JP6469373B2 - リニア圧縮機 - Google Patents

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１３０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１３０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から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。

特に、ピストンが周辺構成と締結される過程でピストンに所定の圧力（締結圧力）が作用し、圧力によってピストンに変形が発生する場合、シリンダとピストン間の干渉はより多く発生する。

また、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。

このように、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。

そして、従来のリニア圧縮機の場合、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量が多くなり、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、ピストンとシリンダの摩擦及び干渉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、圧縮空間を形成するシリンダと、前記シリンダの内部で往復運動し、前記圧縮空間で冷媒を圧縮するピストンと、前記ピストンに駆動力を付与し、永久磁石が具備されるモータアセンブリと、を含み、前記ピストンには円筒状の外周面を有し、設定された硬度値を有する素材で加工された表面処理部を形成するピストン本体と、前記ピストン本体の一側端部を形成し、前記圧縮空間に冷媒を吸入する吸入孔を有するバルブ支持部と、前記バルブ支持部は表面処理されていない第１非表面処理部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、圧縮空間を形成するシリンダと、前記シリンダの内部で往復運動し、前記圧縮空間で冷媒を圧縮するピストンと、前記ピストンに駆動力を付与し、永久磁石が具備されるモータアセンブリと、を含み、前記ピストンには設定された素材で加工された表面処理部及び加工処理されていない第２非表面処理部を形成するピストン本体と、前記ピストン本体の一側端部に結合され、前記圧縮空間に冷媒を吸入する吸入孔を有するバルブ支持部と、前記吸入孔を選択的に遮蔽する吸入バルブと、前記バルブ支持部は外面に形成され、加工処理されていない非磁性体材質の第１非表面処理部と、を含む。

このような本発明によると、ピストンの外面に表面処理部が提供され、耐摩耗性を増加させて圧縮機部品の信頼性を向上させる効果がある。

また、ピストンのバルブ支持部には表面処理部が行われないため圧縮空間又はシリンダに存在する圧縮熱がピストンに伝達されるようになり、それによってシリンダとピストンの熱膨張率が類似に形成されてシリンダの内周面とピストンが外周面間の間隔（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）が大きくなりすぎることを防止する。

また、ピストン本体の外周面は表面処理部及び非表面処理部を含み、非表面処理部を介してシリンダから熱電圧を受けることができるため、シリンダとピストンの熱膨張率が類似に形成されて間隔が大きくなりすぎることを防止する。

特に、バルブ支持部はピストン本体の一側端部に提供され、非表面処理部はピストン本体の他側端部に提供され、両端部から熱伝達が行われてピストン全体の温度が上昇されるためシリンダとピストンの温度が均一に形成される。

よって、シリンダとピストンの熱膨張程度が類似するようになるため間隔を適正範囲で維持することができ、それによってピストン又はシリンダの摩擦による磨耗を防止することができる。

また、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水することができるため、圧縮機の効率を改善する長所がある。

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ピストンの構成を示す図である。 本発明の実施例によるピストンの外面全体に対して表面処理をした場合、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ピストンに多数の非表面処理部が形成される場合、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。

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１００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１００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１００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１３３ｂが形成され、吸入孔１３３ｂの一側には吸入孔１３３ｂを選択的に開放する吸入バルブ１３２が提供される。吸入バルブ１３２は鋼板で構成される。

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１２０を固定させる構成であり、シリンダ１２０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１１０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。

そして、永久磁石２３０は相対的に安価なフェライト素材で構成される。

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２１３及びボビン２１３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２４０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弾性部材である複数のばね１５１，１５５を含む。

複数のばね１５１，１５５は、サポータ１３５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及び第２ばね１５５の弾性係数は同じく形成される。

第１ばね１５１はシリンダ１２０又はピストン１３０の上側及び下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の外部に漏洩する現象を防止する。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連結部材１３８に結合されるフランジ部１３６を含む。ピストン１３０は永久磁石２３０ともに往復運動する。

そして、ピストン本体１３１の他側端部には、一つ以上の吸入孔１３３ｂを形成するバルブ支持部１３３が提供される。ピストン本体１３１の内部を流動する冷媒は、吸入孔１３３ｂを介して圧縮空間Ｐに流動する。

要するに、ピストン本体１３１の一側端部には永久磁石２３０と結合されるフランジ部１３６が提供され、他側端部には圧縮空間Ｐを向かう一面を構成するバルブ支持部１３３が提供される。バルブ支持部１３１は非磁性体、一例にアルミニウムで構成される。

バルブ支持部１３３には、吸入孔１３３ｂ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の圧力が吸入圧力、即ち、ピストン本体１３１の内部圧力より小さければ吸入バルブ１３２が開放され、圧縮空間Ｐの圧力が吸入圧力より大きければ吸入バルブ１３２が閉鎖される。

ピストン本体１３１は表面処理部３１０及び第２非表面処理部３２０が具備される外周面を含む。表面処理部３１０が形成された外周面を「第１外周面」、第２非表面処理部３２０が形成された外周面を「第２外周面」と称する。

表面処理部３１０はピストン本体１３１の外周面のうち一部分に表面処理された部分であり、第２非表面処理部３２０は表面処理されていないアルミニウム材質の表面として理解される。

表面処理部３１０はバルブ支持部１３３が結合されるピストン本体１３０の端部からフランジ部１３６に向かう方向に延長されて形成される。

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、表面処理部３１０は「第１コーティング層」であってもよい。

表面処理部３１０はＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）、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。

前記素材について説明する。

ＰＴＦＥはフッ素系ポリマーであって、一般に「テフロン（登録商標）」と命名する。ＰＴＦＥはフッ素樹脂を塗料化した状態でピストン本体１３１の外周面の一部分にスプレーされ、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、ピストン本体１３１の外周面にコーティングする場合には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。

アノダイジング皮膜は、アルミニウムを正極にして通電すると正極から発生する酸素によってアルミニウム面が酸化されて形成される酸化アルミニウム皮膜として理解される。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。

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。

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本体１３１の外周面に具備され、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（Ｎｉ）が９０〜９２％、リン（Ｐ）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。

一方、アルミニウム材質自体は熱伝達性質がよいが、アルミニウム材質のピストン本体１３１に表面処理部３１０が提供されると、ピストン本体１３１がアルミニウム材質自体で構成された場合より熱伝達性質が減少する。

よって、ピストン１３０がシリンダ１２０の内部で往復運動する過程において、シリンダ１２０の内部空間の温度が高温になるとピストン本体１３１のうち表面処理部３１０が提供される部分と第２非表面処理部３２０が提供される部分の熱膨張率が異なり得る。

第２非表面処理部３２０はピストン本体１３１の一側端部からピストン本体１３１の他側端部に向かう領域だけ形成される。即ち、第２非表面処理部３２０はフランジ部１３６に結合される部分からバルブ指示部１３３に向かう方向に延長されて形成される。そして、表面処理部３１０と第２非表面処理部３２０は結合可能である。

バルブ支持部１３３は第１非表面処理部１３３ａを含む。第１非表面処理部１３３ａは別途の表面処理をしていない部分であって、バルブ支持部１３３の非磁性体（アルミニウム）自体材質で形成される。アルミニウムは熱伝達率が優秀であるため、圧縮空間Ｐに形成された圧縮熱はバルブ支持部１３３を介してピストン１３０に容易に伝達される。

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の周辺で発生され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、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。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材質自体の熱膨張係数が互いに同じくなる。

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１２１を含む。

内周面１２１は非表面処理部１２１ａを含む。非表面処理部１２１ａは別途の表面処理をしていない部分であって、アルミニウム材質で形成される。一例に、非表面処理部１２１ａはピストン１３０の第１非表面処理部１３３ａ及び第２非表面処理部３２０に対応する材質で構成され、第１非表面処理部１３３ａ及び第２非表面処理部３２０と同じ熱膨張係数を有すると理解される。

他の実施例を提案する。

シリンダ１２０の内周面１２１は表面処理部を含む。内周面１２１の表面処理部はＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））、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。

但し、内周面１２１の表面処理部はピストン１３０の表面処理部３１０の物質とは異なる物質で構成される。これは、内周面１２１の表面処理部とピストン１３０の表面処理部３１０の間に所定大きさ以上の硬度（ｈａｒｄｎｅｓｓ）差が形成されなければ、シリンダ１２０又はピストン１３０の磨耗を防止することができないためである。

一例に、内周面１２１の表面処理部は熱伝達率に相対的に大きい影響を及ぼさないアノダイジング皮膜で構成され、ピストン１３０の表面処理部３１０は熱伝達率に相対的に大きい影響を及ぼすＰＴＦＥ（テフロン（登録商標））で構成されてもよい。

図５ａは本発明の実施例によるピストンの外面全体に対して表面処理をした場合、シリンダとピストンの結合体の様子を示す断面図であり、図５ｂは本発明の実施例によるピストンに多数の非表面処理部が形成される場合、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５ａでは本発明の実施例とは異なってピストン１３０の外面全体に表面処理部が形成される。即ち、表面処理部はピストン本体１３１の外周面及びバルブ支持部１３３の外面に具備される。

ピストン１３０がシリンダ１２０の内部に収容された状態で、ピストン本体１３１の外周面はシリンダ１２０の内周面１２１から所定距離だけ離隔されるように形成される（クリアランス、ｃｌｅａｒａｎｃｅ）。離隔された空間には、オイル供給装置１６０から供給されたオイルがオイル供給管１６５を経由して流入される。

ピストン１３０が往復運動していない状態、即ち、リニア圧縮機１０が運転停止されていない状態でシリンダ１２０の内部空間は大気温度、一例に約２５℃を形成する。

そして、リニア圧縮機１０が運転されるとピストン１３０が往復運動し、圧縮空間Ｐでは冷媒の圧縮が発生する。このような過程が繰り返されることでシリンダ１２０の内部空間の温度が上昇し、アルミニウム材質で構成されたシリンダ１２０は吸熱して熱膨張する。

この際、シリンダ１２０の内周面１２１には表面処理されていない非表面処理部１２１ａ又は熱伝達に大きい影響を及ぼさない表面処理部が具備されるため、シリンダ１２０の熱膨張現象が大きく発生する。よって、シリンダ１２０はその内径が拡張される方向に大きく変形される。

一方、ピストン１３０の全体の外面には表面処理部が具備され、ピストン１３０の表面処理部は熱伝達を妨げる物質で構成される。

リニア圧縮機１０が運転されるとピストン１３０が往復運動し、圧縮空間Ｐでは冷媒の圧縮が発生してシリンダ１２０が加熱されても圧縮空間Ｐの圧縮熱又はシリンダ１２０の熱は表面処理部で遮断されてピストン１３０に伝達されることが制限される。よって、シリンダ１２０では大きい熱膨張が行われ、ピストン１３０では相対的に小さい熱膨張が行われる。

よって、ピストン１３０はシリンダ１２０比べ相対的に低温に形成されて熱膨張されることが制限される。即ち、ピストン１３０はその内径が拡張される方向に小さく変形される。

結局、シリンダ１２０とピストン１３０の温度差によってシリンダ１２０とピストン１３０の熱膨張程度が互いに異なるため、シリンダ１２０の内周面とピストン１３０の外周面間の間隔、即ち、クリアランスは相対的に大きく形成される（Ｓ１）。

クリアランスが相対的に大きく形成されるとピストン１３０がシリンダ１２０に支持される程度が弱くなる。

詳しくは、ピストン１３０とシリンダ１２０との間にはオイルによる油膜が形成されて潤滑役割をするが、クリアランスが大きく形成されればピストン１３０とシリンダ１２０との間に油膜が十分に形成されないためピストン１３０とシリンダ１２０との間に摩擦又は干渉が発生する。よって、ピストン１３０又はシリンダ１２０に磨耗が発生する問題点がある。

図５ｂは、本発明の実施例によるピストン１３０とシリンダ１２０の様子を示す図である。図５ｂを参照すると、本発明の実施例によるピストン１３０は表面処理部３１０及び非表面処理部１３３ａ，３２０を含む。

詳しくは、ピストン本体１３１の一側端部に結合されるバルブ支持部１３３の外面には表面処理が行われていない第１非表面処理部１３３ａが形成される。

そして、ピストン本体１３１の外周面は表面処理部３１０及び第２非表面処理部３２０を含む。

第２非表面処理部３２０はピストン本体１３１の外周面のうち一部分に形成される。そして、第２非表面処理部３２０はピストン本体１３１の他側端部に結合されるフランジ部１３６からバルブ支持部１３３の方向に延長されるように形成される。

この際、第１非表面処理部１３３ａと第２非表面処理部３２０は互いに離隔された位置に形成される。言い換えると、第１非表面処理部１３３ａはピストン本体１３１の一側端部に形成され、第２非表面処理部３２０はピストン本体１３１の他側端部に形成される。

ピストン１３０の往復運動過程において、圧縮空間Ｐで発生した熱はシリンダ１２０及びピストン１３０に伝達される。

シリンダ１２０の内周面１２１には表面処理されていない非表面処理部１２１ａ又は熱伝達に大きい影響を及ぼさない表面処理部が具備されるため、シリンダ１２０の熱膨張現象が大きく発生する。よって、シリンダ１２０はその内径が拡張される方向に大きく変形される。

そして、熱はピストン１３０のうちバルブ支持部１３３の第１非表面処理部１３３ａ又はピストン本体１３１の外周面の第２非表面処理部３２０を介してピストン１３０に伝達されるＱ１，Ｑ２。即ち、熱はピストン本体１３１の量側端部からピストン１３０に伝達される。よって、ピストン１３０の温度は時間が過ぎるにつれシリンダ１２０の温度の近くに上昇される。

結局、シリンダ１２０の温度とピストン１３０の温度差が大きくなくなるため、シリンダ１２０とピストン１３０の熱膨張程度が類似するようになる。

即ち、シリンダ１２０の内径が外部に拡張される変形程度はピストン１３０の外径が外部に開帳される変形程度と類似するようになり、シリンダ１２０の内周面１２１からピストン本体１３１の外周面までの間隔、即ち、クリアランスが小さく形成される（Ｓ２）。

よって、シリンダ１２０とピストン１３０との間に適量の油膜が形成されて潤滑作用が行われ、それによってシリンダとピストン１３０の摩擦による磨耗を防止することができる。

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
１３２：吸入バルブ
１３３：バルブ支持部
１３３ａ：第１非表面処理部
１３３ｂ：吸入孔
１３６：フランジ部
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：表面処理部
３２０：第２非表面処理部

Claims (8)

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、圧縮空間を形成するシリンダと、
   前記シリンダの内部で往復運動し、前記圧縮空間で冷媒を圧縮するピストンと、
   前記ピストンに駆動力を付与し、永久磁石が具備されるモータアセンブリと、を含み、
   前記ピストンは、
   円筒状の外周面を有し、コーティング処理された第１表面処理部を形成するピストン本体と、
   前記ピストン本体の一側端部を形成し、前記圧縮空間に冷媒を吸入する吸入孔を有し、コーティング処理されていない第１非表面処理部を形成するバルブ支持部と、を含み、
   前記ピストンは、前記ピストン本体の他側端部に結合され、前記ピストン本体の半径方向に拡張されるフランジ部を含み、
   前記ピストン本体は、
   前記第１表面処理部を形成する第１外周面と、
   コーティング処理されていない第２非表面処理部が形成される第２外周面と、を含み、
   前記第１外周面は、前記バルブ支持部が形成されるピストン本体の一側端部から前記フランジ部に向かって延長される外周面であり、
   前記第２外周面は、前記フランジ部が結合されるピストン本体の他側端部から前記バルブ支持部に向かって延長される外周面であり、
   前記第２非表面処理部は、前記シリンダの熱を前記ピストン本体に伝達する非磁性体で構成され、
   前記シリンダの内周面に第２表面処理部が形成され、
   前記第２外周面の一部は、前記シリンダの内周面に接触するように形成される、リニア圧縮機。
2. 前記バルブ支持部は、前記ピストンのうち前記圧縮空間に向かう平面であり、前記第１非表面処理部は前記バルブ支持部の外面に形成される、請求項１に記載のリニア圧縮機。
3. 前記第１非表面処理部は、前記圧縮空間の熱を前記ピストン本体に伝達する非磁性体で構成される、請求項１に記載のリニア圧縮機。
4. 前記第２非表面処理部は、前記第１非表面処理部から離隔される、請求項１に記載のリニア圧縮機。
5. 前記第１非表面処理部は前記ピストン本体の一側端部に形成され、
   前記第２非表面処理部は前記ピストン本体の他側端部に形成される、請求項４に記載のリニア圧縮機。
6. 前記バルブ支持部に結合され、前記吸入孔を選択的に開放する吸入バルブを更に含む、請求項１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。

Images