JPH04347460A - リニアモ−タ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スタ−リング冷凍機
において膨張機に供給する冷媒を圧縮するリニアモ−タ
圧縮機に関し、特に、リニアモ−タにより駆動される可
動部材の弾性支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、フリ−ディスプレ−サ型スタ
−リング冷凍機は、極低温レベルの寒冷を発生させる小
型冷凍機の一種として知られている。この冷凍機の一例
として、例えば「Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ　ｆｏｒ　
Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　Ｓｅｎｓｏｒｓ」（ＮＡＳＡ　Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ　２２８７
）に開示されているものがある。この冷凍機は、図８に
示すように、冷媒ガスを圧縮する圧縮機（ａ）と、該圧
縮機（ａ）から吐出された冷媒ガスを膨張させる膨張機
（ｋ）との組合せで構成される。前記圧縮機（ａ）は、
例えば密閉状のケ−シング（ｂ）と、該ケーシング（ｂ
）内に形成されたシリンダ（ｃ）と、該シリンダ（ｃ）
内に往復動可能に嵌装され、シリンダ（ｃ）内空間に圧
縮室（ｄ）を区画形成するピストン（ｅ）と、該ピスト
ン（ｅ）を往復駆動する駆動源としてのリニアモータ（
ｆ）とを備えている。このリニアモータ（ｆ）は、シリ
ンダ（ｃ）周りに配置された環状の永久磁石（ｇ）を有
し、この磁石（ｇ）により、シリンダ（ｃ）の中心と同
心の円筒状の間隙に磁界を発生させる。前記間隙には中
心部にて前記ピストン（ｅ）に固定された略逆カップ状
のボビン（ｈ）が往復動可能に配設され、該ボビン（ｈ
）の外周にはドライブコイル（ｉ）が巻き付けられてい
る。また、前記ボビン（ｈ）の底面外側（ピストン（ｅ
）と反対側）とケーシング（ｂ）内底面との間にはピス
トン（ｅ）を往復動可能に弾性支持するためのコイルバ
ネから成るピストンスプリング（ｊ）が架設されており
、ドライブコイル（ｉ）に導線（ｉ１　），（ｉ１　）
により所定周波数の交流電流を通電することで、前記間
隙内を通る磁界との作用によりドライブコイル（ｉ）及
びボビン（ｈ）を駆動してピストン（ｅ）をシリンダ（
ｃ）内で直線往復移動させ、圧縮室（ｄ）で所定周期の
ガス圧を発生させるようになされている。

【０００３】一方、前記膨張機（ｋ）は、円筒状シリン
ダ（ｌ）を有し、このシリンダ（ｌ）内にはシリンダ（
ｌ）内空間を膨張室（ｍ）と作動室（ｎ）とに区画する
フリーディスプレーサ（ｏ）が往復動可能に嵌装されて
いる。このフリ−ディスプレーサ（ｏ）は、内部に金属
製蓄冷材（ｏ１　）（再生式熱交換器）を充填したもの
で、該蓄冷材（ｏ１　）を膨張室（ｍ）及び作動室（ｎ
）にそれぞれ連通させる連通孔（ｏ２　），（ｏ３　）
が開口されている。また、前記作動室（ｎ）内には、フ
リ−ディスプレーサ（ｏ）を往復動可能に弾性支持する
コイルバネからなるディスプレーサスプリング（ｐ）が
配設されている。さらに、前記作動室（ｎ）は前記結合
配管（ｑ）を介して前記圧縮機（ａ）の圧縮室（ｄ）に
接続されており、圧縮機（ａ）からの冷媒ガス圧により
フリ−ディスプレ−サ（ｏ）を往復動させて冷媒ガスを
膨張室（ｍ）で膨張させることにより、シリンダ（ｌ）
先端のコールドヘッドに寒冷を発生させるようになされ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
リニアモ−タ圧縮機（ａ）の一例として、ピストン（ｅ
）の外周面をシリンダ（ｃ）の内周面に接触させること
なく、この両者（ｃ），（ｅ）間に小間隙を形成するよ
うにしたものがある。このものは、前記小間隙を流体シ
−ル等によってシ−ルして圧縮室（ｄ）からの冷媒漏れ
が生じないようにしながら、ピストン（ｅ）とシリンダ
（ｃ）との摩擦損失をなくして圧縮機効率の向上を図る
ようにしている。そして、この種のリニアモ−タ圧縮機
（ａ）においては、基本的にはピストン（ｅ）の往復移
動方向と直交する方向（ラジアル方向）の荷重は作用す
ることがない。しかしながら、各部材の寸法誤差や取付
誤差などが起因して、実際の運転時にはピストン（ｅ）
の直線往復運動にラジアル方向への振れが生じ、シリン
ダ（ｃ）内周面にピストン（ｅ）外周面が接触して、ピ
ストン（ｅ）の往復運動の抵抗が大きくなったり、場合
によってはシリンダ（ｃ）又はピストン（ｅ）が摩耗す
ることもあり、これらによって、圧縮機効率が低下した
り、シリンダ（ｃ）及びピストン（ｅ）の寿命が短くな
ってしまうといった課題があった。

【０００５】この点に鑑みられて、前記ピストンスプリ
ングを平板矩形状の板バネで形成して、ラジアル方向へ
の移動を規制することが考えられるが、このような板バ
ネでは、ピストンの直線往復運動方向（アキシャル方向
）への変形量が大きくできないために、ピストンのスト
ロ−クを十分に確保することができなくなる。また、図
９に示すように、ピストンスプリングを薄板円板状の板
材（ｒ）で形成し、この板材（ｒ）の複数箇所に螺旋状
の切込み（ｓ）を形成し、この切込み（ｓ），（ｓ）間
の部分を板バネ（ｔ）とし、この板バネ（ｔ）によって
ピストン（ｅ）の往復運動に伴なうアキシャル方向への
変形を可能とするような構成も考えられる。しかし、こ
のような構成では、アキシャル方向への変形は、各板バ
ネ（ｔ）が僅かながら板材（ｒ）の周方向（図９に矢印
で示す方向）へ変位しながら行われることになるために
、この周方向の変位の中心がシリンダ中心から僅かでも
ずれると、ピストン（ｅ）の直線往復運動にラジアル方
向への振れが生じてしまう。

【０００６】本発明は、これらの点に鑑みてなされたも
のであって、圧縮機駆動時におけるバネ中心のラジアル
方向への変位を抑制して、ピストンの直線往復運動にお
ける振れを防止することができるリニアモ−タ圧縮機を
得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、ピストンを弾性支持する
バネ手段を円板状の板バネで成し、ピストンの往復動に
伴う変形時には、その中心のラジアル方向へ移動や周方
向への変形を行わせないようなバネ形状で形成するよう
にした。具体的には、固定体（２）に設けられたシリン
ダ（４）と、該シリンダ（４）内に往復動可能に配置さ
れ、シリンダ（４）内空間に圧縮室（７）を区画形成す
るピストン（６）と、該ピストン（６）と前記固定体（
２）との間に架設され、前記ピストン（６）を固定体（
２）に対して弾性支持するバネ手段（１６）と、前記固
定体（２）に取付けられた磁石（１３）及び前記ピスト
ン（６）に設けられたコイル（１５）を有し、該コイル
（１５）への所定周波数の交流電流の供給により前記ピ
ストン（６）をシリンダ（４）内で往復駆動させるリニ
アモ−タ（１１）とを備えたリニアモ−タ圧縮機を対象
としている。そして、前記バネ手段（１６）に、内周部
（１７ａ）と外周部（１７ｂ）とを有する略円板状の板
バネ（１７）を備えさせ、該板バネ（１７）の内周部（
１７ａ）と外周部（１７ｂ）とを周方向に並設された複
数の変形部（１７ｅ），（１７ｅ），…によって連結す
る。そして、前記変形部（１７ｅ）を複数箇所で湾曲す
るようにし、周方向で互いに隣り合う変形部（１７ｅ）
，（１７ｅ）を板バネ（１７）の半径方向に延びる直線
に対して線対称形状に形成するような構成とした。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明における板バネを、ピストンに対してシリンダを往復
動させるようにした圧縮機に採用するようにした。具体
的には、固定体（２）に設けられたピストン（２５）と
、内部に該ピストン（２５）を配置してピストン（２５
）に対し往復動可能とされ、内部空間に圧縮室（７）を
区画形成する有底の可動シリンダ（２６）と、該可動シ
リンダ（２６）と前記固定体（２）との間に架設され、
前記可動シリンダ（２６）を固定体（２）に対して弾性
支持するバネ手段（１６）と、前記固定体（２）に取付
けられた磁石（１３）及び前記可動シリンダ（２６）に
設けられたコイル（１５）を有し、該コイル（１５）へ
の所定周波数の交流電流の供給により前記可動シリンダ
（２６）をピストン（２５）に対して往復駆動させるリ
ニアモータ（１１）とを備えたリニアモ−タ圧縮機を対
象としている。そして、前記バネ手段（１６）に、内周
部（１７ａ）と外周部（１７ｂ）とを有する略円板状の
板バネ（１７）を備えさせ、該板バネ（１７）の内周部
（１７ａ）と外周部（１７ｂ）とを周方向に並設された
複数の変形部（１７ｅ），（１７ｅ），…によって連結
する。そして、前記変形部（１７ｅ）を複数箇所で湾曲
し、周方向で互いに隣り合う変形部（１７ｅ），（１７
ｅ）を板バネ（１７）の半径方向に延びる直線に対して
線対称形状に形成するような構成とした。

【０００９】請求項３記載の発明は、ピストンの往復動
に伴って変形する板バネを、その変形方向に屈曲させて
変形量を大きく確保できるようにした。具体的には、固
定体（２）に設けられたシリンダ（４）と、該シリンダ
（４）内に往復動可能に配置され、シリンダ（４）内空
間に圧縮室（７）を区画形成するピストン（６）と、該
ピストン（６）と前記固定体（２）との間に架設され、
前記ピストン（６）を固定体（２）に対して弾性支持す
るバネ手段（１６）と、前記固定体（２）に取付けられ
た磁石（１３）及び前記ピストン（６）に設けられたコ
イル（１５）を有し、該コイル（１５）への所定周波数
の交流電流の供給により前記ピストン（６）をシリンダ
（４）内で往復駆動させるリニアモ−タ（１１）とを備
えたリニアモ−タ圧縮機を対象としている。そして、前
記バネ手段（１６）に、内周部（３０ａ）と外周部（３
０ｂ）とを有する略円板状の板バネ（３０）を備えさせ
、該板バネ（３０）の内周部（３０ａ）と外周部（３０
ｂ）とを周方向に並設された複数の変形部（３３），（
３４）によって連結する。そして、前記変形部（３３）
，（３４）を、前記板バネ（３０）の半径方向に延びる
ように形成すると共に、その厚さ方向に屈曲形成するよ
うな構成とした。

【００１０】請求項４記載の発明は、請求項１．２又は
３記載のリニアモ−タ圧縮機において、バネ手段（１６
）を、複数枚の板バネ（１７），（１７），…をピスト
ン（６）の軸心方向に重ね合わせて構成するようにした
。

【００１１】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明では、
圧縮機の駆動に伴なって、シリンダ（４）内でピストン
（６）が直線往復運動し、圧縮室（７）の容積を変化さ
せることによって、該圧縮室（７）内の流体を圧縮し、
この圧縮された流体を膨張機に向って吐出する。このよ
うな圧縮機の駆動時において、直線往復運動するピスト
ン（６）は、バネ手段（１６）を成す板バネ（１７）の
変形に伴なう付勢力を受けることになる。そして、この
板バネ（１７）の変形動作として、該板バネ（１７）の
変形部（１７ｅ）は複数箇所で湾曲されていて、周方向
で互いに隣り合う変形部（１７ｅ），（１７ｅ）は板バ
ネ（１７）の半径方向に延びる直線に対して線対称形状
に形成されているために、変形部（１７ｅ）は、ピスト
ン（６）のラジアル方向や周方向への変形を規制しなが
らアキシャル方向へのみ変形する。従って、ピストン（
６）の直線往復運動にラジアル方向への振れが生じるよ
うなことがなくなる。

【００１２】請求項２記載の発明では、ピストン（２５
）に対して可動シリンダ（２６）が往復運動するように
された圧縮機において、上述した請求項１記載の作用と
同様に、板バネ（１７）の変形部（１７ｅ）は、可動シ
リンダ（２６）のラジアル方向や周方向への変形を規制
しながらアキシャル方向へのみ変形する。従って、可動
シリンダ（２６）の直線往復運動にラジアル方向への振
れが生じるようなことがなくなる。

【００１３】請求項３記載の発明では、板バネ（３０）
の変形部（３３），（３４）が、該板バネ（３０）の半
径方向に延びているために、上述した請求項１記載の発
明における作用と同様に、ピストン（６）の直線往復運
動にラジアル方向への振れが生じるようなことはなくな
り、それに加えて、前記変形部（３３），（３４）が板
バネ（３０）の厚さ方向に屈曲されていることにより、
アキシャル方向への変形量が大きく確保されピストン（
６）のストロ−クが長くできる。

【００１４】請求項４記載の発明では、複数枚の板バネ
（１７），（１７），…がピストン（６）の軸心方向に
重ね合わされてバネ手段（１６）が構成されていること
により、往復動部材（ピストン（６）又は可動シリンダ
（２６））に作用する付勢力を適切に調整することがで
き、また、往復動部材（６），（２６）の運動の信頼性
が大きく確保できる。

【００１５】

【実施例】（第１実施例）以下、請求項１記載の発明に
係る第１実施例を図面に基づいて説明する。図１は本第
１実施例に係るスタ−リング冷凍機用の圧縮機（１）を
示す。この圧縮機（１）は図示しない従来公知のフリ−
ディスプレ−サ型膨張機（図８参照）と組み合わされて
冷凍機を構成する。圧縮機（１）は固定体としての円筒
状ケーシング（２）を有する。このケーシング（２）は
、ケ−シングアッセンブリ（３），（３）とシリンダ部
材（４）とから成っている。前記ケ−シングアッセンブ
リ（３），（３）は、純鉄で構成された略同じ構成の左
右１対の有底円筒状部材であって、夫々が互いに同心状
で、且つその中心線方向に所定間隔を存して対向するよ
うに配設されている。そして、この両ケ−シングアッセ
ンブリ（３），（３）間に前記シリンダ部材（４）が挟
持されている。前記シリンダ部材（４）は外筒（４ａ）
と内筒（４ｂ）とがド−ナツ状の連結部材（４ｃ）によ
って連結されて成っている。前記内筒（４ｂ）は本来の
シリンダとなる部分であって、その内部がピストン挿通
孔（５）に形成されている。そして、この内周（４ｂ）
のピストン挿通孔（５）には、有底の中心穴（６ａ）を
有する円筒状の左右１対のピストン（６），（６）がそ
れぞれ挿入され、この両ピストン（６），（６）間で内
筒（４ｂ）により囲まれた部分が圧縮室（７）とされて
いる。また、ピストン（６）の外径寸法は内筒（４ｂ）
の内径寸法よりも僅かに小径に形成されており、この両
者（４ｂ），（６）間に例えば１０μｍ程度の小間隙が
形成されており、この小間隙が流体シ−ル等によってシ
−ルされて圧縮室（７）の気密性を確保するようになっ
ている。また、前記ピストン（６）の外周面には樹脂（
図示省略）が嵌着されている。

【００１６】また、このシリンダ部材（４）にはピスト
ン挿通孔（５）から半径方向（図１にあっては上方）に
延びるガス通路（８）が形成され、該ガス通路（８）の
内端は前記圧縮室（７）に開口し、一方、ガス通路（８
）の外端は前記外筒（４ａ）内部で環状に延びる環状ガ
ス通路（９）を介して結合配管（１０）により図外の膨
張機に接続されている。また、圧縮室（７）の中央部に
は、該圧縮室（７）を左右の圧縮室（７），（７）に２
分割する仕切壁（７ａ）が配設されており、各圧縮室（
７），（７）が夫々独立してガス通路（８）に連通する
ように構成されている。

【００１７】前記左右のピストン（６），（６）は、該
ピストン（６），（６）を往復駆動する駆動源としての
リニアモータ（１１），（１１）に駆動連結されている
。すなわち、この各リニアモータ（１１）は、前記シリ
ンダ部材（４）の内筒（４ｂ）に固定された純鉄からな
る円筒部材（１２）を有し、この円筒部材（１２）はシ
リンダ部材（４）の内筒（４ｂ）に、シリンダ部材（４
）の外筒（４ａ）と所定の間隙をあけるように外嵌合さ
れている。円筒部材（１２）の外周には環状の永久磁石
（１３）が外筒（４ａ）の内周面と所定の間隙をあけて
固定されており、この永久磁石（１３）により純鉄から
なる円筒部材（１２）及びシリンダ部材（４）を継鉄と
して永久磁石（１３）と外筒（４ａ）との間の間隙に所
定強度の磁界を発生させるようにしている。

【００１８】そして、前記各ピストン（６）は、該ピス
トン（６）のシリンダ部材（４）中央と反対側端部から
半径方向外側に延びるフランジ部（６ｂ）を有し、該フ
ランジ部（６ｂ）の外周には、ピストン（６）と同心状
にシリンダ部材（４）中央側に延び且つ先端部が前記永
久磁石（１３）と外筒（４ａ）の内周面との間の間隙に
左右方向に往復動可能に配置された円筒状のボビン（１
４）が連結されている。このボビン（１４）の外周には
、前記永久磁石（１３）と対向した位置に凹陥状のコイ
ル巻付部（１４ａ）が形成されており、このコイル巻付
部（１４ａ）にコイル（１５）が巻き付けられている。

【００１９】そして、各ピストン（６）の質量や後述の
バネ手段（１６）のバネ定数で決まる固有振動数に対応
した所定周波数（例えば５０Ｈｚ）の交流電流を両リニ
アモータ（１１），（１１）のコイル（１５），（１５
）に同期して通電することにより、両ピストン（６），
（６）を前記固有振動数で互いに逆方向に往復動させて
、圧縮室（７）で所定周期のガス圧を発生させるように
構成されている。

【００２０】そして、本発明の特徴として、前記各ピス
トン（６），（６）の後端部には、ピストン（６）をシ
リンダ部材（４）内で往復動可能にケーシング（２）の
ケーシングアッセンブリ（３）に対し弾性支持するため
のバネ手段（１６）が配設されている。以下、このバネ
手段（１６）周辺の構造について説明する。各ピストン
（６）の中心部には、前記中心穴（６ａ）の底面からケ
−シング（２）の中心線方向外側に向って延びる連結シ
ャフト（６ｃ）が延設されており、この連結シャフト（
６ｃ）の外側端部に複数の板バネ（１７），（１７），
…が配設されている。この板バネ（１７）は、図２に示
すように、板厚の小さい略円板状の部材で成っており、
その中心部には、前記ピストン（６）の連結シャフト（
６ｃ）に支持される内周部（１７ａ）が設けられており
、一方、外周縁部には、略リング状で前記ケ−シング（
２）のケ−シングアッセンブリ（３）に支持される外周
部（１７ｂ）が設けられている。また、前記内周部（１
７ａ）の中央には中心取付け孔（１７ｃ）が形成されて
おり、外周部（１７ｂ）には複数箇所（本例にあっては
４箇所）に外周部取付け孔（１７ｄ），（１７ｄ），…
が形成されている。そして、この板バネ（１７）は、前
記内周部（１７ａ）と外周部（１７ｂ）との間に複数の
変形部（１７ｅ），（１７ｅ），…が架設されている。 この変形部（１７ｅ）は、板バネ（１７）の半径方向に
延びる直線（図２における直線Ａ）に対して線対称に形
成されたものを一組として合計４組が９０゜の角度間隔
を存して周方向に並設されている。この変形部（１７ｅ
）について詳述すると、該変形部（１７ｅ）の内側端は
前記内周部（１７ａ）に接続されており、この内周部（
１７ａ）への接続位置から外周部（１７ｂ）に向うにし
たがって、一旦周方向の一方（例えば時計回り方向）に
向うように湾曲された後、反対方向へ湾曲されて、外周
部（１７ｂ）に向うにしたがって周方向の他方（反時計
回り方向）に向うように形成され、その外側端が外周部
（１７ｂ）に接続されている。そして、互いに隣り合う
変形部（１７ｅ），（１７ｅ）は、その湾曲方向が逆方
向に設定されている。これによって、上述したように、
互いに隣り合う変形部（１７ｅ），（１７ｅ）は、この
板バネ（１７）の半径方向に延びる直線Ａに対して線対
称となるような形状で形成されていることになる。そし
て、このように形成された板バネ（１７）の複数枚（本
例では左右各３枚）が所定間隔を存して重ね合わされて
いる。この各板バネ（１７）の取付け構造について説明
すると、１枚の板バネ（１７）の中心取付け孔（１７ｃ
）に連結シャフト（６ｃ）を挿通するようにして、この
板バネ（１７）を前記ピストン（６）の連結シャフト（
６ｃ）の後端部近傍に設けられた大径部（６ｄ）の外側
端面に当接させて組付け、その外側に小径リング状のブ
ッシュ（１８）を挿入配置する。このようにして板バネ
（１７）とブッシュ（１８）とを交互に挿入した後、連
結シャフト（６ｃ）の外側端にナット（Ｎ）を螺入して
前記大径部（６ｄ）とナット（Ｎ）との間で複数枚の板
バネ（１７）を所定間隔を存した状態で保持する。一方
、板バネ（１７）の外周部（１７ｂ）では、図示しない
ビスを外周部取付け孔（１７ｄ）に挿入することによっ
て、ケ−シングアッセンブリ（３）に組付ける。

【００２１】尚、図中、（２０）はリニアモータ（１１
）のコイル（１５）に電力を供給するリード線を案内す
るための案内筒である。（２１）は各ケーシングアッセ
ンブリ（３）を覆うカバーである次に、本実施例の作動
について説明する。冷凍機の運転開始に伴い、圧縮機（
１）における両リニアモ−タ（１１），（１１）のコイ
ル（１５），（１５）に所定周波数（５０Ｈｚ）の交流
電流が同期して通電される。この通電に伴い、永久磁石
（１３），（１３）により発生する磁界との作用により
コイル（１５），（１５）及びピストン（６），（６）
がそれぞれ板バネ（１７），（１７）を変形させながら
互いに逆向きに往復動し、この両ピストン（６），（６
）がシリンダ部材（４）内で互いに同期して進退するこ
とで圧縮室（７）の容積が増減変化し、圧縮室（７）内
に所定周期の圧力波が生じる。この圧縮室（７）は結合
配管（１０）を介して膨張機に連通しているため、膨張
機ではディスプレーサが前記圧縮室（７）の圧力波と同
じ周期で往復動してその膨張室でのガスの膨張により寒
冷が生じ、このディスプレーサの往復動の繰返しにより
シリンダ先端のコールドヘッドが極低温レベルに冷却さ
れる。

【００２２】そして、この駆動状態における板バネ（１
７）の変形動作としては、複数の変形部（１７ｅ），（
１７ｅ），…が、板バネ（１７）の半径方向に延びる直
線Ａに対して夫々線対称となるような形状に形成されて
いるために、図３に仮想線で示すように、板厚方向（ア
キシャル方向）への変形の際、ラジアル方向への移動や
板バネ中心回りの回転は発生しない。このために、ピス
トン（６）は所定の直線往復運動を行い、ラジアル方向
への振れを生ずることがない。また、変形部（１７ｅ）
が水平方向に湾曲して形成されているために、下方への
変形量が十分に確保でき、これによって、ピストン（６
）のストロ−クを大きく確保することができる。

【００２３】このように、本例の構成によれば、ピスト
ン（６）の移動量を十分に確保しながらも、該ピストン
（６）の往復運動の際、ピストン外周面がシリンダ内周
面に接触するような状況が回避され、圧縮機駆動時の摩
擦損失やピストン（６）及びシリンダ部材（４）の摩耗
が防止されるので、圧縮機効率の向上及び圧縮機（１）
の長寿命化が図れる。

【００２４】（第２実施例）次に、請求項２記載の発明
に係る第２実施例について説明する。本例については、
上述した第１実施例と同じ部材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。上記第１実施例の圧縮
機（１）は、ピストン（６）をシリンダ部材（４）内で
往復動させるようにしたものであったが、本例のものは
逆にシリンダをピストンに対し往復動させるようにした
ものである。

【００２５】すなわち、この実施例では、図４に示すよ
うに、左右のケーシングアッセンブリ（３），（３）間
にピストン部材（２５）が配設されている。このピスト
ン部材（２５）は、ケーシングアッセンブリ（３），（
３）間に挟持された略円板状のフランジ部（２５ａ）と
、このフランジ部（２５ａ）の中心部から同心線上を左
右方向に延びる左右ピストン（２５ｂ），（２５ｂ）と
から成る。ピストン部材（２５）の中心部には左右ピス
トン（２５ｂ），（２５ｂ）の先端間に亘り貫通するガ
ス通路（８）が形成され、このガス通路（８）は図示し
ないが結合配管を介して図外の膨張機に接続されている
。

【００２６】前記各ピストン（２５ｂ），（２５ｂ）に
は有底の可動シリンダ（２６），（２６）が往復動可能
に外嵌合され、この各可動シリンダ（２６）の内部空間
にピストン（２５ｂ），（２５ｂ）により圧縮室（７）
，（７）が区画形成され、この圧縮室（７）は前記ガス
通路（８）に常時連通している。そして、可動シリンダ
（２６）の開口端にはフランジ部（２６ａ）が形成され
、このフランジ部（２６ａ）にはリニアモータ（１１）
のボビン（１４）が取付けられており、リニアモータ（
１１）の駆動により圧縮室（７）内のガスを一定周期で
圧縮する。

【００２７】前記各可動シリンダ（２６）の外底面（背
面）とケーシングアッセンブリ（３）との間には、可動
シリンダ（２６）をケーシングアッセンブリ（３）に対
し弾性支持するバネ手段（１６）が架設されている。こ
のバネ手段（１６）は上記第１実施例と同様のものであ
り、可動シリンダ（２６）の背面から外側に延びる連結
シャフト（２６ｂ）に挿通されて取付けられている。

【００２８】したがって、この実施例においても、両リ
ニアモータ（１１），（１１）のコイル（１５），（１
５）に交流電流が同期して通電されると、該コイル（１
５），（１５）及び可動シリンダ（４），（４）がそれ
ぞれ互いに逆向きに往復動する。この両可動シリンダ（
４），（４）が互いに同期して進退することで両圧縮室
（７），（７）の容積が増減変化し、該圧縮室（７），
（７）内に所定周期の圧力波が生じる。

【００２９】この場合、リニアモータ（１１）の作動に
より往復動するのは可動シリンダ（２６）であり、この
可動シリンダ（２６）が後退してケーシングアッセンブ
リ（３）に接近するときには、板バネ（１７）の変形に
よって、所定の付勢力が与えられるようになっている。 そして、この板バネ（１７）の変形動作としては、上述
した第１実施例の場合と同様に、複数の変形部（１７ｅ
），（１７ｅ），…が、板バネ（１７）の半径方向に延
びる直線に対して夫々線対称に形成されているために、
板厚方向への変形の際、ラジアル方向への移動や板バネ
中心回りの回転は発生しない。このために、シリンダ（
２６）は所定の直線往復運動を行い、ラジアル方向への
振れを生ずることがない。

【００３０】（第３実施例）次に、本発明の第３実施例
について説明する。本例についても、上述した第１、実
施例と同じ部分については同じ符号を付し、その特徴と
する部分のみについて説明する。

【００３１】図５に示すように、本例の圧縮機（１）は
、シリンダ（４）及びピストン（６）を１組だけ有する
ものであって、ピストン（６）がシリンダ（４）内で上
下方向に直線往復運動するように構成されている。そし
て、本例におけるバネ手段（１６）を構成する板バネ（
３０）も、上述した第１実施例のものと同様に、ピスト
ン（６）に設けられた連結シャフト（６ｃ）の後端部に
おいて、所定間隔を存して複数枚が重ね合わされている
。

【００３２】以下、この板バネ（３０）について詳述す
る。図６に示すように、本例の板バネ（３０）は、内周
部（３０ａ）と外周部（３０ｂ）との間に内外２列で周
方向に形成されたスリット（３１），（３２）が設けら
れており、内側のスリット（３１），（３１）間及び外
側のスリット（３２），（３２）間の各板材部分が変形
部（３３），（３４）に形成され、該変形部（３３），
（３４）が、図６に示すように、板バネ（３０）の厚さ
方向に湾曲されて構成されている。つまり、内側の変形
部（３３）及び外側の板材部分（３４）において周方向
で隣り合うものは、上下方向の互いに反対方向へ湾曲さ
れている。そして、このように形成された板バネ（３０
）が複数枚（本例のものは５枚）が所定間隔を存して重
ね合わされていることによって、本発明でいうバネ手段
（１６）が構成されている。このような構成によれば、
上述した第１実施例と同様に、ピストン（６）の直線往
復運動にラジアル方向への振れが生じるようなことはな
くなり、それに加えて、前記変形部（３３），（３４）
が板バネ（３０）の厚さ方向に屈曲されていることによ
り、この板バネ（３０）のアキシャル方向への変形量が
大きく確保され、ピストン（６）のストロ−クを長く設
定することができる。

【００３３】尚、本第３実施例では、ピストン（６）が
シリンダ（４）内で往復運動するように構成された圧縮
機について述べたが、このバネ手段（１６）を第２実施
例で示したような可動シリンダ（２６）がピストン（２
５ｂ）に対して往復運動するように構成された圧縮機に
採用してもよい。

【００３４】また、上述した各実施例では、シリンダ（
４）とピストン（６）との間に小間隙を存するように設
定した非接触タイプの圧縮機について述べたが、本発明
は、これに限らず、シリンダ（４）とピストン（６）と
の間に小間隙が形成されない接触タイプの圧縮機に適用
するようにしてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、ピストン（６）の往復動に伴って変形する
板バネ（１７）の変形部（１７ｅ）を複数箇所で湾曲し
、且つ周方向で互いに隣り合う変形部（１７ｅ），（１
７ｅ）を板バネ（１７）の半径方向に延びる直線に対し
て線対称形状に形成して、板バネ（１７）の変形動作の
際、変形部（１７ｅ）がピストン（６）のラジアル方向
や周方向への移動を規制しながらアキシャル方向へ変形
するようにしたために、ピストン（６）の直線往復運動
にラジアル方向への振れが生じるようなことがなくなり
、ピストン（６）の移動量を十分に確保しながらも、該
ピストン（６）の往復運動の際、ピストン外周面がシリ
ンダ内周面に接触するような状況が回避され、圧縮機駆
動時の摩擦損失やピストン（６）及びシリンダ部材（４
）の摩耗が防止されるため、圧縮機効率の向上及び圧縮
機の長寿命化を図ることができる。

【００３６】請求項２の発明によれば、ピストン（２５
）に対して可動シリンダ（２６）が往復運動するように
された圧縮機においても、上述した請求項１記載の発明
における効果と同様に、可動シリンダ（２６）の直線往
復運動にラジアル方向への振れを生じさせないようにし
ているために、圧縮機効率の向上及び圧縮機の長寿命化
を図ることができる。

【００３７】請求項３の発明によれば、板バネ（３０）
の変形部（３３），（３４）を、該板バネ（３０）の半
径方向に延びるようにして、ピストン（６）の直線往復
運動にラジアル方向への振れを生じさせないようにして
いると共に、変形部（３３），（３４）を板バネ（３０
）の厚さ方向に屈曲するようにしていることによって、
アキシャル方向への変形量が大きく確保されピストン（
６）のストロ−クを長くすることができるため、圧縮機
の設計自由度を維持しながら圧縮機効率の向上及び圧縮
機の長寿命化を図ることができる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、複数枚の板
バネ（１７），（１７），…をピストン（６）の軸心方
向に重ね合わせてバネ手段（１６）を構成したことによ
り、ピストン（６）又は稼動シリンダ（２６）等の往復
動部材に作用する付勢力を適切に調整することができ、
また、往復動部材（６），（４）の運動の信頼性を大き
く確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るリニアモ−タ圧縮機
の縦断側面図である。

【図２】板バネの平面図である。

【図３】板バネの側面図である。

【図４】本発明の第２実施例における図１相当図である
。

【図５】本発明の第３実施例における図１相当図である
。

【図６】板バネの平面図である。

【図７】板バネの側面図である。

【図８】従来のスタ−リング冷凍機を示す縦断側面図で
ある。

【図９】従来の板バネの一例を示す平面図である。

【符号の説明】

（１）　　　　　　リニアモ−タ圧縮機（２）　　　　
　　ケ−シング（固定体）（４）　　　　　　シリンダ
部材（シリンダ）（６）　　　　　　ピストン （７）　　　　　　圧縮室 （１１）　　　　リニアモ−タ （１３）　　　　永久磁石 （１５）　　　　コイル （１６）　　　　バネ手段 （１７），（３０）　　板バネ （１７ａ），（３０ａ）　　内周部 （１７ｂ），（３０ｂ）　　外周部 （１７ｅ），（３３），（３４）　　変形部（２５）　
　　　ピストン部材（ピストン）（２６）　　　　可動
シリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　固定体（２）に設けられたシリンダ（
   ４）と、該シリンダ（４）内に往復動可能に配置され、
   シリンダ（４）内空間に圧縮室（７）を区画形成するピ
   ストン（６）と、該ピストン（６）と前記固定体（２）
   との間に架設され、前記ピストン（６）を固定体（２）
   に対して弾性支持するバネ手段（１６）と、前記固定体
   （２）に取付けられた磁石（１３）及び前記ピストン（
   ６）に設けられたコイル（１５）を有し、該コイル（１
   ５）への所定周波数の交流電流の供給により前記ピスト
   ン（６）をシリンダ（４）内で往復駆動させるリニアモ
   −タ（１１）とを備えたリニアモ−タ圧縮機であって、
   前記バネ手段（１６）は、内周部（１７ａ）と外周部（
   １７ｂ）とを有する略円板状の板バネ（１７）を備えて
   成り、該板バネ（１７）の内周部（１７ａ）と外周部（
   １７ｂ）とは周方向に並設された複数の変形部（１７ｅ
   ），（１７ｅ），…によって連結されており、前記変形
   部（１７ｅ）は複数箇所で湾曲されていて、周方向で互
   いに隣り合う変形部（１７ｅ），（１７ｅ）は板バネ（
   １７）の半径方向に延びる直線に対して線対称形状に形
   成されていることを特徴とするリニアモータ圧縮機。
2. 【請求項２】　　固定体（２）に設けられたピストン（
   ２５）と、内部に該ピストン（２５）を配置してピスト
   ン（２５）に対し往復動可能とされ、内部空間に圧縮室
   （７）を区画形成する有底の可動シリンダ（２６）と、
   該可動シリンダ（２６）と前記固定体（２）との間に架
   設され、前記可動シリンダ（２６）を固定体（２）に対
   して弾性支持するバネ手段（１６）と、前記固定体（２
   ）に取付けられた磁石（１３）及び前記可動シリンダ（
   ２６）に設けられたコイル（１５）を有し、該コイル（
   １５）への所定周波数の交流電流の供給により前記可動
   シリンダ（２６）をピストン（２５）に対して往復駆動
   させるリニアモータ（１１）とを備えたリニアモ−タ圧
   縮機であって、前記バネ手段（１６）は、内周部（１７
   ａ）と外周部（１７ｂ）とを有する略円板状の板バネ（
   １７）を備えて成り、該板バネ（１７）の内周部（１７
   ａ）と外周部（１７ｂ）とは周方向に並設された複数の
   変形部（１７ｅ），（１７ｅ），…によって連結されて
   おり、前記変形部（１７ｅ）は複数箇所で湾曲されてい
   て、周方向で互いに隣り合う変形部（１７ｅ），（１７
   ｅ）は板バネ（１７）の半径方向に延びる直線に対して
   線対称形状に形成されていることを特徴とするリニアモ
   ータ圧縮機。
3. 【請求項３】　　固定体（２）に設けられたシリンダ（
   ４）と、該シリンダ（４）内に往復動可能に配置され、
   シリンダ（４）内空間に圧縮室（７）を区画形成するピ
   ストン（６）と、該ピストン（６）と前記固定体（２）
   との間に架設され、前記ピストン（６）を固定体（２）
   に対して弾性支持するバネ手段（１６）と、前記固定体
   （２）に取付けられた磁石（１３）及び前記ピストン（
   ６）に設けられたコイル（１５）を有し、該コイル（１
   ５）への所定周波数の交流電流の供給により前記ピスト
   ン（６）をシリンダ（４）内で往復駆動させるリニアモ
   −タ（１１）とを備えたリニアモ−タ圧縮機であって、
   前記バネ手段（１６）は、内周部（３０ａ）と外周部（
   ３０ｂ）とを有する略円板状の板バネ（３０）を備えて
   成り、該板バネ（３０）の内周部（３０ａ）と外周部（
   ３０ｂ）とは周方向に並設された複数の変形部（３３）
   ，（３４）によって連結されており、前記変形部（３３
   ），（３４）は、前記板バネ（３０）の半径方向に延び
   ていると共に、その厚さ方向に屈曲形成されていること
   を特徴とするリニアモータ圧縮機。
4. 【請求項４】　　請求項１．２又は３記載のリニアモ−
   タ圧縮機において、バネ手段（１６）は、複数枚の板バ
   ネ（１７），（１７），…がピストン（６）の軸心方向
   に重ね合わされて構成されていることを特徴とするリニ
   アモ−タ圧縮機。