JP2004332651A - オイルレスリニア圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルレス圧縮機では、密閉容器内部の発生騒音が密閉容器から透過していく騒音が発生していた。また、密閉容器の内部に空孔を有する吸音材を用いることは、オイルがあるとオイルで空孔が埋まるため採用できなかった。
【解決手段】密閉容器１０１内に固定子１０７及び可動子１０５からなるリニアモーター１０６と圧縮室１１２を形成するシリンダー１０８、前記可動子１０５と連結され、前記シリンダー１０８内を往復動するピストン１０９と前記可動子１０５の往復動に伴い伸縮する共振バネ１１０ａを備えたオイルレス圧縮機の前記密閉容器１０１内の内側表面１１８に空孔１２０を有する材料１１９を密着固定することで前記空孔１２０に音が吸収され、騒音が大幅に低減できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍冷蔵装置や空調機等に用いられるリニア圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冷凍機器分野において、高効率、高信頼性の一環として、摺動部に潤滑油を用いる代わりにガスベアリングを設けたオイルレスリニア圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来のオイルレスリニア圧縮機について説明する。
【０００４】
図７は、従来のオイルレスリニア圧縮機の縦断面図である。図７において圧縮機構１は、巻き線２ａを挿入した固定子２ｂおよびマグネット２ｃを備えた可動子３からなるリニアモーター２と、固定子２ｂに固定されたシリンダー４と、シリンダー４内に往復自在に嵌装されるとともに可動子３に連結されたピストン５と、可動子３と固定子２ｂを連結し可動子３が軸方向に可動可能なように支持する共振バネ６とを備え、サスペションスプリング等（図示せず）により、密閉容器７内に弾性支持されている。またシリンダー４はガスベアリング８を構成しており、潤滑油は用いないオイルレスの仕様となっている。
【０００５】
以上のような構成において交流電源から巻き線２ａに電流が通電されると、固定子２ｂが発生する磁界がマグネット２ｃの作る磁界に作用することで、マグネット２ｃ、可動子３に軸方向の往復運動する力が発生する。その力により、可動子３は、共振バネ６を変形させるとともに、その共振バネ６の反発力を利用しながら共振し、可動子３と連結されたピストン５はシリンダー４内で軸方向の往復運動を繰り返す。
【０００６】
その結果、冷凍システム（図示せず）からの冷媒ガスは、吸入管（図示せず）を介してシリンダー４とピストン５から形成された圧縮室９に吸入され、圧縮された冷媒ガスは、一旦シリンダーヘッド１０内に吐出された後、吐出管（図示せず）を介して冷凍システムに吐出される。
【０００７】
また、圧縮されたガスをガスベアリング８のガス流路８ａを介してピストン５とシリンダー４の摺動部に導き、複数の給気孔８ｂから高い圧力の冷媒ガスを噴出させることで、噴出した冷媒のガス膜の剛性が、ピストン５とシリンダ−４間に生じる荷重に対抗してピストン５を支持するため、摺動部の非接触化を図るものとなっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１２２０７１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、オイルレスゆえに密閉容器７の内部には、オイルは存在せず、圧縮機構１や可動子３、シリンダー４、リニアモーター２などから発生する音がオイル分子の振動によりダンピング（吸収）される効果は望めない。従ってこれらの音は、密閉容器７を透過して密閉容器７の外側に放出され、大きな騒音となるという欠点を有していた。
【００１０】
前記欠点に鑑み、本発明は、低騒音のオイルレスリニア圧縮機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、密閉容器内に固定子及び可動子からなるリニアモーターと、圧縮室を形成するシリンダーと、前記可動子と連結され前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記可動子の往復動に伴い伸縮する共振バネとを備え、前記密閉容器内の内側表面に空孔を有する部材を密着固定したオイルレスリニア圧縮機であり、リニアモーターや圧縮室を形成するシリンダー等で発生した音（音波振動）は、密閉容器内の内側表面の空孔に侵入すると空孔内で粘性摩擦を生じることによって熱エネルギーに変換され、その振動が減衰し吸音される。またオイルがないため、空孔がオイルで詰まることがなく、空孔による吸音効果は損なわれない。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の空孔を有する部材として、やや大きな孔を空けた第一板と、前記第一板の内側に前記孔に一致する位置に細孔を設けた第二板を圧入することで空孔を形成したものであり、密閉容器と第一板の孔と第ニ板を密着することによって、空孔が形成されるので、容易に空孔を有する部材を形成することができるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明に、密閉容器の内側表面に、溶射などの方法により、表面がポーラスな材料をコーティングしたものであり、さらに空孔がコーティングにより容易に得られる作用を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるオイルレスリニア圧縮機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるオイルレスリニア圧縮機の縦断面図。図２は、図１の空孔を有する部材の拡大斜視図である。
【００１６】
図１において密閉容器１０１に収納された圧縮機構１０２は、巻線１０３およびマグネット１０４を備えた可動子１０５からなるリニアモーター１０６と固定子１０７に固定されたシリンダー１０８内に往復自在に遊嵌され、可動子１０５に連結されたピストン１０９と可動子１０５と固定子１０７を連結し可動子１０５が軸方向に可動可能なように支持する略円盤状の共振バネ１１０ａおよび１１０ｂとを備えている。
【００１７】
圧縮機構１０２は、密閉容器１０１内に支持スプリング１１１を介して支持されている。また、シリンダー１０８とピストン１０９は、圧縮室１１２を形成するとともに、ガスベアリング１１３を構成している。ガスベアリング１１３は、一端が吐出室１１４に連通し、他端が複数の吸気孔１１５に連通する連通路１１６と連通路１１６の途中に設けた絞り手段１１７から形成されている。
【００１８】
そして、密閉容器１０１の内側表面１１８には、空孔１２０を有する材料１１９が密着固定されている。空孔１２０は、入口孔１２１と容積部１２２で構成されている。空孔を有する部材としては、ロックウール、グラスウール、スチールファイバー、硬質ウレタン、焼結材料、スポンジチタンなどの材料があり、その他にも鋼板にパンチングをすることで空孔を形成することもできる。
【００１９】
また、これらの材料は、円筒形などに成型し、密閉容器１０１の内側表面１１８に圧入する等の方法で取り付けが可能である。
【００２０】
以上のような構成において、交流電源から電流が巻線１０３に通電されると固定子１０７が発生する磁界がマグネット１０４による磁界に作用することで、マグネット１０４、可動子１０５に軸方向に往復運動する力が発生する。その力により、可動子１０５と連結されたピストン１０９は、共振バネ１１０ａ、１１０ｂの反発力を利用しながら効率よく軸方向に往復運動を繰り返す。
【００２１】
冷凍システム（図示せず）からの冷媒ガスは、吸入管１２２から吸入口１２３を介して吸入室１２４、シリンダー１０８の圧縮室１１２へと吸入され、吐出室１１４、吐出管１２７を通って冷凍システム（図示せず）に吐出される。
【００２２】
また、圧縮されたガスは、吐出室１１４から連通路１１６を通り、連通路１１６の途中に設けた絞り手段１１７によって減圧し、吸気孔１１５からピストン１０９とシリンダー１０８の間に噴出させることで噴出した冷媒ガスのガス膜の剛性がピストン１０９を支持し、ガスベアリング１１３を形成する。このため、ピストン１０９とシリンダー１０８の摺動部は相互に接触することがなく、よってオイルは不要であり、摺動損失もほとんど発生しない。
【００２３】
しかし、騒音に関しては，吸入バルブ１２５、吐出バルブ１２６の動作、衝突音や、共振バネ１１０ａ、１１０ｂの動作音、リニアモーター１０６の電磁音、支持スプリング１１１の動作音、冷媒の流動音などさまざまな音源による騒音発生がある。
【００２４】
発生した騒音は、密閉容器１０１の内側表面１１８に密着固定した前記のような空孔１２０を有する部材１１９の空孔１２０内で起こる粘性損失によって騒音が大幅に低減する。より詳細には、発生した音は、音波振動として、空孔１２０の中に入るが繰り返し反射することで減衰し、熱エネルギーに変換されて空孔内で吸音され、密閉容器１０１の外部への透過放出が大幅に減り、その結果、騒音を大幅に低減することが可能となる。
【００２５】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるオイルレス圧縮機の縦断面図で図１とは、空孔を有する材料１１９の構成が異なる。
【００２６】
図４は、やや大きな孔を空けた第一板の拡大図、図５は、細孔を設けた第ニ板の拡大図である。
【００２７】
なお、実施の形態１と同一要素については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
図３、図４、図５において、第一板２０１には、孔２０２があけられており、第二板２０３には、細孔２０４があけられている。
【００２９】
次に、第一板２０１が密閉容器１０１の内側表面１１８に圧入などの方法によって密着固定され、第一板２０１のさらに内側に第二板２０３が圧入などの方法によって、孔２０２と細孔２０４の孔が一致させるように密着固定される。これにより、密閉容器１０１の内側表面１１８と第二板２０３の間には、孔２０２を有する第一板２０１が挟まることとなり、孔２０２は、細孔２０４と連通する空孔１２０となる。
【００３０】
以上のように構成されたオイルレスリニア圧縮機において発生した騒音は、空孔１２０内で起こる粘性損失によって騒音が大幅に低減され、密閉容器１０１の外部騒音を大幅に低減することが可能となる。
【００３１】
また、空孔１２０は、第一板２０１と第二板２０３の圧入などにより簡単に形成できるので製造も容易である。
【００３２】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３による密閉容器の部分断面図である。なお、実施の形態１と同一要素については、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】
図６において、密閉容器１０１の内側表面１１８には表面がポーラスな材料３０１をコーティングにより形成している。
【００３４】
表面がポーラスな材料３０１には、空孔３０２が多数形成されており、発生した騒音は、空孔３０２内で起こる粘性損失によって騒音が大幅に低減され、密閉容器１０１の外部騒音を大幅に低減することが可能となる。
【００３５】
また、コーティングによって、素材を溶射して形成するので、製造も容易であり、密閉容器１０１がどのような表面形状をしていても表面に付着が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、オイルレスリニア圧縮機において、リニアモーターや圧縮室を形成するシリンダー等で発生した騒音を、密閉容器内の内側表面に設けた空孔に吸音する作用を有し、それにより密閉容器の外部への騒音が大幅に低減でき、オイルを有する圧縮機では解決できない騒音を大幅に低減できる。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空孔をやや大きな孔を空けた第一板と細孔を設けた第二板を密閉容器内の内側表面に圧入することでより容易に設けることができ、それにより密閉容器の外部への騒音を大幅に低減し、オイルを有する圧縮機では解決できない騒音を大幅に低減できる。
【００３８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の空孔を表面がポーラスな材料を密閉容器の内側にコーティングして設け、空孔内で起こる粘性損失により密閉容器の外部への騒音を大幅に低減し、オイルを有する圧縮機では解決できない騒音を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオイルレスリニア圧縮機の実施の形態１の縦断面図
【図２】同実施の形態の空孔を有する材料を示す拡大斜視図
【図３】本発明によるオイルレスリニア圧縮機の実施の形態２の縦断面図
【図４】同実施の形態のやや大きな孔を空けた第一板の拡大図
【図５】同実施の形態の細孔を設けた第ニ板の拡大図
【図６】本発明によるオイルレスリニア圧縮機の実施の形態３の要部断面図
【図７】従来のオイルレスリニア圧縮機の縦断面図
【符号の説明】
１０１ 密閉容器
１０５ 可動子
１０６ リニアモーター
１０７ 固定子
１０８ シリンダー
１０９ ピストン
１１０ａ，１１０ｂ 共振バネ
１１２ 圧縮室
１１８ 内側表面
１１９ 空孔を有する部材
１２０，３０２ 空孔
２０１ 第一板
２０２ 孔
２０３ 第二板
２０４ 細孔
３０１ 表面がポーラスな材料

Claims (3)

1. 密閉容器内に固定子及び可動子からなるリニアモーターと、圧縮室を形成するシリンダーと、前記可動子と連結され前記シリンダー内を往復動するピストンと、前記可動子の往復動に伴い伸縮する共振バネとを備え、前記密閉容器内の内側表面に空孔を有する部材を密着固定したオイルレスリニア圧縮機。
2. 前記空孔を有する部材は、やや大きな孔を空けた第一板と、前記第一板の内側に前記孔に一致する位置に細孔を設けた第二板を圧入することで空孔を形成した請求項１記載のオイルレスリニア圧縮機。
3. 前記密閉容器の内側表面に、溶射などの方法により、表面がポーラスな材料をコーティングした請求項１記載のオイルレスリニア圧縮機。

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