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JPH1077964A - リニアコンプレッサ - Google Patents

リニアコンプレッサ

Info

Publication number
JPH1077964A
JPH1077964A JP23084196A JP23084196A JPH1077964A JP H1077964 A JPH1077964 A JP H1077964A JP 23084196 A JP23084196 A JP 23084196A JP 23084196 A JP23084196 A JP 23084196A JP H1077964 A JPH1077964 A JP H1077964A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
cylinder
movable body
linear compressor
rolling bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23084196A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyuki Kuwaki
康之 桑木
Takafumi Nakayama
隆文 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP23084196A priority Critical patent/JPH1077964A/ja
Priority to PCT/JP1997/002360 priority patent/WO1998001675A1/ja
Priority to EP97929557A priority patent/EP0864750A4/en
Priority to CN97191217A priority patent/CN1083939C/zh
Priority to US09/029,636 priority patent/US6231310B1/en
Priority to KR10-1998-0701745A priority patent/KR100504319B1/ko
Publication of JPH1077964A publication Critical patent/JPH1077964A/ja
Priority to US09/677,773 priority patent/US6379125B1/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Compressor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リニアコンプレッサの高効率化及び長寿命化
を実現する。 【解決手段】 シリンダ4、該シリンダ4内に微小間隙
を介して往復可能に遊挿され、シリンダ4内に圧縮室を
区画形成するピストン5と、一端部が該ピストン5に固
着されているピストンシャフト9と、ピストン9を往復
駆動するリニアモータ14と、内周面に転がり軸受2
1,22を有し、該転がり軸受21,22に前記ピスト
ンシャフト9を摺動自在に保持する案内部12,13
と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダ内に嵌装
されたピストンをリニアモータによって往復運動させる
ことにより、ガスを圧縮して外部に供給するリニアコン
プレッサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、冷凍システムに於いて、冷媒ガス
を圧縮して供給する機構として、リニアコンプレッサが
開発されている。例えば図3に示す如く、有底円筒体の
ハウジング101と、そのハウジング101の上端開口
部に形成された低炭素鋼からなる磁気枠102と、この
磁気枠102の中心部に形成されたシリンダ103と、
シリンダ103内に往復可能に嵌装され、シリンダ10
3内空間に圧縮室104を区画形成するピストン105
と、ピストン105を往復駆動する駆動源としてのリニ
アモータ106を備えている。
【0003】そして、リニアモータ106には、環状の
永久磁石107がシリンダ103の同心外方に配置さ
れ、ハウジング101に固着されている。この磁石10
7および磁気枠102からなる磁気回路によって、シリ
ンダ103の中心と同心の円筒状の間隙108に磁界B
を発生させる。間隙108には中心部にてピストン10
5に一体固定された樹脂からなる有底円筒状の可動体1
09が配設され、可動体109およびピストン105を
往復可能に弾性支持するためのコイルスプリング110
がハウジング101に固定されている。
【0004】この可動体109の外周には、磁石107
と対向する位置に電磁コイル111が巻回されており、
リード線(図示せず)を介して所定周波数の交流電流を
通電することで、間隙108を通る磁界との作用により
コイル111および可動体109を駆動してピストン1
05をシリンダ103内で往復移動させ、圧縮室104
で所定周期のガス圧を発生させるようになされている。
【0005】一方、代表的な冷凍システムとして、図4
に示す如く、リニアコンプレッサ121(圧縮機)、凝
縮器122、膨張弁123及び蒸発器124をガス流路
125にて接続した密閉式の冷凍システムが知られてお
り、リニアコンプレッサ121は、蒸発器124で気化
した冷媒ガスを、ガス流路125を通じて吸入して高圧
に圧縮し、高圧となった冷媒ガスをガス流路125を経
て凝縮器122に吐出する装置として使用されている。
【0006】このため、図3に示すように、圧縮室10
4には、シリンダ103の上端部に設けられた弁機構1
12を介してハウジング101外部のガス流路125が
接続されている。弁機構112は、ガス流路125を介
して蒸発器124からの冷媒ガスの吸入のみを許容する
吸入弁112aと、ガス流路125を介して凝縮器12
2への冷媒ガスの吐出のみを許容する吐出弁112bと
から構成される。吸入弁112aは、低圧側のガス流路
125と圧縮室104との冷媒ガスの圧力差によって、
圧縮室104方向にガスを流入させる弁である。又、吐
出弁112bは、圧縮室104内の冷媒ガス圧力が一定
圧力以上となると開放するように、圧縮室104と高圧
側のガス流路125との冷媒ガスの圧力差によって、高
圧側のガス流路125方向にガスを流出させる弁であ
る。尚、吸入弁112a及び吐出弁112bは、ともに
板バネによって付勢されている弁である。
【0007】以上の構成により、従来装置では吸入弁1
12aから吸入された冷媒ガスを圧縮室104で高圧に
圧縮した後、吐出弁112bを介して凝縮器122に供
給している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そして、従来のリニア
コンプレッサ121では、リニアモータ106の駆動に
よりシリンダ103内をピストン105が摺接しながら
上下動することになり、ピストン−シリンダ間で一種の
滑り軸受が構成されている。
【0009】しかしながら、上記従来構成では、加工精
度の問題や電磁コイル111の電磁力のゆがみにより、
ピストン可動方向と垂直な方向への力(ラジカル力)が
発生し、そのラジカル力が大きい場合には摩擦損失によ
る運転効率の低下や、ピストン105に設けられたガス
シール部の摩耗による装置寿命の低下、摩耗粉による冷
媒の汚染などを引き起こす虞れがあった。
【0010】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あって、装置の高効率化及び長寿命化を実現したリニア
コンプレッサを提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1のリニアコ
ンプレッサは、ハウジング内に設けられたシリンダと、
該シリンダ内に微小間隙を介して往復可能に遊挿され、
シリンダ内に圧縮室を区画形成するピストンと、一端部
が該ピストンに固着されているピストンシャフトと、該
ピストンシャフトに一体固定された有底円筒状の可動体
が、磁石および磁気枠からなる磁気回路の一部に形成し
た間隙に配設され、該可動体の外周に巻回された電磁コ
イルへの所定周波数の交流の供給によりピストンを往復
駆動するリニアモータと、内周面に転がり軸受を有し、
該転がり軸受に前記ピストンシャフトを摺動自在に保持
する案内部と、を備えたものである。
【0012】この構成を用いることにより、ピストンシ
ャフトが転がり軸受で直接支持され、ピストンの直動方
向が規定されるため、ピストン−シリンダ間にクリアラ
ンスシールを実現することができる。
【0013】その具体的構成として、前記微小間隙は、
ピストンの往復動に伴いシリンダとの間にガスシールが
形成される範囲であり、好ましくは、5μm以下に設定
されている。
【0014】また、前記案内部は、ピストンの背面側の
シリンダに設けられた第1案内部と、ハウジング底面に
設けられた第2案内部と、から構成され、該第1案内部
及び可動体間に設けられた第1コイルスプリングと、該
第2案内部及び可動体間に設けられた第2コイルスプリ
ングと、を備えている。
【0015】この構成を用いることにより、ピストンの
ストローク中心位置を一定制御することが容易となると
共に、同一装置寸法内でのバネ定数設定を従来より大き
くすることができる。
【0016】本発明の第2のリニアコンプレッサは、シ
リンダ若しくはピストンに転がり軸受を設け、該転がり
軸受を介してピストンをシリンダに沿って往復移動させ
るものである。
【0017】この構成を用いることにより、転がり軸受
を介してピストンをシリンダに沿って摺動させることが
でき、ピストンにガスシール部材を設ける必要がなく、
ピストンの往復動時のピストン−シリンダ間の摩擦損失
による運転効率の低下等が防止される。
【0018】その具体的構成として、前記ピストンシャ
フトが往復移動可能に遊挿され、ピストンの背面側のシ
リンダに設けられたスプリング受部と、該スプリング受
部及び可動体間に設けられた第1コイルスプリングと、
ハウジング底面及び可動体間に設けられた第2コイルス
プリングと、を備えたものである。
【0019】この構成を用いることにより、ピストンの
ストローク中心位置を一定制御することが容易となると
共に、同一装置寸法内でのバネ定数設定を従来より大き
くすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明のリ
ニアコンプレッサの一実施の形態について説明する。
尚、前述の従来装置と同じ構成については同一符号を付
して示しており、これらの部分の詳細な説明は省略す
る。
【0021】本発明のリニアコンプレッサは、上記した
図4に示す如く、密閉形の冷凍システムの圧縮機として
用いられる。そして、そのリニアコンプレッサとして
は、図1に示す如く、外周が密閉円筒状のハウジング1
によって包囲され、リニアコンプレッサを密閉空間とし
て保持している。このハウジング1は有底円筒体であ
り、その上端側に低炭素鋼からなる磁気枠(ヨーク)2
が形成されている。そして、このヨーク2の中心部には
上下方向に延びるシリンダ嵌装孔3が貫通形成され、こ
のシリンダ嵌装孔3にはステンレス鋼からなる有底円筒
状のシリンダ4が嵌合されている。
【0022】シリンダ4内には、ピストン5が微小間隙
を介して往復可能に遊挿されており、シリンダ4とピス
トン5により冷媒ガスの圧縮空間となる圧縮室6が区画
形成される。ここで、微小間隙は、ピストン5の往復動
に伴いシリンダ4との間にガスシールが形成される範囲
に設定されており、具体的には、5μm以下に設定され
ている。なお、本実施の形態例では5μmに設定してい
る。
【0023】そして、シリンダ4には外部のガス流路1
25と接続するための弁機構7が形成されており、7a
はガス流路125を介して蒸発器124で気化した冷媒
ガスを吸入するための吸入弁であり、7bは圧縮室6で
圧縮された高圧の冷媒ガスをガス流路125を介して凝
縮器122に吐出するための吐出弁である。
【0024】上記ピストン5には、軽量な非磁性材料で
ある樹脂から構成され、ピストン5側が開放された有底
円筒状の可動体(ボビン)8が、ピストン5のピストン
シャフト9に一体固定されており、そのボビン8及びピ
ストン5を往復可能に弾性支持するための第1および第
2コイルスプリング10、11が設けられている。そし
て、第1コイルスプリング10は、ピストンシャフト9
に巻装され、その一端がボビン8に当接すると共に、他
端がシリンダ4に設けられた第1案内部12に当接して
いる。また、第2コイルスプリング11は、ハウジング
1底面の中心部に設けられた第2案内部13とボビン8
との間に固着されている。
【0025】そして、ピストン5及びボビン8は、両者
を往復駆動する駆動源としてのリニアモータ14に駆動
接続されている。ヨーク2にはシリンダ嵌装孔3と同心
状に配置された環状の凹部15が形成され、この凹部1
5の外側側面15aには環状の永久磁石16が内側側面
15bとの間に所定の間隙Sをあけて取り付けられてお
り、この磁石16及びヨーク2によってリニアモータ1
4の磁気回路17が構成されている。この磁気回路17
によって磁石16と凹部15内側側面との間の間隙Sに
所定強度の磁界を発生させるようにしている。
【0026】そして、上記ボビン8が間隙Sにおいて往
復動可能に配設されており、このボビン8の外周部に
は、磁石16と対向する位置に電磁コイル18が巻回さ
れており、リード線(図示せず)を介して所定周波数
(本実施の形態では60Hz)の交流電流を通電するこ
とにより、間隙Sを通る磁界との作用によってコイル1
8及びボビン8を駆動してピストン5をシリンダ4内で
往復移動させ、圧縮室6で所定周期のガス圧を発生させ
るようになされている。
【0027】また、第1案内部12及び第2案内部13
は、その内周面に転がり軸受21、22をそれぞれ有
し、ピストンシャフト9を上下方向に摺動自在に保持し
ている。ここで、転がり軸受21、22は、直動形の転
がり軸受であり、本実施形態例ではIKO社製のボール
スプラインLSAG8を用いている。但し、使用する直
動形の転がり軸受は一例であって、この他のタイプのボ
ールスプラインでもよく、或いは、スライドブッシュで
あってもよい。これにより、従来のすべり軸受の摩擦係
数(μ=0.01〜0.1)に比べて小さい摩擦係数(μ=0.0
01〜0.006)の転がり軸受にてピストンシャフト9の直
動が支持されることになる。
【0028】以上のように、ボビン8を介して両側に第
1および第2コイルスプリング10、11を配設するこ
とにより、ピストン5のストローク中心位置を一定制御
することが容易となると共に、バネ定数を大きくするこ
とができ装置の小型化を図ることができる。
【0029】また、ピストンシャフト9が転がり軸受2
1、22で直接支持され、ピストン5の直動方向が規定
されるため、上述したようにピストン−シリンダ間に微
小間隙を有し、クリアランスシールを実現することがで
きる。従って、ピストン5の往復動時の摩擦損失による
運転効率の低下や、ピストン5に設けられたガスシール
部材の摩耗による装置寿命の低下、摩耗粉による冷媒の
汚染などを引き起こす虞れがない。
【0030】次に、本発明の他の実施形態例について図
2を参照して説明する。ここで、上述した図1実施形態
例と異なっているところは、第1案内部12、第2案内
部13の転がり軸受21、22にピストンシャフト9を
摺動自在に保持する代わりに、シリンダ4に転がり軸受
31を設け、その転がり軸受31を介してピストン5を
シリンダ4に沿って往復移動させている点である。そし
て、第1コイルスプリング10を、ピストン5の背面側
のシリンダ4に設けられたスプリング受部32とボビン
8との間に設け、第2コイルスプリング11をハウジン
グ1底面の中心部とボビン8との間に設けている。尚、
図1実施形態例と同じ構成については同一符号を付して
示しており、これらの部分の詳細な説明は省略する。こ
こで、転がり軸受31としては、上記図1実施形態例の
場合と同様にボールスプライン又はスライドブッシュタ
イプの直動形転がり軸受を用いている。但し、使用する
転がり軸受31は、ピストン5の往復動により転がり軸
受を介して圧縮室6内のガスが漏出しないように、ピス
トン5のストローク中心付近に配設されている。
【0031】従って、従来のようにピストン5をすべり
軸受を介してシリンダ4に沿って摺動させるのでなく、
転がり軸受を介してピストン5をシリンダ4に沿って摺
動させることができ、ピストン5の往復動時の摩擦損失
による運転効率の低下や、ピストン5に設けられたガス
シール部材の摩耗による装置寿命の低下、摩耗粉による
冷媒の汚染などを引き起こす虞れがない。また、上記図
1実施形態例の場合と同様に、ピストン5のストローク
中心位置を一定制御することが容易となると共に、バネ
定数を大きくすることができ装置の小型化を図ることが
できる。
【0032】本実施形態例では、シリンダ4に転がり軸
受31を設けた場合につて説明したが、ピストン5の周
面に転がり軸受を設けても構わない。尚、上記実施の形
態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特
許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮す
る様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記
実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範
囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【0033】例えば、ピストン5及びボビン8を別体で
形成する場合について説明したが、同一体で構成しても
よく、永久磁石16をヨーク2の内側側面に固着する構
成にしてもよい。加えて、ハウジング1、ヨーク2及び
シリンダ4を同一体で構成してもかまわない。但し、こ
の場合には、磁気回路14を形成させるために、ヨーク
2と同一物で構成する必要がある。
【0034】
【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、ピスト
ンの往復動時の摩擦損失による運転効率の低下や、ピス
トンに設けられたガスシール部材の摩耗による装置寿命
の低下、摩耗粉による冷媒の汚染などを引き起こす虞れ
がなく、リニアコンプレッサの高効率化及び長寿命化を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すリニアコンプレッ
サの断面図である。
【図2】本発明の他の実施の形態を示すリニアコンプレ
ッサの断面図である。
【図3】従来のリニアコンプレッサの断面図である。
【図4】密閉型の冷凍システムの構成を示す概念図であ
る。
【符号の説明】
1 ハウジング 2 ヨーク(磁気枠) 3 シリンダ嵌装孔 4 シリンダ 5 ピストン 6 圧縮室 7 弁機構 8 可動体(ボビン) 9 ピストンシャフト 10 第1コイルスプリング 11 第2コイルスプリング 12 第1案内部 13 第2案内部 14 リニアモータ 15 凹部 16 永久磁石 17 磁気回路 18 電磁コイル 21,22 転がり軸受 31 転がり軸受 32 スプリング受部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハウジング内に設けられたシリンダと、 該シリンダ内に微小間隙を介して往復可能に遊挿され、
    シリンダ内に圧縮室を区画形成するピストンと、 一端部が該ピストンに固着されているピストンシャフト
    と、 該ピストンシャフトに一体固定された有底円筒状の可動
    体が、磁石および磁気枠からなる磁気回路の一部に形成
    した間隙に配設され、該可動体の外周に巻回された電磁
    コイルへの所定周波数の交流の供給によりピストンを往
    復駆動するリニアモータと、 内周面に転がり軸受を有し、該転がり軸受に前記ピスト
    ンシャフトを摺動自在に保持する案内部と、を備えたこ
    とを特徴とするリニアコンプレッサ。
  2. 【請求項2】前記微小間隙は、ピストンの往復動に伴い
    シリンダとの間にガスシールが形成される範囲に設定さ
    れていることを特徴とする請求項1記載のリニアコンプ
    レッサ。
  3. 【請求項3】前記微小間隙は、5μm以下に設定されて
    いることを特徴とする請求項2記載のリニアコンプレッ
    サ。
  4. 【請求項4】前記案内部は、ピストンの背面側のシリン
    ダに設けられた第1案内部と、ハウジング底面に設けら
    れた第2案内部と、から構成され、 該第1案内部及び可動体間に設けられた第1コイルスプ
    リングと、 該第2案内部及び可動体間に設けられた第2コイルスプ
    リングと、を備えていることを特徴とする請求項1ない
    し3のいずれかに記載のリニアコンプレッサ。
  5. 【請求項5】ハウジング内に設けられたシリンダと、 該シリンダ内に往復可能に嵌装され、シリンダ内に圧縮
    室を区画形成するピストンと、 一端部が該ピストンに固着されているピストンシャフト
    と、 該ピストンシャフトに一体固定された有底円筒状の可動
    体が、磁石および磁気枠からなる磁気回路の一部に形成
    した間隙に配設され、該可動体の外周に巻回された電磁
    コイルへの所定周波数の交流の供給によりピストンを往
    復駆動するリニアモータと、を有し、圧縮室内でガスを
    圧縮して外部に供給するリニアコンプレッサにおいて、 シリンダ若しくはピストンに転がり軸受を設け、該転が
    り軸受を介してピストンをシリンダに沿って往復移動さ
    せることを特徴とするリニアコンプレッサ。
  6. 【請求項6】前記ピストンシャフトが往復移動可能に遊
    挿され、ピストンの背面側のシリンダに設けられたスプ
    リング受部と、 該スプリング受部及び可動体間に設けられた第1コイル
    スプリングと、 ハウジング底面及び可動体間に設けられた第2コイルス
    プリングと、を備えていることを特徴とする請求項5に
    記載のリニアコンプレッサ。
JP23084196A 1996-07-09 1996-08-30 リニアコンプレッサ Pending JPH1077964A (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23084196A JPH1077964A (ja) 1996-08-30 1996-08-30 リニアコンプレッサ
PCT/JP1997/002360 WO1998001675A1 (fr) 1996-07-09 1997-07-08 Compresseur lineaire
EP97929557A EP0864750A4 (en) 1996-07-09 1997-07-08 LINEAR COMPRESSOR
CN97191217A CN1083939C (zh) 1996-07-09 1997-07-08 线性压缩机
US09/029,636 US6231310B1 (en) 1996-07-09 1997-07-08 Linear compressor
KR10-1998-0701745A KR100504319B1 (ko) 1996-07-09 1997-07-08 선형압축기
US09/677,773 US6379125B1 (en) 1996-07-09 2000-10-03 Linear compressor

Applications Claiming Priority (1)

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Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1077964A true JPH1077964A (ja) 1998-03-24

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ID=16914129

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JP23084196A Pending JPH1077964A (ja) 1996-07-09 1996-08-30 リニアコンプレッサ

Country Status (1)

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JP (1) JPH1077964A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104675664A (zh) * 2013-11-26 2015-06-03 青岛海尔智能技术研发有限公司 线性压缩机的吸气消声装置

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CN104675664A (zh) * 2013-11-26 2015-06-03 青岛海尔智能技术研发有限公司 线性压缩机的吸气消声装置

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