(57)【要約】【課題】リニアコンプレッサおよび／または改善されたシリンダ部品組立体を備えたリニアコンプレッサへの特別な用途をもつ改善された特徴を有するシリンダ部品組立体を提供することにある。【解決手段】シリンダヘッドの端部から一軸線に沿って延びているシリンダスペースを形成する内面を備えたシリンダシャーシを有する、リニアコンプレッサ用シリンダ組立体。シリンダスペースは少なくとも実質的に円筒状である。両端部が開放した円筒状のシリンダライナが、シャーシ内に配置されている。ライナの外面が、シャーシの内面の一部を形成しているシリンダスペースと係合している。弁プレートがシリンダライナのシリンダヘッドの端部に接合または溶着されている。弁プレートは、シリンダスペースのシリンダヘッド端部をシーリング閉鎖する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアコンプレッサ用シリンダ組立体であって、
シリンダヘッドの端部から一軸線に沿って延びるシリンダスペースを形成する内面を備えたシリンダシャーシであって、前記シリンダスペースが少なくとも実質的に円筒状であるシリンダシャーシと、
両端部が開放した円筒状のシリンダライナであって、外面が前記シャーシの一部を形成するシリンダスペースに係合するようにして前記シャーシ内に配置されているシリンダライナと、
前記シリンダスペースのヘッド端をシーリング閉鎖すべく、前記シリンダライナのシリンダヘッドの端部に接合または溶着されている弁プレートとを備えている、
ことを特徴とするリニアコンプレッサ用シリンダ組立体。
【請求項２】
前記弁プレートは、前記シリンダライナに溶接されている、
請求項１記載のシリンダ組立体。
【請求項３】
前記弁プレートは、前記シリンダライナに接着されている、
請求項１記載のシリンダ組立体。
【請求項４】
前記ライナの端面は前記弁プレートの表面に当接されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダ組立体。
【請求項５】
前記シリンダシャーシの内面は、シリンダヘッドスペースを形成し、
前記弁プレートの外縁部は、前記シリンダライナの外面と同一面内にあるか、これより内側にある、
請求項１から４のいずれか１項に記載のシリンダ組立体。
【請求項６】
前記シャーシは、前記内面の一部を形成する前記シリンダと前記内面の一部を形成する前記ヘッドとの間の遷移部に、肩部（単一または複数）を有し、
前記弁プレートは、一方の側が肩部（単一または複数）に、かつ他方の側がシリンダライナに押付けられている、
請求項５記載のシリンダ組立体。
【請求項７】
前記リニアコンプレッサは、シリンダシャーシに固定されたヘッドを有し、
前記弁プレートはシリンダライナの縁部を越えて延びている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のシリンダ組立体。
【請求項８】
前記シリンダシャーシは、シリンダライナの他端部を越えて延びておりかつリニアモータのステータ部品を支持している、
請求項１から７のいずれか１項に記載のシリンダ組立体。
【請求項９】
前記シリンダシャーシはシリンダライナの両端部の中間に終端し、シリンダライナの外面の一部のみをカバーしている、
請求項１から７のいずれか１項に記載のシリンダ組立体。
【請求項１０】
前記シリンダライナの他端部上には別のシリンダ部品フレームが固定されており、該フレームはリニアモータのステータ部品を支持している、
請求項９記載のシリンダ組立体。
【請求項１１】
前記シリンダライナは前記シャーシ内締り嵌めされかつ摩擦により所定位置に保持されている、
請求項１から１０のいずれか１項記載のシリンダ組立体。
【請求項１２】
前記弁プレートには、１または２以上の弁部材が組付けられている、
請求項１から１１のいずれか１項記載のシリンダ組立体。
【請求項１３】
前記シリンダシャーシの内面またはシリンダライナの外面の１または２以上の溝が、圧縮ガスを、シリンダライナに形成されたガスベアリングポートに供給する供給通路を形成している、
請求項１から１２のいずれか１項に記載のシリンダ組立体。
【請求項１４】
前記溝はシリンダライナの外面に設けられ、弁プレートの外周部の１または２以上のノッチが、ヘッドの圧縮ガス放出スペースと、シャーシとライナとの間に形成されたガスベアリング供給通路との間に流路を形成している、
請求項１３記載のシリンダ組立体。
【請求項１５】
気密ハウジングと、該気密ハウジング内のリニアコンプレッサとを有し、該コンプレッサは、請求項１から１３のいずれか１項記載のシリンダ部品組立体と、前記シリンダライナにより形成されたシリンダ内で往復運動するピストンを備えたピストン部品と、ピストン部品とシリンダ部品との間の往復運動を駆動するリニア電気モータとを備え、前記リニアコンプレッサは、前記気密ハウジング内で回転できるように懸架されている、
ことを特徴とする冷凍システムのコンプレッサ。
【請求項１６】
リニアコンプレッサのシリンダ部分を組立てることを含む、リニアコンプレッサの製造方法において、
シリンダライナ組立体に対してシリンダシャーシを示差温度により拡大させることにより、弁プレートをシリンダライナに溶着または接合してリンダライナ組立体とする段階と、
該シリンダライナ組立体を、開端部を通して挿入し。弁プレートをシリンダシャーシに係合させる段階と、
示差温度が低下して、シリンダシャーシおよびシリンダライナ組立体が係合されるまで、シリンダライナ組立体をこの位置に保持する段階とを有する、
ことを特徴とするリニアコンプレッサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニアコンプレッサに関し、より詳しくは、蒸気圧縮冷凍システムでの使用に適した形式のリニアコンプレッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気圧縮冷凍システムに使用する形式のリニアコンプレッサは、従来技術の多くの文献の主題である。このような文献の１つとして、本件出願人の所有する係属中の下記特許文献１がある。この特許文献１の明細書は、コンプレッサに関する種々の開発がなされており、これらの開発の多くは、リニアコンプレッサに特別な用途を有していることは述べている。本発明は、特許文献１に開示されたようなコンプレッサの実施形態を更に改善したものである。従って、特許文献１の明細書に開示されたコンプレッサは、本発明が適用されるコンプレッサの包括的な例示である。しかしながら、本発明は、特許文献１に開示されたリニアコンプレッサの特定実施形態の範囲を超えて適用することもできる。当業者ならば、本願のアイデアを、従来技術に見られるようなリニアコンプレッサの他の実施形態に広く適用することは明らかである。
本発明は、広く、シリンダ部品組立体に関する。
【特許文献１】ＰＣＴ／ＮＺ２００４／０００１０８号明細書
【特許文献２】ＰＣＴ出願ＷＯ ０２／３５０９３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、リニアコンプレッサおよび／または改善されたシリンダ部品組立体を備えたリニアコンプレッサへの特別な用途をもつ改善された特徴を有するシリンダ部品組立体を提供すること、または、少なくとも産業界に有効な選択を与えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第一態様では、本発明はリニアコンプレッサ用シリンダ組立体を構成し、該シリンダ組立体は、
シリンダヘッドの端部から一軸線に沿って延びるシリンダスペースを形成する内面を備えたシリンダシャーシを有し、前記シリンダスペースは少なくとも実質的に円筒状であり、
両端部が開放した円筒状のシリンダライナを有し、該シリンダライナは、この外面が前記シャーシの一部を形成するシリンダスペースに係合するようにして前記シャーシ内に配置され、
弁プレートを更に有し、該弁プレートは、前記シリンダスペースのヘッド端をシーリング閉鎖すべく、前記シリンダライナのシリンダヘッドの端部に接合または溶着されている。
【０００５】
本発明の他の態様によれば、前記弁プレートはシリンダライナに接着されている。
本発明の他の態様によれば、前記ライナの端面は弁プレートの面に突き合わされている。
本発明の他の態様によれば、前記シリンダシャーシの内面はまたシリンダヘッドスペースを形成し、弁プレートの外縁部はシリンダライナの外面と同一面内にあるか、これより内側にある。
【０００６】
他の態様では、本発明は、冷凍システムのコンプレッサを構成し、該コンプレッサは、気密ハウジングと、該気密ハウジング内のリニアコンプレッサとを有し、該コンプレッサは、請求項１から１３のいずれか１項記載のシリンダ部品組立体と、前記シリンダライナにより形成されたシリンダ内で往復運動するピストンを備えたピストン部品と、ピストン部品とシリンダ部品との間の往復運動を駆動するリニア電気モータとを備え、前記リニアコンプレッサは、前記気密ハウジング内で回転できるように懸架されている。
【０００７】
更に別の態様では、本発明はリニアコンプレッサのシリンダ部分を組立てることを含む、リニアコンプレッサの製造方法を構成し、該製造方法は、
シリンダライナ組立体に対してシリンダシャーシを示差温度（differential temperature）により拡大させることにより、弁プレートをシリンダライナに溶着または接合してリンダライナ組立体とする段階と、
該シリンダライナ組立体を、開端部を通して挿入し。弁プレートをシリンダシャーシに係合させる段階と、
【０００８】
示差温度が低下して、シリンダシャーシおよびシリンダライナ組立体が係合されるまで、シリンダライナ組立体をこの位置に保持する段階とを有する。
本発明が関連する分野の当業者ならば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、構造上の多くの変更および本発明の実施形態および用途の広範囲の変更は明らかであろう。本明細書における開示および説明は純粋な例示であり、いかなる意味においてもこれらに限定することを意図するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示すように、蒸気圧縮冷凍システム用コンプレッサは、ハウジング２内で支持されたリニアコンプレッサ１を有している。一般に、ハウジング２は気密シールされており、ガス入口ポート３および圧縮ガス出口ポート４を有している。ハウジング内部の非圧縮ガス流がコンプレッサ１を包囲している。これらの非圧縮ガスは、吸入行程中にコンプレッサ内に吸入され、圧縮行程でピストンクラウン１４と出口弁プレート５との間で圧縮され、かつ排出弁６を通って圧縮ガスマニホルド７内に排出される。圧縮ガスは、マニホルド７を出て、フレキシブルチューブ８を通ってシェル内の出口ポート４に流入する。排出チューブ８のスチフネス効果を低減させるため、チューブ８は、コンプレッサの往復運動軸線を横切るループまたはスパイラルとして配置するのが好ましい。
【００１０】
圧縮スペースへの吸入は、吸入マニホルドおよび弁および排出マニホルドおよび弁を形成すべく分割されたピストン（クラウンに孔および弁が設けられている）、またはヘッドを通して行われる。しかしながら、本発明は、ヘッドのみが排出スペースを収容している従前の構造に適用される場合が最も有利である。
【００１１】
図示のリニアコンプレッサ１は、概していえば、主スプリングにより連結されたシリンダ部品と、ピストン部品とを有している。シリンダ部品は、シリンダシャーシ１０と、シリンダヘッド１１と、弁プレート５と、シリンダライナ１２とを含んでいる。シリンダ部品はまた、リニア電気モータ用ステータ部品１５を有している。シリンダヘッド１１から遠位側のシリンダ部品の端部１８には、シリンダ部品に対して主スプリングが取付けられている。図１に示す実施形態では、主スプリングは、コイルスプリング１９と平スプリング２０との組合せとして形成されている。図２に示す実施形態では、主スプリングは、平スプリング１６の組合せからなる。
【００１２】
ピストン部品は、側壁２４およびクラウン１４を備えた中空ピストン２２を有している。ロッドが、クラウン１４とリニアモータ１７の支持体３０とを連結している。図１において、ロッドは、中空ピストン２２のほぼ中心にフレキシブル部分２８を有している。図４では、ロッド２１は、その全長に沿ってフレキシブルである。
【００１３】
リニアモータアーマチャ１７は、シリンダライナ内でのピストンの往復運動軸線に対して横方向の１または２以上の磁極を形成すべく磁化された永久磁石材料（例えばフェライトまたはネオジム）からなる本体を有している。ピストン２２から遠位側にあるアーマチャ支持体３０の一端部３２は、主スプリングに連結されている。
【００１４】
図１に示すように、アーマチャは、その一端を主スプリングにより支持し、かつ他端をピストンによってのみ支持することができる。或いは、アーマチャには、図４に示すように、中間平スプリング４０のような付加横方向支持体を設けることもできる。
リニアコンプレッサ１は、シェル２内で、該シェルからコンプレッサを隔絶すべく、複数の懸架スプリング上に取付けられている。使用時に、リニアコンプレッサの大きい外側本体およびシリンダ部品は、シリンダ部品内のピストン部品の往復運動軸線に沿って振動する。好ましいコンプレッサでは、ピストン部品は、シリンダ部品に比べ、故意に非常に軽く維持され、これにより、シリンダ部品の振動は、ピストン部品とシリンダ部品との相対往復運動と比較して小さくなる。図示の形態では、リニアコンプレッサは、全体として周方向に配置された４つの懸架スプリング３１の組に取付けられている。特許文献１には、他の懸架スプリング構造が示されている。各懸架スプリングの端部はエラストマー緩衝器上に嵌合され、各スプリングの一端にはリニアコンプレッサ１が連結されかつ各スプリングの他端にはコンプレッサシェル２が連結されている。
【００１５】
この特許文献１には、本発明の改善されたヘッド組立体が有効である形式のリニアコンプレッサが簡単に開示されている。しかしながら、本発明の有効性は、図示の形式および形態のリニアコンプレッサに限定されないことは明らかである。本発明の改善は、広く適用できるものである。
【００１６】
図１に示したリニアコンプレッサの関連部分が、図２および図３に更に示されている。
この実施形態では、ヘッドカバーは、シリンダ部品１０の主シャーシコンポーネントに組込まれている。ヘッドカバーは、一体部品として組込まれること、例えばフレームが製造されるときにフレームの残部と一体に鋳造されることが好ましい。かくして、ヘッド１１は、シリンダ本体３５の一端を包囲するキャップであると考えられる。
【００１７】
シリンダシャーシ１０内の所定位置に弁プレート５が固定され、シリンダシャーシ内のスペースのヘッド部分を、シリンダシャーシ内のスペースのシリンダ部分から分割している。弁プレート５は少なくとも１つの排出弁孔を有し、かつ好ましくは弁プレートの一方の側に固定された排出弁６を支持している。
【００１８】
シャーシ１０のシリンダ部分３５の内面は円筒状であるのが好ましく、また弁プレート５の外周部は円形で、円筒面内にぴったり嵌合するのが好ましい。
シリンダライナ１２は、シリンダ部分３５の内面内に締り嵌めされるサイズを有する円筒状外面を有している。これにより、シリンダライナ１２およびシリンダシャーシ１０のシリンダ部分３５が同じまたはほぼ同じ温度にあるときは、シリンダライナ１２がシリンダシャーシ１０内の所定位置に配置され、両部品が、更に固定または緊締する必要なくしてきつく係合される。
【００１９】
弁プレート５の外周部は、シリンダライナ１２の端部３７と、シリンダシャーシ１０との間に係合される。シリンダシャーシ１０は環状肩部３９を有し、該肩部３９およびシリンダライナ１２の端部３７が、弁プレート５の外周部３８の対向側面と直接係合する。別の構成として、弁プレート５の外周部の回りに複数の肩部を分散配置することができる。また、シリンダシャーシ１０と弁プレート５との間に中間スペーサを設けることもできる。
【００２０】
弁プレート５の外周部３８には、シリンダライナ１２の端部を受入れるための環状リベート（rebate）４０を設けることができる。
【００２１】
弁プレート５は、シリンダライナ１２の開端部に固定されている。弁プレートは、永久的接着および一体シールを形成すべく、溶着または接着により固定できる。接着シールまたは溶着シールは、ガスケットまたは同様な圧縮性シールの必要性を無くすことができる。溶着は、溶接またはロウ付により行うことができる。一般的な溶接は高温で、シリンダの幾何学的形状を大きく変えてしまう虞れがある。しかしながら、摩擦溶接は可能性がある。或いは、半田付け、銀ロウ付またはロウ付等の低温方法を使用することもできる。例えば、半田またはロウの予成形リングを弁プレートとシリンダライナの端部との間に保持し、この組立体を例えばオーブン内で、充填材の融点より高い温度まで加熱できる。組立体をオーブンから取出して冷却すれば、充填材が凝固し、弁プレートがシリンダライナの端部に固定される。
【００２２】
或いは、適当なグルー、接着剤または半田を用いて接合を行うこともできる。適当な接着剤として、エポキシグルー（例えばＡｒａｌｄｉｔｅ ＸＰ３１３１）、またはシアノアクリレート（スーパーグルー）等の熱硬化性グルーがある。グルーを用いた接着は、当該グルーに適した方法に従って行うべきである。
【００２３】
同じ改善、弁プレートのシリンダライナの端部への接合または溶着は、図４に示す他のコンプレッサの実施形態にも適用できる。この実施形態では、コンプレッサは、別のヘッドカバーを有している。弁プレート５の外周部はシリンダライナ１２の外縁部を越えて延び、シリンダシャーシ１０の端部にオーバーラップしている。この実施形態では、弁プレートは、ヘッドカバーを弁プレートの他側およびシリンダ組立体に固定する止めねじ、または同様なファスナを通す孔を有している。
【００２４】
図１によるコンプレッサの好ましい組立方法には、弁プレートをシリンダライナに接合または溶着することが含まれる。次に、シリンダシャーシ（シリンダシャーシは、一般に鋳造アルミニウム合金である）が加熱される。シリンダライナ組立体は、弁プレート５用の円筒状キャビティ内に導入され、肩部３９に対して突き合わせられる。シリンダライナ組立体は、シリンダが該組立体上に収縮するまでこの状態に保持される。リーズナブルな製造公差によればこの一貫性が達成され、シリンダライナ１２とシリンダシャーシとの間の非常に有効な最終的係合は、シリンダシャーシを約２５０℃に加熱しかつライナを室温に放置することにより達成される。
【００２５】
溶着またはグルーイング（接着）により弁プレートをシリンダライナに固定することにより、両者の間に寸法的に安定したシールを形成できる。従来技術の一般的なガスケットシールは、組立中に圧縮される。ガスケットの孔を、引っ込むことなくシリンダ壁に完全に同一面にする充分な精度でサイズを定めかつ配置するのは困難である。過大サイズの孔では、圧縮スペース（ピストンがその最大ストロークの上死点にあるスペース）の体積は好ましいスペースより大きくなってしまう。過小サイズの孔では、ガスケットはシリンダ壁を越えて突出するため、ピストンは、突出するあらゆる可能性を回避するのに充分なクリアランスが得られるサイズにしなければならない。本発明によるシールは、これらの欠点を回避できる。
【００２６】
本発明は、リニアコンプレッサ用シリンダ組立体を提供する。シリンダ組立体は、シリンダヘッドの端部から軸線に沿って延びているシリンダスペースを形成する内面をもつシリンダシャーシを有している。シリンダスペースは少なくとも実質的に円筒状である。両端が開放したシリンダライナがシャーシ内に配置される。ライナの外面は、シャーシの内面の一部を形成するシリンダスペースに係合される。弁プレートが、シリンダのシリンダヘッド端に接合または溶着される。弁プレートライナは、シリンダスペースのシリンダヘッド端をシーリング閉鎖する。弁プレートは、シリンダライナに溶接するのが好ましい。或いは、弁プレートは、シリンダライナにグルーイングされる。
【００２７】
ライナの端面は、弁プレートの面に突き合わせるのが好ましい。
シリンダシャーシの内面はまたシリンダヘッドのスペースを形成するのが好ましく、弁プレートの外縁部はシリンダライナの外面と同一面であるか外面より内側に位置する。
【００２８】
別の構成では、リニアコンプレッサはシリンダシャーシに固定されたヘッドを有し、弁プレートはシリンダライナの縁部を越えて延びている。
シリンダシャーシはシリンダライナの他端部を越えて延びるのが好ましく、例えばリニアモータのステータ部品を支持することができる。或いは、シリンダシャーシはシリンダライナの両端部の中間に終端して、シリンダライナの外面の一部のみをカバーするように構成できる。この場合には、別のシリンダ部品のフレームが、例えば締り摩擦嵌めにより、シリンダライナの他端部上に固定される。シリンダ部品のフレームは、リニアモータのステータ部品を支持する。
【００２９】
シリンダライナは、シャーシ内に締り嵌めされ、摩擦により所定位置に保持されるのが好ましい。
シャーシは、好ましくは、内面の部品を形成するシリンダと内面の部品を形成するヘッドとの間の遷移部に肩部（単一または複数）を有し、弁プレートは、一方の側が肩部（単一または複数）に、他方の側がシリンダライナの環状端部に押付けられている。
【００３０】
弁プレートには、１または２以上の弁部材を組付けることができる。
シリンダシャーシの内面またはシリンダライナの外面の１または２以上の溝は、圧縮ガスを、シリンダライナに形成されたガスベアリングポートに供給する供給通路を形成している。例えば本件出願人の所有する上記特許文献２に開示されているように、これらの溝は、シリンダライナの外面に設けるのが好ましい。この場合には、圧縮ガス放出スペースと、シャーシとライナとの間に形成されたガスベアリング供給通路との間に流路を形成すべく、弁プレートの外周部に１または２以上のノッチを設けるのが好ましい。
【００３１】
シリンダ組立体は、特に、気密ハウジングおよび該気密ハウジング内のリニアコンプレッサを備えた冷凍システムのコンプレッサに設けられる。コンプレッサは、シリンダ部品組立体と、シリンダライナにより形成されたシリンダ内を往復運動するピストンを備えたピストン部品と、ピストンとシリンダ部品との間で往復駆動するリニア電気モータとを有している。リニアコンプレッサは、気密ハウジング内で作動するように懸架されている。
【００３２】
シリンダ組立体は、リニアコンプレッサの改善された製造方法、特に、リニアコンプレッサのシリンダ部分の組立方法を考慮に入れたものである。
本発明の方法は、弁プレートをシリンダライナまたはシリンダライナ組立体に溶着または接合することから開始する。次に、示差温度により、シリンダシャーシがシリンダライナ組立体に対して拡大される。シリンダライナ組立体が、開端部を通して拡大シリンダシャーシ内に挿入され、シリンダシャーシに対して弁プレートを係合させる。
【００３３】
シリンダライナ組立体は、示差温度が低下し、シリンダシャーシおよびシリンダライナ組立体が係合されるまでこの位置に保持される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の好ましい一実施形態が組込まれたシリンダ部品組立体を備えたリニアコンプレッサを断面で示す側面図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態によるシリンダ部品のシリンダヘッド端部を示す外部斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による図２のシリンダ部品部分を断面で示す側面図である。
【図４】本発明の他の実施形態が組込まれたシリンダ部品組立体を備えたリニアコンプレッサを断面で示す平面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  リニアコンプレッサ
２  ハウジング（シェル）
５  出口弁プレート
１０  シリンダシャーシ
１１  シリンダヘッド
１２  シリンダライナ
１６、２０  平スプリング
１９  コイルスプリング
２２  ピストン
３１  懸架スプリング
【図１】
2009501874.tif 000003
【図２】
2009501874.tif 000004
【図３】
2009501874.tif 000005
【図４】
2009501874.tif 000006
【国際調査報告】
2009501874.tif 000007
2009501874.tif 000008