(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リニアモータにより一定の共振周波数で往復駆動されるシリンダまたはこのシリンダ内に嵌挿されたピストンを弾性支持する弾性部材と、
上記弾性部材を支持するスライド座と、
上記スライド座を上記往復駆動方向に移動可能に支持するガイド部材と、
上記スライド座を上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に押圧する押圧手段と、を備え、
上記ガイド部材は、
上記スライド座を上記弾性部材の反力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第一のストッパー部と、
上記第一のストッパー部に対向して設けられ、上記スライド座を上記押圧手段の押圧力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第二のストッパー部と、を備えたリニア圧縮機。
【請求項２】
弾性部材がシリンダのピストンが嵌挿される側と反対側に設けられ、第一のストッパー部によってスライド座の位置が定まるときに、往復駆動の振幅が最大となり、第二のストッパー部によって定まるときに振幅が最小になるようにし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】
弾性部材がシリンダのピストンが嵌挿される側に設けられ、第一のストッパー部によってスライド座の位置が定まるときに、往復駆動の振幅が最小となり、前記第二のストッパー部によって定まるときに振幅が最大になるようにし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４】
スライド座及び座ストッパーに作用する押圧手段による押圧は外部からの操作によりＯＮ／ＯＦＦできることを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機。
【請求項５】
押圧手段は高圧／低圧を切替えるようにしたことを特徴とする請求項４記載のリニア圧縮機。
【請求項６】
弾性部材の停止時の初期変形量が、そのときのストロークの１／２以上となるようにし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７】
弾性部材にコイルばねを用い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８】
弾性部材は可動子の両側に分けて配置し、片方の弾性部材にスライド座を取付けて押圧することを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機。
【請求項９】
二つの弾性部材は弾性係数の等しいものを用いたことを特徴とする請求項８記載のリニア圧縮機。
【請求項１０】
スライド座の位置が第二のストッパー部で定まるとき、弾性係数の大きい方の弾性部材の停止時の変形量が、そのときのストロークの１／２以上になるようにしたことを特徴とする請求項８記載のリニア圧縮機。
【請求項１１】
往復駆動方向に移動可能にガイド部材に支持され、スライド座とガイド部材との間に介在する複数の座ストッパーと、
上記座ストッパーを上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に各々押圧する複数の押圧手段と、を備え、                                      
上記複数の座ストッパーの内、対応する上記押圧手段により押圧力を加えた座ストッパーが上記第二のストッパー部に突き当てられた上記座ストッパーより、上記第一、第二のストッパー部の間のあらかじめ定められた複数の位置で止める複数のストッパー部を形成することを特徴とする請求項１記載のリニア圧縮機。
【請求項１２】
リニアモータにより一定の共振周波数で往復駆動されるシリンダまたはこのシリンダ内に嵌挿されたピストンを弾性支持する弾性部材と、
上記弾性部材を支持するスライド座と、
上記スライド座を上記往復駆動方向に移動可能に支持するガイド部材と、
上記往復駆動方向に移動可能に上記ガイド部材に支持された座ストッパーと、
上記スライド座を上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に押圧する第一の押圧手段と、
上記座ストッパーを上記第一の押圧手段の押圧力以上の力で上記第一の押圧手段の押圧方向の逆方向に押圧する第二の押圧手段と、
上記ガイド部材に形成され、上記スライド座を上記弾性部材の反力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第一のストッパー部と、
上記第一のストッパー部に対向して上記ガイド部材に形成された面に突き当てられた上記座ストッパーにより形成され、上記スライド座を上記第一の押圧手段の押圧力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第二のストッパー部と、
上記第二のストッパー部に対向して上記ガイド部材に形成された面に突き当てられた上記座ストッパーにより形成され、上記スライド座を上記第二の押圧手段の押圧力及び弾性部材の反力に抗して、上記第一、第二のストッパー部の間のあらかじめ定められた位置で止める第三のストッパー部と、を備えたことを特徴とするリニア圧縮機。
【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・空調用途に用いられるリニア圧縮機の容量制御機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は特許第２６８７６８９号に示された従来のリニア圧縮機の断面図である。密閉容器５内に鉄心１１ａ、１１ｂと永久磁石１からなる固定子とシリンダー７とが固定されている。この固定部に対して共振ばね３で支持されるようにピストン４とコイル２からなる可動子が配されている。コイル２は鉄心１１ａと１１ｂの間のエアギャップに挿入されて、永久磁石１によって鉄心１１ａ、１１ｂを経由して形成される磁気回路の磁界中に置かれるので、コイルに通電するとコイルに流れる電流が作る磁界と固定子の磁界との相互作用により、可動子は軸方向の力（推力）を受けることになる。
【０００３】
コイル２に交流電流を流すことにより、可動子に作用する推力の向きが交互に入れ替わり可動子は往復動する。可動子の一部として構成されたピストン４がシリンダー７内で往復動することにより圧縮室１２の容積が周期的に増減するので、吸入管６から吸入弁８を経て圧縮室内に吸入されたガスが圧縮され、吐出弁９を経て吐出管１０から密閉容器外に吐出される。
【０００４】
ガスを吸入、圧縮、吐出する動力は永久磁石１、コイル２、鉄心１１ａ、１１ｂからなるリニアモーター部が発生するが、全部の過程を直接モーターの発生する推力のみで行なうためにはストロークの全域に亙ってガスの圧縮反力に勝る推力を発生させる必要があり、モーター部が大型化し現実的な寸法の圧縮機として構成することは困難である。そこで可動子を共振ばね３で支持することによりばね・マスからなる共振系を構成し、通電する交流電流の周波数を可動部の質量と共振ばねのばね定数とから定まる共振周波数と一致させ、機械的共振現象を利用している。この時の振幅はモーター部の寸法により定まる最大ストロークまで電源の電圧に依存して定まる。
【０００５】
上述の例はモーター部の外にピストン／シリンダーからなる圧縮部を配置しているが、小型化のために圧縮部をモーター部に内蔵させた場合の構成を模式的に図示したものを図８に示す。
図８（ａ）において共振ばね３は板ばねを想定しており、固定子が鉄心１１と磁石１、可動子がコイル２からなる所謂ムービング・コイル（ＭＣ）型リニアモーターによって構成した例であるが、モーターをムービング・マグネット（ＭＭ）型にすると図８（ｂ）のような構成になる。モーター部は磁石１が可動子を、コイル２と鉄心１１ａ、１１ｂが固定子を形成している。また、図８（ｃ）はモーターにムービング・アイアン（ＭＩ）型を用い、ピストンを固定しシリンダーを駆動するように構成した場合の模式図である。なお、図７と同一または相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。
【０００６】
モーター部は固定子が磁石１、コイル２、鉄心１１ａからなり、可動子が鉄心１１ｂからなり、可動鉄心と一体のシリンダー７を駆動するようになっている。
【０００７】
以上の構成は、モーターの形式とピストン駆動かシリンダー駆動かの違いはあっても、いずれの場合でもモーター部で発生した推力により可動子と共振ばねのばね・マス系を共振させ、ピストン４とシリンダー７を相対的に往復動させるという作動原理は同じである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のリニア圧縮機は共振を利用するため運転周波数を自由に変化させることはできないので、冷凍・空調用途に用いる場合に容量制御を行なうには電圧制御により振幅を変えてストローク容積を変化させる。このとき、振幅を小さくするだけでは上死点における圧縮・吐出完了時の圧縮室容積、所謂死容積が増大して効率の低下を招くので、小振幅で運転するときの死容積を減らす工夫が必要である。
【０００９】
死容積を減らす方法としては、固定側の上死点位置を移動させるヘッド移動と振幅の中央位置を移動させる中立点移動の二つが考えられる。図９は、ヘッド移動と中立点移動を比較して示した模式図で、簡単のためモーター部を省略しピストン駆動式でのみ示してある。図９（ｂ）のフルストローク時に対して、図９（ａ）ではシリンダー７のヘッド部を軸方向に移動可能なスライドヘッド１３としてこれを押圧力ＦＨにより移動させることにより小ストローク時の死容積を減らす。中立点移動は図９（ｃ）に示すように共振ばね３の固定側の取付部を軸方向に移動可能なスライド座１４を押圧力ＦＮによって移動させて中立点を移動することにより死容積を減らす。尚、ピストン駆動なのでヘッド移動はシリンダーヘッドを移動させるようになっているが、シリンダー駆動の場合は固定されたピストンの方を移動させることになる。
【００１０】
図９（ａ）に示すヘッド移動は押圧力ＦＨとして圧縮室内のガス圧力に打ち勝つ力を付加する必要があるのに対して、図９（ｃ）の中立点移動では押圧力ＦＮが共振ばねを介してピストンに付加され、ピストンにはモーターによる駆動力も作用しているのでＦＮはガス圧力以下に設定することが可能である。また押圧力を付加しないとき、スライド座１４は共振ばね３の反力により元の位置に押し戻されるのに対して、スライド・ヘッド１３は不安定になって位置が定まらない可能性があるのでばね１５のような復帰のための手段を設ける必要がある。これらの点からヘッド移動よりも中立点移動の方が有利である。
【００１１】
図１０は特開平９−１５１８４３に示されたリニア圧縮機で、ＭＣ型モーターでピストンを駆動する構成である。背圧室２０の容積を変えることにより中立点移動による容量制御を行なうようになっているが、背圧室内ガスが圧縮性を持ちガスばねとして作用するので、図に示された構成ではスライド座１４の位置はその時の共振ばねのばね力と背圧室の圧力が釣り合う位置となり、ばね力の変化にともなって刻々位置が変わる。すなはちスライド座１４をはさんで共振ばね３とガスばねとが連成したばね系を構成することになり、意図したような中立点移動を行なうことはできない。
【００１２】
この発明は以上のような点に鑑み、容量制御機構として機能し得る中立点移動手段を備えたリニア圧縮機を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わるリニア圧縮機は、リニアモータにより一定の共振周波数で往復駆動されるシリンダまたはこのシリンダ内に嵌挿されたピストンを弾性支持する弾性部材と、上記弾性部材を支持するスライド座と、 上記スライド座を上記往復駆動方向に移動可能に支持するガイド部材と、上記スライド座を上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に押圧する押圧手段と、を備え、上記ガイド部材は、上記スライド座を上記弾性部材の反力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第一のストッパー部と、上記第一のストッパー部に対向して設けられ、上記スライド座を上記押圧手段の押圧力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第二のストッパー部と、を備える。
【００１４】
また、弾性部材がシリンダのピストンが嵌挿される側と反対側に設けられ、第一のストッパー部によってスライド座の位置が定まるときに、往復駆動の振幅が最大となり、第二のストッパー部によって定まるときに振幅が最小になるようにしたものである。
【００１５】
また、弾性部材がシリンダのピストンが嵌挿される側に設けられ、第一のストッパー部によってスライド座の位置が定まるときに、往復駆動の振幅が最小となり、前記第二のストッパー部によって定まるときに振幅が最大になるようにしたものである。
【００１６】
また、スライド座及び座ストッパーに作用する押圧手段による押圧は外部からの操作によりＯＮ／ＯＦＦできるものである。
【００１７】
また、押圧手段は高圧／低圧を切替えるようにしたものである。
【００１８】
また、弾性部材の停止時の初期変形量が、その時の往復駆動の振幅の１／２以上となるようにしたものである。
【００１９】
また、弾性部材にコイルばねを用いたものである。
【００２０】
また、弾性部材は可動子の両側に分けて配置し、片方の弾性部材にスライド座を取付けて押圧するものである。
【００２１】
また、二つの弾性部材は弾性係数の等しいものを用いたものである。
【００２３】
また、スライド座の位置が第二のストッパー部で定まるとき、弾性係数の大きい方の弾性部材の停止時の変形量が、そのときのストロークの１／２以上になるようにしたものである。
【００２４】
また、往復駆動方向に移動可能にガイド部材に支持され、スライド座とガイド部材との間に介在する複数の座ストッパーと、上記座ストッパーを上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に各々押圧する複数の押圧手段と、を備え、上記複数の座ストッパーの内、対応する上記押圧手段により押圧力を加えた座ストッパーが上記第二のストッパー部に突き当てられた上記座ストッパーより、上記第一、第二のストッパー部の間のあらかじめ定められた複数の位置で止める複数のストッパー部を形成するものである。
【００２５】
また、リニアモータにより一定の共振周波数で往復駆動されるシリンダまたはこのシリンダ内に嵌挿されたピストンを弾性支持する弾性部材と、上記弾性部材を支持するスライド座と、上記スライド座を上記往復駆動方向に移動可能に支持するガイド部材と、上記往復駆動方向に移動可能に上記ガイド部材に支持された座ストッパーと、上記スライド座を上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に押圧する第一の押圧手段と、上記座ストッパーを上記第一の押圧手段の押圧力以上の力で上記第一の押圧手段の押圧方向の逆方向に押圧する第二の押圧手段と、上記ガイド部材に形成され、上記スライド座を上記弾性部材の反力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第一のストッパー部と、上記第一のストッパー部に対向して上記ガイド部材に形成された面に突き当てられた上記座ストッパーにより形成され、上記スライド座を上記第一の押圧手段の押圧力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第二のストッパー部と、上記第二のストッパー部に対向して上記ガイド部材に形成された面に突き当てられた上記座ストッパーにより形成され、上記スライド座を上記第二の押圧手段の押圧力及び弾性部材の反力に抗して、上記第一、第二のストッパー部の間のあらかじめ定められた位置で止める第三のストッパー部と、を備える。
【００２６】
また、座ストッパーを複数個配することにより、スライド座の位置を決めるストッパー部を第一、第二のストッパー部の間に複数構成したものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施形態１であるリニア圧縮機を示す断面図、図２は動作を説明する模式図である。
図１はＭＩ型リニアモーターによるシリンダー駆動式で構成されており、図において、磁石１、コイル２、鉄心１１ｂからなる固定子４１と可動子である鉄心１１ａとでＭＩ型リニアモーターを形成しており、鉄心１１ａがシリンダー７にスリーブ３０を介してプッシュナット３１によって締結されることにより、シリンダーが駆動されるようになっている。固定子４１の両側には下フレーム２３ａと上フレーム２３ｂが接着されており、下フレーム２３ａにはスライドガイド２２、上フレーム２３ｂにはステイホルダー２５がそれぞれシリンダ７の径方向を支持し、軸方向を弾性支持する板ばね２４ａ、２４ｂの外周部と共にボルトで締結されている。
【００２８】
板ばね２４ａの内周部は止めナット３４によってシリンダーヘッド３３ｂに、板ばね２４ｂの内周部は止めナット３２によってシリンダー７及びプッシュナット３１に、それぞれ締結されている。シリンダーヘッド３３ｂはシリンダー７に、間にヘッドプレート３３ａと吸入弁８を挟んでねじ締結されており、ヘッドプレートに設けられたポート３３ａ１とシリンダーヘッド中央孔３３ｂ１とでガスの圧縮室１２への吸入経路を形成しており、密閉容器５外から吸入管６を経てきガスを圧縮室１２に導くようになっている。
【００２９】
圧縮室１２は、鉄心１１ａと吸入弁８、ヘッドプレート３３ａ、シリンダーヘッド３３ｂと一体となって往復動するシリンダー７の内部のあらかじめ定められたの位置にピストン４が固定配置されることによって形成される。ピストン４はプッシュボルト２８によってピストン・ステイ２７に固定され、ピストン・ステイ２７はステイ固定用ねじ２６によって鉄心１１ｂに取付けられたステイホルダー２５に固定されているので、ピストン４は鉄心１１ｂに対して静止配置されている。
【００３０】
ピストン４には吐出ポート４０１が設けられており、その出口に吐出弁ホルダー２９によって保持された吐出弁９が配置されている。圧縮室１２で圧縮されたガスは吐出弁９を押し開けて吐出された後、ステイホルダー２５の中心部の孔を経由して吐出管１０に導かれ密閉容器５外に排出される。
【００３１】
鉄心１１ａ、シリンダー７、ヘッドプレート３３ａ、シリンダーヘッド３３ｂ等からなる可動部４２は、その両端部を弾性部材である共振ばね３ａ、３ｂにより挟むように支持されており、共振ばね３ｂの他端はステイホルダー２５に支持されており、共振ばね３ａの他端はスライド座１４に支持される。二つの共振ばね３ａ、３ｂと可動部４２とからなる系の共振周波数は、共振ばね３ａ、３ｂのばね定数と可動部の質量とで定まる。可動部４２の往復動にともない共振ばねがもっとも伸びたときに自然長以上にならないように、各ばねはあらかじめ伸び代分以上を縮めた状態で組立てられている。
なお、共振ばね３ａ、３ｂはコイルばねを使用している。
【００３２】
次に、動作について図１、２により説明する。図１（ａ）はフルストローク時にスライド座１４がガイド部材２２ａの第一のストッパー部に支持された場合、図１（ｂ）は容量制御時に座ストッパー２２ｂの第二のストッパー部に支持された場合、図１（ｃ）は容量制御時に座ストッパー２２ｂの第三のストッパー部に支持された場合の要部断面図である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はこれらの図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に各々対応した模式図である。
【００３３】
まず、共振ばね３ａ、３ｂのばねと可動部４２の質量であるばね・マス系の共振周波数に一致した周波数の交流電流をコイル２に流すと可動部を同じ周波数で往復動させようとする推力が作用し、共振現象を利用したガスの吸入、圧縮、吐出を行ない、その往復動の振幅は電源電圧で調整する。最も圧縮の効率が高いのは可動側のヘッドプレート３３ａが固定側のピストン４に最も近づいたときの圧縮室１２の容積が極小の場合である。ヘッド側の共振ばね３ａのスライド座１４が図に示したようにピストンから遠い位置にあるとき、フルストローク時よりも低い電源電圧で運転することにより振幅を小さくして容量制御すると、圧縮し切ったときの圧縮室容積、いわゆる死容積が増えるために効率が低下する。
【００３４】
そこで容量制御するときにはスライド座１４の背面の背圧空間に第一の押圧手段である高圧のガスを導くような経路（図示せず）を設けて、この圧力により押圧してスライド座１４を移動させることにより往復動の中立点を圧縮室の容積が減る方向に移動させ、振幅が小さいときの死容積を減少させ、効率の低下を防止するが、スライド座１４の背面に作用する押圧力と共振ばね３ａの反力とを釣り合わせようとすると、ばねの反力が刻々変化するためスライド座の位置が定まらず、スライド座１４の質量と背圧室のガスばねとが連成したばね・マス系が形成されてしまう。
【００３５】
このような事態を避けるため本実施形態では、スライド座１４背面には共振ばね３ａからの反力の往復動一周期中の最大値よりも大きな力が作用するように高圧の作用する断面積を設定してある。押圧力のうち、ばね反力により相殺された残りの分をガイド部材２２ａによる第一のストッパー部で受けることによりスライド座１４は第一のストッパー部に突当たる位置でとどめられる。
【００３６】
端面がストッパー部として機能する座ストッパー２２ｂは、ガイド部材２２にガイドされて軸方向に移動可能となっており、スライド座１４とは反対側の面に形成した背圧空間にも第二の押圧手段であるガスを導く経路（図示せず）を設けて、高圧／低圧を切替えることによりストッパー部の位置を第二のストッパー部と第三ストッパー部の２か所に設定できるようになっている。
【００３７】
以上のような構成により通常の運転と容量制御運転に応じて、スライド座１４の位置を、（１）図１（ａ）、図２（ａ）に示すようにガイド部材２２ａによる第一のストッパー部に支持される場合、（２）図１（ｂ）、図２（ｂ）に示すようにガイド部材２２に突き当てられた座ストッパー２２ｂによる第二のストッパー部に支持される場合、（３）図１（ｃ）、図２（ｃ）に示すようにガイド部材２２ａに突き当てられた座ストッパー２２ｂによる第三のストッパー部に支持される場合の３カ所に定める。
【００３８】
このとき、上記の各場合について、スライド座１４背圧／座ストッパー２２ｂ背圧は（１）低圧／高圧または低圧、（２）高圧／低圧、（３）高圧／高圧とし、位置確定に関わる力の関係が（１）ばね最小反力＞スライド座背圧力、（２）スライド座背圧力−ばね最大反力＞座ストッパー背圧力＝０、（３）スライド座背圧力−ばね最大反力＜座ストッパー背圧力となるように各背圧の受圧面積を定める。
【００３９】
なお、スペースの制約から二つの共振ばね３ａ、３ｂは異なるばね定数のもので構成されているが、双方ともスライド座が第一、第二、第三のずれの位置にあるときも一周期中最も伸びたときにも自然長以上にならないように初期変形量が設定されており、一周期中に系を構成するばね定数が不連続に変化することがないようにしている。
【００４０】
以上の動作につき、図２によりまとめて説明する。フルストローク時には、図２（ａ）に示すように、スライド座１４が共振ばね３ａのばね力によってガイド部材２２ａの第一のストッパー部に支持させて中立点の位置を定め、容量制御時には図２（ｂ）に示すように、座ストッパー２２ｂの第二のストッパー部に支持させて中立点の位置を定める。このとき圧縮室１２の容積が最小となる。また、図２（ｃ）に示すように座ストッパー２２ｂの第三のストッパー部に支持させて中立点の位置を定め、圧縮室１２の容積はフルストローク時と最小時の間のものとする。
【００４１】
以上のように、スライド座の背圧空間が、ガスばねとして共振系を連成したりすることなく、中立点移動を確実に行なうことができ、効率の高い容量制御をすることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、シリンダー駆動の場合を示したが、ピストン駆動の場合でも同様にして中立点移動をすることができ、図３により説明する。図３の模式図においてピストン４は板ばね２３によって径方向支持され、共振ばね３によって共振するように構成されている。共振ばね３の固定側の取付部は軸方向に移動可能なスライド座１４となっており、例えばガイド部材２２との間に形成された背圧室２２ｃに高圧のガスを導くなどの押圧手段により、共振ばね３のばね力に抗して移動する。この結果、中立点におけるピストン４の位置はシリンダー７に対して圧縮室１２の容積が減る方向に移動し、振幅が小さいときの死容積減少が可能となる。
【００４３】
スライド座１４はフルストローク時にはばね力によって第一のストッパー部２２ａに押付けられ位置が定まり、容量制御時には押圧力をばね力の一周期中の最大値よりも大きく設定することにより第二のストッパー部２２ｂに押付けられて位置が定まるので、時々刻々位置が変化することはない。
【００４４】
さらに、スライド座、座ストッパーに対する押圧力をスライド座背圧室の圧力で負荷するようにして外部からの圧力導入経路を設けることにより、外部から中立点移動を操作することができる。
【００４５】
また、停止時のばねの変形量についてはばねのコイルばねを使用するとき、特に圧縮ばねの場合は、ばねがスライド座１４に一定のばね定数に基づいて位置に比例した弾性力を作用させるには、バネの長さが自然長以下密着高さ以上の範囲に、ストロークの全域が入る必要がある。このために、中立位置からストロークの±１／２変位することから、停止時にばねがストロークの１／２変形している必要がある。
従って、停止時の弾性部材（ばね）の変形量をそのときの１／２ストローク以上とすることにより、弾性部材がコイルばねの場合ストローク半ばでばね定数が不連続に変化することを避けたり、弾性部材の最大応力が過大となるのを避けることができる。
【００４６】
また、スライド座の位置が第二のストッパー部で定まるとき、弾性係数の大きい方の弾性部材の停止時の変形量がそのときのストロークの１／２以上になるようにして、ストローク半ばでばね定数が不連続に変化することを避けたり、弾性部材の最大応力が過大となるのを避けることができる。
【００４７】
また、可動子の両側に共振ばねを設けた場合、二つの共振ばねのばね定数が等しいときは、スライド座が第一のストッパーで支持されたとき（ばねが最も伸びた状態）、中立点位置でばねがストロークの１／２以上変形していれば、中立点が移動したときも中立点でストロークの１／２以上変形していることになる。
そして、二つの共振ばねのばね定数が異なるときは、一般的にばねに生じる応力はばね定数が大きい方のばねの最大変形量が最も小さくなるように初期設定を行った方がよく、ばね定数の小さい方のばねの変形量が他方のばねは変形量より大きいために、ばね定数の大きい方がストロークの１／２以上変形していいることになるので、ばね定数が大きい方の停止時の変形量を決めればよい。
【００４８】
このように、スライド座の位置が第二のストッパー部で定まるとき、弾性係数の大きい方の弾性部材の停止時の変形量がそのときのストロークの１／２以上になるようにして、ストローク半ばでばね定数が不連続に変化することを避けたり、弾性部材の最大応力が過大となるのを避けることができる。
【００４９】
さらに、弾性部材として可動部の両側にばね定数の異なるコイルばねを配置することも、同一ばね定数のコイルばねでも配置することも可能なので、ばね定数同一の場合は各ばねの変形量を小さくすることができ、必要に応じて異なるばね定数のばねを用いることにより周辺のスペースを有効に利用できる。
【００５０】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施形態２であるリニア圧縮機を示す断面図、図５は動作を説明する模式図である。
図４は実施の形態１の図１と同様にＭＩ型リニアモーターによるシリンダー駆動式で構成されている。モーターの可動鉄心１１ａと一体になったシリンダー部が共振ばね３ａ、３ｂに支持されて共振系を構成し、磁石１、鉄心１１ｂと共に固定子４１を形成するコイル２に交流電流を流すことにより可動部４２を往復駆動させ、ピストンステイ２７、ステイホルダー２５、を介して固定子４１に固定されたピストン４との間に形成した圧縮室１２でガスの圧縮を行なうという基本的な機能は図２と同じである。
【００５１】
二つの共振ばね３ａと３ｂは同じばね定数で、共振振幅の中立点を移動させるスライド座１４は共振ばね３ｂの側に取付けられている。ステイホルダー２５の一部がスライド座１４の第一のストッパー部となっており、ステイホルダー２５に固定されたストッパー部材２５ａが第二のストッパー部となっている。第三のストッパー部は座ストッパー２５ｂが背圧力によりストッパー部材２５ａに突き当てあられることにより形成される。
【００５２】
図１に示した実施の形態１においては第一のストッパー部の位置がフルストローク時に相当するのに対し、この実施の形態２においては第二のストッパー部の位置がフルストローク時に相当している。実施の形態１においては、図１の座ストッパー２２ｂがスライド座１４の背圧力に対向して第二のストッパー部を形成しているのに対して、実施の形態２では座ストッパー２５ｂに作用する背圧力の向きはスライド座１４に作用するばね反力に対向する方向である。
【００５３】
次に、動作について図４、５により説明する。図４（ａ）はフルストローク時にストッパー部材２５ａによる第二のストッパー部に支持される場合、図４（ｂ）は容量制御時にステイホルダー２５による第一のストッパー部に支持される場合、図４（ｃ）は容量制御時にストッパー部材２５ａに突き当てられた座ストッパー２５ｂによる第三のストッパー部に支持された場合の要部断面図である。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に各々対応した模式図である。
【００５４】
以上の各場合のスライド座１４背圧／座ストッパー２５ｂの背圧は（１）低圧／低圧、（２）高圧／高圧または低圧、（３）低圧／高圧とし、位置確定に関わる力の関係は（１）ばね最小反力＞スライド座背圧力、ばね最小反力＞座ストッパー背圧力、（２）スライド座背圧力−ばね最大反力＞０、（３）座ストッパー背圧力−ばね最大反力＞０に設定する。
【００５５】
動作につき、図５によりまとめて説明する。フルストローク時には、図５（ａ）に示すように、ストッパー部材２５ａによる第二のストッパー部に支持させ中立点の位置を定め、容量制御時には図５（ｂ）に示すように、ステイホルダー２５による第一のストッパー部に支持させ中立点の位置を定める。このとき圧縮室１２の容積が最小となる。また、図５（ｃ）に示すように、ストッパー部材２５ａに突き当てられた座ストッパー２５ｂによる第三のストッパー部に支持させ中立点の位置を定め、圧縮室１２の容積はフルストローク時と最小時の間のものとする。
【００５６】
以上のように、中立点移動を確実に行うことができ効率の高い容量容量制御を行うことができる。
【００５７】
なお、実施の形態１で示したようにスライド座を押圧したときの第二のストッパー部の位置を容量最小時に対応させるとスライド座を可動部に対して固定部側（ガイド部材のある側）と反対側に配置でき、実施の形態１で示したように、第二のストッパー位置をフルストローク時に対応させるとスライド座を可動部に対して固定部側（ステイホルダーのある側）に配置でき、容量制御機構部をいずれの側にも配置することができ設計の自由度を広げることができる。
【００５８】
実施の形態３．
実施の形態１、２は、座ストッパーが１つで中立点３か所に対応しているが、本実施の形態は、複数個の座ストッパーを備えたものである。
図６は、実施の形態３であるリニア圧縮機の多段階容量制御を行う場合の説明図である。
図６（ａ）はスライド座１４が第一のストッパー４６ａに支持された場合、図６（ｂ）は第二の座ストッパ−４５ｂを第二のストッパー４６ｂに押しつけてスライド座１４に対して第三のストッパ−を形成した場合、図６（ｃ）は第一の座ストッパ−４５ａを第二のストッパー４６ｂに押しつけてスライド座１４に対して第四のストッパ−を形成した場合、図６（ｄ）はスライド座１４が第二のストッパー４６ｂに支持された場合を示す図である。図において１４ａはスライド座１４にもうけられバネを支持する凹部、４５ａは第一の座ストッパー、４５ｂは第二の座ストッパー、４６はホルダー、４６ａは第一のストッパー、４６ｂは第二のストッパー、３は共振ばねである。
【００５９】
この構成により、第一のストッパー部は、図６（ａ）に示すようにスライド座１４の背圧は低圧であり、第一、第二の座ストッパ−４５ａ、４５ｂを介して第一のストッパー４６ａに支持され、第二のストッパー部は、図６（ｄ）に示すように、スライド座１４が高圧の押圧力を受けて第二のストッパー４６ｂに押付けられる。このとき、共振ばね３の弾性力＜押圧力である。
【００６０】
第三のストッパー部は、図６（ｂ）に示すように、第二の座ストッパ−４５ｂの背面に高圧の押圧力を作用させ、スライド座１４から第一の座ストッパー４５ａを介して伝わった共振バネ３の弾性力に抗して、第二の座ストッパ−４５ｂを第二のストッパー４６ｂに押しつけることにより形成される。
第四のストッパー部は、図６（ｃ）に示すように、第一の座ストッパ−４５ａの背面に高圧の押圧力を作用させ、スライド座１４から伝わった共振バネ３の弾性力に抗して、第一の座ストッパ−４５ａを第二のストッパー４６ｂに押しつけることにより形成される。
【００６１】
このようにして、第一、第二のストッパー部の間に、複数のストッパー部を形成して、４段階以上の容量制御に対応した中立点設定を行なうことができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、リニアモータにより一定の共振周波数で往復駆動されるシリンダまたはこのシリンダ内に嵌挿されたピストンを弾性支持する弾性部材と、上記弾性部材を支持するスライド座と、 上記スライド座を上記往復駆動方向に移動可能に支持するガイド部材と、上記スライド座を上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に押圧する押圧手段と、を備え、上記ガイド部材は、上記スライド座を上記弾性部材の反力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第一のストッパー部と、上記第一のストッパー部に対向して設けられ、上記スライド座を上記押圧手段の押圧力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第二のストッパー部と、を備えたので、スライド座の背圧空間がガスばねとして共振系を連成したりすることなく、中立点移動を確実に行なうことができ効率の高い容量制御可能なリニア圧縮機を構成することができる。また、スライド座を押圧したときの第二のストッパー部の位置を容量最小時に対応させるとスライド座を可動部に対して固定部側と反対側に配置でき、第二のストッパー位置をフルストローク時に対応させるとスライド座を可動部に対して固定部側に配置でき、容量制御機構部をいずれの側にも配置することができ設計の自由度を広げることができる。
【００６３】
また、弾性部材がシリンダのピストンが嵌挿される側と反対側に設けられ、第一のストッパー部によってスライド座の位置が定まるときに、往復駆動の振幅が最大となり、第二のストッパー部によって定まるときに振幅が最小になるようにしたので、スライド座を可動部に対して固定部側と反対側に配置できる。
【００６４】
また、弾性部材がシリンダのピストンが嵌挿される側に設けられ、第一のストッパー部によってスライド座の位置が定まるときに、往復駆動の振幅が最小となり、前記第二のストッパー部によって定まるときに振幅が最大になるようにしたので、スライド座を可動部に対して固定部側に配置できる。
【００６５】
また、スライド座及び座ストッパーに作用する押圧手段による押圧は外部からの操作によりＯＮ／ＯＦＦできるので、操作がし易い。
【００６６】
また、押圧手段は高圧／低圧を切替えるようにしたものであり、構造を簡単にすることができる。
【００６７】
また、弾性部材の停止時の初期変形量が、そのときのストロークの１／２以上となるようにしたので、弾性部材がコイルばねの場合ストローク半ばでばね定数が不連続に変化することを避けたり、弾性部材の最大応力が過大となるのを避けることができる。
【００６８】
また、弾性部材にコイルばねを用いたので、構成を簡単にすることができ、小型にすることができる。
【００６９】
また、弾性部材は可動子の両側に分けて配置し、片方の弾性部材にスライド座を取付けて押圧するので、可動部の両側にばね定数の異なるコイルばねを配置することも、同一ばね定数のコイルばねでも配置することも可能なので、ばね定数同一の場合は各ばねの変形量を小さくすることができ、必要に応じて異なるばね定数のばねを用いることにより周辺のスペースを有効に利用できる。
【００７０】
また、二つの弾性部材は弾性係数の等しいものを用いたので、ばねの変形量を小さくすることができ、周辺のスペースを有効に利用できる。
【００７２】
また、スライド座の位置が第二のストッパー部で定まるとき、弾性係数の大きい方の弾性部材の停止時の変形量が、そのときのストロークの１／２以上になるようにしたので、弾性部材がコイルばねの場合ストローク半ばでばね定数が不連続に変化することを避けたり、弾性部材の最大応力が過大となるのを避けることができる。
【００７３】
また、往復駆動方向に移動可能にガイド部材に支持され、スライド座とガイド部材との間に介在する複数の座ストッパーと、上記座ストッパーを上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に各々押圧する複数の押圧手段と、を備え、上記複数の座ストッパーの内、対応する上記押圧手段により押圧力を加えた座ストッパーが上記第二のストッパー部に突き当てられた上記座ストッパーより、上記第一、第二のストッパー部の間のあらかじめ定められた複数の位置で止める複数のストッパー部を形成したので、多段階の容量制御に対応することができる。
【００７４】
また、リニアモータにより一定の共振周波数で往復駆動されるシリンダまたはこのシリンダ内に嵌挿されたピストンを弾性支持する弾性部材と、上記弾性部材を支持するスライド座と、上記スライド座を上記往復駆動方向に移動可能に支持するガイド部材と、上記往復駆動方向に移動可能に上記ガイド部材に支持された座ストッパーと、上記スライド座を上記弾性部材に生じた反力以上の力で上記反力の逆方向に押圧する第一の押圧手段と、上記座ストッパーを上記第一の押圧手段の押圧力以上の力で上記第一の押圧手段の押圧方向の逆方向に押圧する第二の押圧手段と、上記ガイド部材に形成され、上記スライド座を上記弾性部材の反力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第一のストッパー部と、上記第一のストッパー部に対向して上記ガイド部材に形成された面に突き当てられた上記座ストッパーにより形成され、上記スライド座を上記第一の押圧手段の押圧力に抗してあらかじめ定められた位置で止める第二のストッパー部と、上記第二のストッパー部に対向して上記ガイド部材に形成された面に突き当てられた上記座ストッパーにより形成され、上記スライド座を上記第二の押圧手段の押圧力及び弾性部材の反力に抗して、上記第一、第二のストッパー部の間のあらかじめ定められた位置で止める第三のストッパー部と、を備えたので、三段階の容量制御に対応することができる。
【００７５】
また、座ストッパーを複数個配することにより、スライド座の位置を決めるストッパー部を第一、第二のストッパー部の間に複数構成したので、多段階の容量制御に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施形態１を示すリニア圧縮機の縦断面図である。
【図２】  この発明の実施形態１の動作を示す模式図である。
【図３】  この発明の実施形態１の動作を示す模式図である。
【図４】  この発明の実施形態２を示すリニア圧縮機の縦断面図である。
【図５】  この発明の実施形態２の動作を示す模式図である。
【図６】  この発明の実施形態３であるリニア圧縮機の多段階制御を行なう場合の説明図である。
【図７】  従来のリニア圧縮機を示す縦断面図である。
【図８】  モーターの種類による従来のリニア圧縮機の構成を示す模式図である。
【図９】  ヘッド移動と中立点移動による容量制御を説明するための模式図である。
【図１０】  従来のリニア圧縮機の容量制御機構を示す断面図である。
【符号の説明】
１  磁石、２  コイル、３  、３ａ、３ｂ  共振ばね、４  ピストン、７  シリンダー、１４  スライド座、２２、２２ａ  ガイド部材、２２ｂ  座ストッパー、２４ａ、２４ｂ  板ばね、２５  ステイホルダー、２５ａ  ストッパー部材、２５ｂ  座ストッパー、４５ａ  第一の座ストッパー、４５ｂ  第二の座ストッパー。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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