(57)【要約】【課題】低コストで製作できる圧縮機を得る。【解決手段】シリンダー６と、このシリンダー６にクリアランスシール１３を形成する隙間を介して挿入されるピストン７と、このピストン７を片持ち支持する支持ばね９と、ピストン７を軸方向に往復駆動させるリニア駆動部を備えるものにおいて、リニア駆動部の磁気回路を構成する継鉄を、筒状の外部継鉄５と、シリンダー６を構成する内部継鉄４とに分割して構成し、継鉄接合面１４において内部継鉄４のフランジ部と外部継鉄５とを接合して一体化する。この構成とすることにより加工時間、加工しろを低減して製作コストを低く抑える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒空間を有するシリンダーと、
このシリンダーにクリアランスシールを形成する隙間を介して挿入され、前記円筒空間内に圧縮空間を形成するピストンと、
反圧縮空間側端部においてこのピストンを軸方向に往復運動自在に片持ち支持する複数の支持ばねと、
前記ピストンの半径方向外側に配置された軸方向にピストンを往復駆動させるリニア駆動部と、
前記隙間を介して前記圧縮空間に連通するガス室を形成する圧力容器とを備え、
前記リニア駆動部が、前記ピストンに連結された駆動子コイルと、この駆動子コイルを収納する空隙を有する永久磁石および継鉄からなる磁気回路により構成され、かつ圧力容器が筺体と圧力容器端板とを連結してなる圧縮機において、
磁気回路を構成する前記継鉄が、圧力容器の筺体を構成する筒状の外側継鉄と、シリンダーを構成する筒部と前記外側継鉄に連結されるフランジ部を備えた内側継鉄とからなることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮機において、前記内側継鉄のフランジ部に、前記圧縮空間に作動ガスを通流する流路が備えられていることを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
請求項１に記載の圧縮機において、一対のピストン及び一対のリニア駆動部が前記圧縮空間を中心として相対して配され、それぞれの磁気回路を構成する一対の内側継鉄の間に、前記圧縮空間に作動ガスを通流する流路を備えた良熱伝導性金属よりなる熱伝導部材が配されていることを特徴とする圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の圧縮機において、筺体を構成する前記外側継鉄の反圧縮空間側端部が、高溶接性金属材料を介して前記圧力容器端板に接合されていることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、極低温冷凍機などに用いられる圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、この種の圧縮機の従来の構成例を示す縦断面図である。図に見られるように、本圧縮機は、内部の円筒状空間をシリンダー１０５とする継鉄１０４、このシリンダー１０５の内部にクリアランスシール１１２を形成して挿入された１対のピストン１０６、ピストン１０６を片持ち支持する複数の支持ばね１０１、継鉄１０４とその切り溝１１３に収納された永久磁石１０７により形成される磁気回路と駆動子コイル１０３とにより構成されるリニア駆動部、駆動子コイル１０３への給電に用いられる内部リード線１０８、対向する１対のピストン１０６の間に形成されるガスの圧縮空間１０９に作動ガスを通流させる作動ガス流路１１０、クリアランスシール１１２を介して圧縮空間１０９の作動ガスと連通する端部のガス空間を密閉する圧力容器端板１１１等により構成されている。
【０００３】
本構成において、永久磁石１０７で生じた磁束は、外部筐体の機能を果し、かつ内部にシリンダー１０５を形成する継鉄１０４を経て、駆動子コイル１０３が収納された空隙を通り、永久磁石１０７に戻る。したがって、この定磁場中に配置された駆動子コイル１０３を交流励磁すれば、駆動子コイル１０３、さらにはボビン１０２を介して駆動子コイル１０３に連結されたピストン１０６が軸方向に往復駆動される。このとき、１対のリニア駆動部のそれおぞれの駆動子コイル１０３を１８０度の位相差で交流励磁すれば、１対のピストン１０６が対向して逆方向に駆動され、１対のピストン１０６の間の圧縮空間１０９の作動ガスの圧縮が行われることとなる。圧縮された作動ガスは、作動ガス流路１１０を通って図示しない膨張機へ送り込まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の圧縮機においては、上記のごとく構成し、１対のピストン１０６を相対して往復駆動させ、圧縮空間１０９に導入した作動ガスを圧縮させて所定の性能を得ている。
しかしながら、このように構成した圧縮機においては、リニア駆動部の磁気回路を構成する継鉄１０４が、外部筐体の機能とシリンダー１０５を形成する機能を併せ持ち、かつ永久磁石１０７と駆動子コイル１０３を収納する空隙を有する一体品よりなるため、その製造に際しては、大型の無垢の磁性材料を使用し、機械加工によって上記の空隙を形成する方法が採られている。このため、継鉄１０４の製作には、大型の母材が必要となり、とりわけ空隙の形成に要する加工時間が長くなるので、製作コストが高くなるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記のごとき従来のこの種の圧縮機の問題点を考慮してなされたもので、本発明の目的は、リニア駆動部の磁気回路を構成する継鉄の加工時間が短縮され、低コストで製作できる圧縮機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記の目的を達成するために、
円筒空間を有するシリンダーと、このシリンダーにクリアランスシールを形成する隙間を介して挿入され、円筒空間内に圧縮空間を形成するピストンと、反圧縮空間側端部においてこのピストンを軸方向に往復運動自在に片持ち支持する複数の支持ばねと、ピストンの半径方向外側に配置された軸方向にピストンを往復駆動させるリニア駆動部と、上記の隙間を介して圧縮空間に連通するガス室を形成する圧力容器とを備え、リニア駆動部が、ピストンに連結された駆動子コイルと、この駆動子コイルを収納する空隙を有する永久磁石および継鉄からなる磁気回路により構成され、かつ圧力容器が筺体と圧力容器端板とを連結してなる圧縮機において、
（１）磁気回路を構成する継鉄を、圧力容器の筺体を構成する筒状の外側継鉄と、シリンダーを構成する筒部と外側継鉄に連結されるフランジ部を備えた内側継鉄とにより構成することとし、内側継鉄のフランジ部に圧縮空間に作動ガスを通流する流路を備えることとする。あるいは、一対のピストン、一対のリニア駆動部がそれぞれ圧縮空間を中心として相対して配し、それぞれの磁気回路を構成する一対の内側継鉄の間に、圧縮空間に作動ガスを通流する流路を備えた良熱伝導性金属よりなる熱伝導部材を配することとする。
【０００７】（２）さらに、上記の（１）において、筺体を構成する外側継鉄の反圧縮空間側端部に、高溶接性金属材料を介して圧力容器端板を接合することとする。上記（１）のごとく、磁気回路を構成する継鉄を、圧力容器の筺体を構成する筒状の外側継鉄と、シリンダーを構成する筒部と外側継鉄に連結されるフランジ部を備えた内側継鉄とにより構成することとすれば、加工しろが大幅に削減されるので加工時間が低減され、製作コストが低減される。また、特に、上記のごとく一対の内側継鉄の間に、圧縮空間に作動ガスを通流する流路を備えた良熱伝導性金属よりなる熱伝導部材を配することとすれば、作動ガスの圧縮熱の放熱性能が向上するので、この圧縮機が組込まれる極低温冷凍機の性能向上を図ることができる。
【０００８】
また、上記（２）のごとく外側継鉄の反圧縮空間側端部に、高溶接性金属材料を介して圧力容器端板を接合することとすれば、外側継鉄の短縮化が可能となるので、加工しろが削減されて製作コストの低減が可能となるとともに、圧力容器端板との接合性を向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を例を挙げて説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、同一の基本理念に基づく圧縮機に広く適用されるものである。
＜実施例１＞
図１は、本発明の圧縮機の第１の実施例の構成を示す縦断面図、図２は、第１の実施例の圧縮機に組込まれる継鉄部の構成を示す分解斜視図である。
【００１０】
図１に見られるように、本圧縮機は、内側継鉄４の内部に形成されたシリンダー６、このシリンダー６の内部にクリアランスシール１３を形成して挿入される１対のピストン７、ピストン７を片持ち支持する複数の支持ばね１、内側継鉄４と外側継鉄５およびその空隙に収納された永久磁石８により形成される磁気回路、この磁気回路と駆動子コイル３とにより構成されるリニア駆動部、駆動子コイル３への給電に用いられる内部リード線９、対向する１対のピストン７の間に形成されるガスの圧縮空間１０に作動ガスを通流させる作動ガス流路１１、クリアランスシール１３を介して圧縮空間１０の作動ガスと連通する端部のガス空間を密閉する圧力容器端板１２等により構成されている。
【００１１】
本構成において、永久磁石８で生じた磁束は、外部筐体の機能を併せ持つ外側継鉄５と、内部にシリンダー６を形成する内側継鉄４を経て、駆動子コイル３が収納された空隙を通り、永久磁石８に戻る。この定磁場中に配置された駆動子コイル３を交流励磁することにより、駆動子コイル３、さらにはボビン２を介して駆動子コイル３に連結されたピストン７が軸方向に往復駆動される。このとき、１対のリニア駆動部のそれぞれの駆動子コイル３を１８０度の位相差で交流励磁すれば、１対のピストン７が対向して逆方向に駆動され、１対のピストン７の間の圧縮空間１０の作動ガスの圧縮が行われる。圧縮された作動ガスは、作動ガス流路１１を通って図示しない膨張機へ送られる。
【００１２】
本実施例の圧縮機では、図２に見られるように、内部をシリンダー６とするフランジ付き内側継鉄４と円筒状の外側継鉄５を、継鉄接合面１４で溶接あるいは摩擦圧接により接合して磁気回路を形成する継鉄部を構成している。すなわち、本構成では、パイプ状の外側継鉄５を内側継鉄４に接合することとしているので、図６に示した従来の構成に比較して、永久磁石や駆動子コイル収納用の溝部の加工工数が大幅に削減され、かつ、加工しろも低減するので、継鉄部の製作コスト削減に極めて有効である。
【００１３】
＜実施例２＞
図３は、本発明の圧縮機の第２の実施例の構成を示す縦断面図、図４は、第２の実施例の圧縮機に組込まれる継鉄部の構成を示す分解斜視図である。
本実施例の圧縮機の構成の特徴は、磁気回路を形成する外側継鉄５の反圧縮空間側端部に、継ぎ手１５を介して圧力容器端板１２が接合されていることにあり、その他の構成は、上記の第１の実施例の圧縮機の構成と同一である。すなわち、本実施例の圧縮機では、内側継鉄４と円筒状の外側継鉄５を継鉄接合面１４で接合したのち、外側継鉄５の反圧縮空間側端部の継ぎ手接合面１６に、圧力容器端板１２と同一の高溶接性金属材料よりなる継ぎ手１５を、溶接あるいは摩擦圧接により接合することによって継鉄部が構成されており、継ぎ手１５の反圧縮空間側端部に圧力容器端板１２を接合することによって圧力容器が形成されている。
【００１４】
本構成では、第１の実施例と同様に、パイプ状の外側継鉄５を内側継鉄４に接合して継鉄部を構成することとしているので、加工工数ならびに加工しろが低減し、継鉄部の製作コストが効果的に削減される。また、高溶接性金属材料よりなる継ぎ手１５を介して外側継鉄５と圧力容器端板１２を接合する構成としたので、接合の信頼性が向上することとなった。
【００１５】
＜実施例３＞
図５は、本発明の圧縮機の第３の実施例の構成を示す縦断面図である。
本実施例の圧縮機の構成の特徴は、一対の内側継鉄４の間の圧縮空間１０と外部空間との間に、圧縮空間１０に作動ガスを通流する作動ガス流路１１を備えた良熱伝導性金属のアルミニウムよりなる熱伝導部材１７が配置されている点にあり、その他は第１の実施例の圧縮機の構成と同一である。すなわち、本実施例の圧縮機では、それぞれ個別の内側継鉄４と外側継鉄５とを継鉄接合面１４で接合した一対の継鉄部が、熱伝導部材１７を介在させて組込まれ、熱伝導部材接合面１８において内側継鉄４と熱伝導部材１７を摩擦圧接して固定されている。
【００１６】
本構成では、第１の実施例と同様に、パイプ状の外側継鉄５を内側継鉄４に接合して継鉄部を構成することとしているので、加工工数ならびに加工しろが低減し、継鉄部の製作コストが効果的に削減される。また、熱伝導部材１７が圧縮空間１０と外部空間との間に配されているので、作動ガスの圧縮に伴って圧縮空間１０で生じる圧縮熱が圧縮機の外部へと効率良く放熱される。したがって、膨張機へと送り出される作動ガスの温度が低く保持され、これを用いて構成される冷凍機の性能が向上する。
【００１７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、
（１）圧縮機を、請求項１、さらには請求項２あるいは３のごとく構成することとしたので、リニア駆動部の磁気回路を構成する継鉄部の溝部の加工工数が大幅に削減され、かつ、加工しろも低減されることとなり、低コストで製作可能な圧縮機が得られることとなった。
【００１８】
（２）また、圧縮機を、請求項４のごとく構成すれば、継鉄部の溝部の加工工数が大幅に削減され、かつ、加工しろも低減されるばかりでなく、作動ガスの圧縮熱が効率良く外部に放熱されるので、低コストで優れた性能を持つ圧縮機が得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧縮機の第１の実施例の構成を示す縦断面図
【図２】第１の実施例の圧縮機に組込まれる継鉄部の構成を示す分解斜視図
【図３】本発明の圧縮機の第２の実施例の構成を示す縦断面図
【図４】第２の実施例の圧縮機に組込まれる継鉄部の構成を示す分解斜視図
【図５】本発明の圧縮機の第３の実施例の構成を示す縦断面図
【図６】この種の圧縮機の従来の構成例を示す縦断面図
【符号の説明】
１　　支持ばね
２　　ボビン
３　　駆動子コイル
４　　内側継鉄
５　　外側継鉄
６　　シリンダー
７　　ピストン
８　　永久磁石
９　　内部リード線
１０　　圧縮空間
１１　　作動ガス流路
１２　　圧力容器端板
１３　　クリアランスシール
１４　　継鉄接合面
１５　　継ぎ手
１６　　継ぎ手接合面
１７　　熱伝導部材
１８　　熱伝導部材接合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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