５の内部で進退可能に配置されたピストン９６とを備えてなる。

ここで、ピストン９６が別途の連結手段を介さずにコアフレーム９４に直接結合される点を除けば、他の構成及び作用は第１実施形態と同様であり、その詳述は省略する。

ピストン９６の後方には前記コアフレーム９４に結合されるようにフランジ部９７が形成され、該フランジ部９７はコアフレーム９４に締結部材にて固定されるか、あるいは接着部材にて固定される。そして、コアフレーム９４は前面が開口された円筒形状を有し、背面には流体を吸入する吸入口９８が穿孔される。

したがって、本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機は、コアフレーム９４がインナーコア９２の重さを支えるとともに、ピストン９６とコアフレーム９４との結合構造を簡素化することができる。

従来技術によるリニア圧縮機を示す縦断面図である。本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機を示す縦断面図である。本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機のリニアモーターを拡大して示す断面図である。本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機のリニアモーターを拡大して示す断面図である。

符号の説明

５０シェル
５１リニア圧縮部
５２吸入パイプ
５３ループパイプ
５４，９５シリンダー
５５シリンダーブロック
５６流体吸入口
５７バックカバー
５８，９６ピストン
５９吸入流路
６０吐出部アセンブリー
６１吐出バルブ
６２吐出ばね
６３内側吐出カバー
６４外側吐出カバー
６５吸入ポート
６６吸入バルブ
６７消音器
７０リニアモーター
７１，９１アウターコア
７２ボビン
７３コイル
７４，９２インナーコア
７５，９３マグネット
７６，９４コアフレーム
７７，９８第１吸入口
７８コアカバー
７９ばね支持体
８０コンロッド
８１第１ヒンジピン
８２第２ヒンジピン
８３ボルト
８４ナット
８５第１メインばね
８６第２メインばね

Claims

アウターコアと、該アウターコアから隙間をおいて配置されたインナーコアと、該インナーコアの外周面に装着されたマグネットと、前記インナーコアが装着されたコアフレームと、該コアフレームの内周面に密着するように配置されたシリンダーと、前記シリンダーの内部で進退可能に配置されたピストンと、該ピストンと前記コアフレームとを連結する手段とを備えてなることを特徴とするリニア圧縮機。
前記連結手段が前記ピストンと前記コアフレームとを連結するコンロッドであることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
前記コンロッドの両端が前記ピストンと前記コアフレームとにそれぞれ回動可能に結合されることを特徴とする請求項２に記載のリニア圧縮機。
前記コンロッドの両端が前記ピストンと前記コアフレームとにそれぞれユニバーサルジョイントにて結合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。
前記コンロッドの両端が前記ピストンと前記コアフレームとにそれぞれヒンジピンにてヒンジ結合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。
前記コアフレームが前面に開口された円筒形状を有し、前記シリンダーの外周面でスライドできるように配置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。
前記コアフレームの背面に流体を吸入するための吸入口が複数個形成されることを特徴とする請求項６に記載のリニア圧縮機。
前記コアフレームに、前記コアフレームと連動するようにばね支持体が結合され、該ばね支持体には、前記コアフレームのスライド時に弾性力を与える複数個のメインばねが装着されることを特徴とする請求項７に記載のリニア圧縮機。
前記シリンダーの内部が前記ピストンにより流体を吸入する吸入流路と流体を圧縮する圧縮室とに区画され、前記ピストンには前記吸入流路を通って吸入された流体を前記圧縮室に案内する吸入ポートが形成されることを特徴とする請求項８に記載のリニア圧縮機。
アウターコアと、該アウターコアから隙間をおいて配置されたインナーコアと、該インナーコアの外周面に装着されたマグネットと、前記インナーコアが装着されたコアフレームと、前記コアフレームの内周面に密着するように配置されたシリンダーと、前記コアフレームと連結されて前記シリンダーの内部で進退可能に配置されたピストンとを備えてなることを特徴とするリニア圧縮機。