JP2007132340A - リニア圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】オイルをポンピングするためのポンピング手段を省き、部品数の減少及び構造の簡易化、それによるコスト及び組立時間の低減が図られるリニア圧縮機を提供する。
【解決手段】ピストン５３，８３及びシリンダー５２，８２をシェル５０，８０の内部で上下方向に配置し、シェル５０，８０の内部に貯蔵されたオイルがシリンダー５２，８２とピストン５３，８３との間に流入するようにオイル吸入流路７６，９２をシリンダー５２，８２に形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、リニア圧縮機に係り、特に、ピストンとシリンダーが上下方向に配置され、シリンダーの壁にオイルが供給されるオイル吸入流路が形成されることによって、構造の簡易化及びそれによるコスト及び組立時間の低減が図られるリニア圧縮機に関する。

一般に、リニア圧縮機（Linear compressor）は、リニアモーターの直線駆動力を用いてシリンダーの内部でピストンを直線往復運動させながら冷媒ガスなどの流体（以下、‘流体’という。）を吸入して圧縮し吐出す機器のことをいう。

図１は、従来の技術によるリニア圧縮機を示す断面図である。

従来の技術に係るリニア圧縮機は、図１に示すように、オイルＯが満たされるシェル２と、シェル２の内部にダンパー８で振動可能に設置され、流体を吸入した後に圧縮して吐出すリニア圧縮部１０と、リニア圧縮部１０の下側に設置され、リニア圧縮部１０の振動時にシェル２に入っているオイルをリニア圧縮部１０の内部にポンピングする給油装置と、を備えてなる。

シェル２には、流体が吸入される吸入パイプ３、及びリニア圧縮部１０につながる吐出パイプ４がそれぞれ貫通して配置されており、流体が吸入パイプ３からシェル２に吸入され、リニア圧縮部１０で圧縮された後に吐出パイプ４を通って吐出される。

リニア圧縮部１０は、シリンダー１２が設けられたフレーム１６と、流体吸入パイプ２２が設けられたバックカバー２４と、シリンダー１２で直線往復運動可能に配置され、シリンダー１２の内側に流体が吸入されるように流体吸入流路２８が形成されたピストン３０と、流体吸入流路２８を開閉するようにピストン３０に設置された吸入弁３２と、ピストン３０を直線往復運動させるリニアモーター３４と、シリンダー１２の先端を開閉するように設置され、吐出パイプ４が連結された吐出弁アセンブリ３５と、を備えてそ構成される。

シリンダー１２の内周面とピストン３０の外周面の少なくとも一側には、シリンダー１２とピストン３０の潤滑／冷却のためのオイルポケット３６が形成される。

シリンダー１２及びフレーム１６には、給油装置がオイルポケット３６にオイルを供給するためのオイル供給流路３７が連通するように形成され、オイルポケット３６のオイルをリニア圧縮部１０の外側に排出するためのオイル排出流路３８が連通するように形成される。

ここで、給油装置は、オイルＯに一部が浸るように設置されたオイルパイプ３９と、フレーム１６との間にオイル通路４０を形成するように設置されたオイルカバー４１と、リニア圧縮部１０の下側に装着され、オイル通路４０と連通するオイルシリンダー４４と、オイルシリンダー４４の内部に直線往復運動可能に配置されたオイルピストン４５と、オイルピストン４５を弾性支持するようにオイルシリンダー４４の内側にそれぞれ配置された前、後オイルスプリング４６，４７と、オイルパイプ３９とオイル通路４０との圧力差により作動してオイル通路４０の入口を開閉するオイル吸入弁４８と、オイル通路４０とオイル供給流路３７との圧力差により作動してオイル通路４０の出口を開閉するオイル吐出弁４９と、を備えて構成される。

上記のように構成されたリニア圧縮機では、リニア圧縮部１０が振動すると、オイルピストン４５も振動する。

オイルピストン４５の後退時にオイル通路４０には低圧が発生してオイル吸入弁４８が開き、オイルパイプ３９からオイルが吸入されてオイル通路４０にオイルが満たされる。

一方、オイルピストン４５の前進時にオイル通路４０には高圧が発生してオイル吐出弁４９が開き、オイル通路４０の内側に満たされているオイルＯは、オイル供給流路３７を通ってシリンダー１２とピストン３０との間に給油される。

給油されたオイルはシリンダー１２とピストン３０を潤滑／冷却させた後、オイル排出流路３８を通ってリニア圧縮部１０の外側に排出され、シェル２の内側下部に戻ることになる。

しかしながら、従来の技術に係るリニア圧縮機は、オイルシリンダー４４、オイルピストン４５、前、後オイルスプリング４６，４７など、オイルのポンピングに必要な部品が多いために構造が複雑で、組立が難しく且つ高コストとなるという問題点があった。
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、オイルのポンピングのための構造が簡易で且つ低コストのリニア圧縮機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るリニア圧縮機は、シェルと、前記シェルに上下方向に長く設置されたシリンダーと、前記シリンダーの内部を直線往復運動可能に配置されたピストンと、前記ピストンを上下方向に直線往復運動させるリニアモーターと、前記シリンダーに設けられ、前記シリンダーとピストンとの間にオイルを供給する給油手段と、を備えて構成されたことを特徴とする。

前記シェルの内部にはオイルが貯蔵され、前記給油手段は、前記シリンダーに形成され、前記シェルの内部に貯蔵されたオイルが前記シリンダーとピストンとの間に流入するようにするオイル吸入流路であることを特徴とする。

前記オイル吸入流路は、前記シリンダーの壁を貫通して形成されることを特徴とする。

前記リニア圧縮機は、前記シリンダーの外側から半径方向に所定間隔離れて配置され、前記リニアモーターを固定させるモーターホルダーをさらに備えることを特徴とする。

前記給油手段は、前記シリンダーとモーターホルダーとの間に形成され、オイルが貯蔵される貯蔵部と、前記シリンダーに形成され、前記貯蔵部に貯蔵されたオイルが前記シリンダーとピストンとの間に流入するようにするオイル吸入流路と、を備えてなることを特徴とする。

前記貯蔵部には、オイルの漏れを防止するようにオイルギャップが装着されたことを特徴とする。

前記貯蔵部には、前記シリンダーと前記モーターホルダーとの間にガスケットが挟み込まれたことを特徴とする。

前記給油手段は、前記シリンダーの壁に形成され、オイルが貯蔵される貯蔵部と、前記シリンダーに形成され、前記貯蔵部に貯蔵されたオイルが前記シリンダーとピストンとの間に流入するようにするオイル吸入流路と、を備えてなることを特徴とする。

前記オイル吸入流路は、前記シリンダーの円周方向に沿って所定間隔離れて形成された複数個からなることを特徴とする。

前記オイル吸入流路は、上下方向に所定間隔離れて形成された複数個からなることを特徴とする。

前記シリンダーの内壁と前記ピストンの外壁の少なくともいずれか一側には、オイルポケットが形成されたことを特徴とする。

前記貯蔵されたオイルは、前記オイル吸入流路よりも高い位置まで満たされるようにすることを特徴とする。

本発明によるリニア圧縮機は、ピストンとシリンダーがシェルの内部において上下方向に配置され、シェルの内部に貯蔵されたオイルが別のポンピング手段なしにシリンダーとピストンとの間に流入するようにオイル吸入流路がシリンダーに形成されているため、部品数の減少及び構造の簡易化、それによるコスト及び組立時間の低減が図られるという効果を奏する。

また、オイルがシリンダーとモーターホルダー間の空間に貯蔵されるように貯蔵部が形成されるため、オイルがリニアモーターやピストンの内部に流入することが防止され、信頼性が向上するという効果が得られる。

また、貯蔵部にはオイルギャップが装着されるため、オイルの漏れが防止できる。
また、オイル吸入流路が上下方向に所定間隔離れて複数個形成され、オイルがオイル吸入流路よりも高い位置まで満たされるように構成したため、シリンダーとピストンとの間にオイルが均一に流入し、潤滑、冷却がより円滑にできるという効果が得られる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

図２は、本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機を示す断面図である。

本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機は、図２に示すように、吸入口５１と吐出口がそれぞれ形成されたシェル５０と、シェル５０の内部に上下方向に長く設置されたシリンダー５２と、シリンダー５２の内部を直線往復運動可能に配置されたピストン５３と、ピストン５３を上下方向に直線往復運動させるリニアモーター６０と、シェル５０の外部で前記吐出口の前方に設置され、シリンダー５２で圧縮された流体が吐出される吐出部アセンブリ５４と、シリンダー５２に設けられ、シリンダー５２とピストン５３との間にオイルを供給する給油手段と、を備えて構成される。

シェル５０は、円筒形の構造を持ち、その上側には吸入口５１が形成され、下側には吐出口が形成される。

シリンダー５２は、前記吐出口側においてシェル５０の内部に直接固定される。

リニアモーター６０は、大きく、固定子と可動子とからなり、固定子は、積層体からなるアウターステーター６１と、積層体からなり、アウターステーター６１と一定の空隙を持つように配置されたインナーステーター６２と、アウターステーター６１に装着されて磁場を形成するコイル６３とからなる。

可動子は、アウターステーター６１とインナーステーター６２との間に配置され、コイル６３の周辺に形成された磁場により直線移動するマグネット６４と、マグネット６４とピストン５３に固定され、マグネット６４の直線運動力をピストン５３に伝達するマグネットフレーム６５とからなる。

アウターステーター６１の一側は、シェル５０に装着されたモーターベース６６に固定され、他側は、アウターステーター６１を覆うように設置されたステーターカバー６７により固定される。

ここで、モーターベース６６は、非磁性体からなる。

ステーターカバー６７は、吸入口５１に対向する吸入パイプ６８が設けられたバックカバー６９に締付けられる。

インナーステーター６２は、シリンダー５２の外側に直接固定される。

ピストン５３の後方には、マグネットフレーム６５に固定されるようにフランジ部５３ａが形成される。

一方、ピストン５３の直線往復運動時にピストン５３に弾性力を提供するメインスプリングが装着され、このメインスプリングは、フランジ部５３ａに設置されたスプリングサポーター７０に装着される。

該メインスプリングは、スプリングサポーター７０とステーターカバー６７との間に装着された第１メインスプリング７１と、スプリングサポーター７０とバックカバー６９との間に装着された第２メインスプリング７２とからなる。

吐出部アセンブリ５４は、シェル５０の外部に固定され、吐出口から吐出された流体を緩衝するように形成された吐出カバー７３と、吐出カバー７３内で吐出口を開閉するように設置された吐出弁７４と、吐出カバー７３に固定されて吐出弁７４に弾性力を提供する吐出スプリング７５とからなる。

一方、シェル５０の内部には、オイルＯが貯蔵され、前記給油手段は、シェル５０の内部に貯蔵されたオイルＯがシリンダー５２とピストン５３との間に流入するように形成されたオイル吸入流路７６である。

このオイル吸入流路７６は、シリンダー５２の壁を貫通して形成されるもので、上向きまたは下向き傾斜に形成されても良いが、ここでは水平方向に形成された例を上げて説明する。

また、オイル吸入流路７６は、上下方向に所定間隔離れて形成される複数個としても良いが、ここでは、シリンダー５２において円周方向に沿って所定間隔に離れて形成される複数個にした例を上げて説明する。

シェル５０に貯蔵されたオイルＯは、オイル吸入流路７６よりも高い位置まで満たされると望ましい。

そして、シリンダー５２の内壁とピストン５３の外壁の少なくともいずれか一側には、オイル吸入流路７６から流入するオイルが留まるようにオイルポケット７７が形成される。ここでは、シリンダー５２の内壁を段差状にしてオイルポケット７７を形成した場合について説明する。

以下、上記のように構成された本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機の動作について説明する。

まず、コイル６３に電圧が加えられると、コイル６３の周辺には磁場が形成され、この磁場との相互作用によりマグネット６４が直線往復運動し、マグネット６４の直線往復運動はマグネットフレーム６５を介してピストン５３に伝達されてピストン５３がシリンダー５２の内部で直線往復運動する。

ピストン５３は、上下方向に直線往復運動し、シリンダー５２内部に吸入された流体は、ピストン５３により圧縮された後、吐出弁アセンブリ５４を通って吐出される。

一方、上記のようにピストン５３が直線往復運動する間に、機構部の振動によってオイルＯがオイル吸入流路７６を通ってシリンダー５２とピストン５３との間に吸入される。

このようにオイル吸入流路７６を通って吸入されるオイルは、オイルポケット７７に流入し、ピストン５３が直線運動する間にピストン５３とシリンダー５２間を潤滑・冷却させる機能を果たす。

上記のように構成されたリニア圧縮機は、シェル５０の内部にシリンダー５２とピストン５３が上下方向に長く配置され、シリンダー５２の一部とオイル吸入流路７６がオイルＯに浸るようになるので、別のポンピング手段なしにもシリンダー５２とピストン５３との間にオイルが円滑に供給されることが可能になる。

図３は、本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機を示す断面図である。

本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機は、図３に示すように、吸入口８１と吐出口がそれぞれ形成されたシェル８０と、シェル８０の内部に上下方向に長く設置されたシリンダー８２と、シリンダー８２の内部を直線往復運動可能に配置されたピストン８３と、ピストン８３を上下方向に直線往復運動させるリニアモーター８４と、シェル８０の外部で前記吐出口の前方に設置され、シリンダー８２で圧縮された流体が吐出される吐出部アセンブリと、シリンダー８２に設けられてシリンダー８２とピストン８３との間にオイルを供給する給油手段と、を備えて構成される。

ここで、シリンダー８２の外側には、リニアモーター８４を固定させるモーターホルダー９０が配置される。

モーターホルダー９０は、円筒形状を有するもので、シリンダー８２の外側から半径方向に所定間隔離れて配置され、リニアモーター８４のインナーステーター８５が固定される。

給油手段は、シリンダー８２とモーターホルダー９０間に形成されてオイルＯが貯蔵される貯蔵部９１と、貯蔵部９１に貯蔵されたオイルＯがシリンダー８２とピストン８３との間に流入するようにシリンダー８２に形成されたオイル吸入流路９２とからなる。これ以外の構成及び作用は、上記の第１実施形におけるそれと同様なので詳細説明を省略する。

シリンダー８２は円筒形状に形成され、吐出口と対向する側がシェル８０に固定されるように半径方向に突出されたフランジ部８２ａが形成される。

貯蔵部９１は、シリンダー８２とモーターホルダー９０との間に形成された離隔空間であり、貯蔵部９１の下端はフランジ部８２ａに支持され、貯蔵部９１の上端には、貯蔵部９１に貯蔵されたオイルが洩れるのを防止すべくオイルキャップ９３が装着される。

シリンダー８２のフランジ部８２ａとモーターホルダー９０との間にはガスケット９４が挟み込まれる。

オイル吸入流路９２は、シリンダー８２の壁を貫通するように形成されるもので、上下方向に所定間隔離れて形成されるとともに、シリンダー９２において円周方向に沿って所定間隔離れて形成される複数個からなる。

貯蔵部９１に貯蔵されたオイルは、オイル吸入流路９２よりも高い位置まで満たされることが望ましい。

また、シリンダー８２の内壁とピストン８３の外壁の少なくともいずれか一側には、オイル吸入流路９２から流入するオイルが留まるようにオイルポケット９５が形成される。ここでは、シリンダー８２の内壁を段差状にしてオイルポケット９５を形成した場合について説明する。

上記のように構成されたリニア圧縮機では、機構部の振動により貯蔵部９１に貯蔵されたオイルＯがオイル吸入流路９２を通ってシリンダー８２とピストン８３との間に流入し、シリンダー８２とピストン８３を潤滑・冷却させる。

ここで、オイルＯが貯蔵部９１に貯蔵されることから、オイルＯがリニアモーター８４やピストン８３の内部に流入することが防止される。

一方、上記の第２実施形態では、貯蔵部９１をシリンダー８２とモーターホルダー９０間に形成される空間にして説明したが、この実施形態に限定されず、オイルが貯蔵される貯蔵部をシリンダーの壁に形成しても良い。

従来の技術に係るリニア圧縮機を示す断面図である。 本発明の第１実施形態によるリニア圧縮機を示す断面図である。 本発明の第２実施形態によるリニア圧縮機を示す断面図である。

符号の説明

５０，８０ シェル
５１，８１ 吸入口
５２，８２ シリンダー
５３，８３ ピストン
５４ 吐出弁アセンブリ
６０，８４ リニアモーター
６１ アウターステーター
６２，８５ インナーステーター
６３ コイル
６４ マグネット
６５ マグネットフレーム
６６ モーターベース
６７ ステーターカバー
６８ 吸入パイプ
６９ バックカバー
７０ スプリングサポーター
７１ 第１メインスプリング
７２ 第２メインスプリング
７３ 吐出カバー
７４ 吐出弁
７５ 吐出スプリング
７６，９２ オイル吸入流路
７７，９５ オイルポケット
９０ モーターホルダー
９１ 貯蔵部
９３ オイルキャップ
９４ ガスケット

Claims (12)

1. シェルと、
   前記シェルに上下方向に長く設置されたシリンダーと、
   前記シリンダーの内部を直線往復運動可能に配置されたピストンと、
   前記ピストンを上下方向に直線往復運動させるリニアモーターと、
   前記シリンダーに設けられ、前記シリンダーとピストンとの間にオイルを供給する給油手段と、
   を備えて構成されたことを特徴とするリニア圧縮機。
2. 前記シェルの内部にはオイルが貯蔵され、
   前記給油手段は、前記シリンダーに形成され、前記シェルの内部に貯蔵されたオイルが前記シリンダーとピストンとの間に流入するようにするオイル吸入流路であることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
3. 前記オイル吸入流路は、前記シリンダーの壁を貫通して形成されることを特徴とする請求項２に記載のリニア圧縮機。
4. 前記シリンダーの外側から半径方向に所定間隔離れて配置され、前記リニアモーターを固定させるモーターホルダーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
5. 前記給油手段は、前記シリンダーとモーターホルダーとの間に形成され、オイルが貯蔵される貯蔵部と、前記シリンダーに形成され、前記貯蔵部に貯蔵されたオイルが前記シリンダーとピストンとの間に流入するようにするオイル吸入流路と、を備えてなることを特徴とする請求項４に記載のリニア圧縮機。
6. 前記貯蔵部には、オイルの漏れを防止するようにオイルキャップが装着されたことを特徴とする請求項５に記載のリニア圧縮機。
7. 前記貯蔵部には、前記シリンダーと前記モーターホルダーとの間にガスケットが挟み込まれたことを特徴とする請求項５に記載のリニア圧縮機。
8. 前記給油手段は、前記シリンダーの壁に形成され、オイルが貯蔵される貯蔵部と、前記シリンダーに形成され、前記貯蔵部に貯蔵されたオイルが前記シリンダーとピストンとの間に流入するようにするオイル吸入流路と、を備えてなることを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
9. 前記オイル吸入流路は、前記シリンダーの円周方向に沿って所定間隔離れて形成された複数個からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリニア圧縮機。
10. 前記オイル吸入流路は、上下方向に所定間隔離れて形成された複数個からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリニア圧縮機。
11. 前記シリンダーの内壁と前記ピストンの外壁の少なくともいずれか一側には、オイルポケットが形成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリニア圧縮機。
12. 前記貯蔵されたオイルは、前記オイル吸入流路よりも高い位置まで満たされるようにすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリニア圧縮機。

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