(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石および可動する電磁コイルを有するリニアモーターと、
この電磁コイルと一体的に可動とするようにそのいずれか一方をこの電磁コイルに固定したシリンダーおよびピストンと、を有し、
固定端子から前記電磁コイルに配線するリード線を介して該電磁コイルに電流を供給し、このシリンダーおよびピストンを相対的に往復運動させるリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造であって、
前記リード線をリード線取付け部に取り付けるための固定部材による固定部位において、このリード線をこのリード線取付け部の取付け面から離間させるようなリード線ガイドを設けるとともに、
このリード線ガイドは、前記固定部位から離れるにしたがって、前記リード線を前記リード線取付け部の前記取付け面から徐々に離間させるようにすることを特徴とするリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造。
【請求項２】
永久磁石および可動する電磁コイルを有するリニアモーターと、
この電磁コイルと一体的に可動とするようにそのいずれか一方をこの電磁コイルに固定したシリンダーおよびピストンと、を有し、
固定端子から前記電磁コイルに配線するリード線を介して該電磁コイルに電流を供給し、このシリンダーおよびピストンを相対的に往復運動させるリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造であって、
前記リード線をリード線取付け部に取り付けるための固定部材による固定部位において、このリード線をこのリード線取付け部の取付け面から離間させるようなリード線ガイドを設けるとともに、
このリード線ガイドは、
前記固定部材とともに前記リード線を固定するガイド平面部と、
このガイド平面部に一体に形成したリード線案内部と、を有することを特徴とするリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造にかかるもので、とくにスターリング冷凍機やパルス管冷凍機などのガス圧縮機あるいはコールドヘッドなどにおけるリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍機、たとえばスターリング冷凍機１について図４および図５にもとづき概説する。
図４は、スターリング冷凍機１の断面図であって、スターリング冷凍機１は、ガス圧縮機２と、コールドヘッド３と、を有する。
【０００３】
ガス圧縮機２は、コールドヘッド３への冷媒ガスの圧縮供給作用および吸収膨張作用を行ってコールドヘッド３において冷凍を発生させるためのもので、圧縮機ケース４と、中間ヘッダー５と、中間ヘッダー５に形成した左右一対のシリンダー６と、左右一対のヨーク７と、それぞれのヨーク７の中心軸部に一体に形成した左右一対のピストン８と、左右一対のコイルスプリング９と、左右一対の円環状の永久磁石１０と、左右一対の円環状の電磁コイル１１（可動コイル）と、左右二対のリード線１２と、を有する。
【０００４】
圧縮機ケース４は、その内部に中間ヘッダー５、ヨーク７、ピストン８、コイルスプリング９、永久磁石１０、電磁コイル１１およびリード線１２をシリンダー６の軸方向およびその直角方向において対称的に収容している。
【０００５】
中間ヘッダー５は、そのほぼ中央横方向に上記シリンダー６を形成しているとともに、ピストン８に対向する圧縮膨張室１３と、この圧縮膨張室１３に連通するヘリウムガスなどの冷媒ガスのガス流路１４を形成している。
【０００６】
シリンダー６は、ヨーク７の内周側に位置しているとともに、ピストン８の外周面にシール部材１５を設けて、このシリンダー６との間をシール可能としている。
【０００７】
ヨーク７は、磁路を形成するための、たとえば鉄製の部材であって、その中央部に上記ピストン８を一体に形成するとともに、外周側の端部には電磁コイル１１を固定してある。
【０００８】
ピストン８は、シリンダー６の内部にこれを軸方向に相対的に移動可能にこれを挿入し、固定状態のシリンダー６に対してピストン８が軸方向に往復動可能である。
なお、ガス圧縮機２の駆動タイプとしては、ピストン８を移動させるピストン駆動型、およびシリンダー６を移動させるシリンダー駆動型があって、いずれのタイプも採用可能であるが、図示の例は、ピストン駆動型である。
【０００９】
コイルスプリング９は、弾性を有する金属材料からこれを構成し、圧縮機ケース４の内壁面４Ａとヨーク７との間にこれを配置して、ヨーク７を圧縮機ケース４の内方向に付勢可能としている。
すなわち、コイルスプリング９の付勢力により、ヨーク７したがって、ピストン８および電磁コイル１１をシリンダー６および永久磁石１０に対して軸方向において往復動可能としている。
なお付勢機能を有するバネ材としては、コイルスプリング９以外にも板バネを用いることもできる。
【００１０】
永久磁石１０および電磁コイル１１は、リニアモーター１６を構成するもので、互いに対向するようにこれを配置してあり、リード線１２を介して、電磁コイル１１に所定周波数の交流電流を供給可能としている。
永久磁石１０および電磁コイル１１とともに、コイルスプリング９、シリンダー６およびピストン８により駆動部１７（リニアモーター式駆動部）を構成し、シリンダー６およびピストン８の相対運動を発生させる。
すなわち、リード線１２から電磁コイル１１に所定周波数の交流電流を流すことにより、およびコイルスプリング９の弾性反発力により、永久磁石１０および電磁コイル１１を相対的に軸方向に駆動することによってシリンダー６およびピストン８の相対運動を発生させ、圧縮膨張室１３内の冷媒ガスの圧力を上下させ、ガス流路１４からガス供給管１８を介してコールドヘッド３側に冷媒ガスの圧力変化を所定のタイミングで供給し、コールドヘッド３に冷凍を発生させる。
【００１１】
すなわち、コールドヘッド３は、シリンダー１９と、蓄冷材２０を収容したディスプレーサー２１（ピストン）と、バネ材２２と、を有し、それぞれの位相をずらせた冷媒ガスの供給（圧縮膨張）およびディスプレーサー２１の往復動にともなって逆スターリングサイクルを実行し、そのコールドステージ２３に冷凍を発生する。
さらにコールドヘッド３は、ガス圧縮機２に設けたと同様のリニアモーター１６および駆動部１７を有してもよい。
【００１２】
リード線１２は、圧縮機ケース４（リード線取付け部）の固定端子２４（電源端子）と、ヨーク７（リード線取付け部）の固定部位２５を介した電磁コイル１１との間にこれを配線するもので、ヨーク７が中間ヘッダー５との相対運動をするように軸方向に往復動するため、電磁コイル１１の運動を妨げないように固定端子２４と固定部位２５との間で必要なたるみを持たせてある。
【００１３】
図５は、リード線１２の固定部位２５部分の拡大側面図であって、この固定部位２５としては、ヨーク７の取付け面７Ａおよび圧縮機ケース４の内壁面４Ａの両方があるが、リード線取付け部としてヨーク７を例示し、その取付け面７Ａにおけるリード線１２の取付け状態を示している。
すなわち、電磁コイル１１に接続された上でヨーク７の引出し部２６から引き出されたリード線１２は、リード線ホルダー２７（固定部材）により固定部位２５においてヨーク７の取付け面７Ａに押し付けるようにこれを固定する。
【００１４】
こうした構成のスターリング冷凍機１において、リード線１２を介した電磁コイル１１への交流電流の供給にともなう駆動部１７のリニアモーター１６すなわち電磁コイル１１が往復動すると、ヨーク７の往復動により、リード線１２もこれに追従運動することになる。
しかしながら、固定端子２４と固定部位２５との間に長さに余裕を持たせて結線しているリード線１２は、電磁コイル１１（ヨーク７）が固定端子２４方向に移動しこれに接近した状態で、さらにたるみが生じる結果、リード線１２は、ヨーク７の取付け面７Ａ、圧縮機ケース４の内壁面４Ａ、および他の構成部材に接触する場合がある。
このような接触により、リード線１２の被覆および芯線が損傷を受け、リード線１２の部分の短絡あるいは断線が生じるおそれがあるという問題がある。
【００１５】
とくに図５に拡大して示したように、電磁コイル１１とともに可動部材であるヨーク７の固定部位２５においては、リード線１２がたるんだ場合にリード線１２の側面がヨーク７の取付け面７Ａをムチのようにたたく結果、リード線１２自体が損傷を受けるもので、このような打撃現象は、リード線１２の固定形態によっても変わるが、リード線取付け部がヨーク７あるいは電磁コイル１１の側面（取付け面７Ａ）に平行にリード線１２が固定される場合が多く発生する可能性がある。
もちろん、このような接触現象は、圧縮機ケース４の内壁面４Ａにおける固定端子２４の部分のリード線１２についても同様に発生する可能性があるが、可動部材であるヨーク７の部分において、より高い接触頻度および損傷程度で発生することになる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、電磁コイルと固定端子との間など可動部材に結線されているリード線の損傷を防止することができるリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造を提供することを課題とする。
【００１７】
また本発明は、リード線にたるみが生じたとき、電磁コイルに関連したたとえばヨーク、および固定端子に関連した圧縮機ケースの内壁面とリード線との接触を防止可能なリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造を提供することを課題とする。
【００１８】
また本発明は、リード線の損傷を防止してリニアモーターないしその駆動部、さらにはスターリング冷凍機やパルス管冷凍機の長寿命化および高信頼性を達成可能なリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造を提供することを課題とする。
【００１９】
また本発明は、リニアモーターによりシリンダーおよびピストンを相対的に往復運動させて冷媒ガスの圧縮および膨張を行って冷凍を発生するスターリング冷凍機やパルス管冷凍機などにおける電流供給用のリード線の損傷を防止して、長寿命化および高信頼性を達成可能なリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、リード線の結線部ないし固定部位にリード線ガイドを設けること、このリード線ガイドによりリード線をその取付け面から離間させることに着目したもので、永久磁石および可動する電磁コイルを有するリニアモーターと、この電磁コイルと一体的に可動とするようにそのいずれか一方をこの電磁コイルに固定したシリンダーおよびピストンと、を有し、固定端子から上記電磁コイルに配線するリード線を介して該電磁コイルに電流を供給し、このシリンダーおよびピストンを相対的に往復運動させるリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造であって、上記リード線をリード線取付け部に取り付けるための固定部材による固定部位において、このリード線をこのリード線取付け部の取付け面から離間させるようなリード線ガイドを設けたことを特徴とするリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造である。
【００２１】
上記リード線は、上記リード線取付け部と上記固定端子との間において、上記電磁コイルの運動を許容するようにこれをたるませてあることができる。
【００２２】
上記リード線ガイドは、上記固定部位から離れるにしたがって、上記リード線を上記リード線取付け部の上記取付け面から徐々に離間させるようにすることができる。
【００２３】
上記リード線ガイドは、上記リード線が上記固定部位において他の構成部材との接触を回避可能な形状および方向にこれを設けることができる。
【００２４】
上記リード線ガイドは、上記固定部材とともに上記リード線を固定するガイド平面部と、このガイド平面部に一体に形成したリード線案内部と、を有することができる。
【００２５】
上記リード線取付け部としては、電磁コイルないしそのヨークはもとより、上記固定端子を設けている圧縮機ケースの内壁面部とすることもできる。
【００２６】
本発明によるリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造においては、リード線の結線部ないし固定部位にリード線ガイドを設け、このリード線ガイドによりリード線を取付け面から離間させるようにしたので、電磁コイルの運動によりリード線がたるんでも、リード線がヨークや圧縮機ケースの内壁面その他のリード線取付け部に接触ないし衝突することを回避可能であり、リード線の損傷を防止することができる。
したがって、リード線を配線しているリニアモーターないしその駆動部の信頼性を高め、スターリング冷凍機その他の冷凍機の長寿命化を実現することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態によるリニアモーター式駆動部のリード線取付け構造３０をリニアモーター駆動式圧縮機２（スターリング冷凍機１）を例に取って図１ないし図３にもとづき説明する。ただし、図４および図５と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。
図１は、リニアモーター式駆動部１７のリード線取付け構造３０を採用した前記スターリング冷凍機１の断面図であり、ガス圧縮機２は、既述のように左右対象の構成を有しており、その一部（左半分）についてのみ図示し、以下説明する。
【００２８】
ガス圧縮機２の構造自体は、図４に示したものと事実上同一であるが、リード線１２のリード線取付け構造３０が異なる。
すなわち、図２は、リニアモーター式駆動部のリード線取付け構造３０の要部拡大側面図、図３は、同、分解斜視図であって、リード線取付け構造３０は、前記固定部位２５におけるリード線ホルダー２７と、リード線ガイド３１と、固定ボルト３２と、を有する。
【００２９】
リード線ホルダー２７は、ホルダー平面部２７Ａと、これに一体に形成した弧状固定部２７Ｂと、からこれを構成する。
またリード線ガイド３１は、ヨーク７の取付け面７Ａに沿ったガイド平面部３１Ａと、このガイド平面部３１Ａに一体に形成したリード線案内部３１Ｂと、からこれを構成する。
【００３０】
上記ホルダー平面部２７Ａに形成したホルダー固定孔２７Ｃ、ガイド平面部３１Ａに形成したガイド固定孔３１Ｃ、およびヨーク７の取付け面７Ａに形成した固定孔７Ｂに固定ボルト３２を挿通して固定可能とする。
【００３１】
リード線ガイド３１は、リード線１２をリード線取付け部（ヨーク７）の取付け面７Ａから離間させるもので、図示の例では、とくに図２および図３に示すように、リード線案内部３１Ｂを、ガイド平面部３１Ａに続く傾斜案内部３１Ｄと、この傾斜案内部３１Ｄに続く垂直支持部３１Ｅと、から構成する。
傾斜案内部３１Ｄに沿ってリード線１２が延びるようにして、リード線１２が固定部位２５から離れるにしたがって、ヨーク７の取付け面７Ａから徐々に離間させるようにしている。
なお、リード線ガイド３１としては、固定部位２５において、取付け面７Ａおよび他の構成部材との接触を回避可能な任意の形状および方向にこれを設けることとする。
【００３２】
こうした構成のリニアモーター式駆動部１７のリード線取付け構造３０において、図３に示すような相対的配置で、リード線ホルダー２７およびリード線ガイド３１を固定部位２５に配置し、リード線１２をリード線ホルダー２７の弧状固定部２７Ｂおよびリード線ガイド３１のガイド平面部３１Ａにより押さえるとともに、リード線ガイド３１のリード線案内部３１Ｂに沿わせるようにしてリード線１２を固定する。
【００３３】
かくして、リード線１２は図２に示すような状態に固定され、リード線１２は取付け面７Ａの面から少なくとも離間距離Ｌだけ離れた状態で固定されることになる。
したがって、電磁コイル１１（ヨーク７）の往復運動によりリード線１２がたるんでも、リード線１２が従来のように（図５参照）ヨーク７の取付け面７Ａに接触あるいは大きくたたきつけられることを回避し、その損傷を防止することができる。
【００３４】
なお、リード線１２が取付け面７Ａに接触することがあっても、その接触部分の大きさ（長さないし面積）を少なくするようにリード線ガイド３１の形状あるいは方向を設計して、限定することは可能であり、リード線ガイド３１の付加によりリード線１２と他の構成部材との接触を防止可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、固定部位においてリード線ガイドを設けるようにしたので、リード線にたるみが生じた場合であっても、リード線とリード線取付け部その他の構成部材との接触ないし衝突を回避し、その損傷を防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるリード線取付け構造３０を採用したリニアモーター駆動式圧縮機２（スターリング冷凍機１）の断面図である。
【図２】同、リニアモーター式駆動部のリード線取付け構造３０の要部拡大側面図である。
【図３】同、分解斜視図である。
【図４】スターリング冷凍機１の断面図である。
【図５】同、リード線１２の固定部位２５部分の拡大側面図である。
【符号の説明】
１  スターリング冷凍機（図１、図４）
２  ガス圧縮機
３  コールドヘッド
４  圧縮機ケース
４Ａ  圧縮機ケース４の内壁面
５  中間ヘッダー
６  シリンダー
７  ヨーク（リード線取付け部）
７Ａ  ヨーク７の取付け面（図２、図５）
７Ｂ  ヨーク７の固定孔（図３）
８  ピストン
９  コイルスプリング
１０  永久磁石
１１  電磁コイル（可動コイル）
１２  リード線
１３  圧縮膨張室
１４  ガス流路
１５  シール部材
１６  リニアモーター
１７  駆動部（リニアモーター式駆動部）
１８  ガス供給管
１９  シリンダー
２０  蓄冷材
２１  ディスプレーサー（ピストン）
２２  バネ材
２３  コールドステージ
２４  固定端子（電源端子、リード線取付け部）
２５  固定部位
２６  引出し部
２７  リード線ホルダー（固定部材）
２７Ａ  リード線ホルダー２７のホルダー平面部（図３）
２７Ｂ  リード線ホルダー２７の弧状固定部（図３）
２７Ｃ  リード線ホルダー２７のホルダー固定孔（図３）
３０  リニアモーター式駆動部のリード線取付け構造（実施の形態、図２、図３）
３１  リード線ガイド
３１Ａ  リード線ガイド３１のガイド平面部（図３）
３１Ｂ  リード線ガイド３１のリード線案内部（図３）
３１Ｃ  リード線ガイド３１のガイド固定孔（図３）
３１Ｄ  リード線案内部３１Ｂの傾斜案内部（図２、図３）
３１Ｅ  リード線案内部３１Ｂの垂直支持部（図２、図３）
３２  固定ボルト
Ｌ    リード線１２が取付け面７Ａの面から離れる離間距離（図２）
【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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