JP3724112B2

JP3724112B2 - Linear reciprocating compressor

Info

Publication number: JP3724112B2
Application number: JP11375997A
Authority: JP
Inventors: 健一斉藤
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 2005-12-07
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: JPH10299650A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダに対しその内部のピストンを相対移動させてガスを圧縮するようにしたリニアレシプロ圧縮機に関し、特に、その振動を低減するための技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種のリニアレシプロ圧縮機は、例えば特開平８−２１９０１７号公報に示されるようによく知られている。すなわち、このリニアレシプロ圧縮機は、内部にシリンダを有するケーシングと、シリンダ内に圧縮室を区画するピストンと、このピストンをシリンダ内で往復動可能に弾性支持する共振ばねと、ピストンを往復動させるリニアモータとを備え、シリンダの端部に、上記圧縮室に連通していて該圧縮室との圧力差により開閉する吸入弁及び吐出弁が配置されており、リニアモータの駆動によりピストンを共振周波数で往復動させ、このピストンを圧縮室の容積が増加する方向に移動させる吸入行程時には、吐出弁が閉じかつ吸入弁が開いて、この吸入弁を介して圧縮室にガスを吸入する一方、逆に、ピストンを圧縮室の容積が減少する方向に移動させる吐出行程時には、吸入弁が閉じかつ吐出弁が開いて、この吐出弁を介して圧縮室からガスを吐出するようになされている。
【０００３】
上記ピストンの共振周波数（ｆ）は、共振ばねのばね定数を（Ｋｃ）、圧縮室のガスによるガスばね定数を（Ｋｇ）、ピストンやリニアモータの一部からなる可動部分全体の質量を（ｍ）とすると、
ｆ＝（１／２π）・｛（Ｋｃ＋Ｋｇ）／ｍ｝^1/2
で表される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のリニアレシプロ圧縮機においては、共振ばねのばね定数（Ｋｃ）が一定であるので、ピストンの振動周波数を共振周波数（ｆ）に一定に設定していても、ガスばね定数（Ｋｇ）が変化したとき、例えばリニアレシプロ圧縮機を空気調和機用の圧縮機として用いていて、その空調負荷（冷媒ガスの蒸発温度や凝縮温度）の変化に伴ってガスばね定数（Ｋｇ）が変化すると、その振動周波数が共振周波数（ｆ）からずれてしまい、その結果、圧縮機の振動が増大して、この振動により圧縮機のケーシングに接続されている配管が割れる等の問題が生じる。
【０００５】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、その主たる目的は、上記したリニアレシプロ圧縮機におけるシリンダやリニアモータの配置構造を改良することにより、圧縮室のガスによるガスばね定数が変化しても、その影響を受けないようにして振動の増大を回避し、リニアレシプロ圧縮機の低振動の維持を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的の達成のため、この発明では、１対のシリンダやピストン等をケーシング内に対向配置し、各シリンダ内の圧縮室でガスによるばね定数が変化しても、その変化が両シリンダに同時に影響し合って互いに相殺されるようにした。
【０００７】
具体的には、請求項１の発明では、図１〜図３に示す如く、ケーシング（１）と、このケーシング（１）内に対向した状態で配置された１対のシリンダ（７），（７）と、この各シリンダ（７）内にそれぞれ圧縮室（２０）を区画するように往復動可能に嵌装された１対のピストン（１９），（１９）と、上記各シリンダ（７）内の圧縮室（２０）にそれぞれ接続された吸入弁（２９），（２９）及び吐出弁（１４），（１４）と、上記各シリンダ（７）及びピストン（１９）をそれぞれピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動するように相対移動させる１対のリニアモータ（２４），（２４）とを備え、各ピストン（１９）の往復動により、ガスを各吸入弁（２９）を介して各シリンダ（７）内の圧縮室（２０）に吸入した後に圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出するように構成する。
【０００８】
また、上記一方のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出されたガスを他方のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）に吸入弁（２９）を介して供給する連通路（３７）と、この連通路（３７）に吸入及び吐出ガスの中間圧のガスを供給する中間圧通路（３８）とを設ける。
【０００９】
上記の構成により、各リニアモータ（２４）の駆動によりそれぞれピストン（１９）がシリンダ（７）内で相対的に往復動して圧縮室（２０）の容積が増減し、吸入行程で圧縮室（２０）の容積が増加する方向にピストン（１９）が移動したとき、吐出弁（１４）が閉じるとともに、吸入弁（２９）が開いて、この吸入弁（２９）を経てガスが圧縮室（２０）に吸入される。この後、吐出行程で圧縮室（２０）の容積が減少する方向にピストン（１９）が移動したとき、上記吸入弁（２９）が閉じるとともに、吐出弁（１４）が開いて、この吐出弁（１４）を経て圧縮室（２０）内のガスが吐出される。
【００１０】
そして、上記シリンダ（７）、ピストン（１４）及びリニアモータ（２４）はそれぞれ１対ずつ設けられてケーシング（１）内に対向状態で配置されているので、例えば各ピストン（１９）の振動周波数を共振周波数に一定に設定している状態で、各シリンダ（７）内の圧縮室（２０）のガスによるガスばね定数が変化しても、そのガスばね定数の変化を招くガスの温度等は両圧縮室（２０），（２０）で互いに同じ状態で変化することとなり、そのガスばね定数の変化は両ピストン（１９），（１９）に関して釣合いがとれて互いに相殺される。このため、ガスばね定数の変化による影響が実質的になくなり、そのガスばね定数の変化による圧縮機（Ｃ）の振動の増大を抑制して、配管割れ等を確実に防止することができる。
【００１１】
さらに、上記各シリンダ（７）内でのピストン（１９）の往復動に伴い、一方のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）で圧縮されたガスは吐出弁（１４）を介して連通路（３７）に吐出され、このガスは連通路（３７）を経て他方のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）に吸入弁（２９）を介して吸入され、その圧縮室（２０）で圧縮されて吐出弁（１４）から吐出される。そして、上記連通路（３７）には、圧縮機（Ｃ）の吸入ガス及び吐出ガスの中間圧のガスが供給される。このため、圧縮機（Ｃ）においてガスが高低２段階に圧縮されるとともに、その圧縮途中に中間圧のガスがインジェクションされることとなり、この原理により、各ピストン（１９）の振動周波数が一定であっても圧縮機（Ｃ）の能力を大に確保することができ、しかもその性能の向上を図ることができる。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明と同様に、ケーシング（１）と、このケーシング（１）内に対向した状態で配置された１対のシリンダ（７），（７）と、各シリンダ（７）内にそれぞれ圧縮室（２０）を区画するように往復動可能に嵌装された１対のピストン（１９），（１９）と、上記各シリンダ（７）内の圧縮室（２０）にそれぞれ接続された吸入弁（２９），（２９）及び吐出弁（１４），（１４）と、上記各シリンダ（７）及びピストン（１９）をそれぞれピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動するように相対移動させる１対のリニアモータ（２４），（２４）とを備え、各ピストン（１９）の往復動により、ガスを各吸入弁（２９）を介して各シリンダ（７）内の圧縮室（２０）に吸入した後に圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出するように構成されている。
【００１３】
そして、上記各リニアモータ（２４）はピストン（１９）に駆動連結されており、上記各吸入弁（２９）は、各ピストン（１９）に圧縮室（２０）と連通するように開口された弁孔（３０）と、この弁孔（３０）を開閉する弁体（３１）と、上記ピストン（１９）にその移動方向に沿って相対移動可能に支持され、かつピストン（１９）の移動に伴い慣性により相対的に移動して弁体（３１）をピストン（１９）の吐出行程時には閉じ、吸入行程時には開くように駆動する慣性部材（３４）とを備えていることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、請求項１の発明と同様に、ガスばね定数の変化による影響が実質的になくなり、そのガスばね定数の変化による圧縮機（Ｃ）の振動の増大を抑制して、配管割れ等を確実に防止することができる。
【００１５】
また、各リニアモータ（２４）の駆動により各ピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動するとともに、このピストン（１９）の移動に伴い、慣性部材（３４）が慣性によりピストン（１９）に対し相対的に移動して弁体（３１）が開閉され、ピストン（１９）の吸入行程では弁体（３１）が弁孔（３０）を開く一方、吐出行程では弁体（３１）が弁孔（３０）を閉じる。このとき、各吸入弁（２９）がピストン（１９）に内蔵されているので、その吸入弁（２９）を吐出弁（１４）と共にシリンダ（７）側に配置する場合と比べ、その吐出弁（１４）との干渉がない分だけ吸入弁（２９）の開度を大に確保することができる。よって、上記吸入行程で吸入弁（２９）を経てガスが圧縮室（２０）に吸入される際のガスの圧力損失を大きく低減することができる。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項１の発明と同様に、ケーシング（１）と、このケーシング（１）内に対向した状態で配置された１対のシリンダ（７），（７）と、各シリンダ（７）内にそれぞれ圧縮室（２０）を区画するように往復動可能に嵌装された１対のピストン（１９），（１９）と、上記各シリンダ（７）内の圧縮室（２０）にそれぞれ接続された吸入弁（２９），（２９）及び吐出弁（１４），（１４）と、上記各シリンダ（７）及びピストン（１９）をそれぞれピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動するように相対移動させる１対のリニアモータ（２４），（２４）とを備え、各ピストン（１９）の往復動により、ガスを各吸入弁（２９）を介して各シリンダ（７）内の圧縮室（２０）に吸入した後に圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出するように構成されている。
【００１７】
また、上記各リニアモータ（２４）はピストン（１９）に駆動連結されており、上記各吸入弁（２９）は、各ピストン（１９）に圧縮室（２０）と連通するように開口された弁孔（３０）と、弁孔（３０）を開閉する弁体（３１）と、上記ピストン（１９）にその移動方向に沿って相対移動可能に支持され、かつピストン（１９）の移動に伴い慣性により相対的に移動して弁体（３１）をピストン（１９）の吐出行程時には閉じ、吸入行程時には開くように駆動する慣性部材（３４）とを備えている。そして、上記一方のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出されたガスを他方のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）に吸入弁（２９）を介して供給する連通路（３７）と、この連通路（３７）に吸入及び吐出ガスの中間圧のガスを供給する中間圧通路（３８）とを設ける。
【００１８】
この発明によると、上記請求項１及び２の発明の作用効果が相乗的に得られる。すなわち、圧縮機（Ｃ）においてガスが高低２段階に圧縮され、その圧縮途中に中間圧のガスがインジェクションされる原理により、各ピストン（１９）の振動周波数が一定であっても圧縮機（Ｃ）の能力を大に確保することができ、しかもその性能の向上を図ることができるとともに、吸入弁の吐出弁との干渉をなくして吸入弁の開度を大に確保でき、吸入弁を経てガスが圧縮室に吸入される吸入行程でのガスの圧力損失を大きく低減して、リニアレシプロ圧縮機の高効率化を図ることができる。
【００１９】
請求項４の発明では、図１に示す如く、各シリンダ（７）をそれぞれケーシング（１）の端部側に配置し、各リニアモータ（２４）はそれぞれケーシング（１）の中央側に配置する。また、請求項５の発明では、これとは逆に、図２に示すように、各シリンダ（７）をそれぞれケーシング（１）の中央側に配置し、各リニアモータ（２４）をそれぞれケーシング（１）の端部側に配置する。これらの構成によれば、ケーシング（１）内に１対のシリンダ（７），（７）やピストン（１９），（１９）等を対向状態で配置する対向型リニアレシプロ圧縮機の構造を具体化することができる。
【００２０】
請求項６の発明では、上記ガスは空気調和機用の冷媒ガスとする。すなわち、上記リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は、摺動部分が各ピストン（１９）と各シリンダ（７）との摺動部分のみであり、オイルレス圧縮機又はグリースによる潤滑のみを行うオイルフリー圧縮機となる可能性がある。このオイルレス圧縮機の場合、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）を空気調和機用の圧縮機とするので、その圧縮機（Ｃ）に潤滑油が冷媒ガスと共に吸入されたり、圧縮機（Ｃ）から潤滑油が冷媒ガスと共に吐出されたりせず、冷媒回路での油循環は生じない。このため、空気調和機の連絡配管長が長くなったりしても吸入行程での圧力損失は少なくなり、空気調和機の性能の向上を期待できるとともに、オイルレス圧縮機により各種の冷媒ガスを使用できて代替冷媒の対応も容易となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係るリニアレシプロ圧縮機（Ｃ）を示し、この圧縮機（Ｃ）は図示しない冷媒回路に接続されていて空気調和機用の圧縮機を構成している。
【００２２】
上記圧縮機（Ｃ）は図１で水平左右方向に延びる密閉円筒状のケーシング（１）を有し、このケーシング（１）の長さ方向中央の周囲壁部には１本の吸入管（２）が、また両端の周囲壁部には２本の吐出管（３），（３）がそれぞれ気密状に貫通して取り付けられ、両吐出管（３），（３）は互いに集合されている。これら吸入管（２）及び両吐出管（３），（３）は空気調和機の冷媒回路（図示せず）に接続されている。また、ケーシング（１）内には上記吸入管（２）に対応する位置にばね受け（４）が、ケーシング（１）内を左右の空間に分けるように配置固定されている。
【００２３】
上記ケーシング（１）内の左右空間の各々には、そのケーシング（１）の端部寄りに円筒状シリンダ（７）が各空間を上記吸入管（２）に連通する吸入室（８）と吐出管（３）に連通する吐出室（９）とに区画するように配置固定されている。この各シリンダ（７）の吐出室（９）側（ケーシング（１）端部側）端の開口は閉塞部材（１１）により気密状に閉塞され、この閉塞部材（１１）には吐出弁（１４）が設けられている。この吐出弁（１４）は、閉塞部材（１１）の外側（反シリンダ（７）側）の表面に基端部にて揺動可能に取り付けられた板ばね材からなるリード弁タイプのもので、閉塞部材（１１）にシリンダ（７）内と連通するように貫通形成した弁孔（１３）を開閉する。この吐出弁（１４）の最大開度は弁押え（１５）により規制されるようになっている。
【００２４】
上記シリンダ（７）の内周面にはその長さ方向の所定位置に吸入孔（１７）の一端が開口されている。この吸入孔（１７）はシリンダ（７）の壁部内をその半径方向外側に向かった後にシリンダ（７）の軸線方向に延び、その他端はシリンダ（７）におけるケーシング（１）中央側の端部に吸入室（８）に臨むように開口されている。
【００２５】
上記各シリンダ（７）内にはピストン（１９）が閉塞部材（１１）に近付く前進方向と閉塞部材（１１）から離れる後退方向とに往復動可能に嵌装され、このピストン（１９）と閉塞部材（１１）との間のシリンダ（７）内に上記吐出弁（１４）に連通する圧縮室（２０）が区画されている。上記ピストン（１９）は内部空間（３２）を有する中空円筒箱状のもので、その後壁部（ケーシング（１）中央側の壁部）にはピストンロッド（２１）の前端部が一体に取り付けられている。このピストンロッド（２１）はシリンダ（７）の軸線方向に沿って後側つまりケーシング（１）中央側に延び、その後端部にはばね（２２）の一端部が移動不能に取り付けられ、このばね（２２）の他端部は上記ばね受け（４）に移動不能に固定されており、この各ばね（２２）によりピストンロッド（２１）を含む各ピストン（１９）をそれぞれ各シリンダ（７）内で往復動可能に弾性支持している。
【００２６】
上記各吸入室（８）には、各ピストン（１９）を各シリンダ（７）内で往復動するように移動させるリニアモータ（２４）が配置されている。この各リニアモータ（２４）は、ケーシング（１）の内周面に配置固定された電磁コイル（２５）と、この電磁コイル（２５）の内側に同心状に配置された円筒状の永久磁石（２６）（鉄心を含む）とを備え、この磁石（２６）は上記ピストンロッド（２１）に連結部材（２７）を介して移動一体に固定されており、各リニアモータ（２４）の電磁コイル（２５）にインバータ（図示せず）から所定周波数の交流を通電することにより、その電磁コイル（２５）と磁石（２６）との磁力により、各ピストン（１９）を上記ばね（２２）のばね定数に対応した周期で往復動させるようにしている。
【００２７】
上記各ピストン（１９）には、上記圧縮室（２０）に連通する吸入弁（２９）が内蔵されている。この吸入弁（２９）は、中空状ピストン（１９）において圧縮室（２０）に臨む前壁部に該圧縮室（２０）及び内部空間（３２）を連通するように開口された弁孔（３０）と、この弁孔（３０）を開閉する弁体（３１）とを有する。これら弁孔（３０）及び弁体（３１）は、いずれもピストン（１９）の前側から後側に向かって小径となるテーパ形状のもので、弁体（３１）がピストン（１９）（弁孔（３０））に対し前側に相対移動したときに弁孔（３０）を開き、逆に後側に移動したときに弁孔（３０）を閉じるようになっている。
【００２８】
ピストン（１９）の周壁部にはピストン（１９）の内部空間（３２）を上記シリンダ（７）内周面の吸入孔（１７）、従って吸入室（８）に常時連通する連通孔（３３）が開口されている。また、ピストン（１９）の内部空間（３２）には所定の重さを有する慣性部材（３４）がピストン（１９）の移動方向（前後方向）に沿って相対移動可能に支持されている。この慣性部材（３４）は、上記弁体（３１）の後面に形成した有底の係合穴（３１ａ）に所定のストロークだけ相対移動可能に嵌合する係合突部（３４ａ）を有しており、ピストン（１９）の移動に伴い、慣性部材（３４）が慣性によりピストン（１９）と相対的に移動して弁体（３１）を駆動し、ピストン（１９）が前進する吐出行程時には慣性部材（３４）の相対的な後退により弁体（３１）を閉じる一方、ピストン（１９）が後退する吸入行程時には慣性部材（３４）の相対的な前進により弁体（３１）を開くようになっている。よって、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は、上記各リニアモータ（２４）の駆動による各ピストン（１９）の後退時、ピストン（１９）に内蔵された吸入弁（２９）を開きかつ吐出弁（１４）を閉じることで、吸入管（２）からケーシング（１）内の吸入室（８）に吸入される冷媒ガスをシリンダ（７）の吸入孔（１７）、ピストン（１９）の連通孔（３３）、ピストン（１９）の内部空間（３２）及び吸入弁（２９）を介して圧縮室（２０）に吸入し、その後のピストン（１９）の前進時、吸入弁（２９）を閉じかつ吐出弁（１４）を開くことで、圧縮室（２０）から吐出弁（１４）及び吐出室（９）を介してケーシング（１）外に吐出するようになされている。尚、（１９ａ）はピストン（１９）の外周面において連通孔（３３）と前端面との間に取り付けられたシールリングである。
【００２９】
次に、上記実施形態のリニアレシプロ圧縮機（Ｃ）の作動について説明する。圧縮機（Ｃ）の運転開始に伴い、その各リニアモータ（２４）の電磁コイル（２５）に所定周波数の交流電源が通電され、この通電に伴い、電磁コイル（２５）及び磁石（２６）による各磁界間の作用により磁石（２６）及びピストン（１９）がばね（２２）を伸縮させながら所定の中立位置から往復動する。そして、この各ピストン（１９）がシリンダ（７）内で圧縮室（２０）の容積を増加させる後退方向に移動する吸入行程時には、このピストン（１９）の後退移動により、ピストン（１９）に内蔵されている吸入弁（２９）の慣性部材（３４）が慣性によりピストン（１９）に対し相対的に前進移動し、この慣性部材（３４）の駆動によって吸入弁（２９）の弁体（３１）が開く。また、閉塞部材（１１）の吐出弁（１４）は閉じる。このことで、冷媒ガスは吸入管（２）からケーシング（１）内の吸入室（８）に吸入された後、シリンダ（７）の吸入孔（１７）、ピストン（１９）の連通孔（３３）、ピストン（１９）の内部空間（３２）及び吸入弁（２９）を介して圧縮室（２０）に吸入される。
【００３０】
この後、ピストン（１９）が圧縮室（２０）の容積を減少させる前進方向に移動する吐出行程時には、そのピストン（１９）に対し上記慣性部材（３４）が相対的に後退し、この慣性部材（３４）の駆動によって吸入弁（２９）の弁体（３１）が閉じる。また、吐出弁（１４）は開く。このことで、上記圧縮室（２０）内の冷媒ガスは、圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出室（９）に吐出され、その吐出室（９）から吐出管（３）を介してケーシング（１）外に吐出される。
【００３１】
この場合、上記各ピストン（１９）は、ばね（２２）のばね定数を（Ｋｃ）、圧縮室（２０）のガスによるガスばね定数を（Ｋｇ）、ピストン（１９）やピストンロッド（２１）、リニアモータ（２４）の磁石（２６）等からなる可動部分全体の質量を（ｍ）として、共振周波数（ｆ）＝（１／２π）・｛（Ｋｃ＋Ｋｇ）／ｍ｝^1/2で振動する。そして、上記ばね（２２）のばね定数（Ｋｃ）は一定であるので、ピストン（１９）の振動周波数が上記共振周波数（ｆ）に設定されていても、空気調和機の空調負荷（冷媒ガスの蒸発温度や凝縮温度）の変化に伴って上記ガスばね定数（Ｋｇ）が変化したとき、その振動周波数が共振周波数（ｆ）からずれる。しかし、この実施形態では、ケーシング（１）内にシリンダ（７）、ピストン（１９）、ばね（２２）及びリニアモータ（２４）がそれぞれ１対ずつ設けられて水平方向に対向状態で配置されているので、上記各圧縮室（２０）のガスによるガスばね定数（Ｋｇ）が変化しても、そのガスばね定数（Ｋｇ）の変化を招くガスの温度等は両圧縮室（２０），（２０）で互いに同じ状態で変化することになる。このため、そのガスばね定数（Ｋｇ）の変化による振動周波数のずれは両ピストン（１９），（１９）で釣合いがとれて互いに相殺される。その結果、ガスばね定数（Ｋｇ）の変化による影響は実質的になくなり、そのガスばね定数（Ｋｇ）の変化によるリニアレシプロ圧縮機（Ｃ）の振動の増大を抑制して、ケーシング（１）に接続されている吸入管（２）や吐出管（３）の振動による割れ等を防止することができる。
【００３２】
また、この実施形態では、上記各吸入弁（２９）はピストン（１９）に内蔵されているので、その吸入弁（２９）をシリンダ（７）側の閉塞部材（１１）に配置する構造のような、吐出弁（１４）との干渉はなくなる。このため、吸入弁（２９）の開度を大に確保することができ、上記冷媒ガスが吸入行程で吸入弁（２９）を経て圧縮室（２０）に吸入される際の圧力損失を大きく低減して、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）の効率を高めることができる。
【００３３】
また、上記リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は、摺動部分が各ピストン（１９）と各シリンダ（７）との摺動部分のみであるので、オイルレス圧縮機又はオイルフリー圧縮機として使用することができる。このオイルレス圧縮機として使用した場合、リニアレシプロ圧縮機（Ｃ）に潤滑油が冷媒ガスと共に吸入されたり、圧縮機（Ｃ）から潤滑油が冷媒ガスと共に吐出されたりすることはなく、冷媒回路での油循環は生じない。このため、たとえ空気調和機の連絡配管長が長くなっても、油循環に伴う吸入行程での圧力損失は少なくなり、空気調和機の性能を向上させることができる。また、オイルレス圧縮機により冷媒ガスとして潤滑油に左右されることなく各種のガスを使用でき、代替冷媒の対応を容易に行うことができる。
【００３４】
（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２を示し（尚、以下の各実施形態では、図１と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、上記実施形態１では各シリンダ（７）をケーシング（１）の端部側に、また各リニアモータ（２４）をケーシング（１）中央側にそれぞれ配置しているのに対し、各シリンダ（７）及び各リニアモータ（２４）をこれとは逆の位置に配置したものである。
【００３５】
すなわち、この実施形態では、ケーシング（１）の両端部にケーシング（１）外で互いに接続せしめた１対の吸入管（２），（２）が、またケーシング（１）の中央部に１つの吐出管（３）がそれぞれ貫通状態に取り付けられている。また、ケーシング（１）内の中央寄りには左右１対のシリンダ（７），（７）が両者間（ケーシング（１）内中央部）に上記吐出管（３）に連通する共通の吐出室（９）を、またケーシング（１）内端部側に上記各吸入管（２）に連通する１対の吸入室（８），（８）をそれぞれ区画するように配置され、この各シリンダ（７）の吐出室（９）側の開口は吐出弁（１４）を有する閉塞部材（１１）により閉塞されている。また、この各シリンダ（７）内にはその閉塞部材（１１）側つまりケーシング（１）中央側に圧縮室（２０）を区画するピストン（１９）が往復動可能に嵌装され、このピストン（１９）の後壁部（ケーシング（１）端部側の壁部）にはケーシング（１）の端部側に延びるピストンロッド（２１）が取り付けられ、この各ピストンロッド（２１）の後端部とケーシング（１）の端部側壁との間にそれぞればね（２２）が掛け渡されている。
【００３６】
一方、ケーシング（１）内の端部側にある各吸入室（８）には上記ピストン（１９）を駆動するリニアモータ（２４）がピストンロッド（２１）の後端部に連結された状態で配置されている。その他の構成は上記実施形態１と同様であり、各吸入弁（２９）はシリンダ（７）中央側に位置するピストン（１９）の前壁部に圧縮室（２０）に臨むように配置され、吸入孔（１７）は各シリンダ（７）の吸入室（８）側の端面に開口されている。
【００３７】
したがって、この実施形態では、各リニアモータ（２４）の作動により各ピストン（１９）がシリンダ（７）内で往復動すると、そのピストン（１９）の後退時、各吸入管（２）から冷媒ガスがケーシング（１）内端部側の吸入室（８）に吸入され、この冷媒ガスは吸入室（８）からシリンダ（７）の吸入孔（１７）及びピストン（１９）の連通孔（３３）を経てピストン（１９）の内部空間（３２）に供給された後、この内部空間（３２）から開弁状態の吸入弁（２９）を経て圧縮室（２０）に吸入される。次いで、ピストン（１９）が前進すると、上記圧縮室（２０）の冷媒ガスが開弁状態の吐出弁（１４）を介してケーシング（１）内中央部の吐出室（９）に吐出され、この吐出室（９）から吐出管（３）を経て圧縮機（Ｃ）外に吐出される。
【００３８】
この実施形態でも、ケーシング（１）内に１対のシリンダ（７），（７）、ピストン（１９），（１９）、ばね（２２），（２２）、リニアモータ（２４），（２４）が対向配置されているので、上記実施形態１と同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】
（実施形態３）
図３は実施形態３を示し、高低２段圧縮型の圧縮機としたものである。すなわち、この実施形態に係るリニアレシプロ圧縮機（Ｃ）は、基本的に上記実施形態１と同様のもので、ケーシング（１）の端部側に両シリンダ（７），（７）が、また中央側に両リニアモータ（２４），（２４）がそれぞれ配置されている。そして、ケーシング（１）内の一方（図３右側）の吐出室（９）と、他方（図３左側）のシリンダ（７）における吸入孔（１７）とはケーシング（１）内上部を左右方向に延びる連通管（３６）によって接続されており、この連通管（３６）、一方の吐出室（９）、他方のシリンダ（７）の吸入孔（１７）等で連通路（３７）が構成され、この連通路（３７）により、一方（図３右側）のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）から吐出弁（１４）を介して吐出室（９）に吐出された冷媒ガスを他方（図３左側）のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）に対し、吸入孔（１７）及び吸入弁（２９）を介して供給するようにしている。尚、上記連通管（３６）はケーシング（１）外部（圧縮機（Ｃ）外）に配置してもよい。
【００４０】
また、ケーシング（１）の右端部には内部が中間圧通路（３８）とされたインジェクション管（３９）が上記一方の吐出室（９）に連通するように取り付けられており、このインジェクション管（３９）から、圧縮機（Ｃ）の吸入ガス（吸入ガス圧Ｐｓ）及び吐出ガス（吐出ガス圧Ｐｄ）の中間圧（Ｐｍ）＝（１／２）・｛（Ｐｄ）²＋（Ｐｓ）²｝^1/2に設定した冷媒ガスを上記連通路（３７）（一方の吐出室（９））に供給するのが最も効率の向上率が高い。
【００４１】
したがって、この実施形態の場合、各リニアモータ（２４）によりシリンダ（７）内でのピストン（１９）を往復動させると、それに伴い、一方（図３右側）のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）で圧縮された冷媒ガスが吐出弁（１４）を介して吐出室（９）（連通路（３７））に吐出され、このガスは連通管（３６）内の連通路（３７）を経て他方のシリンダ（７）内の圧縮室（２０）に吸入弁（２９）を介して吸入される。そして、この冷媒ガスは該圧縮室（２０）で圧縮されて吐出弁（１４）から吐出室（９）に吐出された後、圧縮機（Ｃ）外に吐出される。また、上記一方の吐出室（９）には、圧縮機（Ｃ）の吸入ガス及び吐出ガスの中間圧（Ｐｍ）の冷媒ガスがインジェクション管（３９）からインジェクションされる。すなわち、圧縮機（Ｃ）においては、冷媒ガスが高低２段階に圧縮されるとともに、その圧縮途中に中間圧のガスがインジェクションされる。よって、各ピストン（１９）の振動周波数が一定であっても、圧縮機（Ｃ）の能力を大に確保することができ、その性能の向上を図ることができる。
【００４２】
尚、上記各実施形態では、ケーシング（１）を水平方向に配置した横置き型の圧縮機（Ｃ）としているが、ケーシング（１）を鉛直方向に配置して縦置き型としてもよい。但し、その場合、各ピストン（１９）等の可動部分の自重分を考慮してばね（２２）のばね定数（Ｋｃ）を設定する必要がある。
【００４３】
また、上記各実施形態では、吸入弁（２９）をピストン（１９）側に設けているが、吐出弁（１４）と並べてシリンダ（７）側（閉塞部材（１１））に設けることもできる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ピストン（１９）をばね（２２）により弾性支持しているが、このばね（２２）は必ずしも設ける必要はない。また、上記実施形態では、ピストン（１９）にリニアモータ（２４）を駆動連結してそれをシリンダ（７）内で往復動させているが、逆にシリンダ（７）をリニアモータで駆動するようにしてもよい。
【００４５】
さらに、上記各実施形態では、オイルレス圧縮機又はグリースによる潤滑のみを行うオイルフリー圧縮機として使用するようにしているが、潤滑油を用いた圧縮機として使用することもできるのは勿論である。また、本発明は、上記実施形態のように空気調和機用の圧縮機（Ｃ）に限らず、その他の用途の圧縮機に対しても適用できるのはいうまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明の如く、請求項１の発明によると、ケーシング内に、シリンダと、このシリンダ内に圧縮室を区画するように往復動可能に嵌装されたピストンと、このピストンがシリンダ内で往復動するようにシリンダ及びピストンを相対移動させるリニアモータとをそれぞれ対向した状態で配置し、一方のシリンダ内の圧縮室から吐出弁を介して吐出されたガスを他方のシリンダ内の圧縮室に吸入弁を介して供給する連通路と、この連通路に吸入及び吐出ガスの中間圧のガスを供給する中間圧通路とを設けたことにより、ピストンの振動周波数を一定に設定している状態で、各シリンダ内の圧縮室のガスによるガスばね定数が変化しても、そのガスばね定数の変化を両ピストン側で互いに相殺でき、ガスばねの変化による圧縮機の振動の増大を抑制して配管割れ等の防止を図ることができるとともに、圧縮機の各シリンダ内の圧縮室でガスを高低２段階に圧縮しかつその圧縮途中に中間圧ガスをインジェクションでき、ピストン振動周波数の一定状態での圧縮機能力の増大化及びその性能の向上を図ることができる。
【００４７】
請求項２の発明によると、ケーシング内に、シリンダと、このシリンダ内に圧縮室を区画するように往復動可能に嵌装されたピストンと、このピストンがシリンダ内で往復動するようにシリンダ及びピストンを相対移動させるリニアモータとをそれぞれ対向した状態で配置し、リニアモータをピストンに駆動連結するとともに、吸入弁は、ピストンに圧縮室と連通するように開口された弁孔と、この弁孔を開閉する弁体と、ピストンの移動に伴い慣性により相対的に移動して弁体をピストンの吐出行程時には閉じ、吸入行程時には開くように駆動する慣性部材とを備えているものとしたことにより、ガスばねの変化による圧縮機の振動の増大を抑制して配管割れ等の防止を図ることができるとともに、吸入弁の吐出弁との干渉をなくして吸入弁の開度を大に確保でき、吸入弁を経てガスが圧縮室に吸入される吸入行程でのガスの圧力損失を大きく低減して、リニアレシプロ圧縮機の高効率化を図ることができる。
【００４８】
請求項３の発明によると、ケーシング内に、シリンダと、このシリンダ内に圧縮室を区画するように往復動可能に嵌装されたピストンと、このピストンがシリンダ内で往復動するようにシリンダ及びピストンを相対移動させるリニアモータとをそれぞれ対向した状態で配置し、リニアモータをピストンに駆動連結するとともに、吸入弁は、ピストンに圧縮室と連通するように開口された弁孔と、この弁孔を開閉する弁体と、ピストンの移動に伴い慣性により相対的に移動して弁体をピストンの吐出行程時には閉じ、吸入行程時には開くように駆動する慣性部材とを備えているものとし、一方のシリンダ内の圧縮室から吐出弁を介して吐出されたガスを他方のシリンダ内の圧縮室に吸入弁を介して供給する連通路と、この連通路に吸入及び吐出ガスの中間圧のガスを供給する中間圧通路とを設けたことにより、請求項１及び２の発明の作用効果が相乗的に得られる。
【００４９】
請求項４の発明では、各シリンダをそれぞれケーシングの端部側に配置し、各リニアモータはそれぞれケーシングの中央側に配置した。また、請求項５の発明では、各シリンダをそれぞれケーシングの中央側に配置し、各リニアモータをそれぞれケーシングの端部側に配置した。従って、これらの発明によると、上記対向型リニアレシプロ圧縮機の具体構造の実現を図ることができる。
【００５０】
請求項６の発明によると、ガスを空気調和機用の冷媒ガスとして、リニアレシプロ圧縮機は空気調和機用のものとしたことにより、リニアレシプロ圧縮機をオイルレス圧縮機又はオイルフリー圧縮機として使用でき、オイルレス圧縮機として使用したとき、空気調和機の冷媒回路での油循環をなくし、その油循環による吸入行程での圧力損失を少なくして、空気調和機の性能の向上を図るとともに、代替冷媒の対応の容易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るリニアレシプロ圧縮機の概略断面図である。
【図２】実施形態２を示す図１相当図である。
【図３】実施形態３を示す図１相当図である。
【符号の説明】
（Ｃ）圧縮機
（１）ケーシング
（２）吸入管
（３）吐出管
（７）シリンダ
（８）吸入室
（９）吐出室
（１４）吐出弁
（１９）ピストン
（２０）圧縮室
（２２）ばね
（２４）リニアモータ
（２９）吸入弁
（３０）弁孔
（３１）弁体
（３４）慣性部材
（３６）連通管
（３７）連通路
（３８）中間圧通路
（３９）インジェクション管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a linear reciprocating compressor that compresses a gas by moving a piston inside the cylinder relative to the cylinder, and particularly relates to a technical field for reducing vibrations thereof.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, this type of linear reciprocating compressor is well known as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-2119017. That is, the linear reciprocating compressor includes a casing having a cylinder therein, a piston that defines a compression chamber in the cylinder, a resonance spring that elastically supports the piston in a reciprocating manner in the cylinder, and a piston that reciprocates. A suction valve and a discharge valve that are communicated with the compression chamber and open and close by a pressure difference with the compression chamber. In the intake stroke in which the piston is moved in the direction in which the volume of the compression chamber increases, the discharge valve is closed and the intake valve is opened, and gas is sucked into the compression chamber through the intake valve. In addition, during the discharge stroke in which the piston is moved in the direction of decreasing the volume of the compression chamber, the suction valve is closed and the discharge valve is opened, and the gas is discharged from the compression chamber through the discharge valve. It is adapted to discharge.
[0003]
  The resonance frequency (f) of the piston is the spring constant of the resonance spring (Kc), the gas spring constant of the compression chamber gas (Kg), and the mass of the entire movable part consisting of a part of the piston and linear motor (m )
  f = (1 / 2π) · {(Kc + Kg) / m}^1/2
It is represented by
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, in this conventional linear reciprocating compressor, since the spring constant (Kc) of the resonance spring is constant, even if the vibration frequency of the piston is set to the resonance frequency (f), the gas spring constant (Kg) ) Changes, for example, a linear reciprocating compressor is used as a compressor for an air conditioner, and the gas spring constant (Kg) changes with changes in the air conditioning load (evaporation temperature or condensation temperature of refrigerant gas). Then, the vibration frequency is deviated from the resonance frequency (f). As a result, the vibration of the compressor is increased, and this vibration causes a problem that the pipe connected to the casing of the compressor is broken.
[0005]
  The present invention has been made in view of the above points.mainThe purpose is to improve the arrangement structure of cylinders and linear motors in the above-mentioned linear reciprocating compressor, so that even if the gas spring constant due to the gas in the compression chamber changes, it will not be affected and avoid an increase in vibration. The purpose of this is to maintain low vibration of the linear reciprocating compressor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, in the present invention, a pair of cylinders, pistons, and the like are arranged oppositely in the casing, and even if the spring constant due to gas changes in the compression chambers in each cylinder, the change is applied to both cylinders. At the same time, they affect each other and offset each other.
[0007]
  Specifically, in the invention of claim 1, as shown in FIGS. 1 to 3, a casing (1) and a pair of cylinders (7), ( 7), a pair of pistons (19), (19) fitted in each cylinder (7) so as to reciprocate so as to define a compression chamber (20), and each cylinder (7) The suction valves (29), (29) and the discharge valves (14), (14) respectively connected to the compression chamber (20) of the inside, and the cylinders (7) and the piston (19) are respectively connected to the piston (19). Is provided with a pair of linear motors (24) and (24) that move relative to each other so as to reciprocate in the cylinder (7), and the reciprocating motion of each piston (19) causes gas to flow into each intake valve (29). Compression after sucking into the compression chamber (20) in each cylinder (7) Configured to discharge through the discharge valve from (20) (14).
[0008]
  Further, the gas discharged from the compression chamber (20) in the one cylinder (7) through the discharge valve (14) is supplied to the compression chamber (20) in the other cylinder (7) through the suction valve (29). The communication passage (37) supplied via the intermediate passage and the intermediate pressure passage (38) for supplying a gas having an intermediate pressure of suction and discharge gas are provided in the communication passage (37).
[0009]
  With the above configuration, the piston (19) relatively reciprocates in the cylinder (7) by driving each linear motor (24) to increase / decrease the volume of the compression chamber (20), and the compression chamber ( When the piston (19) moves in the direction in which the volume of 20) increases, the discharge valve (14) closes and the suction valve (29) opens, and the gas passes through the suction valve (29) and the gas is compressed into the compression chamber (20). ) Is inhaled. Thereafter, when the piston (19) moves in a direction in which the volume of the compression chamber (20) decreases in the discharge stroke, the suction valve (29) is closed and the discharge valve (14) is opened. 14), the gas in the compression chamber (20) is discharged.
[0010]
  Since the cylinder (7), the piston (14) and the linear motor (24) are provided in pairs and are disposed in the casing (1) so as to face each other, for example, the vibration frequency of each piston (19) Even when the gas spring constant due to the gas in the compression chamber (20) in each cylinder (7) changes, the temperature of the gas causing the change in the gas spring constant is The two compression chambers (20) and (20) change in the same state, and the change in the gas spring constant is balanced between both pistons (19) and (19) and cancels each other. For this reason, the influence by the change in the gas spring constant is substantially eliminated, and an increase in the vibration of the compressor (C) due to the change in the gas spring constant can be suppressed to reliably prevent a pipe crack or the like.
[0011]
  Further, as the piston (19) reciprocates in each cylinder (7), the gas compressed in the compression chamber (20) in one cylinder (7) is communicated via the discharge valve (14). The gas is discharged to (37), and the gas is sucked into the compression chamber (20) in the other cylinder (7) through the communication passage (37) through the suction valve (29) and compressed in the compression chamber (20). And discharged from the discharge valve (14). And the gas of the intermediate pressure of the suction gas and discharge gas of a compressor (C) is supplied to the said communicating path (37). For this reason, in the compressor (C), the gas is compressed in two stages, high and low, and an intermediate-pressure gas is injected during the compression. According to this principle, the vibration frequency of each piston (19) is constant. Even if it exists, the capability of a compressor (C) can be ensured large, and the improvement of the performance can be aimed at.
[0012]
  In the invention of claim 2, as in the invention of claim 1, a casing (1), a pair of cylinders (7), (7) arranged in a state facing each other in the casing (1), A pair of pistons (19) and (19) fitted in the cylinder (7) so as to reciprocate so as to partition the compression chamber (20), respectively, and the compression chamber (20 in each cylinder (7)) ) Connected to the intake valves (29), (29) and the discharge valves (14), (14), respectively, the cylinder (7) and the piston (19), and the piston (19) in the cylinder (7). And a pair of linear motors (24), (24) that move relative to each other so as to reciprocate with each other. By reciprocating each piston (19), gas is supplied to each cylinder (7) via each intake valve (29). ) From the compression chamber (20) after sucking into the compression chamber (20) in It is configured so as to discharge through the off valve (14).
[0013]
  Each linear motor (24) is drivingly connected to a piston (19), and each suction valve (29) is a valve that is opened to communicate with each piston (19) to a compression chamber (20). A hole (30), a valve body (31) for opening and closing the valve hole (30), and the piston (19) are supported so as to be relatively movable along the moving direction thereof, and accompanying the movement of the piston (19) And an inertia member (34) which is moved relatively by inertia to drive the valve body (31) to close during the discharge stroke of the piston (19) and open during the suction stroke.
[0014]
  According to this configuration, similarly to the first aspect of the invention, the influence of the change in the gas spring constant is substantially eliminated, and the increase in the vibration of the compressor (C) due to the change in the gas spring constant is suppressed, and the pipe cracks. Etc. can be reliably prevented.
[0015]
  Also, each piston (19) reciprocates in the cylinder (7) by driving each linear motor (24), and as the piston (19) moves, the inertia member (34) is moved by the inertia to move the piston (19). The valve body (31) opens and closes in the intake stroke of the piston (19), while the valve body (31) opens the valve hole (30), while the valve body (31) is opened in the discharge stroke. Close the hole (30). At this time, since each intake valve (29) is built in the piston (19), the intake valve (29) is disposed on the cylinder (7) side together with the discharge valve (14). It is possible to ensure a large opening of the intake valve (29) as much as there is no interference with 14). Therefore, the pressure loss of the gas when the gas is sucked into the compression chamber (20) through the suction valve (29) in the suction stroke can be greatly reduced.
[0016]
  In the invention of claim 3, as in the invention of claim 1, a casing (1), a pair of cylinders (7), (7) arranged in a state facing each other in the casing (1), A pair of pistons (19) and (19) fitted in the cylinder (7) so as to reciprocate so as to partition the compression chamber (20), respectively, and the compression chamber (20 in each cylinder (7)) ) Connected to each The suction valves (29), (29) and the discharge valves (14), (14) and the cylinders (7) and the piston (19) are respectively reciprocated in the cylinder (7). A pair of linear motors (24), (24) for relative movement is provided, and by reciprocating movement of each piston (19), gas is supplied to the compression chamber (7) in each cylinder (7) via each intake valve (29). 20), the gas is discharged from the compression chamber (20) through the discharge valve (14).
[0017]
  Each linear motor (24) is drivingly connected to a piston (19), and each intake valve (29) is a valve opened to communicate with each piston (19) to a compression chamber (20). The hole (30), the valve body (31) for opening and closing the valve hole (30), and the piston (19) are supported so as to be relatively movable along the moving direction thereof, and inertia is accompanied by the movement of the piston (19). And an inertia member (34) which is driven so as to move relative to the valve body (31) during the discharge stroke of the piston (19) and open during the suction stroke. The gas discharged from the compression chamber (20) in the one cylinder (7) through the discharge valve (14) is supplied to the compression chamber (20) in the other cylinder (7) through the suction valve (29). The communication passage (37) supplied via the intermediate passage and the intermediate pressure passage (38) for supplying a gas having an intermediate pressure of suction and discharge gas are provided in the communication passage (37).
[0018]
  According to the present invention, the effects of the first and second aspects of the invention can be obtained synergistically. That is, in the compressor (C), the gas is compressed in two steps, high and low, and the intermediate pressure gas is injected during the compression, so that the compressor (C) ) Can be secured to a large extent and the performance can be improved, and the opening of the suction valve can be secured largely without interference with the discharge valve of the suction valve. The efficiency of the linear reciprocating compressor can be increased by greatly reducing the pressure loss of the gas during the suction stroke in which the gas is sucked into the compression chamber.
[0019]
  Claim4In this invention, as shown in FIG. 1, each cylinder (7) is arrange | positioned at the edge part side of a casing (1), respectively, and each linear motor (24) is arrange | positioned at the center side of a casing (1), respectively. Claims5In the invention of FIG. 1, on the contrary, as shown in FIG. 2, each cylinder (7) is arranged on the center side of the casing (1), and each linear motor (24) is arranged at the end of the casing (1). Place on the side. According to these configurations, the structure of the opposed linear reciprocating compressor in which a pair of cylinders (7), (7), pistons (19), (19), etc. are arranged in opposed states in the casing (1) is specifically described. Can be.
[0020]
  In the invention of claim 6, the gas is a refrigerant gas for an air conditioner. That is, in the linear reciprocating compressor (C), the sliding portion is only the sliding portion between each piston (19) and each cylinder (7), and the oil-free compression is performed only by lubrication with an oilless compressor or grease. There is a possibility of becoming a machine. In the case of this oilless compressor, since the linear reciprocating compressor (C) is a compressor for an air conditioner, lubricating oil is sucked into the compressor (C) together with the refrigerant gas, or from the compressor (C). Lubricating oil is not discharged together with the refrigerant gas, and no oil circulation occurs in the refrigerant circuit. For this reason, even if the communication pipe length of the air conditioner becomes longer, the pressure loss in the intake stroke is reduced, and the performance of the air conditioner can be expected to improve, and various refrigerant gases are used by the oilless compressor. This makes it easy to use alternative refrigerants.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  (Embodiment 1)
  FIG. 1 shows a linear reciprocating compressor (C) according to Embodiment 1 of the present invention, and this compressor (C) is connected to a refrigerant circuit (not shown) to constitute a compressor for an air conditioner.
[0022]
  The compressor (C) has a sealed cylindrical casing (1) extending in the horizontal left-right direction in FIG. 1, and a single suction pipe (2) is provided on the peripheral wall at the center in the longitudinal direction of the casing (1). ), And two discharge pipes (3) and (3) are attached to the peripheral wall portions at both ends in an airtight manner, and both discharge pipes (3) and (3) are assembled together. . These suction pipes (2) and both discharge pipes (3), (3) are connected to a refrigerant circuit (not shown) of the air conditioner. In the casing (1), a spring receiver (4) is disposed and fixed at a position corresponding to the suction pipe (2) so as to divide the casing (1) into left and right spaces.
[0023]
  In each of the left and right spaces in the casing (1), a cylindrical cylinder (7) is disposed near the end of the casing (1) and a suction chamber (8) communicating with the suction pipe (2) through each space. It is arranged and fixed so as to partition into a discharge chamber (9) communicating with the pipe (3). The opening on the discharge chamber (9) side (casing (1) end side) end of each cylinder (7) is airtightly closed by a closing member (11), and a discharge valve (14) is connected to the closing member (11). ) Is provided. This discharge valve (14) is a reed valve type consisting of a leaf spring material that is swingably attached to the surface of the outer side of the closing member (11) (on the side opposite to the cylinder (7)) at the base end. The valve hole (13) formed so as to penetrate the closing member (11) so as to communicate with the inside of the cylinder (7) is opened and closed. The maximum opening of the discharge valve (14) is regulated by the valve presser (15).
[0024]
  One end of a suction hole (17) is opened at a predetermined position in the length direction on the inner peripheral surface of the cylinder (7). The suction hole (17) extends in the axial direction of the cylinder (7) after going radially outward in the wall of the cylinder (7), and the other end is an end of the cylinder (7) on the center side of the casing (1). Is opened to face the suction chamber (8).
[0025]
  In each cylinder (7), a piston (19) is fitted so as to be able to reciprocate in a forward direction approaching the closing member (11) and in a backward direction away from the closing member (11). A compression chamber (20) communicating with the discharge valve (14) is defined in a cylinder (7) between the member (11). The piston (19) is in the shape of a hollow cylindrical box having an internal space (32), and the front end portion of the piston rod (21) is integrally attached to the rear wall portion (wall portion on the center side of the casing (1)). ing. The piston rod (21) extends along the axial direction of the cylinder (7) to the rear side, that is, the center side of the casing (1), and one end of a spring (22) is immovably attached to the rear end. The other end of (22) is fixed to the spring receiver (4) so as not to move, and each spring (22) causes each piston (19) including the piston rod (21) to move into each cylinder (7). It is elastically supported so that it can reciprocate.
[0026]
  In each of the suction chambers (8), a linear motor (24) that moves each piston (19) to reciprocate in each cylinder (7) is arranged. Each linear motor (24) includes an electromagnetic coil (25) arranged and fixed on the inner peripheral surface of the casing (1), and a cylindrical permanent magnet (concentrically arranged inside the electromagnetic coil (25)). 26) (including an iron core), and the magnet (26) is fixed to the piston rod (21) through a connecting member (27) so as to move and be integrated, and an electromagnetic coil ( 25) is energized with an alternating current of a predetermined frequency from an inverter (not shown), and each piston (19) is caused to have a spring constant of the spring (22) by the magnetic force between the electromagnetic coil (25) and the magnet (26). It is made to reciprocate with a period corresponding to.
[0027]
  Each piston (19) has a built-in suction valve (29) communicating with the compression chamber (20). The suction valve (29) has a valve hole (30) opened to communicate the compression chamber (20) and the internal space (32) with a front wall portion facing the compression chamber (20) in the hollow piston (19). ) And a valve body (31) for opening and closing the valve hole (30). The valve hole (30) and the valve body (31) both have a tapered shape with a small diameter from the front side to the rear side of the piston (19), and the valve body (31) is the piston (19) (valve hole). (30)), the valve hole (30) is opened when it moves relative to the front side, and conversely, when it moves rearward, the valve hole (30) is closed.
[0028]
  In the peripheral wall of the piston (19), the internal space (32) of the piston (19) communicates with the suction hole (17) on the inner peripheral surface of the cylinder (7), and hence the communication hole (33) that is always in communication with the suction chamber (8). Is open. An inertia member (34) having a predetermined weight is supported in the internal space (32) of the piston (19) so as to be relatively movable along the moving direction (front-rear direction) of the piston (19). The inertia member (34) has an engagement protrusion (34a) that is fitted in a bottomed engagement hole (31a) formed on the rear surface of the valve body (31) so as to be relatively movable by a predetermined stroke. As the piston (19) moves, the inertia member (34) moves relative to the piston (19) due to inertia to drive the valve body (31), and during the discharge stroke in which the piston (19) advances. The valve body (31) is closed by the relative retreat of the inertia member (34), while the valve body (31) is opened by the relative advance of the inertia member (34) during the intake stroke in which the piston (19) retreats. It has become. Therefore, the linear reciprocating compressor (C) opens the intake valve (29) built in the piston (19) and opens the discharge valve (14) when the piston (19) is retracted by driving the linear motor (24). ) Is closed, the refrigerant gas sucked into the suction chamber (8) in the casing (1) from the suction pipe (2) is allowed to flow into the suction hole (17) of the cylinder (7) and the communication hole (33) of the piston (19). ), Is sucked into the compression chamber (20) via the internal space (32) of the piston (19) and the suction valve (29), and then the suction valve (29) is closed and the discharge valve when the piston (19) advances. By opening (14), the pressure is discharged from the compression chamber (20) to the outside of the casing (1) through the discharge valve (14) and the discharge chamber (9). In addition, (19a) is a seal ring attached between the communication hole (33) and the front end surface on the outer peripheral surface of the piston (19).
[0029]
  Next, the operation of the linear reciprocating compressor (C) of the above embodiment will be described. Accompanying the start of operation of the compressor (C), an AC power supply of a predetermined frequency is energized to the electromagnetic coil (25) of each linear motor (24). With this energization, the electromagnetic coil (25) and the magnet (26) Due to the action between the magnetic fields, the magnet (26) and the piston (19) reciprocate from a predetermined neutral position while expanding and contracting the spring (22). During the intake stroke in which each piston (19) moves in the retreating direction to increase the volume of the compression chamber (20) in the cylinder (7), the piston (19) is incorporated into the piston (19) by the retreating movement of the piston (19). The inertia member (34) of the suction valve (29) moved forward relative to the piston (19) due to inertia, and the valve element (31) of the suction valve (29) is driven by the inertia member (34). Opens. Further, the discharge valve (14) of the closing member (11) is closed. Thus, after the refrigerant gas is sucked from the suction pipe (2) into the suction chamber (8) in the casing (1), the suction hole (17) of the cylinder (7) and the communication hole (33 of the piston (19)). ), And is sucked into the compression chamber (20) through the internal space (32) of the piston (19) and the suction valve (29).
[0030]
  Thereafter, at the time of the discharge stroke in which the piston (19) moves in the forward direction to reduce the volume of the compression chamber (20), the inertia member (34) moves backward relative to the piston (19), and the inertia member The valve element (31) of the suction valve (29) is closed by driving (34). The discharge valve (14) is opened. Thus, the refrigerant gas in the compression chamber (20) is discharged from the compression chamber (20) to the discharge chamber (9) through the discharge valve (14), and is discharged from the discharge chamber (9) to the discharge pipe (3 ) Through the casing (1).
[0031]
  In this case, each piston (19) has the spring constant of the spring (22) as (Kc), the gas spring constant due to the gas in the compression chamber (20) as (Kg), the piston (19), the piston rod (21), Resonance frequency (f) = (1 / 2π) · {(Kc + Kg) / m}, where (m) is the mass of the entire movable part including the magnet (26) of the linear motor (24).^1/2Vibrate. Since the spring constant (Kc) of the spring (22) is constant, even if the vibration frequency of the piston (19) is set to the resonance frequency (f), the air conditioning load (refrigerant gas flow) of the air conditioner is set. When the gas spring constant (Kg) changes with changes in evaporation temperature and condensation temperature, the vibration frequency deviates from the resonance frequency (f). However, in this embodiment, the cylinder (7), the piston (19), the spring (22), and the linear motor (24) are provided in the casing (1) in pairs, and are arranged in a horizontally opposed state. Therefore, even if the gas spring constant (Kg) due to the gas in each compression chamber (20) is changed, the temperature of the gas causing the change in the gas spring constant (Kg) is the same for both compression chambers (20), (20 ) Will change in the same state. For this reason, the deviation of the vibration frequency due to the change of the gas spring constant (Kg) is balanced between the pistons (19) and (19) and canceled out. As a result, the influence of the change in the gas spring constant (Kg) is substantially eliminated, and the increase in the vibration of the linear reciprocating compressor (C) due to the change in the gas spring constant (Kg) is suppressed, so that the casing (1) It is possible to prevent cracks caused by vibration of the connected suction pipe (2) and discharge pipe (3).
[0032]
  Further, in this embodiment, since each of the intake valves (29) is built in the piston (19), the intake valve (29) is arranged on the closing member (11) on the cylinder (7) side. In addition, there is no interference with the discharge valve (14). For this reason, the opening degree of the suction valve (29) can be secured large, and the pressure loss when the refrigerant gas is sucked into the compression chamber (20) through the suction valve (29) in the suction stroke is greatly reduced. Thus, the efficiency of the linear reciprocating compressor (C) can be increased.
[0033]
  The linear reciprocating compressor (C) is used as an oilless compressor or an oil-free compressor because the sliding portion is only the sliding portion between each piston (19) and each cylinder (7). Can do. When used as this oilless compressor, the lubricating oil is not sucked into the linear reciprocating compressor (C) together with the refrigerant gas, and the lubricating oil is not discharged together with the refrigerant gas from the compressor (C). No oil circulation occurs. For this reason, even if the communication pipe length of the air conditioner is increased, the pressure loss in the intake stroke accompanying the oil circulation is reduced, and the performance of the air conditioner can be improved. In addition, various gases can be used as the refrigerant gas by the oilless compressor without being influenced by the lubricating oil, and the alternative refrigerant can be easily handled.
[0034]
  (Embodiment 2)
  FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention (in the following embodiments, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and the detailed description thereof is omitted). (7) is arranged on the end side of the casing (1) and each linear motor (24) is arranged on the center side of the casing (1), whereas each cylinder (7) and each linear motor (24). Is placed at the opposite position.
[0035]
  That is, in this embodiment, a pair of suction pipes (2), (2) connected to each other outside the casing (1) at both ends of the casing (1), and one pair at the center of the casing (1). Each discharge pipe (3) is attached in a penetrating state. A common discharge chamber in which a pair of left and right cylinders (7), (7) communicates with the discharge pipe (3) between them (center portion in the casing (1)) near the center in the casing (1). (9) and a pair of suction chambers (8), (8) communicating with the suction pipes (2) on the inner end side of the casing (1), respectively, are arranged, and each cylinder ( The opening on the discharge chamber (9) side of 7) is closed by a closing member (11) having a discharge valve (14). Further, in each cylinder (7), a piston (19) defining a compression chamber (20) is fitted to the closing member (11) side, that is, the center side of the casing (1) so as to be reciprocally movable. 19) A piston rod (21) extending toward the end of the casing (1) is attached to the rear wall (the wall on the end of the casing (1)), and the rear end of each piston rod (21). And an end wall of the casing (1).
[0036]
  On the other hand, in each suction chamber (8) on the end side in the casing (1), a linear motor (24) for driving the piston (19) is connected to the rear end portion of the piston rod (21). Is arranged. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and each intake valve (29) is disposed on the front wall portion of the piston (19) located on the center side of the cylinder (7) so as to face the compression chamber (20). The suction hole (17) is opened at the end face of each cylinder (7) on the suction chamber (8) side.
[0037]
  Therefore, in this embodiment, when each piston (19) reciprocates in the cylinder (7) by the operation of each linear motor (24), when the piston (19) is retracted, the refrigerant gas is discharged from each suction pipe (2). Is sucked into the suction chamber (8) on the inner end side of the casing (1), and the refrigerant gas flows from the suction chamber (8) to the suction hole (17) of the cylinder (7) and the communication hole (33) of the piston (19). After being supplied to the internal space (32) of the piston (19), the air is sucked into the compression chamber (20) from the internal space (32) through the open valve (29). Next, when the piston (19) moves forward, the refrigerant gas in the compression chamber (20) is discharged to the discharge chamber (9) in the central portion in the casing (1) through the valve-open discharge valve (14). It discharges out of a compressor (C) through a discharge pipe (3) from a discharge chamber (9).
[0038]
  Also in this embodiment, a pair of cylinders (7), (7), pistons (19), (19), springs (22), (22), linear motors (24), (24) in the casing (1). Since they are arranged to face each other, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
[0039]
  (Embodiment 3)
  FIG. 3 shows Embodiment 3, which is a high-low two-stage compression type compressor. That is, the linear reciprocating compressor (C) according to this embodiment is basically the same as that of the first embodiment, and both cylinders (7) and (7) are provided at the end of the casing (1). Both linear motors (24) and (24) are arranged on the center side. The discharge chamber (9) on one side (the right side in FIG. 3) in the casing (1) and the suction hole (17) in the cylinder (7) on the other side (the left side in FIG. 3) The communication pipe (36), the one discharge chamber (9), the suction hole (17) of the other cylinder (7), and the like constitute a communication passage (37). The refrigerant gas discharged from the compression chamber (20) in the cylinder (7) on one side (right side in FIG. 3) to the discharge chamber (9) via the discharge valve (14) is transferred to the other ( The pressure is supplied to the compression chamber (20) in the cylinder (7) on the left side of FIG. 3 via the suction hole (17) and the suction valve (29). The communication pipe (36) may be arranged outside the casing (1) (outside the compressor (C)).
[0040]
  An injection pipe (39) having an intermediate pressure passage (38) inside is connected to the right end of the casing (1) so as to communicate with the one discharge chamber (9). 39) to the intermediate pressure (Pm) = (1/2) · {(Pd) between the suction gas (suction gas pressure Ps) and the discharge gas (discharge gas pressure Pd) of the compressor (C).²+ (Ps)²}^1/2Supplying the refrigerant gas set to 1 to the communication passage (37) (one discharge chamber (9)) has the highest efficiency improvement rate.
[0041]
  Therefore, in the case of this embodiment, when the piston (19) in the cylinder (7) is reciprocated by each linear motor (24), the compression chamber in the cylinder (7) on one side (right side in FIG. 3) is accordingly accompanied. The refrigerant gas compressed in (20) is discharged to the discharge chamber (9) (communication path (37)) through the discharge valve (14), and this gas passes through the communication path (37) in the communication pipe (36). Then, it is sucked into the compression chamber (20) in the other cylinder (7) through the suction valve (29). The refrigerant gas is compressed in the compression chamber (20), discharged from the discharge valve (14) to the discharge chamber (9), and then discharged outside the compressor (C). In addition, refrigerant gas having an intermediate pressure (Pm) of the suction gas and the discharge gas of the compressor (C) is injected into the one discharge chamber (9) from the injection pipe (39). That is, in the compressor (C), the refrigerant gas is compressed in two stages, high and low, and an intermediate pressure gas is injected during the compression. Therefore, even if the vibration frequency of each piston (19) is constant, the capacity of the compressor (C) can be ensured greatly, and the performance can be improved.
[0042]
  In each of the above embodiments, the horizontal compressor (C) in which the casing (1) is arranged in the horizontal direction is used. However, the casing (1) may be arranged in the vertical direction to be in the vertical type. However, in that case, it is necessary to set the spring constant (Kc) of the spring (22) in consideration of the weight of the movable part such as each piston (19).
[0043]
  Moreover, in each said embodiment, although the suction valve (29) is provided in the piston (19) side, it can also be provided in a cylinder (7) side (blocking member (11)) along with a discharge valve (14).
[0044]
  Moreover, in the said embodiment, although the piston (19) is elastically supported by the spring (22), this spring (22) does not necessarily need to be provided. In the above embodiment, the linear motor (24) is driven and connected to the piston (19) and reciprocated in the cylinder (7). Conversely, the cylinder (7) is driven by the linear motor. It may be.
[0045]
  Further, in each of the above embodiments, the oil-less compressor or the oil-free compressor that performs only lubrication with grease is used. However, it is needless to say that the compressor can be used as a compressor using the lubricating oil. . Needless to say, the present invention can be applied not only to the compressor (C) for an air conditioner as in the above embodiment but also to a compressor for other purposes.
[0046]
【The invention's effect】
  As described above, according to the first aspect of the present invention, a cylinder, a piston fitted in the cylinder so as to reciprocate so as to define a compression chamber, and the piston are reciprocated in the cylinder. So that the linear motor that moves the cylinder and piston relative to each other is placed facing each other.A communication passage for supplying the gas discharged from the compression chamber in one cylinder through the discharge valve to the compression chamber in the other cylinder through the suction valve, and an intermediate pressure of suction and discharge gas in this communication passage. An intermediate pressure passage for supplying gas is provided.As a result, even if the gas spring constant due to the gas in the compression chamber in each cylinder changes while the vibration frequency of the piston is set to be constant, the change in the gas spring constant can be canceled out by both pistons. In addition, it is possible to prevent an increase in the vibration of the compressor due to a change in the gas spring, thereby preventing a pipe crack or the like.At the same time, in the compression chamber in each cylinder of the compressor, the gas can be compressed in two stages, high and low, and intermediate pressure gas can be injected during the compression, increasing the compression function force at a constant piston vibration frequency and the performance Can improve.
[0047]
  According to the invention of claim 2, in the casing, a cylinder, a piston fitted so as to reciprocate so as to define a compression chamber in the cylinder, a cylinder and a piston so that the piston can reciprocate in the cylinder, and A linear motor for moving the piston relative to each other is arranged in a state of being opposed to each other, the linear motor is drivingly connected to the piston, and the intake valve has a valve hole that is opened to communicate with the compression chamber, and the valve hole. A valve body that opens and closes the valve body, and an inertia member that moves relative to the inertia as the piston moves to close the valve body during the piston discharge stroke and open the valve body during the suction stroke. In addition, it is possible to prevent the pipe from cracking by suppressing the increase of the compressor vibration due to the change of the gas spring, and to eliminate the interference with the discharge valve of the intake valve The opening can be secured to the large, and greatly reduce the pressure loss of the gas in the suction stroke of the gas is drawn into the compression chamber through the suction valve, it is possible to increase the efficiency of the linear reciprocating compressor.
[0048]
  According to the invention of claim 3, in the casing, a cylinder, a piston fitted so as to reciprocate so as to define a compression chamber in the cylinder, a cylinder and a piston so that the piston can reciprocate in the cylinder, and State facing each linear motor that moves the piston relative to each other The suction valve is connected to the piston by a drive hole, the valve hole opened to communicate with the compression chamber, the valve body that opens and closes the valve hole, and the inertia as the piston moves. And an inertia member that drives to close the valve body during the discharge stroke of the piston and open it during the suction stroke, and is discharged from the compression chamber in one cylinder via the discharge valve. By providing a communication passage for supplying the gas to the compression chamber in the other cylinder via an intake valve, and an intermediate pressure passage for supplying an intermediate pressure of suction and discharge gas to the communication passage. The effects of the inventions 1 and 2 can be obtained synergistically.
[0049]
  Claim4In the invention, each cylinder is disposed on the end side of the casing, and each linear motor is disposed on the center side of the casing. Claims5In the invention, each cylinder is arranged on the center side of the casing, and each linear motor is arranged on the end side of the casing. Therefore, according to these inventions, it is possible to realize a specific structure of the opposed linear reciprocating compressor..
[0050]
  According to the invention of claim 6, the gas is used as a refrigerant gas for an air conditioner, and the linear reciprocating compressor is used for an air conditioner, so that the linear reciprocating compressor is used as an oilless compressor or an oil-free compressor. When used as an oilless compressor, it eliminates the oil circulation in the refrigerant circuit of the air conditioner, reduces the pressure loss in the intake stroke due to the oil circulation, and improves the performance of the air conditioner Therefore, it is possible to facilitate the handling of the alternative refrigerant.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a linear reciprocating compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view corresponding to FIG.
FIG. 3 is a view corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
  (C) Compressor
  (1) Casing
  (2) Suction pipe
  (3) Discharge pipe
  (7) Cylinder
  (8) Suction chamber
  (9) Discharge chamber
  (14) Discharge valve
  (19) Piston
  (20) Compression chamber
  (22) Spring
  (24) Linear motor
  (29) Suction valve
  (30) Valve hole
  (31) Disc
  (34) Inertial member
  (36) Communication pipe
  (37) Communication passage
  (38) Intermediate pressure passage
  (39) Injection tube

Claims

A casing (1);
A pair of cylinders (7), (7) disposed facing each other in the casing (1);
A pair of pistons (19), (19) fitted in the cylinders (7) so as to reciprocate so as to partition the compression chambers (20),
Suction valves (29), (29) and discharge valves (14), (14) respectively connected to the compression chambers (20) in the cylinders (7);
A pair of linear motors (24), (24) for moving the cylinder (7) and the piston (19) relative to each other so that the piston (19) reciprocates in the cylinder (7),
By reciprocating the pistons (19), gas is sucked into the compression chambers (20) in the cylinders (7) via the suction valves (29) and then from the compression chambers (20) to the discharge valves (14). It is configured to discharge Te,
The gas discharged from the compression chamber (20) in the one cylinder (7) through the discharge valve (14) is transferred to the compression chamber (20) in the other cylinder (7) through the suction valve (29). A communication path (37) to be supplied;
A linear reciprocating compressor characterized in that an intermediate pressure passage (38) for supplying a gas having an intermediate pressure of suction and discharge gas is provided in the communication passage (37) .

A casing (1);
A pair of cylinders (7), (7) disposed facing each other in the casing (1);
A pair of pistons (19), (19) fitted in the cylinders (7) so as to reciprocate so as to partition the compression chambers (20),
Suction valves (29), (29) and discharge valves (14), (14) respectively connected to the compression chambers (20) in the cylinders (7);
A pair of linear motors (24), (24) for moving the cylinder (7) and the piston (19) relative to each other so that the piston (19) reciprocates in the cylinder (7),
By reciprocating the pistons (19), gas is sucked into the compression chambers (20) in the cylinders (7) via the suction valves (29) and then from the compression chambers (20) to the discharge valves (14). Configured to discharge
Each linear motor (24) is drivingly connected to a piston (19),
Each of the suction valves (29) has a valve hole (30) opened to communicate with the compression chamber (20) in each piston (19);
A valve body (31) for opening and closing the valve hole (30);
The piston (19) is supported so as to be relatively movable along its moving direction, and is relatively moved by inertia as the piston (19) moves to move the valve element (31) during the discharge stroke of the piston (19). A linear reciprocating compressor comprising an inertia member (34) that is driven to close and open during an intake stroke.

A casing (1);
A pair of cylinders (7), (7) disposed facing each other in the casing (1);
A pair of pistons (19), (19) fitted in the cylinders (7) so as to reciprocate so as to partition the compression chambers (20),
Suction valves (29), (29) and discharge valves (14), (14) respectively connected to the compression chambers (20) in the cylinders (7);
The cylinder (7) and the piston (19) are respectively connected to the piston (19) by the cylinder ( 7) a pair of linear motors (24), (24) for relative movement so as to reciprocate within,
By reciprocating the pistons (19), gas is sucked into the compression chambers (20) in the cylinders (7) via the suction valves (29) and then from the compression chambers (20) to the discharge valves (14). Configured to discharge
Each linear motor (24) is drivingly connected to a piston (19),
Each of the suction valves (29) has a valve hole (30) opened to communicate with the compression chamber (20) in each piston (19);
A valve body (31) for opening and closing the valve hole (30);
The piston (19) is supported so as to be relatively movable along its moving direction, and is relatively moved by inertia as the piston (19) moves to move the valve element (31) during the discharge stroke of the piston (19). An inertia member (34) that is driven to close and open during the intake stroke;
The gas discharged from the compression chamber (20) in the one cylinder (7) through the discharge valve (14) is transferred to the compression chamber (20) in the other cylinder (7) through the suction valve (29). A communication path (37) to be supplied;
A linear reciprocating compressor characterized in that an intermediate pressure passage (38) for supplying an intermediate pressure gas of suction and discharge gas is provided in the communication passage (37).

The linear reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 3 ,
Each cylinder (7) is arranged on the end side of the casing (1),
Each linear motor (24) is arrange | positioned at the center side of the casing (1), respectively, The linear reciprocating compressor characterized by the above-mentioned.

The linear reciprocating compressor according to any one of claims 1 to 3 ,
Each cylinder (7) is arranged on the center side of the casing (1),
Each linear motor (24) is arrange | positioned at the edge part side of a casing (1), respectively, The linear reciprocating compressor characterized by the above-mentioned.

In the linear reciprocating compressor in any one of Claims 1-5,
A linear reciprocating compressor characterized in that the gas is a refrigerant gas for an air conditioner.