JP2001090659A - リニアコンプレッサ - Google Patents

リニアコンプレッサ

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JP2001090659A JP27090099A JP27090099A JP2001090659A JP 2001090659 A JP2001090659 A JP 2001090659A JP 27090099 A JP27090099 A JP 27090099A JP 27090099 A JP27090099 A JP 27090099A JP 2001090659 A JP2001090659 A JP 2001090659A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、摺動部分に充分な潤滑油を供給し
て摩耗や焼き付けを防止したリニアコンプレッサを提供
する。 【解決手段】 内部にモータケース2を配置すると共
に、底部に所定量の潤滑油を貯溜させた密閉容器1と、
前記モータケース内に設けられたシリンダ3と、シリン
ダ3内に圧縮室4を区画形成するピストン5と、一端部
がピストン5に固着されているピストンシャフト10
と、ピストンシャフト10に一体固定された有低円筒状
の可動体9と、可動体9の外周に巻回された電磁コイル
12への所定周波数の交流の供給によりピストン5を往
復駆動するリニアモータ6と、を有するリニアコンプレ
ッサにおいて、ピストン5の往復運動により生じる圧力
変動によって前記潤滑油をシリンダ3とピストン5の摺
動部分に供給する潤滑油供給手段を有している。

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。
【0003】例えば図4に示すように、底部に所定量の
潤滑油が貯溜された密閉状の密閉容器1と、その密閉容
器1内に配置され、密閉容器1内に貯溜されている潤滑
油と連通状態となっているモータケース2と、そのモー
タケース2内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103内空間
に圧縮室4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6
と、を備えている。尚、図4ではモータケース2とシリ
ンダ103が一体形成され、磁気枠として低炭素鋼で構
成されている。
【0004】そして、リニアモータ6には、環状の永久
磁石7がシリンダ103の同心外方に配置され、モータ
ケース2に固着されている。この永久磁石7およびモー
タケース2、シリンダ103の磁気枠からなる磁気回路
によって、シリンダ103の中心軸と同心の円筒状の間
隙8に磁界を発生させる。間隙8には樹脂からなる有低
円筒状の可動体9が配設され、中心部にてピストンシャ
フト10に一体固定されており、可動体9およびピスト
ン105を往復運動可能に弾性支持するためのピストン
スプリング11がモータケース2に固定されている。
【0005】この可動体9の外周には、永久磁石7と対
向する位置に電磁コイル12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電磁コ
イル12に通電することで、間隙8を通る磁界との作用
により電磁コイル12および可動体9を駆動してピスト
ン105をシリンダ103内で往復運動させ、圧縮室4
で所定周期のガス圧を発生させる。
【0006】一方、代表的な冷凍システムとして、図5
に示すように、リニアコンプレッサ(圧縮機)121、
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125a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
bを経て凝縮器122に吐出する装置として使用されて
いる。
【0007】このため、図4に示すように、圧縮室4に
は、シリンダ103に設けられた弁機構13を介して、
密閉容器1外部のガス流路125が接続されている。弁
機構13は、ガス流路125a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13aと、ガ
ス流路125bを介して凝縮器122への冷媒ガスの吐
出のみを許容する吐出弁13bとから構成される。吸入
弁13aは、低圧側のガス流路125aと圧縮室4との
冷媒ガスの圧力差によって、圧縮室4方向にガスを流入
させる弁である。又、吐出弁13bは、圧縮室4内の冷
媒ガス圧力が高圧側のガス流路125bの圧力より一定
圧力以上高くなると開放するように設計され、高圧側の
ガス流路125b方向にガスを流出させる弁である。
尚、吸入弁13a及び吐出弁13bは、ともに板バネに
よって付勢されている弁である。
【0008】以上の構成により、従来装置では吸入弁1
3aから吸入された冷媒ガスを圧縮室4で高圧に圧縮し
た後、吐出弁13bを介して凝縮器122に供給してい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来のリニアコンプレ
ッサ121では、モータ部にリニアモータ6を使用して
いるため回転運動を発生する個所が無く、他の駆動方式
のコンプレッサのように、回転運動を利用した潤滑油供
給手段を採用することが出来なかった。
【0010】このため、密閉容器1内に貯溜させた潤滑
油をピストンスプリング11の伸縮運動を利用して攪拌
し、密閉容器1内に飛散させて摺動部分に潤滑油供給を
行わせる方法がとられていた。
【0011】しかしながら、上記方法ではピストン10
5のストロークが小さい場合には、ピストンスプリング
11の伸縮運動に伴う潤滑油飛散量が減少するため、摺
動部分への潤滑油供給が十分に行われず、摺動部分の摩
耗や焼き付けを起こしてしまう虞れがあった。
【0012】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あって、摺動部分に十分な潤滑油を供給して摩耗や焼き
付けを防止したリニアコンプレッサを提供するものであ
る。
【0013】
【課題を解決する為の手段】本発明は、内部にモータケ
ースを配置すると共に、底部に所定量の潤滑油を貯溜さ
せた密閉容器と、前記モータケース内に設けられたシリ
ンダと、その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、所定周波数の
交流電圧を印加して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密閉容器外部
に供給するリニアコンプレッサにおいて、ピストンの往
復運動により生じる圧力変動によって、潤滑油をシリン
ダとピストンとの摺動部分に供給する潤滑油供給手段を
有していることを特徴とする。
【0014】具体的には、前記潤滑油供給手段は、シリ
ンダ内に区画形成される圧縮膨張室と、その圧縮膨張室
と密閉容器内部とを連通する排出孔と、その排出孔に設
けられた圧力制御弁と、潤滑油を圧縮膨張室に供給する
潤滑油通路部と、を有している。
【0015】ここで、前記圧縮膨張室は、シリンダの内
径が背圧室側で大きくなっている形状と、ピストンのピ
ストンシャフト側の端部が円盤形状となっている形状
と、により区画形成される。
【0016】また、前記圧力制御弁は、圧縮膨張室の圧
力を密閉容器内部の圧力に対して常に低圧又は同圧とす
るように動作する。
【0017】さらに、前記潤滑油通路部は、圧縮膨張室
内に開設された潤滑油供給孔と、潤滑油を潤滑油供給孔
に案内する潤滑油供給管とを有し、圧縮膨張室と密閉容
器内部の圧力差により潤滑油を圧縮膨張室に供給する。
【0018】そして、ピストンのピストンシャフト側の
端部は、円盤形状になっていることにより、潤滑油が圧
縮膨張室から流出するのを防ぎ、ピストンが上死点側に
移動する時には、圧縮膨張室内に供給された潤滑油を集
め、シリンダとピストンとの摺動部分に充分な量の潤滑
油を供給する作用も有している。
【0019】以上の構成を用いることにより、シリンダ
とピストンとの摺動部分に常に充分な潤滑油が供給され
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】本発明では、図1に示すように、シリンダ
3は背圧室側で内径が大きくなっており、ピストン5の
ピストンシャフト10側の円盤形状の端部と、により、
シリンダ3内に圧縮膨張室14を区画形成している。
【0022】この圧縮膨張室14には、圧縮膨張室14
と密閉容器1内部を連通する排出孔15が開設され、そ
の排出孔には圧力制御弁16が設けられている。そし
て、その圧力制御弁16は、圧縮膨張室14の圧力を密
閉容器1内部の圧力に対して常に低圧又は同圧に保つよ
うに動作する。
【0023】さらに、潤滑油通路部として、圧縮膨張室
14に潤滑油を供給する潤滑油供給孔17と、潤滑油を
潤滑油供給孔17に案内する潤滑油供給管18と、が設
けられている。
【0024】上記の圧縮膨張室14、排出孔15、圧力
制御弁16、潤滑油供給孔17、及び潤滑油供給管1
8、により潤滑油供給手段が構成され、ピストンとシリ
ンダの摺動部分に充分な潤滑油が供給される。
【0025】次に以上の構成の潤滑油供給手段によっ
て、上記摺動部分に密閉容器1内の潤滑油を供給する本
発明の動作内容について、図2及び図3を参照して説明
する。ここで、図2はピストン5が下死点側に移動した
時の状態を表す説明図であり、図3はピストン5の往復
運動により生じる圧縮膨張室14の圧力変動を表す説明
図である。
【0026】図2に示すように、ピストン5が下死点側
に移動する時には、圧縮膨張室14の容積が大きくなる
ことで圧縮膨張室14の圧力は低くなっていき、図3に
示すように、圧縮膨張室14の圧力が、密閉容器1内部
の圧力に対して低圧となる。この圧縮膨張室14と密閉
容器1内部の圧力差によって、潤滑油が潤滑油供給管1
8から潤滑油供給孔17を通って圧縮膨張室14へ供給
される。反対に、ピストン5が上死点側に移動する時に
は、圧縮膨張室14の容積が小さくなるため、圧縮膨張
室14の圧力は高くなっていく。そして、圧縮膨張室1
4の圧力が密閉容器1内部の圧力に対して同圧になる
と、圧力制御弁16が開くことで、圧縮膨張室14の圧
力はそれ以上高くならず、図3に示すように、圧縮膨張
室14の圧力と密閉容器1内部の圧力は同圧に保たれ
る。
【0027】このように、圧力制御弁16の動作により
圧縮膨張室14の圧力は密閉容器1内部の圧力に対して
常に低圧又は同圧に保たれ、潤滑油が圧縮膨張室14へ
常時供給される。
【0028】また、ピストン5のピストンシャフト10
側の円盤形状の端部は、圧縮膨張室14に供給された潤
滑油が圧縮膨張室14から流出するのを防ぐと共に、ピ
ストン5が上死点側に移動する時には、圧縮膨張室14
内の潤滑油を集めることで、シリンダ3とピストン5の
摺動部分に充分な量の潤滑油を供給する効果も有してい
る。
【0029】以上のような構成を用いることにより、リ
ニアコンプレッサの摺動部分に常に充分な潤滑油が供給
されることとなり、摺動部分の摩耗や焼き付けを防止す
ることができる。
【0030】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、或い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。
【0031】例えば、上記実施の形態の説明では、ピス
トン5及び可動体9を別体で形成する場合について説明
したが、一体で構成してもよい。
【0032】また、上記実施の形態の説明では、モータ
ケース2、磁気枠およびシリンダ3を一体で構成した場
合について説明したが、磁気枠およびシリンダ3をモー
タケース2とは別体で構成してもかまわない。
【0033】また、上記実施の形態の説明では、ピスト
ンスプリング11がコイルスプリングで構成されている
が、ピストンスプリング11を板バネ、ガススプリン
グ、マグネットスプリングなど、ピストン5を往復運動
させることができるものであれば、どのような構成でも
かまわない。
【0034】また、上記実施の形態の説明では、リニア
コンプレッサ本体を横向きに配置した場合について説明
したが、本発明では圧力差を利用して潤滑油を供給する
ため、縦向き等、配置の向きを変えても充分な潤滑油を
供給することができる。
【0035】
【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、リニ
アコンプレッサの摺動部分にピストンストロークの大小
にかかわらず常に充分な潤滑油が供給されることとな
り、摺動部分の摩耗や焼き付けを防止することができ
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】図1装置の動作内容を説明するための説明図で
ある。
【図3】ピストン5の往復運動による圧縮膨張室21の
圧力変動を説明するための説明図である。
【図4】従来のリニアコンプレッサの断面図である。
【図5】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 密閉容器 2 モータケース 3 シリンダ 4 圧縮室 5 ピストン 6 リニアモータ 7 永久磁石 8 間隙 9 可動体 10 ピストンシャフト 11 ピストンスプリング 12 電磁コイル 13 弁機構 14 圧縮膨張室 15 排出孔 16 圧力制御弁 17 潤滑油供給孔 18 潤滑油供給管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部にモータケースを配置すると共に、
    底部に所定量の潤滑油を貯溜させた密閉容器と、前記モ
    ータケース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、該シリンダ内に圧縮室を区画形成
    するピストンと、所定周波数の交流電圧を印加して該ピ
    ストンを往復駆動するリニアモータと、を有し、前記圧
    縮室内でガスを圧縮して前記密閉容器外部に供給するリ
    ニアコンプレッサにおいて、 前記ピストンの往復運動により生じる圧力変動によっ
    て、前記潤滑油を前記シリンダと前記ピストンの摺動部
    分に供給する潤滑油供給手段を有していることを特徴と
    するリニアコンプレッサ。
  2. 【請求項2】 前記潤滑油供給手段は、前記シリンダ内
    に区画形成される圧縮膨張室と、該圧縮膨張室と前記密
    閉容器内部を連通する排出孔と、該排出孔に設けられた
    圧力制御弁と、前記潤滑油を前記圧縮膨張室に供給する
    潤滑油通路部と、を有し、前記圧力制御弁は、前記圧縮
    膨張室の圧力を前記密閉容器内部の圧力に対して、常に
    低圧又は同圧に保つように動作することを特徴とする請
    求項1に記載のリニアコンプレッサ。
  3. 【請求項3】 前記圧縮膨張室は、前記シリンダの内径
    が背圧室側で大きくなっている形状と、前記ピストンの
    ピストンシャフト側の端部が円盤形状になっている形状
    と、により区画形成されることを特徴とする請求項2に
    記載のリニアコンプレッサ。
  4. 【請求項4】 前記潤滑油通路部は、前記圧縮膨張室内
    に開設された潤滑油供給孔と、該潤滑油供給孔に前記潤
    滑油を案内する潤滑油供給管と、を有し、前記圧縮膨張
    室と前記密閉容器内部との圧力差により前記潤滑油を前
    記圧縮膨張室に供給することを特徴とする請求項2に記
    載のリニアコンプレッサ。
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