JPH03294669A - リニア電動機駆動圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ピストンをリニア電動機によって直線往復
運動させることにより、流体を圧縮するリニア電動機駆
動機構に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、例えば機械設計（ｖｏｌ、２９．ＮＯ，１，
２，１９８５、ｐｐ６０〜６５）に示された従来のリニ
ア電動機駆動圧縮機を示す断面図で、特にピストンが対
抗動作するタイプを示す。

図において、（１）は両端部分が閉じられた２個のシリ
ンダで、端面が接合されて直線状となっている。（２）
はリニア電動機を構成する電磁石で、各シリンダ（１）
における端部を半径方向に貫通して、その先端部分が内
部に多少突出された状態に固定されている。（３）は上
記電磁石（２）とによって、リニア電動機を構成するア
マチャである。このアマチャ（３）は、各シリンダ（１
）の内部に配置され、圧縮スプリング（４）により移動
習性が与えられており、電磁石（２）から発生される磁
力に作用して、シリンダ（１）の内部を圧縮スプリング
（４）を圧縮する方向に移動する。（５）は各シリンダ
（１）の内部にそれぞれ配置されて、リニア電動機によ
り駆動、つまりリニア電動機を構成するアマチャ（３）
に固定されて、各シリンダ（１）の内部を直線移動する
ピストンである。従って、このピストン（５）とシリン
ダ（１）の内周面及び閉塞内面によって構成されている
。（７）は圧縮室（６）の側壁部分に設けられた吸入弁
、（８）は各シリンダ（１）に設けられた吸入弁（７）
に連通ずる吸入口、（９）は各シリンダ（１）における
圧縮室（６）の側壁部分に上記吸入弁（７）に対して対
向するように設けられた吐出弁、（１０）は各シリンダ
（１）に設けられた吐出弁（７）に連通ずる吐出口であ
る。このリニア電動機駆動圧縮機は、中心線を境として
、２組のリニア電動機駆動圧縮機が直線状に対向する往
復式圧縮機を構成している。

次に動作について説明する。まず、電磁石（２）に駆動
電流が供給されると、この電磁石（２）から発生される
磁力に吸引されて、アマチャ（３）が圧縮スプリング（
４）を圧縮する方向に移動する。ここで、アマチャ（３
）にはピストン（５）が固定されていることから、アマ
チャ（３）の移動に伴ってピストン（５）が中心線から
離れる方向に移動する。この結果、シリンダ（１）とピ
ストン（５）とによって構成される圧縮室（６）の体積
が増加する。圧縮室（６）の体積が増加すると、その内
部圧力が低下することから、吸入弁（７）が開いて、流
体が吸入口（８）を介して圧縮室（６）内に吸入される
。

次に電磁石（２）に対する駆動電流の供給が絶たれると
、電磁石（２）のアマチャ（３）に対する吸引作用も絶
たれることから、圧縮スプリング（４）の反発力によっ
て、アマチャ（３）がホームポジションとしての中心線
の方向に移動する。この結果、アマチャ（３）に固定さ
れているピストン（５）によって、圧縮室（６）の体積
が縮小すると、その内部圧力が増加することから、この
内部圧力が吐出口（１０）の圧力以上になると、吐出弁
（９）が開いて圧縮室（６）内の流体がこの吐出口（９
）を介して吐出口（１０）から吐き出される。

このような動作は、中心線（１１）の反対に設けている
リニア電動機駆動圧縮機においても、例えば、逆位相で
行われている。この２つのリニア電動機駆動圧縮機は、
吸入口（８）及び吐出口（１０）によって連通されてい
ることから、吐き出し流体の脈動が互いに打ち消されて
、脈動が少ない圧縮流体が得られることになる。

［発明が解決しようとする課！］ 従来のリニア電動機駆動圧縮機は以上のように構成され
ているので、吸入圧力と吐出圧力の条件が変わると、ピ
ストンとシリンダのすきまが太きくなったり、極端に狭
くなり、時には衝突するなどの問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、ピストンとシリンダのすきまを最適に制御
することによって、圧縮特性を高め、かつ、信頼性の高
いリニア電動機駆動圧縮機を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ この発明に係るリニア電動機駆動圧縮機は、ピストンの
変位を測定し、ピストン移動量を制御したちのである。

［作用］ この発明におけるリニア電動機駆動圧縮機は、ピストン
の変位を測定し、ピストン移動量を制御したものである
ことから、ピストンとシリンダのすきまが最適に制御さ
れ、圧縮特性が向上される。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（１２）は筒状をなした一本のシリンダで
、その中心の側壁部に吸入口（１３）と吐出口（１４）
が設けられており、両端部は壁によって閉塞されている
。（１５）、（１５ａ）は、リニア電動機を構成する電
磁石で、シリンダ（１２）における両端部を半径方向に
貫通して、その先端部部が内部に多少突出された状態に
固定されている。

（１６）、（１６ａ）は、上記電磁石（１５）、（１５
ａ）とによってリニア電動機を構成するアマチャである
。このアマチャ（１６）及び（１６ａ）は、シリンダ（
１２）の内部における上記電磁石（１５）、（１５ａ）
の近辺に配置されて、圧縮スプリング（１７）、（１７
ａ）により移動習性が与えられており、電磁石（１５）
、（１５ａ）から発生される磁力に作用して、シリンダ
（１２）の内部を圧縮スプリング（１７）、（１７ａ）
を圧縮する方向に移動する。（１８）、（１８ａ）はリ
ニア電動機による駆動、つまりリニア電動機を構成する
アマチャ（１６）及び（１６ａ）に固定されたピストン
である。従って、このピストン（１８）、（１，８ａ）
とシリンダ（１２）の内面とによって構成される空間が
流体を圧縮する圧縮室（１９）を構成することになる。

（２０）はシリンダの中心線の側壁に設けられた吸入弁
、（２１）はシリンダの中心線の側壁に設けられた吐出
弁、（２２）はリニア電動機駆動圧縮機を部分する部分
を示す中心線である。（２３）、（２３ａ）はレーザー
式の変位測定装置、（２４）、（２４ａ）は　レーザー
の光が通るガラスでできた窓、（２５）、（２５ａ）は
レーザーのビームである。（２６）は変位をすきまの値
に変換する変換器、（２７）はすきまの値によって電圧
を制御する電源である。

次に動作について説明する。まず、電磁石（１５）、（
１５ａ）に駆動電流が供給されると、電磁石（１５）か
ら発生される磁力に吸引されて、アマチャ（１６）が圧
縮スプリング（１７）を圧縮する方向に移動され、また
、電磁石（１５ａ）から発生される磁力に吸引されて、
アマチャ（１，６ａ）が圧縮スプリング（１７ａ）を圧
縮する方向に移動される。つまり、アマチャ（１６）、
（１，６ａ）が互いに離れる方向に移動する。

ここで、アマチャ（１６）、（１，６ａ）には、ピスト
ン（１８）、（１８ａ）がそれぞれ固定されていること
から、アマチャ（１６）、（１６ａ）の移動に伴って、
ピストン（１８）、（１−８ａ）が互いに離れる方向に
移動することになる。この結果シリンダ（１２）とピス
トン（１８）、（１８ａ）とによって構成される圧縮室
（１９）の体積が増加することになる。圧縮室の体積が
増加すると、その内部圧力が低下することから、吸入弁
（２０）が開いて、流体が吸入口（１３）を解して圧縮
室（１９）内に吸入されることになる。

次に電磁石（１５）、（１５ａ）に駆動電流の供給が絶
たれると、電磁石（１５）、（１５ａ）のアマチャ（１
６）、（１６ａ）に対する吸引作用も絶たれることから
、圧縮スプリング（１７）、（１７ａ）の反発力によっ
て、アマチャ（１６）、（１６ａ）がホームポジション
としての中心線（２２）の方向に互いに移動することに
なる。

アマチャ（１６）、（１６ａ）には、ピストン（１８）
、（１８ａ）がそれぞれ固定されていることから、アマ
チャ（１６）、（１，６ａ）の移動に伴ってピストン（
１８）、（１８ａ）が互いに近づく方向に移動する。こ
の結果、シリンダ（１２）とピストン（１８）、（１８
ａ）とによって構成される圧縮室（１９）の体積が減少
する。圧縮室の体積が減少すると、その内部圧力が低下
することから、この内部圧力が吐出口（１４）の圧力以
上になると、吐出弁（２１）が開いて流体が吐出口（１
４）を介して吐出されることになる。このような動作を
繰り返すことにより、吸入口（１３）から吸入された流
体は、圧縮された後に吐出口（１４）から連続的に排出
される。

ピストン（１８）及びピストン（１，８ａ）が互いに中
心線（２２）の部分で衝突しないように、レーザー式変
位装置（２３）でレーザービーム（２５）をピストン（
１８）の後方にあて、ピストン（１８）の変位を測定し
、レーザー式変位装置（２３ａ）でレーザービーム（２
５ａ）をビス■・ン（１８ａ）の後方にあて、ピストン
（１，８ａ）の変位を測定する。それらの信号を変換装
置（２６）へ送り、ピストン（１８）とピストン（１，
８ａ　）の最小すきまを計算し、その値が設定値になる
ように電源（２７）を制御し、電磁石（１５）と（１５
ａ）の電圧を変える。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、ピストンの変位を連続
して計測しているので、吸入ガスの圧力、吐出ガスの圧
力が変化しても最適なすきまに維持でき、性能が向上す
る。また、ピストンが衝突することもないので信頼性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるリニア電動機駆動圧縮機の一実
施例を示す断面図、第２図は従来のリニア電動機駆動圧
縮機を示す断面図である。 図において（１２）はシリンダ、（１３）は吸入口、（
１４）は吐出口、（１５）、（１５ａ）は電磁石、（１
６）、（１６ａ）はアマチャ、（１７）、（１７ａ）は
スプリング、（１８）、（１８ａ）はピストン、（２０
）は吸入弁、（２１）は吐出弁、（２３）、（２３ａ）
はレーザー式変位測定装置である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　筒状体の両端部が閉塞され、この閉塞部に吸入口と吐
   出口が設けられたシリンダと、このシリンダにおける両
   端部に設けられた第１、第２の電磁石と、上記シリンダ
   の内部に収容されて上記第１、第２の電磁石から発生さ
   れる磁束に作用して上記シリンダ内を軸方向に移動する
   第１、第２のアマチャと、上記シリンダ内において上記
   各アマチャに連結された第１、第２のピストンと、上記
   シリンダの側壁に設けられた吸入弁と吐出弁と、第１、
   第２のピストンの移動距離を制御する方法に変位測定装
   置を用いた制御回路を組み込んだことを特徴とするリニ
   ア電動機駆動圧縮機。