JPH09291880A - リニアモータ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリンダーピストン間の芯だしが容易かつ確
実に行えるリニアモータ圧縮機を提供する。 【解決手段】 この発明のリニアモータ圧縮機１は、ケ
ーシング２と、ケーシング内に固定して設けられるシリ
ンダ７と、シリンダ内へ往復動可能に挿入されシリンダ
内に圧縮室を区画するピストン２１、２１と、ピストン
をシリンダに対して往復動させるリニアモータ３０、３
０と、ピストンの外周へ同軸的に装着され、その実質的
な両端がピストンとシリンダへそれぞれ実質的に直接連
結され、シリンダに対しピストンを弾性的に支持するコ
イルばね１５、１５からなる。このように構成された圧
縮機では、ケーシング２を何ら介在させることなくピス
トン２１、２１とシリンダ７との間にコイルばね１５、
１５が架設される。よって、シリンダーピストン間の芯
だしが容易かつ確実に行えることとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はリニアモータ圧縮
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりリニアモータ圧縮機は、ケーシ
ング内に固定して設けられたシリンダと、ボイスコイル
モータ等のリニアモータにより駆動されるピストンと、
ピストンを弾性的に支持するコイルばねから構成されて
いる。従来のリニアモータ圧縮機では、例えば、特開平
４ー２７７７５号公報、特開平４ー２０９９７８号公報
に見られるように、ピストンが有底筒状に形成されてそ
の底の部分がシリンダ内へ挿入される。そしてコイルば
ねはピストン内に装着され、その一端がピストンの底部
内側へ取り付けられ、他端がケーシングへ取り付けられ
る。これによりピストンがシリンダに対して弾性的に支
持される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】リニアモータ圧縮機で
はピストンの外周面とシリンダの内周面との間の摺動は
無潤滑でなされ、両面間のシールはクリアランスシール
により行われる。従って、シールを確実に行うためには
シリンダに対するピストンの芯だしが極めて重要とな
る。シリンダとケーシングとの間に架設されたコイルば
ねによって当該シリンダが支持される場合、シリンダー
ピストン間の芯だしを得るのが困難であった。シリンダ
とコイルばねとの間にケーシングが介在するので、これ
らの組付け精度を高くする必要があるからである。シリ
ンダーピストン間に芯ずれが生じると、シリンダーピス
トン間のシール性が低下し、圧縮機の性能低下をきた
す。また、シリンダーピストン間に偏磨耗が生じ、圧縮
機の耐久性が低下する。

【０００４】また、リニアモータ圧縮機に要求される性
能に応じてピストンのストロークが大きくなると、要求
される弾性力に応じてコイルばねを長くしなければなら
ない。コイルばねが長くなるとその一端を支持するケー
シングの部分は必然的にピストンの軸方向外方へ膨出
し、この方向にリニアモータ圧縮機は大きくなり、芯ず
れの問題もより増大する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するためになされたものであり、ピストンをシリンダ
で直接支持することにより、シリンダーピストン間の芯
ずれを最小とすることができることに思い到り本発明を
完成したものである。すなわち、本発明のリニアモータ
圧縮機は、ケーシングと、前記ケーシング内に固定して
設けられるシリンダと、前記シリンダ内へ往復動可能に
挿入され、前記シリンダ内に圧縮室を区画するピストン
と、前記ケーシングと前記ピストンとの間に設けられ前
記ピストンを前記シリンダに対して往復動させるリニア
モータと、前記ピストンの一端と前記シリンダの外周と
の間で、かつ、前記ピストンおよび前記シリンダの外周
側に同軸的に、かつ、前記ピストンの一端と前記シリン
ダの外周との間に装着され、前記シリンダに対し前記ピ
ストンを弾性的に支持するばね手段と、を備えているこ
とを特徴とする。

【０００６】本発明のリニアモータ圧縮機では、そのバ
ネ手段がピストンの外周側に有り、バネ手段の一端はピ
ストン、他端はシリンダに連結され、ピストンは直接的
にシリンダにより弾性的に支持される。すなわち、ピス
トンはケーシングを何ら介在させることなく弾性的に支
持される。よって、シリンダーピストン間の芯だしが容
易かつ確実に行えることとなる。また、コイルばねはピ
ストンの外周に装着されるので、ピストン内に挿着され
ていた従来のものに比べて、コイルバネのコイル径を大
きくできる。かつ径の設計自由度も大きくなるので、例
えばピストンのストロークが大きくされた場合において
も、コイルばねを特別に長くすることなくばね弾性力を
変化させることができる。よって、圧縮機自体を特に大
きくさせずにすむ。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照にして説明する。実施例のリニアモータ
圧縮機１の構成を図１に示す。このリニアモータ圧縮機
１は、ケーシング２と円筒形のシリンダ７とピストン２
１、２１とコイルばね１５、１５とボイスコイルモータ
３０、３０とを持つ。ケーシング２は中央の厚肉部３と
両端の薄肉部５、５からなり、厚肉部３は円筒形であっ
て、上端側の外周にはバルブシール１３を取り付けるた
めの凹部４が形成されている。薄肉部５、５は有底筒状
であってそのそれぞれの開口端部が厚肉部３の両端に連
接されている。

【０００８】厚肉部３の内周にはフランジ９を介して円
筒形のシリンダ７が固定されている。また、フランジ９
には凹部４に連通するガス通路１０が形成されている。
シリンダ７の両端は薄肉となり、これらの部分（ばね受
け部１１、１１）の外周にそれぞれ相背向する一端に開
口する筒状の空間からなるネジ溝が設けられ、この溝へ
コイルばね１５、１５の一端が挿入されて固定されてい
る。

【０００９】ピストン２１、２１は有底円筒形の部材で
あって、それぞれの底の部分が向き合うようにしてシリ
ンダ７へ挿入されている。このピストン２１、２１の底
部及びシリンダ７の内壁により圧縮室８が規定される。
この圧縮室８で圧縮されたガスはガス通路９を通りバル
ブシート１３へ送られる。ピストン２１、２１の自由端
の外周にはコイルばね１５、１５のリテーナ２３、２３
が装着されている。リテーナ２３、２３からはフランジ
２７、２７が膨出している。コイルばね１５、１５の他
端はこのリテーナ２３、２３の外周に固定されている。
ピストン２１、２１とリテーナ２３、２３とは一体であ
るので、コイルばね１５、１５の他端はピストン２１、
２１へ、実質的に、直接的に固定して取り付けられたも
のとみなすことができる。

【００１０】コイルばね１５、１５はこのリテーナ２
３、２３とシリンダのばね受け部１１、１１との間に、
ピストン２１、２１と同軸的に、架設されている。そし
てコイルばね１５、１５はピストン２１、２１の外周に
装着されるので、ピストン内へ入れられていた従来例の
ものに比べ、その径を大きくすることができる。従っ
て、ばね定数を大きくとり、より余裕を持った条件で使
用できることとなる。またコイルばね１５、１５の一端
をケーシング２に固定する必要がないため、ピストン２
１、２１とケーシング２との相対位置関係を厳密に規定
する必要がなくなる。

【００１１】ピストン２１、２１はボイスコイルモータ
３０、３０によりシリンダ７内で往復動される。ボイス
コイルモータ３０、３０は固定子としての永久磁石３
５、３５と可動子としてのコイル３３、３３から構成さ
れるリニア型のモータである。永久磁石３５、３５はヨ
ーク３７、３７の外周に固定されている。ヨーク３７、
３７はシリンダ７の外周に固定されている。コイル３
３、３３には作動筒３１、３１が連結され、この作動筒
３１、３１はリテーナ２３、２３の各フランジ２７、２
７へボルトにより固定されている。これにより、モータ
３０、３０の可動子３３、３３の振動がピストン２１、
２１へ伝達されることとなる。

【００１２】次に、実施例のリニアモータ圧縮機１の動
作について説明する。冷凍機の運転開始に伴い、モータ
３０、３０のコイル３３、３３へ図示しない公知の電源
より所定周波数の交流電流を印加する。コイル３３、３
３に流れる交流電流と永久磁石３５、３５の磁界との相
互作用により、フレミングの左手の法則で表される推力
が生じる。これにより、コイル３３、３３がシリンダ７
の軸方向へ振動する。なお、コイルの３３、３３の振動
は相互に逆向き、同位相である。

【００１３】コイル３３、３３の振動は作動筒３１、３
１及びリテーナ２３、２３を介してピストン２１、２１
へ伝達される。ピストン２１、２１は、コイルばね１
５、１５を伸縮させながら互いに逆向きに、同位相で往
復動する。これにより、圧縮室８の容積が増減し、バル
ブを介して所定のガス圧力を得る。

【００１４】

【発明の効果】この発明の圧縮機はケーシングと、ケー
シング内に固定して設けられるシリンダと、シリンダ内
へ往復動可能に挿入されシリンダ内に圧縮室を区画する
ピストンと、ピストンをシリンダに対して往復動させる
リニアモータと、ピストンの外周へ同軸的に装着され、
その実質的な両端がピストンとシリンダへそれぞれ実質
的に直接連結され、シリンダに対しピストンを弾性的に
支持するコイルばねと、を備えてなる構成である。

【００１５】このように構成された圧縮機では、ケーシ
ングを何ら介在させることなくピストンとシリンダとの
間にコイルばねが架設される。よって、シリンダーピス
トン間の芯だしが容易かつ確実に行えることとなる。ま
た、コイルばねはピストンの外周に装着されるので、ピ
ストン内に挿着されていた従来のものに比べて、その径
が大きくなる。また、径の設計自由度も大きくなるの
で、例えばピストンのストロークが大きくされた場合に
おいても、コイルばねを長くすることなくばね弾性定数
を調節することができる。よって、圧縮機自体を特に大
きくさせずにすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の実施例のリニアモータ圧縮機
の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ ケーシング ７ シリンダ １５ コイルばね ２１ ピストン ３０ ボイスコイルモータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシングと、 前記ケーシング内に固定して設けられるシリンダと、 前記シリンダ内へ往復動可能に挿入され、前記シリンダ
   内に圧縮室を区画するピストンと、 前記ケーシングと前記ピストンとの間に設けられ前記ピ
   ストンを前記シリンダに対して往復動させるリニアモー
   タと、 前記ピストンの一端と前記シリンダの外周との間で、か
   つ、前記ピストンおよび前記シリンダの外周側に同軸的
   に、かつ、前記ピストンの一端と前記シリンダの外周と
   の間に装着され、前記シリンダに対し前記ピストンを弾
   性的に支持するばね手段と、 を備えていることを特徴とするリニアモータ圧縮機。