(57)【要約】  【課題】構造が簡単で、小型化が可能な圧縮機を提供する。  【解決手段】磁石を含む磁性体からなる円柱状のピストン２０と、ピストン２０が内部を自由に往復する非磁性体からなる円筒状のシリンダ２１と、シリンダ２１とピストン２０を通るように配置された第１、第２の磁路２２，２５と、ピストン２０の両側に位置しそれぞれ吸入口２９，３２および吐出口３０，３３を設けた圧縮室２８，３１とからなり、第１、第２の磁路２２，２５には、磁路の数と同数のコイル２４，２７を有し、ピストン２０の長さを第１、第２の磁路２２，２５の幅より長くし、第１、第２の磁路２２，２５に磁束を順次供給することにより、ピストン２０を往復運動させるようにすることにより、従来より簡単な構造で圧縮機を実現できるので大幅な小型化が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を含む磁性体からなるピストンと、前記ピストンが内部を自由に往復する非磁性体からなるシリンダと、前記シリンダと前記ピストンを通るように配置された２以上の複数の磁路とからなり、前記複数の磁路に磁束を順次供給することにより、前記ピストンを往復運動させるようにしたことを特徴とするリニア圧縮機。
【請求項２】
前記ピストンの両側に圧縮室を設け、それぞれに吸入口および吐出口を設けたことを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機。
【請求項３】
前記複数の磁路には、磁路の数と同数のコイルを有することを特徴とした請求項１または請求項２記載のリニア圧縮機。
【請求項４】
前記ピストンは円柱状であり、かつ前記ピストンの内部は円筒状の形状をしていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニア圧縮機。
【請求項５】
ピストンの長さは磁路の幅より長くなっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のリニア圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫やエアコンなどの冷凍空調システムに使用する圧縮機に関し、特にリニア式の圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍空調システムにおけるリニア圧縮機の一般的な構造は、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この従来のリニア圧縮機について図面を参照しながら説明する。図４は従来のリニア圧縮機の構造図である。
【０００４】
図４に示すように、固定ブロック１中にリニアモーターの固定子として、ヨーク２と巻線３が固定されている。このヨ一ク２と巻線３との間に、永久磁石４をもつ可動子５を持つ。可動子５は共振用ばね６で固定ブロック１に固定されている。
【０００５】
巻線３に交流電流を流すことにより、可動子５は往復運動を行い、さらに共振ばね６の共振周波数でその振動の振幅は最大となり、入力は最小となり、最大の効率となる。
【０００６】
可動子５には軸７を介してピストン８がつながれている。可動子５の往復運動に応じて、ピストン８はシリンダ９の中を往復運動を行う。
【０００７】
この時、冷媒ガスは吸入口１０から吸入弁を介して圧縮室１１に吸い込まれ、ピストンの往復運動で圧縮され、吐出弁を介して圧縮された冷媒ガスは吐出口１２から吐出される。この吐出された冷媒ガスは、凝縮器１３で凝縮（放熱）され、キャピラリチューブ１４で減圧され、蒸発器１５で蒸発（吸熱）される。この放熱や吸熱を利用して過熱または冷却を行う。
【特許文献１】特開２００２−１２２０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、構造が複雑であり、小型化が困難であるばかりでなく、固定子（ヨーク２と巻線３）と、可動子５のクリアランスの確保などで組み立てが困難であるため、組み立てコストが高くなる。また、共振ばね６に繰り返し寿命の長い高価な材料が必要であり、材料コストも高いという課題を有していた。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、構造がきわめて簡単であり、大幅な小型化が可能になるとともに、組み立てが非常に簡単で組み立てコストも安く、かつ特殊な材料を使用せずに部品点数も大幅に削減できるので安い材料コストでできる、すなわち安価なリニア圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、本発明のリニア圧縮機は、磁石を含む磁性体からなるピストンと、前記ピストンが内部を自由に往復する非磁性体からなるシリンダと、前記シリンダと前記ピストンを通るように配置された２以上の複数の磁路とからなり、前記複数の磁路に磁束を順次供給することにより、前記ピストンを往復運動させるようにするものであり、従来の可動子の代わりにピストンをそのまま動作させ、圧縮ができるので、構造が従来に比べて非常に簡単で小型化、低コスト化が可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のリニア圧縮機は、構造が従来に比べて非常に簡単で大幅な小型化、低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、磁石を含む磁性体からなるピストンと、前記ピストンが内部を自由に往復する非磁性体からなるシリンダと、前記シリンダと前記ピストンを通るように配置された２以上の複数の磁路とからなり、前記複数の磁路に磁束を順次供給することにより、前記ピストンを往復運動させるようにすることにより、従来の可動子の代わりにピストンをそのまま動作させ、圧縮ができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、ピストンの両側に圧縮室を設け、それぞれに吸入口および吐出口を設けたことにより、往復運動で圧縮仕事を交互にすることができるので、非常に安定した運転が可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２において、複数の磁路には、磁路の数と同数のコイルを有することにより、電気的な簡単な通電／無通電で磁路を切り替えることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２において、ピストンは円柱状であり、かつ前記ピストンの内部は円筒状の形状をしていることにより、回転に対する自由度が高く、磁束による応力に対して信頼性が著しく向上する。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２において、ピストンの長さは磁路の幅より長くなっていることにより、磁路の切り替え時に必ず磁束が通る通り道がピストン内に作られるため、動作が完全に不可能な点、すなわちデッドポイントがなくなり、安定した起動を得ることができる。
【００１７】
以下本発明のリニア圧縮機の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるリニア圧縮機の断面図である。
【００１９】
図１に示すように、磁性体からなるピストン２０は、非磁性体からなるシリンダ２１内を滑らかに上下方向に動くようにクリアランスの設計がされている。第１の磁路２２は、薄い鉄板を積層した第１の鉄心２３と第１の磁路２２に磁束を供給するための第１のコイル２４からなる。
【００２０】
この第１の磁路２２は循環するように第１の鉄心２３は図面の手前側で接続されており、ロの字の形をしている。第１の磁路２２は第１のコイル２４に通電されると磁束は矢印の方向に発生するようになっている。
【００２１】
また、第２の磁路２５は、薄い鉄板を積層した第２の鉄心２６と第２の磁路２５に磁束を供給するための第２のコイル２７からなる。
【００２２】
この第２の磁路２５は循環するように第２の鉄心２６は図面の手前側で接続されており、ロの字の形をしている。第２の磁路２５は第２のコイル２７に通電されると磁束は矢印の方向に発生するようになっている。
【００２３】
第１の圧縮室２８は、ピストン２０の上側に形成されており、吸入弁を持つ第１の吸入口２９から冷媒ガスを吸い込み、圧縮された冷媒ガスは吐出弁を持つ第１の吐出口３０から冷媒ガスを吐出する。
【００２４】
第２の圧縮室３１は、ピストン２０の下側に形成されており、吸入弁を持つ第２の吸入口３２から冷媒ガスを吸い込み、圧縮された冷媒ガスは吐出弁を持つ第２の吐出口３３から冷媒ガスを吐出する。
【００２５】
次に、図２を用いてさらに詳しく説明をする。図２は図１における第１の磁路２２の上面図を示す。符号はすべて図１と同等であるので説明は省略する。
【００２６】
第１の磁路２２は循環するように第１の鉄心２３が構成されている。また、シリンダ２１は円筒形であり、ピストン２０は円柱形としている。
【００２７】
次に、以上のように構成されたリニア圧縮機の動作について説明する。
【００２８】
まず、第１のコイル２４に通電すると、第１の磁路２２に矢印の方向に磁束が発生する。この時、第２のコイル２７は無通電である。磁束は第１の鉄心２３を循環する。この時、非磁性体のシリンダ２１は素通りし、磁性体のピストン２０では磁束が集中して通過する。磁性体を磁束が通過する際に、磁束が通りやすくなるようにトルクが発生する。いわゆるリラクタンストルクである。
【００２９】
このリラクタンストルクにより、ピストン２０は上方向に移動する。この時、第１の圧縮室２８では冷媒ガスの圧縮および吐出が行われ、第２の圧縮室３１では冷媒ガスの吸入が行われる。
【００３０】
次に、第１のコイル２４を非通電にし、第２のコイル２７を通電する。すると、第２の磁路２５が形成され、リラクタンストルクによりピストン２０は下向きに力を受け、移動する。
【００３１】
この時、先ほどとは逆に第２の圧縮室３１で圧縮、吐出が行われ、第１の圧縮室２８で吸入が行われる。
【００３２】
このように、第１のコイル２４と第２のコイル２７の通電を交互に行うことにより圧縮仕事を行うこととなる。また、この時圧縮された冷媒ガスは力を蓄えておりガスばねとして動作するため、従来のリニア圧縮機と同様に切り替える速度を共振させることにより、効率の高い運転が可能になる。
【００３３】
ピストン２０の長さを、第１、第２の磁路２２，２５を形成する第１、第２の鉄心２３，２６の厚みよりも大きくすることにより、常に磁路が形成されたときに、その磁束は必ずピストン２０内に集中して通過するので確実に動作させることができ、デッドポイントのない安定な運転が可能となる。
【００３４】
実施の形態１においては、ピストン２０は磁性体としたが、永久磁石（円周方向にＮ／Ｓ極を１対もつ）とすることにより、リラクタンストルクではなくマグネットトルクを利用できるので、トルクが上がるとともに、効率も向上することとなる。
【００３５】
また、シリンダ２１とピストン２０は円筒／円柱状としたが、他の形であっても変わらない。ただし、自由度からはこの形がベストである。
【００３６】
また、磁路は２個の場合を説明したが、３個以上の磁路があっても順次切り替えていくことで同様の動作ができる。
【００３７】
以上のように、実施の形態１によると、磁石を含む磁性体からなるピストン２０と、ピストン２０が内部を自由に往復する非磁性体からなるシリンダ２１と、シリンダ２１とピストン２０を通るように配置された第１、第２の磁路２２，２５とからなり、複数の磁路２２，２５に磁束を順次供給することにより、ピストン２０を往復運動させるようにすることにより、従来の可動子の代わりにピストン２０をそのまま動作させ、圧縮ができ、従来より簡単な構造で圧縮機を実現できるので、大幅な小型化が可能となる。また組み立て工数が少なく、部品点数が少ないことから材料コストも大幅に引き下げることができる。
【００３８】
また、ピストン２０を磁石にすることで、さらにトルクをアップさせることができるとともに、効率をアップさせることができる。また、ガスばねの共振周波数で切り替えることにより、効率も大幅にアップする。
【００３９】
また、ピストンの両側に第１、第２の圧縮室２８、３１を設け、それぞれに第１および第２の吸入口２９，３２、さらに第１、第２の吐出口３０，３３を設けたことにより、往復運動で圧縮仕事を交互にすることができるので、非常に安定した運転が可能となる。
【００４０】
また、第１、第２の磁路２２、２５には、磁路の数と同数の第１、第２のコイル２４，２７を有することにより、電気的な簡単な通電／無通電で磁路を切り替えることができる。
【００４１】
また、ピストン２０は円柱状であり、かつシリンダ２１の内部は円筒状の形状をしていることにより、回転に対する自由度が高く、磁束による応力に対して信頼性が著しく向上する。
【００４２】
また、ピストン２０の長さが、第１、第２の磁路２２，２６を構成する第１、第２の鉄心２３，２６の幅より長くなっていることにより、磁路の切り替え時に必ず磁束が通る通り道がピストン２０内に作られるため、動作が完全に不可能な点、すなわちデッドポイントがなくなり、安定した起動を得ることができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるリニア圧縮機の断面図である。図３において、実施の形態１と同一の構成については、同一符号を付与して説明は省略する。
【００４４】
実施の形態１との違いは第１の磁路２２と第２の磁路２５のつくり方である。第３のコイル４０と第４のコイル４１はシリンダ２１の周囲に巻かれている。この第３、第４のコイル４０，４１を交互に通電することにより同様の動作をすることができる。
【００４５】
このように、実施の形態２によると、第１の磁路２２と第２の磁路２５をシリンダ２１の周囲に巻いた第３、第４のコイル４０，４１のみにより構成するので、さらに大幅な小型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のリニア圧縮機は、構造が従来に比べて非常に簡単で大幅な小型化、低コスト化が可能となるので、冷蔵庫やエアコンなどの冷凍空調システム等で、特に圧縮機の小型化、低コスト化が要求される用途に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるリニア圧縮機の断面図
【図２】同実施の形態における第１の磁路の上面図
【図３】本発明の実施の形態２におけるリニア圧縮機の断面図
【図４】従来のリニア圧縮機の構造図
【符号の説明】
【００４８】
２０  ピストン
２１  シリンダ
２２  第１の磁路
２４  第１のコイル
２５  第２の磁路
２７  第２のコイル
２８  第１の圧縮室
２９  第１の吸入口
３０  第１の吐出口
３１  第２の圧縮室
３２  第２の吸入口
３３  第２の吐出口
４０  第３のコイル
４１  第４のコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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