JP4870421B2 - リニア圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、リニア圧縮機に係り、特に、シリンダー外側にインナーコアが圧入される時に緩衝作用を行う緩衝部材がシリンダーとインナーコアとの間に介在されたリニア圧縮機に関する。

一般に、リニア圧縮機は、リニアモーターの直線駆動力を用いてピストンをシリンダーの内部で直線往復動させながら吸入した作動流体を圧縮する機器のことをいう。
図１は、従来技術によるリニア圧縮機を示す断面図である。
同図において、リニア圧縮機は、作動流体が吸入及び吐出される密閉容器２と、この密閉容器２の内部に設けられて作動流体を圧縮する圧縮部とを備えている。

この圧縮部は、密閉容器２に設けられた流体吸入パイプ４から流体が供給されるシリンダー１０と、シリンダー１０の内部に往復動可能に設けられてシリンダー１０内の作動流体を圧縮するピストン１２と、ピストン１２が往復動するように駆動力を発生するリニアモーター２０と、を備える。

シリンダー１０には、シリンダー１０で圧縮された流体が、密閉容器２に設けられた流体吐出パイプ６に吐出されるようにする吐出バルブ１６’を含む吐出部１６が配置される。
ピストン１２には、流体吸入パイプ４の作動流体がシリンダー１０内に吸入されるように作動流体通路１２’が形成され、シリンダー１０の内部に配置された一端に作動流体通路１２’を開閉する吸入バルブ１８が備えられる。

リニアモーター２０は、大きくは、固定子と、該固定子との電磁気的相互作用により直線往復運動する可動子とからなる。
固定子は、シリンダー１０の外側に圧入されたインナーコア２１と、インナーコア２１の外側に配置されたリング状のアウターコア２２と、アウターコア２２に装着されて磁場を形成するコイル２３と、からなる。

インナーコア２１は、図２に示すように、組立工程時に、通常、油圧プレスによりシリンダー１０の外側に圧入される。
可動子は、インナーコア２１とアウターコア２２との間に配置されたマグネット２５と、マグネット２５とピストン１２とを連結するマグネットフレーム２６と、からなる。

このように構成される圧縮部は、密閉容器２の内部に設けられたシリンダーブロック３０とバックカバー３２との間に配置され、シリンダーブロック３０とバックカバー３２はダンパー３４により支持される。

次に、上記のように構成されたリニア圧縮機の作動について詳細に説明する。
リニアモーター２０に電源が印加されると、リニアモーター１４の直線往復駆動力によりピストン１２がシリンダー１０内で往復動し、このピストン１２の往復動に連動して吐出バルブ１６’と吸入バルブ１８が反復して開閉動作を行う。

これにより、作動流体は流体吸入パイプ４とピストン１２内の作動流体通路１２’を通ってシリンダー１０に吸入され、このシリンダー１０に吸入された作動流体は、シリンダー１０内でピストン１２により高圧に圧縮された後、吐出部１６と流体吐出パイプ６とを通って外部に吐出される。

このような作動流体の吸入・圧縮・吐出は、リニアモーター２０が作動する間に順次かつ連続的に繰り返される。
しかしながら、上記の従来技術によるリニア圧縮機は、インナーコア２１がシリンダー１０の外側に圧入される際にシリンダー１０が変形され、シリンダー１０とピストン１２との摩擦損失が大きくなるために、効率及び耐久性の側面において不利であり、シリンダー１０の変形により作動不良が生じやすいという問題点があった。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、組立工程においてインナーコアがシリンダー外側に圧入される際に生じるシリンダーの変形を防止しうる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、ピストンが往復動可能に設けられたシリンダーと、前記シリンダーの外側に嵌められたインナーコアを含み、前記ピストンと連結されたリニアモーターと、前記シリンダーとインナーコアとの間に介在された緩衝部材と、を備えてなることを特徴とする。

前記インナーコアの内部半径は、前記シリンダーの外部半径より大きく、かつ、前記シリンダーの半径方向に沿って前記シリンダーの中心から前記インナーコアの嵌合前の緩衝部材までの距離より小さいことを特徴とする。

前記緩衝部材は、前記シリンダーの外壁から前記インナーコアに向かって突出された緩衝突起からなることを特徴とする。
前記緩衝突起は、前記シリンダーの軸方向に多数個が備えられたことを特徴とする。
前記緩衝突起は、前記シリンダーの円周方向に多数個が備えられたことを特徴とする。
前記緩衝突起は、リング状に備えられたことを特徴とする。
前記緩衝突起は、前記シリンダーの外壁から外側方向に突出されたことを特徴とする。

前記緩衝突起は、前記シリンダーからインナーコアに向かって漸次狭まる形状であることを特徴とする。
前記緩衝突起は、インナーコア側の先端が尖っていることを特徴とする。
前記緩衝部材は、前記シリンダーの軸方向に前記シリンダー外壁の一部にのみ配置されたことを特徴とする。

また、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、ピストンが往復動可能に設けられ、外壁に変形可能な緩衝突起が配置されたシリンダーと、前記シリンダー外側に嵌められたインナーコアを含み、前記ピストンと連結されたリニアモーターと、を備えてなり、前記インナーコアの内部半径は、前記シリンダー外側に圧入されるように、前記シリンダーの外部半径より大きく、かつ、前記シリンダーの半径方向に沿って前記シリンダーの中心から前記インナーコアの嵌合前の緩衝部材までの距離より小さいことを特徴とする。

前記緩衝突起は、前記シリンダーの軸方向に多数個が備えられたことを特徴とする。
前記緩衝突起は、前記シリンダーの円周方向に多数個が備えられたことを特徴とする。
前記緩衝突起は、リング状に備えられたことを特徴とする。

前記緩衝突起は、前記シリンダーの外壁から外側方向に突出されたことを特徴とする。
前記緩衝突起は、前記シリンダーからインナーコアに向かって漸次狭まる形状であることを特徴とする。
前記緩衝突起は、インナーコア側の先端が尖っていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明によるリニア圧縮機は、密閉容器の内部に配置され、作動流体が入っているシリンダーと、前記シリンダー内で往復動しながら前記シリンダー内の作動流体を圧縮させるピストンと、前記シリンダーの外側に嵌められたインナーコア及び前記インナーコアの外側に配置されてコイルが巻回されたアウターコアを有する固定子と、前記インナーコアとアウターコアとの間に配置され、前記ピストンと連結されて前記固定子との相互作用により前記ピストンと共に往復動する可動子と、を備え、前記シリンダーの外壁には、前記インナーコアに向かって突出され、前記インナーコアがシリンダーに嵌められる際に変形可能な複数個の緩衝突起が配置されることを特徴とする。

前記緩衝突起は、前記シリンダーの外壁から外側方向に突出されたことを特徴とする。
前記緩衝突起は、前記シリンダーからインナーコアに向かって漸次狭まる形状であることを特徴とする。

本発明によるリニア圧縮機は、シリンダー外側にインナーコアが圧入方式で嵌められる際、該インナーコアの圧入による外力が、シリンダーとインナーコアとの間に介在された緩衝部材の緩衝作用により吸収される効果が得られる。

以下、本発明に係るリニア圧縮機の好適な実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係るリニア圧縮機の実施形態は複数のものが存在でき、以下では最も好適な実施形態について説明する。ただし、リニア圧縮機をなす基本的な構造は、前述の従来技術の構造と同様なので、重複説明は適宜避けるものとする。

図３は、本発明に係るリニア圧縮機の断面図である。
同図において、リニア圧縮機は、外観をなす密閉容器５０と、密閉容器５０の一方側に配置されたシリンダーブロック６０と、密閉容器５０の他方側に配置されたバックカバー６２と、バックカバー６２とシリンダーブロック６０との間に配置されて作動流体を圧縮する圧縮部と、からなる。

密閉容器５０は、上面が開放された下部容器５２と、下部容器５２の上面を覆う上部蓋５４と、からなる。
密閉容器５０には、外部から作動流体が吸入される流体吸入パイプ５６と、吐出部８０と連結されて外部へ圧縮作動流体を吐出させる流体吐出パイプ５８と、が備えられる。

バックカバー６２は、流体吸入パイプ５６と連結された流体吸入路６２’を有する。
シリンダーブロック６０とバックカバー６２は、スプリングの弾性力を用いたダンパーにより支持される。

圧縮部は、シリンダーブロック６０に固定され、作動流体を吸入・吐出するシリンダー７０と、シリンダー７０の内部で往復動しながらシリンダー７０内の作動流体を圧縮するピストン７２と、を備えてなる。

シリンダー７０は、図３において、左側端からピストン７２が挿入され、右側端からシリンダー７０内で圧縮された作動流体が吐出される円筒構造を有する。
シリンダー７０の右側端には、ピストン７２により圧縮された作動流体が流体吐出パイプ５８に吐出されるようにする吐出部８０が配置される。

吐出部８０は、シリンダー７０の右側端を覆う構造に設置され、流体吐出パイプ５８と連結された吐出カバーアセンブリー８２と、吐出カバーアセンブリー８２の内部に設置されてシリンダー７０の右側端を開閉する吐出バルブ８４と、からなる。

吐出カバーアセンブリー８２は、シリンダー７０と連結されたインナー吐出カバー８１と、インナー吐出カバー８１の外側に配置され、流体吐出パイプ５８に連結されたアウター吐出カバー８３とからなる。

インナー吐出カバー８１には、アウター吐出カバー８３と通じるように流体穴８１’が穿孔される。
吐出バルブ８４は、シリンダー７０の右側端に左右移動可能に設けられた吐出バルブボディー８５と、吐出バルブボディー８５とインナー吐出カバー８１との間に設置されて吐出バルブボディー８５を弾性支持する吐出バルブスプリング８６とからなる。

ピストン７２には、バックカバー６２の流体吸入路６２’及びシリンダー７０と連結されて作動流体が通過する流体通路７２’が形成され、流体通路７２’のシリンダー７０側の端部を開閉する吸入バルブ７３が設置される。

吸入バルブ７３は、ピストン流体通路７２’とシリンダー７０内部間の圧力差により弾性変形しつつ開閉動作を行う。
さらに、圧縮部は、ピストン７２と連結されてピストン７２が往復動するように駆動力を発生するリニアモーター９０を備える。

リニアモーター９０は、ピストン７２と連結された可動子と、この可動子がピストン７２と連動して往復動できるように可動子と電磁気的に相互作用する固定子とからなる。
可動子は、シリンダー７０の半径方向外側に配置され、固定子内部に往復動可能に設置されたマグネット９２と、マグネット９２とピストン７２を連結するマグネットフレーム９４と、からなる。

固定子は、シリンダー７０の半径方向外側に配置され、シリンダーブロック６０とバックカバー６２との間に固定されたリング状のアウターコア９５と、アウターコア９５に配置されて磁場を形成するコイル９６と、アウターコア９５の内部に配置されたインナーコア９８と、からなる。

アウターコア９５とインナーコア９８との間には可動子が配置される。
インナーコア９８は、シリンダー７０に固定されるように、リング状に形成されてシリンダー７０の外側に圧入方式で嵌められる。

特に、インナーコア９８は、シリンダー７０との間に後述する緩衝部材１００が介在された状態でシリンダー７０の外側に圧入されうるような大きさに形成される。
すなわち、インナーコア９８の内部半径９８Ｒは、シリンダー７０の外部半径７０Ｒより大きく、かつ、シリンダー７０の半径方向に沿ってシリンダー７０の中心から緩衝部材１００までの距離１００Ｌより小さいことが好ましい。

ここで、参照番号１００Ｌは、インナーコア９８がシリンダー７０の外側に嵌められる前の状態で測定した値である。
緩衝部材１００は、インナーコア９８とシリンダー７０との間に介在され、インナーコア９８がシリンダー７０の外側に圧入される際に生じる外力を吸収するように変形可能な構造に構成されている。

すなわち、緩衝部材１００は、シリンダー７０の外壁からインナーコア９８に向かって突出された緩衝突起１００’からなることができる。
緩衝突起１００’は、リング状に設けられても良く、シリンダー７０の円周方向に沿って複数個が設けられても良い。

緩衝突起１００’は、シリンダー７０の軸方向に複数個が備えられることができる。この場合、複数個の緩衝突起１００’は、シリンダー７０の軸方向に均一に配置されることが好ましい。

それぞれの緩衝突起１００’は、インナーコア９８がシリンダー７０の外側に圧入方式で嵌められた後、インナーコア９８の移動及び離脱が防止されるように、シリンダー７０の外壁から外側方向に突出していると好ましい。

なお、それぞれの緩衝突起１００’は、インナーコア９８がシリンダー７０の外側に圧入方式で嵌められる際にインナーコア９８との摩擦が低減するように、シリンダー７０からインナーコア９８に向かって漸次狭まる形状とすることができる。

例えば、それぞれの緩衝突起１００’は、インナーコア９８側の先端が尖った三角断面を有するように設けることができる。
このような緩衝部材１００は、シリンダー７０と一体として形成されても良く、シリンダー７０とは別個に変形可能な部材から構成されてシリンダー７０の外壁に取り付けられても良い。

一方、緩衝部材１００は、シリンダー７０の軸方向に沿ってシリンダー７０の外壁の一部にのみ設けられても良い。
次に、上記のように構成された本発明によるリニア圧縮機の動作について説明する。

リニアモーター９０が駆動されると、リニアモーター９０の駆動力によりピストン７２がシリンダー７０の内部で連続して往復動し、このピストン７２の往復動により、作動流体がシリンダー７０に吸入され、圧縮されたのち吐出される過程が繰り返し行われる。

特に、組立工程時に緩衝部材１００によりシリンダー７０の変形が防止されるため、ピストン７２はシリンダー７０の内部で円滑に往復動することができる。

以上の如く、本発明によるリニア圧縮機は、組立工程においてインナーコア９８がシリンダー７０の外側に圧入方式で嵌められる際、緩衝部材１００の緩衝作用によりインナーコア９８の圧入による外力が吸収されるため、シリンダー７０の内径７０Ｄがシリンダー７０の成形寸法のまま維持され、その結果、シリンダー７０の変形による効率低下が防止され、耐久性が向上し、かつ、作動不良率が低減する効果が得られる。

また、緩衝部材１００が、シリンダー７０の外壁から外側方向に突出された緩衝突起１００’からなるため、インナーコア９０の移動及び離脱が防止され、結果としてリニアモーター９０が安定的に駆動される効果が得られる。

一方、インナーコア９８がシリンダー７０の外側に圧入される際、緩衝部材１００の緩衝突起１００’のインナーコア９８側が尖っており、インナーコア９８と緩衝部材１００との摩擦が最小限に抑えられるため、インナーコア９８の圧入が容易となるだけでなく、インナーコア９８の圧入による外力を最小限にすることができる。

従来技術によるリニア圧縮機の断面図である。 従来技術によるリニア圧縮機においてシリンダーとインナーコアとの組立構造を示す図である。 本発明によるリニア圧縮機の断面図である。 本発明によるリニア圧縮機においてシリンダーとインナーコアとの組立前の様子を示す図である。 本発明によるリニア圧縮機においてシリンダーとインナーコアとの組立後の様子を示す図である。

符号の説明

５０ 密閉容器
６０ シリンダーブロック
６２ バックカバー
７０ シリンダー
７２ ピストン
８０ 吐出部
９０ リニアモーター
１００ 緩衝部材

Claims (9)

1. ピストンが往復動可能に設けられたシリンダーと、
   前記シリンダーの外側に嵌められたインナーコアを含み、前記ピストンと連結されたリニアモーターと、
   前記シリンダーとインナーコアとの間に介在された緩衝部材と、
   を備えたリニア圧縮機において、
   前記緩衝部材は、前記シリンダーの外壁から前記インナーコアに向かって突出された緩衝突起からなることを特徴とするリニア圧縮機。
2. 前記インナーコアの内部半径は、前記シリンダーの外部半径より大きく、かつ、前記シリンダーの半径方向に沿って前記シリンダーの中心から前記インナーコアの嵌合前の緩衝部材までの距離より小さいことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
3. 前記緩衝突起は、前記シリンダーの軸方向に多数個が備えられたことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
4. 前記緩衝突起は、前記シリンダーの外壁から外側方向に突出されたことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
5. 前記緩衝突起は、前記シリンダーからインナーコアに向かって漸次狭まる形状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。
6. 前記緩衝部材は、前記シリンダーの軸方向に前記シリンダー外壁の一部にのみ配置されたことを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
7. 密閉容器の内部に配置され、作動流体が入っているシリンダーと、
   前記シリンダー内で往復動しながら前記シリンダー内の作動流体を圧縮させるピストンと、
   前記シリンダーの外側に嵌められたインナーコア及び前記インナーコアの外側に配置されてコイルが巻回されたアウターコアを有する固定子と、
   前記インナーコアとアウターコアとの間に配置され、前記ピストンと連結されて前記固定子との相互作用により前記ピストンと共に往復動する可動子と、を備え、
   前記シリンダーの外壁には、前記インナーコアに向かって突出され、前記インナーコアがシリンダーに嵌められる際に変形可能な複数個の緩衝突起が配置されることを特徴とするリニア圧縮機。
8. 前記緩衝突起は、前記シリンダーの外壁から外側方向に突出されたことを特徴とする請求項７に記載のリニア圧縮機。
9. 前記緩衝突起は、前記シリンダーからインナーコアに向かって漸次狭まる形状であることを特徴とする請求項７に記載のリニア圧縮機。

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