JP4885503B2 - リニア圧縮機のマフラー - Google Patents

Description

本発明は、リニア圧縮機に係り、特に、マフラーの導入管をピストンの吸入ポートと中心が一致するように配置することによって、導入管から吸入ポートに流体が吸入される際に生じる流動損失を低減させられるリニア圧縮機のマフラーに関する。

一般に、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流体を吸い込み圧縮してから吐出す。

図１は、従来技術によるリニア圧縮機の縦断面図であり、図２は、図１に示すリニア圧縮機のマフラーの概略を示す切欠図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。

従来技術によるリニア圧縮機は、図１ないし図３に示すように、外部から流体が流入する流入口１が穿設された密閉容器２と、該密閉容器２の内部に配置されて流体を圧縮するリニア圧縮部１０と、を備えてなる。

リニア圧縮部１０は、シリンダー１１が設けられたシリンダーブロック１２と、吸入パイプ１３が設けられたバックカバー１４と、シリンダー１１内部で進退可能なように配置されたピストン１５と、該ピストン１５をシリンダー１１内で進退させるように駆動力を発生するリニアモーター２０と、を備えてなる。

シリンダーブロック１２とバックカバー１４は、第１ダンパー２６と第２ダンパー２７により密閉容器２内において緩衝可能に支持される。

リニアモーター２０は、大きく、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から一定の間隙をおいて配置されたインナーコア２２と、磁場を形成するコイル２３とからなり、可動子は、アウターコア２１とインナーコア２２との間に配置され、コイル２３の周辺に形成された磁気力により直線移動するマグネット２４と、一側にマグネット２４が固定され、他側にピストン１５が結合されて、ピストン１５に直線運動力を伝えるマグネットフレーム２５とからなる。

ピストン１５は、一端にマグネットフレーム２５に固定されるフランジ部１６が形成され、フランジ部１６とシリンダーブロック１２との間には第１ばね２８が配置され、フランジ部１６とバックカバー１４との間には第２ばね２９が配置されることで、弾性的に支持される。

ピストン１５は、内部に、流体が流入する吸入流路１７が形成され、前面には、複数個の吸入ポート１８が穿設され、これら吸入ポート１８を開閉する吸入バルブ３３が取り付けられる。

そして、シリンダー１１の圧縮室Ｃ前方には、圧縮された流体を吐出させる吐出部が備えられる。該吐出部は、シリンダーブロック１２に固定され、一側に吐出穴が穿孔された内側吐出カバー３４と、内側吐出カバー３４にばね３５で支持されてシリンダー１１の圧縮室Ｃを開閉する吐出バルブ３６と、内側吐出カバー３４の外側に一定の空間を形成するように配置された外側吐出カバー３７と、から構成される。

外側吐出カバー３７には、吐出された流体を密閉容器２の外部へ案内するループパイプ３８が連結される。

一方、ピストン１５の後方とバックカバー１４の吸入パイプ１３との間には、吸入騒音を低減するためのマフラー３０が設置される。

このマフラー３０は、図２に示すように、吸入パイプ１３が挿入され、内部に騒音低減のための多数の共鳴空間が形成されたマフラー本体３１と、マフラー本体３１からピストン１５の吸入流路１７内に長く延び、流体が流入するように形成された導入管３２と、から構成される。

次に、上記のように構成された従来のリニア圧縮機の作動について詳細に説明する。
リニアモーター２０の駆動によりピストン１５がシリンダー１１の内部で進退し、密閉容器２内部の流体は、バックカバー１４の吸入パイプ１３に吸入されシリンダー１１の内部でピストン１５により圧縮された後、吐出部とループパイプ３８を通って外部に吐出される。

ここで、バックカバー１４の吸入パイプ１３から吸入された流体は、マフラー３０を経てピストン１５の吸入流路１７に流入し、この吸入流路１７に流入した流体は、ピストン１５の後進時に吸入バルブ３３が開きながらピストン１５の吸入ポート１８を通って圧縮室Ｃに流入する。この圧縮室Ｃ内部に流入した流体は、ピストン１５の前進時に吸入バルブ３３が閉じながら圧縮される。

しかしながら、従来技術によるマフラーを有するリニア圧縮機では、ピストン１５の吸入ポート１８がピストン１５の前面に偏心するように形成され、マフラー３０の導入管３２はピストン１５の中央部に延在しているので、これら吸入ポート１８と導入管３２の中心が互いにずれてしまい、導入管３２から吸入ポート１８に流体が吸入される際に流動損失が生じ、吸入効率が低下するという問題があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、ピストンの吸入ポートとマフラーの導入管の中心を一致させることによって、流動損失を防止し、吸入効率を向上させられるリニア圧縮機のマフラーを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るリニア圧縮機のマフラーは、前面に吸入ポートが形成されたピストンの後方に設置されたマフラー本体と、該マフラー本体から長く延びてピストンの内部に挿入された導入管と、を備えてなり、導入管は、中心が吸入ポートの中心と一致するように配置されたことを特徴とする。

請求項２の発明では吸入ポート及び導入管はそれぞれ、少なくとも一つ以上配置されたことを特徴とする。

請求項３の発明では吸入ポートはピストンの前面に偏心するように配置され、導入管はマフラー本体に偏心するように配置されたことを特徴とする。

請求項４の発明ではマフラー本体は、騒音低減のための複数個の共鳴空間を有することを特徴とする。

請求項５の発明では導入管の直径は吸入ポートと同じ直径を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係るリニア圧縮機のマフラーは、前面に吸入ポートが形成されたピストンの後方に設置されたマフラー本体と、該マフラー本体から長く延びてピストンの内部に挿入された導入管と、を備えてなり、吸入ポートは、ピストンの前面に偏心するように配置され、導入管は、吸入ポートに向かうようにマフラー本体に偏心するように形成されたことを特徴とする。

請求項７の発明では吸入ポート及び導入管はそれぞれ、少なくとも一つ以上配置されたことを特徴とする。

請求項８の発明では吸入ポートは複数個形成され、導入管は複数個の吸入ポートの間に向かうように１つ配置されたことを特徴とする。

請求項９の発明では吸入ポート及び導入管はそれぞれ複数個が配置され、導入管のそれぞれの中心が吸入ポートのそれぞれの中心と一致するように配置されたことを特徴とする。

請求項１０の発明ではマフラー本体が、騒音低減のための複数個の共鳴空間を有することを特徴とする。

本発明によるリニア圧縮機のマフラーは、マフラーの導入管がピストンの吸入ポートと中心が一致するように形成されるため、導入管から吸入ポートへの流体吸入時に生じる流動損失を低減し、吸入効率を向上させられる効果が得られる。

また、本発明によるリニア圧縮機のマフラーは、吸入ポートがピストンの前面に偏心するように形成され、該吸入ポートに向かうようにマフラーの導入管はマフラー本体に偏心するように配置されるため、吸入ポートへの流体吸入時に生じる流動損失を低減し、吸入効率を向上させられる効果が得られる。

また、吸入ポートはピストンの前面に複数個が偏心するように形成され、これら複数個の吸入ポートと中心がそれぞれ一致するように複数個の導入管が配置され、吸入ポートと導入管の中心及び個数が一致するため、流動損失を低減し、吸入量を増大させる効果が得られる。

以下、本発明によ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４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５は、図４に示すリニア圧縮機のマフラーを概略的に示す切欠図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機は、図４ないし図６に示すように、外部から流体が流入する流入口５１が穿設された密閉容器５０と、密閉容器５０の内部に配置されて冷媒を圧縮するリニア圧縮部とから構成される。また、リニア圧縮部は、シリンダー５２が設けられたシリンダーブロック５３と、密閉容器５０内の流体を吸入する吸入パイプ５４が設けられたバックカバー５５と、シリンダー５２内部で進退可能なように配置されたピストン５６と、ピストン５６をシリンダー５２内で進退させるように駆動力を発生するリニアモーター６０と、を備えてなる。
シリンダーブロック５３とバックカバー５５は、第１ダンパー５７と第２ダンパー５８により密閉容器５０内において緩衝可能に支持される。

リニアモーター６０は、大きく、固定子と可動子とからなる。固定子は、アウターコア６１と、アウターコア６１から一定の間隙をおいて配置されたインナーコア６２と、磁場を形成するコイル６３とからなり、可動子は、アウターコア６１とインナーコア６２との間に配置され、コイル６３の周辺に形成された磁気力により直線移動するマグネット６４と、一側にマグネット６４が固定され、他側にピストン５６が結合されて、ピストン５６に直線運動力を伝えるマグネットフレーム６５とからなる。

一方、ピストン５６の後方とバックカバー５５の吸入パイプ５４との間には、騒音を低減する役割を果たすマフラー７０が設置される。
ここで、ピストン５６は、シリンダー５２の内部で直線移動する円筒形状のボディー部６６と、マグネットフレーム６５に固定されるようにボディー部６６から外側に延設されるフランジ部６７とから構成される。

ボディー部６６の内部には、流体が吸入される吸入流路６８が形成され、前面には吸入ポート６９が穿設される。
フランジ部６７とシリンダーブロック５３との間には第１ばね７４が配置され、フランジ部６７とバックカバー５５との間には第２ばね７５が配置されることによって、ピストン５６は弾性的に支持される。

一方、吸入ポート６９は、ピストン５６の前面中心から所定距離だけ偏心した箇所に１つ形成される。
ピストン５６の前面には、吸入ポート６９を開閉する吸入バルブ７６が取り付けられ、該吸入バルブ７６は、ピストン５６の前面中央部にボルトなどの締付部材にて固定される。

また、シリンダー５２の圧縮室Ｃ前方には、圧縮された流体を吐出させるように吐出バルブ７７が弾性支持された内側吐出カバー７８が設置され、内側吐出カバー７８の外側には一定の空間を形成するように外側吐出カバー７９が設置される。
外側吐出カバー７９には、吐出された流体を密閉容器５０の外部に案内するループパイプ８０が連結される。

一方、マフラー７０は、ピストン５６の後方に設置されたマフラー本体７１と、マフラー本体７１から長く延びてピストン５６の内部に挿入される導入管７２とから構成される。
マフラー本体７１は、中央部に、バックカバー５５の吸入パイプ５４が挿入される挿入穴７３が穿孔され、該挿入穴７３の周辺には騒音低減のための複数個の共鳴空間が形成される。

そして、導入管７２は、中心が吸入ポート６９の中心と一致するようにマフラー本体７１の前面中心から所定距離だけ偏心した箇所に配置され、また、吸入ポート６９と同数、つまり１つが形成される。

次に、上記のように構成された本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機の作動について詳細に説明する。
リニアモーター６０の駆動によりピストン５６がシリンダー５２の内部で進退し、密閉容器５０内部の流体は、バックカバー５５の吸入パイプ５４から吸入されてピストン５６の吸入流路６８に流入し、吸入バルブ７６が開くときに圧縮室Ｃ内に吸入され圧縮された後、内側吐出カバー７８、外側吐出カバー７９及びループパイプ８０を順に通って外部へ吐出される。

このときに、バックカバー５５の吸入パイプ５４から吸入された流体は、マフラー本体７１と導入管７２を経てピストン５６の吸入流路６８に流入するため、マフラー本体７１の共鳴空間により騒音が低減する効果が得られる。

続いて、導入管７２からピストン５６の吸入流路６８に流入した流体は、ピストン５６の吸入ポート６９からシリンダー５２の内部に吐出させる。このときに、導入管７２の中心が吸入ポート６９の中心と一致しているため、導入管７２から吸入ポート６９への流体の流動が円滑になって流動損失が低減し、吸入効率が向上する。

図７は、本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機のマフラーを示す切欠図であり、図８は、図７のＣ−Ｃ線断面図である。
本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機は、図７及び図８に示すように、ピストン８１の吸入ポート８２とマフラー８３の導入管８４がそれぞれ複数個形成され、これら導入管８４のそれぞれの中心が吸入ポート８２のそれぞれの中心と一致するように形成され、複数個の吸入ポート８２がピストン８１の前面中央部に形成され、複数個の導入管８４がマフラー本体８５の中央部に配置される以外は、第１実施形態と同様の構成及び作用を有し、その詳細については省くものとする。

図９は、本発明の第３実施形態によるリニア圧縮機のマフラーを示す切欠図であり、図１０は、図９のＤ−Ｄ線断面図である。
本発明の第３実施形態によるリニア圧縮機のマフラーは、図９及び図１０に示すように、前面に吸入ポート９１が形成されたピストン９０の後方に設置されたマフラー本体９２と、マフラー本体９２から長く延びてピストン９０の内部に挿入された導入管９３と、から構成される。ここで、吸入ポート９１は、ピストン９０の前面中央部から一定距離だけ偏心した箇所に形成され、吸入ポート９１に向かうように導入管９３もマフラー本体９２に偏心するように配置される。

本実施形態では、吸入ポート９１及び導入管９３が少なくとも一つ配置され、ここでは、吸入ポート９１が３つ形成され、これら３つの吸入ポート９１の間を向かうように導入管９３が１つ配置された例に限定して説明する。
すなわち、上記の具体例に限定されず、導入管９３は２つ以上配置され、複数個の吸入ポート９１に向かうようにしても良い。
これにより、導入管９３を通って吸入ポート９１に流体が流入する際に生じる流動損失を低減させることができる。

図１１は、本発明の第４実施形態によるリニア圧縮機のマフラーを示す切欠図であり、図１２は、図１１のＥ−Ｅ線断面図である。
本発明の第４実施形態によるリニア圧縮機は、ピストン９４の吸入ポート９５がピストン９４の前面中心から所定距離だけ偏心するように形成され、マフラー９６の導入管９７は、吸入ポート９５に向かうようにマフラー本体９８に偏心するように配置され、また、吸入ポート９５と導入管９７はそれぞれ複数個が形成され、導入管９７のそれぞれの中心が吸入ポート９５のそれぞれの中心と一致するように配置された以外は、第２実施形態と同様の構成及び作用を有し、その詳細については省くものとする。
これにより、流動損失が低減し、かつ吸入量が増大する効果が得られる。

従来技術によるリニア圧縮機を示す縦断面図である。 図１に示すリニア圧縮機のマフラーを示す切欠図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 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マフラーを概略的に示す切欠図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機のマフラーを示す切欠図である。 図７のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第３実施形態によるリニア圧縮機のマフラーを示す切欠図である。 図９のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第４実施形態によるリニア圧縮機のマフラーを示す切欠図である。 図１１のＥ−Ｅ線断面図である。

符号の説明

５０ 密閉容器
５１ 流入口
５２ シリンダー
５３ シリンダーブロック
５４ 吸入パイプ
５５ バックカバー
５６，８１，９０，９４ ピストン
５７ 第１ダンパー
５８ 第２ダンパー
６０ リニアモーター
６１ アウターコア
６２ インナーコア
６３ コイル
６４ マグネット
６５ マグネットフレーム
６６ ボディー部
６７ フランジ部
６８ 吸入流路
６９，８２，９１，９５ 吸入ポート
７０，８３，９６ マフラー
７１，８５，９２，９８ マフラー本体
７２，８４，９３，９７ 導入管
７３ 挿入穴
７４ 第１ばね
７５ 第２ばね
７６ 吸入バルブ
７７ 吐出バルブ
７８ 内側吐出カバー
７９ 外側吐出カバー
８０ ループパイプ

Claims (4)

1. 前面に吸入ポートが形成されたピストンの後方に設置されたマフラー本体と、該マフラー本体から長く延びて前記ピストンの内部に挿入された導入管と、を備えてなり、
   前記導入管の中心が前記吸入ポートの中心と一致するように配置され、
   前記吸入ポートは前記ピストンの前面に対して偏心するように配置され、
   前記導入管は前記マフラー本体に対して偏心するように配置されたことを特徴とするリニア圧縮機のマフラー。
2. 前記吸入ポート及び導入管がそれぞれ、複数個配置されたことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機のマフラー。
3. 前記マフラー本体が、騒音低減のための複数個の共鳴空間を有することを特徴とする請
   求項１に記載のリニア圧縮機のマフラー。
4. 前記導入管の直径が前記吸入ポートと同じ直径を有することを特徴とする請求項３に記載のリニア圧縮機のマフラー。

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