(57)【要約】【課題】極低温冷凍機に用いるピストン式の振動圧縮機において、圧縮機の外径寸法の縮小とシリンダの加工性及び寸法精度の向上を図る。【解決手段】作動ガス流路５を形成した円盤部材２１に円筒状の外側継鉄８を同軸に結合することにより、この外側継鉄８で圧力容器１４の周壁を形成し、その内側に内側継鉄６を組み込む。外側継鉄８を圧力容器１４の周壁に兼用することにより、この周壁を別途に外側継鉄８の外周部に嵌合する必要がなくなり、それだけ圧縮機の外径寸法が縮小し、部品点数も少なくなる。また、一対のピストン４，４を対向して有する複動型圧縮機においては、シリンダ１が円盤部材２１によりピストン４，４別に分断されるため、シリンダ１の長手寸法が小さくなり、加工精度を高めることが容易になる。【選択図】        図１
2004239206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒空間を形成するシリンダと、このシリンダに隙間を介して挿入され、前記円筒空間内に作動ガスの圧縮空間を形成するピストンと、前記圧縮空間の作動ガスを機外に導く作動ガス流路と、前記シリンダの外周側に配置された内側継鉄と、この内側継鉄の外周側に組み合わされ、前記内側継鉄との間に環状の空隙を形成する外側継鉄と、前記空隙に磁界を形成する永久磁石と、前記空隙内に配置され前記ピストンにコイルボビンを介して連結された駆動子コイルと、この駆動子コイル及び前記ピストンを往復動可能に支持する支持ばねと、前記隙間を介して前記圧縮空間に通じるガス室を形成する圧力容器とを備えた圧縮機において、
前記作動ガス流路を形成した円盤部材を設け、この円盤部材に前記外側継鉄を同軸に結合することにより前記圧力容器の周壁を形成し、その内側に前記内側継鉄を組み込んだことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記内側継鉄に中心から半径方向に向うスリットを入れたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍機の膨張部に作動ガスの振動流を供給して極低温を発生させるピストン型の圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記圧縮機は、例えば特許文献１に記載されているが、図３はこれと同一構成の圧縮機を改めて示した縦断面図である。図示圧縮機は一対のピストンが互いに対向して運動する複動型で、円筒空間を形成するシリンダ１と、シリンダ１にクリアランスシールを形成する隙間２を介して挿入され、円筒空間内に作動ガスの圧縮空間３を形成する左右一対のピストン４と、圧縮空間３の作動ガスを機外の膨張部に導く作動ガス流路５と、シリンダ１の外周側に配置された左右の内側継鉄６と、その外周側に組み合わされ、各内側継鉄６との間に環状の空隙７を形成する外側継鉄８と、各内側継鉄６に図示極性で装着され、空隙７に磁界を形成する左右の環状永久磁石９と、空隙７内に配置され各ピストン４にコイルボビン１０を介してそれぞれ連結された駆動子コイル１１と、各駆動子コイル１１及びピストン４をそれぞれ往復動可能に支持する支持ばね１２と、隙間２を介して圧縮空間３に通じるガス室１３を形成する圧力容器１４とを備えている。ガス室１３内には作動ガス（一般にヘリウムガス）が封入されている。
【０００３】
シリンダ１は一対のピストン４に対して一体で、その両端から挿入されたピストン４の対向面間に圧縮空間３が形成されている。圧力容器１４は、その周壁を形成する円筒状の筐体１５と、その両端を閉塞する端板１６とからなり、筐体１５は外側継鉄８の外周面に嵌合している。一端がコイルボビン１０に結合された支持ばね１２の他端は、支持部材１７を介して圧力容器１４の端板１６に結合されている。作動ガス流路５は、圧力容器１４の筐体１５を貫通してシリンダ１に達する配管１８により形成されている。永久磁石９の磁気通路は内側継鉄６及び外側継鉄８により形成され、永久磁石９のＮ極から出た磁力線は空隙７、外側継鉄８、内側継鉄６を巡ってＳ極に戻り、空隙７に磁界を形成する。そこで、左右の駆動子コイル１１に位相が互いに１８０°異なる交流を流すと、この交流と永久磁石９の磁界との間に生じる電磁力によりピストン４，４は互いに反対方向に往復運動を行ない、圧縮空間３内の作動ガスに振動流を発生させる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１５９９０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の圧縮機は、外側継鉄８の外周部に圧力容器１４の筐体１５を有しているため、その分、外径寸法が大きくなっている。また、図示複動型の圧縮機において、シリンダ１は一対のピストン４，４に対して左右一体に構成されているため開口径に比べて長手寸法が大きく、加工精度を高めることが困難であった。
この発明の課題は、圧縮機の外径寸法の縮小とシリンダの加工性及び寸法精度の向上を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は、円筒空間を形成するシリンダと、このシリンダに隙間を介して挿入され、前記円筒空間内に作動ガスの圧縮空間を形成するピストンと、前記圧縮空間の作動ガスを機外に導く作動ガス流路と、前記シリンダの外周側に配置された内側継鉄と、この内側継鉄の外周側に組み合わされ、前記内側継鉄との間に環状の空隙を形成する外側継鉄と、前記空隙に磁界を形成する永久磁石と、前記空隙内に配置され前記ピストンにコイルボビンを介して連結された駆動子コイルと、この駆動子コイル及び前記ピストンを往復動可能に支持する支持ばねと、前記隙間を介して前記圧縮空間に通じるガス室を形成する圧力容器とを備えた圧縮機において、前記作動ガス流路を形成した円盤部材を設け、この円盤部材に前記外側継鉄を同軸に結合することにより前記圧力容器の周壁を形成し、その内側に前記内側継鉄を組み込むものとする。
【０００７】
請求項１によれば、外側継鉄を圧力容器の周壁に兼用するため、この周壁を別途に外側継鉄の外周部に嵌合する必要がなくなり、それだけ圧縮機の外径寸法が縮小し、部品点数も少なくなる。また、複動型圧縮機においてはシリンダが円盤部材によりピストン別に分断されるため、シリンダの長手寸法が小さくなり、軸方向の加工精度を高めることが容易になる。
【０００８】
請求項１において、前記内側継鉄に中心から半径方向に向うスリットを入れたるのがよい（請求項２）。これにより、駆動子コイルに流れる交流により内側継鉄に発生する渦電流を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図２に基づいて、この発明の実施の形態を説明する。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。ここで、図１は複動型圧縮機の実施の形態を示す縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う内側継鉄の横断面図である。図１において、２１は非磁性材、例えばステンレスからなる円盤部材で、この円盤部材２１を構成する円形の板材の中心には、ボス２１ａが両面に一体に突出形成され、ボス２１ａの両端面に皿形の凹部が形成されるとともに、その中心に貫通穴２２があけられている。そして、貫通穴２２から外周面に達するように、丸穴からなる作動ガス流路５が半径方向にあけられている。
【００１０】
円盤部材２１の図１の左右両面には、鉄などの磁性材からなる円筒状の外側継鉄８が、摩擦圧接などにより同軸に結合されている。この外側継鉄８は、作動ガスが封入されるガス室１３を形成する圧力容器１４の周壁を兼ねている。外側継鉄８の内側には、内側継鉄６が組み込まれている。内側継鉄６は磁性材からなるつば付きの円筒体で、ステンレスのつば付き円筒体からなるシリンダ１が中空部に嵌め込まれた後、外側継鉄８内に円盤部材２１に突き当たるまで挿入され、つば部６ａを通して円盤部材２１にねじ込まれた図示しないねじにより締め付けられている。この状態で、内側継鉄６はつば部６ａの外周面で外側継鉄８に嵌合し、シリンダ１は円盤部材２１のボス２１ａに嵌合するとともに、つば部１ａが内側継鉄６と円盤部材２１との間に挟まれて固定される。ここで、図１及び図２に示すように、内側継鉄６には中心から半径方向に向うスリット６ｂが放射状に入れられている。環状の永久磁石９は外側継鉄８に嵌合し、内側継鉄６と外側継鉄８との間の空隙７に磁界を形成している。
【００１１】
ピストン４はステンレスの管材の先端が閉塞されて形成され、このピストン４に、駆動子コイル１１が巻かれたコイルボビン１０、円盤状の板ばねからなる第１の支持ばね２３、ステンレスからなる内外２重の間隔管２４及び２５、第２の支持ばね２６が順次嵌め込まれ、リングナット２７で締め付けられて可動部が構成されている。この可動部はピストン４をシリンダ１に挿入して図示の通り外側継鉄８と組み合わされ、支持ばね２３，２６の外周部及び外側間隔管２５を貫通する図示しないねじにより固定されている。この状態で、一対のピストン４，４の対向面間に、円盤部材２１の貫通穴２２を挟んで圧縮空間３が形成され、また駆動子コイル１１は空隙７内に位置して永久磁石９と軸方向位置が一致している。外側継鉄８の開放端には端板１６が溶接により固着され、圧力容器１４は密閉されている。
【００１２】
図１の圧縮機の動作は従来例と実質的に同じであり、図示しない電源端子からリード線２８を介して左右の駆動子コイル１１に、位相が１８０°異なる交流をそれぞれ給電すると、この交流が永久磁石９の磁界中で受ける電磁力により、ピストン４は図１の左右に互いに反対方向に往復駆動され、ガス室１３に隙間２を介して通じる圧縮空間３の作動ガスに振動流を生じさせる。この振動流は作動ガス流路５を介して図示しない極低温冷凍機の膨張部に導かれ、低温端に極低温を発生させる。
【００１３】
図示実施の形態において、外側継鉄８は、圧力容器１４の周壁として兼用されている。従って、外側継鉄８の外周部に別途に嵌合させる圧力容器の筐体が不要で、それだけ圧縮機の外径寸法が縮小するとともに部品点数も少なくなる。また、図示複動型圧縮機においてもシリンダ１が円盤部材２１を境に左右に分断可能であるため、シリンダ１の長手寸法を従来の半分にすることができ、それだけ加工が容易になって寸法精度が向上する。一方、内側継鉄６には駆動子コイル１１の磁束を打ち消す向きに、周方向の渦電流を生じるが、図示実施の形態では内側継鉄６に渦電流と直交する方向に多数（図示の場合は１６個）のスリット６ｂが形成されているため、電流経路が分断されて渦電流の発生が抑制される。
【００１４】
なお、図示実施の形態では複動型の圧縮機の例を示したが、シリンダ１やピストン４が円盤部材２１の左右片側のみの単動型の圧縮機についてもこの発明は適用可能であり、その場合は円盤部材２１の貫通穴２２の一端を閉塞して、円盤部材２１を圧力容器１４の一方の端板として兼用すればよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば、外側継鉄を圧力容器の周壁に兼用することにより、圧縮機の外径寸法が縮小して圧縮機が小型化するとともに、部品点数が減少して製作費が安価になる。特に、複動型圧縮機においてはシリンダの長手寸法が短くなり、その加工精度が向上する。また、内側継鉄にスリットを形成することにより渦電流の発生を抑制し、圧縮機の低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う内側継鉄の横断面図である。
【図３】従来例を示す圧縮機の縦断面図である。
【符号の説明】
１    シリンダ
２    隙間
３    圧縮空間
４    ピストン
５    作動ガス流路
６    内側継鉄
６ｂ  スリット
７    空隙
８    外側継鉄
９    永久磁石
１０    コイルボビン
１１    駆動子コイル
１３    ガス室
１４    圧力容器
２１    円盤部材
２３，２６    支持ばね
【図１】
2004239206.tif 000003
【図２】
2004239206.tif 000004
【図３】
2004239206.tif 000005