JP2015010610A - リニア圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機の内部部品の摩耗又は損傷を防止するリニア圧縮機を提供する。
【解決手段】リニア圧縮機は、冷媒吸入部が具備されるシェルと、シェルの内部に提供されてコイルが具備されるアウターステーターと、アウターステーターから離隔されて配置されるインナーステーターと、アウターステーターとインナーステーターとの間に移動可能に配置される永久磁石と、冷媒吸入部で吸入された冷媒が圧縮される圧縮空間が含まれるシリンダ１２０と、永久磁石に結合されてシリンダの内部で往復運動可能に提供されるピストン１３０と、ピストンに具備されて測定された硬度値が第１硬度値を有する第１表面処理部３１０と、シリンダに具備されて第１硬度値との硬度差が予め設定された値以上に形成される第２硬度値を規定する第２表面処理部３２０と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、リニア圧縮機に関するものである。

一般に、圧縮機（ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）は電気モータやタービンなどの動力発生装置から動力を伝達されて空気や冷媒又はその他の多様な作動ガスを圧縮して圧力を上げる機械装置であって、冷蔵庫やエアコンなどのような家電機器又は産業全般にわたって広く使用されている。

このような圧縮機を大きく分類すると、ピストン（Ｐｉｓｔｏｎ）とシリンダ（Ｃｙｌｉｎｄｅｒ）との間に作動ガスが吸吐出される圧縮空間が形成されるようにしてピストンがシリンダの内部で直線往復運動をしながら冷媒を圧縮させる往復動式圧縮機（Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｏｇ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）と、編心回転するローラと（Ｒｏｌｌｅｒ）とシリンダとの間に作動ガスが吸吐出される圧縮空間が形成されてローラがシリンダの内壁に沿って編心回転しながら冷媒を圧縮させる回転式圧縮機（Ｒｏｔａｒｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）及び旋回スクロール（Ｏｒｂｉｔｉｎｇ ｓｃｒｏｌｌ）と固定スクロール（Ｆｉｘｅｄ ｓｃｒｏｌｌ）との間に作動ガスが吸吐出される圧縮空間が形成されて旋回スクロールが固定スクロールに沿って回転しながら冷媒を圧縮させるスクロール式圧縮機（Ｓｃｒｏｌｌ ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ）とで区分される。

最近では、往復動式圧縮機のうち特にピストンが往復直線運動をする駆動モータに直接連結されるようにして運動転換による機械的な損失なしに圧縮効率を向上させ、簡単な構造で構成されるリニア圧縮機が多く開発されている。

普通、リニア圧縮機は密閉されたシェルの内部でピストンがリニアモータによってシリンダの内部で往復直線運動するように動きながら冷媒を吸入して圧縮させた後、吐出するように構成される。

リニアモータはインナーステーター及びアウターステーターとの間に永久磁石が位置するように構成され、永久磁石は永久磁石とインナー（又はアウター）ステーター間の相互電磁力によって直線往復運動するように駆動される。そして、永久磁石がピストンと連結された状態で駆動されることで、ピストンがシリンダの内部で往復直線運動しながら冷媒を吸入して圧縮させてから吐出させるようにする。

従来のリニア圧縮機に関して、本出願人は特許出願（以下、従来出願）を行ったことがある（特許文献１）。

従来出願によるリニア圧縮機には、リニアモータとしてアウターステーター２４０、インナーステーター２２０及び永久磁石２６０が含まれ、ピストン１４０の一端は永久磁石２６０と連結される。

永久磁石２６０と、インナーステーター２２０及びアウターステーター２４０の相互電磁気力によって永久磁石２６０が往復直線運動すると、ピストン１４０は永久磁石２６０と共にシリンダ１３０の内部で往復直線運動する。

このような従来の記述によると、ピストンがシリンダ内部で反復的に移動する過程でシリンダとピストン間に干渉が行われてシリンダ又はピストンに磨耗が発生する恐れがある。そして、ピストンとシリンダの組立過程で若干の誤差が発生すれば圧縮ガスが外部に漏洩される現象が発生し、それによって磨耗がより多く発生する問題点があった。

また、シリンダとピストンに干渉が発生することでピストンと連結された永久磁石とインナーステーター及びアウターステーター間に干渉が発生して部品の損傷が発生する問題点があった。

一方、従来のリニア圧縮機によると、シリンダ又はピストンが磁性体で構成されてリニアモータから発生した磁束（ｆｌｕｘ）がシリンダ又はピストンを介して外部に漏洩される両が多くなり、それによって圧縮機の効率が低下する問題点があった。

公開番号１０−２０１０−００１０４２１

本発明はこのような問題点を解決するために提案されたものであり、圧縮機の内部部品の磨耗又は損傷を防止するリニア圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の実施例によるリニア圧縮機は、冷媒吸入部が具備されるシェルと、前記シェルの内部に提供されてコイルが具備されるアウターステーターと、前記アウターステーターから離隔されて配置されるインナーステーターと、前記アウターステーターとインナーステーターとの間に移動可能に配置される永久磁石と、前記冷媒吸入部で吸入された冷媒が圧縮される圧縮空間が含まれるシリンダと、前記永久磁石に結合されて前記シリンダの内部で往復運動可能に提供されるピストンと、前記ピストンに具備されて測定された硬度値が第１硬度値を有する第１表面処理部と、前記シリンダに具備されて前記第１硬度値との硬度差が予め設定された値以上に形成される第２硬度値を規定する第２表面処理部と、を含む。

また、前記予め設定した値はビッカース硬度を基準に少なくとも１５０Ｈｖ以上であることを特徴とする。

また、前記予め設定された値は前記ピストンが設定時間の間に反復的に運動する過程で前記ピストン又はシリンダから発生する磨耗量が３μｍ以下になり得る値として決定されることを特徴とする。

また、前記第１表面処理部又は第２表面処理部はＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｒａ Ｆｌｕｏｒｏｅｔｙｌｅｎｅ）、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうちいずれか一つの素材で構成されることを特徴とする。

また、前記第１表面処理部は前記ＰＴＦＥ、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうちいずれか一つの素材で構成され、前記第２表面処理部は前記ＰＴＦＥ、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうち前記第１表面処理部とは異なる他の一つの素材で構成されることを特徴とする。

また、前記第１表面処理部は前記ＰＴＦＥで構成され、前記第２表面処理部は前記両極酸化皮膜で構成されることを特徴とする。

また、前記ピストン及びシリンダは非磁性体で形成されることを特徴とする。

また、ピストンとシリンダはアルミニウム又はアルミニウム合金で構成され、前記ピストン又はシリンダのアルミニウム又はアルミニウム合金は同じ材質で構成されることを特徴とする。

また、前記第１表面処理部は前記ピストンの外周面に表面処理され、前記第２表面処理部は前記ピストンの外周面に対向するシリンダの内周面に表面処理されることを特徴とする。

また、前記ピストンは前記シリンダの内側に収容されるピストン本体と、前記ピストン本体の半径方向に拡張されて前記永久磁石と結合されるフランジ部と、を含み、前記第１表面処理部は前記ピストン本体の外周面に提供されることを特徴とする。

他の側面によるリニア圧縮機は、コイルに印加された電流によって形成された磁束と、永久磁石の磁束が相互作用して発生した力によってシリンダの内部で往復運動するピストンが含まれるリニア圧縮機において、前記ピストンの外周面に具備された第１表面処理部と、前記シリンダの内周面に具備された第２表面処理部と、を含み、前記第１表面処理部の測定された硬度値と前記第２表面処理部の測定された硬度値は予め設定された硬度値を形成することを特徴とする。

他の側面によるリニア圧縮機は、冷媒吸入部が具備されるシェルと、前記シェルの内部に提供されてコイルが具備されるアウターステーターと、前記アウターステーターから離隔されて配置されるインナーステーターと、前記アウターステーターとインナーステーターとの間に移動可能に配置される永久磁石と、前記冷媒吸入部で吸入された冷媒が圧縮される圧縮空間が含まれるシリンダと、前記永久磁石に結合されて前記シリンダの内部で往復運動可能に提供されるピストンと、前記ピストンの外周面に表面処理されたＰＴＦＥと、前記シリンダの内周面にアノダイジング（Ａｎｏｄｉｚｉｎｇ）によって表面処理された両極酸化皮膜と、を含む。

このような本発明によると、シリンダとピストンが非磁性体、特にアルミニウム材質で構成されてモータアセンブリで発生した磁束がシリンダの外部に漏洩する現象を防止することができるため、圧縮機の効率を改善することができる長所がある。

また、ピストンとシリンダが向かい合う面、特にピストンの外面とシリンダの内面にそれぞれ表面処理部が提供されて耐摩耗性を増加させるため、圧縮機部品の信頼性を向上することができる長所がある。

また、ピストンの外面に提供される第１表面処理部の硬度とシリンダの内面に提供される第２表面処理部の硬度間の差の値を所定範囲に形成することで、シリンダ又はピストンの摩滅度を減少することができる長所がある。

特に、第１表面処理部の硬度と第２表面処理部の硬度間の差の値を最小限所定値以上に維持することで、ピストンの外面がシリンダの内面にくっつく現象を防止し、それによってピストン又はシリンダの破損を防止する効果がある。

また、モータアセンブリに提供される永久磁石を安価なフェライト（ｆｅｒｒｉｔｅ）素材で形成することで、圧縮機の製造コストが節減される長所がある。

本発明の実施例によるリニア圧縮機の内部構成を示す断面図である。 本発明の実施例によるシリンダとピストンが結合した様子を示す断面図である。 図２の状態でピストンが一方向に移動した様子を示す断面図である。 本発明の実施例によるシリンダとピストンの結合体の様子を示す断面図である。 本発明の実施例による第１，２表面処理部間の硬度差に応じてシリンダ又はピストンの摩滅度の変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して本発明の具体的な実施例を説明する。但し、本発明の思想が提示される実施例に制限されることはなく、本発明の思想を理解する当業者は同じ思想の範囲内で他の実施例を容易に提案することができるはずである。

図１は、本発明の実施例によるリニア圧縮機の内部構成を示す断面図である。

図１を参照すると、本発明に実施例によるリニア圧縮機１０はシェル１１０の内部に提供されるシリンダ１２０と、シリンダ１２０の内部で往復直線運動するピストン１３０及びピストン１３０に駆動力を付与するモータアセンブリ２００を含む。シェル１１０は上部シェル及び下部シェルが結合されて構成される。

シェル１１０は、冷媒が流入される吸入部１０１とシリンダ１２０の内部で圧縮された冷媒が排出される吐出部１０５を含む。吸入部１０１を介して吸入された冷媒は吸入マフラー１４０を介してピストン１３０の内部に流動する。冷媒が吸入マフラー１４０を通過する過程でノイズが低減される。

シリンダ１２０の内部にはピストン１３０によって冷媒が圧縮される圧縮空間Ｐが形成される。そして、ピストン１３０には圧縮空間Ｐに冷媒を流入させる吸入孔１３１ａが形成され、吸入孔１３１ａの一側には吸入孔１３１ａを選択的に開放する吸入バルブ１３２が提供される。

圧縮空間Ｐの一側には圧縮空間Ｐで圧縮された冷媒を排出するための吐出バルブアセンブリ１７０，１７２，１７４が提供される。即ち、圧縮空間Ｐはピストン１３０の一側端部と吐出バルブアセンブリ１７０，１７２，１７４との間に形成される空間として理解される。

吐出バルブアセンブリ１７０，１７２，１７４は冷媒の吐出空間を形成する吐出カバー１７２と、圧縮空間Ｐの圧力が吐出圧力以上になると開放されて冷媒を吐出空間に流入させる吐出バルブ１７０及び吐出バルブ１７０と吐出カバー１７２との間に提供されて軸方向に弾性力を付与するバルブばね１７４を含む。ここで、「軸方向」とはピストン１３０が往復運動する方向、即ち、図１の横方向と理解される。

吸入バルブ１３２は圧縮空間Ｐの一側に形成され、吐出バルブ１７０は圧縮空間Ｐの他側、即ち、吸入バルブ１３２の反対側に提供される。

ピストン１３０がシリンダ１２０の内部で往復直線運動をする過程において、圧縮空間Ｐの圧力が吐出圧力より低く吸入圧力以下になると吸入バルブ１３２が開放されて冷媒は圧縮空間Ｐに吸入される。一方、圧縮空間Ｐの圧力が吸入圧力以上になると吸入バルブ１３２が閉まった状態で圧縮空間Ｐの冷媒が圧縮される。

一方、圧縮空間Ｐの圧力が吐出圧力以上になるとバルブばね１７４が変形して吐出バルブ１７０を開放させ、冷媒は圧縮空間Ｐから吐出されて吐出カバー１７２の吐出空間に排出される。

そして、吐出空間の冷媒は吐出マフラー１７６を経てループパイプ１７８に流入される。吐出マフラー１７６は圧縮された冷媒の流動ノイズを低減し、ループパイプ１７６は圧縮された冷媒を吐出部１０５にガイドする。ループパイプ１７８は吐出マフラー１７６に結合されて屈曲して延長され、吐出部１０５に結合される。

リニア圧縮機１０はフレーム１１０を更に含む。フレーム１１０はシリンダ２００を固定させる構成であり、シリンダ２００と一体に構成されるか別途の締結部材によって締結される。そして、吐出カバー１７２及び吐出マフラー１７６はフレーム１１０に結合される。

モータアセンブリ２００には、フレーム１００に固定されてシリンダ１２０を囲むように配置されるアウターステーター２１０と、アウターステーター２１０の内側に離隔されて配置されるインナーステーター２２０及びアウターステーター２１０とインナーステーター２２０との間の空間に位置する永久磁石２３０が含まれる。

永久磁石２３０は、アウターステーター２１０及びインナーステーター２２０との相互電磁気力によって直線往復運動するそして、永久磁石２３０は一つの極性を有する単一磁石で構成されか３つの極を有する多数の磁石が結合されて構成される。詳しくは、３つの極を有する磁石で一面がＮ−Ｓ−Ｎ型に分布されれば他面はＳ−Ｎ−Ｓ型に分布される。

永久磁石２３０は連結部材１３８によってピストン１３０に結合される。連結部材１３８はピストン１３０の一側端部から永久磁石２３０に延長される。永久磁石２３０が直線移動することで、ピストン１３０は永久磁石２３０と共に軸方向に直線往復運動する。

アウターステーター２１０にはコイル巻線体２１３，２１５及びステーターコア２１１が含まれる。

コイル巻線体２１３，２１５は、ボビン２１１及びボビン２１１の円周方向に巻かれたコイル２１５を含む。コイル２１５の断面は多角形状を有し、一例として六角形状を有してもよい。

ステーターコア２１１は複数個のラミネーション（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）が円周方向に積層されて構成され、コイル巻線体２１３，２１５を囲むように配置される。

モータアセンブリ２００に電流が印加されるとコイル２１５に電流が流れ、コイル２１５に流れる電流によってコイル２１５の周辺に磁束（ｆｌｕｘ）が形成され、磁束はアウターステーター２１０及びインナーステーター２２０に沿って閉回路を形成しながら流れる。

アウターステーター２１０とインナーステーター２２０に沿って流れる磁束と永久磁石２３０の磁束が相互作用して永久磁石２３０を移動させる力が発生する。

アウターステーター２１０の一側にはステーターカバー２４０が提供される。アウターステーター２１０の一側端はフレーム１１０によって支持され、他側端はステーターカバー２１０によって支持される。

インナーステーター２２０はシリンダ１２０の外周に固定される。そして、インナーステーター２２０は複数個のラミネーションがシリンダ１２０の外側から円周方向に積層されて構成される。

リニア圧縮機１０は、ピストン１３０を支持するサポータ１３５及びピストン１３０から吸入部１０１に向かって延長されるバックカバー１１５を更に含む。バックカバー１１５は吸入マフラー１４０の少なくとも一部分をカバーするように配置される。

リニア圧縮機１０はピストン１３０が共振運動可能であるように各固有振動数が調節された複数のばね１５１，１５５を含む。

複数のばね１５１，１５５は、サポータ１３０とステーターカバー２４０の間に支持される第１ばね１５１及びサポータ１３５とバックカバー１１５との間に支持される第２ばね１５５を含む。

第１ばね１５１はシリンダ１２０又はピストン１３０の両側に複数個が提供され、第２ばね１５５はシリンダ１２０又はピストン１３０の前方に複数個が提供される。

ここで、「前方」とはピストン１３０から吸入部１０１に向かう方向と理解される。即ち、吸入部１０１から吐出バルブアセンブリ１７０，１７２，１７４に向かう方向は「後方」と理解される。この用語は以下の説明でも同じく使用される。

シェル１００の内部底面には所定のオイルが貯蔵される。そして、シェル１００の下部にはオイルをポップするオイル供給装置１６０が提供される。オイル供給装置１６０は、ピストン１３０が往復運動することで発生する振動によって作動されてオイルを上方にポップする。

リニア圧縮機１０は、オイル供給装置１６０からオイルの流動をガイドするオイル供給管１６５を更に含む。オイル供給管１６５はオイル供給装置１６０からシリンダ１２０とピストン１３０との間の空間まで延長される。

オイル供給装置１６０からポンプされたオイルはオイル供給管１６５を経てシリンダ１２０とピストン１３０との間の空間に供給され、冷却及び潤滑作用を行う。

図２は本発明の実施例によるシリンダとピストンが結合した様子を示す断面図であり、図３は図２の状態でピストンが一方向に移動した様子を示す断面図であり、図４は本発明の実施例によるシリンダとピストンの結合体の様子を示す断面図である。

図２乃至図４を参照すると、本発明の実施例によるピストン１３０はシリンダ１２０の内側で往復運動可能に提供される。

ピストン１３０は非磁性体であるアルミニウム素材（アルミニウム又はアルミニウム合金）で構成される。ピストン１３０がアルミニウム素材で構成されることで、モータアセンブリ２００で発生した磁束がピストン１３０に伝達されてピストン１３０の外部に漏洩される現象を防止する。そして、ピストン１３０は鍛造方法によって形成される。

ピストン１３０は、大よそ円筒状を有してシリンダ１２０の内部に配置されるピストン本体１３１及びピストン本体１３１の一側端部から半径方向に拡張されて永久磁石２３０と結合されるフランジ部１３６を含む。

ピストン本体１３１の一面には吸入部１３１ａが形成される。一面は吐出バルブ１７０を向かう面、即ち、後面であってもよい。

そして、ピストン本体１３１は所定の層又は膜を形成する第１表面処理部３１０が提供される外周面を含む。第１表面処理部３１０はピストン本体１３１の外周面に表面処理されて形成される。第１表面処理部３１０が提供されることで、ピストン本体１３１の耐摩耗性、潤滑性又は耐熱性が改善される。一例に、第１表面処理部３１０は「第１コーティング層」であってもよい。

一例に、第１表面処理部３１０はＰＴＦＥ（テプロン）、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及びアノダイジング皮膜（Ａｎｏｄｉｚｉｎｇ ｌａｙｅｒ，両極酸化皮膜）のうちいずれか一つの素材で構成される。

フランジ部１３６は多数の孔１３７ａ，１３７ｂを含む。多数の孔１３７ａ，１３７ｂは、サポータ１３５及び連結部材１３８と結合される締結部材が挿入される一つ以上の締結孔１３７ａ及びピストン１３０の周辺で発生する流動抵抗を減少するための一つ以上の貫通孔１３７ｂを含む。

一方、シリンダ１２０は非磁性体であるアルミニウム素材（アルミニウム又はアルミニウム合金）で構成される。そして、シリンダ１２０とピストン１３０の素材構成比、即ち、種類及び成分比は同じであってもよい。

シリンダ１２０がアルミニウム素材で構成されることで、モータアセンブリ２００で発生した磁束がシリンダ１２０伝達されてシリンダ１２０の外部に漏洩される現象を防止する。そして、シリンダ１２０は圧出棒加工方法によって形成される。

そして、ピストン１３０とシリンダ１２０が同じ素材（アルミニウム）で構成されることで熱膨張係数が互いに同じくなる。リニア圧縮機１０の運転の間、シェル１００の内部は高温（約１００℃）の環境が造成されるが、ピストン１３０とシリンダ１２０の熱膨張係数が同じであるためピストン１３０とシリンダ１２０は同じ量だけ熱変形される。

結局、ピストン１３０とシリンダ１２０が互いに異なる大きさ又は方向に熱変形されることでピストン１３０の運動の間にシリンダ１２０と干渉が発生することを防止することができる。

シリンダ１２０は中空の円筒状を有し、ピストン本体１３１が移動可能に収容される。シリンダ１２０はピストン本体１３１の外周面に対向する内周面を含む。シリンダ１２０の内周面には所定の層又は膜を形成する第２表面処理部３２０が提供される。

第２表面処理部３２０は第１表面処理部３１０とは異なる表面処理方法で形成される。第１表面処理部３１０が提供されることで、ピストン本体１３１の耐摩耗性、潤滑性又は耐熱性が改善される。一例に、第２表面処理部３２０は第２コーティング層であってもよい。

一例に、第２表面処理部３２０はＰＴＦＥ（テプロン）、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及びアノダイジング皮膜（両極酸化皮膜）のうちいずれか一つの素材で構成される。

ピストン１３０の外周面とシリンダ１２０の内周面の間には所定大きさ以上の硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）差が発生する。ピストン１３０の外周面とシリンダ１２０の内周面の間の硬度差が小さすぎると、ピストン１３０がシリンダ１２０の内側から反復して移動する過程でピストン１３０及びシリンダ１２０のうちいずれか一つが他の一つにくっつく現象、即ち、表面の磨耗が発生する。

よって、本発明の実施例では第１表面処理部３１０が具備されたピストン１３０と第２表面処理部３２０が具備されたシリンダ１２０の硬度が所定大きさ以上に形成され、ピストン１３０又はシリンダ１２０の耐摩耗性（又は耐摩滅性）を改善することを特徴とする。

以下、第１表面処理部３１０又は第２表面処理部３２０の構成及び表面処理方法について説明する。

まず、第１表面処理部３１０又は第２表面処理部３２０にはＰＴＦＥが含まれる。ＰＴＦＥはフッ素系ポリマーであって、一般に「テプロン」と称する。

ＰＴＦＥはフッ素樹脂を塗料化した状態でピストン１３０の外周面又はシリンダ１２０の内周面にスプレーされ、一定温度で加熱、塑性過程を経て非活性のコーティング層を形成する。

ＰＴＦＥは低い摩擦係数を有するため、ピストン１３０の外周面又はシリンダ１２０の内周面にコーティングされると表面の潤滑性を向上させて耐摩耗性を改善する。

一方、ＰＴＦＥの硬度は非常に小さく、硬度測定は鉛筆硬度測定方法による。一例に、ＰＴＦＥの硬度は鉛筆硬度ＨＢ以上であってもよい。但し、ＰＴＦＥの硬度をビッカース硬度（Ｈｖ）に換算する場合、ＰＴＦＥは約０〜３０Ｈｖの硬度を有する（下記表１を参照）。

他の例として、第１表面処理部３１０又は第２表面処理部３２０はアノダイジング技術による皮膜、即ち、両極酸化皮膜を含む。

アノダイジング技術はアルミニウム塗装の一種であり、アルミニウムを両極にして通電すると両極で発生する酸素によってアルミニウム面が酸化して酸化アルミニウム皮膜が生じる特性を利用した加工技術として理解される。

両極酸化皮膜は耐食性及び耐絶縁性が優秀な特性を有する。

そして、両極酸化皮膜の硬度はコーティングされる素材（母材）の状態又は成分に応じて異なりうるが、約３００〜５００Ｈｖで形成される（下記表１を参照）。

また他の例として、第１表面処理部３１０又は第２表面処理部３２０はＤＬＣを含む。

ＤＬＣは非結晶質の炭素系新素材であって、プラズマの中の炭素イオンや活性化された炭化水素分子を電気的に加速して表面に衝突させることで形成された薄膜形状の物質として理解される。

ＤＬＣの物性はダイヤモンドと類似しており、高い硬度及びたい磨耗性を有し、電気絶縁性が優秀で低い摩擦係数を有するため潤滑性が優秀な特性を有する。

ＤＬＣの硬度は約１，５００〜１，８００Ｈｖで形成される（下記表１を参照）。

更に他の例として、第１表面処理部３１０又は第２表面処理部３２０はニッケル（Ｎｉ）−リン（Ｐ）合金素材を含む。

ニッケル−リン合金素材は無電解（ｅｌｃｔｒｏｌｅｓｓ）ニッケル鍍金（ｐｌａｔｉｎｇ）方式によってピストン１３０の外周面又はシリンダ１２０の内周面に具備され、ニッケル及びリン成分が均一な厚さで表面析出されて形成される。ニッケル−リン合金素材はニッケルが９０〜９２％、リンが９〜１０％の化学組成比を有する。

ニッケル−リン合金素材は表面の耐食性及び耐磨耗性を改善し、潤滑性が優秀な特性を有する。

ニッケル−リン合金素材の硬度は約５００〜６００Ｈｖで形成される（下記表１を参照）。

上述したように、第１表面処理部３１０又は第２表面処理部３２０は４つのコーティング素材（方法）のうちいずれか一つの素材（方法）によって構成される。

但し、第１表面処理部３１０と第２表面処理部３２０は互いに異なるコーティング素材（方法）によって形成され、それによってピストン１３０の外面とシリンダ１２０の内面は所定大きさ以上の硬度差を形成する。説明の便宜上、第１表面処理部３１０の硬度値を「第１硬度値」、第２表面処理部３２０の硬度値を「第２硬度値」と称する。

本実施例による４つの素材（方法）は、所定大きさ以上の硬度差を形成する素材（方法）として選択される。以下、実験グラフを参照してピストンとシリンダとの表面間の硬度差に応じてピストン又はシリンダで発生する摩滅度の変化推移を説明する。

図５は、本発明の実施例による第１，２表面処理部間の硬度差に応じてシリンダ又はピストンの摩滅度の変化を示すグラフである。

図５はピストン１３０の外面とシリンダ１２０の内面に所定の表面処理部をそれぞれ具備し、各表面処理部の硬度差に応じてピストン又はシリンダで発生する摩滅度を実験的に測定してまとめたグラフである。ここで、所定の表面処理部は表１に記載さした４つの方法以外にも多様な素材又は方法が使用された。

そして、ピストン１３０がシリンダ１２０の内部で反復的に往復運動をする過程で、ピストン１３０とシリンダ１２０の損傷を防止し作動の信頼性を確保するためにピストン１３０又はシリンダ１２０の表面で摩滅度を３μｍ以下に維持することを目標とする。

図５を参照すると、ピストン１３０の第１表面処理部３１０とシリンダ１２０の第２表面処理部３２０間の硬度差が５０Ｈｖになるように表面処理部を備え、一定時間以上、一例に１００時間以上ピストンの往復運動を行う場合、ピストン１３０又はシリンダ１２０の摩耗度は約５μｍ程度発生することを観測した。

そして、第１，２表面処理部３１０，３２０間の硬度差が８０Ｈｖである場合、ピストン１３０又はシリンダ１２０の摩滅度は約４μｍ程度発生することを観測した。

一方、第１，２表面処理部３１０，３２０間の硬度差がＰ１である場合、ピストン１３０又はシリンダ１２０の摩滅度は約３μｍ程度発生することを観測した。ここで、Ｐ１は約１５０Ｈｖで形成される。そして、硬度差がＰ１以上である区間で摩滅度は３μｍ以下に維持され、硬度差が大きくなるほど摩滅度は次第に減少される。

要するに、ピストン１３０とシリンダ１２０の作動の信頼性を確保するために、ピストン１３０の第１表面処理部３１０とシリンダ１２０の第２表面処理部３２０間に硬度差が約１５０Ｈｖ以上になるように各表面処理部を選択する。

以下、表２を参照して４つのコーティング素材（方法）のうちいずれか一つがピストン１３０の第１表面処理部３１０に具備され、他の一つがシリンダ１２０の第２表面処理部３２０に具備される場合のピストン１３０又はシリンダ１２０の硬度差を説明する。

表２は、計算の便宜上、各コーティング素材の硬度値の平均を利用して計算した硬度の差の値を示す。

詳しくは、第１表面処理部３１０及び第２表面処理部３２０のうちいずれか一つの表面処理部にアノダイジングによる酸化皮膜が形成され、他の一つの表面処理部にニッケル−リン合金素材が形成される場合の表面処理部間の硬度差は約１５０Ｈｖを示す。

一方、第１表面処理部３１０及び第２表面処理部３２０のうちいずれか一つの表面処理部にＤＬＣが形成され、他の一つの表面処理部にＰＴＦＥが形成される場合の表面処理部間の硬度差は約１，６３５Ｈｖを示す。

そして、第１表面処理部３１０及び第２表面処理部３２０のうちいずれか一つの表面処理部にＰＴＦＥが形成され、他の一つの表面処理部にアノダイジングによる酸化皮膜が形成される場合の表面処理部間の硬度差は約３８５Ｈｖを示す。

第１表面処理部３１０及び第２表面処理部３２０のうちいずれか一つの表面処理部にＰＴＦＥが形成され、他の一つの表面処理部にニッケル−リン合金素材が形成される場合の表面処理部間の硬度差は約５３５Ｈｖを示す。

第１表面処理部３１０及び第２表面処理部３２０のうちいずれか一つの表面処理部にアノダイジングによる酸化皮膜が形成され、他の一つのＤＬＣが形成される場合の表面処理部間の硬度差は約１，２５０Ｈｖを示す。

第１表面処理部３１０及び第２表面処理部３２０のうちいずれか一つの表面処理部にＤＬＣが形成され、他の一つの表面処理部にニッケル−リン合金素材が形成される場合の表面処理部間の硬度差は約１，１００Ｈｖを示す。

上述したように、４つのコーティング素材のうちいずれか一つを利用して第１表面処理部３１０を構成し、他の一つを利用して第２表面処理部３２０を構成する場合のピストン１３０又とシリンダ１２０の硬度差は最小１５０Ｈｖ、最大１，６３５Ｈｖを形成する。即ち、硬度の差の値は少なくとも１５０Ｈｖ以上である。

４つのコーティング素材を利用して第１，２表面処理部３１０，３２０を構成する場合、図５に示した耐摩滅性を判断する基準になる硬度差である１５０Ｈｖ以上を維持するようになる。

要するに、ピストン１３０の外面とシリンダ１２０の内面に４つのコーティング素材を利用した表面処理部を構成する場合、ピストン１３０又はシリンダ１２０の耐摩滅度を良好なレベルで維持することができる。よって、ピストン１３０の往復運動が行われる過程でピストン１３０又はシリンダ１２０の作動に関する信頼性を確保することができる。

一例に、ピストン１３０の第１表面処理部３１０はＰＴＦＥで構成し、シリンダ１２０の第２表面処理部３２０は両極酸化皮膜で構成する場合、第１，２表面処理部３１０，３２０間の硬度差は３８５Ｈｖであるため要求される硬度の差の値を満足する。

また、第１，２表面処理部３１０，３２０間の硬度差は例えば１５０乃至３８５Ｈｖであってもよく、１５０乃至５３５Ｈｖであってもよく、１５０乃至１１００Ｈｖであってもよく、又は１５０乃至１２５０Ｈｖであってもよく、又は１５０乃至１６３５Ｈｖであってもよい。

そして、往復運動するピストン１３０にＰＴＦＥのコーティング層が形成されることで潤滑性能を改善することができ、シリンダ１２０の内周面に両極酸化皮膜が形成されることで耐食性及び耐絶縁性を改善することができるため、ピストン１３０又はシリンダ１２０の作動の信頼性を確保することができる。

１０ リニア圧縮機
１００ シェル
１１０ フレーム
１２０ シリンダ
１３０ ピストン
１４０ 吸入マフラー
１５１，１５５ 第１，２ばね
１６０ オイル供給装置
１７０ 吐出バルブ
２００ モータアセンブリ
２１０ アウターステーター
２２０ インナーステーター
２３０ 永久磁石
２４０ ステーターカバー
３１０ 第１表面処理部
３２０ 第２表面処理部

Claims (15)

1. 冷媒吸入部が具備されるシェルと、
   前記シェルの内部に提供されてコイルが具備されるアウターステーターと、
   前記アウターステーターから離隔されて配置されるインナーステーターと、
   前記アウターステーターとインナーステーターとの間に移動可能に配置される永久磁石と、
   前記冷媒吸入部で吸入された冷媒が圧縮される圧縮空間が含まれるシリンダと、
   前記永久磁石に結合されて前記シリンダの内部で往復運動可能に提供されるピストンと、
   前記ピストンに具備されて測定された硬度値が第１硬度値を有する第１表面処理部と、
   前記シリンダに具備されて前記第１硬度値との硬度差が予め設定された値以上に形成される第２硬度値を有する第２表面処理部と、を含むリニア圧縮機。
2. 前記予め設定された値は、ビッカース硬度を基準に少なくとも１５０ＨＶ以上である、請求項１に記載のリニア圧縮機。
3. 前記予め設定された値は、前記ピストンが設定時間の間に反復的に運動する過程で、前記ピストン又はシリンダから発生する磨耗量が３μｍ以下になり得る値として決定される、請求項１に記載のリニア圧縮機。
4. 前記第１表面処理部又は第２表面処理部は、ＰＴＦＥ、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうちいずれか一つの素材で構成される、請求項２に記載のリニア圧縮機。
5. 前記第１表面処理部は前記ＰＴＦＥ、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうちいずれか一つの素材で構成され、
   前記第２表面処理部は前記ＰＴＦＥ、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうち前記第１表面処理部とは異なる他の一つの素材で構成される、請求項４に記載のリニア圧縮機。
6. 前記第１表面処理部は前記ＰＴＦＥで構成され、前記第２表面処理部は前記両極酸化皮膜で構成される、請求項５に記載のリニア圧縮機。
7. 前記ピストン及びシリンダは非磁性体で形成される、請求項１に記載のリニア圧縮機。
8. 前記ピストンとシリンダはアルミニウム又はアルミニウム合金で形成される、請求項７に記載のリニア圧縮機。
9. 前記ピストン及びシリンダのアルミニウム又はアルミニウム合金は同じ材質で構成される、請求項８に記載のリニア圧縮機。
10. 前記第１表面処理部は前記ピストンの外周面に具備され、
    前記第２表面処理部は前記ピストンの外周面に対向するシリンダの内周面に具備される、請求項１に記載のリニア圧縮機。
11. 前記ピストンは、
    前記シリンダの内側に収容されるピストン本体と、
    前記ピストン本体の半径方向に拡張されて前記永久磁石と結合されるフランジ部と、を含み、
    前記第１表面処理部は前記ピストン本体の外周面に提供される、請求項１に記載のリニア圧縮機。
12. コイルに印加された電流によって形成された磁束と、永久磁石の磁束が相互作用して発生した力によってシリンダの内部で往復運動するピストンが含まれるリニア圧縮機において、
    前記ピストンの外周面に具備された第１表面処理部と、
    前記シリンダの内周面に具備された第２表面処理部と、を含み、
    前記第１表面処理部の測定された硬度値と前記第２表面処理部の測定された硬度値は予め設定された硬度値を形成する、リニア圧縮機。
13. 前記予め設定された硬度差は、ビッカース硬度を基準に少なくとも１５０ＨＶ以上である、請求項１２に記載のリニア圧縮機。
14. 前記第1表面処理部は前記ＰＴＦＥ、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうちいずれか一つの素材で構成され、
    前記第２表面処理部は前記ＰＴＦＥ、ＤＬＣ、ニッケル−リン合金素材及び両極酸化皮膜のうち前記第１表面処理部とは異なる他の一つの素材で構成される、請求項１２に記載のリニア圧縮機。
15. 冷媒吸入部が具備されるシェルと、
    前記シェルの内部に提供されてコイルが具備されるアウターステーターと、
    前記アウターステーターから離隔されて配置されるインナーステーターと、
    前記アウターステーターとインナーステーターとの間に移動可能に配置される永久磁石と、
    前記冷媒吸入部で吸入された冷媒が圧縮される圧縮空間が含まれるシリンダと、
    前記永久磁石に結合されて前記シリンダの内部で往復運動可能に提供されるピストンと、
    前記ピストンの外周面に表面処理されたＰＴＦＥコーティング層と、
    前記シリンダの内周面にアノダイジングによって表面処理された両極酸化皮膜層と、を含むリニア圧縮機。

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