JP4271201B2 - リニア圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、リニア圧縮機に係り、より詳細には、ピストンの位置を検出することができるリニア圧縮機に関する。

一般に、リニア圧縮機は、冷蔵庫や空気調和機のような冷却装置の冷媒圧縮用に使用されるもので、ピストンの進退動作によって動作する。

しかしながら、従来のリニア圧縮機は、センサーコアがコア支持部材に圧入されコーキング作業によって固定されるため、コア支持部材が曲がっていると、センサーコアを定位置に固定し難く、その結果、ピストンの位置を正確に検出できないという問題があった。

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、センサーコアを支持するコア支持部材の変形を防止するとともに、センサーコアが定位置に固定され、ピストンの位置をより正確に検出できるようにした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の本発明の一実施形態によれば、ピストンの位置を感知するように構成されたセンサーと、前記ピストンと共に前記センサー内で進退するように構成されたセンサーコアと、前記センサーコアを支持するように構成されたコア支持部材と、を備えてなり、前記コア支持部材は射出成型され、このコア支持部材に前記センサーコアがインサートモールディングされる圧縮機であって、圧縮室が形成されたシリンダーブロックと、前記シリンダーブロックに設けられ、磁場を発生させる固定子と、前記ピストンを進退させるように構成された可動子と、をさらに備え、前記コア支持部材は、該コア支持部材の内側に挿入されてコア支持部材を前記可動子に結合させる補強部材をさらに備え、前記補強部材は、前記センサーコアと共に前記コア支持部材にインサートモールディングされ、かつ、該補強部材に垂直な方向に延びて形成される少なくも一つの延長部を備えることを特徴とするリニア圧縮機が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、シリンダーブロックと、前記シリンダーブロックに形成される圧縮室と、前記圧縮室内で進退運動するように構成されたピストンと、前記ピストンの位置を感知するように構成された少なくとも一つのセンサーと、前記少なくも一つのセンサー及び前記ピストンと共に進退運動するように構成された少なくとも一つのセンサーコアと、前記少なくとも一つのセンサーコアを支持するように射出成型で構成された少なくとも一つのコア支持部材と、を備えてなり、前記少なくとも一つのセンサーコアは、前記少なくとも一つのコア支持部材と一体に形成され、前記少なくとも一つのコア支持部材内に挿入される少なくとも一つの補強部材をさらに備えると共に、該少なくとも一つの補強部材は、少なくとも一つの延長部を有することを特徴とする圧縮機が提供される。

本発明によるリニア圧縮機は、センサーと共にピストンの位置を感知するように設けられたセンサーコアが、射出成型にて製作されるコア支持部材の射出成型時に該コア支持部材にインサートモールディング方式で一体に備えられるため、センサーコアを圧入やコーキングのような別の結合作業によってコア支持部材に結合する必要がなく、その結果、上記のようなセンサーコアの結合に起因するコア支持部材の曲げ変形や破損を防止することが可能になる。

また、上記のようにセンサーコアがコア支持部材の射出成型時にコア支持部材にインサートモールディングされると、コア支持部材を形成する溶融樹脂の注入が完了した後にも、センサーコアが溶融樹脂の注入前に成型空間に固定された位置に正確に維持され、センサーコアをより效果的にコア支持部材に定位置させることが可能になる。

以下、本発明に係るリニア圧縮機の好適な実施形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。図面中、同一の構成要素には可能な限り同一の参照符号及び番号を共通使用し、その重複説明は省くものとする。

従来のリニア圧縮機は、内部に圧縮室が形成されたシリンダーブロックと、シリンダーブロックの圧縮室内に進退可能に設置されたピストンと、を備える。また、ピストンを進退させる駆動手段は、一側がピストンと結合され、シリンダーブロックの周りを取り囲む円筒形のマグネットが一体に設けられた可動子と、可動子のマグネット内側及び外側にそれぞれ固定される内側固定子及び外側固定子を有するリニアモーターと、外側固定子内に巻回されたコイルと、を備える。

このような構成を通じて外側固定子のコイルに電源が印加されると、マグネットが内側固定子と外側固定子との間で発生する磁場と相互作用して可動子を進退させ、このような可動子の進退動作によって、ピストンが圧縮室内で上下に進退運動し、圧縮室中の冷媒を圧縮する。

また、外側固定子の上部には外側固定子を固定するための固定フレームが設置され、この固定フレームの上部には、その弾性によってピストンの運動力を倍加する多重の板バネが装着される。

また、板バネの上部においては、ピストンの進退動作を感知する感知手段が、可動子と一緒に進退するセンサーコアと、このセンサーコアの進退動作を感知するために内側に感知穴を有する円筒形のセンサーとから構成されている。

該センサーは、固定フレームの上方に延在するセンサー支持部材に固定され、センサーコアは、可動子の上部に固定されるように棒状のコア支持部材の上部外側に設置される。このセンサーコアは、コア支持部材の上部外面に圧入され、コーキングによってコア支持部材に結合され、これにより、センサーコアは、可動子の進退動作時に感知穴内部で進退するようになる。

このような感知手段は、センサーコアの進退動作を感知することによってピストンの位置と振幅を検出し、リニア圧縮機に印加される電源の電圧と周波数を適度に調節することによってリニア圧縮機の稼動条件を最適化させる。

さらに詳しくは、本発明の一実施形態によるリニア圧縮機は、図１に示すように、上部容器１ａと下部容器１ｂとが密閉結合されてなる密閉容器１を備える。

密閉容器１の内部には、シリンダーブロック１１と、ピストン１２及びシリンダーヘッド１３を含む圧縮手段と、該圧縮手段を駆動させるように可動子１４及び固定子１５ａ，１５ｂを含むリニアモーターが設置される。

シリンダーブロック１１は、圧縮室１６が形成されたシリンダー部１１ａと、後述される外側固定子１５ｂの下部を支持するようにシリンダー部１１ａの下側外周から外側に延設される支持部１１ｂとで構成され、この支持部１１ｂは、その下部を支持する複数の緩衝部材１７によって密閉容器１の底から離隔される。

ピストン１２は、シリンダーブロック１１の圧縮室１６内に進退可能に設置され、圧縮室１６と関連するシリンダーブロック１１の下端には、内部に吸入室（図示せず）と吐出室（図示せず）が形成されるようにシリンダーヘッド１３が設置される。シリンダーブロック１１とシリンダーヘッド１３との間には、ピストン１２の進退動作時に吸入室（図示せず）と吐出室（図示せず）が互い違いに圧縮室１６と連通するようにバルブプレート１８が設けられる。

なお、ニアモーターの固定子は、シリンダーブロック１１のシリンダー部１１ａの外側に固定される円筒状の内側固定子１５ａと、内側固定子１５ａの外側に内側固定子１５ａと所定間隔だけ離れて固定される円筒状の外側固定子１５ｂとからなり、外側固定子１５ｂの内部にはコイル１５ｃが巻回される。

また、可動子１４は、内側固定子１５ａと外側固定子１５ｂとの間に配置される円筒形状の円筒部１４ａと、この円筒部１４の上部を覆うように設けられ、ピストン１２の上側に連結される固定部１４ｂとからなる。円筒部１４ａには、コイル１５ｃに電源が印加された状態で内側固定子１５ａと外側固定子１５ｂとの間に発生する磁場と相互作用して可動子を進退運動させるマグネット１９が一体に形成されている。

また、外側固定子１５ｂの上側は、別に設けられる固定フレーム２０に支持され、固定フレーム２０の上部には、バネ２１のような弾性部材が設置される。このバネ２１は、進退運動する可動子１４の運動力を倍加させる多重の板バネにしても良く、その他の弾性部材にしてもよい。このバネ２１は、中央部が締め具２２（たとえば、ボルト）によって可動子１４の固定部１４ｂに結合され、外側端部が、固定フレーム２０の上部から延設されるバネ支持部材２３に固定されるように設置される。たとえば、バネ支持部材２３は、上向きに延設されることができる。

このような構成によって外側固定子１５ｂのコイル１５ｃに交流電源が印加されると、内側固定子１５ａと外側固定子１５ｂとの間には磁場が形成される。交流電源の特性の上、その極性が周期的に変化する磁場は、可動子１４のマグネット１９と相互作用して可動子１４を上下方向に進退運動させる。これにより、可動子１４と一体に設けられたピストン１２は、圧縮室１６内部で上下方向に進退運動しながら吸入室（図示せず）に流入した冷媒を圧縮し、この圧縮された冷媒を吐出室（図示せず）から吐出す。この際、ピストン１２の進退運動は、板バネ２１の弾性運動によってさらに増加する。

一方、進退運動するピストン１２の振幅と速度はそれぞれ、コイル１５ｃに印加される交流電源の電圧と周波数に比例する。したがって、リニア圧縮機は、外側固定子１５ｂに入力される交流電源の電圧と周波数を調節することによって、その出力特性を可変させ冷媒の吐出量を調節することができる。このような入力電源の電圧と周波数の調節は、ピストン１２の検出された位置に基づいて行われる。

ピストン１２の位置を感知するように、板バネ２１の上部に近接して感知手段が設置され、この感知手段は、可動子１４と共に進退するように設けられたセンサーコア３０と、このセンサーコア３０の進退動作を感知するように内側に感知穴４１を有する円筒形状のセンサー４０とからなる。センサー４０として、通常のコイル型変位検出センサーを採用すればよい。

したがって、圧縮室１６内での冷媒圧縮時に、センサーコア３０は、ピストン１２の進退動作と同じ振幅でセンサー４０の感知穴４１内で進退し、このときに、センサー４０に生成される磁場の変化から、ピストン１２の位置と振幅を推定し検出されるようになる。

ここで、センサー４０は、固定フレーム２０の上部から延設されるセンサー支持部材４２に固定され、センサーコア３０は、可動子１４の上部に固定結合された棒状のコア支持部材５０の上端外側に位置するように円筒形状に設けられ、可動子１４の進退動作時に感知穴４１内部を進退運動する。

一方、本発明に係るリニア圧縮機において、コア支持部材５０は、射出成型によって製作され、センサーコア３０は、コア支持部材５０の射出成型時にコア支持部材５０にインサートモールディングされてコア支持部材５０と一体に形成される。

すなわち、図２に示すように、コア支持部材５０は、上部外側にセンサーコア３０が備えられたコア支持部材５０の形状と対応するように形成された射出金型６０を準備し、この射出金型６０の成型空間６１にセンサーコア３０をまず固定させた後、コア支持部材５０を形成する溶融樹脂６２を成型空間６１内に注入することによって、コア支持部材５０の製作と同時に溶融樹脂６２の表面に融着される。したがって、センサーコア３０は、別の締付け作業無しでコア支持部材５０と一体に形成される。

その結果、従来のように圧入やコーキングのような別の結合作業によってセンサーコア３０をコア支持部材５０に結合する必要がないため、センサーコア３０の結合加工に起因するコア支持部材５０の曲げ変形や破損が防止される。

また、このようにセンサーコア３０がコア支持部材５０の射出成型時にコア支持部材５０にインサートモールディングされると、コア支持部材５０を形成する溶融樹脂６２の注入が完了した後にも、センサーコア３０が溶融樹脂６２の注入前に成型空間６１に固定された位置を正確に維持できるため、センサーコア３０をコア支持部材５０に圧入し結合していた従来のものに比べて、センサーコア３０をより效果的にコア支持部材５０の上端部外側に定位置させることが可能になる。

ここで、センサーコア３０の上部及び下部側のコア支持部材５０部分の外径は、センサーコア３０の内径よりもやや大きく形成することによって、センサーコア３０の内径及びセンサーコア３０側のコア支持部材５０の外径間の密着力が多少落ちる場合にも、センサーコア３０がコア支持部材５０から離脱するのを防止することが好ましい。

また、コア支持部材５０は、コア支持部材５０の剛性を補強するようにコア支持部材５０内側にコア支持部材５０の長さ方向に沿って挿入された補強部材５１を備え、この補強部材５１は、センサーコア３０と共にコア支持部材５０の射出時にコア支持部材５０にインサートモールディングされてなる。したがって、コア支持部材５０は射出成型されながらも補強部材５１によって強い剛性を持つようになる。補強部材５１もまた、別の締付け作業無しにもコア支持部材５０と一体に形成される。

さらに、補強部材５１の下端には、可動子１４の固定部１４ｂと結合するように、センサーコア３０反対側のコア支持部材５０の下部外側へ結合部５１ａが延設される。この結合部５１ａは、雌ねじが形成されるように可動子１４の固定部１４ｂの一側に設けられた固定穴１４ｃに締付けられるように、その外面に雄ねじが加工される。このようなねじ方式による結合によれば、射出成型されたコア支持部材５０が金属材の可動子１４に結合される際、相対的に剛性の弱いコア支持部材５０が摩耗されるのを防止することが可能になる。

また、コア支持部材５０の補強部材５１の密着力が多少低下されても、補強部材５１がコア支持部材５０から取り外されたり、コア支持部材５０内で回転したりするのを防止するために、コア支持部材５０内に挿入される補強部材５１の一側には、補強部材５０の長さ方向に垂直な方向へ延長部５１ｂが突設され、この補強部材５１は、その長さ方向に垂直な断面の形状を多角形とする。

すなわち、コア支持部材５０を形成する溶融樹脂６２が乾燥過程で収縮しすぎると、補強部材５１とコア支持部材５０との密着力が多少低下し、補強部材５１の結合部５１ａを可動子１４の固定穴１４ｃに締め付ける過程などで補強部材５１がコア支持部材５０から取り外されたり、コア支持部材５０内で回転したりする恐れがあるが、上記のように補強部材５０の一側に延長部５１ｂを形成し、補強部材５１の断面形状を多角形にすると、コア支持部材５０が補強部材５１の外側に多少ゆるく密着されていても、延長部５１ｂが延長部５１ｂ周囲のコア支持部材５０にかかるため、補強部材５１の離脱が防止され、かつ、角張った補強部材５１の断面形状によって補強部材５１の回転が效果的に抑えられる。

参考のために本実施形態では、１対の延長部５１ｂが、コア支持部材５０内側の補強部材５１の上部及び下部にそれぞれリング状に形成され、コア支持部材５０からの補強部材５１の離脱がより效果的に防止できるようにしたし、補強部材５１の断面形状は、図３に示すように六角形にしているが、それ以外のさまざまな多角形状にしても良い。

コア支持部材５０の射出成型時に使われる溶融樹脂６２は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）のように耐摩耗性に優れたエンジニアリングプラスチックを含む種々の樹脂を混合して形成される。したがって、このＰＢＴの含量をより増加させ耐摩耗性をより増大させると、結合部５０’ａが固定穴１４ｃに締め付けられる際に、コア支持部材５０’は摩耗されない。すなわち、図４に示す本発明の他の実施形態のように、補強部材５１’がコア支持部材５０’の内側に完全に挿入され、また、結合部５０’ａに雄ねじが形成され、コア支持部材５０’の下端部が可動子１４の固定穴１４ｃに締め付けられるように構成する場合にも、コア支持部材５０’は摩耗されない。

なお、この場合は、補強部材５１’がコア支持部材５０’の内側に完全に挿入されているため、補強部材５１’に形成する延長部５１ｂを省いたり補強部材５１’の断面形状を円形にしても、コア支持部材５０’の結合部５０’ａを可動子１４の固定穴１４ｃに結合させる過程で、補強部材５１’がコア支持部材５０’から離脱したりコア支持部材５０’内で回転したりする心配がない。

本発明に係るリニア圧縮機を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施形態による、センサーコアが一体に形成されるコア支持部材の製作過程を概略的に示す図である。 図２のコア支持部材をVI−VI線に沿って切り、矢印方向から見た断面図である。 本発明の他の実施形態による、センサーコアが一体に設けられたコア支持部材を示す図である。

符号の説明

３０ センサーコア
４０ センサー
４１ 感知穴
５０，５０’ コア支持部材
５１，５１’ 補強部材
５１ａ，５０’ａ 結合部

Claims (11)

1. ピストンの位置を感知するように構成されたセンサーと、
   前記ピストンと共に前記センサー内で進退するように構成されたセンサーコアと、
   前記センサーコアを支持するように構成されたコア支持部材と、を備えてなり、
   前記コア支持部材は射出成型され、このコア支持部材に前記センサーコアがインサートモールディングされるリニア圧縮機であって、
   圧縮室が形成されたシリンダーブロックと、
   前記シリンダーブロックに設けられ、磁場を発生させる固定子と、
   前記ピストンを進退させるように構成された可動子と、をさらに備え、
   前記コア支持部材は、該コア支持部材の内側に挿入されてコア支持部材を前記可動子に結合させる補強部材をさらに備え、
   前記補強部材は、前記センサーコアと共に前記コア支持部材にインサートモールディングされ、かつ、該補強部材に垂直な方向に延びて形成される少なくも一つの延長部を備えることを特徴とするリニア圧縮機。
2. 前記補強部材は、その長さ方向に垂直な断面が多角形状を有することを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
3. 前記少なくとも一つの延長部は、リング形状を有することを特徴とする請求項１に記載のリニア圧縮機。
4. 前記少なくとも一つの延長部は、前記補強部材の上部及び下部の少なくとも一側に形成されることを特徴とする請求項３に記載のリニア圧縮機。
5. シリンダーブロックと、
   前記シリンダーブロックに形成される圧縮室と、
   前記圧縮室内で進退運動するように構成されたピストンと、
   前記ピストンの位置を感知するように構成された少なくとも一つのセンサーと、
   前記少なくも一つのセンサー及び前記ピストンと共に進退運動するように構成された少なくとも一つのセンサーコアと、
   前記少なくとも一つのセンサーコアを支持するように射出成型で構成された少なくとも一つのコア支持部材と、を備えてなり、
   前記少なくとも一つのセンサーコアは、前記少なくとも一つのコア支持部材と一体に形成され、
   前記少なくとも一つのコア支持部材内に挿入される少なくとも一つの補強部材をさらに備えると共に、該少なくとも一つの補強部材は、少なくとも一つの延長部を有することを特徴とする圧縮機。
6. 前記少なくとも一つのセンサーコアは、前記コア支持部材の射出成型時に、前記少なくとも一つのコア支持部材内にインサートモールディングされることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
7. 前記少なくとも一つの補強部材は、前記少なくとも一つのセンサーコアと共に前記少なくとも一つのコア支持部材にインサートモールディングされることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
8. 前記少なくとも一つの補強部材は、多角形状の断面を有することを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
9. 前記少なくとも一つの延長部は、前記少なくとも一つの補強部材の一側から延びて形成されることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
10. 前記少なくとも一つの延長部は、リング形状を有することを特徴とする請求項９に記載の圧縮機。
11. 前記少なくとも一つの延長部は、リング形状を有することを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。

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