[发明专利]线性压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及用线性电动机驱动嵌装于气缸内的活塞作往复运动，压缩气体并将压缩的气体供到外部的线性压缩机。

背景技术

近年来，作为冷冻系统中压缩并供给制冷剂的机构，已经开发的有线性压缩机，例如如图26所示，该线性压缩机设有有底圆筒体的壳体101、在该壳体101上端开口部形成的由低炭素钢制成的磁框102、在该磁框102中心部形成的气缸103、可往复地嵌装在气缸103内并将气缸103的内部空间隔成压缩室104的活塞105以及作为驱动该活塞105作往复运动的驱动源的线性电动机106。

在线性电动机106中，在气缸103的外方同轴地配置有环状永久磁铁107，该永久磁铁107固定在壳体101上。磁铁107和磁框102构成了磁回路，该磁回路在与气缸103的中心同心的圆筒状空间108内产生磁场B。在空间108中的中心部位配设有与活塞105固定成一体的由树脂制成的有底圆筒状可动体109。螺旋弹簧110固定在壳体101上，弹性支撑着可往复运动的可动体109及活塞105。

在可动体109的外周，在与磁铁107对峙的位置卷扰着电磁线圈111。通过导线(图中未示)将预定频率的交流电流供给该电磁线圈111使其通电，借助于通过空间108的磁场的作用，驱动电磁线圈111及可动体109，由此使活塞105在气缸103内作往复运动，在压缩室104中产生预定周期的气体压力。

另一方面，作为典型的冷冻系统，公知的有如图27所示的密闭式冷冻系统，该冷冻系统利用气体流路配管125将线性压缩机121(压缩机)、冷凝器122、膨胀阀123及蒸发器124连接在一起。线性压缩机121的作用是把在蒸发器124中汽化的制冷剂气体经过气体流路配管125吸入并压缩成高压、再把变成高压的制冷剂气体经过气体流路配管125排到冷凝器122中。

为此，如图26所示，壳体101外部的气体流路配管125通过气缸103上端部所设置的阀机构112连接到压缩室104上。阀机构112由吸入阀112a和排出阀112b组成。吸入阀112a只允许通过气体流路配管125吸入来自蒸发器124的制冷剂气体，而排出阀112b只允许通过气体流路配管125将制冷剂气体排到冷凝器122中。吸入阀112a是借助于低压侧气体流路配管125与压缩室104的制冷剂气体的压力差使气体朝压缩室104方向流入的阀。

排出阀112b是当压缩室104内的制冷剂气体压力到达一定压力以上时打开、并借助于压缩室104与高压侧气体流路配管125的制冷剂气体的压力差使气体朝高压侧气体流路配管125的方向流出的一种阀。另外，吸入阀112a及排出阀112b都是由板簧施力的阀。

根据以上结构，在以往的装置中，由吸入阀112a吸入的制冷剂气体在压缩室104中压缩成高压后，通过排出阀112b供给冷凝器122。

此外，最近又发表了一种如日本特开平2-154950号公报等所揭示的方案，该方案在壳体内两侧设置有压缩室，利用一个线性电动机使两个活塞交替动作，提高了效率。

再者，关于线性压缩机，有如日本特愿平8-179492号公报所揭示的线圈可动式线性压缩机和特愿平8-108908号公报所揭示的磁铁可动式线性压缩机。无论哪一种结构，都是利用从线性电动机所得到的驱动力来驱动活塞作往复运动，并在压缩室中产生压缩气体的结构。

但是，在上述线性压缩机中存在着下述各种问题。

问题1：在以往的单活塞式线性压缩机中，随着气体的吸入、压缩、排出，压缩室内所产生的非线性力的影响比较大，不能实现电动机推力的线性化，提高效率很困难。

此外，随着启动等时的负载的变动，活塞的中立点也发生变动，因而不易控制活塞的冲程。

问题2：在以往的线性压缩机121中，通过线性电动机106的驱动，使活塞105在气缸103内上下移动，同样，可动体109也上下移动，但是，在构成磁回路的磁框102、永久磁铁107及可动体109所形成的磁回路空间部分，以及在可动体109的里面部分所包围的活塞105背面侧的可动体里面的空间部分，气体随着可动体109的上下移动而压缩、膨胀作功，结果，在线性压缩机121中产生不可逆的压缩损失。

针对上述问题，已经考虑了把空间108设定得大一些，以便能充分得到磁框102与可动体109之间的间隙以及永久磁铁107与电磁线圈111之间的间隙，然而，在这种场合，会导致线性电动机106的推力变小，线性压缩机121的运转效率降低。

问题3：在上述线性压缩机121中，通过线性电动机106的驱动使活塞105在气缸103中边滑动接触边上下移动，活塞和气缸之间构成一种滑动轴承结构。